hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物多様性の創出機構としての染色体レベルの変異の役割

Hamilton(1980)は有性生殖の進化を病原体の存在と結びつけ、特定の遺伝子座の遺伝子型に負の頻度依存選択がかかる場合には、選択の強さによっては対立遺伝子の組み合わせを変えるために有性生殖が進化することを指摘した。本研究では、同様な要因が有性生殖個体と無性生殖個体を同時につくり出す部分的有性生殖(Facultative sexual strategy)の進化を引き起こす可能性について理論的に解析した。Hutson and Low(1993)は、性の進化を細胞質共生体と関連させて理論的に議論した。彼らは、親から子へと垂直感染する有害な細胞質共生体から逃れるために配偶子に細胞質を受け渡さない性質が進化し、その後、細胞質を受け渡すタイプと受け渡さないタイプの間での相互の選好性が進化したことが性の起源である可能性を示した。本論文では、様々な要因がそのようなメカニズムにどのように影響しうるのかについて理論的に解析した。倍数体化は様々な生物、中でも植物の進化において重要な役割を果たしてきた。にもかかわらず倍数体化の進化過程は十分には理解されていない。2倍体と4倍体の交雑は3倍体を生じうることから、一般に倍数化においては3倍体の存在が重要な役割を果たしてきたと考えられている。その一方で、2倍体と4倍体との交雑で生じる3倍体は、特に植物においては発生率や稔性が一般に低く、そのことが倍数体化を抑制するとも指摘されてきた。本研究では、単為発生の存在が倍数化プロセスを促進する可能性について、数理モデルを用いて解析した。染色体ゲノムの成立に関連する問題の中で、「倍数体化の進化プロセス」および「ミトコンドリアゲノムから核ゲノムへの遺伝子の移行」という2つの問題に焦点を当てて、その進化過程を記述する上での基礎となる差分方程式を記述した。「倍数体化の進化プロセス」については、進化の途上で3倍体を経る「3倍体ブリッジ」が重要な意味を持っていると考えられてきたが、一方3倍体の適応度の低さが「3倍体ブロック」として機能してしまうという指摘もなされている。そこで、それらを取り入れた数理モデルを構築した。そのダイナミクスに、実際の植物に見られる倍数体の性質をパラメータとして与えると、倍数体化のプロセスには3倍体の単為発生が重要な役割を果たすことが予測された。この3倍体の単為発生は、3倍体の進化だけでなく4倍体の進化にも寄与しうることが分かった。一方、「ミトコンドリアゲノムから核ゲノムへの遺伝子の移行」については、その過程はミトコンドリアと核の突然変異率の違いやミトコンドリアでのマラーのラチェットによる説明が試みられてきたが、そうした説明は不十分であった。オルガネラゲノムにはサイズを小さくするような淘汰圧が働いているのだという指摘もなされているが、その淘汰圧の働きは十分に解析されているわけではない。本研究では、その淘汰圧の役割を明らかにするために数理モデルを構築した。そのダイナミクスによって、オルガネラゲノムを小型化するような淘汰圧は、オルガネラが両親から子供に伝えられるようなシステムでのみ有効に機能することがわかった。また、いくつかの要因が遺伝子の移行の速度に影響を与えうることも示されつつある。現在,本年度の成果として以下の2本の論文をレフェリー制の学術誌に発表予定である.Hamilton(1980)は有性生殖の進化を病原体の存在と結びつけ,特定の遺伝子座の遺伝子型に負の頻度依存選択がかかる場合には,選択の強さによっては対立遺伝子の組み合わせを変えるために有性生殖が進化することを指摘した.同様な要因が,有性生殖個体と無性生殖個体を同時につくり出す部分的有性生殖(Facultative sexual strategy)の進化を引き起こす可能性について理論的に解析した.

無性生殖,有性生殖,部分的有性生殖の間のペアワイズでの競争をシミュレートした結果,有性生殖が進化できる条件下では一般に有性生殖集団に部分的有性生殖が侵入しうることが分かった.Hutson and Low(1993)は,性の進化を細胞質共生体と関連させて理論的に議論した.彼らは,親から子へと垂直感染する有害な細胞質共生体から逃れるために配偶子に細胞質を受け渡さない性質が進化し,その後,細胞質を受け渡すタイプと受け渡さないタイプの間での相互の選好性が進化したことが性の起源である可能性を示した.本論文では,そのようなメカニズムにおいて水平感染や自然感染,感染からの回復といった様々な要因がどのような役割を持つのかを理論的に解析した.本年度の主な研究成果は以下のとおりである。倍数体化は様々な生物の進化において重要な役割を果たしてきた。例えば、植物では顕花植物の3070%が倍数体由来であると考えられている。こうした重要な役割にもかかわらず、倍数体化の進化過程は十分には理解されていない。2倍体と4倍体の交雑から3倍体が生じることから、一般に倍数化においては3倍体の存在が重要な役割を果たしてきたと考えられている(triploid bridge)。しかしその一方で、2倍体と4倍体との交雑で生じる3倍体は、特に植物においての発生率や稔性が一般に低く、そのことが倍数体化を抑制するとも指摘されてきた(triploid block)。本研究では、単為発生の存在が倍数化プロセスを促進する可能性について、数理モデルを用いて理論的に解析を行った。その解析の結果、3倍体や4倍体が単為発生を行う場合には、3倍体の適応度が低くても倍数体化が進みうることが示された。特に3倍体が単為発生を高頻度で行い、しかも4倍体の適応度と単為発生から生じた3倍体の適応度がともに高い場合には特徴的な進化過程が起こりうる。倍数体化の初期段階では、4倍体はオリジナルの2倍体との交配で3倍体を生んでしまうため増えることはできない。しかし、3倍体が単為発生によって徐々に増加して2倍体を駆逐することで、4倍体は2倍体との交雑による抑制から解放され、急速に増加して最終的には3倍体を駆逐し集団を占めてしまう。すなわち、3倍体は2倍体を駆逐することを通じて4倍体化を促進するのである。
消化管化学発癌に及ぼす長期アルコール投与の影響

