Computer hardware for analysis and modelling of neuronal data from behaving primates
Die Weiterentwicklung von Elektroden, Aufzeichnungssystemen und Computern ermöglichen es inzwischen, die Signale von mehr 100 Neuronen gleichzeitig aufzuzeichnen und Populationsanalysen durchzuführen. Die Verfügbarkeit dieser großen Datensätzen erfordert wiederum validierte Analyseverfahren für Spike-Datensätze, die derzeit jedoch nicht zur Verfügung stehen. In einer Kooperation zwischen den Abteilungen für Neurobiologie und Kognitive Neurowissenschaften des DPZ haben wir begonnen, derartige Analysewerkzeuge zu entwickeln und zu testen. Langfristig wollen wir diese als Open Source – Softwarepakete verfügbar machen.
Viele der gerade aufkommenden Analyseverfahren sind sehr rechenintensiv und erfordern leistungsstarke Computer für parallel ablaufende Rechenprozesse. Mit Hilfe dieses Seed funds konnten die hierfür notwendige Computerinfrastruktur geschaffen, und verschiedene Analysewerkzeuge getestet und optimiert werden. Die derzeitig entwickelten Verfahren können in drei Gruppen eingeteilt werden (siehe auch die nebenstehende Abbildung):
- Halb-automatisches „Spike Sorting“, womit die Datenströme von mehr als 100 Elektronen in einem realistischen Zeitrahmen sortiert werden können
- Moderne „Single Trial State Space“ Analysen, die es erlauben, neuronale Zustände aus hoch-dimensionalen neuronalen Populationen auszulesen
- „Single Neuron Functional Connectivity“ Analysen und die dazugehörigen statistischen Verfahren für parallel aufgezeichnete Daten von mehr als 100 Elektroden.
Nach Abschluss der Erprobungs- und Validierungsphase werden diese Werkzeuge Wissenschaftlern innerhalb und außerhalb des DPZ frei zugänglich gemacht, so dass validierte Methoden für die Analyse paralleler neuronaler Aufzeichnungen leicht verfügbar sind; dies stellt eine der Grundanforderungen für viele Fragen im Bereich der systemischen Neurophysiologie dar.
