hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタボリック症候群が心房細動の進行および血栓形成に与える影響

メタボリック症候群により促進される心房筋リモデリングの機序を明らかにするために、ビーグル犬を用いた実験を行った。高カロリー食を給餌し、高頻度心房刺激を行ったMetS-AF群および通常食に同様の刺激を行ったAF群は、通常食の給餌のみの対照群に比較し、左房・肺静脈不応期が短縮していた。心房細動持続時間は、対照群、AF群、MetS-AF群の順に延長し、同様に組織学では左房心筋内心外膜側を中心に脂肪浸潤が増加していた。線維化も同様の傾向を示したが統計的な差はなかった。脂肪浸潤の程度は不応期の短縮と相関していた。以上から、左房心筋内への脂肪浸潤が、心房細動リモデリングの進展に寄与する可能性が示唆された。メタボリック症候群は、心房細動(AF)の進行に寄与するだけでなく、AFの合併症である脳塞栓症のリスクを上昇させる。しかし、メタボリック症候群により促進される心房筋の電気的、構造的リモデリングや、脳塞栓症の発症の素地となる血栓形成の正確なメカニズムは明らかになっていない。そこで本研究では、メタボリック症候群イヌの持続性AFモデルを作成し、メタボリック症候群によって促進された心房筋の構造的リモデリングの機序と脳塞栓症を引き起こす左心房血栓形成の機序を解明するために動物実験および臨床研究を行っている。ビーグル犬15頭を対象に高カロリー食を給与し、高頻度ペースメーカー刺激を行う群(MeS-AF群:5頭)、通常食に高頻度ペースメーカー刺激を行う群(AF群5頭)、通常食を与える対照群(5頭)に分ける。MeS群及びAF群は16週齢にペースメーカー植込みを行い、4週間高頻度心房ペーシングを行う。20週齢に、電気生理学的検査を行う。現在、MeS-AF群2頭、AF群、対照群それぞれ1頭、合計4頭終了している。電気生理学的検査では、MeS-AF群、AF群は対照群に比較し、心房及び肺静脈の不応期は短く(103 ms, 63 ms vs. 201 ms)、心房連続刺激による最大AF持続時間は長い傾向を呈している(7秒, 19秒vs. 6秒)。各種バイオマーカーは、MeS-AF群は、AF群、対照群に比較し、インスリン濃度、Dダイマーが高値の傾向がある。現在、この4頭における左房の免疫組織学的検討を行っている段階である。現時点では統計学的処理はできないが、MeS-AF群、AF群ではAFを発症させる電気生理学的基質を有していると考えられる。臨床研究:メタボリック症候群を合併したAF患者20例、非合併AF患者20例のAFに対するカテーテルアブレーションは終了している。各種バイオマーカー、術中の三次元マッピング画像の解析を行っている段階である。動物実験では、pilot研究として4頭現在終了している。高カロリー食の給餌後に高頻度ペーシングによる心房細動(AF)モデルの作製が課題であったが、その手技は確立した。現在、追加で11頭購入しており高カロリー群の給餌を行っている。平成28年にこれら67頭の実験を行う予定である。平成28年末から平成29年初旬に残りの54頭を実験終了する予定である。高カロリー食を給餌し、高頻度ペースメーカー刺激を行うMeS-AF群、通常食に高頻度ペースメーカー刺激を行うAF群が対照群より、心房及び肺静脈の不応期が短く、AFの持続期間が長い傾向にあった。これらは予想された結果であるが、MeS-AF群、AF群の相違は得られていない。今後の免疫組織学的評価、各種バイオマーカーの評価を待つ必要がある。臨床研究では、メタボリック症候群合併および非合併AF症例の収集は概ね終了した。平成28年度に追加の症例を集積し、各種解析を行う予定である。メタボリック症候群によって促進された心房筋リモデリングと脳塞栓症を引き起こす左心房血栓形成の機序を解明するために、メタボリック症候群イヌの持続性心房細動(AF)モデルを用いた動物実験と臨床研究を実施している。実験動物15頭を対象に高カロリー食を給与し、高頻度ペースメーカー刺激を行う群(MeS-AF群5頭)、通常食に高頻度ペースメーカー刺激を行う群(AF群5頭)、通常食を与える対照群(5頭)に分ける。MeS群及AF群は16週齢にペースメーカー植込みを行い、4週間高頻度心房ペーシングを行う。現在、各群それぞれ3頭、合計9頭終了している。体重はMeS-AF群が他群と比較し高値を示したが、左心耳流速は各群に違いはなかった。電気生理学的検査は、MeS-AF群、AF群は対照群に比較し、左心房(100ms, 127ms vs. 170ms)及び肺静脈(117ms, 110ms vs. 169ms)の不応期は短く、心房連続刺激によりMeS-AF群2秒、AF群4秒と持続の短いAFが誘発されたが、対照群は誘発されなかった。各種バイオマーカーは、MeS-AF群はインスリン濃度、Dダイマーが高値の傾向があった。したがって、MeS-AF群、AF群ではAFを発症させる電気生理学的基質を有していると考えられる。しかし、現時点では自律神経の免疫染色を含めた組織学的検討では、各群における有意な差は認めていない。

