hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オレキシンによる脳幹呼吸調節機構の修飾作用ー幼若動物と成熟動物との比較検討ー

次に、呼吸関連領域へ投射するKFニューロンにおけるオレキシンレセプターの発現について、逆行性標識法と蛍光免疫組織化学を併用して解析した。その結果、rVRGやPhNあるいはHGNに投射するKFニューロンにオレキシンレセプター2の発現が認められた。さらに、新生児期の結合腕傍核へオレキシンBを作用させた時の呼吸活動への影響を、脳幹ー脊髄摘出標本を用いて解析した。オレキシンB (10 microM、0.1-1.0 microL)の結合腕傍核を含む領域への注入は、横隔神経で記録される呼吸性活動の頻度を強く促進した。また、舌下神経の呼吸性活動は横隔神経の活動と同時におきていた。以上の結果から、オレキシンは、オレキシンレセプター2を介してrVRGやPhNに投射するKFニューロンへ興奮性の影響を及ぼすことにより呼吸を促進し、それと同時にHGNへ投射するKFニューロンを興奮させることにより気道の開通性を維持していることが示唆された。また、オレキシンニューロンは、新生児期においても結合腕傍核へ投射することにより呼吸促進を引き起こしていることが示唆された。神経解剖学フルオロゴールドを逆行性標識物質として用いることにより、細胞体や近位樹状突起のみならず遠位樹状突起にまで標識することができた。また、銀増感ー金置換法を用いてオレキシン陽性終末に銀粒子を沈着させることで、電子顕微鏡下でフルオロゴールド陽性ニューロンとの違いを明確にすることができた。これらの方法により電子顕微鏡下で観察する際に効率的なデータの収集を行うことができた。本研究の開始当初はオレキシン含有神経終末の検出に通常の免疫染色を用いていたが、オレキシン線維は細く繊細であるため、免疫組織化学的検出が不安定であった。そのためチラミドによる増感を加えることにより安定的な検出ができるようになった。また、開始当初はコレラトキシンBサブユニット(CTb)を逆行性標識物質として使用したが、CTbは順行性標識も出現するという特性上、解析が困難であった。そのため、逆行性標識物質を、逆行性標識のみ現れるフルオロゴールドに変更し、改めて実験を行った。これら方法の改良を2点行ったため、計画にやや遅延が生じている。平成26年度は引き続き電子顕微鏡による解析を行うと同時に、逆行性標識法と免疫組織を併用して横隔神経核や腹側呼吸性ニューロン群吻側部あるいは舌下神経核へ投射するニューロンがオレキシンレセプター2を発現するか否かを確認する。次に、新生児期における横隔神経核や腹側呼吸性ニューロン群吻側部あるいは舌下神経核へ投射する結合腕傍核ニューロンへのオレキシン終末の接合様態について同様の解析を行う。また、オレキシンに対する結合腕傍核ニューロンの反応を電気生理学的に解析する。24年度の計画を完遂し、25年度の計画を遂行する。計画では実験動物としてラットを用い、免疫組織化学によりオレキシン含有神経終末を検出することにしているが、近年の遺伝子工学の発展により、オレキシン神経を蛍光蛋白で標識した動物が作成され、これにのり簡便でかつ明確なオレキシン神経の検出が可能となっている。本研究では、効率よく解析を行うために遺伝子改変動物も使用する計画に変更する。25ー26年度では、遺伝子改変動物を用いた実験を行えるように準備し、それらの動物を使った解析を行う予定である。電子顕微鏡の解析が効率よく行われたため、現状ではダイヤモンドナイフを購入していない。
繰り返し入札の市場の実証分析

研究代表者は、公共工事の入札並びに国債の入札は競争を通じて政府に高い便益をもたらしているのかどうかを実証分析した。公共工事の入札では談合が発生しやすいことが知られている。公共工事の入札の研究では、特定の企業が繰り返し入札に参加する談合が発生しやすい入札方式から競争的な入札方式へ移行したことの効果を、価格と品質の観点から分析した。国債の入札でも、少数の大手金融機関が繰り返し入札に参加し国債を落札する傾向があるので、談合が生じているかもしれないということが昨今懸念されている。したがって、国債の入札市場において競争が失われることによる影響を分析することは重要である。そのために、申請者は、金融機関同士の競争がない国債の発行方式から入札へと移行したことの効果を分析し、国債の市場で競争が失われることによってどのくらい政府収入が減少するのかを分析した。昨年度は、公共工事の入札に関する研究と国債の入札に関する研究をおおよそ半々の割合で行っていた。学会報告については、国際学会の審査を比較的順調に通過することができたことから国際学会での報告を4回行うことができた。そこでは、主に国債の入札に関する研究の報告を行った。また、国債の入札に関する論文は英文校閲に出して校閲者と議論を交わしながら英文の質を改善することにも時間を使った。公共工事の入札に関する研究は、分析結果を追加してリサーチクエスチョンと分析の内容を深めることを行った。国際学会などに参加する以外にも、国内の他大学のワークショップに参加してその報告者と議論を交わすことや他大学の研究者と面談をすることで論文の質を高めることに努めてきた。国際学会の審査を順調に通過することができた。また、国債の入札に関する論文は英文校閲に出して英文の質を大きく改善することができた。公共工事の入札に関する論文も完成間近であるといえる。国債の入札に関する論文は英文校閲が終了次第、国際学術雑誌に投稿する。そして、レフェリーやエディターのコメントに基づいて論文を改定し、再投稿する。公共工事の入札に関する論文の方も改正次第、それを英文校閲に出し、英文の質を大きく高めることをする。そして、国際学術雑誌に投稿する。申請者は、公共工事ならびに国債の入札は競争を通じて政府に高い便益をもたらしているか否かを実証分析した。これらの入札では、特定の企業が繰り返し入札に参加する傾向があるので談合が発生しやすい。そして、これらの入札において談合が発生すると、非効率が発生し経済厚生が低下する。したがって、入札によって発揮されるはずの競争の効果がうまく機能しているのか否かを実証的に確かめる必要がある。国債の発行市場の研究では、金融機関同士の競争がない国債の価格決定方式から入札へ移行したことの効果を分析した。そして、国債の発行市場では、入札は競争を通じて高い政府収入をもたらしたかを検証した。公共工事の入札の実証研究の結果は、競争的な入札方式の導入は価格を低下させるが品質を悪化させる可能性があることを示唆する結果を提示している。そして、競争的な入札方式導入の効果の大きさは、地域ごとに異なっていることを示唆する実証結果も得た。国債の発行市場の実証研究の結果は、入札が導入された直後は高い価格で国債が落札されていて入札者間の競争の存在を示唆しているが、入札が導入されてしばらく時間が経つと競争がなくなることことを示唆している。入札導入後しばらく時間が経ったときには、特定の大手金融機関のシェアが非常に大きくなっていて、それらの金融機関が国債を低い価格で大量に落札して大きな利潤を得ていたことを示唆する結果を得た。公共工事の入札の実証研究、国債の発行市場の実証研究ともに国際学会にて報告できる水準まで仕上がっている。国債の発行市場の実証研究については、英文校閲の依頼をしていて、国際学術雑誌に投稿することが可能な段階になっている。公共工事の入札の研究についても実証結果が出そろっているので、実証結果に対応する理論モデルを構築して論文をまとめた後に、英文校閲を依頼して国際学術雑誌に投稿する予定である。

