hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肥満を制御するインスリン、マクロファージの新奇作用機構の解明

申請者らのこれまでの肥満マウス・モデルの遺伝学的解析により、脂肪細胞に発現する受容体ALK7の遺伝子変異は、脂肪分解を亢進させ、脂肪の蓄積すなわち肥満を抑制することが明らかになっている。しかしながら、ALK7受容体に結合してこれを活性化する分子(リガンド)は不明であった。本研究では、ALK7のリガンドがGDF3という分子で、GDF3が脂肪組織中のマクロファージと呼ばれる白血球の1種から産生されること、そしてその産生は、食事摂取後や肥満状態で分泌されるインスリンによって増強されることを明らかにした。脂肪組織中のマクロファージ・脂肪細胞間で働GDF3-ALK7シグナル系は、マウスの個体レベルで、インスリンによる脂肪分解抑制・脂肪蓄積亢進作用において実際に機能していることが証明され、これまで脂肪細胞に直接働くと考えられてきたインスリン作用に関する、新たな分子機構を提示するものである。また、本シグナル系は、食事摂取後の余分の栄養素を脂肪として蓄積させる生理的な役割を持つと同時に、活性化状態が慢性的に持続すると脂肪蓄積を助長すると考えられ、現代社会で増えている肥満の病態に深く関わっていると考えられる。以上の知見は、米国糖尿病学会誌Diabetesに発表された。これまでの知見を学術誌に発表するとともに、新たな知見の蓄積や研究ツールの開発が進んでいる。GDF3産生機構、脂肪細胞・脂肪組織マクロファージ間の相互作用、インスリン-GDF3-ALK7系の制御による肥満症治療などについて、すでに実施して結果を得ているものもあるが、一部については、研究ツールの開発や最適実験条件の決定をなるべく早く行う必要がある。本年度は、まず、インスリン-GDF3-ALK7系の制御による肥満症治療などについての研究成果をまとめるための実験を中心に行った。一方、GDF3産生機構、脂肪細胞・脂肪組織マクロファージ間の相互作用に関する研究は、マウス作製や、実験系の確立など基礎実験が中心であったため、次年度に実際のデータを出すための経費を残した。次年度は、当初の計画通り、GDF3産生細胞可視化マウスの作製と解析、脂肪組織マクロファージ間の相互作用に関する生化学的・細胞生物学的解析、インスリン-GDF3-ALK7系の制御による肥満症治療などについての実験データを集積させるために必要な、マウス血液・組織解析、遺伝子関連試薬、生化学・組織化学試薬、細胞培養など、消耗品購入を中心に使用する。情報収集・交換、成果発表のための学会参加費用・旅費にも充てる予定である。
近世建築に使われた木曽ヒノキの流通に関する年輪年代学的研究

本研究は東北から中国地方に所在する近世建築のなかから約20棟の建物を対象とした。その結果、木曽産ヒノキは東北から中国地方にかけての広い地域の近世建築に使われていることがわかった。なかでも注目された成果の1つは、京都府下に所在する国宝慈照寺銀閣ならびに東求堂の使用木材は木曽産ヒノキであることが判明し、15世紀末頃にはすでに京都に流通していた実態を明らかにした点である。江戸時代の建物の各種部材には大量の木曽産ヒノキが使われていたことやさらにその使用傾向も把握できた。この研究成果はわが国における年輪木材流通史研究の先駆けとなるものである。本研究は、日本各地の近世建築に使われた木曽系ヒノキに焦点をあて、その流通に関する実態を使用部材の年輪年代学的な手法を用いて明らかにすることを目的とした。調査分析にあたっては、長野県産ヒノキの年輪データで作成した長期の暦年標準パターンを基準パターンとし、これとの同調性が高いものに着目することによって木曽系ヒノキかどうかを見分けることとした。これは、産地が近ければ近いほど年輪パターンに産地の特徴があらわれるため、その同調性が高いかどうかをその拠としている。本年度は、京都府下に所在する国宝慈照寺銀閣・東求堂、知恩院集会堂に焦点をあて、調査を実施した。慈照寺銀閣と東求堂の2棟は室町時代のものであるが、木曽系ヒノキが近世以前にも京都で流通していた可能性を探るため、調査を実施した。その結果、2棟の該当建物には、すでに木曽系ヒノキが柱や天井板、床板などに使われていることが明らかになった。このことは、京都において江戸時代以前から木曽系ヒノキが主要な建物に使われていたことになり、木曽系ヒノキの木材流通史を考えるうえで、画期的な発見といえる。知恩院集会堂の部材調査は、まだ分析中であるため全体像は見えてこないが、天井板などには木曽系ヒノキが使われていることを確認した。平成22年度の調査から、長野県産ヒノキの暦年標準パターンは木曽地域を代表する特徴的な年輪パターンを呈しているため、近世建築部材のなかから木曽産ヒノキの同定が可能であることを実証したことになり、わが国における近世木材流通史の分野を新視点で切り開くものである。これは、産地が近ければ近いほど年輪パターンに産地の特徴があらわれる。その地域的特徴の類似度が高いかどうかをその拠として検討した。本年度は、滋賀県下に所在する重文西教寺客殿,重文園城寺一切経蔵,重文聖衆来迎寺客殿,京都府下に所在する重文清水寺子安塔の年代調査を実施した。重文西教寺客殿と重文聖衆来迎寺客殿の調査では腰板障子の羽目板や天井板に木曽系ヒノキが使われていることがわかった。重文園城寺一切経蔵は、もとは山口県にあったものを江戸時代に園城寺境内に移築したものといわれている。この建物の内部にある輪庫の底板には、木曽系ヒノキが使われていることがわかった。この板材は、江戸時代に山口県から移築した時に修繕材として使われたものであることがわかった。重文清水寺子安塔の調査では、羽目板に一部使われていることがわかった。平成22年度と平成23年度の調査から、京都府や滋賀県に所在する有名寺院の近世建築には、建具材や天井板として木曽系ヒノキが選択的に使われている傾向がわかってきた。今後、事例を他地域のものまで含め増やしていくことによって、木曽系ヒノキの流通実態が一層明らかになることが想定される。本研究は、日本各地に所在する近世建築に使われている木曽系ヒノキの利用実態について建築部材の年輪年代学的な分析調査をおこない、復元的に明らかにすることを目的とした。本年度は以下の府県に所在する5棟の近世建築において、調査の承諾を得ることができ、現地調査をおこなうことができた。京都府:重文建仁寺方丈,建仁寺山門、兵庫県:太山寺三重塔、和歌山県:道成寺書院,浄妙寺本堂調査の結果、重文建仁寺方丈では、木曽系ヒノキと確認できたものは、格天井の天井板であった。これまでの調査例と同じく書院や客殿の天井板に好んで使われていることをこの方丈の天井板でも確認することができた。

