hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
医療用亜酸化窒素用ガスセンサおよび分解除去触媒システムの開発

一方、半導体型では、代表的な4種類のセンサ材料でN_2Oに対する応答が得られたが、感度、応答速度および安定性から考えて、SnO_2が最もベース材料に適していることが明らかとなった。また、SnO_2に第二成分としてSrやPrなどを添加すれば、さらにN_2O感度が増大することを見出した。2.N_2O分解触媒の開発本年度は、触媒材料探索について集中的に検討を行った。種々の担持貴金属触媒について検討を行った結果、貴金属としてはPdが低温でも高いN_2O分解活性を有することを見出した。N_2O分解活性は、担体の種類に大きく依存し、Al_2O_3がゼオライトやその他の金属酸化物より優れた担体であることを見出した。また、分解活性は触媒の調整法にも大きく依存し、Pdが高分散したPd/Al_2O_3は、転化率のN_2OおよびO_2濃度依存性が小さく極めて高活性であることを明らかにした。3.医療現場におけるN_2O汚染の実態調査とデバイス、システムの設計N_2O汚染の実態を現有の麻酔ガス測定装置で測定検討し、センサ、触媒の作動条件設定ための基礎的知見を得るとともに、N_2OセンサデバイスおよびN_2O除去触媒プロセスからなるシステム設計指針を得た。亜酸化窒素(N_2O)は温室効果ガスであるとともにオゾン層破壊物質でもある。しかしながら、手術室において使用されるN_2Oは、後処理されずに大気中に放出されている。本研究は、N_2Oセンサと分解除去触媒を要素技術とした「医療用亜酸化窒素監視・除去システム」の開発を目的とした。1.N_2Oセンサの開発半導体型センサでは、Srを添加したSnO_2が良好なN_2O応答特性を示すことを見出している。試料の作製条件について検討した結果、高温(900°C)で焼成したSnO_2が高いN_2O感度を示すこと、Sr添加量は0.5wt%程度が最も良好な応答特性を与えることを見出した。また、低濃度のN_2O検知の場合に共存水蒸気の妨害が顕著になることがわかった。また、適度な分解活性を有する材料が良好な検知特性を示すことがわかった。混成電位型センサでは、SnO_2を電極に用いればN_2O応答が得られることから、第二成分添加による特性改善を試みた。その結果、Sm_2O_3を添加した素子が約1.5倍の感度を与えることを見出した。また、応答機構は混成電位モデルで説明できることを確認した。2.N_2O分解除去触媒システムの開発これまで、Pd/Al_2O_3が優れたN_2O分解活性を示すことを見出している。さらなる材料探索の結果、Rh/Al_2O_3がもっとも高いN_2O分解活性を示し、次いでPd/Al_2O_3、Rh/SiO_2、Ru/SiO_2の序列であることが明らかとなった。また、麻酔排ガス中に含まれる含フッ素エーテルの影響については、主に分解生成物(HF)によると考えられる触媒の劣化が避けられず、含フッ素エーテルやHFに対して安定な触媒の探索やそれらを触媒層の前段で除去するなどのシステムが必要であることがわかった。3.医療現場におけるN_2O汚染の実態調査手術室内N_2O濃度を測定した結果、余剰麻酔ガス排除装置が機能していない状態では、100ppm150ppmまで上昇し、患者・麻酔器の周辺濃度は500ppm以上にも達することがわかった。また、ガス排除装置が機能している状態でも、麻酔器からの漏れがあると、50100ppmまで上昇することが明かとなった。
DNA三次元構造の動的変化を可視化する蛍光性低分子リガンドの創成

細胞内では、転写因子と呼ばれるタンパク質により転写が制御されている。これにより様々なタンパク質が合成され、複雑な生命活動が維持される。しかしごく最近、核酸塩基の特異な3次元構造であるグアニン四重鎖(G4)が「直接的に」遺伝子の転写を制御する、新たな調節機構が提唱された。この転写調節機構の詳細な解析は、新たな生命現象の理解につながる。G4の転写調節機能の解析を行うには、一本鎖G4が持つ特異な3次元構造を普遍的に検出し、かつ通常の二本鎖DNAと区別する手法が必要となる。そこで本研究では、従来法では困難であったG4構造の検出法を開発するため、G4を選択的に認識し安定化する蛍光化合物(蛍光G4リガンド)を有機合成化学的なアプローチにより創製することを計画した。これまでに開発した蛍光G4リガンドを用い、今年度はその機能評価を電気泳動法、蛍光偏光法により行った。その結果、電気泳動法により当該化合物は既知のG4配列(telomere,c-myc,c-kit,bcl-2等)に強力に結合し、一本鎖非G4、二本鎖DNAには全く結合しないことが分かった。さらに蛍光偏光法により評価したところ、当該化合物は既知のG4配列へ解離定数10nMで結合していることも明らかとなった。当該化合物は無細胞系で選択的にG4を検出できることがわかったので、次にこれを用いた細胞内G4の可視化を検討した。すなわち、細胞内のG4の局在部位を確認することを目的に、細胞を当該化合物にて処理し細胞を固定化した後に蛍光像を観察した。その結果、当該化合物は核内に移行していることが明らかとなり、特にrRNAの生合成が行われている核小体に局在が集中していることが明らかとなった。rRNAの生合成はシスプラチン,5-FU等の既存の抗がん剤の標的であることから、今後rDNA上でのG4形成の確認について検討を行う。しかしごく最近、核酸塩基の特異な3次元構造であるG-qが「直接的に」遺伝子の転写を制御する、新たな調節機構が提唱された。G-qの転写調節機能の解析を行うには、一本鎖G-qが持つ特異な3次元構造を普遍的に検出し、かつ通常の二本鎖DNAと区別する手法が必要となる。しかし、G-q構造は不安定な構造でありpHや陽イオン種の変化により動的に変化し、またG-qの化学的特性は通常の一本鎖、二本鎖DNAのそれと酷似している。従って、細胞内のDNA機能解析において、従来から用いられている標的DNAの相補鎖をプローブ分子として用いる手法の適用は極めて困難である。そこで本研究では、従来法では困難な動的に形成されるG-q構造を生細胞中で検出するために、有機合成化学的なアプローチによりG-qを選択的に認識し安定化する低分子化合物を創製し、これを動的に可視化する手法の開発を計画した。今年度は、G-qを選択的に認識し安定化する大環状ヘキサオキサゾール骨格を有する化合物の創製に成功した。また当該化合物の側鎖に蛍光基を導入することで、細胞内におけるG-qを可視化することにも成功した。また動的可視化のための基盤となるヘキサオキサゾール骨格を有する60TD化合物の2量体化に成功した。具体的には3種の長さの異なるリンカーを用いて、それぞれを2量化し60TD 2量体化合物を3種合成した。これらを、ゲルシフトアッセイを用いて活性評価を行なったところ、3種のうちの1つが、G-q構造を誘起することがわかった。これらの結果はコンピュータを用いた分子動力学計算からも支持された。

