hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
経皮的脊椎圧迫骨折治癒促進シーズの探索

我々は以前に細菌コラゲナーゼに存在するコラーゲン結合ドメインと塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の融合タンパク(CB-bFGF)とコラーゲン材料との併用によりマウス大腿骨骨折モデルにおける骨形成を促進できることを示した。本研究では、骨形成促進シーズの椎体圧迫骨折治療法への応用を試みた。コラーゲンパウダー(CP)あるいは粉砕脱灰骨(DBP)にCB-bFGFを用いてbFGFを結合させた後にラット椎体骨欠損モデルに投与した。CP/CB-bFGF, DBP/CB-bFGFはCP,DBP単独に比べ高い骨形成能を有していた。これらのマテリアルは椎体圧迫骨折の治癒促進に有用であると考えられた。超高齢化社会に伴い骨粗鬆症に伴う脊椎圧迫骨折患者数は年々増加している。申請者は、局所投与可能なコラーゲンパウダーとコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子(CB-bFGF)を用いた低侵襲な椎体骨折治癒促進法の実用化を目指し、検討を行った。ラット尾椎に直径17mmの欠損を作成した。コラーゲンパウダーのみ投与した群(CP群)、コラーゲンパウダーにbFGFを吸着後投与した群(bFGF群)、コラーゲンパウダーにCB-bFGFを結合後投与した群(CB-bFGF群)の3群を作成し骨欠損修復能を比較した。CB-bFGF群はbFGF群、CP群に比べ椎体周囲の膜性骨化が旺盛であった。しかし、欠損部における骨形成は他群と同等であった。このことから、骨欠損部の修復には他の成長因子との併用が必須であると考えられた。そこで、骨形成タンパク(BMP)を含む脱灰骨を担体とした骨形成促進システムの構築を試みた。骨形成能の判定が容易なマウス大腿骨骨折モデルを用いて有用性を検討した結果、CB-bFGFと脱灰骨コラーゲンパウダーの併用により骨形成を長期に渡り促進できることが明らかになった(J Orthop Surg Res, in press)。現在、椎体モデルに対する有用性を検討中である。また、コラーゲンパウダーを担体とした椎体骨折治療法の確立にはコラーゲン結合型BMPの作製が必須と考えられた。現在、CB-BMPのコンストラクトを作製中である。昨年度までの結果から従来用いてきたパウダー状のコラーゲン材料では椎体に経皮的に投与することが困難であることが示唆された。また、これまで用いてきたクロストリジウムヒストリティカム由来のコラゲナーゼColHに存在するコラーゲン結合ドメイン(CBD)、PKDドメインを有するコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF-PKD-CBD)では十分な効果が得られなかった。そこで今年度は担体の最適化とコラーゲン結合型成長因子の最適化を行った。パウダー径の最小化を試みたが、経皮的投与時にシリンジ内へのパウダーのロスを生じした。そこで、容易に経皮的投与可能な骨形成促進剤を開発すべくゲル状コラーゲンとコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子の組み合わせによる骨形成促進法の開発試みた。コラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子はクロストリジウムヒストリティカム由来のコラゲナーゼColGに存在するCBDを1つ有するbFGFCBD,2つ有するbFGFCBDCBDを新たに作製し検討に用いた。骨形成能の評価が簡便なマウス大腿骨骨折モデルを用いて骨形成能の検討を行った。投与、2週、4週でmicroCTによる評価を行った結果、ゲル状コラーゲン材料を用いた場合はbFGF, bFGFCBDに比べbFGFCBDCBDが極めて高い骨形成促進を有することが明らかになった。また、ゲル状にすることで経皮的に投与可能であることが示された。現在、ラット椎体欠損部に投与し、検討を行っている。当初予定していたコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子とコラーゲンパウダーの組み合わせでは当初予期していた効果が得られなかった。経皮的投与に最適な担体の探索とコラーゲン結合型成長因子の最適化に時間を要したため、in vivoでの骨形成評価が遅れている。ゲル状コラーゲン材料とコラーゲン結合型成長因子およびパウダー状同種骨移植材料とコラーゲン結合型成長因子を用いた骨形成促進シーズの有用性について検討を行った。まず初めにこれらの複合材料の骨形成能を検討するためにマウス骨折モデルを用いた検討を行った。骨折部に0.058 nmoleのコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子(CB-bFGF)を結合させた25 ulの0.8%ゲル状コラーゲン材料、5mgのパウダー状同種骨移植材料を投与し、2,4,6週でuCTによる新生骨量、骨塩量測定、並びに組織学的検討を行った。その結果、いずれの複合材料も新生骨量、骨塩量増加効果と骨折治癒過程における軟骨形成促進効果を有していた。そこで本シーズの更なる有用性を検討するためにラットモデルを用いた検討を行った。ラットパウダー状同種骨を作成後、CB-bFGF溶液と混合した。上清中のCB-bFGF濃度をELISA法を用いて測定し、結合量を算出した。その結果、1mgのパウダー状同種骨に対して0.025 nmole結合することが明らかになった。

0.58 nmoleのCB-bFGFを含有させたパウダー状同種骨組織150mgを投与後、uCTによる新生骨量、骨塩量測定、並びに非脱灰標本を用いた組織学的検討を行った。その結果、CB-bFGFを結合させたパウダー状同種骨組織を投与した群では同種骨組織のみを投与したコントロール群に比して有意な新生骨量の増加と軟骨形成の増加が認められた。このことから、ゲル状コラーゲン材料とコラーゲン結合型成長因子およびパウダー状同種骨移植材料とコラーゲン結合型成長因子を用いた本シーズは椎体骨折治療シーズとして有用であると考えられた。我々は以前に細菌コラゲナーゼに存在するコラーゲン結合ドメインと塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の融合タンパク(CB-bFGF)とコラーゲン材料との併用によりマウス大腿骨骨折モデルにおける骨形成を促進できることを示した。本研究では、骨形成促進シーズの椎体圧迫骨折治療法への応用を試みた。コラーゲンパウダー(CP)あるいは粉砕脱灰骨(DBP)にCB-bFGFを用いてbFGFを結合させた後にラット椎体骨欠損モデルに投与した。CP/CB-bFGF, DBP/CB-bFGFはCP,DBP単独に比べ高い骨形成能を有していた。これらのマテリアルは椎体圧迫骨折の治癒促進に有用であると考えられた。当初コラーゲンパウダーとコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子の併用により椎体骨折の治癒が促進可能であると考えていた。しかし、欠損部周囲の骨形成は旺盛であったものの、欠損部での骨形成は不十分であった。今年度に担体の最適化とコラーゲン結合型成長因子の最適化に成功したため、今後は椎体骨折モデルを用いて評価を行う予定である。運動器再生医療コラーゲンパウダーを担体とした成長因子徐放による骨欠損部の修復には骨形成蛋白が必須と考えられたため、今後はコラーゲン結合型骨形成タンパクを作製し、検討する予定である。また、脱灰骨とコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞との併用が骨形成促進に有用であることが見出されたため、脱灰骨を担体とした椎体骨折治癒促進法についても検討を進める予定である。コラーゲン結合型成長因子の最適化と担体の最適化に大きく時間を要した。そのため、当初予定していた動物モデルを用いた実験が大幅に遅れたことにより、予算執行が遅れ次年度使用額が生じた。実験動物の予期せぬ死亡により、飼育費に誤差が生じた。本年度に予定していた動物実験と次年度に予定していた動物実験を合わせて本年度に行うことで予算を執行する。来年度の飼育費に使用する予定である。
GI期進行とアポトーシス

