この文書は、人工知能における壊滅的忘却の問題に焦点を当てています。これは、ニューラルネットワークが新しいタスクを学習する際に、以前に学習した情報を忘れてしまう現象です。DeepMindの研究者たちは、この問題に対する新しいアルゴリズムであるElastic Weight Consolidation（EWC）を提案しています。EWCは、以前のタスクにとって重要なネットワークの重みの学習を意図的に遅らせることで、人間の脳におけるシナプス結合の仕組みからヒントを得ています。彼らは、手書き数字の分類やAtariゲームの連続学習といった複数のタスクにおいて、EWCが効果的であることを実証し、壊滅的忘却を克服し、継続的な学習を可能にすることを示しています。

Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Mar 28;114(13):3521-3526. doi: 10.1073/pnas.1611835114. Epub 2017 Mar 14.

Overcoming catastrophic forgetting in neural networks

J Kirkpatrick et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28292907/

提示された文章は、ストレスによるうつ様行動における脳のメカニズム、特に神経細胞とアストロサイト（星状膠細胞）の相互作用に焦点を当てた研究論文です。この研究では、脳の側手綱核（LHb）における神経細胞の活動とアストロサイトのカルシウム応答がストレスに反応して協調的に変化することが示されています。また、青斑核（LC）からのノルエピネフリン（NE）がこの相互作用において重要な役割を果たすこと、そしてNE再取り込み阻害剤がうつ様行動を軽減するメカニズムとしてストレス誘発性の位相性NE放出とアストロサイトの活性化を抑制することが提案されています。

Cell. 2025 Jun 12;188(12):3291-3309.e24. doi: 10.1016/j.cell.2025.04.010. Epub 2025 Apr 24.

Neuron-astrocyte coupling in lateral habenula mediates depressive-like behaviors

Q Xin et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40280131/

提供された論文では、人間の認知を予測し、捉えるための基盤モデルであるCentaurが紹介されています。このモデルは、大規模言語モデルを微調整することによって開発され、Psych-101と呼ばれる広範な行動データセットで学習されました。Centaurは、未知の参加者の行動を既存の認知モデルよりも正確に予測するだけでなく、新しい物語、タスク構造、さらには完全に新しい領域にも一般化することが示されています。さらに、Centaurの内部表現が人間の神経活動とより一致することが示されており、人間の意思決定プロセスを解明するための新たな道筋を提供しています。この研究は、多様な領域で人間の行動を捕捉できる計算モデルの可能性を強調し、認知理論の発展と科学的発見を導く上でのその潜在的な応用を示唆しています。

Nature. 2025 Jul 2. doi: 10.1038/s41586-025-09215-4. Online ahead of print.

A foundation model to predict and capture human cognition

M Binz et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40604288/

提示された学術論文は、聴覚選択的注意の根底にある生理学的メカニズムを解明しています。この研究は、主要聴覚皮質（A1）において、注意が向けられたリズミカルな聴覚ストリームが進行中の神経振動を同調させることを明らかにしています。驚くべきことに、これらの同調した振動のリズムは、注意が向けられたストリームの時間的構造を反映していますが、その位相は注意が向けられた周波数内容に依存します。異なる周波数に同調したA1領域間での逆位相の同調は、注意が向けられた時点での反応の増幅と鮮明化の両方をもたらし、本質的に時間周波数フィルター機構として機能することを示唆しています。この研究は、選択的注意が、注意が向けられた聴覚刺激の表現を強化するために、A1の音調的（トノトピック）に組織化された神経アンサンブル全体で変調的な閾下振動の形で、注意が向けられた聴覚刺激ストリームの動的に進化するモデルを生成することを示しています。

Neuron. 2013 Feb 20;77(4):750-61. doi: 10.1016/j.neuron.2012.11.034.

The spectrotemporal filter mechanism of auditory selective attention

P Lakatos et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23439126/

提供された学術論文は、脳の老廃物除去システムであるグリンパティック系の機能不全がアルツハイマー病 (AD) の発症にどのように関与するかについて、批判的に評価しています。この研究は、グリンパティック系のメカニズムが齧歯類で最初に特定され、脳脊髄液と脳組織液間の交換や、睡眠中の活性化、アストロサイトの役割などが含まれることを強調しています。しかし、ヒトにおけるグリンパティック機能の直接的かつ非侵襲的な測定の難しさから、齧歯類での知見とヒトの臨床研究との間に因果関係を確立することの課題が浮き彫りになっています。論文は、ADのリスク要因に関連するグリンパティック機能不全の証拠を提示しつつ、将来の診断ツールと治療介入の開発の必要性を強調しています。

Review

Science. 2025 Jul 10;389(6756):eadv8269. doi: 10.1126/science.adv8269. Epub 2025 Jul 10.

