SpikeTaro は集合電位等のマルチソースから成る信号から、各ソースのスパイクを分離します。 ソーティングアルゴリズムは通常、スパイク高とスパイク幅の２つのパラメータで構成されます。 しかし、記録信号に多数のソース信号が含まれている場合、スパイク同士の干渉から分離性能は格段に低下します。 このプログラムは独自のソーティング アルゴリズムを使用して、この問題を解決します。

• 信頼度を評価しながら単一ユニットのスパイクを抽出します (ピーク抽出アルゴリズムほか)。
• スパイク波形間の波形形状およびスパイク高を規準としたソーティングを行います (時間分解能非依存相関法)。

　本手法が用いられている論文を以下に参照します。 他にも国際会議、投稿準備論文等で本アルゴリズム、本ソフトウェアをご使用いただいております。

• Kidokoro-Kobayashi M, Iwakura M, Fujiwara-Tsujii N, Fujiwara S, Sakura M, Sakamoto H, Higashi S, Hefetz A, Ozaki M: Chemical Discrimination and Aggressiveness via Cuticular Hydrocarbons in a Supercolonhy-Forming Ant, Formica yessensis, PLoS ONE, 7(10):e46840(2012)
• Perez Goodwyn P, Katsumata-Wada A, Okada K: Morphology and neurophysiology of tarsal vibration receptors in the water strider Aquarius paludum (Heteroptera: Gerridae), J. Insect Physiol. 55(2009), pp. 855-861

　SpikeTaro は FIR フィルタ (Finite Impulse Response Filter) を実装しています。 線形位相フィルタのデジタルフィルタです。 バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタの遮断周波数を自由に設定できます。

　500-1500 Hz のバンドパスフィルタの周波数特性を、下図に示します (SpikeTaro 画面)。

　このフィルタ設定では、0 - 500 Hz 帯域の信号強度はオリジナルデータの 1/10000 の大きさとなり、 500 - 1500 Hzの帯域では信号強度は変わらず、1500 Hz 以上の帯域では 1/1000 - 1/10000 程度の信号強度になります。 また、遮断周波数での立ち上がりと減衰はシャープです。

　以下に SpikeTaro で行ったフィルタ処理の例を示します。 電源周波数成分が除去されているのがわかります。

　SpikeTaro のソーティング機能は、大きく次の２つにより構成されます。

• スパイクの抽出
• 波形の相関係数 (寄与率) によるソーティング

　ピーク検出アルゴリズムを使用し、スパイクの立ち上がり、ピーク値、スパイク終了を検出します。 また、集合電位の記録時に多々起こりうる、複数のスパイクの合成信号に対し、自動的にスパイクを分離します。 分離したスパイクのポイント数が少なく、信頼限界を超える場合は、そのスパイクデータを無視します。

　抽出した全スパイクに対して、各スパイク間の相関係数を求め、寄与率によりスパイクを分類します。 閾値となる寄与率は設定により変更可能です。 スパイクソーティングの対象は、スパイクの波形そのものとなるため、より精度の高いソーティングを行うことが可能です。

　相関係数を計算するにあたり、データの切り出し誤差を避けるため、各切り出されたスパイクに自然スプライン補間を行います。

　以下に SpikeTaro によるソーティング結果の例を示します。

　ソーティングされたスパイクグループ (クラスター) 毎にラスタプロットを出力します。 個別のクラスタの応答パターンの解析等に使用できます。

　SpikeTaro は前述のソーティング アルゴリズムとは独立に、分類感度の高い Ward 法によるクラスタリング機能を実装しています。 クラスタリングでは、スパイク幅とスパイク高を設定できます。

　スパイク幅とスパイク高は、複数のスパイクが合成されていない単独の「完全なスパイク波形」のみ正確に求めることが可能です。 SpikeTaro では、クラスタリング実行時に、このような「完全なスパイク波形」のみを自動抽出し、Ward 法を実施します。 これにより見かけのスパイク幅とスパイク高を含まない、より精度の高いクラスタリングが可能となります。

SpikeTaro は以下の環境で動作します。

OS の種類	Microsoft Windows 7 (64, 32 bit), Vista (64, 32 bit), XP SP2 以降
メモリ	２ GB 以上 (注)
CPU	Intel(R) Core(TM)2 Duo 1 GHz 以上
その他	インストール時にはインターネットに接続できる環境が必要です。

(注) SpikeTaro で一度に処理できるデータ量は、環境のメモリ容量に依存します。 多くのメモリを使用できれば、それだけ大きなデータの処理を行うことが可能です。

  1. SpikeTaro 1.0 製品紹介
  2. SpikeTaro 1.0 インストール マニュアル
  3. SpikeTaro 1.0 ユーザー マニュアル

　SpikeTaro ver. 1.0 　　　　定価　￥308,000－ (税込)

　SpikeTaro をご購入される場合や、詳細仕様に関しましては、
　下記のメールアドレスまで、お気軽にお問い合わせください。
   

　銀行口座へのお振り込みとなります。
　大学様、公的研究機関様におきましては、納品後のお支払いとなります。
　それ以外の団体様、個人様におきましては、納品前の先払いをお願いしております。

　ご購入を検討されている方には、評価版ソフトウェアをご提供しております。
　SpikeTaro の性能と利便性にご納得されてから、ご購入することが可能です。

　下記のお客様への導入実績がございます。
　日本電信電話株式会社 (NTT), 神戸大学, 北海道大学, 理化学研究所, 慶應義塾大学, 福岡大学, 徳島大学, 東海大学, 東北大学

　株式会社　知能情報システム
　〒600-8815 京都市下京区中堂寺粟田町91
　　KRP9号館 609号室
　　TEL: 075-321-7300　FAX: 075-321-7305

　開発主任/担当者：岡田公太郎
　神経生理学分野で研究実績のあるエンジニアです。詳しくは下記 URL をご参照ください。
　https://www.chino-js.com/ja/service-engineer.html#okada.koutaroh