hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
比較認知映画学－類人猿の意図理解と感情移入の動画と最新センサー技術を用いて調べる

本年度の成果としては、まず、アイ・トラッキングを用いて、類人猿の他者のコミュニケーション意図理解について調べた。類人猿は、他者の行動意図をよく理解し、他者のコミュニケーション意図にも優れた理解力を示すことが知られている。しかし、後者の点に関しては、家畜動物であるイヌの方が優れているという意見がある。本研究では、この点を検証するため、(ヒト幼児とイヌがよい成績を示した)教示的仕草の意図理解に関する先行課題を、類人猿用に改変して行った。課題では、ヒト実験者が教示的仕草(目を合わせて名前を呼ぶ、つまり「よく見てね!」というジェスチャー)を示した後に、特定の物体に視線を向けた。このとき、先行研究において、ヒト幼児とイヌは、コントロール条件よりもより強い視線追従反応を示したが、類人猿は、同様の反応を示さなかった。しかし、ヒトによく訓練された類人猿においては、ある程度の傾向が認められた。ヒトとイヌに比べると、類人猿はヒトの教示的な仕草の意図を理解するのが(個体によってはある程度できるものの)全体にやや苦手であることが示唆された。次に、社会的場面における視線反応の基本的な種差について理解を深めるべく、アイ・トラッキング課題を行った。課題では、同種と他種の様々な社会的な行動を映した動画を見せた時の視線反応について、チンパンジー、オランウータン、ボノボ、ヒト、マカクザルで比較した。全体に、類人猿種同士はマカクとヒトに比べて互いに似ていたが、しかし、ボノボはチンパンジーよりも他者の目を見る傾向が強いなど、類人猿種間でも差が認められた。これらの種差には、他者の目を見ることを許容するような個体の気質と、物体操作など複雑な行動に対する個体の理解力の両方が関わっていると考察された。サーモ・イメージングを用いた感情研究に関しては、今年度は総説を発表した。本年度は、類人猿(ボノボ・チンパンジー・オランウータン)を対象として、他者の心の理解の研究を行った。先行研究においては長く、類人猿は「心の理論」を持つものの(他者の直接観察することのできない心的状態を理解する)、他者の「誤信念」(現実の状況に反する信念)を理解できないと考えられてきた。そこで、幼児の先行研究で最近用いられることの多い簡易化された予測的注視の誤信念課題を類人猿用に改変し、類人猿の誤信念理解について調べた。具体的には、寸劇を撮影し、その動画の役者の行為にたいする予測的な注視反応を記録した。アイ・トラッキングを用いて、41個体の類人猿(ボノボ、チンパンジー、オランウータン)を対象にテストを行った。動画のおもな内容は以下のとおりである。まず役者Aが物体Aを取ろうとしている。そのときに、役者Bがあらわれて、物体Aを奪い取り、それを同じ見た目の2つの箱の一つに隠す。その後、役者Aはその場からドアの向こうに立ち去る。役者Bは役者Aが見ていないときに、その箱の中から物体Aを持ち去るか(条件1)、別の箱に移動してから持ち去る(条件2)。その後、役者Bは立ち去り、役者Aが戻ってくる。役者Aは2つの箱に手を伸ばし、どちらかを取ろうとする。このとき、役者Aは物体Aが移動したのを見ていなかったから、一部始終を見ていた実験参加者(類人猿)は、役者Aの誤信念を理解していれば、役者Aが最後に物体Aを見た場所に手を伸ばすと予測し、そこに目を向けるはずである。結果、2つの条件において(つまり、物体が最後にあった場所が異なるにもかかわらず)、類人猿は役者Aの行為をそのとおりに予測した。ヒト以外の霊長類にも基本的な「誤信念」理解があることが本研究ではじめて示唆された。本年度の誤信念理解の研究は、米雑誌Scienceに掲載され、年末には、同誌が選ぶ10大ブレークスルーに選定された。この研究は、申請者自身が世界に先駆けて行った類人猿のアイ・トラッキング研究の最新の成果であり、また、これまでの自身の知識と結果を総合して行ったものであることから、自他共におおきく評価できる。今年度は、この論文に加えて、今回の成果とこれまでの成果をまとめたレビュー論文も発表した。一連の論文に対する世間の反応は好意的で、New York Time, Science, Nature, Scientific American, New Scientistなど、海外各種メディアで取り上げられた。また、他の研究者から、次世代のスタンダードとなる方法を確立してとして、論文を好意的に評価したコメントも発表された。一方で、研究の結果に対する批判的な解釈も提唱され、現在はその批判に対処するための研究を行っている。ただし、この証拠からは、類人猿がそのような予測を、(ヒトのように)他者の誤信念をそのようなものとして直接理解しているのか、それとも連合学習のようなより単純なメカニズムによって行っているのか明らかでなく、その点を検証するべく、研究を行った。今年度行った研究では、色や形など単純なパターンの連合学習によって(つまりなんらかの社会的な理解に基づくのではなく)、結果が説明されるのではないかというHeyes(2017)の指摘を検証するべく、オリジナルな動画を色形を極端に単純化した統制条件を行った。結果はHeyesの指摘に否定的なものであった。

