hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多能性幹細胞を用いた新規副次肝作成技術開発―腸管の肝臓化―

最終年度はカニクイザルを用いたトランスレイショナルリサーチの完成及びアンモニア環境下における分化誘導肝細胞の質と機能性を判定することを目的に、網羅的メタボローム解析による代謝系の解析に研究を集中した。カニクイザルへの移植では、個体数をさらに増やし、空腸粘膜下組織に分化誘導肝細胞塊を移植した。タクロリムスで免疫拒絶を抑制した。1か月後、試料を摘出し、抗ヒト抗体で染色したところ、散在して存在するものも含め、細胞、組織として生存している領域を確認できた。1か月間という短い期間の経過を見ているため、胆管系の形成までは把握はできなかったが、この期間中、全例において奇形腫の形成はなかった。また1か月後に全例試料摘出でき、途中で免疫拒絶などでエンドポイントを迎えることはなかった。以上、このプロジェクトで計画した方法により霊長類への移植は可能だと判断した。メタボローム解析はヒトES細胞、正常肝細胞とアンモニア環境下で分化誘導を行った細胞塊とを比較した。以前の網羅的遺伝子解析では肝細胞に関わる遺伝子発現が著しく高まることを認めていた。一方、メタボローム解析では、ヒトES細胞と大きく隔たった細胞集団であるだけでなく、酵素活性が正常肝細胞とは比較できないほど高まっていた。言葉をかえれば、機能発現が極限まで引き出されていた。正常肝細胞をアンモニア環境下に晒していないため、肝細胞としての機能発現なのかはまだ確証できないが、極めて興味深い結果である。現在詳細な解析を行っており、最終報告までには具体的な特徴を抽出できると考えている。また、30年度においてもヌードラットを用いた移植研究を継続し、腸管粘膜下組織における肝組織形成をみ、血管形成などの具体的な所見をさらに積み上げることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。27年度は下記の実績を得た。1.新規分化誘導法による分化細胞の解析:生体の生死にかかわる肝細胞の役割はアンモニア代謝である。したがって刺激や様々な環境に応じてフェノタイプに変化する多能性幹細胞が強いアンモニアの環境下に置かれ、その中で生きながらえた場合、その細胞は少なくともアンモニアを代謝できる細胞になったことを意味する。この発想のもとで、多能性幹細胞(ES細胞4株、iPS細胞2株)を分化方向に向けた後、ほぼ確実な致死量の約半量のアンモニアに14日間さらした。網羅的遺伝子解析の結果、細胞株に依存せず、未分化性がほとんど失われた。さらに肝細胞マーカーが著しく増加した。新しい独自の分化誘導法が確立できた。しかし浮遊させながら培地交換を頻回に行ったため細胞が減少した。さらに14日間さらされて生き残っている細胞の増殖能は著しく低下し、移植を行うために細胞数を確保するのが難しかった。そこで、培地交換回数を減らし、未分化性の喪失とフェノタイプへの分化を決定するクリティカルなポイントを探した。その結果8日前後であることがわかり、移植に応用できる方法にブラッシュアップされた。2.粘膜下組織移植法の最終像の完成とサルを用いた移植へのインフラ整備:腸管を副次肝として機能させるために、食物の通過部位から胆汁分泌部位を切り離す方法を開発した。当初、腸管の吻合が狭窄を起し、食物の通過を妨げるなど致死率が高く、移植の効果をみることが困難であった。しかし腸管の端側吻合の少し手前で側側吻合を置くことで飛躍的に生存率が高まった。さらに、サルを用い、開発した方法で対応できるかどうかを検討した。その結果、生存に問題ないことを確認した。28年度より開始するサルへの移植の準備が整った。また、異種移植になるため、強力な免疫抑制方法をとらなければならないことも移植組織切片の検討から確認した。このプロジェクトには三つの骨格があり、その軸をぶらさないようにしながら進めてきた。その一つは、分化誘導で得られた肝細胞の性状解析、二つ目は、それらを腸管粘膜下組織に移植し腸管から独立した新たな副次肝を作成すること、三つめはトランスレイショナルリサーチとして霊長類への移植を実施することである。最初の性状解析については、新しい分化誘導法では未分化な細胞がほとんど存在せず、移植しても奇形腫をつくる可能性極めて少ないことが分かった。実際移植後の奇形腫の形成はみていない。さらに分化の大半は肝臓を構成する細胞の方向に向かった。これほどクリアに遺伝子発現が惹起されることは予想していなかっただけに、独自のオリジナルの高い方法として確立できたと確信した。現在、研究内容をまとめ投稿中である。しかし、当初予定した胆汁系の解析はICGトランスポーターの動態を探索することにとどまった。この点がおおむねとした理由である。一方、移植法の確立は、ほぼ完ぺきであった。移植した腸管を独立させるための腸管再建法を考案し、腸管の途中に側側吻合を加えることで、生存率を高めることができた。この標準術式を完成してから、移植細胞の解析が進むようになった。さらに、次年度より開始するトランスレイショナルリサーチ、すなわちサルへの移植に、この方法が対応できるかどうかを実際のサルを用いて試行した。その結果、拒絶という問題を除けば、サルにおいても、腸管粘膜下組織に分化細胞の移植が可能であることを確認した。手術操作はラットよりもはるかにやさしい。以上の研究経過から、おおむね順調に進展していると考える。28年度の実績をまとめる。

