hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境化学物質によるマスト細胞からのケモカイン遊離機構の解析

平成13年度の環境化学物質によるマスト細胞からのケモカイン遊離機構の解析に関する研究から、下記の知見が得られた。(1)ラットがん化好塩基球(RBL-2H3)細胞、マウス骨髄由来肥満細胞を用い、細胞内カルシウム濃度上昇を促す抗酸化剤(DTBHQ)(10μM)によるケモカイン遺伝子を含む細胞内遺伝子発現につき、DNAチップを用いて網羅的に解析を行った。ケモカインMCP-1遺伝子の発現は、刺激後3時間でピークとなり、その他サイトカインとしては、IL-3,IL-9,IL-13遺伝子の発現が大きく変化した。MCP-1,IL-3のmRNAの産生の増加は、RT-PCR並びにTaqMan-PCRを用いる定量PCR法からも確認された。これら遺伝子の発現量は、IgE受容体の架橋形成(抗原刺激)に伴う場合よりも、大きく、DTBHQが、マスト細胞からのケモカイン等の産生を介して後期炎症を引き起こしうる可能性が示された。(2)次いで、RBL-2H3細胞からのIgE受容体の架橋形成に伴う脱顆粒並びにMCP-1の産生への、フタル酸エステル類(DBP等)及び含窒素系農薬(CNP等)の影響を調べたが、いずれの化合物も、抗原刺激による脱顆粒並びにMCP-1産生の増強効果を有していた。これら環境化学物質の作用メカニズムについては、検討中であるが、フタル酸エステルについては、小胞体以外の細胞内カルシウムストアからカルシウムを動員し、細胞内カルシウム濃度を上昇させる可能性が考えられた。これらのことより、種々のマスト細胞からのケモカイン(MCP-1)産生が、細胞内カルシウム濃度上昇を促す環境化学物質により促進されること、転写レベルでの活性化を伴っていることが明確に示され、マスト細胞の刺激に伴い遊離される後期炎症因子としての可能性が示された。平成14年度の環境化学物質によるマスト細胞からのケモカイン遊離機構の解析に関する研究から、下記の知見が得られた。(1)ラットがん化好塩基球(RBL-2H3)細胞、マウス骨髄由来肥満細胞を用い、含窒素系農薬(chlornitrofen, CNP)(30μg/ml)のケモカイン遺伝子を含む細胞内遺伝子発現につき、DNAチップを用いて網羅的に解析を行った。ケモカインMCP-1遺伝子の発現は、刺激後3時間でピークとなった。その他、刺激後1時間をピークとする初期転写活性化因子Egr-1(krox 24),ストレス応答遺伝子GADD45遺伝子の発現の有意な上昇が観察された。これら遺伝子発現の上昇は軽微であったが、CNPが、マスト細胞からのケモカイン等の産生を介して後期炎症を引き起こしうる可能性が示された。(2)次いで、RBL-2H3細胞からのIgE受容体の抗原による架橋形成に伴う遺伝子発現に対するCNPの影響に関して解析を行った。MCP-1,Egr-1ともに、CNPの共存下で、抗原刺激に伴う遺伝子発現に対し、相加的に働くことが示され、平成13年度に示したMCP-1の蛋白質レベルでの発現量の増大は、転写レベルでの活性化を伴ったものであることが、示唆された。これらのことより、種々のマスト細胞からのケモカイン(MCP-1)産生が、細胞内カルシウム濃度上昇を促す環境化学物質により促進されるばかりでなく、脂質過酸化を促進する作用を有する農薬でも促されることが示された。
ゲノム編集技術を用いた細胞接着分子欠損ブタの精巣における精子産生能の解析

1)CADM1ノックアウトブタの対照として用いるため、野生型の一般ブタ(デュロック種)の精巣における発育に伴う精細胞の発生過程を解析した。14日齢では、精細管上皮には多くのセルトリ細胞とともに精祖細胞が見られた。60日齢では、多くの精祖細胞は基底膜に到達していた。90日齢では、細胞分裂像が見られ、内腔に精母細胞が出現していた。150日齢では、内腔側に精子細胞と考えられる小型の円形細胞が出現し、内腔が明瞭になった。このように、ブタの発育に伴う精細胞の生理的な発生過程を確認することができた。2)体内生産胚を用いてゲノム編集胚を作製し、2頭の受胚豚に39個、および22個の胚を移植したが受胎しなかった。エレクトロポレーション処理後の胚を確認したところ、64%の胚が退行しており、エレクトロポレーション条件の検討が必要であることが判明した。3)エレクトロポレーション後の胚の発生率低減を防ぐため、体外受精胚におけるエレクトロポレーション条件について検討した。媒精後のエレクトロポレーションまでの時間が胚の発生に与える影響を確認した。媒精6時間、9時間、および12時間後にエレクトロポレーション刺激を与え、その後の胚の発生状況を観察した。その結果、胚発生率は6時間後で0%(すべて退行変性)、9時間後で11.4%、および12時間後で28.7%となり、今回の実験下では媒精後エレクトロポレーションまでの時間が長いほど胚の発生率が高くなる(P<0.01)ことが明らかとなった。1)14150日齢において、野生型ブタの精巣組織内における精子形成過程について解析した。ブタ精巣において、CADM1は、中間型からB型精祖細胞、前細糸期から厚糸期の精母細胞と伸長精子細胞に発現し、円形精子細胞やセルトリ細胞には発現しないなど、おおむねマウスにおける発現に類似していることが明らかとなった。2)確認された遺伝子配列を基に、Exon1およびExon4の遺伝子領域を増幅する複数のPCRプライマーを設計し、ブタ胚からのDNA増幅条件を検討したところ、Nested PCR法を利用することにより目的の領域の遺伝子を増幅することが可能となった。3)crRNAを設計し、エレクトロポレーション法で、ブタ単為発生胚に対してゲノム編集を実施し、CRISPR/Cas9システムで、エレクトロポレーション法により効率的にゲノム編集が可能であることを証明した。4)体内生産胚を用いてゲノム編集胚を作製し、2頭の受胚豚に39個、および22個の胚を移植したが受胎しなかった。そこで、エレクトロポレーション処理後の胚を確認したところ、63.6%の胚が退行変性していた。5)体外受精胚におけるエレクトロポレーション条件について検討した。その結果、胚発生率は6時間後で0%、9時間で11.4%、および12時間で28.7%となり、今回の実験条件下では、媒精後エレクトロポレーションまでの時間が長いほど胚の発生率が高くなる(P<0.01)ことが明らかとなった。1)有効性が確認されたCADM1遺伝子のExon1およびExon4領域に設定したcrRNAを用い、胚発生に影響のない条件下においてエレクトロポレーション法によりゲノム編集を行い、レシピエントブタに移植しCADM1遺伝子ノックアウトブタを得る。2)ゲノム編集の行われた個体について、精巣の発育、精液採取可能時期、精液性状等を確認したうえで、精巣の組織について解析する1)ブタ精巣から細胞接着分子CADM1を検出した。ブタ精巣において、CADM1は、中間型からB型精祖細胞、前細糸期から厚糸期の精母細胞と伸長精子細胞に発現し、円形精子細胞やセルトリ細胞には発現しなかった。2)ブタCADM1遺伝子のExon1およびExon4領域の遺伝子配列について解析を実施したところ、品種により数か所の遺伝子多型が確認された。西洋種(デュロック種、大ヨークシャー種)に比べ、実験用ミニブタ(マイクロミニピッグ)で変異の頻度が高かった。3)確認された遺伝子配列を基に、Exon1およびExon4領域の遺伝子領域を増幅する複数のPCRプライマーを設計し、ブタ胚からのDNA増幅条件を検討したところ、Nested PCR法を利用することにより目的の領域の遺伝子を増幅することが可能となった。4)確認された遺伝子配列を基にcrRNAを設計し、エレクトロポレーション法で、ブタ胚(単為発生胚)に対してゲノム編集を実施した。単為発生の活性化刺激から3、6および9時間後にエレクトロポレーションによりgRNA complexおよび-Cas9 nucleaseを導入した。ゲノム編集率は、活性化3時間で最も高く(83.3%;11/13)、9時間では低く(33.3%;2/9)なり、全体では64.5%(20/31)であった。受精後早めのエレクトロポレーションによりゲノム編集率の効率が高くなることが示唆された。以上の結果から、現在のゲノム編集システム;単為発生胚で有効性を確認したcrRNAを使用し、体外受精後早い時期に、エレクトロポレーションによりgRNA complexとCas9nucleaseを導入する方法でゲノム編集を行うことで、CADM1ノックアウトが可能であることが推測された。1)ブタ精巣から細胞接着分子CADM1を検出した。ブタ精巣において、CADM1は、中間型からB型精祖細胞、前細糸期から厚糸期の精母細胞と伸長

