自律的に移動できる車輪脚ロボット 背景紹介 都市化の進展に伴い、サプライチェーン物流、特にラストワンマイルの配送が大きな課題となっています。交通の混雑が増加し、より迅速な配送サービスが求められる中、特に屋内や街路での複雑なルートは配送にとって解決し難い問題となっています。従来の車輪型ロボットは複雑な障害物を越えるのが難しく、脚部システムだけでは必要な速度と効率を達成することはできません。例えば、ANYmalロボットは一定の移動能力を持っているものの、その最大走行速度は平均的な歩行速度の半分に過ぎず、バッテリーの持続時間も限られています。したがって、平坦な地面で効率的に動き、障害物を乗り越えることができるロボットシステムを開発することが研究の主要な方向となっています。 本稿で主要に研究している...
閉環光遺伝学神経制御による高忠実度抗疲労筋肉制御 背景紹介 骨格筋は動物や人間のほぼすべての運動を行う生物的な実行装置です。しかし、多くの神経系の条件において、中枢神経系と神経筋構成要素の間の通信経路が切断され、麻痺などの運動障害が生じます。神経義肢（NP）は、人工刺激により精密な命令を伝達することで失われた神経入力を代替し、筋肉の機能を回復させることができます。しかし、既存の機能的電気刺激（FES）は、その非生理的な筋肉ユニットの募集メカニズムにより正確な筋肉力の調節が難しく、迅速な疲労を示します。これが研究者をして、新しい刺激方法を探すよう促し、信頼性のある長時間の漸進的筋肉調節を提供する方法を模索しています。 近年、機能的光遺伝刺激（FOS）は光を用いて神経細胞を遺伝修飾する技術として...
肝臓危険信号が引き起こすTREM2+マクロファージによるMS4A7依存性炎症小体活性化が脂肪性肝炎を駆動する 背景と研究動機 近年、代謝機能障害関連脂肪性肝炎（Metabolic dysfunction-associated steatohepatitis, MASH）の発病率が増加するに伴い、その病理メカニズムに対する関心が高まっている。MASHは元々非アルコール性脂肪性肝炎（Nonalcoholic steatohepatitis, NASH）と呼ばれていた高級段階の代謝脂肪性肝病であり、肝臓の持続的な損傷、炎症、繊維化が主な特徴である。MASHの原因は主に肝細胞の損傷によって引き起こされる免疫反応に集中している。近年の研究ではTREM2+ NASH関連マクロファージ（NASH-asso...
立体人工复眼用于三维空间的时空感知 本研究文章发表在2024年5月15日的《Science Robotics》期刊上，题为“立体人工复眼用于三维空间的时空感知（Stereoscopic Artificial Compound Eyes for Spatiotemporal Perception in Three-Dimensional Space）”，第一作者为Byungjoon Bae，指导作者为Kyusang Lee。研究团队主要来自University of Virginia的电气与计算机工程系和材料科学与工程系。 研究背景 在自然界中，节肢动物（arthropods）的复眼是非常有效的生物视觉系统，具备广阔的视野（Field of View, FOV）和高运动敏感度，而祷蛾（mant...
強化学習に基づく現実世界でのヒューマノイドロボットの歩行 背景紹介 ヒューマノイドロボットは多様な環境で自主的に作業する潜在力を持ち、工場での労働力不足を緩和し、在宅老人を支援し、新しい惑星の開拓にも寄与することが期待されています。従来のコントローラーは特定のシナリオで優れたパフォーマンスを示していますが、新しい環境への適応性には依然として課題があります。そこで、本論文では完全に学習に基づく方法を提案し、現実世界におけるヒューマノイドロボットの運動制御を実現します。 研究動機 従来の制御方法は安定したロバストな運動制御の実現において大きな進展が見られますが、その適応性と汎用性には限界があります。一方で、学習に基づく方法は多様なシミュレーションまたは実環境から学習することができ、徐々に注目を集...
ロボットビジョン用半球状ナノワイヤアレイに基づく超広視野ピンホール複眼 現代の人工知能とロボット技術の急速な発展において、視覚システムはその中で重要な要素として広く注目され、深く研究されています。Zhouらが2024年5月15日に『Science Robotics』で発表した研究論文によると、彼らは生物の複眼デザインに基づく新しい人工視覚システムを提案しました。このシステムは3Dプリントされたハニカム構造と半球形ペロブスカイトナノワイヤ光電検出アレイを組み合わせることで、超広視野、精密なターゲット定位および運動追跡機能を実現しました。本稿ではこの研究の背景、方法、結果および意義を全面的に解析しています。 研究背景 生物の進化は自然界における様々な視覚システムに卓越した視覚能力を付与しました。...
同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに 文章概要 この「同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに」という科学報告は、「Neuron」誌（112巻、1694–1709ページ）に発表されました。著者はJason Manley、Sihao Lu、Kevin Barber、Jeffrey Demas、Hyewon Kim、David Meyer、Francisca Martínez Traub、そしてAlipasha Vaziriです。記事の発表日は2024年5月15日で、Rockefeller UniversityとThe Kavli Neural Systems Inst...
機能的超音波イメージングの人間の脊髄における応用 背景紹介 脊髄は神経系の中で重要な感知・運動の統合センターであり、全身の各部分の運動学と姿勢を監視しています。外傷や病気による脊髄情報の遮断は、一連の悪影響（反射活動の増加、慢性痛、運動や感覚機能の部分的または完全な喪失、排便/排尿機能障害など）を引き起こす可能性があります。脊髄の感知、運動および自律機能における重要性にもかかわらず、その機能構造に関する研究は依然として少ないです。現在、機能的な脳イメージング技術（fMRIおよび立体電極皮質電図など）は脳科学研究に広く使用されていますが、脊髄研究には限られています。1990年代末以降、機能的磁気共鳴イメージング（fMRI）が脊髄研究の分野に導入されて以来、少数の研究が脊髄の機能組織を明らかにし...
背景紹介 好酸性γ-アミノ酪酸（GABA）は脳内の主要な抑制性神経伝達物質であり、二つの異なるモード—短期的（phasic）と持続的（tonic）—を通じて神経細胞の活動性と可塑性を調整します。しかし、グリア細胞におけるGABAの伝達メカニズムと生理的機能については依然として理解が限られています。グリア細胞、特に星状グリア細胞は、GABA、グルタミン酸、D-セリンおよびATPなどのグリア伝達物質を放出することによってシナプスの恒常性を調整し、行動を制御します。しかし、神経グリア細胞がGABAを合成および放出して神経興奮-抑制バランスを維持することが示されていますが、その具体的なメカニズムについては依然として不完全な理解に留まっています。 この問題をさらに探るために、本研究はモデル生物線虫（C...
糖質コルチコイドがZBTB16の発現を調節することでヒト皮質神経発生を変える 背景紹介 妊娠期間中、糖質コルチコイド（glucocorticoids, GCs）は中枢神経系（central nervous system, CNS）の発達において重要なステロイドホルモンである。GCsは胎児の器官発達、特に肺と脳の発達を調節する。しかし、GCsのレベルが生理的範囲または時間枠を超える場合、例えば合成糖質コルチコイド（synthetic GCs, sGCs）の治療使用や母体内分泌ならびにストレス関連疾患により、胎児の発達に影響を与える可能性がある。さらに、母体のストレスやうつ病は胎盤によるコルチゾールの代謝を減少させ、合成糖質コルチコイドであるベータメタゾンやデキサメタゾンも容易に胎盤を通過し、胎...