hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
甲状腺刺激ホルモン、副腎皮質刺激ホルモンのリニアー・ログな負の調節機構の解析

両者の転写はT3結合したT3受容体(TR)によって抑制されるが、私達はT3結合TRがGATA2と直接相互作用してGATA2の転写活性化能を抑制し、その結果TSHα、βの転写が抑制される事を報告してきた。TSHαを産生する下垂体細胞株としてLβT2細胞が知られ、転写因子GATA2ならびに下垂体に特異的なTRであるTRβ2も内因性に発現している。事実、私達はT3によってTSHαのmRNAが低下することをRT-PCRで確認した。ところで血球系におけるGATA2遺伝子はGATA2自体によって活性化されるというポジティブフィードッバックの存在が知られている。私達の検討ではLβT2細胞のGATA2のmRNAも蛋白の発現もT3添加によってほぼ検出感度以下に抑制された。これらはT3結合TRβ2がGATA2自体のポジティブフィードッバックを抑制することがリニアー・ログの関係の基礎になっている事を示唆する。本研究ではTSHα、βとGATA2、そして後述する甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン(TRH)の系で解析を勧め、数理的なモデルを確立したい。さらには核受容体が関わる他の負の調節、例えばGRによるACTHへの抑制機構の解明の糸口にしたいと考えている。内分泌学(1)私達はかつてGATA2の転写活性化能をT3結合TRが抑制することでTSHα遺伝子への負の調節が起こる事を報告した。この解析では核受容体の正の調節の研究で頻用された腎由来CV1細胞を用いた。GATA2遺伝子のそれ自身によるポジティブフィードバックの機序の解明においても共通の実験系の採用が望ましい。そこでGATA2遺伝子のイントロン4のGATA応答配列を有するレポーター遺伝子の作製を試みたがこの領域をPCRで増幅することは極めて困難であった。そこで血球系でのGATA2遺伝子の制御について実績のあるウイスコンシン大学のBresnick博士に依頼しルシフェラーゼベースのレポーター遺伝子を入手した。ただし従来のルシフェラーゼ遺伝子には負の調節のアーチファクトを起こす可能性があり、現在CATベースのレポーター遺伝子を作製中である。(2)甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン(TRH)の視床下部における発現もまたT3で負に調節され、このTRHへの負の調節もまたT3濃度とリニア・ログの関係になるという報告があった。従ってTRHへの負の調節もまた本研究題目の一つの要素として解析する事となった。TRHは傍室核で発現し、その発生には転写因子Sim1が関わる。興味深い事にSim1はまたGATA2とTRβ2の発現を誘導する。この事はGATA2を介するTSHに類似の機序が視床下部TRHニューロンでも起こり得る事を意味する。現在preproTRHプロモーターをCATベースのレポーター遺伝子を作製し解析中である。(3)T3でTSHαプロモーターは抑制される事からクロマチン免疫沈降法で転写開始点でのRNAポリメラーゼII(Pol-II)の状態を検討した。しかし予想に反しT3によってもPol-IIの減衰はなkatta負の調節は転写伸長の段階で起こっている事が予想された。現在その機序について解析中である。本研究において私達は以下のような成果を上げている。
超高次非線形誘電率顕微鏡による次世代電子デバイスのナノスケール評価技術の研究

本年度は前年度から継続して半導体/酸化膜界面の欠陥(界面トラップ)を微視的に観察する手法の研究に取り組んだ.界面トラップの分析は半導体デバイス開発において欠かすことができない.従来の分析手法は広い領域の面内平均を得る手法であったが,近年界面トラップの面内分布を示唆する報告がなされており顕微的な分析の重要性が高まっている.そこで研究代表者は,先鋭な探針と試料の間の静電容量の外部電圧応答を測定することで界面トラップ密度分布を分析する手法を考案し研究に取り組んだ.これは従来から知られているDeep Level Transient Spectroscopy (DLTS)を探針を用いて実行することに相当し,研究代表者は本手法を局所DLTSと呼んでいる.通常のDLTSに比べ,測定には非常に高い容量感度が必要である.そこで本研究では,微小容量の複雑な変化の解析に長けた超高次走査型非線形誘電率顕微鏡(超高次SNDM)を用いる手法を提案した.本年度の具体的な取り組みは以下の通りである.測定サンプルは近年重要性が増しているSiO2/SiC界面とした.1.新規のデータ解析手法の開発2.局所DLTSスペクトラムのサンプルバイアス電圧依存性の分析3.温度可変装置の開発と従来のDLTSとの比較検討以上の取り組みの結果,以下に述べるように本手法に関する知見とSiO2/SiC界面トラップの性質に関する知見が得られた.1.局所DLTSの信号は主として界面トラップを起源としていること2.局所DLTSで測定される物理的対象と従来のDLTSで測定される物理的対象は同一であること3.局所DLTSを用いて局所的な界面トラップ密度を定量的に分析可能であること4. SiO2/SiC界面トラップには面内分布が存在し,トラップ種類ごとに分布が異なる可能性があること以上のように研究代表者は局所DLTSを確立し,本手法そのものと界面物性に関して重要な知見を得た.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。現在,電力をコンピュータ等を用いて精密に制御する技術が身の回りの家電製品や自動車・鉄道において発展しており,将来的には電力網全体を緻密かつ高効率に制御する技術が検討されている.これらの技術において重要な役割を果たすのは電力を制御するために用いられるパワー半導体デバイスである.典型的な例はダイオードやトランジスタ(特にMOSFET)である.近年,これまでのシリコン(Si)デバイスを超える特性を持つと期待され研究開発が進められているのがシリコンカーバイト(SiC)をはじめとするワイドギャップ半導体を用いたパワー半導体デバイスである.この新しいデバイスは,従来では取扱が非常に困難で大型な装置を必要としていた送電網級の電力を直接取り扱うことも可能であると期待されており,電力網や鉄道などの分野におけるパワーエレクトロニクスの中心的な役割を担うことになると期待されている.一方でデバイスのキャリア分布評価が難しいためにデバイスが意図した構造になっているのかや,意図した振る舞いをしているのかなどを鮮明に観測する術がなく,研究開発コストが大きくなるなどの問題も抱えている.ゲートにバイアスを印加した状態のSiCパワーMOSFET断面のキャリア分布測定技術の開発を,超高次非線形誘電率顕微鏡法(SHO-SNDM)と呼ばれる走査型プローブ顕微鏡法を応用することにより行った.これまでにもSiデバイスに対して走査型静電容量顕微鏡による動作中解析の報告はされてきたが,本研究では静電容量の非線形性を詳細に解析できる点や,連続的に変化するバイアスに対する変化を比較的短時間に解析できる点,また探針試料間電位差を補償しながら測定する点で,測定手法に独自性がある.本研究成果はSiCパワーデバイスの研究開発における強力なツールの一つになり得ると期待され,半導体産業の発展に資する可能性があるものと期待される.本年度は主として超高次走査型非線形誘電率顕微鏡法(超高次SNDM)を用いたミクロスコピックな酸化膜(SiO2)/シリコンカーバイド(SiC)界面欠陥評価技術の研究に取り組んだ.今後益々電力需要が増える中で電力制御を担うパワー半導体デバイスの高性能化は必須である.近年,次世代パワー半導体デバイスとしてSiCパワー半導体デバイスが盛んに研究されている.欠陥が少ないSiO2/SiC界面はSiCパワー半導体デバイスに必須の要素である.ところがSiO2/SiC界面品質の制御が難しく長年に渡る多くの研究者の研究にも関わらず未だに界面に多くの欠陥が存在することが課題となっている.SiO2/SiC界面に限らず,酸化膜/半導体界面の欠陥評価には長年マクロスコピックな計測法が用いられ多くの知見が得られてきた.ここにミクロスコピックな計測法が加われば酸化膜/半導体界面の電気的物性の理解が深まり,界面品質の向上に繋がると期待できる.そこで自身が提案している超高次SNDMを応用することで,酸化膜/半導体界面欠陥を微視的に計測する手法の開発に取り組んだ.本手法をここでは局所DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)と呼ぶことにする.ここでDLTSとは古くから用いられている,半導体材料中や酸化膜/半導体界面の欠陥を定量的に測定するマクロスコピックな手法である.局所DLTSは走査型プローブ顕微鏡の探針を用いて局所的にDLTSを行ものである.実際にSiO2/SiC積層構造サンプルを測定し,欠陥分布と考えられる2次元像を得ることに成功した.当初の計画にあった欠陥評価手法の開発について進展させることができた.酸化膜半導体界面の欠陥分布をサブミクロンスケールの空間分解能で可視化する局所DLTSの基礎が概ね完成したと考えている.

