hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
主体的・対話的な学びのための哲学・倫理学教育の実践的研究

そこで問題となった主な論点は、発達段階に応じて哲学対話の形をどのように変えるか、「課題とまとめ」という枠組みや学習内容・教材など権威づけられた要素があるなかで、対話的思考の自由さ・柔軟さにどのような意義を与えるべきなのか、哲学と道徳の接点と根本的な違いについてなどである。他にも、対話における〈聴く〉という行為の可能性や、個と全体のダイナミズムについても検討した。また、大学では哲学対話とメタ哲学対話を繰り返し実践し、ファシリテーションのあり方を中心に反省的な考察を重ね、単なる方法には還元できない、存在に深く根差した対話的思考の可能性を見出した。研究1について、当初の研究計画では参照すべき文献を英語圏とドイツ語圏に限定していたが、〈哲学探究のコミュニティ〉という形態やその機能について検討を進めるなかで、北欧の精神医療におけるオープンダイアローグやフランスの精神分析で生まれたコレクティフ、日本の当事者研究など、参照範囲がおのずと拡がった。このことで、特にコレクティフという概念および実践の形を本研究の重要な論点として新たに取り入れることができた点で研究計画は順調に進展したといえる。研究2について、当初の研究計画では主に学校でのフィールドワークをおこなうこととしており、実際に学校と年間計画を立てて連携することができた。初年度は特に小学校と大学に限定しての実践研究となった。また、本事業に関連して、学校以外に自治体、NPO、民間団体など、当初の計画で想定した以上に多様な場で哲学プラクティスをおこなう機会があったため、これらの成果も本研究の進展につながった。総じて初年度は、理論研究と実践研究をバランスよく、かつ当初の計画を進化させる形で遂行することができたが、これらの成果を公にすることが少なかったため、この点が次年度の課題なる。研究計画に大きな変更はないが、今後意識的に推進していくべき方向性として、哲学・倫理学教育への〈哲学的アプローチ〉が必要になると思われる。初年度に多くの関連文献を参照した上で、現時点で言えるのは、従来の哲学・倫理学教育研究が教育実践的な観点に終始しがちな傾向にあるということである。実践報告を充実させることは有意義なことではあるが、対話実践のなかで起きているひとつひとつの現象や思考や実感が、それ自体哲学的に主題化して考察するべき事柄として残されたままであるように思われる。具体的には、言葉、発話、対話、傾聴、身体、まなざし、沈黙等々である。本研究では今後、哲学・倫理学教育における主体性や対話的思考の意味をより豊かなものとして深く追究するために、哲学対話のなかで起こる上記のいわば小さな諸要素について哲学的なアプローチで考察していく方向をとりたい。また、学校との連携について、初年度は中学・高校での実践がなかったこと、小学校についても一部の学校での実践にとどまったことから、実践研究のフィールドを可能な限り拡大することを次年度以降の課題としたい。そのための具体的な推進方策のひとつとして、本研究が中心となり、各学校の教師、市民、学生など哲学・倫理学教育に関心のある人が集い情報共有・意見交換をおこなうことのできる拠点形成が必要と考えている。当初の計画ではハワイ大学での研修を予定していたが、ハワイ大学の研究チームが来日し日本国内で多数ワークショップ等を開催したため、そちらに参加することで研究を進めた。
表面増強ラマン散乱の電場効果と化学効果は実験的に分離できるか？

表面増強ラマン散乱と電気特性の同時計測装置を開発し、金属電極に単分子を架橋させた単分子接合の表面増強ラマン散乱計測を行い、SERSにおける電場効果と化学効果について検討を行った。特に、金電極に架橋したベンゼンジチオール(BDT)単分子接合で顕著な成果を得ることができた。SERS強度とI-Vの関係性を検討した所、BDT単分子が特定のBridgeサイトに吸着した時だけSERSが観測されることが明らかとなった。サイト選択的な分光法の開発に初めて成功した。また同時計測によりSERS強度とcoupling強度の間に、よい相関があることも明らかにした。表面増強ラマン散乱と電気特性の同時計測装置を開発し、金属電極に単分子を架橋させた単分子接合の表面増強ラマン散乱計測を行った。BDT単分子接合は分子存在下、金ナノ電極を破断することで作製した。多数の接合について電流ー電圧特性(I-V)を計測した所、3つの状態(H, M, L)が優先的に形成されていることが明らかとなった。I-V特性を解析し、金属と分子の波動関数の重なり(Coupling)、電極と分子軌道のエネルギーの差、伝導度と3つの情報を得た。並行して理論計算を行い、coupling,エネルギー差、伝導度と3つのパラメータを実験値と比較することで、Hがbridgeサイト、Mがhollowサイト、Lがatopサイトに帰属された。さらにSERS強度とI-Vの関係性を検討した所、BDT単分子が特定のBridgeサイトに吸着した時だけSERSが観測されることが明らかとなった。逆に言えば、SERSが観測された単分子接合では、吸着サイトはBridgeである。また同時計測によりSERS強度とcoupling強度の間に、よい相関があることが明らかになった。Bridgeサイトでは金属と分子の間の波動関数の重なりが大きい。従って、光誘起の電荷移動遷移が促進されるためSERSが化学効果により増強され、Bridgeサイトが選択的に観測されたと考えている。併せて開発した装置を用いて、種々の単原子・単分子接合の構造、伝導特性の解明も行った。単分子化学
心理的応急処置(PFA)e-ラーニング開発と効果検証及び有効な普及方法の考察

国立精神・神経医療研究センターでは、2012年よりWHO版心理的応急処置(サイコロジカル・ファーストエイド: PFA)ガイドラインの邦訳リリース、ファシリテーター育成、研修会実施等により、日本でのWHO版PFAの普及を図ってきた。WHO版PFAは、心理社会的対応の中でも一般化され定着しつつあるが、研修会の性質上参加人数が限られているため、広く普及するという点では限界がある。そのため本研究では、日本語PFAe-ラーニングの開発を行い、受講者への質問紙実施による効果研究を行う。e-ラーニングの活用は、より多様な職種、地域、年齢へのPFAスキルの普及に役立ち、日本での精神保健の向上が期待できる。
高齢社会における移住定住の決定要因となる都市空間の機能に関する研究

