时滞对前馈神经元网络信息传递的影响

发布时间：2020-07-16 10:57

【摘要】：神经信息在神经系统中的加工和传输是需要特定功能的神经元群体来完成的。人工神经网络就是通过构建网络模型和计算机仿真的方法,来研究神经系统中信息传输和处理的相关问题。前馈神经元网络是人工神经网络中最简单、常见的模型之一,也是用于研究大脑不同区域间信号传递的有效模型。本论文以10层的前馈神经元网络为研究对象,着重研究了网络拓扑结构、突触时滞以及神经元模型参数对系统信息传输能力和处理机制的作用。主要的工作和所得结论概括如下:1.研究了常用神经元模型的放电特性及动力学行为,模拟了神经元模型对不同输入的响应特性,并分析各种神经元模型的优缺点。另外,作为预备工作,研究了突触连接概率对一类由兴奋性和抑制性神经元以4:1比例构成的单层神经元网络同步水平的影响,结果表明大的连接概率会促进神经元网络的同步。2.系统地研究了由Hodgkin Huxley神经元构成、以一定概率连接的前馈神经元网络中放电率传输的问题,其中着重考察突触时滞在此传输模式中所起的作用。研究结果表明,输入噪声强度、层间连接概率、突触时间常数和背景噪声强度都会对放电率传输产生影响,恰当的调整这些参数能够使网络具有稳定编码和传输信号的能力。突触时滞既可以对正常传输的网络产生破坏作用,也可以使无法成功传输的网络恢复正常传输,这与时滞的强度和网络的拓扑结构有关。3.研究了由Leaky Integrate and Fire神经元构成、以全局耦合方式连接的前馈神经元网络中同步放电传输的问题,主要考察了突触连接强度和时滞对传输模式的作用。在一定条件下,时滞可以帮助改善网络传输能力。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP183;Q42
【图文】：

传输神经信号。神经系统只传递两种信号：动作电位和局部电位。局部电位主要用来逡逑短距离传播信号，传输距离大概在１？２毫米，主要作用在特定区域（例如感觉神经逡逑末梢）或者是不同细胞的节点处Ｉ４７］。长距离的传输还是依靠动作电位，图２－１所示为逡逑动作电位的膜电位变化示意图。逡逑的逦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逦２０逦４０逦６０逦８０逦１００逦１２０逦１４０逦１６０逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｍｓ）逡逑图２－１动作电位连续放电示意图逡逑动作电位的发放形式是几乎相同的，大脑信号传输的实质主要是某时刻是否有动逡逑作电位产生。动作电位其实是信息传递中使用的符号，一个尖波被称作一个脉冲逡逑９逡逑

神经结构中［４８］。电突触在形态上是对称的，信息传递也是双向的，所以对于不同的时逡逑间点，每一个神经元都既是突触前结构，也可以被称为突触后结构。而化学突触在形逡逑态和结构上是明显不对称的，在化学突触中信息的流动是单方向的，它的结构如图２－逡逑２所示，突触的传递过程可以分为三个阶段。逡逑Ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ逡逑Ｐｒｅｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ逦＼逡逑Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｒｅｃｅｐｔｏｒ逡逑图２－２化学突触传递神经递质示意图逡逑１０逡逑

神经结构中［４８］。电突触在形态上是对称的，信息传递也是双向的，所以对于不同的时逡逑间点，每一个神经元都既是突触前结构，也可以被称为突触后结构。而化学突触在形逡逑态和结构上是明显不对称的，在化学突触中信息的流动是单方向的，它的结构如图２－逡逑２所示，突触的传递过程可以分为三个阶段。逡逑Ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ逡逑Ｐｒｅｓｙｎａｐｔｉｃ邋ｃｅｌｌ逦＼逡逑Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋Ｒｅｃｅｐｔｏｒ逡逑图２－２化学突触传递神经递质示意图逡逑１０逡逑

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本文编号：2757921