しかしデバイス評価への応用という目標に照らすとまだまだ完成に近いとは言えない.当初の計画では2年目までに欠陥評価手法を確立する予定だったが,まだ手法の基礎ができた段階である.デバイス評価に結びつけていくためには,デバイス性能を表すパラメータとの関係について議論する必要がある.そのような議論を行うためには多くのサンプルについて共通の条件で測定する必要がある.具体的には表面電位と呼ばれるパラメータを一定にしなければならない.しかしながら現状では表面電位をサンプル間で揃えて測定する方法を見いだせていない.また,現状で観測できる欠陥は比較的応答が遅いものに限られる.実際にデバイスの性能に影響しているのは応答が速い欠陥だと言われている.そのため現状の技術では真にデバイス性能に影響を与えている欠陥を可視化することができない可能性が高い.一方キャリア分布評価技術については進展が無かった.本年度は前年度から継続して半導体/酸化膜界面の欠陥(界面トラップ)を微視的に観察する手法の研究に取り組んだ.界面トラップの分析は半導体デバイス開発において欠かすことができない.従来の分析手法は広い領域の面内平均を得る手法であったが,近年界面トラップの面内分布を示唆する報告がなされており顕微的な分析の重要性が高まっている.そこで研究代表者は,先鋭な探針と試料の間の静電容量の外部電圧応答を測定することで界面トラップ密度分布を分析する手法を考案し研究に取り組んだ.これは従来から知られているDeep Level Transient Spectroscopy (DLTS)を探針を用いて実行することに相当し,研究代表者は本手法を局所DLTSと呼んでいる.通常のDLTSに比べ,測定には非常に高い容量感度が必要である.そこで本研究では,微小容量の複雑な変化の解析に長けた超高次走査型非線形誘電率顕微鏡(超高次SNDM)を用いる手法を提案した.本年度の具体的な取り組みは以下の通りである.測定サンプルは近年重要性が増しているSiO2/SiC界面とした.1.新規のデータ解析手法の開発2.局所DLTSスペクトラムのサンプルバイアス電圧依存性の分析3.温度可変装置の開発と従来のDLTSとの比較検討以上の取り組みの結果,以下に述べるように本手法に関する知見とSiO2/SiC界面トラップの性質に関する知見が得られた.1.局所DLTSの信号は主として界面トラップを起源としていること2.局所DLTSで測定される物理的対象と従来のDLTSで測定される物理的対象は同一であること3.局所DLTSを用いて局所的な界面トラップ密度を定量的に分析可能であること4. SiO2/SiC界面トラップには面内分布が存在し,トラップ種類ごとに分布が異なる可能性があること以上のように研究代表者は局所DLTSを確立し,本手法そのものと界面物性に関して重要な知見を得た.
視覚刺激入力に対する多チャンネル頭皮脳波からのスパース検波：低空間解像度の克服

