hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界二酸化炭素流体内のレーザーアブレーションによる機能性ナノ微粒子合性と制御

シリコン基板のレーザーアブレーションが可能な超臨界二酸化炭素流体発生装置を製作し、縦横1cm角に切断したシリコン基板を超臨界二酸化炭素流体内に固定、焦点距離15cmの紫外集光用レンズによりエキシマーレーザー光であるXeClレーザー(308nm、100mJ/pulse)の光をシリコン基板上に集光し、各種二酸化炭素超臨界流体条件において生成する微粒子を捕集し、走査型電子顕微鏡(SEM)で生成したシリコン微粒子の観察を試みた。超臨界二酸化炭素の温度は50°Cに固定し、圧力を3.OMPから14MPaまで変化させた。超臨界状態にある二酸化炭素のシリコン基板近傍における溶媒和構造を変化させた。はじめにシリコン基板のアブレーションで生成する微粒子を超臨界二酸化炭素流体の高い背圧(3.014MPa)を利用してシリコン微粒子サンプリング部に捕集を試みたが、二酸化炭素により反応容器からサンプリング部に押し出されるシリコンナノ微粒子は微量であり、その分析は不可能であった。そこで、超臨界状態でアブレーション後、超臨界容器の二酸化炭素を排気、残つたシリコン基板をとりだし、そこに堆積している微粒子を採取レてその微粒子径を観察することにした。まず、その生成した微粒子の微細構造を確かめるため、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を試みた。その結果、超臨界二酸化炭素の圧力が大きくなるほど生成するシリコン微粒子の径が小さくなる傾向があることがわかった。これは、我々の実験条件の超臨界二酸化炭素密度がρ=1.00.1×10^<-3>g/cm^3と二酸化炭素圧力上昇とともに超臨界二酸化炭素の揺らぎが大きくなる領域であり、揺らぎの増大の結果として周囲の超臨界二酸化炭素への熱散逸速度が速くなり、レーザーで加熱・蒸発した御粒子の冷却時間が早くなったからと思われる。次に、超臨界二酸化炭素流体中のアブレーションでシリコンナノ微粒子が可視発光するかどうかについて検討するため、石英基板上たアブレーションで生成したシリコン微粒子に355nmのYAGレーザ3倍波を照射し、発生する発光(Photolumines-cence、以降PL)をICCDにより検出することを目的として、実験を行った、しかし、本実験で得られたシリコンナノ微粒子の発光は観測されなかった。レーザアブレーションで可視発光微粒子を生成することは数多くの研究で知られており、本研究で検出されなかった原因としてはシリコンナノ微粒子表面においてアモルファス層が形成され、PL発光が阻害された等の理由が考えられる。本研究では特定の粒子径のみで構成されるシリコンナノ微粒子を選択的に生成することで赤、緑、青色の単色発光を持つシリコンナノ微粒子の合成法の開発を目指し、超臨界流体下でのシリコン基板のアブレーションと生成したシリコンナノ微粒子の粒子径観測を行った。実験はシリコン基板にレーザーアブレーションが可能な超臨界二酸化炭素流体発生装置を製作し、縦横1cm角に切断したシリコン基板を超臨界二酸化炭素流体内に固定、焦点距離15cmの紫外集光用レンズによりエキシマーレーザー光であるXeClレーザー(308nm、100mJ/pulse)の光をシリコン基板上に集光し、各種二酸化炭素超臨界流体条件において生成する微粒子を捕集し、走査型電子顕微鏡(SEM)で生成したシリコン微粒子の観察を試みた。超臨界二酸化炭素の温度は50°Cに固定し、圧力を3.0MPから14MPaまで変化させ、シリコン基板近傍における超臨界二酸化炭素の溶媒和構造を変化させた。超臨界状態でアブレーション後、超臨界容器の二酸化炭素を排気、残ったシリコン基板をとりだし、そこに堆積している微粒子を採取してその微粒子径を観察した。シリコン基板には集光による窄孔があり、その周囲に黄褐色の粉末が飛散していた。さらに、その生成した微粒子の微細構造を確かめるため、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を試みた。近年、斉藤らのグループにより、シリコンのナノ微粒子の可視吸収スペクトルが超臨界の圧力、温度にともない変化することを報告しており、本研究結果と対応する結果となっている。また、超臨界二酸化炭素流体中のアブレーションでシリコンナノ微粒子が可視発光するかどうかについて検討するため、石英基板上にアブレーションで生成したシリコン微粒子に355nmのYAGレーザー3倍波を照射し、発生する発光(Photoluminescence、以降PL)をICCDにより検出することを目的として、実験を行った。しかし、PL発光は検出限界以下であり、測定できなかった。今後、微粒子の捕集効率を上げ、そのアブレーションで精製したシリコン微粒子の結晶構造等の解明、TEM観察、PL測定等を行い、その粒子径制御への指針を得る予定である。はじめにシリコン基板のアブレーションで生成する微粒子を超臨界二酸化炭素

流体の高い背圧(3.014MPa)を利用してシリコン微粒子サンプリング部に捕集を試みたが、二酸化炭素により反応容器からサンプリング部に押し出されるシリコンナノ微粒子は微量であり、その分析は不可能であった。そこで、超臨界状態でアブレーション後、超臨界容器の二酸化炭素を排気、残つたシリコン基板をとりだし、そこに堆積している微粒子を採取レてその微粒子径を観察することにした。まず、その生成した微粒子の微細構造を確かめるため、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を試みた。その結果、超臨界二酸化炭素の圧力が大きくなるほど生成するシリコン微粒子の径が小さくなる傾向があることがわかった。これは、我々の実験条件の超臨界二酸化炭素密度がρ=1.00.1×10^<-3>g/cm^3と二酸化炭素圧力上昇とともに超臨界二酸化炭素の揺らぎが大きくなる領域であり、揺らぎの増大の結果として周囲の超臨界二酸化炭素への熱散逸速度が速くなり、レーザーで加熱・蒸発した御粒子の冷却時間が早くなったからと思われる。次に、超臨界二酸化炭素流体中のアブレーションでシリコンナノ微粒子が可視発光するかどうかについて検討するため、石英基板上たアブレーションで生成したシリコン微粒子に355nmのYAGレーザ3倍波を照射し、発生する発光(Photolumines-cence、以降PL)をICCDにより検出することを目的として、実験を行った、しかし、本実験で得られたシリコンナノ微粒子の発光は観測されなかった。レーザアブレーションで可視発光微粒子を生成することは数多くの研究で知られており、本研究で検出されなかった原因としてはシリコンナノ微粒子表面においてアモルファス層が形成され、PL発光が阻害された等の理由が考えられる。
爪中副腎皮質ホルモンを用いた過敏性腸症候群の心理-生理モデルの構築

