ского і дендритного апарату нейрона, ми формуємо модель у відповідності з конкретними вимогами організації зв'язків у досліджуваній нейронної мережі [17,18].
Малюнок 4.3 - Нейрон з синапсом на дендрит
На малюнку 4.3 представлена ??типова реакція моделі нейрона на збудливий імпульс. 1 - збуджуючі вплив, 2 - внутрішньоклітинний потенціал мембрани на генераторі потенціалу дії, 3 - відповіді нейрона суміщені з графіком внутрішньоклітинного потенціалу. На графіку внутрішньоклітинного потенціалу (2) можна спостерігати типову область деполяризаціїмембрани нейрона, що передує формування потенціалу дії, зону гіперполяризації після генерації імпульсу і залишкову деполяризацію мембрани по закінченні патерну генерації.
Типовим відгуком нейрона, є генерація пачок імпульсів у відповідь на періодичне зовнішнє збудження. На малюнку 4.4 представлені відповіді моделі N1 на послідовності імпульсів частотою. 1 - збудливу дію, 2-5 - відповіді нейрона з синапсами на ділянках M4, M5, M2 і M1соответственно.
Малюнок 4.4 - Відповіді нейрона N1 на збудження різних ділянок мембрани
Можна побачити, що синапс на сомі природним чином надає більший вплив на збудження, наявність дендрита формує додаткову затримку в передачі збудливого впливу по мембрані і дозволяє проводити довгострокові (по відношенню до частоті розрядів нейрона) просторово-часові перетворення сигналів на мембрані.
Приклад залежності частоти на виході нейрона від частоти вхідної послідовності представлений на малюнку 4.5.
Малюнок 4.5 - Залежність частоти відповідей моделі нейрона від частоти вхідної послідовності
Спад частоти реакцій нейронів на високих частотах збудження демонструє вплив ефекту пресинаптичного гальмування.
На графіку наочно демонструється ефект функціонального пресинаптичного гальмування при безперервній частотної стимуляції на вході, а також відмінності в реакціях моделей різних за розміром нейронів і залежність ефективності (ваги) синапсу від її просторового розташування на мембрані нейрона.
Цей ефект, що виявляється у втраті ефективності впливу входу на мембрану нейрона при перевищенні критичного значення частоти на вході, вважається в нейрофізіологічних дослідженнях одним з найважливіших механізмів управління перетворенням сигналів в нейронних структурах [16].
Даний ефект може бути важливий, зокрема, як захист від насичення у разі неприпустимого високочастотного збудження нейрона по одному з входів (або групі входів).
При наявності такого аномального збудження, нейрон повністю ігнорує його, зберігаючи колишню працездатність по решті входам. Тобто якщо нейрон одночасно складається в декількох ансамблях, то аномальне збудження його з боку одного ансамблю, не порушить його функцій у складі інших ансамблів.
З представлених результатів видно, що поведінка побудованих моделей відповідає реакціям природних нейронів на одиночні вхідні сигнали.
Модель малого нейрона генерує послідовності імпульсів зі змінною частотою.
Модель великого нейрона також як і біологічний нейрон відповідає на ритмічну стимуляцію одиночними імпульсами. Прототипами для них можуть бути невеликі вставні центральні нейрони і великі мотонейрони спинного мозку.
Проведені дослідження показали, що розроблені моделі нейронів адекватно представляють багато процесів перетворення інформації, властиві природним прототипам, у тому числі такі як пластичність і ефект пресинаптичного гальмування. Крім того, на відміну від нейромережевих технологій, формується нова обчислювальна середа з імпульсною передачею сигналів і широкими можливостями модуляції зв'язків у нейронної структурі самими вхідними впливами, функціонально змінюючи її топологію для формування відповідного обстановці виходу на виконавчі органи. На відміну від однорідних нейронних структур, навчання яких відбувається при розімкнутому контурі між виходом мережі і її входом, тобто в процесі навчання зміною ваг входів формується структура мережі, що ставить в певний відповідність матриці вхідних сигналів зі станом її виходів, у пропонованому підході до конструювання нейрона достатня і необхідна нейронна структура може формуватися тільки в режимі її функціонування в замкнутому контурі з об'єктом управління.
ВИСНОВОК
Основною перевагою розробленої моделі біологічного нейрона є можливість моделювати нейрон як перетворювач імпульсного (інформаційного) потоку, з довільною структурою дендритного апарату.
Проведені дослідження показали, що розроблені моделі нейронів адекватно представляють багато процесів перетворення інформації, властиві природним прототипам, у тому числі такі як пластичність і ефект пресинаптичного гальмування.
Основні результати випускної кваліфікаційної роботи бакалавра полягають у наступному:
Визначено основні механізми роботи синапсу біологічного нейрона,...
