hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子供＝大人インタラクションの認知科学的分析とモデル化

本研究課題では特に子どもと大人のインタラクションに着目し,他者モデルを基盤としたインタラクションの心的ダイナミクスを解明することを目指している.平成29年度は,計画に基づき以下の研究を行った.(1)リトミック実験の実施と解析:実際に3歳児クラスと4歳児クラスのリトミック場面における動きと位置の計測実験を28年度に引き続き23か月に一回行い,それらのデータを27年度に開発した解析手法で解析した.これにより,昨年度得られた月齢に依存した集団全体の活動パターンに関する知見をサポートする結果を得た.(2)新たなデータ解析手法の提案:上記の実験によって得られる加速度データを,相関に基づく従来の解析ではなく、非線形ダイナミクスに基づく新たな手法によって解析した.(3)基礎理論:現象解明,仮説の生成,モデル化を28年度に引き続き実施した.具体的には,深層学習に基づくモデルを発展させた.また,他者モデルは,センシングに基づく状況認識や他者の内部状態の推定が重要な要素である.29年度に引き続きこの推定技術の確立を目指し検討を進めた.(4)実応用の検討:28年度には,それまでに得られた知見の具体的なアプリケーションとして,ロボットやスマートハウスによる子育て支援の検討を開始した.29年度はこれをさらに推進し,具体的なアプリケーションの構築や実証実験・評価を行った.また,育児支援ベンチャーを起業するに至った.(5)ロボットによる介入の検討:リトミックの計測・分析・モデル化を進めてきたが,モデルの評価に際しては受動的な観察に留まらず,子どもの持つ他者モデルを実装したロボットを子どもたちのインタラクションの場に投入するという介入手段を用いることが有効である.この点について実際にルンバ型のロボットによる介入を検討し,その可能性を示した.本研究の当初の計画は,(1)データ解析手法の提案,(2)実験の実施と評価,(3)基礎理論であった.これらそれぞれに対して,研究実績の概要で述べた通り,概ね順調に進行している.また,実験の実施なども含めて定期的にチームでのミーティングを行い,研究に関する議論を深めると共に,問題意識やプロジェクト進捗に関する情報の共有をしっかりと行っている.また本年度は,応用に関する企業との共同研究が進展し,本プロジェクトで培った技術を育児支援に応用すべく,ベンチャーの起業にも繋がった.以上のことから,当初の研究目的に対して順調に進展していると言える.本研究に関しては,計画通り問題なく進んでいるため,この流れを継続して研究を進める.特に定期的に行うミーティングでの議論は,プロジェクトメンバーだけでなく,実験に協力してもらっている幼児教育の専門家にも参加してもらい議論を深めており,非常に有意義である.これを今後も継続していくことで,当初の計画以上に研究を推進できると考えている.また,企業との応用に関する共同研究を加速しつつ,立ち上げたベンチャーのさらなる進展を目指す.本研究課題では特に子供と大人のインタラクションに着目し,他者モデルを基盤としたインタラクションの心的ダイナミクスを解明することを目指している.他者モデルとは,他者の心的状態を推定して行動を理解・予測するための他者に関する認知モデルである.これにより我々は,他者との関わりの中でより良い自身の行動を決定できる.平成26年度は,基盤となる『他者モデル』をこの期間に確立するため,計画に基づき以下の研究を行た.(1)実験パラダイムの提案と実装:本プロジェクトでは,リトミックと呼ばれる情操教育の場で,2歳児5歳児の他者モデルの発達を,動きの摸倣の中から見出すことを目的に,実験の計画と計測装置の検討,実装を行った.加速度計とレーザーレンジファインダによる位置トラッキングシステムによって動きと位置を計測しこれらを解析することで,他者モデルの発達に関するモデルとその検証を行うこととし,これらのシステムを構築した.(2)データ解析手法の提案:加速度データの相関による動きの摸倣度合や,グレンジャー因果分析を用いた動き模倣の因果関係の解析,位置情報のトラッキングに基づく空間把握度合の解析を行う手法を開発し,実施した実験データに対する適用可能性を検討した.(3)実験の実施と評価:実際に2歳児クラスと5歳児クラスのリトミック場面における動きと位置の計測実験を行い,それらのデータを上記解析手法で解析を行った.(4)基礎理論:エージェント自身の行動を決定する内部過程のモデルを,部分観測マルコフ決定過程(POMDP)によってモデル化する手法を提案し,シミュレーションによってその挙動を検証した.また,他者モデルの運用と行動決定の枠組みを,モデルに基づいて検討した.本研究課題では特に子どもと大人のインタラクションに着目し,他者モデルを基盤としたインタラクションの心的ダイナミクスを解明することを目指している.平成27年度は,『他者モデル』の計算モデルを確立し,モデルを検証するための実験を開始するため,計画に基づき以下の研究を行った.(1)リトミック実験の実施と評価:実際に3歳児クラスと4歳児クラスのリトミック場面における動きと位置の計測実験を26年度に開発したシステムを用いて複数回(1年を通して横断的に8セッション)行い,それらのデータを下記解析手法で解析した.これにより,動きの摸倣と性格の相関関係など,いくつかの新しい知見を得ることができた.また,他者モデルを搭載したロボットの技術的な評価のため,ロボカップ@ホームに参加した.(2)データ解析手法の提案:26年度に開発した加速度データの相関による動きの摸倣度合や,グレンジャー因果分析を用いた動きの摸倣の因果関係の解析,位置情報のトラッキングに基づく空間把握度合の解析を行う手法を改良し,実施した実験データに対する解析の性能が向上することを確かめた.また,移動エントロピーに基づくinformation flowによる解析の検討を開始した.

