視覚認識と運動調整の神経メカニズムに関する研究 学術的背景 日常生活において、動物は外部環境によって引き起こされる感覚体験と自身の動きによって引き起こされる感覚体験を区別する必要があります。この区別は正確な知覚と運動制御にとって非常に重要です。しかし、行動の多様性とそれが感覚に与える複雑な影響により、この課題は非常に困難です。特に視覚システムでは、眼球運動（サッカード）、歩行、または瞳孔の変化といった動物の動きが視覚画像のぼやけや歪みを引き起こし、これは「自己運動による視覚的な摂動」（reafferent signals）と呼ばれます。知覚の一貫性を維持するためには、脳はこれらの摂動を補正する仕組みを必要とします。この仕組みは一般的に「運動コマンドのコピー」または「随伴放電」（corolla...
神経メカニズムと関係学習：ニューラルネットワークにおける迅速な知識再構築 背景紹介 人間や動物は、限られた経験から項目間の関係（刺激、物体、イベントなど）を学ぶ驚異的な能力を持っており、構造化された一般化と迅速な情報統合を可能にします。この関係学習の基本となるのが順序学習で、推移的推論（例えば、a > b かつ b > c ならば a > c）やリストリンク（例えば、a > b > c と d > e > f が c > d を知ることで a > b > c > d > e > f に迅速に再構築される）を可能にします。この分野は長年研究されてきましたが、推移的推論と迅速な知識再構築の神経生物学的メカニズムは未だ不明確です。本論文では、神経変調を備えたシナプス可塑性（自己指向学習を可能にする...
ドーパミンによる雄マウスの攻撃行動の経験依存的な調節メカニズム研究 学術的背景 攻撃行動は動物界において普遍的に見られる社会的行動であり、縄張りの防衛、資源の競争、配偶者の保護に不可欠です。ドーパミンが攻撃行動の調節に重要な役割を果たすことは広く研究されていますが、その具体的な神経メカニズムは未だ明確ではありません。これまでの研究では、ドーパミン受容体拮抗剤が人間の攻撃行動を抑制するために使用される一方、ドーパミンレベルの上昇（アンフェタミンなどの薬物による）は攻撃性を増加させる可能性があるとされています。しかし、これらの効果は変動が大きく、ドーパミンが攻撃行動において果たす具体的な役割は完全には解明されていません。そこで、本研究は、ドーパミンが雄マウスの攻撃行動において経験依存的に調節され...
筋伸長と電気神経刺激がトルク生成に及ぼす影響 学術的背景 リハビリテーションやトレーニングプログラムにおいて、神経筋電気刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation, NMES）は骨格筋機能を強化する効果的な方法です。しかし、従来の高強度NMESは高いトルクを生み出す一方で、明らかな不快感を伴うことがあります。近年、広パルス低強度のNMES（Wide-Pulse NMES）が代替案として注目されており、低強度刺激で高いトルクを発生させることができ、不快感も少ないとされています。しかし、特に異なる周波数や筋伸長の振幅下でのNMESのトルク出力をさらに最適化する方法については、まだ研究の余地があります。 本研究は、広パルスNMESと異なる振幅の筋伸長を組み合わせ...
本論文は Dhruv Zocchi、Millen Nguyen、Emmanuel Marquez-Legorreta 等の著者により執筆され、Janelia Research Campus、Howard Hughes Medical Institute、California Institute of Technology、Columbia University などの複数の有名研究機関の共同研究チームによって行われました。論文は2025年1月6日に《Current Biology》誌に掲載されました。タイトルは「Days-old zebrafish rapidly learn to recognize threatening agents through noradrenergic and ...
脳科学研究が人工知能アルゴリズムを啓発する：知識組み立ての神経メカニズム 背景の概要 新しい情報が脳に入るとき、人間は「知識組み立て」（knowledge assembly）と呼ばれる過程を通じて、世界についての既存の知識を迅速に変更できます。最近、Nelliらによる研究において、人間の脳における知識組み立ての神経関連が探究されました。研究者たちはこの神経メカニズムに触発され、迅速な知識組み立てを実現し、システムの柔軟性を向上させる人工ニューラルネットワークアルゴリズムを開発しました。この研究は、脳の作業方法を研究することがより良い計算アルゴリズムの発展を促進することを再び証明しました。 研究の出典 この研究論文はXiang Ji、Wentao Jiang、Xiaoru Zhang、Ming...