hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂肪組織形成、肥満における膜貫通型メタロプロテアーゼ・メルトリンの新たな機能

これまで、主に培養細胞などを用いた研究から前駆脂肪細胞から、脂肪細胞への分化に関わる重要な因子などが明らかになってきた。このような状況の中で、私たちはメルトリンαノックアウトマウスを用いた解析から、メルトリンαが前駆脂肪細胞の増殖に関わっていることを示唆してきた。しかし、その一方で、個体発生の過程において、前駆脂肪細胞の由来や局在、性質などについては、ほとんどわかっていなかった。その要因の1つとしては、初期の前駆脂肪細胞に特異的に発現する遺伝子マーカーが知られていなかったことが挙げられる。そこで、本研究では、マイクロアレイを用いて、前駆脂肪細胞および脂肪細胞に分化できない細胞集団の遺伝子発現を比較することにより、前駆脂肪細胞マーカーのスクリーニングを行った。まず始めに、Affymetrix社のGeneTip 430.Aを用いた解析により、前駆脂肪細胞において、有意に発現量が上昇している105個の遺伝子を得た。これらの中から、細胞表面に存在する5つの分子に着目し、マウス胎仔の発生段階における発現を免疫組織染色により検討した。その結果、遺伝子Xは、受精後14.5日から肩甲骨間の褐色脂肪組織に、16.5日からは、皮下の白色脂肪組織に特異的に発現していることがわかった。さらに、この遺伝子Xを発現する細胞の割合をFlow cytometryにより検討したところ、受精後14.5日のマウス胎仔繊維芽細胞内の約10%の細胞に発現していることがわかった。本研究により得られた遺伝子Xを、前駆脂肪細胞のマーカーとして用いることにより、これまで不明であった生体内における前駆脂肪細胞の由来や局在、性質などを明らかにできるものと考えられる。膜貫通型メタロプロテアーゼ・メルトリンα/ADAM12の脂肪組織形成、肥満における機能を調べるために、メルトリンαノックアウトマウスに高脂肪食を摂取させたところ、ノックアウトマウスは野生型のマウスに比べ、体重の増加が抑えられていることがわかった。また、解剖の結果、高脂肪食を摂取したメルトリンαノックアウトマウスの白色脂肪組織は野生型のものよりも、小さいことがわかった。脂肪組織の肥大には、2つの過程が知られている。1つは、もともと存在する脂肪細胞がより多くの油滴を貯めて、肥大する現象であり、もう一つは、脂肪組織中に存在する脂肪前駆細胞が増加し、新たな脂肪細胞ができる過程である。これらの過程のどこにメルトリンαが関わるのかを調べた。脂肪細胞の大きさを比較してみたところ、メルトリンαノックアウトマウスの脂肪細胞は野生型のものと同程度、肥大していた。一方、脂肪組織中に含まれる細胞の数を比較してみたところ、高脂肪食を摂取したノックアウトマウス由来の脂肪組織中に含まれる細胞数は、野生型のものよりも明らかに低下していることがわかった。このことから、メルトリンαは細胞の肥大ではなく、新たにできる脂肪細胞の増加に関わっているということが示唆された。さらに、これらの結果をin vitroで解析するため、Mouse embryonic fibroblast(MEF)及び、脂肪組織から単離したStromal-vascular(S-V)cellを用いて、分化誘導後の細胞の増殖を調べた。いずれの細胞を用いたときにも、メルトリンαを欠く細胞は野生型のものに比べ、増加率が低下していることがわかった。以上のことから、メルトリンαが脂肪細胞の肥大ではなく、脂肪前駆細胞の増加という現象に介して、肥満に関わる因子であることがわかった。
アミノ酸と核酸塩基の代謝ネットワークを基盤とした新しい脂肪肝誘導機構

アルコール多飲歴のない非アルコール性脂肪肝炎(NASH)は肝硬変や肝癌へと進行し得るが、治療法が確立されていないことが問題となっている。申請者らはこれまで、アミノ酸のうちアルギニンのみ不足した低アルギニン食で誘導される脂肪肝の形成機構を解析してきた。最近、低アルギニン食誘導性の脂肪肝には、核酸代謝系の一部であるアデニン代謝系化合物の低下が必須であるとわかり、NASHモデル動物においてもこれと類似する代謝変動が起こることを発見した。本研究では、このようなアデニン代謝系の低下を誘導する代謝ネットワークを解明し、その脂肪肝形成やNASH発症における役割を解明する。
ローレンス・スターンの説教集におけるセンチメンタリズムの研究

ローレンス・スターンの『ヨリック説教集』の内容には、18世紀イギリス国教会の主流だった「広教会主義」の宗教観が顕著に現れている。その創始者であるカンタベリ-大主教ジョン・ティロットソンの説教をみると、そこでは17世紀の宗教内乱への反省から、宗教的な熱狂や神秘体験を否定した、理性による宗教が説かれている。その文体は極めて論理的な、無味乾燥といってよいものだ。一方、スターンが国教会の牧師として活動した18世紀の半ばから後半は、メソジスト派が台頭した時代でもある。その代表的な説教者ジョージ・ホイットフィールドの説教を見ると、そこでは聖書のテキストの一節から劇的な物語が作り上げられ、感情的な口調で、宗教的熱狂や神秘体験が語られている。それを踏まえた上でスターンの説教をみてみると、内容的には理性重視、宗教的熱狂批判といった広教会派の特徴がみられるものの、そこで使われているレトリックは、本来の議論から脱線して、聖書の一挿話をあたかも小説の一場面のように劇的に、熱烈な口調で語ることによって、聴衆や読者を感性の側から説得しようとするものであり、むしろスターンが批判しているはずのメソジストたちの説教に近いものがある。何の変哲もないテキストや事実の断片を手掛かりに自由な空想を加えることによって、感情に訴える豊富な意味を引き出すそのレトリックは、のちに彼が小説『センチメンタル・ジャーニ-』などで用いたものである。しかしむしろそうしたレトリックが彼独自のものでなく、主にメソジスト派の牧師による説教で広く用いられていたらしいことは、スターンのセンチメンタリズムの起源を探るうえで重要な事実であろう。さらにデータを集めたうえで、次年度には研究成果を論文の形でまとめてみたい。
生体機能の設計・合成

