Optical-flow analysis toolbox for characterization of spatiotemporal dynamics in mesoscale optical imaging of brain activity
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Wide-field optical imaging techniques constitute powerful tools to sample and study mesoscale neuronal activity. The sampled data constitutes a sequence of image frames in which one can perceive the flow of brain activity starting and terminating at source and sink locations respectively. The most common data analyses include qualitative assessment to identify sources and sinks of activity as well as their trajectories. The quantitative analyses is mostly based on computing the temporal variation of the intensity of pixels while a few studies have also reported estimates of wave motion using optical-flow techniques from computer vision. A comprehensive toolbox for the quantitative analyses of mesoscale brain activity data however is still missing. We present a graphical-user-interface based Matlab ® toolbox for investigating the spatiotemporal dynamics of mesoscale brain activity using optical-flow analyses. The toolbox includes the implementation of three optical-flow methods namely Horn-Schunck, Combined Local-Global, and Temporospatial algorithms for estimating velocity vector fields of perceived flow in mesoscale brain activity. From the velocity vector fields we determine the locations of sources and sinks as well as the trajectories and temporal velocities of activity flow. Using our toolbox, we compare the efficacy of the three optical-flow methods for determining spatiotemporal dynamics by using simulated data. We also demonstrate the application of optical-flow methods onto sensory-evoked calcium and voltage imaging data. Our results indicate that the combined local-global method we employ, yields results that correlate with the manual assessment. The automated approach permits rapid and effective quantification of mesoscale brain dynamics and may facilitate the study of brain function in response to new experiences or pathology. Conflicts of Interest none Author contribution statement MHM, MM, NV, and SI designed the study. NA and SI wrote Matlab ® code for the toolbox and designed the simulated data. MHM, and NA performed the experiments. NA and SI analyzed the data. SI, NA, and MHM wrote the manuscript.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,040 | 0,012 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».