Information content and interpretation of CSD non-trivially depends on array density.

چکیده اصلی

Objective.We aim to determine whether commonly-used current source density (CSD) estimation techniques provide valid results when used with recordings from the latest generation of high-density arrays and how the density affects signal interpretation.Approach.We first develop an analytic formulation for the contributions of Gaussian current sources to an estimated CSD as a function of current source position and array density. We then simulate local field potential recordings in a biophysically detailed model of a subvolume of rat somatosensory cortex, and compare estimated current source densities to the ground truth current densities averaged over relevant tissue volumes.Main results.Commonly used methods to estimate the CSD can produce spurious results when the inter-electrode spacing is small relative to the width of the current source, confusing sources and sinks. For high-density recording electrodes, the estimated CSD diverges from the volume-averaged ground-truth current distribution that the CSD estimation method attempts to reconstruct. Both confusion of sinks and sources and amplification of local current fluctuations play a role in this divergence. Careful choice of CSD reconstruction parameters can be used to preferentially reveal the information content on a local or higher-level scale.Significance.Our results shed light on high-spatial-frequency oscillations observed in estimated current source densities fromin vivoexperiments. Care must be taken when choosing a reconstruction method and interpreting the results from high density arrays, but proper parameter tuning allows to focus on specific information-of-interest. In addition, it was found that detailed network models, including active conductances and background noise, can be necessary to accurately simulate high-frequency current fluctuations.

ترجمه فارسی چکیده

هدف: بررسی این است که آیا روش‌های رایج تخمین جریان منبع (CSD) نتایج معتبری ارائه می‌دهند یا خیر و چگالی چگونه بر تفسیر سیگنال تأثیر می‌گذارد. رویکرد: ابتدا یک فرمول تحلیلی برای سهم منابع جریان گوسی در CSD تخمین‌زده شده به عنوان تابعی از موقعیت منبع و چگالی آرایه توسعه یافته است. سپس سیگنال‌های رکورد شده در یک مدل بیوفیزیکی جزئی از یک زیرحجم قشر حسی حیوانات آزمایشگاهی شبیه‌سازی شد و CSD تخمین‌زده شده با جریان منبع واقعی مقایسه گردید. نتایج اصلی: روش‌های رایج تخمین CSD می‌توانند نتایج کاذب تولید کنند وقتی فاصله الکترودها نسبت به عرض منبع جریان کوچک است که باعث گیجی بین منابع و چاه‌ها می‌شود. برای الکترودهای رکوردینگ با چگالی بالا، CSD تخمین‌زده شده از توزیع جریان واقعی متوسط‌شده بر حجم بافت فاصله می‌گیرد. هر دو گیجی منابع و چاه‌ها و تقویت نوسانات جریان محلی در این فاصله‌گیری نقش دارند. انتخاب دقیق پارامترهای بازسازی CSD می‌تواند برای برجسته کردن محتوای اطلاعاتی در مقیاس محلی یا سطح بالاتر استفاده شود.

متن کامل اصلی