Adaptive shape control for microswimmer navigation in turbulence
この論文は、強化学習を用いて乱流環境下で変形する微小泳動体の形状を能動的に制御する戦略を確立し、固定形状や短時間最適化手法を上回る移動性能を達成するとともに、そのメカニズムを解釈可能な最小モデルとして定式化したことを報告しています。
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55 件の論文
An asymptotic model of Poisson--Nernst--Planck--Stokes systems in narrow channels
狭いチャネルにおけるポアソン・ネルンスト・プランク・ストークス方程式の系統的な漸近モデルを導出することで、従来の近似を超えた有効範囲を持ち、有限サイズ効果や溶媒和効果を考慮したイオン輸送の多様な流体制御や選択性の向上を説明し、タンパク質チャネルのケーススタディを通じてその予測能力を実証した。
Embodied intelligence solves the centipede's dilemma
この論文は、ヤスデが歩行速度に応じて能動的に体幹の剛性を調整することで、脚の接地と体幹の曲率の位相遅れを抑制し、高速かつ効率的な移動を実現していることを示す動的モデルを提示し、複雑な制御が神経計算だけでなく身体特性に由来して現れることを明らかにしています。
Hydrodynamic origins of symmetric swimming strategies
この論文は、粘性流体中の効率的な遊泳において、対称的な泳ぎ方が単なる生物学的制約ではなく、非対称な泳ぎ方よりも効率的であり、対称と反対称の泳ぎ方が動的に同等であるという物理的な最適性原理によって説明されることを示しています。
The growth and development of living organisms from the thermodynamic point of view
この論文は、プリゴジンの開放系熱力学の枠組みを用いて生物の個体発生を記述する法則を導き出し、酵母から鳥類に至る進化の過程で生物の比エントロピーが減少することを理論的・実験的に示しています。
Discovering a low-dimensional temperature control architecture across animals
この論文は、部分的に観測されたデータのみを用いたモデル選択と力学系理論を適用することで、冬眠中のホッキョクジリスの体温変動を説明する低次元の制御メカニズムを特定し、そのモデルに環境情報を組み込むことで鳥類やクマなど多様な動物種の体温調節も説明できることを示し、種を超えた体温制御の共通原理を提唱しています。
Surfing on metachronal waves: ciliary transport by inertial coasting
本研究は、慣性力が支配的な環境において、生物学的および人工的な繊毛が生成するメタクロナル波上を粒子が慣性で「乗り継ぐ」ことで、ストークス流れでは不可能な効率的な輸送と混合が実現されることを、理論・シミュレーション・実験（アトウッド機械による「パフレット」の生成と PIV 計測）を通じて実証したものである。
BInD: Bond and Interaction-generating Diffusion Model for Multi-objective Structure-based Drug Design
BInD は、拡散モデルと知識ベースのガイダンスを活用して分子とそのタンパク質との相互作用を共生成し、標的特異的な相互作用、分子特性、局所幾何学といった多目的をバランスよく達成する構造ベース創薬手法として提案され、最先端の手法と同等以上の性能を示すとともに、NCI 駆動の分子設計・最適化を通じて結合親和性や特異性の向上を実現するものである。
Dynamics of individual active elastic filaments with chiral self-propulsion
この論文は、接線に対して一定の角度で推進力を加えるキラルな活性力を受ける過減衰弾性フィラメントの動力学を解析し、その形状がコモービング座標系において複数の定常解を持つ動的な多安定性を示すことを理論的に導き、線形安定性解析と数値シミュレーションによって検証したものである。
Cell-Cell Adhesion as a Double-Edged Sword in Tissue Fluidity
本研究は、拡張された頂点モデルを用いて、細胞接着のエネルギー的（速度非依存）成分が組織の流動性を促進し、散逸的（速度依存）成分が流動性を抑制する相反する役割を明らかにし、上皮単層における流動性と剛性のバランスを支配するメカニズムを解明した。
