脑皮层的层次结构和Hierarchical Temporal Memory

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(最新整理)大脑皮质功能分区

(最新整理)大脑皮质功能分区

左右交叉,即一侧运动 区支配对侧肢体的运动
身体各部投影区的大小 与各部形体大小无关, 而取决于功能的重要性 和复杂程度
2021/7/26
28
(2)运动前区
Brodmann 6区 (4区前方,中央前回 上部和额上回后上
部) 参加皮质脊髓束组成的 28%。电刺激6区可引起 头和躯干转向对侧,四肢 屈伸运动。
颞叶后部围绕41区的部分
参与听觉过程
额、顶叶中央前后回下部的中央下区
第二躯体感觉区
额叶额下回后部三角区
Broca语言运动区
额叶额下回后部岛盖区
Broca语言运动区
额叶额中、下回前部的上外额叶皮层
参与前额叶的这新执行功能
额叶额下回前下部皮层
参与前额叶的这新执行功能
颞叶内侧的下脚后区
颞叶和岛叶交界处的岛旁区
位关系,呈对侧倒置关
系。身体各
部在此区的范围大小和对
感觉的灵敏度有关。
一般认为3区对轻触觉起
反应,1区对深部刺激起
反应,2区接受来自关节
囊感2受021器/7/2的6 冲动。
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人体各部在 躯体感觉区 的定位关系
(1)対侧倒置
(2)范围大小 和感觉的精 细程度成正 比
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端脑由约140亿个细胞构成,重约1400克, 据估计脑细胞每天要死亡约10万个(越
不用脑,脑细胞死亡越多)。一个人的 脑储存信息的容量相当于1万个藏书为 1000万册的图书馆,人脑中的主要成分 是水,占80%。脑虽只占人体体重的2%, 但 耗 氧 量 达 全 身 耗 氧 量 的 25% , 血 流 量 占 心 脏 输 出 血 量 的 15% , 一 天 内 流 经 脑 的血液为2000升。脑消耗的能量若用电 功率表示大约相当于25瓦

大脑皮层结构和学习记忆的神经机制

大脑皮层结构和学习记忆的神经机制

大脑皮层结构和学习记忆的神经机制大脑是人类最神秘、最复杂的器官,其内部由众多神经元组成,能够负责控制我们身体的各种行为和反应。

其中最关键的组织便是大脑皮层。

在大脑的深处,还有一些区域也参与着我们的认知、记忆、情绪等复杂的神经网络,这些大脑区域可用于处理和处理各种信息。

本文将详细讲述大脑皮层的结构以及它在学习记忆中所起到的神经机制。

大脑皮层的结构大脑皮层是人类大脑最重要的一部分,也是最先进化的一部分。

它由神经元、胶质细胞和血管等构成,这些结构紧密相连,形成了一个高度精细的网络。

大脑皮层的分层结构总体上可分为六层,不同的大脑区域在结构上也存在差异。

大脑皮层的六层结构从表层到深层依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ,各自具有不同的细胞形态和功能,脑细胞之间复杂的交流连接最终成就了人类的情感、思维和行动。

大脑皮层的结构分层不但是为了让不同神经元可以执行不同的任务,同时也能有效的进行信息的处理。

例如,外侧枕叶的Ⅰ层负责处理视觉刺激的方向,Ⅱ层负责处理目标的形状,Ⅲ层负责处理运动方向和速度,整个大脑皮层的分层结构可以把不同部位能处理的信息一下子单独提取出来,从而协助我们在复杂的信息中更好的复杂信息得到处理和表达。

学习记忆的神经机制大脑皮层对人类的学习和记忆来说是十分关键的。

很多性能甚至可以通过长期训练而被改变。

学习和记忆的神经机制在这里主要涉及突触的形成和完善。

记忆过程包括3个主要的阶段:记忆编码、记忆存储和记忆检索。

神经元村片上的突触连接形成学习和记忆的“根基”。

当神经元接收到重复的刺激时,它们的突触会慢慢加强和改善,形成更有效的连接。

这种现象被称为“突触可塑性”。

多个连续的学习事件能加强大脑神经分支和连结,更好地欣赏到新事物,并且更容易产生积极影响。

在神经元中,突触的形状、大小和功能都可以发生改变。

长期推进教育以及不断的学习和尝试是大脑学习和记忆的关键。

人类记忆过程中的大脑皮层神经机制由于突触可塑性,还会添加其他的变化。

大脑的结构与功能

大脑的结构与功能
sulcus
5个叶
• 额叶 frontal lobe • 顶叶 parietal lobe • 颞叶 temporal lobe • 枕叶 occipital lobe • 岛叶 insular lobe
顶叶
可编辑 15
顶叶
大脑皮层的机能 枕叶——视 颞叶——听 顶叶——躯体感觉区(中央后回) 额叶——躯体运动区(中央前回)
中央沟centralsulcus外侧沟lateralsulcus顶枕沟parietooccipitalsulcus额叶frontallobe顶叶parietallobe颞叶temporallobe枕叶occipitallobe岛叶insularlobe顶叶大脑皮层的机能枕叶视顶叶躯体感觉区中央后回额叶躯体运动区中央前回为视觉皮质中枢为视觉皮质中枢枕叶病损时不仅发枕叶病损时不仅发生视觉障碍并且生视觉障碍并且出现记忆缺陷和运出现记忆缺陷和运动知觉障碍等症状动知觉障碍等症状但以视觉症状为主但以视觉症状为主听觉皮质区接受来自听觉皮质区接受来自内侧膝状体的冲动内侧膝状体的冲动通过胼胝体接受来自通过胼胝体接受来自人的顶叶大小在一定程度下与数学和逻辑人的顶叶大小在一定程度下与数学和逻辑方面能力的大小有关一般成正比即顶方面能力的大小有关一般成正比即顶叶后区体积越大一个人在数学逻辑思叶后区体积越大一个人在数学逻辑思维发散思维等方面的能力越强如爱因维发散思维等方面的能力越强如爱因斯坦等他的顶叶比一般人大百分之二十斯坦等他的顶叶比一般人大百分之二十左右盲人的顶叶也比一般人的大顶叶左右盲人的顶叶也比一般人的大顶叶前区越大人的身体协调性感觉等越发前区越大人的身体协调性感觉等越发是大脑发育中最高级是大脑发育中最高级的部分的部分它包括初级它包括初级运动区前运动区和运动区前运动区和前额叶
枕叶

