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神経

くさい靴下+バニラ=チョコ? 嗅覚のなぞを神経細胞の働き方から解明

1: 蚤の市 ★ 2020/07/01(水) 05:47:17.46 ID:l0Ly2H2x9

 九州大学などの研究チームは、複数のにおいが混じり合うことで、感じ方が強まったり弱まったりする嗅覚(きゅうかく)の特性を、マウスを使った研究で解明したと発表した。肉や魚の臭みがハーブで弱まるなど、経験的に知られていた現象を細胞レベルで明らかにできたことから、香料の効率的な調合などに生かせる成果という。

 嗅覚は、鼻の奥にある神経細胞が様々なにおい物質を感知して、脳に伝達している。

 複数のにおい物質を嗅いだ際はそれぞれの成分の「足し算」として認識されるという定説があったが、実際には臭い靴下のような「イソ吉草(きっそう)酸」と、バニラの香りの「バニリン」を合わせるとチョコレートの香りに感じるなど、説明できない事例も知られていた。

 九大の稲垣成矩(しげのり)研究員(神経科学)らは、この仕組みを解明しようと神経細胞が光るようマウスの遺伝子を操作。生きた状態で頭の骨を削り、においを嗅がせた際の神経の働きを顕微鏡で調べた。

拡大する写真・図版
臭い靴下のにおい成分と、バニラの香りを合わせて嗅ぐと、チョコレートの香りだと感じる。「足し算」だとされてきた嗅覚の定説に当てはまらない調和の仕組みの一端が、九州大学などの研究で明らかになった=稲垣成矩・九大研究員提供

 すると、におい物質の感知で「活性化」して光が強まる細胞だけでなく、光が弱まって神経の働きが「抑制化」される細胞があることを世界で初めて発見した。

 さらに複数のにおいを混ぜて嗅がせた実験では、それぞれを単独で嗅がせるよりもはるかに反応が高まって細胞が光る「相乗効果」のケースのほか、単独で嗅がせるよりも反応が弱まって細胞の光も弱まる「拮抗(きっこう)作用」がみられるケースもあった。においの足し算や引き算が複雑に起き、香りの調和を感じる原因と考えられるという。

 人間とマウスは嗅覚の仕組みが似ており、今後はわずかな量で香水の香りを変えられる調合などを科学的に探索しやすくなることが期待できるという。

 チームの今井猛・九大教授(神経科学)は「今回は基礎的な発見だが、食品の臭みを抑えるなど応用に向けた新しいアプローチになると考えられる」と話している。(竹野内崇宏)

朝日新聞 2020/7/1 5:00
https://www.asahi.com/sp/articles/ASN6Z6TXMN6ZTIPE004.html?iref=sptop_8_05



引用元: http://ai.2ch.sc/test/read.cgi/newsplus/1593550037/続きを読む

錯覚が起きているのは脳ではなく、目の「網膜」という新説

1: しじみ ★ 2020/06/24(水) 17:29:48.10 ID:CAP_USER

→明るさにかかわる錯覚の原理は100年以上研究されている
→脳が錯覚に介在している場合、ありえない錯覚のパターンが見つけ出され、脳の錯覚への介在が疑われる
→実験の結果、明るさの錯覚は脳でなく網膜の単純な神経回路で起きていた

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上の図は明るさを用いた錯覚を引き起こす典型的なものです。

影の部分にある「B」が描かれたマスは、明るい部分にある「A」と描かれたマスはより明るくみえます。
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「A」マスの右下の濃い色のマスが上下で色合いが変化しているのが錯覚のキーになっている。「A」マスの右下のマスを取り除くと、一気に同じ色にみえてくる/Credit:EdwardH.Adelson(文字はナゾロジー編集部記入)
ですが、周りのマスをはぎ取っていくと、実際は同じ明るさにあることがわかります。

脳を研究する研究者たちは、この錯覚(明るさ、輝度コントラスト)の背後にあるメカニズムを、100年以上にわたって解明しようと努めてきました。

しかし、ヒトの認識にかかわる部分は容易に解明できませんでした。

研究者たちはただ漠然と、「脳の調節機能にかかわる高度な働きが関与しているのだろう…」と、考えるしかなかったそうです。

ですが新たなMIT(マサチューセッツ工科大学)主導の研究によって、輝度コントラストの錯覚の発生地点は脳ではなく、網膜であることが証明されました。

錯覚は私たちの脳に辿り着く前の段階で、既に起きており、脳は後から認識するに過ぎないというのです。

MITの研究者たちは、認識問題の霧をどうやって切り抜けたのでしょうか?