本研究では、都市空間を高齢社会に対応した構造へと転換し、高齢者の移住定住によって安心で豊かな暮らしを実現してゆくための方法について検討を行うために研究を進めている。平成30年度は前年度までに行った高齢者を対象とした移住定住環境に関する研究蓄積や、老年層と若年層との移住定住プロセスの比較研究などの成果を活用しながら、比較対象としての若年層の移住定住に着目し、研究の蓄積を行った。過疎化、高齢化が進む郊外の住宅団地や地方都市においは、地域の住環境や社会システムを維持するためにも若年層の移住定住の促進が重要な要因となってくる。首都圏郊外の高齢化が進む戸建住宅団地においては、若年層を対象として居住継続意向や居住継続意向を促す要因について研究を進めた。両親との近居や同居のため団地に戻ってくる若年層が多い中で、生活環境に不便を感じつつも、比較的安い住宅コストや自然環境などを評価しており、定住を希望する若年層が多くいることも明らかとなってきた。離島地域においては、若年層転入者の増加が見られる奄美大島を対象として、若年層転入者へのアンケート調査、およびヒアリング調査を通して、移住定住の促進要因やその形成プロセスを把握した。島内の若年層転入者を対象としたマクロな分析により全体像を把握したうえで、特に若年層転入者の増加が見られる地域において詳細な分析を行った。個人情報の取り扱いに関して各地区の代表者の協力を仰ぐなど、アンケート実施までの間の調整に時間を要したため、研究のとりまとめについては次年度に進めて行く。研究対象地において、若年層移住者に対するアンケート調査を行い、そのとりまとめをもとに分析および考察を進める予定であったが、個人情報の取り扱いに関して各地区の代表者の協力を仰ぐなど、アンケート実施までの間の調整に時間を要した。調査は終えており、おおむね順調に進展しているが、研究のとりまとめについては次年度に進めて行く。次年度は延長期間に入るが、調査はすでに終えており、平成30年度に実施予定であった研究のとりまとめを進めて行く。そのうえで、老年層転入者の移住定住について、若年層転入者との比較、および若年層転入者の増加による住環境や社会システムの維持から考察を進め、論文としてとりまとめる。平成28年度は高齢者の移住定住を促進するために都市空間が備えるべき機能について把握する端緒として、関係省庁や学会等における議論をもとに地域医療・地域福祉に関わる議論と都市計画との整合を図るうえでの課題を整理した。また、異なる都市特性を有する地域を対象地として選定したうえで、高齢者へのヒアリング調査や、地方都市における移住者へのヒアリング調査を行った。奈良県橿原市においては、郊外の戸建住宅団地における高齢者の外出行動について把握した。後期高齢者や要介護者を含む、様々な属性をもった高齢者を対象とすることで、退職や病気といったライフステージの変化に応じた外出行動の変化について詳細に分析を行った。退職後して居住地選択の可能性が広がる中で、買物や医療機関などへのアクセスが困難になりつつある郊外の住宅団地における外出状況を把握すると同時に、健康を維持するための地域内での健康に関わる活動や外出活動が生まれて行く過程について分析を行った。鹿児島県龍郷町では、移住者に対するヒアリング調査を通して、高年層移住者と若年層移住者の転出から再転入に至るライフステージを通した意思決定や移住定住に関わる促進要因、阻害要因を詳細に分析した。特に、高年層移住者の移住定住要因や、将来的な再転出の可能性などについて、自治体における医療福祉政策や地域コミュニティにおいて担うべき役割、老後の生活環境に関わる課題に留意しながら分析を行った。調査対象地における関係機関等との調整が比較的順調に進んだことから、当初は平成29年度からの着手を予定していた移住定住者へのヒアリング調査について、平成28年度に前倒しして着手した。対象地における自治体施策やまちづくり組織等の活動についての調査分析とともに、次年度に継続して調査を進めることで、多くの被験者に対してより深い分析を行うことが可能になったと考えている。平成29年度は、平成28年度に実施した調査を継続し、高齢者へのヒアリング調査や、地方都市における移住者へのヒアリング調査を行うとともに、一定の成果が得られた研究については学術論文としての取りまとめを行った。奈良県橿原市においては、郊外の戸建住宅団地を対象として、要介護・要支援者を対象とした高齢者の外出行動について調査研究を行ってきたが、一定の成果が得られたために学術論文としての取りまとめを行った。また、平成29年度は住居形式や街区形式の違いによる外出行動や移住定住意向の違いを把握するために、同じニュータウン内における集合住宅団地に住まう高齢者を対象としたヒアリング調査、およびアンケート調査を実施した。対象とする集合住宅団地における全戸を対象としたアンケート調査を通して、年齢別や属性別、同居家族の有無、生活習慣の違い等に応じた住環境満足度や外出行動、定住意向の違いについて統計的に把握し、外出行動と住環境満足度や定住意向との因果関係について分析を行った。本年度に研究成果の取りまとめを行う予定である。鹿児島県の離島では、移住定住者が増加傾向にある伊仙町を対象として、移住者に対するヒアリング調査を行った。

平成29年度は移住定住場所の決定要因について、住居の所有形態や転入前の居住地との関わりなどに焦点をあてながら、理想とする生活像や実現のために必要となる生活空間の機能、自治体施策や地域コミュニティが担うべき役割などについて分析を行った。研究対象地における関係機関との調整がスムーズに進んだために、比較的短い準備期間で調査研究に着手することができた。アンケートの配布、回収における地元自治会の協力も得られ、おおむね順調に進展した。一方で、比較対象となる離島における移住定住者に関する調査研究は若干遅れているが、平成29年度から継続して移住定住者とのネットワークを構築しており、次年度には詳細な調査を積み上げることができると考えている。本研究では、都市空間を高齢社会に対応した構造へと転換し、高齢者の移住定住によって安心で豊かな暮らしを実現してゆくための方法について検討を行うために研究を進めている。平成30年度は前年度までに行った高齢者を対象とした移住定住環境に関する研究蓄積や、老年層と若年層との移住定住プロセスの比較研究などの成果を活用しながら、比較対象としての若年層の移住定住に着目し、研究の蓄積を行った。過疎化、高齢化が進む郊外の住宅団地や地方都市においは、地域の住環境や社会システムを維持するためにも若年層の移住定住の促進が重要な要因となってくる。首都圏郊外の高齢化が進む戸建住宅団地においては、若年層を対象として居住継続意向や居住継続意向を促す要因について研究を進めた。両親との近居や同居のため団地に戻ってくる若年層が多い中で、生活環境に不便を感じつつも、比較的安い住宅コストや自然環境などを評価しており、定住を希望する若年層が多くいることも明らかとなってきた。離島地域においては、若年層転入者の増加が見られる奄美大島を対象として、若年層転入者へのアンケート調査、およびヒアリング調査を通して、移住定住の促進要因やその形成プロセスを把握した。島内の若年層転入者を対象としたマクロな分析により全体像を把握したうえで、特に若年層転入者の増加が見られる地域において詳細な分析を行った。個人情報の取り扱いに関して各地区の代表者の協力を仰ぐなど、アンケート実施までの間の調整に時間を要したため、研究のとりまとめについては次年度に進めて行く。研究対象地において、若年層移住者に対するアンケート調査を行い、そのとりまとめをもとに分析および考察を進める予定であったが、個人情報の取り扱いに関して各地区の代表者の協力を仰ぐなど、アンケート実施までの間の調整に時間を要した。調査は終えており、おおむね順調に進展しているが、研究のとりまとめについては次年度に進めて行く。次年度は調査対象地における高齢者や移住定住者に対するヒアリング調査を継続して進めることが目的となる。合わせて、高齢者の移住定住の決定に関わる自治体施策やまちづくり組織等の活動について空間情報として整理し、調査結果の分析に備える。また、高齢者が老後の生活場所として移住定住地を選定するうえで条件となる都市空間の機能について、アンケート調査等の実施を前倒しで進めることを検討する。
固形癌用組織内刺入回転照射式光化学療法(PDT)の開発

