[发明专利]一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法

权利要求书

1.一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、使用约束非负反卷积方法从给定的钙离子荧光观测值Y中获取神经元动作电位出现的时刻，即脉冲峰值时刻spt₀；

S2、使用S1中得到的spt₀作为脉冲峰值时刻采样的初始状态值，计算脉冲峰值时刻采样的建议分布标准偏差σ_i；

S3、根据S2中得到的标准偏差σ_i，得到脉冲峰值时刻采样的建议分布生成候选脉冲峰值时刻spt_*；

S4、根据S3中生成的候选脉冲峰值时刻spt_*，计算脉冲峰值时刻的接受概率α(spt_i-1，spt_*)；

S5、将S4中得到的接受概率α(spt_i-1，spt_*)与(0，1)中均匀分布的随机数R进行比较，得到新的脉冲峰值时刻spt_i。

2.根据权利要求1所述的一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，其特征在于：S1中所述的钙离子荧光观测值Y是由钙指示剂GCaMP6s获取所得。

3.根据权利要求1所述的一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，其特征在于，S1具体包括：

S11、构建钙离子信号基本模型，将钙离子活动近似看做一个简单的一阶自回归过程，计算公式为

c(t)＝gc(t-1)+As(t)，

其中，c(t)是钙离子信号，g是离散时间常数，且0＜g＜1，A是每个脉冲峰值的幅度，s(t)是脉冲峰值，钙离子活动可以看做是一个独立同分布的伯努利过程，

钙离子荧光观测轨迹y的表达式为

y(t)＝c(t)+b+ε_t，

其中，b是基线浓度，ε_t～N(0，σ²)是随机高斯噪声；

S12、根据观测到的荧光轨迹的功率谱密度估计来寻找到最稀疏的非负神经元信号，使得数据能够拟合到期望的噪声水平，处理方式为

约束：

其中，c_in是初始钙离子浓度，

在t＝1时，钙离子初始浓度的为c₁，于是c_in可以重新被定义为

c_in＝c₁[1，g，…，g^T]^T，

其中，g是时间常数，T是总的时间步长。

4.根据权利要求1所述的一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，其特征在于：在所述S2中，当抽样次数i≤i₀时，建议分布标准偏差σ_i取固定值σ₀；当抽样次数i＞i₀时，建议分布标准偏差σ_i由历史脉冲峰值时刻[spt₀，spt₁，…，spt_i-1]计算得到。

5.根据权利要求4所述的一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，其特征在于：所述S2中的计算公式为

其中，d表示变量的维数。

6.根据权利要求1所述的一种从钙离子荧光观测值中获取神经元动作电位出现时刻的采样算法，其特征在于：在所述S3中，在对脉冲峰值时刻采样的过程中选择以均值为脉冲峰值时刻spt_i-1、标准偏差为S2中得到的σ_i的高斯分布作为建议分布，并从该建议分布生成候选脉冲峰值时刻spt_*。