hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
羊水量の調節機構,とくに胎児抗利尿ホルモン(ADH)に関する研究

今年度の研究としては、(1)妊娠経過に伴う羊水中浸透圧・ADH及び胎児尿産生量の変遷推移、(2)胎児尿産生量と新生児Hct,新生児第一尿中ADHとの関係を求めた。妊娠週数の進行と共に羊水中浸透圧は減少し、30週での275mOsm/Kgが、38週では278Osm/Kgとなり、γ=-0.33(P<0.01)の相関を得た。また、妊娠週数と羊水中ADHとはγ=-0.407(P<0.01)と負の相関が、そして胎児尿産生量とはγ=0.26(P<0.05)と正の相関を得た。羊水中のADHは胎児血中ADHと相関する事が報告されており、妊娠伴なう胎児尿量の増加は、胎児血中ADHの低下が考えられる。そこで予定帝王切開時の臍帯血Hctを測定し、手術直前に測定した胎児尿量、胎児血中ADHの代りとなりうる新生児第一尿中ADHを測定した。その結果、臍帯血中Hctと胎児尿産生量とはγ=-0.32(P<0.05)と負の相関を、臍帯血Hctと尿中ADHとはγ=0.37(P<0.05)と正の相関を、尿中ADHと尿産生量はγ=-0.45(P<0.05)と負の相関を示した。つまり臍帯血Hctの変動即ち胎児循環動態の変化が胎児のADH分泌を促し胎児尿を調節していると考えられる。その結果、羊水中のADH濃度や浸透圧にも影響を及ぼすものと考えられる。しかし本研究の問題点は予定帝王切開のため陣痛による影響はみられず、胎内での状態を反映していると考えられるが臍帯血Hctでもって胎児の循環動態を表現したこと、次に胎児血ADHの代りに新生児尿中ADHを測定したことである。つまり血中ADHα尿中ADH,胎児期尿=新生児第一尿の関係がなりたつと想定した点である。現在胎盤循環動態を支配する一因子としての母体心拍出量を測定し、胎児尿産生量との検討を行っている。
超新星残骸の長期的進化とバブルによる物質循環

磁場を持った星間物質中での超新星残骸の進化について2次元軸対称、3次元磁気流体力学シミュレーションを用いて研究した。その結果、1.星間磁場強度5μG、ガス密度0.2cm^<-3>の場合、磁場がない場合と同様に、超新星爆発後10^5年程度で、周囲に冷えたシェルと中心部に熱いガス(バブル)の構造が形成される。その後、星間磁場が構造に大きな影響を及ぼすようになる。特に後期(1×10^6年)には、高温ガスのバブルは葉巻型に変形する。内部の熱圧力が磁場による圧縮の効果で保たれるので、シェルは磁場に平行方向へは膨張を続け、磁場方向に伸びた細い葉巻型のバブルを生じる。2.星間磁場強度1μG程度に弱くとると、1で述べた磁場に垂直方向と平行方向の進化の違いは著しく減少する。3.1000万年規模の長期的進化を考えると、銀河ガス円盤から高温ガスが流出する可能性があり、現在3次元シミュレーションで確認を進めている。4.シミュレーションで得られた構造と観測との対応を調べるため、シミュレーション結果が現実にどのように観測されるかを輻射輸送計算によって調べる観測的可視化プログラムを開発した。(1)星間分子の回転遷移に関する輻射輸送計算プログラムによって、(あ)銀河中心ブラックホール周りの乱流ガス円盤と(い)重力で収縮する星形成過程にある星間分子雲のシミュレーション結果の、(2)星間塵から放出される熱輻射の偏光に関する輻射輸送計算プログラムによって、重力で収縮する星形成過程にある星間分子雲のシミュレーション結果の観測的可視化をおこなった。磁場を持った星間物質中での超新星残骸の進化について2次元軸対称磁気流体力学シミュレーションを用いて研究した。(1)磁場と平行な方向に膨張する部分のシェルは磁場がない場合と同じような進化をするが、磁場に垂直な方向のシェルは厚くなる。外側へ広がる衝撃波は速いモードの衝撃波となる。(2)4×10^5年経過すると、磁場の張力の効果によって、中心部のバブルとシェルの境界は落下を開始する。(3)1×10^6年程度で、高温ガスのバブルは葉巻型に変形する。内部の熱圧力が磁場による圧縮の効果で保たれるので、シェルは磁場に平行方向へは膨張を続け、細い葉巻型のバブルを生じる。2.星間磁場強度1μG程度に弱くとると、磁場に垂直方向と平行方向の進化の違いは著しく減少する。3.シミュレーションで得られた構造と観測との対応を調べるため、シミュレーション結果が現実にどのように観測されるかを輻射輸送計算によって調べる観測的可視化プログラムを開発した。(1)星間分子の回転遷移に関する輻射輸送計算プログラムによって、(あ)銀河中心ブラックホール周りの乱流ガス円盤、(い)重力で収縮する星形成過程にある星間分子雲のシミュレーション結果の観測的可視化をおこなった。
半構造データを扱う情報システム統合のためのデータマイニング技術に関する研究