本研究では過敏性腸症候群(IBS)における爪中副腎皮質ホルモン(コルチゾールおよびDHEA)とIBSに特化した認知・行動的要因との関連を中心に検討する。IBSが慢性疾患であることを考慮し、爪検体から長期的な生理学的特徴を把握し、より精緻なIBSの心理-生理学的メカニズムを構築する。具体的にはIBS保有者および非保有者を対象とし、3ヶ月間、月1回の調査票記入、その時期に形成された爪検体を調査開始4ヶ月後以降に採取する。上記手続きから、1IBSの有無による爪中副腎皮質ホルモンの差、2IBS保有者における爪中副腎皮質ホルモンとIBS症状に関連した認知・行動的要因、感情、腹部症状の関連を明らかにする。
遺伝子及びシスト化石情報の統合化による渦鞭毛藻類の進化過程の解明

本研究の目的は下記の5点の達成である。(1)シストを形成するProtoperidinium種のシストー遊泳細胞関係を検証する。(2)シスト形態および分子系統学的手法を用い現存の分類体系を統括的に検証する。(3)分子系統学手法にて得られた系統関係をシスト化石の記録と比較しProtoperidiniumの進化過程・起源を解明する。(4)得られた進化過程を現存する古環境データと比較して環境変動-進化過程関係を推測する。本年度研究では目標(1)及び(2)の達成を目指した。目標(1)の達成のために現在までに日本で確認されているシスト種中6種の発芽実験を行った。その結果現在知られているシスト-遊泳細胞関係は大まかに正しいことが判明した。しかしその中のシスト種1種については現在シスト発芽口の形が3種類あることが知られており、その中の2種類のシストの採集に成功しSSU・RNA配列を調べ比較した。その結果この2種類にはDNA配列に違いがあることが確認されシスト発芽口の形がその2種類を分類する際に有意義であるという結論に至った。目標(2)の達成のためにシスト形成種8種を含む計18種のLSUまたはSSU RNA配列を調べその系統樹を作成した。その系統樹によるとシスト非形成種は派生的に出現しており、全体をみた場合シスト形成種が祖先的であるという可能性を示唆した。しかし、現在までに調べた種数は少なすぎであり、この説を確固とするためにはより多くの種の分子配列を調べなければ成らないという結論に達した。
外国語(英語)音声の時間軸制御による新しいリスニング教育・学習システムの開発研究

(1) s処理が教育システムと極めて融合しやすいこと,また,その使用方法を外国語教育での例を中心に述べた。(2)映画やビデオなどの素材において,一体となっている音声情報と映像情報の両方に対し,同時に速度変換処理を施し,時間的に同期が取れている両情報を一緒に提示することの,学習上における相乗作用について,並びに,このシステムの使用例を述べた。(3)従来の線形速度変換処理アルゴリズムをさらに発展させた非線形速度変換処理アルゴリズムを提案し,英語母語話者によるその処理音声の自然さについての評価実験では良好との回答を得ている。(4)調音速度と発話単位の長さの2要因が聴解に及ぼす影響について調べる実験により,s処理により発話速度を遅くした刺激と音声分析システムによりポ-ズを挿入し発話単位を短くした刺激はオリジナルに100%の処理を施した刺激よりも聴解の度合いが向上するという結果を得た。また2要因の効果の度合いの比較では,発話単位の聴解への影響の度合いの方が大きい傾向が観察された。(5)従来,音声科学とリスニング研究は互いに深い関係がありながらもそれぞれが独自の発展を遂げてきた。ここでは音声科学の知見をとりいれた外国語リスニング学習を考察した。(6)呈示速度の増減が聴覚記憶容量(聴単位長)に及ぼす影響を解明すべく研究を行った。音声の刺激長の測定は15秒未満の刺激はカワイ音声分析システムで,15秒以上の刺激はs処理システムで測定した。実験結果は,単語刺激では速度比0.70のとき,聴単位長の伸長が観察されたが,文刺激では有意な差は観察されなかった。単語刺激のときは,音韻セグメント長の伸長により音響的手がかりの抽出能力が向上したためであると考えられる。音声時間軸制御の工学的技術を基に開発された音声速度変換処理システム(以下s処理)を利用した新しいリスニング教育・学習システムの開発研究が本研究の目的である。s処理は原音声のピッチを変化させることなく,再生速度だけを変化させる処理である。そして,70%110%の再生速度の範囲内では原音声とほぼ同様に聞きやすく,教材として使用できるという判断を母国語話者より得ている。平成4年度は,速度比100%と70%の刺激を用いて実験を行い,速度比を変数としたときに,再認の度合いによる正答率や得点分布にどのような差が生じるかを調査した。その結果,第一に,s処理による速度比100%の刺激に比べ,速度比70%の刺激ではディクテーションでの正答率が上昇する傾向が見られた。これは歪みを多く生じる従来の簡便な速度変換方法では得られなかった結果である。第二に,s処理による速度比100%の刺激に比べ,速度比70%の刺激ではディクテーションでの未答率が減少する傾向が見られた。未答には複雑な要素が含まれてはいるが,音声習得に関わる基礎的要因である語音識別の度合いの上昇を意味していると考えられる。第三に,s処理による速度比70%の刺激のデイクテーションでの正答率の上昇は,S-P表のS曲線が乖離する得点度数から導き出された上位グリープ,下位グループのうち,特に下位グループの正答率の上昇によるものである。つまり,s処理による速度比70%の刺激は,英語をあまりよく聴き取れない者にとり,その語音識別の度合いを上昇させることができるのである。これらのことから,現段階までの考察では,s処理システムは効果的な教授メディアであると結論することができる。聴解訓練負荷(呈示速度)の増減が聴知覚及び聴解力(聴単位)に及ぼす影響を解明すべく研究を行った。呈示刺激は,s処理及びソニーTCM-AP1を用いることにより、再生速度以外の要因は可能な限り統制することができるようになった。

