Модель рецептора-мышечного веретена

ОЮЗ СОВЕТСКИОЦИДЛИСТИЧЕСКИ СПУБЛИК С /60 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВ.ГОРСН 0 М СВИДЕтельСтвчфорне и и проприоцептивзобретения - пмоделированиясвойствам биол учет Цель е мации досто прибл го ан введе Р 36 ологии иуте гич рностения 1 ав к ч ся з то оеализ став изве елей 1 инт елей гамм нительных ога я в 1 м С,П.Ром 681. 333 тного устафузально(088.8)ое свидетельство СССРл. С 06 С 7/60, 1983.РЕЦЕПТОРА - МЬПЦЕЧНОГО о ов,У волокна и а также д Автор 4746, ЮДЕЛ ЕНА и введеннымиементом моде веретено явзального воестным устроиством Изобре ию био окр атимыемышечных вотем и может использоваться как объект при исследовании закономерностей преобразования информации о длине и напряжениях в мышце рецепторами растяжения - мьппечными веретенами,а также входить самостоятельным элементом в модели биологических структур для изучения нейронных механизмов управления координированным сокращением ьных несоеобразующихтвие растявного сокрарецепторные потоки, 1 э,п 1 ь(71) лова (72) (53) (56) 9 11 (54) ВЕРЕ (57) рова ие относится к моделиических сенсорных сисэлементами, Основным эл ли рецептора - мышечное ляется модель 1 интрафу локна, гредставляющаясвойства интрафузальныхлокон и свойства центр кратимых образовании, возникающие в них всле жения веретена или акт щения мышечных волокон потенциалы в импульсны1752Изобретение относится к областимоделирования биологических сенсорных систем и может использоваться какобъект при исследовании закономерностей преобразования информации о дли:. -не и напряжениях в ьишце рецептораырастяжения - мышечными веретенаа,а также входить самостоятельным эле=ментом в модели биологических структур для изучения нейронных механизмовуправления координированным сокращением мьппц с учетом проприоцептивнойинформации,Цель изобретения - повышение достоверности моделирования путем приближения к свойствам биологическогоаналога,На фиг.1 представлена функциональная модель рецептора-мьппечноговеретена; на фиг.2 - модель интрафузалъного волокна,Модель рецептора - мышечного веретеча содержит И модели 1 интрафузальнаго волокна, аналоговые входы 2 25типаДлина мышцы", импульсные входы3, модели ч гамма - мотонейронов,аналоговые выходы 5 типа "Активноенапряжение", аналоговые входы 6 типаАктивное напряжение" импульсные3 Овыходы 7 первичнгпх окончаний, импульсные выходы 8 вторичных окончании оМодель 1 интрафуэального волокнасодержит блок 9 моделирования функции нервно-мышечного соединения, блок1 О моделирования функция электровазбудимьж свойств мьппечных мембран,.блок 11 задания исходного уровня мембранного потенциала, блок 12 моделирования функции электромеханяческогопреобразования, блок 13 моделирования изменения уровня возбудимости взависимости от активной силы и скорости ее изменения, блок 14 моделирования кзменения уровня возбудимости в зависимости от. дляны интрафуэального мьппечного волокна и скорости ее изменения, блок 15 маделкрования упруговязких свойств последовательного компонента мышцы, блок16 моделирования упруговязких свойствпараллельного компонента мьшщы блек17 моделирования свойств центральной области интрафузального волокна,блок 18 моделирования условий работыйнтрафузальных волокон, нуль-орган19, преобразователи 2 О аналоговыхнапряжений в импульсные потоки.Модель реце .,тара - мьш .:.ога ретена содержащая .руис Я", - и интрафузальных волокон, раб;тае; следующим абоазом ("игпассивном состоянии когда па входам 3 ат моделей 4 гамма-мотонейронов не поступают сигналы, изменением напряжения на входе 2 имитиетена и, следомоделей 1 интруется растяжение вер вательно, каждой из рафузальных волокон, соединены в мьппце, В жение на выходах 7 и так как они все ответ на растя 8 генерируются повременном растяжении центральныхобластей и осуществляющие разгрузку параллельно им расположенных другихинтрафуэа тьньх волокон веретена,Так как ЯЦ-волокна обычно короче ЯС.нтрафуэальных волоксн и оканчивают-.ся вблизи капсулы, то они осуществляют разгрузку окружающих волокончастично снимая напряжение (усилие)с их центральных абраэоьаний, В модели это воспроизводится замыканиемсвязей с выходов 5 некоторых моделей1 интрафузальных волокон на входы 6остальных моделей 1, Моделя 4 работают независимо и частота на их выходах может быть самой различной.Лмщульсн .е потоки на выходах 7 я 8формируются в соответствии с этимичастотами и напряжением на входе 2 модели рецептора - мышечного вергтена. Основным элементом модели рецептора - мьпнечного веретена являетсямоцель 1 интрафузальнага вслокна(фиг,2), представляющая сократимыесвойства кнтрафузальных мьппечных волокон и свойства центральных несократимьж образований, которые являются местом расположения окончанкй импульсные последовательности, вмежимпульсных интервалах которых отражаются свойства входного сигнала,Реакция ЯС-интрафузальных волокон(1.,К) характеризуется более выраженной динамической фазой ответана вьгходе 7 в момент растяжения, аЯЦ-интрафузальные волокна (К+1 Ы) -статическим компонентом во времядействия растяжения, Если интрафузальные волокна активны (т,е. павходам 3 от моделей 4 поступают импульсные последовательности), то возникают активные силы (напряжения навыходах 5), укорачивающие собственные интрафузальные волокна при од 5 15 афферентных нейронов, преобразующих возникающие в них вследствие растяжения веретена или активного сокра" щения мьппечных волокон рецепторные потенциалы в импульсные потоки, Нелинейные свойства преобразования длины и напряжения интрафузальных мышечных волокон реализуются теми же блоками, что и в прототипе.