Принципы кодирования информации в нервной системе
Сегодня можно говорить о нескольких принципах кодирования в нейронных сетях. Одни из них достаточно просты и характерны для периферического уровня обработки информации, другие — более сложны и характеризуют передачу информации на более высоких уровнях нервной системы, включая кору.
Одним из простых способов кодирования информации признается специфичность рецепторов, избирательно реагирующих на определенные параметры стимуляции, например колбочки с разной чувствительностью к длинам волн видимого спектра, рецепторы давления, болевые, тактильные и др.
Другой способ передачи информации получил название частотного кода. Наиболее явно он связан с кодированием интенсивности раздражения. Частотный способ кодирования информации об интенсивности стимула, включающего операцию логарифмирования, согласуется с психофизическим законом Г. Фехнера о том, что величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.
Однако позже закон Фехнера был подвергнут серьезной критике. С. Стивене на основании своих психофизических исследований, проведенных на людях с применением звукового, светового и электрического раздражения, взамен закона Фехнера предложил закон степенной функции. Этот закон гласит, что ощущение пропорционально показателю степени стимула, при этом закон Фехнера представляет лишь частный случай степенной зависимости.
Анализ передачи сигнала о вибрации от соматических рецепторов показал, что информация о частоте вибрации передается с помошью частоты, а ее интенсивность кодируется числом одновременно активных рецепторов.
В качестве альтернативного механизма к первым двум принципам кодирования — меченой линии и частотного кода — рассматривают также паттерн ответа нейрона. Устойчивость временного паттерна ответа — отличительная черта нейронов специфической системы мозга. Система передачи информации о стимулах с помощью рисунка разрядов нейрона имеет ряд ограничений. В нейронных сетях, работающих по этому коду, не может соблюдаться принцип экономии, так как он требует дополнительных операций и времени по учету начала, конца реакции нейрона, определения ее длительности. Кроме того, эффективность передачи информации о сигнале существенно зависит от состояния нейрона, что делает данную систему кодирования недостаточно надежной.
Идея о том, что информация кодируется номером канала, присутствовала уже в опытах И.П. Павлова с кожным анализатором собаки. Вырабатывая условные рефлексы на раздражение разных участков кожи лапы через «касалки», он установил наличие в коре больших полушарий соматотопической проекции. Раздражение определенного участка кожи вызывало очаг возбуждения в определенном локусе соматосенсорной коры. Пространственное соответствие места приложения стимула и локуса возбуждения в коре получило подтверждение и в других анализаторах: зрительном, слуховом. Тонотопическая проекция в слуховой коре отражает пространственное расположение волосковых клеток кортиевого органа, избирательно чувствительных к различной частоте звуковых колебаний. Такого рода проекции можно объяснить тем, что рецепторная поверхность отображается на карте коры посредством множества параллельных каналов — линий, имеющих свои номера. При смещении сигнала относительно рецепторной поверхности максимум возбуждения перемещается по элементам карты коры. Сам же элемент карты представляет локальный детектор, избирательно отвечающий на раздражение определенного участка рецепторной поверхности. Детекторы локальности, обладающие точечными рецептивными полями и избирательно реагирующие на прикосновение к определенной точке кожи, являются наиболее простыми детекторами. Совокупность детекторов локальности образует карту кожной поверхности в коре. Детекторы работают параллельно, каждая точка кожной поверхности представлена независимым детектором.
Сходный механизм передачи сигнала о стимулах действует и тогда, когда стимулы различаются не местом приложения, а другими признаками. Появление локуса возбуждения на детекторной карте зависит от параметров стимула. С их изменением локус возбуждения на карте смещается. Для объяснения организации нейронной сети, работающей как детекторная система, Е.Н. Соколов предложил механизм векторного кодирования сигнала.
Принцип векторного кодирования информации впервые был сформулирован в 50-х годах шведским ученым Г. Йохансоном, который и положил начало новому направлению в психологии — векторной психологии. Г. Йохансон основывался на результатах летапьного изучения восприятия движения. Он показал, что если две точки на экране движутся навстречу друг другу — одна по горизонтали, другая по вертикали, — то человек видит движение одной точки по наклонной прямой. Для объяснения эффекта иллюзии движения Г. Йохансон использовал векторное представление. Движение точки рассматривается им как результат формирования двухкомпонентного вектора, отражающего действие двух независимых факторов (движения в горизонтальном и вертикальном направлениях). В дальнейшем векторная модель была распространена им на восприятие движений корпуса и конечностей человека, а также на движение объектов в трехмерном пространстве. Е.Н Соколов развил векторные представления, применив их к изучению нейронных механизмов сенсорных процессов, а также двигательных и вегетативных реакций.
Векторная психофизиология — новое направление, ориентированное на соединение психологических явлений и процессов с векторным кодированием информации в нейронных сетях.
При подготовке этой работы были использованы материалы с сайта studentu
Другие работы по теме:
Штрих-код на страховом полисе
Штриховое кодирование как элемент общемирового процесса стандартизации широко используется в самых разных областях человеческой деятельности. Теперь очередь дошла и до страхового бизнеса и, в частности, до российских региональных страховых компаний.
