運動学習を実現する小脳内情報処理の理解と実機モータ制御への応用

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21500298
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体生命情報学
• 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): 2009 – 2011
• キーワード: 運動制御 / 運動学習 / ブレイン・マシンインタフェース / 小脳 / 眼球運動 / 金魚

研究概要

運動学習の中核を担う小脳内情報処理機構を魚類を用いた神経生理学実験により明らかにした.また,その知見を数理モデルとして集約し,計算機内に実装して,ロボットアーム等に用いられる実機モータの制御に応用することに成功した.

研究成果

• [雑誌論文] 小脳・マシンインタフェースによる単一Purkinje細胞活動と運動学習の因果関係直接評価法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片桐和真, 田中良之, 平田豊
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: Vol.J95-D, No.5 ページ: 1304-1311
  • 査読あり
• [雑誌論文] 輻輳角を指標とした漫然状態検知 (2011)
  • 著者名/発表者名: 和久井秀樹, 平田豊
  • 雑誌名: 生体医工学会論文誌 巻: 第49巻5号 ページ: 693-702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation Platform : A Cloud-Based Online Simulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, T., Ikeno, H., Okumura, Y., Satoh, S., Kamiyama, Y., Hirat Y., Inagaki K., Ishihara, A., Kannon, T., Usui, S.
  • 雑誌名: Environment Neural Networks 巻: Vol.24, No.7 ページ: 693-698
  • 査読あり
• [雑誌論文] A model-based theory on the signal transformation for the microsaccade (2011)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, K., Hirata, Y., Usui, S.
  • 雑誌名: Neural Networks 巻: Vol.24, No.9 ページ: 990-997
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小脳スパイクニューロンネットワークモテルによる周波数選択的VOR運動学習メカニズムの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 稲垣圭一郎, 小林誠一, 平田豊
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: J94-D巻, 5号 ページ: 919-928
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小脳とBMI (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田豊
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 第62巻4号 ページ: 298-304
• [雑誌論文] 記憶のシステム:小脳 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田豊
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: Vol.29, No.2 ページ: 167-171
• [雑誌論文] Detect the Impercepible Drowsiness (2010)
  • 著者名/発表者名: Shirakata, T., Tanida, K., Nishiyama, J. Hirata, Y.
  • 雑誌名: SAE Int. J. Passeng. Cars. Electron. Electr. Syst 巻: Vol.3, No.1 ページ: 98-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] 前庭動眼反射による眠気予兆検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西山潤平, 木下伸一, 平田豊
  • 雑誌名: 生体医工学会論文誌 巻: 第48巻1号 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] 瞳孔径変化による虹彩パターン伸縮のモデル化と眼球回旋運動計測への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 橋本勉, 牧孝郎, 坂下祐輔, 西山潤平, 藤吉弘亘, 平田豊
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: J93-D巻, 1号 ページ: 39-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小脳神経ネットワークによる情報処理機構を模したロボット制御法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平田豊, 田中良幸
  • 雑誌名: 情報科学リサーチジャーナル 巻: Vol.17
• [雑誌論文] 目の輝きのメカニズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田豊
  • 雑誌名: 日本医学新報 巻: No.4442 ページ: 83-84
• [雑誌論文] A Next Generation Modeling Environment PLATO : Platform for Collaborative Brain (2009)
  • 著者名/発表者名: Usui, S., Inagaki, K., Kannon, T., Kamiyama, Y., Satoh, S., Kamiji, N., Hirata, Y., Ishihara, A., Shouno, H., C. S. Leung, M. Lee, and J. H. Chan
  • 雑誌名: System Modeling ページ: 84-90
• [学会発表] 眼球運動積分器の単眼性と眼位依存性の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡村直樹, Baker, R.平田豊
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 玉川大
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] 前庭動眼反射を用いたリアルタイム眠気予兆検知システムの開発と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田真吾, 平田豊
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 玉川大
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] 放物線飛行による微小重力および過重力下での傾き感覚に対する視覚と頸部深部感覚の関与 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子寛彦、和田佳郎、平田豊、柴田智広、久代恵介、疋田真一、小高泰、三浦健一郎、松田圭司、鹿内学、長谷川達央、岩木直、水科晴樹、五島史行、野村泰之、村井紀彦、松延毅、栗田昭宏、原田竜彦、伊藤泰明
  • 学会等名: 第28回宇宙利用シンポジウム予稿集
  • 発表場所: 日本学術会議講堂
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] A cerebellum-machine inte rface enables changes in neuronal act ivity to be causally linked with beha vioral adaptation. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y.
