hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多感覚統合による主観的触知覚の脳内機構 : アクティブタッチにおける視覚情報統合

我々は先行研究で、アクティヴタッチによる硬さ知覚が視覚の影響を受けて変化することを示した。そこで本研究では、機能的MRI実験によって触覚と視覚の統合による主観的な触知覚に関与する脳部位を調べた。硬、軟、中間の3種類のスポンジパッドを用意し、MRI装置中に仰臥する被験者の右手には常に中間パッドを、左手には3種類のうち一つをランダムに提示した。被験者は鏡に映った左手を観察しながら両手でパッドを触知し、右手で知覚されたパッドの硬さをマグニチュード推定法によって回答した。行動課題の結果では、被験者が硬いパッドを触知している鏡像を観察している時は右手のパッドが有意に硬く感じられ、軟らかいパッドを触知している鏡像を注視している時は右手のパッドも軟らかく知覚されていた。また、実験中に被験者は左手の鏡像を有意に右手のように感じていた。次に、被験者が右手のパッドを「硬い、および「軟らかいと感じている試行」と、「中間のパッドを触知している試行」とで異なる賦活パターンを示す脳部位をmultivoxel pattern analysisによって探索した。その結果、右の頭頂問溝と前頭前野(BA8)、および左のextrastriatebody area(EBA)で有意に「硬い」と「軟らかい」の判別率が高かった。このうち、右の頭頂間溝は視覚と触覚による物体の形態認知に関与しているとされる部位に近く、本研究においてはこの部位の活動が主観的な硬さ知覚に関与していると推測された。また、EBAは身体所有感に関与することから、被験者が鏡像を右手のように感じていたことと関連があると思われる。一方で、uncertaintyに関与しているとされるBA8の活動から、触覚と視覚が統合されて主観的な触知覚が成り立つが、その過程で感覚間の不一致がもたらす一定の不確実さが付随することが示唆された。
ナノ粒子超格子の電気的・電子的、輸送現象特性の研究

当講座に設置してある20K室温までの温度可変型電気伝導度測定装置を使用して3種の配位子(メルカプトコハク酸:MSA、グルタチオン還元型:GTR、メルカプトプロピオニルグリシン:MPG)を持つ金ナノ粒子の薄膜、超格子集積体の電気伝導度測定を行った。電気抵抗率算出に必要な試料の形状寸法測定はKeyence VK 8500型レーザー顕微鏡により行い、4端子測定はJanis Research Model CS22-4LF-0-CX Micro-Manipulated Probe Stationを用いた。温度制御はclosed cycle refrigerator(CCR)により10-4Paの真空下18Kから室温までとした。電気計測は試料が有機単分子層をシェルとして持つナノ結晶のため、nAまで精密制御できるKeithley 2400SourceMeterとKeithley 2000digital multimeterの組み合わせで行った。計測制御はLABVIEW 8 softwareを用いた。3種の異なるサイズのAu-MPG薄膜試料での測定結果を国際誌、Langmuirに2009年1月号に発表した。他方Au-MSA薄膜の測定はアメリカ物理学会誌、J.Chenical Physics誌の11月号に掲載された。いずれもこれまで報告されていたものとは全く異なる電導度の温度依存性を示し、この試料が極めて特異な電子状態にあることを示した。JCP誌では低温部での金属的な挙動から温度因子αを求め、これがナノ粒子の格子ソフトニングに基づくものであることをそのサイズ依存性から説明した。電気伝導度測定より格子ソフトニングをサイズの関数として見いだした初めての実験となった。現在超格子系での伝導度の論文を投稿準備中である。当初一年間、Sreekumaran博士は合成した粒子サイズを測定するため透過型、および走査型の電子顕微鏡の操作方法を修得してもらうのに費やした。また低温プローブ型電気伝導度測定装置の操作にも習熟してもらった。それと共に、メルカプトコハク酸(MSA)修飾金ナノ粒子の合成を行った。作製したデポジット膜での参照実験の結果、当初予想に反してジュールヒーティングの影響が非常に大きく、他論文の実験条件などを想定していた実験設備では実験継続が不可能な事が分かった。特に極低温領域までの輸送現象の実験を同じ理学部の低温物理の専門家の協力を得て行い、必要な実験機器のスペックを決め、新たに高性能電源を購入する事にした。このため全ての実験を最初からやり直す事になり、予定が大幅に遅延する事になった。新電源が納入されるまでの間、新たに水溶性の配位子、チオプロニン、グルタチオン還元型を用いてナノ粒子の作製を行った。これらの集積膜を作製して、電気伝導度の測定を改めて行い、MSAにおいては低温部で金属的な温度依存性を示したが、高温部で活性化型の電導度を行う、相転移を示す結果を得た。これを材料関連の専門誌に投稿中である。またチオプロニンを用いた金ナノ粒子においてはマクロなトンネル現象を示唆する結果を得、これも論文に纏めて現在投稿中である。以上のようにナノ物質においてはこれまでのマクロな物質とは異なる性質のため、輸送現象測定装置も通常のもの以上の性能のものが必要になり、研究が大幅に遅れる結果となった。平成20年度は設備面ではナノ物質に対応できる状況となったため、金ナノ粒子と生体分子やイオンペアーを形成する簡単な有機分子とのナノコンポジット系に対象を広げた研究を行う予定である。以上より研究成果として現在特記するものは無い。
高血圧者の心血管系からみた夜勤時の仮眠効果

8人の男子大学生(平均年齢22.1歳)を研究対象として、2連続,12時間2交代の模擬夜勤下でとる仮眠が、夜間および昼間睡眠時の心血管反応(心拍数・血圧変動)に及ぼす影響を調べた。合わせて,仮眠が夜勤覚醒中の覚醒水準に及ぼす効果も検討した.実験条件は,2時から4時まで120分の仮眠をとる条件(仮眠条件)と、休憩のみをとる条件(休憩条件)を設定し、2条件の比較を行った。実験スケジュールは,第1日目の19時に実験室に入室し,その後,各覚醒水準の測定の練習を習熟するまで行った.実験は20時から開始され,21時から9時まで,20分間の測定時間,10分間の運動負荷期間,15分間の安静期間,15分間の自由期間からなる実験のセッションを仮眠および休憩時間を除き,1時間間隔で繰り返した.その後10時に食事を取り,12時から17時まで昼間睡眠をとった.被験者はこれらのスケジュールを2日間続けた.なお,夜間の負荷として50ステップ/分の踏み台昇降を課した.(1)覚醒水準への影響結果は,実験1日目の各覚醒水準指標(フリッカー値,4選択反応時間,自覚症状しらべ,ヴィジュアルアナログスケール)には,休憩条件に比して仮眠効果が示されたが,実験2日目は,その効果に差異は示されなかった.この解釈として,2日目の仮眠条件で睡眠慣性および係留睡眠効果が生じたことが推測された.これらの結果は,1997年5月に開催される日本人間工学会(北九州)で発表する予定である.(2)心血管系への影響現在,睡眠脳波および心血管反応のデータを解析している最中であり,その結果は1998年の日本産業衛生学会で発表する予定である.8人の男子大学生(平均年齢22.1歳)を研究対象として、2連続,12時間2交代の模擬夜勤下でとる仮眠が、夜間および昼間睡眠時の心血管反応(心拍数・血圧変動)に及ぼす影響を調べた。実験スケジュールは,第1日目の19時に実験室に入室し,その後,各覚醒水準の測定の練習を習熟するまで行った.実験は20時から開始され,21時から9時まで,20分間の測定時間,10分間の運動負荷期間,15分間の安静期間,15分間の自由期間からなる実験のセッションを仮眠および休憩時間を除き,1時間間隔で繰り返した.その後10時に食事を取り,12時から17時まで昼間睡眠をとった.被験者はこれらのスケジュールを2日間続けた.なお,夜間の負荷として50ステップ/分の踏み台昇降を課した.(1)覚醒水準への影響結果は,実験1日目の各覚醒水準指標(フリッカー値,4選択反応時間,自覚症状しらべ,ヴィジュアルアナログスケール)には,休憩条件に比して仮眠効果が示されたが,実験2日目は,その効果に差異は示されなかった.この解釈として,2日目の仮眠条件で睡眠慣性および係留睡眠効果が生じたことが推測された.これらの結果は,1997年5月に開催される日本人間工学会(北九州)で発表する予定である.(2)心血管系への影響現在,睡眠脳波および心血管反応のデータを解析している最中であり,その結果は1998年の日本産業衛生学会で発表する予定である.
分散モデル予測制御による動的協調視覚センサネットワークの構築に関する研究

