hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ディープラーニングを活用した単一の慣性センサによる競泳パフォーマンス定量化手法

本研究では、競泳競技力の向上を支援するため、ディープラーニングをベースとした競泳コーチングシステムを構築した。本システムでは、ユーザは単一の防水型慣性センサ(加速度・角速度を取得するデバイス)を腰部に装着する。その後、競泳を遂行することで、個別動作単位のパフォーマンスをフィードバックする。具体的には、一つ一つのストローク、ターンに所要した時間を出力する(1回目のストロークは1.2秒、2回目のストロークは1.1秒、ターンは2.3秒要した、など)。これによりユーザは、個別動作単位のパフォーマンスを知ることができるので、自分自身の何回目のストロークが良くなかったのかなど、競泳終了後、即座に把握することができる。本システムには、3つの人工知能が導入されている。1つ目は、泳法を自動判定する人工知能である。これは決定木を弱学習器としたアンサンブル学習の一つであるランダムフォレスト法により実現されている。これによりユーザは、泳法を指定する必要がなくなる。2つ目は、ターンの開始地点と終了地点を検出する人工知能である。これもまた、ランダムフォレスト法により実装されている。これにより、ターンに要した時間を取得することができる。3つ目は、一回一回のストロークの開始および終了タイミングを自動検出する人工知能である。これにより、一回一回の個別のストロークに何秒要したのか把握できる。競泳経験のある大学生にシステムの評価を行なった結果、良好な結果が得られた。本研究の目的は、単一の防水型慣性センサおよび深層学習(ディープラーニング)を活用して、競泳遂行時のパフォーマンスを定量化するシステム、アルゴリズムの構築である。センサはできるだけ小型であることを想定している。また、装着個所は競技者に違和感を与えないために、腰部としている。今年度の成果として、泳法判別、1ストローク開始タイミングの自動検出、ターン開始・終了タイミングを自動検出するアルゴリズムを考案した。泳法判別については、既存研究でみられたバタフライと平泳ぎの混同を解消するため、それらの判別に特化した時間・周波数領域特徴量およびアンサンブル学習(ランダムフォレスト法)を導入することで、全泳法(バタフライ、平泳ぎ、クロール、背泳ぎ)を高精度で判別するアルゴリズムを考案した。1ストローク開始タイミングの自動検出手法として、近年画像処理分野で高い成果を収めている深層学習を活用した。これにより、高精度でストローク動作開始タイミングを推定するアルゴリズムを考案した。ターン検出についても、時間・周波数領域特徴量およびアンサンブル学習を行うことにより、実現した。さらに、1ストロークの所要時間を高精度に把握するアルゴリズムを考案した。今後はより詳細な精度評価を行うとともに、システム化を行っていく。また、速度評価に関する検討も行うとともに、競技者に対し有益なフィードバックを行う手法の開発も行っていきたい。今年度は、慣性センサにより競泳動作の自動判別手法に関する検討を行った。泳法判別およびターン動作の自動検出では、ランダムフォレスト法と時間・周波数領域特徴量を組み合わせることで、高い判別制度を実現した。1ストロークの開始タイミング検出器については、深層学習を活用することで高い精度を実現した。研究を進めている上で、身体動作の個人差(身長、体重、競泳の習熟度など)により、同じ動作を行っていたとしても、慣性センサにより得られる加速度・角速度信号が大幅に異なることがわかった。そのため、身体動作の個人差に対するロバスト性を保有した機械学習の実現方法に関する検討も行っている。これらに関連する成果について、複数回の学会発表を行うとともに、査読付き論文誌への投稿も行った。以上より、本研究課題については、順調に進展している。今後は、各種自動判別手法の精度の向上を目指す。具体的には、使用する時間・周波数領域特徴量、分類器、個人差に対する判別精度の安定性を保証させるための方法を新たに検討する(H30年度前期)。また、加速度・角速度信号を速度に変換する手法の開発も進めていくとともに、ユーザービリティが高く、実運用が可能なシステムを構築していく(H30年度後期)。また、H30年度を通して国際会議や国内学会、査読付き論文誌への投稿など、研究成果の公表に努める。
活動依存的メカニズムに基づく大脳皮質長距離軸索投射の再建

本研究では脳の代表的な長距離軸索である脳梁軸索の投射をモデルとして、神経活動依存的メカニズムによって軸索投射を再建することを試みた。マウスにおいては、脳梁軸索投射は生後2週で完成する。その期間、脳梁投射細胞の神経活動を抑制すると、軸索投射が途中で障害される。Tet off system、optogeneticsを用いた実験によって、生後10日目以降の特徴的な自発的神経活動パターンが脳梁軸索投射に重要であり、その期間に神経活動を補うことによって軸索投射を回復させることが可能であると示唆された。また、成熟過程にある皮質神経細胞では、各成熟段階に適した神経活動レベル・パターンがあることが示唆された。本研究では、神経活動依存的メカニズムに基づいて大脳皮質の長距離軸索投射を再建する新しい神経再生技術の開発をめざしている。昨年までに、optogeneticsの技術によって発達期のマウス大脳皮質神経細胞に神経活動を誘導する技術を確立し、神経活動誘導によって長距離軸索投射の再建が可能であることを確認した。本年は、いくつかの神経活動パターンや活動誘導の期間を試し、どのような条件が軸索投射の回復に有効かを検証する実験を進めた。具体的には、子宮内電気穿孔法によってchannelrhodopsin2とKir2.1を発現させたマウスの脳にLEDを装着し、生後1ー2週目に2ー4日間、1-20Hzで光照射を行い、脳梁軸索投射の回復を検討した。光照射をしない個体に比べて、照射を行った動物では脳梁軸索の回復が見られたが、正常動物の軸索投射パターンまでの回復は見られなかった。軸索投射の回復が見られる条件で、どのようなパターンの神経活動が生じるかを検証する目的で、子宮内電気穿孔法とtetracycline-controlled gene expression systemを組み合わせて、時期特異的に神経活動を抑制する実験系を確立した。この実験系を用いて、生後10日目以降に神経活動抑制を解除すると、完全な軸索投射の回復が見られた。一方、12日目以降に神経活動抑制を解除すると、軸索投射の回復の程度が徐々に低下した。これらの結果から、生後10ー12日目の大脳皮質で生じている神経活動パターンが軸索投射に関与することが示唆される。その活動パターンが軸索投射の回復に有効であると考えられるため、生後10ー12日目の大脳皮質で生じている神経活動パターンを記録する実験を進めている。これまで、子宮内電気穿孔法を用いて、哺乳類大脳皮質の代表的な長距離軸索投射である脳梁軸索の投射パターンを可視化する実験系を確立し、その過程で投射細胞の神経活動を抑制すると、軸索投射が途中で阻害されることを明らかにした。そして、時期特異的に神経活動を制御することを目的に、(a) tet gene expression system、(b) optogeneticsを用いた2つの実験系を確立した。本年度(最終年度)には、前者の実験から、(1)胎生期から生後15日まで脳梁投射細胞の神経活動を抑制すると、その長距離軸索投射が阻害されるが、生後10日以降の神経活動抑制を解除すると、軸索投射は回復すること、(2)神経活動抑制の解除を数日後ろにずらすと、軸索投射の回復は見られなくなること、(3)生後10日以降の神経活動抑制の解除に伴って、この時期に特徴的な自発的同期的ネットワーク神経活動が現れること、を明らかにした。また、後者の実験から、生後11-13日に10Hzの光刺激で人工的に神経活動を誘導すると、軸索投射の部分的な回復が見られるという結果を得た。これらの結果は、生後初期のマウス大脳皮質の長距離軸索投射に、この時期に特徴的な自発的同期的ネットワーク神経活動が重要な役割を担うことを示唆する。さらに、このパターンの神経活動を用いることで、障害された軸索投射を再建することが可能であると示唆された。今後、神経活動依存的メカニズムによる回路の再建が、機能の再建にどの程度寄与するかを検証する研究が期待される。子宮内電気穿孔法を用いて神経活動を抑制する分子ツールKir2.1をマウス大脳皮質2/3層興奮性細胞に発現させると、大脳皮質の代表的な長距離軸索投射である脳梁軸索投射が障害されることをすでに報告している(Mizuno et al., JNS 2007)。

