安定な対象物操作を可能にする上肢インピーダンスの制御と最適化

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16700301
• Research Institution: Advanced Telecommunications Research Institute International
• Principal Investigator: 大須 理英子 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報研究所, 主任研究員 (60374112)
• Keywords: インピーダンス制御 / 内部モデル制御 / 最適フィードバック理論 / 機能的磁気共鳴画像装置 / 神経機構

Research Abstract

インピーダンス制御と内部モデル制御の統合的学習モデル
従来の学習モデルでは、インピーダンス制御と内部モデル制御を同時に獲得することは不可能であった。そこで、本プロジェクトでは、生理学的データに基づく3つの法則から、新たな学習モデルを提案し、それを実験的に検証すると同時に計算機シュミレーションを実施した。現在結果をまとめているところである。
タスクの拘束とインピーダンス制御
正確さが要求されるとき、前もってインピーダンスを上昇させるという考え方に対して、最適フィードバック則に則りオンラインで軌道修正を行っている考え方が最近提案されている。そこで本プロジェクトでは、到達運動において運動の中央部分に通過目標点を設定し、筋電図信号を測定することで、精度の要求に対してインピーダンス制御で対応しているのか最適フィードバック制御で対応しているのかを調べた。その結果、インピーダンス制御をしている可能性の方が高まった。結果を神経科学学会で発表し、まとめているところである。
インピーダンス制御の神経機構の解明
内部モデル制御に関わる神経機構については徐々に明らかになっているが、インピーダンス制御に関わる神経機構については研究されていない。主な理由は、今まで機能的磁気共鳴画像装置(fMRI)内で被験者にインピーダンス制御を実現させることのできる装置が無かったことである。そこで本プロジェクトでは、新たに開発した1自由度fMRI対応マニピュランダムで被験者の手首に2Hzの正弦波で振動する力を加えた結果、被験者に様々なレベルのインピーダンスを実現させることが可能となった。現在、予備実験を終了し、結果を解析中である。