受動性と呼ばれるシステム特性を利用することで、3次元空間上において限られた情報交換の下でモバイルセンサ群を協調させる強調制御則を提案した。加えて視覚オブザーバの理論を協調制御に応用することで協調視覚フィードバック制御系を提案し、グローバルな情報を用いることなくセンサ群を誘導する方法を可能とした。同時に、センサネットワークシステムにおけるセンサの最適配置問題に取り組み、モバイルカメラセンサ群の最適な行動を明らかにした。本年度は,動的協調視覚センサネットワークの構築を最終目的として,以下の2通りの研究遂行手順をとった.いずれの研究も初年度としては優れた成果が得られたと考えている.1つは,3次元空間上での協調制御に向けた研究である.具体的には,3次元空間上での姿勢同期制御と題した研究に取り組み,受動性に基づいた協調制御という新規の理論結果を導いた.その後,これを位置姿勢同期制御へと拡張し,期待通りの研究成果があげられたといえる.これらの研究は被覆領域への移動体の誘導という動的協調視覚センサネットワーク構築の一部を担うだけでなく,それだけを切り出したとしても世界的に見て十分独創的な研究となっている.現在視覚情報に基づく理論へとこれらの成果の拡張を試みているところである.もう1つは,2次元空間上での被覆制御に関する研究である.ここでは,より現実的な状況設定として,各移動可能なセンサが異方性をもつ(センシング精度が対象物との角度にも依存する)という仮定の下での被覆制御則を提案した.特に,本プロジェクトのように移動体にカメラを搭載する状況を考えるとき,このような理論は必須であると考える.また,完全とはいえないものの,現在本理論の三次元空間への拡張も試みており,その見通しは明るい.さらに上の3次元空間上での協調制御の枠組みを組み込むことでより現実的かつ高度な理論への展開が期待される.加えて,実験環境整備にも着手し,動的協調視覚センサネットワークの構築実験が可能なレベルのものが完成しつつあるところである.実際,上記の研究成果の有効性検証実験を理論的結果の導出と同時進行で行っており,いずれも期待したとおりの結果を得ることができている.本年度は,動的視覚協調制御の提案とセンサネットワークにおける領域被覆問題への取り組みを予定していた.基本的には当初計画した通り,これらの研究課題に対して良好な成果が得られたと考えている.まず,前者の研究に関しては,前年度提案した受動性に基づく協調制御に視覚フィードバック制御を併合することで動的協調視覚フィードバック制御則を提案し,検証実験の成功も収めた.本結果は現在国際会議に投稿中であり,かつジャーナル論文としても投稿準備中である.次にセンサネットワークに関連する研究としては,カメラセンサネットワークにおける領域被覆問題,動的な領域被覆制御,およびロボティックセンサネットワークによる探索予測制御問題に取り組んだ.いずれの研究も論文掲載あるいは国際会議への採択という形で良好な評価を得ている.また,これらのうちいくつかは現在国際論文誌へ投稿中,あるいは投稿準備中であり,今後更なる成果が形として現れることが十分に期待される.加えて,前年度の研究成果も国際論文誌に投稿し掲載の仮決定に至るなど,良好な評価を得つつあるところである.最後に,実験システムの構築という点では,ロボティックカメラセンサネットワークシステムを構築し,提案した上記の制御則が定常的に稼動している状態にまで完成している.これに関しては未だ改善すべき点はあるものの,研究期間を鑑みれば十分に満足のいくシステムが構築できたと考えている.
トポロジカル量子相の理論的研究

結晶の空間群対称性と電子間の相互作用を考慮して、対称性によって守られたトポロジカル量子相を特徴づけ分類する基礎理論を発展させる。電子相関の強い系に対して、空間対称性と内部対称性で守られた(高次)トポロジカル相の模型を構築し、その物性を解明する。さらに、ギャップレスのディラック電子に対する電子相関効果を調べ、秩序相やトポロジカル相の間の量子相転移に関して新たな知見を得る。
日本語教育用テキスト解析ツールの開発と学習者向け誤用チェッカーへの展開

