可变神经元、突触模拟装置及模拟基底神经环路制造方法及图纸

一种可变神经元及突触的模拟装置，可模拟以两种不同亚型动作电位触发工作的神经元，及模拟多种以不同神经递质工作的具有不同输出特性的突触，通过两者的连接也可构成多种以不同神经递质工作的神经元模拟装置。其意义是可以通过切换选择开关来使得神经元及突触模拟装置具有不同的工作特性，可用于模拟以不同神经递质工作的多种神经元。作为应用实例，采用本发明专利技术的模拟神经元构成的模拟基底神经环路，可用于模拟基底运动神经环路对运动进行协调控制的工作机制，模拟运动神经系统对一个关节两条相互配合工作的主动肌和拮抗肌进行协调控制的工作过程。

【技术实现步骤摘要】
可变神经元、突触模拟装置及模拟基底神经环路
本专利技术涉及神经生物学领域的一种神经模拟装置，及采用该模拟装置构成的模拟网络。
技术介绍
目前采用电子电路的神经元模拟技术，一般由输入膜积分电路(用于模拟神经元的膜电位整合)、具有阈值触发的阈值触发电路(用于模拟动作电位的阈值触发，常采用电压比较器来构成)、脉冲输出电路(用于模拟轴突末梢的动作电位脉冲输出)等组成。现有神经元模拟技术以及由其构成的模拟神经网络，适合用来模拟大脑对感觉信息的输入处理和识别等工作，并可广泛用于人工智能神经网络对信息的识别和处理，也即大数据处理。但是，如果要用来模拟大脑进行复杂的信息处理，尤其是存在复杂调制的信息思维或运动信号处理，现有技术便难以做到。这是因为大脑中枢神经存在多种以不同神经递质进行工作的神经元，它们的工作机制及产生的作用是不同的，现有模拟技术没有对此进行充分考虑和模拟。另外，基底节运动神经环路是大脑用于控制机体运动的重要组成部分，该环路的一些神经核团出现问题时会导致各种运动功能异常，目前似乎尚没有对这部分神经网络的工作及其异常情况进行模拟的相关技术。申请人之前提出的2014106066977号中国本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种神经元模拟装置，包括有树突输入端、信号处理模块、和轴突输出端；作为现有技术，信号处理模块包括有膜积分电路、第一阈值触发电路和第二阈值触发电路、第一动作电位脉冲产生电路和第二动作电位脉冲产生电路；一个连接在第二动作电位产生电路输出端与树突输入端之间的反向传送通道；其特征在于：树突输入端连接到膜积分电路的输入端，膜积分电路的输出端连接到第二阈值触发电路的输入端，同时还通过一个延迟电路连接到第一阈值触发电路的输入端；第一动作电位脉冲产生电路的输出端连接到第一膜放电电路的输入端，第一膜放电电路的放电端(通过一只电阻，使得只能部分清除膜积分电路的残留电位)连接到膜积分电路的输出端；第二动作电位脉...