昨年度は,クラスタリングならびに相関ルールアルゴリズムなどの幾つかのデータマイニングアルゴリズムの性質の比較を行った.そして,ネットワーク上から収集したハイパーテキストデータに対するルール導出アルゴリズムを提案した.そこで,本年度は,昨年度の研究成果をふまえて,次の研究を行った.1.提案したアルゴリズムの実装我々の開発している検索システム「問答」の機能拡張を行いながら,提案したアルゴリズムの実装を,全文検索データベースOpenTextの機能を拡張することによって行った.2.半構造データの収集とアルゴリズム適用実験半構造データとしてハイパーテキストデータをOpenTextデータベースに格納し,拡張した相関ルール導出の有効性を検証した.また,「問答」の基本的なシステム構成法について国際会議で発表を行った.3.ルール交換型プロトコルの構築半構造データを格納したデータベースにおいて相関ルールを導入し,複数の情報システム間でルール交換を行うインターフェースを構築した.なお,そのルール交換機能は,Open TextのCGIを経由して実装した.4.情報システム統合におけるルール交換型プロトコルの検証複数データベースのルール交換を行うことによって,検索に有効なルールが導出できることを検証し,性能評価も行った.また,「問答」により求まる検索支援ルールの性能評価について国際会議で発表を行った.初年度は,Web文書を中心とした半構造データにおけるリンク情報などの特性に関する研究を行った.1.半構造データに対するデータマイニングアルゴリズムの研究主要なデータマイニングアルゴリズムの比較を行ない,半構造データがらルール導出が可能なアルゴリズムを検討した.また,提案したアルゴリズムにおいて利用する閾値に関するルールの性能特性を明らかにした.2.ネットワーク上からの半構造データの収集ネットワーク上からの半構造データ収集を他機関と共に分散収集型ロボットを利用して試み,大容量ハードディスクへと格納した.なお,基本的なシステム構成法について,関連する機関から国際会議における発表を行なった.3.提案したアルゴリズムの実装我々の開発している検索システム「問答」の機能拡張を行いながら,提案したアルゴリズムの実装を今年度予算で導入した機器上で行った.4.収集した半構造データに対するアルゴリズム適用実験半構造データを格納して,導出されるルールが単一の情報システムの検索支援において有効であるかどうかの検証を行った.昨年度は,クラスタリングならびに相関ルールアルゴリズムなどの幾つかのデータマイニングアルゴリズムの性質の比較を行った.そして,ネットワーク上から収集したハイパーテキストデータに対するルール導出アルゴリズムを提案した.そこで,本年度は,昨年度の研究成果をふまえて,次の研究を行った.1.提案したアルゴリズムの実装我々の開発している検索システム「問答」の機能拡張を行いながら,提案したアルゴリズムの実装を,全文検索データベースOpenTextの機能を拡張することによって行った.2.半構造データの収集とアルゴリズム適用実験半構造データとしてハイパーテキストデータをOpenTextデータベースに格納し,拡張した相関ルール導出の有効性を検証した.また,「問答」の基本的なシステム構成法について国際会議で発表を行った.3.ルール交換型プロトコルの構築半構造データを格納したデータベースにおいて相関ルールを導入し,複数の情報システム間でルール交換を行うインターフェースを構築した.なお,そのルール交換機能は,Open TextのCGIを経由して実装した.4.情報システム統合におけるルール交換型プロトコルの検証複数データベースのルール交換を行うことによって,検索に有効なルールが導出できることを検証し,性能評価も行った.また,「問答」により求まる検索支援ルールの性能評価について国際会議で発表を行った.
中枢神経細胞樹状突起における電位依存性Ca^<2+>チャネルの機能

本研究の目的は、中枢神経細胞樹状突起における電位依存性Ca^<2+>チャネルの役割を理解するために、樹状突起のどの部位にどのような特性のカルシウムチャネルが分布するかを、スライス標本中の単一神経細胞からのCa画像解析法を用いて調べることである。神経細胞に分布する膜電位感受性Caチャネルは薬学的性質、膜電位感受性、動特性などの違いによって分類され、T,N,L,P型等と名づけられている。小脳プルキンエ細胞については、単離細胞や培養細胞での研究により、P型チャネルが豊富だとされている。一方、P型以外にも低閾値不活性型のチャネルが存在するとする報告もある。我々は小脳スライス標本を作成し、Ca感受性蛍光色素を詰めたパッチ電極をもちいて単一のプルキンエ神経細胞の樹状突起先端まで色素を注入した。パッチ電極からの電流注入によって神経細胞を興奮せしめ、細胞内Caイオン濃度の変化を冷却CCDカメラにより蛍光強度の変化として観測した。P型チャネルを薬理的に阻害すると、Caスパイクとそれに伴う大きなCa変動は消失したが、有為なCa変動がのこった。低閾値K^+チャネルを阻止した条件下では、このCa上昇はNi^<2+>によって抑制される事と、Ca上昇の電位依存性から、低閾値不活性化型のCaチャネルの存在を結論した。したがって小脳プルキンエ細胞の樹状突起にはP型と共に低閾値不活性化型のCaチャネルが分布している事、および低閾値K^+チャネルも存在する事が明らかになった。実験結果をコンパートメントモデルによって再構成したところ、低閾値型のCaチャネルとKチャネルの協同的活性化によってCa依存性プラトー電位を形成している可能性を発見した。シナプス入力部位である樹状突起に分布するこれら低閾値型イオンチャネルは、シナプス入力の統合過程に重要な役割を担っていると予想される。小脳プルキンエ細胞の樹状突起に存在するCaチャネルの種類を、Ca画像解析法により同定した。ラット小脳スライス標本を作成し、Ca感受性蛍光色素Fura-2を詰めたパッチ電極をもちい、単一のプルキンエ神経細胞の樹状突起の先端まで色素を注入、パッチ電極からの電流注入によって神経細胞を脱分極せしめ、このときにCaチャネルの活性化に伴って生ずる細胞内Caイオン濃度の変化を、顕微鏡に取り付けた高感度科学計測用冷却CCDカメラにより蛍光強度の変化として観測した。更にCaチャネルの阻害薬を用いて関与するCaチャネルの種類を同定した。この研究により、樹状突起及び細胞体にはP型Caチャネルが存在すること、樹状突起に存在するP型CaチャネルはCa依存性活動電位の発生を司っていること、樹状突起にはP型以外にNi^<2+>感受性低閾値型のCaチャネルが存在し、活動電位発生をブ-ストしていることが明らかとなった。Ca上昇の電位依存性を調べた実験は、このNi^<2+>感受性低閾値型のCaチャネルはα_<1E>がたサブユニットを持つチャネルである可能性を示した。免疫組織学的には存在が証明されていたL型およびN型のCaチャネルによるCa濃度上昇は観察されなかった。また、この研究の過程で4-AP感受性のKチャネルが膜電位の急速な脱分極を押さえる役割を担っていることが明らかとなった。4-AP感受性の既知のKチャネルはいずれも低閾値で不活性化を示すことがわかっている。この研究から、樹状突起には不活性化を示す低閾値活性型のCaチャネルをKチャネルとが共存しており、プルキンエ細胞のシナプス応答を協調的に調節している可能性が明らかになった。

本研究の目的は、プルキンエ細胞における電位感受性カルシウムチャネルの役割を理解するために、プルキンエ細胞のどの部位にどのような特性のカルシウムチャネルが分布するかを、スライス標本中の単一プルキンエ細胞からのCa画像解析法を用いて調べることである。神経細胞に分布する膜電位感受性Caチャネルは薬学的性質、膜電位感受性、動特性などの違いによって分類され、T,N,L,P型等と名づけられている。小脳プルキンエ細胞については、単離細胞や培養細胞での研究により、P型チャネルが豊富だとされている。一方、P型以外にも低閾値不括性型のチャネルが存在するとする報告もある。我々は小脳スライス標本を作成し、Ca感受性蛍光色素を詰めたパッチ電極表もちいて単一のプルキンエ神経細胞の樹状突起先端まで色素を注入した。パッチ電極からの電流注入によって神経細胞を興奮せしめ、細胞内Caイオン濃度の変化を冷却CCDカメラにより蛍光強度の変化として観測した。P型チャネルを薬理的に阻害すると、Caスパイクとそれに伴う大きなCa変動は消失したが有為なCa変動がのこった。低閾値K^+チャネルを阻止した条件下では、このCa上昇はNi^<2+>によって抑制される事と、Ca上昇の電位依存性から、低閾値不活性化型のCaチャネルの存在を結論した。したがって小脳プルキンエ細胞の樹状突起にはP型と共に低閾値不活性化型のCaチャネルが分布している事、および低閾値K^+チャネルも存在する事が明らかになった。実験結果をコンパートメントモデルによって再構成したところ、低閾値型のCaチャネルとKチャネルの協同的活性化によってCa依存性プラトー電位を形成している可能性を発見した。シナプス入力部位である樹状突起に分布するこれら低閾値型イオンチャネルは、シナプス入力の統合過程に重要な役割を担っていると予想される。
FRET法を用いたGPCR活性化の可視化

