Устройство для моделирования веретенообразной биоэлектрической активности мозга Советский патент 1976 года по МПК G06G7/60 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРЕТЕНООБРАЗНОЙ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА

а

Модель 1 нейронной сети (фиг. 1) представлена в виде модели 8 распределения индискретных и дискретных сигналов в проводниках сети, соединенной выходами 9 с формальными нейронами 9. Модель распределения индискрехных сигналов представляет собой видоизменную модель распределения электротонических и цериэлектротонических токов в нервных проводниках, состоящей из матрицы активных сопротивлений, содержащих семь горизонтальных и четырнадцать вертикальных столбцов (фиг. 2). Между вертикальными столбцами 10 и 11 в первой и седьмой строках установлены сопротивления, имеющие условные велшшны двадцать, а в четвертой строке сопротивление, имеющее условную величину десять. Крайние справа и слева вертикальные столбцы имеют сопротивления, условно равные нулю, к которым через зажимы 12 и 13 подводится не изменяемое по време1-ш: напряжение Ист. условно названное поляризационным потенциалом. К зажимам 14 и 15 подводи.тся изменяющееся по времени напряжение Ивх поступающее от генератора 4 синусоидальных импульсов. Зажим 14 служит также для подведения плюса источника дискретных сигналов Ид, поступающего от генератора 5 дискретных импульсов. От точек пересечения 16 строки сопротивлений со столбцами 17-24 сделаны вьшоды для подсоединения ко входам 25-32 формальных нейронов (с индискретным и дискретным управлением).

У формального нейрона (с индискретным и дискретным управлением) 9 вход для дискретных сигналов обладает переменным порогом, зависимым от полярности и велигшны управляющего (индискретного) сигнала, поступаюидего на тот же вход от одного из вьтодов 25-32 модели распределения индискретных и дискретных сигналов в проводниках сети.

Модель 6 биоэлектрической активности мозга (фиг. 1) состоит из моделей формального нейрона, вьшолне}шых в виде последовательно соединенных ждущего мультивибратора и двухзвенной интегрирующей цепи, которая непосредственно и через конденсатор подключена к диодному ограничителю, соединенному с разделительным диодом, причем входы ждущих мультивибраторов моделей формального нейрона соединены со входом устройства, а разде.пительные диоды моделей формального нейрона соединены через соответствующие переключатели с нагрузочным элементом, подключенным к выходу устройства.

Предлагаемое устройство работает следуюпдим образом.

В результате сложения токов, возникших от двух приложенных к модели распределения индискретных и дискретных сигналов в проводниках сети изменяемого по времени напряжения . поступает от геператора 4 синусоидальных импульсов и постоянного поляризационного потенциала Ист место расположения точки схождения токов в четвертой горизонтальной строке матрицы сопротивлений становится зависимой от величины напряжеьшя Ивх- S зависимости от местоположения этой точки, на те или другие выводы 25-32, соединенШ)1е с формальными нейронами, поступает ток

разлтного направления. Этот ток и используется в качестве индискретного сигнала. Так как минус источника дискретных сигналов Ид приложен ко всем формальным нейронам, то поданный вслед за напряжеьшем п.щос источника импульсов Ид

поступит на те же вьшоды четвертой строки. Напряжение Ид значительно меньше Ивх. и поэтому существешю не влияет на распределение токов в матрице сопротивлений. Индискретный сигнал, поступив на вход формального нейрона 9, в зависимости от своей полярности понижает или повышает порог возбуждения формального нейрона от поступающего вслед за этим дискретного сигнала. Остроконечный запускаюпдай импульс от выхода формального нейрона 9 поступает на входы формальных нейронов модели 6 биоэлектрической активJT

ности мозга и вызывает их срабатывание.

Выдаваемый формальным нейроном импульс имеет форму импульса, продуцируемого живыми - нейронами. При синхронном возникновении импульсов ряда формальных нейронов, соединенных параллельно как по входам, так и по выходам, импульсы суммируются как по аглплитуде, так и по длительности, причем возникшая суммарная волна .| сохраняет форму импульса отдельного нейрона.

В устройстве для моделирования веретенообразной биоэлектрической активности мозга наименьшее значение напряжения переменной величины Ивх вызьтает индискретным путем подготовку к возбуждению формального нейрона, соединенного с точкой 25.

Большее значение напряжения Mgx вызьтает тем же путем подготовку к возбуждению уже двух нейронов, сое.пиненных к точкам 25 и 26. Чем выше

0 напряжение . тем большее количество нейронов подготавливается к возбуждению и включается в работу. Таким образом, в зависимости от фазы положительной синусоидальной полуволны генератора 4, используе.мой в качестве напряжения переменной вели1шны, формальные нейроны 9 блока 1 последовательно подключаются к работе и дают импульсаилю от дискретных сигналов, поступающих на вход блока 1. По этой же причине формальные нейроны 9 блока 1 вьпс;почаются из работы в

O обратной последовательности.