【目的】大酒家では食道癌が高頻度に発生することは疫学的分析からもよく知られてきているが、その発生機序の詳細については十分に解明されていない。ニトロソアミンは日常ヒトが最も暴露され易いprocarcinogenであるが、このうち食道発癌に関与するN-nitrosomethylbenzylamine(NMBA)はcytochrome P4502E1(CYP2E1)によって代謝され、carcinogenになることが明らかにされている。一方、CYP2E1は飲酒により強く誘導されるが、このアルコール(AL)による誘導は、肝だけではなく食道粘膜にも起こることをわれわれは報告してきている。そこで今回、NMBAによる化学発癌モデルを用い、食道癌の発生に及ぼすALの影響について検討を行なった。【方法】Wistar系雄性ラットをAL(AL群、n=10)あるいは等カロリーの炭水化物(C群、n=10)含有の液体飼料でpair-feedingを2週間行った後、0.1mg/kg body weight/dayのNMBAを週2回、10週間、腹腔内に投与した。CYP2E1によるNMBAとALの代謝が競合しないように、NMBAは午前10時に投与し、液体飼料は午後3時から翌日の午前9時まで与えた。飼育開始後30週目に屠殺し、食道の結節性病変の有無を肉眼的および実体顕微鏡的に観察するとともに、病理組織学的にも検討を行った。また、食道粘膜を抗CYP2E1抗体を用いて免疫組織化学的に染色し、CYP2E1の誘導の状況を観察した。【成績】食道における肉眼的にも明らかな腫瘍性病変は、AL群では全例で58個認められたが、C群では5例(50%)でのみ、かつ1個を認めたにすぎなかった。実体顕微鏡的には、径24mmの腫瘍性病変がAL群ではほぼ食道全域にわたって観察されたが、C群では食道下部から中部にかけて散在性にのみ認められた。病理組織学的には、papillomaであったが、径が3mm以上のものでは軽度の異型性が認められた。食道粘膜のCYP2E1は、AL群で強く染色されたが、C群での染色性はきわめて弱かった。【結語】以上のことから、慢性飲酒はCYP2E1の誘導を介して、食道癌の発生にpromoterとして作用することが示唆された。大酒家では、咽喉頭癌や食道癌をはじめ消化器系の悪性腫瘍が高頻度に発生することは、疫学的分析からもよく知られてきている。しかし、特に消化管系の癌がなぜ大酒家に多いのかの機序については十分に解明されているとはいえない。Procarcinogenの1つであるN-nitrosodimethylarnine(NDMA)は、空気および水を含めたほぼすべての食物に含まれ、しかも腸内でも産生される。したがって、NDMAは日常ヒトが最も暴露され易いprocarcinogenであるが、この程度の低濃度のNDMAをcarcinogenに代謝する酵素はcytochrome P4502El(CYP2El)のただ1つであることが明らかにされている。

一方、CYP2Elは飲酒により強く誘導されるが、このアルコールによる誘導は、肝だけではなく食道をはじめ胃および小腸、大腸でも起こることが観察されている。このように、アルコールによるCYP2Elの誘導が消化器系の発癌に関与している可能性が示唆され、われわれは、極めて微量のNDMAとアルコールの長期投与によりラット肝に前癌結節を発生させることに成功している。そこで今回、消化管系の発癌に対するアルコールの役割を明確にするために、NDMAによる化学発癌について長期アルコール飼育ラットを用いて検討することを企図し、Wistar系雄性ラットを総カロリーの36%のアルコール(アルコール群)、あるいはその等カロリーを炭水化物で置換した液体飼料(コントロール群)で微量のNDMAを投与しながら週飼しているが、現在は問題なく行われている。大酒家では、咽喉頭癌や食道癌をはじめ消化器系の悪性腫瘍が高頻度に発生することは、疫学的分析からもよく知られてきている。しかし、特に消化管系の癌がなぜ大酒家に多いのか機序については十分に解明されているとはいえない。Procarcinogenの1つであるnirtosoamineは、空気および水を含めたほぼすべての食物に含まれ、しかも腸内でも産生される。したがって、nitrosoamineは日常ヒトが最も暴露され易いprocarcinogenであるが、この程度の低濃度のnitrosoamineをcarcinogenに代謝する酵素はcytochrome P4502E1(CYP2E1)のただ1つであることが明らかにされている。一方、CYP2E1は飲酒により強く誘導されるが、このアルコールによる誘導は、肝だけではなく食道をはじめ胃および小腸、大腸でも起こることが観察されている。このように、アルコールによるCYP2E1の誘導が消化器系の発癌に関与している可能性が示唆され、われわれは、nitrosoamineの1種であるNitrosodimethylamineとアルコールの長期投与によりラット肝に前癌結節を発生させることに成功している。そこで今回、消化管系の発癌に対するアルコールの役割を明確にするために、nitrosoamineのうちN-nitrosomethylbenzylamineによる食道の化学発癌について長期アルコール飼育ラットを用いて検討を行うことを企図し、Wistar系雄性ラットを総カロリーの36%のアルコール(アルコール群)、あるいはその等カロリーを炭水化物で置換した液体飼料(コントロール群)で微量のN-nitrosomethylbenzylamineを投与した。現在は問題なく飼育されているが、成果が得られるのは平成12年3月である。
耐震設計の高精度化を目的とした表層地盤の減衰パラメータ設定法の実用化