1.合成化学的アプロ-チ分子認識機能を有する高分子を合成し、これに触媒活性をもたせ、酵素機能を有する生体機能分子を創製する目的で研究を行った。モレキュラ-インプリンティング法は基質に類似した化合物(プリントモレキュ-ル)と相互作用するような化合物(ファンクショナルモノマ-)と重合させ、プリントモレキュ-ルのみを取り除くものである。このポリマ-はプリントモレキュ-ルの形状と化学的性質を記憶しており、その構造類似体である基質と特異的に相互作用する。さらに触媒活性部位を導入したポリマ-を設計すれば、酵素類似の機構を再現できると考えた。そこでアルド-ル反応を触媒するポリマ-の合成を試みた。プリントモレキュ-ルとして4-ヒドロキシ安息香酸、ファンクショナルモノマ-として4-ビニルピリジン、クロスリンカ-としてジイソプロペニルベンゼンとスチレンを用いてテンプレ-ト重合を行った。またプリントモレキュ-ルとファンクショナルモノマ-間により強い相互作用を得るため、ビニルピリジンよりも塩基性の強いアリルアミンを用いた系でも実験を行った。2.生化学的アプロ-チ(1)グルコ-スオキシダ-ゼは、糖タンパク質であり、酵素の活性中心と電極との電子授受の主たる障害は、糖鎖部分であると示唆されている。そこで酵素の電極活性を高めるため、まず糖鎖部位をフェロセンカルボキシアルデヒドによって化学修飾した。その結果、修飾酵素と天然酵素の電子授受反応速度をサイクリックボルタモグラムを用いて比較したところ修飾酵素は非常に速い電子授受反応速度を示した。(2)酸化還元タンパク質と電極との電子伝達には、電極表面だけでなくタンパク質自身の荷電状態が大きく関与している。そこで荷電状態を変化させると、電極との反応性を高められる。ブル-銅タンパク質ではすでにそのアミノ酸配列、立体構造、中心金属の配位位置などが知られており、タンパク質のもつ荷電を化学修飾により変化させることにより、タンパク質と電極との静電相互作用を電極反応に適切な強さにできると考えられるので、これについて検討した。
シック塩基依存性および非依存性アミノ基脱離酵素の分子構造と反応機作の比較研究

アミノ酸のα-アミノ基を脱離させる酵素のおおくは,ピリドキサルリン酸を補酵素として要求し,シック塩基の形成を経由して反応が進行する.これに対して本研究でとり扱うアスパルターゼはシック塩基に依存せず,全く別個の機作で脱アミノを触媒し,マイケル付加タイプの不斉合成反応として有機化学の見地からも興味深い.本研究においてはシック塩基依存性のピリドキサル酵素との対比の下にアスパタルターゼの分子構造と反応機作の解明に向けて種々検討し,下記の成果を得た.1.トリプトファナーゼの分子構造と活性発現機構に関する研究大腸菌の本酵素の活性発現と関与するK^+, NH_4^+などの一価カチオンがホロ酵素の活性化と安定化に関与することを見出した.さらに蛍光プローブを用いた解析により,一価カチオンの効果発現にシステインー298が関与することが判明した.またクロラミンTを用した研究で,メチオニン残基も本酵素の活性発現に関与することが明らかになった.2.アスパルターゼの分子構造と活性発現機構と関する研究(1)シュードモナス菌からさきに高度精製均一化と結晶化を達成した本酵素の遺伝子のクローニングを塩基配列決定により,全一次構造を推定した.またコンビューター解析により,大腸菌とシュードモナス菌の本酵素を反応機構上類似しているフマラーゼの一次構造が高い相同性を有することを見出した.(2)土壊菌から梅沢士が学離した抗生物質S-2, 3-ジカルボキシアジリデインがフマラーゼと同様にアスパルターゼも強く阻害することを見出した.(3)フマルアルデヒド酵が本酵素を失恬させることを見出した.(4)大腸菌本酵素のシステインー430を遺伝子操作によりトリプトファン残基に変換し,酵素学的特性を詳細に解析した.アミノ酸のα-アミノ基を脱離させる酵素のおおくは,ピリドキサルリン酸を補酵素として要求し,シック塩基の形成を経由して反応が進行する.これに対して本研究でとり扱うアスパルターゼはシック塩基に依存せず,全く別個の機作で脱アミノを触媒し,マイケル付加タイプの不斉合成反応として有機化学の見地からも興味深い.本研究においてはシック塩基依存性のピリドキサル酵素との対比の下にアスパタルターゼの分子構造と反応機作の解明に向けて種々検討し,下記の成果を得た.1.トリプトファナーゼの分子構造と活性発現機構に関する研究大腸菌の本酵素の活性発現と関与するK^+, NH_4^+などの一価カチオンがホロ酵素の活性化と安定化に関与することを見出した.さらに蛍光プローブを用いた解析により,一価カチオンの効果発現にシステインー298が関与することが判明した.またクロラミンTを用した研究で,メチオニン残基も本酵素の活性発現に関与することが明らかになった.2.アスパルターゼの分子構造と活性発現機構と関する研究(1)シュードモナス菌からさきに高度精製均一化と結晶化を達成した本酵素の遺伝子のクローニングを塩基配列決定により,全一次構造を推定した.またコンビューター解析により,大腸菌とシュードモナス菌の本酵素を反応機構上類似しているフマラーゼの一次構造が高い相同性を有することを見出した.(2)土壊菌から梅沢士が学離した抗生物質S-2, 3-ジカルボキシアジリデインがフマラーゼと同様にアスパルターゼも強く阻害することを見出した.(3)フマルアルデヒド酵が本酵素を失恬させることを見出した.(4)大腸菌本酵素のシステインー430を遺伝子操作によりトリプトファン残基に変換し,酵素学的特性を詳細に解析した.1.シッフ塩基非依存性酵素としてのアスパルターゼに関する研究成果。(1)一次構造に関する比較生化学的解折:大腸菌とシュードモナス菌のアスパルターゼについては、遺伝子クローニングと一次構造決定を達成した。これら両酵素と一次構造上の相同性を有する蛋白質をコンピューター解析により検索したところ、フマラーゼやアルギニノコハク酸リアーゼなど、類似の反応を触媒する数種の酵素との間に高い相同性が見出された。(2)活性発現に関与するアミノ酸残基の検索:フマルアルデヒド酸(FAA)を用いた化学修飾により、大腸菌のアスパルターゼが擬一次的に失活することを見出し、失活がサブユニット当たり1個のSH基の修飾によるものであるという知見を得た。現在、siteーdirected mutagenesisによってシステインー430をトリプトファンに変換する実験が進行中である。一方、シユードモナス菌の本酵素はFAAによって失活せず、両酵素の活性部位の構造が異なっている可能性が示唆された。2.シッフ塩基依存性酵素としてのトリプトファナーゼに関する研究成果大腸菌のトリプトファナーゼは、活性発現に【K^+】あるいはN【H(^+-4)】などの一価カチオンを要求するが、酵素活性発現に対するこれらのカチオンの役割を詳細に検討した。その結果、補酵素であるピリドキサルリン酸(PLP)とアポ酵素の結合には温度が関係し、生成したホロ酵素の活性化と安定化には一価カチオンが関与することを明らかにした。さらに、一価カチオンの効果発現にSH基が関係していることを示し、このSH基の一次構造上の位置を螢光プローブを用いて検索したところ、システインー298が活性発現に必須のアミノ酸残基として同定された。

現在、種々の物理化学的測定やHPLC分析などを駆使して、本酵素の高次構造に及ぼす一価カチオンの影響をさらに詳しく検討している。
数種のヘテロティックグループ間で交配したF1収量に関するゲノム予測モデルの構築

