hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳機能発達における臨界期からみた情動障害と神経ステロイドの役割に関する研究

本研究は、幼児期の一定期間に過度のストレスを与えると、成長後の情動応答が変化し、うつ病、不安障害などの精神神経疾患を引き起こす要因の一つになるとの仮説に基づき、発達過程での脳内神経回路形成に焦点を当て、臨界期という視点から追究した。また性ホルモンを含むステロイドホルモンが、神経性ホルモン(神経ステロイド)として、中枢神経機能発達あるいは障害に深く関わっているとの報告に基づき、脳機能発達における情動行動応答性に雄雌差があるか否かを追究した。生後2週齢あるいは3週齢の雄性および雌性ラットに嫌悪刺激である電撃ストレス(Foot shock;FS)を負荷し(2wFSおよび3wFS)、成長後に高架式十字迷路法(EPM)を用い、無条件恐怖に対する行動応答性を評価した。その結果、雌性ラットは雄性ラットに比べ不安水準の低下が見られた。生後3週齢時にFSを負荷した場合、雄性3wFSは低不安様行動を示したのに対し、雌性3wFSは逆に不安惹起様行動を示した。これらの行動結果により、幼若期ストレス負荷は,負荷時期に応じて成熟後のストレス誘発行動に影響を及ぼし、その応答性には性差があることが明らかになった。またストレス応答調節に重要な役割を担っている正中縫線核のセロトニン(5-HT)陽性細胞数は、雄性3wFSで減少していたこと、海馬の5-HT受容体(5-HT_<1A>受容体)を介したシナプス応答が異なることから、幼若期に与えたストレスは、5-HT神経を介した情動調節機構に影響を与えることが明らかになった。以上の結果の一部を平成17年度に発表した雑誌に掲載し、平成17年度米国神経科学会ならびに平成18年度の日本薬理学会年会にて発表した。このように幼若期ストレスにより情動行動ならびに5-HT神経を介したシナプス応答性が変化することから、幼若期のストレス負荷時期に応じて情動神経回路の機能的変化が生じ、その結果として成熟後の行動応答性が異なる可能性が推察された。またこの行動応答には性差があることから、神経ステロイドが重要な役割を担っていることが推察され、今後5-HTと神経ステロイドとの関連性について発達過程の観点から追究していく所存である。幼児期の一定期間に過度のストレスを負荷すると、脳内神経回路に機能的異常が生じるとの仮説のもとに、1)幼若期におけるストレス負荷と脳機能発達および障害との関連性を、臨界期という視点から追究し、2)関連分子としての神経ステロイドの役割を明らかにすることを目的とした。生後2週齢および3週齢時ラットに嫌悪刺激である電撃ストレスを負荷し、成熟後の情動表出を、不安に対する行動学的応答性を指標として評価した。その結果、3週齢時に嫌悪刺激を与えたラットは、高架式十字迷路法を用いた無条件恐怖に対し、不安水準の低下が認められた。2週齢時にストレスを負荷した場合、記憶に基づいた不安評価法である文脈的恐怖条件ストレス(CFS)に対し、低不安様行動を示した。すなわち、幼若期ストレス負荷は,負荷時期に応じて成熟後のストレス誘発行動に変化を引き起こすことが明らかとなった。一方、不安障害において扁桃体および海馬を含む大脳辺縁系を中心とした階層的情報処理機構不全が生じる可能性が指摘されている。麻酔および無麻酔成熟ラットを用い、情動表出として海馬シナプス応答性を電気生理学的に検討した。その結果、上述したCFSにより海馬CA1領域のシナプス可塑性すなわちテタヌス刺激により誘発される持続的興奮性シナプス後電位-長期増強(LTP)が抑制されることを明らかにした。以上の結果を次ページに記載した雑誌に掲載し、2004年度米国神経科学会ならびに2004年、2005年度日本薬理学会総会にて発表した。以上より幼若期ストレス負荷時期に応じて、脳内神経回路の機能的変化が生じ、その結果として、成熟後のストレス応答性が異なる可能性が推察された。現在、2週齢および3週齢時ストレス負荷ラットを用い、海馬、扁桃体および大脳皮質前頭前野におけるシナプス機能を情動関連行動と同時に記録評価することを試みている。またストレス応答調節に重要な役割を担っている正中縫線核のセロトニン(5-HT)

陽性細胞数は、雄性3wFSで減少していたこと、海馬の5-HT受容体(5-HT_<1A>受容体)を介したシナプス応答が異なることから、幼若期に与えたストレスは、5-HT神経を介した情動調節機構に影響を与えることが明らかになった。以上の結果の一部を平成17年度に発表した雑誌に掲載し、平成17年度米国神経科学会ならびに平成18年度の日本薬理学会年会にて発表した。このように幼若期ストレスにより情動行動ならびに5-HT神経を介したシナプス応答性が変化することから、幼若期のストレス負荷時期に応じて情動神経回路の機能的変化が生じ、その結果として成熟後の行動応答性が異なる可能性が推察された。またこの行動応答には性差があることから、神経ステロイドが重要な役割を担っていることが推察され、今後5-HTと神経ステロイドとの関連性について発達過程の観点から追究していく所存である。
エズラ・パウンドの経済論と創作原理――「利子」と「抽象」

