hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性膵炎重症化機構における臓器障害とアポトーシス

急性膵炎時の臓器障害へのアポトーシスの関与を解析し、その分子機構を明らかにすることを目的として、研究を実施した。1.急性膵炎における重要臓器でのアポトーシスの証明ラット壊死性膵炎の肝、腎、胸線にアポトーシス細胞が存在し、このモデルで貯留する腹水を正常ラットの腹腔に投与すると肝、腎にアポトーシスが生じることを確認した。2.膵炎腹水を用いたIn vitroの解析ラット初代培養肝細胞、ラット単離近位尿細菅を用いた解析では、膵炎腹水は時間・用量依存性にアポトーシスを誘導することが証明された。3.アポトーシス誘導因子の解析アポトーシス誘導因子として、TNF-α、TGF-βについて中和抗体を用いて解析したところ、TNF-αに対する中和抗体にはアポトーシス阻止効果は見られなかったが、TGF-βに対する中和抗体は、急性膵炎ラットにおける肝細胞のアポトーシスを抑制し、膵炎腹水のラット初代培養肝細胞に対するアポトーシス誘導を部分的に阻害した。4.アポトーシス誘導機構の解析アポトーシス誘導に関わる細胞内因子として、interleukin-1 converting enzayme(ICE)およびICE様プロテアーゼに注目し、それらの阻害剤を用いて解析を行ったところ、ICE様プロテアーゼ阻害剤が、急性膵炎ラットにおける肝細胞のアポトーシスを抑制し、膵炎腹水のラット初代培養肝細胞に対するアポトーシス誘導を阻害した。以上の解析から、重症急性膵炎では、遠隔臓器の構成細胞にアポトーシスをきたすことが証明された。さらに、急性膵炎腹水中には、アポトーシス誘導活性が存在し、その一部にTGF-βが関与することも確認された。また、このアポトーシス誘導はICE様プロテアーゼを介して作動していることも判明し、今後この分子機構を解明し、その治療法の開発につなげる予定である。本研究では、膵炎腹水による細胞障害機構をアポトーシスに注目して解析することを目的としている。その達成状況を以下に示す。1)急性膵炎における重要臓器でのアポトーシスの証明実験モデルを用いた解析では、ラット壊死性膵炎モデルの肝、腎、胸線においてアポトーシス細胞が存在すること、さらにこのモデルで貯留する腹水を正常ラットの腹腔に投与するとやはり肝、腎にアポトーシスが生じることを確認している。一方、重症急性膵炎死亡例の肝腎組織にもアポトーシス細胞が存在することを見い出しており、In vivoでの重要臓器におけるアポトーシスの証明は達成されている。2)膵炎腹水を用いたIn vitroの解析ラット初代培養肝細胞、ラット単離近位尿細管を用いた解析では、実験急性膵炎腹水は時間依存性、用量依存性にアポトーシスを誘導することが証明された。現在、臨床例から得られた急性膵炎腹水について同様の解析を行っている。3)アポトーシス誘導因子の解析急性膵炎腹水の解析から、アポトーシスを誘導することが報告されている既存のサイトカインのうちで、TNF-αが膵炎腹水によるアポトーシス誘導に関与する可能性があるが、未知の因子の関与の可能性もあり、現在解析を進めている。4)平成9年度の展望まず、in vitroの解析では、急性膵炎モデルにおいて腹水除去がアポトーシス誘導に阻止的に働くかを検討し、本疾患の臓器障害における腹腔内反応の意義を明らかにする。さらに、臨床例の剖倹臓器におけるアポトーシスを多症例にわたって確認する。in vitroでは、FasやBc12などの細胞内アポトーシス誘導機構構成因子を解析し、アポトーシス誘導機構からアポトーシス誘導因子の候補をしぼり込み、その同定を目指す。

本研究では、急性膵炎における臓器障害の発症機構へのアポトーシスの関与を解析し、その分子機構を明らかにすることを目的として研究を実施し、平成8年度には、ラット壊死性膵炎の肝、腎、胸線にアポトーシスが存在し、このモデルで貯留する腹水を正常ラツトの腹腔に投与すると肝、腎にアポトーシスが生じることを確認した。培養細胞を用いた解析では、急性膵炎腹水が時間・用量依存性にアポトーシスを誘導することを証明した。以上の結果を受けて、平成9年度には以下の解析を行った。1.アポトーシス誘導因子の解析アポ-シス誘導因子として、TNF-α、TGF-βの中和抗体のアポトーシス誘導に対する効果を解析したところ、TNF-αの中和抗体にはアポトーシス阻止効果は見られなかったが、TGF-βの中和抗体は、急性膵炎ラットにおける肝細胞のアポトーシスを抑制し、膵炎腹水のラット初代培養肝細胞に対するアポトーシス誘導を部分的に阻害した。2.アポトーシス誘導機構の解析アポトーシス誘導に関わる細胞内因子として、Interleukin-1 converting enzayme(ICE)およびICE様プロテアーゼに注目し、それらの阻害剤を用いて解析を行ったところ、ICE様プロテアーゼ阻害剤が、急性膵炎ラットにおける肝細胞のアポトーシスを抑制し、膵炎腹水のラツト初代培養肝細胞に対するアポトーシス誘導を阻害した。以上の解析から、重症急性膵炎では、遠隔臓器の構成細胞にアポトーシスをきたすことが証明され、それが本疾患における多臓器障害に関与する可能性が示された。さらに、急性膵炎腹水中には、アポトーシス誘導活性が存在し、その一部にTGF-βが関与することも確認された。また、このアポトーシス誘導はICE様プロテアーゼを介して作動していることも判明し、今後この分子機構をさらに解析し、その治療法の開発につなげる予定である。
恒星の磁極反転

