跨主体脑机接口：基于卷积神经网络的领域对抗训练实现实时注意力解码 学术背景 注意解読は私たちの日常生活において極めて重要な役割を果たしており、それを脳波（EEG）に基づいて実現することが広く注目されています。しかし、EEG信号の個体間の顕著な差異により、各個人ごとに汎用モデルを訓練するのは実際には困難です。したがって、本論文では、この課題を解決するためのエンドツーエンドのブレイン・コンピュータ・インタフェース（BCI）フレームワークを提案します。特に、時間と空間の1次元畳み込みニューラルネットワーク（1D CNN）およびドメイン・アドバーサリアル・トレーニング（Domain-Adversarial Training）戦略を利用します。 従来の注意解読方法は、通常、線形判別分析（LDA）やサポ...

背景と研究動機 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は神経変性疾患であり、主に患者の運動能力に影響を与え、震え、運動の遅れ、四肢の硬直、歩行バランスの問題を引き起こす。この運動障害は患者の独立した生活能力と生活の質に重大な影響を与える。統計によると、2030年までに、アメリカだけで約120万人がパーキンソン病にかかると予想され、世界的には患者数が1000万人を超える。したがって、患者の運動障害を正確に評価し診断する方法を見つけることは急務となっている。 現存するPDの重症度評価方法は主に臨床医の主観的な観察と経験に依存しており、患者が実験室や診療所で特定の動作を行うことによって評価される。この方法は人為的な主観的要因の影響を受けるばかりでなく、制御された環境での観...

学術報告：分数スパイキングニューロン回路に基づく生体模倣視覚検出モデルの研究 スマート自動運転や無人飛行機の分野で、迅速かつ効果的に衝突を予測し回避行動をトリガーすることは非常に重要な応用価値を持っています。イナゴの巨大運動探知ニューロン（LGMDs）は衝突が発生する前に効果的に衝突を予測し、回避行動をトリガーします。この能力により、LGMDは衝突回避人工視覚システムの設計に理想的なモデルとなります。従来のCMOSカメラとは異なり、イベントカメラ（DVS）は生物の視覚システムの光受容体を模倣し、LGMDシステムの分野を低レベルでシミュレートし、高時間分解能、高動的範囲、および最小の動きぼけなどの利点を提供します。 背景と意義 今回の研究は、厦門大学のYabin Deng、Haojie Rua...

CLASH：補完学習とニューラルアーキテクチャ検索に基づく歩容認識フレームワーク 研究背景 歩容認識は、個人の歩行パターンを通じて身元を識別するバイオメトリクス技術である。この技術は、遠距離から個人の協力を必要とせずに行うことができるため、セキュリティチェック、ビデオ検索、身元識別などの分野で広く応用されている。しかし、人影の輪郭に基づく識別方法にはいくつかの問題がある。二値化されたスパースな境界表現は豊富な時空間情報を欠いており、輪郭の大部分のピクセルが歩容パターンに対して敏感ではない。このため、識別のロバスト性を維持しつつ、歩容パターンに対する感度を高めるために、本文ではニューラルアーキテクチャ検索に基づく補完学習（Complementary Learning with Neural A...

大脳皮質発話表現に基づくバイリンガル音声神経義肢 背景 神経義肢の発展の過程では、脳活動から言語をデコードする研究が単一言語のデコードに集中してきました。そのため、バイリンガルによる言語生成が異なる言語の独自または共有された皮質活動にどの程度依存するかはまだ不明です。本研究は、電皮質図（electrocorticography, ECoG）と深層学習および統計的自然言語モデルを組み合わせ、西スペイン語-英語バイリンガル患者の発話運動皮質活動を記録およびデコードし、二つの言語の文に変換します。この研究は、目標言語を手動で指定することなく発話デコードを実現するという実際の応用問題を解決することを目指しています。 言語失声症 (anarthria)、すなわち明瞭な発話能力の喪失は、脳卒中や筋萎縮性...