(3)基礎理論:26年度に開発したPOMDPによる内部過程のモデル化を発展させ,他者の状態を考慮した行動決定手法を提案した.また,モデルの初期パラメータや学習データが,様々な性格の他者に対する適応を説明できる可能性を示した.また,自身の内部状態の表現として,正直シグナルの理論を応用する手法を検討した.センシングとしては,総括班で開発している固定型のソシオメータを利用することを検討した.(4)応用の検討:子ども=大人インタラクションの解析結果の応用に関する検討を開始した.具体的に企業との共同研究を検討中である.本研究の当初の計画は,(1)データ解析手法の提案,(2)実験の実施と評価,(3)基礎理論であった.これらそれぞれに対して,研究実績の概要で述べた通り,概ね順調に進展している.また,月1回の班会議を継続して行っており,実験の実施なども含めて27度は15回のミーティングを行い,研究に関する議論を深めると共に,問題意識やプロジェクト進捗に関する情報の共有をしっかりと行っている.また27年度は,応用に関する検討もスタートし,企業との共同研究を含め来年度以降の発展が期待できる展開となっている.以上のことから,当初の研究目的に対して順調に進展していると言える.本研究課題では特に子どもと大人のインタラクションに着目し,他者モデルを基盤としたインタラクションの心的ダイナミクスを解明することを目指している.平成28年度は,計画に基づき以下の研究を行った.(1)リトミック実験の実施と評価:実際に3歳児クラスと4歳児クラスのリトミック場面における動きと位置の計測実験を27年度に引き続き2カ月に1回行い,それらのデータを27年度に開発した解析手法で解析した.これにより,月齢に依存した集団全体の活動パターンに関する新しい知見を得ることができた.また,他者モデルを搭載したロボットの技術的な評価のため,ロボカップ@ホームに参加した.(2)データ解析手法の提案:27年度に開発した加速度データの相関による動きの摸倣度合や,グレンジャー因果分析を用いた動きの摸倣の因果関係の解析,位置情報のトラッキングに基づく空間把握度合の解析に加え,移動エントロピーに基づくinformation flowによる解析や,統合情報量を用いた一体感の定量化などを検討した.(3)基礎理論:26年度に開発したPOMDPによる内部過程のモデル化を発展させ,Deep Q Networkを用いたモデルを提案した.このモデルをベースに今後,リトミックの解析を行う予定である.また,加速度のデータだけでなく,より詳細な情報を用いた解析を行うために,画像データから子どもたちの位置や姿勢を推定する手法の検討を開始した.(4)応用の検討:27年度までに得られた知見の具体的なアプリケーションとして,ロボットやスマートハウスによる子育て支援の開発を開始した.実際,大手企業との共同研究に発展した.本研究の当初の計画は,(1)データ解析手法の提案,(2)実験の実施と評価,
培養細胞における老化と不死化の遺伝的制御

若い増殖中の細胞や不死化細胞において抑制されている細胞老化関連遺伝子群は細胞老化期に発現が誘導され、これらの老化関連遺伝子群の機能によって細胞の老化形質が現れる。老化関連遺伝子の一つであるI型コラ-ゲナーゼ遺伝子では、約1.7kb上流の100bpの領域に不死化に関連して転写調節に与る2つのシス・エレメントISE1およびISE2がある。これらのエレメントに結合する転写活性化因子Plutoと転写抑制因子Orpheusの相互作用が、コラ-ゲナーゼ遺伝子における細胞老化と不死化に伴った発現調節に重要な役割をもつものと考えられるに至った。酵母のone hybrid選択法を用いて、転写活性化因子Plutoの候補遺伝子として3種のcDNAクローンを単離した。これらのcDNAクローンがコードする蛋白質には、白血病細胞の染色体転座部位に見いだされるALL-1/ML/RX複合遺伝子群のCXXCドメインが認められ、cDNAクローンの一つはp33NG1腫瘍抑制因子に極めて近縁な蛋白質をコードしていた。転写抑制因子Orpheusはすでに知られている転写因子Oct-1であることが確認された。Oct-1蛋白質は、若い増殖中の細胞や不死化細胞では、核ラミナの構成因子であるlaminBとともに細胞核の周辺部に局在していた。老化細胞では、核ラミナにおけるOct-1蛋白質の集中局在は消失して、Oct-1蛋白質は細胞全体にびまん性に分布して認められた。Oct-1はヘテロクロマチンなどの高次染色体構造を介して老化関連遺伝子群の転写抑制に働くことが示唆された。このような不死化に関連する転写因子群の詳細な解析によって細胞に内在する老化と不死化の機構についての知見を得ることができるものと考えられた。細胞老化に関わる転写抑制因子Orpheusについては、chemical footprint assayおよびsite-directed mutantによるgel shift assay,CAT assayにより、ISE2の中のAAATAATTという配列を認識しcollagenase遺伝子の転写抑制に寄与していることが明らかとなった。Orpheus結合部位について転写因子結合部位データベースと照合したところ、Oct-1の結合部位と高い類似性を示した。Orpheusの結合活性はOct-1に対するポリクロナール抗体およびモノクローナル抗体によって完全にsupershiftすること、また、in vitroで合成したレコンビナントOct-1蛋白の結合活性はOrpheusと完全に一致することから、OrpheusはOct-1であることが明らかとなった。Oct-1の結合活性と転写抑制能は細胞老化・不死化過程で変化し、核抽出液中のOct-1の蛋白量もそれに伴って変化するのに対し、全細胞抽出液中では細胞老化・不死化の過程を通じてほぼ同量のOct-1が存在していた。このことは、Oct-1の細胞内局在が変化している可能性を示唆している。Oct-1抗体による蛍光抗体染色を行った結果、Oct-1が核周囲に顕著に局在していること、この局在は細胞老化の過程で徐々に失われ、不死化とともに再び出現すること、また、、この核周囲のOct-1蛋白は核ラミナを構成する蛋白の一つであるラミンBと共存していることが明らかとなった。さらに、Oct-1の核周囲の局在が完全に認めらえなくなった細胞は、細胞が大きく伸展したいわゆる老化形質を示し、抗collagenase抗体で強く染色された。これらの結果から、Oct-1が介在する転写抑制性の核内構造が細胞老化の制御装置、すなわち我々の提唱している分子カウンターの実体として重要な役割を果していることが考えられた。一方、老化細胞特異的な転写活性化因子Plutoについては、one-hybrid systemを用いて、現在数種類の候補遺伝子をクローニングしている。1.老化期特異的な転写因子

