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...
運動制御戦略の調整とタスク要求への適応 学術的背景 運動制御は神経科学や運動科学の中核的な研究分野であり、特に人間がどのように複雑な動作を計画し実行するかを理解する上で重要です。運動計画には、目標選択、タスク要求の適用、動作選択、および運動パラメータの設定など、複数のプロセスが関与しています。従来の見方では、運動計画と実行は比較的独立したプロセスであり、運動計画の完了には一定の時間が必要で、運動実行は計画が完了した後に開始されると考えられていました。しかし、近年の研究では、運動計画の一部が運動実行中に調整される可能性が示されており、この伝統的な二分法の見方に挑戦しています。 本研究は、運動制御戦略（control policy）がタスク要求に応じてどのように調整されるか、特に運動計画と実行の...
筋伸長と電気神経刺激がトルク生成に及ぼす影響 学術的背景 リハビリテーションやトレーニングプログラムにおいて、神経筋電気刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation, NMES）は骨格筋機能を強化する効果的な方法です。しかし、従来の高強度NMESは高いトルクを生み出す一方で、明らかな不快感を伴うことがあります。近年、広パルス低強度のNMES（Wide-Pulse NMES）が代替案として注目されており、低強度刺激で高いトルクを発生させることができ、不快感も少ないとされています。しかし、特に異なる周波数や筋伸長の振幅下でのNMESのトルク出力をさらに最適化する方法については、まだ研究の余地があります。 本研究は、広パルスNMESと異なる振幅の筋伸長を組み合わせ...
『Neuromolecular Medicine』誌2024年第26巻31号にRicardo Augusto Leoni de Sousa氏らの研究チームによる科学論文が掲載されました。論文のタイトルは『Physical exercise inhibits cognitive impairment and memory loss in aged mice, and enhances pre- and post-synaptic proteins in the hippocampus of young and aged mice』です。この研究は、身体運動、特に水泳が若齢および高齢マウスの脳と行動に与える影響を評価することを目的としています。このニュース記事では、この研究の背景、研究方法、実験...
カスタムパッシブダイナミック足首装具は脳卒中後の歩行効率と速度を改善する 背景紹介 脳卒中は長期的な障害を引き起こす主要な原因の一つであり、毎年アメリカでは79.5万人以上が脳卒中の影響を受けています。脳卒中後の一般的な問題の一つに患側の足底屈筋の筋力低下（plantar flexor weakness）があり、これにより足の中間期から終末期の前向き脚回転制御能力や推進期の前方推進能力が影響されます。足底屈筋の機能障害は、立位中期の過度な足首背屈（excessive ankle dorsiflexion）や持続的な膝関節過伸展（hyperextension）を引き起こし、その結果、歩行速度の低下、歩幅の非対称性、歩行代謝コストの増加を招きます。これらの問題は脳卒中サバイバーの機動性や日常活動...
新しい自動歩行イベント検出方法：健康な被験者と中等度から重度の障害患者の慣性計測ユニット分析 Cyril Voisard, Nicolas de L’Escalopier, Damien Ricard, Laurent Oudre. Neuroengineering and Rehabilitation 雑誌 (2024) 21:104 https://doi.org/10.1186/s12984-024-01405-x 研究背景 歩行分析は、医学において様々な疾患患者の健康状態や病状進行を評価するための重要なツールです。慣性計測ユニット（IMUs）は、そのコンパクトなサイズ、低コスト、および統合の容易さから、臨床歩行分析で広く発展しています。しかし、既存の自動歩行イベント（GE）検出方法は...
両手の連携と脊髓神経の調整：経皮的脊髓刺激が両手動作の神経基盤にどう影響を与えるか 背景：人間は複雑な方法で両腕を使用し、しばしば両手の連携が求められる。神経系の疾患は、人間の運動システムの顕著な特徴を制限してしまう。神経調節技術がどのように両手の連携の神経機構を変えるかを理解することは、効果的なリハビリ介入を設計するための重要なステップである。非侵襲的な脊髓の活性化である経皮的脊髓刺激(TSCS)は、脊髓損傷後の運動機能回復を促進した。多くの研究が、これらの効果の基礎となる神経機構を様々な電気生理学的ツールで捉えようとしているが、特に両手の動作中における皮層リズムに対するTSCSの影響は、脳波(EEG)の記録を通じてはっきりとはわからない。 研究者は、神経系が健全な12名の参加者を対象に、...
パーキンソン病患者の歩行評価におけるウェアラブル生体フィードバック装置の応用：症例シリーズ研究 研究背景 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）患者はしばしば異常な歩行パターンを示し、これは彼らの自立性と生活の質に重大な影響を及ぼします。歩行の異常は主に歩幅の縮小、歩数の増加、支持相と離地時の地面反力の低下によって表れます。これらの歩行問題は患者の転倒リスクを大幅に増加させ、また彼らの自立性と生活の質を低下させます。 パーキンソン病患者の歩行問題を改善するために、近年ウェアラブル生体フィードバック技術が重要な研究方向となってきました。ウェアラブル生体フィードバック装置は歩行活動中にリアルタイムで歩行特性を抽出し、特定の歩行イベントに基づいて個別化されたフィードバック...
血流制限トレーニングが筋力増強と精密な力制御に与える差異的影響研究 研究背景 血流制限（Blood Flow Restriction, BFR）トレーニングは、近年注目されている新興の筋力強化方法であり、研究者や臨床医学の関心を集めています。低負荷抵抗運動を用いたBFRトレーニングでは、四肢の近位部の動脈血流と静脈還流を制限することで、筋力と持久力を向上させます。従来の抵抗トレーニングと比較して、BFRトレーニングは細胞膨張と代謝ストレス（乳酸や活性酸素種の生成を含む）を通じて機械的張力を増強し、このメカニズムは筋肉肥大とタンパク質合成の促進に寄与します。しかし、血流制限強度トレーニングにおいて高負荷と低負荷のプロトコルの違いは明確ではありません。本研究は、異なる負荷を用いた血流制限強度トレ...