hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
質の高い睡眠の習慣化を促進する身体活動を用いた大学生の健康教育プログラムの構築

新しいメディアの普及やその多様化により、大学生では夜型のライフスタイルが蔓延しているため、睡眠の質は低下しており、大学生では学業や日中の身体活動にも悪影響を及ぼしていることは容易に想像できる。睡眠時間の短縮や睡眠の質の低下は様々な疾病の誘因にもなっていることも明らかになっているため、その改善のための手立てが求められている。本研究は、大学生が適切な睡眠・覚醒リズムを獲得し、睡眠の質を高める手立てとしての身体活動の種類や強度を検討することを最終的な目的としている。まずは、大学生の睡眠・覚醒リズムを、大規模サンプルを対象とした横断的研究において客観的指標を用いて評価することを目指している。高性能加速度センサーを用いて身体活動量を測定し、得られた日常における身体活動データを、睡眠-覚醒リズム研究用プログラムを用いて解析し、総睡眠時間(TST)、睡眠潜時(SL)、入眠度覚醒時間(WASO)、睡眠効率(SE)などの睡眠変数を指標として、睡眠の質と身体活動の関係について検討している。既に、複数の大学に所属する学生を対象に測定を実施し、データ公表のために、継続的にデータ収集と分析を実施している。現在までに分析を終えたデータについて検討したところ、睡眠の質・量を示す客観的指標と体力の関係、昼間の眠気の強さと身体活動の関係、睡眠の質とメンタルヘルスの関係について、それぞれ有意な相関関係があることを明らかにしている。これら一連の成果は、学会発表や論文執筆により、順次データを公表していく予定である。研究計画書に記載した通りの測定を進めており、データの分析も順調に進んでいる。既に、次年度以降の計画もなされており、今後は分析を終えたデータを用いて順次学会発表あるいは論文執筆によりデータを公表していく計画である。よって、研究計画は順調に進捗していると考えている。今後も引き続き、大学生の身体活動と睡眠の質・量の関係について検討する。本来、睡眠の質は脳波(EEG)検査や終夜睡眠ポリグラフ(PSG)検査を実施することによって判定される。しかし、これらの方法を実施するのは煩雑で高価なため、多数例を検討するには適しておらず、さらに大学生のありのままのライフスタイルにおけるデータを収集することは出来ない。本研究では、被験者数を飛躍的に増加するために、高性能加速度センサーを用いて、大学生の身体活動と睡眠の関係について多数例について測定を行う。具体的な分析項目は、身体活動量、総歩数などの身体活動変数および総睡眠時間(TST)・睡眠潜時(SL)・入眠後覚醒時間(WASO)・中途覚醒回数・睡眠効率(SE)などの睡眠変数である。これらの変数と被験者のライフスタイルや体力、メンタルヘルスなどとの関係を引き続き検討していく予定である。平成30年度後期はサバティカル制度を利用して、The University of Western AustraliaにVisiting Research Fellowとして在籍し、研究活動を行った。そのため、測定に関する物品費や旅費、人件費などの支出が予定額より少なくなった。
液体陽極X線管による超高速度プラズマX線ラジオグラフィーの基礎的研究

平成5年度科研費補助金交付申請書にある研究計画・方法に基づいて機械器具備品および消耗品を購入し、ほぼ予定通りの研究成果をあげることができた。研究成果を以下に列挙する。a)水銀陽極、ガラス製X線管体、板状のフェライト製表面放電式冷陰極等より成る液体陽極プラズマ二極X線管を試作した。陽極と陰極間の距離は基礎実験のために管外部より調整できる。管は油拡散ポンプにより連続排気されるが、管内の真空度は水銀の蒸気圧でほぼ決定される。b)コンデンサの静電容量が約5nF、最大充電電圧が80kVの高電圧パルサを試作した。これと(aのプラズマX線管を2.0mの同軸ケーブルにて接続し、フラッシュX線装置を構成した。パルスの起動にはクライトロン式トリガ装置を用いた。c)高電圧パルサの出力電圧、管電圧、管電流、X線出力、実効焦点径等を精密に測定し、X線強度、パルサ幅、および線質の調整法について吟味した。a)の高電圧パルサを用いた場合、装置の管電圧と電流の最大値はそれぞれ70kVと2kA程度である。実効焦点径は3mm以下である。一般のフラッシュX線装置ではX線管の陽陰極間距離の増加とともにX線強度が最大値をとる。本装置の場合には電極間距離を縮めるほど強度が増加する。ただし最大管電圧は減少する。距離を縮めるほど電流密度が増加するので、水銀が容易に気化し、X線の発生効率が増加するのであろう。d)マイラーのX線照射窓を通した場合とガラス管体を通した場合のフラッシュX線を用いて高速度X線撮像を試みた。後者と比較して前者のX線を使用した場合には、かなり軟質の画像がえられた。e)ウォータウィンドX線の発生とX線スペクトルに関しては目下実験中である。
ショートスリーパー型マウス変異体の探索による睡眠要求量を規定する分子基盤の解明

