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構造

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1: 2019/02/23(土) 11:48:19.54 ID:CAP_USER
誰も脳の配線図を理解していなかったが、コネクトームと呼ばれる脳の構造を代数的位相幾何学で理解できることが判明した。

人間のコネクトーム(白質の構造で基本的には脳の配線図といってよい)は、脳の異なる部分間をつなぐリンクのネットワークだ。リンクは、灰白質を構成する神経細胞体を接続する神経細胞「軸索」の突起の束である脳の白質によって図式化する。

脳に関する従来の見解では、灰白質が主に情報処理や認知に関与し、白質は脳の異なる部分間で情報を送信している、とされてきた。

白質の構造はあまり理解されてないが、いくつかの高度なプロジェクトによる研究で、コネクトームは当初考えられていたよりもずっと複雑だとわかってきた。人間の脳には、1014のシナプス結合で接続された1010ものニューロンがある。リンク同士の接続を図式化するのはもともと難しい上に、ネットワーク構造が画像解像度に依存するので、さらに難しくなっている。

構造を研究することで、白質は学習や脳の活動調整で重要な役割を果たしている証拠も出てきた。しかし、この役割が構造にどう結び付いているかは正確にはわからない。
https://www.technologyreview.jp/wp-content/uploads/sites/2/2016/08/neural-cycles.jpg

したがって、白質の構造をさまざまなスケールで理解することは神経科学の大きな課題である一方、適切な数学的ツールの欠如が、研究の進展を妨げていた。

しかし今日、この状況は代数的位相幾何学のおかげで変わろうとしている。神経学の研究者が徐々にだが初めて、代数的位相幾何学の価値を理解し始めている。従来、代数的位相幾何学は、空間や形状を分類するための「数学的な探求」だったが、ペンシルベニア大学のアン・サイズモア研究員(準計算機生物学者)などによるチームは、代数的位相幾何学がどのようにコネクトームの理解に革命をもたらすかを示した。

学問的探求において、代数的位相幾何学者は、異なるスケールで位相空間での対称性を見つけるという、試練を設定する。

数学において、対称性とは、視点を変更しても不変であることだ。たとえば正方形は90度回転しても形状が変わらない。これが対称性のひとつのタイプだ。

中でも、コネクトームを理解する上では、さまざまなスケールでも対称性を保つ数学的構造「永続的な相同性」の探求が重要だとわかってきた。

神経学者は、特定の認知機能は、脳全体に分散されているさまざまな神経ノードを利用することにずっと気付いていた。コネクトームプロジェクトの中心的な疑問の1つは、これらのノードが白質でどう接続されているかだ。

神経学者が白質繊維を研究する方法は、繊維の長さに沿って、どう水を拡散するかを観察することだ。拡散経路は、「拡散スペクトルイメージング」によって明らかにでき、白質の構造を理解できる。

詳細に調べるため、サイズモア研究員は8人の健康な成人の脳を測定した。これにより、すべての脳に同じ構造を探せた。チームは特に、聴覚系や視覚系、接触、圧力、疼痛に関する体性感覚システムなど、認知システムに関わる脳の83の異なる領域間のリンクを観察した。

こうして配線図を構築したサイズモア研究者のチームは、構造の研究に代数的位相幾何学の手法を適用することで、いくつかの重要な洞察が生まれた。

まず特定のノードのグループは、グループ内の各ノードが他のすべてのノードに接続された「すべての対全接続している」状態でクリークと呼ばれる構造を形成していることが明らかになった。認知システムのすべては、異なる数のノードを含むのクリークで構成されている。

しかし、分析により、もうひとつの重要な位相構造のグループが明らかになった。この位相構造は「サイクル」と呼ばれる閉じたループで、最初のノードが次のノードに接続し、その次のノードがまた次のノードに接続していき、最後のノードは最初のノードに接続してサイクルが閉じている。

続きはソースで
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引用元: 【数学/脳科学】コネクトーム:脳の構造を代数的位相幾何学で理解できることが判明

【数学/脳科学】コネクトーム:脳の構造を代数的位相幾何学で理解できることが判明の続きを読む

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1: 2019/03/23(土) 17:27:34.54 ID:CAP_USER
静かに耳をすますと、何が聞こえるだろう。

鳥のさえずり、波の音、電車や車の音、飛行機の音、工事現場の音。私たちはさまざまな音の中で生活している。時には、大きな不快な音も耳にする。

そんな不快な騒音の94%をカットしてくれる装置を米ボストン大学研究チームが開発した。


■数学的に設計された3Dプリントのアコースティックメタマテリアル

研究チームは、数学的に設計したアコースティックメタマテリアルを3Dプリントで作成した。メタマテリアルとは、自然界にはない光学特性を表す人工物質のことである。

この装置は、入ってきた音を元の場所に送り返す。空気と光は通過させ、音の通過は外側の輪の中のらせん状構造が妨げるのだ。

https://techable.jp/wp-content/uploads/2019/03/Unbenannt.png

続きはソースで

Techable(テッカブル)
https://techable.jp/archives/95394
ダウンロード (2)


引用元: 94%の騒音をカットするメタマテリアルを米大学が3Dプリントで作成[03/17]

