運動制御戦略の調整とタスク要求への適応 学術的背景 運動制御は神経科学や運動科学の中核的な研究分野であり、特に人間がどのように複雑な動作を計画し実行するかを理解する上で重要です。運動計画には、目標選択、タスク要求の適用、動作選択、および運動パラメータの設定など、複数のプロセスが関与しています。従来の見方では、運動計画と実行は比較的独立したプロセスであり、運動計画の完了には一定の時間が必要で、運動実行は計画が完了した後に開始されると考えられていました。しかし、近年の研究では、運動計画の一部が運動実行中に調整される可能性が示されており、この伝統的な二分法の見方に挑戦しています。 本研究は、運動制御戦略（control policy）がタスク要求に応じてどのように調整されるか、特に運動計画と実行の...

高密度表面筋電図を用いたM波の局在化と測定の改善 学術的背景 表面筋電図（surface electromyography, sEMG）は、筋機能の研究や義肢の制御に有用なツールです。しかし、近隣の筋肉からの信号干渉（cross talk）により、その有効性が制限されることがよくあります。特に前腕のような筋肉が密集した領域では、信号干渉の問題が顕著です。この問題を解決するため、研究者たちは高密度表面筋電図（high-density sEMG, HD-sEMG）技術を導入しました。この技術は空間分解能を向上させることで、目標筋肉のM波（筋活動電位）をよりよく分離することができます。本研究は、HD-sEMGがM波の局在化においてどのように機能するかを評価し、空間フィルターが信号干渉を減少させる効...

自動化体外モデルを用いた水頭症研究の応用 背景紹介 水頭症（Hydrocephalus）は、脳室内の脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）が過剰に蓄積することによって引き起こされる神経疾患であり、適切な治療が行われない場合、重篤な合併症や永続的な脳損傷を引き起こす可能性があります。統計によると、500人に1人の新生児が水頭症を患っています。過去60年間にわたり、水頭症治療の改善に向けた多くの努力がなされてきましたが、脳室シャント（shunt）の故障率は依然として高く、2年以内に50％、10年以内に85％のシャントが故障します。シャントの故障の主な原因はカテーテルの閉塞であり、患者は複数回の手術を必要とし、これが患者の苦痛を増大させるとともに、医療コストの増大をもたらして...

脳脊髄液の流動力学と薬物送達への応用研究 背景紹介 脳脊髄液（Cerebrospinal Fluid, CSF）は、人間の脊髄腔において重要な役割を果たし、溶解した栄養素や廃棄物を運搬します。その脈動性により、CSFの流れは心臓と呼吸の周期に影響を受けます。近年、中枢神経系（Central Nervous System, CNS）疾患の治療ニーズが高まる中、どのようにして鞘内（Intrathecal, IT）薬物送達を最適化するかが研究の焦点となっています。鞘内注射は、CSFの流体力学特性を利用して治療分子を直接中枢神経系に送達し、治療効果を向上させることができます。 しかし、既存の計算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）モデルの多くは個人または少数...

ゲノム医学におけるCRISPRガイド配列再注釈：EXORCISEアルゴリズムの応用と検証 学術的背景 CRISPR-Cas9技術は、その登場以来、特に遺伝子の必須性や化学-遺伝相互作用の研究において、遺伝子スクリーニング分野を劇的に変化させました。特定の遺伝子を標的とするガイドRNA（guide RNA, gRNA）の設計を通じて、CRISPR-Cas9システムは細胞内で正確な遺伝子ノックアウトを導入でき、遺伝子機能や疾患におけるその役割の理解を進める助けとなります。しかし、CRISPRライブラリーの設計は通常、参照ゲノムに基づいて行われますが、実際に研究対象となる細胞系（特にがん細胞系）はしばしばゲノム変異を持ちます。これにより、CRISPRガイド配列のミスマッチや偏りが生じ、実験結果の正...