hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多重ゼータ値とモジュラー形式、非可換何との関係

二重ゼータ値のシャッフル関係式と、モジュラー群に関するモジュラー形式の周期多項式との関係を拡張すべく昨年度行なった、三重アイゼンシュタイン級数のシャッフル積に関する計算を引き続き継続し、形式的な部分はある程度並行した議論が出来たが、モジュラー形式との関係を見つけるには至らなかった。また、二重の場合、レベルをつけて考えることを修士学生梵真沙子の協力を得て試み、二重L値の関係式についての一定の知見を得た。しかしながらやはり当初の目論見であったモジュラー形式との関係を明らかにすることは出来なかった。一方、多重ゼータ値の導分関係式を与える導分をある仕方で「ひねって」得られる導分(もどき)について、計算機実験によりそれが多重ゼータ値の関係式を与えることが予想されたが、それについて、昨年度観察した、名大の川島氏により得られた関係式との密接な関係にもとづき議論を進め、この「ひねり導分関係式」が「川島関係式」に含まれること、したがって実際に多重ゼータ値の関係式であることが、主として博士学生田中立志により証明された。多重ベルヌーイ数と、Hoffmanが研究した有限多重ゼータ和の素数還元との関係を見出した。この類推に基づき、等号つき多重ゼータ値に関してある種の双対性のような結果を計算機実験により観察、予想として定式化した。これはすぐに大野泰生により証明された。これらについて、日仏冬の学校、同志社大での研究集会において講演を行ない、得られた結果を論文として公表した。二重ゼータ値のシャッフル関係式と、モジュラー群に関するモジュラー形式の周期多項式との関係を多面的に調べ、多くの結果を得た。それにより例えば二重ゼータ値が有理数体上張る空間の次元を尖点形式の空間の次元で押さえる不等式を証明した。その一つの証明として二重アイゼンシュタイン級数を用いるものがあり、それは極めて明快に件の不等式を説明する。この研究の一般化のひとつとして、三重ゼータ値のシャッフル関係式を具体的に書き上げ、更に三重アイゼンシュタイン級数を導入、そのフーリエ係数を計算している。ゴンチャロフの研究によればこれらはGL(3)の保型形式と関係する可能性があるが、それについてはまだ未知である。しかし少なくとも古典的なモジュラー形式とも関係することは上述の二重ゼータの場合の研究より分かる。多重ゼータ値の導分関係式を与える導分をある仕方で「ひねって」得られる導分(もどき)について、計算機実験を大量に行った。それによれば、従来の導分関係式には含まれない多重ゼータ値の関係式を与えるようである。またその捻り方を変えても関係式の次元が変わらないといった、少し不思議な現象も観祭された。この捻った導分に対応してあるホップ代数が定まるが、これがコンヌ・モスコビッチの研究に現れるホップ代数と同じであるという観察について、そこからどういう数学が導かれうるかとを探るのが本研究のひとつの目的であるが、これについては、本年度は計算機実験と文献の検討を行うに留まった。なお、この観察を国際研究集会において発表、多くの数学者と有益な議論を深めた。前年度得た二重ゼータ値のシャッフル関係式と,モジュラー群に関するモジュラー形式の周期多項式との関係を拡張すべく,三重ゼータ値のシャッフル関係式を具体的に書き上げ,更に三重アイゼンシュタイン級数を導入しそのフーリエ係数の計算を継続して行なっているが,二重の場合のようにきれいな関係が未だ得られない.一方,これも昨年度からの継続であるが,多重ゼータ値の導分関係式を与える導分をある仕方で「ひねって」得られる導分(もどき)について、計算機実験によりそれが多重ゼータ値の関係式を与えることが予想されたが,それについて,今年度は新たに名大の川島氏により最近得られた関係式と密接な関係があることを観察した.更に言うと,双対関係式を付け加えれば,この「ひねり導分関係式」と「川島関係式」は同値であることが計算機実験によるデータから予想された.川島氏の関係式はすでに証明がされているので,目下,ひねり導分関係式を川島関係式に帰着させる形で証明が得られるのではないかと見込み,様々な計算を行なっている.また,この関係式で得られる線型独立な関係式の個数がある種のリー環の次元に一致していることを観察した.これは(正しければ)かなり興味深い事実であると思われる.ひねり導分関係式やこのリー環との関連については近畿大学セミナー,京都大学談話会で講演を行い,前年度の国際研究集会「Conference on L-functions」の報告集の中の論文として発表した.二重ゼータ値のシャッフル関係式と、モジュラー群に関するモジュラー形式の周期多項式との関係を拡張すべく昨年度行なった、三重アイゼンシュタイン級数のシャッフル積に関する計算を引き続き継続し、形式的な部分はある程度並行した議論が出来たが、モジュラー形式との関係を見つけるには至らなかった。

一方、多重ゼータ値の導分関係式を与える導分をある仕方で「ひねって」得られる導分(もどき)について、計算機実験によりそれが多重ゼータ値の関係式を与えることが予想されたが、それについて、昨年度観察した、名大の川島氏により得られた関係式との密接な関係にもとづき議論を進め、この「ひねり導分関係式」が「川島関係式」に含まれること、したがって実際に多重ゼータ値の関係式であることが、主として博士学生田中立志により証明された。多重ベルヌーイ数と、Hoffmanが研究した有限多重ゼータ和の素数還元との関係を見出した。この類推に基づき、等号つき多重ゼータ値に関してある種の双対性のような結果を計算機実験により観察、予想として定式化した。これはすぐに大野泰生により証明された。これらについて、日仏冬の学校、同志社大での研究集会において講演を行ない、得られた結果を論文として公表した。
大学演習林を利用した循環資源材料の理解度向上のための実践研究