多能性幹細胞が高アンモニア血症の環境にさらされれば、アンモニアを処理できる細胞が分化してくるであろう、あるいは処理できる細胞が残るであろうと考え環境を変えることで誘導する新たな分化誘導法を考案し、その効果を検討してきた。アンモニアの閾値はきわめて狭いが、適量で生存可能であることをトリパンブルーで確認した。次にICGにさらすとアンモニア処理群で強く染色された。網羅的遺伝子解析では、未分化マーカーの大半が下降しており、肝細胞マーカーに焦点を絞るとほとんどが上昇していた。これほどクリアに変化するとは考えていなかった。さらにABCトランスポーターで排泄に関与するABCC3、SLC51A、SLC51B、ICG取り込みに関与するSLC10A1、毛細胆管のトランスポートに関与するAQP8、ABCC2がアンモニア処理群で発現しており、ICGの動態と重ね合わせ機能的な細胞に分化したと考えた。胆汁酸の合成に関与する遺伝子では、STAR、ACOX2、HSD3B7、HSD3B1などがアンモニア処理群で上昇した。この内容の前半はPloS Oneに報告した。次にアンモニア処理細胞を用いて副次肝作成を行った。ヌードラットの腸管をループにし、消化管から独立させ、粘膜下組織に細胞を移植した。移植組織の形態学的解析では、タクロリムスを併用するとリンパ球の浸潤が少なく、免疫抑制は確保できていると判断した。さらに、カニクイザルへの移植を2例実施した。異種移植であったため、タクロリムス局所投与と全身投与とを併用しながら行った。また手術は腸管の壁を2カ所切開し張り合わせて移植した。いずれも1カ月間生存した。組織像では細胞の生存の有無を明確に確認できていないが、リンパ球の浸潤等は認められず、免疫抑制は期待できるように思えた。このプロジェクトについては、三つの骨格があり、その軸をぶらさないようにしながら進めてきた。その一つは、分化誘導で得られた肝細胞の性状解析、二つ目はヌードラットを用いて、分化肝細胞を腸管粘膜下組織に移植し腸管から独立した新たな副次肝を作成すること、三つ目はトランスレイショナルリサーチとして霊長類への移植を実施することである。28年度の大きな目標は、性状解析において実施した網羅的遺伝子解析の中で主成分分析をベースに分化肝細胞の特性解析を実施することであった。この解析により、アンモニアを用いた独自な分化誘導法により作成された肝細胞を細胞株に従い、三次元的に描出することができた。ここまでの内容をPloS One誌に発表した。さらに、ICG取り込み・排泄は良好であり、毛細胆管系の機能は確保できていると考えられた。また、ICG取り込み・排泄、胆汁酸のトランスポーター、胆汁酸合成に係る遺伝子発現はアンモニア処理により明白に上昇した。それにかかわる細胞構造について現在形態学的に検討を加えている。ヌードラットを用いた実験が順調に進み始め、現在、形態学的な所見を得ており、免疫抑制効果を確認している。少なくともヌードマウスではタクロリムス併用で著明な拒絶はみられていない。本年度よりサルを用いた実験を本格的に開始した。
クリーンエネルギーの開発:超深度脱硫及び水素製造・貯蔵

三段階のプロセスで塩化ビニール樹脂(PVC)廃棄物の持つエネルギーを燃料として回収する方法の開発にチャレンジした。第一段では、PVCの熱分解、第二段ではタールの改質、第三段ではHClの廃ガラスによる中和を想定している。昨年度は、第一段のPVCの熱分解の部分に集中していた(投稿済み)。今年度は、第2段階のタールのガス化・ガス改質により、水素を主体とするガスをできるだけ低い温度で得る方法について検討することを目的とした。水蒸気改質触媒としては、市販のアルミナ単体にニッケルをいろいろな濃度(0-15wt%)で担持させたものを用いた。触媒のキャラクタリゼーションののち、文献より、700°C程度が必要ということから、700°Cで、タール改質実験を行い、生成ガス組成をマイクロGCで決定した。これに続き、触媒の改善のため、カリウムを添加したものを調整し、試験を行った。その結果、12.5wt%Ni、10wt%Kをアルミナ上に担持したものにより、純アルミナの場合に27%であった転化率をNi/K/Al203により73%に改善することができ、PVCを、廃ガラスで中和するという堀尾らのアイデアに加えて、生成ガスを循環使用しながら改質を行い、水素を主体とする燃料ガスを廃塩化ビニール樹脂から製造するコンパクトなプロセスの可能性を確立できた。今後、触媒機能の発現機構についての追加実験を行って、論文とする。本研究では、廃PVCを原料として未来のエネルギー源とされている水素を安価に製造することを目的とし、廃PVCの水蒸気改質用の触媒の探索・開発を行い、反応経路の解析の検討を行った。これまで熱分解と水蒸気改質反応を同じ温度で行ったため、それぞれの反応を制御することが困難であった。よって、本実験では、二段に分けて反応を行った。固定床流通式反応装置に、クラッキング触媒1.74gおよび原料であるPVC1.74gを充填し、PVCをタールに転化した。また、反応後に生成したタールの同定はGC-MSで行い、さらに生成ガスの分析はGC-TCDで行った。塩素の回収率は滴定法を用いて求めた。二段目で水蒸気改質触媒を用いて、一段目で形成したタールのガス化処理を連続的に行った。触媒には、含浸法で調製した1.74gのNi/Al_2O_3触媒等を用いて、700,750,800°Cで反応を行った。プラスティックバッグで回収した生成ガスの量を測定し、GC-TCDを用いて分析した。いずれの触媒においても上述の条件で、500°Cでタールの生成量が最も多かった。また、同条件で塩素の回収率はほぼ100%に達した。タールの組成は、多環芳香族が大部分を占めていることが分かった。水蒸気改質触媒を700°C、クラッキング触媒を500°Cにした時、水素の生成量が最も多い最適な昇温速度は5°C/minであった。一方、昇温速度の増加とともにガス中の炭素量はより多くなった。これは、昇温速度が遅いときにPVCはコークになってしまう可能性を示唆した。また、クラッキング触媒・PVC層を25°C/minで昇温したときには、水蒸気改質触媒の温度の増加とともにPVCのガス化はより進行することが分かった。
導電率の非侵襲計測と脳磁場逆問題の統合に基づく神経電流源の領域形状推定法

脳内の神経電流によって頭部表面に生じる磁場を計測し,神経電流源を推定する脳磁場逆問題に対して,1)頭部内部の導電率をMRIを用いて推定する手法を導出し,被験者ごとの電気特性を用いた高精度な解法を開発し,2)複雑に折り畳まれた脳の皺にまたがる領域を安定に推定するため,脳から球への写像を介し,電流源領域をパラメトリックに推定する手法を開発する.以上の手法を視聴覚刺激に対する賦活部位推定や,てんかん原性領域の推定に適用する.脳内の神経電流によって頭部表面に生じる磁場を計測し,神経電流源を推定する脳磁場逆問題に対して,1)頭部内部の導電率をMRIを用いて推定する手法を導出し,被験者ごとの電気特性を用いた高精度な解法を開発し,2)複雑に折り畳まれた脳の皺にまたがる領域を安定に推定するため,脳から球への写像を介し,電流源領域をパラメトリックに推定する手法を開発する.以上の手法を視聴覚刺激に対する賦活部位推定や,てんかん原性領域の推定に適用する.
習慣性咀嚼に対する骨リモデリングシミュレーションによる上下顎骨偏位パターンの確立

