Выпуски

 / 

2002

 / 

Октябрь

  

Обзоры актуальных проблем


Модели динамики нейронной активности при обработке информации мозгом — итоги «десятилетия»

 а,  а,  а,  б
а Институт математических проблем биологии РАН – филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, ул. проф. Виткевича, д. 1, Пущино, Московская обл., 142290, Российская Федерация
б Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, ул. Институтская 3, Пущино, Московская обл., 142290, Российская Федерация

Анализируются нейронно-сетевые модели, созданные в последнее десятилетие и направленные на воспроизведение пространственно-временных паттернов нейронной активности, регистрируемых в различных структурах мозга. Основной целью моделирования явилась проверка гипотез о роли синхронизации, а также временных и фазовых соотношений в обработке информации мозгом. Рассматриваются модели временнóй структуры импульсных последовательностей, модели динамики нейронной активности и осцилляторные модели внимания и интеграции признаков в образе.

Текст pdf (816 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2002v045n10ABEH001143
PACS: 87.18.Su, 87.19.Dd, 87.19.La (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0172.200210d.1189
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2002/10/d/
Цитата: Борисюк Г Н, Борисюк Р М, Казанович Я Б, Иваницкий Г Р "Модели динамики нейронной активности при обработке информации мозгом — итоги "десятилетия"" УФН 172 1189–1214 (2002)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Borisyuk G N, Borisyuk R M, Kazanovich Ya B, Ivanitskii G R “Models of neural dynamics in brain information processing — the developments of ’the decade’Phys. Usp. 45 1073–1095 (2002); DOI: 10.1070/PU2002v045n10ABEH001143

Список литературы (183) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (50) Похожие статьи (20)