Plutoの単離と構造解析老化期の細胞より調整したcDNAライブラリーをスクリーニングし、Plutoの候補遺伝子を3種単離した(クローン36、49、66)。塩基配列を調べたところ、いずれも今までに報告のない新規の遺伝子であった。クローン36と49には、DNAメチル化酵素と白血病の一部で転座が見つかったALL-1/MLL/HRXに共通してみられるCXXCドメインが含まれることが明らかになった。酵母細胞中で行った結合実験では、この部位がDNA結合部位であることが示された。クローン36には、これに加えLADドメインが含まれ、腫瘍抑制遺伝子として報告されたp33ING1とこの部位において高い相同性を示した。p33は細胞老化期に発現が増加し、増殖抑制を行うことが報告されており、クローン36も同様な機能を持つと考えられた。2.転写抑制因子Oct-1/Orpheusの機能解析Oct-1の細胞老化、不死化過程における発現変化をウェスタンブロット解析で調べたところ、核抽出液では結合活性の変化と同様に若い細胞と不死化細胞で高い発現が認められたが、全細胞抽出液では有為な発現変化が観察されなかった。そこで、Oct-1の細胞内局在を免疫染色法で調べた。若い細胞ではOct-1は核膜周辺に局在が見られたのに対し、老化が進むと共にこの特徴的な染色が失われ、細胞全体に薄く染まる細胞の割合が増加した。このような細胞ではcollagenaseの発現量が増加していることが二重染色によって確かめられた。さらにOct-1が抑制性に働いている細胞ではOct-1はnuclear laminaの構成成分であるLamin Bと同様な局在を示すことがわかり、Oct-1はheterochromatin等の高次染色体構造を介して抑制性に作用することが示唆された。
NMDA受容体チャネルの多様性と脳機能

NMDA受容体チャネルのGluRε1サブユニット欠損マウスの海馬CA1領域のシナプス長期増強(LTP)発現機構は正常であるが、NMDA受容体チャネル活性の低下によりLTP誘導の閾値が上昇していることを見出した。さらに、遺伝的背景をC57BL/6系統に均一化した純系マウスを用い、GluRε1サブユニット欠損マウスでは文脈依存学習の閾値が上昇していることを明らかにした。これらの結果は、NMDA受容体チャネル依存性シナプス可塑性がある種の記憶・学習の基盤となっているとの考えを強く支持するものである。GluRε2サブユニット欠損マウスは、哺乳に必要な吸引反射が消失しており生後1日で死亡した。欠損マウスは、三叉神経核においてヒゲ知覚神経に対応する樽状構造(バレレット構造)の形成が認められなかった。ヒゲ知覚神経を標識し解析した結果、知覚神経は三叉神経核に到達しているが、その神経終末は散漫に分布していること、すなわち神経回路の形成は起こるが機能的な回路に整備される過程に障害が起きていることが示唆された。さらに、海馬シナブスではNMDA受容体チャネル電流ならびにシナプス伝達の長期抑圧が検出されなかった。すなわち、GluRε2サブユニットはシナプス可塑性とシナプス形成整備の両者に関与し、マウスの発達に必須の分子であることが明らかとなった。グルタミン酸受容体チャネルGluRδ2サブユニットは小脳プルキンエ細胞に特異的に発現し、プルキンエ細胞の平行線維シナプスに局在する。連続電子顕微鏡写真により、GluRδ2サブユニット欠損マウスでは平行線維終末と結合しないプルキンエ細胞棘突起が出現していることが判明した。すなわち、GluRδ2サブユニット欠損は棘突起と平行線維終末との間の結合率を選択的に低下させることを見い出した。GluRδ2サブユニットは小脳シナプス可塑性と運動学習に重要な役割を果たしているとともに、発達段階における平行線維シナプスの結合強化・安定化に関与することが明らかとなった。本研究計画は、我々が世界に先駆けて見い出したNMDA受容体チャネルの分子的多様性の生理的意義、すなわち、多様なNMDA受容体チャネルのサブユニットが高等動物の中枢神経系における神経情報伝達、記憶と学習の基礎となるシナプス可塑性の発現、神経系の形成および病態で発生する神経細胞壊死に果たす役割を解明することにより、脳の高次機能と病態を分子レベルで理解する端緒を開くことを目的とする。このために、NMDA受容体チャネルの各サブユニットを欠損したマウスを作成し、これらの変異マウスにおける神経情報伝達、脳の高次機能、脳の発生および病態時の神経細胞死を個体レベルで解析した。NMDA受容体チャネルのε1サブユニットを欠損したマウスの各発達段階におけるNMDA受容体チャネルの性質をスライスパッチクランプ法で解析することにより、小脳顆粒細胞ではε2サブユニット蛋白の減少に伴って高コンダクタンスチャネルが減少し、ε3サブユニットの発現とともに低コンダクタンスチャネルが増加するとともにシナプス電流のMg^<2+>感受性が低下することを明らかにした。発達の過程でε2型からε1型およびε3型への転換が起こり、成熟顆粒細胞ではε1型およびε3型がそれぞれ単一チャネルコンダクタンスを異にするチャネルを形成して共存していることおよびε3型が低Mg^<2+>感受性チャネルを形成することが示唆された。

さらに、標的遺伝子組換えによりNMDA受容体チャネルのε2サブユニットを欠損したマウスを作成した。ε2サブユニット欠損マウスは、ε4およびζ1サブユニットが発現しているにもかかわらず、胃に母乳が認められず、生後1日で死亡した。ε2サブユニット欠損マウスは人工哺乳により飼育可能なことから、死因は母乳を摂取できないことに因ると考えられる。欠損マウスは哺乳に必要な吸引反射が消失しており、三叉神経核においてヒゲ知覚神経に対応する樽状構造(バレレット構造)の形成が認められなかった。ヒゲ知覚神経を標識し解析した結果、知覚神経は三叉神経核に到達しているが、その神経終末は散漫に分布していることが示唆される。さらに、生後3日までの正常マウスの海馬シナプスでは長期増強は未発達である長期抑圧型の可塑性が認められるのに対して、ε2サブユニット欠損マウスではNMDA受容体チャネル電流ならびにシナプス伝達の長期抑圧が検出されなかった。すなわち、ε2サブユニットはシナプス可塑性とシナプス形成の両者に関与し、マウスの発達に必須の分子であることが明らかとなった。1)海馬CA3野錐体細胞の頂上樹状突起に存在する交連/連合繊維入力によるシナプスでは、NMDA受容体チャネルε1サブユニットの欠損によりNMDA受容体応答およびシナプス長期増強(LTP)が低下した。一方、基底樹状突起に存在するfimbrial(Fim)入力によるシナプスでは、ε2サブユニットを片方の染色体で欠失させたヘテロ接合マウスでNMDA受容体応答およびLTPが低下することを見い出した。すなわち、海馬CA3野錐体細胞は多様なNMDA受容体チャネルの分子種をシナプスにより使い分けていることが示唆された。2)NMDA受容体チャネルε1、ε2およびζ1サブユニットに対する特異抗体を作製し、組織切片の前処理による新たな免疫組織化学法を考案した。NMDA受容体チャネル依存性のシナプス可塑性が見い出される海馬CA1野の各層およびCA3野の分子層、放射層、上昇層にはNMDA受容体チャネルサブユニットが豊富に分布しているが、シナプス可塑性がNMDA受容体チャネル非依存性であるシナプスが集積するCA3野の透明層にはサブユニットの局在が乏しいことを明らかにし、錐体細胞ないでのNMDA受容体チャネルサブユニットの局在がシナプス特性を決定していることを示唆した。3)海馬を含む前脳からシナプス後肥厚(PSD)分画を単離し、カルシウムとカルモデュリンを投与して内在性のCaMKIIを活性化することにより、PSDに共存するAMPA受容体チャネルがリン酸化されることを明らかにした。このリン酸化は、CaMKIIに特異的な阻害ペプチドで著明に抑制されたが、他のリン酸化酵素の阻害剤ではほとんど抑制を受けなかった。この実験結果から、LTPにCaMKIIによるAMPA受容体チャネルのリン酸化が関与する可能性が示唆された。4)グルタミン酸受容体チャネルδ2サブユニット欠損は、小脳プルキニエ細胞の棘突起と平行線維終末との馬の結合率を選択的に低下させることを見い出した(結合率:野生型100%、ノックアウト63%)。
網膜神経回路の視覚情報符号化に関する研究