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1: 2019/01/29(火) 19:58:48.77 ID:CAP_USER
産業技術総合研究所(茨城県つくば市)などの研究グループは、青色の顔料「プルシアンブルー」を利用した高性能の脱臭剤を開発したと発表した。元々は放射性物質除去のために研究を進めていた素材だった。活性炭などに比べ、臭いの元となるアンモニアを5~100倍多く吸着するという。グループは畜産業やトイレなどでの利用を見込んでいる。

 産総研によると、この顔料は、原子レベルで見ると、鉄イオンなどからなる格子状の構造をしており、格子の隙間にアンモニアなどを吸着する。高橋顕・産総研主任研究員(32)らは、一部の鉄を銅に置き換えることでアンモニアを吸着する効率を大幅に高めた。また、洗浄すれば何度でも使えるという。

 この脱臭剤と送風機を組み合わせた脱臭機を養豚場の豚舎(48平方メートル)で使ったところ・・・

続きはソースで

https://www.yomiuri.co.jp/photo/20190128/20190128-OYT1I50027-N.jpg

読売新聞
https://www.yomiuri.co.jp/science/20190128-OYT1T50098.html
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引用元: 【化学】活性炭の100倍、青色の顔料「プルシアンブルーの脱臭剤」[01/29]

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1: 2019/01/08(火) 14:44:57.27 ID:rVGpJO0l
理化学研究所(理研)開拓研究本部伊藤ナノ医工学研究室の上田一樹研究員、伊藤嘉浩主任研究員らの研究グループ※は、両親媒性ポリペプチド[1]でナノサイズの筒状構造体を作製し、その中に抗がん剤を入れ、筒の両端を半球でキャップした「魚雷型ナノカプセル」を開発しました。

本研究成果は、がん治療をはじめとするさまざまな薬剤体内輸送用カプセルや細胞内への核酸輸送用カプセルとしての応用が期待できます。

アスペクト比[2]を持ったロッド状材料は、高い血中滞留性や細胞内輸送性、細胞内でのエンドソーム[3]脱出性を示すことなどが報告されており、ロッド状のカプセル開発が期待されていました。しかし、ナノサイズでロッド状の中空構造体を作ることは困難であり、これまで達成されていませんでした。

今回、研究グループは、両親媒性ポリペプチドで形成される筒状構造体の存在下で、球状構造体を作る両親媒性ポリペプチドを自己集合化させることで、ロッド状の魚雷型ナノカプセルの作製に成功しました。

続きはソースで

■図 魚雷型ナノカプセルの設計と薬剤輸送
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2019/20190108_1/fig.jpg

理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2019/20190108_1/
ダウンロード


引用元: 【医療研究】がんを攻撃する魚雷型ナノカプセル-ナノサイズの筒に抗がん剤を入れ、半球で蓋をする- 理研[01/08]

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1: 2018/11/23(金) 13:49:13.02 ID:CAP_USER
(CNN) ブラジル北東部の半乾燥地帯で、シロアリの一種が4000年近く前から築いてきたとみられる巨大なアリ塚群が見つかった。

英サルフォード大学の昆虫学者、スティーブン・マーティン氏らが米生物学専門誌カレントバイオロジーの最新号で発表した。

英国の国土全体と同じ面積に、最大で高さ3メートルにもなる円すい形のアリ塚が2億個ほど連なっている。塚は、シロアリが巣を掘る時に運び出した土でできている。

その土の量を合わせるとエジプト・ギザのピラミッドの4000倍に相当する。

続きはソースで

https://www.cnn.co.jp/storage/2018/11/22/ca24bf090ff6bb570d4c6aabff5e591d/t/768/432/d/termite-nests-brazil-super-169.jpg

https://www.cnn.co.jp/travel/35129053.html
ダウンロード (5)


引用元: 【生物】シロアリの巨大アリ塚群、ブラジルで発見 4000年近く前から[11/22]

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1: 2019/01/22(火) 09:44:00.63 ID:CAP_USER
東京工業大学 科学技術創成研究院 化学生命科学研究所の梶谷孝特任准教授、福島孝典教授らはキラル分子が単結晶のような規則構造をもつ液滴を自発的に形成、さらに構造秩序を崩さずに一方向に回転しながら流れる現象を発見した。

側鎖にキラルエステル基を有するトリフェニレン誘導体を設計して相転移挙動と集合構造を調べたところ、この物質の中間相では、ヘリンボーン構造という特徴的な構造からなる二次元シートが積層し、あたかも単結晶のような三次元構造を形成していることが分かった。

分子の自発的な集合化によるナノメートル級の物質作製は可能だが、高性能な有機材料の開発に求められる、数ミリ~数センチスケールの超長距離構造秩序を実現することは極めて困難だった。

続きはソースで

研究成果のポイント
○分子の自発的集合化で単結晶のような三次元規則構造の「液滴」を形成
○固体と液体の性質を併せ持ち規則構造を崩さずに流れる不思議な流動性
○分子の小さなキラリティーが巨視的物質の運動性を制御するという新知見

https://www.kek.jp/ja/newsroom/2019/01/22/0930/

詳しくは、プレスリリース(PDF)をご参照ください。
https://www.kek.jp/ja/newsroom/attic/PR20190121.pdf
ダウンロード


引用元: 結晶にも液晶にも液体にも分類されない液滴状の新物質を発見 東工大ら

結晶にも液晶にも液体にも分類されない液滴状の新物質を発見 東工大らの続きを読む
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