In this research, a homeomorphic mo

In this research, a homeomorphic model of the human ocular system pertaining to horizontal saccadic movements has been developed. Using this model simulations of typical saccadic movement are produced which are in good agreement with existing physiological data for such phenomena. Musculotendon physiology is modeled in part by using common phenomenological Hill-based models as well as non-linear tendon and muscle dynamics. Most of the system parameters are empirically established from clinical research, while other parameters are approximated by means of derived analytical expressions. The ability of the model schema presented here to realistically simulate typical saccades is suggestive of the validity of the approach used. As mentioned in the previous chapter, an important qualitative observation based on the comparative results of the two models presented is that inclusion of muscle mass in the model is both convenient mathematically and helpful for maintaining realistic model behavior. Mathematically, exclusion of the muscle mass necessitates a laborious development of analytical expressions for tendon length and muscle length and velocity. The inversion of the force-velocity curve in the development of a muscle velocity expression could pose stability problems in the presence of passive muscle. The concern of realism arises in that exclusion of mass necessitates exclusion of muscle viscosity. Consequently, globe viscosity must be increased by some arbitrary factor to account for muscle viscosity, with the end result being a system which tends to be overdamped. Certainly the eye movement system is one of the simpler muscle movement systems in the human body, and the horizontal saccades considered here involve only a part of this system. However, the ability to accurately and realistically model such a system is the first step in achieving realistic biomechanical models of the more complicated systems. The next step would be to include the remaining ocular muscles into the model with the intent of modeling the full range of eye motions. Although each of
the remaining sets of ocular muscles work in reciprocal pairs as detailed in this thesis, presumably there would be additional subtleties encountered related to the geometry of the system. Another pending area of research is a thorough mathematical development of the issues of controllability and optimization of the human eye movement system. In this thesis the basis has been laid for a state space description of the eye system that accurately reflects known mechanical and structural behavior. Using the equations provided in this work, the mathematical analysis can be pursued with a view to predicting the controls, i.e., neural inputs, which would generate the desired range of movements. Moving beyond the scope of eye movement itself, models of the sort provided in this work can be expected to be crucial components of wider systems being modeled in the human body. In particular, the apparatus behind saccadic movement is but one component of the biomechanical complex involved in head-eye movement and co-ordination. Head movements are closely coupled to movements of the eyes, assisting in visual stabilization of images as well as vestibular function and postural concerns. It is generally accepted that the large number of receptors in the head-neck-eye sys-tem provide physiological evidence that the closed-loop effects are vital in achieving coordinated movements required in tracking. These sensors provide feedback derived from kinetic as well as kinematic information. Consequently, accurate predictions of trajectories, velocities, accelerations, and musculotendon force such as those provided by this model would be integral to the development of a realistic closed-loop model of head-eye movement.