دانلود کامل ترین جزوه شبکه های عصبی مصنوعی

جزوات رنگی و تایپ شده شبکه های عصبی مصنوعی

دانلود فایل

محمد باقر منهاج دانشگاه پیام نور دانشگاه شهید برای شتی کاردانی کارشناسی ارشد علمی کاربردی ندا کفاش پیام نور ‌

[1] () (). ً می کنند که در امتداد رشته های نازکی به نام آکسون حرکت می کنند ، که می توانند مستقیماً از طریق سیناپس های الکتریکی به سلول های همسایه منتقل شوند یا باعث شوند مواد شیمیایی به نام انتقال دهنده های عصبی در سیناپس های شیمیایی آزاد شوند . سلولی که سیگنال سیناپسی را از یک نورون دریافت می‌کند، ممکن است برانگیخته ، مهار یا تعدیل شود. اتصالات بین نورون ها می تواند مسیرهای عصبی را تشکیل دهد، مدارهای عصبی و شبکه های بزرگتر که درک ارگانیسم از جهان را ایجاد می کنند و رفتار آن را تعیین می کنند. همراه با نورون ها، سیستم عصبی حاوی سلول های تخصصی دیگری به نام سلول های گلیال (یا به سادگی گلیا) است که پشتیبانی ساختاری و متابولیکی را فراهم می کند.

شبکه های عصبی

سیستم عصبی در اکثر حیوانات چند سلولی یافت می شود، اما پیچیدگی آنها بسیار متفاوت است. [2] تنها جانوران چند سلولی که اصلاً سیستم عصبی ندارند اسفنج‌ها ، پلاکوزوئن‌ها و مزوزوئان‌ها هستند که طرح‌های بدنی بسیار ساده‌ای دارند. سیستم عصبی موجودات متقارن شعاعی ctenophores (ژله های شانه ای) و cnidarians (شامل شقایق ها ، هیدراها ، مرجان ها و چتر دریایی ) از یک شبکه عصبی منتشر تشکیل شده است.. همه گونه های جانوری دیگر، به استثنای چند نوع کرم، دارای یک سیستم عصبی هستند که شامل یک مغز، یک طناب مرکزی (یا دو طناب به صورت موازی ) و اعصابی هستند که از مغز و طناب مرکزی تابش می کنند. اندازه سیستم عصبی از چند صد سلول در ساده ترین کرم ها تا حدود 300 میلیارد سلول در فیل های آفریقایی متغیر است. [3]

سیستم عصبی مرکزی برای ارسال سیگنال از یک جزوه شبکه های عصبی مصنوعی به سلول دیگر یا از یک قسمت از بدن به سایرین و دریافت بازخورد عمل می کند. اختلال در عملکرد سیستم عصبی می تواند در نتیجه نقایص ژنتیکی، آسیب فیزیکی ناشی از ضربه یا سمیت، عفونت یا به سادگی پیری رخ دهد. تخصص پزشکی عصب شناسی اختلالات سیستم عصبی را مطالعه می کند و به دنبال مداخلاتی است که بتواند از آنها پیشگیری یا درمان کند. در سیستم عصبی محیطی، شایع ترین مشکل نارسایی رسانایی عصبی است که می تواند به دلایل مختلف از جمله نوروپاتی دیابتی و اختلالات دمیلینه کننده مانند مولتیپل اسکلروزیس و اسکلروز جانبی آمیوتروفیک باشد. علوم اعصابرشته علمی است که بر مطالعه سیستم عصبی تمرکز دارد.

سیستم عصبی نام خود را از اعصاب گرفته است که دسته‌های استوانه‌ای از الیاف ( آکسون‌های نورون‌ها ) هستند که از مغز و نخاع بیرون می‌آیند و به طور مکرر شاخه می‌شوند تا هر قسمت از بدن را عصب دهی کنند. [4] اعصاب به اندازه‌ای بزرگ هستند که توسط مصریان، یونانیان و رومی‌های باستان شناسایی شده‌اند، [5] اما ساختار داخلی آن‌ها تا زمانی که امکان بررسی آن‌ها با استفاده از میکروسکوپ فراهم شد، درک نشد. [6] نویسنده Michael Nikoletseas نوشت: [7]

