研究背景 救援任務において、捜索救助の効率を向上させる新しい解決策として、電子バックパックと昆虫を組み合わせたサイボーグ昆虫（cyborg insects）の利用が注目されています。これらの昆虫は、生物と電子技術の長所を結合し、通信、感知、制御のための追加電子バックパックが装着されています。しかし、追加装置は昆虫のバランスに影響を与え、特に自らを直立させる（self-righting）動作に影響します。昆虫が任務中に落下や事故に遭遇した場合、元の機械装置が原因で転倒し自由に動けなくなる可能性があります。この課題に対処するため、本研究では、ナナホシテントウの自らを直立させる動作を模倣したバイオニック3Dプリント人工肢を導入し、サイボーグ昆虫の複雑かつ予測不可能な条件下での柔軟性を向上させること...

修整螺旋体：一种具高精度，大工作空间和顺应性相互作用的软结构 背景介绍 近年、バイオインスパイアードによって、多くの研究者が伝統的な硬いロボットのパラダイムを離れ、順応性のある材料と構造を含むデザインに移行しています。象の鼻はこの柔軟なロボットのビジョンの典型的な例で、制御力と作業空間において比類のない能力を持ち、その順応性により多目的なツールとして使われます。しかし、これまでの最も優れた軟体ロボットでも、この自然界の性能に完全には匹敵していません、特に1メートル以上の規模のシステムにおいて。 この限界に対処するために、本研究では構築材料（アーキテクチャードストラクチャー）を利用する解決策を提唱します。これらの構造は材料の特性ではなく、幾何学的形状を通じてその物理特性を調整し、内部のマイクロ...

机器学習と組合せ化学を利用してmRNA送達のための可イオン化脂質の発見を加速する 研究背景 メッセンジャーRNA（mRNA）治療の潜在能力を最大限に引き出すためには、脂質ナノ粒子（LNPs）のツールキットを拡張することが重要です。しかし、LNPs開発の主要なボトルネックは、新しい可イオン化脂質を識別することである。既存の研究では、LNPsが特定の組織または細胞にmRNAを送達するのに顕著な効果を示していることが明らかにされています。クラシックなLNPsの処方は通常、イオン化脂質、コレステロール、補助脂質、及びポリエチレングリコール化脂質（PEG脂質）から構成されており、特にイオン化脂質はmRNAの積載及びエンドソームからの逃避において重要な役割を果たしている。 近年、LNPsは臨床応用の分野...

液晶ウイルスにおけるキラリティー伝達の研究 キラリティー（chirality）は自然界に広く存在する現象であり、生物学、化学、物理学、材料科学など多くの分野で重要な影響を与えています。しかし、ナノスケールの構成要素からマクロな螺旋構造へのキラリティー伝達のメカニズムは依然として未解明のままです。本研究では、細長いウイルスがキラリティー液晶相において自己組織化する過程を調査し、キラリティー伝達の鍵となるメカニズムを明らかにしました。著者は、電荷表面モードとウイルスの主鎖の螺旋変形がどのように相互作用し、ウイルス液晶相の螺旋構造を形成するのかを詳細に探求しました。 研究背景 液晶相におけるキラリティー伝達は、多くの分野で重要です。例えば、不対称炭素原子を持つキラル分子から有序螺旋超構造やキラルブ...

脳表面ニューロン活動を可視化する脳波マイクロディスプレイ 背景紹介 現在の脳外科手術における機能的マッピングは主に神経外科医と電気生理学者の間の言語的なやり取りに依存しています。これらのプロセスは時間がかかり、分解能が限られています。さらに、脳活動を測定するための電極グリッドの分解能は低く、脳表面にしっかりと密着させることは難しいです。手術中にリアルタイムで脳表面のニューロン活動をより効果的に監視および表示するために、本研究では2048個の窒化ガリウム（GaN）発光ダイオード（LED）を搭載した脳内電気生理学マイクロディスプレイ（iEEG microdisplay）を提案および開発しました。 研究概要 本論文はYoungbin Tchoeらによって書かれ、カリフォルニア大学サンディエゴ校の電...

脳血管疾患分野の新たな突破口：小型光学コヒーレンス断層撮影（OCT）プローブの臨床応用 学術背景と研究動機 近年、脳血管疾患（脳動脈瘤、虚血性脳卒中、動脈解離、頭蓋内動脈粥様硬化症（intracranial atherosclerotic disease, ICAD））の介入治療が主流となってきました。しかし、現在の画像技術には空間分解能とコントラストに限界があり、正確な診断と治療のモニタリングが困難です。デジタルサブトラクション血管撮影（digital subtraction angiography, DSA）、コンピューター断層撮影（computed tomography, CT）、磁気共鳴画像（magnetic resonance imaging, MRI）などの一般的な画像手段では、...

閉環光遺伝学神経制御による高忠実度抗疲労筋肉制御 背景紹介 骨格筋は動物や人間のほぼすべての運動を行う生物的な実行装置です。しかし、多くの神経系の条件において、中枢神経系と神経筋構成要素の間の通信経路が切断され、麻痺などの運動障害が生じます。神経義肢（NP）は、人工刺激により精密な命令を伝達することで失われた神経入力を代替し、筋肉の機能を回復させることができます。しかし、既存の機能的電気刺激（FES）は、その非生理的な筋肉ユニットの募集メカニズムにより正確な筋肉力の調節が難しく、迅速な疲労を示します。これが研究者をして、新しい刺激方法を探すよう促し、信頼性のある長時間の漸進的筋肉調節を提供する方法を模索しています。 近年、機能的光遺伝刺激（FOS）は光を用いて神経細胞を遺伝修飾する技術として...

同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに 文章概要 この「同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに」という科学報告は、「Neuron」誌（112巻、1694–1709ページ）に発表されました。著者はJason Manley、Sihao Lu、Kevin Barber、Jeffrey Demas、Hyewon Kim、David Meyer、Francisca Martínez Traub、そしてAlipasha Vaziriです。記事の発表日は2024年5月15日で、Rockefeller UniversityとThe Kavli Neural Systems Inst...

磁性粒子イメージングに基づく低侵襲イメージングとセンシング方法及び埋め込み式電子回路の応用 学術背景 現代医学において、低侵襲で生体適合性のある埋め込み式生体電子回路は、体内の生理過程を長期に亘って監視するために広く使用されています。しかし、これらのデバイスに関して、体内でのイメージングとセンサー情報を同時に取得する方法は依然として稀少で高コストです。磁性粒子イメージング（Magnetic Particle Imaging、MPI）は、そのゼロ背景信号、高コントラスト、高感度、定量的イメージング能力により、この問題を解決するための理想的な選択肢とされています。組織深度を増しても吸収されない磁信号と異なり、MPIは放射線量を伴わず、安全で効果的なイメージング手段を提供します。 論文の出典 この...

半监督超声视频中甲状腺结节检测的研究报告 研究背景 甲状腺结节は一般的な甲状腺疾患であり、甲状腺結節の早期スクリーニングと診断は通常、超音波検査に依存しています。超音波検査は、甲状腺結節、乳がん、動脈プラークなど、さまざまな疾患を検出するための一般的な非侵襲的検査方法です。しかし、甲状腺結節は超音波画像において解像度が低く、病変の形態が不規則かつ複雑であるため、超音波検査は高度に放射線科医の経験に依存しており、誤診や見落としが発生しやすいです。特に発展途上地域や国ではこれが顕著です。したがって、コンピューター支援診断（Computer-Aided Diagnosis, CAD）に基づく自動化された正確な方法の開発が特に重要です。 近年、深層学習技術が超音波画像のコンピューター支援診断に導入さ...