人間に点滅光のような刺激を提示すると,光の刺激は網膜から大脳後頭部(一次視覚野)にその刺激が電気信号として伝達される.この電気信号は,頭皮に電極を設置することで,頭皮上の電圧変化(頭皮脳波)として現れる.この点滅パターンを複数個用意して,同時に提示し,どれかに一つに注目する.このときの頭皮脳波を測定すると,注目パターンを特定することができる.この技術を用いることで,機器などをコントロールできる.これを脳コンピュータインタフェース(BCI)と呼ぶ.BCIの実装には,脳波から点滅刺激の種類を正しく推定する必要がある.本研究では,スパース信号処理を用いて,点滅刺激を正しく検出する技術を確立した.周期的な視覚刺激により誘発される定常的視覚誘発電位(SSVEP)は,脳コンピュータインタフェース(BCI)への応用だけでなく,脳の視覚情報処理機構を知る上で大きな役割を果たす反応である.刺激入力に対する反応を正確に測定するには,その周波数と位相を正しく推定する必要がある.平成27年度では,正確かつ短時間でのコマンド入力を実現するため以下の研究を実施した.1.マルチセット正準相関分析(Mset CCA)を利用したSSVEPの周波数/位相識別手法を新たに提案した.Mset CCAは,3つ以上のデータセット間の相関を測る解析手法である.提案手法では,まずテストデータ,人工参照信号,トレーニング参照信号の3つのデータセット間のMset CCAにより脳波の刺激周波数成分を大きくするような重みベクトルを求める.ここで,人工参照信号は視覚刺激と同じ周波数を持つ正弦波であり,トレーニング参照信号はトレーニングセットのトライアル平均である.次に,求めた重みを用いて,テストデータの重み付き線形和とトレーニング参照信号の重み付き線形和間の相関係数を求め,それらの大きさによりSSVEPの周波数および位相を識別する.実験により記録した脳波をオフラインで解析した結果,提案手法は従来手法よりも高い識別率と情報伝達率を示した.2. 2チャンネルのフィルタバンクを正準相関分析法に応用した,Binary CCA (BsCCA)法を構築した.この方法では,2種類のサブバンドを,片方がもう一方を包含する形で設計し,それぞれのサブバンドにおいてフィルタ後の参照信号と正準相関分析で相関係数を求める方法である.計算機実験の結果,周波数識別に限っては,最先端の手法より高い情報伝達特性を示した.1.点滅刺激を提示するシステムを設計・実装し,様々な周波数(530 Hz程度)で点滅させたときの脳波を測定し,記録する.予定では,少なくとも20人程度の被験者を確保し,様々な周波数,また様々な位相に対する刺激を提示する.事になっていたが,実際に実験を実施した被験者は10名程度であった.統計的検定によって手法の有効性が確保されているが,より多くの被験者を確保する必要がある.2.「脳のSIMOモデル」による信号処理手法を確立し,データと教師ラベルの2乗誤差,および重みに関するl1正則化項を付加した評価関数を最小化することで重みを決定する予定であった.アルゴリズムの構築に成功し,計算機シミュレーションで有効性の確認をしたため,順調に進んでいるといえる.3.位相を検出するには目的信号の周波数を知る必要がある.ここでは,誘発電位の周波数推定に有効な正準相関法,周波数と位相をスパース推定できる手法を構築する計画であったが,周波数と位相を同時に検出する高精度な手法の構築には成功した.スパース推定に関しては,現在さらなる検討をしている.これらの問題に対する解決として,平成28年度は以下の実績を得た.まず,信号構造を利用した頭皮脳波からの情報抽出を試みた.具体的には,脳波計測用電極の空間配置情報や脳部位接続性といった信号構造を,部分空間制約として既存の信号処理手法に組み込む枠組みを開発した.これらを頭皮脳波における事象関連電位と定常的視覚誘発電位の抽出に適用した.サンプル数が少ない場合や信号長が短い場合において,提案手法は過学習による抽出精度の低下を改善できることが分かった.つぎに,視覚刺激の波形をコマンドに用いることを提案した.刺激呈示時の脳波の,刺激周波数におけるフーリエ係数を特徴量として,サポートベクターマシンを利用し刺激波形を識別した.その結果,15 Hz以下の周波数での識別率は80 %程度の識別率が得られた.また,この他にも,脳波信号に対して様々な解析アルゴリズムを開発し,有用な脳情報抽出を試みた.具体的には,多チャンネル脳波エネルギー動態変化ための積算アルゴリズム及び実時間計算有効なアルゴリズムを開発した.次にテンソル分解の方法で脳波の解析を試みた.さらに,SSVEPによる実時間携帯電話システムの試作を成功した.さらに,周波数と位相を混合させた視覚刺激に対して誘発するSSVEPのスパース検波アルゴリズムを開発し,90%以上の精度でデコードできることに成功した.さらに,フィルタバンクを用いることで,効率的にデコードできることを示した.平成28年度は,データ解析手法の開発を行い,BCIデータセットによって手法の評価を行ない,有効性を示した.さらに,定常的視覚誘発電位を基にした,画像を呈示したときの情動変化をモニタリングするための指標の基礎検討を行なった.国際情動画像システム(IAPS)を用いた実験環境を構築した.現在は予備実験が終了し,本実験として,被験者15名程度を目指して,脳波計測を行なっている.開発した脳波データ解析手法を利用し,脳死判定(BDD)と脳・コンピュータインタフェース(BCI)データセットによって手法の評価を行ない,有効性を示した.さらに,定常的視覚誘発電位を基にした刺激器開発の基礎検討を行なった.

脳波実験として,被験者や患者25名程度を目指して,脳波計測を行なっている.定常的視覚誘発電位(SSVEP)の検出方法については,当初の研究計画で意図したような,信号の発現箇所を特定しながら周波数や位相を抽出できる手法を開発することができた.これは大きな進歩である(Morikawa etat., Journal of Neuroscience Methods, in press).さらに,これまでは視覚刺激としてon-offの2値刺激を用いるのが一般的であったが,sin波や三角波による刺激の変調を作成し,これを被験者に提示したところ,波形が区別できるようになった.その一方で,これまでに開発したSSVEPの抽出方法を利用し,情動に関連する脳活動パターンを明らかにした.実験には国際情動画像システム(IAPS)に収録される画像群を用いた.IAPSでは,複数の参加者によって評価された指標(覚醒度と快・不快度)が画像に付与されている.画像を点滅させたときのSSVEPの応答から画像の情動指標を推定する実験を行った.結果として,情動指標に従い4クラスに脳波を識別する実験において約80%の識別精度を達成した.また,SSVEPによるオンラインBCIシステムを開発し,脳波で携帯電話をかけることができるようにした.視覚刺激として,タブレットフリッカ刺激器及び市販の携帯電話とのインタフェスを作成した.また、人間の視認性が低い高周波数のLEDフリッカ刺激器及び駆動プログラムを製作した.目的成分抽出手法は正準相関分析(CCA)などを開発した.その他、脳死判定ためのアルゴリズムの開発、テンソル分解による画像処理法を開発した。人間に点滅光のような刺激を提示すると,光の刺激は網膜から大脳後頭部(一次視覚野)にその刺激が電気信号として伝達される.この電気信号は,頭皮に電極を設置することで,頭皮上の電圧変化(頭皮脳波)として現れる.この点滅パターンを複数個用意して,同時に提示し,どれかに一つに注目する.このときの頭皮脳波を測定すると,注目パターンを特定することができる.この技術を用いることで,機器などをコントロールできる.これを脳コンピュータインタフェース(BCI)と呼ぶ.BCIの実装には,脳波から点滅刺激の種類を正しく推定する必要がある.本研究では,スパース信号処理を用いて,点滅刺激を正しく検出する技術を確立した.研究分担者等との連絡をより密に取り,研究経過の報告会を頻繁に実施しながら,以下のように研究を進めていく.まず,PSK/FSK-BMIの実装と評価画面上に,異なる位相・周波数の組み合わせバターンの点滅刺激を複数用意し,それぞれに異なるコマンドを割り当てる.ユーザはひとつの刺激を注視し,脳波に現れる位相を検波することで,注視しているターゲットを識別する.研究代表者らは,すでに周波数偏移変調(FSK)によるもの(業績[10])ため,このプラットフォームに前年の結果を用いて,PSK/FSK-BMIを実装することを試みる.性能評価のために,コマンド識別率と,情報伝達率(時間あたりのビットレート)を測定し,有効性を確認する.
非対称型配位不飽和二核原料を用いた錯体合成-速度論支配による新平面多核錯体形成

