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シナプス
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東北大など、スピントロニクス素子を使った人工知能の動作実証に成功
世界初、スピントロニクス素子を使った人工知能の動作実証に成功 ‐人工知能技術の適用範囲を飛躍的に拡大‐ 【概要】 国立大学法人東北大学電気通信研究所附属ナノ・スピン実験施設の大野英男教授、佐藤茂雄教授、深見俊輔准教授、秋間学尚助教、同ブレインウェア実験施設の堀尾喜彦教授らのグループは、磁石材料から構成されるミクロなスピントロニクス素子を使った人工知能の基本動作の実証に世界で初めて成功しました。 近年、脳の情報処理機構を真似て効率的に認識・判断を行うことを目指す人工知能と呼ばれる技術が非常に注目され、一部で実用化されています。現在実用化されている人工知能はいずれも従来の半導体...
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理研など、ネットワーク内の「情報の統合」を定量化するための数理的な枠組みを提案
ネットワーク内部の情報の統合を定量化 −客観的な意識レベルの指標に向けてー ■要旨 理化学研究所(理研)脳科学総合研究センター脳数理研究チームの大泉匡史基礎科学特別研究員、甘利俊一チームリーダー、モナシュ大学の土谷尚嗣准教授らの国際共同研究チームは、ネットワーク内の「情報の統合」を定量化するための数理的な枠組みを提案しました。 私たちの脳が「意識」を生み出すためには、神経細胞同士が密に情報をやりとりすること、つまり情報の統合が必要であると考えられています。例えば、単純なデジタルカメラと脳の情報処理の違いを考えたとき、デジタルカメラの中の多くのフォトダイオードでは、独立に情報...
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次世代型逆遺伝学による睡眠遺伝子Nr3aの発見 −交配不要で解析も簡便かつ低コストな新しい逆遺伝学を確立− <要旨> 理化学研究所(理研)生命システム研究センター合成生物学研究グループの上田泰己グループディレクター、砂川玄志郎 元研究員(現 理研多細胞システム形成研究センター網膜再生医療研究開発プロジェクト研究員)、鵜飼(蓼沼)磨貴テクニカルスタッフI、ディミトリ・ペリン元研究員(現 客員研究員)、高速ゲノム変異マウス作製支援ユニットの隅山健太ユニットリーダーらの研究チームは、特定の遺伝子をノックアウトした個体を、交配を必要とせず効率よく作製する「トリプルCRISPR法」と、呼吸パターン...
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東大など、神経伝達物質やインスリン分泌の新しい可視化法を開発し分泌速度の謎を解明
神経伝達物質やインスリン分泌の新しい可視化法開発:分泌速度の謎を解明 1.発表者: 河西 春郎(東京大学大学院医学系研究科 附属疾患生命工学センター 構造生理学部門教授) 高橋 倫子(東京大学大学院医学系研究科 附属疾患生命工学センター 構造生理学部門講師) 2.発表のポイント: ◆神経伝達物質の放出はミリ秒の時間経過で起こるのに対し、インスリン分泌は遅い。この速度を何が決めているのか不明だった。 ◆今回、開口放出を起こす複数の蛋白質(注1)の複合化を蛍光寿命測定法(注2)で調べたところ、神経終末ではそれらが既に複合した状態で刺激を待っているのに対して、インスリン分泌細胞...
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東大、神経活動に依存したキネシンのリン酸化による「荷積み」機構の解明
神経活動に依存したキネシンのリン酸化による「荷積み」機構の解明 1.発表者: 一ノ瀬 聡太郎(東京大学大学院医学系研究科分子構造・動態・病態学寄付講座 特任研究員) 小川 覚之(東京大学大学院医学系研究科分子構造・動態・病態学寄付講座 特任助教) 廣川 信隆(東京大学大学院医学系研究科分子構造・動態・病態学寄付講座 特任教授) 2.発表のポイント: ◆KIF3A(注1)は、そのリン酸化(注2)によりN−カドヘリンを「荷積み」することを発見した。 ◆神経活動を抑制するとKIF3Aがリン酸化され、KIF3AがN−カドヘリンを「荷積み」することで、N−カドヘリンのシナプス(注3)への輸送が増加する...
