視覚認識と運動調整の神経メカニズムに関する研究 学術的背景 日常生活において、動物は外部環境によって引き起こされる感覚体験と自身の動きによって引き起こされる感覚体験を区別する必要があります。この区別は正確な知覚と運動制御にとって非常に重要です。しかし、行動の多様性とそれが感覚に与える複雑な影響により、この課題は非常に困難です。特に視覚システムでは、眼球運動（サッカード）、歩行、または瞳孔の変化といった動物の動きが視覚画像のぼやけや歪みを引き起こし、これは「自己運動による視覚的な摂動」（reafferent signals）と呼ばれます。知覚の一貫性を維持するためには、脳はこれらの摂動を補正する仕組みを必要とします。この仕組みは一般的に「運動コマンドのコピー」または「随伴放電」（corolla...

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...

神経メカニズムと関係学習：ニューラルネットワークにおける迅速な知識再構築 背景紹介 人間や動物は、限られた経験から項目間の関係（刺激、物体、イベントなど）を学ぶ驚異的な能力を持っており、構造化された一般化と迅速な情報統合を可能にします。この関係学習の基本となるのが順序学習で、推移的推論（例えば、a > b かつ b > c ならば a > c）やリストリンク（例えば、a > b > c と d > e > f が c > d を知ることで a > b > c > d > e > f に迅速に再構築される）を可能にします。この分野は長年研究されてきましたが、推移的推論と迅速な知識再構築の神経生物学的メカニズムは未だ不明確です。本論文では、神経変調を備えたシナプス可塑性（自己指向学習を可能にする...

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...