1)細胞周期のG1期からS期への進行が高温で阻止されるtsBN462株で、CCG1遺伝子の変異が起こっているか調べるために野生型BHK21株と変異型tsBN462株よりCCG1遺伝子を分離し塩基配列を決定した。その結果ひとつのアミノ酸の変換が見いだされた。また、CCG1遺伝子のエキソン、イントロンの構造を決定した。1993年に入って、CCG1遺伝子が転写因子複合体TFIIDの一つの構成成分TAF250であることがわかった。tsBN462株における細胞周期依存性遺伝子の発現を見た結果、G1/S境界領域で発現されているサイクリンA,B1,cdc2,cdc25などの遺伝子群の転写誘導が見られなく、特にサイクリンA,B1,cdc25については、蛋白質レベルでの誘導も検出できなかった。それに対して、G1期初期に発現が見られるc-fos,c-jun,c-mycなどの発現は見られた。そこで、CCG1遺伝子の変異による転写レベルの調節は、遺伝子によって異なることがわかった。また、tsBN462株は、非許容温度下だけでなく許容温度でも低血清下ではアポトーシスをおこすことを見いだした。このことは、CCG1遺伝子の変異にによりアポトーシスを抑制している遺伝子の発現が下がっていることをしさする。2)tsBN462株と同様に高温でアポトーシスをおこすtsBN7株の変異を相補する遺伝子DAD1を分離した。DAD1遺伝子は、分子量12kDaの疎水性残基にとんでおり高温にするとタンパク質が消失した。3)ハムスターのcdk2を分離したところ、別の分子量をもつcdk2Lを分離した。大腸菌で作成したcdk2Lタンパク質は、サイクリンEに結合できるが、ヒストンH1キナーゼ活性を持っていなかった。一方、cdk2タンパク質は、サイクリンEに結合できてヒストンH1キナーゼ活性を持っていた。そこで、cdk2Lは、細胞の増殖にネガティブに作用する可能性がある。
MHD-Vlasovシミュレーションによる魚骨振動の研究

MHD-Vlasovシミュレーションコードにはα粒子の磁気モーメントが0の場合しか計算できないという欠点があった。年度当初はMHD-Vlasovコードを有限磁気モーメントの場合に拡張して魚骨振動(fishbone oscillation)を研究する予定であった。しかしα粒子成分に粒子シミュレーション手法を導入した方がより現実に近い状況が計算できるので、今年度は粒子-MHDコードの開発に取り組み、コードのチェックを兼ねてTAEモードのシミュレーションを行った。δf法を導入することによって粒子法に特有の数値雑音の問題を解決している。このコードには運動論的な効果も含めた全ての非線形性が取り入れられている。初期条件として磁場5T、数密度10^<20>m^<-3>、小半径0.9m、アスペクト比3という現在の大型トカマクに近い条件を設定し、α粒子の分布は速度空間において等方的な最大エネルギー3.5MeVの減速分布とした。その結果n=2TAEモードの励起と飽和が起こった。飽和の原因が粒子補足であることを示す証拠として、(1)TAEモードの飽和レベルが線形成長率の2乗に比例すること、(2)共鳴粒子のトロイダル正準運動量は不安定が線形成長している間は単調に減少(または増加)するが、飽和に達すると非線形振動的な振る舞いを示すこと、が明らかになった。上記の結果はTAEモードが一つだけ存在するような場合であったが、今後は複数のTAEモードが存在する場合について研究を進める。複数のモードが存在するとモード間の干渉によって粒子捕捉が抑制される。これによって飽和レベルが増大し、同時にα粒子の確率的な拡散が起こることが予想される。シミュレーションによってそれらの現象を確認し、それが起こる条件を明らかにしたい。さらに魚骨振動などの他の運動論的MHDモードのシミュレーションも計画している。
能動型磁気浮上方式による非接触振動試験に関する研究(非接触三次元加振器の開発)

