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複素エノン写像の力学系：相空間からパラメータ空間へ

本研究では、実および複素エノン写像の位相的性質や組み合わせ論的性質について様々な角度から考察を行い、幾つかの成果を得た。中でも、実エノン写像族のパラメータ空間における双曲的ホースシュー領域や最大エントロピー領域の位相的性質、その境界のパラメータに置けるエノン写像の不変測度の変分原理的特徴付け、複素エノン写像族のパラメータ空間におけるモノドロミー群作用と記号力学系の自己同型群への表現の研究などを行った。平成25年度の計画目標は、課題(i)ハバード木に対するシフト・ホモトピー同値性と位相共役不変量の構成、(ii)反復モノドロミー群作用の固定点集合とホースシュー・モノドロミーの固定点集合との対応付け、の2つがあった。まず一つ目の課題については京都大学の浅岡氏と研究を進め、ハバード木に対する片側無限の軌道空間についてシフト・ホモトピー同値性と位相共役性についての結果を得た。ただしこれだけではハバード木に対する両側無限の軌道空間についての情報を引き出すことが出来ず、またホモロジーなどのような計算可能な位相共役不変量は定義出来ない。これらの困難の解決は次年度の中心的課題となるであろう。また二つ目の課題については、北海道大学の荒井氏、ゲッチンゲン大学のLaurent Bartholdi氏、Dzmitry Dudko氏らとともに、反復モノドロミー群作用の固定点集合とホースシュー・モノドロミーの固定点集合との対応付けについて、幾つかの予想を立てた。特に手始めとして、その予想を1次元複素力学系に退化させた場合について議論を行い、マンデルブロー集合の組み合わせ論的性質とモノドロミー作用との対応付けを行った。今年度中に実施した研究の中で主に進展があったのは、ヘノン写像に対する複素力学系的手法を実ヘノン力学系の不変測度の研究に応用する課題である。昨年度の段階で、北海道大学の荒井迅氏との共同研究から、実ヘノン写像のパラメータ空間におけるホースシュー領域の境界がb-軸からa-軸への実解析的な関数のグラフに一致することがわかっていた。またさらに、ホースシュー領域が連結かつ単連結になることもこの事実から従った。今年度は、その証明の重要な一ステップだったtincan argumentと呼ばれるものを精密化することにより、ホースシュー領域の境界のb=0における傾きが9/8以上23/8以下になることが示せた。この証明には、複素力学系の手法以外にもパラメータ空間におけるシュヴァルツの補題や精度保証計算などを組み合わせることによって得られる。以上の傾きの評価を慶応大学の高橋博樹氏によって得られていた最近の結果と組み合わせることによって、いわゆるfirst tangencyを持つヘノン写像のある不変測度を(不変測度の空間の上での)変分法的な形で特徴付けることに成功した。より具体的には、絶対温度を0度に近づけたときの平衡状態の弱収束極限としてえられる任意の平衡測度がリヤプノフ指数を最小化しており、さらにリヤプノフ指数を最小化するような測度のうちで測度論的エントロピーを最大化しているということが証明できた。複素力学系的手法の応用については順調に進展している。その一方で、Hubbard treeに対して不変量を構成するという課題は、いくつか不変量になる候補を見付けたのだが、それらはすべて本質的に次数に一致してしまい、位相共役類を分類するのには役立たないことがわかった。今年度は前年度に引き続き、複素ヘノン写像族のホースシュー領域について研究した。まず、Chris Lipaが提唱したホースシュー領域のモノドロミー作用について、その数学的な定式化について考察した。その際の第一歩となるのは、herdと呼ばれるパラメータ空間内の部分集合を厳密に定義する必要があった。そのために、まずヘノン写像が実面でホースシューになる場合に着目し、そのprimal critical pointsに対して自然な記号力学系を導入し、それを延長することでcritical poinsのラベル付けを行った。この方法では全てのパラメータに対してはcritical pointsのラベル付けは出来ないが、パラメータ空間内の比較的大きな部分領域に対しては有効であると思われる。このラベル付けを用いて、herdの厳密な形式化を行った。また、Lipaの予想そのものを証明することは現段階では困難なため、まずはヘノン写像が退化した場合にあたる1変数の場合について考察を進め、予想を定式化した。そしてモノドロミー作用の固定点集合についてのLipaの予想が成り立つことを、Douady-Hubbard理論を援用して幾つかの例に対して確認した。今後はこの事実を一般の拡大的な二次多項式に対して拡張することが望まれる。荒井迅氏(北海道大学)と共同で実ヘノン写像族のホースシュー領域に関する研究を完了し、その論文執筆を進めた。また、荒井迅氏(北海道大学)、高橋博樹氏(慶応大学)と共同で、上述の手法を応用することでヘノン写像の不変測度の変分原理的特徴付けに成功した。この証明は精度保証計算の部分を含んでおり、今年度はその計算の確認作業を進め、同時に論文の執筆を開始した。モノドロミー作用の研究については一定の進捗が得られた。その一方で、ハバード木の不変量を考察する課題については、進捗が無かった。今年度は、九州大学数理学府の大学院生の姫木裕太郎氏とともに、1次元のアフィン写像の組がなす反復写像系のパラメータ空間について研究した。特に、写像の数nが3つ以上の場合に、対応する自己相似集合が連結になるようなパラメータ全体の集合(これは2次多項式写像族のマンデルブロー集合に対応する)が正則閉になることを証明した。これはn=4の場合は新規の結果であり、n=3とn>4の場合はそれまで知られていた結果の幾何的でシンプルな証明を与えている。