理論研究では、マクロ・スピンモデルの次元を上げた3次元マクロ・スピンモデルを提案し、磁極を反転させ易くするものは何かを明らかにした。結果は論文を投稿中である。装置開発では、京都産業大学神山天文台の偏光分光観測装置VESPolAに新たに円偏光モードを入れ、分解能をR=8,000からR=25,000へ上げ、効率的なデータ解析の手法を確立した。観測研究では、10天体を試験観測し、4天体の磁場極性の長期間モニター観測を継続中である。1.磁極反転理論モデルの拡張申請者が研究してきた磁極反転を記述する1次元結合スピン理論モデルを拡張し、方位角を導入して2次元化を行った。地球と太陽へ理論モデルを適用したシミュレーションの結果、地磁気の磁北が歳差運動を行いながらふらつく様子や、太陽の逆磁束斑が太陽面上に広く分布している様子も新たに再現できるようになった。このモデルは、マクロ・スピンの数が9の場合に、地球の不規則な磁極反転の観測データ(磁極が反転するのに要する平均時間、クロンの継続時間、スーパー・クロンの出現、磁化のパワースペクトルのべき指数、クロンでのパワースペクトルのべき指数)と非常に良く合い、マクロ・スピン数を300へ増やした場合に、太陽の規則的な磁極反転の観測データ(11年周期、マウンダー極小期のような長周期、パワースペクトルの1/fゆらぎ)を非常に良く再現した。これらの結果の一部を本学の大学院生国友有与志氏が日本物理学会第70回年次大会にて発表し、現在、投稿論文にまとめている。2.観測装置の改修大学院生の新崎貴之氏と研究協力者の池田優二氏が中心となり、直線偏光を測定可能な高精度高分散偏光分光観測装置VESPolAにアクリル製1/4波長板を入れ、波長板方位角回転を制御する駆動系のインストール及び制御系の開発を行い、円偏光モードも観測できるようする改修と、新たなスリットを搭載して現行のR=8,000からR=20,000の高分散でも観測できるようにする改修作業を行った。なお、金属スリットは疑似偏光が発生するため、電気を通さず、かつ高精度の加工が可能なSiC製のセラミック製のスリットを用いた。これらの部品のVESPolAへの組み込みは2015年2月に終了した。波長板とスリットの実装については本学の大学院生新崎貴之氏が国際会議にて講演し、集録にまとめている。1.磁極反転理論モデルの拡張及び他の統計モデルとの比較昨年度から研究してきたマクロスピンモデルの次元を上げる研究では、磁極の極付近でのふらつきの速度を観測データと一致させるように、フィッティング・パラメータを選び直した。これにより、磁極のふらつきに関しても、観測データをほぼ完璧に再現できるようになった。また、地磁気の場合、磁極の移動はLevy分布やLog-Normal分布に従うという先行研究があるため(Carbone et al., 2006, Ryan & Sarson, 2007)、我々の磁極反転理論モデルが従う統計について調べ、先行研究で提案されていた分布関数との比較を行った。これらの結果を論文草稿(主著者は大学院生の國友有与志氏)に加筆し、現在投稿中である。2.ターゲット天体の偏光分光観測昨年度に改修したVESPolAのR=20,000の高分散の偏光分光モードを用いて偏光分光の試験観測を行ったが、分解能がR=20,000を達成できていないことが判明した。原因の究明に時間がかかったため、まず従来のR=8,000モードを用いて、ターゲット天体の磁場変動を検出すべく、直線偏光分光のモニター観測を行った。2016年8月から11月までの9夜に、標準星を含めて12天体(過去にVESPolAでの観測実績があるHD137909, HD188041,過去にフランスのグループが観測したHD190771,強磁場星、セファイド型変光星など)を観測した。これらの観測結果から、数か月・数年単位での磁場変動が検出された天体を優先的に観測するように、次年度以降の観測計画を練り直す予定である。観測装置の改修に遅れが出ている。VESPolAのR=20,000モードにおいて、期待される分解能が出ていないことが判明した。原因はアライメントだろうと予想されるが、原因の特定ができず、短期の改修では直すことができなかった。そこで、平成27年は磁極変動を検出することに重点を置き、過去のデータと比較するため、直線偏光のまま低分散モードを用いてターゲット天体の観測を行った。しかし、やはり新しい研究成果を出すためには、高分散モードでの円偏光の観測が必要である。さらに、11月にVESPolA用のパソコンが起動できなくなった。パソコンの修理は開始できたが、高分散モードへの原因究明と改修は平成28年度へ持ち越しとなった。これにより、円偏光モードでの観測開始が平成28年半ばへと遅れる可能性が生じている。「理論研究について」超巨大質量ブラックホールが先に形成され、そのジェットが星形成を推進するモデルを提案し、星形成率と降着率を変化させたシミュレーションを行った。星形成が行われる場所と時間が変わることにより、さまざまな銀河が形成されるという結果を得た。

恒星磁場がダイナモ起源なのか、それとも星形成時の星間磁場が凍結された化石場起源なのかを区別できる可能性を持つ新しいアプローチとして実視連星の磁場を検討した。恒星の質量放出率を仮定し、恒星風のラム圧と磁気圧がつりあう磁気圏半径以内が恒星磁場の影響下にあるとする。実視連星間の距離が磁気圏半径の内側に入っていることを確認し、神山天文台におけるシーイング4秒角以上の離角で、かつ6等級より明るい観測候補天体を選定した。想定される磁場強度から、神山天文台のVESPolAを用いた観測における偏光スペクトルのシミュレーションを行った結果、VESPolAに波長分解能R = 20,000の円偏光モードを追加することにより、実視連星の磁場の極性を検出可能であることを示した。「装置開発と観測について」VESPolAの高分散化と円偏光モードの開発を行った。その際、円偏光の観測方法が確立されていなかったため、光学軸基準を事前に測定しておく観測方法と、未知のまま後で算出する観測方法との2種類の方法を検討し、両者ともシステマティック・エラーが小さいことを確認した。なお、光学軸基準が未知の場合の観測方法は世界に例が無く、また、円偏光観測の誤差の評価も前例が無かったため、これらは世界初の成果である。選定した実視連星、及び、過去に直線偏光モードで観測していた恒星の磁場極性のモニター観測を行った。年30夜程度観測したが、あまり天候に恵まれない年であった。晴天率が例年より低く、天気が安定しなかったため、長時間の観測が必要な偏光観測を予定通り進めることができなかった。光学軸基準が未知の場合の円偏光観測の誤差の評価の前例が無く、時間がかかった。なお、誤差の評価として満足な結果を得ることができた。(1)磁極反転理論モデルの精査3次元マクロ・スピンモデルの論文再投稿にあたり、何が反転し易さを決めているかについて修正した。元の論文では、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーとの大小関係に着目していたが、両者の比よりも、和、つまり全エネルギーの値が反転し易さを決めていることに気づいた。この部分のシミュレーションをやり直して精査し、新たな内容を加筆して論文を改訂した。また、レフェリー・コメントを検討するため、一部の内容について再計算も行った。(2)ターゲット天体の偏光分光長期間モニター観測R=25,000の高分散モードでの円偏光観測と効率的なデータ解析の手法を確立した。今年度もVESPolAを使って偏光分光モニター観測を継続した。4天体について計40夜の観測を準備していたが、晴天率が低かったため、4天体について計10夜程度の観測を実施できた。同じターゲットを年2,3回ずつ観測したが、磁極反転の兆候は検出できなかった。モニター観測は、今後も継続する予定である。磁極反転を検出できなかった要因の1つとして、当初の想定よりシーイングが悪かったことが挙げられる。実施連星については、主星と伴星を分解できない日もあった。そこで現在は、望遠鏡の主鏡にファンを取り付けて主鏡の温度を下げ、シーイングの向上を試行中である。さらに観測効率を上げるため、VESPolA観測のオートガイド化に向けた開発に着手した。この開発は、近い将来に補償光学への発展を見据えている。理論研究では、マクロ・スピンモデルの次元を上げた3次元マクロ・スピンモデルを提案し、磁極を反転させ易くするものは何かを明らかにした。結果は論文を投稿中である。
密度汎関数法に基づく新しい有効多電子理論の開発