構造物の振動試験としては従来から接触形加振器を用いた正弦波掃引加振,ランダム加振による方法とインパルス打撃加振による方法が良く知られている.これらはいずれも接触形加振である.後者のインパルス打撃加振は一般に構造物に与えるエネルギが小さいため小形の構造物にしか適用できず,また,打撃の再現性等に問題を残している.一方,加振器による加振法は被試験体である構造物への設置法に問題があり熟練と経験が必要と言われている.また,これら従来の試験法では稼動中,運転中の構造物や回転中の軸等に対する振動試験を行うことは一般に不可能である.本研究はこうした背景を踏まえて,設置が容易でかつ再現性があり,特に運転中の構造物,回転軸等に対しても振動試験を行うことが可能な磁気浮上方式による非接触形三次元加振器の構造設計法,制御系設計法の研究および関連の技術開発を行う.特に,磁気浮上形非接触加振器の総合技術開発に当たっては以下の基礎研究が必要である.(1)省エネルギを目指した永久磁石と電磁石併用による加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究,(2)被試験体とアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究,(3)強い安定性を有する正弦波加振法,ランダム加振法の研究,(4)同時3次元加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究等がある.本研究は研究期間が2年間に限定されているために重点を絞って研究を行い,残された課題は引き続き継続するという方法をとった.したがって,この2年間の重点研究は上述の(2)で被試験体のアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究であった.これに関しては以下に述べるような多くの成果をあげることができた.これらの研究から磁気浮上形非接触加振器実現の見通しを得,かつ,部分的ではあるが一次元および二次元加振実験を行うことができた.当初の目標である非接触3次元加振器の実証は十分になされなかったが,見通しは得ることができた.また多くの問題点も明らかになった.一番の本研究の問題点は磁気浮上系の剛性の問題,およびエアギャップ部の機械インピーダンスの問題と考えられる.もちろん,これらは制御系の補償法によってアンプの飽和限度内において如何様にでも変更可能なのであるが,高剛性化を実施すると安定性やその他の制御性能が低下する傾向が見られる.この点を今後様々な角度から検討・考察してゆく予定である.構造物の振動試験としては従来から接触形加振器を用いた正弦波掃引加振,ランダム加振による方法とインパルス打撃加振による方法が良く知られている.これらはいずれも接触形加振である.後者のインパルス打撃加振は一般に構造物に与えるエネルギが小さいため小形の構造物にしか適用できず,また,打撃の再現性等に問題を残している.一方,加振器による加振法は被試験体である構造物への設置法に問題があり熟練と経験が必要と言われている.また,これら従来の試験法では稼動中,運転中の構造物や回転中の軸等に対する振動試験を行うことは一般に不可能である.本研究はこうした背景を踏まえて,設置が容易でかつ再現性があり,特に運転中の構造物,回転軸等に対しても振動試験を行うことが可能な磁気浮上方式による非接触形三次元加振器の構造設計法,制御系設計法の研究および関連の技術開発を行う.特に,磁気浮上形非接触加振器の総合技術開発に当たっては以下の基礎研究が必要である.(1)省エネルギを目指した永久磁石と電磁石併用による加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究,(2)被試験体とアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究,(3)強い安定性を有する正弦波加振法,ランダム加振法の研究,(4)同時3次元加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究等がある.本研究は研究期間が2年間に限定されているために重点を絞って研究を行い,残された課題は引き続き継続するという方法をとった.したがって,この2年間の重点研究は上述の(2)で被試験体のアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究であった.これに関しては以下に述べるような多くの成果をあげることができた.これらの研究から磁気浮上形非接触加振器実現の見通しを得,かつ,部分的ではあるが一次元および二次元加振実験を行うことができた.当初の目標である非接触3次元加振器の実証は十分になされなかったが,見通しは得ることができた.また多くの問題点も明らかになった.一番の本研究の問題点は磁気浮上系の剛性の問題,およびエアギャップ部の機械インピーダンスの問題と考えられる.もちろん,これらは制御系の補償法によってアンプの飽和限度内において如何様にでも変更可能なのであるが,高剛性化を実施すると安定性やその他の制御性能が低下する傾向が見られる.この点を今後様々な角度から検討・考察してゆく予定である.本研究は,設置が容易でかつ再現性があり,特に運転中の構造物,回転軸等に対しても振動試験を行うことが可能な磁気浮上方式による非接触形三次元加振器の構造設計法,制御系設計法の研究および関連の技術開発を行うことを目的としている.特に,磁気浮上形非接触加振器の総合技術開発に当たっては以下の基礎研究が必要である.

(1)省エネルギを目指とした永久磁石と電磁石併用による加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究,(2)被試験体とアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究,(3)強い安定性を有する正弦波加振法,ランダム加振法の研究,(4)同時3次元加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究等がある.本年度は本研究の基礎研究と位置ずけ,(1)省エネルギを目指した永久磁石と電磁石併用による加振器アクチュエータの構造と磁気浮上制御方式の研究,(2)被試験体とアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究,(3)強い安定性を有する正弦波加振法,ランダム加振法の研究等を行った.この結果,(1)については永久磁石でバイアスされた劇的にエネルギーを節約できる磁気浮上方式を確立した.特に,永久磁石のバイアス力を可変にできる機構を開発した.(2)についてはH^∞制御μシンセシス理論の適用によって優れたロバスト性を有する補償器が設計できることが分かった.特に,μシンセシスについては設計手順を始めて明らかにした.これらについては以下に示すように学会発表する予定である.(3)については現在も検討中である.構造物の振動試験としては従来から接触形加振器を用いた正弦波掃引加振,ランダム加振による方法とインパルス打撃加振による方法が良く知られている.これらはいずれも接触形加振である.後者のインパルス打撃加振は一般に構造物に与えるエネルギが小さいため小形の構造物にしか適用できず,また,打撃の再現性等に問題を残している.一方,加振器による加振法は被試験体である構造物への設置法に問題があり熟練と経験が必要と言われている.また,これら従来の試験法では稼動中,運転中の構造物や回転中の軸等に対する振動試験を行うことは一般に不可能である.本研究はこうした背景を踏まえて,設置が容易でかつ再現性があり,特に運転中の構造物,回転軸等に対しても振動試験を行うことが可能な磁気浮上方式による非接触形三次元加振器の構造設計法,制御系設計法の研究および関連の技術開発を行う.特に,磁気浮上形非接触加振器の総合技術開発に当たっては以下の基礎研究が必要である.(1)省エネルギを目指した永久磁石と電磁石併用による加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究,(2)被試験体とアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究,(3)強い安定性を有する正弦波加振法,ランダム加振法の研究,(4)同時3次元加振器アクチュエータの構造と制御方式の研究等がある.本年度は本研究の最終年度であるが前年度の不十分な点について再度検討を実施した.(1)省エネルギを目指した永久磁石と電磁石併用による加振器アクチュエータの構造と磁気浮上制御方式の研究,(2)被試験体とアクチュエータとのエアギャップ間の高剛性実現のための制御方式の研究等を行った.特に,これらについて追加の理論的検討,考察を行った.また,被試験体に磁気浮上形非接触加振器を設置し一次元および二次元加振特性を調べた.当初の目標である非接触加振器の実証は十分なされなかったが,見通しは得ることができた.また多くの問題点も明かになった.一番の本研究の問題点は磁気浮上系の剛性の問題,およびエアギャップ部の機械インピーダンスの問題と考えられる.
口腔粘膜における、びらん・潰瘍病変の発生機序の解明 -シグナル伝達病と位置づけて-

