JP2002150258A - Circuit using neuron model and information processing method - Google Patents

Circuit using neuron model and information processing method

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JP2002150258A
JP2002150258A JP2000338133A JP2000338133A JP2002150258A JP 2002150258 A JP2002150258 A JP 2002150258A JP 2000338133 A JP2000338133 A JP 2000338133A JP 2000338133 A JP2000338133 A JP 2000338133A JP 2002150258 A JP2002150258 A JP 2002150258A
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Japan
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neuron model
circuit
neuron
inhibitory
input
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Michihiro Onishi
通博 大西
Yoshihiko Kuroki
義彦 黒木
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit of a neuron model further approaching to an information processing mechanism of a living body, various types of circuits applying the neuron model circuit, and an information processing method. SOLUTION: This circuit using the neuron model is constituted of olfactory cell models (input parts) 14 and 15 receiving an input signal and a closed loop 1 composed of a plurality of neuron model units 2 having input/output characteristics following the Hodgkin-Huxley equation and transmitting saltation after inhibition. The closed loop 1 includes inhibitory neuron models 11 and 12 and forms rhythm patterns to autonomous vibration so as to provide various operations.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は視覚、聴覚、味覚、
嗅覚、触覚等の生体の感覚や知覚に相当する認識等の情
報処理が可能なニューロンモデルの回路、情報処理方法
に関し、特に周期的な振動現象を模擬して信号の伝達を
行うニューロンモデルの回路、フリップフロップ回路、
アクティブフィルター、及び情報処理方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to visual, auditory, taste,
The present invention relates to a neuron model circuit and an information processing method capable of processing information such as olfactory and tactile sensations corresponding to a living body's senses and perceptions. , Flip-flop circuit,
The present invention relates to an active filter and an information processing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体の神経系や脳における情報処理の担
い手はニューロンである。ニューロンは情報処理に特化
した細胞であり、ニューロンは相互に結合されている
が、その結合部位はシナプスと呼ばれる。
2. Description of the Related Art Neurons are responsible for information processing in the nervous system and brain of a living body. Neurons are cells specialized for information processing, and neurons are connected to each other, and the connection site is called a synapse.

【0003】ところで、微小電極法や電位感受性色素を
用いた光計測法によってニューロン集団の電位を測定す
ると、感覚・知覚中枢や運動中枢で特有の周期の電位振
動が観察される。この電位振動は内在するニューロン回
路によって生じていると考えられており、運動中枢では
胃の蠕動運動のような反復動作を制御する回路で見受け
られ、この回路の振動周期に合わせて反復動作が生じ
る。このような反復動作は、運動中枢だけではなく、感
覚・知覚中枢においてもニューロン回路の振動現象とし
て観察され、その振動周期は特有のものとなっている。
When the potential of a neuron population is measured by a microelectrode method or an optical measurement method using a potential-sensitive dye, potential oscillations of a specific cycle are observed in sensory / perceptual centers and motor centers. This potential oscillation is thought to be caused by an intrinsic neuron circuit, which is found in the movement center in a circuit that controls repetitive movements such as gastric peristalsis, and the repetitive movement occurs according to the oscillation cycle of this circuit . Such a repetitive motion is observed not only at the motor center but also at the sensory / perceptual center as a vibration phenomenon of the neuron circuit, and its vibration cycle is unique.

【0004】振動現象を生じさせる回路は運動中枢では
特に中枢パターン発生器(CentralPattern Generator)
と呼ばれており、このようなパターン発生器を取り込む
ことで、感覚・知覚の脳内情報処理を実現できるいわゆ
るニューロチップの作成が現実化してくる。
[0004] The circuit that causes the vibration phenomenon is particularly a central pattern generator (CentralPattern Generator) in the movement center.
By incorporating such a pattern generator, the creation of a so-called neurochip that can realize sensory / perceptual information processing in the brain will be realized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ニューロチップの1つ
研究分野として、神経回路構成をシリコンなどの生体以
外の物質上に作成しようとするものがあり、その一例と
して、ヒルの遊泳の如きシミュレーションをシリコンチ
ップ上に展開した報告が行われている(例えば、“A Si
licon Model of the Hirude Swim Oscillator" S.Wolpe
rt, W.O. Friesen, and A.J.Laffely (2000) IEEE Eng.
Med. Biol. 19 64-75)。
One of the research fields of a neurochip is to create a neural circuit configuration on a substance other than a living body such as silicon. As an example, a simulation such as swimming of a hill is performed. Some reports have been developed on silicon chips (for example, “A Si
licon Model of the Hirude Swim Oscillator "S. Wolpe
rt, WO Friesen, and AJLaffely (2000) IEEE Eng.
Med. Biol. 19 64-75).

【0006】このような試みでは、シリコン上にバッフ
ァやアンプが形成されて中枢パターン発生器を模擬した
回路が構成され、図39に示す一対の抑制ニューロン1
00、101の組に相当する動作を模擬した回路や、図
40に示す5つの抑制ニューロン111、112、11
3、114、115を環状に配列して順次電位変動を伝
達する発振回路が作られている。ここではシリコンを中
心としたVLSI(Very Large Scale Integrated Circui
t)技術を取り入れ現在の半導体チップの延長線上に展
開するものとして位置付けを行っている。
In such an attempt, a buffer or amplifier is formed on silicon to form a circuit simulating a central pattern generator, and a pair of inhibitory neurons 1 shown in FIG.
A circuit simulating the operation corresponding to the set of 00, 101, and the five inhibitory neurons 111, 112, 11 shown in FIG.
An oscillation circuit is formed in which 3, 114, and 115 are arranged in a ring to sequentially transmit potential fluctuations. Here, VLSI (Very Large Scale Integrated Circui
t) Incorporating technology and positioning it as an extension of the current semiconductor chip.

【0007】しかしながら、実際の生体に属する感覚・
知覚の脳内情報処理は極めて複雑であり、図41に示す
ような単にシリコン上にバッファやアンプなどを組み合
わせた回路では、その回路応答特性としては単純すぎて
十分なものとはならず、さらに生体の情報処理機構を模
擬する必要性がニューラルネットワークやニューロチッ
プに残されることになる。
However, the senses belonging to the actual living body
The information processing in the brain of perception is extremely complicated, and a circuit in which a buffer and an amplifier are simply combined on silicon as shown in FIG. 41 has a circuit response characteristic that is too simple and insufficient. The necessity of simulating the information processing mechanism of a living body is left in a neural network or a neurochip.

【0008】そこで、本発明は実際の生体の情報処理機
構に一段と近づいたニューロンモデルの回路と、該ニュ
ーロンモデルの回路を適用した各種回路、および情報処
理方法の提供を目的とする。
It is therefore an object of the present invention to provide a circuit of a neuron model which is much closer to the information processing mechanism of an actual living body, various circuits to which the circuit of the neuron model is applied, and an information processing method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本件発明者らは、生体の
シナプスの膜電位としての挙動がホジキン−ハクスレー
(Hodgkin-Huxley)方程式(またはホジキン−ハクスレ
ーの式)で模擬できることに着目し、それを感覚・知覚
などの情報処理に適用することで、より生体に近いニュ
ーロンモデルの回路が構成できることを見出したもので
あり、特に感覚・知覚などに相当する認識などの情報処
理を自律振動回路の構成から生体に近い形で処理するこ
とを特徴としている。
The present inventors have noticed that the behavior of the synapse of a living body as a membrane potential can be simulated by the Hodgkin-Huxley equation (or Hodgkin-Huxley equation). It is found that the application of the information processing to the information processing such as sensation and perception makes it possible to construct a neuron model circuit closer to the living body. It is characterized in that it is processed in a form similar to a living body due to its configuration.

【0010】本発明の一例としてのニューロンモデルの
回路は、入力信号を受ける入力部と、入出力特性がホジ
キン−ハクスレー方程式に従う複数のニューロンモデル
の単位からなり前記入力部に接続され抑制後跳躍を伝達
する閉ループとを有することを特徴としている。
A circuit of a neuron model as an example of the present invention comprises an input unit for receiving an input signal, and a plurality of neuron model units whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation. And a closed loop for transmitting.

【0011】前記入力部は回路外部との接点であり、例
えば嗅覚、視覚、聴覚、味覚、触覚、記憶、認知、運動
のいずれか及びこれらの組み合わせに相当する信号など
が入力する。この入力部は閉ループと接続され、前記入
力信号は閉ループに伝達される。
The input section is a contact point with the outside of the circuit, and receives, for example, signals corresponding to any of smell, sight, hearing, taste, touch, memory, recognition, exercise, and a combination thereof. This input is connected to a closed loop, and the input signal is transmitted to the closed loop.

【0012】前記閉ループは中枢パターン発生器におけ
るリズムパターンを模擬した周期的振動を発生させる回
路要素であって、特に本発明においては閉ループの入出
力特性がホジキン−ハクスレー方程式に従うものとされ
る。このホジキン−ハクスレー方程式は生体における活
動電位の挙動を表す式であり、A.L.ホジキンとA.F.
ハクスレイによる膜電流の測定実験結果から導かれたNa
、Kイオンの量に対する伝導度を膜電位と時間の関
数である。具体的には、次の数1で表される。
The closed loop is a circuit element for generating a periodic vibration simulating a rhythm pattern in the central pattern generator. In the present invention, the input / output characteristics of the closed loop follow the Hodgkin-Huxley equation. This Hodgkin-Huxley equation is an equation representing the action potential action in a living body. L. Hodgkin and A. F.
Na derived from experimental results of membrane current measurement by Huxley
The conductivity versus the amount of + , K + ions is a function of membrane potential and time. Specifically, it is expressed by the following equation (1).

【0013】[0013]

【数1】 (Equation 1)

【0014】このホジキン−ハクスレー方程式によれ
ば、神経が同時に興奮する場合やその興奮した電位が伝
達される様子が方程式上示される。本発明においては、
ホジキン−ハクスレー方程式に従った入出力特性を示す
ための構成として、入出力特性がホジキン−ハクスレー
方程式に従う複数のニューロンモデルの単位からなる構
成とすることができ、さらにコンピュータソフトウエア
による演算処理構成又は半導体素子を用いてホジキン−
ハクスレー方程式に従った複数のニューロンモデルの単
位を構成するようにしても良い。
According to the Hodgkin-Huxley equation, the case where the nerves are simultaneously excited and the manner in which the excited potential is transmitted are shown in the equations. In the present invention,
As a configuration for indicating the input / output characteristics according to the Hodgkin-Huxley equation, the input / output characteristics may be configured as a unit of a plurality of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation. Hodgkin using a semiconductor element
A unit of a plurality of neuron models according to the Huxley equation may be configured.

