hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重力理論の統一的枠組みによる量子重力の観測的検証に向けた理論研究

2年目では、DHOST理論の線形密度揺らぎからの制限、高次補正を取り入れたパワースペクトルの解析を行った。DHOST理論は,運動方程式が2階の最も一般的なホルンデスキー理論を拡張した高階微分理論で、運動エネルギーが負のモードを生じない特殊な構造をもっている。このような高階微分は、低エネルギー有効理論として頻繁に現れ、現象論的に興味深い予言を与える。宇宙論的なスケールにおいて後期加速膨張を実現し、小スケールでは、力の遮蔽機構が働き、一般相対論の実験結果を再現する。理論に現れる演算子は、物質の内部での遮蔽効果の部分的な破れを生じ、星の観測から制限がなされている。研究代表者は、この演算子の密度揺らぎの進化に対する寄与を解析し、その宇宙論的な理論予言・制限を行った。DHOST理論における加速膨張モデルの構築を行い、物質優勢期に近い高赤方偏移における密度揺らぎの成長率に着目し、予言を行った。結果、現行の大規模構造観測から制限を与えることができた。これは、現在ついている現在時刻・小スケールにおける制限とは独立な上、高赤方偏移・大スケールにおける制限であり、同程度の強さであった。DHOST理論を用いた理論予言として1-loopパワースペクトルの解析も行った。これは、宇宙の大規模構造の観測量である線形パワースペクトルに対する補正を取り入れたもので、観測的に重要である一方、重力理論の視点では、非線形相互作用を考慮することを意味するため、小スケールで働く遮蔽機構との関連が理論的に期待される。解析の結果、Λ-CDMモデルとの違いとして新たな波数依存性の項が生じ、小スケールに移るにつれ、Λ-CDMで予言される値と大きく振る舞いが異なるということを確認した。これらの結果は、論文にまとめ、今年度行われた学会で発表および周知を行った。掲載済み(掲載決定済み)の論文を3本仕上げることができた。また、その研究成果を国内学会・国際学会・セミナーで広く周知することができたた。今後の研究に向けた議論も活発に行うことができた。3年目では、DHOST理論において1-loopパワースペクトルの解析を、典型的なモデルを決めて実行し、観測的制限がどの程度可能か議論を行う。また、遮蔽機構との関連について議論を行い、その真意を明らかとする。2年目の解析では実空間での寄与のみを議論したが、赤方偏移空間における寄与についても議論を行い、Λ-CDMモデルとの差がどの程度現れるのか議論する。さらに、DHOST理論の最も強い制限となっているHulse-Taylarpulsarからの制限がある。この制限については、DHOSTの特徴である遮蔽機構の破れが考慮されていない。これを考慮した場合に、どのような制限になるかというのは自明ではない。この解析は、今後の重力理論のが現象論的に許されるか否かにも関わる可能性があるため、学術的に非常に重要である。現代の加速器実験や精密宇宙観測の発展により、力の統一理論の有力候補である超弦理論や重力場の高エネルギー理論である量子重力理論の検証が可能になりつつある。その低エネルギー有効重力理論が、宇宙論的な観測にどのような予言を与えるのか議論することは非常に重要である。本研究では、重力理論の統一的な枠組みを用いることでその理論予言を行い、将来観測での理論の特定を目指す、その足がかりとなる研究を行う。本年度では、ローレンツ対称性を破る量子重力の低エネルギー理論のもつ特徴の研究としてmimetic gravityの宇宙論とGLPV理論による密度揺らぎへの影響の解析を行った。GLPV理論は,運動方程式が2階の最も一般的なホルンデスキー理論を拡張した高階微分理論で、理論に存在する高階微分演算子は低エネルギー有効理論には頻繁に現れる。このような理論は、宇宙論的なスケールにおいて後期加速膨張を実現し、小スケールでは、力の遮蔽機構が働き、一般相対論の実験結果を再現する。本研究では、GLPV理論で新たに現れる演算子の宇宙論的な密度揺らぎの進化に対する寄与を解析し、その宇宙論的な理論予言を行った。その非線形性から物質バイスペクトルを特徴づける積分カーネルにこの時間発展が組み込まれ、波数依存性を大きく変えることを明らかにした。掲載済み(掲載決定済み)の論文を2本仕上げることができ、その成果を国内学会・国際学会・セミナーで広く周知することができたため。今後の研究に向けた議論も行うことができた。

これは、現在ついている現在時刻・小スケールにおける制限とは独立な上、高赤方偏移・大スケールにおける制限であり、同程度の強さであった。DHOST理論を用いた理論予言として1-loopパワースペクトルの解析も行った。これは、宇宙の大規模構造の観測量である線形パワースペクトルに対する補正を取り入れたもので、観測的に重要である一方、重力理論の視点では、非線形相互作用を考慮することを意味するため、小スケールで働く遮蔽機構との関連が理論的に期待される。解析の結果、Λ-CDMモデルとの違いとして新たな波数依存性の項が生じ、小スケールに移るにつれ、Λ-CDMで予言される値と大きく振る舞いが異なるということを確認した。これらの結果は、論文にまとめ、今年度行われた学会で発表および周知を行った。掲載済み(掲載決定済み)の論文を3本仕上げることができた。また、その研究成果を国内学会・国際学会・セミナーで広く周知することができたた。今後の研究に向けた議論も活発に行うことができた。2年時の研究計画に加え,高階微分理論の観測的検証に向けて具体的なモデルを用いた解析を行う。具体的には、GLPV理論を拡張した現在把握されている中で最も一般的な高階微分であるDHOST理論を用い、本年度行った解析を行う。モデルに依らない範囲で、密度揺らぎの発展を定式化し、普遍的な性質を明らかにする。その後、解析的に扱えるモデルで、観測量のパラメータの依存性を評価する。これにより、観測量から大まかな理論への制限を行うことができる。特に、線形成長因子とバイスペクトルは、将来観測により明らかにされる部分が大きいため、モデルを用いて具体的な見積もりを行う。この研究は、現在も進めており、7月の国際学会で発表する予定である。また、国内学会・セミナー等行い、広く議論していく予定である。3年目では、DHOST理論において1-loopパワースペクトルの解析を、典型的なモデルを決めて実行し、観測的制限がどの程度可能か議論を行う。また、遮蔽機構との関連について議論を行い、その真意を明らかとする。2年目の解析では実空間での寄与のみを議論したが、赤方偏移空間における寄与についても議論を行い、Λ-CDMモデルとの差がどの程度現れるのか議論する。さらに、DHOST理論の最も強い制限となっているHulse-Taylarpulsarからの制限がある。この制限については、DHOSTの特徴である遮蔽機構の破れが考慮されていない。これを考慮した場合に、どのような制限になるかというのは自明ではない。この解析は、今後の重力理論のが現象論的に許されるか否かにも関わる可能性があるため、学術的に非常に重要である。
膀胱癌に対するウイルス療法と樹状細胞療法とを併用したウイルス免疫療法の確立