また、類人猿の社会的注意(アイ・コンタクトや他者の行為に対する注意)に関して、類人猿種間での差と種内個体差の両方があることを見出し、それを論文として発表した。平成28年4月から平成29年9月まで英国オックスフォード大学にて在外研究を行い、ハトの視線追跡の技術を確立し、世界ではじめて飛行中の鳥の頭の動きを記録することに成功した。ナビゲーションと集団行動時における視線の役割を明らかにした。鳥は視線を動かすときおもに頭を動かすから、頭の動きを追跡することで視線の分析が可能になる。ハトは飛行中には基本正面を向くが、ナビゲーションの手がかりとなるランドマーク付近や、ペアで飛んでいるとき、とくにパートナーが横に位置しているときに頭の動きを減少させる(つまり注視している)ことが明らかになった。さらに、集団飛行においては、集団のサイズにしたがって、頭の動きがさらに減少すること、つまりより大きな集団にはより大きな注意を払うことが明らかになった。当初計画した、映画的な手法とアイ・トラッキングを用いた、類人猿の心の理論の研究の成果は、関連分野の大きなブレークスルーとして評価された(2016年Science誌が選ぶ10大ブレークスルーに選出された)。Heyesの反論とその返答論文は、Trends in Cognitive Scienceに掲載された。関連する総説論文も発表した。また、ヒトに近縁な類人猿だけではなく、遠縁ではあるが優れた知能を持つ鳥類の視線計測の手法を世界に先駆けて開発した。今後の応用が期待される。これらの成果によって、平成29年度には、日本心理学会国際賞を受賞した。本年度の成果としては、まず、アイ・トラッキングを用いて、類人猿の他者のコミュニケーション意図理解について調べた。類人猿は、他者の行動意図をよく理解し、他者のコミュニケーション意図にも優れた理解力を示すことが知られている。しかし、後者の点に関しては、家畜動物であるイヌの方が優れているという意見がある。本研究では、この点を検証するため、(ヒト幼児とイヌがよい成績を示した)教示的仕草の意図理解に関する先行課題を、類人猿用に改変して行った。課題では、ヒト実験者が教示的仕草(目を合わせて名前を呼ぶ、つまり「よく見てね!」というジェスチャー)を示した後に、特定の物体に視線を向けた。このとき、先行研究において、ヒト幼児とイヌは、コントロール条件よりもより強い視線追従反応を示したが、類人猿は、同様の反応を示さなかった。しかし、ヒトによく訓練された類人猿においては、ある程度の傾向が認められた。ヒトとイヌに比べると、類人猿はヒトの教示的な仕草の意図を理解するのが(個体によってはある程度できるものの)全体にやや苦手であることが示唆された。次に、社会的場面における視線反応の基本的な種差について理解を深めるべく、アイ・トラッキング課題を行った。課題では、同種と他種の様々な社会的な行動を映した動画を見せた時の視線反応について、チンパンジー、オランウータン、ボノボ、ヒト、マカクザルで比較した。全体に、類人猿種同士はマカクとヒトに比べて互いに似ていたが、しかし、ボノボはチンパンジーよりも他者の目を見る傾向が強いなど、類人猿種間でも差が認められた。これらの種差には、他者の目を見ることを許容するような個体の気質と、物体操作など複雑な行動に対する個体の理解力の両方が関わっていると考察された。サーモ・イメージングを用いた感情研究に関しては、今年度は総説を発表した。
抗体ライブラリーを用いた生体分子の標的認識の分子機構データベースの構築

抗体の標的分子認識の分子機構を抗体ライブラリーを使って網羅的に扱って、生物が有している標的分子の認識機構を総括的に解析し、生命分子の有する標的分子認識機構のデータベースを作成する。最初の段階では[エピトープ]-[抗体の抗原認識部位のアミノ酸配列]相関データベースの構築を進める。ある程度データが蓄積されれば、機能が未知の遺伝子産物に対する抗体の抗原認識部位のアミノ酸配列から、当該データベースの検索によりその機能が未知の遺伝子産物が関わっている相互作用を抽出することができる。"[抗体]-[抗原]データベース"、"[抗体]-[エピトープ]データベース"、"[抗体機能部位]-[エピトープ]データベース"の段階的構築を進めている。"[抗体]-[抗原]データベース"の構築は順調に進んでおり、既に約6,000個の抗体遺伝子の登録を終えている。また、いくつかの抗体に対して、抗原に対する結合定数とそのエピトープの決定を体系的に行った。その結果、免疫系は、最初は認識があいまいで抗原特異性がオーバーラップする抗体群(naive repertory)をあらかじめ準備していて、何かしらの抗原が侵入してきたときには、一気に特定の抗体の抗原特異性をあげてそれに対処するというようにして、分子認識のあいまいな抗体と厳密な抗体を巧妙に使い分けていることが分子レベルで解ってきた。最初は標的認識があいまいな抗体の標的認識特異性を、生体がどのように高めているのかを学ぶことは、免疫学の見地からのみならず、バイオナノプローブの標的認識装置を設計するうえで大変に有効である。さらに、当初、仮定したように、naive repertoryから得られた抗体により、抗原と構造が似ている他の分子を捕まえることに成功した。
ヒッグス結合の精密測定から探る標準模型を超える物理

任意の数の中性および荷電ヒッグス粒子を含む一般化されたヒッグス有効理論(GHEFT)を構築し、非最小な電弱対称性の破れ模型を記述した。GHEFTの幾何学形式でのラグランジアンを用いることで、スカラー粒子の散乱振幅が非線形シグマ模型のスカラー多様体上のリーマン曲率テンソル(幾何学)とポテンシャル項の共変微分で記述されることを明らかにした。電弱精密測定パラメータであるSおよびUパラメータへの1ループ輻射補正における発散項についても、スカラー多様体の対称性を記述するキリングベクトル場とリーマン曲率テンソルで記述されることを見出した。このことにより、ヒッグス粒子と縦波ゲージ粒子の散乱振幅のツリーレベルユニタリティー条件が、スカラー多様体が平坦であることを要求することが示され、電弱精密測定パラメータの1ループ有限性の条件と散乱振幅のツリーレベルユニタリティー条件の関係を明らかにした。すなわち、一旦なんらかの方法でスカラー散乱振幅のツリーレベルユニタリティーが保証されると、電弱精密測定パラメータSとUの1ループ有限性が自動的に保証されることが見出された。この発見をさらに2ヒッグスダブレット模型やジョージャイ・マハチェック模型、さらに南部ゴールドストンヒッグス模型等に適用し、スカラー多様体の幾何学を使った散乱振幅の評価式を得た。一般にヒッグスセクターの低エネルギー有効理論による解析では、場の再定義による不定性が存在し、同種の物理が一見異なったラグランジアンで記述されてしまうという問題点が存在するが、スカラー多様体のリーマン曲率テンソルやポテンシャル項の共変微分といった幾何学的な共変量に着目することで、このような不定性の存在しない解析への道筋をつけることができた。LHCにおけるATLAS実験グループが報告した、約2TeVの質量をもつダイボソンレゾナンスのアノマリーについて、W'粒子であるとの解釈に基づく研究を行った。その際、ユニタリティー和則を活用した。ユニタリティー和則は、質量をもつ縦波ゲージボソンを含む散乱の散乱振幅が摂動論的に記述されるとの要請に基づき、有質量ゲージボソンの各種結合定数の間に非自明な関係をつけるものである。今回の研究において、われわれは、ユニタリティー和則とカストディアル対称性を用いることで、WWZ', WZW', WWh, WW'h, ZZ'h結合のあいだに模型によらない非自明な関係を得た。われわれはまた、W'を含む模型の一般的なパラメータ空間で、ATLAS実験の報告したアノマリーを説明できるかどうかを確かめた。この研究を行うにあたって具体的に使用した模型は、スリーサイト模型と呼ばれる模型であるが、これは、我々のグループが、以前、ヒッグスレス模型の枠組みで提案した模型であり、ヒッグス粒子による縦波Wボソン散乱振幅のユニタリティー回復の仕組みを見るのにふさわしい模型となっている。ATLAS実験グループが報告した2TeVダイボソンレゾナンスの性質には、我々の調べたユニタリティー和則の結果との緊張関係があることがわかった。この緊張関係は、具体的には、もしそのような2TeVダイボソンレゾナンスが存在するのであれば、ユニタリティー和則による考察では、ヒッグス粒子を終状態に含む崩壊モードでも同様のアノマリーが存在する必要があるのに対し、そのようなヒッグスを含む崩壊モードでのアノマリーには、実験的に厳しい制限がすでにつけられていたことによる。この研究により、2TeVのダイボソンレゾナンスが存在し、それがW'粒子であると解釈する立場では、125GeVヒッグス粒子が非標準模型的であることが示唆された。数値計算・数式処理計算を安定的に行うための安価なLinux計算機システムは予定通り調達することができ、数値計算のために実際に使用されている。本計画では、LHC実験の成果発表に基づいて、具体的な研究計画については柔軟に対応することになっていたが、実際、ATLAS実験グループが報告したダイボソンアノマリーについて、ユニタリティーを用いた模型によらない解析を行うことができ、その成果をレフェリーつき論文誌(Physical Review D誌)に、Phys.Rev. D92 (2015) 055016として報告することができ、ユニタリティーを用いた我々の解析手法は後続の理論研究にインパクトを与えた。実際、この研究成果によって、本科研費代表者およびその共同研究者(大学院生を含む)は、各種の研究集会に招待され、発表を行った。残念ながら、ダイボソンアノマリー自体は、その後のATLAS実験グループの解析により、その存在は現在疑問視されているが、ユニタリティーを用いた一般的な解析である本研究は、今後のW'粒子探索に影響を与えうるものである。また、当初研究計画にあった、ヒッグス粒子を複数含む模型へのユニタリティーの議論の拡張や、暗黒物質を含む模型への拡張についても、論文発表自体はまだ行っていないものの、研究は前向きに進展している。このような理由により、本科研費研究は、おおむね順調に進展しているものと考えている。拡張ヒッグスセクターに暗黒物質候補粒子が含まれる可能性について、暗黒物質粒子が新たな強結合ダイナミクスの結果生じた南部ゴールドストン粒子(ダークパイオン)であることを念頭においた残存量計算を行い、その結果を論文で報告した(名大大学院生の大川翔平氏、京産大益川塾博士研究員の山中真人氏との共著。Phys.Rev.D95, 023006,2017)。

