自己組織化DNA-コラーゲン生体活性スキャフォールドが細胞取り込みと神経細胞分化を促進 学術的背景 分子生物学研究において、DNAとタンパク質の相互作用は細胞プロセスを理解する上で重要なテーマです。DNA-タンパク質相互作用の理解が深まるにつれ、これらの知識は組織工学、薬物開発、遺伝子編集などの分野で広く応用されています。特に、DNA/コラーゲン複合体は遺伝子送達研究における応用から注目を集めています。しかし、これらの複合体を生体活性スキャフォールドとして利用する可能性に関する研究は少なく、特に自己組織化DNAマクロ構造とコラーゲンの相互作用によって形成される複合体の特性は十分に研究されていません。本研究は、自己組織化DNAマクロ構造とI型コラーゲンの相互作用によって形成される生体活性スキャ...

長白ラットの嗅覚行動と神経生理学的性差に関する研究 学術的背景 嗅覚は多くの種の生存と繁殖において重要な役割を果たしています。研究によると、雌性個体は一部の嗅覚行動において雄性よりも鋭敏であることが示されています。例えば、人間の女性は嗅覚閾値、匂いの識別および識別能力において男性よりも優れています。マウスでは、雌性個体の嗅球（olfactory bulb, OB）が匂い刺激に対してより速く反応し、関与する嗅小球（glomeruli）の数も多いことが報告されています。しかし、嗅覚システムにおける性差の神経生理学的メカニズム、特に嗅球振動（olfactory bulb oscillations）に関連する研究はまだ限られています。本研究は、行動学および電気生理学的手法を用いて、長白ラット（Lon...

霊長類網膜におけるミジェット神経節細胞受容野構築の計算モデル研究 学術的背景 霊長類網膜におけるミジェット経路（midget pathway）は、視覚システムにおける高空間分解能と色知覚の基盤である。この経路の重要な特徴の一つは、受容野の中心-周辺組織（center-surround organization）であり、受容野中心領域の反応が周辺領域の反応によって拮抗される。この現象は広く研究されているが、未解決の2つの重要な問題が残っている。まず、周辺領域の反応は主にまたは完全に水平細胞（horizontal cells）が光受容体（cones）に対して行う負のフィードバックによるものであり、これは一般的な「ガウス差分モデル」（difference of gaussians, DOG）が示唆...

脳内の相関変動性が高度に非最適な感覚符号化を引き起こす 学術的背景 脳は神経集団の活動を通じて世界を認識しますが、感覚符号化の計算目標が感覚刺激の識別をサポートするためなのか、あるいは感覚世界の内部モデルを生成するためなのかはまだ明確ではありません。実験では、神経集団内の相関変動性（ノイズ相関）が普遍的に観察されており、多くの研究が相関変動性が感覚符号化の識別能力を向上させると示しています。しかし、これらの研究は相関変動性が識別的な感覚符号化にとって最適かどうかを検討していません。もし感覚符号化の計算目標が識別的なものであるならば、相関変動性はその目標をサポートするために最適化されるべきです。本研究では、2つの新しいゼロモデルを開発し、神経集団内の相関変動性が識別的な感覚符号化にとって最適か...

局所振動が感覚運動皮質活動に及ぼす影響 背景紹介 局所振動（Local Vibration, LV）は、高周波数（≥100 Hz）および低振幅（ mm）の振動刺激を筋肉または腱に加える技術です。研究によると、LVはIa類求心性線維（Ia afferents）を繰り返し活性化することで、脳の可塑性（plasticity）を促進することが示されていますが、その具体的なメカニズムはまだ明確ではありません。LVはリハビリテーション医学やスポーツトレーニングに広く応用されており、特に脳卒中患者の運動機能回復や痙縮緩和において顕著な効果を示しています。しかし、LVが大脳皮質活動に及ぼす急性影響とその神経生理学的メカニズムについては、さらなる研究が必要です。 本研究の目的は、30分間の局所振動が手首屈筋（...