地盤震動の鉛直アレー観測記録を用いて,地盤の減衰特性値(Q値)を同定する方法を開発した.地盤震動として,防災科学技術研究所のKiK-netによって観測された記録を利用し,地下の地震計のみならず,地表の地震計の設置方位補正を行った.また, KiK-netのサイトの現地調査を行い,地盤同定に適したサイトを中心にQ値の同定を行った.その結果を蓄積し, Q値の周波数に対するトレンドの抽出や, Q値が周波数非依存と考えた場合のモデル化を行った.(1)独立行政法人防災科学技術研究所の基盤強震観測網(KIK-net)において,地中地震計の埋設方位のみならず,地表地震計の設置方位もずれているサイトがあることが指摘されている.地表地震計の設置方位を同定し,これを考慮して減衰パラメータ推定システムを構築する.(2)近畿地方を中心にKIK-net観測点を調査し,地盤同定に適したサイトを選定する.(3)構築した地盤同定システムを用いて地盤のQ値を同定し,これらのデータを蓄積する.そして,同定されたQ値のデータを整理し,その特徴を抽出すると共に,土質やS波速度など他のパラメータとの関連性について分析し,Q値のモデルを提案する.(4)実用化に向けて各種学会等を通じて公表する.地盤震動の鉛直アレー観測記録を用いて,地盤の減衰特性値(Q値)を同定する方法を開発した.地盤震動として,防災科学技術研究所のKiK-netによって観測された記録を利用し,地下の地震計のみならず,地表の地震計の設置方位補正を行った.また, KiK-netのサイトの現地調査を行い,地盤同定に適したサイトを中心にQ値の同定を行った.その結果を蓄積し, Q値の周波数に対するトレンドの抽出や, Q値が周波数非依存と考えた場合のモデル化を行った.地表および地中の地震動特性は,震源機構,伝播経路,サイト特性などの影響を受ける.とくに表層地盤の応答特性は地震動に複雑な影響を及ぼすため,地震時地盤の動特性を明らかにすることは耐震設計や被害予測の上できわめて重要である.近年,地盤震動の鉛直アレー観測が実施されるようになり,これらを用いた地盤同定が行われるようになった.このような地盤同定を行う方法がいくつか提案されているが,水平成層地盤構造を仮定した場合にS波速度の構造を推定することについては成果を上げている.しかし,減衰パラメータの推定については,その精度向上が大きな課題となっており,耐震設計の際,地盤震動や地盤-構造物の連成解析に必要な地盤の減衰パラメータの適切な指標が未だ示されていないのが実情である.本研究は,表層地盤の減衰パラメータ(減衰定数あるいはQ値)の適切な指標の構築と実用化が目的であり,これは構造物の耐震設計や地震被害予測の高精度化にとって必要不可欠である平成20年度は,パラメータの最適化の初期の段階で遺伝的アルゴリズムを導入し,安定的に減衰パラメータを推定できるように,同定手法を改良した.また,防災科学技術研究所の強震観測網KiK-NETにおけるいくつかの観測点の周辺地形を調査し,同定に適した地点か否かを判定した.さらに,東北地方の岩手県のKiK-NET観測点について,複数の地震によって得られた地盤震動の同時観測記録を用いて,同一地点で一貫性のある結果が得られるか否かについて検討した.その結果,すべての地点ではないが,いくつかの地点で類似した減衰パラメータの推定値が得られることが明らかになった.既往の地盤構造同定法においては,第一段階として,S波速度と周波数に依存しない型のQ値を同定し,第二段階として,S波速度を固定して周波数点ごとにQ値を同定するものであった.しかし,この方法では同定されたQ値のばらつきが小さくなく,Q値の周波数依存性を抽出するのが容易ではなかった.これを克服するために,Q値の感度を利用した平滑化を行うことによってQ値の周波数依存性を表す近似曲線を推定する機能を組み込んだ.そして,同一地点で得られた地盤震動の同時観測記録を用いて推定値の比較を行った.(独)防災科学技術研究所が展開している基盤強震ネット(KiK-NET)は全国の約700ヶ所に地震計を有し,地下と地表で地盤震動の同時観測を行っており,これらのデータはWeb上で公開されている.本年度は,昨年度に引き続き,これらの記録を用いて地盤の同定を行うことでQ値のデータを蓄積した.その際,観測地点の周辺地形を調査し,同定に適するか否かの判定を行うことが望ましく,近畿地方および四国の現地調査を行った.また,KiK-NETは地下の地震計のみならず地表地震計の設置方位にもずれがあることが報告されている.本年度はこれがQ値の同定に及ぼす影響についても検討し,ある程度以上の設置誤差がある場合に,同定結果に顕著な影響が出ることを明らかにした.そこで,KiK-NETの各観測点において,地下の記録と地表の記録からそれぞれ長周期成分を抽出し,それらの整合性から地下地震計に対する地表地震計の方位のずれを同定した.本年度は,一部を除き,全国のKiK-NET観測点について解析を行い,地表地震計の設置方位を推定することができた.この結果は,今後Q値の同定において活用する.独立行政法人防災科学研究所は基盤強震観測網KiK-netを全国に展開しており,約700の観測サイトにおいて地表と地下の地盤震動を同時観測し,データをオンラインで集約している.これらのデータはウェブサイトからダウンロードでき,地盤動特性の同定など種々の用途に利用されている.

地下に設置された地震計については,設置方位の調整が困難なことから,その埋設方位がずれている場合があり,同研究所によって設置誤差が推定され公開されている.しかし,地下の地震計のみならず,地表地震計についても設置方位に誤差があるケースが指摘されている.著者らは,地表地震計の設置方位誤差が地盤同定に及ぼす影響について検討し,誤差が大きい場合には,同定に影響があることを確かめた.そこで,日本全国に設置されているKiK-netのサイトについて,同一地点でできるだけ複数の記録を用いて,地表地震計の設置方位を推定し,これを考慮した地盤同定を行うシステムを作成した.KiK-netのサイトの周辺地形について,兵庫県と高知県の一部の調査を行い,同定に適するか否かの判定を行う資料を収集した.これまでの調査の結果を踏まえ,引き続きKiK-netの地震観測記録を用いて,地盤同定を行い,地盤の減衰パラメータQ値のデータの蓄積を行った.また,国内外の学協会において研究成果を論文発表または口頭発表し,研究の成果と意義などを広く社会にアピールした.KiK-NET観測点は,平地のみならず山間部や斜面にも設置されている.一方,地盤同定問題の定式化においては,水平な多層地盤を仮定していることから,同定の精度は観測点の周辺地形と関係する.本研究では,近畿,東海,四国,九州の各地方を中心にKiK-net観測点の現地踏査を行い,周辺地形を調査するとともに,同定に適する地点かどうかの評価を行った,2)Q値の周波数依存性の同定KiK-net観測点のうち数地点について,それぞれ複数の地震による地盤震動の鉛直アレー観測記録を用いて当該地盤の同定を行った.それぞれの地点において,Q値の推定値のばらつきが十分に小さいとは言えないまでも,Q値の周波数に対するトレンドをより明確に抽出することができた.3)Q値のモデル化Q値が周波数に依存しないモデルを用いると,地表から地下100m程度までの地盤構造と地表から地下150m程度以上の地盤構造では,Q値の同定結果に違いがあることを示唆する結果が得られた.39の地震の際に16のKiK-net観測点で得れた地震記録を用いて60ケースの同定結果を分析したところ,地下100m程度までの地盤であれば,地盤構造に依存せずQ値は同程度の値となり,地下150m程度までの地盤であれば,平均s波速度にほぼ比例してQ値が大きくなるという傾向があることがわかった、しかし,このことに対する物理的な解釈ができておらず,上述の仮説が成り立つか否かについては,同定結果を蓄積しながら今後も検証する必要がある.
新しい翻訳後修飾“ポストリン酸糖鎖”がコードする生物学的情報の解明と病態への関与