がん治療用ウイルスG47Δは、遺伝子組換えヘルペスウイルス1型であり、多くの固形癌に対する抗腫瘍効果が証明されており、去勢抵抗性前立腺癌に対する臨床試験が現在進行中である。一方、樹状細胞療法は主要な免疫療法の1つで、がん治療用ウイルスとの併用も有望であるが、個々の患者から採血して樹状細胞を回収する過程に手間とコストがかかる点がネックであった。しかし、近年のiPS細胞技術の進歩により、大量培養・ストック化が可能であることが示唆されている。以上の背景から、今回ウイルス療法とiPS細胞由来樹状細胞(iPSDC)の併用療法について、マウス膀胱癌モデルを用いて検討した。G47Δを基本骨格として、マウスIL-12を分泌しうるT-mfIL12を用いた。また、マウス線維芽細胞由来iPS細胞株からiPSDCを作成し、機能評価実験(形態/抗原取込み能/共刺激分子発現/Tリンパ球との共培養)を行った。さらに、マウス膀胱癌細胞株MB49を用いた皮下腫瘍モデルを確立した。day 0 & 5にT-mfIL12を、day 2にマウス大腿骨から採取した通常の樹状細胞、あるいはiPSDCをそれぞれ腫瘍内投与して抗腫瘍効果を検討した。形態・機能の両面で、iPSDCは通常の樹状細胞と遜色ない特徴を持つことが示された。T-mfIL12+通常の樹状細胞群およびT-mfIL12+iPSDC群は同等の腫瘍抑制効果を認め、それぞれ単独群と比較すると有意な抗腫瘍効果を認めた。ELISpotでも同レベルのIFN-γ放出細胞数の増加を認めた。平成29年度では、T-mfIL12+骨髄由来樹状細胞について、動物モデルで予備実験での腫瘍抑制効果が確認されれば、機序の検討を行う予定であった。平成28年度に、動物実験にて、T-mfIL12+iPS-DC併用群がT-mfIL12+骨髄由来樹状細胞併用群に対して非劣性であることを示した。そのため、機序の検討を行った。具体的には、腫瘍体積測定と同様の動物実験を行い、day15で各群の脾臓および腫瘍を採取し、脾臓からはリンパ球を単離し、ELISPOT assayおよびCTL assayにて樹状細胞による宿主の免疫賦活効果を評価した。なお、予備実験では、ELISPOT assayの評価のみ既に終了しているが、ウイルスと樹状細胞の併用群では有意にIFN-γ産生リンパ球数が多く、T-mfIL12+樹状細胞併用群で最も多くなるという結果であった。平成30年度には、機序の検討の続きとして、腫瘍をホルマリンor凍結ブロックにして、免疫染色(マウスCD4・CD8)による評価を行う予定である。なお、iPS-DCsは、すべて成育医療センター移植免疫研究室にて作成している。その際、iPS-DCsが樹状細胞としての性質を有しているかが重要となるため、形態、分子発現、抗原提示能などの評価も行う予定である。T-mfIL12+通常の樹状細胞の併用群およびT-mfIL12+iPSDCの併用群は同等の腫瘍抑制効果を認め、それぞれ単独群と比較すると有意な抗腫瘍効果を認めた。平成28年度では、T-mfIL12とiPS-DCsの併用が、T-mfIL12と骨髄由来の樹状細胞との併用効果と同様の強い抗腫瘍効果を持つかどうか検討する予定であった。予備実験と同様、B6マウスのMB49皮下腫瘍モデルを作成し、T-mfIL12および骨髄由来樹状細胞もしくはiPS-DCを、それぞれday 0, 5およびday 2に腫瘍内投与して経時的に腫瘍体積を測定した。本実験にて、T-mfIL12+iPS-DC併用群がT-mfIL12+骨髄由来樹状細胞併用群に対して非劣性であることを示した。また、宿主の免疫賦活状況をELISPOTやCTL assayで評価し、機序の解明も行った。

一方、樹状細胞療法は主要な免疫療法の1つで、がん治療用ウイルスとの併用も有望であるが、個々の患者から採血して樹状細胞を回収する過程に手間とコストがかかる点がネックであった。しかし、近年のiPS細胞技術の進歩により、大量培養・ストック化が可能であることが示唆されている。以上の背景から、今回ウイルス療法とiPS細胞由来樹状細胞(iPSDC)の併用療法について、マウス膀胱癌モデルを用いて検討した。G47Δを基本骨格として、マウスIL-12を分泌しうるT-mfIL12を用いた。また、マウス線維芽細胞由来iPS細胞株からiPSDCを作成し、機能評価実験(形態/抗原取込み能/共刺激分子発現/Tリンパ球との共培養)を行った。さらに、マウス膀胱癌細胞株MB49を用いた皮下腫瘍モデルを確立した。day 0 & 5にT-mfIL12を、day 2にマウス大腿骨から採取した通常の樹状細胞、あるいはiPSDCをそれぞれ腫瘍内投与して抗腫瘍効果を検討した。形態・機能の両面で、iPSDCは通常の樹状細胞と遜色ない特徴を持つことが示された。T-mfIL12+通常の樹状細胞群およびT-mfIL12+iPSDC群は同等の腫瘍抑制効果を認め、それぞれ単独群と比較すると有意な抗腫瘍効果を認めた。ELISpotでも同レベルのIFN-γ放出細胞数の増加を認めた。平成29年度では、T-mfIL12+骨髄由来樹状細胞について、動物モデルで予備実験での腫瘍抑制効果が確認されれば、機序の検討を行う予定であった。平成28年度に、動物実験にて、T-mfIL12+iPS-DC併用群がT-mfIL12+骨髄由来樹状細胞併用群に対して非劣性であることを示した。そのため、機序の検討を行った。具体的には、腫瘍体積測定と同様の動物実験を行い、day15で各群の脾臓および腫瘍を採取し、脾臓からはリンパ球を単離し、ELISPOT assayおよびCTL assayにて樹状細胞による宿主の免疫賦活効果を評価した。なお、予備実験では、ELISPOT assayの評価のみ既に終了しているが、ウイルスと樹状細胞の併用群では有意にIFN-γ産生リンパ球数が多く、T-mfIL12+樹状細胞併用群で最も多くなるという結果であった。平成29年度では、T-mfIL12+骨髄由来樹状細胞について、動物モデルで予備実験での腫瘍抑制効果が確認されれば、機序の検討を行う。具体的には、腫瘍体積測定と同様の動物実験を行い、day 15で各群の脾臓および腫瘍を採取する。脾臓からはリンパ球を単離し、ELISPOT assayおよびCTL assayにて樹状細胞による宿主の免疫賦活効果を評価する。また、腫瘍はホルマリンor凍結ブロックにして、免疫染色(マウスCD4・CD8)による評価を行う。T-mfIL12+iPS-DCでの動物実験にて非劣性が示された場合は、T-mfIL12+iPS-DCに関しても、ELISPOT assay、CTL assay、腫瘍免染にて機序の解明の検討を行う予定である。なお、iPS-DCsは、すべて成育医療センター移植免疫研究室にて作成している。
カルシウム・リン代謝異常症における異所性石灰化の分子機序の検討

