Бионавигация и биомехатроника

Биомехатроника – наука об информационном взаимодействии биологической и мехатронной систем. Пример – пилот и динамический имитатор управляемого полета. Сенсорная система в свете теории информации.
Физиология вестибулярного аппарата. Принципы, лежащие в основе любого сенсорного восприятия. Роль вестибулярного аппарата как системообразующего фактора в формировании статокинетической функции организма. Ретикулярная формация: связи и функции. Информационные процессы в вестибулярной системе. Методика эксперимента по клеточной физиологии. Изучение экспериментов типа Volt-clamp и current-clamp.
Краткое описание инерциальных механорецепторов бионавигационной системы. Функциональная схема периферического отдела вестибулярного анализатора. Модифицированные уравнения Ходжкина-Хаксли для клеток ВА (для волосковой клетки, клеток первичного нейрона). Методика идентификации параметров системы. Математическая модель первичного афферентного нейрона вестибулярного механорецептора – негрубой (non-rough) системы по классификации Андронова-Понтрягина.
Модель вестибулярной функции. Афферентные и эфферентные пути. Функциональные параметры системы. Задачи упрощения системы для эффективной реализации. Упрощенные математические модели информационных процессов в инерциальных механорецепторах вестибулярного аппарата.
Характеристики афферентных сигналов от вестибулярных датчиков, взаимодействие правосторонних и левосторонних механорецепторов, чувствительность, адаптация.
Краткое описание динамических имитаторов для тренировок пилотов и робастная устойчивость при наличии постояннодействующих воздействий.
Кинематическое управление динамической системой.
Динамическая имитация траекторной перегрузки на стенде типа центрифуги с кардановым подвесом и на стенде опорного типа – платформе Стюарта.
Пространственная дезориентация пилота и ее имитация. Часть 1. Вестибуло-сенсорный конфликт в орбитальном полете и его имитация на центрифуге с кардановым подвесом.
Пространственная дезориентация пилота и ее имитация. Часть 2. Гальваническая стимуляция вестибулярного аппарата и имитация дезориентации на малоподвижном стенде космического тренажера.
Безусловный вестибуло-окулярный рефлекс и его гальваническая имитация при наличии визуальной имитации и отсутствии динамической имитации.
Антагонистические игры и гарантированное максиминное тестирование качества условного рефлекса полуавтоматической стабилизации программного полета на динамическом тренажере.
Алгоритм формирования позиционных стратегий в задаче тестирования качества управления в экстремальных ситуациях.
Уравнения Ходжкина – Хаксли для нейрона (аксона беспозвоночных). Уравнения Колмогорова для марковских процессов с дискретным состоянием. Переход от эмпирических уравнений к уравнениям теории вероятности.
Синтез биомехатронных систем на базе МЭМС: а) автоматический корректор стабилизации взора в орбитальном полете.
Синтез биомехатронных систем на базе МЭМС: б) вестибулярный протез стабилизации вертикальной позы.
Анализ поведения бионавигационной системы в экстремальных условиях микрогравитации. Функциональная схема автоматического корректора стабилизации взора, предназначенном для повышения качества визуального управления движущимися объектами в экстремальных условиях.