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(shù)學(xué)統(tǒng)計模型等。

早在1891年，S.卡哈爾創(chuàng)立神經(jīng)元學(xué)說，認(rèn)為整個神經(jīng)系統(tǒng)是由結(jié)構(gòu)上相對獨立的神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成。在此基礎(chǔ)上，1906年C.S.謝林頓提出了神經(jīng)元間突觸的概念。20世紀(jì)20年代，E.D.艾德里安提出神經(jīng)動作電位，揭示了神經(jīng)系統(tǒng)的電生理特征。1943年，W.S.麥克庫洛赫和W.皮茨建立了第一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型。1952年，A.L.霍奇金和A.F.赫胥黎建立了第一個符合生理學(xué)性質(zhì)的神經(jīng)元模型，從動力系統(tǒng)的角度來解釋神經(jīng)動作電位產(chǎn)生的本質(zhì)機(jī)制。1954年，生理學(xué)家J.C.埃克爾斯提出了真實突觸的分流模型，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(jù)。60年代末，美國科學(xué)家在大腦視覺皮層中發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞的柱狀結(jié)構(gòu)——功能柱。此后，腦研究領(lǐng)域一直將功能柱結(jié)構(gòu)看作是大腦功能組織的一個基本原則。1972年，H.R.威爾遜和J.D.考恩建立了功能柱的數(shù)學(xué)模型。S.阿馬里開創(chuàng)和發(fā)展了基于統(tǒng)計的方法，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)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)場的動力學(xué)理論和統(tǒng)計神經(jīng)動力學(xué)等。90年代起，學(xué)者們開始建立了一些關(guān)于電突觸和化學(xué)突觸耦合的理論模型，開展了耦合神經(jīng)元系統(tǒng)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)動力學(xué)建模及控制的研究開始興起，是一個充滿未知的新領(lǐng)域，需要在神經(jīng)系統(tǒng)基本原理和計算理論方面進(jìn)行更深刻的探索。

結(jié)合神經(jīng)系統(tǒng)的解剖特征和功能原理，將網(wǎng)絡(luò)科學(xué)，物理統(tǒng)計方法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論以及非線性系統(tǒng)理論等應(yīng)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的實驗數(shù)據(jù)，另一方面通過建立的理論模型做出的預(yù)測可以進(jìn)行試驗驗證，甚至指導(dǎo)試驗設(shè)計。