本研究では、テンサイ一代雑種の親系統のうち、数種のヘテロティックプールに帰属される自殖系統に対して、Whole genome shotgun法により得られた次世代シーケンスデータを取得するとともに、公表されているテンサイゲノム配列を利用してSNPパターンについてハプロタイプブロックの推定を目的としている。また、得られた比較ゲノム情報に基づいて、数種の自殖系統間でダイアレルクロス交配したF1の根重の大小や根中糖分の多少に関してゲノム予測モデルを検討することとしている。平成30年度は、平成29年度に引き続き、異なるヘテロティックプールに由来する自殖系統間で片側ダイアレル交配した親とF1を、ペーパーポット移植栽培法により、北海道農業センターの精密育種試験圃場において乱塊法4反復の表現型調査(生産力検定)を実施した。調査形質は、根重、根中糖分、糖量および品質成分(Na, K,アミノ態窒素)であり、平成29年度と同様に幅広い変異を確認した。また、異なる遺伝的背景を持った4つの親自殖系統についてIllumina HiseqによるNGSデータを取得し、米国のリファレンスゲノムEL10との比較を行い、SNPデータセットを作成した。本研究では、テンサイのエリート一代雑種親品種の中から重要な数種のヘテロティックグループのに帰属される自殖系統について生産力調査を行うとともに、Whole genome shotgun法により得られた次世代シーケンスデータを取得して、データベース公表されているテンサイゲノム配列等を利用して、SNPパターンの系統間差からハプロタイプブロックの推定とデータ抽出を目的としている。さらに、得られた比較ゲノム情報に基づいて、上記自殖系統間でダイアレルクロス交配したF1の根重の大小や根中糖分の多少に関してゲノム予測モデルを検討することとしている。平成29年度は、4つの異なるヘテロティックプールに由来する自殖系統、具体的には「NK-195BRmm-O」、「NK-235BRmm-O」、「NK-237BRmm-O」および「NK-388mm-O」の4種類の自殖系統間で片側ダイアレル交配した親とF1を、ペーパーポット移植栽培法により、北海道農業センターの精密育種試験圃場において乱塊法4反復の表現型調査(生産力検定)を実施した。調査形質は、根重、根中糖分、糖量および品質成分(Na, K,アミノ態窒素)であり、テンサイの公定分析方法により調査した結果、根重ならびに根中糖分に幅広い変異を確認した。また、異なる遺伝的背景を持った4つの親自殖系統については、Illumina HiseqによるNGSデータを取得し、Kmerについて前処理(Trimmomatic使用)を行い、高品質データであることを確認した。表現型データの取得は、計画した通りに実施できた。また、次世代シーケンスデータについても、片側ダイアレル交配に用いた4つの自殖系統を用いて、高品質なデータを目標通りに取得できた。テンサイのリファレンスゲノムについては、米国のミシガン州立大においてUSDAのEL10が、テンサイの染色体数と同じ9つのScaffoldとして高精度なアッセンブルに成功している。このため、本課題で得たリシーケンスデータについては、米国のリファレンスゲノムEL10との比較解析を進める予定である。29年度に学会参加費および論文公表として考えていた予算を、30年度5月に米国で開催される国際学会での参加費用ならびに旅費として30年度での使用計画へ変更したため。
量子場理論における局所状態と核型性条件

場の量子論の一般的・公理論的枠組としては,作用素値超函数を用いたWightmanの定式化と並んで,作用素代数のつくるlocal netに基づいた荒木-Haag-Kastlerの代数的定式化が知られている.この何れの立場も未だ抽象的枠組に留まり,現実の物理現象を記述するゲージ理論のような具体的モデルを理論の内部に整合的に取込むことには成功していない.後者の代数的定式化に基づく数学的枠組を具体的モデルに接続することを目標として,局所状態か作る芽の層に着目し,局所物理量によってそれを「座標付け」るという観点から,この定式化の創始者であるR. Haagハンブルク大学名誉教授と研究交流を行った.その結果,局所時空領域のサイズとエネルギーの積を十分小さく取り,そのベキによって誤差の精度を特徴付けるという見方を採用すると,局所状態指定の精度を上げるにつれて,物理量が入れ子の形に整序されるfiltration構造が現れることを明らかにした.今のところ明確な帰結が得られたのは自由場の場合に限られるが,この構造を相互作用のある場合に拡張することは,摂動論的な繰込み群の文脈で有効に用いられてきたoperator product expansionの一般的考察に重要と思われる.このようにして得られた局所状態を貼合せて大域的状態を構成するためには,相互作用のある場合,場の量の積を含んだ場の運動方程式が重要となるが,上の方向での考察はこの目的に有用と考えられる.また,昨年夏1ヵ月余数理解析研究所に滞在し,本年も8月から半年足らずの滞在を予定しているD. Buchholzハンブルク大学教授と共同で,局所状態の概念を用いて「局所平衡・大城非平衡」な状態概念を定式化する問題を研究であり,ここにも有効な具体的応用の道があると期待している.場の量子論の一般的・公理論的枠組としては,作用素値超函数を用いたWightmanの定式化と並んで,作用素代数のつくるlocal netに基づいた荒木-Haag-Kastlerの代数的定式化が知られている.この何れの立場も未だ抽象的枠組に留まり,現実の物理現象を記述するゲージ理論のような具体的モデルを理論の内部に整合的に取込むことには成功していない.後者の代数的定式化に基づく数学的枠組を具体的モデルに接続することを目標として,局所状態か作る芽の層に着目し,局所物理量によってそれを「座標付け」るという観点から,この定式化の創始者であるR. Haagハンブルク大学名誉教授と研究交流を行った.その結果,局所時空領域のサイズとエネルギーの積を十分小さく取り,そのベキによって誤差の精度を特徴付けるという見方を採用すると,局所状態指定の精度を上げるにつれて,物理量が入れ子の形に整序されるfiltration構造が現れることを明らかにした.今のところ明確な帰結が得られたのは自由場の場合に限られるが,この構造を相互作用のある場合に拡張することは,摂動論的な繰込み群の文脈で有効に用いられてきたoperator product expansionの一般的考察に重要と思われる.このようにして得られた局所状態を貼合せて大域的状態を構成するためには,相互作用のある場合,場の量の積を含んだ場の運動方程式が重要となるが,上の方向での考察はこの目的に有用と考えられる.また,昨年夏1ヵ月余数理解析研究所に滞在し,本年も8月から半年足らずの滞在を予定しているD. Buchholzハンブルク大学教授と共同で,局所状態の概念を用いて「局所平衡・大城非平衡」な状態概念を定式化する問題を研究であり,ここにも有効な具体的応用の道があると期待している.
金属粉によるセレン酸の常温化学還元反応速度の解析とセレン酸含有廃液処理装置の開発