سخت است باور کنیم که تقریباً تا سال 1900 جزوه شبکه های عصبی مصنوعی نبود که نورون ها واحدهای اساسی مغز هستند ( سانتیاگو رامون و کاخال ). 1930 ( هنری هالت دیل و اتو لووی ). ما در دهه 1950 شروع به درک پدیده الکتریکی اولیه ای کردیم که نورون ها برای برقراری ارتباط بین خود استفاده می کنند، یعنی پتانسیل عمل ( آلن لوید هاجکین ، اندرو هاکسلی و جان اکلس ). در دهه 1960 متوجه شدیم که چگونه شبکه‌های عصبی اساسی محرک‌ها و در نتیجه مفاهیم اساسی را رمزگذاری می‌کنند ( دیوید اچ. هوبل وتورستن ویزل ). انقلاب مولکولی در دهه 1980 سراسر دانشگاه های ایالات متحده را فرا گرفت. در دهه 1990 بود که مکانیسم های مولکولی پدیده های رفتاری به طور گسترده ای شناخته شدند ( اریک ریچارد کندل ).

دانلود رایگان خلاصه جزوه شبکه های عصبی مصنوعی کتاب کامل pdf

یک بررسی میکروسکوپی نشان می‌دهد که اعصاب عمدتاً از آکسون‌ها به همراه غشاهای مختلفی تشکیل شده‌اند که دور آن‌ها می‌پیچد و آنها را به فاسیکل‌ها جدا می‌کند. نورون هایی که باعث ایجاد اعصاب می شوند به طور کامل در درون خود اعصاب قرار ندارند – بدن سلولی آنها در مغز، نخاع یا گانگلیون های محیطی قرار دارد. [4]

همه حیوانات پیشرفته تر از اسفنج ها سیستم عصبی دارند. با این حال، حتی اسفنج‌ها ، حیوانات تک سلولی و غیرحیوانات مانند قالب‌های لجن دارای مکانیسم‌های سیگنال دهی سلول به سلول هستند که پیش‌ساز مکانیسم‌های نورون‌ها هستند. [8] در حیوانات متقارن شعاعی مانند عروس دریایی و هیدرا، سیستم عصبی از یک شبکه عصبی ، یک شبکه پراکنده از سلول های جدا شده تشکیل شده است. [9] در حیوانات دوجانبه ، که اکثریت بزرگ گونه‌های موجود را تشکیل می‌دهند، سیستم عصبی ساختار مشترکی دارد که در اوایل دوره ادیاکران ، بیش از 550 میلیون سال پیش، منشا گرفت. [10] [11]

سلول ها
سیستم عصبی شامل دو دسته یا نوع اصلی سلول است: جزوه شبکه های عصبی مصنوعی های عصبی و سلول های گلیال .

نورون ها
ساختار یک نورون معمولی
نورون
در یک انتهای یک ساختار کشیده، توده ای منشعب قرار دارد. در مرکز این جرم هسته و شاخه ها دندریت هستند. یک آکسون ضخیم از توده دور می‌شود و با انشعاب‌های بیشتر به پایان می‌رسد که به عنوان پایانه‌های آکسون برچسب‌گذاری شده‌اند. در امتداد آکسون تعدادی برآمدگی وجود دارد که به عنوان غلاف میلین نشان داده شده است.دندریتسوماآکسونهستهگره
رانویرترمینال آکسونسلول شوانغلاف میلین
سیستم عصبی با وجود نوع خاصی از سلول – نورون (که گاهی “نرون” یا “سلول عصبی” نامیده می شود) تعریف می شود. [4] نورون‌ها را می‌توان به روش‌های مختلفی از سلول‌های دیگر متمایز کرد، اما اساسی‌ترین ویژگی آنها این است که از طریق سیناپس‌ها با سلول‌های دیگر ارتباط برقرار می‌کنند ، که اتصالات غشایی به غشاء حاوی ماشین‌های مولکولی هستند که امکان انتقال سریع سیگنال‌ها را فراهم می‌کنند. الکتریکی یا شیمیایی [4] بسیاری از انواع نورون ها دارای آکسون هستند ، یک برآمدگی پروتوپلاسمی که می تواند به قسمت های دور بدن گسترش یابد و هزاران تماس سیناپسی ایجاد کند. [12] آکسون ها معمولاً در سراسر بدن در بسته هایی به نام اعصاب گسترش می یابند.

