مدار عصبی: تفاوت میان نسخه‌ها

← مجموع اتصالات نورون‌ها در مغز انسان در حالت مینیمم به بیش از 100 trillion می‌رسد و سرعت سیگنال‌ها در حدود ۲۵۶ مایل بر ساعت (یا ۴۱۱٫۹۹۲ کیلومتر بر ساعت) است. [http://discovermagazine.com/2011/mar/10-numbers-the-nervous-system] نورون‌ها به طور متوسط با ۷٬۰۰۰ [[سیناپس]] در ارتباط هستند و کل مغز از 10¹⁵ سیناپس تشکیل شده است. نورون‌ها می‌توانند بیش از ۱۰۰۰ شاخک [[دندریت]] داشته باشند که می‌توانند با ده‌ها هزار سلول دیگر در ارتباط باشند. قطر نورون‌ها بین (0.004  mm) تا (0.1  mm) و طول نورون‌ها بین حدود چند میلیمتر " کوتاه‌ترین نورون‌ها " تا حدود ۱ متر یا بیشتر متغیر هست؛ و در هر ثانیه با توجه به اینکه حداکثر نرخ آتش هر نورون 200  Hz (هرتز به معنی تعداد چرخه‌ها در یک ثانیه cycle/s) هست 10¹⁷ سیگنال الکتریکی در شبکهٔ عصبی جریان دارد. [https://www.quora.com/How-many-neurons-in-the-Cerebrum-fire-each-second] به طور کلی در هر ثانیه ۲۰٪ - ۵۰٪ نورون‌ها آتش می‌کنند همچنین نورون‌هایی هم که آتش می‌کنند این عمل را چندین بار انجام می‌دهند.

* '''[[:en:Cerebrum|cerebrum _ Forebrain]]''' مرکز شخصیت فرد است و طیف بسیار گسترده‌تری از وظایف را نسبت به بقیه مناطق مغز برعهده دارد. از این وظایف می‌شود به تصمیم‌گیری، انتخاب آهنگ مورد علاقه، تمرکز، برنامه‌ریزی و سازماندهی، به داشتن حس و شناخت از جهان و رابطهٔ خود فرد با جهان "همان خودآگاهی" کمک می‌کند. cerebrum بیشترین تعداد نورون‌های حساس به دوپامین را داراست، محل تصمیم‌گیری برای حرکت هدفمند و گفتار (صحبت کردن), نحوه رفتار، همچنین اطلاعات دردسترس در این بخش مورد سازماندهی قرار می‌گیرد و باعث می‌شود فرد قابلیت اولویت بندی و اصلاح کردن خود و آغاز یا کنترل و یا تغییر رفتار را داشته باشد. (آسیب دیدگی این بخش می‌تواند شخصیت شخص را تغییر دهد. ان افراد دیگر نمی‌توانند شبیه خودشان عمل کنند. این افراد توانایی برنامه‌ریزی خودشان را از دست می‌دهند و توانایی کنترل رفتار خودشان را نیز ممکن از دست دهند و آسیب دیدگی شدید گاهی می‌تواند شخصیت این افراد را از آنها بگیرد و …)