また、建仁寺山門では、屋根板の一部に木曽系ヒノキが使われていることを確認した。ここでも木曽系ヒノキが選択的に屋根板に使われていることが確認できた。太山寺三重塔では、床板と羽目板の板材に使われていることがわかった。道成寺書院では、廊下と外部を仕切る腰板障子に使われていることがわかった。同じく、浄妙寺本堂では窓枠材と板戸の羽目板に使われていることがわかった。この2棟の結果は、和歌山県が江戸時代にヒノキ材を各地に産出した地域であったにもかかわらず木曽系ヒノキを確認できたことは想定外の結果が得られたことになる。平成24年度の調査からも京都府下の近世建築はもちろんのこと、兵庫県や和歌山県の近世建築においても、建具材や化粧材などに幅広く使われていることがわかった。本研究は、近世建築に使われている木曽系ヒノキの利用実態を明らかにすることを目的としている。これまで、2カ年の調査によって京都府や滋賀県下の格式の高い建築には建具類や天井板などの化粧材に選択的が使われていることが見えてきたので、研究目的はおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。近世建築に使われている木曽系ヒノキの利用実態を一層明らかにするため、京都府や滋賀県などの近畿圏以外に、他地域の近世建築についても事例を増やし、日本各地における江戸時代の木曽系ヒノキの木材流通を広域的に復原できる。
障害者の在宅就労を促す作業所基点の多目的ネットワーク応用に関する研究

近年、障害者の自立や地域社会参加が取りざたされる中で、肢体不自由等のハンディキャップのために養護学校を卒業しても地域の小規模作業所や授産所、あるいは厚生施設等に通うことができず、在宅で生活することを余儀なくされている人々や、慢性の疾患を抱え病院内での生活を送っているために思うような就労ができない人々が多く存在する。このような現状を打開する一方策として、インターネットとコンピュータ端末、さらには移動体通信機器を用いた在宅就労支援システムの構築が考えられる。本研究は、在宅生活を余儀なくされる障害者が作業所を基点とするネットワークを使い、在宅のまま仕事を探し、必要な支援を受けながら作業を完了することができる多目的なシステムの開発と応用を検討し、在宅就労の機会を拡大することを意図した。研究の初年度の前半では、諸外国や国内における諸研究や実践で明らかにされている障害者のネットワーク利用プロジェクトの内容や条件を把握した。この調査は国内では、主に関西を中心としさらに山陰地方の島根県での在宅就労の支援状況をネットワーク利用に焦点を当てて調査した。海外では、アメリカとニュージランドで障害者の在宅就労の実状を調査した。さらに、作業所基点用の多目的な利用をねらったネットワーク構築を試み、サーバーの立ち上げとその試験的運用を始めた。研究2年度の本年は、多目的ネットワークの多様な利用にかかわる改善とその有効性の検証、およびインターフェイスなどシステムの改良を行った。主要な設備は作業所に貸し出しし、電子情報管理システムを使った在宅就労のより広範囲な活用を研究してもらい、システムの改良に努めた。また、在宅就労を支援する作業所の端末を増やし事例研究を進めた。本システムが地域の企業や学校、地方公共団体、障害者ボランティア団体等とネットワークを結ぶことで障害者福祉に対する地域企業の連携協力を促進する上で、有効であることを検証した。本研究は、障害のために在宅生活を余儀なくされている人々に対して、インターネットを介した小規模作業所基点のテレワーク環境を形成し、望ましい就労支援のあり方や就労形態に関するシュミレーションモデルを検討し、障害者の在宅就労に必要な戦略的で多目的応用の方途を検討することである。平成11度では、これまでの諸研究や実践で明らかにされてい障害者の作業や授産所での就労条件や在宅就労の実態を把握し、いくつかの作業所を選び多目的ネットワークがどのように機能するかを面接により調査した。次いで、情報コンテンツの制作や印刷出版を主たる就労内容としかつインターネットの導入を希望している数箇所の小規模作業所を対象として、試験的にインターネット接続用コンピュータ端末とインターネット通信に必要なソフト、およびlSDN接続環境を提供し、作業所と障害者双方に対して電子情報の受注と発送に関する技術的サポートを行った。さらに、兵庫教育大学学校教育センター内のETPサーバーコンピユータを用いて、受注ファイルや発送ファイルの電子情報管理システムを試験的に構築し、その効果を確認した。その結果、このシステムが障害者の在宅就労などの多目的応用にきわめて有効であることが判明した。

研究の初年度の前半では、諸外国や国内における諸研究や実践で明らかにされている障害者のネットワーク利用プロジェクトの内容や条件を把握した。この調査は国内では、主に関西を中心としさらに山陰地方の島根県での在宅就労の支援状況をネットワーク利用に焦点を当てて調査した。海外では、アメリカとニュージランドで障害者の在宅就労の実状を調査した。さらに、作業所基点用の多目的な利用をねらったネットワーク構築を試み、サーバーの立ち上げとその試験的運用を始めた。研究2年度の本年は、多目的ネットワークの多様な利用にかかわる改善とその有効性の検証、およびインターフェイスなどシステムの改良を行った。主要な設備は作業所に貸し出しし、電子情報管理システムを使った在宅就労のより広範囲な活用を研究してもらい、システムの改良に努めた。また、在宅就労を支援する作業所の端末を増やし事例研究を進めた。本システムが地域の企業や学校、地方公共団体、障害者ボランティア団体等とネットワークを結ぶことで障害者福祉に対する地域企業の連携協力を促進する上で、有効であることを検証した。
先天奇形症候群におけるメタボリックパスウェイと体重制御メカニズムの研究

