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Lexikon der Neurowissenschaft: Irregularitätsmaße

Irregularitätsmaße, Maße, die die Zufälligkeit bzw. die Unregelmäßigkeit einer Folge von Aktionspotentialen quantifizieren. Zwei Größen sind hier von besonderer Bedeutung, der CV-Wert und der Fanofaktor. Der CV-Wert wird aus der sogenannten Inter-Spike-Intervall-Verteilung ermittelt, indem man die mittlere zeitliche Dauer der Intervalle I aufeinanderfolgender Aktionspotentiale und die Standardabweichung σ dieser Größe bestimmt. Der CV-Wert ist dann das Verhältnis der Standardabweichung zum Mittelwert, also CV = σ/I. Für den völlig zufälligen Poisson-Prozeß mit zeitlich konstanter Rate gilt CV = 1, für periodische Folgen von Aktionspotentialen gilt CV = 0 und für burstende Nervenzellen (burst) kann man auch CV > 1 erhalten. Der Fanofaktor F bewertet die zeitliche Präzision, mit der die Aktionspotentiale bei Wiederholungen eines Versuchs auftreten. Hierzu wird für ein geeignetes, fest vorgegebenes Zeitintervall die mittlere Anzahl der Aktionspotentiale N und die Varianz dieser Anzahl V bestimmt. Der Fanofaktor ist dann definiert als F = V/N. Wenn jede Versuchswiederholung einen Poisson-Prozeß mit genau dem gleichen zeitlichen Verlauf der Rate realisiert, so ist F = 1. Erfolgen die Aktionspotentiale präziser als bei einem zeitlich modulierten Poisson-Prozeß, so erhält man F< 1. Wenn sich die Bedingungen von Versuch zu Versuch stark ändern, so erhält man häufig F > 1. Während der CV-Wert nur bei weitgehend konstanter Feuerrate sinnvoll angewendet werden kann, eignet sich der Fanofaktor als Maß für die Bewertung der Irregularität eines Prozesses auch bei beliebigem (reproduzierbarem) zeitlichen Verlauf der Rate.

  • Die Autoren
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Dr. Hartwig Hanser, Waldkirch (Projektleitung)
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