閉環光遺伝学神経制御による高忠実度抗疲労筋肉制御 背景紹介 骨格筋は動物や人間のほぼすべての運動を行う生物的な実行装置です。しかし、多くの神経系の条件において、中枢神経系と神経筋構成要素の間の通信経路が切断され、麻痺などの運動障害が生じます。神経義肢（NP）は、人工刺激により精密な命令を伝達することで失われた神経入力を代替し、筋肉の機能を回復させることができます。しかし、既存の機能的電気刺激（FES）は、その非生理的な筋肉ユニットの募集メカニズムにより正確な筋肉力の調節が難しく、迅速な疲労を示します。これが研究者をして、新しい刺激方法を探すよう促し、信頼性のある長時間の漸進的筋肉調節を提供する方法を模索しています。 近年、機能的光遺伝刺激（FOS）は光を用いて神経細胞を遺伝修飾する技術として...

同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに 文章概要 この「同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに」という科学報告は、「Neuron」誌（112巻、1694–1709ページ）に発表されました。著者はJason Manley、Sihao Lu、Kevin Barber、Jeffrey Demas、Hyewon Kim、David Meyer、Francisca Martínez Traub、そしてAlipasha Vaziriです。記事の発表日は2024年5月15日で、Rockefeller UniversityとThe Kavli Neural Systems Inst...

機能的超音波イメージングの人間の脊髄における応用 背景紹介 脊髄は神経系の中で重要な感知・運動の統合センターであり、全身の各部分の運動学と姿勢を監視しています。外傷や病気による脊髄情報の遮断は、一連の悪影響（反射活動の増加、慢性痛、運動や感覚機能の部分的または完全な喪失、排便/排尿機能障害など）を引き起こす可能性があります。脊髄の感知、運動および自律機能における重要性にもかかわらず、その機能構造に関する研究は依然として少ないです。現在、機能的な脳イメージング技術（fMRIおよび立体電極皮質電図など）は脳科学研究に広く使用されていますが、脊髄研究には限られています。1990年代末以降、機能的磁気共鳴イメージング（fMRI）が脊髄研究の分野に導入されて以来、少数の研究が脊髄の機能組織を明らかにし...

背景紹介 好酸性γ-アミノ酪酸（GABA）は脳内の主要な抑制性神経伝達物質であり、二つの異なるモード—短期的（phasic）と持続的（tonic）—を通じて神経細胞の活動性と可塑性を調整します。しかし、グリア細胞におけるGABAの伝達メカニズムと生理的機能については依然として理解が限られています。グリア細胞、特に星状グリア細胞は、GABA、グルタミン酸、D-セリンおよびATPなどのグリア伝達物質を放出することによってシナプスの恒常性を調整し、行動を制御します。しかし、神経グリア細胞がGABAを合成および放出して神経興奮-抑制バランスを維持することが示されていますが、その具体的なメカニズムについては依然として不完全な理解に留まっています。 この問題をさらに探るために、本研究はモデル生物線虫（C...

糖質コルチコイドがZBTB16の発現を調節することでヒト皮質神経発生を変える 背景紹介 妊娠期間中、糖質コルチコイド（glucocorticoids, GCs）は中枢神経系（central nervous system, CNS）の発達において重要なステロイドホルモンである。GCsは胎児の器官発達、特に肺と脳の発達を調節する。しかし、GCsのレベルが生理的範囲または時間枠を超える場合、例えば合成糖質コルチコイド（synthetic GCs, sGCs）の治療使用や母体内分泌ならびにストレス関連疾患により、胎児の発達に影響を与える可能性がある。さらに、母体のストレスやうつ病は胎盤によるコルチゾールの代謝を減少させ、合成糖質コルチコイドであるベータメタゾンやデキサメタゾンも容易に胎盤を通過し、胎...

