Устройство для моделирования нейрона

 

Изобретение относится к медтехнике и может быть использовано в бионике и при исследовании механизмов памяти. Цепь изобретения - повьппенне достоверности моделирования за счет воспроизведения процессов антидромного возбуждения нейрона собственным аксонным спайком, отраженным от неоднородности геометрического и физического характера. Поставленная цель достигается за счет введения второго 8 и третьего 1I сумматоров и элементов 12 задержки. Введение вышеназванных элементов позволяет воспроизвести механизмы памяти на аксосоматическом, уровне., не связанные с синаптическими перестройками и обладающие малой инертностью. 1 ил. с S6

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 G 7 60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТИУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITI44 (21) 4233068/28-14 (22) 20.04.87 1 (46) 23.09.88. Бюл. 11 35 (71) Уфимский авиационный институт. им. Серго Орджоникидзе (72) А.А. Колесников, А.Г. Жуков, Н.А. Савельева и А.В. Савельев (53) 681,333(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1} 963003) кл. G 06 G 7/60, 3981 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

НЕЙРОНА. (57) Изобретение относится к медтехнике и может быть использовано в био» нике и при исследовании механизмов

„.Я0„„1425731 А1 памяти. Цель изобретения — повышение достоверности моделирования за счет воспроизведения процессов антидромного возбуждения нейрона собственным аксонным спайком, отраженным от неоднородности геометрического и физического характера. Поставленная цель достигается за счет введения второго 8 и третьего 11 сумматоров и элементов 12 задержки. Введение вьппенаэванных элементов позволяет воспроизвести механизмы памяти на аксосоматическом, уровне., не связанные с синаптическими перестройками и обладающие малой инертностью. 1 ил °

1ч25731 изобретение относится к медтехнике и может быть использовано в бионике и при исследовании механизмов памяти, Цель изобретения — повышение достоверности моделирования за счет воспроизведения процессов антидромного возбуждения нейрона собственным аксонным спайком, отраженным от неоднородностей аксона геометрического и 10 физического характера.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для моделирова" ния нейрона.

Устройство содержит блоки 1 моде- 5 лирования. синапсов, состоящие из последовательно соединенных согласующих элементов 2, элементов 3 задерж. ки, масштабирующих резистивных элементов 4, аддитивный: сумматор 5, 20 блок 6 моделирования вызванных постсинаптических потенциалов третий

1 сумматор 7, элемент 8 сравнения, блок

9 задания порога, формирователь 10 им- о пульсов, второй сумматор il, элемейты 12 задержки.

Устройство для моделирования нейрона работает, следующим образом.

На входы блоков 1 моделированйя

, синапсов, которыми являются входы 30 . согласующих элементов 2, подаются

1 входные последовательности спайков, l задерживаемых на время синаптической.

: задержки,в элементах 3 задержки и преобразуемых по амплитуде и знаку резистивными элементами А в соот5 ветствии с весом и типом каждого синапса. Аддитивный сумматор 5 ооуществляет пространетвенно-временную,алгебраическую суммацию этих 40 сигналов и суммарный сигнал, преобразованный в блоке 6 моделирования в вызванные постсинаптические потенциалы (ВПСП), подается через третий сумматор 7 на первый вход эле- 15 мента 8 сравнения, где происходит сравнивание его с -начальной величиной порога с блока 9 задания порога, величина которого зависит от состояния выхода элемента 8 сравнения и минимальна в исходном состоянии.При превышении порога суммарным сигналом на выходе элемента 8 сравнения появляется напряжение и формирователь 10 импульсов вырабатывает импульс, являющийся выходным спайком, поступающий через второй сумматор 11 на блок

6 ВПСП и сбрасывающий предыдущий.потенциал. Одновременно он поступает на линейку последовательно соединенных элементов 12 задержки и появляется на выходе каждого через время Г задержки каждого элемента и с уменьшенной амплитудой в соответствии с коэффициентами затухания К элементов

12 задержки ° Эти импульсы в таком виде поступают на входы второго сумматора ll последовательно во времени, один за другим через время с и с выхода его на управляющий вход блока 6 ВПСП, разряжая его конденсатор и сбрасывая тем самым потенциал.

Элементы 12 задержки таким образом моделируют неоднородности аксона, удаленные от триггерной зоны; на расстояние, отражающееся в величине

Ги К каждого элемента 12 задержки, а импульсы с их выходов, соответствуют отраженным от неоднородностей антидромным спайкам, поступающим обратно в сторону сомы нейрона и попадающим вновь в триггерную зону аксонного холмика. Тем самым как бы моделируют геометрические и физические характеристики аксона и воспроизводят состояние порога возбудимости нейрона.

Го.мере дальнейших разрядов нейрона порог элемента 8 сравнения, задаваемый с блока 9 задания порога, повышается и процесс циркуляции .спайков прекращается. Если же уровень стиму— ляции нейрона велик и конденсатор блока 6 ВПСП успевает зарядиться до превышающего величину порога напряжения, может произойти генерация спайка в промежутке между выходными спайками, возникающими под действием антидромного возбуждения, что усложняет кар- . тину и влечет за собой возникновение дополнительных вложенных циклов генерации спайков. формула изобретения

Устройство для моделирования нейрона, содержащее блоки моделирования синапсов, состоящие из последовательно соединенных согласующих элементов, элементов задержки и резистивных элементов. выходы которых являются выходами блоков моделирования синапсов и подключены к входам аддитивного сумматора, выход которого соединен через блок моделирования вызванных постсинаптических потенциалов с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подклю