本研究は、「ポストリン酸糖鎖」とよばれる新しい翻訳後修飾体の構造・修飾機序・生理的意義を解明すること、およびポストリン酸糖鎖不全症の病態の理解と治療法の開発を目的とした。独自の組み換え体を用いた糖鎖構造解析、ポストリン酸糖鎖不全症の原因遺伝子産物の機能解析を通し、ポストリン酸糖鎖の全容解明への道筋がひらかれた。また、ポストリン酸糖鎖不全症の原因遺伝子欠損マウスの解析から、新たな筋病態機序が見出され、それにもとづいた治療戦略の提唱に至った。本研究は、ポストリン酸糖鎖修飾という、疾患発症にも直結する、新しい翻訳後修飾に着目し、その構造、機序、生理的意義を解明することを目的とする。また、筋幹細胞におけるポストリン酸糖鎖の役割を明らかにすることで初めて理解できる、筋再生や発症のメカニズムに基づき、筋疾患の効果的な治療条件を見出していく。本研究によって、翻訳後修飾という重要な生体内化学反応に新たな原理を追加でき、また、筋ジストロフィーの克服にむけたトランスレーショナル研究に有益な基盤情報が得られる。本年度は、ポストリン酸糖鎖不全の筋ジストロフィー疾患モデル(フクチンcKOマウス)を作出し、その病態と筋幹細胞機能を解析した。その結果、ポストリン酸糖鎖は、筋細胞膜の健常性の維持に関わることにくわえ、筋前駆細胞の生存性維持と増殖・分化活性に重要であることが新たに明らかとなった。また、糖鎖不全に起因する膜脆弱性が発症の引き金になること、筋前駆細胞活性が病態重篤度に関与することも明らかになった。これら病態機序にもとづき、フクチンcKOマウスへの遺伝子治療を検討したところ、全身性の遺伝子導入によって、筋ジストロフィー発症後においても、十分な治療効果が得られることが示され、糖鎖異常型筋ジストロフィーの治療法開発に重要な基礎的知見を獲得できた。本年度は、昨年度作出したフクチンcKOマウスに加え、フクチンcKOマウス同様にポストリン酸糖鎖不全の筋ジストロフィー疾患モデルを用いて、遺伝子治療の有効性を証明することに成功した。また、骨格筋のみならず、中枢神経や心筋においてポストリン酸糖鎖不全をしめすモデルマウスも作出できた。更に、ポストリン酸糖鎖の生理機能の解明にむけ、ポストリン酸糖鎖修飾に関与する分子群の機能解析を行うための発現コンストラクトや細胞系を樹立した。これらの実験系を樹立させたことで、ポストリン酸糖鎖の構造や機能の解明にむけた準備が整った。本年度は、ポストリン酸糖鎖不全の筋ジストロフィー疾患モデルとして、フクチン欠損マウスおよびLarge変異マウスを用い、遺伝子治療・糖鎖治療の有効性を検討した。治療標的組織として筋線維、遺伝子ベクターとしてアデノ随伴ウイルスを用い、発症後における介入を試みた。その結果、いずれの疾患モデルにおいても、遺伝子治療によって、十分な治療効果が得られることが示された。一方で、ポストリン酸糖鎖不全を万能的に解消できるとされるLARGE遺伝子・糖鎖治療の場合は、その適応範囲が限定的であることも世界ではじめて実証された。以上の結果は、筋ジストロフィー治療法開発にとって重要な基盤情報となる。また、ポストリン酸糖鎖修飾の構造および修飾酵素の解明に必要な各種組み換え体の発現・精製方法も確立され、本研究を基盤に、ポストリン酸糖鎖修飾の全容解明への道筋が整った。26年度が最終年度であるため、記入しない。機能生物化学26年度が最終年度であるため、記入しない。筋ジストロフィー病態と治療について計画どおりの成果が得られ、また、新たな知見も得られつつあり、今後の進展も十分期待できる。筋ジストロフィー病態と治療について計画どおりの成果が得られ、また、ポストリン酸修飾の生理機能や構造情報に関しても新たな知見も得られつつあり、今後の進展も十分期待できる。

糖鎖構造や修飾機序を解明するための生化学的研究を継続する。また、新たな疾患モデルマウスの作出にも取り組み、筋幹細胞、中枢神経、心筋における糖鎖機能を解明する。また、新たに作出したポストリン酸糖鎖不全の疾患モデルマウスを用いて、筋幹細胞、中枢神経、心筋における糖鎖機能を解明し、病態の解明に迫る。26年度が最終年度であるため、記入しない。生化学的研究試薬、疾患モデルマウス作出と解析に使用する。実験動物の作出にやや遅れが生じ、その他に計上している動物飼育費および質量分析委託費が計画よりも少なかった。計画に必要な実験動物の確保に目途がたったことと、質量分析をふくめ、糖鎖解析費用に大幅な上方修正が見込まれるため、これらの予算として使用する。
慢性腎臓病の基盤病態と心血管病との連関機序の統合的理解と新規治療法開発

慢性腎臓病CKDは末期腎不全のみならず、脳卒中、心血管病、認知機能障害等の独立したリスク因子である。アルブミン尿はごく微量から心血管病と強く連関している。血管障害の最早期病態は内皮障害と微小炎症である。アルブミン尿が内皮障害を反映すると想定されてきたが、糸球体内皮が有窓性であるため、仮説に止まっていた。微小循環動態、透過性変化を生体において解析しうるin vivoimaging技術を確立し、血管内皮障害の役割を解明した。加齢腎、腹膜組織線維化にも内皮障害が関与することも明らかにした。CKDと心血管病の共通基盤病態は内皮機能障害であり、CKD・心血管病予防・治療のための標的病態を確定した。慢性腎臓病CKDは脳卒中、心疾患等の心血管病の独立した、かつ強力なリスク因子である。特にアルブミン尿はごく微量段階から心血管病と強く連関している。血管障害の最早期病態は内皮(機能)障害と微小炎症である。それ故、アルブミン尿が内皮障害を反映していると想定されてきたが、糸球体内皮の透過性制御における役割は小さいと目されてきた。本研究において、CKDと心血管病の共通基盤病態を内皮(機能)障害に求め、アルブミン尿出現の分子機序、内皮障害の役割解明に取り組んでいる。CKD進展阻止と心血管病予防のための統合的治療法の構築が最終目標である。24年度内に2光子励起方式レーザ-顕微鏡を用いて小動物生体内で腎内微小循環動態、透過性変化を直接可視化するin vivo imaging法を安定して実施できる体制を確立した。アルブミン尿出現メカニズムにおける内皮障害の病因的役割を端的に証明するために、BH4(eNOS機能維持に必須補酵素)の産生律速酵素GTPCH-1を高発現するtie2-GTPCH-1Tgを用いた。tie2-GTPCH-1Tgに糖尿病自然発症マウス(AKITA)を交配し糖尿病モデルを作成したところ、腎症発症が抑制された。糸球体内皮機能を保持することでアルブミン尿出現が抑制され、アルブミン尿と内皮障害との病因的関連が明確になった(JASN誌に発表)。顕性アルブミン尿(蛋白尿)はそれ自体が腎障害の原因となるが、そのメカニズムがアルブミンに付着する遊離脂肪酸にあることを明らかにした。脂肪酸のB酸化の亢進、ミトコンドリア酸化ストレスが尿細管障害を惹起し、選択的エストロゲン受容体刺激薬raloxifieneがこれを抑制することを示した。閉経後女性CKD患者を対象としたraloxifeneの腎保護効果を検証する橋渡し研究を企画している。さらに加齢モデルを用いて、加齢による腎血管障害には、血管新生抑制因子であるsngiostatinの産生増加が関与することを明らかにした。CKD増加の背景には人口の高齢化が存在するが、本知見は、加齢による腎障害のメカニズムを明らかにしたもので意義深い。とりわけアルブミン尿はごく微量段階から心血管病と強く連関している。それ故、アルブミン尿が内皮障害を反映していると想定されてきたが、詳細は不明であった。まず、研究技術上の隘路であった腎内微小循環動態、透過性変化を生体において直接可視化し解析しうるin vivoimaging技術を確立に取り組み、2光子レーザー顕微鏡と蛍光標識probeを用いラット、マウスの腎内微小血流、透過性変化を可視化するin vivo imaging法を確立し得た。本技術も駆使して、アルブミン尿出現の分子機序、内皮障害の役割を解明に取り組んだ。その結果、CKD糸球体においてeNOS機能異常(eNOS uncoupling)が生じていることを見いだした。eNOSとその補酵素BH4産生の律速酵素GTP- cyclohydrolase I(GTPCH-1)がcaveolae内に存在する。GTP-CH1過剰発現マウスに糖尿病モデルを作成(AKITAマウスと交配)したところ、アルブミン尿の発現抑制効果を認めた。GTP-CH1活性調整にPKAが関与することも判明し、metoforminがGTP-CH1活性を活性化し、アルブミン尿抑制効果を有することも判明した。疾患腎糸球体内皮においては、転写因子NF-kBが活性化しており、微小炎症(インフラマソーム活性化)の出現に関与することも判明した。

