hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
反応準備期負荷の抑制・変更に関する脳活動への影響とパフォーマンスとの関係の解明

刻々と変化する状況下において,ヒトが目的の行動を達成するためには,当初予定の反応運動を抑制または変更することが必要となる。抑制と変更を組み合わせた難易度の異なる3種類の反応課題(Stop-signal task,Change task,Stop-change task)時の脳活動を比較することで,反応準備期の負荷量の違いが反応準備期と実行期の脳活動様式に及ぼす影響とパフォーマンスとの関係について検討した。本年度は,反応抑制もしくは反応変更が指示された試行が直後の反応試行に影響を及ぼす心的現象であるafter-effctsとパフォーマンスとの関係に着目した。その結果,Change刺激が含まれる2課題(Change task,Stop-change task)におけるafter-effctsがみられる試行において,含まれないStop-signal task時よりもパフォーマンス結果に与える影響が大きかった。Change刺激に対する脳内の情報処理過程については,先行研究において,明らかにされている。Change刺激が呈示されたのちに,まず先行しているGo刺激後に進んでいるGo処理を中止させるStop処理が実行される。このようにしてGo処理がキャンセルされたのちにChange刺激に対する反応実行の情報処理(Go2処理)が行なわれると考えられている。本研究結果と先行研究から導かれた脳内情報処理過程との関係性の検討から,Change刺激が呈示される可能性がある課題においては,注意資源がさまざま脳内情報処理へ配分されるため,予測的注意に対して分配される注意の資源が少なくなることが推察された。変化する状況に適応するために,反応運動を途中で変更することは抑制と同等に重要な実行機能である。しかし,抑制機能の研究が盛んに行われているのに対して,反応変更時の脳活動様式を検討したものは少ない。反応変更後の選択肢をあらかじめたくさん保持しておく方が,最良の選択のためには良いが,反応時間を遅延させる可能性がある。a)抑制のみ,b)単純な変更,c)複雑な変更,d)抑制と複雑な変更,の反応抑制課題と難易度の異なる3種類の反応変更課題時の脳活動を比較することで,反応準備期の負荷量の違いが反応準備期と実行期の脳活動様式に及ぼす影響とパフォーマンスとの関係について明らかにする。本年度は、a)抑制のみの反応抑制課題とb)単純な変更の反応変更課題時の反応準備期および実行期に関連した脳活動様式について脳波から検討を行った。反応準備期の脳活動の検討には、随伴陰性変動(CNV)の振幅を視標とした。自身の先行研究において、反応抑制失敗時は成功時よりもCNVの振幅が高い,つまり,準備期の大脳皮質の活動性が高い方が実行の情報処理を促進させるため、抑制に失敗するという知見を得ている。本研究においては、負荷量が高いと思われるほうの課題時のCNVが高くなると考えられた。しかし、反応抑制課題と反応変更課題時のCNVを比較したところ,有意な差は認められなかった。これは、反応抑制課題においては実行か抑制、そして、反応変更課題においては実行か変更というように、反応行動の選択肢はいずれの課題も2択という条件であったことから、課題準備における負荷量は大きな差がないものと考えられた。本年度は実験システムの構築において、当初研究計画よりもやや時間を要した。反応抑制課題時と反応変更課題時の準備期の大脳皮質活動の検討に関しては完了することができ、量課題による負荷量に差がないという知見は得られた。しかしながら、実行期の大脳皮質活動の検討については現在、解析中である。ヒトが最初に定めた運動を実施する際に状況が変化した場合,運動を抑制あるいは変更する必要がある。この反応運動の抑制ならびに変更はヒトが目的の行動を達成するために重要な実行機能である。反応変更後の選択肢の種類や数によって,その後のパフォーマンスに与える影響が異なることが予想される。本研究課題では,抑制と変更を組み合わせた難易度の異なる3種類の反応変更課題時の脳活動を比較することで,反応準備期の負荷量の違いが反応準備期と実行期の脳活動様式に及ぼす影響とパフォーマンスとの関係について明らかにする。本年度は、a)抑制のみ,b)変更のみ,c)抑制と変更の混在の3種類の反応抑制・変更課題時の反応準備期に関連した脳活動様式について脳波から検討を行った。反応準備期の脳活動の指標として,運動準備や予測的注意の機能を反映している随伴陰性変動(CNV)の振幅を用いた。各課題における抑制や変更の指示がない試行時の反応時間は,a)抑制のみ,b)変更のみ,c)抑制と変更の混在の順に延長していた。これは課題難易度に依存していると考えられる。CNVの振幅の比較においては,b)変更のみが,a)抑制のみとc)抑制と変更に対して有意に高く,3課題中c)抑制と変更が最も小さかった。以上のことから,課題の難易度に応じて予測的注意機能が高まるとは限らないことが明らかとなった。おそらく,難易度が高すぎることで動機付けが低下し,それが注意機能に影響を与えたものと推察された。比較的スムースに研究を進めることができ,難易度の異なる3種類の反応変更課題を用いて、脳活動への負荷量が反応準備期の大脳皮質活動へ与える影響について明らかにすることができた。学会発表にて本研究成果の一部を発表したものの,論文は審査中で掲載には至っていない。また,実行期の大脳皮質活動の検討については現在、解析中である。反応運動の抑制ならびに変更は,ヒトが目的の行動を達成するために重要な実行機能である。