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エーザイ、抗てんかん剤「ペランパネル」の併用療法適応で新薬承認申請
自社創製の抗てんかん剤「ペランパネル」日本において てんかんの部分発作および強直間代発作に対する併用療法の適応で新薬承認申請 エーザイ株式会社(本社:東京都、代表執行役 CEO:内藤晴夫)は、このたび、自社創製の抗てんかん剤「ペランパネル水和物」(一般名、以下「ペランパネル」、海外製品名「Fycompa(R)」)について、てんかん患者様の部分発作および強直間代発作に対する併用療法の適応で、新薬承認申請を行いましたのでお知らせします。 本申請においては、審査期間短縮に向けて医薬品事前評価相談制度を活用しています。既に欧米における部分てんかんに対する臨床試験結果を含む申請パッケージの一部を提出...
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老化に伴う動体視力低下のメカニズムを解明 〜神経細胞が決まった位置にシナプスを形成するのには意味があった〜 ●概要 大阪大学蛋白質研究所分子発生学研究室の古川貴久教授と佐貫理佳子助教らの研究グループは、網膜視細胞のシナプスが正常な位置に形成されるしくみを明らかにし、動体視力に必須であることを示しました。この成果は神経回路において神経細胞のシナプスが一定の位置に形成される意義を明らかにし、また高齢ドライバーの運転能力低下への関与が考えられている老化に伴う視覚能力の低下のメカニズムの解明につながるものです。 本成果は米科学誌「Cell Reports」に2月5日付け(米東部時間12:00pm、日...
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エーザイ、ファースト・イン・クラスの抗てんかん剤「Fycompa」を香港で発売
抗てんかん剤「Fycompa(R)」をアジアで初めて香港で新発売 エーザイ株式会社(本社:東京、代表執行役CEO:内藤晴夫)は、このたび、香港の医薬品販売子会社Eisai(Hong Kong) Co.,Ltd.が自社創製のファースト・イン・クラスの抗てんかん剤であるAMPA 受容体拮抗剤「Fycompa(R)」(一般名:ペランパネル)を、12歳以上のてんかん患者様の部分発作(二次性全般化発作を含む)に対する併用療法を適応として新発売しましたのでお知らせします。今回の香港における本剤の発売は、アジアで初めてとなります。 本剤は、当社が創製した、高選択的、非競合AMPA 受容体拮抗剤です。てんかん発作は神経伝達物質であるグルタミン酸により...
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東大など、長期記憶形成時の脳部位に応じた遺伝子発現調節機構を発見
長期記憶形成時の脳部位に応じた遺伝子発現調節機構の発見 <ポイント> ・遺伝子発現経路で、CREBという代表的な転写因子の新たな制御機構を解明。 ・長期記憶モデルで、CREBの補助因子が脳部位特異的な役割を持つことを発見。 ・転写補助因子の役割の一端を解明したことにより、認知向上のための創薬に役立つことが期待される。 JST戦略的創造研究推進事業において、東京大学の尾藤晴彦教授らは、マウスを用いた実験により、脳の部位ごとに記憶に応じた遺伝子発現の調節を可能にするメカニズムを解明しました。 脳はさまざまな情報を処理する部位に分かれています。その1つに「記憶」がかかわっている部位があり、記...
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「認知症に関わる遺伝子の機能を解明 〜インスリン受容体をシナプスに運んで記憶学習を実現する〜」 ■発表のポイント ◆インスリンを受け取るタンパク質(インスリン受容体)は、大きさの異なる2種類のタイプが存在する ◆記憶力に関わるタンパク質の一つであるカルシンテニンは、大きいタイプのインスリン受容体をシナプス領域へと輸送する手助けをし、学習を成立させる ◆今回の研究成果が記憶・学習の仕組みの解明や認知症の治療に役立つことが期待される ■発表概要: カルシンテニンと呼ばれるタンパク質は、アルツハイマー病やレビー小体型認知症(注1)、パーキンソン病といった神経疾患に関与することが...