■常に影のほうのドットが明るくみえる訳ではない

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画像をみると、まず脳は画像の各位置の明るさを特定します。

しかしながら、この特定は画像から発せられる光量に比例するとは限りません。

私たちの知覚は、特定の場所の色の濃さを、その場所を照らしている光の量とかけあわせて認識するからです。

そのため、上の図のように、影の場所にある明るいドット(右上と左下)に認識力を多く注いだ場合、明るい場所にある暗いドット(左上と右下)よりも、明るくみえる錯覚を起こします(実際には左右のドットは同じ色)。

反対に、明るい場所にある暗いドット(左上と右下)に認識力を多く注いだ場合、影の場所にある明るいドット(右上と左下)がより明るくみえてしまいます。

問題は「そのかけあわせが何処で行われているか?」になります。

錯覚の研究が盛んにおこなわれるようになった19世紀から現在に至るまで、このかけあわせは脳で行われると考えられてきました。

脳の明るさの調節を行う高度な働きが、錯覚をうみだしたと考えていたからです。

しかし、この説には不可解な点がありました。
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なぜなら、上の図のような「影の方のドットが暗くみえる」逆パターンが存在したからです。

「だからどうした?」

と、思われるかもしれませんがMITの研究者たちは、これは重要かつ決定的な事実だと考えました。

というのも「影の方のドットが明るくみえる」ように脳が介入をかけているなら、本来、逆は起こらないはずです。

しかし、逆がある。

すなわち、明るさの判断には脳の介在そのものが無い可能性が出てきたのです。

続きはソースで

https://nazology.net/archives/63082



引用元: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1592987388/続きを読む

眼球模倣の「サイボーグ・アイ」を香港科技大学が開発 光で発電、人の眼より高解像度化も可能

1: チミル ★ 2020/05/22(金) 00:16:26.25 ID:BKCLDUxt9

香港科技大学の研究者が、人間の目の構造を模倣した球状の人工視覚センサーを開発しました。

このセンサーは光を集中させるためのレンズと、半球状の網膜の役目を果たす部分で構成されます。また球体部は直径2cmほどの大きさで人間の眼とほぼ同じ。そしてその内部は導電性の液体で満たされます。半球状の網膜にあたる部分は光で発電するペロブスカイトナノワイヤーの高密度アレイから作られ、活性化されると人間の神経細胞と同様に電気信号を発生します。

この視覚センサーはただ人間の眼を模した構造になっているだけではなく、実際に可視光の入力に関して人間の眼に近い応答性と優れた回復性を示します。

視野角については人間が130~150度ほどとされるのに対して約100度と狭いものの、まだ改良の余地があり、将来的には解決される問題だとされます。とはいえ、他の人工視覚はイメージセンサーが平面状のものが多いため、さらに視野角が狭いと研究者は指摘しています。


※引用ここまで。全文は下記よりお願いいたします。
https://japanese.engadget.com/jp-2020-05-21-cyborg-eye.html?1



引用元: http://ai.2ch.sc/test/read.cgi/newsplus/1590074186/続きを読む

人類の「言語の起源」は2500万年以上前までさかのぼれる可能性

1: しじみ ◆fbtBqopam767 しじみ ★ 2020/04/28(火) 12:49:01.64 ID:CAP_USER

ヒトと類人猿でしか発見されなかった言語に関する神経回路がサルでも発見されたことから、ヒトの言語の起源が従来の説よりも2000万年もさかのぼる「現代からおよそ2500万年前」までさかのぼれる可能性を、ニューカッスル大学の研究チームが示唆しました。

Primate auditory prototype in the evolution of the arcuate fasciculus | Nature Neuroscience
https://www.nature.com/articles/s41593-020-0623-9/metrics

Scientists make a spectacular discovery about the origin of language in the brain
https://www.inverse.com/science/human-language-pathway-at-least-25-million-years-old

Controversial Discovery Says Origins of Human Language Existed 25 Million Years Ago
https://www.sciencealert.com/controversial-discovery-in-monkeys-pushes-the-origin-of-human-language-back-25-million-years

他の動物に比べて、ヒトの脳は言語によるコミュニケーションに特異的に適応しています。しかし、「発話をしながら相手の話を聞き、互いに意思疎通を行う」という能力を進化の過程でどうやって獲得したかははっきりとわかっていません。

一般的に類人猿(ape)に分類されるチンパンジーの脳には、ヒトと似たような言語回路があるということが明らかになっていて、前頭前皮質と側頭葉にまたがっている弓状束と呼ばれる神経経路が言語に大きく関与しているとされています。