1.自然免疫と口腔粘膜とのシグナル伝達異常の解明(1)培養上皮細胞ではTLR2,TLR4,NOD1およびNOD2発現がPCR法(遺伝子レベル)ならびにフローサトメトリーおよび免疫染色(タンパクレベル)で明確に認められた。同分子をそれぞれに特異的な合成リガンド(リポペプチド、リビドA、iE-DAP,MDP)で刺激すると、ベータデフェンシンを産生したことから機能を具備していることが証明された。(2)正常歯肉組織でもこれら分子は発現していたが、炎症歯肉組織ではその発現が亢進していた。これらの知見より、ヒトロ腔上皮はさまざまなパターン認識分子を介して侵襲細菌を認識し、抗菌物質などを産生して自然免疫応答に積極的に関与しているものと考えられた。2.小唾液腺におけるシグナル伝達異常の解明(1)IL-18は抗原刺激がなくても種々の細胞に作用してTh1反応とTh2反応を促進する唯一のサイトカインである。シェーグレン症候群患者の唾液腺組織においてのみIL-18の発現が認められた。(2)IL-17は炎症性サイトカインであり、多くの炎症性疾患や自己免疫疾患への関与が示唆されている。IL-17を産生するCD4^+T細胞は新たなヘルパーT細胞サブセット(Th17)として位置づけが確立されている。小唾液腺においては導管上皮細胞およびシェーグレン症候群患者の唾液腺組織においては導管上皮細胞および浸潤細胞にII-17の発現が認められた。口腔粘膜における、びらん・潰瘍病変の発生におけるシグナル伝達異常を分子・遺伝子レベルで自然免疫系および獲得免疫系の両面より検索を行った。同分子をそれぞれに特異的な合成リガンド(リポペプチド、リピドA、iE-DAP,MDP)で刺激すると、ベータデフェンシンを産生したことから機能を具備していることが証明された。(3)造血幹細胞移植後に発症する慢性GVHD患者ではドナーとレシピエントの免疫反応により、びらん・潰瘍病変(扁平苔癬類似病変)が認められる。病変部の頬粘膜ではNOD2の発現は認められるもののTLR2,TLR4,NOD1の発現は認められなかった。これらの知見より、ヒト口腔上皮はさまざまなパターン認識分子を介して侵襲細菌を認識し、抗菌物質などを産生して自然免疫応答に積極的に関与しているものと考えられた。2.口腔粘膜と免疫細胞とのシグナル伝達異常の解明(1)IL-18は抗原刺激がなくても種々の細胞に作用してTh1反応とTh2反応を促進する唯一のサイトカインである。口腔粘膜上皮におけるIL-18の発現を検討した結果、正常口腔粘膜ではIL-18の発現は上皮層の有棘層全体に発現していたが、慢性GVHDでは有棘層上層に限局して発現していた。(2)Fas/FasLはアポトーシスにおいて重要な役割を果たす分子である。慢性GVHDでは浸潤細胞に発現が認められたが、上皮層では正常口腔粘膜と比較し発現は低下していた。

同分子をそれぞれに特異的な合成リガンド(リポペプチド、リピドA、iE-DAP,MDP)で刺激すると、ベータデフェンシンを産生したことから機能を具備していることが証明された。(2)正常歯肉組織でもこれら分子は発現していたが、炎症歯肉組織ではその発現が亢進していた。(3)造血幹細胞移植後に発症する慢性GVHD患者ではドナーとレシピエントの免疫反応により、びらん・潰瘍病変(扁平苔癬類似病変)が認められる。病変部の頬粘膜ではNOD2の発現は認められるもののTLR2,TLR4,NOD1の発現は認められなかった。(4)正常ヒト口唇小唾液腺におけるTLR2の発現を検索したところ、導管上皮,漿液腺において発現が認められたが、粘液腺では発現は認められなかった。これらの知見より、ヒト口腔上皮はさまざまなパターン認識分子を介して侵襲細菌を認識し、抗菌物質などを産生して自然免疫応答に積極的に関与しているものと考えられた。2.口腔粘膜と免疫細胞とのシグナル伝達異常の解明(1)IL-18は抗原刺激がなくても種々の細胞に作用してTh1反応とTh2反応を促進する唯一のサイトカインである。口腔粘膜上皮におけるIL-18の発現を検討した結果、正常口腔粘膜ではIL-18の発現は上皮層の有棘層全体に発現していたが、慢性GVHDでは有棘層上層に限局して発現していた。また健常者,シェーグレン症候群患者,慢性GVHD患者の口唇小唾液腺におけるIL-18の発現を検討したところ、シェーグレン症候群患者の唾液腺組織においてのみIL-18の発現が認められた。(2)Fas/FasLはアポトーシスにおいて重要な役割を果たす分子である。慢性GVHDでは浸潤細胞に発現が認められたが、上皮層では正常口腔粘膜と比較し発現は低下していた。1.自然免疫と口腔粘膜とのシグナル伝達異常の解明(1)培養上皮細胞ではTLR2,TLR4,NOD1およびNOD2発現がPCR法(遺伝子レベル)ならびにフローサトメトリーおよび免疫染色(タンパクレベル)で明確に認められた。2.小唾液腺におけるシグナル伝達異常の解明(1)IL-18は抗原刺激がなくても種々の細胞に作用してTh1反応とTh2反応を促進する唯一のサイトカインである。シェーグレン症候群患者の唾液腺組織においてのみIL-18の発現が認められた。(2)IL-17は炎症性サイトカインであり、多くの炎症性疾患や自己免疫疾患への関与が示唆されている。IL-17を産生するCD4^+T細胞は新たなヘルパーT細胞サブセット(Th17)として位置づけが確立されている。小唾液腺においては導管上皮細胞およびシェーグレン症候群患者の唾液腺組織においては導管上皮細胞および浸潤細胞にIl-17の発現が認められた。
ブライトレイヤーの地質学的・岩石学的検証

