hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホウ素ドープナノグラフェンの機能開拓

このうち,2)に関しては昨年度に達成し,引き続き1)と併せて検討を進めている.今年度は,3)と4)の項目について特に進展が見られた.特に3)の,ホウ素のルイス酸性に基づいた化学吸着能を利用した溶液塗布による薄膜形成は,ホウ素ならではの特性といえ,ホウ素を含むπ電子系材料の展開の重要な方向性を示す結果である.また,4)のホウ素安定化ラジカルも,電子機能性付与のためのホウ素の使い方の新たな方法論と位置づけられる結果であり,その詳細な解析も順調に進んでいる.概して,当初の計画通り順調に研究展開できていると評価できる.グラフェンは,エレクトロニクス,センサー,触媒,エネルギー貯蔵など,広範な実践的応用を可能にする鍵材料として有望である.この材料に電子欠損性のホウ素原子を組み込むことにより,n型半導体特性を付与できる.本研究では,ホウ素ドープグラフェンの基礎化学を確立するために,そのモデルとなるナノグラフェン材料のボトムアップ合成を進めるとともに,ホウ素を導入することによってこそ得られる特異な物性,現象の追究を目的としている.本年度は主に以下の成果を得た.(1)ホウ素ドープナノグラフェンの合成化学:これまで種々のタイプのホウ素ドープナノグラフェンの合成に取り組んで来たが,窒素とホウ素を組み込んだナノグラフェンのモデル化合物として,カルバゾール骨格をもつ平面トリフェニルボランを合成し,その酸化種であるラジカルカチオンの化学合成と光物性について明らかにした.(2)ホウ素ドープによる不安定化学種の生成・安定化:ホウ素をグラフェン骨格に導入することにより,ラジカルやアニオンなどの不安定化学種の安定化が可能なことこれまでに示してきた.新たなホウ素安定化ラジカルの合成に挑み,精製法の確立に取り組んだ.また,平面固定ボラフルオレセインの合成にも成功し,そのアニオン種が近赤外領域に発光を示すことを明らかにした.(3)ホウ素ドープナノグラフェンの化学吸着能を利用した機能発現:ホウ素の導入の利点として,ホウ素のルイス酸性/配位数変化を利用した化学吸着能の付与が重要であることをこれまでに示してきた.今回,平面固定化フェニルボレピンの合成とルイス酸性について検討し,構造とルイス酸性との相関の解明に取り組んだ.また,この特性の更なる展開として,自己組織化能の付与の可能性についても検討し,ホウ素ドープナノグラフェンの集合体形成に伴う吸収スペクトル変化を明らかにした.グラフェン骨格への3配位ホウ素の導入により,電子受容性の付与に留まらず,ホウ素のルイス酸性や配位数変化を利用した化学吸着能も付与でき,グラフェン化学の新たな展開が期待できる.ホウ素ドープグラフェンの本質的な性質の理解を目的に,モデルとなる幾つかのタイプのナノグラフェン材料をボトムアップ合成するとともに,ホウ素の導入によってこそ得られる特異な物性,現象の探索,追究に取り組んだ.種々の新規なホウ素π電子系の合成を達成するとともに,光反応性や化学吸着能の理解,溶液プロセスによる薄膜形成,両極性電荷輸送性を示す安定化ラジカルの合成などを達成した.上述の5つの研究項目のうち,来年度は主に1),3),4)についてより焦点を絞り,研究を展開する.具体的には,以下の計画を考えている.
複雑系ネットワークと動的恒常性破綻による下部尿路機能障害発症機序の研究

1夜間頻尿の病態解明と時計遺伝子の研究:Clock遺伝子変異マウスは、夜間頻尿/夜間多尿モデルとなり得るこ。野生型マウスの初代培養膀胱上皮細胞では、機械センサー遺伝子もClock遺伝子と同様の遺伝子発現の日内変動を示した。Clock遺伝子の異常が、最大膀胱尿意知覚の日内変動の異常を引き起こし、夜間頻尿を惹起し得る。2下部尿路機能障害のバイオマーカー・標的因子の探索:尿中剥離細胞の解析と早朝空腹時に採取した血漿を用いたメタボロミクス解析によって、下部尿路機能症状の発症機序の解明と、非侵襲的な新しいバイオマーカーの発見が可能となる。研究目的膀胱の機械センサー候補であるTRPチャネル、Piezo1、小胞型トランスポーターの下部尿路における機能発現・調節機構について、自律神経系機構と動的恒常性破綻という新しい観点から、新規下部尿路機能障害治療法を探求した。方法と結果1.時計遺伝子異常と夜間排尿異常:あるClock変異マウスが夜間多尿・夜間頻尿を呈した。夜間多尿・夜間頻尿疾患モデルマウスとしては世界最初である。2.時計遺伝子異常といわゆる機械センサーである温度感受性TRPチャネル、Piezo1、およびVNUTとの関連マウス摘出膀胱のin vivo実験;野生型では、時計遺伝子、TRPチャネル、Piezo1、VNUTなどの概日リズムは保存された。疾患モデル摘出膀胱では各種時計遺伝子群とTRPチャネル、Piezo1、VNUTの概日リズムも消失していた。マウス初代培養上皮細胞実験;野生型では、時計遺伝子、TRPチャネル、Piezo1、VNUTなどの概日リズムは保存された。3.下部尿路機能障害と関連する血中・尿中バイオマーカー候補の探索1夜間頻尿・夜間多尿患者において、CE TOFMAS、LC TOFMASによる血中、尿中物質のメタボローム解析を行った結果、血漿から脂質系の複数個の候補物質が検出された。2難治性過活動膀胱患者において、CE TOFMAS、LC TOFMASによる血中、尿中物質のメタボローム解析を行った結果、血漿から少なくとも6種類、尿から少なくとも3種類の候補物質が検出された。夜間多尿・夜間頻尿疾患モデルマウスの開発に成功し、特許申請、論文投稿中である。下部尿路に発現する機械センサーと時計遺伝子が複雑系を形成しており、時計遺伝子と下部尿路の機械センサーの発現に関係があることが証明された。2.時計遺伝子異常と睡眠行動、24時間排尿行動の異常との関連性に関する研究:Ihara T., etal.:Neurourol Urodyn, 2017, 36:1034-1038ヒト遺伝子多型、血中・尿中バイオマーカー候補と臨床症状の探索:山梨大学医学部附属病院および関連施設の外来患者を対象として行った。すでに倫理審査に関しては、本申請書5ページの「人権の保護及び法令等の遵守への対応」により、山梨大学倫理委員会の承認を受けている。難治性過活動膀胱患者の血中・尿中バイオマーカー候補の探索対象者;難治性過活動膀胱患者と同年齢・性別の正常対照者方法;血中のメタボロミクス解析を実施した。結果:脂質系の複数個の候補物質が検出された。難治性過活動膀胱患者26名(平均年齢67.4±5.2歳)と同年齢・性別の正常対照者32名(平均年齢65.7±3.9歳)であった。結果;結果;CE TOFMAS、LC TOFMASによる血中物質のメタボローム解析を行った。血漿から少なくとも6種類、尿から少なくとも3種類の候補物質が検出された。1.難治性夜間頻尿患者、難治性過活動膀胱患者と正常対照者とで、血漿および尿中のメタボローム解析をより正確に行う。2.上記1で同定された疾患マーカー候補物質を用いて、疾患の早期診断が可能かどうか検討する。3.上記1で同定された疾患マーカー候補物質の活性薬、阻害薬を開発し、疾患モデルマウスに投与して排尿行動に対する効果を検討し、新規治療薬の開発をめざす。4.時計遺伝子変異マウスに対して、時計遺伝子機能賦活薬を投与して、排尿行動に影響があるかを検討する。さらなる研究の発展のために、2017年度の科学研究費助成金【挑戦的研究(萌芽)】(H29H30)「革新的メタボロミクス解析技術による難治性下部尿路機能障害に対するバイオマーカー/治療標的分子の網羅的探索」に申請中である。研究開始時の達成目標案は、以下の通りであった。そのなかで、5,6,8に関しては、計画以上の成果を達成しつつある。また、プリン受容体のなかのP2Y6受容体の科活動膀胱発症における意義についても、研究成果が得られた。