当該年度では日本語の格助詞誤り訂正について下記2項目の研究を行い、それぞれ学会発表を行った。(1)学習者にとって最も間違えやすい格助詞を訂正対象とし,言語モデルを用いた格助詞誤り訂正システムを構築した。助詞誤りの中でも助詞の不足による誤りの割合が高いため,訂正手順に格助詞の補完操作を組み込むことで助詞不足の訂正に取り組んだ。NAIST誤用コーパスでの訂正実験の結果,置換訂正に対して補完訂正の再現率が低いことが明らかになった。(2)格助詞「が・を・に・で」を対象にした分類モデルによる訂正手法を提案した.CNNモデルとRNNモデルを構築し,RNNモデルでは言語モデル手法よりも正解率(%)が8.59ポイント向上した.また,提案手法により改善された例を示し,訂正対象単語の周辺だけでなく文全体を考慮した訂正ができていることを確認した.2つのドメインの異なるコーパスでの実験では,同じサイズでも学習者コーパスに近いコーパスで訓練させた方が高い性能を示したことから,性能の向上に貢献する訓練コーパスの選定が重要であることを確認した.日本語学習者の格助詞誤り訂正について、言語モデル(n-gram)と分類モデル(CNN,RNN)の二つのモデルを提案することができ、それぞれ学会発表を行った。これらの研究成果は当初の研究計画から考えて順調に進展していると考えている。当該年度の研究では訂正対象が4種類の格助詞,誤りが文中に1つのみ,誤り箇所が既知という問題設定で実験を行なったが,実際には多くの種類の誤りがあり,また誤りは1文中に複数箇所存在する可能性が十分にあり,かつ誤り箇所も未知である.しかし,日本語文法誤り訂正に関する研究があまり進んでいない今,このような問題設定は今後の調査にとって現実的で有益であると考える.今回の知見を活かし,今後はさらに現実的な問題に取り組んでいきたい.なお,今回取り組んだ格助詞誤り訂正をWebで利用できるツールとして公開する予定である。(1)日本語解析システム「雪だるま」のプロトタイプを作成し、一部ユーザーに向けて試験公開した。(2)日本語解析システム「雪だるま」に対し、敬語の除去モジュール、支援動詞のサ変動詞への変換モジュール、及びひらがな単語の漢字語への換言モジュールを作成し、いずれも試験公開した。(3)日本語解析システム「雪だるま」を用いて単語体系の機械翻訳性能への影響について調査を行った。また、同システムを用いて『日中Skype会話コーパス』の語彙分析を行った。(4)日本語誤用のデータ収集を開始した。どのような情報を付与したデータを作成するべきかについて検討を行い、実際に試験的な誤用データ収集を開始した。項目(1)について、予定よりも早い段階でシステムを試験公開しながらシステムの改良を行うこととし、予定よりも早い段階での試験公開に踏み切った。ただし、改善すべき点は非常に多いので、システムの完成度という意味では当初予定していた程度の進捗となっている。項目(2)について、当初予定になかった様々な付加モジュールを作成することでき、当初予定していた以上の成果を得ることができた。項目(3)について、システムを予定よりも早く試験公開できたことで、これを用いた様々な調査や分析を行うことが可能となった。項目(4)について、まだ試験的ではあるが日本語誤用データを試験的に収集開始することができた。(1)日本語解析システム「雪だるま」のシステム改良、及び辞書の拡充を行った。(2)日本語解析システム「雪だるま」を用いて表記ゆれの機械翻訳への影響を実験、考察した。項目(1)について、昨年度に作成したプロトタイプを改良して、今年度に実行時間の改善や辞書の拡充を行うことができた。項目(2)について、従来研究が行うことができなかった表記ゆれの自然言語処理への影響について、調査が実現できた。(1)日本語解析システム「雪だるま」において、語義の曖昧性を解消するための研究及びシステム改良を行った。(2)日本語学習者が誤った日本語を入力した場合にこれを訂正するための研究及びデモシステム作成を行った。今年度は特に、表記の似た漢字(例えば「白」と「自」)に対して、誤って入力された場合でもこれを正しく訂正するための研究を行った。(3)日本語解析システム「雪だるま」を用いて表記ゆれの機械翻訳への影響を実験、考察した内容を学術論文化した。項目(1)について、語義曖昧性があるひらがな単語(例:かける)を漢字に変換する処理について研究を行い、学術論文化した。また話題によって語義を特定するための検討も並行して行った。項目(2)について、プロトタイプシステムを完成させて日本語教育学会において発表を行うことができた。項目(3)について、人工知能学会論文誌に論文を投稿し、採録および掲載された。(2)格助詞「が・を・に・で」を対象にした分類モデルによる訂正手法を提案した.

CNNモデルとRNNモデルを構築し,RNNモデルでは言語モデル手法よりも正解率(%)が8.59ポイント向上した.また,提案手法により改善された例を示し,訂正対象単語の周辺だけでなく文全体を考慮した訂正ができていることを確認した.2つのドメインの異なるコーパスでの実験では,同じサイズでも学習者コーパスに近いコーパスで訓練させた方が高い性能を示したことから,性能の向上に貢献する訓練コーパスの選定が重要であることを確認した.日本語学習者の格助詞誤り訂正について、言語モデル(n-gram)と分類モデル(CNN,RNN)の二つのモデルを提案することができ、それぞれ学会発表を行った。これらの研究成果は当初の研究計画から考えて順調に進展していると考えている。日本語解析システム「雪だるま」は予定よりも早い公開を実現することができたが、まだ辞書の整備は始まったばかりであり、改善すべき点は非常に多いと認識している。その意味においてこれからがプロジェクトの正念場であり、今後はこれら問題点に対して一つずつ時間をかけて辞書の改善を試みていきたい。また、早期に試験公開できたことを活かして、システムをできるだけ多くの日本語教育関係者に使ってもらい、利用者の様々な声を集めることも注力したい。日本語解析システム「雪だるま」は予定よりも早い公開を実現することができたので、今後も可能な限り予定を前倒ししてシステムの拡充や辞書の高品質化を行っていきたい。また、すでに公開されているシステムを日本語教育研究者に使っていただいて、利用者の様々な要望を集め、システムの改善につなげていきたい。システムは概ね安定して稼働しており、日本語教育関係者を中心に利用していだいている。このためプロジェクトの残り2年間は自然言語処理としても重要な語義曖昧性解消のための研究と、日本語誤用訂正のための研究を主なテーマとして研究を進めていきたい。当該年度の研究では訂正対象が4種類の格助詞,誤りが文中に1つのみ,誤り箇所が既知という問題設定で実験を行なったが,実際には多くの種類の誤りがあり,また誤りは1文中に複数箇所存在する可能性が十分にあり,かつ誤り箇所も未知である.しかし,日本語文法誤り訂正に関する研究があまり進んでいない今,このような問題設定は今後の調査にとって現実的で有益であると考える.今回の知見を活かし,今後はさらに現実的な問題に取り組んでいきたい.なお,今回取り組んだ格助詞誤り訂正をWebで利用できるツールとして公開する予定である。
霞ヶ浦沿岸における縄文時代土器製塩史復元のための基礎的研究