精子細胞に発現し、円形精子細胞やセルトリ細胞には発現しないなど、おおむねマウスにおける発現に類似していることが明らかとなった。2)crRNAを設計し、エレクトロポレーション法で、ブタ胚(単為発生胚)に対してゲノム編集を実施したところ、64.5%(20/31)の胚でゲノムが編集されていたことから、現在の実験方法でノックアウトブタ作製が可能であることが推察された。1)CADM1ノックアウトブタの対照として用いるため、野生型の一般ブタ(デュロック種)の精巣における発育に伴う精細胞の発生過程を解析した。14日齢では、精細管上皮には多くのセルトリ細胞とともに精祖細胞が見られた。60日齢では、多くの精祖細胞は基底膜に到達していた。90日齢では、細胞分裂像が見られ、内腔に精母細胞が出現していた。150日齢では、内腔側に精子細胞と考えられる小型の円形細胞が出現し、内腔が明瞭になった。このように、ブタの発育に伴う精細胞の生理的な発生過程を確認することができた。2)体内生産胚を用いてゲノム編集胚を作製し、2頭の受胚豚に39個、および22個の胚を移植したが受胎しなかった。エレクトロポレーション処理後の胚を確認したところ、64%の胚が退行しており、エレクトロポレーション条件の検討が必要であることが判明した。3)エレクトロポレーション後の胚の発生率低減を防ぐため、体外受精胚におけるエレクトロポレーション条件について検討した。媒精後のエレクトロポレーションまでの時間が胚の発生に与える影響を確認した。媒精6時間、9時間、および12時間後にエレクトロポレーション刺激を与え、その後の胚の発生状況を観察した。その結果、胚発生率は6時間後で0%(すべて退行変性)、9時間後で11.4%、および12時間後で28.7%となり、今回の実験下では媒精後エレクトロポレーションまでの時間が長いほど胚の発生率が高くなる(P<0.01)ことが明らかとなった。1)14150日齢において、野生型ブタの精巣組織内における精子形成過程について解析した。ブタ精巣において、CADM1は、中間型からB型精祖細胞、前細糸期から厚糸期の精母細胞と伸長精子細胞に発現し、円形精子細胞やセルトリ細胞には発現しないなど、おおむねマウスにおける発現に類似していることが明らかとなった。2)確認された遺伝子配列を基に、Exon1およびExon4の遺伝子領域を増幅する複数のPCRプライマーを設計し、ブタ胚からのDNA増幅条件を検討したところ、Nested PCR法を利用することにより目的の領域の遺伝子を増幅することが可能となった。3)crRNAを設計し、エレクトロポレーション法で、ブタ単為発生胚に対してゲノム編集を実施し、CRISPR/Cas9システムで、エレクトロポレーション法により効率的にゲノム編集が可能であることを証明した。4)体内生産胚を用いてゲノム編集胚を作製し、2頭の受胚豚に39個、および22個の胚を移植したが受胎しなかった。そこで、エレクトロポレーション処理後の胚を確認したところ、63.6%の胚が退行変性していた。5)体外受精胚におけるエレクトロポレーション条件について検討した。
物質分離・輸送を最適化する多層・多孔質材料の離散曲面論

本計画研究では、多孔質構造を離散曲面論により記述し、優れた物性・機能と幾何学的不変量の相関を解析し、求められる機能をもつ多重ネットワークを分類することを目的としている。特に、多重ネットワーク構造の幾何学的不変量を計算し、物質分離・輸送を最適化するために機能との相関を解析する。古典的な曲面論の離散版となる離散曲面論を構築し、特に曲率や平均曲率の概念の導入および抽象的なグラフの分類と構造・機能計算を行う。それにより、最適構造の特定を行い、さらに、与えられた境界条件を変形するときにそれを張る「離散極小曲面」の変形、特に特異点のトポロジカルな変形(相転移)を理解するための新しい数学的手法を開発することを目指している。平成30年度は、数学的基礎付けを引き続き行い、チャンネル数が高い場合のネットワークの分類を行うことおよび対応する3次元多様体に埋め込まれた多重分岐曲面の研究も併せて行うことを計画していた。これについては離散曲面論の基本的な概念を定義し、また背後にある連続曲面をとらえるために与えられた離散曲面の細分列の収束に関する基盤的な結果を得ることができた。また、相分離におけるダイナミックスの研究、および確率論を専門とするプロジェクト助教を中心に昨年度より取り入れたネットワーク上の確率論的手法に基づきランダム・ウォーク、量子ウォークに関する幾つかの重要な論文を発表することができた。研究項目A02とも共通の課題があるため、定期的なミーティングを持ち、情報交換を行った。国際アドバイザーの下に学生を派遣し、具体的かつ有効なアドバイスを受けた。本研究計画の中核となる離散曲面論の構築と細分列の構成および収束の枠組みを確定することができた。これを基に、多重ネットワークのミクロな構造をそのスケール変換としてとらえることのできるマクロな連続構造の相関を調べるという方針を実行する基盤が整った。若手研究者を中心にA02班、A03-2班などと活発な議論が進み、数学的モデルが実際の材料合成に活かされるように、シミュレーションとのすり合わせを十分に行うことができた。今年度の成果を基に、更に離散曲面論の収束理論および特異集合の解析を進める。また、これを離散極小曲面の場合に適用し、相分離構造によって得られる離散曲面の分類および特異点近傍の幾何量と触媒の機能の相関を数学的に分析する。特に、このようにして得られる多重ネットワーク構造の安定性およびそのうえでの拡散速度を表す数理モデルを、確率論的手法も併せて構築する。これをA02,A03班と議論を行い、数理モデルを改良する。最適構造を化学工学者に提案する。

