ビデオゲームが「神経科学の新たなフロンティア」を呼び起こす

クイーンズランド大学の研究者らは、ビデオゲームのアルゴリズムを応用して、生きた脳細胞内の分子の動態を研究しました。

クイーンズランド大学クイーンズランド脳研究所のトリスタン・ウォリス博士とフレデリック・ムニエ教授は、ロックダウン中にこのアイデアを思いついた。 COVID-19（新型コロナウイルス感染症 パンデミック。

「戦闘ビデオ ゲームでは、戦場の適切なターゲットに適切なタイミングで命中させるために、弾丸の軌道を追跡する非常に高速なアルゴリズムが使用されています」とウォリス博士は述べています。 「この技術は非常に正確になるように最適化されているため、実験は可能な限り現実的に見えます。同様のアルゴリズムを使用して、脳細胞内で動き回る追跡分子を分析できると考えました。」

これまで、テクノロジーは空間内の粒子を検出して分析することしかできず、粒子が空間と時間の中でどのように動作するかは理解できませんでした。

「科学者は超解像度顕微鏡を使用して生きた脳細胞を検査し、その中の小さな分子がどのように集合して特定の機能を実行するかを記録します」とウォリス博士は述べた。 「個々のタンパク質は一見混沌とした環境で跳ねたり動いたりしていますが、これらの分子を時空的に観察すると、この混沌の中に秩序が見え始めます。これは刺激的なアイデアでした。そしてそれがうまくいきました。」

ファイル内の Syntaxin 1A の超解像度イメージング プラズマ 膜。 クレジット: 著者

ウォリス博士はコーディング ツールを使用してアルゴリズムを構築し、現在多くの研究室で脳細胞の活動に関する豊富なデータを収集するために使用されています。

「ビデオゲームの悪役の弾丸を追跡する代わりに、私たちは粒子が凝集している様子を観察するためにアルゴリズムを適用しました。どの粒子が、いつ、どこで、どのくらいの時間、どのくらいの頻度で観察されました」とウォリス博士は述べました。 「これにより、分子が脳細胞内で重要な機能をどのように実行するのか、また老化や病気の際にこれらの機能がどのように阻害されるのかについて、新しい情報が得られます。」

ムニエ教授は、このアプローチの潜在的な影響は指数関数的であると述べた。

「私たちのチームはすでにテクノロジーを利用して、脳細胞内のコミュニケーションに不可欠なシンタキシン-1Aなどのタンパク質に関する貴重な手がかりを収集しています」とムニエ教授は語った。 他の研究者もそれをさまざまな研究課題に適用しています。 また、私たちはクイーンズランド大学の数学者や統計学者と協力して、このテクノロジーを利用して科学的発見を加速する方法を拡大しています。」

ムニエ教授は、シンプルなアイデアの効果を実感できてうれしいと語った。

「私たちは創造力を駆使して、ハイテク、ビデオゲーム、超解像度顕微鏡という無関係な 2 つの世界を融合することで、研究課題を解決しました」と彼は言いました。 「それは私たちを神経科学の新たな境地に導きました。」

参考文献：「時空間インデックスを使用した超解像経路由来ナノクラスター分析」Tristan B. ウォリス、アンミン・ジャン、カイル・ヤング、ホイ・ホー、工藤圭、アレックス・J. Rachel S. Gormal、Frederic A. Monnier、2023 年 6 月 8 日、こちらからご覧いただけます。 ネイチャーコミュニケーションズ。
DOI: 10.1038/s41467-023-38866-y