生体の予測性運動制御機構の理解とロボット制御システムへの応用

了解生物体的预测运动控制机制及其在机器人控制系统中的应用

• 批准号: 17J10497
• 负责人: 三木 俊太郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Chubu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10497/
• 关键词: 運動学習; 眼球運動; 予測; 前庭神経; 金魚; 小脳

生体の予測性運動制御学習メカニズムを解明するために，運動学習の一例である金魚の視運動性眼球運動の周期同調に着目し，行動実験・生理実験，モデルシミュレーションを用いて周期同調の学習機構を明らかにすることを目的とし研究を進めた．本年度は，昨年度から引き続きの行動実験に加え，周期同調のモデルシミュレーション，サル・マウスによる実験を実施した．これまでに金魚，ヒト，ゼブラフィッシュ，メダカを用いた研究により周期同調の学習には眼球速度蓄積機構の時定数が関わっていることが示されている．そこで金魚の前庭神経を切断し眼球速度蓄積機構の時定数を短くすることで予測性眼球運動の学習に差異が現れるのではないかと考えられた．実験では，これまで金魚の前庭神経を切断した研究例が見られなかったため，新たに手術手法を確立し前庭神経切断金魚を作成した．その結果，前庭神経切断金魚は通常金魚と比べ眼球速度蓄積機構の時定数が短くなると共に，周期同調による眼球速度減少量が小さくなった．これらの結果から，周期同調の学習には速度蓄積機構の時定数が重要な役割を担っていることが明らかになった．周期同調のモデルシミュレーションでは，従来の人工小脳モデルとCentral pattern generatorを組み合わせた新たな周期同調モデルを開発し，金魚と類似した周期同調を再現できることを確認した．また，サル，マウスを用いて周期同調学習実験を行った結果，マウスでは周期同調のような眼球運動が僅かに見られたものの金魚と比べその学習量は非常に小さく，またサルでは予測性の眼球運動が見られなかった．しかしながら視覚刺激のパターン，周期や速度，報酬の与え方などまだ未検討の要素が複数あり，これらの条件次第では予測性眼球運動が生じることも十分に考えられる．

An example of predictive motor control learning in living organisms is the study of the periodic coherence of optomotor eye movements in goldfish. This year, the company started to conduct research and development activities in the past year, and the company started to conduct research and development activities in the future. The study on the study of periodic homology and the study on the accumulation mechanism of eye velocity and the time series of eye velocity accumulation mechanism. The study of predictive eye movement is based on the analysis of the temporal variation of the vestibular nerve of the goldfish. A new surgical technique was developed to cut off the vestibule of the goldfish. As a result, the vestibular nerve cutting goldfish usually has a shorter time than the eyeball velocity accumulation mechanism, and the amount of eyeball velocity reduction is small. The result of this study is that the study of periodic homology is the study of velocity accumulation mechanism. The periodic coherence of the system is similar to that of the Central pattern generator. The result of periodic coherence learning is that the amount of predictive eye movement is very small compared to the amount of learning. For example, if the eye movement is predicted, the eye movement is predicted.

项目成果

眼球・瞳孔・調節運動の動特性と予測性制御

眼球、瞳孔和调节运动的动态特性和预测控制

• 发表时间: 2017
• 期刊: バイオメカニズム学会誌
• 作者: Miki;S.;Baker;R.;Hirata;Y.;梅本 峻矢，三木 俊太郎，山本 雅也，平田 豊
• 通讯作者: 梅本 峻矢，三木 俊太郎，山本 雅也，平田 豊

金魚の視蓋における15Hzの光点滅刺激提示時のSSVEPの検出

15Hz 光闪烁刺激呈现期间金鱼视顶盖中 SSVEP 的检测

• 发表时间: 2017
• 作者: 三木 俊太郎;小島 奉子,平田 豊;三木俊太郎，Robert Baker，平田 豊;鈴木柚子，船瀬新王，内匠逸，三木俊太郎
• 通讯作者: 鈴木柚子，船瀬新王，内匠逸，三木俊太郎

典的伝達関数モデルによる予測性眼球運動獲得過程における小脳の役割評価

使用经典传递函数模型评估小脑在获取预测性眼球运动过程中的作用

• 发表时间: 2018
• 作者: Miki;S.;Baker;R.;Hirata;Y.;梅本 峻矢，三木 俊太郎，山本 雅也，平田 豊;三木俊太郎，Robert Baker，平田 豊
• 通讯作者: 三木俊太郎，Robert Baker，平田 豊

金魚の視界におけるon-off反応細胞の検出

金鱼视野开关反应细胞的检测

• 发表时间: 2018
• 作者: Miki;S.;Baker;R.;Hirata;Y.;梅本 峻矢，三木 俊太郎，山本 雅也，平田 豊;三木俊太郎，Robert Baker，平田 豊;鈴木柚子，船瀬新王，内匠逸，三木俊太郎，平田豊
• 通讯作者: 鈴木柚子，船瀬新王，内匠逸，三木俊太郎，平田豊

予測性眼球運動学習と小脳の関わり

预测性眼动学习和小脑的参与

• 发表时间: 2017
• 作者: 三木 俊太郎;小島 奉子,平田 豊;三木俊太郎，Robert Baker，平田 豊;鈴木柚子，船瀬新王，内匠逸，三木俊太郎;三木俊太郎，Robert Baker，平田 豊
• 通讯作者: 三木俊太郎，Robert Baker，平田 豊