Abstract-This paper sammanfattar de senaste ansträngningarna för att genomföra en modell av den inre hårcellen och hörselnerven på en neuromorfisk maskinvaruplattform, SpiNNaker maskin. Ett sådant genomförande utnyttjar målarkitekturens massiva parallellism för att få modellering i realtid till ett biologiskt realistiskt antal mänskliga hörselnervsfibrer. Potentialen för att införliva detta genomförande i en fullskalig digital realtidsmodell av den mänskliga hörselbanan diskuteras därefter. Den däggdjursörat extraherar många användbara egenskaper från en ljudstimulans som har varit nödvändig för evolutionens överlevnad. Sådana försök att replikera dessa funktioner med hjälp av olika metoder för frekvensanalys och datoralgoritmer för närvarande inte kan matcha mänskliga prestanda i en rad hörseluppgifter. Man tror att hjärnans unika stimulanskodning av nervcellers potential, och den icke-linjära adaptiva responsen hos innerörat, bidrar till det som gör det möjligt för oss att utföra snabb och effektiv ljudbehandling [4]. Syftet med denna (och ytterligare) forskning är att uppnå en realistisk modell för däggdjurens "revisionsväg". Med hjälp av en sådan modell hoppas vi få en bättre förståelse för mekanismerna i vår hörselhjärna som förklarar hörselförmågan på mänsklig nivå. Hörselvägen börjar med en ljudtrycksvåg som rör sig in i ytterörat och så småningom tränger undan det tympaniska membranet (TM) som separerar ytter- och mellanörat. Inuti mellanörat förbinder TM med snäckan via tre ben för att fortsätta (och förstärka) denna förskjutning in i innerörat snäckan. Snäckan är ett spolat, vätskefyllt organ som omvandlar TM-förskjutningen till en serie vandringsvågor längs dess avstånd, från bas till apex. Frekvenskomponenterna i ljudstimulansen dikterar platsen längs snäckan som kommer att uppleva mest deplacement längs dess Basilar Membrane (BM). Höga frekvenser absorberas i basregionerna och gradvis lägre frekvenser absorberas mot snäckans spets. Snäckan är fodrad med många rörelsekänsliga celler som detekterar de lokaliserade förskjutningarna av BM, känd som Inre Hårceller (IHC). Bilda. 1 visar strukturen hos en IHC och de kvalitet Auditory Nerve (AN) fibrer som innerör varje IHC. stereocilia 'hår' på toppen av cellen flytta enligt rörelsen i den del av BM cellen är närmast. När stereocilia rör sig i känslighetsaxeln tillåter de ett inflöde av kalciumjoner (Ca 2+ ) att komma in i cellkroppen. Detta inflöde av Ca 2+ ökar sannolikheten för neurotransmittorfrisättning från de innehållande vesiklarna vid de "aktiva regionerna" runt botten av IHC där AN fibrer innerör cellmembranet. En frisättning av vesikelneurotransmittor orsakar en handlingspotential (spike) att inträffa i motsvarande AN fiber. Bilda. 2 visar ett diagram över en okokt snäcka; det illustrerar hur specifika egenskaper hos en ljudstimulans representeras av spikning aktivitet i AN fibrer. Bilda. 1................................................................ En förenklad inre hårcell med vämjeliga hörselnervsfibrer inneröra basen av cellen. Det utför mekanotransduktion i innerörat, omvandla fysiskt hår förskjutning till hörselnerv handlingspotentialer.
James et al REF använder SpiNNaker maskin för att implementera en modell av hörselnerven och örats inre hårcell, som visas vara jämförbar med en MATLAB-version av samma modellalgoritmer men har bättre skalbarhet.
Parallel distribution of an inner hair cell and auditory nerve model for real-time application
{'venue': '2017 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS)', 'journal': '2017 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS)', 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Computer Science']}