闭环神经机器人实验来检验神经网络的计算性能

1.准备神经文化通过MEA 板块神经细胞的MEA芯片，所描述的29。类似的过程的说明，还提供9和讨论部分。 转在MEA加热系统上5-10分钟开始记录到经历了由细胞产生的热应力最小化之前：温度控制器的设定温度的目标至37℃，并接通加热板在MEA本身（在大多数商业提供下面MEA系统）和，如果有的话，以显著减少蒸发加热的盖。 与湿热（30分钟，130℃）的高压釜中每次使用前消毒气体透过帽。为了避免蒸发，防止改变渗透压，保持盖上瓶盖文化在录制过程中。 在实际开始记录将在放大器30分钟的神经元的文化。 注：简单地从INC移动文化ubator的放大器将显著破坏自发活动约半小时。在此期间，培养基的温度将趋于稳定。 如果一个carbair电路可用，启动循环carbair的（混合物的5％ 的 CO 2和95％O 2 + N 2），用于实验长于几个小时：培养将需要它，以保持氧和pH水平稳定。 2.选择录音参数的采集MEA 选择软件滤波器带宽检测峰值（ 即多单位活动- MUA）30：在RawDataDisplay形式纪念“300赫兹，3千赫”复选框。 开始采集数据：按在RawDataDisplay形式的“开始”按钮。 设定的阈值增益尖峰检测的RawDataDisplay 7。 注意：根据所需特异性/选择性折衷和关于通过检测离子算法，此阈值可为6至10倍的计算标准偏差来设置。 设置阈值存储到2秒，然后按“锁定”按钮时，没有扣球活动是在显示屏上看到（这两个命令都在RawDataDisplay形式）。标记了“从位数估计SD'以从观测信号31,32的绝对值的中值计算的噪声标准差，如果它是难以提供即使短时间的窗口，没有尖峰活性。从按下“锁定”按钮后，该选项取消勾选标记，作为底层算法是计算密集型的，并可能导致PC滞后。 打开尖峰检测程序（“棘波检测”复选框，在RawDataDisplay形式）。如果尖峰检测已经运行（ 即复选框已标记），点击“重置”按钮，在数据记录的形式丢弃检测到这个时候尖峰。 3.选择MEA电极的刺激神经元文化和响应地图计算在MEA 30分钟的培养神经细胞的记录自发活动：保存数据通过点击“录音”按钮，文件，在DataRecording形式的“尖峰”中，所需的时间量后经过（30分钟，在这种情况下）。 找出10个最活跃的通道（ 即 10通道，最高秒杀计数），然后在任意的MEA布局选择那些渠道（无论是在编码，解码和关联图的形式），通过拖动鼠标光标移到需要的地方。一旦通道被选中，右键点击任意位置MEA的布局，并选择“添加到左感觉区”，在弹出的菜单：这些电极将用于在步骤3.5提供电刺激。 验证刺激和MEA放大器连接正确：所有配置requIRE每期望刺激通道两根导线，而额外的同轴电缆将需要携带的同步信号（请参阅具体手段在连接图的手册）。继续再打开刺激。 定义的关联图的形式刺激参数。所有交付的文化刺激的双相方波电压。设定一半持续时间为300微秒和幅度以1.5V的第 33。 注：刺激足够大，以可靠地唤起的神经反应很可能会折衷活性从同一地点的记录。在本文的其余部分，用于刺激传送电极不应选择记录任何相关信息。 记录响应刺激：按在ConnectionMap形式开始按钮。一系列的30刺激，以5秒的间隔，反过来，自动从所选电极中的每一个释放，而响应是记录从剩余的59电极编计算一个连接的地图（ 即，观测到来自内从一个不同的电极递送刺激后的时隙的电极的反应的概率），用于通过任何数学软件或SpyCode每个刺激通道，应用程序开发，在过去（和免费提供根据要求）对神经的数据28进行计算。 从连接的地图中，选择最好的电极：丢弃所有刺激电极未唤起的响应（ 即 ，在时间窗刺激后，发射率并不比在自发放电显著更高）。 选择，剩下的电极之间，这对有交叠的至少响应。专门为每一个刺激电极，计算出每个记录电极的平均秒杀计数，然后计算相应的电极之间的差异对所有刺激电极对。选择夫妇WHICħ的响应差的绝对值在所有的记录信道的总和是最高的。 