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講演抄録/キーワード
講演名 2016-03-22 15:20
並進・傾き運動識別の曖昧性を解決する小脳神経回路モデル
飯田祥貴・○稲垣圭一郎平田 豊中部大NC2015-96
抄録 (和) アインシュタインの等価原理によれば,並進運動中の加速度と傾きによって生じる重力加速度は物理的に識別不能である.生体の直線加速度センサである耳石器もこれらの2つを区別できないが,小脳虫部の出力 (プルキンエ細胞応答) では両運動が区別されている.こうしたことから,小脳虫部神経回路に並進と回転運動の識別機構が存在すると考えられている.Canal pluggingにより,三半規管からの入力を阻害すると,小脳虫部出力における並進と回転運動の区別ができなくなることから,三半規管からの入力が並進・回転運動識別に必要であるといえる.しかしながら,こうした並進・回転運動識別問題を解く小脳虫部内の神経メカニズムについては未だよく理解されていない.そこで本研究では,小脳神経回路構造を陽に記述した前庭動眼反射運動学習を再現可能な数理モデルをもとに小脳虫部のモデルを構築した.このモデルにより,並進・回転運動混合刺激時の小脳虫部神経回路活動をシミュレートした結果,プルキンエ細胞が並進運動のみに選択的に応答することが確認された.さらに,Canal plugging条件をシミュレートした結果,三半規管からの回転運動情報の欠如により,小脳虫部プルキンエ細胞応答が耳石器応答と同様に並進・回転運動を区別できなくなることが示された.これらの結果から,本研究で構築したモデルは,小脳虫部神経回路による並進・回転運動識別のメカニズムを探るうえで有効であると考えられる. 
(英) According to Einstein’s equivalence principle, accelerations in translational motion are physically indistinguishable from gravitational accelerations caused by tilt. This applies to our biological linear accelerometers, the otolith organs. It is known that primary otolith afferent neurons respond equivalently during linear and tilt motions if their trajectories are appropriately matched, while we can perceive these two motions properly as different motions. Recent studies in monkey demonstrated that output of cerebellar vermis selectively encodes translational motion during tilt-translation combining stimuli. Theoretically, the tilt-translation ambiguity problem can be solved by using information about angular velocity during tilt. In support, it is reported that the dissociation of translation from tilt in vermal Purkinje cells is no longer possible in monkeys whose semicircular canals were plugged and angular velocity information was not available. Therefore, it is postulated that the tilt-translation ambiguity problem is solved in the vermis by using information from the otolith and semicircular canals. In this study, we reconfigured our cerebellar neuronal network model for vestibuloocular reflex adaptation and developed a model of cerebellar vermis to understand its role in solving tilt-translation ambiguity. We show that the model successfully reproduces vermal Purkinje cell responses encoding selectively translation information during tilt-translation combining stimuli. When we shut-down semicircular canal input to the model by mimicking canal plugging, model Purkinje cells showed activities more like those of otolith primary afferent neurons. From these results, it is suggested that the developed model is useful to explore underlying mechanisms of the tilt-translation ambiguity problem.
キーワード (和) 前庭系 / 空間定位 / 小脳虫部 / モデルシミュレーション / 自己運動感覚 / / /  
(英) Vestibular / Spatial orientation / Cerebellar vermis / Model simulation / Motion perception / / /  
文献情報 信学技報, vol. 115, no. 514, NC2015-96, pp. 155-160, 2016年3月.
資料番号 NC2015-96 
発行日 2016-03-15 (NC) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685    Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード NC2015-96

研究会情報
研究会 MBE NC  
開催期間 2016-03-22 - 2016-03-23 
開催地(和) 玉川大学 
開催地(英) Tamagawa University 
テーマ(和) ME, 一般 
テーマ(英)  
講演論文情報の詳細
申込み研究会 NC 
会議コード 2016-03-MBE-NC 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) 並進・傾き運動識別の曖昧性を解決する小脳神経回路モデル 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Cerebellar neural network model for resolving tilt-translation ambiguity 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 前庭系 / Vestibular  
キーワード(2)(和/英) 空間定位 / Spatial orientation  
キーワード(3)(和/英) 小脳虫部 / Cerebellar vermis  
キーワード(4)(和/英) モデルシミュレーション / Model simulation  
キーワード(5)(和/英) 自己運動感覚 / Motion perception  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 飯田 祥貴 / Yoshiki Iida / イイダ ヨシキ
第1著者 所属(和/英) 中部大学 (略称: 中部大)
Chubu University (略称: Chubu University)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 稲垣 圭一郎 / Keiichiro Inagaki / イナガキ ケイイチロウ
第2著者 所属(和/英) 中部大学 (略称: 中部大)
Chubu University (略称: Chubu University)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 平田 豊 / Yutaka Hirata / ヒラタ ユタカ
第3著者 所属(和/英) 中部大学 (略称: 中部大)
Chubu University (略称: Chubu University)
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講演者 第2著者 
発表日時 2016-03-22 15:20:00 
発表時間 25分 
申込先研究会 NC 
資料番号 NC2015-96 
巻番号(vol) vol.115 
号番号(no) no.514 
ページ範囲 pp.155-160 
ページ数
発行日 2016-03-15 (NC) 


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