脑功能课件-大脑皮层分布与短时记忆机制

脑功能课件-大脑皮层分布与短时记忆机制

颞叶皮层
控制听觉、语言和记忆等方面的活动,是人类 高级思维和情感的重要区域。
大脑皮层分布与短时记忆机制
1
相关性
辅助
2
时记忆存在着紧密的相关性。
大脑皮层分布对短时记忆的制约和辅
助,是研究记忆机制的重要方向。
3
损伤和改变
大脑皮层分布的改变和损伤会影响短 时记忆的正常工作,进而影响个体的 生活和认知能力。
研究方法与前景
研究方法
使用神经成像、行为实验和计算模型等多种 方法研究大脑皮层分布和短时记忆等生理学 基础。
前景与挑战
未来的研究将涉及到如何应用和优化大脑皮 层分布和短时记忆机制的相关知识,需要遵 循科学原则和伦理规范。
总结
大脑皮层分布和短时记忆机制是人类认知活动的基本组成部分,对于我们的生活、学习和工作具有 不可估量的影响。充分理解这些原理和机制,将有助于我们更好地规划未来。
分布
每个大脑皮层区域代表不同的大脑功 能,如运动、视觉、语言和记忆等。
短时记忆机制
1 定义
短时记忆是指短暂存储和处理信息的能力,通常持续几秒钟到一分钟左右。
2 分类
短时记忆可以分为感觉记忆、声音记忆、工作记忆等多种类型。
3 容量和持续时间
短时记忆的容量通常较小,持续时间短暂,但可以通过训练和技巧进行延 长。
4 神经机制
短时记忆的神经机制涉及多个脑区和神经递质的作用,如海马和前额叶等。
大脑皮层分布
视觉皮层
负责对视觉信息进行处理和分析,经常被用来 研究视觉感知等领域。
前额叶
控制高级思维和社交行为等活动,是人类行为 和人格的重要决策中心。
顶叶皮层
参与了触觉、运动和空间意识等多种感知和认 知功能,是大脑中最广泛分布的皮层之一。