В активном состоянии интрафузального мышечного волокна, когда поступает импульсный поток по входу 3 модели, на выходе 5 появляется напряжение, которое, пройдя блок 15 и второй сумматор в блоке 17, вызовет изменение "рецепторных" потенциалов и уменьшение напряжения на выходе третьего интегрирующего усилителя блока 17, соответствующее активному укорочению (сокращению) модели 1 интрафуэального мьнпечного волокна. Укорочение будет продолжаться до тех пор, пока сумма напряжений на входе третьего суммирующего усилителя блока 17 не станет близкой нулю и напряжение на выходе нуль-органа 19 не закроет поступление напряжения по второму входу на третий интегрирующий усилитель. В активном состоянии добавляется еще два контура регулирования с выхода третьего интегрирующего усилителя: через блоки 14, 10, 12, 18 (на второй вход четвертого суммирующего усилителя) и через 14, 10, 12, 15, 17, 18 (на третий суммирующий и интегрирующий усилители). Все 6 контуров регулирования обеспечивают полную имитацию в представленной схеме условий работы и особенностей поведения интрафузальных волокон веретена в мьппце, что дает основания для рассмотрения ее как модели рецептора мьппечного веретена.Формула изобретения1. Модель рецептора - мышечного. веретена, содержащая модель интраФузального волокна и модель гаммамотонейрона, аналоговый вход модели интрафузального волокна является входом "Длина мышцы", а импульсный вход соединен с выходом модели гаммамотонейронов, о т л и ч а ю щ а я - с я тем, что, с целью повышения достоверности моделирования путем приближения к свойствам биологичес 510152025 30 35 4045 50 55 выход каждой иэ них соединен с импульсным входом соответствующей модели интрафузального волокна, дополнительно содержащей импульсные выходы, соответствующие первичным и вторичным рецепторным образованиям веретена, и аналоговые входы "Активное напряжение", к которым подключены выходы "Активное напряжение" каждой из И-К моделей интрафузальных волокон, где К - модели, не имеющие внешних выходов "Активное напряжение", которые моделируют ЯС-интрафузальные волокна, К - моделиоуют свойства ЯЦ- интрафузальные волокна, входы Длинымышцы" И моделей интрафуэальных волокон объединены и являются входом модели рецептора - мышечного веретена.2. Модель по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что,в каждую модель интрафузального волокна, содержащую последовательно соединенные блок моделирования функции нервно-мышечного соединения, блок моделирования Функции электровозбудимых свойств мьппечных мембран, блок моделирования Функции электромеханического преобразования и .блок моделирования изменения уровня возбудимости в зависимости от активной силы и скорости ее изменения, выходы которого подключены к одним входам блока моделирования функции злектровозбудимых свойств мышечных мембран, к другим входам которого подключены выходы блока моделирования изменения уровня возбудимости в зависимости от длины интрафузальногомьппечного волокна и скорости ее изменения, а также цва блока, моделирующих свойства последовательной и параллельной упруговязких компонент мьппцы, информационный вход первого и управляющий вход второго подключенык выходу - блока моделирования функции электромеханического преобразования, а информационный вход второго и управляющий вход первого подключены к выходу блока моделирования изменения уровня возбудимости в зависимости от длины интрафузального мьппечного волокна и скорости ее изменения, введены блок моделирования свойств центральной области интрафузального волокна, блок моделирования условий работы интра 11752 6кого аналога, в ;.е введены ЛмодеЛей интрафуэального волокна и моделей гамма-мотонейронов, причемЗаказ 5905/52 Тираж 668 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. ч/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 фуэального волокна и два преобразователя аналоговых напряжений в импульсные потоки, причем выходы блоков, моделирующих свойства последовательной и параллельной упруговязких компонент мышцы, соединены ссоответствующими входами блока моделирования свойств центральной области интрафуэального волокна,первый выход которого соединен с первым входом блока моделирования условий работы интрафузального волокна, второй вход которого соединенс выходом блока моделированияфункций электромеханического преоб. -разования, являющимся одновременно выходом "Активное напряжение"модели интрафузального волокна,второй и третий выходы блока моделирования свойств центральной областиинтрафузального волокна соединеныс соответствующими входами первогои второго преобразователей аналогового напряжения в импульсные потоки, выходы которых являются импульсными выходами модели интрафузального волокна, второй вход блока моделирования условий работыинтрафузального волокна являетсявходом "Активное напряжение" модели интрафузального волокна, третийвход блока моделирования свойствцентральной области интрафузального волокна является входом "Длинамьш.цы" модели интрафузального волокна.