本研究では、Kir2.1と同時に光感受性イオンチャネルchannelrhodopsin2(ChR2)を発現させ、生後発達期の大脳皮質に装着したLEDで光刺激を行うことによって、神経活動を補えば障害された軸索投射が回復するか否かを検証する実験を行う。まず、子宮内電気穿孔法によってChR2を皮質2/3層細胞に発現させ、麻酔下で脳表から473nmレーザー光又はLED光刺激を行ったところ、細胞外記録電極にて光刺激に同期した神経細胞の発火が確認された。次に、より大きなcurrentを期待できる変異体ChR2H134Rの使用、蛋白質のより高い発現が期待できるWPRE配列の追加により、より高効率で光刺激に同期した神経発火を記録できることを確認した。さらに、生後12日目前後から48時間、小型LEDを脳表に装着して任意のパターンで光刺激する実験系を確立した。ChR2とKir2.1を同時に発現させ、生後12日目から48時間5Hzで光刺激を行うと、一部の動物で脳梁軸索投射の回復が確認された。LED装着の仕方の改良、光刺激パターンの検討、より長時間の光刺激の方法の確立など、まだ改良する余地が多いにあるが、optogeneticsの技術によって長距離軸索投射の再建が可能であることが示された。optogeneticsの技術によって大脳皮質の長距離軸索投射の再建を検証する実験系がすでに確立されており、順調に実験を進めている。また、軸索投射の回復が見られる実験系を作り出すことにも成功しており、その際に生じる大脳皮質の神経活動パターンを記録する実験により、軸索投射の再建に有効な神経活動パターンを明らかにできると期待される。両者を合わせることで、当初の目標の達成が期待できる。発達期のマウスの脳に小型LEDを装着する実験系を確立し、optogeneticsの技術を用いて大脳皮質の長距離軸索の再建が可能であることを示唆するデータを得ており、計画は順調に進展している。生後10ー12日目の大脳皮質で生じる神経活動パターンが軸索投射の回復に有効であると考えられるため、生後10ー12日目の大脳皮質で生じる神経活動パターンを記録する実験を進める。その活動パターンが軸索投射の回復に有効であることをoptogeneticsを用いた実験で検証する。生後12日目以降では、軸索投射の回復がほとんど見られなくなる。その理由の一つとして、上記の神経活動パターンが生じないことが考えられる。optogeneticsの技術を用いて、生後12日目以降の大脳皮質に生後10ー12日の神経活動を誘導し、軸索投射の回復が見られるかを検討する。確立した実験系を用いて、生後2週のどの時期に、どのようなパターンで光刺激を行えば、脳梁軸索投射の回復がもっとも見られるかを検証する。再建された軸索が、皮質のどの層でシナプスを作っているかを、synaptophysin-GFP等との共発現で確認する。該当なし研究費は主に消耗品の購入費として使用する(プラスミドの精製キット、細胞特異的マーカー等の抗体、プラスチックディッシュやプレート等)。また、研究成果を公表するため、学会参加費等の旅費、論文投稿や掲載費等として約20万円の支出を予定している。
視覚メディアの図像学的分析を通じたファシズムの比較歴史社会学的研究