htm算法原理

htm算法原理

HTM(Hierarchical Temporal Memory)算法,又名层级时间记忆或皮质学习,是一种模拟新大脑皮层信息处理机制的全新机器学习算法。

它旨在将复杂的问题转化为模式匹配与预测。

HTM算法的核心理念在于模拟新大脑皮层的工作原理,并特别强调对“神经元”进行分层级处理。

同时,它也关注信息模式的空间特性与时间特性。

根据HTM算法原理,其构建了稀疏离散表征和预测模型,这些模型能够在存在先前输入的环境中进行构建和优化。

此外,HTM还引入了空间沉积池和时间沉积池的概念来优化模型的表现。

在HTM的发展历程中,Numenta公司于2011年左右公布了新版本的HTM算法,称为HTM-CLA。

这个版本的算法在本质上与旧版本没有太大的不同,但更为细化,更具有生物性,也就是更接近于真实的大脑皮层模型。

大脑皮质的组织结构

大脑皮质的组织结构

大脑皮质的组织结构
大脑皮质(Cerebral cortex)是大脑的外层,呈灰白色,具有复杂的组织结构。

以下是大脑皮质的主要组织结构:
1. 神经细胞(Neurons):大脑皮质富含大量的神经细胞,它们是大脑的基本功能单位。

神经细胞通过突触相互连接,形成神经网络,负责信息处理和传递。

2. 神经胶质细胞(Glial cells):除了神经细胞外,大脑皮质还包含多种类型的神经胶质细胞。

神经胶质细胞支持和保护神经元,并参与维持大脑的正常功能。

3. 六层结构(Six-layered structure):大脑皮质可以分为六个主要的细胞层,通常从外层(第一层)到内层(第六层)。

每一层都有特定类型的神经细胞,形成特定的连接和功能区域。

4. 纹状结构(Gyri and Sulci):大脑皮质表面布满了起伏不平的纹状结构,称为回(Gyri)和沟(Sulci)。

这些起伏结构的存在增加了大脑皮质的表面积,提供更多的神经元连接和功能区域。

5. 区域划分(Functional areas):大脑皮质可以根据不同的功能分为多个区域。

每个功能区域具有不同的神经元组织和连接模式,负责特定的感知、运动、语言、认知和情绪等功能。

总体而言,大脑皮质的组织结构非常复杂,包括神经元、神经胶质细胞、六层结构、纹状结构和功能区域等多个层面。

这些结构相互作用,形成了大脑的高度复杂的功能网络,支持人类的认知、行为和情感等复杂功能。

大脑皮层结构与认知功能之间的相关性解析

大脑皮层结构与认知功能之间的相关性解析

大脑皮层结构与认知功能之间的相关性解析概述大脑皮层是大脑中最外层的一层神经组织,负责执行许多重要的认知功能。

理解大脑皮层结构与认知功能之间的相关性对于揭示人类智力和认知能力的基础至关重要。

本文将解析大脑皮层的结构以及它与认知功能之间的关系。

大脑皮层的结构大脑皮层是大脑的外包层,占据了大脑体积的绝大部分。

它具有复杂的神经元网络,由六个主要的皮层区组成。

这六个区域包括:顶叶、额叶、颞叶、枕叶、脑岛和扣带回。

每个区域在大脑中负责不同的认知功能。

大脑皮层的结构与功能区划顶叶位于大脑的最上部,包含了中央回和前额叶回。

它负责高级认知功能,如推理、决策和问题解决。

额叶位于大脑的前部,包括额叶上、下、内侧和外侧区域。

额叶与情绪调节、记忆、注意力和决策制定密切相关。

颞叶位于大脑的侧面,包括颞叶上、颞叶中央和颞叶下区域。

它负责听觉处理、语言理解、面部识别和长期记忆。

枕叶位于大脑的后部,包括枕叶下和枕叶上区域。

它参与视觉处理和空间认知。

脑岛位于大脑的侧面,被额叶、顶叶和颞叶所环绕。

脑岛参与对自主神经系统的调节,以及情感处理和社会情境识别。

扣带回位于大脑的中央,环绕着中央回。

它与运动控制相关,特别是肌肉调节和复杂的运动协调。

大脑皮层结构与认知功能的关系大脑皮层的各个区域与不同的认知功能密切相关。

通过研究大脑活动、脑损伤和脑成像技术,我们可以更好地理解这种关系。

对于高级认知功能,例如语言理解和记忆,多个大脑区域同时参与。

例如,额叶和颞叶的协同活动在语言理解中起着重要作用。

额叶负责词汇处理,颞叶则参与语义理解和长期记忆。

在感知和知觉方面,大脑皮层中的不同区域协同工作以制定准确的认知。

视觉感知涉及到枕叶和颞叶的合作,而听觉感知则需要颞叶和额叶的协同作用。

决策和注意力也依赖于大脑皮层的多个区域之间的交互作用。

额叶和顶叶区域参与了注意力的调节和决策制定,而枕叶和颞叶则负责进行感知和信息的整合。

此外,大脑皮层的前额叶在情感调节和社交能力方面起着重要作用。

大脑皮层的结构化与功能分区

大脑皮层的结构化与功能分区

大脑皮层的结构化与功能分区大脑是人体最重要也最为神秘的器官之一,复杂且神奇的运作机制让人类对其充满好奇和敬畏之情。

在众多神经元和神经纤维的支配下,大脑发挥着各种各样的复杂功能,例如思维、学习、情感处理以及多种行为等等。

而对于大脑内部结构的研究,我们可以更加深刻地了解大脑的工作原理并揭示其神奇之处。

本文将会围绕大脑皮层的结构和功能分区这一问题展开讨论。

大脑皮层,即大脑的外层即灰质,在人脑中占据着非常重要的位置。

大脑皮层由六个层组成,其中一、二层是细胞密度较小的层,三、四层是细胞密度较大的层,五、六层则是神经元轴突起点所处的层。

大脑皮层自然的呈现出不同的区域,这些区域被称为功能分区。

功能分区的发现是人类对大脑结构研究的重大突破,这些区域之间紧密扣连着人的行为和认知等多个方面。

大脑的结构化分区是如何被揭示出来的呢?这归功于20世纪初赫赫有名的脑科学家,德国脑解剖学家科尔布和他的助手。

他们研究了150多个大脑,最终针对不同大脑区域的形态差异进行了详尽地记录。

他们的研究揭示了各种结构之间的功能联系,形成了功能分区的概念。

科尔布还提出了神经网络的概念,认为大脑是由各种特定功能区域组成的。

这些作为神经网络的结构被称为区域,每个区域都包含了大量的神经元。

在这些神经元的帮助下,脑部的不同区域协同工作以控制不同的行为和定位。

在前人的结构研究及新的技术工具的帮助下,现代医学已经成功地创造了数以百计的脑部区域模型。

根据不同的研究目的,不同领域的科学家可以使用不同的定义来传达各种独特的功能分区。

例如,大脑皮层最重要的区域之一前额叶,被细分为额叶枕叶、前额脚和额骨。

每个子区域都控制着特定的认知功能,例如在额骨和前额脚附近,大脑平时在进行思考、计划、评估和反思等思维活动时会被活跃。

而大脑后面的枕叶则负责处理视觉输入和空间组织信息。

另一个功能区域是被称为布罗德曼区域,此区域被认为是人脑内最为复杂的区域之一,最初由美国的萨伯瑞个人进行了系统性研究,细分出了多个子区块。

大脑皮质结构和功能分区课件

大脑皮质结构和功能分区课件
水平细胞(horizontal cell)位于分子层,是 小梭形细胞,由胞体各极各发出一条树突, 轴突分为两支,与皮质表面平行延伸一定距 离,并与锥体细胞顶树ห้องสมุดไป่ตู้的分支形成突触。
文档仅供参考,不能作为科学依据,请勿模仿;如有不当之处,请联系网站或本人删除。
Martinoti细胞分布于大脑皮质分子层以外 的各层(主要是Ⅳ层),胞体小,为多角形, 树突甚短,构成局限性树突野,轴突较长, 行向皮质表面,沿途发出侧枝分布于皮质各 层,其终末分布于分子层。
文档仅供参考,不能作为科学依据,请勿模仿;如有不当之处,请联系网站或本人删除。
大脑皮质的Ⅰ- Ⅳ层主要接受传入冲动。从丘脑 来的特异传入纤维(各种感觉传入的上行纤维) 主要进入Ⅳ层与星形细胞形成突触,星形细胞的 轴突又与其他细胞建立广泛的联系,从而对传入 皮质的各种信息进行分析,作出反应。起自大脑 半球同侧或对侧的联合传入纤维则进入Ⅱ和Ⅲ层, 与锥体细胞形成突触。
大脑皮质的分层——
大脑皮质的神经元呈分层排列。原皮质(海马和 齿状回)和旧皮质(嗅脑)为三层结构,新皮质 基本为6层结构。一般将6层型皮质称为同型皮质; 而其他区域称为异型皮质。
新皮质6层结构:分子层(Ⅰ)、外颗粒层 (Ⅱ)、外锥体细胞层(Ⅲ)、内颗粒层(Ⅳ)、 内锥体细胞层(Ⅴ)和多形或梭形细胞层(Ⅵ)。
外颗粒层(external granular layer):此层较厚,主要由 许多星形细胞和少量小型锥体细胞构成。
外锥体细胞层(external pyramidal layer):此层较厚,由许 多中、小型锥体细胞和星形细胞组成。
内颗粒层(internal granular layer):细胞密集,多数是 星形细胞。
粒下层则主要借传出的投

hierarchical temporal memory 分级

hierarchical temporal memory 分级

hierarchical temporal memory 分级
分层时间记忆(Hierarchical Temporal Memory,HTM)是一种人工智能算法,由分层时间记忆(Hierarchical Temporal Memory,HTM)是一种人工智能算法,由Numenta公司发表,旨在模拟新大脑皮层的工作原理,以将复杂问题转化为模式匹配和预测。

