Устройство для моделирования нейрона Пуркинье Советский патент 1989 года по МПК G06G7/60 

4ib СО

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при исследования деятельности мозга методами аналогового моделирования. Цель изобретения - повышение достоверности моделирования нейрона за счет воспроизведения биологических свойств клетки Пуркинье мозжечка. Это достигается путем введения в состав известного устройства блока 8 моделирования лиановидного волокна, состоящего из колебательного звена 9, порогового элемента 10, селектора 11 длительности импульсов, ключа 12 и управляемого ждущего мультивибратора 13. При одновременном возбуждении по входу блока 8 одиночным спайком или же импульсной последовательностью происходит модуляция импульсной активности клетки Пуркинье мозжечка. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фи. I

3149

il-ii f pt ii I.) I ис -ит : i. .ir-unuiib;1.0Й -Ч; ;ИИ;чС и МОЖ|. Г ntn i HCHv(ji;,;jortnlui при НС :-,4. ;tonaHHH деятсл. iitJCTH M( I a .п:топа--1и аиало -- -;)) ij vi(j;Le.iiHpcna- ii;i,4 .

. H -uiope геинк - повышение до- сшвсриосги мо;1С.-гиронаиич и(Йро)1а за счет поспроизнедеиня биологических CBoiicTB клетки 1уркии1зе молжсчка.

Ib) фиг-.1 изобр,-1жеиа функциональная схема устройства для моделирования нейрона Пуркинье; на фиг.2 - функциональная схс;ма блока моделиро- ания лиановидного по.локна.

ycTpoficTBO для моделирования нейрона Пуркин)С содержит (фиг . 1 си- мантические входы 1 , (юрмиронатели 2 входных сигналов, нреобразовате;и1 3 часточм в нанряжение, блоки 4 задания весовых коэффициентов, сумматор 3, функдиональньп преобразователь 6, преобразователь 7 напряжения Б частоту и блок 8 моделирования лиановид- ног о волокна, состоящий из колеба- тельног о звена 9, порогового элемента 10, селектора 11 длительности импульсов, ключа 12 и т1равляемого жду- щег о мультивибратора 13.

YcTpoiicTBO для моделирования нейрона Пуркинье работает следующим образом .

В этом случае сигнал на выходе колебательного звена 9 равен нулю, а напряжение с выхода порогового элемента 10 и, следовательно, селектора 11 длительности импульсов равно нулю, что приводит к замк}1утому состоянию ключа 12. При поступлении на вход блока 8 моделирования лиановидного волокна одиночного спайка с выхода формирователя 2 импульсов через замкнутый ключ 12 на вход ждущего ryльтивибpaтopa 1J поступает импульс определенной длительности, вызывающий на выходе колебательног о звена 9 зат хающие синусоидальные колебания . Г1ара1 1етры звена подбирают такими, чтобы первое колебание, проходя через сумматор 5, превышало порог функционального преобразователя 6. Тем самым 1 енернруется появле1Н1е на его выходе напряжения, дос гато-чного для генерации спайков преобразователем 7 напряжения в частоту. Третье колеба- ime (последнее) на выходе колебатель ного -зве(а 9 также должно превышать величину порога порогового члемонта 10. Появление слсдл Ю1чего сигнала на

25

6 2ft4

} ыходе -inena 9 переключает пороговьй :i;:cMCirr 10. а выходе селектора II П(;являетс:я соотнетствую1ций ему имf r;y.iibc. Сигнал с выхода селектора II размыкает ключ 12, отключая вход блока 8 моделирования диановидного волокна на время трех колебаний. Последующие колебания меньше порогового

10 значения элемента 10, поэтому он возвращается в исходное состояние, Яа- пряжение на выходе селектора 1I становится равным нулю и ключ 12 замыкается до нового импульса но входу бло15 ка 8 моделирования лиановидного волокна. Таким образом, одиночный спайк по лиановидному волокну нейрона Лур- кинье вызывает пачечный разряд нейрона и колебательное изменение бу.- имости аналогично биологическому а}1алогу.

Ксли на вход блока 8 моделирования лиановидного волокна поступает импульсная последовательность, что соответствует ритмическому раздражению лиановидного волокна, то процессы, происходящие в нейроне, те же, что и в предыдущем случае.

Если одновременно с сигналами, по30 ступающими на вход блока 8 моделирования лиановидного волокна, поступают также сигналы на симаптические входы , то сложение напряжен11Й, по- с упающих на входы сумматора 5, с ко35 Jieaaтельным напряжением, поступающим на его вход с выхода колебательного звена 9, может вызвать генерацию спайков.

Таким образом, при одновременном

40 возбуждении блока 8 моделирования лиановидного волокна одиночным спай- ком или импульсной последовательностью происходят значительные изменения характера ответов устройства на

45 продолжающуюся активацию симаптичес- ких входов 1, т.е. происходит модуляция импульсной активности клетки Пуркинье поступающими возбуждениями по лиановидному волокну.

50 Формула изобретения

55 устройства, последовательно соединенные с ними преобразователи частоты в напряжение, блоки задания весовых коэффициентов, выходы которых подключены к входам сумматора, функциональ5149762

ный преобразователь, вход которого соединен с выходом сумматора, преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, а выход является выходом устройства, о т л и - Ч ающее ся тем, что, с целью повьшения достове зности моделирования нейрона за счет воспроизведения биологических свойств клетки Пурки1Q

нье, мозжечка, в него дополнительно

соединен с выходом одногр из формиро- )5новидного волокна и соединен через

вателей входных сигналов, второй входпоследовательно соединенные пороговый

соединен с выходом соответствующегоэлемент и селектор длительности имблока задания весового коэффициента,пульсов с управляющим входом ключа,

а выход блока моделирования лиановид-вторым входом блока моделирования ного волокна соединен с входом сум- 20 лиановидного волокна является управматора.ляющий вход одновибратора.

2. Ус гройстио по П.1, о 1- л ; ч а ю щ е е с я тем, что блок ;--.о;,с- лирования лиановидного волокна содержит колебательное звено, пороговый элемент, селектор длите льнос т,м -.м- пульсов, ключ и управляемьш одновиб- ратор, причем вход ключа является первым входом блока моделирования лиановидного волокна, выход его соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с входом колебательного звена, выход которого является выходом блока моделирования лиа