hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
深海蛋白質の圧力耐性と熱安定性

本年度は深海シトクロムcの圧力耐性と熱安定性の関係を明らかにするために4項目の実験を行った。1.圧力耐性の測定高圧分光光度計を用いて,圧力耐性を測定した。変性剤グアニジン塩酸塩使用し,高圧下での変性剤耐性を測定した。その結果,変性剤耐性は加圧によって低下したが,深海由来シトクロムcはどの圧力下でも,浅瀬由来シトクロムcよりも高い変性剤耐性を示した。2.構造決定深海由来シトクロムcの結晶を用いてX線回折を行い,立体構造を決定した。その結果,深海由来シトクロムcは構造既知である浅瀬由来シトクロムcに比べて分子内部の空隙が小さいことが分かった。空隙周辺のアミノ酸は浅瀬由来シトクロムcには無い水素結合を形成していた。3.変異体の熱安定性測定項目2で空隙周辺に位置していたアミノ酸について深海および浅瀬由来シトクロムcで相互に入れ替えた変異体を作成し,熱安定性を測定した。その結果,いくつかのアミノ酸のうち,50,50/51番目のアミノ酸が特に深海由来シトクロムcの安定化に寄与していることが分かった。4.変異体の変性剤耐性測定項目3で深海由来シトクロムcの熱安定化に関わっていることが示された50,50/51番目の変異体について,グアニジン塩酸塩を用いて変性剤耐性を測定した。その結果,50/51番目のアミノ酸を同時に置換した変異体では,深海由来シトクロムcの変性剤耐性は低下し,浅瀬由来シトクロムcの変性剤耐性は上昇した。以上の結果およびこれまでの研究成果より,深海由来シトクロムcは圧力に適応することで安定性が高くなっていることが示された。変異体の圧力耐性を測定することで,より詳細にシトクロムcの「熱や変性剤に対する安定化」と,「圧力への適応機構」を結びつけることができるようになるかも知れない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は深海蛋白質の圧力耐性と熱安定性の関係を明らかにするために以下の実験を行った。1.変性剤耐性の測定圧力耐性を測定するにあたって必要となるため、深海シトクロムcと浅瀬シトクロムcの常圧下での変性剤耐性を測定した。得られた結果から、圧力耐性の測定に必要な実験の条件を設定した。2.変異導入これまでの研究で検討をつけておいた50番目のアミノ酸について、深海シトクロムcと浅瀬シトクロムcで相互に入れ替える変異体を作成した。また、学会等で発表し、さらに変異導入すべきアミノ酸を指摘されたため、深海由来と浅瀬由来で相互に入れ替えた変異体を計12点作成した。3.変異体の安定性測定項目2で得た変異体のうち、50番目のアミノ酸の変異体について、熱安定性および変性剤耐性を測定した。変異導入による深海シトクロムσの熱安定性の低下が見られた。また、変性剤耐性の測定によって、実験に用いる変性剤の種類の再検討が必要であることもわかった。変性剤の種類によって安定性が変化するかどうか、また、その安定性がシトクロムcの圧力耐性と関係しているかどうかを知ることで、さらに議論を深められる。4.結晶化まだ構造が明らかになっていない深海シトクロムcについて、結晶化を行ったcスクリーニングによっていくつかの条件で結晶化が可能である可能性を見出した。結晶化をさらに進め、構造決定をすることで、これまで構造シミュレーションでしてきた議論により説得力を持たせることが出来る。5.圧力耐性の測定圧力耐性の測定は、京都大学にて高圧分光光度計を借りて行った。項目1で得られた結果より圧力耐性の測定に必要な実験の条件を設定し、実際に測定してさらに調整を行った。1.変異導入これまでの研究で検討をつけておいた4、8、37、41番目のアミノ酸について、深海シトクロムcと浅瀬シトクロムcで相互に入れ替える変異体の作成に着手した。深海由来シトクロムcの安定性を下げ、浅瀬由来シトクロムcの安定性を上げるアミノ酸を特定するためである。これらのうち、8、37、41番目の変異体については発現株を得ることができた。2.変異体の安定性測定項目1で得た変異体のうち、37番目のアミノ酸の変異体について、熱安定性を測定した。その結果、変異導入によって深海由来シトクロムcの安定性は上昇し、浅瀬由来シトクロムcの安定性は低下した。目標としている安定化に寄与するアミノ酸、つまり深海由来シトクロムcの安定性を下げ、浅瀬由来シトクロムcの安定性を上げるアミノ酸の発見にはまだ至っていない。これを知るためには、シトクロムcの構造解析およびアミノ酸相互作用の特定が必須であると考えている。3.結晶化前年度に行ったスクリーニングの結果に基づいて結晶化条件の検討を行い、結晶ができる条件を見出した。得られた結晶については、大阪大学の共同研究者の下でX線結晶構造解析を行っている。これで得られた結果から、項目1の変異導入箇所を再考する。4.圧力耐性の測定は、前年度に京都大学にて使用した高圧装置を広島大学で借りて行なった。

前年度からの予備実験で得られていた結果を元に、短期集中で野生体4種のシトクロムcの圧力耐性を測定した。その結果、どの圧力下でも深海由来シトクロムcは浅瀬由来シトクロムcよりも安定性が高いことが分かった。本年度は深海シトクロムcの圧力耐性と熱安定性の関係を明らかにするために4項目の実験を行った。1.圧力耐性の測定高圧分光光度計を用いて,圧力耐性を測定した。変性剤グアニジン塩酸塩使用し,高圧下での変性剤耐性を測定した。その結果,変性剤耐性は加圧によって低下したが,深海由来シトクロムcはどの圧力下でも,浅瀬由来シトクロムcよりも高い変性剤耐性を示した。2.構造決定深海由来シトクロムcの結晶を用いてX線回折を行い,立体構造を決定した。その結果,深海由来シトクロムcは構造既知である浅瀬由来シトクロムcに比べて分子内部の空隙が小さいことが分かった。空隙周辺のアミノ酸は浅瀬由来シトクロムcには無い水素結合を形成していた。3.変異体の熱安定性測定項目2で空隙周辺に位置していたアミノ酸について深海および浅瀬由来シトクロムcで相互に入れ替えた変異体を作成し,熱安定性を測定した。その結果,いくつかのアミノ酸のうち,50,50/51番目のアミノ酸が特に深海由来シトクロムcの安定化に寄与していることが分かった。4.変異体の変性剤耐性測定項目3で深海由来シトクロムcの熱安定化に関わっていることが示された50,50/51番目の変異体について,グアニジン塩酸塩を用いて変性剤耐性を測定した。その結果,50/51番目のアミノ酸を同時に置換した変異体では,深海由来シトクロムcの変性剤耐性は低下し,浅瀬由来シトクロムcの変性剤耐性は上昇した。以上の結果およびこれまでの研究成果より,深海由来シトクロムcは圧力に適応することで安定性が高くなっていることが示された。変異体の圧力耐性を測定することで,より詳細にシトクロムcの「熱や変性剤に対する安定化」と,「圧力への適応機構」を結びつけることができるようになるかも知れない。現在までに、当初予定していた変異導入実験は遂行できている。1.計画通り変異導入実験に着手し,変異蛋白質の発現・精製に成功,そして熱安定性および変性剤耐性の測定実験を完了した。2.X線回折による蛋白質の構造決定については,良質の結晶を得ることができ,現在は大阪大学の共同研究者のもとでX線回折を行っている。この結果を元に,変異導入実験へも展開する予定である。3.前年度に行なった予備実験を元に,圧力耐性を測定した。測定はほぼ終了し,2015年度中にもう一度装置を借りて測定して再現性を取る予定である。以上のうち1と3の一部については,国内外の学会で3回に分けてその成果を発表した。さらに,前年度までの成果を2報の学会誌論文として発表した。いずれも筆頭著者としての成果であり,期待通り研究が進展していると評価する。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、結晶構造解析を進め、その結果と照らし合わせながら変異導入を行い、シトクロムcの安定化に寄与するアミノ酸を特定していく。また、学会等で変性剤耐性や圧力耐性の測定に使用する変性剤に疎水性の変性剤を使用することを勧められたため、尿素を用いた実験を行う予定である。圧力耐性の測定に関しては一通りの実験は終了しており、再現性を取ることが出来れば論文化も可能である。しかし、当初予定していた構造決定については、まだ結晶化の条件検討中であり、少し遅れている。
建築構造物性能みまもりシステムの構築

