覚醒状態の固定されたマウス脳における神経形態動態の超解像イメージングの新展開：動的観測の実現 背景説明 神経科学研究の分野において、神経細胞の形態変化およびその機能的動態は、脳の情報処理やネットワーク可塑性を理解する鍵となる課題です。しかし、樹状突起スパイン（dendritic spines）、軸索終末（axonal boutons）、およびそれらを結ぶシナプス構造が動物の学習や行動適応に重要な役割を果たしているものの、これらの構造を生体内で動的に観察するのは依然として大きな挑戦となっています。従来の顕微鏡イメージング手法は解像度および撮影速度に制限があるため、神経細胞の微細構造に関する多くの研究が固定された組織や培養細胞のレベルにとどまっており、可塑的変化が自然な行動や生理状態とどのように...

生物医学画像解析の未来を解読：多モダリティの統合分割、検出、認識の基盤モデル 背景紹介 生物医学研究において、画像解析は、生物医学発見を推進する重要なツールとなっており、細胞小器官から器官レベルに至るまでの多スケール研究を可能にしています。しかし、従来の生物医学画像解析手法は、分割（segmentation）、検出（detection）および認識（recognition）を独立したタスクとして個別に処理することが主流でした。この分断的なアプローチは、タスク間の情報共有の機会を削減し、複雑かつ多様な生物医学画像データの取り扱いを困難にしています。 例えば、従来の分割手法は対象物の領域を指定するために手動の境界ボックス（bounding box）に依存することが一般的ですが、形状が不規則または対...

電気インピーダンス分光法を用いたブドウ膜黒色腫の早期検出 学術的背景 ブドウ膜黒色腫（Uveal Melanoma, UM）は、成人において最も一般的な原発性眼内悪性腫瘍であり、高い侵襲性を持ち、視力喪失や生命の危険をもたらす可能性があります。早期発見と適切な治療は、視力の保護と死亡率の低下に極めて重要です。しかし、多くのUM患者は腫瘍が大きくなるまで明らかな症状を示さないため、早期診断が非常に困難です。現在の診断方法（眼底検査や超音波画像など）は有効ですが、専門的な設備と技術を必要とし、大規模なスクリーニングには適していません。そのため、簡便で非侵襲的な早期検出方法の開発が重要です。 電気インピーダンス分光法（Electrical Impedance Spectroscopy, EIS）は...

プロトン磁気共鳴分光法（1H-MRS）の胎児および新生児脳研究への応用 背景紹介 胎児および新生児の脳は、発達過程において急速な生化学的および構造的変化を経験します。これらの変化は、正常な発達と神経系疾患の発生メカニズムを理解する上で極めて重要です。しかし、胎児および新生児の脳は体積が小さく、動きが頻繁で、生理的不安定性が高いため、従来の画像技術ではこれらの変化を正確に捉えることが困難です。プロトン磁気共鳴分光法（1H-MRS）は、非侵襲的な画像技術として、脳内の代謝物濃度を検出することができ、胎児および新生児の脳発達を研究する新たな可能性を提供します。 本稿では、1H-MRSの胎児および新生児脳研究への応用、特に健康状態および高リスク条件下での役割について探求します。2000年から2023...

3T FLAIR*を用いた中央静脈徴候（CVS）画像の多施設研究における信頼性 学術的背景 多発性硬化症（Multiple Sclerosis, MS）は、中枢神経系の慢性炎症性疾患であり、白質病変（White Matter Lesions, WMLs）の形成が特徴です。MRI（磁気共鳴画像）は、MSの診断と経過観察において重要なツールであり、特にT2強調液体減衰反転回復（T2-FLAIR）画像は、脳の白質病変を識別するために広く使用されています。しかし、非特異的な白質病変は他の神経疾患でも一般的であり、これがMSの誤診を引き起こす可能性があります。 近年、中央静脈徴候（Central Vein Sign, CVS）が新しい診断バイオマーカーとして提案されています。CVSは、MS病変が小静脈...