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ในการวิจัยครั้งนี้ แบบ homeomorphic ระบบจักษุมนุษย์เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว saccadic แนวนอนได้รับการพัฒนา ใช้รุ่นนี้จะจำลองการเคลื่อนไหว saccadic ทั่วไปผลิตซึ่งอยู่ในข้อตกลงที่ดีกับข้อมูลทางสรีรวิทยาที่มีอยู่สำหรับปรากฏการณ์ดังกล่าว Musculotendon สรีรวิทยาจำลองบางส่วน โดยใช้ phenomenological ฮิลล์ตามรุ่นที่พบเป็น dynamics ไม่ใช่เชิงเส้นเอ็นและกล้ามเนื้อ ของพารามิเตอร์ของระบบมีกำหนดเชิงประสบการณ์ด้วยจากการวิจัยทางคลินิก ในขณะที่พารามิเตอร์อื่น ๆ จะประมาณ โดยนิพจน์ได้รับมาวิเคราะห์ ความสามารถของเค้าร่างของแบบจำลองที่แสดงแนบเนียนจำลอง saccades โดยทั่วไปคือการชี้นำของความถูกต้องของวิธีการใช้ ดังกล่าวมาก่อน สังเกตเชิงคุณภาพที่สำคัญตามผลการเปรียบเทียบสองรุ่นที่นำเสนอคือที่รวมของมวลกล้ามเนื้อในรูปแบบทั้งสะดวกทางคณิตศาสตร์และการรักษาลักษณะรูปแบบจริง ทางคณิตศาสตร์ แยกกล้ามเนื้อ มวล necessitates การพัฒนาวิเคราะห์นิพจน์สำหรับเอ็นความยาว และความยาวของกล้ามเนื้อ และความเร็วลำบาก กลับโค้งแรง-ความเร็วในการพัฒนาของการแสดงออกของกล้ามเนื้อความเร็วอาจก่อให้เกิดปัญหาเสถียรภาพในกล้ามเนื้อที่แฝง ความกังวลความสมจริงที่เกิดขึ้นในที่แยกมวล necessitates เว้นความหนืดของกล้ามเนื้อ ดังนั้น ความหนืดของโลกต้องเพิ่มขึ้น โดยบางปัจจัยกำหนดบัญชีสำหรับกล้ามเนื้อหนืด กับผลลัพธ์ที่ได้ระบบที่มีแนวโน้มที่จะ overdamped แน่นอนระบบการเคลื่อนไหวตาเป็นหนึ่งในระบบการเคลื่อนไหวกล้ามเนื้อง่ายในร่างกายมนุษย์ และ saccades แนวนอนที่ถือว่าที่นี่เกี่ยวข้องกับเพียงส่วนหนึ่งของระบบนี้ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการอย่างถูกต้อง และแนบเนียนแบบเป็นระบบเป็นขั้นตอนแรกในการบรรลุจริงทางชีวกลศาสตร์รุ่นของระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ขั้นตอนต่อไปจะเป็นการ รวมกล้ามเนื้อตาที่เหลือเป็นรุ่นที่มีเจตนาการสร้างโมเดลเคลื่อนไหวตามาย แม้ว่าแต่ละ the remaining sets of ocular muscles work in reciprocal pairs as detailed in this thesis, presumably there would be additional subtleties encountered related to the geometry of the system. Another pending area of research is a thorough mathematical development of the issues of controllability and optimization of the human eye movement system. In this thesis the basis has been laid for a state space description of the eye system that accurately reflects known mechanical and structural behavior. Using the equations provided in this work, the mathematical analysis can be pursued with a view to predicting the controls, i.e., neural inputs, which would generate the desired range of movements. Moving beyond the scope of eye movement itself, models of the sort provided in this work can be expected to be crucial components of wider systems being modeled in the human body. In particular, the apparatus behind saccadic movement is but one component of the biomechanical complex involved in head-eye movement and co-ordination. Head movements are closely coupled to movements of the eyes, assisting in visual stabilization of images as well as vestibular function and postural concerns. It is generally accepted that the large number of receptors in the head-neck-eye sys-tem provide physiological evidence that the closed-loop effects are vital in achieving coordinated movements required in tracking. These sensors provide feedback derived from kinetic as well as kinematic information. Consequently, accurate predictions of trajectories, velocities, accelerations, and musculotendon force such as those provided by this model would be integral to the development of a realistic closed-loop model of head-eye movement.