昨年度は附属演習林において木材を伐採することにはじまり,どのように利用され,廃棄されるかを考える実体験を重視したカリキュラムを卒業論文研究ならびに修士論文研究の一環として研究室セミナーの形で行った。しかし,木材利用については掲示板やベンチなどを製作する程度に留まっていた。森林資源の循環的利用ということを理解するためには,木材の主用途である建築材料としての利用を行うべきであると思われる。また,森林を伐採して丸太から板や柱材へと加工する際に排出される残材の利用を通して,さらに循環資源としての理解が深まると考えて,屎尿の分解促進に木屑を用いるコンポストトイレを建設することにした。そこで,地域の建築設計士の協力を得て付属演習林に仮設のトイレ小屋を建造することにした。2001年10月より学生有志を募り休日を利用してコンポストトイレ小屋の基礎工事を演習林内にある自然石などをできるだけ利用して行った。基礎工事は年内に完了して,冬季は建家に使用するヒノキの間伐材の伐採と葉枯らしを行っている。また,本年度は2年生後期に「森林資源学実践実習」という正課のカリキュラムの中に取り入れた。この実習は,10月末と12月末にそれぞれ1週間連続して45人の少人数で行うものである。このなかでコンポストトイレの建屋用ヒノキ間伐材を冬季の間葉枯らしするための伐採を行うとともに,端材の有効利用としての食器作りを行った。実習のまとめとしての発表から,木材は建築材料,什器など幅広い用途があるということ,また,環境問題などを考える以前に木で物を作ることの楽しさを学び取ったことがうかがえた。このような活動を通じて,林内での作業を行う際に昼食にコンビニエンスストアの弁当を買って持っていくのではなく,自分たちで薪を使って料理を行うなどの変化が見られた。仮設コンポストトイレ小屋の完成は2002年夏の見通しであるが,今まででも森林資源の循環資源材料としての理解度が向上しただけでなく,森林と人間の生活との関係に対する考えが深まっているように思われる。木材がどこから来て,どのように利用され,あるいは再利用され,廃棄されるかを考えるカリキュラムを模索した。この際,最近の大学生は知識と体験との乖離が大きいと言われることから,実体験を重視したカリキュラムとした。履修者は,4回生女子3名,男子2名,修士課程男子2名の計7名であった。カリキュラムは,愛媛大附属演習林において樹木を伐採し製材させて,自分自身が用いる実験に使用させた。伐採木は,実験に必要な寸法の材が得られるように自分達自身で選定させ,チェーンソーおよび斧で伐採後に玉切りして搬出した。玉切りした丸太の製材には,愛媛大附属演習林の簡易製材機を用いた。さらに,実験後の不要木材を用い,炭を焼かせたり,ベンチや掲示板などの簡単な木工品を製作させた。伐採,製材は5月から12月にかけて7回,炭焼きは7月と10月に各1回,木工作は5月から7月にかけて行った。実践終了後,面白かったか,考え方が変わったか,危険を感じたか,身体的に厳しかったかなどを質問し,5段階評価および自由記述にて回答させた。これより,森林での伐採からはじめるカリキュラムが興味をひくものであることがわかった。この反面,チェーンソー操作には危険を感じている人が多いことがわかった。森林での伐採初日に,一人がチェーンソーで足を数針縫う怪我を負ったことが影響したと思われる。今後は,森林での作業に際して安全教育を徹底する必要があろう。自由記述からは,林業の厳しさを痛感したと同時に,そこから得られる木材の有効利用を真剣に考えるようになったことがうかがえる。さらに,伐採時の周辺環境への配慮も増したようである。以上から,当カリキュラムの目的である持続的森林経営を意識した林産教育について一定の成果が上げられたと考えられる。また,これらの作業は気分転換になるとの回答があり,心理面にも好影響を与えることがわかった。

実習のまとめとしての発表から,木材は建築材料,什器など幅広い用途があるということ,また,環境問題などを考える以前に木で物を作ることの楽しさを学び取ったことがうかがえた。このような活動を通じて,林内での作業を行う際に昼食にコンビニエンスストアの弁当を買って持っていくのではなく,自分たちで薪を使って料理を行うなどの変化が見られた。仮設コンポストトイレ小屋の完成は2002年夏の見通しであるが,今まででも森林資源の循環資源材料としての理解度が向上しただけでなく,森林と人間の生活との関係に対する考えが深まっているように思われる。
フリーラジカルの光分解ダイナミクス

中性分子の解離ダイナミクスは、多原子分子に至るまでこれまで幅広い研究が行われてきた。近年、大気化学反応及び星間化学反応において、不対電子を持つフリーラジカルの光化学反応がそれらの反応過程の中で重要な役割をしていることが示唆されている。本研究では、C_nH_mラジカルの解離機構に注目し、共鳴多幸子イオン化画像観測法により、その解離ダイナミクスについて研究した。塩化ビニル(C_2H_3Cl)を(π,π^*)状態に光励起するとビニルラジカル(C_2H_3)と塩素原子に解離生成する。この際生成するラジカルは、193nm210nmの波長領域で効率よく解離生成することが分かった。またビニルラジカルは、かなり振動励起した成分とそうでない成分の2種類あることが分かった。振動励起した成分の生成速度は角度分布の測定とRRKM計算により10^<11>10^<12>_<s-1>程度であることが見積もられた。ジクロロエチレン類の紫外光分解では、C_2H_2Clラジカルの自発解離に伴うC_2H_2ラジカルの生成が確認された。このC_2H_2Clラジカルの自発解離には波長依存性が見られ、短波長励起(193-210nm)では、生成したC_2H_2Clラジカルはかなり内部エネルギー(振動励起)をもつため、かなりの割合で二次解離を起こす。193mm励起については、ほぼ100%二次解離を引き起こす事が分かった。長波長励起(225-235nm)でも収率こそ少ないが、C_2H_2Clラジカルの二次解離が確認された。光解離ダイナミクスの研究は、多原子分子にいたるまで中性分子を対象として幅広い研究が行われてきた。最近、大気光化学反応及び星間化学反応において、不対電子を持つフリーラジカル種の光化学反応が、重要な役割を果たしていることがわかってきた。本研究では、C_nH_mラジカルの解離に注目し、共鳴多光子イオン化画像観測方により、その解離ダイナミクスについて研究した。本年度は、光解離法によるC_nH_mラジカルの生成について検討した。その対象として、クロロエチレン類の紫外光分解によって生成するラジカルの生成実験を行いその生成機構について検討した。塩化ビニル(C_2H_3Cl)を紫外レーザー光照射で光解離させ、C_2H_3ラジカルを生成した。この際生成するC_2H_3ラジカルは、190-210nmの波長領域で効率良く解離生成することがわかった。一方、ジクロロエチレン類(C_2H_2Cl_2)の光分解では、C_2H_2Clラジカルの生成及び解離機構に励起波長依存性が見られた。短波長励起(190-210nm)では、光分解で生成したC_2H_2Clラジカルがかなり振動励起しているため、自発的に二次解離を起こす。193nm光励起では、100%近くC_2H_2とClに解離することがわかった。長波長励起(220-235nm)では,収量こそ少ないが、C_2H_2Clラジカルの安定な生成が確認された。

塩化ビニル(C_2H_3Cl)を(π,π*)状態に光励起するとビニルラジカル(C_2H_3)と塩素原子に解離生成する。この際生成するラジカルは、193nm210nmの波長領域で効率よく解離生成することが分かった。またビニルラジカルは、かなり振動励起した成分とそうでない成分の2種類あることが分かった。振動励起した成分の生成速度は角度分布の測定とRRKM計算により10^<11>10^<12>s^<-1>程度であることが見積もられた。ジクロロエチレン類の紫外光分解では、C_2H_2Clラジカルの生成及びC_2H_2Clラジカルの自発解離に伴うC_2H_2ラジカルの生成が確認された。このC_2H_2Clラジカルの自発解離には波長依存性が見られ、短波長励起(193-210nm)では、生成したC_2H_2Clラジカルはかなり内部エネルギー(振動励起)をもつため、かなりの割合で二次解離を起こす。193nm励起については、ほぼ100%二次解離を引き起こすことが分かった。長波長励起(225-235nm)でも収率こそ少ないが、C_2H_2Clラジカルの二次解離が確認された。
腹膜偽粘液腫の治療法の開発：ゲノム解析と患者由来がんモデルを用いたスクリーニング