** [[:en:Dorsolateral prefrontal cortex|dorsolateral prefrontal cortex]] یا به اختصار DLPFC در میانه بخش قبل در انسان‌ها و پستانداران واقع شده است و نسبت به قسمت‌های دیگر یکی از بخش‌های تازه تکامل یافته مغز انسان محسوب می‌شود که تکامل ان تا هنگام بزرگسالی ادامه می‌یابد. همچنین به orbitofrontal cortex و قسمت‌های مختلف مغز که شامل بخش [[تالاموس|thalamus]] , [[عقده‌های قاعده‌ای|basal ganglia]] , [[:en:Hypothalamus|hippocampus]] و مناطق اصلی و ثانویه [[نئوکورتکس|neocortex]] هم متصل است. این بخش در کارهای اجرایی دخالت دارد که عملکردهایی از قبیل مدیریت فرایندهای شناختی [[:en:Cognition|cognitive processes]] که شامل حافظه کاری [[:en:Working memory|working memory]] , [[:en:Cognitive flexibility|انعطاف‌پذیری شناختی]] و برنامه‌ریزی. همچنین وظایف رفتاری نیز به شدت مرتبط به این بخش به نظر می‌رسند و انجام وظایفی که نیاز به نگه داری اطلاعات در ذهن یا همان working memory را دارند. DLPFC برای به خاطر آوردن ایتم‌ها به صورت تکی مورد نیاز نیست بنابراین آسیب دیدگی این بخش سبب اختلال در حافظه شناختی یا [[:en:Dorsolateral prefrontal cortex|recognition memory]] نمی‌شود با این وجود در صورتی که فرد بخواهد دو آیتم را در حافضه با یکدیگر مقایسه کند دخالت بخش DLPFC نیز مورد نیاز خواهد بود. اشخاص با آسیب دیدگی DLPFC قادر نخواهند بود تصویری را که قبلاً به آنها نشان داده شده است را در بین دو تصویری که به آنها بعد از مدتی نشان می‌دهند را تشخیص دهند. بخش DLPFC در هنگام خواب فعال نیست و فقط پردازش زمان بیداری و واقعیت را بر عهده دارد. به همین ترتیب این بخش مکرراً همچنین با اختلالات رانندگی، توجه و انگیزه مرتبط دانسته شده. افرادی با آسیب دیدگی جزئی DLPFC عموماً احساس بی تفاوتی به محیط اطراف خود دارند و از خودانگیختگی در زبان و رفتار محروم اند همچنین این افراد به فقدان انگیزه برای انجام کاری برای خود و یا دیگران نیز دچار هستند.

* '''brainstem_''' قسمت زرد در تصویر بالا. این بخش هماهنگی فعالیت‌های خودکار یا رفلکس بدن را در فعالیت‌هایی که بدون تفکر انجام می‌گیرند مانند تنفس، تون عضلانی غیرارادی، فعالیت قسمت‌های مختلف بدن و وضعیت آنها، کمک به حفظ آگاهی از بدن، ضربان قلب، فشار خون، عطسه، سرفه، بیدارشدن از خواب و . . . را سازماندهی می‌کند و سازه اون که در بالای نخاج و زیر [[:en:Cerebrum|cerebrum]] و در مرکز مغز قرار داره مانند یک ساختمان هست که از بخش‌های (Diencephalon mid-brain , pons , medulla oblongata) تشکیل شده هست (آسیب دیدگی این بخش می‌تواند کشنده باشد، زمانی که عملکرد brainstem از دست می‌رود وضعیت شخص ممکن هست مرگ مغزی تشخیص داده شود. چون این قسمت از حول مغز دور هست آسیب دیدگی‌هایی مثل آسیب به سر و گردن، حمله قلبی و یا سکته مغزی، آنسفالیت، سموم مننژیت از جمله مونوکسید کربن (درحدود ۶۰٪ کربن منوکسید در خون می‌تواند به مرگ منجر شود. چون سرعت جذبش از اکسیژن توسط گلبول‌های خون بیشتر هست، عامل: تحت تأثیر مستقیم دود خودروها بودن) , سطح قند خون بالا و یا پایین طولانی مدت در افراد مبتلا به دیابت و سرطان در ساقه مغز که می‌تواند در نهایت منجر به کما یا مرگ شخص شود)