以下の図で色がついている神経線維の束が弓状束。
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類人猿を含まないサル(monkey)の脳には言語回路に相当するものが見つかっていなかったため、「サルがヒトや類人猿のような言語能力を持つのか」は議論の的になっており、ヒトが言語能力を獲得したのは類人猿に進化して以降だ」という説も根強く唱えられていました。一方で、ヒトほど複雑に情報を処理できるわけではありませんが、ニホンザルは食べ物やアイデンティティ、危険についての情報伝達を発声で可能にしていることがわかっています。

ニューカッスル大学の比較神経心理学者であるクリス・ペトコフ教授が率いる研究チームは、「サルの脳に言語回路が見つからないのは、探すべき脳の領域を間違っているからだ」と考え、ヒト・類人猿・サルの脳を核磁気共鳴画像法(MRI)で検査したデータを比較。その結果、人類や類人猿の弓状束に相当する神経回路が、サルの脳の聴覚野に見つかったと報告しています。

研究チームは、サルの聴覚野にある弓状束が類人猿やヒトの持つ言語回路のプロトタイプである可能性を指摘しています。これまでの研究で、およそ2500万年前に類人猿がサルから進化し、およそ500万年前にヒトが類人猿から進化したといわれています。サルにも言語に関する神経回路が見つかったことで、ヒトの言語の起源は500万年前の類人猿からではなく、2500万年以上前のサルだった頃にあった可能性があるというわけです。


ペトコフ教授は「サルの聴覚系にも、ヒトと同じような言語回路が隠れていることに驚きました。長い間行方不明になっていた祖先の新しい化石を見つけたようなものです」とコメント。加えて、脳卒中や脳挫傷などによって言語能力に支障が出た患者でも、前頭前皮質と側頭葉だけでなく、聴覚野にも視野を広げることで言語能力の回復を狙うことができる可能性も示しました。

ただし、ペトコフ教授自身も「非常に物議を醸している」と認めており、今後もサルの脳を解析することで、サルとヒトのミッシングリンクをどれだけ追跡できるかが重要だと述べています。

https://gigazine.net/news/20200428-human-language-origin-25-milion/



引用元: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1588045741/続きを読む

単細胞生物も「考えてから行動」する:ラッパムシの実験から見えた意思決定の分子アルゴリズム

1: 朝一から閉店までφ ★ 2020/02/15(土) 18:08:17.57 ID:CAP_USER

2020.2.15 16:00
WIRED

 単細胞生物であるラッパムシは、実は「考えて」から行動している可能性がある--。そんな研究結果が、このほど公表された。外部から刺激を与えられたラッパムシは、どうやら“判断”を下して回避行動をとっているようなのだ。

TEXT BY SANAE AKIYAMA

人間社会では、考えなしに行動をする人のことを「単細胞!」と揶揄することがある。ところが当の単細胞生物は、これまで考えられていたよりも複雑に“思考”しているようだ。

「ラッパムシのような単細胞生物は、多細胞生物が生まれる以前は頂点に立っていた捕食者であり、多くの異なる水生環境で非常に広範囲に生息していました」と、ハーバード大学システム生物学部のジェレミー・グナワルデナ教授は説明する。「単細胞生物は何を避けるべきか、どこで食べるべきか、そして生きるために必要なすべてを把握すべく“利口”でなくてはなりません。それができる複雑な方法があるのは明らかでしょう」

つまり、単細胞生物は複雑な思考ができる--ということなのか?







ラッパムシが示した回避行動の意味

過去の研究を見ると、米国の生物学者ハーバート=スペンサー・ジェニングスが1906年、繊毛虫の一種である単細胞生物「ラッパムシ(Stentor roeselii)」を題材にし、反復刺激に対する段階的な回避行動を報告している。トランペットのような形をしたラッパムシは、池や沼地などの腐敗した葉の裏などに付着している。

これは単細胞生物のなかでは非常に大きな生物だ。ラッパ状になった頭頂部の囲口部は、繊毛(せんもう)と呼ばれる毛のような突起に覆われていて、それらは遊泳や食物の摂取に欠かせない構造になっている。

このときジェニングス博士が実施した実験は、染料であるカーマインパウダーをラッパムシの口めがけて放出するという、非常にシンプルなものだった。それは単に、ラッパムシがわずらわしい刺激物に対してどう反応するのかを観察したものである。