本研究の目的は、希少がんである腹膜偽粘液腫に対する奏効性を有する抗がん剤を見つけることである。腹膜偽粘液腫は、標準治療はなく、外科的治療による原発巣の切除と粘液物質の除去およびマイトマイシンCの腹腔内灌流化学療法が効果的とされている。しかし,腫瘍の完全切除は困難で,数年の経過で約40%が再発を繰り返す。希少であること、細胞株や実験動物などのモデル系がないため、基礎研究や前臨床試験を行うことが難しい。そのために、治療開発が停滞している。本研究は、既存薬剤の中から奏効性を有する抗がん剤を見つける「既存薬の適応拡大」を行う。「ゲノム解析」と「患者由来がんモデルを用いたスクリーニング」の2つを用いる。
脳腫瘍に対する音響化学療法に関する基礎的検討

【目的】実験的脳腫瘍モデルに対する音響化学療法の効果について検討した。【対象と方法】雌性ウィスターラットに対してC6 glioma株を移植した実験脳腫瘍モデルを作成した。移植後1週間目に音響化学療法を施行した。治療後1週間目に大脳を摘出して治療効果について組織学的に検討した。超音波の照射条件としては、強度:25w/cm^2、5分間照射とした。実験群を超音波単独照射群、ローズベンガル+超音波併用群(ローズベンガル投与量:10mg/kg)および対照群(sham op.)の3群に分けた。【結果】超音波単独群では腫瘍の形態は紡垂状から三日月状となり、超音波焦域での腫瘍の縮小効果が示唆された。さらにローズベンガル+超音波併用群では、腫瘍の大きさは超音波単独群に比べさらに縮小しており、音響化学療法の有用性が示唆された。【結論】音響化学療法は、脳腫瘍に対する新しい治療アプローチとして残存腫瘍に対する術中照射などへの臨床応用が可能と考えた。脳腫瘍治療における音響化学療法の臨床応用を目的として、まず正常脳組織における音響化学反応の影響について実験的検討を行なった。実験動物としてはウイスターラットを使用し、ネンブタール腹腔内投与による全身麻酔を行ない、定位的に左側頭頂部より脳実質深部に対して超音波照射を行なった。使用した装置は集束型超音波アレイトランスデュサーで、超音波照射条件は強度は26および111w/cm^2、時間は1分および5分間にてそれぞれ5匹ずつ行なった。活性化物質としてキサンテン色素であるRose Bengalを使用、超音波照射10分前に尾静脈より投与した。尚、対照群には同量の生理食塩水を投与した。照射24時間後に大脳を摘出し、組織学的に検討を行なった。また超音波照射中の脳内温度を2点測定式ニードル型温度計にて経時的に測定し、同時に直腸温も測定した。結果、超音波強度は111w/cm^2、5分間の照射群のみに左基底核を中心とした破壊病巣が形成された。病巣の主体は凝固壊死であり、境界は明瞭であった。病巣中心部では細胞、髄鞘ともに殆ど正常形態を失い、辺縁部では髄鞘の膨化断裂、核の濃縮像がみられた。更に、血管破綻による小出血巣が散在していた。超音波照射直下の脳表は正常構造は保たれていたが、病巣との境界領域には浮腫巣がみられた。Rose Bengal投与群では、非投与群と比較して病巣は大きく、また病巣内の出血層も著しく、音響活性物質による増強効果が明らかとなった。脳内温度は病巣中心部および辺縁部ともに急激に上昇し、1分後はほぼ平衡状態に達した。結論として、1)音響化学反応により脳組織に限局性の破壊病巣を作成でき、音響活性物質による病巣形成の増強効果が確認された。2)活性物質投与群と非投与群で、脳内温度の上昇に差がないことより超音波による温熱作用に加えてcavitationの増強効果が示唆された。脳腫瘍治療における音響化学療法の応用の可能性が示唆された。脳腫瘍に対ずる音響化学療法の臨床応用を目的として、正常脳組織に及ぼす音響化学反応の影響および実験脳腫瘍モデルを用いた治療効果について検討を行なった。1)正常ラット脳組織において、集束超音波照射またはローズベンガル+超音波照射併用により大脳深部に破壊巣が形成された。破壊巣の形成率は、超音波の強度と照射時間に比例した。2)破壊巣の組織所見は主として凝固壊死巣であった。また破壊巣は基底核を中心に比較的限局しており、境界は明瞭であり超音波の焦域に一致した。ローズベンガル+超音波併用群では、超音波単独群と比較して破壊巣の拡大と出血巣の増加がみられた。3)破壊巣の形成機序どして、超音波照射中に脳内温度か著明なに上昇したことより主として超音波の熱作用によるものと考えた。しかしローズベンガル+超音波併用群にみられた破壊巣の拡大については、脳内温度の上昇に差がないことから、熱的作用のみでは説明されずキャビテーションの関与が示唆された。4)さらにローズベンガル+超音波併用群では、超音波単独群に比較してエバンスブルーの漏出の拡大がみられた。破壊巣拡大に伴うエバンスブルーの漏出の拡大に加え、音響化学的に血掖脳関門の開放増強効果の可能性も考えられた。

5)強度100w/cm^2、5分間の超音波照射により照射後に1時間で破壊病巣は形成されており、以後24時間まで病巣の拡大はなかった。また慢性期は強度25w/cm^2、5分間の超音波照射後2ケ月目まで追跡したが、明らかな破壊巣および脱髄はなく安全な照射域値と考えた。6)実験脳腫瘍モデルに対ずる音響化学療法の効果については、超音波単独群では腫瘍の形態は紡垂状から三日月状となり、超音波焦域での腫瘍の縮小効果が示唆された。さらにローズベンガル+超音波併用群では、腫瘍の大きさは超音波単独群に比べさらに縮小しており、音響化学療法の有用性が示唆された。音響化学療法は脳腫瘍に対する新しい治療アプローチとして、残存腫瘍に対する術中照射などの臨床応用が可能と考えた。
ヒトの動的姿勢保持能力に及ぼす脊柱・下肢関節退行変性の影響

