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生活基盤型保育における知的教育の研究―造形の遊びから学力を可視化する―

保幼小の造形活動における材料用具のカリキュラム、指導(使用)開始時期、保育者の保幼小連携への意識調査を大阪市内と北九州市内の全保育施設を対象に行った。幼小の校種間で意識の差があること、保育現場でも急ぎすぎた指導の可能性があることなどが明確になった。また、小学校教育における国語や算数といった教科と幼児教育における造形活動との関連を示すために、造形の遊び場面が教科学習に繋がっていると思われる場面などを調査し、学習指導要領から各教科の学習単元のもとになる活動、重なる活動の割合をグラフに数値化した。幼児の造形活動が知的教科の初期の概念をつくる活動となっていることが証明できた。1.材料用具の経験カリキュラムの調査平成24年度は、前年度の研究課調査初年度に行った保・幼・小をつなぐ材料用具の経験カリキュラムの調査について、分かりやすくまとめて論文として公表、教員研修などの機会でも説明する機会を得た。文部科学省『初等教育資料(887)』に「フロントライン教育研究造形活動における幼小接続へ向けての現状調査:材料用具の経験カリキュラムについて」2012-06をまとめて掲載。これをもとに、2012.5.12の佐賀造形教育研修会にて参加者である保育及び小学校・中学校教育現場の教員を対象に研修し、また、2012.6.16の佐賀県私立幼稚園保育講座においても、幼小連携と接続の内容として本研究を紹介した。2.幼児の言葉の育ちを実証する研究光村による小学校国語の6年生の教科書に掲載されている「風神・雷神」を扱った鑑賞による言葉の育ちを幼稚園児の発達に合わせて行うことで、幼児が話すこと、聞くことを楽しめ、友達の話も楽しんで聞くのではないかと考え実践研究を行った。成果は、以下であり、幼小教員、養成校教員からも評価されている。(1)丁子かおる和歌山大学「幼稚園における鑑賞教育の実践的研究ー幼児の言葉と表現を育む環境としての絵画鑑賞ー」大学美術教育学会大分大会口頭発表2012.10.21(2)丁子かおる和歌山大学「幼稚園の年中児と年長児における言葉の比較と援助ー幼児が絵画をみて楽しむ鑑賞教育の実践事例を通してー」美術科教育学会島根大会口頭発表2013.3.29(3)丁子かおる福岡教育大学「幼稚園における幼児が絵や彫刻を楽しむ鑑賞教育の実践的研究ー幼児の言葉と表現を育む環境としてー」『研究収録第7号大学教員との連携による保育の創造言葉で人とつながり合う幼児を育てる』平成24年度幼児教育研究部報告書福岡教育大学・幼児教育研究部,pp.15-22.研究課題「生活基盤型保育における知的教育の研究ー造形の遊びから学力を可視化するー」では、日本の幼児教育・保育における知的教育について焦点を絞り、造形の遊びと小学校における教科の単元との関連を示すことで幼児教育の理解を促し、過度な早期教育の抑制と、保幼小連携の推進に役立つ研究を行っている。初年度より、小学校教育における国語や算数といった教科と幼児教育における造形活動との関連を示すために、小学校教諭や保育者からインタビューを行い、造形の遊び場面が教科学習に繋がっていると思われる場面などを調査し、仮説を立てた。また、次年度では、造形活動の場面としては、作品や制作鑑賞の場面をこれまでよりも活用することでの言語活動の効果を検証し、有効性を提案した。今年度は、これら幼児の造形活動の初期にみられる試し活動の活動過程、保育者による導入の活動過程、制作の活動過程、共同での制作活動過程、話し合いや作品をみあうなどの活動過程などを区分し、造形活動の意味を過程ごとに分類した。そして、これをもとに、学習指導要領から各教科の学習単元のもとになる活動、重なる活動の割合をグラフに数値化した。このことで、幼児の造形活動は、小学校教科の知的教育の基礎となる経験や、経験から形成される学習意欲、学習の初期概念をつくる活動として役立っていることが証明できたと考えている。平成23年度は、研究題目に関わる題材を教科書資料及び学習題目をもとに助言を受け資料調査をしながら、保育現場における材料経験の使用について佐賀県K小学校及び、大阪市内と北九州市内のすべての保育施設へアンケート用紙を配布して調査を行い、結果を分析し公表した。幼児教育における材料用具の使用開始時期の平均を調査した結果、2歳後半から3歳児クラスで材料用具を使用しはじめていることが分かり、小学校教員はそれよりも遅く使い始めていると考えているか、3割が分からないという回答であった。接続へ向けて保育現場における材料用具の使用についての現状理解が互いに不可欠であった。調査対象と方法、成果については以下に示す。1.小学校・保育現場における調査調査は、小学校調査と幼保調査を行った。

小学校については,宮崎裕治先生のご協力により佐賀県K小学校の教員27名にアンケートを配布いただき,期間内に23名の回答(回収率85.2%)を得た。また、幼保調査に関しては、大阪市と北九州市の幼稚園・保育所すべてを対象としてアンケートを送付し、大阪市内幼稚園及び保育所から165園の回答(回収率21.9%)と,北九州市内幼稚園及び保育所から108園の回答(回収率43.0%)があった。これらを分析対象とした。2.公表1)ポスター発表・・・丁子かおる「乳幼児の発達過程における材料素材と用具の調査研究ー保・幼・小の接続に向けてー」保育学会:玉川大学,2011,5,22 2)口頭発表・・・丁子かおる「保育現場における材料用具の経験についての調査研究ー美術教育の幼小接続へ向けてー」美術科教育学会:新潟大学,2012,3,283)査読付論文・・・丁子かおる「保育現場における材料用具の経験についての調査研究ー美術教育の幼小接続へ向けてー」『美術教育学』第33号,美術科教育学会,2012.3.25,pp.287-300.年度途中に所属機関を移籍したため、研究において時間的、設備的な課題が生じ、また、助言をいただく際にも距離的、時間的調整において困難ができた。現在は、ようやく研究環境が整ってきたため、年度の延長を申請した。延長認めていただけたので、これから改めて遅れていた研究を進められると考えている。平成23年度の研究到達度については、成果も公表し、公表予定のものもあるので、ある程度達成しているが、平成24年度の成果を出すための23年度実施の研究調査が遅れているため。研究の一層の効率化を図るために、今後は、研究趣旨の説明と、協力者の役割を明確にして、仕事を行っていくことにする。また、学年ごとに発展する教科ごとの学習内容をまとめるなどして、展開がみえやすいように、コンパクトで視覚的なまとめ方で紙面の数を限った印刷物の作成を考えている。研究方法については、見直しを行いつつ進めているが、今後はより研究を効率化して行う予定である。実際には、研究協力者の数を絞って一人当たりの助言時間を長くすることで研究内容の質を維持しつつ、研究の特色を明確化する、成果資料のまとめ方を視覚的に行うなどで資料の枚数を減らしてよりわかりやすいものとするなどの対処を行う。研究成果は予定通り、教員研修や学会などで公表し、同時に研究のフィードバックを希望される調査協力の学校・園へ、成果の送付を行う予定である。次年度の使用額は、所属機関の移籍に伴う多忙さにより進捗が遅れたことに伴って生じた費用である。そこで、研究を継続しながら、予定していた第二段階としての研究協力者への謝金、資料の収集、学生への謝金、視覚的な印刷物を用意するためにコンピュータの購入などを行い、最終段階となる資料をまとめ、印刷物を作成する予定である。次年度の使用額は、「現在までの達成度」で記載したとおり、24年度に成果を出すために23年度に着手した研究調査の進捗状況が遅れたことに伴って生じた研究経費である。この経費については、以下の24年度の使用計画と合わせて執行する見込みである。
自然災害時における高齢者の対応行動とそれを支える地域社会の防災力に関する研究