臨床研究:心房細動アブレーションを施行した70例を対象に、body mass index (BMI)と各種凝固線溶系マーカー、左心耳血流や術後の左房容量の縮小の程度を調査した。BMIと各種凝固線溶マーカー、左心耳血流に有意な関連は認めなかったが、BMI高値群は、低値群に比較し、術後の左房容量の縮小の程度が減弱していた。動物実験は現在9頭終了しており、当初の予定とほぼ同様の進捗状況である。また、9頭における自律神経の免疫染色を含めた組織学的検討はほぼ終了している。高カロリー食を給餌し、高頻度ペースメーカー刺激を行うMeS-AF群、通常食に高頻度ペースメーカー刺激を行うAF群、対照群の各3群間における電気生理学的特徴は明らかになりつつあるが、残念ながら組織学的な相違は得られていない。内皮機能や線維化関連タンパク発現を行い、さらに詳細に検討する必要があると考える。臨床研究では、心房細動アブレーション患者70例で、body mass index(BMI)と各種凝固線溶系マーカー、左心耳血流、内皮機能検査(Flow Mediated Dilation:FMD)、左房reverse remodelingとbody mass index(BMI)の関連性を評価した。凝固線溶系マーカー、左心耳血流、内皮機能とBMIとの有意な関連性は認められなかったことから、肥満が脳塞栓症を助長するという裏付けは得られなかった。しかしながら、BMI高値群は低値群に比較し、術後の左房reverse remodelingの程度が減弱していたことから、肥満患者は潜在的に心房筋リモデリングが進行している可能性が示唆された。以上の結果は第81回日本循環器学会学術集会にて発表を行っている。現在、論文作成準備段階であり、順調に進展していると考えている。メタボリック症候群は、心房細動(AF)の進行に寄与するだけでなく、AFの合併症である脳塞栓症リスクを上昇させる。しかし、メタボリック症候群により促進される心房筋の電気的、構造的リモデリングや、脳塞栓症の発症の素地となる血栓形成の正確なメカニズムは明らかになっていない。本研究では、メタボリック症候群によって促進された心房筋の構造的リモデリングの機序と脳塞栓症を引き起こす左房血栓形成の機序を解明するために動物実験および臨床研究を行った。ビーグル犬15頭を対象に高カロリー食を給与し、16週にペースメーカ植込みを行い、48週間高頻度ペースメーカ刺激を行う群(MeS-AF群:5頭)、通常食を給与し、16週に48週間高頻度ペースメーカ刺激を行う群(AF群5頭)、通常食を与える対照群(5頭)に分類した。全15例、2024週に電気生理学的検査を行った。電気生理学的検査:MeS-AF群、AF群は対照群に比較し、心房及び肺静脈の不応期は短く、右房連続刺激による平均AF持続時間は長かった(3.7秒, 2.6秒vs. 0.6秒)。各種バイオマーカー:MeS-AF群は、AF群、対照群に比較し、インスリン濃度、Dダイマーが高値の傾向を呈した。組織学的検討:MeS-AF群は、AF群、対照群に比較し、心外膜側から左房壁内への脂肪浸潤が有意に見られた。以上から、MeS-AF群、AF群ではAFを発症させる電気生理学的基質を有し、特にMeS-AF群では脂肪浸潤という組織学的にAFに関連しうる素因が存在していると考えられた。臨床研究:アブレーションを施行したAF患者80例において、アブレーション後に左房縮小がみられた43例の特徴を調査した。
在宅介護老人とリハビリテーション病院入院高齢患者における口腔内微生物叢の比較

対照:A群:リハビリテーション病院入院高齢患者で,日常生活動作能力の低下がみられ半介護状態のもの。基準として歩行及び食事のADL評価がともに評価2(つかまり歩きは可能でスプーンを用いれば一人で食事はできる)以下であり、口腔内清掃及び可撤性義歯の洗浄は介護者の手を借りなくてはできない者とする。B群:リハビリテーション病院入院高齢患者でいわゆる「寝たきり老人」状態の者。日常生活動作能力は著しく低下しており、基準として,歩行及び食事のADL評価を用い歩行,食事ともに評価1(歩行は不可能で,食事はスプーンを用いても一人ではできず半介助)以下であり、かつ口腔内洗浄及び可撤性義歯の洗浄はほとんど介護者の手を借りているもの。方法:A群,B群とも,パラフィン咀嚼刺激唾液を3ml5ml採取する。唾液の分泌の少ないもの、高次精神機能障害などで唾液採取の困難なものは、ロールワッテとディスポ-ザブル・シリンジを用いて採取するか、もしくは減菌蒸留水にて含嗽もしくは口腔内洗浄を行いその洗浄液を採取し、微生物の定量培養を行う。カンジダの培養はOrion社製Oricult-Nにて行った。結果及び今後の展開:唾液もしくは口腔内洗浄液を培養した結果、好気性菌の総菌数は概ね9.51.0×10^7CFU/mlの範囲内であった。嫌気性菌の総菌数はかなりのばらつきが見られた。又寝たきり状態の者は、唾液の採取が困難であった。義歯を使用の有無にかかわらずカンジダの検出率は高かった。今後、残存歯数、服用薬剤、食事形態、義歯の使用状態、基礎疾患等とお関連について検討をしていく予定である。
児童期の数学的概念の学習における方略変化のプロセス

本研究では,比例や内包量(濃度,速度など2量の章で表される量)といった理解の難しい数学的概念の学習を子ども自身がどのように進めていくかについて,課題解決方略の変化に焦点をあてて明らかにすることを目的とした。本年度は,昨年度からの継続・発展として,教室場面での算数授業への参加によって子ども自身の方略がどのように変化するかを検討すると同時に,新たな課題として,個別場面で濃度に関するコンピュータシミュレーションに取り組むことにより,子どもの方略がどのように変化するかについても検討を行った。まず,算数の授業への参加による方略変化については,前年度とは別の小学校5年生1クラスに対して子どもの既有知識に依拠する形式での授業が実施された。事前テスト,授業過程における発言やノートの記述,事後テストを用いた量的・質的な分析を行った結果,授業実施後の事後テストにおいて演算の形式的な適用にとどまっていた児童もみられた一方で,事後テストにかけての意味理解をともなった方略変化もみられた。特に授業過程において解法の考案や評価に関わる発言を行っていた児童において,事後テストにおける精緻な方略の適用が多くみられた。次に,コンピュータシミュレーションへの取り組みによる方略変化については,小学校5年生1クラスに対して,濃度に関する推理を求める課題がパーソナルコンピュータを用いて個別実験により実施された。ビデオ録画をもとに児童の課題解決過程における遂行を分析した。その結果,課題に対する取り組みの過程で半数以上の児童が既存の方略を精緻化させたが,その変化の時点は児童の解決過程により多様であった。本研究では,比例や内包量(濃度,速度,密度など2量の商で表される量)といった,児童にとって理解の難しい数学的概念の学習を子ども自身がどのように進めていくかについて,課題解決方略の変化に焦点を当てて明らかにした。本年度は特に,教室場面での異なるタイプの算数授業への参加による方略変化のプロセスについて検討した。小学校5年生2クラスの被験児に対して,一方のクラス(a)では課題を難易度にしたがって段階的に呈示することにより児童の解法を一定の目標に方向づける授業を組織し,他方のクラス(b)では解法が複数想定される課題を呈示することにより子ども自身の多様な方略に依拠して展開される授業を組織した。両クラスとも同一の教師が授業を実施した。単元は児童にとって理解の難しい「単位あたり量の考え」を選択し,両クラスとも混み具合を題材とした単元導入の授業を実施した。各クラスにおいて導入授業直前に事前テストを,直後に事後テストを実施した。事前・事後テストは内包量の比較課題を中心として構成し,児童の用いた方略の分析から方略変化の様相を明らかにすることをめざした。事前テストの分析の結果,両クラスの児童の適用方略に差はみられなかった。事後テストにおいては,混み具合の比較に関して,(a)クラスに比べて(b)クラスのほうが単位あたり方略などの有効な方略の適用が多くみられた。また,授業時の解法の発表を通じて単位あたりの考えに気づいた児童において事前から事後にかけての方略変化が生じやすいことが明らかになった。
世界最大Re数DNSデータベースを用いた乱流輸送現象解明と乱流モデリングへの応用

