Multilevel Dynamics of Conditional Control Mechanisms

条件控制机制的多级动力学

基本信息

  • 批准号:
    6710098
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-03-01 至 2007-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION:(provided by applicant) Much of our time is spent performing routine movements that redirect our gaze and postural orientation. Many posture and gaze movements induce a pivot, bend, or displacement of the body axis. The vestibular nuclei of the brainstem play a key role in sensing these axial movements and in adjusting the axial musculature. The goal of the proposed studies is to construct the overall logical structure of the vestibular nuclei as a sensorimotor integration unit, as part of a long-term project to provide a functional interpretation of motor control using mathematical descriptors. Because the vestibular nuclei serve the axial movements in particular, we believe that the axial movements plus the vestibular nuclei can be viewed as a unified, multilevel system within which the vestibular nuclei recombine sensory information to support particular movement phases. This system interacts with other neural centers, such as the cerebellum, as it does with the environment. In order to demonstrate the nature of this multilevel system, we will develop a mathematical framework to characterize sensorimotor integration of axial movements by the vestibular nuclei. The present proposal focuses on movements that repeat in a nearly cyclic manner. The first Specific Aim is to mathematically characterize a range of near-cyclic axial movements involving the head and trunk. For example, the gaze shifts in watching such games as tennis and ping-pong will be characterized within a range of movements differing in frequency and amplitude. Besides gaze and scanning movements, near-cyclic movements include maintaining trunk and head posture and orientation during locomotion. The second Specific Aim is to extend the mathematical characterization from a behavioral level to include the near-cyclic processes in the vestibular nuclei that mediate sensorimotor integration of each range of axial movements. Because the processes in the vestibular nuclei may have different ranges, these two Specific Aims will be repeated until the mathematical framework characterizes unified, multilevel functions of the system as a whole. The proposed studies will clarify axial movement control in healthy individuals and patients, along with the sensorimotor integration provided by the vestibular nuclei. Our studies focus on movements and mechanisms of immediate clinical relevance. For example, vestibular patients respond strongly to specific movements. Simple tasks such as grocery shopping can become extremely difficult in these cases because of the disequilibrium resulting from a combination of an intricate gaze activity -- scanning grocery shelves -- with balance and locomotion. On the other hand, head movements have been found clinically to aid a significant group of vestibular patients with standing balance. The development of a logical structure linking such repetitive movements to similarly near-cyclic processes in the vestibular nuclei should advance our understanding of these and other poorly understood impairments of sensorimotor integration.
描述:(申请人提供) 我们的大部分时间都花在执行常规运动中,以重定向我们的目光 和姿势取向。许多姿势和凝视运动会引起枢轴,弯曲, 或体轴的位移。脑干的前庭核发挥 在感测这些轴向运动和调整轴向方面的关键作用 肌肉。拟议研究的目的是构建总体 前庭核的逻辑结构作为感觉运动积分单元, 作为一个长期项目的一部分,以提供电动机的功能解释 使用数学描述符控制。 因为前庭核特别是轴向运动,我们 相信轴向运动以及前庭核可以看作是 统一的多级系统,前庭核重组感觉 支持特定运动阶段的信息。该系统与 其他神经中心,例如小脑,就像环境一样。 为了展示此多级系统的性质,我们将开发一个 数学框架以表征轴向的感觉运动集成 前庭核的运动。目前的提议着重于运动 那以几乎循环的方式重复。 第一个具体目的是数学表征一系列近环节 涉及头和躯干的轴向运动。例如,目光在 观看网球和乒乓球等游戏将在 频率和振幅不同的运动范围。除了目光和 扫描运动,接近循环的运动包括保持躯干和头部 运动期间的姿势和方向。第二个具体目的是扩展 行为层面的数学表征包括 前庭核中介导感觉运动的近循环过程 每个轴向运动范围的集成。因为 前庭核可能具有不同的范围,这两个具体目标将是 重复直到数学框架表征统一的多级 整个系统的功能。 拟议的研究将阐明健康个体的轴向运动控制 和患者,以及由 前庭核。我们的研究重点是立即的运动和机制 临床相关性。例如,前庭患者对 具体运动。简单的任务,例如杂货店购物可能会变得极为 在这些情况下很难,因为 复杂的目光活动的组合 - 扫描杂货架 - 与 平衡和运动。另一方面,已经发现了头部运动 临床上以帮助一组重要的前庭患者 平衡。逻辑结构的发展,将这种重复联系起来 前庭核中类似的接近循环过程的运动应 促进我们对这些和其他鲜为人知的障碍的理解 感觉运动积分。

项目成果

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