Glymphatic dysfunction in Alzheimer's disease: A critical appraisal

S A Keil et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40638744/

提供された学術論文は、米国における多次元的なイデオロギー的二極化を定量化する新しい手法を紹介しています。この研究は、米国国民意識調査の回答を分析し、回答者の意見を2次元のイデオロギー空間にマッピングすることで、政治的および社会経済的なグループが時間とともにどのようにイデオロギー空間を移動するかを明らかにしています。主な発見として、所得と人種グループは政党と連携しているものの、それらのイデオロギー的距離は時間とともに増加していないことが挙げられます。対照的に、民主党と共和党は過去30年間でイデオロギー的に離反し、両党とも中心から離れていきましたが、その速度は異なりました。さらに、2010年以降、民主党支持者のイデオロギーはより多様化しており、これは党派的選別が過去10年間で減少したことを示唆しています。

Nat Hum Behav. 2025 Jul 2. doi: 10.1038/s41562-025-02251-0. Online ahead of print.

Charting multidimensional ideological polarization across demographic groups in the USA

J Ojer et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40603579/

この研究は、ショウジョウバエの睡眠制御神経であるdFBNsにおけるミトコンドリアの機能と形態が睡眠要求にどのように影響するかを調査しています。睡眠不足はdFBNsのミトコンドリアの遺伝子発現、断片化、およびミトコンドリアと小胞体の接触の増加を引き起こし、これらは回復睡眠によって元に戻ります。ミトコンドリアの電子伝達鎖におけるATP供給と需要の不一致が睡眠を誘発する主要な要因であり、ミトコンドリアの分裂を促進すると睡眠が減少し、融合を促進すると睡眠が増加することが示されています。これらの発見は、睡眠が好気性代謝の不可避な結果であるという仮説を裏付け、代謝と睡眠の間に深い関連性があることを示唆しています。

Nature. 2025 Jul 16. doi: 10.1038/s41586-025-09261-y. Online ahead of print.

Mitochondrial origins of the pressure to sleep

R Sarnataro et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40670797/

本研究は、報酬学習における海馬CA1ニューロンの柔軟な符号化に焦点を当てています。研究者たちは、仮想現実環境でマウスの行動と神経活動を同時に追跡し、報酬の位置が変化すると、海馬のニューロンの一部が報酬に対する相対的な位置に応じて発火パターンを調整することを発見しました。この「報酬相対性」符号は、学習の進行とともに強化され、行動の変化に先行して神経活動が更新されることが示唆されました。同時に、空間環境自体を符号化する別のニューロン集団も維持されることで、海馬が複数の経験側面を柔軟に表現していることが明らかにされました。

Nat Neurosci. 2025 Jul;28(7):1497-1509. doi: 10.1038/s41593-025-01985-4. Epub 2025 Jun 11.

A flexible hippocampal population code for experience relative to reward

M Sosa et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40500314/

この学術記事では、マウスにおける睡眠中の記憶定着について詳しく説明されています。特に、ノンレム睡眠中に細胞内シグナル分子であるcAMP（サイクリックAMP）が約1分周期で振動し、このcAMPレベルのピーク時に海馬の活動を抑制すると空間記憶の定着が妨げられることが示されています。さらに、このcAMPの波は海馬から大脳皮質全体に同期して広がり、ノルアドレナリンシグナルによって調節されることも明らかにされています。これらの発見は、睡眠中の特定の「時間窓」が記憶のシステムレベルでの統合に不可欠であることを示唆しています。

Neuron. 2025 Jun 18;113(12):1983-1997.e7. doi: 10.1016/j.neuron.2025.03.020. Epub 2025 Apr 14.

A time window for memory consolidation during NREM sleep revealed by cAMP oscillation

Ziru Deng et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40233747/

提供された資料は、睡眠と覚醒のサイクルにおける神経シナプスの挙動に関する研究論文からの抜粋です。この研究では、計算モデルを使用して、神経活動パターンとシナプス学習規則がシナプスの強さにどのように影響するかを調査しています。特に、覚醒時の神経発火パターンがシナプス結合を弱め、睡眠時のパターンが強めるという「覚醒抑制・睡眠興奮（WISE）」と呼ばれる傾向を提唱しています。この概念は、従来のシナプス恒常性仮説（SHY）とは異なる可能性を提示し、神経活動の多様性が睡眠中のシナプス変化の方向性を決定するという統一的な枠組みを提供しています。

PLoS Biol. 2025 Jun 12;23(6):e3003198. doi: 10.1371/journal.pbio.3003198. eCollection 2025 Jun.

A unified framework to model synaptic dynamics during the sleep-wake cycle

F L Kinoshita et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40504782/