学術ニュースレポート：軟骨における光伝播特性の研究 序論 軟骨は細胞と大量の基質から構成される複雑な生体組織で、主な成分はコラーゲン線維、プロテオグリカンと水であり、これらの成分は顕微鏡的構造において層状の組織区分を形成しています。この組織内での光の伝播は、その内在的な光学特性、例えば吸収係数（𝜇𝑎）、散乱係数（𝜇𝑠）、散乱異方性因子（𝑔）、および屈折率（𝑛）によって影響されます。これらの光学特性の変化は、組織の微細構造および病理状態に由来し、それらが光の伝播特性に与える影響を理解することで、組織の構造や生化学的特性を明らかにすることができます。そのため、軟骨における光の伝播特性の研究は、診断および治療において重要な意義を持っています。 背景 本論文はI. Kafian-Attari、E. ...

科学論文総合学術報道 現代医学において、呼吸調節は呼吸機能障害患者にとって非常に重要です。しかし、現在臨床で使用されている陽圧式呼吸器には長期間の依存や外傷などの問題があります。また、いわゆる「アイアン・ラング」などの体外補助機器は非侵襲的な代替手段を提供していますが、現存する人工駆動装置は未だに生体模倣の呼吸筋を実現できていません。これに基づき、本論文の著者は自然な呼吸をシミュレートするバイオニックソフトエクソスケルトンロボットを提案し、体外閉ループ呼吸調節を実現可能としています。 学術背景 呼吸器は臨床で広く使用されていますが、人口の高齢化や新型コロナウイルスのパンデミックに伴い、呼吸機能補助の需要が大幅に増加しています。現在の呼吸補助機器には陽圧式と陰圧式がありますが、それぞれに一定の...

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...

混合水凝胶-磁性驱動カプセルによる自動腸内微生物サンプリング 学術背景 腸内微生物群は大量かつ多様な微生物で構成されており、これらの微生物は人間の健康に重要な影響を与えます。たとえば、がん、糖尿病、および炎症性腸疾患（IBD）などです。現在、腸内微生物を研究する方法は主に糞便サンプリング、回腸造口術、または大腸内視鏡検査などが含まれます。しかし、これらの方法にはさまざまな問題があります。糞便サンプリングでは特定の腸区間の微生物群情報を提供できませんし、回腸造口術と大腸内視鏡検査は高度に侵襲的です。したがって、小腸内で目標サンプリングを行うための非侵襲的なツールが必要です。 近年、飲み込み可能なカプセルが解決策の一つとして浮上しています。これらのカプセルは目標サンプリングを行うと同時に、薬物デ...

時間歪曲技術に基づくT波ピークトゥエンド変動予測豚心筋梗塞モデルにおける心室細動 背景紹介 論文出典 突発性心臓性死亡（Sudden Cardiac Death, SCD）は世界中の死亡の主な原因であり、その主要な致病メカニズムの一つが心室細動（Ventricular Fibrillation, VF）であり、特に心筋梗塞後の環境下で顕著です。この背景の下、早期のVFリスク予測が特に重要です。心室再分極（Ventricular Repolarization, VR）の変化が心室不整脈の形成に関与することは、実験モデルや臨床研究で確認されています。T波ピークからT波終末間隔（T-peak-to-T-end interval, Tpe）は、VR離散度（VR Dispersion, VRD）の代替...

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...

経腟超音波および圧力測定に基づく妊娠期子宮頸部弾性の定量化手法 背景と動機 早産（37週妊娠期前分娩）は、新生児の病気や死亡の主要な原因です。早産による高リスクのため、多くの早産症状を持つ妊婦が入院治療を受けますが、最終的には半数以上の妊婦が満期で分娩します。現行の子宮頸部軟化予測方法（例えばBishopスコア）は、早産の予測に効果が限られているため、より正確な予測ツールの開発が求められています。 研究課題 現在、子宮頸部弾性イメージングの一般的な方法には、ひずみ弾性イメージングとせん断波弾性イメージングの2種類があります。しかし、ひずみ弾性イメージングは応力情報に欠けており、異なるイメージングセッション間の比較をサポートしません。せん断波弾性イメージングは、子宮頸部組織が高度に不均質な場合...

樹状細胞を標的としたウイルス様粒子としての強力なmRNAワクチンキャリア 序論 ワクチン開発の分野では、特にmRNAワクチンが近年顕著な成果を収めています。ModernaやPfizer/BioNTechのCOVID-19向けmRNAワクチンは成功例となり、mRNAワクチンの発展を大きく推進しました。しかし、現行のmRNAワクチンは特定の細胞タイプ、特に抗原提示において非常に重要な樹状細胞（DC）に特異的に作用することはできません。樹狀細胞は主要な抗原提示細胞であり、T細胞の免疫反応と抗体反応を効果的に開始することができますが、現行のmRNAワクチン、例えばLNP（脂質ナノ粒子）などはこれらの細胞に特異的にmRNAを伝達することができません。さらに、HIVやHSVのようなウイルス感染、さらには...

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...