橋かけケイ素配位子を有するパラジウム-白金異種遷移金属錯体の合成反応について、詳細な検討を行い、選択的な多核錯体生成を明らかにした。代表者が新たに見出した平面四核錯体の合成には、複数の反応経路が可能であるが、二核錯体を出発原料とすることによって、目的生成物を高収率で得ることができた。各種の反応条件を検討して、合成反応が、遷移金属によるケイ素ー水素結合の可逆な開裂と形成の繰り返しによっておこり、生成物の熱力学的な安定性をもとに、反応条件を図ることによって、高収率で目的化合物を得ることがわかった。さらに、代表者の合成した多核錯体の電子状態の詳細を明らかにした。ホスフィン配位子をそれぞれ1個および2個もつ金属中心がシリレン架橋した二核パラジウム錯体、二核白金錯体を合成、単離することに成功した。この錯体は非対称構造を有する一方で、二つの金属の配位飽和度が異なり、配位不飽和で反応性の高い14電子金属中心を一つ有する分子構造を持つことが、単結晶X線構造解析の結果から明らかになった。さらに理論計算による解析を行ったところ、配位不飽和な金属の周辺がホスフィン配位子の炭素ー水素結合による弱い相互作用によってのみおおわれており、潜在的に高い反応性を有することが明らかになった。このような配位不飽和な非対称二核パラジウム、白金錯体の合成及び構造解析例はなく、本研究で得られた錯体の反応性に期待された。白金二核錯体にジエンを加えたところ、ホスフィン配位子1個が脱離して対称構造をもつジエン橋かけ錯体に変化した。これらの錯体にさらに末端アセチレンを加えたところ、アセチレンが白金ーケイ素結合に挿入して環化したシラプラチナシクロヘキサジエン化合物が生成し、これを単結晶X線結晶構造解析を用いてその結合パラメーターを明らかにすることができた。シラプラチナシクロヘキサジエンは白金ー炭素結合がカップリング反応をおこすことによってシロールを生成することが期待されるが、熱反応によっても変化がみられなかった。パラジウム二核錯体は反応性が高く、熱力学的に安定な化合物へと変換できると考えて熱反応を行った。その結果、少量ではあるが、平面四核錯体を生成することがわかった。これは本研究の非対称二核錯体が多核錯体の良好な原料になりうることを示唆する事実ということができる。前年度の本研究で合成した、ホスフィン配位子及び橋かけシリレン、シリル配位子を有する二核パラジウム錯体の反応性を検討し、以下に示す新しい知見を見出した。トリシクロヘキシルホスフィン配位子三個を有し、非対称型の構造を有するパラジウム二核錯体の熱反応を行ったところ、二分子の錯体の不均化反応によって二つの橋かけシリレン配位子をもつ三核パラジウム錯体が生成した。副生成物は単核ビスシリルパラジウム錯体のみであり、これらの生成物を定量的な収率で生成することがスペクトル解析で確認された。この反応は、二核錯体を原料とする四核以上の多核錯体生成反応への重要な素反応となるものであり、本研究の順調な進行を示唆するものである。一方、これらの反応は錯体化学、有機金属分野で例がなく、新規性が高い。一方、二個のホスフィン配位子を有する対称型二核錯体、三個のホスフィン配位子を有する非対称構造のパラジウム二核錯体はイソニトリルとの反応で、二核構造の幾何異性が変化した新しい錯体を生成した。この反応は、上記の三核錯体が生成したのち、新たに別の幾何構造を有する二核錯体が生成したものと結論づけられた。一方で、橋かけシリレン配位子を有するパラジウムー白金混合金属二核錯体を合成することに成功した。これは、上記の二核パラジウム錯体と同様に研究を行うことにより、多核遷移金属錯体合成の原料になると期待される。予備的な結果として、異種金属二核遷移金属錯体も加熱によって不均化反応をおこすことがわかった。橋かけシリレン配位子を有するパラジウム二核錯体の熱的な反応で三核錯体が生成することは、極めて新規性の高い知見である。一方では、この反応をさらに、他の遷移金属錯体との反応によって、さらに四核錯体やその付加反応、カップリング反応で生成する多核錯体を合成できる可能性が高い。本申請の目標を最終年度である次年度に行う。28年度は前年度の研究で合成した、白金ーパラジウム異種金属二核錯体を用いて、白金を中心に含むPtPd3Si3型の新規の平面四核錯体の合成に成功した。この錯体の白金ーケイ素結合は短く、単核のシリレン白金錯体よりもわずかに長い程度であった。一方でNMRにおけるSi-H結合定数もシリレン白金錯体に近い値を示した。これら二つのパラメーターについて、白金ーシリレン、白金ジシリル錯体、パラジウムーシリレン錯体、パラジウムシリル錯体等の多彩な白金、パラジウム錯体と比較したところ、金属=ケイ素二重結合に近い性質を有していることが明らかになった。一方で、白金ーケイ素結合に対する小分子の付加はおこらず、ルイス酸であるヨウ化銅の付加反応は白金ーパラジウム結合におこることがわかった。これらからわかることとして、白金ーケイ素結合はシリレン錯体と同様に二重結合性を有する一方で、反応性は著しく低く、むしろ平面四核錯体を強く安定化していることがわかった。

これらの成果を前年度までの成果と合わせて本研究全体においては、以下の結果が得られた。パラジウム二核錯体、パラジウムー白金異種金属二核錯体のいずれからも平面四核錯体を温和な条件下で得ることができた。これは速度論的な支配によって得られたものであり、有機ケイ素配位子が遷移金属によって簡単に活性化されることが理由として挙げられる。このような複核錯体合成反応によって、通常合成が極めて困難な平面複核遷移金属錯体が得られた、一方でこのような平衡反応を用いて、原料錯体の比率により生成物を制御する錯体合成法は極めて新規性が高い。橋かけケイ素配位子を有するパラジウム-白金異種遷移金属錯体の合成反応について、詳細な検討を行い、選択的な多核錯体生成を明らかにした。代表者が新たに見出した平面四核錯体の合成には、複数の反応経路が可能であるが、二核錯体を出発原料とすることによって、目的生成物を高収率で得ることができた。各種の反応条件を検討して、合成反応が、遷移金属によるケイ素ー水素結合の可逆な開裂と形成の繰り返しによっておこり、生成物の熱力学的な安定性をもとに、反応条件を図ることによって、高収率で目的化合物を得ることがわかった。さらに、代表者の合成した多核錯体の電子状態の詳細を明らかにした。本研究で用いる非対称配位不飽和二核パラジウム錯体は報告例がなく、かつ高い反応性をもつため、実際に合成が可能であるかどうか不明であった。しかし、研究期間の初年度において、上記錯体の高収率合成、構造解析に成功した。さらに、パラジウム錯体からの平面四核錯体の生成についても予備的な実験を行い、低収率ながら目的生成物の単離に成功した。これらの成果は当初予想していた研究のペースを大きく上回って得られたものであり、計画以上に進展していると判断した。本年度得られた三核パラジウム錯体を経由するパラジウム四核錯体の合成を行う。また、パラジウムー白金混合原子二核金属錯体を用いて、三核錯体、四核錯体の合成を試みる。これら、電子供与性配位子を有する多核遷移金属錯体は新規性の高い化合物であり、従来にない反応性を強く期待できる。このような視点から、複核遷移金属錯体の小分子との反応を検討する。有機金属化学初年度の研究で得られた非対称配位不飽和二核パラジウム錯体を用いて、多彩な多核パラジウム錯体およびパラジウムー金、パラジウムー白金錯体の合成を積極的に行う。多彩な条件の下で検討を行い、多核パラジウム錯体の合成を行うことによって、本研究の主旨とする非対称二核パラジウム錯体の多核錯体合成原料としての有用性、一般性を明らかにする。最終的には現在得られている平面四核錯体生成反応をさらに大きな平面クラスター錯体の生成へと展開する。
末梢神経の免疫組織化学的神経束識別法の開発

