経脊髄刺激が健康な人間の歩行中に屈曲反射経路をダウンレギュレートする 学術的背景 人間の歩行は、中枢神経系と末梢神経系の協調作業によって成り立つ複雑な運動プロセスです。脊髄は中枢神経系の重要な構成要素として、運動反射の制御や歩行の維持において重要な役割を果たします。屈曲反射（Flexion Reflex）は、足部が刺激を受けた際に発動する保護的な反射であり、傷害を回避するのに役立ちます。しかし、脊髄損傷（Spinal Cord Injury, SCI）患者では、屈曲反射が異常に増強し、歩行の乱れや困難を引き起こす可能性があります。そのため、神経調節技術を用いて屈曲反射の興奮性を調整することは、脊髄損傷患者の歩行機能の回復を支援する上で重要な意味を持ちます。 近年、経皮脊髄刺激（Transcu...

人間の手の運動制御——機能的な物体操作と把持動作の動力学の違い 学術的背景 人間の手の機能は日常生活において非常に重要な役割を果たしており、特に手の柔軟性を通じて、私たちはさまざまな複雑なタスクをツールを使って実行することができます。しかし、毎年数百万人が脳卒中や切断などの疾病によって手の機能を失っており、これが手の動作に関する研究を深めるきっかけとなっています。過去の研究は主に、物体を把持したり手を伸ばす際の協調運動（「シナジー」または「synergies」と呼ばれる）に焦点を当ててきましたが、複雑な物体操作におけるシナジーに関する研究はまだ少ないのが現状です。これらの違いを理解することは、より高度な義肢やリハビリテーションデバイスの設計にとって重要です。なぜなら、これらのデバイスの目標は...

セロトニン作動性幻覚剤DOIが聴覚皮質における異常検出を抑制する 研究の背景 幻覚剤（psychedelics）は、知覚、認知、および感情を劇的に変化させる精神活性物質の一種であり、近年では抑うつや不安症などの治療可能性から再び注目を集めています。幻覚剤の視覚効果は広く研究されていますが、聴覚システムへの影響についてはほとんど知られていません。過去の研究では、幻覚剤が時間の知覚や音の知覚の歪みを引き起こす可能性が示されていますが、その背後にある神経メカニズムはまだ完全には解明されていません。特に、幻覚剤が神経活動をどのように変化させて聴覚知覚に影響を与えるかは未解決の謎です。 本研究では、セロトニン受容体作動薬である2,5-ジメトキシ-4-ヨードアンフェタミン（DOI）が聴覚皮質ニューロンの...

視覚皮層における方向選択的ゲイン制御メカニズムの研究 学術的背景 視覚知覚は複雑な神経プロセスであり、文脈環境の影響を受ける。その中で、周囲抑制（surround suppression）は重要な現象であり、刺激が周辺刺激に囲まれるとその知覚的コントラストが減弱することを説明する。この現象の神経メカニズムは、動物の電気生理学的記録で広く研究されており、中心刺激の周囲に他の刺激が存在する場合、中心受容野（receptive field）の神経反応が減弱することが示されている。しかし、周囲抑制の強度が中心と周辺刺激の特徴の類似性に影響を受けることは知られているものの、この方向選択的（orientation-tuned）抑制が視覚皮層のゲイン制御メカニズムにどのように影響するかについては、まだ十分...

老化が暗黙の運動学習と短期記憶に及ぼす影響に関する研究：力場適応を基にした実験 研究背景 運動適応（motor adaptation）とは、脳が環境の変化に応じて運動戦略を調整するプロセスであり、通常は明示的学習（explicit learning）と暗黙的学習（implicit learning）という2つのメカニズムが含まれます。明示的学習は迅速で意識的な調整であり、暗黙的学習は徐々に進む無意識的な感覚予測誤差によって駆動されるプロセスです。これまでの研究では、加齢に伴い明示的運動学習能力が低下することが示されていますが、暗黙的学習およびその短期記憶が加齢の影響を受けるかどうかについては依然として議論が続いています。 これまでの研究では、高齢者は力場適応課題において自発的回復（spont...