これまで,抑制と変更を組み合わせた難易度の異なる3種類の反応変更課題時の脳活動を比較することで,反応準備期の負荷量の違いが反応準備期と実行期の脳活動様式に及ぼす影響とパフォーマンスとの関係について検討した。その結果,課題の難易度に応じて予測的注意機能が高まるとは限らないことが明らかとなった。これは注意資源には制限があることを示唆している。今年度は反応抑制もしくは変更が指示された試行が直後の反応試行に影響を及ぼす心的現象(after-effcts)に着目して,予測的注意機能と反応準備期の負荷量の関係について明らかにすることを目的とした。課題にはこれまでと同様に難易度の異なる3種類の反応抑制/変更課題を用いた。反応準備期の脳活動の指標としては,随伴陰性変動(CNV)を用い検討した。反応抑制もしくは反応変更の直後の試行においては,反応時間が延長しており,after-effctsの現象が確認された。そして,比較的難易度の低い2題においては,反応抑制/変更の失敗後よりも成功後のほうが,反応時間は短くCNVの振幅が大きかった。一方,難易度が高い課題においては,他の2課題と逆の結果が得られた。これらの結果より,課題の難易度が高い場合には,多くの機能に注意が配分されるため,予測的注意へ分配される注意の資源が少ないことが示唆された。実験に関しては比較的スムースに研究を進めることができ,難易度の異なる3種類の反応変更課題を用いて,予測的注意機能と反応準備期の負荷量の関係についてについて明らかにすることができた。学会発表にて本研究成果の発表した際に,有益なコメントを得ることができ,追加のデータ解析を行った。現在,すでにデータ解析は終了しているが,前述の理由により,論文執筆に取り掛かるのが遅れた。刻々と変化する状況下において,ヒトが目的の行動を達成するためには,当初予定の反応運動を抑制または変更することが必要となる。抑制と変更を組み合わせた難易度の異なる3種類の反応課題(Stop-signal task,Change task,Stop-change task)時の脳活動を比較することで,反応準備期の負荷量の違いが反応準備期と実行期の脳活動様式に及ぼす影響とパフォーマンスとの関係について検討した。本年度は,反応抑制もしくは反応変更が指示された試行が直後の反応試行に影響を及ぼす心的現象であるafter-effctsとパフォーマンスとの関係に着目した。その結果,Change刺激が含まれる2課題(Change task,Stop-change task)におけるafter-effctsがみられる試行において,含まれないStop-signal task時よりもパフォーマンス結果に与える影響が大きかった。Change刺激に対する脳内の情報処理過程については,先行研究において,明らかにされている。Change刺激が呈示されたのちに,まず先行しているGo刺激後に進んでいるGo処理を中止させるStop処理が実行される。このようにしてGo処理がキャンセルされたのちにChange刺激に対する反応実行の情報処理(Go2処理)が行なわれると考えられている。
食料生産能力とCO_2固定能力に着目した地球土地利用計画

今年度は以下のことについて研究を行った。1.技術開発を考慮した地球インパクト係数と土地適性評価関数の設定について、本重点領域を中心として開発される環境保全、食料生産、生態系維持技術を利用した場合の地球インパクト係数、土地利用形態ごとのCO_2固定能力、食料生産能力、さらに土地適性評価関数の変化を推定し、新たな技術体系下での土地適性評価などを行った。2.環境資源利用・保全技術開発を考慮した地球土地利用計画の策定について、更新された地球インパクト係数や土地適性評価関数などを用いて地球土地利用計画を更新した。さらに支持可能な最大人口規模の推定を行い、これにより人類の生存の観点からみて2050年における望ましい地球の利用形態を土地利用図として描くことができ、許容人口規模も示されることの方向付けができた。技術開発の不確実性に起因する不確実性は土地利用形態や人口収容力に関する感度分析により評価できることがわかった。
超新星残骸のニッケルＫ輝線の撮像分光観測から迫る超新星爆発機構の解明

今年度は、電波望遠鏡およびX線衛星を用いた超新星残骸の天体解析および、イベント駆動型SOIピクセル検出器XRPIXの開発研究を行った。再結合優勢な過電離プラズマが発見されている超新星残骸G166.0+4.3の一部の領域は分子雲が相互作用していることが期待できる。そこで、野辺山45m電波望遠鏡を用いて12CO輝線を用いた分子雲探査を行い、期待していた領域にのみ分子雲が存在することを示した。これは過電離プラズマの生成起源は冷たい分子雲とプラズマとの熱伝導であることを示している。また、大マゼラン雲にある超新星残骸N63AにおいてALMA電波望遠鏡とChandra X線天文衛星を用いた研究を行なった。ALMAの高い空間分解能により、銀河系外の超新星残骸に付随するclumpyな分子雲の存在を示した。またChandraを用いたX線プラズマ診断から、これらの分子雲に接する領域において4keV以上の高エネルギー帯域にまで達するX線成分を発見した。この成分の起源としては、2keVにまで高温に衝撃波加熱された星間物質、または衝撃波加速された粒子からのシンクロトロン放射が考えられる。検出器開発については、素子の放射線損傷および電荷収集効率についての研究を主に進めた。Molybdenumターゲットを用いて発生させたhard X-rayを照射することで、素子のtotal ionizing dose effectsについて調査し、衛星搭載品として放射線耐性が十分であることを示した。また、新たに開発した素子の電荷収集効率の一様性を調査し、過去の素子で見られたピクセル境界での量子効率の低下が、今回の素子では大きく改善していることを確認した。これは、ピクセルレイアウトを変更したことで、素子内電場形状が改善したことを示している。本年度は、超新星残骸の天体解析について、G166.0+4.3に付随する分子雲観測の内容で国際・国内学会にて口頭発表を行った。また、N63Aの分子雲観測とプラズマ診断の内容については国際誌論文として報告し、2019年6月の国際学会にて報告予定である。検出器開発についても、素子の放射線損傷および電荷収集効率についての研究で合計5つの論文を作成し、受諾されている。また国際学会の口頭・ポスター発表でも研究内容を報告している。これらの結果は、本研究が順調に進呈していることを示している。次年度は、超新星残骸3C 397およびTychoについてすざく衛星とNuSTAR衛星を用いたX線プラズマ診断を行う。Fe-K輝線およびNi-K輝線と連続X線成分を分離し、FeとNiの質量を精度よく見積もり、各超新星残骸の爆発機構がSD説かDD説かの決着をつける。Fe-KとNi-Kの空間分布の比較を行い、高温高密度の爆発中心部がどこに位置するか調査する。Niのイメージの非対称性を発見することは、ジェットが爆発に重要な役割を果たした証拠となる。また、SOIピクセル検出器開発について、読み出しノイズ10電子(rms)を目指した、小さい読み出しノードによる低寄生容量素子の性能評価を行う。さらにADCを搭載することで、素子外の下流で受けるノイズの影響を受けなくした素子のレイアウトを行い、次々年度の性能評価に向けた開発を進める。

次年度は、超新星残骸3C 397およびTychoについてすざく衛星とNuSTAR衛星を用いたX線プラズマ診断を行う。Fe-K輝線およびNi-K輝線と連続X線成分を分離し、FeとNiの質量を精度よく見積もり、各超新星残骸の爆発機構がSD説かDD説かの決着をつける。Fe-KとNi-Kの空間分布の比較を行い、高温高密度の爆発中心部がどこに位置するか調査する。Niのイメージの非対称性を発見することは、ジェットが爆発に重要な役割を果たした証拠となる。また、SOIピクセル検出器開発について、読み出しノイズ10電子(rms)を目指した、小さい読み出しノードによる低寄生容量素子の性能評価を行う。さらにADCを搭載することで、素子外の下流で受けるノイズの影響を受けなくした素子のレイアウトを行い、次々年度の性能評価に向けた開発を進める。
多種無線ネットワーク群の高密度配置を実現する複数ネットワーク間連携制御法

