神経電極の慢性的な埋め込み過程におけるマウス神経機能接続の層依存的影響 はじめに この研究では、慢性的な埋め込み型微細電極がC57BL6野生型マウス脳内の神経機能接続に与える長期的影響を探る。埋め込まれた電極は神経信号の記録と電気刺激を行うことができ、脳-コンピュータインターフェイス（Brain-Computer Interface、以下BCI）システムに広く応用されている。例えば、運動制御や感覚知覚の回復などである。しかし、時間が経つにつれ、埋め込まれた電極による信号は徐々に劣化していく。この劣化は「異物反応」（Foreign-Body Response、以下FBR）によるものであると考えられている。しかし、FBRが具体的にどのように埋め込み周辺領域の神経回路機能とその安定性に影響を与える...
表面筋電図信号のトポロジー構造：リーマン多様体を利用した手のジェスチャーのデコード 本論文はHarshavardhana T. Gowda（カリフォルニア大学デービス校 電子・計算機工学科）とLee M. Miller（カリフォルニア大学デービス校 心理・脳科学センター、神経生理学・行動学科、耳鼻咽喉科－頭頸部外科）によって共同執筆されました。この論文は《Journal of Neural Engineering》に掲載されました。 研究背景 表面筋電図（sEMG）信号は、皮膚の表面にセンサーを設置して運動単位（MU）の活性化からの電気信号を非侵襲的に記録するものです。これらの信号は上肢のジェスチャーのデコードに応用されており、特に切断者のリハビリ、人工肢の強化、コンピュータジェスチャー制御...
周囲神経の幾何形状と局所解剖が磁気刺激時間定数に与える影響 背景紹介 高速切り替えの磁気共鳴画像法（MRI）の勾配場は人体内に十分な電場を発生させ、周囲神経刺激（Peripheral Nerve Stimulation, PNS）を引き起こし、画像化速度や分解能の向上を制限します。PNS閾値の強度-持続時間曲線は、周期波形の刺激閾値を特徴づけるために広く利用され、時間定数（Chronaxie）と基礎電圧（Rheobase）でパラメータ化されます。現在のMRI安全基準は、すべての神経の反応を特徴づける単一の時間定数値に依存しています。しかし、実験結果は周囲神経の時間定数値が1桁異なることを示しています。これは、さまざまな時間定数値とMRI安全モデルにおけるこの値の重要性が観察されていることから...
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...
インダクタンスリン光感知の閾値とメカニズム 背景紹介 電磁場（Magnetic Field、以下MF）が人間の身体に及ぼす影響は、常に科学研究のホットトピックです。極低周波磁場（Extremely Low-Frequency Magnetic Field、以下ELF-MF）は日常生活に広く存在し、その主な発生源は電力線（50/60 Hz）や家庭電化製品です。これらの磁場は体内で電場と電流を誘起し、脳機能を調整する可能性があります。特定の現象——電磁リン光（Magnetophosphene）は、磁場によって誘発される瞬間的な視覚感知であり、国際的な電磁場暴露ガイドラインの一つの基礎となっています。 電磁リン光現象は1896年にフランスの医師Jacques-Arsène d’Arsonvalによ...
パーキンソン病(Parkinson’s Disease、PD)の患者は一般的に歩行障害を経験し、これは彼らの生活の質に深刻な影響を与えます。以前の研究では、基底核のβ帯域(15-30Hz)の振動活動が歩行障害に関連している可能性がありますが、歩行プロセス中のこれらの振動活動の正確な動的情報はまだ明らかになっていません。さらに、既存の研究では、音声キューがPD患者の歩行運動学を改善することが分かっています。この音声キューの神経生理学的メカニズムをより良く理解すれば、適応型深部脳刺激(ADBS)技術を使って歩行障害を治療できる可能性があります。そこで、本研究では、歩行プロセス中の視床下核(subthalamic nucleus、STN)の振動活動の動的特性を描写し、音声キューが歩行を調節する神経...