本研究は,以下のような2つの調査研究を柱として構成されている。いずれも、1993年3月現在、調査結果の分析途中にあるが、現段階での主な知見は以下のようなものである。1.高齢者の日常生活と災害時の対応行動に関する調査本調査は、東京都大田区内の65歳以上の高齢者900名(うち回答者は635名、有効回収率70.6%)を対象に実施された。高齢者の約9割は、配偶者、息子、娘等の誰かと同居しており、避難の時頼りになるのは、配偶者か子供だと考えている。近所の人とのつきあいに関しては、「ごく普通に声をかけあう程度」が最も多いが、およそ4人に1人は町内会の班の中に「親しい人はほとんどいない」と回答している。高齢者の日常生活における近隣関係はさほど緊密ではないという傾向も窺え、災害時に近所の人の援助は期待できないとする人が過半数に達している。それでも、加入している地域集団に関しては、「町内会」という回答が多く(約6割)、災害後の生活で頼りにできる集団についても「町内会」という回答が圧倒的多数を占めている。2.雲仙普賢岳噴火災害における高齢者の対応行動と長期避難生活に関する事例調査雲仙普賢岳噴火災害における高齢者の避難をめぐり、町内会が中心となって、足腰の弱い高齢者の避難をサポートする担当者を決める等の対応がとられていることが明らかになった。また、全般として、災害および避難生活の長期化に伴い、地域住民の生活選択や地域社会の再編をめぐるさまざまな問題(職業と居住地をめぐる個々の住民の生活選択にかかわる問題や被災地域の移転問題等)が派生し、地域全体が岐路に立たされている状況が浮き彫りになった。なお、成果の全貌は、補足調査等を実施した上で、調査研究報告書としてまとめられる予定である。
エキソソーム型トロンボモジュリンによる敗血症治療

敗血症の有望な治療薬候補であるトロンボモジュリンの潜在的治療効果を増強する「エキソソーム型トロンボモジュリン」の開発を目的とする本研究において、基礎的データを得るため、1HL-60細胞をPMAで刺激することでマクロファージへの分化を誘導し、上清から細胞外小胞エキソソームを分離した。さらにこの細胞外小胞にはTMが発現していることを確認した。一方、培養細胞だけではなく、患者検体を用いて2敗血症患者および敗血症以外の重症患者の血症から細胞外小胞を分離した。重症患者の細胞外小胞表面にはインテグリンとPD-1リガンドが発現することを確認した。特に、ICUに入室した敗血症患者の血漿から細胞外小胞を遠心分離により抽出し、細胞外小胞上の白血球特異的なβ2インテグリンの発現量が敗血症患者の重症度(低血圧や腎機能障害)と相関することを証明した。(E. Kawamoto, SHOCK 2018)さらに、SIRS状態の患者(外傷、熱傷、中毒など)の細胞外小胞のPD-1リガンド(PD-L2)の発現量が患者のリンパ球数と逆相関することも示し、SIRS患者における免疫麻痺の可能性について言及した。また、細胞外小胞中のインテグリンをCRISPR/CAS9systemでノックアウトすることでエキソソームのインテグリンの機能解析を行うことに成功した。(論文投稿中)培養細胞および患者検体から細胞外小胞の分離を確実に行えるようになった。特にSIRS, sepsis患者の検体から細胞外小胞を分離し、細胞外小胞表面の蛋白質(インテグリン、PD-1リガンド)と患者の臨床症状とを比較した。今後はこれらの知見を元に、治療への応用を目指す。具体的にはTMノックアウト細胞を作成し、細胞外小胞の分離を行い、その機能の解析を行う。実験に使用した消耗品の価格が当初の見積りよりも安く購入できたため次年度使用額が生じた。残った金額は、引き続きエキソソーム上のTMの発現および機能解析のための試薬や消耗品に充てる。
大容量磁気メモリ用単結晶磁気抵抗素子のシリコンウェハー上で開発

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Time in Therapeutic Rangeによる免疫抑制剤濃度管理の可能性検証

造血幹細胞移植時のカルシニューリン阻害薬(CNI)の血中濃度管理は移植片対宿主病(GVHD)発症予防や副作用回避の観点から重要である。CNIであるシクロスポリン(CYA)やタクロリムス(TCR)の治療濃度域については文献により多少の差はあるものの、ある程度の目標範囲が提唱されているが、CNIは薬物動態の個人差が大きく、完全に治療濃度域内に血中濃度をコントロールすることは極めて困難である。そのため、移植後のどの時期にどの程度の治療濃度域逸脱が臨床的に許容され、あるいは許容されないのかはCNIの血中濃度管理を行う上で重要な問題であるが、このような観点に基づく検討はほとんど報告が無く、適切な評価指標を用いた研究が必要と考えられた。また、CNIの濃度管理には薬剤師の関与が求められているが、薬剤師による処方設計支援が血中濃度管理に及ぼす効果を定量的に評価した報告は限られている。一方で、CNIと同様に継続的な投与量調節が必要なワルファリンカリウムについて、その臨床効果と副作用は国際標準化プロトロンビン時間(PT-INR)が至適範囲に入っている期間の割合(Time in Therapeutic Range ; TTR)に依存し、TTRが高いほど脳卒中や出血リスクが軽減することが近年報告された。TTRは原理的には目標域が設定された全ての測定値に対して適用可能であり、CNIであるCYAおよびTCRのTTRが、ワルファリンカリウム同様に有効性や副作用発現を予測する適切なバイオマーカーとなり得るか調査し、TTRを指標としたCNIの新しい血中濃度管理の可能性および、薬剤師による処方設計支援が血中濃度管理に及ぼす効果を検証することを目的に本研究を実施した本研究による結果として、薬剤師が医師による初訪設計の支援を行うことで、移植後Day 07のTTRは薬剤師介入群で有意に高く(TCR : 71.7% vs 54.8%、P<0.05、CYA : 49.5% vs 35.2%、P<0.05)、Day 0生着までのTTRにも同様の傾向が認められた。さらに、CYAによる腎障害発現を低下させる傾向が見られることが明らかとなった。これらの結果から、薬剤師による処方設計支援は免疫抑制剤の血中濃度管理を適正化する上で有用であると考えられた。今後は、TTRとGVHD発症との関連性の解析を進めていく予定である。
クラリスロマイシンとモンテルカストによる大動脈瘤治療と閉塞性肺疾患との逆説解明

