ブラックボックスな脳活動解読器の動作が深層学習の応用で説明可能に
脳活動解読とは、MRIや脳波により計測した脳活動データからその人が何をやっていたのかを推定する技術で、将来的なBMI（Brain Machine Interface；計測した脳活動をもとに義手や義足を動かす技術）への応用を見据えた研究が進んでいる。 岡山大学、立教大学、生理学研究所、株式会社アラヤ、慶應義塾大学の研究者らは、このようにブラックボックスとなっている深層神経回路による脳活動解読を、直感的に説明する新しい手法を開発した。これには、反実仮想説明という手法と、深層生成モデルという深層学習のもう一つの技術を組み合わせることで実現した。 具体的には、解読器が答えを間違えた脳活動データを元に、敵対的学習による深層生成モデルで本物そっくりな仮想的脳活動データを生成する。仮想的脳活動データで解読器が正しく判断できたら、元の脳活動データと仮想的脳活動データを比較することにより、誤答の原因になった
数学の能力は「脳内物質の濃度で変化する」と明らかに！ - ナゾロジー
子どもの頃、数学が苦手で苦労したという人は多いかもしれません。 そんなとき、できるやつとは頭の作りが違うんだろうなあ、と漠然と考えたかもしれませんが、ある意味それは正しかったようです。 英国オックスフォード大学をはじめとする研究グループは、数学の能力が神経伝達物質GABAとグルタミン酸の濃度に関連しているという新しい研究を発表しました。 これは数学の理解が、頭の作りではなく神経伝達物質の濃度の問題だったことを示唆しています。 そのため研究者たちは、将来的に数学が苦手な子どもたちの学習を、薬理学や非侵襲的な脳刺激によって支援できるかもしれないと語っています。 研究の詳細は、科学雑誌『PLOS Biology』に7月22日付で発表されています。
やる気が出る・出ないの脳内メカニズムには2種類ある、量研が解明
量子科学技術研究開発機構(量研)は7月2日、やる気が脳内伝達物資ドーパミンにより調節される2つの仕組みを明らかにしたと発表した。 同成果は、量研 量子生命・医学部門量子医科学研究所脳機能イメージング研究部の堀由紀子研究員、同・南本敬史グループリーダーらの研究チームによるもの。詳細は、生物科学を扱う学術誌「PLOS Biology」にオンライン掲載された。 やる気(行動に対する意欲、モチベーション)は、日常生活のちょっとした動作から、業務や勉学、スポーツなど、すべての活動を支える源だが、しかし、すべての行動に対して常に高くできるかというと、簡単にはいかない。 このやる気の上がったり下がったりは、脳内伝達物質の1つである「ドーパミン」を生み出すドーパミン神経細胞が、予測される報酬とコストから計算されるその個人にとっての行動の価値を伝えることによるものと考えられている。 また脳のドーパミンに関す
脳がない動物ヒドラに睡眠が存在、九州大学などが解明
九州大学基幹教育院の伊藤太一助教と金谷啓之理学部4年生（研究当時）らの研究グループは、大韓民国の蔚山（ウルサン）科学技術大学校と共同で、原始的な神経系のみで脳を持たないヒドラに睡眠が存在すること、さらにその制御因子が他の動物と共通していることを発見した。 ヒドラに様々な生理活性物質を投与して睡眠長の変化を調べたところ、睡眠薬（メラトニン、GABA）でも覚醒物質（ドーパミン）でも睡眠が促進された。次に、断眠させたヒドラの遺伝子発現を網羅的に解析。発現が変動した遺伝子の中に、さまざまな動物種で睡眠制御への関連が指摘されているタンパク質（cGMP依存性プロテインキナーゼ）が含まれており、この物質がヒドラでも睡眠制御に関与していた。 さらに、断眠させたヒドラで発現量が変化した遺伝子をショウジョウバエで機能阻害したところ、複数の遺伝子がショウジョウバエの睡眠長制御に関与していた。これは、ヒドラの睡眠
半年間のウォーキングで思考力が改善、脳の９歳若返りも 米研究
