[人工智能-深度学习-5]：神经网络基础 - 生物神经系统与神经元细胞简介
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目錄
第1章 人體神經系統/神經網絡概述
1.1 概述
1.2 人體神經系統對于人工智能的意義
第2章 人體神經系統的分類與組成
2.1 神經系統的分類
2.2?外周神經系統的分類與組成
第3章 人體中樞神經系統的組成
3.1 概述
3.2?脊髓
3.3 大腦
第4章 生物神經元
4.1 神經元的結構組成
4.2 生物神經元對生物電的傳播
4.3 神經元組成的網絡：大腦神經網絡
第1章 人體神經系統/神經網絡概述
1.1 概述
神經系統（nervoussystem）是機體內起主導作用的系統。
（1）神經系統調節和控制人體各其他系統的復雜活動，使機體成為一個完整的統一有機體。
例如，當參加體育運動時，隨著骨骼肌的收縮，出現呼吸加快加深、心跳加速、出汗等一系列變化。
（2）神經系統通過調整機體功能活動，使機體適應不斷的外界環境，維持機體與外界環境的平衡。
如氣溫低時，通過神經系統的調節，使周圍小血管收縮，減少體內熱量散發；
氣溫高時，周圍小血管擴張，增加體內熱量的散發，以維持體溫在正常水平。
（3）人類在長期的進化發展過程中，神經系統特別是大腦皮質得到了高度的發展，產生了語言和思維，人類不僅能被動地適應外界環境的變化，而且能主動地認識客觀世界，改造客觀世界，使自然界為人類服務，這是人類神經系統最重要的特點。
人體各器官、系統的功能都是直接或間接處于神經系統的調節控制之下，神經系統是整體內起主導作用的調節系統。
可以這樣講，人能進行各種“智能”活動的根本原因在于人體的神經系統。
1.2 人體神經系統對于人工智能的意義
人工智能，有一個分支就就是研究人體神經系統的原理，通過計算機的方式模擬和仿真人體神經系統，使得機器具備像人一樣的“智能”。
人工智能中最近幾年最火熱的“深度學習“就是借鑒大腦神經元和大腦神經系統的原理，而建立回來的一套人工神經網絡。使得機器的學習能力相對于傳統的基于固定式數據模型的機器學習，深度學習的智能程度得到的極大的提升。
第2章 人體神經系統的分類與組成
2.1 神經系統的分類
神經系統按部位可分為:
（1）中樞神經系統
- 腦，腦位于顱腔內。
- 脊髓，脊髓位于椎管內。
（2）周圍神經系統(外周神經系統)：
- 與腦相連的12對腦神經
- 與脊髓相連的31對脊神經。
2.2?外周神經系統的分類與組成
- 軀體神經系統
又稱為動物神經系統, 含有軀體感覺和軀體運動神經。
主要分布于皮膚和運動系統（骨、骨連結和骨骼肌），管理皮膚的感覺和運動器的感覺及運動。
- 內臟神經系統：
又稱自主神經系統, 植物神經系統，主要分布于內臟、心血管和腺體，管理它們的感覺和運動。
含有內臟感覺（傳入）神經和內臟運動（傳出）神經。
內臟運動神經又根據其功能分為交感神經和副交感神經。
正式通過周圍神經系統，中樞神經系統實現對人體整個器官的檢測和控制。
第3章 人體中樞神經系統的組成
3.1 概述
中樞神經系統（英文名稱：Central Nervous System，中文名稱中樞神經）是由腦和脊髓組成（腦和脊髓是各種反射弧的中樞部分），是人體神經系統的最主體部分。
中樞神經系統接受全身各處的傳入信息，經它整合加工后成為協調的運動性傳出，或者儲存在中樞神經系統內成為學習、記憶的神經基礎。
其中中樞神經系統的大腦，是實現人類的思維活動的生物基礎。
3.2?脊髓
中樞神經系統的低級部位，位于椎管內，前端枕骨大孔與腦相接，外連周圍神經，31對脊神經分布于它的兩側，后端達盆骨中部。
脊髓的功能有以下兩個方面：
（1）傳導功能
全身（除頭外）深、淺部的感覺以及大部分內臟器官的感覺，都要通過脊髓白質才能傳導到腦，產生感覺。而腦對軀干，四肢橫紋肌的運動調節以及部分內臟器官的支配調節，也要通過脊髓白質的傳導才能實現。若脊髓受損傷時，其上傳下達功能便發生障礙，引起感覺障礙和癱瘓。
（2）反射功能：
