研究人员使用基于外泌体的策略来阻断小鼠的HIV限制技术材料对低碳转型的影响黑人女性患三阴性乳腺癌的风险增加了三倍常见抗生素可减少低出生体重和早产NIAID科学家发现丙型肝炎进入细胞的关键新的 125 万美元赠款使研究性激素在组织修复中的重要作用成为可能早产儿自动氧控装置临床试验检测研究人员利用人类干细胞构建胚胎样结构Wistar 科学家确定了预后不良的卵巢癌亚型的新治疗靶点哪些类型的大脑活动支持有意识的体验犹太医院接受新型人工心脏新技术提高了冷冻电子显微镜的清晰度和安全性统计建模为 DNA 折叠的统一理论指明了方向碳纤维电气测量为雷击保护技术铺平道路PAIN®中的研究报告称天气会影响疼痛耐受性少吃脂肪可以拯救你的头发唾液检测可以早期发现人乳头瘤病毒驱动的头颈癌活体肝移植对儿童有更好的结果正确的程序可以将免疫细胞变成癌症杀手开创性软件可以使用人工智能设计的纳米粒子生长和治疗虚拟肿瘤肯尼亚马加迪湖的记录表明地球轨道变化驱动的环境变化通过组织工程的新方法改善人类健康的研究蒙特利尔研究人员创造了一种生物打印神经元细胞的新方法研究人员在蒙大拿州发现四只恐龙加拿大的氮足迹显示出很大的区域差异左乳房放射治疗可使心脏病风险增加一倍研究表明坚持低脂乳制品可能不是唯一的心脏健康选择工程研究人员对二维超流体中涡旋的形成提出了新的解释CU研究人员授予NIH资助新中心研究自身免疫性疾病MIND饮食与更好的认知表现有关良好的睡眠时间恢复与更健康的饮食和减少饮酒有关吃植物性饮食引起的肠胃胀气增加表明肠道微生物群更健康高质量饮食与较低的偏头痛频率和严重程度有关肠道微生物是啤酒花化合物提供健康益处的关键地中海饮食可改善认知功能和记忆力研究表明善解人意的青少年来自更安全的家庭一项新研究将过量饮用咖啡与痴呆症风险增加联系起来运动和冥想可以在短短 10 分钟内帮助患有多动症的孩子研究发现心理干预可以成功治疗青少年的亚阈值抑郁症新的多样化研究揭示了参与ADHD治疗的六个阶段研究人员揭穿高药价是创新所必需的神话反义寡核苷酸疗法穿过血脑屏障PerkinElmer发布新的KRAS调查工具包2021年AI药物开发资金猛增研究人员发现可以使用新的计算机程序自动计算作为癌细胞标志物的微核用于骨科植入物的抗菌涂层可防止危险感染更高的波浪如何导致更多的冰云新西兰外海的深海生物多样性高于预期使用计算机辅助结肠镜检查可降低漏诊率研究人员在脑膜中发现的免疫系统 B 细胞
您的位置:首页>健康常识>

如何从成像神经元到测量它们的真实活动

当神经元相互交流时,它们会传递——或“发射”——称为动作电位或尖峰的小电脉冲。这些动作电位是大脑中信息处理的基本单位。今天,神经元活动通常通过钙成像来测量,它使用先进的显微镜来检测神经元内钙指示剂的荧光变化。这种方法变得非常流行,因为它可以同时检测完整大脑中许多神经元的神经元活动。然而,它不是直接检测动作电位,而是间接测量神经元活动:荧光信号取决于通过细胞膜中的钙通道流入的钙,这些通道被动作电位激活。单个动作电位导致细胞内钙浓度的短暂增加和随后的降低,这比动作电位本身慢得多。因此,通过显微镜测量的钙信号是神经元真实电活动的缓慢、扭曲和嘈杂的“阴影”。因此,需要从测量的钙信号中重建动作电位放电率的真实波动,这并非易事。

钙信号和尖峰率之间的关系通过同时电生理记录和同一神经元中钙指示信号的光学成像进行理想的评估。这种双重记录可以作为“基本事实”,以校准和优化从其他钙成像数据推断尖峰率的算法。基于这样的地面实况数据集,已经开发了各种尖峰推断算法,但它们通常使用复杂,精度不确定。

重建动作电位的历史

在2006 年的这篇论文中,FMI 小组负责人 Rainer Friedrich 是最早开发出一种方法来重建钙成像尖峰的人之一。弗里德里希 (Friedrich) 对该主题的兴趣随后在他获得博士学位时重新激活。学生 Peter Rupprecht 想出了使用高级机器学习来重建尖峰的想法。在 2017 年赢得“Spikefinder”挑战后,Rupprecht 在 FMI 的最后几个月致力于同时测量来自许多不同神经元的钙信号和动作电位,并开发了一种新算法来从钙成像推断尖峰。然后他继续从事这个项目,并在苏黎世大学脑研究所作为博士后完成了它。Rupprecht 简单有​​效算法,今天刊登在Nature Neuroscience 上,明显优于所有现有算法。

首先,Rupprecht 使用各种物种(小鼠和斑马鱼)、神经元类型、钙指示剂等,从公开可用的和新执行的记录中编译了一个大型且多样化的地面实况数据库。然后他开发了一种新的尖峰推理算法,利用地面实况数据集,基于机器学习。通过在各种数据集上训练算法,他设法创建了一种“通用”模型,即使对算法以前从未接触过的数据集也能做出准确的预测。

标签:

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。