Рівнева організація моделі нейропсихологической системи

Незважаючи на наявність відомих теоретичних і прикладних розробок по темі моделювання в нейрофізіології і психології, поки що відсутні кошти, що дозволяють працювати з моделлю одночасно на різних рівнях організації від математичного змісту "нейрона" до цілісної системи організму і навколишнього його середовища. Це положення дозволяє виправити нова версія програми моделювання NPS 2.0, яка дає можливість проводити аналіз, зміна структури і поточного стану моделі на трьох рівнях математичному, динамічному і загальносистемному.

Перший з цих рівнів є математичною основою моделі. Це штучний замінник біологічного субстрату організму, утворений з математичних об`єктів. Наступні два рівні відтворюють властивості відповідно нейрофизиологического і поведінкового рівнів реальних нейропсихологічних систем. Ці рівні є вторинними моделями. Вони утворені з математичних моделей нейронів і зв`язків між ними, які в цілому характеризуються вже не математичними властивостями, а специфічними особливостями динаміки нейронів і їх взаємозв`язків.

Розробка математичного рівня була заснована на виділенні тих властивостей нейронів, які визначають їх як функціональні одиниці нервової системи, що забезпечують переробку інформації в системі в цілому. Такі властивості відтворюються в багатьох відомих комп`ютерних моделях нейронів і нейронних мереж в тих випадках, коли метою дослідження не є біохімічні властивості нейрона, а його роль в переробці інформації (GENESIS, Neurosim, Hopfield Network, Perceptron і інші). До властивостей цього типу відносять здатність до зміни стану (збудження і гальмування), до прийому і передачі імпульсації, до "порівнянні" надходить імпульсації з порогом збудження гальмування. При цьому зв`язок між нейронами в моделі визначається математичним "вагою" аналогом сили впливу одиничної імпульсації одного нейрона на інший.

Створені таким чином одиничні моделі нейрона і зв`язку між нейронами стають універсальними "цеглинками" наступного, фізіологічного рівня, на якому будуються різні нейронні мережі. Кожна така мережа характеризується певною організацією нейронів, що дозволяє розглядати її як модель нейропсихологической підсистеми, яка виконує певні функції в організмі.

Створена на фізіологічному рівні мережу нейронів в більшості відомих на сьогодні моделей є кінцевим підсумком власне моделювання і далі використовується для перевірки різних гіпотез або для навчальних цілей. Нами підготовка математичного і нейрофизиологического рівнів моделі була продовжена з метою відтворення ще одного важливого рівня організації поведінкового, необхідного для дослідження різних нейропсихологічних підсистем цілісного організму, що взаємодіє із середовищем.

Ця зажадало, з одного боку, надання нейронної мережі абстрактного "тіла", і з іншого, створення моделі середовища організму. Остання повинна включати в себе моделі різних об`єктів, що визначають базові способи поведінки біологічних організмів. Це моделі їжі, небезпеки і перешкоди. Для забезпечення взаємодії "тіла" з "середовищем" модель доповнена функціями відображення нею об`єктів середовища і переміщення серед цих об`єктів з "поглинанням" їжі. Зв`язок цих функцій з "нейронами" змінюється експериментатором, що дозволяє створювати моделі з різним набором "рецепторів" і "ефекторів". На даному етапі змодельовані базові сенсомоторні функції, які є основою для розвитку первинних форм поведінки. Це найпростіші види, з одного боку, відображення найбільш важливих для життя видів об`єктів їжі, небезпеки, перешкоди, і, з іншого боку, пересування з "природним" взаємодією з такими об`єктами. Зв`язування цих функцій з моделями окремих нейронів перетворює останні в моделі рецепторів або ефекторів. У першому випадку збудження нейрона є відповіддю на присутність в "зоні видимості" об`єкта певного виду, у другому викликає моторну реакцію тіла (переміщення).

Виконана робота дозволила перейти на новий рівень моделі поведінковий, оскільки був відтворений повний цикл поведінкової реакції від відчуття об`єкта до моторної реакції на нього. Подальша робота проводиться в декількох напрямках:

* Створення "бібліотеки моделей" основних видів нейропсихологічних функціональних систем, що забезпечують передачу збудження по рефлекторній дузі, латеральне гальмування і інші функції;

* Розробка моделі "тимчасової зв`язку", як основи моделювання систем, здатних до онтогенетичного розвитку на такій основі;

* Розробка інформаційного рівня моделі, відповідного психологічного рівня нейропсихологічних систем.

Мірошников С.А.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!