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...

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-...

ローランドてんかんの視床皮質神経連絡の減少 ローランドてんかん（Rolandic Epilepsy, RE）、すなわち中側頭棘波を伴う自限性てんかん（self-limited epilepsy with centrotemporal spikes, SELECTS）は、最も一般的な局所発育性てんかん脳症です。このてんかんは通常、感覚運動皮質に起因する睡眠スパイク波およびてんかん発作とともに、軽度から重度の認知症状を伴います。REを患う大多数の子供は、活動期に正式なテストを通じて認知欠陥が検出されるが、これらの発作および認知問題は最終的に自限し消失します。しかし、具体的な神経メカニズムや症状の消失を決定する要因、このてんかんの長期的な影響など、未解決の問題が多く残っています。本研究は、このよう...

成人聴覚言語理解と静止状態α波パワーの関連性研究 学術的背景と研究課題 成人の言語処理における個人差が文献で記録されている一方で、その神経基盤は依然としてほとんど未解明のままです。現存研究は主に汎用認知能力や人口統計などの要因が言語理解に与える影響に焦点を当てていますが、脳の固有活動がどのように個人差をもたらすかについての研究は少ないです。本研究は、静止状態のα波活動と成人の文理解の関係を探ることで、この研究空白を埋めることを目的としています。α波の振動は皮質の興奮性を調節し、脳の情報処理効率を高めます。静止状態のα波活動が認知パフォーマンスと関連することが証明されていますが、それが聴覚言語理解とどのように関わるかは明らかにされていません。本研究の目的は、静止状態のα波活動と文理解における個...

学術ニュース報道 『Neuroimage』2024年の第285巻には、『bridging stories and science: an fnirs-based hyperscanning investigation into child learning in stem』というタイトルの論文が掲載されました。この論文は、マカオ大学教育学院、健康科学学院、および認知と脳科学センターのJuan Zhang氏らによって共同執筆されました。本論文のオンライン版は2023年12月8日に公開されました。研究は主に機能的近赤外分光法（fNIRS）を用いて、異なるSTEM（科学、技術、工学、数学）教育手法（伝統的な教育、ストーリーテリング教育、ストーリーボード教育）が教師と生徒の脳活動の同期化に与える影響...

パーキンソン病（Parkinson’s disease, PD）は、静止時振戦、運動遅延、筋強剛などを主な症状とする一般的な神経変性疾患です。深部脳刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）はパーキンソン病の運動症状の治療に広く用いられています（Krauss et al., 2021）。しかしながら、DBS治療には顕著な副作用も存在し、その多くはDBS対象部位周辺の領域への刺激が原因となっています（Koeglsperger et al., 2019）。この副作用を軽減するため、研究者は適応型深部脳刺激（adaptive DBS, aDBS）という手法を提案しました。これは、患者の現在の運動状態をリアルタイムで監視し、DBSの強度とタイミングを調整する方法です（Little...

本文は、単一被験者の形態的脳ネットワークにおける表現型の関連性と神経生物学的基盤に関する研究を報告しています。この研究は、多モードおよび多スケールのデータを組み合わせて行われ、形態的脳ネットワークと性別の違い、その個体特異的指標としての潜在力、および遺伝子発現、層特異的細胞構造、化学構造との関係を明らかにしました。これらの発見は、単一被験者の形態的脳ネットワークの役割と起源に関する理解を深めるとともに、将来の個別化脳連結図研究への応用に向けた強力な根拠を提供します。 研究背景と問題提起 形態的脳ネットワークとは、構造的磁気共鳴画像撮影（structural magnetic resonance imaging、sMRI）に基づいて推定される脳領域間の形態学的関係を指します。最初期の研究では、...

統合失調症における脳磁図の置換伝送エントロピーに基づくネットワーク情報相互作用研究 学術背景紹介 統合失調症（Schizophrenia, SCZ）は、持続的な妄想と幻覚、混乱した思考と不統一な行動を特徴とする精神疾患で、現実の認識に著しい障害をもたらすことが多い。現代の神経画像技術の急速な発展に伴い、神経および精神疾患の研究を支持する大量のデータセットが作成された。磁気脳波計（Magnetoencephalography, MEG）として知られる神経画像技術は、その高い空間および時間分解能により、脳の電磁信号の非線形特性を捉えることができるため、統合失調症（SCZ）の情報相互作用の探求に用いられている。 出典 本論文は『Networked information interactions ...