今年度の目標は大きく分けると、(1)組織内刺入用の彎曲型刺入針の開発、(2)PDT用高出力半導体レーザーの試作・動物実験であった。(1)については、市販されている生体材料取扱店のカタログや製品見本から、生体に刺入可能な素材を探し、ポリビニールアルコールやポリプロピレンなどの素材を実際に使用してみると同時に、いくつかの試作してもらった誘導針を動物に使用してみたが、適当な素材は見つからなかった。形を留めて刺入するには、ガラス材がよいと思われるが、筋肉の収縮で簡単に破壊されることから、神経損傷による麻痺や痛みの原因になったり、出血の原因になることも考えられた。最近は壊れるときに鋭角にならず、傷つけないようなガラスも開発されていたり、生体内で加水分解してなくなるような物もあるが、かなり効果になるため実用的でないことが分かった。形状記憶合金の使用も考えたが、大きく外枠の使用は可能であるが、金属は光の透過性を邪魔するため実用的でないと結論した。(2)については、PDT用に高出力半導体レーザーを試作し、出力などを確認、ハンドピースや組織内照射用のファイバーなども試作した。雄性日本白色家兎にVX2癌細胞を移植し実験を行った。エネルギーが現行のエキシマダイレーザーより弱いためか、効果がやや劣るような印象も受けたが、改良することにより十分臨床に使用できると考えられた。今年度の目標は大きく分けると、(1)組織内刺入用の湾曲型刺入針の開発、(2)PDT用高出力半導体レーザーの試作であった。(1)については、組織内刺入針の性状、形態(太さ、長さ、湾曲など)、刺入針と誘導針の一体型と分割型との比較、分割法の接続法などについて試作・検討したが我々がはじめに想定した自由度のある物はまだ完成していない。金属製の誘導針を引き抜くと、組織の緊張や張力によりチューブが変形し、チューブそのものの組織内の位置が変わること、チューブがつぶれるためチューブ中で導光ファイバーを回転しつつ移動させる事が困難なことなどが分かり、この欠点を解決するために、現在、チューブに腰のある素材を探している段階である。先端の誘導針とうまく接続して組織内に刺入でき、誘導針を引き抜いた後も組織内に同様の形態で留置できるようなチューブが望ましいが、光を透過しなければならないため透明であり、湾曲によって光ファイバーの回転や移動が障害されないなどの制約があり、生体内に刺入して使用できる素材で、かなり細い物が必要であり、未だに見つかっていないのが現状である。(2)については、PDT用に高出力半導体レーザーを試作し、出力などを確認し、ハンドピースや組織内照射用のファイバーなども試作し、組織内刺入用のチューブが試作できたら、直ちに組織内刺入照射式PDTの実験ができるように検討中である。現在までに、照射条件の設定操作性、照射出力の安定性などは確認できている。現在使用している直針型の組織内刺入回転移動式PDT用の、設備・備品は動物実験用・臨床用ともに現有しているが、彎曲型のものはない。現在臨床で使用しているものは、放射線組織内照射用のマイクロセレクトロン用のチューブで、誘導針を一方から刺入し組織内を貫通させ、対側に出てきた誘導針の先端をチューブにさし込み、刺入した方に引き抜く方式である。当初、この誘導針を適宜彎曲させる方法を考えたが、組織内を貫通するのはチューブのみであるため、チューブが上手く引き出せない可能性があること、チューブが組織内で圧迫・屈曲・ねじれなどにより導光ファイバーが通せなかったり、回転移動できないことも多いので、チューブの先端に誘導針の先だけをつけ、先端を組織内で止めてもチューブ内に血液などが入らないようにし、チューブを外套としチューブ内に可塑性の芯棒を入れ組織内に刺入した後、芯棒を刺入した方に抜き取り、導光ファイバーを挿入して、直針型と同様に回転移動照射ができるような「芯棒付き組織内刺入用チューブと誘導針」を試作・改良した。

現在までに試作したものは直針付きの彎曲チューブで、刺入は容易に行えるが直針であるため組織内での軌道が直線的になってしまう。現在、直針、弱彎針、強彎針付き彎曲チューブを試作・改良しており、動物に使用し更に必要な改良を行う。また直針、弱彎針、強彎針付き彎曲チューブで照射条件を検討し、部位による光量を調べ差異について、修正方法を検討する。さらに導光ファイバーの先端角度を変え、至適照射条件を病理組織学的に検討する。光感受性薬剤としてポルフィマーナトリウムを、エキシマ・ダイ・レーザーを励起光として用いているが、高出力半導体レーザーによるPDTの可能性についても検討している。今年度の目標は大きく分けると、(1)組織内刺入用の湾曲型刺入針の開発、(2)PDT用高出力半導体レーザーの試作・動物実験であった。(1)については、市販されている生体材料取扱店のカタログや製品見本から、生体に刺入可能な素材を探し、ポリビニールアルコールやポリプロピレンなどの素材を実際に使用してみると同時に、いくつかの試作してもらった誘導針を動物に使用してみたが、適当な素材は見つからなかった。形を留めて刺入するには、ガラス材がよいと思われるが、筋肉の収縮で簡単に破壊されることから、神経損傷による麻痺や痛みの原因になったり、出血の原因になることも考えられた。最近は壊れるときに鋭角にならず、傷つけないようなガラスも開発されていたり、生体内で加水分解してなくなるような物もあるが、かなり効果になるため実用的でないことが分かった。形状記憶合金の使用も考えたが、大きく外枠の使用は可能であるが、金属は光の透過性を邪魔するため実用的でないと結論した。(2)については、PDT用に高出力半導体レーザーを試作し、出力などを確認、ハンドピースや組織内照射用のファイバーなども試作した。雄性日本白色家兎にVX2癌細胞を移植し実験を行った。エネルギーが現行のエキシマダイレーザーより弱いためか、効果がやや劣るような印象も受けたが、改良することにより十分臨床に使用できると考えられた。
運動時の腹部内臓血流応答の地域性について