حتی در سیستم عصبی یک گونه مانند انسان، صدها نوع مختلف نورون وجود دارد که دارای مورفولوژی و عملکرد بسیار متنوعی هستند. [12] اینها شامل نورون‌های حسی است که محرک‌های فیزیکی مانند نور و صدا را به سیگنال‌های عصبی تبدیل می‌کنند و نورون‌های حرکتی که سیگنال‌های عصبی را به فعال شدن ماهیچه‌ها یا غدد تبدیل می‌کنند. با این حال در بسیاری از گونه‌ها، اکثر نورون‌ها در تشکیل ساختارهای متمرکز (مغز و گانگلیون) شرکت می‌کنند و تمام ورودی‌های خود را از نورون‌های دیگر دریافت می‌کنند و خروجی خود را به نورون‌های دیگر می‌فرستند. [4]

سلول های گلیال
سلول های گلیال (که از یونانی به معنای “چسب” نامگذاری شده اند) سلول های غیر عصبی هستند که حمایت و تغذیه می کنند، هموستاز را حفظ می کنند، میلین را تشکیل می دهند و در انتقال سیگنال در سیستم عصبی شرکت می کنند. [13] در مغز انسان ، تخمین زده می‌شود که تعداد کل گلیاها تقریباً با تعداد نورون‌ها برابر است، اگرچه نسبت‌ها در مناطق مختلف مغز متفاوت است. [14] از جمله مهمترین وظایف سلولهای گلیال، حمایت از نورونها و نگه داشتن آنها در محل است. تامین مواد مغذی به نورون ها؛ برای عایق بندی الکتریکی نورون ها؛ برای از بین بردن عوامل بیماری زاو سلول های عصبی مرده را حذف کنید. و ارائه نشانه های راهنمایی که آکسون های نورون ها را به سمت اهدافشان هدایت می کند. [13] یک نوع بسیار مهم از سلول های گلیال ( الیگودندروسیت ها در سیستم عصبی مرکزی و سلول های شوان در سیستم عصبی محیطی) لایه هایی از یک ماده چربی به نام میلین تولید می کنند که دور جزوه شبکه های عصبی مصنوعی ها می پیچد و عایق الکتریکی را فراهم می کند که به آنها امکان انتقال پتانسیل های عمل را می دهد. بسیار سریعتر و کارآمدتر یافته‌های اخیر نشان می‌دهد که سلول‌های گلیال، مانند میکروگلیا و آستروسیت‌ها، به عنوان سلول‌های ایمنی مقیم مهم در سیستم عصبی مرکزی عمل می‌کنند.

خلاصه کتاب رایگان شبکه های عصبی

آناتومی در مهره داران
همچنین ببینید: فهرست اعصاب بدن انسان و فهرست مناطق در مغز انسان

نموداری که تقسیمات اصلی سیستم عصبی مهره داران را نشان می دهد.

بخش افقی سر یک انسان ماده بالغ که پوست، جمجمه و مغز را با ماده خاکستری (قهوه ای در این تصویر) و ماده سفید زیرین نشان می دهد.
سیستم عصبی مهره داران (از جمله انسان) به سیستم عصبی مرکزی (CNS) و سیستم عصبی محیطی (PNS) تقسیم می شود. [15]

(CNS) بخش اصلی است و از مغز و نخاع تشکیل شده است . [15] کانال نخاعی شامل نخاع است، در حالی که حفره جمجمه شامل مغز است. CNS توسط مننژها ، یک سیستم سه لایه از غشاء، شامل یک لایه بیرونی سخت و چرمی به نام دورا ماتر ، محصور و محافظت می شود . مغز همچنین توسط جمجمه و نخاع توسط مهره ها محافظت می شود .

سیستم عصبی محیطی (PNS) یک اصطلاح جمعی برای ساختارهای سیستم عصبی است که در CNS قرار ندارند. [16] اکثریت بزرگ دسته‌های آکسون به نام اعصاب متعلق به PNS در نظر گرفته می‌شوند، حتی زمانی که بدن سلولی نورون‌هایی که به آنها تعلق دارند در مغز یا نخاع قرار دارند. PNS به دو بخش جسمی و احشایی تقسیم می شود. بخش جسمانی شامل اعصابی است که به پوست، مفاصل و ماهیچه ها عصب دهی می کنند. اجسام سلولی نورون های حسی جسمی در گانگلیون های ریشه پشتی قرار دارنداز نخاع بخش احشایی که به عنوان سیستم عصبی خودمختار نیز شناخته می شود، حاوی نورون هایی است که اندام های داخلی، رگ های خونی و غدد را عصب دهی می کنند. سیستم عصبی خودمختار خود از دو بخش تشکیل شده است: سیستم عصبی سمپاتیک و سیستم عصبی پاراسمپاتیک . برخی از نویسندگان همچنین نورون های حسی را که بدن سلولی آنها در حاشیه قرار دارد (برای حواس مانند شنوایی) به عنوان بخشی از PNS شامل می شود. اما دیگران آنها را حذف می کنند. [17]

