大脳皮質電気刺激が動作学習に与える強度依存性影響とドーパミンの関係 背景紹介 近年、非侵襲的脳刺激技術である経頭蓋直流電気刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)は、神経可塑性研究において広く利用されており、認知と行動の調節に使用されています。しかし、刺激プロトコルを最適化してその利点を最大化することは依然として大きな課題です。そのためには、刺激が大脳皮質機能および行動にどのように影響を与えるかを理解する必要があります。現在、tDCS強度と脳興奮性の関係には用量反応関係が存在するという証拠が増えているものの、行動との関係についてはまだ十分に解明されていません。また、この用量反応関係を駆動する可能性のある神経生化学的なメカニズムを探る研...
常温下六方形窒化ホウ素における量子コヒーレンススピンの研究報告 序論 量子ネットワークとセンサーの実現には、固体スピン-フォトンインターフェース（spin-photon interface）が単一光子生成能力と長寿命のスピンコヒーレンスを備え、スケーラブルなデバイスに統合できる必要があります。理想的には、これらのデバイスは常温環境で動作するべきです。しかし、複数の候補システムで急速な進展が見られる一方で、室温で量子コヒーレンスを保持する単一スピンを持つシステムは依然として非常に稀です。本研究はこの研究のギャップを埋め、層状のバン・デア・ワールス材料—六方窒化ホウ素（hBN）において、常温環境で量子コヒーレンス制御の実現可能性を探ることを目指します。 論文の出所 この論文は「A quantum...
液晶ウイルスにおけるキラリティー伝達の研究 キラリティー（chirality）は自然界に広く存在する現象であり、生物学、化学、物理学、材料科学など多くの分野で重要な影響を与えています。しかし、ナノスケールの構成要素からマクロな螺旋構造へのキラリティー伝達のメカニズムは依然として未解明のままです。本研究では、細長いウイルスがキラリティー液晶相において自己組織化する過程を調査し、キラリティー伝達の鍵となるメカニズムを明らかにしました。著者は、電荷表面モードとウイルスの主鎖の螺旋変形がどのように相互作用し、ウイルス液晶相の螺旋構造を形成するのかを詳細に探求しました。 研究背景 液晶相におけるキラリティー伝達は、多くの分野で重要です。例えば、不対称炭素原子を持つキラル分子から有序螺旋超構造やキラルブ...
背景紹介 脳は異なるサブタイプのニューロンで構成されており、これらのニューロンは局所および長距離のシナプス接続を通じて複雑な神経ネットワークを形成しています。これらの神経ネットワークの機能を理解するには、その接続パターン（プロジェクトーム）と神経ダイナミクス（ニューロンダイナミクス）を理解する必要があります。中規模接続学および細胞分解能の機能画像技術の発展により、異なる脳領域のニューロンの構造組織や機能を明らかにすることが可能になったものの、同一ニューロンの神経活動と全脳接続群を同時に把握することは依然として課題です。特に皮質下の脳領域のニューロンにとっては難しいです。 出典紹介 本文はXiang Li、Yun Du、Jiang-Feng Huangなど複数の研究チームメンバーにより共同で執...
視覚システムにおける選択的注意が特定の行動環境下でどのようにして視覚情報の知覚と処理を最適化するのかは、重要な問題の一つです。これまでの研究では、情報伝達における単一ニューロンの活動電位頻度の重要な役割を分析してきましたが、単一ニューロンがその近隣の神経ネットワークに対してどのように効果的に注意信号を表現・伝達するかについての理解は依然として限られています。本研究は、ニューロンが近隣ネットワークの神経振動位相（phase of neural oscillations）を参照フレームとして利用し、注意の切り替えにおいて重要な役割を果たす可能性があるとの仮説を立て、その仮説を検証するための一連の実験を行いました。 論文の出典 本論文は、エフサン・アボウトラビ（Schulich School of...
『Contralateral Delay Activity and Alpha Lateralization Reflect Retinotopic and Screen-Centered Reference Frames in Visual Memory』の学術報告 序論 視覚システムは側方化された方法で組織されており、左視野と右視野は対側の大脳皮質で処理されます。このような組織方法は、知覚だけでなく認知過程にも適用され、特に視覚情報の短期記憶に影響を与えます。視覚短期記憶（VSTM）において、注意が側位位置に集中すると、対側の視覚皮質の活動が主に調節されます。近年の研究では、視覚短期記憶の対象が対側半球に保存されることが示され、複数の研究で保存量の神経指標が主に対側半球に存在することが明...
脳科学研究の新発見：Broca領域を標的とする背側白質線維束の早期側性化と言語発達の関係 研究背景 言語の発達は人間の認知科学の重要な研究分野の一つです。既存の研究によれば、成人の脳における言語機能は顕著な側性化（主に左半球に集中）を示しています。しかし、この側性化現象が個人の早期発達段階でどのように形成され、それが言語能力にどのように影響するかについては、まだ全面的に理解されていません。特に、白質線維束が子供期にどのように発達し、それが言語機能にどのように貢献するかについては、研究結果が一致していません。白質構造の側性化と子供の言語能力発達の関係を探ることで、言語ネットワークの生物学的基盤とその機能および構造の非対称性に対する理解を深めることができます。 研究の出典と発表 この研究論文は「...
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、...
小脳-オリーブ体神経群の活動がマウスおよび患者の特発性振戦の周波数をエンコードする 研究の背景 特発性振戦（Essential Tremor, ET）は、動作振戦を主な特徴とする一般的な運動障害であり、高齢者の約20%に影響を与える。振戦の周波数と強度はETの核心的な特徴の一部である。しかし、現在振戦周波数をエンコードする神経メカニズムについては理解が不十分であり、そのため現行の治療方法が多くの患者において理想的な効果をもたらしていない。およそ半数の患者が現在の薬物治療に反応せず、深部脳刺激（DBS）などの外科手術は初期には効果的であるものの、治療耐性が生じることが多い。 近年の研究では、脳のシナプス剪定欠陥や登攀線維の過剰成長が小脳の振動とET振戦を増強することが示されている。しかし、振戦...
閉環光遺伝学神経制御による高忠実度抗疲労筋肉制御 背景紹介 骨格筋は動物や人間のほぼすべての運動を行う生物的な実行装置です。しかし、多くの神経系の条件において、中枢神経系と神経筋構成要素の間の通信経路が切断され、麻痺などの運動障害が生じます。神経義肢（NP）は、人工刺激により精密な命令を伝達することで失われた神経入力を代替し、筋肉の機能を回復させることができます。しかし、既存の機能的電気刺激（FES）は、その非生理的な筋肉ユニットの募集メカニズムにより正確な筋肉力の調節が難しく、迅速な疲労を示します。これが研究者をして、新しい刺激方法を探すよう促し、信頼性のある長時間の漸進的筋肉調節を提供する方法を模索しています。 近年、機能的光遺伝刺激（FOS）は光を用いて神経細胞を遺伝修飾する技術として...