本論文では、自由に動き回る動物や頭部を固定した動物において、特定のニューロンタイプの膜電位の動態、振動、および波を捉えるための革新的な光学的手法であるTEMPO（trans-membrane electrical measurements performed optically）について概説しています。TEMPOは、光ファイバーベースのuSMAARTシステムとメソスコープイメージングという2つの相補的な形式で導入され、前者は特定の細胞型における高周波電圧振動を高感度で測定し、後者はより広い視野でこれらの動態を画像化できます。本研究は、特に交差周波数カップリング（CFC）やてんかん様活動中のPV介在ニューロンの挙動など、異なるニューロン集団間の複雑な相互作用を明らかにします。また、心拍動や脳の動きといったアーチファクトを除去するための高度な畳み込みアンミキシングアルゴリズムの開発も詳述されており、これらの技術的進歩が神経活動研究の感度と特異性を大幅に向上させることが強調されています。

Cell. 2025 Jul 16:S0092-8674(25)00730-5. doi: 10.1016/j.cell.2025.06.028. Online ahead of print.

Imaging high-frequency voltage dynamics in multiple neuron classes of behaving mammals

S Haziza et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40675148/

この研究論文では、マウスが未熟な状態から専門家になるまでの学習過程におけるドーパミンの役割を探求しています。著者らは、個々のマウスが示す多様でありながらも系統的な学習軌跡を追跡し、背側線条体のドーパミンシグナルがこれらの軌跡を形成するティーチングシグナルとして機能することを発見しました。さらに、異質なティーチングシグナルを持つ深層強化学習モデルが、これらの行動データと神経科学的知見を説明できることを示し、深層ニューラルネットワークのサドルポイント構造が、長期的な学習における多様性と系統性を数学的に説明する枠組みを提供すると結論付けています。この研究は、学習におけるドーパミン駆動型メカニズムと、行動戦略の段階的な進行に関する新たな洞察を提供しています。

Cell. 2025 Jul 10;188(14):3789-3805.e33. doi: 10.1016/j.cell.2025.05.025. Epub 2025 Jun 11.

Dopamine encodes deep network teaching signals for individual learning trajectories

S Liebana et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40505657/

提示された科学論文は、価値に基づく意思決定における腹内側前頭前野（vmPFC）の役割に焦点を当てています。具体的には、vmPFCが利用可能な選択肢の認知マップをどのように表現しているか、そしてこのマップがシータ波とニューロン活動の両方で再調整され、存在することを明らかにしています。さらに、この研究では、vmPFCのニューロンがシータ依存性の神経コードを展開して選択情報を表現していること、そしてシャープウェーブリップル（SWR）がvmPFCに存在し、報酬後にその頻度が増加することを示しています。全体として、この論文は、価値ガイド型の選択において空間ナビゲーションと同様の認知マップに基づく計算が関与している可能性を提唱しています。

Cell. 2025 Jun 12;188(12):3259-3273.e22. doi: 10.1016/j.cell.2025.03.038. Epub 2025 Apr 21.

A cognitive map for value-guided choice in the ventromedial prefrontal cortex

S Veselic et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40262608/

「Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis」という科学論文は、神経系が癌の生物学において重要な役割を果たすことを詳細に論じています。特に、癌関連ニューロンがミトコンドリアを癌細胞に転送することで、癌細胞の代謝可塑性を高めるメカニズムに焦点を当てています。このミトコンドリア転送が、原発腫瘍における癌細胞の転移能力を向上させることを、in vitroとin vivoの両方のモデルで示しています。研究者たちは、MitoTRACERという新しい遺伝子レポーターを開発し、ミトコンドリアを受け取った癌細胞の運命を追跡し、転移部位でこれらの細胞が選択的に濃縮されることを明らかにしました。これにより、神経系が癌の代謝と転移拡散をどのように支持しているかについての新たな理解が深まります。

Nature. 2025 Jun 25. doi: 10.1038/s41586-025-09176-8. Online ahead of print.

Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis

G Hoover et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40562940/

提示された文書は、生きた動物の体内でタンパク質の活性を精密に制御するための新しい技術、CAGE-Prox vivo戦略について詳しく説明しています。この研究では、機械学習を活用してアミノアシルtRNA合成酵素（aaRS）の進化を促進し、特定の化学的にケージングされた非天然アミノ酸（TCOYおよびTCOC）のタンパク質への組み込みを実現しました。これにより、腫瘍特異的な細胞死（パイロトーシス）の誘導や、T細胞活性化のための生体直交的に制御可能な抗体の開発など、さまざまな治療応用が可能になります。全体として、このプラットフォームは、時間分解能のある生物学的研究や、生体条件下でのオンデマンド治療介入のための汎用的なツールを提供することを示しています。

Cell. 2025 Jul 10;188(14):3696-3714.e24. doi: 10.1016/j.cell.2025.05.006. Epub 2025 May 27.