当該化合物は無細胞系で選択的にG4を検出できることがわかったので、次にこれを用いた細胞内G4の可視化を検討した。すなわち、細胞内のG4の局在部位を確認することを目的に、細胞を当該化合物にて処理し細胞を固定化した後に蛍光像を観察した。その結果、当該化合物は核内に移行していることが明らかとなり、特にrRNAの生合成が行われている核小体に局在が集中していることが明らかとなった。rRNAの生合成はシスプラチン,5-FU等の既存の抗がん剤の標的であることから、今後rDNA上でのG4形成の確認について検討を行う。
生活習慣要因と大腸がんに関する患者対照研究

生活習慣要因および遺伝的要因(遺伝子多型)と大腸がんとの関連を検討する目的で大腸がんの患者対照研究をおこなった。対象は福岡市と近郊3地域に居住する者である。患者群は手術目的で調査地域の8つの病院に入院した大腸がん患者である。対照は調査地域で無作為に選ばれた住民である。面接調査により食物摂取を含む生活習慣を調査し、遺伝子解析のために血液提供を受けた。患者の調査は20002003年の期間に、対照の調査は20012002年の期間におこなった。合計で840名の患者と833名の対照から調査協力を受けた。患者および対照の協力率はそれぞれ80%と60%であった。遺伝子解析の同意は患者685名と対照778名から受けることができた。遺伝子多型解析の結果、葉酸が大腸がんに予防的であること、胆汁酸生合成酵素の遺伝子多型の解析では右側結腸がんに胆汁酸が関与していることが明らかになった。また、運動不足と肥満が特に結腸がんの危険因子であること、飲酒が大腸がんの危険度を高めること、喫煙が大腸発がんの早い時期に関与していること、大腸ポリープ切除が直腸がんおよび左側結腸がんに予防的であることが判明した。5訂食品成分表を使用するために食事調査の解析が若干遅れていたが、食事調査の妥当性検討が済み、食物・栄養素と大腸がんとの関連について結果をとりまとめた。また、そのほかの働きが知られている遺伝子多型についても解析を進めた。食物・栄養要因を含め、喫煙、飲酒、運動、肥満などの生活習慣要因と遺伝的感受性要因を多面的に検討するために、大腸がんの多施設患者対照研究を計画した。福岡市と近郊の基幹病院5施設の大腸がん手術症例を患者群とし、一般住民からの対照群を設定した。患者対照研究の実施に先立ち、食物・栄養素の習慣的摂取量を定量的に測定するために約150の食品・料理項目を画面に表示する食事調査用パソコン・ソフトを作成した。倫理委員会の承認が得られた施設で、平成12年10月以降順次、調査を開始した。平成13年2月までに大腸がん患者、住民対照それぞれ約150例について調査をおこなった。また、ほとんどの者から遺伝子解析についての同意を得て採血することができた。一方、わが国における過去45年間の食物摂取量の変化を検討し、大腸発がんにかかわる食物・栄養要因としては、穀類の摂取量に対する肉あるいは脂肪の相対的摂取量が重要であることを指摘した。また、従来から実施している大腸前がん病変である大腸腺腫の研究において採取保管していた血液試料を用いて、大腸腺腫症例及び正常対照それぞれ約200例について、葉酸代謝酵素MTHFRの遺伝子多型(O677T)の解析ならびに血漿葉酸濃度の測定をおこなった。全体としては飲酒との関連は見られなかったが、ホモ変異型で多量飲酒かつ葉酸低値の者において大腸腺腫リスクが著明に高まっていることが分かった。さらに、インスリン様増殖因子が大腸発がんに関与している可能性があるので、大腸腺腫の大きさとの関連性を検討するために、インスリン様増殖因子(IGF1)とその結合蛋白(IGFBP3)の血漿濃度を測定している。食物・栄養要因を含め、喫煙、飲酒、運動、肥満などの生活習慣要因と遺伝的感受性要因を多面的に検討するために、大腸がんの多施設患者対照研究の調査を平成12年度から引き続き実施した。大腸がん手術症例を患者群とし、福岡市と近郊の基幹病院5施設で調査をおこなっていたが、平成13年度からは調査施設を8施設に増やした。対照群は、一般住民の無作為抽出集団である。質問調査表による面接調査のほかに、食物・栄養素の習慣的摂取量を定量的に測定するために約150の食品・料理項目を画面に表示する食事調査用パソコン・ソフトを用いて調査を進めている。平成14年2月までに大腸がん患者321例、住民対照504例について調査をおこなった。住民対照の協力率は、23回の郵送依頼で58%である。ほとんどの者から遺伝子解析についての同意を得て採血することができた。大腸がん患者500例、対照1000例の調査を目標にしている。一方、大腸発がんとの関連が注目されているインスリン様成長因子について、生活習慣要因との関連性を別の研究集団において検討した。職域集団の男性616名の保管血漿を用いて、IGF-Iと結合蛋白IGFBP3の血漿濃度を測定した。日本人集団におけるIGFの関連要因の研究としてははじめての研究である。肥満がIGF-I及びIGFBP3と強い正相関を示すことが分かった。また、喫煙はIGF-I及びIGFBP3と弱い負の関連を示した。一方、飲酒はIGF-Iとは負の相関を示したが、IGFBP3とは正に相関していた。肥満との強い関連は特に注目される。食物・栄養要因を含め、喫煙、飲酒、運動、肥満などの生活習慣要因と遺伝的感受性要因を多面的に検討するために、大腸がんの多施設患者対照研究の調査を平成12年度から継続して実施した。福岡市と近郊の基幹病院8施設大腸がん手術症例を患者群としている。対照群としては、2段階無作為抽出により地域住民から1500名を選び、郵便あるいは電話で協力を依頼した。