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エーザイ、抗てんかん剤「Fycompa」が臨床第III相試験で主要評価項目を達成
抗てんかん剤「Fycompa(R)」(一般名:ペランパネル)が全般てんかんにおける 難治性強直間代発作の併用療法を対象とした臨床第III相試験で主要評価項目を達成 エーザイ株式会社(本社:東京都、社長:内藤晴夫)は、このたび、自社創製の抗てんかん剤「Fycompa(R)」(一般名:ペランパネル)について、全般てんかんの最も重篤な発作型の一つである強直間代発作(二次性全般化発作を除く、以下PGTC)を有するてんかん患者様を対象とした臨床第III相試験(332試験)における主要評価項目を達成したことをお知らせします。 本試験は、1〜3種類の抗てんかん剤による治療を受けているPGTCを有する12歳以上の患者様164名を対象...
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東大、治験の段階にある抗がん剤が統合失調症モデル動物にも効果など研究成果を発表
治験の段階にある抗がん剤が統合失調症モデル動物にも効果 思春期のマウスで過剰なシナプス除去を予防 1.発表者: 林(高木) 朗子(東京大学大学院医学系研究科附属疾患生命工学センター 構造生理部門助教) 2.発表のポイント: ◆マウスにおいて統合失調症の発症関連遺伝子の機能を抑制すると、思春期に相当する時期にシナプス(注1)が過剰に除去されることを見出しました。 ◆このマウスに新規抗がん剤候補薬を投与すると、過剰なシナプスの除去と感覚運動情報制御機能(注2)の障害が予防されました。 ◆「シナプスを保護する」という従来の統合失調症の治療戦略にない新たな観点は、早期介入による治療...
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東北大、「ひらめき」の兆しとして脳の中の「ゆらぎ」が上昇することを解明
「ひらめき」の兆しとしての脳の中の「ゆらぎ」上昇 ―問題解決における前頭前野神経回路の相転移としての思考過程の解明― 【研究概要】 東北大学電気通信研究所ブレインウェア実験施設実世界コンピューティング研究部の坂本一寛(さかもとかずひろ)助教、および東北大学大学院医学系研究科生体機能学講座生体システム生理学分野の虫明元(むしあけはじめ)教授らのグループは、問題解決課題を遂行中の動物が具体的な解決手順を思いつく際の前兆として、脳の前頭前野の神経細胞活動のゆらぎが上昇することを新規に見出しました。さらに、このゆらぎは様々な複雑系で認められる相転移前の臨界ゆらぎとして捉えられること...
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世界初、記憶と忘却の脳内メカニズムの鍵を解明 記憶・学習障害の治療法開発への新たな期待 慶應義塾大学医学部生理学教室の松田信爾専任講師、柚崎通介(*)教授らは、記憶や学習といった脳機能の基盤となる機構を世界で初めて解明しました。 人間の脳では膨大な数の神経細胞がシナプスという結び目によって結合し、電気信号を次から次へ伝達します。シナプスにおける信号伝達が長期間起きやすく、あるいは起きにくくなることが記憶・学習や忘却過程の実体であり、それぞれ長期増強・長期抑圧と呼ばれます。シナプスにおける信号の伝達は神経細胞の表面に存在しているAMPA受容体が担っており、長期増強や長期抑圧はAMPA受...
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生理学研究所など、脳と脊髄の神経のつながりを人工的に強化することに成功
脳と脊髄の神経のつながりを人工的に強化することに成功 <内容> 脊髄損傷や脳梗塞による運動麻痺患者の願いは、「失った機能である自分で自分の身体を思い通りに動かせるようになりたい。」ということです。しかしながら、これまでのリハビリテーション法・運動補助装置では一度失った機能を回復させることは困難でした。今回、生理学研究所の西村幸男 准教授と米国ワシントン大学の研究グループは、自由行動下のサルに大脳皮質の神経細胞と脊髄とを4x5cmの神経接続装置を介して人工的に神経結合し、大脳皮質と脊髄の繋がりを強化することに世界で初めて成功しました。本研究成果を日常生活で利用可能な脊髄損傷や脳梗...
