МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛУХОВЫХ НЕЙРОНОВ
Бибиков Н. Г., Низамов С. В., Грубник О. Н.
Акустический институт им. Н.Н. Андреева, 117036 Москва
Создана простая цифровая
модель нейрона слуховой системы. Модель использована для ответов
на следующие вопросы: 1. Может ли кратковременная адаптация в
волокнах слухового нерва (нейронах первого порядка) осуществляться
при неадаптирующемся синаптическом потенциале? 2. Может ли функция
обратной триггерной корреляции импульсной активности с входным
акустическим воздействием для клеток кохлеарного ядра (нейронов
второго порядка) иметь отрицательную фазу в отсутствии тормозных
синаптических входов? 3. Можно ли на столь простой модели воспроизвести
эффект "стохастического резонанса", наблюдаемый в ряде
нейронов слуховой системы? Ответ 1 - положителен только в случае
наличия в модели (и соответственно в нейроне) сравнительно медленной,
хотя и слабой накапливающейся рефрактерности. Тогда возможно воспроизвести
одновременно статистические параметры спонтанной импульсации,
вид постстимульной гистограммы реакции на тональные отрезки и
характер зависимости реакции на приращение амплитуды от времени
после начала сигнала. Ответ 2 - отрицателен: даже весьма мощная
и накапливающаяся рефрактерность не приводит к появлению отрицательных
пиков в функции обратной триггерной корреляции между последовательностью
спайков и шумом, используемым для модуляции входного сигнала.
Следовательно, наличие отрицательного пика в экспериментально
зарегистрированной функции прямо свидетельствует о наличии в исследуемой
клетке второго порядка тормозных входов. Введение в модель таких
входов позволяет качественно воспроизвести вид указанной функции
входов при действии модулированных тональных сигналов с разными
частотами и средними уровнями несущей. Результаты моделирования
заставляют предположить, что латеральное торможение в слуховых
нейронах второго порядка может служить не только (и не столько)
очевидной задаче обострения частотной избирательности, сколько
для расширения динамического диапазона воспроизведения малых изменений
амплитуды сигнала в выделенной полосе частот. Ответ 3 - неоднозначен:
сам эффект может быть воспроизведен на модели, однако степень
его выраженности и его динамический диапазон резко отличаются
от таковых для реальных клеток слуховой системы. Для воспроизведения
эффектов долговременной адаптации необходимо качественное видоизменение
модели. Работа поддержана грантом РФФИ № 96-4-49197.