今後は、残りの研究テーマの解明に向けて研究を進めて行く予定である。1.低酸素応答における下部尿路組織リモデリング2.マクロファージによる下部尿路組織の代謝制御とその破綻3.老化シグナルと脂肪組織・下部尿路組織連関4.一酸化窒素由来ストレスの制御とシグナル機構5.生体時計ネットワークによる動的ホメオスタシスとその破綻6.TRPチャネルを介した酸素・活性酸素種のセンシング機構7.活性酸素シグナルと概日リズムの関連8.ヒト夜間頻尿・過活動膀胱患者におけるオーミクス解析29年度が最終年度であるため、記入しない。泌尿器科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
siRNA/がん遺伝子デュアル発現システムによる新規発がん機構の解明

TEL-AML1融合遺伝子は小児白血病で最も多く見られる異常であり,前駆B細胞性白血病を引き起こす。TEL-AML1融合遺伝子をもつ白血病は,その異常細胞が胎生期に発生することが知られているが,その起源やどのような性質をもつ細胞なのかについては不明であった。今回,ヒト検体を用いた解析やヒト臍帯血由来造血幹細胞に人工的にTEL-AML1融合遺伝子を発現させて解析する方法により,正常にはない特殊な細胞表面形質を有し,自己複製能が亢進した細胞であることを明らかにした。ヒの異常細胞が生後も長く存続し,ここに2次的遺伝子変異が起きて白血病化することが明らかとなった。そこで次にこの2次的遺伝子異常を明らかにするためにアレイCGH解析により臨床検体を解析すると,全例でTEL-AML1融合遺伝子以外に少なくとも2つの異常が見出された。とくに多い異常は正常アレルのTELの欠失と細胞増殖抑制遺伝子であるBTG1やp16Ink4a/p14Arfの欠失であった。TEL-AML1細胞株であるReh細胞にTELやBTG1,p16/Arfを発現させると増殖抑制がみられたことから,これら遺伝子の欠失は腫瘍化に重要である可能性が示唆された。そこで,TEL-AML1を発現させ,かつTELの発現をsiRNAによって抑制するデュアル発現系を用いて,1次異常と2次異常を重ね合わせた場合の細胞変化を検討した。その結果,TEL-AML1単独の場合に比べてB細胞の分化がより完全に阻害されることを見出した。現在,増殖能への影響を解析中である。(1)TEL-AML1融合遺伝子は小児白血病で最も多く見られる異常であり、プロB細胞性白血病を引き起こす。研究代表者は、TEL-AML1をマウスの造血細胞に発現させることにより、モデルマウスを作成することに成功し、このマウスの解析を通じて、TEL-AML1はB細胞の分化をプロB細胞段階で止める働きがあることを見出した。しかしこれだけでは白血病に至らず、何らかの2次的遺伝子異常が重要であると考えられた。そこで臨床検体を用いてアレイCGH解析を行った。その結果、全例でTEL-AML1融合遺伝子以外に少なくとも2つの異常が見出された。そこで、TEL-AML1を発現させ、かつTELの発現を抑制するデュアル発現系を用いて、1次異常と2次異常を重ね合わせた場合の細胞変化を検討した結果、B細胞の分化がより完全に阻害されることを見出した。現在この細胞が白血病にいたるかどうかさらに検討中である。(2)がん遺伝子単独ではがん化にいたることは少なく、がん抑制遺伝子の欠失が強調的に働くことはよく知られている。どのような遺伝子の欠失ががん化に重要かをスクリーニングするために、siRNAライブラリーを作成し、このライブラリーとがん遺伝子を同時に発現できる系を用いた。IL7依存性細胞株であるPB1細胞を用いてIL7非存在化でもアポトーシスを起こさない細胞を選択し、この細胞からsiRNA配列を読み出した結果、機能未知の遺伝子の存在が示唆された。現在この遺伝子についてがん化との関連をさらに検討中である。
非平衡状態にある量子ドット系の近藤効果