平成29年11月までに、事前準備、複合材料に関する数学的アプローチの調査、トポロジー解析を行い、平成30年3月までに、ネットワーク分類、3次元多様体データベースの構築を行う予定であったが、平成29年10月、複合材料に関する数学的アプローチの調査を進める課程において、熱拡散の数理モデルを構築するため、確率論のアプローチを取り入れる必要性を見出した。楯氏を中心に、ネットワーク構造とランダム・ウォークを用いた拡散速度の相関解析、および、シミュレーションを援用し、対応する極小曲面の形成や安定性について解析し、また、狙った構造を形成するための数理的な条件、物理的な条件を特定するという研究遂行上、この新たなアプローチを踏まえた上でトポロジー解析、ネットワーク分類を行うことが不可欠であるため、確率論を使ったアプローチの調査を行う必要があり、延長した期間にそのテーマでの国際研究集会を開催した。当初の目標を達成するために、確率論を専門とするプロジェクト助教を雇用し、幾何学を中心とする解析に確率論的な視点を加えることができ、このことで新領域に相応しい異分野融合的な議論を日常的に行うことができるようになった。また、世界から若手を中心に関連分野の研究者を集結し多重ネットワークの幾何構造を反映したランダム・ウォークのふるまいなど確率論的概念との相関について深い相関を見出し、いくつかの論文を発表することができた。今年度の成果を基に、更に離散曲面論の収束理論および特異集合の解析を進める。また、これを離散極小曲面の場合に適用し、相分離構造によって得られる離散曲面の分類および特異点近傍の幾何量と触媒の機能の相関を数学的に分析する。特に、このようにして得られる多重ネットワーク構造の安定性およびそのうえでの拡散速度を表す数理モデルを、確率論的手法も併せて構築する。これをA02,A03班と議論を行い、数理モデルを改良する。最適構造を化学工学者に提案する。延長した期間で得た新たな情報を踏まえて、当初の計画である複合材料に関する数学的アプローチの調査、トポロジー解析に加えて、熱拡散の数理モデルの構築をめざして多重ネットワーク上のランダム・ウォークおよび量子ウォークとネットワークの長時間挙と幾何構造の相関分析を行う。
加齢にともなう樹木の物質生産特性の変化

東京大学農学部附属千葉演習林内の12年生スギ造林木(推定葉量:3.9kg)と90年生スギ造林木(17.4kg)について、樹冠チャンバー法による樹冠蒸散速度と光合成速度の測定を継続した。さらに、ヒートパルス法による樹液流速度とプレッシャーチャンバー法による葉の水ポテンシャルの測定を行い、根から葉までの通水抵抗を測定した。その結果、12年生造林木に比べて90年生造林木では、通水抵抗が大きいことが明らかになった。樹体の通水抵抗が大きいことが、土壌が湿っていても90年生造林木の気孔コンダクタンスが小さく、光合成生産において土壌の乾湿の影響を受けにくいことの原因と考えられた。夜間の樹冠呼吸速度を葉量で除した値は、12年生造林木と90年生造林木で差がなく、日中の樹冠光合成速度を葉量で除した値は、12年生造林木の方が大きかった。この結果は、幼齢木に比べて高齢木の純生産量が小さいのは、非同化器官の呼吸量が大きいことよりも総生産量が小さいことによることを示唆している。切り枝を水差しし、その個葉の蒸散速度と光合成速度を、携帯式光合成蒸散測定装置で測定し、着生葉と比較した。着生葉に比べて水差しした葉の方が、水ポテンシャルが高かったが、12年生造林木では、気孔コンダクタンスが増大せず光合成速度の増大もみられなかった。一方、90年生造林木では、水差しした葉で気孔コンダクランスの増大と光合成速度の増大がみられ、水ポテンシャルの低下が光合成の制限要因となっていることが示された。東京大学農学部附属千葉演習林内の11年生スギ造林木(推定葉量:3.9kg)と90年生スギ造林木(17.4kg)について、樹冠チャンバー法により、樹冠全体の蒸散速度と光合成速度を測定した。各供試木の葉量と樹冠蒸散速度、樹冠光合成速度から、単位葉量あたりの水蒸気拡散コンダクタンスと光合成速度を求めた。大気飽差が2kPaより小さく大気が湿っている場合には11年生造林木に比べて90年生造林木の水蒸気拡散コンダクタンスが明らかに小さかった。2kPaよりも大きい場合には、供試木間の差が小さかった。光十分条件での単位葉量あたりの光合成速度は、土壌が十分に湿っている場合には、11年生造林木の方が90年生造林木よりも3倍大きかった。水蒸気拡散コンダクタンスと光合成速度の関係から、90年生造林木は11年生造林木に比べて、気孔が閉じていて光合成速度が小さい傾向にあることが示された。土壌のpF価と樹冠光合成速度や夜間の樹冠呼吸速度の関係から、11年生造林木では、土壌が乾燥しているほど日樹冠光合成速度が小さいのに対して、90年生造林木では、同様に土壌が乾燥していても日樹冠光合成速度の低下はみられなかった。夜間の樹冠呼吸速度には、両供試木ともに土壌の乾燥の影響はみられなかった。そのため、11年生供試木では、土壌が乾燥していると、夜間の呼吸速度は変わらず日中の樹冠光合成速度が減少するため、日純光合成量の顕著な減少がみられた。以上の結果から、90年生造林木に比べて、11年生造林木の方が、大気の乾燥や土壌の乾燥の影響を受けて光合成生産が低下しやすいことが明らかになった。
前庭小脳の再組織に関する神経解剖学的研究

1.緒言ー前庭機能を制御する小脳皮質はその線維結合から小脳片葉、小節、虫部垂腹側部に位置しているとされている。しかしそれらの機能を持った皮質領域が固定されたものなのか、それとも発達早期に前庭小脳が損傷された場合、その他の皮質領域にも潜在的に前庭機能を代償し得る能力があるのかどうか明らかではない。よってこれらのことを明らかにするために以下の研究を行なった。2.実験方法ー出生後24時間以内の新生児ラットを2群に分け、実験群については虫部垂、および小節を電気的に破壊した。もう一群は対照群とし、生後14日まで経時的にRighting reflex,Negative geotaxis,Air righting testなどの行動試験を行い、平衡機能の障害を調べた。生後60日後から実験群についてHRP法を用いて隣接皮質の線維結合の変化を調べた。3.結果と今後の展開ー成長期の行動試験によって虫部垂、小節に破壊巣が見られた例では対照群との間に有意の行動障害が見られなかった。しかしながら小脳の内側核が破壊された例ではRighting reflex、Negative geotaxis testにおいて反射成立の遅延が見られた。このことは新生児期の前庭小脳を破壊しても、他の皮質が前庭機能を代償する可能性を示唆するものである。次に実験群のAdult期における線維結合の変化であるが、これについては主として代償する可能性の高いと考えられる隣接皮質である虫部錐体の線維結合の変化を調べた。その結果虫部錐体から、虫部垂、小節が投射する前庭神経核群には投射しないことが明かとなり、虫部錐体以外の皮質領域が代償すると考えられる。これは豊富な皮質前庭神経核結合を有する片葉が行なっているのではないかと考えられ、現在、同時に片葉の皮質結合も検索中である。
鎌倉期文献の継受と展開に関する総合的研究