網膜の情報処理機構の解明を目指した研究によって,網膜内神経細胞の数理モデルが構築されてきた.従来モデルは,神経細胞の細胞膜や細胞内の生理学的な特性を微分方程式として記述したものである.一方,神経細胞の電気的活動の基本を担う機構は,細胞膜に存在し確率的に開閉するイオンチャネルである.すなわち,従来モデルはチャネル全体の集合平均としての挙動を微分方程式として記述したものであり,決定論的なものである.しかしながら,神経スパイクが発生するタイミングには,イオンチャネルの確率的な振る舞いが重要な役割を果たすことが近年示唆されており,確率論的挙動の役割を明らかにすることが重要と考えられる.そこで,本研究では,イオンチャネルの確率論的特性を導入した網膜神経細胞の数理モデルを構築し,「網膜でのスパイク発火においてイオンチャネルの確率的特性がどのような役割を果たすか」,「視覚情報がどのようなスパイク信号に符号化されるか」について,その具体的機構と機能的意義を明らかとすることを目的としている.本研究では,網膜神経節細胞のイオンチャネル(Naチャネル,Caチャネル,3種類のKチャネル)に関する状態遷移モデルを構築した.チャネルの状態は一様乱数によって確率的に遷移するように記述した.電流刺激としてステップおよびガウス性入力をそれぞれ20回加え,得られた神経スパイクからラスタープロットを求めた.その結果,ステップ入力に対しては,発火タイミングが著しく変動するが,ガウス性入力に対しては,発火タイミングに再現性のあることがわかった.この結果は,ノイズ状の信号が重畳している場合,神経節細胞における情報の符号化がより安定するという機能的な意義を示唆するものである.今後はこうした予測を実証するため,視細胞や2次ニューロンを含めた網膜神経回路モデルを構築し,実際の視覚入力に対する情報符号化の特性を解析していく必要がある.網膜の情報処理機構の解明を目指した研究によって,網膜内神経細胞の数理モデルが構築されてきた.従来モデルは,神経細胞で生じる一連の生理学的過程を微分方程式として数理的に記述・再現したものである.一方,神経細胞の電気的活動の基本を担う機構は,細胞膜に存在し確率的に開閉するイオンチャネルである.従来モデルは個々のチャネルの挙動を巨視的に捉え,微分方程式として記述したものであり,決定論的なものである.しかし,神経スパイクが発生するタイミングや閾値には,イオンチャネルの確率的な振る舞いが重要な役割を果たすと考えられ,確率論的挙動と決定論的挙動の関係を明らかにすることが重要と考えられる.本研究では,イオンチャネルの確率論的挙動を導入した網膜神経細胞の数理モデルを構築し,「網膜でのスパイク発火において個々のイオンチャネルの確率的特性がどのような役割を果たすか」,「色情報,空間情報,動き情報等の視覚情報がどのようなスパイク信号に符号化されるか」について,その具体的機構と機能的意義を明らかとすることを目的とする.本年度は,網膜神経節細胞のイオンチャネルについて,状態遷移モデルによって確率的な特性を記述したモデルを構築した.確率論的モデルと決定論的モデルの特性をシミュレーション解析した結果,膜電位や膜電流をステップ上に固定した場合,チャネル数が多くなると,確率論的モデルは決定論的モデルの特性に近づくことがわかった.また,変動成分を含んだ入力に対して,再現性のある発火パターンが生じることがわかった.この結果は,フリッカー光刺激に対して実験的に報告されている神経節細胞の発火パターンに相当すると考えられる.神経節細胞でのスパイク情報への変換において,イオンチャネルの確率的挙動が重要な役割を果たすものと考えられる.網膜の情報処理機構の解明を目指した研究によって,網膜内神経細胞の数理モデルが構築されてきた.従来モデルは,神経細胞の細胞膜や細胞内の生理学的な特性を微分方程式として記述したものである.一方,神経細胞の電気的活動の基本を担う機構は,細胞膜に存在し確率的に開閉するイオンチャネルである.すなわち,従来モデルはチャネル全体の集合平均としての挙動を微分方程式として記述したものであり,決定論的なものである.しかしながら,神経スパイクが発生するタイミングには,イオンチャネルの確率的な振る舞いが重要な役割を果たすことが近年示唆されており,確率論的挙動の役割を明らかにすることが重要と考えられる.そこで,本研究では,イオンチャネルの確率論的特性を導入した網膜神経細胞の数理モデルを構築し,「網膜でのスパイク発火においてイオンチャネルの確率的特性がどのような役割を果たすか」,「視覚情報がどのようなスパイク信号に符号化されるか」について,その具体的機構と機能的意義を明らかとすることを目的としている.本研究では,網膜神経節細胞のイオンチャネル(Naチャネル,Caチャネル,3種類のKチャネル)に関する状態遷移モデルを構築した.チャネルの状態は一様乱数によって確率的に遷移するように記述した.電流刺激としてステップおよびガウス性入力をそれぞれ20回加え,得られた神経スパイクからラスタープロットを求めた.その結果,ステップ入力に対しては,発火タイミングが著しく変動するが,ガウス性入力に対しては,発火タイミングに再現性のあることがわかった.この結果は,ノイズ状の信号が重畳している場合,神経節細胞における情報の符号化がより安定するという機能的な意義を示唆するものである.今後はこうした予測を実証するため,視細胞や2次ニューロンを含めた網膜神経回路モデルを構築し,実際の視覚入力に対する情報符号化の特性を解析していく必要がある.
唾液腺組織幹細胞由来膵島移植と免疫調節モデルの開発

