亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        神經(jīng)元模型在腦科學(xué)中的發(fā)展現(xiàn)狀研究

        2021-11-07 01:13:17付燕王國威
        客聯(lián) 2021年9期
        關(guān)鍵詞:腦科學(xué)神經(jīng)元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

        付燕 王國威

        摘 要:基于神經(jīng)元模型及其構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,總結(jié)神經(jīng)元模型及其網(wǎng)絡(luò)在腦科學(xué)中研究的發(fā)展歷程,并對其重要意義進(jìn)行概述和展望,分析國內(nèi)腦科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的分布情況,以期對腦科學(xué)基礎(chǔ)研究的初學(xué)者有一定幫助。結(jié)論表明,腦科學(xué)研究致力于闡明神經(jīng)信號處理機(jī)制、腦結(jié)構(gòu)及其功能的發(fā)育和可塑性。地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況與當(dāng)?shù)氐哪X科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的建設(shè)情況有直接關(guān)系。

        關(guān)鍵詞:神經(jīng)元;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);腦科學(xué);神經(jīng)科學(xué);腦疾病

        一、引言

        人腦中包含近1000億個(gè)神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,這些神經(jīng)細(xì)胞組合在一起構(gòu)建成完整的人腦結(jié)構(gòu),具有特別復(fù)雜的生理結(jié)構(gòu),他們的主要功能是負(fù)責(zé)神經(jīng)信息的收集、整合、處理和傳遞。對于同一大腦區(qū)域的每個(gè)神經(jīng)元而言,他們不僅具有相對獨(dú)立的電生理活動,而且還能相互作用,實(shí)現(xiàn)共同的生理功能,從而確保人腦的功能的完整性。

        大腦的奧秘啟發(fā)了許多研究人員,數(shù)以萬計(jì)的研究人員癡迷于探索神經(jīng)電活動的工作機(jī)制。20世紀(jì)80年代左右,人們開發(fā)了各種人工神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,以模擬生物神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)的不同電活動,如 Hodgkin-Huxley(HH)模型、FitzHugh-Nagumo(FHN)、Morris-Lacar(ML)模型、HR模型、Chay模型、Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(HNN)、細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)等等。關(guān)于神經(jīng)元模型中的神經(jīng)電活動,包括周期脈沖、周期爆發(fā)和模式轉(zhuǎn)換等都得到大量的研究。時(shí)至今日,大腦仍然是人類認(rèn)知的“黑洞”??茖W(xué)界也將腦科學(xué)稱為“人類科學(xué)最后的前沿”,因此腦科學(xué)是當(dāng)今世界科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。

        二、模型研究

        在此之前,有很多研究機(jī)構(gòu)開始研究腦科學(xué),主要研究方向包含3類。第一類是研究神經(jīng)活動基本過程,包含神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和突觸傳遞、感覺信息處理及其機(jī)制、神經(jīng)系統(tǒng)功能發(fā)育、再生和可塑性等問題;第二類研究腦的高級功能,包括學(xué)習(xí)和記憶的細(xì)胞和分子機(jī)制、睡眠覺醒調(diào)節(jié)和呼吸睡眠疾病的分子和中樞機(jī)制、腦復(fù)雜認(rèn)知活動的功能成像研究;第三類研究神經(jīng)系統(tǒng)重要疾病機(jī)制與防治,包括急性神經(jīng)損傷和神經(jīng)退行性疾病的機(jī)制及防治研究、癲癇等腦疾病的發(fā)生機(jī)制及防治研究、特殊感覺障礙的功能重建、針刺治療的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)等。

        研究這些問題的出發(fā)點(diǎn)是1952年由Hodgkin和Huxley提出的HH神經(jīng)元模型。該神經(jīng)元模型是基于單神經(jīng)元電生理的實(shí)驗(yàn)提出來的,它描述真實(shí)神經(jīng)元的尖峰行為和不應(yīng)期,并作為基于離子通道非線性電導(dǎo)的尖峰神經(jīng)元的范例。