まず、ZigBeeパケットの無線LANチャネルへの集約伝送法について、昨年度はZigBeeネットワークと無線LANで異なる周波数チャネルの利用を想定したが、今年度は同周波数チャネルを利用し両ネットワーク間で電波干渉が発生する環境下で以下の拡張を進めた。昨年度に確立させた手法で測定した無線LANの利用率およびZigBeeパケットの衝突回数より把握したZigBeeネットワークの混雑度を基に、ZigBeeノードとして動作しながら無線LAN通信も行えるハイブリッドノードにおいて、ZigBeeパケットをZigBeeネットワークと無線LANのどちらを用いて伝送するか判断する手法、および無線LAN内のパケット伝送を一時的に停止させることでZigBeeネットワーク内のパケット伝送が無線LANから受ける電波干渉を抑制する方式を確立した。シミュレーション評価により、ZigBeeパケットのシンク到達率向上を確認した。また、ZigBeeネットワーク内の伝送経路制御について、ZigBeeシンクへ至る伝送経路に加えハイブリッドノードへ至る伝送経路を構築、利用することでZigBeeシンクまでの平均ホップ数が減少し、ZigBeeパケットのシンク到達率やシンクまでの伝送遅延の改善が期待できることを示した。次に、複数無線LAN間連携を想定し、OFDMAを用いたパケット伝送法を確立した。ODFMA伝送で確保される各サブチャネルの各端末局への割り当てについて、基地局と各端末局における送信パケットのバッファリング量に注目し、基地局と各端末局間でバッファリングパケットを全て送信するための所要時間を均等化させるよう割り当てる方式を確立した。シミュレーション評価により、OFDMA伝送により複数パケットを干渉無く同時伝送するとともに各OFDMAサブチャネルを有効利用することによる無線LAN帯域の向上、およびグッドプットに関する端末局間公平性の向上を確認した。一部予定していたものとは別のアプローチでの問題解決を図っているが、研究進捗はおおむね予定通りである。ZigBeeネットワークと無線LAN間で電波干渉が発生する環境を想定し、ZigBeeネットワーク側から無線LANへパケット伝送の一時停止を要求する手法など、一部ではあるが、当初予定していなかった機能も追加提案している。当初の予定に沿って、今年度までに確立したネットワーク間連携を発展させ、複数の異種ネットワークが高密度配置される環境におけるチャネル利用効率、通信帯域、およびチャネル集約率の最大化を目指す。当初の予定に沿って、まずZigBeeパケットの無線LANへの集約伝送法を確立した。具体的には、まずZigBeeノードとして動作しながら無線LAN通信も行えるハイブリッドノードにおいて、無線LANチャネルが利用されていない時間割合である空き時間率を定期的に算出した結果から将来の無線LAN利用率を予測する手法を確立した。そして、予測した利用率を基に、ハイブリッドノードが無線LAN内のパケット伝送に影響を与えない範囲でZigBeeパケットを無線LAN側へ伝送する手法を確立した。さらに、複数のZigBeeパケットをアグリゲーションにより1つの無線LANパケットに集約することで、ZigBeeパケットの伝送が無線LAN側へ与える影響を抑制する手法も併せて確立した。シミュレーション評価により、無線LAN内の通信スループットを低下させることなくZigBeeパケットの伝送負荷を無線LAN側へオフロードすることによるZigBeeノードの消費電力削減を確認した。また、複数無線LAN間連携による複数パケットの同時伝送法も確立した。まず、各局が近隣局から受ける電波の受信信号強度を管理し、その情報を近隣局間で共有する。この共有情報を基に、各送信局が既に伝送が開始されている他パケットと自局の送信パケットが同時伝送可能かキャプチャ効果の条件式を用いて判定し、同時伝送可能と判定される場合には同時に送信を開始することで、複数パケットの同時伝送を実現した。さらに、基地局において配下の各端末局が近隣局からどの程度電波干渉を受けているか把握し、電波干渉を受けやすく他端末局よりパケット伝送機会が得られにくい端末局に優先的に伝送機会を与えることで、伝送機会や通信帯域を端末局間で公平化させるパケット伝送法も併せて確立した。シミュレーション評価により、複数パケットの同時伝送を行うことによる無線LAN帯域の向上を確認した。予定していた全ての手法の確立と性能の実証を行っている。さらに、電波干渉を受けやすく他端末局よりパケット伝送機会が得られにくい端末局に優先的に伝送機会を与える手法等、当初予定していなかった手法も追加で確立している。シミュレーション評価により、OFDMA伝送により複数パケットを干渉無く同時伝送するとともに各OFDMA

サブチャネルを有効利用することによる無線LAN帯域の向上、およびグッドプットに関する端末局間公平性の向上を確認した。一部予定していたものとは別のアプローチでの問題解決を図っているが、研究進捗はおおむね予定通りである。ZigBeeネットワークと無線LAN間で電波干渉が発生する環境を想定し、ZigBeeネットワーク側から無線LANへパケット伝送の一時停止を要求する手法など、一部ではあるが、当初予定していなかった機能も追加提案している。当初の予定に沿って、ZigBeeパケットの無線LANチャネルへの集約伝送法については、無線LAN側からの伝送機会提供法およびZigBeeネットワーク内の伝送経路制御法について検討する。また、複数無線LAN間連携による複数パケットの同時伝送法については、OFDMAやチャネルボンディング等の適用によるさらなるパケット伝送の効率化、通信の広帯域化について検討する。当初の予定に沿って、今年度までに確立したネットワーク間連携を発展させ、複数の異種ネットワークが高密度配置される環境におけるチャネル利用効率、通信帯域、およびチャネル集約率の最大化を目指す。当初は性能評価用計算機を購入予定だったが、計算機シミュレーション評価の効率化を進めることで、当研究室で既に所有している計算機のみでシミュレーションを行えたため、購入が不要になった。次年度はシミュレーションの複雑化、大規模化により計算機資源の増強が必要と考えられるため、本使用額を用いて性能評価用計算機を購入する予定である。本研究成果の一部について当該年度に1件の学術論文への掲載が決定したが、掲載時期の関係で掲載料の支払いが次年度になったため、未使用額が生じた。本未使用額は次年度に当該掲載料の支払いに用いるとともに、次年度も予定通り研究成果の発表を行う予定である。
電気化学測定と熱測定の複合システムによる糖質バイオマス分解過程の解析