【0015】本発明のニューロンモデルの回路において
は、生体のシナプスの膜電位としての挙動を模擬し、抑
制後跳躍(postinhibitory rebound)を伴うリズムパタ
ーンを形成するものとされている。この抑制後跳躍と
は、過分極から静止膜電位に戻る際に生ずる発火現象で
あり、生体中においては抑制を受けたニューロンが過分
極を生ずる。この抑制後跳躍とともに入出力特性がホジ
キン−ハクスレー方程式に従う複数のニューロンモデル
の単位からなる閉ループでは、相互抑制性のニューロン
結合が中枢パターン発生器における振動リズムパターン
の生成に寄与する。相互抑制性のニューロン結合は少な
くとも一対の抑制性ニューロンモデルによって形成さ
れ、更に多くの数の抑制性ニューロンモデルを環状に接
続してリズムパターンを生成するようにしても良い。ま
た、閉ループの一部には、興奮性ニューロンモデルを組
み合わせるようにしても良い。興奮性ニューロンモデル
を組み合わせることで、単純な相互抑制回路による定常
的な自律振動を弱めるように作用させることができる。
The circuit of the neuron model of the present invention simulates the behavior of a biological synapse as a membrane potential, and forms a rhythm pattern accompanied by postinhibitory rebound. The jump after inhibition is a firing phenomenon that occurs when the hyperpolarization returns to the resting membrane potential. In a living body, the inhibited neuron undergoes hyperpolarization. In the closed loop consisting of units of a plurality of neuron models whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation together with the jump after suppression, the mutually inhibitory neuron connection contributes to the generation of the vibration rhythm pattern in the central pattern generator. Mutual inhibitory neuron connections are formed by at least one pair of inhibitory neuron models, and a greater number of inhibitory neuron models may be connected in a ring to generate a rhythm pattern. An excitatory neuron model may be combined with a part of the closed loop. By combining the excitatory neuron model, it is possible to act so as to weaken a steady autonomous oscillation by a simple mutual inhibition circuit.

【0016】また、前述のニューロンモデルの回路は、
それぞれニューロンモデルの回路の回路網、フリップフ
ロップ回路、およびアクティブフィルターとしても用い
ることができる。ニューロンモデルの回路網は、複数の
ニューロンモデルの回路を網状に配置して接続させたネ
ットワークであり、各ニューロンモデルの回路間のシナ
プス結合については規則性を有するものであっても良
く、ランダムなものであっても良い。この場合におい
て、その結合によっては複数の閉ループがニューロンモ
デルの回路網内に構築されることになり、生成されるリ
ズムパターンも更に多様化し、さらに生体の感覚・知覚
の情報処理機構に近い情報処理が可能となる。
The circuit of the above-described neuron model is as follows.
Each of them can be used as a network of a neuron model circuit, a flip-flop circuit, and an active filter. The circuit network of the neuron model is a network in which the circuits of a plurality of neuron models are arranged in a network and connected, and the synapse connection between the circuits of each neuron model may have regularity. It may be something. In this case, depending on the connection, a plurality of closed loops are built in the network of the neuron model, the rhythm patterns generated are further diversified, and furthermore, information processing close to the information processing mechanism of sensory / perception of a living body is performed. Becomes possible.

【0017】また、本発明のフリップフロップ回路は、
入力信号を受ける入力部と、入出力特性がホジキン−ハ
クスレー方程式に従う複数のニューロンモデルからなり
前記入力部に接続され抑制後跳躍を伝達する閉ループを
有しており、前記入力信号に対してフリップフロップ応
答を行うことを特徴とする回路である。前記ニューロン
モデルの回路は、本発明者が行った実験例によれば、そ
の応答として電位刺激が停止した際に元の自律振動に復
帰する場合と、特殊な場合には別の相の状態に移行した
ままその相を維持するように動作する場合があり、後者
の回路動作を利用することでフリップフロップ回路が構
成される。
Further, the flip-flop circuit of the present invention comprises:
An input unit for receiving an input signal, and a closed loop connected to the input unit and transmitting a jump after suppression, comprising a plurality of neuron models whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation, and a flip-flop for the input signal. The circuit is characterized by performing a response. According to the experimental example conducted by the present inventors, the circuit of the neuron model returns to the original autonomous oscillation when the potential stimulus stops as a response, and to a state of another phase in a special case. In some cases, the phase shifter operates to maintain the phase, and the flip-flop circuit is configured by using the latter circuit operation.

【0018】また、本発明のアクティブフィルターは、
入力信号を受ける入力部と、入出力特性がホジキン−ハ
クスレー方程式に従う複数のニューロンモデルからなり
前記入力部に接続され抑制後跳躍を伝達する閉ループを
有しており、前記入力信号に応じて異なる出力信号が得
られることを特徴とする。前述のように、入力信号は感
覚・知覚の情報信号とすることができ、本発明のアクテ
ィブフィルターでは自律振動を利用しながら前記情報信
号を振り分けて情報を識別することができる。
Further, the active filter of the present invention comprises:
An input unit for receiving an input signal, and having a closed loop connected to the input unit and transmitting a jump after suppression, comprising a plurality of neuron models whose input / output characteristics conform to the Hodgkin-Huxley equation, and different outputs depending on the input signal A signal is obtained. As described above, the input signal can be a sensory / perceptual information signal, and the active filter of the present invention can sort the information signal while utilizing autonomous vibration to identify information.

【0019】さらに、本発明の情報処理方法は、入力部
に所要の入力信号を入力させ、入出力特性がホジキン−
ハクスレー方程式に従う複数のニューロンモデルからな
り前記入力部に接続される閉ループの信号伝達として抑
制後跳躍を含む信号を伝達させ、前記閉ループの一部か
ら出力信号を取り出すことを特徴とする。この情報処理
方法では、閉ループ内で生成されるリズムパターンを利
用して、その入力信号に対する応答を以って情報処理を
進めることができる。
Further, according to the information processing method of the present invention, a required input signal is input to the input unit, and the input / output
A signal including a jump after suppression is transmitted as a closed-loop signal transmission composed of a plurality of neuron models according to the Huxley equation and connected to the input unit, and an output signal is extracted from a part of the closed loop. In this information processing method, information processing can be advanced by using a rhythm pattern generated in a closed loop and responding to the input signal.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本発明のニュー
ロンモデルの回路の実施の形態を示す図である。各ニュ
ーロンモデルはニューロンモデルの単位からなる。一対
の抑制性ニューロンモデル11、12が相互に抑制性シ
ナプス16を介して結合しており、抑制性シナプス16
を介して結合した一対の抑制性ニューロンモデル11、
12が閉ループ1を構成する。一対の抑制性ニューロン
モデル11、12で構成された閉ループを含んだ部分が
本実施形態のニューロンモデルの回路の基本構成であ
り、本実施形態においては、一対の抑制性ニューロンモ
デル11、12の間には、出力ニューロンとして興奮性
ニューロンモデル13が配設されており、この興奮性ニ
ューロンモデル13を用いて自律振動によるリズムパタ
ーンを多様化できる。これら一対の抑制性ニューロンモ
デル11、12は興奮性シナプスを介して接続されてい
る。また、一対の抑制性ニューロンモデル11、12に
は、それぞれ嗅細胞モデル14、15が接続されてい
る。これら嗅細胞モデル14、15は閉ループ1を構成
する対の抑制性ニューロンモデル11、12に対する一
対の入力ニューロンモデルすなわち入力部として機能
し、本実施形態においては、知覚信号を模擬した電位刺
激が与えられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a circuit of a neuron model of the present invention. Each neuron model consists of units of a neuron model. A pair of inhibitory neuron models 11 and 12 are connected to each other via an inhibitory synapse 16, and the inhibitory synapse 16
A pair of inhibitory neuron models 11 connected via
12 constitutes the closed loop 1. The portion including the closed loop formed by the pair of inhibitory neuron models 11 and 12 is the basic configuration of the circuit of the neuron model of the present embodiment. Is provided with an excitatory neuron model 13 as an output neuron. By using the excitatory neuron model 13, a rhythm pattern by autonomous oscillation can be diversified. The pair of inhibitory neuron models 11 and 12 are connected via excitatory synapses. Olfactory cell models 14 and 15 are connected to the pair of inhibitory neuron models 11 and 12, respectively. These olfactory cell models 14 and 15 function as a pair of input neuron models for the pair of inhibitory neuron models 11 and 12 constituting the closed loop 1, that is, an input unit. In the present embodiment, potential stimuli simulating a perceptual signal are applied. Can be

【0021】閉ループ1を構成する一対の抑制性ニュー
ロンモデル11、12は、それぞれが複数のニューロン
モデルの単位2から構成されており、個々のニューロン
モデルの単位2がそれぞれホジキン−ハクスレー方程式
に従った入出力特性すなわち膜電位のダイナミクスを示
す。具体的には、ホジキン−ハクスレー方程式は次の数
2で示される式(前述の数1と同等)によって表現され
るものである。
Each of the pair of inhibitory neuron models 11 and 12 constituting the closed loop 1 is composed of a plurality of units 2 of neuron models, and each unit 2 of each neuron model follows the Hodgkin-Huxley equation. 9 shows input / output characteristics, that is, dynamics of a membrane potential. Specifically, the Hodgkin-Huxley equation is expressed by the following equation (equivalent to the above-described equation 1).

【0022】[0022]

【数2】 ここでホジキン−ハクスレー方程式は、詳しくは神経細
胞膜においてイオンチャンネルを通じて出入りするイオ
ン(Na,K)の時間的変化を表し、これらにリーク電
流を含めた三つの電流と膜電流の関係を記述した方程式
である。このホジキン−ハクスレー方程式に拡散項d
(∇)/Rを加えた以下の数3の式が一般にケ
ーブル方程式と呼ばれるもので、活動電位が神経を伝播
する振舞いを記述する。
(Equation 2) Here, the Hodgkin-Huxley equation specifically expresses a temporal change of ions (Na, K) entering and exiting through an ion channel in a nerve cell membrane, and describes an equation describing a relationship between three currents including a leak current and a membrane current. It is. The Hodgkin-Huxley equation has a diffusion term d
The following equation (3) to which (∇ 2 V m ) / Ra is added is generally called a cable equation, and describes a behavior in which an action potential propagates through a nerve.

【数3】 (Equation 3)

【0023】このホジキン−ハクスレー方程式に従う個
々のニューロンモデルの単位2は、前記数3のケーブル
方程式を離散化した最小単位であって、入力段と出力段
を有する回路構造とされ、入力段で受けた1つ以上の入
力を集約(integrate)する構造を有し、更に、その集約
した部分が出力段で1つ以上の出力に拡大する構造を有
する。ニューロンモデルの単位2内の信号の伝達は膜電
位の発火の伝播により行われる。膜電位は通常-60 mV程
度を示す。信号の入力により膜電位が脱分極(上昇)し
閾値を越える時,膜電位が数 msの間に+40 mV程度まで
急上昇する。この現象を発火(Firing、または興奮(Exc
itation))と称する。
The unit 2 of each neuron model according to the Hodgkin-Huxley equation is a minimum unit obtained by discretizing the cable equation of the above equation 3, and has a circuit structure having an input stage and an output stage. It has a structure in which one or more inputs are integrated, and a structure in which the aggregated portion is expanded to one or more outputs in an output stage. Signal transmission in the unit 2 of the neuron model is performed by propagation of firing of the membrane potential. The membrane potential usually shows around -60 mV. When the membrane potential is depolarized (increased) by a signal input and exceeds the threshold value, the membrane potential rapidly rises to about +40 mV within a few ms. Firing this phenomenon (Firing, or excitement (Exc
itation)).

