grad-green grad-gray grad-blue grad-red grad-pink grad-purple grad-yellow
Нести помощь людям

Вход на сайт

Импульсация

Краткое описание: 
Сазонов В.Ф. Импульсация [Электронный ресурс] // Кинезиолог, 2009-2017: [сайт]. Дата обновления: 06.03.2017. URL: http://kineziolog.su/content/impulsatsiya (дата обращения: __.__.201_). _«Импульсация» – это оригинальная имитационная интерактивная учебная компьютерная программа, или симулятор, для демонстрации работы нейросети (нейроцентра) в динамике. Она наглядно показывает движение возбуждения по нервным связям. Представлены скрины образцов нейросетей, созданных с помощью этой программы доцентом В.Ф. Сазоновым и под его руководством на кафедре биологии Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина. Программа позволяет создавать динамические модели нейросетей различного типа для учебного процесса по физиологии нервной системы. Компьютерная программа-симулятор «Импульсация» доступна для бесплатного скачивания. Также дана ссылка на онлайн-версию программы, где можно прямо на сайте impulsation.ru создавать собственные визуализированные модели нейросетей.

Импульсация в нервной системе

«Импульсация» – это имитационная интерактивная компьютерная программная модель нейросети (нейроцентра), или симулятор. Она показывает в динамике работу связанных между собой нейронов.

Ещё об этой программе можно посмотреть здесь: «Импульсация» - компьютерная учебная модель нервного центра (нейросети)

Это первая из серии программ проекта "Импульсация" по имитационному моделированию основных принципов работы нейросетей и нейроцентров от компании «Три-В» .

Рис. 1. Латеральное торможение. Скрин-шот динамической модели серии "Импульсация".Цели:

  • Компьютерная имитация работы нервного центра и/или нейронного ансамбля

  • Наглядная визуальная демонстрация работы нейронов в нейроцентре

  • Оценка в динамике возможностей нейронных ансамблей с различной заданной структурой

  • Демонстрация свойств нейроцентров и их механизмов

  • Демонстрация результатов интерактивного воздействия исследователя на нейроцентр

Рисунки (скрины)

Рисунки справа демонстрируют, как выглядят модели нейросетей разного типа и в разных состояниях: Рис. 2. Латеральное торможение. Скрин-шот динамической модели серии "Импульсация". В сравнении с рис. 1 можно увидеть, что нейроны находятся в других функциональных состояниях.

На первом (верхнем) рисунке - более раннее состояние нейросети, симулирующей латеральное торможение. Переход цвета от синего к красному обозначает возбуждение нейронов. Голубой цвет обозначает торможение. Верхний нейрон - пейсмейкер, задающий ритм импульсации. Нейросеть трансформирует первоначальный ритм  и создаёт собственный паттерн потока возбужджения, идущего сверху вниз.

На втором рисунке - более позднее состояние той же нейросети. Хорошо видно, что нейроны находятся в иных состояниях, по сравнению с верхним рисунком. Нижний ряд нейронов ясно отражает проявление латерального торможения: повышенное возбуждение крайних нейронов в ряду и пониженное - медиально расположенных. Считается, что именно таким способом за счёт латерального торможения происходит контрастирование контуров сенсорного образа в реальных нейросетях.

Рис. 3. Модель части ноцицептивной системы. Внизу: справа - болевой вход (ноцицептивный нейрон), слева - тормозный антиноцицептивный нейрон.Имитационная динамическая модель нейросети,  в которой реализуется латеральное торможение, создана уже на втором интерактивном практическом занятии студентами 1 курса приблизительно за 1 час. Но чтобы увидеть её в динамике, придётся построить её в программе "Импульсация", доступной для бесплатного скачивания внизу страницы. Правда, конкретные приведённые здесь рисунки созданы с помощью модифицированной программы "Импульсация-01", усовершенствованной фирмой-изготовителем «Три-В» по заказу Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина.