鎌倉期文献の中から、諸領域にまたがるもの、鎌倉期及びそれ以前に代表的古典として受容されて流布したもの、享受史上重要なもの、享受の過程で各時代による受容・変容が顕著なものなどを中心に、それらの継受と展開についての研究成果をとりまとめた。1.鎌倉期における中世最大の私撰集『夫木和歌抄』を主たる研究対象として取り上げた。『夫木抄』は類題集であるが、様々な領域に深く関わる巨大な撰集であるが、これまで『夫木抄』自体の継受と展開については殆ど検討されていなかった。これまでの共同研究会の成果を集約し、論文篇・資料篇から成る『夫木和歌抄編纂と享受』を刊行した。この中には、田渕・齋藤・小川・久保木4名すべてが執筆しており、本研究の研究成果の一部の反映であり、本研究における最も大きな成果である。4名の論文のほか、本研究による文献調査研究を集約して、『夫木和歌抄』の享受史年表、重要な伝本の影印・解題・翻刻をも付載した。2.鎌倉期の勅撰集の代表として『新古今和歌集』を取り上げて調査研究し、成立に関する新たな論を公刊するとともに、享受と展開を探るため、版本マイクロ資料解題を作成してとりまとめた。3.平安期に成立し鎌倉期以降物語文学の代表として享受された『源氏物語』および『伊勢物語』の享受を調査研究し、『源氏物語』桐壼についての論を公刊した。また『伊勢物語』の享受を総体的に把握するため、国文学研究資料館蔵のマイクロフィルムによって、絵入り版本の集成を行った。4.鎌倉期の日記文学の代表として、『十六夜日記』を取り上げた。古典作品は、多くが中世から近世にかけて変容し、その時代の価値観と読者層にあわせて、本文が変えら流たり、改作されたりしている。『十六夜日記』を題材に、その変容の背景と論理について、分析・検討を行った。5.その他として、鎌倉時代から室町時代にかけての物語文学・仏教文学・古典学・学芸および学問に関する研究を横断的に行った。鎌倉期前後に成立した文献・作品の継受・展開の諸相を、総合的・具体的に検証し、明視するため、それらの動態を探る上で重要な文献・作品を選び、研究計画に4つの柱を立てて、遂行した。以下、本年度の研究実施計画に沿って述べる。1『夫木和歌抄』研究のための基盤整備『夫木和歌抄』は鎌倉期最大の大部な私撰集・類題集であり、近世に至るまで大きな影響力を有したが、その享受と影響については、殆ど研究がなされていない。本年度は、そのための基盤整備として、『夫木和歌抄』及びその周辺の研究史を網羅・総括し、問題点を鮮明にするとともに、抄出本を含めた伝本書目一覧及び享受史年表を作成し、重要な古写本・抄出本、関連資料・関連する類題集等の調査を行い、一部を翻刻した。そこから、学芸書としての読まれ方や抄出の方法に、それぞれの時代の継受のありようが反映されることが判明してきた。これらによって研究の基盤を整備することができ、今後の研究構築への見通しを得た。この研究は今後も継続する予定である。

2『新古今和歌集』継受としての版本基礎的調査鎌倉期における最も重要な勅撰集『新古今和歌集』の継受について、版本というメディアからの継受と展開の具体相を探るため、本年度は、国文研所蔵のマイクロフィルム130点を調査し、その分類・整理を行った。来年度まで継続予定である。3写本・版本から見る『伊勢物語』享受写本の奥書集成を行い、刊行した。また版本の集成をはかり、国文研蔵マイクロフィルム100点の精査を行った。版本調査については来年度も継続予定である。4散逸資料の復元及び未翻刻資料の紹介散逸した未紹介資料である『類聚歌苑』『良玉集』『懐中抄』『菅原道真集』『西園寺公経集』などの調査・紹介を行った。一部については刊行済みまたは刊行予定である。鎌倉期の文献・作品の中から、中世・近世において古典として受容され、多く流布したもの、享受史上重要なもの、享受の過程で多くの改変や抄出を経て、各時代による変容と反映が顕著なもの、現在は完本が存在しないが一部復元できる重要なものを中心に、継受と展開の動態を探った。以下、年度当初の計画に従って、4つの柱を立てて、研究を遂行した。1.『夫木和歌抄』の研究。『夫木和歌抄』の伝本・抄出本・関連文献の調査と研究を進め、研究基盤を整備するとともに、共同研究会を開催して、研究発表と討議を行い、研究を深化させ、その成立、享受などについて新たな知見を得た。また『夫木和歌抄』に深く関わる室町期の学芸と和歌についての論文を公刊した。さらに『夫木和歌抄』に多く見える『十六夜日記』についての本を著しその中に研究成果を反映させた。2.『新古今和歌集』の版本の研究。版本というメディアからの継受の研究が少ない『新古今和歌集』について、国文学研究資料館蔵マイクロフィルムによりデータを蓄積し、全体のほぼ半分についてその整理を終了し確定した。また『新古今和歌集』が編纂された後鳥羽院時代についての研究論文を公刊した。3.『伊勢物語』版本の書誌的整理。国文学研究資料館蔵のマイクロフィルムによって、昨年に続き、パソコンに書誌データ及び画像データを蓄積した。中世・近世以降の享受における版本の姿の変容を探るために、絵入り本・注釈書も含めて、広く調査と研究を行った。4.散佚文献の研究。現在は散逸した類題集で、現存しない勝命撰の『懐中抄』を中心に考察し、研究会で研究発表を行った。また散佚文献の研究に非常に重要な意味を持つ書籍目録の研究論文を公刊した。1.『夫木和歌抄』の研究『夫木和歌抄』の伝本・抄出本・関連文献の調査と研究を進め、研究基盤を整備するとともに、共同研究会を開催して、研究発表と討議を行い、成果のとりまとめについての準備を行った。2.『新古今和歌集』の研究『新古今和歌集』写本の伝本系統について、研究計画で予定したように、これまでの説の見直しを行い、成立過程に即した伝本の位置づけに多くの誤りがあることを指摘し、その成果を論文として公表するとともに、その新古今時代の歌壇に関する論を発表した。また、版本については、国文学研究資料館蔵マイクロフィルムからデータを蓄積し、整理して、版本マイクロ資料解題を作成中であり、半分以上については終了した。3.『伊勢物語』版本の書誌的整理国文学研究資料館蔵のマイクロフィルムによって、継続して、パソコンに書誌データ及び画像データを蓄積し、整理統合し、成果とりまとめに向けて解題を作成中である。4.その他鎌倉時代における『源氏物語』とその伝本が、どのような意識のもとに写され、継受されていたかについて見直しを行って検討し、成果を発表した。また、鎌倉期文献の継受を行う文化層の具体相を歌壇に探り、成果を公表した。
ZnO と蛍光体との複合ナノロッドを用いたラテラル方向電界放出型発光デバイスの開発

