Распознавание образов

Распознавание образов — это отнесение исходных данных к определенному классу с помощью выделения существенных признаков, характеризующих эти данные, из общей массы несущественных данных.

При постановке задач распознавания стараются пользоваться математическим языком, стараясь, в отличие от теории искусственных нейронных сетей, где основой является получение результата путем эксперимента, заменить эксперимент логическими рассуждениями и математическими доказательствами.

Методы распознавания образов:

1. Описать некий образ и создать эталон, а затем сравнивать все остальне предметы с ним.

2. На основе разделительных признаков

Скорость принятия решения зависит от числа объектов.

Х (мс) = 15log₂n

150 (мс) когда неизвестно количество объектов.

Агнозия – неврожденная болезнь, при которой человек не может распознавать объекты.

Восприятие пространства и времени.

Клетки места – определенные нейроны, которые реагируют на положение в пространстве.

Каждый нейрон реагирует на определенное место. Такое возможно только когда используются зрительные анализаторы.

Изменение времени в нервной системе не мгновенно точно.

Эффект сальдации: событие. Которое произошло после влияет на событие, которое произошло до.

Рефлекс – целесообразная реакция на нервную деятельность.

Рефлекс Бабинского: если провести твердым предметом по подошве – пальцы сгибаются, у новорожденного же пальцы разводятся (по рефлексу Бабинского). При серьезных повреждениях системы центрального двигательного нейрона данный рефлекс наблюдается и у взрослых.

Ориентировочный рефлекс – появляется когда меняется старая обстановка, происходит ориентация на новый сигнал. Стимул : любое резкое изменение обстановки.

Двигательные и моторные системы.

Движения

Производные Рефлекторные

Между собой отличаются лишь постановкой цели. Но даже в основе производных движений лежат рефлексы.

Отличие : в отличие от рефлекторного, производное действие человек может в любой момент затормозить.

Лобная доля коры больших полушарий - планирование, контроль и выполнение движений (двигательная (моторная) область коры больших полушарий - прецентральная извилина), речь, абстрактное мышление, суждение.

Теория мышления

Каким образом один мозг понимает, что собирается сделать другой? (Theory of Mind)

Мы можем спланировать свои действия. При наблюдении движения другого объекта и при совпадении наших движений мы предугадываем результат.

Дефект Теории мышления - причина аутизма.

Тест : от куклы спрятали шарик в ящике. Но кукла не видела ящик, а только корзину. Где кукла будет искать шарик?

Человек с синдромом дауна ответит, что в корзине. Аутист – в ящике.

Почти все нейроны мозга – интернейроны (= вставочные нейроны)

Вставочный нейрон (синонимы: интернейрон, промежуточный нейрон; англ. interneuron, relay neuron, association neuron, bipolar neuron) — нейрон, связанный только с другими нейронами, в отличие от двигательных нейронов, иннервирующих мышечные волокна, и сенсорных нейронов, преобразующих стимулы из внешней среды в электрические сигналы.

Примером работы интернейронов могут служить тормозные интернейроны неокортекса, избирательно снижающие активность части сигналов, приходящих из таламуса. Это позволяет мозгу сфокусироваться на определенной задаче, не отвлекаясь на ненужные стимулы.

Неспецифические активирующие системы.

Ретикулярная формация – переводит нервные центры в активное состояние. Нейроны, входящие в эту формацию представляют собой диффузную сеть.

Основные свойства:

1.полисенсорны – реагируют на любой сенсорный стимул.

2. длительные латентные периоды реакции на сенсорный стимул.

3. очень устойчивая реакция.

4. неспецифичность команд.

Кора большого мозга

аксон

спинной мозг

Для того чтобы рефлекторная дуга сработала нужен постоянно нервный импульс.

Сон

Виды :

- медленноволновой (низкочастотные ритмы)

- быстрый

Стадии сна:

В фазе быстрого сна чаще всего возникают сновидения.

Во время сна работа мозга точно такая же как при бодрствовании.

Во время фазы быстрого сна синапсические рефлексы блокированы.

Не всегда во время сна происходят последние стадии.

За сон проходят около 4 циклов сна.

Депрессивное состояние можно определить по времени прохождения каждого цикла. У больных он укорочен до 15 мин без 3 и 4 стадии.

Медицинские препараты не могут вылечить нарушения сна.

Депривация – лишение сна, приводящее к расстройству нервной системы и впоследствии может привести к смерти (эксперименты на животных).

Сон дельфина: так как каждые три минуты нужно подниматься на поверхность, чтобы делать вдох, то во время сна отключается одно полушарие, другое же ответственно за поднятие на поверхность и наоборот.

Во время сна намного сильнее происходит работа органов («вегетативная буря»)

Зачем нужен сон?

1. Предположение: коррекция ошибок в нервной системе, устранение информационного мусора

2. Предположение: консолидация - закрепление информации в памяти.

Скорее всего, верно второе предположение так как во время сна продолжается работа тех нейронов, которые работали днем.

После сна происходит улучшение обучения чему-либо, так как произошла консолидация данных.

На характер сновидений влияют:

1. Раздражения, которые повлияли на нервную систему в течение дня.