本研究は、エズラ・パウンドの詩と詩論に見出される経済論と創作スタイルの関係、特に、彼の「利子(高利)」批判と「反抽象」の姿勢の関係を明らかにすることを目的とした。研究の結果、パウンドの「利子」批判と「反抽象」の姿勢には連関性が認められること、「利子」批判が見られる「詩篇」において、しばしば、ファシズムや儒教に関連するトピックが連結されること、「利子」批判が顕著になる後期の『詩篇』において、初期の『詩篇』の創作原理であった「表意文字的手法」の性質が変化していることなどを確認ができた。本研究は、1930年代にファシズムへの関与を深めたアメリカ出身のモダニスト詩人Ezra Poundの詩と詩論を対象とし、そこに見出されるパウンドの経済論と創作スタイルの関係、とりわけ、彼の「利子」批判と「反抽象」の関係性を明らかにすることを目指すものである。平成24年度には、平成23年度から継続して、パウンドの経済学関連評論の分析を行うとともに、彼の詩作品The Cantosにおける「利子」批判と彼の「反抽象」の姿勢との関連について検討した。その結果、両者の関連を認めることはできたが、彼の儒教への関心との関連については、さらなる調査・検討が必要である。これを平成25年度に継続して行う計画である。なお、平成24年度中に国際学会にて研究成果の一部を発表する計画であったが、これを行うことはできなかった。平成25年度に発表を行う計画である。本研究は、1930年代にファシズムへの関与を深めたアメリカ出身のモダニスト詩人Ezra Poundの詩と詩論を対象とし、そこに見出されるパウンドの経済論と創作スタイルの関係、とりわけ、彼の「利子」批判と「反抽象」の性格との関係性を明らかにすることを目的とするものである。平成25年度には、平成24年度から継続して、パウンドの経済学関連評論の分析を行うとともに、彼の詩作品『詩篇』における「利子」批判の姿勢と彼の詩学との関連についての検討を行った。検討の結果、パウンドが『詩篇』後半において「利子」批判をモチーフとしつつ、そのモチーフを軸に、ムッソリーニとファシズムや儒教関連トピックを相互に関連づけようとしていることが確認できた。また、手法面においては、パウンドの「利子」批判と「反抽象」の姿勢には十分な連関性が認められること、また、『詩編』において「利子」批判が顕著になるにつれて、パウンドがreading-throughと呼びうる創作スタイルへの移行を示すようになり、その結果、一般に『詩篇』の創作原理の根幹をなすとされる「表意文字的手法」の性質が変化していることなどを確認することができた。(ただし、「利子」批判と「反抽象」の関係については、パウンドの芸術論を踏まえた、より広い視野に立った考察が必要である)研究成果の一部を、ダブリンで開催された国際エズラ・パウンド学会にて口頭発表した。また、現在、その内容をもとにした論文を執筆中である。(研究期間内には発表できなかったので、終了後に発表の計画である。)本研究は、エズラ・パウンドの詩と詩論に見出される経済論と創作スタイルの関係、特に、彼の「利子(高利)」批判と「反抽象」の姿勢の関係を明らかにすることを目的とした。平成23年度には、主として、パウンドの経済学的関心の発展に関する文献、特に、1930年代に発表された、"Murder by Capital"(33年)、ABC of Economics(33年)、"Social Credit: An Impact"(35年)、"What Is Money For?"(39年)をはじめとする一連の経済評論を対象に、調査を行った。調査の結果、パウンドがC. H. DouglasのSocial Creditにおける主張を再利用し、それを彼の芸術論に連結する様が明らかになった。調査は平成24年度も継続して行い、パウンドの「利子」批判と彼の詩論における「反抽象」の姿勢との接点をより明確にする計画である。なお、7月にはロンドン大学で開催された第24回国際エズラ・パウンド学会にて、1930年代末のパウンドと東アジアに関する研究発表を行うとともに、パウンドとファシズムの関係について他の参加者と意見交換した。また、12月にはシドニー大学のMark Byron氏を招いて、パウンドと日本文化に関する講演会を開催し、パウンド研究について意見交換した。パウンドの経済学的関心の発展に関する文献調査を進めることはできたが、当該年度に計画していた国際学会での研究発表、草稿調査および経済学の専門家からの意見聴取を実施することができなかったため。これらについては、平成25年度に実施する計画である。パウンドの経済学的関心の発展に関する文献調査、国際学会での研究発表は概ね計画通り実施できた。ただし、文献調査を補完するために行う計画であったイエール大学での草稿調査を実施することができなかった。

この草稿調査は平成24年度に実施する計画である。平成25年度には、当初の計画通り、パウンドの経済学的関心の発展に関する文献調査を継続して行うとともに、彼の経済学的関心と詩論との関連についての調査・検討を進め、調査・検討によって得られた知見を整理する。また、平成24年度に実施できなかった草稿調査および経済学の専門家からの意見聴取を実施し、平成24年度に計画していた研究成果報告を、当初計画していた別の研究成果報告に加えて実施する計画である。当初の計画通り、平成24年度には、パウンドの経済学的関心の発展に関する文献調査を継続して行う。また、パウンドの経済論を客観的に評価するために、経済学の専門家に意見を聞く。研究成果の一部を国際学会にて発表する。平成25年度には、調査結果を整理し、研究成果を国内外の学会にて発表する。なお、平成23年度に計画していたイエール大学での草稿調査は平成24年度に実施する。文献調査を補完するために実施する計画であった草稿調査、および、国際学会での成果報告を実施できなかったため、旅費の支出が当初計画を下回った。これらは平成25年度に実施する計画である。(国際学会での成果報告は、当初計画において平成25年度に実施する予定のものに加えて実施する計画である。)また、経済学の専門家による意見調査を実施できなかったため、人件費の支出が当初計画を下回った。意見聴取は平成25年度に実施する計画である。物品費に関しては、古書価格に変動があったために購入を見送った図書があり、支出が当初計画していた額を下回った。平成25年度早期に価格を見極めて購入する計画である。文献調査を補完するために平成23年度に計画していたイエール大学での文献調査を実施することができなかっため、旅費の支出が当初計画を下回った。草稿調査は平成24年度に実施する計画である。また、購入を計画していた一部の図書の古書価格に変動があり、平成23年度は購入を見送ったため、物品費の支出が当初計画していた額を下回った。平成24年度には古書価格を見極めて、これらの図書を購入する計画である。
幾何変形の影響を受けない画像電子透かしの研究

