ホルモン-ニューロペプチド経路による未成熟ショウジョウバエ雌の性受容行動の抑制に関する研究 学術的背景 性成熟は、幼年期から成年期への移行における重要な発達イベントであり、生理的および行動的な変化を伴います。ショウジョウバエ（Drosophila）では、雌が無性状態から性成熟に移行する過程はまだ完全には解明されていません。特に、このプロセスにおけるホルモンや神経調節因子の役割についての理解が不足しています。昆虫の発生において重要な役割を果たすことが知られているエクジステロイド（ecdysone）や幼若ホルモン（juvenile hormone, JH）が、性成熟期間中の性行動をどのように制御しているかについては不明な点が多いです。さらに、ニューロペプチド（neuropeptide）が性行動の...

視覚皮層ニューロンによる刺激-反応マッピングの堅牢な符号化 学術的背景 神経科学の分野では、視覚皮層（visual cortex）は視覚情報処理の中核領域と考えられています。従来の見解では、視覚皮層のニューロンは主に知覚に関連する情報を符号化し、例えば刺激の位置、形状、色などを処理します。しかし、最近の研究では、視覚皮層の活動が行動因子によって調整されていることが示されており、たとえば注意、報酬期待、ワーキングメモリなどが挙げられます。これらの調整は通常、特定の感覚情報を選択して行動目標を達成するために関与すると考えられてきました。しかし、視覚皮層が刺激-反応マッピングルール（stimulus-response mapping）などのより抽象的な行動変数を符号化しているかどうかについては議論...

世界的高齢化問題が深刻化する中、神経変性疾患（例：アルツハイマー病、Alzheimer’s Disease, AD）の発症率は年々増加しています。脳老化（Brain Aging, BA）は神経変性疾患の重要なリスク要因の一つですが、生理学的年齢（Chronological Age, CA）とは完全には一致しません。従来の脳老化評価法は主にDNAメチル化時計に依存していましたが、この方法では血液中の細胞と脳細胞を分離する血液脳関門（Blood-Brain Barrier）の存在により、脳組織の老化状況を直接反映することはできません。したがって、非侵襲的な手段で脳老化速度（Pace of Brain Aging, P）を正確に評価する方法の確立が重要な研究課題となっています。 本研究は、深層学習...

虚血性脳卒中後のマクロファージにおけるアルギナーゼ-1の有害な影響 学術的背景 虚血性脳卒中（ischemic stroke）は、世界的に見ても長期的な障害の主な原因の一つです。アルギナーゼ-1（arginase-1, Arg1）は一般的に抗炎症反応や組織修復と関連していますが、その脳卒中後の回復における具体的な役割はまだ明らかではありません。Arg1は主にマクロファージにおいて発現し、特に炎症環境下では、L-アルギニン代謝を調節することによって炎症微小環境に影響を与えると考えられています。しかし、Arg1が脳卒中後に果たす機能的影響についてはまだ十分に研究されていません。本研究は、Arg1が脳卒中後の回復にどのように影響するか、特に浸潤マクロファージでの発現が炎症微小環境や機能回復にどのよ...

Notch、ERK、およびSHHシグナル伝達経路が皮質グリア細胞と嗅球介在ニューロンの運命決定に果たす役割 学術的背景 皮質発生の過程では、神経発生（neurogenesis）とグリア発生（gliogenesis）は密接に関連する2つの段階です。神経発生は主にニューロンを生成し、一方でグリア発生はアストロサイト（astrocytes）やオリゴデンドロサイト（oligodendrocytes）といったグリア細胞を生成します。ヒトの大脳皮質において、グリア細胞の数はニューロンの3倍に達し、グリア細胞が脳機能において重要な役割を果たしていることを示しています。しかし、神経発生からグリア発生への移行メカニズムや、グリア細胞の運命決定を制御するメカニズムについてはまだ完全には解明されていません。これま...

PTDP-43レベルとC9orf72 ALS/FTD患者の前頭前皮質における細胞特異的分子変化との相関 背景紹介 筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）と前頭側頭型認知症（Frontotemporal Dementia, FTD）は、中枢神経系（CNS）における特定の神経細胞集団の喪失を特徴とする進行性神経変性疾患です。これらの疾患は症状が異なるものの、特にC9orf72遺伝子のG4C2六ヌクレオチド反復拡大変異という共通の遺伝的および神経病理学的特徴を持ち、これがALSとFTDの最も一般的な遺伝的原因と考えられています。 ALSは主に運動ニューロンの変性により筋力低下や呼吸不全を引き起こしますが、FTDは前頭葉と側頭葉皮質の変性によって認...

pth根圧縮遅延和積分ビームフォーミングのパッシブキャビテーションイメージングへの応用に関する研究 学術的背景 パッシブキャビテーションイメージング（Passive Cavitation Imaging, PCI）は、超音波治療中の気泡活動を監視する技術であり、薬物送達や組織破壊（例：ヒストトリプシー、Histotripsy）などの治療シーンで広く使用されています。しかし、既存のPCI技術には、特に遅延和積分（Delay, Sum and Integrate, DSI）ビームフォーミングアルゴリズムを使用した場合、軸方向解像度が低いことやサイドローブアーチファクトが顕著であるといった問題があります。PCIの性能を向上させるために、研究者たちは計算複雑性を大幅に増加させることなく画像品質を改善...

組織の電気穿孔モデリングに関する研究 背景紹介 電気穿孔（Electroporation）は、細胞膜が短時間の電気パルスにさらされた際に発生する現象であり、細胞膜のイオンや大分子に対する透過性を増加させます。電気パルスが細胞膜に与える影響に基づき、電気穿孔は可逆的電気穿孔（Reversible Electroporation, RE）と不可逆的電気穿孔（Irreversible Electroporation, IRE）に分類されます。IREは非熱的組織アブレーション技術であり、高電圧パルスを電極を通じて印加することで細胞死を誘導し、腫瘍治療に広く応用されています。しかし、従来のIREシミュレーションモデルでは、パルス間の電場方向の変化やIRE領域での電気伝導率の増加がアブレーション効果に与...

軽量3.0 T液体ヘリウム不要MRIシステムの設計と試験 学術的背景 磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging, MRI）は、非侵襲的で放射線を使用しないイメージング技術として、医学診断や科学研究に広く応用されています。特に、小動物研究や材料分析分野では、高磁場MRIシステムがより高い空間分解能と豊富な組織コントラストを提供し、研究者に正確なイメージングデータを提供します。しかし、従来の3.0 T MRIシステムは液体ヘリウム冷却超伝導マグネットに依存しており、コストが高く、さらに液体ヘリウムの消費とメンテナンスが大きな経済的負担と環境影響をもたらしています。また、従来のMRIシステムは体積が大きく、設置や運転には広いスペースが必要であり、これが研究所や小型...

超音波バックスキャッタ技術の腱の定量的特性評価への応用 学術的背景 腱病（tendinopathy）は、一般的な筋骨格系疾患であり、腱の微細構造、組成、および細胞組織が変化し、痛みや機能低下を引き起こす特徴があります。腱病は通常、過使用によって引き起こされ、血管増生、炎症、コラーゲン繊維の乱れなど、さまざまな病理的変化を伴う可能性があります。腱病の早期診断は非常に重要ですが、現在の診断方法は主に医師の経験に依存しており、定量的で客観的な評価手段が欠けています。超音波画像技術はすでに腱病の診断に応用されていますが、これも医師の主観的な判断に依存しており、定量データを提供することはできません。したがって、腱病の早期診断と治療において、非侵襲的で定量的な診断方法の開発が重要です。 超音波バックスキ...