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในงานวิจัยนี้เป็นรูปแบบมอร์ฟิคของระบบตาของมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว saccadic แนวนอนได้รับการพัฒนา โดยใช้รูปแบบนี้แบบจำลองของการเคลื่อนไหว saccadic ทั่วไปมีการผลิตที่อยู่ในข้อตกลงที่ดีกับข้อมูลทางสรีรวิทยาที่มีอยู่สำหรับปรากฏการณ์ดังกล่าว Musculotendon สรีรวิทยาเป็นแบบจำลองในส่วนของการใช้แบบจำลองปรากฏการณ์ที่พบบ่อยฮิลล์ตามเช่นเดียวกับเส้นเอ็นที่ไม่ใช่เชิงเส้นและการเปลี่ยนแปลงของกล้ามเนื้อ ที่สุดของพารามิเตอร์ของระบบที่มีการจัดตั้งขึ้นสังเกตุจากการวิจัยทางคลินิกในขณะที่พารามิเตอร์อื่น ๆ ที่มีการประมาณโดยวิธีการของการแสดงออกมาวิเคราะห์ ความสามารถของสคีรูปแบบที่นำเสนอที่นี่เพื่อแนบเนียนจำลอง saccades โดยทั่วไปคือการชี้นำของความถูกต้องของวิธีการที่ใช้ ตามที่กล่าวไว้ในบทก่อนหน้านี้มีข้อสังเกตเชิงคุณภาพที่สำคัญขึ้นอยู่กับผลการเปรียบเทียบของทั้งสองรุ่นที่นำเสนอคือการรวมของมวลกล้ามเนื้อในรูปแบบที่เป็นทั้งความสะดวกสบายทางคณิตศาสตร์และเป็นประโยชน์ในการรักษาพฤติกรรมรูปแบบมีเหตุผล ศาสตร์ยกเว้นของมวลกล้ามเนื้อมีความจำเป็นการพัฒนาลำบากของการแสดงออกการวิเคราะห์สำหรับความยาวเส้นเอ็นกล้ามเนื้อและระยะเวลาและความเร็ว ผกผันของเส้นโค้งแรงความเร็วในการพัฒนาของการแสดงออกความเร็วกล้ามเนื้ออาจก่อให้เกิดปัญหาความมั่นคงในการปรากฏตัวของกล้ามเนื้อพาสซีฟ ความกังวลของจริงที่เกิดขึ้นในการยกเว้นจากมวลที่จำเป็นยกเว้นของความหนืดของกล้ามเนื้อ ดังนั้นความหนืดของโลกจะต้องเพิ่มขึ้นจากปัจจัยโดยพลการบัญชีสำหรับค่าความหนืดของกล้ามเนื้อกับผลลัพธ์ที่ได้เป็นระบบซึ่งมีแนวโน้มที่จะได้รับการ overdamped แน่นอนว่าระบบการเคลื่อนไหวของตาเป็นหนึ่งในระบบที่ง่ายเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อในร่างกายมนุษย์และ saccades แนวนอนที่นี่ถือว่าเกี่ยวข้องกับการเพียงส่วนหนึ่งของระบบนี้ แต่ความสามารถในการอย่างถูกต้องและแนบเนียนจำลองระบบดังกล่าวเป็นขั้นตอนแรกในการบรรลุรุ่นชีวกลศาสตร์จริงของระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ขั้นตอนต่อไปจะรวมถึงกล้ามเนื้อตาที่เหลืออยู่ในรูปแบบที่มีความตั้งใจที่จะสร้างแบบจำลองเต็มรูปแบบของการเคลื่อนไหวของดวงตา แม้ว่าแต่ละ
ชุดที่เหลืออยู่ของกล้ามเนื้อตาทำงานเป็นคู่ซึ่งกันและกันตามรายละเอียดในวิทยานิพนธ์นี้สันนิษฐานว่าจะมีรายละเอียดปลีกย่อยเพิ่มเติมพบที่เกี่ยวข้องกับรูปทรงเรขาคณิตของระบบ อีกหนึ่งพื้นที่ที่อยู่ระหว่างดำเนินการของการวิจัยคือการพัฒนาทางคณิตศาสตร์อย่างละเอียดของปัญหาของการควบคุมและการเพิ่มประสิทธิภาพของมนุษย์ระบบการเคลื่อนไหวของดวงตา ในวิทยานิพนธ์นี้พื้นฐานที่ได้รับการวางสำหรับคำอธิบายพื้นที่สถานะของระบบตาที่ถูกต้องสะท้อนให้เห็นถึงพฤติกรรมทางกลและโครงสร้างที่รู้จักกัน โดยใช้สมการที่ให้ไว้ในงานนี้การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์สามารถไล่ตามมีมุมมองในการทำนายการควบคุมคือปัจจัยการผลิตของระบบประสาทซึ่งจะสร้างช่วงของการเคลื่อนไหวที่ต้องการ ย้ายที่อยู่นอกเหนือขอบเขตของการเคลื่อนไหวของสายตาตัวเองรูปแบบของการจัดเรียงที่มีให้บริการในงานนี้คาดว่าจะสามารถเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบที่กว้างขึ้นถูกสร้างแบบจำลองในร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่อยู่เบื้องหลังการเคลื่อนไหว saccadic แต่องค์ประกอบหนึ่งของความซับซ้อนทางชีวกลศาสตร์มีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวหัวตาและการประสานงาน การเคลื่อนไหวของศีรษะเป็นคู่อย่างใกล้ชิดกับการเคลื่อนไหวของดวงตาให้ความช่วยเหลือในการรักษาเสถียรภาพภาพของภาพรวมทั้งฟังก์ชั่นการขนถ่ายและความกังวลการทรงตัว เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าจำนวนมากของผู้รับในหัวคอตา SYS-TEM ให้หลักฐานทางสรีรวิทยาว่าผลวงปิดที่มีความสำคัญในการบรรลุการเคลื่อนไหวประสานงานจำเป็นต้องใช้ในการติดตาม เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้ข้อเสนอแนะที่ได้มาจากการเคลื่อนไหวรวมถึงข้อมูลจลนศาสตร์ ดังนั้นการคาดการณ์ที่ถูกต้องของไบร์ท, ความเร็ว, ความเร่งและ musculotendon บังคับเช่นผู้ให้บริการโดยรุ่นนี้จะเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการพัฒนาของจริงรูปแบบวงปิดของการเคลื่อนไหวหัวตา