マウスの条件付き免疫反応の検索は前-後部島皮質回路によって媒介される 学術的背景 脳と免疫システムの双方向的な関係は、哲学および科学研究の基盤である。近年、研究者たちは免疫システムが脳活動に影響を与える複数の経路を特定しており、同時に脳が免疫反応を調整する証拠も示されている。条件付き免疫反応（Conditioned Immune Response, CIR）は、典型的なパブロフ型条件反射であり、感覚刺激（例えば味）が免疫調節剤と対を成すことで、その味を再体験すると嫌悪行動と予測される免疫反応が引き起こされる。島皮質がCIRにおいて重要な役割を果たしていることは分かっているが、その具体的な神経回路メカニズムは依然として不明瞭である。 本研究は、特に前部島皮質（Anterior Insular ...

視覚皮質の発達における信頼性のある表現の形成 学術的背景 視覚皮質の発達は神経科学における重要な研究分野です。発達の初期段階では、視覚皮質のネットワーク構造はすでに形成されていますが、これらのネットワークがどのように視覚経験の開始に応答し、最終的に成熟した視覚表現を形成するかは、未解決の謎のままです。これまでの研究では、視覚皮質の初期ネットワーク構造は内因性メカニズム（endogenous mechanisms）によって駆動される、つまり外界の視覚刺激なしに形成されることが示されています。しかし、視覚経験の導入がこれらのネットワークにどのように影響し、信頼性のある視覚表現を発展させるかは、依然として不明です。本研究では、単一試行レベルでの慢性生体カルシウムイメージング技術を用いてこの問題を探...

ニューロン由来マイクロニュークレウスの伝播によるミクログリア特性の調節に関する研究 学術的背景 ミクログリア（microglia）は中枢神経系（CNS）に常在する免疫細胞であり、脳内の恒常性維持、神経細胞の発生調節、シナプスの刈り込み、および病理状態への応答において重要な役割を果たしています。しかし、ミクログリアの分化と成熟に依存する微小環境シグナルについてはまだ十分に理解されていません。特に、ミクログリアが局所環境シグナルに応じてどのように形態と機能を変化させるかという問題は、未解決のままでした。 この背景において、研究者たちは新しい仮説を提唱しました：ニューロン由来のマイクロニュークレウス（micronuclei、MN）がシグナル分子として働き、ミクログリアの特性と機能を調節する可能性が...

神経集団活動の時間的ダイナミクス制約：ブレイン・コンピュータ・インターフェースが明らかにした神経計算メカニズム 学術的背景 脳の神経活動が時間とともにどのように進化するかは、知覚、運動、認知機能を理解する上での核心的な問題の一つです。長い間、神経ネットワークモデルでは、脳の計算プロセスがネットワーク接続によって形成される神経活動の時間的経過を含むと考えられてきました。この見方は、神経活動の時間的経過が破ることが難しいものであるべきだという重要な予測を立てています。しかし、この予測が実際の生物学的神経ネットワークにおいて成立するかどうかは、まだ直接検証されていません。この問題に答えるために、研究チームはブレイン・コンピュータ・インターフェース（Brain-Computer Interface,...

星形膠質細胞が行動を調節する新たな発見：AstroLightツールの応用 学術的背景 これまで、神経科学の研究は主にニューロンの活動に焦点を当てており、脳機能における星形膠質細胞（astrocytes）の役割は見過ごされてきました。星形膠質細胞は脳内で最も多数存在する細胞タイプの一つですが、従来は均一で機能的に単純な支持細胞と考えられていました。しかし、最近の研究では、星形膠質細胞がシナプス活動やニューロン間の通信、さらには行動の制御において重要な役割を果たしていることが明らかになっています。それでも、特定の星形膠質細胞サブセットを正確に操作できるツールの欠如により、研究者たちは星形膠質細胞の神経回路における機能的多様性や具体的な作用メカニズムについて十分に理解できていませんでした。 本研究...