画像電子透かしの重要な課題として,幾何変形への耐性が挙げられる.これは,情報を埋め込んだ画像が幾何学的な変形を受けた場合でも埋め込み情報を検出可能とすることである.代表的な幾何変形として,画像の各部分に微小な不規則ゆがみを加える「ランダム歪み」および,拡大・縮小,回転などのアフィン変形がある.従来研究では,ランダム歪みに対応可能な方法,アフィン変形の一部に対応可能な方法があったが,両者に対応できる方法はなかった.本研究では,まずカラー画像を構成する3つの色平面のうち2つに,同じあるいは反転パターンを重畳することで,1または0のビット情報を埋め込む方法を提案した.検出時には,2つの色平面の相関を求め,その正負によって1または0を検出する.画像が幾何変形を受けても,2つの色平面は同じ変形を受けるので,埋め込み情報を正しく検出することができる.この基本方式に加え,透かしの埋め込みによる画質劣化の防止,検出信頼性の向上,複数ビットの埋め込みなど各種の改良方式を提案,実装,評価を行った.画像電子透かしの重要な課題として,幾何変形への耐性が挙げられる.これは,情報を埋め込んだ画像が幾何学的な変形を受けた場合でも埋め込み情報を検出可能とすることである.代表的な幾何変形として,画像の各部分に微小な不規則ゆがみを加える「ランダム歪み」および,拡大・縮小,回転などのアフィン変形がある.従来研究では,ランダム歪みに対応可能な方法,アフィン変形の一部に対応可能な方法があったが,両者に対応できる方法はなかった.本研究では,まずカラー画像を構成する3つの色平面のうち2つに,同じあるいは反転パターンを重畳することで,1または0のビット情報を埋め込む方法を提案した.検出時には,2つの色平面の相関を求め,その正負によって1または0を検出する.画像が幾何変形を受けても,2つの色平面は同じ変形を受けるので,埋め込み情報を正しく検出することができる.この基本方式に加え,透かしの埋め込みによる画質劣化の防止,検出信頼性の向上,複数ビットの埋め込みなど各種の改良方式を提案,実装,評価を行った.画像用電子透かしは,画像中に著作権者などの情報を埋め込み,検出する技術であり,画像の著作権保護,流通管理に重要な役割を果たしている.画像用電子透かしの本質的な技術課題の一つに,幾何変形を受けた画像からの情報検出があげられる.その際画像内に埋め込まれた透かしの位置が幾何変形の影響で変わることが問題で,透かし位置を単純に探索すると計算量が膨大となり,実用性が失われる.従来研究では,微少ランダム歪みへの効率的な対応方式および,スケーリング,回転シフトへの効率的な対応方式が提案されているが,これらの4種類の変形全てに対応する方式は提案されていない.本研究では,微少ランダム歪みに対応する従来方式を拡張し,4種類全て及びその任意の組み合わせへの効率的な対応を可能とした.提案方式は,微少ランダムを受けた画像からは探索無しで情報を検出可能である.スケーリング,回転シフトについては透かし位置を探索するが,スケーリングと回転,縦方向シフト,横方向シフトを独立に探索できるので,計算量の組み合わせ的爆発を回避することができる.提案方式を実装,評価し,有効性を確認した.上記の電子透かしを実用化するにあたっては,単に幾何変形に対応するだけでなく,透かし埋め込みに伴う画質劣化の防止,低コストマシン上での効率的な実装も重要な課題となる.本研究では,画像内容に応じて透かし強度を調整することで画質劣化を防止しながら,安価な汎用PC上のソフトウェアによって上記の電子透かしを埋め込む方法を併せて提案し,実装,評価した.画像用電子透かしは、画像中に著作権者などの情報を埋め込み、検出する技術であり、画像の著作権保護、流通管理に重要な役割を果たしている。画像用電子透かしの本質的な技術課題の一つに、幾何変形を受けた画像からの情報検出があげられる。その際、画像内に埋め込まれた透かしの位置が幾何変形の影響で変わることが問題で、透かし位置を単純に探索すると計算量が膨大となり、実用性が失われる。従来研究では、微少ランダム歪みへの効率的な対応方式および、スケーリング、回転、シフトへの効率的な対応方式が提案されているが、これらの4種類の変形全てに対応する方式は提案されていない。本研究では、4種類全て及びその任意の組み合わせへの効率的な対応を目標とした。18年度に開発した方式は、微少ランダム歪みを受けた画像から探索無しで情報を検出可能、スケーリング、回転、シフトについては透かし位置を探索するが、スケーリングと回転、縦方向シフト、横方向シフトを独立に探索できるので、計算量の組み合わせ的爆発を回避することができる。19年度は、18年度の方式を拡張し、微笑ランダム歪みとシフトに探索無しで対応、スケーリング、回転を含む一般のアフィン変形に限定された探索で対応可能とした。上記の電子透かしを実用化するにあたっては、単に幾何変形に対応するだけでなく、透かし埋め込みに伴う画質劣化の防止および、検出情報が埋め込み情報と同一であり偽造・改ざんされていないことの保証が重要である。そこで、画像内容に応じて透かし強度を調整することで画質劣化を防止する方法、暗号学的安全性モデルに基づいて検出情報の信頼性を保証する方法を提案、評価とした。
感染時にみられる好中球のミトコンドリアの融合機構の解明

好中球は、感染初期に働く重要な免疫細胞の一つであり、好中球のミトコンドリアの形態の異常は、易感染性になる原因の一つとして報告されている。好中球は、通常、活性酸素種の産生の抑えるために、解糖系を用いてATPを産生している。一方、体内に病原体が侵入すると、好中球は大量のATPを必要とすることから、ミトコンドリア内の電子伝達系を使ってATPを産生していると考えられている。申請者は、好中球の研究をするなかで、好中球を細菌性ペプチドで刺激すると、好中球のミトコンドリアが短時間に融合し、酸化的リン酸化の量も増加することを見出した。しかし、細菌性ペプチドによる、このような変化が、どのようなメカニズムで短時間に起こるのかについては謎である。そこで、本研究では、細菌性ペプチドであるfMLPの刺激によって、好中球のミトコンドリアが融合する分子メカニズムを明らかにすることにした。本年度は、まず、好中球様細胞に分化させたHL-60細胞を使い、ミトコンドリアの融合に関わる分子の同定を行った。ミトコンドリアの融合には、MFN1, MFN2, OPA1の3つの分子が関わっていることが報告されていることから、これら3つの分子の発現をshort hairpin RNAによって抑え、ミトコンドリアの融合に対する影響を調べた。その結果、MFN2の発現を抑えると、細菌性ペプチドによるミトコンドリアの融合が抑えられ、酸化的リン酸化の量も減少することが明らかになった。さらに、MFN2の発現を抑えると、好中球様細胞に分化させたHL-60細胞のケモタキシスも抑えることが明らかとなった。本年度は、細菌性ペプチドであるfMLPの刺激によって起こるミトコンドリアの融合に関わる分子を同定することを計画の一つにしており、本年度で、この分子が同定できたため、おおむね順調に進展していると考えている。今後は、MFN2を活性化する分子を同定する予定にしており、これによってミトコンドリアの融合の分子機序の解明して行きたいと考えている。
Rho発現制御による多面的細胞機能の誘導と関節リウマチへの治療応用

関節リウマチ(RA)治療に於いては、滑膜炎症の制御のみならず、骨関節破壊の抑制、及び骨粗鬆症の制御が急務の課題である。低分子量G蛋白質Rhoは多彩なシグナル伝達に関与するが、RAにおける骨破壊および骨代謝における役割は不詳であった。今回、RAおよび変形性関節症(OA)患者由来のヒト骨芽細胞を用いて、骨代謝におけるRhoの役割を明かにした。骨芽細胞は常時β1インテグリンを介して骨基質蛋白と接着するが、骨基質であるI型コラーゲンとの接着で骨芽細胞上のβ1を刺激すると、Rhoの活性化が誘導され、ICAM-1、RANKLの発現、及び細胞内アルカリフォスファターゼ(ALP)産生が著明に誘導された。Rhoの活性化を特異的に阻害するC3をアデノウイルスベクターにより骨芽細胞へ遺伝子導入すると、β1で誘導されるICAM-1、RANKLの発現が完全に阻害され、ALP産生、細胞増殖は更に増強した。β1刺激によるICAM-1、RANKLの発現誘導はチロシンリン酸化、MAPK阻害薬の添加により完全に阻害されたが、ALP産生は阻害されなかった。骨芽細胞と単球の共存培養系においてβ1を刺激した骨芽細胞は破骨細胞を高率に誘導したが、C3発現細胞ではβ1を刺激しても破骨細胞は全く誘導されなかった。以上、骨芽細胞におけるRhoは、骨基質蛋白との接着による骨芽細胞内ALP産生及び細胞増殖を抑制的に制御するとともに、FAK-Rho-MAPK経路を介したICAM-1、RANKLの発現増強による破骨細胞成熟誘導を促進する事が明らかとなった。即ち、Rhoシグナルは骨芽細胞の分化を抑制し、破骨細胞前駆細胞との細胞接着を促進する事で、骨吸収促進作用を齎す機序が示唆された。以上、RA滑膜炎部に豊富に存在するTNF-αなどの炎症性サイトカインはRhoの強力な活性化因子であるが、斯様な炎症性メディエータに加えて、細胞接着シグナルによるRho活性化がRA骨破壊に重要な役割を担うことが示唆された。β1刺激によるICAM-