本研究では、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)の活性化をFRET法により可視化し、GPCRの局在変化や時空間的活性化機構を解明することを目的として、研究を遂行した。ロイコトリエンB4受容体(BLT1)のC末端に、CFP、YFPと呼ばれる蛍光タンパク質を、それぞれフレキシブルリンカーと共に融合させたFRETプローブを構築した。これらのプローブをHEK293細胞に発現させ、BLT1同士の二分子間FRETを検討したが、リガンド刺激による有意な変化は測定できなかった。また、受容体の細胞内第三ループ内に蛍光タンパク質を融合させたプローブや、BLT1と三量体Gタンパク質との二分子間FRETプローブを用いて同様の検討を行ったが、BLT1の活性化は測定できなかった。一方、HEK293細胞に発現させたBLT1-YFPの蛍光を数十μm^2の範囲で退色させ、退色した部分の蛍光を経時的に測定したところ、約1分程度でほぼ完全に蛍光が回復するという現象を見出した。さらに、405nmで励起すると蛍光強度が100倍増強する、PA-GFP(Photoactivatable-Green Fluorescent Protein)をBLT1のC末端に融合させたプローブを用いたところ、惹起されたBLT1-PA-GFPの蛍光が、形質膜上で拡散していくことが明らかになった。以上の結果は、BLT1が、定常状態で細胞膜上をダイナミックに移動している可能性を示唆する。これまでに、GPCRが定常状態において、形質膜上を数十μm^2単位で移動しているという報告はない。今後、BLT1の移動を制御する分子の同定や、他のGPCRについての検討が必要ではあるが、今回の結果が、GPCRの局在性に関する重要な知見となる可能性がある。
スキルス胃癌微小環境に対するmiR-143の作用

本研究では、癌関連線維芽細胞(CaF)由来のExosomeがスキルス胃癌細胞内部のエネルギー代謝に与える影響について検討した。しかし、当初の予想と反し、CaF由来のExosomeによる胃癌細胞のエネルギー代謝への影響は見られなかった。一方、高転移性のスキルス胃癌細胞株と線維芽細胞を共培養した際、両細胞内で嫌気的グルコース代謝の関連遺伝子の発現が大きく変化していた。さらに、転移性スキルス胃癌細胞由来のExosomeが線維芽細胞内部の炎症性サイトカインの発現を制御することも明らかにした。以上から、癌細胞由来のExosomeが癌微小環境の変化および代謝変化に重要な役割を果たす可能性が考えられた。本年度では研究計画に則り、以下の通り解析を実施した。1癌関連線維芽細胞(CaF)、非癌部線維芽細胞(NF)それぞれから遠心法を用いてExosomeを回収後、Nano SightによるExosome粒子数のカウントやProtein assayによるタンパク質量を検討し、実際にExosomeが回収されているかどうかを確認する。2Exosomeマーカーとして知られるCD9、63、81の発現を、ウエスタンブロット法により確認する。3NF、CaF由来のExosomeを胃癌細胞株に処理し、Exosomeを処理しない群と比較して胃癌細胞株内外の乳酸産生量、グルコース消費量などの変化を検討する。4NF、CaF由来のExosomeを対象にmiRNAマイクロアレイを用いた網羅的発現解析を行い、NFと比較してCaF由来のExosomeで発現の高いmiRNAをピックアップする。その結果、1超遠心により得られたExosome Fractionについて、Nano Sightを用いた粒子測定などによる解析を行ったところ、NF、CaF共にExosomeを分泌していることが分かった。2各Exosome Fractionから、ExosomeマーカーであるCD9、CD63、CD81の発現が確認された。3NF、CaF由来のCMおよびExosomeをスキルス胃癌細胞に処理した際、胃癌細胞の培養上清の酸性度が亢進した。このことから、線維芽細胞由来のExosomeにより胃癌細胞内の代謝変化、特に乳酸合成経路が誘導されたことが示唆された。4各線維芽細胞由来のExosomeを用いたマイクロアレイの結果、NF由来のExosomeと比較してCaF由来のExosomeで有意に発現が亢進したmiRNAを複数同定した。現在、これらmiRNAの発現変化により、胃癌細胞内の乳酸経路活性化に寄与する分子を解析である。研究計画書に記載した項目のうち、各線維芽細胞由来のExosomeを処理した胃癌細胞内部の詳細なメタボローム解析や、標的遺伝子候補予測のためのマイクロアレイ解析などが行えていないが、現在メタボローム解析については解析委託企業と解析内容の相談中であることに加え、CaF由来のExosome内部に豊富に含まれていたmiRNAの標的予測を行うことで、ある程度候補遺伝子はピックアップ可能であると予想される。そのため、研究計画書内の実験を全て年度内に完了できなかったものの、全体の研究進行度としては概ね順調に進展しているものと考えられた。本年度では、研究計画に則り、以下の通り解析を実失した。癌関連線維芽細胞(CaF)、非癌部線維芽細胞(NF)から単離したExosomeを胃癌細胞に処理し、Exosomeを処理しない群と比較して胃癌細胞内外の乳酸量、グルコース消費量について検討を行った。しかしながら、Exosome処理による胃癌細胞内の乳酸量などの顕著な変化が認められなかった。原因としてExosome処理時間や処理量などの影響も考えられるが、少なくとも今回検討した条件下ではCaF由来のExosomeによる胃癌細胞の代謝への影響を確認できなかった。そこで方針を転換し、胃癌細胞と線維芽細胞の相互作用によって双方の細胞内部の代謝変化が生じるのかどうか全体像を明らかとするため、胃癌細胞と線維芽細胞の共培養系を確立し、マイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、より転移能の高いスキルス胃癌細胞株は、線維芽細胞内部の遺伝子発現プロファイルを大きく変化させることがわかった。さらに、スキルス胃癌細胞株と線維芽細胞の共培養により、両細胞内のグルコースの嫌気的代謝経路の関連遺伝子の発現が亢進し、一方で電子伝達系関連遺伝子の発現が低下していた。つまり両者の共培養により、本来癌細胞内でしか亢進しないはずのワールブルグ効果が、共培養後の線維芽細胞側でも生じており、これがスキルス胃癌で特に亢進することを意味している。さらに、この線維芽細胞内部の代謝変化が、癌細胞由来のExosomeで生じている可能性を示唆する結果が得られている。以上から、申請者の当初の仮説とは逆に、癌細胞由来のExosomeが癌微小環境中の代謝変化に重要な機能を果たしている可能性がある。今後、胃癌細胞内部Exosome内部にどのような分子が含まれているか、miRNAアレイ解析やプロテオーム解析、メタボローム解析などを駆使して検討する予定である。