本研究の目的は腰部変性後弯における筋変性の原因を多角的に分析することと、歩行運動など動的条件下において、筋変性の及ぼす生体力学的影響を身体全体を包含した動的姿勢保持機能から客観的に評価することであった。腰部変性後弯の立位X線像では、腰椎前弯角と相関して、胸椎後弯角の滅少、仙骨傾斜の滅少、仙骨一大腿角の増加、仙骨岬一大腿骨骨頭間水平距離の増加、椎体楔状化数(骨粗鬆症による骨折を含む)と狭小椎間板数の合計数の増加を示した。このことから、腰部変性後弯では、腰椎後弯に伴う上半身の重心の前方移動を胸椎後弯の前弯化と仙骨底面の後方傾斜により代償していると考えられる。前屈労働姿勢では腰部伸筋内圧が150mmHg以上の高い値を示し、筋内毛細血管の閉塞による阻血状態が生じうる。病理組織的検索では筋の慢性的な虚血あるいは低酸素状態が筋線維と筋内神経に障害を及ぼしたことを強く示唆した。すなわち、過剰内圧により腰部伸筋変性が誘発され、それが腰部変性後弯姿勢および腰痛発生の引金として重要な役割を果たしている可能性が高い。腰部伸筋の変性は筋線維の萎縮によるCT値や断面積が減少、さらに筋力減少としてとらえられた。このようにして生じた筋の機能低下は、歩行負荷時には動的姿勢の変化を誘発していた。一方、膝内反変形は、腰椎の前弯減少、股関節の屈曲・外旋、下腿の内旋を伴う3次元的な姿勢の異常である。今回の調査から腰椎の前弯減少が、膝OAの危検因子ともなる可能性が示唆された。1)姿勢保持機能の解析:静止立位から長時間の歩行負荷後までにおける身体姿勢をビデオ撮影し、その画像をコンピュータに取り込んで動的姿勢を解析するシステムを完成した。このシステムを用いて腰部変性後彎症患者を分析すると、特に体幹傾斜が静止時と運動時に大きく異なること、さらに歩行負荷時間の増加に伴って前方傾斜が増大することが客観的に示された。即ち正常人と異なり、静止時と歩行時の姿勢保持機構がきわめて異なっていることが明かとされた。歩行の際において同時に記録した腰部伸筋活動はきわめて高く、また股関節および膝関節の運動範囲も異常を示したことから、下肢諸関節に対する力学的負荷も大きく変化していることが予想された。一方変形性膝関節症などの関節退行変性を有する患者においては、下肢筋活動様式の著明な変化とともに体幹保持の機構が変化していることも判明した。2)筋変性の解析:腰部伸筋内圧を立位、前屈位、労働姿勢等で測定した。筋内圧は腰部伸筋の受動的伸展の程度と筋収縮強度の両者により規定された。筋変性の少ない腰部変性後彎症患者では筋内圧が正常対照と比較して高い傾向が存在した。腰部伸筋の生検を5例について行った所、共通する所見として高度の萎縮線維化と筋原性および神経原性変化の共存であった。すなわちタイプ1筋線維群化と萎縮筋線維核の数珠状変化とともに筋線維径の大小不同が同時に認められた。またミトコンドリアが異常に増殖している線維やサイトクロムC酸化酵素欠損線維が散見された。今後さらに筋血流量や酸素分圧の測定が必要であるが、筋過剰内圧と血流障害がこのような筋変性、さらには姿勢保持機能変化に深く関連することを強く示唆した。

本研究の目的は腰部変性後弯における筋変性の原因を多角的に分析することと、歩行運動など動的条件下において、筋変性の及ぼす生体力学的影響を身体全体を包含した動的姿勢保持機能から客観的に評価することであった。腰部変性後弯の立体X線像では、腰椎前弯角と相関して、胸椎後弯角の滅少、仙骨傾斜の滅少、仙骨-大腿角の増加、仙骨岬-大腿骨骨頭間水平距離の増加、椎体楔状化数(骨粗鬆症による骨折を含む)と狭小椎間板数の合計数の増加を示した.このことから、腰部変性後弯では、腰椎後弯に伴う上半身の重心の前方移動を胸椎後弯の前弯化と仙骨底面の後方傾斜により代償していると考えられる.前屈労働姿勢では腰部伸筋内圧が150mmHg以上の高い値を示し、筋内毛細血管の閉塞による阻血状態が生じうる。病理組織的検索では筋の慢性的な虚血あるいは低酸素状態が筋線維と筋内神経に障害を及ぼしたことを強く示唆した。すなわち、過剰内圧により腰部伸筋変性が誘発され、それが腰部変性後弯姿勢および腰痛発生の引金として重要な役割を果たしている可能性が高い。腰部伸筋の変性は筋線維の萎縮によるCT値や断面積が減少、さらに筋力減少としてとらえられた。このようにして生じた筋の機能低下は、歩行負荷時には動的姿勢の変化を誘発していた。一方、膝内反変形は、腰椎の前彎減少、股関節の屈曲・外旋、下腿の内旋を伴う3次元的な姿勢の異常である。今回の調査から腰椎の前彎減少が、膝OAの危険因子ともなる可能性が示唆された。
新規細胞内因子へと伝搬されるG蛋白質共役受容体の立体構造変化の解析

ケモカイン受容体CCR2bの新規細胞内制御因子FROUNTについて,大腸菌を用いた発現系と精製系を構築し,立体構造解析を行うのに十分な量の組み換えタンパク質を取得した。また,この全長のFROUNTタンパク質がCCR2b結合活性をもつことを,溶液NMR法および表面プラズモン共鳴法を用いて明らかにした。さらに,全長のCCR2bについて,昆虫細胞を用いた発現系と精製系を構築した。申請者は,ケモカイン受容体CCR2bとその新規細胞内結合因子FROUNTの相互作用について,核磁気共鳴法(NMR)を用いた解析を行ってきた。その結果,CCR2b上のFROUNT結合部位を同定した(未発表)。既知のG蛋白質共役受容体の立体構造胡いた解析から,CCR2b上のFROUNT結合部位は,通常はマスクされた状態であると考えられた。外部からのシグナルにより,CCR2bが立体構造変化を起こして結合部位が露出し,FROUNTが結合すると考えられる。本研究は,CCR2b上の部位特異的に^<19>Fラベルを導入し,NMR解析を行うことにより,CCR2bの立体構造変化を明らかにすることを目的とする。得られた知見を,G蛋白質共役受容体をターゲットとする創薬に活用する。本年度は,受容体CCR2b,および,細胞内結合因子FROUNTについて,それぞれ,コンストラクトと発現系の最適化を行なった。その結果,収量,収率,安定性がそれぞれ向上したサンプルの調製に成功した。既知のGタンパク質共役受容体の立体構造を用いた解析から,CCR2b上のFROUNT結合部位は,通常はマスクされた状態であると考えられた。本研究は,溶液NMR法を用いることにより,CCR2bの立体構造変化を明らかにすることを目的とする。得られた知見を,Gタンパク質共役受容体をターゲットとする創薬に活用する。本年度は,全長の細胞内結合因子FROUNTについて,大腸菌を用いた発現系と精製系を構築し,立体構造解析を行うのに十分な量の組み換えタンパク質を得ることができた(Esaki K, et al. (2011))。また,この全長FROUNTがCCR2b結合活性をもつことを,溶液NMR法および表面プラズモン共鳴法を用いて明らかにした。さらに,全長の受容体CCR2bについて,昆虫細胞を用いた発現系と精製系を構築した。今後.本研究において得られた試料に対して溶液NMR法を適用し,CCR2bの立体構造変化を明らかとし,創薬に展開してゆく。
FRPによる海洋構造物の耐食補強・継手構造法の開発