壁面乱流場における高レイノルズ数効果の解明とその工学的応用を目的として世界最大レイノルズ数チャンネル乱流場の直接数値計算(Direct Numerical Simulation, DNS)を実行した。得られた低次統計量データベースを用いて、4象限解析及びKLD解析を実施し、自己相似性に基づく対数層の形成を明らかにした。一方小スケール運動に関しては線形応答理論による現象解釈が可能であることが判明し高レイノルズ数効果の定量化において重要な知見を得ることに成功した。さらに高次統計量(乱流エネルギー収支、散逸率等)を対象として当初目的通り約80%のデータベース構築を終え、次年度におけるデータベース構築完了の目処を得ることが出来た。DNSの適用範囲を超える高レイノルズ数領域を対象とし、LES(Large Eddy Simulation)を用いたコード開発を実施した。並列化を実施することにより、大規模容量化及び高速演算が可能となった。高精度LESにおける必要空間分解能を見積ことができ、LESによる高精度計算が可能となっている。しかしLESのモデルパラメータにおいては明確なレイノルズ数効果が存在しており、目標とするDNSデータベースが存在しない領域を対象とする上ではその予測が重要であることが確認された。次年度は高次統計量データベースの完成とそれに基づく高レイノルズ数効果の解明を目指す。LESにおいては、モデルパラメータのレイノルズ数効果の予測式あるいはその代替手法の開発を目指す。当初計画通りのデータベース開発が実施できており、開発データベースを用いた高レイノルズ数効果の解明が進んでいる。また工学的応用において重要となる乱流モデル(LES)解析においても十分な進展が得られている。高次乱流統計量を対象としたデータベース構築を完了させ、高レイノルズ数効果の解明とその成果発信、データベース公開を行う。またDNSの適用範囲を超える高レイノルズ数領域を対象とした高精度LESコードの開発を目指す。
有効磁気モーメント法と定量磁気共鳴法の組み合わせによるフリーラジカル数分析

前年度に引き続き、SQUIDによる磁気モーメント測定値の再現性向上に取り組み、論文等の成果発表を行った。計21ヶ月間にわたって米国標準技術研究所(NIST)磁気モーメント標準物質「鉄イットリウムガーネット[YIG]」単結晶球(直径1mm)の繰り返し測定(298K, 5kOe)を行った結果、相対標準偏差0.12%の優れた測定値の再現性・長期安定性を得た。国際共同研究先の研究者より同磁気モーメント標準物質の情報を入手しながら、論文化した。有効磁気モーメント法によるフリーラジカルの直接定量に適した「一次標準物質」の探索については、幾つかのラジカル試薬について磁気モーメントの温度依存性測定と元素分析計によるCHN分析等を実施した結果、一部の試薬メーカーの安息香酸4-ヒドロキシTEMPO(4HTB)粉末とDPPHが適している事を確認した。連携研究者所有の電子スピン共鳴装置を用いた定量EPR法測定を開始した。この装置には、1本の試料管の他に参照試料管を挿入する事が可能な円筒形キャビティが装着されている。このキャビティを用いた場合の定量EPR法の妥当性確認を行った。一次標準試料を基準として二次標準試料の値付けを行うが、一次標準試料として、前述のDPPH粉末、二次試料として有効磁気モーメント法により値付けした異なる試薬メーカーの"DPPH"粉末試料を選択した。有効磁気モーメント法による単位質量あたりのフリーラジカル数の比(二次標準試料/一次標準試料)と定量EPR法における単位質量あたりのピーク面積比の間に有意な差が見られており、実験方法等の改良しながら測定を続ける必要がある。かねてからの懸案であったSQUIDによる磁気モーメント測定値の再現性の悪さを大幅に向上させる事ができ、論文発表(国際共著)した。また、昨年度末に投稿したDPPH分析に関する論文も受理・出版された。定量EPR法用電子スピン共鳴装置の移設が終わり次第、定量EPR法の実験を再開し、試料のセッティング方法の改良等を行うことにより、定量EPR法の測定結果の精確さ向上を試みる。また、SQUIDで測定する粉末試料の形状に対応した磁気モーメント測定値の精確な補正を目的として、直径1mmの円筒形純ニッケルを用いて磁気モーメント測定値の長さ依存性の測定等を行う。研究代表者が考案した有効磁気モーメント法は、試料に一定磁場を印可しながら磁気モーメントの温度依存性を測定・解析することによって、試料中に含まれているフリーラジカルの個数を物理量の測定値と物理定数等から直接得ることが可能な非破壊的定量分析法である。その磁気モーメントの測定では、超伝導量子干渉計(SQUID)を使用する。しかしながら、現状では、磁気モーメント測定値の再現性による不確かさは1.8%であり、有効磁気モーメント法における分析値の不確かさが大きい主要因となっている。通常、粉末状試料はゼラチンカプセルの底に入れて測定されることが多い。今年度は、SQUIDによる磁気モーメント測定値の再現性向上を目的として、カプセル封入粉末試料よりも点双極子に近い理想的な試料である直径1mmの鉄イットリウムガーネット(YIG)単結晶球を選択し、その磁気モーメント測定値の再現性向上を試みた。円筒形の試料空間の中心軸(z軸)に対してΦ方向に回転させながら磁気モーメントを測定した結果、Φが0°から360°までの磁気モーメントは正弦波に似た変化を示した。その測定を13回繰り返した結果、各Φ測定における最小値の相対拡張不確かさ(暫定値)は0.1%となった。また、二年目以降の測定試料として予定しているラジカル試薬のうち、DPPH粉末の単位質量あたりのフリーラジカル数を有効磁気モーメント法により測定した結果、試薬メーカーによって最大20%の差があった。元素分析計、高周波ESR,溶液NMRによる評価を実施した結果、ベンゼン分子でコンタミされたDPPH試薬と、純度がほぼ100%であるDPPH試薬があることが明らかになった。DPPHは、フリーラジカル定量における標準試料として良く用いられている試薬である。なお、ミクロ電子天秤一式を購入し、次年度以降実施予定の精密秤量実施のために環境の整理、調整を行った。SQUIDの磁気モーメント測定値の再現性の相対拡張不確かさが1.8%であったのが、0.1%程度まで飛躍的に向上し、当初の予想以上の成果が得られた。海外の研究協力者を共著として、同成果に関する国際学会発表(次年度7月)を申し込むと共に、論文原稿を執筆中である。同研究協力者から、「あなたは、磁性研究者のコミュティに知らせるべき重要な実験結果を持っている」という評価コメントを頂いた。また、検量線を必要とする吸光光度計またはESR等を用いたフリーラジカル定量分析時の「標準試料」として広く用いられているDPPH試薬が、試薬メーカーによって20%もの差があるという予想外の結果は、今後この情報はDPPHユーザーにとって有益な情報となりえる。この結果をまとめた論文1報を年度末に投稿したところ、査読者より「DPPHを含む標準試料の純度はかなり重要であり、本研究の結果は電子スピンサイエンスだけでなく、レドックスバイオロジーの研究にとっても著しいインパクトを与える」という評価コメントを頂いた。その他、論文1報が出版された。一般的に、キュリー・ワイス(CW)則に従う物質は、温度が低下するに従って、キュリー・ワイス則から徐々に逸脱する傾向があり、CW則にフィッティングする温度範囲によって、キュリー定数が微妙に変化する。