公共工事の入札に関する研究は、分析結果を追加してリサーチクエスチョンと分析の内容を深めることを行った。国際学会などに参加する以外にも、国内の他大学のワークショップに参加してその報告者と議論を交わすことや他大学の研究者と面談をすることで論文の質を高めることに努めてきた。国際学会の審査を順調に通過することができた。また、国債の入札に関する論文は英文校閲に出して英文の質を大きく改善することができた。公共工事の入札に関する論文も完成間近であるといえる。国債の発行市場の実証研究については、英文校閲を終えた後に、なるべく早く国際学術雑誌に投稿する。公共工事の入札の研究については、実証結果に対応する理論モデルを構築した後に論文をまとめて英文校閲を依頼する予定である。国債の入札に関する論文は英文校閲が終了次第、国際学術雑誌に投稿する。そして、レフェリーやエディターのコメントに基づいて論文を改定し、再投稿する。公共工事の入札に関する論文の方も改正次第、それを英文校閲に出し、英文の質を大きく高めることをする。そして、国際学術雑誌に投稿する。論文を投稿していた国際学会の審査を通過しなかったため。
小細胞肺癌におけるアポトーシスに着目した新規治療法の検討

小細胞肺癌の予後は悪く新規治療法の開発が急務である。我々は抗アポトーシス蛋白質であるMCL1に対する阻害剤(S63845)が有効であることを確認したが、既存の殺細胞性抗癌剤との併用効果やS63845の効果を予測するバイオマーカーは不明である。小細胞肺癌細胞株を用いて殺細胞性抗癌剤との併用効果を評価し、S63845の治療効果を予測するバイオマーカーについてBCLファミリーに注目して探索する。また、小細胞肺癌の98%に認められるTP53変異に着眼し、TP53の変異サブタイプとBCLファミリーの発現の関連をCRISPR/Cas9による遺伝子修復により評価する。
レーザーメスを用いた昆虫における光周反応機構の生理学的研究

まず,カイコの光周反応のエフェクターが存在する食道下神経球(SG)のレーザー光照射をこころみた。材料は休眠卵産生蛹D-Pの脳(Br)-SG連合をとりだし硝子プレート上に置き,昆虫リンゲルを一滴落として処理中に乾かないようにして照射した。照射は,5shot/secで30秒間とした。照射してからしばらくして,組織に泡のようなものが発生してくるのが観察された。これは,細胞内と細胞外にある水分にレーザーの吸収が生じて水が沸騰し,それにより膨張した細胞が破裂下ためと考えられる。即ちは組織内にたまった水蒸気は気泡を形成しその内圧の上昇によって気泡は破裂し四方に飛び散る蒸散現象が観察された。泡がなくなると,内眼では組織の変化は分からなくなるが,ガラスプレート上でサンプルを乾燥させるとダメージのあった部分が拡大された穴が観察された。SGへの照射については神経分泌細胞(NSC)が存在する中間部の照射によって休眠卵産生率は0となり,これによりレーザー照射の有効性が確認された。NSC以外の部位の照射はとくに効果は見られなかった。どれだけの深さまでダメージが及んでいるかは今後,切片の組織学的検索を必要とするが,SGのNSCはsheathのすぐ下,即ち表面から比較的浅い部分にあるので効果がでたものと推定される。Brへの照射実験は例数が少ないので,まだ明確な結論に至っていないが予備的実験によると,非休眠卵産生蛹ND-Pでは,protocerebralの前半部を破壊することにより,この部位に抑制的中心が存在することが予想された。D-Pでは今のところ効果は見られない。今後,データーを増やして総合的に考察する必要がある。昆虫は季節情報としての光周情報を、日長感受性のある発育時期に受け止め、光周性反応を示す。昆虫の光周性反応に関与する器官は、一般的に脳(protocerebruum ganglion)であることが知られているので、脳のどのような部位の細胞(群)が、いかなる仕組みで光周期を受容し、日長情報を蓄積するのか、そして最終的にホルモン分泌制御を担っているのかを知るために、マイクロレ-ザ-メスを用いた。N_2レ-ザ-発振機(レ-ザ-ヘッド)を当初計画通り購入し、ビ-ムが効率よく検体に照射されるように光学系を構築した。光学系としては発振ビ-ムを顕微鏡の胴鏡部の穴に照射し光軸方向に垂直に落射して対物レンズで収束させ、カバ-グラス上のサンプルに照射する方法と、顕微鏡を使用せず、反射鏡と石英レンズで収束照射させる方法の両面から検討中した。いずれの方法でも金属プラズマを発生させ、昆虫の神経球の表面に肉眼で明らかな破壊痕跡を認めるに足るだけのエネルギ-が照射焦点で得られるが、前者では照射面積が小さくなり過ぎて、部位の同定が困難となるため、当面は反射鏡と石英レンズを用いる方法と取った。まず、カイコの休眠現象に着目して蛹期に効果器の存在する食道下神経球への照射を試みた結果、神経球の後方3分の1への照射によって、休眠ホルモンの分泌が完全に停止した。エネルギ-とショット数をぞうかさせればさせるほど効果は増大した。一方脳への照射は、現在実験が進行中であるが、休眠卵蛹においては特に効果見られず、申請者らのホルモンの抑制制御説を支持する結果がえられた。光周反応感受期である幼虫期の脳にも同様の操作を加えようと試みているが、特異的部位へのショットが困難で、試行錯誤している。

まず、カイコの光周反応のエフェクターが存在する食道下神経球(SG)のレーザー光照射をこころみた。材料は休眠卵産生蛹D-Pの脳(Br)-SG連合をとりだし硝子プレート上に置き、昆虫リンゲルを一滴落として処理中に乾かないようにして照射した。照射は、5shot/secで30秒間とした。照射してからしばらくして、組織に泡のようなものが発生してくるのが観察された。これは、細胞内と細胞外にある水分にレーザーの吸収が生じて水が沸騰し、それにより膨張した細胞が破裂下ためと考えられる。即ちは組織内にたまった水蒸気は気泡を形成しその内圧の上昇によって気泡は破裂し四方に飛び散る蒸散現象が観察された。泡がなくなると、肉眼では組織の変化は分からなくなるが、ガラスプレート上でサンプルを乾燥させるとダメージのあった部分が拡大された穴が観察された。SGへの照射については神経分泌細胞(NSC)が存在する中間部の照射によって休眠卵産生率は0となり、これによりレーザー照射の有効性が確認された。NSC以外の部位の照射はとくに効果は見られなかった。どれだけの深さまでダメージが及んでいるかは今後、切片の組織学的検索を必要とするが、SGのNSCはsheathのすぐ下、即ち表面から比較的浅い部分にあるので効果がでたものと推定される。Brへの照射実験は例数が少ないので、まだ明確な結論に至っていないが予備的実験によると、非休眠卵産生蛹ND-Pでは、protocerebralの前半部を破壊することにより、この部位に抑制的中心が存在することが予想された。D-Pでは今のところ効果は見られない。今後、データーを増やして総合的に考察する必要がある。
木星形成に伴う始原天体物質の移動と進化