ブタ唾液腺から内胚葉系幹細胞を樹立し、その細胞へブタインスリンプロモーターによりGFPを発現するようにレトロウイルスを用いて遺伝子を導入した。ごく少数の細胞は分化誘導前よりGFP陽性であったが更に多くの細胞をインスリン陽性細胞へ分化させる方法を検討した。ラット唾液腺由来内胚葉系幹細胞は細胞が隗をなして3次元に増殖すると、塊状になった細胞はよりインスリンを産生する。そのような条件を作り出すためにスフェロイドを形成させて培養を行った。またこのときGLP-1(10nMから50nM)や、20mAD-glucoseを加えて培養した。GLP-1添加は平板培養でも試みた。しかし、スフェロイドの形成やGLP-1添加、高糖濃度はインスリン産生細胞を強力に誘導しなかった。また、β細胞の再生を促すといわれているActivin Aとbetacellulinをそれぞれ2200ng/ml、0.550ng/ml加えた培地で培養を試みた。しかし有意にインスリン産生細胞を誘導しなかった(RT-PCR法で確認)。そこで遺伝子を操作してインスリン分泌細胞を誘導できないか試みた。まず、幹細胞の自己複製やその後の細胞の運命決定に重要な働きをしているNotch-Hes系に着目した。ブタのHes-1の遺伝子配列を決定し、ブタ唾液腺由来内胚葉系幹細胞での発現をRT-PCR法で調べたところ、ブタ胎児全脳より明らかに強かった。一方、肝細胞分化誘導培養法で培養されたブタ唾液腺内胚葉系幹細胞は、約2週間培養すると細胞の形態が紡錘形から大型の正方形状へ変化し、Hes-1の発現はほとんど認められなくなった。以上よりHes-1の発現は幹細胞の維持に重要で、発現が減少することは細胞の分化を進めることに必要だと考えた。Hes-1の発現減少とブタ唾液腺内胚葉系幹細胞の分化について検討するためにsiRNA法を用いて唾液腺内胚葉系幹細胞でのHes-1のノックダウンを試みている。
清代後期における海関制度と中国沿海世界の考察

本年度の研究は、琉球の朝貢貿易を明清時代の中国の側から位置づけるのを主要な目的とするものであった。これまで中国各港における具体的な貿易の実態から、中国の沿海交易の全体像、中国の貿易体制を考えなおし、再構築する作業は国内外を通じてほとんどなされてこなかった。こうした現状に鑑みて、まず史料も研究も比較的豊富な清末の広東について研究に着手し、その結果、貿易港の仲買商人(牙行、洋行)が清代中国の朝貢関係における民間交易を秩序づけたものであり、その役割がきわめて重要だと考えるに至った。この知見を手がかりとして、本研究においては、重点領域研究「沖縄の歴史情報研究」の主たる研究テーマである琉球を中心に、中国の対外関係のあり方を全体的に描きだそうとしたものであり、琉球が朝貢その他で船を派遣し、貿易を行なった清代の福州を中心として、そこに見られる中国側の貿易政策、貿易機構、市場組織を明らかにできた。すなわち、明清交替にともなう中国側の貿易政策の転換は海関という官庁の設置に具体的に表現されたこと、福州で琉球の朝貢をうけつけた球商は、取引の規模や内容こそ異なっても、広東の洋行とほぼ同じ性質のものであったこと、そうした商人の存在の背後にある中国の各港の市場組織は、外からの需要に敏感に反応するものであったことを論じた。以上の点において福州の琉球貿易は、アヘン戦争前後を通じて行なわれた、広東や上海におけるイギリスの貿易と軌を一にするものであったわけで、従来の研究がそれぞれを個別に理解したがゆえに見過ごしてきた結論が得られたのである。しかし細部に至っては、なお不明な点が残されており、本研究の成果では、大掴みな素描に終始せざるをえなかった。したがって本研究がめざす最終的な目的が十分に達成できたわけではない。今後はこの成果の上に立ち、所期の目的を達成すべく、さらに問題を深め、研究を発展させることとしたい。
脳のリポタンパクレセプター機能と異常

神経細胞の増殖、神経突起の進展、神経細胞膜の機能維持のためには細胞膜の主要構成成分コレステロールは不可欠であるが、脳内でのコレステロール輸送と代謝に関する情報はほとんどない。脳内でコレステロールはアストロサイトからアポE・コレステロールとして分泌・輸送され、特異的レセプターを介して取り込まれる。本研究は脳神経系におけるアポE特異的レセプター、VLDLレセプター(VLDLR)とアポEレセプター2(ApoER2)の機能解明を通して、リガンドであるアポEの脳神経系における役割やアルツハイマー病との関連の解明を目的とした。我々は2つのアポEレセプターを欠損するマウスを作製し、さらにVLDLR/ApoER2を共に欠損するダブルノックアウトマウスを作製して詳細な解析を行った。VLDLRとApoER2をそれぞれ単独で欠損するマウスでは脳神経系の発達に軽微な異常しか示さないが、ダブルノックアウトマウスでは小脳性運動失調を特徴とする振戦・よろめき歩行を示し、組織学的には大脳皮質、海馬、小脳の層構造形成に異常が認められる。いわゆるリーラーマウスと呼ばれる神経変異マウスに酷似した表現型を示した。このマウスではタウタンパクが過剰にリン酸化されており、アルツハイマー病とも関連する可能性が示唆された。また、このマウス脳内において特異的に発現の変化を受けている遺伝子を解〓する目的でジーンチップを用いたディファレンシャルディスプレイ法によるスクリーニングを行った。その結果、suppressor of hairless、IGFBP3、CDC kinase inhibitorの発現がそれぞれ2.5倍、2倍、2倍に増加していた。一方、brain FABP、ヘモグロビンα鎖、neuronal protein 3.1の発現は37%、38%、43%に減少していた。さらに、これらの遺伝子の脳神経系の発達における機能を解析した。一方、脳神経系におけるアポEと2つのアポE特異的レセプターの機能的関連を解析する目的で、アポE/VLDLRやアポE/ApoER2を欠損するダブルノックアウトマウスを作製した。これらのマウスは成長、外見、行動に異常は認められなかった。そこで、アポE/VLDLレセプター/アポEレセプター2を欠損するトリプルノックアウトマウスの作製し、その表現型の解析を行った。
高精度高分解能電子線ホログラフィを用いたナノ磁性デバイスの定量的観察と評価