この成果はまた、共同研究者の大川翔平氏によって、台湾や韓国で開かれた国際会議で発表されている。前述の暗黒物質模型の枠組みでは、宇宙の熱史における暗黒物質粒子の対消滅過程において、直接標準模型粒子は生成されることがなく、いったん、暗黒物質粒子と多重項をくむメディエータ粒子が生成されることを示すことができる。これは、「隔離された暗黒物質」シナリオとして知られている暗黒物質シナリオに類似しているが、過去に行われた「隔離された暗黒物質」シナリオでの現象論的研究においては、メディエータ粒子の質量が暗黒物質粒子の質量よりも十分に小さい事が暗黙のうちに仮定されていた。これに対し、我々が考察したダークパイオンのシナリオでは、暗黒物質粒子とメディエータ粒子の質量がほぼ縮退しているため、過去に行われた「隔離された暗黒物質」シナリオにおける暗黒物質残存量計算の結果をそのまま適用することは不可能である。そのため、今回、我々は、暗黒物質粒子とメディエータ粒子がほぼ縮退した場合に、どのように暗黒物質残存量が計算できるかを中心課題に設定し、宇宙の熱史の数値計算と解析計算を行った。その結果は、驚くべきものであり、暗黒物質の量が2段階で減少するこれまで知られていない新たな振る舞いをすることを見出した。これは、現在行われている暗黒物質の直接探索実験や、間接探索実験の結果を解釈するうえで、インパクトを与える結果となった。この科研費研究の初年度には、LHC ATLAS実験で報告されたダイボソンレゾナンスの可能性を理論的に解釈し、このようなシグナルがこれまでの実験結果と理論のユニタリティーの性質と無矛盾であるためには、ヒッグス精密測定の結果に無視できない影響が生じることを示した。ATLAS実験が2015年に報告したダイボソンレゾナンスは、その後、より統計が多く精度の高い実験の結果、統計上のゆらぎによるものであることがほぼ確定したが、このようなレゾナンスとヒッグス精密測定との間に、模型の詳細に依存しない関係が生じることを示したことは大きな成果であると考えられる。2年目には、ヒッグスと宇宙暗黒物質が関係している可能性を調べた。宇宙暗黒物質がいわゆるWIMPであることを仮定すると、その質量は弱い相互作用の典型的エネルギースケールとおおよそ同じであることがわかり、なんらかの形で宇宙暗黒物質とヒッグス結合定数の精密測定に非自明な相関が見出されるものと期待できるからである。我々のダークパイオン模型はそのひとつの例となっている。ヒッグス結合定数を電弱対称性とは矛盾せずに任意の値にとることが可能なヒッグス有効理論(HEFT)に、中性および荷電ヒッグス粒子を追加することを許す拡張について考察した。具体的には、CCWZ構成法に基づいて、電弱対称性の自発的破れを伴う非線形シグマ模型を一般的に構築し、さらに、この模型と結合しうる一般のスカラー物質場のラグランジアンを構築した。さらに、このように拡張された模型を用いて、縦波電弱ゲージ粒子とヒッグス粒子の散乱振幅を一般的に記述する方法を開発し、この方法を用いて、散乱振幅の摂動論的ユニタリティーと電弱精密測定パラメータの1ループ有限性に密接に関係が付けられることを見出した。その際、散乱振幅は、スカラー場の内部空間の幾何学によって記述されることに着目し、微分幾何学における曲率テンソルとスカラー場のポテンシャルの共変微分を用いて表すことで、見通しのよい計算ができることを示した。
低音障害型感音難聴のメカニズムに関する研究

