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科学のほとんどの分野にとって困難な年となったが、神経科学の黄金時代は2020年を通じて加速度的に成長し続けた。特に、脳の地図作成に関してはSFのような画期的な進歩が複数あり、人間の健康を改善するための主要な開発が行われた。そして、AI ベースの神経科学の新時代の幕開けです。この 1 年間で注目された神経科学の発見のうち 9 つを見てみましょう。
今年の初めに、MIT の科学者は、新しい技術。これが初めて適切に達成されました。さらに、これは生きたマウスで行われ、マウスの脳領域全体にわたってリアルタイムでマッピングが実行されます。このビデオは、マウスにさまざまな画像を表示すると、脳の構造と生きた活動の結合が変化する様子を観察することがいかに興味深いかを示しています。
バンガード技術は、第 3 高調波発生 ( THG ) 3 光子顕微鏡法と網膜局所マッピング、電気的シグネチャを介して深部脳組織を通して活動を観察できるようになります。
また、驚くべき分解能を実現し、個々のニューロンとその下部構造だけでなく、脳の処理速度に重要な要素として知られる微細な血管や絶縁体の一種であるミエリンを
この研究は脳の視覚中枢に焦点を当てましたが、同じ方法を他の領域の研究にも使用できます。これは、健康な脳状態と病気の脳状態の違いや、脳が環境刺激にどのように反応するかを理解するための強力なツールになることが期待されています。
COSMOS二焦点顕微鏡技術で重要な進歩を遂げました。彼らの研究では、マウスの脳の大脳皮質全体にわたる神経活動の動画が撮影されました。
これらの信号は、基本的に 3 つの異なる角度から脳を撮影し、計算によって信号を抽出して、左右の半球にわたる巨視的な活動のライブ ビデオを提供することによって記録されました。これは、実際の脳が動作している驚くべき電気的嵐を文字通り見ることができるサンプルです。
大脳皮質が複雑で高次の認知機能を処理するにつれてたとえば、感覚的認識と運動機能に依存する決定の関係を理解するためです (対向車をどの方向に回避するかを決定する際に何が関係するかを考えてください)。
研究者らはまた、COSMOSが精神科薬の効果をスクリーニングするための低コストの方法となり、より機能的に効果的な薬を開発できると期待している。
以前のブログで取り上げたようにディープ マインドの大きな進歩は、人間の心の新皮質柱を模倣することで実現しました。これにより、わずかなコンピューティング能力を使用してインテリジェンスが大幅に向上しました。その結果、この人間モデルの AI は、自分のゲームで世界最高のチェス、囲碁、さらには eSports プレーヤーをも超えるようになりました。
完全には理解されていませんが、睡眠は哺乳類と人間の脳にとって重要な機能を提供しており、睡眠不足が続くと常に深刻な問題が発生します。今年、ロスアラモス国立研究所は、急増する AI システムの計算ネットワークも一種の睡眠不足に陥り、休憩なしで長時間動作すると不安定になることを発見しました。しかし、睡眠中に経験する脳波と同様のネットワーク状態にすると、最適なパフォーマンスが回復されました。
大したことではないように聞こえるかもしれませんが、AI の進歩により、私たちの生活が大きく変わる可能性があります。この研究結果はまた、神経科学と AI 分野の分野を融合することで、超スマート コンピューターの新時代が生まれる可能性があることを示唆しています。
運動ニューロン疾患による重度の上肢麻痺患者の生活の質を改善するために、極小の脳デバイスがメルボルン大学で実施されたこの実験参加者の脳内に新しいマイクロテクノロジーが埋め込まれました。
Stentrode™ と呼ばれるデバイスは、鍵穴手術によって首に挿入され、そこから血管を介して運動皮質に移動しました。この低侵襲な方法により、開脳手術に伴うリスクと回復の合併症が回避されます。
このインプラントは、ワイヤレス技術を使用して特定の神経活動をコンピューターに中継し、そこで患者の意図に基づいた動作に変換します。驚くべきことに、この小さなチップにより、患者はクリックやズームなどの操作を実行し、93% の精度で文字を書くことができ、テキストメッセージ、電子メール、オンラインショッピングなど、私たちが当たり前だと思っていることを患者が行うのに役立ちました。
まだ初期の段階ですが、この治療の低侵襲性は、あらゆる種類の認知障害を持つ人々を助けるマイクロニューロテクノロジーの大きな可能性を示しています。
