[发明专利]小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法、系统、设备及应用

说明书

本发明属于计算神经科学技术领域，公开了一种小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法，所述小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法包括：刺激浦肯野细胞获得复杂尖峰响应波形；基于获得的小脑浦肯野细胞复杂尖峰响应波形，构建复杂尖峰需满足的阈值范围条件；以复杂尖峰初始尖峰与第二小穗电位的差值与响应间隔时间作为筛选复杂尖峰的条件；根据所述条件筛选出的响应波形即作为小脑浦肯野细胞的复杂尖峰响应；所述小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别系统，包括复杂尖峰响应波形获取模块、阈值范围条件构建模块、复杂尖峰条件筛选模块、复杂尖峰响应筛选模块。本发明不仅能够加深对复杂尖峰形态特征的理解，而且有助于促进浦肯野细胞响应机制的研究。

技术领域

本发明属于计算神经科学技术领域，尤其涉及一种小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法、系统、设备及应用。

背景技术

目前，复杂尖峰和简单尖峰作为小脑浦肯野细胞的两种响应模式，从早期观测以来，记录的数据显示复杂尖峰的起始部分十分稳定，但是后面小穗的变化很大。同时由于复杂尖峰的发放频率通常在1至2Hz，并夹杂在发放频率为100Hz以上的简单尖峰之中，对于复杂尖峰的识别较为困难。复杂尖峰识别方法的研究能够加深对复杂尖峰形态特征的理解，而且有助于促进浦肯野细胞响应机制的研究。

虽然现存许多关于复杂尖峰和简单尖峰的研究，但是这些研究存在如下问题。传统实验中，对于复杂尖峰的识别主要依赖于伴随复杂尖峰的短暂放电暂停，此特征便于识别，但是由于暂停的时长变化较大，目前缺乏具体的参数标准，当复杂尖峰形态变化较大时无法准确识别；在处理浦肯野细胞的大量响应波形数据时，对于复杂尖峰的提取尚缺乏一种行之有效的方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)传统实验中，对于复杂尖峰的识别主要依赖于伴随复杂尖峰的短暂放电暂停，但是由于暂停的时长变化较大，目前缺乏具体的参数标准，当复杂尖峰形态变化较大时无法准确识别。

(2)在处理浦肯野细胞的大量响应波形数据时，对于复杂尖峰的提取尚缺乏一种行之有效的方法，导致在小脑浦肯野细胞的响应机制研究方面无法采用计算机技术快速提取分析大量复杂尖峰数据，研究进展缓慢。

解决以上问题及缺陷的难度为：小脑浦肯野细胞的生理特性决定了复杂尖峰发放频率较低，因此难以通过实验对大量数据的分析得出复杂尖峰特征。

解决以上问题及缺陷的意义为：复杂尖峰识别方法的研究不仅能够加深对复杂尖峰形态特征的理解，而且有助于促进浦肯野细胞响应机制的研究。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法、系统、设备及应用。

本发明是这样实现的，一种小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法，所述小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法包括：

利用攀援纤维突触刺激浦肯野细胞；根据浦肯野细胞响应波形的初始尖峰所处的幅值范围进行初步筛选；对响应波形第一、二尖峰响应差值和间隔时间的共有特征进行分析，设定二次筛选条件，从而得到复杂尖峰的识别方法。

进一步，所述小脑浦肯野细胞复杂尖峰识别方法包括以下步骤：

步骤一，刺激浦肯野细胞获得复杂尖峰响应波形；

步骤二，基于获得的小脑浦肯野细胞复杂尖峰响应波形，构建复杂尖峰需满足的阈值范围条件；

步骤三，以复杂尖峰初始尖峰与第二小穗电位的差值与响应间隔时间作为筛选复杂尖峰的条件；

步骤四，根据所述条件筛选出的响应波形即作为小脑浦肯野细胞的复杂尖峰响应，所述条件即是复杂尖峰的识别方法。

进一步，步骤一中，所述刺激浦肯野细胞获得复杂尖峰响应波形，包括：

(1)采用电流钳方式输入电流控制细胞初始电压稳定，公式如下：