今年度は昨年度までに同定していたSKチャネルのリン酸化サイトについてより詳細な解析を進めた。特にSKチャネルの機能亢進に重要であることを見出したリン酸化サイトに着目し、質量分析計を利用することで細胞内におけるこれらの残基のリン酸化状態を解析した。この結果、細胞内においてもこれらのサイトがある程度リン酸化を受けていることが明らかになった。このことは実際に生体内においてもこれらのサイトのリン酸化がSKチャネル機能の制御に寄与している可能性を示唆している。今後はさらに、これらリン酸化サイトの動物個体内での動態を明らかにしていく必要がある。昨年度までに確立していた蛍光を利用したSKチャネル機能評価系を利用し、SKチャネルの機能制御に関わるリン酸化酵素の同定を進めた。これまで睡眠制御に関わることが示唆されているリン酸化酵素を中心に探索を行ったところ、SKチャネルの機能制御に関わることが知られていなかった新規のリン酸酸化酵素を同定することに成功した。現在、この酵素がリン酸化するSKチャネルのサイトについて探索を進めている。このリン酸化酵素の活性化ダイナミクスや、この酵素と拮抗する脱リン酸化酵素について解析を進めていくことで睡眠覚醒制御の分子ネットワークが明らかになると考えられる。ここまでの研究により得られたSKチャネルのリン酸化制御の知見について、睡眠覚醒制御における役割を明らかにしていくために、リン酸化サイトにリン酸化ミミック型および非リン酸化型の点変異を導入したSKチャネル変異体マウスの作製を進めている。これらの遺伝子改変マウスではSKチャネルが常にリン酸化を受けた状態または、リン酸化による機能制御を受けない状態を反映していると考えられる。このマウスを解析することでSKチャネルの機能制御と睡眠覚醒制御の関係を明らかにすることができる。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経発火パターンなどに着目すると睡眠覚醒の各状態では、神経細胞レベルでの興奮性・発火特性の制御が生じていると思われる。本研究ではこのような睡眠覚醒のダイナミクス制御の基盤としてタンパク質分子のリン酸化制御に着目した。まず、薬理学的知見から睡眠覚醒制御に重要な役割を果たすと思われるターゲット因子を決定した。本研究では特に、この因子のリン酸化と睡眠覚醒制御について詳しく解析を行うこととした。これまでタンパク質の翻訳後修飾の同定は多くの場合質量分析計を用いて行われてきた。しかしイオン化効率の問題から質量分析によるリン酸化ペプチドの同定は困難である。そこで、本研究ではターゲットタンパク質に含まれるリン酸化のターゲットとなりうる全アミノ酸残基、すなわちセリン、スレオニン、チロシンについて負電荷を持つアスパラギン酸に置換することでリン酸化ミミック型変異体を作製し、これらの変異体の活性を評価することとした。現在、リン酸化ミミック変異体の作製をほぼ完了している。さらに作製されたターゲットタンパク質の活性評価について、既存の方法では熟練された技術が求められる上に、並列化が困難であり、多種の変異体の活性評価には膨大な時間を要する。そこで、蛍光を利用することで、変異体活性の大規模・並列測定が可能な測定系を確立した。この方法では384ウェルプレート上でのリバーストランスフェクションと蛍光測定を組み合わせることで、100を超える変異体の活性を簡便に測定することが可能となった。今後、この実験系により、ターゲットタンパク質のリン酸化と活性制御の関係を網羅的に記述することを目指す。睡眠時に見られる特徴的な脳波パターンを形成する上で重要と思われるカルシウム依存性カリウムチャネルの各遺伝子についてCRISPR技術を用いて遺伝子欠損マウスの作製を行った。さらに作製したマウスに対し、脳波計測により睡眠時間の測定を行った。この結果からSmall-conductance Ca2+-activated K+ channel (SKチャネル)遺伝子のノックアウトにより有意に睡眠時間が減少することが明らかになった。この結果からSKチャネルが睡眠覚醒制御に重要な役割を果たすことが示唆された。そこで、このSKチャネルのリン酸化制御に着目して詳細な解析を行った。昨年度に作製したSKチャネルのリン酸化ミミック変異体に対し、蛍光を利用した活性スクリーニングを実施した。その結果活性の低下した変異体に加え、活性の上昇した変異体の同定にも成功した。以上の結果からSKチャネルのリン酸化制御に重要と思われるアミノ酸残基が明らかになった。今年度は昨年度に作製したリン酸化ミミック変異体の活性スクリーニングに取り組んだ。昨年度に構築した蛍光を利用したスクリーニング系について、さらに検討を重ねることでより最適な系への改良に成功した。これにより、SKチャネルの活性制御に重要なリン酸化部位が明らかになった。

このリン酸化酵素の活性化ダイナミクスや、この酵素と拮抗する脱リン酸化酵素について解析を進めていくことで睡眠覚醒制御の分子ネットワークが明らかになると考えられる。ここまでの研究により得られたSKチャネルのリン酸化制御の知見について、睡眠覚醒制御における役割を明らかにしていくために、リン酸化サイトにリン酸化ミミック型および非リン酸化型の点変異を導入したSKチャネル変異体マウスの作製を進めている。これらの遺伝子改変マウスではSKチャネルが常にリン酸化を受けた状態または、リン酸化による機能制御を受けない状態を反映していると考えられる。このマウスを解析することでSKチャネルの機能制御と睡眠覚醒制御の関係を明らかにすることができる。今年度は薬理学的な知見に基づいたターゲット分子を選定し、リン酸化修飾によるその機能制御を探索するスクリーニング系の構築に主として取り組んだ。網羅的な変異体作製をほぼ完了し、機能スクリーニングについては蛍光を利用した活性評価系の確立に成功している。これらは度重なる条件検討の結果信頼度よく達成され、来年以降の研究を着実に進展させることが期待できる。今後は、培養細胞を用いて得られた知見が、実際に睡眠覚醒制御の中でどのように位置づけられるのかを個体レベルで検証する必要がある。現在、リン酸化制御のターゲットとして同定したアミノ酸に変異を導入した遺伝子改変マウスを作成中であり、これらの睡眠表現形を評価することで、SKチャネルの質的制御が睡眠覚醒サイクルにどのように寄与しているのかより詳細に検討する予定である。また、SKチャネルのリン酸化制御にかかわる酵素の同定を行い、SK2チャネルの活性制御に重要な細胞内パスウェイを明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、確立したスクリーニング系を用いて、酵素活性制御に重要なリン酸化部位の同定を目指す。さらに、リン酸化酵素・脱リン酸化酵素とターゲット因子を同時に発現させた細胞を用いて、ターゲットタンパク質の活性変化およびリン酸化部位の同定を試みることで、責任キナーゼ・フォスファターゼとターゲット因子の協調関係を記述する。これらの細胞レベルの知見からターゲットタンパク質において睡眠覚醒制御に重要と思われるリン酸化サイトの変異体をノックインしたマウス個体を用いて睡眠測定を行い、個体レベルの睡眠覚醒制御とターゲットタンパク質のリン酸化の対応関係を導出する。
有権者レベルから見た組織動員の動態に関する研究