研究成果の概要(和文):偏位咬合患者のCT画像より頭蓋骨と咀嚼筋を取り出し、咀嚼筋の断面積と走行から筋力ベクトルを決定し、上下顎骨における三次元有限要素解析を行った。その結果、顎骨において応力の分布に偏りがあることが明らかとなった。さらに、これら偏位咬合のモデルから左右対称のモデルを作成し、そのモデルに患者固有の荷重を付与したところ、応力の偏りがさらに顕著になることが明らかとなった。これにより応力分布の非対称性が、成長期における上下顎骨の非対称性の増悪に関与している可能性が示唆された。本研究の目的は、顎変形症(偏位咬合)患者の成長期における偏位増悪の有無を明らかにすることである。すなわち、偏位咬合を上下顎骨の形態、位置関係からパターン分けし、各パターンにおいて習慣性咀嚼という負荷により上下顎骨の偏位状態が増悪するか否かを、骨リモデリングをシミュレーションすることにより明らかにしようとするものである。具体的な本年度の研究実施計画は、被験者の選択と被験者の画像データより、上下顎骨の形態、位置関係から偏位咬合のパターン分けを行うことであった。顎変形症偏位咬合と診断され、顎骨の精査のために撮影されたCT画像データを三次元再構築し、左右の眼窩を基準としてパターン分けを行った。この結果、顎変形症偏位咬合の場合には、程度に差はあるものの、上顎骨から左右の非対称性が認められることが明らかとなった。また、下顎骨については、主に下顎単独で大きく偏位している症例、上顎の偏位の程度が下顎でさらに強くなっている症例が認められることが明らかとなった。これらの偏位パターンと咀嚼による付加との関連について検討するため、咀嚼筋の厚みから咬合面に加わる負荷を算出し、三次元有限要素解析を行った。その結果、顎骨における咀嚼に対する応力分布に非対称性が認められ、咀嚼という習慣性の負荷が顎骨形態に影響を及ぼしている可能性が示唆された。この結果、今後の骨リモデリングシミュレーションにより、顎骨の偏位の増悪するパターンを明らかにできると推察される。具体的な本年度の研究実施計画平成24年度まで続けて、平成22年度に選択した被験者の画像データを用いて以下の解析を行うことである。(1)偏位咬合パターンにおける骨リモデリングシミュレーションを行う。(2)偏位咬合パターンにおける習慣性咀嚼(メカニカルストレス)の影響を考察する。平成23年度は、パターン分けした上下顎骨3次元画像に患者固有の咀嚼運動から得られた咬合力のベクトルを付与した3次元有限要素解析を行った。その結果、今までに下顎骨において明らかにしてきた応力の分布と顎骨偏位との相関が、上顎骨の顎骨偏位においても明らかとなった。この結果より、咀嚼という習慣性の負荷が顎骨形態に影響を及ぼしているということが明らかとなった。この研究結果は平成24年の日本矯正歯科学会大会にて発表予定である。今後は、さらに骨リモデリングのシミュレーションを継続して行い、偏位増悪の過程を明らかにしていく予定である。すなわち、偏位咬合を上下顎骨の形態、位置関係からパターン分けし、各パターンにおいて習慣性咀嚼という負荷により上下顎骨の偏位状態が増悪するか否かを、骨リモデリングをシミュレーションすることにより明らかにしようとするものであった。具体的な本年度の研究実施計画は平成23年に引き続き、平成22年度に選択した被験者の画像データを用いて以下の解析を行うことであった。偏位咬合パターンにおける骨リモデリングシミュレーションを行う。偏位咬合パターンにおける習慣性咀嚼(メカニカルストレス)の影響を考察する。本年度は、平成23年度に明らかにした、咀嚼という習慣性の負荷が上下顎骨形態全体に影響を及ぼしているという3次元有限要素解析の結果をJADRにて発表(研究分担者渡邉)した。また、偏位増悪の過程を明らかにするため、オリジナルの偏位咬合症例のCT画像を用いて、顎骨左右鏡面体を利用した左右対称なモデルを作成し、そのモデルに対し3次元有限要素解析を行った。

その結果、オリジナルの3次元画像に対する有限要素解析の結果と比較して、全体的な応力の分布は類似しているものの、特定の部位においてオリジナルとは異なる部位で明らかな応力集中が認められた。この結果から、習慣性咀嚼という負荷により顎変形症(偏位咬合)患者の顎骨偏位が成長期に増悪することが示唆された。23年度に行う予定であった上下顎骨それぞれにおける習慣性咀嚼による負荷と偏位パターンとの相関について明らかにすることができたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後も引き続き、咀嚼による負荷と上下顎骨の偏位について解析を進める。特にこれからはリモデリングシミュレーションを主に行う予定である。偏位した顎骨のシミュレーションには、顎骨左右鏡面体を作成し用いている。本研究の対象となる顎骨は左右非対称であるため、鏡面体作成の分割面の位置決めが非常に難しい。鏡面体に対しても有限要素解析を行い、その結果と、オリジナルの3次元画像に対する有限要素解析の結果を照らし合わせることで、分割面の決定をすることにしている。
周波数領域上でのプラント情報を利用する非線形計画法にもとづく適応的制御系設計法

本研究は、線形な多入出力システムに対する多変数制御器を、周波数領域上の有限個の周波数応答から、制御対象の厳密な数学モデルを利用することなく決定しようとしたものである。主な研究成果を以下に示す。1.理論的展開。筆者らは既に最小二乗法に基づくコントローラパラメータ調整法について提案を行っていたが、本研究では、それを以下の場合に拡張した。1つは、分散型制御系としてコントローラが設計できるようにしたことであり、2つ目は、これまで検討されていなかった制御系の安定性を保証するように、パラメータ調整問題を制約条件付2次計画法に置き換え自動的に安定性の保証された多変数PIDコントローラパラメータ調整が周波数領域上で実行できるようにしたことである。前者は、JSME Int.Journalで報告し、後者については北京で開催された第14回IFAC(国際自動制御連盟)世界大会で発表している。2.実験的検討。上述の手法は、倉庫内搬送車のアクティブ振動制御に応用され有効であることが検証された。この搬送車は構造上剛性を高めることができないシステムであり,高速で使用する場合の振動発生が問題となる。ここでは,3入出力系として把握し、9個の線形コントローラをスペクトル解析から得られたデータで一挙にチューニングすることで優れた制振効果が得られることを確認した。また、同様の手法を多層構造物の振動制御に適用して好結果を得ている。上記成果は、日本機械学会論文集(C編),Asia-Pacific振動会議等で報告した。以上研究課題に即し、理論的展開とその実用性に関する検証を行い、所期の成果を得た。1.理論的展開。2.実験的検討。表記研究課題に対し、本年度下記に示すような研究成果が得られた。(1)周波数領域上での非線形計画法を利用したモデルマッチング手法。本手法は、規範モデルのナイキスト線図にプラントの一巡伝達関数をマッチングさせる際、モデルナイキスト線図上に円盤制約条件を設定し、制約付き2次非線型計画法を解く形式とすることで、安定性を最大限考慮した線形コントローラを有する多入出力系が自動的に設計できる基本アルゴリズムを提案した。本研究の一部は、1999年7月に開催される第14回IFAC世界会議で発表予定である。(2)周波数領域上での分散型PIDコントローラ設計法多入出力系に対する分散型PIDコントローラを周波数領域上で設計する手法を提案した。実用性の観点からは、分散型コントローラがもっとも適切と考えられる場合も多い。ここでは、安定性に関する新しい知見も加えている。研究内容は、日本機械学会論文集(C),64-619(公表済)、JSME Int.Joumal、42-1(掲載予定)などに発表している。(3)ロバストな並列補償器設計法。制御系の安定性を強化する上で重要な役割を果たすものである。従来の成果をロバスト性の観点から拡張した結果をSystemss & Control Letters、36-3(掲載予定)などに発表している。本年度に得られた主な研究成果について以下に述べる。1.理論的展開。筆者らは既に最小二乗法に基づく周波数領域上でのPIDコントローラパラメータ調整法について提案を行っていたが、本年度はは、それを以下の場合に拡張した。1つは、分散型制御系としてコントローラが設計できるようにしたことであり、2つ目は、これまで検討されていなかった制御系の安定性を保証するように、パラメータ調整問題を制約条件付2次計画法に置き換え自動的に安定性の保証された多変数PIDコントローラパラメータ調整が周波数領域上で自動的に実行できるようにしたことである。