昨年度実施した数値計算において,低速度領域で用いたガス抵抗の式の係数を低く見積もっていることが判明した。微惑星の移動はガス抵抗によって駆動され,低速度領域ではそもそもあまり微惑星の進化は生じないことから,この影響は大きくないと考えたものの,すべての計算を実行し直した。その計算から,前年度の結果と比べて,ある最高速度を得るために必要な微惑星サイズはわずかに大きくなるが,100 kmサイズ以上の微惑星の軌道進化にはほぼ影響がないことが確かめられた。これは,微惑星進化が共鳴の位置によって区切られており,ガス抵抗によってある距離を移動する時間は変化するものの,経路自体には変化が起きにくいことによる。前年度の研究を進展させ,木星がどの程度の大きさに成長したときに微惑星移動が顕著となるかを調べた。前年度の結果と現在の小惑星の分布と照らし合わせると,木星形成と同時期には微惑星が100 km程度まで育っていた可能性が考えられる。微惑星の移動の時期は,微惑星自体の加熱や周囲の物質の加熱の時期となるため,太陽系物質の年代学を考える上ではっきりとさせておきたい事柄の一つである。そこで,木星の成長がどの程度進んだ時に微惑星移動が開始するか,木星のサイズを変えて微惑星の軌道進化を数値計算をした。木星が現在の10分の1の質量では,微惑星移動はあまり顕著ではなく,ガス円盤との相対速度も10 km/sにはほぼ達しない。木星が現在の3分の1まで成長すると,相対速度は10 km/sに達するようになる。つまり木星がガス捕獲後半に達してから原始惑星系円盤が散逸するまでが,本研究で扱う微惑星軌道進化の時期となることが判明した。計画した数値計算を完了した.当初の計画に従って研究を進めることとする.原始惑星系円盤内で木星型惑星が成長すると,周囲の微惑星は原始惑星系円盤に対して大きな相対速度を持つようになる。相対速度がつくと,微惑星は原始惑星系円盤中のガスから抵抗力を受けるようになり,中心星方向へと移動する。半径が10 km,100 km,300 km,1000 km微惑星に対し,ひとつの木星型惑星が形成されたときに微惑星が原始惑星系円盤に対して得る相対速度,そして最終的に微惑星が落下する場所を数値計算した。その結果,太陽系のパラメーターの場合,半径が10 km程度と小さな微惑星はガス抵抗が強いために大きな相対速度を得ることができず,最大相対速度は5 km/s程度に留まり,微惑星はあまり長い距離を落下することなく円軌道化され,現在の小惑星帯の領域にとどまりやすいこと,微惑星が大きくなるほど最大相対速度は大きくなり,落下距離も長くなることがわかった。また,微惑星半径が100 kmを超えると,最大相対速度は木星の3:1の共鳴付近で達成されることが多いことも明らかとなった。微惑星がガス円盤の中で高速となると,衝撃波によって蒸発できる温度まで加熱される。蒸発可能な温度となっている時間は,半径が100 kmの微惑星の場合,ひとつの微惑星あたり10万年程度と計算された。しかし,微惑星がいつ蒸発温度になるかは,木星近辺の共鳴にとらえられている時間によって異なり,木星形成後,10万年から1000万年の間に散らばっていることが判明した。微惑星サイズが大きくなるとひとつの微惑星あたりの蒸発時間は長くなる傾向にあるが,全体としての蒸発が生じている時間にはあまり大きな変化がないこともわかった。初年度に計画した数値計算を完了した。計画した数値計算を完了した.当初の計画に従って研究を進めることとする。微惑星以外のパラメーターを変化させた場合について計算を続ける。数値計算に蒸発を含めた計算を行えるようにする。当初の計画に従って研究を進めることとする.論文の英文校正費用が残金よりもわずかに大きく支払えなかったため,翌年度の論文出版費にあてることとした。
計算幾何学のVLSIレイアウト設計への応用

近年、VLSIの集積度の飛躍的な向上により、VLSIの設計に必要な計算量も膨大なものとなってきた。特にレイアウト設計においては、大規模な幾何情報を処理する必要があるが、従来の手法は幾何情報を効果的に用いていないために効率が悪い。本研究では、計算幾何学の分野における研究成果をレイアウト設計に応用して、レイアウト設計に関する幾つかの問題について効率の良い算法を開発し、ワークステーション上にプログラムを作成し性能評価を行った。本研究において重点的に取り扱った問題は、バイポーラLSIの配線経路発見の問題と、幾何学的クラスタリングの手法に基づく素子配置問題である。前者については、配線の幅を無視できないこと、および、異なる層の配線を結合するためのビアと端子が配線幅に比べてかなり大きいのが特徴である。この問題は、計算幾何学におけるマンハッタン配線問題を点位置決定問題(質問点がどの領域にあるかを決定する問題)と組み合わせることにより解くことができるが、多数のネットの配線を以前の情報を有効に利用しながら求めるには、線分の追加と削除を考慮した動的問題を考える必要がある。これに対して本研究では、最短径路ではなく、最少ビア径路であれば、特に複雑なデータ構造を用いなくても、深さ優先探索に基づく方法でO (n log n)程度の時間でこの問題が解けることを示し、IEEEに発表した。2番目の配置問題もレイアウトの良さを決める上で非常に重要である。従来から数多くの方法が提案されているが、代表的なものは素子間の結合度をグラフ表現し、発見的手法でグラフの2分割を求めるというものである。本研究では、結合度を保つように平面上の点に写像する方法を考案し、幾何モデルの上で最適な2分割を求める効率の良いアルゴリズムを開発し、その有効性を確かめた。VLSIの集積度の飛躍的な向上により, VLSIの設計に必要な計算量も膨大なものとなってきた.特に,レイアウト設計においては大規模な幾何学的情報を処理する必要があるが,従来の手法は幾何学的情報を効果的に用いていないために効率が悪い.そこで本研究では,計算幾何学の分野における研究成果をレイアウト設計に応用して,レイアウト設計に関する幾つかの問題について効率の良い算法を開発し,ワークステーション上に実際にプログラムを作成し,性能評価を行う.本研究は2年度にわたって行われるが,初年度では主に理論の確立に力を注ぎ,次年度ではシステムの構築を行う.具体的な問題としては,バイポーラLSIの配置配線設計問題とレイアウトパターンのコンパクションについて考察した.前者の問題に対しては,従来のO(n^2)のアルゴリズムをO(nlogn)に改良することに成功し,その結果は, IEEE学会の論文誌に掲載されることになっている.また,配置問題に対してはクラスタリングに基づいた方法を考案中であるが,幾何学的情報を有効に利用するとクラスタリングが高速に行えることがわかった.この研究は今年6月の計算幾何学に関する国際会議において発表する予定である.コンパクションの問題については,第一バージョンを既にプログラム化したが,ジョグ(配線を折れ曲げる位置)を見つける算法に難点があり,余り良い性能が得られなかったので,次年度においては,数理計画法に基づいた全く別の算法を開発する予定である.本研究では,一見全く関係のなさそうなテーマを同時に扱っているが,これらはデータ構造面では密接な関係を持っている.本年度はその基礎となるデータ構造について3種類のデータ構造を考案し,計算機実験によって性能を評価した.この結果を用いて,次年度では上記の問題に対する算法をプログラム化する予定である.初年度の62年度では主として理論的検討と基本的なグラフィックツールの開発を行ったのに対して、今年度は、実際にワークステーション上に各種CADシステムを構築した。主要なものを以下に示す。