小径大動脈瘤や大動脈瘤手術後の残存病変、慢性期B型大動脈解離(B型解離)などに対する積極的な予防治療法は確立されていない。我々は、クラリスロマイシン(CAM)とモンテルカスト(Mont)が、動物実験で大動脈瘤発症・瘤径拡大を抑制することを明らかにした。一方、CAMとMontは慢性閉塞性肺疾患(COPD)に対して用いられるが、COPDは大動脈瘤の罹患率、破裂等のリスクファクターである。本研究では、CAMとMont両剤併用による大動脈瘤への作用を動物実験で明らかにする。また、後ろ向き臨床研究で単剤または両剤を投与されたCOPD患者を追跡し、大動脈瘤・慢性B型解離に対する瘤拡大抑制効果を検討する。
頭痛と幻肢痛の神経心理学

本研究の目的は片頭痛および幻肢痛の神経心理学的評価方法の開発,緩和法の開発と評価,およびメカニズムの考察であった。頭痛に関しては,研究代表者らは光過敏性を定量的に評価する方法を開発し,片頭痛患者が健常群よりも光に敏感であることを確認するとともに,カラーフィルターの使用が読書時の片頭痛症状緩和に有効である可能性について検討した。さらに,工学的観点から日常風景に含まれる不快刺激の特定を試みた。幻肢痛に関しては,回復のプロセスを定量的に評価する方法を開発するとともに,上肢喪失後30年以上が経過した症例においてもミラーセラピーが有効であることを確認した。また,幻肢痛のミラーセラピーと同様の手続きを健常者に対して実施した場合に生じる錯覚(ラバーハンドイリュージョン)を詳しく調べることによって触覚と視覚が統合される仕組みを明らかにした。従来の神経心理学の研究対象は脳損傷患者における高次脳機能(知覚,認知,記憶,言語等)の障害であり,これらはすべて脳機能の低下に伴うパフォーマンスの低下を前提としている。一方で,脳機能の異常な亢進が原因で起こると考えられている頭痛や幻肢痛(交通事故等で失った身体部位に痛みを感じる現象)等の感覚症状は国内外いずれにおいても神経心理学の対象ではなかった。しかし,頭痛や幻肢痛も脳損傷と同様,生活に重大な支障をきたす神経症状であり,心理学的な評価も可能である。また,脳機能の異常な亢進という従来と反対め視点かち脳と心について考察することも重要だと思われる。頭痛に関しては,筆者らは光過敏性を定量的に評価する方法を開発し,片頭痛患者が健常群よりも光に敏感であることを確認するとともに,特定の性質をもった視覚刺激が片頭痛患者に特に強い不快感を与えることを報告した。また,看護師を対象にした疫学調査を行い,職位や部署が片頭痛の発症頻度に影響を与えることを検証した。また,幻肢痛のミラーセラピーと同様の手続きを健常者に好して実施した場合に生じる錯覚(ラバーハンドイリュージョン)を詳しく調べることによって,触覚と視覚が統合される仕組みを明らかにした。これらの研究成果については,論文や学会発表および招待講演を通じて社会に広く公表した。これらの研究成果と関係して,痛みの緩和を工業製品のデザインに取り入れた事例について,日本経済新聞社より取材を受け,その内容が記事に掲載された(2009年9月28日日本経済新聞夕刊「らいふプラス暮らし新景」)。従来の神経心理学の研究対象は脳機能の低下に伴う高次脳機能(認知,記憶,言語等)の障害であり,脳機能の異常な亢進が原因で起こると考えられている頭痛や幻肢痛は神経心理学の対象ではなかった。また,脳機能の異常な亢進という従来と反対の視点から脳と心について考察することも重要だと思われる。頭痛に関しては,筆者らは光過敏性を定量的に評価する方法を開発し,片頭痛患者が健常群よりも光に敏感であることを確認するとともに,読書時におけるカラーフィルターの使用が片頭痛の症状緩和に有効である可能性について検討した。画像処理技術を用いて風景画像を分析した結果,特定の空間周波数成分を含む風景画像が片頭痛患者に特に強い不快感を与えることを確認した。これらの研究成果については論文,国際学会(国際応用心理学会),国内学会(日本心理学会,技術心理学研究会,多感覚研究会,関東臨床神経心理学研究会),招待講演,著書等を通じて社会に広く公表した。
Na^+/H^+イオン逆輸送担体の構造・機能・制御の協関と生物種間における多様性

本年度の研究目標は以下の3点であった。(1)主として下等真核生物のNa^+/H^+遺伝子をクローン化しその構造比較より本輸送蛋白質の構造・機能・制御の多様性を考察する。(2)大腸菌のNhaA交換輸送担体の構造・機能協関を解析する。(3)ラットのNa^+/H^+交換輸送担体NHE1および3の細胞質ドメインに結合する因子を解析する。これらの目標に対して(1)酵母の仲間であるHanselula. anomala,Aspergillus. nidulans,Candida. tolopicalisのNha型の遺伝子を新規にクローン化できた。とくに、H.anomalaではその全長の塩基配列を決定したところ、膜貫通領域はSaccharomyces cerevisiaeやZygosaccharomyces rouxieeと70%近い相同性が認められたが、細胞質領域は20%程度の低い相同性があるのみであることが明らかになり、制御の多様性の存在が推察される。また、一部に保存された部分が認められ、この部分の機能的重要性が指摘された。(2)PhoAとNhaAとの融合蛋白質を作製し、NhaAの細胞膜内配向性を決定したところ、膜貫通構造の中に十分な膜貫通に必要な残基数を有さない部分が指摘できた。この部分はこのイオン輸送蛋白質のpH依存の活性発現と関係する部分であることが明らかになった。(3)として、NHE変換輸送担体の細胞質領域と結合する2種の新規蛋白質遺伝子をクローン化していたが、このうち1種は大腸菌において過剰発現後精製し、抗体を調製した。この抗体を用いた解析から、本蛋白質は免疫組織染色から乳腺や胃腺の分泌管上皮に多く発現しており、イオン交換輸送体の発現部位と一致した。また、上皮系培養細胞でも高発現していることが明らかとなり、今後の解析に有用な手段となることがわかった。
ユーグレナの嫌気的二酸化炭素固定経路の生理機能解明とその物質生産への応用

藻類バイオマスは,循環型・低炭素社会構築の鍵となる生物資源である。本研究では,実用的な藻類の一種として広く研究対象とされているユーグレナを材料とし,嫌気的条件下での二酸化炭素固定に関わる代謝経路に着眼し,分子レベルでの新知見を獲得するとともに,その生理機能を解明することを目指す。さらに,その代謝工学的改変によって,嫌気的環境下で産生する有用バイオマスの産生量向上と環境中二酸化炭素低減を同時に達成し得る新規バイオマス生産基盤技術の創出を目指す。
IL-23誘導性抗腫瘍免疫におけるTh17および制御性T細胞の役割

