Нейрон
Нервные клетки, или нейроны, представляют собой особый вид клеток в живых организмах, обладающих электрической активностью, основное назначение которых заключается в оперативном управлении организмом. Схематическое изображение нейрона приведено на рисунке.
Входные сигналы дендритного дерева (постсинаптические потенциалы) взвешиваются и суммируются на пути к аксонному холмику, где генерируется выходной импульс (спайк) или пачка импульсов. Его наличие (или интенсивность), следовательно, является функцией взвешенной суммы входных сигналов. Выходной сигнал проходит по ветвям аксона и достигает синапсов, которые соединяют аксоны с дендритными деревьями других нейронов. Через синапсы сигнал трансформируется в новый входной сигнал для смежных нейронов. Этот входной сигнал может быть положительным и отрицательным (возбуждающим или тормозящим) в зависимости от вида синапсов. Величина входного сигнала, генерируемого синапсом, может быть различной даже при одинаковой величине сигнала, приходящего в синапс. Эти различия определяются эффективностью или весом синапса.
Синаптический вес может изменяться в процессе функционирования синапса. Многие ученые считают такое изменение нейрофизиологическим коррелятом (следом) памяти. При этом роль механизмов молекулярной памяти заключается в долговременном закреплении этих следов.
Нейроны можно разбить на три большие группы: рецепторные, промежуточные и эффекторные. Рецепторные нейроны обеспечивают ввод в мозг сенсорной информации. Они трансформируют сигналы, поступающие на органы чувств (оптические сигналы в сетчатке глаза, акустические в ушной улитке или обонятельные в хеморецепторах носа), в электрическую импульсацию своих аксонов. Эффекторные нейроны передают приходящие на них сигналы исполнительным органам. На конце их аксонов имеются специальные синаптические соединения с исполнительными органами, например мышцами, где возбуждение нейронов трансформируется в сокращения мышц. Промежуточные нейроны осуществляют обработку информации, получаемой от рецепторов, и формируют управляющие сигналы для эффекторов. Они образуют центральную нервную систему.
О строении мозга.
Головной мозг человека и высших животных состоит из серого и белого вещества. Серое вещество
В мозге существуют структурно обособленные отделы, такие, как кора, гиппокамп, таламус, мозжечок, миндалина, полосатое тело и т. д. Каждый из отделов, в свою очередь, имеет сложное модульное строение. Особое место в мозге зажимает церебральная кора. Она образует поверхность мозга, она также является его новейшей частью. Считается, что именно здесь происходят важнейшие процессы ассоциативной переработки информации.
О моделировании нейронных сетей
Уровни моделирования и терминология.
Моделирование функций нервной системы производится на разных уровнях организации и абстракции. Можно выделить следующие категории моделей: отдельных нейронов, небольших групп нейронов, нейронных сетей, нервной системы, мыслительной деятельности и мозга в целом.Далее будем рассматривать модели уровня нейронных сетей, состоящие из большого количества взаимосвязанных моделей нейронов. При этом акцент делается не на тщательной имитации свойств нейрона с целью исследования его динамических и адаптивных характеристик (как это имеет место на уровне моделирования отдельных нейронов), а на коллективных эффектах, возникающих при объединении большого числа нейроподобных элементов. Основная роль здесь отводится структуре межнейронных связей, что позволяет использовать простые модели нейронов и моделировать достаточно большие сети.
В дальнейшем при рассмотрении различных моделей нейронных сетей мы будем, придерживаясь терминологии различных авторов, называть их также «искусственные нейронные сети», «нейроподобные сети» или просто «нейронные сети». Модель нейрона принято называть также «нейроподобный элемент», «искусственный нейрон», «блок», «узел» или просто «нейрон».
