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ⓘ Spike sorting




Spike sorting
                                     

ⓘ Spike sorting

Spike sorting è una classe di tecniche utilizzate nellanalisi di dati elettrofisiologici. Gli algoritmi di spike sorting sfruttano le forme donda registrate da uno o più elettrodi nel cervello, in modo da distinguere lorigine dellattività di uno o più neuroni dal resto del rumore elettrico di fondo.

I neuroni producono il potenziale dazione a cui ci si può riferire con la parola inglese spike. Questo termine è frequentemente utilizzato per i segnali registrati nelle vicinanze di neuroni individuali con un elettrodo, con leccezione degli spike dellEEG che non sono affatto il potenziale dazione di un singolo neurone. In queste registrazioni i potenziali dazione appaiono come dei picchi spike tra tutta lattività elettrica intorno a quel punto. Questa è formata da una componente dovuta al potenziale sinaptico e, per lappunto, al potenziale dazione. Il potenziale sinaptico ha una frequenza minore rispetto al potenziale dazione. Per questo motivo può essere separato facilmente tramite lapplicazione di un filtro; passa alto nel caso degli spike e passa basso nel caso della corrente sinaptica. La componente dovuta al potenziale sinaptico è conosciuta con il nome di local field potential LFP. Lo spike sorting si riferisce al processo dellassegnazione degli spike ai differenti neuroni presenti nellaerea. Questo può essere effettuato grazie al fatto che il tempo esatto durante il quale lo spike è registrato dipende dalla grandezza e dalla forma del neurone, dalla posizione relativa tra lelettrodo e il neurone e da altri fattori fisici, come la forma dellelettrodo, ecc. Gli elettrodi, però, essendo posizionati fuori dalla cellula, spesso registrano gli spike prodotti da una grande varietà di neuroni nella zona. Dal momento che la forma degli spike è unica e abbastanza riconoscibile per ogni neurone, si può sfruttare una registrazione simultanea per riconoscere la provenienza di ogni spike, ovvero distinguere lattività prodotta da ogni neurone.

Tecnicamente questo è spesso ottenuto grazie alla semplice comparazione delle dimensioni degli spike massimi, oppure, in modo più accurato, con unanalisi che fa uso dellintera forma donda, sfruttando strumenti quali lanalisi delle componenti principali o la trasformata Wavelet

In realtà, tutta questa procedura fornisce risultati migliori se effettuata con più elettrodi che registrano gli stessi spike. Infatti, questo viene registrato contemporaneamente da diversi elettrodi e grazie alla conoscenza della geometria e della distanza di questi elettrodi è possibile ricostruire lorigine dello spike. Il più diffuso tipo di multi elettrodo è il tetrode, formato da 4 elettrodi accoppiati, sebbene configurazioni con più elettrodi possono essere sfruttate.