Устройство для моделирования нейрона Советский патент 1988 года по МПК G06G7/60 

4 tsD СЛ

СО

Изобретение относится к медтехни- ке и может быть использовано в бионике и при исследовании механизмов памяти.

Цель изобретения - повьппение до- 5 стоверности моделирования за счет-воспроизведения процессов антидромного возбулодения нейрона собственньм ак- сонным спайком, отраженным от неоднородное тей аксона геометрического и -10 физ ического характера „

На чертеже изображена функциональная схема устройства для модели о ва , ния нейрона.

Устройство содержит блоки моде- t5 лирования синапсов, состоящие из последовательно соединенных согласзто- щих элементов 2, элементов 3 задерж- ки, масштабирукндих резистивных эле- ментов 4, аддитивный: сумматор 5, 20 блок 6 моделирования вызванных пост- синаптических потенциалов;, третий сумматор 7, элемент 8 сравнения, блок 9 задания порога формирователь 10 им- о пульсовf второй сумматор II, элемеН- 25 ты 12 задержки.

Устройство для моделирования нейрона работает .следующим образом.

На входы блоков 1 моделирования синапсовS которыми являются входы 30 согласующих элементов 2, подаются входные последовательности спайков, задерживаемых на время синаптической. задержки .в элементах 3 задержки и преобразуемых по айплитуде и знаку , ; резистивньми элементами 4 в соот- 1 ветствии с весом и типом каждого I синапса. Аддитивный сумматор 5 осу- ществляет пространетвенно-времен- ; ную .алгебраическую сугшацию этих 40 сигналов и суммарный сигнал, преобразованный в блоке 6 моделирования в вызванные постсинаптические потенциалы (ВПСП), подается через третий сумматор 7 на первый вход эле- 45 мента 8 сравнения, где происходит сравнивание его с -начальной величиной порога с блока 9 задания порога, величина которого зависит от состояния выхода элемента 8 сравнения и CQ минимальна в исходном состоянии,При превышении порога суммарным сигнапом на выходе элемента 8 сравнения,появляется напряжение и формирователь 10 импульсов вырабатывает импульс, яв- eg ляющийся выходным спайком, поступаю- щий через второй сумматор П на блок 6 ВПСП и сбрасьгоающий предыдущий.потенциал. Одновременно он поступает

на линейку последовательно соединенных элементов 12 задержки и появляется на выходе каждого через время задержки каждого элемента и с уменьшенной амплитудой в соответствии с коэффициентами затухания К элементов 12 задержки. Эти импульсы в таком виде поступают на входы второго cyi-i- матора 1I последовательно во времени, один за другим через время if и с выхода его на управляющий вход блока 6 ВПСП, разряжая его конденсатор и сбрасьюая тем самьм потенциал.

Элементы 12 задержки таким образом моделируют неоднородности аксона, удаленные от триггерной зоны, на расстояние, отражающееся в величине и К каждого элемента 12 задержки, а импульсы с их выходов, соответствуют отраженньпм от неоднородностей антидромным спайкам, поступающим обратно в сторону сомы нейрона и попадающим вновь в триггерную зону ак- сонного холмика. Тем самым как бы моделируют геометрические и физические характеристики аксона и воспроизводя состояние порога возбудимости нейрон По. мере дальнейших разрядов нейрона порог элемента 8 сравнения, задаваемый с блока 9 задания порога, повышается и процесс циркуляции спайков прекращается. Если же уровень стимуляции нейрона велик и конденсатор блка 6 ВПСП успевает зарядиться до превышающего величину порога напряжения может произойти генерация спайка в промежутке между выходными спайками, возникающими под действием антидромного возбзпкдения, что усложняет картину и влечет за собой возникновение дополнительных вложенных циклов генерации спайков.

Формула изобретения

Устройство для моделирования нейрона, содержащее блоки моделирования синапсов, состоящие из- последовательно соединенных согласующих элементов, элементов задержки и резистивных элементов, выходы которых являются выходами блоков моделирования синапсов и подключены к входам аддитивного сумматора, выход которого соединен через блок моделирования вызванных постсинаптических потенциалов с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания порога, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, который подключен к входу формирователя импульса, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения достоверности моделировани:я путем воспро изведения процессов антидромного возбуждения нейрона собственным ак сонным спайком, в него введены второй и третий сумматоры и элемен425731

ты задержки, соединенные последова- телькО; вход П Ггрвого элемента задержки соед :,е.н с вьпсодом формиро- импуА1ьсай и подк.гаочен к пер; 5

Бому ВХОДУ второго суг-а атора, а выход гсзжцого элемента задержки соединен с соответствз. тощим входом второго cj MMaTopa, эьпсод которого сое- jy с упразлякщкм входом блока моделнрОБания, вь званш х постсина -- тйч.есккх потекиа.алов и с перзым входом третьего сумматора.

Изобретение относится к медтех- нике и может быть использовано в бионике и при исследовании механизмов памяти. Цепь изобретения - повьппенне достоверности моделирования за счет воспроизведения процессов антидромного возбуждения нейрона собственным аксонным спайком, отраженным от неоднородности геометрического и физического характера. Поставленная цель достигается за счет введения второго 8 и третьего 1I сумматоров и элементов 12 задержки. Введение вышеназванных элементов позволяет воспроизвести механизмы памяти на аксосомати- ческом, уровне., не связанные с синапти- ческими перестройками и обладающие малой инертностью. 1 ил. с S6