糖質バイオマス、とくにセルロースの酵素的加水分解過程を、電流計測型バイオセンサーとカロリメトリーを用いるリアルタイム計測法により追跡し、詳細な速度解析を行なった。セロビオヒドロラーゼによるセルロースの加水分解では、反応初期に急激な反応速度の変化が生じることが特徴であるが、それを追跡するために応答時間の速いセンサーを開発した。速度解析の結果、反応初期の急激な反応速度の低下は、セロビオヒドロラーゼのセルロースからの脱離過程が遅いためであることが示された。申請者らは、電気化学測定と熱測定との複合システムを構築することにより、バイオマス加水分解過程の詳細な酵素反応速度論的解析、とくにエンド型とエキソ型酵素による協同効果についての定量的解析を行なうことを目指している。昨年度までに、作製した電流計測型バイオセンサーがバイオマス加水分解過程の解析に有用であることを示すことができたが、本年度は、とくにエンド型とエキソ型酵素による協同効果を検討するため、同センサーをカロリメトリーの測定セルに導入することを試みた。これまでに用いてきた電極は外径が6mmあり、そのままカロリメトリーセルへ導入することは困難であったが、ガラスキャピラリーを電極ホルダーとして用いることにより、外径1mmの電極を作製することができた。また、これまでは透析膜の被覆により酵素を固定化していたが、グルタルアルデヒド架橋法に変更することにより、小型のセンサー上でも容易に酵素の固定が行なえるようになった。カロリメトリーの測定セルに小孔を開け、電極を挿入し、電気化学測定と熱測定を同時に行なうことができた。また、エンド型とエキソ型酵素によるバイオマス加水分解の追跡についても、予備的な検討を行なった。しかしながら、電気化学測定と熱測定の相互干渉の問題や、小型のセンサーを簡便かつ再現性良く作製するための方法の改良等、これから克服しなければならない課題も見出され、現在はこれらの点について検討を進めているところである。申請者は、電気化学測定と熱測定との複合システムを構築することにより、バイオマス加水分解過程の詳細な酵素反応速度論的解析、特にエンド型とエキソ型酵素による協同効果についての定量的解析を行なうことを目指している。昨年度までに、作製した電流計測型バイオセンサーがバイオマス加水分解過程の解析に有用であることを示すことができ、またエンド型とエキソ型酵素による協同効果を検討するため、同センサーをカロリメトリーの測定セルに導入し、電気化学測定と熱測定を同時に行なうことができた。速度解析の結果、特にエキソ型酵素の加水分解速度が反応初期において急激に変化していることが明らかになった。しかしながら、電気化学測定と熱測定の相互干渉の問題や、小型のセンサーを簡便かつ再現性良く作製するための方法の改良等、克服しなければならない課題も見出された。そこで平成25年度は、これらの点について検討を進めた。まず、電気化学測定と熱測定の相互干渉の問題については、電気化学測定への熱測定の影響と、熱測定への電気化学測定の影響に分けられる。前者は熱測定系からの電気的ノイズの影響が大きいが、接地を工夫するなどしてこれらの低減を図った。また後者についてはバイオセンサーの電極反応熱を小さくするため、より表面積の小さいセンサーの作製を試みた。小型のセンサーを簡便かつ再現性良く作製するための方法については以前より改良を図ってきたところであるが、平成26年度は酵素の固定化法等に加えて電極素材についても検討を加える予定である。申請者らは、電流計測型バイオセンサーをカロリメトリーの測定セルに導入することにより、電気化学測定と熱測定との複合システムを構築し、バイオマス加水分解過程の詳細な酵素反応速度論的解析、とくにエンド型とエキソ型酵素による協同効果についての定量的解析を行なうことを目指しているが、本年度は、まずエンド型であるセロビオヒドロラーゼによる各種セルロースの加水分解反応を、電流計測型バイオセンサーを用いることにより追跡し、とくに定常状態に至る前の、短い反応時間(1分程度)における反応速度の変化について詳細に検討を行なった。短い反応時間における生成物の濃度変化を正確に測定するため、電流計測型バイオセンサーの酵素固定化法に工夫を施し、従来のものより格段に応答の速い(1秒以内)センサーを得ることに成功した。そのセンサーを用いて各種セルロースの加水分解反応速度を測定・解析したところ、実験結果はある一定数のセロビオース単位まで加水分解が進行したときセロビオヒドロラーゼが非活性型になることを仮定したモデルからの予想とよく一致し、セルロース表面に結合した非活性型セロビオヒドロラーゼの遅い解離が定常状態前の反応速度を支配していることが示唆された。以上の研究結果は、論文2報(Journal of Biological Chemistry, 287, 1252-1260 (2012); ibid., in press (2012))および学会での講演等において発表した。申請者は、電気化学測定と熱測定との複合システムを構築することにより、バイオマス加水分解過程の詳細な酵素反応速度論的解析、特にエンド型とエキソ型酵素による協同効果についての定量的解析を行うことを目指している。

昨年度までに、作製した電流計測型バイオセンサーがバイオマス加水分解過程の解析に有用であることを示すことができ、またエンド型とエキソ型酵素による協同効果を検討するため、同センサーをカロリメトリーの測定セルに導入し、電気化学測定と熱測定を同時に行うことができた。また、エンド型とエキソ型酵素によるバイオマス加水分解の追跡についても、予備的な検討を行なった。速度解析の結果、特にエキソ型酵素の加水分解速度が反応初期において急激に変化していることが明らかになった。しかしながら、電気化学測定と熱測定の相互干渉の問題や、小型のセンサーを簡便かつ再現性良く作製するための方法の改良等、克服しなければならない課題も見出された。さらに、電流計測型バイオセンサーによる測定が、糖質バイオマス加水分解において生成した単糖および二糖の変旋光速度の影響を受けるといった問題も見出された。そこで平成26年度は、変旋光速度の影響を受けないセンサーを得るために、電極に固定化する酵素を従来のセロビオースデヒドロゲナーゼからピラノースデヒドロゲナーゼに変更したものを作製した。これにより変旋光速度の影響を受けない測定が可能となった。電気分析化学電流計測型バイオセンサーの小型化、およびカロリメトリーセルへの組み込みにおいて、一定の成果が得られた。とくに電流計測型バイオセンサーの電極作製法、酵素固定化法に工夫を施し、小型のセンサーを得ることに成功したことで、カロリメトリーセルへの組み込みがより容易になった点は大きな進展である。電流計測型バイオセンサーの小型化およびカロリメトリーセルへの組み込み、ならびにエンド型とエキソ型酵素によるバイオマス加水分解の追跡について一定の成果が得られた。とくにエキソ型酵素の加水分解速度が反応初期において急激に変化していることが明らかになった。電流計測型バイオセンサーによる糖質バイオマスの分解過程の追跡実験において、一定の成果が得られ、論文等で発表できた。とくに電流計測型バイオセンサーの酵素固定化法に工夫を施し、従来のものより格段に応答の速いセンサーを得ることに成功したことで、短い反応時間における生成物の濃度変化を正確に測定できるようになった点は大きな進展である。引き続き電気化学測定と熱測定との複合システムについて検討し、糖質バイオマスの分解過程を追跡する実験を行なう。これまでに見いだされた測定システムの問題点、具体的には電気化学測定と熱測定との相互干渉の問題等を克服したうえで、今後は実際に種々の糖質バイオマスを用いて測定を行い、反応条件を変えながら反応速度の解析を行う。また、必要があれば適宜システムに改良を加える。これまでに見いだされた測定システムの問題点を克服したうえで、今後は実際に種々の糖質バイオマスを用いて条件を変えながら測定を行ないつつ、必要があれば適宜システムに改良を加える。
支配方程式レベルで工夫する乱流混合・燃焼の高解像度モデリング