以上から、癌細胞由来のExosomeが癌微小環境の変化および代謝変化に重要な役割を果たす可能性が考えられた。現在、不死化したCaF, NFを用いて、恒常的にExosomeの分泌が阻害される線維芽細胞株を作成中であり、今回Exosome処理により見られた胃癌細胞内での代謝変化を、共培養環境下でも確認可能かどうか検討中である。これにより、今回見られた現象が、より生理条件に近い状態で確認されるものかどうか確認する。また、今回miRNAアレイにより得られたmiRNAシーズがどのような遺伝子を標的としているか、またこれら標的候補遺伝子内に胃癌細胞内の代謝変化に関連するような遺伝子候補が無いかを検索する。これらmiRNA標的候補遺伝子に対する強制発現系/Knock down系を作成し、代謝変化への影響を確認することで、Exosome内部に含まれていたmiRNAの癌細胞への影響をより詳細に検討する予定である。また同時に、スキルス胃癌の腹膜播種モデルを用いた検討もすでに開始しており、来年度内には一定の成果が得られる予定である。分子生物学
早期痴呆症患者の生活機能維持に関する縦断的研究

今回の研究では初期の認知症患者の生活の質が縦断的にどのように経過するか調査し、有効な支援を行う方法を模索したいと考えた。まず、現状を把握するため横断的に介護負担感、日常生活動作、精神症状および認知機能の調査を行った。その結果、従来からも示されているように精神症状が介護負担感に与える影響が大きいことが示された。しかし、個々の精神症状によって負担感の度合いが違うこと、認知機能の良い時期、悪い時期で精神症状の出方が違うことなどを新たに示した。次に認知機能の縦断的経過を検討した。アルツハイマー型認知症の診断され塩酸ドネペジル服用している患者を対象に初診時、6ヶ月後、1年後、2年後と認知機能検査を行った。MMSEの値の変化は服用前22.9±4.2、服用6ヶ月後22.7±3.9、1年後21.6±4.2、2年後19.7±5.3という結果であった。MMSEが3点以上6点未満の悪化を悪化群、6点以上の悪化を高度悪化群とすると2年後には悪化群25.4%、高度悪化群22.4%で約半数が悪化していたが、不変・改善群も半数以上見られた。更に、服用開始前の認知機能検査結果の特徴から2年後の悪化を予測できるか検討を行ったところ、服用開始前に実行機能の検査で高得点の患者は、認知機能の全般的な指標であるMMSEが有意に維持されることが明らかとなった。これらの結果から、塩酸ドネペジルで治療を行っている患者の認知機能が長期的にどのように推移するか推定できることが示せた。更に、在宅療養認知症患者の日常生活動作を基本的ADL、手段的ADL、趣味などの高次ADLにわけて現在の状況を調査し、家族介護者が高次ADLについて、どのような介護・支援を行っているか聞き取りを行い調査・解析を行った。その結果、家族介護者のサポートにより高次ADLが比較的高く維持されていることが示された。今回の研究では初期の痴呆症患者の生活の質が縦断的にどのように経過するか調査し、有効な支援を行う方法を模索したいと考えている。2カ年の計画の初年度として本年度は以下のことを行った。1)当科もの忘れ外来ではアルツハイマー型痴呆症患者を対象に初診時、6ヶ月後、1年後、2年後、3年後と認知機能検査を行っており、今年度に2年め、3年目の検査を終了した患者の検査結果を集計した。初診時にMMSEの他、近時記憶、実行機能、構成能力などの検査を行っており、2年または3年後の縦断的な経過を予測する因子などについて解析を行っている。2)昨年度までに行った介護負担感、日常生活動作、精神症状および認知機能の調査結果を集計・解析し、その因果関係を明らかにした(現在投稿中)。以上の聞き取り調査は一人あたり1時間程度の時間を要するため、今年度はその結果に基づき、日常診療で簡便に使用できる問診票を作成し、使用および集計を行う予定である。3)2)の調査と並行して介護家族の痴呆症に関する知識と痴呆症の告知に関するアンケートも行った。その結果からは痴呆症の本人への告知に対する家族の態度は本人の自己決定を尊重するというよりも、介護負担感の強まりを反映していることが明らかとなった(投稿準備中)。

4)在宅療養患者の日常生活動作を基本的ADL、手段的ADL、趣味などの高次ADLにわけて考えると特に初期の患者では手段的ADL、高次ADLに低下をきたし始めると考えられる。家族介護者がそれらのADLについて、どのような介護・支援を行っているか、聞き取りを行った。初期痴呆症患者の生活の質と居住形態を考えるために重要な情報をもたらすと考えており、2年目も引き続き聞き取りを行うとともに、集計・解析を行う予定にしている。今回の研究では初期の認知症患者の生活の質が縦断的にどのように経過するか調査し、有効な支援を行う方法を模索したいと考えた。2年間の研究で行ったこととその成果を以下に記載する。1)当科もの忘れ外来ではアルツハイマー型認知症患者を対象に初診時、6ヶ月後、1年後、2年後と認知機能検査を行っており、治療薬である塩酸ドネペジル服用患者の場合、MMSEの値の変化は服用前22.9±4,2、服用6ヶ月後22.7±3.9、1年後21.6±4.2、2年後19.7±5.3という結果であった。MMSEが3点以上6点未満の悪化を悪化群、6点以上の悪化を高度悪化群とすると2年後には悪化群25.4%、高度悪化群22.4%で約半数が悪化していたが、不変・改善群も半数以上見られた。更に、服用開始前の認知機能検査結果の特徴から2年後の悪化を予測できるか検討を行ったところ、服用開始前に実行機能の検査にあたる積み木テストやTrail Making Testで高得点の患者は、認知機能の全般的な指標であるMMSEが有意に維持されることが明らかとなった。これらの結果から、診断した時点で、塩酸ドネペジルで治療を行った場合、どのように認知機能が推移するか、また、治療開始前の認知機能がどのような状態にある患者の認知機能が維持されやすいか推定できることを示せた。2)介護負担感、日常生活動作、精神症状および認知機能の調査結果を集計・解析し、その因果関係を明らかにし、論文発表を行った。この結果をもとに効率的な患者評価・支援のあり方を検討している。3)昨年度に引き続き在宅療養認知症患者の日常生活動作を基本的ADL、手段的ADL、趣味などの高次ADLにわけて家族介護者がそれらのADLについて、どのような介護・支援を行っているか聞き取りを行い調査を終了した。現在、その結果を集計し、家族の援助について解析・考察中である。
水・微粉炭スラリー燃料の基本微粒化特性と噴霧性能の評価に関する研究