(1)バイポーラLSIの配線設計:この問題は、マンハッタンパス問題に対するリプスキーの解法と線分の挿入・削除を動的に管理するデータ構造により理論的に効率よく解けることを示し、簡単化したモデルに対して、区分木と二分探索木を用いたプログラムを開発した。従来の方法を単純に拡張すると頂点数nの2乗に比例する時間が必要になってしまうが、この方法ではn log nに比例する程度の時間で十分である点が特長である。(2)素子配置問題:この問題はレイアウトの良さを決める上で非常に重要であり、従来から数多くの方法が提案されている。代表的なものは素子間の結合度をグラフに表現し、結合度を保つように平面上の点に写像する方法を考案し、幾何モデルの上で最適な2分割を求める効率の良いアルゴリズムを開発し、幾つかの小規模なデータに対して計算機実験を行い、その有効性を確かめた。現在は、素子の大きさをも考慮できるように拡張しようと考えている。(3)自動コンパクション:シンボリックレイアウト法とドッキングさせることによって、より使いやすく、きめの細かいシステムを構築した。対話的なシステムとするために、区分木と二分探索木を用いてデータを動的に管理するようにし、応答時間を短くすることに成功した。本研究では、区分木と二分探索木を主要なデータ構造として用いたが今後、他のデータ構造についても計算機実験を行っていきたい。
自閉症スペクトラム障害と統合失調症における自己表象の異常に関する脳機能画像研究

本研究は、自閉症スペクトラム(Autism Spectrum Disorder: ASD)と統合失調症にみられる自己表象の神経基盤の変容を明らかにするため機能的fMRI研究をおこなった。ASD研究では、安静時および自己を含む人物評価に関わる脳活動を検討し、また統合失調症研究では、自己表象の変容に深く関連する言語性幻聴と安静時脳活動の関係を検討した。その結果、それぞれの疾患に脳領域間の機能結合の異常を認め、自己表象を支える神経ネットワークの変容が示唆された。本年度は、申請書の計画に従い、自閉症スペクトラム障害(以下ASD)と統合失調症において、大脳皮質正中部構造に着目し、それぞれ自己に関わるオフライン処理の異常を、脳機能画像研究により検討した。ASDに関しては、成人当事者26名を対象として機能的MRI(以下fMRI)データ収集を完了し、24名の健常被験者と比較した。解析の結果、行動データでは、ASD当事者は対照群と比較して、自己に対して否定的な判断をする傾向がみられた。また、fMRIデータ解析では、大脳皮質正中部構造の前部において、ASD当事者の脳活動が有意に低下している領域を観察した。また、自己参照判断において、他者の視点を導入するなど、複雑な社会課題を施行した際、ASDと定型対照群では活動が有意に異なる領域が同じく大脳皮質正中部構造においてみられた。この予備的結果は、平成26年度の国際学会で発表予定である(The 20th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping、紀要を提出済み)。統合失調症については、現在実験参加者を募集し、行動研究をはじめ、予備的研究を進めている。ASDに使用した課題は言語的に複雑なため、昭和大学烏山病院の共同研究者とともに、認知能力が低下した統合失調症患者において遂行可能となるように単純化した課題を作成した。また、次年度以降に開始予定である、自己に関するオンライン処理の課題の選定を開始した。自己に関するオンライン処理課題には、現在のところ、当初の申請書の計画どおり、情動活動にともなう自律神経系の測定を計画しており、その計測システムの構築のための準備をおこなった。平成26年度は、前年度までに収集した成人高機能自閉症スペクトラム障害(以下ASD)当事者が自己に関するオフライン課題を行なっているときのfMRI活動データの解析を推進した。具体的には、ASD群26名、定型発達対照群24名のfMRIデータに加え、同一実験参加者から安静状態脳活動の測定を追加し、自己のオフライン課題と安静状態脳活動の関係性を調べた。解析手法としては、複数の心理課題条件の脳活動の連動をデータ駆動的に抽出するjoint独立成分分析(independent component analysis,以下ICA)を適用した。自己のオフライン処理における大脳皮質正中部構造や下頭頂回側部を伴う活動と安静状態におけるデフォルトモードネットワークは空間的に類似したパターンを示すことが知られているが、joint ICAを用いた解析においても、データ駆動的に類似したパターンが抽出され、因子負荷において統計的に有意な群間差が認められる活動パターンを同定した。この結果について、2つの国際学会でポスターと口演発表をおこなった(The 20th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping, Hamburg, Germany、21st World Conference of IACAPAP, Durban, South Africa)。自己のオンライン課題については、fMRI環境下で測定可能な自律神経系測定装置(BIOPAC)を使用して、脈波と皮膚電気抵抗を安静状態において測定する作業を行なった。この作業により、次年度から自己のオンライン処理にともなう自律神経活動計測と脳活動が同時に計測できる実験環境とした。平成27年度は、成人高機能自閉症スペクトラム障害(以下ASD)当事者が自己に関するオフライン課題を行なっているときのfMRI活動データの解析を推進した。脳領域間の機能的結合に重点を置いた解析をおこない、左半球感覚運動野と大脳正中構造後部の間の機能的結合と自閉スペクトラム症の症状評価との間に有意な相関を認めた。研究結果をまとめて国際専門誌に論文を投稿した(現在査読中)。また国内学会にて口頭発表(第39回日本高次脳機能障害学会学術総会シンポジウム「発達障害と神経心理学」東京)をおこなった。ASDの自己に関するオンライン課題については、fMRI環境下で測定可能な自律神経系測定装置(BIOPAC)を使用して、ASD当事者10名を対象に、皮膚電気反応を安静状態において測定した。皮膚電気反応を独立変数として,安静状態脳活動への効果を解析したところ,左下前頭回弁蓋部(ブロードマン44野)をはじめとする複数の脳領域に有意な皮膚電気反応の効果を認めた。また統合失調症については、自己概念の障害を反映する臨床症状として言語性幻聴に注目し、脳機能データとの関連を解析した。具体的には、統合失調症当事者25名について、言語聴覚課題を遂行中の脳活動賦活データと幻聴の程度の相関解析をおこなった。幻聴については、Auditory Hallucinations Rating Scaleを邦訳し、幻聴の大きさ、頻度、現実感を評価した。解析の結果、補足運動野の賦活量と幻聴症状の強さに有意な相関を認めた。この結果を国内学会にて発表し(第4回精神科医学会学術大会、沖縄)、現在は国際専門誌への投稿に向け、論文を作成中である。

