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神经元,是生物材料的“电器元件”。HH方程的发现,刻画了“电器件结构”。它的功能之一,就是促发“动作电位”。它是“编码”的根源。
HH方程基础上,人类检测了各种形式的生物,从单细胞到多细胞,均满足HH方程,它的普适性源于神经元器件的物理性。
信号和码之间的关系问题,就成为关键。逻辑神经元的结构模型,并未回答码和信号的关系。这就把神经的机制,逼向了一个新的节点,它需要回答两个问题:
(1)什么是神经元的信号。
(2)信号与码的关系是什么?
这就需要建立一个新的自然神经元的基础性原理。
1.基元信号
能量、空间、时间做为三基元信号。而把其它的信号作为在三基元信号上的生成信号。例如:能量信号按照空间进行分布,生成“空间构型信号”,按照“时间进行序列分布”,生成“时间构型信号”。
2.信号与码的关系
则根据基元信号,首先考虑“能量”信号。则把神经元作为一个系统,它的能量信号包括:刺激输入的能量,Wsi,代谢输入能Wbi,存储的能量Ws,生化活动消耗能量Wu,噪音消耗Ww,编码输出能Wo,其它形式能Wother。对这个方程,进行时间微分,则就得到它的功率的表达形式。这两个方程,称为“神经换能方程”【2】。
P0为输出功率,设每个脉冲的能量为Eu,发放频率为f。则可以得到【2】
这样,这个方程,称为“神经编码‘’方程,这样,就把“动作电位”Eu,发放频率f,信号P0,三者关联了起来。如果把神经元的细胞体作为“放大器”,则根据第一个式子,我们设放大系数为K,则会有Pi=KEuf。则,神经元是输入信号、动作电位、频率就联系在一起。它展现了一个基本的事实,神经元编码的原理是:功率编码。
则利用HH方程提供的电路机制,求出Eu,就找到了编码的核心原理。
而把“功率”作为一个变量,对能量信号进行加载,在人的第一级信号器:感觉器上,是最为直接的信号。而空间、时间、语义等信号,必然的以“功率”信号作为其“模拟量”,实现信号的加载。
这就暴露了一个基本的事实,在神经元单位上,神经元的第一个编码原理,采用的是“能量守恒律”。在这个基石上,就可以利用这一基本机制,推演人类感觉系统的唯像学发现的系列模型。
意义:
功率编码方程,联系了“能量信号”、神经频率、动作电位。三者之间的关系。使得神经编码的机制,从HH方程的“模拟电路”机制突破出来,而回到了一个数字编码的机制上来:能量依赖动作电位个数,实现编码。
能量编码+空间+时间=空间构型、时间构型编码,则就可以生成任意的信号。则在神经元上“加载的信号”和码之间的关系,就可以确立了。
HH方程之后,生命科学利用膜片钳建立了发放频率和物理信号之间的关系,检测到了各级的功能柱。则利用“编码方程”,重新建立“心物”之间的神经结构,也就成为了必然。在心物领域,统一性的“心物模型”。也就开始竖立。
按照简单性的路径,构造神经元的模型是可行的。这样,按照能量守恒的规则,就可以构建神经元的换能编码规则,并在这个规则之上,建立能量、物理量、语义量与之的编码关系,统一性的方程组,也就可能实现。利用这个方程组,就可以建立人的变量,与神经之间的关系,认知信号量和神经之间的关系,就可以实现了。
同时,精神因果律【3,4】,提供了事件的信息结构方程,而事件的信息结构的每一项,都需要转换为能量、空间、时间基元信号,进入感觉器,则感觉器也就加载了精神系统的精神功能信号。
精神因果律
对人的信号系统的研究基础的“统一性逻辑”,也就慢慢显现了。在心理学、生物学领域,统一性曾是声音之一,它可能会成为一个新方向。在心理学、生物学坚持公理化的理论架构,唯像学孕育可能已经成熟。
参考文献:
1.寿天德,神经生物学,高等教育出版社,2022
2.高闯,数理心理学:心物神经表征信息学,吉林大学出版社,2023
3.高闯,数理心理学:心理空间几何学,吉林大学出版社,2021
4.高闯,数理心理学:人类动力学,吉林大学出版社,2022
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