  1. Иваницкий Г Р, Медвинский А Б, Цыганов М А УФН 164 1041 (1994)
  2. Абарбанель Г Д И и др. УФН 166 363 (1996)
  3. Чернавский Д С УФН 170 157 (2000)
  4. Иваницкий Г Р Нейроинформатика и мозг (Сер. Физика, №6) (М.: Знание, 1991)
  5. Ахапкин Ю К и др. Биотехника — новое направление компьютеризации (Под ред. Г Р Иваницкого) (М.: Наука, 1990)
  6. Kravtsov Yu A (Ed.) Limits of Predictability (Springer Series in Synergetics, Vol. 60) (Berlin: Springer-Verlag, 1993) p. 45
  7. Sturm A K, König P Biol. Cybern. 84 153 (2001)
  8. Hodgkin A L, Huxley A F J. Physiology 117 500 (1952)
  9. Koch C, Segev I (Eds) Methods in Neuronal Modeling: from Ions to Networks 2nd ed. (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1998)
  10. Hindmarsh J L, Rose R M Proc. R. Soc. London B 221 87 (1984)
  11. FitzHugh R Biophys. J. 1 445 (1961)
  12. Nagumo J S, Arimoto S, Yoshizawa S Proc. IRE 50 2061 (1962)
  13. Morris C, Lecar H Biophys. J. 35 193 (1981)
  14. Wilson H R, Cowan J D Biophys J. 12 1 (1972)
  15. Borisyuk R M, Kirillov A B Biol. Cybern. 66 319 (1992)
  16. Kuramoto Y Chemical Oscillations, Waves and, Turbulence (Springer Series in Synergetics, Vol. 19) (Berlin: Springer-Verlag, 1984)
  17. Hopfield J J Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79 2554 (1982)
  18. Hopfield J J Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81 3088 (1984)
  19. Rumelhart D E, McClelland J L (Eds) Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition Vol. 1, 2 (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1986)
  20. Kryukov V I Neurocomputers and Attention Vol. 1 Neurobiology, Synchronisation, and Chaos (Eds A V Holden, V I Kryukov) (Manchester: Manchester Univ. Press, 1991) p. 319
  21. Kazanovich Y B, Borisyuk R M Biol. Cybern. 71 177 (1994)
  22. Kazanovich Y B, Borisyuk R M Neural Networks 12 441 (1999)
  23. Tononi G, Sporns O, Edelman G M Cereb. Cortex 2 310 (1992)
  24. Grossberg S, Raizada R D S Vision Res. 40 1413 (2000)
  25. Борисюк Г Н и др. Матем. моделирование 4 (1) 3 (1992)
  26. Levine D S, Brown V R, Shirey V T (Eds) Oscillations in Neural Systems (Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Publ., 2000)
  27. Miller R (Ed.) Time and the Brain (Conceptual Advances in Brain Research, Vol. 3) (Amsterdam: Harwood Acad., 2000)
  28. Ritz R, Sejnowski T J Curr. Opin. Neurobiol. 7 536 (1997)
  29. Henry G H et al. Vision Res. 13 1771 (1973)
  30. Mainen Z F, Sejnowski T J Science 268 1503 (1995)
  31. Bair W, Koch C Neural Comput. 8 1185 (1996)
  32. De Ruyter van Steveninck R et al. Science 275 1805 (1997)
  33. Softky W R, Koch C J. Neurosci. 13 334 (1993)
  34. Shadlen M N, Newsome W T Curr. Opin. Neurobiol. 4 569 (1994)
  35. Bugmann G et al. Neural Comput. 9 985 (1997)
  36. Manwani A, Koch C Neural Comput. 13 1 (2001)
  37. Schneidman E, Freedman B, Segev I Neural Comput. 10 1679 (1998)
  38. Nowak L G, Sanchez-Vives M V, McCormick D A Cereb. Cortex 7 487 (1997)
  39. Kempter R et al. Neural Comput. 10 1987 (1998)
  40. Guckenheimer J et al. J. Comput. Neurosci. 4 257 (1997)
  41. Shin J, Koch C, Douglas R Neural Comput. 11 1893 (1999)
  42. Liu Y-H, Wang X-J J. Comput. Neurosci. 10 25 (2001)
  43. Arbib M A,Érdi P, Szentágothai J Neural Organization. Structure, Function, and Dynamics (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1998)
  44. Baësar E, Bullock T H (Eds) Induced Rhythms in the Brain (Boston: Birkhäuser, 1992)
  45. Gray C M et al. Nature 338 334 (1989)
