Реконструкция сигналов мозга грызунов во время эвтаназии с использованием алгоритма Eigensystem Realization Algorithm (ERA)

Реконструкция сигналов мозга грызунов во время эвтаназии с использованием алгоритма Eigensystem Realization Algorithm (ERA)

Интересное сегодня

Роль эмоциональных схем в зависимости от онлайн-игр и удовле...

Введение В современную эпоху проблема зависимости становится все более распространенной и привлекает...

Идеальная модель наблюдателя для локализации звуковых источн...

Введение Локализация звукового источника требует от слушателя расшифровки направленной информации, в...

Влияние жизненных стрессов на течение симптомов депрессии у ...

Депрессия является распространенным и изнуряющим психическим расстройством. Большинство эпидемиологи...

Что такое нарциссическое гостринг и как с ним справиться

Что такое нарциссическое гостринг? Нарциссическое гостринг — это ситуация, когда человек с нарциссич...

Тип личности ENTJ (Командир): Характеристики, сильные и слаб...

Тип личности ENTJ: Кто такой «Командир»? ENTJ — это аббревиатура в индикаторе типов Майерс-Бриггс (M...

Количественный лингвистический анализ в коучинге

Введение В самоопределении многих консультантов важную роль играют интервенции и техники, которые об...

Рисунок 2
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 5
Рисунок 6
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 7
Рисунок 1
Рисунок 1
Thumbnail 1
Thumbnail 2
Thumbnail 3
Thumbnail 4
Thumbnail 5
Thumbnail 6
Thumbnail 7
Thumbnail 8
Thumbnail 9
Thumbnail 10
Оригинал исследования на сайте автора

Введение

Понимание сложных биологических и физических процессов долгое время основывалось на нелинейных системах и теории управления. В последние годы методы, основанные на данных, стали мощной альтернативой традиционным подходам, предлагая более простые математические уравнения для описания наблюдаемых данных. Эти методы позволяют реконструировать сложные сигналы с использованием больших линейных систем. В данном исследовании мы применяем такие методы для анализа сигналов локальных полевых потенциалов (LFP), записанных из мозга анестезированных и свободно передвигающихся крыс до и во время эвтаназии CO2.

Методы

Животные и экспериментальные процедуры

Экспериментальные данные были получены из предыдущего исследования мигрени у грызунов. Использовались десять самцов крыс Sprague Dawley, разделенных на две группы: бодрствующих (AW) и анестезированных (AN). Анестезия поддерживалась изофлураном.

Расположение имплантированных электродов LFP

На основе атласа мозга Paxinos и Watson четыре биполярных электрода были имплантированы в следующие области: передняя поясная кора (ACC), заднее ядро таламуса (Po), тройничный ганглий (TG) и первичная зрительная кора (V1M).

Администрирование CO2 и клиническая смерть

Эвтаназия начиналась после 5 минут записи базовых LFP, при этом непрерывно подавался 100% CO2. Клиническая смерть подтверждалась через 5–7 минут.

Предварительная обработка данных

Длинные записи были разделены на фазы по 5 минут. Для уменьшения шума применялась функция сглаживания в MATLAB. Алгоритм BEAST использовался для сегментации временных рядов.

Алгоритм Eigensystem Realization Algorithm (ERA)

ERA применялся для идентификации линейной динамической системы, способной генерировать наблюдаемые данные. Метод основан на сингулярном разложении матрицы Ганкеля, построенной из временных рядов.

Результаты

Точные реконструкции LFP с использованием ERA

ERA обеспечил высококачественные реконструкции временных рядов для всех каналов. Количество стеков (NS) варьировалось в зависимости от фазы эксперимента и состояния крысы.

Изменение NS в различных фазах

После введения CO2 значения NS снижались, отражая уменьшение функциональности мозга. У бодрствующих крыс наблюдался более устойчивый профиль сложности.

Биологическая валидация снижения NS

Снижение NS коррелировало с уменьшением активности мозга, что подтверждалось анализом спектра мощности. У бодрствующих крыс отмечался феномен «последнего сопротивления».

Обсуждение

Представленный вычислительный framework позволяет точно реконструировать LFP-сигналы и анализировать изменения в сложности мозга во время эвтаназии. Методология может быть применена к другим типам электрофизиологических данных.

Методологические ограничения

Основные ограничения включают невозможность учета внешних стимулов в текущей формулировке ERA. В будущих исследованиях планируется ввести параметр для временных внешних воздействий.

Биологические инсайты и будущие исследования

Планируется применение модели к публичным наборам данных, таким как записи Allen, для дальнейшей валидации. Также необходимо изучить механизмы «последнего сопротивления».

Короткие версии статей можно найти в телеграм-канале.

Посмотреть канал
Кликните еще раз для перехода

Contex Classic 3 шт. — надежные гладкие презервативы

Презервативы Contex Classic №3 — надежная защита и комфорт в классическом исполнении. Гладкая поверх...

Инолтра Бад Пилюли 1.9Г №180 – препарат для суставов

Инолтра Бад Пилюли 1.9Г №180 – эффективная пищевая добавка для поддержки суставов и соединительной т...

Топикрем Молочко для тела увлажняющее 500 мл №2

Топикрем Молочко для тела ультраувлажняющее 500 мл №2 — нежная формула, разработанная для интенсивно...

Кэа Дентал Зубочистки пластиковые №130

Кэа Дентал Зубочистки пластиковые №130 — удобное средство для ежедневной гигиены полости рта. Помога...

Шампунь Урьяж Беби для новорожденных - гипоаллергенный

Урьяж Беби Первый Шампунь Ультрамягкий 200 мл создан для бережного ухода за волосами и кожей головы ...

Тонометр механический Cs Medica CS-105 с фонендоскопом

Механический тонометр Cs Medica CS-105 с встроенным фонендоскопом обеспечивает точное измерение арте...