質問調査表による面接調査のほかに、食物・栄養素の習慣的摂取量を定量的に測定するために約150の食品・料理項目を画面に表示する食事調査用パソコン・ソフトを用いて調査をおこなった。平成14年12月までに大腸がん患者547名、住民対照838名について調査をおこなった。住民対照の協力率は、死亡者、転出者等を除き、最終的に60%に達した。ほとんどの者から遺伝子解析についての同意を得て採血することができた。平成14年12月までの調査例について大腸がん全体としての解析を進めているが、大腸がん部位別解析のためには症例数を増やす必要があり、大腸がん患者の調査は継続している。一方、大腸がんの患者対照研究を補強する目的で、特定職域集団において構築しているデータベースを利用して大腸前がん病変である大腸線腫に関する研究をあわせておこなった。75-gブドウ糖負荷試験にもとづく糖尿病が結腸線腫と強く関連していることを観察した。また、保存血漿を用いて大腸発がんとの関連が注目されているインスリン様増殖因子IGF-Iと結合蛋白IGFBP3を測定し、大腸線腫との関連性を検討した。ブドウ糖負荷後2時間血糖値を考慮した場合に、IGF-I高値の者で線腫リスクのより顕著な高まりが見られた。大腸発がんにおける生活習慣要因の影響と遺伝子多型との相互作用を多面的に検討することを目的として、大腸がん患者対照研究の調査をおこなった。福岡市と近郊3地区に在住する年齢2074歳の大腸がん患者を患者群、大腸がんあるいは大腸切除術の既往のない2074歳の地域住民を対照群として設定した。大腸がん患者の調査は、2つの大学病院と6つの関連病院において実施した。対照については、福岡市と近郊3地域の2074歳の住民から性別・年齢階級別分布を大腸がん患者に合わせて、2段階無作為抽出法により15地区で合計1500名を対照候補として抽出した。平成12年10月から調査を開始し、平成15年12月までに845例の大腸がん症例と833名の対照について調査を終えた。大腸がん患者の協力率は80%で、対照群の調査では死亡、転出、大腸切除既往の者等を除き、協力率は60%であった。8090%の者から遺伝子解析の同意を得て、血液の提供を受けた。現在、食物栄養調査の妥当性および再現性の検討をほぼ終了し、喫煙、飲酒、運動などの生活習慣要因と合わせて最終的な結果の取りまとめを進めている。また、葉酸代謝酵素MTHFR、アルコール代謝酵素ALDH2、CYP2E1、PPAR-γ、CD36の遺伝子多型解析を終了して、結果の取りまとめを進めている。特に注目している点は、1)野菜および穀類摂取に対する赤身肉や高脂肪食品の相対的摂取量との関連性、2)わが国に特有な食事要因である緑茶および大豆製品の影響、3)大腸発がんの初期段階における喫煙の影響、などである。生活習慣要因および遺伝的要因(遺伝子多型)と大腸がんとの関連を検討する目的で大腸がんの患者対照研究をおこなった。対象は福岡市と近郊3地域に居住する者である。患者群は手術目的で調査地域の8つの病院に入院した大腸がん患者である。対照は調査地域で無作為に選ばれた住民である。面接調査により食物摂取を含む生活習慣を調査し、遺伝子解析のために血液提供を受けた。患者の調査は20002003年の期間に、対照の調査は20012002年の期間におこなった。合計で840名の患者と833名の対照から調査協力を受けた。患者および対照の協力率はそれぞれ80%と60%であった。遺伝子解析の同意は患者685名と対照778名から受けることができた。
実用化を目指した機械学習に基づく脳腫瘍画像診断支援技術の開発

平成30年度においては、脳腫瘍MRI画像データの収集および画像解析アルゴリズムの初期検討を行った。前者については、所属施設の診療用画像保存システムにおいて、膠芽腫(114例)、脳悪性リンパ腫(50例)、髄膜腫(106例)のMRI画像(93093枚)を抽出し、画像データのクレンジングを行うとともに、病理診断そのほかの臨床指標の紐付けを行った。後者については、深層学習技術のひとつである畳み込みニューラルネットワークの学習済モデルを利用して、膠芽腫と脳悪性リンパ腫のMRI画像を用いたファイン・チューニングおよび得られたモデルでの画像自動識別を試みた。使用したモデルのアーキテクチャにより異なるものの、およそ70-90%の精度での識別が可能という有望な結果を得た。本研究成果は第46回日本磁気共鳴医学会大会にて発表した。また、これに関連して、人工知能技術による脳腫瘍診断支援の現状や課題について、第19回日本術中画像情報学会シンポジウムにおいて発表した。当初の計画では、初年度に300-350症例の脳腫瘍MRI画像を収集することを予定していたが、実際の進捗は270例であり、目標に近い数値が達成された。画像診断支援技術の開発については、深層学習を実行する環境が整備され、今後の診断支援アルゴリズムの研究・開発を行う基盤が構築された。今後は、引き続き、MRI画像データの収集を続けるとともに、克服すべき課題の一つである病変の自動検出・アノテーション技術の実装を目指している。現在、手作業に頼らざるを得ない工程をできる限り自動化することで、診断支援技術の遂行がより容易となることを企図している。もう一つの主目的である、脳腫瘍の識別・分類技術の開発については、初年度においてある程度の実感が得られたが、さらなる精度の向上に繋がるアルゴリズムの探索を行う予定である。
夜勤時のパフォーマンス維持に有効な休息方法の追究

16時間夜勤時の看護師の眠気、疲労感および睡眠状況ならびに夜勤時にとる仮眠の影響を明らかにし、パフォーマンス維持に効果のある仮眠のとり方を実施した。まず、質問紙調査を行い、眠気や疲労感の増加する時刻などを明らかにした後に夜勤時の仮眠のとり方を決定し、夜勤時の仮眠時間ならびに仮眠開始時刻の条件をかえて、実験室で行った後に、臨床実験を行った。仮眠開始時刻によって朝方にかけて眠気、疲労感、パフォーマンスの変化が異なることが明らかとなり、パフォーマンス維持効果のある仮眠のとり方が明らかになった。本研究は、看護師の二交代制勤務の夜勤に合わせた疲労回復、眠気軽減、パフォーマンス水準維持に有効な仮眠のとり方を明らかにすることを目的とする。H22年度は、最初のステップとして、二交代制勤務を採用している病院において、看護師の休憩のとり方や勤務中の仮眠のとり方、眠気および疲労の有無について自記式質問紙調査を実施し、仮眠開始時刻および仮眠時間、疲労と眠気について実態を把握した。調査協力が得られた病院は7病院、839人の看護師から回答を得た。その内、16時間夜勤の病院は6病院で699人であった。16時間夜勤に従事する看護師の80%以上が夜勤中・後に負担を感じていた。また、44.1%が勤務前に平均110.9(SD53.7)分間の仮眠をとっていた。夜勤中に仮眠が取得できたのは88.9%で、平均仮眠時間は97.5(SD37.2)分間であった。仮眠をとった看護師の40.5%が「よく眠れた」あるいは「眠れた」と実感していた。仮眠をとった看護師の平均休憩時間は140.42(SD43.20)分間、とらなかった看護師の平均休憩時間は96.67(SD60.68)分間で休憩時間に差を認めた。また、夜勤中の仮眠の睡眠感に影響する因子は、睡眠時間、仮眠取得の困難感の2点であり、100分間以上の睡眠時間ならびに仮眠が取得しやすい環境が睡眠感を良くする因子であることが明らかとなった。すなわち、勤務中に仮眠をとる場合には、仮眠時間を100分間以上とし、そのために、仮眠が十分とれる休憩時間、環境が必要であることが明らかとなった。勤務後の昼間睡眠については93.3%が取得し、平均睡眠時間は240.3(SD93.7)分間であり、「よく眠れた」あるいは「眠れた」と実感した看護師は、86.4%であった。昼間睡眠は、夜勤中の仮眠より睡眠時間も長く、睡眠感も良かった。今回得られた結果を基に、眠気および疲労の低減効果を期待できる休息方法を現在開発中である。本研究の目指すものは、交代制勤務に従事する看護師の夜勤時の有効な休息のとり方を明らかにすることである。平成22年度の調査結果より、16時間夜勤に従事する看護師の多くが120分間の仮眠をとり、午後10時,午前0時,午前2時に仮眠を開始する中で、仮眠開始前後で眠気が出現し,熟睡感にも影響していることが明らかとなった。そこで、平成23年度は実験室で15人の成人女性を被験者として、午後10時、午前0時、午前2時より120分間の仮眠を開始し、「自覚的指標」「生理的指標」「作業効率」の各指標より、眠気・疲労低減効果を検討した。午後10時より仮眠を開始した場合は、仮眠直後の起床時に交感神経系の亢進を認め、一時的にストレスが高くなった状態であった。また、午前3時より眠気、疲労感は増加し、作業効率も低下した。一方、午前0時より開始した場合も、仮眠の起床時には一時的に交感神経系の亢進を認めストレス状態であった。さらに、眠気、疲労感ともに午前6時より増加したことより、作業効率も低下していた。午前2時より仮眠した場合は、午前2時までに眠気が増加していたものの、熟睡感も得られ、仮眠をとった後の起床時には、交感神経系の亢進を認めず、眠気は午前4時から午前9時にかけて増加しなかった。また、疲労感は午前7時にいったん減少し、疲労低減効果を認め、さらに作業効率も朝方にかけて維持可能であった。以上より,午後4時午前9時までの16時間夜勤帯では午前2時から開始する仮眠が、午後10時と午前0時の仮眠より、眠気や疲労低を低減する効果があり、起床時のストレスが少なく作業効率維持効果も期待できることが明らかとなった。平成23年度は、仮眠開始時刻によって、疲労、眠気の増加時刻が明らかとなったので、この部分の対応策も考え、平成24年度は、総合病院で働く看護師10人を対象として介入研究を展開するよう進めている。

