hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
凍結乾燥したウシ精子ならびに二倍体細胞からの胚盤胞作製システム

得られた凍結乾燥ケーキの乾燥度を調べるために含水率の重量測定およびガラス転移温度(Tg)のDSC測定を行ったところ、0°Cで乾燥した場合の含水率はー30°Cの場合と比べて約5倍(3.6 vs. 0.7%, P < 0.05)だったが、Tg測定によりいずれも十分な乾燥状態にあったと確認できた。ー20°Cで一晩保存した精子をICSIに供して卵子活性化処理を施したところ、卵割率に差は認められなかったものの、培養8日後の胚盤胞発生率についてはー30°Cで乾燥した場合の値(14%:卵割ベース)が0°Cで乾燥したときの値(1%)よりも有意(P < 0.05)に高かった。以上、凍結乾燥ケーキのコラプス発生はウシ精子に対する乾燥ストレスを増加させ、ICSI後の胚盤胞発生能を低下させることが明らかとなった。本研究の目的は、ウシの精子ならびに二倍体細胞についてDNA損傷を可能な限り抑えたFreeze-Drying (FD)条件を決定し、顕微授精(Intracytoplasmic Sperm Injection: ICSI) /体細胞核移植(Somatic Cell Nuclear Transplantation: SCNT)を介して正常な胚盤胞の量産するシステムを確立することである。まず、黄色ブドウ球菌ゲノム由来のヘモリジン変異体を作製し、トレハロースをウシ顆粒膜細胞内に導入したときの凍結乾燥耐性について調べた。トレハロース添加区の凍結乾燥ケーキにはコラプスは誘起されず、復水後の細胞の形態も正常に維持されていた。しかしアルカリコメットアッセイで調べた復水細胞におけるDNA損傷は、トレハロースの細胞内導入によって抑制できていなかった。結論として、トレハロースを細胞内に導入しただけではウシ顆粒膜細胞の凍結乾燥耐性を改善するには至らず、トレハロース合成開始をトリガーとして働くようになる「DNA損傷の修復機構」がより重要であると考えられた。次に、凍結乾燥ケーキが潰れてしまう"コラプス"という現象に着目した解析では、凍結乾燥バッファーの最大濃縮相ガラス転移温度(Glass transition temperature of the maximally freeze-concentratedphase: Tg')がコラプス発生に関係し、バッファーからのNaCl除去、トレハロース添加がTg'の上昇とコラプス抑制に有効なことを見出した。最後に、クローン胚盤胞作製システムを効率化するためにウシ未受精卵のガラス化保存に関する研究も行い、加温卵子の回復培養液にRho-associated coiled-coil kinase (ROCK)阻害剤を添加すること、ならびにαトコフェロールを添加することが蘇生率改善に有効であると報告した。凍結乾燥したウシ精子のICSI、ならびにウシ繊維芽細胞のSCNTのいずれに由来する胚盤胞を作製することにも成功しているが、胚盤胞作製効率の低さが課題として残された。本研究の目的はウシの精子や二倍体細胞のDNA損傷を可能な限り抑えた凍結乾燥(FD)条件を決定し、胚盤胞の量産システムを確立することである。以下の結果が得られた。(1)ヘモリジン変異体によるトレハロースの積極的導入はFD後の顆粒膜細胞のDNA損傷を抑制しなかった。(2) FDケーキが潰れる"コラプス"発生にはFDバッファーのTg'が関係し、トレハロース添加がTg'上昇とコラプス抑制に有効だった。(3)未受精卵のガラス化・加温後の蘇生改善には回復培養液へのROCK阻害剤やαトコフェロールの添加が有効だった。(4) FD精子ならびにFD二倍体細胞に由来する胚盤胞の体外作出に成功した。
子育て世代にあるがん患者とその家族に向けた支援体制構築に関する基礎研究

初年度は、本研究領域周辺の文献検討と、働き盛り・子育て世代のがん患者とその家族が利用する支援環境についての調査を行なった。文献検討では、本研究対象が生きていく上での特定他者の存在やその他者との関係性についての先行研究以上の新たな知見はなく、本研究において、この領域の研究を一層拡大していく必要があると改めて明らかとなった。また、対象が活用している支援環境については、実際にその場に参加する者へのインタビューから、働き盛り・子育て世代特有の生活時間/生活環境を中心に他の世代とは異なる場や時間、その支援体制との関わり方への要望等が複雑且つ詳細にあることが分かり、本対象への支援体制の確立には、様々なケースに応じた多様性のある支援作り当、様々な考慮が必要であることが示唆された。現在、当結果と先行研究結果をもとに作成したインタビューガイドを踏まえ、倫理審査委員会への提出準備中である。また、研究協力機関のリクルートについては、先行研究時の協力機関や今回視察調査した支援機関において、研究協力の了承を予め事前了承を頂いた。今後は、倫理審査結果後、リクルートを進め、対象へのインタビューを実施する予定である。本研究の対象は、対象のリクルートが非常に困難であるため、倫理的配慮を充分に行いつつ実施し、必要に応じて更なる研究協力機関のリクルートを随時行なっていく。平成26年3月より、産前産後休暇に伴い研究中断中である。平成26年3月11日平成27年4月7日、産前産後休暇・育児休暇予定に伴い研究中断中である。初年度における25年度の達成状況としては、計画時と比較し遅れている状況にあり、初年度の計画の約7割の達成度である。理由としては、研究者の体調(産前)がある。しかし、当初の計画時に、本研究の対象や内容を考慮し余裕をもって計画していた為、残り2年間に分散させ実施していく。具体的には、次年度に初年度の未達成箇所を加え、最終年度は研究結果の分析を追加し評価・報告準備と変更していく。次年度以降は初年度の遅れを補い、倫理審査承認後、対象者へのインタビューならびに分析を実施していく。対象者のリクルートやインタビュー時においては、対象が未成年の子どもをもつ働き盛り・子育て世代にあるがん患者の家族であるため、実施計画に則り倫理的配慮を充分に行ないながら進めていくことが課題である。また、事前に研究協力機関の医療者による協力体制も図っていく。次年度は、対象者のリクルート状況によって研究達成度が変化してくることは予想されるため、先を予測し計画的に研究を進行していく。初年度の研究実施状況の達成がやや遅れており、初年度の未達成部分を次年度に実施するため。費用の使用内容については、当初の計画通りの内容にて使用する。
鳴禽の脳可塑性を制御する内分泌機構の解明

