2、神经元网络：结构、交互与约束满足机制

神经元网络：结构、交互与约束满足机制

1. 概述

神经元是基本的处理单元，但完成复杂任务需要神经元网络。为理解网络工作原理，我们一方面识别和探索网络通用行为的重要原则，另一方面研究学习如何塑造网络行为。

哺乳动物的新皮层为网络提供了生物学基础，其神经元类型和连接模式有很多共性，形成了通用的皮层网络结构。皮层中兴奋和抑制由不同类型神经元实现，这种分离有助于理解网络功能。我们将探讨单向和双向两种主要的兴奋连接特性，以及抑制作用对双向兴奋的调控，最终从约束满足的角度总结网络交互的整体效果。

2. 皮层网络的一般结构

2.1 皮层的功能分区

大脑皮层（新皮层）是大脑的外层，在人类中相对其他哺乳动物更为发达，是认知相关神经活动的重要区域，但它依赖于许多皮层下脑区。皮层可分为多个不同功能的区域，尽管功能有差异，但可以用一套共同原则来模拟其认知功能，这得益于皮层相对一致的结构。

皮层中有两类神经元：释放兴奋性神经递质谷氨酸的兴奋性神经元和释放抑制性神经递质GABA的抑制性神经元。兴奋性神经元主要是锥体和棘状星状神经元，约占皮层神经元总数的85%，负责信息传递；抑制性神经元有多种亚型，负责调节皮层的兴奋水平。

2.2 皮层的分层结构

皮层神经元分为六层，为便于理解，可简化为三个功能层：输入层（对应皮层第4层）、隐藏层（对应皮层第2、3层）和输出层（对应皮层第5、6层）。输入层通过丘脑接收感官信息，输出层向皮层下区域发送运动指令等输出，隐藏层则介导输入到输出的转换，使网络能够进行更复杂的信息处理。

不同皮层区域对各功能层的侧重不同，输入区域的第4层发达，输出区域的第5