本研究では、日本の選挙過程において中心的な役割を果たすとされる選挙動員について、従来ブラックボックスとなっていた、有権者行動に与える影響のメカニズムーなぜ、どのように有権者行動を規定するのかーについて分析を行った。その際に、選挙動員が投票行動に与える影響だけでなく、政治認知や政治参加、世論調査回答に与える影響についても取り上げて、組織動員が現代日本の選挙過程において果たす役割について検討した。本研究が明らかにしたのは、組織動員が有権者に投票依頼通りに投票するよう促す社会圧力を生み出す一方で、そのような状況でも自律的に行動する現代日本の有権者の姿である。本研究の目的は、現代日本の選挙動員について有権者レベルでの検討を加えることで、従来ブラックボックスとなっていた、動員がなぜ機能するのか/しないのか、また、その帰結を明らかにすることである。主たる研究対象は日本の有権者で世論調査データを用いて検証を行ってきた。本年度は、組織動員の全体像を把握するために過去の世論調査から組織動員様態や変化についての分析を進めた。さらに、先行研究が想定する動員の「強力仮説」の検証についてもさらなる分析を進めた。特に後者は、マクロレベルでの日本政治研究が前提としてきた、「動員を受けるとそこに投票する」という有権者像に対する再検討となっており、動員メカニズムの解明に向けた第一歩の研究となっている。報告者自身は、世論調査モード間比較(PAPI調査とCASI調査)を通じて、動員を受けようとも自律的な投票決定を行っていることをすでに指摘しているが、本年度は分析の問題点を克服するため、手法の洗練化を目指した。さらに、理論的には、比較政治学で近年注目を浴びるパトロネージ政治研究との接合を目指し、日本政治研究だけでなく比較政治学的な知見を提示できるような枠組みから論文を再構成している。また、次年度以降の分析のために、2月にインターネット調査(回答者総数3410名)を実施した。そこでは、有権者の間の選挙に関する監視意識を測定した。動員を通じた利益誘導政治が機能するための一つの大きな用件として、有権者の行動への監視があげられる。この監視についてはアネクドートとして論じられることはあるものの、実証的な検証がなされたことは数少なく、特に日本においてはそのような研究は存在しない。本調査は、インターネット調査を通じて、一定程度の割合で自分の投票参加や行動が他人に監視されていると感じている有権者が存在することを示唆する結果となった。本データは、次年度以降に分析をおこなう。本年度は、昨年度末に実施したインターネット調査の分析を進めた。組織選挙を通じた利益誘導政治研究が想定する「動員と監視の機関」として後援会が機能しているかを検証するために、有権者の選挙行動における被監視意識を取り上げて、その分布と後援会加入の関係を検討したところ、後援会加入者のほうが監視されている意識が強いことが分かった。ただし、昨年度の分析結果をとあわせて考えると、有権者の投票行動を左右するところまではいかないまでも、社会的圧力を監視行動によって形成することに後援会は成功しているといえる。さらに本年度は、異なる党派からの動員である交差圧力の研究を行ない、有権者の情報認知と投票参加についての結果もまとめた。また、本年度は12月に急遽衆院選が行われたが、それにあわせたウェブ調査を実施した。今回の調査では、(1)一部のサンプルは昨年度のウェブ調査の回答者として部分的にパネル調査の形式をとった(2)選挙キャンペーンの進展と有権者の情報浸透・態度変容を検証するために選挙前調査を3つの時期にわけて行ったという特徴がある。これらの分析は、より動態的な選挙動員の実態を描くのに役立つだろう。調査結果は次年度にまとめられる予定である。本年度は、昨年度に実施した衆院選ウェブ調査について分析を加え、自民党組織と利益団体の関係、自民党選挙戦略と有権者の政策態度の関係などについて共著(分担執筆)にまとめた。本年度の後半は、本研究課題の3年間の成果を博士論文(早稲田大学政治学研究科に2016年3月に提出)としてまとめる作業に費やした。博士論文では、実証分析の章において、(1)組織動員が有権者の経済投票のパターンに与える影響、(2)動員交差圧力が有権者の政治認知に与える影響、(3)動員交差圧力が有権者の投票参加に与える影響、(4)組織動員が有権者の世論調査回答に与える影響が取り扱われている。

昨年度実施のウェブ調査の結果をまとめた論文を投稿でき、さらに組織動員の動態をまとめた論文の草稿が完成したため。また、さらに分析を深めるためのウェブ調査を衆院選前後で実施できたことは次年度の研究にとっても有益である。政治学組織動員と社会圧力の関係を明らかにしてきたので、今後は、有権者の情報認知/投票参加/投票行動への影響について分析を進めていく。それらはある程度は論文の形でまとまっているので、今年度の衆院選ウェブ調査の分析とあわせて精緻にしていきたい。組織動員の様態については論文としてまとめる段階にまではいたっていないが、インターネット調査を成功裡に実施でき、また、次年度予定していた動員の世論調査モード間比較についてとりかかることができたため。次年度使用額は115円なので、ほぼ計画通りに使用したといえる。次年度以降は、インターネット調査の分析を進め、有権者の間の監視意識と組織加入の関係を分析していく。また、有権者の動員の動態を交差圧力の問題から考察し、動員がどのような意味を有権者の間で持つのかを明らかにしたい。次年度の雑費に含める。当初インターネット調査の費用を120万円と見積もっていたが、調査画面作成を調査会社に委託せず、自分で作成することで見積額よりも低く調査を実施できた。有権者における監視意識は今回初めて測定されたものであるので、それがどの程度安定的であるのかはわからない。したがって、次年度に再度、インターネット調査で同一サンプルを追跡することで、意識の安定師を測定する。
RF-IDシステムによる暴風雪悪視界下の車両ナビゲーションシステム

暴風雪悪視界下の車両のナビゲーションシステムをUHF帯RF-IDシステムを用いて構築することが本研究の目的であった。まずRF-IDタグをアスファルト道路中に埋めるための埋設方法を検討し,実用に供するに足る埋設方法を開発した。またUHF帯RF-IDタグの埋設間隔などのシステムの構築方法を屋外の計測実験より導き,実験道路にRF-IDタグを埋設し,実験を行った。誘導用のGraphical User Interface(GUI)をWindows Xp上に作成し,誘導実験を行った。またシステムに用いるアンテナの数を1個から2個に増やし,これに対応するGUIも作成した。屋外実験において,視界の良い天候でも,暴風雪悪視界の状況を再現するために実験車両の運転席前面のウィンドウにビニール製発泡梱包材をはり,前方が見にくい条件下で走行実験を行った。その結果,発泡梱包材をはった悪視界下でも車両を良好に誘導できた。700MHz帯でのRF-IDシステムの対応に備えて,同周波数の交差点等での電波伝搬に関するシミュレーション実験を行い同周波数帯の交信に関する知見を得た。平成21年度では,下記の項目について検証・実験を行った。1.UHF帯のRF-IDシステムの基本的な挙動について:実際に実験道路にRF-IDタグを埋めて,RF-IDアンテナとの交信実験をおこなった。事前に実験室内でRF-IDシステムの交信実験を行い。ついで屋外の実験線にRF-IDタグを埋め込み,同様の実験を行った。鉛直にRF-IDタグを埋め込むのが最も作業効率が良いが,この場合,UHF帯のRF-IDシステムでは,交信距離が数cmしか取れなかった。このため,埋設するタグのための下穴の穿孔角度を調整して高さ60cm程度の交信距離が取れて,数十cmの直径で交信可能な埋設方法を見出した。経年変化などをみるためにRF-IDタグの列を試験的に設置した。2.RF-IDシステムの誘導および交差点での知見について:UHF帯のRF-IDシステムの実験および誘導用のWindows上のGraphical User Interface(GUI)の開発のため,まず既存の電磁誘導型のRF-IDシスラムのGUIの整備およびUHF帯RF-IDシステムへの移植を行った。UHF帯のRF-IDシステムでのGUIは,電磁誘導型のRF-IDシステムのものと同様の機能を持つまでに至った。これと並行して屋外の実験線のT字路で電磁誘導型のRF-IDシステムで交差点での右折・左折誘導実験を行うために,GUIの改良および誘導方法を考案した。その後,誘導実験を行い,交差点での誘導に関する知見を得た。また700MHz帯でのRF-IDシステムの対応に備えて,同周波数の交差点等での電波伝搬に関するシミュレーション実験を行い同周波数帯の交信に関する知見を得た。平成22年度では,下記の項目について検証・実験を行った。1. UHF帯のRF-IDシステムの基本的な挙動について:実際に実験道路にRF-IDタグを埋めて,RF-IDアンテナとの交信実験をおこなった。平成21年度得られた結果に基づき屋外の実験線にRF-IDタグを調整した下穴の穿孔角度で埋め込み、走行実験を行った。また経年変化を見るために昨年度埋設したRF-IDタグについても状態を調べた。また交信可能範囲とシステムの処理速度の関連を調べ,適切なRF-IDタグの配置についても考察した。2. RF-IDシスデムの誘導のためのGraphical User Interface(GUI)について:UHF帯のRF-IDシステムの実験のために誘導用のWindows上のGraphical User Interface(GUI)の開発を平成21年度に引き続き行った。既存の電磁誘導型のRF-IDシステムのGUIをUHF帯RF-IDシステムへの移植を行い,電磁誘導型のRF-IDシステムのものとほぼ同様の機能を持つまでに至った。これを用いてと並行して屋外の実験線での走行実験を行い,その有用性を確認した。3.交差点で停止および減速に関する研究のために車両の車速パルスより走行速度を検出し,データの活用法について検討を行った。4. 700MHz帯でのRF-IDシステムの対応に備えて,平成21年度に引き続き同周波数の交差点等での電波伝搬に関するシミュレーション実験を行い同周波数帯の交信に関する知見を得た。暴風雪悪視界下の路面の把握と安全走行のためのシステムの構築をRF-IDシスデムを用いて行うことが研究の目的である。寒冷地において,幹線道路でさえ吹雪などの悪天候/