【0024】ここでニューロンモデルの単位2と、抑制
性ニューロンモデル11、12や興奮性ニューロンモデ
ル13の関係については、これら抑制性ニューロンモデ
ル11、12や興奮性ニューロンモデル13のそれぞれ
が単独のニューロンモデルの単位2で構成される構造と
することもでき、図示のように複数のニューロンモデル
の単位2が1つの群を形成して各ニューロンを構成する
こともできる。たとえば、本実施形態のニューロンモデ
ルの回路、或いは後述するニューロンモデルの回路の回
路網をコンピュータのソフトウエアや半導体素子で模擬
的に形成する場合では、1つのニューロンモデルの単位
2を形成することで、他のニューロンモデルの単位につ
いては位置を変えて複写すれば良く、複雑なニューロン
モデルの回路やニューロンモデル回路の回路網を容易に
構成することも可能である。また、ホジキン−ハクスレ
ー方程式に従う個々のニューロンモデルの単位2は嗅細
胞モデル14、15や各ニューロンモデルの間を接続す
るシナプス16等についてもそれぞれ構成要素となり得
る。
Here, regarding the relationship between the unit 2 of the neuron model and the inhibitory neuron models 11, 12 and the excitatory neuron model 13, each of the inhibitory neuron models 11, 12 and the excitatory neuron model 13 is a single neuron. It is also possible to adopt a structure composed of model units 2, and as shown in the figure, a plurality of neuron model units 2 can form one group to constitute each neuron. For example, when a circuit of the neuron model circuit of the present embodiment or a circuit network of a neuron model circuit to be described later is simulated by computer software or a semiconductor element, the unit 2 of one neuron model is formed. For other neuron model units, the position may be changed and copied, and a complex neuron model circuit or a network of neuron model circuits can be easily configured. In addition, the unit 2 of each neuron model according to the Hodgkin-Huxley equation can also be a constituent element of the olfactory cell models 14, 15 and the synapse 16 connecting the neuron models.

【0025】このような回路構成を有する本実施形態の
ニューロンモデルの回路では、一対の抑制性ニューロン
モデル11、12の相互接続部分で形成された閉ループ
1に周期的なリズムパターンが生成される。このリズム
パターンは抑制後跳躍(postinhibitory rebound)を伴
う信号形態であり、抑制後跳躍が各ニューロンモデルの
間を順次伝達される形式で周期的なリズムパターンが生
成される。この抑制後跳躍とは、過分極から静止膜電位
に戻る際に生ずる発火現象であり、生体中においては抑
制を受けたニューロンが過分極を生ずる。
In the circuit of the neuron model of the present embodiment having such a circuit configuration, a periodic rhythm pattern is generated in the closed loop 1 formed by the interconnecting portions of the pair of inhibitory neuron models 11 and 12. This rhythm pattern is a signal form accompanied by a postinhibitory rebound, and a periodic rhythm pattern is generated in such a form that the post-suppression jump is sequentially transmitted between the neuron models. The jump after inhibition is a firing phenomenon that occurs when the hyperpolarization returns to the resting membrane potential. In a living body, the inhibited neuron undergoes hyperpolarization.

【0026】本実施形態のニューロンモデルの回路で
は、シナプスの膜電位のダイナミクスは典型的にはホジ
キン−ハクスレー方程式に従う。このシナプスは典型的
には3種選択でき、それは電気的シナプス(ギャップ結
合)、興奮性シナプス、および抑制性シナプスである。
電気的シナプス(ギャップ結合)はニューロンモデルの
間で双方向に信号が伝達され、入力段と出力段は相互に
代わり得る結合である。興奮性シナプスは、一方向にの
み信号が伝達され、受信側のニューロンモデルの入力段
の膜電位は脱分極(上昇)する。この興奮性シナプスに
より結合した時では、発火を生じる膜電位の閾値を越え
れば膜電位は発火を示すことになる。最後に、抑制性シ
ナプスは、一方向にのみ信号が伝達され、受信側のニュ
ーロンモデルの入力段の膜電位は過分極(低下)する。
この過分極はホジキン−ハクスレー方程式に従い,時間
とともに定常状態に復帰する。但し,過分極により閾値
はホジキン−ハクスレー方程式に従って低下する。その
ため定常状態への膜電位の復帰の際に、この低下した閾
値を越えることがあれば、膜電位は発火すなわち抑制後
跳躍を示す。
In the circuit of the neuron model of the present embodiment, the dynamics of the synaptic membrane potential typically follows the Hodgkin-Huxley equation. This synapse can typically be selected from three types: electrical synapses (gap junctions), excitatory synapses, and inhibitory synapses.
In the electrical synapse (gap connection), signals are transmitted bidirectionally between neuron models, and the input stage and the output stage are connections that can be substituted for each other. Excitatory synapses transmit signals in only one direction, and the membrane potential at the input stage of the receiving neuron model depolarizes (rises). At the time of connection by the excitatory synapse, the membrane potential indicates firing if the membrane potential exceeds a threshold value at which firing occurs. Finally, a signal is transmitted to the inhibitory synapse only in one direction, and the membrane potential of the input stage of the receiving neuron model is hyperpolarized (decreased).
This hyperpolarization returns to a steady state with time according to the Hodgkin-Huxley equation. However, the threshold value is lowered according to the Hodgkin-Huxley equation due to hyperpolarization. Therefore, when the membrane potential returns to the steady state, if the decreased threshold value is exceeded, the membrane potential indicates ignition, that is, a jump after suppression.

【0027】本実施形態のニューロンモデルの回路で
は、ニューロンモデルの回路の入力部として嗅細胞モデ
ル14、15が用いられている。この嗅細胞モデル1
4、15もホジキン−ハクスレー方程式に従うニューロ
ンモデルの単位の集合体(ニューロンモデル)に他なら
ない。本実施形態でニューロンモデルの回路の入力部と
して嗅細胞モデル14、15が用いられる理由として
は、現在の神経解剖学と神経生理学の分野における知見
として、嗅覚の感覚・知覚中枢についての研究が最も進
んでいることから、匂い情報を取り扱う回路を生体に模
擬して構成することが発想された結果であり、本実施形
態のニューロンモデルの回路は嗅細胞モデル14、15
と入れ替えることができる回路として、他の知覚・感覚
回路を用いても良い。なお、生体における嗅細胞は、匂
いの受容によって、嗅葉の電位として20から30Hz
のリズムパターンが生成されるものとされており、この
周波数は匂いの種類に関係しない。そして、嗅細胞から
伝達されてきた匂い情報は、嗅葉に送られ該嗅葉でこの
リズムパターンに合わせて時空間的にコードされて、き
のこ体に送られるものとされている。
In the circuit of the neuron model of the present embodiment, the olfactory cell models 14 and 15 are used as input parts of the circuit of the neuron model. This olfactory cell model 1
Nos. 4 and 15 are nothing but a set of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation (neuron model). The reason why the olfactory cell models 14 and 15 are used as the input unit of the circuit of the neuron model in the present embodiment is that the research on the sensation / perception center of the olfaction is the most common knowledge in the field of current neuroanatomy and neurophysiology. This is a result of the idea of configuring a circuit for handling odor information by imitating a living body, and the circuit of the neuron model of the present embodiment is composed of olfactory cell models 14 and 15
Other perceptual / sensory circuits may be used as the circuits which can be replaced with the above. In addition, the olfactory cells in the living body have a potential of 20 to 30 Hz as the potential of the olfactory lobe due to odor reception.
Is generated, and this frequency is not related to the type of smell. Then, the odor information transmitted from the olfactory cells is sent to the olfactory lobe, where the odor information is spatiotemporally coded according to the rhythm pattern, and sent to the mushroom body.

【0028】なお、本実施形態で処理可能な情報として
は、嗅覚に関する情報に限らず、視覚、聴覚、味覚、触
覚、記憶、認知、運動のいずれか及びこれらの組み合わ
せに相当する信号であっても良い。本実施形態のニュー
ロンモデルの回路は、複数のニューロンモデル11、1
2が相互に抑制性シナプス16で結合した回路を基本回
路とし、回路外部からの入力信号を受信するニューロン
(入力ニューロン)モデルと回路外部へ出力信号を送信
するニューロン(出力ニューロン)モデルを有してい
る。入力ニューロンモデルは基本回路に興奮性シナプス
で結合し、出力ニューロンモデルは基本回路と抑制性シ
ナプスまたは興奮性シナプスで結合する。また、変形例
として、相互に抑制性シナプスで結合したニューロンモ
デルの回路の代わりに、一方向に抑制性シナプスの結合
を持った複数のニューロンモデルからなる環状のニュー
ロンモデルの回路を用いても良い。また、興奮性シナプ
スの結合を持つニューロンモデルが抑制性シナプスの結
合の間に挿入されても良い。
The information that can be processed in the present embodiment is not limited to information relating to olfaction, but is a signal corresponding to any of visual, auditory, taste, tactile, memory, cognitive, and movement, and a combination thereof. Is also good. The circuit of the neuron model of the present embodiment includes a plurality of neuron models 11, 1
2 has a neuron (input neuron) model for receiving an input signal from the outside of the circuit and a neuron (output neuron) model for transmitting an output signal to the outside of the circuit, using a circuit connected to each other by an inhibitory synapse 16 as a basic circuit. ing. The input neuron model connects to the basic circuit at an excitatory synapse, and the output neuron model connects to the basic circuit at an inhibitory or excitatory synapse. As a modification, instead of a circuit of a neuron model connected by mutually inhibitory synapses, a circuit of a cyclic neuron model including a plurality of neuron models having a connection of inhibitory synapses in one direction may be used. . Also, a neuron model with excitatory synaptic connections may be inserted between inhibitory synaptic connections.

【0029】次に、本実施形態を用いて構成されたニュ
ーロンモデルの回路網について図2を参照しながら説明
する。図2のニューロンモデルの回路網は複数の抑制性
ニューロンモデル20〜27と複数の興奮性ニューロン
モデル31〜33が所要のシナプスを介してネットワー
ク状に結合した構造を有している。このニューロンモデ
ルの回路網には複数の閉ループが多重に含まれている。
例えば抑制性ニューロンモデル21と抑制性ニューロン
モデル24の対、抑制性ニューロンモデル24と抑制性
ニューロンモデル25の対、抑制性ニューロンモデル2
2、興奮性ニューロンモデル33、抑制性ニューロンモ
デル27、および抑制性ニューロンモデル25の組によ
って構成される環状の閉ループなどが多重にシナプスを
介して結合している。このような回路網の構成において
も、それぞれの閉ループにおいてリズムパターンが生成
されるものとされ、ニューロンモデルの回路網全体とし
ては一層生体に近づき多様な信号処理が可能な複合体と
なって機能する。
Next, a circuit network of a neuron model constructed using this embodiment will be described with reference to FIG. The network of the neuron model of FIG. 2 has a structure in which a plurality of inhibitory neuron models 20 to 27 and a plurality of excitatory neuron models 31 to 33 are connected in a network via required synapses. A plurality of closed loops are multiplexed in the circuit network of this neuron model.
For example, a pair of an inhibitory neuron model 21 and an inhibitory neuron model 24, a pair of an inhibitory neuron model 24 and an inhibitory neuron model 25, and an inhibitory neuron model 2
2. An annular closed loop constituted by a set of an excitatory neuron model 33, an inhibitory neuron model 27, and an inhibitory neuron model 25 is multiplexed via synapses. Even in such a circuit network configuration, it is assumed that a rhythm pattern is generated in each closed loop, and the entire network of the neuron model functions as a complex that is closer to the living body and can perform various signal processing. .

