Управляемая модель нейрона
Союз Соватсиик
Социалистический
Респубпми
ОП ИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
G 06 G 7/60 с присоединением заявки РЙ Ркудвретюнвй квмнтет СССР ао амем нзовретеннй н втнрытнв (23) Приоритет Опубликовано 15.07.82. Бюллетень № 26 (53) УДК 681.333. (088.8) Дата опубликования описания 17.07.82 )(» Т. Байрамов, р. М. Тагиев и В. Х, Байрамов 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УПРАВЛЯЕМАЯ МОДЕЛЬ НЕЙРОНА Изобретение относится к бионике и может быть использовано для моделиро вания нейрона. Известна электрическая схема для моделирования нервной клетки-нейрона, 5 содержащая резисторы, конденсаторы итранзисторы t 11. Недостатком известного устройства является низкая точность моделир6вания . из-за отсутствия учета влияния факторов внешней среды. Наиболее близким к предложенному по техническому решению является устройство для моделирования нейрона, содержащее пространственно-временной, сумматор, пороговый элемент, генератор импульсов, дифференцируюшую ячейку и усилитель-формирователь выходных импульсов (2 j. . го Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования. Бель изобретения - повышение точности моделирования. Поставленная пель достигается тем, что в устройство, содержащее пространственно-временной сумматор, входы которого являются возбуждающими входами устройства, пороговый элемент, выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которого является выходом устройства, введены блок сравнения и масштабный нелинейный резистор, причем выход пространственновременного сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которого подключен к входу порогового элемента, второй вход блока сравнения через масштабный нелинейный резистор соединен с тормозным входом модели. На чертеже 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 10, диод 11, транзистор 12, резистор 13, тормозящий вход 14, резистор 15, транзис943765 торы 16-23, накопительный конденсатор 24, резистор 25, управляющий вход 26, выход 27, резисторы 28-40, разделительный конденсатор 41. Резисторы 6,28, транзисторы 7 и конценсатор 8 образуют пространственновременной сумматор 42. йиод ll, резисторы 9, 10, 4, 32 и 33 и транзисторы 1,2 и 18 образуют блок сравнения 43. 1О Пороговый элемент 44 включает транзистор 3 и резистор 15, а генератор импульсов 45 — транзисторы 16, 19, 20, 21, 22, 23 и 17, резисторы 34-40, 29, 30 25, конденсаторы 24 и 41. Масштаб-15 ный 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, моделирующие возбуждающие сннаптические . переходы, складываются на конденсаторе 8. Суммарный возбуждающий сигнал сравнивается с порогом чувствительности для возбуждающих сигналов, устанавливаемым резисторами 9 и 10. При превышении этого порога открывается диод 11, и сигнал, равный превышению суммарного возбуждающего сигнала над порогом чувствительности возбуждающих сигналов, поступает на базу транзистора 1. База 4 транзистора 2 через транзистор 12 и резистор 13, моделирующие тормозящий 35 синаптический переход, подключена к тормозящему входу 14 управляемой модели нейрона. При поступлении на возбуждающие входы 5 и тормозящий вход 14 сигналов положительной полярности на кол40 лекторе транзистора 1 получается разность возбуждающего и тормозящего сигналов, которая через транзистор 3 поступает на генератор импульсов. В транзисторе 3 происходит уменьшение поступающего сигнала на величину порога 45 нейрона, которую можно регулировать с помощью резистора 15. Генератор импульсов представляет собой ждуший 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 моделируют в данной модели влияние факторов внешней среды на биологический нейрон, в 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, формируемого транзисторами 16 и 17. Изменение режимов работы транзисторов 19-23 позволяет получить регулируемый абсолютный и относительный рефракторные периоды. Все введенные дополнительные транзисторы 7, 12, 18-23 выполняют в схеме роль. переменных нелинейных сопротивлений, величины которых можно изменять с помощью резистора 25, подключенного одним концом к управляющему входу 26, а другим концом через сопротивления — к базам соответствующих транзисторов. 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, моделируюшего 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 внешней среды на биологический, нейрон, повышается точность моделирования нейрона. Формула изобретения Управляемая модель нейрона, содержащая пространственно-временной сумма- тор, входы которого являются возбуждающими входами устройства, пороговый элемент, выход которого соединен с вхо5 9437 65 6 дом генератора импульсов, выход которо- резистор соединен с тормозным входом го является вчходом устройства, о т— модели. л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, в нее дополнительно Источники информации, введены блок сравнени и масштабный s принятые во внимание при экспертизе нелинейный резистор, причем выход про- 1. Войцеховский Я. Радиоэлектронные странственно-временного сумматора сое- игрушки. М., Советское радио, 1976, динен с первым входом блока сравнения, с. 459, рис. 15.7. выход которого подключен к входу лоро 2. Авторское свидетельство СССР roaoro элемента, второй вход блока срав- te N 272681, кл. G 06 G 7/60, 1967 ения через масштабный нелинейный (прототип). Составитель Л. Терехов Редактор Л. Веселовская Техред М.Рейвес . Корректор М. Шароши Заказ 5114/58 Тйраж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от бытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