電子の電界放出現象に基づいた新たな発光デバイスを研究した。このデバイスは蛍光体がZnOナノロッドの表面にコーティングされた複合ナノロッドアレイを用いており、このアレイに横方向に電界を印加するものである。負電極から放出された電子はロッドアレイの中を進行中にカソードルミネセンスを起こす。発光を得るには数kVの印加電圧が必要であったが、動作電流は1mA以下であった。この発光デバイスは低消費電力のデバイスとして有望であることが示された電子の電界放出現象に基づいた新たな発光デバイスを研究した。この発光デバイスは低消費電力のデバイスとして有望であることが示された1 ZnOナノロッドの横方向電界放出現象を得るために、ナノロッドにセパレート性を持たせることが必携である。そのセパレート化については、レーザアブレーションを併用した減圧熱CVD法によるZnOナノロッド成長条件を検討したが、成長段階でセパレート性と垂直配向性を両立することは困難であった。そこで、スパッタエッチングによってセパレート性と垂直配向性を改善させることを検討した。その結果、垂直成長性がかなり劣るロッドに対してはその側面へのイオンビームエッチングにより消失させ、また垂直成長の良いロッドのみを残すことができ、垂直配向性の改善と共にセパレート化を達成できた。2 ZnOナノロッドだけでも横方向の電界放出により紫外線のカソードルミネセンスが期待できるものであるが、さらなる電界放出特性の向上のために電子親和力が大きいZnSを、および可視光のカソードルミネセンスを得るために混晶ZnOSやZnOSeをコーティングした[ZnS]/[ZnOS or ZnOSe]/[ZnO]複合ナノロッドの作製を目指した。その前段階として、ZnOナノロッド上へのZnS、ZnOS、およびZnOSeの成長を試みた。ZnSは減圧熱CVD法により、またZnOS、およびZnOSeは減圧熱CVD法とZnSまたはZnSeターゲットを用いたレーザアブレーション法とを併用させた。ZnS成長の場合、CVD成長温度が450°C以上であるとコアであるZnOナノロッドの硫化が顕著であり、400°C以下で硫化はほぼ起きないことを明らかにした。ZnOS成長の場合も、コアであるZnOナノロッドの硫化してしまう問題があり、硫化が防げる400°C以下の成長温度ではSの組成比が大きい混晶ZnOSを得ることが困難であることがわかった。ZnOSeの場合はCVD成長温度が550°CまでコアのZnOの変質は起きず、Seの組成比が大きい混晶ZnOSeが得られた。これまでの研究でおよそ確立してきたZnOナノロッド低密度成長技術を適用して、セパレート性を有するZnOナノロッドアレイを作製し、またそれを用いてラテラル方向電界放出型発光デバイスの試作と初期評価を行なった。この初期評価試料の電極幅は3mm、電極間距離は2mmとし、10^<-4>[Pa]台の真空下で直流電圧を印加して評価を行なった。作製直後のデバイスは低い電圧では電界放出電流が流れないが、4kV以上の電圧印加によってデバイスに変化が生じ、電界放出電流の出現と共に電極間に複数の発光ラインが観測されるようになる。この変化の後は電界放出のしきい電圧は約2kV程度に低下していた。発光ライン上での発光強度は測定できてはいないが、発光ラインから近傍に拡散した領域の発光強度は6kV印加時には約10cd/m^2であり、発光ライン上はこの10倍以上の発光強度があったものと推測される。この時の電流は35uAであり、低電流での発光であったことが確認された。発光スペクトルはZnOの酸素空孔欠陥準位に由来するピーク波長が510nmのブロードな発光ピークとZnOのバンド間遷移によるピーク波長が385nmのシャープな発光ピークがあり、強度的には前者のピークが強いものであった。このピーク強度比はPLスペクトルの場合とほぼ同じであった。このように電極間で均一な発光が得られていないが、このデバイスの発光と発光効率のポテンシャルの高さを確かめることができた。また、発光ラインと他の領域との違いを検討したところ、発光ラインのカソード電極部にマクロな突起が形成されていた。これは電圧印加初期に放電に損傷でできたものである。このデバイスの最大のボトルネックになっているのはロッド間の電界放出性能ではなく、出発点であるカソードからの電子の電界放出性能であることがわかった。1.カソード電極の材料・形状の検討カソード電極上でマクロな電界集中効果を相乗させるために、カソード電極面形状をこれまでの四角形から鋭角な三角形に替えて、鋭角なコーナーをアノード電極に対向させた。この場合の発光ラインは鋭角コーナーからだけではなく、コーナー間の稜辺からも観測され、稜辺からの発光ラインの発光強度はアノードに対向するコーナー付近からのものと同等であった。これより、電界放出特性に大きく効果しているのはマクロな電界集中効果ではなく別にあると示唆された。

2.磁界印加による発光ライン変化の観測による電子エネルギーおよび放出電子電流経路の検討本デバイスから多数の直線的なライン状の発光が観測されるが、基板に垂直に磁場を印加してデバイスを動作させたところ発光ラインが直線的からほぼ円弧状へと変化した。これより、発光ラインが電子伝導経路であり、また円弧の曲率半径から発光ライン中の電子は2-3keVという印加電圧の半分相当の高い運動エネルギーであることを明らかにした。伝搬電子のエネルギーが高さより、発光ライン形状を説明できた。3.ナノロッドの種類による電気的特性と発光特性の違いの検討放出電子はカソード端近傍において高エネルギー化するので、その先の進行経路にあるナノロッドからの電子伝導は電界放出機構に依らず、カソード端以外のナノロッド表面の電界放出特性は重要ではないと考えた。そこで、ZnS:Mn蛍光体をZnOナノロッド上に蒸着により被覆させたZnS:Mn/ZnOナノロッドアレイ基板をZnOナノロッドアレイ基板の横に配置させたところ、ZnS:Mnからの黄橙色の発光が得られ、この発光強度はZnOナノロッドアレイからの発光よりも高いものであった。多色化と高輝度化の手法として、一般的な蛍光体を蒸着などによる簡便な方法によりZnOナノロッド上に被覆させることが有効であることを明らかにした。先の研究実績の概要に述べたように、このデバイスのボトルネックになっているのはカソード電極からのからの電子の電界放出性能であることが明らかになったが、これは当初予想していなかったことである。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.カソード電極の材料・形状の検討(a)電極端にマクロな電界増大に対する形状効果を生じさせるために、電極端をギザギザ化するための加工プロセス検討とその適用効果の検討を行なう。(b)電極端に低密度のナノロッドを組み入れ、電極端にもミクロな電界増大効果を生じさせる。2.ナノロッドの種類による電気的特性と発光特性の違いの検討ZnOナノロッド、および発光の多色化を狙ったZnS/ZnOやZnSe/ZnOのコアーシェル構造のナノロッドを用いた場合の電気的特性と発光特性の違いを検討する。3.ナノロッド長、密度の最適化による特性向上の検討24年度が最終年度であるため、記入しない。
シェ-グレン症候群の唾液腺実質細胞におけるアポトーシスとFasの発現