スラリー燃料の単一液滴を気流により微粒化する実験を行い、生成噴霧粒子は微粒化過程の違いによって不規則形粒子と球形粒子に分けられ、噴霧性能を表示する際にはこれらの形状も考慮する必要のあることが判明した。また、気流による単一液滴の分裂形態を明らかにして二重凝集構造を用いた分裂機構モデルを提案し、気流速度による生成噴霧の特性変化を示した。次に基本的な単孔気流噴射弁を用いた実験を行い、先に提案した分裂機構モデルの妥当性を示すとともに、噴射条件による微粒化特性の変化を明らかにし、気流速度の大きいときには、粒度分布に対する低濃度スラリー燃料用分裂モデルは適合しにくくなることを示した。以上の結果をもとに、液膜微粒化方式を採用したボイラー用の実用燃料噴射弁を設計試作し、燃焼実験を行った結果良好な燃焼特性が得られた。一方、スラリー燃料の沸騰微粒化実験については、石炭濃度、加熱温度、噴射圧力を変えた実験を行い、微粒化特性は石炭濃度を下げるほどあるいは加熱温度を上げるほど良好となるが、噴射圧力の影響はあまり受けないこと、加熱温度を150°C程度に上げれば、いずれの噴射条件についても良好な噴霧の得られることを実証した。スラリー燃料の単一液滴燃焼実験では、初期液滴径、雰囲気温度を変えた実験を行い、液滴の着火遅れ時間は初期液滴径の二次式で近似できること、揮発分およびチャー燃焼時間は初期液滴径の2乗に比例することが明らかとなった。また単一液滴の簡単な燃焼モデルを用いてチャー燃焼時間を計算した結果、実測値と比較的よい一致がみられた。スラリー燃料の噴霧燃焼実験については、すでに高負荷燃焼用に設計されたスラリー燃焼炉が完成し、二流体噴射方式による燃料噴射ノズルの設計およびバーナまわりの保炎機構の設計を終えて予備燃焼実験を行っている。今後詳細な燃焼特性を調べる計画である。
テーマシラバスに基づく「聞く」活動中心の外国語活動が中学校英語科へもたらす効果

<本研究の目的>テーマシラバスに基づく「聞く」活動中心の外国語活動の実践が,中学校英語科へどのような効果をもたらすことができるのかを明らかにすることである。<研究方法>テーマ(トピック)を基にしたカリキュラムによる外国語活動の授業実践,及びその分析や児童への意識調査から中学校英語科への効果の有効性を検証する。具体的には,以下の方法で行う。(1)テーマ(トピック)を基にしたカリキュラムによる外国語活動の授業実践(4月3月)を行う。(2)児童英検(SILVER)を受験し,聞く力の客観的測定をする。さらに関心・意欲・態度の調査を実施する。(3)外国語活動に関する児童の意識調査を実施する。(文部科学省研究開発校実施のアンケートを活用)(4)前年度までの同調査(2),(3)の結果と本研究での調査結果を比較しその変容を考察する。(小学校外国語活動の授業に対する意識,英語に関する興味・関心などの意欲面等における変容を考察。実践の結果が総じてどのような効果をもたらしたのか分析し,中学校英語科への効果を明らかにする。)〈研究成果〉・第6学年児童の聞く力を測定し,「語句」「会話」「文章」「文字」の4つの分野別正答率で昨年度(第5学年時の結果)と比較した結果,4分野とも正答率が上昇した。特に「語句」「文字」について大きな伸びが見られた。アウトプットに重きを置かず,意味ある文脈の中で「聞く」体験を十分に行う外国語活動の実践の積み重ねは,結果として聞く力の向上へつながることが示された。・意識調査の昨年度からの変容結果からは,「英語の授業の楽しさ」「英語を聞く楽しさ」「英語が話せる事への期待」「外国のことへの興味」等において高い意欲が維持されていることがわかった。また,「中学校での英語の授業への期待」においては,高い学習動機づけの結果が見られ,中学校英語科へのプラスの効果が示された。・「文字」の学習についての高い興味・関心から,小学校における「文字」との出会わせ方について更に実践を通した研究の必要性を感じる。
超臨界水酸化法を用いた医療廃棄物の新規無害化処理システムの開発

本研究では、新しい廃棄物処理技術として注目される超臨界水酸化反応を利用し、医療廃棄物の感染性を完全に除去しつつ、感染性物質の付着が懸念されるプラスチック製の容器や注射筒などの器具も同時に完全酸化分解して原型を残さないことを特徴とする、オンサイト型の新しい医療廃棄物処理システムの開発を目的としている。得られた研究成果は以下の通り。1.医療器具に多く用いられるポリプロピレン、及び市販の紙おむつについて、超臨界水酸化反応による分解率の各種反応条件(温度、圧力、酸素濃度など)依存性を、小型回分式反応器を用いて実験的に調べた。その結果、ポリプロピレン、紙おむつとも450°C、25MPaの条件では15分程度の時間で完全分解できることを明らかにした。2.可視化セルを用いた実験を行い、プラスチックの融解、水への溶解、酸化分解の各過程と反応条件との関係を、直接観察により明らかにした。3.感染性物質のモデルとして大腸菌を用い、超臨界水酸化反応条件において、菌が完全に死滅することを実験的に確認した。4.タンパク質等の含窒素有機化合物の分解挙動に関する基礎研究として、分子内にC-N結合を有するアミン類をモデル物質とした超臨界水酸化反応を行い、速度や機構に対する分子の構造の影響について考察を行った。5.実装置へのスケールアップをはかるべく、上記の小型回分式装置を用いた実験結果をふまえ、半回分式反応装置を設計、製作した。また、腐食や安全性の問題を考慮に入れつつ、運転条件の最適化について検討を行った。6.国内の数病院を対象に、本プロセスの導入効果及び検討事項に関するヒアリングを実施し、本プロセスの優位性や実用化に向けた技術的課題についての情報を得た。本年度得られた研究成果は以下の通り。(1)医療器具に多く用いられるポリプロピレンについて、超臨界水酸化反応によるポリプロピレン分解率の各種反応条件(温度、圧力、酸素濃度など)依存性を、小型回分式反応器を用いて実験的に調べた。その結果、450°C、25MPaの条件では15分程度の時間で完全に酸化分解することを明らかにした。(2) (1)のサンプルについて、可視化セルを用いた実験を行い、プラスチックの融解、水への溶解、酸化分解の各過程と反応条件との関係を、直接観察により明らかにした。(3)感染性物質のモデルとして大腸菌を用い、超臨界水酸化反応条件において、菌が完全に死滅することを実験的に確認した。また、過酸化水素共存時のみ液が黄色く着色したことから、大腸菌由来の何らかの物質が過酸化水素と相互作用を有し、反応に関与している可能性が示唆された。(4)実装置へのスケールアップをはかるべく、上記の小型回分式装置を用いた実験結果をふまえ、回分式澡作と流通式(半回分式)の両方を切り替えて行える反応装置(内容積500cc)を設計、製作した。