近年量子ドット系では、基礎的な物理現象からデバイスへの応用まで幅広く研究が行われている。特に物理現象では、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の拮抗により生じる近藤効果の研究が盛んに行われてきた。古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡状態を研究できる点がある。全く新たな状況下の非平衡状熊の近藤効果は、現在精力的に研究が進められている。メゾスコピック系の非平衡状態での物理量として電流はよく知られており、近年ではショットノイズという物理量も研究されている。最近、Keldysh形式の理論に基づいて、久保公式を非平衡状態へと拡張するという研究を行い、ショットノイズの一般的な公式を提案した。この結果は、メゾスコピック系での観測量に対しても新しい知見を与えている。観測量であるノイズパワーという量は、カレントーカレント相関関数により与えている。これまで、相関効果がある系ではeV>kB T領域でのノイズパワーが、ショットノイズに対応しているとして議論されている場合が多かった。このショットノイズの定義は曖昧さを含んでいる。今回の公式を用いると、温度やバイアスの制限なく、正確にかつ直接ショットノイズを議論できる。非平衡定常状態の理論に基礎付けられた、全く新しい観点からのショットノイズ研究の展開が可能となっている。現在、量子ドットのショットノイズ研究へ応用を行っている。ユニタリティ極限での近藤効果の反射波に対するショットノイズから、低バイアス領域での有效電荷の相互作用依存性を明らかにするためにKeldysh形式での繰り込まれた摂動論に基づき、ショットノイズ新公式を用いて計算を行っている。量子ドット系は、ゲート電極によるポテンシャルによって閉じ込められた微小な電子溜めに、電子を供給するためのソース・ドレイン電極が接続された構造となっている。このために、局所的な電子相関効果と電極への量子トンネル効果との拮抗による近藤効果が研究対象として興味がもたれてきた。近藤効果の研究はこれまでに磁性合金を中心として、物理として豊富な内容をもっていることはすでに様々な側面から確立されてきた。それでもこの系で近藤効果を研究する意義の1つとして、ソース・ドレイン間に有限のバイアスをかけることにより容易に定常的な非平衡状態を研究できる点があげられる。非平衡状態の近藤効果の問題は、現在進展中の課題となっている。これまでに我々は、有限バイアス下での近藤効果に関する1つの理論的な問題を解決した。量子ドットを記述するアンダーソンモデルに対して、状態密度にダブルピークがあらわれるかどうかという点に関して、これまでの理論には近藤温度を境に互いに適用の限界があった。そこで我々は対称な条件下で、ドット内クローン相互作用の4次摂動までの計算を行い、それが広範囲なバイアス領域を適切に記述できることを示した。その後、磁場効果を議論するために、内部場をself consistentに決定する方法に拡張し3次摂動まですでに明らかにしている。今年度はそれを4次まで発展させた。対称な条件下では、アンダーソンモデルのパラメータは、共鳴幅を単位として実質的に、クーロン相互作用、バイアス、磁場である。これらの全体像へとアプローチする前に、とくに高バイアス、高磁場での様子を議論し、漸近状態を明らかにしようとした。そのとき、バイアスがゼーマンエネルギーと等しくなる場合に、微分コンダクタンスには弱相関領域ではピーク構造が強相関領域ではディップが現れることを示した。量子ドット系は、電子が微小な領域に閉じ込められ、ソース・ドレイン電極が接続されている。これを舞台として、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の競合現象である近藤効果の研究が盛んに行われてきた。近藤効果の研究は磁性合金に始まる長い歴史があり、豊かな物理が明らかにされてきた。古い課題である近藤効果を量子ドット系で研究する意義の1つとして、ソース・ドレイン間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡状態を研究できる点がある。非平衡状態の近藤効果の問題は、現在進展中の問題となっている。量子ドットを記述するアンダーソンモデルの状態密度にダブルピークがあらわれるかどうかという点に関して、それまでの理論には近藤温度を境に適用の限界があった。今までの研究で、我々は対称な条件下でドット内クーロン相互作用の4次摂動までの計算を行い、状態密度はシングルピークからダブルピークへとクロスオーバーしていくことを明らかにした。またそれが広範囲なバイアス領域を適切に記述できることを示した。その後、磁場効果を議論するために、内部場をself-consistentに決定する方法に拡張した。これまでの研究ではトンネル電流を計算しその特徴を議論してきた。一方で、非平衡状態での物理量としてショットノイズがある。最近、Keldysh形式の理論に基づいて、久保公式を非平衡状態へと拡張するという研究を行った。これに基づいて、ショットノイズの一般的な公式を提案した。相関効果を含む場合のショットノイズの一般的な表式というのはこれまでになかった。この公式を用いると、多体問題が重要となってくる低エネルギー領域の非平衡近藤効果を調べたいときに、温度やバイアスの制限なくショットノイズを議論する出発点を与えることに成功した。

古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡状態を研究できる点がある。全く新たな状況下の非平衡状熊の近藤効果は、現在精力的に研究が進められている。メゾスコピック系の非平衡状態での物理量として電流はよく知られており、近年ではショットノイズという物理量も研究されている。最近、Keldysh形式の理論に基づいて、久保公式を非平衡状態へと拡張するという研究を行い、ショットノイズの一般的な公式を提案した。この結果は、メゾスコピック系での観測量に対しても新しい知見を与えている。観測量であるノイズパワーという量は、カレントーカレント相関関数により与えている。これまで、相関効果がある系ではeV>kB T領域でのノイズパワーが、ショットノイズに対応しているとして議論されている場合が多かった。このショットノイズの定義は曖昧さを含んでいる。今回の公式を用いると、温度やバイアスの制限なく、正確にかつ直接ショットノイズを議論できる。非平衡定常状態の理論に基礎付けられた、全く新しい観点からのショットノイズ研究の展開が可能となっている。現在、量子ドットのショットノイズ研究へ応用を行っている。ユニタリティ極限での近藤効果の反射波に対するショットノイズから、低バイアス領域での有效電荷の相互作用依存性を明らかにするためにKeldysh形式での繰り込まれた摂動論に基づき、ショットノイズ新公式を用いて計算を行っている。
Dー加群と可積分系の綜合的研究

D加群と可積分系について、次のような観点及び方法により研究がなされた。1.代数解析学の観点及び方法→斎藤盛彦2.統計力学の模型系の観点及び方法→荒木不二洋,柏原正樹,三輪哲二3.代数幾何学の観点及び方法→斎藤恭司4.微分幾何学の観点及び方法→松浦重武5.微分作用素の観点及び方法→佐藤幹夫,河合隆裕佐藤幹夫と河合隆裕は超局所解析の手法を用いて常微分方程式の特異摂動の研究を行なった。非調和振動子を記述する微分方程式とその永年方程式についてWKB展開とBorel変換との関係についての予想を提出し特別な場合に証明を与えた。柏原正樹と三輪哲二は、可解格子模型の1点函数の計算に、結晶基底の理論を応用し、完全表現というよいクラスについて、一般的な方法で結果が指標になることを導いた。斎藤恭司はEichler積分の一般化を与える事により曲線のモジュライ空間の上にベクトル束の二重無限列を構成した。荒木不二洋はXY模型の摂動について摂動系における平衡状態への回帰が成立することを示した。松浦重武は定角曲線の理論に関数解析の手法を適用して、非凸曲線についても論じた。斎藤盛彦はHodge加群やDー加群の理論の応用として、多項式写像のfiberのcohomologyについてのDimcaの予想を証明した。佐藤幹夫は非調和振動子のような特異摂動の微分方程式について代数解析的方法による研究を提唱した。柏原正樹は結晶基底についての研究をさらに発展させた。結晶図がテンソル積について簡単な規則を持つことを用い,自然表現に対応する結晶図から出発してテンソル積を既約分解するという手続きでA,B,C,D型の既約表現のすべての結晶図を決定した。三輪哲二は,アフィン・リ-環の無限次元の結晶図が有限次元表現の結晶図から得られることをA型の場合に示した。高崎金久は非調和振動子に対するボロス係数を多重積分の級数として表示する研究を進めた。三輪は量子群のqがべき根の場合の表現とR行列の研究を行った。qが一般の時と違い表現はたくさんのパラメタを持ち,R行列の存在のためにはそのパラメタが同じフェルマ-型曲線の上に載っていることが必要である。この曲線を決定し,それによりR行列は具体的に求められた。さらにR行列のブレ-ド極限として得られるブレ-ド群の表現から,ザイフェルト行列の不変量が得られた。斎藤恭司は,格子模型の低温展開の代数的構造を研究し,ホップ代数の構造を発見した。斎藤はこの代数を配置の代数と名付け,熱力学的極限に相当する極限操作を代数的に論じた。斎藤盛彦は,混合ホッジ加群の研究をさらに発展させた。スム-スな射影多様体のチョウ群に対して巡回写像を定義し,その単射性をホッジ予想の成立を仮定して論じた。1.代数解析学の観点及び方法(斎藤盛彦)2.統計力学の模型系の観点及び方法(荒木不二洋,柏原正樹,三輪哲二)3.代数幾何学の観点及び方法(斎藤恭司)4.微分幾何学の観点及び方法(松浦重武)5.微分作用素の観点及び方法(佐藤幹夫,河合隆裕)佐藤幹夫と河合隆裕は超局所解析の手法を用いて常微分方程式の特異摂動の研究を行なった。
フィンランドを事例とした多文化共生のためのミュージアムの教育機能