また、PIDを一般化した線形コントローラ調整法についても提案を行っている。2.実験的検討。上述の手法は、倉庫内搬送車のアクティブ振動制御に応用され有効であることが検証された。この搬送車は構造上剛性を高めることができないシステムであり、高速で使用する場合の振動発生が問題となる。ここでは、3入出力系として把握し、9個の線形コントローラをスペクトル解析から得られたデータで一挙にチューニングすることで優れた制振効果が得られることを確認した。また、同様の手法を多層構造物の振動制御に適用して好結果を得ている。上記成果は、日本機械学会論文集(C編)、Asia-Pacific振動会議、日本機械学会学術講演会等で報告した。以上研究課題に即し、理論的展開とその実用性に関する検証を行い、所期の成果を得た。
高分子複合材料の界面構造制御と疲労強度評価

種々の界面構造を有する繊維強化複合材料及び剛直性の高分子と屈曲性高分子のブレンド物の疲労挙動を検討した。繊維強化複合材料はガラス短繊維で強化したポリブチレンテレフタレ-ト(PBT)を用いた。ガラス繊維はシランカップリング剤で表面処理したものと表面未処理のものを用いた。静的な力学的強度にはシランカップリング剤処理による強度の向上はほとんど観測されなかった。疲労強度は表面処理により大きく向上した。表面未処理の試料の場合、繰り返し変形下で界面の剥離が進行しクラックが成長し、短時間で疲労破壊した。一方、疲労過程における試料表面温度の上昇を測定し、粘弾性的な発熱量を評価した。界面未処理の試料の場合、マトリックスのPBTは繊維の体積分率の分だけ加わる歪の量が増大し、大きな発熱量を示した。一方、シランカップリング処理した試料の場合、繊維界面の高分子の運動性は拘束されており、歪は繊維間の中点に相当する部分で最大となった。このため試料の発熱量は見かけ上低下した。繊維強化複合材料の疲労寿命を疲労過程の構造変化に費やされたエネルギ-損失に基づく疲労の規準式で記述できることを見いだした。剛直性高分子としてサ-モトロピックポリエステル(TLCP)、屈曲性高分子としてPBTを用いてブレンド物を調製した。この系は分子レベルに近い状態で強化がおこなわれる複合材と考えることができる。TLCPの分率が5wt%でTLCPはPBT中にフィブリルとして分散し静的な強度は増大した。疲労強度はTLCPの5wt%添加で著しく向上しこの複合系が耐疲労性材料として有効であることを明らかにした。
南アジア天水田地帯における地域生態系構造の環境計画学的研究

開発途上国の主産業は農業であり,その地域生態系構造については人間・自然系の原型に近いものとして多くの調査研究がある.またその発展には灌漑開発が最も有効なことから,その工学的・技術的研究にも多くの蓄積がある.しかし,灌漑開発はその結果として地域生態系構造の拡充改組を余儀なくするにもかかわらず,両者の研究手法を結合して,この地域生態系の再構築過程を総合的に扱う中で,灌漑開発等の合理的あり方を追求する研究はなお未開拓なままである.そこで,本調査研究は,地域生態系が,低水準ながら最も高度な生態学的平衡を形成維持してきた天水田地域を対象とすることによって,灌漑開発に伴う地域生態系構造の変化を調査・分析し,これをもとに新たな平衡状態の再構築要件を考察・導出しようとするものである.低水準ながら高度な生態学的平衡が長期に亘って維持されていた地域生態系が,開発行為によって急変革を余儀なくされている典型例として,南アジアの天水田地域の最近の灌漑開発地の村落と選び,その(1)地域生態系の構造,特にその自然構造,生産構造および生活構造の相互関係構造(2)灌漑開発に伴う地域生態系構造の変化と随伴する系要素間の不整合の発現状況(3)前項の不整合の解消過程などを,導入灌漑開発の仕様・機能と併せて調査し,地域生態系に発現した不整合の灌漑開発機能との関係づけを試みる.調査は主として試・資料収集.ヒアリング等により昭和62年度に達成するが, (3)不整合の解消過程については現象のトレースに依る他ないので,観察集落を設定し,現地研究者の協力のもとに経過記録を続けた上で, 2年後に再調査して把握するものとする.62年度本調査は,現地研究者の適切な協力が得られたこともあって,それぞれ十分な成果を得ることができた.また,タミルナドウ州とテライ地方については予定どうり精査地区を設定することができ,それぞれ現地研究者のグループによる継続観測体制を作った.以上3調査現地からの発送試料,調査途上のニューデリー,カトマンズで収集した統計・文献資料等は既に到着しており,現地研究者からの継続観測資料も到着しつつあり,目下,それらの整理・分析中である.63年度は収集資料の分析と一次取りまとめと並行して観察集落調査のフォローを継続し, 64年度に予定している2次調査を経て,環境計画学的観点から地域生態系の再平衡構築要件を総合考察する.開発途上国の主産業は農業であり,その地域生態系構造については人間・自然系の原型に近いものとして多くの調査研究がある.またその発展には灌漑開発が最も有効なことから,その工学的・技術的研究にも多くの蓄積がある.しかし,灌漑開発はその結果として地域生態系構造の拡充改組を余儀なくするにもかかわらず,両者の研究手法を結合して,この地域生態系の再構築過程を総合的に扱う中で,灌漑開発等の合理的あり方を追求する研究はなお未開拓なままである.そこで,本調査研究は,地域生態系が,低水準ながら最も高度な生態学的平衡を形成維持してきた天水田地域を対象とすることによって,灌漑開発に伴う地域生態系構造の変化を調査・分析し,これをもとに新たな平衡状態の再構築要件を考察・導出しようとするものである.低水準ながら高度な生態学的平衡が長期に亘って維持されていた地域生態系が,開発行為によって急変革を余儀なくされている典型例として,南アジアの天水田地域の最近の灌漑開発地の村落と選び,その(1)地域生態系の構造,特にその自然構造,生産構造および生活構造の相互関係構造(2)灌漑開発に伴う地域生態系構造の変化と随伴する系要素間の不整合の発現状況(3)前項の不整合の解消過程などを,導入灌漑開発の仕様・機能と併せて調査し,地域生態系に発現した不整合の灌漑開発機能との関係づけを試みる.調査は主として試・資料収集.ヒアリング等により昭和62年度に達成するが, (3)不整合の解消過程については現象のトレースに依る他ないので,観察集落を設定し,現地研究者の協力のもとに経過記録を続けた上で, 2年後に再調査して把握するものとする.62年度本調査は,現地研究者の適切な協力が得られたこともあって,それぞれ十分な成果を得ることができた.また,タミルナドウ州とテライ地方については予定どうり精査地区を設定することができ,それぞれ現地研究者のグループによる継続観測体制を作った.以上3調査現地からの発送試料,調査途上のニューデリー,カトマンズで収集した統計・文献資料等は既に到着しており,現地研究者からの継続観測資料も到着しつつあり,目下,それらの整理・分析中である.63年度は収集資料の分析と一次取りまとめと並行して観察集落調査のフォローを継続し, 64年度に予定している2次調査を経て,環境計画学的観点から地域生態系の再平衡構築要件を総合考察する.
種々の金属エノラート種の構造と反応性評価への新しいアプローチ