詳細反応機構に基づく実燃焼流問題のシミュレーションを可能とする高精度かつ堅牢な数値計算法の確立を目的とし研究を行った。人工的に火炎面を厚くすることで粗い計算格子でも火炎を解像できるようにするArtificially Thickened Flame(ATF)モデルのアイディアを基にし、独自の視点に基づく物理的に矛盾無く支配方程式レベルで工夫する理論を詳細反応機構に基づく燃焼流れに発展させた。また今後の本手法の高次精度計算手法への展開を考慮し、化学種の保存則を丸め誤差レベルで常に満足する高次精度陰的フィルタースキームの開発を行った。本研究では詳細反応機構に基づく実燃焼流問題のシミュレーションを可能とする、高精度かつ堅牢な数値計算法の確立を目的としている。研究の中核となるのは、独自の物理的な視点に基づき支配方程式レベルで工夫する数値計算法のアイディアを詳細反応機構に基づく燃焼流れに発展させることである。研究初年度である今年度は、まず研究分担者の支援を受け、基盤となる硬直性の強い化学反応項に対する陽的時間積分法や詳細反応機構に基づく燃焼流解析コードを準備し、水素反応系を用いて基本的な検証計算を実施した。並行して、申請者等の支配方程式レベルで物理的に矛盾無く工夫する数値計算法のアイディアを詳細反応機構を用いた化学種の輸送方程式に発展させることを試みた。ここでのポイントは、格子で解像できていない燃焼面では各化学種分布や反応項は格子に対して不連続に変化し数値的に不安定となるが、これを如何にして物理的に矛盾無く数値的に安定に計算するかである。まず本研究では、格子で解像できていない燃焼面の数値不連続を従来のTVD型の不連続捕獲法で数値的に捕獲すると、物理的な矛盾から燃焼面の伝播を正確にシミュレートできないことを示した。またその上で、詳細反応機構を用いる利点の一つである着火現象を正確に捉え、かつ少ない格子点数で火炎伝播を正確にシミュレートしうる計算法を実現させるため、詳細については割愛するが、独自の視点に基づく物理的に矛盾無く支配方程式レベルで工夫する理論を燃焼流れに発展させた。現在、本提案手法を上記した詳細反応機構に基づく燃焼流解析コードへの実装を進めている。申請時の計画通り、研究初年度としてベースとなる化学反応項に対する陽的時間積分法や詳細反応機構を含む燃焼解析コードの準備を行い、基本的な検証計算を実施した。また、独自の支配方程式レベルで物理的に矛盾無く工夫する数値計算法のアイディアを詳細反応機構を用いた化学種の輸送方程式に発展させ、着火現象を正確に捉え、かつ少ない格子点数で火炎伝播を正確にシミュレートしうる計算法を理論上ではあるが考案した。以上から、初年度としての研究達成度は、当初の予定通り順調である。実装が容易であり、人工的に火炎面を厚くすることで粗い計算格子で火炎を解像できるようにするArtificially Thickened Flame(ATF)モデルのアイディアを基にし、独自の視点に基づく物理的に矛盾無く支配方程式レベルで工夫する理論を燃焼流れに発展させた。ATFモデルでは質量保存式中の拡散係数をF倍し、かつ反応率は1/F倍することで火炎構造を厚くしつつ、層流火炎速度は本来の速度となるようにするモデルである。本研究のベースとして、ATFモデルに着目し、詳細反応機構を用いた流体解析コードに実装した。まず、1次元層流伝播火炎速度問題に適用し、水素,炭化水素系としてプロパンを用い、本モデルの妥当性を確認した。実験値やモデル無しの計算結果との比較により、少ない格子点で正確に層流火炎速度を捉えられることを示した。ただし、反応帯が非現実的に拡がることを確認した。また、多次元問題として、2次元伝播火炎-渦干渉問題に適用した。ATFモデルの場合、モデル無しに比べて、火炎構造を少ない格子で捉えられるため、渦干渉後の火炎形状もよく再現できることを示した。この中で、ATFモデルの欠点である、反応率の人工操作による着火時間の問題を確認した。この課題を解決するため、物理的に矛盾無くこれらの拡散係数と反応率を自動的に制御することで、火炎面は人工的に厚くすることで粗い格子で火炎面を解像し、かつ正確に着火現象や火炎速度を扱える手法を考案した。乱流燃焼現象に対する検証が十分では無いため、今後は更なる乱流燃焼流解析での検証が必要である。また本研究では、今後の本手法の高次精度計算手法への展開を考慮し、化学種の保存則を丸め誤差レベルで常に満足する高次精度陰的フィルタースキームの開発を行った。検討した数値計算法を準備した燃焼解析コードに実装する。まずは1次元の水素反応系を用いて、本計算法が数値的な不連続となる燃焼面を安定に捕獲できるか、更には着火現象を正確に捉えかつ火炎面の伝播を正確に解析できるか、十分に細かい格子を用いた解析結果と比較することでその有効性を検証する。またこの検証解析を通じ、必要に応じて適切な物理的制約条件を創出していく。

更に本提案計算手法を2次元、3次元燃焼流解析へと拡張し、多次元における燃焼流れへの適応性や有効性についても検証し、実燃焼流問題解析への本手法の有効性・可能性を示していく。航空宇宙工学、圧縮性流体力学、数値流体力学当初申請時よりも大幅に減額されており、数値解析用ワークステーションやそれに伴うコンパイラ・デバッガの購入を見送ったため。次年度も申請時よりも減額されていることから、当初計画を遂行する為に計画している共同研究者との研究打合わせや研究議論の旅費や、代表的な国際会議での得られた研究成果発表旅費に使用する予定である。
光周性を制御する脳深部光受容器の同定