平成19年度は、研究対象をナチズムの政治文化に絞り、これまでの研究を発展させるとともに、本格的に視覚メディアの図像学的分析に着手し、研究成果の発表を進めた。理論研究の面では、前年度に引き続き政治文化論・メディア社会論の理論的基礎づけを進め、フランクフルト学派・保守革命派を中心としたドイツの社会理論の検討を行い、「政治の美学化」をめぐる問題を考察したほか、視覚メディアの図像学的分析の手法を検討し、ファシズム研究に応用可能な理論的枠組みを整備した。歴史研究の面では、ナチズムの政治文化に関する歴史社会学的研究を進め、新聞、雑誌、映画、絵画、彫刻、ポスターなど、各メディアに見られる「指導者」「大衆」「共同体」のイメージの図像学的分析を行うとともに、新たに性とジェンダーのイメージに関する研究にも着手し、文化政策・社会政策との関わりについて考察を進めた。また、そのためにドイツヘ赴き、ベルリン連邦文書館、ベルリン国立図書館等で文献・史料の調査を行った。とくに視覚メディアを中心とした文献・史料については、イメージスキャナを使ってマイクロフィルムや印刷物のデジタル化・データベース化を進めた。以上の研究・調査により、「指導者」「大衆」「共同体」のイメージを中心として、ナチズムのメディア戦略を含めた「政治の美学化」に関する研究成果がまとまり、これを著書として平成19年6月に出版した。また、性とジェンダーのイメージに関しても、ナチズムによって性教育が推進されていたことなど、新しい知見が得られ、その研究成果を学術論文として発表した。平成17年度は、さしあたり研究対象をナチズムの政治文化に絞り、これまでの研究を発展させるとともに、本格的に視覚メディアの図像学的分析に着手し、研究成果の出版のための準備を行った。理論研究の面では、政治文化論・メディア社会論の理論的基礎づけを進め、フランクフルト学派を中心としたドイツの社会理論の検討を行ったほか、視覚メディアの図像学的分析の手法を検討した。歴史研究の面では、ナチズムの政治文化に関する比較歴史社会学的研究を進め、新聞、雑誌、映画、絵画、彫刻、ポスターなど、各領域ごとのメディア政策の個別的特徴と全体的関連を考察するとともに、ナチズムの文化・社会政策一般についても検討した。また二度にわたってドイツへ赴き、ミュンヘン現代史研究所、バイエルン国立図書館、ベルリン連邦文書館、ベルリン国立図書館等で文献・史料の調査を行った。以上の研究・調査により、とくにナチ党大会やヒトラー崇拝の演出に関して、ナチズムのメディア戦略が一般に考えられるよりも柔軟で、プラグマティックな性格をもっていたことが明らかになり、その研究成果を雑誌論文として公表した。またナチズムの政治文化に関するこれまでの研究成果をまとめた著書を完成させ、その出版に向けて現在平成18年度科学研究費補助金(研究成果公開促進費)と申請中である。平成18年度は、さしあたり研究対象をナチズムの政治文化に絞り、これまでの研究を発展させるとともに、本格的に視覚メディアの図像学的分析に着手し、研究成果の出版のための準備を行った。理論研究の面では、前年度に引き続き政治文化論・メディア社会論の理論的基礎づけを進め、フランクフルト学派・保守革命派を中心としたドイツの社会理論の検討を行い、「政治の美学化」とロマン主義の関係をめぐる問題を考察したほか、視覚メディアの図像学的分析の手法を検討し、ファシズム研究に応用可能な理論的枠組みを整備した。歴史研究の面では、ナチズムの政治文化に関する比較歴史社会学的研究を進め、新聞、雑誌、映画、絵画、彫刻、ポスターなど、各メディアに見られる「指導者」「大衆」「共同体」のイメージの図像学的分析を行うとともに、文化政策・社会政策との関わりについても考察した。また、そのためにドイツへ赴き、ベルリン連邦文書館、ベルリン国立図書館等で文献・史料の調査を行った。以上の研究・調査により、ナチズムの「政治の美学化」がロマン主義の影響を強く受けつつも、これとは微妙な関係に立っていたことが明らかになり、その研究成果を学術論文として公表した。また、ナチズムのメディア戦略を含めた「政治の美学化」に関するこれまでの研究成果をまとめた著書を完成させ、出版に向けた校正作業等の準備を行った。この著書は平成19年6月の刊行予定である。

以上の研究・調査により、「指導者」「大衆」「共同体」のイメージを中心として、ナチズムのメディア戦略を含めた「政治の美学化」に関する研究成果がまとまり、これを著書として平成19年6月に出版した。また、性とジェンダーのイメージに関しても、ナチズムによって性教育が推進されていたことなど、新しい知見が得られ、その研究成果を学術論文として発表した。
医療情報の本人閲覧と第三者への開示制限-患者のプライバシー権-

本研究においては、医療記録への本人閲覧を積極的に法認しつつあるアメリカ諸州の制定法、判例法および各種団体の動向に焦点をあてた。そのための前提作業として、アメリカにおける患者記録の意味、種類、作成保存目的、記載内容等について、全米病院協会のマニュアルの指示するところを明らかにした。ついで、患者の本人閲覧を法認するに至る社会的・法的背景につき検討し、全米病院協会や全米医師会が、なぜ、かつては本人閲覧に反対し、その後なぜ賛成論にまわったのか、を明らかにした。さらに、これまでの判例法または判定法が、本人閲覧権につき、どこまで対処してきたか(または対処しうるか)を論じ、近時の制定法の、この分野における顕著な展開について触れた。特に、キャリフォーニア州法、ワシントンD.C、の法律について、詳細に紹介した。現在、アメリカにおいては、過半数の州が、患者の閲覧権を正式に法認しているが、残された問題は、患者の訂正権がどこまで及びうるか、閲覧を認めない医療記録の範囲とその理由を、どこに求めるか、であることが判明した。今後は、わが国の医療記録の作成実態、医療慣行と対比しながら、患者の閲覧・訂正権の限界を論じてみたい。
中枢神経系における神経細胞社会の構築機構

哺乳類特有の脳構造である大脳皮質脳室下帯/多極性細胞蓄積帯MAZにおいて、それを構成する細胞の産生様式を制御する分子の検索を行い、機能解析や比較ゲノム解析の結果、重要な候補分子を見いだした。さらに、MAZの多極性移動神経細胞に発現する受容体とその内在性リガンドを複数同定するとともに、多極性移動神経細胞の特徴的な動態がPI(3,4)P2-ラメリポディン-Ena/VASP-アクチン系によって制御されることを見いだした。我々は、移動神経細胞を子宮内胎児脳電気穿孔法によって可視化する独自開発の技術を使い、大脳皮質脳室面で誕生した神経細胞の多くがその後多極性に形態変化し、脳室帯直上(多極性細胞蓄積帯MAZと命名した)で多数の微小突起を伸縮しながら長時間留まることによって「脳室下帯」を形作ることを見いだした。そして、この細胞動態を「多極性移動」と命名した。この「脳室下帯」を構成する細胞のユニークな細胞動態を制御する分子機構を明らかにするため、これらの細胞に発現する受容体として同定したUNC5D及びBMP受容体に結合する内在性リガンドを検索した。その結果、前者についてはネトリン1が、後者についてはBMP6/7がその候補として見いだされた。ネトリン1については、確かにUNC5Dに結合することを生化学的に証明することができた。また、多極性移動神経細胞が「脳室下帯」に出現しつつある時期に、これらの細胞を子宮内胎児脳電気穿孔法によるGFP発現ベクターの導入によって可視化し、FACSで分離濃縮した後にマイクロアレイ解析を行った。得られた分子の一部について、マウス胎生期大脳皮質を用いてin situ hybridization法による発現分布解析を行ったところ、興味深いことに大脳皮質の内側と外側とで逆勾配をもって発現する分子群が見いだされた。すなわち、内側皮質に外側皮質より強く発現している分子と、逆に外側皮質に内側皮質より強く発現している分子とがあることがわかった。マウス発生期大脳皮質の多極性細胞蓄積帯(MAZ)に蓄積する多極性移動細胞(SEP)と、多極性細胞蓄積帯とオーバーラップする「脳室下帯」に局在する前駆細胞(REP)は、最近報告されたヒト胎児大脳皮質におけるinner subventricular zone(ISVZ)の細胞及びouter subventricular zone(OSVZ)の細胞とそれぞれよく似た形態を示すことを見いだした。ヒトをはじめとする霊長類の大脳皮質ではOSVZが大きく発達したことを鑑みると、マウスにおいてSEP及びREPの産生や動態を制御する機構を明らかにすることは、進化的にも重要な意義を有し、「脳室下帯」を構成する細胞の制御機構の解明に結びつくと考えられる。そこで、これらの細胞の産生と動態を制御する分子の候補を検索するため、SEPを多く産生する背内側皮質とREPを多く産生する外側皮質で移動最初期にある細胞群を子宮内胎仔脳電気穿孔法を用いてGFPでラベルし、FACSを使ってそれぞれ濃縮した上でマイクロアレイにより発現プロファイルを比較した。その結果、背内側皮質で強く発現する分子を9個、外側皮質で強く発現する分子を29個同定することができた。それらについて、子宮内胎仔脳電気穿孔法を用いて強制発現及び機能阻害実験を行い、REPとSEPに影響を及ぼす分子の検索を行った。24年度までの我々の研究で、マウスの多極性細胞蓄積帯MAZに蓄積する多極性移動細胞(SEP)と、MAZとオーバーラップする脳室下帯に局在する前駆細胞(REP)は、ヒト胎児大脳皮質におけるinner subventricular zone (ISVZ)の細胞及びouter subventricular zone (OSVZ)の細胞とそれぞれよく似た形態を示すことを見いだした。霊長類の大脳皮質ではOSVZが大きく発達したことを鑑みると、SEP及びREPの産生や動態を制御する機構を明らかにすることは、「脳室下帯」を構成する細胞の制御機構の解明に結びつくと考えられる。これまでの解析で、マウスにおけるREPとSEPの比は背内側皮質領域では低く外側皮質領域では高いことを見いだしたため、外側で強く発現する分子と内側で強く発現する分子を同定し、子宮内電気穿孔法によりそれらの機能解析を行った。その結果、複数の分子の強制発現によってREP産生の増加が観察され、他の複数の分子の強制発現では逆にREPの減少が認められた。前者のうち特に重要と思われた候補分子は、マウスの脳室下帯において幹細胞マーカーであるPax6陽性の細胞で実際に発現していることを見いだした。興味深いことに、この分子はマーモセットの大脳皮質においては内側皮質と外側皮質の脳室帯や脳室下帯において明らかな発現差はなく、全体に強く発現していることがわかった。多極性移動神経細胞は、大脳皮質の脳室面近くで誕生した後、脳室下帯(多極性細胞蓄積帯)で長時間留まっている間、あたかも周囲を探索しているかのように多くの突起をさかんに伸縮する特徴的な運動を示す。