「メニエール病」や最近注目されている「急性低音障害型感音難聴」などの低音部が中心に障害される感音難聴に関しては、どのようなメカニズムで発症するかに関しては不明である。また、WFS1遺伝子変異においても、同様に低音部の難聴という類似の臨床像を示すため、何らかの関連が示唆された。そこで、本研究ではメニエール病患者100名を対象に、WFS1遺伝子および過去に関連の報告されている複数の遺伝子多型の解析を行い、コントロール群と比較を行った。その結果、アレル頻度に偏りのあるSNPは存在したものの、有為差の認められたSNPは存在しなかった。本研究は、WFS1の内耳における局在部位を確認するとともに、mRNAの発現量を検討することで、内耳におけるWFS1遺伝子の役割を明らかにするとともに、低音障害型感音難聴のメカニズムを明らかにすることを主たる目的としている。低音障害型感音難聴では、高音域中音域の聴力は残存することより、蝸牛の回転ごとにタンパク質の発現量の差異などがあることが予測される。そこで、蝸牛を回転ごとに分けてmRNAの発現解析を行うとともに、タンパク質の遺伝子発現量の比が蝸牛の回転ごとに違いがあるか検討し、低音障害型感音難聴のメカニズムを解明したいと考えている。平成20年度は、マウスを麻酔下におき、4%パラホルムアルデヒドによる経鼓膜及び経心灌流固定を行って側頭骨を固定し、マウスを断頭して内耳を摘出した後、OCTコンパウンドで包埋して凍結切片を作成し、レーザーマイクロダイセクションを用いて、回転ごとに蝸牛より部位の採取およびRNAの抽出を行なう技術基盤の確立を行なった。また、同様に凍結切片を作成し、ABC法に従ってそれぞれの遺伝子に対する特異抗体の蛍光染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡によって局在の解析を行っている。今後、WFS1タンパク質の局在が確認できた細胞を回転ごとにレーザーマイクロダイセクション法を用いて採取しmRNAを抽出する。mRNAは逆転写酵素でcDNAに変換された後、定量的リアルタイムRT-PCRを用いて発現量解析を行う予定である。本年度はWFS1の内耳における局在部位を確認し、mRNAの発現量を検討する。蝸牛の回転ごとに分けてmRNAの発現解析を継続して行っている。マウスを麻酔下におき、4%パラホルムアルデヒドによる経鼓膜及び経心灌流固定を行って側頭骨を固定した。マウスを断頭して内耳を摘出した後、OCTコンパウンドで包埋して凍結切片を作成した。ABC法に従ってそれぞれの遺伝子に対する特異抗体の蛍光染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡によって局在の解析を行っている。また、レーザーマイクロダイセクションにより得られた微量の細胞よりmRNAを抽出した後、real-time PCRを用いて発現量解析・評価を行うために必要な微量検体からのcDNA合成をWhole transcriptome amplification kitを用いることで可能にし、実際に測定するための基盤技術を整えた。「メニエール病」や最近注目されている「急性低音障害型感音難聴」などの低音部が中心に障害される感音難聴は、その他の感音難聴と発症メカニズムや病態が異なると考えられているが、現在までのところその発症メカニズムは良く分かっていないのが現状である。一方、近年の分子遺伝学の発達により、難聴の原因遺伝子が次々と明らかになってきている。WFS1遺伝子変異は低音障害型の感音難聴を起こす原因遺伝子変異として報告された遺伝子変異であり、日本人難聴患者においてもWFS1遺伝子変異が原因として同定・報告されている。「メニエール病」や最近注目されている「急性低音障害型感音難聴」などの疾患では、その臨床的特徴として、低音部が中心に障害される感音難聴という表現系を示すが、どのようなメカニズムで発症するか、またなぜ低音部分だけ障害されるのかに関しては未だ不明である。

そこで、本研究ではメニエール病患者100名を対象に、WFS1遺伝子、水チャンネル遺伝子(アクアポリン、AQP2、AQP3、AQP4、AQP5)、カリウムイオンチャネル遺伝子(KCNE1、KCNE3)、ヘルペス・ウイルスに関連する遺伝子(HSV entry/transcription : HCFC1、HSV susceptibility/reactivation : CASP3)などの遺伝子多型を中心に遺伝子相関解析を行った。本年はメニエール病患者100名とコントロール100名の遺伝子多型の解析を行いアレル頻度の比較を行った。その結果、アレル頻度に偏りのあるSNPは存在したものの、有為差の認められたSNPは存在しなかった。
土壌間隙中を輸送される微生物の微視的定着サイトと群集の巨視的分布特性

地盤中での汚染物質の生物有効性は、微生物と汚染物質の接触頻度に支配され、汚染物質への微生物の微視的な到達度が分解の律速となると考えられている。微生物の地下地盤における微視的な分布形成過程を把握し、実用スケールである巨視的分布との関係を理解することは非常に重要である。しかしながら、地盤構造と流れに対する定着サイトの微視的特性は解明されておらず、それを調べる手法すらないのが現状である。そこで本研究では、平均的な流れの方向と媒体上の定着サイトの関係を明らかにするため、浸透流による輸送過程を経て固相上に定着した微生物を直接観察可能とする方法論の構築を目的とする。これにより、微生物定着分布の再現手法の開発や微生物群の定着制御技術の構築のための基礎的知見を得ることが出来ると考えられる。定着微生物の固定、染色、脱水、樹脂包埋の過程で微生物が剥離するため、微視的な定着位置を検出、決定するための媒体上での密度確保が十分でなかった。そのため、流動下での定着微生物数を増やし、微視的な存在位置を検出しやすくするための方策を検討した。菌液の塩濃度増加による定着促進効果には限界があるが、粘土粒子(カオリナイト)を同時注入し、微生物の粘土への吸着能と粘土の媒体上への高堆積能を利用して、微生物の定着量を向上させられることが分かった。Pseudomonas putidaを用いた実験では単位重量媒体あたりの定着量を増加させることが出来、媒体上部にケーキ状の堆積が生じることなく、流下方向の媒体上にほぼ一定の定着微生物分布が生じた。これにより、効率的な微視的定着サイト検出のための試料作成が可能となるものと考えられた。地盤中での汚染物質の生物有効性は、微生物と汚染物質の接触頻度に支配され、汚染物質への微生物の微視的な到達度が分解の律速となると考えられており、微生物の地下地盤における微視的な分布過程や状況を把握し、実用スケールである巨視的分布との関係を理解することは非常に重要である。本研究では、地盤構造と流れに対する定着サイトの微視的実態を解明するため、浸透流による輸送過程を経て固相上に定着している微生物を直接観察可能とするための方法論の構築を目指した。本年度は、水相から固相に移行、定着している士壌微生物およびE.Coli K12株の化学的固定、染色、脱水、樹脂による包埋、固化体の切り出し、顕微鏡観察に供するための表面研磨と言う一連の蛍光顕微鏡観察可能なサンプル作製方法について検討すると共に、河川堆積砂を微生物源としてガラスビーズ充填カラムへの土壌微生物の定着量の評価を行った。得られた結果は以下の通りである。・微生物の固定は20mMカコジル酸緩衝液(pH7.2)に溶かした1%グルタルアルデヒド水溶液を用い、染色にはエチジウムブロミド、さらにアセトンを用い段階的に多孔質媒体を脱水、ポリエステル樹脂による包埋を行った結果、いくつかの微生物を固相上に固定し、直接観測可能な状態に出来た。・サンプルの観察断面を次々と更新しながら、蛍光顕微鏡による微生物の直接観測を可能とした。ただし、流れに対する微視的定着位置を特定し、サイトマップを作成する手法の構築までには至っていない。・微生物体の物理的な固定、すなわち固相表面上に定着している微生物体を水の掃流力に対して移動しないようにする手法が必要であるが、固定、染色、脱水および樹脂包埋の全ての過程で流体力による固相上微生物の巻き上げ発生が、土壌微生物による定着量評価と蛍光顕微鏡観察から推測された。したがって、サンプル作成時の撹乱による影響の大きさを評価する必要がある。
味覚刺激による咀嚼行動変調機構の解明

