MEGおよびEEGの隠れガウス図形スペクトルモデルを用いた振動脳ネットワークの識別

MEGおよびEEGの隠れガウス図形スペクトルモデルを用いた振動脳ネットワークの識別

研究背景と研究目的 神経科学の分野が発展するにつれて、機能ネットワークに関連する間接観察プロセスの識別が重要な研究方向となりました。研究者は電生理信号(例えば脳波EEGや脳磁図MEG)を通じてこれらの機能ネットワークの活動を推定しようとしています。しかし、このプロセスは観測データから潜在的な脳活動を推測する逆問題を伴い、研究に巨大な挑戦をもたらしています。 本稿では、著者らはこの課題に対する新しい方法を提案しています。彼らは従来の方法が機能的接続性を推定する際に顕著な誤差を持つことを指摘しており、それは主に機能ネットワークモデルの不適合によるものです。これらの誤差は機能的接続性の正確性に大きく影響し、脳機能の理解を制限します。この問題を解決するために、著者らはベイズ理論に基づく隠れガウススペ...

刺激前のシータおよびアルファ振動の増加は、クロスモーダル連想の成功したエンコーディングに先行する

刺激前のθ波およびα波振動の増加がクロスモーダル記憶エンコードを強化する 背景紹介 エピソード記憶(episodic memory)は人間の記憶の重要な構成要素であり、そのコアメカニズムの一つは異なる感覚チャネルからの刺激を通じて連想を形成することである。しかし、現行の理論によれば、クロスモーダル(crossmodal)連想エンコードの過程において、θ波(theta band、3-7 Hz)振動の位相とパワーが機能的な役割を果たしている。また、刺激提示前にθ波範囲内(3-7 Hz)およびα波範囲内(8-12 Hz)や低β波範囲内(13-20 Hz)で持続的な振動活動が存在すると、これが後の記憶過程や認知処理に調整作用を与えることが示唆されている。 研究課題 本研究は、以下の仮説を検証すること...

局所性及び全般性てんかんにおける小回路機能に関連するマクロスケールの固有動態

局所性及び全般性てんかんにおける小回路機能に関連するマクロスケールの固有動態

てんかんにおけるマクロ固有ダイナミクスとミクロ回路機能の関係研究 研究背景 てんかんは、異常な自発的脳活動を特徴とする神経障害であり、多尺度の脳機能組織の変化が関与しています。しかし、てんかん関連の自発的脳活動の障害がマクロ固有ダイナミクスとミクロ回路組織にどの程度影響を与えるか、また、これらの変化が病理的関連性をどのように支持するかは明らかではありません。したがって、てんかん患者の自発的脳活動がマクロダイナミクス及びミクロ回路機能にどのように影響するかを研究し、その病理メカニズムを探ることは重要な科学的意義を持っています。 研究の由来 本研究は、以下の学者によって共同で行われました:Siqi Yang(成都市情報工学大学ネットワークサイバーセキュリティ学部)、Yimin Zhou(成都市情...

創造的過程における学生の芸術的および工学的思考のEEG研究

創造的過程における芸術と工学思考の脳電活動に関する研究 背景と研究動機 創造性は、新奇で価値のあるものを想像する能力として広く認識されています。研究者たちは、成長型思考と固定型思考という2つの創造的思考方法が存在すると発見しました。成長型の創造的思考は、時間と実践によってスキルを向上させることができる一方で、固定型の創造的思考は創造スキルが変えられないと考えられています。教育は創造性の育成において極めて重要な役割を果たし、芸術と工学の分野の学生が創造的なタスクにおいて明確な違いを示すことも研究で明らかになっています。 研究出典 この研究論文「An EEG study on artistic and engineering mindsets in students in creative pr...

読書課題に基づくディスレクシック児童の脳接続性解析

読字障害児童における読解課題を基にした脳連結解析(EEG信号を使用) 読字障害は正常な読解能力に影響を与える神経発達性疾患であり、知能レベルが正常な児童でも影響を受けることがあります。本研究は読解課題において、読字障害児童と正常児童の脳連携の差異をグラフ理論による解析を通じて研究しました。読字障害群とコントロール群の児童が読解課題中における脳機能連携を調べ、それにより脳ネットワークの損傷の可能性を示す証拠を提示しました。 研究背景 発達性読字障害(Developmental Dyslexia, DD)は約5%から10%の人口に影響を与える神経発達性読字障害です。これらの子供たちは知能レベルが正常であっても、学業成績に顕著なギャップがあります。これらの児童が学術的な挑戦や心理的な問題に直面しな...

