Структура центральной нервной системы

Взаимодействующие между собой посредством передачи нервных импульсов нейроны образуют биологические нейронные сети (БНС). Таким образом, переход от рассмотрения отдельного нейрона к  БНС является естественным шагом в нейробиологической иерархии.

Существенную роль в теории БНС играют биофизические проблемы. Для построения архитектуры искусственной нейронной сети и ее математической модели требуется адекватное представление о принципах функционирования БНС. Это, в свою очередь, требует знания  нейрофизиологии, науки о познании, психологии, физики (статистической механики), теории управления, теории вычислений, математической статистики, параллельных вычислений, аппаратных средств (цифровых и аналоговых), синергетики.

Нейронная сеть головного мозга содержит нейронов, при этом каждая нервная клетка связана в среднем с других нейронов, образуя в целом около  синаптических связей. Установлено, что совокупность нейронов центральной нервной системы в объеме масштаба 1 мм3 формирует достаточно независимую локальную БНС, несущую определенную функциональную нагрузку. Быстродействие БН на 5 — 6 порядков ниже, чем быстродействие элементов современных интегральных схем: интегральная схема — 10-9 с (наносекунды); БНС — 10-3 с (миллисекунды). При этом энергетическая эффективность современной ЭВМ, осуществляющей операции на основе бинарной логики составляет порядка

10-6 Дж на операцию в секунду, в то время как энергетическая эффективность БНС  равняется 10-16 Дж на операцию в секунду.

            Нейроны образуют два характерных типа соединений – конвергентные, когда число нейронов предыдущего слоя превосходит число нейронов последующего слоя, и дивергентные, в которых контакты осуществляются со все возрастающим числом клеток последующих слоев иерархии. Такое сочетание конвергентных и дивергентных соединений обеспечивает многократное дублирование информационных каналов, что собственно и определяет высокую надежность БНС. При повреждении или исчезновении части нервных клеток, сохранившиеся нейроны оказываются в состоянии поддерживать функционирование сети.

            Выделяют три основных типа БНС, отличающихся структурой и назначением.

К первому типу относятся иерархические сети, наиболее часто встречающиеся в сенсорных и двигательных путях. Передача информации в

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector