Identifying neural populations is a central problem in neuroscience, as we can now observe the spiking activity of multiple neurons simultaneously with expanding recording capabilities. Although previous work has tried to summarize neural activity within and between known populations by extracting low-dimensional latent factors, in many cases what determines a unique population may be unclear. Neurons differ in their anatomical location, but also, in their cell types and response properties. To define population directly related to neural activity, we develop a clustering method based on a mixture of dynamic Poisson factor analyzers (mixDPFA) model, with the number of clusters and dimension of latent factors treated as unknown parameters. To analyze the proposed mixDPFA model, we propose a Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithm to efficiently sample its posterior distribution. Validating our proposed MCMC algorithm through simulations, we find that it can accurately recover the unknown parameters and the true clustering in the model, and is insensitive to the initial cluster assignments. We then apply the proposed mixDPFA model to multi-region experimental recordings, where we find that the proposed method can identify novel, reliable clusters of neurons based on their activity, and may, thus, be a useful tool for neural data analysis.


翻译:确定神经人口是神经科学的一个中心问题,因为我们现在可以同时观察到多个神经神经元随着记录能力的扩大而涌现的活动。虽然以前的工作试图通过提取低维潜伏因素来总结已知人群内部和之间神经活动,但在许多情况下,决定独特人群的因素可能并不明确。神经元在解剖位置上有所不同,但在细胞类型和反应特性方面也是如此。为了界定与神经活动直接相关的人群,我们根据动态Poisson因子分析器(MixDPFA)模型(MixDPFA)模型的混合体来制定一种集群方法,将潜在因素的组数和层面作为未知参数处理。为分析拟议的混合DPFA模型,我们建议采用Markov链 Monte Carlo(MC)算法,以便有效地取样其外表分布。通过模拟来验证我们提议的MCMC算法,我们发现它能够准确地恢复未知参数和模型中真实的组合体,并且对最初的集群任务不敏感。我们然后将拟议的混合DPFA模型应用于多区域的实验记录,我们发现拟议的方法可以用来确定新的、可靠的神经元数据组群,因此可能以活动为基础。

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