بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
مفهوم مدلهاي داخلي در مغز
بسمه تعالي
اسلاید 2 :
فهرست مطالب
مقدمه
مدلهاي داخلي، کاربرد آنها و شواهد موجود
مرور برخي از مدلهاي محاسباتي مدولار
محاسبه مدلهاي داخلي در مغز
اسلاید 3 :
علوم و دانش مربوط به شناخت مغز هنوز در مراحل اوليه خود است.
چگونگي کنترل حرکات انسان توسط مغز و يادگيري حرکات..
مقدمه
اسلاید 4 :
http://www.columbiampl.org/index.html
http://www.cns.atr.jp/~kawato/
http://www.shadmehrlab.org/
http://thorlab.seas.wustl.edu/
http://www.icn.ucl.ac.uk/motorcontrol/
http://www.cs.washington.edu/homes/todorov/
اسلاید 5 :
سوالات بسيار بدون پاسخ قطعي.
تطبيق يافتن چگونه انجام مي شود؟
چه بخشهايي از مغز، در حافظههاي حرکتي درگيرند؟
آيا اين نمايشهاي مغزي با گذشت زمان تغيير ميکنند؟
چه نوع ابزار رياضي را ميتوان براي توصيف محاسبات مغز در انجام حرکات استفاده کرد؟
آسيبهاي وارده به مغز، چه تاثيري در کنترل حرکات دارند؟
آيا مي توان توانبخشي را بهبود داد؟
.
اسلاید 6 :
کاربرد:
شناخت عملکرد مغز انسان
بيماريهاي مرتبط
استفاده از اين روشهاي کنترلي در کنترل حرکات روبوتها
مقدمه (ادامه)
اسلاید 7 :
هر مدل، براي توجيه شرايط خاصي از سيستم ارائه ميشود و معمولاً قادر به توجيه جلوههاي ديگري از سيستم نخواهد بود.
بر اساس نتايج آزمايشگاهي← مدلي از سيستم براي توجيه عملکرد سيستم در آن شرايط آزمايشي ←طراحي و اجراي آزمايشها و بررسيهاي جديد ← به روز کردن مدل.
به موازات پيشرفتهاي حاصله در تئوري کنترل، تجهيزات آزمايشگاهي و آزمايشهاي تجربي، مدلهاي ارائهشده روزبهروز کاملتر شدهاند.
اسلاید 8 :
استفاده از اطلاعات فيدبکهاي حسي.
توانايي توجيه حرکات دقيق و سرعت پايين انسان.
عدم توانائي توجيه حرکات مهارتي و سريع اندامهاي بدن به ويژه دست و چشم.
1- نظريه بلوکهاي سازنده اوليه [Morraso & Mussa-Ivaldi 1982].
2- نظريه برنامهي حرکتي تعميميافته [Schmidt et al. 1979].
3- نظريه نقطهي تعادل [Feldman 1966].
مکانيزمهاي کنترل حرکات
اسلاید 9 :
انجام حتي ساده ترين حرکات به صورت قابل اطمينان.
آشکار شدن اهميت اين نيروهاي متعامل براي مهندسان.
خواص passive ماهيچه ها براي جبران فيزيک پيچيده عضلات کافي نيستند و مغز، براي هر حرکت بايد نيروي خاص موردنياز آن کار را پيش بيني کند.
اسلاید 10 :
تفاوت کنترل حرکات در انسان و روبات
خستگي ماهيچه ها و تغيير پاسخ آنها از يک حرکت به حرکت بعدي
دقت سنسورهاي ثبت حرکت روبوت نسبت به نورونهاي حس عمقي ما
انتقال اطلاعات از سنسورها و موتورهاي روبوت به کنترلر با سرعت بسيار زياد، پردازش سريع اطلاعات سنسوري توسط کنترلر و صدور فرمانهاي مورد نياز در فاصله ي ميلي ثانيه
انتقال بسيار کندتر اطلاعات در خطوط انتقالي بدن انسان (آکسونها) و نياز به دهها ميلي ثانيه زمان براي انجام محاسبات عصبي.
