Utiliser une référence moyenne commune pour améliorer les enregistrements de neurones corticaux à partir de réseaux de microélectrodes

Dans cette étude, nous proposons et évaluons une technique connue sous le nom de référence moyenne commune (CAR) pour générer une électrode de référence plus idéale pour les enregistrements de microélectrodes. Le CAR est une technique computationnellement simple et est donc adaptée à la fois aux applications sur puce et en temps réel. Le CAR est couramment utilisé en EEG, où il est nécessaire d'identifier des sources de signaux faibles dans des enregistrements très bruyants. Pour étudier l'efficacité de la référence moyenne commune, nous avons comparé le CAR à la fois à la référence avec une vis en acier inoxydable et à un site de microélectrode unique. Les données consistaient en des enregistrements chroniques in vivo chez des rats Sprague-Dawley anesthésiés, issues d'études antérieures, ainsi que des données non publiées précédemment. En combinant les données provenant de plusieurs études, nous avons généré et analysé l'un des ensembles de données d'enregistrement neural chronique les plus complets à ce jour. Les types de références ont été comparés en termes de niveau de bruit, de rapport signal/bruit, et du nombre de neurones enregistrés au fil des jours. La référence moyenne commune s'est avérée largement supérieure aux types standards de référence électrique, réduisant le bruit de plus de 30 %. Grâce à la réduction du niveau de bruit de fond, les réseaux référencés à une CAR ont produit presque 60 % d'unités neurales discernables de plus que les méthodes traditionnelles de référence électrique. Le CAR devrait apporter des avantages similaires à d'autres technologies d'enregistrement de microélectrodes - par exemple, la détection chimique - où des concepts d'enregistrement différentiels similaires s'appliquent. De plus, nous fournissons une justification mathématique pour le CAR en utilisant le théorème de Gauss-Markov et aidons donc à placer l'application du CAR dans un contexte théorique.