Simulating a Human Fetus in Soft Uterus
Simulating a Human Fetus in Soft Uterus
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模拟软子宫中的人类胎儿
DOI：
10.1109/icdl53763.2022.9962201
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Kuniyoshi Yasuo
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Kim Dongmin;Kanazawa Hoshinori;Kuniyoshi Yasuo
行为研究表明，人类认知发展始于早期发展阶段。然而，由于技术和伦理上的困难，有有限的知识如何体现互动有助于早期人类发展。因此，用于加深对认知发展的理解的建设性方法在发展机器人和动态系统中越来越受到关注。在这项研究中，我们进行了一个生物学上合理的模拟早期人类发展，通过更新的胎儿模拟模型，在我们以前的研究中，包括肌肉骨骼的身体和子宫环境模型。首先，我们更新了关节和肌肉的动力学。此外，我们开发了一种新的方法来创建所需形状的软物体在刚体模拟器，以实现软子宫模型。随后，在一个新的模拟中，我们研究了柔软的子宫环境对触觉体验和随后的皮层学习的影响，与现存的子宫模型和子宫外环境相比。我们观察到，柔软的子宫环境提供了频繁和多样的触觉信息，这有助于皮层学习，以实现更高的皮层对感觉输入的反应。此外，我们证明了触觉传感器的安排所引起的具体结构是至关重要的皮层学习。由于实际的胎儿和婴儿参与灵活的互动，拟议的模拟使用软环境可以照亮在医疗领域的发展护理。
Behavioral studies suggest that human cognitive development begins in the early developmental stage. However, owing to technical and ethical difficulties, there is limited knowledge on how embodied interaction contributes to early human development. Accordingly, constructive approaches for deepening the understanding of cognitive development are gaining attention in developmental robotics and dynamic systems. In this study, we performed a biologically plausible simulation of early human development, by updating the fetal simulation model that was developed in our previous study including a musculoskeletal body and uterine environment model. First, we updated the dynamics of the joints and muscles. Furthermore, we developed a new method to create soft objects of the desired shape in a rigid body simulator to achieve a soft uterine model. Subsequently, in a new simulation, we examined the impact of the soft uterine environment on the tactile experiences and subsequent cortical learning, compared to the extant uterine model and extrauterine environment. We observed that the soft uterine environment provided frequent and varied tactile information, which facilitated cortical learning toward achieving a higher cortical response to sensory inputs. Furthermore, we demonstrated that the embodied structure induced by the tactile sensor arrangement was crucial for cortical learning. Because actual fetuses and infants participate in flexible interactions, the proposed simulation using the soft environment could illuminate developmental care in the medical field.
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DOI：
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发表时间：
2007-11
期刊：
Bulletin of the Society for Science on Form
影响因子：
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作者：
山田 祐;平田 隆幸
通讯作者：
山田 祐;平田 隆幸
影响因子：
3.7
作者：
P. Sokolowski;Francis Saison;W. Giles;S. McGrath;David Smith;Julia Smith;Roger Smith
通讯作者：
Roger Smith
影响因子：
2.4
作者：
YAMAGUCHI, GT;ZAJAC, FE
通讯作者：
ZAJAC, FE
向生物系统学习：神经控制建模
影响因子：
5.7
作者：
Jiping He;M. Maltenfort;Qingjun Wang;T. Hamm
通讯作者：
T. Hamm
将生物力学模型从 OpenSim 转换为 MuJoCo
DOI：
10.1007/978-3-030-70316-5_45
发表时间：
2020
期刊：
Biosystems and Biorobotics
影响因子：
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作者：
Aleksi Ikkala;Perttu Hämäläinen
通讯作者：
Perttu Hämäläinen