なおこの結果はごく最近になって、学術誌Ergodic Theory and Dynamical Systemから出版された。また、中部大学の荒井迅氏とおこなったHenon写像族のホースシュー・パラメータ領域に関する論文は学術誌Communications in Mathematical Physicsに投稿していたが、数回のリバイスを経てようやく掲載されることが決定した。さらに、中部大学の荒井迅氏および慶応大学の高橋博樹氏と共同で、ホースシュー領域の境界からパラメータを選んだときのHenon写像の不変測度を変分原理を用いて考察した。さらにホースシュー・パラメータ領域の境界が区分的に単調になることもあわせて証明した。その証明には(一つ上の業績と同じく)精度保証計算を本質的に用いている。この論文は執筆が終了し、学術誌SIAM Journal of Applied Dynamicsに投稿した。本研究では、実および複素エノン写像の位相的性質や組み合わせ論的性質について様々な角度から考察を行い、幾つかの成果を得た。中でも、実エノン写像族のパラメータ空間における双曲的ホースシュー領域や最大エントロピー領域の位相的性質、その境界のパラメータに置けるエノン写像の不変測度の変分原理的特徴付け、複素エノン写像族のパラメータ空間におけるモノドロミー群作用と記号力学系の自己同型群への表現の研究などを行った。上述のように、今年度は2次多項式のJulia集合を記述するオートマトンを構成することに成功した。そしてそのオートマトンとしてのtight homotopy kernelが定める同値関係がJulia集合を完全に再現する、つまり商空間上のシフト写像がJulia集合上の多項式力学系と位相共役になることを証明した。このようにJulia集合の組み合わせ論的理解は深まっている。以上のことから、研究は順調に進展していると言える。まず、Hubbard treeに対する不変量の構成については、有限型サブシフトの場合のWilliamsの論文を注意深く分析しそこでの議論を活用することで、更に精密な不変量の発見へと繋げる。複素ヘノン写像の相空間とパラメータ空間との関係については、まずそのモデルとして2次多項式族の場合に、ホースシューモノドロミー群とジュリア集合の対称性に関する予想が見出せたので、その解決に力を注ぐ。ホースシュー領域の研究については、まず荒井氏・高橋氏との共同研究を完成させたい。また、ハバード木の不変量については、グラフ理論のとある事実が有効かもしれないことに気付いたので、この点を追求する。これはStalling foldと呼ばれるもので、二つのグラフの間に写像があったとき、それが局所単射になるようにグラフを変形する操作のことである。現在までの我々の研究で最大の障害になっていたのは、キャノニカルなハバード木の定義がヘノン写像の場合には得られていなかったことにある。
交差イオンビーム法による正負イオン再結合反応に関する研究

正負イオンの交差イオンビーム装置を試作し、下記の中和反応によるエキシマーの生成過程を研究した。また正負イオン再結合反応のダイナミックスに関する詳細な知見を得るために、He_2^+/C_6F_6^-中和反応の反応経路をab initio分子軌道計算により求めた。本研究の予備実験で、偶然、多くの希ガスヘテロダイマー・トリマーイオンの発光を発見するという予期せぬ顕著な研究成果も得られた。希ガスの正イオンとハロゲン含有負イオンのビームを高真空下で交差衝突させるための反応室を中心に、正負イオン源、高速排気系、負イオン生成用YAGレーザー、発光観測系、反応生成物観測用の色素レーザーから成る交差イオンビーム装置を試作中である。これまでに装置の主要部分を組み立てた。本研究の予備実験としてスピン-軌道状態を選別した希ガス正イオンが生成していることを確認する目的で、正イオン源である放電フロー中での希ガスヘテロダイマー、トリマ-の新規発光系の生成機構を検討した。その結果、例えばAr^+の^2P_<1/2>状態の反応ではArKr^+,ArKr_2^+のB1/2-X1/2,C_21/2-A_21/2遷移が、一方、Ar^+の^2P_<3/2>状態の反応ではArKr^+,ArKr_2^+のC_13/2-A_13/2遷移の発光が高選択的に生成することを見い出し、これにより希ガスイオンのスピン-軌道状態が適当なフィルターガスを用いれば選別可能なことを確認した。また本研究の予備実験として下記の正負イオン中和反応の研究を放電フロー装置を用いて行い、中和機構を検討した。反応例He^++C_6F_6^-→He^*+C_6F_6二体中和反応(3)反応生成物の電子・振動・回転状態分布を決定し、長寿命錯合体を経由する統計理論値と比較することにより、反応のダイナミックスに関する知見を得た。本年度は、本研究の予備実験として下記の正負イオン再結合反応の研究を放電フロー装置を用いて行った。Xe^+(^2P_<1/2>,^2P_<3/2>)/Br^-/He反応(1)をXe^+のスピン-軌道状態を選別して研究した。XeBr^+とXe^+,Br^+の生成分岐比は、Xe^+(^2P_<1/2>)反応で0.73:0.087:0.19、Xe^+(^2P_<3/2>)の反応で0.99:0.0014:0.0067と決定した。He^+/C_6F_5X^-(X=F,Cl,Br,CF_3)、CO_2^+(X^2Π_g)/C_6F_6^-、NO^+(X^1Σ^+:v′′)/C_6F_6^-反応(2)-(4)では中和反応でHe^+、CO^+、NO^+が生成することを紫外・可視発光スペクトルの観測から見い出した。各発光系の強度比から各励起状態の相対生成速度定数を決定した。NO^+(X^1Σ^+:v′′)/C_6F_6^-反応(4)に関しては、NO^+(X^lΣ^+:v′′)の振動励起がNO^+の生成に与える効果を検討した。その結果NO^+(X^1Σ^+:v′′)の振動励起は、NO^+の同一振動励起状態(v'=v′′)を生成し、NO^+の回転や相対並進エネルギーへはエネルギー移動が起こりにくいことを見い出した。Ne^+(^2P_<1/2>,^2P_<3/2>)/C_6F^-_6反応)(1)ではNe^♯の3p状態から20.71eVの4d状態まで生成することを見い出した。Ne^♯の電子状態分布はNe^♯のエネルギーに依然せず、ほぼ一定であった。Ne^+(^2P_<1/2>,^2P_<3/2>)/SF^-_6反応(2)でも同様のNe^♯の電子状態分布が得られたが、吸熱状態である4d5s'状態の生成も確認された。

よって反応(2)のSF^-_6負イオンには基底状態以外にSF_6の熱電子付着で生成する励起状態のSF^-_6も含まれると推定した。N_2O^+(X_2Π_g)/C_6F^-_6解離性中和反応(3)でN_2(B^3Π_u)が生成することを見い出した。N_2(B^3Π_u)状態の振動状態分布を決定し、中和機構と考察した。N_2O^+(X^2Π_g)/SF^-_6解離性中和反応(4)でもN_2(B^3Π_u)はエネルギー的に生成可能であるが、C_6F^-_6の場合とは異なり生成しないことがわかった。正イオンと負イオンのビームを交差衝突させるための反応室を中心とする交差イオンビーム装置を試作した。この装置を下記の正負イオン中和反応によるエキシマーの生成過程の研究に適用した。また正負イオン再結合反応のダイナミックスに関する詳細な知見を得るために、He_2^+/C_6F_6^-中和反応の反応経路をab initio分子軌道計算により求めた。
実験的脳梗塞に対する骨髄幹細胞移植によって誘導される神経可塑性の解析

