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生物神经元

上次更新于 Dec 17, 2022 编辑源文件

生物神经元

神经元在结构上由细胞体、树突、轴突和突触4部分组成:

突触使神经细胞的膜电位发生变化,且电位的变化是可以累加的,单个神经元可以与多达上千个其他神经元的轴突末梢形成突触连接,接受从各个轴突传来的脉冲输入。这些输入可到达神经元的不同部位,输入部位不同,对神经元影响的权重也不同。输入部位不同,该神经细胞膜电位是它所有突触产生的电位总和,当该神经细胞的膜电位升高到超过一个阈值时,就会产生一个脉冲,从而总和的膜电位直接影响该神经细胞兴奋发放的脉冲数。

神经元的信息是宽度和幅度都相同的脉冲串,若某个神经细胞兴奋,其轴突输出的脉冲串的频率就高;若某个神经细胞抑制,其轴突输出的脉冲串的频率就低,甚至无脉冲输出。因此,突触可以分为兴奋性和抑制性两种,兴奋性的突触可能引起下一个神经细胞兴奋,抑制性的突触使下一个神经细胞抑制。脉冲的传递是正向的,不允许逆向传播。另外,突触传递信息需要一定的延迟

我们可以概括出生物神经网络的假定特点:

  1. 每个神经元都是一个多输入单输出的信息处理单元;
  2. 神经元输入分兴奋性输入抑制性输入两种类型;
  3. 神经元具有空间整合特性阈值特性
  4. 神经元输入与输出间有固定的时滞,主要取决于突触延搁。

# 抽象的生物神经结构:

我们可以把一个神经元想象成一个水桶,这个水桶侧边接着很多条水管(神经末梢),水管既可以将桶里的水输出去(抑制性),也可以将其他水桶的水输进来(兴奋性)。当桶里的水达到一个高度时,就会通过另一条管子(轴突)将水输送出去。由于水管的粗细不同,对桶里的水的影响程度(权重)也不同。水管对水桶里的水位的改变(膜电位)自然就是这些水管输水量的累加。当然,这样来理解并不是很完美,因为神经元中的信号是采用一个个脉冲串的离散形式,而这里的水则是连续的。