SU913414A1

SU913414A1 - Устройство для моделирования нейрона

Info

Publication number: SU913414A1
Application number: SU792797735A
Authority: SU
Inventors: Vladimir L Kuzmenko
Original assignee: Lvovskij G Med Inst
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1982-03-15

Description

’' 1

Устройство относится к моделированию нервной системы и предназначено для построения моделей нейронных сетей двигательных центров.Устройство может найти применение в бионике, в частности при создании систем с автономным управлением движением.

Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее сумматор, вход которого через последовательно соединенные схему сравнения и преобразователь напряжения в частоту подключен к блоку формирователя выходных импульсов и, кроме того,пре- образователи частоты в напряжения, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных мультивибратора, интегратора и согласующего элемента, входы которых подключены к соответствующим входам устройства, а выходы - к соответствующим выходам сумматора [1 ].

2

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования, содержащее первую и вторую группы преобразователей частоты в напряжение,выходы которых подключены к входам первого сумматора, первый, второй и третий управляющие преобразователи частоты в напряжение, формирователь выходных импульсов, ключи (2].

Известные устройства не позволяют моделировать основные свойства двигательного нейрона (мотонейрона), как, например, длительное последствие, суммацию последовательностей, трансформацию ритма и т.д.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет возможности моделирования двигательного нейрона.

Указанная цель достигается тем,

что в устройство для моделирования

нейрона, содержащее первую и вторую

группы преобразователей частоты в

3 9134

напряжение, выходы которых подключены к входам первого сумматора, первый, второй и третий управляющие преобразователи частоты в напряжение, выход преобразователя напряжения в , частоту соединен с входом формирователя выходных импульсов, выход которого подключен к информационным входам первого и второго ключей,введены четвертый управляющий преобра- ц зователь частоты в напряжение, усилитель, интегратор, группа ключей, второй и третий сумматоры и третий ключ, причем выходы пёрвого и второго управляющих преобразователей , частоты в напряжение подключены к первому и второму входам второго сумматора, выход которого соединен с входом усилителя и входом интегратора, в обратную связь которого вклю- _гчен третий ключ, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя, выход интегратора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с управляющим ₃входом первого ключа, выход которого подключен к входу одного из преобразователей частоты в напряжение второй группы, входы других преобразователей частоты в напряжение второй группы ₃являются первой группой информационных входов устройства, выход первого сумматора соединен с третьим входом второго сумматора и с входом преобразователя напряжения в частоту,* выход формирователя выходных импульсов подключен к входу одного из преобразователей частоты в напряжение первой группы, входы других преобразователей частоты в напряжение первой группы· соединены с выходами ключей группы, информационные входы которых являются второй группой информационных входов устройства, выход

усилителя подключен к управляющим входам второго ключа и ключей группы, выходы второго и третьего преобразователей частоты в напряжение соединены с вторым и третьим входами сумматора, выход второго ключа является выходом устройства, управляющими входами которого являются входы управляющих преобразователей частоты в напряжение.

Ка чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит возбуждающие 1 входы, тормозящие 2 входы, вход 3 положительной обратной связи, вход

14 4

4 отрицательной обратной связи,входы 5, 6 управляющие, группа ключей 7 (возбуждающих входов), второй ключ 8 (выхода устройства) первый ключ 9 (отрицательной обратной связи), преобразователи частоты в напряжение 10, каждый из которых содержит мультивибратор 11, интегратор 12 и согласующий элемент 13,суммаI торы 14, 15 и ,6, преобразователь напряжения в частоту 17, формирователь 18 выходных импульсов, интегратор 19, усилитель 20, выход устройства 21, третий ключ 22.

> Устройство работает следующим образом .

На возбуждающие входы устройства или на один из его возбуждающих входов) поступают сигналы с часто) той следования импульсов

Сигналы через ключи 7, нормальное положение которых открытое, поступают на входы преобразователей частоты в напряжение 10, напряжение с

5 выходов которых, пропорциональное входным соответствующим частотам,поступает на неинвертирующие входы сумматора 14, на инвертирующие входы которого может поступать напряжение

) с выходов преобразователей 10 соответствующих тормозящих входов 2. На выходе сумматора 14 напряжение равно алгебраической сумме напряжений на выходах преобразователей 10, это на₅.пряжение подается на вход преобразователя напряжения в частоту 17, с выхода которого частота, пропорциональная напряжению, подается на вход формирователя выходных импульсов 18,

_в с выхода которого сигналы с частотой следования импульсов Р = а_и£>, +

. + а^£ ⁺ · "*" - Ъ<, £·ι - - ... - Ь_т£^_Г| подаются на вход 3 устройства, где Р - частота следования импульсов на выходе формиро. вателя выходных импульсов 18; £ соответствующие частоты на возбуждающих входах; £’ - частоты на тормозящих входах; а и Ь - веса соответствующих входов. Нормальное положение ключа 8 закрытое, поэтому .сигналы не проходят на выход 21 устройства .