フェーズベースの脳接続とグラフ理論を使用したADHD早期検出の潜在的バイオマーカー

ADHD 早期検出の潜在的バイオマーカーに関する研究報告:位相ベースの脳機能接続とグラフ理論分析に基づいて 本文は「ADHD 早期検出のための潜在的バイオマーカーに関する研究:位相ベースの脳機能接続とグラフ理論分析を用いて」と題された研究報告である。本研究は Farhad Abedinzadeh Torghabeh、Seyyed Abed Hosseini、および Yeganeh Modaresnia により完了され、Physical and Engineering Sciences in Medicine(2023)第46巻、1447-1465ページに掲載された。本文は2023年9月5日にオンラインで公開された。この記事では、学術的な背景、研究方法、実験結果、および科学的価値が詳述される。...

人間の脳における知識組み立ての神経メカニズムが人工知能アルゴリズムに刺激を与える

人間の脳における知識組み立ての神経メカニズムが人工知能アルゴリズムに刺激を与える

脳科学研究が人工知能アルゴリズムを啓発する:知識組み立ての神経メカニズム 背景の概要 新しい情報が脳に入るとき、人間は「知識組み立て」(knowledge assembly)と呼ばれる過程を通じて、世界についての既存の知識を迅速に変更できます。最近、Nelliらによる研究において、人間の脳における知識組み立ての神経関連が探究されました。研究者たちはこの神経メカニズムに触発され、迅速な知識組み立てを実現し、システムの柔軟性を向上させる人工ニューラルネットワークアルゴリズムを開発しました。この研究は、脳の作業方法を研究することがより良い計算アルゴリズムの発展を促進することを再び証明しました。 研究の出典 この研究論文はXiang Ji、Wentao Jiang、Xiaoru Zhang、Ming...

グラフ理論解析による原発性閉塞隅角緑内障患者の脳ネットワークのトポロジー的組織化

グラフ理論解析による原発性閉塞隅角緑内障患者の脳ネットワークのトポロジー的組織化

原発閉塞隅角緑内障患者の脳ネットワークトポロジーのグラフ理論分析 研究背景 緑内障は視神経の損傷と眼圧の上昇を特徴とする世界的な失明を引き起こす眼疾患である(Kang and Tanna 2021)。さまざまなタイプの緑内障の中で、原発閉塞隅角緑内障(Primary Angle-Closure Glaucoma,PACG)は特にアジアで普遍的である(Chan et al. 2016)。PACGの病因は複雑で、前房角の狭窄、前房の混雑が閉鎖を引き起こす(Sun et al. 2017)、脈絡膜の肥厚(Zhou et al. 2013; 2014)、および脈絡膜の拡張(Kumar et al. 2008)などが含まれ、最終的に眼圧が上昇する。環境要因として、照明条件が瞳孔の大きさに影響を及ぼし、...

ソースレベルのEEGとグラフ理論に基づいた脳卒中後てんかん患者の機能的結合の変化

ソースレベルEEGとグラフ理論に基づく卒中後てんかん患者の機能的結合の変化に関する研究報告 研究背景 てんかんの病因は多岐にわたり、特発性、先天性、頭部外傷、中枢神経系感染、脳腫瘍、神経変性疾患、脳血管疾患などが含まれます。その中で、脳血管疾患は全てんかん症例のおよそ11%を占め、高齢者てんかん患者の最も一般的な病因となっています。また、卒中後てんかん(Post-Stroke Epilepsy, PSE)は卒中患者の一般的な合併症であり、3%から30%の卒中患者がPSEに発展する可能性があります。PSEのリスク要因としては、皮質の関与、出血性の転化、早期発作、若年発病、高いNIHSSスコア、アルコール依存などが挙げられます。 ネットワーク科学とグラフ理論は、脳機能の理解において顕著な可能性を...

生物ネットワークからタンパク質知識を学習することによる薬物ターゲット親和性の予測

##生物ネットワークを学習してタンパク質知識を用い薬物-標的親和性を予測する 背景紹介 薬物-標的親和性(drug-target affinity, DTA)の予測は、新薬の発見過程において重要な位置を占めています。効率的かつ正確なDTA予測は、新薬開発の時間と経済的コストを大幅に短縮できます。近年、深層学習技術の爆発的発展により、DTA予測に強力なサポートが提供されています。既存のDTA予測方法は主に1Dタンパク質配列に基づく方法と2Dタンパク質構造図に基づく方法に分けられます。しかし、これらの方法は標的タンパク質の内在特性にのみ注目し、過去の研究で明らかにされているタンパク質相互作用の広範な先験知識を無視しています。 この問題に対して、本研究ではMSF-DTA(多源特徴融合に基づく薬物-...