これまで、「光周性を制御する脳深部光受容器の同定」を目的として一連の研究を行った結果、ウズラ視床下部の室傍器官(PVO)ニューロンにOPN5と呼ばれる光受容分子が発現することを見出した(Nakane et al.,2010)。そこで、OPN5発現ニューロンの光反応性を検証するために、スライスパッチクランプ法を新たに立ち上げ、3年目に計画していた「研究3:スライスパッチクランプ法を用いたウズラPVOニューロンの光反応性とその特性の解析」を実施した。その結果、OPN5免疫陽性ニューロンは、光照射に対して脱分極性の膜電位応答とそれに伴う複数の活動電位を発することが明らかとなった。活動電位の発生を抑制するテトロドトキシンや、脊椎動物において一般的な神経伝達物質の受容体(GABAA受容体、AMPA受容体、NMDA受容体)阻害剤を用いて、外部からのシナプス伝達を阻害しても光照射依存的な応答が持続することから、応答は記録ニューロンの内因性の光受容分子すなわちOPN5によるものである可能性が示唆された。これまで多くの脊椎動物の脳内で光受容分子であるロドプシンファミリーが発現することは知られていたが、実際にニューロン自身に光反応性があるかは明らかでなかった。本実験により初めて脳内に光受容器が存在する直接的な実証をすることに成功した。次にPVOのOPN5発現ニューロンが光周性の制御に関わることを検証するために、目隠しおよび松果体除去を施したウズラにOPN5に対するsiRNAを脳室内投与し、PVOにおけるOPN5の発現をmRNAおよびタンパク質レベルで発現を抑制させた。その後、一日の長日刺激をウズラに与えた。結果、siRNA投与群において、長日刺激特異的に発現上昇を示す光周性制御遺伝子(TSHB)が有意に発現抑制されていた。以上より、PVOにおけるOPN5発現ニューロンには光反応性があり、光周性の光情報を受容する脳深部光受容器として機能する可能性を示すことに成功した。本研究の目的を、鳥類の光周性に関与する脳深部光受容器の候補分子、オプシン5(OPN5)とその発現部位である室傍器官(PVO)ニューロンの光反応性及びその特性の解明と位置づけ、本年度は下記の研究を随時並行して行った。また、哺乳類との比較を行う目的でマウスOPN5についての解析も実施した。ウズラ及びマウスOPN5発現ベクターと、ポジティブポコントロールとしてマウスメラノプシン発現ベクターを作成し解析をしたが、光反応性に関する明瞭な結果を得ることはできなかった。研究2:パッチクランプ法を用いたウズラOPN5発現細胞の光反応性及びその特性の解析報告者はより迅速に解析を進めるために、オプシン5の光特性を解析する方法として、二本刺膜電位固定法を実施した。その結果、ウズラOPN5は光反応性があり、分光感度のピークを短波長側に持つ光受容分子であることが示唆された。さらに、目隠し及び松果体除去を施したウズラに短波長光を用いた長日刺激を与えることで、ウズラ精巣はフルサイズにまで発達することが明らかとなった。加えて、光周反応のマスター制御遺伝子であるTSHB mRNAの発現レベルを指標とすることで、ウズラにおける光周性の作用スペクトルを作成した。これにより、光周性には複数の光受容分子が関与していることが示唆された。OPN5はこれまで光反応性や分光感度、その生理学的意義が明らかでない機能未知のオプシンであった。しかし、本研究成果によりOPN5の光特性だけでなく、OPN5が光周性に関わる脳深部光受容器として機能することを世界に先駆けて明らかにするに成功した(Nakane et al., 2010, PNAS)。昨年度、「光周性を制御する脳深部光受容器の同定」を目的として一連の研究を行った結果、ウズラ視床下部に発現するOPN5が光周性を制御する脳深部光受容器の分子的実体であることを見出した(Nakane et al.,2010)。しかし、OPN5が発現する視床下部以外の脳領域を局所的に光照射することでも光周反応を引き起こすことから、光周性を制御する脳深部光受容器は複数、存在することが予想された。そこで、光周反応のマスター制御因子であるTSHB遺伝子の発現を指標とすることで、ウズラにおける光周性の作用スペクトルを作成した。結果、光周性を制御する光受容分子は、OPN5以外にも、500-600nm付近に感度のピークを持つ光受容分子の関与が示唆された。この結果を受け本年度は、脳深部光受容器の候補部位となる二つの脳領域において、500-600nm付近に感度のピークを持つオプシンの発現解析を行った。その結果、複数の脳領域でOPN4mをはじめ、複数の光受容分子が発現することを見出した。そこで、3年目に計画していた、「研究3:スライスパッチクランプ法を用いたウズラPVOニューロンの光反応性とその特性の解析」について、PVOだけでなく、新たに光受容分子の発現を見出した2つの脳領域(外側中隔および漏斗核)のニューロンについても、スライスパッチクランプ法を用いて光反応性の解析を行う予定である。また、本年度は計画通り、自然科学研究機構・生理学研究所が開催する第22回生理科学実験技術トレーニングコースに参加することで、スライスパッチクランプ法の技術習得を行い、本研究室でのセットアップをすることができた。

これまで、「光周性を制御する脳深部光受容器の同定」を目的として一連の研究を行った結果、ウズラ視床下部の室傍器官(PVO)ニューロンにOPN5と呼ばれる光受容分子が発現することを見出した(Nakane et al.,2010)。そこで、OPN5発現ニューロンの光反応性を検証するために、スライスパッチクランプ法を新たに立ち上げ、3年目に計画していた「研究3:スライスパッチクランプ法を用いたウズラPVOニューロンの光反応性とその特性の解析」を実施した。その結果、OPN5免疫陽性ニューロンは、光照射に対して脱分極性の膜電位応答とそれに伴う複数の活動電位を発することが明らかとなった。活動電位の発生を抑制するテトロドトキシンや、脊椎動物において一般的な神経伝達物質の受容体(GABAA受容体、AMPA受容体、NMDA受容体)阻害剤を用いて、外部からのシナプス伝達を阻害しても光照射依存的な応答が持続することから、応答は記録ニューロンの内因性の光受容分子すなわちOPN5によるものである可能性が示唆された。これまで多くの脊椎動物の脳内で光受容分子であるロドプシンファミリーが発現することは知られていたが、実際にニューロン自身に光反応性があるかは明らかでなかった。本実験により初めて脳内に光受容器が存在する直接的な実証をすることに成功した。次にPVOのOPN5発現ニューロンが光周性の制御に関わることを検証するために、目隠しおよび松果体除去を施したウズラにOPN5に対するsiRNAを脳室内投与し、PVOにおけるOPN5の発現をmRNAおよびタンパク質レベルで発現を抑制させた。その後、一日の長日刺激をウズラに与えた。結果、siRNA投与群において、長日刺激特異的に発現上昇を示す光周性制御遺伝子(TSHB)が有意に発現抑制されていた。以上より、PVOにおけるOPN5発現ニューロンには光反応性があり、光周性の光情報を受容する脳深部光受容器として機能する可能性を示すことに成功した。一、二年目に実施を計画していた、ウズラ・マウスOPNX発現細胞の光応答性とその特性を明らかにするという目的は、当初の計画とは異なる"二本刺膜電位固定法"により実施したが、その結果、ウズラ・マウスOPNX発現細胞の光応答性とその特性を明らかにすることができたため(Nakane et al.,2010,PNAS)。また、本年度は計画通り、自然科学研究機構・生理学研究所が開催する第22回生理科学実験技術トレーニングコースに参加することで、スライスパッチクランプ法の技術習得を行い、本研究室でのセットアップをすることができたため。これまでの解析により、OPNXの他に複数の光受容分子が光周性に関与する可能性が挙げられた。そこで、3年目に計画していた、「研究3:スライスパッチクランプ法を用いたウズラPVOニューロンの光反応性とその特性の解析」について、OPNXの発現部位であるPVOだけでなく、新たに光受容分子の発現を見出した脳領域のニューロンについても同様に、スライスパッチクランプ法を用いて光反応性の解析を行う予定である。
SLC15A4による自己免疫疾患の新規制御機構の解明

