Samuel Garcia, Nicolas Fourcaud- Trocmé

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1 Samuel Garcia, Nicolas Fourcaud- Trocmé

2 Centre de Recherche en Neuroscience de Lyon (CRNL) Samuel Garcia Data processing Engineer position at CNRS Lab thematics : olfactory and auditory system.

3 Intro: electrophysiologie Neo : Data format and data representation View on OpenElectrophy project OpenElectrophy time frequency OpenElectrophy spikesorting : framework and UI

4 Electrophysiologie en très très bref

5 Electrophysiologie en très très bref

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7 NEO project: 2 goals: Data object representation for electrophysiology -> precise set of objects File Reader (and write for some) replacement of neuroshare in pure python Features: Developed in neuralensemble group involving 4 labs at the moment. Python written Utility : a common nomenclature for naming object we deal with (SpikeTrain, AnalogSignal, RecordingChannel, ) Multi platform file Reader (which neuroshare is not) Version : nov

8 Liste des format de fichiers: AlphaOmegaIO AsciiSignalIO AsciiSpikeTrainIO AxonIO BlackrockIO ElanIO HDF5IO KlustakwikIO MicromedIO NeoMatlabIO NeuroExplorerIO PickleIO PlexonIO PyNNIO RawBinarySignalIO Spike2IO TdtIO WinEdrIO WinWcpIO

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13 2 levels users Simple and intuitive user interface A lower script level with python.

14 Goal : pre processing for: Spike sorting LFP oscillations

15 Software architecture Experimentalist user Analysis user User interface local client Specific scripts OpenElectrophy toolbox Storage : sqlalchemy Neo IO Spike sorting framework Oscillation analysis Plexon NeuroExp Spike2 TdT Axon Elphy Alpha Omega Algorithm in: Matlab C/C++ R Python Python

16 Comment sauver un vecteur ou matrice ou un cube dans une table SQL? Utilisation d'un ''Mapper'' SQLAlchemy ORM python compatible (SQLite, MySQL, Oracle, PQSQL, ) Une table SQL = Une class Python Un champ SQL = Un attribut de la class Dans python les tableau N dimentionel numpy Numpy = calcul vectoriel de matlab Chaque numpy.ndarray = 3 champs dans la table SQL: Buffer BLOB Shape (dimensions) Str Dtype (taille de chaque element) Str Moteur de compression Str

17 Module temps fréquence

18 Différents rythmes oscillatoires dans le cerveau: Gamma 25-70Hz Beta Hz Alpha 2-10Hz Reflet d'assemblé de neurones.

19 Rappel : Carte temps fréquence de morlet

20 Carte temps fréquence de morlet :principe de calcul Ondelette Convolution multi échelle Signal Module = carte complexe (module + phase)

21 Principe de la méthode : Étape 1 Carte temps fréquences sur le signal sous échantillonné : à 2*Fmax

22 Principe de la méthode : Étape 2 Calcul dans un voisinage du max la ligne de crête temps fréquence sur le signal haute fréquence échantillonnage Résultat : ligne temps fréquence complexe (module et phase)

23 Application : calage des spikes sur la phase des oscillations

24 Application : afficher les oscillations en timeline avec code couleur

25 Spike sorting

26 Source:

27 Spikesorting pipeline : multi method for multi steps FFT-based Sliding median Filtering Butterworth Bessel Abs Threshold Std Threshold Detection Median Threshold (K-TEO) (optimal filter) Waveform alignment Peak alignment Thresh alignment (Over sampling) (sinc) Features extraction ICA PCA Haar wavelet (laplacian) Clustering K-Mean Superparamegnetic Affinity propagation Gaussian mixture Bagged clustering

28 Goal and features : Give access good methods to experimentalist ( that hardly script ) A bridge algorithms and good UI Mono-electrode, tetrode, N-trode Multi segment auto concatenation GGOBI-like viewer integrated Several method for each steps Object implementation = UI or/and script manipulation Main idea : the user can choose the best method by himself.

29 SpikeSorting UI

30 The user can easy try several methods for each steps

31 User custom layout: Widgets for manual clustering Widgets for validation

32 What OpenElectrophy can offer to community : Intuitive GUI for experimentalists Easy way to open multiple formats (neo) The neo data representation could be a common nomenclature for spike sorting methods benchmark. The developer friendly framework allow easy implementation of new methods What we plan to do : Implement as many as possible open sourced algorithms Improve the UI.

33 Pas de conclusion mais demo sur demande

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