鳴禽類はヒナの時期に歌の学習を行うが、カナリアなどの一部の鳴禽は、成鳥になってからも脳の可塑的変化を伴い毎年歌を学び直すことが可能である。このメカニズムを明らかにするために鳴禽の歌神経系をモデルとして研究を行った。継続的な録音によりカナリアの歌行動の季節変化とハシボソガラスのヒナの歌様行動の詳細が明らかになった。脳の可塑性に関わると考えられるストレス関連遺伝子群の歌神経核での発現が確認された。各種ホルモンの血中濃度を測定した結果、ストレスホルモンは歌の再学習の前後に違いは見られなかった。アンドロゲンには大きな変化がみられ、歌神経核の神経新生を促進するDHEAが再学習の時期に大きく高まっていた。鳴禽の歌神経系をモデルとして、脳の可塑性を制御する内分泌機構を解明するために研究を行った。鳴禽の多くは、ヒナの時期にのみさえずり(歌)を学習することができるが、カナリアなどの一部の鳴禽は、成鳥になった後も、毎年新たな歌を学習することができ、環境の変化に応じて脳の神経の形態と機能をダイナミックに変化させて、歌の再学習を可能にしている。季節繁殖を行い、歌行動の発現と歌の音響特性に季節変化があり、脳の可塑的な変化を伴って歌の再学習が生じるカナリアと、歌に季節変化がなく、歌の再学習の生じないジュウシマツおよびその野生種であるコシジロキンパラ、脳には歌神経系が存在し、歌行動に関する報告は無いが、脳の可塑性が高い状態に保たれている可能性のあるハシボソガラスを対象に研究を行った。鳴禽の歌の解析を行うための手法の開発を行い、歌行動の量と様々な音響特性を抽出し、定量化することが可能となった。ローラーカナリアについては、歌を継続的に録音し、歌行動の量と音響特性の解析を行い、ハシボソガラスについては、歌とその学習の存在が確認されていないため、ヒナにおいて継続的な録音と音声解析を行い、その特徴を明らかにした。申請者は、脳の可塑的変化のメカニズムのひとつとして、エネルギー代謝やストレス反応の調節が重要な役割を果たすと考え、歌神経核におけるストレス関連遺伝子群の発現解析を行った。ジュウシマツおよびコシジロキンパラの歌神経核において、ストレス関連遺伝子群の発現を確認した。関連する遺伝子についてcDNAクローニングを行い、塩基配列を決定した。現在、カナリアにおいて、歌行動の量と音響特性、血中ホルモン濃度、生殖腺重量、歌神経核の形態の季節的な変化と、それに伴う歌神経核の可塑性に関係すると考えられる候補遺伝子群の発現変化の関係をリアルタイム定量PCR法によって調べているところである。年度始めの研究開始時に申請者の所属の変更があり、動物の飼育および生理学的な実験を行う体制を整えるまでに時間を要した。研究計画について多少の前後があるものの、生理学的な実験を進めるための行動学的実験や必要な基盤を固めることができたため、今後の本研究課題の進展にとって良い方向に進んでおり、やや遅れた部分があるものの、おおむね順調に進展しているとも言える。鳴禽の多くはヒナの特定の時期のみに歌の学習が可能であるが、カナリアなどの一部の鳴禽は、脳の可塑的変化に伴って、成鳥でも毎年、歌を学ぶことが可能である。そこで、鳴禽の歌神経系をモデルとして、脳の可塑性を制御する内分泌機構を明らかにするために研究を行った。申請者は脳の可塑的変化において、季節によって異なるエネルギー代謝やストレス反応の調節が重要な役割を果たすと考え、まずは、ストレス関連遺伝子についてcDNAクローニングを行い、塩基配列を決定した。脳内の遺伝子発現の解析により歌神経核においてストレス関連遺伝子群の発現が確認された。鳴禽の歌の季節変化の詳細を明らかにするために、歌の解析手法を開発し、歌行動の量と歌の音響特性の抽出、定量化を行った。カナリアの歌を継続して録音し、季節による歌行動の量と音響特性の変化の詳細を明らかにした。ハシボソガラスのヒナの発達時期に継続的に音声の録音を行った結果、ハシボソガラスの歌様行動が観察され、その音響特性を明らかにすることができた。カナリアにおいて歌行動のみられない時期と、歌学習の時期において、各種血中ホルモン濃度、生殖腺重量、脳神経核の形態、関連遺伝子群の遺伝子発現等の解剖学的・生理学的特徴がどのように変化しているのかを調べた。血中の各種ホルモン濃度を液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS/MS)により測定した結果、ストレスホルモン(コルチコステロン)の濃度に有意な違いは見られなかった。季節によってアンドロゲン(テストステロン、DHT)の濃度が大きく変化しており、歌神経核の神経新生を促すことが明らかとなっているデヒドロエピアンドロステロン(DHEA)の濃度が歌学習の時期に大きく高まっていることが明らかとなった。引き続き、季節の違いによる候補遺伝子群の発現の解析を行っているところである。

各種ホルモンの血中濃度を測定した結果、ストレスホルモンは歌の再学習の前後に違いは見られなかった。アンドロゲンには大きな変化がみられ、歌神経核の神経新生を促進するDHEAが再学習の時期に大きく高まっていた。今年度得られた成果に基づいて、引き続き、歌神経核の可塑性に関わると考えられるホルモンとその候補遺伝子群の発現およびその季節変化について明らかにし、鳴禽における脳の可塑性制御の内分泌機構の解明を進める。得られたデータについて、成果発表、論文執筆を進める。本研究課題とその成果の内容において一般にも広く研究について知ってもらうために一般向けの講演についても引き続き積極的に行う予定である。分子行動神経学年度末に納品を予定していた器具の納入が遅れ、使用額が変更となったため、やむを得ず多少の次年度使用額が生じた。次年度に物品費として器具の購入を予定している。
3次元フォトニックグラフェンナノ構造創出による高効率プラズモン変換と光触媒応用

グラフェン上を進行するプラズモン分散は赤外領域にピークを持つ。つまり、通常の2次元グラフェン面での光吸収とその触媒機能は赤外領域で極大となるが、伝搬の分散ピークから外れた可視領域ではプラズモン励起も減衰し、担持されたTiO2の光触媒機能は可視光領域は低くなってしまう。本研究では、3次元フォトニックグラフェン構造を創出し、減衰しているエネルギー分散スペクトル領域でも、長周期構造によるカップリングでプラズモン生成効率を上げる。さらに2次ナノ構造でプラズモン集中させることで、近赤外や可視領域での2光子吸収効率を上げ、飛躍的な光触媒機能の改善に挑戦する。
生活情報の活用による選好評価の変容を測定する方法の開発