マウス低免疫原性悪性黒色腫にIL-23を遺伝子導入した細胞株を用いて、その抗腫瘍効果と腫瘍ワクチン効果におけるTh17と制御性T細胞の関連を、IL-17ノックアウトマウスを用いて検討した結果、Th17の直接的な関連の裏づけはできなかった。これは、IL-23がTh17を誘導するという従来の見解とは違える結果であり、今後の悪性黒色腫およびその他の固形腫瘍に対する、アジュバントとしてのIL-23の抗腫瘍免疫治療に対する重要な知見となりえる。また、同時に抗腫瘍効果を示す、IL-12、IL-21、およびIL-27においてもIL-17ノックアウトマウスを用いて検討した結果、Th17の直接的関与は見られなかった。IL-23の抗腫瘍免疫反応におけるTh17の役割を検討するにあたり、まず1,IL-23遺伝子発現ベクターもしくはcontrolベクター遺伝子を、遺伝子導入したB16F10マウスメラノーマを、同系マウスおよびIL-17ノックアウトマウスの皮下た接種し、腫瘍径と生存率を比較検討した。IL-23遺伝子発現による抗腫瘍効果はIL-17ノックアウトマウスにて有意な差は認められず、IL-23の抗腫瘍効果にIL-17は直接的には関与していないかもしれないことが考えられた。2,同様に皮下に接種した腫瘍の組織およびリンパ節を、経時的に摘出し、RT-PCRにてサイトカインなどのプロファイリングをした施行。ここでも有意な差は認めなかった。ここで、IL-23はこれまでIL-17を分泌するTh17との関連性が着目されてきたが、このモデルでの腫瘍免疫では、直接的に関与しないことが分かり、今後のIL-23を抗腫瘍免疫療法のアジュバントとして使用することへの重要な足がかりなると考えられる3,同様にIL-21遺伝子発現ベクターを遺伝子導入したB16F10マウスメラノーマを、同系マウスおよびIL-17ノックアウトマウスの皮下に接種し、腫瘍径と生存率を比較検討した。ここではIL-17ノックアウトマウスに接種した腫瘍が、より抗腫瘍効果を示した。これはIL-21の抗腫瘍免疫反応にはTh17がなんらかの関連を示す結果であり、IL-21に関しては、欧米にて癌治療における臨床的治験も始まっており、重要な意義を持つと考えられる。IL-23の抗腫瘍免疫反応におけるTh17およびCD4+CD25+制御性T細胞の相互作用と役割を検討するにあたり、1,抗CD25抗体を接種し、CD4+CD25+制御性T細胞を除去した、IL-17ノックアウトマウスもしくはワイルドタイプマウスに,それぞれマイトマイシン処理したIL-23発現遺伝子を導入したマウスメラノーマを、先に皮下にワクチン接種し、その後に別の場所に同種マラノーマの親細胞を接種し、その腫瘍の成長曲線を検討した。IL-17ノックアウトマウスではワイルドタイプマウスと同様にワクチン効果が著しく観察された。腫瘍拒絶も見られたことより、IL-23と制御性T細胞の除去で増加したワクチン効果は、IL-17との関連はないかもしれないことが判明した。これは、Th17と制御性T細胞が相互に抑制しあうという以前の報告とは違う知見であった2, IL-23の抗腫瘍免疫反応に、直接およびワクチン効果のどちらにおいても、Th17の関連は否定的であった。そのため、他の抗腫瘍効果を持つことが報告されているIL-12サイトカインファミリーのIL-12およびIL-27にても、抗腫瘍効果をもつそれぞれのサイトカイン発現遺伝子導入マウスメラノーマをIL-17ノックアウトマウスもしくはワイルドタイプマウスに皮下接種し、その成長曲線を比較し検討した。結果IL-23同様に、有意な差は認めなかつた。最近Th17は、免疫反応の場で様々な役割が証明されており、抗腫瘍免疫反応においても何らかの役割を担うことが予想される。今後はそのTh17の腫瘍免疫での関わりを明らかにすることが重要な意義を持つと考えられる。
細胞の狂犬病ウイルス感受性を規定する新規宿主因子の同定と機能解析

ウイルス感染成立と病原性発現には宿主因子が密接に関与するが、狂犬病ウイルス感染に関与する宿主因子の研究は少ない。本研究では、狂犬病ウイルス感染に関与する宿主因子を同定と狂犬病ウイルス感染機構の解明を目的した。ヒトsiRNAライブラリーを用いたスクリーニングを実施し、狂犬病ウイルス感染に関与する宿主遺伝子を28個同定した。また、細胞のヘパラン硫酸が狂犬病ウイルスの吸着因子として機能することを見出し、その詳細な分子機構を明らかにした。一連の解析を通じて、狂犬病ウイルスの感染機構の一端を解明した。狂犬病の病原性を規定する宿主因子の研究は進んでおらず、狂犬病ウイルス感染機構や病原性発現機構は未解明な点が多い。これまでに、ヒトsiRNAライブラリーを用いたハイスループットスクリーニングを実施し、狂犬病ウイルス感染に関与する可能性がある宿主遺伝子を250個抽出している。平成27年度はsiRNAライブラリーを用いた2次スクリーニングを行い、これらの遺伝子の更なる絞り込みを実施した。ヒト神経系培養細胞株SK-N-SHにsiRNAを導入後、狂犬病ウイルスを接種し、遺伝子ノックダウンにより感染細胞数が変化する遺伝子のスクリーニングを実施した。3回の繰り返し実験で再現性が得られた28個の遺伝子を狂犬病ウイルス感染に関与する宿主因子として同定した。また、siRNA導入による細胞毒性を細胞のATP量を定量することで評価し、遺伝子ノックダウンによる細胞毒性が生じていないことを確認した。同定した遺伝子の中に含まれていた転写関連因子Xについて機能解析を実施した。遺伝子Xのノックダウンにより、細胞の狂犬病ウイルス感受性が減少し、上清の子孫ウイルス量が減少した。また、Xの転写産物と狂犬病ウイルスNタンパクの結合を共免疫沈降法により検出した。さらに、狂犬病ウイルス感染時にXのリン酸化修飾が誘導されること、Xのリン酸化修飾を阻害する薬剤で細胞を処理すると狂犬病ウイルス感染が阻害されることが明らかとなった。以上の結果から、宿主の転写関連因子Xは狂犬病ウイルスNタンパクと相互作用し、自身のリン酸化修飾を通じて狂犬病ウイルス感染をサポートする宿主因子であることが示唆された。平成27年度はsiRNAライブラリーの2次スクリーニングと同定遺伝子の機能解析を開始することを計画していた。siRNAライブラリーの2次スクリーニングは予定通り完了し、28個の遺伝子を同定できた。同定遺伝子の機能解析も宿主の転写関連因子Xについて実施し、一定の成果を得た。以上のように、本研究課題は研究実施計画通りに進捗しており、得られた結果から今後の進展も期待できるものである。狂犬病ウイルス感染機構や病原性発現機構は未解明な点が多い。本研究では、狂犬病の病原性を規定する新規宿主因子の同定を目的として、昨年度までにヒトsiRNAライブラリーを用いたハイスループットスクリーニングを実施し、狂犬病ウイルス感染に関与する宿主遺伝子を28個見出した。同定した宿主因子にはヘパラン硫酸の修飾に関与する宿主遺伝子が含まれていた。そこで本年度は、ヘパラン硫酸と狂犬病ウイルスの相互作用に着目して研究を進めた。実験では成熟マウスに致死的神経症状を引き起こす狂犬病ウイルスCVS株と致死的感染を起こさないHEP株を使用した。酵素処理により細胞表面のヘパラン硫酸を除去すると、細胞のCVS感受性が減少した。またCVSとヘパラン硫酸を混合した後、細胞へ接種すると、細胞表面のウイルス吸着量及び感染細胞数が減少した。これらの結果から、細胞表面にあるヘパラン硫酸はCVSと結合し、CVSの細胞吸着および効率的な感染を支持することが明らかとなった。さらに、プルダウンアッセイによりヘパラン硫酸とCVSの直接結合を検出した。また、N-硫酸基、2O-硫酸基を除去したヘパラン硫酸はCVSと混合した際の感染阻害効果が著しく減弱しており、両硫酸基がヘパラン硫酸とCVSの結合に重要であることが示唆された。興味深いことに、HEP株とヘパラン硫酸を混合した後、細胞へ接種すると、感染細胞数の減少は認められなかった。以上の結果から、病原性が高いCVS株は宿主のヘパラン硫酸を吸着因子として利用するのに対し、病原性が低いHEP株はヘパラン硫酸を吸着因子として利用していないことが明らかとなった。宿主のヘパラン硫酸が狂犬病ウイルスの吸着因子であることを新たに見出し、狂犬病の感染に重要な標的細胞吸着機構の一端を明らかにしたことは、本研究の目的である、狂犬病ウイルス感染機構の解明に大きく貢献するものであり、研究は当初の計画通り進んでいる。本研究では、狂犬病ウイルスの感染機構解明を目的としてヒトsiRNAライブラリーを用いたハイスループットスクリーニングを実施し、狂犬病ウイルスの宿主細胞感染成立に関与する宿主因子を複数見出した。同定した宿主因子に、ヘパラン硫酸の生合成に関与する酵素N-deacetylase/N-sulfotransferase1 (NDST1)が含まれていたことから、昨年度に引き続き、狂犬病ウイルス感染におけるヘパラン硫酸の機能について解析を進めた。狂犬病ウイルスCVS株の組換えGタンパク質を作出し、組換えGタンパク質とヘパラン硫酸の直接結合を表面プラズモン共鳴(SPR)により検出した。更なる解析により、狂犬病ウイルスGタンパク質とヘパラン硫酸の結合に、ヘパラン硫酸のN-硫酸基、2O-硫酸基修飾が重要であることが明らかとなった。