ウォーキングなどの運動を週３回続けると、半年間で脳の機能が大幅に改善したという/SHUTTERSTOCK （ＣＮＮ） 高齢者が１週間に３回、ウォーキングをしたり自転車をこぐだけで、加齢に伴う思考力の低下を改善することができるという研究結果が、このほど医学誌に発表された。同時に食生活も改善すれば、脳の実行機能年齢は９歳も若返ると報告している。 この実験は米デューク大学のジェームズ・ブルーメンソール氏の研究チームが、心血管系疾患の原因となる高血圧などの症状をもつ大人１６０人を対象に、６カ月にわたって実施した。被検者はいずれも運動をしたことがなく、意思決定の問題や記憶力や集中力の低下など認知機能に関連した症状が確認されていて、平均年齢は６５歳、性別は女性が３分の２を占めていた。認知症と診断された人や、運動のできない人は除外されている。 被検者は４グループに分かれ、第１グループは塩分や脂肪分や糖分
脳内ネットワークの異常がもたらす、ALSにおける熟語の音読障害
筋萎縮性側索硬化症（ALS）の患者の約半数で、「田舎（いなか）」や「昨日（きのう）」など漢字二文字以上の熟字訓（語全体に読みがあてられており、語を構成する各漢字の一般的な読みに対応しない熟語）の音読が困難となることを、名古屋大学と藤田医科大学などの研究グループが明らかにした。 熟語の読みを思い浮かべる際、意味が助けとなることがあるため、意味記憶に障害があると、熟字訓の音読は障害されやすくなる。そこで本研究では、ALSにおける言語症状を、熟字訓の音読と意味記憶の障害という視点で検討するとともに、MRI検査を用いて症状と関連する脳内変化を明らかにすることを試みた。 ALSの患者71名と健常者68名に対して熟字訓音読検査を含む高次脳機能検査を行うと、ALSグループは健常者グループに比べて熟字訓音読検査の成績が顕著に低かった。そこで、安静時脳機能MRIを用いてALSの熟字訓音読障害に関連する脳内の
福井大学、ADHDの脳構造の特徴を人工知能により解明することに成功
福井大学子どものこころの発達研究センターの友田明美教授とジョンミンヨン特命教授らは、ADHD（注意欠如・多動症）児の脳構造の解析に人工知能（AI）を導入し、ADHD児には特定の脳部位に特徴があることを高い精度で明らかにした。 検討の結果、脳の148領域のうち眼窩前頭皮質外側など16領域の皮質の厚み、11領域の皮質の面積にADHDの特徴が現れることが判明し、74～79％の精度でADHDの識別が可能であることを見出した。 さらに、これらの脳部位のうち眼窩前頭皮質では、ADHDの要因の１つで、実行機能（作業記憶の苦手さ）に影響しているCOMT遺伝子の多型と脳構造との関連も確認できた。また、国際的なデータベースで検証したところ、米国・中国のADHD児でも73％の精度で農部位の特徴が確認され、国際的にも応用できる可能性が示唆された。 この検査手法は、測定時間が５分以内と短く、検査中に特定の課題遂行が
物の存在領域を小分けにすると、全体の数量把握が劇的に改善 東京大学 | 大学ジャーナルオンライン
画面を複数の領域に小分けにするだけで数量判断が効率的になることを、東京大学のグループが発見した。 本研究では、画面に表示される円形の数え上げ課題（円形の数をなるべく早くかつ正確に答える）、短時間表示される円形の数推定課題（限られた短い時間で円形の数をなるべく正確に見積もる）において、画面内に区切り枠を加えると数量判断の成績がどのように変わるかを検討した。 その結果、数え上げ、数推定課題のいずれでも、特に円形の数が数十個となる場合に、区切り枠の存在によって数量判断の成績が上昇した。これは、数量判断の課題とは本来無関係な区切り枠の存在によって、数量判断が効率的になることを示している。つまり、人間が、たとえ無関係な情報であっても無意識に利用して、効率的な数量判断につなげる能力を持つことが示唆された。 本研究成果は、効率性を向上させる方法という新しい切り口で数量判断について検討したものであり、数量
刺激の豊かな環境で新生ニューロンが増加する仕組み 九州大学など一端を解明 | 大学ジャーナルオンライン