高精度高分解能位相シフト電子線ホログラフィを用いて,化合物半導体デバイス中の不純物分布の観察に成功した.従来のp-n接合のポテンシャル差だけでなく,n型領域内での不純物分布の差(n+とn-の差)も,高精度に検出することができた.カーボンナノチューブ内にコバルト磁性材料を充填させたサンプル周辺の磁場を,電子線ホログラフィで観察することに成功した.内包させたコバルトナノロッドの直径は約80nmで,fccの単結晶であることがわかった.また,電子線ホログラフィにより測定された位相変化と計算機シミュレーションによる比較から,飽和磁化は1.2Tであることがわかった.また,カーボンナノチューブ内に内包させたα鉄ナノロッドについても同様な計測を行ない,飽和磁化を測定した.直径8nmのコバルトナノ粒子をカーボン膜上に自己組織化させた材料の電子線ホログラフィ観察を行い,超強磁性ドメイン構造を初めて直視することに成功した.この材料は,膜全体にわたりナノ粒子が一層だけ規則正しく配列されており,将来の高密度磁気記録材料として期待されている.また,磁性物理学的にも超強磁性が出現する材料として興味が持たれている.この材料を-150度まで冷却し,電子線ホログラフィで観察した結果,十数ミクロンにわたる大きな超強磁性ドメイン構造をとることがわかった.また,電子顕微鏡内でこの材料に磁場を印加することによって,そのドメイン構造が変化することもわかった.微粒子線装置により,直径6nmのコバルトナノ粒子をランダムに堆積させた材料の電子線ホログラフィ観察を行った.各粒子の表面は1nm程度酸化してあるが,この酸化コバルトの層を介して各粒子の磁性のカップリングが行われ,数十ミクロンの超強磁性ドメインが形成されることがわかった.高精度高分解能電子線ホログラフィを用いて,高分解能原子構造像に含まれる電子顕微鏡の収差を高精度に補正することに成功した.1.フーリエ変換を用いない新しい電子線ホログラフィの解析手法を開発した。この手法では、従来、フーリエ変換再生法の問題であったローパスフィルタリングによる空間分解能の制限とフーリエ変換によるアーティファクトが無い新手法であり、従来の手法より6倍空間分解能が良い。この手法を用いてラテックス粒子および磁性ナノ粒子群のポテンシャル分布をシャープに再生することができた。2.高精度位相シフト電子線ホログラフィは、多数枚のホログラム(電子波干渉像)を用いて、高精度かつ高分解能な再生像を得る電子線ホログラフィ解析法の一つである。本研究では、この手法を電子顕微鏡の収差補正に適用した。用いた試料はHgCdTeの単結晶であり、赤外線の検出器等に使われる材料である。位相シフト電子線ホログラフィで得られる再生像の空間分解能は、電子波干渉縞の間隔に依存しないため、従来の2倍以上縞コントラストの高いホログラムを撮影した。この条件で撮影したホログラムは、従来のフーリエ変換再生法では再生不可能であるが、位相シフト電子線ホログラフィを用いて初めて、干渉縞に埋もれた原子像を再生することに成功した。3.コバルトナノ粒子群をカーボン膜上に規則配列させた試料の磁場分布を、電子線ホログラフィを用いて観察、解析した。格子状に自己組織化させた強磁性ナノ粒子群は、次世代の記録メディアとして期待され、また特異な現象を生ずるナノ磁性物理学としても興味が持たれている材料である。これまで計算や理論により、ナノ磁性粒子群内では個々の粒子の磁性が相互作用を及ぼし合い、大きい磁気ドメインを形成すると言われているが、実際の観察までには至っていない。そこで本研究では、直径8nmのコバルトナノ粒子群を液体窒素温度まで冷却し、電子線ホログラフィでその場磁場観察を行った。その結果、10ミクロン級の大きな磁気ドメインが存在することがわかった。高精度高分解能位相シフト電子線ホログラフィを用いて,化合物半導体デバイス中の不純物分布の観察に成功した.従来のp-n接合のポテンシャル差だけでなく,n型領域内での不純物分布の差(n+とn-の差)も,高精度に検出することができた.カーボンナノチューブ内にコバルト磁性材料を充填させたサンプル周辺の磁場を,電子線ホログラフィで観察することに成功した.内包させたコバルトナノロッドの直径は約80nmで,fccの単結晶であることがわかった.また,電子線ホログラフィにより測定された位相変化と計算機シミュレーションによる比較から,飽和磁化は1.2Tであることがわかった.また,カーボンナノチューブ内に内包させたα鉄ナノロッドについても同様な計測を行ない,飽和磁化を測定した.直径8nmのコバルトナノ粒子をカーボン膜上に自己組織化させた材料の電子線ホログラフィ観察を行い,超強磁性ドメイン構造を初めて直視することに成功した.この材料は,膜全体にわたりナノ粒子が一層だけ規則正しく配列されており,将来の高密度磁気記録材料として期待されている.また,磁性物理学的にも超強磁性が出現する材料として興味が持たれている.この材料を-150度まで冷却し,電子線ホログラフィで観察した結果,十数ミクロンにわたる大きな超強磁性ドメイン構造をとることがわかった.また,電子顕微鏡内でこの材料に磁場を印加することによって,そのドメイン構造が変化することもわかった.微粒子線装置により,直径6nmのコバルトナノ粒子をランダムに堆積させた材料の電子線ホログラフィ観察を行った.

