ポリイミド繊維表面修飾による靭帯-骨癒合促進の研究 学術的背景 前十字靭帯（Anterior Cruciate Ligament, ACL）損傷は、世界的に見られるスポーツ傷害の一つであり、毎年約1/1250の人がACL再建手術を受ける必要があります。現在、ACL再建の主な方法には自家移植と他家移植がありますが、これらの方法には免疫拒絶やドナー部位の合併症などの問題があります。人工靭帯、特に非分解性のポリマー材料は、優れた機械的強度と術後の回復の速さなどの利点から、臨床的に重要な選択肢となっています。しかし、既存の人工靭帯材料であるポリエチレンテレフタレート（Polyethylene Terephthalate, PET）は骨再生における生物活性が不十分であり、線維性被膜の形成を引き起こし、...
研究報告：ケトン体の細胞生理学における役割：代謝、シグナル伝達および治療の進展 学術的背景 持久力運動において、炭水化物（Carbohydrate, CHO）の摂取は長年にわたり運動パフォーマンスを向上させるための重要な要素と考えられてきました。従来の見解では、高炭水化物低脂肪食（High-Carbohydrate Low-Fat Diet, HCLF）が筋肉や肝臓のグリコーゲン貯蔵量を増加させ、疲労の発生を遅らせるとされています。しかし、近年では極めて低炭水化物高脂肪食（Very-Low-Carbohydrate High-Fat Diet, LCHF）が注目を集めており、特に持久力アスリートの中でその利用が広がっています。LCHF食は脂肪酸化を増加させることでエネルギーを供給し、炭水化物...
スルフォラファンは筋収縮活動が誘発するミトコンドリア適応を模倣する 研究背景 ミトコンドリアは骨格筋の健康において中心的な役割を果たし、細胞のエネルギー工場として機能と品質が筋肉の健康状態に直接影響を与えます。運動は、ミトコンドリアの機能を強化するための有効な手段として広く知られており、ミトコンドリアの品質管理プロセス（例えば、ミトコンドリアの生物発生やダイナミクスなど）を活性化することで、ミトコンドリア機能を改善し、活性酸素（ROS, Reactive Oxygen Species）の蓄積を減少させます。しかし、現在のところ、運動が誘発するミトコンドリア適応変化を模倣できる薬物介入手段は限られています。このため、研究者たちは天然化合物によるミトコンドリア機能改善の可能性を探り始めました。 ...
研究背景と問題 現代社会において、体力活動（Physical Activity, PA）のパターンおよびその健康への影響は、公衆衛生と医学研究の重要な領域となっています。従来の研究は主に体力活動の総量と強度に焦点を当てていましたが、近年では体力活動の断片化（Physical Activity Fragmentation）に対する関心が高まっています。体力活動の断片化とは、活発な状態から座位状態への頻繁な移行を指し、この移行は個々の全体的な健康状態に影響を与える可能性があります。既存の研究では、体力活動の断片化が高齢者や非ヒスパニック白人における全原因死亡率と関連していることが示されていますが、これらの研究は特定の年齢層や人種グループに限定されており、追跡期間も短い傾向があります。 したがって...
視覚-慣性センサーに基づく上肢関節角度推定およびキャリブレーション方法の影響に関する研究 学術的背景 上肢の機能障害、特に脳卒中後の患者の上肢機能の低下は、日常生活に深刻な影響を及ぼします。リハビリテーションは上肢機能を回復するための重要な手段ですが、その効果は関節角度の正確な評価に依存しています。従来、光学マーカーに基づくモーションキャプチャシステム（optical motion capture, OMC）は関節角度推定の「ゴールドスタンダード」とされていますが、高価で持ち運びが不便なため、現実の臨床環境での普及が難しい状況です。近年、視覚-慣性計測ユニット（visual-inertial measurement units, VIMU）などの低コストセンサーが有望な代替手段として注目され...
