チリのブラシテールマウス(Octodon degus):上丘ニューロンの視覚受容野特性を研究するための新しいモデルとしての昼行性早熟齧歯類

チリのデグー(Octodon degus)を視覚システム研究の新モデルとして 学術的背景 視覚システムの研究は、神経科学分野における重要な課題の一つです。従来、科学者たちは夜行性や薄明薄暮性の齧歯類(ハムスター、ラット、マウスなど)をモデルとして、視覚システムの発達と機能を研究してきました。しかし、これらの動物の視覚システムは比較的単純であり、人間などの昼行性哺乳類の視覚システムとは大きな違いがあります。研究範囲を広げるため、科学者たちは人間の視覚システムに近い動物モデルを探し始めました。チリのデグー(Octodon degus)は、昼行性で早熟性の齧歯類であり、豊富な錐体細胞と高度に発達した網膜構造を持つことから、潜在的な研究モデルとして注目されています。 本研究の主な目的は、チリデグーの...

ストレッチ反射モデルを用いた高速および低速運動におけるEMGからの下行性活性化パターンの推定

ストレッチ反射モデルを用いた筋電図からの高速および低速運動における下行性活性化パターンの推定 背景紹介 運動制御の分野において、脳からの下行性活性化(descending activation)は筋活性化の主要な源ですが、脊髄反射回路(spinal reflex loops)も運動生成において重要な役割を果たしています。脊髄伸張反射(spinal stretch reflex)は、筋長の変化に迅速に応答する短遅延の反射機構であり、筋力を調節することができます。しかし、脊髄反射が運動生成において果たす役割は広く研究されているにもかかわらず、現代の運動制御理論におけるその位置づけはまだ明確ではありません。脊髄反射が脳からの下行性活性化とどのように協調して働くかをより深く理解するために、Lei Z...

高密度表面筋電図を用いたM波の位置特定と測定の改善

高密度表面筋電図を用いたM波の局在化と測定の改善 学術的背景 表面筋電図(surface electromyography, sEMG)は、筋機能の研究や義肢の制御に有用なツールです。しかし、近隣の筋肉からの信号干渉(cross talk)により、その有効性が制限されることがよくあります。特に前腕のような筋肉が密集した領域では、信号干渉の問題が顕著です。この問題を解決するため、研究者たちは高密度表面筋電図(high-density sEMG, HD-sEMG)技術を導入しました。この技術は空間分解能を向上させることで、目標筋肉のM波(筋活動電位)をよりよく分離することができます。本研究は、HD-sEMGがM波の局在化においてどのように機能するかを評価し、空間フィルターが信号干渉を減少させる効...

老化と抗酸化処理がバッタの拡散性脱分極からの回復に及ぼす影響

老化と抗酸化剤がバッタの拡散性脱分極回復に与える影響 学術的背景 拡散性脱分極(Spreading Depolarization, SD)は、哺乳類や昆虫において神経処理を一時的に停止させる現象です。ヒトでは、SDは片頭痛の前兆や外傷性脳損傷後の神経細胞死など、さまざまな病理状態と関連しています。しかし、昆虫では、SDは環境的なストレス下での一時的なエネルギー保存メカニズムと考えられています。哺乳類と昆虫におけるSDの表現は異なりますが、その根底にあるメカニズムは類似している可能性があります。年齢はSDの結果に影響を与える重要な要素であり、特に高齢患者ではSDからの回復能力が低下します。しかし、年齢が昆虫モデルにおけるSD回復にどのように影響するか、および酸化ストレスがこのプロセスにどのよう...

サッカード目標の視覚的外観がサッカード周辺知覚的誤定位強度に及ぼす影響

視覚知覚と眼球運動研究の新発見 背景紹介 日常生活において、私たちの目は絶えず急速な眼球運動(サッカード、saccades)を行っていますが、それでも安定した視覚環境を感知することができます。この安定性は、視覚システムがサッカード中に情報を統合することによって実現されています。しかし、サッカード中の視覚処理メカニズムは依然として複雑で完全には解明されていません。特に、サッカード中に短い視覚刺激を提示すると、これらの刺激の位置が誤って知覚されることがあり、この現象は「サッカード周辺視覚錯覚」(perisaccadic mislocalization)と呼ばれています。この現象は、サッカードに関連する神経運動命令の「随伴放電」(corollary discharge)信号に関連していると考えられ...