Programmable ultrasonic fields enhance intracellular delivery in cell clusters
この論文は、細胞膜を可逆的に透過化して細胞クラスター内への生体分子の効率的な送達を可能にする、化学キャリアや造影剤を必要としない新しいマイクロ流体技術「PAST（プログラマブル音波定在波形質導入法）」を開発し、その高い細胞生存率と生体適合性を実証したことを報告しています。
Shape-Independent Fluidization in Epithelial Cell Monolayers
上皮細胞単層において、細胞接着の低下が細胞形状の変化を伴わずに流動性を誘発することを発見し、接着の熱力学的役割と力学的な粘性抵抗の両方を考慮した新たな理論モデルを提案することで、従来の幾何学的形状に基づく流動性パラダイムを補完しました。
Laws of mutual spiral wave interaction in excitable media
この論文は、心臓の細動や脳皮質の認知処理などに見られる励起媒質中の回転スパイラル波の相互作用を記述する「ニュートンの万有引力に相当する法則」を提唱し、スパイラル波のドリフト速度が境界積分で定義される「力」に比例し、その「質量」が時間とともに変化する一方、作用・反作用の法則は成り立たないことを明らかにしています。
Network-based drug repurposing for MYH9-related nephritis
本論文は、ネットワーク理論と多記述子フレームワークを用いて MYH9 関連腎炎向け化合物ライブラリを分析し、化学空間の非ランダムな組織構造を統計的に検証するとともに、複数の記述子間で一貫して安定した化合物群を特定するための体系的な戦略を提示しています。
From Displacement to Angle: Diamond-Based 3D Rotation Sensing for High-Precision Cellular Force Measurement
この論文は、蛍光ナノダイヤモンドと光検出磁気共鳴（ODMR）およびレーザー偏光変調（LPM）を組み合わせることで、従来の変位追跡法の限界を克服し、微小ピラーの 3 次元回転角を直接測定して細胞の牽引力を高精度に計測する新たな手法を提案しています。
Density of States Weighted Decoherence Probe Formalism for Charge Transport in DNA
この論文は、DNA などのナノ分子系における電荷輸送をより物理的に正確に記述するため、散乱率を局所状態密度に比例させることで、エネルギーギャップ内の非物理的な状態密度の過度な広がりを抑制し、不要なエネルギー準位を回避する「状態密度重み付き脱コヒーレンスプローブ形式」を提案し、その有効性を示したものである。
Pattern stability in reaction-diffusion systems depends on path entropy
この論文は、非平衡反応拡散系におけるメタ安定な空間パターンの安定性が、熱力学的要因ではなく、有限粒子数における経路エントロピーによって決定されることを、新しい非平衡インスタントン枠組みを用いて示したものである。
Biology and Physics
この論文は、生物を物理学の特殊な事例ではなくサブ分野として位置づけ、非生命物質には見られない細胞内の非単位的な組織や生体分子凝縮体などの特徴を備えた「生きている物質」の科学として生物物理学を再定義し、エンゲルスやネルラートらの哲学的基盤に立ち、情報主義や階層的還元論に対抗する視点を提示しています。
Scaling Laws and Paradoxical Metastable States in Nanofilament Entropic Separation
本論文は、排除体積半径とテザー長の比という単一の無次元パラメータによってナノフィラメント束が反発するか、直感に反して引力で束縛されるか（メタ安定状態）が決まることを示す厳密な解析理論とスケーリング則を確立し、ブラウン動力学シミュレーションによってこのパラドックス的な現象を実証したものである。
Size-Dependent Fluorescence Kinetics Reveal Contributions of Intrinsic Quenching and Singlet-Triplet Annihilation during LHCII Aggregation
本論文は、蛍光相関分光法と時間分解蛍光測定を組み合わせることで、LHCII の凝集過程において、凝集体サイズに依存した固有の消光と、中程度の励起強度で支配的となる一重項 - 三重項消滅（STA）を定量的に分離し、凝集状態における蛍光強度低下のメカニズムを明確化したことを報告しています。