Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Целесообразность многослойной структуры. Увеличить крутизпу «перепада» выше значения (х^)тах можно за счет организации многослойной структуры из сумматоров. Понятно, что для сумматора более высокого уровня зона суммации сужается. Как указывалось, для получения на слое наибольшего повышения крутизны размеры зоны суммации (т. е. сбора информации с предыдущего уровня) и зоны пеопределенности на данном уровне должны совпадать. Так, для второго уровня сумматоров число элементов в зоне неопределенности по аналогии с (6.11) равно г)
т-г = У2т: = V^t/2m0-i
При стабильных сумматорах многослойная структура позволяет уменьшить зону неопределенности до двух элементов. Нестабильность порога сумматоров ограничивает возможности многослойной структуры. Добавлять слои сумматоров целесообразно, пока зона неопределенности па /с-м слое (ЛТ1^ не станет сравнимой со сдвигом (бТ)К этой зоны за счет нестабильности порогов у сумматоров.
3. Вторичные детекторы направления. Вторичные детекторы предназначены для того, чтобы выделить из распределения ответов сумматоров уже суженую ?ону пеопределенности («перепада») — т. е. выделить рабочую область, положение которой определяет значение измеряемого параметра, а ширина — точность измерения. В,модели для выделения указанной зоны используется дополнительный
слой сумматоров L*1, организованный так же, как и b\, но обеспечивающий сдвиг по оси у рапределения ответов своих элементов (относительно распределения на /J). Сдвиг происходит за счет того, что связи первичных детекторов с 1™ оказываются сдвинутыми по отношению к аналогичным связям с L\ (рис. (34, г). Собственно слой вторичных детекторов — эго слой L™, элемепты которого вычитают сигналы элементов слоя b\ и h\l, имеющих одну и ту же координату у. Распределение вероятностей ответов элементов Lj11 представляет разность распределений 11а L\ и L*1:
Рз" (0 = Рь (i) —Рь1 (О-
Очевидно, что сдвиг распределения на L]1 относительно b\ должен быть близким к величине зоны пеопределенности АТ^. Тогда на выходе вторичных детекторов следует ожидать ком- р'й h пактпую группу возбужден- Р" пых элементов той же ширины (рис. 69).
Точность и достоверность измерения.
Реально ошибка измерения определена шириной той области на Z|n, на которой вторичные детекторы возбуждены с вероятностью, превышающей заданное значение.
Чем выше это значение, а также чем меньше сдвиг между распределениями на L\ и L*1 , тем уже эта область и меньше ошибки. Но одновременно уменьшается и число элементов с большой вероятностью возбуждения (когда распределение па L\u имеет вид трапеции) или предельные значения вероятности возбуждения (когда распределение близко к треугольному; см. рис. 69). В итоге уменьшается достоверность измерения. Нестабильность сумматоров расширяет зону неопределенности и, следовательно, увеличивает ошибку и снижает достоверность.
____ ^___________=*_
Л Tj & tp
5)
Гис. 69. Образование воибунщенной области на вторичных детекторах (слой Ь***); ширина возбужденной области определяется на уровне 0,5; с) Изображены три случая: (Рд1)! — сдвиг меньше] ДГ^; — сдвиг равен
ДIV; (р5 )3 - - сдвиг больше б) трем раз-
личным сдвигам;рабочей области на дополни-т ельном слое сумматс.рон Г.5 соответствуют распределения вероятностей ответов вторичных детекторов, обозначенные соответственно цифрами 1, 2, з.
§ 6. Обработка информации в системе анализа длительных звуков
Система анализа длительных звуков представляется в виде многоуровневой нейронной структуры. Нижние три уровня (так же как и в системе анализа коротких звуков) относятся к монаураль-ной части системы и моделируют работу рецепторов кортиева органа (Ьт), спирального ганглия (Ь2) и переднего вентрального ядра кохлеарного комплекса {Ья).
Четвертый уровень этой структуры (L4) моделирует ядра латеральных олив, в которых происходит бинауральное взаимодействие сигналов. В отношении ядер трапециевидного тела, представляющих собой промежуточный уровень между уровнем Ьг противоположной стороны мозга и уровнем L4 своей, предполагается, что они осуществляют тормозное воздействие на элементы Zr4. На уровне Z,4 происходит определение относительной разности амплитуд сигналов, приходящих на левый и правый входы. По величине этой разности делается суждение о направлении на источник звука. Уровепь Ьъ осуществляет выделение координаты элемента Z/4, характеризующей направление на источник звука.
1. Структура модели. Первый уровепь Li. При бинауральном предъявлении длительного звукового сигнала на основной мембране улитки каждого уха устанавливается волновой процесс, который воспринимается рецепторами — наружными во-лосковыми клетками кортиева органа. На основании результатов электрофизиологических исследований и работ по моделированию считаем, что первый — рецепторный — уровень модели (уровень
на рис. 70) представляет собой набор полосовых фильтров, расположенных вдоль оси х, так что коордипата х обратно пропорциональна основной частоте фильтра: х ~ 1//, т. е. ось х является осью частот.