(1)免疫組織化学的神経束識別法の検討近年充実してきた市販の一次抗体のうち,抗コリンアセチルトランスフェラーゼ抗体を一次抗体として利用した.染色にはやはり市販の染色キットを用い,染色の対象としてラット・ブタ脊髓神経根を用いた.染色結果は論文1, 2に示す通りで,ラット脊髓神経根では免疫組織化学的方法でも前根と後根の識別は可能であったが,染色性の差異(前根と後根),染色時間とも現在のところチオコリン法の方が優れていた.酵素抗体法を含め組織化学的方法が定量的観察には必ずしも適していないという問題の他,脊髓神経根および末梢神経における生化学的な酵素活性の差の検討,特異性の高い1次抗体の作製,染色技術の改善,染色する動物に適合する1次抗体および染色キットの選択が問題として残った.(2)末梢神経損傷中枢断端の組織学的および組織化学的観察生化学的方法で観察されてきた,末梢神経損傷後の中枢断端アセチルコリンエステラーゼ活性の低下という現象を組織化学的に観察した.結紮したラット坐骨神経および殿筋への筋肢では経時的に酵素活性の低下が進行し,坐骨神経では神経結紮部より15mm以上,殿筋への筋肢では5mm以上中枢でも活性の低下が認められた.酵素活性の低下は組織化学的には活性を示す神経軸索の狭小化として現れていた.中枢断端骨髄神経軸索の狭小化は,画像解析装置を用いた骨髄神経軸索の横断面積の測定で確認したが,組織学的には著明な分枝形成(sprouting)も認められた.しかし酵素活性を電顕的に観察すると,小径骨髄神経のうち酵素活性を示すものは約10%から20%だけであった(論文3, 4, 5, 6).(1)免疫組織化学的神経束識別法の検討近年充実してきた市販の一次抗体のうち,抗コリンアセチルトランスフェラーゼ抗体を一次抗体として利用した.染色にはやはり市販の染色キットを用い,染色の対象としてラット・ブタ脊髓神経根を用いた.染色結果は論文1, 2に示す通りで,ラット脊髓神経根では免疫組織化学的方法でも前根と後根の識別は可能であったが,染色性の差異(前根と後根),染色時間とも現在のところチオコリン法の方が優れていた.酵素抗体法を含め組織化学的方法が定量的観察には必ずしも適していないという問題の他,脊髓神経根および末梢神経における生化学的な酵素活性の差の検討,特異性の高い1次抗体の作製,染色技術の改善,染色する動物に適合する1次抗体および染色キットの選択が問題として残った.(2)末梢神経損傷中枢断端の組織学的および組織化学的観察生化学的方法で観察されてきた,末梢神経損傷後の中枢断端アセチルコリンエステラーゼ活性の低下という現象を組織化学的に観察した.結紮したラット坐骨神経および殿筋への筋肢では経時的に酵素活性の低下が進行し,坐骨神経では神経結紮部より15mm以上,殿筋への筋肢では5mm以上中枢でも活性の低下が認められた.酵素活性の低下は組織化学的には活性を示す神経軸索の狭小化として現れていた.中枢断端骨髄神経軸索の狭小化は,画像解析装置を用いた骨髄神経軸索の横断面積の測定で確認したが,組織学的には著明な分枝形成(sprouting)も認められた.しかし酵素活性を電顕的に観察すると,小径骨髄神経のうち酵素活性を示すものは約10%から20%だけであった(論文3, 4, 5, 6).染色の対象としたものは、ブタおよびラット脊髄神経根である。これらの神経について、購入したクリホスタットを用いて凍結および薄切を行い標本を作製した。この標本を用いて従来行ってきたチオコリン法による識別と、免疫組織化学的識別を行った。免疫組織化学的識別の際に用いた1次抗体は、ブタ脳コリンアセチルトランスフェラーゼに対するモノクロナール抗体で、ブタ、ラットおよびヒトのコリンアセチルトランスフェラーゼとの反応が保証されていた。染色キットとしてラットABC法染色キットを用いた。ラット脊髄神経根において、上記の方法で行った免疫組織化学的方法にあり、チオコリン法と同一の結果すなわち、後根よりも前根につよい酵素の局在が認められた。しかし、染色に要した時間は約17時間と、チオコリン法よりも長時間を要した。ブタ脊髄神経根では前根と後根との鑑別は、免疫組織化学的方法では不能であった。今後の門題として(1)ヒト末梢神経の各レベルにおいてチオコリン法による染色を行ない、神経束識別の対象となる部位を決定する(2)免疫組識化学的識別法については、コントロール染色を厳密に行い、染色する動物の種類および染色キットを変えて再染色を行う、などが残された。
空間電荷ダイナミックスに着目した電力ケーブルの絶縁性能向上への基礎研究