平成18年度,腹部内臓領域の3つの血管(腎動脈:RA,上腸間膜動脈:SMA,脾動脈:SA)を標的として,脚自転車運動時の腹部内臓血流応答の地域性を検討した結果,これらの測定対象血管において血流応答の差異が認められた。この差異は,おそらく交感神経活動による血管収縮の違いであろうと推論し,本年度は交感神経活動の大小が運動時の腹部内臓血流応答に及ぼす影響について実験を行った。心拍数(HR)が約100拍/分(bpm)という閾値を超えると全身性の交感神経活動が顕著に増加し始めることから,運動強度をHRに基づいて100bpm以下と以上になるように設定し,両強度での脚自転車運動中の腹部内臓血流応答を超音波ドップラー法によって測定した。運動強度は被検者毎にHRがほぼ90bpm(Ex-90)ならびに130bpm(Ex-130)に相当する2種類を設定した。プロトコールは,安静3分の後,各強度で脚自転車エルゴメータ運動を半仰臥位姿勢で4分間行った。MAPは,Ex-90では安静時に対して有意な変化が認められなかったが,Ex-130では約30mmHg増加した。血流速度(BV)は,RAではEx-90で安静時に対して約10%減少し,Ex-130では約20%減少した。SMAは,Ex-90では安静時に対して有意な変化はなかったが,Ex-130では約20%減少した。血管抵抗指数(RI)は,RAとSMA共にほぼ類似な増加傾向を示し,Ex-90では安静時に対してRAで約15%,SMAで約10%とわずかな増加であったのに対して,では両血管共に約80%も増加した。つまり,交感神経活動の増加に伴ってSMAのBVおよびRIもRAと同様に同程度の変化を示し,HRが130bpmに到達するような中強度運動では低強度運動時にみられる腹部内臓血流応答の差異(地域性)は確認されなかった。運動時には活動筋への血流がすばやく増加する.一方,内臓領域や非活動筋といった組織では交感神経活動亢進による血管収縮が起こり,流入する血液量は逆に減少する.特に,腹部内臓血流は安静時の体循環における血流量(心拍出量)の約50%を占めており,運動時の筋血流増加に貢献する割合は大きいと考えられる.すでにヒトを対象とした研究で,運動時に腹部内臓血流は減少すると報告されている.しかし,腹腔内の血管は異なる機能を持つ臓器へ血液を供給するために分岐しているにもかかわらず,複数の内臓血管を測定した研究は少ない.そこで今年度はまず実験1として,動的な脚自転車エルゴメータ運動時の腹部内臓血流応答の地域性について,特に運動開始直後の経時的変化に着目して検討した.被検者は健康な一般成人女性8名(21-30歳)で,安静3分の後,負荷40Wの脚自転車エルゴメータ運動を半仰臥位で4分間行った.プロトコールを通して,右腎動脈(RA),上腸間膜動脈(SMA)および脾動脈(SA)の血流速度(BV)を超音波ドップラー法を用いて常に血管を描画しながら連続測定した.加えて,平均動脈血圧(MAP)と心拍数(HR)が同時に測定された.血管収縮の程度を示す指標である血管;抵抗指数(m)は,MAPをBVで除することにより算出した.運動時のMAP, HRは安静時と比較して共に有意な増加を示した.RAおよびSAのBVは,運動が開始すると即座に安静時の値から有意に低下し,運動終了時まで低下したままであった.また,それら両動脈のRIは,運動開始直後には変化せず,およそ30秒後から有意な増加がみられた.一方,SMAのBVおよびRIには運動による有意な変化が認められなかった.これらの結果より,低強度の動的運動時,ヒト腹部内臓血流応答は支配される器官・組織が異なる各動脈血管によって,その応答に差異(地域性)のあることが示唆された.平成18年度,腹部内臓領域の3つの血管(腎動脈:RA,上腸間膜動脈:SMA,脾動脈:SA)を標的として,脚自転車運動時の腹部内臓血流応答の地域性を検討した結果,これらの測定対象血管において血流応答の差異が認められた。

SMAは,Ex-90では安静時に対して有意な変化はなかったが,Ex-130では約20%減少した。血管抵抗指数(RI)は,RAとSMA共にほぼ類似な増加傾向を示し,Ex-90では安静時に対してRAで約15%,SMAで約10%とわずかな増加であったのに対して,では両血管共に約80%も増加した。つまり,交感神経活動の増加に伴ってSMAのBVおよびRIもRAと同様に同程度の変化を示し,HRが130bpmに到達するような中強度運動では低強度運動時にみられる腹部内臓血流応答の差異(地域性)は確認されなかった。
生理指標を用いた快適感-概感評価システムの研究(香りによる快適感の評価)

本研究では被験者の好みのニオイ刺激や不快なニオイ刺激を受けているときの生理指標から,快適感や不快感を評価することができるかについて検討を行った.その結果,快適臭と不快臭ではニオイ刺激中のカオス性の時間変化が異なり,快適臭では時間が経つにつれカオス性が低くなる傾向が見られた.また得られた種々の生理指標に対して重回帰分析を用いることにより,生理指標から快適感をある程度予測することができることを示した.また説明変量をうまく選択することで重回帰式のあてはまりを良くすることができ,快適感や不快感をより良く求めることができた.今回は環境の中の1つの状態であるニオイを変化させたときの快適感,不快感を求めたが,このシステムを用いることにより音や画像などに対する快適感にも応用できると思われる.ニオイの好みは人によって異なり,色や音楽の好みも人によって異なる.また快適な環境というのは人により少しずつ異なると思われる.このシステムでは快適感という主観量を定量化することができ,人が快適と思う空間を同定することができる.そのため,そのシステムを用いることによって複数の人がいる場合でも,それぞれの人が同時に快適と思われる空間を作り出すことが可能と思われる.刺激や環境変化に対する生理的反応と精神的反応が時間的に変化する様子を本研究で開発した快適感評価メカニズムを用いたリアルタイムモニタリングシステムを小型計算機上に構築した.今回構築した快適感,不快感リアルタイムモニタリングシステムを用いて刺激や環境の変化によってもたらされる無意識下での人間の適応化過程を調べることが可能となった.本研究では被験者の好みのニオイ刺激や不快なニオイ刺激を受けているときの生理指標から,快適感や不快感を評価することができるかについて検討を行った.その結果,快適臭と不快臭ではニオイ刺激中のカオス性の時間変化が異なり,快適臭では時間が経つにつれカオス性が低くなる傾向が見られた.また得られた種々の生理指標に対して重回帰分析を用いることにより,生理指標から快適感をある程度予測することができることを示した.また説明変量をうまく選択することで重回帰式のあてはまりを良くすることができ,快適感や不快感をより良く求めることができた.今回は環境の中の1つの状態であるニオイを変化させたときの快適感,不快感を求めたが,このシステムを用いることにより音や画像などに対する快適感にも応用できると思われる.ニオイの好みは人によって異なり,色や音楽の好みも人によって異なる.また快適な環境というのは人により少しずつ異なると思われる.このシステムでは快適感という主観量を定量化することができ,人が快適と思う空間を同定することができる.そのため,そのシステムを用いることによって複数の人がいる場合でも,それぞれの人が同時に快適と思われる空間を作り出すことが可能と思われる.刺激や環境変化に対する生理的反応と精神的反応が時間的に変化する様子を本研究で開発した快適感評価メカニズムを用いたリアルタイムモニタリングシステムを小型計算機上に構築した.今回構築した快適感,不快感リアルタイムモニタリングシステムを用いて刺激や環境の変化によってもたらされる無意識下での人間の適応化過程を調べることが可能となった.
高エネルギー宇宙線観測装置ＣＡＬＥＴによる電子・陽電子観測のための研究