TEMPO粉末と安息香酸4-hydroxyTEMPO粉末について、磁気モーメントと温度の両方の不確かさを考慮するデミングの最小二乗法により、CW則へのフィッティングを行った時の残差二乗和の解析温度範囲依存性を確認した。また、液体ヘリウム温度付近までのESR測定も実施し、両方の結果を考慮しながら適切な解析温度範囲を決定することによって、両試料のフリーラジカル純度を求めた結果をまとめた論文である。その内容について国際学会で発表した結果、プレゼンテーション賞を受賞した。前年度に引き続き、SQUIDによる磁気モーメント測定値の再現性向上に取り組み、論文等の成果発表を行った。計21ヶ月間にわたって米国標準技術研究所(NIST)磁気モーメント標準物質「鉄イットリウムガーネット[YIG]」単結晶球(直径1mm)の繰り返し測定(298K, 5kOe)を行った結果、相対標準偏差0.12%の優れた測定値の再現性・長期安定性を得た。国際共同研究先の研究者より同磁気モーメント標準物質の情報を入手しながら、論文化した。有効磁気モーメント法によるフリーラジカルの直接定量に適した「一次標準物質」の探索については、幾つかのラジカル試薬について磁気モーメントの温度依存性測定と元素分析計によるCHN分析等を実施した結果、一部の試薬メーカーの安息香酸4-ヒドロキシTEMPO(4HTB)粉末とDPPHが適している事を確認した。連携研究者所有の電子スピン共鳴装置を用いた定量EPR法測定を開始した。この装置には、1本の試料管の他に参照試料管を挿入する事が可能な円筒形キャビティが装着されている。このキャビティを用いた場合の定量EPR法の妥当性確認を行った。一次標準試料を基準として二次標準試料の値付けを行うが、一次標準試料として、前述のDPPH粉末、二次試料として有効磁気モーメント法により値付けした異なる試薬メーカーの"DPPH"粉末試料を選択した。有効磁気モーメント法による単位質量あたりのフリーラジカル数の比(二次標準試料/一次標準試料)と定量EPR法における単位質量あたりのピーク面積比の間に有意な差が見られており、実験方法等の改良しながら測定を続ける必要がある。かねてからの懸案であったSQUIDによる磁気モーメント測定値の再現性の悪さを大幅に向上させる事ができ、論文発表(国際共著)した。また、昨年度末に投稿したDPPH分析に関する論文も受理・出版された。(1)今年度の最大の成果であるSQUIDの磁気モーメント測定値の再現性が向上した後の次のステップとして、YIG球よりも体積が大きい粉末状試料の磁気モーメント測定値の補正方法を検討し、粉末試料の磁気モーメント測定値の正確さを向上させる。(2)上述のYIG球の磁気モーメントを高精度磁気天秤を用いて絶対測定する。この測定を目的として約3ヶ月間、海外研究協力者のラボで在外研究を行う。(3)「一次標準直接法」と同等の資格を有する有効磁気モーメント法で値付けした高純度フリーラジカル試薬を一次標準試料として、「一次標準比率法」と同等の資格を有すると考えている定量電子常磁性共鳴法(定量EPR)測定を行う。
MR画像の輝度変化による脱神経筋と再神経支配筋の機能評価

研究実績の概要本研究ではラット脛骨神経を切断し、結紮した群(切断結紮群)と脛骨神経切断後に直ちに縫合した群(縫合群)各30匹を作製し、各5匹を術後1週、2週、3週、4週、6週、12週でのMRI撮像を行った。MRI撮像装置は藤田保健衛生大学保有の臨床機で、撮像方法はspin echo法T1およびT2強調像、脂肪抑制法、gradient echo法を用いた。画像評価はフィルムに記録した画像を補助金にて購入のオリンパス製カメラ、ニコンク-ルスキャンにてシャープ製コンピュータに取り込み、現有の画像解析ソフトで行った。さらに、筋電図を用いてM波の導出時期を検討した。脱神経群では3週で一部のラットの後脛骨筋にT2強調画像での高輝度化を認め、4週では全例で認めた。脱神経群ではこの高輝度は持続し、さらに対象の筋の萎縮が進行した。一方、再神経支配群では4週で後脛骨筋に輝度変化を認めたものの6週、12週では輝度変化の改善が得られた。筋電図でのM波の導出は3週であった。MRIでは主に水分量の変化を画像として抽出するため、筋の機能喪失による筋肉ポンプとしての静脈還流作用の低下、毛細血管透過性の亢進、つまり浮腫が生じることからMRI上の高輝度変化がみられ、再神経支配によって筋が機能回復し、浮腫が改善し、輝度変化が正常化すると考えられた。また、脱神経筋では再神経支配が生じないため、筋の線維化や器質化、脂肪変性などが生じ、輝度変化が異常な状態のまま移行すると考えられる。今後は、組織学的検討、Tibial functional index(PFI)との比較を行っていく予定である。しかし、本研究からMRIが筋電図とならぶ筋および神経の機能評価法となる可能性がありことが示唆され、特に筋電図での検査が困難な深部筋での応用が期待できる。
界面活性剤を用いたクリプトスポリジウム高感度検出技術の開発と病原性判定への応用