1、RANKLの発現誘導はチロシンリン酸化、MAPK阻害薬の添加により完全に阻害されたが、ALP産生は阻害されなかった。骨芽細胞と単球の共存培養系においてβ1を刺激した骨芽細胞は破骨細胞を高率に誘導したが、C3発現細胞ではβ1を刺激しても破骨細胞は全く誘導されなかった。以上、骨芽細胞におけるRhoは、骨基質蛋白との接着による骨芽細胞内ALP産生及び細胞増殖を抑制的に制御するとともに、FAK-Rho-MAPK経路を介したICAM-1、RANKLの発現増強による破骨細胞成熟誘導を促進する事が明らかとなった。即ち、Rhoシグナルは骨芽細胞の分化を抑制し、破骨細胞前駆細胞との細胞接着を促進する事で、骨吸収促進作用を齎す機序が示唆された。以上、RA滑膜炎部に豊富に存在するTNF-αなどの炎症性サイトカインはRhoの強力な活性化因子であるが、斯様な炎症性メディエータに加えて、細胞接着シグナルによるRho活性化がRA骨破壊に重要な役割を担うことが示唆された。
生体液体中におけるマイクロマシン部材の動作特性

1.マイクロマシン部材の最も基本的な形態として平板のカンチレバ-を取り上げ、レーザー励振によって振動させ、光テコで振幅を検出して共振特性を測定するシステムの構築を行った。これを用いて、カンチレバ-の空気中での共振周波数を測定し、これよりシリコン窒化膜のヤング率を測定した。2.平板のカンチレバ-が3次元静電場における静電力によって生じるたわみ特性を解析するために、たわみが十分大きくなる場合も取り扱えるよう、大たわみ理論に基づき、たわみ、応力関数、静電力を達成させた計算機解析システムを構築した。これを用いて、静電力による平板のたわみを解析し、臨界の印加電圧でカンチレバ-のたわみが急激に増大して先端が基板に接触する特異性が存在し、平板の構造寸法,臨界電圧と平板のヤング率の関係を示した。3.平板カンチレバ-の利用対象として原子間力顕微鏡(AFM)用プローブを取り上げ、力平衡方式を用いたAFMによる力距離曲線の測定について、その制御のためのモデルを作り、簡単な制御による効果をシミュレーションで確かめた。適当な制御パラメータを設定することで1/100秒のオーダーで一つの曲線が測定できることを見い出した。4.生体液中でのマイクロ部材の運動特性として、平板カンチレバ-の水中での振動特性を測定した。レーザー励起によって強制振動させ、水中での周波数特性を得た。その結果、空気中で励振させた場合と比べて共振周波数が1/10程度となることがわかった。平板カンチレバ-が粘性流体中で受ける抗力を、平板カンチレバ-をカンチレバ-の幅に等しい直径をもつ球に等価的に置き換えて近似するビーズモデルを用いて共振特性の理論解析を行った結果、実験結果と比較的良い一致が得られた。1.減圧気相堆積法(LP-CVD法)によって作製した窒化珪素薄膜を光リソグラフィを用いて片持ち梁(三角形,四角形)に成形した.この薄膜の厚さ・品質をエリプソメータを用いて測定・検査し,屈折率から正常な膜が生成されているか否かを判定した.2.矩形波状のレーザー光の照射熱によって梁を加振する装置および振動変位の周波数応答を測定する装置を作製した.レーザー照射径や照射強度分布は本研究補助金によって購入したレーザースキャンアナライザーによって計測し,周波数応答の定量的な評価ができるようにした.3.梁の熱加振による振動特性を数値計算によって求めた.その結果,振動変位は熱励振周波数の増大とともに減少するが,固有振動数に近づくと増大に転じ,固有振動数で鋭い極大値を示す.この励振振動数を低振動数から固有振動数に近づくまで変えたときに見られる振動変位の漸減は熱励起振動の特徴としてとらえられる.4.形状・寸法の異なる梁を作り,加振実験によって梁の周波数応答を計測し,求められた固有振動数から,梁のヤング率を算出した.また,他の所で製作した膜を同じ条件で片持ち梁に成形し,そのヤング率も比較のため測定した.5.梁の変位の周波数応答は定性的には数値計算から予想される3.の結果と一致した.ただし,定量的に検証するためには熱定数の同定が必要である.6.ヤング率は薄膜の生成条件と梁形状の製作条件の適否によって大幅に変わることが明らかになった.すなわち,屈折率が小さい薄膜のヤング率は低い値を示すこと,また,同じ屈折率を持つ薄膜を用いても,梁形状を製作するときの条件でヤング率が簡単に半分に落ちることなどがわかった.

1.マイクロマシン部材の最も基本的な形態として平板のカンチレバ-を取り上げ、3次元静電場におけるたわみ特性を解析した。カンチレバ-を基板に平行に設置し、これらを一対の電極として両者間に電圧を印加したときのカンチレバ-のたわみを解析した。ただし、たわみが十分大きくなる場合も取り扱えるよう、大たわみを理論に基づき、たわみ、応力関数、静電力を連成させて、パーソナル・コンピュータを用いた差分法の繰返し計算により解析した。(1)臨界の印加電圧でカンチレバ-のたわみが急激に増大して先端が基板に接触する特異性が存在し、平板の寸法が与えられれば、この臨界電圧から平板のヤング率を求めることができる。共振法によるヤング率の測定のように、測定が困難な密度といった他の物理量を必要としない点で優れている。(2)カンチレバ-の寸法誤差、電極間距離の設定誤差、カンチレバ-の初期そり量(残留応力によるもの)とヤング率の測定誤差との関係を明らかにした。2.平板カンチレバ-の利用対象として原子間力顕微鏡(AFM)用プローブを取り上げ、カンチレバ-にかける静電力と深針に作用する力とを釣り合わせる力平衡方式を用いて、正確な力・距離曲線を高速に求める方法についてシュミレーションにより検討を行った。ファンデルワールス力が深針に作用するときのカンチレバ-の運動をモデル化し、レバ-の振動方程式を求め、これを含めた測定装置の伝達関数を求め、これらから高速の力平衡を実現するためのPID制御器を設計した。その結果、想定した力・距離曲線を市販のAFM用カンチレバ-(ばね定数0.18N/m、第一次共振周波数25KHz)を用いて、1/100秒オーダの時間で測定が実現できる。これは、力平衡方式を用いない場合、5/10秒かけても正確な測定が行えないのと比べ、大きな利点といえる。
バイオ燃料電池の実用化に必須である高反応性カソード電極用酵素の研究開発