狂犬病ウイルスCVS株はヘパラン硫酸と相互作用するが、HEP株はその作用が認められなかったことから、両株のGタンパク質のキメラ体を作出し、ヘパラン硫酸との結合に重要なGタンパク質領域の絞り込みを行い、158/186/248位のアミノ酸を同定した。次に、158/186/248位に変異を導入することにより、ヘパラン硫酸との結合力を付与した組換えHEP株を作出した。本ウイルスをマウスに接種し、病原性の変化を観察したが、親株と比較して臨床症状、組織中のウイルス量に変化は認められなかった。従って、ヘパラン硫酸との結合が狂犬病ウイルスの病原性へどのような影響を与えるか、今後も研究が必要である。狂犬病ウイルスとヘパラン硫酸の相互作用解析について、一連の研究成果をまとめた論文を発表した。ウイルス感染成立と病原性発現には宿主因子が密接に関与するが、狂犬病ウイルス感染に関与する宿主因子の研究は少ない。本研究では、狂犬病ウイルス感染に関与する宿主因子を同定と狂犬病ウイルス感染機構の解明を目的した。ヒトsiRNAライブラリーを用いたスクリーニングを実施し、狂犬病ウイルス感染に関与する宿主遺伝子を28個同定した。また、細胞のヘパラン硫酸が狂犬病ウイルスの吸着因子として機能することを見出し、その詳細な分子機構を明らかにした。一連の解析を通じて、狂犬病ウイルスの感染機構の一端を解明した。当初の研究実施計画通り、スクリーニングにより同定した遺伝子の機能解析を実施する。平成27年度に機能解析を開始した転写関連因子Xのより詳細な解析の実施と共に、他の同定遺伝子についても機能解析を開始する。次年度(平成29年度)は、ヘパラン硫酸と狂犬病ウイルスの結合機構に関してより詳細な解析を実施する。具体的には、結合するウイルスとヘパラン硫酸の結合を表面プラズモン共鳴(SPR)などの手法を用いて詳細に解析する。また、CVS株とHEP株の比較解析を通じて、ヘパラン硫酸の結合に関与するウイルス側の因子を決定する。さらに、ヘパラン硫酸およびその構造類似体が狂犬病治療薬として利用可能か、動物実験により検討する。これらの研究成果をまとめて論文発表を行う。獣医学、ウイルス学、分子生物学研究開始初年度は研究立ち上げのため、次年度以降に比べて多くの金額を請求していたが、経費節減に勤めたため使用残が生じた。使用残は主に動物実験を実施するために必要な費用であった。各種申請手続きに時間がかかったことと、薬剤投与に使用予定である処置動物のメーカーからの納入が遅れていることから、動物実験の開始が遅れ使用残が生じた。平成27年度末から平成28年度にかけて途切れなく研究を進めており、既に使用残の多くは研究に必要な消耗品の購入に充てている。残額も研究に必要な消耗品の購入に使用する。既に手続きは全て完了し、予備実験を開始していることから、使用残は予定通り動物実験で使用する。また、一部は研究成果をまとめた論文発表に必要な費用に当てることを予定している。
免疫識別と応答の多様性の分子機構