子どものミュージアム(博物館・美術館)での学びを「異文化間リテラシー」と「アイデンティティ形成」の視点から捉え、多文化共生社会に向けた文化的環境の教育機能についてフィンランドの事例から考察することが本研究の目的である。同国では、2016年以降校外活動が推進され、多くの子どもたちがミュージアムのプログラムに参加している。本研究ではそのプログラムの内容を、学芸員へのインタビューによって質的に明らかにする。多文化共生は外国人居住者が増加し続ける我が国にとっても極めて重要な教育課題である。本研究を通じて、社会におけるミュージアムの教育機能を再考し、より積極的な活用のための基礎研究としたい。
集落営農と企業的経営の連携による地域水田農業の高度化に関する研究

集落営農組織と企業的経営が連携するケースは現状ではごく少数にとどまるが、取組実態から以下の点が明らかとなった。第1に、集落営農組織は経営革新の一段階として他主体との連携を位置づけており、組織が描く経営発展の形に合わせて連携主体を見つけ出していた。第2に、集落営農組織が更なる経営の高度化を図るためには、異業種との戦略的提携を通じて「連結の経済」という経営革新を追求することが今後の課題となっていた。研究初年度となる平成22年度は、秋田県に存在する集落営農組織から5つの法人組織をピックアップし、現在抱えている課題や企業的経営との連携への意向について調査を実施した。前者については、まず人材確保が大きな課題であった。組織を引っ張るリーダー、経理担当者、作業オペレーター、畦畔草刈作業者等々、これらの人材をどのように確保(=調達)し、更新していくのかという問題である。そこでは、組織に関わる人たちに対して相応の報酬を支払えるだけの経営基盤の強化が必要であった。経営基盤を維持・強化する上では、機械設備をどのように円滑に更新するかも組織の課題として浮上していた。後者の点については、他の企業的経営と販売面、作業面それぞれで連携・取引の実態が見られた。作業面については、機械作業効率に見合う適正作業面積規模が拡大している現状から、集落営農組織間の連携や他組織に作業を委託する事例も存在した。販売面については、地元の飲食店や首都圏卸など、多様な取引関係を確認できた。今後、こうした他経営との連携は、集落営農組織が発展していくための重要な要素となることが示唆された。以上の結果をふまえて、企業的経営との連携実態と意向に関するアンケートを作成し、秋田県内において活動する全ての集落営農組織に対して配付し、現在回収・分析を進めている。東日本大震災等の影響で回収が遅れているが、平成23年度上半期には分析を完了する見込みである。第1に、秋田県内において活動する全ての集落営農組織に対して配付した企業的経営との連携実態と意向に関するアンケートを回収し、分析を行った(配付数600、回収率65%)。他組織との連携実態をみると、情報交換については全体の3割の組織で行っていた。また2割程度の組織で作業受委託、機械共同利用を他組織と行っており、そうした組織は自己完結的に営農を行っているわけではなく、「開かれた」「支え合う」組織であることが示唆された。また1割の組織で労働力融通も行われていた。その一方、非農業関係者をはじめとする企業的経営とのつながりを持つ組織はほとんど存在せず、そうしたネットワークをいかに構築していくかが課題であった。第2に、秋田県北部において集落の範囲を越えて大規模な営農を行う有限会社Aの実態を調査し、経営発展のポイントを整理した。実態から見えてきたのは、(1)合理的な規模拡大、(2)品質の良い農産物を消費者に届けるための高品質安定生産体制の構築、(3)工場管理手法を経営に取り入れムリ・ムダを排除、であった。また有限会社Aでは、(1)枝豆産地の牽引役、(2)担い手不在集落のカバー、(3)地域に就業の場を提供、といった地域貢献を行うとともに、他地域で活動する農業者・組織と農地情報のやりとりや交換分合を行い、合併市町村レベルでの広域での円滑な営農継続・発展を目指していた。このように、自己の利益だけを優先せず、地域との共生・連携を図りながら規模拡大を進め、地域の財産である農地を保全していくことが、土地利用型農業の担い手に求められていることが示唆された。本研究の目的は、集落営農と企業的経営が連携し、地域水田農業の高度化を図っている取組みの実態を分析し経営的かつ社会的な発展性と持続性を備えた地域水田農業のあるべき姿を提示することである。本年度は、東北地域において活動を展開する大規模農業法人の展開過程及び経営実態に焦点を当て、分析を行った。その結果、明らかとなったのは以下の点である。第1に、調査対象の大規模農業法人は、周年雇用を図る目的もあり経営の多角化を図っていた。多角化を図る上で、近隣の農業法人や流通加工業者、関係機関との連携が非常に重要な役割を果たしていた。また、それにとどまらず、近隣の農業法人と、経営や栽培技術等の情報交換や資材調達の協力等を積極的に行っている姿も確認できた。第2に、高い経営レベルにある経営体であっても、営業利益は赤字であり、補助金や雑収入等の営業外収益を加算した経常利益でようやく黒字になっていた。そのため、政策的助成への依存度を低くし、経営の収益性、安定性の高度化を図るためには、農地集積による拡大という「規模の経済」や複合化・多角化等の事業領域の拡大という「範囲の経済」の追求だけでなく、他の経営体や異業種との戦略的提携という「連結の経済」という経営革新を追求することが今後の課題となることが明らかとなった。