糖尿病、高血圧等の生活習慣病関連CKDにおいては、内皮障害が生じており、アルブミン尿出現の主病態を形成していることが判明した。以上の様に本研究によりCKDとCVD連関機序に関して、理解を深化させることに成功し、治療標的候補を顕在化し得た。これまでの研究で疾患腎組織、腎内微小血管内皮のNO産生酵素eNOSに機能異常(eNOS uncoupling)が生じており、これが活性酸素産生、NO減少の一因であることを明らかにした。eNOSとその補酵素BH4産生の律速酵素GTP-cyclohydrolase I(GTPCH-1)がcaveolin-1 (Cav-1)と会合し、caveolae内に存在し、近傍にはROS産生酵素NADPHOxidaeが存在することも示した。GTPCH-1はeNOS機能発現に必須であり、内皮機能調節において中心的役割を果たしている。GTPCH-1はproteasome依存性経路により分解調節されており、糖尿病腎組織において減少することを見いだした。GTPCHトランスジェニックマウスと糖尿病AKITAマウスを交配したところ、腎症の発症抑制(アルブミン尿抑制)効果を認めた。さらに糸球体内皮におけるGlycocalyx層の保持、フェネストラ構造の保持等の内皮保護効果を認めた。26年度が最終年度であるため、記入しない。腎臓病学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究費を用いた研究成果を複数の論文にまとめ、関連分野の一流国際誌であるJournal of American Society of Nephrology誌(米国腎臓学会誌)、Kidney International誌(国際腎臓学会機関誌)等に発表することができた。複数の他論文を投稿中である。新規の腎疾患治療法開発に資する結果を得、橋渡し研究の企画につなげることができた。25年度に開始予定した研究の一部をすでに開始している。遺伝子改変動物(GTPCH-1C、NOX2トランスジェニックマウス)を用いた実験研究の結果をとりまとめ、論文執筆中である。これら論文の投稿、受理、公表を急ぎたい。当初の研究計画の基づき粛々と実施する。今後の研究に必要な遺伝子改変動物の準備も順調に進行している。本件研究着手に先行して数年来、予備実験、準備を継続しており、これまでのところ、格段の研究上の支障には遭遇していない。これまでの2年間で研究課題の主要部分は順調に進捗し、以下の課題解決に向けて、現在精力的に研究に取り組んでいる。1.病態腎糸球体における内皮特異的遺伝子発現変化の解析:Tie2 promoter下で内皮特異的に蛍光色素遺伝子GFPを発現するTie2-GFPマウスを用いる。糸球体を単離し、FACSによりGFP陽性細胞をsortingしGECを選択採取する。GECで発現するmRNAをmicroarray解析し、GEG特異的発現遺伝子を解析する。また本マウスに病態モデルを作成し、病態腎GECにおける遺伝子発現変化を解析する。2.糸球体内皮障害と上皮障害のcross-talkの検討:糸球体内皮障害が起因となり、上皮障害へと波及する可能性を検討する。病態モデルにおいて、内皮障害と上皮障害を経時的に解析する。
ポリエーテル天然物を基盤としたイオンチャネル選択的阻害剤の創製と機能解析・制御

