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2016 年度 実績報告書

固視微動および立位姿勢動揺とその神経症候に基づく姿勢保持の神経制御理論の再構築

研究課題

研究課題/領域番号 26242041
研究機関大阪大学

研究代表者

野村 泰伸  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50283734)

研究分担者 佐古田 三郎  独立行政法人国立病院機構 刀根山病院(臨床研究部), 独立行政法人国立病院機構刀根山病院, 病院長 (00178625)
清野 健  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40434071)
小林 康  大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (60311198)
望月 秀樹  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90230044)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2017-03-31
キーワード生体医工学 / 生体生命情報学 / 生体シミュレーション / 生体運動制御 / 計算論的神経科学 / パーキンソン病 / 姿勢制御 / 非線形システム
研究実績の概要

本研究は、直立静止立位姿勢および固視時の眼球姿勢を、姿勢の柔軟性を保ちながらもロバストに安定する神経制御に関する理論を構築すること、より具体的に言えば、身体(四肢・体幹)や眼球の姿勢を安定化する間欠制御理論を構築し、その生理的妥当性を示すこと、および、こうした姿勢機能が破綻する神経症候(運動障害)を発生メカニズムを明らかにすることであった。最終年度であるH28年度は、主として以下の2つの課題を実施した。(1)ヒト静止立位時の姿勢動揺に見られる足関節と股関節の協調運動の発現メカニズムを実験的・理論的に検討し、それが我々が提唱する間欠制御仮説でよく説明できることを明らかにした。また、足・股関節間の協調運動が増幅されるような立位環境を実験的に構築し、その際の協調運動および脳活動(脳波)の計測し、協調運動の生成に関わるような脳活動の同定にある程度の目処を立てることができた。(2)固視微動(眼球姿勢のゆらぎ)を計測し、そこに現れる新規で大変興味深い動特性を発見することができた(未発表)。こうして得られた特性に基づき、眼球姿勢維持の神経制御メカニズムに関する全く新しい仮説(理論)を構築することができた(未発表)。現在この仮説の妥当性の最終的な検証を進めると共に、論文公開の準備を進めているところである。これらの成果に加え、ヒト二足歩行の間欠制御モデルにおいて、制御の安定性を改善する新規モデルの構築も実施できた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Italian Institute of Technology(Italy)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Italian Institute of Technology
  • [雑誌論文] Dynamic determinants of the uncontrolled manifold during human quiet stance2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Suzuki, Hiroki Morimoto, Ken Kiyono, Pietro G Morasso, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 10 ページ: 618

    • DOI

      10.3389/fnhum.2016.00618

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reinforcement learning for stabilizing an inverted pendulum naturally leads to intermittent feedback control as in human quiet standing2016

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Michimoto, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Yasushi Kobayashi, Pietro Morasso, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS 2016

      巻: - ページ: 37-40

    • DOI

      10.1109/EMBC.2016.7590634

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Postural flexibility during quiet standing in healthy elderly and patients with Parkinson's disease2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Matsuda, Yasuyuki Suzuki, Naoya Yoshikawa, Tomohisa Yamamoto, Ken Kiyono, Takao Tanahashi, Takuyuki Endo, Kei Fukada, Kunihiko Nomura, Saburo Sakoda, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS 2016

      巻: - ページ: 29-32

    • DOI

      10.1109/EMBC.2016.7590632

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The brain can mix different control strategies in a task-oriented and multi-referential manner: A simulation study2016

    • 著者名/発表者名
      Pietro Morasso, Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Jacopo Zenzeri
    • 雑誌名

      Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS 2016

      巻: - ページ: 9-12

    • DOI

      10.1109/EMBC.2016.7590627

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The pedunculopontine tegmental nucleus as a motor and cognitive interface between the cerebellum and basal ganglia2016

    • 著者名/発表者名
      Fumika Mori, Ken-ichi Okada, Taishin Nomura, Yasushi Kobayashi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 10 ページ: 109

    • DOI

      10.3389/fnana.2016.00109

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intermittent feedback-control strategy for stabilizing inverted pendulum on manually controlled cart as analogy to human stick balancing2016

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yoshikawa, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Frontiers in computational neuroscience

      巻: 10 ページ: 3389

    • DOI

      10.3389/fncom.2016.00034

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability and Flexibility During Human Motor Control2016

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Chunjiang Fu, Naoya Yoshikawa, Ken Kiyono, Maura Casadio, Pietro Morasso
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (V)

      巻: 5 ページ: 67-73

    • DOI

      10.1007/978-981-10-0207-6_11

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Model of Gait Cycle Variability During Human Walking2016

    • 著者名/発表者名
      Chunjiang Fu, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (V)

      巻: 5 ページ: 79084

    • DOI

      10.1007/978-981-10-0207-6_13

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ヒト立位姿勢・歩行・スティックバランス制御系の運動揺らぎに見られる臨界的挙動の数理モデル化2016

    • 著者名/発表者名
      野村泰伸
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2016
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-03 – 2016-11-05
  • [学会発表] An intermittent feedback controller for stabilizing human upright posture can be acquired through reinforcement learning2016

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Michimoto, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2016
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-03 – 2016-11-05
  • [学会発表] Intermittency and loss of intermittency during human motor control in health and disease2016

    • 著者名/発表者名
      Taishin Nomura, Yasuyuki Suzuki, Fu Chunjiang, Ken Kiyono
    • 学会等名
      8th International Workshop on Biosignal Interpretation
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-01 – 2016-11-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Skin motion artifact in motion capturing of human bipedal gait: Characterization and influence on joint torque estimation2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Inoue, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 学会等名
      8th International Workshop on Biosignal Interpretation
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-11-01 – 2016-11-03
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel characterization of fixational eye movements2016

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tanaka, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Taishin Nomura
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2016
    • 発表場所
      旭川市大雪クリスタルホール国際会議場(北海道・旭川市)
    • 年月日
      2016-09-17 – 2016-09-18
  • [学会発表] Reinforcement learning for stabilizing an inverted pendulum naturally leads to intermittent feedback control as in human quiet standing2016

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Michimoto, Yasuyuki Suzuki, Ken Kiyono, Yasushi Kobayashi, Pietro Morasso, Taishin Nomura
    • 学会等名
      38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC 2016
    • 発表場所
      Disney's Contemporary Resort (Orlando, USA)
    • 年月日
      2016-08-16 – 2016-08-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Postural flexibility during quiet standing in healthy elderly and patients with Parkinson's disease2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Matsuda, Yasuyuki Suzuki, Naoya Yoshikawa, Tomohisa Yamamoto, Ken Kiyono, Takao Tanahashi, Takuyuki Endo, Kei Fukada, Kunihiko Nomura, Saburo Sakoda, Taishin Nomura
    • 学会等名
      38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC 2016
    • 発表場所
      Disney's Contemporary Resort (Orlando, USA)
    • 年月日
      2016-08-16 – 2016-08-20
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] 8th International Workshop on Biosignal Interpretation2016

    • 発表場所
      大阪国際交流センター
    • 年月日
      2016-11-01 – 2016-11-03

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公開日: 2018-01-16  

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