Chapter-579 アスリートの腸内細菌はちょっと違う

2015年12月12日 
Chapter-579 アスリートの腸内細菌はちょっと違う  

岡山大学農学部の研究らがアスリートの大便を分析して、優秀なスポーツ選手の腸内細菌がどのようであるかの研究をしています。

腸内には数百兆匹の腸内細菌が住んでいますが、どのような細菌がいるのかは人によって異なります。その違いは大便中に含まれる細菌の遺伝子を解析することによって確認することができます。  

これまでの研究ではトップアスリートの腸内には普通の健康な人にはあまり見られない特定の腸内細菌が多く生息しているようです。これは優秀なスポーツ選手は食事や睡眠、運動量などが厳密に管理されており、その結果腸内の環境は良い状態に保たれている可能性が高いことと関係があるのかもしれません。逆に、腸内細菌がどのようであるかがスポーツの成績に大きく影響を与える可能性もあります。

現在はまだ研究途中で、スポーツと腸内細菌種の関係は明確ではありませんが、将来は腸内細菌を食品によって調節することによってスポーツの能力を高めることが可能になるかもしれません。



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Chapter-578 幸福は脳のどこにあるのか?

2015年12月05日 Chapter-578 幸福は脳のどこにあるのか?

幸福の神経基盤を解明 幸福は脳のどこにあるのでしょうか?

京都大学、滋賀大学のグループは、アンケート調査とMRI磁気共鳴画像診断を組み合わせて幸福が脳のどこにあるのかを調べました。 MRIは、検査を受ける人を強い磁場の中に置き、体内の水などに含まれる水素原子のプロトン、つまり水素原子核中の陽子が磁気で共鳴する現象を利用して、コンピュータ画面上に体内のようすを描き出す装置です。1971年にこの方法によって正常細胞とがん細胞が識別できることが発見され、応用が急速に進みました。

アンケートでは「主観的な幸福度合い」と幸福感に大きく関係しているとされる「人生の目的=生きる意味」について調査しました。

それぞれの人についてアンケート結果と脳の画像診断結果を組み合わせて解析した結果、右半球の楔前部(けつぜんぶ)と呼ばれる、頭の中心線の後頭部のあたりの大きさと幸福感の相関が見つかり、その脳領域が大きいほど幸福感を感じやすい人であることがわかりました。また、この部分が大きい人はポジティブな感情を強く感じ、ネガティブな感情を弱く感じ、人生の意味を見出している人であることがわかりました。

こうした結果をまとめると、幸福は、楔前部で感情的・認知的な情報が統合され生み出される主観的経験であることが示唆されます。

脳内の神経細胞の配線を調べると、楔前部には脳内のいろいろな部位から情報が集まるよう配線されていることが分かっています。このことから、幸福は感情や認知などの様々な情報を統合して生み出されているのかもしれません。



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Chapter-577 世界初の重力波直接観測へ

2015年11月28日 Chapter-577 世界初の重力波直接観測へ  

2012年3月3日のChapter-382で大型低温重力波望遠鏡「かぐら」を紹介しました。この時は重力波の世界最初の直接検出を目指し、東京大学宇宙線研究所を中心に国立天文台や高エネルギー加速器研究機構 (KEK) などが参加して進めている大型低温重力波望遠鏡「かぐら」の建設が、いよいよ岐阜県飛騨市神岡町の地下で始まりました。と紹介したのですが、それがほぼ完成し、運転開始がまもなくとなりました。  

望遠鏡と言えば、宇宙空間に浮かんでいるか、あるいは地球上の空気のきれいな高い山の上にあることが一般的ですが「KAGRA」は岐阜県飛騨市神岡町の地下に建設された重力波を観測する望遠鏡です。  

重力波はアルバート・アインシュタインによる一般相対性理論の解としてその存在が予言されていますが、いまだ直接検出には成功していません。重力波は空間全体を伸び縮みさせる波です。重力波を生み出す現象は特別なものではなく、質量をもった物体が存在すると、それだけで時空にゆがみができます。さらにその物体が運動をすると、時空のゆがみが周囲へ光速で伝わっていきます。これが重力波です。私たちが歩くだけでも重力波が発生するのですが、その影響はあまりに小さすぎて観測は不可能です。ですが、巨大な天体現象などから発生した重力波は、巨大な装置を使えばぎりぎり観測できるかもしれません。  

重力波は二つの離れた物体の距離を重力波の周期で伸ばしたり縮めたりしますので、そのような物体間の距離を正確に測定することによって重力波を検出できます。  KAGRAは3キロメートルの2本の棒をL字型に組み合わせた観測装置がトンネルの中に設置されています。

2012年2月に着工された建設はトンネルの掘削が2014年3月に完了し、その後レーザー装置などの観測機器の設置が行われ、2015年度中に重力波の試験観測を行う予定です。観測をしながら、さらに高い性能を持つ実験施設の設置を進め、2017年度に本格観測が始まり、世界初の重力波直接観測を目指しています。



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Chapter-576 臓器の電子ブロック

2015年11月21日 Chapter-576 臓器の電子ブロック

電子ブロックはあらかじめ電子部品や配線が組み込まれたブロックを並べることで電子回路を組んで実験が行える電子玩具です。1965年に最初のモデルが発売され、1986年まで様々なモデルが登場しました。最近、生物でも同様のことができるようになってきた、という話題です。  

たとえば医薬品の開発や、殺虫剤の安全性を調べる場合などに、かつては実際の動物を使った実験が一般的に行われていましたが、今は生身の動物の代わりに、動物の細胞を使って実験を行うことも多くなっています。

