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Neural architecture for echo suppression during sound source localization based on spiking neural cell models
Zusammenfassung Diese Arbeit untersucht die biologischen Ursachen des psycho-akustischen Präzedenz Effektes, der Menschen in die Lage versetzt, akustische Echos während der Lokalisation von Schallquellen zu unterdrücken. Sie enthält ein Modell zur Echo-Unterdrückung während der Schallquellenlokalisation, welches in technischen Systemen zur Mensch-Maschine Interaktion eingesetzt werden kann. Die Grundlagen dieses Modells wurden aus eigenen elektrophysiologischen Experimenten an der Mongolischen Wüstenrennmaus gewonnen. Die dabei erstmalig an der Wüstenrennmaus erzielten Ergebnisse, zeigen ein besonderes Verhalten spezifischer Zellen im Dorsalen Kern des Lateral Lemniscus, einer dedizierten Region des auditorischen Hirnstammes. Die dort sichtbare Langzeithemmung scheint die Grundlage für die Echounterdrückung in höheren auditorischen Zentren zu sein. Das entwickelte Model war in der Lage dieses Verhalten nachzubilden, und legt die Vermutung nahe, dass eine starke und zeitlich präzise Hyperpolarisation der zugrundeliegende physiologische Mechanismus dieses Verhaltens ist. Die entwickelte Neuronale Modellarchitektur modelliert das Innenohr und fünf wesentliche Kerne des auditorischen Hirnstammes in ihrer Verbindungsstruktur und internen Dynamik. Sie stellt einen neuen Typus neuronaler Modellierung dar, der als Spike-Interaktionsmodell (SIM) bezeichnet wird. SIM nutzen die präzise räumlich-zeitliche Interaktion einzelner Aktionspotentiale (Spikes) für die Kodierung und Verarbeitung neuronaler Informationen. Die Basis dafür bilden Integrate-and-Fire Neuronenmodelle sowie Hebb'sche Synapsen, welche um speziell entwickelte dynamische Kernfunktionen erweitert wurden. Das Modell ist in der Lage, Zeitdifferenzen von 10 mykrosekunden zu detektieren und basiert auf den Prinzipien der zeitlichen und räumlichen Koinzidenz sowie der präzisen lokalen Inhibition. Es besteht ausschließlich aus Elementen einer eigens entwickelten Neuronalen Basisbibliothek (NBL) die speziell für die Modellierung verschiedenster Spike- ...
Neural architecture for echo suppression during sound source localization based on spiking neural cell models
Zusammenfassung Diese Arbeit untersucht die biologischen Ursachen des psycho-akustischen Präzedenz Effektes, der Menschen in die Lage versetzt, akustische Echos während der Lokalisation von Schallquellen zu unterdrücken. Sie enthält ein Modell zur Echo-Unterdrückung während der Schallquellenlokalisation, welches in technischen Systemen zur Mensch-Maschine Interaktion eingesetzt werden kann. Die Grundlagen dieses Modells wurden aus eigenen elektrophysiologischen Experimenten an der Mongolischen Wüstenrennmaus gewonnen. Die dabei erstmalig an der Wüstenrennmaus erzielten Ergebnisse, zeigen ein besonderes Verhalten spezifischer Zellen im Dorsalen Kern des Lateral Lemniscus, einer dedizierten Region des auditorischen Hirnstammes. Die dort sichtbare Langzeithemmung scheint die Grundlage für die Echounterdrückung in höheren auditorischen Zentren zu sein. Das entwickelte Model war in der Lage dieses Verhalten nachzubilden, und legt die Vermutung nahe, dass eine starke und zeitlich präzise Hyperpolarisation der zugrundeliegende physiologische Mechanismus dieses Verhaltens ist. Die entwickelte Neuronale Modellarchitektur modelliert das Innenohr und fünf wesentliche Kerne des auditorischen Hirnstammes in ihrer Verbindungsstruktur und internen Dynamik. Sie stellt einen neuen Typus neuronaler Modellierung dar, der als Spike-Interaktionsmodell (SIM) bezeichnet wird. SIM nutzen die präzise räumlich-zeitliche Interaktion einzelner Aktionspotentiale (Spikes) für die Kodierung und Verarbeitung neuronaler Informationen. Die Basis dafür bilden Integrate-and-Fire Neuronenmodelle sowie Hebb'sche Synapsen, welche um speziell entwickelte dynamische Kernfunktionen erweitert wurden. Das Modell ist in der Lage, Zeitdifferenzen von 10 mykrosekunden zu detektieren und basiert auf den Prinzipien der zeitlichen und räumlichen Koinzidenz sowie der präzisen lokalen Inhibition. Es besteht ausschließlich aus Elementen einer eigens entwickelten Neuronalen Basisbibliothek (NBL) die speziell für die Modellierung verschiedenster Spike- ...
Neural architecture for echo suppression during sound source localization based on spiking neural cell models
Zahn, Thomas (author) / Groß, Horst-Michael / Grothe, Benedikt / Park, Thomas J.
2004-03-16
Theses
Electronic Resource
English
All‐Ferroelectric Spiking Neural Networks via Morphotropic Phase Boundary Neurons
Wiley | 2024
|All‐Ferroelectric Spiking Neural Networks via Morphotropic Phase Boundary Neurons
Wiley | 2024
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