提供された研究は、空間ナビゲーションにおけるグリッド細胞の発火パターンと行動パフォーマンスの関係に焦点を当てています。具体的には、マウスの仮想トラックでの報酬探索タスクを通じて、グリッド細胞がタスク環境に「アンカー」される場合と、移動距離にのみ「タスク非依存的」に反応する場合があることを明らかにしています。このアンカリングの状態はセッション内でも切り替わり、グリッド細胞間で同期していることが示されました。重要な発見として、視覚的な手掛かりがある場合、グリッド細胞のアンカリングは行動パフォーマンスに影響しないものの、手掛かりがない状況では、タスクにアンカーされたグリッド細胞の発火が経路積算に基づく報酬探索の成功を高めることが示唆されています。これは、グリッド細胞が一般的な位置表現ではなく、経路積算に特化した役割を持つ可能性を示唆しています。

Elife. 2024 Mar 28:12:RP89356. doi: 10.7554/eLife.89356.

Task-anchored grid cell firing is selectively associated with successful path integration-dependent behaviour

H Clark, M F Nolan et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38546203/

提供された文書は、能動固体と呼ばれる新しい材料の自己組織化と適応的移動に関する研究について概説しています。これらの固体は、奇妙な弾性と呼ばれる非変分的な弾性特性によって特徴付けられ、これはマイクロスケールでの非相応的な相互作用に由来します。研究者たちは、この特性が外部環境とのフィードバックループを介して自発的な形状変化を引き起こし、転がることや這うことなどの移動パターンにつながることを実証しています。これらの材料は、予測不可能な地形を横断し、損傷に耐える能力を示し、従来のロボットが依存する集中制御戦略に代わる分散型アプローチの可能性を示唆しています。この研究は、材料科学とロボット工学の間の橋渡しを確立し、複雑なシステムにおける分散制御の基礎を築いています。

Nature. 2025 Mar;639(8056):935-941. doi: 10.1038/s41586-025-08646-3. Epub 2025 Mar 12.

Adaptive locomotion of active solids

J Veenstra

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40074911/

提示された論文は、Kilosort4という、神経活動の記録から個々のニューロンの発火時間を抽出するスパイクソーティングの最新フレームワークについて概説しています。この研究は、記録の非定常性や電気的信号の重なりといったスパイクソーティングの課題に対処するため、グラフベースのクラスタリングアルゴリズムなどの改良を導入しています。論文は、多様なシミュレーション条件下でのKilosort4の優れた性能を実証し、ドリフト補正やテンプレートデコンボリューションといった主要なアルゴリズムのステップについても詳しく説明しています。さらに、Kilosortの進化を追跡し、その堅牢性が様々な種類のプローブや記録方法に適用可能であることを強調しています。

Nat Methods. 2024 May;21(5):914-921. doi: 10.1038/s41592-024-02232-7. Epub 2024 Apr 8.

Spike sorting with Kilosort4

M Pachitariu et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38589517/

「nature neuroscience」からの抜粋は、自閉症スペクトラム障害（ASD）のマウスモデルにおける計算的および神経学的異常に焦点を当てています。この研究では、Fmr1、Cntnap2、Shank3Bの遺伝子変異を持つマウスが、意思決定中に事前の期待値を柔軟に更新できない共通の行動パターンを示すことを発見しました。神経生理学的なレベルでは、事前情報の符号化が感覚野から前頭皮質へとシフトし、ASDモデルマウスの前頭領域では動物の長期的な事前情報からの逸脱を符号化する神経細胞が過剰に存在することが示されました。さらに、これらのマウスでは前頭皮質において予期せぬ感覚入力に対する予測誤差信号の欠如が観察され、これが行動上の柔軟性の低下と関連していることが示唆されています。これらの発見は、異なる遺伝的原因を持つASDが共通の行動的および神経生理学的表現型に収束する可能性を示唆しています。

Nat Neurosci. 2025 Jun 3. doi: 10.1038/s41593-025-01965-8. Online ahead of print.

A common computational and neural anomaly across mouse models of autism

J P Noel et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40461847/

「Low Dimensional Behavior of Large Systems of Globally Coupled Oscillators」というタイトルのこの論文は、グローバルに結合された多数の発振器システムの挙動、特にそれらが無限大に近づく場合に焦点を当てています。研究者たちは、低次元のダイナミクスを記述する一連の非線形常微分方程式を導き出すことにより、これらの複雑なシステムの巨視的進化を分析する方法を提示しています。これは、蔵本モデルとその拡張に適用され、時間遅延結合や外部駆動、異なるコミュニティの相互作用も考慮されています。このアプローチは、特定の初期条件の下でシステムのマクロ状態が有限数の変数で記述できることを示しており、蔵本問題の厳密な閉形式解を導き出すなど、システムを簡略化して理解するための実用的なツールを提供しています。この方法は、ミリニアムブリッジ問題などの現実世界の現象にも応用できる可能性があります。

Chaos. 2008 Sep;18(3):037113. doi: 10.1063/1.2930766.

