虚血性脳卒中後のマクロファージにおけるアルギナーゼ-1の有害な影響 学術的背景 虚血性脳卒中（ischemic stroke）は、世界的に見ても長期的な障害の主な原因の一つです。アルギナーゼ-1（arginase-1, Arg1）は一般的に抗炎症反応や組織修復と関連していますが、その脳卒中後の回復における具体的な役割はまだ明らかではありません。Arg1は主にマクロファージにおいて発現し、特に炎症環境下では、L-アルギニン代謝を調節することによって炎症微小環境に影響を与えると考えられています。しかし、Arg1が脳卒中後に果たす機能的影響についてはまだ十分に研究されていません。本研究は、Arg1が脳卒中後の回復にどのように影響するか、特に浸潤マクロファージでの発現が炎症微小環境や機能回復にどのよ...

Notch、ERK、およびSHHシグナル伝達経路が皮質グリア細胞と嗅球介在ニューロンの運命決定に果たす役割 学術的背景 皮質発生の過程では、神経発生（neurogenesis）とグリア発生（gliogenesis）は密接に関連する2つの段階です。神経発生は主にニューロンを生成し、一方でグリア発生はアストロサイト（astrocytes）やオリゴデンドロサイト（oligodendrocytes）といったグリア細胞を生成します。ヒトの大脳皮質において、グリア細胞の数はニューロンの3倍に達し、グリア細胞が脳機能において重要な役割を果たしていることを示しています。しかし、神経発生からグリア発生への移行メカニズムや、グリア細胞の運命決定を制御するメカニズムについてはまだ完全には解明されていません。これま...

PTDP-43レベルとC9orf72 ALS/FTD患者の前頭前皮質における細胞特異的分子変化との相関 背景紹介 筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）と前頭側頭型認知症（Frontotemporal Dementia, FTD）は、中枢神経系（CNS）における特定の神経細胞集団の喪失を特徴とする進行性神経変性疾患です。これらの疾患は症状が異なるものの、特にC9orf72遺伝子のG4C2六ヌクレオチド反復拡大変異という共通の遺伝的および神経病理学的特徴を持ち、これがALSとFTDの最も一般的な遺伝的原因と考えられています。 ALSは主に運動ニューロンの変性により筋力低下や呼吸不全を引き起こしますが、FTDは前頭葉と側頭葉皮質の変性によって認...

pth根圧縮遅延和積分ビームフォーミングのパッシブキャビテーションイメージングへの応用に関する研究 学術的背景 パッシブキャビテーションイメージング（Passive Cavitation Imaging, PCI）は、超音波治療中の気泡活動を監視する技術であり、薬物送達や組織破壊（例：ヒストトリプシー、Histotripsy）などの治療シーンで広く使用されています。しかし、既存のPCI技術には、特に遅延和積分（Delay, Sum and Integrate, DSI）ビームフォーミングアルゴリズムを使用した場合、軸方向解像度が低いことやサイドローブアーチファクトが顕著であるといった問題があります。PCIの性能を向上させるために、研究者たちは計算複雑性を大幅に増加させることなく画像品質を改善...

組織の電気穿孔モデリングに関する研究 背景紹介 電気穿孔（Electroporation）は、細胞膜が短時間の電気パルスにさらされた際に発生する現象であり、細胞膜のイオンや大分子に対する透過性を増加させます。電気パルスが細胞膜に与える影響に基づき、電気穿孔は可逆的電気穿孔（Reversible Electroporation, RE）と不可逆的電気穿孔（Irreversible Electroporation, IRE）に分類されます。IREは非熱的組織アブレーション技術であり、高電圧パルスを電極を通じて印加することで細胞死を誘導し、腫瘍治療に広く応用されています。しかし、従来のIREシミュレーションモデルでは、パルス間の電場方向の変化やIRE領域での電気伝導率の増加がアブレーション効果に与...