そこで、その多極性移動神経細胞の動態を高い時間解像度で観察したところ、成長円錐の突起の動きと良く似た挙動を示すことがわかった。そこで、アクチン系がその動態に関わる可能性を想定し、検証を行った。まず、成長円錐においてアクチン線維の重合/脱重合を制御してその運動に関わるLamellipodin (Lpd)が多極性移動細胞に局在することを確認し、その発現阻害によって突起が減少することを見いだした。LpdはEna/VASPを細胞膜にリクルートすることが知られているため、次にEna/VASPも多極性移動細胞に存在することを確認した上で、その機能を阻害したところ、同様に突起が減少することがわかった。Lpdの発現を阻害した状態でEna/VASPを膜に強制的に発現させると、突起の減少がレスキューされることもわかった。LpdはSHIP2によって産生される細胞膜上のPI(3,4)P2に結合するため、SHIP2を阻害したところ、同様に突起の減少が見いだされた。最後に、Lpdの発現を阻害した状態で、野生型のLpdを発現させると突起の減少はレスキューされるものの、PI(3,4)P2への結合部位であるPHドメインを欠失したLpdではレスキューできないことがわかった。以上より、ダイナミックに動く突起の細胞膜にPI(3,4)P2がSHIP2依存的に局在し、そこにLpdが結合して、さらにEna/VASPを介してアクチン線維をリクルートしてくることにより、多極性移動細胞の突起が制御されることが示唆された。既に具体的な候補分子の同定に成功しており、in vivoでの強制発現実験等により確かに「脳室下帯」の構成細胞に大きく影響する機能を有していることを見いだしているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、脳室下帯/多極性細胞蓄積帯を構成する細胞がいかなる制御を受けてその構造が成り立っているのかを明らかにすることを目指しているが、本年度は、当初の計画にはなかった、脳室下帯細胞の動態の細胞内からの分子制御機構を含めて明らかにすることができたため。今後は、すべての候補分子についてさらに機能阻害実験を特異性の検証を含めて慎重に行い、それらのうち特にはっきりとした影響が見られた分子について、相互作用の有無や細胞内下流分子の検索などを進めて行く予定である。最近、ヒトの脳室下帯(SVZ)細胞の形態と性質が明らかになったが、ヒトのSVZは一様ではなく、より表層にあるOSVZと、より深層にあるISVZからなる。OSVZは発生過程で非常に厚く発達し、oRGと呼ばれる自己複製能の高い細胞を多く含む。一方ISVZはOSVZよりも分裂像が少なく、VZの直上に分布する。ここで我々は、霊長類に特異的と報告されたこれらの構造的特徴が、我々の観察したマウスSVZと非常に良く対応していることに気付いた。SEPはISVZと対応し、REPは、OSVZ内のoRG細胞に相当する。これらのことから、OSVZは霊長類の進化に伴い新たに作られた構造ではなく、マウス等に存在していたREPが著しく発達したものと考えられた。OSVZは特に発生後期には皮質神経細胞の主な産生部位であり、その発達こそが、大脳皮質巨大化の主要因と考えられる。
神経細胞死とシナップスの形成椎持に及ぼすセロトン入力の賦活効果

モノアミン線維のうち特にセロトニン線維がニワトリでは孵化後1週、ラットでは生後2週間をピークトして一時的に増加することを確かめた。その一時的に増加するセロトニン線維はラットではサブスタンスPを共存しないことを二重標識法で明らかにした(J.Comp.Neurol.Vol.325)。一時的に増加するセロトニン線維が如何なる機能を有しているのかを知るために、薬理学的に一時的に増加するセロトニン線維を除去して、その結果生ずる変化を検討した(J.Neurobiol.Vol.24)。その結果、ニワトリで孵化後1週間わたりセトロニンを除去すると、セトロニン線維の標的領域でシナップス密度が最大で70%近く減少することが確かめられた。免疫電顕法でセロトニン陽性のシナップスを検索するとシナップス全体の0.5%以下であることが確かめられた。即ち、減少したシナップスのほとんどは非セロトニン性であることが明らかになった。シナップスの減少が使用した薬物の副作用である可能性を検討した。シナップス密度はセロトニン密度に依存して変化すること、複数の薬理作用の異なる薬物によっても同様の結果が得られたこと、またセトロニンの前駆体を投与することによりシナップス密度が高くなることから、シナップス密度とセロトニン濃度の直接の関係があることが明らかになった。セロトニン線維の成体中枢神経系での働きを知るため、孵化後6カ月の鶏で同様の実験を行った。その結果、成体においてもセロトニン線維を除去するとセロトニン線維の標的領域でシナップス密度は40ー50%減少することが明らかになった。従ってセロトニン線維はシナップスの形成と維持に促進的に働いていることが明らかになった。
森林土壌のカルシウム供給能に対する火山灰の寄与評価