星形グリア細胞の分泌するNeurocanが抑制性シナプスの形成と機能を制御する 近年、脳内のニューロンとグリア細胞の相互作用がシナプス形成と機能維持に与える役割についての研究が神経科学のホットトピックとなっています。本論文はデューク大学医学センターのDolores Iralaらによって2024年5月に《Neuron》誌に発表され、グリア細胞がNeurocanのC末端断片を分泌することにより特定の種類の抑制性GABAergicシナプスの形成と機能を制御することを示しています。 背景 哺乳類の大脳皮質では、80%のニューロンがグルタミン酸作動性（興奮性）錐体ニューロンであり、20%がγ-アミノ酪酸作動性（抑制性）中間ニューロンです。中間ニューロンはその形態学、転写学、電気生理学的特性に基づいて、...

p-tau217とアルツハイマー病の神経変性における関連性およびp-tau217を標的とした免疫療法のマウスtau蛋白病緩和効果 はじめに ニューロンの喪失はアルツハイマー病（Alzheimer’s Disease, AD）の核心問題であり、これまでにAD関連の神経退行性変化を阻止する治療法は存在しない。tauは微小管関連蛋白であり、主にニューロンで発現し、微小管の重合と安定性を調節する。中枢神経系において、tauの異常な集積はアルツハイマー病を含む多くの神経退行性疾患（tauopathies）の病理的な特徴である。tauがAD関連の神経変性において重要な役割を果たすと考えられているが、具体的な形式やメカニズムは明確ではなかった。 最近、ZhangらがNeuronに報告した研究によると、ヒト...

突触膜グリア調節による虚血性脳卒中再灌流と無効再開通の回避 背景紹介 虚血性脳卒中（Ischemic Stroke）は、脳の供給動脈が突然に閉塞することによって引き起こされ、毎年世界中で数百万人の障害や死亡の原因となっています。現在の虚血性脳卒中治療は、静脈血栓溶解または機械的血栓摘除、もしくはその組み合わせによって血流を回復させることが主な方法です。しかし、タイムリーかつ成功裏に閉塞を解消しても、多くの患者が顕著な臨床改善を示さないケースがあります。この現象は「無効再開通」（Futile Recanalization）と呼ばれます。効果的な血管再開通は脳の血流を回復させる基盤ですが、遠方の血栓分解、周細胞の収縮、中性粒子の毛細血管閉塞など複数の過程によって虚血脳領域の再灌流が阻害され、「無...

アルツハイマー病診断のための多テンプレートメタ情報正則化ネットワーク：構造的MRIに基づく研究 研究背景 アルツハイマー病（Alzheimer’s Disease, AD）は進行性の神経変性疾患であり、その診断と早期発見は医療分野における重要な課題です。構造的磁気共鳴画像（Structural MRI, sMRI）は、詳細な脳の形態学的パターンや解剖学的特徴を提供できるため、計算機支援によるアルツハイマー病の診断に広く用いられています。以前の研究により、年齢や性別、教育年数などのメタデータをsMRIに組み合わせてAD診断を行う有効性が確認されていますが、現行の方法は主にメタデータとADの関連性や混雑効果に焦点を当てており、性別偏向や正常な老化などの問題に挑戦し、メタデータがAD診断に与える影...

超広帯域レーダ技術を利用した遠隔歩行分析 研究背景 歩行分析、すなわち人間の歩行運動の協調生体力学的パターンの研究は、生体力学研究の重要な内容であるだけでなく、豊富な健康状態情報を提供します。特に近年、家庭内での歩行分析ソリューションの新たな開発が注目されています。これにより、個人が快適な家庭環境で包括的な歩行評価を受けることができます。この進展は自身の歩行パフォーマンスを最適化したい健康な人々だけでなく、慢性的な筋骨格疾患（関節炎や背中の痛み）や取得性脳損傷（脳卒中や外傷性脳損傷）、および神経変性疾患（パーキンソン病やアルツハイマー病）を持つ患者にも恩恵をもたらします。 既存の歩行分析技術は主にウェアラブル型（直接型）と非ウェアラブル型（遠隔型）の二つに分けられます。ウェアラブルシステムは...