有効多電子系を定義する草部による多配置参照密度汎関数法に基づき、揺らぎ参照法による有効二体相互作用決定例を与え、さらに、参照系を必要としない密度汎関数変分理論を、モデル空間理論の形成により実現した。また、樋口(雅)・樋口(克)による「拡張された制限つき探索理論」に基づいて、電子相関をあらわに描写する有効理論「対密度汎関数理論」を構築するとともに、数値計算により、その有効性も実証した。厳密な密度汎関数法の理論形式の拡張に基づいて、電子間相互作用によって生じるMott絶縁性物質中の磁性秩序など各種秩序状態形成を解析できる、新しい第一原理電子状態計算法の構築を目的とした密度汎関数法の基礎理論を開発した。厳密な方法に基づくことで、既存の局所密度近似や密度勾配補正近似、meta-GGA、自己相互作用補正などの方法を超える、もしくは改善する方法を原理的に与えた。以下各テーマごとの概要を記す。1.任意物理変数による制限付き探索法の拡張と、1次の簡約化密度行列を用いた密度行列汎関数理論の開発:任意に選んだ物理量を基本変数としてLevyによる制限付き探索法を拡張した理論形式を構築した。スピン密度汎関数理論、電流密度汎関数理論、LDA+U法、Hartree-Fock-Kohn-Sham法などが自然と導かれる。ビリアル定理から交換・相関エネルギー汎関数の満たすべき総和則を求めた。二次簡約化密度行列の対角要素を基本変数に選んだ場合の一粒子有効方程式を導出した。Hartree-Fock方程式に対する補正項を導いた。2.有効多電子模型の一意性証明と、二次の簡約化密度行列を用いた密度行列汎関数理論の開発:Kohn-Sham理論をHadjisavvas-THeophilou流の定式化を拡張して厳密に与え、局所揺らぎを一電子密度と同時再現する非縮退有効系を構築した場合の有効相互作用の一意性証明を与えた。3.交換・相関エネルギー汎関数決定のためのプログラム群開発:2の方法においてLDA+U法のエネルギー汎関数が厳密な定義に対して切断近似となっていることを示し、交換・相関エネルギー汎関数の決定に利用できる非周期境界条件を課した平面波基底展開法のプログラム開発を行った。1.任意に選んだ物理量を基本変数として制限付き探索法を拡張した。スピン密度汎関数理論、電流密度汎関数理論、LDA+U法、Hartree-Fock Kohn-Sham法などが自然と導かれる。交換・相関エネルギー汎関数の満たすべき総和則を求めた。2.局所揺らぎを一電子密度と同時再現する非縮退有効系を構築した場合の有効相互作用の一意性証明を与えた。揺らぎ参照法による多配置参照密度汎関数理論を与え、参照系を用いない独立した計算理論として有効多電子理論を得た。3.N表示可能性の問題を回避しつつ物理的な2次の簡約化密度行列による制限付き探索法を実現するために、単一スレータ積の与える2次の簡約化密度行列の空間における探索を行う、密度行列汎関数理論を開発した。Hartree-Fock方程式に対する補正項を含む一粒子有効方程式を得た。4.軌道揺らぎを再現することで有効多電子模型の一意決定を可能とする揺らぎ参照法に基づいて、多配置参照密度汎関数法による自己無撞着計算が可能な第一原理計算プログラムを開発した。モット絶縁体化を第一原理計算で与えられることを示した。5.各種保存則や総和則を満足する電流密度汎関数を与えるために、密度と渦密度によるエネルギー汎関数の展開法を新たに与えた。一般化密度勾配補正近似に対応した、新しい電流密度汎関数の表式を決定した。6.ファンデルワールス密度汎関数法に基づいて、プラズモン・ポール近似を行なって非一様電子ガス系の動的構造因子を評価し、交換・相関エネルギー汎関数長距離相関項を評価する表式を、解析的な処理を行なうことで高速処理可能なように式変形し、実際のプログラムコードとして実現してファンデルワールス力の評価を可能とした。1.これまでに開発してきた拡張された制限付き探索理論による対密度汎関数理論の能力を定量的に計るために、ネオン原子によるテスト計算を行った結果、探索範囲を広げる必要性は明確になったものの、相関エネルギーの約2割をカバーすることが明らかとなった。さらに、相関をあらわに取り込んだジャストロウ波動関数による再現を目指した理論を開発した。2.一般化された密度勾配近似(GGA)の開発で有用であったLevyの漸近的境界条件を電流密度汎関数(CDFT)の交換・相関エネルギー汎関数E_<xc>に対して求め、それを用いてvorticity展開近似式(VEA)およびCDFTにおける局所密度近似(LDA)を評価した。その結果、VEAはLDAに比べより多くの総和則を満たす良い近似式であることを確認した。3.ベクトルポテンシャル中にある系に対するN表示可能性を証明した上で揺らぎ参照

密度汎関数法を再度定式化して、1)捻り境界条件下での電子状態計算、2)トーラス状サンプルに対する電子状態計算、の2つの状況について、外部ベクトルポテンシャル中の第一原理的自己無撞着計算理論を与えた。特に、トーラス状サンプルにおいて系が発生するベクトルポテンシャルの最適化を組み込んだ密度汎関数理論によって、強相関効果から発生する超伝導体のマイスナー効果発生を同定出来ることを示した。4.ファンデルワールス密度汎関数法におけるプラズモン・ポール近似に基づく非一様電子ガス系の動的構造因子から与えられるエネルギー汎関数の表式を解析的な処理を行なうことで高速処理可能とする方法を昨年提案したが、今年度は、この計算手法の実装を、Tokyo Abinitio Program Package (TAPP)へのプログラム挿入として行ない,セルフコンシステント計算を可能とした。希ガスのAr,KrについてLDA計算結果やLundqvistらによる計算結果と比較を行い、LDAを大きく改善することを確認した。密度汎関数理論が有効多電子モデルの系列を発生する基礎理論を与えることに着目して、既存の近似方法を超える精度をもった計算手法を系統的に与える理論形式を導くことを主題とした研究を行い、以下に示す成果を得た:(1)自己無撞着解を逐次的に与えるモデル空間における定義された方向に限ることで汎関数微分を定め、高精度電子状態計算手法を最適化解として与える理論を定式化するとともに、具体の計算技法開発も行った。(2) Yoshida-Zungerによって提案された荷電励起誘起メカニズムによる負性有効電子間相互作用の微視的起源に関して、クーロン相互作用の非対角項を通した散乱メカニズムの存在を指摘するとともに、この負性電子相関メカニズムの存在を微視的に証明するための、有効多電子模型の最適化手法に基づく評価手続きが実行可能であることを明らかにした。拡張された制限つき探索理論(ECS理論)に関しては、以下の成果を得た。(1)対密度の再現に単一スレーター行列式を用いた対密度汎関数理論を用いて実際に原子構造計算を行い、約20%の相関エネルギーが再現されることがわかった。この理論をさらに発展させ、対密度の再現に複数のスレーター行列式を用いた対密度汎関数理論の開発も行った。(2) ECS理論の交換・相関エネルギー汎関数に含まれる相関運動エネルギー汎関数に関する新しい総和則を導出した。得られた総和則と以前報告したヴィリアル関係をあわせることで、相関エネルギー汎関数に関する新しい総和則を導いた。(3) Kohn-Sham軌道に依存する交換・相関ポテンシャルを求める新しい方法「ヴィリアル法」を開発した。テスト計算として原子構造計算を行い、OEP-KLI法と同程度の精度が得られること、および計算時間がOEP-KLI法に比べ格段に改善されることを確かめた。
発生工学的な神経回路トレース法を用いた味覚識別神経回路の構築機構の解明

