الوزن المشبكي

في علم الأعصاب وعلوم الحاسوب ، يشير مصطلح " الوزن المشبكي" إلى قوة أو سعة الاتصال بين عقدتين، وهو ما يتوافق بيولوجيًا مع مقدار تأثير إطلاق عصبون على آخر. ويُستخدم هذا المصطلح عادةً في أبحاث الشبكات العصبية الاصطناعية والبيولوجية . ^{[ 1 ]}

في الشبكة العصبية الحاسوبية، متجه أو مجموعة من المدخلات${\displaystyle {\textbf {x}}}$والمخرجات${\displaystyle {\textbf {y}}}$أو الخلايا العصبية قبل المشبكية وبعد المشبكية على التوالي، مترابطة بأوزان مشبكية ممثلة بالمصفوفة${\displaystyle w}$، حيث بالنسبة للعصبون الخطي

${\displaystyle y_{j}=\sum _{i}w_{ij}x_{i}~~{\textrm {or}}~~{\textbf {y}}=w{\textbf {x}}}$.

حيث تمثل صفوف مصفوفة التشابك العصبي متجه الأوزان المشبكية للمخرج المفهرس بواسطة${\displaystyle j}$.

يتم تغيير وزن المشبك العصبي باستخدام قاعدة تعلم، وأبسطها قاعدة هيب ، والتي تُصاغ عادةً بمصطلحات بيولوجية على النحو التالي:

الخلايا العصبية التي تنشط معًا، تتصل معًا.

حسابيًا، يعني هذا أنه إذا أدت إشارة قوية من إحدى الخلايا العصبية المدخلة إلى إشارة قوية من إحدى الخلايا العصبية المخرجة، فإن الوزن المشبكي بين هاتين الخليتين سيزداد. مع ذلك، فإن هذه القاعدة غير مستقرة، وعادةً ما يتم تعديلها باستخدام صيغ مختلفة مثل قاعدة أوجا ، أو دوال الأساس الشعاعي ، أو خوارزمية الانتشار العكسي .

بالنسبة للشبكات البيولوجية، لا يكون تأثير الأوزان المشبكية بسيطًا كما هو الحال بالنسبة للخلايا العصبية الخطية أو التعلم الهيبي . ومع ذلك، فقد حققت النماذج الفيزيائية الحيوية ، مثل نظرية BCM، بعض النجاح في وصف هذه الشبكات رياضيًا.

في الجهاز العصبي المركزي للثدييات ، يتم نقل الإشارات عبر شبكات مترابطة من الخلايا العصبية، أو العصبونات. بالنسبة للعصبون الهرمي الأساسي ، تحمل المحور العصبي إشارة الإدخال ، حيث يطلق مواد كيميائية ناقلة عصبية في المشبك العصبي ، والتي تستقبلها التغصنات العصبية للعصبون التالي، الذي بدوره يولد جهد فعل مماثل لإشارة الإخراج في الحالة الحسابية.

يتم تحديد الوزن المشبكي في هذه العملية بواسطة عدة عوامل متغيرة:

• مدى جودة انتشار إشارة الإدخال عبر المحور العصبي (انظر التغليف المياليني )،
• كمية الناقل العصبي الذي يتم إطلاقه في المشبك العصبي والكمية التي يمكن امتصاصها في الخلية التالية (يتم تحديدها من خلال عدد مستقبلات AMPA و NMDA على غشاء الخلية وكمية الكالسيوم داخل الخلايا والأيونات الأخرى)،
• عدد هذه الوصلات التي يُجريها المحور العصبي مع التغصنات،
• مدى جودة انتشار الإشارة وتكاملها في الخلية بعد المشبكية.

تُعرف التغيرات التي تحدث في وزن المشابك العصبية باللدونة المشبكية ، ولا تزال الآلية الكامنة وراء التغيرات طويلة الأمد ( التقوية والتثبيط طويل الأمد ) غير مفهومة بشكل كامل. طُبقت قاعدة هيب الأصلية للتعلم في البداية على الأنظمة البيولوجية، ولكنها خضعت للعديد من التعديلات مع ظهور عدد من المشكلات النظرية والتجريبية.

• الشبكة العصبية
• اللدونة المشبكية
• نظرية هيب