Low dimensional behavior of large systems of globally coupled oscillators

E Ott, T M Antonsen

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19045487/

この研究は、マウスの聴覚野における感覚情報の表現マップが、ニューロンの損失後もどのようにして安定性を維持し、回復するのかを調査しています。具体的には、2光子カルシウムイメージングと標的マイクロアブレーション技術を用いて、音に応答するニューロンまたは抑制性ニューロンの選択的除去がマップに与える影響を詳細に分析しました。結果として、応答性ニューロンの喪失は一時的なマップの乱れを引き起こすものの、未応答ニューロンが応答性を獲得し、ネットワークの相関構造を強化することで回復することが示されました。対照的に、抑制性ニューロンの除去は、音応答の不安定化を伴う持続的な乱れを引き起こし、この回復メカニズムにおける異なるニューロンタイプの役割を強調しています。この論文は、個々のニューロンのチューニングと可塑性が、集団レベルの感覚処理の安定性に寄与する恒常性メカニズムを明らかにしています。

Nat Neurosci. 2025 Jun 5. doi: 10.1038/s41593-025-01982-7. Online ahead of print.

Homeostasis of a representational map in the neocortex

T Noda et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40473851/

本研究は、ヒト脳の代謝物と脂質の包括的な摂取と放出を特徴づけています。この研究は、脳の代謝活動における年齢に関連する変化、特に若い集団と比較して年配の集団でグルコース、タウリン、および特定の脂質の消費が減少することに焦点を当てています。さらに、脳静脈洞狭窄症（CVSS）患者と脳静脈洞血栓症（CVST）患者の間で代謝プロファイルに明確な違いがあり、前者はグルコース利用が増加していることが示されました。この研究は、脳の代謝恒常性を維持する上での特定のアミノ酸、核酸、および脂質の重要な役割を強調し、神経学的健康と疾患における代謝交換の理解のための重要な基盤を提供します。

Neuron. 2025 Jun 4;113(11):1708-1722.e5. doi: 10.1016/j.neuron.2025.03.003. Epub 2025 Mar 26.

Comprehensive characterization of metabolic consumption and production by the human brain

Y Wang et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40147438/

この科学論文は、高密度な人間集団における集団的振動の出現を扱っています。研究者たちは、スペインのサン・フェルミン祭と2010年のラブパレード事故のデータを用いて、外部からの指示なしに群衆がどのように自己組織化して、数百人が協調して螺旋状に動くマクロな振動を形成するかを明らかにしました。彼らは、**非相反的な位相遷移を引き起こす「奇妙な摩擦力」**によってこれらの集団的運動が駆動されるとする機械的モデルを構築し、群衆の危険な挙動を予測するための実用的な戦略を提案しています。この研究は、群衆を非平衡物質として扱う新しい視点を提供し、物理学の基本原理に基づいてそのダイナミクスを説明しています。

Nature. 2025 Feb;638(8049):112-119. doi: 10.1038/s41586-024-08514-6. Epub 2025 Feb 5.

Emergence of collective oscillations in massive human crowds

F Gu et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39910390/

提供された研究論文は、Neuropixels 2.0プローブという、脳活動の長期安定記録を可能にする新しい小型の高密度プローブについて述べています。この技術革新は、数千のニューロンを同時に記録し、小型動物での自由行動中の脳研究を促進します。特に、脳の動きを補正する新しいアルゴリズムの開発により、数週から数ヶ月にわたる個々のニューロンの安定した追跡が可能になり、学習や記憶といった時間経過を伴うプロセスの研究に新たな道を開きます。さらに、記録サイト数をチャネル数の2倍にするといった革新的なアプローチも提示され、神経科学における広範囲な記録能力が向上しています。

Science. 2021 Apr 16;372(6539):eabf4588. doi: 10.1126/science.abf4588.

Neuropixels 2.0: A miniaturized high-density probe for stable, long-term brain recordings

NA Steinmetz et al

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33859006/

「パルスカップルニューラルオシレーターの平均場理論：スパイク時間応答曲線に基づく」と題された研究論文は、神経細胞間の同期性を予測するための平均場理論を提案しています。この理論は、パルスカップルされた神経発振器におけるシナプス結合の遅延が、ネットワークの振動周波数と同期の安定性に与える影響を分析します。特に、論文では位相応答曲線（PRC）を用いて、個々のニューロンの応答をモデル化し、その一次および二次リセット効果が同期の予測精度にどのように影響するかを詳述しています。最終的に、提案された理論はシミュレーション結果と良好な一致を示し、高速神経振動における同期の理解と、関連する認知機能障害への治療的介入の可能性を示唆しています。

J Neurophysiol. 2025 Jun 1;133(6):1630-1640. doi: 10.1152/jn.00045.2025. Epub 2025 Apr 29.

A mean field theory for pulse-coupled neural oscillators based on the spike time response curve

CC Canavier

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40298916/