本研究ではトランスジェニックマウスの作製を通じて、mT2R5を発現する苦味受容味細胞もしくはmTIR3を発現する甘味/うま味受容味細胞に、それぞれ特異的に経シナプス性トレーサー(tWGA-DsRed)を発現させ、味細胞から経シナプス性に移行したtWGA-DsRedによって標識されるニューロンの脳内局在を可視化することにより、苦味および甘味情報を伝導する脳内神経回路網を解明し、味覚識別を可能にする神経回路の構築様式を明らかにすることを目的とした。延髄弧束核・橋結合腕傍核・視床後内側腹側核において、甘味受容味細胞から移行したtWGA-DsRedにより標識されるニューロン群は、苦味受容味細胞からのtWGA-DsRedを受け取るニューロン群に比べ、より前方に配置していた。また大脳皮質味覚野と扁桃体においては、部分的重複と分離がみられた。口腔内味細胞に苦味刺激を行うと延髄弧束核の特定ニューロン群においてc-Fosの発現が誘導されるが、延髄弧束核のc-Fos発現細胞は、苦味受容味細胞から移行したtWGA-DsRedにより標識されるニューロンのmedial側に近接して存在した。観察された苦味と甘味の情報を伝導する脳内神経回路の差異は、味覚認識を可能にする細胞基盤の一端を示していると考えられた。22.5ヶ月齢マウスの大脳皮質味覚野において、甘味受容味細胞から移行したtWGA-DsRedにより標識されるニューロンは、12ヶ月齢マウスの大脳皮質味覚野内の標識ニューロン群の一部であり、その最前方領域に存在するニューロンに相当し、苦味受容味細胞からのWGA-DsRedを受け取るニューロン群に比べ、顕著に前方に分離して配置することが観察された。ゆえに苦味伝導路を構成するニューロン群とは異なる特定のニューロン群が、選択的に甘味情報を伝導する神経回路を構築することが示唆された。発生工学的アプローチを用いて、苦味および甘味情報を伝導する神経回路を可視化することで、味覚認識に関与する脳内神経回路基盤を明らかにし、また味覚識別を可能にする回路構築機構を解明することを目的とした。トランスジェニックマウスにおいて、苦味受容体(mT2R5)もしくは甘味/うま味受容体(mT1R3)を発現し、苦味もしくは甘味/うま味を感知する味細胞に、それぞれ特異的にGFP融合味覚受容体とシナプス間を移動するトレーサータンパク質(tWGA-DsRed)を発現させ、特定味覚受容体(苦味受容体もしくは甘味/うま味受容体)の口腔内での発現パターンをGFP融合味覚受容体の蛍光検出により明らかにした。mT2R5-GFPは舌後方部と口蓋の味蕾中味細胞と、鼻腔と喉頭のsolitary chemoreceptor cellsに発現し、mT1R3-GFPは舌の前後双方の味蕾中味細胞と、口蓋の味細胞に発現していた。生後6週齢マウスにおいては、成熟マウスに比較しmT1R3-GFPを強発現する味細胞が多数存在した。また苦味もしくは甘味/うま味を伝導する脳内神経回路を特定味細胞から経シナプス性に移行したtWGA-DsRedの脳内局在を可視化することにより明らかにし、苦味および甘味/うま味を伝導する神経回路網を比較した。本研究ではtWGA-DsRed

標識ニューロンの脳内局在を前頭断連続切片から検出し、前頭断連続切片画像を三次元立体再構築することにより、脳内の非常に広い領域で構成される特定味覚伝導路の三次元的空間配置を可視化した。延髄弧束核・橋結合腕傍核・視床後内側腹側核において、mT1R3発現味細胞からの入力を受けるニューロン群は、mT2R5発現味細胞からの入力を受けるニューロン群に比べ、より前方に配置していた。また大脳皮質味覚野と扁桃体においては、部分的重複と分離がみられた。口腔内味細胞に苦味刺激を行うと延髄弧束核の特定ニューロン群においてc-Fosの発現が誘導されるが、延髄弧束核のc-Fos発現細胞は、mT2R5を発現する味細胞から移行したtWGA-DsRedにより標識されるニューロンのmedial側に近接して存在した。観察された苦味と甘味の情報を伝導する脳内神経回路の差異は、味覚認識を可能にする細胞基盤の一端を示していると考えられた。本研究ではトランスジェニックマウスの作製を通じて、苦味受容味細胞もしくは甘味/うま味受容味細胞に、それぞれ特異的に経シナプス性トレーサー(WGA-DsRed)を発現させ、味細胞から経シナプス性に移行したWGA-DsRedによって標識されるニューロンの脳内局在を可視化することにより、苦味および甘味/うま味情報を伝導する脳内神経回路網を解明し、味覚識別を可能にする神経回路の構築様式を明らかにすることを目的とした。特定味細胞から経シナプス性に移行したWGA-DsRedにより蛍光標識されるニューロンの脳内局在を前頭断連続切片から検出し、その前頭断連続切片画像を三次元立体再構築する方法を用い、脳内神経回路の各種発達段階・成熟段階において、苦味・甘味情報を伝導する神経回路を全脳領野において解析した。212ヶ月齢マウスの解析において、甘味/うま味受容味細胞から移行したWGA-DsRedにより標識されるニューロン群は、延髄弧束核・橋結合腕傍核・視床後内側腹側核・大脳皮質味覚野中で、苦味受容味細胞からのWGA-DsRedにより標識されるニューロン群に比べより前方に配置していた。甘味/うま味受容味細胞から移行したWGA-DsRedにより標識されるニューロンは、22.5ヶ月齢マウスにおいて、reticular formation-periaqueductalgray-superior colliculus-inferior colliculus-deep mesencephalicnyclei領域に散在することが観察された。22.5ヶ月齢マウスの大脳皮質味覚野において、甘味/うま味受容味細胞から移行したWGA-DsRedにより標識されるニューロンは、12ヶ月齢マウスの大脳皮質味覚野内の標識ニューロン群の一部であり、その最前方領域に存在するニューロンに相当することが観察された。ゆえに苦味受容味細胞からのWGA-DsRedにより標識されるニューロンとは分離した領域に存在するニューロンが、選択的に甘味/うま味情報を伝導する神経回路を構築することが示唆された。
学校教育におけるコンピュータ利用を対象としたエスノメソドロジカルな研究手法の開発