本研究では、生活情報を活用した授業研究を行う。そして、授業による選好評価の変容を測定する方法の開発を目的とする。本年度得られた知見を次に示す。1.全国3地域における中学生対象の衣生活に関する実態調査を行った。その中で、衣服の購入時における選好評価を調査した。そのデータの、地域別・学年別・性別の比較を行い、特徴を明らかにした。また、コンジョイント分析とクラスター分析を組み合わせた手法で、ソフトウエアSPSS10Jを用いて、3つの服種別に、衣服購入のタイプを析出した。2.衣生活情報に関するマルチメディア教材「衣生活感星」を用いた中学生対象の授業研究を行った。そして、授業の前後における衣生活の要素に対する選好評価の変容を調査した。20人の抽出生徒を、個別効用値の変容が類似している4つのタイプに分類した。3.食生活情報と環境問題を扱った高校生対象の授業を開発した。中食に対する認識について、自由記述の回答をテキストマイニング法で分析した。それを価値認識構造図で表し、因果関係を見出した。その結果、高校生は、中食について手軽ですぐ食べられるから好きというロジックが最も多いことが判明した。4.客観的な生体情報である注視点分析の導入により、調査対象の真意に近いデータを得ることが出来ると考えられる。そこで、テレビ放映された食品CMについて、注視点分析を用いた予備実験を行った。今後、テキストマイニング法と注視点分析を組み合わせて、総合的に判断できる選好評価の測定法を確立し、これを授業評価に生かす所存である。本研究は、学習者の生活情報の活用による選好評価の変容を測定する方法の開発を行うことを目的としている。授業研究に用いる教材内容について示唆を得るために、生活情報および学習者の実態調査を実施し、データ分析から得られた新たな知見を次に示す。1.生活情報調査のデータ分析として、実施済みの一連の2地域比較調査(東京圏と地方都市)について、利用メディアの特徴を分析した。例えば、友人・知人は地方都市より東京圏でよく利用されており、「消費・文化」の情報内容において利用率と満足度を高めているなどの特性を指摘できた。2.調査が完了している高校生の生活情報に関する学習希望調査について、生活情報内容と生活情報処理の2つの視点から分析し、家庭科の情報学習の方向性を明らかにした。3.中学生の保有する衣生活情報について、新潟、東京、佐賀の3地点の合計2,383名を対象として、2002年5月6月に質問紙調査を実施し、分析し、地域別、学年別、性別における、特徴を析出できた。一例として、主成分分析で第1主成分として析出された「着用・入手の関心性」の主成分得点は、東京圏<新潟県<佐賀県の順であり、東京と他の地域の間に有意差が認められた。4.「3.」の調査で用いた質問項目を用い、着用や手入れなど衣生活の要素における選好評価を尋ねる場面を取り入れたマルチメディア教材の作成を行った。なお、「1.」「2.」については学会誌に発表し、「3.」の学会発表は準備中である。今後は、「4.」を用いて実施した授業分析を行い、衣生活で重視する要素について選好評価の変容をコンジョイント分析を用いて明らかにする予定である。2.衣生活情報に関するマルチメデイア教材「衣生活惑星」を用いた中学生対象の授業研究を行った。

そして、授業の前後における衣生活の要素に対する選好評価の変容を調査した。20人の抽出生徒を、個別効用値の変容が類似している4つのタイプに分類した。3.食生活情報と環境問題を扱った高校生対象の授業を開発した。中食に対する認識について、自由記述の回答をテキストマイニング法で分析した。それを価値認識構造図で表し、因果関係を見出した。その結果、高校生は、中食について手軽ですぐ食べられるから好きというロジックが最も多いことが判明した。4.客観的な生体情報である注視点分析の導入により、調査対象の真意に近いデータを得ることが出来ると考えられる。そこで、テレビ放映された食品CMについて、注視点分析を用いた予備実験を行った。今後、テキストマイニング法と注視点分析を組み合わせて、総合的に判断できる選好評価の測定法を確立し、これを授業評価に生かす所存である。
思想・良心の自由に基づく法義務免除ーアメリカの宗教的自由の保護を参考に

本年度は、良心に基づく法義務免除の正当化理論を中心に行った。これは、前年度の研究である「法義務免除の対象」の研究を発展させ、「宗教」や「世俗的良心」は法義務免除の対象となる一方、単なる選好や嗜好が保護からはずされる理由を検討したものである。本研究では、少数派の「信仰」を持つものが社会的、政治的に不利益な立場におかれることを明らかにし、「少数派と多数派の平等」実現のために法義務免除が必要なことを示した。同時に、平等条項、国教樹立禁止条項との関係上、個人にとって同様の機能を果たす信念であれば、それが宗教的であれ非宗教的であれ平等に扱われなければならないという「宗教と非宗教の平等」も要求されることも示した。上記の研究から,「少数派と多数派」「宗教と非宗教」の二つの平等から、世俗的良心への法義務免除は正当化されうると結論付けた。さらに、前年度の研究の成果と合わせて、博士論文「思想・良心の自由の制約と保護」を執筆した。この論文ではそれまでの研究成果に加え、法義務免除が「一般的・中立的な法」からの免除を想定していること、したがって、「一般的・中立的でない法(=思想抑圧的な法)」については制約の類型、保護枠組みともに異なるものと理解しなければならないことを明らかにした。これにより、アメリカの宗教的自由や表現の自由のもとで世俗的良心も高いレベルの保護を受けていること、保護の対象となる世俗的良心は、単なる選好とは切り離される、真摯で個人のアイデンティティーと密接に関連していなければならないことを明らかにした。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は思想・良心の自由に基づく法義務免除について、アメリカ合衆国の議論を参考にしながら研究を進めた。アメリカでは憲法修正1条の宗教行為の自由の下、「信仰」と「法」の衝突に際して一定の要件を満たせば「信仰」を優先しうる、言いかえれば「信仰」に対して法義務免除を行う「法義務免除」法理が判例法理として出来上がっている。このような保護の在り方は、日本でも思想・良心の自由の文脈で議論の俎上には上がっていたものの、研究が活発であったとは言い難い。そこで申請者はアメリカの議論を詳細に把握することを通じて、日本の「法義務免除」法理の議論状況の問題点、必要点を明らかにすることが申請者の研究の目的である。このような目的に照らして、平成27年度はアメリカ合衆国憲法修正1条の宗教行為の自由条項、国教樹立禁止条項と宗教的信念に基づく「法義務免除」の関係に焦点を当てて研究を行った。具体的には、なぜ宗教的自由に関して、社会の通常のメンバーが従う義務からの免除という特別な保護が求められるのかという「法義務免除の正当化」の問題、そして、正当化可能として、そのような特別な保護に値する対象は何かという「法義務免除の対象」の問題、という二つの問題に焦点を当てて研究を行った。さらに、申請者の元来の問題意識である「思想・良心の自由」の問題にかかわり、アメリカの法義務免除の対象が「宗教的信仰」から「世俗的な良心」に拡大されていく判例、学説の展開を概観し、個人の内心にとって一定の機能を果たす信仰・良心が特別な保護に値する、という「機能アプローチ」という結論を導いた。研究はおおむね順調に進展している。平成27年度はアメリカの宗教的自由の判例、学説について比較的網羅的に検討し、「法義務免除」の法理に関わる議論状況を押さえている。この成果の一部は、論文「宗教条項の再定位:アメリカにおける世俗的良心の保護理論」早稲田法学会誌65巻2号359頁(2015)としてまとめ、公表している。この論文では、判例法理で認められてきた「宗教」のみに対する法義務免除は、宗教を不当に優遇するものであり平等条項、国教樹立禁止条項との間で問題が生ずるという批判を概観し、にもかかわらず「法義務免除」が必要であるとするなら、これらの憲法の条項との関係をどのように処理するべきかを検討した。論文ではChristopher L. Eisgruber& Lawrence G. Sager、Michael McConnell、Andrew Koppelmanの三人の論者の諸論を中心に、「宗教への不当な特権」「世俗的良心の取扱い」「法義務免除に関わる判例法理の可能性」という観点から法義務免除論について論じた。結論として、世俗的良心をも含むような形で保護対象を選定すれば、「法義務免除」に付随する問題の多くを解決可能であることを示した。もっとも、学説については今後も検討の余地がある。というのも、2015年以降、Kent Greenawalt、Michal schwartzmanといった論者が「法義務免除」論について重要な著作、論文を執筆しており、これらの論者を申請者がこれまで研究してきた学説状況の中に以下に位置づけるかを検討していく必要があるためである。これに関しては研究は半ばであり、来年度の課題としたい。