森林土壌のカルシウム(Ca)供給は、生態系の酸性化抑制と生物への養分供給に重要である。日本では、森林土壌中に混入している火山灰が、Ca供給に大きく寄与していると考えられるが、火山灰は地形等の影響で不均一に分布しているため、集水域単位での寄与評価は困難であった。本研究では、渓流水中Caの起源を火山灰・基盤岩・大気に分け、それぞれの寄与率を評価する。まず、火山灰・基盤岩・降水からCaが供給される森林集水域で、Sr同位体比を用いたCa起源解析に必要な観測手法を確立し、渓流水や植物に含まれるCaに対する起源別寄与率を定量評価することを第一目標とする。次に、Caの起源別寄与率を地質と火山灰混入程度が異なる集水域間で比較することで、Ca供給源としての火山灰の重要性を示すことを第二目標とする。平成29年度までに渓流水・岩石・土壌の調査を実施してきた栃木県雨巻山地域において、平成29年度11月から平成30年度10月までの1年間、大気降下物を毎月採取し、Sr同位体比とSr/Cl濃度比の雨量重み付き年平均値を得た。大気降下物と渓流水の分析値を用いて、渓流水中Srに対する大気降下物由来Srの寄与率、および大気降下物以外に由来するSrの寄与率とSr同位体比を算出した。さらに、渓流水中Srに対する岩石由来および火山灰由来のSrの寄与率を、岩石および火山灰含有土壌の酢酸アンモニウム抽出液のSr同位体比をエンドメンバーに用いて算出した。その結果、チャートを母岩とする雨巻山地域の渓流水中Srに対する火山灰の寄与率は平均61%(50-72%)であった。これは花崗岩を母岩とする筑波山の渓流水中Srに対する火山灰の寄与率(1%未満-50%)より高く、チャートの方が花崗岩よりもSrおよびCaの供給能が低いため、火山灰由来のSrおよびCaの寄与率が高くなると考えられた。そのために、Caと動態が類似したストロンチウム(Sr)に着目し、その安定同位体比が起源毎に異なることを利用した手法を開発することを第1の目標とする。さらに、Ca供給能に対する火山灰の寄与が異なると予想される国内3集水域で、Caの起源別寄与率を比較して火山灰の重要性を示すことを第2の目標とする。平成28年度は、調査地として、風化が遅くCa供給機能が低い岩石であるチャート(堆積岩の一種)が存在し、かつ赤城山に由来する火山灰が分布する栃木県雨巻山地域を選び、渓流水の広域調査を実施した。まず、地形図と地質図を参考に、採水地点の地質がチャートである30地点と砂岩又は泥岩である14地点で渓流水を採取した。位置情報と地形図に基づいて決定した採水地点の集水域と地質図を用いて地質解析を実施した。集水域を単一の地質が占めたのは、チャート12地点、砂岩4地点、泥岩2地点であり、他の集水域には2種以上の地質が存在した。渓流水の主要元素濃度およびSr同位体比を測定し、集水域地質との関係を解析したところ、チャートの集水域は砂岩の集水域よりもSrおよびCaの濃度が低くSr同位体比が低い傾向を示した。文献によると調査地周辺ではSr同位体比は火山灰<大気降下物<基盤岩の順に上昇すると考えられることから、チャートの集水域の方が砂岩の集水域よりも渓流水中のSr(およびCa)に占める火山灰由来のSr(およびCa)の寄与が高いことを示唆する結果を得た。観測地を選定し、予想と矛盾しない結果を得た。本研究では、渓流水や植物に含まれるCaの起源を火山灰・基盤岩・大気に分け、それぞれの寄与率をSr同位体比を用いて評価する手法の確立を第一目標とする。次に、Caの起源別寄与率を地質と火山灰混入程度が異なる集水域間で比較することにより、Ca供給源としての火山灰の重要性を示すことを第二目標とする。平成29年度は、昨年度に渓流水予備調査を実施した栃木県雨巻山地域において、土壌と大気降下物を採取した。土壌のシュウ酸抽出液を分析したところ、火山灰混入の目安となるAlox +Feox/2が20mg/g以上であって、火山灰由来物質の存在が示唆された。Sr同位体比は土壌のシュウ酸抽出液の方が土壌全分解液より低く、火山灰に近い値であった。大気降下物は、採取器を現地に設置して、月1回の試料回収を開始した。大気降下物のSr同位体比および主要元素濃度の年平均値を求めるために、引き続き平成30年度も実施予定である。

また、平成28年度に採取した岩石試料の全分解を進めて、25検体のSr同位体比および主要元素濃度を得た。以上により、渓流水のCaおよびSrの起源解析を行うための各エンドメンバー(火山灰・基盤岩・大気)の基礎情報が得られた。実測に基づいて、火山灰・基盤岩・大気の各エンドメンバーの基礎情報が得られた。森林土壌のカルシウム(Ca)供給は、生態系の酸性化抑制と生物への養分供給に重要である。日本では、森林土壌中に混入している火山灰が、Ca供給に大きく寄与していると考えられるが、火山灰は地形等の影響で不均一に分布しているため、集水域単位での寄与評価は困難であった。本研究では、渓流水中Caの起源を火山灰・基盤岩・大気に分け、それぞれの寄与率を評価する。まず、火山灰・基盤岩・降水からCaが供給される森林集水域で、Sr同位体比を用いたCa起源解析に必要な観測手法を確立し、渓流水や植物に含まれるCaに対する起源別寄与率を定量評価することを第一目標とする。次に、Caの起源別寄与率を地質と火山灰混入程度が異なる集水域間で比較することで、Ca供給源としての火山灰の重要性を示すことを第二目標とする。平成29年度までに渓流水・岩石・土壌の調査を実施してきた栃木県雨巻山地域において、平成29年度11月から平成30年度10月までの1年間、大気降下物を毎月採取し、Sr同位体比とSr/Cl濃度比の雨量重み付き年平均値を得た。大気降下物と渓流水の分析値を用いて、渓流水中Srに対する大気降下物由来Srの寄与率、および大気降下物以外に由来するSrの寄与率とSr同位体比を算出した。さらに、渓流水中Srに対する岩石由来および火山灰由来のSrの寄与率を、岩石および火山灰含有土壌の酢酸アンモニウム抽出液のSr同位体比をエンドメンバーに用いて算出した。その結果、チャートを母岩とする雨巻山地域の渓流水中Srに対する火山灰の寄与率は平均61%(50-72%)であった。これは花崗岩を母岩とする筑波山の渓流水中Srに対する火山灰の寄与率(1%未満-50%)より高く、チャートの方が花崗岩よりもSrおよびCaの供給能が低いため、火山灰由来のSrおよびCaの寄与率が高くなると考えられた。平成29年度は、平成28年度の解析において文献値を使用した栃木県雨巻山地域の大気降下物由来Sr同位体比を実測に基づいて評価するために、通年降水観測を実施する。また、平成28年度に予備的に9検体だけ測定した基盤岩由来Sr同位体比を、より精度よく決定するための分析を追加する。まず、月1回の降水試料回収を11月まで継続し、大気降下物由来Srの年平均値を求める。次に、岩石の抽出実験を実施して抽出液のSr同位体比を測定し、全分解液のSr同位体比と比較検討して、より信頼性の高い岩石エンドメンバーを求める。以上の成果を平成29年度までの成果と合わせて、栃木県雨巻山地域における渓流水のCaおよびSrの起源解析を行う。さらに、連携研究者が取得した他地域のデータとあわせて、Caの起源別寄与率を地質と火山灰混入程度が異なる集水域間で比較することにより、Ca供給源としての火山灰の重要性を示す。イオンクロマトグラフ装置のサプレッサ・プレカラム・分析カラムが想定より長持ちして購入を延期したため。(理由)平成30年度により多くSr同位体比測定を実施することが重要と判断して、テフロンバイアルの購入数を減らすために、テフロンバイアルの洗浄方法と使用方法を工夫した。(使用計画)次年度使用額相当を用いて、Sr同位体比測定のための諸実験を実施する。次年度使用額相当を用いてイオンクロマトグラフ装置のサプレッサ・プレカラム・分析カラムを購入する。
乳幼児との情動調律が心理療法家の感受性・想像力をはぐくむ教育訓練プログラム