本研究は、Ca・リン代謝異常症に見られる異所性石灰化の機序を明らかにすることを目的としている。後天性のfibroblast growth factor 23 (FGF23)関連低リン血症性疾患である腫瘍性骨軟化症(TIO)を対象とし、骨以外の間葉系腫瘍からFGF23が産生される機序を検討した。2017年度は、耳下腺に発生したFGF23産生腫瘍を用いてRNAシークエンスを行い、腫瘍におけるKlothoの発現上昇を確認した。腫瘍DNAを用いてKlotho遺伝子のプロモーター領域のDNAメチル化解析を行ったが、Klotho遺伝子のプロモーター領域DNAメチル化と、Klotho遺伝子/蛋白発現量に関連を認めなかった。2018年度は、TIOにおけるKlothoとFGF23の関係を検討した。TIO患者の手術前の血中FGF23濃度と血中Klotho濃度を比較した結果、両者に有意な相関を認めなかった。したがって、遊離型Klothoではなく、膜型KlothoがTIOの原因腫瘍からのFGF23産生に関与していると考えた。さらに、腫瘍組織の免疫染色の結果、TIO13例中11例にERKのリン酸化を認めた。FGF23はKlothoとFGF受容体1c (FGFR1c)の複合体に作用し、下流のMAPK経路を活性化することが報告されている。同時に、骨細胞におけるFGFRシグナルがFGF23産生を促進する可能性も報告されている。したがって、TIOの原因腫瘍から分泌されたFGF23が腫瘍に発現するKlotho/FGFR1cに作用し、FGF23産生を促進する可能性が考えられた。以上の結果から、腫瘍性骨軟化症の原因腫瘍におけるKlotho発現は、腫瘍内の間葉系細胞の骨芽細胞分化(異所性石灰化)を反映するとともに、腫瘍からのFGF23産生調整に関与していると考えた。本研究は、Ca・リン代謝異常症における異所性石灰化の機序を明らかにすることを目的としている。本年度は、腫瘍性骨軟化症の原因腫瘍の組織を用いて、間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化に関するシグナル伝達経路について検討を行った。腫瘍性骨軟化症の原因腫瘍の多くはphosphaturic mesenchymal tumor, mixed connective tissue variant (PMTMCT)と呼ばれる間葉系腫瘍である。リン調節ホルモンであるfibroblast growthfactor 23 (FGF23)が腫瘍から過剰産生されることにより、患者は低リン血症性骨軟化症を呈する。FGF23は生理的には骨細胞あるいは骨芽細胞から分泌されるホルモンであり、PMTMCTからのFGF23産生の機序の一つに腫瘍内における間葉系幹細胞の骨芽細胞分化の関与が疑われる。耳下腺に発症したFGF23産生腫瘍と正常耳下腺の組織を用いて、RNAシークエンスを施行した。その結果、腫瘍組織において骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞に発現する遺伝子群の発現上昇を認めた。したがって、腫瘍性骨軟化症の腫瘍組織では、骨組織に類似した環境が形成されていると考えられた。さらに、発現上昇を認めた遺伝子のうち、一回膜貫通型蛋白であるKlothoに着目して検討を進めた。外科手術が施行されたTIO患者13例の腫瘍組織の免疫染色を施行し、8例にKlotho陽性細胞を認めた。腫瘍DNAを用いてKlotho遺伝子のプロモーター領域のDNAメチル化解析を行ったが、メチル化の程度と腫瘍のKlotho発現量に関連を認めなかった。

腫瘍組織の免疫染色やメチル化解析に予定していたよりも多くの時間を要したこと、TIOの腫瘍組織内に不均一性があるため、免疫染色とRT-PCRの結果が乖離することがあったこと、腫瘍組織と周辺の正常組織を比較できる症例が不足していたことなどにより、進捗はやや遅れている。Klothoは腎臓、胎盤、小腸などに限定して発現するが、この組織特異性にDNAメチル化が関与している可能性が報告されている。一方、これまでの研究結果からは、TIOの原因腫瘍におけるKlothoの発現はDNAメチル化以外の要素によって調節されていると考えられた。近年、Klothoが骨細胞や骨芽細胞に発現することが報告されており、腫瘍性骨軟化症の原因腫瘍におけるKlotho発現は、腫瘍内の骨芽細胞分化の結果である可能性がある。腫瘍組織標本を用いた免疫染色や術前後の患者血清を用いた検討により、腫瘍内の骨芽細胞分化に関する転写因子やシグナル伝達経路に関する検討をすすめる予定である。
超高速追加学習型競合学習ネットワークと光接続計算機による並列画像データマイニング

