Изобретение относится к биокибернетике и может быть использовано для исследования деятельности комиссуральных мотонейронов методами электронного моделирования, а также для выполнения функций передачи информации в нейроподобных вычислительных системах.
Целью изобретения является повышение точности моделирования комиссуральных мотонейронов за счет воспроизведения динамики экзоцитоза медиатора под действием градуальных активных ответов нейро- на без генерации ими потенциалов действия.
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для моделирования ко- миссурального мотонейрона; на фиг. 2 - временная диаграмма функционирования устройства для моделирования комиссу- рального мотонейрона; на фиг. 3 - функциональная схема динамического звена с регулируемой степенью колебательности, пример.
Устройство для моделирования комис- сурального мотонейрона (фиг.1) содержит синаптические. входы 1, блоки 2 моделирования синапсов, состоящие из последовательно соединенных блоков 3 согласования, элементы 4 задержки и масштабирующие резистивные элементы 5, выходы которых являются выходами блоков 2 и подключены к входам сумматора 6; динамическое звено 7 с регулируемой напряжением степенью колебательности, преобразователь 8 частоты в напряжение, первый вычитатель 9, источник 10 опорного сигнала, второй вычитатель 11, выход которого является выходом устройства, второй вход подключен к второму выходу задания потенциала покоя источника 10 опорного сигнала, а первый вход соединен с выходом динамического звена 7, вход которого соединен с входом преобразователя 8 и выходом сумматора 6, выход преобразователя 8 соединен с первым входом первого вычитателя 9, второй вход соединен с вторым выходом источника 10, а выход вычитателя 9 подключен к второму входу динамического звена 7.
Устройство для моделирования комис- сурального мотонейрона работает следующим образом.
На синаптические входы 1 блоков моделирования синапсов 2 подаются последовательности спайковых импульсов с выходов других нейронов, составляющих нейронную сеть. Пройдя через блоки 3 .согласования, согласующие выходные сопротивления нейронов сети и входные сопротивления блоков 2 моделирования синапсов комиссу- рального мотонейрона., они задерживаются
и
на времена синаптической задержки, индивидуальные для каждого блока 2, в элементах задержки 4, моделирующих латентный период выделения медиатора, а затем, по5 ступая масштабируются в них в соответствии с весом каждого синапса, расстоянием его до сомы и знаком данного синапса (возбуждающий, либо тормозящий). Далее синапсы, поступающие с выходов блоков 5,
Ю являющихся выходами блоков 2 моделирования синапсов, алгебраически суммируются в сумматоре 6 и суммарные сигналы в виде сложной импульсной последовательности поступают на входы динамического
15 звена 7 и преобразователя 8 частоты в напряжение, где преобразуются в напряжение, пропорциональное средней частоте суммарной импульсной последовательности в выхода сумматора 6. При низком уров20 не возбуждения комиссурального нейрона напряжение на выходе преобразователя 8 низкое, оно поступает на первый вход вычитателя 9 и вычитается в нем из опорного напряжения, поступающего с первого выхо25 да источника 10 опорного сигнала. При отсутствии возбуждения, т.е. когда суммарный сигнал с выхода сумматора 6 равен нулю, напряжение на выходе преобразователя 8 также равно нулю и сигнал с
30 выхода источника 10 максимален, т.к. без изменения проходит через второй неинвертирующий вход вычитателя 9 на управляющий вход динамического звена 7. Передаточная функция звена 7 имеет вид
35 w-к
W - -т------------ ,
Т2р2 +2|Тр +1 где - Us;
Uon - напряжение с первого выхода источника 10;
Us - выходное напряжение преобразователя 8;
При Us 0 передаточная функция звена 7 равна:
К
40
45
W
Т2 р2 + 2 Uon Т р + 1
подбирается так, чтобы U0n 1. При этом звено 7 является инерционным второго порядка, т.е. колебательность отсутствует.
0 При возбуждении нейрона.т.е. при появлении суммарного сигнала на выходе сумматора 6, появляется сигнал, пропорциональный его частоте на выходе преобразователя 8, вычитающийся в вычитателе 9 из опорного
5 сигнала с источника 10 и результирующий сигнал, поступая на управляющий вход звена.7 устанавливает передаточную функцию вида:
К
W
Т2 р2 + 2 (Uon - Ua) Т р + 1
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА | 1991 |
|
RU2028669C1 |
Устройство для моделирования нейрона | 1987 |
|
SU1439631A1 |
Устройство для моделирования нейрона высших отделов | 1988 |
|
SU1561076A1 |
Устройство для моделирования мотонейронов | 1988 |
|
SU1585810A1 |
Устройство для моделирования мотонейрона | 1986 |
|
SU1324044A1 |
Устройство для моделирования нейрона | 1989 |
|
SU1645973A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА | 1991 |
|
RU2093889C1 |
Устройство для морфодинамического моделирования нейрона | 1991 |
|
SU1815658A1 |
Устройство для моделирования адаптивного нейроно-глиального комплекса | 1979 |
|
SU773649A1 |
Устройство для моделирования нейрона неокортекса | 1987 |
|
SU1464181A1 |
Использование: в биокибернетике, для исследования деятельности комиссураль- ных мотонейронов методами электронного моделирования, а также для выполнения, функций передачи информации в нейтропо- добных вычислительных системах. Сущность изобретения: при небольших уровнях возбуждения динамическое звено под действием управляющего напряжения с выхода преобразователя 8 частоты в напряжение является апериодическим и работает как инерционное второго порядка с зависимостью постоянной времени от среднего значения частоты входных импульсов, поступающих с выхода сумматора 6. По мере возрастания уровня возбуждения, т.е. частоты импульсов на выходе сумматора 6, уровень управляющего напряжения с выхода первого вычитателя 9 уменьшается, что приводит к преобразованию звена 7 в колебательное, причем степень колебательности обратно пропорциональна управляющему напряжению, в результате чего на выходе наблюдаются осцилляции мембранного потенциала, синхронизированные с возбуждением синапсов. 3 ил. С Ё
Устройство для моделирования нейрона | 1981 |
|
SU963003A1 |
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
Авторы
Даты
1993-04-07—Публикация
1991-03-04—Подача