第3に、大規模農業法人は、経営革新により経営規模を拡大・発展させているが、一方で、水利の調整、水路・農道・畦畔等の地域資源管理の担い手として、地域農業に対する配慮を地域政策として行っていた。その結果、地域・集落に対して地代や雇用機会という私益と農地の荒廃の抑制や地域資源の維持管理という公益を提供することで、地域農業との互恵的な関係を維持していた。しかし、今後は、地域における高齢化や相続による地域資源管理の放棄や関心の低下によって、大規模経営体への一方的な負担の増加が危惧される。集落営農と企業的経営の連携の全体動向と連携のポイントについては、アンケート及び個別の事例調査から概ね把握・整理できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまで得た研究成果を体系立てて分析・考察するとともに、東北以外の水田地域における連携事例の実態調査及び東北水田地域の補足調査を実施し、東北水田地域にふさわしい連携のあり方(モデル)を提示し、その実現に向けた課題を提起する。
産業副産物の軽量地盤材料への有効利用に関する研究

本研究では、申請者らによるこれまでの石炭灰の工学的特性に関する研究成果を生かし、これら産業副産物の軽量化の工夫を施すことによって、石炭灰などの産業副産物を盛土や基礎地盤材料、あるいは、壁体構造物の裏込め材料などに広く利用する可能性を追及した。その結果、以下のような成果が得られた。1)発泡剤と少量のセメントを添加して軽量化された石炭灰の強さは打設直後から発揮され始め、材令に比例して長期間にわたって増加する。2)上記軽量地盤材料の破壊に対してモ-ル・クローン破壊基準が適用できる。3)軽量地盤材料の圧密降伏応力は極めて大きく、それに至るまでの圧縮性は小さい。また、非排水強さとの間には、一義的な関係がある。しかし、いったん、圧力が降伏応力を超えると、材料が多孔質であるため、極端に圧縮性が大きくなるので注意を要する。4)軽量地盤材料はレベル以下の繰返し応力を受けることによって動的ヤング係数を増加させることができるが、繰返し応力の大きさと載荷回数によっては、逆に劣化する場合があるので、これらの限界となる領域を見極める必要がある。5)上記のような特性を利用して、現地において試験試工を行った結果、擁壁裏込め、盛土及び橋梁基礎として有効であることが確かめられた。また、浮遊人工島として利用できる可能性のあることもわかった。6)軽量地盤材料の静的及び動的強度は水浸によって劣化することが一番の欠点である。したがって、出来るだけこのような環境下に置かれることを避けるとともに、この点を改善するための研究が必要である。本研究における、産業副産物の代表的事例として石炭灰を選び、これに特殊セメントによって強度を賦与するとともに、発泡材を添加して軽量化した材料が、盛土や構造物基礎地盤材料として必要な力学的性質を具備しているかどうか、に関する基礎的な検討をすることが初年度の課題であった。このことを詳細に調べた結果、以下のような成果が得られた。1)特殊セメントにより軽量化されたスラリー(以下、SFCスラリーと呼称)は、通常の粘着性を有する土質材料と同様に、モール・クーロンの破壊基準が適用できる。とくに、実務的には、一軸圧縮強度が他の力学的性質の推定に有用であることが明らかになった。2)非排水繰返し三軸試験によると、SFCスラリーの動的変形係数は軟岩程度に大きい。また、繰返し荷重履歴後の圧縮強度は、増加する場合と低下する場合があるが、これは、繰返し荷重の大きさに依存する。繰返し載荷後の変形係数についても同様の傾向がある。3)SFCスラリーは水浸による強度低下が顕著であるが、その要因は、通常の粘性土と同様に、粘着力の低下によるものである。これがこの材料の欠点であり、水浸の影響を受けるような環境下では、この点に十分な配慮が必要である。以上のことから、SFCスラリーは、土構造物や地盤材料として、十分な機能を有することが分かったが、水浸による強度低下のメカニズムを解明するとともに、これに対する対策が今後の重要な課題である。1.まず、軽量地盤材料のこれまでの重要な問題点の1つであった浸水にともなう物性の変化を検討したところ以下のような事実が分かった。(1)乾湿繰返しを受けた軽量材料に対する一軸圧縮試験を行ったところ、乾湿の繰返しによって通常の強度の2割程度、変形係数については、2-4割程度低下することが分かった。(2)したがって、実際の施工に当たっては、軽量材料を使った地盤への水の浸透防止方法や被服方法を考える必要があるが、とくに、アスファルト乳剤やコーチングが止水性の向上に効果があることが分かった。2.軽量地盤材料の静的及び繰返し三軸試験を行って軽量地盤材料の変形係数を調べたところ、静的変形係数と繰返し変形係数に大きな差異のないことが分かった。

3.軽量地盤材料の破壊のメカニズムを詳しく調べるために、三軸試験中の供試体内の温度分布を熱赤外線リモートセンシングで調べたところ、破壊面に沿って高温領域の存在することが分かった。最終年度は、以上の成果を現地施工例に適用して石炭灰を利用した軽量地盤材料の有効性を確認する予定である。本研究では、申請者らによるこれまでの石炭灰の工学的特性に関する研究成果を生かし、これら産業副産物の軽量化の工夫を施すことによって、石炭灰などの産業副産物を盛土や基礎地盤材料、あるいは、壁体構造物の裏込め材料などに広く利用する可能性を追及した。その結果、以下のような成果が得られた。1)発泡剤と少量のセメントを添加して軽量化された石炭灰の強さは打設直後から発揮され始め、材令に比例して長期間にわたって増加する。2)上記軽量地盤材料の破壊に対してモ-ル・クーロン破壊基準が適用できる。3)軽量地盤材料の圧密降伏応力は極めて大きく、それに至るまでの圧縮性は小さい。また、非排水強さとの間には、一義的な関係がある。しかし、いったん、圧力が降伏応力を超えると、材料が多孔質であるため、極端に圧縮性が大きくなるので注意を要する。4)軽量地盤材料はレベル以下の繰返し応力を受けることによって動的ヤング係数を増加させることができるが、繰返し応力の大きさと載荷回数によっては、逆に劣化する場合があるので、これらの限界となる領域を見極める必要がある。5)上記のような特性を利用して、現地において試験施工を行った結果、擁壁裏込め、盛土及び橋梁基礎として有効であることが確かめられた。また、浮遊人口島として利用できる可能性のあることもわかった。6)軽量地盤材料の静的及び動的強度は水浸によって劣化することが一番の欠点である。したがって、出来るだけこのような環境下に置かれることを避けるとともに、この点を改善するための研究が必要である。
産業活動によって生じる地球環境インパクトの定量的評価法