本研究は、乳幼児との情動調律が心理療法家を目指す大学院生の感受性や共感性にどのように影響を与え、その結果、自己内省力が身につくかを検討し、効果的な教育訓練プログラムを提示することを目的として行った。本研究課題では、保育所実習で乳幼児との情動調律を大学院生が行ったその効果を(1)尺度を用いて感受性の変化、(2)観察を行う実習生の内面での気づきについてインタビュー、(3)事例を通しての変化、(4)実習後の臨床事例への影響を検証した。「乳幼児との情動調律が心理療法家の感受性・想像力をはぐくむ教育訓練プログラム」に関する本年度の取り組みは、下記の通りである。(1)平成19年度は、18名の心理療法家を目指す大学院生が、2ヶ所の保育園で実習を行った。(2)実習の事前指導では、各保育園で保育士さんを交えて施設の状況や保育への入り方、観察の仕方等について話し合いを行った。それまでの幼児とのかかわり経験の有無や院生の知識・資質等も把握しながら、保育士さんへの協力依頼も行った。(3)実習中は各人が体験に基づいた詳細な記録を持ち寄り、毎週1回、小グループによるディスカッションを行った。幼児の行動の意味や院生のとった態度や表現に関して、メンバーからのフィードバックをもらったり、グループリーダー(研究分担者)から、気づきへの促しをもらったりすることで、子どもの内的世界への学びや観察能力を発達させ、各人の感受性や想像力は会を重ねるごとに伸びていった。また、対象や自己の内面で起こっている体験を言語化することで、自らの内省力も増し、自らの逆転移に気づいた院生も見られた。それらは、ビデオ撮影し、個人内・集団変化に関して分析中である。(4)事前・事後に「対人関係に関するアンケート調査」を心理療法家を目指す大学院1年生58名に対して実施した。実習に参加した院生と参加しなかった院生との感受性・想像力・共感性に関して違いが見られるかどうか統計的処理を行っているところである。本年度の取り組みは以下の通りである。(1)平成20年度は、18名の心理療法家を目指す大学院生が、2ヶ所の保育園で実習を行った。(2)実習の事前指導では、前年同様、各保育園で保育士さんを交えて施設の状況や保育への入り方、観察の仕方等について話し合いを行った。各院生個人の内的体験について聞き取り調査や指導教員に対して質問紙調査を行い、分析中である。(4)事前・事後に質問紙調査を大学院1年生45名に対して実施した。昨年度の同様の調査に関しては分析が終了し、紀要にまとめて掲載した。1.平成21年度の実習本年度は10名が2ヶ所の保育園で実習を行った。前年度の反省を踏まえて、実習生の人数を減らし実習期間を長くするなど改善した。また、実習生の子ども理解がより進むために、保育士さんとのケースカンファレスを行った。2.平成21年度の研究の成果(1)各院生個人の内的体験についての聞き取り調査をカテゴリー分析した。その結果、<幼児理解>のカテゴリーに含まれるものが多く見られ、子どもの発達理解や心情理解ができるようになっていた。「個人にとっての実習の意味」としては、<自己省察>のカテゴリーに含まれるものが多く、客観的な視点の獲得や成長・自信になった等の内容であった。「臨床心理士を目指す大学院生にとっての実習の意味」では、実践的経験、クライエント理解、関係性への気づきなど<臨床的視点>のカテゴリーに含まれるものが多かった。また、乳幼児との関わりと心理臨床の関連性を、関与観察を通して研究紀要にまとめた。(2)実習の事前事後の質問紙調査を行った。その結果、実習経験者と未経験者で、感受性(対人的感受性,対人関係過敏性,ノンバーバル感受性)の変化について検証したところ、対人的感受性の中の非影響性において特に実習参加者の得点が有意に低くなった。

(3)保育実習経験者と未経験者の違いを検討するため、大学院生の心理面接のスーパーヴィジョンを行っている教員による質問紙調査を行った。その結果、「情動調律」において、保育実習経験者の平均値は、未経験者より有意に高くなっていたことがわかった。保育実習を経験した者の方が、経験しない者より、心理面接において情動調律をよく行っていた。これらの成果については、日本心理臨床学会第28回秋季大会にて発表を行った。
Adriamycinの下顎・三叉神経への注入実験 -形態学的・電気生理学的研究-