ラット脳梗塞モデルに対し、骨髄間葉系幹細胞(MSC)を移植した結果、運動機能の改善を認めた。このラットに対し、MRI Diffusion tensor imagingによるTractographyを用いて、神経線維を描出したところ、神経線維数が非MSC移植群に比べて有意に多いことが判明した。また、健側の大脳皮質におけるシナプス数はMSC移植群で有意に多く、脳梁厚はMSC移植群で有意に厚かった。これらの結果より、脳梗塞後のMSC移植は脳の可塑性を亢進させることが明らかとなった。この作用により、運動機能の改善に寄与していることが考えられた。我々はこれまで、実験的ラット脳梗塞モデル(中大脳動脈閉塞:MCAO)へ骨髄間葉系幹細胞を静脈内投与すると、治療効果が得られることを報告してきた。骨髄間葉系幹細胞移植により運動・感覚機能が回復する過程における脳の可塑性の変化を、MCAOモデル作成6時間後に経静脈的に骨髄間葉系幹細胞を移植後、対側前肢を刺激して、動物実験用MRI装置によるfunctional MRIで大脳皮質の活動を測定したところ、細胞移植群では、病側皮質における活動性の増加と運動機能の回復があり、さらに運動機能の著しい改善を示した群では、健側を含む両側の皮質の活動性の上昇があった。このメカニズムは、ラット脳梗塞モデルに対して骨髄間葉系幹細胞を移植した後に、脳の可塑性が変化することによって神経機能の回復に寄与した可能性があると考えられた。本研究では、骨髄間葉系幹細胞移植によって生じる可塑性の変化のメカニズムを解明することを目的に、骨髄間葉系幹細胞を経静脈的に投与した後に生じるこれらの脳の可塑性の変化を動物用NMRによる、ex-vivo diffusiontensor imaging (exDTI)を用いて評価する。exDTIは高精細な神経軸索イメージングが可能である。これまでに我々は、本件研究目的に即したイメージングプロトコルの確立を行った。さらに、exDTIによりtractgraphyを用いて、大脳皮質間の神経線維ネットワークの描出を試み、細胞移植がもたらす神経可塑性の評価を行っている。計画のとおりexDTIによるデータが出てきており、その評価・解析を行っている。骨髄間葉系幹細胞移植により運動・感覚機能が回復する過程における脳の可塑性の変化を、MCAOモデル作成6時間後に経静脈的に骨髄間葉系幹細胞を移植後、対側前肢を刺激して、動物実験用MRI装置(7T)によるfunctional MRIで大脳皮質の活動を測定したところ、骨髄間葉系幹細胞移植群では、病側皮質における活動性の増加と運動機能の回復があり、さらに運動機能の著しい改善を示した群では、健側を含む両側の皮質の活動性の上昇があった。本研究では、骨髄間葉系幹細胞移植によって生じる可塑性の変化のメカニズムを解明することを目的に、骨髄間葉系幹細胞を経静脈的に投与した後に生じるこれらの脳の可塑性の変化を動物用MRIによる、ex-vivo diffusiontensor imaging (exDTI)などを用いて評価する。exDTIは、高精細な神経軸索イメージングが可能である。これまでに我々は、本研究目的に即したMRIイメージングプロトコルの確立を行った。なかでも、exDTIによりtractgraphyを用いて、脳内の神経線維ネットワークの描出を試み、細胞移植がもたらす神経可塑性の解析を行っている。さらに現在は、exDTIから得られるさまざまな定量値を多角的に解析し、神経可塑性の変化の評価を行っている。また、exDTIで描出される脳内の神経線維ネットワークについては、神経トレーサーによる神経解剖学的解析手法による評価を加えることで、画像診断学的に描出される神経線維ネットワークの妥当性を評価している。以上のように、補助金は補助条件に従って、有効に使用されている。計画のとおり、ラット中大脳動脈閉塞モデルにおける骨髄間葉系幹細胞移植後のexDTIによるデータを取得し、神経可塑性の評価・解析を画像診断学的に行っている。並行して、神経トレーサーによって神経解剖学的な解析を行っており、画像診断学的解析の妥当性を評価している。我々はこれまで、実験的脳梗塞モデル(中大脳動脈閉塞モデル:MCAO)へ骨髄間葉系幹細胞(Mesenchymal stem cell: MSC)を静脈内投与すると、治療効果が得られることを報告してきた。MCAOモデルに対するMSC移植により運動機能が回復する過程を、functional MRIを用いて解析したところ、脳の可塑性が変化することによって神経機能の回復に寄与した可能性があると考えられた。本研究では、動物用MRIによるdiffusiontensor imaging tractography (DTT)、神経解剖学的追跡法、免疫組織学的解析、組織学的解析によって、MCAOに対するMSC移植によって生じる可塑性の変化のメカニズムを解明することを目的とした。我々は、MSC移植によって脳梗塞体積の減少および行動学的改善が得られたモデルラットの神経ネットワークの描出、およびその解剖学的修復について詳細に検討を行った。その結果、DTTおよび神経解剖学的追跡法により描出された神経線維数はMSC群がコントロール群より多く描出された。さらに、免疫組織学的解析により、対側皮質のシナプス密度がMSC群で有意に高いことが判明した。

また、脳梁厚をMRIおよび組織学的に解析した結果、MSC群で有意に厚かった。本研究より、MCAOに対するMSC移植が、脳梗塞後に生ずる神経線維・脳梁厚・対側大脳皮質のシナプスの損傷を保護することを明らかにした。この保護は、MSC移植による脳梗塞後の運動機能の回復に関与している可能性があると思われた。ラット脳梗塞モデルに対し、骨髄間葉系幹細胞(MSC)を移植した結果、運動機能の改善を認めた。このラットに対し、MRI Diffusion tensor imagingによるTractographyを用いて、神経線維を描出したところ、神経線維数が非MSC移植群に比べて有意に多いことが判明した。また、健側の大脳皮質におけるシナプス数はMSC移植群で有意に多く、脳梁厚はMSC移植群で有意に厚かった。これらの結果より、脳梗塞後のMSC移植は脳の可塑性を亢進させることが明らかとなった。この作用により、運動機能の改善に寄与していることが考えられた。計画通り、組織学的な評価を加えることで、相互的に研究目標の達成を促進できると考える。実験的ラット脳梗塞に対する骨髄間葉系幹細胞移植による治療効果を行動学的、画像診断学的、神経解剖学的解析の継続を行う予定である。さらに、生化学的、分子生物学的解析を行うことで、総合的に研究目標の達成を促進できると考える。神経再生ほぼ計画通りに予算を使用した。わずかな余剰金である。研究の進捗にあわせ、効果的に運用するため。必要十分な範囲で、効果的に運用する。本研究計画が順調に経過した場合、試薬代、キット代などの消耗品に使用する予定である
震災の前後の社会環境の変化が口腔と全身の健康に与える影響のコホート研究

