【摘要】：神經(jīng)信息在神經(jīng)系統(tǒng)中的加工和傳輸是需要特定功能的神經(jīng)元群體來完成的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型和計(jì)算機(jī)仿真的方法,來研究神經(jīng)系統(tǒng)中信息傳輸和處理的相關(guān)問題。前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中最簡(jiǎn)單、常見的模型之一,也是用于研究大腦不同區(qū)域間信號(hào)傳遞的有效模型。本論文以10層的前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象,著重研究了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、突觸時(shí)滯以及神經(jīng)元模型參數(shù)對(duì)系統(tǒng)信息傳輸能力和處理機(jī)制的作用。主要的工作和所得結(jié)論概括如下:1.研究了常用神經(jīng)元模型的放電特性及動(dòng)力學(xué)行為,模擬了神經(jīng)元模型對(duì)不同輸入的響應(yīng)特性,并分析各種神經(jīng)元模型的優(yōu)缺點(diǎn)。另外,作為預(yù)備工作,研究了突觸連接概率對(duì)一類由興奮性和抑制性神經(jīng)元以4:1比例構(gòu)成的單層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步水平的影響,結(jié)果表明大的連接概率會(huì)促進(jìn)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的同步。2.系統(tǒng)地研究了由Hodgkin Huxley神經(jīng)元構(gòu)成、以一定概率連接的前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中放電率傳輸?shù)膯栴},其中著重考察突觸時(shí)滯在此傳輸模式中所起的作用。研究結(jié)果表明,輸入噪聲強(qiáng)度、層間連接概率、突觸時(shí)間常數(shù)和背景噪聲強(qiáng)度都會(huì)對(duì)放電率傳輸產(chǎn)生影響,恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整這些參數(shù)能夠使網(wǎng)絡(luò)具有穩(wěn)定編碼和傳輸信號(hào)的能力。突觸時(shí)滯既可以對(duì)正常傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生破壞作用,也可以使無法成功傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常傳輸,這與時(shí)滯的強(qiáng)度和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)。3.研究了由Leaky Integrate and Fire神經(jīng)元構(gòu)成、以全局耦合方式連接的前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中同步放電傳輸?shù)膯栴},主要考察了突觸連接強(qiáng)度和時(shí)滯對(duì)傳輸模式的作用。在一定條件下,時(shí)滯可以幫助改善網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP183;Q42
【圖文】：

傳輸神經(jīng)信號(hào)。神經(jīng)系統(tǒng)只傳遞兩種信號(hào)：動(dòng)作電位和局部電位。局部電位主要用來逡逑短距離傳播信號(hào)，傳輸距離大概在１？２毫米，主要作用在特定區(qū)域（例如感覺神經(jīng)逡逑末梢）或者是不同細(xì)胞的節(jié)點(diǎn)處Ｉ４７］。長(zhǎng)距離的傳輸還是依靠動(dòng)作電位，圖２－１所示為逡逑動(dòng)作電位的膜電位變化示意圖。逡逑的邐ａｃｔｉｏｎ邋ｐｏｔｅｎｔｉａｌ逡逑４０逡逑＞邋２０逡逑１逡逑ｔｏ逡逑！邋０逡逑＜ｖ逡逑Ｃ邋－２０逡逑？：—ＷＵＵＵＵＩａ逡逑８0０邐２０邐４０邐６０邐８０邐１００邐１２０邐１４０邐１６０逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｍｓ）逡逑圖２－１動(dòng)作電位連續(xù)放電示意圖逡逑動(dòng)作電位的發(fā)放形式是幾乎相同的，大腦信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)質(zhì)主要是某時(shí)刻是否有動(dòng)逡逑作電位產(chǎn)生。動(dòng)作電位其實(shí)是信息傳遞中使用的符號(hào)，一個(gè)尖波被稱作一個(gè)脈沖逡逑９逡逑

神經(jīng)結(jié)構(gòu)中［４８］。電突觸在形態(tài)上是對(duì)稱的，信息傳遞也是雙向的，所以對(duì)于不同的時(shí)逡逑間點(diǎn)，每一個(gè)神經(jīng)元都既是突觸前結(jié)構(gòu)，也可以被稱為突觸后結(jié)構(gòu)。而化學(xué)突觸在形逡逑態(tài)和結(jié)構(gòu)上是明顯不對(duì)稱的，在化學(xué)突觸中信息的流動(dòng)是單方向的，它的結(jié)構(gòu)如圖２－逡逑２所示，突觸的傳遞過程可以分為三個(gè)階段。逡逑Ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ逡逑Ｐｒｅｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ邐＼逡逑Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｒｅｃｅｐｔｏｒ逡逑圖２－２化學(xué)突觸傳遞神經(jīng)遞質(zhì)示意圖逡逑１０逡逑

神經(jīng)結(jié)構(gòu)中［４８］。電突觸在形態(tài)上是對(duì)稱的，信息傳遞也是雙向的，所以對(duì)于不同的時(shí)逡逑間點(diǎn)，每一個(gè)神經(jīng)元都既是突觸前結(jié)構(gòu)，也可以被稱為突觸后結(jié)構(gòu)。而化學(xué)突觸在形逡逑態(tài)和結(jié)構(gòu)上是明顯不對(duì)稱的，在化學(xué)突觸中信息的流動(dòng)是單方向的，它的結(jié)構(gòu)如圖２－逡逑２所示，突觸的傳遞過程可以分為三個(gè)階段。逡逑Ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ逡逑Ｐｒｅｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ邐＼逡逑Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｒｅｃｅｐｔｏｒ逡逑圖２－２化學(xué)突觸傳遞神經(jīng)遞質(zhì)示意圖逡逑１０逡逑

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