Управляемая модель нейрона Советский патент 1982 года по МПК G06G7/60 

1

Изобретение относится к бионике и может быть использовано для модешфования нейрона.

Известна электрическая схема для моделирования нераной клетки-нейрона, содержащая резисторы, конденсаторы и

транзисторы tl3Недостатком известного устройства является низкая точность моделирования иэ-оа отсутствия учета влияния факторов ,Q внешней среды.

Наиболее близким к предложенному по техническому решению является устройство для моделирования нейрона, со- 5 держащее хфостранственно-временной, сумматор, пороговый элемент, генератор импульсов, дифференшфующую ячейку и усилитель-формирователь выходных импульсов 2.. 20

Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования.

Цель изобретения - повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее пространственно-временной сумматор, входы которого являются возбуждающими входами устройства, пороговый элемент, Выход соединен с входом генератсра импульсов, выход которого является выходом устройства, введены блок сравнения и масштабный нелинейный резистор, Щ)ичем выход пространственновременного сумматора соединен с первым входом блока сравнения, вьцсод котсфого подключен к входу порогового элемента, вход блока сравнения через масштабный нелинейный резистор соединен с тормозным входом модели.

- На представлена схема управляемой модели нейрона.

Модель содержит транзисторы 1-3, резистор 4, возбуждающие входы 5, резисторы 6, транзисторы 7, суммирующий конденсатор 8,резисторы 9 и Ю, диод 11, транзистор 12, резистор 13, тормозящий вход 14, резистор 15, транзиСторы 16-23, накопительный конденсатор 24, резистор 25, управляющий вход 26, выход 27, резисторы 28-4О, разделительный конденсатор 41.

Резисторы 6,28, транзисторы 7и

конденсатор 8 образуют пространственновременной сумматор 42.

Диод 11, резисторы 9,10,4,32 и 33 и транзисторы 1,2 и 18 образуют блок сравнения 43..

Пороговый элемент 44 включает транзистор 3 и резистор 15, а генератор импульсов 45 - транзисторы 16,19,20, 21,22,23 и 17, резисторы 34-4О, 29, 30,25, конденсаторы 24 и 41. Масштабный нелинейный резистор 46 выполнен из транзистора 12 и резисторов 13 и 31.

Модель работает следующим образом.

На возбуждающие входы 5 подаются положительные импульсы, которые, пройдя через, резисторы 6 и транзисторы 7, модлирующие возбуждающие срнаптические . переходы, складываются на конденсаторе 8. Суммарный возбуждающий сигнал сравнивается с порогом чувствительности для возбуждающих сигналов, устанавливаемым резисторами 9 и 1О. При превыщении этогопорога открывается диод 11 и сигнал, равный превышению суммарног возбуждающего сигнала над порогом чувствительности возбуждающих сигналов, поступает на базу транзистора 1. База транзистора 2 через транзистор 12 и резистор 13, моделирующие тормозящий синаптический переход, подключена к тор мозящему входу 14 управляемой модели нейрона. При поступлении на возбуждающие входы 5 и тормозящий вход 14 сигналов положительной полярности на коллекторе транзистора 1 получается разность возбуждающего и тормозящего сиг налов, которая через транзистор 3 поступает на генератор импульсов. В транзисторе 3 происходит уменьшение поступающего сигнала на величину порога нейрона, которую можно регулировать с помощью резистора 15. Генератор импульсов представляет собой ждущий мультивибратор, собранный на транзисторах 16 и 17. При поступлении сигнала с транзистора 3 генератор импульсов генерирует положительный импульс, который снимается с выхода 27 управляемой модели нейрона. Конденсатор 24 моделирует емкость аксонного холмика биологического нейрона. Транзисторы 7,12,18-23 модел1фую в данной модели влияние факторов внешней среды на биологический нейрон, п частности влияние температуры внешней среды и фармакологическое воздействие. Транзисторы 7 и 12 моделируют влияние факторов внешней среды на синаптические переходы биологического нейрона,. причем транзистор 7 - на возбуждающий, а транзистор 12 - на тормозящий синаптические переходы. Транзистор 18 моделирует влияние факторов внешней среды на тело нейрона, т.е. на соотношение возбуждающих и тормозящих сигналов, а транзисторы 19-23 - на аксонный холмик. Транзисторы 19 и 21 влияют на длительность, транзисторы 20 и 22 - на амплитуду, а транзистор 23 - одновременно и на амплитуду и на длительность импульса, формрфуемого транзисторами 16 и 17. Изменение режимов работы транзисторов 19-23 позволяет получить регулируемый абсолютный и относительный ре(|ракторные периоды.

Все введенные дополнительные транзисторы 7, 12, 18-23 выполняют в схеме роль, переменных нелинейных сопро- тивлений, величины которых можно изменять с помощью резистора 25, подключенного одним концом к управляющему входу 26, а другим концом через сопротивления - к базам соответствующих транзистсров. Изменяя величину резистора 25, моделирующего изменение фактора внешней среды, изменяют потенциалы на базах транзисторов и соответственно сопротивления их коллекторэмиттерных переходов, В результате изменяются веса синаптических переходов, выявляющих соотношение возбуждающих и тормозящих сигналов, а также параметры генератора импульсов, моделирующего аксонный холмик биологического нейрона, т.е. изменяются режимы работы узлов данной модели, моделирующие основные свойства биологического нейрона. Таким образом, благодаря введению дополнительных транзисторов, моделирующих влияние факторов внещней среды на биологический нейрон, повышается точность моделирования нейрона. Формула изобретения Управляемая модель нейрона, содержащая пространствешю-временной сумматор, входы которого являются возбуждающими входами устройства, пороговый элемент, выход которого соединен с входом генератора нмпульсов, выход которого является В 1ходом устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, в нее дополнительно введены блок сравнения и масштабный

нелинейный резистор, причем вькод пространственно-временного сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход котсфого подключен к входу порогового элемента, второй вход блока сравения через масштабный нелинейный

резистор соединен с тормозным входом модели.

Источники инфqpмaции, принятые во внимание при экспертизе

1.Войцеховский Я. Радиоэлектронны игрушки. М., Советское радио , 1976, с. 459, рис. 15.7.

2.Авторское свидетельство СССР № 272681, кл. G 06 G 7/60, 1967 (прототип).

ifS