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生理学研究所、神経細胞シナプスにおける脂質修飾酵素DHHC2の役割を解明
神経と神経の"つなぎ目"(シナプス)の「数」と「サイズ」は、どのように決まっているの? ―神経細胞シナプスにおける脂質修飾酵素DHHC2の役割を解明― 【内容】 脳の中で信号を伝える役割をしている神経細胞は、神経細胞と神経細胞の間にシナプスと呼ばれる“つなぎ目”をつくり複雑な神経回路を作っています。シナプス一つ一つの大きさは1ミクロン(マイクロメートル)ほどですが、神経細胞1個あたり1万個にも及ぶシナプスがあり、それが神経細胞内の正しい「場所」で、一定範囲の「数」と「サイズ」で一生涯維持されます。一方、それら“つなぎ目”(シナプス)の数、サイズ、伝達効率は、経験や刺激の種類に...
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理化学研究所とJST、動物の体作りに重要なレチノイン酸濃度の可視化に成功
動物の体作りに重要なレチノイン酸の可視化に成功 −脊椎動物の胚でレチノイン酸が直線的な濃度勾配を形成− <ポイント> ・レチノイン酸濃度をモニターする蛍光指示薬「GEPRA」を開発 ・魚の胚の真ん中から頭と尾に向かうほどレチノイン酸の濃度が直線的に減少 ・皮膚病やがんの治療で投与されるレチノイン酸の分布を観測する技術へ発展 <要旨> 理化学研究所(野依良治理事長)は、ゼブラフィッシュの胚を用いて、ビタミンA誘導体であるレチノイン酸を可視化する技術を開発し、その濃度勾配が動物の体を形作るのに重要な役割を担うことを明らかにしました。これは、理研脳科学総合研究センター(利根川進センター...
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理化学研究所、思春期に刺激の多い環境で過ごすと脳に左右差が出現することを発見
思春期に刺激の多い環境で過ごすと脳の左右差と協調リズムが出現 −ラットで左右にある海馬の脳波を同時計測、ガンマ波の大きな変化発見− <ポイント> ・隔離飼育ラットと豊かな環境飼育ラットで海馬の脳波(ガンマ波)活動を比較 ・豊かな方では右側の海馬でシナプスが増加し、ガンマ波が増強 ・脳の左右差形成の仕組みを解明する手掛かりと期待 <要旨> 理化学研究所(野依良治理事長)は、ラットを使った実験で、刺激に富む環境で飼育すると脳の海馬の左右間に発達の差が出ることを発見しました。この発見は、飼育環境の違いという外的因子により、脳機能の左右非対称性が促進されることを示します。これは、理...
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慶大、脳内で運動に関係した記憶が作られるメカニズムの一端を解明
脳内で運動の記憶が作られるメカニズムの一端が明らかに 〜学習の起きやすさを決める「マスター鍵(キー)」の発見〜 慶應義塾大学医学部生理学教室の柚崎通介(ゆざきみちすけ)(※)教授と幸田和久講師、掛川 渉講師らは、脳内で運動に関係した記憶(注1)が作られるメカニズムの一端を明らかにしました。 ※教授名の正式表記は添付の関連資料を参照 神経細胞はシナプス(注2)と呼ばれるつなぎ目を介して互いに結合して神経回路を形成しています。シナプスこそが脳における「記憶の場」と考えられています(図1)。練習すればするほど楽器の演奏が上達するというような運動の学習は、特に小脳において行われ...
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理化学研究所、グリア細胞の一種「アストロサイト」の突起が独立して働く仕組みの一端を発見
アストロサイトの細胞膜の「仕切り」がシグナルの発生場所を決める −グリア細胞の一種「アストロサイト」の突起が独立して働く仕組みの一端が明らかに− ◇ポイント◇ ・新しい実験手法で1つのアストロサイトの詳細なCa2+シグナルの観察が可能に ・アストロサイトの機能をつかさどるCa2+シグナルは突起から始まる ・アルツハイマー病、てんかんなどの脳疾患に新たな治療ターゲットを提示 独立行政法人理化学研究所(野依良治理事長)は、Ca2+シグナル(※1)によって脳内の神経伝達と血管収縮の調節を行う細胞「アストロサイト(※2)」が、放射状に伸びる突起部分だけにより多くCa2+シグナルを...