刺激物に晒されたラッパムシは、最初に体をくねらせて刺激物を回避し、次に繊毛の動きを変えて回転した。また刺激物の粒子を吸い込む代わりに、それらを吐き出した。それでもわずらわしい刺激から解放されなければ、ラッパムシは付着部に向かって急激に縮み込み、ついには付着根を離して泳ぎ去ってしまった。

これら一連の回避行動は当時、単細胞生物で報告されたなかでは最も複雑な行動であると関心を引いた。ところが、1967年に実施された再実験ではこの回避行動を再現できず、長いあいだ忘れ去られていたのだという。

ところが今回、ラッパムシに興味を引かれた研究者がかつての論文を調べたところ、再現性に欠けると烙印を押された実験の対象はラッパムシの別種「Stentor coeruleus」だったことが判明した。こちらの種は何かに付着してエサを探すのではなく、遊泳を好む種だったというわけだ。






数学が証明した段階的な行動
     ===== 後略 =====
全文は下記URLで
https://www.sankei.com/smp/wired/news/200215/wir2002150001-s1.html


続きを読む

脳に電気刺激を与えると高齢者のワーキングメモリが20代並みまで回復したという研究結果

1: しじみ ★ 2019/04/10(水) 17:04:10.27 ID:CAP_USER

年を取るにつれて物忘れがひどくなっていくというのは仕方のないことのように思えますが、老人の頭部に電極を装着して電気刺激を与えることで、短い時間の間情報を保持して同時に処理するワーキングメモリ(作業記憶)が20代並みまで回復したという研究結果が科学誌のNature Neuroscience上で発表されています。

Working memory revived in older adults by synchronizing rhythmic brain circuits | Nature Neuroscience
https://www.nature.com/articles/s41593-019-0371-x
no title


Electrical jolts to brain restored memory of elderly to that of 20-year-old | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2019/04/brain-jolts-revive-memory-in-elderly-turning-clock-back-four-decades/
no title


To Improve Memory, Tune It Like an Orchestra - The New York Times
https://www.nytimes.com/2019/04/08/health/aging-brain-memory.html

今回の研究を行ったのはボストン大学のロバート・ラインハルト助教授とジョン・グエン氏で、2人は高齢者の認知機能低下の主要因である「ワーキングメモリの欠損問題」に対するアプローチの1つとして、電気刺激を与えるとワーキングメモリにどのような影響があるかを測定する実験を行いました。電気刺激は前頭前野と側頭皮質の間の作用が効率化するように、被験者それぞれに合わせてカスタマイズされたものです。電気刺激は頭部に貼り付けられた電極から流れるタイプのもので、インプラントなどの手術を要しません。実験では、60歳から76歳の老人42人と比較対照群の20代の若者42人に、画像を見せた後すぐに次の画像を見せ、「2枚目の画像は1枚目の画像と同一なのか、異なっている部分があるのか」を答えるというワーキングメモリの能力を測る記憶テストを受けてもらいました。

電気刺激を与える前にテストを行ったところ、高齢者は80%の正解率でしたが、20代の若者は90%の正解率でした。その後、高齢者には25分間電気刺激を、20代の若者には偽薬効果を考慮して、「偽の電気刺激」を25分間与えました。電気刺激を与えた後に行われたテストでは、高齢者と20代の若者の正解率はいずれも90%をマークし、電気刺激によって記憶テストの結果が良くなり、偽の電気刺激では結果が変わらないことが確認されました。また、記憶力改善効果は電気刺激を加えてから約1時間持続しました。

ラインハルト氏とグエン氏は今回の研究で使用された原理を使って、「ワーキングメモリの能力を悪化させる」実験も行いました。若者の被験者の頭部に「脳波を非同期化」させる電気刺激を与えたところ、記憶テストの結果は実際に悪化したとのこと。カリフォルニア大学サンディエゴ校の神経科学者ブラッドリー・ヴォイテック氏はニューヨーク・タイムズに対し「今回の実験は慎重に管理された手法で行われており、電気刺激によるワーキングメモリの改善はまだ簡単に試せるようなものではありません」とコメントしています。

https://gigazine.net/news/20190410-electrical-stimulation-fix-brain/



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1554883450/続きを読む

アイスを食べると頭が痛くなるのはなぜなのか?どうすれば避けることができるのか?

