Automating Event-detection of Brain Neuron Synaptic Activity and Action Potential Firing in vivo using a Random-access Multiphoton Laser Scanning Microscope for Real-time Analysis
Notice bibliographique
Résumé
Determining how a neuron computes requires an understanding of the complex spatiotemporal relationship between its input (e.g. synaptic input as a result of external stimuli) and action potential output. Recent advances in in vivo, laser-scanning multiphoton technology, known as random-access microscopy (RAM), can capture this relationship by imaging fluorescent light, emitted from calcium-sensitive biosensors responding to synaptic and action potential firing in a neuron's full dendritic arbor and cell body. Ideally, a continuous output of fluorescent intensities from the neuron would be converted to a binary output (`event', 'or no-event'). These binary events can be used to correlate temporal and spatial associations between the input and output. However, neurons contain hundreds-to-thousands of synapses on the dendritic arbors generating an enormous quantity of data composed of physiological signals, which vary greatly in shape and size. Thus, automating data-processing tasks is essential to support high-throughput analysis for real-time/post-processing operations and to improve operators' comprehension of the data used to decipher neuron computations. Here, we describe an automated software algorithm to detect brain neuron events in real-time using an acousto-optic, multiphoton, laser scanning RAM developed in our laboratory. The fluorescent light intensities, from a genetically encoded, calcium biosensor (GCAMP 6m), are measured by our RAM system and are input to our 'event-detector', which converts them to a binary output meant for real-time applications. We evaluate three algorithms for this purpose: exponentially weighted moving average, cumulative sum, and template matching; present each algorithm's performance; and discuss user-feasibility of each. We validated our system in vivo, using the visual circuit of the Xenopus laevis.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».