这个算法的名称中的每一个词都有其特殊的含义:层级对应于信息模式的空间特性,时间性对应于信息的时间特性,而记忆则强调了数据在处理过程中的作用。

与传统的机器学习算法主要处理静态空间数据不同,HTM算法是处理时序动态数据的。

也就是说,它不仅考虑了数据的空间性(静态),还考虑了数据的时间性(动态)。

此外,HTM算法还被成功应用于实时异常流时序数据检测。

在流式时间序列数据中,异常在关键情况下提供了重要的信息。

HTM算法能够实时处理数据,并在进行预测的同时学习,从而实现对异常的有效检测。

例如,该技术已被成功应用于实时金融异常检测应用程序,并在实际运行中表现出良好的效果。

大脑的解剖结构和功能布鲁德曼分区

大脑的解剖结构和功能布鲁德曼分区

大脑的解剖结构和功能一一布罗德曼分区系统布罗德曼分区是一个根据细胞结构将大脑皮层划分为一系列解剖区域的系统.神经解剖学中所谓细胞结构(Cytoarchitecture),是指在染色的脑组织中观察到的神经元的组织方式. 布罗德曼分区1909年由德国神经科医生科比尼安•布洛德曼(Korbinian Brodmann)提出. 根据皮质细胞的类型及纤维的疏密把大脑皮质分为52个区,并用数字给予表示.Brodmann Area 1, BA1Brodmann Area 2, BA2Brodmann Area 3, BA3位置:位于中央后回(postcentral gyrus)和前顶叶区.功能:分别为体感皮层内侧、末尾和前端区,BA1、BA2、BA3共同组成体感皮层;具备根本体感功能(first somatic sensory area)接受对侧肢体的感觉传入.Brodmann Area 4, BA4位置:位于中央前回(precentral gyrus),中央沟(central sulcus)的内侧面功能:初级运动皮层(first somatic motor area),包含“运动小人〞(motor homunculus).限制行为运动,与BA6 (前)和BA3、BA2、BA1、(后)相连,同时与丘脑腹外侧核相连.体感小人(Somatosensory Homunculus)传入体感信息较多的身体区域获得的皮层代表区域较大.比方手部在初级体感皮层中的代表区域比背部的大.体感皮质定位可用“体感小人〞(Somatosensory homunculus)来表示.Brodmann Area 5, BA5位置:位于顶叶前梨状皮质区(梨状皮质piriform cortex为下边缘皮质的组成局部).功能:与BA7形成体感联合皮层.Brodmann Area 7, BA7位置:位于顶叶皮质顶部,体感皮层前方,视觉皮层(visual area)上方.功能:将视觉和运动信息联合起来;与BA5形成体感联合皮层;视觉-运动协调功能.Sensory AreasSomatosensory Association Area位置:位于初级躯体感觉皮层前方(BA5、BA7)功能:整合各种感觉传入触压觉、其它感觉;利用以往储存的感觉体验.Brodmann Area 6, BA6位置:位于额叶(frontal lobe),中央前回(precentral gyrus)前端区功能:与BA8共同构成前运动皮层;指导感官运动;辅助运动区SMA (限制身体的近端和躯干肌肉)Brodmann Area 8, BA8位置:位于前额叶(prefrontal cortex, PFC)功能:与BA6共同构成前运动皮层(premotor cortex),包括额叶眼动区(frontal eye field, FEF ),限制眼球的随意运动,尤其与眼球的追随运动有关;运动规划Brodmann Area 9, BA9位置:位于前额叶(prefrontal cortex, PFC)Brodmann Area 10, BA10位置:位于前额叶(prefrontal cortex, PFC),额下回(inferior frontal gyrus)顶部的延髓区(上额回superior frontal gyrus和中额回middle frontal gyrus最前侧的局部) Brodmann Area 11, BA11位置:位于额叶内侧腹面(ventral intrafrontal cortex前额皮层区(眶回orbital frontal gyrus,直回和上额回前侧的一局部)Association Areas - Prefrontal CortexBA9、BA10、BA11共同构成前额叶皮层(prefrontal cortex执行认知功能功能:思维thought和知觉Perception的所有方面;信息的记忆memory和回忆memories;解决问题problem solving ;情绪emotion ;与前脑的边缘局部有密切的联系.Brodmann Area 12, BA12位置:位于上额回和下前回之间的区域(额眶区)Brodmann Area 13, BA13Brodmann Area 14, BA14Brodmann Area 15, BA15Brodmann Area 16, BA16位置:位于岛叶(insular lobe)功能:处理收敛信息产生的一种感官经验(如厌恶、不安的感觉),与情感相关;前岛叶有嗅觉(smell)、味觉(gustation)、边缘功能,同时后岛与听觉(auditory)、自主感觉-运动功能有关;还与上瘾(addiction)有关Brodmann Area 17, BA17位置:位于枕叶内侧面(初级视觉皮层,纹状皮质striate cortex、V1)功能:视觉信息加工的初步场所;方位柱、眼优势柱组织;接收来自外侧膝状体(lateral geniculate body、丘脑后外侧的下方)的信息沿背、腹途径将信息发送到其他视觉区Brodmann Area 18, BA18位置:位于枕叶,包括局部楔回(3旭2七@ gyrus)、舌回(lingualis gyrus)和外侧枕叶回,局部纹外皮层(二级视觉皮层,V2,纹外视觉皮层)功能:视觉处理(视觉联合皮层)Brodmann Area 19, BA19位置:位于枕叶功能:视觉处理;与BA18构成视觉联合皮层(Visual association cortices)Brodmann Area 20, BA20位置:位于颞下回(inferior temporal gyrus)功能:更高水平的信息处理;视觉腹侧通路(ventral visual pathway)Sensory Areas - Ventral and Dorsal Streams腹侧通路-进入颞叶下部(BA20、BA37)>负责物体、文字、面孔的识别,即“是什么〞背侧通路-延伸至中央后回(BA39、BA40)> 感知空间关系,即“在哪里〞Brodmann Area 21, BA21位置:位于颞叶侧面,在BA20上方、BA40和BA41下方,颞中回区功能:语言和听觉处理位置:位于颞叶(temporal lobe)功能:后一局部包含威尔尼克区(包括颞上回、颞中回后部、缘上回supramarginal gyrus 以及角回angular gyrus.是大脑书写中枢、视觉性语言中枢.威尔尼克区的损伤将产生严重的感觉性失语症.);负责语言理解.Brodmann Area 23, BA23位置:位于枕叶(occipital lobe), 扣带皮层后端(posterior cingulate cortex), 末端极限到达顶枕沟(parietooccipital sulcus )功能:作为边缘系统的一局部,与杏仁核(amygdala)和眶额皮层和海马(hippocampus)相连接;参与情绪系统.Brodmann Area 24, BA24位置:位于扣带皮层腹节功能:作为边缘系统的一局部,与杏仁核和眶额皮层和海马相连接;参与情绪系统Brodmann Area 25, BA25位置:位于膝下皮层功能:与嗅觉有关Brodmann Area 26, BA26位置:压外区,位于扣带回“峡谷〞处功能:记忆系统的一局部;响应偶发事件Brodmann Area 29, BA29位置:压后扣带皮层功能:记忆系统的一局部;响应偶发事件Brodmann Area 30, BA30位置:压部后颗粒皮质,扣带回的一局部功能:记忆系统的一局部;响应偶发事件Brodmann Area 27, BA27位置:海马旁回(parahippocampal gyrus)的延髓(medulla 0卬0^818)局部功能:记忆系统的一局部位置:后内嗅皮层Brodmann Area 31, BA31位置:上后扣带皮层功能:情感处理和识别Brodmann Area 32, BA32位置:上前扣带皮层,位于顶叶功能:负责决策制定的过程Brodmann Area 34, BA34位置:前扣带皮层,位于海马旁回Brodmann Area 35, BA35位置:旁嗅皮层,位于海马旁回Brodmann Area 36, BA36位置:海马旁皮层Brodmann Area 37, BA37位置:梭状回,位于颞叶,颞下沟和侧副沟之间功能:多模态联合;高阶对象和人脸识别(Fusiform face area, FFA) Brodmann Area 38, BA38位置:颞极区,颞上回、颞中回的延髓局部功能:与记忆和情感有关Brodmann Area 39, BA39位置:角回,韦尼克区的一局部,位于顶叶功能:语义加工Brodmann Area 40, BA40位置:缘上回,威尔尼克区的一局部,外侧沟上端末功能:次级体感皮层;响应躯体刺激,完成结构区分任务Brodmann Area 41, BA41位置:初级听觉皮层,位于颞叶,外侧沟内侧的前颞横回区功能:早期听觉信息处理;低频率多集中在喙侧;高频率多集中在国内侧位置:听觉联合皮层,位于颞叶,在外侧沟的边沿处功能:早期听觉信息处理;低频率多集中在喙侧;高频率多集中在国内侧Brodmann Area 43, BA43位置:中央下区(Subcentral area)Brodmann Area 44, BA44位置:三角部,布洛卡区(运动性言语中枢)的一局部,位于额下回功能:与语言的产生有关Brodmann Area 45, BA45位置:岛盖部,布洛卡区的一局部,位于额叶皮层,额下回的三角区,外侧沟上边界的上方功能:执行语义任务和文字的产生Brodmann Area 46, BA46位置:上外额叶皮层,为位于额叶的额中回上,同时是前额叶皮层的一局部功能:行政职能Brodmann Area 47, BA47位置:下额页皮层,位于额叶,眶回外表功能:处理语言中的语法Brodmann Area 48, BA48位置:下脚后区,颞叶内侧的一小局部Brodmann Area 49, BA49位置:岛旁区,位于颞叶和岛叶的交界处Brodmann Area 52, BA52位置:位于颞叶,外侧沟的内侧功能:听觉处理总结皮质运动区:位于中央前回〔4区〕,是支配对侧躯体随意运动的中枢.它主要接受来自对侧骨骼肌、肌腱和关节的本体感觉冲动,以感受身体的位置、姿势和运动感觉,并发出纤维, 即锥体束限制对侧骨骼肌的随意运动皮质运动前区:位于中央前回之前〔6区〕,为锥体外系皮质区.它发出纤维至丘脑、基底神经节、红核、黑质等.与联合运动和姿势动作协调有关,也具有植物神经皮质中枢的局部功能.皮质眼球运动区:位于额叶的8枢和枕叶19区,为眼球运动同向凝视中枢,治理两眼球同时向对侧注视.皮质一般感觉区:位于中央后回〔1、2、3区〕,接受身体对侧的痛、温、触和本体感觉冲动,并形成相应的感觉.顶上小叶〔5、7〕为精细触觉和实体觉的皮质区.额叶联合区:为额叶前部的9、10、11区,与智力和精神活动有密切关系.视觉皮质区:在枕叶的距状裂上、下唇与楔叶、舌回的相邻区〔17区〕.每一侧的上述区域皮质都接受来自两眼对侧视野的视觉冲动,并形成视觉.听觉皮区:位于颞横回中部〔41、42区〕,又称Heschl氏回.每侧皮质均按来自双耳的听觉冲动产生听觉.嗅觉皮质区:位于嗅区、钩回和海马回的前部〔25、28、34〕和35区的大局部〕.每侧皮质均接受双侧嗅神经传入的冲动.内脏皮质区:该区定位不太集中,主要分布在扣带回前部、颞叶前部、眶回后部、岛叶、海马及海马钩回等区域.语言运用中枢:人类的语言及使用工具等特殊活动在一侧皮层上也有较集中的代表区(优势半球),也称为语言运用中枢.它们分别是:①运动语言中枢:位于额下回后部(44、45区, 又称Broca区).②听觉语言中枢:位于颞上回42、22区皮质,该区具有能够听到声音并将声音理解成语言的一系列过程的功能.③视觉语言中枢:位于顶下小叶的角回,即39区. 该区具有理解看到的符号和文字意义的功能.④运用中枢:位于顶下小叶的缘上回,即40 区.此区主管精细的协调功能.⑤书写中枢:位于额中回后部8、6区,即中央前回手区的前方.返回大脑半球深部结构大脑的外表布满深浅不同的沟或裂.沟裂简隆起的局部称为脑回(gyrus).有三条大的沟裂, 即中央沟(central sulcus)、外侧裂(lateral sulcus)、顶枕裂(parietoocipital sulcus), 将每侧大脑半球分为5叶,分别为额、顶、枕、颞叶及脑岛.。