【0030】次に、本発明者が行った実験に基づき、本
発明のニューロンモデルの回路について図3乃至図38
を参照しながら、さらに説明する。実験は回路A〜回路
Eまでの5つの回路パターンについて行ったものであ
る。図3から図7はそれぞれ回路A〜回路Eまでの回路
図であり、図8から図14は回路Aの出力ニューロンモ
デルの応答波形図であり、図15から図17は回路Bの
出力ニューロンモデルの応答波形図であり、図18から
図23は回路Cの出力ニューロンモデルの応答波形図で
あり、図24から図30は回路Dの出力ニューロンモデ
ルの応答波形図であり、図31から図38は回路Eの出
力ニューロンモデルの応答波形図である。
Next, based on experiments conducted by the inventor, the circuit of the neuron model of the present invention is shown in FIGS.
This will be further described with reference to FIG. The experiment was conducted for five circuit patterns from circuit A to circuit E. 3 to 7 are circuit diagrams of circuits A to E, respectively. FIGS. 8 to 14 are response waveform diagrams of the output neuron model of the circuit A. FIGS. 15 to 17 are output neuron models of the circuit B. 18 to 23 are response waveform diagrams of the output neuron model of the circuit C, FIGS. 24 to 30 are response waveform diagrams of the output neuron model of the circuit D, and FIGS. 31 to 38. FIG. 9 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit E.

【0031】回路Aの構成を図3に示す。一対の抑制性
ニューロンモデル41、42が相互に抑制性シナプス4
3、44で結合しており、これら抑制性ニューロンモデ
ル41、42及び抑制性シナプス43、44で閉ループ
を構成する。各抑制性ニューロンモデル41、42はそ
れぞれ5x5個のニューロンモデルの単位から形成され
ている。各ニューロンモデルの単位がそれぞれ入出力特
性がホジキン−ハクスレー方程式に従う回路である。
FIG. 3 shows the configuration of the circuit A. A pair of inhibitory neuron models 41 and 42 mutually inhibit inhibitory synapse 4
3 and 44, and these inhibitory neuron models 41 and 42 and inhibitory synapses 43 and 44 form a closed loop. Each of the inhibitory neuron models 41 and 42 is formed from 5 × 5 neuron model units. The unit of each neuron model is a circuit whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation.

【0032】一対の嗅細胞モデル46、47が入力ニュ
ーロンモデルとして一対の抑制性ニューロンモデル4
1、42に接続されている。嗅細胞モデル46、47も
ホジキン−ハクスレー方程式に従うニューロンモデルの
単位の集合体(ニューロンモデル)であり、各々興奮性
シナプス48、49を介して一対の抑制性ニューロンモ
デル41、42に結合する。出力ニューロンモデルとし
ては興奮性ニューロンモデル45がそれぞれ興奮性シナ
プス50、51を介して一対の抑制性ニューロンモデル
41、42に結合するように構成されている。
A pair of olfactory cell models 46 and 47 serve as an input neuron model and a pair of inhibitory neuron models 4
1, 42. The olfactory cell models 46 and 47 are also a set of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation (neuron model), and are connected to a pair of inhibitory neuron models 41 and 42 via excitatory synapses 48 and 49, respectively. As an output neuron model, an excitatory neuron model 45 is configured to couple to a pair of inhibitory neuron models 41 and 42 via excitatory synapses 50 and 51, respectively.

【0033】当該回路Aの回路動作について説明する。
回路Aは、閉ループでの周期的な振動である定常動作
と、入力信号に応答した動作を示す。先ず、定常動作に
ついては、抑制性ニューロンモデル42を電位刺激した
ところ、以降、電位刺激を与えなくとも、自律振動を示
し,出力ニューロンモデルは定常的な周期で振動してい
ることが判明した。
The circuit operation of the circuit A will be described.
Circuit A shows a steady operation, which is a periodic oscillation in a closed loop, and an operation in response to an input signal. First, with respect to the steady operation, when the inhibitory neuron model 42 was subjected to potential stimulation, it was found that the output neuron model oscillates at a constant period after that, without applying a potential stimulus.

【0034】次に、当該ニューロンモデルの回路に信号
を入力するため、嗅細胞モデル46、47の両方の入力
ニューロンモデルに対して同時に電位刺激を行った。電
位刺激の間隔は3000、5000、8000、100
00、12000、14000、20000ステップ
で、250000ステップ目から10回与えた。間隔が
20000ステップの場合は出力ニューロンモデルの振
動の周期に変化は見られなかった。3000、500
0、8000、10000、12000、および140
00の場合は入力信号の周期の2倍に同期した周期に変
化した。また、信号の入力が途絶えると、元の振動周期
に戻ることが観察された。図8は3000ステップ間隔
で電位刺激を与えた際の回路Aの出力ニューロンモデル
の応答波形図であり、図9は5000ステップ間隔で電
位刺激を与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応
答波形図であり、図10は8000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答
波形図であり、図11は10000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答
波形図であり、図12は12000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答
波形図であり、図13は14000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答
波形図であり、図14は20000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答
波形図である。
Next, in order to input a signal to the circuit of the neuron model, potential stimulation was simultaneously applied to both input neuron models of the olfactory cell models 46 and 47. 3000, 5000, 8000, 100
00, 12000, 14000, 20000 steps were given 10 times from the 250,000th step. When the interval was 20,000 steps, no change was observed in the oscillation cycle of the output neuron model. 3000, 500
0, 8000, 10000, 12000, and 140
In the case of 00, the period changed to a period synchronized with twice the period of the input signal. Further, it was observed that when the input of the signal was interrupted, the vibration cycle returned to the original one. FIG. 8 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied at 3000 step intervals, and FIG. 9 is a response waveform of the output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied at 5000 step intervals. FIG. 10 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied at an interval of 8000 steps. FIG. 11 is an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied at an interval of 10,000 steps. FIG. 12 is a response waveform diagram of the model A. FIG. 12 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied at an interval of 12000 steps. FIG. 13 is a circuit diagram when a potential stimulus is applied at an interval of 14000 steps. FIG. 14 is a response waveform diagram of the output neuron model of circuit A. FIG. 14 shows the output neuron model of circuit A when a potential stimulus is applied at 20,000 step intervals. It is a response waveform chart of a Le.

【0035】以上のように、実験に用いた回路Aは20
000ステップ間隔の入力信号には応答せず、3000
乃至14000ステップ間隔の入力信号に応答し、それ
に同調した出力信号を示した。入力信号の間隔に対して
応答、非応答の選択性を持ち、応答,非応答の二相のい
ずれかの状態に変化した。更に、入力信号が途絶えた場
合、自律的に元の周期に復帰した。このことから、入力
信号の間隔に対して選択性を持つ上に、入力信号の途絶
に対して元の状態への自律復帰を果たすアクティブフィ
ルターとして機能することがわかり、二相への変化によ
って入力信号を識別することが可能であることがわかっ
た。なお、本明細書において、アクティブフィルターと
は、相状態の切り換え機能を持つフィルターであり、信
号の入力時にある相状態から別の相状態に移行し、信号
の入力が途絶えた時に元の相状態に戻るものとして使用
される。
As described above, the circuit A used in the experiment
No response to the input signal at the interval of 000 steps, 3000
In response to an input signal at ~ 14000 step intervals, an output signal tuned to it was shown. It has a response or non-response selectivity to the interval of the input signal, and changes to one of two phases of response or non-response. Furthermore, when the input signal was interrupted, it returned to the original cycle autonomously. From this, it can be seen that in addition to having selectivity for the input signal interval, it also functions as an active filter that performs autonomous return to the original state when the input signal is interrupted. It has been found possible to identify the signal. In this specification, an active filter is a filter having a function of switching a phase state. When an input signal is input, the active filter shifts from one phase state to another phase state. Used as a return to.

【0036】回路Bの構成を図4に示す。一対の抑制性
ニューロンモデル53、54が相互に抑制性シナプス5
5、56で結合しており、これら抑制性ニューロンモデ
ル53、54及び抑制性シナプス55、56で閉ループ
を構成する。各抑制性ニューロンモデル53、54はそ
れぞれ5x5個のニューロンモデルの単位から形成され
ている。各ニューロンモデルの単位がそれぞれ入出力特
性がホジキン−ハクスレー方程式に従う回路である。
FIG. 4 shows the configuration of the circuit B. A pair of inhibitory neuron models 53 and 54 mutually inhibit inhibitory synapse 5
The inhibitory neurons 53 and 54 and inhibitory synapses 55 and 56 form a closed loop. Each of the inhibitory neuron models 53 and 54 is formed from 5 × 5 neuron model units. The unit of each neuron model is a circuit whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation.

【0037】一対の嗅細胞モデル60、61が入力ニュ
ーロンモデルとして一対の抑制性ニューロンモデル5
3、54に接続されている。嗅細胞モデル60、61も
ホジキン−ハクスレー方程式に従うニューロンモデルの
単位の集合体(ニューロンモデル)であり、各々興奮性
シナプス62、63を介して一対の抑制性ニューロンモ
デル53、54に結合する。出力ニューロンモデルとし
ては興奮性ニューロンモデル58がそれぞれ興奮性シナ
プス58、59を介して一方の抑制性ニューロンモデル
53に結合するように構成されている。すわち回路Bの
構成は図3に示した回路Aと比較して興奮性ニューロン
モデル58が一方の抑制性ニューロンモデル53にのみ
接続するところが異なっており、他の回路構成は同じで
ある。
A pair of olfactory cell models 60 and 61 serve as an input neuron model and a pair of inhibitory neuron models 5
3, 54. The olfactory cell models 60 and 61 are also a set of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation (neuron model), and are connected to a pair of inhibitory neuron models 53 and 54 via excitatory synapses 62 and 63, respectively. As an output neuron model, an excitatory neuron model 58 is configured to be coupled to one inhibitory neuron model 53 via excitatory synapses 58 and 59, respectively. That is, the configuration of the circuit B is different from that of the circuit A shown in FIG. 3 in that the excitatory neuron model 58 is connected to only one inhibitory neuron model 53, and the other circuit configurations are the same.

【0038】当該回路Bの回路動作について説明する。
回路Bは、回路Aと同様に、閉ループでの周期的な振動
である定常動作と、入力信号に応答した動作を示す。先
ず、定常動作については、抑制性ニューロンモデル54
を電位刺激したところ、以降、電位刺激を与えなくと
も、自律振動を示し定常的な周期で振動していることが
判明した。
The circuit operation of the circuit B will be described.
The circuit B, like the circuit A, shows a steady operation, which is a periodic oscillation in a closed loop, and an operation in response to an input signal. First, regarding the steady operation, the inhibitory neuron model 54
Was stimulated with a potential, and it turned out that it exhibited an autonomous vibration and vibrated at a steady period without applying a potential stimulus.

【0039】次に、当該ニューロンモデルの回路に信号
を入力するため、嗅細胞モデル60、61の両方の入力
ニューロンを同時に電位刺激を行った。電位刺激の間隔
は10000、12000、20000ステップであ
り、250000ステップ目から10回与えた。間隔が
20000ステップの場合は出力ニューロンモデルの振
動の周期に変化は見られなかった。10000と120
00の場合は入力信号の周期の2倍に同期した周期に変
化した。信号の入力が途絶えると、元の周期に戻った。
図15は10000ステップ間隔で電位刺激を与えた際
の回路Bの出力ニューロンモデルの応答波形図であり、
図16は12000ステップ間隔で電位刺激を与えた際
の回路Bの出力ニューロンモデルの応答波形図であり、
図17は20000ステップ間隔で電位刺激を与えた際
の回路Bの出力ニューロンモデルの応答波形図である。
Next, in order to input a signal to the circuit of the neuron model, both input neurons of the olfactory cell models 60 and 61 were simultaneously subjected to potential stimulation. The intervals between the potential stimulations were 10,000, 12,000, and 20,000 steps, and were given 10 times from the 250,000th step. When the interval was 20,000 steps, no change was observed in the oscillation cycle of the output neuron model. 10,000 and 120
In the case of 00, the period changed to a period synchronized with twice the period of the input signal. When the input of the signal was interrupted, it returned to the original cycle.
FIG. 15 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit B when a potential stimulus is applied at an interval of 10,000 steps.
FIG. 16 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit B when a potential stimulus is applied at an interval of 12000 steps.
FIG. 17 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit B when a potential stimulus is applied at an interval of 20,000 steps.