本研究では,オープンソースハードウェア(OSHW)や安価なデータロガーと種々のセンサを用いた建築構造性能みまもりシステムに関する検討を行った。ここでは,まず,加速度センサ,ジャイロセンサを用いた計測精度の検証を行った。さらに,加速度センサとOSHWを用いた建築構造性能みまもり試作システムを構築し,その基本性能を振動台実験により検証した。この試作システムでは,各種構造性能のモニタリング可能で,メールで応答状況を送信するシステムを構築した。以上より,試作システムは実際の建築構造性能モニタリングに適用可能であることを明らかにし,試作システムを実際の建築物に適用した実証実験も実施した。平成24年度では,平成23年度の科学研究費補助金による研究成果として,ジャイロセンサを用いた建築構造性能モニタリングシステムに関する内容を,第15回世界地震工学会議(ポルトガル・リスボン)で口頭発表した。さらに,ジャイロセンサを用いた建築構造性能みまもりシステムに関する検討として,ジャイロセンサを用いた各層層間変位の計測に関する検討も引き続き行っており,得られた成果は,平成25年度中に報告予定である。次に,平成24年度の課題である「建築構造性能みまもりシステムのプロトタイプシステムの構築と実証実験」に関しては,研究室において,加速度センサを用いた建築構造物の常時モニタリング実証実験を開始し,データ収集システムの適用可能性の検討を現在まで継続して行っている。なお,この結果の一部は,日本建築学会第35回情報システム利用技術シンポジウムで報告した。一方,簡便な性能モニタリングシステムとして,ワンボードマイコンと加速度センサを用いたシステム開発を行い,その適用可能性の検討も行った。ワンボードマイコンを用いたシステムでは計測精度が問題となるが,本研究で提案している簡便な建築性能みまもりシステムに,構築したシステムが適用可能であることを明らかにした。本システムでは,計測した加速度波形から変位応答が算出できる事も示し,平成24年度の課題である「構造損傷同定システムの構築」に関しても基礎的な成果が得られた。この結果についても,得られた成果を平成25年度中に報告予定である。また,このシステムの適用例として,ジャイロセンサとワンボードマイコンを用いた鉄骨梁フランジ破断検出システムついても検討を開始した。以上のように,平成24年度でも,本研究課題に関して,研究は順調に進んでおり,最終年度に向けた基礎的知見が得られた。近年,様々なセンサが開発され,建築構造物の構造性能をモニタリングする事が可能になってきている。また,ネットワーク等を用いて計測データを収集する種々のセンサネットワークシステムも開発されている。しかし,建築構造性能モニタリングは特定の建物でしか実施されておらず,一般の建物には普及していない。このため,本研究は,一般住民には建築物の構造安全性を分かりやすく情報提供でき,建築構造性能に関する安心情報を発信できる,簡便で安価にモニタリングできる装置の開発を行うと同時に,専門家には,緊急性が要求される被害状況把握がリアルタイムに行えるようなシステム構築も合わせて行うことを目的とした。本研究では,近年種々のOSHW(Open Source Hard Ware)が利用可能となり,種々のセンサを接続し,建築構造性能を安価で簡便に計測することが可能となっている。このため,本研究では,代表的なOSHWであるArduioや安価なデータロガーと加速度センサ,ジャイロセンサを用いたモニタリングシステムを構築し,その実際の構造物への適用性について検討を行った。その結果,本研究で用いた安価なシステムでも,簡便に建築構造をモニタリングできることを明らかにした。ただし,今回構築したシステムは,建築構造物に特化したものではないため,今後,建築構造物に必要なシステム性能を把握し,システムの最適化を図ることが今後の課題となる。また,計測情報の伝達も,インターネットを用いた計測データの転送システムを開発し,建築物の常時モニタリングを実施しているが,常時モニタリング開始後に大きな地震発生がなく,大地震時の情報伝達の検証についても,今後検証する必要がある。以上より,本研究での課題はほぼ達成され,建築構造みまもりシステムの構築に関する重要な知見が得られたと考える。まず,各種センサの振動台実験(谷明勲)では,加速度センサ,ジャイロセンサ,および本年度購入した加速度ロガーをと模型供試体を用いた振動台実験を行い,各種センサの計測精度に関する性能確認実験を行った。また,ジャイロセンサに関しては,2方向に変形可能な供試体を用いた人力加力実験を行った。これらの実験結果を,レーザー変位計を用いた計測結果と比較検討し,用いたセンサの計測精度や適用可能範囲に関する検討を行った。その結果,本年度で用いた各種センサは,建築構造性能みまもりシステムに適用するのに必要な精度を有していることを明らかにした。次に,通信方法,データ収集に関する基礎的検討(山邊友一郎)では,無線LAN等を用いた適切な機器が開発されていなかったため,本年度はUSB接続でデータ収集を行う加速度ロガーを導入し,そのデータ収集精度やデータ収集速度に関する基礎的検討を行った。このため,無線LAN等を用いたデータ収集に関しては,次年度以降で再度検討を行う。

平成24年度の課題である「建築構造性能みまもりシステムのプロトタイプシステムの構築と実証実験」に関しては,研究室床面に加速度センサを設置し,加速度センサを用いた建築構造物の常時モニタリング実証実験を開始した。このシステムを用いて,データ収集システムの運用に関する検討を現在まで継続して行い,最終年度に実施する実証実験に関する基礎的知見が得られた。また,平成24年度の課題である「構造損傷同定システムの構築」に関しても,従来実施しているジャイロセンサを用いたシステムだけではなく,ワンボードマイコンと加速度センサを用いたシステム開発を行い,このシステムでも建築構造物の変位応答を算出できることを明らかにし,固有周期変化だけではなく変位応答を用いた損傷同定も可能であることが明らかとなった。以上のように,平成24年度に設定した本研究課題に関しては,設定した目標を十分達成きたと考える。各種センサの振動台実験(谷明勲)では,本年度で設定した研究目標である,各種センサの計測精度や適用可能範囲に関する検討を達成でき,次年度で計画している,研究室を用いたプロトタイプ実験に必要な基礎的知見が得られた。また,通信方法,データ収集に関する基礎的検討では,本年度はUSB接続でデータ収集を行う加速度ロガーのデータ収集精度やデータ収集速度に関する基礎的検討のみを行った。このため,無線LAN等を用いたデータ収集に関しては,次年度以降で再度検討を行う。一方,次年度で計画している建築構造物の構造損傷の同定に関しては,固有周期の変化による構造損傷同定に関する検討を,本年度から開始した。平成25年度は,最終年度として,これまでに実施した研究成果を基に,構築したプロタイプシステムを用いた常時モニタリングを大学内の建物に複数配置した実証実験を行い,収集されたデータを建築物の構造安全性に関する安心情報として配信できるシステムの構築を行い,一般住民への情報開示方法の検討を行う。具体的には,まず,構築した建築構造性能みまもりシステムを用いたモニタリング実証実験を行い,その実用性の検討と実用化に向けたシステムの改善を行う。さらに,本年度導入予定のGISシステムを用いたヘルスモニタリング診断・表示システムを開発し,実証実験で収集された各種モニタリング情報のデータ提示システムとして,情報提示用インターフェースの作製を行う。以上の成果を踏まえたまとめを行い,簡便な建築構造性能みまもりシステムの,実際の建築構造物への適用可能性について提案を行う予定である。初年度で得られた成果を基に,建築構造性能みまもりシステムのプロトタイプシステムの構築と実証実験,構造損傷同定システムの構築を行い,一般住民に建築物の構造安全性に関する安心情報として配信できる建築構造性能みまもりシステムの開発を行う。
微生物における有用遺伝子の効率的発現

遺伝子の転写調節については、従来大腸菌乳糖代謝系に代表されるように、転写開始を抑制するリプレッサーによる負の調節の図式が一般化していた。しかし、最近では動物遺伝子をはじめ、微生物の遺伝子においても、転写を促進するアクチベーター蛋白の存在が明らかになってきた。このような正の転写調節の分子機構が解明できると、これを利用した発現ベクターの作成への道も開かれ、有用遺伝子の効率的発現に応用することができるようになるものと思われる。本研究では、大腸菌リン酸代謝系のphoB蛋白、シュードモナスの芳香族化合物分解系のxylR蛋白、ColIbプラスミド複製開始におけるrepY因子などのアクチベーター蛋白をとりあげた。その中で、シュードモナスのxylR蛋白は次のような極めてユニークな性質をもつことが明らかになった。まず、転写を司るRNAポリメラーゼは、通常のシグマ因子(σ^<70>)ではなく、σ^<60>(NtrA蛋白)を使用する。そのため、プロモーターの塩基配列が、通常の-35、-10の共通配列とは全く異る、-24、-12の共通配列を利用する。次に、DNA上のxylR蛋白の結合領域は、転写開始点の150塩基対上流に、離れて存在し、遠隔作用によるシス作動性の活性化の様式をとる。さらに、xylR蛋白は、これまでにσ^<60>を使用することが明らかになっているNtrC蛋白、NifA蛋白との共通のアミノ酸配列をもつことから、蛋白質のこの領域がσ^<60>をもつRNAポリメラーゼと相互作用を営むことが考えられる。以上の成績から、xylR蛋白は作用点においてDNAの大きな構造変化を伴いつつ、転写の開始を促進するという可能性があり、この系が正の転写調節の分子機構解明に大いに役立つものであることがわかった。
強磁場による導電性ポリマーの機能制御と修飾電極への応用

我々はこれまで,代表的な導電性ポリマーのひとつであるポリピロール(PPy)の電解重合を磁場中で行うこと(磁気電解重合)を試み,得られた膜のモルフォロジーや電気化学特性などを調べてきた.その結果,磁気電解重合が膜のドープ・脱ドープ過程を大きく変えることがわかり,磁気電解重合による新たな機能制御の可能性が見出された.本研究では,そのような磁気電解重合膜を修飾電極として用いて以下のような特異な電極挙動を観察することに成功した.1)磁気電解重合により水素発生反応を制御する-----p-トルエンスルホン酸イオンをドープしたポリピロール(PPy/TsO)の0T-膜および磁気電解重合膜上でのプロトンの還元を調べた.0T-膜では-0.3-0.4Vに還元波が観察される.重合時の磁場がファラデー電流に平行な場合,磁気電解重合膜では,還元波の立ち上がりが鈍くなり,プロトンの還元反応が起こりにくくなる.この変化は重合時の磁場がファラデー電流に垂直なときには観察されていない.プロトンの還元波の挙動は電極表面の分子配向に強く依存することはよく知られており,磁気電解重合によりポリピロール分子の磁場配向が変化したことに起因していると考えられる.2)膜内レドックス反応を制御する-----Fe(CN)_6^<3->/Fe(CN)_6^<4->のレドックス系を取り込んだポリピロール膜を磁気電解重合で作製すると,レドックス電位が大きく-0.5Vも負にシフトすることが確認された.これは膜のドープ・脱ドープ挙動の変化に起因している.3)PPy/TsOの磁気電解重合膜はサイズの大きなカチオンが溶液中に存在すると特異吸着を起こしレドックス応答が消失してしまう.これは膜が不活性化したのではなく,本来還元されて絶縁体になるような負の電位でも,膜は酸化状態にあり導電性を保った特異な状態になっている.これを電極として用いると,水素発生も起こりにくい電位窓の広い電極として使用することができる.さらに,このレドックス応答の消失はグルタミン酸やアスパラギン酸などでも起こることが確認され,光学活性な分子の吸着による不斉界面の作製など,より機能性の高い反応場の設計へと応用が期待される.近年,強磁場を材料、反応プロセスへ応用する動きが急速に拡がりつつある.しかし化学反応制御に磁場を用いる手法は,ラジカルペア反応や磁気流体力学効果などの特殊な場合を除き,ほとんど確立されていないのが現状である.我々はこのテーマに新しい手法を用いて挑戦してきた.その手法とは,機能性材料の合成過程に強磁場を印加し,磁場により材料の形態や機能を制御する.そのようにして制御された材料を,電極や触媒などに用いることにより,化学反応を制御するというものである.これを具体的に実現するために本研究では,反磁性の磁場配向が期待できる導電性ポリマーを磁場印加しながら電解重合し(磁気電解重合),その電解重合膜を修飾電極に用いることにより,電気化学反応を制御することを目的としている.代表的な導電性ポリマーであるポリピロールのモルフォロジーや酸化還元に伴うドープ、脱ドープ過程が磁気電解重合により変化することが明らかとなっている.この磁気電解重合膜の性質にはまだまだ未解明の点が多く,様々な可能性を秘めているものと期待できる.初年度は主に種々の化学種の特異吸着と電気化学的性質を調べた.その結果,磁気電解重合膜にはサイズの大きな陽イオン、芳香族化合物の特異吸着し,ポリピロールの酸化還兀挙動を大きく変えることが明らかとなった、さらにアミノ酸などの不斉分子も特異吸着しやすいことが示唆された.このように,磁気電解重合膜を用いた新しい反応場構築のための重要な基礎的情報が得られた.我々はこれまで,代表的な導電性ポリマーのひとつであるポリピロール(PPy)の電解重合を磁場中で行うこと(磁気電解重合)を試み,得られた膜のモルフォロジーや電気化学特性などを調べてきた.その結果,磁気電解重合が膜のドープ・脱ドープ過程を大きく変えることがわかり,磁気電解重合による新たな機能制御の可能性が見出された.本研究では,そのような磁気電解重合膜を修飾電極として用いて以下のような特異な電極挙動を観察することに成功した.1)磁気電解重合により水素発生反応を制御する-----p-トルエンスルホン酸イオンをドープしたポリピロール(PPy/TsO)の0T-膜および磁気電解重合膜上でのプロトンの還元を調べた.0T-膜では-0.3-0.4Vに還元波が観察される.重合時の磁場がファラデー電流に平行な場合,磁気電解重合膜では,還元波の立ち上がりが鈍くなり,プロトンの還元反応が起こりにくくなる.この変化は重合時の磁場がファラデー電流に垂直なときには観察されていない.プロトンの還元波の挙動は電極表面の分子配向に強く依存することはよく知られており,磁気電解重合によりポリピロール分子の磁場配向が変化したことに起因していると考えられる.2)膜内レドックス反応を制御する-----Fe(CN)_6^<3->/Fe(CN)_6^<4->のレドックス系を取り込んだポリピロール膜を磁気電解重合で作製すると,レドックス電位が大きく-0.5Vも負にシフトすることが確認された.これは膜のドープ・脱ドープ挙動の変化に起因している.

3)PPy/TsOの磁気電解重合膜はサイズの大きなカチオンが溶液中に存在すると特異吸着を起こしレドックス応答が消失してしまう.これは膜が不活性化したのではなく,本来還元されて絶縁体になるような負の電位でも,膜は酸化状態にあり導電性を保った特異な状態になっている.これを電極として用いると,水素発生も起こりにくい電位窓の広い電極として使用することができる.さらに,このレドックス応答の消失はグルタミン酸やアスパラギン酸などでも起こることが確認され,光学活性な分子の吸着による不斉界面の作製など,より機能性の高い反応場の設計へと応用が期待される.我々は機能性材料の合成過程に強磁場を印加し,磁場により材料の形態や機能を制御する手法を開発している.本研究では,そのようにして制御された材料を,電極や触媒などに用いることにより,化学反応を制御することを目指している.具体的には,磁場配向が期待できる導電性ポリマーを磁場中で電解重合し(磁気電解重合),その重合膜を修飾電極に用いて電気化学反応を制御するという計画である.代表的な導電性ポリマーであるポリピロールのモルフォロジーや酸化還元に伴うドープ・脱ドープ過程が磁気電解重合により変化することが明らかとなっている.ただ,この磁気電解重合膜の性質にはまだまだ未解明の点が多く,様々な可能性を秘めているものと期待できる.新たな可能性を探索するために今年度は,フェロシアン/フェリシアンの酸化還元系を取り込んだポリピロール膜の作製に磁気電解重合を適用し,膜の電気化学的な挙動を調べてみた.Fe(CN)_6^<3->がドーピングされたポリピロール膜のボルタモグラムにはポリピロール自身の酸化還元に加えて,0.2V付近に膜内に取り込まれたFe(CN)_6<3->の酸化還元応答が観察される.この膜を磁場中で電解重合してそのボルタモグラムを測定してみた,磁気電解重合膜では0.2V付近の酸化還元ピークが重合時の磁場の増加とともに小さくなってゆき,5テスラの磁場中で作製した膜では消失した.かわって-0.3V付近に新たな酸化還元ピークが現れた.このピークは重合時のK_4Fe(CN)_6の濃度に依存することから,フェロシアン/フェリシアンの酸化還元であると結論づけられた.この磁場効果は酸化還元に伴うアニオンのドーピング・脱ドーピングが磁気電解重合膜で起こりにくくなっていることに起因しているものと考えられる.このように,フェロシアン/フェリシアンの酸化還元反応のように,直接磁場を印加しても何ら磁場効果は観察できないような反応でも,磁気電解重合法によりその挙動を制御できることを見いだした.我々は機能性材料の合成過程に強磁場を印加し,磁場により材料の形態や機能を制御する手法を開発している.本研究では,そのようにして制御された材料を,電極や触媒などに用いることにより,化学反応を制御することを目指している.具体的には,導電性ポリマーを磁場中で電解重合し(磁気電解重合),その重合膜を修飾電極に用いて電気化学反応を制御するという計画である.代表的な導電性ポリマーであるポリピロールのモルフォロジーや酸化還元に伴うドープ・脱ドープ過程が磁気電解重合により変化することが明らかとなっている.ただ,この磁気電解重合膜の性質にはまだまだ未解明の点が多く,様々な可能性を秘めているものと期待できる.新たな可能性を探索するために昨年度に引き続き今年度も,フェロシアン/フェリシアンの酸化還元系を取り込んだポリピロール膜の作製に磁気電解重合を適用し,膜の電気化学的な挙動を調べてみた.
細胞増殖因子が細胞増殖速度と放射線感受性に与える影響に関する基礎的検討

昨年度の研究結果では、2種類のヒト肺癌細胞株(A549)とヒト外陰癌細胞株(A431)を用いて、上皮増殖因子受容体(EGFR)を起点とするシグナル伝達阻害剤(EGFRに対するモノクローナル抗体:C225)により、シグナル伝達経路を阻害することによって放射線増感効果があることを確認した。また、その放射線増感の組織学的特徴は、腫瘍内への炎性細胞浸潤ならびに広範な壊死(腫瘍内微小血管の減少ならびに血管新生の阻害に起因するものと推測される)であった。そこで、今年度は生存・増殖シグナル伝達の分子標的阻害薬であるgenistein、AG1478、PD98059、LY29002を用いて、放射線との増感効果を検討した。p53 statusと放射線増感の関連を明らかにするため、野性型p53ならびに変異型p53を有する2種の食道扁平上皮癌細胞株を使用して実験を行った。コロニー形成法による結果から、両細胞株ともに4種類全ての分子標的薬剤で放射線増感を認めたが、増感率は非特異的チロシンカイネース阻害薬であるgenisteinで最も高かった。さらに、wild-type p53を有する細胞株では分子標的薬剤と放射線との併用でアポトーシスの頻度が増加していた。また、上皮増殖因子受容体であるEGFR・c-erbB2の発現が共に強陽性を示すヒト乳癌細胞株(SK-Br3)では、腫瘍増殖速度を示すdoubling timeが,60時間程度と緩徐であり、上皮細胞増殖因子受容体の発現の多寡が必ずしも腫瘍増殖速度と相関しない可能性もあり、現在も研究を継続中である。細胞死のシグナルならびに細胞生存シグナル伝達の機構に注目し、この経路に関与する分子や蛋白をターゲットとする分子標的薬剤である上皮細胞増殖因子受容体シグナル伝達阻害剤(genistein, AG1478,PD98059,LY29002)の放射線増感効果を基礎的に検討した。野性型p53ならびに変異型p53を有する2種類のヒト食道扁平上皮癌株を用いて4種の上皮細胞増殖因子受容体を起点とするシグナル伝達阻害剤を用いシグナル伝達経路を阻害することによって放射線増感効果を検討した。また、EGFRに対するモノクローナル(C225)の放射線増感効果をヌードマウスに移植したA431 tumorXenograftsを用いて検討し、以下の結果を得た。1)チロジンキナーゼ阻害剤であるgenisteinによって放射線増感がえられることを報告しているが、EGFRに特異的なキナーゼ阻害剤であるAG1478,Mek阻害剤であるPD98059ならびにPI3K阻害剤であるLY29002についてp53のstatusにかかわらず放射線増感が得られ、変異型p53細胞株ではp53非依存性にアポトーシスと異なる細胞死が誘導された。2)照射6時間前にC225を投与すると、50%腫瘍制御線量(TCD50)は、照射単独とくらべ1.18、また照射後にも2回C225を追加投与すると1.92の増感率が得られた。組織学的検索では、C225単独投与にて腫瘍内への炎性細胞浸潤が認められた。また、放射線照射との併用によって腫瘍内微小血管の減少と血管新生の阻害によると考えられる広範な中心壊死が認められた。このことは生存シグナル伝達との間にクロストークがあるとされるVEGFの抑制が関与していることを示唆する知見と考えられる。
視覚障害者の進路選択の多様化を支援する実験安全管理・教育手法の整備

本研究では、理系専攻のカリキュラムの特徴である「実験」が進路選択上のハードルとなっている可能性に着眼し、視覚障害を持つ学生の実験作業について、実験作業の特徴と視覚障害との関係性を整理するとともに、道具の改良や設備の充実といったハード面での整備や、障害の種類や程度を踏まえた支援や指導といったソフト面での指針の策定を通じ、視覚障害学生の実験リスクの低減と、進路選択の多様化の一環としての理系進学へのハードルの解消を目指す。
西洋の工芸博物館の比較研究-デザイン・ミュージアムの原形・日本の博物館の史的モデルとして-

本研究「西洋の工芸博物館の比較研究-デザインミュージアムの原型・日本の博物館の史的モデルとして」は、ロンドンのサウス・ケンジントン博物館(現ヴィクトリア・アンド・アルバート美術館)とおもにドイツ語圏の工芸博物館、および日本の美術館・博物館構想の一翼を担った岡倉天心、そして民衆的な工芸博物館の創設を提唱し、自ら日本民藝館を創設した柳宗悦を対象に行われた。サウス・ケンジントン博物館に関しては、19世紀中つまりヴィクトリア・アンド・アルバート美術館と改称する以前に同館で開催された展覧会の内容を把握するとともに、ヴィクトリア・アンド・アルバート美術館となってからの工芸とデザインに関する活動の変遷を調べた。1989年にロンドンのサウス・バンクに開館したデザイン・ミュージアムとヴィクトリア・アンド・アルバート美術館との歴史的、組織的関係も確認することができた。またドイツ語圏主要都市の工芸博物館とサウス・ケンジントン博物館との関係についての調査も実施し、論文や著書として発表する準備を進めている。柳宗悦を中心とした民芸運動の思想とイギリスのアーツ・アンド・クラフツ運動のそれとの相違を確認し、各種学会誌等にその成果を発表した。また、明治時代に日本の美術館・博物館構想の一翼を担った岡倉天心の工芸思想についても国際学会で研究発表を行った。国立国会図書館、国立公文書館、東京大学付属図書館、東京外国語大学付属図書館、京都工芸繊維大学付属図書館など、国内での史料調査を踏まえ、平成12年の12月にイタリアとドイツで調査研究を実施した。ミラノおよびトリノにおいてイタリアにおける工芸博物館および産業博物館創設に関する史料を入手した。またドイツでは、シュトゥッツガルトにおいて、同地の工芸博物館の創設および、そのための日本の美術工芸品の収集に関する史料を入手し、分析中である。平成13年7月15日から25日にかけて、イタリア各地の美術館、博物館、およびイギリスのデザイン・ミュージアム(ロンドン)で調査を行い、資料を収集した。国内では、東京大学付属図書館、国立国会図書館、京都工芸繊維大学付属図書館などで史料調査を行った。日本の近代工芸運動に関する調査研究も平行して進めており、民芸運動などの資料を収集し、分析を行っている。また、日本の工芸運動とイギリスの運動との関係についての研究を行い、国立民族学博物館において「ウィリアム・モリスと日本」と題して研究発表を行うなど、関連諸分野の研究者との交流にも努めている。イギリスのアーツ・アンド・クラフツ運動と日本の民芸運動との関係についての調査研究を進め、その成果を『美術フォーラム』第6号(平成14年6月30日発行)に「柳宗悦とアーツ・アンド・クラフツ」として発表した。平成14年7月15-16日にロンドンのトインビー・ホールで日英米の研究者が参加してアーツ・アンド.クラフツ運動の国際的拡大に関する共同研究会を開催した。7月17-18日にはデヴォンのダーティントン・ホールで、50年前の1952年に開催された国際工芸家会議の記念講演会が開催され、日本の工芸についての講演を行なった。平成14年9月12-19日には、ソウルをはじめ韓国各地において柳宗悦が創設した朝鮮民族美術館関連の調査を行い、その成果を平成14年12月7日に美学会西部会第241回研究発表会で「アーツ・アンド・クラフツと工芸の変貌」として公表した。数年前より多くの工芸史・デザイン史研究者とともに進めていた1952年開催の国際工芸家会議報告書の翻訳が終了し、『ダーティントン国際工芸家会議報告書』として平成15年3月末に出版される。同書に日本語版監修者として執筆した記事「ダーティントン・ホールと1952年国際工芸家会議」では、西洋の工芸運動と日本の民芸運動に関する比較考察を行なっており、それも本研究の成果の一部である。現在のヴィクトリア・アンド・アルバート美術館である、旧サウス・ケンジントン博物館における19世紀の展覧会活動、同館と西洋各地の工芸博物館との比較、デザイン・ミュージアムとの歴史的関係等についての研究成果をまとめた科学研究費補助金研究成果報告書は平成15年5月までにまとめられる。
高次光機能化巨大ポルフィリン配列分子系の構築

1)5,15-ジアリール亜鉛ポルフィリンの銀(I)塩酸化によるメゾ位同志でのポルフィリン二量化反応を5,10,15-トリアリールポルフィリンに適応するとポルフィリン2量体が極めて良好な収率で得られることがわかった。また、フェニレン架橋ポルフィリン3量体や5量体に本反応を適応することにより、一挙にポルフィリン6量体や9量体、あるいは10量体や15量体が生成することを見いだした。更に驚くべき事に、ポルフィリン10量体を銀塩と処理するとポルフィリン20量体が生成し、これは分子ふるいの液体クロマトで分取できた。メゾ-メゾ結合ポルフィリン部位は他のポルフィリンに比べて励起エネルギーが低いため励起エネルギートラップサイトとして機能しうるわけで、すべてのポルフィリンを亜鉛にしたポルフィリンアレーは3次元空間に拡がった新しいタイプの光捕集アンテナのモデルとなることがわかった。2)コバルト触媒によるジフェニルアセチレン架橋ポルフィリン二量体の三量化反応でポルフィリン六量体がOne-Stepで生成することを見いだしたが、収率は0.5%以下で極めて低い。ポルフィリンをパラジウム錯体やニッケル錯体とすることで収率の向上に成功した。また、アセチレン置換ポルフィリンのパラジウム触媒反応でビスエチニルフェニル架橋ポルフィリン2量体を合成し、一重項励起エネルギー移動速度をそれぞれ決定した。1)ポルフィリン・メゾ位の高かい反応性はよく知られているが、通常用いられるテトラフェニルポルフィリンやオクタエチルポルフィリンでは、メゾ位のフェニル置換基や立体障害のために、真の反応性があまり発現されてなかった。われわれは、5,15-ジアリールポルフィリンの亜鉛錯体を銀(I)塩で酸化することにより、メゾ位同志でポルフィリンが二量化する新反応を見いだした。低収率ながら、ポルフィリン三量体や四量体も同時に生成する。二量体から同じ条件で四量体も得られる。また、電気化学的な酸化でもこれらの多量体が生成することを見いだし、現在ポルフィリン六量体の生成まで確認した。合成したポルフィリン多量体では、直接にポルフィリン環が結合しているために電子的相互作用が非常に大きく、諸物性の変化も甚大である。特に、三次の非線形光学効果は大きい、また、モノニトロ亜鉛ポルフィリン二量体はDMFのような極性溶媒で著しい蛍光消光を示し、高速の分子内電子移動を行うことが判明した。2)コバルト触媒によるジフェニルアセチレン架橋プルフィリン二量体の三量化反応でポルフィリン六量体がOne-Stepで生成することを見いだしたが、収率は0.5%以下で極めて低い。その他の経路での環状ポルフィリン六量体の合成を検討し、アセチレン置換ポルフィリンのパラジウム触媒反応で環状四量体まで合成できることがわかった。環状亜鉛ポルフィリン多量体では、亜鉛ポルフィリンモノマーの蛍光寿命(1.5ns)より長い発光成分(4ns)が観測され、光捕集系蛋白質(LH2)との関連で興味深い。
無細胞タンパク質合成系を利用した新規ポジトロン標識タンパク質作製法の確立と応用

本研究では、ポジトロン標識アミノ酸と無細胞タンパク質合成系を利用したポジトロン標識タンパク質の合成を検討した。^<11>C-Metを用いて^<11>C-GFPの合成を行ったところ、非常に高速でタンパク合成が進行した。一方、^<18>F-Proの場合は合成速度が遅いことが判明した。^<11>C-Metを用いてEGFR認識scFvの合成にも成功し、EGFR発現細胞への特異的結合とその担癌マウスでの腫瘍集積性が確認された。本研究では、ポジトロン標識アミノ酸と無細胞タンパク質合成系を利用してポジトロン標識タンパク質を合成するという革新的なタンパク質標識法について、その実践的な方法論の構築とその応用性に関する潜在的可能性の検証を目的とする。本年度は、前年度の研究成果を踏まえて、フッ素18標識フロロプロリン(18F-FP)を利用したポジトロン標識タンパク質の合成を検討した。合成タンパク質は、抗EGFR一本鎖抗体であるMR1-1とした。無細胞タンパク質合成溶液にプラスミドDNA(200μg/mL)及び18F-FP溶液を添加して、37°C反応を行った。その結果、18F-MR1-1の合成収率は時間と共に増加傾向を示したが、その速度は非常にゆっくりで、合成開始60分後でも10%程度であった。この収率はFPの担体量に依存して変化することが明らかになった。一方、11C-メチオニン(11C-MET)を用いて同様の方法で11C-MR1-1の合成を試みたところ、合成開始後から収率は急速に上昇し、5分後で約36%となってその後はほぼプラトーな変化となった。この11C-MR1-1は収率良く得られたことから、エピトープカラムによる単離方法を検討したところ簡便で短時間に高純度(>95%)で精製できた。そこで精製11C-MR1-1を胆癌マウスに投与してPET撮像を試みたところ、投与60分後で腫瘍の描出に成功し、さらにPET撮像後に腫瘍と臓器組織を摘出して放射能分布を調べたところ、腫瘍筋肉比は約4となり腫瘍イメージングプローブとしての有用性が示唆された。以上の結果から、無細胞タンパク質合成系を利用してポジトロン標識タンパク質の合成法は、新しいタンパク標識法として十分応用できる可能性が見いだされた。本年度は、11C-メチオニンを用いてGFPの標識合成を試みた。無細胞タンパク質合成溶液にプラスミドDNA(200μg/mL)及び11C-Met溶液を添加して、37°C反応を行った。その結果、合成開始直後から目的とする11C-GFPが確認され、反応開始5分後には収率60%を超え、30分の反応で収率は72%に達した。ただし、生成物の放射性バンドは時間経過とともに変化するのが観察され、タンパク質のフォールディングに多少時間を要することが示唆された。炭素11の半減期を考慮した場合、合成開始5分で標識体の放射能は最大となり、タンパク質の合成は非常に速やかに進行し、短時間で収率良く合成できることが明らかになった。次いでより半減期の長いフッ素18標識アミノ酸による標識タンパク質合成を目指し、まずはコールド条件化でタンパク質合成に取り込まれる19F-アミノ酸の探索を行った。すると、4種類のフッ素含有アミノ酸が効率よく取り込まれることが明らかになり、18F標識タンパク質合成できる可能性が示唆された。それらのアミノ酸誘導体の中で、標識合成の観点から最も実用性の高いと考えられるアミノ酸FPについて、その標識前駆体合成を行った。そして実際に標識合成を行ったところ、フッ素化後の脱保護反応を1ポットの強酸性条件で行うと、標識中間体が分解し、目的とする18F-FP生えられなかった。そこで工程数は増えるが、アルカリ条件と酸性条件の2段階で脱保護反応を行ったところ、目的とする18F-FPが得られた。本成果を踏まえ、次年度以降18F-FPを用いた標識タンパク質合成実験を実施できる見通しが得られた。平成23年度の研究目標としては、(1)標識タンパク質合成反応の速度論的特性を検証し、放射能収量的に最適な反応時間条件を明らかにする、(2)無細胞タンパク質合成系で利用できるポジトロン標識アミノ酸の種類と合成効率の関係について検証し、特に標識効率に優れる18F-標識アミノ酸を明らかにするということを計画していた。結果として、(1)に関しては、当初の計画通り、GFPをモデルタンパクとして11C-METを用いて11C-GFPの標識合成を実施し、速度論的観点で合成効率を検証した。そして、放射能量的に、合成時間は5分で収量が最大になることを確認し、最適な反応時間条件を明らかにした。

(2)に関しては、種々の18F-標識アミノ酸を標識合成し、18F-GFPを合成してその放射化学的収率の優れる18F標識アミノ酸を選出することを目指していたが、平成23年度の東日本大震災で、実験予定施設であった所属機関で18Fを用いた実験ができなくなったため、非標識アミノ酸を用いて実験を行った。非標識条件であったが、合成したタンパク質の推定収量から、タンパク質合成系に取り込まれやすいフッ素含有アミノ酸誘導体の選出に成功した。その中で、最も見込みの高いフッ素含有アミノ酸については、研究協力機関の協力を得て、実際に18F標識アミノ酸の合成検討を行い、18F-標識タンパク質合成の目処を立てることができた。以上から、当初の計画通りに研究は順調に進展しているとした。抗EGFR一本鎖抗体(scFv(EGFR))の標識合成とイメージング評価:抗体は、高い分子認識能(特異的結合性)と強い結合力を有することから、そのポジトロン標識体はPETの有力な画像化プローブになり得る。そこで、本標識方法の実践的応用性の検証を目的として、分子標的抗癌剤の中で最も重要な標的分子の一つであるEGFR (上皮成長因子受容体)の一本鎖抗体を標識合成し、EGFR画像化プローブとしての有用性を検討する。具体的には、前項での検討によって選ばれた18F-標識アミノ酸と無細胞タンパク質合成系で18F-標識scFv(EGFR)を合成し、そのエピトープを固定したアフィニティークロマトグラフィーで精製を行う。そして、EGFR陽性の癌細胞(A431、MCF7)を用いたin vitro結合試験を行うとともに、その細胞を皮下移植して作製した担癌マウスに投与して小動物PETにより腫瘍イメージング評価実験を実施する。さらに、腫瘍組織のex vivo ARGも実施し、同一切片の抗EGFR抗体による染色像との対比によって、腫瘍組織内におけるEGFRの発現と18F-標識scFv(EGFR)の分布状態の同一性を精密評価する。各種タンパク質の標識合成:アミノ酸配列が公知となっている3種類のサイトカイン類の標識合成を行う。合成対象のタンパク質は、IL-8、sTNF-α、EGFとする。これらの鋳型DNAはカスタム合成で入手し、pET-3aベクターに導入して利用する。いずれの標識タンパク質についても、GEL-ARGで標識効率を検証し、反応終了後は、イオン交換クロマトグラフィーまたは抗体を固定したアフィニティークロマトグラフィーで精製する。各標識タンパク質のGEL-ARG解析および放射化学的収率の比較から、本標識法のタンパク質適用性について検証する。計画した研究を遂行するに当たって必要となる経費としては、実験に必要となる試薬や消耗品器具などの購入費(物品費)として110万円、研究成果の発表に関する旅費(日本核医学会、札幌)や実験遂行上必要となる協力研究機関への出張旅費として20万円、その他として、研究成果の論文化に伴う英語論文原稿の校閲料として10万円、以上合計140万円を使用する計画である。物品費の具体的内容としては、無細胞くん、鋳型DNA、生化学実験試薬・消耗品、カラムクロマト用樹脂、抗体(抗体カラム用)、標識アミノ酸合成試薬・溶媒、18O水(18F製造用)、放射性実験用消耗品、実験動物・飼料、の購入を計画している。
質感認知の高次脳メカニズム

