Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Казанцев В. Б., Некоркин В. И. Принципы контроля и координации движений на основе динамики нейронов головного мозга // Известия вузов. ПНД. 2001. Т. 9, вып. 1. С. 38-48. DOI: 10.18500/0869-6632-2001-9-1-38-48

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 2001no3p038.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Автоволны. Самоорганизация
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.373.1
DOI: 
10.18500/0869-6632-2001-9-1-38-48

Принципы контроля и координации движений на основе динамики нейронов головного мозга

Авторы: 
Казанцев Виктор Борисович, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Некоркин Владимир Исаакович, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Аннотация: 

В работе рассматривается вопрос о принципах контроля и координации движений на основе динамики нейронов центральной нервной системы, Предложена схема координации и точной настройки движений в соответствии с современными представлениями нейрофизиологов о структуре и функциях центральной нервной системы и с методами прикладной нелинейной динамики. Схема включает блок дискретного контроля движений, отражающего функции оливо-церебелларной системы животных и человека. Приведен пример контроля и координации простейших локомоторных движений робота — платформы с шестью конечностями.

Ключевые слова: 
-
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант 00-02-16400).
Список источников: 
  1. Kandel ER, Schwartz IH, Jessell TM, editors. Principles of Neural Science. Third Edition. USA: Prentice-Hall; 1991. 1135 p.
  2. Llinas R. The intrinsic electrophysiological properties of mammalian neurons: insight into central nervous system function. USA: Science. 1988;242:1654–1664. DOI: 10.1126/science.3059497.  
  3. Welsh JP, Llinas R. Some organizing principles for the control of movement based оп olivocerebellar physiology. In: de Zeeuw CI, Strata P, Voodg,  editors. Progress in Brain Research. 1997;114:449–461. DOI: 10.1016/s0079-6123(08)63380-4.
  4. Pellionisz А, Llinas R. Tensor theory оf brain function. The cerebellum аs а space-time metric tensor. Lecture Notes in Biomathematics. Berlin: Springer-Verlag. 1982;45:394. DOI:10.1007/978-3-642-46466-9_23.
  5. Llinas R, Oscillations in CNS neurons: a possible role for cortical interneurons in the generation of 40-Hz oscillations. In: Basar E, Freeman WJ, Heiss WD, Lehmann D, Lopes da Silva  FH, Speckmann EJ, editors. Induced Rhythms in the brain. Berlin: Birkhauser; 1992. 269–283.
  6. Llinas R, Yarom Y. Oscillatory properties оf guinea-pig inferior olivary neurones and their pharmacalogical modulation: an in vitro study. J. Physiol. 1986;376:163–182. DOI: 10.1113/jphysiol.1986.sp016147.
  7. Schweighofer N, Doya K, Kawato M. Electrophysiological properties of inferior olive neurons: а compartmental model. Journal of Neurophysiology. 1999;82:804–817. DOI: 10.1152/jn.1999.82.2.804.
  8. Grillner S. Neural networks for vertebrate locomotion. Scientific American.  1996;274(1):64–69. DOI: 10.1038/scientificamerican0196-64.
  9. Ekeberg О. A combined neuronal and mechanical model of fish swimming. Biol. Cybern. 1993;69:363–374. DOI: 10.1007/BF00199436.
  10. Ekeberg О. Lansner А, Grillner S. The neural control of fish swimming studied through numerical simulations. USA: Adaptive Behavior, Massach. Inst. Technol. 1995;3(4):363.
  11. Arena Р, Fortuna L, Branciforte L. Reaction-diffusion CNN algorithms to generate and control artificial locomotion. IEEE Trans. Circuits and Systems. 1999;46(2):253–260. DOI: 10.1109/81.747195.
  12. Cymbalyuk GS, Borisyuk RM, Miiller-Wilm U, Cruse H. Oscillatory network controlling six-legged locomotion. Optimization оf model parameters. Neural Networks. 1998;11(7-8):1449–1460. DOI: 10.1016/s0893-6080(98)00049-5.
  13. Абарбанель Г.Д.H., Рабинович М.И., Сельверстон А., Баженов M.B.,  Хуэрта Р., Сущик M.M., Рубчинский Л.Л. Синхронизация в нейронных ансамблях // УФН. 1996. Т. 166, № 4. 
  14. Борисюк Г.М., Борисюк P.M., Казанович Я.Б., Лузянина Т.Б., Турова Т.С., Цымбалюк Г.С. Осцилляторные нейронные сети. Математические результаты и приложения // Математическое моделирование. 1992. Т. 4, № 12, С. 3.
  15. Cruse H. What mechanisms coordinate leg movement in walking anthropods? Trends in Neurosciences. 1990;13(1):15–21. DOI: 10.1016/0166-2236(90)90057-h.
  16. Андронов A.A., Витт, А.А., Хайкин, С.Э. Теория колебаний. M.: Физматизд., 1959. 916 с.
  17. Nekorkin VI, Makarov VA, Kazantsev VB, Velarde MG. Spatial disorder and pattem formation in lattices of coupled bistable systems. Physica D. 1997;100(3-4):330–342. DOI: 10.1016/S0167-2789(96)00202-3.
  18. Казанцев B.Б., Некоркин В.И., Веларде М.Г. Модель нейрона с осцилляторной активностью ниже порога возбуждения // Изв. вузов. Радиофизика. 1998. Т. XLI, № 12. С. 1623.
  19. Nekorkin VI, Kazantsev VB, Velarde MG. Spike-burst and other oscillations in a system composed of two coupled, drastically different elements. Eur. Phys. J. B. 2000;16:147–155.
  20. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам. М.: Мир, 1991.
Поступила в редакцию: 
21.04.2001
Принята к публикации: 
26.05.2001
Опубликована: 
05.06.2001
  • 451 просмотр