悪視界時には,路面上であるか路外であるかの判別が難しいことが多い。このため,本研究ではバスなどの車両が安全に路面上を走行できるようなナビゲーションシステムをRF-IDシスデムを用いて構築することを目指した。1)昨年度までの結果を元に実験道路にRF-IDタグの設置方法を改良し,奇数,偶数列に分けて埋設本数を変えて設置した。タグの設置間隔などは,昨年までの実験結果とシステムの読み取り可能速度より決めた。本研究では,昨年度実験道路に埋めたRF-IDタグの変化の様子も観察したが,問題がなかったため,従来の埋設方法を継続して用いた。2)車両ナビゲーション用のGUI(Graphical User Interface)などのプログラムの製作改良では,1アンテナのプログラムの音声誘導のタイミングなどを実験を通じて改良した。同様に2アンデナを駆動するプログラムを作成し,GUIもこれに対応するように変更した。3)走行実験時に暴風雪悪視界の状況を再現するために発泡梱包材のビニールシートを運転席の前方のウィンドウに外から貼り付け,人為的に運転者の視界を悪くして本誘導シスデムの有効性を実験により確認した。
免疫組織化学によるラット肝シトクロ-ムP-450アイソザイムの加齢変化の研究

シトクロ-ムP-450は、肝臓でさざまの異物や薬物の代謝に働く主要な酸化・還元酵素である。これにはいくつかのアイソザイムが存在するが、雄ラットにフェアバルビタ-ル(PB)を投与した時、肝臓に誘導されるP-450PBを、抗ウサギP-450血清を用いて免疫組織化学により定量する方法を確立し、この方法によりラット肝臓でのP-450PBの加齢変化を調べてきた。オランダ国立実験老年学研究所より入手したBN/BiRij系雄ラットを用い、フェノバルビタ-ル投与後に肝臓に誘導される主要なP-450PBアイソザイムのP-450IIB1とIIB2の加齢変化を調べた。抗P-450IIB1/IIB2血清はベルギ-のリェ-ジュ大学より供与を受けた。その結果、P-450IIB1/IIB2は、成体(3ヶ月齢)では肝中心静脈周辺部に著明で、肝門脈周辺部には少ないこと、加齢・老化とともに特に中心静脈周辺部でP-450IIB1/IIB2含量が減少し、30ヶ月齢では中心静脈周辺部、肝門脈周辺部ともこのアイソザイムはわずかに含まれるのみであった。さらに、本研究から、フェノバルビタ-ルにより誘導されるP-450IIB1/IIB2アイソザイムは、肝臓の肝葉間で含量に差があり、特に尾状葉では、肝中心静脈周辺部に多量に誘導され、肝門脈周辺部と肝中心静脈周辺部との間の含量の差がもっとも著しいことが知られた。肝臓では中央葉と左葉とが大きく、尾状葉はもっとも小型であるが、これら肝葉が機能的に分化していることが考えられ、今後の肝臓の機能研究に新たな問題を提起した。BN/BiRy系雄ラットにおいて,フェノバルビタール(PB)投与により肝に誘導されるシトクロームP-450_<PB>(P450PB)を,抗ウサギP450PB血清を用いて免疫組織化学的に定量する方法を検討した.簡便な装置により,肝葉内のP45PBを組織切片上で定量できることとなったが,なお,再現性に安定を欠くきらいがある.しかし,これにより,肝葉内のP450PBが,肝小葉の肝静脈周辺細胞に偏在し,肝門脈周辺細胞には少ないことが判った.また, 4つの肝葉間にP450PBの分布の差が存在し,尾状葉では門脈周辺域にこの酵素がほとんど出現しないのに対し,正中葉や左葉では酵素活性がみられた.免疫組織化学的に得られたP450PB分布のこのような部域差,肝葉間が組織固定の際などの技術的問題による人工産物ではないことは,固定液,固定方法等を変えて検討の結果,確認された.次に,オランダ国立実験老年学研究所老化動物コロニーより供与されたる, 18及び30月齢のBN/BiRiy系SPF雄マウスを用いて, PB投与により誘導される肝P450PB含量の加齢化を上記の方法により測定した.肝P450PB含量は加齢と共に低下すること,特に肝小葉の肝静脈周辺域のP450PB含量の低下が著明であること,肝静脈周辺域と肝門脈周辺域とのP450PB分布の差は,尾状葉では老化としても有意に保たれるが,他の肝葉では失われること,が明らとなった.P450PBの肝小葉内の分布の部域差,ならびに肝葉間での分布の差について,肝細胞内微小器官の存在様態との関連から検討する.また,他の薬物により誘導されるP450Oアイソザイムについては,抗体の入手に努力中である.肝シトクロームP-450は、異物や薬物の代謝に働く主要な酸化・還元酵素である。これにはいくつかのアイソザイムの存在が知られている。雄ラットにフェノバルビタールを投与した時、肝に誘導されるこの酵素のアイソザイムのシトクロームP-450PBを、抗ウサギP450PB血清を用いて免疫組織化学的に定量する方法を確立し、この方法によりラット肝P-450PBの加齢変化を調べてきた。BN/BiRij系雄ラットを用い、フェノバルビタール投与後、肝に誘導されるP-450PB含量の加齢変化を、定量方法の改善を加えて、3、13及び30ヶ月齢について調べた。その結果、P-450PB含量は、30ヶ月齢では、肝葉の違い、肝小葉上の部域の違いは失われ、一様に減少していること、肝小葉中の肝静脈周辺部と肝門脈周辺部との間に見られるP-450PB分布の差異は3ヶ月齢ラットでは全ての肝葉において有意であるが、13ヶ月齢では尾状葉のみで有意であることが明らかとなった。このような肝シトクロームP-450PBの加齢変化を、更に肝細胞内微小器官のレべルで明らかにするため、電子顕微鏡での免疫細胞化学を試みてきたが、今までのところ見るべき成果が得られていない。また、他のアイソザイムの加齢変化を検討中であるが、抗体の入手が実現していない。これにはいくつかのアイソザイムが存在するが、雄ラットにフェアバルビタ-ル(PB)を投与した時、肝臓に誘導されるP-450PBを、抗ウサギP-450血清を用いて免疫組織

