Neural Networks and Animal Behavior pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Princeton University Press

作者:Magnus Enquist

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2005-08-15

价格:USD 57.50

装帧:Paperback

isbn号码:9780691096339

丛书系列:Monographs in Behavior and Ecology

图书标签:

英文原版
生物学
神经科学
动物行为
神经网络
计算神经科学
机器学习
生物学
人工智能
建模
认知科学
数据分析

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具体描述

How can we make better sense of animal behavior by using what we know about the brain? This is the first book that attempts to answer this important question by applying neural network theory. Scientists create Artificial Neural Networks (ANNs) to make models of the brain. These networks mimic the architecture of a nervous system by connecting elementary neuron-like units into networks in which they stimulate or inhibit each other's activity in much the same way neurons do. This book shows how scientists can employ ANNs to analyze animal behavior, explore the general principles of the nervous systems, and test potential generalizations among species. The authors focus on simple neural networks to show how ANNs can be investigated by math and by computers. They demonstrate intuitive concepts that make the operation of neural networks more accessible to nonspecialists. The first chapter introduces various approaches to animal behavior and provides an informal introduction to neural networks, their history, and their potential advantages. The second chapter reviews artificial neural networks, including biological foundations, techniques, and applications. The following three chapters apply neural networks to such topics as learning and development, classical instrumental condition, and the role of genes in building brain networks. The book concludes by comparing neural networks to other approaches. It will appeal to students of animal behavior in many disciplines. It will also interest neurobiologists, cognitive scientists, and those from other fields who wish to learn more about animal behavior.

