Extracting individual neural activity recorded through splayed optical microfibers
Extracting individual neural activity recorded through splayed optical microfibers
复制标题
提取通过张开的光学微纤维记录的个体神经活动
DOI：
10.1117/1.nph.5.4.045009
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
5.3
通讯作者：
Boas, David A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Perkins, L. Nathan;Devor, Anna;Gardner, Timothy J.;Boas, David A.
以前引入的成百上千束微纤维有可能将光学通路扩展到大脑深层区域，在整个三维体积中采样荧光活动。每根光纤的直径都很小(8 μm)，并且沿着阻力最小的路径，在插入时张开。通过叠加每根纤维的纤维敏感度分布，我们为模拟的神经群体模拟了界面属性。我们的模拟结果表明，对于较小的(<；200)束纤维，每根纤维将从纤维孔附近的少量不重叠的神经元收集荧光。随着纤维数量的增加，束向该区域提供更均匀的激发功率，进入一种纤维从更多神经元收集荧光的区域，相邻纤维之间有更大的重叠。在这些条件下，应用源分离来提取个体神经贡献是可行的。此外，我们还演示了一种特别适合于界面的源分离技术。我们的模型有助于建立该接口的性能预期，并提供了在一系列条件下估计神经贡献的框架。
Previously introduced bundles of hundreds or thousands of microfibers have the potential to extend optical access to deep brain regions, sampling fluorescence activity throughout a three-dimensional volume. Each fiber has a small diameter (8 μm) and follows a path of least resistance, splaying during insertion. By superimposing the fiber sensitivity profile for each fiber, we model the interface properties for a simulated neural population. Our modeling results suggest that for small (<200) bundles of fibers, each fiber will collect fluorescence from a small number of nonoverlapping neurons near the fiber apertures. As the number of fibers increases, the bundle delivers more uniform excitation power to the region, moving to a regime where fibers collect fluorescence from more neurons and there is greater overlap between neighboring fibers. Under these conditions, it becomes feasible to apply source separation to extract individual neural contributions. In addition, we demonstrate a source separation technique particularly suited to the interface. Our modeling helps establish performance expectations for this interface and provides a framework for estimating neural contributions under a range of conditions.
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--
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