大規模災害の後には健康の社会的決定要因に変化が起こり、被災者の健康が悪化すると考えられる。しかし、精神の健康だけではなく、身体的な健康への影響を調べた研究は世界的にも少ない。そこで本研究は、東日本大震災被災地に住む高齢者を対象に、東日本大震災により生じた経済的困難や人のつながりの喪失が、健康に与える影響を明らかにすることを目的とした。解析の結果、様々な要因を考慮した上でも、震災による経済的困難がある者は歯の喪失が有意に多く、人のつながりを喪失した者はうつ傾向になる場合が有意に多かった。災害後の社会的なストレスが心身の健康を悪化させていることが明らかになった。本年度は、2013年度調査に向けた過去の調査の解析および、それらの結果を活用した質問紙の作成を行った。過去の調査の解析では、高齢者の社会環境と健康に関する調査である、AGES2003年調査、JAGES2010年調査のデータベースの解析を行った。これらの解析では、次のようなことが確認されている。2.残存歯数が多いほど、転倒の発生リスクが少ない(BMJ Openにて出版)3.社会参加が多い高齢者は、残存歯数が多い傾向にある(PLOS oneにて投稿中〉。4.所得が低いほど無歯顎であるリスクが高いという社会的勾配が存在する。マルチレベル分析の結果、ソーシャルキャピタルが高い地域では、この社会的勾配が緩い、すなわち所得による無歯顎の健康格差が少ない(第91回国際歯科研究学会議(IADR 2013)にて発表)。5.マルチレベル分析の結果、個人の所得を調整してもなお、地域の所得が高いほど、無歯顎のリスクが女性において低い(第91回国際歯科研究学会議(IADR 2013)にて発表)。さらにこれらの解析を含む複数の解析は、2013年調査の質問紙作成の検討のためにも用いられた。2013年調査では、2010年からの高齢者の社会環境と健康の変化を特定する必要がある。ソーシャルキャピタルや社会経済的状況、社会参加、ソーシャルネットワーク・サポート、信頼などの項目が社会環境変数として必要だと考えられたので、これらを含めた質問紙の作成を行った。また、2013年度調査のためのフィールドとの交渉も行い、参加地域を増やしている。平成25年度は、疫学調査実施が研究の最大の実施事項であった。申請者らは、平成25年度に高齢者の全身と口腔の健康、保健行動、ソーシャルキャピタルやソーシャルサポート、社会経済状況、我々の担当する東北地方フィールドでの震災の被害の状況などに関する質問紙を多分野の研究者との議論を重ね作成した。調査自治体との交渉および調整の上、全国30自治体において195,290人の高齢者にこの作成した質問紙を配布し、現在131,261人の高齢者から回答を得ている(回収率67%)。このように、予定通り調査を実施した。これに加え、過去の調査データを用い、パネルデータによる高齢者の社会参加と閉じこもりの研究、横断データによる高齢者の義歯利用と所得との関連の検討、高齢者の残存歯数と社会参加の関連の検討、残存歯数と多地域のソーシャルキャピタルとのマルチレベル分析による関連の検討を実施した。高齢者の閉じこもりの研究では、口腔状態、特に義歯の利用が無い場合に、3年後の閉じこもりが有意に高かった。また、高齢者の義歯利用率は歯が少ない者でも7割程度にとどまり、地域や所得による大きな健康格差が存在することが明らかになった。高齢者の残存歯数と社会参加の研究では、歯が多いほど社会参加が多い関連が明らかになった。また、地域のソーシャルキャピタルが高いほど歯が多い関連も示されたが、ソーシャルキャピタルの指標によっては関連が異なり、結束型ソーシャルキャピタルは歯が少ない方向の関連を示した。<緒言>本研究では、2013年に疫学調査を実施し、東日本大震災前の2010年調査データと連結し、震災によるストレスや社会環境の変化が健康にどのような影響を与えているかを検討した。ここでは特に、口腔の健康に関して報告を行う。口腔の健康は高齢者の要介護発生や認知症発生に関連し重要であるにもかかわらず、災害後の変化についての研究は少ない。特に、我々の調べた限り、大規模災害被災者における歯の数の変化を見た研究は存在しない。そこで本研究は、被災地に住む高齢者を対象に、東日本大震災による経済的困難と歯の喪失との関連を明らかにすることを目的とした。<方法>対象は宮城県岩沼市在住の65歳以上の全高齢者である。東日本大震災後の2013年に自記式質問票による郵送調査を行い、東日本大震災前の2010年の調査データと結合した。

歯の喪失と震災による経済的困難との関連を、震災による被害、性、年齡、2010年の所得、教育歴を調整した上で、多変量ロジスティック回帰分析を用いて検討した。<結果>2010年のベースライン調査では、5,058名から回答を得た(回収率59.0%)。自分の歯があると回答した4,243名のうち、3,098名が追跡された(追跡率73.0%)。歯の喪失および震災による経済的困難に欠損のない2,912名を解析に使用した。経済的困難のある者は680名であり、このうち11.6%に歯の喪失が見られた。一方、経済的困難のない2,232名においては7.7%に歯の喪失が見られた(p= 0.015)。共変量調整後も、震災による経済的困難がある者は歯の喪失が有意に多かった(オッズ比= 1.39, 95%信頼区間; 1.03-1.86)。<結論>震災後の経済的困難は歯の喪失につながることが示唆された。想定されるメカニズムとしてストレスによる歯周病の悪化などが考えられる。メカニズムに応じた災害後の口腔の健康悪化を防ぐような介入が必要である。26年度が最終年度であるため、記入しない。公衆衛生学26年度が最終年度であるため、記入しない。2013年度調査に向けた基礎解析が順調にすすんでいる。さらに、2013年度調査調査に向けたフィールドの確保と調査票の作成も予定通り進捗している。フィールドでの疫学調査がおおむね終了してきており、計画通りに進展している。2013年度には、高齢者の質問紙調査を約10万人規模で実施する。2014年度にはデータベースの作成と解析を行い、震災の前後の社会環境の変化が口腔と全身の健康に与える影響を評価する。2014年度はデータベースの解析を実施し、研究論文の作成を行っていく。秋の質問紙調査実施に向けて、質問紙の完成およびフィールドのさらなる確保を進める。そのうえで、質問紙調査を実施する。質問紙完成に向けた研究値合わせ旅費、フィールドへの旅費、質問紙調査の費用として研究費を用いる。被災して仮設住宅に移住したり、住所不明者の調査のため、調査期間がのび、データ整備のスタートが遅くなったため。データ整備、データベースの構築に研究費を使用する。
モダリティや処理水準を越えた溯及的推測の一般原理の解明