【0040】以上のように,作製した回路Bは、回路A
の動作と同様に20000ステップ間隔の入力信号には
応答せず、10000ステップ間隔と12000ステッ
プ間隔の入力信号に応答し、それに同調した出力信号を
示した。入力信号の間隔に対して応答、非応答の選択性
を持ち、応答、非応答の二相のいずれかの状態に変化し
た。更に入力信号が途絶えた場合、自律的に元の周期に
復帰した。入力信号の間隔に対して選択性を持つ上に、
入力信号の途絶に対して元の状態への自律復帰を果たす
アクティブフィルターとして機能した。二相への変化に
よって入力信号を識別することが可能であることが分か
った。
As described above, the circuit B manufactured is the circuit A
In the same manner as in the above operation, the apparatus did not respond to the input signal at the interval of 20,000 steps, responded to the input signal at the intervals of 10,000 steps and 12,000 steps, and showed the output signal synchronized therewith. It has a response or non-response selectivity with respect to the interval of the input signal and changes to one of two phases of response or non-response. Further, when the input signal was interrupted, it returned to the original cycle autonomously. In addition to having selectivity for the interval of the input signal,
It functioned as an active filter that autonomously returned to its original state when the input signal was interrupted. It has been found that it is possible to identify the input signal by the change to two phases.

【0041】次に回路Cの構成について説明する。図5
に示すように、1つの興奮性ニューロンモデル67を一
対の抑制性ニューロンモデル65、66が挟むようにレ
イアウトされており、興奮性ニューロンモデル67と抑
制性ニューロンモデル65の間の接続は興奮性シナプス
69と抑制性シナプス68の組み合わせから接続され、
興奮性ニューロンモデル67と抑制性ニューロンモデル
66の間の接続は興奮性シナプス70と抑制性シナプス
71の組み合わせから接続されている。閉ループは1つ
の興奮性ニューロンモデル67と一対の抑制性ニューロ
ンモデル65、66によって構成されている。各抑制性
ニューロンモデル65、66および興奮性ニューロンモ
デル67はそれぞれ5x5個のニューロンモデルの単位
から形成されている。各ニューロンモデルの単位がそれ
ぞれ入出力特性がホジキン−ハクスレー方程式に従う回
路である。
Next, the configuration of the circuit C will be described. FIG.
As shown in FIG. 2, one excitatory neuron model 67 is laid out so as to sandwich a pair of inhibitory neuron models 65 and 66. The connection between the excitatory neuron model 67 and the inhibitory neuron model 65 is established by an excitatory synapse. 69 and a combination of inhibitory synapses 68,
The connection between the excitatory neuron model 67 and the inhibitory neuron model 66 is connected from a combination of the excitatory synapse 70 and the inhibitory synapse 71. The closed loop includes one excitatory neuron model 67 and a pair of inhibitory neuron models 65 and 66. Each of the inhibitory neuron models 65 and 66 and the excitatory neuron model 67 is formed from a unit of 5 × 5 neuron models. The unit of each neuron model is a circuit whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation.

【0042】一対の嗅細胞モデル72、73が入力ニュ
ーロンモデルとして一対の抑制性ニューロンモデル6
5、66に接続されている。嗅細胞モデル72、73も
ホジキン−ハクスレー方程式に従うニューロンモデルの
単位の集合体(ニューロンモデル)であり、各々興奮性
シナプス74、75を介して一対の抑制性ニューロンモ
デル65、66に結合する。
The pair of olfactory cell models 72 and 73 serve as input neuron models as a pair of inhibitory neuron models 6.
5 and 66 are connected. The olfactory cell models 72 and 73 are also a set of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation (neuron model), and are connected to a pair of inhibitory neuron models 65 and 66 via excitatory synapses 74 and 75, respectively.

【0043】この回路Cにおいても、閉ループでの周期
的な振動である定常動作と、入力信号に応答した動作を
示す。先ず、定常動作については、抑制性ニューロンモ
デル66を電位刺激したところ、以降、電位刺激を与え
なくとも自律振動を示し,出力ニューロンモデルは定常
的な周期で振動していることが判明した。
This circuit C also shows a steady operation, which is a periodic oscillation in a closed loop, and an operation in response to an input signal. First, with respect to the steady operation, when the inhibitory neuron model 66 was stimulated with a potential, the autonomic oscillation was exhibited without applying a potential stimulus thereafter, and it was found that the output neuron model oscillated at a steady period.

【0044】次に、当該ニューロンモデルの回路に信号
を入力するため、嗅細胞モデル72、73の両方の入力
ニューロンモデルを同時に電位刺激を行った。電位刺激
の間隔は10000、11000、12000、130
00、14000、15000ステップであり、250
000ステップ目から10回与えた。間隔が15000
ステップの場合は出力ニューロンモデルの振動の周期に
変化は見られなかった。10000から12000の場
合は入力信号の周期の2倍に同期した周期に変化した。
信号の入力が途絶えると、元の周期に戻った。1300
0ステップ間隔では、定常的な振動からの周期のずれは
見られたが、入力信号の2倍までは至らず、非同調とな
った。14000ステップ間隔で入力信号を与えた場合
は、入力信号の周期の2倍への同期と元の定常的な周期
が交互に見られた。しかし、この場合も信号の周期が途
絶えると元の周期に戻った。なお、図18は10000
ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Cの出力ニュ
ーロンモデルの応答波形図であり、図19は11000
ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Cの出力ニュ
ーロンモデルの応答波形図であり、図20は12000
ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Cの出力ニュ
ーロンモデルの応答波形図である。また図21は130
00ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Cの出力
ニューロンモデルの応答波形図であり、図22は140
00ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Cの出力
ニューロンモデルの応答波形図であり、図23は150
00ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Cの出力
ニューロンモデルの応答波形図である。
Next, in order to input a signal to the circuit of the neuron model, both input neuron models of the olfactory cell models 72 and 73 were simultaneously subjected to potential stimulation. Potential stimulation intervals were 10,000, 11000, 12000, 130
00, 14000, 15000 steps, 250
It was given 10 times from the 000th step. 15000 intervals
In the case of the step, no change was observed in the oscillation cycle of the output neuron model. In the case of 10000 to 12000, the period changed to a period synchronized with twice the period of the input signal.
When the input of the signal was interrupted, it returned to the original cycle. 1300
At the 0-step interval, a period shift from the steady vibration was observed, but it did not reach twice the input signal and became out of synchronization. When an input signal was given at an interval of 14000 steps, synchronization to twice the period of the input signal and the original stationary period were alternately observed. However, in this case as well, when the cycle of the signal was interrupted, it returned to the original cycle. In addition, FIG.
FIG. 19 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied at step intervals.
FIG. 20 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied at step intervals.
FIG. 9 is a response waveform diagram of an output neuron model of a circuit C when a potential stimulus is applied at step intervals. FIG.
FIG. 22 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is given at 00 step intervals.
FIG. 23 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is given at 00 step intervals.
FIG. 9 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied at 00 step intervals.

【0045】以上のように、作製した回路Cは1500
0ステップ間隔の入力信号には応答せず,10000か
ら13000までのステップ間隔の入力信号に応答し
た。14000ステップ間隔の入力信号に対しては非応
答と入力信号への同調応答の中間型を示した。信号にの
間隔に対して応答、非応答、中間応答の選択性を持ち、
その三相のいずれかの状態に変化した。更に,入力信号
が途絶えた場合、自律的に元の周期に復帰した。入力信
号の間隔に対して選択性を持つ上に、入力信号の途絶に
対して元の状態への自律復帰を果たすアクティブフィル
ターとして機能していることが判明した。また、この回
路Cの振動波形から、回路Aや回路Bで示した抑制性シ
ナプス結合が相互に形成されている基本構造でなくとも
機能的に相互に抑制性シナプス結合を形成していれば、
同様のフィルター機能を持ち得ることが判明した。三相
への変化によって入力信号を識別できることが分かり、
回路Cの構成はアクティブフィルターとして機能できる
ことが分かった。
As described above, the prepared circuit C is 1500
It did not respond to the input signal at the 0-step interval, but responded to the input signal at the step interval from 10,000 to 13000. For an input signal at 14000 step intervals, a non-response type and a tuned response to the input signal are shown as an intermediate type. Selective response, non-response, and intermediate response to the signal interval,
It changed to one of its three phases. Furthermore, when the input signal was interrupted, it returned to the original cycle autonomously. In addition to having selectivity with respect to the interval between input signals, it has been found that the filter functions as an active filter that performs autonomous return to the original state when the input signal is interrupted. Further, from the oscillation waveform of the circuit C, if the inhibitory synaptic connections shown in the circuits A and B do not have the basic structure in which the inhibitory synaptic connections are mutually formed, the inhibitory synaptic connections are functionally formed.
It has been found that a similar filter function can be provided. It turns out that the input signal can be identified by the change to three phases,
It has been found that the configuration of the circuit C can function as an active filter.

【0046】回路Dは、図6に示すように、3つのニュ
ーロンモデルを環状に配し一方向に抑制性シナプスで結
合したものを基本回路構成としている。環状の閉ループ
を構成するニューロンは、抑制性ニューロンモデル77
と、抑制性ニューロンモデル78と、抑制性ニューロン
モデル79である。これらは3つの抑制性シナプス8
0、81、82を介して結合されており、信号の伝達方
向は反時計周りである。各抑制性ニューロンモデル7
7、78、79はそれぞれ5x5個のニューロンモデル
の単位から形成されている。各ニューロンモデルの単位
はそれぞれ入出力特性がホジキン−ハクスレー方程式に
従う回路である。
As shown in FIG. 6, the circuit D has a basic circuit configuration in which three neuron models are arranged in a ring and connected in one direction by inhibitory synapses. The neuron forming the closed loop is a suppressive neuron model 77.
, An inhibitory neuron model 78, and an inhibitory neuron model 79. These are three inhibitory synapses 8
0, 81, and 82, and the signal transmission direction is counterclockwise. Each inhibitory neuron model 7
7, 78 and 79 are each formed from 5 × 5 neuron model units. The unit of each neuron model is a circuit whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation.

【0047】閉ループを構成する抑制性ニューロンモデ
ル77と抑制性ニューロンモデル79には興奮性ニュー
ロンモデル83が接続されている。この興奮性ニューロ
ンモデル83と抑制性ニューロンモデル77及び抑制性
ニューロンモデル79の間の接続は興奮性シナプス8
4、85を介している。閉ループを構成する抑制性ニュ
ーロンモデル77、抑制性ニューロンモデル78、およ
び抑制性ニューロンモデル79には、それぞれ嗅細胞モ
デル88、89、87が入力ニューロンとして接続され
ている。嗅細胞モデル88、89、87もホジキン−ハ
クスレー方程式に従うニューロンモデルの単位の集合体
(ニューロンモデル)であり、各興奮性シナプス90、
91、86を介して結合する。
An excitatory neuron model 83 is connected to the inhibitory neuron model 77 and the inhibitory neuron model 79 forming a closed loop. The connection between the excitatory neuron model 83 and the inhibitory neuron model 77 and the inhibitory neuron model 79 is formed by an excitatory synapse 8.
4, 85. Olfactory cell models 88, 89, and 87 are connected as input neurons to the inhibitory neuron model 77, the inhibitory neuron model 78, and the inhibitory neuron model 79 that form a closed loop, respectively. The olfactory cell models 88, 89, and 87 are also a set of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation (neuron model), and each excitatory synapse 90,
It connects via 91,86.

