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...
がんは世界的に重要な公衆衛生問題であり、その複雑な病理過程と多様な表現形態は常に研究の焦点となっています。多くの研究により、酸塩基平衡の乱れがんの発生と進行に重要な役割を果たすことが示されていますが、そのメカニズムはまだ完全には解明されていません。「Acid–base homeostasis and implications to the phenotypic behaviors of cancer」と題されたこの研究では、著者らはシステム生物学的アプローチを用いて、酸塩基平衡とがんの表現型行動の関係を探っています。 研究背景 酸塩基平衡（acid-base homeostasis）はすべての生細胞が正常な生理機能を維持するために重要な特性です。細胞内のpH値（略してphi）と細胞外のpH値...
タンパク質構造予測：課題、進歩、および研究パラダイムの変化 タンパク質構造予測は、生化学、医学、物理学、数学、コンピューターサイエンスなど多分野の研究者を引きつける重要な学際的研究課題です。研究者たちは同じ構造予測問題を解決するために様々な研究パラダイムを採用しています：生化学者と物理学者はタンパク質フォールディングの原理を解明しようとしています；数学者、特に統計学者は通常、与えられた目的配列のタンパク質構造の確率分布を仮定することから始め、最も可能性の高い構造を見つけます；一方、コンピューターサイエンティストはタンパク質構造予測を最適化問題として捉え、最低エネルギーを持つ構造コンフォメーションを見つけるか、予測構造と天然構造の間の差異を最小化しようとします。最近では、深層学習もタンパク質構...
ERP57のALS関連変異TDP43に対する神経細胞での保護作用研究 はじめに 筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis、ALS）は、運動ニューロンに影響を与える重篤な神経変性疾病です。ほぼすべてのALS症例（97%）と約50%の前頭側頭型認知症（FTD）症例において、病理学的形態のTar-DNA結合タンパク質-43（TDP-43）が存在し、これはTDP-43が神経変性疾患において重要な役割を果たしていることを示しています。以前の研究では、小胞体タンパク質57（ERP57）、タンパク質ジスルフィド異性化酵素（Protein Disulphide Isomerase、PDI）ファミリーのメンバーが、ALS関連の変異型スーパーオキシドジスムターゼ1（SOD1...
新科学研究がGABRA4遺伝子と神経系表現型の関連を明らかに 研究背景 近年、単一遺伝子変異に関連するてんかんと発達障害症候群の研究で顕著な進展がありました。GABAA受容体（γ-アミノ酪酸A受容体、gamma-aminobutyric acid sub-type A receptors、GABAARs）は、抑制性神経伝達を担う異質性のリガンド作動性陰イオンチャネルです。GABAARsは19種類の遺伝子にコードされた異なるサブユニットの組み合わせで構成され、機能的に多様な受容体サブタイプを形成します。これらの受容体のα4サブユニットは神経細胞とグリア細胞で発現し、歯状回と視床で最も豊富に発現しており、主にシナプス外に存在し、トーンに基づく抑制作用を行います。しかし、GABRA4（GABAAR...
顔の特異的活動と意識的な顔認知の関係の探究 はじめに 顔の認知は基本的な認知プロセスであり、人間が環境内の顔を効果的に識別し、より良い社会的相互作用を行うことを可能にします。広範な研究により、脳の腹側視覚皮質に顔刺激に対して顕著な活動増加を示す特定の領域が識別されています。しかし、この顔特異的な感応が顔の認知（例えば、主観的認知）と直接関連しているかどうかは依然として不明です。異なる認知状態における神経活動を比較することで、これらの信号が意識的な顔認知において果たす役割を直接証明することができます。 本研究の主な目的は、腹側視覚皮質における顔特異的活動が意識的な顔認知と関連しているかどうかを探究することです。そのために、研究者たちは人間の頭蓋内脳波（electrocorticography、...
霊長類と齧歯類の皮質分子分類学比較研究報告 脳の構造は複雑で、分子組成と細胞組成の両面で高度な複雑性を示しています。現在、脳の分子分類学に関する研究は主に齧歯類に基づいています。しかし、霊長類と齧歯類は共通の祖先を持っているにもかかわらず、7500万年前に異なる進化の道筋を経て分化しました。したがって、他の種を研究するだけでは霊長類特有の認知能力を完全に説明することはできません。これまで、遺伝子発現プロファイルの種間分析は主に海馬体と前頭前皮質に焦点を当てていました。 著者と出版情報 この論文はLei Zhang、Yanyong Cheng、Zhenyu Xue、Shihao Wu、Zilong Qiuらによって共同執筆され、2024年のNeuroscience Bulletin誌に掲載され...
高マグネシウムが弱視患者の両眼視覚回復を促進するメカニズムの研究：TRPM7の役割 脳発達の重要な時期において、異常な視覚体験は弱視などの視覚機能障害を引き起こす可能性があります。現在の研究によると、高マグネシウム（Mg^2+）補給は成体の視覚皮質のシナプス可塑性を回復させ、成人の弱視眼の視力回復を促進することができます。しかし、Mg^2+が成人の弱視患者の両眼視覚を回復させることができるかどうか、またその潜在的な分子メカニズムは何かについては、まだ明らかになっていません。脳科学と知能技術の卓越センター、中国科学院の研究者らが2023年8月9日に受理し、2024年3月6日に受理された論文が、この現象の研究に新たな洞察を提供しています。この研究は「Neurosci. Bull.」に掲載されてい...
高速読書における後頭側頭葉ネットワークの役割 - fMRIに基づく研究 背景紹介 読書は人間が新しい知識を獲得する最も効果的な認知的手段です。英語を母語とする成人の平均読書速度は1分間に200〜400単語(w/min)ですが、多くの人がより速く効率的に新しい知識を得るために読書速度の向上を望んでいます。一部の速読愛好家は、英語の文章を1分間に3万〜4万単語の速度で読むことができると主張しています。読書速度を向上させるために、発音の習慣を抑制する、読書中に重要な単語や概念に集中する、文を繰り返し読むことを避ける、訓練によって視野を広げるなど、さまざまな戦略が採用されることがあります。 これらの戦略の提案は、読書過程における脳活動の研究を促しました。既存の研究によると、読書過程には複数の複雑な言...