人が感じる世界は、目や耳から入力された情報を時々刻々と脳が処理して得られた結果ではない。脳が元々持っていた情報や、後で得られた情報から推論をすることで生成された世界を我々は感じているのである。特に後で得られた情報に基づく推論のことを遡及的推論と呼ぶ。本研究ではこの遡及的推論のメカニズムの一端を解明すべく、視覚的アウェアネスおよび行為主体感をテーマとして研究を行った。研究の結果、1.視覚的アウェアネス生成に関わる遡及的処理には最適な時間窓があること、その時間窓内で情報が顕在的に統合される必要があること、2.遡及的処理は、運動予測とは独立に行為主体感生成に関わること、がわかった。自らの行為に即して外界に何らかのイベントが生じた場合、人間はその外界のイベントを操作したような感覚を得る場合がある(行為主体感覚)。先行研究では、行為とイベントとのタイミングの時間ずれや、行為結果の予測と行為結果として生じたイベントとの整合性が行為主体感覚の主要因とされてきた。本研究では、時間ずれや予測整合性とは独立に、外界イベントの量的側面が行為主体感覚を変調することを明らかにした。具体的な実験では、被験者はボタン押しを行い、画面上にドット運動を提示した。ここでは、1)ボタン押しからドット運動開始までの時間ずれ、2)運動方向予測との一致・不一致、および3)ドット運動の速度、の3点を操作し、実験参加者に行為主体感覚を評定させた。その結果、先行研究と同様に、1)の時間ずれが短い場合、および2)予測とドット運動方向が一致する場合に行為主体感覚が向上した。また、3)のドット運動速度が早くなるにつれ、行為主体感覚が向上する現象を発見した。行為の量的側面は、行為後に被験者に与えられる情報である。従って、予測との整合性、行為と外界イベントとの時間ずれと共に、行為結果の量的側面が時間的に統合されることで行為主体感覚が決定されることがわかった。知覚は入力された情報を逐次処理して知覚を構築するのみならず、前もって持っている情報や後から得られた情報を用いて豊かな知覚世界を実現させている。本研究では、後から得られた情報を用いて過去の情報を解釈し直す心の働きであるポストディクションに焦点をあて、ポストディクションの時空間特性について検討した。まず、視覚方位処理のポストディクションについて検討した。ここでは、瞬間的に表示された方位情報の見え方が、その情報に引き続いて表示される方位に引き寄せられてみえる現象を報告した(Kawabe, 2012, PLoS ONE)。一方で、引き続いて表示される方位情報がマスキングによって知覚されない場合は方位のポストディクションが生じなくなる事を明らかにした。同様のマスキングを用いた場合においても同時方位対比は生じることから、方位情報は空間統合レベルまで処理されているものの、より高次な段階でまでは処理されておらず、その高次段階処理を必要とするポストディクションにはマスキングされた方位の効果が及ばなかったものと思われる。次に、行為の因果性知覚に関するポストディクションについて検討した(Kawabe, 2013, Conscisouness and Cognition)。被験者はボタンを押し、画面上にドット運動を表示させた。その際、自分がどの位そのドット運動開始をコントロールしたような印象が得られたかを評定法により報告した。結果として、ドット運動の速度が高い時に評定値が高くなる結果が得られた。これらの結果から、行為後の行為結果の刺激の変化量から逆算して、自分の行為の因果性知覚を判断していることが示唆された。<具体的内容>感覚系はある瞬間の外界の姿を判断する際に、その瞬間に前後する時間的文脈を利用することがある。特に時間的に後で利用可能な情報(事後情報)を利用して、それ以前の外界の姿に関する判断を下す特性を遡及的推測と呼ぶ。遡及的推測はポストディクションとも呼ばれる。遡及的推測は、フラッシュラグ効果や仮現運動など一部の知覚現象でのみ詳しく調べられてきた。その一方で、遡及的推測のメカニズムは未だ解明されていない。本研究では、心理物理学実験を通して、遡及的推測に係わる一般原理の解明を目指す。平成23年度は(1)遡及的推測が視覚方位の判断についても生じるかどうか、(2)遡及的推測は、事後情報への気づき無しにも生じるか、という2つの問題を検討した。具体的には、瞬間提示された方位の判断が、100ミリ秒後に提示された方位にバイアスを受けるかどうかを検討した。

また、事後的な情報に対する気づきの貢献を検討するために、100ミリ秒後に提示される方位刺激にバックワードマスキングをかけ、事後的な情報の視認度を低下させた場合にも方位の遡及的推測が生じるかどうかを検討した。その結果、(1)遡及的推測は視覚方位の判断においても生じること、及び(2)遡及的推測には、事後情報への気づきが必要であること、の2点が明らかとなった。<意義と重要性>これまで遡及的推測のメカニズムは明らかになっていなかった。本研究は、遡及的推測に事後情報への気づきが必要であることを示した。この知見は、人間の知覚判断を明らかにする上で意義深く、大変重要である。初年度は知覚におけるポストディクションを解明した。2年目は、行為と知覚との統合にポストディクションが関わることを明らかにした。これらは事前に計画した内容を遂行したものである。そのため、研究はおおむね順調に進展しているといえる。成果を論文発表した。Kawabe, T. (2012). Postdictivemodulation of visual orientation. PLoSONE 7(2): e32608. doi:10.1371/journal.pone.0032608交付申請書では、当年度の目的として、「平成23・24年度は、モダリティ内及びモダリティ間情報によって定義された刺激において、跳躍錯覚、運動バイアス効果が生じるかどうかを検討し、錯視量がベイズ確率論によって説明可能かどうかを検討する。」が掲げてある。平成23年度は、運動バイアス効果と類似した実験状況において視覚方位の判断が事後情報によって影響を受けることを示した。この点で、交付申請書に記した目的を達成していると思われる。更に平成23年度は、運動バイアス効果と類似した条件下における方位の遡及的推測に、事後情報に対する気づきが必要であることを示した。この問題の検討は当初予定していなかったが、遡及的推測メカニズムを明らかにする上で必要であると判断し、遂行した。結果として、遡及的推測には事後情報への気づき(もしくは事後情報の高い視認度)が必要であるという結果を得ることができた。これにより、本年度の成果は遡及的推測メカニズム解明へ貢献したと考えられる。以上のことより、本年度の成果は当初の計画以上に進展したものであるとみなすことができる。今後は、ポストディクションに関わる計算モデルを統計的最適統合の観点から検討する。今後も交付申請書に書いた目的に沿って研究を行う。具体的には、(1)遡及的推測に係わるメカニズムを数理モデルを用いて検討し、更には(2)モダリティを超えた遡及的推測過程の検討、(3)自己運動時の遡及的推測に係わる現象の検討を行う。実験参加者の行為を撮影するハイスピードカメラを購入する。残りは、データ解析用のパソコン、および実験参加者への謝金にあてる。次年度は、今年度しなかった69090円も研究費として計上し、視覚・聴覚・触覚刺激提示の時間精度を向上させる機器の購入を検討している。この機器の計上は、上記(2)の目的遂行のために必要であると考えている。残った研究費は、実験参加者への謝金としての計上を考えている。
次世代シーケンシングによるヌタウナギの生殖細胞と体細胞の比較ゲノミクス

