Устройство для моделирования нервной клетки

Устройство для моделирования нервной клетки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

У"

1 м

%1ТФИ т и О-те х ы т1 еэСм бкфу;така М

Р („) © pal ïíия, и АИОРСКОМУ СВИДБ ЕЙЬСТВУ

Союз Советских

Свциалистических

Республик (Г>1) Дополнительное к азт. cLид-зу— (22) Заявлено 27.05,74 (21) 2027697/18-24 с присосдииеиисм заявки Уев (23) Приоритет—

Ои. бликовано 05.12.75. Бюллетень М 45 (51) "i. 1 ;л. G 06 7, 60

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 681.333 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 17.08.76 (72} Авторы

А. Е Коган, С. H. Гринченко и C. Л. За";:скин изобретения

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ %ОДЕЛ И РОВА ::-1 ИЯ

НЕРВНОЙ КЛЕТКИ

Изобретение относится к области моделирования нейронов и может найти применение в бионлке.

Известны устройства для моделирования нервной клетки, содержащие блок пространтзенно-временного суммирования и источник питания.

Эти устройства не обеспечивают достаточной точности моделирования нервной,клетки, и, в частности, моделирования наблюдаемых в цитохимических экспериментах процессов оптимизации энергетики нервной клетки.

Цель изобретения — повышение точности мод.лирозаиия нервной клетки, т. е. обеспечение мод:-лирования указанных процессов, происходящих ia ней.

С этой целью в предложенное устройство введены, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, сумматор, дополнительный источник питания и экстремальный регулятор, к другому входу которого подключен выход первого функционального преобразователя, перзый вход которого соединен с выходом блока пространственновременного суммирования, второй — с выходом устройства, второй функциональный преобразователь, первый вход которого подключен к источнику,питан1ия, соединенному со вторьвм входом первого функционального преобразоватсля, второй вхот второго фу кциоиального преобразователя:.одклю= с:t к выходу экстремального регулятора. и пос, сдовательно соединенные иивертор .и ниптсграль.:ый регулятор, выход которого подключен к другому входу первого фуикп,.повального преобразователя, а вход иизертора ".îñдииеи с первым зхо том экстрсмальн .;"о рсгхлятора.

На чертеже изображена блок-схема предtO лагаемого устройства.

Устройство имеет Q входов 1, подключенных к блоку 2 .пространственно-временного суммирования, первый функциональный преобразователь 3,:источник 4 питания, обеспечивающий функциональную активность, вто>ой функциональный преобразователь 5, экстремальный регулятор б, сумматор 7, дополнительный источник 8 питания, обеспечивающий процессы регулирования, инзертор 9, пропорционально-интегральный регулятор 1U и выход П (потоки энергии на схеме обозначены,двойными стрелками) .

Устройство работает следующим образом.

На ",õîäû 1 .поступают входные воздейст25 в!ия х; ((= 1,..., n) которые суммируются в блоке 2 ПВС, выходом которого является величина суммарного входного воздействия х „, (/), В преобразователе 8, реализующем зависимость зо BX Fl (х.„(/), у,,„,„) 494752 вых = 1 .,(Еф, Й).

F<, — > min.

h с

1 "

t I с

I с с с

i

1

i 1

1 ( с d

Ъ, . 1 i,р

-с с, 1„

) 1 у .с;

1 и

1л

Эта величина преобразуется .в величину сигнала, характеризующего уровень «входной энергии» Е,„, причем свеличина выхо дного сигнала нейрона у,.„. выступает .в качестве параметра функции F,.

Результаты физиологических экспериментов позволяют сделать вывод о целесообразности введения ia модель нейрона, кроме блока 4 питания дополнительного блока 8 питания. Они реализуют соответственно функции

Еф —— -- F(E.,) и Ер — — — G(E,, +- Z).

Регуляторная составляющая .питающей энергии Ер затрачивается на функционирование основного регуляторного механизма нейрона — поискового экстремального регулятора б,:который, изменяя динамический,порог активации нейрона h, влияет как параметр на преобразователь 5,,преобразующий функциональную составляющую питающей энергии Еф в выходной сигнал нейрона у„„, т.е. реализующий функцию

Через обратную связь —,параметрическое влияние величины выходного сигнала у„,, на преобразователь 8 — результат работы регулятора б воздействует на,величину Е., таKHiM образом, чтобы минимизировать энергетичеакие траты на функциональное поведение нейрона:

Информационный сигнал об уровне регуляторной составляющей питающей энергии

Ер подается через инвертор 9 на,вход регулятора 10, выход Z которого через сумматор

5, где он суммируется с сигналом об уровне входной энергии Е „.„поступает на вход источника 8. Постоянная времени регулятора

10 подбирается равной характерному времени отслеживания экстремума (минимума) функции Еф с помощью регулятора б. Таким образом, регулятор 10, оводя к нулю затраты энергии на,процесс активного поискового экстремального регулирования Е,1,, отключает регулятор б после достижения системой минисмального значения функции Еф

Формула изобретения

Устрой спво для моделирования нервной клетки, содержащее блок пространственновременного суммирования и источник литания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, сумматор, дополн ительный источни к литания и экстремальный регулятор, к другому, входу которого подключен выход перьвого функционального преобразователя, первый вход, которого соединен с выходом блошка пространственновременного суммирования, второй — с выходом устройства, второй функциональный преобразователь,,первый вход которого подклю чен IK источнику лита,ния, соединенному со вторым входом первого функциопальногс преобразователя, второй .вход второ: о функционального преобразователя подключен к выходу эк тремального регулятора, н последовательно "Dñäèíî.:íûå инвертор н интегральный регулятор, выход которого подключен к дру:ому входу первого функционального преобразователя, à Вход инвертора соединен с персвым входом экстремального регулятора.