【0048】この回路Dにおいても、閉ループでの周期
的な振動である定常動作と、入力信号に応答した動作を
示すことが判明した。先ず、定常動作については、抑制
性ニューロンモデル78を電位刺激したところ、以降、
電位刺激を与えなくとも自律振動を示し,出力ニューロ
ンモデルは少し揺らぎを持ちつつも定常的な周期で振動
していることが判明した。
It has been found that this circuit D also exhibits a steady operation, which is a periodic oscillation in a closed loop, and an operation in response to an input signal. First, regarding the steady operation, when the inhibitory neuron model 78 was stimulated with a potential,
The output neuron model showed an autonomous oscillation without applying a potential stimulus, and it was found that the output neuron model oscillated at a steady period with a slight fluctuation.

【0049】次に、当該ニューロンモデルの回路に信号
を入力するため、嗅細胞モデル88、89、87の全部
の入力ニューロンモデルを同時に電位刺激を行った。電
位刺激の間隔は10000、11000、12000、
13000、14000、15000ステップであり、
250000ステップ目から10回与えた。間隔が14
000ステップおよび15000ステップの場合は出力
ニューロンモデルの振動の周期に変化は見られなかっ
た。10000から13000の場合は入力信号の周期
の2倍に同期した周期に変化した。信号の入力が途絶え
ると、元の周期に戻った。なお、図24は10000ス
テップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Dの出力ニュー
ロンモデルの応答波形図であり、図25は11000ス
テップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Dの出力ニュー
ロンモデルの応答波形図であり、図26は12000ス
テップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Dの出力ニュー
ロンモデルの応答波形図である。また図27は1300
0ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Dの出力ニ
ューロンモデルの応答波形図であり、図28は1400
0ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Dの出力ニ
ューロンモデルの応答波形図であり、図29は1500
0ステップ間隔で電位刺激を与えた際の回路Dの出力ニ
ューロンモデルの応答波形図である。
Next, in order to input a signal to the circuit of the neuron model, potential stimuli were simultaneously applied to all of the input neuron models of the olfactory cell models 88, 89, and 87. The intervals of the potential stimulation are 10,000, 11000, 12000,
13000, 14000, 15000 steps,
It was given 10 times from the 250,000th step. 14 intervals
In the case of 000 steps and 15000 steps, no change was found in the oscillation cycle of the output neuron model. In the case of 10,000 to 13000, the period changed to a period synchronized with twice the period of the input signal. When the input of the signal was interrupted, it returned to the original cycle. FIG. 24 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied at an interval of 10000 steps, and FIG. 25 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied at an interval of 11000 steps. FIG. 26 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied at an interval of 12000 steps. FIG. 27 shows 1300
FIG. 28 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied at an interval of 0 steps.
FIG. 29 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied at 0 step intervals.
FIG. 9 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied at an interval of 0 steps.

【0050】以上のように,作製した回路Dは1000
0から13000までのステップ間隔の入力信号に応答
し,それに同調した出力信号を示した。14000と1
5000ステップ間隔の入力信号に対しては非応答を示
した。回路Dは信号の間隔に対して応答と中間応答の選
択性を持ち、その二相のいずれかの状態に変化した。更
に、入力信号が途絶えた場合、自律的に元の周期に復帰
した。入力信号の間隔に対して選択性を持つ上に、入力
信号の途絶に対して元の状態への自律復帰を果たすアク
ティブフィルターとして機能した。相互的な抑制性シナ
プス結合と同様なアクティブフィルター機能を環状の抑
制性シナプス結合でも実現できることが回路Dの構成か
ら判明した。
As described above, the prepared circuit D is 1000
In response to an input signal with a step interval from 0 to 13000, an output signal tuned to it was shown. 14000 and 1
No response was shown for an input signal at 5000 step intervals. Circuit D has a selectivity of response and intermediate response to the signal interval, and has changed to one of its two phases. Furthermore, when the input signal was interrupted, it returned to the original cycle autonomously. In addition to having selectivity for the interval between input signals, it also functioned as an active filter that autonomously returned to the original state when the input signal was interrupted. It has been found from the configuration of the circuit D that the active filter function similar to the reciprocal inhibitory synapse connection can be realized by the annular inhibitory synapse connection.

【0051】15000ステップ間隔で信号を入力する
際、3つの入力シナプスである嗅細胞モデル88、8
9、87への電位刺激を順に5000ステップずつずら
した場合の結果を図30に示す。信号が入力されている
時は振動の周期が等間隔となり、同じステップ間隔で入
力を与えた場合でも入力ニューロンモデルへの信号の入
力の仕方によって応答結果を変化させることができ、こ
の場合も入力信号の途絶によって元の周期の振動に復帰
することが判明した。回路Dにおいては、入力信号の与
え方の違いによっても二相に変化するアクティブフィル
ターを実現できた。信号の入力の仕方を含めると三相へ
の変化が可能であり、それによって入力信号の識別が可
能であることが分かった。
When signals are input at 15000 step intervals, the olfactory cell models 88 and 8 which are three input synapses
FIG. 30 shows the results when the potential stimuli to 9, 87 were shifted in order of 5000 steps. When a signal is input, the period of the vibration is equally spaced, and even if the input is given at the same step interval, the response result can be changed depending on the way of inputting the signal to the input neuron model. It has been found that the interruption of the signal returns to the original period of vibration. In the circuit D, it was possible to realize an active filter that changes into two phases depending on the difference in the way of giving an input signal. It has been found that a change to three phases is possible if the way of inputting the signal is included, whereby the input signal can be identified.

【0052】回路Eは、図7に示すように、3つのニュ
ーロンモデルを環状に配し抑制性シナプスと興奮性シナ
プスで結合して閉ループを構成している。環状閉ループ
を構成するニューロンモデルは、抑制性ニューロンモデ
ル91と、抑制性ニューロンモデル92と、興奮性ニュ
ーロンモデル79である。抑制性ニューロンモデル91
と抑制性ニューロンモデル92の間は抑制性シナプス9
4で結合され、抑制性ニューロンモデル91と興奮性ニ
ューロンモデル93の間は抑制性シナプス96で結合さ
れ、興奮性ニューロンモデル93と抑制性ニューロンモ
デル92の間は興奮性シナプス95で結合されている。
各抑制性ニューロンモデル91、92および興奮性ニュ
ーロンモデル93はそれぞれ5x5個のニューロンモデ
ルの単位から形成されている。各ニューロンモデルの単
位がそれぞれ入出力特性がホジキン−ハクスレー方程式
に従う回路である。
The circuit E, as shown in FIG. 7, forms a closed loop by arranging three neuron models in a ring and connecting the inhibitory synapses and the excitatory synapses. The neuron models constituting the closed loop are an inhibitory neuron model 91, an inhibitory neuron model 92, and an excitatory neuron model 79. Inhibitory neuron model 91
Between the inhibitory neuron model 92 and the inhibitory synapse 9
4, the inhibitory neuron model 91 and the excitatory neuron model 93 are connected by an inhibitory synapse 96, and the excitatory neuron model 93 and the inhibitory neuron model 92 are connected by an excitatory synapse 95. .
Each of the inhibitory neuron models 91 and 92 and the excitatory neuron model 93 are formed from 5 × 5 neuron model units. The unit of each neuron model is a circuit whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation.

【0053】一対の嗅細胞モデル97、98が入力ニュ
ーロンモデルとして抑制性ニューロンモデル91、92
に接続されている。嗅細胞モデル97、98もホジキン
−ハクスレー方程式に従うニューロンモデルの単位の集
合体(ニューロンモデル)であり、各々興奮性シナプス
99、100を介して抑制性ニューロンモデル91、9
2に結合する。
A pair of olfactory cell models 97 and 98 are inhibitory neuron models 91 and 92 as input neuron models.
It is connected to the. The olfactory cell models 97 and 98 are also a set of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation (neuron model), and the inhibitory neuron models 91 and 9 via excitatory synapses 99 and 100, respectively.
2

【0054】この回路Eにおいても、閉ループでの周期
的な振動である定常動作と、入力信号に応答した動作が
示されている。先ず、定常動作については、抑制性ニュ
ーロンモデル92を電位刺激したところ、以降、電位刺
激を与えなくとも自律振動を示し,出力ニューロンモデ
ルは定常的な周期で振動していることが判明した。
Also in this circuit E, a steady operation as a periodic oscillation in a closed loop and an operation in response to an input signal are shown. First, as for the steady operation, when the inhibitory neuron model 92 was stimulated with a potential, the autonomic oscillation was shown without applying the potential stimulus thereafter, and it was found that the output neuron model oscillated at a regular cycle.

【0055】次に、当該ニューロンモデルの回路に信号
を入力するため、嗅細胞モデル97、98の両方の入力
ニューロンモデルを同時に電位刺激を行った。電位刺激
の間隔は10000、11000、12000、130
00、14000、15000ステップであり、250
000ステップ目から10回与えた。間隔が12000
ステップと13000ステップの場合は出力ニューロン
モデルの周期が入力信号の周期の2倍に同期した周期に
変化した。信号の入力が途絶えると、元の周期に戻っ
た。14000と15000ステップ間隔で入力信号を
与えた場合は,長い周期と短い周期での振動を交互に繰
り返した。信号の入力が途絶えると元の周期に戻った。
10000ステップ間隔の場合は入力信号の周期の2倍
に同期した周期に変化し,信号の入力が途絶してもその
まま入力信号の周期の2倍の周期の振動を維持し続け
た。なお、図31は10000ステップ間隔で電位刺激
を与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形
図であり、図33は11000ステップ間隔で電位刺激
を与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形
図であり、図34は12000ステップ間隔で電位刺激
を与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形
図である。また図35は13000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答
波形図であり、図36は14000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答
波形図であり、図37は15000ステップ間隔で電位
刺激を与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答
波形図である。
Next, in order to input a signal to the circuit of the neuron model, potential stimulation was simultaneously applied to both the input neuron models of the olfactory cell models 97 and 98. Potential stimulation intervals were 10,000, 11000, 12000, 130
00, 14000, 15000 steps, 250
It was given 10 times from the 000th step. 12000 spacing
In the case of steps and 13000 steps, the cycle of the output neuron model changed to a cycle synchronized with twice the cycle of the input signal. When the input of the signal was interrupted, it returned to the original cycle. When an input signal was applied at 14000 and 15000 step intervals, vibrations with a long cycle and a short cycle were alternately repeated. When the input of the signal was interrupted, it returned to the original cycle.
In the case of the 10000 step interval, the period changes to a period synchronized with twice the period of the input signal, and even if the input of the signal is interrupted, the vibration of the period twice as long as the period of the input signal is maintained. FIG. 31 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied at an interval of 10000 steps, and FIG. 33 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied at an interval of 11000 steps. FIG. 34 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied at an interval of 12000 steps. FIG. 35 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied at 13000 step intervals. FIG. 36 is a response waveform of the output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied at 14000 step intervals. FIG. 37 is a response waveform diagram of the output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied at 15000 step intervals.