大脑皮层的构建与功能

大脑皮层的构建与功能

大脑皮层的构建与功能大脑是人类最神秘、最复杂的器官之一,大脑皮层既是大脑的外壳,也是大脑最为重要的部分之一。

它与人的智能、记忆、语言、思维等高级认知功能密切相关。

本文将从大脑皮层的构建和功能两个方面来探讨大脑的奥秘。

一、大脑皮层的构建1. 大脑皮层的分层结构大脑皮层由六层细胞组成,每一层的细胞都有自己特定的功能和结构特征,可以分别为感觉输入层、纤锥层、锥形细胞层、颗粒细胞层、锥形细胞层、和细胞输出层。

这些细胞层的密度、厚度和结构特征因皮层区域的不同而存在着细微的差异。

2. 大脑皮层的神经元大脑皮层中的神经元是大脑皮层的主要细胞,它负责接收、处理、传递信息。

神经元的数目和排列方式因人的年龄、性别、种族和身体状况而异,不同的大脑皮层区域也有所不同。

同样,神经元的基本结构也存在很大的差异,包括细胞体、短轴突、神经树突、突触等等。

大脑皮层的神经元排列方式是其高级认知功能的基础。

3. 大脑皮层的运输系统大脑皮层的运输系统包括大量的血管、淋巴管和神经系统。

它们共同组成大脑皮层的营养和供氧系统,为大脑皮层的神经元提供了合适的能量,使神经元能够正常地工作。

二、大脑皮层的功能1. 感知功能大脑皮层的感知功能是指接收和处理各种感官信息的能力。

人的视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等感官信息都是由大脑皮层接收和处理的。

在这方面,不同大脑皮层区域的功能是不同的。

2. 运动功能大脑皮层还担负着人的运动功能,包括手、脚、面部和语言等方面。

大脑皮层的运动皮层能够将高级指令转化为神经肌肉信号,并在人的身体上执行,从而让人能够做出各种动作。

3. 认知功能认知功能是大脑皮层最为高级的功能之一,包括人的思维、记忆、判断、决策等。

这些高级认知功能与大脑皮层的前额叶皮层特别相关。

在这方面,不同大脑皮层区域之间的网络连接、神经元数目的不同、突触结构的多样性等因素产生着巨大的影响。

4. 情感功能大脑皮层也能够负责人的情感和情绪方面。

人的观念、信念、价值观等也与大脑皮层相关。

大脑结构名词中英对照

大脑结构名词中英对照

大脑结构名词中英文对照(2009-10-02 16:04:05)转载标签:杂谈安蒙氏角Ammoms horn白质white matter背内侧丘脑dorsalmedial thalamus背外侧通路dorsallateral pathway背外侧膝状核dorsal lateral geniculate nucleus 被盖tegmentum被盖背束dorsal tegmental bundle被盖腹区ventral tegmental area边缘皮质limbic cortex边缘系统limbic system布洛卡区Broca%26;s area苍白球globus pallidus侧脑室lateral ventricle齿状回dentate gyrus穿质通路perforant path传出纤维efferent fibers传入纤维afferent fibers大脑半球cerebral hemisphere大脑导水管cerebral aqueduct导水管四周灰质periaqueductal grey matter第三脑室third ventricle第四脑室fourth ventricles顶盖tectum顶盖脊髓束tectospinal tract顶盖枕核系统tectopulvinar system顶叶parietal lobes豆状核lentiform nucleus端脑telecephalon额眶皮质orbital frontal cortex额叶frontal lobe额叶岛盖frontal operculum耳蜗核cochlear nucleus二级投射区sencondary projection area非特异性投射系统nonspecific projecting system 缝际核raphe nucleus伏核nucleus accumbens腹内侧通路ventraomedial pathway腹内侧下丘脑ventromedial hypothalamus隔区septal area弓状核arcuate nucleus弓状束arcuate fasciculus沟sulcus钩束uncinate faciculus孤束核solitary nucleus海马hippocampus海马结构hippocampus formation海马伞fimbria黑质substantia nigra黑质纹状体束nigrotriatal bundles红核red nucleus红核束rubrospinal tract后脑metencephalon灰质gray substance基底神经节basal ganglia基底外侧核群basolateral nuclear group间脑diencephalon交叉decussation角回angular gyrus旧纹状体(苍白球)paleostriatum距状裂calcarine fissure壳核putamen扣带cingulum扣带回cingulate gyrus扣带回皮质cingulate cortex蓝斑locus coeruleus连合commissure联络皮质associative cortex裂fissure菱脑rhombencephalon漏斗infundibulum颅腔endocast脉络丛choroid plexus梅纳特基底核(无名质)basal nucleus of Meynert 末脑myelencephalon内侧前脑束medial forebrain bundle内侧膝状体medial geniculate nucleus内囊internal capsule内嗅皮质entorhinal cortex脑干brain stem脑干网状结构brainstem reticular formation脑化encephalization脑化指数encephalization index脑回gyrus脑脊膜meninges脑脊液cerebrospinal fluid脑桥pons脑室ventricles颞平台planum temporale颞叶temporal lobe旁臂核parabranchial nucleus旁室核paraventricular nucleus皮质脊髓侧束lateral corticospinal tract皮质脊髓前束ventral corticospinal tract皮质脊髓束corticospinal system皮质脊髓通路cortcospinal pathway皮质内侧核群corticomedial nuclear group皮质下subcortex皮质延髓束corticobulbar tract胼胝体corpus callosum前额皮质prefrontal cortex前脑proseucephalon前脑基底大细胞核magnocellular nucleus of the basal forebrain 前下托presubiculum穹窿fornix穹窿下器官subfornical organ丘colliculus丘脑thalamus丘脑腹后核ventral posterior nucleus of thalamus丘脑腹外侧核ventrolateral nucleus of thalamus丘脑前核anterior nucleus thalamus丘系系统lemniscal system躯体感觉皮质somatosensory cortex躯体感觉区somatosensory area乳头丘脑束mammillothalamic tract乳头体mammillary body软脑膜pia matter塞尔维氏裂Sylvian fissure三级投射区tertiary projection area上橄榄核群superior olivary complex上丘superior colliculus上丘脑epithalamus神经核nucleus视顶盖optic tectum视放核optical radiation视交叉上核suprachiasmatic nucleus视觉背侧系统dorsal system of visual function 