音声の刺激長や聴単位の測定はカワイ音声分析システムで正確に測定した。また、聴単位について形式化を行った。呈示速度は聴単位に拮抗的に作用することも観察され、記憶域と記憶量(音節数)の変数について回帰分析を行う必要がある。記憶保持に関して、語が連続して発音される場合の語尾の子音と語頭の母音(CV)の音連続の現象に着目して実験を行った。s処理によって段階的に変化させた音声(速度比100→90→80→70→100%)を聴取した被験者群の方が原音声(100%)のみを聴取した被験者群より確認テストの得点が上昇する傾向が観られた。多種の素材の音声分析を行い,s処理を施した英語音声と自然な発話との比較を行った。発話速度の3要因(調音速度,ポーズ平均長,ポーズ頻度)のうちポーズ頻度の違いが最も大きく異ること,またこの違いは自然な発話のポーズ頻度の変動内であることを数値によって示した。音声面のみの聴解,記憶保持,及び内容理解には自ずと限界がある。しかし,学習に求められる多感量的アプローチ(multi-sensory approach)の概念に則り,映像情報をs処理音声と同時に呈示することで,聴知覚の限界閾を高めることのできる相乗作用を一部確認することができ,難解な音声現象の効果的な教授に資する大きな可能性を持つと言えよう。これらを英語教育に適用できれば,s処理により,効果的な授業に繋げられる可能性があると考えられる。(1)s処理が教育システムと極めて融合しやすいこと,またその使用方法を外国語教育での例を中心に述べた。(2)映画やビデオなどの素材において,一体となっている音声情報と映像情報の両方に対し,同時に速度変換処理を施し,時間的に同期が取れている両情報を一緒に提示することの,学習上における相乗作用について,並びに,このシステムの使用例を述べた。(3)従来の線形速度変換処理アルゴリズムをさらに発展させた非線形速度変換処理アルゴリズムを提案し,英語母語話者によるその処理音声の自然さについての評価実験では良好との回答を得ている。(4)調音速度と発話単位の長さの2要因が聴解に及ぼす影響について調べる実験により,s処理により発話速度を遅くした刺激と音声分析システムによりポ-ズを挿入し発話単位を短くした刺激はオリジナルに100%の処理を施した刺激よりも聴解の度合いが向上するという結果を得た。また2要因の効果の度合いの比較では,発話単位の聴解への影響の度合いの方が大きい傾向が観察された。(5)従来の研究では,互いに深い関係がありながらもそれぞれが独自の発展を遂げてきた,音声科学とリスニング研究について,音声科学の知見をとりいれて外国語リスニング学習を考察した。(6)呈示速度の増減が聴覚記憶容量(聴単位長)に及ぼす影響を解明すべく研究を行った。音声の刺激長の測定は15秒未満の刺激はカワイ音声分析システムで,15秒以上の刺激はs処理システムで測定した。実験結果は,単語刺激では速度比0.70のとき,聴単位長の伸長が観察されたが,文刺激では有意な差は観察されなかった。単語刺激のときは,音韻セグメント長の伸長により音響的手がかりの抽出能力が向上したためであると考えられる。
糖尿病症例の動脈硬化病変内のAGE化自家蛍光物質の化学組成分析及び構造解析

剖検例の糖尿病症例と非糖尿病症例のヒト冠動脈、大動脈の動脈硬化病巣の切片に各種の染色を行い、蛍光偏光顕微鏡でセロイド様自家蛍光物質の局在と形態を観察し、抗AGE(CML)抗体と抗マクロファージ(CD68)抗体を用いた酵素抗体法も施行した。またレーザー顕微鏡によって撮像した動脈硬化病巣の蛍光画像を白黒画像データーに変換し、画像解析装置を用いて病変の違いによる蛍光物質出現率の変化と出現病変の周囲長の違いによる個数および占有領域の相違を測定した。さらに波長選択フィルターを装備した顕微蛍光分光光度測定装置にて励起波長370nm下で、400nmから600nmの波長での粥腫内外の蛍光物質の蛍光強度を計測した。その結果、糖尿病症例の粥腫病変での単位あたりの蛍光量は、非糖尿病症例と比較して有意に高い値を示した。粥腫内のリング状蛍光構造の周囲長平均値は病変の中央部に向かうに従って増大する傾向を示した。このことは粥腫周囲の富細胞量域と異なり、細胞成分に乏しい粥腫中央部では脂質の蓄積と共に、セロイド様自家蛍光構造が広く領域を占拠していることで、構築面への影響がより増大している可能性を示唆している。また選択フィルターを用いた蛍光分光測定でも、大型のリング状構造では輝度上昇と共に、波長の左方へのシフトが観察された。酵素抗体法の結果、糖尿病症例の粥腫内の自家蛍光物質には抗CML抗体の陽性が観察された。またCD68も顆粒状構造を有する泡抹状細胞の他、細胞外のリング状構造の周囲にも陽性が認められた。以上から、糖尿病症例の粥腫病変ではセロイド様自家蛍光物質が増加しており、これらはマクロファージに由来し、病変内での脂質等の過酸化の影響が形成に関与するが、構造の周囲長増加が、蛍光波長のシフトと蛍光輝度増大を伴う点で、糖化反応による蛍光性を示すAGEの付加的な反応によって促進される可能性が示唆された。剖検例の糖尿病症例および非糖尿病症例のヒト冠動脈、大動脈の粥腫病変の切片に各種の染色を行い、蛍光偏光顕微鏡で粥腫内外のセロイド様自家蛍光物質の局在と形態を観察し、抗AGE抗体、抗マクロファージ(CD68)抗体を用いた酵素抗体法も施行した。また蛍光分光光度測定装置にて、粥腫内外の蛍光物質の蛍光波長と単位面積における蛍光物質の出現量を測定し、画像解析装置にて分布を検討した。その結果、糖尿病症例の粥腫病変での単位あたりの蛍光量は、非糖尿病症例の粥腫での出現量に比較して有意に高い値を示した。また泡沫細胞内に見られる顆粒状蛍光物質、細胞外の小管状蛍光構造集簇部および、大型孤立性の細胞外リング状自家蛍光物質の比較では、蛍光輝度の著しい変化は無く、大型の構造ほどその波長は短波長側へのシフトを示した。蛍光物の分布は小型顆粒状蛍光物質を含む泡沫状細胞と小管状蛍光構造集簇部は粥腫辺縁部に多く、粥腫中央部に向かうに従い、蛍光構造の平均周囲長は増大し、大型のリング状構造が主体となり、かつ単位面積での構造の個数は減少傾向を示した。酵素抗体法の結果、糖尿病症例の粥腫内の自家蛍光物質にはAGEの局在が認められた。また、顆粒状構造を有する泡沫状細胞のみならず、細胞外のリング状構造の周囲にもCD68の陽性が認められた。以上から、糖尿病症例の粥腫病変では脂質過酸化などに関連して、多量のセロイド様自家蛍光物質が出現し、これらはマクロファージに由来するが、その増大の過程で蛍光波長に変化が見られることは、蛍光構造の増大が付加的な反応によって促進される可能性を示唆しており、抗AGE抗体の自家蛍光物質での局在などから、粥腫内部でのタンパクの糖化反応生成物が構造の増大に寄与すると予想される。また蛍光構造の粥腫内での分布の規則性から、細胞外の自家蛍光構造が物理的に粥腫の脆弱性の亢進に関与している可能性が示唆された。

またCD68も顆粒状構造を有する泡抹状細胞の他、細胞外のリング状構造の周囲にも陽性が認められた。以上から、糖尿病症例の粥腫病変ではセロイド様自家蛍光物質が増加しており、これらはマクロファージに由来し、病変内での脂質等の過酸化の影響が形成に関与するが、構造の周囲長増加が、蛍光波長のシフトと蛍光輝度増大を伴う点で、糖化反応による蛍光性を示すAGEの付加的な反応によって促進される可能性が示唆された。
ピロプラズマ原虫の薬剤耐性獲得における熱ショックタンパク質70の役割の解明