鉄、亜鉛などの金属粉が酸に溶解の際に発生する活性水素(発生期の水素)による廃水中のセレン酸の還元処理反応の検討は見当たらない。そこで、金属粉/酸が廃水中のセレン酸を常温還元する反応初期10分間の挙動を調べた。具体的には、鉄粉還元処理反応において塩酸濃度、鉄粉添加濃度、セレン酸の初濃度を変化させて、残留全セレン濃度、気化セレン量、水素ガス発生量を測定した。その結果、水素ガス発生速度が塩酸濃度と鉄粉添加濃度の積に比例していることが分かった。また、セレン酸の還元除去反応速度は、R=-d[SeO_4^<2->]/dt=k[SeO_4^<2->]で表わすことができた。反応速度定数kは鉄粉の表面状態によりk=0.310.85と変化し、鉄粉の表面状態がセレン酸の還元作用に影響することが分かった。また、気化セレンの発生挙動から、気化セレンの急激な発生時期と肉眼的に赤色セレンの発生時期が一致していたことから、発生期の水素によりセレン酸が亜セレン酸に還元されると直ちに単体セレンに還元され、一部の単体セレンがセレン化水素まで還元されて気化する過程が考えられた。亜鉛粉は、鉄粉より還元力が強く、水素発生量も多いが、廃水中のセレン酸の還元処理能力が劣っていた。このことは活性水素の多量生成がセレン酸還元に有効に反応する前に水素分子化が優位に進行するためと推定される。また、小型遠心式排風機(ファン静圧・最大185kPa、排風量・最大1.2m^3/min、出力4段切替)に静圧調整槽、ミストセパレータを接続した排風量0.4m^3/Min、圧力損失1.8kPaの気化セレン除去槽を開発し、鉄粉を用いるセレン酸含有廃液処理装置(反応槽容積100L)を試作した。
ハダカデバネズミを用いた社会内位置特異的行動を制御する脳神経基盤の解析

ハダカデバネズミの階級社会を制御する脳神経基盤の解明のために必須となる分子生物学・細胞生物学・組織学的研究の推進のための基盤構築をほぼ完了させることができた。研究を開始した当初は遺伝子配列情報が存在しない状態であったが、次世代シーケンサーを用いた解析を進めることにより、遺伝子配列情報の取得・mRNA-seqによる発現比較、さらに、mRNA-seqを応用したマウス・ヒト・ラットとの種間の遺伝子発現比較パイプラインを整備し、網羅的遺伝子解析を行うことが出来る状態に達した。予想外に大きな問題として繁殖停止という事態に見舞われたものの、2011年末に初めて繁殖に成功し、現在個体数は約90匹にまで増加している。個体数の制限の問題から脳神経系の組織解析を行うことが出来なかったため、生体MRIの系の立ち上げを優先的に進めた。生きたまま階級変化時の脳の構造・神経走行変化の解析を行うべく、前段階となるMRIアトラスの構築を精力的に行った。データの質の向上・新生仔のデータ追加を実験動物中央研究所との共同研究でさらに進め、本年度初頭に公開予定である(論文投稿準備中)。今後、このアトラスを基盤として、女王・王・兵隊・ワーカーからなる階級間での脳比較を進めていく。現在、ハダカデバネズミの生体MRIの詳細な条件検討を進めており、完了次第、階級間の脳の構造・神経走行の比較を行う。また、最近は順調に個体数が増加してきているため、今後、必要な個体数が揃った時点で、本格的な神経系の組織学的解析を開始する。その他、ハダカデバネズミiPS細胞のさらなる解析を進め、個体のがん化耐性・老化耐性にも関与する可能性が考えられる遺伝子発現調節機構を見出し、現在解析の最終段階に達している。また、上記の種間比較パイプラインを用いて、ハダカデバネズミのがん化耐性・老化耐性を規定する候補遺伝子群の同定を行い、数個の候補を同定し、解析を開始した。ハダカデバネズミ飼育室を慶應大医学部内に新設し導入を完了した。引越の環境変化ストレスによるネズミの死亡(1割)と繁殖停止という予想外の事態に見舞われたものの、その後飼育方法・繁殖方法の改善効果が認められ、無事個体数が増えつつある。H23年度は、まず、in vitroでの神経細胞調整を目的としてハダカデバネズミiPS細胞の樹立を行い、これに成功した(投稿準備中)。また、ハダカデバネズミのカースト変化時の脳のMRI解析のための下準備として、実験動物中央研究所との共同研究にて脳のMRIアトラスの作成を行った(投稿準備中)。ハダカデバネズミ遺伝子配列情報が整備されていなかったため、慶應大医学部分子生物学教室/理工学部バイオインフォマティクス教室との共同研究にて、次世代シーケンサーによるハダカデバネズミ全mRNA配列決定を行い、独自のゲノムアセンブリ結果と組み合わせ、発現情報を併せ持つハダカデバネズミゲノムブラウザを新規に立ち上げた(投稿準備中)。ハダカデバネズミはマウスとほぼ同じ大きさでありながら、その高度な社会性に加えて、異例の長寿命(平均28年)とがん化耐性という特徴を有する。ハダカデバネズミの老化耐性・がん化耐性を規定する遺伝子群の同定に向け、一次スクリーニングとして、ハダカデバネズミ(naked mole rat:NMR)特異的発現遺伝子群NMAT(NMR-associated transcripts)の同定を進めている。mRNAシーケンスデータから組織別発現遺伝子リストの作成を行い、ヒト/マウスの組織別発現遺伝子の情報を組み合わせた独自のNMAT抽出パイプラインを構築した(投稿準備中)。現在、抗老化への関与が考えられる遺伝子候補を得ることが出来ており、さらなる候補の選定と、解析を進めている。また、上記の種間比較

パイプラインを用いて、ハダカデバネズミのがん化耐性・老化耐性を規定する候補遺伝子群の同定を行い、数個の候補を同定し、解析を開始した。本研究を開始した時点でハダカデバネズミの研究情報はほとんど存在していなかったが、本年度において、(1)飼育/繁殖設備・方法の整備の完了、(2)神経系を含む様々な研究へ用いることが出来るiPS細胞の樹立、(3)脳MRIアトラスの作成、(4)遺伝子配列情報の整備、発現解析のパイプラインの構築を完了することが出来た。これにより、ハダカデバネズミの神経分子生物学的解析を本格的に稼働させることが可能となった。・飼育/繁殖法を大きく改善し、個体数が増加しつつある。H24年度はさらなる個体数の増加が見込まれているため、脳の解剖学/組織学的解析を開始できる見込みである。・脳のカースト差を規定する因子の同定については、組織学的解析、MRIデータの比較に加えて、次世代シーケンサーによる遺伝子発現差解析が非常に有効な手段であると考えられる。そこで、次世代シーケンサーによるハダカデバネズミ遺伝子発現差同定パイプラインのさらなる整備を進め、検出精度のさらなる上昇を目指す。・本年度、遺伝子配列情報からハダカデバネズミの抗老化への関与が考えられる遺伝子候補を同定できたため、さらなる候補スクリーニングと機能解析を進める。
音響心理の定量的計測を目標とした心理モデルの構築と実験的検討