咀嚼は、ヒトを含めた哺乳動物が、エネルギー源、栄養素を外界の食物から摂取するための食行動の第一段階として必須の動作である。近年我々は、味覚が咀嚼のリズム形成や咬合力形成に多大な影響を与えることを動物実験により明らかにしてきた。助成金交付1年目には、動物がその成長課程で特定の味を付けた飼料を与えられると、成長後もその慣れ親しんできた(familiarな)味つき飼料を嗜好することを、行動学的実験により明らかにした。2年目には、食物嗜好が得られるには、成長過程のどの時期に、どの程度の期間、対象となる食物を摂取しなければならないかを検討した。その結果、離乳後、より長い期間ハムスター用飼料摂食を経験させた群ほど、成長後に対象飼料を好んで摂食する割合が高くなった。また、経験する時期では、3週目までに対象飼料摂食を経験させた群の成長後に当該飼料を好んで摂食する割合が高かった。最終年度である3年目には、味以外の要素である飼料の硬度に対しても動物が嗜好性を獲得するのか否か、また、飼料硬度に対しても味覚刺激と同様に嫌悪条件づけを獲得することができるのかを、行動学的に調べた。その結果、動物は、成分が同じ飼料であってもその硬度を指標に飼料選択を行うこと、また、飼料硬度に対しても嫌悪条件づけを獲得することができることを明らかにした。これらの結果は、動物が食物選択を行う際にその味のみならず、硬度などの食品テクスチャーに関する情報も充分に活用していることを示唆している。咀嚼は、ヒトを含めた哺乳動物が、エネルギー源、栄養素を外界の食物から摂取するための食行動の第1段階でる。従来、この食物の物理的性状(硬さ、テクスチャーなど)に応じて咬合力がいかに調節されているかに関する報告は、多々見られたが、化学的性状を検知する味覚がいかに咀嚼運動に影響を及ぼしているかの報告は、ほとんどされて来なかった。本研究では、食物に含まれる味物質がどのように咀嚼行動を含めた摂食行動を変化させるのかを調べることを目的とした。本年度は、特に食物の嗜好性に着眼し、様々な種類の味物質を混入させた餌で長期間飼育されたラットが、成長後どのように食餌に対する嗜好性を変化させるのかを検討した。実験には、雄性ウィスター系ラットを用いた。離乳直後のラットを4群にわけ、3.5%食塩、17.5%ショ糖、6%酒石酸、0.2%塩酸キニ-ネのいずれかひとつをラット用粉末飼料(MF;オリエンタル酵母社製)に混入したものを1ケ月間与え続けた。1ケ月後、各群の動物に、これら4種類の餌と味物質が混入されていないコントロール餌を同時に与え、摂食行動に嗜好性が優先するのか、摂食経験が優先するかを検討した。その結果、ショ糖飼育群では、1ケ月もショ糖混入餌をもっともよく摂取したが、他の3群のラットは、2日以内に、ショ糖混入餌もしくは、コントロール餌をもっともよく摂取るするようになった。これらのことから、少なくとも実験を行った味物質濃度において、摂食行動には、食餌経験よりもむしろ、食餌そのものの味に対する嗜好性がより優先して関与することが示唆された。動物は、その成長過程で特定の味を付けた飼料を与えられると、成長後もその慣れ親しんできた(familiarな)味つき飼料を嗜好することを昨年までに明らかにした。本年度は、味以外の要素である飼料の形状に対してfamiliarとなった動物も、成長後その食物を嗜好するかどうか、また、familiarとなるのに適する時期や期間があるのかを行動学的に検討した。

離乳直後のラットを4群に分け、食餌としてそれぞれひまわりの種子、ハムスター用球形飼料、ペレット、粉末飼料(ペレットを粉末状にしたもの)を与えて5週間育てた後、この4種類の飼料を交互に(1瓶法)あるいは同時に(多瓶法)呈示し、その摂食量を基に、各動物の食物嗜好を調べた。その結果、いずれの群の動物も、成長期に摂食してきた飼料を有意に多く摂食した。また、この傾向は、1瓶法呈示より多瓶法呈示で顕著であった。成長後の食物嗜好が得られるのには、成長過程で、特定の食物を摂食する期間、あるいは、時期があるかどうかを調べるため、生後の一定の期間(3日、7日、14日、21日、28日)もしくは、一定の時期(生後1週目、2週目、3週目、4週目)だけ、ハムスター用飼料を粉末状にしたものを与え、その他の期間はペレットを粉末状にしたものを与えた動物の生後5週目での両飼料に対する摂食量を調べた。その結果、離乳後、より長い期間ハムスター用飼料摂食を経験させた群ほど、成長後に当該飼料を好んで摂食する割合が高くなった。また、経験する時期では、3週目までにハムスター用飼料摂食を経験させた群の成長後に当該飼料を好んで摂食する割合が高かった。動物が食物に対する嗜好を獲得するためには、その食物を摂取する適当な時期と期間があることを、前年度までに明らかにした。本年度は、動物が食物の性状のどのような要素に基づいて食物選択を行っているかを調べるために、味以外の要素である飼料の硬度に対しても嗜好性を獲得するのか否か、また、飼料硬度に対しても味覚刺激と同様に嫌悪条件づけを獲得することができるのかを、行動学的実験法をもとに調べた。その結果、動物は、成分が同じ飼料であってもその硬度を指標に飼料選択を行うこと、また、飼料硬度に対しても嫌悪条件づけを獲得することができることを明らかにした。これらの結果は、動物選択を行う際にその味のみならず、硬度などの食品テクスチャーに関する情報も充分に活用していることを示唆している。
エピジェネティクス的変化を利用した新しい骨量維持型骨造成技術の開発

