サイエンスニュースまとめ☆ななめ読み

ヒトの皮膚の細胞から培養した豆粒サイズの細胞組織から、人間の胎児に似た脳波を検出することに成功したとの論文が発表されました。

培養された細胞から脳波を検出したと発表したのは、カリフォルニア大学サンディエゴ校で神経科学を研究しているアリソン・ムオトリ教授らの研究チームです。ムオトリ教授は、京都大学iPS細胞研究所所長である山中伸弥教授が、カリフォルニア大学サンディエゴ校で行ったiPS細胞に関する研究を発展させ、ヒトの皮膚の細胞を一度幹細胞に変化させてから、脳オルガノイドと呼ばれる細胞組織を作ることに成功しました。

生成から10カ月が経過した脳オルガノイド。

オルガノイドとは、試験管内で作成された臓器のことで、実物の臓器よりも小型で単純な組織でありながら、本物にそっくりな解剖学的構造を持っているという特徴があります。オルガノイドをつくり出す技術は、2010年代初めから急速な発展を遂げてきましたが、今回ほど発展した神経細胞ネットワークを持つ脳オルガノイドが試験管内で作られたのはこれが初めてだとのこと。

ムオトリ教授は「今回作られた脳オルガノイドは、脳神経が発達するメカニズムの解明や疾病のモデル化、薬物の試験、さらにはAI技術への応用に至るまでさまざまな分野での活用が可能です」と話しました。

また研究チームは、複数の脳オルガノイドが生成後2カ月を過ぎた頃から爆発的に脳波を放出していることを突き止めました。脳波の信号はまばらなものの、一定の周波数で発せられており、これは発達の初期段階にある人間の胎児の脳波に近いものだとのこと。そこで、研究チームは生後6カ月～9カ月半の未熟児39人から記録された脳波でAIをトレーニングし、マルチ電極アレイという装置で計測した脳オルガノイドの神経活動を分析させました。

その後、AIに脳オルガノイドの脳波を入力して「発生から何カ月目の胎児か」を答えさせたところ、実際に脳オルガノイドを培養していた期間と高い精度で一致しました。ムオトリ教授はこのことについて、「脳オルガノイドが、人間の脳と同様の成長過程をたどっていることが示唆されています」と話しています。

一方で、実験室で生成した脳オルガノイドは「なぜか9～10カ月で成長が止まってしまう」という問題も発生しており、その原因はよく分かっていません。ムオトリ教授は、「組織内に栄養を届ける血管新生の問題か、もしくは感覚器官から得られる刺激の入力がないことが原因」だと見て、今後はその両方に関する実験を進めていく考えだと述べました。

ムオトリ教授らの研究チームは今後、脳オルガノイドをさらに改良して、自閉症・てんかん・統合失調症など、神経網の機能不全に起因するとされる疾患やその治療法に関する研究を進める予定だとのことです。

全文
https://news.livedoor.com/lite/article_detail/17020888/

昨年、既存の数学（代数的位相幾何学）を新しい手法で用いて、脳の構造を覗き見るという試みがなされた。そして判明したのは、脳は最大11次元で機能する多次元幾何学的構造を作り出せるということだ。

我々は3次元の視点で世界を考えることに慣れているため、あまりピンとこないことだろう。しかし、この研究結果が、我々が知る最も複雑な構造である人の脳を理解する上で次なる大きな飛躍になるかもしれない。

■代数的位相幾何学を用いて脳の構造を分析

この脳モデルは、スーパーコンピューターで人間の脳を再構築することを目的とするスイスの研究イニシアチブ「ブルー・ブレイン・プロジェクト（Blue Brain Project）」のチームによって作られた。

チームが用いたのは、代数的位相幾何学という物体や空間の性質をその変化にかかわりなく記述するために使われる数学だ。

その結果、神経細胞の集団が結合されて”クリーク（clique/小集団)”になること、ならびにクリークの神経細胞の数は高次元幾何的対象（high-dimensional geometric object/数学的次元の概念で、時空のものではない）としてのサイズを決めるということが分かった。

「想像したこともない世界が見つかりました」と研究チームのリーダーであるEPFL研究所のヘンリー・マークラム氏は話す。

「ほんの小さな脳の小片にすら、7次元にも達する対象が数千万もあります。一部のネットワークでは最大11次元もの構造すら発見されました」

はっきりさせておくと、これは空間の次元のことではない。そうではなく、神経細胞クリークの結合のされ方を究明するための、見方のことを言っている。

ネットワークは、網羅的に結合されたノード集合（クリークと呼ばれる）の観点から分析されることがよくある。そしてクリークの中の神経細胞の数がその大きさ、より正式に言うなら次元を決める。論文ではそう説明されている。

>>2につづく
http://karapaia.com/archives/52258715.html

image credit:the Blue Brain Project