各粒子の表面は1nm程度酸化してあるが,この酸化コバルトの層を介して各粒子の磁性のカップリングが行われ,数十ミクロンの超強磁性ドメインが形成されることがわかった.高精度高分解能電子線ホログラフィを用いて,高分解能原子構造像に含まれる電子顕微鏡の収差を高精度に補正することに成功した.
凍結組織切片を用いたMALDI質量分析による薬毒物の直接定量

目的:近年,合成カンナビノイド類やカチノン類の危険ドラッグが蔓延したため、それらは包括規制された。そのためかそれらに属さない薬物が検出され始めた。ジフェニジンもそうした薬物の1つであり, 2014年から報告され始め,当教室でもジフェニジン中毒と考えられる解剖例に遭遇した。組織切片を用いたジフェニジンのMALDI-MS(/MS)による直接分析についての報告はまだなされていない。今回はジフェニジン測定の最適条件の検討を行い,今後の組織切片からの他の薬物検出への適用を目的とする。28年度に予定していた「(1)測定の最適化、(2) MALDI-MS/MS装置のソフトの改良を行うことにより、通常の装置では不可能であった異なる2種類のprecursor ionからの各々のMS/MSを可能とする、(3)大きい直径のwellを使用することにより精度の向上を図る」の全てを実行することができた。それによりジフェニジンの脂肪・脳・心臓・腎臓・肝臓組織の定量が可能となりForensic Toxicology (2016) 34:151-157にて報告することができた。尿は非侵襲性であるため、血液や組織よりも入手しやすい検体であるが、危険ドラッグである合成カンナビノイド類の分子イオンの尿中濃度は血液や組織よりも極めて低く、中毒により死亡していても検出できないことが使用初期の頃より報告されている。そのためそれらの代謝物の検出によって摂取の指標とする提案もなされてきた。しかし合成カンナビノイド類の構造は類似しているため、主代謝物の構造が同じで中毒物の特定が困難であることが多いので、やはり元の分子イオンを検出することが望ましい。我々は尿中の合成カンナビノイドの分子イオンを超高感度に定量する方法の考案を試みた。29年度は超高感度な同定と定量法の開発を予定していた。危険ドラッグに属する合成カンナビノイド類の尿中濃度は極めて低いので、中毒による死者の尿でさえも検出できていなかった。我々は尿中からクロルブタンにより効率よく抽出できる条件を検討し、4000 QTRAP tandem mass spectrometerを用いて高感度に測定できる条件を検討することによりpg/mlという法医学の分野では世界で今までに発表されていない超高感度なレベルで3名の死者から6種類の合成カンナビノイドを定量することができ、Forensic Toxicology (2017) 35: 275で報告することができた。1.市販されている薬剤の致死濃度はマイクログラム/ml程度であるのに対し、危険ドラッグはその1/1000に相当する1ng/mlという非常に低濃度での死亡例も報告されているが通常のGC-MSでは検出できない。危険ドラッグの死因への関与は重要な検査案件である。MALDI-MS/MS法およびLC-MS/MS法を駆使した超高感度な同定と定量法の開発を目指す。2.種々の薬剤の代謝物についてはあまり研究がなされていない。法医学では解剖検体を扱うことができるので原因物質のみならず、代謝物も検出することができる。代謝物の中には薬理活性を持つものもあり、これらは死因や副作用に関与してくるので超高感度な同定と定量法の開発を目指す。薬毒物の代謝物の中には薬理活性を持つものもあり、これらは死因や副作用に関与してくるので代謝物の研究は重要であるがあまり研究は進んでいない。法医学では解剖検体を扱うことができるので、原因物質のみならず代謝物も検出することができるので、それらの超高感度な同定と定量法の開発を目指す。現在、危険ドラッグ類の致死量は不明である。代謝物の定量により、もとの物質の摂取量を推定できるならば、致死量を推定できる可能性も出てくるので、それらに関連した研究を行う。1.申請時には組織切片作成装置が約1,400,000円であったが、それよりも高性能の新装置が約1,000,000円で入手できた。2.旅費として400,000円申請していたが、他の予算から支援を受けることができたので使用しなかった。3.上記の合計約800,000円の一部を物品購入に充てたので、残り659,702円を次年度使用とした。(理由)28年度において装置が予定額よりも低く入手できた事などで659,702円を29年度使用へ追加した。その結果、29年度の予算額が増額となったため、380,707円を30年度使用とした。(使用計画)危険ドラッグ類の標準品はアメリカのCayman社が主として販売しているが10mgが数万円と高価である。また、代謝物の研究にはヒトのヘパトサイトを用いて、代謝物を標準品から作成し実際の解剖検体中の代謝物と比較する必要があるが、ヘパトサイトも最小単位が20万円と非常に高価であるので、それらの購入に充当する予定である。危険ドラッグ類の標準品はアメリカのCayman社が主として販売しているが、10mgが数万円と非常に高価である。また、指定薬物とされている場合にはその取り扱い手数料だけで10万円以上余計に必要である。法医学の解剖検体中の危険ドラッグの同定・定量には標準品は必須である。今後危険ドラッグの代謝物についても研究を発展させてゆく予定であるのでそれらの購入に次年度使用の659,702円を充当する予定である。
ヒト早期妊娠因子のアミノ酸構造解析と生物活性の研究

妊娠早期、とくに着床以前の超早期(受精後48時間以内)に出現し、second trimesterまで持続して検出される糖タンパクである初期妊娠因子earlypregnancyfactor(EPF)の本態を追求するために完全精製を試みてきた。EPFの完全構造解析のために、これまでに抽出したタンパクから、とくにペプチドのC末端アミノ酸配列を決定し、さらにこの物質の妊娠成立機構を含めた生体内での役割を解明することが本研究の目的である。最近、Clarke et al.によってヒト胎盤の抽出液から精製し、N末端のアミノ酸6残基の配列がThioredoxin(ADF)の一致していたことを報告したため、これまでに我々が精製したタンパクとの相同性について検討し、生化学、生物活性、免疫的にも全く異なる物質であることを証明した。また、EPFの発見者であるMorton,H.は、我々が精製したタンパクに、生化学的特性の極めて類似したタンパクChaperonin 10相同タンパクを抽出し、Clarke et al.の抽出したタンパクとは同様に異物質であることを確認した。逆相HPLCによる抽出分画がTrifluoroacetateの処理によってロゼット抑制反応におけるEPF生物活性が失活するため、SDS-PAGEのbandからの切り出し抽出物質を再度逆相HPLC分析した結果との比較より、N末端の13残基のアミノ酸構造解析に成功した。しかし,リジン切断法によるC末端側のアミノ酸構造解析は量的問題とリジン末端の可能性から分析が困難となった。合成ペプチドを作製し、ポリクローナル抗体を作製し、これを用いてWestern blotを行なった。Dot blotでの確認および、抗体の生物活性の抑制結果を得たが、Western blotによる分子量の確認は困難であった。そこで現在、従来の抽出法に加え抗体によるアフィニティカラムおよび高感度Western blot法により再度大量抽出を試み、さらに機能の向上したペプチド配列分析機を用いて分析を進行中である。妊娠早期、とくに着床以前の超早期(受精後48時間以内)に出現する糖タンパクである初期妊娠因子earlypregnancyfactor(EPF)の本態を追及するために完全精製を試みてきた。EPFの完全構造解析のために、これまでに抽出したタンパクからとくにペプチドのC末端アミノ酸配列を決定し、さらにこの物質の妊娠成立機構を含めた生体内での役割を解明することが目標である。最近、Clarke et al.によってヒト胎盤の抽出液から精製し、N末端のアミノ酸6残基の配列がThioredoxin(Adult type T cell leukemia factor;ADF)に一致していたことを報告したため、これまでに我々が精製したタンパクとの相同性について検討し、生化学、生物活性、免疫的にも全く異なる物質であることを証明した。これまでに我々が精製したヒトEPFは分子量28KDと推定されているが、SDS-PAGEおよび逆相HPLCによる分子量推定である。このため、抗体のspecificityの確認および分子量の確定をWestern blotにより認識する必要がある。部分精製EPF分画を用い、抗体は合成ペプチドから免疫して精製した抗体のうち、EPFの生物活性を失活させる抗体を用いてWestern blotを実施した。しかし、bandの検出は困難で、blottingにおけるタンパクのlossのためと考えられた。さらに、高感度のWestern blot法を検討し、C末端側を決定するための研究を進行中である。妊娠早期、とくに着床以前の超早期(受精後48時間以内)に出現し、second trimesterまで持続して検出される糖タンパクである初期妊娠因子earlypregnancyfactor (EPF)の本態を追求するために完全精製を試みてきた。