本研究では、電力ケーブルの代表的絶縁構成であるポリエチレンについて、空間電荷の動的挙動の観測を試み、これらが破壊・劣化現象に与える影響を検討し、破壊・劣化現象の防止・制御への指針を得ることを目的としている。このため、電力ケーブル絶縁用ポリエチレンについて、高電界化での空間電荷の時間変化の観測を行った。この結果、絶縁破壊に近い高電界において、局所的な空間電荷のピーク周期的に出現し、これが崩れることなく移動する現象が見出された(パケット状空間電荷)。このようなパケット状電荷のダイナミックな挙動について検討を加えた結果、以下のことが明らかになった。(1)このような現象は老化防止剤の添加や劣化により起きやすくなる。(2)この現象は電流にも振動引き起こしている。(3)パケットはバルク内部で発生しており、その領域の内部電界は空間電荷により周期的に強調される。(4)電界の周期的な強調により劣化した老化防止剤からのキャリヤ生成が起きていると考えられる。これらの結果に基づいて、モデルを作り計算機シミュレーションを行った。空間電荷パケットがキャリヤによるものではなく、キャリアの不足領域を表しているというモデルを用い、また、電界依存性の高いキャリヤ生成と遅い再結合を仮定することにより、上記の特性を再現できることが分かった。この現象が絶縁破壊に及ぼす影響について、明らかにするには至らなかったが、高電界における特異なキャリヤ生成の存在が示唆された。このようなキャリヤ生成が、破壊につながる材料の劣化や劣化防止のための添加剤の存在に関連していることも示唆され、これらと破壊現象の関連について、引き続き検討する必要のあることが明らかになった。本研究では、電力ケーブルの代表的絶縁構成であるポリエチレンと半導電層の組合せについて、空間電荷の動的挙動とこれらが破壊・劣化現象に与える影響を明らかにし、これにより注入電荷が関連した破壊・劣化現象の防止、注入や空間電荷蓄積の抑制への指針を得ることを目的としている。このような目的を達成するため、平成7年度は、申請者が以前から使用していた空間電荷観測系の改良と、それを用いた基礎的測定(金属電極界面付近での空間電荷ダイナミックスの検討)を行った。得られた成果の概要は以下の通りである。1.空間電荷直接観測システムの電極面積の適正化などの改良を行った。この結果、空間分解能を2μm程度まで向上させることに成功した。2.基本的なケーブル様絶縁材料であるポリエチレン(PE)について空間電荷測定を行い,電解界面付近を中心として空間電荷挙動の観測を行った。(1)分子構造の変化,電極構造の変化に対応して空間電荷挙動の変化する様子が観測された。特に、極性基を導入したPEでは、注入電荷が電極ごく近傍にトラップされ、後続の注入や極性反転時の電界分布などに大きな影響を与えることが分かった。(2)高電界下での電極界面付近から特異な動的挙動を示すことを明かにし、その発生条件を明かにすると共に、そのダイナミックな挙動が電気伝導に直接影響を与えることを明かにした。本研究では、電力ケーブルの代表的絶縁構成であるポリエチレンについて、空間電荷の動的挙動の観測を試み、これらが破壊・劣化現象に与える影響を検討し、破壊・劣化現象の防止・抑制への指針を得ることを目的としている。この結果、絶縁破壊に近い高電界において、局所的な空間電荷のピーク周期的に出現し、これが崩れることなく稼動する現象が見出された(パケット状空間電荷)。(2)この現象は電流にも振動を引き起こしている。

(4)電界の周期的な強調により劣化した老化防止剤からのキャリヤ生成が起きていると考えられる。これらの結果に基づいて、モデルを作り計算機シミュレーションを行った。空間電荷パケットがキャリヤによるものではなく、キャリヤの不足領域を表しているというモデルを用い、また、電界依存性の高いキャリヤ生成と遅い再結合を仮定することにより、上記の特性を再現できることが分かった。この現象が絶縁破壊に及ぼす影響について、明らかにするには至らなかったが、高電界における特異なキャリヤ生成の存在が示唆された。このようなキャリヤ生成が、破壊につながる材料の劣化や劣化防止のための添加剤の存在に関連していることも示唆され、これらと破壊現象の関連について、引き続き検討する必要のあることが明らかになった。
単クローン性抗リンフォカイン抗体を用いた同種移植免疫反応制御の試み

本研究の目的は、免疫応答において細胞間相互作用に関与するchemicalmediatorである種々のリンフォカインを抗リンフォカインを投与して遮断することによって、拒絶反応の制御を試みるものである。昭和62年度においては抗リンフォカイン抗体の1つである抗IL-2抗体を作制、ラット心移植後に静注投与したところ、著明な生着延長効果がみられた。昭和63年度では、IL-2の前段階で働くIL-1に対する抗体、すなわち、抗IL-1抗体を作制、ラット心移植モデルでその拒絶反応抑制効果を検討した。方法:1)ラットは近交系でRTI不適合のACI(RTI^<avl>とF_<344>(RTI^<lv1>を用い、心移植はOno-Lidseyの方法に準じて行った。2)抗IL-1抗体の作制:マウスIL1あるいはヒトIL-1でウサギを免疫してpolyclonal抗IL-1抗体を、また細胞融合ほう用いてモノクローナル抗IL-1を作製した。結果:1)未処理群の平均移植心生着日数は7.2±1.1日と有意な生着延長効果がみられた。しかし、monoclonal抗IL-1抗体投与群では、8.2±2.1日と拒絶反応抑制であったpolyclonalウサギIL-交代19.2±3.1日効果がみられなかった。この原因として、monoclonal抗体のIL-1の作製が必要であった。結果:以上のごとく、中和活性の高い抗IL-1抗体を用いれば、抗IL-2抗体と同様に移植心の生着延長効果のみられることが明らかとなった。従って、今後は高力価の抗IL-1モノクローナル抗体の作製と、IL-2抗体との併用投与によるinterliukin Cascadeのsequential blockadeによる拒絶反応の制御が新らしい免疫抑制法のstrategyとなると考えられる。今年度は抗ヒトIL-1のウサギ抗体あるいは、抗ヒトIL1のモノクロ-ナル抗体投与による移植心の生着延長効果について報告する。方法:1)ラットは近交系でRT1不適合のACI(RT1^<a.1^1)とF344(RT1^e.1>)を用いた。ラット心移植はF344をドナ-、ACIをレシピエントとして、Ono-Lindseyの方法に準じて行った。2)実験に2種類の抗IL1抗体を用いた。抗ヒトIL1αウサギ抗体は、遺伝子組換えヒトL1αを免疫原として作制して抗血清を、硫安塩析法によって分画精制した抗体である。また、抗ヒトIL1αモノクロ-ナル抗体は、遺伝子組換えヒトIL1αで感作したBALβ/Cマウスの脾細胞と、マウスの骨髄腫細胞を融合してえた、ハイブリド-マをBALB/Cマウスの腹腔内に接種して得た腹水を硫安塩析法によって分画精制した抗体である。上記2種の抗IL1抗体を移植直後より7日間200μg/day静注投与した。結果:未処置群の平均移植心生着日数は7.2±1.1日であった.抗ヒトIL1αウサギ抗体投与群のそれは19.2±3.1日と有意な生着延長効果を示したが,抗ヒトIL1αモノクローナル抗体投与群のそれは8.2±2.1日と有意な生着延長効果はみられなかった.2種の抗IL-1抗体の中和活性は前者に比して,後者のそれは低値を示した.考察:以上のごとく,中和活性の高い抗IL1抗体を用いれば,抗IL2抗体と同様に移植心の生着延長効果のみられることが明らかとなった.従って,今後は高力価の抗IL1モノクローナル抗体の作制と, IL2抗体との併用投与によるinterleukin Cascadeのsequential blockadeによる拒絶反応の制御が新らしい免疫抑制法のstrategyとなると考えられる.本研究の目的は、免疫応答において細胞間相互作用に関与するchemicalmediatorである種々のリンフォカインを抗リンフォカインを投与して遮断することによって、拒絶反応の制御を試みるものである。

