学術ニュースレポート：新しいMRI技術が感光血管の局所血流動態を検出することで生物蛍光イメージングを実現 学術背景紹介 生物発光プローブは、生体内の生物医学関連プロセスや細胞ターゲットのモニタリングに広く使用されています。しかし、組織による可視光の吸収と散乱は、生物発光の検出深度と分解能を大きく制限します。特に脳内では、頭蓋骨による光子の阻害が短波長光の伝播を制限し、生物発光イメージング（Bioluminescence Imaging, BLI）のデータが浅い層のものに限られ、多くは二次元の投影であり、深さ情報に欠けています。 これらの制限を克服するために、研究者たちは光音響トモグラフィーや他の光散乱再構成に基づく方法を開発しましたが、これらの方法には先験知識と独立したイメージングモードの解...

自己監督学習による手首加速度計データが明かす睡眠と死亡率の新たな関連性 現代社会において、睡眠は生命活動に欠かせない基本的な行為であり、その重要性は言うまでもありません。睡眠/覚醒状態や異なる睡眠段階を正確に測定および分類することは、睡眠障害の診断や消費者向けデバイスが提供する運動および心理的健康データの解釈において非常に重要です。しかし、現在のポリソムノグラフィー（Polysomnography, PSG）以外の睡眠分類技術は主にヒューリスティックな方法に依存しており、これらの方法は比較的小規模なサンプル集団で開発されるため、ある程度の限界があります。従って、本研究の目標は手首に装着する加速度計を用いて睡眠段階分類の正確性を確認し、睡眠時間と効率が死亡率とどのように関連しているかを調査する...

心電図に基づく大規模な心血管診断機械学習アルゴリズムの開発と検証 序論 心血管疾患（Cardiovascular diseases, CV）は、世界中で病気の負担の主な原因であり、早期診断と介入が病気の合併症、医療利用率、および費用の削減において重要です。伝統的な心電図（Electrocardiogram, ECG）は、低コストで便利な診断ツールとして、心血管疾患の検出に広く使用されています。しかし、現在のECG解釈技術（人工およびコンピュータアルゴリズムを含む）は、高次の信号相互作用および「隠れた」臨床関連パターンの識別に制限があります。人工知能（Artificial Intelligence, AI）、特に深層学習（Deep Learning, DL）の出現は、ECG信号における「隠れた...

MRI による段階的焦点超音波両側視床下核切除術でパーキンソン病を治療 背景紹介 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は一般的な神経変性疾患で、震え、硬直、運動緩慢などの運動症状が主に現れる。伝統的な治療法として、薬物療法および外科手術があり、後者には深部脳刺激術（Deep Brain Stimulation, DBS）や放射周波外科手術も含まれ、これらも進化を続けている。しかし、片側のMRIガイド下での焦点超音波視床下核切開術（FUS-STN）は、非対称性のパーキンソン病患者の対側における運動特性を改善することが証明されているが、両側FUS-STNの実現可能性はまだ検討されていない。片側治療では全体的な症状の制御ができず、特に進行途中の未治療の側の身体に運動の悪...

物理的免疫逃避：機械通信の減少が転移性結腸直腸癌細胞のマクロファージ攻撃からの逃避を引き起こす 背景 癌の転移は複雑で畏敬の念を抱かせる挑戦であり、転移性癌細胞は免疫細胞の攻撃を逃れ、細胞外マトリックス（Extracellular Matrix, ECM）を突破し、他の部位に移動して二次腫瘍を形成します。腫瘍免疫微小環境における生化学的シグナルが癌細胞の免疫逃避と転移に重要な役割を果たしていることは確立されていますが、環境中の物理的要因の役割は十分に探求されていません。具体的には、ECMを介した癌細胞と免疫細胞の間の機械的相互作用が癌細胞の免疫逃避においてどのような役割を果たしているのかは明らかではありません。最近の研究は、微小環境中の機械的シグナルが生物学的プロセスの調節において重要である...

社交派生情報の皮質移行が感情認識に対するゲーティング作用 背景説明 感情認識およびそれに伴う反応は、生存や社会機能の維持にとって重要です。しかし、社会的情報をどのように処理して信頼性のある感情認識を行うかについては、まだ完全には理解されていません。この新しい研究では、進化的に保存された長距離抑制/興奮性脳ネットワークが、これらの社会的認知プロセスにどのように関与しているかを明らかにしています。この研究は、内側前頭前皮質（medial prefrontal cortex, mPFC）から後脾皮質（retrosplenial cortex, RSC）への長距離投射ネットワークを詳細に分析し、感情認識プロセスにおけるその役割を明らかにしています。 この知見の背景の重要性は、感情認識能力の欠如が、同...

覚醒関連の皮質ネットワークにおける神経活動と血流動態の差異結合 学術背景 特定の感覚入力や行動タスクがない状態でも、脳は構造化された活動パターンを生成します。この組織化された活動は覚醒状態によって調節されます。覚醒と脳皮質活動の関係は神経ネットワークの機能を理解する上で重要な意義を持ちます。先行研究によれば、覚醒レベルは神経活動および血流動態の変化に影響を与えることが示されていますが、これらの影響が異なる皮質領域および行動状態で一貫しているかは不明です。 論文出典 この論文はLisa Meyer-Baeseらによって書かれ、著者らはエモリー大学およびジョージア工科大学の生物医学工学科および生物学科に所属しています。この論文は2024年5月に《Journal of Neuroscience》誌...

パーキンソン病研究報告：基底核-言語ネットワーク機能接続予測ドーパミンによる言語機能の調節 背景紹介 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は運動障害を主な特徴としており、同時に言語障害を含む非運動症状も伴います。これが患者の生活の質に深刻な影響を与えます。現在、ドーパミン薬（dopaminergic medication）は運動症状の緩和に顕著な効果を発揮していますが、言語機能への影響はまだ明確ではありません。本研究は、ドーパミンが視床下核（subthalamic nucleus, STN）と言語ネットワークの機能接続をどのように調節するかを明らかにすることで、言語機能の制御について探ります。本研究は、ドーパミンがPD患者の言語機能をどう調整するかという重要な知識...

学術ニュース報告 背景紹介 運動皮質（motor cortex）は長い間、運動制御研究の中心であり、主にその自発的運動遂行における役割が研究されてきました。しかし、人間が運動イメージ（motor imagery）を行う際、実際の運動出力がないにもかかわらず、運動皮質が活性化します。過去の行動学や画像学の研究により、この現象が確認されていますが、運動皮質の潜在的運動イメージ中の特定の活動パターンと実際の運動遂行におけるそれらのパターンや時間的動態がどのように関連しているかは依然として謎となっています。本論文では、著者は2名の脊髄損傷患者が等尺の手関節伸展運動を実行および想像する際の皮質内電気活動を記録し、この問題を探求しました。 論文出典 この論文は2024年4月に《Nature Human ...

深層神経ネットワークを用いた人間の知覚と記憶における視覚および意味情報の区別 序論 認知科学分野では、人間が知覚および記憶の過程で人物や物体の識別をどのように行うかについての研究が続けられています。人や物の識別の成功は、知覚システムによって生成された表象を記憶に保存された表象と照合することに依存しています。しかし、これらの心理表象は外部世界の正確なコピーではなく、脳による再構築です。この再構築の内容とプロセスを理解することは長年の課題となっています。この論文は、深層神経ネットワーク（DNN）を利用して、人間が馴染みのある顔や物体を知覚し記憶する際の心理表象の内容を明らかにしようと試みています。 論文出典 この論文は、Adva Shoham、Sidan Daniel Grossbard、Or ...