前運動段階の脳波図がブレイン・コンピュータ・インターフェースの運動意図識別を支援する 背景と研究目的 ブレイン・コンピュータ・インターフェース（Brain-Computer Interface, BCI）は、神経信号を直接翻訳して人間の意図をデバイスに伝える技術で、幅広い応用の可能性があります[1]。BCIは日常生活、娯楽、通信、リハビリテーション、教育などの多くの分野で変革をもたらす可能性があります。しかし、現段階では、運動意図に基づくBCIにはいくつかの課題があり、特に前運動段階の脳波図（EEG）の特徴が明確でなく、注意力の影響を受けやすいため、運動BCIの性能向上が制約されています。 このような背景から、河北工業大学健康科学と生物医学工学学院、信頼性と知能化電気装置国家重点実験室、天津...
単回クロスフリーケンスデュアルフォーカスtACSによる若年健常者と脳卒中患者の視覚運動ネットワーク活動の調節に関する研究報告 学術背景と研究の意義 神経科学研究において、神経振動は脳領域内および脳領域間の通信を調整する上で重要な役割を果たしています。長距離の位相同期は領域間通信の基盤を提供し、認知要求に適応するための情報処理フローの調整にも重要な役割を果たします。例えば、α周波数帯（8-13 Hz）は視覚および触覚統合タスクのパフォーマンス向上と関連しており、高α周波数の同期は反応時間を短縮する可能性があることが示されています（Lobier、Palva & Palva、2018）。この現象は視覚システムにおいて特に顕著であり、α（8-13 Hz）およびɣ（>40 Hz）振動の動的結合、す...
高周波定常誘発視覚野を基盤とした視覚BCIインターフェイス 背景紹介 脳-コンピュータ・インターフェイス（Brain-Computer Interface；BCI）技術は、特定の脳活動信号をデコードすることで、ユーザーが機械を制御することを可能にします。侵襲性BCIは高品質な脳信号を捕捉する点で優れていますが、その応用は主に臨床環境に制限されています。一方、脳波（Electroencephalography; EEG）などの非侵襲的手法は、BCIの広範な応用により実現可能な手段を提供します。しかし、脳脊髄液や頭蓋骨の影響でEEG信号は伝播中に非常に微弱になり、頭蓋骨の多様性や異方性導電性がEEG信号の位置を特定するのを困難にします。 磁源イメージング（Magnetoencephalograp...
ヒト頸部迷走神経およびその心臓上枝神経繊維の特性、数量、空間分布 はじめに 現代医学において、迷走神経刺激療法（Vagus Nerve Stimulation, VNS）は、てんかん、肥満、うつ病、心臓疾患などの多くの病気の治療に広く用いられています。全体的な迷走神経刺激法はその有効性が証明されていますが、非選択的な全神経刺激は一連の副作用を引き起こしやすく、療法の効果を制限します。そのため、迷走神経の神経解剖学的構造を深く理解することは、より正確な選択的刺激方法を開発するために重要です。 本研究の目的は、ヒト頸部迷走神経の中段およびその心臓上枝の神経繊維を詳細に特性分析し、迷走神経刺激戦略の最適化に基礎データを提供し、患者に対する副作用を減少させることにあります。この研究は基礎解剖学の知識...
低出力無熱経頭蓋集束超音波刺激によるヒトにおける本態性振戦発作の持続的減少 研究背景 本態性振戦（Essential Tremor, ET）は最も一般的な神経疾患の一つであり、主に両側上肢の動作性振戦が3年以上持続することが特徴です。薬物治療が効果的でない本態性振戦に対しては、深部脳刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）や切除術などの神経外科的治療手段が用いられます。しかし、DBSは侵襲性があり、空間的特異性も限定的であるため、より正確で副作用の少ない治療法の探求が急務となっています。 近年、経頭蓋超音波刺激（Transcranial Ultrasound Stimulation, TUS）は非侵襲的な脳刺激技術として、頭蓋骨の歪みを補正することで、ミリメートル単位の...