  • 学会等名: Proc. The 3rd Glob al COE International Symposium Electr onic Devices Innovation EDIS
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20111200
• [学会発表] Monocular hemi-field specificity and dependency of the oculomotor neural integrator (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamura, N., Baker, R., Hirata, Y.
  • 学会等名: The 21st Annual Conference of the Japanese Neural Network Society
  • 年月日: 20111200
• [学会発表] Monocular and binocular behavior of the oculomotor neural integrator in goldfish (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y., Okamura, N., Baker, R.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington DC
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] 輻輳角を指標とした漫然状態検知 (2011)
  • 著者名/発表者名: 和久井秀樹, 平田豊
  • 学会等名: 自動車技術会2011年秋季大会前刷集
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] Effect of gravity on learning and memory of prism adaptation. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kashima, T., Wada, Y., Inui, T., Hirata, Y.
  • 学会等名: Proc. 33rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology. Society
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Direct causality between single Purkinje cell activities and motor learning revealed by a cerebellum-mac hine interface utilizing VOR adaptation paradigm. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y., Katagiri, K., Tanaka, Y.
  • 学会等名: 4th International Symposium Society for Research on the Cerebellum
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Simulation Platform (2011)
  • 著者名/発表者名: Usui, S., Ikeno, H., Yamazaki, T., Okumura, Y., Kamiyama, Y., Hirata, Y., Ishihara, A., Kannon, T., Inagaki, K., Satoh, S., Kamiji, NL
  • 学会等名: INCF congress, Abstract Book
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] 小脳マシンインタフェースを利用した運動学習と単一Purkinje細胞活動間の因果関係評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片桐和真, 田中良幸, 平田豊
  • 学会等名: 第26回生体・生理工学シンポジウム論文集
  • 発表場所: 立命館大
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Monocular eye position specificity in the oculomotor neural integrator (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamura, N., Baker, R., Hirata, Y.
  • 学会等名: 20th Annual Computational Neuroscience Meeting CNS 2011
  • 発表場所: Stockholm
  • 年月日: 20110700
• [学会発表] Simulation Platform : Cloud-computing meets computational neuroscience (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, T., Okumura, Y., Satoh, S., Kamiyama, Y., Hirata, Y., Inagaki, K., Ishihara, A., Kannon, T., Usui, S.
  • 学会等名: 20th Annual Computational Neuroscience Meeting CNS 2011
  • 発表場所: Stockholm
  • 年月日: 20110700
• [学会発表] The pupil and the VOR (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y.
  • 学会等名: Neuroscience seminar
  • 発表場所: University of Munich Hospital
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] Cerebellum-Machine Interface to understand the cerebellum as an adaptive motor controller (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y.
  • 学会等名: CoTeSys Seminar
  • 発表場所: Technische Universitat Munhen
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] 第27回宇宙利用シンポジウム予稿集,宇宙航空研究開発機構・相模原キャンパス (2011)
  • 著者名/発表者名: 和田佳郎, 金子寛彦, 平田豊, 柴田智広, 久代恵介, 疋田真一, 小高泰, 三浦健一郎, 松田圭司, 鹿内学, 長谷川達央, 岩木直, 水科晴樹, 五島史行
  • 学会等名: 第27回宇宙利用シンポジウム予稿集
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構・相模原キャンパス
  • 年月日: 20110100
• [学会発表] What can we learn from goldfish about cerebellar motor learning? (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y.
  • 発表場所: Neuroscience seminar Stanford University
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] Adaptive control of 2-wheeled balancing robot by cerebellar neuronal network model (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y., Ohata, Y., Kawamoto, T., Hirata, Y.
  • 学会等名: Proc. 32nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Buenos Aires
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Simulation Platform : Model simulation on the cloud Frontiers in Neuroinformatics (2010)
  • 著者名/発表者名: Usui, S., Yamazaki, T., Ikeno, H., Okumura, Y., Satoh, S., Kamiyama, Y., Hirata, Y., Inagaki, K., Ishihara, A., Kannon, T., Kamiji, N., Akazawa, F.
  • 学会等名: Conference Abstract : INCF Neuroinformatics2010
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Environment for an integrative model simulation : PLATO INCF (2010)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, K., Kannon, T., Kamiyama, Y., Satoh, S., Kamiji, N., Hirata, Y., Ishihara, A., Shono, H., Usui, S.