本年度では、昨年度に引き続きピロプラズマ原虫Babesia gibsoniを1ng/mLのジミナゼン・アセチュレート(DA)存在下で培養し、DAに対する抵抗性を獲得する過程におけるB.gibsoniのheat shock protein70(hsp70)遺伝子発現量を1週間おきに観察したところ、hsp70の発現量はDAに曝されて1-2週間は低下し、抵抗力を獲得したと思われる3-4週間後には回復することが明らかになった。このことから、B.gibsoniがDAに対する抵抗性を獲得する上でhsp70は直接的な役割を担ってはいないが、B.gibsoniの生存に無関係であれば発現量が回復することもないと考えられ、抵抗性を獲得した後に増殖する上で必要な分子であることが推測された。同時に、hsp70遺伝子の発現量を比較するための内部標準として18S rRNAが利用可能かどうかを検討したところ、この分子の分子数はDAの有無にかかわらずほぼ一定であり、内部標準として利用可能であると考えられた。一方で、B.gibsoniの膜表面抗原分子であるTRAPについても内部標準としての可能性を検討したが、この分子はDAの影響を受けてその量が変化したため、内部標準としては利用できないことが明らかになった。また、昨年度作成した3ng/mLのDA存在下で増殖可能なB.gibsoniに対して100ng/mLまでDA濃度を順次増加させていき、それぞれの濃度におけるB.gibsoniのhsp70遺伝子発現量を観察した。その結果、DA濃度が1-75ng/mLまではその増加に伴ってhsp70発現量は増加し、100ng/mLではわずかに減少した。このことから、B.gibsoniが高濃度のDA存在下で増殖するためには大量のhsp70が必要であり、その生存に何らかの役割を担っていると考えられる。本年度はまず、研究代表者の所属する研究室において体外培養・維持しているピロプラズマ原虫Babesia gibsoni(B.gibsoni)を用いて薬剤耐性をもったプロプラズマ原虫株の作成を行った。抗ピロプラズマ原虫薬であるジミナゼン・ジアセチュレートの1ng/mL存在下でB.gibsoniを培養したところ、第1週目は通常と同様に増殖が見られるが、第2週目に増殖力が著しく低下することが観察され、その後第3週目以降からはジミナゼン・アセチュレート存在下でも再び増殖を繰り返すようになると言う、非常に興味深い現象が観察された。このジミナゼン・ジアセチュレート1ng/mL存在下でも増殖を繰り返す原虫をさらに高濃度(3ng/mL)の同薬剤に曝したところ、通常の原虫は著しく増殖力が低下したにもかかわらず、この原虫は増殖力が維持されたため、これをジミナゼン・アセチュレート耐性B.gibsoni株とした。この原虫株について、ジミナゼン・ジアセチュレートに暴露後第1週目から第2週目にかけて薬剤耐性を獲得する何らかの変化があると予測し、その期間の原虫由来熱ショックタンパク質70(bsp70)の発現量を原虫由来リボソーム量を内部標準として解析したところ、薬剤に暴露後はじめの1時間では発現量は増加したが、暴露後1週間後および2週間後ではbsp70の発現量が減少している様に思われた。しかしながら、1週間後および2週間後の薬剤耐性株では内部標準として使用したリボソームの発現量も増加しているように思われたため、B.gibsoni原虫の膜表面に存在する抗原分子であるP18を新たな内部標準として使用するための実験条件を設定した。今後これを用いて薬剤耐性原虫における原虫由来hsp70とリボソームの発現量の変化についてさらに検討をくわえていく予定である。
政権交代と転換期の代表民主制-比較憲法的アプローチ

本研究の目的は、フランス、イギリス、ドイツなどを素材に、政権交代が代表民主制や憲法の機能・構造に及ぼす影響を、選挙制度、政党システム、議員と有権者の関係といった視点から検討し、日本における代表民主政の問題状況をも念頭に置きつつ、代表民主政をめぐる基礎理論の構築を目指すことであった。1年目は専らフランスに焦点を絞り、資料の収集と分析につとめ、基本的な問題の所在をさぐった。具体的には、1997年の政権交代がもたらした保革共存政権や、その下で進められている代表民主制の機能と直接関わる一連の制度改革議論(兼職制限、元老院選挙制度の改革、大統領任期の短縮等)につき、検討を進めた。また政権交代の影響が顕著に表れる二院制についても、他の欧米諸国との比較を交え検討した。こうした検討を進める過程で、先ず何より代表制に関する基礎理論を固める必要性を痛感するに至った。そのため2年目は、予定を一部変更し、ヨーロッパ諸国の状況を視野に入れながらも、主としてフランスにおける議論をベースに、人口比例主義により選ばれた議会の多数派による意思決定と社会の中に存在する多様な利益やアイデンティティーの表明をいかに調和させるのか、そこでの政党や第二院の役割はどのようなものか、といった視点から代表制に関する議論の整理を試みた。等質性原理・多数決と多様性原理の調和という観点から、選挙制度、政党、二院制などを代表制の中に位置づけるという問題設定は、日本国憲法における代表制の理論形成、更に社会の変動の中で転換期にある日本の代表民主制の検討に際しても、有益な示唆を含むものと考えている。すでに研究成果の一部を公表しているが、日本の問題状況をも念頭に置きつつ、2001年度中には全体の成果をまとめる予定である。本研究の目的は、日本における代表民主制の機能を視野に入れつつ、97-98年の間に相次いで政権交代が生じたイギリス、フランス、ドイツを素材として、これら諸国において政権交代が代表民主制や憲法の機能・構造に及ぼした影響を、選挙制度、政党システム、議員と有権者の関係といった視点から検討することである。2年間の研究の第1年目にあたる本年度は、選挙制度や政党に関連する問題を中心に、資料の収集と分析につとめ、基本的な問題点の所在をさぐった。分析の中心となったのは、従来から研究を行ってきたフランスであり、1997年の政権交代がもたらしたコアビタシオン(保革共存政権)や、その下で進められている、代表民主制の機能と直接関わる一連の制度改革議論(兼職制限、元老院選挙制度の改革、大統領任期の短縮等)につき、検討を進めた。また、政権交代の影響が顕著に表れる二院制についても検討を行った。選挙制度の相違や党派構成の変化が両院の関係に及ぼす影響を比較憲法的視点から分析することで、代表民主制におけるその意味をさぐってみた。後者に関する研究成果の一部は、すでに簡潔な形ながら公表されている。次年度においては、以上の検討の成果もふまえつつ、選挙制度や政党システムといった視点に加え、行財政改革やその下での議員と有権者の関係のあり方という当初の問題設定にも即した形で、フランス以外の国も検討対象として、理論的な検討を進めてゆく。年度内に全体の研究成果をまとめ、2001年度前半を目処に公刊したいと考えている。
フェルダジルラジカルを用いた新奇量子スピン系の構築