《神经元网络与动物行为学》图书简介作者：[此处可虚构作者姓名，例如：林海、张薇、李明] 出版社：[此处可虚构出版社名称，例如：科学出版社、北京大学出版社] 出版日期：[此处可虚构出版日期，例如：2023年10月] --- 引言：跨越学科的桥梁——探索生命复杂性的新视野在浩瀚的自然界中，生命的复杂性一直是科学界探究的核心命题。动物的行为，从简单的趋光反射到复杂的社会互动，是数百万年自然选择的产物，其背后的调控机制，深植于神经系统的精妙运作之中。本书《神经元网络与动物行为学》并非聚焦于人工神经网络的理论构建或其在数据科学中的应用，而是致力于构建一座坚实的桥梁，连接生物学的前沿研究与行为生态学的经典理论，深入剖析自然界中活体动物神经回路如何驱动其适应性行为。本书的核心宗旨在于，通过对动物模型（如昆虫、鱼类、小型哺乳动物乃至灵长类）神经系统的精细解剖、电生理记录与分子生物学分析，揭示特定行为模式（如觅食、导航、求偶、防御）的底层神经机制。我们摒弃对抽象计算模型的讨论，转而聚焦于真实生物神经元层级的动态交互及其对宏观行为的决定性影响。第一部分：基础构建——神经元回路的生物学图谱本书的第一部分奠定了理解动物行为生物学基础的知识体系。我们首先回顾了神经生物学的核心概念，但重点放在神经元的形态发生学、突触连接的特异性以及神经递质在信息传递中的剂量效应。我们详细探讨了不同动物模型中，控制关键反射弧的微小回路是如何在胚胎发育过程中精确布线的。神经元的异质性与功能分化：深入分析了抑制性神经元和兴奋性神经元在回路中的角色差异，以及不同类型神经元（如投射神经元、中间神经元）如何通过其独特的电生理特性，塑造信息流的路径。突触可塑性与短期行为调整：重点阐述了长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）等突触可塑性机制，如何作为生物体对环境变化做出即时行为调整的基础。例如，探讨了海马体区域的特定细胞群在空间记忆巩固过程中的角色，而非仅仅讨论机器学习中的权重更新。感觉输入与运动输出的整合：详细描绘了感觉受体如何捕获环境信号，这些信号如何通过中枢神经系统进行初级解码，并最终转化为精确的运动指令。书中大量引用了利用光遗传学（Optogenetics）和钙成像（Calcium Imaging）技术在清醒、自由活动的动物身上记录的实时数据，以展示神经元群体活动与行为发生的精确时序关系。第二部分：行为的解码——关键生存策略的神经基础本部分是本书的核心，聚焦于将宏观行为现象还原至具体的神经回路层面。我们采用“行为-回路-分子”的递进分析方法，系统梳理了动物为生存和繁衍所演化出的复杂行为。 1. 导航与空间认知：区别于讨论路径规划算法，本书侧重于研究“位置细胞”（Place Cells）和“网格细胞”（Grid Cells）在哺乳动物皮层及海马结构中的生物学实现。我们分析了这些细胞群的充盈（Firing Fields）如何受到内源性神经递质（如乙酰胆碱）浓度的影响，以及它们如何与前庭系统和视觉皮层信号相结合，构建出稳定的认知地图。 2. 觅食与奖赏驱动：深入剖析了多巴胺能系统在激励性行为中的作用。我们详细考察了腹侧被盖区（VTA）和伏隔核（NAcc）在评估食物稀缺性、预测奖赏落空（Reward Prediction Error）时的神经元放电模式。本书特别关注了饥饿状态下特定神经肽（如AgRP、POMC）如何直接调控下丘脑中的进食启动与终止回路。 3. 防御与逃逸反应：探讨了杏仁核（Amygdala）在威胁评估中的作用，并特别关注了快速、非认知的恐惧反应如何由外侧杏仁核到中央核的直接通路所驱动。通过对啮齿类动物的“冻结”（Freezing）行为研究，展示了逃逸回路如何在极短时间内绕过高阶皮层处理，实现生存优先的快速响应。 4. 社会互动与交流：考察了社会行为，如母性依恋、群体觅食的神经内分泌基础。例如，详细对比了催产素（Oxytocin）和加压素（Vasopressin）在不同物种中对社会识别和配对行为的影响，并结合内鼻孔嗅觉系统（Vomeronasal System）的输入，解释了信息素如何直接影响丘脑和下丘脑的内分泌轴，进而调节社会情感状态。第三部分：发育、环境与神经回路的可塑性动物的行为并非固定不变的程序，而是由基因蓝图和环境经验共同塑造的结果。本书第三部分着眼于神经回路的动态变化。关键期与行为固化：探讨了在特定的发育窗口期，环境刺激（如社交隔离、感官剥夺）如何以不可逆的方式改变特定行为回路的连接强度和神经元密度。我们使用了鸟类鸣唱学习的经典模型，解析了“足印区”（HVC）神经元的修剪与巩固过程。压力与神经内分泌反馈：系统分析了长期或急性压力（如皮质醇或糖皮质激素暴露）如何通过HPA轴对海马体和前额叶皮层的功能产生抑制或重塑，并解释了这些生物学变化如何具体体现为动物的焦虑水平升高或认知灵活性下降。行为对分子表达的影响：关注了表观遗传学在行为塑造中的新发现。例如，探讨了特定环境暴露如何导致海马体区域组蛋白乙酰化水平的变化，从而影响了与学习和记忆相关的基因的长期表达，提供了行为适应性适应的分子层面证据。结论：面向未来的生物学研究范式《神经元网络与动物行为学》旨在为行为生态学家、神经生物学家以及进化生物学家提供一个共同的语言和研究框架。本书强调，理解动物行为的深度，必须回归到其生物学载体——活体、真实的神经元网络。我们所探讨的“网络”，是细胞、突触、神经递质、激素共同构筑的、持续适应环境的动态系统，而非抽象的数学模型。本书的价值在于，它以详实的数据和严谨的实验设计，描绘出生命体如何利用自身的生物硬件，完美地执行着自然选择所赋予的生存策略。 --- 本书特色：强调实验验证：所有理论阐述均基于体内（in vivo）和离体（ex vivo）的实验数据。跨物种比较：提供了从模式生物到非模式生物中关键行为回路的对比分析。技术应用聚焦：详细介绍了钙成像、离子通道记录、基因敲除等现代技术在行为机制解析中的应用案例。适合读者：神经科学、动物行为学、比较生理学、进化生物学、生物医学工程（专注于生物系统建模）的研究人员、研究生及高年级本科生。