本研究では、国際宇宙ステーション搭載の高エネルギー宇宙線観測装置CALET(Calorimetric Electron Telecsope)による全電子(電子+陽電子)の観測のための準備研究並びに初期観測データの解析を行った。観測装置に用いるシンチレータや光検出器等の要素レベルでの特性評価試験、UVパルスレーザーを用いたフライト実機の較正試験等を実施し、観測開始後のデータ解析に必要となる較正データの取得を行った。2015年8月の打ち上げ後は、初期運用段階で取得した観測データを解析し、TeV領域を含む高エネルギー電子候補イベントを検出した。本研究では、2014年度からの実験開始予定の、国際宇宙ステーション日本実験棟に搭載に向けて開発が進められている高エネルギー宇宙線観測装置CALETによる一次電子・陽電子観測を目的としている。本年度は前年度に引き続き、CALETの主観測装置であるカロリメータの較正方法の研究および検出器特性データの評価を実施した。カロリメータを構成する検出器のうち、エネルギー決定および粒子識別において重要な全吸収カロリメータについての研究を中心に行った。前年度の評価結果に基づき、全吸収カロリメータに搭載されるタングステン酸鉛(PWO)シンチレータの較正方法として、可視光成分が少なく光検出器への直接入射が問題とならない窒素パルスレーザーを用いることとした。UVパルス光による検出器較正方法の研究を進め、PWOシンチレータおよびフロントエンド回路の試作モデルを用いて、約6桁のレンジで照射光量を変えながらシンチレータの出力較正が可能であることを確認した。本測定および最少電離粒子の測定を組み合わせることで、要求される6桁のダイナミックレンジのエネルギー較正を行うことができる。開発した方法を用いてフライト実機の較正試験を実施し、PWO全チャンネルの出力直線性およびチャンネル間クロストークを評価するためのデータを取得した。また、本年度はフロントエンド回路の試験を実施し、機器のノイズ、ダイナミックレンジおよびクロストークを評価した。前述のUVパルス光による試験結果と組み合わせることで、全吸収カロリメータのエネルギー測定精度の向上が期待できる。本研究では、2014年度からの観測が予定されている、国際宇宙ステーション日本実験棟に搭載予定の高エネルギー宇宙線観測装置CALETによる一次電子・陽電子観測を目的としている。本年度は、CALETの主観測装置であるカロリメータの観測精度向上のための準備研究として、装置較正方法および計算機シミュレーション高精度化の研究を実施した。カロリメータを構成するシンチレーション検出器の較正方法として、UVパルス光を利用する手法の研究を行った。CALETでのエネルギー決定に重要な全吸収カロリメータを構成するPWOシンチレータおよびPD/APD素子を組み合わせた検出器の評価のため、UV-LEDや窒素パルスレーザーを利用し、発光波長、6桁のダイナミックレンジおよびクロストークの測定が可能なことを試作検出器を用いて確認した。UV光に可視光が混入することが分かり、より精度を上げるために今後可視光の除去方法の検討が必要である。本研究結果をもとに、次年度に予定されるフライト実機検出器較正のための試験装置を製作し、較正試験を実施する予定である。また、高エネルギー宇宙線に対する観測装置応答の計算機シミュレーション精度向上のための基礎データとして、観測装置のアライメントの評価や電子回路の特性確認を実施した。加速器ビーム試験によるデータに加え、これらの結果を取り入れることで、シミュレーションによる事象再現精度の向上が期待できる。本年度は、国際宇宙ステーション日本実験棟に搭載するためのCALETのフライト実機の製造・組立が完了した。CALETの主観測装置であるカロリメータを構成するシンチレーション検出器やフロントエンド回路の機能・性能試験を進め、取得データを解析して装置応答の評価を行った。フロントエンド回路についてはテスト電荷パルス、シンチレーション検出器については宇宙線ミューオンやUVパルスレーザーを用いた試験データを用い、出力較正カーブやクロストーク等について評価した。これらのデータは、軌道上観測データを解析する際の、エネルギー決定や粒子識別を行うための基礎データとして用いる。また、モンテカルロシミュレーションを用いた観測性能の評価、解析手法の最適化のための研究について、実機データに基づき並行して進めた。HTVの計画変更に伴う打ち上げ時期の遅れにより、本年度中の観測データ取得開始には至らなかったが、フライト実機の機能・性能試験は全て完了した。装置較正のための基礎データは概ね評価することができており、来年度の打ち上げ・実験運用開始後、速やかに取得データ解析を行う予定である。観測データから打ち上げ後の装置健全性を評価、数百GeV領域の電子・陽電子イベントの抽出・解析を行い、全電子スペクトルにおける暗黒物質の対消滅・崩壊事象の兆候や近傍パルサー天体からの影響について探る。前年度にフライト実機の開発が完了した高エネルギー宇宙線観測装置CALETについて、打ち上げ場における最終試験を実施し、2015年8月には「こうのとり」5号機による打ち上げが行われた。国際宇宙ステーション「きぼう」日本実験棟船外実験プラットフォームへの観測装置取り付け後、3か月程度の初期チェックアウトを行い、打ち上げ後も機器の動作に異常のないこと、軌道上における各チャンネルの出力信号のペデスタル、ノイズレベルの変化等について確認した。現在は定常的な観測運用を実施中であり、非シャワーイベントによる較正用イベントの測定を定期的に行いつつ、高エネルギー宇宙線イベントの収集を続けている。チェックアウト期間も含め、およそ半年間の観測データが得られている。地上および軌道上で取得した較正用データによる各チャンネルの出力値較正を行い、取得データの初期解析を行った。軌道上観測データから陽子バックグラウンドを除去し、GeV以上の電子イベントの選別を行った。

