Поиск по сайту
Проект публикации книги «Познай самого себя»
Узнать, насколько это интересно. Принять участие.

Короткий адрес страницы: fornit.ru/1121

Этот материал взят из источника: http://inftech.webservis.ru/it/conference/isanditc/2000/section6/rus/arrus11.html
Список основных тематических статей >>
Этот документ использован в разделе: "Обзор книг и статей по исследованиям психических явлений"Распечатать
Добавить в личную закладку.

НЕЙРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ БИОФИЗИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

K. Smirnov, Y. Smirnov

Russia, Saint-Petersburg, Center of biomedical researches “Dynamics” Smirnoff@ks1794.spb.edu

NEURODYNAMICAL PRINCIPLES OF SHAPING OF BIOPHYSICAL SIGNALS

In the report are stated neurodynamically principles of shaping of biophysical signals from receptors up to neural networks. For processing signals in hardware systems the new method of processing of a biophysical information - method neurodynamically of coding is offered basic in essence. The report is illustrated by the functional schemes and temporary diagrams, illustrating their work.

 

Смирнов К.Ю., Смирнов Ю.А.

Россия, Санкт-Петербург, Центр биомедицинских исследований “Динамика” Smirnoff@ks1794.spb.edu

НЕЙРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ

БИОФИЗИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

В докладе излагаются нейродинамические принципы формирования биофизических сигналов от рецепторных нейронов до нейронных сетей. Для обработки сигналов в реальных системах предложен принципиально новый метод обработки биофизической информации – метод нейродинамического кодирования. Доклад иллюстрируется функциональными схемами и временными диаграммами, поясняющими их работу.

Сигналы биоэлектрической активности характеризуют процессы, происходящие в различных системах организма и проявляется в изменениях ритмов сердца, мозга и любых других органов. Изменения динамических параметров биоэлектрических сигналов отражают реакцию организма на воздействия различных факторов внешней и внутренней среды. Влияние центральной и вегетативной нервных систем, а также рефлекторного и гуморального звеньев происходит на все органы человека и проявляется в изменении частотно-временных характеристик биоритмов организма, которые могут быть зарегистрированы в виде биоэлектрических сигналов в различных диапазонах частот.

Каждая рецепторная клетка организма реагирует на воздействия внешней и внутренней среды, к которым она чувствительна, в пределах ограниченной зоны, называемой рецептивным полем. Если мы проследим за работой одного зрительного анализатора сетчатки, то увидим, что он возбуждается только тогда, когда свет, проходящий через хрусталик, падает на рецептивное поле данного рецептора. Кожный рецептор воспринимает только то, что происходит в его рецептивном поле – в ограниченном участке, расположенном над ним на поверхности кожи. Конфигурация рецептивного поля отдельного рецепторного нейрона, реагирующего на тактильные раздражители, определяется конвергенцией нервных волокон от кожных рецепторов. Любые тактильные стимулы, попадающие в это поле, воспринимаются как исходящие из одного места. Стимулы, действующие в пределах более мелких участков, вообще не дифференцируются.

wpe209.jpg (7655 bytes)

1 – Многовходовый рецепторный нейрон

2 – Многоканальный промежуточный нейрон

3 – Многоуровневая нейронная сеть - ЦНС

С радиофизической точки зрения рецепторные нейроны представляют собой устройства, преобразующие аналоговые электрические сигналы, приходящие от рецепторов в последовательности бинарных импульсов.

Рецепторные нейроны представляют собой динамические детекторы т.к. реагируют только на изменение параметров поступающих на их вход сигналов.

Функциональная схема рецепторного нейрона представляет собой адаптивный дискретно-временной преобразователь аналоговых сигналов. Рис.2.

Рис.1. Передача сигналов

в нервной системе человека

Рис.2. Функциональная схема рецепторного нейрона

Блок 1 представляет собой интегратор, в котором производится суммирование входных сигналов, поступающих от совокупности однородных рецепторов. Аналоговый сигнал на выходе интегратора характеризует суммарный сигнал рецептивного поля.

Блок 2 представляет собой генератор тактовых импульсов, частота следования которых определяется спайковой активностью самого нейрона. Частота спайковой активности нейрона зависит от периода его относительной рефрактерности, который в свою очередь, зависит от амплитуды суммарного сигнала рецептивного поля. Рис. 3.