同時に、平等条項、国教樹立禁止条項との関係上、個人にとって同様の機能を果たす信念であれば、それが宗教的であれ非宗教的であれ平等に扱われなければならないという「宗教と非宗教の平等」も要求されることも示した。上記の研究から,「少数派と多数派」「宗教と非宗教」の二つの平等から、世俗的良心への法義務免除は正当化されうると結論付けた。さらに、前年度の研究の成果と合わせて、博士論文「思想・良心の自由の制約と保護」を執筆した。この論文ではそれまでの研究成果に加え、法義務免除が「一般的・中立的な法」からの免除を想定していること、したがって、「一般的・中立的でない法(=思想抑圧的な法)」については制約の類型、保護枠組みともに異なるものと理解しなければならないことを明らかにした。これにより、アメリカの宗教的自由や表現の自由のもとで世俗的良心も高いレベルの保護を受けていること、保護の対象となる世俗的良心は、単なる選好とは切り離される、真摯で個人のアイデンティティーと密接に関連していなければならないことを明らかにした。今後はアメリカの議論を総括するとともに、アメリカの「法義務免除」論を日本の文脈に当てはめて検討することが課題となる。上述のように、申請者はまずKent Greenawalt、Michal schwartzman、といった前年度までの研究が間に合わなかった論者に取り組むとともに、合衆国憲法の宗教行為の自由、国教樹立禁止条項、修正1条の原理としての「思想の自由(freedom of thought)」などの条文との関係の中で「法義務免除」論がどのような位置づけを与えられているのかを総括する必要がある。この研究のためには、「法義務免除」論を専門的に取り扱う研究者のみならず、表現の自由、平等条項など、関係領域の研究をも踏まえて、巨視的な立場からの検討が必須となる。平成28年度はこのような研究に取り組む予定である。また、アメリカの議論に一区切りを付け、日本の「思想・良心の自由」の文脈のなかで「法義務免除」論がどのように生きてくるかを検討することも、平成28年度の課題である。日本ではすでに、西原博史が『良心の自由〔増補版〕』(成文堂、2001)で法義務免除の必要性について指摘している。もっとも、佐々木弘通「『人権』論・思想良心の自由・国歌斉唱」1頁成城法学66巻(2001)などで示されるように、日本の思想・良心の自由は個人の「特殊な良心」への免除の問題よりも、国家権力がどこまで思想・良心の領域に踏み込んでよいかという、国家権力の限界の問題から語られる傾向にある。このような議論状況の中、アメリカの「正当化」「対象」の議論を位置づけることが申請者の今後の研究の目的となる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
慢性肺疾患発症予防への吸入ステロイド療法による炎症性細胞とサイトカインとの関連

