Cyber Elegans Project

Jan 02, 2008 12:33

С. Elegans - свободноживущая почвенная нематода размером порядка миллиметра - на сегодняшний день единственный организм, для которого практически полностью известна архитектура его нейросети - нейроны и связи между ними. Это произошло отчасти благодаря тому, что все особи данного вида стабильно имеют 302 нейрона (и > 5000 синапсов) и практически ( Read more... )

my projects, neuroscience, c. elegans

Leave a comment

Comments 22

side_effect January 2 2008, 18:55:34 UTC
ух ты, здОрово =)
а какая модель нейрона используется? ( и почему именно такая? )
по поводу весов хороший вопрос. очевидно, чем толще связь, тем больше абсолютная величина веса. но есть ли в наличии фотографии, по которым это можно было бы определить? вероятно, что нет.
еще вопрос, насколько жестко прошиты веса? изменяются ли они в течение жизни природного червя? если да, то:
а) по какому принципу?
б) можно попробовать начать с нулевых весов или со случайных и запустить модель, дальше он самообучится.

ежели таки нет, то брать, опять же, по рэндому либо нулевые и оптимизировать, используя генетические алгоритмы. предварительно создав модель реальной для червя среды, конечно. ресурсоемко, но результат быть должен.

Reply

позвольте вмешаться биологу :) orchidea January 2 2008, 21:01:46 UTC
Модель используется наиболее приближенная к природному нейрону. В разумных пределах, потому что голову можно сломать, учитывая все известные науки факты их устройства ( ... )

Reply

Re: позвольте вмешаться биологу :) mindfie1d January 3 2008, 01:05:47 UTC
фигасе. а я думал там 2 закона
1. все или ничего
2. мембранный потенциал покоя восстанавливается до исходного уровня автоматически, исходя из разниц в концентрациях натрия, калия и хлора, а также чувствительности и количества соотв ионных каналов.

А оказывается оно посложнее..

Андрюха, а почему пружины? Мышца вроде не должна работать как пружина если разобраться в механизме мышечного сокращения. И вес как таковой.. мне кажется не совсем подходит как параметр или я неправ? Схема же вроде один нейрон + 1 пучок = одно фиксированное сокращение на определенное расстояние. Или ты для этого используешь пару пружина (с фиксированной жесткостью) - вес (переменный) ?

Извини за тупой вопрос, я просто в физике не Копенгаген ни разу.

Reply

насчет физики mozgoved_neo January 3 2008, 07:55:23 UTC
Из точечных масс и пружин можно собрать практически все, что угодно.
В прошлый раз вот даже робота собрал:
http://mozgoved-neo.livejournal.com/19625.html
только вот все остановилось на стадии как бы сделать ему мозги :)

С червяком так - из пружин собирается базовый пассивный каркас, на который нейроны влиять не могут, плюс в нужных местах вставляются "мышцы". Мышца - особый класс, отнаследованный от пружины. Она может сжиматься в зависимости от того, насколько сильный суммарный сигнал подается на нее от нейронов. Твой вопрос насчет мышечных волокон совершенно правильный, и вот тут я как раз выкручиваюсь таким образом, чтобы моделировать не каждое волокно, а определенную группу, но нейроны, которые бы подходили по отдельности к каждому волокну, суммируют свой вклад на этой "мыщце", но зато она может работать "плавно" - степень сжатия зависит от интенсивности входящего сигнала.

Reply


а что если... gesser_kahovski January 2 2008, 20:10:18 UTC
идеи:
(1)
Как-то же нужные "веса" проставляются в нематоде? Покурить "исходники" червяка (ДНК т.е.). Попытаться проэмулировать "рождение" червяка: как он там из яйца вылупляется и т.д. Авось при эмуляции "правильных" моментов, часть нужных весов выставится как надо по дефолту или близко :) Ну а далее, можно сделать п.2
(2) Генетические алгоритмы могут помочь. В качестве фактора приспособляемости ввести, к примеру, среднее расстояние на которое "уползёт" червяк в виртуальном пространстве при наличие сигнала от хеморецепторов о наличие "яда".
(3) Вручную "провести" модель через "правильные точки"(сигнал-отклик организма на сигнал-состояние). И, опять-таги, с помощью ГА подобрать оптимальные весы.