震発生域における流体の分布(ブライトレイヤー)およびその役割を明らかにする目的で,領家変成帯(山口県東部笠戸島)における石英脈の分布,岩石学的記載を行った.笠戸島には領家変成岩が広く分布している.中央部には後期白亜紀広島型花崗岩が貫入しており,その周囲に接触変成帯を形成している.広域領家変成作用と接触変成作用は識別可能である.広域変成岩に発達する層面片理上には鉱物線構造が認められる.これは領家塑性変形史における最後のステージ(D3)に対応している.石英脈濃集帯において,石英脈は平滑板状であり壁岩の層面片理を切る.引きずり褶曲も頻繁に観察され,その褶曲軸は壁岩のD3褶曲軸とは斜交するため,D3よりも後に形成されたものである.幅8mm以下の石英脈においては組織平衡に近い粒界が観察されるが,幅10mm以上においては動的再結晶組織が確認された.8mm幅以下の脈に関しては幅と粒径の間に正の相関が認められるが,幅10mm以上の粒径はほぼ一定である.幅の厚い石英脈の石英は弱いながらも格子定向配列を示す.これら観察結果は,より厚い石英脈においてより塑性変形の影響が強いことを示しており,このことは石英脈が脆性-塑性領域の変形場において形成されたことを示唆する.石英の沈殿を引き起こした流体の起源を明らかにするため,'石英の酸素同位体比を測定しその結果,石英の酸素同位体比は18‰であり,従ってこの石英と平衡な流体の同位体比は13‰となる.このような同位体比は,この流体が花崗岩の後期マグマである可能性が高いことを示している.よって広島型花崗岩の貫入が石英脈濃集帯の形成に関係していたことが示唆され.地殻におけるマグマ活動のようなイベント的な地質現象がブライトレイヤーの形成に関連している可能性がある.石英脈は近年直下型地震発生の誘発した流体の痕跡として注目されている.この流体の痕跡に関する研究を行う場合,必然的に過去の地震発生域の地質体(領家変成帯)が調査対象となる.調査条件の整っている山口県東部笠戸島において,詳細な地質調査,変成分帯,および石英脈の岩石記載学的解析を行った.笠戸島には領家変成岩が広く分布している.中央部には後期白亜紀広島型花崗岩が貫入しており,その周囲に接触変成帯を形成している.広域領家変成作用と接触変成作用を識別することは可能である.広域変成岩に発達する層面片理上には鉱物線構造が認められる.これは領家塑性変形史における最後のステージ(D3)に対応している.石英脈濃集帯において,石英脈は平滑板状であり壁岩の層面片理を切る.引きずり摺曲も頻繁に観察され,その摺曲軸は壁岩のD3摺曲軸とは斜交するため,D3よりも後に形成されたものである.幅8mm以下の石英脈においては組織平衡に近い粒界が観察されるが,幅10mm以上においては動的再結晶組織が確認された.8mm幅以下の脈に関しては幅と粒径の間に正の相関が認められるが,幅10mm以上の粒径はほぼ一定である.幅の厚い石英脈の石英は弱いながらも格子定向配列を示す.これら観察結果は,より厚い石英脈においてより塑性変形の影響が強いことを示しており,このことは石英脈が脆性-塑性領域の変形場において形成されたことを示唆する.石英濃集帯の成因については現時点では不明であるが,広島型花崗岩の貫入が関係していた可能性が高い.今後は脈を構成する石英の同位体組成や流体包有物組成の測定により,流体の起源に関して考察していく予定である.震発生域における流体の分布(ブライトレイヤー)およびその役割を明らかにする目的で,領家変成帯(山口県東部笠戸島)における石英脈の分布,岩石学的記載を行った.笠戸島には領家変成岩が広く分布している.中央部には後期白亜紀広島型花崗岩が貫入しており,その周囲に接触変成帯を形成している.広域領家変成作用と接触変成作用は識別可能である.広域変成岩に発達する層面片理上には鉱物線構造が認められる.これは領家塑性変形史における最後のステージ(D3)に対応している.石英脈濃集帯において,石英脈は平滑板状であり壁岩の層面片理を切る.引きずり褶曲も頻繁に観察され,その褶曲軸は壁岩のD3褶曲軸とは斜交するため,D3よりも後に形成されたものである.幅8mm以下の石英脈においては組織平衡に近い粒界が観察されるが,幅10mm以上においては動的再結晶組織が確認された.8mm幅以下の脈に関しては幅と粒径の間に正の相関が認められるが,幅10mm以上の粒径はほぼ一定である.幅の厚い石英脈の石英は弱いながらも格子定向配列を示す.

これら観察結果は,より厚い石英脈においてより塑性変形の影響が強いことを示しており,このことは石英脈が脆性-塑性領域の変形場において形成されたことを示唆する.石英の沈殿を引き起こした流体の起源を明らかにするため,'石英の酸素同位体比を測定しその結果,石英の酸素同位体比は18‰であり,従ってこの石英と平衡な流体の同位体比は13‰となる.このような同位体比は,この流体が花崗岩の後期マグマである可能性が高いことを示している.よって広島型花崗岩の貫入が石英脈濃集帯の形成に関係していたことが示唆され.地殻におけるマグマ活動のようなイベント的な地質現象がブライトレイヤーの形成に関連している可能性がある.
空気相の封入・漏出が地盤構造物の品質に及ぼす影響

