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| 主导眼的神经网络模型 |
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作者：张丽梅 颜… 文章来源：北京交通大学理学院 点击数：2638 更新时间：2005/6/12 17:14:04 
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| 目的：
主眼（Ocular dominance）又称利眼、主导眼、优势眼，指两眼功能不对称，一眼凸显优势特征。十年来，我们进行了中国人主导眼分布的统计分析研究、新的主导眼实验和主导眼特性及其机制的研究。在临床上证实了主导眼的存在之后，我们希望将理论模型和临床实验相结合，讨论主导眼现象的本质。
方法：我们构建了一个非监督学习的神经网络模型，用以描述主导眼视觉发育的过程和机制，利用神经网络的学习过程模拟视觉的发育和成熟过程。
结果：
主导眼的形成机制
通过建立视觉神经网络体系的个体发育模型，我们发现：主导眼的形成是由视觉系统内在的自我放大机制所决定的，是必然的。由于神经网络中各个皮质区之间连接强度的不同，主导眼的形成具有不同的模式。我们也得到了这些模式的数值模拟解。通过进一步的理论研究我们发现，这些数值解是通过解析计算所推导出的理论解的例证。因此可以断定主导眼形成的必然性是有着充分的数理依据的。
主导眼的稳定性
主导眼在形成后会受到各种不同的干扰，这些干扰将对视觉神经网络产生影响。因此，研究干扰对主导眼稳定性的影响是十分必要的。通过数值计算我们发现主导眼在形成后是稳定的，小的噪声信号仅使主导眼受到微小扰动而不足以使主导眼变更。所以我们认为主导眼是固化的，不受小的扰动影响。另一方面，主导眼并不是一成不变的，而是可能发生反转的。临床发现，在主导眼受到严重损坏等情况下，非主导眼会转换成主导眼。通过理论计算我们也发现：在某些情况下，主导眼形成后，减弱主导眼的输入信号会使主导眼逐渐发生改变，当持续时间足够长后，原来的非主导眼就会转变成为主导眼。但若输入主导眼的信号减弱很少，则主导眼很难改变。这说明主导眼在形成后，如果只受到微小的损坏，则它仍是主导眼。但如果主导眼发生功能障碍则转换为非主导眼。
形成主导眼所消耗的能量
利用神经系统“可塑性”的概念，我们粗粒化地定义了主导眼发育中所消耗的能量。并得到了个体发育初期的能量消耗情况。我们发现对于较低的皮质层兴奋度阈值φ，有主导眼形成的情况下，发育所消耗的能量较没有主导眼形成的情况为少。这说明主导眼的形成是有生物意义的，它可以使神经系统在发育的过程中节省更多的能量，即形成主导眼是能量优化的。
结论：
通过以上的理论研究我们发现：视觉发育中主导眼模式的形成有其必然性，而且是稳定的和能量优化的。
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| 会议投稿录入：liuxin1972 责任编辑：毛进 |
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