C1 ERPとブロードバンド高周波活動の視覚処理への差異的貢献

視覚処理における高周波活動とC1 ERP成分の差異的貢献:EEG-MEG共同研究 学術的背景 神経科学の分野において、視覚情報がどのように脳内で処理されるかを理解することは核心的な課題です。視覚情報の処理は通常、2つの主要なプロセスに分けられます:フィードフォワード(feedforward)とフィードバック(feedback)。フィードフォワードプロセスは、網膜から一次視覚野(V1)への情報伝達を指し、フィードバックプロセスは高次視覚領域からV1への情報の戻りを指します。これらのプロセスは視覚処理において重要な役割を果たしますが、その具体的なメカニズムと時間的ダイナミクスはまだ完全には解明されていません。 高周波活動(High-Frequency Activity, HFA)は、脳内の80-...

リアルタイム位相コントラストと皮質BOLD MRIを組み合わせた脳脊髄液流動とBOLD結合の新しい研究方法

脳脊髄液の流動と脳皮質BOLD信号のカップリング研究の新手法 学術的背景 近年、脳脊髄液(Cerebrospinal Fluid, CSF)が脳内の廃棄物除去において重要な役割を果たすことが注目されています。従来、CSFは主にクッション効果や免疫監視の役割を担うと考えられていましたが、近年の研究では、CSFが血管周囲空間を通じて流動することで、脳内の有害物質を除去する役割を果たす可能性が指摘されています。しかし、CSFの流動を駆動するメカニズムについてはまだ議論が続いています。一部の研究では、神経活動や自然発生する血管運動、呼吸による血管拡張など、大振幅の血管運動がCSF流動の主要な駆動力であると提唱されています。 CSF流動と脳皮質の血酸素レベル依存(Blood Oxygen Level ...

弛緩交換磁気共鳴画像法(REXI):脈絡叢におけるバリア間水交換を評価する非侵襲的画像法

非侵襲的イメージング技術による脈絡叢のバリア越え水交換評価 背景紹介 脈絡叢(Choroid Plexus, CP)は脳脊髄液(Cerebrospinal Fluid, CSF)の生成において重要な役割を果たし、血液-脳脊髄液バリア(Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier, BCSFB)の主要な構成要素でもあります。脈絡叢は脳脊髄液の分泌と吸収を調節することで、脳の内部環境を安定させます。しかし、現在のところ、脈絡叢の機能を評価するための非侵襲的なイメージング技術が不足しており、これがBCSFB機能の理解を妨げています。既存の方法、例えばトレーサー希釈法や脳脊髄液採取法は、間接的に脳脊髄液の分泌を測定できますが、これらの方法は侵襲的であり、脈絡叢と他の潜在的な源(...

小胞体-ミトコンドリア間のカルシウム恒常性調節:骨格筋萎縮への影響

カルシウムイオンが骨格筋機能において果たす重要な役割とミトコンドリアおよび小胞体との相互作用 学術的背景 カルシウムイオン(Ca²⁺)は細胞内の重要なシグナル分子であり、特に骨格筋の興奮-収縮連関(excitation-contraction coupling, ECC)において重要な役割を果たしています。骨格筋の収縮は、筋小胞体(sarcoplasmic reticulum, SR)からのカルシウムイオンの放出と再取り込みに依存しており、このプロセスはリアノジン受容体(ryanodine receptor, RYR)やイノシトール1,4,5-三リン酸受容体(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor, IP3R)などのさまざまなカルシウムイオンチャネルやポン...

生後数日のゼブラフィッシュは、ノルアドレナリンおよび前脳回路を通じて脅威を認識することを迅速に学ぶ

本論文は Dhruv Zocchi、Millen Nguyen、Emmanuel Marquez-Legorreta 等の著者により執筆され、Janelia Research Campus、Howard Hughes Medical Institute、California Institute of Technology、Columbia University などの複数の有名研究機関の共同研究チームによって行われました。論文は2025年1月6日に《Current Biology》誌に掲載されました。タイトルは「Days-old zebrafish rapidly learn to recognize threatening agents through noradrenergic and ...