小型PC群をネットワーク接続したPCクラスタを構築し,大量の画像データを並列処理することによって有用な画像情報を抽出・データマイニングを行う手法を検討した.すでに,テンプレートマッチングにおける一般的なSSDA法を拡張することにより大量のデータから対象のオブジェクトを高速検出する手法を開発した.すなわち,高精細度でスキャンされた画像を対象とするため,従来のSSDA法より高速化を実現するため,照合および誤差加算の打切り処理と間引き処理をハイブリッドさせた高速マッチング法を考案した.これにより,双方の高速化効果を持つテンプレート処理が実現でき,高精細画像処理を高速実行できる.一方,最小距離法での進化的最適特徴選択を行った.初期の特徴量組み合わせをランダムに選ぶ操作を100000回繰り返して得られた上位3つの最適解A1,A2,A3と,疑似総当たり法で得られた準最適解S1(ランダムな100000通りの組み合わせの中での最適解)を比較し,評価基準CCE値および最小距離分類法による分類結果の正解率を検討した.その結果,CCE値が小さいほど分類正解率が向上し,世代交代の有無では大幅な開きが生じた.このことはCCEの評価基準の適切さと最適解探索が正しく機能していることを示している.また,選択された最適特徴の組合せにおいて最も高い正解率を与える最小数の特徴量個数は15個13個となっており,原データ数の50%43%まで削減できた.従って,本研究で用いた手法は,データマイニング問題におけるデータ次元数の縮約と性能の向上を同時に満たすことが可能といえる.データ次元数の縮約による効果は,特徴空間の冗長性や曖昧さの減少とクラスタ構造の明確化をもたらすとみられるため,本手法を用いることによって膨大なデータの効率的処理の実現が期待される.しかし,膨大な特徴組合わせとノード間通信輻輳に起因すると思われる性能低下が発生し,著しく長時間の計算時間を要した.そのため,多数の仮説検証を行うには不十分であった。従って,今後の課題として,並列化の効率を最大限発揮するためのさらなる工夫が必要である.低消費電力タイプの並列計算機を構築するため,複数の小型PCをネットワーク接続したPCクラスタを構築した.大量の画像データを並列処理することにより,有用な画像情報を抽出してデータマイニングを行う手法を検討した.第1に,テンプレートマッチングにおけるSSDA法を拡張することにより大量のデータから対象のオブジェクトを高速検出する手法を開発した.すなわち,本研究では,高精細度でスキャンされた画像を対象とするため,SSDA法よりもいっそうの高速化を実現するため,照合と加算の打ち切り処理と間引き処理の双方を組み合わせたインタレース高速マッチング法を提案した.これにより,双方の高速化効果を持つマッチング処理が実現でき,膨大なデータサイズとなる高精細画像の処理を高速に実行することができる.インタレース高速相関マッチングは,対象画像・テンプレート画像双方の画像において全ての画素をマッチングするのではなく,ある一定の間隔をおいた画素のみをマッチングの対象として残差を求めて行き,かつ残差の加算演算を適当なところで打ち切る方法である.この方法により,従来より遙かに高速なテンプレートマッチングが実現できる.シミュレーションの結果,インタレース値が0かつノード数が1台の時,通常のSSDA法となり,このときの処理時間は3051.634秒(約51分)となっている.また,インタレース値が5かつノード数が1台の時,インタレース高速相関マッチングとなり,このときの処理時間は2.956秒となっている.インタレース値が5かつノード数が最大の8台の時,本研究で提案する並列化インタレース高速相関マッチングであり,処理時間は0.445秒となっている.第2に,大量のデータを圧縮状態のまま処理して有用な特徴を検出する手法について検討した.第3に,特徴データの有用性を推定する推定アルゴリズムを検討した.第4に,これらの処理を並列化プログラムし,PCクラスタで検証するための基本プログラムを開発した.小型PC群をネットワーク接続したPCクラスタを構築し,大量の画像データを並列処理することによって有用な画像情報を抽出・データマイニングを行う手法を検討した.すでに,テンプレートマッチングにおける一般的なSSDA法を拡張することにより大量のデータから対象のオブジェクトを高速検出する手法を開発した.すなわち,高精細度でスキャンされた画像を対象とするため,従来のSSDA法より高速化を実現するため,照合および誤差加算の打切り処理と間引き処理をハイブリッドさせた高速マッチング法を考案した.これにより,双方の高速化効果を持つテンプレート処理が実現でき,高精細画像処理を高速実行できる.一方,最小距離法での進化的最適特徴選択を行った.初期の特徴量組み合わせをランダムに選ぶ操作を100000回繰り返して得られた上位3つの最適解A1,A2,A3と,疑似総当たり法で得られた準最適解S1(ランダムな100000通りの組み合わせの中での最適解)を比較し,評価基準CCE値および最小距離分類法による分類結果の正解率を検討した.その結果,CCE値が小さいほど分類正解率が向上し,世代交代の有無では大幅な開きが生じた.このことはCCEの評価基準の適切さと最適解探索が正しく機能していることを示している.また,選択された最適特徴の組合せにおいて最も高い正解率を与える最小数の特徴量個数は15個13個となっており,原データ数の50%43%まで削減できた.

従って,本研究で用いた手法は,データマイニング問題におけるデータ次元数の縮約と性能の向上を同時に満たすことが可能といえる.データ次元数の縮約による効果は,特徴空間の冗長性や曖昧さの減少とクラスタ構造の明確化をもたらすとみられるため,本手法を用いることによって膨大なデータの効率的処理の実現が期待される.しかし,膨大な特徴組合わせとノード間通信輻輳に起因すると思われる性能低下が発生し,著しく長時間の計算時間を要した.そのため,多数の仮説検証を行うには不十分であった。従って,今後の課題として,並列化の効率を最大限発揮するためのさらなる工夫が必要である.
妊産婦とその出生児間のう蝕病原性菌の母子伝播に関する研究