解析の結果、1TeVを超えるエネルギーを持つ電子候補イベントを数例検出した。本研究では、国際宇宙ステーション搭載の高エネルギー宇宙線観測装置CALET(Calorimetric Electron Telecsope)による全電子(電子+陽電子)の観測のための準備研究並びに初期観測データの解析を行った。観測装置に用いるシンチレータや光検出器等の要素レベルでの特性評価試験、UVパルスレーザーを用いたフライト実機の較正試験等を実施し、観測開始後のデータ解析に必要となる較正データの取得を行った。2015年8月の打ち上げ後は、初期運用段階で取得した観測データを解析し、TeV領域を含む高エネルギー電子候補イベントを検出した。本年度は、予定していた組立後のCALETフライト実機試験を完了、観測データ解析に必要な較正データを取得した。一方、HTV打ち上げ計画の変更に伴い、本年度中の国際宇宙ステーション日本実験棟への装置搭載、実験運用開始に至らなかった。そのため、研究計画の延長申請を行った。来年度の打ち上げおよび実験運用開始後、速やかにデータ解析を進める予定である。宇宙線物理観測データからの電子・陽電子イベント解析のためのソフトウェアの整備し、国際宇宙ステーション日本実験棟における実験運用開始後に速やかにデータ解析を実施できるよう準備を進める予定である。本年度は、UVパルス光による較正方法を確立することができ、完成したフライト実機コンポーネントの特性データを取得した。取得データの詳細な評価および観測データ解析ソフトウェアへの取り込みは来年度の課題であるが、本研究の目的である電子・陽電子観測の高感度化のために必要なデータの取得を行うことができ、順調な進展と判断している。今年度は主として、カロリメータを構成するシンチレーション検出器の較正試験のための研究を実施し、窒素パルスレーザーを用いた手法により較正が可能なことを確認した。可視光の混入成分の解決が必要ではあるが、フライト実機の完成が見込まれる次年度、本手法を用いた較正試験を行うことが可能な目途がついた。計画当初の予定では、平成26年度に国際宇宙ステーション日本実験棟におけるCALETの観測運用が開始し、取得データ解析の結果を学会等で発表する予定であったが、装置の打ち上げが次年度に延期となり、今年度は地上における試験までの実施となったため、次年度使用額が生じた。次年度は観測装置の環境試験および観測開始が予定されている。本年度取得した較正データの詳細な評価および観測データ解析ソフトウェアの構築、検出器特性の計算機シミュレーションへの取り込みを行い、観測開始後の電子・陽電子イベントデータの解析を速やかに行う予定である。
飲食品中終末糖化産物(AGEs)の分布状況およびAGEs形成に及ぼす因子の解明

本研究の最終目標は、現在流通している様々な飲食品の終末糖化産物(AGEs)含有量を明らかにするとともに、AGEs形成に及ぼす因子を解明し、AGEsの低減に向けた方策を講じることである。2018年度は、AGEsおよび関連成分の分析システム構築を中心に取り組んだ。LC/MS/MSを用いたCML, MG-H1, pyrralineなどを含め8種のAGEsをモニターできる分析システムとともに、UHPLC-MSを用いたAGEsの前駆体であるα-ジカルボニル化合物の分析システムを新たに構築し、これら化合物の定性と定量が可能となった。AGEs形成に寄与することが予想される糖類やアミノ酸などの分析システムも新たに構築した。また、固体・ペースト食品の前処理方法について検討を行い、最終的に酵素加水分解法を用いてタンパク質結合型AGEsを分析する方法を確立した。本手法を用いて、加工・貯蔵によりメイラード反応亢進が予想されるいくつかの飲食品について、各種成分の分析を行ったところ、焼成パンにおけるAGEsの生成経路を明らかにすることができた。また、上記の分析法構築によりAGEs生成機構の詳細を解析することが可能になったため、簡便なモデル系を用いた単糖、二糖、オリゴ糖を含む各種糖質のAGEs生成能評価を行った。糖質の種類によって特異的なAGE生成傾向がみられ、糖質の還元能以外の要因が関与することが示唆された。当初の計画通り、各種分析システムを構築するとともに、適切な前処理法を確立することができた。また、いくつかの飲食品について試験的に分析して新たな課題を見出した。2019年度以降はモデル反応系および実際の食品モデルでの検証を行い、AGEs形成に寄与する因子を解明する予定である。ただし、検証する食品については、加工・貯蔵法を踏まえ、食生活への寄与を考慮した上である程度選別する必要があると考えている。また、前処理に用いる酵素試薬が高価なことから、場合によっては測定値に影響を及ぼさないように工夫した上で、より安価な酸加水分解法を選択する必要があると考える。2018年度は、使用する試薬・器具等に係る消耗品費の節約により、当初の予定より少ない使用額となった。今後の実験において、様々な飲食品を分析するため、試料前処理の目的で比較的高価な酵素試薬を多用することから、次年度以降使用されることになる。
大腸癌の浸潤および転移とヒアルロン酸との関連性～大腸癌の再発ゼロを目指して～