上水道の残留塩素などによる消毒ではクリプトスポリジウムオーシストを不活化させることができないため、オーシストは先進諸国においても集団下痢症の原因になっている。強固なオーシストからの核酸抽出工程では、凍結融解や酵素処理、核酸精製など、高額な抽出精製キットまたは煩雑な操作を必要とするのが現状である。本研究では、免疫磁気分離(IMS)と界面活性剤抽出処理(SET)を併用したIMS-SET法によるDNA検出感度の評価および検討を行った。その結果、IMS-SET法を確立し、クリプトスポリジウム遺伝子検査法の簡便・高感度化に成功した。研究代表者らは、これまでに界面活性剤のみを用いたクリプトスポリジウムDNA抽出法の検討を行い、凍結融解および核酸精製工程を必要としない界面活性剤抽出処理(Surfactant extraction treatment; SET)法の確立に成功している。しかし、rRNA検出へのSET法の応用はこれまで検討されていなかった。細胞中のrRNAはDNAよりも格段に多く存在しているため、rRNAを指標にすることでオーシストを高感度に検出できる。本年度は、オーシストからの核酸抽出工程の簡略化および高感度検出を目的とし、SET法に用いる陰イオン界面活性剤sodium dodecyl sulfate(SDS)と非イオン界面活性剤Tween 20がワンステップ逆転写LAMP法(RT-LAMP法)に及ぼす影響を評価した。また、SET法とRT-LAMP法を用いてクリプトスポリジウム18S rRNA遺伝子の抽出・増幅を行い、検出感度を評価した。オーシスト1個相当の核酸溶液とRT-LAMP試薬を投入した反応チューブに任意の濃度のSDSまたはTween20を添加し、核酸増幅の有無を確認した結果、SDS濃度0.1%(v/v)で増幅阻害が確認された。Tween 20は5%でも増幅阻害は見られなかった。また、SDSで阻害された反応液の阻害抑制を検討した結果、SDS濃度0.1%による阻害は5%Tween 20の添加で抑制された。SET法を用いてオーシストからの18S rRNA遺伝子の検出感度を評価した結果、オーシスト0.001個相当を検出することができた。以上の結果より、SET法がRT-LAMP法に応用可能であることがわかった。界面活性剤が逆転写反応およびPCRに及ぼす影響を評価した結果、両反応ともに陰イオン界面活性剤(終濃度5%)では阻害されなかったが、SDS濃度0.01%で阻害された。また、Tween 20による阻害抑制効果を評価した結果、逆転写反応においてもPCR同様にSDS濃度0.01%による阻害を抑制できることがわかった。SDS濃度0.1%溶液にオーシスト投入後、加熱処理(90°C、15分間)を行い、オーシストから18S rRNAを含む核酸を抽出した。10倍希釈した核酸溶液(SDS濃度0.01%)にTween 20を添加することで、SDSによる阻害を完全に抑制することができた。また、SETで抽出された核酸の検出感度は陽性対照とほぼ同じであったことから、SET法の工程が18S rRNAの検出感度に影響していないことがわかった。本年度は、オーシスト精製工程の簡略化および検出精度の向上を目指し、環境試料からのオーシスト回収法として広く用いられている免疫磁気ビーズ法と界面活性剤抽出処理(Surfactant extraction treatment:SET)法の併用を検討した。クリプトスポリジウムDNAの検出は18S rDNAに特異的なプライマーセットとTaqManプローブ、リアルタイムPCR(LightCycler Nano,ロシュ・ダイアグノスティックス)を用いて行った。オーシストが結合している免疫磁気ビーズからSET法を用いて直接核酸を抽出した結果、オーシストの回収率は遠心分離で回収した場合とほぼ同じだった。以上の結果から、免疫磁気ビーズ法とSET法の併用が可能であることが示された。静岡県内の水道水源となっている河川表層水を10 L採水し、その表層水にオーシストを添加して試料水を調製した。免疫磁気ビーズ法とSET法を併用して試料水から直接核酸を抽出した結果、オーシストの回収率は約55%であった。また、オーシストを添加した蒸留水10Lからの回収率は約71%であった。試料水のフィルターろ過および免疫磁気ビーズ法の工程で回収率が大きく低下していることがわかった。平成27年度に採取した環境水を調査した結果、オーシスト濃度が想定よりも低いことがわかったため、平成28年度に試料採取を追加して行うこととした。オーシスト内部にDNAよりも格段に多く存在している18S rRNAをターゲットにし、IMS-SETとRT-LAMPの併用法を用いて、オーシスト1個相当を含む試料からRNAを高感度に検出することができた。さらに、河川水にオーシストを添加して調製した模擬汚染水を用いてIMS-SETとRT-LAMPの併用法による検出感度を評価した結果、リアルタイムPCR法と同様にオーシストを検出することができた。また、LAMP法はPCR法に比べて、河川由来物質に阻害されやすいことがわかった。

強固なオーシストからの核酸抽出工程では、凍結融解や酵素処理、核酸精製など、高額な抽出精製キットまたは煩雑な操作を必要とするのが現状である。本研究では、免疫磁気分離(IMS)と界面活性剤抽出処理(SET)を併用したIMS-SET法によるDNA検出感度の評価および検討を行った。その結果、IMS-SET法を確立し、クリプトスポリジウム遺伝子検査法の簡便・高感度化に成功した。おおむね計画どおりに研究を進めることができた。試料中からクリプトスポリジウムDNAを検出する場合、死んでいるクリプトスポリジウムのDNAを検出する可能性がある。一方、mRNAは生物の死後すばやく分解されるので、ヒートショックタンパク質(HSP)遺伝子由来のmRNAは生死判定の指標として利用されている。本研究では、SET法を用いたクリプトスポリジウムDNAおよびHSP mRNAの抽出法を検討し、クリプトスポリジウムの高感度検出法および生死判定法の基本技術の確立を目指す。これらの技術は、既存のクリプトスポリジウム遺伝子検査法の代替法または一部を補完する検査法として利用できる。これまでの研究において、クリプトスポリジウム18S rRNAおよびHSP mRNAに特異的なプライマーセットを作製し、リアルタイムPCR法による18S rRNAとmRNAの検出に成功している。平成27年度は環境水中のオーシストを検出し、その結果についてまとめる予定であったが、採取した環境水を調査した結果、試料中のオーシスト濃度が想定よりも低いことがわかったため、平成28年度はさらに試料採取場所を増やして調査を行う予定である。環境水は都市河川や水道水源、下水処理場などから採取する。環境水試料をろ過濃縮後、クリプトスポリジウム分離濃縮用免疫磁気ビーズを用いてオーシストを精製し、SET法を用いて核酸を抽出する。以上の計画を推進し、SET法によるクリプトスポリジウム検出の「簡便・高感度・低コスト」化を実践的に評価する。資源環境工学本研究では、SETを用いてオーシストから18S rRNAおよびヒートショックタンパク質(HSP)遺伝子由来mRNAの抽出法を検討し、RT-PCRとRT-LAMPによるクリプトスポリジウムの高感度検出法および生死判定法の基本技術の確立を目指す。当該年度は、SETを用いたRT-PCRによるクリプトスポリジウムmRNAの高感度検出と生死判定を検討するためにクリプトスポリジウムHSP70遺伝子のmRNAに特異的なプライマーセットを設計・作製した。その結果、オーシストからのmRNA検出に成功している。次年度は、HSP70遺伝子のmRNAに特異的なプライマーセットとRT-PCRを用いて、SETのmRNA抽出能を評価する。また、RT-LAMP用のプライマーセットも作製し、mRNAの検出条件を検討する。上記検出条件の検討後、河川水中のオーシストから核酸を抽出し、検出感度と生死判定を評価する。河川水の採取は、主に都市河川や水道原水から行う。河川水試料をろ過濃縮後、クリプトスポリジウム分離濃縮用免疫磁気ビーズを用いてオーシストを精製し、SETとRT-PCRまたはRT-LAMPを用いて検出する。以上の計画を推進し、SETによるクリプトスポリジウム検出の「簡便・高感度・低コスト」化を実践的に評価する。
狭心症およびシンドロームXとインスリン感受性の関連

