脳神経学の進展：認知地図を通じた自発的脳状態の“ナビゲーション”予測 背景紹介 自発的脳活動とは、特定の入力や出力に制約されない脳内のプロセスを指し、これらのプロセスは神経および認知の可変性に重要な役割を果たします。自発的脳活動の具体的なメカニズムは完全には明らかになっていませんが、最近の研究により、これらの自発的な脳状態が動的再編プロセスにおいて一定の規則性と予測可能性を持つことが示されています。この研究分野の重要な理論の1つは「認知地図」の概念であり、この概念は最初にTolmanによって1948年に提唱され、外界の経験が脳内で「認知地図」として符号化され、この地図が心理的表象間の関係を構築することで知覚されたエンティティを組織するものです。 研究源および著者情報 本論文は『Progres...
サルの腹側および背側視覚経路におけるメソスケール組織パターンの解明：7T fMRI の解析から 浙江大学神経科学・技術学際研究所および第二附属病院の神経外科研究チームは、『Progress in Neurobiology』誌に「Mesoscale organization of ventral and dorsal visual pathways in macaque monkey revealed by 7T fMRI」と題した論文を発表しました。本論文では、初めてサルの腹側および背側視覚経路における複雑なメソスケール組織パターンを明らかにし、単一の視覚刺激を処理する際のこれらの機能領域の協調性を説明しています。 背景説明 視覚システムは腹側経路と背側経路に分かれており、これはMishki...
NEIL3欠損視点から発達中の海馬の遺伝子発現ネットワークを解剖 背景紹介 海馬は脳内の重要な領域であり、記憶の固定や情報処理、感情の調整における重要な役割により広く注目されています。神経科学の研究において、海馬の遺伝子調節機構は、その正常な発達、シナプスの可塑性、機能的適応において極めて重要であると考えられています。しかし、遺伝子発現の差異の分析により海馬回路の組織と機能に関与する重要な遺伝子が特定されたものの、より広範な遺伝子発現パターンや高次機能は十分に理解されていません。 NEIL3はDNAグリコシラーゼの一種で、発達中の中枢神経系に広く存在し、海馬の神経形成領域や背側室領域を含みます。既存の研究により、NEIL3が神経前駆細胞の生存、脳卒中後の神経新生機能、および海馬の成人神経新生...
癲癇は神経科で最も一般的な疾患の一つであり、その中でも側頭葉癲癇(temporal lobe epilepsy, TLE)は成人で最も一般的な薬物難治性癲癇のタイプです。この分野では、TLEは内側側頭葉の病理変化に留まらず、脳全体の構造と機能にも影響を及ぼすことが多くの研究で示されています。この科学報告では、Kexieらが執筆し、《Progress in Neurobiology》誌に発表された論文を詳しく紹介します。この論文は、TLE患者の脳機能トポロジカル構造と信号流動パターンの異常を探究しており、新たな洞察を提供し、TLE関連の側頭葉病理と認知機能障害を深く理解するのに役立ちます。 研究背景 側頭葉癲癇は最も一般的な薬物耐性癲癇であり、主に内側側頭葉病理に関連しています。しかし、最近の...
脳科学の重大な突破：多モダリティMRIが人間の意識覚醒を維持する脳幹接続を解明 背景紹介 意識は、覚醒（wakefulness）と認知（awareness）の二つの基本構成要素を含む。過去20年間、科学者たちは大脳皮質ネットワークに関する顕著な進展を遂げ、意識中の覚醒の神経解剖学的基盤をさらに理解してきたが、人間の覚醒状態に関連する皮質下ネットワーク（subcortical networks）についての理解は依然として非常に限られている。この認識の欠如は部分的に、従来の神経画像技術の空間分解能が不足しており、脳幹内の個々の覚醒核（arousal nuclei）を区別できず、脳幹と間脳、基底前脳および大脳皮質の間の複雑な軸索接続経路を描写するのが難しいためである。 研究の出典 この研究はBri...
脳血管疾患分野の新たな突破口：小型光学コヒーレンス断層撮影（OCT）プローブの臨床応用 学術背景と研究動機 近年、脳血管疾患（脳動脈瘤、虚血性脳卒中、動脈解離、頭蓋内動脈粥様硬化症（intracranial atherosclerotic disease, ICAD））の介入治療が主流となってきました。しかし、現在の画像技術には空間分解能とコントラストに限界があり、正確な診断と治療のモニタリングが困難です。デジタルサブトラクション血管撮影（digital subtraction angiography, DSA）、コンピューター断層撮影（computed tomography, CT）、磁気共鳴画像（magnetic resonance imaging, MRI）などの一般的な画像手段では、...
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...
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...
ノイズ生成とイメージングメカニズムに基づく暗黙の正則化学習ネットワークの低線量CT再構成への応用 低線量コンピュータ断層撮影（Low-Dose Computed Tomography, LDCT）は、放射線リスクを低減しつつ画像品質を維持するための重要なツールとなっています。しかし、X線の線量を減少させるとデータの損失が生じ、初通ボタン（FBP）再構成が悪化して画像品質に影響を及ぼします。この問題に対処するため、研究者たちはノイズやアーチファクトを減少させつつ、高品質な画像を取得するための高度なアルゴリズムを開発し続けています。本報告では、高性能なLDCT再構成を実現するための新しい研究成果を詳細に紹介します。 背景紹介 X線CTイメージングでは、放射線量を減少させることが常に目標とされてお...
全新径状基関数に基づく2D補間の時間効率の良い超音波局所顕微技術 はじめに 超音波技術は主要な医学画像技術の一つであり、その安全性、コスト効果、および非侵襲性から、器官、筋肉、動脈などの皮下構造の可視化に広く利用されています。しかし、従来の超音波画像の性能は回折限界に制約され、そのため空間分解能が限られています。周波数が上がると空間分解能が改善されますが、ビームの貫通深度が減少し、空間分解能と貫通深度の間にトレードオフが生じます。 過去10年間で、超音波位置決め顕微技術（ULM, Ultrasound Localization Microscopy）は、このトレードオフの問題を解決しました。ULMは、静脈内注射されたマイクロバブル（MBs, Microbubbles）を正確に位置決めすること...