MHCの構造と機能を解析して、その成果を免疫病の病因・病態の解明に資することを目的として研究を実施し、以下のような成果を得た。1)CLIP部分をランダム配列ペプチドに置換したインバリアント鎖ライブライーを作製し、HLA-DR遺伝子と共にCOS細胞に一過性発現させ、共培養したT細胞クローンの応答を検出することにより、T細胞クローンが認識するTCRリガンドを同定するシステムを構築した(西村)。2)未熟な樹状細胞は抗原ペプチド・MHCクラスII複合体を形成しないが、成熟刺激により速やかにこれを形成して、CD80等の共刺激分子と共に細胞表面に発現し、特異的T細胞を活性化する(稲葉)。4)HLA領域のマイクロサテライト多型を解析し、尋常性乾癬ではHLA-C遺伝子のテロメア側にある新規遺伝子が、またベーチェット病ではHLA-B51遺伝子そのものが疾患感受性遺伝子であることを示した(猪子)。5)HLA領域内の全遺伝子の1/3がHLAとパラロガスな3つの領域にパラロガスなコピーをもつ。Proteasome activatorγ遺伝子標的欠損マウスでは成長遅滞がおきるが、免疫系に異常は認められない(笠原)。以上の研究により、当初の目的をほぼ達成できた。MHCとペプチドの特異的結合、MHC/ペプチド複合体のTCRによる認識およびそれに引き続く免疫応答とその制御機構を明らかにし、それに基づき免疫異常発症機能の解明への道を拓くことを目的として以下の知見を得た。1)HBs抗原に対する抗体価とHLAクラスI、クラスII対立遺伝子頻度との相関を解析することで、特定のHLAクラスI分子(HLA-A2602)が抗体産生を負に制御する可能性を示した。また新しいT細胞エピトープの同定に関する方法論を樹立した。2)CD40欠損NODマウスを作製し、自己反応性T細胞の分化・活性化にCD40-CD40L相互作用が必項であることを明らかにした。またTCRトランスジェニックマウスを用いてTh1細胞の出現にCD40が必要であることを示した。3)多発性硬化症(MS)を脊髄・視神経の病巣を特徴とするアジア型と大脳に病巣を多発する西洋型とに分類し、HLAクラスII対立遺伝子頻度との相関を検討することで両型の免疫遺伝学的要因が異なることを明らかにした。また東洋人に特有のHLA-DR9-DQ9およびDR13-DQ6と強い相関を示す乳幼児発症重症筋無力症の患者より、HLA-DQ6分子により提示されるアセチルコリンレセプターα鎖由来のペプチドに反応性を示すTh1様細胞クローンを樹立した。4)マウスサルモネラ感染症におけるγδ型T細胞サブセットの特異性と機能について検討した。感染後、腹腔内に増加するNK1.1^+γδ型T細胞はVγ4/Vδ4を発現しており、MHCクラスII分子を認識して、IL-4を産生するが、NK1.1^-γδ型T細胞は、サルモネラ抗原を認識して、γIFNを産生することを明らかにした。5)内因性のタンパク抗原であるEαペプチドは胸腺樹状細胞だけでなく、未梢リンパ組織のT細胞領域の相互嵌入樹状細胞(IDC)にも多量に発現されており、特異的T細胞株の活性化と同時にactivation-induced cell deathを誘導することを明らかにした。6)MHCクラスI分子によって提示されるペプチドの産生に与るプロテアーゼであるプロテアソームのサブユニット遺伝子を解析することにより、ヒトやマウスを初めとする脊椎動物のゲノムにはMHCのコピーともいえる遺伝領域が存在することを示した。MHCとペプチドの特異的結合、MHC/ペプチド複合体のTCRによる認識およびそれに引き続く免疫応答とその制御機構を明らかにし、それに基づき免疫異常発症機構の解明への道を拓くことを目的として以下の知見を得た。1)HLA-DR4分子は、慢性関節リウマチ(RA)を始め、種々の自己免疫疾患の発症に関与することが示唆されている。HLA-DR4分子結合ペプチドライブラリーを用いて、この分子に拘束された未知抗原エピトープを同定する方法論を開発し、又このライブラリーを用いてRA患者の病巣よりT細胞株を樹立した(笹月)。2)CD40欠損マウスのCD4T細胞を胸腺欠損ヌードマウスに移入すると、種々の自己免疫症状が誘発される事を見出し、CD40-CD40L相互作用が自己反応性T細胞の昨日を抑制している可能性を示した(菊谷)。3)TCRアンタゴニストとして作用する抗原ペプチドのアナログも、野生型ペプチドと比較して反応細胞数の減少、経時的変化の差はあるが、T細胞に細胞外CD2^+依存性かつIP3非依存性に細胞内Ca2^+濃度の増加を誘導できることを明らかにした(西村)。4)γδ型T細胞の1015%にNK1.1^+γδ型T細胞が存在し、CD4^-CD8^-であった。NK1.1^+γδ型T細胞は自己反応性を示し、その抗原認識及び分化にはMHCクラスII(IA^b)が関与することを明らかにした。又、このI-A^b分子の寛容は、収容されたペプチドとは無関係であることが示唆された。(吉開)。5)CD4陽性T細胞によって認識される抗原ペプチドを組み込んだDNAワクチンをマウスに投与し、所属リンパ節より精製した樹状細胞内におけるDNAの存在を確認し、樹状細胞が抗原提示細胞として働いていることを明らかにした(稲葉)。

6)IFN-γによって制御されるプロテアソームならびにプロテアソーム活性化複合体遺伝子群をマウスからシステマティクにクローニングし、その構造を決定した。また、これら遺伝子群の染色体局在を決定することにより、哺乳類のゲノムにはMHC様領域が存在することを示した(笠原)。本研究は、抗原提示およびT細胞の抗原識別と多様な応答を解析し、免疫病の病因解析に供することを目的とする。今年度は以下の研究成果を得た。1)ヒトCD4^+細胞のTCRアゴニストとアンタゴニストが誘導する細胞内Ca^<2+>応答に関わるシグナル伝達系は異なることを明らかにした。インバリアント鎖のCLIP部分を抗原ペプチドに置換した遺伝子を用いて、HLA-DR拘束性に抗原ペプチドを効率よくCD4^+細胞に提示するシステムを開発した(西村)。2)未熟な樹状細胞は、死細胞を貪食・分解してできた抗原ペプチドをMHCクラスII分子に結合して特異的T細胞に非常に効率よく提示することを示した(稲葉)。3) MHCの染色体重複モデルに基づき、第3のVAV遺伝子をヒト第1染色体上のMHC領域と相同な領域に発見した。プロテアソーム・アクチベーターPA28複合体をコードするマウス遺伝子フェミリーを単離し、全構造を決定した(笠原)。4)マウスのサルモネラ感染症で増加するNK1.1^+γδT細胞が自己MHCクラスIIをペプチド非依存性に認識し、N多様性を示す単一のVγ2/Vδ5を発現して胸腺で正の選択を受けることを明らかにした(吉開)。5)昨年度の研究で明らかにしたMHCクラスIおよびIIの両方に反応するT細胞クローンが、2種類のTCRα鎖を発現することに起因するか否か検討するために、H-2^b,TCRα鎖十/-,クラスII-/-マウスを作成した(武田)。6)単一のMHC・ペプチド複合体を発現するマウスが、末梢神経に自己免疫疾患を発症することを発見した。またTCRβ鎖を固定した同マウスのCD4^+8^-胸腺細胞に発現するTCRα鎖を解析し、正の選択における特異的TCR-ペプチド相互作用の関与を示した(福井)。MHCの構造と機能を解析して、その成果を免疫病の病因・病態の解明に資することを目的として研究を実施し、以下のような成果を得た。1)CLIP部分をランダム配列ペプチドに置換したインバリアント鎖ライブライーを作製し、HLA-DR遺伝子と共にCOS細胞に一過性発現させ、共培養したT細胞クローンの応答を検出することにより、T細胞クローンが認識するTCRリガンドを同定するシステムを構築した(西村)。2)未熟な樹状細胞は抗原ペプチド・MHCクラスII複合体を形成しないが、成熟刺激により速やかにこれを形成して、CD80等の共刺激分子と共に細胞表面に発現し、特異的T細胞を活性化する(稲葉)。4)HLA領域のマイクロサテライト多型を解析し、尋常性乾癬ではHLA-C遺伝子のテロメア側にある新規遺伝子が、またベーチェット病ではHLA-B51遺伝子そのものが疾患感受性遺伝子であることを示した(猪子)。5)HLA領域内の全遺伝子の1/3がHLAとパラロガスな3つの領域にパラロガスなコピーをもつ。Proteasome activatorγ遺伝子標的欠損マウスでは成長遅滞がおきるが、免疫系に異常は認められない(笠原)。以上の研究により、当初の目的をほぼ達成できた。
超音速航空機飛行時の環境課題に関する研究