バイオ燃料電池の実用化に必須である白金代替酸素還元触媒の創成を目的として,酸素の4電子還元反応を触媒するマルチ銅オキシダーゼをターゲットに,高反応性酵素の探索と既存酵素のタンパク質工学的高機能化を行った。探索研究では,嫌気性細菌のラッカーゼと,昆虫のクチクラ硬化ラッカーゼ遺伝子の発現系を構築し,前者が既存酵素と全く異なる性質を持つ事を明らかにした。さらに,微生物由来の既存酵素をベースとしたタンパク質工学的改変により,酸素還元活性,電極反応性の向上に成功した。バイオ燃料電池の実用化に資するマルチ銅オキシダーゼの開発を目標に,平成24年度には以下の研究を行った。1.新規ラッカーゼの発現系構築:貯穀害虫でモデル甲虫であるコクヌストモドキTribolium castaneumのラッカーゼ(TcLac2)について,N末端のCys残基に富む133アミノ酸残基からなる領域を削除した欠失変異体の発現系(平成23年度構築)に加え,構造遺伝子全領域の合成を行い,昆虫培養細胞を宿主とした異種発現系の構築を試みた。この結果,初めて活性を示すTcLac2の異種発現に成功し,野生型の分泌シグナルとCys残基に富む領域が活性発現に重要な役割を果たす事が明らかになった。2.変異導入による既存酵素の機能向上:発現系を有する大腸菌の一価銅オキシダーゼ(CueO)の酸素還元三核銅部位の電位制御による酵素活性向上を目的として,三核銅部位近傍のTrp残基(Trp139)への変異導入と,三核銅部位への水チャンネルに対する変異導入(Gln451Ala)を行なった。Trp139Phe及びGln451Ala変異体の活性は,野生型酵素の50%程度に低下したことから,方向性は逆であるが,三核銅部位の疎水性を制御する事で活性をコントロールできる可能性が示唆された。また,ビリルビン酸化酵素のタイプI銅部位近傍の分子表面に存在するTrp残基をThr置換(Trp396Thr)することで,タイプI銅近傍のタンパク質内部への水の接近を容易にし,タイプI銅電位を負にシフトさせる事に成功した。以上の様に,銅中心の疎水的環境を改変することにより,マルチ銅オキシダーゼの銅中心の電位と酵素活性を制御する新たな方法論の開発に成功した。これまでの研究成果である水素結合による活性制御戦略を組み合わせる事で,マルチ銅オキシダーゼの機能改変の幅を広げることが可能となった。バイオ燃料電池の実用化に資するマルチ銅オキシダーゼの開発を目標に,平成25年度には以下の研究を行った。1.Clostridiumbeijerinckii由来の2ドメイン型ラッカーゼ(CbLac)の異種発現と機能解析:CbLacはタイプI銅の酸化還元電位が低いため基質の酸化活性が低く,バイオ燃料電池のカソード極に応用するためにはタイプI銅の酸化還元電位を正にシフトさせる必要があることが明らかになった。Asp281がCbLacのタイプI銅軸位の配位残基であると示唆されたことから,この残基をメチオニンに置換する変異導入を行なったが,変異体は銅を含まないアポ型酵素として発現し,ベクター,ホスト,培養条件等を検討したが活性を持つ変異型酵素は得られなかった。2.変異導入による既存酵素の機能性向上:昨年度に引き続き大腸菌の一価銅オキシダーゼCueOの排水チャネル近傍への変異導入を行ない,Gln451と共にPhe106が排水チャンネルを構成することを明らかにした。こられの残基を含む排水チャネルへの変異導入により酵素活性を制御できる可能性を示した。また,ビリルビンオキシダーゼのタイプI銅近傍に存在するアミノ酸残基,Asn197, Ser198, Ser231を,Phe, Glu, Hisなどに置換した変異型酵素を作製した。Asn197Phe, Ser198Pheではアミノフェノール型基質に対する活性が野生型酵素に比べて増大するなど,基質特異性が変化することが明らかになった。また,Ser231Asp, Ser231Gluではフェノール型基質に対する相対活性が増大し,Ser231が基質との相互作用に重要であることがわかった。以上の結果から,ビリルビンオキシダーゼにおけるタイプI銅周辺のこれらアミノ酸残基は,電極との反応性を向上させる変異導入の新たなターゲットとなり得ると考えられる。バイオ燃料電池の実用化に資するマルチ銅オキシダーゼの開発を目標に,以下の研究を行った。1.新規ラッカーゼの発現系構築:偏性嫌気性細菌Clostridiumbeijerinckiiのラッカーゼ(CbLac)と,貯穀害虫でモデル甲虫であるコクヌストモドキTribolium castaneumのラッカーゼ(TcLac2)について,構造遺伝子の全合成または部分合成を行い,異種発現系の構築を試みた。CbLacでは大腸菌を宿主として活性を持つタンパク質の発現に成功し,その諸性質を明らかにした。

分光学的性質から,CbLacはこれまでマルチ銅オキシダーで報告の無いタイプI銅部位部位を持つと考えられ,改変ベースタンパク質として有望であることが明らかになった。TcLac2では大腸菌及び昆虫培養細胞を宿主としたタンパク質発現に成功したが,銅を含まず活性を示さないアポタンパク質であった。2.変異導入による既存酵素の機能向上:発現系を有する大腸菌の一価銅オキシダーゼ(CueO)の電子受容部位であるタイプI銅部位の電位制御を目的として,その配位残基His443とAsp439間の結合の切断(Asp439Ala)と,配位残基Met510の置換を同時に導入した二重変異型酵素を作製しその性質を検討した。Asp439Ala/Met510Leu二重変異体では,野生型酵素の100倍以上の触媒活性を示すことが明らかになり,タイプI銅部位の電位が正にシフトした。逆にAsp439Ala/Met510Gln二重変異体では,タイプI銅部位の電位が負にシフトすると共に活性を失った。以上の様に,変異導入によりタイプI銅部位の電位と酵素活性を制御することに成功し,マルチ銅オキシダーゼの酵素機能向上に対する方法論を確立できた。新規マルチ銅オキシダーゼの異種発現については,平成23年度には活性発現に至らなかったコクヌストモドキTribolium castaneumのラッカーゼ(TcLac2)について,初めてラッカーゼ活性の発現に成功し,機能解析に着手できた。しかしながら,組換え型TcLac2の発現量と活性は低く,今後,発現量と銅含量の増大を目指す必要がある。平成23年度に異種発現に成功した嫌気性細菌Clostridiumbeijerinckiiのラッカーゼ(CbLac)では,既存酵素の高活性化の経験に基づいて,変異導入による活性向上に取組んでいる。既存酵素の機能向上に関しては,CueOとビリルビンオキシダーゼを対象に,平成23年度までに行なった銅中心への配位残基及び配位残基への水素結合系を標的とする変異導入と異なる高活性化戦略として,銅中心の疎水的環境の制御による活性のコントロールを試み,その可能性を示すことができた。平成23年度研究計画に記載した,新規マルチ銅オキシダーゼの異種発現については,嫌気性細菌Clostridiumbeijerinckiiのラッカーゼ(CbLac)の遺伝子合成と大腸菌発現系の構築に成功し,機能解析に着手できた。しかしながら,コクヌストモドキTribolium castaneumのラッカーゼ(TcLac2)では活性なタンパク質がまだ得られていない。また,平成24年度の研究計画を前倒しして,既存のマルチ銅オキシダーゼCueOの機能改変を行い,高活性化と電位の制御に成功した。平成25年度も引き続きClostridiumbeijerinckii由来の新規ラッカーゼ(CbLac)について,タイプI銅部位近傍を標的とした変異導入による機能解析と機能改変を行う。CueOで確立したタイプI銅部位の電位制御戦略を適用しCbLacの高活性化を試みる。コクヌストモドキTribolium castaneumのラッカーゼ(TcLac2)発現系の改良を行い,高活性な酵素の高発現を目指す。
認識,学習と判断の機能を有する連想メモリベースVLSIブレインの研究