本研究ではヘテロ接合性のHras G12S変異ノックインマウス(HrasG12S/+マウス)を用いて代謝学的な変化を明らかにした。HrasG12S/+マウスはCostello症候群に特徴的な顔貌、咬合不正、肥大型心筋症様の心筋細胞肥大を認めた。一年間高脂肪食を与えたHrasG12S/+マウスの肝臓では小滴性脂肪肝を認め、肝臓におけるミトコンドリア脂肪酸β酸化異常が疑われた。絶食時の血中アシルカルニチン分析を行ったところ、炭素数16以上のアシルカルニチンの上昇が認められた。以上より、HrasG12S/+マウスは高脂肪食負荷によってミトコンドリア脂肪酸β酸化異常を認めることが示唆された。本研究では生殖細胞系列にヘテロ接合性のHras G12S変異を持つノックインマウス(HrasG12S/+マウス; C57BL/6J系統)を作製した。また、HrasG12S/+マウスの表現型を解析することによりCostello症候群の病態解明を行った。HrasG12S/+マウスは特徴的な顔貌、咬合不正、脱肛などの外表奇形および心疾患、腎疾患を認めた。心疾患に関しては心肥大を認め、生後16週の時点でHrasG12S/+マウス体重あたりの心臓重量がコントロールマウス(Hras+/+マウス)に比べて有意に重かった。組織学的には心筋細胞肥大が認められた。HrasG12S/+マウスはCostello症候群で認められる症状のうち、特徴的な顔貌、咬合不正、肥大型心筋症様の心筋細胞肥大を認めたため、Costello症候群の病態解明に用いるモデルマウスとして利用可能であると考えた。Costello症候群モデルマウスにおける代謝の変化を観察するために一年間高脂肪食を与えたHrasG12S/+マウスの肝臓では小滴性脂肪肝を認め、肝臓におけるミトコンドリア脂肪酸β酸化異常が疑われた。離乳時より11週間高脂肪食を与えた後に絶食試験を行ったところ、絶食後のHrasG12S/+マウスの肝臓は組織学的に大滴性脂肪変性をきたした。また、絶食時の血中アシルカルニチン分析を行ったところ、炭素数16以上のアシルカルニチンの上昇が認められた。以上の結果から、HrasG12S/+マウスは高脂肪食負荷によって肝臓におけるミトコンドリア脂肪酸β酸化異常を認めた。以上の結果から、Costello症候群において、メタボリックパスウェイが変化していること、特に肝臓における脂肪酸代謝変化に伴う体重増加不良が示唆された。コステロ症候群は、肥大型心筋症、低身長、骨格異常、易発がん性を示す先天奇形症候群であり、HRAS遺伝子の機能獲得性変異を持つ。患者は低血糖、ホルモン異常など様々な内分泌・代謝系の症状を呈してくる。また、重度な哺乳障害・摂食障害と成長障害を示すが、チューブ栄養や点滴でカロリーを補充しても体重増加に結びつかないことが経験的に知られており、エネルギー代謝や消化吸収の異常が示唆されている。本研究では2つの目的に沿って研究を行う。1:既に作製しているコステロ症候群モデルマウスにおいて、その表現型、体重増加、摂食量やエネルギー代謝のパラメーターを調べる。2:コステロ症候群モデルマウスに高脂肪食を与え、体重増加や体脂肪の変化や表現型の変化があるかどうか検討する。今年度は、当研究室で作成したコステロ症候群モデルマウスについて、出生時から成獣になるまで観察を行い、その表現型の解析を行った。コステロ症候群モデルマウスは、正常のマウスと比べて、特徴的な顔貌などの外表奇形、骨格の異常、および心疾患、腎疾患を認めた。モデルマウスの体重増加を調べたとところ、正常マウスと比べて変異マウスに体重増加不良は認められなかった。組織学的にはコステロ症候群モデルマウスにおいて心筋細胞肥大が認められた。これらの結果より本マウスがコステロ症候群の臨床症状に類似していることが明らかになった。計画通りに高脂肪食投与を開始しており、今後代謝学的なパラメーターを含め検索していく予定である。モデルマウスの解析が順調に進捗し、その表現型の解析、臓器の検索や、代謝のパラメーター解析を行った。モデルマウスは患者と類似した表現型を呈していたが、体重増加不良は示さなかった。患者では詳しく検索されていないが、モデルマウスでは腎臓に異常が観察された。エネルギー代謝の変化をみるために、計画通りに高脂肪食投与を開始しており、今後高脂肪食投与じの臓器変化や代謝学的なパラメーターの検索を行っていく。

分子遺伝学計画通りに高脂肪食投与を開始しており、今後高脂肪負荷時における代謝学的なパラメーターや臓器での変化を含め検索していく予定である。患者で観察される低血糖、ホルモン異常など様々な内分泌・代謝系の症状についての原因を明らかすることに加え、それらの症状についての対処法・治療法も視野において研究を進めていく。今年度は順調に実験が進捗したが、来年度にかけて行われる脂肪食投与実験により経費が必要と考え次年度に繰り越した。脂肪食投与後の臓器解析、代謝パラメーター解析について、一年度に繰り越した分と翌年度分として請求した助成金を合わせて使用していく。具体的には、高脂肪食投与時における表現型の検討とエネルギー代謝パラメーターの検討、高脂肪食投与時における消化管の肉眼的・組織学的検討、高脂肪食投与時における心組織・機能の評価を行っていく。本研究で得られた知見が患者にも当てはまるかどうか、患者の症状の検討を行ない、診断・治療への還元を考えていく。
高性能光触媒酸化チタン薄膜作製のための酸素ラジカル源利用斜め入射高速堆積法の開発