化学により定量する方法を確立し、この方法によりラット肝臓でのP-450PBの加齢変化を調べてきた。オランダ国立実験老年学研究所より入手したBN/BiRij系雄ラットを用い、フェノバルビタ-ル投与後に肝臓に誘導される主要なP-450PBアイソザイムのP-450IIB1とIIB2の加齢変化を調べた。抗P-450IIB1/IIB2血清はベルギ-のリェ-ジュ大学より供与を受けた。その結果、P-450IIB1/IIB2は、成体(3ヶ月齢)では肝中心静脈周辺部に著明で、肝門脈周辺部には少ないこと、加齢・老化とともに特に中心静脈周辺部でP-450IIB1/IIB2含量が減少し、30ヶ月齢では中心静脈周辺部、肝門脈周辺部ともこのアイソザイムはわずかに含まれるのみであった。さらに、本研究から、フェノバルビタ-ルにより誘導されるP-450IIB1/IIB2アイソザイムは、肝臓の肝葉間で含量に差があり、特に尾状葉では、肝中心静脈周辺部に多量に誘導され、肝門脈周辺部と肝中心静脈周辺部との間の含量の差がもっとも著しいことが知られた。肝臓では中央葉と左葉とが大きく、尾状葉はもっとも小型であるが、これら肝葉が機能的に分化していることが考えられ、今後の肝臓の機能研究に新たな問題を提起した。
植物の器官・組織形成の調節に関する分子遺伝学的研究

1.器官分離に関する研究;シロイヌナズナの器官の分離、茎頂分裂組織の分化、雌しべにおける隔壁と胚珠の形成に関与するCUC1とCUC2遺伝子の存在を明らかにし、CUC2をクローニングしていた。本研究では、(1)in situハイブリダイゼションを行うことと多重変異株の解析からこれらの遺伝子が胚発生過程で茎頂分裂組織の形成に関係するSTMの発現を正に制御すること、(2)STMによってCUC2の発現場所が限定され子葉の分離が完成すること、(3)CUC2が胚発生以後も茎頂分裂組織から葉や花の原基が生じる時にその境目に発現すること、(4)花の各器官の間に発現すること、(5)雌しべの隔壁と胚珠に発現することを示した。さらに、CUC2に似たAtNAC1をクローニングしゲノムの塩基配列を決め発現を調べ、CUC2と同じ発現をすることを明らかにした。CUC2・AtNAC1を異所的に過剰発現する形質転換植物の作成を行い形質を解析している。また、CUC1もマップに基づいてクローニングしている。2.シュートの重力屈性に関する研究;シロイヌナズナのシュートの重力屈性に関与するSGR17、胚軸と根の重力屈性に関与するRHG・SLRを同定していた。本研究で(1)SGR1に変異が起こると花茎・胚軸・根の内皮細胞層が形成されないだけでなく、葉柄や花柄の内皮細胞も分化しないこと、(2)SLR遺伝子がオーキシンの刺激伝達系に関わる核内因子のIAA14であり胚軸の伸長過程で重要な役割を果たすこと,(3)SGR2遺伝子のクローニングをほぼ終了し、この遺伝子が刺激伝達や胚発生過程における細胞分裂の調節で重要な機能を果たすこと、(4)SGR4が胚軸や花柄の内皮細胞の分化に影響する際に、オーキシンが重要な働きをする可能性が高いことを明らかにし、これらの遺伝子のクローニングを強力に推進した。a.器官分離に関する研究;シロイヌナズナから2枚の子葉が縁で融合してカップ型の子葉を生じるcuc突然変異株を単離し、この変異がCUC1とCUC2遺伝子の不完全優性な2重突然変異によって生じた事、この遺伝子は器官の分離・頂端分裂組織の分化に関係することを明らかにし、CUC2をクローニングしていた。本年度にさらにこれらの遺伝子が雌しべにおける隔壁と胚珠の形成に関与することを示し、購入したミクロトームや蛍光顕微鏡を使ってin situハイブリダイゼションを行うことと多重変異株の解析からこれらの遺伝子が頂端分裂組織の形成に関係するSTMの発現を正に制御することを示した。さらに、CUC2に似たAtNAC1をクローニングしゲノムの塩基配列を決め発現を調べた。b.シュートの重力屈性に関する研究;シロイヌナズナのシュートの重力屈性に異常を示す変異株を20以上単離して遺伝学的な解析を行い、花茎の重力屈性に関与するSGR1^7の7つの新規な遺伝子座と、胚軸と根の重力屈性に関与するRHGを同定していた。本年度は新たに根と胚軸の重力屈性に関与して側根や根毛が形成されないSLR遺伝子座を同定し、この遺伝子がオーキシンの刺激伝達に関係することを明らかにした。

さらに、SGR2遺伝子座が変異すると受精卵の上方に異常な空胞が生じて第一分裂の際の分裂面が下がること、購入した温度勾配恒温器を用いてこの変異株の表現型が温度によって大きく変化すること、SGR4もオーキシンの刺激伝達に関係する可能性が高いことを明らかにした。さらにSGR1に変異が起こると花茎・胚軸・根の内皮細胞層が形成されないだけでなく、葉柄や花柄の内皮細胞も分化しないことも明らかにした。SGR27,RHG,SLRは現在マップに基づいてクローニング中である。1,器官分離に関する研究;シロイヌナズナの器官の分離、頂端分裂組織の分化、雌しべにおける隔壁と胚珠の形成に関与するCUC1とCUC2遺伝子の存在を明らかにし、CUC2をクローニングしていた。本年度(1)CUC2が胚発生以後も茎頂分裂組織から葉や花の原基が生じる時にその境目に発現すること、(2)花の各器官の間に発現すること、(3)雌しべの隔壁と胚珠に発現することを示した。さらに、CUC2類似のAtNAC1も同じ発現をすることを明らかにした。CUC2・AtNAC1を異所的に過剰発現する形質転換植物の作成全行い形質を解析している。CUC1もマップに基づいてクローニングしている。2.シュートの重力屈性に関する研究;シロイヌナズナのシュートの重力屈性に関与するSGR17、胚軸と根の重力屈性に関与するRHG・SLRを同定していた。本年度はSLR遺伝子がオーキシンの刺激伝達系に関わる核内因子のIAA14であることを明らかにし、この遺伝子が胚軸の伸長過程で果たす役割を分子遺伝学的に明らかにした。さらに、SGR2遺伝子のクローニング全ほぼ終了し、この遺伝子が刺激伝達や胚発生過程における細胞分裂の調節で果たす機能を調べる基礎を得た。また、SGR4が胚軸や花柄の内皮細胞の分化に影響する際に、オーキシンが重要な働きをする可能性を遺伝学的に示した。そしてこの遺伝子のクローニングを強力に推進した。
ケロイドにおけるMMPsとTIMPsの発現異常による増殖伸展機構の解明