سیستم عصبی مهره داران را نیز می توان به مناطقی به نام ماده خاکستری و ماده سفید تقسیم کرد . [18] ماده خاکستری (که در بافت حفظ شده فقط خاکستری است و در بافت زنده بهتر به رنگ صورتی یا قهوه ای روشن توصیف می شود) دارای نسبت بالایی از سلول های عصبی جزوه شبکه های عصبی مصنوعی. ماده سفید عمدتاً از آکسون های میلین دار تشکیل شده است و رنگ خود را از میلین می گیرد. ماده سفید شامل تمام اعصاب و قسمت اعظم قسمت داخلی مغز و نخاع می شود. ماده خاکستری در خوشه‌هایی از نورون‌ها در مغز و نخاع و در لایه‌های قشری که سطح آنها را پوشانده‌اند، یافت می‌شود. یک قرارداد تشریحی وجود دارد که به مجموعه ای از نورون ها در مغز یا نخاع، هسته می گویند .، در حالی که به خوشه ای از نورون ها در محیط، گانگلیون می گویند . [19] با این حال، چند استثنا برای این قاعده وجود دارد، به ویژه شامل بخشی از مغز جلویی به نام گانگلیون پایه . [20]

آناتومی و تکامل مقایسه ای
مقاله اصلی: تکامل سیستم های عصبی
پیش سازهای عصبی در اسفنج ها
اسفنج ها هیچ سلولی ندارند که از طریق اتصالات سیناپسی به یکدیگر متصل باشند ، یعنی هیچ نورون و بنابراین سیستم عصبی ندارند. با این حال، همولوگ های بسیاری از ژن ها را دارند که نقش کلیدی در عملکرد سیناپسی دارند. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که سلول‌های اسفنجی گروهی از پروتئین‌ها را بیان می‌کنند که در کنار هم قرار می‌گیرند و ساختاری شبیه چگالی پس سیناپسی (بخش دریافت کننده سیگنال از سیناپس) را تشکیل می‌دهند. [8] با این حال، عملکرد این ساختار در حال حاضر نامشخص است. اگرچه سلول‌های اسفنجی انتقال سیناپسی را نشان نمی‌دهند، اما از طریق امواج کلسیم و سایر تکانه‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، که واسطه برخی اقدامات ساده مانند انقباض کل بدن است. [21]

رادیاتا
چتر دریایی ، ژله های شانه ای و حیوانات مرتبط به جای سیستم عصبی مرکزی، شبکه های عصبی منتشر دارند. در بیشتر چتر دریایی، شبکه عصبی کم و بیش به طور مساوی در سراسر بدن پخش می شود. در ژله های شانه ای در نزدیکی دهان متمرکز می شود. شبکه های عصبی از نورون های حسی تشکیل شده اند که سیگنال های شیمیایی، لمسی و بصری را دریافت می کنند. نورون های حرکتی که می توانند انقباضات دیواره بدن را فعال کنند. و نورون های میانی، که الگوهای فعالیت در نورون های حسی را تشخیص می دهند و در پاسخ، سیگنال هایی را به گروه هایی از نورون های حرکتی می فرستند. در برخی موارد، گروه‌هایی از نورون‌های میانی در گانگلیون‌های مجزا دسته‌بندی می‌شوند . [9]

رشد سیستم عصبی در رادیاتا نسبتاً بدون ساختار است. بر خلاف دولایه ها، رادیاتا فقط دارای دو لایه سلولی اولیه است، آندودرم و اکتودرم . نورون ها از مجموعه خاصی از سلول های پیش ساز اکتودرمی تولید می شوند که به عنوان پیش ساز برای هر نوع سلول اکتودرم دیگری نیز عمل می کنند. [22]

دولاتریا
بدن میله‌ای شکل شامل یک سیستم گوارشی است که از یک انتها از دهان به سمت مقعد در سمت دیگر می‌رود. در کنار دستگاه گوارش یک طناب عصبی با مغز در انتهای آن، نزدیک به دهان قرار دارد.
سیستم عصبی یک حیوان دو طرفه، به شکل یک طناب عصبی با بزرگ شدن سگمنتال، و یک “مغز” در جلو.
اکثریت قریب به اتفاق حیوانات موجود دولایه جزوه غدد درون ریز، یعنی حیواناتی با سمت چپ و راست که تصاویر آینه ای تقریبی از یکدیگر هستند. تصور می‌شود که همه دولایه‌ها از یک اجداد کرم‌مانند مشترک که به‌صورت فسیلی در دوره ادیاکران، ۵۵۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پیش ظاهر می‌شوند، نشأت گرفته‌اند. [10] شکل اصلی بدن دو طرفه یک لوله با یک حفره روده توخالی است که از دهان تا مقعد، و یک طناب عصبی با بزرگ شدن (یک “گانگلیون”) برای هر بخش بدن، با یک گانگلیون بزرگ در جلو، به نام مغز”.

