学術的背景 低温電子顕微鏡（Cryo-EM）は、タンパク質などの巨大分子の構造を解析するための重要な実験技術です。しかし、Cryo-EMの有効性は、低コントラストや構造の異質性などの実験条件によって引き起こされるノイズや密度値の欠損によってしばしば制限されます。既存のグローバルおよびローカルな画像シャープニング技術はCryo-EM密度マップの改善に広く使用されていますが、より正確なタンパク質構造を構築するためにその品質を効率的に向上させることには依然として課題があります。この問題を解決するために、研究者はCryoTenという3D UNETR++スタイルのTransformerモデルを開発し、Cryo-EM密度マップの品質を効果的に向上させることを目指しています。 論文の出典 この論文は、Jo...

学術的背景 神経科学分野では、神経回路がどのように複雑な行動を生成し制御するかを理解することを目指してきました。単純なモデル生物（軟体動物、甲殻類、環形動物など）は、アクセス可能な神経系と大型の特徴的なニューロンを持つため貴重なモデルを提供してきましたが、多くの場合、神経回路の理解は詳細な脳地図の欠如によって制限されています。特に軟体動物については、その脳は形態的に一貫性があり機能的に研究可能なニューロンで構成されていますが、神経系内のニューロン総数や組織原則、詳細なニューロンレベルの地図は依然として不明です。これらの問題は、神経回路機能の体系的な研究を制限しています。 この課題を解決するために、本研究ではLymnaea stagnalis（古典的な軟体動物モデル）の脳に対してシンクロトロン...

内源性大麻素は細胞外微小胞によって需要に応じて放出される 学術的背景 内因性カンナビノイド（endocannabinoids, ECBs）は、脂質性の神経伝達物質であり、カンナビノイド受容体CB1を活性化することで脳機能において重要な役割を果たします。古典的な神経伝達物質とは異なり、ECBsの貯蔵および放出メカニズムは完全には解明されておらず、これらのシグナルがどのように制御されているかについての理解には大きな空白があります。特に主要なECBである2-アラキドノイルグリセロール（2-arachidonoylglycerol, 2-AG）の放出と輸送に関する分子メカニズムは依然として不明です。以前の研究では、「オンデマンド生産」（on-demand production）モデルが提案され、2-...

マウス蝸牛における聴覚遠心ニューロンとII型螺旋神経節求心性ニューロン間のGABA作動性シナプス 背景紹介 聴覚システムの複雑さと精密さは、神経科学研究において重要なテーマです。蝸牛は聴覚システムの主要な構成要素であり、その内部の細胞やニューロン間の相互作用が聴覚機能の実現に不可欠です。外有毛細胞（outer hair cells, OHCs）は電気運動特性によって音信号を増幅し、聴覚感度と周波数調整を向上させます。OHCsは内側オリボコクレア（medial olivocochlear, MOC）遠心ニューロンからのコリン作動性フィードバックを受け取りつつ、II型螺旋神経節ニューロン（type II spiral ganglion neurons, SGNs）を介して脳幹へ情報を伝達します。...

青少年の体重状態によるカロリー摂取への概日リズムと行動周期の影響 学術的背景 肥満問題は世界的に悪化し続けており、特に青少年における肥満率の上昇は、2型糖尿病、高血圧、心血管疾患などの慢性疾患リスクを引き起こしています。これまでの研究では、夜遅くの食事が肥満リスクの増加に関連していることが示されていますが、内因性の概日リズムシステムがカロリー摂取に独立して影響を与えるかどうか、またその影響が体重状態によって異なるかどうかについては不明な点がありました。この問題をより深く理解するために、研究者たちは内因性の概日リズムシステムと睡眠/覚醒および食事/断食サイクルの影響を分離する実験を設計しました。この研究の核心は、異なる体重状態を持つ青少年が、内因性の概日リズムと行動周期の影響下でカロリー摂取の...

