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
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概要
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身体運動の制御と学習の中核は小脳が担っている.小脳皮質神経回路を構成する細胞タイプのうちPurkinje細胞は,唯一小脳外へ軸索を伸ばす出力細胞である.これまでの研究により,Purkinje細胞の発火頻度は,筋系を駆動するための運動指令をコードしていることが示されている,したがって,運動の学習はPurkinje細胞発火パターンが変化することにより実現されるものと考えられる,こうした知見は,主に動物を用いた行動実験とPurkinje細胞単一神経電位計測により得られたものである.しかし,このような実験では,神経細胞活動変化と行動変化の間の相関関係を評価できるのみであり,単一の神経細胞が運動制御や運動学習に果たす役割を直接評価することは困難である.本研究では,前庭動眼反射(VOR : Vestibulo-ocular Reflex)の運動学習機構を利用し,金魚の眼球運動制御を担う前庭小脳Purkinje細胞の単一神経活動計測を行い,ブレインマシンインターフェース(BMI)を介して直流モータを制御した.その結果,VOR運動学習に関わると考えられる記録中の単一Purkinje細胞の発火パターンが徐々に変化し,直流モータの制御誤差が適応的に減少する事を確認した.この結果は,単一の小脳Purkinje細胞が,制御対象の適応制御を実現できる事を直接的に示すものであり,このPurkinje細胞に接続する小脳神経回路網内に直流モータの逆ダイナミクスモデルが適応的に獲得される過程を反映したものと考えられる.
- 2010-03-02
著者
-
平田 豊
中部大学電子工学科
-
平田 豊
中部大学工学部情報工学科
-
平田 豊
農工大・農院
-
平田 豊
中部大学大学院工学研究科情報工学専攻
-
田中 良幸
中部大学
-
平田 豊
中部大学大学院工学研究科
-
片桐 和真
中部大学大学院工学研究科情報工学専攻
-
田中 良幸
中部大学情報科学研究所
-
平田 豊
中部大学大学院 工学研究科 情報工学専攻
-
平田 豊
中部大学工学部
-
平田 豊
豊橋技術科学大学
-
平田 豊
中部大学 工学部 電子工学科
-
田中 良幸
中部大学 情報科学研究所
-
片桐 和真
中部大学大学院 工学研究科 情報工学専攻
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