Метод автоматического поиска одорологически вызванных паттернов в биоэлектрической активности обонятельной луковицы крысы
Ключевые слова:
обонятельная луковица, биоэлектрическая активность, одорологически вызванные паттерны, метрика Хаусдорфа, многомерный сингулярный спектральный анализАннотация
Постановка проблемы. Изучение обонятельной системы в хронических экспериментах на животных проводится по записям биоэлектрической активности, регистрируемой с использованием микроэлектродных матриц, расположенных на дорзальной поверхности обонятельной луковицы. Считается, что ответная на предъявление одоранта биоэлектрическая активность обонятельной луковицы связана с колебаниями, синхронизированными дыханием и относящимися к диапазону так называемых, гамма-ритмов. Цель исследования. Разработать метод автоматического поиска временных границ подобных одорологически вызванных паттернов гамма-ритмов в биоэлектрической активности обонятельной луковицы. Результаты. Сложности автоматического поиска одорологически вызванных паттернов обусловлены маскированием их спонтанными осцилляциями гамма-ритмов, не связанными с деятельностью обонятельной системы. Кроме того, модальная частота паттернов априорно неизвестна и динамически изменяется в ходе эксперимента, в частности, на наркотизированном животном. В качестве критериальной функции поиска использована метрика Хаусдорфа. С целью увеличения ее чувствительности на основе аппарата многомерного сингулярного спектрального анализа синтезирован адаптивный полосовой фильтр, полоса пропускания которого на анализируемой временной выборке максимально соответствует спектру искомых паттернов. Представлены результаты экспериментов на крысах. Применение полосовых фильтров на основе преобразования Фурье с неизменяемыми в ходе эксперимента параметрами в силу нестационарности во времени частотных характеристик искомых паттернов не обеспечивает эффективного их поиска. Так, при использовании в алгоритме поиска полосового фильтра Баттерворта наблюдались значительные ошибки в определении границ временных эпох паттернов, пропуски паттернов. Использование же синтезированного адаптивного полосового фильтра обеспечило надежный автоматический поиск паттернов и определение их временных границ с высокой точностью. Сбои алгоритма в этом случае наблюдались лишь при двигательных артефактах крыс. Практическая значимость. Разработанный метод расширяет существующий инструментарий, применяемый для изучения обонятельной системы живого организма.
