一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置

本发明涉及脑区模拟，具体是一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置。

背景技术：

1、人类大脑的各个脑区的运行机制是非常复杂而多样的，每个脑区都有不同的功能和特化的任务，这些脑区之间通过神经元之间的连接进行信息传递和协调合作，不同脑区之间还存在着密切的功能关联和相互调节，人类大脑的运行机制涉及大量的神经元和神经回路之间的复杂互动，以及神经递质的释放和信号传递过程，因此，人类大脑的运行机制是一个高度协调和复杂的系统。

2、随着神经科学的发展和对人类大脑功能的深入研究，人们对于如何模拟和理解脑区的工作原理产生了浓厚的兴趣。脉冲神经网络(spiking neural networks，snn)是一种仿生的神经网络模型，它使用离散的脉冲信号来模拟神经元之间的信息传递。虽然脉冲神经网络在一定程度上可以模拟人类大脑的一些功能，但要完全模拟人类大脑各个脑区的协同运行是一个非常复杂的任务。模拟人类大脑的协同运行首先需要从结构上进行模拟，人脑是由数十亿个神经元组成的复杂网络，不同的区域具有不同的连接结构，模拟人脑的各个脑区需要设计适应的网络结构，并根据神经科学的认知对不同脑区之间的连接和拓扑特性进行建模，然后根据大脑的生物学构成，对神经元进行模拟，模拟人脑需要考虑神经元的多样性和复杂性。

3、神经元模型应该能够准确地描述神经元的兴奋性、抑制性和递质释放过程，不同类型的神经元也需要有不同的模型和参数，人脑中的神经元之间的信息传递是通过脉冲信号实现的，在模拟中，需要考虑神经元发放脉冲的时机、频率和传递方式，以及脉冲在神经网络中的传递和加工过程。

4、模拟人类大脑各个脑区的协同运行是一个非常复杂的任务，脉冲神经网络只是其中的一种可能的模型。目前，对于人类大脑的模拟仍然面临许多挑战和限制，需要结合神经科学、计算机科学和工程等多个领域的知识，不断进行研究和探索，如何更加真实地模拟脑区的功能和特点仍是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明的技术方案是：一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，包括神经元模型，神经元模型内的神经元之间通过侧向抑制进行相互作用，神经元之间的信息传递采用突触传播的方式；

3、同步振荡器模块，同步振荡器模块能够使神经元之间的部分信号保持同步；

4、滤波器模块，滤波器模块通过滤波的方式提取出特定频率范围内的信号；

5、输出接口，通过输出接口将模拟结果输出。

6、优选的，还包括抑制性的突触，抑制性的突触用于实现神经元之间的相互作用，当某个神经元发放脉冲时，抑制性的突触抑制附近的神经元发放脉冲。

7、优选的，还包括突触传播模块，突触传播模块包括输入神经元的突触传递电路和输出神经元的突触接收电路。

8、优选的，同步振荡器模块中的振荡电路由rc电路或lc电路组成，同步振荡器模块的输入是来自其他神经元的振荡信号。

9、优选的，滤波器模块用于对输入信号进行频率或幅度的选择性滤波，滤波器模块模拟神经元对特定频率或强度的敏感性，滤波器模块的输入是来自其他模块或外部环境的信号。

10、优选的，输出接口输出多种形式的信号，包括电压变化或者数字信号。

11、本发明通过改进在此提供一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

12、本发明通过一组神经元的侧向抑制、突触传播、同步振荡器、滤波器和输出接口的相互配合形成一种脑区模拟装置，该脑区模拟装置能够更加真实地模拟脑区的生物学功能和特点；同时，该脑区模拟装置的应用将有助于人们更好地理解脑区的工作原理，进一步推动神经科学的发展和人工智能的研究。

技术特征：

1.一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，其特征在于：包括神经元模型，所述神经元模型内的神经元之间通过侧向抑制进行相互作用，所述神经元之间的信息传递采用突触传播的方式；

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，其特征在于：还包括抑制性的突触，所述抑制性的突触用于实现神经元之间的相互作用，当某个神经元发放脉冲时，所述抑制性的突触抑制附近的神经元发放脉冲。

3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，其特征在于：还包括突触传播模块，所述突触传播模块包括输入神经元的突触传递电路和输出神经元的突触接收电路。

4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，其特征在于：所述同步振荡器模块中的振荡电路由rc电路或lc电路组成，所述同步振荡器模块的输入是来自来自经过突触传播的一系列信号，经过振荡模块合成具有特定生物信息表征的信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，其特征在于：所述滤波器模块用于对输入信号进行频率或幅度的选择性滤波，所述滤波器模块模拟神经元对特定频率或强度的敏感性，所述滤波器模块的输入是来自其他模块的信号。

6.根据权利要求5所述的一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，其特征在于：所述输出接口输出多种形式的信号，包括电压变化或者数字信号。

技术总结
本发明涉及脑区模拟技术领域，具体是一种基于脉冲神经元的脑区模拟装置，包括神经元模型，神经元模型内的神经元之间通过侧向抑制进行相互作用，神经元之间的信息传递采用突触传播的方式；同步振荡器模块，同步振荡器模块能够使神经元之间的振荡信号保持同步；滤波器模块，滤波器模块通过滤波的方式提取出特定频率范围内的信号；本发明通过一组神经元的侧向抑制、突触传播、同步振荡器、滤波器和输出接口的相互配合形成一种脑区模拟装置，该脑区模拟装置能够更加真实地模拟脑区的生物学功能和特点；同时，该脑区模拟装置的应用将有助于人们更好地理解脑区的工作原理，进一步推动神经科学的发展和类脑计算的研究。

技术研发人员：马娜,王卫东,许燕,曲宝林,廖汪丹,蔡定坤,刘镕珲,李德滏,刘昶月
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22