円口類のヌタウナギは、染色体放出を行うことが知られている。本研究課題では、次世代シーケンサーを用いてこの種の生殖細胞ゲノムと体細胞ゲノムの全ゲノム配列それぞれを決定した。アセンブルの結果得られたドラフトゲノムは、体細胞で、Scaffold(>500bp)が94,650本、生殖細胞で83,538本、k-mer (k=40)頻度分布で補正したゲノムサイズは体細胞で1.77 Gb、生殖細胞では2.09 Gbと、これまでの解析から想定した値に近似した。現在、RNA-seqデータのマッピング等により、生殖細胞特異的な領域の詳細を解析中である。研究代表者はこれまでに、本邦産4種と海外産4種のヌタウナギ目魚類において染色体解析を行い、解析した8種全ての種で染色体放出を確認している。この8種の中では本邦産のヌタウナギ(Eptatretus burgeri)が最も生殖細胞ゲノム並びに、その中に局在する生殖細胞特異的ゲノムが小さい(DNA量では生殖細胞ゲノムの21パーセント;染色体数では52本のうちの16本が生殖細胞特異的とされている)ことから、この種の生殖細胞ゲノムは他種に比べ反復配列が少なく、次世代シーケンサーによる解析が比較的容易と予想された。そこで本年度はまずはじめに神奈川県三浦市三崎臨海実験所や藤原市片瀬海岸等からヌタウナギを入手し、生殖細胞及び体細胞それぞれのDNA試料並びに染色体試料の作成を行った。次にこのヌタウナギの生殖細胞と体細胞それぞれの全ゲノム配列決定を、専門の委託業者に依頼する予定であったが、ヌタウナギのゲノムサイズはヒトとほぼ同程度と巨大で、また近縁種のゲノム情報が乏しいこと、更に助成額が減額されたこと等から、本基盤研究(C)の助成金だけでは、体細胞ゲノムの全配列決定のみしか行えないこと、またその決定した体細胞全ゲノムの塩基配列の解析も残りの助成額では充分に行えないことが判明した。そこで、本年度はまず体細胞ゲノムについてのみ委託業者に依頼し、次世代シーケンサーによって高精度なカバレッジ(Hiseqペアエンド100塩基読み取り、8レーン使用[約20Gb/レーン;2億リード/レーン])での全ゲノム配列の決定のみを行った。申請当初は、ヌタウナギの体細胞ゲノムと生殖細胞ゲノムの2つのゲノムについて全塩基配列を決定する予定であったが、経費不足から平成25年度「新学術領域ゲノム支援」に申請したが不採択であった。そのため平成25年度は体細胞ゲノムの全塩基配列決定(ペアエンド、8レーンによる読み取り)のみを優先し、平成26年度は、残りの予算を使ってその解析を行う予定であった。しかし、平成26年度の「新学術領域ゲノム支援」に採択されたため、全塩基配列決定した体細胞ゲノムのデータを「ゲノム支援」により解析を進めることが可能となり、残った全予算により、生殖細胞ゲノムの全塩基配列の決定を行った。体細胞ゲノムは、上記(ペアエンド:270Gb)のデータに加え、ゲノム支援が出したデータ(8kb,10kb、12kb、15kb、18kb、20kbのメイトぺア配列)について、プラタナスによるアッセンブルを実施し、Scaffold(> 500bp) 96,710本、全長1,718,766,151 bp(最長1,319,224 bp、N50:252,418 bp)、Contig (> 500bp) 610,382本、全長1,278,292,776 bp(最長36,392 bp、N50:3,082 bp)という結果が得られた。また、生殖細胞ゲノムについてもペアエンド300Gb、メイトペアデータを取得済みで現在アセンブルを行っている。これに加え、体細胞と生殖細胞のRNA-seq解析も行っており、各細胞32Gb程度のリードデータを取得予定である。本研究課題は、ヌタウナギの体細胞ゲノム及び生殖細胞ゲノムについて全塩基配列決定を目指していたが、経費不足から初年度は体細胞ゲノム(ペアエンド)を優先し、翌年度に残りの予算を使ってその続きを行う予定であった。しかし、平成26年度の「新学術領域ゲノム支援」に採択され、メイトペア・データを含めた解析が可能となったので、残った全予算で生殖細胞ゲノムの全塩基配列決定を行った。体細胞ゲノムは、上記(ペアエンド:286.9Gb)のデータに加え、ゲノム支援によるデータ(3,5,8,10kbのメイトぺア配列)についてアセンブルを実施し、Scaffold(>500bp) 94,650本、全長1.71 Gbという結果が得られた。一方で生殖細胞ゲノムのアセンブル結果は、Scaffold(>500bp)83,538本、全長1.6 Gbとなった(ペアエンド:321.2Gb、ゲノム支援による3,5,8,10,12,15,18,20kbのメイトぺア配列で実施)。このドラフトゲノム構築の結果は、体細胞の方が生殖細胞よりもやや大きいという、想定とは大小関係が逆転した。k-mer (k=32)頻度分布の結果、生殖細胞におけるリピート配列率は体細胞より大きく0.426と既知の他種ゲノムを凌駕しており、これがアセンブルの障害となったと考えられた。

