高齢化が進む日本においてアルツハイマー病罹患者の増加は大きな社会問題であり、治療法の開発が急務ですが、確実な治療法はまだ見つかっていません。その大きな原因の一つが、アルツハイマー病で記憶障害を引き起こしている神経細胞が見つかっていないことです。東北大学大学院医学系研究科認知生理学分野の五十嵐啓国際卓越教授と中川達貴助教、およびカリフォルニア大学アーバイン校の国際共同研究チームは、2021年に「嗅内皮質」と呼ばれる脳領域のドーパミンが記憶をつくりだすことを発見しました（注5）。今回、研究チームは、アルツハイマー病の記憶障害が、この嗅内皮質にあるドーパミン細胞...

脳は膨大な数のシナプス(注１)を介して情報をやり取りすることで、記憶を形成し行動を制御しています。シナプスにはさまざまな構造や機能がありますが、ひとつの神経細胞の内部でその構造がどれほど多様であり、この違いがどのように決まるのかは、これまでほとんど分かっていませんでした。東北大学大学院生命科学研究科の谷本拓教授らの研究グループは、モデル生物のショウジョウバエを用いて、空腹や睡眠不足といった生理的ストレスが神経細胞内の再編成を促し、ヒトのノルアドレナリンに相当するオクトパミン(注２...

妊娠期の母体免疫状態が胎児の脳発達に影響を及ぼす可能性が示唆されていましたが、その分子機構は十分に明らかになっていませんでした。東北大学大学院医学系研究科 器官解剖学分野の切替日奈子大学院生、大和田祐二教授、前川素子准教授、北海道大学大学院医学研究院 薬理学分野の吉川雄朗教授らの研究グループは、妊娠中の母体免疫反応で増加する免疫因子「顆粒球コロニー刺激因子（G-CSF）」が、仔の脳のシナプス発達に影響する可能性があることをマウス研究で明らかにしました（図1）。本研究では、免疫活性化状態で上昇するG-CSFに着目し、妊娠マウスにG-CSFを投与して仔の脳発達への影響を調べま...

人工ニューラルネットワーク（ANN）やスパイキングニューラルネットワーク（SNN）（注4）は、現在のAI技術の基盤となっています。これらは、脳神経回路に着想を得て作られた技術ですが、逆に、ANNやSNNの働きを生体系に実装できれば、脳の情報処理原理に対する理解を一段と深め、さらに生体の仕組みに基づく新しい計算技術の創出にもつながります。今回、東北大学電気通信研究所の山本英明准教授（同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼任）、佐藤茂雄教授、公立はこだて未来大学の香取勇一教授らからなる研究チームは、マイクロ流体デ...

麻酔を受けた時や脳震盪を起こした時、直前の記憶が部分的に失われることがあります。この現象は逆行性健忘と呼ばれ、約200年前から研究されてきましたが、記憶の一部だけが失われる仕組みは分かっていませんでした。東北大学大学院生命科学研究科の谷本拓教授と平松駿研究員らの研究グループは、ショウジョウバエの匂い記憶を逆行性健忘のモデルとして、記憶が部分的に消失する神経細胞内のメカニズムを解析しました。記憶の形成には、神経細胞同士をつなぐシナプス（注2...

北海道大学大学院理学研究院の常松友美准教授らの研究グループは、東北大学学際科学フロンティア研究所の佐栁友規学術研究員（研究当時）、奥村正樹准教授、韓国基礎科学研究所の李　映昊教授らとともに、アルツハイマー病の原因物質として知られる線維化アミロイドベータ（Aβ）が、マウスの睡眠と脳波活動（皮質オシレーション）に及ぼす影響が、線維化Aβの種類によって大きく異なることを明らかにしました。アルツハイマー病では記憶障害などの症状に加えて睡眠障害がしばしば報告されますが、その神経生理学的メカニズムは十分に解明されていませんでした。本研究では代表的な2種類の線維化Aβ（線維化Aβ1-40、線維化...

てんかん外科手術では、発作の原因となる脳部位切除することで発作を改善させる効果が認められている一方で、手術後に記憶機能が低下する可能性があります。記憶の働きには個人差が大きく、複雑な高次機能障害を術前に予測することは困難でした。東北大学大学院医学系研究科の高次機能障害学分野の柿沼 一雄助教、菊地花大学院生（研究当時）、同科神経外科学分野、同科てんかん学分野の研究グループ は、てんかん患者の手術前の検査として、海馬を選択的に麻酔する新手法「PCA-SAFE」を提案しました。このPCA-SAFEを実施した過去の患者データに基づいて、PCA-SAFEで予測された記憶力低下と、実際の手術後...

私たちは、同じ刺激を受けても、脳の状態しだいで異なる体験として捉えることがあります。東北大学大学院生命科学研究科の道念佑樹大学院生、生駒葉子助教、松井広教授（大学院医学系研究科兼任）らは、ラットを用いて、1日の時間帯による脳内での神経信号応答の変化を世界で初めて直接観測しました。ラットは夜行性動物であり、夜間での行動が盛んです。観測により、夜が明ける頃には、眠気に関わる神経調節物質アデノシン濃度が脳内に蓄積し、神経活動が抑制されることが明らかになりました。一方で、学習や記憶に関わる神経信号の長期的増強現象（LTP）は、日の出前の時間帯にのみ誘導可能でした。この結果は、脳の興奮性や可...