H25年度は、昨年度に収集した16時間夜勤時の看護師12名のデータを解析した。12名の内、120分間以上仮眠をとった6名と120分間以下の仮眠をとった6名をそれぞれ、夜勤の前半(22:00ー02:00)に仮眠をとった場合と夜勤の後半(02:00ー04:00)に仮眠をとった場合で比較検討を行った。測定項目は,勤務中に心電図とアクチグラフを装着し,心拍数ならびに仮眠時の睡眠の質を測定し,16:00,21:00,仮眠前・後,06:00,勤務終了時の09:00の6時点に視覚的評価スケール(Visual Analog Scale; VAS)にて眠気と疲労感を測定した。結果,勤務後半に120分間以上の仮眠とった場合,09:00まで眠気の増加は認められなかった。疲労感については,仮眠を夜勤の前半より後半にとったほうが朝方の疲労感の増加を抑えることができた。更に,仮眠を120分間以上とったほうが仮眠後に疲労感の低下も認められた。自律神経系の変化については,仮眠時間が120分間以上は仮眠後に副交感神経活性を示すLF/HFの活動が増加し,ストレスの少ない状況を示していた。以上より,16時間夜勤時に120分間以上の仮眠をとることで,身体への負担が軽減され,さらに,120分間以上の仮眠を夜勤後半にとることで,眠気が残らず,朝方にかけて眠気の低減効果を確認した。つまり,長時間夜勤における朝方の作業量の維持,改善にも効果があることが示唆された。二交代制勤務(16時間夜勤)に従事する看護師を対象として、夜勤時の眠気、疲労の状況と仮眠のとり方(仮眠開始時刻、仮眠持続時間)との関連を明らかにすることを目的とし、データ収集を行った。対象者は、岡山県内の総合病院2施設に働く20歳代の看護師とした。対象者には、仮眠開始時刻を夜勤前・中・後に分け、心電図、アクチウオッチを装着し、自覚的な眠気と疲労感についてはVisual AnalogScaleを用いて測定した。結果、H24年9月よりH25年3月にかけて、18人の看護師のデータを収集した。実際の臨床場面であった為、仮眠開始時刻および仮眠持続時間については条件を統一できなかったものの、異なる仮眠のとり方による実際の看護師の眠気や疲労度を測定することができた。対象者全員、仮眠取得パターンを複数回取得し、夜勤時のデータを得た。更に夜間勤務状況によっては、仮眠のとれない場合もあり、16時間覚醒し勤務するデータも収集した。夜勤時の他に夜勤前後の睡眠状況も確認できたので、今後、夜勤時の看護師の眠気や疲労度および疲労回復プロセスも明らかになり、臨床に応用可能な休息方法が明らかになると思われる。H25年度は、データを、詳細に分析し、16時間夜勤時の看護師の眠気や疲労軽減効果のある休息方法を明らかにする予定である。当初の計画通りに、昨年度の研究結果を論文を仕上げることができ、国内外の学会にも研究成果として発表することができた。今年度、計画していた実験については、被験者を15人として実験研究を行い、データ収集、分析を終え、次年度に繋がる結果を得た。これまでの質問紙調査、実験結果を基にし、次年度にむけて当初の予定通りに介入研究のための準備をしているところである。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、二交代制勤務の看護師を対象として、夜勤時の眠気軽減、疲労回復、パフォーマンス水準維持に有効な仮眠のとり方を明らかにすることである。現在、二交代制勤務を採用している総合病院の看護部長の了承を得て、看護師の夜勤時の眠気や疲労度について調査を行っている。二交代制勤務の夜勤時の眠気軽減、疲労回復、パフォーマンス水準維持に有効な仮眠のとり方を明らかにすることを目標とするが、その第1段階として、以下を行った。
肝細胞癌におけるCancer stem cellと抗癌剤耐性

細胞表面に存在するABCG2と呼ばれる分子をマーカーとして用いることにより、肝細胞癌においてその一部に高い腫瘍形成能をもつ細胞が存在することが明らかになった。この細胞は、他の細胞と比べて抗癌剤に耐性を示し、遺伝子発現パターンも異なることが明らかになった。肝細胞癌の抗癌剤治療における耐性出現のメカニズムの解明や抗癌剤耐性を克服し得る新しい治療法の開発につながる成果が得られた。(i)ヒト肝癌組織におけるABCG2の発現:肝癌組織においてABCG2陽性細胞が認められた。高分化では約60%、中分化では約35%、低分化では約15%であった。背景肝では胆管に発現を認めた。(iii)セルソーターを用いた細胞株の分離培養:分離後のそれぞれの純度(%,±SE)は、Li-7においてABCG2陽性細胞は、68.85±36.6、ABCG2陰性細胞は99.5±0.42であった。ABCG2陽性細胞を分離後、約2週間培養したのちのABCG2陽性細胞は、3.01%であり、分離前の発現頻度と同程度になることが確認された。(iv)細胞増殖能、Cisplatin、Doxorubicinに対する細胞増殖抑制効果の検討: Li-7において、Doxorubicinでは、低濃度で陽性細胞はDoxorubicinに対して抵抗性を示した。Cisplatinでは、低濃度では陽性細胞・陰性細胞ともに同程度の細胞増殖抑制効果を示したが、高濃度では陽性細胞はCisplatinに対して抵抗性を示した。(v)Li-7においてのABCG2陽性細胞と陰性細胞のmRNA発現プロファイル: Li-7において検討したmRNA発現プロファイルは、ABCG2陽性細胞において、陰性細胞と比較し、増殖・増殖・血管新生などに関連する複数の遺伝子の発現増強が認められた。(1)肝癌組織、細胞株におけるABCG2発現:ヒト肝癌組織の高分化型、中分化型、低分化型肝癌すべてにおいて、一部の細胞にABCG2陽性細胞を認めた。陽性細胞の頻度は、分化度の低下に伴い低下し、染色性は高分化で淡く染まり、分化度が低下するにつれ、染色性が濃くなる傾向を呈した。背景肝では胆管に発現を認めた肝癌細胞株の蛍光免疫染色では、細胞膜にABCG2を発現する細胞がごく一部に認められた。フローサイトメトリーの検討で、ABCG2陽性細胞の頻度は0.7%から6.8%であった。(2)ABCG2陽性細胞における増殖能、遊走能:分離した陽性細胞を約2週間の培養し、経時的に増殖を評価したところ、4種の細胞株(Huh7, Li7, PLC/PRF/5, Hep3B)の検討では、ABCG2陰性画分と比較して有意な差を認めなかった。8μMporeインサートのmigration chamberを用いた遊走能の検討では、ABCG2陽性画分が高い遊走能を示した。(3)ABCG2陽性細胞の抗癌剤感受性: ABCG2陽性細胞は、陰性細胞に比べてdoxorubicin, cisplatinに抵抗性を示した。(4)腫瘍形成能:分離した肝癌細胞株を免疫不全マウスに皮下接種後5週間観察し、腫瘍形成の有無を検討したところ、ABCG2陽性画分では、1×10^3個から1×10^5個の接種で腫瘍形成を認めた。陰性画分では5週の時点では腫瘍形成認めなかった。(5)ABCG2陽性細胞の遺伝子プロファイル: ABCG2陽性細胞の遺伝子発現を網羅的に検討したところ、陰性細胞に比較して増殖・分化・血管新生などに関連する複数の遺伝子の発現増強が認められ、Li7とHuh7に共通した発現増強を認める遺伝子群が29あった。(6)結論:肝細胞癌において、ABCG2を発現し、他と特徴を異にする細胞集団が存在し、これらは、抗癌剤に耐性を示し、腫瘍形成能を有していた。ABCG2陽性画分にcancer stem cellが含まれる可能性が示唆され、これらに共通して発現が増強している遺伝子群が同定された。
肥満化が労働者、企業、社会に与える影響とその経済学的分析

