Устройство для моделирования колебаний гусеничной машины Советский патент 1993 года по МПК G06G7/70 

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

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