اسلاید 11 :
تئوري هاي مدل مبنا
اسلاید 12 :
يادگيري مهارت حرکتي از ديدگاه نظريههاي مدل مبنا
يادگيري مهارتهاي حرکتي (ايجاد حافظه هاي حرکتي) = ايجاد مدلهاي داخلي و بهبود آنها.
محتواي حافظهي حرکتي = مدل داخلي از ديناميک کار.
فاز اوليهي تعليم: استفاده از اطلاعات اخذشده توسط فيدبکهاي حسي (بينائي و حس عمقي) براي تصحيح حرکات.
پس از تمرين زياد، ديگر شخص متکي به استفاده از فيدبکهاي حسي خود نيست و حرکت بصورت جلوسو يا مدارباز انجام خواهد شد.
12/56
اسلاید 13 :
دو نوع مدل داخلي:
1- مدل داخلي جلوسو: پيشبيني حالت بدن يا قسمت خاصي از آن با استفاده از کپي وابران از فرمانهاي حرکتي.
2- مدل داخلي معکوس: با داشتن حالات سنسوري مطلوب، فرمان حرکتي مورد نياز را توليد ميکند.
مدلهاي داخلي در مغز
اسلاید 14 :
مدل داخلي: جلوسو، معکوس يا هر دو؟
اسلاید 15 :
مدل داخلي: جلوسو، معکوس يا هر دو؟ (ادامه)
ميتواند مستقيماً به عنوان کنترلکننده در مسير جلوسو استفاده شود.
Kawato & Gomi 1992
Katayama & Kawato 1993
Shidara et al. 1993
اسلاید 16 :
مدل داخلي: جلوسو، معکوس يا هر دو؟ (ادامه)
Towhidkhah 1993 & 1996
Wolpert et al. 1995
Mehta & Schaal 2002
امکان استفاده از کنترل فيدبک در کنترل حرکات سريع در حضور تاخيرهاي زماني را فراهم ميکند (پيشبينيکننده).
اسلاید 17 :
بهوشان و شادمهر (1999) سه ساختار کنترلي را با هم مقايسه کردند:
استفاده از مدل معکوس در مسير جلوسو.
استفاده از مدل جلوسو به عنوان پيشبينيکننده.
استفاده همزمان از دو نوع مدل داخلي.
مدل داخلي: جلوسو، معکوس يا هر دو؟ (ادامه)
Bhushan & Shadmehr 1999
Kawato 1999
Wolpert & Ghahramani 2000
استفاده همزمان از دو نوع مدل داخلي.
اسلاید 18 :
کاربردهاي مدل داخلي جلوسو
استفاده براي از بين بردن تاثير تاخير زياد موجود در حلقه فيدبک.
استفاده در تمرين ذهني (Mental Practice).
استفاده از خروجي حرکتي براي پيش بيني و کنسل کردن تاثيرات سنسوري حرکت.
اسلاید 19 :
شباهت task واقعي و ذهني
توليد EMG و فعاليت عضلاني در عضلات دخيل در عمل شبيه سازي، نسبت به حالت استراحت افزايش مي يابد.
هرچه تلاش بيشتري براي انجام واقعي يک تسک نياز باشد، دامنه ي EMG توليد شده در حين تصور انجام آن نيز افزايش مي يابد.
تصور کار انجام با يک دست مجروح يا مثلاً تصور چرخش دست در جهتي که واقعاً سختي بيشتري دارد، مشکلتر است.
مدت زمان حرکات ذهني همبستگي زيادي با مدت زمان حرکات واقعي دارد.
اسلاید 20 :
شباهت task واقعي و ذهني (ادامه)
در طي کار ذهني، نرخ ضربان قلب و تنفس هم متناسب با ميزان سختي کار متصور شده بالا مي رود.
با تمرين ذهني هم بهبود کارائي و هم تعميم داريم.
فعاليت موتورکورتکس در حين MI حدود 30% حالت انجام واقعي است.