我々は「高性能光触媒酸化チタン薄膜作製のための酸素ラジカル源利用斜め入射高速堆積法の開発」に関する研究に取り組み、酸素ラジカル源と斜め入射堆積法を組み合わせた手法により高性能光触媒の作製に取り組んだ。その結果、金属Tiを斜め入射蒸着法で基板に供給するとともに、ECR酸素プラズマ源から多量に酸素イオンを供給しながら酸化Ti膜を作製する方法で、ポーラスで光触媒特性に優れた膜試料を作製出来ることを示した。より低コストでの作製を実現するため、斜め蒸着法で容易に作製可能なポーラスな金属Ti膜を低温で酸化処理することで所望な構造の酸化チタン膜を得る方法を検討した。しかし、この方法では酸素イオンを供給しながら酸化することで300°C以下の低温でも容易に酸化でき、表面積の大きな酸化物膜が形成できるものの、ルチル形の酸化チタン膜しか実現できず、アナターゼ構造の膜を得ることはできなかった。その中で、最終年度に可視光でも光触媒特性を有するWO3薄膜のスパッタ成膜にも取り組み、スパッタ電圧を300V程度高めることで堆積速度を100倍以上に増加させることができること、ガスクロミック特性の良好なポーラスの膜を堆積するためには、酸素負イオンによる基板衝撃が無い対向ターゲット式の基板配置が適していることを見出した。さらに、スパッタガス圧、スパッタ電流を一定に設定した場合でもスパッタ電圧を所望の値に設定するための様々な方法を試み、2次電子吸収電極を挿入する方法や、パルス電源を利用して周波数やONタイムを調節する方法が簡便で有効であることが確認できた。さらにこの方法は、酸化チタン膜の高速成膜法としても有効な方法であることが分った。そこで研究期間延長していただき、得られた結果を確認・裏付けるとともに学会で発表した。良好な光触媒特性を持つ薄膜の作製法を確立することを目的に、平成27年度は1斜め入射堆積法を利用してTiO2膜およびWO3膜の作製とその熱処理法について検討するとともに,2低ダメージスパッタ堆積技術に関する検討を行い以下の結果を得た。1)斜め入射堆積法で作製したポーラス金属チタン膜を酸化処理する方法によるTiO2膜の作製:ポーラスな膜であれば400°C以下の低温でも酸化が進み、透明な酸化チタン膜を得ることができることを確認できた。しかし、結晶性の良好な膜を作製するには500°C以上の温度が必要であり、さらに550°Cまでの酸化処理では、ルチル構造の膜のみが生成され、アナターゼ構造の膜を作製することはできなかった。2)酸化処理方法として、真空中で酸化力の強い酸素イオンを膜表面に供給しながら酸化する方法も検討した。その結果、大気中での熱酸化と同様に400°C程度の低温でも酸化が進むものの、ルチル構造単相の膜が生成されるのみで、アナターゼ構造の膜を得ることはできなかった。3)可視光応答光触媒材料、ガスクロミック材料、エレクトロクロミック材料として知られているWO3を斜め入射堆積法を利用することでポーラスで表面積の大きなWO3膜の作製を試みた。金属Wに比較して低温で昇華蒸発するWO3ペレットを電子ビーム蒸着する方法で容易にポーラスなWO3膜が形成できることを確認した。得られる膜は非晶質構造を持ち、水素ガスに対するガスクロミック特性を持つこと、適当な熱処理によって特性が大幅に向上することを確認した。4)低ダメージスパッタ成膜法は欠陥の少ない界面を実現するために必要な成膜技術である。有機材料上にもダメージを与えることなく膜を作製できるスパッタ成膜を実現するためには、スパッタ中に生成される高エネルギー電子の入射を抑制することが最も重要であることを確認した。本研究では欠陥の少ない結晶粒子からなるポーラスなTiO2膜を得るための方法として、斜め入射堆積法で作製したポーラスな金属Ti膜を低温で酸化処理する方法を検討した。その結果、ポーラスな膜であれば400°C以下の温度でも酸化が進み、透明な酸化チタン膜を得ることができることを確認できた。しかし、結晶性の良好な膜を作製するには500°C以上の温度が必要であり、さらに550°C以下の酸化処理では、ルチル構造単相の膜が生成され、アナターゼ構造の膜を作製することは困難であった。酸化処理方法として、酸素イオンを供給しながら酸化する方法も試み、400°C以下の低温でも酸化が促進されることを確認している。今後、酸化処理方法にさらなる工夫を施すことで所望のアナターぜ構造を持つ膜の作製法を開発してゆく予定である。一方、ガスクロミック特性、エレクトロクロミック特性を示すとともに光触媒として可視光応答特性に優れているWO3膜を斜め入射堆積法を利用することで実現できることも確認できたことから、より良好な特性をもつ膜の実現に向けた研究も推進する予定である。平成2016年度は、主に1斜め入射堆積法により作製した柱状金属Ti膜を酸化処理する方法によるルチル構造、およびアナターぜ構造を持つTiO2膜の作製を試みるとともに、2ガスクロミック特性を有するWO3膜を高速反応性スパッタ法による作製に関する検討を行った。3さらに、有機材料表面上にダメージなしで電極膜をスパッタ法で作製する技術の開発を目指した検討も行い、以下の結果を得た。1.斜め入射堆積法により作製した柱状ナノ金属Ti膜を酸化処理する方法として、空気中熱酸化および酸素イオン照射条件による酸化法を検討したが、全てルチル単相構造の膜が形成され、アナターぜ構造を持つ膜が得られる酸化処理条件は見いだせなかった。2.Ar+O2

混合ガス中で通常のマグネトロンスパッタ金属Wターゲットを反応性スパッタ法で作製することを試みた。その結果、700V程度の高い電圧でスパッタすることで、1分間に100nm以上の高速度で膜を作製可能となるが、スパッタ時ターゲットから多くの酸素負イオンが放出されて対面した基板を衝撃するため、衝撃を受けるセンター部分では酸素欠損が多いガスクロミック特性に劣る膜が形成されることが分かった。本研究ではこの現象を克服する方法として基板を大きく傾ける方法を検討した結果、負イオン衝撃効果が抑制されてガスクロミック特性が改善されるとともに、基板上で均一な膜を得ることができる有効な方法であることが確認された。3.本研究では有機膜上に電極膜をスパッタ法で作製する時、有機膜にダメージを与えることなく作製する方法として対向ターゲット式低ダメージスパッタ法を提案していた。このスパッタ法と、スパッタ時、蒸着時と同程度の赤外線を基板に照射しながら成膜する方法を用いれば、蒸着法と同等の特性を示す有機EL素子が実現できることを明らかにした。斜め入射堆積法により作製した柱状ナノチタン膜を酸化処理によって所望の構造を持つ光触媒用酸化チタンを得る方法を実現することを目的に研究を進めたが、酸素イオン照射酸化処理を用いてもルチル単相構造の膜しか得ることができず、アナターゼ構造とルチル構造の膜を低温で作り分ける酸化処理方法は未だ実現していない。一方、ガスクロミック材料としてのみならず光触媒材料、エレクトロクロミック材料としても注目されている酸化タングステン膜を高速度で作製する方法を実現する研究では、従来の方法では実現できなかった良好なガスクロミック特性を持つ酸化タングステン膜を、W金属ターゲットを反応性マグネトロンスパッタで高堆積速度で作製する新しい方法を開発することができた。特に、高速スパッタを実現するため700V程度の高い電圧でスパッタする方法が有効であること、高エネルギー酸素負イオンの基板への衝撃効果を抑制して良好なガスクロミック特性を持つ膜を基板上に均一に作製するために、60°以上傾斜した基板上に膜を作製する方法が有効であることを明らかにした点は顕著な研究成果である。さらに、低ダメージスパッタ成膜法の開発に関する研究では、開発した対向ターゲット式低ダメージスパッタ法を有機EL素子の上部電極膜の作製に応用した結果、この低ダメージスパッタ法を用い、蒸着法と同程度の赤外線照射をしながら成膜すれば、蒸着法と同程度の発光特性を持つ素子が実現できることを明らかにすることができた。これらは、当初の研究計画では想定していなかった研究成果であるが、できるだけ良好な光触媒特性を持つ膜をスパッタ法で作製する方法を検討する過程で、派生的な成果として得られたものである。我々は金属Ti原子を供給する蒸着源やスパッタ源と酸素ラジカル源を組み合わせた斜め入射堆積法を利用して、ポーラスで表面積の大きい膜を実現することで、良好な光触媒特性を持つ膜が得られることを示してきた。さらに、斜め入射堆積法により作製した、ポーラスで表面積の大きな金属Ti膜を酸素雰囲気中または酸素ラジカル源を利用して低温で酸化処理する方法によっても、容易にルチル型の酸化Ti膜が得られることを見出してきた。最終年度にあたる今年度は、可視光光触媒材料やガスクロミック特性を示すために注目されている酸化タングステン膜の高速スパッタ成膜法の開発にも取り組んだ。
動的変形および個体間形状差を記述した多元心臓統計的形状モデルの構築