海上空港等を想定して開発されている超大型浮体等の海洋構造物は、その用途からも陸上土木・建築構造物と同程度の構造寿命が要求される。しかしながら過酷な海洋環境での運用から、このような長期間に及ぶ構造健全性を保証するためには、メンテナンス技術の開発が不可欠である。最近、土木・建築分野では、老朽化した構造物の補修あるいは耐震補強を目的としてFRPによる補強・補修工法が適用されるようになってきた。一方向炭素繊維、ガラス繊維あるいはアラミド繊維によるこのような補強・補修技術は海洋構造物にも適用可能であり、特に、先に示した要件を満足する工法になり得ると思われる。著者らが開発した新しい試験方法(MP法:Membrane Peeling Test)を用いて、構造用鋼と各種FRPシートの接着強度(はく離進展抵抗)試験を実施し、被着材表面処理、プライマー処理、FRPシートの樹脂(高強度、高靭性)と強化繊維(ガラス繊維、高強度カーボン繊維と高弾性率カーボン繊維)の組み合わせ等、各種材料因子が接着強度に及ぼす影響を調べた。さらに、海洋環境中で使用される海洋鋼構造物のFRP補修の長期耐久性を保証することを目的に、温海水環境中に長時間暴露したFRP補強試験片のはく離強度に及ぼす補強材と樹脂(エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂)の影響を調べるための耐久性評価試験を行った。鋼製はりをFRPシートにより補強し、曲げ変形や強度に及ぼすFRP補強効果を解析的に調べ、FRPシートの弾性率と強度、および接着剤の靭性値によりシートのはく離強度が支配されることを見いだし、最適な補強効果をあげるための指針を示した。さらに、疲労き裂の進展抑制効果およびFRPシートのはく離進展挙動を実験的に明らかにした。さらに、海洋環境中で使用される海洋鋼構造物のFRP補修の長期耐久性を保証することを目的に、温海水環境中に長時間暴露したFRP補強試験片のはく離強度に及ぼす補強材と樹脂(エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂)の影響を調べるための耐久性評価試験に着手した。さらに、FRPシートにより補強した鋼製片側切欠き曲げ試験片を用いて、繰返し曲げ荷重によって進展する疲労き裂をFRPシートにより補強する実験を行い、疲労き裂の進展抑制効果およびFRPシートのはく離進展挙動を実験的に明らかにした。上記解析に基づく疲労き裂進展およびFRPシートのはく離進展シミュレーションを行い、本研究で提案する力学モデルの有効性と得られた補強シート設計指針の有効性を示している。昨年度に引き続き、著者らが開発した新しい試験方法(MP法: Membrane Peeling Test)を用いて、構造用鋼と各種FRPシートの接着強度(はく離進展抵抗)試験を実施し、被着材表面処理、プライマー処理、FRPシートの樹脂(高強度、高靭性)と強化繊維(ガラス繊維、高強度カーボン繊維と高弾性率カーボン繊維)の組み合わせ等、各種材料因子が接着強度に及ぼす影響を調べ、海洋環境中で使用される海洋鋼構造物のFRP補修の長期耐久性を確認した。

接着剤の靭性値によりシートのはく離強度が支配されることを見いだし、最適な補強効果をあげるための指針を示した。さらに、FRPシートにより補強した鋼製片側切欠き曲げ試験片を用いて、繰返し曲げ荷重によって進展する疲労き裂をFRPシートにより補強する実験することを目的に、温海水環境中に長時間暴露したFRP補強試験片のはく離強度に及ぼす補強材と樹脂(エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂)の影響を調べるための耐久性評価試狐形や強度に及ぼすFRP補強効果を解析的に調べ、FRPシートの弾性率と愚行い、疲労き裂の進展抑制効果およびFRPシートのはく離進展挙動を実験的に明らかにした。上記解析に基づく疲労き裂進展およびFRPシートのはく離進展シミュレーションを行い、本研究で提案する力学モデルの有効性と得られた補強シート設計指針の有効性を示している。昨年度に引き続き、著者らが開発した新しい試験方法(MP法:Membrane Peeling Test)を用いて、構造用鋼と各種FRPシートの接着強度(はく離進展抵抗)試験を実施し、被着材表面処理、プライマー処理、FRPシートの樹脂(高強度、高靭性)と強化繊維(ガラス繊維、高強度カーボン繊維と高弾性率カーボン繊維)の組み合わせ等、各種材料因子が接着強度に及ぼす影響を調べ、海洋環境中で使用される海洋鋼構造物のFRP補修の長期耐久性を確認した。接着剤の靭性値、シートの厚さ×弾性率によりシートのはく離強度が支配されることを見いだし、最適な補強効果をあげるための指針を示した。さらに、繰返し曲げ荷重によって進展する疲労き裂をFRPシートにより補強することを目的に、FRPシートにより補強した鋼製片側切欠き曲げ試験片を用いた疲労実験を行った。温海水環境中に長時間暴露したFRP補強試験片のはく離強度に及ぼす補強材と樹脂(エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂)の影響を調べるため、解析的力学モデルを構築した。FRPシートの厚さと弾性率、及び接着界面相特性が、鋼材の疲労き裂の進展抑制効果およびFRPシートのはく離進展挙動に及ぼす影響を解析的に予測し、その有効性を実験的に確認した。
多用途型脈波センサーの開発と心理学への適用