次世代超音速航空機の主たる環境課題である(1)ソニックブームの低減化、(2)オゾン層の保護、(3)空港騒音の低減化に関して行った研究および調査から次の結果を得た。1.ソニックブーム低減化に関する研究ソニックブーム強度に対する機体形状と胴体先端鈍頭度の効果を調べた。また、低ブーム設計法を用いて設計された機体形状についてCFDと波形パラメータ法を組み合わせた方法を適用し、遠方場のブーム強度を予測することにより、ソニックブーム低減の効果があることを確認した。これらのことから、機体形状を最適化することにより、ソニックブーム強度を低減化する可能性があることがわかった。2.オゾン層化学に関する研究成層圏の二次元大気運動の方程式の解と簡単化したオゾン-窒素酸化物の化学反応を考慮することにより、投入窒素酸化物の量に応じて、オゾン、窒素酸化物の時間的、空間的な濃度変化を予測することができた。また、オゾン-窒素酸化物反応の室内実験のための真空チャンバ系を整備し、その予備実験を行った。3.空港騒音低減化技術の動向調査騒音予測の方法および超音速航空機のエンジン騒音低減の方法についての現状と将来展望を調査した。空港騒音の基準は亜音速機と同等に定められると予想され、亜音速機の基準そのものが厳しくなってゆくことから、超音速機の騒音低減化の技術の発展が望まれる。同時に、飛行方式による騒音低減化についても調査した。航空機の大量輸送と高速化の要求を満たす手段として、超音速輸送機(Supersonic Transport:SST)が有望である。超音速輸送機の実現のためには、次の3つの環境保全の課題、すなわち、ソニックブームの低減化、オゾン層の保護、空港騒音の低減化、を解決する必要があることが世界的に共通の認識となっている。本研究は、上記3つの課題について、(1)ソニックブーム低減化に有効な航空機機体形状についての基礎的な検討(風洞実験及び理論計算)、(2)大気中でのオゾンの化学反応過程のシミュレーション、(3)空港騒音低減化に有効なエンジン形態の検討を行うものである。平成5年度においては、上記のうち、ソニックブームに関する研究とオゾン層化学に関する研究を開始した。1.ソニックブームに関する研究r=rox^nで表される先端形状をもつ軸対称物体から発生するソニックブーム強度を波形パラメータ法で計算し、n=0.5及び0.75の場合、およびカルマンオジャイブがブーム強度を小さくすることがわかり、先端が尖っていない形状がソニックブーム低減化のために有効であることがわかった。このことに基づき、デルタ翼をもつ実機形状で胴体先端形状の鈍頭度によるソニックブーム低減の効果を超音速風洞実験(マッハ数2)で調べることを準備中である。2.オゾン層化学に関する研究高度方向のみを考えた一次元モデルを用い、地球大気中窒素化合物の拡散過程を計算した。この際、対流圏及び成層圏での高度方向の拡散はそれぞれの領域での渦拡散に支配されるとしている。これによって、成層圏に注入された窒素化合物の拡散によって生じる濃度分布を知ることができた。この濃度分布に基づき、オゾンと窒素化合物の反応によって変化するオゾンの濃度分布を得ることを計画している。超音速輸送機(Supersonic Transport:SST)の実現のための課題として、(1)ソニックブームの低減化、(2)オゾン層の保護、(3)空港騒音の低減化を検討することとしており、本年度は(1)と(2)についての研究を行った。以下にその研究実績の報告を行う。(1)ソニックブーム低減化に関する研究航空機翼平面形をデルタ翼(基本形)及びアロ-(矢形)翼とし、機首を尖頭及び鈍頭とした場合のソニックブーム強度(圧力分布)をマッハ数2の超音速風洞実験によって測定し、デルタ翼よりもアロ-翼の方が、また、尖頭よりも鈍頭機首の方がソニックブーム低減化に有効であることがわかった。これらの形状の等価軸対称物体に対して、オイラー方程式による数値シミュレーション及びWhithamの方法による予測を行い、同様の結果を得た。

さらに、数値シミュレーションによって圧力抵抗値を得て、機首断面積が軸方向距離の3/2乗に比例するような鈍頭形状が圧力抵抗とソニックブームの両者の低減化に有効であることを見いだした。デルタ翼の等価軸対称物体に対する圧力分布の計算値が、翼部分で実験値と相違することに鑑み、その三次元形状に対する数値シミュレーションも行い、良い一致を見ている。(2)オゾン層化学に関する研究二次元ナビエストークス方程式に基づいて、対流圏での中小規模での対流のようすと、それに伴う地上および航空機から排出される窒素酸化物(NOx)の拡散の状態を計算した。平成5年度の予備的な結果と比較することにより、窒素酸化物の拡散は、高度方向の渦拡散に強く支配されることがわかった。将来的には、対流圏および成層圏に存在するオゾンと窒素化合物の反応を含めることにより、オゾンの濃度分布を得る予定である。(1)ソニックブーム低減化に関する研究航空機翼平面形をデルタ翼(基本形)及び矢形翼とし、機首を尖頭及び鈍頭とした場合の機体近傍場の圧力分布をマッハ数2の超音速風洞実験によって測定し、デルタ翼よりもアロ-翼の方が、また、尖頭よりも鈍頭機首の方がそのピークを減少させ、ひいてはソニックブームを低減化するのに有効であることを示した。これらの形状についてオイラー方程式による数値シミュレーションで近傍場の圧力分布を得るとともに、これらを初期条件として遠方場のソニックブーム強度を計算し、上記形状の効果を評価した。このことから、ソニックブーム低減化を実現する形状提案の可能性を示した。(2)オゾン層化学に関する研究(1)高層大気を模擬したスペースチャンバ内にオゾンと窒素化合物を投入し、その反応で生じた成分を測定することにより、当該反応の特性を知る実験を開始した。これによって、オゾン/窒素化合物反応によるオゾン減少量の推定を行う。(2)高度方向のみを考えた一次元モデルを用い、流体力学方程式を解いて地球大気中窒素化合物の拡散過程を計算した。これによって、成層圏に注入された窒素化合物の拡散によって生じる濃度分布を知ることができる。(3)空港騒音に関する研究騒音評価に関する基礎調査及びエンジンの騒音低減化の動向を調査している。次世代超音速航空機の実現のための課題として、(1)ソニックブームの低減化、(2)オゾン層の保護、(3)空港騒音の低減化を検討することとしており、本年度は次の結果を得た。(1)ソニックブーム低減化に関する研究低ブーム設計法を用いて設計された機体形状についてCFDと波形パラメータ法を組み合わせた方法を適用し、遠方場のブーム強度を予測することにより、ソニックブーム低減の効果があることを確認した。これらのことから、機体形状を最適化することにより、ソニックブーム強度を低減化する可能性があることが知られた。(2)オゾン層化学に関する研究成層圏の二次元大気運動の方程式の解と簡単化したオゾン-窒素酸化物の化学反応を考慮することにより、投入窒素酸化物の量に応じて、オゾン、窒素酸化物の時間的、空間的な濃度変化を予測することができた。
細径求心性神経線維への刺激による筋緊張緩和のメカニズム－そのとき脳は？－

