非線形力学系の結合系を用いた生体内部ダイナミクスの動的な特徴づけに関する研究

利用耦合非线性动力系统研究生物体内部动力学的动态表征

• 批准号: 11780177
• 负责人: 山口 明宏
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Fukuoka Institute of Technology (2000)Hokkaido University (1999)
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780177/
• 关键词: 生体内情報処理; 非定常ダイナミクス; 情報コーディング; カオス力学系; カオス同期; カオス制御; 指尖容積脈波; 動的特徴付け; 力学系; 不安定周期軌道抽出

平成12年度も、平成11年度に引き続き生体ダイナミクスについて、その力学構造に着目した特徴付け手法の開発および解析をおこなった。課題としては、1)同期現象を用いた力学構造特徴付け手法の性質の解析、2)生体信号の特徴付けにおける有効性の検証を、数値実験および生体計測をもとに行った。課題1では、カオス力学系であるレスラーモデルの結合系について、同期強度の変化を数値実験によって計算した。結果として、パラメータ空間での同期応答範囲は、結合方式に強く依存しており、特定ダイナミクスのみに強い同期特性をもつ結合系も構成可能であることがわかった。また、カオス同期を用いた情報表現の解析として、カオス結合系における同期状態の相互情報量解析も行った。課題2では、本手法を指尖容積脈波の非定常ダイナミクスの同定に適用した。ここでは、同一被験者について、安静状態、光刺激付加状態(ストレス状態)を交互に繰り返す状況下でダイナミクスの特徴付けを試みた。事前に安静時に測定・再構成したダイナミクスと、測定信号との結合系を構成し入力信号に対する同期応答の強度を計算した結果、光刺激を与えることによって結合系の同期状態が壊れる傾向がみられた。これらの課題の結果は、観測に用いている再構成したダイナミクスと観測している生体ダイナミクスとの類似度を結合系の同期・非同期を用いて定量化でぎる可能性を示している。ここでは、ダイナミクスの構造のみに着目した対象の同定を行ってきたが、ヒューマンインターフェースに応用する場合、ダイナミクスの構造の意味付けも行う必要があり、これは今後の課題の一つである。

Pp.47-53 12 も, pp.47-53 11 に lead き 続 き raw body ダ イ ナ ミ ク ス に つ い て, そ の に mechanical structure with mesh し た 徴 pay け gimmick の mine 発 お よ び parsing を お こ な っ た. Subject と し て は, 1) in the same period phenomenon を い た mechanics structure 徴 pay け gimmick の nature の parsing, 2) raw signal の body 徴 pay け に お け る have sharper sex の 検 を, the numerical be 験 お よ び raw body measuring を も と に line っ た. Topic 1 で は, カ オ ス force department で あ る レ ス ラ ー モ デ ル の combination system に つ い て, at the same time strength の variations change を the numerical be 験 に よ っ て computing し た. Results と し て, パ ラ メ ー タ space で の 応 from a van 囲 は, strong combination way に く dependent し て お り, specific ダ イ ナ ミ ク ス の み に strong year-on-year い features を も つ combination system も composition may で あ る こ と が わ か っ た. ま た, カ オ ス period を with い た intelligence performance の parsing と し て, カ オ ス combination system に お け る period state の mutual information quantity line analytical も っ た. Subject 2で で, the volume pulse of the を fingertip of this technique is <s:1> non-stationary ダ ダ ナ ナ <s:1> ス ス <s:1>, and it is also fixed に applicable to た た. こ こ で は, the same was 験 に つ い て, quiet, light stimulation plus state (ス ト レ ス state) を interaction に Qiao り return で す situations ダ イ ナ ミ ク ス の 徴 pay especially け を try み た. Advance に に to determine when quiet, then constitute し た ダ イ ナ ミ ク ス と, measuring signal と の combination in を constitute し force signal に す seaborne る period 応 answer を の strength calculation し た result, light stimulation を and え る こ と に よ っ て combined with state of the same period is の が 壊 れ る tendency が み ら れ た. こ れ ら の subject の results は, 観 に measurement い て い る reconstitution し た ダ イ ナ ミ ク ス と 観 measuring し て い る raw body ダ イ ナ ミ ク ス と の を similar degrees, combined with the same period is の を than the same period, with い て quantitative で ぎ を る possibility in し て い る. こ こ で は, ダ イ ナ ミ ク ス の tectonic の み に with mesh し た like の polices with fixed line を っ て き た が, ヒ ュ ー マ ン イ ン タ ー フ ェ ー ス に 応 with す る occasions, ダ イ ナ ミ ク ス の tectonic の means pay け も line う necessary が あ り, こ れ は の の subject in the future a つ で あ る.

项目成果

A.Yamaguchi,S.Mikami,M.Wada: "Identification of biological dynamics using a structure of unstable periodic orbits"Proceedings of the 1999 IEEE Systems, Man and Cybernetics Conference. Vol.1. 217-222 (1999)

A.Yamaguchi、S.Mikami、M.Wada：“使用不稳定周期轨道结构识别生物动力学”1999 年 IEEE 系统、人类和控制论会议论文集。

A.Yamaguchi,N.Okumura,M.Wada: "Mutual information analysis of chaotically synchronized cluster in the network of spike response neurons"Proceedings of the 6th International Conference on Soft Computing, IIZUKA 2000. 515-521 (2000)

A.Yamaguchi、N.Okumura、M.Wada：“尖峰响应神经元网络中混沌同步簇的互信息分析”第六届软计算国际会议记录，IIZUKA 2000. 515-521 (2000)

山口明宏,三上貞芳,和田充雄: "生体カオスの特徴付けとヒューマンインターフェースへの応用"ロボティクス・メカトロニクス講演会'00講演論文集. No.00-2. (1A1-28-028)1-2 (2000)

Akihiro Yamaguchi、Sadayoshi Mikami、Mitsuo Wada：“生物混沌的表征及其在人机界面中的应用”机器人和机电一体化会议记录 No.00-2 (1A1-28-028)1-2 (2000)。