Устройство для моделирования нейрона

2) Автор извбретени ьменко еовский государственный медицинский институт,А и г Ш1) Заявител ТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОНА Извести вания нейр ватели час тор, схему тель на ж ватель оустроиство для моделирона,содержащее преобраэооты в напряжение, сумма- сравнения, преобразоваения в частоту, формиродных импульсов11. пря вых Изобретение относится к моделированию избирательных свойств центральной нервной системы, заключающихся в резкой перестройке "внимания" и готовности к совершению соответствующих действий при поступлении так называемых настораживающих сигналов. Такие свойства организма в целом настораживаться и обострять внимание в ответ на соответствующие тревожные сигналы может быть объяснено существованием в нервной системе соответствующих "сторожевых" центров, в обычных условиях заторможенных и не. принимающих участие в общей работе центральной нервной системы, но включающихся только при определенных условиях.Устройство моделирования нейрона преднаЗначено для использования в 20 моделях таких "сторожевых" центров и может также быть использовано в системах самозащиты роботов и их аналогов. Однако это устроиство не обладает переменным порогом чувствительности Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования нейрона, содержащее две группы входных преобразователей частоты в напряжение, выходы которых соединены соответственно с прямыми и инвертирующими входами сумматора, выход которого подключен к первому ф входу схемы сравнения и к входу пер вого ключа, выход которого через преобразователь напряжения в частоту соединен с входом формирователя выходных импульсов, выход схемы срав9 Б 1нения подключен к управляющим входам первого и второго ключей 121.При срабатывании схемы сраВнения закрывается первый и открывается второй ключ, в результате порог устройства меняется. Однако переменность порога, достигаемая в устройстве, используется для формирования пачек (залпов) импульсов, параметры которых могут быть применены для , 36 распознавания места приложения внешних стимулов на входах сети, Использование же устройства в качестве поставленной цели создания "сторожевых".пунктов модели нервной системы И затруднено, так как подвижность порога определяется дискретно двумя источниками напряжения.аЦель изобретения - расширение класса моделируемых функций централь- о ной нервной системы за счет создания модели нейрона, моделирующего "сторожевые" механизмы соответствующих цент ров.Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования нейрона, содержащее две группы входных преобразователей частоты в напря" жение, выходы которых соединены соответственно с прямыми и инвертирующими входами сумматора, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения и к входу первого ключа, выход которого через преобразователь напряжения в частоту соединен с входом формирователя выходных импульсов, вы 3 ход схемы сравнения подключен к уп равляющим входам первого и второго ключей, введены инвертор, масштабирующий резистор, операционный усили 40 тель, интегрирующий конденсатор и входной преобразователь частоты в напряжение, выход которого через масштабирующий резистор соединен с входом операционного усилителя, сч ,4 Я входом второго ключа и с однои обклад кой интегрирующего конденсатора, другая обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, к выходу второго ключа и через инвертор к второму входу схемы сравнения И На чертеже представлена схемаустройства, Устройство содержит двегруппы преобразователей 1 и 2 частотыв напряжение, сумматор 3, схему 4 ысравнения, инвертор , первый ключ6, преобразователь 7 напряжения вчастоту формирователь 8 выходных 18 фимпульсов, входной преобразователь 9 частоты в напряжение, управляемый интегратор 10, содержащий масштабирующий резистор 11, операционный усилитель 12, интегрирующий конденсатор 13, второй ключ 14.Нормальное положение ключей закрытое.Устройство работает следующим образом.