本研究では、気管内挿管管理を行った早産児を対象として、喀痰中炎症性細胞組成の調査および血清中サイトカイン量の測定を行った。気管吸引物中の炎症性細胞組成と、臨床背景との関連を検討したところ、母体絨毛膜羊膜炎のあった児でM2マクロファージ比率が高かった。また血清中の30種類のサイトカイン濃度を網羅的に測定し、出生前・出生後因子との関連について検討した。慢性肺疾患では、IL-12が有意に低く、何らかの関与をしていることが示唆された。超低出生体重児における慢性肺疾患(Chronic Lung Disease: CLD)の発症率およびその重症度は改善していない。CLDの発症要因は多様で、未熟肺へ感染、酸素曝露、人工換気による圧損傷、容量損傷などが加わることにより、局所の炎症、肺組織障害、その後の異常修復がおこり、肺組織の異形成が生じると考えられている。これに対し、glucocorticoid(GC)は、CLD治療薬として臨床的にも使用され、また血中の炎症性サイトカインが抑制されCLDへの有効性が報告された。しかしその後、GC投与児の長期的な神経予後の低下が報告され、その適正な使用法は未だ確立されていない。こうした背景から、CLD発症予防目的に吸入ステロイド療法が行われているが、これまでに吸入ステロイド療法有効例及び不応例について、喀痰中の炎症性細胞の変化と血中及び尿中サイトカイン変動との関連を網羅的かつ経時的に示した報告はない。本研究では、出生後に人工呼吸管理を受けた新生児を対象として、気管吸引物中炎症性細胞の組成の経時的推移をメイギムザ染色で確認し、在胎週数とマクロファージの比率に正の相関を認めた。これは、未熟児では多核球が優位となるためにマクロファージが相対的に少ないことを表すと考えられるが、CLD発症と関与している可能性もある。マクロファージは、機能の異なるM1マクロファージとM2マクロファージを免疫染色で区別し、その比率を調査している。さらに、気管吸引物、血清、尿のサイトカインについてビーズアレイ法を用いて測定する予定である。それらの結果についてCLD発症リスクの高い在胎28週以前に出生した超早産児と在胎29週以降に出生した早産児との比較、CLD発症児と非発症児の比較、CLD発症例における吸入ステロイド療法前後および吸入ステロイド有効例と不応例との検討を行い、CLDの病態を明らかにしていく。在胎34週以下で出生した早産児のうち、気管内挿管下に人工呼吸管理を施行した児を対象として、経時的な喀痰中炎症性細胞の組成の調査および血清中サイトカイン量の測定を行った。対象は、先天奇形を除外し、文書による同意が得られた38例。在胎週数の中央値は26週0日、出生体重の中央値は873gで性差はなかった。母体絨毛膜羊膜炎(CAM)の割合47%、帝王切開率89%と高かった。修正36週で酸素吸入を要する重症BPDは全体の42%だった。喀痰中の炎症性細胞の変化について、気管内吸引物でサイトスピンにてプレパラートを作成し、ライト・ギムザ染色を行った。炎症性細胞中のマクロファージと多核球との比率を測定し、ステロイド吸入前後および臨床背景との関連を検討したが、CAMやBPDの有無との関連は認められなかった。また、マクロファージはその機能的特徴からM1とM2に分類される。その比率の検討のため、免疫染色を行った。マクロファージのマーカーはCD68を、M1はHLA DRを、M2はCD163を用いた。しかし、M1/M2マクロファージ比率と児の背景や病態との検討では、関連はなかった。出生時の血清サイトカイン濃度測定を行った。30種類のサイトカイン濃度を、マルチプレックスアッセイを用いて網羅的に測定し、出生前後因子との関連について検討した。BPDの有無ではIL-12がBPD群で有意に低く、またCAMの有無での検討では、30種類中22種類と多くのサイトカインで有意差が認められ、CAM群中のBPDの有無で検討すると、IL-12とVEGFのみで有意差が認められた。一方、BPDでもCAMの有無で検討すると、12種類のサイトカインで有意差を認めた。以上より、BPDでもCAMを背景としたものとCAMの無いものとでその病態が異なる可能性が高いこと、いずれのBPDでもIL-12が何らかの関与をしていることが示唆された。超低出生体重児の生命予後は、管理方法の伸展に伴い飛躍的に改善したが、慢性肺疾患(Chronic Lung Disease: CLD)の発症率およびその重症度は改善しておらず、むしろ重症CLDによる死亡率、在宅酸素療法を必要とする児の割合は増加している。

CLD発症に関与する要因は多様で、未熟肺へ感染、酸素曝露、人工換気による圧損傷、容量損傷などが加わることにより、局所の炎症、肺組織障害、その後の異常修復がおこることで肺組織の化性と異形成が生じると考えられている。これに対し、glucocorticoid(GC)は強力な抗炎症作用を有することから、CLD治療薬として、臨床的にも使用され、また血中の炎症性サイトカインが抑制されCLDへの有効性が報告された。しかしその後、GC投与児の長期的な神経予後の低下が報告され、その適正な使用法は未だに確立されていない。こうした背景から、近年気道に限局した抗炎症作用を期待され、CLD発症予防として吸入ステロイド療法が行われているが、これまでのところ、吸入ステロイド療法有効例及び不応例それぞれについて、喀痰中の炎症性細胞の変化と血中及び尿中サイトカイン変動との関連を網羅的かつ経時的に示した報告はない。本研究では、出生後に人工呼吸管理を受けた新生児を対象として、気管吸引物中炎症性細胞の組成の経時的推移、血清中、尿中および気管吸引物中サイトカイン濃度の推移を測定する。その結果についてCLD発症リスクの高い在胎28週以下で出生した超早産児と在胎29週以降に出生した早産児との比較、CLD発症例における吸入ステロイド療法前後および吸入ステロイド有効例と不応例との検討を行い、未熟肺を背景としているCLDの病態を明らかにすることを目的とする。昨年度は早産児の出生が少なく、特に在胎28週以下の超早産児の出生が少なかった。さらにはCLD発症児も少なかったため検体数が限られており、計画よりやや遅れている。昨年度は在胎28週以下の超早産児の出生が少なく、検体数が限られていることや、気管吸引物でのプレパラート作成の適切な方法確立のため時間を要したことで、計画よりやや遅れているが、現在までにプレパラート作成法は確立している。今後も検体採取を継続し、マクロファージの分化を調査するために、免疫染色を行う。また、気管吸引物、血清、尿中のサイトカイン測定をビーズアレイ法にて行い、必要に応じてELISA法での検討も行う。プレパラート作成法は確立しており、今後も検体採取を継続し、またさらに詳細な気管吸引物の細胞検討のため免疫染色も行う予定である。気管吸引物、血清、尿中のサイトカイン測定をビーズアレイ法にて行い、特に慢性肺疾患および吸入ステロイドと関連する可能性が高いサイトカインについては、必要に応じてELISA法などでの検討も行う。以上の結果と、診療録から調査した周産期因子、吸入ステロイドの有無、慢性肺疾患などの症例の経過との関連について検討する。マクロファージなどの免疫染色のためのスライドガラス、抗体を購入する。また、サイトカイン測定のためのビーズアレイキット、ELISAキットを購入する。気管吸引物中炎症細胞の組成を引き続き検討するほか、プレパラートの免疫染色用の試薬等を購入する。またビーズアレイキット、ELISAキットなどを購入する。
レーザ応用モニタリング手法を用いた耐熱耐食被膜材料の疲労強度に関する研究