1.医療器具に多く用いられるポリプロピレン、及び市販の紙おむつについて、超臨界水酸化反応による分解率の各種反応条件(温度、圧力、酸素濃度など)依存性を、小型回分式反応器を用いて実験的に調べた。その結果、ポリプロピレン、紙おむつとも450°C、25MPaの条件では15分程度の時間で完全分解できることを明らかにした。2.可視化セルを用いた実験を行い、プラスチックの融解、水への溶解、酸化分解の各過程と反応条件との関係を、直接観察により明らかにした。3.感染性物質のモデルとして大腸菌を用い、超臨界水酸化反応条件において、菌が完全に死滅することを実験的に確認した。4.タンパク質等の含窒素有機化合物の分解挙動に関する基礎研究として、分子内にC-N結合を有するアミン類をモデル物質とした超臨界水酸化反応を行い、速度や機構に対する分子の構造の影響について考察を行った。5.実装置へのスケールアップをはかるべく、上記の小型回分式装置を用いた実験結果をふまえ、半回分式反応装置を設計、製作した。また、腐食や安全性の問題を考慮に入れつつ、運転条件の最適化について検討を行った。6.国内の数病院を対象に、本プロセスの導入効果及び検討事項に関するヒアリングを実施し、本プロセスの優位性や実用化に向けた技術的課題についての情報を得た。
一酸化炭素による肝微小循環制御と胆汁分泌調節の分子機構の解明

我々は肝臓で内因性に生成される一酸化炭素(CO)が類洞血管抵抗を生理的レベルに低く保つために必要不可欠である内因性血管弛緩因子であることをラットを用いた実験的研究で世界で初めて明らかにした。この結果を基盤として本研究の平成9、10年度ではCOが肝臓における胆汁酸依存性胆汁輸送の内因性抑制物質であることを明らかにすると同時に、そのメカニズムとして同じガス状物質であるNOのようにミトコンドリアの呼吸鎖の抑制には直接関係せず、胆汁分泌系の起始部である毛細胆管の律動的収縮運動に対する抑制効果が関与すること、その場合COのレセプター分子としてcytochrome P450 epoxygenaseが関与し、細胞内カルシウムの動員抑制が抑制効果の本態であることを明らかにした。この結果はCOの新しい情報伝達系が提示された意義とともに、従来情報伝達系と考えられてきたsoluble guanylate cyclaseを介さない経路が存在することを示唆している点で極めて重要な成績である。一方COの生成酵素であるheme oxygenaseのアイソザイム(HO-1,HO-2)の肝臓における分布は全く明らかにされていなかったが、前者が、類洞内に分布するKupffer cellに、後者が類洞外の肝実質細胞に分布することが新規に作成した単クローン抗体による免疫組織学的検討で明らかにされ、類洞外空間(HO-2)で生成されたCOが血管周皮細胞である伊東細胞を弛緩させて血管抵抗が恒常的に低く保たれることが示された。本酵素のアイソザイムが臓器内の特定の細胞群に特異的に発現していること、それらの生理学的意義が明らかにされたのも初めてのことである。今後、HO-1の転写活性を上昇させる刺激として、低酸素、活性酸素、サイト力インなどの役割に着目し、これらの侵襲因子が上昇することが知られている小児外科領域でのtotal parenteral nutrition使用後のcholestasisや高血圧動物モデルにおける血管トーヌス異常におけるHO反応の役割をさらに検討する予定である。本年度の研究助成によりrat heme oxygenase(HO)-1,-2の二つのアイソザイムを特異的に認識する抗体(GTS-1,GTS-2)が作成され、これらを用いた免疫染色より肝臓におけるCO生成部位の詳細がはじめて明らかにされた。すなわちHO-1はKupffer cell、HO-2は肝細胞に発現していることが判明した。一方肝血管抵抗調節における類洞外CO生成系の重要性を検討するためにNOやCOを捕捉しその生理活性を消去できるoxyhemoglobin(HbO2),NOは消去できるがCOを捕捉できないmethemoglobin(metHb)、またHbO2をliposomeで封入した径250nmのvesicle(HbV)のそれぞれを濃度1.5g/dlで潅流肝のperfusion circuitに投与して血管抵抗をモニターした。HbO2投与時には直後より50%程度の上昇を示し、HbO2の除去により上昇はbaselineまで完全に回復した。一方metHbやHbVの投与では有意な抵抗の上昇は認められなかった。我々はすでにHOの拮抗阻害剤であるzincprotoporphyrin IXが肝類洞血管抵抗を上昇させ、COのsupplementによりこれが抑制されることを報告したが、ここで示したHbO2による抵抗の上昇とmetHbによる抵抗の上昇の欠如は正常肝ではNOではなくCOが血管拡張因子として必要であることを改めて示したと言える。

またリポソームで封入したHbO2に昇圧効果が欠如することから、類洞血管内皮のfenestrationを通過し、血管外に漏出したHb分子がCOを捕捉することが昇圧反応を起こすものと考えられた。すなわち、組織染色の結果とあわせ血管外空間に位置する肝実質細胞のHO2がCO生成源として重要であることが示唆された。平成10年度の本研究ではCOが肝臓における胆汁酸依存性胆汁輸送の内因性抑制物質であることを明らかにすると同時に、そのメカニズムとして同じガス状物質であるNOのようにミトコンドリアの呼吸鎖の抑制には直接関係せず、胆汁分泌系の起始部である毛細胆管の律動的収縮運動に対する抑制効果が関与すること、その場合COのレセプター分子としてcytochrome P450epoxygenaseが関与し、細胞内カルシウムの動員抑制が抑制効果の事態であることを明らかにした。この結果はCOの新しい情報伝達系が提示された意義とともに、従来情報伝達系と考えられてきたsoluble guanylate cyclaseを介さない経路が存在することを示唆している点で極めて重要な成績である。一方COの生成酵素であるheme oxygenaseのアイソザイム(HO-1,HO-2)の肝臓における分布は全く明らかにされていなかったが、前者が、類洞内に分布するKupffer cellに、後者が類洞外の肝実質細胞に分布することが新規に作成した単クローン抗体による免疫組織学的検討で明らかにされ、類洞外空間(HO-2)で生成されたCOが血管周皮細胞である伊東細胞を弛緩させて血管抵抗が恒常的に低く保たれることが示された。また我々が作成した抗体は、ヒトHO-1抗原にも交叉反応を有しており、現在正常および門脈血行異常症例での組織学的検討を続行中である。研究対象として特にidiopathic portal hypertension (IPH)に着目し、本症の数例の肝生検、摘出脾臓標本の検索を進めた結果、肝臓のKupffercellの密度には変化がないのにもかかわらず、HO-1の発現が著しく低下している一方、脾臓ではHO-1発現が上昇していることが示されつつある。また同様の結果は肝硬変症では認められずむしろKupffercellのみならず肝実質細胞での発現が上昇していた。IPHに見られるこのような変化は内因性弛緩因子の低下による類洞血流不全の機序として重要な意味を持つ可能性がある。また本症における血球系のturnoverの異常が単なる門脈圧増加による脾機能上昇によるものではなく、ヘム代謝コンパートメントと鉄回転の異常を背景として起きている可能性を示唆するものとして注目できる。
不安障害におけるobestatinの役割

