千葉大学 · フロンティア医工学センター神経システム工学
研究活動

研究プロジェクト

非侵襲的ニューロモジュレーション、生体物理モデリング、刺激条件の最適化、実験神経生理学に取り組んでいます。

研究アプローチ

物理場から神経応答まで。

有限要素解析、神経活性化モデル、実験計測、データ駆動型手法を統合し、神経刺激の精度・効率・安全性の向上を目指します。掲載内容には、論文で発表済みの研究と進行中の探索的研究が含まれます。

MRIと神経刺激最適化の概念図
個別化神経刺激の推定と最適化 ↗
マルチスケール神経モデルの概念図
マルチスケール解析による神経応答の評価 ↗
01 / 大脳皮質マッピング

TMSとAIによる運動野マッピング

経頭蓋磁気刺激(TMS)、個人別電界モデリング、入出力曲線、運動誘発電位(MEP)、深層学習を組み合わせ、運動野の応答を理解・予測します。マッピングの再現性やコイル方向の影響も定量的に評価しています。

TMS / rTMSMEP深層学習
02 / 脳深部・皮質電気刺激

時間干渉刺激とtES / tACS

個人別および集団頭部モデルを用いて、脳深部領域を対象とした多電極配置を最適化するとともに、tDCS・tACSによる皮質刺激も検討します。標的への集中性、導電率の異方性、解剖学的差異、痛みの調節、神経振動、MRI依存を低減した個別化手法などを含みます。

tTIStDCS / tACS電極配置最適化
03 / 脊髄刺激・超音波

経皮干渉脊髄刺激と集束超音波

表層組織への曝露を抑えつつ脊髄標的への相対的な電界を高める刺激条件を設計するとともに、頭蓋内・脊椎領域における集束超音波の伝搬、到達、温度変化をモデル化します。リードフィールド解析、多目的最適化、安全性を考慮したシミュレーションが中心です。

tISCStsFUS電界・温度解析
04 / 末梢神経

末梢神経の活性化・伝導調節

末梢の運動・感覚神経に対する刺激を、実験と計算の両面から研究しています。kHz帯の干渉電流、パルスのタイミング、刺激選択性、神経伝導ブロックの探索的検討などを含みます。

EMG / CMAPkHz帯電流マルチスケールモデル
05 / 個別化

個人別モデリング・MRI・AI

MRI・拡散画像に基づく解剖学的に詳細な電磁界・神経モデルを構築します。組織の電磁気特性の再構成やデータ駆動型予測も検討し、刺激の個別化に役立つシミュレーションを目指します。

FEMMRI / DTIAIによる推定
06 / 臨床応用への橋渡し

リハビリテーション・外科領域への神経技術

術中運動誘発電位の解析やシミュレーションに基づく神経刺激など、臨床・リハビリテーション領域での応用を共同研究で検討しています。各研究はそれぞれ異なる検証段階にあります。

リハビリテーション術中MEP臨床共同研究
研究手法・設備

研究手法とリソース

マルチスケール神経工学を支える計算・実験環境を整備しています。

モデリング・数値解析

  • Sim4Life・COMSOL Multiphysics
  • SimNIBS・MRIに基づく詳細な頭部モデル
  • 有限要素法による電界・音響解析
  • 神経活性化モデリング
  • MATLAB・Python・機械学習を用いた解析

計測・実験

  • 経頭蓋磁気刺激・電気刺激
  • ニューロナビゲーション・刺激計画
  • 表面筋電図・運動誘発電位・神経伝導
  • 脳波・電気生理学的計測
  • 高性能計算ワークステーション

掲載研究には、発表済み・共同研究中・進行中の課題が含まれます。研究内容の紹介は臨床的有効性を保証するものではありません。