軽量3.0 T液体ヘリウム不要MRIシステムの設計と試験 学術的背景 磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging, MRI）は、非侵襲的で放射線を使用しないイメージング技術として、医学診断や科学研究に広く応用されています。特に、小動物研究や材料分析分野では、高磁場MRIシステムがより高い空間分解能と豊富な組織コントラストを提供し、研究者に正確なイメージングデータを提供します。しかし、従来の3.0 T MRIシステムは液体ヘリウム冷却超伝導マグネットに依存しており、コストが高く、さらに液体ヘリウムの消費とメンテナンスが大きな経済的負担と環境影響をもたらしています。また、従来のMRIシステムは体積が大きく、設置や運転には広いスペースが必要であり、これが研究所や小型...

超音波バックスキャッタ技術の腱の定量的特性評価への応用 学術的背景 腱病（tendinopathy）は、一般的な筋骨格系疾患であり、腱の微細構造、組成、および細胞組織が変化し、痛みや機能低下を引き起こす特徴があります。腱病は通常、過使用によって引き起こされ、血管増生、炎症、コラーゲン繊維の乱れなど、さまざまな病理的変化を伴う可能性があります。腱病の早期診断は非常に重要ですが、現在の診断方法は主に医師の経験に依存しており、定量的で客観的な評価手段が欠けています。超音波画像技術はすでに腱病の診断に応用されていますが、これも医師の主観的な判断に依存しており、定量データを提供することはできません。したがって、腱病の早期診断と治療において、非侵襲的で定量的な診断方法の開発が重要です。 超音波バックスキ...

スマートフォンビデオキャプチャ技術を用いた脳卒中患者の骨盤と下肢の協調性分析に関する研究 学術的背景 脳卒中（stroke）は、世界中で発症率、障害率、死亡率が最も高い疾患の一つであり、毎年1500万人の新規患者が発生しています。そのうち20％から30％の患者が片麻痺歩行（hemiplegic gait）に至り、これは脳卒中後の最も深刻な機能障害の一つです。片麻痺歩行は、患者の歩行能力に影響を与えるだけでなく、転倒リスクも増加させ、生活の質を著しく損ないます。従来の歩行分析では、通常、下肢の時空間パラメータ（spatiotemporal parameters）や関節運動学（joint kinematics）に焦点が当てられますが、これらの離散的なパラメータは、脳卒中患者の歩行異常のメカニズム...

マイクロ波誘導熱音響イメージングにおける受動的ビームフォーミングメタサーフェスに関する研究 学術的背景 マイクロ波誘導熱音響イメージング（Microwave-Induced Thermoacoustic Imaging, MTAI）は、マイクロ波と超音波イメージングの利点を組み合わせた新しい医療イメージング技術です。この技術では、マイクロ波パルスが生体組織に照射されると、組織は電磁エネルギーを吸収して熱膨張を起こし、これにより超音波（すなわち熱音響信号）が生成されます。これらの信号は組織内部の形態および機能情報を含んでいます。MTAIは非侵襲性で高解像度、深部浸透性、高コントラストといった利点があり、そのため乳がんスクリーニング、脳画像、関節画像などの分野で広く応用されています。しかし、イメ...

オンライン表面筋電図信号分解の二重ソース検証に関する研究 学術的背景 表面筋電図（Surface Electromyogram, SEMG）は筋肉活動を表す重要な指標であり、運動リハビリテーション、ロボット制御、ヒューマンマシンインタフェースなどの分野で広く応用されています。しかし、SEMG信号は低SN比、高い類似性、波形の重なりが顕著なため、分解が困難です。近年、電子技術とセンシング技術の進歩により、高密度表面筋電図（High-Density SEMG, HD SEMG）の収集が可能となり、盲源分離技術（Blind Source Separation, BSS）として知られる手法、例えば畳み込みカーネル補償（Convolution Kernel Compensation, CKC）や漸進型...