2010 Fiscal Year Annual Research Report
環境と神経モジュールの相互作用による実時間運動指令創成のメカニズム
| Project Area | The study on the neural dynamics for understanding communication in terms of complex hetero systems |
|---|
| Project/Area Number |
21120012
|
|---|
| Research Institution | The University of Electro-Communications |
|---|
Principal Investigator |
阪口 豊 電気通信大学, 大学院・情報システム学研究科, 教授 (40205737)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮下 英三 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (00182014)
石田 文彦 富山高等専門学校, 専攻科, 准教授 (20345432)
成瀬 康 情報通信研究機構, 未来ICT研究所, 研究員 (00455453)
|
|---|
| Keywords | 運動メカニズム / 脳科学 / 神経生理学 / 計算モデル / 相互作用 / 身体 / 間欠的制御 / 実時間 |
|---|
| Research Abstract |
本研究の目的は,身体や環境との相互作用の中で脳神経系が運動指令を実時間で生成するメカニズムを解明することである.この目的の達成に向けて本年度は以下の研究を行なった.
まず,昨年度に引き続き,本研究課題における作業仮説である「間欠的制御」仮説に関する計算モデルの構築を進め,視覚的目標追従課題を題材とした数値実験によりその振舞いを検証した.また,ヒトの行動実験については,数値実験に対応する目標追従課題での手先の運動を解析してモデルの妥当性について検証するとともに,不規則的に運動する目標を追従する課題での手先運動の間欠性を分析した.現在,分節構造の課題依存性について解析を進めているところである.
次に,ヒトを対象とした脳波解析では,単一試行での脳波信号から脳活動変化を検出する信号処理アルゴリズムを確立し,脳波計測データに適用してその有用性を確認した.本アルゴリズムについては,その基盤となる論文が採択されたほか,関連研究発表2件が学会(計測自動制御学会およびIEEE CIS)より表彰されており,その成果が高く評価されている.
サルを対象とした実験については,上肢到達運動においてどのような運動変数が運動野の単一神経細胞活動にどのように表現されているかを解析し,関節トルクと関節角速度を成分とする運動変数ベクトルと細胞固有の至適ベクトルとの内積により発火頻度を精度良く近似できることを明らかにした.剣山型多点電極による神経細胞活動記録を行うため,米国ブラウン大学John Donoghue研究室に赴き電極埋込の実技演習を受けたほか,2頭のサルにロボットアーム操作による到達運動課題の訓練を行なった.
また,運動指令生成に関わる脳内過程に関する頭頂連合野神経活動表現の情報量解析の結果が論文として採択された.この解析を運動前野の神経活動表現にも適用し,頭頂連合野と運動前野のあいだの情報のやりとりについての検討を始めた.
|