世界に広がる肥満化現象の実状、肥満の背景にある社会・経済的環境についての把握と考察をし、肥満が日常生活や仕事(雇用、賃金、その他の待遇)、医療費や社会保障などに与える影響を経済学の立場から分析した。肥満は、保健衛生面では汚名やいじめ、がんや生活習慣病の発症、短命、医療・医療費の増大、労働面では生産性の低下や採用・職種・賃金・昇進等での差別の問題を生んでいる。そのそれぞれを通し、肥満が社会に与える影響の分析を行い、健康な生活の維持、肥満予防・対策に関する考察と提言を行った。本研究の目的は、グローバル化する肥満化現象に関する先駆的な経済分析を試みることにある。肥満化は人口、経済発展、経済格差、貧困と飢餓、仕事と職業、健康、等々、あらゆる人間活動に関連した問題となっている。ここでは、肥満の諸問題とそれが与える影響を、主に肥満と仕事、肥満と経済格差、肥満と医療・社会保障の問題などの観点から経済学的に分析する。研究期間は、肥満化を個人、企業および国の問題として総合的、包括的に分析するために、年度ごとに3期に分けている。1期の平成21年度では、研究実施計画にしたがって、肥満に関連するカレントな先行研究のサーベイを行い、最新の文献や統計資料の収集を行った。わが国では肥満の問題はメタボ症候群・生活習慣病の問題、さらに健康保険料負担に関する問題として注目を集めているが、欧米でいう「肥満」に相当する人は少ない。しか・し、食料品・食事生活の変化、産業構造・労働の質の変化、社会環境の変化をみれば将来を楽観視するわけにはいかない。そこで、わが国での肥満の実態や人々の肥満に対する意識をみるために、より身近にいる学生を対象にして、アンケート調査も実施した。この調査では、学生とその親の身長や体重、親の職業、時間選好、肥満に対する意識、肥満が就活に与える影響などについて尋ねている。本年度は収集した統計資料や文献、アンケート調査の結果分析などに基づいて、5つの論文を執筆した。そのうち二つは現在査読論文として外部の雑誌に投稿中である。世界に蔓延する肥満化を個人、企業および国の問題として総合的、包括的に論及し分析した。肥満は、保健衛生面で汚名やいじめ、病気の発症や死、医療・医療費の増大の問題を提起し、労働面で生産性の低下や採用・職種・賃金・昇進等での差別の問題を生んでいる。将来を考えたとき、肥満問題への取り組みは持続可能な社会を考えたときに避けて通れない重要課題となっていくだろう。本年度は、1.諸外国の肥満の実態を概観し、肥満化の背景にある社会・経済的環境と、肥満が健康や仕事や個人の生活に影を落としている諸問題を取り上げて現状把握を行い、それを書籍にまとめた。2.わが国の肥満の現状を把握し、日本の大学生を対象にした体型(肥満・容姿・容貌)に関する調査を実施し、肥満化要因の計量分析を行い、論文として発表した。肥満の少なさにおいて日本は優等生的存在である。その点では中国や韓国も同様である。しかし、いずれの国の将来にも楽観視はできない。とくに、中国においてはその経済発展を背景に肥満者が急増している。3.肥満の日中比較をするために、中国での大学生の体型調査を実施した。このデータを使って、現在、肥満の日中比較の分析を行っている。4.社会的少数派の肥満者が遭遇するミクロ的な問題として、肥満が就業形態や結婚に与える影響についての計量分析を行った。その結果を論文にまとめ、研究代表者が国際学会で発表した。その他、現在、肥満と雇用・生産性、肥満と医療費、肥満に対する意識と幸福度などについての研究を行っているところである。本研究(2009-2011)は、肥満の諸問題とそれが与える影響を、肥満と個人の仕事・生活、肥満と雇用・賃金・差別、肥満と医療費・社会保障などの観点から経済学的に分析したものである。2011年度は、肥満化の諸要因、肥満と生活の質、相対BMIが生活満足度に与える影響、身長・体重の相違と生活満足度、大学生のダイエット行動、子どもの肥満と家庭環境、肥満と賃金、肥満と就業・結婚、肥満と医療費などの関係についての計量分析を行った。分析には、大学生(約1000人)を対象に行ったアンケート調査およびKHPS(慶応義塾家計パネル調査)を使った。2011年度のいくつかの成果(分析結果)として次のものがある。(1)肥満は生活の質(HRQL, Health-Related Quality of Life)を低下させるが、その影響は精神面より肉体面に顕著に表れる。(2)BMIは生活満足度に影響を与える。BMIは無配偶男性の生活満足度に負の影響を与える。相対BMI(自分のBMIと準拠集団の平均BMIの差)が高いと無配偶女性の生活満足度や将来安心度が上昇する。(3)肥満の男性は、正規就業ではなく、自営業や無業を選択する確率が高くなる。

-方、女性はBMIが高いと結婚確率が低下する。とくに肥満は女性の結婚に対して、男性の就業に対して負の影響を与えているようである。(4)(全国健康保険協会管掌健康保険(協会けんぽ)のデータを使って肥満と関連の強い高血圧・糖尿病と腎不全による人口透析が医療費に与える影響の分析を行った結果では、肥満者が1%増えると高血圧症と糖尿病になるリスクが上昇し、被保険者の保険負担が年間前者で348円、後者で361円増加する。現在、次の論文を含む学術・専門雑誌に投稿中である。「肥満の生活への影響と対策健康生活、医療費、肥満者差別と肥満対策」、「肥満が医療費に与える影響とその事例分析」。「肥満が生活の質に及ぼす影響の一分析」、ほか4編。研究の成果を単行本にまとめる作業も現在進行中である。
スポーツ飛翔体に作用する流体力推定と飛翔初期条件を決定づける身体技能の評価