В результате положительной обрат5 ной связи, если частота следования импульсов сигналов, поступающих на входы 1, превышает частоту импульсов сигналов на входы 2, то напря5 91

жение на выходе сумматора 14 растет,

С того времени, когда это напряжение начнет превышать напряжение на выходах преобразователей 10 входов 5 на выходе сумматора 15 появляется напряжение, которое после соответствующего усиления в усилителе 20 подается на управляющие входы ключей 7,

8 и 22. Ключи 7 в результате подачи напряжения на их управляющие входы переходят в закрытое, а ключ 8 в открытое состояние. В результате на выходе устройства появляются сигналы, частота следования импульсов которых зависит от управляющих сигналов на входах 5, сигналы же на возбуждающие входы устройства не поступают в результате закрытия ключей 7· При весе входа 3 устройства, равном 1, частота следования импульсов на выходе 21 устройства за это время не меняется.

Напряжение с выхода усилителя 20 закрывает ключ 22 и включает интегратор 19, на вход которого поступает напряжение с выхода сумматора 15· Напряжение на выходе интегратора 19 начинает расти и через некоторое время £, определяемое конструкцией интегратора и зависящее от входного напряжения и сигналов на входе 6, сравнивается и превышает напряжение на выходе преобразователя 10 входа 6. С этого времени на выходе сумматора 16 появляется напряжение,которое при подаче на управляемый вход ключа 9, нормальное положение которого открытое, замыкает отрицательную обратную связь. Вес входа 4 превышает 1 и поэтому происходит быстрый срыв работы устройства. На выходе сумматора 14 напряжение становится равно 0. В результате 0 появляется на выходе сумматора 15 и выходе усилителя 20. Ключи 7 и 22 открываются_?а ключ 8 переходит в закпытое состояние. В результате открытия ключа 22 на выходе интегратора 19 напряжение исчезает, вследствие чего на выходе сумматора 16 напряжение также исчезает и ключ 9 переходит в закрытое состояние, и в устройстве восстанавливается первоначальное состояние.

Частота циклов работы устройства зависит от соотношения сигналов на его возбуждающих, тормозящих и управляющих входах. Частота следования импульсов на выходе устройства каждого цикла работы зависит от сигналов

14 6

на управляющих входах 5 устройства Длительность каждого цикла активности зависит от сигналов на входах 6 устройства. При этом, если на вход сумматора 16 подаются сигналы той же полярности, что и с выхода интегратора , то ключ 9 остается в открытом состоянии на все время подачи таких 'Сигналов, и на выходе устройства сигналы не имеют места вне зависимости от сигналов на его возбуждающих входах. При подаче на вход сумматора 16 сигналов противоположной полярности период активности устройства зависит от частоты следования импульсов на соответствующих входах 6.

Таким образом, устройство представляет собой динамическую оперативно управляемую систему, имеющую все важнейшие свойства мотонейрона, т.е. патентный период, работа по закону "все или ничего", трансформацию ритма, суммацию последовательностей, абсолютную и относительную рефрактерные фазы деятельности, с той лишь (разницей, что все эти параметры не Задаются жестко, а могут оперативно регулироваться сигналами на соответствующих входах.

Claims

Формула изобретения

Устройство для моделирования нейрона, содержащее первую и вторую группы преобразователей частоты в напряжение, выходы которых подключены к входам первого сумматора.первый , второй и третий управляющие преобразователи частоты в напряжение, выход преобразователя напряжения в частоту соединен с входом формирователя выходных импульсов, выход которого подключен к информационным входам первого и второго ключей,о тличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности моделирования двигательного нейрона, в него введены четвертый управляющий преобразователь частоты в напряжение, усилитель, интегратор, группа ключей, второй и третий сумматоры и третий ключ, причем выходы первого и второго управляющих преобразователей частоты в напряжение подключены к первому и второму входам второго сумматора, выход которого соединен с входом усилителя и входом интегратора, в об7 913414 8

ратную связь которого включен третий ключ, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя, выход интегратора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого подключен к входу одного из преобразователей частоты в напряжение второй группы, входы других преобразователей частоты в напряжение второй группы являются первой группой информационных входов устройства, выход первого сумматора соединен с третьим входом второго сумматора и с входом преобразователя напряжения в частоту, выход формирователя выходных импульсов подключен к входу одного из преобразователей частоты в напряжение первой группы, входы других преобразователей частоты в напряжение первой группы соединены

с выходами ключей группы, информа ционные входы которых являются второй группой информационных входов устройства, выход усилителя подклю5 чен к управляющим входам второго ключа и ключей группы, выходы второго и третьего преобразователей частоты в напряжение соединены с вторым и третьим входами третьего сумматоθ ра, выход второго ключа является выходом устройства, управляющими входами которого являются входы управляющих преобразователей частоты в напряжение.

,5