フェルダジルラジカルを用いて多彩な新規量子スピン系の合成に成功した。第一原理分子軌道計算及び磁気測定の解析により、それらの磁気モデルを定量的に明らかにした。梯子の足方向に強磁性的な相関を持つ3種類のスピンラダー物質3-Cl-4-F-V、3-Br-4-F-V、3-I-Vにおいては、それぞれ低次元性とフラストレーションの効果で特異な磁気状態が観測された。3-I-Vの飽和磁場近傍に現れた非自明な磁気状態は、スピン多極子秩序である可能性が考えられた。4倍周期構造も持つ反強磁性一次元鎖β-2,6-Cl_2-Vにおいては、基底状態を摂動計算により考察することで、多彩な実効的量子状態の形成を明らかにした。梯子の足方向に強磁性相互作用を有するレッグフェロラダー3-Cl-4-F-VのClをBrに置き換えた3-Br-4-F-Vに関して低温磁気状態を詳細に調べた。第一原理分子軌道計算から3-Cl-4-F-Vと同様なレッグフェロラダーを形成していることを明らかにした。一方で3-Cl-4-F-Vとは異なり反強磁性的な梯子の桁方向相互作用が比較的強く、5 T程度の比較的大きなゼロ磁場ギャップを有していることが分かった。温度磁場相図においては、磁場誘起長距離秩序相よりも高温側に非自明な相が観測された。NMR測定における緩和時間の温度依存性においては相境界において二段階の発散的傾向が見られ、非自明相では各サイトのスピンの成分が部分的に秩序している可能性が示唆された。また、長距離秩序相におけるスペクトルにおいては内部磁場の連続的な変化が見られ、非整合な磁気秩序状態を形成していることが明らかになった。これらの結果から、梯子間の磁気相互作用にフラストレーションが生じていると考えられた。新たに合成に成功した3-I-Vにおいても、3-Cl-4-F-V及び3-Br-4-F-Vと同様な分子配列を持つことからレッグフェロラダーの形成が予想された。実際に第一原理分子軌道計算の結果から相互作用の大きさを見積もり、強磁性的な梯子の足方向の相互作用が比較的強いことが示された。さらに、他の2つのラダーとは異なり、隣接する桁方向を対角に結ぶような強磁性的相互作用の存在が示唆され、梯子内でのフラストレーションの可能性が考えられた。磁気測定においては、他の2つのラダーで観測されたような逐次相転移は見られない一方で、飽和磁場近傍に非自明な相が出現した。強い強磁性相関の寄与と低次元的なフラストレーションの効果で、飽和磁場近傍にスピン多極子相関による秩序相が現れていると考えられた。フェルダジルラジカルを有する2種類の新規有機ラジカル磁性体3-Cl-4-F-V、3-Br-4-F-Vの合成及び単結晶育成に成功した。3-Cl-4-F-Vは分子配列によるラジカル接近を考慮したところ、2本足梯子鎖を形成していると考えられた。分子軌道計算の結果からも同様に2本足梯子鎖の形成が示唆された。磁化率χの測定結果を用いてχTの温度変化を見ると、従来の有機ラジカル磁性体では非常に珍しい強磁性的な相互作用が働いていることが確認できた。量子モンテカルロ法による、磁化率、磁化曲線、磁気比熱の解析から、足方向の強磁性相互作用と桁方向の反強磁性相互作用を見積もることができた。さらに、低温での温度磁場相図を詳細に調べた結果、逐次相転移が観測された。2種類の秩序パラメータの存在を示唆しており、ノンコリニアな磁気秩序状態を取っていると考えられた。梯子鎖間の磁気相互作用を考えた結果、フラストレーションが生じている可能性が考えられ、低次元性とフラストレーションに起因した特異な磁気状態であると考えられる。3-Br-4-F-Vにおいても、分子軌道計算及び量子モンテカルロ法による磁気特性の解析から、同様な梯子格子の形成が明らかになった。さらに、ゼロ磁場ギャップを有しており、70mKまで長距離秩序状態への相転移は観測されていない。磁場印加によるギャップレス相において、朝永・ラッティンジャー液体状態の出現を観測することができた。3-Cl-4-F-Vにおいては、分子軌道計算および量子モンテカルロ法による解析によって、梯子の足方向に強磁性相互作用を有するレッグフェロラダーであることを定量的に示すことができた。さらに、温度磁場相図を詳細に調べた結果、非自明な磁気相の出現を観測した。

梯子鎖間の相互作用を考えた場合にフラストレーションが生じていると考えられた。よって、それに起因したノンコリニアな秩序状態が基底状態となっており、スピンの成分が部分的に秩序して逐次相転移として現れていると考えられる。梯子鎖の低次元性とフラストレーションに起因する特異な量子状態であると考えられる。本研究期間中に新たに合成に成功した3-Br-4-F-Vにおいては、3-Cl-4-F-Vと同様なレッグフェロラダーであることを、分子軌道計算および量子モンテカルロ法による解析で明らかにした。一方で、3-Cl-4-F-Vに比べて梯子の桁方向の反強磁性相互作用の値が大きく、5T程度の比較的大きなゼロ磁場ギャップを有するため、ゼロ磁場では約70mKまで長距離秩序相への相転移が観測されていない。温度磁場相図を詳細に調べた結果、磁場印加によるギャップレス相で、長距離秩序相の直上の温度領域に朝永・ラッティンジャー液体(TLL)相が現れることを明らかにした。強磁性鎖をベースとした量子スピン系においては、TLL相の出現を観測した初めての例である。古典的な秩序状態が安定となる強磁性鎖の影響でTLL状態は安定し難いと考えられてきたが、有限の異方性や鎖間の相互作用の影響を強く受ける現実の物質においてTLL相を観測したことは、量子スピン系の新しいモデルとして非常に価値のある成果であると考える。3-Cl-4-F-Vにおいては、低次元性とフラストレーションに起因する特異な磁気相のスピンダイナミクスを詳細に調べるために、NMRによる緩和時間の温度及び磁場依存性測定を行う。また、重水素化した試料の合成を試み、中性子散乱測定を行う。低エネルギー分散の知見を得ることで、量子効果の定量的な知見を得ることを目的とする。3-Br-4-F-Vは、磁場誘起朝永・ラッティンジャー液体状態(TLL)におけるスピノンの分散を調べ、強磁性鎖をベースとするTLL相において、TLL相の特徴である線形分散が現れていることを明確に示したいと考える。上記物性測定と平行して、フェルダジルラジカルを用いた新規物質の合成を行う。これまでに得られた新規物質における化学修飾と磁気格子形成の知見を基に、新規量子スピン系の構築を目指す。次年度の研究費は主に合成試薬に使用する。試料の重水素化には、合成の全行程において重水素化された試薬を使用する必要があり、多額の研究費を必要とする。また、新規物質の合成においては、出発原料としてアルデヒドを購入する。その他、3-Cl-4-F-V及び3-Br-4-F-Vの研究成果の発表に伴う旅費、論文投稿における掲載費として使用する予定である。
動脈平滑筋細胞の機能維持に関与する由皮由来サイトカインの同定