【技术特征摘要】
2017.10.28 CN 20171102811851.一种神经元模拟装置，包括有树突输入端、信号处理模块、和轴突输出端；作为现有技术，信号处理模块包括有膜积分电路、第一阈值触发电路和第二阈值触发电路、第一动作电位脉冲产生电路和第二动作电位脉冲产生电路；一个连接在第二动作电位产生电路输出端与树突输入端之间的反向传送通道；其特征在于：树突输入端连接到膜积分电路的输入端，膜积分电路的输出端连接到第二阈值触发电路的输入端，同时还通过一个延迟电路连接到第一阈值触发电路的输入端；第一动作电位脉冲产生电路的输出端连接到第一膜放电电路的输入端，第一膜放电电路的放电端(通过一只电阻，使得只能部分清除膜积分电路的残留电位)连接到膜积分电路的输出端；第二动作电位脉冲产生电路的输出端连接到第二膜放电电路的输入端，第二膜放电电路的放电端直接连接到膜积分电路的输出端；第二动作电位脉冲产生电路的输出端和第一动作电位产生电路的输出端共同连接到一个轴突输出电路的输入端，轴突输出电路的输出端连接到轴突输出端。2.根据权利要求1所述的一种神经元模拟装置，其特征在于：所述树突输入端用于模拟神经元的树突输入；所述信号处理模块用于模拟神经元对信号进行整合和处理的部分；所述轴突输出端用于模拟神经元的轴突输出；所述膜积分电路用于模拟对膜输入兴奋电位整合的过程；所述第一膜放电电路用于模拟低阈值动作电位触发后对轴突AIS上膜残留兴奋电位的清除动作；所述第二膜放电电路用于模拟高阈值动作电位触发后对轴突AIS、胞体和树突的膜残留兴奋电位的清除动作；所述第一阈值触发电路用于模拟神经元触发低阈值动作电位的动作，其触发阈值较低；所述第二阈值触发电路用于模拟神经元触发高阈值动作电位的动作，其触发阈值较高；所述第一动作电位脉冲产生电路用于模拟神经元触发低阈值动作电位时产生的输出脉冲；所述第二动作电位脉冲产生电路用于模拟神经元触发高阈值动作电位时产生的输出脉冲。3.一种可选择以不同神经递质工作的可变突触模拟装置，包括突触输入端、突触输出端、和突触模式选择电路；突触模式选择电路，包括一个多选一的选择开关和多个具有不同突触传递特性的突触模拟电路，通过多选一的选择开关来选择其中一个突触模拟电路接入电路进行工作。这样所述的可变突触模拟装置能够通过开关选择，模拟以不同神经递质进行工作的突触传递特性。4.根据权利要求3所述的一种可变突触模拟装置，其特征在于：所述多个具有不同突触传递特性的突触模拟电路，包括以下突触模拟电路的至少二个：⑴、Glu神经突触模拟电路，当多选一选择开关选择该项时该突触模拟电路接入突触输入端和突触输出端之间，则可变突触模拟装置相当于一个以谷氨酸能神经元工作的神经元轴突末梢的突触模拟装置，简称为谷氨酸能神经突触模拟装置或模拟Glu突触；⑵、GABA神经突触模拟电路，当多选一选择开关选择该项时该突触模拟电路接入突触输入端和突触输出端之间，则可变突触模拟装置相当于一个以GABA神经元工作的神经元轴突末梢的突触模拟装置，简称为GABA神经突触模拟装置或模拟GABA突。⑶、Ach神经突触模拟电路，当多选一选择开关选择该项时该突触模拟电路接入突触输入端和突触输出端之间，则可变突触模拟装置相当于一个以胆碱能神经元工作的神经元轴突末梢的突触模拟装置，简称为胆碱能神经突触模拟装置或模拟Ach突触。⑷、DA神经突触模拟电路，当多选一选择开关选择该项时该突触模拟电路接入突触输入端和突触输出端之间，则可变突触模拟装置相当于一个以多巴胺神经元工作的神经元轴突末梢的突触模拟装置，简称为多巴胺神经突触模拟装置或模拟DA突触。⑸、NE神经突触模拟电路，当多选一选择开关选择该项时该突触模拟电路接入突触输入端和突触输出端之间，则可变突触模拟装置相当于一个以去甲肾上腺素能神经元工作的神经元轴突末梢的突触模拟装置，简称为NE能神经突触模拟装置或模拟NE突触。5.根据权利要求4所述的一种可变突触模拟装置，其特征在于：所述Glu神经突触模拟电路，主要由一个具有突触传递STDP可塑性的突触模拟电路构成，用于模拟兴奋性氨基酸能神经尤其是Glu神经的输出特性；所述GABA神经突触模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志强，
申请(专利权)人：徐志强，
类型：发明
国别省市：广东,44