これまでに、シェ-グレン症候群(SS)口唇小唾液腺実質の破壊・消失はアポトーシスによるものであり、さらにこのアポトーシスにFasが関与している可能性をin situ TdT(TdT)反応およびFas免疫染色を用いて示してきた。本年度の計画は、1)摘出されたSS唾液腺から電顕標本を作成し、形態的にアポトーシスを確認する。2)さらにTdT陽性細胞の形態を、電顕的に検索する。3)ヒトFas cDNAを用いてSS唾液腺にISHを施し、mRNAレベルでFasの発現を追認することであった。今回、1)摘出されたSS小唾液腺組織を電顕用に包埋し、電顕観察をおこなったが、典型的なアポトーシスの像は観察されなかった。そこで、TdT反応が顕著に陽性であったパラフィン標本から唾液腺小葉を切り出し、電顕用標本を作成し、超薄切片として電顕観察をおこなったところ、導管細胞に細胞質および核の濃縮、細胞質の空胞化、および典型的なapoptotic bodyが観察された。これらの結果は、TdT反応陽性細胞すべてが典型的なアポトーシス像を示すものではなく、DNAフラグメンテーションをおこしていながら形態的には正常な核が多数存在することを示唆している。これを明らかにするために、現在、2)電顕切片におけるin situ TdT反応を実行中である。3)について、ヒトFas cDNAをチミンダイマー化し、SS小唾液腺にIn situハイブリダイゼーションを施行したところ、導管・腺房細胞に顕著なFas mRNAの発現がみられた。これは、Fas免疫染色の結果と一致し、SS実質細胞におけるFasの発現をタンパク・mRNAレベルで確認できた。すなわち、少なくともSS唾液腺導管の消失はアポトーシスによるものであり、これにFasが関与することが強く示唆された。
分子生物学的手法を用いた新しい食道癌予後因子の確立とその診断・治療への応用

オルニチン脱炭酸酵素mRNAに関しては、切除標本とほぼ同様に、内視鏡下生検標本からその発現の検討が可能であり、遺伝子診断法のひとつとしての可能性が示された。またMAGE遺伝子は、免疫治療への応用が検討されており、いずれも今後の発展が期待される状況にあるといえる。食道癌は極めて悪性度が高く、予後不良であるため、臨床の立場から悪性度の指標となるマーカーが必要である。本研究では、食道癌における各種遺伝子の発現を検討し、各種臨床病理学的因子との関連を明らかにすることによって、食道癌の発癌、癌進展などの過程で各種遺伝子の果たす役割とその腫瘍マーカー・予後因子としての有用性を確認し、新しい遺伝子診断法新しい治療法を確立することを目標とする。切除標本における腫瘍特異性抗原MAGE遺伝子10種の発現をRT-PCR法で確認した。癌腫50例中の発現陽性率は、MAGE-6の6%を除きほとんどが30%60%であり、94%の癌腫でMAGE遺伝子のいずれかが発現していた。また正常上皮では全く発現が認められなかった。ただし、各MAGE遺伝子の発現の有無と臨床病理学的諸因子との関連は認められなかった。(論文発表)。一方、切除標本31検体の87%、剖検例の正常食道上皮92検体の23%にテロメラーゼ活性が確認された。しかし、テロメラーゼ活性の有無と臨床病理学的諸因子、またテロメア長の差には関連性が認められなかった。(論文発表)。切除標本の癌腫と正常上皮のオルニチン脱炭酸酵素mRNAの発現をRT-PCR法で確認したところ、64症例中58例(90.6%)と極めて高頻度に癌腫における過剰発現が認められた。この発現は,進行度,リンパ節転移の有無,静脈侵襲の程度と有意の相関が認められた。また組織型では、扁平上皮癌で未分化癌より有意に高く発現していた。切除成績をみると、高・中分化扁平上皮癌では高発現群が低発現群より有意に予後不良であった。(米国外科学会年次総会で発表)。この他にも、食道癌のmicrosatellite instabilityやinsulin growth factor発現などを検討し、学会発表している。術前遺伝子診断の試みとして、内視鏡下生検標本50症例100検体(癌腫50+正常上皮50)におけるオルニチン脱炭酸酵素(ODC)のmRNA発現を検討した。RT-PCR法によって100検体中91検体でODCmRNAの発現が確認され、腫瘍/正常上皮の発現比(T/N比)は、50症例中扁平上皮癌42症例(84%)で測定可能であった。癌腫におけるODCmRNA過剰発現は、42症例中36症例(85.7%)に認められた。切除不能8症例はすべて高発現群であった。切除34症例でも、高進行度例、リンパ節転移陽性例、血管侵襲陽性例は高発現群に多く認められ、切除標本における検討とほぼ同様の結果が得られた。(第99回日本外科学会総会で発表)pyNPaseのmRNA発現を食道癌切除標本55症例で検討すると、T/N比はリンパ管侵襲、リンパ節転移、進行度と相関した。また、高発現群では有意に予後不良であり、予後因子としての有用性が示唆された。(論文発表)Grb7とそのsp1ice variantであるGrb7Vの発現を食道癌切除標本43例で検討した。Grb7VはGrb7陽性の食道癌の40%で発現し、原発巣よりリンパ節転移巣における発現が増強された。また、anti-sense Grb7RNAを遺伝子導入すると食道癌細胞の浸潤能が抑制された。したがって、Grb7は食道癌における細胞の浸潤と転移進展に関連することが示唆された。(論文発表)染色体10qに存在するDMBT1遺伝子のmRNA発現を検討したが、食道癌切除標本43症例中23症例(53.5%)において、正常上皮に比べ癌腫で低発現であった。食道癌樹立細胞15株中12株では発現が認められなかった。食道癌切除標本43例中5例(11.6%)、樹立細胞15株中2株(13.3%)で同型接合性の欠失が認められ、食道癌の癌抑制遺伝子の可能性が示唆された。(論文発表)平成11年度、食道癌における各種の遺伝子発現について、以下の発表を行った。オルニチン脱炭酸酵素のメッセンジャーRNAは、食道癌65症例において、58症例(90.6%)に過剰発現し、TNMステージ、リンパ節転移、静脈侵襲、組織型に相関していた。また高分化また中分化扁平上皮癌症例においては、予後に相関することが示され、多変量解析でも、静脈侵襲とともに、独立した予後因子となることが示された。L-myc遺伝子多型は、食道癌65症例と健常者は107例の比較において、遺伝子型の分布、対立遺伝子の頻度に有意の差が認められた。

