システム制御理論を用いた眼球運動神経系のモデル化及びその工学への応用

利用系统控制理论进行动眼神经系统建模及其工程应用

• 批准号: 09750290
• 负责人: 張 暁林
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750290/
• 关键词: システム制御工学; 眼球運動モデル; 前庭動眼反射; 滑動性眼球運動; 視機性反射; 眼振; Hodgkin-Huxley等価回路; 静止膜電位; 眼球運動; 制御システム; 視軸調節; 学習制御; ニューラルネットワーク

1. 生理学・解剖学に基づいた学習機能を持つ眼球運動制御システムのモデルを構築し,このモデルを基にした双眼視軸調節装置を製作した.研究成果は以下の4つである.(1)前庭動眼反射,衝動性,滑動性,視機性などを正確に実現できるような眼球運動制御システムを統合的に構築し,その動特性や周波数特性を検討した.この研究から,眼球運動制御は一つの統合的な運動制御システムで表現することができ,前庭動眼反射,衝動性,滑動性,視機性などの眼球運動はそれぞれこのシステムの特定環境と条件下の一つの特性にすぎないことが分かった.(2)眼球運動の適応機能に注目し,その適応機構に当たる学習システムを眼球運動システムモデルに取り入れた.(3)両眼運動制御モデルを構築し,眼球の運動神経関連の疾患の理論的局在診断法を提案した.この研究により,これまで、生理学実験で確かめられていない眼球運動の特性,例えば,頭部回転速度が前庭動眼反射に与える影響や疾患部位と両眼の協調性との関係などを明らかにした.(4)両眼の運動機能により近い特性をもつ前庭器機能を備えた両眼視軸調節装置を製作した.2. Hodgkin-Huxleyモデルと異なる神経細胞の電気的等価回路を構築し,この等価回路を用いて静止膜電位を理論的に求める方程式を得た.この方程式に基づいた数理的解析の結果から環境温度が一定の条件のもとて細胞の静止膜電位は,(1)細胞外液の透過性イオンの濃度,(2)細胞内不透過性陰イオンの濃度,(3)イオンポンプのイオン輸送能力およびイオンポンプをもつ当該イオンに対する受動輸送時の膜の抵抗によって決定されることがわかった.

1. Physiology, anatomy に base づ い た learning function を hold つ eye movement suppression シ ス テ ム の モ デ ル を build し こ の モ デ ル を base に し た binocular visual axis adjusting device を making し た. Research results under は の 4 つ で あ る. (1) the vestibular oculomotor reflex, impulsivity, sliding resistance, depending on the machine sex な ど を に right be presently で き る よ う な eye movement suppression シ ス テ ム を integration に build し, そ の dynamic characteristic や cycle for feature を beg し 検 た. こ の research か ら, eye movement suppression は a つ の な movement system of integration of royal シ ス テ ム performance で す る こ と が で き, vestibular oculomotor reflex, impulsivity, sliding resistance, depending on the machine sex な ど の eye movement は そ れ ぞ れ こ の シ ス テ ム の a specific environment under the condition of と の つ の features に す ぎ な い こ と が points か っ た. (2) the function of eye movement の optimum 応 に attention し, そ の optimum 応 institutions に when た る learning シ ス テ ム を eye movement シ ス テ ム モ デ ル に take り れ た . (3) that struck the eye movement suppression モ デ ル を し, eyeball の movement god 経 masato even の bureau in the diagnosis of disease の theory proposed を し た. こ の research に よ り, こ れ ま で, physiology be 験 で か indeed め ら れ て い な い eye movement の features, case え ば, head back to the planning speed が vestibular oculomotor reflection に with え る affect parts と や disease that struck the eye の coordination と の masato な ど を Ming ら か に し た. (4) that struck the eye の motor function に よ り nearly い features を も つ vestibular organ function を prepared え た that struck the eye visual axis adjusting device を making し た. 2. Hodgkin - Huxley モ デ ル と different な る god 経 cell の electric 気 価 loop を build し こ の い 価 loop を in て resting membrane potential に を theory o め る equation を た. こ の equation に base づ い た mathematical analytical results の か ら environment temperature certain conditions の が の も と て cells の resting membrane potential は, (1) the extracellular fluid の Through sexual イ オ ン の concentration, (2) cells not through sexual Yin イ オ ン の concentration, (3) イ オ ン ポ ン プ の イ オ ン transmission capacity お よ び イ オ ン ポ ン プ を も つ when the イ オ ン に す seaborne る by dynamic の の membrane resistance when conveying に よ っ て decided さ れ る こ と が わ か っ た.

项目成果

張暁林, 若松秀俊: "解剖学的構造に基づいた学習機能をもつ眼球運動システムとその特性" 電気学会 電子・情報・システム部門大会講演論文集. 495-500 (1997)

张晓林，Hidetoshi Wakamatsu：“基于解剖结构及其特征的具有学习功能的眼动系统”，IEEJ 电子、信息和系统分部会议论文集 495-500（1997）。

張暁林, 若松秀俊: "眼振のパターンを用いた眼科疾患の局所推定の試み" 日本ME学会秋季大会・論文集. 35・Suppl.2. 197-197 (1997)

张晓林，Hidetoshi Wakamatsu：“利用眼球震颤模式对眼科疾病进行局部估计”日本 ME 协会秋季会议论文集 35・Suppl.2（1997）。

Xiaolin Zhang(張 暁林): "Electrical equivalent ciruit and resting membrane potential of neuron" AROB. 4th'99. 703-706 (1999)

张晓林：“神经元的电等效电路和静息膜电位”AROB 4th99（1999）。

若松秀俊、張暁林: "前庭動眼反射,視機性反射,滑動性運動を統合した眼球運動制御" 電気学会論文C. 111-C. 101-108 (1997)

Hidetoshi Wakamatsu、Xiaolin Zhang：“整合前庭动眼神经反射、视机械反射和滑动运动的眼睛运动控制”IEEJ Papers C. 111-108 (1997)

若松秀俊: "前庭動眼反射,視機性反射,滑動性運動を統合した眼球運動制御モデル" 電気学会論文C. 117-C・11. 101-108 (1997)

Hidetoshi Wakamatsu：“整合前庭动眼神经反射、光机械反射和滑动运动的眼睛运动控制模型”IEEJ Papers C. 117-C・11 (1997)。