Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Вьгше рассмотрена работа лишь одного из дистальных ветвлений (например, 7 на рис. 21). Другие ветвления (II и III) могут работать совершенно так же, будучи настроены на выделение точки перегиба более крутого или пологого фронта звукового сигнала, но фиксируя при этом сам факт перегиба при определенной интенсивности сигнала. Перегиб при другой интенсивности означает активность других нейронов (подробнее в гл. VI).
4. Детектор кодовой последовательности импульсов. Имеется в виду последовательность импульсов, отстоящих один от другого в общем случае на разные интервалы, причем все эти импульсы идут по одному волокну (в отличие от ансамбля сигналов, прихо1 дящих по многим волокнам).
Пример реализации детектора приведен на рис. 23. Волокно, по которому приходит последовательность, разветвляется на кол-латерали по числу импульсов. Коллатерали имеют контакты с дендритом, отрезки которого рассматриваются как отдельные «линии задержки». Если условие прохождения спайка по всему дендриту состоит в совпадении импульсов в узлах ветвлений, то очевидно, что для выполнения этого условия задержки в отрезках дендрита должны быть равны интервалам между соответствующими импульсами в последовательности.
Нейрон-детектор частоты следования импульсов. Нейрон такого типа содержит дендриты (узел ветвления), реализующие операцию выделения определенного интервала (частоты) следования импульсов (гл. II, § 4).
5. Нейроны смешанного типа. Нетрудно представить возможность образования сложных или комплексных детекторов в виде
различных комбинаций из детекторов каждого или обоих типов. Например, может быть детектор ансамбля сигналов, в котором кодовые посылки приходят по многим волокнам; такой детектор содержит составные части, фиксирующие появление каждой от-делыюй^кодовой^посылки, а в целом он выделяет определенный
Вход
*
ш'НП:
з::;ш .х
-/""V
—\ ТШт
5)
Л ,и\.и\,и* 3t „и"
rt -1 1 -
Вход 1
1
"Л J Ансон
Рис. 23. Схема нейрона детектора определенной последовательности входных импульсов. о) «Ключевая последовательность», в ответ на которую нейрон срабатывает; б) и в) два варианта реализации детектора.
ансамбль таких посылок. Этот случай является очевидным усложнением детектора второго тина. Далее, нельзя исключить возможность существования детектора-преобразователя, который объединял бы как функции детектора, так и функции преобразователя аналоговых величин, например, такой элемепт мог бы действовать по принципу реализации условных операций (см. [41) или быть просто пороговым сумматором (см. гл. VI, § 5).
Относительно реализации сложного детектора (или преобразователя) могут быть сомнения: выполняет ли соответствующие функции сложный нейрон с разветвленными дендритами или соединение нейронов. По мере того как расширяются представления об операциях в дендритах, все более сложными видятся потенциаль-
ные возможности нейрона. Но следует учитывать и другую сторону дела: сложность нейрона предстает не только зависящей от возможности реализовать ту или иную функцию, но также и от целесообразности объединения многих операций в одном элементе; а это уже определяется требованиями структуры, в которую элемент входит. Поэтому вопрос — нейрон или сеть — не кажется главным при теперешней стадии изучения свойств детекторов.
Заметим, что рассматривать все возможные комбинации элементарных дендритных звеньев, которые могут определить функцию нейрона в целом, не входит в задачу этой работы. Обсуждены лишь несколько примеров детекторов (относящихся к двум указанным типам), относительно которых можно было предполагать, что они воплощепы в виде одного нейрона. Упор будет сделан на попытки привести доводы физиологического характера, которые могли бы укрепить представления о возможности существования подобных нейронов-детекторов.
В заключение укажем еще один вероятный тип детектора: детектор ансамбля сигналов, состоящих каждый из последовательности импульсов, которая характеризуется аналоговым параметром — частотой следования. Предполагается, что сигналы существуют в течение времени, достаточного для определения частоты. В этом случае ансамбли различаются соотношением составляющих их аналоговых величин. Детекторы такого типа (точнее, классификаторы ансамблей непрерывных величин) рассмотрены в [4].,
Г Л А В А IV
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ОПЕРАЦИЯХ В НЕЙРОНЕ
§ 1. Операции в дендритах
В зависимости от того, располагаются или нет синапсы на преобразующих информацию участках дендритов и в зависимости от роли этих сипапсов можно выделить три трпа дендритных элементов — преобразователей. К первому типу элементов отнесем участки дендритов без сипапсов, операции в которых реализуются за счет определенной конфигурации дендрита. Ко второму — участки дендритов, па которых расположены управляющие синапсы, т. е. синапсы, меняющие возбудимые свойства мембраны. К третьему типу дендритных преобразователей информации отнесем такие участки дендрита, на которых расположены синапсы, способные возбуждать дендритные спайки. В соответствии с этой классификацией выполняемые в дендритах информационные операции можно разделить на три группы.