虚血性心疾患の精査で当科入院となり、冠動脈造影あるいはエルゴノビン負荷試験を受けた患者を対象とする。冠動脈造影とエルゴノビン負荷試験により対象者を、有意狭窄病変を有する群(A;11例)、有意狭窄病変はなくエルゴノビン負荷で陽性を示す群(B;9例)、有意狭窄病変はなくエルゴノビン負荷も陰性だが、運動負荷では陽性を示す群(C;0例)、有意狭窄病変はなくエルゴノビン負荷や運動負荷試験で陰性を示す群(D;10例)の4群に分類する。また人工膵臓(STG22日機装)を用いて、Deffronzoらの方法のより高インスリン正常血糖クランプを行いグルコース注入速度が平衡状態に達した時のグルコース注入速度をM値と称し、インスリン感受性の指標とする。それぞれの群間でBMI、喫煙、血圧、血中脂質、75g施行時の血糖値およびインスリン値、さらにグルコース注入速度(M値)を比較検討している。現時点で年齢、血圧、BMIにはA、BおよびD群間で有意差はない。血中コレステロールやHDLコレステロールはA群、B群、D群間で有意差はないが、血中中性脂肪や75gOGTTでの120分値の血中インスリン値はA群でB群、D群に比較し有意に高値を示している。A群がB群およびD群に比較しM値は有意に低値であり、またA群およびB群はD群に比較し喫煙率が高い傾向にある。以上の結果より冠動脈に器質的狭窄を有する硬化群では正常冠動脈群に比較しインスリン感受性の低下があるが、冠動脈に機能的異常を有するB群やC群に対しては、インスリン感受性と動脈硬化との関連を症例を重ねて検討中である。また血管内超音波で各群間での内膜の性状も比較検討する予定である。
オーキシン輸送性ミヤコグサABC蛋白質の根粒形成への関与

本研究では、マメ科のモデル植物であるミヤコグサを用いて、根粒形成に応答するABC蛋白質の解析を行うことで、根粒内の代謝メカニズムを明らかにすることを目的としている。今年度は、前年度の研究でLjABCB1が特異的に発現することを見出した感染領域内の非感染細胞の機能の解明を試みた。ミヤコグサ根粒から切片を作製した後、レーザーマイクロダイセクションを用いて感染領域および非感染細胞、感染根細胞それぞれを切り出し、細胞型特異的マイクロアレイを行うことで、各細胞型の網羅的なトランスクリプトームとそれによる代謝産物動態予測からLjABCB1発現細胞の機能推定を行った。また、オーキシンの有限根粒形成に及ぼす影響を調べるために、オーキシン応答性プロモーター(GH3およびDR5)による根粒形成時のオーキシン局在を調べたところ、オーキシンは根粒形成のみならず、発達中の根粒原基の生長および根粒維管束の分化・形成に関与していることが示唆された。続いて新たに開発されたオーキシンアンタゴニストであるPEO-IAAを含む種々のオーキシン阻害剤処理による根粒形成の変化を観察したところ、根粒表面の皮目の形成が阻害されることが分かった。皮目は根粒維管束根の皮層から形成され、根粒維管束から供給される基質によって根粒維管束に沿って発達すると言われている。そこで、オーキシン阻害剤処理した根粒の維管束を調べたところ、皮目の形成阻害が観察された根粒はすべて根粒維管束の形成も阻害されていることが分かった。・根粒形成時のLjABCB1の発現誘導を調べたところ、LjABCB1は根粒菌感染後数日で発現が誘導され、以後その発現が高いレベルで保たれることが分かった。さらにプロモーターGUSによる解析から、LjABCB1は成熟根粒の根粒菌感染領域で特異的に発現していることが認められた。このことからLjABCB1は成熟した根粒の維持、もしくは共生窒素固定による炭素化合物と窒素化合物の交換そのものに関与していることが示唆された。・根粒内の様々な細胞を集め、これらの細胞の生理的機能の解明を試みた。数種の細胞に関しては解析に必要な収量が得られたので、来年度はこれらの細胞の解析を行う予定である。・LjABCB1の発現をRNAiで抑制した株を作製した。自家交配を2回繰り返したものを用いて来年度より表現型の解析を行う。一方、LjABCB1の過剰発現体に関してはcDNA全長が、大腸菌内で非常に高頻度に変異が導入されるという大きな障害があり、本年度中の作製は出来なかった。・LjABCB1に変異が導入されたTILLINGラインをJohn Innes Centreから取り寄せて解析を行った。10ライン以上の表現型を観察したが、残念ながら根粒形成や共生窒素固定に異常のあるものは見いだせなかった。
HPLCを用いた16SrRNAの高次構造多型の解析による細菌同定方法の研究

アフィニティカラムを利用した16SrRNA分子の単離方法の確立:昨年度作成し、実験を行ったプローブの位置は細菌の共通配列としては保存性が最も高く最適であるが、カラムへのアフィニティ効率が低いことが判明した。理由は16SrRNA分子の立体構造が障害となりカラム上のプローブに16SrRNA分子内の目的の配列がうまく到達しないためと考え、16SrRNA分子の末端位置でのプローブの設計を行った。5`末端側の位置および3'末端側の位置の配列を利用したプローブを作成し、アフィニティ効率の比較実験を行った。具体的には(1)5`末端側のプローブUp35(Tm=75.4)をつけたアフィニィティカラムの設計および作成(2)3'末端側のプローブLo27(Tm=75.9)のカラムの設計および作成(3)上記の2種類プローブを等量づつ混合したアフィニィティカラムの作成を行い、検討にはE.Coli DNAよりPCR法による増幅産物1,500bp 16SrDNA分子を用いた。その結果、(2)3'末端側のプローブの効率が高いことが判明した。上記、選定を行ったプローブ位置での16SrRNA分子の溶離条件の検討を行った。1,500bp 16SrDNA分子では、NaCl塩濃度0.3M,温度勾配8.75°C/min(55°Cから90°C),流速0.1mL/minの条件が最も効率よく溶離できた。また、16SrRNA分子ではNaCl塩濃度0.15M,温度勾配10°C/min(55°Cから95°C),流速0.1mL/minの条件が効率よく溶離できた。細菌RNA分子の抽出にはSV total RNA Isolation System(Promega)を用いた。送液装置の改良:送液部分をメタルフリーに改良した結果、溶離液中のEDTAと金属の反応が解消され、サンプルに蛍光ラベルの必要がなくなり、高分子核酸をintactな状態で溶離することが可能となった。(1)細菌の16SrRNAの共通配列のアンチセンス配列をプローブとしたアフィニティカラムの作成:16SrRNAの種間共通配列のアンチセンス配列5'-GTATTACCGCGGCTGCTG-3'をプローブとして固定した樹脂をカラムに充填させ、アフィニティカラムを作成した。アフィニティカラムの吸着能が作成時によって異なることが判明し、原因を追及した結果、使用した樹脂単体のロット間差であることがわかった。今後は良質のロットで作成する必要がある。(2)送液系のラインの問題の解消:送液にはTris-EDTA-NaCl溶液を用いているが金属の腐食(錆)が発生し、それに伴って、波形への影響が見られたためポンプの部品の改良を行った。(3)分析カラムの変更:分析用カラムには当初、CIMカラムを用いていたが、1)再現性が悪い。2)高分子の分析が難しい。ということがわかったため、あらたな分析用カラムの選定を行った。高純度球状シリカゲルを単体としたInertsil AX(GLサイエンス)にしたところ再現性および分析能は改善されたが高分子の分析にはさらなる分析条件の改善が必要であると考えられた。(4)分析条件を選定するためのrRNAの模擬分子(1,500merの蛍光ラベル分子)を作成した。

