Cooperation among Heart Rate, Respiration and Locomotion Rhythms and Homeodynamics---Experimental and Theoretical Study

心率、呼吸、运动节律与顺势动力学的配合--实验与理论研究

基本信息

  • 批准号:
    09680853
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 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

项目摘要

Homeodynamics is an extended concept of the homeostasis of living organisms.As in the latter, it is associated to the control of the inner state of the living organisms by the central nervous system including the autonomic nervous system.Rhythmic activities such as heart beats, respiration and even locomotor activity may be observable variables which reflect or influence the homeodynamic control.This study aims understanding basic mechanism of emergence of the homeodynamic control based on these observable variables (measured data).The rhythmic activities mentioned above share the common property referred to as dynamic stability which is the characteristics of nonlinear dynamical systems.That is, the system state always changes in time, but that varied state is stable against external perturbations.To understand the basic properties of the underlying systems associated to the homeodynamic control, it is necessary to identify/model the underlying system and then consider functional role … More of the dynamic stability.We have done the following studies along this line.1. Quantitative analysis of the dynamic stability.We analyzed two cases associated to the dynamic stability and homeodynamics.A : Dynamic stability estimation and then modeling of the locomotion rhythm.B : Simulation study of the instability of the cardiac rhythm and transition to cardiac arrhythmias.The instability of the dynamic stability in relation to cardiac physiology was exemplified.2. Identification and modeling of unknown nonlinear systems from time series data.We developed practical methods to estimate unknown nonlinear dynamical system from time series data.It is natural to assume the underlying nonlinear dynamical system is parametrized by several parameters which may take constant values, but be varied for long time range.The system may exhibit qualitatively different dynamics depending on these parameter values (bifurcations).Our methods can be utilized to estimate the model parametrized by several parameters which may be altered during the measurements.The methods may be applicable to model heart rate variability/control due to autonomic nerve activities. Less
动态平衡是生物体动态平衡的一个扩展概念。与后者一样,它与包括自主神经系统在内的中枢神经系统对生物体内部状态的控制有关。节律活动如心跳、呼吸甚至运动活动都可能是反映或影响动态平衡控制的可观测变量。本研究旨在根据这些可观测变量(测量数据)来理解动态平衡控制产生的基本机制。上述节律性活动具有被称为动态稳定性的共同属性,这是非线性动力系统的特征。即系统状态总是随时间变化的,即系统状态总是随时间变化的为了了解与顺势控制相关的底层系统的基本属性,有必要对底层系统进行识别/建模,然后考虑功能角色…更多的是动态稳定性。我们沿着这条线做了以下研究。动态稳定性的定量分析。我们分析了两个与动态稳定性和稳态相关的案例。A:动态稳定性估计,然后对运动节律进行建模。B:心率不稳定和过渡到心律失常的仿真研究。举例说明了动态稳定性的不稳定性与心脏生理的关系。从时间序列数据中识别和建模未知的非线性系统。我们发展了一种实用的方法来从时间序列数据中估计未知的非线性动力系统。很自然地,假设潜在的非线性动力系统是由几个参数来描述的,这些参数可能是恒定值的,但在很长一段时间内是变化的。根据这些参数值,系统可能表现出定性的不同的动力学(分叉)。我们的方法可以用来估计由测量过程中可能改变的几个参数来参数化的模型。这些方法可能适用于建模由于自主神经活动引起的心率变异性/控制。较少

项目成果

期刊论文数量(102)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Shimokawa, K.Pakdaman, and S.Sato: "Stochastic resonance and spike-timing precision in an ensemble of leaky integrate and fire neuron models" Physical Review E. (to appear). (1999)
T.Shimokawa、K.Pakdaman 和 S.Sato:“泄漏积分和火神经元模型集合中的随机共振和尖峰计时精度”Physical Review E.(即将出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Doi, J.Inoue, S.Sato, C.E.Smith: "Response characteristics of a simplified nonlinear neuron model to a periodic input in the presence of membrane noise, In : R.Poznanski (ed.), Modeling in the Neurosciences : From Ionic Channels to Neural Networks" Harw
S.Doi、J.Inoue、S.Sato、C.E.Smith:“在存在膜噪声的情况下,简化的非线性神经元模型对周期性输入的响应特性,见:R.Poznanski(编辑),神经科学建模:
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Yamanobe, K.Pakdaman, T.Nomura, S.Sato: "The response of lobster stretch receptor models to single pulses and step current" The fifth international conference on neural information processing '98 Kitakyushu, Oct.21--23. vol.3. 1252-1255 (1998)
T.Yamanobe、K.Pakdaman、T.Nomura、S.Sato:“龙虾拉伸受体模型对单脉冲和阶跃电流的响应”第五届神经信息处理国际会议98北九州,10月21--23日。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Nonura,M.Kobayashi,J.Kozuka,S.Sato: "Coordinated Responses of Limb Movement during Human Bipedal locomotion to External Perturbation" Proc.of the 20th Ann.Int.Conf.of the IEEE Eng.in Med.and Biol.Soc.20. 2422-2425 (1998)
T.Nonura、M.Kobayashi、J.Kozuka、S.Sato:“人类双足运动过程中肢体运动对外部扰动的协调响应”Proc.of the 20th Ann.Int.Conf.of the IEEE Eng.in Med.and
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
山野辺貴信,K.Pakdaman,野村泰伸,佐藤俊輔: "甲殻類伸長受容器の非線型ダイナミクス" 信学技報. MBE98-15. 93-100 (1998)
Takanobu Yamanobe、K. Pakdaman、Yasunobu Nomura、Shunsuke Sato:“甲壳类拉伸受体的非线性动力学”MBE98-100 (1998)。
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    0
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  • 通讯作者:
    須藤健一
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    BAO Limin;SATO Shunsuke;MORIKAWA Hideaki and SOMA Shinya;都甲 潔
  • 通讯作者:
    都甲 潔

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    $ 2.37万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for international Scientific Research
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