ファジィ系列範ちゅう法に基づく心理的印象の測定システムを整備した。具体的には,カテゴリー化した7つの印象F_i(i=1:非常に静か,i=2かなり静か:,i=3:やや静か,i=4:どちらでもない,i=5:やや騒々しい,i=6:かなり騒々しい,i=7:非常に騒々しい)を割り当てた押しボタン方式により,呈示音に対する印象を入力するシステムである。一方,入力(L)は,"静かさを基準として騒々しい"の論理値μT(L)が,"非常に","かなり"などの言語ヘッジ(τi(s)(i=1,...,7)により真理値限定τi(μT(L))と評定されるモデルを設定し,その有効性を次の心理実験により確認した。1)帰属度関数(論理値関数)μT(L)は,Lを台とすることから変動域による文脈効果を受ける,2)"非常に"などは,日常よく利用する程度表現語であり殆ど文脈効果が生じない。従って,μT(L)をよく利用されるS型,τi(L)を三角型の帰属度関数で与えれば,大略的にも心理量を定量化可能である。このような試みとして時系列応答モデルを構成した。適当な過去の時点から直前までの入力Lとその出力FiのデータからμT(L)のパラメータを推定する。この上で新たな入力に対する出力を,ファジィ推論法を利用して予測するモデルである。このモデルは,予測だけでなくμT(L)=1,0.5,0となるデシベル値L1,L0.5,L0を推定して,個人の判断基準や例えば,呈示音の変動域の変更に現れる文脈効果を明瞭に捉えることが可能である。これは従来の系列範ちゅう法では先ず困難であろう。更に,"非常に騒々しい"等の帰属度関数そのももを推定することを考察した。時系列モデルでは,μT(L)を推定することに重点を置き,τi(s)は単純な三角型で与えたが,本研究は特殊な場合で三角型を含む台形型モデルを与え,構成パラメータを尤度法に習って推定する手法を提案した。この結果,人間の判断基準のあいまいさと,計測にまつわる誤差(確率的不確実さ)をある程度分離して判断のバラツキを眺めることが可能となった。本研究の第一の目標は、従来の我々の考察を更に発展させて例えば騒音刺激入力に対する“騒々しさ"-“静かさ"に関する心理的印象を計測するソフト・ハードウェアシステムを開発することである。そこで本年度は、研究計画に従い従来提案している“ファジィ系列範ちゅう法"に基づく心理的印象を実測する装置セット並びにデータ処理ソフトを開発した。測定装置は、カテゴリー化した7つの印象F_i(i=1:非常に静か,i=2かなり静か:,i=3:やや静か,i=4:どちらでもない,i=5:やや騒々しい,i=6:かなり騒々しい,i=7:非常に騒々しい)を割り当てた押しボタン方式により、呈示音に対する印象を計測した。

このデータには、測定誤差・判断誤差といったランダムネスに従うバラツキと、被験者の主観-印象語の意味・解釈-に基づくファジィネスが含まれている。本研究の主目標は、測定データから前者を分離して後者のファジィネスを明瞭化し、心理的印象の定量化を行うことである。そこで、印象語をパラメータとして含むメンバーシップ関数で表現し、従来提案している心理判断モデルと尤度法に基づき、同関数の推定問題をパラメータを推定問題に帰着してランダムネスを分離する手法を提案した。シミュレーション実験並びに実測データに適用して有効性を検証した。この結果、ランダムネスとファジィネスとをある程度分離して議論できることが分かった。昨年度は,ファジィ系列範ちゅう法に基づく心理的印象を計測する(ソフトを含む)測定システムを整備した。具体的には,カテゴリー化した7つの印象F_i(i=1:非常に静か,i=2かなり静か:,i=3:やや静か,i=4:どちらでもない,i=5:やや騒々しい,i=6:かなり騒々しい,i=7:非常に騒々しい)を割り当てた押しボタン方式により,呈示音に対する印象を計測した。本年度はこのシステムを利用して,多くの被験者騒音に対する心理的印象を計測し,個性のタイプ分類などを行った。特に,入力(刺激音)と出力(印象)並びに,ファジィ系列範ちゅう法による入出力モデルにより,1.被験者の心理状態の推定,2.騒音に対する感性を定量的に表現する帰属度関数の推定が可能となった。更にこの計測を通じて,興味深い現象として判断の無記点(判断の中心)が,騒音を呈示している時間とともに徐々に下がってくる現象が見出された。これは騒音に対する慣れと思われる。従来の研究では,慣れをこのように明瞭な形で測定できなかった。現在,慣れの心理モデルを作成して,実験的に検討中である。一昨年度までで,ファジィ系列範ちゅう法に基づく心理的印象の測定システムを整備した。具体的には,カテゴリー化した7つの印象FX_i(i=1:非常に静か,i=2かなり静か:,i=3:やや静か,i=4:どちらでもない,i=5:やや騒々しい,i=6:かなり騒々しい,i=7:非常に騒々しい)を割り当てた押しボタン方式により,呈示音に対する印象を計測するシステムである。本年度はこのシステムを利用して,従来から知られている呈示音域の変更により現れる文脈効果を定量的に計測する実験を行った。具体的には,1)変動域を変更して呈示する実験と,2)変動域の振幅を変えて呈示する実験である。1)2)の実験から"呈示音は,静かさを基準として軽々しい"の命題の真理値が夫々"0", "0.5", "1"に対応するデシベル値に明確な移動が即ち文脈効果が見られた。このように定量的に文脈効果を把握した研究は従来無く,我々の提案している"ファジィ系列範ちゅう法"の有効性を確認した。更に,この移動に飽和現象も見られ,文脈効果が生起する領域の存在が次第に明らかになった。
放射線抵抗性癌における腫瘍血管新生の形成及びその制御に関する研究