そこで、k-mer (k=40)頻度分布からドラフトゲノムにNが含まれる割合を推定し、それをもとにゲノムサイズを再度推定した結果、体細胞ゲノムは1.77 Gb、生殖細胞ゲノムは2.09 Gbとなり、想定ゲノムサイズ(1.70、2.17Gb)に近似した。今後は、取得済みの体細胞と生殖細胞のRNA-seqデータをそれぞれのゲノムデータ上にマッピングし、転写領域のアノテーション作業を行った後、生殖細胞ゲノムと体細胞ゲノムの比較解析を行い、この成果を発表する。円口類のヌタウナギは、染色体放出を行うことが知られている。本研究課題では、次世代シーケンサーを用いてこの種の生殖細胞ゲノムと体細胞ゲノムの全ゲノム配列それぞれを決定した。アセンブルの結果得られたドラフトゲノムは、体細胞で、Scaffold(>500bp)が94,650本、生殖細胞で83,538本、k-mer (k=40)頻度分布で補正したゲノムサイズは体細胞で1.77 Gb、生殖細胞では2.09 Gbと、これまでの解析から想定した値に近似した。現在、RNA-seqデータのマッピング等により、生殖細胞特異的な領域の詳細を解析中である。ヌタウナギのゲノムは、予想以上にGCリッチであり、また体細胞ゲノムサイズから予想されていた生殖細胞ゲノムのサイズ(1.26倍)が小さく見積もられたこと(1.061.07倍)等があり、生殖細胞ゲノムの詳細な解析(アッセンブル)を終えていない。そのため、体細胞ゲノムと生殖細胞ゲノムの比較解析の前提となる、それぞれの細胞のゲノムデータ上への転写領域のマッピング、アノテーション作業に着手できていない。分子遺伝学平成27年度は、体細胞と生殖細胞のRNA-seq解析データを取得後、まずそれぞれの細胞のゲノムデータ上にマッピングし、転写領域のアノテーション作業を行う。その後、生殖細胞ゲノムと体細胞ゲノムの比較解析を行い、この成果を発表する。更に、近縁の種(ウミヤツメ)等との比較ゲノミクス解析も併せて行い、その結果も発表する。研究経費が想定以上にかかる事が判明したため、前述のように本基盤研究(C)の助成金だけでは体細胞ゲノムの全配列決定のみしか行えず、生殖細胞ゲノムについての解析は、現在まで着手できていない。H26年度は、決定した体細胞ゲノムの塩基配列データの解析、すなわち1)アッセンブルにより断片的なDNA配列を再構築・分類し、2)ORF予測やBLAST検索によりゲノムの構成の網羅的な把握を試みる。このゲノム解析は、次世代シーケンサーによる全ゲノム配列決定を行った受託業者に依頼する。また、他の研究費等を活用し、本基盤研究(C)の助成金だけでは行えない生殖細胞の全ゲノム配列の決定も行いたい。本年度受託業者に依頼して得た体細胞ゲノムの全ゲノム配列データが、想定以上に膨大なものであったため、研究分担者が担当する予定であった「次世代シーケンサーにより得られたデータの解析」には、およそ200万円程度必要と見積もられた。そこでこの部分は次年度に行うこととし、研究分担者の分の予算は使用しなかった。本年度の未使用分と次年度予算を使って、本年度行えなかった「次世代シーケンサーにより得られたデータの解析」を行う。
日本うるち米純麺の製造およびこしの強さの制御法に関する調理学的検討

1.日本米(うるち米)の米粉を選別して180メッシュ以上の粒径の小さいものだけで米麺をつくると、でんぷんを一切加えなくとも、こしがあり、かつ嗜好性の高い純米麺を作れた。すなわち、純米麺は、米粉を180メッシュ以上の細かい粒径にするだけで日本米からでも製造できることが明らかになった。2.インディカ米であるタイ米や台湾米ではアミロペクチンの含有割合が少ないので純米麺が製造でき、一方アミロペクチンの含有割合が多い日本うるち米では純米麺が出来ないという通説がある。しかし、180メッシュ以上の粒径の小さい米粉にアミロペクチンをかなり添加しても純米麺が製造できることが分かった。3.以上の実験結果から、従前の通説は間違いで、純米麺が製造できる条件としては、アミロペクチン含有量が少ないということではなく、米粉の粒径が180メッシュ以上に細かいという条件が必要であることが明らかになった。4.また、アミロペクチンが少ないとこしが強くおいしい麺が製造できると言う説もあるが、アミロペクチン含有量は純麺のこしの強さや食味にはとくに関係はなく、米粉の粒径がこしの強さや食感に関係が深いことも明らかになった。5.180メッシュ以上の細かい粒径の米粉は、浸水しておいた日本うるち米を水挽きすることによって効果的に得ることができることが分かった。【目的】米の利用拡大を図るために、日本米の米粉から作る低コストでおいしい米麺の製造法を明らかにすることを目的とした。【実験方法】米麺の製作については、販売されている日本米を12時間水に浸した後に粉砕機で粉砕した場合の米粉について60以下、120メッシュ通過、150メッシュ通過および180メッシュ通過に分け、デンプン5%添加(米粉54:水41:デンプン5)の場合と塩1%添加(米粉58:水41:塩1)の場合のそれぞれについて米麺を製造した。出来上がった米麺をゆでて、米麺の食べ方として暖かい麺と冷麺として食べる場合を想定し、それぞれのテクスチャーおよび美味しさなどについて官能評価し、メッシュの大きさの差異とデンプン添加と塩添加の影響について検討した。【結果および考察】(1)茹で上げた米麺を暖かくして食べる場合粒径の小さいものほど麺の腰が強く、また麺がのびにくく、全体的においしく感じることが分かった。同じメッシュの場合でも、デンプンを添加した場合は塩を添加した場合よりも麺のこしが強く、のびにくく、また口当たりもよく、よりおいしく感じた。(2)茹で上げた米麺を冷麺として食べる場合冷麺としても、粒径の小さいほうが麺の腰が強く、かつ麺が伸びにくかった。また、粒径の小さいほうがざらざら感はなくのど越しが良く、おいしく感じることが分かった。ただし、粒径の小さいものと大きいもの腰の強さと麺の伸びにくさの差異は少なかった。デンプン添加の場合は、塩添加の場合よりも麺のこしが強く、麺がのびにくく、食べやすく、口当たりもよいことが分かった。【結論】以上のことから、暖かくして食べる場合でも冷麺として食べる場合でも、細かい米粉ほどまたデンプンを添加したほうが、おいしく、麺の腰が強く、麺がのびにくいことが分かった。【研究目的】本研究は日本米米粉100%の米麺を製作し、麺のこしの強さを米粒径によって制御する方法を明がにすることを目的とする。そこで、米麺の製作について、水引きした米を粉砕し、メッシュ60180に調整し、それらを米麺として作り、デンプン5%と塩のみ添加した米麺を作った。仕上げた米麺の食べ方とて暖かい温麺と冷たい冷麺を仕上がり、それぞれのテクスチャーを検討した。また、それらを小麦粉で作った麺と比べ、米粉から作った米麺の利用の拡大を図りと、同時に現在出回っている米麺の差異を調理学的観点から比べる。よりおいしい米麺を作ることを本年度で検討した。

