Вопрос 9. Нейронные сети

1. Понятие нейронных сетей
2. Типы сетей
3. Векторная психофизиология

 

1. В соответствии с системным подходом объединения нейронов могут при­обретать свойства, которых нет у отдельных нервных клеток.

Важной единицей функциональной активности ЦНС считается элемен­тарная нейронная сеть.

Принципы кооперативного поведения нейронов в сети предполагают, что совокупность взаимосвязанных элементов обладает лучшими воз­можностями функциональных перестроек, то есть на уровне нейронной сети происходит не только преобразование входной информации, но и оптимизация межнейронных отношений, приводящая к реализации требуемых функций информационно-управляющей системы. Одним из первых идею сетевого принципа в организации нейронов выдвинул Д. Хебб, позднее появились работы В. Мак-Каллоха и К. Питса, посвященные сетям формальных нейронов.

В настоящее время сетевой принцип в обеспечении процессов перера­ботки информации получает все большее распространение. В основе этого направления лежат идеи о сетях нейроноподобных элементов, объеди­нение которых порождает новые системные качества. По характеру организации в нервной системе чаше всего выделяют три типа сетей:

иерархические - характеризуются свойствами конвергенции (несколько нейронов одного уровня контактируют с меньшим числом нейронов другого уровня) и дивергенции (нейрон нижележащего уровня кон­тактирует с большим числом клеток вышележащего уровня). Благодаря этому информация может многократно фильтроваться и усиливаться. Такой тип сетей наиболее характерен для строения сенсорных и двига­тельных путей;

локальные - в таких сетях поток информации удерживается в пределах одного иерархического уровня, оказывая на нейроны-мишени возбуж­дающее или тормозящее действие, что позволяет модулировать поток информации. Таким образом, нейроны локальных сетей действуют как своеобразные фильтры, отбирая и сохраняя нужную информацию. Пред­полагается, что подобные сети имеются на всех уровнях организации мозга. Сочетание локальных сетей с дивергентным или конвергентным типом передачи может расширять или сужать поток информации;

дивергентные - характеризуются наличием нейронов, которые, имея один вход, на выходе образуют контакты с множеством других нейронов. Та­ким путем эти сети могут влиять одновременно на активность множе­ства элементов, которые при этом могут быть связаны с разными иерар­хическими уровнями. Являясь интегративными по принципу строения, эти сети, по-видимому, выполняют централизованную регуляцию и управление динамикой информационного процесса.

По мере развития представлений о строении и функционировании се­тей разного типа наблюдается интеграция этих исследований и инфор­мационного подхода. Примером служит векторная психофизиология -новое направление, основанное на представлениях о векторном кодиро­вании информации в нейронных сетях.

Суть векторного кодирования в следующем: в нейронных сетях внешнему стимулу ставится в соответствие вектор возбуждения - комбинация возбуждений элементов нейронного ансамбля. Ансамблем считается группа нейронов с общим входом, конвергирующих на одном или нескольких нейронах более высокого уровня. Различие между сигналами в нервной системе кодируется абсолютной величиной разности тех векторов! возбуждения, которые эти стимулы генерируют.

Использованные источники.

Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю. Психофизиология: Учебное пособие. С. 23 - 25.1

Вопрос 10, Основные методы регистрации, физиологических процессов

1. Общая характеристика электрофизиологических методов.
2. Преимущества электрофизиологических методов
3. Наиболее широко используемые методы

 

1. В психофизиологии основными методами регистрации физиологических процессов являются электрофизиологические методы.

В физиологической активности клеток, тканей и органов особое место занимает электрическая составляющая. Электрические потенциалы от­ражают физико-химические следствия обмена веществ, сопровождающие все основные жизненные процессы, и поэтому являются исключитель­но надежными, универсальными и точными показателями течения лю­бых физиологических процессов.

2. Надежность электрических показателей по сравнению с другими осо­бенно демонстративна. Единообразие потенциалов действия в нервной клетке, нервном волокне, мышечной клетке как у человека, так и у животных говорит об универсальности этих показателей. Точность элек­трических показателей, то есть их временное и динамическое соответ­ствие физиологическим процессам, основана на быстрых физико-хи­мических механизмах генерации потенциалов, являющихся неотъемлемым компонентом физиологических процессов в нервной или мышечной структуре.

К перечисленным преимуществам электрических показателей физио­логической активности следует добавить и неоспоримые технические удобства их регистрации.

3. К наиболее широко используемым методам относятся:

• регистрация импульсной активности нервных клеток;

• регистрация электрической активности кожи;

• электроэнцефалография;

• электроокулография;

• электромиография;

• электрокардиография;

а также новейшие методы регистрации электрической активности мозга - магнитоэнцефалография и позитронно-эмиссионная томография (изотопный метод).

Использованные источники:

Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю. Психофизиология: Учебное пособие. С. 42- 43.