ASD研究では、安静時および自己を含む人物評価に関わる脳活動を検討し、また統合失調症研究では、自己表象の変容に深く関連する言語性幻聴と安静時脳活動の関係を検討した。その結果、それぞれの疾患に脳領域間の機能結合の異常を認め、自己表象を支える神経ネットワークの変容が示唆された。使用を予定していた実験機材の導入が遅れたためである。ASDの自己のオフライン処理に関する研究は、データ数・解析ともに本年度内に予定通り進める事が出来た。自己のオフライン処理に関する研究は、別予算で導入が予定されていたfMRI環境下で使用可能な自律神経系装置の導入が遅延したため、実験環境の整備の開始が遅れた。従って当初の予定より1年本課題を延長することで、目標の実験データ収集を遂行する必要がある。認知神経科学平成26年度において実験課題、測定環境の整備は完了したため、統合失調症を含めてデータ収集に重点を置いて推進する。予算についても、自律神経系データの解析には専門の研究補助員を採用してスピード化を図る。成人ASD当事者のデータに関して収集を完了しており、予備的検討をおこなったところ、活動部位や健常対照群との比較において、妥当な結果が得られている。今後解析を進めることで、十分論文化できる結果と思われる。本研究の重要な要素である、fMRI環境下で行なう脈波・皮膚電気抵抗の測定が、測定機材の導入が遅延したことにより、機器のセットアップの開始が遅れたため。当初の予定では、測定機材の導入に合わせて実験補助員を採用する予定であった。平成25年度にASDを対象としたfMRI実験を、簡略化した形で統合失調症にも適用する。さらに、自己のオンライン的処理に関する研究を推進するため、課題の選定とシステム構築に必要な物品の準備を本年度の前半で完了し、後半でデータ収集をおこなう。fMRI環境において自律神経系データの測定とノイズ除去等の信号処理の経験を持つ実験補助員を採用する。さらに、実験協力者のリクルートを推進するための実験補助員を採用する。従って、予算は主に人件費・謝金に使用する。今年度のデータはfMRIデータだけに限定したため、データ解析のための研究環境は人員、物品ともにほぼ現状の者で対応できたため。もし研究が自律神経系データ測定にまで進展した場合、研究補助員の採用や計算機の購入が必要であった。とりためたデータの解析を推進するため、データ処理補助として研究補助員を採用する。また、fMRIデータ用計算機と解析ソフト、さらに自律神経データ測定装置を購入する予定である。
赤外線背景放射のロケット観測による初代天体の探査

本研究は,ビッグバンから1億年後の時代に宇宙で最初に誕生した星の光を,宇宙赤外線背景放射として捉える試みである.特別に開発した赤外線望遠鏡をロケットに搭載し,大気の影響のない宇宙空間から観測した結果,可視・近赤外波長域での宇宙赤外線背景放射のスペクトル測定に世界で初めて成功した.この観測結果は,今後,宇宙最初の星と宇宙初期の研究に大きな影響を与えるであろう.本研究は,ビッグバンから1億年後の時代に宇宙で最初に誕生した星の光を,宇宙赤外線背景放射として捉える試みである.特別に開発した赤外線望遠鏡をロケットに搭載し,大気の影響のない宇宙空間から観測した結果,可視・近赤外波長域での宇宙赤外線背景放射のスペクトル測定に世界で初めて成功した.この観測結果は,今後,宇宙最初の星と宇宙初期の研究に大きな影響を与えるであろう.本研究の目的は,宇宙赤外線背景放射(CIB : Cosmic Infrared Background)のロケット観測により,初期宇宙における構造形成を研究することである.近年の宇宙進化描像では,宇宙年齢1億年ごろのダークエイジと呼ばれる時代に最初の天体として大質量星(第一世代の星)が爆発的に形成されたと考えられている.もしこれが事実ならば,第一世代の星からの紫外線は宇宙膨張により赤方偏移して,現在は近赤外域でのCIBとして観測されるであろう.このようなCIBを観測するために,特別に開発した装置を用いてロケット実験を実施することが本研究の内容である.平成20年度には,可視・近赤外域の観測装置を搭載した日米共同ロケット実験CIBERの打上げに初めて成功したが,そこでは第一世代の星に関する情報を得るだけのデータ品質が得られなかった.本研究では,打上げ後回収した観測装置を回収・再利用,および,改良した装置を製作し,第二回目以降のCIBERロケット実験を実施する.また,将来もロケット実験を継続的に行なうことを目指し,観測波長域の拡大や高波長分解能化および偏光測定機能追加などの基礎開発も行なう.平成21年度は,第一回目のCIBER打上げによる観測データの解析と同観測装置の改良に尽力した.観測データの解析の結果,主たる前景放射である黄道光の可視・近赤外スペクトルを初めて測定することに成功した.また,第一回目の観測精度の制限となった装置の問題点を取り除くことに成功し,次回の打上げではより高い質のデータを得る目処がついた.本研究の目的は,宇宙赤外線背景放射(CIB : Cosmic Infrared Background)のロケット観測により,初期宇宙における構造形成を研究することである.近年の宇宙進化描像では,宇宙年齢13億年ごろのダークエイジと呼ばれる時代に初代の天体として大質量星(第一世代星)が爆発的に形成されたと考えられている.これが事実ならば,第一世代星からの紫外線は宇宙膨張により赤方偏移して,現在は近赤外域でのCIBとして観測されるであろう.このようなCIBを観測するために,特別に開発した装置を用いてロケット実験を実施することが本研究の内容である.平成20年度には,可視・近赤外域の観測装置を搭載した日米共同ロケット実験CIBERの打上げに初めて成功した.本申請研究を開始した平成21年度には,第1回目の観測データから主たる前景放射である黄道光の可視・近赤外スペクトルを初めて測定することに成功した.また,さらに高品質の観測データ取得を目指して打上げ後回収した観測装置の改造に尽力した.平成22年度は,改造した観測装置を搭載して第2回目のロケット実験を実施した.打上げ後,装置は正常に動作し,期待したとおりの高品質の観測データを得ることに成功した.観測データへの前景放射の寄与を評価することにより,可視・近赤外波長域での世界で初めてのCIBスペクトルの測定に成功した.今後,この観測結果を元にして,第一世代星の理論モデルとの比較等により研究を進めてゆく.本研究の目的は,宇宙赤外線背景放射のロケット観測により,初期宇宙における構造形成を研究することである.近年の宇宙進化描像では,宇宙年齢13億年ごろのダークエイジと呼ばれる時代に初代の天体として大質量星(初代星)が爆発的に形成されたと考えられている.これが事実ならば,初代星からの紫外線は宇宙膨張により赤方偏移して,現在は近赤外域での宇宙背景放射として観測される.このような宇宙赤外線背景放射を観測するために,特別に開発した装置を用いてロケット実験を実施することが本研究の内容である.平成20年度には,可視・近赤外域の観測装置を搭載した日米共同ロケット実験CIBERの打上げに初めて成功した.本申請研究を開始した平成21年度には,第1回目の観測データから主たる前景放射である黄道光の・可視・近赤外スペクトルを初めて測定することに成功した.平成22年度は,改造した観測装置を搭載して第2回目の実験を実施し,可視・近赤外波長域での世界で初めての宇宙背景放射スペクトルの測定に成功した.その結果,得られたスペクトルが初代星によるものと解釈できることを示した.平成23年度は,第3回目の実験に成功し,可視・近赤外で初めての偏光スペクトルの測定に成功した.これにより,主たる前景放射である黄道光の放射スペクトルだけでなく,偏光を利用することで,より精度のよい背景放射との成分分離が可能となる.今後,これまでの観測結果との統合データ解析を実施し,初代星研究の一層の進展をはかる.
70年代の大都市への人口流入減少の要因としての高卒人口減少と再分配政策の定量分析

