神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )建模包括知識概念模型、神經(jīng)疾病模型、物理化學(xué)模型、數學(xué)統計模型等。

早在1891年，S.卡哈爾創(chuàng )立神經(jīng)元學(xué)說(shuō)，認為整個(gè)神經(jīng)系統是由結構上相對獨立的神經(jīng)細胞構成。在此基礎上，1906年C.S.謝林頓提出了神經(jīng)元間突觸的概念。20世紀20年代，E.D.艾德里安提出神經(jīng)動(dòng)作電位，揭示了神經(jīng)系統的電生理特征。1943年，W.S.麥克庫洛赫和W.皮茨建立了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的數學(xué)模型。1952年，A.L.霍奇金和A.F.赫胥黎建立了第一個(gè)符合生理學(xué)性質(zhì)的神經(jīng)元模型，從動(dòng)力系統的角度來(lái)解釋神經(jīng)動(dòng)作電位產(chǎn)生的本質(zhì)機制。1954年，生理學(xué)家J.C.?？藸査固岢隽苏鎸?shí)突觸的分流模型，從而為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模擬突觸的功能提供了生理學(xué)依據。60年代末，美國科學(xué)家在大腦視覺(jué)皮層中發(fā)現神經(jīng)細胞的柱狀結構——功能柱。此后，腦研究領(lǐng)域一直將功能柱結構看作是大腦功能組織的一個(gè)基本原則。1972年，H.R.威爾遜和J.D.考恩建立了功能柱的數學(xué)模型。S.阿馬里開(kāi)創(chuàng )和發(fā)展了基于統計的方法，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的數學(xué)基礎理論特別是信息幾何方面做出了奠基性的工作，包括神經(jīng)場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論和統計神經(jīng)動(dòng)力學(xué)等。90年代起，學(xué)者們開(kāi)始建立了一些關(guān)于電突觸和化學(xué)突觸耦合的理論模型，開(kāi)展了耦合神經(jīng)元系統的各種同步放電行為的研究，表明了神經(jīng)元同步在大腦的信息處理過(guò)程中發(fā)揮重要作用。以神經(jīng)疾病為背景的病態(tài)網(wǎng)絡(luò )動(dòng)力學(xué)建模及控制的研究開(kāi)始興起，是一個(gè)充滿(mǎn)未知的新領(lǐng)域，需要在神經(jīng)系統基本原理和計算理論方面進(jìn)行更深刻的探索。

結合神經(jīng)系統的解剖特征和功能原理，將網(wǎng)絡(luò )科學(xué)，物理統計方法、復雜網(wǎng)絡(luò )理論以及非線(xiàn)性系統理論等應用到生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的研究中，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )建模重要的方法和手段。一方面理論模型的建立需要基于真實(shí)的實(shí)驗數據，另一方面通過(guò)建立的理論模型做出的預測可以進(jìn)行試驗驗證，甚至指導試驗設計。