筋萎縮性側索硬化症（ALS）などの神経変性疾患は、特定のタンパク質が異常に固まる（凝集する）ことにより引き起こされます。タンパク質の異常凝集は、液-液相分離（LLPS）と呼ばれるタンパク質が高濃度に集まった液体状態（液滴）を経由して生じることが提案されています。近年、細胞内に豊富に存在するRNAが、この液滴の形成や凝集を調節していることが報告されていましたが、どのような仕組みで制御しているのかは不明でした。今回、東北大学大学院薬学研究科の小倉泰成大学院生、松浦宇宙大学院生（研究当時）、田原進也助教、中林孝和教授らは、細胞内にある分子をそのまま観察できる...

うつ病は世界的に深刻な精神疾患であり、その治療には選択的セロトニン再取り込み阻害薬（SSRI）がよく使用されます。しかし、ある抗うつ薬で十分な効果を得られなかった患者に対し、異なる抗うつ薬を投与すると治療効果が生じる場合があるなど、その機序には不明な点があります。東北大学大学院生命科学研究科の山本創大学院生（研究当時）、安部健太郎教授らは、SSRIに属する3種の抗うつ薬をそれぞれ投与した培養マウス神経細胞を用いて、遺伝子発現解析を実施しました。その結果、これら抗うつ薬は同じ作用原理で機能すると考えられているにも関わらず、異なる遺伝子発現変化を誘導することが明らかにされました。...

網膜中心動脈閉塞症は、網膜を栄養する主要な血管である網膜中心動脈が血栓によって閉塞することで発症します。網膜は視覚に関わる重要な神経であるため、血流が途絶えると突然見えなくなり、発症後2〜3時間で不可逆的な視力低下に繋がります。まさに、眼の脳梗塞のような疾患です。有効な治療法は確立されておらず、新しい治療法の開発が望まれています。SJP-0008（内服薬）は、網膜の神経細胞を保護し、視機能低下を抑制する神経保護薬として開発が進められています。東北大学大学院医学系研究科眼科学分野の中澤 徹教授、津田 聡准教授らの研究グループは、網膜中心動脈閉塞症の新しい治療法を開発するために、SJP...

うつ病は世界的に深刻な精神疾患であり、その発症メカニズムや治療薬の作用機序には未解明な部分が多く残されています。現在、セロトニン仮説に基づいて開発された抗うつ薬は治療法として効果を挙げていますが、効果の発現に時間がかかることや、薬剤による効果の個人差が大きいことが課題です。東北大学大学院生命科学研究科の山本創大学院生（研究当時）、安部健太郎教授らは、マウスの脳内の神経細胞が内在に発現する多数の転写因子の活性を測定する独自開発技術「転写因子活性プロファイル法」を確立しています。この技術でうつ病モデルとして知られる慢性社会的敗...

名古屋市立大学 大学院薬学研究科の服部光治教授、東北大学 大学院生命科学研究科の田口友彦教授、慶應義塾大学　薬学部・理化学研究所・横浜市立大学 生命医科学研究科の有田誠教授、ストラスブール大学の小林俊秀教授らの研究グループは、神経細胞の膜環境を制御する新しい仕組みを発見しました。本研究成果は国際神経化学会（International Society for Neurochemistry）が発行する雑誌Journal of Neurochemistryに2025年9月3日に公開されました。...

運動神経細胞が徐々に少なくなっていくことで力が入らなくなる難病ALSは、原因が多様で発症や進行のメカニズムの解明が難しいとされてきました。東北大学大学院医学系研究科の渡辺靖章助教らと、慶應義塾大学再生医療リサーチセンターの森本悟副センター長らの共同研究グループは、ALSの発症に関わる4種類のRNA結合たんぱく質(注4)をそれぞれ欠損させた神経系培養細胞を用いて、遺伝子発現を解析しました。その結果、mRNAの不安定化による分解の活発化あるいは発現抑制たんぱく質RESTの増加によるmRNAの産生抑制を通じて、神経の働きに重要なUNC1...

我々の脳内で記憶の素子となるのは、神経細胞間の接続部分であるシナプスです。その機能を"見る"ことができれば、記憶のメカニズムの理解につながります。名古屋大学未来社会創造機構、大学院工学研究科の清中 茂樹 教授、曽我 恭平 博士後期課程学生らのグループは、東北大学多元物質科学研究所の南後 恵理子 教授らのグループとの共同研究で、記憶や学習に必須な神経伝達物質受容体のAMPA型グルタミン酸受容体（以下、AMPA受容体）の可視化分子を開発しました。脳内の情報伝達はシナプスという神経細胞間の接続部分で行われ、記憶が刻まれる際にはシナプスのつながりに強弱がつくことが知られています。...

生物の脳神経ネットワークに着想を得たスパイキングニューラルネットワーク（SNN）は、情報を発火信号（スパイク）の時系列として表現します。スパイクが発生していないときには情報処理が行われない特性（イベントドリブン性）を持つため、消費電力を極限まで抑えることができます。この特性は、限られた電力で高度な情報処理を実行する必要のあるエッジコンピューティングにおいて特に有効です。東北大学電気通信研究所の守谷哲特任助教と佐藤茂雄教授らの研究グループは、サブスレッショルド領域（注4...

細胞エネルギー源であるATPは生存に必須であり、その濃度は通常大きく変動しないと考えられてきました。東北大学大学院生命科学研究科の古川孝太大学院生と松井広(こう)教授（大学院医学系研究科兼任）らのグループは、てんかん発作による代謝的負荷をかけた際のマウス神経細胞内ATP、アストロサイト内ピルビン酸、および血流量の変動を解析し、脳内でのエネルギーの流れを決定する要因を探ることに挑戦しました。研究グループは、ATP、ピルビン酸、血流量に対する蛍光センサー（注６）を用いた新規解析法を開発し、マウスの脳内エネルギーのダイナミクスを調べました。その結果、てんかん発作時に神経細胞内...