视网膜神经节细胞电活动的检测与信号分类研究

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1、上海交通大学博士后研究工作揪告摘要本文以上海市辩委重点基金顼秘“毒孛经元溺路信号澜登及信惠提取”为背景，开展了视网膜神缀节细胞电活幼的检测和信号分类研究。视嬲膜碜}究的目躲之一在于了瓣视鲎信息怒翔俺在视嘲膜中进行加工传递的。此类研究的意义不仅在于对生物系统的了解，同时也为入工视赏的开发和利用提供生物学依据。新近发展起来的多电极记录技术为更好地了解视徽信号在程舞璇耱经苇绥戆审鲢蕊王传递遴程提供了霹麓。毽是，多迄投记录袋拳豹应用也给生物信号的她理带来了新的挑战。～方面，多电极胞外记录信号的信噪比很低，信号检测的难度较大。煲一方面，多电极上记录到的信

2、号往往是几今穑铝耱经元教窀豹嬲寝，焉嚣～耱经元豹赦溆遣可蕤为穗繇&多令毫缀掰记录。因而，为了从多魄极记录到的信号中获取神经元的信息，根据电极信号对}孛经元放电廖列进行甄剐显得尤为壤要。本文蓖先根据毅生小鸡视网膜耱经节细胞发放能动{牵电像的特性，掇班了一种有效的检测方法。该方法在对信噪比较低的电极信号进行动作电位梭测的过程中，自g够有效地瓣低错捡率_荦嚣潦检率。同辩，壤这秘方法与其它几秘方法进行了详细的仿真对比实验，说明在信噪比低酌情况下，该方法的检测效率较高，其错检率和漏捡率较低。熬嚣，本文提爨一零孛售号分类豹方法。结合亵数彦歹l小波变换霸主元

3、分褥方法，对检测出来的尖峰信号进行特征提取，然后利用减法聚类方法对掇取出来的特征避行聚类分析，得到信号分类的结果，据此推断出记录电极周围神经元静个数。同时，校添分类结栗jl雩蛋类信号送行模蔽重褐，获褥程关毒章绞元静响应信母。通过仿真嶷验说明了该方法的有效性。该方法已．呶用于新生小鸡视网膜神经节细胞动作墩位的实验数攥处理。最后基于Chi—square检验原理，提出一种动作电位时间序列的分离方法，从电极信号中分离出各个相关神经元的放电序列。通过仿真试验说明了该方法不但减少了计算量，而且可以在某种程度上减少过拟合的情况。该方法已被应用于新生小鸡视网膜

4、神经节细胞动作电位的实验数据处理。关键词：视网膜；多电极记录：信号检测；信号分类上海交通大学博士后研究工作报告ABSTRACTThisstudyissupportedbythegrantfromShanghaiScienceandTechnologyDevelopmentFundingfortheproject”neuronalcircuitsignaldetectionandinformationextraction”．Inthisthesis．tIlespikedetectionandspikesorting&retinalganglion

5、cellsareresearched．OneaiminretinaresearchistOinvestigatehowtheinformationisprocessedinretinasThisisnotonlytounderstandthebiologysystem，butalsotoprovidethebiologybasesforthedevelopmentandapplicationoftheartificialvision．Inordertounderstandtheinformationprocessinginretinalgang

6、lioncells，therecentlydevelopedmulti—siteextraeellularelectrodearrayshavebeenemployed．However，thistechniquechallengesthebiologysignalprocessing．Onetheonehand，thesignal—to—noiseratioofmulti—siteextracellularrecordingsislow；thereforeitishardtodetectthespikes．Ontheotherhand，them

7、ulti—siteextracelhilarrecordingscontNnspikestreamsofseveralneuronsadjacenttotheelectrodes，andspikesfromoneneuronmayberecordedbyseveralelectrodes．Therefore，inordertogetinformationfromthemulti·electroderecordings，itisimportanttoextractthespiketemporalsequenceofeachindividualne

8、uronfromtherecordings，Firstly，onespikedetectionmethodWasproposedonthebasiso