臨床病理学的因子との比較では、遺伝子型の分布とリンパ節転移との相関が認められた。インテグリンα6のメッセンジャーRNAは、食道癌45症例において、39症例(86.7%)に過剰発現が認められた。癌腫における過剰発現の程度が高い15症例の予後は不良であり、インテグリンα6が食道癌の浸潤に関連することが示唆された。上記の各遺伝子については、一部学会発表も行っているが、英文雑誌に論文として発表した。さらに、p53遺伝子多型については、学会に発表した。p53遺伝子多型を、食道癌65例と健常者130例とで比較すると、遺伝子型の頻度には有意の差は認められなかった。しかし、human papilloma virus(HPV)感染者は、食道癌患者で4例、健常者で1例存在したが、食堂癌症例では全例対立遺伝子を有していた。HPV感染の頻度は低いが、食道の発癌に関与している可能性も示唆された。以上、本年度の検討では、予後因子としての遺伝子診断には、オルニチン脱炭酸酵素やインテグリンα6が候補としてあげられる。既に報告したように、オルニチン脱炭酸酵素は内視鏡遺伝子診断に、またMAGE遺伝子は免疫治療への応用が検討されており、今後の発展が期待される。
ガ-ネット結晶薄膜導波路を用いた集積型光増幅素子の研究

光通信・光信号処理・光演算等への応用を含めたモノリシック型光集積回路において基本構成要素となる、光増幅用のNd:YGG(Nd_0._<04>Y_2._<96>Ga_5O_<12>)薄膜をYAG(Y_3Al_5O_<12>)基板上にRFスパッタリング法で作成し、その最適作成条件を検討した。その結果、Nd:YGG薄模のエピタキシャル温度は750°Cであることを明らかにした。基坂温度600°Cにおいて作成した薄膜を1000°Cで熱処理を行うことにより、格子欠陥が少なく低伝搬損矢(2.2dB/cm)な良質な結晶性薄膜が得られることを示し、作成条件の基礎デ-タを得た。光増幅において最も重要な励起および信号波長を決定するために、薄膜の分光特性を詳細に測定した。その結果、Nd:YGG薄膜の吸収ピ-クは808nmあることを明らかにした。また、蛍光ピ-クは1057.75nm、1060.0nm、1061.87nmにあることを明らかにした。増幅特性を測定する際に必要となる、信号光源用のLD励起による波長可変YAGレ-ザを作製した。Nd:YGG薄膜に適した信号光を得るため、レ-ザ-共振器内に厚さ0.14mmのエタロン板を付加し、その角度調整により波長1061.5nmで0.5mW、1064nmで2mW程度のレ-ザ出力を可能にした。信号波長1061.5nmを用いて、素子の増幅特性およびS/N特性を測定した。信号光強度10μW100μWの範囲における測定により、信号光強度の増加にともなう増幅利得の飽和を確認した。10μWの信号光強度に対してはほぼ線形な利得特性を示し、ポンピングパワ-13mWにおいて最大3.7dBの単一通過利得が得られ、その時のS/N比は5.4dBであった。単一通過型光増幅素子の定常増幅特性をレ-ト方程式により明らかにした。数値解析の結果、信号光強度10μW、素子長1cm、膜厚2.5μmにおいて、ポンピングパワ-1mWで10dB程度の利得が得られることを明らかにした。1.光増幅素子用ガーネット結晶薄膜の作成とその光伝搬特性光通信、光信号処理、光演算等への応用を含めたモノリシック型光集積回路において基本構成要素となる、光増幅用の活性イオン含有YGG(Y_3Ga_5O_<12>)薄膜をYAG(Y_3Al_5O_<12>)基板上にRFスパッタリング装置で作製した。種々な膜厚のガーネット結晶薄膜導波路の光伝搬特性、結晶性、組成を測定し、高品質な薄膜導波路を得るための最適作製条件を見いだした。2.ガーネット結晶中の活性イオンの光学特性の測定ガーネット結晶中のNd^<3+>

イオンの蛍光スペクトルをAr^+イオンレーザを励起光源に用いて調べ、1.06μm,1.54μmに強い蛍光が得られることを確認した。遷移金属イオンCr^<3+>を添加したガーネット結晶薄膜における近赤外領域での広帯域な蛍光スペクトルを測定した。更に、利得の広帯域化の基礎となる蛍光の量子効率を配位子場の理論と分子軌道法を用いて検討を行いスパッタ条件によりYとGaの組成比が変化しストイキオメトリックな組成Y_3Ga_5O_<12>からのずれによりランダムな結晶歪が生じ、その蛍光効率を上げることを明らかにした。この効果によってスペクトル幅が広がり、より広帯域化が期待できる。3.LD励起小型YAGレーザ信号光源の作製増幅特性を測定する際必要となる信号光源を40mw半導体レーザを励起光源として試作し、低閾値での波長1.06μmの発振を確認した。4.薄膜導波型光増幅素子の光増幅率の測定信号光源としてXeランプから分光した光を用い、Nd:YGG薄膜を用いて2%の増幅率が得られた。今後、試作したLD励起YAGレーザ光源を用いた増幅実験を行い、特に、結合光学系を改善し、正確な増幅度の測定を行っていく予定である。さらに広帯域な波長領域の信号が増幅できるCr:YGG薄膜を用いた増幅実験を行う予定である。1.光増幅素子用ガ-ネット結晶薄膜の基礎特性集積型光増幅素子の基本構成要素であるNd^<3+>ド-プYGG薄膜をスパッタリング法により作製し、最適条件を見いだした。その結果、600°Cでスパッタリングを行った後、1000°Cでアニ-ルを行うことにより、単結晶と同一の組成比が得られ、伝搬損失2.2dB/cm(波長1064nmにおいて)の良質の光学薄膜を得ることができた。次に、分光特性を詳細に調べた結果、吸収ピ-ク波長は808nmであり、蛍光スペクトルのピ-クは1057.75nm、1060.0nm、1061.87nmにあることを明らかにした。この結果によりNd:YGGの蛍光スペクトルのピ-ク1061.87nmがNd:YAGの2つの蛍光ピ-ク1061.5nmおよび1064.1nmのうち短波長側のスペクトルとほぼ一致していることが知られた。2.光増幅律の測定信号光源としてのLD励起YAGレ-ザからの1064nmおよび1061nmの光を用い、808nmのポンピング光とともに結晶薄膜を入射し、増幅率の評価を行った。その結果信号光強度0.140μWにおいてリニアな利得が得られ、ポンピングパワ12mWにおいて単一通過利得14.649%が得られた。信号光波長1061nmは蛍光スペクトルのピ-ク波長にほぼ一致しており、今後ポンピングパワを強くすることおよび波長調整、結合調整をすることにより増幅率の改善を行う予定である。3.光増幅率の理論値単一通過型光増幅素子の定常増幅特性をレ-ト方程式により明らかにした。その結果、3次元構造では信号光強度10μW、素子1cm、薄膜2.5μmにおいて、ポンピングパワ1mWにより10dB程度の利得が得られることを明らかにした。4.光導波路のチャネル化光パワ密度を向上させ、さらに他の素子との集積化の観点から導波路の横方向閉じ込めは不可欠であり、今後実験的検討を行う予定である。1.信号光源用LD励起波長可変YAGレ-ザの作製Nd^<3+>ド-プYGG薄膜光増幅素子に適した信号光を得るため、レ-ザ共振器内に厚さ0.14mmのエタロン板を付加した波長可変YAGレ-ザの作製を行った。共振器内エタロンの角度調整により、波長1061.5nmで0.5mW、1064nmで2mWのレ-ザ出力を可能にした。2.光増幅特性信号波長1061.5nmを用いて素子の増幅特性を測定した。信号光強度を10100μWの範囲で変化させて行ったところ、信号光強度の増加にともない増幅利得に飽和を生じること明らかにした。10μWの信号光強度に対しては、ほぼ直線状の増幅利得を示し、ポンピングパワ-13mWにおいて3.7dBの単一通過利得が得られた。
脳皮質電位と白質画像融合による顔・表情認知システムの解明