* '''Temporal Lobe _''' قسمت صورتی پررنگ در تصویر بالا. در این قسمت یک تصویر ذهنی کامل از اون چیزی که می‌بینیم و می‌شنویم و احساس می‌کنیم در ذهن درست می‌شود. زبان و شنوایی و بویایی در این قسمت مغز مورد پردازش قرار می‌گیرند. این قسمت از مغز همچنین به تشخیص اشیا، جهت حرکت، چهره‌های آشنا (ویژه) , بخاطر آوردن حقایق جهان و اطلاعات یا دانش عمومی، همراه کردن حافظه و احساسات و همچنین این قسمت نقش مهمی را درگرفتن تصمیمات اخلاقی/احساسی بر عهده داره. لوب Temporal بازیابی معنی کلمات را از حافظه انجام می‌دهد و سپس کلمات را با مفاهیم هماهنگ می‌کند تا شخص بتواند ایدهای خود را بیان کند. همین‌طور زمانی که کودکان در حال یادگیری خواندن هستند این بخش مغز، کلمات را با ترجمه اشکال کلمه به صدا ذخیره می‌کند؛ بنابراین این بخش می‌تواند کلمات را تشخیص بدهد. اتصال Temporal-parietal با دیدن ارواح و یا پیش درآمد و تجربه خروج از بدن در ارتباط است (عوارض در صورت آسیب: عفونت یا بیماری مانند آلزایمر می‌توانید باعث آسیب لوب Temporal شود که سبب تقلا آنچه که یک فرد می‌شنود، می‌بیند و درک می‌کند می‌شود. ممکن است حافظه و اشکال کلمات و صداها در افراد آسیب دیده مختل شود). همچنین فرایند خواب دیدن عموماً در حین فعال بودن کل cerebral cortex مغز اتفاق می‌افتد.

* '''Parietal_''' قسمت آبی در تصویر بالا. حواس لمسی، درجه حرارت، فشار، و درد. Parietal به شخص برای رسیدن به درک و دانستن موقعیت چیزهای اطرافش کمک می‌کند. وقتی که شخصی را لمس می‌کنید Parietal واکنش نشان می‌دهد. لوب Parietal می‌توانید زمان و نقطهٔ صدمه را دقیقاً شناسایی کند. این قسمت باعث بخاطر آوردن شخص از نحوه چگونگی استفاده از ابزارها و همچنین حافظه شخص از بدن و واکنش‌های آشنا در برابر کنش‌های آشنای محیط بدون فکر کردن دربارهٔ آنها مانند بیسبال، شنا کردن و . . . لوب Parietal بین پیشانی و occipital نهفته در مغز بالا وسط در نزدیکی [[:en:Cerebrum|cerebrum]] نیمکره غالب در خواندن و نوشتن گفتار و محاسبه، اقدامات پیچیده. همچنین نقش مهمی در ادراک و تصویر ذهنی از بدن بر عهده دارد (آسیب: یک فرد با یک سکته مغزی ضایعه مغزی آسیب‌های مغزی و یا آسیب‌های دژنراتیو در این منطقه ممکن است قادر به تشخیص چهره، چپ از راست، رسم، کلمات یا اعداد، صحبت به طور معمول و یا اقامت متمرکز نباشد. آنها ممکن است فاصله و موقعیت شی را تشخیص ندهند، آنها ممکن است قضاوت خودشان را در برخی امور ساده از دست بدهند و مثلاً از یک اتاق به دیگری در خانه خود اشتاه کنند و احساس خود از درد، لمس یا درجه حرارت را از دست بدهند، آنها ممکن است چیزها را اشتباه گرفته و قادر به لباس پوشیدن و یا انجام کارهای ساده نباشند)

