Синхронизация сигнала
Под синхронизацией сигнала понимается установление соответствия между зрительным стимулом и оптическим сигналом.
Когда регистрируется оптический сигнал, то получается зависимость, для которой ось X соответствует номеру фрейма, а ось Y - значению относительной интенсивности света. Эта зависимость может выглядеть, например, вот так:
Однако усреднённую карту по такому сигналу строить нельзя, поскольку он не содержит никакой информации о зрительном стимулы. Для того, чтобы усреднённая карта получилась, необходим другой график, где по оси X отмечена ориентация стимула и номер цикла, а по оси ординат - значение оптического сигнала. Процесс получения именно такой зависимости из исходного оптического сигнала и называется синхронизацией.
Синхронизация делит всю запись оптического сигнала на циклы. Цикл - это период времени, при котором параметр стимула успевает принять все возможные значения. Например, если Вы стимулируете кору вращающимися решётками, то цикл - это период времени, в течение которого решётка успевает сделать полный оборот. Если же это - расширяющееся кольцо, то цикл - это период времени, в течение которого кольцо успевает измениться от наиболее маленького размера до наиболее большого. Проведение синхронизации позволяет вырезать из исходного оптического сигнала участок, доступный для анализа, но только так, чтобы вырезанная запись содержала целое число циклов.
Синхронизация необходима и для анализа самих колебаний оптического сигнала (например, вазомоторных осцилляций), поскольку эти колебания идут вперемешку с колебаниями, соответствующими ответу коры на зрительный стимул. Необходимо отметить, на каких частотах колебания, вызванные зрительным ответом, могут проявляться, а на каких - нет. Для этих целей также надо проводить синхронизацию сигнала.
Синхронизация сигнала проводится автоматически в процессе построения треков, усреднённых карт, а также карт колебаний оптического сигнала, однако параметры этой синхронизации Вам необходимо выбрать заранее. Для этого обратите внимание на следующую секцию в окне, в котором Вы можете задавать параметры:
Самый главный из параметров, который Вы можете задать - это выбор типа синхронизации.
Опция No synchronization отключает синхронизацию в процессе построения усреднённых карт, а также при построении треков. Как следствие, Вы не можете получить адекватные данные, получить готовые результаты, однако при этом у Вас будут построены предварительные данные, на основании которых Вы можете выбрать, какой тип синхронизации будет применён в дальнейшем. Кроме того, используйте именно этот тип синхронизации для того, чтобы устранить ошибки, сгенерированные при использовании других типов синхронизации, в частности, внешней
По умолчанию Вы обрабатываете весь оптический сигнал. Если Вы хотите начать обработку с какого-то определённого фрейма, то Вы должны поставить отметку в поле Start analysis from frame #, после чего в окошке справа ввести номер фрейма, с которого Вы хотите начать анализ. Обратите внимание, что если этот номер меньше нуля, то Вы получите ошибку. Кроме того, Вы можете получить ошибку, если выберите опцию Time average и зададите слишком маленькое значение.
По умолчанию, обработка заканчивается самым последним фреймом в записи. Однако если Вы хотите закончить обработку каким-то определённым фреймом, то поставьте отметку в поле Finish analysis by frame #, после чего в окошке справа введите номер этого фрейма. Обратите внимание, что если этот фрейм больше, чем общее число фреймов, то Вы получите ошибку. Кроме того, Вы можете получить ошибку, если воспользуетесь опцией Time average и зададите слишком большое значение.
Если Вы решили задать номера начального и конечного фреймов вручную, то задайте их предварительные номера, после чего откорректируйте их, когда Вы будете выставлять опцию Time average.
Данный тип синхрониации применим только, если внешняя синхронизация по каким-то причинам недоступна. Он основан на предположении, что изменение параметра стимула постоянно на протяжении всей записи и составляет целое число фреймов.
Для того, чтобы включить квазистимульную синхронизацию, включите опцию Quasi-stimulus synchronization, после чего в поле Stimulus period, frames введите период стимула в фреймах.
По-умолчанию анализ начинается с самого первого цикла. Однако, если Вы хотите начать его с какого-то конкретного цикла, то поставьте отметку в поле Start analysis from cycle #, после чего в поле справа укажите номер цикла, с которого Вы хотите начать анализ. Нумерация циклов начинается с 1. Обратите внимание, что если Вы воспользовались опцией Time average, то номер этого цикла не может быть слишком мал.
По-умолчанию анализ заканчивается самым последним циклом в записи. Однако, если Вы хотите его закончить каким-то конкретным циклом, то поставьте отметку в поле Finish analysis at cycle #, после чего в поле справа укажите номер цикла, которым Вы хотите закончить анализ. Обратите внимание, что если этот номер превысит общее число циклов в записи, то Вы получите ошибку. Вы также получите ошибку, если Вы воспользуетесь опцией Time average и укажите слишком большой номер цикла.
Квазивременная синхронизация является менее точным способом синхронизации, чем квазистимульная или внешняя, поэтому применяйте её только в самом крайнем случае, когда ни одна из них по техническим причинам невозможна.
Квазивременная синхронизация исходит из того, что Вам известен период стимула в миллисекундах, и этот период стимула не меняется на протяжении всей записи (что, вообще говоря, неправда).
Для того, чтобы установить квазивременную синхронизацию, выберите опцию Quasi-time synchronization, после чего в окне Stimulus period, ms укажите период стимула в миллисекундах.