【0056】以上のように作製した回路Eでは1000
0から13000までのステップ間隔の入力信号に応答
し、それに同調した出力信号を示した。14000と1
5000ステップ間隔の入力信号に対しては長い周期と
短い周期で応答し、非同期を示した。信号の間隔に対し
て同調、非同調の選択性を持ち、二相のいずれかの状態
に変化した。更に、回路Eでは入力信号が途絶えた場
合、10000ステップ間隔以外では自律的に元の周期
に復帰した。入力信号の間隔に対して選択性を持つ上
に、入力信号の途絶に対して元の状態への自律復帰を果
たすアクティブフィルターとして機能した。10000
ステップ間隔では元の振動の半分の周期での振動を維持
し続け、フリップフロップ応答を示した。なお、本明細
書において、フリップフロップ応答とは、2相におい
て、一方の相状態から他の相状態へ移行でき、その移行
先の相状態を維持する動作を言う。
In the circuit E manufactured as described above, 1000
In response to an input signal with a step interval from 0 to 13000, an output signal tuned to it was shown. 14000 and 1
In response to an input signal with a 5000-step interval, a response was made in a long cycle and a short cycle, indicating asynchronous. It has tuned and untuned selectivity for signal spacing and changes to one of two phases. Further, in the case of the circuit E, when the input signal was interrupted, the circuit E returned to the original cycle autonomously except at intervals of 10,000 steps. In addition to having selectivity for the interval between input signals, it also functioned as an active filter that autonomously returned to the original state when the input signal was interrupted. 10,000
At the step interval, the oscillation at half the cycle of the original oscillation was maintained and a flip-flop response was shown. Note that, in this specification, the flip-flop response refers to an operation that can shift from one phase state to another phase state in two phases and maintain the destination phase state.

【0057】この回路Eを用いて10000ステップ間
隔で入力信号を与えた後、15000ステップ間隔で再
び入力信号を与えた場合の結果を図32に示す。先に示
した15000ステップ間隔と同様の振動に変化した。
この回路Eではフリップフロップ応答を止めることがで
きた。
FIG. 32 shows the result when an input signal is applied at an interval of 10000 steps using the circuit E and then an input signal is applied again at an interval of 15000 steps. The vibration changed to the same as the 15000 step interval shown above.
In this circuit E, the flip-flop response could be stopped.

【0058】また、15000ステップ間隔で信号を入
力する時、2つの入力ニューロンモデルである嗅細胞モ
デル97、98への電位刺激を5000ステップずつず
らした場合の結果を図38に示す。信号が入力されてい
る時は揺らぎのない等間隔の周期の振動を出力ニューロ
ンモデルは示したが、先に示した同時に15000ステ
ップ間隔で入力信号を与えた場合と異なった。同じステ
ップ間隔で入力を与えた場合でも入力ニューロンモデル
への信号の入力の仕方によって応答結果を変化させるこ
とができることが判明した。この場合も入力信号の途絶
によって元の周期の振動に復帰し、入力信号の与え方に
よって二相への変化を実現している。
FIG. 38 shows the result when the potential stimulus to the two input neuron models, the olfactory cell models 97 and 98, is shifted by 5000 steps when a signal is input at an interval of 15000 steps. When a signal is being input, the output neuron model showed oscillations at regular intervals without fluctuations, but this was different from the case where the input signal was given at the same time at 15000 steps as described above. It has been found that the response result can be changed depending on the way of inputting the signal to the input neuron model even when the input is given at the same step interval. Also in this case, the oscillation of the original cycle is restored due to the interruption of the input signal, and the two-phase change is realized by the way of applying the input signal.

【0059】このように抑制性シナプスの結合に興奮性
シナプスの結合が加わった環状の回路でも抑制性シナプ
スの結合による環状の回路と同様の自律振動とアクティ
ブフィルター機能を確認でき、より回路構成の自由度を
増加できることが判明した。当該回路Eでは、入力の間
隔と仕方を変えることで、三相への変化が実現され、こ
れにより入力信号を識別できることが分かった。
As described above, even in a circular circuit in which the coupling of excitatory synapses is added to the coupling of inhibitory synapses, the same autonomous oscillation and active filter function as those of a circular circuit formed by coupling of inhibitory synapses can be confirmed. It has been found that the degree of freedom can be increased. It has been found that in the circuit E, by changing the interval and manner of the input, a change to three phases is realized, whereby the input signal can be identified.

【0060】[0060]

【発明の効果】上述の本発明のニューロンモデルの回路
によれば、ニューロンモデルの回路はホジキン−ハクス
レー方程式に従うニューロンのモデルを利用した自律振
動を可能としており、ニューロンモデルの回路網、フリ
ップフロップ回路、アクティブフィルター等の情報処理
方法などに適用できる。本発明のニューロンモデルの回
路を利用すれば、入力信号の違いを情報処理後の振動の
周期の変化によって識別できる。このため、視覚、聴
覚、触覚、味覚、嗅覚といった感覚センサとの組み合わ
せにより、センサで感受した情報の違いをセンサ出力の
振動の周期の違いで弁別可能とする。
According to the above-described neuron model circuit of the present invention, the neuron model circuit enables autonomous oscillation using a neuron model according to the Hodgkin-Huxley equation, and the neuron model circuit network and flip-flop circuit And information processing methods such as an active filter. If the circuit of the neuron model of the present invention is used, a difference between input signals can be identified by a change in a cycle of vibration after information processing. For this reason, by combining with sensory sensors such as sight, hearing, touch, taste, and smell, it is possible to discriminate the difference in information sensed by the sensor by the difference in the vibration cycle of the sensor output.

【0061】本発明のニューロンモデルの回路はニュー
ロンモデルの単位の組み合わせで容易に設計でき、大型
化も容易かつ簡易である。入力信号が回路と不適合な場
合は本発明のニューロンモデルの回路はその信号を処理
せず、回路と適合したもののみを情報処理するため、外
界の環境変化等によって生じてしまうセンサ出力のノイ
ズ等にはロバストであり、必要な情報のみを処理するこ
とができる。
The circuit of the neuron model of the present invention can be easily designed by combining the units of the neuron model, and the size can be easily and easily increased. If the input signal is incompatible with the circuit, the circuit of the neuron model of the present invention does not process the signal, but processes only the signal that is compatible with the circuit. Is robust and can process only necessary information.

【0062】さらに、本発明のニューロンモデルの回路
においては入力信号の振動の周期と自律振動の周期の差
を検知するため、入力信号の変化を高感度に処理可能で
ある。また、入力信号自体が情報処理のきっかけとなる
ため、別途に制御信号は不要であり、そのための回路も
不要となるので、低コスト化と小型化が実現でき、自動
運転も可能である。入力信号が途絶すれば、元の自律振
動に自動復帰するように回路を設計することもできれ
ば、復帰しないようにすることもでき、回路設計上での
自由度は大きい。さらに本発明のニューロンモデルの回
路の基本構造及びアルゴリズムは単純であるので、装置
のコストを低く抑えることができる。
Further, in the circuit of the neuron model of the present invention, since the difference between the period of the oscillation of the input signal and the period of the autonomous oscillation is detected, the change of the input signal can be processed with high sensitivity. In addition, since the input signal itself triggers information processing, a separate control signal is not required, and a circuit therefor is not required. Therefore, cost reduction and size reduction can be realized, and automatic operation is also possible. If the input signal is interrupted, the circuit can be designed so as to automatically return to the original autonomous vibration, or it can be made not to return, and the degree of freedom in circuit design is large. Further, since the basic structure and algorithm of the circuit of the neuron model of the present invention are simple, the cost of the device can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のニューロンモデルの回路の実施の形態
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a circuit of a neuron model of the present invention.

【図2】本発明のニューロンモデルの回路を用いたニュ
ーロンモデルの回路網の実施の形態を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a neuron model circuit network using the neuron model circuit of the present invention.

【図3】本発明のの実施の形態にかかる回路Aを示す回
路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit A according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明のの実施の形態にかかる回路Bを示す回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit B according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明のの実施の形態にかかる回路Cを示す回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a circuit C according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明のの実施の形態にかかる回路Dを示す回
路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit D according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明のの実施の形態にかかる回路Eを示す回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit E according to the embodiment of the present invention.

【図8】3000ステップ間隔で10回電位刺激を与え
た際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答波形図であ
る。
FIG. 8 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied ten times at 3000 step intervals.

【図9】5000ステップ間隔で10回電位刺激を与え
た際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答波形図であ
る。
FIG. 9 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied ten times at 5000 step intervals.

【図10】8000ステップ間隔で10回電位刺激を与
えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答波形図で
ある。
FIG. 10 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied ten times at 8000 step intervals.

【図11】10000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 11 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 10,000 steps.

【図12】12000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 12 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied 10 times at 12000 step intervals.

【図13】14000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 13 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 14000 steps.

【図14】20000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Aの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 14 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit A when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 20,000 steps.

【図15】10000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Bの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 15 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit B when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 10,000 steps.

【図16】12000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Bの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 16 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit B when a potential stimulus is applied 10 times at 12000 step intervals.

【図17】20000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Bの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 17 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit B when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 20,000 steps.

【図18】10000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Cの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 18 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 10,000 steps.

【図19】11000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Cの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 19 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied ten times at 11000 step intervals.

【図20】12000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Cの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 20 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied ten times at 12000 step intervals.

【図21】13000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Cの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 21 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied ten times at 13000 step intervals.

【図22】14000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Cの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 22 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied ten times at 14000 step intervals.

【図23】15000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Cの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 23 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit C when a potential stimulus is applied ten times at 15000 step intervals.

【図24】10000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Dの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 24 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied ten times at 10,000 step intervals.

【図25】11000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Dの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 25 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied ten times at 11000 step intervals.

【図26】12000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Dの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 26 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied ten times at 12000 step intervals.

【図27】13000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Dの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 27 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied 10 times at an interval of 13000 steps.

【図28】14000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Dの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 28 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 14000 steps.

【図29】15000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Dの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 29 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus is applied ten times at 15000 step intervals.

【図30】15000ステップ間隔で信号を入力する
際、3つの入力シナプスである嗅細胞モデルへの電位刺
激を5000ステップずつずらした場合の回路Dの出力
ニューロンモデルの応答波形図である。
FIG. 30 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit D when a potential stimulus to an olfactory cell model as three input synapses is shifted by 5000 steps when a signal is input at an interval of 15000 steps.

【図31】10000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 31 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied ten times at 10,000 step intervals.

【図32】10000ステップ間隔で入力信号を与えた
後、15000ステップ間隔で再び入力信号を与えた場
合の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形図であ
る。
FIG. 32 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E in a case where an input signal is supplied at an interval of 15000 steps and an input signal is supplied again at an interval of 15000 steps.

【図33】11000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 33 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied ten times at 11000 step intervals.

【図34】12000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 34 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied 10 times at an interval of 12000 steps.

【図35】13000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 35 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied 10 times at an interval of 13000 steps.

【図36】14000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 36 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied ten times at an interval of 14000 steps.

【図37】15000ステップ間隔で10回電位刺激を
与えた際の回路Eの出力ニューロンモデルの応答波形図
である。
FIG. 37 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus is applied ten times at 15000 step intervals.

【図38】15000ステップ間隔で信号を入力する
時、2つの入力ニューロンである嗅細胞モデルへの電位
刺激を5000ステップずつずらした場合の回路Eの出
力ニューロンモデルの応答波形図である。
FIG. 38 is a response waveform diagram of an output neuron model of the circuit E when a potential stimulus to the olfactory cell model as two input neurons is shifted by 5000 steps when a signal is input at an interval of 15000 steps.

【図39】一対の抑制ニューロンモデルの組からなる発
振回路の回路図である。
FIG. 39 is a circuit diagram of an oscillation circuit including a pair of a pair of inhibitory neuron models.