平成29年度はヒト骨髄由来間葉系間質細胞(hBMSCs)のコンディション不良によりこれまで成り立っていた骨芽細胞分化誘導ができるときとできない時とあった.そのため平成29年度はこれまでに問題なく実施できていたhBMSCs実験のリピートを行い,再びDNMT3AがhBMSCsの骨芽細胞分化を促進する実験系を問題なく行えるようにした.またラット頭蓋骨モデルを用いて問題なく実験が行えるよう予備実験も行った.さらには,平成30年度に予定していた実験を進捗状況の都合上先に行った.次世代シークエンサーを用いてメチル化パターン解析を行い,DNMT3A過剰発現させて骨芽細胞分化誘導を掛けた際にメチル化が促進される転写因子Xと抑制される転写因子Yを特定した.さらにhBMSCsの骨芽細胞分化における転写因子Xと転写因子Yの遺伝子発現パターン解析もリアルタイムRT-PCRを用いて検討した.その結果次世代シークエンサーを用いて確認したメチル化パターン解析結果とマッチする結果を得た.平成30年度は上記の結果を踏まえ転写因子X,Yについてin vitroにて骨芽細胞分化に与える影響を検討したが予想した結果は得られなかった.そのため骨芽細胞に影響を与える転写因子でなく未分化維持に関与する因子である遺伝子A,遺伝子Bに着目し,DNMT3Aがin vitroにて遺伝日A,遺伝子Bに与える影響を検討した。その結果in vitroにてDNMT3Aは遺伝日A,遺伝子Bのプロモーター領域のメチル化を促進し,その遺伝子発現を抑制することが明らかとなった。平成29年度に予定していた実験の一次スクリーニング検査(レポーターアッセイを行い,FDA承認薬の中から,DNMT3Aプロモーター活性を促進する化合物を複数検出する),二次スクリーニング検査(一次スクリーニング検査で検出した複数の化合物各々がDNMT3A遺伝子発現,ならびに骨芽細胞分化に与える影響を比較検討する.)が行えていない.その理由はヒト骨髄由来間葉系間質細胞(hBMSCs)のコンディション不良によりこれまで成り立っていた骨芽細胞分化誘導ができるときとできない時とあったためである.そのため平成29年度はこれまでに問題なく実施できていたhBMSCs実験のリピートを行い,再びDNMT3AがhBMSCsの骨芽細胞分化を促進する実験系を問題なく行えるようにした.またラット頭蓋骨モデルを用いて問題なく実験が行えるよう予備実験も行った.さらには,平成30年度に予定していた実験を進捗状況の都合上先に行った.次世代シークエンサーを用いてメチル化パターン解析を行い,DNMT3A過剰発現させて骨芽細胞分化誘導を掛けた際にメチル化が促進される転写因子Xと抑制される転写因子Yを特定した.さらにhBMSCsの骨芽細胞分化における転写因子Xと転写因子Yの遺伝子発現パターン解析もリアルタイムRT-PCRを用いて検討した.その結果次世代シークエンサーを用いて確認したメチル化パターン解析結果とマッチする結果を得た.hBMSCsのコンディションによりこれまで成り立っていたhBMSCsの骨芽細胞分化誘導ができるときとできない時とあったため.しかしその実験系は再び問題なく行えるようになった.また,平成30年度に予定していた次世代シークエンサーをDNMT3A過剰発現させて骨芽細胞分化誘導を掛けた際にメチル化が促進される転写因子Xと抑制される転写因子Yを特定したそのため進行状況としてはおおむね順調に進展していると判断した.平成29年度はヒト骨髄由来間葉系間質細胞(hBMSCs)のコンディション不良によりこれまで成り立っていた骨芽細胞分化誘導ができるときとできない時とあった.そのため平成29年度はこれまでに問題なく実施できていたhBMSCs実験のリピートを行い,再びDNMT3AがhBMSCsの骨芽細胞分化を促進する実験系を問題なく行えるようにした.またラット頭蓋骨モデルを用いて問題なく実験が行えるよう予備実験も行った.さらには,平成30年度に予定していた実験を進捗状況の都合上先に行った.次世代シークエンサーを用いてメチル化パターン解析を行い,DNMT3A過剰発現させて骨芽細胞分化誘導を掛けた際にメチル化が促進される転写因子Xと抑制される転写因子Yを特定した.さらにhBMSCsの骨芽細胞分化における転写因子Xと転写因子Yの遺伝子発現パターン解析もリアルタイムRT-PCRを用いて検討した.その結果次世代シークエンサーを用いて確認したメチル化パターン解析結果とマッチする結果を得た.平成30年度は上記の結果を踏まえ転写因子X,Yについてin vitroにて骨芽細胞分化に与える影響を検討したが予想した結果は得られなかった.そのため骨芽細胞に影響を与える転写因子でなく未分化維持に関与する因子である遺伝子A,遺伝子Bに着目し,DNMT3Aがin vitroにて遺伝日A,遺伝子Bに与える影響を検討した。再び問題なくhBMSCsの骨芽細胞分化誘導が行えるようになったので,昨年度予定していた一次スクリーニング検査と二次スクリーニング検査を行いDNMT3Aの遺伝子発現を促進し,骨芽細胞分化を正に制御する化合物Xを同定する.その化合物Xを用いてラット頭蓋骨再生モデルを作製し,化合物Xの骨再生・維持に与える影響を検討する.平成29年度に行う予定だった一次スクリーニング検査と二次スクリーニング検査を行うことが出来なかったため、次年度行うこととした。
メダカの自然発生突然変異率への転移性遺伝因子の関与

「メダカの自然発生突然変異の一部はトランスポゾンの転移が原因となっている」との推測に、実験データからの直接的な裏付けを与えることが、本研究課題の目的である。まず、この目的に適する系統を探索し、i^b系統を用いることとした。Tol2因子の挿入が原因となるアルビノ体色を示し、転移で新たな表現型が生じることが期待できる系統である。この系統でのTol2因子の転移頻度を、サザンブロット解析を行って測定し、0.65(コピー/配偶子/世代)という値を得た。これは、ショウジョウバエのP因子などが条件のそろったときに示す転移頻度に匹敵する高い値である。続いて体色の突然変異のスクリーニングを行い、0.22(可視突然変異/配偶子/世代)の推定値を得た。これは、脊椎動物の平均的な突然変異率の1,000倍以上の値である。新規の突然変異の分子レベルでの原因も追求し、95%以上がTol2因子の転移であることを明らかにした。このように、i^b系統を用いて、「高い転移頻度を示す系統は突然変異率も高い」という現象の実例を示した。これは、「メダカの自然発生突然変異の一部はトランスポゾンの転移が原因となっている」との推測に裏付けを与えるものである。以上の結果は、「脊椎動物では、自然発生突然変異へのDNA型転移因子の関与は、無視できるほどに小さい」との一般の見解に、再検討の必要性を提示するものである。当初の計画に沿って実験をすすめ、平成16年8月までに、各系統のTol2因子転移頻度のおおまかな推定値を得た。予想のとおりに、T5系統は高い値を示した。十分に高い値であり、この程度であれば、計画していた方法より簡便な方法で検出が可能である。簡便であるぶん、規模をより大きくして効率を上げることができる。そこで検出方法に変更を加えることにした。具体的には、交配で得られる子を大きくして行うゲノムDNAのサザンブロットから、胚の段階での体色突然変異の単離およびPCR解析への変更である。材料もそれに適合するように変更して、試行を行い、10月に転移頻度の推定を再開した。推定は効率よくすすみ、平成16年末までに以下の結果が得られた。(1)Tol2因子の生殖系列での転移は、特定の条件がそろったときに頻度が上昇する。(2)条件には、遺伝的な要因と環境要因の両方が関与している。(3)修正後の実験系では転移頻度がそのまま体色突然変異体の復帰突然変異率に反映されるようになっており、復帰突然変異率は最大で10^<-2>のオーダーになる。以上の結果は、Tol2因子が自然突然変異の原因として作用することを示す。トランスポゾンが原因となる突然変異率の上昇は、ショウジョウバエ、センチュウ、トウモロコシなどの多くのモデル生物で観察されているが、脊椎動物では報告はない。今回得られた結果は、脊椎動物での最初の例となり、脊椎動物のゲノム進化でのトランスポゾンの役割に再考を迫ることになる。チロシナーゼ遺伝子にトランスポゾンの挿入をもつアルビノ変異系統があり、エクシジョンが起こると体色が野生型に復帰する。この系統を用いてトランスポゾンの転移を容易に検出する実験系を、前年度に確立した。本年度は、これを利用して転移頻度の大規模な推定を行い、以下の結果を得た。(1)T5系統での新規挿入の頻度は、0.65コピー/世代/配偶子と推定された。(2)HNI系統では0であった。(3)系統間のこの違いは、統計的に有意である。(4)トランスポゾン転移頻度と総突然変異率には、系統間で正の相関がある。(5)以上から、T5系統では自然発生突然変異の一部はトランスポゾンの転移に起因することが、推測される。

