Struttura di un neurone

Struttura di un neurone
Corpo cellulare (soma)
Dendriti
Assone
Il potenziale d’azione
Il potenziale d
azione
1) Soglia
2) Forma stereotipata
3) Tempo refrattario assoluto
Tempo refrattario assoluto
4) Tempo refrattario relativo
Struttura della cellula
Modello di membrana
Modello di membrana
Il modello di Hodgking Huxley
Il modello di Hodgking
Come comunicano i neuroni?
Come comunicano i neuroni?
• II neuroni comunicano attraverso sinapsi, i
i
tt
i
i
eccitatorie e inibitorie
A cosa serve il potenziale d’azione?
p
• La depolarizzazione p
della cellula si attenuerebbe lungo l’
l’assone
d
dopo pochi hi
millimetri
• Il potenziale d’azione Il t i l d’ i
innesca un processo di rigenerazione del
rigenerazione del segnale
Fibre mieliniche
• La
La rigenerazione del segnale avviene soltanto rigenerazione del segnale avviene soltanto
nei nodi di Ranvier
• La velocità di propagazione è molto alta l
àd
è
l
l
Modello “integra
Modello integra e spara
e spara”
Poiché il potenziale d’azione ha una forma stereotipata, viene simulato il solo comportamento sotto‐soglia
Dal modello Dal
modello “integra
integra e spara
e spara” al al
modello alla “frequenza media”
q
Modello “firing
Modello firing rate
rate”
• Se i neuroni hanno attività scorrelata
h
à
l
è
è possibile sostituire agli spike la loro frequenza media
Caratteristica Caratteristica
dinamica
Caratteristica statica (sigmoide)
Caratteristiche di una rete neurale
(Rumelhart “The Architecture of the Mind”, 1989)
• a set of processing units;
• a state of activation defined over the processing units;
• an output function for each unit that maps its state of activation into an output;
• a pattern of connectivity among units;
• an activation rule for combining the inputs impinging on a unit with its current state to produce a new level of activation for the unit;
• a learning rule whereby patterns of connectivity are modified l
i
l h b
f
i i
difi d
by experience; and
• an environment within which each system must operate
an environment within which each system must operate
Classificazione delle memorie
Memoria: ogni cambiamento del comportamento indotto dall’esperienza
Il connessionismo e la regola di Hebb
Il connessionismo
e la regola di Hebb
“When two active brain processes have been
g
in immediate succession, one of active together
them, on recurring, tends to propagate its
excitement into the other
the other” (W. James, 1890)
(W James 1890)
“When neuron A repeatedly participates in firing neuron B, the strength of the action of A onto B
neuron B, the strength of the action of A onto B increases” (D. Hebb, 1949)
Apprendimento delle sinapsi
Apprendimento delle sinapsi
Memoria eteroassociativa
Memoria autoassociativa
Percettrone
Reti a correzione di errore
Reti a correzione di errore
Reti del tipo WTA
Meccanismo competitivo fra i neuroni
p
• Competizione debole: migliora il contrasto
Competizione forte: un
• Competizione forte: un solo neurone rimane attivo (the Winner
attivo (the Winner
Takes All) Rete auto organizzata
Rete auto‐organizzata
Formazione di mappe Formazione
di mappe
topologiche
La corteccia somatosensoriale
La corteccia somatosensoriale: l omuncolo l’omuncolo
(Penfield and B lb
Bolbrey 1937)
1937)
La corteccia somatosensoriale nel macaco
O
Organizzazione del cervello
i
i
d l
ll
II quattro lobi cerebrali con le tt l bi
b li
l
relative funzioni
relative funzioni
La corteccia cerebrale: La
corteccia cerebrale:
suddivisione delle parti
p
Aree associative
Aree associative