视觉腹侧系统ventral system of visual function 视觉皮质(枕极)visual cortex视前内侧区medial preoptic area视前区preoptic area视上核supraoptic nucleus室周器官circumventricular organ松果体corpus pineale髓板medullary lamina髓质medullary substances or medulla特异性投射系统specific projecting system听觉皮质auditory cortex听觉皮质auditory cortex外侧丘系lateral lemniscus外侧膝状体lateral geniculate nucleus外侧膝状体纹皮质系统geniculostriate system 外侧下丘脑lateral hypothalamus area外囊external capsuale网状脊髓束reticulospinal tract网状结构reticular formation维尔尼克区Wernicke area尾状核caudate nucleus纹前皮质prestriate cortex纹状皮质striate cortex纹状区striate area下颞皮质inferior temporal cortex下丘inferior colliculus下丘脑hypothalamus下托subiculum小脑cerebellum小脑上脚superior cerebella peduncle小脑小叶cerebellar folia小细胞神经分泌系统parvocellular neurosecretory system 新纹状体neostriatum杏仁核amygdala杏仁核腹侧传出通路ventral amygdalofugal pathway性二型核sexually dimorphic nucleus嗅脑rhinencephalon嗅球olfactory bulb延脑medulla oblongata眼优势柱ocular dominance columns一级感觉皮质=第一感觉区primary sensory cortex一级视觉皮质primary visual cortex一级投射皮质primary projection area一级运动皮质primary motor cortex硬脑膜dura matter运动控制系统motor control system运动皮质motor cortex枕骨大孔occipital foramen枕核pulvinar枕极occipital pole枕角occipital horns枕叶occipital lobe中缝大核nucleus raphe magnus中间块massa intermedia中间皮质mesocortex中脑mesencephalon中心被盖束central tegmental tract中心沟central sulcus中心管central canal中心后回postcentral cortex中心前回precentral gyrus终纹stria terminalis蛛网膜arachnoid蛛网膜下腔subarachnoid锥体区pyramidalis area锥体外运动系统extrapyramidal motor system 锥体运动系统pyramidal motor system。

人脑的结构及其功能

人脑的结构及其功能

脑的功效与构造⒈总体分为三个层次:最深层称为脑干,重要与自立进程,例如心率.呼吸.吞咽和消化功效有关.外包在这个中心构造的是边沿体系,他与念头.情感和记忆有关.包含在这两层之外的是大脑,是人类全体心理活动产生的地方.大脑及其表层即大脑皮层整合感到信息,调和你的活动,促成抽象思维和推理.⒉脑干.丘脑和小脑⑴.脑干(brain stem)是含有分解调节体系体例内部状况的脑构造.延髓(medulla)位于脊髓的最上端.是呼吸.血压和心搏调节中枢.从身材所发出的自上神经和自脑发出的下行神经在延脑产生交叉,这就意味着身材的左侧和右脑相连,右侧和左脑相连.⑵.紧贴在延脑之上的是桥脑(pons),它供给传入纤维到其他脑干构造和小脑之中.⑶.延脑和桥脑之中有一种网状构造(reticular formation),它叫醒大脑皮层去留意新的刺激,甚至在睡眠中也保持脑的警醒性.这个区域受损会导致晕厥.⑷.网状构造有经丘脑(thaiamus)的长纤维束,传入的感到信息可经由过程丘脑到达大脑的恰当区⑸.小脑(cerebellum)在头骨的基底在脑干之上,调和着身材的活动,掌握姿态并保持均衡,在腻滑性活动的调和方面和活动技巧进修方面小脑有侧重要感化.⒊边沿体系边沿体系(limbic system)与念头.情感状况和记忆有关.有三个构造构成:海马体.杏仁核和下丘脑海马体(hippocampus)在外显记忆中具有重要感化.外显记忆是一类提取本身感到到的已知晓记忆的进程.但是海马体受损无妨害意识觉知外的内隐记忆.假如你的海马体受损你能学到一些新的义务,但却不克不及记住它,也不记得产生了什么事.杏仁核(amygdale),杏仁核受损可能对特殊活泼的的个别产生镇静感化(情感掌握),但一些地区受损也会损害到面貌神色的辨认才能(情感记忆才能)下丘脑(hypothalamus),它调节念头行动包含摄食.饮水.体温调节和性叫醒.保持身材内部均衡(内稳态).当身材才能储存低,下丘脑保持高兴激发机体查找食物和进食.当温度降低,下丘脑引起血管压缩并引起非随便的微微颤抖.这就是平日所说的颤抖产生热量以均衡温度降低.下丘脑也调节内排泄活动.⒋大脑大脑(cerebrum)表层有一层10%英寸厚的薄层组织,称为大脑皮层(cerebral hemi-spheres).大脑由阁下两个半球构成,并由一种称为胼胝体(corpus callosnm)得神经纤维接洽起来.在脑剖解上脑分为四个部分:额叶.顶叶.枕叶.颞叶①额叶(frontal lobe)具有活动掌握和进行认知活动的功效.如筹划,目的设定.位于外侧裂和中心沟之前.因不测而毁伤额叶就会损坏一小我的行动才能,并引起人格的转变.②.顶叶(parietal lobe)负责触觉.痛觉和温度觉,位于中心沟之后.③.枕叶(occipital lobe)是视觉信息到达的部位,位于后头部.④.颞叶(temporal lobe)负责听觉进程,位于外侧裂下部.大脑皮层①位于中心沟之前的额叶活动皮层(motor cortex)区掌握着身材600多块随便肌产生随便动作.身材下部受皮层顶部神经元掌握,上部由下部神经元掌握.身材上部比下部从皮层得到加倍精致的指令.手指活动受皮层大区域安排.②躯体感到皮层(somatosensory cortex)区位于阁下顶叶,处理温度.触觉.躯体.地位和痛苦悲伤.③听皮层(auditory cortex)位于两侧颞叶,处理听觉信息加工.听皮层与说话产出和说话懂得有关.④视皮层(visual coertex)位于头后部的枕叶,接收眼后部视网膜中间区传入的信息,这里传递的视觉信息量较大.事实上,大部分的皮层的功效与说明和整合信息有关,即联络皮层区(associate cortex),使你将不合感到模式的信息联合起来,用于筹划对外界刺激作出恰当的反响.神经体系分为中枢神经体系(centaal nervous system,CNS)外周神经体系(peripheral nervous system,PNS)CNS由脑和脊髓全体神经元构成.脊髓是将脑和PNS接洽起来的骨干线,它现实是将身材各类感触感染器官.肌肉和腺体接洽起来.并调和身材阁下侧的活动,并负责不须要脑介入的快速简略动作反射.PNS的躯体神经体系,调节身材骨骼肌的动作.如打字时,你敲错了键则体干神经就会通知你的脑,脑就会发出必须改正的敕令,只有零点几秒的时光就会删除错误,并击中准确键.PNS另一部分是自立神经体系,它调节一般情形下不须要你掌握的功效,如呼吸.消化和觉悟.自立神经体系交感(sympathetic)和副交感(prarsympathetic)神经体系.交感神经体系安排敷衍紧迫情形下的反响,副交感神经体系监测身材内部功效通例活动.可以把交感神经体系看作安全情形下或重要状况下处理麻烦的体系,它叫醒脑构造去战役或者回避安全,停滞消化,血液从内脏向肌肉流淌,氧气传递增长,心率加速.副交感神经体系监督和负责缓解这些进程,个别开端安静下来.。