情動の生理的な指標として多用される従来型脈波センサーの欠点を洗いなおし,新しい多用途型で超小型の脈波センサーを試作完成して,主として心理学,精神生理学の各種実験と臨床検査場面への適用をはかった.本年度は完成年度にあたるので,研究成果のとりまとめも同時に進行させた.詳細は研究成果報告書に譲るが,成果の概説はセンサーの特徴を含めて以下に示す通りである.完成させた超小型脈波センサーは,(1).超小型であり,発光部(LED)と受光部(Ptr)が一体になっている.(2).発光スペクトルのピーク波長と受光部の分光感度スペクトルのピーク波長が近接している.(3).外光の擾乱を受けにくい.(4).発光部からの発熱をほとんど考えなくて良い.形状的にはエポキシ樹脂にモ-ルドされており,直径5mm,高さ2mmの円柱形をしている.装着部位に対する加重の付加を考慮し,リ-ド線には直径0.4mmの3本よりステンレス線(クイナワイア)を使用している.市販されている従来型に比較して,超小型化に成功した結果,被害者や患者が装着時に感ずる心的負担は大幅に軽減した.この超小型脈波センサーは睡眠時のような長時間の連続測定においても,被害者の夜間体動を拘束するとなく,安定した出力を示した.従来型と当該型の同時期録を行い,得られた脈波波形を自己相関,相互相関分析した結果,非常に類似した値が得られた.情動の生理的な指標として多用される従来型脈波センサーの欠点を洗いなおし,新しい多用途型で超小型の脈波センサーを試作完成して,主として心理学,精神生理学の各種実験と臨床検査場面への適用をはかった.本年度は完成年度にあたるので,研究成果のとりまとめも同時に進行させた.詳細は研究成果報告書に譲るが,成果の概説はセンサーの特徴を含めて以下に示す通りである.完成させた超小型脈波センサーは,(1).超小型であり,発光部(LED)と受光部(Ptr)が一体になっている.(2).発光スペクトルのピーク波長と受光部の分光感度スペクトルのピーク波長が近接している.(3).外光の擾乱を受けにくい.(4).発光部からの発熱をほとんど考えなくて良い.形状的にはエポキシ樹脂にモ-ルドされており,直径5mm,高さ2mmの円柱形をしている.装着部位に対する加重の付加を考慮し,リ-ド線には直径0.4mmの3本よりステンレス線(クイナワイア)を使用している.市販されている従来型に比較して,超小型化に成功した結果,被害者や患者が装着時に感ずる心的負担は大幅に軽減した.この超小型脈波センサーは睡眠時のような長時間の連続測定においても,被害者の夜間体動を拘束するとなく,安定した出力を示した.従来型と当該型の同時期録を行い,得られた脈波波形を自己相関,相互相関分析した結果,非常に類似した値が得られた.情動の生理的な指標として多用される従来型脈波センサーの欠点を洗いなおし,新しい多用途型の脈波センサーを試作完成して,主として心理学,精神生理学の各種実験と臨床検査場面への適用をはかる目的で進められた研究は,当該年度までに以下の実績をあげた.1.近赤外線を発光する超小型ランプは,従来のタングステンランプよりも発光ダイオードを使用した方が,光源としてのスペクトルに安定性が増し,かつランプからの発熱を大幅に防げることが性能検査の結果確認出来た.2.赤色光と赤外光を同時に発する試作センサーの使用経験では,赤色光をONにして赤外光をOFFにすると,得られる脈波の波高が減じる.一方,赤色光をOFFにして赤外光をONにすると,理想的な脈波の波高を得ることが出来る.3.上記センサーを測定部位に装着する場合に,20-30グラムの圧をかけると理想的な脈波が得られる.現在は試作品を生体を適用してデータ増をはかると共に,計量化をめざした導出線の選択と,センサーの埋込素材及び多様な体表部位に装着可能なケースの形状を設計している.情動の生理的な指標として多用される従来型脈波センサーの欠点を洗いなおし,新しい多用途型の脈波センサーを試作完成して,主として心理学,精神生理学の各種実験と臨床検査場面への適用をはかる目的で進められた研究は,当該年度を含め,以下の実績をあげた。1.本年度はフォトリフレクタ(浜松フォトニクス製)を使用した新たな脈波センサーを試作した.2.特徴は以下の通りである.(1).超小型であり,発光部(LED)と受光部(Ptr)が一体になっていること.(2).発光スペクトルのピーク波長と受光部の分光感度スペクトルのピーク波長が接近していること.(3).外光の擾乱を受けにくいこと.(4).発光部からの発熱をほとんど考えなくて良いこと.3.試作した脈波センサーはエポキシ樹脂にモ-ルドされており,外から見た形状は直径5mm,高さ2mmの円柱形をしている.4.装着部位に対する加重の付加を考慮し,リ-ド線には直径0.4mmの3本よりステンレス線(クイナワイア)を使用した.

5.現在は試作品を生体に適用し,心理学,精神生理学の各種実験と臨床検査場面でのデータを集積している.同時に多様な体表部位に装着可能なピックアップの形状設計と装着法を検討している.情動の生理的な指標として多用される従来型脈波センサーの欠点を洗いなおし,新しい多用余型で超小型の脈波センサーを試作完成して,主として心理学,精神生理学の各種実験と臨床検査場面への適用をはかった.本年度は完成年度にあたるので,研究成果のとりまとめも同時に進行させた.詳細は研究成果報告書に譲るが,成果の概説はセンサーの特徴を含めて以下に示す通りである.完成させた超小型脈波センサーは,(1).超小型であり,発光部(LED)と受光部(Ptr)が一体になっている.(2).発光スペクトルのピーク波長と受光部の分光感度スペクトルのピーク波長が近接している.(3).外光の擾乱を受けにくい.(4).発光部からの発熱をほとんど考えなくて良い.形状的にはエポキシ樹脂にモ-ルドされおり,直径5mm,高さ2mmの円柱形をしている.装着部位に対する加重の付加を考慮し,リ-ド線には直径0.4mmの3本よりステンレス線(クイナワイア)を使用している.市販されている従来型に比較して,超小型化に成功した結果,被験者や患者が装着時に感ずる心的負担は大幅に軽減した.この超小型脈波センサーは睡眠時のような長時間の連続測定においても,被験者の夜間体動を拘束することなく,安定した出力を示した.従来型と当該型の同時期録を行い,得られた脈波波形を自己相関,相互相関分析した結果,非常に類似した値が得られた.
グリアの神経成長因子発現制御に基づいた脳血管障害の新規治療法開発にむけた基礎検討

エダラボン(脳卒中急性期の脳保護薬)とカルノシン酸(ローズマリー精油等に含まれるジテルペノイド)は、培養ヒトアストロサイトの神経成長因子NGFの発現を協調的に亢進させることを明らかにした。この協調効果は低酸素及び再酸素曝露下においても有効であった。カルノシン酸は、培養SH-SY5Yヒト神経芽腫細胞及びヒトアストロサイトにおいて、認知症の原因分子の一つであるアミロイドβ(Aβ)ペプチドの産生を抑制することを発見した。このAβ産生の抑制は低酸素及び再酸素曝露下のアストロサイトでも認められた。以上の成果は、脳血管障害の予後改善とアルツハイマー型認知症の予防の二面に同時につながる可能性がある。平成24年度には、カルノシン酸の未知の抗神経変性機能を検討したところ、認知症の原因分子として最有力とされるアミロイドβ(Aβ)ペプチドの産生(分泌)を、培養SH-SY5Yヒト神経芽腫細胞において抑制することを発見した。抑制されることが確認されたAβはAβ1-40及びAβ1-42である。この抑制にはNrf2は介在せず、カルノシン酸により誘導されたαセクレターゼによる、アミロイド前駆体タンパク質のα切断亢進が関与していた。特に、αセクレターゼのなかでもTACE (tumor necrosis factor-α-converting enzyme、別名a disintegrin andmetalloproteinase-17, ADAM17)が重要であることを明らかにした。以上の結果は、カルノシン酸及びその類似構造化合物と既存の脳保護剤との併用的応用により、脳内でより効果的な神経保護・維持機能を引き出す可能性に加え、抗認知症機能を促進する可能性も示唆している。平成23年度までに、脳梗塞急性期の脳保護薬エダラボンは、ローズマリー精油由来のジテルペノイドであるカルノシン酸による培養ヒトアストロサイトの神経成長因子NGF発現誘導を協調的に亢進させることを明らかにした。その協調効果は低酸素及び再酸素曝露下においても認められた。その際、酸化還元感受性転写因子Nrf2の核内蓄積が必要であると同時に、Nrf2蓄積に一部分が関与していたリン酸化酵素JNKのリン酸化や、Nrf2蓄積とは独立のリン酸化酵素MEKのリン酸化が部分的に関与する機構を明らかにした。検討したAβの分子種はAβ1-40及びAβ1-42である。この抑制にはNrf2は介在せず、カルノシン酸により誘導されたαセクレターゼが、アミロイド前駆体タンパク質のα切断を促進していた。特に、αセクレターゼのなかでもTACE(別名ADAM17)が重要であることを明らかにした。平成25年度は、カルノシン酸のAβ産生抑制機構がグリアの最多細胞であるアストロサイトにおいても機能していることを明らかにした。しかも、この効果は低酸素及び再酸素曝露下においても認められた。近年、高毒性が判明したAβ1-43に対しても有効であることがわかった。以上の細胞レベルの検討結果から、カルノシン酸及びその類似構造化合物と既存の脳保護剤とを併用的に応用することにより、脳内でより効果的な神経保護・維持機能を引き出すことができる可能性に加え、認知症を予防する内在機能を促進することができる可能性も示唆された。つまり、脳血管障害の予後改善とアルツハイマー型認知症の予防の二面に同時につながる基礎知見が得られた。ローズマリーの疎水性成分のひとつであるカルノシン酸が、酸化還元感受性転写因子Nrf2を介して、培養ヒトアストロサイトの神経成長因子NGFの発現を誘導することを見出した。また、脳梗塞急性期の脳保護薬として用いられているエダラボンは、カルノシン酸によるNGF発現を協調的に亢進させることを明らかにした。その協調効果は低酸素曝露3時間及び4.5時間培養細胞において、さらに、低酸素曝露4.5時間後の再酸素化培養細胞においても認められた。遺伝子ノックダウン実験の結果によると、この協調効果に対してもNrf2の核内蓄積が必要であった。種々のタンパク質リン酸化経路を検討したところ、この協調効果に対して、Nrf2蓄積に一部分が関与していたJNK (c-Jun N-terminal kinase)のリン酸化や、Nrf2蓄積とは独立のMEK (mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase kinase)のリン酸化が部分的に関与していることを明らかにした。

