• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제4권6호
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• pp.705-713
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• 2006

For the analysis of multiunit extracellular neural signals as multiple spike trains, neural spike sorting is essential. Existing algorithms for the spike sorting have been unsatisfactory when the signal-to-noise ratio(SNR) is low, especially for implementation of fully-automated systems. We present a novel method that shows satisfactory performance even under low SNR, and compare its performance with a recent method based on principal component analysis(PCA) and fuzzy c-means(FCM) clustering algorithm. Our system consists of a spike detector that shows high performance under low SNR, a feature extractor that utilizes projection pursuit based on negentropy maximization, and an unsupervised classifier based on Gaussian mixture model. It is shown that the proposed feature extractor gives better performance compared to the PCA, and the proposed combination of spike detector, feature extraction, and unsupervised classification yields much better performance than the PCA-FCM, in that the realization of fully-automated unsupervised spike sorting becomes more feasible.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
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• pp.99-102
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• 1997

A neural spike sorting technique has been developed that also has the capability of template learning. A system of software has been written that first obtains the templates by learning, and then performs the sorting of the spikes into single units. The spike sorting can be done in real time. The template learning consists of spike detection based on the discrete Haar transform (DHT), feature extraction by clustering of spike amplitude and duration, classification based on rms error, and fabrication of templates. The developed algorithms can be implemented into real time systems using digital signal processors.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권5호
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• pp.469-475
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• 2000

신경신호의 계측은 신경계의 연구에 필수적인 도구로 최근 반도체미세전극기술 등 수십, 수백개의 채널로부터 신경신호를 기록할 수 있는 방법들이 발달함에 따라 많은 수의 뉴런으로부터 신경 신호를 측정하여 컴퓨터로 그 신호를 처리할 수 있는 시스템의 필요성은 더욱 커지고 있다. 본 연구에서는 최대 16채널의 신경신호를 실시간에 측정하여 기록하고, 저장된 신호로부터 활동전위를 검출하며, 단일 뉴런들로부터의 신호를 분류하여 spike train의 형태로 저장한 뒤 여러 뉴런들간의 상관관계를 분석하기 위한 spike train 해석이 가능한 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 보통사양의 PC이외에는 단지 신호획득보드만을 포함하여 다채널미세전극으로부터 뉴런의 신호를 측정, 증폭하여 호스트PC로 전송하고 저장하며 이로부터 활동전위를 검출하여 단일뉴런으로부터의 spike train으로 분류할 수 있다. 또한 저장된 spike train들로부터 신경회로망을 이루는 여러뉴런 들간의 관계를 분석하여 기능들이 시스템에 포함되어있다. 개발된 시스템을 사용하여 개구리 감각 신경의 신호를 실시간에 동시기록하여 활동전위을 검출하고 특징추출방법과 principal component analysis를 이용하여 분류한 뒤 spike train 해석을 수행하였다.

• Research in Vestibular Science
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• 제17권4호
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• pp.142-151
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• 2018

Objectives: Excitability o medial vestibular nucleus (MVN) in the brainstem can be affected by changes in the arterial blood pressure. Several animal studies have demonstrated that acute hypotension results in the alteration of multiunit activities and expression of cFos protein in the MVN. In the field of extracellular electrophysiological recording, tetrode technology and spike sorting algorithms can easily identify single unit activity from multiunit activities in the brain. However, detailed properties of electrophysiological changes in single unit of the MVN during acute hypotension have been unknown. Methods: Therefore, we applied tetrode techniques and electrophysiological characterization methods to know the effect of acute hypotension on single unit activities of the MVN of rats. Results: Two or 3 types of unit could be classified according to the morphology of spikes and firing properties of neurons. Acute hypotension elicited 4 types of changes in spontaneous firing of single unit in the MVN. Most of these neurons showed excitatory responses for about within 1 minute after the induction of acute hypotension and then returned to the baseline activity 10 minutes after the injection of sodium nitroprusside. There was also gradual increase in spontaneous firing in some units. In contrast small proportion of units showed rapid reduction of firing rate just after acute hypotension. Conclusions: Therefore, application of tetrode technology and spike sorting algorithms is another method for the monitoring of electrical activity of vestibular nuclear during acute hypotension.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.279-285
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• 2016

신경보철 의수를 제어하기 위해서는 말초 신경신호를 측정하고 분석함으로써 사용자의 동작의도를 인식해야 한다. 본 논문에서는 다채널 신경전극 어레이, 전극 삽입 장치, 신경신호 증폭기로 구성된 말초 신경신호 측정 시스템을 제안한다. 마취상태에서 전극 삽입 장치를 이용하여 16 채널의 신경전극 어레이를 백서의 좌골신경에 안정적으로 삽입하였다. 수동적 관절 운동을 유도하거나 기계적 피부 자극을 인가하였을 때, 신경신호 증폭기를 통해 근육 또는 피부 감각 신경신호가 측정됨을 확인하였다. 또한, 개별 신경 단위를 분리하기 위해 활동전위 분류방법을 제안한다. 근육의 내부 수용기들은 근방추와 골지건 기관 수용기로 구분되었으며, 피부의 외부 수용기들은 완만적응과 급속적응 수용기로 분리되었다. 이와 같은 실험결과는 제안한 방법이 신경보철 시스템에서 말초 신경신호의 측정과 분석에 적용될 수 있음을 보였다.