本研究は台湾、タイの米麺の製作にその米から米粉づくりの方法を着眼し、米麺の製作と麺のこしの強さは単に粒径が小さいほど麺づくりは有意に出来ることから、低コストの米麺作り、米の利用促進にも有効な可能性も明らかにすることを目的とし、現地調査を実施した。【実験方法】米のままと水引きした米粉を作り、60、120, 150, 180メッシュ、4段階に分け、伝統的米麺製造方法で5%デンプンを加えた米麺と1%塩を加えた米麺を製造した。まずは製造過程による調理的な操作の差異と、出来上がった米麺を官能評価した。米麺の粒径の違いによるテクスチャーは米麺としての適合性を考え、暖かい温麺としての利用と冷たい冷麺としての利用を行った。また、一般的に小麦粉を利用してつくった麺ども比べ検討した。【結果および考察】材料および配合割合は米粉54:水41:デンプン5と、粉58:水41:塩1で米麺を作った。その結果はデンプン添加した米麺は塩添加したものより延びやすい、粘弾性がある。また、粒径の大きいものは冷たい米麺としての受けがよかった。それは一度茹で上がってから冷まし、麺つゆにつけて食べることは、二度茹で操作による粘りがないため、特にごま油のようなたれを使用すると、さらにおいしく食べられる結果が得られた。粒径の小さいものは従来通り暖かい温麺としての利用はよかった。小麦粉で作った麺と比べ、粒径の小さいものはよいテクスチャーと得られたが、ただ低コストをするため、でんぷん5%の使用は現在の実験段階は必要であった。【研究目的】米麺の製作について、いままで米に含まれるアミロースとアミロペクチンとの含量に関わっていると言われていた、特に日本米のデンプンのアミロペクチンが多いためアミロペクチンの少ないタイ米のようにうまく作れないと言われて行った。今回は研究は敢えてアミロペクチンを添加し、米麺の製作を行った。また、純米麺の製作にあたり、米粒子をメッシュ200以上に調整し、それらを米麺として作った。同時に塩のみ添加した米麺を作った。それぞれのテクスチャーと嗜好性を検討した。いままでアミロペクチンが多いと米麺が出来ない考え方を確認し、それらの結果と合わせて米麺の差異を調理学的観点から比べる。よりおいしい米麺を作ることを目的としたことを検討した。【結果および考察】タイ米の米麺はアミロペクチンの添加による透明度と粘弾性の増加でよい食感の米麺は得られた。日本米の米麺はアミロペクチンの添加は50%までは米麺として弾力性が強く米麺として良好であり、100%の方はやわらかすぎることが分かった。【結論】1.アミロペクチン添加量が多いほど総じて官能評価が高いことがわかった。2.ただし、日本米の場合、アミロペクチン添加量が50%において、「総合的美味しさの評価」では、高い評価であった。3.今までの通説では、日本米のデンプンはアミロペクチンが多いため、アミロペクチンの少ないタイ米のようにうまく作れないと言われている。今回のアミロペクチン添加による実験結果はこの通説とは異なる結果であることが確認できた。4.前回の報告において、日本米の米粉の粒径を200メッシュ程度に細くすると、美味しい米麺が製造できる事を報告しているが、以上の結果を総合すると、日本米の米粉純麺の製造において最も重婁な要因は、米粉の粒径が細かい事であると推論される。
線条体神経細胞におけるドーパミン抑制性入力とグルタミン酸興奮性入力の統合分子機構

運動の高位中枢である線条体の機能は、大脳皮質と視床からのグルタミン酸を神経伝達物質とする興奮性入力と黒質からのドーパミンを神経伝達物質とする抑制性入力のバランスにより調節されている。線条体には、ドーパミン作用の効率的発現に必須のリン酸化蛋白であるDARPP-32が選択的に発現しており、ドーパミンD1受容体/DARPP-32情報伝達系がグルタミン酸刺激により修飾を受けるている。本研究において、マウス線条体スライスのDARPP-32リン酸化を解析し、イオンチャンネル連結型グルタミン酸受容体(NMDA受容体、AMPA受容体)と代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)によるDARPP-32リン酸化調節機構とドーパミンとの相互作用を明らかにした。さらに、グルタミン酸は1.nNOS/NO/PKG情報伝達系、2.カルシニューリン、3.mGluR5情報伝達系を経時的に活性化し、線条体神経機能を調節していることを明らかにした。線条体には、ドーパミン作用の効率的発現に必須のリン酸化蛋白であるDARPP-32が選択的に発現している。ドーパミンD1受容体/DARPP-32情報伝達系がグルタミン酸刺激によりどのように修飾を受けるのか、ドーパミンとグルタミン酸の相互作用を検討している。(1)イオンチャンネル連結型グルタミン酸受容体(NMDA受容体、AMPA受容体)によるDARPP-32リン酸化調節機構とドーパミンとの相互作用の解析.NMDA/AMPA受容体刺激は、細胞内へのCa^<2+>流入によりカルシニューリンを活性化しDARPP-32/Thr34残基の脱リン酸化を促進する。また、NMDA/AMPA受容体刺激は、DARPP-32/Thr75残基のリン酸化レベルを低下させる。Thr75残基のリン酸化レベルの低下は、Cdk5活性の抑制によるものではなく、PP-2Aによる脱リン酸化の促進によることを明らかにした。(2)代謝型グルタミン酸受容体によるDARPP-32リン酸化調節機構とドーパミンとの相互作用の解析.代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)の非選択的アゴニストであるtrans-ACPD、グループI mGluRアゴニストであるDHPGは、Thr34残基のリン酸化を促進した。mGluRアンタゴニストを用いた解析の結果、mGluR5活性化によりThr34残基リン酸化が促進されていた。mGluR5作用メカニズムの検討で、mGluR5はアデノシンA_<2A>受容体のcAMP産生能を活性化し、DARPP-32/Thnr34残基リン酸化を促進することを明らかにした。これまでに、イオンチャンネル連結型グルタミン酸受容体(NMDA受容体、AMPA受容体)と代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)によるDARPP-32リン酸化調節機構とドーパミンとの相互作用を明らかにした。平成15年度はグルタミン酸刺激により活性化されたNMDA/AMPA受容体とmGluRを介する情報伝達がどのような相互作用を示しながら作用を発揮するかを経時的に検討した。線条体スライスを用いたDARPP-32Thr34残基リン酸化の解析により、グルタミン酸刺激によりNMDA/AMPA受容体およびmGluR5を介してnNOSを活性化しNO産生が最初に促進することを明らかにした。NOはグアニル酸シクラーゼを活性化しcGMP産生の促進、PKGの活性化を来し、PKGによるDARPP-32Thr34残基のリン酸化を亢進させた。この反応に続いて、NMDA/AMPA

受容体を介した細胞内カルシウム流入によりカルシニューリンが活性化されThr34残基の脱リン酸化が促進されたため、Thr34残基のリン酸化レベルは著明に低下した。カルシニューリン活性化に遅れて、mGluR5を介したThr34残基促進作用が認められた。これらの結果は、グルタミン酸は1.nNOS/NO/PKG情報伝達系、2.カルシニューリン、3.mGluR5情報伝達系を経時的に活性化し、線条体神経機能を調節していることを明らかにした。