これまでにも,地域の所得格差が地域間人口移動に与える影響に関する研究が行われているが,年齢階級や性別など移動者の対象を絞った分析は行われていない。しかしながら,人々が移動する理由および実際の移動傾向が性別や年齢・職業などによって異なることは古くから指摘されており,その要因を計量的に分析する必要がある。本研究では,1960年代以降の高校卒業者の都道府県間人口移動数のデータを利用し,高卒者の就職目的での人口移動の要因分析を行う。これまで人口移動研究ではあまり用いられてこなかった『学校基本調査』のデータを用いることにより,就職を目的とする都道府県間人口移動をモデル化し,その移動要因を定量化する。
セロトニンニューロン回路網の可塑性-酵素抗体法による解析

Falck-Hillarp蛍光組織化学の広範な応用によって、近年約20年の間にモノアミンニューロン系について数多くの新知見が得られたが、その1つとしてこの種のニューロンがつよい再生能力を有する可塑性神経系であることが知られている。しかし蛍光法は、カテコールアミンの検出にはすぐれた効果を発揮するが、インドールアミンの検出には、多くの弱点があり、セロトニンニューロンの可塑性に関する形態学的研究は、著しく立ちおくれていた。近年、セロトニン証明のためのすぐれた免疫組織化学的手技が開発され、中枢神経内の分布に関する正確かつ詳細な知見が得られるようになった。そこでわれわれは、この免疫組織化学的標識法を用いて、ラット中枢神経に分布するセロトニンニューロンの線維網が非特異的および特異的軸索損傷後に示す再生、再構築能とその様式について詳細に検索を進めている。得られた知見を列記すると次のようになる。1.非特異的軸索損傷後、脳梁および内側中隔核において走行異常および分布異常を示すセロトニン線維が認められた。2.5,6-DHTの脳室内投与による特異的軸索障害後、セロトニン線維は、広範囲に変性するが、やがて断端発芽および側枝発芽の様式をもって再生し始め、約3ヵ月後、脳内の各部位において正常例とは異なった分布様式をもって再構築された。3.成熟ラットの脳室内に胎生ラットの背側縫線核を含む組織片を移植した実験において、移植した胎生脳組織内のセロトニンニューロンは、宿主ラットの脳室近傍に生着し、移植片のみならず宿主の脳内へも突起を伸長させていた。この方法は、今後、セロトニンニューロンの線維網の形成に至る標的探索機構の解明に重要な解析手法となると考えられた。
原子炉構造材のkeV中性子捕獲ガンマ線スペクトルの研究

東京工業大学原子炉工学研究所に設置されている広領域線質放射線照射装置(通称ペレトロン加速器)とコンプトン抑止型NaI(T1)ガンマ線検出器系を用いて、Mg、Ti、Co、Zn、およびZrの5核種について、それぞれ10600keVの範囲内の数カ所の入射中性子エネルギ-領域において、keV中性子捕獲ガンマ線スペクトルの測定実験を行った。実験において中性子飛行時間法を用い、パルス化keV中性子源としては、ペレトロン加速器で加速されたナノ秒パルス化陽子ビ-ムによる^7Li(p,n)^7Be反応を用いた。Mg及びCoについては、測定された捕獲ガンマ線波高分布から、ガンマ線検出器の応答関数を用いてアンフォ-ルディングすることによって、最終結果である捕獲ガンマ線スペクトルが得られた。その結果、Mgのスペクトル中には、捕獲状態から残留核の低励起状態への遷移によるガンマ線で形成されている。ピ-クが高エネルギ-領域に強く現れることが分かった。また、Coのスペクトルは、特に強いピ-クは無いが、ハ-ドなスペクトルであることが分かった。Ti、Zn、及びZrについては、デ-タ処理中であるが、その波高分布から以下のことが分かっている。Tiにおいては、複数のガンマ線による非常に強いピ-クが6.5MeV付近に存在する。また、1.8MeV以下の低エネルギ-領域に、カスケ-ド・ガンマ線による強いピ-クで形成された複雑な構造が存在する。ZnとZrにおいては、捕獲状態から残留核の低励起状態への遷移によるガンマ線ピ-クが少し目立つものの、全体的にはCoのスペクトルと似ている。実験結果の理論的解析については、現在、原子核反応理論の統計模型を用いて行っている。
全身麻酔下のVEPモニタリングにおける振幅低下時の最適警告基準の検討

術後視機能障害発生のリスクのある脳神経外科手術において、術中の視機能評価が非常に重要である。視覚誘発電位(visual evoked potential:VEP)モニタリングは、全身麻酔下でもリアルタイムに視機能評価ができる手段であり、近年急速に普及している。しかし、現状では術中VEP振幅低下の程度と術後視機能障害発生との関連を十分には検討されていない。本研究は、術後視機能障害のリスクのある脳神経外科手術でVEPモニタリングを実施した患者を対象に、VEP振幅低下の程度と術後視機能障害発生の関連について検討し、術後視機能障害を未然に予防するためのVEP振幅低下の最適な警告基準を調査する。
自然免疫細胞における新規ｍＲＮＡ代謝制御機構の解明

