[发明专利]一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法

说明书

本发明揭示了一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，包括如下步骤：S1、使用约束非负反卷积方法从给定的钙离子荧光观测值Y中获取脉冲峰值时刻spt₀；S2、使用spt₀作为脉冲峰值时刻采样的初始状态值，计算脉冲峰值时刻采样的建议分布标准偏差σ_i；S3、得到脉冲峰值时刻采样的建议分布生成候选脉冲峰值时刻spt_*；S4、计算脉冲峰值时刻的接受概率α(spt_i‑1,spt_*)；S5、将α(spt_i‑1,spt_*)与(0,1)中均匀分布的随机数R进行比较，得到新的脉冲峰值时刻spt_i。本发明能够拟合出更为接近于原始荧光观测值的数值，获取到了更为精确的脉冲峰值时刻，具有很高的使用及推广价值。

技术领域

本发明涉及一种获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，具体而言，一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，属于神经科学领域。

背景技术

目前，随着钙指示剂和负载技术的发展，利用钙成像技术来监测成百上千的神经元内钙离子的变化变得越来越流行。

由于神经元的活动与其内部的钙离子浓度密切相关，神经元在放电时会爆发出一个短暂的钙离子浓度高峰。钙成像技术就是借助于这种钙离子浓度与神经元活动之间的严格对应关系，利用钙离子指示剂，将神经元当中的钙离子浓度通过荧光强度表现出来，从而达到检测神经元活动的目的。

钙成像技术得到的最终数据是荧光观测轨迹数据，但是在进行数据分析时，人们更感兴趣的是精确的神经元动作电位出现的时刻，即脉冲峰值时刻。然而与神经脉冲相比，钙离子指示剂驱动力较低、采集率较慢，在这种情况下要从钙离子荧光观测值中获取较为精确的脉冲峰值时刻是非常困难的，因此，这也就成为了钙离子图像数据分析这一技术发展至今，所需要解决的一大难题。

综上所述，如何在现有技术的基础上提出一种新的采样算法，有效地达到从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻这一目的，也就成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明提出了一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，包括如下步骤：

S1、使用约束非负反卷积方法从给定的钙离子荧光观测值Y中获取神经元动作电位出现的时刻，即脉冲峰值时刻spt₀；

S2、使用S1中得到的spt₀作为脉冲峰值时刻采样的初始状态值，计算脉冲峰值时刻采样的建议分布标准偏差σ_i；

S3、根据S2中得到的标准偏差σ_i，得到脉冲峰值时刻采样的建议分布生成候选脉冲峰值时刻spt_*；

S4、根据S3中生成的候选脉冲峰值时刻spt_*，计算脉冲峰值时刻的接受概率α(spt_i-1,spt_*)；

S5、将S4中得到的接受概率α(spt_i-1,spt_*)与(0,1)中均匀分布的随机数R进行比较，得到新的脉冲峰值时刻spt_i。

优选地，S1中所述的钙离子荧光观测值Y是由钙指示剂GCaMP6s获取所得。

优选地，S1具体包括：

S11、构建钙离子信号基本模型，将钙离子活动近似看做一个简单的一阶自回归过程，计算公式为

c(t)＝gc(t-1)+As(t)，