従って、今後は高力価の抗IL-1モノクローナル抗体の作製と、IL-2抗体との併用投与によるinterliukin Cascadeのsequential blockadeによる拒絶反応の制御が新らしい免疫抑制法のstrategyとなると考えられる。
軌道アトラクタによる人間の動的パターン処理のモデル化

本研究は,人間の動的なパターン情報処理の基本的な過程を,軌道アトラクタを用いてモデル化すると共に,柔軟で人間的な動的パターン認識やロボットの運動制御など応用可能な情報処理モデルを構築することを目指したものである.軌道アトラクタとは強い吸引力をもつ線状のアトラクタであるが,非単調入出力特性をもつ素子で構成された回帰型ニューラルネットは,与えられた軌道に沿って容易にそのようなアトラクタを形成することができ,従来にはない多くの優れた特徴があるため,自律ダイナミクスを活用した情報処理のモデルとして期待されている.しかし,自律ダイナミクスを用いた情報処理システムに共通する大きな課題として,様々な文脈に応じて異なる情報処理を行うことが困難という問題があった.昨年度までの研究により,この問題を解決する手法である「選択的不感化による文脈修飾」の計算論的必要性および生物学的妥当性を明らかにしたが,本年度はこれらの研究をさらに進め,人間の脳でも同じ手法を用いていることを示唆する心理学的知見などを得た.また,軌道アトラクタモデルにこの手法を適用することによって,大自由度力学系によるパターンベース推論のモデルを構築した.このシステムは,シンボルや局所表現を全く用いることなく推論を実行でき,比較的少ない知識を学習するだけで多くの未学習の問い対して適切に答えるなど,高い類推能力をもつ.これらの成果は,軌道アトラクタを用いた情報処理モデルの大きな可能性を示しており,より人間的な知能ロボットなどへの応用が期待される.本研究は,人間の動的なパターン情報処理の基本的な過程を,軌道アトラクタネットワークによってモデル化すると共に,柔軟で人間的な動的パターン認識やロボットの運動制御など応用可能な情報処理モデルを構築することを目的としている.しかし,従来のモデルには軌道アトラクタ同士が交差してはならないという強い制約があり,上記目的の達成の妨げとなっていた.本年度は,この問題を解決するための「選択不感化」という原理について研究を進め,以下の3つの大きな成果を得た.1.従来の代表的なニューラルネットである多層パーセプトロンの重大な限界を明らかにすると共に,選択的不感化原理によりその限界を克服できることを示した.2.軌道アトラクタモデルに選択的不感化法を適用することによって,文脈依存的な記憶課題の学習と実行が可能となるだけでなく,その課題を実行中のサルの下側頭葉で観察された特徴的なニューロン活動が再現されることを示した.3.第3に,選択的不感化原理に基づく予想に従って,人間の視覚情報処理における「2属性仮説」を提唱し,視覚心理実験によってそれを支持する結果を得た.これらの結果は,軌道アトラクタによる情報処理の可能性を大きく拡げるものであると同時に,その原理が脳の情報処理においても用いられていることを示唆しており,人間の情報処理の理解とその応用にとって大きな意義をもつ.本研究は,人間の動的なパターン情報処理の基本的な過程を,軌道アトラクタを用いてモデル化すると共に,柔軟で人間的な動的パターン認識やロボットの運動制御など応用可能な情報処理モデルを構築することを目指したものである.軌道アトラクタとは強い吸引力をもつ線状のアトラクタであるが,非単調入出力特性をもつ素子で構成された回帰型ニューラルネットは,与えられた軌道に沿って容易にそのようなアトラクタを形成することができ,従来にはない多くの優れた特徴があるため,自律ダイナミクスを活用した情報処理のモデルとして期待されている.しかし,自律ダイナミクスを用いた情報処理システムに共通する大きな課題として,様々な文脈に応じて異なる情報処理を行うことが困難という問題があった.昨年度までの研究により,この問題を解決する手法である「選択的不感化による文脈修飾」の計算論的必要性および生物学的妥当性を明らかにしたが,本年度はこれらの研究をさらに進め,人間の脳でも同じ手法を用いていることを示唆する心理学的知見などを得た.また,軌道アトラクタモデルにこの手法を適用することによって,大自由度力学系によるパターンベース推論のモデルを構築した.このシステムは,シンボルや局所表現を全く用いることなく推論を実行でき,比較的少ない知識を学習するだけで多くの未学習の問い対して適切に答えるなど,高い類推能力をもつ.これらの成果は,軌道アトラクタを用いた情報処理モデルの大きな可能性を示しており,より人間的な知能ロボットなどへの応用が期待される.
細菌の個体運動特性に基づく数理モデルと集団運動観察の対比による走化性の定量化