マクロファージは炎症応答における機能の違いからM1型とM2型の2つのサブタイプに分類される。本研究では、これらの細胞での感染応答時のmRNA代謝制御機構を明らかにするため、mRNAの翻訳不活化を担う細胞質RNA顆粒であるstress granule (SG)とprocessing body (P-body)の動態解析を行った。その結果、酸化ストレスやTLR4リガンドの刺激によるSGやP-bodyの形成誘導はM1型とM2型で異なる制御を受けることがわかった。また、EDC4蛋白質およびDcp1a蛋白質を構成因子として含むP-bodyの形成が、M1型でのIL-6産生に必要であることがわかった。本研究はmRNAの翻訳抑制あるいは分解の場として知られているStress granule(SG)やProcessingbody(P-body, PB)といった細胞質内RNA顆粒(mRNP)が、感染応答における翻訳制御に重要な役割を果たすのではないかという着想のもとに行っている。これまでにヒトマクロファージ細胞株へのTLRリガンド刺激で、サイトカイン産生に伴ってPBの形成が著名に誘導されることを見いだした。またPBの形成を阻害した細胞では、IL-6やTNF-αなどのサイトカイン産生量の低下が認められたが各々のmRNAの発現量に変化は認められなかった。これらの結果はPBが感染応答時にmRNAを一時的に貯蔵する場として機能している可能性を示唆した。そこで次に、ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)を用いたウイルス感染モデルにおけるmRNPの動態解析を行った。HCMVは他のウイルスに比べて増殖が遅いために、感染後の宿主翻訳停止をおこさずにウイルスタンパク合成を行って増殖することが知られている。このことから、HCMV感染でのmRNP動態を調べることで、ウイルス側と宿主側の両方の翻訳制御におけるmRNPの役割を明らかにできると考えたためである。HCMV感染ではSGの形成が全く誘導されない一方で、PBの形成が感染初期に著名に増加した。またPB形成をノックダウンすると、ウイルスの前初期タンパクだけでなく、感染後に発現が上昇することが知られている宿主タンパクの発現量も顕著に減少したが、各々のmRNAの発現量には変化がなかった。さらに、感染で誘導されるPBには一部の宿主翻訳開始因子がリクルートされてくることを見いだした。以上の結果から、ウイルスおよび宿主遺伝子の効率的な翻訳維持という感染応答時のPB形成の新しい役割を明らかにすることができた。本研究はmRNAの翻訳抑制あるいは分解の場として知られているStress granule(SG)やProcessingbody(P-body, PB)といった細胞質内RNA顆粒が、感染応答における翻訳制御に重要な役割を果たすのではないかという着想のもとに行っている。これまでにLPSやpolyI:CなどのTLRリガンドによるヒトマクロファージ細胞株への刺激でSGが形成されない一方、PBの形成がサイトカイン産生に伴って著名に誘導されることを見いだした。さらにPBの形成に必須な構成タンパクをsiRNAによりノックダウンしてPBの形成を阻害した細胞では、IL-6やTNF-αなどのサイトカイン産生量の低下が認められたが各々のmRNAの発現量に変化は認められなかった。この結果はPBが感染応答の際にすみやかに誘導されるサイトカイン遺伝子の効率的な翻訳のためにmRNAを一時的に貯蔵しておく場として機能している可能性を示唆するものであった。これまでPBは主に翻訳が不活化されたmRNAを分解する場として機能すると考えられてきたが、本研究の結果から感染応答に必要なmRNAの翻訳の維持というPBの新しい役割が示唆された。そこで現在は、増殖が遅いために感染後も翻訳停止がおこらず宿主タンパクの合成が維持されるヒトサイトメガロウイルス(HCMV)を用いて、感染細胞におけるウイルスおよび宿主のmRNA翻訳制御におけるPBの役割を調べているところである。近年PBのウイルス感染における役割については、HIVや肝炎ウイルスで報告されつつあるものの明確でない。実際のウイルス感染におけるPBの役割を明らかにすることで、ウイルス感染制御の基盤技術の開発に有用な知見を提供できると確信している。マクロファージはその活性化経路の違いによってM1型とM2型の2種類に大別される。M1型は炎症応答を惹起し、細菌やウイルス感染に対する宿主防御に関わる。一方、M2型は抗炎症反応や寄生虫感染応答に関与している。微生物感染による炎症やストレス応答の際、サイトカインやストレス関連タンパク等の迅速な量的調節が行われることで、各々のマクロファージは異なる機能を的確に発現できると考えられるが、その制御機構については全く未知である。本研究ではmRNAの翻訳抑制あるいは分解の場として知られているStress granule (SG)やProcessingbody (P-body)といった細胞質内RNA顆粒(mRNP)が、感染応答時におけるマクロファージの翻訳制御に重要な役割を果たすのではないかという着想のもとに実験を行った。

まずM1およびM2型に分化させたヒトマクロファージ細胞株におけるmRNPの動態解析を行った。その結果、M2型ではM1型と比較して酸化ストレス刺激によるSG形成が顕著に誘導された。一方、M1型では酸化ストレスおよびTLR4リガンドの刺激によるP-bodyの形成誘導率がM2型に比べ有意に高かった。またP-bodyの構成タンパクであるEDC4およびDcp1aをノックダウンしたM1型マクロファージでは、IL-6のmRNA量に変化がない一方で、IL-6タンパクの産生量が著名に減少した。本研究の結果から、炎症応答時のSGやP-bodyの形成がマクロファージの分化状態によって異なる制御を受けていることがわかった。またP-bodyを構成するEDC4タンパクおよびDcp1aタンパクがIL-6の転写後調節に必要であることが明らかとなった。微生物学PBは主にdecappingやdeadenylationに関わるタンパクを構成因子として持つ事から、mRNA分解の場として機能していると考えられてきた。しかし本研究の結果から、自然免疫刺激で形成が誘導されるPBがmRNA分解というよりはむしろ翻訳の維持に貢献している可能性が示された。当初の研究計画ではPB構成因子のひとつでmicroRNAを介したmRNA分解を行うAgo2タンパクに対する抗体で自然免疫応答の際に形成されるPBを沈降し、そこに含まれるmRNAを同定していく予定であったが、この方法は免疫応答時の翻訳維持のためにPBにリクルートされてくるmRNAの同定には適さないことがわかった。そこで、感染応答で形成が誘導されるPBの性状についてより詳細に解析するため、培養細胞への感染でPB形成が顕著に誘導されるHCMVを用いた検討を行った。HCMV感染では宿主の翻訳が停止しないことから、感染応答に伴う宿主mRNAの翻訳制御におけるPBの役割を解析できることが期待されるためである。PBの形成をsiRNAで抑制した細胞にHCMVを感染させると、ウイルスタンパクや感染により発現が上昇する宿主蛋白の発現量が減少する一方で、各々のmRNAの発現量には変化がみられなかった。また感染で誘導されるPBにはAgo2タンパクがリクルートされてこない一方で、一部の翻訳開始複合体構成因子が共局在してくることが明らかとなった。これらの結果からHCMV感染でこれまでの定義とは異なるnon-canonical PBの形成が誘導され、そのPBがmRNAを翻訳サイクルへの移行に備えて一時的に蓄える場として機能することが示唆された。今後はこのnon-canonical PBを構成するmRNAやタンパクを同定していくことで、感染応答時のPBによるmRNA代謝制御機構を解明することができると考えている。平成24年度の研究計画に基づき、PBの形成抑制が自然免疫応答に及ぼす影響についてまず検討を行った。
多孔性配位高分子の細孔壁修飾と細孔壁運動による細孔内静電場への摂動的影響の評価