・電気生理学的研究平成5年度より以下の実験を行っている。ウィスター系ラット(雌,8週齢)を使用しオトガイ孔部で、下歯槽神経を露出し、遠位側を陽極に置いた双極の鉤電極(幅0.3mm)にて、軽く神経を鉤り上げ、矩形波電気刺激を与え、三叉神経誘発電位を記録した。記録には関電極を頭頂部に、不関電極をinionに置き刺激後、20mSecの間に誘発される電位をband-pass filter(203000Hz)を通して増幅しコンピュータにて、500回加算した。前記の手技にて、ラットの片側の下歯槽神経に、10%Adriamycin 10mlを注入し、反対側には、生食水を注入しcontrolとして、電気刺激を加えて、誘発される電位を比較した。その結果、Adriamycin注入群は、control群に対し、24時間後から振幅の減少が認められ、7日後では更にそれが著明となり、21日後ではwave formがほぼ平坦化した状態となった。本年度は、まず、無処置ラットにおける測定値の精度(再現性)をより向上させるために、種々の因子による影響を調べた後、Adriamycin注入後の変化を検索したいと考えた。すなわち、・筋電図の影響の有無を調べるため、全麻下にて調節呼吸下におき、筋弛緩薬を注入し、測定値を比較する。・体温の影響を調べるため温庵法にて、体温を変化させ測定する。・刺激強度の影響について、更に詳細に調べる。以上を検査後、Adriamycin注入後の三叉神経誘発電位の変化について実験し報告する予定である。
ミツバチの尻振りダンス解読に関わる異種感覚統合神経機構の解明

蜜源から帰巣した採餌バチは、尻振りダンスにより、餌場の場所や餌場の匂い情報を巣仲間に知らせる。しかし、巣仲間のミツバチがどのように尻振りダンサーに誘引されるのか、尻振りダンサーへの誘引の際、脳内で何が起こるのかはよくわかっていない。本研究では、採餌バチが発する可能性のある2種類の刺激、花の匂いと尻振りダンス音により誘発される歩行様式を解析した。その結果、蜜(報酬)と連合学習した花の匂いと羽ばたきによる振動が巣仲間を誘引すること、その誘引行動を指令する脳内候補ニューロンを発見した。さらに蜜源への距離と方向を統合する脳内領域を発見した。これらは尻振りダンス解読機構解明の糸口になる成果である。今年度はミツバチの通信行動のうち匂い通信に注目し、巣内行動およびトラックボールを用いた歩行行動の解析を行い、それに関連する論文3編と国際シンポジウムでの招待講演を含む13件の学会発表、および尻振りダンス解読に関わる聴覚神経機構に関して専門書(Ai and Itoh, 2011)を執筆した。1.採餌行動における匂いコミュニケーションの解析蜜源の匂い情報が巣内で仲間にどのように伝達されるかを、情報送信者と情報受信者の両面から解析した。その結果、蜜源の匂い情報は尻振りダンスのみならず"口器接触"によって巣仲間に伝達されることが分かってきた。より詳細な解析の結果、尻振りダンスによる通信行動が、口器接触により促進されることが分かってきた。2.古典的匂い条件づけにより制御されたミツバチの2つの歩行行動様式上記のように尻振りダンスによる通信行動は、追従個体の口器接触による嗅覚学習と関係していることが示唆される。本年度は条件づけにより特定の匂いを学習した個体の、その匂いに対する歩行行動様式を、トラックボールを用いた行動解析システムにより解析した。あらかじめ学習の成立した匂いにより左右交互にターンをしながらゆっくり前進するジグザグ歩行が生じ、学習の成立していない匂いにより任意の一方向にターンしながら広い範囲を歩き回る回転歩行が生じることがわかった。3.尻振りダンス解読の一次中枢の解析尻振りダンスのベクトル情報を受容する2つの感覚器官(ジョンストン器官と頸部器官)由来ニューロンがともに食道下神経節背側領域に収斂し終末していることが分かった。さらにこの領域で、蜜源への距離解読に関わることが示唆されている振動応答性介在ニューロンDL-Int-1の樹状突起が、方向情報を受容する頸部器官ニューロン終末と近接していることが分かった(Ai and Itoh, 2011)。ミツバチの尻振りダンスによる振動コミュニケーションは、栄養交換のような匂いコミュニケーションと密接に関連している。昨年度から今年度にかけて、特定の匂いの古典的条件付けによって生じるミツバチの学習が、その後の匂い刺激により誘発される歩行様式にどのような影響を持つのかを、ミツバチの自由歩行が可能なアリーナ内とトラックボールを用いた歩行軌跡解析システムで調べた。その結果、以下のことが分かってきた。1.複数の匂いエリアをもつアリーナでのミツバチの行動実験の結果、あらかじめ特定の匂いに報酬条件付けを行うと、その匂い(CS+)エリアでの滞在時間が他のエリアでの滞在時間よりも有意に長くなる。2.弁別条件付けで報酬と連合学習した匂い刺激(CS+)で、匂い刺激を受容した場所を局所的に探索する行動が生じ、報酬と無関係に学習した匂い刺激(CS-)で、匂い刺激を受容した場所とは関係なく比較的広い範囲を歩行する。3.CS+により体軸を左右交互に変換しながら前進する「ジグザグ歩行」が顕著に現れた。一方、CS-では「ジグザグ歩行」に加え、様々なパターンが不規則に生じた(不規則歩行)。本研究で明らかになったCS+およびCS-により誘発された2つの特徴的な歩行(ジグザグ歩行と不規則歩行)は、巣内でのコミュニケーションを促進するための歩行パターンと考えられ、特にジグザグ歩行は報酬と結びついた匂い源を特定するための探索歩行であると推察できる。一方、蜜源への距離情報を検出するためのジョンストン器官と方向情報を検出するための頸部器官から、それぞれ蛍光色素を注入し、その感覚統合領域を、標準脳を用いて解析した。その結果、食道下神経節背側領域でこれら2つの感覚ニューロンの終末領域があることが分かってきた。現在、免疫組織学的な研究を進め、これらの領域にある介在ニューロンの神経伝達物質は同定を進めている。1、古典的条件付けされた匂い刺激によって生じるミツバチ歩行パターンに対する尻振りダンス音の影響;ミツバチは報酬と連合学習した匂い刺激により、体軸を左右交互に変換しながら歩行するジグザグ歩行を生じる。このジグザグ歩行の出現率は、季節によって変動することも分かっている。