1961年に旧武蔵野郷土館が発掘調査を実施し未整理・未公表の縄文時代の製塩遺跡として著名な茨城県広畑貝塚出土品の調査を実施した。出土品は収納箱で約150箱存在する。これらは遺跡内の6つの調査区からの資料で、遺跡の形成過程と遺跡構造そしてこの場所での製塩活動を物語る基礎資料であるとともに製塩史復元に不可欠な資料である。出土品の大半は土器が占める。加えて土偶や耳飾りなどの土製品・石器・石製品・骨角器・自然遺物も多く含まれる。取り上げ単位(ユニット)を反映する収納箱ごとに素材別分類を行い、さらに土器の型式分類と集計作業を実施した。土器は製塩土器が大部分を占めるが、その編年的な位置付けを確定するため、ユニット毎に全破片資料対象に作業を行った。分類にあたっては、遺跡の主体的な時期である縄文時代後期から晩期の土器を特徴づける文様の有無・文様要素・部位・破片の遺存度等の複数項目を設定した。ユニット相互の比較検討と今後の接合作業や個体数把握・土器サイズの検討がスムーズに行うことも意図した分類である。上記の作業の結果、製塩土器と土器型式の対比がほぼ完了し、遺跡形成過程とともに製塩の主要用具である製塩土器の変化を検討する下地が整ったと言える。製塩土器の出現時期が近年問題となっているが、今回の検討では縄文時代後期末の製塩土器の存在は確実のようである。この他、製塩関連遺物として注目されている白色結核体が多量に存在することが判明した。白色結核体の状態にはいくつかのバラエティーがあるとともに遺跡の中での出土位置が限定的であることも、製塩遺構のあり方を検討する上で重要である。これらには環形動物のウズマキゴカイを含むものがある。自然遺物の分類作業も同時に進めており、サンプルの精度の問題もあるが、鳥類骨が比較的多いことが判明した。生業全体の中での土器製塩の位置付けを考える上でさらに検討が必要である。研究協力者とともに複数の目でユニットに伴う土器型式の時期判断を実施しており、調査区毎の土層の形成時期と製塩土器の量的な関係がほぼ把握できている。修正と再確認作業が残っているものの基礎的な集計数量データが一覧として整備できており、今後の作業の中でどのユニットを詳細比較検討対象とするべきかの準備が整っている。また当時の発掘調査図面・写真・発掘調査日誌などの保存記録の存在を確認したので、それぞれのから当時の発掘状況と遺跡構造を把握する作業をした。上記のユニットデータとの突合せをした上で、遺跡データの整合的な復元作業をする必要があるが未完了である。製塩土器に関しては、製作技術・型式・器形サイズ組成の変遷を得られた時間軸に基づき安定した資料数を元に検討していく。また、多層位データとして多くの骨角器や動物遺存体が含まれる。これらの他の生業動向と土器製塩の複合の度合いや関係性を本格的に検討していく。この中で発掘当時は当時配慮が払われないために出土量が少ないものの一定量存在する貝類の採集季節を分析し、土器製塩の季節性についての知見を得たい。さらに、大量に存在する白色結核体の構造や由来を把握するための方法も検討する。最近になり他の遺跡で同類と思われる製塩関連残滓から植物の細胞が検出・確認される辞令事例報告もある。製塩方法の復元を進める上で重要な所見であり、本遺跡出土資料に豊富に残された白色結界物質から同様の例を抽出するための方法も検討したい。

生業全体の中での土器製塩の位置付けを考える上でさらに検討が必要である。研究協力者とともに複数の目でユニットに伴う土器型式の時期判断を実施しており、調査区毎の土層の形成時期と製塩土器の量的な関係がほぼ把握できている。修正と再確認作業が残っているものの基礎的な集計数量データが一覧として整備できており、今後の作業の中でどのユニットを詳細比較検討対象とするべきかの準備が整っている。また当時の発掘調査図面・写真・発掘調査日誌などの保存記録の存在を確認したので、それぞれのから当時の発掘状況と遺跡構造を把握する作業をした。上記のユニットデータとの突合せをした上で、遺跡データの整合的な復元作業をする必要があるが未完了である。製塩土器に関しては、製作技術・型式・器形サイズ組成の変遷を得られた時間軸に基づき安定した資料数を元に検討していく。また、多層位データとして多くの骨角器や動物遺存体が含まれる。これらの他の生業動向と土器製塩の複合の度合いや関係性を本格的に検討していく。この中で発掘当時は当時配慮が払われないために出土量が少ないものの一定量存在する貝類の採集季節を分析し、土器製塩の季節性についての知見を得たい。さらに、大量に存在する白色結核体の構造や由来を把握するための方法も検討する。最近になり他の遺跡で同類と思われる製塩関連残滓から植物の細胞が検出・確認される辞令事例報告もある。製塩方法の復元を進める上で重要な所見であり、本遺跡出土資料に豊富に残された白色結界物質から同様の例を抽出するための方法も検討したい。資料図化するためデジタル機器および画像編集ソフトの導入を検討していたが、出土品の分類集計作業を研究の主たる内容に当てたため、機器類の購入を見送ったこと、仕分けた出土資料にユニット情報を記入する作業が年度後半にずれ込んだため、謝金の支出額が想定よりも少なくなった。次年度にはデジタル機器と画像編集・統計データベース関連ソフトを早期に導入するとともにデータ記入作業を速やかに再開する。
地域に根ざした小児在宅ケアに向けた看護職の協働促進モデルの構築

医療的ケアが実施できる体制が身近な地域で整備されることで、子どもに重症な障害があっても、子どもと家族に合わせた生活を送ることができる。本研究は、障がい児が身近な地域で支援を受け在宅生活が送ることができるために、障がい児と家族の状況、在宅ケアの現状を把握し、小児在宅ケアに携わる多施設の看護職間の協働促進モデルの構築を目的とする。この多施設における看護職の協働促進モデルの構築により、小児在宅ケアに携わる多施設の看護職間で、その地域の障がい児の状況と小児在宅ケアの現状を共有し、その地域の状況に合わせ、子どもや家族のケア技術をお互い意見交換し学びあう研修プログラムを明確にすることが期待できる。
覚醒剤使用による心臓突然死のメカニズム研究

覚醒剤は我が国で最も乱用されている薬物の一つである.覚醒剤は主に末梢神経の神経終末に作用し,カテコールアミンを過剰放出させることで心毒性を惹起することが知られている.一方,覚醒剤が直接的に心筋に作用し,心臓突然死を引き起こすとの報告もあるが,そのメカニズムについては不明な点が多い.今回,我々は心筋細胞に対するメタンフェタミン(MAP)の直接的影響について検討を行った.新生仔ラットから心筋細胞を単離し,MAP(500μM)を投与した.投与後,5分で心筋細胞の拍動数の増加およびCa^<2+>オシレーションの変化が認められた.また,培養心筋細胞への神経細胞の混入は認められなかったことから,MAPによる心筋細胞への影響は神経伝達物質を介した間接的作用ではないことが示唆された.次に,心筋細胞の興奮-収縮連関に関与する種々の分子に対するMAPの影響について検討を行った.アドレナリン受容体の阻害剤存在下でMAPを添加し,拍動数およびCa^<2+>オシレーションの変化を検討した.その結果,アドレナリン受容体を阻害した場合でも,MAPによる心筋細胞への影響は抑制されなかった.同様に,筋小胞体においてCa^<2+>動態を制御しているリアノジン受容体あるいはSR Ca^<2+>-ATPaseを阻害した場合でもMAPによる心筋細胞への影響は抑制されなかった.一方,心筋細胞膜上に存在するL型Ca^<2+>チャネルの阻害剤であるニフェジピンはMAPによるこれらの心筋細胞の変化を抑制した.更に,L型Ca^<2+>チャネルα1Cサブユニットを強制発現させたHEK 293T細胞においてMAPは細胞内Ca^<2+>濃度を増加させ,この変化はニフェジピンにより抑制された.以上の結果から,MAPは心筋細胞に直接作用し,L型Ca^<2+>チャネルからのCa^<2+>流入を増加させ,Ca^<2+>オシレーションを変化させることで,心筋細胞の拍動数を増加させることが示唆された.覚醒剤は我が国で最も乱用されている薬物の一つである.覚醒剤は主に末梢神経の神経終末に作用し,カテコールアミンを過剰放出させることで心毒性を惹起することが知られている.一方,覚醒剤が直接的に心筋に作用し,心臓突然死を引き起こすとの報告もあるが,そのメカニズムについては不明な点が多い.今回,我々は心筋細胞に対するメタンフェタミン(MAP)の直接的影響について検討を行った.新生仔ラットから心筋細胞を単離し,MAP(500μM)を投与した.投与後,5分で心筋細胞の拍動数の増加およびCa^<2+>オシレーションの変化が認められた.また,培養心筋細胞への神経細胞の混入は認められなかったことから,MAPによる心筋細胞への影響は神経伝達物質を介した間接的作用ではないことが示唆された.次に,心筋細胞の興奮-収縮連関に関与する種々の分子に対するMAPの影響について検討を行った.アドレナリン受容体の阻害剤存在下でMAPを添加し,拍動数およびCa^<2+>オシレーションの変化を検討した.その結果,アドレナリン受容体を阻害した場合でも,MAPによる心筋細胞への影響は抑制されなかった.同様に,筋小胞体においてCa^<2+>動態を制御しているリアノジン受容体あるいはSR Ca^<2+>-ATPaseを阻害した場合でもMAPによる心筋細胞への影響は抑制されなかった.一方,心筋細胞膜上に存在するL型Ca^<2+>チャネルの阻害剤であるニフェジピンはMAPによるこれらの心筋細胞の変化を抑制した.更に,L型Ca^<2+>チャネルα1Cサブユニットを強制発現させたHEK 293T細胞においてMAPは細胞内Ca^<2+>濃度を増加させ,この変化はニフェジピンにより抑制された.以上の結果から,MAPは心筋細胞に直接作用し,L型Ca^<2+>チャネルからのCa^<2+>流入を増加させ,Ca^<2+>オシレーションを変化させることで,心筋細胞の拍動数を増加させることが示唆された.
有尾両生類四肢再生における筋細胞制御と進化的考察