今回対象としたトランスポゾンは、メダカのTol2因子であり、トランスポゾンをRNA型・DNA型に分類する場合の後者に含まれる。そしてDNA型トランスポゾンの自然突然変異への関与の度合いに関して、脊椎動物ではこれはほとんどないとの認識が、大勢となっている。この状況で、少なくともメダカではDNA型トランスポゾンの関与が無視できない程度にはあることが、本研究で示された。この型の因子は、カット・アンド・ペーストの様式で転移する。したがって、遺伝的変異を創出したあとでカットでその場所から痕跡をなくし、変異の原因として認識されなくなることは、起こり得るものであると推測される。脊椎動物のゲノムにはDNA型トランスポゾンの残骸が大量に含まれるという事実も合わせて考慮すると、遺伝的変異の創出に関するDNA型トランスポゾンの役割は従来考えられているよりも大きいことが推測される。本研究で、この考えを提唱するに至った。
NASH病態におけるエンドトキシン-脂質代謝障害の検討

本研究では,我々が以前に報告した腸管由来エンドトキシン(ET)に対する肝臓での過剰応答により誘導される炎症性サイトカインが肝内炎症を惹起するだけでなく,肝細胞の脂質排泄のkey factorであるmicrosomal triglyceride transfer protein (MTTP)を抑制することで肝内に遊離脂肪酸(FFA)の蓄積を来し,肝障害及び肝線維化を進展させるという機序を解明している.炎症性サイトカインが肝細胞においてMTTPを抑制することをin vivo・in vitroで証明し,また肝細胞特異的にMTTPを抑制することで肝内FFA蓄積及び肝障害増悪を証明している.本研究では,我々が以前に報告した腸管由来エンドトキシン(ET)に対する肝臓での過剰応答により誘導される炎症性サイトカインが肝内炎症を惹起するだけでなく,肝細胞の脂質排泄のkey factorであるmicrosomal triglyceride transfer protein (MTTP)を抑制することで肝内に遊離脂肪酸(FFA)の蓄積を来し,肝障害及び肝線維化を進展させるという機序を解明している.炎症性サイトカインが肝細胞においてMTTPを抑制することをin vivo・in vitroで証明し,また肝細胞特異的にMTTPを抑制することで肝内FFA蓄積及び肝障害増悪を証明している.本研究では、我々が以前に報告したNASH病態進展機序における腸管由来エンドトキシン(ET)に対する肝臓での過剰応答により誘導される炎症性cytokineが肝内炎症を惹起するだけでなく、肝からの脂質排泄を障害することで肝内に遊離脂肪酸(FFA)の蓄積をきたし肝障害を進展させるという機序を解明することを目的としている。(1)微量ETがNASH病態進展に関与するかを示す:12週間の高脂肪食飼育下wild type(WT)マウスに対し一回投与では肝障害が惹起されない量の超低量LPS(0.01mg/kg)を14日間腹腔内投与し肝障害が惹起されるかを検討したところ、PBSを投与した同マウスに比し有意に肝障害が増悪した。(2)微量ETによるMTP抑制機序を解明する:高脂肪飼育下WTマウスに超低量LPSを一回投与し検討したところ、肝MTP発現を著明に低下させた。またIn vitroの検討により、肝細胞の細胞株であるHepG2細胞に大腸菌由来のLPS及び炎症性cytokineを添加後MTP発現を検討したところ、炎症性cytokine(TNFα、IL-6)添加によりMTP発現が低下するとともに細胞内脂肪蓄積を誘導した。(3)肝MTP抑制によりNASH肝病態は進展するか:肝MTP低下が肝臓に及ぼす影響を検討するために、肝細胞特異的MTTPノックアウトマウス(Alb-Cre+/MTPfl/flマウス)を作成した。同マウスへ高脂肪食を28日間投与し肝障害が惹起されるかを検討した。コントロールとしてAlb-Cre-/MTPfl/flマウスを使用した。肝細胞特異的MTPノックアウトマウスは高脂肪飼育によりコントロールマウスと比し有意に肝障害が惹起された。これらの検討により超低量の腸管由来エンドトキシンであっても肝MTPが抑制されることで肝脂質代謝障害が惹起され、脂肪肝炎病態が進展する可能性が示唆された。本研究では、我々が以前に報告したNASH病態進展機序における腸管由来エンドトキシン(ET)に対する肝臓での過剰応答により誘導される炎症性サイトカインが肝内炎症を惹起するだけでなく、肝からの脂質排泄を障害することで肝内に遊離脂肪酸(FFA)の蓄積をきたし肝障害を進展させるという機序を解明することを目的としている。平成25年度には、微量ETであっても肝MTPが抑制されることで肝脂質代謝障害が惹起される可能性を示している。平成26年度には、(1)肝細胞特異的MTPノックアウトマウス(Alb-Cre+/MTPfl/flマウス)への高脂肪食長期投与(12週間)により、コントロールマウス(Alb-Cre-/MTPfl/flマウス)に比し著明に肝線維化が進行することを示した。また、同マウスでは肝内にFFAが有意に蓄積していた。(2)マクロファージ特異的レプチン受容体ノックアウトマウス(LysM-Cre+/Leprfl/flマウス)に対して、高脂肪食を12週間負荷した後、微量ETを投与すると、コントロールマウス(LysM-Cre-/Leprfl/flマウス)に比し、レプチン-STAT3経路の抑制により肝におけるET感受性が低下することで微量ETにより誘導される肝MTP発現の低下が抑制されるという結果であった。(3)ヒトNASH患者において血清及び肝組織中のFFAを測定したところ、NASH患者では非NASH患者よりも有意に上昇していた。これらの検討により、肝MTPの抑制が脂肪肝炎-線維化をきたすこと、またマクロファージにおけるレプチン-STAT3シグナルが微量ETに対する反応性を亢進させ、肝MTPを抑制することが示唆された。肝臓一般提出した研究目的において、(3)微量ET単回投与による肝MTP抑制機序の解明について進めている。予定としては、マクロファージ特異的レプチン受容体KOマウス(LysM-cre Leprfl/flマウス)を作成し、高脂肪食で飼育後に微量ETを投与することにより、脂肪肝における肝MTPの著明な抑制が,我々の提唱したクッパー細胞(マクロファージに含まれる)におけるレプチンシグナルを介した過剰応答反応が関与しているのかを検討する。検討が遅れている理由として、上記マウスの作成が遅滞していることが挙げられる。また、(4)ヒト