スポーツにおける飛翔体は空気力学的な力を受けることでその飛翔距離や軌道が決定される.さらにはこの飛翔初期条件を決定するのは競技者のスキルであることから,これら空気力学的な力の推定,並びに競技者のスキルを同時に計測・評価するための方法論を確立することを目指した.高速・広範囲に飛翔するスキージャンプにおいては,レーザー光を使ってリアルタイムで軌道計測を実現し空力特性を明らかにし,選手の飛翔フォームについては慣性センサで復元する技法を確立した.ボール飛翔については無回転投球動作についての投球フォームの原理について明らかにし,円盤投については最適飛行のための初期条件シミュレーションが完成した.初年度である平成25年度には,野球ボール・ソフトボールの飛翔状態を明らかにするための基礎実験を,光学式モーションキャプチャー装置を用いて実施した.この実験については飛翔中のボール挙動とそれを投球するヒトの動作を同時に定量化するため,ボールおよび人体に対して座標の計測を行ない,ボールについては飛翔中の軌道から速度・加速度,さらには抗力・揚力ならびに横力の推定を行なった.また野球ボールについては,慣性センサ内蔵のボールの開発を進め,プロトタイプの三号機となるセンサ内蔵ボールを開発した.スキージャンプでは,飛翔体であるジャンパーの移動範囲が広大に及ぶため,その計測装置・システムの設計および実装を行ない,実証実験を実施した.当初採用予定であったドップラーレーダーによる追尾装置ではなく,我々はレーザーを用いた測距技術を採用した.レーザーレンジファインダをジャンパーの飛翔する進行方向に向けて照射することで,ジャンパーの位置を同定する装置を開発した.初期段階で冬季のスキージャンプ場で実験を行なうことは困難であることから,平地においてモーターバイクをジャンパーにみたてた装置の検証実験を行なった.円盤投については,投射・飛翔条件を投入することで,飛翔をコンピュータ上でシミュレートするソフトウェアを開発し,これを用いて次年度以降に,風洞実験結果を投入したコンピュータシミュレーションが実施できる準備が整った.本研究では,スポーツにおける飛翔体の運動を,飛翔体自身に内蔵または装着した慣性センサによって計測し,得られるセンサデータから飛翔中に作用する流体力の推定に取り組み,スポーツ飛翔体の飛翔メカニズム解明を第一の目的とする.第二目的として,飛翔体を計測する目的で開発した慣性センサを用い,飛翔前すなわち投擲・投球・踏切動作などの選手の動作を解析する事を,飛翔運動の解析と同時に達成することも本研究の目的とする.平成26年度は,主としてスキージャンプおよび野球の投球動作について研究を進めた.スキージャンプにおいては,飛翔する選手の身体セグメントの姿勢変化を慣性センサによって推定する方法論を構築することに努めた.身体およびスキーの計9カ所に装着した9軸慣性センサによる計測データから,滑走開始・跳び出し,飛翔,着地までの一連の身体動作を推定するアルゴリズムの違いによる精度検証を行なった.同時に,選手が飛翔した軌跡を明らかにするために,レーザー計測装置によってスキージャンパーを捕捉するシステムを平成25年度に構築したが,平成26年度には,新たに下方から照射し選手を追尾するレーザー計測装置を追加して開発し,実地検証実験を執り行った.夏季・冬季それぞれの時期におけるコンディションの違いによる計測結果の比較検討を行なうために,夏季は新潟県妙高高原において,冬季は山形県蔵王において計測実験を先に述べた慣性センサと併用して行なった.飛翔したデータから得られる位置情報が飛翔後,瞬時に得られることをはじめ,速度,加速度ベクトルの算出が格段に迅速にできることが明らかになったスポーツにおける飛翔体は飛翔中に抗力・揚力といった空気力学的な力を受けることでその飛翔距離や軌道が決定される.さらに,この飛翔初期条件である踏切動作や,ボールのリリース状態は競技者のスキルである.そこで本研究では,飛翔中に作用する流体力の推定,並びに競技者のスキルを同時に計測・評価するための方法論を確立することを目的とした.高速・広範囲に飛翔するスキージャンプにおいては,踏切後の飛翔中の選手の体にレーザー光を照射することで軌道計測をリアルタイムで行う方法を実現した.得られた軌道から速度,加速度を算出することで空力特性を明らかにした.選手のスキルによって飛距離には大きな違いが存在するが,移動軌跡から求められた選手個々の空力特性である抗力・揚力はそのスキルの違いを明らかにし,どの局面からの違いで飛距離に違いが出るのかを説明できた.また,空力特性を決定する選手の踏切及び飛翔中のフォームについては,身体に装着した9軸慣性センサで復元する技法を確立した.運動中に得られる加速度・角速度からの姿勢推定において,屋外測定地点毎に異なる磁場を較正に用い,これをカルマンフィルタと併用することで精度よく運動中の全身の姿勢変化を同定した.ボール飛翔については,ナックルボールと呼ばれる無回転で投じられるボールの投球動作について,その無回転を生じさせる原理について明らかにし,回転する他の球種との差がボールリリース時における手首関節の向きの違いによることを示した.円盤投については最適飛行,すなわち飛距離を最大にするのための初期条件シミュレーションが完成した.スポーツにおける飛翔体は空気力学的な力を受けることでその飛翔距離や軌道が決定される.さらにはこの飛翔初期条件を決定するのは競技者のスキルであることから,これら空気力学的な力の推定,並びに競技者のスキルを同時に計測・評価するための方法論を確立することを目指した.