На третьем рисунке представлена модель части ноцицептивной системы с элементом антиноцицептивной подсистемы (слева), вызывающей торможение болевой чувствительности на входе. Пояснения смотрите тут: Пояснения к динамической модели ноцицептивной системы

Рис. 4. Динамическая симуляция (имитация) концептуальной схемы рефлекторной дуги Е.Н. Соколова. Слева - сенсорный вход из 5 рецепторов, на которые воздействуют 2 раздражителя (№39 вверху слева и №36 внизу справа). Справа - эфферентный выход в виде 5 эффекторов (№28-32). Возбуждение нейронов показано их переходом от синего цвета к красному. Хорошо видно, что возбуждение образует в нейросети узор - паттерн.На четвёртом рисунке имитирована  концептуальная схема рефлекторной дуги Е.Н. Соколова. В отличие от классической неанимированной схемы в нашей динамичной модели прекрасно видно само движение нервного возбуждения от рецепторов до эффекторов.

На пятом (нижнем) рисунке имитирована имитация  концептуальной рефлекторной дуги Е.Н. Соколова. Чтобы увидеть её в динамике, кликните на зелёный рисунок внизу.

Заложенные в симуляторе «Импульсация»  первичные принципы: 

  • Пороговый принцип возникновения нервных импульсов

  • Принцип суммации возбуждения

  • Принцип положительной обратной связи

  • Принцип отрицательной обратной связи

Рис. 5. Анимированное изображение динамической модели концептуальной схемы рефлекторной дуги Е.Н. Соколова. Прмерно так она выглядит в динамике. Этот рисунок можно назвать "симуляцией симуляции", т.к. он не является действующей моделью, а лишь её имитацией. Проявившиеся вторичные принципы:

  •  Принцип трансформации ритма
  • Принцип самоограничения самовозбуждения 
  • Необходимость дивергенции и конвергенции возбуждения

Как скачать бесплатную компьютерную программу "Импульсация" и пользоваться ей:

1. Кликните на прикреплённый ниже файл "iconimpulsatiom_win.zip (9 Мб) Версия для Windows"

2. Выберите опцию "Сохранить файл"

3. Сохраните его в своей подходящей папке

4. Кликните на этот файл, сохранённый в вашей папке  (он заархивирован в этот момент)

5. Выберите опцию "Извлечь из архива"

6. После извлечения из архива кликните на запускающий файл "impulsationStart"

7. Программа заработает, и вы увидите пульсирующий кружок - изображение нейрона-пейсмейкера, автоматически задающего ритм импульсации.

Не спешите использовать этот нейрон в качестве водителя ритма. Сначала создайте свой собственный нейронный ансамбль. Для этого вначале воспользуйтесь опцией "Нейрон". Кликайте на свободное пространство - и там будет появляться кружок, изображающий нейрон. Наделайте нужное вам количество нейронов. Потом переходите к опции "Синапс". Кликайте сначала на нейрон, от которого должен пойти аксон на воспринимающий нейрон, а затем на воспринимающий нейрон. Между этими двумя нейронами появится возбуждающая связь. Таким способом вы можете создавать связи между любыми нейронами в своём нейронном ансамбле.

Если хотите создать тормозные связи, то выберите опцию "Тормозный синапс" и связывайте нейроны попарно тормозными связями.

Затем вы можете проверить, как работает собранная вами нейронная система. Для этого перейтите в опцию "Стимуляция". Выберите нейрон и кликайте на него. Каждый ваш клик будет вызывать в нём рождение "нервного импульса".

После того как ваш "нейронный ансамбль" будет собран, можете соединить с ним нейрон-пейсмейкер. Начнётся процесс автоматической импульсации.

Для того чтобы посмотреть характеристики любого нейрона и изменить веса его синаптических связей, воспользуйтесь опцией  "Выбор нейрона". Кликните на эту опцию, а затем на любой выбранный вами нейрон. В окошке слева с обозначением"Синапсы" вы сможете менять силу синаптических контактов этого нейрона.

Хочу предупредить, что версию "Импульсации" для Linux сможет запустить только тот, кто разбирается в Linux. Так что "чайникам" подойдёт только версия для Windows. Или им придётся обращаться за помощью к "линуксоидам", умеющим пользоваться Линуксом и запускать в нём приложения.