Импульсация нейронов в блоке 1 запускает ряд блоков моделирования биоэлектрической активности мозга. В результате пачки суммарных волн (фиг. 3), поступающие от выходов блоков 8 на

5 клемму 33, имеют дисперсию начала и конца пачек относительно вьщанных соседними блоками 6. На клемме 33 происходит сложение пачек волн по a шлитyдe и длительности. Так как в различное время имеет сложение разного количества волн

вследствие дцсперсии пачек волн, то в результате на

клемме 33 получаем суммарную вспышку, имеющую в различных ее участках различную амплитуду и частоту - вспышку веретенообразной формы. Длительность и форма веретенообразных вспышек аходятся в зависимости от частоты синусоидального напряжения, поступающего от генератора 4. Чем меньше частота, тем длительнее веретенообразная вспьшлса и тем положе нарастание и уменьшение амплитуд волн в начале и в конце вспышки (фиг. 5,а,б). Для плавного следования волн вспышек друг за другом запускающие дискретные имлульсы подаются на вход 3 в конце каждой волны. Осуществляется это следующим образом. Из генератора 5 на вход 3 блока 1 подаются запускающие импульсы до момента совпадения (по времени) с минимальной амплитудой положительной полуволны синусоидального напряжения, поступающего от 1;енератора4; срабатьюает один формальный нейрои 9 блока 1, соединенный с точкой 25, и запускает соответствующий блок 6; полученная суммарная волна от клеммы 33 поступает на вход нейрона обратной связи 7, на выходе которого получаем остроконечный импульс, возникающий с задержкой в конце следования суммарной волны; остроконечньш запускающий импульс от выхода нейрона 7 поступает на вход 3 блока 1 и, совпадая со следующей фазой положительной полуволны синусоидального напряжения генератора 4, запускает уже два формальных нейрона 9 блока 1 (нейроны, соединенные с точками 25 к 26 и соответственные два блока 6; на клемме 33 получаем вторую суммарную волну вспышки с соответствующей амплитудой и длительностью. Предьщущая и последующие волны, несмотря на различную длительность, плавно переходят одна в другую; процесс повторяется самостоятельно и многократно до момента перехода положительной полуволны синусоидального напряжения генератора 4 в отрицательную полуволну, В этот момент через клемму 33 проходит последняя волна веретенообразной вспышки (фиг. 4). Возможны два режима запуска. Первый режим. Для запуска каждого веретена необходимо подать внешний запускающий импульс от генератора 5. Само веретено благодаря обратной связи через нейроп 7 течет спонтанно, то есть не

требуется запускающего импульса для каждой волны веретена. Форма начала вспышки и ее длительность зависят от момента совпадения по времени внешнего запускающего импульса, поступающего от генератора 5 с одной из фаз положительной полуволны синусоидального напряжения генератора 4. Например, при совпадении запускающего импульса с фазой 90° синусоидальной положительной полуволны не наблюдается постепенного нарастания вспышки (фиг. 5в), так как запускаются сразу все блоки 6 (фиг. 1) без дисперсии один относительно другого.

Второй режим. Спонтанное повторение веретена без з астия импульса внепшего запуска от генератора 5 осуществляется настройкой-повышением чувствительности к дискретному сигналу входа одного из формальных нейронов 9 (фиг. 1) одного из блоков 6. В этом случае всего один внешний импульс от генератора 5 вызьшает циркуляцию незатухающих импульсов по пути 1-6 (блока с повьш1енной чувствительностью одного из нейронов входа) 7- 1 и т.д. В момент подачи положительной полуволны синусоидального напряжения от генератора 4 циркулирующие импульсы служат запускающими и в то же время сами участвуют в суммации волн для образования веретенообразных вспышек.

Формула изобретения

Устройство для моделирования веретенообразной биоэлектрической активности мозга, содержащее генератор дискретных импульсов и генератор синусоидальных импульсов, отличающееся тем, что, с целью Звеличения точности моделирования, оно содержит модель нейронной сети, ко входам которой подключены выходы генераторов

синусоидальных и дискретных импульсов, модели биоэлектрической активности мозга, входы которых соединены с выходами модели нейронной сети, и модель нейрона обратной связи, выход которой подключен к выходу генератора дискретных импульсов, а вход соединен с выходами моделей биоэлектрической активности мозга. 10 11

-щ,п IB 20 21 22

Риг.2 23 2Ц

Л

J

CL

1Л т

15

/45 И

17,Ц. 15

ЦЧ- 18

-

Н