高速・広範囲に飛翔するスキージャンプにおいては,レーザー光を使ってリアルタイムで軌道計測を実現し空力特性を明らかにし,選手の飛翔フォームについては慣性センサで復元する技法を確立した.ボール飛翔については無回転投球動作についての投球フォームの原理について明らかにし,円盤投については最適飛行のための初期条件シミュレーションが完成した.スキージャンプにおけるジャンパーの飛翔特性の解明については,これまでその飛翔軌跡の撮影と解析に膨大な時間を要していたものが,瞬時にして計測可視化されるという画期的な成果を達成している.また,野球・ソフトボールにおける投球動作および投球されたボールに関する力学解析においては従来までは明らかにすることが困難であったボールとの力点位置の推定方法を提案できている.また飛翔したボール軌跡からの空力特性推定についても様々な球種において同定を行なってきている.したがって,スポーツ飛翔体のいくつかの事例においてではあるが,飛翔前の身体動作と飛翔後のスポーツ飛翔体の振る舞いとの関連を明らかにしたと言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。スポーツ工学本研究の最終年度である平成27年度は,これまで開発した基盤技術のすべてを投入したスキージャンパーの飛翔計測実験を実施する.レーザー光を用いた選手の移動軌跡データからの速度,加速度算出を着陸後ただちに提示して,トレーニングへのフィードバックを行なう.また飛翔データから計算される空力特性と,これまでに実物大模型によって執り行って来た風洞実験データとの比較検討を行なう.また,慣性センサによる姿勢変化の推定と,飛翔軌跡データとの比較検討によって最適飛翔を実現する選手へのフィードバックシステムの構築を最終課題とする.野球におけるボール飛翔についての課題は,無回転ボール・カーブボールを実現する投球フォームの力学解析,ならびに飛翔するボールの空力解析を行ない一連のボール研究の総括とする.本研究の期間内に得られた成果については,日本機械学会スポーツアンドヒューマンダイナミクス講演会をはじめとする学会において発表を行なう予定である.レーザーレンジファインダによる計測システムの開発について,予定以上の期間がかかったために検証実験が1回に終わったことが当初計画よりもやや遅れていると言える.しかしながら,全ての研究課題について概ね順調に進展している.27年度が最終年度であるため、記入しない。株式会社ナノテックに依頼したシステム開発が予定よりも安価に調達できた.これを用いた実験を行ったところ,さらにレーザー位置計測装置と他の計測器との連携機能のうち,選手情報,映像との同期についての可能性が明らかになったため,平成27年度に繰り越した上で拠出することにした.27年度が最終年度であるため、記入しない。二年目の平成26年度は,野球ボール・ソフトボールの研究実験については,再度の投球実験を予定している.特に直球とカーブ・スライダーなどの変化球に加えて,無回転ボールであるナックルボールを投球する被験者を確保できたことから,無回転ボールのメカニズムを解明することも視野にいれ夏休み中の実験を計画している.
成長期における運動習慣からの離脱過程およびその関連要因の解明

運動習慣は人々の健康に多くの利益をもたらす。しかし、わが国では10歳台前半から後半へと年齢が進むにつれて運動をしている者の率は大きく減少する傾向がある。本研究では、成長期における運動習慣からの離脱のプロセスと関連要因を明らかにしようとした。結果より、離脱予防の介入に当たっては、「時間要因」、「受験」、「自信の低下」、「楽しさの欠如」、「社会的サポートを含む環境要因」「運動以外の部活動を選択した者の運動習慣の推進」などが考慮される必要があると考えられた。子どもの体力低下や生活習慣病の低年齢化など,運動習慣に関わる重大な問題が存在し,子どもの運動習慣の形成を促進する効果的な介入法の開発が求められている。我々は,子どもの運動習慣形成に関連する社会的、心理的、行動的要因を明らかにするための研究を進めてきたが,特に,本研究課題では,運動習慣からの離脱に関わる要因を行動疫学的に探求することをめざしている。我々のこれまでの研究によって,子どもが運動習慣から離脱するプロセスで,特に心理的要因が関与する可能性が示唆されているがさらに詳細に可能性のある要因を洗い出すために,本年度は,大学生で2名を対象に,これまでに運動習慣からの離脱(または離脱の危機を経験したものに対して体系的な面接調査を行った。そこから,離脱に至った状況やその原因、プロセスに関する情報を網羅的に収集し,来年度以降に続く質問紙調査を作成する上での基礎情報とした。面接の結果,運動習慣からの離脱(またはその危機)に関連したと対象学生が認識していた要因として,次のような事項が浮かび上がってきたすなわち,勉強との両立が難しかったこと,受験勉強,運動がきつかったこと,部やチームの人間関係が悪かったこと,運動が楽しくなかったこと,部やチームの雰囲気,部やクラブが自分に合わなかった,3年生での部活の引退,引っ越し等による環境変化,場所や施設の不足などを挙げる者が比較的多かった。一方,金銭的な問題,家族からの運動への否定的な意見等は比較的少数であった。これらの結果は,次年度以降の質問紙調査の内容に反映させる必要がある。子どもの体力低下や生活習慣病の低年齢化など、運動習慣に関わる重大な問題が存在し、子どもの運動習慣の形成を促進する効果的な介入法の開発が求められている。我々は、子どもの運動習慣形成に関連する社会的・心理的・行動的要因を明らかにするための研究を進めてきたが、特に、本研究課題では、運動習慣からの離脱に関わる要因を行動疫学的に探求することをめざしている。これまで大学生の面接を通して、過去の運動習慣からの離脱(または離脱の危機)の経験に至った状況やその原因・プロセスに関する情報が得られてきた。本年度は、さらに質問内容を深めた面接調査、および記述式調査を通して、運動習慣からの離脱のプロセスに関する詳細なデータを収集した。その結果、運動習慣からの離脱(またはその危機)を抑制する要因としては、スポーツ活動の楽しさ、友人のソーシャルサポート等が重要であることが、より明確に示唆される結果が得られた。離脱(またはその危機)を促進する要因として、運動に関する心理的バリアの影響は特に大きかった。これまでのデータと合わせて、離脱(またはその危機)に影響すると考えられる要因としては、心理的バリア、部やチームの人間関係、運動が楽しくなかったこと、部活動の引退などが重要な要因と考えられた。これらの大学生の調査から得られた情報をもとに、成長期における運動習慣からの離脱要因を行動疫学的に明らかにするための質問紙の開発を行った。なお、中学・高校生の運動中止に関連する心理的要因に関する研究成果、および、小学生中学年以上の成長期の運動に関する心理尺度を構成した研究結果を学術論文雑誌に掲載した。子どもの体力低下や生活習慣病の低年齢化など、運動習慣に関わる重大な問題が存在し、子どもの運動習慣形成を促進する効果的な介入法の開発が求められている。本研究課題では、運動習慣からの離脱に関わる要因を行動疫学的に探求している。研究最終年度となる本年度は、これまでの検討から浮き彫りにされてきた運動習慣からの離脱と関連すると思われる諸要因と離脱経験の有無との関連性を質問紙調査を用いて検討した。調査対象は中学生および高校生、計2,911名である。因子分析によって導かれた運動に関する3つの心理的要因(楽しさ、不得意感、継続の自己効力感)、成長欲求、運動の効果の信念、運動の内発的動機づけ、社会的サポート等について検討した。従属変数として「離脱経験の有無」、すなわち、運動を継続している者を「離脱経験なし」(1,698名)、過去2年の間に運動から離脱した者を「離脱経験あり」(675名)とし、独立変数として、「校種(中学または高校)」、「性別」、「楽しさ」、「不得意感」、「継続の自己効力感」、「成長欲求」、「運動の効果の信念」、「運動の内発的動機づけ」、「社会的サポート」を投入した多重ロジスティック回帰分析を行った。「楽しさ」以下、独立変数においては因子得点を用いた。

離脱経験の有無と有意に関連した変数は、「校種」(p<0.001)、「性別」(p<0.001)、「楽しさ」(p<0.001)、「不得意感」(p<0.05)、「自己効力感」(p<0.001)、「成長欲求」(p<0.01)、「内発的動機づけ」(p<0.01)、「社会的サポート」(p<0.01)であった。「運動の効果の信念」については有意な関連は見られなかった。このことから、運動の効果や有益性を強調する介入より、「楽しさ」「自己効力感」「社会的サポート」などの要因に働きかける介入の方が、離脱防止には有効であると考えられた。
認知機能の動的神経機構に関する研究

