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目錄

第1章 人體神經(jīng)系統(tǒng)/神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述

1.1 概述

1.2 人體神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)于人工智能的意義

第2章 人體神經(jīng)系統(tǒng)的分類與組成

2.1 神經(jīng)系統(tǒng)的分類

2.2?外周神經(jīng)系統(tǒng)的分類與組成

第3章 人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組成

3.1 概述

3.2?脊髓

3.3 大腦

第4章 生物神經(jīng)元

4.1 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)組成

4.2 生物神經(jīng)元對(duì)生物電的傳播

4.3 神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)：大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

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第1章 人體神經(jīng)系統(tǒng)/神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述

1.1 概述

神經(jīng)系統(tǒng)（nervoussystem）是機(jī)體內(nèi)起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)。

（1）神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和控制人體各其他系統(tǒng)的復(fù)雜活動(dòng)，使機(jī)體成為一個(gè)完整的統(tǒng)一有機(jī)體。

例如，當(dāng)參加體育運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著骨骼肌的收縮，出現(xiàn)呼吸加快加深、心跳加速、出汗等一系列變化。

（2）神經(jīng)系統(tǒng)通過調(diào)整機(jī)體功能活動(dòng)，使機(jī)體適應(yīng)不斷的外界環(huán)境，維持機(jī)體與外界環(huán)境的平衡。

如氣溫低時(shí)，通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使周圍小血管收縮，減少體內(nèi)熱量散發(fā)；

氣溫高時(shí)，周圍小血管擴(kuò)張，增加體內(nèi)熱量的散發(fā)，以維持體溫在正常水平。

（3）人類在長(zhǎng)期的進(jìn)化發(fā)展過程中，神經(jīng)系統(tǒng)特別是大腦皮質(zhì)得到了高度的發(fā)展，產(chǎn)生了語(yǔ)言和思維，人類不僅能被動(dòng)地適應(yīng)外界環(huán)境的變化，而且能主動(dòng)地認(rèn)識(shí)客觀世界，改造客觀世界，使自然界為人類服務(wù)，這是人類神經(jīng)系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)。

人體各器官、系統(tǒng)的功能都是直接或間接處于神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制之下，神經(jīng)系統(tǒng)是整體內(nèi)起主導(dǎo)作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

可以這樣講，人能進(jìn)行各種“智能”活動(dòng)的根本原因在于人體的神經(jīng)系統(tǒng)。

1.2 人體神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)于人工智能的意義

人工智能，有一個(gè)分支就就是研究人體神經(jīng)系統(tǒng)的原理，通過計(jì)算機(jī)的方式模擬和仿真人體神經(jīng)系統(tǒng)，使得機(jī)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(xué)習(xí)“就是借鑒大腦神經(jīng)元和大腦神經(jīng)系統(tǒng)的原理，而建立回來(lái)的一套人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。使得機(jī)器的學(xué)習(xí)能力相對(duì)于傳統(tǒng)的基于固定式數(shù)據(jù)模型的機(jī)器學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)的智能程度得到的極大的提升。

第2章 人體神經(jīng)系統(tǒng)的分類與組成

2.1 神經(jīng)系統(tǒng)的分類

神經(jīng)系統(tǒng)按部位可分為:
（1）中樞神經(jīng)系統(tǒng)

• 腦，腦位于顱腔內(nèi)。
• 脊髓，脊髓位于椎管內(nèi)。

（2）周圍神經(jīng)系統(tǒng)(外周神經(jīng)系統(tǒng))：

• 與腦相連的12對(duì)腦神經(jīng)
• 與脊髓相連的31對(duì)脊神經(jīng)。

2.2?外周神經(jīng)系統(tǒng)的分類與組成

• 軀體神經(jīng)系統(tǒng)

又稱為動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng), 含有軀體感覺和軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。

主要分布于皮膚和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（骨、骨連結(jié)和骨骼肌），管理皮膚的感覺和運(yùn)動(dòng)器的感覺及運(yùn)動(dòng)。

• 內(nèi)臟神經(jīng)系統(tǒng)：

又稱自主神經(jīng)系統(tǒng), 植物神經(jīng)系統(tǒng)，主要分布于內(nèi)臟、心血管和腺體，管理它們的感覺和運(yùn)動(dòng)。

含有內(nèi)臟感覺（傳入）神經(jīng)和內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)（傳出）神經(jīng)。

內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)神經(jīng)又根據(jù)其功能分為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)。

正式通過周圍神經(jīng)系統(tǒng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體整個(gè)器官的檢測(cè)和控制。

第3章 人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組成

3.1 概述

中樞神經(jīng)系統(tǒng)（英文名稱：Central Nervous System，中文名稱中樞神經(jīng)）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(jīng)系統(tǒng)的最主體部分。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)接受全身各處的傳入信息，經(jīng)它整合加工后成為協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)性傳出，或者儲(chǔ)存在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)成為學(xué)習(xí)、記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。

其中中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦，是實(shí)現(xiàn)人類的思維活動(dòng)的生物基礎(chǔ)。

3.2?脊髓

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的低級(jí)部位，位于椎管內(nèi)，前端枕骨大孔與腦相接，外連周圍神經(jīng)，31對(duì)脊神經(jīng)分布于它的兩側(cè)，后端達(dá)盆骨中部。

脊髓的功能有以下兩個(gè)方面：

（1）傳導(dǎo)功能

全身（除頭外）深、淺部的感覺以及大部分內(nèi)臟器官的感覺，都要通過脊髓白質(zhì)才能傳導(dǎo)到腦，產(chǎn)生感覺。而腦對(duì)軀干，四肢橫紋肌的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)以及部分內(nèi)臟器官的支配調(diào)節(jié)，也要通過脊髓白質(zhì)的傳導(dǎo)才能實(shí)現(xiàn)。若脊髓受損傷時(shí)，其上傳下達(dá)功能便發(fā)生障礙，引起感覺障礙和癱瘓。