エダラボンとカルノシン酸の併用(24時間)により協調的に発現が誘導される因子を遺伝子発現マイクロアレイ法により網羅的に検索したところ、Nrf2標的遺伝子のほかに小胞体ストレス誘導遺伝子やグルタチオン枯渇誘導遺伝子、アミノ酸欠乏誘導遺伝子などが強く誘導された。とくに、カルノシン酸単独処理に比べてエダラボンとの併用処理により2倍を超える発現増加を示した遺伝子群にはグルタチオン合成に関係するものが見られた。カルノシン酸と類似の構造をもつカルノソールや4-ヒドロキシエストラジオールもまたエダラボンと協調的にNGF発現を誘導することがわかった。以上の結果の応用により、脳内グリアのより効果的な神経保護・維持機能を引き出すことができる可能性が示唆された。上述した研究実績の概要のとおり、平成24年度の研究計画についておおむね遂行することができたため。上述した研究実績の概要のとおり、平成23年度の研究計画についておおむね遂行することができたため。平成24年度当初に計画した、遺伝子発現マイクロアレイ法による網羅的検索結果に基づく、有力遺伝子候補に絞り込んでのカルノシン酸・エダラボンの協調作用機序への関与の検討結果(たとえば、グルタチオン合成関連遺伝子の活性化)は、すでにNrf2を過剰発現させた神経細胞-グリア共培養系などを用いて行われた他施設からの検討結果を超えるものではなかった(Shinら、J Neurosci 2003;Liuら、PNAS 2007;Malhotraら、Nucleic Acids Res 2010;Valdesら、Genes Nutr 2013)。そこで、予め研究計画調書に記したとおり、すなわち、上述の研究実績の展開に沿って、研究の重点を神経(系)細胞における神経変性疾患関連遺伝子の解析へシフトする方策をとる。平成25年度は平成24年度に引き続いて、たとえば、アルツハイマー病をはじめとする種々の神経変性疾患の治療戦略にもかかわる疾患原因分子生成の制御候補としてのセクレターゼ(α-, β- and γ-secretases)やアポトーシス関連酵素(caspase-3/7)などに対する当該薬剤の効果にも注目し、有望な新知見を得ていく。遺伝子発現マイクロアレイ法による網羅的な検索の結果、カルノシン酸単独処理に比べてエダラボンとの併用処理により2倍を超える発現増加を示した遺伝子の数は50を超えた。当初計画の期間及び予算のなかで、ひとつひとつの遺伝子の協調作用機序への関与を検討し終えるのは困難であることが予想される。そこで、これまでの知見を基に有力な候補に的を絞り込んでの検討を試みる。たとえば、上述したグルタチオン合成に関係するものなどである。同時に、すでに研究計画調書に記したとおり、「4.培養グリア細胞を用いた網羅的誘導因子発現の検索結果において、当初計画や仮説が上手くいかなかった場合の対応」に沿って、研究の重点を神経(系)細胞における神経変性疾患関連遺伝子の解析へシフトする方策も視野に入れたい。たとえば、アルツハイマー病をはじめとする種々の神経変性疾患の治療戦略にもかかわる疾患原因分子生成の制御候補としてのセクレターゼや活性酸素生成酵素(Nox2又はNox4)などに対する当該薬剤の効果にも注目し、有望な新知見を得ていく展開も考えている。
銀河団の構造とハッブル定数の精密測定

銀河団の構造の理論的・観測的研究については、銀河団のX線撮像データを解析する際に用いる銀河団高温プラズマの密度分布を表すモデル関数として、これまでよく使われてきた割には問題の多い等温βモデルに代わるべき新しい有力な関数を立ち上げた。その関数の観測データとの適合性は等温βモデルを上回り、得られる質量分布も従来見られた重力レンズ効果の観測結果との不一致を解消する傾向にある。これと並行してX線観測データを使った現実の銀河団の構造の詳しい研究も行った。対象とした銀河団は中心にcD銀河を持つA2029で、解析は現在も進行中であるが、中心部の温度構造は2成分の方が良いなど、興味深い結果が多く得られている。次に、銀河団のスニヤエフ・ゼルドビッチ効果を用いたハッブル定数の精密測定については、5個の遠方銀河団(0.143≦z≦0.282)に対するROSATとASCA(X線)およびRyle Telescope(電波)の観測データを使って、Ω(物質)=0.3、Ω(宇宙項)=0.7の平坦宇宙についてHo=66+11/-10(統計誤差)+9/-8(系統誤差)km/s/Mpcの値を得た。我々が採用したサンプル銀河団は、その幾何学的構造について特に何も制約は無く、また電波観測データの解析にあたっては点源からの寄与を極力排除してある。系統誤差が他の研究グループよりも小さいのはこれによる。このHo値はWMAPによる宇宙マイクロ波背景放射(CMBR)の温度揺らぎの観測から求められた値Ho=71±2km/s/Mpcに比べて少し小さいが、誤差の範囲で一致している。本年度の主たる研究目標の「銀河団ガスの質量分布について、等温βモデルに代る新しいモデルを確立する」ことに成功した。まず等温βモデルが何故現実の銀河団ガスの分布に合わないことが多い(特に銀河団中心領域)のかを詳しく分析してその原因をつきとめ、それを排除して新しい銀河団ガスの分布関数を構築することに成功した。途中で強引な近似計算をすることもなく、数学的に厳密な理論展開をしているため、この新しいモデルが持つ3つのパラメータは全て明確な物理的意味をもち、観測との比較もより実質的なものとなる。この新しいモデルを観測結果にどの程度合わせることができるかを調べるために、A383、A2163、A2390の3つの銀河団について詳しく調べた。これらの銀河団はいずれもX線表面輝度分布の詳細マップに加えて、重力レンズ効果の観測データもあって、質量分布が現時点で最も正確に求まるという理由で選んだ。ベストフィットのパラメータ値を代入して得られた理論曲線は、いずれの銀河団についても観測結果と非常に良い一致を示している。等温βモデルを用いた場合、X線データから求めた銀河団質量と重力レンズ効果から求めた銀河団質量の間に約2倍の違いがあったが、この新しいモデルの導入により、そうした困難も解消した(近く論文投稿の予定)。次に、銀河団に含まれるダークマターの正体に迫る第一段階として、衝突のないフェルミ粒子からなる自己重力系の準縮退平衡状態について詳しく調べ、観測から得られた質量分布と比較した。その結果、ホットダークマターとコールドダークマターが混在する場合、両者の質量分布は全体的に互いによく似た形となり、例えばコールドダークマターが銀河団の中心領域に集中してホットダークマターがその周りにハローを形成するような形になっていないことをつきとめた(これも近く論文投稿の予定)。銀河団の構造については理論的研究と観測データの解析を並行して行い、前者に関しては等温ベータモデルに代る新しいモデルを立ち上げ、パラメータの値をうまく選ぶことによりそのモデルを観測された銀河団のX線表面輝度分布によくフィットさせることができることを確かめた。

