予測性適応制御を実現する小脳神経回路網の機能理解と実機制御への応用

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02901
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 平田 豊 中部大学, 工学部, 教授 (30329669)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 視運動性眼球運動 / 速度蓄積機構 / 運動学習 / 予測性制御 / 魚類

研究成果の概要

予測的に生成される視運動性眼球運動（OKR）と呼ばれる視野安定化を担う反射性の眼球運動の基本特性を金魚を用いて明らかにした．また，OKRを予測的に生成するための学習には小脳が不可欠であることを示すと同時に，予測的OKR生成中の小脳神経細胞活動を記録し，眼球運動と神経細胞活動の関係を明らかにした．さらに，これらの知見に基づいて解剖・生理学的知見を反映させた数理モデルを構築し，実験データを再現できることを示した．最後に，数理モデルをFPGAに実装し，実機適応制御に応用することにより，予測性適応制御コントローラとしての有効性を評価した．

自由記述の分野

システム神経科学，生体情報工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は，動物の行動において普遍的に見られる予測的運動制御を実現する神経メカニズムの一端を明らかにしたことにある．特に，解剖・生理学的に良く理解された金魚の眼球運動における神経メカニズムを明示し，霊長類まで神経回路構造が保存されている小脳の重要性を示した点で学術的意義がある．また本研究では，明らかにした神経メカニズムを数理モデルとして定式化し，計算機に実装することより工学的に理解した点も重要な成果である．予測的運動制御は未だロボット制御では実現の難しい技術であり，来るべきロボット共存社会を迎える上で重要な要素技術を提供する点で社会的意義も大きいものと考えられる．