青少年の体重状態によるカロリー摂取への概日リズムと行動周期の影響 学術的背景 肥満問題は世界的に悪化し続けており、特に青少年における肥満率の上昇は、2型糖尿病、高血圧、心血管疾患などの慢性疾患リスクを引き起こしています。これまでの研究では、夜遅くの食事が肥満リスクの増加に関連していることが示されていますが、内因性の概日リズムシステムがカロリー摂取に独立して影響を与えるかどうか、またその影響が体重状態によって異なるかどうかについては不明な点がありました。この問題をより深く理解するために、研究者たちは内因性の概日リズムシステムと睡眠/覚醒および食事/断食サイクルの影響を分離する実験を設計しました。この研究の核心は、異なる体重状態を持つ青少年が、内因性の概日リズムと行動周期の影響下でカロリー摂取の...

MEG時系列に基づく脳年齢予測に関する研究 学術的背景 人類の寿命が延びるにつれ、ライフサイクルにおける脳の変化を理解することがますます重要になっています。脳の構造と機能は加齢に伴い顕著に変化し、これらの変化は認知機能に影響を与えるだけでなく、アルツハイマー病などのさまざまな神経変性疾患とも密接に関連しています。しかし、現在のところ、特に脳磁図（MEG）のような脳電活動がどのように年齢とともに変化するかについての理解はまだ十分ではありません。この問題を解決するために、研究者たちは成人の大規模な安静時MEGデータを分析し、年齢を効果的に予測できる脳信号特性を探求しました。 本研究は、特に時間系列解析技術を通じて、脳の加齢に関連する変化を捉えられる信号特性を特定することを目指しており、健康な老化...

KATPチャネルは糖酵解フラックスを調節して大脳皮質活動と睡眠に影響を与える 学術的背景 グルコースは、脳の主要なエネルギー源であるだけでなく、神経伝達物質合成のための生合成基質でもあります。糖酵解フラックスの変化は、神経伝達物質の合成に影響を与え、それによって大脳皮質の電気活動、覚醒、および睡眠状態を変化させる可能性があります。KATPチャネル（ATP感受性カリウムチャネル）は、細胞内のATPレベルを感知できる代謝センサーであり、糖酵解フラックス、覚醒、および睡眠/覚醒遷移を調節します。しかし、KATPチャネルがどのように代謝を調節して睡眠/覚醒状態を維持し、切り替えるかについての具体的なメカニズムはまだ十分に理解されていません。本研究は、KATPチャネルが糖酵解フラックスを調節して大脳皮...

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...