正常な動脈においては、中膜平滑筋細胞の増殖は厳密に制御され増殖停止状態が維持されている。このような状態の平滑筋細胞は収縮型と呼ばれ、内膜へ遊走し増殖能を獲得した合成型細胞とは区別される。本研究では、平滑筋細胞を収縮型に維持するメカニズムを解明することを目的とし、合成型に形質転換した継代培養平滑筋細胞を再び収縮型へ変換する血管内皮細胞由来の液性因子の検索と同定を試みた。その結果次のような結果が得られた。1)PDGF受容体の発現抑制や平滑筋型アクチンの発現誘導を指標とした場合、動脈組織内で平滑筋細胞の機能調節に重要な働きを持つ細胞外マトリックスや、平滑筋細胞の増殖を抑制すると考えられるヘパリンおよびTGF-βには、合成型細胞を収縮型へ再変換する活性や収縮型細胞の形質を保持する活性は検出されなかった。2)コンフルエント条件下で培養したヒト血管内皮細胞の培養上清中に、培養平滑筋細胞(合成型)の増殖を抑さえ、PDGF受容体の発現抑制や平滑筋型アクチンの発現誘導を強力に促進するサイトカイン様の蛋白性の物質が存在する。3)この物質は各種カラムクロマトグラフィー等により精製・濃縮され、その物質の分子量は約10万である。この物質の高度精製を試ているが、現在までのところ成功しておらず、その物性や生理活性を明らかにするまでには至っていない。4)この物質の産生細胞を解析した結果、検討した10種余の培養細胞ではその産生が認められなかった。また血管内皮細より中膜層の繊維芽細胞が高い産生能を持つことが判明した。平滑筋細胞の収縮型形質を誘導・維持するメカニズムの解明は、動脈硬化等の血管病変の予防や治療に結びつく可能性があり、本研究の発展が期待される。
ナノ鉱物学が拓く初期地球進化解読

昨年度から引き続き、冥王代(40億年以前)の初期地球大陸進化を解読するため、西オーストラリア・ジャックヒルズ地域における礫岩サンプルから大量のジルコン鉱物を分離し、LA-ICP-MSによるジルコンのU-Pb年代分析、およびレーザーラマン・SEM-EDS・EPMAを用いてジルコン中に含まれる微小包有物分析を行った。1000粒を超える包有物同定をおこなっているが、未だマイクロダイヤモンドは検出されていない。ここにきて、本研究の当初の目的であったジルコン中のマイクロダイヤモンド包有物(Menneken et al., 2007)は、これらは作業中のコンタミネーションであったとする論文が2013年12月に出版され、Menneken氏提供のサンプルから確認された(Dobrzhinetskaya et al. 2014)。痛恨の極みであるが、一方で本研究の詳細な包有物同定の結果、冥王代ジルコン中にはこれまで見落とされてきた初生的なアパタイトが残存していることが判明した。アパタイトの微量元素濃度は母岩の化学組成を強く反映する為、ジルコン母岩の推定が可能である。これまでのところ、40億年以上の年代をもつ冥王代ジルコン315粒中に初生アパタイト14粒を見出し、それらのEPMA分析を行った。アパタイトのY203およびSrO濃度は負の相関を示し、それぞれ0.02-0.91wt%, 0.08から検出限界以下(0.04wt%)であった。特に、高いY203濃度(>0.4wt%)かつ低いSrO濃度(〈0,02wt%)をもつアパタイトは珪長質な岩石(sio2 >65 wt%)に限られることから、本研究の結果から、少なくとも42億年までには花崗岩が存在していたことは確実であることが判明した。さらに、ジルコン中の詳細な包有物分析の過程において、衝撃変成作用を被った特徴的な組織(granular-textureおよびplaner deformation features)を有するジルコンが、数は僅かではあるが存在することが判明した。従来、これらは隕石クレーター近傍や遠方のイジェクタ層から多数報告されているが、ジャックヒルズ堆積岩からは未だ報告されていないため、世界初の報告として日本地質学会にて発表した。上記2点の分析を進めることで、冥王代における大陸地殻の成長と破壊の具体的な描像が解読できるものと思われる。これは、当初の申請書記載の研究目的に他ならない。現在、この2点の結果について論文提出の準備を急いでいる。(抄録なし)冥王代(40億年以前)の初期地球大陸進化を解読するために、西オーストラリア・ジャックヒルズ地域における礫岩サンプルから大量のジルコン鉱物を分離し、京都大学平田研究室のLA-ICP-MSをもちいてジルコンのU-Pb年代測定を行った。ジルコン鉱物の比較・検討の為に、ジルコン年代で38-39億年の数値が報告されているカナダ・アカスタ地域、カナダ・ラブラドル地域、グリーンランド・イスア地域の岩石についても、約2000粒子のジルコン分析を行った。分析の結果、ジャックヒルズ地域の礫岩から40億年以前の年代をもつジルコン粒子を特に多く含む礫岩(最大で約10%のジルコンが40億以上)を判別でき、そのなかから冥王代ジルコンを25粒(最大で約43億年)見出すことができた。また、冥王代の年代を示すジャックヒルズジルコンは、上述の他地域産のジルコンと比べて、以下のような特徴を有することが明らかとなった:(1)系統的にジルコン鉱物の円摩度が高く不定形であることも多い、(2)無色桃(紫)色を呈する場合が多い、(3)系統的に包有物量が少ない、(4)最大粒径が非常に大きい(300μm以上)。現在、40億年以上の年代を示すジルコン粒子について、レーザーやFIBをもちいてジルコンを切断・加工、そしてEPMAやレーザーラマン分光器をもちいて微小な包有物解析を進めている。投稿論文としては、ナノ鉱物分析に関連した論文を地学雑誌に1編(Yamamoto et al. 2012)、LA-ICP-MSを用いたジルコンU-Pb年代分析と包有物分析に関する論文をIsland Arcに1編(査読中)提出した。学会発表としては、地球惑星連合大会および日本地質学会において、本研究課題に関するセッションを開催し(代表コンビーナーおよび共同コンビーナー)、大陸地殻進化とジルコン分析の重要性に関する発表を行った。冥王代(40億年以前)の初期地球大陸進化を解読するために、西オーストラリア・ジャックヒルズ地域における礫岩サンプルから大量のジルコン鉱物を分離し、LA-ICP-MSによるジルコンのU_Pb年代分析、およびレーザーラマン・SEM-EDS・EPMAを用いてジルコン中に含まれる微小包有物分析を行った。昨年度の年代分析結果から、冥王代の年代値を示すジルコンは最大10%程度存在することが明らかとなったが、そのようなジルコン粒の特徴(形状・色・粒径・CL像)に基づき選択的に年代分析を進めた所、平均で20-30%(最大で約40%)の冥王代ジルコンを同定することができた。従来の研究から示されている回収率(約8%)から3-4倍の向上となった。ジルコンに含まれる包有物として、いまだマイクロダイヤモンドは同定されないが、量的に僅かであるが初性的なアパタイトを見出すことが出来た。

