剛体境界を持つリミットサイクルに対する変分および位相応答解析とニューロメカニカル制御問題への応用【JST・京大機械翻訳】

Wang Yangyang; Gill Jeffrey P.; Chiel Hillel J.; Thomas Peter J.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202217661976350 整理番号：22P0351426

剛体境界を持つリミットサイクルに対する変分および位相応答解析とニューロメカニカル制御問題への応用【JST・京大機械翻訳】

Variational and phase response analysis for limit cycles with hard boundaries, with applications to neuromechanical control problems

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発行年： 2022年05月17日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年05月17日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

モータシステムは全体的なロバスト性を示すが,それらが高度に非線形であるので,それらがロバスト性を達成するのは難しい。多くの律動的システムにおいて,摂動に対するロバスト性は軌道の形状とタイミングの両方の応答を含む。これにより,ロバスト性の研究がさらに困難になった。モータシステムが可変環境においてロバスト挙動をどのように作り出すかを理解するために,海洋軟体動物Aplysia californica citep{shaw2015,lyttle2017}の摂食装置における運動パターンの神経力学モデルを考察した。持続的摂動下のリミットサイクルシステムの複合形状およびタイミング応答を研究するためのツールを引用し,嚥下中の機械的負荷増加に対する神経力学モデルのロバスト性を研究するために適用した。面白いことに,著者らは,非線形生体力学的特性が,負荷荷重に対する抵抗を直ちに増加させることにより,回復力を与えることを発見した。対照的に,変化した官能フィードバック信号の影響は,発火率のハード境界特性によって著しく遅れた。本解析は,感覚フィードバックが,主に運動サイクル(収縮)のパワーストロークに関与する神経活性化のタイミングをシフトすることにより,嚥下におけるロバスト性に寄与することを示唆する。この効果によって,このシステムは,負荷増加を補償するために,より強い収縮筋力を発生させることができ,従って,強いロバスト性を達成した。アプリシアにおける神経力学モデルの理解に応用されるアプローチ,および著者らが得た結果は,機械および神経発火特性の両方により,機械的負荷およびハード境界の変化に遭遇する他の運動系の機能への洞察を提供するようである。【JST・京大機械翻訳】

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