1.手法の開発と評価コンピュータの教育利用を対象とした質的な観察研究のために、観察・面接方法、記録方法、コーディング方法、分析方法とコードワードリストを開発した。また、授業者、学校管理職を含む観察校との望ましい関係の形成方法、観察、記録、分析等に必要なツール類についても知見を得た。また、手法の評価、とくに筆者の手法で重要なツールとなっているコードワード群の検討のために、筆者の用いてきたコードワードを、量的な手法も用いて詳細に分析した。2.手法の適用による知見の獲得コンピュータを用いた授業固有の特徴の抽出という、特定の問題への本手法の適用を試みて知見を得るとともに、手法の問題点や有効性についての知見を得た。3.付随する成果観察記録やコードワードリストの蓄積、米国、カナダの質的研究者との討論、メーリングリストの解説による研究者グループの形成、本研究を継続、発展させるための観察校の拡大外国の研究者との交流を行った。4.発表と交流、反響これらの成果はその都度、学会誌、学術雑誌、紀要等に論文として発表した。また、関連諸学会で口頭発表した。とくに最終年度の教育工学会パネル討論での発表で得たさまざまな反響は、今後の研究の発展に反映させられるものである。1.今年度の実施結果(1)協力校(小・中・高等学校)との打ち合せを行い、3年にわたる開発計画の詳細を決定した。(2)協力校を定期的に訪れ、コンピュータを用いた授業、クラブ活動等を観察し、校長、教頭、教務・公務主任、教諭らとインフォーマルインタビューを重ねた。それらをもとに、キーワードを付した詳細な記録を作成した。(3)申請者がカナダで参加していた研究グループのキーワードリスト(約600語)を翻訳して検討し、本研究で使用するキーワードリストの参考とした。さらに日本の学校現場の実情に合わせたキーワードを、観察の過程で必要に応じて追加している。(4)実際の観察に基づく研究とともに、外国での関連する研究の文献を収集し、検討した2.得られた知見(1)この手法の適用によって、コンピュータ教室の環境、授業の中での他のメディアとの関係、他のメディアの役割の変化、コンピュータに関する現職教育等に関する教師の意識の変化やコンピュータの教育利用の概念形成の過程が明かになりつつある。(2)また、児童・生徒の「探索的学習活動」の発見や、コンピュータを用いた授業特有の授業構成の発見など、従来の授業概念を越えるような新たな知見が得られてきている。研究経過初年度に研究環境を整備した協力校を定期的に訪れ、コンピュータを用いた授業、クラブ活動等を観察し、授業者や他の職員とインフォーマルインタビューを重ね、キーワードを付した詳細な記録を作成した。申請者がカナダで使用したRagsdale教授のキーワードリスト(約600語)を翻訳して検討し、参考としながら、日本の実状に合わせたキーワードを、必要に応じて追加した。実際の観察研究と並行し、外国の関連する研究文献を収集し詳細に検討した。量的な手法を併用して、研究手法の客観化のためのキーワードの全体構造の分析を行った。他の授業分析手法等との比較検討を行った。本研究について、複数の学会で発表し、多様な観点からの意見や評価を受けた。なお、本研究に関して、中部教育学会(1993.6.25.愛知県立女子短大「学校教育におけるコンピュータの利用を対象とした質的な研究」)と、日本教育工業関連学協会全国大会(1994.10.8-10.岐阜大学「学校教育におけるコンピュータの利用を対象とした質的な研究-質的な手法による授業の特性の解明-」)で研究発表し、他の手法をとる多くの研究者とも意見交換を行った。また、本研究について、日本教育工業雑誌(第18巻3/4号)に投稿し、掲載が決定された.さらに、本研究から得られた知見をまとめたものが、雑誌「教育と医学(第43巻第2号)」に、掲載された.(論文については、項目11.参照)得られた知見この手法の適用によって、コンピュータ教室の環境、授業の中での他メディアとの関係、他メディアの役割の変化、コンピュータに関する教師の意識の変化やコンピュータの教育利用の概念形成過程、コンピュータを用いた授業の特徴が明かになりつつある。

また、他の手法との相違点など、本研究手法の特徴に関する知見が得られてきている。(1)観察研究の継続と発展観察研究を継続し、記録を蓄積し、手法をさらに発展された.(2)手法の評価とコードワードの詳細な検討手法の評価、とくに、筆者の手法で重要なツールとなっているコードワードの検討のために、筆者の用いてきたコードワードをさまざまな角度から、とくに量的な手法も用いて詳細に分析した.(3)T市での参与観察研究の継続第2年次から継続しているT市の中学校での参与観察を11月まで継続し、教師が新たなテクノロジー利用に取り組む際の実践研究の展開のプロセスを体験するとともに、教師の創造的なテクノロジー利用の実践に制約を与えるものなどについても、知見を得た.(4)学会発表ならびに論文発表研究全体からいくつかの側面について、中部教育学会、日本教育方法学会、日本教育工学会で発表した.また、コードワードの詳細な検討について、名古屋大学教育学部紀要教育学科、第42巻1号にまとめて発表した.(5)その他コンピュータとVOD(Video On Demand)を導入したO市の中学校で、参与観察研究を開始した.教育における質的研究に関する情報交換や研究討論の場として、メーリングリスト"quality"(@educa.nagoya-u.ac.jp)を開設し運用開始した.OISEのHargreaves教授と面会し、質的な学校研究について討論を行った.この討論は非常に刺激的かつ有意義なもので、とくに、質的研究における客観性の問題について重要な意見交換がなされ、学会発表等に生かされた.
チャート変形理論

