Модель нейрона

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 453710

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 14.07.72 (21) 1815337/18-24 (51) М. Кл. С 069 7/60 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР на делам изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 15.12.74. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 03.02.75 (53) УДК 616.8-091.81 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. Н. Дудкин и В. E. Гаузельман

Институт физиологии им. И. П. Павлова (71) Заявитель (54) МОДЕЛЬ НЕЙРОНА

Изобретение относится к области моделирования свойств биологических нейронов и может найти применение в радиотехнических системах, системах телеуправления, телеметрии и автоматики.

Известны модели нейронов, содержащие генератор потенциалов действия с подключенными к его выходу блоками формирования выходных возбуждающих и тормозящих сигналов и интеграторы в цепях возбуждения и торможения.

Однако известные модули не обеспечивают моделирования адаптации, аккомодации и динамических изменений параметров мембраны реальных нейронов.

Цель изобретения — расширение области применения модели за счет обеспечения моделирования адаптации, аккомодации и динамических изменений параметров мембраны нейрона.

Достигается это тем, что модель содержит в цепях возбуждения и постсинаптического и пресинаптического торможения блоки управляемой проводимости, первые входы которых соединены с выходами соответствующих интеграторов, а выход блока управляемой проводимости в цепи возбуждения подключен к входу генератора потенциалов действия, второй вход блока управляемой проводимости цепи возбуждения соединен с выходом блока управляемой проводимости цепи постсинаптического торможения, а второй вход блока управляемой проводимости подключен к выходу блока управляемой проводимости цепи

5 пресинаптического торможения.

На чертеже представлена блок-схема предложенной модели.

Модель состоит из интеграторов 1 и блоков

2 управляемой проводимости в цепях возбуж10 дения 3, постсинаптического 4 и пресинаптического 5 торможения, генератора 6 потенциалов действия, блоков формирования выходных возбуждающих сигналов 7 и выходных тормозящих сигналов 8.

1s Интегратор 1 включает в себя емкостный делитель и диодный ключ; блок 2 управляемой проводимости — диодный ограничитель и эмиттерный повторитель: генератор 6 потенциалов действия — заторможенный блокинг20 генератор; блок 7 формирования выходных возбуждающих сигналов — эмиттерный повторитель; блок 8 формирования выходных тормозящих сигналов — инвертор и эмиттерный повторитель.

2S На входы интегратора 1 в цепи возбуждения 3 подаются импульсные потоки положительной полярности. На входы интегратора в цепи 4 постсинаптического торможения подаются импульсные потоки отрицательной по. зо лярности. На входы интегратора в цепи

453710 пресинаптического торможения подаются импульсные потоки положительной полярности.

Поступающие по каждому входу импульсные последовательности интегрируются во времени на интеграторах 1. Суммарное напряжение, полученное на интеграторе в цепи возбуждения 3, подается через развязывающий эмиттерный повторитель блока 2 управляемой проводимости на вход блокинг-генератора 6 потенциалов действия, с выхода его генерируется частотно-импульсный код, соответствующий входным сигналам.

При отсутствии импульсных потоков на тормозных входах напряжение, накопленное на интеграторе 1 в цепи возбуждения 3, разряжается с постоянной времени т — — РОС, где

14 — эквивалентное сопротивление разряда конденсатора интегратора 1 при отсутствии торможения, определяемое сопротивлением интвгратора и входным сопротивлением эмигтерного повторителя блока 2 управляемой проводимости. При наличии импульсных потоков на тормозных входах напряжение отрицательной полярности, накопленное на интеграторе 1 в цепи 4 постсинаптического торможения, подается на эмиттерный повторитель блока управляемой проводимости в цепи возбуждения и алгебраически суммируется на его нагрузке с напряжением интегратора.

В этом случае напряжение, накопленное на интеграторе в цепи возбуждения разряжается с постоянной времени т — — 8C, где

1+ E(t) y

E(/) — напряжение на интеграторе 1 в цепи

4 постсинаптического торможения; 7 — масштабный коэффициент. Постоянная времени разряда интегратора 1 цепи 4 постсинаптиче5

1О

15 го

25 зо

35 ского торможения, в свою очередь, является величиной переменной, зависящей от интенсивности импульсных потоков на входах цепи

5 пресинаптического торможения. Механизм управления аналогичен рассмотренному выше. Блок управляемой проводимости в цепи пресинаптического торможения имеет такой же механизм управления.

Таким образом, на вход генератора потенциалов действия поступает напряжение, которое является функцией трех переменных: возбуждающих импульсных потоков, постсинаптических тормозных и пресинаптических тормозных потоков.

Предмет изобретения

Модель нейрона, содержащая генератор потенциалов действия с подключенными к его выходу блоками формирования выходных возбуждающих и тормозящих сигналов и интеграторы в цепях возбуждения, постсинаптического и пресинаптического торможения, о гл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения, она содержит в цепях возбуждения и постсинаптического и пресинаптического торможения блоки управляемой проводимости, первые входы которых соединены с выходами соответствующих интеграторов, а выход блока управляемой проводимости в цепи возбуждения подключен ко входу генератора потенциалов действия, второй вход блока управляемой проводимости цепи возбуждения соединен с выходом блока управляемой проводимости цепи постсинаптического торможения, причем второй вход блока управляемой проводимости подключен к выходу блока управляемой проводимости цепи пресинаптического торможения, 453710

Составитель Е. Тимохина

Техред Г. Васильева

Корректор Л. Орлова

Редактор Б. Нанкина

Типогр афи я, и р. Сапунова, 2

Заказ 71/5 Изд. № 1945 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5