ケロイドは、創傷治癒過程の異常により隆起した瘢痕を形成し、もとの創傷の範囲を超えて周囲の健常皮膚へ浸潤し、細胞外マトリックスの過剰蓄積を特徴とする。細胞外マトリックスの代謝・リモデリングには、Matrix metalloproteinases(MMPs)とその阻害因子であるTissue inhibitor of metalloproteinases(TIMPs)が関与している。この研究の結果から、ケロイド線維芽細胞ではTIMP-2, MT1-MMPを介して活性化したMMP-2が、過剰に蓄積した膠原線維束のremodelingと同時にケロイド病変の拡大にも関与している事が示唆された。また患者から得たケロイド・正常成熟瘢痕組織と購入した正常皮膚由来培養線維芽細胞から、ケロイド由来培養線維芽細胞・正常成熟瘢痕由来線維芽細胞・正常皮膚由来培養線維芽細を樹立した。樹立した各種培養線維芽細胞を継代培養後、経時的に細胞から蛋白およびmRNAを抽出した。MMPsとTIMPsの発現性を、Western blot法やGelatin zymographyで解析した結果、ケロイド由来培養線維芽細胞ではMMP-2の活性と発現性が、正常皮膚由来培養線維芽細胞に比べ有意に増加していることが確認された。21年度の実験で得られた結果を踏まえ、ケロイド由来培養線維芽細胞・正常成熟瘢痕由来線維芽細胞・正常皮膚由来培養線維芽細を用いてin vitroでの追加実験を行った。Western blot法にてMMP-1,-2,MT1-MMP),TIMP-2の発現性について検討した結果、培養ケロイド線維芽細胞では今回検討した全ての分子において発現増加を認め、特にMMP-1,-2で有意な発現増加を認めた。今回得られた結果に加え、既に広く知られている線維芽細胞におけるMMP-2の活性化と細胞外マトリックスの分解のメカニズム、また昨年度の実験で得られた蛍光抗体法によるケロイドでのMMP-2の発現局在等の結果から、ケロイドではMMP-2,TIMP-2,MT1-MMPが共発現している膠原線維東間の線維芽細胞で、MT1-MMP,TIMP-2を介してMMP-2が活性化され、その活性化したMMP-2が膠原線維束のマトリックス分解に関与していると考えられる。数種の腫瘍では、MMP-2とTIMP-2,MT1-MMPの発現増加とMMP-2の活性化亢進によってその浸潤能が亢進することが報告されており、元の創傷の範囲を超えて周囲の健常皮膚へ浸潤するケロイドにおいても、TIMP-2,MT1-MMPを介して活性化したMMP-2が、過剰に蓄積した膠原線維束のremodelingと同時にケロイド病変の拡大にも関与していることが示唆された。
中枢性耳鳴りを下丘ノシセプチン系で解明する

中枢性耳鳴りは大脳皮質から下丘への下降投射系が異常をきたして聴覚脳幹の抑制系の機能不全から惹起されるという仮説を我々は持っている。プレプロノシセプチン遺伝子のプロモーター支配下にコレラ毒素Bが産生されるような人工遺伝子を作成し電気穿孔法で下丘ニューロンへ導入に成功しDNAトレーサーとしても使用できることを確認した。さらに大脳皮質剥離ラットでGABAやGlycineやVGluT(vesicular glutamate transporter)とノシセプチンの二重染色した。本研究ではさらにP2Xが聴覚中枢でどのように分布しているかを成熟ラットで調べた。P2X受容体には7つのサブファミリーが知られているが、RT-POR法と免疫組織化学でP2X_1とP2X_4について下丘内での陽性細胞を検出し報告した。今回の研究では、聴覚脳幹におけるP2X_1の発現についてトレーサーとの二重蛍光染色や発生学的解析を用いてさらに詳しく調べた。その結果、1)P2X_1陽性の軸索線維と終末が下丘全体に分布している。その終末分布はランダムでTonotopical Laminaとは一致していない。2)P2X_1陽性の軸索線維は大脳皮質聴覚領由来のcortico-collicularな投射線維であると考えられる。3)かなりの数のP2X_1陽性ニューロンが下丘中心核に分布している。これらの陽性像では細胞質ではなく細胞膜が染色されているように観察される。これらの陽性細胞は78週齢の段階では観られるが11週齢12週齢になると殆どの個体で消失する。4)多数の明瞭なP2X_1陽性ニューロンが内側台形体核に存在する。ここでは細胞膜だけでなく細胞質全体が染まった。以上の事実はP2X系の神経回路網が聴覚中枢にも存在し、聴覚侵害刺激情報処理モデルとしての有用性に繋がる可能性が強く示唆された。中枢性耳鳴りは、大脳皮質から下丘に下降するCortico-collicular projectionが異常をきたして、下丘におけるGABA/Glycine抑制系に破綻をきたすことで起こるという仮説を立証することが本研究の最終目標である。まずプレプロノシセプチン遺伝子のプロモーター領域にコレラトキシンBサブユニット(CTB)遺伝子を結合させ、プレプロノシセプチン遺伝子のプロモーター支配下にCTBが産生されるような人工遺伝子を作成した。これをラット下丘に注入し電気穿孔法で神経細胞内に導入することができた。プラスミドの構築には遺伝子操作によって、我々は現在までにコレラ毒素Bをコードする遺伝子とノシセプチン発現遺伝子を含む種々のBamHIフラッグメントを結合した。今回使用するプラスミドは、これを導入された下丘ニューロンのうちノシセプチン産生細胞自体とこれにシナプス結合するニューロンだけを可視化した。正常ラット下丘ニューロンへのtransfectionには試行錯誤の段階である。一般に生体内で外来性DNAを導入する方法はまだ世界的にも開発段階である。我々は電気穿孔法で下丘ニューロンに導入し、特異的な動態を示すDNAトレーサーとして使用した。中枢性耳鳴りモデルラット下丘へのtransfection:これは大脳皮質剥離ラットで上記プラスミドを正常ラットと同様に下丘に導入して、GABAやGlycineやVGluT(vesicular glutamate transporter)と二重染色する。ことによって聴覚系の神経回路網を解析した。さらに下丘内で起こりうる非聴覚系(体性感覚や前庭系)とのcross-modal interactionについて調べた。