電位依存性カリウムイオンチャネル(Kvチャネル)のサブタイプ選択的な阻害剤であるポリ環状エーテル天然物ガンビエロールの最小活性構造単位を探索するために、分子左側構造を単純化したアナログを設計・合成し、Kv1.2チャネル恒常発現細胞株を用いた電気生理学実験により阻害活性の評価を行った。その結果、Kv1.2チャネル阻害活性における最小活性構造単位は、分子右端部を含む4環性ポリ環状エーテル骨格であることを初めて明らかにした。さらに、Kv1.2チャネルにおけるリガンド結合部位の同定を目的として、構造単純化活性アナログに光反応性基とビオチンタグを導入した光親和性標識化分子プローブの設計・合成を行った。カリウムイオン(K^+)チャネルは、神経細胞、筋細胞等の興奮性細胞だけでなく、非興奮性細胞にも広く分布し、筋収縮、神経伝達物質の遊離、ホルモン分泌、細胞増殖などの多様な生理機能において重要な役割を果たしている。海産ポリエーテル天然物ガンビエロールは、マウスに対して強力な致死毒性を示し、電位依存性K^+チャネルサブタイプKv1及びKv3に対して選択的かつ強力な阻害活性を示す。本研究では、ガンビエロールの電位依存性K+チャネルに対する阻害活性発現に必要な最小構造単位をもつ活性単純化類縁体を開発し、詳細な機能解析を行うことを目的とし、イオンチャネルサブタイプ選択的阻害剤の合理的設計のための分子基盤の構築を目指した。これまでの構造活性相関研究における知見を基にしてガンビエロール分子右側の構造を保持し、分子左端部を省略した4環性及び7環性類縁体を、独自に開発した鈴木-宮浦カップリング反応を基盤とするガンビエロール全合成法を活用して合成した。合成したガンビエロール及び構造単純化類縁体に対して、マウス小脳顆粒細胞を用いた電気生理実験を実施した。その結果、2種の構造単純化類縁体はいずれも、天然物と同等の電位依存性K^+チャネル電流阻害活性を示すことを明らかにした。また、神経芽細胞腫neuro2Aに対する細胞毒性試験においては、7環性類縁体のみが細胞毒性(IC_<50>値:0.45μM)を示した。本研究では、海洋ポリ環状エーテル天然物リガンド・ガンビエロールの電位依存性カリウムイオンチャネル(Kvチャネル)に対する阻害活性発現に必要な最小構造単位をもつ活性単純化類縁体を開発し、詳細な機能解析を行うことを目的とし、イオンチャネルサブタイプ選択的阻害剤の合理的設計のための分子基盤の構築を目指した。今年度は、内在性Kvチャネルを含まないCHO細胞を用いた恒常発現細胞系を構築し、ガンビエロール、構造単純化類縁体のKv1.2チャネルサブタイプに対する精密な阻害活性評価を行った。ガンビエロール、7環性および4環性類縁体がナノモル濃度で阻害活性を示したのに対し、新たに合成した3環性類縁体は高濃度でも阻害活性を示さなかった。この結果から、ガンビエロールの右半分に相当する4環性類縁体がKvチャネル阻害活性を示す最小構造単位であることを明らかにした。さらに、4環性類縁体の構造を基盤として結合部位同定のための光親和性標識プローブの開発を進めた。まず、モデル化合物の合成とKv1.2チャネルに対する予備的な阻害活性評価を行うとともに、4環性類縁体の改良合成法の開発について検討した。次年度は、さらなる合成の効率化と光親和性標識プローブ分子の設計・合成へと展開する。本研究では,海洋ポリ環状エーテル天然物リガンド・ガンビエロールの電位依存性カリウムイオンチャネル(Kvチャネル)に対する阻害活性発現に必要な最小構造単位をを持つ活性単純化類縁体を開発し、詳細な機能解析を行うことことを目的とし、イオンチャネルサブタイプ選択的阻害剤の合理的設計のための分子基盤を構築することを目指した。本年度は、昨年度までに得られたガンビエロールの最小活性構造単位である4環性類縁体の構造を基盤として、光反応性基とビオチンタグを導入した光親和性標識プローブの設計。合成を行った。しかし、分子プローブのリガンド合成における鍵工程の立体選択性および再現性に課題を残したため、生物活性評価を行うために十分なサンプルを確保できなかった。このため、リガンドの改良合成ルートの再設定と反応条件の精査を行った。最大の理由は、当初計画していた合成ルートでは光親和性標識プローブのリガンドを立体選択的に合成することが困難であった点にある。このために、新たな合成戦略を設計することにより、リガンドの合成計画の見直しと反応条件の検討に予想外の時間を要した。昨年度までに、海洋ポリ環状エーテル天然物ガンビエロールの最小活性構造単位である4環性類縁体の構造を基盤とする光親和性標識プローブの合成を達成した。しかし、生物活性評価および電位依存性カリウムイオンチャネルの光親和性標識実験を行うために十分なサンプルを確保できなかったため、本年度は、改良合成ルートの開発に取り組んだ。ジアステレオ選択的な閉環メタセシス反応による7員環エーテル構築法を鍵工程とするガンビエロール4環性類縁体の効率的な合成法を確立した。さらに、本反応による68員環エーテルの合成について詳細に検討し、その一般性などを明らかにした。さらに、合成した4環性類縁体から、H環の官能基化とトリエン側鎖の導入を行い、リガンドとなるアルキン誘導体を合成した。さらに、アジド基を有するビオチン化されたベンゾフェノン誘導体との、銅触媒によるアジドーアルキン付加環化反応を行って光親和性標識化プローブの合成を達成した。

合成した分子プローブは、Kv1.2チャネルを過剰発現させたCHO細胞に対して、100 nMで約50%のKvチャネル電流を阻害することを明らかにした。電位依存性カリウムイオンチャネル(Kvチャネル)のサブタイプ選択的な阻害剤であるポリ環状エーテル天然物ガンビエロールの最小活性構造単位を探索するために、分子左側構造を単純化したアナログを設計・合成し、Kv1.2チャネル恒常発現細胞株を用いた電気生理学実験により阻害活性の評価を行った。その結果、Kv1.2チャネル阻害活性における最小活性構造単位は、分子右端部を含む4環性ポリ環状エーテル骨格であることを初めて明らかにした。さらに、Kv1.2チャネルにおけるリガンド結合部位の同定を目的として、構造単純化活性アナログに光反応性基とビオチンタグを導入した光親和性標識化分子プローブの設計・合成を行った。カリウムイオンチャネルは、神経細胞、筋細胞等の興奮性細胞だけでなく、非興奮性細胞にも広く分布し、筋収縮、神経伝達物質の遊離、ホルモン分泌、及び細胞増殖などの多様な生理機能において重要な役割を果たしている。海洋ポリエーテル天然物ガンビエロールは、マウスに対して強力な致死毒性を示し、電位依存性カリウムイオン(Kv)チャネルサブタイプKv1及びKv3に対して選択的かつ強力な阻害活性を示す。本研究では、ガンビエロールのKvチャネルに対する阻害活性発現に必要な最小構造単位をもつ活性単純化類縁体を開発し、詳細な機能解析を行うことを目的とし、イオンチャネルサブタイプ選択的阻害剤の合理的設計のための分子基盤の構築を目指した。これまでに、ガンビエロール及びガンビエロールの毒性発現に重要な右側構造を保持した構造単純化類縁体(4環性及び7環性類縁体)に対して、マウス小脳顆粒細胞を用いた電気生理実験を行い、2種の構造類縁体ともに天然物と同等のKvチャネル阻害活性を示すことを明らかにした。今年度は、KvチャネルサブタイプKv1.2を恒常発現させたHEK293T細胞系を構築し、ガンビエロール及び2種の構造単純化類縁体のチャネルサブタイプに対する阻害活性評価を実施した。4環性及び7環性類縁体はいずれも、ガンビエロールと同等のKvチャネル電流阻害活性を示すことを明らかにした。また、ガンビエロール類縁体合成の過程において、中員環ラクトンより容易に合成できる混合チオアセタール及び対応するスルホンの官能基化による新たな中員環エーテル構築法を見出し、その一般性について検討を行った。海洋天然物ガンビエロールの構造活性相関を基盤として設計・合成した構造単純化類縁体が、電位依存性カリウムイオン(Kv)チャネルサブタイプKv1.2に対して、天然物ガンビエロールと同等のイオンチャネル阻害活性を示すことを初めて明らかにした。これにより、当初の目的の一つである、天然物よりも容易に合成可能で、かつ高活性な構造単純化類縁体の獲得に成功した。内在性Kvチャネルを含まないCHO細胞を用いたKv1.2チャネル恒常発現細胞系を新たに構築し、ガンビエロールおよび構造単純化類縁体のKv1.2チャネルサブタイプに対する精密な阻害活性評価を行った。これにより、ガンビエロール4環性類縁体が阻害活性発現に必要な最小構造単位であることを明らかにできた。
屋外と教室を統合する協調学習支援システムに関する研究