Пример "Импульсация" в Интернете

Ознакомиться с демонстрационной упрощённой веб-версией, работающей прямо в браузере, можно тут: "Импульсация-онлайн". Не забудьте дать разрешение на работу скриптов и смело кликайте всеми тремя кнопками мышки. создавая собственные модели нейросетей.

 Левая кнопка умеет делать три разных действия - создаёт нейрон, выделяет его и задаёт нервные импульсы. Правая кнопка - удаляет нейрон и все его связи. Средняя кнопка (колёсико) - создаёт связи между нейронами. Нейроны можно к тому же перетаскивать, прижав нужный нейрон левой кнопкой мышки.

На рисунке справа представлен снимок с экрана (принт-скрин), показывающий результат работы одной из первых версий онлайн-программы. Две цепочки нейронов, замкнутые в кольца, образуют "осциллятор", самоподдерживающий единожды запущенный процесс движения возбуждения. Возбуждение по более длинной цепи приходит к общему нейрону с небольшим смещением по времени, за счёт этого происходит пространственно-временная суммация возбуждения - и начинается новый цикл движения возбуждения по двум кольцевым путям.

Вы легко можете самостоятельно построить такой же осциллятор. Для этого откройте онлайн-симулятор Импульсация и постройте в нём точно такую же сеть нейронов, состоящую из входа и двух колец, какая изображена на данном рисунке. Простимулируйте нейрон входа (вверху слева) - и осциллятор заработает!

Проект "Импульсация-онлайн"

Очередной проект серии "Импульсация" в онлайне, который разрабатывается компанией «Три-В», размещён на отдельном сайте, который так и называется: Impulsation.ru

Сейчас - это просто инструмент для наглядного интерактивного обучения, предназначенный для демонстрации студентам и школьникам в динамике принципов работы нервных структур: нейронов, нейросетей и нейроцентров.
А в будущем - не исключается даже создание искусственного разума онлайн.

Создание собственной модели нейросети онлайн

В данном проекте нейросеть - это совокупность связанных между собой нейронов.

Любой посетитель сайта impulsation.ru может поиграть в создание своей собственной нейросети, если нажмёт расположенную на страничке справа опцию: "Создать новую модель". ;) Наделайте на открывшемся белом поле зелёных кружочков (квазинейронов) левой кнопкой мыши, а потом свяжите их между собой, кликая на колёсико (среднюю кнопку) мыши - вот и получите свою собственную модель нейросети. Не забудьте назвать её и сохранить, нажав на опцию "Сохранить" в самом низу странички.

Если же вы сделаете подряд несколько кликов на любой нейрон в своей модели, то он возбудится (покраснеет) и передаст возбуждение на связанные с ним другие нейроны. И возбуждение побежит по сети по имеющимся в ней нервным связям. Это тоже будет наглядно видно по покраснению возбуждённых нейронов.

Возбуждая созданную вами собственную модель нейросети, вы сможете воочию увидеть именно процесс движения возбуждения по нейронам, а не только структуру нейросети. Вы сможете увидеть, чем предопределяется путь движения нервного возбуждения по нейронным сетям.

Теоретические основы:

Биомоделирование

Шерозия Г.А.- д.ф.м.н., Шерозия М.Г. – к.б.н. Человеческий разум, рожденный в сетях искусственных логических элементов – введение в проект создания нового человека.

Математические модели нейронных систем

© 2014-2017 Сазонов В.Ф. © 2014-2016  kineziolog.bodhy.ru, © 2016-2017  kineziolog.su,

Прикрепленный файлРазмер
Oscillator2.png133.22 КБ
ConceptArcImp.JPG58.58 КБ
ImpSokolovArc1.gif140.46 КБ
ImpSokolovArc2.gif101.44 КБ
impulsation_pres.odp265.14 КБ
impulsation_pres.pps283.5 КБ
прикреплённый файл: 
Ваша оценка: 
Ваша оценка: Нет
4
Средняя: 4 (4 проголосовавших)