高誘電率パッドを用いた3T胎児MRIにおける画質向上とSAR低減の研究 背景紹介 医学画像技術の進歩に伴い、胎児MRI（磁気共鳴画像）は出生前診断においてますます広く利用されるようになっています。超音波検査と比較して、MRIはより高い軟組織分解能とコントラストを提供し、特に胎児の脳、肺、脊椎などの複雑な構造の画像化において顕著な利点を持っています。しかし、磁場強度が高くなるにつれ、3T MRIは胎児画像化において2つの技術的課題に直面しています。1つは誘電効果による画質の低下、もう1つは比吸収率（Specific Absorption Rate, SAR）の増加です。SARの増加は胎児と母体に潜在的な熱的リスクをもたらすだけでなく、画像パラメータの調整を制限し、画質とスキャン時間に影響を与え...

大きな灌流ミスマッチ容積は中型血管閉塞性脳卒中患者の入院期間延長と関連 学術的背景 脳卒中（stroke）は世界で2番目に多い死因であり、患者と医療システムに大きな負担をかけています。入院期間（length of stay, LOS）の延長は、脳卒中後の不良な臨床結果と密接に関連しており、院内感染、胃腸出血、退院時の神経機能の悪化、脳卒中後うつ病、および障害リスクの増加などを引き起こします。さらに、入院期間の延長は脳卒中ケアとリハビリテーションのコストを増加させ、医療資源と病院のキャパシティに圧力をかけます。 大血管閉塞（large vessel occlusion, LVO）では、入院期間に影響を与える要因（脳卒中の重症度、脳卒中容積、血管内治療の種類など）が広く研究されていますが、中型血...

外傷性脳損傷患者の構造的および機能的ネットワーク接続の変化に関する研究 背景紹介 外傷性脳損傷（Traumatic Brain Injury, TBI）は、長期的な認知、感情、身体症状を引き起こす可能性のある一般的な神経疾患です。多くの患者は受傷後数か月以内に症状が緩和されますが、一部の患者は受傷後数年から数十年にわたって症状が持続することがあります。TBIが脳に与える影響をより深く理解するために、研究者たちは脳の構造的接続（Structural Connectivity, SC）と機能的接続（Functional Connectivity, FC）の関係に注目しています。SCは通常、拡散テンソル画像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）を用いて白質の完全性を評価し、...

慢性耳鳴患者の脳機能ネットワークトポロジー特徴の再編成研究 学術的背景紹介 耳鳴りは、外部音源や内部の聴覚知覚がない状況で音を感知する現象であり、世界的な有病率は11.9％から30.3％の間です。耳鳴り患者は、聴覚過敏や聴力障害などの聴覚症状だけでなく、不安、うつ、不眠、注意力散漫などの心理的症状も経験します。これらの症状は、耳鳴りの重症度と密接に関連しています。2014年に発表された米国臨床診療ガイドラインによると、耳鳴りは最近発症した耳鳴り（持続期間6ヶ月未満）と持続性耳鳴り（持続期間6ヶ月以上）に分類されます。最近発症した耳鳴りと持続性耳鳴りは、通常、音量、周波数、および耳鳴りに関連する情緒障害の違いなどの異なる臨床的特徴を示します。しかし、耳鳴りの慢性化の正確なメカニズムはまだ不明で...

オピオイド使用と離脱中のデフォルトモードネットワークの機能的接続性に関する研究 背景紹介 オピオイドの乱用は、特に米国において、公衆衛生上の深刻な問題となっています。1999年以降、オピオイド過剰摂取による死亡者数は3倍に増加しています。オピオイドは依存症を引き起こすだけでなく、慢性疼痛、免疫系の抑制、および注意力、記憶力、実行機能などの神経認知機能の障害とも関連しています。さまざまな治療法が存在するにもかかわらず、オピオイド依存症患者の再発率は依然として非常に高く、これが依存症の異なる段階における新しい介入手段の探求を促しています。 機能的神経画像法（functional neuroimaging）は、依存症の神経メカニズムを研究するための新しい視点を提供します。デフォルトモードネットワー...