Back Up Next

Глава 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ АВТОМАТА

3.3. ПРОБУЖДЕНИЕ, БОДРСТВОВАНИЕ И ЗАСЫПАНИЕ АВТОМАТА

У автомата два основных по занимаемому времени состояния: сон и бодрствование - и два переходных состояния: пробуждение и засыпание. Функционирование нейронов в режиме "сон" сопровождается постепенным, достаточно медленным снижением возраста всех нейронов. Собственно снижение происходит при генерациях групп взаимопомощи, между генерациями нейроны стареют, но увеличение возраста между генерациями несколько меньше, чем уменьшение при высокочастотной генерации групп. Для осуществления глубокого функционального обновления, что является задачей режима "сон", необходимо много раз "прокрутить" очередь (порядка сотен раз в модели автомата и много тысяч раз для человека, если интерпретировать сон рассматриваемой схемой). Вполне обновленное состояние соответствует некоторому малому возрасту q0. Когда большинство нейронов сети снизило свой возраст до значения q0, пора просыпаться.

Пробуждение - это разрушение очереди. Окончательно проснуться - это значит прийти в состояние, когда статические пороги всех нейронов остаются вблизи нуля и имеют место лишь случайные разряды. Пробуждение определяется тремя характерными моментами.

1. Для того чтобы вызвать первые разряды в сериях в нейронах группы mn-1, необходимо, чтобы нейроны находились в фазе максимума постанодальной экзальтации и чтобы возбуждение на них создавалось нейронами группы mn, генерирующими на высокой частоте. Совпадение этих двух условий необходимо только, когда возраст нейрона снизился до q0. При больших возрастах, когда сон только организуется, требования к запуску групп существенно проще: достаточно выполнения хотя бы одного из отмеченных условий. Первый момент означает, что если при возрастах, уже близких к q 0, какая-то из групп очереди не перейдет на высокочастотную генерацию, то последующие в очереди группы не запустятся.

2. При возрастах порядка q0 группа, работающая в тлеющем режиме, даже после рассасывания тормозных потенциалов на нейронах-пробках не перейдет на высокочастотный режим генерации, так как возбуждающего потенциала недостаточно для преодоления порога рефрактерности. В соответствии с рис.3.1 будет: Uм0(q 0), ...)<U3м. Такая группа инициирует разрушение очереди, т.е. пробуждение. Пробуждение вызывается повышением значений П0 и подъемом плато характеристики Пд(t ) в связи с улучшением самочувствия. Последнее связано с тем, что к моменту пробуждения резервы нейронов уже повышаются и суммарное самочувствие QS (А,А) — положительная величина.

3. Два рассмотренных момента, определяющих пробуждение, говорят о том, что если одна из групп очереди не смогла перейти на высокочастотную генерацию, то очередь разрушается, и что это произойдет, если возраст снизится до значения q0. Но при этом сама группа, которая инициировала пробуждение, остается работающей в режиме низкочастотной генерации. Нейроны группы быстро расходуют свои резервы и погибнут, если это состояние не прервать. Третий момент, который должен быть учтен при пробуждении — обеспечение прекращения генерации инициирующей группы. Осуществляется это за счет характера зависимости П0(q) при малых q (см. рис. 2.10), обеспечивающей саомозапирание группы при значениях q, несколько меньших q0.

После того как нейроны обновили свои функциональные состояния и произошло пробуждение, начинается режим бодрствования. В бодрствующем состоянии автомата статические пороги у всех нейронов близки к нулю: возбудимости у всех нейронов одинаковы и определяются только их возрастами. В энергетическом плане для нас пока важно знать, что в режиме бодрствования нейроны стареют и их потребности в питании увеличиваются. Через какое-то время нейроны попадают в область повышенного потребления (q >qкр) и чем глубже они в нее проникают, тем их потребности становятся выше. При некотором qr, которое зависит от условий питания, расходы в нейроне равны его доле питания (g-=g+), а далее, т.е. при q >qr, нейроны начинают расходовать свои внутренние резервы (А<0). При очень малых резервах становятся возможны летальные события, самочувствие автомата становится весьма плохим. Автомату необходимо, не дожидаясь этого состояния, начать функциональное обновление своих нейронов — необходимо снова заснуть. Процесс засыпания характеризуется четырьмя моментами, или фазами.

1. Фаза спонтанных низкочастотных генераций. Когда возраст нейрона оказывается выше значения q сг, становятся возможными спонтанные генерации, о чем мы уже говорили, рассматривая начальную самоорганизацию. Составы групп генерирующих нейронов несколько самокорректируются так, чтобы среди генерирующих нейронов не было тормозных связей. Запрещение это не абсолютное, так как фактор экзальтации сильнее действия тормозного потенциала.

2. Возбуждающий потенциал на одном из нейронов оказывается выше порога рефрактерности, т.е. случайно на него от генерирующих нейронов оказалось больше возбуждающих связей, чем на другие нейроны. Нейрон начинает генерировать чаще и помогает какому-то другому нейрону преодолеть порог рефрактерности и т.д. - развивается взрывной процесс. Процесс "вспышка активности" не только захватывает нейроны, которые находились в состоянии низкочастотной генерации, но и распространяется на часть нейронов, находившихся в покое. Высокочастотная генерация завершается самозапиранием нейронов благодаря появлению максимальных значений статических порогов.

3. Первая вспышка дает начало формированию очереди. Третья фаза — это формирование очереди вчерне. После первой вспышки часть нейронов оказывается в латентной фазе, после завершения которой войдет в фазу постанодальной экзальтации и организует новую вспышку. Другая часть нейронов, участвовавшая в первой вспышке, но "подзапертая" тормозными воздействиями, будет продолжать генерировать, а когда тормозные потенциалы рассосутся, организует новую вспышку и положит начало новой группе взаимопомощи. Группы взаимодействуют, расталкивают друг друга — постепенно строится очередь.

4. Фаза "доводка очереди." Образование групп взаимопомощи при отмеченных условиях предопределено, но при образовании каждой из них конкретные условия могут сильно отличаться. Эти условия — количество генерирующих нейронов, распределение среди лих возбуждающих и тормозных связей, значения статических порогов. Поэтому размеры групп и расстояния между группами (по фазе статического порога) в только что возникшей очереди могут сильно отличаться. Взаимодействие групп при их запусках и запираниях и неодинаковость условий для нейронов в одной и той же группе постепенно ведет к их приблизительной одинаковости по размеру и к выравниванию расстояний (в модели доводка занимает несколько "прокручиваний"). Доводка обеспечивается в основном миграцией нейронов из группы в группу, пока нейроны не оказываются в равных условиях с другими нейронами своей группы.

 



  Back Up Next

Designed by Easycom
Last updated: July 05, 1998