Diplomarbeit Der Vergleich von plastischen Synapsen gegenüber ...

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6.10.14 globalinhib Zur Dämpfung der Aktivität innerhalb jeder definierten Population, sind die Anzahl der aktiven Neuronen jeder Zeitscheibe für jede Population getrennt zu betrachten. Aus dem Verhältnis der Änderung der Anzahl der aktiven Neuronen von zwei aufeinander folgenden Zeitscheiben wird dann die Änderung des statischen Schwellwertes bestimmt. Die Liste ist in der Klasse net definiert und ihre Länge entspricht der Anzahl der verwendeten Populationen. 6.10.15 MainWin Die Klasse MainWin stellt das Hauptprogramm dar. Es erfolgt im Konstruktor der Klasse die Initialisierung des gesamten Programms, die Zeiger auf das Fenster für den Eingangsreiz, die Aktivität einer ausgewählten Population und das Fenster der Antwort des Neuronalen Netzwerkes. Das Fenster zur Ausgabe wird des Histogramms wird ebenfalls erzeugt. Das Fenster zur Ausgabe des Potentialverlaufs, eines ausgewählten- Neurons wird erst vor dem Simulationslauf in der Funktion netstart definiert. Es erfolgt die Definition des Menüsystems mit der Anbindung an die jeweiligen auszuführenden Funktionen. Die Umschaltung zwischen der Einzelschrittsimulation und dem automatischen Ablauf über alle Zeitscheiben wird durch die Funktion singlestep durchgeführt und entsprechend durch einen Punkt vor dem Menüeintrag gekennzeichnet. Es wird in der Variablen b_singlestep festgehalten, welche Einstellung vorgenommen wurde, in der Funktion netstart wird dann die Einstellung berücksichtigt. Wenn der Anwender eine Sicherung aller Ausgangsbilder wünscht, so erfolgt die Änderung des Menüeintrag durch die Funktion saveoutputtoggle, hier wird die Variable b_saveoutput geändert. Auch der Wert dieser Variablen wird später in der Funktion netstart ausgewertet. Die Darstellung des Ausgabefensters für die Potentialdarstellung erfolgt durch die Auswertung des Wertes der Variablen b_dynamic in der Funktion netstart. Der Wert von b_dynamic kann durch die Funktion dynamictoggle beeinflußt werden. Die Funktion dynamictoggle kann durch den Menüpunkt „Potential darstellen“ ausgeführt werden. Nach dem Laden des Eingangsreizes durch die Funktion loadsource werden die beiden anderen Ausgabefenster in der gleichen Größe angelegt. Nach der Eingabe aller Parameter werden die gewählte Anzahl an Synapsen durch die Funktion expandSynapsen angelegt, der Aufruf erfolgt durch die Funktion expand. Die Funktion expand erzeugt für jede Population, die der Bildgröße angepaßte Anzahl an Neuronen und erstellt ebenfalls die Verbindungslisten. Um spätere Parameteränderungen an die entsprechenden Neuronen in allen Populationen weiterzureichen wird die Funktion expandParameter verwendet. Die Funktion InitNeuroNet erstellt das erste Neuron-Modell, während NeuroNetInit die Initialisierung der dynamischen Parameter durchführt. Die Funktion netstart führt die Simulation durch. 6.10.16 markram Das Synapsenmodell nach Tsodyks und Markram wird durch diese Klasse dargestellt. TABELLE 4. Variablen der Klasse markram Variablen Erläuterung b_fire Signal ob die Synapse zum erstenmal gefeuert hat f_time_fire Zeitscheibe in der die Synapse zuletzt gefeuert hat SpinnSoftSim 39
TABELLE 4. Variablen der Klasse markram Variablen Erläuterung f_R Menge des Neurotransmitters der im Synapsenkopf verbleibt, nach dem Eintreffen eines Impulses f_u Menge des Neurotransmitters der ausgeschüttet wurde f_PSP postsynaptisches Potential der Synapse imp_base Zeiger auf den Eintrag in der Liste der Rückwärtsverbindungen auf das vorhergehende Neuron daten_it Iterator auf die Synapsendaten TABELLE 5. Funktionen der Klasse markram Funktion Erläuterung gettimefire ermitteln des Zeitpunktes wann die synapse zuletzt gefeuert hat getu ermitteln des aktuellen Wertes der dyn. Menge des Neurotransmitters getR ermitteln des aktuellen Wertes der verbliebenen Menge des Neurotransmitters getPSP ermitteln des momentanen Membranpotentials hasfired true, wenn die Synapse einmal gefeuert hat fire berechnet neue Werte für u und R und das aktuelle Membranpotential 6.10.17 markramdata Mit dieser Klasse wird eine Liste innerhalb jeder Population erstellt, jeder Eintrag in dieser Liste umfaßt die Parameter eines Dendriten. Durch die regulären Strukturen besitzen alle Neuronen der Population die gleiche Anzahl an Dendriten mit den gleichen Parametern, da die Dendriten immer die selbe Aufgabe erfüllen. Die verwendeten Variablen sind Tabelle 6 zu entnehmen. TABELLE 6. Variablen der Klasse markramdata Variablen Erläuterung f_A Gesamtmenge des Neurontransmitters in der Synapse f_U_0_std Neurotransmittermenge bei der ersten Ausschüttung f_tau_rec Regenerationszeit der Neurotransmitter innerhalb der Synapse f_tau_facil Wirkungsdauer der Neurotransmitter auf den Dendriten f_tau_leaky Abklingkonstante des postsynaptischen Potentials i_hebbvar Kennzeichnung auf welchen Parameter "Lernen nach Hebb" durchgeführt werden soll. f_hebbmax obere Grenze in %, für die Anpassung durch Hebb f_hebbmin untere Grenze in % für die Anpassung durch Hebb neighb_x Nachbarschaftsradius in x-Richtung neighb_y Nachbarchaftsradius in y-Richtung gauss_v Verstärkungsfaktor der Gaussverteilung gauss_sigma Wichtung der Entfernung zwischen Sender- und Empfängerneuron dendrite_typ Name und Typ des Dendriten SpinnSoftSim 40
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