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生理学研究所、目から入ってくる沢山の視覚情報を取捨選択して脳に伝える仕組みの一端を解明
目から入ってくる溢れるような視覚情報を "くっきり"させて脳に伝える仕組みの一端を解明 【内容】 目から入ってくる溢れるような視覚情報を “くっきり”させて脳に伝える仕組みの一端を解明 ヒトや動物は、目に入ってくる光の信号をもとに、どこに何があるのか、刻々と変化する周りの環境の多くを把握しています。そうした溢れるような視覚情報の渦から必要な情報を取捨選択して、脳は整合性のあるイメージを作り出しています。今回、自然科学研究機構・生理学研究所の松井広(まつい・こう)助教らの研究グループは、どのような信号を脳へ伝えるべきか、その取捨選択を、目から脳への神経のつなぎ目にあたる...
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塩野義製薬、アイルランド社とADHD治療薬の共同開発・商業化契約を締結
Shire社との注意欠陥・多動性障害治療薬の 共同開発・商業化契約の締結について 塩野義製薬株式会社(本社:大阪市中央区、代表取締役社長:手代木 功、以下「塩野義製薬」)は、このほどShire plc(本社:アイルランド ダブリン、CEO:Angus Russell、以下「Shire社」)との間におきまして、Shire社が所有する注意欠陥・多動性障害(Attention−Deficit/Hyperactivity Disorder:ADHD)治療薬2剤(米国における製品名:Vyvanse(R)、Intuniv(R))について、日本国内における共同開発・商業化に関する契約を締...
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東大、精神遅滞と自閉症の原因分子IL1RAPL1は脳神経ネットワークの形成を制御することを解明
「精神遅滞と自閉症の原因分子IL1RAPL1は脳神経ネットワークの形成を制御する」 1.発表者: 三品 昌美(東京大学大学院医学系研究科 機能生物学専攻 教授) 吉田 知之(東京大学大学院医学系研究科 機能生物学専攻 講師) 2.発表概要: 膜蛋白質インターロイキン−1レセプターアクセサリープロテインライク1(IL1RAPL1)の遺伝子変異は、精神遅滞と自閉症を引き起こすことが知られています。今回我々は、IL1RAPL1が、脳神経ネットワーク形成において最も重要なステップであるシナプス形成を制御していることを明らかにしました。具体的には、神経細胞のシナプス後部に存在する膜...
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理化学研究所、免疫応答開始に必要な免疫シナプスを形成するメカニズムを発見
免疫応答開始に必要な免疫シナプスを形成するメカニズムを発見 −微小管を伝う分子モーターのダイニンが免疫センサーを運び、細胞活性化を調節− ◇ポイント◇ ・ダイニンがT細胞受容体のミクロクラスターを運び、免疫シナプスを形成 ・ダイニンによるT細胞受容体の運搬によって、T細胞の活性化を負に制御 ・ダイニンは細胞表面に沿って分子複合体を免疫シナプス中心へけん引 独立行政法人理化学研究所(野依良治理事長)は、T細胞の免疫応答を開始するために必要な免疫シナプス(※1)が、微小管(※2)を足場とする分子モーター(※3)「ダイニン」によるT細胞受容体の運搬で形成されることを明らかにしま...
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随意行動を準備する脳内神経活動をザリガニで発見 <研究成果のポイント> ・随意行動開始を数秒前に予告する活動(準備活動)を示す脳内神経細胞をアメリカザリガニで発見。 ・単一の準備活動細胞からシナプス活動の記録に世界ではじめて成功。 ・準備活動が細胞自身ではなく神経ネットワークから自発的に生じる可能性を示した。 <研究成果の概要> 動物はどのように自分の「意志」に従って行動を開始するのでしょうか? そもそもヒト以外の動物に「意志」はあるのでしょうか? 神経科学の研究でこの問題解決の鍵と考えられている現象が,それぞれの動物の脳内にある特定部位で起こる準備活動と呼ばれる神経活...