Спайк-зумовлене усереднення
 | Ця стаття є сирим перекладом з англійської мови. Можливо, вона створена за допомогою машинного перекладу або перекладачем, який недостатньо володіє обома мовами. (червень 2021) |
Спайк-викликане усереднення (англ. Spike-triggered average, STA) — це інструмент для характеристики відповіді нейрону що використовує спайки для, які виникають внаслідок впливу стимулу, що варіює в часі. Цей метод дозволяє отримати оцінку лінійного рецептивного поля нейрону. Це корисна техніка для аналізу електрофізіологічних даних.
Математично STA — це усереднений стимул, що передує спайку.[1][2][3][4] Для того щоб обчислити STA виділяється стимул що передує спайку і цей стимул, що й викликав спайк усереднюється (дивись діаграму). STA забезпечує неупереджену оцінку рецептивного поля нейрону за умови що розподіл стимулу є сферично симетричним (наприклад, Гаусовий білий шум).[3][5][6].
Метод усереднення по викликаних спайках використовувався для характеристики гангліозних нейронів сітківки[7][8], нейронів латерального колінчастого тіла і простих клітин стріарної кори (зона V1) головного мозку[9][10] Цей метод може бути використаний для оцінки лінійної компоненти лінійно-нелінійної Пуассонової каскадної моделі.[4]
Усереднення по викликаних спайках часто називають «зворотною кореляцією» або «аналізом білого шуму». STA також відоме як перший член наближення Вольтерра або Вінера[11]. Цей метод близький до лінійної регресії.
Нехай позначає вектор просторово-часового стимулу що передує -тому часовому проміжку і позначає номер спайку в цьому часовому проміжку. Припускаєтся що стимул має нульове середнє значення (тобто, ). Якщо ж стимул має ненульове середнє значення, то він може бути трансформований так що матиме нульове за рахунок віднімання середнього значення стимулу від кожного вектора. STA визначається як
![{\displaystyle E[\mathbf {x} ]=0}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a70804d73eb81b237c4815ee98b13be7306006f0)
де , загальне число спайків.
Це рівняння також може бути виражене у матричній формі: нехай позначає матрицю чий -тий рядок є вектором стимулу і нехай позначає вектор-колонку чий -й елемент — це . Тоді STA обчислюється за формулою
- ↑ de Boer and Kuyper (1968) Triggered Correlation. IEEE Transact. Biomed. Eng., 15:169-179
- ↑ Marmarelis, P. Z. and Naka, K. (1972). White-noise analysis of a neuron chain: an application of the Wiener theory. Science, 175:1276-1278
- ↑ а б Chichilnisky, E. J. (2001). A simple white noise analysis of neuronal light responses. Network: Computation in Neural Systems, 12:199-213
- ↑ а б Simoncelli, E. P., Paninski, L., Pillow, J. & Swartz, O. (2004). "Characterization of neural responses with stochastic stimuli". In M. Gazzaniga (Ed.) The Cognitive Neurosciences, III (pp. 327-338). MIT press.
- ↑ Paninski, L. (2003). Convergence properties of some spike-triggered analysis techniques. Network: Computation in Neural Systems 14:437-464
- ↑ Sharpee, T.O., Rust, N.C., & Bialek, W. (2004). Analyzing neural responses to natural signals: Maximally informative dimensions. Neural Computation 16:223-250
- ↑ Sakai and Naka (1987).
- ↑ Meister, Pine, and Baylor (1994).
- ↑ Jones and Palmer (1987).
- ↑ McLean and Palmer (1989).
- ↑ Lee and Schetzen (1965). Measurement of the Wiener kernels of a non- linear system by cross-correlation. International Journal of Control, First Series, 2:237-254