StrokeClassifier：人工知能ツールは電子健康記録に基づいて虚血性脳卒中を病因別に分類 プロジェクト背景および研究動機 脳卒中（特に急性虚血性脳卒中、AIS）の病因識別は二次予防において極めて重要ですが、その診断は非常に困難です。アメリカでは毎年約67.6万件の新たな虚血性脳卒中のケースが報告され、そのうち4分の1の患者は過去に脳卒中の経験があります。この病状は再発率が高く、時には死亡やさらなる障害を引き起こすこともあります。虚血性脳卒中の病因は、大動脈粥状硬化、心源性塞栓症、小血管病、その他の稀な原因など多岐にわたります。しかし、アメリカでは約20-30%の虚血性脳卒中患者が評価を受けてもなお病因が確定せず、隠源性脳卒中として分類されます。この部分の患者は再発脳卒中のリスクが特...

自己監督学習による手首加速度計データが明かす睡眠と死亡率の新たな関連性 現代社会において、睡眠は生命活動に欠かせない基本的な行為であり、その重要性は言うまでもありません。睡眠/覚醒状態や異なる睡眠段階を正確に測定および分類することは、睡眠障害の診断や消費者向けデバイスが提供する運動および心理的健康データの解釈において非常に重要です。しかし、現在のポリソムノグラフィー（Polysomnography, PSG）以外の睡眠分類技術は主にヒューリスティックな方法に依存しており、これらの方法は比較的小規模なサンプル集団で開発されるため、ある程度の限界があります。従って、本研究の目標は手首に装着する加速度計を用いて睡眠段階分類の正確性を確認し、睡眠時間と効率が死亡率とどのように関連しているかを調査する...

アルツハイマー病の臨床病理異質性とグリア細胞活性化パターン 学術背景 アルツハイマー病（Alzheimer Disease, AD）は高齢者の認知症の主な原因として、その病理的異質性が研究のホットスポットとされています。既存の研究では、アルツハイマー病の臨床症状が多様であり、健忘型と非健忘型の臨床症状が含まれ、これらは神経線維巻き付けの分布とグリア細胞の活性化に密接に関連していることが示されています。しかし、これらの異質性および病理メカニズムはまだ完全に解明されておらず、アルツハイマー病の分子および細胞生物学的メカニズムをさらに解析することは、臨床診断および治療の推進にとって極めて重要です。 研究背景と目的 今回の研究はMayo Clinic FloridaのNeuroscience Dep...

MRI による段階的焦点超音波両側視床下核切除術でパーキンソン病を治療 背景紹介 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は一般的な神経変性疾患で、震え、硬直、運動緩慢などの運動症状が主に現れる。伝統的な治療法として、薬物療法および外科手術があり、後者には深部脳刺激術（Deep Brain Stimulation, DBS）や放射周波外科手術も含まれ、これらも進化を続けている。しかし、片側のMRIガイド下での焦点超音波視床下核切開術（FUS-STN）は、非対称性のパーキンソン病患者の対側における運動特性を改善することが証明されているが、両側FUS-STNの実現可能性はまだ検討されていない。片側治療では全体的な症状の制御ができず、特に進行途中の未治療の側の身体に運動の悪...

人間3D線条体-黒質体神経様オルガノイドを構築してハンチントン病における中型棘状神経細胞の投射欠損をシミュレートする 背景紹介 ハンチントン病（HD）は、運動系の顕著な衰退を引き起こす神経変性疾患であり、主な特徴は線条体（striatum）から中脳黒質（substantia nigra，SN）への中型多棘神経細胞（medium spiny neurons，MSNs）の投射欠損です。しかし、ハンチントン病の病理生理学を研究する際の課題の一つは、これらの神経回路の欠陥をシミュレートできる効果的なヒトモデルが欠如していることです。ハンチントン病の原因はハンチントン遺伝子（huntingtin gene）の異常なCAGリピートの拡張によるものとされていますが、有効な治療法がまだ不足しているため、薬理...