本研究は,金属エノラートが転位末端となるジグマトロピー転位るおける「〔2, 3〕Witting対〔3, 3〕Claisen転位の競争」を通して,種々の"金属エノラート種"の構造と反応性を推定評価しようとするものである.昨年度は,最も基本となる"Li-およびSi-エノラート系"を検討したが,本年度は,構造的にやや複雑な"Sn(IIとIV)-, Ti(IV)-およびZr(IV)-エノラート系"について研究を進めた.さらに,キラルな"エノラート種"を転位末端とする不斉〔2, 3〕Wittig転位系の開発を検討し,以下の成果を得た.1.まず,トランスメタル化法によって発生させた種々の金属エステルエノラート末端の構造をそれぞれの転位挙動を通して推定した.その結果,〓-シリル化体からトランスメタン化によって発生させた"Ti(IV)-, Sn(Iv)-,およびSn(II)-エノラート末端"では,いずれも〔2, 3〕転位が進行することからC-メタル構造をとっていると推定した.それに対して,直接メタル化法によって発生させた"Sn(II)-エノラート末端"では,〔2, 3〕転位は進行せず"chelatedO-メタル構造"をとると推定した.一方, Li-エノラートのトランスメタル化によって発生させた"Zr(IV)-エノラール末端"はO-メタル構造をとっても〔2, 3〕転位が進行する例外的ケースであることを明らかにした.2.9-フェニルメントール由来のキラルLi-エノラートを転位末端とする不斉〔2, 3〕転位を検討し,この転位が,高いジアステレオ面およびエリトロ選択性を示し, α-ヒドロキシーβ-アルキルカルボン酸誘導体のエリトロ選択的不斉合成法となることを明らかにした.一方,トランスメタル化法により発生させたTi(IV)-およびSn(IV)-エノラートを末端とする不斉転位は,低い面選択性しか示さないのに対し, Zr(IV)-エノラートを末端とする不斉転位は, Li-エノラート末端の場合とほぼ同等の高い面およびエリトロ選択性を示すことを明らかにした.本研究は,金属エノラートが転位末端となるジグマトロピー転位るおける「〔2, 3〕Witting対〔3, 3〕Claisen転位の競争」を通して,種々の"金属エノラート種"の構造と反応性を推定評価しようとするものである.昨年度は,最も基本となる"Li-およびSi-エノラート系"を検討したが,本年度は,構造的にやや複雑な"Sn(IIとIV)-, Ti(IV)-およびZr(IV)-エノラート系"について研究を進めた.さらに,キラルな"エノラート種"を転位末端とする不斉〔2, 3〕Wittig転位系の開発を検討し,以下の成果を得た.1.まず,トランスメタル化法によって発生させた種々の金属エステルエノラート末端の構造をそれぞれの転位挙動を通して推定した.その結果,〓-シリル化体からトランスメタン化によって発生させた"Ti(IV)-, Sn(Iv)-,およびSn(II)-エノラート末端"では,いずれも〔2, 3〕転位が進行することからC-メタル構造をとっていると推定した.それに対して,直接メタル化法によって発生させた"Sn(II)-エノラート末端"では,〔2, 3〕転位は進行せず"chelatedO-メタル構造"をとると推定した.一方, Li-エノラートのトランスメタル化によって発生させた"Zr(IV)-エノラール末端"はO-メタル構造をとっても〔2, 3〕転位が進行する例外的ケースであることを明らかにした.2.9-フェニルメントール由来のキラルLi-エノラートを転位末端とする不斉〔2, 3〕転位を検討し,この転位が,高いジアステレオ面およびエリトロ選択性を示し, α-ヒドロキシーβ-アルキルカルボン酸誘導体のエリトロ選択的不斉合成法となることを明らかにした.一方,トランスメタル化法により発生させたTi(IV)-およびSn(IV)-エノラートを末端とする不斉転位は,低い面選択性しか示さないのに対し, Zr(IV)-エノラートを末端とする不斉転位は, Li-エノラート末端の場合とほぼ同等の高い面およびエリトロ選択性を示すことを明らかにした.
グリア細胞における小胞体ストレス応答を標的とした緑内障病態制御

緑内障は、網膜神経節細胞(RGC)の神経変性により視野異常・欠損をきたす疾患である。眼圧を低下させる治療が行われているが患者の多くが正常眼圧であり、その病態制御機構には不明な点が多い。近年では、緑内障は神経変性疾患の一つであると考えられており、小胞体ストレスの関与が示唆されている。小胞体ストレスへの応答としてATF6, PERK, IRE1を介した3つの主要経路が存在する。本研究では特にATF6経路に注目し、緑内障病態が小胞体ストレス応答により制御される可能性とそのメカニズムを明らかにする。本年度はin vivoの解析を主として行った。緑内障病態モデルとして視神経傷害モデルを用い、RGCの生存率を組織学的に評価するとともに、網膜組織における種々の分子の遺伝子・タンパク質発現の解析を行った。視神経傷害後、網膜においてATF6の下流遺伝子の発現が増加した。ATF6aの全身欠損は視神経障害後のRGC生存率の低下させた。RGC生存に重要な役割を果たす、ミュラーグリアの活性化マーカーおよび種々の神経栄養因子の発現を解析した。その結果、視神経傷害後に誘導されるグリア活性化マーカーおよび一部の神経栄養因子の発現が、ATF6a全身欠損マウスにおいて低下することが明らかとなった。また、グリア細胞特異的ATF6a欠損マウスにおいても同様にRGC生存率の低下、グリア活性化の減弱が認められた。これらの結果より、緑内障の病態であるRGCの変性過程において、ミュラーグリアの小胞体ストレス応答が重要な役割を果たす可能性が示唆された。本年度の研究では、視神経傷害ATF6a全身欠損マウスの組織学的解析から、RGC変性過程におけるATF6aの重要性を見出し、その責任細胞としてのグリア細胞の可能性をグリア特異的ATF6a欠損マウスの解析から明らかにすることができた。さらに、ATF6aの標的分子として特定の神経保護因子を見出している。これらから、緑内障病態における小胞体ストレス応答ATF6経路の重要性を示すことができた。また、in vivoの解析に加え、in vitroのミュラーグリアの培養系についても解析を進めている。計画していた課題を順調に達成できているため、上記の評価とする。今後は、小胞体ストレス応答がどのようにグリア細胞に作用しRGCの生存に寄与するのか、そのメカニズムをin vitroの系を用いて明らかにしていく。その上で、小胞体ストレス応答の標的分子や、小胞体ストレスを軽減する化合物がRGCの生存を促進できるのかをin vivoの視神経傷害モデルで検証する。これにより、緑内障病態における小胞体ストレス応答の重要性とその制御機構を明らかとする。
放射能汚染地域における水田営農再生システムに関する研究