ناحیه ای از سطح بدن انسان که توسط هر جزوه شبکه های عصبی مصنوعی نخاعی عصب دهی می شود
حتی پستانداران، از جمله انسان، طرح بدن دو طرفه را در سطح سیستم عصبی نشان می دهند. طناب نخاعی شامل مجموعه ای از عقده های سگمنتال است که هر کدام باعث ایجاد اعصاب حرکتی و حسی می شوند که بخشی از سطح بدن و ماهیچه های زیرین را عصب دهی می کنند. در اندام ها، طرح الگوی عصب پیچیده است، اما در تنه باعث ایجاد یک سری نوارهای باریک می شود. سه بخش بالای آن به مغز تعلق دارد که باعث ایجاد مغز جلویی، میانی و عقبی می شود. [23]

دولاتری ها را می توان بر اساس رویدادهایی که در مراحل اولیه رشد جنینی رخ می دهد، به دو گروه ( سوپرفیلا ) به نام های پروستوم و دوتروستوم تقسیم کرد. [24] دوتروستوم‌ها شامل مهره‌داران و همچنین خارپوستان ، همی‌کوردات‌ها (عمدتاً کرم‌های بلوط) و Xenoturbellidans هستند. [25] پروتوستوم ها، گروه متنوع تر، شامل بندپایان ، نرم تنان هستند، و فیلاهای متعدد “کرم ها”. یک تفاوت اساسی بین این دو گروه در محل قرارگیری سیستم عصبی در بدن وجود دارد: پروتوستوم ها دارای طناب عصبی در سمت شکمی (معمولاً پایین) بدن هستند، در حالی که در دوتروستوم ها طناب عصبی در پشتی (معمولاً بالا) قرار دارد. ) سمت. در واقع، جنبه های متعددی از بدن بین دو گروه وارونه شده است، از جمله الگوهای بیان چندین ژن که شیب های پشتی به شکمی را نشان می دهند. اکثر آناتومیست‌ها اکنون معتقدند که بدنه‌های پروتوستوم‌ها و دوتروستوم‌ها نسبت به یکدیگر «واژگون می‌شوند»، فرضیه‌ای که برای اولین بار توسط جفروی سنت هیلر ارائه شد.برای حشرات در مقایسه با مهره داران. بنابراین، برای مثال حشرات دارای طناب های عصبی هستند که در امتداد خط وسط شکمی بدن قرار دارند، در حالی که همه مهره داران دارای طناب های نخاعی هستند که در امتداد خط وسط پشتی قرار دارند. [26]

کرم ها

سیستم عصبی کرم خاکی. بالا: نمای جانبی جلوی کرم. پایین: سیستم عصبی در انزوا، از بالا مشاهده می شود
کرم ها ساده ترین جانوران دو طرفه هستند و ساختار جزوه شبکه های عصبی مصنوعی سیستم عصبی دو طرفه را به ساده ترین شکل نشان می دهند. به عنوان مثال، کرم‌های خاکی دارای طناب‌های عصبی دوتایی هستند که در امتداد بدن قرار دارند و در دم و دهان ادغام می‌شوند. این طناب های عصبی توسط اعصاب عرضی مانند پله های یک نردبان به هم متصل می شوند. این اعصاب عرضی به هماهنگی دو طرف حیوان کمک می کند. دو گانگلیون در سر ( حلقه عصبی ) عملکرد انتهایی مشابه یک مغز ساده دارند. گیرنده های نوری روی لکه های چشمی حیوان، اطلاعات حسی نور و تاریکی را ارائه می دهند. [27]

سیستم عصبی یک کرم گرد بسیار کوچک، نماتد Caenorhabditis elegans ، به طور کامل در یک کانکتوم شامل سیناپس های آن ترسیم شده است. هر نورون و اصل و نسب سلولی آن ثبت شده است و بیشتر، اگر نگوییم همه، اتصالات عصبی شناخته شده است. در این گونه، سیستم عصبی از نظر جنسی دوشکلی است . سیستم عصبی دو جنس، هرمافرودیت‌های نر و ماده ، دارای تعداد متفاوتی از نورون‌ها و گروه‌هایی از نورون‌ها هستند که عملکردهای جنسی را انجام می‌دهند. در سی. الگانس ، نرها دقیقاً 383 نورون دارند، ً [28]

[29] ‌‌‌‌‌‌‌‌- ‌‌‌‌‌‌‌‌[30]