本研究は、産業活動によって生じる環境インパクトを定量的に分析、評価して地球環境問題に対する判断の指標材料とすることを目的としている。研究対象としてリターナブルビールビンを選択し、そのLCAを行った。ビールビンは、再使用可能、、大量生産、比較可能な製品の存在、破棄ガラスの原料化(カレット)などの理由により、LCAモデルとして最適な製品の一つと考えられる。まずビールビンのLCAプログラムを開発した。原料製造から破棄までのデータは、関連する各企業から提供された生データを整理して用いた。このプログラムは、6つの可変パラメータ(ソーダ灰の輸入比率、カレット使用率、カレット輸送距離、ビン使用回数、空きビン輸送距離、ビンの重量)が導入されていること、6つの各ステージ(原料製造、ビールビン製造、ビール充填、流通・使用、廃棄、ライフサイクル全体)のインプット量、アウトプット量がただちに算出できることなどを特徴としている。これを用いていくつかの観点からビールビンの環境負荷を検討を行った。例えば二酸化炭素排出量、あるいはエネルギー消費量を減らす対策として、再使用回数を増やすこと、およびビンの重量を減らすこと、空きビン輸送距離を短くすることが効果的であり、したがってビンの重量を減らすとともにビンの強度を高めることや、ビール工場の再配置などが有効な対策であることがわかった。またビールビンを1回で廃棄した場合の二酸化炭素排出量は基準値の20回使用に比べて6.9倍も多く、1回で廃棄されるワンウェイビンのリターナブル化は、二酸化炭素排出量またはエネルギー消費量の減少に対して大きな効果をもたらすと推察された。カレット率およびソーダ灰の輸入比率を高めることは、エネルギー消費としては効果的処置とはいえないが、原料消費の観点でみるとかなり有効的方法であることも認められた。このプログラムは若干の手直しで他の製品にも応用できるものと思われる。
赤血球産生を制御するシグナル伝達分子の探索と機能解析

赤血球造血の制御機構を解明するために我々は造血幹細胞に特異的に発現する遺伝子の解析を行った。まず骨髄細胞をセルソーターにて造血幹細胞を分画し、この細胞集団からPCR増幅を経てcDNAライブラリーを作成した。これを酵母two-hybrid用のベクターに組み込み、c-kitをbaitとしたスクリーニングを行った。その結果STAP-1と呼ぶ新規遺伝子をクローニングした。この遺伝子はPleckstrin homology(PH)ドメイン,Src homology2(SH2)ドメインを有するアダプター分子でc-kitによってチロシンりん酸化された。RT-PCRの結果、STAP-1の発現はc-kitを有する骨髄細胞に限局することが明かとなった。また最も高い発現はCD34low/-Sca-1+c-kit+Lin-の幹細胞分画に得られた。現在生化学的な解析を行っている。次にエリスロポエチン受容体からのシグナルを制御する分子として、我々がクローニングしたCIS3の機能解析を行った。CIS3は胎児肝臓の赤芽球前駆細胞に強く発現していた。生理機能を明かにするためにノックアウトマウスを作成した。CIS3-/-ノックアウアトは胎性致死であり、受精後12日以前は野生型と大きな形態の差はないが12.5-15日胚では全身での出血が見られた。また特に肝臓では構造が崩れており有核の胎児型赤血球で充満していた。胎児肝細胞をEPO存在下で培養すると野生型マウスにくらべてはるかに大きなBFU-E(前期赤芽球前駆細胞)コロニーが形成された。また赤芽球前駆細胞においてCIS3とJAK2の会合が確かめられた。したがってCIS3は胎児造血幹細胞においてEPO/JAK2シグナルを負に調節する因子であることが示された。
昆虫の神経系において対象物までの距離計測を可能にする神経機構

本研究は脊椎動物に比べて単純な神経系を持つ昆虫を研究対象とし、動物が視覚的に対象物までの距離を計測する神経機構を明らかにすることを目的とする。ハンミョウの幼虫は視覚的に対象物までの距離を計測し、近い物体には捕獲行動、遠い物体には逃避行動をとる。幼虫は頭部に左右2対の大きな単眼を持ち、両眼視で主に距離を計測するが、一個の単眼でも距離の計測がある程度可能である。単眼の下には視葉が位置し、視葉にはラミナ層とメダラ層がある。これまでの研究から、メダラ層の若干のニューロンが距離感受性の応答を示すことを明らかにした。さらに、距離感受性ニューロンを蛍光色素で細胞内染色し、近い物体の動きに選択的に応答するニューロンと遠い物体の動きに選択的に応答するニューロンとでは樹状突起を広げる領域が異なることを明らかにした。形態を同定した距離感受性ニューロンは反対側の単眼から入力を受けていなかったので、一個の単眼による距離計測に関係すると考えられた。メダラ層には反対側の単眼から入力を受ける遠心性ニューロンが多く存在し、両眼視に関係すると考えられた。本年度は距離感受性ニューロンをHRPで染色することを試みたが、鮮明に染色することは困難であった。メダラ層の距離感受性ニューロンに入力すると予想されるラミナ層のニューロンの応答を記録し、特性を調べた。ハンミョウ幼虫のラミナ層には軸索の直径が約1μm程度のラミナ単極性ニューロンが柵上に配列しており、そのなかに直径約5μmの太いニューロンが一本だけ存在する。この軸索の太いニューロンの細胞内応答を記録した。このニューロンは大きな物体の動きに強く応答し、小さな物体の動きには弱く応答した。ニューロンを細胞内染色した結果、ラミナ層の広い領域に樹状突起を広げていた。樹状突起の形態と応答特性から、このニューロンは距離計測よりも物体のサイズの識別に深く関係すると考えられた。本研究は、脊椎動物と比べて単純な神経系をもつ昆虫を実験材料とし、昆虫が視覚的に対象物までの距離を測定する神経機構を明らかにすることを目的とする。ハンミョウの幼虫は地面に掘った巣穴で餌を待ち伏せする。幼虫は頭部に左右6対の単眼をもち、そのうち2対の大きな単眼で餌となる動物や捕食者までの距離を測定する。幼虫は主に両眼視で距離を測定するが、一個の単眼でも可能である。単眼の下には視葉が位置し、左右の視葉から視神経が伸びて脳に繋がる。視葉にはラミナ層とメダラ層がある。前年度までに、電気生理学的実験から、視葉のメダラ層のニューロンのうち若干のものが距離感受性の応答を示すことを明らかにした。さらに、光学的実験から、一個の単眼による距離の測定について、近い対象物は単眼の網膜の周辺部に鮮明な像を結び、遠い対象物は網膜の中央部に鮮明な像を結ぶ可能性を示した。本年度は、距離感受性ニューロンを細胞内染色することを試みた。87例調べたうち3例が距離感受性の応答を示した。そのうち2例は近い対象物の動きに選択的に応答した。細胞内染色した結果、メダラ層の周辺部に樹状突起を広げていた。メダラ層の周辺部は、網膜の周辺部から入力を受ける部位である。遠い対象物の動きに選択的に応答するニューロンを1例細胞内染色した。このニューロンはメダラ層の中央部に樹状突起を広げていた。メダラ層の中央部は網膜の中央部から入力を受ける部位である。これらの結果は前年度までに得られた光学的実験の結果と一致し、一個の単眼で距離を測定する神経機構が一部明らかになった。しかし、距離感受性ニューロンの応答を記録する確率が低かったため、視細胞から距離感受性ニューロンへのシナプス経路における処理機構を調べることは困難であった。本年度の成果は日本比較生理生化学会で発表し、The Journal of Comparative Physiology誌に投稿準備中である。