（2）反射功能：

脊髓灰質(zhì)中有許多低級(jí)反射中樞，可完成某些基本的反射活動(dòng)；如肌肉的牽張反射中樞，排尿排糞中樞、性功能活動(dòng)的低級(jí)反射中樞，跖反射、膝跳反射和內(nèi)臟反射等軀體反射。

3.3 大腦

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的高級(jí)部位，由左、右兩個(gè)大腦半球組成，兩半球間有橫行的神經(jīng)纖維相聯(lián)系。

每個(gè)半球包括：大腦皮層（大腦皮質(zhì)）：是表面的一層灰質(zhì)（神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)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(fā)達(dá)，是思維的器官，主導(dǎo)機(jī)體內(nèi)一切活動(dòng)過程，并調(diào)節(jié)機(jī)體與周圍環(huán)境的平衡，所以大腦皮層是高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（1）驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能

大腦的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)產(chǎn)生和控制運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)從大腦通過神經(jīng)傳遞到身體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，達(dá)到控制肌肉的作用。皮質(zhì)脊髓束將運(yùn)動(dòng)信息從大腦，脊髓傳遞至到軀干和四肢。腦神將運(yùn)動(dòng)信息傳遞至眼睛，嘴巴和臉部區(qū)域。

（2）感官的感覺功能

感覺神經(jīng)系統(tǒng)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(zhì)：視覺首先由視網(wǎng)膜接外部光刺激，其被視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞接受并轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)，并最終發(fā)送到枕葉中的視覺皮質(zhì)。
• 聽覺皮層：聽覺和平衡覺都是在內(nèi)耳中產(chǎn)生的。平衡覺是由內(nèi)耳內(nèi)的液體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的而由小骨骨骼產(chǎn)生的傳播振動(dòng)產(chǎn)則負(fù)責(zé)傳遞聲音信息。他們通過前庭耳蝸神經(jīng)產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)。神經(jīng)信號(hào)通過耳蝸核，上極的橄欖核，內(nèi)側(cè)膝狀核，最后到聽覺皮層。
• 嗅覺皮質(zhì)：嗅覺由鼻腔中嗅粘膜上皮中的受體細(xì)胞產(chǎn)生。該信息通過顱骨的相對(duì)可滲透的部分到嗅神經(jīng)。這種神經(jīng)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(jīng)過丘腦上的核團(tuán)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(chǎn)生的，并沿著面部和咽喉神經(jīng)傳入腦干。一些口腔中的感信息也通過迷走神經(jīng)從咽部傳入這一區(qū)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(guān)于觸摸，壓力，疼痛，振動(dòng)和溫度的信息。

（3）情緒情感

嘗試將某些大腦區(qū)域的喜怒哀樂等基本情緒相關(guān)聯(lián)目前還存在著極大的有爭(zhēng)議，一些研究沒有發(fā)現(xiàn)與情緒相對(duì)應(yīng)的特定位置。

杏仁核、眶額葉皮質(zhì)、腦島及外側(cè)前額葉皮層區(qū)域似乎參與到了情緒的加工過程。

（4）語(yǔ)言思維

雖然傳統(tǒng)上語(yǔ)言功能被認(rèn)為是定位于威爾尼克區(qū)（Wernicke）和布洛卡區(qū)（Broca），但現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為，更廣泛的皮層區(qū)域?qū)φZ(yǔ)言使用有貢獻(xiàn)。

語(yǔ)言如何被大腦表征，處理和獲取的是心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)研究等領(lǐng)域正著力研究的一個(gè)問題。

這也是人工智能深度學(xué)習(xí)目前研究最熱門的領(lǐng)域。

（5）執(zhí)行功能

執(zhí)行功能是允許認(rèn)知控制行為所需的一套認(rèn)知過程的總稱：他負(fù)責(zé)選擇并成功監(jiān)測(cè)促進(jìn)實(shí)現(xiàn)所選目標(biāo)的行為。

執(zhí)行功能通過注意控制和認(rèn)知抑制過濾無(wú)用信息和降低與抑制無(wú)關(guān)的刺激，處理和操縱在工作記憶中保存的信息，同時(shí)思考多個(gè)概念的能力，并以認(rèn)知靈活性切換任務(wù)，抑制沖動(dòng)性行為等。

第4章 生物神經(jīng)元

4.1 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)組成

生物神經(jīng)元即神經(jīng)元細(xì)胞，是神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。

神經(jīng)細(xì)胞分為細(xì)胞體和突起兩部分。

（1）細(xì)胞體：由細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)組成，具有聯(lián)絡(luò)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(xì)胞體擴(kuò)張突出，形成樹枝狀。

其作用是接受其他神經(jīng)元軸突傳來(lái)的沖動(dòng)并傳給細(xì)胞體（傳入）

• 軸突：

長(zhǎng)而分枝少，為粗細(xì)均勻的細(xì)長(zhǎng)突起，常起于軸丘，其作用是接受外來(lái)刺激，再由細(xì)胞體傳出。

軸突除分出側(cè)枝外，其末端形成樹枝樣的神經(jīng)末梢。末梢分布于某些組織器官內(nèi)，形成各種神經(jīng)末梢裝置。

感覺神經(jīng)末梢形成各種感受器；

運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢分布于骨骼肌肉，形成運(yùn)動(dòng)。

4.2 生物神經(jīng)元對(duì)生物電的傳播

4.3 神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)：大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

?大腦是有無(wú)數(shù)個(gè)神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)，生物電在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸形成兩個(gè)大腦的各種活動(dòng) 。

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總結(jié)

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