送液装置の改良:送液部分をメタルフリーに改良した結果、溶離液中のEDTAと金属の反応が解消され、サンプルに蛍光ラベルの必要がなくなり、高分子核酸をintactな状態で溶離することが可能となった。
老人性難聴の分子病理学的解析～蝸牛外側組織に焦点を当てて～

老人性難聴の病理組織学的解析は、Schuknechtらにより感覚細胞性、蝸牛神経性、血管条性、基底板振動障害性の4つのタイプの形態学的解析分類がなされている。一方、近年、ミトコンドリア(mt)DNA変異と老人性難聴の関連が指摘されている。mtDNA3243変異は、MELASを生じる変異として知られているが、糖尿病と感音難聴のみを呈する場合も多く、糖尿病の数パーセントに本変異が存在する。そこで、本年度は、mtDNA3243点変異を有するMELAS症例の側頭骨病理学的検討を行った。(対象)症例は68歳女性。糖尿病、脳梗塞、心不全、高度難聴を合併していた。(方法)20%中性ホルマリンで6ヶ月の固定の後、2年間のEDTA脱灰を経て、一側はセロイジン包埋による組織学的解析を、もう一側はパラフィン包埋を行いレーザーマイクロダイゼクション法を用いて、機能単位別のmtDNA変異率を測定した。(結果)血管条の著明な萎縮(全回転)、内外有毛細胞の高度消失(全回転)、中等度から高度のラセン神経節細胞の消失が認められた。レーザーマイクロダイゼクション法を用いた機能単位別のmt3243DNA変異率測定の結果、有毛細胞2.2%,ラセン神経節細胞26.6%,血管条2.4%であり、ラセン靱帯では変異を認めなかった。(考察)血管条はmt3243変異率が低くても障害を生じやすく、ラセン神経節は蝸牛内では変異率が高くまた障害されやすいと考えられた。老人性難聴において、Schuknechtらの報告によれば、血管条障害は高音漸傾型感音難聴を呈することが知られており、このようなパターンを呈する糖尿病合併例の感音難聴の場合は、mtDNA点変異も視野においた検索が重要である。また、前年度までの研究成果がHearing Research誌にAcceptされた。老人性難聴の病理組織学的解析は、Schuknechtらにより感覚細胞性、蝸牛神経性、血管条性、基底板振動障害性の4つのタイプの形態学的解析分類がなされたが、約1/4の症例で原因を説明しうる光学顕微鏡的病理組織所見を持たないとされている。24年度研究では、ヒト側頭骨病理組織切片における免疫組織学的解析を行い、前期高齢者と超高齢者間での比較を行った結果、内耳に多く発現するcochlinが、ラセン靱帯基底稜を中心に、超高齢者群において広くべったりと発現する傾向を認め、ラセン靱帯におけるcochlin分布の変化が老人性難聴に影響を与えている可能性が示唆された。そこで、ラセン靱帯におけるcochlin mRNA発現の定量を行うために、ヒト側頭骨病理組織切片からの、レーザーマイクロダイゼクション法によるmRNA定量解析を予定した。まずは、定量技術の確立目的に、ヒト保存側頭骨病理組織切片からの比較的安定なDNAの定量解析を試みた。MELAS症例の側頭骨において、有毛細胞、ラセン靱帯、ラセン神経節細胞におけるmt3243変異率の測定が可能であり、その組織学的所見との対比により、内耳におけるmt3243変異に対する機能単位別の脆弱性を明らかにすることができた。一方、mRNAは、ホルマリン固定により断片化していることから、微小検体からの定量化は困難であり、本年度は、その手技の確立を行っているところであり、次年度の引き続きの課題である。そこで本年度は、ヒト側頭骨病理組織で蝸牛外側壁に多く発現するcochlinの加齢との相関につき免疫組織学的解析を行った。(方法)対象は東京都健康長寿医療センター病理診断科にて剖検を施行した10症例でその内訳は、前期高齢者5耳:69.4±3.6歳(6372歳)、超高齢者5耳:92.2±2.9歳(9097歳)であり、看護記録上前者は難聴はなく、後者は全症例難聴があった。ホルマリン固定パラフィン包埋側頭骨切片を作成し、標識ポリマー法によりcochlinの免疫染色を施行した。画像解析ソフトImageJを用いラセン靭帯内の基底稜におけるcochlinの陽性面積を測定した。(結果)免疫染色の結果、cochlinはラセン靱帯,基底板,ラセン板縁にcochlinの発現があり、感覚細胞,ラセン神経節には発現はなく、頂回転方向へ行くほど染色性は薄く限局されていた。超高齢者群では、基底稜を中心とした間質にcochlinが広くベッタリと発現する傾向であった。cochlinの免疫染色陽性率は前期高齢者VS超高齢者=46.8%:53.9%であり、免疫染色での定量的評価は困難だが、加齢によるラセン靱帯におけるcochlin分布の変化の可能性が示唆された。