今後予定している生後発達期での観察のため、皮質剥離を発達ラットでおこない下丘におこる機能形態的変化を現在調べている。中枢性耳鳴りは、大脳皮質から下丘への下降投射系が異常をきたして、下丘や聴覚脳幹の抑制系の機能不全から惹起されるという仮説を我々は持っている。プレプロノシセプチン遺伝子のプロモーター支配下にコレラ毒素B(CTB)が産生されるような人工遺伝子を作成した。プラスミドの構築には遺伝子操作によって、我々は現在までにCTBをコードする遺伝子とノシセプチン発現遺伝子を含む種々のBamHIフラッグメントを結合し、ノシセプチン産生細胞自体とこれにシナプス結合するニューロンだけを可視化した。我々は電気穿孔法で下丘ニューロンヘも導入に成功し、特異的な動態を示すDNAトレーサーとして使用することを確認できた。さらに大脳皮質剥離ラットで上記プラスミドを正常ラットと同様に下丘に導入して、GABAやGlycineやVGluT(vesicular glutamate transporter)とノシセプチンの二重染色することが出来た。しかし得られた研究成果を発表する前に他の研究機関から同様の研究結果が公表され、それを凌駕する新所見は得られなかった。そこで末梢での侵害刺激の受容に大きな役割を演じているATP受容体であるP2Xに注目した。これが聴覚皮質-下丘路抑制系に関与している可能性が濃厚であることが、研究遂行過程で分かってきた。そこで研究の重点をこれに移している。現在までの成果として:1)RT-PCR法により、6つのP2Xサブタイプのうち、P2X1が下丘に特異的に存在する。2)免疫組織化学により聴覚皮質一下丘路線維がP2X1陽性であって皮質剥離でこれが消失する。3)下丘の中心核と外側核にP2X1陽性ニューロンが存在する。4)生後8週から12週の間にこれらのP2X1陽性ニューロンの出現に大きな変化がおこる。今後、このP2X1システムについて機能形態的変化を鋭意調べてゆきたい。平成18年度以降ノシセプチン系での実験を終えて聴覚脳幹でのP2Xの発現パターンを観察してきた。P2XはATPのイオンチャンネル型受容体で,侵害性刺激の神経伝達に関与していると考えられている。神経生理学領域では,痛み刺激の研究分野でさまざまな知見が集積されつつある。一方聴覚系では,シグナルの性格と神経伝達物質との関連は全く考慮されていない現状である。我々は,聴覚中枢でどのように分布しているかを成熟ラットで調べた。P2X受容体には7つのサブファミリーが知られているが,RT-PCR法と免疫組織化学でP2X_1とP2X_4について下丘内での陽性細胞を検出し,報告していた。今回の研究では、聴覚脳幹におけるP2X_1の発現についてトレーサーとの二重蛍光染色や発生学的解析を用いてさらに詳しく調べた。その結果,1)P2X_1陽性の軸索線維と終末が下丘全体に分布している。その終末分布はランダムでTonotopical Laminaとは一致していない。2)P2X_1陽性の軸索線維は大脳皮質聴覚領由来のcortico-collicularな投射線維であると考えられる。
半導体レーザによる広スペクトル超短光パルスの任意繰り返し発生

光ファイバを伝送媒質とする通信技術の発展は目覚しく、最近は毎秒数百ギガビットからテラビットの信号を一本の光ファイバで伝送する技術が確立しつつある。これらの技術的展開を支えるのが波長分割多重(WDM)技術と時間分割多重(OTDM)技術である。これら伝送技術において、1.5μm帯での超短パルス発生技術は重要な役割を演ずる。本研究の主題は、任意繰り返しのピコ秒光パルスを発生させることのできる利得スイッチDFBレーザパルスに対して、100フェムト秒以下の時間幅まで「高品質に」圧縮し同時に波長軸上で広帯域なスペクトル成分を生成する手法を開発することにあった。この様な研究目標に対して、次下の結果を得ることかできた。(1)100フェムト秒以下のパルス幅のパルスに対しては光ファイバ中のラマン効果などの高次非線形効果あるいは高次分散効果などを考慮に入れたパルス圧縮系およびスペクトル拡張系の設計が重要である点を解明できた。(2)上記方針に則り、比較的簡素な構成のソリトン圧縮系を設計・構築し、ピコ秒半導体レーザパルスに適用したところ、44フェムト秒光パルスの発生に成功した。これは本方式では世界のトップ3入る1.5μm帯超光パルスの時間幅の数値である。(3)更に、非線形光ファイバループを構成し、その中に上記パルスを入力したところ、出力端にてぺデスタル(パルスのウィング部分、裾野部分)のない55フェムト秒光パルスの発生に成功した。(4)さらに、上記(2)ないし(3)で発生した光パルスのスペクトルを調べてみると、極めて広帯域で100250nmに渡っていることが確認された。当初の研究目的をほぼ達成することができ、また、本研究によって、半導体レーザを用いたサブ100フェムト秒光パルスの発生技術が世に先駆けて確立されたと考えている。本年度は、以下に記す2項目について実験的な研究を実施すると共に、非線形光ファイバ素子によるフェムト秒パルス波形の整形の可能性をシミュレーションにより追究した。前者に関して概説すると:(1)ステップ状分散プロファイルファイバ(SDPF)の設計とそれを用いたパルス圧縮実験単調分散減少ファイバ(DDF)を用いた光パルス圧縮では、基本ソリトン励起に必要となるパワー程度のみ必要であり、また圧縮後にウイングを伴わない高品質光パルスが得られることから、フェムト秒光パルス発生には有効な手法であると考えられる。しかしながら、DDF作製には時間的金額的コストがかかる欠点がある。これに対して、分散値の異なる既存のファイバ数本を組み合せることにより疑似的にDDFを構成するSDPF手法は、現実的かつより自由度の大きい方法として注目に値する。筆者らは3本のファイバでSDPFを構築し理論的・実験的に性能を評価した。その結果、DDFを用いた場合とほぼ同等のパルス圧縮機能を有することが判明した。また、パルスの品質も同等以上のものが発生可能であることを示した。(2)サブ100フェムト秒パルス発生システムの構築SDPFによる圧縮と長さ50mのソリトン圧縮ファイバを組み合わせることにより、更に高性能の圧縮糸を試作した。ゲインスイッチ動作により発生した半導体レーザーからの光パルスを65fsにまで圧縮できること、ウイング部分の十分に小さいパルスを発生できること、は昨年度までの研究で判明していた。これに対して、後段の圧縮系におけるパルス圧縮機構の詳細な解明を行った。3次の分散および高次の非線形項を取り入れた非線形シュレディンガー方程式を用いて数値解析を行い、ラマン効果がパルスの安定化(パルス幅の安定化・ウイング部分の平坦化)に寄与していることを見いだした。

更に、実験的にも、出力光パルスの時間幅と波形がソリトン圧縮ファイバの長さに依存する様子を詳細に調べ、左記の数値解析モデルが極めて妥当であることを実証した。任意繰り返しのピコ秒光パルスを発生させることのできる利得スイッチDFBレーザパルスに対して、100フェムト秒以下の時間幅まで「高品質に」圧縮し同時に波長軸上で広帯域なスペクトル成分を生成する手法を開発することを主題に据えて本研究を実施した。それに対して、本年度は以下の結果を得ることができた。(1)比較的簡素な構成のソリトン圧縮系を設計・構築し、ピコ秒半導体レーザパルスに適用したところ、44フェムト秒光パルスの発生に成功した。これは1.5μm帯超光パルス発生においてパルス時間幅としては世界トップクラスの数値である。(2)更に、非線形光ファイバループを構成し、その中に上記パルスを入力したところ、出力端にてペデスタル(パルスのウィング部分、裾野部分)の全くない(-20dB)55フェムト秒光パルスの発生に成功した。(3)さらに、上記(1)ないし(2)で発生した光パルスのスペクトルを調べてみると、極めて広波長域で光電力を有し、それが100250nmに渡っていることが確認された。波長多重光源として極めて有望である。本研究によって、半導体レーザを用いたサブ100フェムト秒光パルスの発生技術が世に先駆けて確立されたと考えている。
炭素熱還元反応を利用したカチオンドープ高輝度GaN結晶蛍光体の作製