  46. Eckhorn R et al. Biol. Cybern. 60 121 (1988)
  47. Skarda C A, Freeman W J Behav. Brain Sci. 10 161 (1987)
  48. Vinogradova O S Prog. Neurobiol. 45 523 (1995)
  49. Castelo-Branco M, Neuenschwander S, Singer W J. Neurosci. 18 6395 (1998)
  50. Buzsáki et al. G (Eds) Temporal Coding in the Brain (Berlin: Springer-Verlag, 1994)
  51. Singer W Large-Scale Neuronal Theories of the Brain (Eds C Koch, J L Davis) (Cambridge: MIT Press, 1994) p. 201
  52. Singer W Neuron 24 49 (1999)
  53. Fujii H et al. Neural Networks 9 1303 (1996)
  54. Tateno K, Hayashi H, Ishizuka S Neural Networks 11 985 (1998)
  55. Liley D T J et al. Network: Comput. Neural Syst. 10 79 (1999)
  56. Booth V, Bose A J. Neurophysiol. 85 2432 (2001)
  57. Jefferys J G R, Traub R D, Whittington M A Trends Neurosci. 19 202 (1996)
  58. Ermentrout G B, Kopell N J. Math. Biol. 29 195 (1991)
  59. Cymbalyuk G S, Nikolaev E V, Borisyuk R M Biol. Cybern. 71 153 (1994)
  60. Hansel D, Mato G, Meunier C Europhys. Lett. 23 367 (1993)
  61. Hoppensteadt F C, Izhikevich E M Weakly Connected Neural Networks (New York: Springer, 1997)
  62. Izhikevich E M Int. J. Bifurcat. Chaos 10 1171 (2000)
  63. Borisyuk G N et al. Bull. Math. Biol. 57 809 (1995)
  64. Иваницкий Г Р и др. Биофизика 36 358 (1991)
  65. Kawato M, Sokabe M, Suzuki R Biol. Cybern. 34 81 (1979)
  66. Kopell N, Somers D J. Math. Biol. 33 261 (1995)
  67. Chow C C, Kopell N Neural Comput. 12 1643 (2000)
  68. Gerstner W, van Hemmen J L Network: Comput. Neural Syst. 3 139 (1992)
  69. Gerstner W Phys. Rev. E 51 738 (1995)
  70. Chow C C Physica D 118 343 (1998)
  71. Bressloff P C J. Comput. Neurosci. 6 237 (1999)
  72. Crook S M, Ermentrout G B, Bower J M Neural Comput. 10 837 (1998)
  73. Jones S R et al. J. Comput. Neurosci. 9 271 (2000)
  74. Campbell S A Differential Equations with Applications to Biology (Fields Institute Communications, Vol. 21, Eds S Ruan, G S K Wolkowicz, J Wu) (Providence, RI: American Mathematical Society, 1999) p. 65
  75. Борисюк Р М, Лузянина Т Б (2000), неопубликованный результат
  76. Kopell N, Ermentrout G B SIAM J. Appl. Math. 50 1014 (1990)
  77. Fohlmeister C et al. Neural Comput. 7 905 (1995)
  78. Horn D, Opher I Neural Comput. 9 1677 (1997)
  79. Rinzel J et al. Science 279 1351 (1998)
  80. Golomb D, Ermentrout G Network: Comput. Neural Syst. 11 221 (2000)
  81. Gerstner W, van Hemmen J L, Cowan J D Neural Comput. 8 1653 (1996)
  82. Brunel N J. Comput. Neurosci. 8 183 (2000)
  83. Rubin J, Terman D Neural Comput. 12 597 (2000)
  84. Senn W et al. Neural Comput. 10 1251 (1998)
  85. Wang X-J, Rinzel J Neural Comput. 4 84 (1992)
  86. Wang X-J, Rinzel J Neurosci. 53 899 (1993)
  87. van Vreeswijk C, Abbott L F, Ermentrout G B J. Comput. Neurosci. 1 313 (1994)
  88. Whittington M A, Traub R D, Jefferys J G R Nature 373 612 (1995)
  89. Rowat P F, Selverston A J. Comput. Neurosci. 4 103 (1997)
  90. White J A et al. J. Comput. Neurosci. 5 5 (1998)
  91. Chow C C et al. J. Comput. Neurosci. 5 407 (1998)
  92. Tiesinga P H E, José J V Network: Comput. Neural Syst. 11 1 (2000)
  93. Neltner L et al. Neural Comput. 12 1607 (2000)
  94. Golomb D, Hansel D Neural Comput. 12 1095 (2000)
  95. Ermentrout B, Kopell N Neural Comput. 6 225 (1994)
  96. Nishii J Neural Networks 11 249 (1999)
  97. Nishii J Network: Comput. Neural Syst. 10 213 (1999)
  98. Borisyuk R et al. Network: Comput. Neural Syst. 12 1 (2001)
  99. Balis U J et al. Biol. Cybern. 70 311 (1994)