本年度の研究で、ジグザグ歩行の出現率に対する尻振りダンス音の影響を調べた結果、ジグザグ歩行時の前進距離が有意に高くなることが分かってきた。しかしこの効果は個体差が高く、匂い学習の他、季節、日齢、採餌経験にも影響を受けて変化する可能性がある。これらの影響を現在調査中である。2、振動応答性介在ニューロンの候補神経伝達物質の免疫抗体染色;ミツバチの脳を用いγーアミノ酪酸(GABA)の免疫抗体染色を行い、脳内のGABAの2次元分布地図を作成した。これまでに同定した振動応答性介在ニューロンの細胞体クラスタが存在する領域において、GABA陽性の細胞体の存在が明らかとなった。現在、このデータを元にGABAの3次元分布地図を作成している。3、計算機神経科学的な解析システムの構築;これまでに収集した振動応答性ニューロンの形態、生理学的実験結果を元に、計算機神経科学的な解析をするためのプログラムおよびそのシステムを構築し、英文論文にした。すでにこのシステムを用い、これまでに申請者らが同定した振動応答性介在ニューロンのデータベースの構築に着手している。1、ミツバチの匂い学習と学習した匂い刺激により誘発される行動の季節変動弁別条件付けにより特定の2つの匂いを学習したミツバチにおいて、その匂い刺激で誘発される歩行様式を調べた結果、報酬と連合学習した匂い刺激(CS+)により体軸を左右交互に変換しながら歩行するジグザグ歩行の出現率が高く、報酬と非連合学習した匂い刺激によりジグザグ歩行の出現率が低いこと分かってきた。今年度は、ミツバチの屋外活動時期である春、夏、秋におけるこの歩行様式の比較を行った。その結果、春には吻伸展反応を用いた弁別学習の成功率が低く、秋に向けてのミツバチの弁別学習率は徐々に高くなることが分かった。また弁別学習が成立した個体において、そのCS+刺激により誘発される歩行パターンを、自作の行動追跡システムで記録・解析した結果、ジグザグ歩行の出現率が春には低いが、秋には高くなることが分かった。2、ミツバチの尻振りダンスで符号化された蜜源ベクトル情報の一次中枢の形態学的、生理学的解析蜜源への距離情報を検出するためのジョンストン器官と方向情報を検出するための頸部器官から、それぞれ蛍光色素を注入し、その感覚統合領域を調べた結果、食道下神経節背側領域でこれら2つの感覚ニューロンの終末領域があること、さらに体軸方向の空間地図が存在することが分かってきた(Ai and Hagio, in press)。一方,食道下神経節背側領域に細胞内記録法および染色法を適用し,振動感受性ニューロンを同定した。その結果,4つのカテゴリーに分類される、33種類の振動感受性介在ニューロンが得られ、これらのニューロンを応答特性および細胞形態によって分類した。ミツバチが尻振りダンスの際に、どのように採餌バチに定位するのかを調べるため、匂い刺激と尻振りダンスで生じる振動刺激で誘発する歩行を,拘束下歩行パターン解析装置上で調べた。報酬と関連づけて学習した匂い刺激中は、小さな左右ターンを繰り返し直進歩行し、匂い刺激後は、ターン角度が大きくなり、歩行範囲、歩行距離も大きくなる。この匂い刺激中の歩行様式は、匂い源付近での局所探索
淡水湖における密度界面の混合過程について

海面あるいは河口を利用した大規模な淡水湖における利水上の問題点は、取水量の確保よりはむしろ安定な水質の維持にある。湖内の水は一般に完全な淡水化はおこなわれず、下層に塩水が残存する。淡塩2層界面間における静拡散とそれによって形成される塩分ヤク層、安定な界面を維持するに必要なスリット排水について考察した。1.塩水(30♯)と淡水(0.2♯)間の静拡散係数は約【10^(-5)】【cm^2】/Sで、貯水池で観測される厚さの塩分ヤク層が静拡散のみによって形成されるとすると、35ケ月かかる。2.界面位置に設けたスリット型排水口より塩水を排水する場合の界面付近の流れを詳細に検討した結果、流れが微流でほぼ層流とみなされるとき、界面付近の鉛直流速分布は双曲線関数あるいは近似的に指数関数で表現できる。また、排水口から水平方向への流速は指数関数的に減衰する。特に、排水口の位置より界面が低下した場合、鉛直流速分布は界面付近の速度こう配du/dyが極めて大きく、かつ界面直下に流速0の位置が存在するとともに、低層では負流が存在する。(y軸は鉛直上方が正)回流水槽による底質層からの塩分溶出実験から1.静拡散から動拡散への遷移域において2層拡散方程式の連立解が現象を非常によく表わしている。2.上層水域内の拡散係数は水深と底面の摩擦速度の関数で示されることを明らかにした。吹送流による表面流速がカルマンの対数分布則より求めたものと非常によく一致することが明らかとなった。
大脳皮質介在ニューロンの分化制御機構の解明

脳の神経回路を形成するニューロンには興奮性と抑制性の二種類がある。興奮性ニューロンは比較的均一な形態であるのに比べ、抑制性ニューロンは非常にバラエティに富んだ形態や神経生理学的な特徴を有している。しかし多様な抑制ニューロンのサブタイプがどのようにして形成されるのかよく分かっていない。本研究では、ニューロンが形成される胚発生時期において、これらサブタイプの細胞分化がどのようにして決定されるのか、その制御メカニズムを明らかにする。
魚類網膜における再生機序の細胞・分子生物学的解明

魚類網膜の外顆粒層には,桿前駆細胞が散在しており,それは正常では桿細胞の新生に関与している。しかし,一旦神経網膜に変性(細胞脱落)が生ずると,直ちに他種の網膜細胞に分化成長する潜在的な能力を秘めている。魚類網膜の再生が速やかに行われる所以である。本研究では,このような魚類網膜の特徴に着目して,6ーOHDA,ツニカマイシン(TM),神経成長因子,サイトカインなどを金魚の1側眼球内に注射投与し,核内増殖抗原(PCNA)陽性細胞の動態を,時間経過(注射後290日)を追って,両側眼球からの網膜伸展標本上で密度を算出し,統計的に精査した。PCNAは免疫組織化学的に検出した。(1)注射側網膜において,6ーOHDAはド-パミン細胞を,TMは視細胞を,それぞれ選択的に破壊するが,注射後320日に亘って,PCNA陽性細胞の群生化と密度の急増を起こし,高密度の状態は60日間にも亘った。非注射側では各種網膜細胞は正常であるが,PCNA陽性細胞の密度は,注射側の変化とほゞ平衡して増加を示した。これらの密度増加は,注射前の対照値と比較して明らかな有意差を示した。(2)TM投与群では,視細胞の破壊と再生の経過は,眼盃標本から記録した網膜電図(ERG)のb波振幅の消長とほゞ軌を1つにした。(3)再生過程にある網膜での,H^3ーチミジン取り込みのオ-トラジオグラフ法による分裂S期細胞の検出は,PCNA陽性細胞の動態とほゞ対応する知見を得た。(4)細胞破壊またはそれに伴う浸潤細胞胞(マクロファ-ジやミクログリア)がある種の化学物質を放出し,それが桿前駆細胞の分裂を促進すると想定し,FGFやサイトカインを眼球内に投与した。網膜細胞は脱落しないが,PCNA陽性細胞の群化と密度上昇が惹起された。(5)以上の知見から結論を出すのは早尚であるが,6ーOHDAとTM投与の実験デ-タは,2つの論文(Ref.1と2)に記述的にまとめて発表した。