周毛性細菌は菌体の周りに複数の螺旋型べん毛を持ち,束にして回転させることで直進の遊泳を行う.また回転方向の切り替えによりべん毛の束が解け,方向転換(Tumble)を行う.この遊泳とTumbleを繰り返すことで,より好ましい環境に集まるとされている.本研究では毛細管先端から誘引物質が拡散する環境下において,サルモネラ菌の挙動を顕微鏡観察し,以下の結果を得た.1.誘引物質にセリンを用いて,細菌単体の挙動を計測した.マイクロインジェクタを用いてごく微量の細菌懸濁液を吐出することで,細菌単体を見失うことなく長時間観察(5分程度)を実現した.これまでは,誘引物質の濃度が高い方向に泳ぐ時にTumbleの頻度が下がることで走化性を示すとされていたが,今回の調査では新たに,高濃度方向に泳ぐ時に大きな角度のTumbleが抑制されることを発見した.2.2種類の誘引物質(セリンとアスパラギン酸)について,濃度を変えた時の走化性の強さについて調査した.毛細管に充填する誘引物質の濃度が下がるにつれて,細菌の集積する範囲が狭くなる事と,同濃度ではセリンよりアスパラギン酸の方が集積する範囲が広い事が分かった.これにより,誘引物質により細菌の検知可能な濃度が異なることが示唆される.また,集積範囲内における細菌単体の挙動の詳細を観察した.遊泳速度,Tumble抑制の度合いを計測したが,セリンとアスパラギン酸で有意な差は見られなかった.これらから,誘引物質を検知した時の挙動は,濃度勾配の正負には依存するが,大小には依存しないものと考えられる.当初は4年間で(A)個々の細菌運動特性の把握,(B)数理モデルの作成,(C)走化性の強さの計測,を行う予定であった.上記の研究実績の通り,初年度でサルモネラ菌の誘引物質セリン・アスパラギン酸への応答について調査を行い,(A)(C)に関して十分な計測データを得た.(A)の結果を踏まえた(B)のモデル作成には未着手であるが,(A)において従来の定説には無い走化性メカニズムを発見したこと,(C)において誘引物質の種類による差がはっきり分かったことを以て,「おおむね順調に進展」と判断する.1.数理モデルの作成:上記の研究実績1を踏まえ,既存のバイアス付きランダムウォークモデルの修正を行う.これまでのモデルでは,(i)細菌が一定距離進むごとにTumbleするかしないかを決定する, (ii)誘引物質から遠ざかる時は必ずTumbleし,近づく時はある確率でTumbleする,(iii)Tumbleの方向はランダムである,としていた.このモデルに,「誘引物質に近づく時はTumble角度が小さくなる」効果を加えて数値解析を行い,観察との比較を行う.2.他の菌での走化性計測:調査対象のサルモネラ菌は複数のべん毛を持ち,大腸菌と並び走化性の計測でよく用いられる菌である.昨年度の実績(研究実績1)により,Tumbleの角度に大小があることが分かったが,これは複数のべん毛個々の回転方向が関わる複雑な現象であると考えられる.走化性計測と同時にべん毛個々を観察するのは困難なので,まずはべん毛を1本のみ持つビブリオ菌(Vibrio alginolyticus)について,走化性計測を行う.1本の螺旋型べん毛の回転方向を切り替えることで方向転換を行うため,方向転換角度はほぼ180度(後方)であり,サルモネラ菌とは異なる挙動が予想される.まずは誘引物質存在下において,ビブリオ菌の速度分布,方向転換角度分布を計測し,走化性の強さが誘引物質の種類と濃度にどう依存するかを調査する.なお,Vibrio alginolyticusがセリンに対し正の走化性を示すことは調査済みである.3.観察方法の検討:現状の観察方法の問題点として,走化性計測とべん毛観察が同時に行えないこと,遊泳軌跡の奥行き方向の情報が得られないことが挙げられる.前者についてはべん毛の蛍光染色,後者についてはピエゾによる対物レンズの高速スキャンなどを用いて計測精度の改善を図る.周毛性細菌は菌体の周りに複数の螺旋型べん毛を持ち,束にして回転させることで直進の遊泳を行う.また回転方向の切り替えによりべん毛の束が解け,方向転換(Tumble)を行う.この遊泳とTumbleを繰り返すことで,より好ましい環境に集まるとされている.本研究では毛細管先端から誘引物質が拡散する環境下において,サルモネラ菌の挙動を顕微鏡観察し,以下の結果を得た.1.誘引物質にセリンを用いて,細菌単体の挙動を計測した.マイクロインジェクタを用いてごく微量の細菌懸濁液を吐出することで,細菌単体を見失うことなく長時間観察(5分程度)を実現した.これまでは,誘引物質の濃度が高い方向に泳ぐ時にTumbleの頻度が下がることで走化性を示すとされていたが,今回の調査では新たに,高濃度方向に泳ぐ時に大きな角度のTumbleが抑制されることを発見した.2.2種類の誘引物質(セリンとアスパラギン酸)について,濃度を変えた時の走化性の強さについて調査した.毛細管に充填する誘引物質の濃度が下がるにつれて,細菌の集積する範囲が狭くなる事と,同濃度ではセリンよりアスパラギン酸の方が集積する範囲が広い事が分かった.これにより,誘引物質により細菌の検知可能な濃度が異なることが示唆される.また,集積範囲内における細菌単体の挙動の詳細を観察した.

遊泳速度,Tumble抑制の度合いを計測したが,セリンとアスパラギン酸で有意な差は見られなかった.これらから,誘引物質を検知した時の挙動は,濃度勾配の正負には依存するが,大小には依存しないものと考えられる.当初は4年間で(A)個々の細菌運動特性の把握,(B)数理モデルの作成,(C)走化性の強さの計測,を行う予定であった.上記の研究実績の通り,初年度でサルモネラ菌の誘引物質セリン・アスパラギン酸への応答について調査を行い,(A)(C)に関して十分な計測データを得た.(A)の結果を踏まえた(B)のモデル作成には未着手であるが,(A)において従来の定説には無い走化性メカニズムを発見したこと,(C)において誘引物質の種類による差がはっきり分かったことを以て,「おおむね順調に進展」と判断する.1.数理モデルの作成:上記の研究実績1を踏まえ,既存のバイアス付きランダムウォークモデルの修正を行う.これまでのモデルでは,(i)細菌が一定距離進むごとにTumbleするかしないかを決定する, (ii)誘引物質から遠ざかる時は必ずTumbleし,近づく時はある確率でTumbleする,(iii)Tumbleの方向はランダムである,としていた.このモデルに,「誘引物質に近づく時はTumble角度が小さくなる」効果を加えて数値解析を行い,観察との比較を行う.2.他の菌での走化性計測:調査対象のサルモネラ菌は複数のべん毛を持ち,大腸菌と並び走化性の計測でよく用いられる菌である.昨年度の実績(研究実績1)により,Tumbleの角度に大小があることが分かったが,これは複数のべん毛個々の回転方向が関わる複雑な現象であると考えられる.走化性計測と同時にべん毛個々を観察するのは困難なので,まずはべん毛を1本のみ持つビブリオ菌(Vibrio alginolyticus)について,走化性計測を行う.1本の螺旋型べん毛の回転方向を切り替えることで方向転換を行うため,方向転換角度はほぼ180度(後方)であり,サルモネラ菌とは異なる挙動が予想される.まずは誘引物質存在下において,ビブリオ菌の速度分布,方向転換角度分布を計測し,走化性の強さが誘引物質の種類と濃度にどう依存するかを調査する.なお,Vibrio alginolyticusがセリンに対し正の走化性を示すことは調査済みである.3.観察方法の検討:現状の観察方法の問題点として,走化性計測とべん毛観察が同時に行えないこと,遊泳軌跡の奥行き方向の情報が得られないことが挙げられる.前者についてはべん毛の蛍光染色,後者についてはピエゾによる対物レンズの高速スキャンなどを用いて計測精度の改善を図る.1,600円と少額であり,特記すべき理由はない.次年度分と合算して有効に利用する予定である.