本申請課題は、多孔性配位高分子が形成する細孔空間内の静電場の評価、および細孔壁がもともと有している運動性(細孔壁運動)がもたらす静電場の変化を含めた実効的な静電場を理論計算によって明らかにすることである。初年度に得られた結果から、ウルトラマイクロポアを有する多孔性配位高分子に注力し、その静電場の評価、骨格を構成する金属依存性、および細孔壁運動の静電場への影響を詳しく調べた。特に配位子の非対称運動な運動によって形成される非対称な静電場の形成を確認するため、単位格子より大きな格子モデルを用いてab initio molecular dynamics計算を行い、これまで示唆されていた中性分子の回転振動だけでなく骨格を形成するアニオン分子の回転振動が観測された。この運動によって、ガス分子が拡散する際に細孔壁との反発相互作用が小さくなる細孔内静電場が形成されていることを明らかにした。同時に、細孔内のガス分子が拡散できる空間も形成されていた。つまり、骨格がもともと有している運動よって細孔内静電場が随時変化し、運動と付随した細孔内静電場の変化によってガス分子の拡散が促されていることを明らかにした。またこれらの挙動は骨格を構成する金属種によっても変化の仕方が異なっていた。これは金属配位子間の結合距離が異なり、間接的に細孔壁を構成する配位子の運動性に影響を与えているためと考えられる。この結果は、同形骨格において用いる金属を変えるだけでその吸着挙動を制御できる可能性を示すものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。理論計算によって多孔性配位高分子が形成する細孔空間内の静電場を評価し、細孔壁修飾による静電場への摂動的影響の評価、さらに細孔壁運動がもたらす実効静電場の提案を目指す。本年度はウルトラマイクロポアを有する多孔性配位高分子を計算対象とし、金属種の違い及びアニオン配位子の違いによって得られる静電ポテンシャルの違いについて検討を行い以下の結果を得た。(1)各骨格の構造最適化を行い、得られた構造を詳細に調べることで金属種の違いによって(つまり、金属の電子状態によって配位子金属間の結合の変化が起きるために)構造の収縮が起き、ガス分子吸着エネルギー、特にCO2の場合に顕著に現れることを明らかにした。(2)細孔壁を形成するアニオン配位子の大きさを変化させることで静電ポテンシャルが変化することも確認した。さらに、この変化はガス分子吸着エネルギーにも大きな影響を与えており、ほぼ同じ細孔径と細孔構造においてもガス分子の吸着能が制御可能となる可能性を示唆している。一方で中性配位子を長くした同型の骨格の計算も行ったが、この場合、配位子が長くなることで空孔サイズが大きくなり、細孔壁の変化が空間へ及ぼす影響はほぼ見られなくなったことから、現在注目している骨格に注力して検討を行うこととした。(3)翌年度の準備として、(1)と関連して重要となると考えられる細孔壁の運動に関する検討を始めた。ゲスト分子の存在下・非存在下における細孔壁のダイナミクスの違いを検討するため最適な計算条件の検討を行い始めた。予定していた細孔の静電ポテンシャルの評価を終え、翌年度のダイナミクスを含めた検討への準備に入れたため。得られた最適化構造を用いて、第一原理分子動力学計算を行い細孔壁運動を含めたポテンシャルの評価を行う。得られたトラジェクトリーより、静電ポテンシャルに対して時間平均を行うことで実効静電場を得る。さらに、置換基を導入した場合も同様に実効静電場を評価する。この骨格1や骨格2との差分をとることで、置換基導入によるその置換基の摂動的な実質的効果として得る。
脳内エンドトキシン誘導型酵素発現時の脳循環制御と麻酔薬応答

ウィスター系ラットの脳室内に大腸菌由来エンドトキシンを0.1mg/kg投与した。その後、吸入麻酔薬のハロセンを吸入させ脳皮質血流を連続的にレーザードップラー血流計にて測定した。その結果、ハロセン濃度を1MAC1.5MACと上昇させると濃度依存性に脳皮質血流は増加し、その増加の程度は未処置ラットに比べて1.5倍から2倍であることが見い出された。続いて、脳を摘出し皮質のみのホモジネートからRNAを分離、一酸化窒素合成酵素及びプロスタグランヂン合成酵素のmRNA発現をRT-PCR法にて確認実験をおこなった。その結果、未処置群のラットには発現していなかった、上記の二つの誘導型酵素のmRNAがどちらも発現していることが示された。今後、この発現の程度を定量化するためにフルオロイメジャーを用いて他のハウスキーピングジーンの発現の程度と相対的に比較する必要性があると思われた。次に薬理学的に特異的な阻害薬、アミノグアニジン及びNS398をデキサメサゾンの投与後の変化の検討した。これらのすべての薬剤においてエンドトキシンの投与後のハロセンによる脳皮質血流増加は抑えられている傾向があった。特にデキサメサゾンおよびアミノグアニジンには強い抑制作用があり、エンドトキシンによるハロセン作用増強は一酸化窒素(NO)が大きく作用していることが示唆された。今後、更に数を増やすことと、他の麻酔薬での実験を現在計画中である。ウィスター系ラットの脳室内に大腸菌由来エンドトキシンを0.01mg/kg-1 mg/kg投与した。その後の脳皮質血流を連続的にレーザードップラー血流計にて測定した。その結果、エンドトキシンの投与量(濃度)依存性に脳皮質血流は時間とともに増加することが見い出された。その増加度は、最高で3倍近くに上った。動脈血圧は低下せず、本投与法の体循環へのエンドトキシンの漏れは少ないことが示唆された。今後、血中及び脳脊髄液内エンドトキシン濃度の測定の必要性があると思われる。続いて、脳を摘出し皮質のみのホモジネートから蛋白を分離、誘導型酵素である、一酸化窒素合成酵素及びプロスタグランヂン合成酵素の蛋白発現をイムノブロッテング法にて確認実験をおこなった。具体的には、一次抗体をブロットさせ、その後二次抗体をインキュベートしECL法にてエックス線フィイルムに焼き付けた。その結果、未処置群のラットには発現していなかった、上記の二つの誘導型酵素がどちらも発現していることが示された。今後、この発現の程度を定量化する必要性があると思われた。次に薬理学的に酵素の活性を抑えようと特異的な阻害薬、アミノグアニジン及びNS398を投与した。最初に示した、エンドトキシンの投与後の脳皮質血流増加は抑えられている傾向があった。今後、更に数を増やすことと、デキサメサゾンの投与後の変化の検討、最も鋭敏に活性の測定が出来る方法の確立が必要なことが判明したため、現在施行中である。