まず常温及び1173K下においてアルミナと窒化ケイ素の疲労試験ならびに疲労き裂進展試験を行った.あわせて開発したレーザ計測システムを用いてCOD計測をも行い,疲労き裂進展特性について検討した.結論は以下の通りである.(1)常温においてはセラミックスの動疲労強度は静疲労強度はよりも低下し,繰返し負荷の影響が認められたが,1173Kの高温下においては栗消し負荷を伴う場合の方が疲労強度が上昇した.この傾向は両振り負荷下において特に顕著であった.(2)き裂材を用いて各種負荷下においてき裂進展特性を調べた結果,両振り負荷下において最も進展抵抗が高い結果となった.このことは除荷や圧縮負荷によりき裂架橋が顕著になる現象か,あるいはそれ以上の強化機構が作用していることが明らかとなった.(3)高温下におけるアルミナおよび窒化ケイ素のCOD曲線は,負荷の繰り返しに伴うK_<op>の上昇,ヒステリシスループのふくらみ等の粒子の摩擦に起因する特徴に加えて,複雑なコンプライアンスの変化を示した.(4)アルミナおよび窒化ケイ素のき裂進展量と負荷繰返し数の関係を調べた結果,両材料ともにあるレベル以下のK_<max>一定の条件下では,き裂進展にともないき裂進展速度は減速し,一時的にき裂は停留した.(5)疲労き裂進展には,き裂先端部に粒子架橋効果の顕著な部分があり,これが複雑に作用していることがわかった.次に常温ならびに高温下でセラミックス溶射材料の疲労試験を行い,以下の結論を得た.(1)常温環境下におけるブラスト材の疲労強度は焼鈍材のそれに比べて高いが,アルミナ溶射材の疲労強度はブラスト材のそれよりも大きく低下し,焼鈍材と同程度であった.また,高温環境下におけるアルミナ溶射材の疲労強度は,常温環境下におけるそれよりもやや低下した.(2)常温および高温下の高応力幅条件では,初期段階に弾性変形を呈するが,繰返し数増加にともないループの幅が大きくなる傾向を示した.これは基材の挙動を反映したものである.その後ループの幅が最も大きくなった後,不規則な挙動を示した.これは表面に微小割れあるいは内部に微小はく離が生じたためである.その後皮膜の完全はく離のため無ひずみ状態となることが明らかとなった.(3)低応力幅条件においては初期段階に弾性変形を呈し,繰返しとともに徐々に塑性変形が生じ始めるが,その後,ループの幅が最も大きくなった後,そのループの幅が徐々に小さくなっていく傾向を示した.これは単一き裂が主き裂となって進展するためと考えられた.(4)縦断面観察を行った結果,高応力幅条件におけるき裂は,アルミナ・基材(S45C)・ニッケルクロムの順に進展していくことがわかった.(5)切欠試験片については破壊起点は切欠底に限定されるものの基本的には平滑試験片の場合の破壊機構と同様であることが明らかとなった.まず常温及び1173K下においてアルミナと窒化ケイ素の疲労試験ならびに疲労き裂進展試験を行った.あわせて開発したレーザ計測システムを用いてCOD計測をも行い,疲労き裂進展特性について検討した.結論は以下の通りである.(1)常温においてはセラミックスの動疲労強度は静疲労強度はよりも低下し,繰返し負荷の影響が認められたが,1173Kの高温下においては栗消し負荷を伴う場合の方が疲労強度が上昇した.この傾向は両振り負荷下において特に顕著であった.(2)き裂材を用いて各種負荷下においてき裂進展特性を調べた結果,両振り負荷下において最も進展抵抗が高い結果となった.このことは除荷や圧縮負荷によりき裂架橋が顕著になる現象か,あるいはそれ以上の強化機構が作用していることが明らかとなった.(3)高温下におけるアルミナおよび窒化ケイ素のCOD曲線は,負荷の繰り返しに伴うK_<op>の上昇,ヒステリシスループのふくらみ等の粒子の摩擦に起因する特徴に加えて,複雑なコンプライアンスの変化を示した.(4)アルミナおよび窒化ケイ素のき裂進展量と負荷繰返し数の関係を調べた結果,両材料ともにあるレベル以下のK_<max>一定の条件下では,き裂進展にともないき裂進展速度は減速し,一時的にき裂は停留した.(5)疲労き裂進展には,き裂先端部に粒子架橋効果の顕著な部分があり,これが複雑に作用していることがわかった.次に常温ならびに高温下でセラミックス溶射材料の疲労試験を行い,以下の結論を得た.(1)常温環境下におけるブラスト材の疲労強度は焼鈍材のそれに比べて高いが,アルミナ溶射材の疲労強度はブラスト材のそれよりも大きく低下し,焼鈍材と同程度であった.また,高温環境下におけるアルミナ溶射材の疲労強度は,常温環境下におけるそれよりもやや低下した.(2)常温および高温下の高応力幅条件では,初期段階に弾性変形を呈するが,繰返し数増加にともないループの幅が大きくなる傾向を示した.これは基材の挙動を反映したものである.その後ループの幅が最も大きくなった後,不規則な挙動を示した.これは表面に微小割れあるいは内部に微小はく離が生じたためである.その後皮膜の完全はく離のため無ひずみ状態となることが明らかとなった.

(3)低応力幅条件においては初期段階に弾性変形を呈し,繰返しとともに徐々に塑性変形が生じ始めるが,その後,ループの幅が最も大きくなった後,そのループの幅が徐々に小さくなっていく傾向を示した.これは単一き裂が主き裂となって進展するためと考えられた.(4)縦断面観察を行った結果,高応力幅条件におけるき裂は,アルミナ・基材(S45C)・ニッケルクロムの順に進展していくことがわかった.(5)切欠試験片については破壊起点は切欠底に限定されるものの基本的には平滑試験片の場合の破壊機構と同様であることが明らかとなった.本年度は耐熱材料の一つとしてInconel X-750を選び,この材料の切欠材について高温下におけるき裂発生とひずみの関係を調べた.また耐熱耐食材料としてセラミックスならびにセラミックス溶射材を選び,セラミックスについては高温疲労強度ならびにき裂開口変位計測を行い,セラミックス溶射材料については生体内環境下における疲労挙動の検討を行った.得られた結果を以下にまとめて示す.1.高温下Inconel X-750の切欠底におけるひずみを計測し,き裂発生寿命との関係を調べた.この材料の切欠底においては塑性ひずみがあまり生じないことがわかった.応力集中率の影響は従来報告されているような応力集中率が大きい方がき裂発生寿命が長くなる傾向とはならず,その逆の傾向を示した.2.二種類の炭化ケイ素セラミックスを用いて,1200°Cの高温下における静疲労,動疲労特性を調べた.ここでは荷重負荷時間の評価が正確に行えるようにするために矩形波両振り負荷が行えるような試験機を試作した.その結果,この材料の疲労挙動には繰返しの効果は極めて少なく,時間依存が支配的であることがわかった.また破面観察および表面観察から,これら炭化ケイ素セラミックスに発生したき裂は安定成長領域が極めて少なく,急速に不安定破壊へ移行した痕跡が確認された.3.レーザスペックルを用いた正確なき裂開口変位計測手法を提案すると共に,アルミナセラミックス,窒化ケイ素セラミックスの3点曲げ疲労試験において,発生した微小き裂の開閉口挙動を計測した.セラミックスの負荷荷重Pーき裂開口変位COD曲線には固体摩擦型のループの拡がりはわずかしか確認されなかった.窒化ケイ素セラミックスのP-COD曲線の勾配はき裂が進展しないにも関わらず変化するなど複雑な挙動を示していた.コンプライアンスから計算されるき裂長さと表面でのき裂長さは異なり,表面では正確なき裂長さの評価が難しいことがわかった.4.生理食塩水中でのアルミナセラミックス溶射材の疲労試験を行い,同時にレーザスペックルゲージを用いて応力-ひずみヒステリシスを計測した.疲労初期における応力-ひずみ関係は基材の特性のみが現れていたが,疲労過程中期からはヒステリシスループに局部的に無ひずみ領域が生じ,後期課程においてはこの領域が大きくなった.破面観察および疲労過程中の縦断面観察の結果,疲労初期に基材にき裂が発生,その後アルミナセラミックス溶射層にき裂が入り,その後,ここから生理食塩水が流入しき裂進展を加速することがわかった.本年度は耐熱材料の一つとしてボイラ・熱交換器用合金鋼STBA22を選び,この材料の切欠材について高温下における疲労き裂発生とひずみの関係を調べた.また耐熱耐食材料として常圧焼結セラミックスならびにアルミナセラミックス溶射材を選び,セラミックスについては高温疲労強度ならびにき裂開口変位計測を行い,またセラミックス溶射切欠材の高温疲労挙動の検討も行った.得られた結果を以下にまとめて示す.1.高温下
極低温における磁場侵入長精密測定による超伝導対称性の研究