4次元空間内の曲面結び目(埋め込まれた曲面)を表示するために鎌田氏によって、円板上のチャートと呼ばれるグラフが定義された。チャートを用いて曲面結び目を分類しようというのが、1つの目標である。このチャートには3種類の頂点があり、black vertexと呼ばれる次数1の頂点、crossingと呼ばれる次数4の頂点、white vertexと呼ばれる次数6の頂点がある。crossingの数による研究とwhite vertexの数による研究の2種類を行っている。以前の研究により、crossingの数が2個のn-チャートについて、グラフの外形を決定した。2018年度は、これらの分類の1歩として、crossingの数が2個の4-チャートについて調べた。4-チャートとは辺のラベルが、1,2,3のみしかないチャートである。この内、black vertexが8個のチャートが表わす曲面結び目の補空間の基本群を計算した。結果は以下のようになった。これより、Alexander不変量というものが計算可能で、計算結果は自明な曲面結び目と同じとなった。別の手段であるが、この群の一部分が、整数全体の群Zと同型でないことを示すことが出来た。自明な曲面結び目の補空間の基本群はZであるので、一部分は自明な曲面結び目でない事が示された。この群はとても厄介なものであるが、このチャートの中に未知の曲面結び目がありそうなので、もっとこれらを調べたい。2018年度は、crossingが2個の4-chartの分類をするために基本群を計算した。この基本群はとても綺麗な形となったので、4-チャートでblack vertexの数が増えたとしても、計算が可能であろうと手ごたえを持った。しかし、black vertexの数が8個でも、完全な分類にはまだ色々調べる必要があることが分かった。今回計算した基本群はとても綺麗な形をしていたので、他の研究者にもこれらの群を知ってもらって、研究する手掛かりを集められる希望も出てきた。また、基本群から計算できることで知られているAlexander不変量を計算したが、black vertexが8個の場合では、分類には有効な手段でないことが分かった。black vertexが増えれば、Alexander不変量で区別が可能かもしれないので、次年度の研究課題の1つとなりそうである。未知の曲面結び目がありそうなチャートを調べているので、区別が出来れば大きな発見となる。まだまだ研究すべきものが沢山あるが、おおむね順調に研究が進んだと思う。本研究の目的は、チャートを使って曲面結び目を調べる事である。まずは、4-チャートを分類するために、2018年度に計算した基本群について更に調べる。これには、別の知識が必要と思われる。幾何以外の文献を調べたり、他の人に意見を求めていきたいと思う。積極的に研究集会に出て、この群を宣伝する。もう1つの方向であるwhite vertexの数の少ないチャートについても調べて行きたい。特にwhite vertexが7個以下のチャートは既に調べているので、今後の研究はwhite vertexが8個のチャートを調べたい。特に、2019年度は、チャートの型が(2,2,2,2)であるチャートを中心に調べる。調べるために、まずは特殊な形を含むチャートについて調べ、順番にその条件がない一般の(2,2,2,2)型のチャートを調べる。分類に至れば、white vertexが8個のチャートから未知のチャートを発見出来るはずである。crossingの数が3個のチャートについても、もっと詳しく調べて行きたい。目標としては、crossingの数が2個のチャートのように、ほぼグラフの外形を決定し、基本群等の不変量を計算可能に出来るようにしていく。

今回計算した基本群はとても綺麗な形をしていたので、他の研究者にもこれらの群を知ってもらって、研究する手掛かりを集められる希望も出てきた。また、基本群から計算できることで知られているAlexander不変量を計算したが、black vertexが8個の場合では、分類には有効な手段でないことが分かった。black vertexが増えれば、Alexander不変量で区別が可能かもしれないので、次年度の研究課題の1つとなりそうである。未知の曲面結び目がありそうなチャートを調べているので、区別が出来れば大きな発見となる。まだまだ研究すべきものが沢山あるが、おおむね順調に研究が進んだと思う。本研究の目的は、チャートを使って曲面結び目を調べる事である。まずは、4-チャートを分類するために、2018年度に計算した基本群について更に調べる。これには、別の知識が必要と思われる。幾何以外の文献を調べたり、他の人に意見を求めていきたいと思う。積極的に研究集会に出て、この群を宣伝する。もう1つの方向であるwhite vertexの数の少ないチャートについても調べて行きたい。特にwhite vertexが7個以下のチャートは既に調べているので、今後の研究はwhite vertexが8個のチャートを調べたい。特に、2019年度は、チャートの型が(2,2,2,2)であるチャートを中心に調べる。調べるために、まずは特殊な形を含むチャートについて調べ、順番にその条件がない一般の(2,2,2,2)型のチャートを調べる。分類に至れば、white vertexが8個のチャートから未知のチャートを発見出来るはずである。crossingの数が3個のチャートについても、もっと詳しく調べて行きたい。目標としては、crossingの数が2個のチャートのように、ほぼグラフの外形を決定し、基本群等の不変量を計算可能に出来るようにしていく。夏に行われている玉原トポロジー・幾何セミナーに開催費用の一部を2019年度出資する可能性があるため予算の一部を次年度に繰り越しました。また、パソコンが1台壊れてしまったため、予定にはありませんでしたが、新しいものを2019年度新たに購入予定である。
イネにおけるリン欠乏耐性の生理学的、分子生物学的解明

亜鉛欠乏性イネ系統は、重炭酸塩ストレス下で根の生長が損なわれるが、非亜鉛欠乏性遺伝子型系統ほどではなかった。さらに、亜鉛欠乏性遺伝子型系統の重炭素塩耐性は、根の細胞障害によるアミノ酸の流出を最小限に抑える根の働きと関連がある事が分かった。これらの結果から、亜鉛欠乏性遺伝子型系統の根は、重炭酸塩よって生じたROS障害に対して耐性があると仮定した。現在、この事に関しては、JIRCASの他研究員が検定を行っている最中である。また、干ばつおよび灌漑条件下で得られたリン酸欠乏耐性遺伝子であるPup1のNILsを用いた時、Pup1のQTLによって得られた表現型は、通常、干ばつ条件で発現し、それらの根は毛状根であった。アフリカイネ系統におけるつくばでの圃場調査では、リン酸欠乏圃場においてのみリン酸と乾燥に関する遺伝子型間で差異が認められた。一方、温室での調査では、これらの差異がリン酸を可溶化する遺伝子型能ではないことを明らかにし、根の生育に関連した形質である事を示した。上記の結果を元に行った、内生のリン酸使用効率を検定する実験において、検定した30の遺伝子型間で茎および根に関して、使用効率に差がある事が分かった。これらの結果から、内生のリン酸使用効率に関するイネの遺伝子型をスクリーニングを行うための新しい技術であると考えられ、この技術を用い、IRRIのジーンバンクから得たイネ350系統に対するスクリーニングも成功したリン欠乏耐性遺伝子であるPup1における生理学的解明を行った。XHTsとPup1のNILsにおける根の遺伝子発現の関係を調査した。なお、XHTsはマイクロアレイ実験によって安定化が確認されたものを含んでいる。事前実験により、最適寒天濃度と収穫時期について検定を行った。3つの異なる寒天濃度条件下で発根を促した所、Pup1のNILs系統である6-4の方がリンに対して耐性がない'日本晴'よりも長い根を生じた。さらに、リン欠乏土壌条件下では、NILs 6-4は'日本晴'よりも根が発達し、リン付与土壌条件下とほとんど差がなかった。しかし、その後の実験で、Pup1と非Pup1品種を比較したところ、根毛の表現型がPup1遺伝子座で分離しない事が確認された。今後、遺伝子発現における、XHTsの相関関係について検証する予定である。また現在、亜鉛耐性を持つイネが重炭酸塩耐性を持つか否か及びそのメカニズムについて実験を遂行中である。これは、溶液中の重炭酸塩の最適濃度を決定し、亜鉛の存在によって重炭酸塩ストレスに関与すると考えられている8つの遺伝子型に応答する根及び茎の定量化を行うというものである。尚、現在、データは処理中である。これらの結果から、内生のリン酸使用効率に関するイネの遺伝子型をスクリーニングを行うための新しい技術であると考えられ、この技術を用い、IRRIのジーンバンクから得たイネ350系統に対するスクリーニングも成功した
日本語を第二言語とする話者同士のコミュニケーションの研究