本研究では、原子力災害の被害地域において、生産から流通までを一体的に管理する水田営農再生システムをモデル的に提示した。事例地域は、放射性物質による汚染レベルが深刻な地域である福島県伊達地域とした。第一に、事例地域の概況と原子力災害後の水田営農の動向をまとめた。第二に、地域主体が行ってきた、放射性物質対策と農産物検査の実態を整理し、現況の対策の課題を析出した。最後に、国内外での調査結果を踏まえ、水田営農における既存の重層的な組織構造(水利組合・農業集落・共同作業組織)と、関係機関のサポート体制(地方自治体・農業協同組合・研究機関など)の再編方向を示した。本研究では、1水田作経営調査、2農産物検査・流通調査、3地域営農システム調査の枠組みで実態調査と結果分析を行った。また、水田営農再生システムに関する考察行うため、水田作経営、地域営農、食品安全管理等に関する文献を収集し、国内外の研究成果を整理した。調査・分析の実績は下記のとおりである。1水田作経営調査では、伊達市農業者アンケート調査(伊達市産業部農政課との共同研究、全農業者対象、原子力災害前後の経営変化と今後の意向等)の調査表作成・配布・回収を行った。また、福島県内の水田作経営を対象とした営農実態調査を行い、水田作経営の展開方向について考察する基礎資料を収集した。2農産物検査・流通調査では、福島県「ふくしまの恵み安全・安心推進事業」における放射性物質の自主検査の実施体制について調査した。調査対象は、地域協議会(福島市、郡山市、石川地方5市町村)とした。また、福島県県北地方の農産物直売所を対象に、放射性物質検査機器の設置・運用体制を把握し、現況の安全検査・流通体制の課題を析出した。3地域営農システム調査では、伊達市を事例対象地域とした地域営農実態調査を実施した。調査対象は、住民組織(放射能からきれいな小国を取り戻す会)、稲作作業受託組織((有)穂有、構成員5名、水稲育苗・乾燥調製作業を受託している農業生産法人)と農業関係機関(伊達市産業部農政課、JA伊達みらい、福島県伊達普及所)とした。また、北海道を対象に、地域営農支援システムに関する実態調査を行った。調査対象は、十勝農協連土壌分析センター、(独)北海道立総合研究機構農業研究本部ほかとした。1水田作経営調査では、伊達市小国地区の全戸アンケート調査(小国地区復興プラン提案委員会との共同研究、全戸対象、原子力災害前後の経営変化と地域農業に関する意識等)の調査表作成・配布・回収を行った。また、福島県内の水田作経営を対象とした営農実態調査を行い、水田作経営の展開方向について考察した。調査対象は、地域協議会とし、現況の安全検査・流通体制に関する分析を行った。調査対象は、住民組織(放射能からきれいな小国を取り戻す会)、稲作作業受託組織(構成員5名、水稲育苗・乾燥調製作業を受託している農業生産法人)と農業関係機関(伊達市産業部農政課、JA伊達みらい、福島県伊達普及所)とした。以上の調査結果と、前年度の研究成果をもとに、放射能汚染地域における技術普及・安全検査体制のあり方について総合的に考察し、その実施体制を組み込んだ水田営農再生モデルを策定した。本研究では、1水田作経営調査、2農産物検査・流通調査、3地域営農システム調査の枠組みで実態調査と結果分析を行い、それぞれ下記のようなデータ収集・取りまとめが完了している。1水田作経営調査では、伊達市農業者アンケートの配布・回収が完了している。この結果と、各種統計資料を用いれば、水田作経営が原子力災害により受けた影響と構造変動を明らかにすることができる。2農産物検査・流通調査では、福島県県北地方の農産物直売所を対象とした実態調査の結果の取りまとめが完了している。研究成果は、「農産物直売所における放射性物質の自主検査の意義と支援体制の構築ー福島県二本松市旧東和町を事例としてー」(『農業経営研究』日本経営学会)「福島県北農産物直売所の現状と課題ー放射性物質検査体制を中心にー」(『農村経済研究』東北農業経済学会)として学会誌に掲載される予定である(査読が完了、最終原稿提出済み)。3地域営農システム調査では、実態調査の結果を取りまとめた論文の執筆が完了し、学会誌に掲載されている。

(小山良太・小松知未「放射線量分布マップと食品検査体制の体系化に関する研究ーベラルーシ共和国と日本の原子力発電所事故対応の比較分析ー」『日本農業経済学会論文集』日本農業経済学会、pp.215ー222、2012年12月15日。小松知未・小山良太「住民による放射性物質汚染の実態把握と組織活動の意義ー特定避難勧奨地点・福島県伊達市霊山小国地区を事例としてー」『日本農業経済学会論文集』日本農業経済学会、pp.223ー230、2012年12月15日。)25年度が最終年度であるため、記入しない。調査・分析は、1水田作経営調査、2農産物検査・流通調査、3地域営農システム調査の3つの枠組みで行う。具体的な研究計画は以下の通りである。1水田作経営調査では、伊達市農業者アンケート調査の結果と、各種統計資料を用いて、水田作経営が原子力災害により受けた影響と構造変動を明らかにする。また、福島県内の水田作経営を対象とした営農実態調査を行い、水田作経営の展開方向について考察する。2農産物検査・流通調査では、福島県農林水産部と地域協議会を対象に、「ふくしまの恵み安全・安心推進事業」における米の全袋検査の実施体制について調査する。また、福島県県北地方の農産物直売所を対象とした実態調査の結果をとりまとめる。これらの調査・分析から、福島県内の産地における放射性物質検査機器の設置・運用体制を把握し、現況の安全検査・流通体制の課題を析出する。3地域営農システム調査では、伊達市を事例対象地域とした地域営農実態調査と、国際比較により原子力災害後の地域営農システムのあり方を検討するためのウクライナ共和国・ベラルーシ共和国調査を行う。伊達市における調査では、稲作作業受託組織と農業関係機関を対象とした調査を行い、農作業受委託の構造変化と新技術導入の条件を明らかにしたうえで、営農支援システムの展開方向について考察する。ウクライナ共和国・ベラルーシ共和国における調査では、研究機関・行政機関・集団農場および個別経営の調査を実施し、我が国における地域営農支援システムを検討するための基礎資料を収集する。以上の調査結果をもとに、放射能汚染地域における技術普及・安全検査体制のあり方について総合的に考察し、その実施体制を組み込んだ水田営農再生モデルを策定する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ビスフェノールの核内受容体を介した内分泌撹乱シグナル毒性