研究背景 人間の感覚運動学習（sensorimotor learning）と記憶メカニズムは、長らく神経科学分野の研究の焦点となってきました。ほとんどの関連研究は視覚空間作業領域と肢体運動に集中しており、例えば腕の動きや物をつかむ動作などが挙げられます。これらの研究は、感覚運動記憶がどのように形成され、保存され、取り出されるのかを科学者が理解するのに役立ってきました。しかし、人間にはもう一つの独特な能力があります——言語の生成と知覚です。言語の生成には複雑な運動制御が関わっており、このプロセスにおいて聴覚フィードバックは重要な役割を果たします。肢体運動とは異なり、言語運動システムの作業領域は視覚空間作業領域から独立しており、これが言語-聴覚システムにおける感覚運動記憶の研究を独特で重要な研究...

電針が自噬を調節することでパーキンソン病の症状を改善する研究 学術的背景 パーキンソン病（Parkinson’s disease, PD）は世界的に2番目に多い神経変性疾患であり、その主な特徴は中脳黒質におけるドーパミン（dopamine, DA）ニューロンの徐々の喪失とα-シヌクレイン（α-synuclein）の異常蓄積であり、運動機能の障害、例えば運動緩慢、硬直、安静時振戦、および歩行障害を引き起こす。現在、パーキンソン病の治療は主にドーパミン補充療法に依存しており、特にレボドパ（levodopa）が使用される。しかし、レボドパは進行期において効果のウィンドウが狭く副作用が顕著であるという課題がある。そのため、安全で効果的な代替療法の探索が研究の焦点となっている。 自噬（autophag...

経皮脊髄刺激（TSS）による神経構造の活性化への差異的な影響 背景紹介 経皮脊髄刺激（Transcutaneous Spinal Cord Stimulation, TSS）は、皮膚表面に電極を配置し、電流を流すことで脊髄内の神経構造を活性化し、筋肉反応を誘発する非侵襲的な神経刺激技術です。TSSは脊髄損傷（Spinal Cord Injury, SCI）のリハビリテーションにおいて、患者の運動機能を向上させる可能性を示しています。しかし、TSSの具体的な作用機序はまだ完全には解明されておらず、特に異なる刺激波形や強度がどのように神経構造の活性化に影響を与えるかについては十分に研究されていません。 TSSの作用機序をより深く理解するため、研究者たちは異なる刺激波形（従来の波形と高周波バースト...

近年、世界的な薬物乱用、特にオピオイドの乱用の増加に伴い、科学者たちはこれらの薬物の神経行動学的影響にますます注目しています。その中でも、ブプレノルフィン（Buprenorphine）はオピオイド系薬物として、オピオイド依存症の治療に広く使用されています。しかし、ブプレノルフィンは鎮痛や依存症治療の効果だけでなく、不安症状に対して一定の臨床的管理効果があるとも報告されています。ただし、不安は人間において非常に普遍的な疾患である一方、潜在的な心理的構築として直接測定することが難しいため、特に動物モデルではその評価が困難です。そこで、本研究では、機械学習技術と確認的因子分析（Confirmatory Factor Analysis, CFA）を組み合わせて、ブプレノルフィンがC57BL/6Jマウ...

ドーパミン受容体による視床網様核の電気シナプスと興奮性の調節 学術的背景 視床網様核（Thalamic Reticular Nucleus, TRN）は視床内に存在する薄い層状構造であり、γ-アミノ酪酸（GABA）作動性抑制ニューロンで構成されています。これらのニューロンはギャップ結合（gap junctions）を介して互いに結合し、視床から皮質へ伝達される感覚情報を調節します。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D1およびD4受容体を発現することが知られています。これまでの研究は主にドーパミンがTRNのシナプス前入力に及ぼす調節作用に焦点を当ててきましたが、ドーパミンがTRNニューロンおよびその電気シナプスに及ぼす直接的な効果は不明のままでした。本研究は、ドーパミン...