ハンミョウ幼虫のラミナ層には軸索の直径が約1μm程度のラミナ単極性ニューロンが柵上に配列しており、そのなかに直径約5μmの太いニューロンが一本だけ存在する。この軸索の太いニューロンの細胞内応答を記録した。このニューロンは大きな物体の動きに強く応答し、小さな物体の動きには弱く応答した。ニューロンを細胞内染色した結果、ラミナ層の広い領域に樹状突起を広げていた。樹状突起の形態と応答特性から、このニューロンは距離計測よりも物体のサイズの識別に深く関係すると考えられた。
Domesticationに伴う行動変性過程の研究

本研究は、食虫目トガリネズミ科ジネズミ亜科の1種、ジャコウネズミ(Suncus murinus)を対象に、野生個体を起源とするドメスティケーションを試み、その過程において行動の諸特徴を経代的に観測するものである。野生個体は沖縄県下多良間島で捕獲後、ただちに人為的制御下に移して維持・繁殖を続けてきた。昭和61年度末現在、第2世代を得ている。観測対象とした行動項目は、基本的適応価をもつと考えられるもので、初期行動,生殖(性)行動,および日周活動リズムである。ジネズミ亜科の多くの種に具わる特異な初期行動としてキャラヴァン行動(caravaning)がある。従来詳細な記述がみられなかったこの行動について、ドメスティケーションの進んだ段階の個体(実験動物としてのスンクス)を対象とした組織的観測を行ない、その発現齢,成立パターンおよびその解発刺激,事態特性を明らかにした。それらの成果に基づいて、ドメスティケーション初期段階の個体と進んだ段階の個体とを比較した結果、いくつかの所見を得た。すなわち、前者の場合、出現時期がより限定的でピーク齢が明確であるのに対して、後者においてはキャラヴァンの消失齢が遅延して発現の日齢特性が曖昧化の傾向にあった。また、5種の成立パターンの発達的順序性が前者に比して後者で稀薄化し、母仔関係の障害を示唆するパターン(第【IV】型)が後者のみに認められた。このように、ドメスティケーションに伴って母仔関係の行動的発現が非特殊化する傾向が指摘できる。この種には雌に発情周期がなく、排卵は交尾刺激によって生起する。従って、生殖行動における雌雄の行動的相互作用がもつ意味は大きい。交尾の成立は、雌の攻撃に対する雄の宥和に依存するが、この宥和に一種の行動的退行と考えられる発声が有効に働くことが確かめられた。ただし、ドメスティケーションの効果は検討中である。
レーザーアブレージョン法(ナノテク)を用いたアパタイト超薄膜インプラントの開発

目的:既存のインプラント製品との比較を前提に,既存製品を母材としPLD法によってHap超薄膜形成を行ったインプラント体に対する生体反応についてin vivoおよびin vitroを通じて検討した.1)LD法の仕組み:レーザ光{ArFエキシマレーザ(波長193nm,パルス幅20nsec)}をレンズで集光して真空装置内に置かれたターゲットに照射すると,ターゲット表面において爆発的な剥離分解反応(アブレーション)が生じ,原子,分子そしてイオン等が放出される.放出された粒子は対向した位置にある基板上に堆積され,薄膜を作製する.実験期間4週では,Hap超薄膜は,対照と比較してインプラント体周囲に新生骨が形成されていた.特に,皮質骨より骨髄部での骨形成に差が顕著であった.8週においても,インプラント周囲には新生骨形成像が認められたが,4週にみられた両者の骨形成の差異はなかった.しかし,Hap超薄膜では,新生骨表面にはリモデリングが開始している像が認められた.3)TB観察結果図3と4にTB観察結果を示す.実験期間4週の骨髄部において,対照では新生骨とインプラント体の界面に間隙がみられたのに対し,Hap超薄膜では間隙がほとんどみられなかった.8週になると,対照では,4週と比較して新生骨が形成されてきているのに対し,Hap超薄膜では4週と比較して界面に破骨細胞様のかたまりが認められ,リモデリングが開始していた.4)細胞分化試験2週間後,膜厚200nm,膜厚500nmにおいて膜厚500nmおよび対照に比較して有意にオステオカルシンmRNAの発現量が多く,膜厚200nmで最多であった.しかし,アルカリフォスファターゼmRNA発現について,無処理群および実験群で有意差は認められなかった.3週間後,膜厚200nmにおいて他の3種類と比較して有意にオステオカルシン,アルカリフォスファターゼ両mRNAの発現量が多かった.目的:既存のインプラント製品との比較を前提に,既存製品を母材としPLD法によってHap超薄膜形成を行ったインプラント体に対する生体反応についてin vivoおよびin vitroを通じて検討した.1)LD法の仕組み:レーザ光{ArFエキシマレーザ(波長193nm,パルス幅20nsec)}をレンズで集光して真空装置内に置かれたターゲットに照射すると,ターゲット表面において爆発的な剥離分解反応(アブレーション)が生じ,原子,分子そしてイオン等が放出される.放出された粒子は対向した位置にある基板上に堆積され,薄膜を作製する.実験期間4週では,Hap超薄膜は,対照と比較してインプラント体周囲に新生骨が形成されていた.特に,皮質骨より骨髄部での骨形成に差が顕著であった.8週においても,インプラント周囲には新生骨形成像が認められたが,4週にみられた両者の骨形成の差異はなかった.しかし,Hap超薄膜では,新生骨表面にはリモデリングが開始している像が認められた.3)TB観察結果図3と4にTB観察結果を示す.実験期間4週の骨髄部において,対照では新生骨とインプラント体の界面に間隙がみられたのに対し,Hap超薄膜では間隙がほとんどみられなかった.8週になると,対照では,4週と比較して新生骨が形成されてきているのに対し,Hap超薄膜では4週と比較して界面に破骨細胞様のかたまりが認められ,リモデリングが開始していた.4)細胞分化試験2週間後,膜厚200nm,膜厚500nmにおいて膜厚500nmおよび対照に比較して有意にオステオカルシンmRNAの発現量が多く,膜厚200nmで最多であった.しかし,アルカリフォスファターゼmRNA発現について,無処理群および実験群で有意差は認められなかった.3週間後,膜厚200nmにおいて他の3種類と比較して有意にオステオカルシン,アルカリフォスファターゼ両mRNAの発現量が多かった.1.アパタイト薄膜の形成アパタイト(HAp)薄膜作製条件は,成膜温度300°C,O_2+H_2Oガス0.8mTorr雰囲気中,110Hzの照射間隔で,ターゲット上のエネルギー密度を1J/cm^2に設定し,ターゲットの過熱を防止し,均一な薄膜を作製するために,インプラント体は真空装置内で低速回転させた.その後,電気炉内で380°C-1hrのポストアニールにより結晶化した.2.細胞培養試験2週間後,膜厚200nm,膜厚500nmにおいて膜厚500nmおよび対照に比較して有意にオステオカルシンmRNAの発現量が多く,膜厚200nmで最多であった.しかし,アルカリフォスファターゼmRNA発現について,無処理群および実験群で有意差は認められなかった.3週間後,膜厚200nmにおいて他の3種類と比較して有意にオステオカルシン,アルカリフォスファターゼ両mRNAの発現量が多かった.2週間後,コーティングした全ての試料で対照に比較してオステオカルシン蛋白の発現が有意に多かったものの,群間に有意差は認められなかった.3週間後では全ての試料群間で有意差は認められなかった.3.動物実験インプラント体表面のマップ観察から,表面積および表面粗さが対照,膜厚50nmおよび膜厚300nmの順に減少していた.