Рис.3 Изменение тактовой частоты в зависимости от сигнала рецептивного поля.

Блок 3 – компаратор, в котором производится сравнение сигналов, поступающих из интегратора 1 и аппроксиматора 4 в моменты времени определяемые периодом следования импульсов генератора тактовой частоты 2.

На выходе компаратора 3 формируется бинарный код, определяемый знаком разности, между аппроксимирующей функцией формируемой в аппроксиматоре 4 и аналоговым сигналом, поступающим из интегратора 1.

Сигналы от совокупности рецепторных нейронов, представляющие собой последовательности бинарных импульсов, поступают на вход промежуточного нейрона, который представляет собой многовходовое приемо-передающее устройство с единственным выходом. Рис. 2.5.

Рис. 4. Многоканальный промежуточный нейрон

Рис.5. Функциональная схема промежуточного нейрона

В многомодальном интеграторе 1 производится суммирование бинарных последовательностей импульсов, поступающих от рецептивных полей совокупностей нейронов различных модальностей. В физиологии сенсорных систем (..) под модальностями понимаются каналы восприятия информации различными органами чувств, так называемые сенсорные каналы: зрение, слух, обоняние, осязание, вкус и др., а также каналы восприятия информации поступающей из внутренней среды организма.

Таким образом, бинарный код на выходе компаратора 3 представляет собой последовательность бинарных импульсов, частота следования которых определяется модальностью сенсорного канала.

На выходе промежуточных нейронов различных модальностей формируются последовательности бинарных импульсов, периоды следования которых определяются модальностями сенсорных каналов.

Рис. 6. Принципы обработки сигналов в промежуточных нейронах сенсорных каналов различной модальности

Основная особенность работы промежуточных нейронов сенсорных каналов различной модальности состоит в том, что частота тактовых импульсов в генераторах 2 каналов 1,2,3 различна и определяется номером канала. Таким образом, последовательности бинарных импульсов на выходах промежуточных нейронов каналов 1,2,3 будут следовать с различной частотой.

Как было показано, последовательности бинарных импульсов на выходах промежуточных нейронов сенсорных каналов формируются с частотой строго определенной для каждого канала. Эти последовательности поступают на вход центральной нервной системы, в которой формируются нейродинамические коды всех сенсорных каналов.

Нейродинамические коды отдельных каналов представляют собой комбинации бинарных импульсов с конечным и строго определенным числом элементов. Нейродинамические коды формируются в различных временных интервалах, определяемых модальностью канала. Фундаментальным свойством нейродинамических кодов является то, что их количество равно числу элементов кода, а число элементов кода равно числу каналов. Реализация всей совокупности нейродинамических кодов – “нейродинамическая матрица” заканчивается, когда формируется полнозначная комбинация элементов нейродинамического кода сенсорного канала, имеющего наибольший период.

Фундаментальное свойство такой модели состоит в том, что каждой элемент этой модели функционирует как модель в целом, и количество вложенностей равно числу элементов кода и равно количеству сенсорных каналов.

Последнее редактирование: 2014-12-18

Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

Об авторе:
Этот материал взят из источника: http://inftech.webservis.ru/it/conference/isanditc/2000/section6/rus/arrus11.html



Тест: А не зомбируют ли меня?     Тест: Определение веса ненаучности

Поддержка проекта: Книга по психологии
В предметном указателе: Алгоритмы распознавания | Голографический принцип | Интеллектуальные механизмы | Нейронные сети | Организация памяти мозга | Принцип функционирования мозга | Психика сознание | Психика человека | Психические процессы | Психические центры
Последняя из новостей: О том, как конкретно возможно определять наличие психический явлений у организмов: Скромное очарование этологических теорий разумности.
Все новости

Нейроны и вера: как работает мозг во время молитвы
19 убежденных мормонов ложились в сканер для функциональной МРТ и начинали молиться или читать священные тексты. В это время ученые наблюдали за активностью их мозга в попытке понять, на что похожи религиозные переживания с точки зрения нейрологии. Оказалось, они похожи на чувство, которое испытывает человек, которого похвалили.
Все статьи журнала
 посетителейзаходов
сегодня:55
вчера:99
Всего:55196460

Авторские права сайта Fornit
Яндекс.Метрика