ブローカ領域をターゲットとした背側繊維束の側方化は発達中の言語スキルと一致します

ブローカ領域をターゲットとした背側繊維束の側方化は発達中の言語スキルと一致します

  接続性   発達   言語   白質  

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「...

小型光干渉断層撮影プローブによる脳動脈の体積顕微鏡法

小型光干渉断層撮影プローブによる脳動脈の体積顕微鏡法

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、...

オリーボ小脳の神経集団活動はマウスおよび患者の本態性振戦の周波数を符号化します

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...

クローズドループ光遺伝学的神経調節により高忠実度の疲労耐性筋肉制御が可能になる

クローズドループ光遺伝学的神経調節により高忠実度の疲労耐性筋肉制御が可能になる

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...

同時に100万個までの神経細胞の皮質全体のダイナミクスが、神経細胞数に伴う次元の無制限のスケーリングを明らかにする

同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに 文章概要 この「同期記録で最大100万のニューロンの皮質ダイナミクスがニューロン数と次元性の無限スケーリングを明らかに」という科学報告は、「Neuron」誌(112巻、1694–1709ページ)に発表されました。著者はJason Manley、Sihao Lu、Kevin Barber、Jeffrey Demas、Hyewon Kim、David Meyer、Francisca Martínez Traub、そしてAlipasha Vaziriです。記事の発表日は2024年5月15日で、Rockefeller UniversityとThe Kavli Neural Systems Inst...

ヒト脊髄の機能的超音波イメージング

機能的超音波イメージングの人間の脊髄における応用 背景紹介 脊髄は神経系の中で重要な感知・運動の統合センターであり、全身の各部分の運動学と姿勢を監視しています。外傷や病気による脊髄情報の遮断は、一連の悪影響(反射活動の増加、慢性痛、運動や感覚機能の部分的または完全な喪失、排便/排尿機能障害など)を引き起こす可能性があります。脊髄の感知、運動および自律機能における重要性にもかかわらず、その機能構造に関する研究は依然として少ないです。現在、機能的な脳イメージング技術(fMRIおよび立体電極皮質電図など)は脳科学研究に広く使用されていますが、脊髄研究には限られています。1990年代末以降、機能的磁気共鳴イメージング(fMRI)が脊髄研究の分野に導入されて以来、少数の研究が脊髄の機能組織を明らかにし...

埋め込み型バイオ電子回路を用いた低侵襲イメージングおよびセンサリングのための磁性粒子イメージングアプローチ

磁性粒子イメージングに基づく低侵襲イメージングとセンシング方法及び埋め込み式電子回路の応用 学術背景 現代医学において、低侵襲で生体適合性のある埋め込み式生体電子回路は、体内の生理過程を長期に亘って監視するために広く使用されています。しかし、これらのデバイスに関して、体内でのイメージングとセンサー情報を同時に取得する方法は依然として稀少で高コストです。磁性粒子イメージング(Magnetic Particle Imaging、MPI)は、そのゼロ背景信号、高コントラスト、高感度、定量的イメージング能力により、この問題を解決するための理想的な選択肢とされています。組織深度を増しても吸収されない磁信号と異なり、MPIは放射線量を伴わず、安全で効果的なイメージング手段を提供します。 論文の出典 この...

臨床前多重放射性核種SPECTイメージングを強化するためのカスケード光子のコインシデンス検出の探索

臨床前多重放射性核種SPECTイメージングを強化するためのカスケード光子のコインシデンス検出の探索

多核種SPECTイメージングの向上における電気共役光子検出技術の探究 放射性薬物療法(Radiopharmaceutical Therapy, RPT)は近年ますます関心を集めており、特に複数のトレーサーを同時に使用するSPECTイメージングにおいてその注目が高まっている。伝統的なイメージング方法では、異なるエネルギーのγ線の散乱と相互干渉により、イメージング品質が著しく低下する。それを解決するために、本論文の著者であるYifei JinとLing-Jian Mengは、電気共役光子検出(Coincidence Detection of Cascade Photons, CDCP)という手法を提案し、電気共役光子の検出に基づいて低活性治療性放射性核種イメージングにおける下散乱および相互干渉の...

画像生成から減衰補正までの直接陽電子放出イメージングの無再構築システム設計

画像生成から減衰補正までの直接陽電子放出イメージングの無再構築システム設計

背景紹介 一世紀前、Hevesyは最初に放射性トレーサーを植物の生物指標として利用することを提案し、その後ラットの実験で確認された。この発見は、核医学と分子イメージングの生物医学分野の発展を促進し、分子レベルでの生物過程の定量的可視化を可能にした。数あるイメージング技術の中で、単光子放出計算機断層撮影(SPECT)と陽電子放出断層撮影(PET)が特に重要であり、これらは標識化合物を使って生物機能と代謝を定量的に検出することができる。これらの技術が発展する過程で、X線計算機断層撮影(CT)や磁気共鳴画像(MRI)を組み合わせて解剖情報を得ることで、診断とデータ補正の正確性がさらに向上した。 しかし、現行のシステムには、画像再構成のプロセスで時間がかかり、ノイズが拡散するという大きな制約がある。...

物理知識に基づいた深層学習による低磁場MRIにおける共同B0および画像再構成

物理知識に基づいた深層学習による低磁場MRIにおける共同B0および画像再構成

物理知識に基づく深層学習を活用した低磁場MRI画像再構成 背景紹介: 最近、低磁場磁気共鳴画像法(MRI)の応用が注目されています。低磁場MRIはコストが低く、メンテナンスが簡単なため、さまざまな臨床および研究環境で広い応用可能性があると考えられています。たとえば、携帯型低磁場MRIスキャナは操作が容易で、緊急医療や手術室などの場面でも利用可能です。また、低磁場MRIは脳卒中の診断に有望である初期評価が示されており、この技術が全球的な医療診断においてより魅力的であることを示唆しています。しかし、低磁場MRIの主な課題は低信号対雑音比(SNR)と磁石設計、材料欠陥、および製造公差によるB0磁場の不均一性にあります。 この研究はDavid Schote、Lukas Winter、Christop...