NOMPCイオンチャネルのヒンジがゲーティングスプリングを形成し、機械感覚を開始する 学術的背景 機械感覚は、生物が外界の機械的刺激を感知し、電気信号に変換するプロセスであり、触覚、聴覚、重力感知、および内臓や四肢の運動において重要な役割を果たしています。このプロセスの開始は、機械的に敏感なイオンチャネル（Mechanosensory Transduction Channels, METチャネル）に依存しており、これらのチャネルはゲーティングスプリング（gating spring）を介して機械力をチャネルのゲートに伝え、チャネルの開閉を制御します。ゲーティングスプリングの弾性により、チャネルは機械的刺激に応じて開閉状態を切り替えることができます。 長年、科学界ではゲーティングスプリングの分子...

腎疾患とパーキンソン病の病理学的関連 学術的背景 パーキンソン病（Parkinson’s disease, PD）は、主に脳内のα-シヌクレイン（α-synuclein, α-syn）が異常に凝集し、ルイ小体（Lewy bodies, LBs）やルイ神経突起（Lewy neurites, LNs）を形成する神経変性疾患の一つです。近年、α-synの病理学的凝集が末梢器官から始まり、プリオン様のメカニズムで中枢神経系（CNS）に広がる可能性が指摘されています。慢性腎不全（chronic renal failure, CKD）患者におけるパーキンソン病の発症率が高いことは知られていますが、その具体的なメカニズムは未解明です。本研究は、腎臓がα-synの病理学的伝播において果たす役割を探り、腎疾患...

ハンチントン病における異常スプライシングとTDP-43機能障害およびm6A RNA修飾の変化 学術的背景 ハンチントン病（Huntington’s disease, HD）は、常染色体優性遺伝性の神経変性疾患であり、主に運動、認知、精神症状を示します。この疾患は、HTT遺伝子内のCAGリピートの拡張によって引き起こされ、ハンチンチンタンパク質（huntingtin, HTT）中のポリグルタミンリピートの異常な拡張を引き起こします。HTT遺伝子の変異メカニズムは広く研究されていますが、HDにおけるRNAプロセシング異常のメカニズムはまだ完全には解明されていません。特に、RNAスプライシング異常がHDにおいて果たす具体的な役割はまだ完全には明らかになっていません。近年、RNA結合タンパク質（RN...

下丘脳-縄状体回路がリスク選好を制御する研究 学術的背景 複雑で不確実な環境において、動物は生存に有利な意思決定を行うためにリスクを評価する必要があります。安全な選択肢とリスクのある選択肢の間で、動物は通常、ある選択肢に対して強い選好を示し、その選好は長期間にわたって一貫して維持されます。しかし、このリスク選好がどのように脳内でコードされているかについては依然として不明です。縄状体（lateral habenula, lhb）は価値に基づく行動に重要な役割を果たすと考えられていますが、リスク選好に関する意思決定における具体的な役割はまだ解明されていません。本研究は、特に下丘脳-縄状体回路がこのプロセスで果たす役割に焦点を当てて、脳内におけるリスク選好を制御する神経回路を明らかにすることを目指...

大視野、単細胞分解能の二光子および三光子顕微鏡による深部および広域イメージング 研究背景と問題提起 多光子顕微技術（Multiphoton Microscopy, MPM）は、特に生体脳機能研究において不可欠な深部組織イメージングのための強力なツールです。しかし、従来の二光子顕微鏡（Two-Photon Microscopy, 2PM）は比較的大きな視野（Field of View, FOV）を実現できますが、そのイメージング深度は通常浅い皮質領域に限定され、脳の深部構造には到達できません。一方、三光子顕微鏡（Three-Photon Microscopy, 3PM）はより深いイメージングが可能ですが、熱損傷によりレーザーの繰り返し周波数が制限され、視野が小さく、イメージングスループットが低...