电鱼对可预测刺激的适应性跟踪建模
系统与控制
2025-09-22 v1 系统与控制
神经元与认知
摘要
弱电鱼 *Eigenmannia virescens* 天然地在移动庇护所中来回游动，利用视觉和电感觉反馈跟踪其运动。先前的实验表明，当庇护所以低频正弦波（低于约 0.5 Hz）振荡时，跟踪几乎完美，但在更高频率下相位滞后增大且增益减小。本文将这种非线性行为建模为自适应内部模型原理（IMP）系统。具体而言，一个自适应状态估计器识别先验未知的频率，并将该频率参数估计馈入一个由轻阻尼谐振子构建的闭环 IMP 系统。我们证明，当使用在线自适应频率估计作为未知频率的替代时，IMP 系统的闭环跟踪误差指数收敛到具有刺激完美信息的理想控制系统的跟踪误差。仿真进一步表明，我们的模型在宽频率范围内再现了鱼庇护所跟踪的伯德图。这些结果确立了将 IMP 与自适应辨识过程相结合的理论有效性，并为自适应感觉运动控制提供了一个基本框架。
引用
@article{arxiv.2509.15344,
title = {Modeling Adaptive Tracking of Predictable Stimuli in Electric Fish},
author = {Yu Yang and Andreas Oliveira and Louis L. Whitcomb and Felipe Pait and Mario Sznaier and Noah J. Cowan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.15344},
year = {2025}
}
备注
Submitted for joint consideration to the IEEE Control Systems Letters and American Control Conference 2026