2018年、科学者たちが幹細胞を特定のニューロンに再プログラムする方法を学んだことを報告しました今年、米国の 4 つの異なる大学の研究者が、寿命延長という聖杯に向けて大きな一歩を踏み出しました。正常な細胞を操作して前駆細胞に変えることができ、前駆細胞は死にかけている細胞を置き換えるためにあらゆる種類の細胞に変形することができます。
彼らの概念実証はゼブラフィッシュのグリア細胞を使って行われ、グリア細胞を効果的に幹細胞に変換し、損傷した網膜細胞を検出して修復し、障害のある視力を回復しました。
細胞死、またはアポトーシスは、人間の必然的な自然老化において大きな役割を果たします。研究者らは、脳内のニューロンの再生プロセスも同様になると考えている。成功すれば、ニューロンの死滅により脳の広い領域が失われる可能性があるアルツハイマー病などの疾患に多大な影響を与えることになる。また、脳の自然な老化による多くの副作用を予防し、老年期まで最高の状態でより長く健康に暮らすためにも役割を果たす可能性があります。
神経変性と呼ばれる、脳細胞の死に関与する重要なプロセスを特定しました。細胞のグルタミン酸取り込みがプロセスを明らかにすることが含まれていました。
実際、これは単に細胞が生き続けるように指示する正しい化学信号を受け取っていないという理由で、細胞自身を死滅させることにつながります。研究者らはその後、細胞の「死複合体」に介入してそれが起こる前に不活性化できる特別な種類の阻害剤を開発した。
これらの阻害剤は非常に効果的で、神経変性疾患の新たな種類の治療選択肢につながることが期待されている。
オーフス大学の研究者らは、高度な PET および MRI 画像技術を使用して、パーキンソン病が実際には2 つの異なる病気の。
ある変形では、病気は腸で始まり、神経接続を介して脳に広がります。もう 1 つは、脳から始まり、腸や他の器官に移行するものです。このビデオでは概要がわかりやすく説明されています。
これは治癒的ではありませんが、予防策のために初期段階の発症を特定できるようにするための正しい方向への大きな一歩です。たとえば、病気が脳に侵入することさえ完全に阻止する治療法につながる可能性があり、その場合、その影響は時間の経過とともに衰弱していきます。腸脳軸として知られる、腸と心の間の強力な共生というパズルのもう 1 つの重要なピースでもあります。
ケンブリッジ大学とインペリアル・カレッジ・ロンドンの科学者たちは、地形的なCTスキャンデータからさまざまな種類の脳損傷を検出、区別、識別できる新しいタイプのAIアルゴリズム
CT スキャンは膨大な量のデータを収集し、専門家が分析するには何時間もかかる場合があります。これには、回復の軌跡や病気の進行を追跡するために、長期にわたる複数のスキャンの集合的な評価を含める必要があります。この新しい AI ツールは、人間の専門家よりもそのような変化を検出する能力が高く、はるかに迅速かつ安価であるようです。
たとえば、彼らの研究では、このソフトウェアが複数の種類の脳病変の進行を自動的に定量化するのに非常に効果的であり、どの病変が大きくなるかを予測するのに役立つことが示されました。人間の分析を支援するこのタイプの AI の革新的なアプリケーションは、費用対効果の高い方法で医療診断を変革する多くのアプリケーションの最初のものとなる可能性があります。
超高齢者とは、高齢になっても認知能力が他の世代をはるかに上回っており、70 代、80 代になっても若々しい精神能力を維持している個人のことです。これまで、そのピーク形状を維持する秘密はほとんど理解されていませんでした。
ケルン大学病院とユーリッヒ研究センターは、彼らの生物学における重要な違いを。 PETスキャンを使用して、超高齢者はタウおよびアミロイドタンパク質。近年まで、これらのタンパク質の研究は困難であることが判明しています。
超高齢者はタウやアミロイドの病理レベルも低く、その結果、ほとんどの人が晩年にさまざまな種類の神経変性を引き起こすことになります。現在、タウとアミロイド蓄積に対する抵抗力の低下が、ピークの認知形状の喪失の主な生物学的要因であることが確認されています。
新しい研究はこれらのプロセスに焦点を当てて、一般的に精神機能の低下を治癒する可能性のある方法を見つけたり、すでに発生している認知症の形態から保護する治療法の開発に役立つ可能性があります。
これらの神経科学のハイライトが興味深いものであると感じていただければ幸いです。神経科学の目覚ましい進歩についてさらに詳しく知りたい場合は、過去 3 年間のハイライトに関するブログもお読みください。
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