連想メモリベースVLSIブレインに必要な機能コアユニットの実現アルゴリズム,VLSIアーキテクチャ、及び集積回路技術を開発した.また、実際のVLSIテストチップを設計し,パフォーマンス検証のための測定を行った."知識パターン連想メモリと最近傍検索ユニット"の180nm CMOS設計で50-245nsの高速検索,<36.5mWの低消費電力,及び>99%の正検出率を得た."winner読み出し及び認識決定","パターン学習"と"パターン最適化"のユニットらにおいて,しきい値,短期・長期記憶,及び以前認識されたパターンの平均化のコンセプトに基づいて,アルゴリズムと集積回路技術を構築と検証した.開発したVLSIブレインの性能を評価するために,代表的なアプリケーションとして,「手書き文字認識」を選んだ.参照データ最適化アルゴリズムの効果により,誤認識率を35%から9%へ減少させることが確認できた.ハートウエア実装のために180nm CMOSのVLSIブレインテストチップを設計,試作と測定した.その結果,100MHzまで正しく動作し,学習・最適化処理に要する時間は約2μsと高速で,116mWの低消費電力で自動学習を有するVLSIブレインテストチップを実現した.連想メモリベースVLSIブレインに必要な機能コアユニットの実現アルゴリズム,VLSIアーキテクチャ、及び集積回路技術を開発した.また、実際のVLSIテストチップを設計し,パフォーマンス検証のための測定を行った."知識パターン連想メモリと最近傍検索ユニット"の180nm CMOS設計で50-245nsの高速検索,<36.5mWの低消費電力,及び>99%の正検出率を得た."winner読み出し及び認識決定","パターン学習"と"パターン最適化"のユニットらにおいて,しきい値,短期・長期記憶,及び以前認識されたパターンの平均化のコンセプトに基づいて,アルゴリズムと集積回路技術を構築と検証した.開発したVLSIブレインの性能を評価するために,代表的なアプリケーションとして,「手書き文字認識」を選んだ.参照データ最適化アルゴリズムの効果により,誤認識率を35%から9%へ減少させることが確認できた.ハートウエア実装のために180nm CMOSのVLSIブレインテストチップを設計,試作と測定した.その結果,100MHzまで正しく動作し,学習・最適化処理に要する時間は約2μsと高速で,116mWの低消費電力で自動学習を有するVLSIブレインテストチップを実現した.平成19年度では,VLSIブレインアーキテクチャに用いる3つの新しい機能コアユニットの研究に専念した.これらのユニットを,"winner読み出し及び認識決定ユニット","パターン学習ユニット",及び"パターン最適化ユニット"と名づけた.それぞれの機能コアユニットに対して,アルゴリズム開発,シミュレーションによるパフォーマンス評価,LSI集積アーキテクチャの開発,アナログ回路部の設計・開発とテストチップの回路とレイアウト設計の研究段階に分けて推進した.研究の初期の段階では,各コアユニットの原理的機能の実現・検証に専念するため,比較的少ない数のパターン数(32と64パターン)を連想メモリに用いた.各研究段階においては,機能・回路シミュレーション並びに設計において,コンピュータを用いた大規模なシミュレーションを実施し,各コアユニットのアルゴリズム開発,回路設計とレイアウト設計を行った.機能コアユニットを実現するために必要なアナログ回路設計において,信頼的な動作を得るために,LSI製造のばらつきを考慮し,それを解決する必要があることが解った.そこで回路設計を実施する際に,解決の方法としてOffset-Cancelingを検討し,機能コアユニットに適している回路を開発した.このような結果を踏まえ,平成20年度の研究の焦点は,Offset-Cancelingを機能コアユニットに採用することと"特徴抽出ユニット"と"判断と動作決定ユニット"開発である.更に,開発する連想メモリベースのVLSIブレインの性能を評価するために,代表的なアプリケーションを選択する予定である.平成20年度の研究の焦点は,"特徴抽出ユニット"と"判断と動作決定ユニット"についてであった.これらの2つユニットは連想メモリのコアのように汎用的ではなく,実際のアブリケーションに大変依存しており,入力データや出力データのタイプに大きく影響をうける.開発する連想メモリベースのVLSIブレインの性能を評価するために,代表的なアプリケーションとして,(ア)「動画中の動体識別及び追跡システム」と(イ)「手書き文字学習・認識システム」を選択し,詳細に検証した.(ア)の場合,開発した"特徴抽出ユニット"は,動画像の入力信号から,それぞれの動体の中心,ピクセル数,高さ,フレーム間の動きベクトル等を抽出し,連想メモリの入力パターン構築のために利用する."判断と動作決定ユニット"の出力としては動作対象物の表示を入力動画情報に付け加えるようにする.(イ)のために開発した"特徴抽出ユニット"はそれぞれの手書き文字の正規化されたビットマップから連想メモリの入力パターンを構築する.(ア)と(イ)のために開発したアルゴリズムの有効性をシミュレーションで検証,かつVLSIアーキテクチャを作った。その後,VLSIアーキテクチャの一部のためにCMOS回路設計を行った.本年度の2番目の目標は,プロジェクト初年度に設計されたCMOSテストチップの測定であった.測定により,基本的に正しいテストチップ動作確認が出来た.但し,利用したアナログ回路において,Winnerの参照パターンの大きい距離の場合,信頼的な動作を得られなかった.この問題を解決するために,距離を時間領域にマッピングする新しい連想メモリのVLSIアーキテクチャを開発し,コアユニットの新たなCMOSテストチップの設計を行った.設計したテストチップを平成21年度に測定で検証する予定がある.

平成21年度,我々は,VLSIブレインの,基礎技術となる全ての機能を融合する,CMOS集積回路を設計・試作した.そして,設計したCMOS集積回路を用いて,提案するVLSIブレインの有効性をハードウエアの実装で検証した.また,平成20年度に開始した「特徴抽出ユニット」と「判断と動作決定ユニット」のテストチップ設計を完了し,選択したアプリケーションに適用し,評価と検証を行った.代表的なアプリケーションとして,第一に,「手書き文字認識」,第二に,「動き物体の追跡」を選んだし,画像と映像から認識すべき対象群を画像分割の手法を用いて選択し,それら対象物の特徴を抽出することで文字認識と物体追跡の処理検証を実現した.手書き文字認識の場合,参照データ最適化アルゴリズムの効果により,誤認識率を35%から9%へ減少させることが確認できた.ハートウエア実装のために180nm CMOS技術で設計したVLSIブレインテストチップを測定で検証した.その結果,100MHzまで正しく動作であり,学習・最適化処理に要する時間は約2μsと高速で,116mWの低消費電力で自動学習を有するVLSIブレインテストチップを実現した.動き物体の追跡のためのVLSIブレインアーキテクチャを機能シミュレーションで,グルーピング手法を含む,検証し,実時間の動作可能性を確認した.さらに,機能コアユニットの連想メモリの動作信頼性を向上させる為に,時間空間を利用する,新しい最小距離検索連想メモリの180nmCMOSテストチップを設計と試作し,性能の優位性を検証した.時間空間を用いた処理を利用することで,連想メモリの検索信頼性を大幅に67%から99%への向上成果を得られた.信頼性の向上だけでなく,検索遅延時間の1.8倍の短縮と消費電力の82%の削減を性能向上としても確認した.
接触感知・細胞同調・収縮運動：三役を一つでこなすオジギソウの新規遺伝子メカニズム