2012年度は、2008年に東京工業大学細野研究室で発見され、現在でも世界中で精力的に研究されている鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造の研究を、磁場侵入長測定という準粒子の低エネルギー励起に非常に敏感なプローブを用いて詳細に行った。特に純良単結晶試料が得られるBa122系とLi111系を中心に、高精度な測定データから、その超伝導ギャップ構造におけるゼロ点(ノード)の有無を同定した。その結果、鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造はFe面からのニクトゲンの高さhPnによって、ノードを持つものと持たないものに分類できることを明らかにした(Physical Review Letters 108,047003 (2012))。このように、鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造は物質群によりノンユニバーサルであり、鉄系超伝導体のマルチバンド構造と密接に関わっていることを明らかにした。これは、鉄系超伝導体の超伝導発現機構に重要な情報を与えるものである。さらに、当該年度は鉄系超伝導体BaFe2(As1-xPx)2において、様々なP置換量xに対して磁場侵入長の絶対値測定を行った。その結果、常伝導状態において反強磁性転移が消失する置換量において、超伝導ドーム内で磁場侵入長の絶対値が鋭いピーク構造を持つことを明らかにした。これは超伝導相内部に量子臨界点が存在することを示しており、強相関電子系における超伝導と量子臨界性に関する重要な示唆を与える結果であると言える。本研究員は、上で述べた研究成果を投稿論文として発表すると共に、国内外の研究会や会議に参加し、積極的に研究成果を発表した。当該年度は、2008年に東京工業大学の細野研究室で発見された鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造の研究を、磁場侵入長測定という準粒子の低エネルギー励起に非常に敏感なプローブを用いて詳細に行った。本研究員は非常に小さな単結晶試料においても磁場侵入長測定が可能なマイクロ波空洞共振器摂動法を用いて、電子ドープされた鉄系超伝導体PrFeAS01-x(TC=38K)及びホールドープされた鉄系超伝導体Ba1-xKxFe2As2(Tc=35K)単結晶の磁場侵入長の温度依存性を1.5Kの低温まで行い、この系では超伝導ギャップにノードが存在しないフルギャップ超伝導状態が実現していることを明らかにした。特に、PrFeAs01-x単結晶におけるこの結果は、鉄系超伝導体における単結晶試料を用いた超伝導対称性に関する初めての研究報告である。またホールドープ系のBa1-xKxFe2As2単結晶においては不純物濃度の異なる試料の磁場侵入長測定を行い、不純物濃度が増えるにつれて磁場侵入長の温度依存性が熱活性型からべき乗へと変化することを明らかにした。さらに本研究課題であるトンネルダイオード発振器を用いて母物質BaFe2As2のAsサイトをAsと同価電子数であるPで置換したノンキャリアな系に属する鉄系超伝導体BaFe2(As1-xPx)2単結晶(Tc=30K)の極低温下(100mK)における磁場侵入長測定を行った。その結果、この系では先に述べたホール・電子ドープ系とは異なり、磁場侵入長が低温で温度に比例した振る舞いを示すことを明らかにした。これは超伝導ギャップにラインノードをもつ超伝導体における準粒子の低エネルギー励起に特徴的な振る舞いであり、本研究員はP置換系では超伝導ギャップにノードが存在することを明らかにした。当該年度はキャリアがドープされていない系に属する鉄系超伝導体BaFe_2(As_<1-x>P_x)2の磁場侵入長測定を100mKの極低温まで行った。特に最適ドープ域(T_c=30K,x=0.33)において、ホール・電子ドープ系とは異なり、磁場侵入長が低温で温度に比例した振る舞いを示すことを明らかにした。このような振る舞いは超伝導ギャップにラインノードをもつ超伝導体における準粒子の低エネルギー励起に特徴的な振る舞いであり、P置換系では他の系と異なり、超伝導ギャップにノードが存在することを強く示唆する結果を得た。さらに、この系に存在するラインノードがどのフェルミ面に位置するのか、またギャップ構造のドープ依存性を系統的に調べるため、幅広いドープ域において詳細な磁場侵入長測定を行った。その結果、この系ではノード構造がどのドープ領域においても存在することを明らかにした。これは、ごく最近当研究室において論文発表された熱伝導率の磁場中角度回転の結果から示唆されている電子面に存在するループ状の超伝導ギャップ構造とコンシステントであり、鉄系超伝導体のギャップ構造、さらにはその超伝導発現機構を解き明かすうえで、非常に大きな知見を与える可能がある。また、ホールドープ系のエンドマテリアルであるKFe_2As_2(T_c=4K)の磁場侵入長測定も行った。この系ではホールドープによりM点周りの電子面が完全に消失し、代わりに非常に小さなホール面が出現しており、他の鉄系超伝導体とは電子構造が全く異なる。にもかかわらず超伝導が発現しており、その超伝導対称性に非常に多くの興味が注がれている。本研究員は磁場侵入長測定から、この系では、Γ点周りのホール面にノードが存在することを明らかにした。

