科学報告 背景紹介 感知と神経処理における感覚情報は、事前の期待に大きく影響される。感知は単なる受動的な受信ではなく、過去の経験と現在の状況に基づいた事前情報と現有の感覚情報を統合する積極的な推論プロセスである。この情報の統合方式は異なるメカニズムで表現されることがある。一つは異常入力に焦点を当てた予測誤差信号処理（Prediction Error、略称PE）、もう一つは予測情報の強化を通じて実現する鋭化表示である。本稿では、顔認識におけるこれら二つのメカニズムの表現について研究した。 研究の出典 この研究はドイツ・ハンブルク大学医療センター(University Medical Center Hamburg-Eppendorf)システム神経科学科のAnnika GarlichsとHelen...

ディープラーニングモデルが意味飽和メカニズムを解明 意味飽和（semantic satiation）は、ある単語やフレーズが何度も繰り返されることでその意味が失われる現象であり、よく知られた心理学的現象です。しかし、このメカニズムを引き起こす微視的な神経計算の原理は依然として未知です。本稿では、連続結合ニューラルネットワーク（continuous coupled neural network, CCNN）を使用してディープラーニングモデルを構築し、意味飽和のメカニズムを研究し、ニューロンの成分でこのプロセスを正確に記述します。研究結果は、中観的な視点から見ると、意味飽和は自下から上へのプロセスである可能性があり、既存のマクロな心理学研究が意味飽和を自上から下へのプロセスと見なしているのとは異...

人間の実際の頭方向電生理特性 ナビゲーションは人類の複雑な認知現象のコアコンポーネントの一つであり、頭方向情報は空間内で自分の位置を特定するために極めて重要です。しかし、ほとんどの神経映像実験では頭部を特定の位置に固定させることが求められるため、実際の頭方向信号には物理的に頭部を回転させる必要があり、人間の脳が実際の頭方向信号にどのように調整されるかについての理解は比較的少ないです。この問題を解決するために、Benjamin J. Griffithsおよびそのチームは、Nature Human Behaviour誌に”Electrophysiological signatures of veridical head direction in humans”というタイトルの研究報告を発表しまし...

雄マウスにおける腹側弓在（ventral subiculum、vsub）が覚醒を複数の経路を通じて促進する 背景紹介 腹側弓は、海馬構造の主要な出力領域であり、動機付け、ストレス統合、不安症状行動に重要な役割を果たします。これらの行動はすべて高次の覚醒状態に依存します。しかし、vsubが覚醒のメカニズムおよびその下位の神経回路については、ほとんど知られていません。体内光学繊維カルシウム測定技術と多チャネル電気生理記録を使用し、我々はvsubのグルタミン酸神経細胞が覚醒状態で高活性を示すことを発見しました。さらに、vsubのグルタミン酸神経細胞の活性化は覚醒と不安症状行動の増加、および睡眠状態から覚醒状態への迅速な移行を引き起こします。vsubグルタミン酸終末部の光遺伝学的刺激とvsubグルタ...

概述 Communications Biologyに「supervised latent factor modeling isolates cell-type-specific transcriptomic modules that underlie Alzheimer’s disease progression」という論文が発表されました。本論文は、Liam Hodgson、Yue Li、Yasser Iturria-Medina、Jo Anne Stratton、Guy Wolf、Smita Krishnaswamy、David A. BennettおよびDanilo Bzdokら、McGill大学、モントリオール大学、イェール大学とラッシュ大学医療センターなどの研究者によって共同執筆さ...

高度膠質腫瘍における神経上皮遺伝マーカーと予後の研究 背景と研究動機 高度膠質腫瘍（glioma）は非常に悪性度の高い脳腫瘍であり、患者の予後は通常悪い。以前の臨床前モデル研究は、神経と腫瘍細胞の相互作用が腫瘍の成長を促進することを示していたが、臨床でこのメカニズムを検証することはまだ限られていた。高度膠質腫瘍の分子メカニズムを理解するために、研究者たちは表観遺伝学に基づく神経マーカー（neural signature）を患者の生存期間を予測するための手段として提案した。中枢神経系（CNS）腫瘍の表観遺伝的特徴を分析することにより、臨床的に重要なサブクラスを特定することを目指している。 研究の出典 この論文はリチャード・ドレクスラーらによって執筆されており、彼らはそれぞれドイツのハンブルク大...

科学研究レポート：大脳皮質の遺伝子発現と神経発達障害の関連性 研究背景 人間の脳の解剖学と機能組織は多くの遺伝子が調整した発現の結果です。研究により、皮質の遺伝子発現の主要な要素（c1）が、感覚運動領域から連合領域への階層的発現に重要であることが明らかになりました。しかし、この主要成分が広範に研究されているにもかかわらず、他にもキーとなる遺伝子発現成分が存在するか否かは、科学界の注目を集めている問題です。過去十年間に全脳、全ゲノムの転写地図（例えばAllen Human Brain Atlas, AHBA）は、健康な大脳組織は発育過程で多くの遺伝子が協調した発現“転写プログラム”に依存している可能性を示しています。本研究はこの背景から始まり、大脳の発達と神経発達障害におけるより多くの遺伝子発...

てんかん発作の開始と伝播過程における皮質階層の差異研究 てんかんは生活質に大きな影響を及ぼす神経系の疾患であり、全体の約1%の人口に影響を及ぼしています。全体のてんかん患者のうち、約3分の1は薬物治療に反応せず、これを薬物に抵抗性のあるてんかんと呼びます。これらの患者に対しては、最も効果的な治療法は、手術によりてんかん発作の起源区域（Ictal or seizure onset zone）、すなわち脳のてんかんを生み出し、伝播させる領域を除去したり破壊したりすることです。したがって、てんかん発作の起源区域を正確に特定することは、効果的なてんかん手術を行うための鍵となります。数十年にわたる研究の進歩にもかかわらず、科学者はまだ脳のてんかん発作と、その発生と伝播の神経細胞マイクロサーキットのメカ...

パーキンソン病における全脳1/f指数のトポロジカルマップ 著者: Pascal Helson、Daniel Lundqvist、Per Svenningsson、Mikkel C. Vinding、Arvind Kumar 研究の背景 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は進行性で衰弱を伴う脳の疾患であり、主に運動障害を特徴としますが、知覚と認知処理にも影響を及ぼします。症状の広範さと多くの神経伝達物質（例：ドーパミン）の脳内広範な投射のため、多くの脳領域がPDに影響されます。病気に関連する全脳神経ニューロン機能の変化を特徴付けるため、本研究ではPD患者と健康対照者の静止状態の磁気脳図（Magnetoencephalogram, MEG）を分析しました。 従来のス...

アルツハイマー病研究と治療最前線：脳波周期成分におけるベータ/シータ電力比の潜在バイオマーカー 背景紹介 アルツハイマー病（Alzheimer’s dementia, AD）は、進行性の病気であり、全認知症症例の60％から80％を占める[1]。ADの初期段階では、軽度認知障害（Mild Cognitive Impairment, MCI）が現れ、この段階では個人がまだ自立した生活を送ることができる[2]。MCIとADまたは健康な加齢の区別をつけるためのバイオマーカーは、予防介入策の開発に不可欠であり、生活の質を向上させ、ケアの負担を軽減し、ケアコストを下げるのに役立つ[3]。 脳波（Electroencephalogram, EEG）は、非侵襲的で低コストのツールであり、異なる空間スケールで...