基底板振動障害型老人性難聴ではラセン靱帯内II型コラーゲンの陽性面積が増加し、また、CochlinとII型コラーゲンの局在は一致していることから、光顕的形態変化のない老人性難聴ではCochlinの加齢による分布の変化がII型コラーゲン配列の乱れや基底板振動の乱れを生じるなど、感音難聴を引き起こしている可能性が考えられた。老人性難聴は、ヒト病理組織学的には、感覚細胞性、血管条性、蝸牛神経性、基底板振動障害性の4つのタイプの形態分類がなされている(Schuknechtら)。しかしながら、老人性難聴症例の約1/4の症例では、原因を説明しうる光学顕微鏡的病理組織所見を持たないとされている。我々は、ヒト側頭骨病理組織学的切片において、内耳に多く発現するタンパクであるcochlinの免疫組織学的解析を、前期高齢者と超高齢者(85歳以上)の間で比較した。その結果、超高齢者群では、ラセン靱帯基底稜を中心とし、cochlinが広く発現する傾向を認めた。また、蝸牛凍結標本のmRNA解析では、cochlinをコードするCOCHの発現が、前期高齢者に比し、超高齢者において多く発現する傾向であった。これらの結果は、光学顕微鏡的病理組織所見のない老人性難聴の発症に関与している可能性があり、その病理学的意義について、レーザーマイクロダイゼクション法を用いたラセン靱帯におけるCOCH mRNAの発現量解析を施行中である。また、ミトコンドリア脳筋症の一つであるMELASの側頭骨病理組織学的解析と、有毛細胞・ラセン靱帯・ラセン神経節細胞におけるミトコンドリアDNA3243変異率の測定を行い、蝸牛外側壁のなかの血管条においては、変異率が低いにもかかわらず高度な萎縮が認められることが判明した。血管条のミトコンドリア機能障害への脆弱性が示唆される結果であり、血管条性の老人性難聴においてもミトコンドリア機能の解析を今後検討していく。ヒトの臨床症例を用いた難聴の病態解析は、検体が開頭剖検時にのみ得られること、形態温存が困難であること、組織標本の作製に年単位の期間を要することから、光学顕微鏡レベルでのセロイジン包埋切片の形態解析が主であり、分子生物学的解析は、未だ方法論が議論されている段階である。老人性難聴の病理組織学的解析は、Schuknechtらにより感覚細胞性、蝸牛神経性、血管条性、基底板振動障害性の4つのタイプの形態学的解析分類がなされているが、約1/4の症例で原因を説明しうる光学顕微鏡的病理組織所見を持たないと報告されている。そこで老人性難聴のヒト内耳病態への分子生物学的アプローチとして、以下の研究を行った。1)前期高齢者と超高齢者間での免疫組織学的解析の結果、内耳に多く発現するcochlinが、ラセン靱帯基底稜を中心に、超高齢者群において広く均一にと発現する傾向を認め、ラセン靱帯におけるcochlin分布の変化が老人性難聴に影響を与えている可能性を指摘した。2)ヒト内耳病態への分子生物学的解析と形態評価を融合したアプローチを開発する目的で、ホルマリン固定パラフィン包埋内耳切片より、ラセン靱帯をレーザーマイクロダイゼクション法(LMD法)により機能単位別に採取し、ラセン靱帯においてcochlinをコードするCOCH mRNAのヒトでの局在を同定した。3)ヒト内耳における核酸定量解析技術の確立目的に、LMD法を用いたmtDNAの定量解析を試みた。MELAS症例の側頭骨において、有毛細胞、ラセン靱帯、ラセン神経節細胞におけるmt3243変異率の測定が可能であり、内耳におけるmt3243変異に対する機能単位別の脆弱性を明らかにした。4)ヒトラセン靱帯におけるCOCH mRNAの定量解析をホルマリン固定パラフィン包埋側頭骨切片より試みたが、mRNAのホルマリン固定による修飾・断片化により微小検体からの定量化は困難であった。ヒト側頭骨病理組織切片における、mRNAの定量解析を行っているが、ホルマリン固定によるmRNAの断片化により、定量解析方法の確立に難渋しているため。
多角的神経画像手法を用いたデフォルト状態の脳機能解析に関する研究

ヒトの脳は安静時にも内側前頭前野や下頭頂小葉といったデフォルト・ネットワーク(DMN)が同期して信号変化していることが明らかとなってきた。本研究では、腕を交差させながら安静閉眼するという課題を用いることで、左下頭頂小葉およびその周辺の領域に特徴的な活動が見られることを発見した。さらにこの左下頭頂小葉上部からは、DMNと、DMNには含まれない前帯状皮質等への機能結合がみられた。この領域は、DMNとその他のネットワークのゲートウェイとしての機能を持つ可能性がある。ヒトの脳は安静時にもいわゆるアイドリングのような状態にあり、近年の機能的磁気共鳴画像(fMRI)研究などから、安静時でも内側前頭前野や下頭頂小葉といった特異的な神経ネットワーク(デフォルト・ネットワーク)が同期しながら信号変化を引き起こしていることが明らかとなってきた(Raichle et al., 2007)。しかしながら、その機能的な意味は未だ良く分かっていない。本研究では、未だ明らかでないデフォルト・ネットワークの機能について、多角的に脳機能実験解析を行い、これを明らかとする。これまで、健常者を対象とした開眼安静時および閉眼安静時のfMRI信号を計測し(14名)、独立成分分析(ICA)を用いて解析することでその信号特性が明らかとなりつつある。さらに、同一条件にて、自閉症者からのデータ計測も開始した。また、健常者を対象として、経頭蓋磁気刺激(TMS)を用いた介入実験を行っていくための実験系を立ち上げた。ヒトの脳は安静時にもいわゆるアイドリングのような状態にあり、近年の機能的磁気共鳴画像(fMRI)研究などから、安静時でも内側前頭前野や下頭頂小葉といった特異的な神経ネットワーク(デフォルト・ネットワーク)が同期しながら信号変化を引き起こしていることが明らかとなってきた。平成22年度は、まずfMRIにおいて、これまでの独立成分分析(ICA)を用いた解析に加えて、脳領域間の機能連関を評価する解析手法を立ち上げた。さらに、脳領域間の機能連関の評価を、MEGデータに対しても行えるような解析手法も立ち上げた。また、fMRIにおいては、これまでの開眼安静および閉眼安静のみの課題に加えて、腕を交差させるという姿勢の変化を加えた課題も用いた実験を行うことで、腕を交差させるだけで左下頭頂小葉およびその周辺の領域における活動が増加することを発見し報告した。これらを元に、デフォルト・ネットワークとその周辺の脳領域の機能をさらに評価するための実験を行っている。近年の機能的磁気共鳴画像(fMRI)研究などから、ヒトの脳は、安静時でも内側前頭前野や下頭頂小葉といった特異的な神経ネットワーク(デフォルト・ネットワーク)が同期しながら信号変化を引き起こしていることが明らかとなってきた。これまでの研究で、開眼安静および閉眼安静のみの課題に加えて、腕を交差させるという姿勢の変化を加えた課題を用いた実験を行うことで、腕を交差させるだけで左下頭頂小葉およびその周辺の領域における活動が増加することを発見し報告した。今年度もこれまでのfMRIによる機能結合解析、MEGによる機能結合解析、TMSによる効果の評価、障害者対象研究を継続した。こうした中で、fMRI用いて腕交差に伴い強い活動が見いだされた左下頭頂小葉上部をシードとして機能結合解析を行ったところ、デフォルト・ネットワークと、デフォルト・ネットワークには含まれない前帯状皮質等の領域に分布することを見出した。腕を交差するだけで活動する脳領域は、デフォルト・ネットワークと、それ以外のネットワークとのゲートウェイとしての機能を持つ可能性がある。