  • 学会等名: Neuroinformatics2010
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] 小脳-機械インターフェイスによるモータ適応制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片桐和真, 田中良幸, 平田豊
  • 学会等名: 第25回生体・生理工学シンポジウム論文集
  • 発表場所: 岡山大
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] 瞳と反射性眼球によるドライバの眠気とその予兆検出法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西山潤平, 木下伸一, 加島崇史, 鹿島智徳, 平田豊
  • 学会等名: 第25回生体・生理工学シンポジウム論文集
  • 発表場所: 岡山大
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] 前庭動眼反射の学習機構理解と眠気予兆検出への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平田豊
  • 学会等名: 電気関係学会東海支部連合大会シンポジウム「眼球運動の制御・学習機構理解と応用」電気関係学会東海支部連合大会講演論文集
  • 発表場所: 中部大
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] 宇宙で回旋性眼球運動が誘発された理由を考える (2010)
  • 著者名/発表者名: 和田佳郎, 平田豊
  • 学会等名: 電気関係学会東海支部連合大会シンポジウム「眼球運動の制御・学習機構理解と応用」,電気関係学会東海支部連合大会講演論文集
  • 発表場所: 中部大
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] A modeling study on the signal transformation for the microsaccade generation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, K., Hirata, Y., Usui, S.
  • 学会等名: 19th Annual Computational Neuroscience Meeting CNS 2010
  • 発表場所: San Antonio
  • 年月日: 20100700
• [学会発表] The origin of the frequency selectivity in VOR motor learning revealed by a realistic cerebellar spiking neuron network model (2010)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, K., Kobayashi, S., Hirata, Y.
  • 学会等名: 19th Annual Computational Neuroscience Meeting CNS 2010
  • 発表場所: San Antonio
  • 年月日: 20100700
• [学会発表] 小脳BMIによる単一Purkinje細胞活動を用いた直流モータ適応制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片桐和真, 田中良幸, 平田豊
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: ホテルさっぽろ芸文館
  • 年月日: 20100700
• [学会発表] Adaptive control of 2-wheeled balancing robot by cerebellar neuronal network (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohata, Y., Tanaka, Y., Kawamoto, T., Hirata, Y.
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: ホテルさっぽろ芸文館
  • 年月日: 20100700
• [学会発表] 重力が眼球運動中枢積分器の学習と記憶保持に与える影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高木悠喜, 三浦祥平, 平田豊
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: ホテルさっぽろ芸文館
  • 年月日: 20100700
• [学会発表] プリズム適応における学習と記憶保持特性に与える重力の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加島崇史, 和田佳郎, 桑田成雄, 平田豊
  • 学会等名: 第4回Motor Control研究会抄録集
  • 発表場所: 生理学研究所
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] Detect the Imperceptible Drowsiness (2010)
  • 著者名/発表者名: Shirakata, T., Tanida, K., Nishiyama, J. Hirata, Y.
  • 学会等名: Proc. Society of Automotive Engineers World Congress 2010
  • 発表場所: Detroit
  • 年月日: 20100400
• [学会発表] プリズム適応における学習と記憶保持特性に与える重力の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加島崇史, 和田佳郎, 桑田成雄, 平田豊
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 玉川大学
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] 小脳 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林誠一, 稲垣圭一郎, 平田豊
  • 学会等名: スパイクニューロンネットワークモデルの改良と運動学習再現シミュレーション
  • 発表場所: 玉川大学
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] 小脳ブレインマシンインターフェースによるモータ適応制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片桐和真, 田中良幸, 平田豊
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 玉川大学
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] Adaptive control of a robot arm by a single Purkinje cell using a vestibolo-ocular reflex motor learning paradigm. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y., Katagiri, K., Tanaka, Y.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Cerebellar Brain Machine Interface to evaluate roles of a single Purkinje cell in motor learning (2010)
  • 著者名/発表者名: Katagiri, K., Tanaka, Y., Hirata, Y.
  • 学会等名: Neuro 2010
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Position-specific training in the oculomotor neural integrator (2009)
  • 著者名/発表者名: Bassett, J., Ishihara, M., Baker, R., Hirata, Y.
  • 学会等名: The Second International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] Is a cerebellar Purkinje cell capable of controlling a non-biological motor system? (2009)
  • 著者名/発表者名: Katagiri, K., Tanaka, Y., Hirata, Y.
  • 学会等名: The Second International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] 眼球運動による眠気予知と金魚小脳活動によるモーター制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田豊
  • 学会等名: 電気学会MSD委員会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] Detection and Prediction of Drowsiness by Reflexive Eye Movements (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata, Y., Nishiyama, J., Kinoshita, S.