アパタイトのSrやY組成は母岩マグマの全岩化学組成と良い相関を示すことが知られており、冥王代ジルコンの母岩の推定に有用である。現在の所、冥王大ジルコン105粒中、6粒のアパタイトを同定した。先行研究では、冥王代ジルコン中の包有物としてアパタイトは二次的な変成・変質によって失われていると考えられてきたが、冥王代ジルコンの回収率の向上、微小包有物分析手法の改良、およびレーザーラマン分析手法の改良により、これまで見落とされていた冥王代ジルコン中のアパタイト包有物を同定することができたと思われる。昨年度から引き続き、冥王代(40億年以前)の初期地球大陸進化を解読するため、西オーストラリア・ジャックヒルズ地域における礫岩サンプルから大量のジルコン鉱物を分離し、LA-ICP-MSによるジルコンのU-Pb年代分析、およびレーザーラマン・SEM-EDS・EPMAを用いてジルコン中に含まれる微小包有物分析を行った。1000粒を超える包有物同定をおこなっているが、未だマイクロダイヤモンドは検出されていない。ここにきて、本研究の当初の目的であったジルコン中のマイクロダイヤモンド包有物(Menneken et al., 2007)は、これらは作業中のコンタミネーションであったとする論文が2013年12月に出版され、Menneken氏提供のサンプルから確認された(Dobrzhinetskaya et al. 2014)。痛恨の極みであるが、一方で本研究の詳細な包有物同定の結果、冥王代ジルコン中にはこれまで見落とされてきた初生的なアパタイトが残存していることが判明した。アパタイトの微量元素濃度は母岩の化学組成を強く反映する為、ジルコン母岩の推定が可能である。これまでのところ、40億年以上の年代をもつ冥王代ジルコン315粒中に初生アパタイト14粒を見出し、それらのEPMA分析を行った。アパタイトのY203およびSrO濃度は負の相関を示し、それぞれ0.02-0.91wt%, 0.08から検出限界以下(0.04wt%)であった。特に、高いY203濃度(>0.4wt%)かつ低いSrO濃度(〈0,02wt%)をもつアパタイトは珪長質な岩石(sio2 >65 wt%)に限られることから、本研究の結果から、少なくとも42億年までには花崗岩が存在していたことは確実であることが判明した。さらに、ジルコン中の詳細な包有物分析の過程において、衝撃変成作用を被った特徴的な組織(granular-textureおよびplaner deformation features)を有するジルコンが、数は僅かではあるが存在することが判明した。従来、これらは隕石クレーター近傍や遠方のイジェクタ層から多数報告されているが、ジャックヒルズ堆積岩からは未だ報告されていないため、世界初の報告として日本地質学会にて発表した。上記2点の分析を進めることで、冥王代における大陸地殻の成長と破壊の具体的な描像が解読できるものと思われる。これは、当初の申請書記載の研究目的に他ならない。現在、この2点の結果について論文提出の準備を急いでいる。ジャックヒルズ礫岩に含まれる冥王代ジルコンの頻度は、採取地点あるいはサンプルごとに大きなばらつきがあることが知られているが(数%10%)、系統的な年代分析から冥王代ジルコンを約10%程度含む礫岩サンプルを選別することができた。また、これまで殆ど論文として記述されていなかった冥王代ジルコン特有の鉱物的特徴(形状・大きさ・色調・包有物量など)を捉えることができた。したがって、今後は効率的に微細な包有物分析を行うことが可能であると考える。
実空間における実写人物像生成システムを用いたコミュニケーションに関する研究

本年度では,実空間におけるビデオアバタとのインタラクションのための前段階の研究として,実空間におけるビデオアバタの実寸での提示手法の構築を目指した.実空間におけるビデオアバタ表示の重要な要素として写実性・実寸性・全周視認性を取り上げ,これらの特徴を有する提示手段としてプラズマディスプレイを回転させ,映像時分割の原理に基づく提示手法を提案し,提案手法に基づくシステムを構築した.まず,プラズマディスプレイを使用した提示システムを設計・試作し,提案する手法を用いて全周に実寸大でかつ写実的な映像を提示することが可能であることを示した.次に,全周映像の時間分解能Fと空間分解能Nはトレードオフの関係にあるため,ディスプレイパネルを二枚使用することで回転速度を維持したままで時間分解能と空間分解能の向上の検討を行った.さらに,構築した提示システムが要求事項を満たしているかの評価をおこなった.まず,撮影システムで取得可能な18方向の映像を提示できる空間分解能を持つことを確認する実験を行った.提示システムに18方向別々の映像を提示して確認を行ったところ,18方向からの映像が視点位置にあわせて提示できることが確認できた.次に,実際に18方向から撮影したビデオアバタを18方向に提示する実験を行い,写実性・実寸性・全周視認性をもつ映像を提示することが可能であることを示した.以上から,本研究で提案する手法がビデオアバタの実世界等身大提示に有効な手段となることが示せた.ビデオアバタを実空間に実寸大で示すことにより,実環境を話題とする臨場感のあるインタラクションの可能性を示すことができ,協調作業やコミュニケーションの幅が広がることが期待される.本研究では回転するディスプレイに回転に同期した映像再生をおこなわせるという表示技術を元に、遠隔地の人物を全周から観察できる実写の人物像として実空間に表示するシステムの開発をおこなうものである。目的を達成するために、1)表示技術の確立、2)表示システム本体の設計・開発、3)表示システムが実空間を自由に動き回るための移動機構の設計・開発、4)表示技術を検証するための人物提示の実験、5)システム応用に向けた遠隔地間でコミュニケーションをおこなう実験などをおこなう必要があるが、本年度は1)表示技術の確立、2)システムの設計・開発、4)人物提示の実験の3点をおこなった。具体的な内容としては、表示技術を元に10分の1スケールの人物像を提示するシステムを開発した。また18台のカメラを用いた人物の全周を撮影するシステムと通信させ、実時間の人物提示実験をおこなった。異なる6つの視点から観察することができ秒間5フレームで更新がおこなわれる120×90の解像度の人物像を表示することを実現した。撮影された人物の振る舞いは平均176[ms]の遅延時間で表示システムの人物像に反映されることが計測によりわかった。この結果から、提案する手法により、実時間で更新される写実的な映像を全周方向に提示することが可能であることが示され、実空間を利用した遠隔地の人物とのコミュニケーションに対する有効な利用が期待される。本年度では,実空間におけるビデオアバタとのインタラクションのための前段階の研究として,実空間におけるビデオアバタの実寸での提示手法の構築を目指した.実空間におけるビデオアバタ表示の重要な要素として写実性・実寸性・全周視認性を取り上げ,これらの特徴を有する提示手段としてプラズマディスプレイを回転させ,映像時分割の原理に基づく提示手法を提案し,提案手法に基づくシステムを構築した.まず,プラズマディスプレイを使用した提示システムを設計・試作し,提案する手法を用いて全周に実寸大でかつ写実的な映像を提示することが可能であることを示した.次に,全周映像の時間分解能Fと空間分解能Nはトレードオフの関係にあるため,ディスプレイパネルを二枚使用することで回転速度を維持したままで時間分解能と空間分解能の向上の検討を行った.さらに,構築した提示システムが要求事項を満たしているかの評価をおこなった.まず,撮影システムで取得可能な18方向の映像を提示できる空間分解能を持つことを確認する実験を行った.提示システムに18方向別々の映像を提示して確認を行ったところ,18方向からの映像が視点位置にあわせて提示できることが確認できた.次に,実際に18方向から撮影したビデオアバタを18方向に提示する実験を行い,写実性・実寸性・全周視認性をもつ映像を提示することが可能であることを示した.以上から,本研究で提案する手法がビデオアバタの実世界等身大提示に有効な手段となることが示せた.ビデオアバタを実空間に実寸大で示すことにより,実環境を話題とする臨場感のあるインタラクションの可能性を示すことができ,協調作業やコミュニケーションの幅が広がることが期待される.
梨状葉皮質の興奮性ニューロンからパルブアルブミン陽性ニューロンへの出力の形態計測