1: しじみ ★ 2019/02/16(土) 13:27:06.81 ID:CAP_USER

冬にぬくぬくした部屋で食べるアイスクリームは格別ですが、アイスクリームやかき氷などを勢いよく食べた後にキーンと頭が痛くなる「アイスクリーム頭痛」は、実は医学的に使われている用語。このアイスクリーム頭痛はなぜ起こるのか?ということについて、タフツ医療センターの神経科学者で頭痛の専門家でもあるStephanie Goldberg氏が解説しています。

What Is Brain Freeze?
https://www.livescience.com/64131-brain-freeze.html

アイスクリーム頭痛は正式にいうと「Cold stimulus headache(寒冷刺激による頭痛)」で、性別や年齢を問わず、冷たいものを食べた人が多く経験する症状のことを指します。医学的には、なぜアイスクリーム頭痛が起こるのかは明かされていません。アイスクリーム頭痛のトリガーとなるのは「温度」であり、「冷たいものを急いで食べる」といった内部トリガーだけでなく、極寒の外へ帽子なしで出かけるといった外部トリガーによってでも頭痛は発生します。極端に冷たい食べ物や空気が口蓋あるいは喉の奥にあたると、温度に敏感なこれらの部分の血管や刺激されることになるためです。

2012年に発表された小規模な研究では、アイルランド国立大学ゴールウェイ校とハーバード大学医学部の研究者らが、13人の被験者に対して意図的にアイスクリーム頭痛を起こして体の変化を観察しました。この実験では、被験者の目の裏、脳の中央に位置する前大脳動脈の血流が突然増加することが示されており、これがアイスクリーム頭痛の原因ではないかと考えられました。増加した血流をコントロールしようと血管が収縮するために痛みが発生する可能性があるわけです。

「脳は体の中で最も重要な器官の1つで、常に動く必要のあるものです。温度に対して非常に敏感な脳は、血管を拡張することで組織の中に血液を入れ、温度を保とうとしているのだと考えられます」とハーバード大学医学部のJorge Serrador氏は述べています。血液の流入自体はアイスクリーム頭痛を説明するものではないのですが、頭蓋骨内が圧迫されることで痛みが誘発される可能性があるそうです。そして脳に対する圧が増し温度が上がると、それが危険なレベルに達しないように血管が収縮して圧を小さくしようとするのだと研究者は考えています。

また、別の仮説として、脳神経の1つである三叉神経が寒冷な刺激によって活性化させられる可能性も考えられています。三叉神経が活性化すると頭の中にある血管が瞬間的に収縮し、その後拡張します。この結果、痛みが起こることも考えられるとGoldberg氏は述べています。寒冷刺激がなくなると血管は通常のサイズに戻るため痛みは消え去ります。いずれにせよ頭痛の原因は脳ではなく血管にあるため、アイスクリーム頭痛は永続的なダメージを与えたり、命を脅かしたりすることがないわけです。

◆アイスクリーム頭痛の症状とは?

アイスクリーム頭痛の症状は以下の通り。

・冷たさにさらされると即座に痛みが発生し、30~60秒ほどで痛みがピークに達すること
・強烈な、刺すような痛みが前頭あるいは側頭にあること
・痛みが始まってから数秒から数分で痛みが消えること

口蓋や喉の奥、鼻を通して冷たいものが三叉神経を活性化すると、この情報が脳全体に中継されるため、痛みは口や鼻ではなく頭に起こります。通常、アイスクリーム頭痛は前頭部で起こるものが最も強烈で、それが側頭部、後頭部に広がっていくとのこと。この時の痛みは「うずくような痛み」「刺すような痛み」と描写されることもあれば、偏頭痛持ちの人は「拍動痛」と表現することもあります。偏頭痛持ちの人はアイスクリーム頭痛を起こしやすい傾向があることを示す研究は複数あり、これは、偏頭痛持ちの人は三叉神経が敏感であり寒冷刺激によって三叉神経が活性化されやすいためだとGoldberg氏は説明しています。

◆アイスクリーム頭痛を防ぐには?
Goldberg氏によると、アイスクリーム頭痛は特に治療を必要としないものですが、一方で防ぐことも難しいものとのこと。もちろん、冷たいアイスクリームを避けることは予防方法になりえますが、アイスクリーム頭痛を防ぐためにアイスクリームを食べないという手段をとる人は少ないはず。そこで取り得る方法として、とにかくゆっくり食べること、そしてアイスクリームなどを口蓋から遠ざけることが示されています。このほか、アイスクリーム頭痛が始まったら温かいお湯をゆっくりと飲むことや、舌を丸めて口蓋の温度に敏感な部分に当てて温めることなどを推奨している人もいるとのことです。

no title

https://gigazine.net/news/20190216-icecream-headache/



引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1550291226/続きを読む
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