  100. Botros S M, Bruce E N Biol. Cybern. 63 143 (1990)
  101. DuffJ A, Ezure K, Lipski J News Physiol. Sci. 10 133 (1995)
  102. Gottschalk A et al. Neural Comput. 6 56 (1994)
  103. Lindsey B G et al. Resp. Physiol. 122 183 (2000)
  104. Rybak I A, Paton J F R, Schwaber J S J. Neurophysiol. 77 1994 (1997)
  105. Rybak I A, Paton J F R, Schwaber J S J. Neurophysiol. 77 2007 (1997)
  106. Rybak I A, Paton J F R, Schwaber J S J. Neurophysiol. 77 2027 (1997)
  107. Butera R J (Jr), Rinzel J, Smith J C J. Neurophysiol. 82 382 (1999)
  108. Butera R J (Jr), Rinzel J, Smith J C J. Neurophysiol. 82 398 (1999)
  109. Smith J C et al. Ventral Brainstem Mechanisms and Control of Respiration and Blood Pressure (Lung Biology in Health and Disease, Vol. 82, Eds C O Trouth et al.) (New York: M. Dekker, 1995) p. 463
  110. Smith J C et al. Resp. Physiol. 122 131 (2000)
  111. Rybak I A, St.-John W M, Paton J F R Frontiers in Modeling and Control of Breathing: Integration at Molecular, Cellular, and Systems Levels (Adv. in Experimental Medicine and Biology, Vol. 499, Eds S-C Poon, H Kazemi) (New York: Kluwer Acad./Plenum Publ., 2001) p. 159
  112. Collins J J, Stewart I N J. Math. Biol. 30 827 (1992)
  113. Collins J J, Stewart I N J. Nonlinear Sci. 3 349 (1993)
  114. Pribe C, Grossberg S, Cohen M A Biol. Cybern. 77 141 (1997)
  115. Ito S et al. Biol. Cybern. 78 337 (1998)
  116. Chiel H J, Beer R D, Gallagher J C J. Comput. Neurosci. 7 99 (1999)
  117. Beer R D, Chiel H J, Gallagher J C J. Comput. Neurosci. 7 119 (1999)
  118. Golubinsky M et al. Nature 401 693 (1999)
  119. Marder E, Calabrese R L Physiol. Rev. 76 687 (1996)
  120. Grossberg S, Pribe C, Cohen M A Biol. Cybern. 77 131 (1997)
  121. Ellias S A, Grossberg S Biol. Cybern. 20 69 (1975)
  122. Kelso J A S Am. J. Physiol. Reg. Integ. Com. 15 R1000 (1984)
  123. Williams T L et al. J. Neurophysiol. 64 862 (1990)
  124. Sigvardt K A Semin. Neurosci. 5 3 (1993)
  125. Sigvardt K A, Williams T L J. Neurophysiol. 76 4094 (1996)
  126. Williams T L, Bowtell G J. Comput. Neurosci. 4 47 (1997)
  127. Kotaleski J H, Grillner S, Lansner A Biol. Cybern. 81 317 (1999)
  128. Kotaleski J H, Lansner A, Grillner S Biol. Cybern. 81 299 (1999)
  129. Grillner S et al. Brain Res. 886 224 (2000)
  130. Burgess N, Recce M, O'Keefe J Neural Networks 7 1065 (1994)
  131. Jensen O, Lisman J Learn. Memory 3 279 (1996)
  132. Lisman J E Neuron 22 233 (1999)
  133. Tsodyks M V et al. Hippocampus 6 271 (1996)
  134. Wallenstein G V, Hasselmo M E J. Neurophysiol. 78 393 (1997)
  135. Gerstner W, Abbott L F J. Comput. Neurosci. 4 79 (1997)
  136. Kamondi A et al. Hippocampus 8 244 (1998)
  137. Burgess N et al. Biol. Cybern. 83 301 (2000)
  138. Bose A, Booth V, Recce M J. Comput. Neurosci. 9 5 (2000)
  139. Denham M J, Borisyuk R M Hippocampus 10 698 (2000)
  140. Borisyuk R, Hoppensteadt F Biol. Cybern. 81 359 (1999)
  141. Treisman A, Sato S J. Exp. Psychol. 16 459 (1990)
  142. Logan G D Am. J. Psychol. 105 317 (1992)
  143. Damasio A R Neural Comput. 1 123 (1989)
  144. Zeki S, Shipp S Nature 335 311 (1988)
  145. "Reviews on the binding problem" Neuron 24 7 (1999)
  146. von der Malsburg C "The correlation theory of brain function" Internal Report 81-2 (Göttingen: Max-Planck-Institute for Biophysical Chemistry, 1981); Reprinted in, von der Malsburg C Models of Neural Networks II (Eds E Domany, J L van Hemmen, K Schulten) (Berlin: Springer, 1994) p. 95
