SpikeMAP: An unsupervised spike sorting pipeline for cortical excitatory and inhibitory neurons in high-density multielectrode arrays with ground-truth validation
Notice bibliographique
Résumé
Large-scale extracellular recording techniques represent a major advance in interrogating the structure and dynamics of neuronal circuits. However, methods that can resolve cell-type identity in a principled way, while simultaneously scaling to thousands of neurons, are currently lacking. Here, we introduce spikeMAP, a pipeline for the analysis of large-scale recordings of in vitro cortical activity that not only allows for the detection of spikes produced by single neurons (spike sorting), but also allows for the reliable distinction between genetically determined cell types by utilizing viral and optogenetic strategies as ground-truth validation. This approach tightly integrates the data analysis pipeline to an optogenetic, viral, and pharmacological protocol allowing for the dynamical probing of distinct cell-types while simultaneously recording from large populations. The novelty of spikeMAP is to combine a stream of well-established analysis techniques in an end-to-end fashion, creating a unified framework as follows. First, individual spike waveforms are fitted by spline interpolation to estimate their half- amplitude and peak-to-peak durations. These values are then entered in a principal component analysis with k-means clustering to identify uncorrelated signals from single channels on the array. Optimal separability of clusters is assessed by linear discriminant analysis. Finally, each channel’s source location is identified using spatiotemporal characteristics of spike waveforms across the array. We show that spikeMAP can resolve cell type identity in high-density arrays by analyzing activity monitored from mouse prefrontal cortex in vitro slices with an array of 4,096 closely-spaced channels. Using an optotagging functional strategy, we show an effective distinction of regular-spiking excitatory neurons from fast-spiking inhibitory interneurons using measures of action potential waveform, Fano factor, and spatially-dependent cross-correlations. In sum, the approach introduces a toolbox, validated by an experimental pipeline, that allows for a comprehensive characterization of neuronal activity obtained from different cell-types in high-density multielectrode recordings. This provides a scalable approach to investigate the interplay between distinct cell types in microcircuits of the brain.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».