リソソーム局在型アミノ酸/オリゴペプチドトランスポーターSLC15A4はTLR7/9が媒介するI型インターフェロン(IFN-I)産生の制御を介して自己免疫疾患様モデル病態の形成に重要な役割を果たす。本研究では、SLC15A4によるTLR7/9制御のメカニズムとして、リソソーム内ヒスチジン排出に依存したリソソーム小胞内pHの制御、さらにはpHに依存したvATPase活性およびmTORC1の制御を明らかにした。また、この分子がマスト細胞においてmTORC1を制御し、マスト細胞での分泌顆粒の形成とアレルギー応答を制御していることを見出した。本研究は、アミノ酸トランスポーターSLC15A4がリソソームにおける炎症シグナル惹起と維持を媒介する機構を明らかにし、この分子が自己抗体産生を媒介して自己免疫モデル疾患の病態形成を司るメカニズムを理解することを目的としている。SLC15A4欠損B細胞およびプラスマ細胞様樹状細胞で、TLR7/9に依存したI型IFN産生および炎症性サイトカインの産生低下が認められることから、SLC15A4がTLR7/9のシグナルに重要な役割を果たすこと、SLC15A4を欠損するとヒスチジンおよびその代謝産物であるヒスタミンがリソソームに蓄積すること、さらに、TLR7/9アゴニストによって引き起こされるリソソーム小胞内の酸性化が阻害されることを示した。ヒスチジンは高い緩衝能を持つアミノ酸であることから、リソソーム内に蓄積することによって小胞内pHに影響を及ぼしたと考えられた。またSLC15A4欠損細胞では、リソソームをプラットフォームとするシグナル分子mTORC1の活性化も抑制されており、SLC15A4が司るリソソームのアミノ酸環境とpHの制御が、炎症時におけるmTORC1の活性化に極めて重要な役割を果たすことを明らかにした。(2)については、リソソームに局在するvATPaseはアミノ酸センサーとしてmTORC1の機能制御に関わること、またvATPaseの活性はリソソーム内pHに依存することから、SLC15A4欠損におけるpH制御の異常がvATPase活性に影響を与える可能性を検討した。リソソームを含む画分を比重遠心法によって濃縮し、そこに含まれるvATPaseの活性を検討した結果、SLC15A4欠損がvATPaseの機能に影響を与えている可能性が示唆された。プロトン共役型アミノ酸トランスポーターSLC15A4は、免疫細胞に高発現し、リソソーム内の物質環境を制御することによって、リソソームを起点とした炎症シグナルの制御に重要な役割を果たしている。これまでに私たちは、SLC15A4が樹状細胞およびB細胞においてTLRやmTORを介したシグナルを制御することによって炎症性サイトカインおよび自己抗体の産生を媒介することを報告してきた。本年度は、リソソーム関連オルガネラとしての分泌顆粒を発達させたマスト細胞に着目し、SLC15A4によるマスト細胞の機能制御機構について解析を進め、以下を明らかにした。1SLC15A4欠損マウスにおいてマスト細胞の分泌顆粒形成に以上が認められ、2種々の刺激によるマスト細胞の応答に異常が認められた。SLC15A4欠損マスト細胞においては、抗原刺激によるヒスタミン分泌およびIL-33刺激によるサイトカイン産生の異常が認められ、3そのメカニズムの1つとして、マスト細胞のmTOR経路の異常が明らかとなった。現在さらにメカニズムの詳細について解析を進めている。4さらに、SLC15A4欠損によるマスト細胞の異常は、ハプテン誘導性アナフィラキシーおよびIL-33依存性喘息モデルの病態に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。またSLC15A4と相同性が高く、免疫細胞に高発現するアミノ酸トランスポーターSLC15A3のノックアウトマウスの作出に成功し、解析に着手したほか、SLC15A4に対するモノクローナル抗体の樹立に成功し、当該タンパク質の性状解析を進めている。今年度計画されていた研究計画は順調に遂行され、概要に記載された研究成果が得られ、論文化が進んでいる。さらに計画されていたSLC15A3ノックアウトマウスの作出、およびSLC15A4に対するモノクローナル抗体の樹立も達成され、研究は順調に進展したと判断される。本研究は、ライソゾーム局在型アミノ酸/オリゴペプチドトランスポーターSLC15A4による免疫制御機構を明らかにし、ライソゾームに依存した新規炎症制御機構を理解することによって自己免疫疾患の新しい治療戦略に資する基盤的概念を構築することを目的として行った。本年度は、マスト細胞とアレルギー応答におけるSLC15A4の役割とメカニズムの解明をすすめ、マスト細胞においてSLC15A4はmTORの活性制御に関わり、その結果SLC15A4を欠損するとmTOR活性が低下することによりTFEBの核内移行が更新し、マスト細胞でのライソゾーム生合成が亢進することを明らかにした。それに伴い、マスト細胞のヒスタミン含量および放出量の亢進が認められ、受動皮膚アナフィラキシー反応の亢進、およびIL-33によって誘導される呼吸器炎症の増悪が認められたが、全身性アナフィラキシーにおいては野生型マウスとの差は認められなかった。以上の結果から、SLC15A4の機能阻害によって一部の局所的なアレルギー応答が増強されることが示唆された。また、SLC15A3欠損マウスおよびSLC15A3/SLC15A4二重欠損マウスを樹立し、表現型解析をすすめた結果、特定の免疫細胞集団に異常を見いだし、疾患病態における重要性についてさらに検討を進めている。