動物実験後の歯槽骨のSEM観察ではシリンダー型,ネジ型共に膜厚50nmおよび膜厚300nmではともに対照と比較して多くの新生骨を形成している像が確認できたが,両者の新生骨形成像に差異は認められず,面積計測からも差は得られなかった.光学顕微鏡観察では,対照はネジ山までの新生骨形成が認められなかったが,膜厚50nmそして膜厚300nmではともにネジ山までの新生骨形成が観察された.目的:既存のインプラント製品との比較を前提に,既存製品を母材としPLD法によってHap超薄膜形成を行ったインプラント体に対する生体反応についてin vivoおよびin vitroを通じて検討した.1)LD法の仕組み:レーザ光(ArFエキシマレーザ(波長193nm,パルス幅20nsec)}をレンズで集光して真空装置内に置かれたターゲットに照射すると,ターゲット表面において爆発的な剥離分解反応(アブレーション)が生じ,原子,分子そしてイオン等が放出される.放出された粒子は対向した位置にある基根上に堆積され,薄膜を作製する.実験期間4週では,Hap超薄膜は,対照と比較してインプラント体周囲に新生骨が形成されていた.特に,皮質骨より骨前部での骨形成に差が顕著であった.8週においても,インプラント周囲には新生骨形成像が認められたが,4週にみられた両者の骨形成の差異はなかった.しかし,Hap超薄膜では,新生骨表面にはリモデリングが開始している像が認められた.3)TB観察結果図3と4にTB観察結果を示す.実験期間4週の骨前部において,対照では新生肴とインプラント体の界面に間隙がみられたのに対し,Hap超薄膜では間隙がほとんどみられなかった.8週になると,対照では,4週と比較して新生骨が形成されてきているのに対し,Hap超薄膜では4週と比較して界面に破骨細胞様のかたまりが認められ,リモデリングが開始していた.4)細胞分化試験2週間後,膜厚200nm,膜厚500nmにおいて膜厚500nmおよび対照に比較して有意にオステオカルシンmRNAの発現量が多く,膜厚200nmで最多であった.しかし,アルカリフオスファターゼmRNA発現について,無処理部および実験群で有意差は認められなかった.3週間後,膜厚200nmにおいて他の3種類と比較して有意にオステオカルシン,アルカリフオスファターゼ両mRNAの発現量が多かった.
脳深部の多領域同時イメージングによる記憶セルアセンブリの動態解明

記憶を始めとしてあらゆる脳機能は、個々の局所回路の演算が適切に下流の領域に伝達されることで実行される。例えば古典的条件づけでは、内側膝状体、扁桃体、中脳水道周囲灰白質や側坐核、前頭前皮質の局所回路の演算と、領域間の情報伝達が共に重要である。しかし従来、局所回路のセルアセンブリ研究と領域間の情報伝達に関する研究は独立して行われてきた。そのため、ある領域内に含まれる記憶セルアセンブリが、他の領域内の記憶セルアセンブリとどのように関係するかは不明であった。そこで申請研究では、複数の脳深部領域の活動を同時イメージングする手法を確立し、多領域に渡る記憶セルアセンブリの動態を明らかにすることを目指す。特に、ある領域内の記憶セルアセンブリが、多領域の記憶セルアセンブリと同期して活動するかを明らかにする。平成30年度は、複数の脳深部領域から同時にカルシウムイメージングを行う実験系を確立した。多領域に渡る記憶セルアセンブリを解析するため、脳深部に位置する多領域の神経活動を1細胞の分解能で測定した。アデノ随伴ウイルス(AAV)を用いて、カルシウムプローブGCaMP6を内側膝状体、扁桃体ニューロンに導入した。脳深部から画像を取得するため、直径0.5ー0.6mmのGRINレンズ(Inscopix製)を各領域へ挿入した。そして、内側膝状体、扁桃体から神経活動を記録することに成功した。この成果は、記憶の神経回路メカニズムの解明に寄与する点で意義が大きい。また本手法は記憶に限らず幅広い脳機能の解明研究にも応用可能である点でも重要である。当初の計画通り、複数の脳深部領域からカルシウムイメージングを行う実験系の確立に成功した。そして本手法を用いて記憶・学習中の神経活動のイメージングを行うとことまで進んでいる。以上の理由から本研究課題は、おおむね順調に進展していると評価した。神経活動イメージング法を用いて、記憶・学習中の記憶セルアセンブリの特徴を解明する。記憶の形成、想起時に、各領域内で同期して活動するニューロン集団(記憶セルアセンブリ)が存在するかを調べる。さらに、領域内の記憶セルアセンブリが、他領域の記憶セルアセンブリと同期して活動するかを調べる。特に、記憶セルアセンブリに選ばれるニューロンの特徴や、学習の成立に伴って記憶セルアセンブリの形成、安定化が進むかについて、領域内および多領域にわたるセルアセンブリ両者に関して調べる。また、領域間で記憶セルアセンブリの形成進度が異なるかを明らかにする。