脊髓灰質中有許多低級反射中樞，可完成某些基本的反射活動；如肌肉的牽張反射中樞，排尿排糞中樞、性功能活動的低級反射中樞，跖反射、膝跳反射和內臟反射等軀體反射。
3.3 大腦
中樞神經系統的高級部位，由左、右兩個大腦半球組成，兩半球間有橫行的神經纖維相聯系。
每個半球包括：大腦皮層（大腦皮質）：是表面的一層灰質（神經細胞的細胞體集中部分）。
人的大腦表面有很多往下凹的溝（裂），溝（裂）之間有隆起的回，因而大大增加了大腦皮層的面積。
人的大腦皮層最為發達，是思維的器官，主導機體內一切活動過程，并調節機體與周圍環境的平衡，所以大腦皮層是高級神經活動的物質基礎。
（1）驅動的運動功能
大腦的運動系統負責產生和控制運動。產生的運動從大腦通過神經傳遞到身體運動神經元，達到控制肌肉的作用。皮質脊髓束將運動信息從大腦，脊髓傳遞至到軀干和四肢。腦神將運動信息傳遞至眼睛，嘴巴和臉部區域。
（2）感官的感覺功能
感覺神經系統涉及感覺信息的接收和處理。
這些信息通過特定的感受器官（視覺，嗅覺，聽覺和味覺）的被接受傳至大腦。
- 視覺皮質：視覺首先由視網膜接外部光刺激，其被視錐細胞和視桿細胞接受并轉化為神經信號，并最終發送到枕葉中的視覺皮質。
- 聽覺皮層：聽覺和平衡覺都是在內耳中產生的。平衡覺是由內耳內的液體運動產生的而由小骨骨骼產生的傳播振動產則負責傳遞聲音信息。他們通過前庭耳蝸神經產生神經信號。神經信號通過耳蝸核，上極的橄欖核，內側膝狀核，最后到聽覺皮層。
- 嗅覺皮質：嗅覺由鼻腔中嗅粘膜上皮中的受體細胞產生。該信息通過顱骨的相對可滲透的部分到嗅神經。這種神經把信息傳遞到嗅覺皮層。值得一提的是，在所有感覺信息中，只有嗅覺信息不需要經過丘腦上的核團而直接傳遞至到大腦皮層。
- 味覺皮層：味覺是由舌頭上的受體產生的，并沿著面部和咽喉神經傳入腦干。一些口腔中的感信息也通過迷走神經從咽部傳入這一區域。然后將信息從這里通過丘腦傳遞到味覺的皮層
- 其他感覺：大腦從皮膚接收關于觸摸，壓力，疼痛，振動和溫度的信息。
（3）情緒情感
嘗試將某些大腦區域的喜怒哀樂等基本情緒相關聯目前還存在著極大的有爭議，一些研究沒有發現與情緒相對應的特定位置。
杏仁核、眶額葉皮質、腦島及外側前額葉皮層區域似乎參與到了情緒的加工過程。
（4）語言思維
雖然傳統上語言功能被認為是定位于威爾尼克區（Wernicke）和布洛卡區（Broca），但現在人們普遍認為，更廣泛的皮層區域對語言使用有貢獻。
語言如何被大腦表征，處理和獲取的是心理學和神經科學研究等領域正著力研究的一個問題。
這也是人工智能深度學習目前研究最熱門的領域。
（5）執行功能
執行功能是允許認知控制行為所需的一套認知過程的總稱：他負責選擇并成功監測促進實現所選目標的行為。
執行功能通過注意控制和認知抑制過濾無用信息和降低與抑制無關的刺激，處理和操縱在工作記憶中保存的信息，同時思考多個概念的能力，并以認知靈活性切換任務，抑制沖動性行為等。
第4章 生物神經元
4.1 神經元的結構組成
生物神經元即神經元細胞，是神經系統最基本的結構和功能單位。
神經細胞分為細胞體和突起兩部分。
（1）細胞體：由細胞核、細胞膜、細胞質組成，具有聯絡和整合輸入信息并傳出信息的作用。
（2）突起有樹突和軸突兩種。
- 樹突：
短而分枝多，直接由細胞體擴張突出，形成樹枝狀。
其作用是接受其他神經元軸突傳來的沖動并傳給細胞體（傳入）
- 軸突：
長而分枝少，為粗細均勻的細長突起，常起于軸丘，其作用是接受外來刺激，再由細胞體傳出。
軸突除分出側枝外，其末端形成樹枝樣的神經末梢。末梢分布于某些組織器官內，形成各種神經末梢裝置。
感覺神經末梢形成各種感受器；
運動神經末梢分布于骨骼肌肉，形成運動。
4.2 生物神經元對生物電的傳播
4.3 神經元組成的網絡：大腦神經網絡
?大腦是有無數個神經元組成的網絡，生物電在神經網絡之間的傳輸形成兩個大腦的各種活動 。
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總結
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