Machine-learning-assisted universal protein activation in living mice

X Wang et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40436016/

提示された文書は、大脳海馬CA1錐体細胞における遠位房状樹状突起の機能に関する研究論文です。具体的には、この研究は、ナビゲーション学習中に海馬場所細胞の新しい受容野が形成される際に、遠位房状樹状突起のタイミングと活動の程度が、結果として生じる体性場所野の特性を予測することを明らかにしています。また、遠位房状樹状突起が自身の局所的な場所野を形成し、それが体性場所野を増強する可能性があることも示唆されており、これらの樹状突起が、海馬における空間コードの形成と表現において、以前考えられていたよりも広範な役割を果たしていることを示しています。この研究は、生体内における遠位樹状突起と体性活動の同時観察という新たな手法を用いて行われました。

Neuron. 2025 Jun 18;113(12):1969-1982.e7. doi: 10.1016/j.neuron.2025.03.029. Epub 2025 Apr 17.

Distal tuft dendrites predict properties of new hippocampal place fields

J K O'Hare et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40250428/

本論文では、ARCHmap-blockface-VISoRと呼ばれる革新的なパイプラインを提案しています。これは、透明化されたマウスの全身を高解像度で高速に画像化し、末梢神経系（PNS）の包括的なマッピングを可能にするものです。この技術は、単一細胞レベルでの神経線維の複雑な構造や投射経路を詳細に可視化し、これまで困難であった交感神経や迷走神経の全身にわたるネットワークを明らかにします。著者らは、遺伝子組み換え、免疫染色、ウイルス標識といった多様な標識法に対応するこの手法が、生理学や疾患における神経構造と他のシステムとの相互作用の全体像を理解するための効果的な手段となると述べています。

Cell. 2025 Jul 10;188(14):3897-3915.e20. doi: 10.1016/j.cell.2025.06.011.

High-speed mapping of whole-mouse peripheral nerves at subcellular resolution

M Shi et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40645171/

提示された科学論文は、人間の内側側頭葉（MTL）ニューロンにおける持続的活動が、注意を向けられている（cued）項目と注意を向けられていない（uncued）項目の両方のワーキングメモリ（WM）内容の保存に関与していることを探究しています。研究者たちは、ダブルレトロキュー課題を用いて被験者の注意を操作し、画像選択的ニューロンの活動を記録しました。彼らの結果は、「活動沈黙」メカニズムが注意を向けられていない項目を符号化するという従来の仮説に異議を唱え、持続的な神経発火が、注意の状態に関わらずWM情報を維持する一般的なメカニズムであることを示唆しています。さらに、この研究は、注意の焦点がWM内の情報表現の神経サブスペースを動的に変換し、項目がどのように優先されるかを示唆していることを明らかにしました。

Nat Hum Behav. 2025 Jul 9. doi: 10.1038/s41562-025-02235-0. Online ahead of print.

Unattended working memory items are coded by persistent activity in human medial temporal lobe neurons

Paluch et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40634665/

Li Ji-Anらによる研究は、微小な再帰型ニューラルネットワーク (RNN) を用いて、動物や人間の意思決定における認知アルゴリズムを解明する新しいモデリング手法を提示しています。この手法は、古典的な認知モデルの限界を克服し、生物学的行動の予測において優れた性能を示します。わずか1〜4ユニットのRNNを解析することで、動的システムの概念に基づいて行動の隠れたメカニズムが明らかになり、状態依存の学習率や報酬による無関心効果など、従来のモデルでは見過ごされてきた新規な行動パターンが発見されました。さらに、このフレームワークは多次元モデルの解釈にも拡張され、知識蒸留を用いることで、限られたデータしか利用できない人間を対象とした研究にもその有効性を示しています。

Nature. 2025 Jul 2. doi: 10.1038/s41586-025-09142-4. Online ahead of print.

Discovering cognitive strategies with tiny recurrent neural networks

Li Ji-An et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40604278/

本稿は、ラットの外側嗅内皮質 (LEC)における神経集団の活動が、時間の経過と出来事の構造によってどのように変化するかを調査した研究概要です。研究者たちは、LECの神経活動が連続的にドリフトすることを発見し、このドリフトが覚醒時だけでなく睡眠時にも見られる固有の現象であることを示唆しています。また、報酬の受領や新しい物体の探索といった出来事の境界では、神経活動が急激にシフトし、これにより経験が個別の時間単位に分割されることが明らかになりました。さらに、LECは異なる時間スケール（例えば、数秒の試行時間と数分のセッション時間）の情報を同時に符号化する能力を持ち、これはドリフトとは直交する方向で表現されます。これらの発見は、エピソード記憶における経験の分節化と時間的組織化の神経メカニズムを解明する上で重要です。

Science. 2025 Jun 26;388(6754):eadr0927. doi: 10.1126/science.adr0927. Epub 2025 Jun 26.

Event structure sculpts neural population dynamics in the lateral entorhinal cortex

B R Kanter et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40570128/