Ghrelinは、胃で分泌されるペプチドであるが脳内においても分泌されている。従来の報告から「抑うつ」「不安」状態,食行動との関連が指摘されている。またghrelinのレセプターとしてGPR39が指摘されており、このリガンドとしてobestatinが注目されている。本研究では、obestatinと「抑うつ」・「不安」・「食行動」の関連について研究を行った。GPR39-1bのアンチセンスをラットの側脳室に持続的に投与し、不安・食行動を測定した。GPR39-1bのアンチセンスは、高架十字迷路・明暗箱にて抗不安作用を示し、摂食量を減少させた。これらの結果は、GPR39-1bの抑制は、不安関連行動を抑制し、食欲も低下させることを示唆している。【背景】近年、消化管ホルモンと精神疾患との関連性が徐々に明らかになってきている。本研究で着目したGPR39は、G蛋白質共役型受容体のひとつで、リガンドが未知のオーファン受容体とされていたが、「GPR39のリガンドは消化管ホルモンのオベスタチンであり、オベスタチンは食欲を抑制する」との論文が近年発表され、注目を浴びるようになった。【目的】GPR39には、GPR39-1aとGPR39-1bというバリアントがあるが、このうちGPR39-1aが消化管にしか存在していないのに対し、GPR39-1bは消化管のほか、扁桃体や海馬など脳内にも発現している。扁桃体は不安などの情動行動に関連しており、GPR39もこの扁桃体の働きに関与している可能性がある。このGPR39と情動行動との関連について明らかにすることが、本研究の目的である。【方法】GPR39-1bのアンチセンスオリゴヌクレオチドを、Infusion kit及びosmotic minipumpを用いて、ラット側脳室内に持続投与し、ラット脳内でのGPR39-1bの発現を抑制した。その対照として、アンチセンス配列と同じ塩基数で、配列の順序を入れ替えたスクランブル配列を投与した群と、何も投与しないコントロール群を準備した。それぞれ、1週間の持続投与後、行動実験として高架十字、明暗箱を行い、各群の情動行動を解析した。また、消化管機能との関連も調べるため、食餌摂取量体重も調べた。【結果】行動解析の結果、アンチセンス群が他の群に比べ、closed armへの進入が有意に少ないこと、アンチセンス群が他の群に比べ、white boxでの滞在時間が有意に長いことを示している。これは、アンチセンス群が他の群に比べ、不安行動が少ないと考えられる。また、アンチセンス群の食餌摂取量、体重も他の群に比べ、有意に少なかった。【考察】GPR39-1bの発現を抑制したラットの不安行動が減少し、また、食餌摂取量、体重が減少した結果より、GPR39-1bは、扁桃体において不安を惹起する作用を持つことが考えられる。また、消化管においては、食餌摂取を促進し、体重を増加させる働きを持つことが考えられる。fMRI視覚刺激法としてビデオ画像を用いているが、この画像は我々が自ら作成した画像である。画像としては、「喜び」「悲しみ」「驚き」「怒り」「恐れ」の表情を作成したが、今回は「喜び」「悲しみ」「恐れ」を中心にしておこなう。これらの画像は、MRI機器内に臥床している被験者が眼前の鏡を通して見るものである。ビデオ面像はブロック・デザインで投影するまた解析は(1) MRIcroソフトで画像データをANALYZEフォーマットに変換→スライスの画像を3Dで作成するGPR39とは、近年肥満を抑える働きがあるとして脚光を浴びた消化管ホルモン、オベスタチンの受容体ではないかと言うことで注目を浴びたG蛋白共役型受容体のひとつである。GPR39は、obestatinのレセプターとして考えられている。GPR39は、主に消化管にて高レベルで発現しているが、扁桃体や海馬などの脳内においても発現していることが報告されている。扁桃体は、不安などの情動行動に関係していることから、GPR39もこれらの情動行動に関連する作用を持つ可能性がある。今回の研究では、ラットにおいてGPR39の発現を抑制した後、いくつかの不安行動実験を行って、コントロール群とどのような差異が現れるかを調べ、GPR39と不安との関連について研究した。GPR39のアンチセンスをラットの側脳室に投与して不安・抑うつについて行動変化を調べた。その結果、高架十字迷路・明暗箱において、GPR39のアンチセンスは不安を抑制することを見いだした。またGPR39のアンチセンスは摂食量を減少させた。
ゾル・ゲル-フッ化法によるフッ化物ガラス薄膜型光導波路の開発