4-methylesculetin(ME)の効果を確認と可視下により、データの集積が行われた。癌細胞のヒアルロン酸産生を低下させる事により、更にはその細胞接着能および遊走能を相対的に低下させていることが判明した。また間接的にその大腸癌細胞レベルでの毒性が確認された。MEの細胞外マトリックスへの影響も、少なからず認められることが推測されたため、その程度や濃度との関係など、細胞活性などを観察することや、接着性を可視化するため顕微鏡でのデジタル化を行った。平成21年度において、MEの作成から着手したうえで、研究の基本的概要の方向性が確立がなされたと思われる。実際、cell growth assayでは、MEを投与した大腸癌細胞の細胞増殖活性が低下しており,その機序として、癌細胞のヒアルロン酸産生を低下させ、更にはその細胞接着能および遊走能を相対的に低下させていることが判明した。またとまりは間接的にその大腸癌細胞レベルでの毒性が確認されたと言える。このことが実験の基本であり、今後の発展性を確信できた実験系が成立したと思われた。更に現段階での結果を参考資料を活用しつつ、学会および誌上発表でその有用性について言及すべくデータ集積を行っている近況である。またIn vitroでは、MEの細胞外マトリックスへの影響も、少なからず認められることが推測されたため、その程度や濃度との関係など、細胞活性などを観察することや、接着性を可視化するため顕微鏡でのデジタル化を行っており、その観察におけるデータを現在集積中である。以上の結果を基に、最終的には今後ヌードマウスにおける大腸癌末期状態の作成をまず成功させ、安定化した状態をモデリングする予定である。その上で実際のin vivoでのMEの作用を確認する予定である。実際に大腸癌末期でのヒアルロン酸の造成状態およびME投与におけるヒアルロン酸産生の低下に影響を及ぼすか、また生命予後向上への効果を様々な状態作成により、確認している現況である。平成22年度において、MEの効果を確認、可視下したうえで、研究の結果が見えてきたと思われる。実際、MEを投与した大腸癌細胞の細胞増殖活性が低下しており,その機序として、癌細胞のヒアルロン酸産生を低下させ、更にはその細胞接着能および遊走能を相対的に低下させていることが判明した。また間接的にその大腸癌細胞レベルでの毒性が確認されたと言える。更に現段階での結果を参考資料を活用しつつ、学会および誌上発表でその有用性について言及すべくデータ集積を積み重ねている近況である。以上の結果を基に、最終的にはマウスにおける大腸癌末期状態の作成をまず成功させ、安定化した状態をモデリングする予定である。その上で実際のin vivoでのMEの作用を確認している最中である。実際に大腸癌末期でのヒアルロン酸の造成状態およびME投与におけるヒアルロン酸産生の低下に影響を及ぼすか、また生命予後向上への効果を様々な状態作成により、確認している現況で、血液中の腫瘍活性であるCEAなどの腫瘍マーカー測定などの数値化も行っており、データ集積中である。平成23年度において、MEの効果を確認と可視下により、研究の結果が見え、データの集積が行われた。実際、MEが癌細胞のヒアルロン酸産生を低下させる事により、更にはその細胞接着能および遊走能を相対的に低下させていることが判明した。更に現段階でのデータ結果を活用しつつ、学会および誌上発表でその有用性について言及すべくデータ集積を積み重ねて、解析を行っている途中である。更に注目すべきは、MEの細胞外マトリックスへの影響も、少なからず認められることが推測されたため、その程度や濃度との関係など、細胞活性などを観察することや、接着性を可視化するため顕微鏡でのデジタル化を行ったが、その観察におけるデータ集積に時間を費やしている現状である。また、マウスにおける大腸癌末期状態の作成に難渋しており、安定化した状態をモデリングする構想であるが、実際進行が途絶えているかのような状態ではあるが、現段階での実際のin vivoでのMEの作用を確認している最中である。大腸癌末期でのヒアルロン酸の造成状態および造成量を集積し、またME投与におけるヒアルロン酸産生の低下に影響を及ぼすか、また生命予後向上への効果を様々な状態作成により、確認している現況で、血液中の腫瘍活性であるCEAやCA19-9などの腫瘍マーカー測定などの同定も平行して行っている。

総じて、実験は集計から解析に向かっている段階である。平成23,24年度において、MEの効果を確認と可視下により、研究の結果が見え、データの集積が行われた。MEが癌細胞のヒアルロン酸産生を低下させる事により、更にはその細胞接着能および遊走能を相対的に低下させていることが判明した。また間接的にその大腸癌細胞レベルでの毒性が確認されたと言える。更に現段階でのデータ結果を活用しつつ、学会および誌上発表でその有用性について言及すべくデータ集積を積み重ねて、解析を行っている途中である。更に注目すべきは、MEの細胞外マトリックスへの影響も、少なからず認められることが推測されたため、その程度や濃度との関係など、細胞活性などを観察することや、接着性を可視化するため顕微鏡でのデジタル化を行った。また、マウスにおける大腸癌末期状態の作成に難渋しており、安定化した状態をモデリングする構想であるが、実際進行が途絶えているかのような状態ではあるが、現段階での実際のin vivoでのMEの作用を確認している最中である。大腸癌末期でのヒアルロン酸の造成状態および造成量を集積し、またME投与におけるヒアルロン酸産生の低下に影響を及ぼすか、また生命予後向上への効果を様々な状態作成により、確認している現況で、血液中の腫瘍活性であるCEAやCA19-9などの腫瘍マーカー測定などの同定も平行して行っている。ME投与により、生命予後改善のデータが揃ったと言える。現段階で実験を終了し、データ集積と学会発表の手続きを行っているところである。結果としてデータ集積されてきたが、解析・発表段階に進めていないため24年度が最終年度であるため、記入しない。データ集積をもとに、解析を進め、大腸癌とヒアルロン酸の因果関係を詳細に検討したい。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ナノベクター標的化による新生血管選択的遺伝子発現法の開発とそのがん治療への応用

カチオニック・ナノベクターは血管内皮細胞のマイナスに荷電したプロテオグリカンなどと相互作用し、癌組織ではなくむしろその新生血管に選択的に集積する。この特性を利用し、新生血管に抗癌剤に対する感受性を増強させる酵素を発現する遺伝子(PTEN, phosphatase in the phosphatidylinositol 3'kinase)を導入し、その遺伝子を新生血管の高い増殖性を利用して部位特異的に発現させ、その後持続的低容量抗癌剤投与により新生血管の破壊と退縮を実現させ、副作用の少ない安全な癌治療法の確立を目指した。当該研究期間において、PTENコードプラスミドをカチオニックナノベクター(TFL-3)によりマウスメラノーマ細胞(B16BL6)にトランスフェクションさせ、PTEN発現による細胞死誘導の有無について検討した。結果、PTEN発現のみでは細胞死は誘導されなかった。次いで、PTEN発現細胞に抗がん剤(ドキソルビシン)を作用させた際の反応について検討を行った。結果、コントロールに比べ、ドキソルビシンに対する感受性が亢進されていることが観察された。この感受性亢進に関する機構を検討したところ、アポトーシス関連タンパクであるカスパーゼ3の活性の亢進が見られ、PTEN遺伝子発現により抗がん剤依存的なアポトーシスを介した細胞死の誘導が亢進されていることが明らかとなった。本検討により、当初我々が想定した新規治療法の開発が十分可能であることが示唆された。カチオニック・ナノベクター(TFL-3)を用い、このベクターがin vitroにおいて種々の腫瘍細胞に対して極めて高い外来遺伝子導入効率を示すことを既に明らかにしている。TFL-3の生体への効果を検証するため、肺転移性メラノーマ(B16BL6)を移植したマウスにi.v.投与したところ、肺で顕著に高い遺伝子発現が観察された。カチオニック・ナノベクターは負電荷を帯びた血管内皮に選択的に結合することが知られており、観察された遺伝子発現は癌巣ではなく新生血管において生じている可能性が極めて高い。そこで、B16BL6細胞移植マウスにGFP(緑色)遺伝子を組み込んだ遺伝子を封入したTFL-3をi.v.投与し、その発現を蛍光顕微鏡下histopathologicalな評価により確認した。その結果、肺微小血管系にそって緑色のGFPの発現が確認された。さらに、血管内皮での発現であるかについて、血管内皮に結合するlectin(ローダミン(赤色)ラベル)とのco-localization(黄色)が成立しているかで評価したところ、一部でco-localization(黄色)していることも確認された。しかしながら、鏡験に供する試料作成法が不安定であるため、遺伝子発現部位を厳密に特定するには至っていない。今後、真に新生血管での発現であるかについて、新生血管特異マーカー(VEGF受容体、MMP)に対する抗体、または細胞増殖をBrdUを取り込ませ抗BrdU抗体を用いて組織染色することで評価する予定である。
大脳皮質機能円柱内及び機能円柱間局所回路の動作機構

