Marple: Scalable Spike Sorting for Untethered Brain-Machine Interfacing
Notice bibliographique
Résumé
Spike sorting is the process of parsing electrophysiological signals from neurons to identify if, when, and which particular neurons fire. Spike sorting is a particularly difficult task in computational neuroscience due to the growing scale of recording technologies and complexity in traditional spike sorting algorithms. Previous spike sorters can be divided into software-based and hardware-based solutions. Software solutions are highly accurate but operate on recordings after-the-fact, and often require utilization of high-power GPUs to process in a timely fashion, and they cannot be used in portable applications. Hardware solutions suffer in terms of accuracy due to the simplification of mechanisms for implementation's sake and process only up to 128 inputs. This work answers the question: "How much computation power and memory storage is needed to sort spikes from 1000s of channels to keep up with advances in probe technology?" We analyze the computational and memory requirements for modern software spike sorters to identify their potential bottlenecks - namely in the template memory storage. We architect Marple, a highly optimized hardware pipeline for spike sorting which incorporates a novel mechanism to reduce the template memory storage from 8 - 11x. Marple is scalable, uses a flexible vector-based back-end to perform neuron identification, and a fixed-function front-end to filter the incoming streams into areas of interest. The implementation is projected to use just 79mW in 7nm, when spike sorting 10K channels at peak activity. We further demonstrate, for the first time, a machine learning replacement for the template matching stage.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 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 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,014 | 0,003 |
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 ».