しかし、それから求めた銀河団の質量分布と重力レンズ効果の観測から得られた値がそれほどよく合っていないため、現在その原因を追求中である。観測データの解析については、ヨーロッパのXMM-NewtonやアメリカのChandraといったX線観測衛星で取得された銀河団の撮像データを次々に解析している。以前に日本のX線天文衛星ASCAで取得した近傍銀河団A2029のデータの解析から、その銀河団の中心にいるcD銀河の中心部に活動銀河核の一種であるBL Lac天体が濃い塵に隠されて存在している状況証拠をつかんでいたが(ASCAの角度分解能があまり良くなかったため確定とまではいかなかった)、今回のA2029のXMM-Newtonデータの解析からそれが決定的であることが分った。今後さらに解析を進め、銀河団内部におけるダークマターの詳しい分布等も調べた上で、論文発表する予定である。ハッブル定数Hoの測定については、既に宇宙マイクロ波背景放射の観測衛星であるWMAPの観測結果より精度の高い値が得られているが、これは宇宙全体の平均的な値を与えるものである。現実には宇宙のあちこちに存在する密度揺らぎのために宇宙膨張の速さが場所によって異なり、Hoの値も揺らいでいる。銀河団を用いてHoを測定する我々の方法によれば、そうしたHoの局所的揺らぎも(観測対象を増やす事によって)原理的に観測可能であり、今後も継続する価値がある。今回発表した論文は、遠方の銀河団A773を用いてHoの値を求めた結果をまとめたものである。ハッブル定数H_0の測定については、以前から取り組んでいた5個(0.143≦z≦0.282)の銀河団のX線観測データおよび電波観測データの解析が終り、その論文が2005年2月MNRASに掲載された。この5個の銀河団は幾何学的構造について特に制約のないサンプルであり、電波観測データの解析にあたっては点源からの寄与を極力排除したため系統誤差は小さくなっている。これら5個の銀河団について得られたハッブル定数の平均値はΩ_M=0.3,Ω_Λ=0.7の平坦宇宙についてH_0=66+11/-10(+9/-8)km/sec/Mpcである(括弧内は系統誤差)。この66という値は同様の方法で他の研究グループによって得られたH_0の値と大差ないが、誤差は最も小さい。現時点では我々は銀河団の奥行き情報を得る手段を持たないため、我々が使ったスニヤエフ・ゼルドビッチ(SZ)効果の観測からハッブル定数を求める方法では、上記誤差(特に系統誤差)はほぼ限界に近いものと思われる。そして、我々の結果はWMAPによる宇宙マイクロ波背景放射(CMBR)の揺らぎの観測から求められた値H_0=71±2km/sec/Mpcに比べて少し小さめではあるが誤差の範囲内で一致している。なお、SZ効果の観測データは今後銀河団の奥行き情報やその周辺環境の情報などを得るために用いるべきものと考える。銀河団の構造解析に関しては、XMM-Newton衛星によって取得されたA2029銀河団のX線観測データの解析を通して現在精力的に研究を進めており、既に興味深い結果がいくつか得られている。その研究成果の一部は第35回COSPAR Scientific Assembly(2004年7月、パリ)や日本天文学会で発表済みである。
重力変化による自律神経系の可塑：前庭系－延髄C1神経細胞連関へのアプローチ

我々のこれまでの研究から,前庭系可塑がその下流であるC1神経細胞の性質を変え,自律神経や視床下部-下垂体-副腎系の制御不全が起こることで生理機能低下が生じている可能性が考えられる。この仮説の正当性を明らかにするために,本年度は,遺伝子工学を応用した神経細胞特異的操作法を用いて,以下のことを明らかにした。1)末梢前庭器からC1神経細胞への経路:ラットを過重力環境に曝露するとC1神経細胞にFosの発現がみられ,この発現は末梢前庭器の破壊により消失した。C1神経細胞のある延髄吻側腹外側野に逆行性の神経トレーサーを投与すると,末梢前庭器から情報を受ける前庭神経核神経細胞からの投射がみられた。また,前庭神経核に順行性の神経トレーサーを投与すると,延髄吻側腹外側野領域への投射がみられた。2)前庭神経核神経細胞の可塑による自律神経応答の低下:光遺伝学の技術を用いてラットの前庭神経核神経細胞を操作すると,光による興奮で腎交感神経活動と動脈血圧の増加がみられた。腎交感神経では80 msの潜時をもって誘発電位がみられた。この応答性は,過重力環境下飼育によって抑えられることがわかった。3) C1神経細胞の可塑による自律神経応答の低下:C1神経細胞は心理的ストレスや身体的ストレスによって興奮する。空気圧や音などの前庭系を介さない刺激による腎交感神経や動脈血圧の応答性は,ラットを過重力環境下で飼育しても変化しないことがわかった。このことから,過重力環境下飼育ではC1神経細胞に可塑が生じないことがわかった。研究実績の概要に記した結果の論文が投稿準備段階である。国際活動支援によるバージニア大学との共同研究では,「迷走神経光刺激による急性腎不全の保護作用」と「交感神経応答における延髄吻側腹外側野のC1神経細胞と非C1神経細胞の役割」の実験を行っており,本年度中の論文投稿を目指す。また,本年度からJAXAの国の戦略的研究募集区分で「きぼう」を使ったヒトの加齢に関連する研究に採択された。テーマは「自律神経機能の低下に伴う唾液分泌量の減少が口腔マイクロバイオームに与える影響の解明」である。共同研究者である九州大学大学院歯学研究院口腔保健推進学講座口腔予防医学分野の竹下徹氏とともに,宇宙空間での自律神経の乱れによる唾液分泌低下が口腔マイクロバイオームに与える影響を調べていく。