大脳皮質の体性感覚野及び視覚野においてよく知られている機能円柱構造は、感覚情報処理における基本的な機能単位として考えられている。円柱構造の最も顕著な例の一つは齧歯類一次体性感覚野内のバレル野である。バレル野第IV層には、特有の樽状つまりバレル構造が見られ、髭1本1本からの入力に対応して円柱が存在することが知られている。対照的に、第一次味覚野を含む島皮質においては、円柱構造が存在するか否かは未だ明らかではない。本研究では、島皮質における円柱構造の存在の可能性を検証すべく、島皮質とバレル野での興奮伝播様式にどの様な時間的・空間的差異が認められるかを明らかにするため、膜電位感受性色素を負荷した幼若ラット大脳皮質スライス標本を用い、第IV層に短パルス微小電気刺激を与え、興奮伝播の様子を光学的膜電位測定によって観察した。島皮質においても、バレル野とほぼ同様に、先ず第IV層より上方及び下方へと興奮が垂直伝播し、II/III層に達した興奮はそこから隣接する左右両側のカラムへと水平伝播した。このことから、島皮質における機能円柱の存在が示唆された。標準細胞外液灌流下で両皮質の興奮伝播を比較すると、バレル野は島皮質に比べ第II/III層のより表層へと興奮が到達しており、第II/III層における興奮の水平伝播の範囲及び強度も大きかった。GABA作動性抑制ニューロンの作用を検証するため、GABA_A受容体拮抗薬bicuculline 50μMを灌流投与し、興奮伝播パタンに対する影響を観察した。バレル野では、bicuculline非投与時に比べ興奮強度は上昇し、水平及び垂直的な伝播範囲が拡大し、興奮の時間経過も大幅に延長した。しかし、島皮質ではbicuculline投与による水平伝播範囲の拡大が顕著ではなかった。これらの所見から、バレル野と島皮質において、GABA作動性抑制性ニュー一ロンによる興奮伝播の制御様式に差異があること、及び、錐体細胞の軸索の広がりに差があることが示唆された。そこで、両皮質の第II/III層錐体細胞に色素を注入し形態を観察したところ、バレル野では水平方向へ広範囲に広がる軸索を持つのに対し、島皮質細胞の軸索の水平的な広がりは小さいことが明らかとなった。以上の結果から、バレル野では第II/III層錐体細胞の軸索が水平方向に広く伸びており、水平的な興奮伝播を制御するために、側方抑制機構が存在していること、一方、島皮質では軸索の水平的な広がりに乏しく、側方抑制機構の働きも小さい可能性が示唆された。大脳皮質は、脳表面に平行した6層構造をもち、入出力の層特異性や各層に存在するニューロンの膜特性が明らかにされてきた。一方、大脳皮質には層構造に直交するもう一つの機能単位、機能的カラムが存在する。しかし、大脳皮質の局所神経回路は、層構造と比較して機能的カラム構造の詳細な神経回路機構は未だに不明な点が多く残されている。大脳皮質第II/III層の錐体細胞はその軸索を白質に向かって下行させる途中、第II/III層及びV層の両方において軸索終末領域を形成し、それぞれの層の錐体細胞とシナプス結合することが知られており、皮質内局所神経回路の基本構造を形成する。こうした興奮性シナプス結合を抑制性入力が調節することにより、カラム内或いはカラム間の神経細胞活動の同期化や非同期化が実現されていると考えられるが、その機構の詳細については不明である。そこで、こうした抑制性入力による調節機構を明らかにするため、dual whole-cell patch clamp法を用いて研究を行った。隣接するカラムの二つの第II/III層錐体細胞から、或いは、同一カラム内の第II/III層及びV層錐体細胞から同時記録を行い、第II/III層に微小刺激を与えて、EPSCを誘発した。その結果、誘発EPSCのGABA_B受容体活性化によるシナプス前抑制は、同一カラム内の第II/III層及びV層錐体細胞の両方において同様に認められたが、隣接するカラムの第II/III層錐体細胞では認められなかった。従って、GABA_B受容体を活性化する抑制系がカラムに沿って垂直方向に広がっている可能性が示唆された。また、シナプス前抑制により抑制されたEPSCは、隣接するカラムの二つの第II/III層錐体細胞では負の相互相関が認められたが、同一のカラム内の第II/III層錐体細胞及び第V層錐体細胞では相互相関は認められなかった。以上のことから、カラムに沿って垂直方向にひろがるGABA_B抑制系が興奮性入力の同期化に関与する可能性が示唆される。

本研究では、島皮質における円柱構造の存在の可能性を検証すべく、島皮質とバレル野での興奮伝播様式にどの様な時間的・空間的差異が認められるかを明らかにするため、膜電位感受性色素を負荷した幼若ラット大脳皮質スライス標本を用い、第IV層に短パルス微小電気刺激を与え、興奮伝播の様子を光学的膜電位測定によって観察した。島皮質においても、バレル野とほぼ同様に、先ず第IV層より上方及び下方へと興奮が垂直伝播し、II/III層に達した興奮はそこから隣接する左右両側のカラムへと水平伝播した。このことから、島皮質における機能円柱の存在が示唆された。標準細胞外液灌流下で両皮質の興奮伝播を比較すると、バレル野は島皮質に比べ第II/III層のより表層へと興奮が到達しており、第II/III層における興奮の水平伝播の範囲及び強度も大きかった。GABA作動性抑制ニューロンの作用を検証するため、GABA_A受容体拮抗薬bicuculline 50μMを灌流投与し、興奮伝播パタンに対する影響を観察した。バレル野では、bicuculline非投与時に比べ興奮強度は上昇し、水平及び垂直的な伝播範囲が拡大し、興奮の時間経過も大幅に延長した。しかし、島皮質ではbicuculline投与による水平伝播範囲の拡大が顕著ではなかった。これらの所見から、バレル野と島皮質において、GABA作動性抑制性ニュー一ロンによる興奮伝播の制御様式に差異があること、及び、錐体細胞の軸索の広がりに差があることが示唆された。そこで、両皮質の第II/III層錐体細胞に色素を注入し形態を観察したところ、バレル野では水平方向へ広範囲に広がる軸索を持つのに対し、島皮質細胞の軸索の水平的な広がりは小さいことが明らかとなった。以上の結果から、バレル野では第II/III層錐体細胞の軸索が水平方向に広く伸びており、水平的な興奮伝播を制御するために、側方抑制機構が存在していること、一方、島皮質では軸索の水平的な広がりに乏しく、側方抑制機構の働きも小さい可能性が示唆された。