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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

Research Project

Project/Area Number 11750198
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

張 暁林  東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (60280971)

Project Period (FY) 1999 – 2000
Project Status Completed (Fiscal Year 2000)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 1999: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywords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
Research Abstract

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)単眼眼球運動モデルを両眼運動に拡張し,水平運動のみで考えた現在のモデルを3自由度運動を表現できるように拡張した.すなわち,生物の眼球運動に見られる衝動性,滑動性,視機性,輻輳性など主な眼球運動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た.
(2)回転頭部運動のみで考えたモデルを並進運動をも表現できるように拡張した.
(3)両眼前庭動眼反射モデルを構築し,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で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.
3.画像の操作や加工における一層の臨場感向上を目指したフォースディスプレイ・システムを開発した。開発したシステムは力覚および動作を確認できる入力装置(遠隔操作型のハサミ型デバイス)を用い,これと連動する仮想ハサミと被切離仮想物体を完全立体視できるように画像合成できる.

Report

(2 results)
  • 2000 Annual Research Report
  • 1999 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All Other

All Publications (20 results)

  • [Publications] 張暁林: "神経細胞の電気的等価回路と静止膜電位"電気学会論文C. 119-C・7. 538-543 (1999)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 張暁林: "両眼前庭動眼反射の数学モデルとその局在診断への応用の試み"日本臨床生理学会雑誌. 29巻,2号. 123-131 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 張暁林: "力覚表示可能なハサミ型遠隔操作装置による仮想物体の立体視加"電気学会論文C. 119-C・10. 1-8 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 張暁林: "粘弾性体モデルで表現した仮想物体の構築と加工"電気学会論文C. 119-C・12. 1437-1443 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Xiaolin Zhang (張暁林): "Electrical equivalent circuit and resting membrane potential of neuron"AROB. 4th. 703-706 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Xiaolin Zhang (張暁林): "Development and analysis of an oculomotor model as a unification of reflex and pursuit eye movements"European Control Conference. ECC'99. F658,1-6 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Xiaolin Zhang (張暁林): "Home medical support system by bilateral telecommication between patients and doctors"AROB. 5th. 813-816 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Xiaolin Zhang (張暁林): "Equation for resting membrane potential of cell"AROB. 6th. 439-442 (2001)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 張暁林: "両眼運動制御系の数学モデルとその応用"計測自動制御学会,生体生理学シンポジウム論文集. 14th. 39-42 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 張暁林: "両眼眼球運動制御神経系のモデルとそれに対応する視軸制御システム"計測自動制御学会,生体生理学シンポジウム論文集. 15th. 293-296 (2000)

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  • [Publications] Xiaolin Zhang (張暁林): "An Unified Adaptive Oculomotor Control Model"Int.J.Adapt.Control Signal Process. (in prsss). (2001)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 張暁林(分担執筆): "画像処理工学-応用編"共立出版社. 393 (1999)

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  • [Publications] 張 暁林: "神経細胞の電気的等価回路と静止膜電位"電気学会論文C. 119-C・7. 538-543 (1999)

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  • [Publications] 張 暁林 (分担執筆): "画像処理工学-応用編"共立出版社. 393 (1999)

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      1999 Annual Research Report

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Published: 1999-04-01   Modified: 2016-04-21  

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