  • 学会等名: Proc. 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Minneapolis
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] Simulation Platform : a test environment of computational models via web. Frontiers in Neuroinformatics (2009)
  • 著者名/発表者名: Usui S, Yamazaki T, Ikeno H, Okumura Y, Satoh S, Kamiyama Y, Hirata Y, Inagaki K, Kannon T, Kamiji NL and Ishihara A
  • 学会等名: Conference Abstract : 2nd INCF Congress of Neuroinformatics Pilsen
  • 発表場所: Czech Republic
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] サッカードを制御する神経回路網におけるマイクロサッカード生成メカニズムに関する一検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 稲垣圭一郎, 平田豊, 臼井支朗
  • 学会等名: 神経回路学会第19回全国大会講演論文集
  • 発表場所: 東北大
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] 小脳スパイクニューロンネットワークモデルの改良と前庭動眼反射における周波数選択性の再現シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林誠一, 稲垣圭一郎, 平田豊
  • 学会等名: 神経回路学会第19回全国大会講演論文集
  • 発表場所: 東北大
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] Adaptive DC motor control by a cerebellar Purkinje cell (2009)
  • 著者名/発表者名: Katagiri, K., Tanaka, Y., Hirata, Y.
  • 学会等名: The 7th edition of Progress in Motor Control
  • 発表場所: Marseille, France
  • 年月日: 20090700
• [学会発表] 金魚小脳Purkinje細胞単一神経活動による直流モータ適応制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片桐和真, 田中良幸, 平田豊
  • 学会等名: 第3回Motor Control研究会抄録集
  • 発表場所: 生理学研究所
  • 年月日: 20090500
• [学会発表] 反射性眼球運動によるドライバーの眠気と予兆検知 (2009)
  • 著者名/発表者名: 木下伸一, 西山潤平, 平田豊
  • 学会等名: 自動車技術会2009年春季大会前刷集
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20090500
• [学会発表] Proposal of Inside-Out camera for measuring 3D gaze position in free space (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishio, K., Kimura, M., Nagahashi, T., Fujiyoshi, H., Hirata, Y.
  • 学会等名: CVPR2009 Video review
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Platform for collaborative brain system modeling(PLATO) Program No.290.21 (2009)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, K., Kannon, T., Kamiyama, Y., Sato, S., Kamiji, N., Hirata, Y., Ishihara, A., Shouno, H., Usui, S.
  • 学会等名: 2009 Abstract Viewer/Itinerary Planner : Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Position-specific training in the oculomotor neural integrator (2009)
  • 著者名/発表者名: Bassett, J., Ishihara, M., Baker, R., Hirata, Y.
  • 学会等名: 2009 Abstract Viewer/Itinerary Planner : Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Changes in cerebellar Purkinje cell firing modulation during frequency differential VOR motor learning in goldfish. Program No.660.22 (2009)
  • 著者名/発表者名: Soga, J., Hirata, Y.
  • 学会等名: 2009 Abstract Viewer/Itinerary Planner : Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 20090000
• [産業財産権] 眠気予兆検出装置 (2011)
  • 発明者名: 平田豊
  • 権利者名: 平田豊
  • 産業財産権番号: 特許(韓国)、KR10-2011-7008567
  • 出願年月日: 2011-04-14
  • 外国
• [産業財産権] 眠気予兆検出装置 (2011)
  • 発明者名: 平田豊
  • 権利者名: 平田豊
  • 産業財産権番号: 特許(EP)、EP09814269.8
  • 出願年月日: 2011-04-11
  • 外国
• [産業財産権] 眠気予兆検出装置 (2011)
  • 発明者名: 平田豊
  • 権利者名: 平田豊
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-529619
  • 出願年月日: 2011-03-18
• [産業財産権] 眠気予兆検出装置 (2011)
  • 発明者名: 平田豊
  • 権利者名: 平田豊
  • 産業財産権番号: 特許(中国)、CN200980136778.2
  • 出願年月日: 2011-03-18
  • 外国
• [産業財産権] 眠気予兆検出装置 (2011)
  • 発明者名: 平田豊
  • 権利者名: 平田豊
  • 産業財産権番号: 特許(米国)、US13/050.811
  • 出願年月日: 2011-03-17
  • 外国
• [産業財産権] 携帯通信端末 (2010)
  • 発明者名: 平田豊
  • 権利者名: 平田豊
  • 産業財産権番号: 実用新案、第3158494
  • 取得年月日: 2010-03-10