  147. Crick F, Koch C Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 55 953 (1990)
  148. Molotchnikoff S, Shumikhina S Vision Res. 36 2037 (1996)
  149. Munk M H J et al. Science 272 271 (1996)
  150. Sporns O, Tononi G, Edelman G M Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 129 (1991)
  151. Schillen T B, König P Biol. Cybern. 70 397 (1994)
  152. Sporns O, Tononi G, Edelman G M Neural Networks 13 909 (2000)
  153. Shimizu H et al. Complex Systems — Operational Approaches in Neurobiology, Physics, and Computers: Proc. of the Intern. Symp. on Synergetics at Schloss Elman, 1985 (Springer Series in Synergetics, Vol. 31, Ed. H Haken) (Berlin: Springer-Verlag, 1985) p. 225
  154. Li Z Neural Comput. 10 903 (1998)
  155. Verschure P F M J, König P Neural Comput. 11 1113 (1999)
  156. Борисюк Р М, Борисюк Г Н, Казанович Я Б Биологические мембраны 14 614 (1997)
  157. Borisyuk G N et al. Oscillations in Neural Systems (Eds D S Levine, V R Brown, V T Shirey) (Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Publ., 2000) p. 261
  158. Wang D L Neural Comput. 12 131 (2000)
  159. Ritz R, Gerstner W, van Hemmen J L Models of Neural Networks II (Eds E Domany, J L van Hemmen, K Schulten) (Berlin: Springer, 1994) p. 177
  160. Ritz R et al. Biol. Cybern. 71 349 (1994)
  161. Deco G, Schurmann B Neural Comput. 11 919 (1999)
  162. Unnikrishnan K P, Venugopal K P Neural Comput. 6 469 (1994)
  163. Horn D, Sagi D, Usher M Neural Comput. 3 510 (1991)
  164. von der Malsburg C, Buhmann J Biol. Cybern. 67 233 (1992)
  165. Wang D, Terman D IEEE Trans. Neural Networks 6 283 (1995)
  166. Wang D, Terman D Neural Comput. 9 805 (1997)
  167. Wang D L Neural Networks 12 579 (1999)
  168. von der Malsburg C, Schneider W Biol. Cybern. 54 29 (1986)
  169. Treisman A, Gelade G Cognitive Psychol. 12 97 (1980)
  170. Schuster H G, Wagner P Biol. Cybern. 64 83 (1990)
  171. Hoppensteadt F C An Introduction to the Mathematics of Neurons: Modeling in the Frequency Domain 2nd ed. (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1997)
  172. Horowitz T S, Wolfe J M Nature 394 575 (1998)
  173. Ухтомский А А Избранные труды (Под ред. Е М Крепса) (Л.: Наука, 1978) с. 177
  174. Thatcher R W, John E R Functional Neuroscience. Vol. 1. Foundations of Cognitive Processes (Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 1977)
  175. Torras C IEEE Trans. Syst. Man Cyb. 16 680 (1986)
  176. Borisyuk G, Borisyuk R, Kazanovich Y Emergent Neural Computational Architectures Based on Neuroscience (Eds S Wermter, J Austin, D Willshaw) (Berlin: Springer-Verlag, 2001) p. 237
  177. Basar E Brain Function and Oscillations. Vol. 1. Brain Oscillations. Principles and Approaches (Berlin: Springer, 1998)
  178. Basar E Brain Function and Oscillations. Vol. 2. Integrative Brain Functions. Neurophysiology and Cognitive Processes (Berlin: Springer, 1998)
  179. Searle J R "Is the brain's mind a computer program?" Sci. Am. 262 (1) 26 (1990); Сирл Дж "Разум мозга — компьютерная программа?" В мире науки (3) 7 (1990)
  180. Churchland P M, Churchland P S "Could a machine think?" Sci. Am. 262 (1) 32 (1990); Черчленд П М, Черчленд П С "Может ли машина мыслить?" В мире науки (3) 14 (1990)
  181. Иваницкий Г Р Мир глазами биофизика (М: Педагогика, 1985) с. 4 - 16
  182. Виноградова О С Журн. высшей нервной деятельности 50 743 (2000)
  183. Yoshino K et al. Phys. Rev. E 59 956 (1999)

© Успехи физических наук, 1918–2022
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение