hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
空想と現実を区別するメカニズム：自己行為の時間的・空間的拡張

自己で遂行した行為は、他者の行為を観察した時よりも、記憶成績がいいことが先行研究で明らかになっている(実演効果)。バーチャル世界で動くアバタに自己を投影した場合にはこの実演効果が見られるであろうという仮説を元に、様々な条件下においてアバタに行為を遂行させ、その行為記憶を測定することにより、自己行為の時間的・空間的拡張要因について検討した。その結果、実験者から「自己アバタ」だと教示されたとしても、そのアバタの行為を観察しているだけでは実演効果が見られず、実演時にアバタ行為の始まりをコントロールするボタンを押した場合にのみ実演効果が見られることが明らかになった。人は行為を実行する際、無意識に「今、自分がこの行為を実行している」という感覚(自己主体感)が得られている。本研究では、自己主体感に障害があることが示唆されている統合失調症型パーソナリティを質問紙で測定することで、「今、自分が頭の中で(想像上の)声を作り出している」という自己主体感が、過去・現在・未来の時間軸において,空想と現実の区別を担うことを示すことを目的とした実験を記憶課題を用いて行った。実験は、Pre段階、学習段階、記憶テスト段階の3段階から成った。Pre段階では、各実験参加者が聞こえる声の大きさの最小を調べ、学習段階においてその声の大きさを「小音」として用いた。学習段階では、ホワイトノイズが流れる中、単語を1つ1つ視覚呈示し、その単語を読み上げる声が聞こえる時と聞こえない時を設定し、聞こえる時にはその声の大きさ(大音、小音)と、読み上げる単語の完全度(完全、断片)を操作した。記憶テスト段階において、学習段階で呈示した単語1つ1つに対して「学習段階で声が聞こえてきたか否か」をたずね、「聞こえてきた」と判断した場合には、その声の大きさと読み上げる単語の完全度についてたずねた。その結果、「聞こえてきた」と判断した場合には、実際に聞こえてきたか否かに関わらず、そして実際に聞こえた声の大きさや完全度に関わらず「大きい声」でかつ「完全な単語」として聞こえてきたと判断する傾向が高いことが明らかになった。さらに、統合失調症傾向が高い人(=自己主体感が得られにくい人)は、より「大きい声」で「完全な単語」として聞こえてきたと判断する傾向が高いことが明らかになった。つまり、「今、自分が頭の中で声を作り出している」という自己主体感が得られにくい上に、「大きい声」で「完全な単語」として読み上げる声を想像できることが、この結果に起因すると考えられる。自己が遂行した行為は、他者の行為を観察した場合に比べて記憶成績がいいことが先行研究から明らかになっている。この実演効果をコンピュータ上で行為するアバタにもあてはめ、自己を投影されたアバタの行為はそうでないアバタの行為と比較して記憶成績がいいという仮説を立てることができる。この仮説を元に、コンピュータ上で行為を実行するアバタを用いて、アバタに自己を投影させるメカニズムについて検討した。用いた条件は1.実験者によって割り振られた「自己アバタ」と「他者アバタ」の行為を観察する、2.参加者によって選ばれた「自己アバタ」と「他者アバタ」の行為を観察する、3.実験者によって割り振られた「自己アバタ」の行為は参加者がボタンを押すことで実行し、「他者アバタ」の行為は観察する、4.実験者によって割り振られた「自己アバタ」は参加者がボタンを押すたびにジャンプをすることによって「自己感」を体験してから、「自己アバタ」と「他者アバタ」の行為を観察する、といった全4条件であった。その結果、条件3において、参加者がボタンを押すことで「自己アバタ」の行為のスタートをコントロールできた場合のみ、実演効果が見られた。つまり、行為の内容(手を挙げる、ひざをさするなど)をコントロールせずとも、行為のスタートをコントロールするのみでそのアバタに対し「自己」を投影させることができることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。認知心理学26年度が最終年度であるため、記入しない。2013年度に行った聴覚の記憶行動実験結果(学習段階で聞こえた声の大きさと、テスト段階における「あの時聞こえたか否か?」判断の関係)を基に、fMRI研究を進める予定であったが、2013年度の実験結果が芳しくなかったため、以下2つの点を改善して聴覚の記憶行動実験を行った。1つ目は、前実験では大音と小音の音の大きさを固定していたところを、本実験では実験参加者ごとに聞こえる声の大きさの幅を測定し、その結果を基に大音と小音の音の大きさを設定できるようにした。2つ目は、前実験では単語が完全に聞こえる時と断片で聞こえる時を実験条件の中に入れていなかったところを、本実験では実験条件に組み込み2要因とした(声の大きさ:大音・小音、単語の聞こえ方:完全・断片)。

その結果、実験参加者が「聞こえた」と判断する時には、実際に学習段階でどのような声で聞こえたかに関わらず「大音」でかつ「完全」に聞こえたと判断することが明らかになった。統合失調症傾向(幻聴傾向)とこの実験結果の関係について現在さらに検討中である。fMRI研究を進められなかったという点では順調でないようだが、結果が芳しくなかったからこそ、自己主体感(「今自分は〇〇をしている」という感覚)と記憶(「あの時自分は〇〇を行った」という判断)の間での関連について深く検討するにいたることができた。以下2つを柱に実験をすすめる。1.fMRIを用いた聴覚記憶実験研究目的:2013年度に行った実験結果をもとに、学習時に声を聞いている/聞こうと努力している時の脳活動と、その後のテスト時における「あの時聞こえたか否か」判断の関係について検討する。1聞こうと努力しているときには、実際に聞こえてこなくとも、後に「あの時聞こえた」と判断すること、2幻聴傾向が高い人は、無意識に聞こうと努力している結果、「あの時聞こえた」と判断する傾向が高くなることを、脳活動という視点から明らかにする。2.アバターを用いた行動実験研究目的:自己を投影しやすいアバターの条件について検討する。「自分の行為は他者の行為と比較して記憶成績がよい」という被験者実演効果を基に、自己を投影したアバターの行為は記憶成績がよくなるという仮説を立て、1アバターの行動するタイミングを自分が決定する時、2アバターの外見や装いを自分が決定する時、3アバターの行動内容を自分が決定する時といった条件のうち、アバターの行為記憶成績がアップする条件を探し出す。
アルカリ金属を含む新規3元マグネシウム系水素化物の創製と複合機能化

ペロブスカイト構造を有する「マグネシウム-ナトリウム-リチウム系水素化物」や「カルシウム-遷移金属系水素化物」などに関する研究を遂行した。本年度は、これらを合成することによりペロブスカイト水素化物の生成可能な組成領域を実証するとともに、高輝度X線回折測定によって詳細な原子・電子構造を明らかにした。また、ペロブスカイト水素化物の構造と脱水素化過程との相関を実験的に解明した。主な成果を以下に示す。1)当該水素化物は水素雰囲気中のミリング処理のみによって合成できた。その結果、ペロブスカイト水素化物の生成可能な組成領域が構成元素のイオン半径などによる幾何学的条件によって説明できることを明らかにした。これは新たなペロブスカイト水素化物を合成する重要な指針であり、元素置換効果の実験的解明に不可欠な知見である。2)マグネシウム-ナトリウム-リチウム系のペロブスカイト水素化物において、2種類の占有サイトに存在する水素陰イオンが、金属陽イオンとそれぞれ異なる結合の強さを有することを明らかにした。これは水素の内在する不均一性を示唆しており、2段階で進行する水素放出反応の反応過程にも影響しているものと考えられる。3)カルシウム-遷移金属系のペロブスカイト水素化物において、カルシウムはほぼ2価の陽イオンとして存在しているが、ニッケルと水素の電子密度分布は一部重なっており、イオン結合性と共有結合性の中間的な結合性であることを明らかした。これは、昇温過程において示唆される、水素の結合性が連続的に遷移することと密接に関連している。その他、カルシウム-遷移金属系のペロブスカイト水素化物においては、電気伝導性や磁性などに関する評価も進め、水素化物の新しい機能の発現に対して重要な知見を得た。ペロブスカイト構造を有する「マグネシウム-ナトリウム-リチウム系水素化物」や「カルシウム-遷移金属系水素化物」などの研究に着手した。本年度は、これらを合成することによりペロブスカイト水素化物の元素置換に対する生成可能な組成領域を実証するとともに、ペロブスカイト水素化物の脱水素化特性に対する元素置換効果を実験的に明らかにした。その結果、元素置換したペロブスカイト水素化物の生成可能な組成領域が構成元素のイオン半径などによる幾何学的条件によって説明できることを明らかにした。2)マグネシウム-ナトリウム-リチウム系のペロブスカイト水素化物においては、元素置換によりナトリウムサイトのイオン半径が小さくなるとともに単位格子体積が収縮し、脱水素化反応が促進することを明らかにした。また、カルシウム-遷移金属系のペロブスカイト水素化物では、鉄、コバルト、ニッケルの順に分解反応が低温化することを明らかにした。これらの元素置換効果は本研究によってはじめて明らかになったことであり、ペロブスカイト水素化物の水素貯蔵機能の向上に対する重要な知見が得られた。その他、中性子回折および高輝度X線回折によってペロブスカイト水素化物の詳細な原子・電子構造を明らかにしており、結合性に関する重要な知見を得ている。また、カルシウム-遷移金属系のペロブスカイト水素化物では電気抵抗の温度依存性を評価することにより金属的な電子伝導特性を確認している。
AIMおよびIncoherent MRIによる神経再生過程の画像化の検討

基礎実験として、実験AIM:マンガン造影MRIの基礎的な検討を行った。その結果、1)神経再生モデルでは、コントロール群と対照群を正確に設定するのが困難である。そこで、コントロール群の設定が必要でないマンガン造影法の検討を詳細に行い、コントロール群を必要としない方法を見いだした。2)マンガン造影法の基礎的検討から血液脳関門を破綻させた際に生じる脳浮腫の予防に高浸透圧溶液としてのグリセロールの投与が有用であり、投与量の最適化がはかれた。また、3)マンガン造影法では、投与直後に死亡したラット脳において海馬の造影がきわめて小さいことを見いだした。一方、生存ラットでは海馬は特異的に造影された。この結果、ラット海馬の神経細胞は、神経興奮に伴うカルシウムの細胞内流入のかわりにマンガンが流入することが推測された。海馬の造影はきわめて特徴的であることが確認された。一方、このきわめて特徴的な結果に基づいて、神経再生の検討を海馬障害モデルで行うとともに、脊髄損傷モデルにおいてもMn造影法による検討を行った。虚血性海馬障害モデルとして4動脈結紮モデルと、一過性の心停止モデルを検討した。一過性心停止モデルは、ラット12尾を用い、6尾に5分間の深呼吸停止を作成し、4週後にMn静注法によるT1w画像を撮影した。その結果、CA3に比べてCA1では、Mn増強効果の著名な減少が認められ、組織学的な検索においても動揺の結果が認められた。この結果、Mn造影MRIによって、in vivoで海馬の神経損傷評価が可能となった。一方、ラットの錘による脊髄損傷モデルの検討から、損傷部位が早期からMn造影されないことが確認された。これらの結果から、神経損傷の評価にMnの造影きわめて有用であり、今後これらを応用することから神経再生をin vivoの状態で観察することが可能となった。一方、このきわめて特徴的な結果に基づいて、神経再生モデルの検討を海馬障害モデルで行うことに決定した。虚血性海馬障害モデルとして4動脈結紮モデルと、一過性の心停止モデルを採用することとし、基礎的検討を行った。特に、一過性心停止モデルは秒単位で虚血低酸素状態を再現することができるためにきわめて有用である。臨床研究では、Incoherent MRIとして拡散テンソル画像の臨床応用を行った。臨床用1.5テスラMRIにより全脳5mmスライスで6方向の拡散テンソル画像の最適化を行い、臨床応用を開始した。

脳梗塞急性期から慢性期にかけての経過をこのIncoherent MRIで撮像した。その結果、FA(Fraction anisotropy)画像とTrace(3次元的な方向性から得られた拡散係数)画像が臨床的に神経の損傷評価に有用であることを見いだした。発症時と慢性期の脳卒中スコアの経過と発症後2週間後のこれらの画像がきわめて良好な相関を示すことがわかった。この結果は、Tractgraphyが臨床有用性を有することを明らかにしたばかりでなく、この画像が神経損傷の程度の評価も行えると考えられる。基礎実験として、実験AIM:マンガン造影MRIの基礎的な検討を行った。その結果、1)神経再生モデルでは、コントロール群と対照群を正確に設定するのが困難である。そこで、コントロール群の設定が必要でないマンガン造影法の検討を詳細に行い、コントロール群を必要としない方法を見いだした。2)マンガン造影法の基礎的検討から血液脳関門を破綻させた際に生じる脳浮腫の予防に高浸透圧溶液としてのグリセロールの投与が有用であり、投与量の最適化がはかれた。また、3)マンガン造影法では、投与直後に死亡したラット脳において海馬の造影がきわめて小さいことを見いだした。一方、生存ラットでは海馬は特異的に造影された。この結果、ラット海馬の神経細胞は、神経興奮に伴うカルシウムの細胞内流入のかわりにマンガンが流入することが推測された。海馬の造影はきわめて特徴的であることが確認された。一方、このきわめて特徴的な結果に基づいて、神経再生の検討を海馬障害モデルで行うとともに、骨髄損傷モデルにおいてもMn造影法による検討を行った。虚血性海馬障害モデルとして4動脈結紮モデルと、一過性の心停止モデルを検討した。一過性心停止モデルは、ラット12尾を用い、6尾に5分間の深呼吸停止を作成し、4週後にMn静注法によるT1w画像を撮影した。その結果、CA3に比べてCA1では、MN増強効果の著名な減少が認められ、組織学的な検索においても動揺の結果が認められた。この結果、Mn造影MRIによって、in vivoで海馬の神経損傷評価が可能となった。一方、ラットの錘による脊髄損傷モデルの検討から、損傷部位が早期からMn造影されないことが確認された。これらの結果から、神経損傷の評価にMnの造影きわめて有用であり、今後これらを応用することから神経再生をin vivoの状態で観察することが可能となった。
マイクロ波吸収による高温超伝導体の磁束ピンニングに及ぼす放射線照射効果の研究

【序論】高温超伝導体は核融合炉における電磁石用線材として期待されている。実用化のためにはより高い臨界電流密度Jcが要求され、そのためには超伝導体内の磁束をピンニングする必要がある。磁束ピンニングの大きさの指標としてピンニングポテンシャルU_0があり、マイクロ波吸収法を用いた磁化緩和測定により求めることが出来る。この方法での測定値の精度は非常に高いが技術的困難なためこの方法での測定例はほとんどない。本研究の目的は高温超伝導体のU_0をマイクロ波吸収法による磁化緩和測定により求め、その磁場依存性を調べることおよび、それらに対する照射効果を調べることである。【実験方法】試料として多結晶YBa_2Cu_3O_<7-δ>を用いた。この試料に100keVのHe^+を室温で1.4x10^<19>および2.6x10^<19>ions/m^2照射した。これらの非照射および照射試料についてマイクロ波吸収法を用いて磁化緩和測定を行った。なお、測定温度は77K、印加磁場範囲は0.0260.13Tである。【結果】磁化緩和測定の結果、マイクロ波吸収量が時間の対数に対して減少していくこと、また磁場とともにその減少率が大きくなることがわかった。Anderson-Kimの理論U_0=kT[d(R/R_0)/d(Int)](k:ボルツマン定数T:測定温度R_0:マイクロ波初期吸収量)よりU_0を求めると、その値は1.8310.0(非照射)、0.0450.10(1.4x10^<19>ions/m^2)および0.0850.18eV(2.6x10^<19>ions/m^2)となった。また、U_0の磁場(H)依存性が、Yeshurunの提唱する式U_0=AH^<-n>(A:定数)に従うと仮定し、nの値を求めると0.42±0.03(非照射)、0.29±0.03(1.4x10^<19>ions/m^2)および0.23±0.01(2.6x10^<19>ions/m^2)となった。【序論】高温超伝導体は核融合炉における電磁石用線材として期待されているが、実用化のためには、より高い臨界電流密度Jcが要求される。Jcを向上させるためには、超伝導体内の磁束をピンニングする必要がある。磁束ピンニングの大きさの指標としてピンニングポテンシャルU_0があり、これはマイクロ波吸収法を用いた磁化緩和測定により求めることができる。この方法での測定値の精度は、原理的に非常に高いが、技術的困難なためこの方法での測定はほとんど行われていない。本研究の目的は、高温超伝導体のU_0をマイクロ波吸収法による磁化緩和測定により求めること、またU_0の外部磁場依存性を求めることである。【実験方法】試料として、Jcの高い多結晶YBa_2Cu_3O_xを用いた。この試料についてマイクロ波吸収法を用いて磁化緩和測定を行った。なお、測定温度は80K、印加磁場範囲は0.0260.13Tである。【結果】マイクロ波吸収法による磁化緩和測定の結果、マイクロ波吸収量が時間の対数に対して減少していくこと、また磁場が大きくなるほどその減少率が大きくなることがわかった。Anderson-Kimの理論、U_0=kT〔d(R/R_0)/d(lnt)〕(k:ボルツマン定数、T:測定温度,R_0:マイクロ波初期吸収量)よりU_0を求めると、その値は10.01.83eVとなり、他の方法で求められた値よりも数倍大きくなった。また、U_0の磁場(H)依存性が、Yeshurunの提唱する式U_0=AH^<-n>(A:定数)に従うと仮定し、nの値を求めるとn=0.65±0.56となり、報告されている値(n=0.67)と誤差範囲内で一致した。

Anderson-Kimの理論U_0=kT[d(R/R_0)/d(Int)](k:ボルツマン定数T:測定温度R_0:マイクロ波初期吸収量)よりU_0を求めると、その値は1.8310.0(非照射)、0.0450.10(1.4x10^<19>ions/m^2)および0.0850.18eV(2.6x10^<19>ions/m^2)となった。また、U_0の磁場(H)依存性が、Yeshurunの提唱する式U_0=AH^<-n>(A:定数)に従うと仮定し、nの値を求めると0.42±0.03(非照射)、0.29±0.03(1.4x10^<19>ions/m^2)および0.23±0.01(2.6x10^<19>ions/m^2)となった。
シュレディンガー方程式の準古典解析

この期間に行った研究のうち、主なものは次の二つである。第一にJ.-F.Bony, T.Ramond, M.Zerzeri氏との共同研究で,非退化な双曲型不動点をもつハミルトニアンおよびそれが生成するincomingおよびoutgoingな安定多様体を考えた。対応する準古典シュレディンガー方程式の超局所解のougoingな多様体上でのoutputdataが、incomingな多様体上のinput dataにより一意的に決定されることをあるジェネリックな仮定のもとに示した。さらにインプットデータが与えられたとき、アウトプットデータをフーリエ積分作用素を用いて記述することに成功した。この作用素の相関数、振幅関数は幾何学的な量を用いて具体的に表すことができる.これらの結果は研究であり、プレプリント"Microlocal kernel of pseudodifferential operators at a hyperbolic fixed point"で公表している。第二は,A.L.BenbernouとA.Martinez氏との共同研究で、島の中の井戸型ポテンシャルが生成するレゾナンスの虚部の準古典漸近展開を研究した。20年ほど前、Helffer-Sjostrandが解析的なポテンシャルに対して、レゾナンスの虚部が古典的な漸近展開をもつシンボルと指数的に小さい項の積で書けることを示した。この指数は井戸から海までのアグモン距離である。我々は同じ結果が滑らかでしかないポテンシャルに対しても成り立つことを予想している。17年度の目的の一つは、一般次元の相空間における古典力学系の一つのホモクリニック軌道に沿う量子モノトロミー作用素を、フーリエ積分作用素として構成することであった。これは、一つのホモクリニック軌道が生成する、対応するシュレディンガー作用素のレソナンスの準古典的な漸近分布を調べるための重要なステップである。Jean-Francois Bony, Thieryy Ramond, Maher Zerzeriとの共同研究により、今年度はホモクリニック軌道を構成する双曲型不動点における超局所解の接続の問題を解決し、プレプリントにまとめた。これは、15年、16年の本科学研究費による研究結果を次の2点において拡張したものである。まず作用素はシュレディンガー作用素に限らず、ハミルトン流が双曲型不動点をもつような表象に対する一般の擬微分作用素に拡張した。また双曲型不動点における基本行列の固有値について、最小固有値に対する固有空間の次元は1であるとしていた仮定を取り除いた。この結果は18年度に研究集会、学会等で発表する予定である。また量子モノトドロミー作用素の構成の研究を引き続き共同研究の形で行う。もう一つの研究として、錐状交差するポテンシャルをもつ2-レベルのシュレディンガー作用素の(一つのモデル)のレソナンスの漸近分布を明らかにした。この研究結果は学会、京都大学数理解析研究所や大阪大学、ボローニャ大学で発表し、数理解析研究所の講究録に掲載して頂いた。このモデルの特殊性を利用して1階の常微分方程式系に帰着させ、系に拡張したexact WKB法を適用する。錐状交差は帰着された系において双曲型平衡点に対応し、ここでは、超局所的な標準形を用いて解の接続公式を計算した。この結果は現在投稿中である平成18年度は,平成17年度から引き続いた2つの研究を主に行った.第一は,ハミルトン力学系の非退化な不動点が生硬するincomingおよびoutgoingな安定多様体について,対応する準古典シュレディンガー方程式の超局所解の特異性(超局所台)が一方から他方へ伝播するかどうか,またincomingな安定多様体上のインプットデータを与えてoutgoingな安定多様体上のアウトプットデータを計算する方法についての研究である.J.-F.Bony, T.Ramond, M.Zerzeri氏との共同研究でジェネリックな場合については5月に論文"Microlocal kernel of pseudodifferential operators ata hyperbolicfixed point"を投稿した.現在回答を待っているところである.さらにZerzeri氏を11月に3週間ほど姫路に招いて研究連絡を行った.不動点での基本行列の固有値がすべて0でない実数の場合についての上記の結果を,基本行列が複素固有値をもつ場合に拡張する問題について研究を開始した.

第二は,滑らかだが解析的ではない島の中の井戸型ポテンシャルが生成するレゾナンスの虚部の準古典漸近展開を計算する研究である.9月に共同研究者のA.Martinez氏を姫路に招聘した際,また平成19年3月にイタリアのボローニャ大学に海外研修に行った際,WKB近似解と真の共鳴状態の誤差を十分精密に評価することに成功した.この研究は平成19年度も続けて,論文にできる見込みである.最後に,2月24日,25日に姫路で偏微分方程式の研究集会を開催した.散乱,スペクトル理論を中心に,非線形問題,逆問題,幾何学におよぶ広範な課題について一戦で活躍する研究者を招いて講演をお願いした.
Does Corporate Law Matter to Executive Compensation?

この研究は、会社法と報酬との関連性を検討した。日本、ドイツ、カナダ、英国、米国の5つの法域の法律を、それぞれ違う法的伝統と異なる報酬から見てみました。カナダと英国は、米国ではエグゼクティブ・ペイ・コストを控除しているが、その程度は、これらの社会全体での所得格差の拡大と相関している。日本とドイツでは、報酬水準は対照的に緩やかなままであるが、同じ期間に若干上昇する。この研究では、調査対象国の執行役員給与の規制に大きなばらつきがあるものの、これらの差のみが対照的な補償レベルを説明しているという結論を導き出すことは困難であることが分かった。
ラム加速機の基礎と応用に関する研究

今年度、混合気供給系、計測系を含めたラム加速機システムを完成させ、約60回の動作試験を行なった。混合気供給装置では、質量流量調整器と背圧制御弁を組み合わせ、二次側の圧力に無関係に安定した質量流量を供給するシステムを開発した。計測系では、高圧管内の飛行体の速度を計測するための磁気センサーや、一チャンネルで多点の測定データを記録できるマルチプレクサシステムを開発した。本体の初段加速部は、無煙火薬30グラムで、約40グラムの飛行体を1.2km/s以上で射出できる性能を持ち、そのシンプルな構造を考えるとそれ自体でも利用価値の高い物となった。ラム加速の始動過程では、混合気の非定常流体力学的な作用のみでサボを分離させる技術を確立した。ラム加速機の作動実験では、メタン-酸素-希釈気体より構成される混合気を用い、プロジェクタイルの形状、突入速度や、混合気の充填圧力、メタン、希釈気体のモル分率、サボの形状を変化させて実験を行った。ラム加速機の始動可能領域はそれほど広くはなく、混合気の第二ダムケラ-数、突入速度、サボのデザインに大きく依存することがわかった。ラム加速機に関する解析として、(1)ラム加速機ユゴニオ解析に基づく推力特性解析コードに開発し、熱閉塞モードにおける推力特性が予想可能となった。(2)従来のラム加速機ユゴニオ解析を、有限速度化学反応の効果を考慮することによって発展させ、熱閉塞モードのみならず、遷デ-トネーション作動における推力特性も解析可能となった。本研究により、小口径の装置であってもラム加速機の作動が可能であることを実証したことは、世界的に見ても価値の高いことであり、重量物を高速で射出する新しいタイプの装置を得たことは、我が国の宇宙開発、材料開発技術にとっても意義が大きい。本年度の研究実績は以下の通り。1)ラム加速機に飛行体を1km/s程度の高速で打ち込むために、予備実験を実施した。まず、口径15mmの一段火薬銃を用い、無煙火薬の薬量2-10グラムに対し、飛行体重量4グラムで出口速度700-2500m/sを得た。2)火薬銃で飛行体が加速される過程を数値シミュレーションで予測し、レーザー干渉計法で静止から最大速度に達する速度の時間変化を計測した。数値解析の結果は実測結果と良く一致した。3)火薬銃の実験で、無煙火薬の燃焼で発生する高圧を保持するために、無煙火薬の燃焼室と飛行体との間に隔膜を挿入する。この隔膜の種類と厚さを変えて、飛行体の初期加速度を制御できることを示した。特に、隔膜を挿入しないことで穏やかな初期加速を達成し、かつ出口速度の低減は高々10%程度となることを明らかにした。4)様々の化学当量比の爆轟気体を不活性気体で希釈した混合気体について、燃焼によって発生する推力を一次元モデルにより求めた。5)化学当量のアセチレン・酸素の初期圧を様々に変えた混合気の中で、アジ化銀10ミリグラムを起爆し、爆轟が発生する範囲を実験的に求めた。以上の予備実験および予備計算に基づいて、内径25mm、全長23mのラム加速機を試作した。昨年度口径25mmのラム加速機を試作し、予備実験を実施した。一方、この装置で使用する気体は水素あるいはメタンで漏れによる爆発災害の可能性があるので、本年度では、安全上の見地から水素、メタン漏れ検出器を実験室の天井と操作盤、ボンベ室に取り付けた。その間、ラム加速機の特性開発あるいはこれに関係する衝撃波現象の解明を実施した。

主な成果を要約すれば、i)ラム加速機の初段加速過程を二段式軽ガス銃および火薬銃を用いて実験し、数グラムの飛行体を有効に1Km/s以上に加速できることを確認した。ii)また、高速飛行する物体まわりの衝撃波およびその背後の流れを解明する数値シミュレーション法を開発した。iii)高速飛行体まわりの流れをホログラフィ干渉計法を用いて定量的に観測する手段を確立した。iv)ホログラフィ干渉計画像をコンピューターを用いて迅速処理する方法を得た。この方法により、数値シミュレーションの結果と画像データとを有機的に結び付ける有効な手段を確立した。V)火薬銃を用いて発生させた高速液体ジェットの構造とその運動をホログラフィー干渉計法を用いて観測した。vi)高速飛行体を衝突させて静止させる技術に関する予備実験を実施した。その副産物として衝撃波超高圧発生に関する実験的知見を得た。今年度、混合気供給系、計測系を含めたラム加速機システムを完成させ、約60回の作動試験を行なった。混合気供給装置では、質量流量調整器と背圧制御弁を組み合わせ、二次側の圧力に無関係に安定した質量流量を供給するシステムを開発した。計測系では、高圧管内の飛行体の速度を計測するための磁気センサーや、一チャンネルで多点の測定データを記録できるマルチプレクサシステムを開発した。本体の初段加速部は、無煙火薬30グラムで、約40グラムの飛行体を1.2km/s以上で射出できる性能を持ち、そのシンプルな構造を考えるとそれ自体でも利用価値の高い物となった。ラム加速の始動過程では、混合気の非定常流体力学的な作用のみでサボを分離させる技術を確立した。ラム加速機の作動実験では、メタン-酸素-希釈気体より構成される混合気を用い、プロジェクタイルの形状、突入速度や、混合気の充填圧力、メタン、希釈気体のモリ分率、サボの形状を変化させて実験を行った。ラム加速機の始動可能領域はそれほど広くはなく、混合気の第二ダムケラ-数、突入速度、サボのデザインに大きく依存することがわかった。ラム加速機に関する解析として、(1)ラム加速機ユゴニオ解析に基づく推力特性解析コードを開発し、熱閉塞モードにおける推力特性が予想可能となった。(2)従来のラム加速機ユゴニオ解析を、有限速度化学反応の効果を考慮することによって発展させ、熱閉塞モードのみならず、遷デトネーション作動における推力特性も解析可能となった。本研究により、小口径の装置であってもラム加速機の作動が可能であることを実証したことは、世界的に見ても価値の高いことであり、重量物を高速で射出する新しいタイプの装置を得たことは、我が国の宇宙開発、材料開発技術にとっても意義が大きい。
パルスストレッチャーを用いた電子線の放射過程の研究

電子蓄積リングKSRに100MeV電子線形加速器の出力ビームを3ターンで入射し、3次共鳴と高周波蹴り出し(RFKO)法を併用した遅い取り出し法により、KSRのリングから約1秒かけて取り出し、ビームのデューティーファクターを高々2X10^<-5>から90%以上にまで高めるKSRストレッチャーモードの設計とそのための遅い取り出し装置の製作を行った。具体的には、初年度の平成9年度には、KSRストレッチャーモードの動作点の決定から始まり、ビームの入・出射方式を確定し、遅い取り出しの第1セプタムである静電セプタムの設計・製作を行い、この静電セプタムの高圧電源も購入した。2年次の平成10年度には第2セプタムを構成するセプタム電磁石の設計・製作を行った。その際、KSRリングには10^<-9>Torr以上の超高真空が要求されることを考慮して、セプタムコイルは真空の外に出る構造を採用した。最終年度の今年度は、平成10年度に製作したセプタム電磁石の漏洩磁場の測定を遂行し、測定の結果、漏れ磁場は極めて良くセプタムコイルとその外側に貼り付けた磁場吸収用の鉄剤で抑えられており、漏れ磁場が周回ビームのライフに影響を与える効果は無視し得るぐらい小さいことが判明した。このセプタム電磁石をすでに製作済みの静電セプタムと併せて、KSRリングへの組み込みを行い、ベーキング後の真空度は10^<-9>Torr台の良いところに達している。この条件で、静電セプタムの高圧印加テストも遂行し、ビームの衝突のない条件では、8mmのギャップに70kV/cmの電場が実現できていることが確認されている。現在までのビームテストで、ストレッチャーモードの動作点で数十秒のビームライフが実現しており、RFKOによる有効なベータトロン振動の振幅の増大も確認されている。今後、静電セプタムとセプタム電磁石をへて、リング外へ導かれたビームをシンチレーター等のパルス検出器で計測し、ビームの取り出し効率、取り出しビームの時間構造等の定量的測定に進む予定である。本年度は、先ず入射器の100MeV線形加速器からKSRへの電子ビームの3ターン入射の計算に基づき、リング内の周回ビームのエミッタンスの推定を行い、これに基づいて3次の共鳴を用いた遅いビーム取出し過程の計算機シュミレーションを実行した。この結果に基づき、遅いビーム取り出しのための第一セプタムである静電セプタムの位置および必要仕様の決定を行い、静電セプタムの設計製作を行った。その際、KSRはストレッチャーとしてだけでなく、300MeVまで加速して、シンクロトロン放射光源として使用することも考えている点に留意して、このモードでの使用に抵触しないよう配慮した。具体的には、高圧電極およびセプタムホイルサポート用コアーを稼働とし、シンクロトロン放射光源としての使用の場合に充分なアパ-チャーを確保すると共に、長いビーム寿命を実現するため、超高真空仕様で製作を行った。ビームの取り出し効率を可能な限り高めるため、セプタム厚は0.1mmとし、Tiのフォイルを張力をかけて引っ張ったものを使用することとした。さらに、上流側が、取り出し電子ビームの衝突で部分的に加熱され皺が出来ることを抑えるため、上流部は2cm幅の5枚のストリップに分割する工夫を施した。

これと並行して真空系の設計製作及び入射器からKSRに至るビーム輸送系の設計製作も急ピッチで推進し、現時点で輸送系の電磁石の内、偏向電磁石の設置が終了し、集束用電磁石の設置を進めつつある。また、これらの内部に設置される真空ダクトの設計・勢作も完了し、電磁石の据え付け完了を持って、その内部に挿入する予定である。平成9年度における遅いビーム取り出し用静電セプタムの製作に引き続き、今年度はその高圧電源(100kV,3mA)を購入すると共に、静電セプタムの下流で取り出しビームにさらに46゚偏向することによりビームを完全にKSRリングから取り出してしまうためのセプタム電磁石の製作を進めてきた。併せて、入射器の100MeV電子線形加速器からKSRリングへのビーム輸送系の建設とリング本体の真空系の整備作業を完了した。KSRでは南側の同一の長直線部でビームの入射と取り出しを行う設計となっているため、静電セプタム位置でビームのアパーチャーが最小となっている条件を確保することが不可欠である。この目的のため周回ビームの平衡軌道を3台偏向電磁石の補正コイルおよび長直線部に新設する1台のステアリング電磁石によって制御する可能性について検討を加え、北側の長直線部には影響を与えることなく必要とする平衡軌道の制御を行う方式を見いだした。このステアリング電磁石の設計もほぼ完了し、製作の準備を進めている。セプタム電磁石の設置に当たっては、既に述べたように同一の直線部に入射系および取り出し系が集中しているため、取り出しビームの輸送系と入射ビームの輸送系が交叉するため、両者の装置の干渉が重大問題となる。架台も含めて両者の干渉を避ける設計がほぼ完了に近づきつつあり、設置のための準備作業を進めている。これと並行してビームモニター系の整備も進めており、電子線形加速器のクライストロンに起因する強烈なノイズ環境のもとでビーム信号を放射線管理区域外の制御室まで導くための光ケーブルによる送信系の設置も進めている。最終年度の今年度は、昨年度製作を行ったセプタム電磁石の漏洩磁場の測定を、今年度購入したGroup3製の温度依存性の少ないホール素子を使用して行った。測定の結果、漏れ磁場は極めて良くセプタムコイルとその外側に貼り付けた磁場吸収用の鉄材で抑えられており、漏れ磁場が周回ビームのライフに影響を与える効果は無視し得るぐらい小さいと評価されている。その後、すでに製作済みの静電セプタムと併せて、KSRリングへの組み込みを行った。ベーキングを行い真空度は10^<-9>Torr台の良いところに達している。この条件で、静電セプタムの高圧印加テストも遂行し、ビームの衝突のない条件ではあるが、8mmのギャップに70kV/cmの電場が実現できていることが確認された。ビームテストの開始後、現在までに、ストレッチャーモードの動作点でのビーム入射を行い、現時点での真空度で既に、数十秒のビームライフを実現しているので、1Hzの繰り返しを想定しているストレッチャーモードは真空的には、全く問題がないことが判明している。ストレッチャーモードに際しては、3次の共鳴と高周波ノックアウトを用いた遅い取り出しをビームの入射と共存させる必要があるため、取り出し用の第一セプタムである静電セプタム入口がリング全周にわたってのアパーチャーミニマムとなっている条件が要求されるが、これも偏向電磁石BM6,BM1,BM2の補正コイルとセプタム電磁石下流に設置したステアリング電磁石を用いて達成される設計となっている。
植物細胞における分裂面決定の分子機構の解明

被子植物の細胞分裂面の決定は、主にシロイヌナズナ、タバコ培養細胞等を用いて研究が行われてきた。被子植物では、分裂期に3つの微小管高次構造であるプレプロフェーズバンド(PPB)、スピンドル、フラグモプラスト微小管が観察される。PPBは細胞分裂前期前に細胞表層に形成されるリング状の構造で分裂前期から前中期にかけて分解される。おもしろいことにPPBによって占められていた位置に向かい細胞質分裂装置であるフラグモプラストは遠心的に拡大し、細胞分裂を完了する。これらのことから、PPBが細胞分裂面を決めていると考えられている。しかしながら、PPBの形成や消失、フラグモプラストガイダンスの分子機構は、ほとんど分かっていない。そこでPPBが存在すると報告のあるヒメツリガネゴケを用いて分裂面の研究を行なった。ヒメツリガネゴケの利点として、細胞の高解像度ライブイメージング、及び、種々の分子生物化的手法を用いることが可能なことが挙げられる。当初の目的では、PPBの形成や消失、フラグモプラストガイダンスの分子機構を明らかにすることであった。しかしながら、ヒメツリガネゴケにおいてはPPB非依存的な分裂面決定が行われていることが示唆され、そのかわりに中心体様構造(gcMTOCと命名)が分裂面を決定していた。被子植物であるシロイヌナズナにおいても同様の構造が分裂時に認められる(spindle pole)。従って、ヒメツリガネゴケのgcMTOCの形成機構をspindle poleと同様の構造と捉えれば、このgcMTOCの形成機構の解析を行えば、陸上植物において保存されるであろうスピンドルの配向を決めるメカニズムを明らかにできる可能性があり、本研究はその基盤を提供することが期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。植物細胞の分裂面決定は、主に微小管からなるPPB(プレプロフェーズバンド)と、フラグモプラストが重要な役割を担っている。PPBは、細胞周期M期前に細胞表層に一過的に形成される。このPPBが形成された場所が将来の分裂面になると考えられている。また、細胞質分裂装置であるフラグモプラストが適切な場所で形成され、PPBによって規定された位置へ拡大することも厳密に制御される必要がある。当年度は、フラグモプラストに焦点をしぼり研究を行った。フラグモプラストの微小管は、重合、脱重合の起こりやすいプラス端と、より安定なマイナス端という極性を持っており、二つの微小管束はお互いにプラス端側で噛み合っている。このフラグモプラストの微小管に沿って、細胞板小胞が分裂面に運ばれ、細胞板が形成される。このフラグモプラスト微小管の分裂面での噛み合わせの意義を調べるために、微小管束化因子であるMAP65に着目した。ヒメツリガネゴケのゲノムには、5つMAP65がコードされており、そのうち3つのMAP65が原糸体で発現していることを見いだした。これらのMAP65は全てフラグモプラスト微小管の赤道面に局在し、誘導型RNAi系を用いて機能を阻害したところ、フラグモプラスト微小管の形成初期には異常が観察されないが、徐々に極性が失われ、最終的に崩壊した。また、極性が維持されている時期においても細胞板が形成されないことが観察された。これらの結果から、フラグモプラスト微小管の極性の維持に、MAP65による分裂赤道面での微小管の噛み合わせが必要なことが明らかになった。また、細胞板小胞の分裂面の集積および融合には、フラグモプラスト微小管の極性が必要というよりは、むしろ、MAP65によって束ねられた微小管領域が必要であることを示唆している。この研究によって、フラグモプラストの極性維持の機構の理解が進んだと考える。このPPBが形成された揚所が将来の分裂面になると考えられている。

これらの結果から、フラグモプラスト微小管の極性の維持に、MAP65による分裂赤道面での微小管の噛み合わせが必要なことが明らかになった。また、細胞板小胞の分裂面の集積および融合には、フラグモプラスト微小管の極性が必要というよりは、むしろ、MAP65によって束ねられた微小管領域が必要であることを示唆している。この研究成果をPlant Cell誌で発表した。被子植物の細胞分裂面の決定は、主にシロイヌナズナ、タバコ培養細胞等を用いて研究が行われてきた。被子植物では、分裂期に3つの微小管高次構造であるプレプロフェーズバンド(PPB)、スピンドル、フラグモプラスト微小管が観察される。PPBは細胞分裂前期前に細胞表層に形成されるリング状の構造で分裂前期から前中期にかけて分解される。おもしろいことにPPBによって占められていた位置に向かい細胞質分裂装置であるフラグモプラストは遠心的に拡大し、細胞分裂を完了する。これらのことから、PPBが細胞分裂面を決めていると考えられている。しかしながら、PPBの形成や消失、フラグモプラストガイダンスの分子機構は、ほとんど分かっていない。そこでPPBが存在すると報告のあるヒメツリガネゴケを用いて分裂面の研究を行なった。ヒメツリガネゴケの利点として、細胞の高解像度ライブイメージング、及び、種々の分子生物化的手法を用いることが可能なことが挙げられる。当初の目的では、PPBの形成や消失、フラグモプラストガイダンスの分子機構を明らかにすることであった。しかしながら、ヒメツリガネゴケにおいてはPPB非依存的な分裂面決定が行われていることが示唆され、そのかわりに中心体様構造(gcMTOCと命名)が分裂面を決定していた。被子植物であるシロイヌナズナにおいても同様の構造が分裂時に認められる(spindle pole)。従って、ヒメツリガネゴケのgcMTOCの形成機構をspindle poleと同様の構造と捉えれば、このgcMTOCの形成機構の解析を行えば、陸上植物において保存されるであろうスピンドルの配向を決めるメカニズムを明らかにできる可能性があり、本研究はその基盤を提供することが期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。分裂面の研究について、分裂面が変わる細胞を回収し、次世代シーケンサーを用いてトランスクリプトーム解析を行なった。現在までに分裂面が変わる細胞においてmRNAが一過的に上昇する遺伝子を多数同定出来ており、順調に研究は進んでいる。分裂面力が変わる細胞においてmRNAが一過的に上昇する遺伝子を多数同定し、それら遺伝子について遺伝子破壊株を作製しており、順調に研究は進んでいる。次世代シーケンサーで同定した遺伝子およそ100個について、機能を調べるために相同組換えを利用したノックアウト、局在を調べるために蛍光遺伝子のノックインを行なう。次世代シーケンサーで同定した遺伝子について、機能を調べるために相同組換えを利用したノックアウト株を作製した。これらの遺伝子破壊株は、野生型と同様の形態を示した。これは、機能が重複した遣伝子が存在することを示唆している。そこで現在、二重変異体、誘導型RNAi株を作製し、解析を継続中である。
銀河Ｘ線ハローの構造の理解と誘電体を用いた次世代Ｘ線マイクロカロリメータの開発

本研究は、X線エネルギーの精密測定とX線イメージングを同時に行うことができる世界初の検出器「誘電体マイクロカロリメータ」の原理実証と、銀河X線ハローの構造解析を目的とする。誘電体マイクロカロリメータについては、信号読み出しのためのGHz帯LC共振回路を極低温下で動作させる実験を行った。電力供給線路と共振器の間のカップリングの最適化を何度も繰り返し、極低温下で共振現象を確認できるようになった。また、これにLED光のパルスを照射して、その信号を読み出した。これによってkeVオーダーのX線の検出可能性が示され、誘電体マイクロカロリメータの原理実証に初めて成功した。銀河X線ハローの構造解析については、X線観測衛星「すざく」のデータアーカイブから全天145領域のデータを選択し、銀河X線ハローの温度と電波放射強度、高速分子雲との相関を調べたが、明らかな相関を見出すことはできなかった。しかし、この解析の過程で2つの発見があった。第1に、地球外層大気の中性酸素と太陽X線が反応することによって放射される蛍光輝線の強度が、2011年以降大きくなっていることを発見した。これは、太陽活動極大期による太陽X線フラックスの増加が原因であると考察できる。第2に、全天145領域のうち18領域において、天の川銀河X線ハローの典型的な温度200万度から300万度の高温プラズマに加えて、温度約1000万度の高温プラズマの塊が存在していることを発見した。この高温プラズマの塊は、天の川銀河内の超新星爆発由来のガス、もしくは銀河間空間から天の川銀河に降着するガスなどの起源が考えられる。このどちらの起源にしても、銀河と銀河間空間の物質やエネルギーのやり取りを担っている可能性があり、宇宙の化学的進化を解明するための手がかりとなる可能性がある。誘電体マイクロカロリメータについては、1素子によるLED光の信号検出に成功したが、X線の信号検出は行っておらず、また、多素子化もできていないため、遅れていると判断した。銀河X線ハローの構造解析については、全天145領域の系統的解析を完了させ、温度約1000万度の高温プラズマの塊が天の川銀河に付随している可能性を見出したため、順調に進展していると判断した。総合的にはやや遅れていると判断した。最終年度である(抄録なし)本研究は、X線エネルギーの精密測定とX線イメージングを同時に行うことができる世界初の検出器「誘電体マイクロカロリメータ」の原理実証と、銀河X線ハローの構造解析を目的とする。誘電体マイクロカロリメータについては、素子材料としてチタン酸ストロンチウムという物質を用いることを選択し、X線エネルギー入射による誘電体素子の温度上昇をGHz帯LC共振回路の共振周波数変化によって読み出すことを考案した。そして,電磁界シミュレータを用いてX線のエネルギーが測定可能であることを示し、多素子のアレイ化に最適な素子のデザインを確立させた。また、実際にデザインした誘電体マイクロカロリメータの素子を半導体加工技術やGHz高周波回路技術を応用して製作した。次のステップは、極低温下での素子の動作試験を行うことであるが、平成24年11月以降の国際的なヘリウム供給不足によりこれを行うことができなくなった。ただし、試験のための環境整備は完了した。銀河X線ハローの構造解析については、天の川銀河X線ハローの局所的な温度の非一様性と銀河磁場・宇宙線によるシンクロトロン放射の関連を予想し、X線観測と電波観測を組み合わせることによってそれを示そうとした。さらに、天の川銀河X線ハローの構造と銀河内を高速度で運動する分子雲の関係性を確認しようとした。これらを行うためには、全天のあらゆる領域の高感度・低バックグラウンドのX線観測データが必要であり、今年度は「すざく」衛星によるX線観測を多領域提案した。また、すざく衛星のデータアーカイブの中からこの解析に適したデータを全天145領域分選択し、系統的な解析を行う準備を整えた。

第2に、全天145領域のうち18領域において、天の川銀河X線ハローの典型的な温度200万度から300万度の高温プラズマに加えて、温度約1000万度の高温プラズマの塊が存在していることを発見した。この高温プラズマの塊は、天の川銀河内の超新星爆発由来のガス、もしくは銀河間空間から天の川銀河に降着するガスなどの起源が考えられる。このどちらの起源にしても、銀河と銀河間空間の物質やエネルギーのやり取りを担っている可能性があり、宇宙の化学的進化を解明するための手がかりとなる可能性がある。誘電体マイクロカロリメータについては、1素子の製作を完了し、これを評価する準備まで整えたが、平成24年11月以降の国際的なヘリウム供給不足により極低温下での素子の動作試験ができなくなったため、やや遅れていると判断した。銀河X線ハローの構造解析については、全天145領域のデータを系統的に解析する準備まで整えたが、実際にその解析の実行に至っていないため、やや遅れていると判断した。誘電体マイクロカロリメータについては、1素子によるLED光の信号検出に成功したが、X線の信号検出は行っておらず、また、多素子化もできていないため、遅れていると判断した。銀河X線ハローの構造解析については、全天145領域の系統的解析を完了させ、温度約1000万度の高温プラズマの塊が天の川銀河に付随している可能性を見出したため、順調に進展していると判断した。総合的にはやや遅れていると判断した。最終年度である誘電体マイクロカロリーメータについては、液体ヘリウムが入手可能になり次第、極低温下での素子の動作試験を行うが、入手困難な状態が続く場合、ヘリウム液化装置を有する研究施設に試験協力を依頼する。また、素子へのエネルギー入射による信号を検出し、誘電体マイクロカロリメータの原理実証を行う。銀河X線ハローの構造解析については,全天145領域の系統的解析に集中して取り組み、銀河X線ハローの温度と電波放射強度、高速分子雲との相関を調べる。(抄録なし)
新しい励起けい光X線法-RIXE法-に関する基礎および応用研究

内部励起線源として放射性同位体を利用する新しいけい光X線分析法-RIXI RE ImplantInduced X-ray Emission法-を提案した。本研究期間では、その基礎的および応用検討を行った。なお本研究の基礎検討は昭和61年度科学研究費補助による検討(課題番号61740344)に続くものである。1.内部励起放射線線源として、Ca-57.Ga-67.Se-75.Tc-99m.In-111.I-125.Tl-201に加えてI-123.Xe-133を線源として利用し励起効率の高い元素範囲を決定した。2.本法を分析法として発展させるために、試料体積と励起効率、励起特性X線の試料自身および周辺物質による吸収の特性を検討した。3.本法を生体中の重元素測定に応用するために、線源-対象重元素の組合せの検討を行った。Xe-133対Cd、^<123>I対Cd、^<99m>Tc対Pb、^<201>Tl対I、^<67>Ga-Pt、^<201>Tl-Cd、^<133>Xe-Ptについて詳細に検討した。5.それぞれにつき検出限界を試料重量の関係で示した(左図参照)6.^<99>Tcに関しても検討を行った。多量の^<99>Tc購入、温度制御系について、今後発展させる予定である。7.旅費は研究の進行上討論等に有効に利用できた。8.研究成果は欧文2報にて報告の予定である。
プロポフォール誘発アルファ波の大脳皮質における発生機序の解明

プロポフォールは今日最もよく用いられている静脈麻酔薬である。近年ヒトにおいて,プロポフォールによる意識消失時に,プロポフォール誘発アルファ波が観察されることが報告されている。しかし、そのアルファ波の発生メカニズムやプロポフォール誘発アルファ波と意識の消失の関連性についてヒトや実験動物における詳細な検証はなされていない。本研究は,ホールセル・パッチクランプ法を用いて,大脳皮質を含む急性脳スライス標本において錐体細胞の発火同期性に対するプロポフォールの影響を詳細に検討し,プロポフォール誘発アルファ波の発生機序をシナプスレベルで解明することにより,プロポフォールを含め種々の麻酔薬の作用機序の核心的な部分を解明することを目的とした。大脳皮質において代表的な抑制性介在ニューロンであるfast-spiking(FS)ニューロンおよびFSニューロンから投射を受ける錐体細胞から同時ホールセル記録を行い,シナプス前細胞に相当するFSニューロンをアルファ周波数帯である10 Hzで発火させている間,シナプス後細胞に相当する2つの錐体細胞の発火タイミングは同期傾向を示した。一方,2つの錐体細胞のうち1つのみFSニューロンからの入力を受ける錐体細胞間では,FSニューロンを先行発火させても発火の同期は見られなかった。また,FSニューロンを1,5,および20 Hzで発火させた場合,シナプス後細胞に相当する2つの錐体細胞の発火同期は10 Hzで発火させた場合と比較して弱かった。以上の結果から大脳皮質は,プロポフォールによりアルファ周波数帯特異的に発火タイミングを調節する局所回路を構成している可能性が示唆された。また,これらの発火タイミング調節に抑制性神経回路が重要な役割を果たしていると考えられた。これらの成果の一部は,北米神経科学会議2015においてポスター発表を行った。