大脳皮質電気刺激が動作学習に与える強度依存性影響とドーパミンの関係 背景紹介 近年、非侵襲的脳刺激技術である経頭蓋直流電気刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)は、神経可塑性研究において広く利用されており、認知と行動の調節に使用されています。しかし、刺激プロトコルを最適化してその利点を最大化することは依然として大きな課題です。そのためには、刺激が大脳皮質機能および行動にどのように影響を与えるかを理解する必要があります。現在、tDCS強度と脳興奮性の関係には用量反応関係が存在するという証拠が増えているものの、行動との関係についてはまだ十分に解明されていません。また、この用量反応関係を駆動する可能性のある神経生化学的なメカニズムを探る研...
非侵入性迷走神経刺激における自発性クモ膜下出血への応用：ランダム化安全性および実現可能性研究報告 自発性クモ膜下出血（SAH）は通常、深刻な雷鳴のような頭痛を伴い、患者は「生涯で最もひどい頭痛」と表現することが多い。ほとんどの患者（90％）は集中治療室（ICU）での治療期間中に激しい頭痛が続き、3分の1以上の患者は脳損傷後も数年間にわたって頭痛が続き、生活の質に重大な影響を与える。現在、これらの患者に対する効果的な治療法やガイドラインは非常に少なく、鎮痛薬の効果に関するデータもほとんどない。効果的な疼痛管理方法が欠如しているため、臨床医はしばしばオピオイドに頼って痛みを軽減しようとするが、オピオイドの副作用と依存リスクはアメリカにおけるオピオイド乱用の主要な原因の一つとなっている。さらに、オ...
神経形態ハードウェアにおける脳に倣った計算原理を用いた学習逆運動学 背景と研究動機 現代のロボティクスの分野では、自律的な人工エージェントの低遅延神経形態処理システムを実現することに大きな可能性がある。しかし現在のハードウェアは変動性と低精度があり、そのためその安定性と信頼性を確保することが厳しい課題となっている。これらの課題に対処するため、研究者たちは脳にインスパイアされた計算原理（computational primitives）を利用しています。例えば、三重スパイクタイミング依存プラスティシティ（triplet spike-timing dependent plasticity）、基底核に基づく脱抑制メカニズムおよび協力競技ネットワークなどを運動制御に応用しています。 本研究では、混合...
小規模磁振動定位新方法の詳細およびそのロボット技術への応用 研究背景と動機 微小ロボットは特に低侵襲手術、ターゲット薬物送達、および体内センサーリングなど、医学分野において大きな可能性を示しています。最近では、無線駆動によるナノからミリメートルスケールのロボットを生物環境内で駆動・操作することに大きな進展がありました。しかし、これらの微小ロボットのリアルタイム位置特定、特に深層生体組織内での位置特定は依然として解決されるべき課題です。従来の医療画像技術（MRI、CT、PET）は空間分解能に優れていますが、更新頻度が低いか放射線の問題があるため、移動ロボットの継続的追跡には適していません。また、既存の静的な磁気定位方法は、一部の場面では五自由度（DOF）までの定位が可能ですが、磁気軸の回転対称...
バイオインスパイヤー人工触角法に基づく臨床胃腸疾患スクリーニング 研究背景 胃腸疾患は、下痢、胃腸道出血、吸収不良、栄養不良、さらには神経機能障害など、世界中で広範で複雑な症状を示しています。これらの疾患はその顕著な地域、年齢、および性別の差異のため、現代社会にとって重大な健康課題および社会経済的負担を構成しており、特に胃腸道がんは、世界のがん発病率および死亡率の3分の1を占めています。早期に胃腸疾患をスクリーニングし、タイムリーな介入を行うことは、死亡率を減少させ寿命を延ばす上で重要な意義を持ちます。 従来の胃腸疾患スクリーニング方法は主に内視鏡検査に依存しており、カメラを搭載した柔軟な内視鏡を使用して天然開口部から胃腸道を検査しています。しかし、内視鏡検査は病院で広く使用されているものの...