Peri-Stimulus-Time-Histogram (PSTH)

Das neuronale Antwort-Signal auf eine einzelne Reizeinblendung setzt sich zusammen aus einem Anteil, der durch den Reiz kausal bedingt ist und weiteren davon statistisch unabhängigen Komponenten (wie z.B. Spontan-Aktivität) die nichts mit dem eingeblendeten Reiz zu tun haben. Wenn die anderen Signalanteile ähnliche Amplituden und spektrale Eigenschaften haben wie der reizbedingte Anteil, so ist dieser im Signal des Einzeldurchganges nicht direkt zu erkennen. Daher wird durch Mittelung über mehrere Einzeldurchgänge mit identischem Reiz ein sogenanntes Peri-Stimulus-Time-Histogram (PSTH) berechnet (Gleichung 3.5). Das PSTH ($P(\tau)$) gibt (theoretisch nach $\infty$ vielen Reizwiederholungen) für den Zeitpunkt $\tau$ den Signalanteil wieder, der fest an den Zeitpunkt der Reizeinblendung gekoppelt ist. Hier kann nur eine grobe Schätzung dieses deterministischen Anteils gemacht werden, weil die Zahl der Reizwiederholungen auf 10 bis 30 beschränkt war.

$$P(\tau) = \frac{1}{N}\sum_{i=1}^N s(\tau-t_{E_i})$$ (5)

dabei ist

$$s(t) :$$ Signal zum Zeitpunkt t

$$i :$$ Nummer der Reizeinblendung

$$t_{E_i} :$$ Trigger-Zeitpunkt der Reizeinblendung

Von den PSTHs wurde jeweils der Mittelwert während des Vorlaufintervalls abgezogen:

$$P^*(\tau) = P(\tau) - \overline{P_{VL}}$$ (6)

$$\overline{P_{VL}} = \frac{1}{t_{VL}} \int\limits_{-t_{VL}}^0 P(\tau) \tau$$

$$t_{VL} :$$ Länge des Vorlaufintervalls

Werden zur Berechnung des PSTHs alle Reizeinblendungen verwendet, so nenne ich dies hier Gesamt-PSTH. Beim Mitteln über die Einzeldurchgänge mit identischen Reizparametern erhält man für jeden der 96 Kombinationen aus Ortsfrequenz ($\omega$), Orientierung ($\alpha$) und Phasenlage ($\varphi$) ein reizspezifisches PSTH ( $P^*_{\omega, \alpha, \varphi}$), bzw. nach Mittelung über die PSTHs der drei Phasenlagen $P^*_{\omega, \alpha}$. Damit kann man die Abhängigkeit der neuronalen Antwort von den Reizparametern untersuchen.