2012年度は、2008年に東京工業大学細野研究室で発見され、現在でも世界中で精力的に研究されている鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造の研究を、磁場侵入長測定という準粒子の低エネルギー励起に非常に敏感なプローブを用いて詳細に行った。特に純良単結晶試料が得られるBa122系とLi111系を中心に、高精度な測定データから、その超伝導ギャップ構造におけるゼロ点(ノード)の有無を同定した。その結果、鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造はFe面からのニクトゲンの高さhPnによって、ノードを持つものと持たないものに分類できることを明らかにした(Physical Review Letters 108,047003 (2012))。このように、鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造は物質群によりノンユニバーサルであり、鉄系超伝導体のマルチバンド構造と密接に関わっていることを明らかにした。これは、鉄系超伝導体の超伝導発現機構に重要な情報を与えるものである。さらに、当該年度は鉄系超伝導体BaFe2(As1-xPx)2において、様々なP置換量xに対して磁場侵入長の絶対値測定を行った。その結果、常伝導状態において反強磁性転移が消失する置換量において、超伝導ドーム内で磁場侵入長の絶対値が鋭いピーク構造を持つことを明らかにした。これは超伝導相内部に量子臨界点が存在することを示しており、強相関電子系における超伝導と量子臨界性に関する重要な示唆を与える結果であると言える。本研究員は、上で述べた研究成果を投稿論文として発表すると共に、国内外の研究会や会議に参加し、積極的に研究成果を発表した。
小規模不定形応用に適した再構成可能論理システムの研究

本研究では、小規模かつ不定形な応用に対して再構成可能論理回路がどのように適用可能であるか調査研究した。既に一部の定型的応用、即ち大量の均質的データ処理をともなう画像処理やシミュレーション等については、再構成可能論理回路を利用した専用回路によって大きな性能向上が得られることが知られている。しかし多くの応用では処理の構造が複雑でこのような単純な手法で性能向上を得ることはできない。また大量の入出力が伴う応用では、計算機全体の構成が問題となり一部回路の専用化では処理性能の大きな向上は望めない。そこで本研究では、計算時間が支配的で処理の高速化が望まれる応用(しかも入出力による制約を受けない応用)として、“マルチプロセッサのスケジューリング問題"と“部分グラフ同型判定問題"を選び出して研究を行った。これらの計算困難問題では問題規模に対して指数的に計算量が増大するが、理論上効率の良いアルゴリズムは存在しない。そのため専用回路や並列化による高速化が強く望まれている。また、入出力がほとんどないため比較的容易に性能を改善できる可能性がある。研究の結果、部分グラフ同型判定問題に関しては、現状で使用可能なLSI(FPGA)でも実用規模の問題に対して数十倍の性能向上が得られる見込みが得られた。マルチプロセッサ・スケジューリング問題に関しては、モデリングが非常に複雑でソフトウェアによる実用的な解法を得ること自体が難しいことが判明し、専用回路化を検討するには至らなかった。しかし本問題に関しても多くの成果が得られたので数年以内に専用回路化が検討できる段階に至ると思われる。本年度は研究設備の調達および基本的評価を行った.再構成可能論理としてFPGAを搭載するPCIバス規格ボードを使用するため,以下の2機種を入手し性能測定を行って比較検討した.第一はLucent社ORCA2CシリーズFPGAを搭載するOPERLボード(自作品)である.第二はXilinx社のXC6200シリーズFPGAを搭載するH.O.T.Worksボード(VCC社)である.OPERLは最大搭載可能ゲート数が80000ゲートと大きく,定評あるSynopsys社の論理合成ツールFPGA Compilerとハードウェア記述言語VHDLを利用したFPGA開発が可能である.PCIバス経由のデータ転送速度も,実測で4080MB/sを発揮する.ただしORCA2Cでは部分的再構成が難しいため,事実上全体を再構成することしかできず再構成時間が長くなる.再構成時間は実測で210ms程度であった.一方VCC社のH.O.T.WorksではFPGA容量がやや小さく,開発環境も標準的なものは使用できない.ハードウェア記述言語は使用可能だがLola(ETHZが開発した非標準言語)である.PCIバス経由のデータ転送速度は実測28MB/sと非常に低い値を示した.これはPCIインタフェースの設計が悪いためである.ただしXC6200は部分的再構成が可能で内部レジスタにも直接アクセス可能なアーキテクチャで応用範囲が広い.OPERLもH.O.T.Worksも一長一短であるため,来年度も引き続き双方を使って評価を進める.適用対象となる応用プログラムは多々考えられるが,現在のところ組合せ最適化問題について検討中である.(研究発表欄参照).この問題は非常に適用範囲が広く並列処理などにも応用できるため非常に有望である.また非常に計算量が多い応用であるためハードウェアによる高速化が望まれる分野でもある.本研究では、小規模かつ不定形な応用に対して再構成可能論理回路がどのように適用可能であるか調査研究した。
Gap junctionが形成する樹状突起の網を脳の神経回路に正しく組み込む

本研究課題では、新皮質の各領域・各層における検討と、海馬体における解析の双方を目標としているが、予備的研究を行なった結果、海馬体における検討から着手することにした。その理由は、これまで私が大脳皮質において得た結果と異なる興味深い性質が海馬に見出される可能性が判明したからである。加えて、入力と出力のどちらにおいても海馬体は整然とした層を形成していることから、新皮質に比べてより詳細な解析と結果の解釈が可能となるからである。そこで今年度は海馬体の入力部位である歯状回に焦点をあてた。パルブアルブミン陽性GABAニューロン(PVニューロン)は、海馬と新皮質におけるもっとも主要なインターニューロンであり、標的細胞の出力を制御する。このPVニューロンの樹状突起がGap junctionにより網の目のように連結していることを、これまで私は新皮質と海馬CA1領域で示してきた。未解明であった歯状回における検討から(1)PVニューロンの細胞体は顆粒細胞層とhilusの境界面に平行な二次元的分布をしていること、(2)basal側(hilus側)に伸びる樹状突起も同境界面に平行な狭い空間に二次元的に広がること、(3)basal側樹状突起間にはGap junctionが密に存在していること、(4)Gap junctionの細胞体からの距離は100ミクロン以内のものが多く、spikeletやシナプス後電位を容易に伝達する可能性があることを明らかにした。さらに顆粒細胞の軸索終末が、PVニューロンのbasal側樹状突起網を通過する際に密なbouton contactを形成することを見出した。以上の構造は、歯状回におけるGap junctionネットワークが、歯状回のフィードバック回路により直接駆動される制御活動の中に位置づけられることを強く示唆する。この成果を第124回日本解剖学会シンポジウムで発表した。歯状回における研究を順調に進められた。また大脳皮質バレル野におけるgap junctionの解析を国際雑誌に出版した。歯状回における研究をさらに推進する。前年度に得たGap juncionの空間的分布様式の定性的所見を、さらに定量的に検討する。また新たに電子顕微鏡的解析を加えることで、歯状回におけるGap junctionの微細形態学的特徴を明らかにするとともに、PVニューロンへの入力構造を電子顕微鏡レベルで解明する。