На вход преобразователя частоты в напряжение постоянно поступают импульсы с частотой следованияопределяемой условиями эксперимента, Источниками импульсов, поступающих на вход преобразователя 9, могут быть соответствующие выходы нейронной сети или ритмообраэующие устройства, в зависимости от целей моделирования и эксперимента. Напряжение из 01 с выхода преобразователя 9 поступает на интегратор 10. Напряжение 12 на выходе интегратора 1, создает опорное напряжение схемы 4 сравнения. Так как зто напряжение постоянно растет до некоторого предела, определяемого насыщением интегратора, то создается модель гиперполяризации, значительно го повышения порога нейрона и снижения его чувствительности на слабые сигналы. При поступлении на возбуждающие входы устройства относительно слабых и средней силы сигналов в момент создания гиперполяриэации не приводит к возбуждению устройства. Если на входы устройства поступят сильные "тревожные" сигналы, то при О ) О, где 0 - напряжение на выходе сумматора 3, на выходе схемы сравнения образуется напряжение, которое, поступая на управляющие входы первого и второго ключей, замыкают их. В результате замыкания второго ключа происходит разрядка конденсатора 13 интегратора 10 и в этот момент опорное напряжение на втором входе сравнения принимает нулевое значение. Через открытый ключ 6 напряжение поступает на вход преобразователя 7 напряжения в частоту уже не только при подаче сильных "тревожных" сигналов, но и при поступлении всех сопутствующих ему слабых. На выходе формирователя 8 выходных импульсов образуется последовательность импульсов, частота следования которой пропорциональна напряжению на выходе сумматора 3.Если в какой-то момент сигналына входы преобразователей 1 частотыв напряжение перестанут поступать;то ключи 6 и 14 перейдут в закрытоесостояние, На выходе лнтегратора 510 снова начинается образование на"пряжения О 2, которое будет определять порог устройства. При этомскорость роста порогового напряжения зависит от частоты поступления 1 фимпульсов на вход преобразователя9. Постепенный рост пороговогонапряжения создает в устройстве фазу относительной рефракторности,т.е. фазу, в которой устройство ужене реагирует на слабые сигналы, ноостается чувствительным на сигналысредней величины, Если такие сигналы поступят на его входы, то сновавосстанавливается повышенная чувствительность к слабым сигналам.Иными словами, сигналы средней си- .лы как бы подтверждают существованиеопасности и обостряют внимание. Еслиже сигналы, подтверждающие опасность,25не поступают некоторое время, определяемое частотой следования импульсов на входе преобразователя 9,т.е. это время регулируется, то система "успокаивается" и создается 30модель гиперполяризации за счет высокого опорного напряжеНия на второмвходе схемы 4 сравнения,Для дифференциации значимостивходных сигналов задаются соответственно веса входом. Каждый вход устройства может быть соединен с выходами соответствующих систем распознавания образов, в результате чегопоступление на входы сигналов однихобразов может вызвать гиперполяризацию и обострение чувствительности ксигналам других сопутствующих образов. Сеть, составленная из такихустройств, может способствовать диф 45ференцированному восприятию однихобразцов при одновременном подавлении восприятия других или же, напротив усиливать восприятие комплекса сопутствующих образов в зависимости от типа сетевых решений.формула изобретенияУстройство для моделирования ней- .рона, содержащее две группы входныхпреобразователей частоты в напряжение выходы которых соединены соответственно с прямыми и инвертирующимивходами сумматора, выход которогоподключен к первому входу схемы сравнения и к входу первого ключа, выходкоторого через преобразователь напряжения в частоту соединен с входомформирователя выходных импульсов, выход схемы сравнения подключен к управляющим входам первого и второгоключей, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения классамоделируемых функций центральной нервной системы эа счет моделированиясторожевых механизмов, в него введены инвертор, масштабирующий резистор, операционный усилитель, интегрирующий конденсатор и входной преобразователь частоты в напряжение,выход которого через масштабирующийрезистор соединен с входом операционного усилителя, с входом второгоключа и с одной обкладкой интегрирующего кснденсатора, другая обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, к выходу второго ключа и через инвертор к второму входу схемы сравнения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 647698, кл, 6 06 С 7/60, 1976.2. Авторское свидетельство СССРно заявке й 2848806/18-24,кл, С 06 а 7/60, 1980 (прототип).ставитель А. Яицкхред Т.Маточка ктор М. Янович корректс писн каз О 5 Тираж 731 од ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва ЖРаувская наб. д. 4/5 филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектна