Модуль популяции нейронов

 

Модуль популяции нейронов относится к медицине и может быть, в частности, использован при моделировании сложного механизма управления центральной нервной системой, действующегс на входе спинного мозга и активируемого популяцией нейронов желатинозной субстанции Роландо и популяцией маргинальных нейронов. Целью изобретения является повышение достоверности моделирования путем воспроизведения основных свойств нейронной популяции. Устройство состоит из блока афферентных нервных волокон, порогового элемента, блока моделирования синапса , блока эфферентных нервных волокон. Изобретение относится к медицине и может быть использовано при моделировании сложного механизма управления центральной нервной системой. Цель изобретения - повышение достоверности моделирования путем воспроизведения основных свойств нейронной популяции. На фиг. 1 и 2 изображена схема модуля. Модуль популяции нейронов (фиг. 1) содержит первый блок 1 и второй блок 2 афферентных нервных волокон, пороговый элемент 3, блок 4 моделирования синапса, Модель имеет следующие основные свойства нервных популяций: аналоговая (градуальная ) - зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного, порог возбуждения, синаптическая задержка, амплитудно-широтно-импульсная модуляция, фазовое запаздывание информационного сигнала, пространственно-временная суммация, односторонее проведение. Применение предлагаемого устройства позволяет заменить работу тысяч и даже миллионов одиночных нейронов в нейронном ансамбле. Построение такого громадного количества нейронов для моделирования нервных структур мозга крайне затруднительно и почти невозможно. Модель может быть использована для моделирования трех типов нейронных популяций: афферентной , эфферентной и вставочной. Устройство может найти широкое применение при моделировании сложных устройств головного и спинного мозга. При этом устройство получается компактным, легким и потребляет незначительное количество энергии. 4 з.п.ф-лы, 2 ил. первый блок 5 и второй блок 6 эфферентных нервных волокон. Первый блок 1 афферентных нервных волокон содержит (фиг. 2) усилитель 7, фазозапаздывающее звено 8, фазоинвертируемый усилитель 9. Второй блок 2 афферентных нервных волокон содержит усилитель 10, фазозапаздывающее звено 11, фазоинвертируемый усилитель 12. Дифференцированный пороговый элемент 3 содержит первый сумматор 13, второй сумматор 14, пороговое устройство 15, фазоинвертируемый усилитель 16, пиковый Ј VI СО КЗ со 01 о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 G 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4703484/14 (22) 08.06.89 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 (75) Л.А.Максименко (53) 681.333 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

No 968827, кл. G 06 G 7/00, 1982. (54) МОДУЛЬ ПОПУЛЯЦИИ НЕЙРОНОВ (57) Модуль популяции нейронов относится к медицине и может быть, в частности, использован при моделировании сложного механизма управления центральной нервной системой, действующегс на входе спинного мозга и активируемого популяцией нейронов желатинозной субстанции Роландо и популяцией маргинальных нейронов, Целью изобретения является повышение достоверности моделирования путем воспроизведения основных свойств нейронной популяции. Устройство состоит из блока афферентных нервных волокон, порогового элемента, блока моделирования синапса, блока эфферентных нервных волокон.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при моделировании сложного механизма управления центральной нервной системой.

Цель изобретения — повышение достоверности моделирования путем восп ро изведения основных свойств нейронной популяции.

На фиг. 1 и 2 изображена схема модуля.

Модуль популяции нейронов (фиг, 1) содержит первый блок 1 и второй блок 2 афферентных нервных волокон, пороговый элемент 3, блок 4 моделирования синапса, SU 1732356 А1

Модель имеет следующие основные свойства нервных популяций: аналоговая (градуальная) — зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного, порог возбуждения, синаптическая задержка, амплитудно-широтно-импульсная модуляция, фазовое запаздывание информационного сигнала, пространственно-временная суммация, односторонее проведение. Применение предлагаемого устройства позволяет заменить работу тысяч и даже миллионов одиночных нейронов в нейронном ансамбле. Построение такого громадного количества нейронов для моделирования нервных структур мозга крайне затруднительно и почти невозможно. Модель может быть использована для моделирования трех типов нейронных популяций: афферентной, эфферентной и вставочной. Устройство может найти широкое применение при моделировании сложных устройств головного и спинного мозга, При этом устройство получается компактным, легким и потребляет незначительное количество энергии.

4 з,п,ф-лы, 2 ил, первый блок 5 и второй блок 6 эфферентных нервных волокон.

Первый блок 1 афферентных нервных волокон содержит(фиг. 2) усилитель 7, фазозапаздывающее звено 8, фазоинвертируемый усилитель 9. Второй блок 2 афферентных нервных волокон содержит усилитель 10, фазозапаздывающее звено 11, фазоинвертируемый усилитель 12.