* '''Occipital_''' قسمت سبز در تصویر بالا " یا همون پس سر " نورون‌های این قسمت بر روی بینایی چشم کار می‌کنند و با کار کردن همراه دیگر بخش‌های مغز فعالیت‌هایی مثل پردازش تصاویر ارسال شده از چشم و تفسیر اشکال مختلف و رنگ‌ها، عمق تصاویر، زاویه‌هایی که ما در حال دیدنشان هستیم را انجام می‌دهند (آسیب یا عفونت یا نرسیدن اکسیژن و موارد دیگر به این قسمت ممکن است دید و درک بصری شخص را تحت تأثیر قرار دهد و شخص آسیب دیده به سختی قادر به خواندن متون و تشخیص رنگ‌ها و محل اشیای نزدیک، تفسیر ترسیماتی مانند (نقاشی) و تشخیص کلمات در متن است. گاهی هم ممکن هست شخص نتواند تغییر اشیا از یک مکان به مکان دیگر را در اطرافش ببیند. همچنین ممکن است شخص دچار انحراف دید و توهم بصری شود. همچنین آسیب دیدگی شدید به این بخش کوری را به همراه خواهد داشت / جراحات مغزی، آسیب و یا نوشتن متقابل " cross-writing " در محل اتصالی که در آن parietal و occipital اتصال جداری پیدا می‌کنند ممکن است باعث حس متقارن "synesthesia"و مخلوطی حواس شود. برای مثال اون افراد هنگام شنیدن موسیقی یا خواندن اعداد رنگ‌هایی را می‌بینند. برای آنها نت‌های مختلف موسیقی ممکن است واقعاً تولید یک سمفونی رنگ نماید. زمانی که این گونه افراد می‌نویسند ممکن است عدد ۵ به رنگ آبی و عدد ۶ به رنگ سبز مشاهده شود) [[پرونده:Neuron Cell Body.png|thumb|443x443px|جسم سلولی نورون ([[:en:Soma (biology)|Soma]])]]

# یادگیری تطبیقی: توانایی یادگیری اینکه چگونه وظایف خود را بر اساس اطلاعات داده شده به آن و یا تجارب اولیه انجام دهد در واقع اصلاح شبکه را گویند.

یک نورون مصنوعی سامانه‌ای است با تعداد زیادی ورودی و تنها یک خروجی. نورون دارای دو حالت می‌باشد، حالت آموزش و حالت عملکرد. در حالت آموزش نورون یادمی‌گیرد که در مقابل الگوهای ورودی خاص برانگیخته شود و یا در اصطلاح آتش کند. در حالت عملکرد وقتی یک الگوی ورودی شناسایی شده وارد شود، خروجی متناظر با آن ارائه می‌شود. اگر ورودی جزء ورودی‌های از پیش شناسایی شده نباشد، قوانین آتش برای بر انگیختگی یا عدم آن [[تصمیم‌گیری]] می‌کند.

هر دو لایه از یک شبکه به وسیله وزن‌ها و در واقع اتصالات با هم ارتباط می‌یابند. در شبکه‌های عصبی چند نوع اتصال و یا پیوند وزنی وجود دارد:

# آموزش بدون سرپرست: وزن‌ها فقط بر اساس ورودی‌ها اصلاح می‌شوند و خروجی مطلوب وجود ندارد تا با مقایسه خروجی شبکه با آن و تعیین مقدار خطا وزن‌ها اصلاح شود. وزن‌ها فقط بر اساس اطلاعات الگوهای ورودی به هنگام می‌شوند. هدف استخراج مشخصه‌های الگوهای ورودی بر اساس راهبرد خوشه یابی و یا دسته‌بندی و تشخیص شباهت‌ها (تشکیل گروه‌هایی با الگوی مشابه) می‌باشد، بدون اینکه خروجی یا کلاس‌های متناظر با الگوهای ورودی از قبل مشخص باشد. این یادگیری معمولاً بر پایه شیوه برترین هم خوانی انجام می‌گیرد. شبکه بدون سرپرست وزن‌های خود را بر پایه خروجی حاصل شده از ورودی تغییر می‌دهد تا در برخورد بعدی پاسخ مناسبی را برای این ورودی داشته باشد. در نتیجه شبکه یادمی‌گیرد چگونه به ورودی پاسخ بدهد. اصولاً هدف این است که با تکنیک نورون غالب نورونی که بیشترین تحریک آغازین را دارد برگزیده شود. بنابر این در شبکه‌های بدون سرپرست یافتن نورون غالب یکی از مهمترین کارها است.

# آموزش تقویتی: کیفیت عملکرد سامانه به صورت گام به گام نسبت به زمان بهبود می‌یابد. الگوهای آموزشی وجود ندارد اما با استفاده از سیگنالی به نام نقاد بیانی از خوب و یا بد بودن رفتار سامانه بدست می‌آید (حالتی بین یادگیری با سرپرست و بدون سرپرست).