人の目標追従運動における位置合わせとリズム合わせ制御間の遷移メカニズムの解明

阐明人体目标跟随运动中位置对准和节奏对准控制之间的转换机制

• 批准号: 15700123
• 负责人: 石田 文彦
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700123/
• 关键词: 目標追従運動; 位置合わせ制御; リズム合わせ制御; 遷移メカニズム; 先行制御

本研究は,視覚目標運動の臨界周波数において観測された手の間欠的な運動から連続的な運動に切り替り,かつ,視覚目標との位相差がほぼゼロの状態から先行位相へと変化した結果に着目し,視覚目標手動追従運動における臨界周波数での制御様式の変化のメカニズムを明らかにすることを目的とする.本年度の成果は以下の通りである.1.眼球運動について固定条件と追従条件の2条件の下で,2次元目標追従手動運動実験を行った.その結果,楕円運動する視覚目標の運動中心に注視点を設ける固定条件では,被験者の手動運動は目標運動を先行する.視覚目標を眼球運動でも追従する条件では,被験者の手動運動は目標運動を位相差ゼロで追従する,もしくは,遅れることが明らかになった.2.追従運動に重要な位置誤差フィードバック項と視覚目標速度フィードフォワード項からなる手動運動モデルの解析,数値実験を行った.その結果,中間ターゲット周波数領域で,モデルの唯一の可変パラメータについて,ロバストに先行制御(運動系を先行させ環境変化が生じる過渡誤差を最小にする制御様式)を再現できること,一方,低周波領域では,手動運動モデルでの先行制御の再現は困難であることを明らかにした.3.上記モデルに非線形項を加えて導出した位相モデルの解析,数値実験を行った.その結果,臨海ターゲット周波数においてHopf分岐が生じ,臨界周波数より低周波領域では位相不安定性が現れることを明らかにした.さらに,Hopf分岐による位相不安定性により平均位相差は定常位相差の解析値より低くなること,低周波領域での位相揺らぎが実験で観測された揺らぎと同様の特性を持つことを示した.以上の結果から,実験で観測された臨界周波数での制御様式の変化のメカニズムとして,先行制御のHopf分岐によるモード遷移,予測フィードバック制御から先行制御への様式の切り替えの2つの可能性が示された.

In this study, the critical cycle number of the visual target motion is measured, and the phase difference of the visual target motion is measured. This year's achievements are as follows: 1. Eye movement is under fixed conditions and chasing conditions, and 2-dimensional target tracking manual movement is under conditions. As a result, the fixation point of the center of motion of the target is set under fixed conditions, while the manual motion of the target is set first. 2. The important position error of the visual target speed is the analysis of the manual movement. As a result, in the middle of the cycle number field, the only variable is the number of cycles, and the number of cycles is the number of cycles.(Motion system is the first to change the environment to produce transition error minimum control formula) to reproduce, one side, low frequency field, manual motion, the first to control the difficulty of reproduction, three on the record, non-linear term, add, derive, phase analysis, numerical value. As a result, the phase instability in the low-frequency domain appears in the critical frequency domain. In addition,Hopf bifurcation is characterized by phase instability, mean phase difference, constant phase difference, and analytical value. The above results show that the probability of the change of the control pattern in the critical cycle number is measured, and the possibility of the change of the control pattern in the Hopf bifurcation of the advance control is predicted.

项目成果

F.Ishida, Y.Kuramoto, Y.Sawada: "Transition between position-matching control and rhythm-matching control in hand tracking task is explained by a phase model for hand motion"Proceedings of International Joint Conference on Neural Network 2003. Vol.3. 2424

F.Ishida、Y.Kuramoto、Y.Sawada：“手部跟踪任务中位置匹配控制和节奏匹配控制之间的转换由手部运动的相位模型解释”，国际神经网络联合会议论文集 2003。卷。

Hand motion precedes the target when discrimination capability of the target is poor

当目标辨别能力较差时，手部动作先于目标

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of 8th International Conference on Cognitive and Neural Systems Vol.1
• 作者: Y.Takachi;F.Ishida;Y.Sawada
• 通讯作者: Y.Sawada

Influences of target discrimination capability on hand tracking

目标辨别能力对手部跟踪的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of International Joint Conference on Neural Networks 2004
• 作者: Y.Takachi;F.Ishida;Y.Sawada
• 通讯作者: Y.Sawada

Human hand moves proactively to the external stimulus: An evolutional strategy for minimizing transient error

• DOI: 10.1103/physrevlett.93.168105
• 发表时间: 2004-10-15
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Ishida, F;Sawada, YE
• 通讯作者: Sawada, YE