微流体システムに基づく体節発生モデルの研究 背景と研究動機 体節の形成は脊椎動物の胚発生で極めて重要な役割を果たし、特に胚の筋骨格系のレイアウトと機能に決定的な影響を及ぼします。体節の発生は主に、両側の原節中胚葉（presomitic mesoderm, PSM）が頭尾方向に段階的に分節し、対称の上皮体節を形成する過程によります。このプロセスにおいて、生化学的シグナル（例えば、線維芽細胞増殖因子FGFやレチノイン酸RAなど）の勾配変化や生物力学的な影響が非常に重要です。しかし、既存の多くの体節発生モデルは懸濁培養を採用しており、生化学勾配や力学信号の精確な制御が困難であり、複雑な生化学-生物力学の相互作用の研究を制限しています。 この背景から、ミシガン大学とハーバード大学の研究チームが共同で...
海馬体中空間と時間の統合と競争メカニズムの研究レビュー 研究背景と意義 人間と動物の脳において、空間と時間はエピソード記憶の主要な次元を構成し、個体のイベントの順序、位置、持続時間などの情報の符号化において重要な役割を果たしています。長年にわたって、海馬体が記憶の鍵を握る脳領域であることが判明し、とりわけ空間と時間の認知において重要な役割を果たしています。海馬体の場所細胞（place cells）は個体が環境内にいる位置を正確に示すことができ、時間細胞（time cells）は特定の時間を示すために使用されます。これらの細胞の活動により、海馬体は空間と時間の情報を同時に符号化する能力を持ち、エピソード記憶の基礎を提供しています。しかし、海馬体における空間と時間情報の相互作用メカニズムにはまだ...
本文は、張廷鑫、畢鏳、李祎然などの学者によって執筆された生物医学研究論文で、2024年11月6日に《Neuron》誌に発表されました。研究は清華大学-北京大学生命科学センターのチームによって主導され、メカニカルセンサーであるカルシウムイオンチャネルPiezo1のリン酸化修飾が生理機能においていかに調整されるかを探求しています。論文は、Piezo1が機械感受性の伝導過程において特定の残基のリン酸化を通じてその機能を調整し、血圧の恒常性および運動性能の生理作用を実現することを明らかにしました。この研究は、Piezo1チャネルのポストトランスレーショナル修飾調整機能の空白を補完するだけでなく、潜在的な臨床的意義を持っています。 研究背景 Piezo1とPiezo2は既知の機械感受性陽イオンチャネル...
プレッシャー下のパフォーマンス低下の神経基盤 - 霊長類の脳における報酬信号と運動準備過程の相互作用の解析 研究背景 「プレッシャー下のパフォーマンス低下」（choking under pressure）は、重要な瞬間にプレッシャーによって期待されるパフォーマンスを発揮できない現象を指し、プロスポーツ選手の重要な試合での失敗が典型的な例です。しかし、この現象はスポーツ競技に限らず、学術試験、ビデオゲーム、パズルなどの日常的な状況でも広く見られます。以前の神経画像研究は、プレッシャー下のパフォーマンス低下が報酬と運動制御の神経構造に関連している可能性を示唆していましたが、具体的な神経メカニズムは明らかではありませんでした。 この現象の背後にある神経メカニズムをより良く理解するために、アメリカの...
研究背景 私たちの日常生活において、順序作業記憶（Sequence Working Memory、略称SWM）は非常に重要です。例えば、誕生日を記入する際には、年、月、日の順に思い出して並べる必要があります。しかし、脳がどのように順序記憶における情報制御を実現し、異なるタスクの要求に応じて情報を柔軟に並べ替えるのかは、現在も神経科学分野の未解決の謎です。このプロセスを深く探求するために、Jingwen Chenらは『Neuron』誌に「Flexible Control of Sequence Working Memory in the Macaque Frontal Cortex」と題した論文を発表しました。この研究は、中国科学院神経科学研究所、米国ニューヨーク大学心理学科、上海臨港研究所な...