选择这些电极之一，从机器人的左侧，并从右侧代码读数其他代码感官信息：为了做到这一点，拖动鼠标光标放在一个电极，用鼠标右键单击该MEA的布局，然后选择“添加到左侧感觉区”（或“添加到右侧感觉区”）。 4.接口的神经元文化与机器人：选择编码和解码方案坐落在编码形式为线性“编码类型”。 定义最小和最大的刺激率的编码形式。使用0.5-2赫兹的默认范围。 在编码形式的“抖动”参数设置为0。 坐落在解码格式的解码算法的参数（重量，消光系数）为1，适度活跃的文化（约1穗/每陈荫罴秒EL）。定义一个新的参数对，如果燃烧率强烈和不断地从这个值偏离。对于解码参数的确切功能见讨论。 设置在解码算法中的解码表突发参数。重量设定为0（衰减时间则无关紧要），除非尖峰和脉冲之间的区别是研究的课题。 注：在步骤4.4所建议的值会产生平滑的机器人动作和速度与机器人的反应时间为适度活跃的大鼠原代培养兼容。突发参数具有完全相同的功能中的那些步骤4.4中描述的，但该触发事件是突发的，而不是一个尖峰的检测：每个车轮的实际速度是一个简单的检测尖峰和突发的贡献的总和。 导航竞技场的机器人5.设计在虚拟竞技场设计形式，界（竞技场的边界是可见的机器人，我的选择mpassable）或无边（如果从舞台的一侧机器人退出时，它会立即从对面1）舞台上重新输入，并设置在像素竞技场大小。 不使用有界领域超过100×100像素更小，以便允许显著运动。不使用的障碍，其半径小于5个像素，因为它们可以简单地视线机器人的线路之间。 请记住，非常大的舞台上的大小可能会导致计算机性能下降：如果需要一个大的舞台上，用在开始难以重复实验前所需的舞台上测试软件的性能。 设置手动机器人起始位置是（请在虚拟竞技场设计形式，那么所需的位置了“手动选择”按钮），或通过指定机器人在实验坐标开始在“机器人起始位置”字段。 添加任何数量的竞技场内不可逾越的障碍。要么把他们的人ually中点击“添加障碍手动”按钮或设置数量和大小的范围后，舞台上。 点击“生成竞技场”按钮，生成与所选功能的舞台。也不会发生变化，直到该按钮被按下。 保存该设计的舞台，并加载相对文件，在使用前在一项实验中，用命令的按钮在虚拟竞技场设计形式的下部。 6.选择MEA电极记录神经元电活动的文化选择在步骤3.8临时记录电极那些对不同的反应，已经观察到：这表明刺激后从'左'（或'右'）的电极将构成“左”更大的反应电极（或“右”）记录电极。不使用电极未显示显著反应要么刺激电极来控制机器人。 ˚FROM的MEA布局弹出菜单中选择“添加到左运动区”（或“添加到右侧运动区”）来定义记录电极。 选择功能的实验管理的形式来记录。在这个阶段，尖峰和刺激时间标记是唯一的相关信息。 进行10分钟的测试驱动器：开始通过单击实验管理形式开始实验按钮运行的机器人，再次单击它10分钟已经过去之后。 注意：一旦所有的参数都被设置（编码和解码，机器人竞技场，刺激和记录电极，拥有创纪录），文件名选择将询问记录文件名称和目的地，然后机器人将开始移动在舞台上，按照定义的规则。所有选定的功能会自动保存在实时。 重复步骤3.6和6.1在步骤6.3获得的数据，以便选择与实际的机器人运行期间采集的数据记录的电极（见讨论内容n对于这两个步骤的方法的原理）。 7.执行神经机器人实验选择在实验管理形成要记录的数据：纪念钉，机器人和刺激数据复选框。 启动前学习机器人运行：单击实验管理形式“开始实验”按钮。提示时选择数据文件的新文件名。时30分过去了，再次点击“开始实验”按钮停止机器人运行。 接通学习协议（标记的实验管理形式“交付强直刺激命中后”复选框），并作为预培训阶段（ 即 30分）执行相同长度的训练机器人的运行。请记住，输入不同的文件名出现提示时，以避免步7.2覆盖数据。 再次关闭学习协议（取消了“交付强直刺激命中后”复选框）并执行后学习机器人的运行。再次，记得更改文件名以防止覆盖。 8.第二反应地图计算重复步骤3.1-3.6。从这些记录使用数据来检验，如果有任何改变引起的无论是在自发或诱发活动模式的学习方案。