腦認知與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

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1、專題二腦認知與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)分布神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)和功能神經(jīng)沖動的傳遞人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習系統(tǒng)工作原理應(yīng)用生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)通訊是在神經(jīng)系統(tǒng)，或神經(jīng)元與效應(yīng)器間傳遞信息的一種方式神經(jīng)系統(tǒng)的功能控制和調(diào)節(jié)其它系統(tǒng)的活動，使人體成為一個有機的整體維持機體與外環(huán)境間的統(tǒng)一人類神經(jīng)系統(tǒng)不僅適應(yīng)環(huán)境，還能主觀改造世界神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)分布中樞部周圍部腦脊髓31對脊神經(jīng)12對腦神經(jīng)內(nèi)臟神經(jīng)交感神經(jīng)副交感神經(jīng)Ⅰ嗅神經(jīng)感覺性Ⅱ視神經(jīng)感覺性Ⅲ動眼神經(jīng)運動性Ⅳ滑車神經(jīng)運動性Ⅴ三叉神經(jīng)混合性Ⅵ展神經(jīng)運動性Ⅶ面神經(jīng)混合性Ⅷ前庭蝸神經(jīng)感覺性Ⅸ舌咽神經(jīng)混合性Ⅹ迷走神經(jīng)混合性

2、Ⅺ副神經(jīng)運動性Ⅻ舌下神經(jīng)運動性連于中腦連于延髓連于腦橋連于端腦連于間腦十二對腦神經(jīng)名稱、性質(zhì)植物神經(jīng)系統(tǒng)及其對內(nèi)臟的調(diào)節(jié)又稱自主神經(jīng)系統(tǒng)或植物神經(jīng)系統(tǒng)。內(nèi)臟神經(jīng)系統(tǒng)交感神經(jīng)副交感神經(jīng)副交感神經(jīng)交感神經(jīng)包括中樞部周圍部交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)的功能器官交感神經(jīng)副交感神經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)心跳加快加強、皮膚及內(nèi)臟血管收縮，血壓升高心跳減慢減弱，血壓降低呼吸系統(tǒng)呼吸道平滑肌舒張呼吸道平滑肌收縮消化系統(tǒng)胃腸平滑肌的活動減弱括約肌收縮加強胃腸平滑肌的活動，括約肌舒張眼瞳孔擴大瞳孔縮小汗腺分泌增加不受副交感神經(jīng)支配代謝，內(nèi)分泌糖原分解，腎上腺髓質(zhì)分泌增加胰島素分泌增加，糖原合成增

3、加（一）神經(jīng)元與神經(jīng)傳導神經(jīng)系統(tǒng)中擔負神經(jīng)傳導的基本結(jié)構(gòu)和功能單位是神經(jīng)細胞，即神經(jīng)元神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)組成細胞體、樹突與軸突神經(jīng)元通過以下途徑完成信號傳導神經(jīng)沖動(nerveImpulse)突觸傳遞(synapsetransmission)神經(jīng)元的基本構(gòu)造樹突與軸突樹突軸突短而分支長/末端有分支（人的可長達1m，鯨可達10m）無髓鞘有髓鞘（外面包著充滿磷脂的髓鞘）接受和傳入刺激傳出神經(jīng)沖動神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)神經(jīng)元細胞體突起樹突軸突膝跳反射實際上是兩個神經(jīng)元細胞分別聯(lián)系著感受器（肌索）、效應(yīng)器（橫紋?。┩挥|軸突的末梢分支，是神經(jīng)元傳出神經(jīng)沖動的終端;突觸組成：突觸前膜、

4、突觸間隙、突觸后膜信息通過突觸在神經(jīng)元之間傳遞，突觸是神經(jīng)細胞和接受神經(jīng)信號的細胞之間的連接處（二）神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導神經(jīng)沖動靜息電位(restingpotential)神經(jīng)纖維處于靜息狀態(tài)時，存在外正內(nèi)負的電位差。動作電位(actionpotential)神經(jīng)纖維受到足夠強的刺激，Na+通道完全開放，膜電位提高到最高值。神經(jīng)沖動(nerveimpulse)動作電位沿神經(jīng)纖維向遠端傳播，使整個神經(jīng)纖維依次興奮。（1）靜息電位神經(jīng)元在靜息狀態(tài)時，即未接受刺激，未發(fā)生神經(jīng)沖動時，細胞膜內(nèi)積聚負電荷，細胞膜外積聚著正電荷，膜內(nèi)外存在著－70mV電位差；細胞膜上存

5、在的Na+,K+—ATP泵是造成靜息電位的原因之一動作電位坐標圖當神經(jīng)細胞受到刺激時，細胞膜的透性急劇變化，大量正離子（主要是Na+）由膜外流向膜內(nèi)，使膜兩側(cè)電位從－70mV,一下子跳到+35mV，這就是動作電位。動作電位的產(chǎn)生，意味神經(jīng)沖動的產(chǎn)生。(2)動作電位動作電位傳播特點“全或無”刺激強度不夠，不產(chǎn)生動作電位；刺激達到或超過有效強度（閾值），動作電位恒定為+35mV?？焖佼a(chǎn)生與傳播產(chǎn)生僅需1ms；從刺激點向兩側(cè)傳播，速度可達100m/S。不應(yīng)期產(chǎn)生動作電位需1ms；恢復到原來靜息電位狀態(tài)3－5ms；受刺激后直至恢復到靜息電位狀態(tài)，總共4－6ms這段時

6、間內(nèi)，神經(jīng)細胞對新的刺激無反應(yīng)，稱為不應(yīng)期。神經(jīng)沖動沿著軸突,基本上都是按照引起鄰段發(fā)生動作電位方式向遠端傳播，到了突觸的地方，如何跨越兩層細胞膜之間的空隙，傳向后一個細胞?（3）神經(jīng)沖動在突觸的傳導跨越細胞間隙傳導神經(jīng)沖動的兩種方式電突觸化學突觸膜間間隙2nm20nm傳導電位神經(jīng)遞質(zhì)逆向可以不可以常見于低等動物高等動物（蚯蚓、蝦、海參等）(脊椎動物，人體)☆神經(jīng)遞質(zhì)：突觸處釋放化學物質(zhì)，可與突觸后細胞膜受體特異結(jié)合☆如：乙酰膽堿、正腎上腺素、?－氨基丁酸、5－羥色胺☆神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前細胞釋放，通過受體作用于突觸后細胞，引起突觸后細胞的反應(yīng)（4）神經(jīng)遞質(zhì)

7、及其效應(yīng)二、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習系統(tǒng)模擬人類實際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學方法稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)T.Koholen的定義：“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由具有適應(yīng)性的簡單單元組成的廣泛并行互連的網(wǎng)絡(luò)，它的組織能夠模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)對真實世界物體所作出的交互反應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)辨識模式識別智能控制等領(lǐng)域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習系統(tǒng)框圖基本原理輸入部接收外來的輸入樣本X，由訓練部進行網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)W調(diào)整，然后由輸出部輸出結(jié)果在此過程中，期望的輸出信號（或真值）可以作為教師信號輸入，由該教師信號與實際輸出進行比較，產(chǎn)生的誤差去控制修改權(quán)系數(shù)W腦/脊髓感覺纖維信息功能反應(yīng)運動纖維感覺運動神經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)學習系統(tǒng)的組成比較神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學

8、習系統(tǒng)傳入信號刺激樣本神經(jīng)中樞感受器輸入部腦/脊髓/