脳梗塞などにより筋緊張(常に生じている持続的な弱い筋収縮)が病的に強い場合に、電気刺激を与えてその緊張を緩めることを目的としたリハビリテーションを行うことがある。本研究では、指先に振動を与えて不随意的に指を屈曲させることができる反射を用いて強い筋緊張を生じさせ、これと同時に電気刺激を与えて筋緊張が緩む時の脳活動を、脳波を用いて観察した。その結果、電気刺激を与えた場合には、この反射によって起こる脳内の神経活動のエリアが一部に限定されるとともに、筋緊張緩和に関連すると言われる前頭前野背外側部の神経活動が先行して高まることがわかり、電気刺激による筋緊張の緩和の脳内メカニズムの一端が確認された。本研究は、経皮的な通電刺激によって発生した細径求心性神経の興奮が筋緊張亢進を抑制する時の脳内活動について調べることを目的としている。この実験のために開発されたランダム周波数発生ソフトおよび振動刺激発生装置(ランダム周波数発生振動機システム)を用い、手の指先にランダム周波数の振動刺激を与えて、指屈筋の筋緊張亢進状態を誘発(振動誘発指屈曲反射)する。そして、前腕部に非侵害刺激または侵害刺激となる一定時間の経皮的電気刺激を与えて、振動刺激を与えている間の指屈曲力および指屈筋の筋電図を測定する(反射の誘発程度の評価)と同時に、その間の脳波を測定し、1発ごとの振動刺激を起点に加算したデータを双極子追跡法で解析して、この反射が誘発されている時の脳内の神経活動部位の同定を行う。これまでに、被験者14名のデータを取り終えた。当初は、ランダム周波数のみの振動刺激を与えることしか見込んでいなかったため経皮的電気刺激後の測定を2回と設定していたが、ランダム周波数発生振動機システムの開発・改善の繰り返しによって、ランダム周波数および一定周波数の振動刺激を連続して与えることが可能となったため、経皮的電気刺激後の測定を5回に増やし、経皮的電気刺激によって経時的に変化する振動誘発指屈曲反射の推移を同時に評価することとし、実験を進めている。この実験手順の修正によって、これまでに行ってきた実験の結果との比較も可能となる。経皮的電気刺激による筋緊張緩和の脳内メカニズムを明らかにすることが期待される本研究は、病的状態で生じる筋緊張とその脳内活動の解明に新たな視点を与えると考える。平成25年度に行った主な内容は以下の通りである。(1)プレ実験で得られた結果をまとめた論文が、海外医学専門誌で公表された。(2)実験:計画していた全45回(被験者15名)の全実験を、平成25年度末までに終了した。(3)実験結果の解析:被験者15名中10名の脳波に関して、脳内神経活動の発生源を求めた。本研究は、経皮的な通電刺激によって発生した細径求心性神経の興奮が筋緊張亢進を抑制する時の脳内メカニズムの解明を目的としている。本実験では振動刺激発生装置(振動機)によって筋緊張亢進状態を誘発し、脳波計から得られたデータを加算し双極子追跡法で解析して脳内の神経活動部位の同定を行う。平成23年度に行った主な内容は以下の通りである。(1)一定周波数の振動刺激により出現した一定時間内の脳波を、1発ごとの振動刺激を起点に加算した場合、どの時点での振動刺激によって出現した脳波であるのかを確定できないため、脳内神経活動の正確な発生源をつきとめられない可能性がある。しかしながら、ランダム周波数の振動刺激をすれば、刺激に対する脳活動パターンが明確になり、脳内神経活動の正確な発生源をつきとめる事が可能となる。そのためこの実験において、ランダム周波数の振動刺激の発生は必須である。この条件を満たすための振動機システムの開発については、本研究費を獲得する以前から業者に依頼し検討を続けていた。

その後、試作品の改良、試行を繰り返し、平成24年3月末にランダム周波数発生振動機システムが完成し実験実施の準備に入った。(2)ランダム周波数発生振動機システムを駆動するための機材や筋緊張を測定するための機材をそろえた。(3)振動機誘発指屈曲反射の被験者を募り、反射が十分に誘発されることをプレ実験で確認した。実験の要となる振動機は、その開発に伴い予期せぬ問題が生じ、本実験の実施が予定よりも遅れたが、これらの問題を解決せずには本研究の目的を達成することはできず、試行実験を何度も繰り返してきた。この実験の遅れを取り戻すべく、システムの完成後、直ちに実験を開始した。手の指先に振動を与えることによって指屈筋の緊張が持続的に高まる振動誘発指屈曲反射(Vibration-induced Finger Flexion Reflex: VFR)が誘発されるが、同時に侵害受容性の経皮的通電刺激(TENS)を上肢に加えることによって、この反射は抑制される。本研究は、このVFR抑制メカニズムの一端を解明するため、TENSによって発生した細径求心性神経の興奮が筋緊張を抑制するときの脳内活動について調べることを目的として、TENSを与えない時、侵害受容性あるいは非侵害受容性TENSを与えた時の3条件で、被験者15名のクロスオーバー法により実験を行った。実験は、本研究のために開発されたランダム周波数発生ソフトおよび振動刺激発生装置を用い、手の指先にランダム周波数の振動刺激を20秒間与え、VFRを誘発した時の脳波を、侵害受容性あるいは非侵害受容性TENSの有無の3条件下で測定した。各被験者の各条件下のデータの解析は、20100Hzのランダム周波数で20秒の間に発生する、数msから数十msというごく短いインターバルの振動刺激、およそ1,000回について、1発の振動刺激開始ごとに正確に印を付し、振動刺激開始時から100ms後の範囲の脳波について加算平均処理を行い、振動刺激によって出現する持続的な筋収縮に関連する脳内の活動部位を、双極子追跡法を用いて推定した。更には、各条件下における被験者15名全員の脳波の加算平均処理を行い、同様に脳内活動の推定を行った。平成26年度に実施した主な内容は以下の通りである。(1)平成25年度までに終了しなかった残り5名の脳波の加算平均処理解析を行い、脳内神経活動の発生源を求めた。(2) 3条件下における被験者15名全員の脳波のグランドアベレージを求め、脳内活動の推定を行った。(3)解析結果をもとに、論文作成を開始した。鍼灸,臨床神経生理学実験の開始時期が平成23年度からずれ込んだために進行が大きく遅れていたが、平成24年度末の段階で実験の残りはあと1名の予定となった。データ処理および解析は同時並行的に進めているが、それに時間がかかることを加味すると、全体として遅れ気味である。主として実験結果の解析に関する以下の理由によって、遅れが生じてしまった。本実験では、20秒間のランダム周波数で発生した振動刺激中の脳波を測定した。結果の解析は、各々の振動刺激開始時から100ms後までの範囲の脳波について加算平均処理をすることによって、振動刺激と同時に発生する脳活動の特徴の抽出を行うというものである。この加算平均解析法では一般的に500回から2000回の加算回数が必要とされている。本実験においては、20秒間のランダム周波数で発生する振動刺激の数、すなわち加算が必要な数はおよそ1,000である。さらに、各被験者が異なる条件下でこれを9回繰り返すため、9,000回×15名のタグ(印)を付す必要があった。