オジギソウは、接触等の刺激に応答して葉を折りたたむ「おじぎ運動」を行う。おじぎ運動は刺激から1秒程度の時間スケールで起こる非常に速い植物運動であり、その実現には「接触刺激の感知」「細胞間シグナル伝達」「細胞収縮による運動」のそれぞれを素早く行うだけでなく、これらの3要素を「高速で連携」させる必要がある。申請者はオジギソウにおける遺伝子改変技術を世界で初めて確立し、これを利用して実際におじぎ運動に関わる複数の遺伝子を同定した。本研究ではこれらの遺伝子の詳細な機能解析を行い、運動の3要素のそれぞれの分子メカニズム、およびこれらを高速で連携させるメカニズムの解明を行う。
高齢者の味覚障害に関する研究

本格的な高齢社会を迎えた今日,口腔感覚の一つである味覚は、質の高い生活を営むための重要な要素である.我々は,高齢者の味覚異常の訴えに,しばしば遭遇するが,高齢者は味覚に影響を及ぼす因子を有している割合が高いため,その原因が,生理的加齢によるものなのか,全身性疾患や服薬,口腔内状態の影響であるのかは不明な場合が多い.そこで,平成12年度は高齢者の味覚の嗜好,全身状態や常用薬剤,口腔内状態などを把握するためのアンケート調査を行い,平成13年度は被験者を用いて味覚機能検査を行ってきた.今年度は味覚機能検査の被験者数を増やし,アンケート調査との比較検討を行った.味覚機能検査は,アンケート調査の協力が得られた高齢群31名(6383歳),若年群17名(2430歳)で行った.検査は,咀嚼刺激による5分間の反射性唾液分泌量の測定,庶糖(甘味),塩化ナトリウム(塩味),酒石酸(酸味),塩酸キニーネ(苦味)の水溶液を用いた全口腔法による味覚閾値の測定,およびリオン社製電気味覚計TR-06を用いた電気味覚閾値検査を行った.その結果,アンケート調査から,味覚異常の自覚と関係が深かったのは,口腔粘膜不良感,口渇感,義歯の不満,噛めない等であった.味覚機能検査の結果,アンケート調査で味覚異常を自覚している被験者と口腔内,義歯の異常を訴えた被験者では,味覚閾値の上昇は認められなかった.逆に,味覚異常の自覚と関連が少なかった全身性疾患や服薬のある被験者では,酸味や苦味の閾値が高かった.今回の結果から,高齢者で味覚異常を訴える患者では,味覚閾値の上昇だけでなく,口腔内の不調和が味覚異常の意識に及ぼす影響を考慮すべきであることが示唆された.本格的な高齢社会を迎えた今日,口腔感覚の一つである味覚は、質の高い生活を営むための重要な要素である.我々は,高齢者の味覚異常の訴えに,しばしば遭遇するが,高齢者は味覚に影響を及ぼす因子を有している割合が高いため,その原因が,生理的加齢によるものなのか,全身性疾患や服薬,口腔内状態の影響であるのかは不明な場合が多い.そこで,平成12年度は高齢者の味覚の嗜好,全身状態や常用薬剤,口腔内状態などを把握するためのアンケート調査を行い,平成13年度は被験者を用いて味覚機能検査を行ってきた.今年度は味覚機能検査の被験者数を増やし,アンケート調査との比較検討を行った.味覚機能検査は,アンケート調査の協力が得られた高齢群31名(6383歳),若年群17名(2430歳)で行った.検査は,咀嚼刺激による5分間の反射性唾液分泌量の測定,庶糖(甘味),塩化ナトリウム(塩味),酒石酸(酸味),塩酸キニーネ(苦味)の水溶液を用いた全口腔法による味覚閾値の測定,およびリオン社製電気味覚計TR-06を用いた電気味覚閾値検査を行った.その結果,アンケート調査から,味覚異常の自覚と関係が深かったのは,口腔粘膜不良感,口渇感,義歯の不満,噛めない等であった.味覚機能検査の結果,アンケート調査で味覚異常を自覚している被験者と口腔内,義歯の異常を訴えた被験者では,味覚閾値の上昇は認められなかった.逆に,味覚異常の自覚と関連が少なかった全身性疾患や服薬のある被験者では,酸味や苦味の閾値が高かった.今回の結果から,高齢者で味覚異常を訴える患者では,味覚閾値の上昇だけでなく,口腔内の不調和が味覚異常の意識に及ぼす影響を考慮すべきであることが示唆された.高齢者においては,加齢による味蕾の減少や口腔粘膜の萎縮,唾液分泌量の減少などの生理的変化や,各機能の低下,慢性的全身疾患を有する患者の薬物服用による副作用によって,味覚障害,嗅覚障害が生じる.しかし,旨味と四基本味の味覚との関係や,高齢者で見られる加齢変化,機能低下および障害等との関係は,未だ明らかにされていない.そこで,本研究では,旨味と四基本味の味覚との関係を検討し,さらに,高齢者で見られる味覚障害について,客観性を持った診断方法を確立することが目的である.平成12年度では,高齢者および成人における旨味と味覚に関する基礎的データの収集を行うため,当科外来患者の中から,本研究の趣旨に同意した患者を被験者としてアンケート調査を行った.アンケートは年齢,性別,味覚異常の自覚症状,全身疾患の既往や薬物治療の有無,タバコやアルコールなどの嗜好品,ストレスの有無などについて,予め作成したプロトコールに従って調査を行った.その結果,次のようなことがわかった.1)高齢者,若年者ともに四基本味のうち,甘味の好きな割合が最も高かった.2)高齢者は酸味を好む割合が甘味に次いで多く,年齢とともに増加する傾向にあった.3)高齢者は若年者に比較して塩味を好む割合が少なかった.4)高齢者,若年者ともに,苦味の好きな割合が最も少なかった.5)若年者は,塩味,辛味の好きな割合が高かった.6)味覚異常の自覚のある高齢者は,嗜好の変化や口渇を感じている割合が高かった.

