[發明專利]一種性能可調的神經元鈣熒光信號尖峰探測系統有效

申請號：	202010194078.7	申請日：	2020-03-19
公開（公告）號：	CN111175272B	公開（公告）日：	2023-07-25
發明（設計）人：	曾馮慶陽	申請（專利權）人：	南京景瑞康分子醫藥科技有限公司
主分類號：	G01N21/64	分類號：	G01N21/64
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	210000 江蘇省南京市江北新區創***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種性能可調神經元熒光信號尖峰探測系統
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【權利要求書】：

1.一種神經元鈣熒光信號尖峰自動探測系統，其特征在于該系統由局部尖峰探測器、精細探測模塊和偏好設置模塊組成，其中：

局部尖峰探測器將輸入的神經元鈣熒光信號C轉化為n個信號上疑似為尖峰的時刻構成的序列

精細探測模塊將疑似為尖峰的時刻構成的序列T₀轉化為疑似尖峰分別在高靈敏度、高特異度下被判別為正確尖峰的概率序列并將P₁、P₂傳遞給偏好設置模塊，精細探測模塊由多維特征提取器、高靈敏度尖峰判別器、高特異度尖峰判別器組成，其中：多維特征提取器根據事先選取的在多個維度上的k₁個對尖峰敏感的特征、k₂個對尖峰特異的特征以及n個疑似為尖峰的時刻構成的序列T₀，將輸入的鈣熒光信號C或鈣熒光視頻V轉化為高靈敏度特征矩陣M₁和高特異度特征矩陣M₂，分別傳遞給高靈敏度尖峰判別器、高特異度尖峰判別器；M₁和M₂如下式所示：

為k₁個對尖峰敏感的特征在n個疑似尖峰時刻處的特征數值，這些特征由鈣熒光信號C和變換域信號C_trans在疑似尖峰時刻處的局部信號片段的尖峰幅值、尖峰寬度、尖峰左側斜率、尖峰右側斜率組成，即k₁＝8，其中，變換域信號C_trans是把鈣熒光信號C視作某個最小相位信號的幅度譜，通過求該幅度譜的實倒譜重建得到最小相位信號，接著對最小相位信號的相位譜求差分獲得；

為k₂個對尖峰特異的特征在n個疑似尖峰時刻處的特征數值，這些特征由鈣熒光信號C和時空一致性信號C_corr在疑似尖峰時刻處的局部信號片段的尖峰幅值、尖峰寬度、尖峰左側斜率、尖峰右側斜率組成，即k₂＝8，其中，時空一致性信號C_corr是通過計算熒光視頻V中神經元胞體區域內所有像素點的亮度變化曲線在指定長度的時間窗內的皮爾遜相關系數獲得；

高靈敏度尖峰判別器根據高靈敏度特征矩陣M₁中n個疑似尖峰的k₁個特征數值對T₀進行判別，輸出高靈敏度下每個疑似尖峰被高靈敏度尖峰判別器預測為正確尖峰的概率組成的序列

高特異度尖峰判別器根據高特異度特征矩陣M₂中n個疑似尖峰的k₂個特征數值對T₀進行判別，輸出高特異度下每個疑似尖峰被高特異度尖峰判別器預測為正確尖峰的概率組成的序列

偏好設置模塊根據用戶對靈敏度、特異度的偏好設定，將概率序列P₁、P₂轉化為最終判別概率序列再根據用戶對判別的接受概率閾值p_th，將T₀轉化為最終自動識別的尖峰位置序列

2.權利要求1所述的一種神經元鈣熒光信號尖峰自動探測系統，其特征在于局部尖峰探測器通過求取鈣熒光信號C的一階差分，將差分的絕對值高于預先設定的粗探測閾值A_th、且左右側一階差分值符號相反的所有n個位置記為疑似尖峰的位置序列T₀。

3.權利要求1所述的一種神經元鈣熒光信號尖峰自動探測系統，其特征在于偏好設置模塊根據用戶給定的對高靈敏度尖峰判別器輸出結果的置信權重ω₁和對高特異度尖峰判別器輸出結果的置信權重ω₂，將加權求和結果ω₁×P₁+ω₂×P₂作為T₀中疑似尖峰的最終預測概率序列P₃，再根據用戶給定的接受閾值p_th，在序列P₃中選出最終預測概率大于p_th的m個元素，保留T₀中m個疑似尖峰時刻，剔除剩下的n-m個疑似尖峰時刻，輸出最終自動識別的尖峰位置序列T₁。