有尾両生類の四肢再生において、多くの組織・細胞はもともと「四肢」にいたものでなくてはならない。ところが、筋肉に関してはこの限りにない可能性が高い。この可能性の追求のため、当研究室が世界的にリードする実験システムである過剰肢付加モデルを改良し、筋肉細胞の再生過程の動態を解析しやすいようにした。一連の解析の結果、当初の予想通り、筋肉は位置によらず(存在部位によらず)、四肢再生体へと寄与できることを明らかにした。この研究の成果を進化的な側面から比較してゆく事で、今後四肢や肉鰭、有肉の背鰭などに存在する筋肉の起源について議論できるようになると考えられる。ところが、近年の研究成果によって、筋肉に関してはこの限りにないことが強く示唆された。筋肉は四肢にとって最も断面当たりの占有面積が広く、四肢の機能上も重要な組織・細胞種である。このような重要な筋肉組織・細胞が「四肢」由来ではないもので代替できるのか重要な問いである。この研究を行う事は従来の四肢切断を伴う研究システムでは解析しきれなかった。そこで我々は、当研究室が世界的にリードする実験システムである過剰肢付加モデルを改良し、筋肉細胞の再生過程の動態を解析しやすいようにした。この改良型過剰肢付加モデルと通常型の過剰肢付加モデルを併用して具体的な研究を推進した。まず、筋肉関連遺伝子の発現パターンをH24年度中にすべてそろえる事が出来た。さらに、通常の切断と過剰肢形成過程における発現パターンを明らかにしたことで、筋肉の四肢再生過程における状態が把握できるようになった。この解析から、筋肉細胞は四肢再生過程において四肢以外の組織からでも寄与できる可能性が高いことが強く示唆された。わき腹に四肢を誘導する改良型過剰肢付加モデルを用いて、具体的に四肢以外から(わき腹組織)の筋肉の寄与が可能かどうかを検証しようと試みたが、実験の性格上かなり大多数の動物の命を奪う事が予想された。動物愛護の観点からほかの方法を探すことにし、計画の変更を行った。この計画変更に時間はかかったが、解析上は問題ない代替実験法を作ることができた。尾部筋をわき腹の筋組織の代わりに使用し、過剰肢付加モデルと組み合わせることで動物を殺すことなく実験を行えるようになった。現在は阻害剤との併用などで研究を進めている。H25年度中には論文にまとめるところまでの目途はついている。まず、これまで、有尾両生類では明らかにされてこなかった筋肉関連遺伝子の発現パターン明らかにした。この結果、通常の切断と過剰肢形成過程における発現パターンから、筋肉の四肢再生過程における状態が把握できるようになった。この一連の比較解析から、筋肉細胞は四肢再生過程において四肢以外の組織からでも寄与できる可能性が高いことが強く示唆された。四肢以外の筋肉組織からでも四肢再生に寄与できるかを検証した。尾部筋をわき腹の筋組織の代わりに使用し、過剰肢付加モデルと組み合わせることで実験を遂行した。この結果、当初の予想通り、筋肉は位置によらず(存在部位によらず)、四肢再生へと寄与できることが明らかになった。四肢再生にかかわる研究を特に筋肉に着目して研究を行った。四肢再生時には再生芽と呼ばれる構造が切断部より先端部側に形成される。この再生芽は主に上皮と間充織に分けられ、とりわけ間充織側が着目されて研究されている。間充織側の細胞を再生芽細胞と呼び、この再生芽細胞の由来は長く不明であった。近年この再生芽細胞の由来に関する研究がなされて、筋肉の元になる細胞は、切断部基部側の筋肉に由来することが明らかになった。ただし、筋肉は四肢由来でなくてはならないのか、それとも筋肉であればどこでもよいのかなど、位置情報とリンクした考察は一切されていない。

そこで、研究者らは筋肉に関する位置情報・由来という観点を中心に研究を行った。当該年度の研究目的は主に基盤となる遺伝子などのコレクションが中心的なタスクであった。このタスクに関してはほぼ100%の達成率であると考える。筋肉形成にかかわる主な因子の遺伝子全長もしくは断片を単離することに成功している。今後はこの遺伝子を使用して解析を随時進めるつもりであるが、すでにin situ hybridization等は開始しており、当初の目標よりも早く実験を進めることができている。これまでの研究成果は筋肉の由来に関しては、当初の見込み通り四肢由来ではなくとも四肢形成に参画できるという結果を示している。残念ながら、当初いくつか計画していた実験に関しては23年度途中で動物の状態が一斉に悪くなってしまうという不幸な状況が発生してしまい、実行には至らなかった。計画以上の進展と計画外の発見とで非常に有意義である。動物の病気がはやってしまい、先年度考えていた実験は出来なかったが、これはあくまで計画書にあったものではなく、副産物として見つかった面白い事象を検証するためのものであった。ゆえに、計画書に照らして考えればおおむね順調である。概ね順調であるためこのまま研究を推進する動物のケアを最優先にすべきことが見えたので、まずは必要な設備を整えたい。実験に関しては概ね計画書通り進めたいと思う。ただし、状況に応じてまとめられそうな段階に入れば随時論文作成に入ってゆきたいと思う。論文投稿料や、英文校正、阻害剤の購入、人件費等で使用することが予想される。人的措置をとれない体制のため、自己確保した外部資金で人的な要素を解決せねばならないので、人件費に使用する幅が計画よりも多くなることが見込まれる。実験の性質上から考えて飼育設備と消耗品に大きなウェートを割くだろう。実験の進捗状況に応じて阻害剤などの経費が掛かる実験は来年度に回すことも考えながら進めてゆく。
神経接合部の階層縦断的運動計測による情報伝達機構の解明

