دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان

بلوار استاد یوسف ثبوتی، پلاک 444

صندوق پستی 1159-45195 زنجان 66731-45137 ایران

دورنگار: 33155142 -024

تلفن: 33151 -024


طراحی و برنامه نويسی توسط مركز كامپيوتر دانشگاه تحصيلات تكميلي علوم پايه زنجان

خانه>دانشکده فیزیک>
دانشکده فیزیک
 
 

دفاعيه دكتري

مطالعه نقش تأخیر زمانی در اثرات شکل‌پذیری سیناپسی بر روی ساختار و دینامیک شبکه‌های عصبی

مجتبی مددی اصل

استاد راهنما: دکتر علی‌رضا ولی‌زاده - پروفسور پیتر الکساندر تاس

دانشکده فیزیک

تاریخ: ۱۳۹۶-۱۲-۱۶

زمان: ۱۱:۰۰

مکان: آمفی تئاتر ترکمان

خلاصه: شکل‌پذیری سیناپسی وابسته به زمان‌بندی اسپایک،‫‪ ‬سازوکاری است که وزن‌های سیناپسی در شبکه‌های عصبی را بر اساس اختلاف زمان نسبی میان فعالیت نورون‌ها، ‬تغيیر می‌دهد که از آن به عنوان فرآیند یادگیری در مغز یاد می‌شود. اگر چه شکل‌پذیری سیناپسی یک سازوکار موضعی برای تنظیم وزن‌های سیناپسی است، اما می‌تواند ساختار و دینامیک کلی شبکه‌های عصبی را در مقیاس بزرگ تحت تأثیر قرار دهد. ویژگی‌های برآمده از شبکه‌های عصبی شکل‌پذیر را می‌توان به وسیله درک سازوکار تأثیر شکل‌پذیری سیناپسی بر روی برهم‌کنش‌های جفتی نورون‌ها توصیف کرد. شکل‌پذیری سیناپسی متداول، به عنوان یک سازوکار از بین برنده حلقه یا سیناپس دوطرفه در شبکه‌های عصبی عمل کرده و نورون‌ها را به کانون‌های ورودی یا خروجی تبدیل می‌کند. در این رساله، یک چارچوب نظری برای در نظر گرفتن تأخیر زمانی در اثرات شکل‌پذیری سیناپسی بر روی ساختارهای جفت‌نورونی، ارائه می‌دهیم. نتایج تحلیلی و شبیه‌سازی‌های ما نشان می‌دهد که وجود تأخیر زمانی موجب پیدایش ساختارهای سیناپسی مختلف با پایداری چندگانه در ساختار جفت‌نورونی و شبکه‌های عصبی بازگشتی می‌شود. پیکربندی سیناپسی پایدار نهایی، به وسیله متغیرهای شرایط اولیه مانند ناهمگنی در توزیع وزن‌های سیناپسی و فرکانس نوسانات نورونی تعیین می‌شود. به طور ویژه، نشان می‌دهیم که در حالت قفل‌شدگی فاز، حتی در حضور یک دامنه متوازن تقویت و تضعیف در قاعده شکل‌پذیری سیناپسی و در غیاب نوفه مستقل، تأخیر زمانی قادر است سیناپس‌های دوطرفه بین نورون‌های جفت‌شده را حفظ و تقویت کند. پایستگی سیناپس‌های دوطرفه به عواملی مانند اختلاف زمان فعالیت، هم‌نوازی و ناهم‌نوازی، تأخیر زمانی و نیز شیب تابع پاسخ فاز هر یک از نورون‌ها وابسته است. از سوی دیگر، نشان می‌دهیم که در حضور تأخیر زمانی، امکان تضعیف هم‌زمان سیناپس‌های متقابل در یک اتصال دوطرفه نورونی، حتی در حالت قفل‌شدگی فاز نیز وجود دارد که منجر به پایداری شبکه عصبی در حالت جداشدگی کامل می‌گردد. امکان تضعیف هم‌زمان سیناپس‌های متقابل در حالت قفل‌شدگی فاز و دست‌یابی به یک شبکه عصبی جداشده پایدار می‌تواند موجب ارتقای روش‌های تحریک مغزی برای درمان ناهنجاری‌های عصبی ناشی از فعالیت نامتعارف هم‌نواز نورونی در بیماری‌هایی نظیر صرع یا پارکینسون شود. از طرفی، نشان دادیم که نتایج به دست آمده برای ساختار جفت‌نورونی به شبکه‌های بازگشتی بزرگی از نوسانگرهای عصبی نیز تعمیم‌پذیر هستند و بدین ترتیب، الگوهای اتصالات سیناپسی سراسر شبکه عصبی را تحت تأثیر قرار می‌دهند.