動揺病のバイオマーカーとバイオセンサーの探究：診断の難題を解決するための革新的方向性 動揺病（Motion Sickness、MS）は、人間が一般的に経験する症候群で、交通機関や仮想現実（Virtual Reality、VR）による非自然な動きが引き金となる場合が多いです。その特徴には頭痛、吐き気、嘔吐、冷や汗、顔面蒼白などがあり、重篤な場合には脱水や電解質異常、さらには身体的および心理的な悪影響を引き起こすこともあります。しかし、信頼できる客観的な指標やリアルタイムの検出方法の欠如が原因で、動揺病の正確な診断は医療分野における難題となっています。これまでの研究で、いくつかの生理学的および生化学的な指標が動揺病の発生と関連している可能性が示されていますが、体系的な研究レビューや統一的な技術的...
触覚フィードバックゲインが平衡に及ぼす影響とその神経メカニズム研究 背景紹介 日常生活において、人体の平衡制御は視覚、前庭覚、および固有感覚を含む複数の感覚入力に依存しています。触覚フィードバック（haptic feedback）も平衡制御において重要な役割を果たしており、特に固定物体に接触している場合、触覚は身体の揺れ（postural sway）を著しく減少させることができます。しかし、触覚フィードバックのゲイン（gain）が平衡制御にどのように影響するか、および中枢神経系（CNS）がこれらのフィードバック信号をどのように処理するかは、まだ完全には解明されていない問題です。この問題を探るため、研究者たちは人工的に触覚フィードバックのゲインを調整し、平衡制御への影響を研究し、その背後にある...
経頭蓋磁気刺激のパルス間隔が上腕二頭筋の皮質脊髄興奮性に及ぼす影響 研究背景 経頭蓋磁気刺激（Transcranial Magnetic Stimulation, TMS）は、非侵襲的な神経科学研究技術であり、健康な個人や臨床患者の皮質脊髄興奮性を評価するために広く使用されています。TMSは、一次運動野に電磁パルスを加えることで、下行性皮質脊髄路を間接的に活性化し、標的筋肉に運動誘発電位（Motor Evoked Potential, MEP）を発生させます。MEPの振幅は、通常、皮質脊髄路の興奮状態を示す指標として解釈され、振幅が大きいほど興奮性が高いことを示します。 しかし、TMSの大きな欠点の一つは、MEPの変動性です。厳密に制御された条件下でも、数秒以内に誘発されたMEPの振幅が異な...
ナノテクノロジーがスポーツを革新する：より良い保護と強力なサポート 学術的背景 現代のスポーツ活動が発展するにつれて、アスリートのパフォーマンス、トレーニング方法、およびスポーツ用具のニーズも進化しています。従来のスポーツ用具やトレーニング方法では、現代の競技スポーツの高い要求を満たすことが難しくなっています。ナノテクノロジーは、材料科学における独特の利点を持つ先端技術として、スポーツ分野に徐々に応用されています。ナノ材料はナノスケールのサイズを持ち、それらに独特の物理的・化学的特性を与え、スポーツ用具の性能向上、アスリートの健康保護、およびトレーニングフィードバックの最適化において大きな可能性を秘めています。 本論文は、ナノテクノロジーがスポーツにおける広範な応用を探求し、ウェアラブルデバ...
立位バランス回復における多関節トルクの役割 学術的背景 立位バランスは、人間の日常生活において不可欠な能力であり、特に外部からの擾乱に直面した際に、いかに迅速に股関節、膝関節、足関節のトルクを協調させてバランスを維持するかは、運動制御と神経科学の重要な研究テーマです。従来の見解では、バランス回復は神経を介したフィードフォワード（feedforward）とフィードバック（feedback）メカニズムの協調作用に依存していると考えられています。フィードフォワードメカニズムは、筋肉の短範囲剛性（short-range stiffness）を通じて即時の機械的フィードバックを提供し、フィードバックメカニズムは感覚入力によって筋肉を活性化し、遅延した関節トルクを生成します。しかし、フィードフォワードと...