照射後の再発腫瘍モデルを用いて増殖する腫瘍系および照射された組織における腫瘍の血管新生の程度・線量効果関係などを調べ、他の生理的な方法すなわちATP合成・血流・細胞内pHなどと比較し、照射後の組織中におけるTumor Bed Effectの生理的な状態を調べた。Angiogenesis assayにはintradermal assayを用いた。照射された群(TBE群)にて血管数減少・tortuous vesselsが顕著にみられた。小さなmicro-vesselsは、6Gy照射群ですでに認めた。NMR測定にてD_2O測定により、増殖する腫瘍系(非照射群)では、小さい腫瘍(100mm^3より小)にくらべ、大きな腫瘍(100mm^3より大)にて血流量の減少を認めた。一方照射群(16Gy)では特に100mm^3以上の比較的大きな腫瘍群にて血流量の低下、細胞内pHの低下、エネルギー状態の低下を示した。これらAngiogenesis・NMRの結果を合せると、照射された組織中の腫瘍では生理的因子(新生血管・血流・エネルギー状態・pHi)の変化が経時的に平行して認められ、腫瘍の局所制御を考えるうえで重要と思われた。平成7年度は特に照射後の再発腫瘍の放射線抵抗性の要因として重要とされる血流・oxygenation等につきマウス再発腫瘍モデルでの生理因子を測定し、照射が組織へ与える影響について調べた。foot padに植えたFSAIIにつきTBE(Tumor Bed Effect)群(16Gy前照射)にてControl群に比し軽度のGrowth delayを認めた。Deuteriumによる腫瘍血流測定では非照射系の腫瘍血流量は約42ml/min/100gであったが、TBE群での腫瘍血流の測定では約30ml/min/100gで100mm^3以上の腫瘍にて特に血流の低下が顕著であった。同じく腫瘍酸素分圧を測定しつつあり、予備実験においてTBE群ではほぼ10mmHg以下の値を示し血流との一致を見ている。一方血管新生assayではTBE群にて微小血管の誘導を測定する系を準備しつつある。またTumor Bed群での血流・酸素分圧の低下の所見は、従来の代謝や血管新生とあわせこれらが放射線抵抗性の一因をなし腫瘍再発制御を考えるうえで重要と思われ次年度に向けて準備を進めている。ノーザンブロット法による腫瘍VEGF(血管内皮細胞増殖因子)mRNA遺伝子の発現の検討については、settingが遅れているが早急にとりかかり増殖系腫瘍及びTBE群とVEGFの発現程度の関係を調べ、またモノクローナル抗体を用いた免疫組織化学的解析(VEGF,FactorVIII Staining,CD31 Staining)も併せ行い生理因子相互の関係を明らかにしたい。
気相ラジカル重合法による立体規則性の制御

本研究では気化させたモノマーを重合に利用する気相重合法を用いて従来の溶液重合法に比べ、モノマーの飽和蒸気圧を制御することによって反応系中の分子運動を物理的に抑制出来ることに着目し、これまでに例のない気相重合による高次構造が制御された表面処理技術の確立を目的におこなった.本計画において気相重合により得られるポリマーの立体規則性について溶液重合との比較検討を行った結果、気相重合により得られる薄膜の立体規則性は固-気界面の影響を受けていることがわかった.以上の結果、基板となる固体表面を選択することで薄膜の物理的性質が変化すると考えられ、機能性薄膜の新しい構築法として期待される.本研究では気化させたモノマーを重合に利用する気相重合法を用いて従来の溶液重合法に比べ、モノマーの飽和蒸気圧を制御することによって反応系中の分子運動を物理的に抑制出来ることに着目し、これまでに例のない気相重合による高次構造が制御された表面処理技術の確立を目的におこなった.本計画において気相重合により得られるポリマーの立体規則性について溶液重合との比較検討を行った結果、気相重合により得られる薄膜の立体規則性は固-気界面の影響を受けていることがわかった.以上の結果、基板となる固体表面を選択することで薄膜の物理的性質が変化すると考えられ、機能性薄膜の新しい構築法として期待される.本研究では気相重合法が溶液重合法に比べ、反応系中の分子の動きを容易に制御しやすいことに着目し、これまでに例のない高次構造が制御された気相ラジカル重合による表面処理技術を確立するために、既存の重合反応による立体規則性の制御について気相重合との違いを明確にし、気相重合法による高次構造の制御、溶液重合法により得られたポリマーとの比較、およびキラリティー識別材料などへの応用を目的として検討を行っている。既存の重合反応における立体規則性の制御との違いを明確にし、気相重合法による高次構造の制御を検討するためビニルモノマーとして広く使用されているメチルメタクリラート(MMA)を利用してフリーラジカル開始剤であるAIBNを用いて気相重合を行い、溶液重合法との比較をおこなった。また、同様に光学活性なモノマーを用いて気相ラジカル重合を行い、溶液重合法との比較検討を同様に行った。MMAを用いて気相重合によって得られたポリマーはMeOH中で再沈澱処理を行い、1H-NMRスペクトル上のα-メチル基のピーク積分比からトリアッドの割合を見積もった。その結果、気相法で得られたPMMAの構造は重合温度、そして基盤表面の影響をあまり受けないことが分かった。一方、ペンダント部位にキラル炭素を有する(S)-2-methylbutyl methacrylate (MBMA)を用いて気相ラジカル重合を同様に行い、ガラス基盤上に形成された高分子膜を偏光顕微鏡を用いてクロスニコル下で観察した結果、基盤表面に結晶集合体と考えられるものが観察された。この重合挙動および得られた高分子膜についてさらに詳細な検討を現在行っている。固-気界面での高分子薄膜の形成は、液相重合の系に比べ、溶媒不要そしてプロセスの容易さ、また余剰モノマーの回収などの点で有利であり、流動層の抑制という系内の物理的な操作を行うことで新たな知見を得られることが期待される。本研究では気相重合法が溶液重合法に比べ、反応系中の分子の動きが制限されていることに着目し、これまでに例のない気相ラジカル重合による高次構造が制御された表面処理技術の確立を目的として検討を行った。ペンダント部位にキラル炭素を有する2-Methylbutyl methacrylate(MBMA)を合成し、AIBNが塗布されたガラス基板上に気相法で形成された高分子膜は偏光顕微鏡を用いてクロスニコル下で観察した結果、基板表面に結晶集合体と考えられるものが観察された。溶液法で得られたpoly(MBMA)のキャスト膜ではそのような集合体は観測されず、気相法で得られたpoly(MBMA)薄膜の熱分析結果から、高分子結晶の存在が示唆された。この現象は気相法で得られたPMMA薄膜をはじめとして他のビニルモノマーについても観察された。しかし、poly(MBMA)の旋光度を測定した結果からは高次構造の形成を確認できなかった。液相プロセスにおいて立体規則性の制御に有用なルイス酸およびフルオロアルコールの添加効果に着目し、高次構造の制御されたブロック共重合体の形成を行うため気相条件下での添加効果について検討を行った。本研究では原子移動ラジカル重合法を利用して開始剤にp-トルエンスルホン酸クロリド、ゼロ価の鉄(Fe(O))を触媒に用いてMMAの重合をおこない、MeOH中で再沈殿処理後、1H-NMRスペクトル上のα-メチル基のピーク積分比からtriadの割合を見積もった。本反応系の利点として広い温度範囲で重合が可能、金属の配位子として種々の不斉配位子の使用も可能な点が挙げられる。反応温度、添加剤、種々の基盤による影響などについて比較、検討をおこなった。
親密性の変容と家族の現代的展開―近現代イギリスの法制度とその社会的背景を中心に