う蝕病原性細菌の母子伝播について、妊産婦とその出生児間における機序を明らかにするために、まず母子間におけるう蝕病原性細菌の遺伝子学的相同性について検討した。対象は、岩手医科大学歯科医療センター小児歯科外来を受診している小児患者と、その母親とし、対象の児と母親の口腔内より滅菌器具にてプラークを採取し、試料とした。それらを生理食塩水にて、洗浄後、段階希釈を行い、バストラシン添加ミティスサリバリウス寒天培地(MSB寒天培地)にて37°C嫌気下にて48時間培養を行った。MSB寒天培地より採取したコロニーは、生化学的同定法およびPCR法にて菌種同定を行った。同定したS.mutansとS.sobrinusの分離株はトドヒューイット液体培地にて18時間培養し、増菌して菌液を調整した。その後菌液を低融点アガロースゲルに混和し、泳動用プラグを作成して、パルスフィールド電気泳動(PFGE)による解析を行った。プラグはlysozymeにで溶菌し、proteinaseKにで処理後、Sma Iにで制限酵素処理を行った。泳動条件は、switching time1.03.0sec、pulse angle 120°electrophoresis 6v/cm、temperature 14°Cとし、18時間泳動を行った。泳動後はエチジウムブロマイド溶液にて染色し、紫外線照射下にて観察を行った。本条件にて泳動を行った結果、明瞭にDNAのバンドパターンを観察することができ、遺伝子型の相同性の解析が可能であると考えた。今後は、母子間においてPFGEによる遺伝子型相同性の解析を行い、同時に口腔内におけるう蝕病原性細菌数、う蝕罹患率、生活習慣等を調査し、伝播形式とその菌株のう蝕罹患傾向との関連について検討していく予定である。本研究課題は、う蝕病原性細菌の母子伝播について、妊産婦と出生児間におけるメカニズムという蝕発生の予防法について検討するものである。母子伝播のしくみを明らかにするために、まずはう蝕病原性細菌であるS.mutansの菌株が一口腔内に何種類存在するのかについて検討をおこなった。対照は岩手医科大学歯科医療センター小児歯科外来に通院中の小児患者とし、対象の小児患者の口腔内よりプラークを採取して、試料として実験に供した。試料は生理食塩水にて洗浄後、MSB寒天培地にて37°C嫌気下にて48時間培養した。培地にり形成されたコロニーを採取し、血液寒天培地にて純培養を行なった。それぞれの菌株について生化学的同定法を用い、S.mutans菌株であることを確認した。同定したS.mutans菌株を、THB液体培地において37°C嫌気下にて24時間培養し、集菌、洗浄後、菌液を調整した。この菌液よりパルスフィールドゲル電気泳動装置(PFGE)にて解析を行うためのゲルブロックを手順に従って作成した。パルスフィールドゲル電気泳動装置により、作成した試料の解析を行った。すなわち、作成したゲルブロックのPFGEによるバンドパターンを比較した結果、一口腔から検出されたバンドパターンが一致したものは12種類であった。したがって、一個体あたり採取するS.mutans菌株は、56株程度あれば一個体の口腔内を反映していると考えられ、個体間でのS.mutans菌株の比較を行なうのに十分な数であるのではないかと考えた。今後は、この結果に基づいて母子間における伝播の頻度についてさらに検討を進めるともに、伝播の過程での予防法についても検討していく予定である。う蝕病原生細菌の母子伝播について妊産婦とその出生児間における機序を明らかにするために、まずは母子間におけるう蝕病原性細菌であるS. mutansの遺伝子学的相同性についての検討を行なうことを目的とした。対象は岩手医科大学歯科医療センター小児歯科外来を受診した小児患者とその母親とし、対象の患児またはその母親の口腔内よりプラークを採取して、試料として実験に供した。試料は生理食塩水にて洗浄後、段階的希釈を行ない、ミティスサリバリウス寒天培地(MS寒天培地)およびバシトラシン添加ミティスサリバリウス寒天培地(MSB寒天培地)にて37°C嫌気下にて48時間培養を行なった。MS培地上に形成されたコロニー数より、それぞれ口腔内総レンサ球菌数、総レンサ球菌数に対するS.mutansの菌数、およびMSB寒天培地よりS.mutansとS.sobrinusの菌数の比率を調べた。MS寒天培地およびMSB寒天培地より採取したコロニーは生化学的同定法およびPCR法にて菌種の同定を行なった。MSB培地上より採取したS. mutansとS. sobrinusの分離株はトドヒューイット液体培地にて37度嫌気下にて18時間培養し、集菌して菌液を調整後パルスフィールド電気泳動(PFGE)による解析に供した。通法に従って試料を作成し、PFGEにて作成した試料の解析を行なった。すなわち作成した各菌株の遺伝子型をバンドパターンの比較により検討した。しかし、今回明瞭なバンドパターンの確認ができないものが多数あったため、再度菌体の培養法、菌液の調整、制限酵素処理、泳動条件などについて検討を行なっている。今後はさらに遺伝子型の比較検討における手技を確立し、母子間の伝播について口腔環境も含めて検討していく予定である。

対象は、岩手医科大学歯科医療センター小児歯科外来を受診している小児患者と、その母親とし、対象の児と母親の口腔内より滅菌器具にてプラークを採取し、試料とした。それらを生理食塩水にて、洗浄後、段階希釈を行い、バストラシン添加ミティスサリバリウス寒天培地(MSB寒天培地)にて37°C嫌気下にて48時間培養を行った。MSB寒天培地より採取したコロニーは、生化学的同定法およびPCR法にて菌種同定を行った。同定したS.mutansとS.sobrinusの分離株はトドヒューイット液体培地にて18時間培養し、増菌して菌液を調整した。その後菌液を低融点アガロースゲルに混和し、泳動用プラグを作成して、パルスフィールド電気泳動(PFGE)による解析を行った。プラグはlysozymeにで溶菌し、proteinaseKにで処理後、Sma Iにで制限酵素処理を行った。泳動条件は、switching time1.03.0sec、pulse angle 120°electrophoresis 6v/cm、temperature 14°Cとし、18時間泳動を行った。泳動後はエチジウムブロマイド溶液にて染色し、紫外線照射下にて観察を行った。本条件にて泳動を行った結果、明瞭にDNAのバンドパターンを観察することができ、遺伝子型の相同性の解析が可能であると考えた。今後は、母子間においてPFGEによる遺伝子型相同性の解析を行い、同時に口腔内におけるう蝕病原性細菌数、う蝕罹患率、生活習慣等を調査し、伝播形式とその菌株のう蝕罹患傾向との関連について検討していく予定である。
東アジア大陸における白亜紀古気候の時空変化：温暖期の大気循環システムの解明