本研究では、(a)屋外での学習体験を強化、記録することを支援するシステム、および(b)屋外での活動体験を他者と共有しつつ、教室での協調的な知識共有と構築を支援するシステムを構築し、(c)屋外学習と教室での学習を統合する授業カリキュラムに則って実践および評価を行うことを通して、(1)実世界との相互作用を通して学習者の学習体験を増幅する、(2)学習対象となる問題や課題を自ら発見、設定する機会を通して、学習の本物性や学習の動機付けを高める、などの効果を学校教育の現場で検証した。今年度は、昨年度までの経緯を踏まえ、各々の学習者グループがタブレットPC上で作成した地図を、web serverを介して容易に共有できるようにし、web serverに視覚的表示、検索機能(学習者が行った日時による検索とその表示、あるいは、地図情報を用いた検索と表示機能)を実現した。さらに、学習者が実践において作成したマップに対し、別の時期に新たに発見した事項をコメントとして追加したり、学習者以外の関係者(親、地域コミュニテイなど)が情報の追加を行ったりすることができるコメント機能を実装した。これらの機能的な強化を行ったシステムを用い、千葉県柏市内の小学校と共同で、システム利用を前提としたカリキュラム設計を基に、学校と地域が一体となった安全マップ作成プロジェクトを実施した。学習者間でのコメント付加活動レベルの推移、学習者間でのコメントを通しての議論の進展、学習者以外の関係者からのコメントとそれが学習者に与える学習対象の理解の変化、等の分析を行い、システムの機能とその効果について考察した。その結果、本システムを通して、学習者間の学習状況への積極的な参加、動機付けが高められ、授業支援のシステムとしての有用性が示せた。今後、本研究の成果をまとめて論文発表等を行う予定である。本研究では、小学生の野外学習を支援するSketchMapと呼ばれるシステムを構築した。SketchMapは、GPS機能を持ったタブレットPCを用いて、地図を作成しながら実世界の情報を書き込むことが出来るツールである。例えば、理科の授業で用いれば、植生の様子を地図に書き込むという活動に利用できる。提案システムには、画像、映像、音声を取得するためのデバイスを備えている。従って、野外学習を通して誰もが簡単に複数メディアを統合的に利用した地図を作成することができる。今年度は、提案システムの設計を、柏市内の小学校の教員と共同を進めた。特に子どもにとって分かりやすいユーザインタフェイスデザインについて、プロトタイプシステムを構築しながら設計と開発を行った。構築したプロトタイプシステムを用いて、小学生約80人が参加した実証実験を実施した。本実験では、通学路の安全を子どもたち自身がSketchMapを用いつつ地図を作成するという活動を通して確認した。さらに、作成した地図をwebを介して、他の子どもたち、あるいは地域の人々と共有することを目指した。実験の結果、SketchMapを用いた学習では、子どもたちの動機付けを高めることが出来ること、子どもたちが容易に地図を作成できることが示唆された。一方、子どもたちが作成した地図を地域コミュニティで共有し、安全意識を高めるという活動に生かす試みについては、まだ十分な成果を挙げていない。今後はシステムを介した非同期的な協調作業の促進という視点から、さらに研究を進展させる予定である。
臨地実習における看護大学生の批判的思考力の変化と使用判断の傾向

研究目的は,臨地実習前後における看護大学生のクリティカルシンキング(以下,CT)を測定し,学習状況との関連を調査することである。また,臨地実習中のCT使用状況と使用理由を明らかにする。今年度は,前年に得られたデータについて分析を進めた。CT測定尺度については量的分析,自由記述データにはテキストマイニングの手法を用いた。これらの分析を組み合わせ,次の結果を得た。対象数795名(10機関)のうち,有効回答数は実習前175名,実習後177名であった。CT測定尺度平均点は,実習前163.70±17.68,実習後171.21±19.03であった。臨地実習前後における学生のCTを比較した結果,実習を経験することでCT力は向上することが示唆された。つまり,看護実践の中でCTが育成されていくものと推察される。次に,学生の背景とCT力の関連についてみると,有意差を認めたのは「CTを知っていたか」,「大学でCTを学ぶ機会があったか」の2項目であった。対象が臨地実習開始以前にCTという言葉を知っているか,否かにより得点差が生じたと考えられる。臨地実習中にCTを使用する状況としては,ことばネットワーク分析の結果から【問題解決】【意見交換】【患者理解】【看護展開】【内省】の5つのカテゴリーが抽出された。CT尺度の高得点群と低得点群の特徴語を比較すると,高得点群は看護ケアの中で自己を振り返るときにCTを用いることが多く,低得点群はカンファレンスなどの意見交換の場でCTを使用していることが分かった。九州県内だけでなく全国調査としたことで,当該分野における有意義なデータを得ることができた。また予定よりも早期にデータ分析が進み,研究結果を得ることができた。本研究により,看護学生のCTが実践を通じて育成されることが判明した。批判的思考を身につけることによって,自己を振り返り,目標を設定することで,自ら学び成長していくことが可能となると考える。今年度は,得られた研究成果をまとめ精力的に発表を行う。また,所属大学のホームページ等に発表内容を掲載し,社会に向けて発信する。そして,本結果を基盤にし,知識の量よりも情報を整理する力や考える力,表現する力を重視した実効性の高い学習カリキュラムの構築を目指す方策を検討する。本研究の目的は,臨地実習において看護学生の批判的思考,つまりクリティカルシンキング(Critical Thinking:以下CT)がどのように育成されるのかを検証することである。尺度を用いた測定とテキストマイニング分析を組み合わせた方法を用いる。調査対象は看護系大学に在学する3年生とした。当初,調査対象を九州・沖縄管内(28校)としていたが,サンプル数確保のために全国の看護系大学(281校)に拡大し,協力を依頼した。結果,同意を得られた16機関,1400名の学生に質問紙調査を実施した。調査用紙は各大学に郵送し配布してもらった後,対象者が回答を記載し郵送で回収した。質問内容として,石橋らの臨床看護師のCT測定尺度を用いた。また,田中らの調査方法を参考とし「なぜCTを使用しようとしたか」の「目標」について,自由記述データを得た。対象にCTについてのイメージをもって回答してもらうため,質問紙にはCTの特徴を8つ箇条書きで提示した。「効果的な文脈」の記述用紙ではCTを使用すると「効果的であり,うまくいくと思う状況」を,「非効果的な文脈」の記述用紙では「効果的でなくうまくいかないと思う状況」を記述してもらった。次に「何故CT使用しようとしたか」について記述データを得た。回収された臨地実習前のデータを整理し,解析を開始した。個人属性,生活背景との関係についてはピアソンのχ2乗検定を行った。尺度については,因子分析を行い妥当性の検証を行っている。同時に学生の生活背景,学習背景についてのデータから,CTとの関連要因の分析を継続している。実習前の質問紙では,学生の普段の生活において,CTが「効果的」であると考えた文脈と「非効果的」と考えた文脈,「なぜ使用しようとしたか」の目標について記述的データを得た。これについてテキストマイニングによる分析を実施している。全国の看護系大学(281校)に拡大し,協力を依頼したことで,有効なサンプル数を得ることができた。質問紙にCTの特徴を8つ箇条書きで提示したことで,自由記述部分の回答も効果的に得ることができている。