NASHにおける肝内FFA量の検討を行うことで我々の仮説が矛盾しないかを検討する予定としている。しかしながら、前向き検討のため肝生検検体が十分に集まっておらず、肝内FFA量の測定はできていない。今後、LysM-cre Leprfl/flマウスの作成を急ぐこととする。しかしながら、LysM-cre Leprfl/flマウスは遺伝子改変マウスであり、今後も繁殖に時間がかかっている。代替実験として、レプチン受容体アンタゴニストを用いてクッパー細胞のレプチン受容体を抑制する実験を考慮している。ヒトNASH患者の肝臓中のFFA濃度について、リポサーチシステムを用いてヒト肝生検検体中のFFA量を定量化することを検討している。得られたデータを,肝生検で得られた病理組織所見と比較検討し,非NASH患者よりもNASH患者でFFA濃度が増加しているかを検討する予定としている。
CAMシステムを用いたインプラントカスタムアバットメントフレームの製作

歯科用3次元計測/切削システム,デンタルキャディムを用い,歯型に対しこのシステムを用いて製作した全部冠と従来行われてきた間接法による全部鋳造冠の適合精度を比較したところ,咬合面,軸面の全ての計測点においてデンタルキャディムの方が同一合着材で合着した場合小さいセメント厚さとなった.これによりこのシステムにより製作することは高い適合制度が得られる有効性が証明された.さらに,カスタムメイドアバットメントの製作にあたり,フィクスチャーレベルで印象され製作した作業模型上で,試作した計測用プラスティックアバットメントを装着し形態修生後,デンタルキャディムを用い3次元計測を行った.試作した切削用チタンアバットメントをデンタルキャディムに装着し3次元計測した形態をチタン製のカステムメイドアバットメントとして切削し,完成した.現在,マージン部の細部の再現性,最終仕上げなどの検討を行っている.このシステムの完成により,従来の既製のアバットメントでは歯肉縁下深くなったマージンを適正な位置に設定可能となり,また,審美面を考慮したアバットメントを製作可能となる.歯科用3次元計測/切削システム,デンタルキャディムを用い,歯型に対しこのシステムを用いて製作した全部冠と従来行われてきた間接法による全部鋳造冠の適合精度を比較したところ,咬合面,軸面の全ての計測点においてデンタルキャディムの方が同一合着材で合着した場合小さいセメント厚さとなった.これによりこのシステムにより製作することは高い適合制度が得られる有効性が証明された.さらに,カスタムメイドアバットメントの製作にあたり,フィクスチャーレベルで印象され製作した作業模型上で,試作した計測用プラスティックアバットメントを装着し形態修生後,デンタルキャディムを用い3次元計測を行った.試作した切削用チタンアバットメントをデンタルキャディムに装着し3次元計測した形態をチタン製のカステムメイドアバットメントとして切削し,完成した.現在,マージン部の細部の再現性,最終仕上げなどの検討を行っている.このシステムの完成により,従来の既製のアバットメントでは歯肉縁下深くなったマージンを適正な位置に設定可能となり,また,審美面を考慮したアバットメントを製作可能となる.
大脳皮質―大脳基底核連関の構造と機能を探る

大脳基底核は大脳皮質、特に前頭葉との間でループ回路を形成し、運動の発現や制御に関与していると考えられているが、その詳細に関しては不明である。大脳基底核の入力部から出力部に到る経路には、線条体ニューロンが淡蒼球内節に単シナプス性に投射する経路(直接路)、線条体ニューロンが淡蒼球外節と視床下核を経由して多シナプス性に淡蒼球内節に至る経路(間接路)、大脳皮質から視床下核への直接投射を介する経路(ハイパー直接路)などが存在すると考えられる。これらの大脳基底核を巡る神経回路に関して以下のことを明らかにした。(1)大脳皮質から線条体への入力様式を生理学的に検討したところ、一次運動野と補足運動野からの入力情報の一部は、被殻において単一ニューロンレベルで収束していることがわかった。さらに線条体のなかで補足運動野から入力を受ける領域と、一次運動野から入力を受ける領域から、淡蒼球への投射様式について検討したところ、これらの領域からの投射は、淡蒼球では完全に分かれていた。すなわち、大脳皮質一次運動野と補足運動野からの入力情報の一部は、被殻において収束、統合されているが、被殻から淡蒼球への投射においては並列処理が行われていることになる。(2)大脳皮質を電気刺激し、淡蒼球でニューロン活動を記録すると、早い興奮、抑制、遅い興奮という反応パターンを示す。このうち、早い興奮はハイパー直接路を、抑制は直接路を、遅い興奮は間接路を経由するものであることが明らかになってきた。このうちハイパー直接路が、強くかつ早い興奮作用を淡蒼球にもたらすことから、大脳基底核の機能を考える上において重要であることが示唆された。更に、ハイパー直接路や間接路が実際、どのように働いているか明らかにするために、淡蒼球ニューロンの感覚刺激に対する応答を、視床下核ブロック前後で比較してみたところ、反応性が著しく変化することがわかった。このことは、視床下核を巡るこのような経路が、実際の生理的な条件下でも働いていることを示唆している。
脳梗塞部位BBB標的性と能動的突破能を有する脳梗塞治療用白血球模倣ナノ粒子の開発

本研究では、白血球のように脳梗塞部位の血液脳関門(BBB)へ接着後、BBBを能動的に突破し、脳実質へ透過する白血球模倣ナノ粒子(Leukocyte-Mimetic NanoParticle; LM-NP)の開発を目指す。さらに、開発したLM-NPへBBB標的化素子を修飾することで、脳梗塞部位BBBへの高い標的性と突破能を有する革新的な脳梗塞治療用ナノ粒子を開発する。