大脳皮質を構成するニューロンは興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの2種類からなる。抑制性ニューロンはさらに3つのグループに分類され、中でも最も大きな割合を占めるのが、パルブアルブミン陽性インターニューロンである。本研究ではパルブアルブミン陽性ニューロンの作動原理解明を目指し、パルブアルブミン陽性ニューロンがGFPを発現するトランスジェニックマウスと細胞内記録染色法を組み合わせ、どの興奮性ニューロンがパルブアルブミン陽性ニューロンに対して強く入力しているのかを明らかにした。第2ー5層の興奮性ニューロンに比べ、第6層の興奮性ニューロンは有意に強くパルブアルブミン陽性ニューロンに情報を送っていた。本研究課題では、マウス大脳皮質のパルブアルブミン陽性インターニューロンの細胞体や樹状突起に対して、興奮性ニューロン由来の軸索がどのようにシナプス結合するのか形態学的に定量解析を行う。そしてパルブアルブミン陽性インターニューロンをドライブするのは、大脳皮質の何層の興奮性ニューロンなのか解明する。この「from one to group」という戦略により、大脳皮質の局所神経回路の設計図を明らかにし、最終的には大脳皮質の機能を理解することを目指す。大脳皮質の中でも、嗅覚系における中枢のひとつ、梨状葉皮質で解析を行う予定で申請したが、まずは運動野において先行して同様の研究を進めていた。そのため運動野については必要なデータの取得がほぼ終了し、後は詳しく解析し、結果を論文としてまとめるだけといった状況である。運動野での結果を少し紹介すると、Layer (L) 2/3、L4、L5の興奮性ニューロン由来のすべての軸索終末のうち、約13%から18%のものが、パルブアルブミン陽性インターニューロンに対して、シナプス入力していた。これに対して、L6の興奮性ニューロンの軸索終末のうち、約23%のものがパルブアルブミン陽性インターニューロンに対してシナプス入力していた。L6の興奮性ニューロンはパルブアルブミン陽性インターニューロンを好んでシナプス結合している可能性が示唆された。今後は、運動野で培った実験技術、解析手法をもとに、梨状葉皮質において研究を進める予定である。大脳皮質を構成するニューロンは、興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの2種類に分類される。抑制性ニューロンは大脳皮質内の局所回路において、周囲のニューロンを抑制することで、皮質の活動を適切に調節している。抑制性ニューロンは形態学的、分子生物学的、電気生理学的特徴から大きく3つのグループに分けられ、そのうち最も大きな割合を占めるのが、パルブアルブミン陽性インターニューロンである。近年では、認知、情報の統合といった、高次脳機能発現のメカニズムとして注目を集めているガンマ振動の生成にパルブアルブミン陽性ニューロンが必須であること、また、統合失調症など精神神経疾患においてパルブアルブミン陽性ニューロンの異常がみられることなどから、パルブアルブミン陽性インターニューロンが形成している局所神経回路の詳細の解明が待ち望まれるところである。そこで、本研究ではパルブアルブミン陽性ニューロンの作動原理解明を目指し、パルブアルブミン陽性ニューロンがどの興奮性ニューロンから強く入力を受けているかを明らかにした。方法は、パルブアルブミン陽性ニューロンの細胞体・樹状突起がGFP標識されている遺伝子改変マウスから新鮮脳スライスを作製し、皮質運動野の興奮性ニューロンに対して細胞内染色を行う。当初、梨状様皮質で行う予定であったが技術上の問題により、運動野に変更した。各層の興奮性ニューロンの軸索からパルブアルブミン陽性ニューロンの細胞体・樹状突起に対してどのように入力するのか比較解析した。第2層ー第5層の興奮性ニューロン由来の全ブトンのうち約14%がパルブアルブミンに入力したのに対し、第6層では約25%と、有為に高い割合で入力しており、特異的な神経回路の一端を明らかにできた。本研究で得られた研究成果は、2013年8月の神経科学学会、2015年10月の解剖学会九州支部学術集会で発表し、現在は論文投稿準備中である。神経解剖先行して、大脳皮質の運動野で同様の解析を行っていたため、梨状葉皮質での研究は、予定よりも少し遅れている。しかしながら、運動野での研究手法を、梨状葉皮質における研究に適応することで、より速く、スムーズに研究を進めることができると期待される。そのため、当初の予定通り課題研究を遂行できると考えている。今後の予定としては、大脳皮質の運動野において得られた結果の解析を行い、論文としてまとめつつ、梨状葉皮質に対象を移行して研究を進める予定である。運動野において同様の解析を進めていく中で見えてきた問題点がある。申請書では、大脳皮質の興奮性ニューロンをたった1個だけ、しかも軸索末端まで完全に可視化するために、遺伝子改変シンドビスウイルスベクターを用いるとした。

パルブアルブミン陽性ニューロンの細胞体と樹状突起が特異的にGFPで標識されているトランスジェニックマウスの大脳皮質に、mRFPを発現させる遺伝子改変シンドビスウイルスを注入して、興奮性ニューロンを標識する。しかし、シンドビスウイルスベクターはランダムに感染するため、特定の皮質層のニューロンを選んで標識し、解析するということが困難である。運動野において、興奮性ニューロンをたった一つ標識するために、細胞内記録・染色法を用いた。細胞内記録・染色法を用いると、特定の皮質層のニューロンを狙って標識することができるため、L2/3からL6の興奮性ニューロンを5個ずつサンプリングし、解析することができた。これからトランスジェニックマウスの梨状葉皮質にシンドビスを注入して研究を進めていくなかで、特定の皮質層の興奮性ニューロンは数が少なく、シンドビスウイルスによる標識が難しい、というような問題が生じた場合、予定を変更し細胞内記録・染色法を用いることで解決する。また、標識した単一の興奮性ニューロン全体を可視化し、さらにパルブアルブミン陽性インターニューロンの細胞体と樹状突起を別の色で可視化する明視野二重染色のプロトコール、及びアポジションの解析方法も確立したため、梨状葉皮質において速く研究を進めて結果を得ることができると予想される。