人体臓器形状の個体差を,形状の平均や分散を用いて定量化することで,個体差を考慮したコンピュータ支援治療・診断システムの構築が可能となる.動きのない臓器(例:骨)に対する定量的記述法として,統計的形状モデル(Statistical Shape Model: SSM)が既に確立されている.一方,動きのある臓器(例:心臓)における,臓器自身の変形まで考慮した記述法はこれまでない.そこで,申請者は,心臓を対象として,臓器形状の個体間差のみでなく,臓器の動きまで考慮した新しい定量的記述法,多元心臓SSMの構築を行う.これにより,患者固有の心臓変形情報が得られ,治療・診断システムの精度向上が期待できる.動きのない静的臓器に対する定量的記述法として,統計的形状モデル(Statistical Shape Model: SSM)が既に確立されている.一方,動きのある動的臓器における,臓器自身の変形まで考慮した記述法はこれまでない.そこで,申請者が有するSSM構築法を拡張することで,臓器形状の個体間差のみでなく,動的変形まで考慮した,新しい動的臓器の定量的記述法の構築を目指している.これを実現するため,動的臓器の中でも特に動きが複雑な心臓を対象として,平成30年度は,1)心臓モデルの構築および2)時系列を考慮した統計解析手法の検討を行った.1)心臓モデルの構築心臓を構成する右心室・左心室などの領域が協調して動く過程を詳細に解析するためには,心臓全体の変形のみでなく,各領域の変形についても個別に解析する必要がある.そこで,UK Biobankから取得した心臓MRIを用いて,内部構造(=右心室・左心室心内膜・左心室心外膜)-心臓全体の階層構造で表された表面モデルとして,心臓モデルを記述した.この心臓モデルを,心周期内の50時刻においてそれぞれ作成し,この50個の心臓モデルの集合を,ひとつの動的心臓モデルとした.平成30年度中に,同じメッシュ構造で記述された293名分の動的心臓モデルを構築済みである.2)時系列を考慮した統計解析手法の検討心周期内の動きを時系列に沿って滑らかに記述する,心周期SSMを構築するため,時系列を考慮した形状の統計解析手法の検討を行った.左心室と右心室からなる心臓の動きは非常に複雑であるため,単純な形状の統計解析手法であるGaussian Process Latent Variable Modelsを適用しただけでは,時系列を考慮した形状解析は困難であることを確認した.平成31年度は,構築した動的心臓モデルに適した統計解析手法を,引き続き検討する予定である.UK Biobankから心臓データを取得するための審査に想定以上の時間を要し,心臓データを用いた統計解析手法の検討の開始が遅れたため.UK Biobankから取得した心臓MRIを用いた,心周期内の各時刻における心臓モデルの構築については,概ね予定通り完了している.当初の研究計画では,心臓をボリュームモデルとして記述する予定であったが,心臓形状の複雑さのために手法の構築が遅れる可能性があるため,まずは心臓の表面モデルを用いて,手法の構築を優先的に行うこととする.具体的には,平成30年度に構築した約300名分の動的心臓表面モデルを用いて,平成31年度は以下の研究を行う.1)心周期SSM構築のための時系列を考慮した統計解析手法の構築従来のSSMは,形状の多様性のみに着目して統計解析が行われており,時系列に沿った変形は考慮されていない.時系列を考慮した単純な形状の統計解析手法としては,Gaussian Process Dynamical Models(GPDM)が挙げられる.このGPDMを,複雑な形状を持つ心臓にも適用できるよう拡張することで,心周期SSM作成のための時系列を考慮した統計解析手法を構築する.そして,ここで得られた成果をまとめ,国内外の学会で発表する.2)多元心臓SSMの構築i.心周期SSM間の対応付け:心周期は5つの期間に分けられ,各期間の長さには個体差がある.同じ期間における形状同士を解析するためには,心周期SSM間を心周期に関して対応付ける必要がある.各期間の始点は,左心室の体積変化などから求められる.そこで,心臓を構成する各組織の体積変化と心周期SSMを融合することで,個体ごとの各期間の長さを自動的に求め,心周期SSM間を心周期について対応付ける手法を構築する.ii.各時刻におけるSSMの構築:対応付けられた心周期SSMを用いて,各時刻tにおけるSSMtを構築する.心周期内におけるSSM1SSMTの集合を,最終的な多元心臓SSMとする.そして,ここで得られた結果をまとめ,国内外の学会で発表する.人体臓器形状の個体差を,形状の平均や分散を用いて定量化することで,個体差を考慮したコンピュータ支援治療・診断システムの構築が可能となる.動きのない臓器(例:骨)に対する定量的記述法として,統計的形状モデル(Statistical Shape Model: SSM)が既に確立されている.一方,動きのある臓器(例:心臓)における,臓器自身の変形まで考慮した記述法はこれまでない.そこで,申請者は,心臓を対象として,臓器形状の個体間差のみでなく,臓器の動きまで考慮した新しい定量的記述法,多元心臓SSMの構築を行う.これにより,患者固有の心臓変形情報が得られ,治療・診断システムの精度向上が期待できる.動きのない静的臓器に対する定量的記述法として,統計的形状モデル(Statistical Shape Model: SSM)が既に確立されている.一方,動きのある動的臓器における,臓器自身の変形まで考慮した記述法はこれまでない.

