Il Neurone Naturale

La cellula nervosa o neurone fu chiamata cosi' dall'anatomista spagnolo Santiago Ramon y Cayal, (vissuto verso la fine del secolo scorso) il quale mostro' che tutte le parti del sistema nervoso animale sono formate di unita' fondamentali tutte simili tra di loro, pur potendo essere differenti in dimensioni e forma.
Successivamente e' poi stato provato che essi rappresentano le unita' fondamentali del sistema nervoso. Essi generano e trasmettono impulsi elettrici tra di loro, mediante i quali interagiscono.

I neuroni vengono classificati in tre tipologie:


Indipendentemente pero' da questo tipo di classificazione funzionale, il neurone in via generale ha una struttura del tipo mostrato nella figura sottostante.
 
 

Neurone biologico




La cellula nervosa e' formata da un corpo cellulare di forma varia detto soma composto da una massa protoplasmatica (citoplasma) e contenente una massa tondeggiante detta nucleo. Dalla superficie esterna del soma fuoriescono delle propagazioni sottili dette dendriti con i quali la cellula nervosa riceve i segnali dalle altre cellule nervose. Da una piccola protuberanza del soma si propaga invece un prolungamento chiamato assone lungo il quale si propagano gli impulsi nervosi e che termina in diramazioni che a loro volta si collegano tramite sinapsi ai dendriti degli altri neuroni.

Per le caratteristiche peculiari del funzionamento del neurone (che qui non verranno spiegate), lo stesso puo' essere rappresentato come nella figura sottostante.

neurone matematico

Le linee di ingresso, corrispondenti ognuna ad un dendrite, terminano su di un modulo somma S corrispondente al soma del neurone. In questo modulo i segnali vengono sommati (stimolatori) o sottratti (inibitori) per dare un segnale che perverra' al modulo A. Il modulo A e' un elemento decisionale che trasmette sulla sua linea di uscita (assone) un segnale con certe caratteristiche e che uscira' solo se l'uscita di S e' maggiore di un certo valore corrispondente alla soglia del neurone stesso.
 
 

Il Neurone Artificiale


Il neurone artificiale che viene usato nelle realizzazioni BEAM e' molto piu' semplice (ovviamente) di quello reale. Esso ha infatti un solo dendrite ed una sola terminazione assonica per il collegamento ad un'altro neurone. Ha comunque un tempo di ritardo tra l'impulso preso in ingresso e la presentazione dello stesso in uscita dato dal circuito RC in ingresso.
Questo neurone e' formato da un Inverter di Schmitt ed una rete RC in ingresso, disposta come integratore o come differenziatore. Di seguito abbiamo entrambi gli schemi elettrici.
 
 

Neurone Nu (Neural Net)
Neurone Nv (Nervous Net)
Neurone Nu
Neurone Nv


I valori di R1 e C1 determinano il tempo di propagazione T dell'impulso attraverso la rete nervosa. mentre U1 ha la semplice funzione di rigeneratore-invertitore del segnale. I valori dei componenti sono compresi tra 1-5 Megaohm per R1 e 0.1-0.3 microFarad per C1. Il micrologico U1 e' un 7414 o 74HC14.