認知と情動の中枢である海馬では、発達後も神経細胞（ニューロン）が生み出されている（成体海馬神経新生現象）。新生ニューロンと呼ばれるそれらのニューロンは、記憶や学習に重要な役割を果たしており、興味深いことに、回し車やおもちゃなどのある刺激の多いケージ（豊かな環境）で飼育された動物では増加し、ストレス環境下の動物では減少するという。しかし、その仕組みについては多くの謎が残されていた。 海馬におけるコンドロイチン硫酸の発現量が環境要因によって増減することに着目した本研究グループは、成体海馬神経新生現象との関連を検討。コンドロイチン硫酸を人工的に分解すると、新生ニューロンが減少し、記憶・学習能力が低下することを発見した。 そこで、コンドロイチン硫酸の合成に必要な酵素を欠損させた遺伝子改変マウスを豊かな環境下で飼育したところ、遺伝子改変をしていないマウスと異なり、新生ニューロンの増加と記憶・学習能力
ギャンブル依存症ではリスクに対する態度を切り替える能力に障害 - 京大
京都大学(京大)は4月5日、ギャンブル依存症では状況を理解し柔軟にリスクに対する態度を切り替える能力に障害があることが明らかになったと発表した。 同成果は、京都大学大学院医学研究科 高橋英彦准教授、鶴身孝介助教、藤本淳研究員(研究当時、現放射線医学総合研究所博士研究員)らの研究グループによるもので、4月4日付けの英国科学誌「Translational Psychiatry」に掲載された。 ギャンブル依存症は、金銭的な問題を抱えてもギャンブルをやめられずに続けてしまう状態のことをいう。これまでの研究や臨床では、ギャンブル依存症の患者は常に過剰にリスクを好み、性格のように一定の傾向が見られるという考え方が主流であったが、人は状況に応じてどの程度リスクを許容するかという判断を柔軟に切り替えて生活しており、患者も多様にリスクへの態度を切り替えていると考えられるため、過去のモデルによる依存症の理解や
脳内でイメージするとき、脳波リズムの位相差が情報を振り分ける-北大など
北海道大学(北大)などは3月13日、ヒトが脳内でイメージ操作するときに、シータ波とアルファ波という異なる周波数の脳波リズムの位相差が情報の振り分けを行っていることを発見したと発表した。 同成果は、筑波大学システム情報系の川崎真弘助教、北海道大学の秋山正和助教、九州大学の手老篤史准教授、東北大学の西浦廉政教授、理化学研究所の山口陽子チームリーダーらの研究グループによるもので、3月7日付けの英国科学誌「Scientific Reports」に掲載された。 ヒトには、さまざまな状況下で多様な情報のなかから必要な情報を柔軟に選択し思考する、作業記憶という脳メカニズムが備わっている。従来の研究では、作業記憶時に活動する脳部位間にさまざまな周波数の脳波リズムで同期するネットワークが存在するという報告があったが、これらの脳波リズム間のメカニズムは不明となっていた。 同研究グループは今回、14名の健常者に
昏睡に陥った米高校生、目覚めると突如スペイン語が堪能に
（ＣＮＮ） サッカーの試合中に脳震とうを起こして倒れ、意識が戻ると突然、スペイン語がネイティブ並みに堪能になっていた――。米アトランタ郊外に住む高校生がこのほど、そんな症状に見舞われていたことを明らかにした。 高校２年のルービン・ネンセモさん（１６）は先月下旬、サッカーの試合中に頭を蹴られて意識を失った。数日後に目覚めると、母語の英語ではなくスペイン語を話し始めたという。 両親によると、それまでも片言のスペイン語は話せていたが、流暢（りゅうちょう）なスペイン語にはほど遠かったという。その後徐々に英語が戻ってくると、スペイン語の流暢さは失われていった。 意識を回復後は物事に集中するのも難しくなり、またサッカーができるようになるのかどうか不安だったとネンセモさんは振り返る。 脳のけがによって話し言葉が変わってしまう「外国語アクセント症候群」は極めてまれな症例で、世界で最初に報告されたのは１９４
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