内泌撹乱化学物質・ビスフェノールA(BPA)の核内受容体を介したシグナル毒性、低用量効果の分子機構の解明に取組んだ。その結果、(i)BPA暴露はマウスやショウジョウバエに多動性症状を引き起こすこと、(ii)それは概日リズム伝達の神経ペプチド時計遺伝子での異常であり、(iii)BPAによるDNAメチル化の異常に端を発すること、(iv)BPAの強い活性は自発活性化型核内受容体の協働作用による効果であり、核内受容体一般的に起こるシグナル毒性の本質であることが明らかとなった。分子レベルでのBPAの低用量効果の原因が証明されたのは初めてのことである。内分泌撹乱化学物質・ビスフェノールA(BPA)の低用量効果が懸念されるなか、我々は特異的ターゲットとしてエストロゲン関連受容体γ型(ERRγ)を世界に先駆けて発見し、報告した。そして、この発見を契機に、BPAの核内受容体を介した機構解明に取り組み、二つの異なる端緒・現象を解明した。一つは『ERRγに結合したBPA分子から生成するラジカルが、DNAメチル化を促進、あるいは抑制する現象』である。本研究ではまず、これらの分子機構の解明をめざす。もう一つは、『エストロゲン受容体ERにERRγが協働的に働いて、BPAの弱い活性を大きく増強し、タンパク質の過剰発現が起こる現象』である。具体的にはどのようにして活性増強されるのか?その分子機構の解明をめざす。ビスフェノールA食餌ショウジョウバエ・マウスについて、多動性症状、低活動性症状の概日リズムに影響が及ぶこと、その主たる原因が概日リズム伝達神経ペプチド、及びその遺伝子にあることが判明した。この神経ペプチドは、ショウジヨウバエとマウスとでは異なること、また、マウスにおいてはオスとメスとで異なることも判明した。このような違いは、遺伝子発現を支配する遺伝子に対する転写因子・核内受容体の制御機構が生物の種や性により異なることに起因すると思われた。一方、BPAラジカルが生成するかについては種々に調査したが、現在までに確証は得られなかった。もう一つの大きな課題であるER-ERRの協働作用については、リガンド活性化型核内受容体と自発活性化型核内受容体の間に起こる一般的な分子機構である可能性が高いことが示された。今回特に、TRーRORでも立証されたことはこれを非常に強く支持した。さらに、核内受容体の直接の分子間相互作用はなく、未知の分子が介在している可能性が明らかとなった。年次計画に伴い、ほぼ順調に計画を推進している。本年度に研究室の移転(箱崎キャンパスより伊都キャンパスへ)があり、約3か月実験研究が中断したが、その前後の鋭意な取り組みにより進展度には大きな影響はなかった。ラジカルの寿命は通常でもきわめて短く、検出感度の問題もあり周到な準備と工夫された実験系が必要なことが多くの専門家より指摘され、可能な路を手探りで進めることになるが、基質DNAの調製がキーポイントであることが明らかになった。核内受容体の協働作用についてはこれまで報告のない新事実が相次いで判明しており、全体としておおむね順調に進展している。ビスフェノールA(BPA)は、その低用量効果が懸念される内分泌かく乱物質であり、我々は特異的なターゲット受容体としてエストロゲン関連受容体γ型(ERRγ)を先駆けて発見し、世界の研究潮流を大きく変えた。そして、我々はこの発見を契機BPAの核内受容体を介した機構解明に取り組み、様々な新知見を明らかとしてきた。平成28年度には、まずBPA分子から生成するラジカルがDNAメチル化を促進、あるいは抑制する現象はきわめて速い反応であり、これらを検測する科学的な手法は現存しないことが判明したため、ショウジョウバエ培養細胞でDNAメチル化の結果を解析・検討するにした。その結果、BPA暴露によりDNAメチル化量は有意に増加し、これが様々な遺伝子の発現を撹乱していることが判明した。一方、BPA暴露ショウジョウバエが多動性症状になる原因を概日リズム伝達神経ペプチド・PDFに求めて解析したところ、PDFペプチドが特定の神経系から消失し、発現が大きく減少することが判明した。今後、発現減少が具体的にはどのようにして起こるのか?その分子機構の解明をめざす。ビスフェノールA食餌マウスが低活動性症状を示すことを明らかにしたが、これも主たる原因が概日リズム伝達神経ペプチドにあることが判明した。3種類の神経ペプチドのmRNA発現量を詳細に解析した結果、発現量増加、あるいは減少が起こることが明らかになった。しかし、これらはオス、メスとで特異的であること、受容体については何らの変化しないことが明らかとなった。一方、核内受容体間の協働作用については、低用量効果とタンパク質過剰発現が共役して起こること、また、リガンド活性化型核内受容体と自発活性化型核内受容体の間に起こる一般的な分子機構であることが証明された。年次計画に伴い、順調に計画を推進している。DNAメチル化については既存の機器の検測感度以上の反応速度のため解析を断念せざるを得なかった。一方、核内受容体の協働作用についてはこれまで報告のない新事実が相次いで判明しており、これらを順次に確定し、また、その機構解明のための実験からもさらに新事実が明らかになるなど、全体としておおむね順調に進展している。