MEG時系列に基づく脳年齢予測に関する研究 学術的背景 人類の寿命が延びるにつれ、ライフサイクルにおける脳の変化を理解することがますます重要になっています。脳の構造と機能は加齢に伴い顕著に変化し、これらの変化は認知機能に影響を与えるだけでなく、アルツハイマー病などのさまざまな神経変性疾患とも密接に関連しています。しかし、現在のところ、特に脳磁図（MEG）のような脳電活動がどのように年齢とともに変化するかについての理解はまだ十分ではありません。この問題を解決するために、研究者たちは成人の大規模な安静時MEGデータを分析し、年齢を効果的に予測できる脳信号特性を探求しました。 本研究は、特に時間系列解析技術を通じて、脳の加齢に関連する変化を捉えられる信号特性を特定することを目指しており、健康な老化...

KATPチャネルは糖酵解フラックスを調節して大脳皮質活動と睡眠に影響を与える 学術的背景 グルコースは、脳の主要なエネルギー源であるだけでなく、神経伝達物質合成のための生合成基質でもあります。糖酵解フラックスの変化は、神経伝達物質の合成に影響を与え、それによって大脳皮質の電気活動、覚醒、および睡眠状態を変化させる可能性があります。KATPチャネル（ATP感受性カリウムチャネル）は、細胞内のATPレベルを感知できる代謝センサーであり、糖酵解フラックス、覚醒、および睡眠/覚醒遷移を調節します。しかし、KATPチャネルがどのように代謝を調節して睡眠/覚醒状態を維持し、切り替えるかについての具体的なメカニズムはまだ十分に理解されていません。本研究は、KATPチャネルが糖酵解フラックスを調節して大脳皮...

人間の眼表面におけるイオンおよび水分輸送のモデル研究 背景紹介 眼表面（ocular surface）は、特に涙膜（tear film）の安定性と成分が眼表面の健康に直接影響を与えるため、ヒトの生理学や疾患において重要な役割を果たします。涙膜は3つの層で構成されています：外側の脂質層（瞼板腺から分泌）、中央の水様層（涙腺から分泌）、内側の粘液層（結膜上皮細胞から分泌）。涙膜の機能には、滑らかな光学面の提供、異物の除去、微生物侵入に対する防御などがあります。眼表面機能の異常または欠陥は、ドライアイ（dry eye）などの疾患につながる可能性があります。しかし、眼表面の重要性にもかかわらず、眼表面上皮細胞におけるイオンチャネル（ion channels）の発現、特性、制御メカニズムに関する研究は...

実験による対称場の制約：磁気浮上力センサーの画期的な研究 学術的背景 ダークエネルギー（Dark Energy）は、宇宙の加速膨張を引き起こしていると考えられていますが、その本質は依然として未解明です。ダークエネルギーの性質を説明するために、科学者たちは様々な理論を提案してきました。その中で、対称場理論（Symmetron Field Theory）は、ダークエネルギーを説明する有力な候補とされています。この理論では、物質と相互作用する第五の力（Fifth Force）が予測されていますが、高密度環境ではこの力が遮蔽されるため、実験室での検出が困難でした。これまでのいくつかの実験でモデルのパラメータ空間の一部に制約を与えましたが、まだ多くの未探索領域が残されています。そのため、研究チームは、...

脳ペリサイトと血管周囲線維芽細胞の脳卒中後の脳血管再生における二重機能 学術的背景 脳卒中は世界中の死亡および障害の主な原因の一つであり、現在の治療法は急性の血栓溶解療法または血栓切除術に限定され、その後長期的なリハビリテーションが行われます。しかし、脳卒中後の長期的な回復効果は限られており、特に脳血管の再生と機能回復は依然として大きな課題です。脳血管の再生は脳卒中後の機能回復の鍵ですが、このプロセスは血管周囲基質（stroma）の再生に依存しています。基質前駆細胞（stromal progenitor cells, SPCs）は多くの臓器の組織再生において重要な役割を果たしますが、脳内のSPCsのアイデンティティと機能は依然として不明確です。本研究は、脳内のSPCsのアイデンティティと脳卒...