近年、光機能デバイスの小型化・低コスト化の要求が強まり、デバイスの研究対象はガラスファイバー等の光コンポーネントの複合体からなるデバイスから、導波路に複数機能を担わせる集積光学タイプのデバイスへと移りつつある。フッ化物ガラスは光機能性ガラスとして注目され、多数の研究が進められ、光伝送、光増幅、アップコンバージョン蛍光、光ホールバーニング記録、レーザー発振など実用化の対象となる優れた機能が明らかにされつつある。これらの機能を利用した用途を考えた場合、薄膜型光導波路のガラス形態も一考に値するものである。それゆえ、本研究ではフッ化物ガラス薄膜を作製する一方法として、金属アルコキシドを出発試薬とするゾル・ゲル反応と、得られたゲル体をNF_3フッ素化ガスによるフッ化反応を組み合わせた「ゾル・ゲル-フッ化法」を開発し、フッ化物ガラス薄膜の創製を試みた。作製した試料のキャラクタリゼーションを行ったところ、良好なフッ化物ガラスの合成に成功した。しかし残念ながら、この方法では光導波路に用いることのできるフッ化物ガラス薄膜の作製は困難であることが判明した。そこで研究課題名とは少々異なるが、フッ化物ガラス薄膜型光導波路の創製法として、「ゾル・ゲル-フッ化法」に替わる方法として、金属βジケトン錯体を出発試薬とし、フッ素化ガスとしてNF_3を用いた「ECRマイクロ波プラズマCVD法」を開発することにし、研究を進めた。その結果、研究室段階としてはフッ化物ガラス薄膜型光導波路の創製に対して満足すべき成果を挙げることに成功した。フッ化物ガラスは、ここ十年来、光・電気機能性ガラスとして多数の研究が進められているが、いずれもバルク状ガラスについてのものである。これらの研究の結果として、このガラスを機能材料として実用に供する場合、薄膜状の形態のものが必要不可欠であることが明らかになってきた。ガラス薄膜は通常の「溶融法」では得ることは不可能に近い。それゆえ本研究ではフッ化物ガラス薄膜を作製する一方法として「ゾル・ゲル-フッ化法」を開発し、フッ化物ガラス薄膜の創製を試み、作製された試料のキャラクタリゼーションを行なう研究に行なった。本研究で開発した「ゾル・ゲル-フッ化法」とは次のような方法である。金属アルコレートを出発試薬とし、これを適当な溶媒に溶かし、ゾル溶液を得、このゾル容器を加水分解することにより酸化物ゲルを作製する。そしてこの酸化物ゲルを適当なフッ化ガスによるフッ素化を行ない、フッ化物ガラスを得ることである。創製に取り組んだガラス系は代表的なフッ化物系ガラスであるフッ化ジルコニウム系ガラス、フッ化アルミニウム系ガラス、フッ化インジウム系ガラスであり、いずれの系にも光活性な希土類元素を含有させることにした。研究結果として次のような事項が明らかになった。(1)出発試薬の金属アルコレートとしてはn-ブトキシドあるいは2-メトエトキシドが最適であり、これを2-メトキシエタノールに溶解してゾル溶液を作製すること。(2)ゾル溶液のゲル化反応はアルゴン雰囲気中で、脱炭酸ガスの水蒸気で行なうこと。(3)フッ素化はNF_3をフッ化ガスとして用い、反応温度は250300°Cが望ましいこと。(4)このような条件下で数数十μmの厚さの薄膜が創製可能であることなどを明らかにした。

これらの機能を利用した用途を考えた場合、薄膜型光導波路のガラス形態も一考に値するものである。それゆえ、本研究ではフッ化物ガラス薄膜を作製する一方法として、金属アルコキシドを出発試薬とするゾル・ゲル反応と、得られたゲル体をNF_3フッ素化ガスによるフッ化反応を組み合わせた「ゾル・ゲル-フッ化法」を開発し、フッ化物ガラス薄膜の創製を試みた。作製した試料のキャラクタリゼーションを行ったところ、良好なフッ化物ガラスの合成に成功した。しかし残念ながら、この方法では光導波路に用いることのできるフッ化物ガラス薄膜の作製は困難であることが判明した。そこで研究課題名とは少々異なるが、フッ化物ガラス薄膜型光導波路の創製法として、「ゾル・ゲル-フッ化法」に替わる方法として、金属βジケトン錯体を出発試薬とし、フッ素化ガスとしてNF_3を用いた「ECRマイクロ波プラズマCVD法」を開発することにし、研究を進めた。その結果、研究室段階としてはフッ化物ガラス薄膜型光導波路の創製に対して満足すべき成果を挙げることに成功した。
確率的推論過程の脳内神経回路モデルとサル前頭葉の神経活動計測

人間は不確実に変化する環境の中であっても情報を有効に利用し適切に行動することができる.不確実に変化する環境での思考を定式化したものにShannonの情報理論がある.この理論は,環境の変化が確率過程として記述できるときに人間が情報と考えるものを定式化したものである.本研究は情報理論によって記述された人間の情報概念が脳内でどのような神経機構によって計算されているのかを明らかにすることを目的とする.14年度は確率的に変化する視覚刺激を提示し予測による反応時間の変化について調べた.サッカード眼球運動課題の実験装置の調整を完了し,予備実験としてこの課題をサルに訓練して,確率的推論行動について以下のような基礎データを得た.すなわち,注視点の左右どちらかに提示される目標点へのサッカード眼球運動は提示確率の高い側への反応時間が短いという予測効果を示した.また,この実験データを線形神経回路モデルを用いて解析し,次の3つの事項を調べた.第1に,この予測効果が2つの平行する神経路,すなわち予測準備経路と運動起動経路とから成ること,第2に,これらの経路はそれぞれ眼球から前頭連合野を経て上丘に到る経路と眼球から直接上丘に到る経路であること,第3に,予測準備経路の前頭連合野までのどこかに神経活動の上昇速度が目標の提示確率に比例する細胞の存在が予測されることである.今後は,まず予測準備経路の前頭連合野までで神経活動の上昇速度が目標の提示確率に比例する細胞のある領野を神経活動計測によって同定する.さらに,上記のサッカード眼球運動課題を拡張して目標点の位置が情報エントロピーを用いて推定できる確率的推論課題をサルに訓練する.この課題での情報エントロピーを用いた予測が前頭前野外側部-頭頂野-前頭眼窩野で行われているとする仮説を検証するため,これらの領野から神経活動を計測する.人間は不確実に変化する環境の中であっても情報を有効に利用し適切に行動することができる.不確実に変化する環境での思考を定式化したものにShannonの情報理論がある.この理論は,環境の変化が確率過程として記述できるときに人間が情報と考えるものを定式化したものである.本研究は情報理論によって記述された人間の情報概念が脳内でどのような神経機構によって計算されているのかを明らかにすることを目的とする.14年度は確率的に変化する視覚刺激を提示し予測による反応時間の変化について調べた.サッカード眼球運動課題の実験装置の調整を完了し,予備実験としてこの課題をサルに訓練して,確率的推論行動について以下のような基礎データを得た.すなわち,注視点の左右どちらかに提示される目標点へのサッカード眼球運動は提示確率の高い側への反応時間が短いという予測効果を示した.また,この実験データを線形神経回路モデルを用いて解析し,次の3つの事項を調べた.第1に,この予測効果が2つの平行する神経路,すなわち予測準備経路と運動起動経路とから成ること,第2に,これらの経路はそれぞれ眼球から前頭連合野を経て上丘に到る経路と眼球から直接上丘に到る経路であること,第3に,予測準備経路の前頭連合野までのどこかに神経活動の上昇速度が目標の提示確率に比例する細胞の存在が予測されることである.今後は,まず予測準備経路の前頭連合野までで神経活動の上昇速度が目標の提示確率に比例する細胞のある領野を神経活動計測によって同定する.さらに,上記のサッカード眼球運動課題を拡張して目標点の位置が情報エントロピーを用いて推定できる確率的推論課題をサルに訓練する.この課題での情報エントロピーを用いた予測が前頭前野外側部-頭頂野-前頭眼窩野で行われているとする仮説を検証するため,これらの領野から神経活動を計測する.