神经科学中的大脑皮层结构研究

神经科学中的大脑皮层结构研究

神经科学中的大脑皮层结构研究近年来,神经科学领域尤其是大脑皮层结构研究方面得到极大发展。

神经科学家通过对人脑结构的深入研究,发现大脑皮层由多个区域组成,每个区域负责不同的认知和行为功能。

这将有助于我们更好地理解大脑工作机制以及相关疾病的治疗。

1. 大脑皮层的结构大脑皮层是人类大脑的外层,由许多层组成。

神经科学家将其分为六个区域,分别是顶叶、额叶、顶下、颞叶、枕叶和下枕。

顶叶大脑区域主要负责处理触觉和视觉信息,包括皮质感觉区和视觉皮质区。

额叶是人类大脑的前额部分,其中包括前额叶和额叶。

它们主要负责人类高级认知功能,如决策制定、记忆和计划。

颞叶位于颞骨后方,包括听觉皮质区和外侧颞叶。

外侧颞叶是语言处理和语言理解的中心。

枕叶位于大脑后部,它是人类视觉处理的中心。

下枕主要与大脑的运动和感觉功能有关。

2. 大脑皮层研究的重要性对大脑皮层的深入研究对理解大脑工作机制至关重要。

神经科学家研究大脑皮层可以帮助他们理解记忆、情感和学习等认知和行为功能的神经基础。

同时,大脑皮层的结构研究也有助于人们更好地了解神经疾病的发生机制,这将有助于开发更有效的治疗方法。

神经科学家们通过研究不同区域的脑损伤患者的大脑皮层结构、脑电图和行为的变化,来了解人类大脑的不同部分在认知、感知和行为方面的作用。

这些研究不仅有助于解释患者的症状,还可以为开发新的治疗方法提供重要的信息。

3. 大脑皮层结构研究新成果近年来,神经科学家在大脑皮层结构研究方面取得了一系列的新成果。

例如,一些研究表明,颞叶内侧颞叶结构与个体记忆表现有关。

在一个研究中,研究人员发现在一项记忆测试中表现较好的志愿者的颞叶内侧结构形状更为对称。

同样,一些研究将大脑皮层分为小的单元区域,称为皮层维度。

这些研究表明,每个皮层维度中存在着明显的数百万个神经元的集合,这些神经元可以发射电脉冲,从而实现信息的处理和传递。

4. 大脑皮层结构研究的前景随着神经科学的不断发展,我们预计在大脑皮层结构研究方面还将有许多重要的进展。

脑皮层的层次结构和Hierarchical Temporal Memory

脑皮层的层次结构和Hierarchical Temporal Memory

•自然图像的统计特性和视网膜神经元的计算模型•脑皮层的层次结构和Hierarchical Temporal Memory •Boltzmann机学习算法和脑的统计热力学模型新皮层生理•大脑皮层中最晚进化出的部分•特有的6层结构,在所有哺乳动物的大脑中发现•大脑中与智能有关的最主要部分(另外两个部分:丘脑和海马)•厚度:6张扑克牌•面积–人:1张餐巾–猴子:1个信封–老鼠:1张邮票新皮层分区和层级结构•分区之间的层次关系–例如,视觉腹侧通路:Retina ->LGN -> V1 -> V2-> V4 -> IT–层次关系通过分区间的正向和反向连接体现关于新皮层的猜想•新皮层的结构在不同区域、不同物种之间,存在高度相似性–层数相同、神经元种类和分布相同、连接方式相同•结构相似导致功能相似–将初生雪雕的视觉信号连接到听觉发育区,听觉区发育为视觉区–先天性盲人阅读盲文时,激活的是视觉区•猜想(美国神经科学家Montcastle于1978年提出)–新皮层的功能区域的信息处理都遵循一个共同的算法,视觉、听觉、运动输出等之间没有任何差异耗散结构和生命体的区别Benard花纹生物体通过与环境交互,将自己限定在特定的生态位中,维持自身的稳定结构。

脑的最基本功能是什么?•避免surprise–Surprise对生命体通常意味着死亡e.g., fish out of water–通过避免surprising state(减少熵),维持自身的存活(稳定状态)–Surprise是相对的•手段–记忆、推断、预测–指导行动新皮层的功能•记忆•推断•预测•通过记忆基础上的推断和预测来减少surprise。

怎样完成推断和预测?HTM层级结构•每个结点的功能–识别模式–记忆模式序列–向上级传递信念–向下级反馈预测•在“我们”看来–底层结点:记忆短暂时间序列,推断简单原因–上层结点:记忆长期时间序列、推断复杂原因•在“结点自己”看来–我不知道自己的身份、地位,不知道输入数据的类型、来源,只管做同样的工作HTM工作原理实例:看图识物HTM网络结构训练方法:给HTM网络看电影顶层结点连接到一个有监督分类器,相当于海马测试集单个结点的操作•学习阶段–观察输入模式,建立内部表示,没有输出–又分为记忆模式、学习转移概率、时间聚合三个子阶段•感知/推断阶段–对每个输入模式产生输出表示信念学习阶段1:记忆模式•建立记忆持久存储看到的模式,并给每个模式编号•把感受野中出现的模式和模式库比较,如果不在,则加到模式库中学习转移概率•建立并维护表示模式转移的马尔科夫图学习阶段3:时间聚合根据马尔科夫图将模式聚合为序列学习阶段全过程推理阶段•输入:同学习阶段•输出:输入模式属于每个时间序列的概率(向量表示)HTM信念传播的神经实现新皮层和HTM的对应关系新皮层电路图第4层星形神经元:计算正向模式概率•主要的正向信息传入层,投射到L3–例如:视网膜 -> LGN -> V1 L4•反馈输入一般避免L4区域第3层金字塔细胞•纵向输入:L4、L1;纵向输出:L5、高级皮层•大量横向连接•复杂细胞,响应移动刺激第3层金字塔细胞•序列记忆•向高级皮层输出序列概率•整合反馈信息幻觉轮廓效应实验表明,与幻觉边缘对应的V1神经元有响应HTM网络的幻觉轮廓新皮层/HTM为什么能work?•新皮层/HTM的组织结构反映了物理世界的组织结构的基本规律–空间和时间的局部性和层次性•空间局部性:相邻空间的模式更可能相关(由相同原因导致)•时间局部性:顺序出现的模式更可能相关(由相同原因导致)•空间层次性:例如多尺度、分形•时间层次性:例如语言、股票市场•层次性保证局部性原理在更大的尺度上仍然适用。