最近、Clarke et al.によってヒト胎盤の抽出液から精製し、N末端のアミノ酸6残基の配列がThioredoxin (ADF)に一致していたことを報告したため、これまでに我々が精製したタンパクとの相同性について検討し、生化学、生物活性、免疫的にも全く異なる物質であることを証明した。また、EPFの発見者であるMorton, H.は、我々が精製したタンパクに、生化学的特性の極めて類似したタンパクChaperonin 10相同タンパクを抽出し、Clarke et al.の抽出したタンパクとは同様に異物質であることを確認した。逆相HPLCによる抽出分画がTrifluoroacetateの処理によってロゼット抑制反応におけるEPF生物活性が失活するため、SDS-PAGEのbandからの切り出し抽出物質を再度逆相HPLC分析した結果との比較より、N末端の13残基のアミノ酸構造解析に成功した。しかし、リジン切断法によるC末端側のアミノ酸構造解析は量的問題とリジン末端の可能性から分析が困難となった。そこで現在、従来の抽出法に加え抗体によるアフィニティカラムおよび高感度Western blot法により再度大量抽出を試み、さらに機能の向上したペプチド配列分析機を用いて分析を進行中である。
アジア-アフリカ大乾燥地域の動態

本研究は、アジア-アフリカ大乾燥地域の陸面状態に及ぼす気候変動(自然的要因)と人間活動(人為的要因)の役割、さらに、様々な要因による陸面状態の変化が気候に及ぼす影響を解明することを目的とした。平成8年度は、アジア-アフリカ大乾燥地域のなかの北アフリカ、サヘル地域を解析対象として、ここの大気・陸面相互作用の実態を衛星・地上観測データをあわせて検討した。西サヘルにおいて、植生指標の平年からの偏差の持続性とその偏差が大気に及ぼす影響について調べた。平均的な季節変化からの偏差についての自己相関解析によると、大気と比べると、植生指標は大規模な海面水温に匹敵するほどの高い持続性をもつ。季節的にみると、植生指標の偏差は半乾燥地域特有の短い雨季(6-9月)において降雨の多寡によって形成され、雨季終了後長い乾季に高い持続性が保たれるが、翌年2-4月にとぎれる傾向にある。しかし、1987/88年1988/89年の乾季においては、それぞれ前年の雨季に形成された植生指標の偏差が翌雨季までとぎれずに継続していることが注目される。このとき、850-700hPa(混合層)の気温は植生の少ない(多い)ときには高温(低温)となる傾向が認められた。このように、植生あるいは土壌水分がある雨季から翌雨季へと降雨の偏差を伝える媒体の役割を果たす可能性が示唆された。
2波長高感度ストップドフローケイ光光度計の試作と実用化

Na^+ポンプの分子機構及び微量でしか得られない酵素の反応機構を、解明するために、2波長高感度ストップドフローケイ光光度計の試作と実用化を行った。1回の測定に要するサンプル量は0.12ml×2であり、単一の励起波長により、励起されたケイ光を異なった2波長で検出する。励起光及びケイ光は共に光ファイバーによって観測室へ及び検出器へ導かれるそのためわずらわしい光路調整は不必要となった。本機器及びそのプロトタイプを用いて得られた研究結果は以下の通りである。Na^+、K^+-ATPaseが、ATPのみならず、リン酸化能をもたない、ATP類似物で活性化される。Na^+、K^+-ATPaseのSH基に導入した蛍光プローブ間で、ケイ光エネルギー移動が生じる。そのさい相を異した、ケイ光変化が生じる。これらの結果はNa^+の輸送とそれに続くK^+の輸送に際して、Naポンプ分子の種々のドメインで相をずらした構造変化が生じる事、又この構造変化の原因はNa^+ポンプへのMg^<2+>、Na^+及びATPの結合によって生じるものであり、ATP加水分解が、ポンプをエネルギー化しているのではない事を示している。今後本器を用い、異種のケイ光プローブを導入したポンプにおける、これらプローブ間距離の測定に必要な基礎データを蓄積する予定である。Na^+,K^+-ATPaseが、ATPのみならず、リン酸化能をもたない、ATP類似物で活性化される。Na^+,K^+-ATPaseのSH基に導入した蛍光プローブ間で、ケイ光エネルギー移動が生じる。これらの結果はNa^+の輸送とそれに続くK^+の輸送に際して、Naポンプ分子の種々のドメインで相をずらした構造変化が生じる事、又この構造変化の原因はNa^+ポンプへのMg^<2+>,Na^+及びATPの結合によって生じるものであり、ATP加水分解が、ポンプをエネルギー化しているのではない事を示している。今後本器を用い、異種のケイ光プローブ導入したポンプにおける、これらプローブ間距離の測定に必要な基礎データを蓄積する予定である。