この場合、細胞をプレートと呼ばれる実験用の容器で培養し、調べたい医薬品や殺虫剤などを添加するのですが、このような方法で細胞を育てると、平面状に細胞は成長して膜のような状態になります。ですが、動物の身体は決して膜のような構造をしていないので、動物の本来の機能を再現できていないことがほとんどでした。そのため、どのような研究を行っても、細胞を使った実験と動物を使った実験の間には越えられない壁が存在していました。

細胞用3Dプリンターを使ったり、ゲルの中で細胞を育てたりする方法が開発され、細胞を立体的に育てることは可能になってきました。ですが、それでもまだ不十分です。というのも、細胞を単に立体的に育てただけで再現できるほど動物の身体は単純ではないからです。おそらくは、膨大な種類の細胞を同時に培養したり、引っ張ったり圧縮したりの物理的な刺激を与えることによって、より動物に近い培養細胞ができると推定されています。

その解決策として数年前から盛んに研究が進められ、いくつかの応用研究も登場しているのが組織・臓器機能再現デバイスである“organ on a chip”です。このシステムは非常に小さな培養システムに複数の細胞を同時に培養して細胞と細胞の相互作用や物理的刺激を再現したもので、たとえば、米国ハーバード大学の研究チームは肺を再現することに成功しましたし、最近では東京大学の研究チームが人間の胎盤の局所構造を再現することに成功しています。

ハーバード大学の肺の細胞システムでは、炎症性の原因になる物質や外来異物である微生物をこのシステムに投入することによって、肺の細胞に免疫細胞が接着する生体応答を再現できることを示しています。他にも腎臓チップや気管チップなどが発明されていて、将来的にはいろいろな臓器をチップ上で再現し、それらを配管で接続することによって、人間の身体の機能をチップで再現できる時代が来るかもしれません。  

これはちょうど、学研の電子ブロックの臓器バージョンと言えますので、いろいろな細胞チップを組み合わせることによって、これまで知られていなかった全く新しいバイオテクノロジーが創造できる可能性もあります。



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Chapter-575  構造物の存在しない発電装置

2015年11月14日 
Chapter-575  構造物の存在しない発電装置

電子も地球のように自転します。電子の自転運動のことを「スピン」といい、磁石の磁気はスピンが起源です。 科学技術振興機構などの共同研究チームは電子の自転運動と水銀のような液体金属の流れで生じる渦運動が量子力学的に相互作用することによって、電子の自転運動が変化すると共に、そこから電気が生み出される全く新しい、タービンのような構造物の存在しない単なるパイプが存在するだけの発電方法を発見しました。

0.4ミリメートル程度の内径を持つ石英でできたパイプに水銀のような液体金属を流します。すると、液体と管の内壁との摩擦によって、液体金属に渦運動が発生します。渦運動によって液体金属の電子の自転運動(スピン)が影響を受け、管内壁から管中心に向かってスピンの流れが生じます。このスピン流によって、液体金属の流速方向(管に沿った方向)に電圧が生じます。



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これは液体を流すことによって電気を生み出す点では水力発電と発想は似ていますが、水力発電が水流でタービンを回転させるのとは異なり、外部装置が不要な画期的な発電方法です。今回発見した手法では、電子の自転運動と流体渦運動との相互作用を利用するので原理的には超小型化が可能です。

今回行われた実験で得られた電力は100ナノボルトと微弱でしたが、ナノスケールのセンサーやナノマシンの電源装置への応用が期待されます。
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Chapter-574 夢を見る理由

2015年11月07日 
Chapter-574 夢を見る理由

米カニシアス大学の最近の研究では死ぬ直前の人は既に亡くなった友人や親類が登場するリアルな夢を見ることが多くなるようです。死に近づいたホスピスの患者さんに対するアンケートの結果ですが、死に近づくにつれてそういった夢を見て、強い安らぎを感じているようです。これは夢の重要な役目の一例かもしれません。

夢の役割については古くからいろいろな人が想像しています。精神科医のフロイトは、夢は無意識の願望の表れで、願望を睡眠中に満たすことで、精神的な充足を得ているのだと提案しました。また、夢が記憶の定着に関与しているという説は有力ですし、現実世界でいろいろなアクシデントに対応できるように脳がシミュレーションをしているのかもしれない、とも言われています。

睡眠はレム睡眠とノンレム睡眠の2タイプに分けられ、一夜でそれを何度も交互に繰り返していますが、夢はレム睡眠の最中に見ます。筑波大学と理化学研究所の研究者らはレム睡眠とノンレム睡眠を意図的に操作できる遺伝子組み換えマウスを世界で初めて開発し、レム睡眠の効果を解析しました。 その結果、レム睡眠を無くし夢を見ないようにしたマウスでは学習や記憶形成を促す作用と相関するデルタ波が弱まりました。逆に、レム睡眠を増やし夢を見やすくするとデルタ波が強まりました。このことから、レム睡眠はデルタ波を強化し、学習や記憶形成に貢献することが示唆されました。  

現時点の研究では記憶形成における夢の意義はまだ解明されたわけではありませんが、今後、このマウスの学習能力や記憶力を検証することで、レム睡眠が記憶や学習にどのように寄与するのかについても、さらなる解明が期待されます。



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会社員をしながら科学のコンテンツを作ってます。書籍とか、トークライブとか、セミナーとか、ネットラジオとか、Webコンテンツとか。でも、楽しいことしかしません。楽しいことしかできない病、TD! それがおびおなのです。
苦手な食べ物:シーチキン、レバー、昆虫系
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