次に,学生の背景とCT力の関連についてみると,有意差を認めたのは「CTを知っていたか」,「大学でCTを学ぶ機会があったか」の2項目であった。対象が臨地実習開始以前にCTという言葉を知っているか,否かにより得点差が生じたと考えられる。臨地実習中にCTを使用する状況としては,ことばネットワーク分析の結果から【問題解決】【意見交換】【患者理解】【看護展開】【内省】の5つのカテゴリーが抽出された。CT尺度の高得点群と低得点群の特徴語を比較すると,高得点群は看護ケアの中で自己を振り返るときにCTを用いることが多く,低得点群はカンファレンスなどの意見交換の場でCTを使用していることが分かった。九州県内だけでなく全国調査としたことで,当該分野における有意義なデータを得ることができた。また予定よりも早期にデータ分析が進み,研究結果を得ることができた。今後は,臨地実習後のデータ解析を実施する。その後,臨地実習前後で測定値の比較を行い,臨地実習で学生のCT力がいかに育成されたかを検討する。1.臨地実習後のデータについて,臨地実習前のデータと同様の解析を行う。臨地実習前後の比較を以下の手順で行う。1)尺度における実習前後の自己評価得点の差についてマンホイットニのU検定を行い,比較する。2)個人属性,生活背景,CT力についてspearmanの順位相関係数求める。2.収集した自由記述データについて,電子テキスト化を行い,以下の分析を行う。KH Coder(ver.2.00)およびTextMiningStudioを用いて,構造化されていないテキストデータの1)形態素解析,2)頻出語,係り受けの抽出,3)クラスター分析,4)特徴語分析,5)共起ネットワークの作成などを行う。抽出されたクラスター,共起関係を元データの意味内容を確認しながら,カテゴリーに分類する。また,分析の全過程を通じて,解釈が先入観に捉われていないか,理論的妥当性を欠いていないか,確認・照合し分析の厳密性の確保に努める。尺度の測定結果を用いて,CT力の高低で対象者を分け,結果について,比較を行い看護大学生のCT傾向性を探る。本研究により,看護学生のCTが実践を通じて育成されることが判明した。批判的思考を身につけることによって,自己を振り返り,目標を設定することで,自ら学び成長していくことが可能となると考える。今年度は,得られた研究成果をまとめ精力的に発表を行う。また,所属大学のホームページ等に発表内容を掲載し,社会に向けて発信する。そして,本結果を基盤にし,知識の量よりも情報を整理する力や考える力,表現する力を重視した実効性の高い学習カリキュラムの構築を目指す方策を検討する。
情報を表現する神経活動における身体性の役割をBMI法で解析する

本研究は、脳の情報表現(情報コーディング)と身体性の関係について、マルチニューロン活動の記録とブレイン-マシン・インタフェース(BMI)を活用し明らかにすることを目指している。本年度は、昨年度に引き続きラットに学習課題、特に自由反応課題(フリーオペラント課題)を行わせ,その間のマルチニューロン活動を記録し解析し、同時に、BMIを活用することで、その同じマルチニューロン活動を行動の代わりとして課題を行わせ、その際のマルチニューロン活動の変化を解析した。その結果、ラットの海馬CA1ニューロン活動がBMIに繋がり行動の代わりとして機能すると、短期間で発火頻度が大きく変化すること、またその変化が新皮質(体性感覚野と運動野)より大きいことが明確となった。また、海馬CA1では同期発火も同様に変化したが、やはり新皮質ではほとんど変化しないことがわかった。さらに、同期発火は発火頻度に比べ変化の幅が小さかったが、同期発火に関わるニューロン数を増やすと、変化量が増大することもわかった。また昨年に引き続き、目標接近課題とBMIによる目標操作課題をラットに訓練し、海馬CA1のニューロン活動を解析した。目標接近課題ではそれらニューロン活動を記録しているだけであり、目標操作課題では発火頻度の増大により壁を接近させた。それぞれの課題を1週間にわたり訓練した結果、目標操作課題においてのみ最初の数日間で海馬CA1のマルチニューロン活動が増大し、その増大は1週間持続することがわかった。以上より、BMIを介し身体という拘束条件を取り去ることで、脳は自身のニューロンの発火頻度と同期発火を大きく変化させ得ることが明らかとなった。本研究は、脳の情報表現(情報コーディング)と身体性の関係について、マルチニューロン活動の記録とブレインーマシン・インタフェース(BMI)を活用し明らかにすることを目指している。本年度は、昨年度に引き続き、BMIとつなげるラット用学習課題をいくつか考案し、提示刺激や反応時間等のパラメータを詳細に決定した。そして実際にラットに学習課題を行わせ,その間のマルチニューロン活動を記録し解析し、同時に、BMIを活用することで、その同じマルチニューロン活動を行動の代わりとして課題を行わせ、その際のマルチニューロン活動の変化を解析した。その結果、ラットの海馬ニューロン活動がBMIに繋がり行動の代わりとして機能すると、短期間で発火頻度が大きく変化することが明確となった。また、海馬では同期発火も同様に変化し得ることもわかった。また、同期発火は発火頻度に比べ変化の幅が小さいこと、及び、新皮質では同期発火の変化がほとんど生じないことも明らかになった。さらに、昨年開発した移動式反応ノーズポーク課題を改良した目標接近課題と、BMIによる目標操作課題をラットに訓練した。そして、目標接近課題を行っている時と目標操作課題を行っている時の同じ海馬CA1のニューロン活動を解析した。それぞれの課題を2日間訓練した結果、目標操作課題においてのみ海馬のマルチニューロン活動の増大が見られた。