本研究は、日本語を第二言語として話す話者(日本語非母語話者)(以下はL2話者)同士のコミュニケーションの実態を明らかにすることを目的としている。従来、日本語を第一言語として話す話者(L1話者)同士の会話、またはL1話者とL2話者の間の会話(異文化間会話、接触場面会話)が主な研究対象とされてきた。しかし、在留外国人数は依然として増えつつあり、日本語は、もはや日本語母語話者だけのものではなくなっていると言えるであろう。そこで、本研究では、日本語L2話者同士のコミュニケーションの中でも、日本の大学で学ぶ留学生同士の相互行為をデータとし、その特徴を分析・考察している。平成30年度には、3種類の調査を行なった。まず、平成29年度に続き、学習場面での留学生同士のディスカッションの分析を行なった。ブレーンストーミング型の話し合いの中でのやりとりの特徴、特に道具(紙)の使用が話し合いの仕方にどのような影響を与えるかを明らかにした。次に、友人同士の二者間会話(雑談)20組分の録音・録画データを分析した。L2話者同士の会話の中では、相手の話の中に意味のわからない言葉がある時や自分の言いたいことを表現するための言葉を知らない時などに、それを調べる目的で、スマートフォンが使われることがある。会話を中断させないように、どうスマートフォンの使用と会話を両立させているかを録画データの分析によって調査した。また、会話中に英語への切り替えがあっても、特に会話相手を混乱させることなくスムーズに会話が進んでいくのはなぜかを明らかにするために、切り替えが起きるコンテクストとその言語的・非言語的特徴についての分析を行なった。L2話者同士の会話との比較の目的で、L1話者とL2話者による会話の分析も行った。L1話者がL2話者の質問に応える場面に着目し、会話をスムーズに進めていくための行動の一側面を明らかにした。本研究は、日本語を第二言語として話す話者(日本語非母語話者)同士のコミュニケーションの実態を、会話分析により明らかにすることを目的としている。従来の研究では、日本語第二言語話者が第一言語話者である日本人と行う会話が主な研究対象となっていたが、第二言語話者同士の会話では、それらとは異なる特徴が見られることが予想される。本研究の目的を果たすため、平成28年度は、2種類のデータを収集した。1親しい友人同士である日本人学生(日本語第一言語話者)と留学生(日本語第二言語話者)の日本語による二者間会話11組、2親しい友人同士である留学生同士(日本語第二言語話者同士)の日本語による二者間会話17組である。データ12ともに、それぞれ20組ずつに揃うように、現在、引き続きデータ収集を行っている。また、非言語情報、音声的特徴などを含め微視的な分析ができるように、会話の文字化・資料整備を進めているところである。本研究は、その目的を果たすために、1親しい友人同士である日本人学生と留学生の日本語による二者間会話と、2親しい友人同士である留学生同士の日本語による二者間会話をそれぞれ20組ずつ収集する予定である。平成28年度中にデータ収集を済ませ、資料を整備したうえで、分析を開始する予定であったが、一部のデータが未収集で、整備できなかった。しかし、平成29年度に入った現在、資料整備を進めているところで、平成29年度末には、当初の予定どおり、研究を終えられる目途である。本研究は、日本語を第二言語として話す話者(日本語非母語話者)同士のコミュニケーションの実態を明らかにすることを目的としている。従来、日本語を第一言語として話す話者同士の会話、または日本語を第一言語として話す話者と第二言語として話す話者の間の会話(異文化間会話、接触場面会話)が主な研究対象とされてきた。しかし、在留外国人数は依然として増えつつあり、日本語は、もはや日本語第一言語話者(日本語母語話者)だけのものではなくなっていると言えるであろう。そこで、本研究では、日本語第二言語話者同士のコミュニケーションの中でも、日本の大学で学ぶ留学生同士の相互行為をデータとし、その特徴を分析・考察している。平成29年度は、平成28年度から引き続き、1親しい友人同士である日本人学生と留学生の日本語による二者間会話(雑談)20組、2親しい友人同士である留学生同士(日本語第二言語話者同士)の日本語による二者間会話(雑談)20組を収集し、会話の文字化・資料整備を行い、分析のための準備を整えた。さらに、学習場面での留学生同士のディスカッションを1場面収録し、事例研究を行なった。会話の文字化・資料整備をし、ディスカッションの進め方とやりとりの特徴に注目して、分析を行なった。その結果、「賛否両論型」「問題解決型」といったディスカッションの型により、異なる談話的特徴があることがわかった。申請時の予定では、本研究は、留学生同士の会話(雑談)を収録し、それを日本人学生と留学生との会話(雑談)と比較することによって、第二言語話者同士のコミュニケーションの特徴を明らかにすることを研究課題としていた。しかし、それに加えて、学習場面での留学生同士のコミュニケーション場面のデータ収集の機会に恵まれたため、新たに研究課題を追加し、平成29年度にデータ収集、分析、成果発表を行った。さらに、研究代表者の家庭の事情もあり、当初の予定より、分析と考察、研究の総括の時期が遅れている。

しかし、在留外国人数は依然として増えつつあり、日本語は、もはや日本語母語話者だけのものではなくなっていると言えるであろう。そこで、本研究では、日本語L2話者同士のコミュニケーションの中でも、日本の大学で学ぶ留学生同士の相互行為をデータとし、その特徴を分析・考察している。平成30年度には、3種類の調査を行なった。まず、平成29年度に続き、学習場面での留学生同士のディスカッションの分析を行なった。ブレーンストーミング型の話し合いの中でのやりとりの特徴、特に道具(紙)の使用が話し合いの仕方にどのような影響を与えるかを明らかにした。次に、友人同士の二者間会話(雑談)20組分の録音・録画データを分析した。L2話者同士の会話の中では、相手の話の中に意味のわからない言葉がある時や自分の言いたいことを表現するための言葉を知らない時などに、それを調べる目的で、スマートフォンが使われることがある。会話を中断させないように、どうスマートフォンの使用と会話を両立させているかを録画データの分析によって調査した。また、会話中に英語への切り替えがあっても、特に会話相手を混乱させることなくスムーズに会話が進んでいくのはなぜかを明らかにするために、切り替えが起きるコンテクストとその言語的・非言語的特徴についての分析を行なった。L2話者同士の会話との比較の目的で、L1話者とL2話者による会話の分析も行った。L1話者がL2話者の質問に応える場面に着目し、会話をスムーズに進めていくための行動の一側面を明らかにした。本研究課題の推進のために、研究協力者との連携を図りたいと思う。具体的には、分析に用いる資料を整理しなおす必要が出てきた場合などに、研究協力者に依頼し、研究代表者は分析・考察に集中できるようにしたい。ビデオデータ分析に必要なデスクトップパソコンを購入する予定であったが、データ収集・整備が遅れたため、ビデオデータ分析を開始することができなかった。また、国内学会での発表を1回予定していたが、そこまで研究が進まなかった。そのため、学会参加のための旅費が不要となった。平成29年度にデータ収集が完了し次第、デスクトップパソコンを購入し、ビデオデータ分析を開始する予定である。また、平成28年度にできなかった成果発表も、平成29年度に行う予定である。
強皮症モデルマウスにおけるimatinib及びPDGF受容体選択的抑制の治療効果