本年度の成果は以下のとおりである。1学会・研究会での発表(1)クィア学会において、「〈寛容な社会〉と『同性愛』の『解放』-イギリスにおける「同性愛」の排除と容認の論理をめぐって-」というタイトルのもと、20世紀半ば以降のイギリスで「同性愛」の絆が急速に社会で容認されるようになった社会的・歴史的背景とその含意を、考察した。(2)論文の発表「同性愛と〈寛容な社会〉-解放と容認の時代-」(武藤浩史他偏『愛と戦いのイギリス文化史1960-2000年』慶應義塾大学出版会2011年6月刊行)というタイトルのもと、1960年代以降の〈寛容な社会〉といわれるイギリス社会が、同性間の性愛がどのような論理においてその内部に取り込んだのか、そしてそれは異性間の性愛の意味の変容とどのように連動しているのか、を「同性婚」の合法化までの過程を追跡することで明らかにした。上記の作業をとおして、イギリス社会が「同性婚」を合法化する背景やその論理を、性にリベラルな社会の誕生という位相ではなく、キリスト教道徳と科学の知の関係性の内部で指摘することができた。本年度は、英国国立公文書館やロンドン大学図書館で未公刊の資料の収集、およびその分析を行った。その成果は以下のとおりである。1学会・研究会での発表(1)タィア学会において、「『猥褻』と性愛のあいだ-20世紀転換期イギリスにおける女同士の親密な関係をめぐる一考察-」というタイトルのもと、イギリスの歴史上、一度も社会的問題化されたことのない女同士の親密性が、20世紀転換期に「同性愛」という概念のもと、可視化された過程を歴史社会学的に検証した。本報告では、「同性愛」に対してイギリス社会が向けるまなざしの変容を、法を軸に歴史的に跡付けることによって、現在的な「家族」の意味や親密性のありようを捉える視角を提示するとともに、現在のわれわれが自明とする性の認識形態の歴史的固有性を指摘した。(2)「歴史と人間」学会において、「『同性愛』は犯罪だったのか?-20世紀転換期イギリスにおける『同性愛』概念の検討-」というタイトルのもと、「同性愛」が20世紀転換期イギリスにおいて、いかなる観点から問題化されたのか、そしてそれはどのような効果と意味を持つのか、を事例に歴史社会学的に検討し、日本の現状への示唆を示した。(3)同志社大学人文科学研究所第6研究班研究会において、「猥褻から性愛へ-近現代イギリスにおける性の歴史社会学に向けて-」というタイトルのもと、近現代イギリスにおける「同性愛」の犯罪化から「同性婚」の合法化への過程を歴史社会学的に検証した。本報告では、性とジェンダーが複雑に絡まり合いながら、近代的な性へのまなざしが形成され、その過程において「同性愛」が「異物」として社会の内部に取り入れられる軌跡を、異性愛規範の生成とその現代的展開という観点から考察した。2雑誌論文(投稿中・掲載予定)『大原社会問題研究所雑誌』において、「英国における「ワーク・ライフ・バランス」とその理念-ジェンダー平等施策との関連を中心に-」というタイトルのもと、イギリスにおける「仕事と家庭の両立」の現状と動向を確認するとともに、「ワーク・ライフ・バランス」という社会構想を支える理念がどのように発展し、それはどのような「家族」や性のありかたを前提としたものなのか、を歴史社会学的に考察した。上記の作業をとおして、本研究の意義および本研究が今後取り組んでゆくべき課題、収集すべき資料などを、あらためて確認することができた。1学会・研究会での発表(1)クィア学会において、「『ソドミー法』とはいかなる法だったのか?-イギリスにおける『ソドミー法・事件』を事例に-」というタイトルのもと、西洋キリスト教圏で同性間の性愛が歴史的にどのように認識されていたのか、を現在のイギリスの性愛のありようとの異同において取らえ直す作業を行った。(2)日本英文学会例会において、「『性科学』と法-20世紀転換期イギリスにおける『同性愛(者)』の構築」というタイトルのもと、「同性愛」が20世紀転換期イギリスにおいて、いかなる観点から問題化されたのか、そしてそれはどのような効果と意味を持つのか、をキリスト教の性規範と法、性をめぐる医学-科学的知の相克を軸に歴史社会学的に検討し、性をめぐる宗教と科学の知の錯綜したありようを指摘した。2論文(2010年刊行予定)「同性愛と<寛容な杜会>--解放と容認の時代--」というタイトルのもと、1960年代以降の<寛容な社会>といわれるイギリス社会が、同性間の性愛がどのような論理においてその内部に取り込んだのか、そしてそれは異性間の性愛の意味の変容とどのように連動しているのか、を「同性婚」の合法化までの過程を追跡することで明らかにした。1学会・研究会での発表

(1)クィア学会において、「〈寛容な社会〉と『同性愛』の『解放』-イギリスにおける「同性愛」の排除と容認の論理をめぐって-」というタイトルのもと、20世紀半ば以降のイギリスで「同性愛」の絆が急速に社会で容認されるようになった社会的・歴史的背景とその含意を、考察した。(2)論文の発表「同性愛と〈寛容な社会〉-解放と容認の時代-」(武藤浩史他偏『愛と戦いのイギリス文化史1960-2000年』慶應義塾大学出版会2011年6月刊行)というタイトルのもと、1960年代以降の〈寛容な社会〉といわれるイギリス社会が、同性間の性愛がどのような論理においてその内部に取り込んだのか、そしてそれは異性間の性愛の意味の変容とどのように連動しているのか、を「同性婚」の合法化までの過程を追跡することで明らかにした。上記の作業をとおして、イギリス社会が「同性婚」を合法化する背景やその論理を、性にリベラルな社会の誕生という位相ではなく、キリスト教道徳と科学の知の関係性の内部で指摘することができた。
多自由度系における確率共鳴とその信号処理への応用

