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...

カニの幽門リズムにおける温度と細胞外高カリウムの同時擾乱に対する適応性と堅牢性の研究 学術的背景 自然界において、動物はしばしば複数の環境擾乱に直面します。これらの擾乱には温度変化、pH値の変動、塩分濃度の変化、および細胞外カリウムイオン濃度の変化などが含まれます。特に海洋生物であるカニ（Cancer borealis）にとって、これらの擾乱は非常に一般的です。カニの幽門リズム（pyloric rhythm）は、胃神経節（stomatogastric ganglion, STG）によって制御される周期的な運動パターンであり、胃の筋肉の収縮を駆動する役割を担っています。このリズム運動はカニの生存にとって極めて重要であるため、複数の擾乱下での適応性を研究することは科学的に重要な意義を持ちます。 ...

脊髄損傷後の麻痺筋肉における運動ニューロンの放電特性に関する研究 学術的背景紹介 脊髄損傷（Spinal Cord Injury, SCI）は、深刻な神経損傷であり、通常、損傷レベル以下の運動や感覚機能の喪失を引き起こします。臨床的に完全脊髄損傷と診断された患者は、損傷レベル以下の筋肉を自発的に制御できないと考えられていますが、過去の研究によれば、一部の患者では損傷レベル以下にも機能的な運動ニューロンが残存しており、これらのニューロンは残存する神経経路を通じて制御される可能性があります。しかし、これらの残存運動ニューロンが脊髄損傷後にどのように適応するか、またその特性に関する研究は未だ不十分です。 これらの残存運動ニューロンの特性を理解することは、神経インターフェースを基にした支援機器の開発...

反復する社会的ストレスが雄ラットの後内側扁桃体ニューロン活動に与える影響 背景紹介 社会的ストレスは、社会的行動とメンタルヘルスにおいて重要な役割を果たします。長期的な社会的ストレスは、個体の行動の変化を引き起こすだけでなく、不安症やうつ病などの精神的疾患の発症とも密接に関連しています。内側扁桃体（medial amygdala, MeA）は、脳内で社会的情報を処理する重要な領域であり、攻撃性、テリトリー行動、交尾、母性行動など、さまざまな社会的行動を調節しています。しかし、社会的ストレスがMeAニューロン活動にどのように影響するかについての具体的なメカニズムは、まだ十分に研究されていません。 これまでの研究では、MeAが社会的行動において重要な役割を果たすことが示されていますが、社会的スト...

脳卒中後の嚥下障害に対する経頭蓋直流電気刺激迷走神経治療の研究 学術的背景 脳卒中（stroke）は世界的に見て2番目の死亡原因であり、生存者はしばしば様々な合併症に直面する。その中でも嚥下障害（dysphagia）は特に一般的で、発症率は27%から64%の間である。嚥下障害は肺炎や栄養不良などの深刻な問題を引き起こし、患者の予後に影響を与え、重篤な場合は死に至ることもある。これまでの嚥下機能リハビリテーション方法、例えば間接的な基礎訓練、直接的な摂食治療、鍼灸、電気刺激などは、効果が限定的であった。しかし、神経調節技術の進歩に伴い、非侵襲的脳刺激（non-invasive brain stimulation, NIBS）や迷走神経刺激（vagus nerve stimulation, VN...

学術的背景 視覚システムは、動物が外部環境を感知するための重要なシステムであり、その発達と機能の研究は哺乳類の感知メカニズムを理解する上で重要な意義を持っています。しかしながら、伝統的な研究は主に夜行性または薄明活動性の実験室齧歯類、例えばマウス、ラット、ハムスターに依存してきました。これらの動物の視覚システムは比較的単純で、人間の視覚システムとは大きな違いがあります。研究範囲を広げ、人間の視覚システムに近い動物モデルを見つけるために、研究者はチリデグー（Octodon degus）に着目しました。この動物は昼行性で早熟性を持ち、網膜が錐体細胞に富み、視覚システムの発達が比較的健全です。そのため、チリデグーは視覚システムの発達と機能を研究する理想的なモデルとなる可能性があります。 本研究の主...

不確実性と時間的プレッシャー下の運動意思決定研究 学術的背景 日常生活において、動物や人間はしばしば複数の可能性のある行動の中から最も適切なものを選択する必要があります。しかし、目標が不確実で時間的プレッシャーがかかる状況で、どのようにそれらの行動を計画し実行するかは、未だ完全には解明されていない神経科学の課題です。伝統的な見方では、脳は目標が不確実な場合、複数の部分的に準備された運動計画を競争させたり統合したりして最終的な行動を選択するとされています。一方で、別の見方では、脳は各瞬間で単一の最適化された運動計画のみを選択し、すべての意思決定は運動計画の前に行われるとされています。 これらの仮説を区別するために、Samuele ContemoriとTimothy J. Carrollは、目標...

5-HT7RはCCR5のユビキチン化を促進し、神経免疫耐性を高め、髄膜炎を緩和する 学術的背景 細菌性髄膜炎（Bacterial Meningitis）は、発症が迅速で致死率が高く、流行の可能性がある疾患であり、特に肺炎球菌（Streptococcus Pneumoniae）感染による髄膜炎では、血液脳関門（Blood-Brain Barrier）の破壊が引き起こされ、炎症性因子やケモカインの放出が過剰な免疫応答、すなわち「サイトカインストーム」（Cytokine Storm）を引き起こす。この過剰な免疫応答は組織損傷を引き起こすだけでなく、認知機能の低下や学習能力の障害などの神経系の後遺症を引き起こす可能性がある。細菌性髄膜炎の治療手段は進歩しているものの、効果的な予防法や治療法は依然とし...

モジュール式ブレイン・マシン・インターフェース：神経記録、神経刺激、薬物送達の革新的な進展 学術的背景 ブレイン・マシン・インターフェース（Brain-Machine Interface, BMI）は、神経科学と臨床医学における重要なツールであり、脳と外部世界の間の電荷、物質、情報の相互作用を実現し、神経デコード、神経疾患の診断・治療、脳科学研究に広く応用されています。神経科学の発展に伴い、多機能ブレイン・マシン・インターフェース（multimodal BMI）が注目を集めており、神経記録、神経刺激、薬物送達などの複数の機能を同時にサポートします。しかし、既存の多機能ブレイン・マシン・インターフェースの多くは特定のシナリオ向けに設計されており、高度に統合された固定構成を持っているため、異なる...

膠芽腫治療の改善：画像診断、放射線療法、薬物送達、治療システム 学術的背景 膠芽腫（Glioblastoma, GBM）は最も一般的でかつ最も侵襲性の高い脳腫瘍であり、その予後は極めて不良で、患者の5年生存率は10％未満です。数十年にわたって薬物療法、放射線療法、手術が広く研究されてきましたが、患者の生存期間はわずかに延長されたのみです。現在の標準的な治療法はStupp療法で、手術切除後に放射線療法とテモゾロミド化学療法を組み合わせたものです。しかし、Stupp療法は依然として姑息的治療であり、ほぼすべての患者が治療後に再発します。したがって、より効果的な治療法、特に医療機器の革新を通じて既存の治療法を強化することが現在の研究の焦点となっています。 本論文は、画像技術、放射線療法機器、薬物送...