降雨の浸透が地盤を不安定化させることは知られているおり,降雨浸透シミュレーションや現地計測で降雨浸透挙動の把握を目的とした研究が多くなされている.しかし,その時の地盤内空気相の挙動に注目したものは少なく,その影響もよく分かっていない.ここでは,地盤内空気相の構造物の品質に与える影響について検討した.まず,土/水/空気連成解析によって,傾斜地盤への降雨浸透挙動を明らかにするとともに,その時に空気圧の局所化が生じることを確認した.また,実物大盛土で詳細な浸透挙動計測とともに空気圧も計測し,解析結果の妥当性を検証した.その結果,降雨強度や総雨量によって,浸透・空気圧発生挙動が異なることが分かった.本研究の目的は,降雨や地下水位上昇といった外水位変動,外力変化がもたらす変形によって,地盤内の空気相が封入もしくは漏出する挙動を明らかにすることにある.これまでも,地盤材料の透気性に関する研究はいくつかあるものの,様々な外的要因にさらされた地盤構造物において,内部の空気相が浸透特性のみならず変形特性に及ぼす影響を明らかにしたものは少ない.本研究では,模型実験と数値解析によって,地盤構造物中の空気の流れや封入圧の評価手法を確立し,災害時の警戒指針や地盤構造物の設計管理へ適用することを目指す.今年度は,空気封入による影響が生じやすい高飽和度領域での空気挙動を精緻に表現できるモデルの開発に主眼を置いた.高飽和度領域では空気相体積が小さく,理想体積の状態方程式に照らし合わせるとわずかな体積変化が圧力の変化を生じさせるため,数値計算的な不安定が発生しやすい条件であった.また,間隙空気相の液相への溶解の影響も無視できなくなると考える.そこで,既往の土/水/空気連成問題の枠組みに気体溶解方程式を適用し,高飽和度領域での地盤材料の挙動予測を可能とした.得られたモデルを用いて,室内三軸試験時の間隙圧係数に及ぼす供試体初期状態および応力履歴依存性について,数値解析による検討を行った.その結果,これまで非排水三軸試験時の間隙水圧応答の感度や飽和状態を推定するために用いられてきたB値計測において,応力の与え方による差異が生じることが分かった.また,同時に模型盛土試験を行い,降雨や蒸発といった自然の水収支条件での水圧,空気圧,含水率の計測を開始し,次年度以降順次計測データの検討を行っていくところである.当初予定していた,高飽和度領域での不飽和状態を表現できるモデルの開発および初期値境界値問題としての定式化を行えた.また,2年目以降に予定していた実物大盛土における計測に着手でき.一方で,室内試験における供試体内不均一性の把握や高容量テンシオメーターの開発には至っていない.よって順調に進展しているものの,計画の変更が必要であるため当該評価となった.近年多発しているゲリラ豪雨は,極めて局所化しておりその発生予測が困難であるばかりか,長期間安定していた既存土構造物がそれまで経験したことのない降雨にさらされるため,これまでの降雨に関する避難警報発令や道路などの交通規制基準の見直しを迫られている.同時に人的被害を抑制するためには,住民の災害に対する意識向上も求められている.そのため,土砂災害発生に関する前兆現象を早期に把握することが減災に有効であるといえる.しかしながら,経験的に知られている土砂災害の前兆現象の中でも,発災前の異臭や異音については土質力学の枠組みの中で十分には説明できない.そこで,本研究ではこれらの現象が地盤構造物内の空気圧挙動に関係があるものとして,力学モデルの構築,模型実験からそのメカニズムを解明する.1年目は,力学モデルの構築を行うとともに,模型実験用の実物大盛土構築を行った.2年目として当該年度では,模型盛土での降雨浸透挙動を把握のために,土壌水分計,テンシオメーター,空気圧計を設置し,長期にわたる定点観測を行った.その結果,盛土における浸透雨水は,降雨によって飽和度の高まった法面近傍を法尻に向かって流下する傾向があるため,盛土深部へ到達するためには相当量の総雨量を要することが分かった.また,降雨停止後,法肩付近は法尻付近に比べて早期に乾燥するため,サクションの回復も早いことが明らかとなった.空気圧については,降雨量が少ない時にはほとんど変化することはないが,降雨強度が大きな場合,盛土内で空気が封入されることで空気圧が高まる結果となった.降雨後は,常時よりも空気圧が下がる傾向が法尻付近で見られた.この挙動については,現状では説明が困難であるものの,再現性があり今後詳細に検討していきたい.同時に行った降雨浸透解析では,含水率分布,水圧分布,空気圧分布についてある程度同じ傾向を示すことができた.実盛土における計測について,初年度に計測機設置まで行えていたため,十分な計測データを得ることができた.また同時に降雨浸透解析も行い,理論値と計測値の比較を行えた.高容量テンシオメーターを可能にするための実験については,実験準備を整えるにとどまったため,本評価となった.本研究の目的は,地盤内の空気相に注目し,降雨や地下水位上昇といった外水位変動,変形によって,如何に空気相が封入もしくは漏出するかを明らかにすることにある.空気相は圧縮性が高いため,その影響が顕著になるのは飽和度の高い状態である.しかし,既往の不飽和土構成モデルを適用した土/水/空気連成解析では,高飽和度領域で計算が不安定になる問題があった.そこで,空気相の液相への溶解現象を考慮した連成モデルを構築した.得られた解析プログラムによって,傾斜地盤への降雨浸透現象をシミュレーションした.

その結果,降雨強度に応じて,地盤内に異なる空気圧分布が生じることが分かった.次に,降雨や蒸発散という自然の水収支がある実物大盛土において,含水率,水圧,空気圧を計測し,詳細な浸透挙動の把握を目指した.得られた含水率分布,サクション分布は,解析から得られた傾向と同じであり,豪雨時の地盤内の空気圧上昇も確認できた.現地計測では,既往のテンシオメーターとともに,ワイヤレス計測が可能なiテンシオメーターの適用性にも確認できたが,長期の計測では計測器内部水のキャビテーション発生により,計測できない状態になる問題があった.そこで,テンシオメーター先端のセラミック飽和に関するメカニズムを検証するために,種々の方法で飽和したセラミックをX線CTスキャンにより内部密度を可視化し,飽和状態を比較した.セラミックを気乾状態に放置した場合の乾燥挙動や,飽和手法により飽和状態の違いは確認できたものの,得られた結果がまだ少ないため,今後さらなるデータの蓄積が必要である.降雨の浸透が地盤を不安定化させることは知られているおり,降雨浸透シミュレーションや現地計測で降雨浸透挙動の把握を目的とした研究が多くなされている.しかし,その時の地盤内空気相の挙動に注目したものは少なく,その影響もよく分かっていない.ここでは,地盤内空気相の構造物の品質に与える影響について検討した.まず,土/水/空気連成解析によって,傾斜地盤への降雨浸透挙動を明らかにするとともに,その時に空気圧の局所化が生じることを確認した.また,実物大盛土で詳細な浸透挙動計測とともに空気圧も計測し,解析結果の妥当性を検証した.その結果,降雨強度や総雨量によって,浸透・空気圧発生挙動が異なることが分かった.当該年度に開発した気相の液相への溶解を考慮した土/水/空気連成解析コードを用いて,非排水三軸試験挙動を表現できることが分かった.室内試験のような均一で応力作用方向も明らかな状態でも,空気圧および水圧の挙動が応力履歴で複雑に変化することが分かった.実地盤構造物では,幾何形状も境界条件もより複雑になるため,内部に応力,変形の局所化が生じるのは明らかである.そこで今後は実地盤構造物を模した外水位変動解析を行う.また同時に当該年度に設置した,実盛土での計測データとの比較により,解析の信頼性向上を目指す.同時に実施できなかった室内試験による地盤材料内不均一性の検討を行う.力学モデル構築,実物大盛土での降雨浸透挙動把握,浸透解析と順調に研究を遂行できている.3年目となる今年度は,盛土のサクション計測で問題となる,テンシオメーターの改良に主眼を置く.テンシオメーターは先端のセラミックポーラスカップを飽和させることで地盤の間隙水をセラミックを介して受圧部まで連続させ,空気圧とは独立に水圧を計測するものである.そのため,セラミック部の飽和が重要であるが,長期の計測や高サクション地盤について,セラミックが不飽和化することが問題である.ここでは,セラミックの飽和状態をCTスキャナーで可視化し,不飽和化のメカニズムを明らかにするとともに,効率的な飽和化手順を模索する.地盤工学当初予定よりも旅費に要する費用が少なく済んだので.消耗品費が当初計画よりも安価で済んだため.国際会議参加時の参加費として計上する.最終年度の,消耗品費として計上.
運送契約法の現代化に向けた理論的課題の検討