情報伝達に関わる受容体の1分子内運動と集合体・並進的運動を時間スケール縦断的に計測する手法開拓を目指し、X線1分子追跡法(DXT)の高速化および高度化を行った。プローブとなる金ナノ結晶の良質化、小型化および機能化、そして高速カメラ・高速シャッタ導入による計測システムの最適化に取り組み、高速測定(10μs/f)を実現し、アセチルコリン受容体がアゴニスト作用時にねじれ運動と傾き運動が活性化すること、アンタゴニスト作用時に不活性化することがわかった。また、量子ドットのDXTプローブとしての利用可能性を検討した。量子ドット蛍光による並進運動計測とDXT・分子内運動計測の同期プローブとして期待される。生体システムの情報伝達では様々な分子および分子群がきわめて動的に機能していると想像されるが、それらの情報取得が困難であるため、そのメカニズムについての知見は充分ではない。本研究課題では、情報伝達に関わる受容体・膜タンパク質についての1分子内ダイナミクスとそれらのクラスタリング過程といった並進的なダイナミクスを、時間スケール縦断的に計測する実験手法を開拓する。神経伝達に重要な役割を担っているアセチルコリン受容体(nAChR)や他のリガンド作動性5量体膜タンパク質を対象としてX線1分子追跡法による高時間分解ダイナミクス計測(50100μs/f)を行った。nAChRでは、アゴニスト受容に伴って結合サイトのねじれ運動と傾き運動の2つの回転軸の運動が活性化されること、またアンタゴニストが作用することでこれらの運動が不活性化されることがわかった。さらに、X線1分子追跡法のプローブとなる金ナノ結晶の大きさ依存的な回転運動速度分布から、真の回転速度が見積もれることを示した。また、X線1分子追跡法のプローブである金ナノ結晶の可溶化および機能化に取り組み、PEGコーティングあるいは抗体修飾する等の化学修飾を行うことで可溶化を実現した。界面活性剤なしに金ナノ結晶を可溶化することは脂質膜上で機能する膜タンパク質のダイナミクスを計測する点において有用である。さらに市販されている量子ドットの中にビデオレートのX線1分子追跡法のプローブとして利用可能な種類があることを見出した。量子ドットの蛍光観察による並進運動計測とX線1分子追跡法による1分子内回転運動計測を同期して行えるプローブとして期待できる。本研究課題では、情報伝達に関わる受容体・膜タンパク質についての1分子内ダイナミクスとそれらのクラスタリング過程といった並進的なダイナミクスを、時間スケール縦断的(数100ナノ秒から数秒)に計測する実験手法を開拓する。今年度は神経伝達に重要な役割を担っているアセチルコリン受容体(nAChR)やアセチルコリン結合タンパク質(AChBP)をサンプル対象として時間スケール縦断的なダイナミクス計測に取り組んだ。フレーム速度を10μs/f 36ms/fと変えてX線1分子計測を行ったところ、100μs/fにおいて、アゴニスト受容に伴って結合サイトのねじれ運動と傾き運動の2つの回転軸の運動が活性化されること、またアンタゴニストが作用することでこれらの運動が不活性化されることがわかった。時間スケール縦断的な測定が行えたため。ただし、蛍光観察とX線1分子追跡法の同時観察を実現するためのプローブ開発の実現に至っていないので対策が必要。可視光・X線1分子追跡プローブを開発する。蛍光特性と結晶性に優れた量子ドットを利用を試み、量子ドットの結晶特性がX線1分子追跡法を行うのに充分であれば、そのまま利用する。市販されている量子ドットについてX線1分子追跡法で利用可能か網羅的に調べ、最適な量子ドットを選定する。最適な量子ドットが見つからない場合は、既にX線1分子追跡で実績のある金ナノ結晶を蛍光標識、あるいは量子ドット標識させたプローブの作製を試みる。また、現状では高分解能の蛍光観察とX線1分子追跡法の同時観察は困難であることがわかったが、同時観察を実現するための指針を得たい。また、X線1分子追跡法のデータ解析手法についてはある程度の自動化は進んではいるが、解析手法を習得するまでの労力は小さくない。より簡便に解析が行えるように整備したい。なお、本研究課題は大型放射光施設・SPring-8にて測定を行うことを前提としている。

ビームタイム日程調整の影響で2012年度後半にビームタイムの割り振りがなかったこと、また、2013年4月および5月にビームタイム日程が集中することが知らされていたので、2012年度に助成いただいた研究費を2013年度に繰越した。繰越した研究費はサンプル調製用の試薬購入に使用する。可視光・X線1分子追跡プローブとして、蛍光特性と結晶性に優れた量子ドットの利用を試みる。量子ドットの結晶特性がX線1分子追跡法を行うのに充分であればそのまま利用し、充分でなければ、既にX線1分子追跡で実績のある金ナノ結晶を蛍光標識、あるいは量子ドット標識させたプローブの作製を試みる。
造血器腫瘍におけるＴＥＴ２遺伝子異常とエピジェネティック制御の解析