研究期間1年目には,白亜紀における低緯度地域(北ベトナム)と中緯度地域(四川盆地)の気候変遷を吟味するために2地点の現地調査と泥岩試料の採取を行った.低緯度地域の研究対象とした北ベトナム,ハノイ周辺では,下部白亜系Ban Hang層と上部白亜系Yen Chau層を対象とし,それぞれ17個,27個の泥岩試料を採取した.中緯度地域の研究対象地域である中国の四川盆地に分布する白亜系については,下部白亜系(Cangxi, Bailong, Qiqusi, Gudian層)・中部白亜系(Wotoushan, Daerdang層)・上部白亜系(Sanhe, Gaokanba層)に区分して,計47サンプルを採取した.現地踏査の結果,北ベトナムに関しては,年代層序のデータが不十分なため,前期白亜紀と後期白亜紀における気候変遷を議論するにとどめた.ただし,上部白亜系Yen Chau層下部において,石膏・カルシソルが存在することが確認されたので,中期白亜紀ごろに古環境が変遷したことが岩相から推定された.一方で,四川盆地につては,層序区分と年代対比が比較的整理されており,現地踏査でも層序を追認できたので,前期・中期・後期白亜紀の気候変遷が議論できると判断した.現地調査の結果からは,下部と上部白亜系は典型的な河川堆積物であることが確認されたが,中部白亜系には,30度以上の傾斜を持つ大型斜交葉理砂岩がみられ,風成デューンの生成が示唆された.全試料について蛍光X線装置とX線回折装置による分析を実施し,全岩化学組成と粘土鉱物組成のデータの取得を全試料について完了させた.これから,泥岩試料の化学風化指標(W値)とカオリナイト含有量を求め,後背地風化度を評価した.古気候の推定は,主に,世界各地の気候帯に発達する現世の土壌のW値の比較からおこなった.W値の結果は,北ベトナムでは前期白亜紀に熱帯雨林気候,後期白亜紀には砂漠気候に移行していたことを示した.この結果は,現地踏査によって上部白亜系下部に乾燥化を指示する石膏・カルシソルが認められた事実と調和的である.粘土鉱物組成でも,極度の風化生成物であるカオリナイトが中期白亜紀にのみ欠如していた.このことから,中期白亜紀にアジア大陸の低緯度地域(北緯15度付近)が乾燥化したことが示された.四川盆地では,W値は前期白亜紀で温暖湿潤気候,中期白亜紀で熱帯雨林気候,後期白亜紀に温暖湿潤気候に戻る気候変遷を検知した.この結果は,白亜紀に温暖最盛期が示されている古気温データと調和的である.ただし,前述したように,中部白亜系には風成デューンが発達していることから乾燥気候が示唆され,今回得られた中部白亜系湿潤化の結果とは,一見,矛盾する.砂漠化が示唆される風成デューンは癒着した厚層理砂岩相にみとめられ,今回得られた熱帯雨林気候は狭在する泥岩層から検知された.このことから,四川盆地における中期白亜紀は,乾燥ー湿潤が繰り返される気候であったと考えられる.これが正しければ,四川盆地が位置する中緯度地域(北緯30度付近)は,中期白亜紀に低緯度地域に発達した砂漠化地帯の北限を規定している可能性が挙げられる.ただし,四川盆地は白亜紀においても内陸盆地であったために,内陸性気候特有の乾燥化や,造山運動によって気候が変遷することも考えられる.したがって,今回の結果のみから,四川盆地の位置が低緯度地域に発達した砂漠化地帯の北限を規定していると断定することはできない.上記のように,中期白亜紀の極温暖化によって低緯度地域が砂漠化したことは北ベトナムの解析結果から確認された.また,砂漠気候帯の北限が,北緯30度付近であることが四川盆地の解析から示された.しかし,四川盆地で示された気候変動は,内陸盆地であるがための地理的・地形的要素が要因であった可能性は捨てきれない.極温暖化による砂漠化地域の認定にはさらなる検証が必須である.そこで,次年度は,砂漠化地域の北限を追認する研究を進めるように研究方針を定めた.具体的には,四川盆地のような内陸性盆地ではなく,大陸縁辺盆地の古気候解析を進める.中国浙江省と山東省には広く白亜系が分布する.両地域は四川盆地と古緯度がほぼ同じだが,古太平洋に面しているという特徴を有する.したがって,地域的な古地理要因よりも,より全球的な環境変動を検知できると期待される.浙江省については,中部白亜系Guantou, Chaochuan層,上部白亜系Laijian, Chichengshan層を研究対象として設定し,5月に現地踏査を計画している.山東省については,下部白亜系Laiyang層群,中部白亜系Qingshan層群,上部白亜系Wangshi層群を研究対象として選定し,10月に現地踏査を計画している.

採取した試料は蛍光X線装置とX線回折装置による分析を実施し,全岩化学組成と粘土鉱物組成のデータの取得し,泥岩試料の化学風化指標(W値)とカオリナイト含有量を求め,後背地風化度を評価する計画である.解析結果は,四川盆地のそれと比較しながら,中期白亜紀の極温暖モードにおける砂漠気候帯の広がりを認定する.研究期間1年目には,白亜紀における低緯度地域(北ベトナム)と中緯度地域(四川盆地)の気候変遷を吟味するために2地点の現地調査と泥岩試料の採取を行った.低緯度地域の研究対象とした北ベトナム,ハノイ周辺では,下部白亜系Ban Hang層と上部白亜系Yen Chau層を対象とし,それぞれ17個,27個の泥岩試料を採取した.中緯度地域の研究対象地域である中国の四川盆地に分布する白亜系については,下部白亜系(Cangxi, Bailong, Qiqusi, Gudian層)・中部白亜系(Wotoushan, Daerdang層)・上部白亜系(Sanhe, Gaokanba層)に区分して,計47サンプルを採取した.現地踏査の結果,北ベトナムに関しては,年代層序のデータが不十分なため,前期白亜紀と後期白亜紀における気候変遷を議論するにとどめた.ただし,上部白亜系Yen Chau層下部において,石膏・カルシソルが存在することが確認されたので,中期白亜紀ごろに古環境が変遷したことが岩相から推定された.一方で,四川盆地につては,層序区分と年代対比が比較的整理されており,現地踏査でも層序を追認できたので,前期・中期・後期白亜紀の気候変遷が議論できると判断した.現地調査の結果からは,下部と上部白亜系は典型的な河川堆積物であることが確認されたが,中部白亜系には,30度以上の傾斜を持つ大型斜交葉理砂岩がみられ,風成デューンの生成が示唆された.全試料について蛍光X線装置とX線回折装置による分析を実施し,全岩化学組成と粘土鉱物組成のデータの取得を全試料について完了させた.これから,泥岩試料の化学風化指標(W値)とカオリナイト含有量を求め,後背地風化度を評価した.古気候の推定は,主に,世界各地の気候帯に発達する現世の土壌のW値の比較からおこなった.W値の結果は,北ベトナムでは前期白亜紀に熱帯雨林気候,後期白亜紀には砂漠気候に移行していたことを示した.この結果は,現地踏査によって上部白亜系下部に乾燥化を指示する石膏・カルシソルが認められた事実と調和的である.粘土鉱物組成でも,極度の風化生成物であるカオリナイトが中期白亜紀にのみ欠如していた.このことから,中期白亜紀にアジア大陸の低緯度地域(北緯15度付近)が乾燥化したことが示された.四川盆地では,W値は前期白亜紀で温暖湿潤気候,中期白亜紀で熱帯雨林気候,後期白亜紀に温暖湿潤気候に戻る気候変遷を検知した.この結果は,白亜紀に温暖最盛期が示されている古気温データと調和的である.ただし,前述したように,中部白亜系には風成デューンが発達していることから乾燥気候が示唆され,今回得られた中部白亜系湿潤化の結果とは,一見,矛盾する.砂漠化が示唆される風成デューンは癒着した厚層理砂岩相にみとめられ,今回得られた熱帯雨林気候は狭在する泥岩層から検知された.このことから,四川盆地における中期白亜紀は,乾燥ー湿潤が繰り返される気候であったと考えられる.これが正しければ,四川盆地が位置する中緯度地域(北緯30度付近)は,中期白亜紀に低緯度地域に発達した砂漠化地帯の北限を規定している可能性が挙げられる.ただし,四川盆地は白亜紀においても内陸盆地であったために,内陸性気候特有の乾燥化や,造山運動によって気候が変遷することも考えられる.したがって,今回の結果のみから,四川盆地の位置が低緯度地域に発達した砂漠化地帯の北限を規定していると断定することはできない.上記のように,中期白亜紀の極温暖化によって低緯度地域が砂漠化したことは北ベトナムの解析結果から確認された.また,砂漠気候帯の北限が,北緯30度付近であることが四川盆地の解析から示された.しかし,四川盆地で示された気候変動は,内陸盆地であるがための地理的・地形的要素が要因であった可能性は捨てきれない.極温暖化による砂漠化地域の認定にはさらなる検証が必須である.そこで,次年度は,砂漠化地域の北限を追認する研究を進めるように研究方針を定めた.
SDNの統合セキュリティ確保に関する研究