2. Раздражатели в течение дня

3. Информация от внутренних органов

4. Следы информации от более ранних событий

Во снах человек видит лишь то, что видел раньше, но в различных комбинациях.

Механизмы :

- центр бодрствования (из сна в бодрствование)

- центры сна (из бодрствование в сон): ядра шва

Если нарушить работу ядер шва, то начинается бессоница.

Обучение

- приспособительное изменение поведения, обусловленное индивидуальным опытом (имеет биологический смысл).

Поведение может изменяться за несколько минут.

Формы обучения:

- простое (неассоциативное)

- ассоциативное

Привыкание (габитуляция)- снижение смысла ответа при повторном раздражении.

Опыт на моллюске: В моллюска ткнули палкой - его раковина закрылась. Если повторять движение несколько раз раковина моллюска больше не будет закрываться.

Привыкание отлично от утомления тем, что он стимулспецефично.

2 стадии привыкания:

1. Краткосрочное

2. Долговременное

Рефлексы

(от лат. reflexus — отражённый) — стереотипная реакция живого организма на определенное воздействие, проходящая с участием нервной системы. Рефлексы существуют у многоклеточных живых организмов, обладающих нервной системой. Рефлекс - это наиболее правильная, чаще всего встречающаяся реакция организма на внешние раздражители.

Условный рефлекс — это благоприобретенный рефлекс, свойственный отдельному индивиду (особи).Возникают в течение жизни особи и не закрепляются генетически (не передаются по наследству). Возникают при определённых условиях и исчезают при их отсутствии. Формируются на базе безусловных рефлексов при участии высших отделов мозга. Условно-рефлекторные реакции зависят от прошлого опыта, от конкретных условий, в которых формируется условный рефлекс.

Изучение условных рефлексов связано в первую очередь с именем И. П. Павлова. Он показал, что новый условный стимул может запустить рефлекторную реакцию, если он некоторое время предъявляется вместе с безусловным стимулом. Например, если собаке дать понюхать мясо, то у неё выделяется желудочный сок (это безусловный рефлекс). Если же одновременно с появлением мяса звенит звонок, то нервная система собаки ассоциирует этот звук с пищей, и желудочный сок будет выделяться в ответ на звонок, даже если мясо не предъявлено. Условные рефлексы лежат в основе приобретенного поведения. Это наиболее простые программы. Окружающий мир постоянно меняется, поэтому в нём могут успешно жить лишь те, кто быстро и целесообразно отвечает на эти изменения. По мере приобретения жизненного опыта в коре полушарий складывается система условнорефлекторных связей. Такую систему называют динамическим стереотипом. Он лежит в основе многих привычек и навыков. Например, научившись кататься на коньках, велосипеде, мы впоследствии уже не думаем о том, как нам двигаться, чтобы не упасть.

Формирование условного рефлекса

Для этого необходимо:

Наличие 2-х раздражителей: безусловного раздражителя и индифферентного (нейтрального) раздражителя, который затем становится условным сигналом;

Определенная сила раздражителей. Безусловный раздражитель должен быть настолько сильным, чтобы вызывать доминантное возбуждение в центральной нервной системе. Индифферентный раздражитель должен быть привычным, чтобы не вызывать ярко выраженного ориентировочного рефлекса.

Неоднократное сочетание раздражителей во времени, причем первым должен воздействовать индифферентный раздражитель, затем безусловный раздражитель. В дальнейшем действие 2-х раздражителей продолжается и заканчивается одновременно. Условный рефлекс возникнет в том случае, если индифферентный раздражитель станет условным раздражителем, т.е он сигнализирует о действии безусловного раздражителя.

Постоянство окружающей среды — выработка условного рефлекса требует постоянства свойств условного сигнала.

Безусловные рефлексы — это наследуемая, неизменная реакция организма на внешние и внутренние сигналы, независимо от условий возникновения и протекания реакций. Безусловные рефлексы обеспечивают приспособление организма к неизменным условиям среды. Основные типы безусловных рефлексов: пищевые, защитные, ориентировочные, половые.

Примером защитного рефлекса является рефлекторное отдергивание руки от горячего объекта. Гомеостаз поддерживается, например, рефлекторным учащением дыхания при избытке углекислого газа в крови. Практически каждая часть тела и каждый орган участвует в рефлекторных реакциях.

Простейшие нейронные сети, или дуги (по выражению Шеррингтона), участвующие в безусловных рефлексах, замыкаются в сегментарном аппарате спинного мозга, но могут замыкаться и выше (например, в подкорковых ганглиях или в коре). Другие отделы нервной системы также участвуют в рефлексах: ствол мозга, мозжечок, кора больших полушарий.

Дуги безусловных рефлексов формируются к моменту рождения и сохраняются в течение всей жизни. Однако они могут изменяться под влиянием болезни. Многие безусловные рефлексы проявляются лишь в определенном возрасте; так, свойственный новорожденным хватательный рефлекс угасает в возрасте 3—4 месяцев.

Различают моносинаптические (включающие передачу импульсов к командному нейрону через одну синаптическую передачу) и полисинаптические (включающие передачу импульсов через цепочки нейронов) рефлексы.