眼球運動神経系には様々な生理目的のために複雑な信号と神経経路が混在しているので、そのすべてを同時に解析することは不可能である。しかしながら生理学や解剖学において確認されている信号や神経経路およびその機能の中から本質的な事実のみを選択し、モデル化し、そこに一切の仮説を排除した。このようなモデルは完全なる構造と生理特性を備えてはいないが、その簡明さゆえに生物神経系に存在する基本原理が確認できた。

モデルの構築に用いた眼球運動制御の基本神経経路

（小脳と丘脳を除いて表記した）

　具体的には単眼運動制御機構に着手し、滑動性運動、視機性反射、前庭動眼反射などの運動の相互関係や運動原理を動特性と周波数特性の分析を行った。この研究により、従来の研究で分断的に検討されてきた上記の眼球運動が三半規管や網膜からの異なる入力信号による異なる運動特性であること、そしてそれらの運動を統一的眼運動制御システムで扱うなかで入力信号の異なる周波数範囲で個々の運動を特徴づけることを結論づけた。さらに、これまで神経生理学で眼球運動に影響しないとされた眼筋の伸張受容体から小脳への神経経路は小脳学習に必要不可欠であることもシステム的観点から説明できた。本研究を基礎に、未だ工学的に実現されていなかった共役性と輻輳性を同時に実現できる両眼運動制御システムモデルを構築し、これと同じシステム構造をもつ両眼視軸制御装置を開発した。この視軸制御装置は人間の眼球運動が有する本質的特徴を備え、これを用いて輻輳運動による飛来物の速度推定や、頭部の運動の影響を補償することによる安定画像の把握を可能とし、また両眼運動による唯一視標の注視および補足能力をも実現できた。これを応用したことにより、二つの撮像が常に注視点を中心とする対称画像になり、三次元画像認識に必要な画像の対応点が得やすく、アナログ的両眼立体視や速度計測を実現した。

　なお、この概念は医学を仮説ではなく理論的に扱う、かねてより本研究室で追求してきた課題の一つである。

眼球を外側の電磁モータで動かす視軸制御実験装置

眼球運動神経システムモデルと同じ制御システム

構造を持つロボットの「眼」