Ga_2O_3とZnOのカーボンによる同時炭素熱還元で生成するGa_2OとZnのガスを結晶成長部へ輸送し、NH_3で窒化することでGaN結晶へのZnイオンのドーピングを試みた。Ga_2O_3とZnOにカーボン粉末を混合したものを、石英ガラス管内で990°Cに加熱した。この加熱で発生するGa_2OとZnのガスをArガスで石英管出口まで輸送し、このガス流れに対して向流となるように別の石英ガラス細管からNH_3を導入した。石英ガラス基板を石英管出口付近に置き、1160°CでGaN結晶を成長させた。成長温度1160°C、Zn供給量21at.%で成長させたGaN結晶は、約3μmサイズで六角板状の結晶を示した。XRDの回折強度が高いことから結晶性も高いと判断した。GaN結晶のCL曲線からに約360nmにGaNのバンドギャップに相当するピークが観察され、Znを供給すると420nmのCLピーク強度が増加した。Zn供給量を変化させると(0.4at.%8at.%)、GaNのバンドギャツプのCLピーク強度に対して、420nm付近のピーク強度が増加した。また、ICP-AESからZnを供給したGaN結晶中にZnが存在することを確認でき、Zn供給量21at.%の結晶で0.3at.%の亜鉛が結晶中に含まれていることがわかった。以上のことから、Ga_2O_3とZnOをカーボンで還元し、発生するGa_2OとZnをll60°CでNH_3で窒化すると高結晶性で420nmに非常に強い輝度を示すZnドープGaN結晶を作製できた。1.Ga_2O_3をカーボンで炭素熱還元することで一定速度のGa_2Oガスを発生させた。その速度は反応温度(950-1100°C)、Ga_2O_3とカーボンとのモル比、粒子径、Ar流量などの反応因子によって決まることを明示した。2.900-1200°Cの温度範囲でGa_2OとNH_3ガスとを反応させ、石英ガラス基板上にGaN結晶を作製した。3.結晶成長温度を800-1200°Cに上昇させると、結晶サイズは六角台形の数μmから数百μmへと大きくなった。これは、高温になるにつれて、NH_3ガスから分解生成した活性水素が小さな結晶を消滅させ、安定な結晶のみを成長させるためと考察した。4.Ga_2Oガス流れをNH_3ガス流れと平行にするとサイズが2-3mmの単結晶が成長し、カウンター流れにすると2-10μmサイズの多結晶体が得られた。5.Ga_2O_3をカーボンで炭素熱還元すると同時にGeO_2やZnOをカーボンで還元しGeOやZn蒸気を発生させ、Ga_2Oガスと同時にGeOやZnをNH_3で窒化して、GeとZnがドープされたGaN:GeとGaN:Zn結晶を作製した。6.XRDのロッキングカーブ測定からこれらの結晶は非常に結晶性が高いことが明らかとなった。7.GaN:Ge結晶のカソードルミネッセンス発光は極めて強く高輝度GaN結晶が得られた。また、Geドープ量が増すにつれてGaNのバンドギャップ幅を近づき、430nmに現れる不純物による発光が消滅した。GaN:Znの場合、Znによる発光が認められ、Zn量と共に強度は増加した。
頭蓋内脳波、皮質電気刺激およびfMRIの統合的手法による発語過程の解明

慢性硬膜下電極が留置された難治性てんかん症例において、頭蓋内脳波とfMRI,電気刺激の手法を統合的に用いることにより、発語の生理学的過程を明らかにすることを目標とした。言語関連領野から記録した言語課題施行中の誘発反応において、単語の知覚、語想起、構音など発語の下位過程に同期した活動が記録され、他の手法との整合性がみられた。頭蓋内脳波誘発反応、とりわけ高周波帯域の誘発反応は、脳外科症例の機能局在マッピングにおいて臨床的応用が期待される。発語は、語想起、音韻の系列化、構音運動の実行を含む複雑な心理過程である。ヒトに固有の禍程であるため、動物実験で得られる知見は限定的であり、発語過程の神経基盤には未解明の点が多い。本研究では、慢性硬膜下電極を留置する難治性てんかん症例において、頭蓋内脳波、皮質電気刺激、f MRIの3つの手法を統合的に用いることにより、発語の電気生理学的過程を明らかにすることを目標とする。平成21年度は、複数の課題(動詞生成、復唱、音読、語想起、呼称など)を作成し、3名の難治性てんかん症例において慢性硬膜下電極から課題施行中の誘発反応の記録を行った。幅広い帯域でみられた誘発反応のうち、もっとも強い活動は80-120Hz前後の高ガンマ帯域でみられた。5つの課題の中で動詞生成課題において最も顕著な活動が観察された。部位としては左半球中-下前頭回、運動前野周囲から強い反応が観察された。本研究で用いた頭蓋内電極は電極間間隔5mmと密であり、先行研究と比較して良好な空間分解能が得られた。誘発反応の潜時には、近接する電極間でも大きな解離がみられ、発語過程における皮質の機能単位を推定する上で貴重な知見と考えられた。f MRIについては、正常者ならびに脳外科症例の術前検査として動詞生成課題を行い、個体レベルで測定および解析を行った。右利き者では90%以上の被験者において運動前野および腹側前頭前野から左半球優位の活動が観察された。硬膜下電極留置症例についても測定を行い、頭蓋内脳波で言語課題に関連して誘発反応がみられた部位に一致してf MRIでも賦活がみられた。ヒトに固有の過程であるため、動物実験で得られる知見は限定的であり、発語過程の神経基盤には未解明の点が多い。本研究では、慢性硬膜下電極を留置する難治性てんかん症例において、頭蓋内脳波と既存のイメージング手法を統合的に用いることにより、発語の生理学的過程を明らかにすることを目標とした。平成22年度は、前年度までに作成した複数の言語課題を用い、言語課題施行中の誘発反応の記録を行った。いずれの課題においても、刺激呈示と反応開始指示の間に2秒間の遅延を挿入し、感覚、運動に関連する過程と語想起や単語の把持に関わる過程を分離して測定した。幅広い帯域でみられた誘発反応のうち、とりわけ顕著な活動が80-120Hz前後の高ガンマ帯域でみられた。主として上側頭回、中前頭回、下前頭回、中心前回からそれぞれパターンの異なる課題特異的反応がみられた。上側頭回からは主として聴覚反応が観察された。中前頭回からは、語想起を要する課題に限定した反応がみられた。下前頭回からは、視覚提示・聴覚呈示に共通の、多様式の刺激入力に関連する反応がみられた。運動前野の電極からは、構音運動に対応した反応のほか、感覚刺激および遅延期間にも持続的な反応が観察された。他の手法との比較として、fMRIでは、概して頭蓋内誘発反応が観察された部位を含む、より広い範囲で反応がみられた。皮質電気刺激においては、誘発反応と同様の課題特異的反応が観察されることがあった。皮質電気刺激による結果との整合性がみられたことから、頭蓋内脳波誘発反応は今後脳外科症例のマッピングにおいて臨床的に応用されることが期待される。