4.2 Анализ растра активности

Для представления растра активности, полученного на предыдущем шаге, используется частотно-временная диаграмма. Данная диаграмма вычисляется следующим образом: активность делится на временные промежутки времени, установленные в поле "Time bin (ms)" (по умолчанию 50 мс), для каждого промежутка времени вычисляется суммарное количество импульсов на всех электродах (Рис. 4.3). Функция построения частотно-временной диаграммы выполняется с помощью кнопки "SpikeRate plot". Анализируемый файл должен иметь расширение ".med".

Рисунок 4.3. Частоно-временная диаграмма активности культуры клеток.

4.3 Анализ пачек активности

Анализ характеристик активности включает в себя детектирование и статистическую обработку характеристик пачек активности. Функция анализа характеристик пачек выполняется с помощью кнопки "Find burst" в главном окне программы. Анализируемый файл растра активности должен иметь расширение ".txt".

Функция анализа пачек вычисляет и строит распределения следующих характеристик пачечной активности в сети:

1. Межпачечный интервал (мс) - временные промежутки между пачками (Рис. 4.4 А)

2. Длительность пачек (с) (Рис. 4.4 Б)

3. Число импульсов в секунду внутри пачек (Рис. 4.4 В)

4. Паттерн активации - среднее время возникновения первых импульсов после начала пачки на каждом электроде. Цветом обозначено время возникновения импульса (Рис. 4.4 Г)

5. Частотно-временной профиль пачки - среднее число импульсов на каждом электроде за каждые 10 мс после начала пачки (Рис. 4.4 Д). Усреднение производится по всем пачкам

6. Частота импульсов в секунду для каждого электрода (Рис. 4.4 Е). Цветом обозначено значение частоты импульсов

7. Частота импульсов в секунду внутри пачек для каждого электрода (Рис. 4.4 Ж)

АБ

В Г

Д

ЕЖ

Рисунок 4.4. Характеристики пачек. А - Распределение межпачечных интервалов (мс). Б - Распределение длительностей пачек (с). В - Распределение числа импульсов в секунду внутри пачек. Г - Паттерн активации (среднее время возникновения первых импульсов после начала пачки на каждом электроде). Координаты каждой квадратной области соответствуют положению электрода на мультиэлектродной матрице. Цветом обозначено время возникновения импульса. Д - Частотно-временной профиль пачки активности культуры клеток. По оси абсцисс - время после начала пачки, по оси ординат - номер электрода. Цветом обозначено среднее число импульсов на определённом электроде за каждый 50-и миллисекундный промежуток времени по всем пачкам.

Также программа в рабочем окне Matlab выводит статистически проанализированные характеристик пачек. Так как распределения анализируемых величин чаще имеют не нормальную форму, рассчитываются медианы и медианные квадратичные ошибки характеристик. Список вычисляемых характеристик следующий:

Bursts_number - общее число найденных пачек.

Mean_Burst_Duration - средняя длительность пачек.

STD_Burst_Duration - средняя квадратичная ошибка длительности пачек.

Mean_InterBurstInterval - среднее значение межпачечного интервала.

STD_InterBurstInterval - средняя квадратичная ошибка межпачечного интервала.

Median_InterBurstInterval - медиана межпачечного интервала.

MAD_InterBurstInterval - медианная квадратичная ошибка межпачечного интервала.

Median_Burst_Duration - медиана длительности пачек.

MAD_Burst_Duration - медианная квадратичная ошибка длительности пачек.

Median_Burst_FiringRate - медиана числа импульсов в секунду внутри пачек.

MAD_Burst_FiringRate - медианная квадратичная ошибка числа импульсов в секунду внутри пачек.

Spikes_per_sec - среднее число импульсов в секунду.

Контрольные вопросы

1. Что такое растр активности и как он строится?

2. Что такое частотно-временная зависимость и как она строится?

3. Какой диапазон значений временного интервала при построении частотно-временной диаграммы приемлем для отображения пачек активности, длительностью 0.1 и 1 секунда.