Дифференцированный пороговый элемент 3 содержит первый сумматор 13, второй сумматор 14, пороговое устройство 15, фаэоинвертируемый усилитель 16, пиковый

1732356 детектор 17 с регулируемым шунтом, фазоинвертируемый усилитель 18.

Блок 4 моделирования синапса содержит.первую управляемую линию 19 — 22 задержки, фазоинвертируемый усилитель 5

23, вторую управляемую линию 24 — 27 задержки, фазоинвертируемый усилитель

28, третью управляемую линию 29 — 32 задержки.

Первый блок 5 эфферентных нервных 10 волокон содержит фазоинвертируемый усилитель 33, дифференцирующую цепь 34, ограничитель 35, интегрирующую цепь 36, фазоинвертируемый усилитель 37, эмиттерный повторитель 38, фазозапаздывающее 15 звено 39, фазоинвертируемый усилитель 40 и эмиттерный повторитель 41.

Второй блок 6 эфферентных нервных волокон содержит фазоинвертируемый усилитель 42, дифференцирующую цепь 43, or- 20 раничитель 44, интегрирующую цепь 45, усилитель 46, эмиттерный повторитель 47, фазозапаздывающее звено 48, фазоинвертируемый усилитель 49 и эмиттерный повторитель 50. 25

B статическом положении блоки 1 и 2 афферентных нервных волокон (фиг. 1) соединены с блоками 5 и 6 эфферентных нервных волокон через пороговый элемент 3 и блок 4 моделирования синапса. Входные 30 импульсы обозначены U><.1 и U x.2, а выходные — 0вцх.1 и Ussix.2 Входные импульсы

Uâxë и 0вх.2 могут быть возбуждающими, если их амплитуда имеет положительную полярность, а могут быть и тормозящими, 35 если их амплитуда имеет отрицательную полярность. Если на первый вход 0 л поступает положительный импульс, он является возбуждающим; а если на второй вход

Uex.2 поступает отрицательный импульс, он 40 является тормозящим. Если на второй вход

0вх.2 поступает положительный импульс,— этот вход возбуждающий, а если на первый вход U».1 поступает отрицательный импульс, то этот вход будет тормозящим. 45

Следовательно, модуль нейронного ансамбля является универсальным устройством и может воспроизводить различные комбинации возбуждения и торможения, что характерно для естественного нейрон- 50 ного ансамбля.

Формула изобретения

1. Модуль популяции нейронов, содержащий блок моделирования синапса, поро- 55 говый элемент, выход которого соединен с входом блока моделирования синапса, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования путем воспроизведения основных свойств нейронной популяции, в него введены два блока афферентных нервных волокон и два блока эфферентных нервных волокон, причем первый вход модуля является входом первого блока афферентных нервных волокон, второй вход является входом второго блока афферентных нервных волокон, выходы первого и второго блоков афферентных нервных волокон соединены с соответствующими входами порогового элемента, первый выход блока моделирования синапса соединен с входом первого блока эфферентных нервных волокон, второй выход блока моделирования синапса соединен с входом второго блока эфферентных нервных волокон, выход первого блока эфферентных нервных волокон является первым выходом модуля, а выход второго блока эфферентных нервных волокон является вторым выходом модуля.

2. Модуль по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что блок афферентного нервного волокна содержит усилитель, фазозапаздывающее звено и фазоинвертируемый усилитель, соединенные последовательно, 3. Модуль по и, 1, отличающийся тем, что пороговый элемент содержит два параллельных сумматора, пороговый детектор, первый фазоинвертируемый усилитель, пиковый детектор с регулируемым шунтом, второй фазоинвертируемый усилитель, соединенные последовательно.

4. Модуль по и, 1, отличающийся тем, что блок моделирования сипанса содержит первую управляемую линию задержки, первый фазоинвертируемый усилитель, вторую управляемую линию задержки, второй фазоинвертируемый усилитель и третью уп равляемую линию задержки, соединен н ые последовательно.

5. Модуль по и. 1, отличающийся тем, что блок эфферентных нервных волокон содержит первый фазоинвертируемый усилитель, дифференцирующую цепь, ограничитель, интегрирующую цепь, второй фазоинвертируемый усилитель, первый эмиттерный повторитель, фазозапаздывающее звено, третий фазоинвертор, усилитель, второй эмиттерный повторитель, соединенные последовательно, 1732356

1732356 8ых

Составитель А.Сап ко

Техред М.Моргентал

Корректор Т.Палий

Редактор Е.Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1584 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5