SLC15A3/SLC15A4二重欠損マウスにおいては、造血系細胞の分化増殖に異常は認められず、生殖能力においても異常は認められなかった。現在のところ、この二重欠損マウスにおける異常は、SLC15A4欠損とSLC15A3欠損が独立した表現型として認められ、これら2種類のトランスポーター間では機能的相補性は低いことが示唆された。リソソーム局在型アミノ酸/オリゴペプチドトランスポーターSLC15A4はTLR7/9が媒介するI型インターフェロン(IFN-I)産生の制御を介して自己免疫疾患様モデル病態の形成に重要な役割を果たす。本研究では、SLC15A4によるTLR7/9制御のメカニズムとして、リソソーム内ヒスチジン排出に依存したリソソーム小胞内pHの制御、さらにはpHに依存したvATPase活性およびmTORC1の制御を明らかにした。また、この分子がマスト細胞においてmTORC1を制御し、マスト細胞での分泌顆粒の形成とアレルギー応答を制御していることを見出した。本年度の計画であった(1)SLC15A4を介するリソソーム内のヒスチジン恒常性とプロトン環境制御がTLR7/9およびmTOR機能に重要である、(2) SLC15A4による細胞質へのヒスチジン輸送がアミノ酸センサーを介してmTORシグナルを制御する、という二つの作業仮説の検証において、順調に成果が得られ、論文化(Kobayashi, et al. Immunity 2014)に至った。さらに、本研究成果によってSLC15A4は自己免疫疾患のよい治療標的となり得ることが示されたことから、自己免疫疾患の新規治療薬の開発に向けて、低分子阻害剤のスクリーニングの着手に至ったことは重要な進捗と考えられる。当初の計画通り、今年度は上記成果を論文化すること、さらにライソゾームの恒常性と適応という視点から、SLC15A4欠損によるライソゾームおよびライソゾーム関連オルガネラの制御機構の破綻が、抗原提示およびオートファジーの制御に果たす役割について検討を進める。また、SLC15A3ノックアウトマウスが樹立でき、その表現型解析とメカニズムの解析が進んでいることから、研究成果の論文化を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。免疫学SLC15A4欠損マウスでマスト細胞の形態異常が認められることから、マスト細胞の機能解析を進めている。マスト細胞のヒスタミン顆粒に焦点を当て、その生合成とアレルギー応答においてSLC15A4が媒介するリソソームのアミノ酸とpHの制御の重要性を明らかにし、メカニズムの解明を進める。経費節減に努め、相見積もりの取得等で物品購入費用の節約に努めたことに加え、投稿中の論文が受理に至らず、論文投稿費用および印刷費用の支出が次年度へと繰り越されることになったため。質量分析にかかる費用が、共同研究によって遂行が可能になったため、費用の節約につながった。またルーチンで使用する消耗品の割引価格適用により、経費節減につながった。現在投稿中および投稿準備中の論文投稿費用として使用する。さらに新たに作出したノックアウトマウスにおいて得られつつある成果が想定以上に波及することが明らかになりつつあり、新たな実験系を樹立する必要性が生じている。
ラット小腸移植モデルにおける小腸運動の変化

目的:小腸移植の際外来神経の絶たれた条件下で移植片の壁内神経の変化を電気生理学的手法を用い移植後4週目までの短期観察群、移植後2年目の長期観察群と経時的に検討した。方法:Lewisラットを用いMonchik&Russelの方法に準じてSyngeneicに全小腸移植を行った。短期、長期観察群共に空腸を採取し、表面灌流装置に懸架し、電気刺激を加え各種遮断薬を用い、等尺性に筋条片運動を記録し比較検討した。結果:1.短期観察群では移植後2週目迄は、コリン作動性分画の割合が増加、4週目では、逆に減少、それに変わる非アドレナリン・非コリン作動性分画の割合が増加した。2.移植後、2年目の長期観察群においても非アドレナリン・非コリン作動性分画の割合が増加しており、依然ムスカリン受容体の感受性の低下が続いていることが示唆された。<研究目的>小腸移植は欧米において臨床応用段階に入ってきている。しかし、移植腸管に対する基礎研究は充分とは言えず、なお多くの問題は先送りされたままである。移植腸管は外来神経から完全に徐神経されるうえに、内在神経並びに腸管平滑筋の連続性も断たれる結果、移植後の生理学的変化は興味深い問題である。最近の研究においても移植腸管の運動性変化及び壁内神経の分布の再生の時期、程度について未だ明らかでないそこでLewisラットを用いた同系小腸移植モデルを作製し、移植条片をマグヌス装置を改良した表面灌流装置を用いて経時的運動性変化を調べた。<研究方法>Lewisラット(♂、BW200300g)を用い、Monchik& Russel法に準じて、移植腸管は同所性に同系全小腸移植を行った。移植後1W目(n=4,group G1)、2W目(n=4,group G2)、4W目(n=4,group G4)およびコントロール群(n=5,group C)の空腸を採取し、縦走筋方向の筋条片を作製した。これらを表面灌流装置に懸架し、電気刺激を加え、等尺性に筋条片運動を記録し、比較検討した。電気刺激は1.0msec,20V,0.5-20Hzで10秒間とした。<結果>【.encircled1.】コントロール群、移植群の筋条片はいずれも律動性自動収縮を示し、電気刺激により周波性依存性で刺激直後の弛緩成分に続く収縮成分と二相性反応を示した。【.encircled2.】移植条片の収縮成分反応は、コントロール群に比して有意に増強した。弛緩成分反応は移植群はコントロール群と有意な差は認めなかった。目的:小腸移植の際外来神経の絶たれた条件下で移植片の壁内神経の変化を電気生理学的手法を用い移植後4週目まで検討した。その結果移植後2週目まではコリン作動性分画の割合が増加、4週目では逆に減少、それに変わる非アドレナリン・非コリン作動性分画の割合が増加したことを確認した。今回移植後2年目の長期生存ラットを同手法を用いて検討した。方法:成熟Lewisラット(♂BW 200-300g)を用いMonchik & Russelの方法に準じてSyngeneicに全小腸移植を行った。成熟無処置群(AC)、移植後4週目群(AT)、老齢無処置群(OC)、移植後2年目群(OT)の空腸を採取し表面灌流装置に懸架し電気刺激を加え各種遮断薬を用い、等尺性に筋条片運動を記録し比較検討した。