高齢者においては,加齢による味蕾の減少や口腔粘膜の萎縮,唾液分泌量の減少などの生理的変化や,各機能の低下,慢性的全身疾患を有する患者の薬物服用による副作用によって,味覚障害,嗅覚障害が生じる.本研究では,高齢者の味覚機能について検討することが目的である.平成12年度では,高齢者および成人における味覚に関する基礎的データの収集を行うため,アンケート調査を行った.2年目の本年度(平成13年度)は,若年群および高齢群の味覚閾値を調べるため,四基本味である塩味(塩化ナトリウム),甘味(スクロース),酸味(酒石酸),苦味(塩酸キニーネ)について各濃度の溶液を口に含んでもらい味覚閾値を求めた.また,電気味覚計を用いて舌および口蓋粘膜の味覚閾値についても調べた.さらに,味覚と関わりの深い唾液分泌量も計測した.その結果,次のことがわかった.1)四基本味のうち,塩味,甘味,苦味については,高齢群の方が若年群に比較して閾値が25倍高かった.2)酸味については,高齢群と若年群との間には閾値の差はなかった.3)電気味覚検査では,高齢群の方がやや閾値の上昇がみられたが,個人のばらつきが非常に大きかった.4)唾液の分泌量は,高齢群は若年群に比べて減少していた.本格的な高齢社会を迎えた今日,口腔感覚の一つである味覚は,質の高い生活を営むための重要な要素である.我々は,高齢者の味覚異常の訴えに,しばしば遭遇するが,高齢者は味覚に影響を及ぼす因子を有している割合が高いため,その原因が,生理的加齢によるものなのか,全身性疾患や服薬,口腔内状態の影響であるのかは不明な場合が多い.そこで,平成12年度は高齢者の味覚の嗜好,全身状態や常用薬剤,口腔内状態などを把握するためのアンケート調査を行い,平成13年度は被験者を用いて味覚機能検査を行ってきた.今年度は味覚機能検査の被験者数を増やし,アンケート調査との比較検討を行った.味覚機能検査は,アンケート調査の協力が得られた高齢群31名(6383歳),若年群17名(2430歳)で行った.検査は,咀嚼刺激による5分間の反射性唾液分泌量の測定,蔗糖(甘味),塩化ナトリウム(塩味),酒石酸(酸味),塩酸キニーネ(苦味)の水溶液を用いた全口腔法による味覚閾値の測定,およびリオン社製電気味覚計TR-06を用いた電気味覚閾値検査を行った.その結果,アンケート調査から,味覚異常の自覚と関係が深かったのは,口腔粘膜不良感,口渇感,義歯の不満,噛めない等であった..味覚機能検査の結果,アンケート調査で味覚異常を自覚している被験者と口腔内,義歯の異常を訴えた被験者では,味覚閾値の上昇は認められなかった.逆に,味覚異常の自覚と関連が少なかった全身性疾患や服薬のある被験者では,酸味や苦味の閾値が高かった.今回の結果から,高齢者で味覚異常を訴える患者では,味覚閾値の上昇だけでなく,口腔内の不調和が味覚異常の意識に及ぼす影響を考慮すべきであることが示唆された.
魚類の概日リズム中枢の同定

本研究は魚類脳・視交叉上核相当領野に個体活動概日リズムの中枢的機能が存するかを検討し、活動電位の態様の観察を通じて当該神経核日周的活動の自律機構の解明への実験基盤を確立することを目的とした。このため、1)当該領野の局部破壊による、遊泳活動の条件付け日周ルズムの消失、および2)明暗リズム位相変移に対する、遊泳活動レベルと当該神経核活動電位の位相変移応答との比較、の2種の実験を行なった。当該領野の局部破壊では、制限給餌により学習条件付けした2峰性の遊泳活動リズムが消失し、明暗のみに依存した遊泳活動となる場合のあることが判明した。一方、視交叉上核相当領野の活動電位は日周パターンをもつこと、さらに外囲環境の明暗リズム位相変移に対してその日周パターンの位相が14週間の間に同調することが捉えられた。このことは、個体遊泳活動の日周リズムが23日で明暗リズムの位相変移に同調することと大きく性質を異にしており、当該量の活動が直接に遊泳活動の日周リズムに反映するものではないことを示している。遊泳活動の日周性は、当該領野の自律的活動に基づく時刻認識の上で、給餌時刻などの日周的な活動を解発する時刻を、明期開始からの時間として認識、記憶しているものと考えられる。今後の研究方向は、当該神経核の自律活動の形成機構-これはおそらくこの領野の神経細胞相互の共振的放電機構に大きく関わっていると考えられる-の究明および外囲環境暗リズムの位相変移に同調する機構の解明になる。(目的)本研究の目的は、魚類の概日リズム中枢を脳内に検索、同定し、魚類サーカディアン・リズムの形成機構を解明してゆくための事実的基盤を確立することにある。本年度は、視交叉上核相当領野の局部破壊による遊泳活動の日周リズムの変化を調べた。(方法)1日の一定の時間帯に遊泳活動が高まるよう条件付けしたキンギョの脳内当該領野を、頭蓋固定装置上にて、ガラス被覆微小金属単極電極を用い、通電により焼損した。ついでその被手術魚の遊泳活動量の経時的変化を観察した。(結果)当該領野を含む脳内領域を焼損しえた被手術魚を11個体、得た。その内9個体は術後の遊泳活動が非常に低調であり、給餌にも応答せず、活動量の経時的変化は捉えられなかった。他の2個体は明暗サイクルの有無如何にかかわらず、ほぼ、終日活動しカイ二乗ピリオドグラム解析の結果からも遊泳活動の日周期性の消失したことが示された。一方、偽手術魚において興味深い結果を得た。偽手術魚は電極を刺入しただけのものと刺激レベルで通電したものとの2群を設けた。前者はインタクトな個体同様、条件付けされた時間帯に活動の高まりを示すものが多かったが、後者ではその時間帯のズレたものが1個体もあった。そのズレは明期開始時刻と手術通電刺激時刻との時間間隔に相当した。(考察)例数が少ない上、供試魚としたキンギョの遊泳活動日周リズム維持期間が数日しかないことから、明らかな結論ははばかられるが、本実験結果から当該領野を含む領域に概日リズム中枢があるものと思われ、通電刺激によってそれが所謂「リセット」されるのではないかと推察される。また、遊泳活動日周リズム維持期間の態様は組織培養松果体関連のメラトニン産生リズムの態様と酷似していることから、サーカディアン・リズムに関わる松果体関連の研究の進展が待たれる。(目的)魚類脳・視

交叉上核が個体活動の概日リズム中枢であるかを調べるため、前年度では当該領野の破壊が個体遊泳活動の日周リズムの消失をもたらすことが捉えられたことを受け、本年度は当該領野の神経細胞活動の特性を外囲環境明暗リズムとの関わりにおいて検討した。(方法)明暗周期の位相変移に対する当該神経核の活動電位の日周的パターンの同調性を調べた。制限給餌により遊泳行動に日周リズムを条件付け・学習させたキンギョに対して、飼育環境明暗周期を6時間、位相変移させて飼育し、所定の時日後に当該神経核の活動電位を頭蓋固定器上で連続観測し、その活動電位の日周リズムの位相変移の程度を調べた。(結果および考察)外囲明暗周期の位相変移に対して、遊泳活動リズムは54時間後までには同調したが、当該領野の活動日周リズムは大きく遅れて14週間の間に位相が同調することが判明した。このことは当該領野が明暗周期とは相対的独立に、自律的日周リズムを形成していることを示している。しかし、遊泳活動リズムの位相変移の迅速な同調性とは全く一致しない。むしろ、松果体のメラトニン産生リズムに見られる位相同調性と非常に良く平行する。したがって、外界の明暗リズムの位相変移には容易に同調しない振動体がSCNであり、それに基づいて明期開始からの時間を計測的に認識し、その記憶によって給餌時刻に予知的遊泳行動を解発しているものと考えられる。