        1962年,F(xiàn)itzHugh等引入從四維HH模型中簡化出來的二維FHN模型來描述神經(jīng)元的興奮性和峰值放電。1981年,Morris和Lecar提出簡化的HH模型,稱為ML模型。該模型是一種生物神經(jīng)元模型,用于再現(xiàn)巨大藤壺纖維中與鈣離子和鉀離子電導(dǎo)相關(guān)的各種振蕩行為。1984年,Hindmarsh和Rose提出HR模型,該模型不僅可以有效地促進(jìn)計(jì)算,而且可以產(chǎn)生真實(shí)生物神經(jīng)元表現(xiàn)出的大部分放電行為,比如靜息態(tài),尖峰放電和簇放電。HR模型包含一類2維模型和一類3維模型。1985年,為了重現(xiàn)β細(xì)胞的放電行為,Chay開發(fā)一個(gè)三維神經(jīng)元模型,可以模擬爆炸和混沌放電。1984年,Hopfield提出一種理想的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),即Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。由于其較強(qiáng)的非線性和靈活的代數(shù)表達(dá)式,HNN特別適合于模擬大腦中的各種復(fù)雜的動力學(xué)行為,特別是混沌行為。1988年,Chua和Yang提出一個(gè)基于蜂胞自動機(jī)和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蜂窩神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

        一直以來,大量的科研人員致力于探索一個(gè)更加接近真實(shí)神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型,并為此付出不懈的努力。多個(gè)神經(jīng)元模型的問世,也意味著關(guān)于人腦功能與神經(jīng)元模型的探索將一如既往地繼續(xù)下去。

        三、討論與分析

        神經(jīng)系統(tǒng)由大量的神經(jīng)元組成,而一個(gè)神經(jīng)元是一個(gè)神經(jīng)元系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單元。電生理實(shí)驗(yàn)表明,神經(jīng)元是高度復(fù)雜的非線性動態(tài)系統(tǒng),在不同離子濃度下表現(xiàn)出豐富的放電模式。神經(jīng)元的復(fù)雜放電是由神經(jīng)元細(xì)胞膜內(nèi)外的離子電流相互作用產(chǎn)生的。

        在此基礎(chǔ)上,國內(nèi)多家機(jī)構(gòu)對腦科學(xué)研究產(chǎn)生濃厚的興趣。腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2005年經(jīng)科技部批準(zhǔn)建設(shè),2007年通過驗(yàn)收并正式開放運(yùn)行。2011年11月18日,美國國際數(shù)據(jù)集團(tuán)與北京師范大學(xué)簽署捐建協(xié)議,成立北京師范大學(xué)IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院。2013年11月24日,清華大學(xué)-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院揭牌典禮在清華大學(xué)鄭裕彤醫(yī)學(xué)樓腦科學(xué)研究院舉行。2014年11月16日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與麻省理工學(xué)院麥戈文腦科學(xué)研究所合作共建的腦認(rèn)知科學(xué)和腦疾病研究所正式揭牌。2018年5月14日,上海腦科學(xué)與類腦研究中心揭牌儀式在張江實(shí)驗(yàn)室舉行。2018年10月26日,教育部同時(shí)下發(fā)6個(gè)文件,決定對6所頂尖名校的6個(gè)不同前沿科學(xué)中心進(jìn)行立項(xiàng),其中包括浙江大學(xué)腦與腦機(jī)融合前沿科學(xué)中心。2018年9月14日,浙江大學(xué)發(fā)布實(shí)施《腦科學(xué)與人工智能會聚研究計(jì)劃》。

        在眾多腦科學(xué)研究機(jī)構(gòu)中,全國先有神經(jīng)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)數(shù)量為65個(gè)。其中,華東地區(qū)的神經(jīng)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)數(shù)量明顯多于其他地區(qū),共計(jì)有25個(gè)。華南地區(qū)13個(gè),華北地區(qū)12個(gè)。西南地區(qū)有7個(gè),東北和西北各有3個(gè)。華中地區(qū)數(shù)量最少,只有2個(gè)。而在華東地區(qū),江浙滬三地的神經(jīng)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的數(shù)量就達(dá)到17個(gè),比西南、東北、西北和華中地區(qū)數(shù)量的總數(shù)還要多。由此可見,經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度與科學(xué)研究之間也存在一定關(guān)聯(lián),經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū),對腦科學(xué)研究投入也就越多,其科研機(jī)構(gòu)數(shù)量也越多。