多自由度系におけるStochastic Resonance(確率共鳴)現象を計算機シミュレーションによって解析した。具体的には(1)確率共鳴を起こすダブルウエルポテンシャル系同士が1次元的に結合する系に対して計算機シミュレーションを行なって、確率共鳴現象を調べた。その結果、SN比がもっとも大きくなる最適なノイズの大きさと結合の強さの組み合わせが存在することがわかった。また、その最適なSN比は結合していない場合よりも大きく向上した。(2)(1)で得られた成果を元に、信号処理の性能を表すROC(Receiver Operating Characteristics)を計算した。その結果、単独の自由度の場合に比べて結合させた場合にはROCも改善されることがわかった。(3)ニューロンの生理学的なモデルであるホジキン・ハックスレイモデルを簡単化した、フィッツヒュウ・南雲モデル(HN)を用い、それらがグローバルに結合している系に関して確率共鳴現象を調べ、系の結合をヘブ則によってきめることで、この系にパターンを埋め込み連想記憶の性能を調べ、適当なノイズがあるとき、想起しやすいという確率共鳴現象を発見した。(4)(3)の微分方程式で記述されるモデルは、実際のニューロンをもっとも良く表すモデルであるが、多数のニューロンを結合した場合、取り扱いが難しくなる。そこで、マップで表されるモデル、ただし、ホップフィールドモデルのように状態を2値に置き変えて単純化したものとは違う、内部状態を連続的に表す変数で記述されるモデルを用い、これの入力信号に対する確率共鳴の性質を、シミュレーションにより詳しく調べた。このモデルをヘブ則によって結合させ系にパターンを記憶させ連想記憶の性能を調べたところHNモデルと同様、想起に確率共鳴現象を見いだした。この系の記憶容量についても調べた。具体的には(1)各自由度は確率共鳴を起こす系であるダブルウエルポテンシャルで記述される系とし、自由度間の相互作用が1次元格子モデルで記述できる系に対して計算機シミュレーションを行なって、系のパワースペクトルを計算しSN比を求め確率共鳴現象を調べた。その結果、単独の場合と同様SN比が最適になるノイズの強さが存在し、それは結合の強さによって変化することがわかった。しかも、SN比がもっとも大きくなる最適なノイズの大きさと結合の強さの組み合わせが存在することがわかった。また、その最適なSN比は各自由度をつなげない場合よりも大きく向上した。(2)(1)で得られた成果を元に、ROC(Receiver Operating Characteristics)を計算した。したがって、確率共鳴現象を信号処理へ応用できる可能性がしめされた。(3)ニューロンの活動を表すモデルとして生理学的な実験から求められたホジキン・ハックスレイモデルを簡単化したフィッツヒュウ・南雲モデルを用い、それらがグローバルに結合している系、すなわちニューラルネットワークをモデル化した系に関して計算機シミュレーションを行なって確率共鳴を調べた。特に信号が単一の周波数である場合だけでなく、一般的な場合に関しても系の出力である発火頻度と信号との相関係数および両者の相互情報量を調べ従来のSN比で現れたと同様の確率共鳴現象(最低なノイズの大きさに対して極大となる。)が認められた。(4)(3)で調べた系の結合をヘブ則によってきめることでこの系に記憶を埋め込み連想記憶の性能を調べた。その結果入力に適当な大きさのノイズが加わった時想起がもっとも良く起るという、確率共鳴的な性質があることがわかった。これらの研究成果を9月に物理学会(新潟市)、11月にInternationl Conference on Dynamical Aspects of Complex Systemsfrom Cells to Brain(仙台)にて発表した。また、関連した研究をJPSJに発表している。前年度の研究に引き続いて多自由度系におけるStochastic Resonance(確率共鳴)現象を計算機シミュレーションによって解析した。

今年度は、ニューロンのモデルを結合させた系における確率共鳴を中心に調べた。具体的には、(1)ニューロンの活動を表すモデルとして生理学的なモデルであるホジキン・ハックスレイモデルを簡単化した、フィッツヒュウ・南雲モデル(HN)を用い、それらがグローバルに結合している系に関して確率共鳴現象を調べ、系の結合をヘブ則によってきめることで、この系に記憶を埋め込み連想記憶の性能を調べた。その結果想起に対して適当なノイズがあるとき、想起しやすいという確率共鳴現象を発見した。(2)ニューロンのモデルとして(1)で取り上げた、微分方程式で記述されるモデルは、生理学的な知見を直接にもっとも反映したモデルであるが、多数のニューロンを結合した場合、取り扱いがたいへん難しくなる。そこで、モデルを簡単化し、より取り扱いやすい、マップで表されるモデルを採用することとする。しかしながら、ホップフィールドモデルのように発火の有無を2値に置き変えて単純化されたものとは違う、内部状態を連続的に表す変数で記述されるモデルを採用し、入力信号に対する確率共鳴の性質を、シミュレーションにより詳しく調べた。(3)(2)で調べたマップによるニューロンのモデルをヘブ則によって結合させ系にパターンを記憶させ連想記憶の性能を調べたところHNモデルと同様、ノイズの大きさを適当にとることで想起が起りやすくなることがわかった。またこの系の記憶容量についても調べることができた。これらの研究成果を9月に物理学会(徳島市)で発表した。10月から3ヶ月間北京師範大学Gang Hu教授を招聘し確率共鳴に関して研究討論を行った。この成果はまとめて発表する予定である。また、関連した研究をPhs.Rev.Eに発表している。
脳卒中片麻痺に対する健側拘束療法の脳機能再構築効果に関する研究

これまでの実験で、ラットの大脳皮質運動野の片側損傷後に生じた対側の前肢運動の障害は(リハビリ)訓練によりほぼ回復し、この回復は非損傷側運動野による障害前肢への再支配に基づく可能性が示唆されている。本年度はこの仮説を検証するために、回復後に最初に損傷を加えた対側の運動野にも損傷を加えると、回復した前肢にも再び障害が生じることが明らかになった。これにより、最初の片側損傷後に前肢制御機能の大脳半球間転移が生じるという仮説が支持された。更に今年度は、運動野損傷が前肢運動機能に及ぼす効果を定量的に計測するための実験をおこなった。左右に並ぶ2個のレバーを押す力を計測できるチャンバーを作製し、ラットが左右のレバーをそれぞれ左右の前肢で押す訓練をおこなった。その結果、レバー押力80gを1秒以上持続できるように訓練できることが判明した。更に、大脳皮質運動野の前肢支配領域の片側損傷により、対側前肢のレバー押力・持続時間が共に著しく減少することも判明した。また、片側運動野損傷により半対側前肢の押力低下が生じるが、損傷後の1ヶ月以上の訓練により相当回復した。他方、損傷後1ヶ月の訓練を行わない場合、自然回復が起こることはなかった。他方正常動物では、押力が安定後に2ヶ月の休止期間を設けても、訓練効果がほぼ維持された。これらのデータは、レバー押し訓練が、リハビリ訓練のモデルになることを示している。この計測システムは脳損傷後のリハビリ訓練の定量的解析や訓練に伴う脳機能再編成機構を調べる方法として有望であると思われる。(1)片側運動野神経組織壊死による大脳皮質機能再構築:前肢運動障害の回復との関係ラットを用いて、大脳皮質運動野の前肢支配領域(MIFL)を含む片側運動皮質損傷後の運動障害回復過程と損傷周辺及び対側運動皮質における機能再編成(functional reorganization)の関係を調べた。損傷後の前肢運動(リーチング)障害は、連日の訓練により4週間程度でほぼ回復した。損傷後6週間目に、損傷周辺部位と対側運動皮質をICMSで調べた結果、対側運動皮質において、両側性の前肢運動支配領域の出現・拡大が観察された。損傷後に運動訓練を行わなかったラットにおいては、両側性支配領域が観察されなかったことから、このような運動野機能再編成にリハビリ訓練が重要な役割を演じている可能性が示唆された。(2)脳梗塞動物モデルにおける体性感覚皮質の誘発電位応答の変容機構の研究photothrombosis法により片側大脳皮質体性感覚皮質の前肢領域に梗塞を作成し、前肢神経の電気刺激に対する梗塞皮質周辺の誘発電位応答を経時的に記録・解析した。梗塞作成後、誘発電位の振幅は徐々に増大する傾向にあり、6時間後には有意に増大した。また、刺激間隔100msの2連刺激テスト(paired-pulse test)では、促通指数(振幅2/振幅1)が梗塞後1-6時間の間有意に増加していた。さらに、von Frey hairによる手指触刺激に対する大脳皮質対応領域の多ニューロン応答を用いて受容野を調べた結果、梗塞後に拡大することが明らかになった。これらのデータから、急性期の梗塞皮質周辺において、興奮制の増大を示唆する可塑的な変化が生じていることが示唆された。