視覚的質感を形作る高次元な情報の脳内表現を明らかにするために、高次元空間の分類の問題と、ある次元の識別の問題の2つの方向から研究を進めた。前者に関しては素材識別の脳機構をヒトとマカクザルで主に機能的MRIを用いて調べた。後者に関しては、光沢情報の脳内表現をマカクザルのfMRIと電気生理実験で調べた。いずれにおいても腹側高次視覚野で知覚に関係する情報が表現されていることが明らかになった。またマーモセットで、多チャンネル記録法とin vivo線維連絡可視化法を併用して実験を行ったところ、腹側高次視覚野内に光沢情報を表現する複数の小領域が存在し、神経ネットワークを作ることが示唆された。物体の視覚的質感はさまざまな未知の特徴によって形作られる極めて高次元の情報であると考えられる。そのような高次元でかつ特徴の同定が進んでいない情報の脳内表現を明らかにしていくための、有効な手法の一つは高次元空間がどのように知覚や脳活動で識別・分類されているかを調べるというものである。そのような観点から、我々は日常的に接する様々な物体素材を視覚的に呈示した時に、それらが知覚の上でどのように分類され、脳活動がどのように生じるかを明らかにすることを試みた。コンピュータグラフィクス(CG)で作成した、9種類(金属、ガラス、セラミック、石、木目、樹皮、皮革、布、毛)の素材でおおわれた物体画像を健常な成人被験者に呈示し、SD法を用いて感性評価を行い知覚上での素材間の距離を求めると共に、機能的MRI (fMRI)を用いて脳活動を計測した。また各画像を構成する低次視覚特徴を計算し、素材間の距離を求めた。その結果、一次視覚野から腹側高次視覚野である紡錘状回皮質にいたる主に腹側の低次から高次の広い範囲の視覚野で、素材を有意に識別する脳活動が生じることが分った。各部位の脳活動の素材間の距離と、知覚および画像特徴における素材間の距離の関係を分析したところ、低次視覚野は画像特徴と相関が高く、高次視覚野は知覚と相関が高いことが分った。この結果は、視覚野の腹側視覚経路に沿って、素材の表現が変換される様子を初めて明らかにしたものと考えられる。またマーモセットにいろいろな異なる素材を提示して、上側頭溝(STS)周囲で多点電極記録を行い刺激ごとに異なる活動を見いだしはじめている。また、小松グループと一戸グループの共同研究により質感認知の重要な情報のひとつである色の側頭葉の認知系の解剖と生理を組み合わせた研究を行い側頭葉の2つの色認知システム同士が直接結合があることを示し、論文として発表した。質感認知の重要な機能は素材識別である。ヒトが日常的に接する様々な物体素材の識別のメカニズムを調べるために、コンピュータグラフィクスで作成した、9種類(金属、ガラス、セラミック、石、木目、樹皮、皮革、布、毛)の素材の心理的印象に基づく分類が腹側高次視覚野の紡錘状回皮質で行われていることを見出し、論文に発表した。ニューロンレベルで素材識別のメカニズムを明らかにするために、サルにヒトで用いたものと同じ素材画像刺激を見せて、fMRIを用いて脳活動を計測した。また南本班と共同でカテゴリ識別課題を訓練したサルで、素材画像をどのように識別するかを行動レベルで調べた。さまざまな光沢刺激を用いてサルの下側頭皮質から記録したニューロンの応答特性を詳細に解析し、その結果を論文にまとめると共に、光沢知覚空間におけるチューニング特性を明らかにした。またサルのfMRI実験で光沢刺激に感受性の高い脳領域が腹側視覚経路に沿って初期視覚野から下側頭皮質に広がっていることを見出した。またさまざまな素材の画像刺激を用いて画像特徴と心理評価を解析する方法論に検討を加え、新しい解析方法を考案した。また異なる輝度コントラストの色刺激に対するサルの視覚野のニューロン応答を調べ、輝度コントラストの影響を場所間で比較した。質感認知における視聴覚統合に関して、様々な素材の物体の画像と叩いて生じる音による視聴覚手がかりを統合した材質の知覚のメカニズムを調べるために、西田班と共同で評定実験を行い予備的なfMRI測定も行った。またマーモセットに4種類の素材、3種類の形状、3種類の色の組み合わせからなる物体画像刺激を提示して上側頭溝周囲で多点電極記録を行った結果、上側頭溝の深部で素材にのみ選択性を示すニューロンが見いだされると共に、上側頭溝の外側では素材と形状の両方に選択性を示す細胞が見いだされ、質感情報の分散的表現様式の一端が明らかになりつつある。物体の表面状態の認知は質感知覚の重要な側面の一つであるが光沢判断は中でも顕著な質感知覚の例である。

これまでに物体表面の物理的な反射パラメータを操作した画像刺激を用いて、サルの下側頭皮質にさまざまな光沢を区別するニューロン(光沢選択性ニューロン)が存在することを見出してきた。これらのニューロンが光沢知覚にどのように関わっているかを明らかにするために、光沢知覚に関係するパラメータに基づいた刺激セットを作成しニューロンの応答を調べた。その結果、下側頭皮質の光沢選択性ニューロンの活動は光沢知覚に重要なパラメータの線形和でよく表すことができ、またニューロン集団の活動から光沢知覚パラメータを精度よく推定できることが示され、これらのニューロンの活動が光沢知覚と密接に関係していることが分かった。この結果は現在論文にまとめて投稿中である。また質感認知のもう一つの重要な機能である素材識別に関しては、ヒトの実験で用いたのと同じ形を統制した9種類(金属、ガラス、セラミック、石、木目、樹皮、皮革、布、毛)の素材のCG刺激をMRI装置内で注視課題を行っているサルに呈示し、脳活動をfMRI法により記録し脳のどの部位の活動が画像特徴やヒトの素材知覚と相関しているかを調べた。その結果初期視覚皮質の活動は画像特徴に相関するのに対し、V4野および下側頭皮質後部の活動は知覚と相関することが分かり、ヒトの結果との類似性と差が明らかになった。この結果は論文にまとめ発表した。またさまざまな素材の識別が大脳視覚野でどのように行われるかを明らかにするために、さまざまな自然素材のテクスチャを注視課題を行うサルに呈示して、V4野ニューロン活動の応答を調べる実験を継続して行った。新世界ザルのマーモセットにおいて、マカクザル同様光沢に選択的に反応する領域が側頭葉上部に見いだされ、この領域は腹側視覚経路に属することが示された。素材の知覚は質感認知の重要な機能である。素材知覚においては見ただけでつるつるしているとかざらざらしているといった手触りまで感じられる。このような質感の多感覚的な特性は物を見て触るという経験によって得られることが考えられる。そこで素材の触覚的な経験が素材の脳内表現にどのような影響を与えるかを調べる実験を行った。この実験では同じ大きさと形状を持つ9種類(金属、ガラス、セラミック、石、木目、樹皮、皮革、布、毛)の素材をサルに触らせ、その前後で実物素材の写真を刺激としてMRI装置内で注視課題を行っているサルに呈示し、脳活動をfMRI法により記録した。腹側視覚経路の各領野において、素材画像に対する活動が触経験の前後でどのように変化するかを調べたところ、初期視覚皮質の活動はあまり変化がなかったのに対し、下側頭皮質の活動は変化することが分かった。また同じ実物素材の写真刺激に対するサルの下側頭皮質ニューロンの応答を単一ニューロン記録法で調べたところ、多くのニューロンが特定の素材カテゴリの刺激に強く応答する性質を持つことが示された。また多くの素材は固有のテクスチャを持つが、テクスチャの識別が大脳視覚野でどのように行われるかを明らかにするために、さまざまな自然素材のテクスチャを注視課題を行うサルに呈示して、V4野ニューロン活動の応答を調べた結果、V4野ニューロンの応答はテクスチャ表現に関係する統計量の少数の組み合わせとしてある程度説明できることが明らかになり、論文として発表した。