OpenFlowコンポーネントを用いたネットワーク観測手法として、ネットワークパケット到着挙動における異常検知技術手法の研究開発を実施した。ネットワークトラフィックの異常挙動を検知するために、入力されたパケットデータを時系列に変換し、時間列データに対する挙動解析を行う方法がとられる。その際、どのように時系列データに変化をし、それをどのように解析するかが課題である。本研究では、ネットワークを介した攻撃挙動の検知を目的とするため、終点ポート番号、始点IPアドレス数、到着パケット数を時系列データ作成のキーとすることに着目し、その上で時系列データ解析を行う手法を考案した。時系列データの解析には、従来、時系列データの変化に応じて算出された変化点スコアと、あらかじめ設定した閾値との比較により、異常挙動を検知する手法が用いられている。この場合、定常状態を表す閾値を適切に定める必要があった。考案手法では、変化点スコアを別の時系列データとし、正規分布を仮定することと、その統計量によって定まる動的な閾値による異常検知手法を考案した。さらに、その手法をダークネットトラヒックに適用することで、その有効性および変化点スコア算出機構のパラメタ設定に関する指針を得た。本研究の成果は、情報処理学会九州支部火の国情報シンポジウム2019にて発表した。OpenFlowコンポーネントにおける脅威とそのセキュリティ評価を取りまとめ、チェックシートとして体系化した。SDNシステムにおけるリスクを、構成要素ごとに抽出した。これらの分類は、D. Kureutzら、ならびに、KAISTのSDNセキュリティ脆弱性ゲノムプロジェクト先行研究を参考にして行った。まず、データ(D)プレーン、コントロール(C)プレーン、周辺機器、運用の分類に分け、さらにそれを細かく分類することで、リスクを分類した。そのチェックシートによる評価に基づき、テストベッド環境を使用し、Packet_INメッセージフラッディングおよびフロールールフラッディングの2種のDoS攻撃を想定したセキュリティ評価を実施した。マルチドメインSDNにおけるユースケースとし、連携ドメインに端末が移動した際のローミング時について、そのセキュリティ評価手法を検討した。複数のドメイン間に跨る通信に対してSDNを導入することで,ドメイン間の異なるネットワーク制御ポリシーを共存させながら,柔軟な通信を行うことが可能となる。OpenFlow実装によるローミングをユースケースとし,攻撃耐性評価も含めたマルチドメインSDNサービスのセキュリティ評価手法について検討した。上記評価手法および評価結果を取りまとめ、SCIS2017シンポジウムへ投稿・発表を行った。これを基に、システム挙動の観測点を明らかにし、DoS攻撃があり得ることを実証的に評価した。システム挙動の観測点における異常検知技術の適用方法について検討を行っている。OpenFlowコンポーネントを用いたフローベースのトラフィックモニタリングシステムの実現について設計を行った。セキュリティインシデント対応等の迅速なネットワーク管理のためには、インシデント事案にかかわるトラフィックもしくはかかわる恐れのあるトラフィックをモニタする必要がある。しかしながら、すべてのトラフィックをモニタすることは困難を伴うことから、OpenFlowを利用したフロー単位のモニタシステムを設計した。本システムにより、OpenFlowを対応したスイッチ機器を利用することにより、スイッチベンダーによらない動的なモニタリング設定とモニタを実現できる。複数の始点が強調して行う分散型攻撃をトラフィック挙動の解析により検知する手法の研究を行った。本システムは、過去の履歴を元に、それまでの挙動モデルを作成し、それとの比較により異常検知を行うことにより分散型の攻撃を検知する手法である。特に、複数の観測ポイントから収集される異常挙動を、包括的に把握することにより、広く行われる攻撃の検知を実現する。本研究の成果は、The 10th International Conference on Security, Privacy, and Anonymity in Computation, Communication, and Storage (SpaCCS 2017)において、発表した。SDNネットワークとしてのOpenFlowネットワークを基盤に、SDNの特徴を生かした動的制御をもとにしたモニタリングシステムを設計・検討できた。SDNシステムにおける異常検知技術について具体化し、試験的評価を行う。前年度まで得られた結果を基に、複数の観測点を統合して評価する手法について検討する。SDNネットワークを想定したトラフィックモニタリングおよび異常検知技術について、システムとしての性能を含めた実証的評価を行う。テストベッド構築のため製品型のOpenFlowスイッチの購入を計画していたが、学内で融通できたため当初計画していた購入を見合わせた。

所属機関の現有機器を、本経費により購入を予定していた機器として充てることができたため節約できた。次年度、その節約額を有効に使い、さらに詳細な実証評価を行う計画である。製品型のOpenFlowスイッチでは、フローテーブルの容量等に一定の制約を受けるため、その制約を受けないソフトウェア実装を基にしたOpenFlowスイッチの構築を計画する。
若年性パーキンソン病原因遺伝子産物Parkinの転写因子との相互作用の解析

最近、発表者が発見したRING-IBR-RINGモチーフを持つRBCK1は、若年性パーキンソン病原因遺伝子産物Parkinと高い相同性を有していた(Morett and Bork,1999)。これまでに発表者は、RBCK1がDNA結合能、転写活性化能、並びに核移行活性を持つことを明らかにしている。そこで本研究では、ParkinもRBCK1と同様に転写因子と相互作用し、変異を受けると転写レベルでの異常を引き起こして、パーキンソン病を発症させると作業仮説を設定し実験を行った。実験の結果よりParkinは、PKA依存的な転写活性を持つことが分かった。またPKAによるプロテインキナーゼシグナルは、神経細胞のアポトーシスに働くことがわかっている。そこでPKAのシグナルがParkinによるアポトーシス誘導タンパク質遺伝子の転写を導き、その結果、黒質神経細胞の変性が引き起こされると考えられた。最近Parkinは、ユビキチンリガーゼ(E3)であることが発表されており、RBCK1も発表者により(E3)であることが証明されている。以上より転写活性化能とE3活性を併せ持つParkinとRBCK1は機能的にホモログである事が明らかとなった。またユビキチン-プロテアソームシステムにより分解をうける短寿命転写因子では、転写開始にE3が必要とされることが提唱されている(Thomas and Tayers,2000)。今後、Parkinのユビキチンリガーゼ活性と本研究により見出された転写活性を結びつける研究を行う予定である。
生体微小振動の生理工学的研究

