การคัดแยกสัญญาณสไปค์ (Spike sorting)เป็นเทคนิคประเภทหนึ่งที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลทางสรีรวิทยาไฟฟ้า อัลก อริทึมการคัดแยกสัญญาณสไปค์ใช้รูปร่างของคลื่นสัญญาณที่เก็บรวบรวมได้จากอิเล็กโทรดหนึ่งตัวหรือมากกว่าในสมอง เพื่อแยกแยะกิจกรรมของเซลล์ประสาท หนึ่งเซลล์หรือมากกว่า ออกจากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าพื้นหลัง

ข้อมูลดิบสำหรับการคัดแยกสัญญาณสไปค์ได้มาจากอิเล็กโทรดที่เสียบเข้าไปในสมอง ซึ่งทำหน้าที่วัดศักย์ไฟฟ้าภายนอกเซลล์ อิเล็กโทรดเหล่านี้มีหลายรูปแบบ ขนาดและความซับซ้อนแตกต่างกัน ตั้งแต่ แบบ อาร์เรย์เทโทร ดอย่างง่าย ที่มีอิเล็กโทรดสี่ตัว ไปจนถึงอาร์เรย์อิเล็กโทรดหลายตัวที่มีสัญญาณหลายร้อยตัว และอุปกรณ์แบบบูรณาการที่มีจำนวนหลายพันตัว เช่นNeuropixelsหรือNeuralink

เซลล์ประสาทสร้างศักยภาพการกระทำที่เรียกว่า 'สไปค์' ในศัพท์เฉพาะทางห้องปฏิบัติการ คำนี้มักใช้กับสัญญาณไฟฟ้าที่บันทึกไว้ในบริเวณใกล้เคียงกับเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ด้วยไมโครอิเล็กโทรด (ยกเว้น: 'สไปค์' ใน การบันทึก EEG ) ในการบันทึกเหล่านี้ ศักยภาพการกระทำจะปรากฏเป็นสไปค์ที่แหลมคม (การเบี่ยงเบนจากเส้นฐาน) อิเล็กโทรดภายนอกเซลล์จะวัดสนามที่จุดสัมผัส ซึ่งรวมถึงส่วนประกอบที่เปลี่ยนแปลงช้าๆ คือศักยภาพสนามเฉพาะที่หรือ LFP ซึ่งเป็นผลรวมของกิจกรรมของเซลล์ประสาทจำนวนมากในระยะทางที่แตกต่างกัน^{[ 1 ]}ซ้อนทับอยู่บนนี้คือสไปค์สั้นๆ ที่แหลมคม จากศักยภาพการกระทำของเซลล์ประสาทที่อยู่ใกล้ที่สุดไม่กี่เซลล์ เนื่องจาก LFP ช้าและสไปค์เร็ว จึงสามารถแยกออกจากกันได้ง่ายโดยการกรอง: กรองความถี่สูงสำหรับสไปค์และกรองความถี่ต่ำสำหรับ LFP

การคัดแยกสัญญาณสไปค์หมายถึงกระบวนการกำหนดสัญญาณสไปค์ให้กับเซลล์ประสาทต่างๆ ลำดับเวลาที่แน่นอนของการเกิดสัญญาณสไปค์ที่บันทึกโดยอิเล็กโทรดนั้นขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของเซลล์ประสาท ตำแหน่งของอิเล็กโทรดที่ใช้บันทึกเมื่อเทียบกับเซลล์ประสาท และปัจจัยอื่นๆ อย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรดเหล่านี้ซึ่งวางอยู่นอกเซลล์ในเนื้อเยื่อ มักจะ "มองเห็น" สัญญาณสไปค์ที่สร้างขึ้นโดยเซลล์ประสาทหลายเซลล์ในบริเวณใกล้เคียง เนื่องจากรูปร่างของสัญญาณสไปค์มีความเฉพาะตัวและสามารถทำซ้ำได้ค่อนข้างแม่นยำสำหรับแต่ละเซลล์ประสาท จึงสามารถใช้เพื่อแยกแยะสัญญาณสไปค์ที่ผลิตโดยเซลล์ประสาทต่างๆ และแยกกิจกรรมที่เกิดขึ้นจากแต่ละเซลล์ได้

ในทางเทคนิคแล้ว สามารถทำได้โดยอาศัยขนาดที่แตกต่างกันของสไปค์ (เทคนิคที่ง่ายแต่ไม่แม่นยำ) หรือการวิเคราะห์ที่ซับซ้อนกว่าซึ่งใช้รูปคลื่นทั้งหมดของสไปค์ เทคนิคที่ซับซ้อนกว่าเหล่านี้มักใช้เครื่องมือต่างๆ เช่นส่วนประกอบหลักหรือ การวิเคราะห์ เวฟเล็ตเอกสารทางวิทยาศาสตร์ครอบคลุมทั้งพื้นฐานของปัญหา^{[ 2 ]}และเอกสารโดยละเอียดที่สรุปสถานะของศิลปะ ณ ปี 2025 ^{[ 3 ]}

หากใช้อิเล็กโทรดหลายตัว แต่ละตัวจะบันทึกรูปคลื่นที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละสัญญาณกระตุ้นที่เกิดขึ้นจากเซลล์ประสาทในบริเวณใกล้เคียงกับอิเล็กโทรด จากนั้นสามารถใช้การจัดเรียงทางเรขาคณิตของอิเล็กโทรดเพื่อวิเคราะห์ว่าสัญญาณกระตุ้นใดมาจากเซลล์ใดในกลุ่มเซลล์ที่บันทึกไว้ ดังนั้น การคัดแยกสัญญาณกระตุ้นโดยใช้อิเล็กโทรดหลายตัวจึงดีกว่าการคัดแยกโดยอาศัยเพียงรูปร่างของรูปคลื่นเท่านั้น

• บทความเกี่ยว กับการจัดเรียงสไปค์ใน Scholarpedia