Интегральное восприятие
1. Окружающий мир имеет для нас колоссальную информационную избыточность, в то же время у человека явная ограниченность каналов ввода информации в мозг. Чтобы разрешить это противоречие
Темперамент
Теория и классификация темперамента. Физиологическая основа темперамента. Свойства различных типов темперамента.
Общероссийские классификаторы
Реферат по дисциплине «Управление качеством» по теме : « Общероссийские классификаторы С развитием информационных технологий приобрели акту-альность методы классификации и кодирования информации. В бывшем СССР существовали довольно хорошая научно-методическая база и широкая система классификаторов техни-ко-экономической информации.
Влияние алкоголя на нервную систему Содержание в крови
Алкоголь из желудка попадает в кровь через две минуты после употребления. Кровь разносит его по всем клеткам организма. В первую очередь страдают клетки больших полушарий головного мозга. Ухудшается условно-рефлекторная деятельность человека, замедляется формирование сложных движений, изменяется соотношение процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе.
Строение периферической и центральной нервной системы
Нервная система как совокупность анатомически и функционально связанных между собой нервных клеток с их отростками. Строение и функции центральной и периферической нервной системы. Понятие миелиновой оболочки, рефлекса, функций коры головного мозга.
Глютаминовая кислота
Глутаминовая кислота является нейромедиатором, передающим импульсы в центральной нервной системе. Эта аминокислота играет важную роль в углеводном обмене и способствует проникновению кальция через гематоэнцефалический барьер.
Виды предпринимательской деятельности
Общероссийский классификатор видов экономической деятельности (ОКВЭД) входит в состав Единой системы классификации и кодирования технико - экономической и социальной информации (ЕСКК) Российской Федерации.
Разработка функциональной схемы конечного автомата
Алгоритм работы автомата Мили в табличном виде. Графический способ задания автомата. Синтез автомата Мили на Т-триггерах. Кодирование состояний автомата. Таблицы кодирования входных и выходных сигналов. Таблица переходов и выходов абстрактного автомата.
UNIX-время
Эта статья о формате кодирования времени; об утилите см.: time (Unix). Для термина «Time» см. другие значения. UNIX-время POSIX-время (англ. Unix time) — система описания моментов во времени, принятая в UNIX и других POSIX-совместимых операционных системах.
Хаффман, Дэвид
Дэвид Хаффман (англ. David Albert Huffman; 9 августа 1925(19250809), Альянс, Огайо — 7 октября 1999, Санта-Крус, Калифорния) — первопроходец в сфере теории информации.
Информационная цепь и роль канала в ней
Информационным называют процесс, возникающий в результате установления связи между двумя объектами материального мира: источником. или генератором информации и ее приемником, или получателем.
Кодирование информации
Основные понятия и определения кодирования информации. Кодовая комбинация и ее длина. Классификация кодов по различным признакам, способы их представления, назначение. Представление в виде кодовых деревьев или многочленов, матричное и геометрическое.
Алгоритм сжатия исторической информации
Обработку больших объемов информации с помощью компьютера нельзя эффективно организовать только путем совершенствования технических средств - увеличивая объемы памяти, сокращая время обращения к внешним носителям и т.д.
Предмет и структура информатики
Б.В.Соболь Термин информатика получил распространение с середины 80-х гг. прошлого века. Он состоит из корня inform - «информация» и суффикса matics
Кодирование звуковой информации
Презентация по теме Кодирование и обработка звуковой информации. Звук – это волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем громче звукЧем больше частота, тем больше тон.
Теория кодирования в среде MATLAB
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Владимирский Государственный Университет
Кодирование текстовой информации
Кодирование текстовой информации Начиная с конца 60-х годов, компьютеры все больше стали использоваться для обработки текстовой информации, и в настоящее время основная доля персональных компьютеров в мире (и большая часть времени) занята обработкой именно текстовой информации. Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию.
Лабораторная работа по Информатике
Лабораторная работа № 1.1 Цель работы Научиться измерять информацию, решать задачи на определение количества и объема информации. Ход работы Задание № 1
Билеты на экзамен по биологии 9 класс
Билет №1 Клетка, и её строение, химический состав жизненные свойства клетки. Тест «Размножение». Билет №2 Организм – единое целое. Ткани и органы, системы органов.
Болезни нервной системы птиц
Парезы и параличи нервов. Об исследованиях функции периферической центральной нервной системы у диких и декоративных птиц данных недостаточно. Клинические симптомы большинства заболеваний неспецифичны.
Билеты на экзамен по биологии 9 класс
Билет №1 Клетка, и её строение, химический состав жизненные свойства клетки. Тест «Размножение». Билет №2 Организм – единое целое. Ткани и органы, системы органов.
Камилло Гольджи
Гольджи, Камилло (Golgi, Camillo) (1844?–1926), итальянский гистолог, удостоенный в 1906 Нобелевской премии по физиологии и медицине (совместно с С.Рамон-и-Кахалем) за разработку гистологических методов исследования нервной системы.