平成30年度は、本研究課題について過年度までに取り組んできた作業を完成させることを試みた。まず、2017年民法(債権法)改正および2018年商法改正に対応させるため、2013年に分担執筆者として参加した『民法とつながる商法総則・商行為法』(第17講「運送営業」)の記述を全面的に改訂した(2018年11月に公刊)。次に、平成30年度中を通じて、改正後の商法および国際海上物品運送法の全条文を英語に翻訳する作業、ならびに日本の運送法改正に関連する論考2本を英語で執筆する作業に取り組んだ('The Use of Ships: BareboatCharters and Time Charters'および'Carriage of Goods: Special Rules for Carriage by Sea')。この成果は、Tomotaka Fujita (ed.,), "Modernizing Transport and Maritime Law in Japan"(2019年公刊予定)において公表される予定である。最後に、商法改正に合わせて必要となった標準運送約款および標準内航運送約款の改正作業(国交省主催「標準運送約款及び標準内航運送約款のあり方に関する検討会」)において、本研究課題を遂行する中で得られた知見をもとに、専門家構成員として議論に参加した。改正標準運送約款および標準内航運送約款は、2019年4月1日から施行されている。平成26年度は、同年4月から法務省法制審議会において商法(運送・海商関係)の改正作業が行われていることに伴い、改正関連事項(運送契約に関する総則的規律のほか、定期傭船、海上運送の特則、共同海損、船舶衝突等の海商に関する事項)について網羅的な調査研究を行った。その成果として、8月には、北海道大学で開催された研究会において、商法(運送・海商関係)改正に関する主要論点について解説し、分析・検討の結果、私見を提示した。また同月には、日本橋金融法ワークショップ(早稲田大学)において、同改正中、海上保険に関する論点(適用範囲、告知義務、予定保険、被害者の先取特権等)について研究報告を行った。なお、平成27年4月1日に、平成26年度中の法制審議会商法(運送・海商関係)部会における審議の結果をまとめた「商法(運送・海商関係)等の改正に関する中間試案」が公表された。本研究では、平成26年度中から同部会における審議の展開を議事録等からフォローしており、その成果として、中間試案の分析・検討および対外的な紹介を目的とした論考(「Reform of Transport and Maritime Law in JapanーAn Analysis of the Interim Proposalー」(東京大学後藤元准教授と共著))を雑誌「European Transport Law」に寄稿している(公表は平成27年中)。6月には万国海法会(CMI)ハンブルク国際会議、およびこれに付随して開催された若手海事法律家協会(YMLA)の会合に出席し、海事法に関する最新の課題について各国の代表者と意見を交換した。会議の詳細は、「海法会誌」において報告している。平成27年度は、平成28年2月まで法務省で進められていた商法改正作業(法制審議会商法(運送・海商関係)部会での議論)をフォローするとともに、その成果物等を分析の上、対外的に発信することを目標とした。その成果として、平成27年4月の中間試案公表に合わせて、同年5月、中間試案を網羅的に紹介・分析した英語論文(「Reform of Transport and Maritime Law in Japan: An Analysis of the Interim Proposal」)を執筆し(東京大学・後藤元准教授と共著)、雑誌「European Transport Law」に寄稿した(同年11月公表)。また、平成27年10月に開催されたシンポジウム「運送・海商法の改正:日本とドイツの比較法的検討」(平成27年10月27日、28日、東京大学)に参加し、「海上物品運送契約」とのタイトルのもと、日本の運送・海商法改正の状況とその問題点について、ドイツ法と比較しつつ分析する内容の報告をした。旅客運送に関しては、第7回宇宙法シンポジウム(平成28年3月2日、慶應義塾大学)に参加し、「宇宙旅行に関する法的研究ー旅客運送法の観点から」と題する報告をした。これは、宇宙旅行という新たな旅行形態について、旅客運送法という観点から分析・検討したものである。加えて、平成27年6月に開催された万国海法会イスタンブール大会に出席し、各国の代表者と運送・海商法の最新トピックについて意見交換を行った。同大会の報告書は、平成27年に刊行された「海法会誌」第59号において公表している。本研究課題においてフォローしてきた法務省での法改正作業がようやく終了し、研究対象となる内容が定まったことから、研究活動が比較的容易になった。平成28年度は、運送法改正に関わる議論をフォローするとともに、宇宙運送についての研究も進めた。まず、「宇宙旅客運送に関する航空・宇宙法上の論点」と題する学会報告を行い、宇宙旅客運送の法的な許容性について、新たに制定された宇宙活動法などを手がかりに検討した。同報告の内容は、平成29年5月に刊行される学会誌に掲載される予定である。さらに、宇宙活動法の制定をきっかけに行われた座談会に出席し、有識者と意見交換をした(同座談会の内容は、平成29年4月刊行の雑誌に掲載された)。妊娠・出産のため、長期間研究活動から離れざるを得なかったため。平成29年度は、商法改正案の内容およびこれに対する分析を、国内だけでなく海外に向けて発信すること、さらには今回の商法改正作業では触れられなかった、海運における新規技術の法的影響について、情報を収集した上で、具体的に検討することを中心に研究を進めた。

まず、9月上旬には、ドイツ・ハンブルクにあるマックスプランク外国私法・比較私法研究所において開催されたシンポジウム「日本とドイツにおける運送法・海商法の改正(The Reform of Transport Law and Maritime Law in Japan and Germany)」に参加し、とくに比較法的な観点から日本の改正法について評価を加えた。報告の内容は、2018年3月に公表されている。また、同時期にイタリア・ジェノアで開催された万国海法会(CMI)にも参加し、海商法に関連する最新テーマに触れるとともに、各国の代表者と意見交換を行った。帰国後に開催された日本私法学会のワークショップでは、スイス・ルツェルン大学のA.Furrer教授とともに、改正法を含む日本商法について、比較法的な観点から分析検討を加えた。国内においては、民法(債権法)改正および商法改正に対応するため、2013年に公表した『民法とつながる商法総則・商行為法』(第17講「運送営業」を担当)を全面的に改訂する作業を進めた。改訂版は、2018年中に公表される予定である。次に、海運における新規技術(船陸通信技術の発達、ウェザールーティング、船舶機器のIoT化など)が船舶所有者(とくに運送人)の責任に与える影響について調査研究を進め、その成果を、9月19日に開催されたIUMI東京大会において公表した。出産のため、平成28年中は研究活動を行うことができなかった。そのため、平成29年度中に前年度に計画していた作業を進めることとなった。また、本研究課題以外の調査出張や講演のため、本研究課題の遂行に従事できない時期があった。平成30年度は、本研究課題について過年度までに取り組んできた作業を完成させることを試みた。まず、2017年民法(債権法)改正および2018年商法改正に対応させるため、2013年に分担執筆者として参加した『民法とつながる商法総則・商行為法』(第17講「運送営業」)の記述を全面的に改訂した(2018年11月に公刊)。次に、平成30年度中を通じて、改正後の商法および国際海上物品運送法の全条文を英語に翻訳する作業、ならびに日本の運送法改正に関連する論考2本を英語で執筆する作業に取り組んだ('The Use of Ships: BareboatCharters and Time Charters'および'Carriage of Goods: Special Rules for Carriage by Sea')。この成果は、Tomotaka Fujita (ed.,), "Modernizing Transport and Maritime Law in Japan"(2019年公刊予定)において公表される予定である。
栄養素バランスと質による胆汁酸－腸内細菌相互作用を中心とした次世代継承研究

