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神经元数学导论。 (英语) 兹伯利0587.92010

剑桥数学生物学研究, 6. 剑桥等:剑桥大学出版社。十五、 175 p.hbk:27.50英镑;$49.50; pbk:9.95英镑;$17.95 (1986).
这本优秀的小书的标题令人误解。本书的大部分内容都是介绍和应用作者提出的简单神经元模型。本文对数学方法进行了回顾,这些方法主要是在本科生工程水平上进行的,便于实现这一目的。然而,它们并不是这项工作的核心。
本主题旨在揭示神经元的频率响应特性,并表明神经网络可以支持稳定的同步放电模式。重点是定时器的频率(相位)信息。这是在一个模型的帮助下完成的,即电压控制振荡器神经元(VCON),它描述了神经元的放电阶段。一开始就假设神经元负责处理频率或相位信息。然后介绍了一个VCON模型,它由两个主要部分组成:电压控制振荡器和化学突触的电路模拟。VCON类似于神经元的弛豫振荡模型。然而,它更容易分析,因为它精确地表示相位,同时避免了渐近近似。
总结本书内容的最佳方法是遵循导言中提供的逐章摘要。第一章涉及基本电路理论。特别重要的是对电压控制振荡器和使用它的某些基本电路的讨论。
第2章描述了神经元及其一些类似电路的生理学。其中包括Hodgkin-Huxley和FitzHugh-Nagumo车型。它们代表了神经元建模的传统方法,因为它们同时考虑了神经元膜电位的振幅和相位。第二章首先介绍了VCON。
第三章讨论时钟的一些数学方面。特别是,研究表明,电压控制振荡器电路与用于解释生物节律的简单时钟非常相似。还介绍了相位重置实验。最后,我们展示了简单的时钟与神经元的关系。
第4章讨论锁相反馈电路,并为检查神经网络中的锁相提供背景信息。采用旋转矢量法对锁相环进行了分析。结果表明,VCON是一个锁相环。然后应用旋转矢量法描述VCON对外部振荡强迫的稳定响应。该方法还显示了如何构造一个类能量函数,其最小值对应于VCON的稳定响应。
第五章对几个小型神经网络进行了建模和分析。其中包括控制呼吸和显示节律分裂的网络。数值模拟和旋转矢量法用于确定这些小网络中的锁相行为。
第6章和第7章探讨了大型神经网络。第6章描述了神经网络中的动作电位分布和第7章锁相分布。这些网络以各种有趣而复杂的方式响应外部刺激。Hopfield等人研究了能量表面,以阐明开关神经元网络和类Ising网络的响应。
在第7章中,我们证明了能量函数可以与电振荡器网络的锁相相关联。能量表面方法可以解释大脑部分的稳定放电模式,以代表其短期记忆和行为反应。VCON网络具有丰富的稳定点火模式,可以存储和处理相位信息。
心理学家以有趣的方式使用了类似能量的表面。亥姆霍兹、弗洛伊德和荣格的工作说明了他们的影响。神经网络的稳定锁相响应可以用刺激-响应表面来表示,并且这种联系允许讨论网络的心理学。
审核人:H.赫希

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