大脑皮质相关介绍

大脑皮质相关介绍

大脑皮质相关介绍*导读:大脑皮质是大脑的表层,由灰质构成,其厚度约为1到4mm,其下方大部分则由白质构成。

……大脑皮质(cerebral cortex)是大脑的表层,由灰质构成,其厚度约为1到4mm,其下方大部分则由白质构成。

大脑中间有一裂沟(大脑纵裂,longitudinal fissure),由前至后将大脑分为左右两个半球,称为大脑半球(cerebral hemisphere)。

两个半球之间,由胼胝体(corpus collosum)连接在一起,使两半球的神经传导得以互通。

构成大脑皮质的神经元类型一、大脑皮质的神经元类型大脑皮质的神经元都是多极神经元,按其细胞的形态分为锥体细胞、颗粒细胞和梭形细胞三大类。

1.锥体细胞(pyramidal cell):数量较多,可分大、中、小三型。

胞体形似锥形,尖端发出一条较粗的主树突,伸向皮质表面,沿途发出许多小分支,胞体还向四周发出一些水平走向的树突。

轴突自胞体底部发出,长短不一短者不越出所在皮质范围,长者离开皮质,进入髓质(白质),组成投射纤维(下行至脑干或脊髓)或联合纤维(到同侧或对侧的另一皮质区)。

因而,锥体细胞是大脑皮质的主要投射(传出)神经元。

2.颗粒细胞(granular cell):数目最多。

胞体较小,呈颗粒状,包括星形细胞(stellate cell)、水平细胞(horizontal cell)和篮状细胞(basket cell)等几种。

以星形细胞最多,它们的轴突多数很短,终止于附近的锥体细胞或梭形细胞。

有些星形细胞的轴突较长,上行走向皮质表面,与锥体细胞顶树突或水平细胞相联系。

水平细胞的树突和轴突与皮质表面平行分布,与锥体细胞顶树突联系。

所以,颗粒细胞是大脑皮质区的局部(中间)神经元,构成皮质内信息传递的复杂微环路。

3.梭形细胞(fusiform cell):数量较少,大小不一。

大梭形细胞也属投射神经元,主要分布在皮质深层,胞体梭形,树突自细胞的上、下两端发出,上端树突多达皮质表面。

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•自然图像的统计特性和视网膜神经元的计算模型•脑皮层的层次结构和Hierarchical Temporal Memory •Boltzmann机学习算法和脑的统计热力学模型
新皮层生理•大脑皮层中最晚进化出的
部分
•特有的6层结构,在所有哺乳动物的大脑中发现
•大脑中与智能有关的最主要部分(另外两个部分:
丘脑和海马)
•厚度:6张扑克牌
•面积
–人:1张餐巾
–猴子:1个信封
–老鼠:1张邮票
新皮层分区和
层级结构•分区之间的层次关系
–例如,视觉腹侧
通路:Retina ->
LGN -> V1 -> V2
-> V4 -> IT
–层次关系通过分
区间的正向和反
向连接体现
关于新皮层的猜想
•新皮层的结构在不同区域、不同物种之间,存在高度相似性
–层数相同、神经元种类和分布相同、连接方式相同•结构相似导致功能相似
–将初生雪雕的视觉信号连接到听觉发育区,听觉区发
育为视觉区
–先天性盲人阅读盲文时,激活的是视觉区
•猜想(美国神经科学家Montcastle于1978年提出)–新皮层的功能区域的信息处理都遵循一个共同的算
法,视觉、听觉、运动输出等之间没有任何差异
耗散结构和生命体的区别
Benard花纹
生物体通过与环境交互,将自己限定在特定的
生态位中,维持自身的稳定结构。

脑的最基本功能是什么?
•避免surprise
–Surprise对生命体通常意味着死亡
e.g., fish out of water
–通过避免surprising state(减少熵),维持自身的存活(稳定状态)
–Surprise是相对的
•手段
–记忆、推断、预测
–指导行动
新皮层的功能
•记忆
•推断
•预测
•通过记忆基础上的推断和预测来减少surprise。

怎样完成推断和预测?HTM层级结构
•每个结点的功能
–识别模式
–记忆模式序列
–向上级传递信念
–向下级反馈预测
•在“我们”看来
–底层结点:记忆短暂时间序列,推断简单原因
–上层结点:记忆长期时间序列、推断复杂原因
•在“结点自己”看来
–我不知道自己的身份、地位,不知道输入数据的类型、
来源,只管做同样的工作
HTM工作原理实例:看图识物
HTM网络结构
训练方法:给HTM网络看电影
顶层结点连接到一个有监督分类器,相当于海马
测试集
单个结点的操作
•学习阶段
–观察输入模式,建立内部表示,没有输出
–又分为记忆模式、学习转移概率、时间聚合三个子阶段
•感知/推断阶段
–对每个输入模式产生输出表示信念
学习阶段1:记忆模式
•建立记忆持久存储看到的模式,并给每个模式编号•把感受野中出现的模式和模式库比较,如果不在,则加到模式库中
学习转移概率•建立并维护表示模式
转移的马尔科夫图
学习阶段3:时间聚合根据马尔科夫图将模式聚合为序列
学习阶段全过程
推理阶段
•输入:同学习阶段
•输出:输入模式属于每个时间序列的概率(向量表示)
HTM信念传播的神经实现
新皮层和HTM的对应关系
新皮层电路图
第4层星形神经元:
计算正向模式概率•主要的正向信息传入层,投射到L3–例如:视网膜 -> LGN -> V1 L4
•反馈输入一般避免L4区域
第3层金字塔细胞
•纵向输入:L4、L1;纵向输出:L5、高级皮层•大量横向连接
•复杂细胞,响应移动刺激
第3层金字塔细胞•序列记忆
•向高级皮层输出序列概率•整合反馈信息
幻觉轮廓效应
实验表明,与幻觉边缘对应的V1神经元有响应
HTM网络的幻觉轮廓
新皮层/HTM为什么能work?•新皮层/HTM的组织结构反映了物理世界的组织结构的基本规律–空间和时间的局部性和层次性
•空间局部性:相邻空间的模式更可能相关(由相同原因导致)•时间局部性:顺序出现的模式更可能相关(由相同原因导致)•空间层次性:例如多尺度、分形
•时间层次性:例如语言、股票市场
•层次性保证局部性原理在更大的尺度上仍然适用。

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