【図40】5つの抑制ニューロンモデルを環状に配列し
て順次電位変動を伝達する発振回路の回路図である。
FIG. 40 is a circuit diagram of an oscillation circuit that arranges five inhibitory neuron models in a ring shape and sequentially transmits potential fluctuations.

【図41】抑制ニューロンモデルをアンプやバッファで
構成した場合の回路例を示すブロック図である。
FIG. 41 is a block diagram showing an example of a circuit when the inhibitory neuron model is configured by an amplifier and a buffer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 閉ループ 2 ニューロンモデルの単位 11、12、20〜27、41、42、53、54、6
5、66、77、78、79、91、92 抑制性
ニューロンモデル 13、31、32、33、45、57、67、83、9
3 興奮性ニューロンモデル 14、15、46、47、60、61、72、73、8
8、89、99、100嗅細胞モデル
1 Closed loop 2 Unit of neuron model 11, 12, 20-27, 41, 42, 53, 54, 6
5, 66, 77, 78, 79, 91, 92 Inhibitory neuron model 13, 31, 32, 33, 45, 57, 67, 83, 9
3 Excitatory neuron model 14, 15, 46, 47, 60, 61, 72, 73, 8
8,89,99,100 Olfactory cell model

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力信号を受ける入力部と、入出力特性が
ホジキン−ハクスレー方程式に従う複数のニューロンモ
デルの単位からなり前記入力部に接続され抑制後跳躍を
伝達する閉ループとを有することを特徴とするニューロ
ンモデルの回路。
1. An input unit for receiving an input signal, and a closed loop connected to the input unit and having input / output characteristics consisting of a plurality of neuron models according to the Hodgkin-Huxley equation and transmitting a jump after suppression. Neuron model circuit.
【請求項2】前記閉ループは複数の抑制性ニューロンモ
デルを有して構成されることを特徴とする請求項1記載
のニューロンモデルの回路。
2. The neuron model circuit according to claim 1, wherein said closed loop includes a plurality of inhibitory neuron models.
【請求項3】前記抑制性ニューロンモデルは抑制性シナ
プスを介して結合されることを特徴とする請求項2記載
のニューロンモデルの回路。
3. The neuron model circuit according to claim 2, wherein said inhibitory neuron model is connected via inhibitory synapses.
【請求項4】前記閉ループは抑制性ニューロンモデルお
よび興奮性ニューロンモデルの組み合わせを結合させて
構成されることを特徴とする請求項1記載のニューロン
モデルの回路。
4. The neuron model circuit according to claim 1, wherein said closed loop is formed by combining a combination of an inhibitory neuron model and an excitatory neuron model.
【請求項5】前記興奮性ニューロンモデルは興奮性シナ
プスによって前記抑制性ニューロンモデルに結合される
ことを特徴とする請求項4記載のニューロンモデルの回
路。
5. The circuit of claim 4, wherein said excitatory neuron model is coupled to said inhibitory neuron model by an excitatory synapse.
【請求項6】前記入力部には所要の電位刺激が与えられ
ることを特徴とする請求項1記載のニューロンモデルの
回路。
6. The neuron model circuit according to claim 1, wherein a predetermined potential stimulus is applied to said input unit.
【請求項7】前記電位刺激は周期的であることを特徴と
する請求項6記載のニューロンモデルの回路。
7. The neuron model circuit according to claim 6, wherein said potential stimulus is periodic.
【請求項8】前記所要の電位刺激は嗅覚、視覚、聴覚、
味覚、触覚、記憶、認知、運動のいずれか及びこれらの
組み合わせに相当する信号であることを特徴とする請求
項1記載のニューロンモデルの回路。
8. The required electric potential stimulus includes olfactory, visual, auditory,
2. The neuron model circuit according to claim 1, wherein the signal is a signal corresponding to any one of taste, touch, memory, cognition, and movement, and a combination thereof.
【請求項9】前記ニューロンモデルの回路はコンピュー
タソフトウエアによる演算処理構成又は半導体素子を用
いて構成されることを特徴とする請求項1記載のニュー
ロンモデルの回路。
9. The neuron model circuit according to claim 1, wherein the circuit of the neuron model is configured using an arithmetic processing configuration by computer software or a semiconductor device.
【請求項10】入力信号を受ける入力部と該入力部に接
続され抑制後跳躍を伝達する閉ループとを有しているニ
ューロンモデルの回路を複数個有し、これらのニューロ
ンモデルの回路を接続させて情報伝達を行うことを特徴
とするニューロンモデルの回路の回路網。
10. A plurality of neuron model circuits each having an input unit for receiving an input signal and a closed loop connected to the input unit and transmitting a jump after suppression, and connecting these neuron model circuits. A network of neuron model circuits, characterized in that the information is transmitted through the network.
【請求項11】 前記閉ループは入出力特性がホジキン
−ハクスレー方程式に従う複数のニューロンモデルから
なることを特徴とする請求項10記載のニューロンモデ
ルの回路の回路網。
11. The network according to claim 10, wherein the closed loop comprises a plurality of neuron models whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation.
【請求項12】入力信号を受ける入力部と、入出力特性
がホジキン−ハクスレー方程式に従う複数のニューロン
モデルからなり前記入力部に接続され抑制後跳躍を伝達
する閉ループを有しており、前記入力信号に対してフリ
ップフロップ応答を行うことを特徴とするフリップフロ
ップ回路。
12. An input unit for receiving an input signal, and a closed loop connected to the input unit and configured to transmit a jump after suppression, comprising a plurality of neuron models having input / output characteristics according to Hodgkin-Huxley equation. A flip-flop response to the flip-flop circuit.
【請求項13】前記閉ループは複数の抑制性ニューロン
モデルを有して構成されることを特徴とする請求項12
記載のフリップフロップ回路。
13. The closed loop comprises a plurality of inhibitory neuron models.
A flip-flop circuit as described.
【請求項14】前記抑制性ニューロンモデルは抑制性シ
ナプスを介して結合されることを特徴とする請求項13
記載のフリップフロップ回路
14. The method according to claim 13, wherein the inhibitory neuron model is connected via inhibitory synapses.
Flip-flop circuit as described
【請求項15】前記閉ループは抑制性ニューロンモデル
および興奮性ニューロンモデルの組み合わせを結合させ
て構成されることを特徴とする請求項12記載のフリッ
プフロップ回路。
15. The flip-flop circuit according to claim 12, wherein said closed loop is formed by combining a combination of an inhibitory neuron model and an excitatory neuron model.
【請求項16】前記興奮性ニューロンモデルは興奮性シ
ナプスによって前記抑制性ニューロンモデルに結合され
ることを特徴とする請求項15記載のフリップフロップ
回路。
16. The flip-flop circuit according to claim 15, wherein said excitatory neuron model is coupled to said inhibitory neuron model by an excitatory synapse.
【請求項17】前記入力部には所要の電位刺激が与えら
れることを特徴とする請求項12記載のフリップフロッ
プ回路。
17. The flip-flop circuit according to claim 12, wherein a predetermined potential stimulus is applied to said input section.
【請求項18】前記電位刺激は周期的であることを特徴
とする請求項17記載のフリップフロップ回路。
18. The flip-flop circuit according to claim 17, wherein said potential stimulus is periodic.
【請求項19】前記所要の電位刺激は嗅覚、視覚、聴
覚、味覚、触覚、記憶、認知、運動のいずれか及びこれ
らの組み合わせに相当する信号であることを特徴とする
請求項17記載のフリップフロップ回路。
19. The flip-flop according to claim 17, wherein the required potential stimulus is a signal corresponding to any one of smell, sight, hearing, taste, touch, memory, cognition, and movement, and a combination thereof. Circuit.
【請求項20】入力信号を受ける入力部と、入出力特性
がホジキン−ハクスレー方程式に従う複数のニューロン
モデルからなり前記入力部に接続され抑制後跳躍を伝達
する閉ループを有しており、前記入力信号に応じて異な
る出力信号が得られることを特徴とするアクティブフィ
ルター。
20. An input unit for receiving an input signal, comprising a plurality of neuron models whose input / output characteristics conform to the Hodgkin-Huxley equation, the input unit having a closed loop connected to the input unit and transmitting a jump after suppression. An active filter characterized in that different output signals can be obtained according to the following.
【請求項21】前記閉ループは複数の抑制性ニューロン
モデルを有して構成されることを特徴とする請求項20
記載のアクティブフィルター。
21. The closed loop comprising a plurality of inhibitory neuron models.
Active filter as described.
【請求項22】前記抑制性ニューロンモデルは抑制性シ
ナプスを介して結合されることを特徴とする請求項21
記載のアクティブフィルター。
22. The method according to claim 21, wherein the inhibitory neuron models are connected via inhibitory synapses.
Active filter as described.
【請求項23】前記閉ループは抑制性ニューロンモデル
および興奮性ニューロンモデルの組み合わせから構成さ
れることを特徴とする請求項20記載のアクティブフィ
ルター。
23. The active filter according to claim 20, wherein said closed loop comprises a combination of an inhibitory neuron model and an excitatory neuron model.
【請求項24】前記興奮性ニューロンモデルは興奮性シ
ナプスによって前記抑制性ニューロンモデルに結合され
ることを特徴とする請求項23記載のアクティブフィル
ター。
24. The active filter according to claim 23, wherein the excitatory neuron model is connected to the inhibitory neuron model by an excitatory synapse.
【請求項25】前記入力部には所要の電位刺激が与えら
れることを特徴とする請求項20記載のアクティブフィ
ルター。
25. The active filter according to claim 20, wherein a predetermined potential stimulus is applied to said input section.
【請求項26】前記電位刺激は周期的であることを特徴
とする請求項25記載のアクティブフィルター。
26. The active filter according to claim 25, wherein said potential stimulus is periodic.
【請求項27】前記所要の電位刺激は嗅覚、視覚、聴
覚、味覚、触覚、記憶、認知、運動のいずれか及びこれ
らの組み合わせに相当する信号であることを特徴とする
請求項25記載のアクティブフィルター。
27. The active device according to claim 25, wherein the required potential stimulus is a signal corresponding to any one of smell, sight, hearing, taste, touch, memory, cognition, and movement, and a combination thereof. filter.
【請求項28】入力部に所要の入力信号を入力させ、入
出力特性がホジキン−ハクスレー方程式に従う複数のニ
ューロンモデルからなり前記入力部に接続される閉ルー
プの信号伝達として抑制後跳躍を含む信号を伝達させ、
前記閉ループの一部から出力信号を取り出すことを特徴
とする情報処理方法。
28. A required input signal is input to an input unit, and a signal including a post-suppression jump as a closed-loop signal transmission composed of a plurality of neuron models whose input / output characteristics follow the Hodgkin-Huxley equation and connected to the input unit. Let me communicate
An information processing method comprising extracting an output signal from a part of the closed loop.
【請求項29】前記閉ループは複数の抑制性ニューロン
モデルを有して構成されることを特徴とする請求項28
記載の情報処理方法。
29. The closed loop comprising a plurality of inhibitory neuron models.
The information processing method described.
【請求項30】前記入力信号は嗅覚、視覚、聴覚、味
覚、触覚、記憶、認知、運動のいずれか及びこれらの組
み合わせに相当する信号であることを特徴とする請求項
28記載の情報処理方法。
30. The information processing method according to claim 28, wherein said input signal is a signal corresponding to any one of smell, sight, hearing, taste, touch, memory, cognition, and movement, and a combination thereof. .
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