Управляемая модель нейрона

-24 (51 ) М. 06 б 7/60 исоединением заявки Рй дврстювй квинтет СССР 23) Приоритет асмам нзовретеннй н втнрнтнв Опубликовано 07.82. Бюллетень26 (53) УДК 681.333Дата опубликования описания 17.07.82 Х, Т. Байрамов, Р. М. Тагиев и В, Х, Байрамов(54) УПРАВЛЯЕМАЯ МОДЕЛЬ НЕЙРОНА 1 2Изобретение относится к бионике и Поставленная цель достигается тем, может быть использовано для моделиро что в устройство, содержащее пространвания нейрона. отвенно-временной сумматор, входы коИзвестна электрическая схема для торого являются возбуждающими вхомоделирования нервной клетки-нейрона, дами устройства, пороговый элемент,5содержащая резисторы, конденсаторы и выход которого соединен с входом гене- транзисторы 1 11. ратора импульсов, выход которого являНедостатком известного устройства ется выходом устройства, введены блок является низкая точность моделир 6 вания . сравнения и масштабный нелинейный реиз-еа отсутствия учета влияния факторов, зистор, причем выход пространственно- внешней среды. временного сумматора соединен с первымвходом блока сравнения, выход которогоНаиболее близким к предложенному подключен к входу порогового элемента, по техническому решению является уст- второй вход блока сравнения через масройство для моделирования нейрона, со штабный нелинейный резистор соединен держащее пространственно-временной, с тормозным входом модели. сумматор, пороговый элемент, генератор На чертеже представлена схема управ- импульсов, дифференцирующую ячейку и . ляемой модели нейрона. усилитель-формирователь выходных импу- Модель содержит транзисторы 1-3, льсов 2 . 20 резистор 4, возбуждающие входы 5, реНедостатком этого устройства являет- зисторы 6, транзисторы 7, суммирующий ся низкая точность моделирования, конденсатор 8,резисторы 9 и 10, диодЦель изобретения - повышение точ-, 11, транзистор 12, резистор 13, торности моделирования. мозящий вход 14, резистор 15, транзис 943765торы 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 пространственно- временной сумматор 42.Диод 11, резисторы 9, 10,4,32 и 33 и транзисторы 1,2 и 18 образуют блок сравнения 43.1 ОПороговый 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. Масштабный нелинейный резистор 46 выполнен из транзистора 12 и резисторов 13 и 31. Модель работает следующим образом.На возбуждающие входы 5 подаютсяположительные импульсы, которые, пройдячерез резисторы 6 и транзисторы 7, моделирующие возбуждающие сннаптические .переходы, складываются на конденсаторе 8. Суммарный возбуждающий сигналсравнивается 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 транзистора 2 через транзистор 12 и резистор 13, моделирующие тормозящий35 синаптический переход, подключена к тормозящему входу 14 управляемой модели нейрона. При поступлении на возбуждающие входы 5 и тормозящий вход 14 сигналов положительной полярности на кол 40 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 порога45 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, вчастности влияние температуры внешнейсреды и фармакологическое воздействие.Транзисторы 7 и 12 моделируют влияниефакторов внешней среды на синаптическиепереходы 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 введениюдополнительных транзисторов, моделирующих влияние факторов внешней среды на биологический, нейрон, повышается точность моделирования нейрона.Формула изобретенияУправляемая модель нейрона, содержащая пространственно-временной сумма- тор, входы которого являются возбуждающими входами устройства, пороговый элемент, выход которого соединен с вхо5 943765 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 сравнения и масштабныйпринятые во внимание при экспертизе нелинейный резистор, причем выход про, 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. Авторское свидетельство СССР гового элемента, второй вход блока срав М 272681, кл. 6 06 6 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 СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4