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...

NOMPCイオンチャネルのヒンジがゲーティングスプリングを形成し、機械感覚を開始する 学術的背景 機械感覚は、生物が外界の機械的刺激を感知し、電気信号に変換するプロセスであり、触覚、聴覚、重力感知、および内臓や四肢の運動において重要な役割を果たしています。このプロセスの開始は、機械的に敏感なイオンチャネル（Mechanosensory Transduction Channels, METチャネル）に依存しており、これらのチャネルはゲーティングスプリング（gating spring）を介して機械力をチャネルのゲートに伝え、チャネルの開閉を制御します。ゲーティングスプリングの弾性により、チャネルは機械的刺激に応じて開閉状態を切り替えることができます。 長年、科学界ではゲーティングスプリングの分子...

下丘脳-縄状体回路がリスク選好を制御する研究 学術的背景 複雑で不確実な環境において、動物は生存に有利な意思決定を行うためにリスクを評価する必要があります。安全な選択肢とリスクのある選択肢の間で、動物は通常、ある選択肢に対して強い選好を示し、その選好は長期間にわたって一貫して維持されます。しかし、このリスク選好がどのように脳内でコードされているかについては依然として不明です。縄状体（lateral habenula, lhb）は価値に基づく行動に重要な役割を果たすと考えられていますが、リスク選好に関する意思決定における具体的な役割はまだ解明されていません。本研究は、特に下丘脳-縄状体回路がこのプロセスで果たす役割に焦点を当てて、脳内におけるリスク選好を制御する神経回路を明らかにすることを目指...

大視野、単細胞分解能の二光子および三光子顕微鏡による深部および広域イメージング 研究背景と問題提起 多光子顕微技術（Multiphoton Microscopy, MPM）は、特に生体脳機能研究において不可欠な深部組織イメージングのための強力なツールです。しかし、従来の二光子顕微鏡（Two-Photon Microscopy, 2PM）は比較的大きな視野（Field of View, FOV）を実現できますが、そのイメージング深度は通常浅い皮質領域に限定され、脳の深部構造には到達できません。一方、三光子顕微鏡（Three-Photon Microscopy, 3PM）はより深いイメージングが可能ですが、熱損傷によりレーザーの繰り返し周波数が制限され、視野が小さく、イメージングスループットが低...

高精度で蛋白フラグメントの抑制活性を予測する新方法：FragFoldの応用 学術背景 蛋白質間相互作用は細胞生命活動において重要な役割を果たし、ペプチド（peptides）や蛋白フラグメント（protein fragments）は特定の蛋白質界面に結合して、蛋白質機能を調節したり、甚至抑制剤として機能したりします。近年、高スループット実験技術の発展により、生細胞中での大量の蛋白フラグメントの抑制活性を測定することが可能になりました。しかし、これまで計算方法が存在せず、どの蛋白フラグメントが目標蛋白質と結合し、抑制作用を発揮するか、さらにはその結合モードを予測することはできませんでした。この研究領域の空白を埋めるために、研究者は新しい計算ツールを開発しました。 AlphaFoldの登場は蛋白質...

学術的背景 細胞生物学において、フォーカルアデヘッション（focal adhesions, FAs）は細胞と細胞外基質（ECM）の間の重要な接続点であり、インテグリン受容体を介して細胞内のアクチン骨格とつながり、細胞移動や極性化に重要な役割を果たします。Talinはフォーカルアデヘッションの中心的なタンパク質で、インテグリン受容体とアクチン骨格を直接つなぎます。Talinタンパク質には3つのアクチン結合部位（actin-binding sites, ABSs）があり、これらの部位はフォーカルアデヘッションの形成と成熟の過程で異なる役割を果たします。しかし、TalinがどのようにF-アクチンと相互作用するのか、特にTalinのABSsがF-アクチンにどのように結合するのかについては、まだ完全に...

左右非対称性の胎生発達における早期起源 学術背景 動物界において、双方向対称性（bilateral symmetry）は広く存在する身体構造の特徴です。しかし、脊椎動物は外見上双方向対称性を示す一方で、内部器官では左右（left-right, LR）非対称性を示します。この非対称性は、特に鳥類や哺乳類などの羊膜動物の胎生発達において重要な役割を果たし、胚が発達する過程で双方向対称性から左右非対称性に変化します。近年、科学者たちはこの変化のメカニズムについて深く研究してきましたが、特にHensen’s node（Hensenノード）が左右非対称性形成に果たす役割についてです。しかし、左右非対称性が最初にいつ現れるのか、その背後の物理的メカニズムについては未解明な点が多くあります。 本研究では、...

腹側前運動皮質における時間知覚の神経動態に関する研究 学術背景 時間知覚は神経科学研究の中心的な問題の一つであり、特に認知的要求が変化する際に大脳がどのように時間を符号化するかが重要な課題です。時間は「長」または「短」と分類されるか、または連続的な時間間隔として正確に表現されます。腹側前運動皮質（ventral premotor cortex, VPC）は複雑な時系列処理、例えば言語処理において重要な役割を果たしますが、その時間推定における具体的な役割はまだ十分に探求されていません。本研究では、霊長類が時間間隔比較タスク（time interval comparison task, TICT）と時間間隔分類タスク（time interval categorization task, TCT）...

「ドメイン一般性覚醒」に関する神経科学研究レポート 学術背景 覚醒（Arousal）は、神経科学の核心概念であり、大脳と身体状態の変動を指し、通常は動機付けられた行動と関連しています。覚醒という用語は広く使用されていますが、その定義は不明確で、教科書によって異なる解釈があります。一つの見解では、覚醒は多様な生物過程の抽象的な反映であるとされ、別の見解では共通の神経学的基礎があるとされます。この概念的な対立により、覚醒の分類と定義は解決すべき重要な問題となっています。さらに、覚醒に関する科学文献は非常に豊富（約50,000編の論文）ですが、系統的なレビューやデータ駆動型の分析による本質の解明はこれまでありませんでした。この空白を埋めるために、本研究では大規模テキストマイニング技術と神経イメージ...