心臓が収縮し、血液が大動脈へ駆出されることによって生体には微小な振動が生ずる。心弾動である。ヒトにおいては、軽量な吊台に被検者をのせ、台に伝わった動きを検出することによって心弾動図の測定が行える。母体内で成長するヒトの胎児では、この生体情報(心弾動)のin situでの取得は不可能である。一方、その胎児に相当する鳥類の胚は、母体子宮に相当する卵殻の内部で羊水に浮んで成長している。そこで以下の仮説をたてた。即ち、胚の心臓拍動は、羊水、尿液中を伝わり、堅い卵殻に達して、卵に微小な動きを起こし、同時に卵殻内部の圧力を変える。前者は心弾動に起因する振動(心弾動図)であり、後者は、心弾動性圧力波ともいうべき、新らたな生体情報である。鶏の卵を胎児の実験モデルとしてこの仮説の検証を行った。まず心弾動の計測システムを構築した。(1)レ-ザ変位計、(2)レ-ザ・スペックル計、(3)オ-ディオ・カ-トリッヂ、及び(4)ピエゾ薄膜素子、を主体とする四通りの方法を試み、いずれにおいても良いS/Nで心弾動図計測を可能とした。検出した信号の処理、波形比較を行い、変位((1)による)、速度((3)と(4)による)及び振動((2)による)量であることを明らかにした。心弾動性圧力波はコンデンサ-・マイクロフォンを変換器とする計測システムを作り、心電図、インピ-ダンス・カ-ディオグラム及び卵内圧と同時計測し、今後の研究への濫觴になった。心弾動図及び心弾動性圧力計測システムはいずれも無侵襲法であるため、成長する胚の心拍数無侵襲計測が嘴打期間を含めてヒナになるまで可能である。この利点を応用して、1)成長する胚の致死環境温度と心拍数温度係数、2)ふ卵中に死亡する鶏胚の心拍数特異変化、及び3)ミズナギドリ目に属するがふ卵期間と嘴打の順序を異にするコアホウドリとオナガミズナギドリの胚心拍数日令変化に関する興味あるデ-タを取得し、主実験と論文発表を計画している。心弾動である。
神経伝達物質の放出量を指標とした産業化学物質による学習障害の中枢神経毒性評価

産業界で広く取り扱われているトルエンや一酸化炭素の曝露による電撃回避学習行動障害の中枢神経毒性評価に対するパラメーターとしての精度・感度を回避学習試験成績と大脳皮質のアセチルコリン、および線条体のアセチルコリンとモノアミン代謝物(DOPAC,HVA,5-HIAA)の放出量の動向から検討した。結果:回避学習行動を司る脳領域と神経伝達物質を明らかとする目的で、Wistar ratを母系とする2系統のラット(回避学習能力の優れたTHAラットと劣るWSラット)の脳内神経伝達物質および神経伝達物質の代謝物を測定した。その結果、電撃回避学習の回避能力の明らかに異なる2系統のラット間で、大脳皮質および線条体の両領域におけるAChの放出量は回避学習能力と関連することが明らかとなった。また、線条体におけるモノアミン系代謝物の放出量も回避学習行動と深く関わっていることが明らかとなった。さらにはトルエンや一酸化炭素曝露における学習行動と神経伝達物質への影響を検討した結果、トルエン曝露における学習行動と神経伝達物質への影響を検討した結果、トルエン曝露による自発行動量の変化と脳内AChおよびモノアミン系代謝物の動向と一致しており、トルエンの曝露による影響は曝露濃度と曝露時間によって、興奮作用や麻酔作用が生じ、興奮時にはAChやDOPAC,HVA,5-HIAAの放出量が増加し、麻酔時にはAChやDOPAC,HVA,5-HIAAの放出量は減少していたことが明らかとなった。また電撃回避学習行動でみられたレバ-押し数の増加はトルエン曝露による興奮作用によるものと考えられた。一方、一酸化炭素曝露による影響はトルエン曝露時ほど明かでないことが自発行動量や電撃回避学習行動および脳内神経伝達物質等の測定成績から推定された。本年度は、回避学習の成績が明らかに異なり、しかもそれぞれの学習成績のバラツキが小さい2種の近交系ラット(THA系とWS系)用いて、大脳皮質及び線条体のモノアミン代謝物およびアセチルコリン量を測定し、2系統の脳内神経伝達物質の放出量の差異から、回避学習行動を司る脳領域と神経伝達物質を明かとすることを目的とした。研究結果は、大脳皮質ではアセチルコリン、線条体ではモノアミン及びアセチルコリンが2系統間で有意な差がみられた。このことから、少なくとも回避学習行動に関与している脳領域には大脳皮質や線条体があり、神経伝達物質についは大脳皮質ではアセチルコリン、線条体ではモノアミン代謝物とアセチルコリンが関与していることが明かとなった。この結果をふまえ、次年度はTHA系ラットを用い、学習行動障害が明かとされている一酸化炭素およびトルエン曝露における大脳皮質のアセチルコリンと線条体のモノアミン代謝物およびアセチルコリンの放出量を測定し、各産業化学物質による回避学習行動障害のメカニズムを明かとする。大脳皮質と線条体が電撃回避学習の成績と係わりのある脳領域であること、また脳内神経伝達物質等ではAChやDOPAC,HVA,5-HIAAが電撃回避学習行動の成績と係わりのあることが明らかとなった初年度の結果をふまえて、今年度は、産業化学物質(トルエン、一酸化炭素)曝露による電撃回避学習障害時における神経伝達物質への影響を、大脳皮質および線条体を測定対象部位とし、大脳皮質からのAChおよび線条体からのACh,DOPAC,HVA,5-HIAAを測定対象物質として検討した。その結果、トルエンによる自発行動量の変化をみると脳内のAChおよびモノアミン系代謝物の動向と一致しており、トルエンの曝露による影響は曝露濃度と曝露時間によって、興奮作用や麻酔作用が生じ、興奮時にはAChやDOPAC,HVA,5-HIAAの放出量が増加し、麻酔時にはAChやDOPAC,HVA,5-HIAAの放出量は減少していたことが明らかとなった。

また電撃回避学習行動でみられたレバ-押し数の増加はトルエン曝露による興奮作用によるものと考えられた。一方、一酸化炭素曝露による影響はトルエン曝露時ほど明かでないことが自発行動量や電撃回避学習行動および脳内神経伝達物質等の測定成績から推定された。