今回の実験において注目すべきは、皮膚線維化発症後にimatinibの治療を開始して、治療効果があるかということである。皮膚線維化発症前に治療を開始して治療効果を得た論文はあるが、皮膚線維化発症後では報告がない。
重度脳性麻痺ボッチャ選手の競技力向上のためのトレーニングプログラムの開発

本研究では、従来から重度脳性麻痺ボッチャ選手に実施されてきた痙性減弱を目的としたストレッチ等のトレーニング方法を、より積極的な筋力増強等を目的としたプログラムに変更・実施し、これらの効果について明らかにすることを目的とした。我々は、投球可能距離がボッチャ選手のパフォーマンスの一指標となることを明らかにしており、筋力増強、体幹機能向上等を目的とした新しいトレーニングプログラム“ボチトレ"を開発、導入し、主にボッチャ強化指定選手や地域で活動している若手選手を対象に、合宿や強化練習会内でのトレーニングならびに評価を実施してきた。ボチトレを実施し、分析を進めて行くと、選手のパワーを向上させることはもちろんであるが、ボッチャのターゲットスポーツとしての競技特性からも、心拍数向上を目的としたトレーニングが重要であることがわかってきた。高強度で心拍数を上昇させるトレーニングの継続は、自律神経機能の賦活につながり、ターゲットスポーツにおいては、ここ一発という場面で副交感神経が優位に働き、落ち着いてプレーができる一つの要因であることが報告されている。また、心拍数上昇を目的とした高強度のトレーニングは、脳性麻痺者に対してもリスクがなかったことも報告されており、安静時心拍数の減少にも貢献することが知られている。脳性麻痺者は一般的に安静時心拍数が高いことが報告されているが、ボッチャ選手においてもそれは同様であることが我々の研究でわかってきている。さらに、呼吸機能低下も認められることから、主に心肺機能向上を目的に、選手が可能な運動を反復して実施させることが有効であるとともに、本研究の成果から、重度脳性麻痺ボッチャ選手のトレーニング効果の評価ならびにリスク管理において心拍数をモニタリングして心拍変動解析を行うことが非常に有用であることがわかってきている。ボッチャ選手は、障害の重度さから幼少期から運動負荷による心拍数上昇という事象をほとんど経験していないことが予想され、それらを目的とした運動プロトコールもない。そのため、自律神経機能賦活を目的に、心拍数上昇を目的とした、重度障がい選手用の運動プロトコールとして、寝返りや起き上がり運動などの日常生活動作を素早く繰り返し行うなどのスピードトレーニングをより積極的に導入していくなど、新しく考案したトレーニングプログラム“ボチトレ"を導入することで、選手のパフォーマンスの向上が図れ、リオパラリンピックでのチーム銀メダル獲得につながった。また、それ以降の国内外の大会においても、本研究の対象としてきたボッチャ選手の競技成績が向上し、メダル獲得に貢献している。本研究の開始以降、ボッチャの合宿等の練習メニューが、従来のストレッチを中心とした受動的なプログラムから、より積極的な筋力トレーニングや手動車椅子ラン、乗馬シミュレーターによる体幹機能向上トレーニング、呼吸筋トレーニング、歩行トレーニングなど、その内容が大きく変化してきていること、そして個々の選手のADL能力の上昇も認められるとともに、選手達のアスリートとしての意識変革にも寄与している。特にボッチャにおいては選手の筋力増強はもちろんであるが、心拍数上昇を目的としたトレーニングプログラムが有効であることは、本研究を進める中で、その重要さを新たに得られた結果であった。これまでに実施してきたトレーニングプログラムが、心拍数の上昇に貢献していなかったということではなく、重度の障がいがある選手が遂行可能なトレーニング方法として選択して実施してきた内容が、心拍数上昇、筋力増強、体幹機能向上それぞれに影響を与えていることがわかってきたことからも、当初の計画通りに概ね順調に進んでいると評価した。研究開始当初は、ボチトレの導入により、重度脳性麻痺ボッチャ選手が遂行可能な動作を速く繰り返して実施することで筋力増強、体幹機能向上などの効果が期待されることを主な目的としてきたが、研究を進めるにあたり、障害の重度さから幼少期から運動負荷による心拍数上昇という事象をほとんど経験しておらず、安静時心拍数が高く、交感神経活動が優位な重度脳性麻痺ボッチャ選手においては、心拍数上昇を主目的としたトレーニングプログラムが重要であることがわかってきた。そのため、昨年度から、自律神経機能評価も実施しながら、個々の選手に対してより効果的なトレーニングプログラムを立案、遂行してきている。これまでの成果から、心拍変動解析がトレーニング効果を評価することやリスク管理をする上で重要であることがわかってきているため、継続して対象者を増やしながら、その効果を分析し、まとめたものを広く公表したいと考えている。ボッチャは重度障がい者が参加できるパラリンピックの正式競技であり,ジャックと呼ばれる白い的球に自身の投球する赤,もしくは青のボールをいかに近づけることができるかを競うターゲットスポーツである。重度の四肢麻痺者、特に脳性麻痺者が主な対象であり,その競技パフォーマンスを向上させるトレーニング方法については未だ明確なエビデンスが構築されていない。ボッチャではあらゆる場面においても落ち着いて狙ったところに投球できるコントロール,相手のボールを押したり弾いたりできるパワーが必要になる。本研究の目的は,脳性麻痺ボッチャ選手の強化のため,自律神経機能と身体機能の向上に効果的なトレーニングプログラムを開発することである。本年度では、測定及びトレーニング機器の選定、購入及び上下肢の協調性トレーニング機器の開発を手がけた。先天性障害である脳性麻痺者の多くは、小児期では介助歩行も含め歩行可能な者が多いが、加齢とともに進行する関節拘縮や痙性の増強等そして体重の増加等により歩行が困難となり、移動手段を車椅子に変更するケースがほとんどである。彼らは、健常者のようにトレーニングマシンを用いた下肢筋力の強化等を図ることが麻痺等の重度障がいにより難しいため、免荷式歩行器を用い、安全かつ自立した歩行を可能とすることで下肢及び体幹筋の筋力強化が図れ、また、フィットネス効果も期待できる。