そこで,申請者が有するSSM構築法を拡張することで,臓器形状の個体間差のみでなく,動的変形まで考慮した,新しい動的臓器の定量的記述法の構築を目指している.これを実現するため,動的臓器の中でも特に動きが複雑な心臓を対象として,平成30年度は,1)心臓モデルの構築および2)時系列を考慮した統計解析手法の検討を行った.1)心臓モデルの構築心臓を構成する右心室・左心室などの領域が協調して動く過程を詳細に解析するためには,心臓全体の変形のみでなく,各領域の変形についても個別に解析する必要がある.そこで,UK Biobankから取得した心臓MRIを用いて,内部構造(=右心室・左心室心内膜・左心室心外膜)-心臓全体の階層構造で表された表面モデルとして,心臓モデルを記述した.この心臓モデルを,心周期内の50時刻においてそれぞれ作成し,この50個の心臓モデルの集合を,ひとつの動的心臓モデルとした.平成30年度中に,同じメッシュ構造で記述された293名分の動的心臓モデルを構築済みである.2)時系列を考慮した統計解析手法の検討心周期内の動きを時系列に沿って滑らかに記述する,心周期SSMを構築するため,時系列を考慮した形状の統計解析手法の検討を行った.左心室と右心室からなる心臓の動きは非常に複雑であるため,単純な形状の統計解析手法であるGaussian Process Latent Variable Modelsを適用しただけでは,時系列を考慮した形状解析は困難であることを確認した.平成31年度は,構築した動的心臓モデルに適した統計解析手法を,引き続き検討する予定である.UK Biobankから心臓データを取得するための審査に想定以上の時間を要し,心臓データを用いた統計解析手法の検討の開始が遅れたため.UK Biobankから取得した心臓MRIを用いた,心周期内の各時刻における心臓モデルの構築については,概ね予定通り完了している.当初の研究計画では,心臓をボリュームモデルとして記述する予定であったが,心臓形状の複雑さのために手法の構築が遅れる可能性があるため,まずは心臓の表面モデルを用いて,手法の構築を優先的に行うこととする.具体的には,平成30年度に構築した約300名分の動的心臓表面モデルを用いて,平成31年度は以下の研究を行う.1)心周期SSM構築のための時系列を考慮した統計解析手法の構築従来のSSMは,形状の多様性のみに着目して統計解析が行われており,時系列に沿った変形は考慮されていない.時系列を考慮した単純な形状の統計解析手法としては,Gaussian Process Dynamical Models(GPDM)が挙げられる.このGPDMを,複雑な形状を持つ心臓にも適用できるよう拡張することで,心周期SSM作成のための時系列を考慮した統計解析手法を構築する.そして,ここで得られた成果をまとめ,国内外の学会で発表する.2)多元心臓SSMの構築i.心周期SSM間の対応付け:心周期は5つの期間に分けられ,各期間の長さには個体差がある.同じ期間における形状同士を解析するためには,心周期SSM間を心周期に関して対応付ける必要がある.各期間の始点は,左心室の体積変化などから求められる.
無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡法と非線形結像現象解析に関する研究

本研究の第1の目的は、過去の科研費の交付による「能動型画像処理方式による結像光学系収差除去・補正」に関わる研究をベースにして、光学顕微鏡、電子顕微鏡に適用可能できる実用的な無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡技術を開発する所にある。また第2の目的は非線形結像画像の解釈(試料自体の本質的な情報である複素透過率と観察画像との対応)を目的とした非線形結像現象解析である。これらの目的に添って平成13年度においてはまず過去の研究で行った3次元結像解析をベースとして、非線形結像現象を組み入れた一般化3次元結像理論の構築とシミュレーションプログラムの作成を行った。上記と並行して、デフォーカス制御機構を装備した無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡の設計・試作を行うとともに、制御・処理ハードウエアー・ソフトウエアーの製作・開発を行った。平成14年度では主として焦点移動平均法に基づく焦点拡大無収差顕微鏡法の実用性の評価が実施された。前年度の非線形結像現象3次元解析とシミュレーションの結果によれば、動的ホローコーン照明を利用して無収差焦点深度拡大処理を適用することで、暗視野像においても、振幅像・位相像の分離検出が可能になると結論されている。今年度の実用性評価では、回転不変型波面収差である球面収差については良好な除去結果を得た。しかし、振幅像・位相像の分離検出に関しては、わずかのデフォーカス外れが悪影響を及ぼすなど、実用上極めて薄い試料に限られることが判明した。目下、収集画像に対する処理アルゴリズムの改善によってより良い分離検出が可能かどうか、シミュレーション、実験の両面から検討を行っている段階である。暗視野顕微鏡に類似した結像特性をもつ蛍光顕微鏡やエミッション(自己発光)顕微鏡に対しても今回の無収差焦点深度拡大顕微鏡手法が適用可能である。今後、これらへの適用に関する実用性検討が重要課題であると考えている。本研究の第1の目的は、過去の科研費の交付を受けた「能動型画像処理方式による結像光学系収差除去・補正」に関わる研究をベースにして、光学顕微鏡、電子顕微鏡に適用可能できる実用的な無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡技術を開発する所にある。加えて第2の目的は非線形結像画像の解釈(試料自体の本質的な情報である複素透過率と観察画像との対応)を目的とした非線形結像現象解析である。これらの目的に添って平成13年度(第1年度)においてはまず過去の研究で行った3次元結像解析をベースとして、非線形結像現象を組み入れた一般化3次元結像理論の構築を試みた。この理論構築に続き、マルチスライス法をベースにした非線形結像現象シミュレーションプログラムの作成を行った。上記と並行して、以前の研究で開発したと同等な、動的ホローコーン照明装置(通常暗視野光学顕微鏡で用いられる円環状瞳付きコンデンサーレンズによる静的ホローコーン照明ではなく、動的方位角可変型傾斜コヒーレント照明装置)とデフォーカス制御機構を装備した無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡の設計・試作を行うとともに、制御・処理ハードウエアー・ソフトウエアーの製作・開発を行っている。非線形結像現象の3次元解析の示す所と非線形結像シミュレーションの結果によれば、動的ホローコーン照明を利用して無収差焦点深度拡大処理を適用することで、従来不可能と考えられてきた暗視野像においても、振幅像・位相像の分離検出が可能になると結論される。これらの実験的検証が平成14年度(第2年度)の重要課題の一つと考えている。

本研究の第1の目的は、過去の科研費の交付による「能動型画像処理方式による結像光学系収差除去・補正」に関わる研究をベースにして、光学顕微鏡、電子顕微鏡に適用可能できる実用的な無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡技術を開発する所にある。また第2の目的は非線形結像画像の解釈(試料自体の本質的な情報である複素透過率と観察画像との対応)を目的とした非線形結像現象解析である。平成13年度(第1年度)に行った非線形結像現象シミュレーションプログラムの結果と無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡の設計・試作をふまえて、平成14年度(第2年度)では主として焦点移動平均法に基づく焦点拡大無収差顕微鏡法の実用性の評価が実施された。主として第1年度に行った非線形結像現象の3次元解析と予備的非線形結像シミュレーションの結果によれば、動的ホローコーン照明を利用して無収差焦点深度拡大処理を適用することで、従来不可能と考えられてきた暗視野像においても、振幅像・位相像の分離検出が可能になると結論されている。今年度の実用性評価の結果によれば、回転不変型波面収差である球面収差については良好な除去結果を得た。しかし、振幅像・位相像の分離検出に関しては、原理的に不可能ではないが、わずかのデフォーカス外れが悪影響を及ぼすなど、実用上極めて薄い試料に限られることが判明した。目下、収集画像に対する処理アルゴリズムの改善によってより良い分離検出が可能かどうか、「シミュレーション、実験の両面から検討を行っている段階である。一方、暗視野顕微鏡にきわめて近い結像特性をもつ蛍光顕微鏡やエミッション(自己発光)顕微鏡に対しても今回の無収差焦点深度拡大顕微鏡手法が適用可能である。今後、これらへの適用に関する実用性検討が重要課題であると考えている。
二階の接触幾何学