メチル化シトシンをヒドロキシメチル化シトシンに変換する酵素をコードするTET2遺伝子は、様々な造血器腫瘍で高頻度に変異している。本研究では、T細胞リンパ腫の一つである血管免疫芽球性T細胞リンパ腫(AITL)において、新規に高頻度のRHOA遺伝子変異を発見し、TET2変異とRHOA変異との関連を明らかにしてNature Genetics誌に報告した。さらに、TET2の機能不全モデルマウスを用いてT細胞リンパ腫の発症を証明し、またその際にどのようなエピゲノム制御破綻が生じているかも明らかにした。TET2は、造血器腫瘍で最も高頻度に変異が認められる遺伝子の一つである。TET2にコードされる蛋白は、メチル化シトシンをヒドロキシメチル化シトシンに変換する酵素である。血管免疫芽球性丁細胞性リンパ腫(AITL)は、末梢性T細胞性リンパ腫(PTCL)の主要な一群であり、高齢者で頻度が高い難治性疾患で、過去にTET2,遺伝子変異が報告されている。我々は70例のAITLを含む150例のPTCL由来DNAについて、TET2,全エクソンのシークエンス解析を行った。その結果、AITLの83%のケースで変異を同定した。この変具頻度は過去の報告(33-47%)より顕著に高い。これは、AITLでは腫瘍細胞比率が低く、過去の報告で用いられたサンガー方では検出率が低かったのに対し、我々はディープ・シークエンスによって低い変異アレル頻度のケースも検出したことによると考えられる。一方、7bmoノックダウン・マウスを解析したところ、週齢が進むにつれて脾臓で濾胞性ヘルパーT細胞(Tfh)が増加し、70%以上のマウスが60週齢以降にPTCL様の腫瘍を発症した。この腫瘍はCD4陽性PD1陽性CXCR5陽性であり、Tfh類似の形質であった。AITLの正常カウンターパートはTthであるとされていることから、71eceのノックダウン・マウスはヒトのTfh由来腫瘍を模倣していると推察された。検討の結果、Tbt2機能低下によりBcl6制御領域のメチル化が亢進し、これによってBcl6発現レベルが上昇し、Tfh分化が進行すると推察された。TET2は、血液がんで最も高頻度に変異が認められる遺伝子の一つであり、TET2遺伝子にコードされる蛋白は、メチル化シトシン(mC)をヒドロキシメチル化シトシン(hmC)に変換する酵素である。TET2の機能を明らかにするために、TET2に結合する蛋白質を探索した。マス・スペクトロメトリー法でスクリーニングされた蛋白質の中で、O-linked N-acetylglucosaminetransferase (OGT)がTET2に強く結合すること、特に、OGTのアミノ末端が、TET2の酵素触媒領域を含むカルキシル末端と結合することを明らかにした。OGTはセリン/スレオニン残基にO-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc)を付加する酵素で、細胞への強制発現によってTET2へのO-GlcNAc付加が増加することが示された。しかしながら、OGTを強制発現した細胞におけるゲノム中のhmC量に変化はなく、OGTが結合することでTET2の機能に影響を及ぼすか否かは不明であった。一方、TET2遺伝子ノックダウン細胞では、O-GlcNAc付加蛋白質全体量が減少していた。この結果から、TET2はOGTに結合することによりOGTの機能を高めていることが推察された。一方、TET2遺伝子ノックダウンマウスでは、CD4陽性T細胞においてBcl6遺伝子のイントロンに存在するサイレンサー領域のメチル化が更新し、またBcl6の発現が亢進していた。Bcl6は濾胞性ヘルパーT(Tfh)細胞分化のマスター転写因子であるが、このマウスは40週齢以降、脾臓においてTfh細胞が増生し、さらに60週齢以降Tfh細胞の形質を示すT細胞リンパ腫を発症した。ヒトではTfh細胞腫瘍として血管免疫芽球性T細胞リンパ腫(AITL)が知られる。AITLサンプルのゲノム解析で、一次異常としてTET2遺伝子変異を83%の頻度で、二次異常としてRHOA遺伝子変異を71%の頻度で認め、TET2遺伝子変異によるエピジェネティック異常を発端とするT細胞リンパ腫の発症過程の一端が明らかになった。メチル化シトシンをヒドロキシメチル化シトシンに変換する酵素をコードするTET2遺伝子は、造血器腫瘍でもっとも高頻度に変異している。本研究は、TET2によるエピゲノム制御とその障害による造血器腫瘍発症のメカニズムを、分子レベルおよび個体レベルで解明することを目的として推進した。特に、これまでにT細胞リンパ腫の一つである血管免疫

芽球性T細胞リンパ腫(AITL)において、極めて高頻度にTET2の機能欠失型変異が認められることを見出し、昨年Nature Genetics誌に報告した成果に基づいて、今年度は、TET2の機能不全によるT細胞リンパ腫発症の機序をさらに明らかにするため、モデルマウスを用いてT細胞リンパ腫の発症過程を明らかにし、またその際にどのようなエピゲノム制御破綻が生じているかも明らかにすることを目指して研究を行った。具体的には、TET2遺伝子ノックダウンマウスのフェのタイプの解析を進めた。このマウスが高率にT細胞リンパ腫を発症することはすでに突き止めていたが、新たに、この本腫瘍の腫瘍細胞は濾胞性ヘルパーT細胞の形質を示していることを明らかにした。その後、腫瘍細胞および濾胞性ヘルパーT細胞におけるDNAのメチル化/ヒドロキシメチル化を検討した。その結果、BCL6遺伝子の第一イントロンに存在することがすでに報告されているサイレンサー領域(int1-S)において、腫瘍細胞では高メチル化状態にあることを明らかにした。また、腫瘍細胞はBCL6を高発現していた。BCL6は濾胞性ヘルパーT細胞の産生におけるマスター転写因子であることから、TET2の機能不全によってins1-Sのメチル化が更新することによりBCL6の発現が増加し、これによって濾胞性ヘルパーT細胞への分化が進み、さらに遺伝子異常が加わって濾胞性T細胞の腫瘍が発症する、というモデルが考えられた。以上は、2014年に12月にBlood Cancer Journal誌に発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。血液内科学26年度が最終年度であるため、記入しない。リンパ腫におけるシークエンス解析結果は、予想を超えて高い頻度で血管免疫芽球性T細胞性リンパ腫とTET2遺伝子変異との強い相関関係を示した。また遺伝子改変マウスの解析も計画以上に進行し、ヒト疾患に類似の形質が観察された。さらに、kt2機能低下、エピジェネティック制御異常、疾患発症の間の関連についての解析も、計画以上に進展した。1)TET2複合体による脱メチル化解析、2)TET2遺伝子改変マウスのフェノタイプ解析、3)T細胞性リンパ腫発症関連遺伝子の同定、の3項目を目指して研究を行った。1)については複合体の一端としてOGTを同定した。脱メチル化の機序を解明するにはいたらなかったが、以外にもTET2がOGTの機能を制御することを示唆する結果を得た。2)ではフェノタイプ解析だけでなく、エピジェネティック制御異常によって当該のフェノタイプが出現することまで突き止めた。3)では、血管免役芽球性リンパ腫において、一次異常としてTET2遺伝子変異を、二次異常としてRHOA遺伝子変異を高頻度に同定した。以上から概ね順調に進展していると言える。Tet2ノックダウン・マウスにおいて、網羅的なエピゲノム変化を調べる。一方、さまざまな造血器腫瘍でTET2変異が生じていることから、T細胞性リンパ腫発症のためにはTET2,変異以外のゲノム異常が生じている可能性が考えら、この同定を目指す。TET2変異によるエピゲノム異常とRHOA変異による低分子GTPase蛋白機能異常の組み合わせによって、血管免疫芽球性T細胞リンパ腫の動物モデルを作製する。
繊維状粘土結晶のトポ化学加工による触媒機能の付与

セピオライトは、ケイ酸マグネシウム粘土であり,分子サイズのトンネル型空洞を持つ特異な結晶構造を持ち,かつ繊維状のモルフォロジーを示す。この構造を保持したまま構造中に新たな元素を組み込むこと(トポ化学加工)ができれば,新規な触媒材料となるはずである。この着想が,研究者ら独自の「セピオライトのイオン交換能の飛躍的拡大」法によって可能であることが分った。主な研究成果は以下の5項目にまとめられる。1.セピオライト原料を様々な温度で加熱焼成した後水溶液中にて種々の陽イオンとイオン交換した結果,500°C以上の焼成により交換量が増大した。2.イオン交換温度を95°Cで行なうと,室温の場合よりも4倍ほど多量にイオン交換が可能となる。3.イオン交換は、セピオライト結晶骨格中のMg^<2+>が溶出して進行する。交換可能なイオンは、Mg^<2+>(0.86Å)よりもイオンサイズが小さなMn^<2+>,Cu^<2+>,Ni^<2+>,Zn^<2+>であり,Mg^<2+>より大きなCa^<2+>やBa^<2+>は交換できないという「サイズ記憶効果」が見出された。4.こうして得られたNi交換セピオライトは,n-ブチルアルコールから分子間脱水反応により選択的にジブチルエーテルを合成するための高性能触媒として機能する。5.Zn交換セピオライトは、ベンゼンと塩化ベンジルからのFriedel-Craftsアルキル化反応のための優れた固体触媒となることも分った。
形態形成における脊索の働き-特に体節と肢芽について-