申請者らの研究では栄養素バランスの違いは、胆汁酸代謝、腸内細菌代謝物の変化をもたらし、メタボエイジングをもたらしたが、タンパク質の質の違いもその変化に寄与することも明らかとなった。わが国の健康指標のうち出生体重は稀に見る世界で最低レベルにあり、親になる世代の最適な栄養素バランスの特定は喫緊の課題である。本研究では、親世代のタンパク質の量(低、標準、高)と、タンパク質の質(動物性、植物性、昆虫)が次世代のメタボエイジングをいかに制御するのか、胆汁酸・腸内細菌叢を中心としたメカニズムを軸とし、エピジェネティクス機構から解明し、わが国の低出生体重児およびその後の健康状態改善に寄与する知見を得る。
テンソルfMRIによる高齢者認知機能診断法の開発

加齢による脳機能ネットワークの応答の変化を評価するために、認知処理の量的・質的変化に対する脳機能の予備能力を推定する課題を用いて脳機能信号の応答特性を評定する基本計算アルゴリズムを開発した。従来は2つの領域間の結合定数としてのみ表現されていた神経活動の相関情報が空間的な経路を持つ情報として可視化され、行動パフォーマンスの推移と脳機能マップに見られるhyper-activationとの間に相関が示唆された。本研究開発では認知症に到る過程や脳障害の回復過程で生じる脳機能ネットワークの応答性の変化を非侵襲的かつ高精度で可視化する脳機能イメージング法である「テンソルfMRI」の基盤技術を開発し、その有用性を検証する臨床前評価を行う。平成21年度に神経回路機能可視化の概念設計と、検証のための高齢者脳機能データベースの構築を行なった。脳活動テンソル計算方法と記述方法の検討では、神経ユニット間の活動の相関の指標であるFC(functional connectivity)を、従来のような予め特定された小神経回路モデルとして計算するのではなく、開始点のみ特定して終了点を網羅的に計算しその総和を3次のテンソルで表記する方法の妥当性を検討した。これは、神経束の描出に用いられる逐次的処理の方法を前提としているが、今後は、収束条件を最適化した上で、開始点の網羅的する方法を検討する予定である。検証用加齢脳機能データベースの構築では、運動制御、作業記憶、運動視覚などの基礎認知機能を評定する課題を用いた脳機能イメージングを実施し、のべ110件の脳機能データを集積した。その解析結果の一部から、加齢による脳機能信号の変化は、既存の神経回路に従って生じること、若年者でも潜在的に神経回路全体が動員されていることなどが視覚野および運動野で示唆された。この知見は、我々が提唱している加齢による信号の亢進と低下、あるいは脳領域による応答関数の違いを系統的に説明する仮説(Demand-Reservation Balance Hypothesis)の根拠となるものであり、本研究で開発する認知機能低下の背景となるネットワーク応答の変化の検出技術の神経生理学的基盤となるものである。以上の研究成果および関連事項は、平成21年度中に英文原著4報、国際脳マップ会議等での国際会議発表6報、国内学会発表11報として発表された。本研究開発では認知症に到る過程や脳障害の回復過程で生じる脳機能ネットワークの応答性の変化を非侵襲的かつ高精度で可視化する脳機能イメージング法である「テンソルfMRI」の基盤技術を開発し、その有用性を検証する。21年度に概念設計した内容を計算モジュール化し、平成22年度にデータ収集した評価用データベース(認知脳機能データと従来型の拡散テンソルによる神経トラクトのデータ)の解析を行ない、網羅的に計算しその総和を3次のテンソルで表記する方法の妥当性を検討した。その結果、従来のような脳内の2点間を直線で結ぶFCではなく、情報伝達経路の空間的な分布を可視化するFCマップを作り出せる可能性が示唆された。今後はBOLD信号の持つパワー等の情報により計算の優先順位を決め、ボリュームデータのサンプリングごとに修正するとともに、その優先順位に基づいた計算対象の選択範囲を決定する敷居値の最適化法を考案する。以上の研究成果および関連事項は、平成22年度中に英文原著1報、国際脳マップ会議等での国際会議発表8報、国内学会発表10報として発表された。本研究開発では、認知症に到る過程や脳損傷の回復過程で見られる神経回路の応答性を非侵襲的かつ高精度で可視化する「テンソルfMRI」の基盤技術を開発し、その有用性を検証する。この手法はseeding poitに依存しないグローバルなFC解析を行おうとするものである。前年度までは、脳活動を反映するBOLD信号を使って求めたFCの網羅的な計算から3次のテンソルで緻密に表記する方法を用いていたが、臨床診断用に高速化する必要があるので予め準備された標準脳の座標系に基づく256方向等の軸計算用テンプレートを考案した。この方法では、fMRIで得た脳機能画像のボリューム数(測定点数)に関わらず、軸方向分のボリュームデータにFCが再構成されるので、データベース化に向いている。このような標準化により計算が大幅に省略され(約10^5倍)、SPM等の一般に普及している解析パッケージのプラットフォームをそのまま利用することが出来る。課題としては、標準脳への正規化による空間誤差の影響を今後検討してゆく必要があることと、特定の軸方向に対象とするボクセルをまとめるために生じる検定力の低下も想定されるが、この点についてはまだ十分評価できていない。信号の発生源を灰白質と仮定するため、白質のマスク像を使って計算量の一層の圧縮を行えば処理は一層高速化されるが、SNの面でのデメリットがあるため実用的ではないと考えられた。加齢脳機能データベースによる検証実験では、MMSEスコアの低下リスクとの関連性が推定されるage-related hyper-activationとの関係を検討した。運動認知処理課題を用いたデータ群では高次運動野を含む前頭葉でのコヒーレンスの低下が示唆された。