【技术实现步骤摘要】
一种锋电位分离方法
本专利技术涉及一种分离方法,尤其涉及一种锋电位分离方法,属于锋电位分离领域。
技术介绍
人体共有八大系统,分别是运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统和生殖系统,上述各系统协调配合,使人体内各种复杂的生命活动能够正常进行。其中,神经系统起到主导作用,它不断接收、分析并处理各个感受器传入的信息。处理后的信息输出到人体各系统器官以调节它们的活动。神经元作为神经系统最基本的结构和功能单位,可以通过突触传递和非突触传递方式进行信息的传递,其中前者为主要传递方式。突触传递又分为化学突触传递和电突触传递。医学上常采集神经元电信号进行医学研究,其中动作电位是重点研究对象。由于动作电位主要由锋电位(spike)组成,因此通常所说的动作电位主要指锋电位。神经元产生的电信号可以通过微电极细胞外记录方式得到,这种方式采集到的信号往往是同一脑区内多个神经元电信号的叠加。神经元电信号可以分别响应不同的生理活动,因此知道哪种电信号对应哪种生理活动至关重要。每种神经元电信号都有自己独特的锋电位信号,因此锋电位信号作为神经元电信号的一部分,可以根据其特征对神经元电信号进行区分。如果能对锋电位信号进行分离,锋电位信号所对应的神经元电信号也随之分离。锋电位分离方法(spikesorting)用以实现从采集到的神经元电信号中检测出锋电位信号,并把锋电位信号划分成不同的类簇,使得每个类簇对应单个的神经元。在锋电位分离方法中,检测锋电位的方式是阈值法,虽然阈值法实现简单,但是阈值的设定是一个问题,阈值过大容易造成漏检,阈值过小容易造成误检。后来人 ...
【技术保护点】
1.一种锋电位分离方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:通过微电极细胞外记录方式采集神经元电信号;S2:对步骤S1中采集到的信号进行滤波处理;S3:采用阈值法对步骤S2中滤波后的信号进行锋电位检测,并得到锋电位信号;S4:采用离散小波变换对步骤S3中的锋电位信号进行四级分解,并得到由小波系数组成的五个分量,完成初步特征提取,且这五个分量组成一个小波系数矩阵;S5:对步骤S4中的小波系数矩阵进行进一步特征提取得到特征空间,提取的特征包括小波系数的均值、小波系数的标准差、小波系数的斜度、小波系数的能量以及小波系数的熵;S6:采用局部加权投票法对所述特征空间进行聚类,实现锋电位信号分离,所述局部加权投票法包括如下步骤:S61:对所述特征空间进行B次随机采样,并得到B个子特征空间;S62:对B个子特征空间分别使用k均值聚类算法进行聚类,得到B个子特征空间聚类结果;S63:根据k均值聚类算法计算出的聚类中心,对所述特征空间进行再分配,得到B个基于所述特征空间的聚类结果;S64:步骤S63中每个聚类结果均包括多个类簇,计算步骤S63中每个聚类结果中每个类簇的局部权重;S65:计算样本被划分为某个类 ...
【技术特征摘要】
1.一种锋电位分离方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:通过微电极细胞外记录方式采集神经元电信号;S2:对步骤S1中采集到的信号进行滤波处理;S3:采用阈值法对步骤S2中滤波后的信号进行锋电位检测,并得到锋电位信号;S4:采用离散小波变换对步骤S3中的锋电位信号进行四级分解,并得到由小波系数组成的五个分量,完成初步特征提取,且这五个分量组成一个小波系数矩阵;S5:对步骤S4中的小波系数矩阵进行进一步特征提取得到特征空间,提取的特征包括小波系数的均值、小波系数的标准差、小波系数的斜度、小波系数的能量以及小波系数的熵;S6:采用局部加权投票法对所述特征空间进行聚类,实现锋电位信号分离,所述局部加权投票法包括如下步骤:S61:对所述特征空间进行B次随机采样,并得到B个子特征空间;S62:对B个子特征空间分别使用k均值聚类算法进行聚类,得到B个子特征空间聚类结果;S63:根据k均值聚类算法计算出的聚类中心,对所述特征空间进行再分配,得到B个基于所述特征空间的聚类结果;S64:步骤S63中每个聚类结果均包括多个类簇,计算步骤S63中每个聚类结果中每个类簇的局部权重;S65:计算样本被划分为某个类簇的次数与该类簇的局部权重的乘积,选出乘积最大的类簇作为该样本最终的聚类结果。2.根据权利要求1所述的一种锋电位分离方法,其特征在于:所述步骤S1中微电极细胞外记录方式采集神经元电信号是将微电极设置在神经组织的神经元之间,通过微电极尖端检测到的电位变化反映出神经元外介质中的电流。3.根据权利要求2所述的一种锋电位分离方法,其特征在于:所述微电极为玻璃微电极或金属微电极。4.根据权利要求1所述的一种锋电位分离方法,其特征在于:所述步骤S2中滤波处理的方式为高通滤波,所述高通滤波的截止频率为400Hz。5.根据权利要求1所述的一种锋电位分离方法,其特征在于:所述步骤S3中所述阈值法中的阈值为信号幅度最大值的二分之一。6.根据权利要求1所述的一种锋电位分离方法,其特征在于:所述步骤S4中的四级分解包括第一级离散小波分解、第二级离散小波分解、第三级离散小波分解及第四级离散小波分解;所述第一级离散小波分解包括如下步骤:首先对锋电位信号分别进行低通滤波与高通滤波,然后对滤波后的信号分别进行二分之一降采样得到第一级近似分量A1与第一级细节分量D1;所述第二级离散小波分解包括如下步骤:首先对第一级近似分量A1分别进行低通滤波与高通滤波,然后对滤波后的信号分别进行二分之一降采样得到第二级近似分量A2与第二级细节分量D2;所...
【专利技术属性】
技术研发人员:季薇,李振斌,李云,
申请(专利权)人:南京邮电大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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