ビスフェノールA(BPA)は、その低用量効果が懸念される内分泌かく乱物質であり、我々は特異的なターゲット受容体としてエストロゲン関連受容体γ型(ERRγ)を先駆けて発見した。本研究ではまず、BPA食餌でマウス活動量が低下することを明らかにしたが、平成29年度には詳しい解析により、これらのマウスは成長とともに活動量が増加する一部のものであり、大多数はBPA暴露の有無にかかわらず終生一定した活動量を示すこと、そして、平均活動量はBPA暴露によって有意に増加し、多動性症状になることが判明した。この多動性症状は、体内時計のシグナル伝達機構が影響を受けたためと考えられ、概日リズム振動体・視交叉上核で機能する一連の神経ペプチドとその受容体について調べた。その結果、メスでは活動量を抑制するアルギニンバソプレシンのmRNA発現量が有意に減少しており、これはオスでは見られなかった。反対に、オスでは活動量を促進するニューロメディンUが有意に増加していたが、メスでは変化していなかった。こうしてBPA暴露によって、雌雄で異なる脳内神経ペプチド遺伝子mRNAの発現量が変化し、それを起因として行動異常を引き起こしている可能性が強く示唆された。一方、BPA暴露マウス脳内の自閉症関連遺伝子への影響についても調べた。遺伝子発現量の測定より、ほとんどがBPA暴露によって胎仔期の発現日齢リズムが1日早くなっていることが判明した。特に、神経分化遺伝子の抑制に働くタンパク質の発現量が低下しており、その働きが適正に行えない可能性が示された。さらに、神経分化の時期を早める遺伝子発現の変化が見られた。神経発達の早熟については未解明なことが多いが、脳形成異常など、脳神経系への悪影響が報告されており、BPA暴露がこれらを強く促進する可能性が示された。内泌撹乱化学物質・ビスフェノールA(BPA)の核内受容体を介したシグナル毒性、低用量効果の分子機構の解明に取組んだ。その結果、(i)BPA暴露はマウスやショウジョウバエに多動性症状を引き起こすこと、(ii)それは概日リズム伝達の神経ペプチド時計遺伝子での異常であり、(iii)BPAによるDNAメチル化の異常に端を発すること、(iv)BPAの強い活性は自発活性化型核内受容体の協働作用による効果であり、核内受容体一般的に起こるシグナル毒性の本質であることが明らかとなった。分子レベルでのBPAの低用量効果の原因が証明されたのは初めてのことである。研究進展が順調な核内受容体の協働作用分子機構の解析については、年次計画に従って、あるいはそれ以上に計画を前倒して展開する。ラジカルに関しては、もう一つの可能性であるDNAメチル化酵素への影響も調べる。また、メチル化基質となるDNAを設計合成して、より高効率で検出関知できる試験系の構築を新たに工夫する。研究進展が順調な核内受容体の協働作用分子機構の解析については、48種中13種ある自発活性化型核内受容体すべてについて解析を進めることにした。ところで、自閉症は低活動性症状の一つである。このため、平成28年9月に公表された「自閉症原因遺伝子」の遺伝子変動について、ビスフェノールA暴露マウスのうち低活動性症状マウスの脳内自閉症原因遺伝子の解析を進め、研究の幅広い展開をはかることにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。内分泌かく乱物質と核内受容体の構造機能生
同名性半盲による障害の神経基盤とリハビリテーションに関する研究

機能的MRIを用いて、健常者が意味のある日本語の文章を読むときの脳活動を記録した。それによって、1次視覚皮質(V1)のどこが活動するのか、また、その活動は次の視線の移動先に従って動的に調節されるのか、それとも、中心視野付近の一定の位置に固定されているのかを、1人1人について検討した。脳活動は左大脳V1の中心視野付近に相当する領域に起こり、次の視線のゴールまでの距離によっては変わらず、注視点から右へ視角約4.5°に相当する脳領域に固定されていた。本年度は、MRI健常者を対象に日本語の文章を読むときの眼球運動と脳活動を、アイカメラとファンクショナルMRIを用いて計測した。まず、欧米語と異なり単語と単語の間を空けず、漢字と仮名を用いるという日本語文の特徴に合致し、文を読むときの注意のスポットに相当する脳部位を1次視覚皮質内で同定できるような刺激対を作成した。次に、この刺激を読んでいるときの脳活動を各個人ごと、3テスラのファンクショナルMRI、ブロックデザインで計測、同時にアイカメラで眼球運動を記録した。また、各個人の1次視覚皮質の範囲、視野上と位置と1次視覚皮質の位置の対応を求めた。結果、健常者では、現在呼んでいる文字のある注視点のみでなく、次の漢字群の始めの位置に注意のスポットライトを当て、そこに向かって衝動性眼球運動を行っていることが、ファンクショナルMRIとアイカメラ両者の結果から強く示唆された。今後これらの結果を、同じ課題を用いて行った1次視覚皮質の保たれた半盲性難読患者でのアイカメラとファンクショナルMRIの結果と比較することで、難読患者で読みがうまくいかない脳機構を知ることができる。また、この知見に基づいてリハビリテーションの開発を行うことができる。さらに、半盲性難読患者が改善した1次視覚皮質の保たれた半盲患者に同様の検査を行い、代償の脳機構を知ることができる。本年度は、MRI健常者を対象に日本語の文章を読むときの眼球運動と脳活動のアイカメラとファンクショナルMRIを用いての計測を続行した。欧米語と異なり単語と単語の間を空けず、漢字と仮名を用いるという日本語文の特徴に合致し、文を読むときの注意のスポットに相当する脳部位を1次視覚皮質内で同定できるような刺激対を用い、眼球運動と脳活動を同時測定した。すなわち、作成した刺激を読んでいるときの脳活動を各個人ごと、3テスラのフアンクショナルMRI、ブロックデザインで計測、同時にアイカメラで眼球運動を記録した。また、各個人の1次視覚皮質の範囲、視野上の座標と1次視覚皮質の座標の対応を求めた。両者の位置、時間関係を解析し、その時呼んでいる文字のある注視店のみでなく、次の漢字群の開始位置に注意のスポットライトを当て、そこに向かって衝動性眼球運動を行っていることが、ファンクショナルMRIとアイカメラ両者の結果から明らかになった。今後対象者を増やし。結果の確認を行う。また、同じ実験を1次視覚皮質の保たれた半盲性難読患者で行い健常者と、難読患者で読みがうまくいかない脳機構を解明していく。その知見に基づいてリハビリテーショシの開発を行うことができる。本年度は、健常者を対象に、アイカメラとファンクショナルMRIを用いて日本語の文章を読むときの眼球運動と脳活動の計測を続行、解析を行い、結果を投稿した。全対象者の脳の構造画像から皮質地図を作成し、独自に開発した視覚刺激を用いて、地図上の1次視覚皮質領域に、視野の水平子午線と各偏心度に相当する位置を同定した。その後、漢字単語の始まりと次の漢字単語の始まりの間隔が視角5度になる文章(5度文)と、その間隔が3度になる文章(3度文)とを、右から左へドリフトさせて提示し黙読させた。この間の眼球運動と脳活動を記録した。解析の結果、漢字単語の始まりから次の漢字単語の始まりへの衝動性眼球運動が、5度文では約5度、3度文では約3度の振幅で繰り返されていた。しかし、1次視覚皮質における賦活は、全員いずれの条件でも、左の1次視覚皮質の、注視点および注視点から水平約4.5度の位置にピークがみられた。以上より、我々が日本語文を読むときには、現に読んでいる注視点以外に、右の傍中心窩偏心度約4.5度の位置に相当する脳領域の活動を高めて、注意を集中している可能性が示唆された。この最終結果はBrain Research誌に投稿中である。今後、同じ実験を1次視覚皮質の保たれた半盲性難読患者で行い、読みがうまくいかない脳機構を、注意のスポットの位置の誤りの観点から解明したい。