从微内窥镜视频数据中高效且准确地提取体内钙信号
神经元与认知
2017-05-29 v2 定量方法
应用统计
摘要
通过显微镜进行的体内钙成像，已使得对自由活动受试者大脑中先前无法触及的神经元群体进行深部脑成像成为可能。然而，微内窥镜数据存在高背景荧光以及神经元信号重叠可能性增加的问题。由于细胞信号常常淹没在剧烈波动的背景中，以往的方法在识别神经元和分离其时间活动方面存在不足。在此，我们开发了一种高效的方法，以最小化背景影响来提取细胞信号。我们用两个真实的成分对背景进行建模：（1）一个模拟每个像素的恒定基线和缓慢趋势，（2）另一个模拟来自离焦信号的快速波动，因此被约束为具有低空间频率结构。这种分解避免了细胞信号被吸收到背景项中。在用此模型近似并减去背景后，我们使用约束非负矩阵分解（CNMF, Pnevmatikakis et al. (2016)）来更好地分离神经信号，并获得其去噪和去卷积的时间活动。我们在模拟和实验数据上验证了我们的方法，结果显示在多种成像参数下，该方法都能快速、可靠且高质量地提取信号。
引用
@article{arxiv.1605.07266,
title = {Efficient and accurate extraction of in vivo calcium signals from microendoscopic video data},
author = {Pengcheng Zhou and Shanna L. Resendez and Jose Rodriguez-Romaguera and Jessica C. Jimenez and Shay Q. Neufeld and Garret D. Stuber and Rene Hen and Mazen A. Kheirbek and Bernardo L. Sabatini and Robert E. Kass and Liam Paninski},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.07266},
year = {2017}
}
备注
The image has been compressed for meeting arXiv requirements. A pdf version with higher resolution image can be downloaded here https://zhoupc.github.io/data/zhou2016.pdf