1.有限次元単純Lie環gに付随して得られる微分式系についての基礎的研究を、概説と共に論文としてまとめた。:すなわち、gのgradation g=【symmetry】^<p∈z>g^pの分類と、微分式系のsymbolのprolongationに対する田中理論の概説を与え、これを基に、m=【symmetry】^<p<0>g^pのに対してad:m→gに付随するLie algebra cohomologyの1次の主要部分を、Kostantの方法によって計算し、gがいつmのprolongationとなるかを決定した。さらに、Kostantの方法によって2次のcohomologyの主要部分を計算した。これによって、多くのDarboux型定理の成立する微分式系で、無限小自己同型が有限次元単純Lie環となるものを見い出し、その具体的表示法を示した。この研究は、田中昇氏によって作られた単純階別Lie環に付随する幾何構造に対するCartan接続の理論、および二階の接触幾何学の研究において、重要な基礎付けを与えている。2.高階有限型微分方程式系の幾何学的研究:当初の予定にはなかったが、今年度において研究されたテーマである。高階有限型微分方程式系については、これまで、線形の方程式系に対する背足豊氏の研究があった。その研究は、深さ1の単純階別Lie環l=l_<-1>【symmetry】l_0【symmetry】l_1とその表現ρ:l→gl(S)が与えられた時、(l,ρ)が定めるsymbolを持つ高階有限形微分方程式系に対する同値問題を扱っている。この同値問題が、解の定義される空間を線形独立な解によって射影埋め込みするとき、その像の射影同値問題と等価なことが、佐々木-吉田により指摘されている。我々は、この問題を、pseudo-product構造の問題としてとらえ、いわば、背足の理論の非線形版が、高階の接触幾何学の枠組で、構成できることを示した。すなわち、(l,ρ)が定めるpseudo-product graded Lie algebraが考えられて、その構造の接続に対するHarmonic Theoryが展開できる。
細胞外ATPによる肝星細胞の活性化、肝線維化進展機序の解明

(1)肝星細胞におけるP2X7の発現とATP刺激による活性化:ヒト肝星細胞株のLX2においてP2X7の発現をRT-PCRとWestern blottingにて確認した。しかし、ATP単独刺激、TGF-βとATPの共刺激にて、LX2細胞の活性化は確認できなかった。(2)肝線維化におけるP2X7の役割:P2X7ノックアウトマウスと野生型マウスにCCL4を投与し、肝線維化マウスを作成した。両マウス共に肝臓の線維化がみられたが、P2X7ノックアウトマウス、野生型マウスの間に肝線維化の程度の差は見られなかった。また、線維化肝におけるコラーゲン1、αSMAの遺伝子発現量をRT-PCRにて比較したが、P2X7ノックアウトマウス、野生型マウスの間に差は見られなかった。また、P2X7ノックアウトマウス、野生型マウスから肝星細胞を分離し、ATP、TGF-β、LPSで刺激したが、肝星細胞のコラーゲン1、αSMAの遺伝子発現量に差は見られなかった。(4)肝星細胞の活性化におけるProtein Kinase R(PKR)の役割:自然免疫、細胞増殖に関わる酵素であるPKRの発現を検討した。肝星細胞はTGF-β、LPS刺激時にPKR発現が増強し、阻害剤、siRNAによる発現抑制にて星細胞の活性化が抑制されることを明らかにした。また、肝星細胞のPKRが肝細胞癌の増殖を促進することを明らかにした。細胞障害時に細胞内から放出されるATPは、細胞外ではDAMPsのひとつとして働き、種々の免疫担当細胞を活性化する。P2X7は細胞表面に発現し、P2X7が細胞外ATPの主たるレセプターと考えられている。さらに、マクロファージや樹状細胞ではP2X7を介した細胞外ATPによる刺激は、インフラマソームを動員し、IL-1βやIL-18などの炎症性サイトカインの産生、炎症の形成に深く関わる。本研究では、細胞外ATP/P2X7/インフラマソーム経路が肝星細胞活性化と肝線維化進展に関与することを明らかにすることを目的に研究を行う。さらに、P2X7阻害をターゲットとした肝臓における抗線維化治療の確立を目指す。肝星細胞株(LX-2)を用いた実験:LX-2に細胞外ATPのレセプターであるP2X7が発現することをRT-PCR、ウェスタンブロットにて確認した。また、TGF-βを介するLX-2の活性化をATPが増強することin vitroの実験にて見出した。LPS刺激により、LX-2がIL-1βを産生することを見出したが、インフラマソームの一つであるASCの増加はみられなかった。また、TGF-β刺激、ATP刺激においてもインフラマソームの発現増は確認できていない。マウスを用いた実験:マウスに四塩化炭素(1μL/g body weight、3回/週×10週間)を投与することで肝線維化が誘導されることを確認した。また、マウス肝臓から肝星細胞を分離する手技は確立した。さらに、Jackson labからP2X7ノックアウトマウスを入手し、現在繁殖を行っている。Jackson Labに依頼したP2X7ノックアウトマウスの凍結胚細胞からの作成に時間がかかったため。肝星細胞株を用いた実験では、LX-2のみならず、他の細胞株(HHSTeC)にてもP2X7の発現と、細胞外ATPにによる肝星細胞活性化の増強を検討する。さらに、SiRNAもしくはCRISPER-CAS9を用いて、肝星細胞のP2X7発現を低下させ、肝星細胞の性質、コラーゲン産生能に変化がみられるかを検討する。インフラマソームの発現に関しては、プライマーを変更するとともに、他の分子(NLRP3)についても検討対象とする。マウスを用いた実験では、P2X7ノックアウトマウスの数が順調に増えてきているため、P2X7ノックアウトマウスを用いた実験を開始する。P2X7ノックアウトマウスに四塩化炭素を投与し、肝線維化を誘導し、野生型マウスと線維化の程度の差を比較する。