サルの大脳皮質表面と表面から2.0-3.0mm深部へ埋め込んだ慢性電極を用いて行動中のサルからフィールド電位を記録し、解析するという方法を用いて認知機能の中枢神経機構につき研究した。サルに聴覚刺激(純音及び複合音)を与え、刺激に応じて迅速、的確にレバ-上げするようになるまでの学習過程中、左右大脳半球の多くの皮質部位から同時にフィールド電位を記録し、行動との関連性について検討したところ、刺激が純音より複合音の場合にサルが刺激とレバ-上げ運動の連合を行い易く、さらに刺激と運動の連合(認知学習)に伴い、左大脳半球弓状溝下行枝吻側壁に大脳皮質の表面で陰性、深部で陽性の電位の記録されることが判明した。刺激が視覚刺激(LED使用)の場合について検討したが、認知学習に伴い、左大脳半球前頭前野の弓状溝下行枝吻側壁に聴覚刺激の場合と同様の電位の記録されることが分かった。一方右大脳半球の同じ部位では認知学習に関連する電位活動は見られず、報酬への関心が強い時に視覚刺激に応じて運動する場合は関心が少ない場合に比べて特有の電位活動が記録された。これらのことは運動が発声の場合にも同様であり、聴覚刺激と発声の連合に際し、上肢運動の場合と同様の電位活動が記録された。以上ら左大脳半球前頭前野は認知機能に関与し、一方右大脳半球前頭前野は情動に関連することが示唆された。左大脳半球前頭前野の認知学習に関連する電位活動は大脳皮質の表面で陰性、深部で陽性の電位なので浅層性視床大脳皮質投射による反応と考えられる。この電位活動への小脳切除および大脳基底核(被殻或いは淡蒼球)の局所冷却の影響について検討したが、明確な影響はみられなかった。ニホンザルを手術し、左右大脳半球において、前頭前野の異なる皮質部位(弓状溝の吻・尾側野、主溝の背・腹側野を含む多くの部位)と、他の皮質領野(運動前野、運動野、体性感覚野、1次聴覚野と聴覚連合野など)のそれぞれ数カ所に、皮質表面と2.0-3.0mm深層のフィールド電位が記録できるように電極を慢性的に埋め込んだ。不関電極は耳の後ろの頭蓋骨に設置した。聴覚刺激として純音と複合音を用いた。純音刺激には1000Hzを用いた。複合音刺激には、京都大学霊長類研究所の小島教授から頂いたサルの交信音(coo vacalization)を記録したテープの中から選んだ交信音をパーソナルコンピューターを介して刺激に用いた。さらに電気部品店で適切と考えられるブザ-音を選び出し、複合音刺激に用いた。手術から回復して約2週後、サルに聴覚刺激(純音又は複合音)を不規則な時間間隔で与え、サルが刺激に応じて迅速、的確にレバ-上げ運動をするようになるまでの学習過程中、埋め込み電極を用いて大脳皮質フィールド電位を記録した。それを刺激の開始時点をトリガーパルスにして通常100回加算平均した。別に学習過程中の、刺激開始から運動までの反応時間ヒストグラムを作成し、電位と対応させながら検討した。3匹のサルから次のような結果が得られた。刺激が純音より複合音の場合にサルが刺激とレバ-上げ運動の連合を行い易いことが判明した。その複合音刺激と運動の連合、即ち認知学習に伴って、左大脳半球前頭前野の弓状溝下行枝吻側壁に大脳皮質の表面で陰性、深部で陽性の電位の記録されることが明らかになった。しかし右大脳半球の同じ部位にそのような電位活動は見られなかった。

ニホンザルを手術し、左右の大脳半球において、前頭前野の異なる皮質部位(弓状溝の吻・尾側野、主溝の背・腹側野を含む多くの部位)と、他の皮質領野(運動前野、運動野、体性感覚野、1次聴覚野と聴覚連合野など)のそれぞれ数カ所に、皮質表面と2.0-3.0mm深層のフィールド電位が記録できるように電極を慢性的に埋め込んだ。不関電極は耳の後ろの頭蓋骨に設置した。視覚刺激にはLEDを用いた。手術から回復して約2週間後、サルに刺激を不規則な時間間隔で与え、サルが刺激に応じて迅速、的確にレバ-上げ運動をするようになるまでの学習過程中、埋め込み電極を用いて大脳皮質フィールド電位を記録した。それを刺激の開始時点をトリガーパルスにして通常100回加算平均した。別に学習過程中の、刺激開始から運動までの反応時間ヒストグラムを作成し、電位と対応させながら検討した。3匹のサルから次のような結果が得られた。視覚刺激と運動の連合、即ち認知学習に伴って、左大脳半球前頭前野の弓状溝下行枝吻側壁に大脳皮質の表面で陰性、深部で陽性の電位の記録されることが明らかになった。これらの中1匹はすでに聴覚刺激と運動の連合に際し、左大脳半球前頭前野の弓状溝下行枝吻側壁に埋め込まれた同じ電極から同様の電位活動が記録されていた。一方右大脳半球の同じ部位においては認知学習に関連する電位活動は見られなかったが、報酬への関心が強い時に視覚刺激に応じて運動する場合は関心があまりない場合に比べて電位活動が著明になった。以上から左大脳半球前頭前野は認知機能に関与し、一方右大脳半球前頭前野は情動に関連することが示唆された。サルに聴覚刺激を与え、刺激に応じて迅速、的確に発声するようになるまでの学習過程中、左右大脳半球の多くの皮質部位に埋め込んだ慢性電極(大脳皮質表面と表面から2.0-3.0mm深部に設置)を用いてフィールド電位の記録を試みた。しかし聴覚始動性発声はこれまでに行った外部刺激始動性の手の運動に比べ、非常に長期間を要する困難な課題であることが分かったので、1匹を除き、他のサルには聴覚始動性発声を訓練した後に電位記録を行った。検討の結果、刺激と発声の連合(認知学習)には手の運動の場合同様、左大脳半球弓状溝下行枝吻側壁から大脳皮質表面-陰性、深部-陽性の電位の記録されることが判明した。一方右大脳半球の同じ部位においては手の運動の場合と同様、認知学習に関連する電位活動は見られなかった。さらに聴覚始動性発声における刺激から発声開始までの反応時間は、サルを長期間非常に熱心に訓練しても平均約0.9秒であり、これは手の運動の場合のほぼ3倍の長さに当たり、手の運動のI-IV期の学習過程のほぼIII期に相当するように考えられた。運動野で記録される表面-陰性、深部-陽性の運動前電位の出現から運動までの時間についても同様のことが示唆され、発声の場合は上肢運動の場合の3倍以上も長いことが分かった。これは聴覚始動性の発声と手の運動の中枢性神経機序における相違を示唆する。左大脳半球前頭前野の認知学習に関連する電位活動は大脳皮質の表面で陰性、深部で陽性の電位なので浅層性視床大脳皮質投射による反応と考えられる。この電位活動への小脳切除および大脳基底核(被殻或いは淡蒼球)の局所冷却の影響について検討したが、明確な影響はみられなかった。