脊索と神経管が体節の発生と分化及び肢芽の形成をコントロールしているか否か実験発生学的にニワトリ胚子を用いて検討した。まずst.14の胚子の腰部背側正中に脊索を移植し肢芽の形成を観察したところ,あたかも背腹を逆転したかのように背側に向かって肢芽を成長させる胚子が現れた。これらの多くは腹壁の形成がほとんど無く内蔵を裸出したまま発生し,十日までに全て死んでしまった。この結果から脊索が背側に移植されたことにより体節からの筋組織の発生が異常を起こし腹方への体壁の成長が出来ず,さらには肢芽の成長方向も変わってしまったことが考えられた。そこで肢芽と脊索の関係を検討する前に脊索と体節の関係を明らかにしておく必要がわかったので次のような実験を行った。体節が分化する環境を手術的に変化させ,体節発生を観察するため,1;神経管と体節の間を内胚葉に至るまでの切開し神経管も脊索も無い環境を作ったところ,術後10時間で体節全体が細胞死を引き起こし,24時間では体節に由来する構造全てが消失していた。2;神経管の正中を通り脊索の脇を内胚葉に至るまでの切開を行ない脊索が無い神経管だけの環境を作ったところ,術後10時間では椎板細胞にのみ細胞死が認められ,24時間では皮筋板が中空のボール状になっていた。七日胚子を筋繊維の標識抗体で染めると筋細胞が不規則な配列を持って中腎原基の上に広がっていた。十日胚子を軟骨染色し椎骨の発生状況を観察したところ,手術側の椎骨は形成されていなかった。3;神経管を摘出して体節だけの環境を作ったところ,皮筋板の外側約半分が発生しており,七日胚子の筋繊維の染色でも神経管から離れた位置に筋細胞の発生が認められた。以上の結果から椎板の形成は明らかに脊索の支配を受けていると言える。一方皮筋板の形成に関してはどちらか一方が存在すれば発生する事がわかった。しかし脊索だけの環境で形成された場合と神経管だけの場合と発生してくる皮筋板が同じものなのか否か今後解明すべき問題として残った。また肢芽の成長方向の異常については腹壁の低形成に伴う複合的な結果として生じた可能性もあり,今後のさらに検討する必要が残った。顕微手術を始めるに当って,高周波振動するメスの製作を行なった。歯科用の超音波スケーラーを改造したために振動数,振幅の調節に限界があり必ずしも完全なものとは言えないが本研究の目的を達成するものとしては十分な装置となった。この装置を用いてウズラ及びニワトリの胚子に対し次の手術を施し,沿軸中胚葉の発生と中軸構造の関係を観察した。(1)脊索の働きを調べるために神経管の底板を脊索の右外側に沿って切開し,脊索から切り離され,かつ神経管と接した沿軸中胚葉を作り出した。(2)神経管の働きを調べる目的で,神経管を除去した。

(3)沿軸中胚葉を脊索と神経管の両方から切り離し中軸構造の無い環境下で沿軸中胚葉が分化出来るか否か観察する目的で,神経管と右沿軸中胚葉の間を切開した。手術後胚子は再び孵卵器に戻し適当な時期に2.5%グルタールアルデヒドで固定し,1%オスミュウム酸で処理した後,エポンに包埋し組織構築を光顕で観察した。またカルノアの液で固定した胚子はパラフィンに包埋し,切片は平光教授(埼玉医科大学解剖学教室)から提供された心筋からミオシンの抗体で処理され,筋細胞の発生の有無を観察した。以上の観察から脊索が無いと椎板の細胞が細胞死を起こし,結果として椎骨は発生しない事が示された。一方筋板については脊索が無くとも神経管があれば発生出来る事が示され,神経管が筋板の発生に関与している事を示唆する所見も得られたが,神経管が無くとも筋細胞が分化した材料も得られた。実験(2)から得られた後者の結果は,体節のレベルで行なわれた実験の観察によるものであるので,この結果が手術の時期によるものなのか否か検討するため現在体節板のレベルでの神経管の切除を行なっているところである。肢芽の発生と中軸構造の関係については前述のどの実験に於ても肢芽の発生が認められ,少なくとも肢芽の発生について中軸構造は無関係であると言えるが,脊索を神経管の背側に移植すると肢芽が背側に向かって伸びるようになるので,現在その理由を検討中である。脊索は初期発生の際に神経管と体節の分化に重要な影響を与えていることが様々な報告から指摘できる。また神経管も体節の分化に関与していることが示唆されている。そこで体節の分化に脊索と神経管がそれぞれ異なった働きをするのか,あるいはこれまで示唆されたように同じ働きをしているのか明らかにするとともに体節の分化の過程の中のどの時期のどのような造形運動にかかわっているのか明らかにすることを目的として一連の実験発生学的検討を行った。なお前年度,肢芽と脊索の関係を検討する前に脊髄と体節の関係を明らかにしておく必要がわかったので主に下記のような実験を行った。体節が分化発生する環境を手術的に変化させ,その中での体節の分化を検討するため,1,神経管と体節の間を内胚葉に至るまでの切開し神経管も脊索も無い環境を作ったところ,術後十時間で体節全体が細胞死を引き起こし,24時間では体節に由来する構造全てが消失していた。2,神経管の正中を通り脊索の脇を内胚葉に至るまでの切開を行ない脊索が無い神経管だけの環境を作ったところ,術後10時間では椎板細胞にのみ細胞死が認められ,24時間では皮筋板が中空のボール状になっていた。七日胚子を筋繊維の標識抗体で染めると筋細胞が不規則な配列を持って中腎原基の真上に広がっていた。十日胚子を軟骨染色し椎骨の発生状況を観察したところ,脊索が切り離された側の椎骨は形成されていなかった。3,神経管を摘出して体節だけの環境を作ったところ,皮筋板の外側約半分が発生しており,七日胚子の筋繊維の染色でも神経管から離れた位置に筋細胞の発生が認められた。以上の結果から椎板の形成は明らかに脊索の支配を受けていると言える。一方皮筋板の形成に関してはどちらか一方が存在すれば発生する事がわかった。しかし脊索だけの環境で形成された場合外側に偏って形成されるのは興味ある所見である。脊索を切除した場合筋細胞が神経管の腹側に降りてしまうため神経管と脊索の影響が内側と外側にそれぞれ分担し合っているのか否か今後検討しなければならない問題である。