        四、結(jié)論與總結(jié)

        對神經(jīng)元模型的基本發(fā)展歷程進(jìn)行回顧,總結(jié)現(xiàn)階段國內(nèi)腦科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的分布情況,分析現(xiàn)階段腦科學(xué)研究的主流方向。研究發(fā)現(xiàn)國內(nèi)腦科學(xué)研究結(jié)構(gòu)的設(shè)置情況與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展具有深度的聯(lián)系,上海市作為經(jīng)濟(jì)、科研和教育中心,擁有10所腦科學(xué)研究機(jī)構(gòu),而作為科研和教育重地的華中地區(qū)湖北省只有1個(gè)腦科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。研究腦科學(xué)將進(jìn)一步增加人類對自身的認(rèn)識,并逐漸提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)對科技應(yīng)用的支持。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉燕. 攻堅(jiān)腦疾病? 引領(lǐng)中國神經(jīng)科學(xué)走在前沿[N]. 健康報(bào),2021-09-08(008).

        [2]潘鋒,張浩臣.腦科學(xué)是人類認(rèn)識世界認(rèn)識自我的最終挑戰(zhàn)——訪中國科學(xué)院院士、美國科學(xué)院外籍院士蒲慕明教授[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào),2021,18(25):1-3.

        [3]侯安山,駱玫.方興未艾的腦科學(xué)[J].知識就是力量,2021(08):4-7.

        猜你喜歡
        腦科學(xué)神經(jīng)元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        從STEM到STEAM:腦科學(xué)基礎(chǔ)及教育啟示
        腦科學(xué)在語文閱讀教學(xué)中的應(yīng)用舉隅
        《從光子到神經(jīng)元》書評
        自然雜志(2021年6期)2021-12-23 08:24:46
        神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)抑制無線通信干擾探究
        電子制作(2019年19期)2019-11-23 08:42:00
        腦科學(xué)改變教育
        商周刊(2018年16期)2018-08-14 01:51:44
        董奇:腦科學(xué)研究與未來教育
        商周刊(2018年15期)2018-07-27 01:41:22
        躍動的神經(jīng)元——波蘭Brain Embassy聯(lián)合辦公
        基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拉矯機(jī)控制模型建立
        復(fù)數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在基于WiFi的室內(nèi)LBS應(yīng)用
        基于二次型單神經(jīng)元PID的MPPT控制
        亚洲色欲色欲大片www无码| 精品日韩在线观看视频| 中国丰满熟妇av| 噜噜综合亚洲av中文无码| 亚洲国产一区二区三区,| 又爆又大又粗又硬又黄的a片| 国产精品国产三级国产a| 亚洲女同一区二区久久| 亚洲永久精品ww47| 久久久久久人妻无码| 黄片亚洲精品在线观看| 四虎精品免费永久在线| 成人午夜特黄aaaaa片男男| 最新中文字幕日韩精品| 日本成熟妇人高潮aⅴ| 内射囯产旡码丰满少妇| 日韩精品无码一区二区三区四区 | 亚洲精品无人区一区二区三区| 越南女子杂交内射bbwxz| 午夜视频在线观看一区二区小| 人妻中出中文字幕在线| 亚洲中文字幕在线爆乳 | 日本一区人妻蜜桃臀中文字幕 | 亚洲午夜久久久精品影院| 国产av在线观看91| 国产爆乳无码一区二区在线| 国产内射爽爽大片视频社区在线| 久久久精品国产av麻豆樱花| 亚洲人成网站久久久综合| 精品人妻一区二区三区四区| 国产精品成人免费视频一区| 日本高清一道本一区二区| 亚洲国产精品一区亚洲国产| 日本亚洲欧美高清专区| 午夜成人鲁丝片午夜精品| 国产亚洲欧洲aⅴ综合一区| 日本午夜伦理享色视频| 精品人妻丰满久久久a| 亚洲国产高清在线一区二区三区 | 国产亚洲精品精品精品| 一区二区三区四区在线观看日本|