頭蓋内脳表電極留置を用いて、視覚刺激の認知課題により誘発される皮質電位(認知ECoG)計測を行った。難治性てんかん40症例に頭蓋内電極を埋め込み、ECoG,計測を行った。視覚刺激はストライプ、単語、図形、顔認知を用いた。SPM8を用いて個人MRI脳を標準化し、その変換関数を用いて個人頭部CT(電極)に同様の座標変換を行った。このECoG標準化により高密度電極分布表示し認知課題別のhighγ帯域活動(HGA)のダイナミクステンプレートを作成した。ストライプでは後頭極付近のみ、顔認知では側頭葉底部を広く、かつ外側にまでHGAが広がった。文字読みでは後頭極-側頭葉内側部へのHGAの広がりを認めた。左右に電極留置した患者では顔認知では右底部、文字認知では左底部が有意なHGAを認めた。標準脳上側頭葉底部の電極を用いた視覚課題クラス分けは、顔・文字、図形(chance rate 33.3%)では90%以上の正答率であった。MRI(fMRI)とECoGの電気生理現象を比較した。標準脳において言語課題fMRIの有意なBlood Oxygenation Level Dependent (BOLD)上昇のあるECoG電極を選択して、HGAとBOLDを比較した。両者間には正の相関(R=0.57)を認め、前頭葉と側頭葉ECoG電極間ではHGAのピーク値は違いはなかった。前頭葉ではHGAが側頭葉(600ms以内)に比して1000-1500msと有意に長く時間現れていた。この違いはfMRI解析上で前頭葉活動が側頭葉に比して活動が強い、優位性を示唆する所見であった。fMRIによるBOLD信号の脳機能解析への応用は、実際の電気的活動のダイナミクスを考慮することが重要かつ、さらに正確な脳信号解読につながると期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。顔認知課題には側頭葉底部の関与が大きいことが指摘されている。我々はてんかん患者において診断目的に硬膜下電極を留置した際に顔、文字、ストライプなどの視覚提示を行い、顔・文字認知に関連した脳皮質電位変化を捉えた。本年度は従来型の半分の直径(1.5mm)、倍密度を有する高密度電極を作成して両側側頭葉底部に留置した。視覚認知課題はひらがな、図形、顔、ストライプを提示した。ECoG生データは周波数成分変化をPermutation testによる統計検定を行い、特に高周波成分である80-120Hzの周波数成分(high-Gamma band)に着目すると側頭葉底部では顔刺激では前方外側、ストライプでは後方正中部が有意に活動領域の違いがあった。この所見は5症例で同様の傾向を認めた。ECoG生データを時間-周波数解析と統計学的処理をすることなく、自動判別ソフトウエアの開発と応用をおこなった。このためにMatlab上で動作するSupport vector machine(SVM)とSparse logistic regression(SLR)法を応用した。ECoGデータは取得したMatlabで読み込める形式に変換した。この2つの自動判別ソフトウエアでは15回のトレーニングセッション後にはほぼ100%で誘発ECoGから視覚刺激を予測することが可能になった。30症例のECoG電極位置を標準座標に変換し、標準脳上に計3000点ECoGの表示を行う。これによる典型的なヒトにおける視覚認知のダイナミクスを把握することができる頭蓋内脳表電極留置を用いて、視覚刺激の認知課題により誘発される皮質電位(認知ECoG)計測を行った。

24年度が最終年度であるため、記入しない。これまで30症例において計測を行った。視覚提示刺激に対する60-120HzのECoGのγ帯域成分の経時的(150, 175, 300msec)、空間的な広がりを可視化した。比較的単純な縞模様刺激では150-300msecの間後頭極に活動が限局していた。一方、顔刺激では150msecから両側側頭葉底部均等に活動、300msecになると縞模様刺激に比して右優位、かつ後頭極から前・外側の活動が強くなった。単語読みでは後頭極150msecにやや縞模様刺激より強いγ帯域成分の上昇を認め、最終的に300secでは優位半球(左)の活動が続いた。すべての症例で縞模様刺激では150-300msecの間後頭極にのみ活動を認め、顔刺激では300msecほどから側頭葉底面外側にγ帯域成分が広がるのが特徴的であった。物品呼称課題と記憶課題:左内側側頭葉にγナイフによるRadiosurgeryでRadiation necrosisを生じていたが、記銘力障害は認めていないない例を経験した。この患者の左側頭葉内側部では電気的活動はほとんど認められなかった。Radiation necrosisのある左側からは電位変化はほとんど無かったが、右内側側頭葉では潜時600msec付近より陰性-陽性波が広範に出現していた。ほぼ類似した視覚刺激にもかかわらず、物品名称課題ではほとんど誘発されないが、記憶課題による明らかに電位変化が顕在化した。記憶課題では潜時500msecを中心として80-120Hzの高周波帯域成分の有意な増加を認めていた。内側側頭葉領域のγ帯域成分の解析は記憶機能の側方性局在を示すものと期待できる。さらに症例数を増やして計測をしていく。症例数を増やしてECoG電極位置を標準脳に変換することで、認知ECoGを標準化して課題毎のヒト脳機能ダイナミクスを解明する。自動判別関数であるSupport Vector Machine;(SVM)、またはSparse Logistic Regression(SLR)を用いて脳信号(ECoG、脳波)の解読を行う。このように診断的目的ながらも侵襲的手法により効率的な脳情報の解読と、非侵襲的手法への応用、特に顔に特化した視覚情報の解読を行うことにより、ヒト高次脳機能ダイナミクスの解明が行える。また、この基礎研究により、顔、表情への反応を読み取り、生物の社会におけるコミュニケーション能力を定量的に解析することに役立つものと期待できる。また、非侵襲敵な機能画像と自動判別関数による認知機能評価は、従来の診察、問診、作業評価に加え、より客観的な診断法の確立に貢献できる。