Spike based Network [SH]

뉴런은 Dendrite(수상 돌기), Cell body(세포체), Axon(축삭돌기), Axon terminal(축삭돌기 말단) 등으로 구성되어 있다.

Dendrite는 다른 뉴런들이 보내는 spike를 받아 cell body에 전달한다. Dendrite에는 dendritic spine이라는 돌기 가시가 있는데 각 spine마다 하나의 뉴런의 axon terminal이 연결되어 있다. 즉, 하나의 dendrite에는 여러 개의 뉴런이 연결되어 있다.

 

 

이렇게 dendrite로부터 종합된 정보들은 cell body에서 다른 dendrite들의 정보와 함께 다시 종합된다. 종합된 spike로 인한 action potential이 threshold voltage를 넘으면 axon을 통해 action potential을 전달하고, 이 연쇄반응으로 synapse에서는 또 다른 뉴런의 dendritic spine을 통해 신호를 전달하기 위한 화학 반응을 일으킨다.

 

 

들어오는 spike는 목적지 뉴런의 dendrite로 ion들을 주입하게 된다. 이렇게 이온이 주입되면, dendrite 표면의 membrane의 전압이 시간이 지남에 따라 변화하게 된다. 즉, incoming spike로 인한 ion들이 membrane voltage에 변화를 주게 되는 것이다. Charging or discharging. 그리고 모든 뉴런의 dendritic voltage의 변화는 뉴런의 중앙에 모여 종합된다.

 

Excitatory 뉴런은 뉴런을 activate하는 뉴런이며, inhibitory 뉴런은 뉴런을 deactivate하는 뉴런이다. 만약 뉴런의 excitation이 충분히 강력해지면 뉴런(soma)는 output spike를 fire하게 된다.

 

생물학적으로 spike들은 magnitude가 없다. Spike들은 정보를 가지고 있는 binary event이다. 이러한 정보는 spike들이 fire하는 특정 시간에 encode된다.

 

이러한 뉴런들이 input의 feature를 나타내는 spike들을 matching하고 생산하기 시작하면서 ‘inhibity network of neurons’도 존재한다.

 

이러한 inhibitty network of neuron들은 feedback 뉴런이라고도 불리며, 이러한 feedback 뉴런은 network의 활동을 감지하고 충분한 spike가 생성되었을 때, 10,000개의 뉴런에 “stop” 신호를 보낸다. 연산을 종료해야하는 시점에 몇몇 feature 뉴런들은 output spike들을 생성했을 것이다. 그리고 이러한 output spike들은 input spike들이 inference result를 나타내는 것과 같이 당연히 일시적으로 encode될 것이다.