インスリンはmTORシグナルを介して視床下部室傍核の肝関連ニューロンを活性化する 学術的背景 グルコースホメオスタシスは生命を維持するための重要な生理的プロセスであり、肝臓はこのプロセスにおいて中心的な役割を果たしています。肝臓はグリコーゲン生成とグルコース放出を調節することで血糖値を維持します。インスリンは肝臓組織に直接作用してグルコース生成を抑制することができますが、近年の研究では、中枢神経系（特に視床下部）がグルコース代謝の調節においても重要な役割を果たしていることが示されています。視床下部室傍核（paraventricular nucleus of the hypothalamus, PVN）は、自律神経と代謝調節を統合する異質性の核であり、特に肝機能に関連する自律神経出力を制御して...

網膜加速度誤差が追従性サッカードに及ぼす影響に関する研究 研究背景 人間が移動する目標を追跡する際、主に2つの眼球運動が用いられます：滑動追跡（smooth pursuit）とサッカード（saccades）。滑動追跡は視覚運動信号に依存しますが、追跡誤差が蓄積すると、脳は追従性サッカード（catch-up saccades）を発動して目標を再び視野の中心（中心窩、fovea）に合わせます。これまでの研究では、網膜位置誤差（retinal position error）と速度誤差（retinal velocity error）が追従性サッカードの潜時（latency）と振幅（amplitude）を決定する主要な要因であることが示されています。しかし、網膜加速度誤差（retinal accele...

DOIが聴覚皮質の異常検出を抑制する 学術的背景 幻覚剤（psychedelics）は、知覚、認知、および感情を著しく変化させる精神活性物質の一種です。近年、幻覚剤はうつ病、不安症、およびトラウマ関連疾患の治療において潜在的な応用価値を示しています。しかし、幻覚剤が視覚系に引き起こす知覚の歪みは広く研究されている一方で、聴覚系における神経メカニズムはまだ不明です。特に、幻覚剤が聴覚皮質の神経活動にどのように影響を与え、聴覚知覚の変化を引き起こすかは未解決の謎です。 本研究は、幻覚剤2,5-ジメトキシ-4-ヨードアンフェタミン（DOI）がマウスの聴覚皮質ニューロン活動に及ぼす影響を探ることを目的としています。DOIはセロトニン2A受容体（5-HT2A）作動薬であり、LSDやシロシビンなどの古典...

ドーパミン受容体が視床網様核における調節作用：ニューロンの興奮性と電気シナプスに関する研究 学術的背景 視床網様核（Thalamic Reticular Nucleus, TRN）は、脳内の重要な抑制性ニューロンネットワークであり、視床と皮質間の感覚情報伝達を調節する役割を担っています。TRNニューロンは電気シナプス（electrical synapses）を介して互いに結合し、密なネットワークを形成しています。この電気シナプスは、ニューロンの同期発火、信号伝達、およびネットワーク機能において重要な役割を果たしています。ドーパミン（dopamine, DA）は、注意、報酬、運動制御などのプロセスに広く関与する重要な神経伝達物質です。TRNは中脳からのドーパミン作動性入力を受け取り、高濃度のD...

脊髄損傷後の運動ニューロンの機能研究 背景紹介 脊髄損傷（Spinal Cord Injury, SCI）は、重篤な神経系疾患であり、患者の運動機能の喪失を引き起こすことが多い。脊髄損傷後、患者は四肢の自主的な運動を制御できない場合があるが、研究によれば、損傷レベル以下の運動ニューロンは一定の機能を保持している可能性がある。しかし、これらの運動ニューロンが損傷後にどのように振る舞い、機能回復のメカニズムがどのように働くかについては、まだ多くの謎が残されている。脊髄損傷後の運動ニューロンの変化をより深く理解するために、研究者らは高密度表面筋電図（High-Density Surface Electromyography, HDsEMG）と超音波イメージング技術を用いて、脊髄損傷患者と健康な対照...