Un singolo neurone può fare ben poco per sé. Se la cella riceve abbastanza input da altri neuroni collegati, sarà il fuoco un segnale elettrico che stimola altri neuroni per fare lo stesso. Lavorando in tandem, reti di neuroni elaborano informazioni sensoriali, stimolano il movimento del muscolo e fare calcoli nel cervello. I ritardi sono una parte normale della funzione di rete neurale che servono a scopi diversi a seconda del tipo di rete e la durata del ritardo.
Ritardo sinaptico
Il punto di connessione tra due o più neuroni è un divario breve conosciuto come una sinapsi. Quando il potenziale di azione, un segnale elettrico, raggiunge la fine di un neurone, esso non può saltare il divario al neurone successivo da solo. Al contrario, sostanze chimiche vengono rilasciati nella fessura che stimolano la cella successiva a fuoco. Un breve ritardo sinaptico è associato con una sinapsi chimica perché le sostanze chimiche sono più lente di rilasciare rispetto al segnale elettrico rapido movimento.
Alcuni trasmettitori chimici vengono rilasciati più velocemente di altri. In molte parti del cervello, sinaptici ritardi di diverse centinaia millisecondi sono comuni. Il ritardo sinaptico tra cellule nervose e muscolari è significativamente più breve per consentire per azione del muscolo veloce.
Spike-Timing plasticità dipendente
Nel cervello, la tempistica e il ritardo delle reti neurali ha implicazioni importanti per l'apprendimento. Sinapsi trasmettono generalmente direzionale segnali dal primo neurone al successivo giù la linea, con nessuna segnalazione con le versioni precedenti. Tuttavia, lo stato del neurone ricevente può cambiare la sua reazione. Se il secondo neurone ha appena trasmesso un segnale quando riceve una nuova, si non può recuperare rapidamente e rispondere per il nuovo input. Nel corso del tempo, la connessione tra i neuroni si indebolisce se questo accade ripetutamente.
Se, tuttavia, c'è un ritardo tra il neurone di primo e il secondo neurone di infornamento, la connessione tra i due otterrà più forte. Più prodotti chimici vengono rilasciati alla sinapsi e neuroni possono crescere fisicamente più vicini. Queste modifiche fanno parte di come il cervello crea e rafforza le connessioni durante l'apprendimento.
Ritardo nelle reti di rilevazione di coincidenza
Alcune reti neurali nel cervello sono specificamente progettati per misurare i ritardi tra i segnali. Il sistema uditivo utilizza ritardi per aiutarti a localizzare la posizione dei suoni. Quando un suono da destra si sposta verso la testa, raggiunge più velocemente del tuo orecchio sinistro orecchio destro. Le orecchie trasmettono questa differenza dei neuroni nel cervello, anche se è solo di pochi millisecondi.
Nel cervello, una griglia di neuroni chiamati una rete di rilevazione di coincidenza calcola il ritardo tra i due segnali. Dopo l'elaborazione, si percepisce il suono in più o meno la corretta posizione di sinistra-destra. Perché le orecchie umane sono entrambi della stessa altezza sulla testa, il tuo cervello non può calcolare la posizione verticale del suono basato su ritardo.
Ritardo e reti neurali artificiali
Neuroscienziati e programmatori di computer spesso creano reti neurali sintetiche utilizzando computer per aiutare a capire il cervello o per risolvere problemi complicati. Queste reti sono composti di unità che trasmettono segnali digitali in un modo che imita l'azione dei neuroni nel cervello.
Modelli di computer delle reti neurali possono lavorare a un ritmo velocissimo, ma i programmatori possono introdurre ritardi per simulare processi biologici naturali. In un libro del 1994, gli scienziati del California Institute of Technology scoperto che introducendo ritardi creato reti più stabile. Le oscillazioni stabile delle reti con ritardi più ricorda da vicino l'attività osservata nei neuroni del cervello.