По-умолчанию, анализ начинается с самого первого цикла, доступного для анализа. Однако, Вы можете настроить так, чтобы анализ начинался с определённого цикла. Для этого поставьте отметку напротив параметра Start analysis from cycle #, после чего в окне справа введите номер цикла, с которого Вы хотите начать анализ.
По-умолчанию, анализ заканчивается самым последним циклом в записи, который доступен для анализа. Однако, Вы можете настроить так, чтобы анализ заканчивался на определённом цикле. Для этого поставьте отметку напротив параметра Finish analysis at cycle #, после чего введите номер цикла, на котором Вы хотите закончить анализ.
Это - самый точный способ синхронизации, поэтому используйте его в первую очередь.
В процессе записи экспериментальных данных регистрирующий компьютер одновременно с сигналом от CCD-камеры, полученном по каналу данных, также получает сигнал от стимулирующего компьютера, полученный через канал синхронизации. Внешняя синхронизация сопоставляет эти два канала, и благодаря этому привязывает к внутреннему сигналу определённый параметр стимула.
Для того, чтобы включить опцию внешней синхронизации, включите опцию Synchronization by the external signal. Откройте список Select a synchronization channel. Вы увидите список всех каналов синхронизации. Только на одном из них расположен зрительный стимул. Ваша задача - уточнить, на каком именно.
Сделать это можно двумя способами:
- Перебрать все каналы синхронизации и остановиться на том, при котором ошибка No signal detected пропадает.
- Построить треки при значениях параметра No synchronization и ** No isoline**. В левом среднем графике Вы увидите сигнал с обеих каналов синхронизации. Задайте именно тот канал, сигнал с которого имеет пилообразную форму, как это указано на рисунке ниже:
На данном примере сигнал с канала 0 нулевой, а сигнал с канала 1 имеет пилообразную форму - это и есть тот самый синхронизационный сигнал, содержащий информацию о зрительном стимуле. Следовательно, в качестве канала синхронизации должен быть задан канал 1, задайте значение параметра Select a synchronization channel равным 1.
По умолчанию, анализ начинается с самого первого цикла, доступного качестве анализа. Если Вы хотите начать анализ с какого-то конкретного цикла, то поставьте отметку напротив опции Start analysis from cycle #, после чего в окошке справа укажите номер цикла, с которого Вы хотите начать анализ.
Кроме того, по-умолчанию, анализ заканчивается на самом последнем цикле, доступном в качестве анализа. Если Вы хотите закончить анализ на каком-то конкретном цикле, то поставьте отметку напротив опции Finish analysis at cycle #, после чего в окошке справа укажите номер цикла, на котором Вы хотите закончить анализ.
Параметр Threshold оставьте прежним и меняйте в одном из двух случаев: если количество выявленных программой циклов не соответствует реальному количеству циклов, либо Вы выбераете канал, на котором совершенно точно находится "пила синхронизации", и, тем не менее, все равно получаете ошибку No signal detected. В этом случае сделайте анализ треков с опциями No synchronization, Don't remove isoline, Include synchronization signal # ... (все опции должны быть включены), также поставьте отметку напротив опции Finish analysis by frame #, а в окошке справа от неё укажите значение 500. Вы увидите изображение пилы синхронизации в самом начале записи. Оцените разницу между сигналом в нулевом фрейме минимальным значением сигнала, разделите её на разницу между максимальным и минимальным значением сигнала, к полученному значению прибавьте 0.05. Полученное значение и нужно вводить в поле Threshold. В любом случае оно должно быть строго больше нуля, но строго меньше единицы.
Если Вы получили сообщение Bad value of initial cycle, то увеличьте начальный цикл на 1, после чего повторите обработку. Делайте так до тех пор, пока эта ошибка не исчезнет, либо пока Вы не достигнете конечного цикла. Если Вы его достигли - пересмотрите параметр Average radius, cycles в сторону уменьшения, либо не используйте столь короткую запись для анализа.
Если Вы получили сообщение Bad value of final cycle, то уменьшите конечный цикл на 1, после чего повторите обработку. Делайте так до тех пор, пока эта ошибка не исчезнет, либо пока Вы не достигнете начального цикла. Если Вы его, все же, достигли, то пересмотрите параметр Average radus, cycles в сторону уменьшения, либо не используйте столь короткую запись для анализа.
Если Вы получили сообщение No signal detected, то это значит, что Вы выбрали канал синхронизации, который не содержит никакого сигнала. Выберите другой канал синхронизации, после чего повторите попытку.
Если ни один из вышеупомянутых советов не помог, то сделайте Trace analysis, при котором заданы параметры No Synchronization и Don't remove isoline, Include sychronization signal # ... (все опции должны быть проставлены), внимательно изучить построенные графики и найдите основную причину ошибки.
Активация этой опции позволит Вам повысить точность синхронизации, но и при этом существенно увеличить время обработки данных. Поэтому, если Вы можете получать удовлетворительные результаты, то оставьте эту опцию выключенной
Гармоника напрямую зависит от того, какой стимул был использован в качестве стимуляции. Она равна отношению периода интересующей Вас величины к периоду полного обращения / расширения решётки.
Гармоника задаётся в поле Harmonic.
Если Вы хотите построить карты ориентационной настройки, то задайте этот параметр равным 2. Если хотите построить карты дирекциональной настройки - то 1. Для построения ретинотопических карт задайте этот параметр равным 1.
Синхронизация сигнала используется во всех процедурах обработки нативных данных, в частности:
- при построении треков;
- при построении функциональных карт;
- при построении карт колебаний оптического сигнала.