Resolución de la superposición de Spike mediante optimización basada en biogeografía
Autores: Chiarion, Giovanni; Mesin, Luca
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Resolución de la superposición de Spike mediante optimización basada en biogeografía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Compensación de superposición
Señalización de impedancia eléctrica
Descomposición de electromiogramas
Clasificación de picos
Matrices de microelectrodos
Optimización basada en biogeografía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Existen muchos casos en los que la separación de diferentes fuentes de grabaciones de un solo canal es importante, por ejemplo, en la compensación de superposición espectral de fluorescencia, señalización de impedancia eléctrica, descomposición electromiográfica intramuscular o en el caso de clasificación de picos de potenciales neuronales de matrices de microelectrodos (MEA). Enfocándonos en este último, el problema puede abordarse identificando picos emergentes del fondo y agrupándolos en diferentes grupos, lo que indica la actividad de diferentes neuronas. Se presentan problemas cuando se superponen más picos en formas de onda superpuestas. Discutimos la aplicación de la Optimización Basada en Biogeografía (BBO) para resolver este problema específico. Nuestro algoritmo se compara con tres métodos de clasificación de picos (SpyKING Circus, Common Basis Pursuit y Klusta), mostrando un rendimiento estadísticamente mejor (en términos de puntaje F1, Tasa de Verdaderos Positivos-TPR y Valor Predictivo Positivo-PPV) en la resolución de superposiciones en datos simulados realistas. Específicamente, BBO mostró una mediana de F1, TPR y PPV del 100%, 100% y aproximadamente 75%, respectivamente, considerando un ruido simulado con la misma densidad espectral que la experimental y una potencia similar con mejoras estadísticamente altamente significativas de al menos dos índices de rendimiento sobre cada uno de los otros tres algoritmos probados.
Descripción
Existen muchos casos en los que la separación de diferentes fuentes de grabaciones de un solo canal es importante, por ejemplo, en la compensación de superposición espectral de fluorescencia, señalización de impedancia eléctrica, descomposición electromiográfica intramuscular o en el caso de clasificación de picos de potenciales neuronales de matrices de microelectrodos (MEA). Enfocándonos en este último, el problema puede abordarse identificando picos emergentes del fondo y agrupándolos en diferentes grupos, lo que indica la actividad de diferentes neuronas. Se presentan problemas cuando se superponen más picos en formas de onda superpuestas. Discutimos la aplicación de la Optimización Basada en Biogeografía (BBO) para resolver este problema específico. Nuestro algoritmo se compara con tres métodos de clasificación de picos (SpyKING Circus, Common Basis Pursuit y Klusta), mostrando un rendimiento estadísticamente mejor (en términos de puntaje F1, Tasa de Verdaderos Positivos-TPR y Valor Predictivo Positivo-PPV) en la resolución de superposiciones en datos simulados realistas. Específicamente, BBO mostró una mediana de F1, TPR y PPV del 100%, 100% y aproximadamente 75%, respectivamente, considerando un ruido simulado con la misma densidad espectral que la experimental y una potencia similar con mejoras estadísticamente altamente significativas de al menos dos índices de rendimiento sobre cada uno de los otros tres algoritmos probados.