研究背景 触覚振動の符号化に関する神経変換メカニズムは、神経科学研究におけるホットトピックです。日常生活では、私たちは振動の感知を通じて外部環境の情報を得ています。例えば、携帯電話の振動通知や車の接近の警告などです。哺乳類の高周波振動の感知は主に、皮膚の深部にあるパチニ小体（Pacinian corpuscles, PCs）によって行われ、これらの受容器は脊髄の背根神経節（dorsal root ganglia, DRG）にある感知ニューロンと接続し、振動信号を中枢神経系に伝達します。しかし、振動符号化の時系列性が中枢神経系でどのように速率符号化に段階的に変換されるのか、その具体的なメカニズムは未解明です。この符号化変換の生物学的基礎を解明するために、Kuo-Sheng Leeらは一連の実験...
LSDのドーパミンD1受容体認識の構造基盤 研究背景と問題提起 LSD（リゼルギン酸ジエチルアミド）は広く知られる幻覚薬で、主に多くの神経伝達物質受容体、5-HT（セロトニン）受容体およびドーパミン受容体を含む受容体に作用し、認知や感覚に深い影響を与えます。5-HT2Aおよび5-HT2B受容体はLSDの主要なターゲットであり、研究者はこれら受容体とのLSDの相互作用を長年研究してきました。しかし、ドーパミン受容体、特にD1型受容体（DRD1）はLSDの重要なターゲットと考えられているにもかかわらず、具体的な結合動力学や受容体構造に関する作用メカニズムは未解明のままです。D1受容体は中枢神経系で最も豊富なドーパミン受容体であり、記憶、学習、認知機能に関与しています。LSDがDRD1での認識と結...
以下は、「Visual Experience Reduces the Spatial Redundancy between Cortical Feedback Inputs and Primary Visual Cortex Neurons」をテーマにした研究報告の日本語訳です。 背景および研究の動機 視覚認知は、外部の知覚の処理と高次認知のフィードバック統合を含む複雑なプロセスです。現在の研究では、高次皮質領域からのフィードバックが特定の状況や予測に基づいて、初級視覚皮質の神経活動を調整できることが指摘されています。視覚知覚は、多層の処理とフィードバックを含む階層的ネットワークによって実現されると考えられていますが、異なるレベル間の情報統合とその実際のメカニズムはまだ完全には理解されていま...
人工呼吸器患者における筋弛緩横紋筋タンパク質が横隔膜筋力低下に与える影響 背景 集中治療室(ICU)で人工呼吸器管理を受けている患者では、横隔膜の収縮力低下が一般的な問題となっている。これにより、人工呼吸器からの離脱が困難になり、死亡率の上昇や莫大な経済的負担が生じている。動物実験では薬物介入の有効性が示唆されているものの、その分子メカニズムについての理解は不完全であり、現時点で有効な治療法は確立されていない。研究者らは、人工呼吸器管理を受けるICU患者の約80%が離脱時に横隔膜機能障害を呈することを明らかにしており、従来はこれが横隔膜萎縮によるものと考えられてきたが、半数以上の患者で萎縮は認められないことから、他の要因が関与している可能性が指摘されている。 研究紹介 本研究論文は、Marl...
“筋萎縮性側索硬化症患者における特異的な神経興奮性パターンの再検討” 学術的背景 筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）は、中枢および末梢運動ニューロンの進行性喪失を特徴とする破壊的な神経変性疾患です。この疾患は臨床的および遺伝的に異質性を示しますが、軸索の過興奮性は一般的に観察される現象であり、神経変性過程の初期の病態生理学的ステップと考えられています。したがって、軸索の過興奮性をもたらすメカニズムとその患者の臨床特性との関係を解明することが非常に重要です。末梢神経の興奮性測定値は神経興奮性記録から直接得られますが、その生物物理学的基礎を推測するのは困難です。数学モデルはこれらのデータの解釈に役立ちますが、グループ平均の記録にのみ信頼性が...