Reply

Re: а что если... mozgoved_neo January 3 2008, 08:06:21 UTC
Вот с ДНК и геномом ты огребешь непомерно. Тут тебе Наталья лучше меня расскажет, но мне это тоже уже очевидно ( ... )

Reply

Re: а что если... orchidea January 3 2008, 08:34:41 UTC
Лекцию про ДНК писать не буду, долго это, да я и не генетик :)
Зато как физиолог могу сказать, что если удасться выдельить мышцы червяка, нейроны и соответствующие стволовые клетки, и кинуть это на питательную среду, то оно соберется... но вовсе даже не в червяка. Нейроны завяжут связи с друг другом и мышечными клетками, будут хаотично генерировать импульсы, некоторые мышцы будут подергиваться. Но червяк не получится. Такой номер прокатывает только с морскими губками, их можно протирать через сито, а они снова собираются в губку :) но у губок нет нервной системы :)))
Еще про ГА:
Известно, что все млекопитающие имели общего предка. Если взять этого предка (его геном, его структуру нейросети, его тело и тп) и запустить ГА, то совершенно не факт, что мы получим человека :) можем получить мышь, а можем некую абстракцию, ветвь которой вообще не было в эволюции. ГА хорош лишь для узких задач, с четко формализованными условиями. условиями

Reply

Re: а что если... gesser_kahovski January 3 2008, 08:44:04 UTC
да я тоже... пытаюсь придумать идею :)

Но может всё-таки ГА смогут помочь? Мы вель можем, к примеру, задать правильные значения на выходах определённого контура в течении какого-то процесса (определённого изменениями значения входа в контур)? Пусть не для всей системы а только для одного блока. А далее перебор :)

*вспоминает* когда-то, когда занимался распознованием изображений, мы для нашей весовой системы так и делали: загоняли набор пар избображение+нужный контур. И под каждую пару подстраивали автоподбором систему.

Reply


walter_simons January 2 2008, 21:48:22 UTC
Только червяк... как же еще далеко до человека!

Reply

mozgoved_neo January 3 2008, 08:07:18 UTC
К сожалению, и червяк еще даже не на середине, а где-то в начале исследования

Reply


nasttii January 3 2008, 18:56:45 UTC
Андрюха, а почему на твоей желтой модели нематоды сеть нейронов одинаковая по всему телу? у нее как и у всех червей есть окологлоточное скопление нейронов, оно мощное, по сравнению с остальным телом. http://neuroscience.wustl.edu/nonetlab/ResearchF/elegans.html

Reply

mozgoved_neo January 3 2008, 19:04:19 UTC
На желтой модели изображен только каркас из пружин, нейроны там не отрисованы. Они есть на картинке повыше с серым фоном и зелеными цифрами, нейроны показаны красными, синими и желтыми точками (левые, правые и центральные соответственно). Более новая версия программы будет отображать нейроны и их активность уже и в 3D-симуляторе

Reply

nasttii January 3 2008, 19:07:13 UTC
ага, понятно

Reply


combinator30 March 28 2008, 08:43:11 UTC
На сколько я понимаю, основной метод в таких случаях - подбор силы и знака связей, на основе критерия наилучшего соответствия входа и выхода модели и реальной нейросети (её "прозванивают", помещая в физиологический раствор"). Во всяком случае, примерно такой подход был использован при создании модели гиппокампа, и в рамках текущего проекта моделировапния микроколонок нейрокортекса млекопитающих Blue Brain.

Reply


Leave a comment

Up