また、P2X7ノックアウトマウスの肝臓から肝星細胞を分離し、機能解析を行う。さらに、四塩化炭素による肝線維化モデルにP2X7阻害剤を投与し、P2X7阻害による抗線維化治療の可能性を模索する。P2X7ノックアウトマウスの納入と繁殖が遅れたため、研究が全体的に遅れてたため。平成30年度はP2X7ノックアウトマウスのin vivoとin vitroの実験を行う。研究費は肝星細胞分離と培養実験の試薬の購入に使用する。
ショウジョウバエを用いた睡眠覚醒制御機構の分子生物学的解析

近年、さまざまなモデル動物を用いた新しい睡眠研究が発展しているが、特にショウジョウバエが注目され急速に進行している。われわれは睡眠が極端に減少したショウジョウバエのfumin変異を発見して解析を続けている。まず変異の原因遺伝子をクローニングしたところ、哺乳類でもコカインなどの覚醒物資の標的となるドパミントランスポーターであったことから、ショウジョウバエの覚醒制御機構には哺乳類との類似性があり、モノアミン系が関与していると考えられた。次に脳の遺伝子発現を網羅的に解析したところ、ドパミン系に関与する遺伝子群には変異株と野生型で発現量の変化はなく、逆にグルタミン酸系に関与する一群の遺伝子群に発現量の変化が認められた。これは、従来知られていなかったドパミン系とグルタミン酸系のクロストークの可能性が示唆した。変異株の寿命を調べたところ、通常の飼育条件では野生型と差はないが、高栄養の食餌を与えると、活動量が老化とともに上昇し寿命が短縮した。さらにカフェインを与えると、野生型よりも大きく活動量が増えて睡眠時間が短縮して、寿命も短くなった。通常の条件では寿命に差がないことから、これらの二つの結果は、ショウジョウバエの睡眠には一定の必要量が存在し、それよりも睡眠が短くなると、寿命にも影響するが、最低限の量が確保されれば、寿命には影響しないことを示唆した。今後、睡眠と寿命、さらには高栄養の三つの関係についての研究を深めることで、これらの生理学的な意義についての示唆が得られると考えられる。睡眠の量が減少したショウジョウバエの変異株、fumin(不眠、fmn)は、遺伝学的マッピングと、cDNA・ゲノムの配列決定により、ドーパミン・トランスポーター遺伝子の機能欠失変異であることが示されている。このfmn変異株の断眠に対する反応、覚醒域値、さまざまな条件下での寿命を解析して、本年度、発表した。(K.Kume et al. J.Neurosci. 25:7377-7384,2005)特に、他のグループから従来発表されていた結果からは、ショウジョウバエの睡眠は、哺乳類同様、生存に必須であることが示唆されていたが、われわれの結果では、fmn変異が寿命に全く影響がないことを示し、新しい知見となった。また、ドーパミンは、ショウジョウバエが不動状態にある時の反応性そのものに関係していることを薬理学的な実験などで、現在、確認中である。また、ショウジョウバエの概日周期の中枢は、脳の中の限られた数のニューロンであることが知られており、その多くがPDF(Pigment dispersing factor)というペプチドを産生するPDFニューロンである。ショウジョウバエの睡眠覚醒と概日周期の関係を調べるため、このPDFニューロンと、ドーパミンニューロンのそれぞれが蛍光蛋白質(GFP)でラベルされるショウジョウバエの系統を作成し、その脳を単離し、in vitroで培養する系を樹立した。従来、単離した神経細胞は、従来不安定とされていたが、培養液を改良することにより、1週間以上の長期にわたって安定して培養できる条件が確立できた。この系では、単離した神経細胞が、神経突起を伸長できることまで確認できた。現在、電気生理学的・分子生物学的性質を、解析中である。昨年度に引き続き、ショウジョウバエを用いて、睡眠覚醒制御機構の解析を行った。今年度は、1.睡眠の量が減少したショウジョウバエの変異株、fumin(不眠、fmn)の脳における遺伝子発現を網羅的にジーンチップを用いて調べた。戻し交配を充分行った野生株と比較したところ、発現量に変化のある遺伝子は少なく、2倍以上の差がつくものは20個程度だった。この中には、キノコ体に発現して学習に関与するものがあり、fmn変異が不眠だけではなく、学習に障害がある原因の可能性が示された。

また、時計遺伝子そのものの発現の位相は野生型とは変わらないにも関わらず、一部の遺伝子群の発現変動が、野生型と位相が異なっており、これらの遺伝子群は、概日周期による直接制御ではなく、睡眠覚醒を介して制御される可能性が示された。2.カフェインなどの薬理作用を調べる過程で、ショウジョウバエにも活動は休止しているが覚醒している状態が、従来考えられているより長く存在する場合があることが明らかになり、その状態をビデオ観察により調べる実験系を樹立した。この系を用いて、カフェインの作用を調べると、活動量そのものには影響を与えないが、睡眠の量を減らすことが示された。3.生きたショウジョウバエ個体の脳から、無麻酔状態で電場電位を計測する系の確立に成功した。(現在までのところ、この実験系は世界の中でもアメリカの一グループしか確立していない)この系を使って、fmn変異株と野生型の間で、電気生理学的な脳活動の差を観察している。
非線形振動と波動における概周期象の数理の研究

準周期的非線形常微分方程式(dx)/(dt)=f(t,x)の準周期解X=φ(t)のモジュ-ルの構造について研究した。すなわち,上式の第一変分方程式:(dz)/(dt)=A(t)Z,A(t)=(2f^i(t,φ(t)/2x^O)(i,j=1,2,・・・,d)の解Z(t)のリヤプ-ノフ数λ=lim__<t→∞>sup (log11 z(t)11/t)を数値計算によって調べた・数値実験の例として,準周期系のダフィング型方程式:を用いた。この方程式(1)を連立系に直,これの第一変分方程式:の解Z=(u,υ)^Tが初期条件「t=0のときz=z_0」を満すものをZ=ξ(t,z_0)とおく。解曲線z=ξ(t,z_0)上の点z_i=ξ(t_i,z_0)(但し,t_i=2πi/ν,ν=ν,またはν_2)に時間2π/ν後の点Z_<i+1>=ξ(t_i+2π/ν,Z_0)を対応させる写象をT(Z_i)で表す。すなわち,T(Z_i)Z_i=Z_<i+1>.このとき,次の基本定理を得た。基本定理.第一変分方程式(2)の解Z=ξ(t,Z_0)のリヤプ-ノフ数λ=lim__<t→∞> sup(log11ξ(t,Z_0)11/t)は,任意の単位ベクトルZ_0から出発して,次の漸化式で求めることができる。この基本定理を用いて,ダフィング型方程方(1)の準周期解および概周期解の数理を研究した。この結果,解の安定性はリヤプ-ノフ数が重要は役割を演ずることが判明した。