hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
WebGISを用いた官庁統計データベースの構築に関する研究

1975年以降のすべての地域メッシュ統計の全国版を整備し、GIS化できるよう変換を行った。また、平成8、13年の事業所・企業統計の小地域統計の整備を行った。事業所・企業統計の小地域統計は、町丁・字等集計と調査区集計があるが、境界線データが提供されている調査区集計をGIS化するためのデータベース変換を行った。さらに、平成2、12年国勢調査人口移動集計のGIS化を可能とするようデータベース変換も行った。これら以外に関連するGISデータとして、住宅地図、道路地図、乗降客数データなどの収集・整備も行った。2)海外のセンサス地理学に関する情報収集と共同研究の展開米国地質調査所USGSのHowell博士を招聘し、USGSのWebGISに関する資料などを提供していただいた。また、マレーシア科学大学のRainis助教授とマレーシア国勢調査のGISデータを提供いただき、共同研究を開始した。さらに、昨年に引き続き、英国における2001年センサスの調査を行い、アイルランド国立大学のFotheringham教授、Kalogirou博士と共同で、人口移動データ用いた日英比較研究を行っている。3)GISデータベース加工プログラムの開発全国市区町村の境界線データの構築、数値地図25000(空間データ基盤)のShapeファイル変換ソフトの開発、などを引き続き行った。4)WebGISの構築PCサーバ上にArcIMSをセッティングし、官庁統計のWebGISを構築した。具体的には、国勢調査の小地域統計と地域メッシュ統計をWebを介して提供できる仕組みを構築した。最終年度では、以下のように、継続的な官庁統計などのGIS化と、その応用的事例研究を蓄積した。1.官庁統計などのGIS化1)2000年京阪神大都市圏パーソン・トリップ(PT)調査:PT調査データを、京都府内に関してGIS化できるように整備した。2)1991、1996、2001年年事業所・企業統計調査小地域集計(町丁・大字集計、調査区集計):全国の調査区集計データの整備を行った。また、京都府に関しては、京都府から調査票データの提供を受け、産業小分類レベルでの町丁・大字集計、調査区集計データを作成した。3)1990、2000年国勢調査人口移動集計:国勢調査人口移動集計から、エントロピー最大化法を用いて5歳年齢階級別市区町村間人口移動を推計し、データ整備と共に、流線図でのGIS化を整備した。4)2000年マレーシア国勢調査人口移動集計:マレーシア科学大学(Universiti Sains Malaysia)のRuslan Rainis教授との共同研究により、マレーシアの国勢調査から国内人口移動のGIS化を行った。5)ジオデモグラフィクス(Mosaic Japan):(株)アクトンウィンズより、Mosaic Japanのデータ利用を受け、2000年国勢調査小地域集計の町丁・字等集計の境界データとのマッチングを検討した。
ヒト・スナネズミ味細胞の細胞内シグナル伝達経路に関する基礎的研究

1.蛍光顕微測光システムを使って前年まで行なっていた甘味に加え、塩味刺激を行い味蕾内細胞の細胞内カルシウム濃度変化を測定した。ヒト及びスナネズミの味蕾を含む舌上皮に蛍光色素Fura2を取り込ませて比較検討した。2.ヒト茸状乳頭の味蕾の答:異なる味蕾における甘味及び塩味刺激による細胞内カルシウム濃度変化の違いについて調べた。サッカリンでは味蕾7個中1個(23%)、ショ糖では味蕾10個中1個(10%)、NaClでは味蕾9個中3個(33%)で細胞内カルシウム濃度の上昇が観察された。3.スナネズミ茸状乳頭の味蕾の応答:ヒトと同様、異なる味蕾における甘味及び塩味刺激による細胞内カルシウム濃度変化の違いについて調べた。サッカリンでは味蕾46個中19個(41%)、ショ糖では味蕾22個中10個(45%)、NaClでは味蕾13個中4個(31%)で細胞内カルシウム濃度の上昇が観察された。4.これまでの結果からヒトおよびスナネズミともに甘味であるサッカリンとショ糖及び塩味であるNaClにより細胞内カルシウム濃度の上昇が確認された。サッカリンによる細胞内カルシウム濃度の上昇はIP_3の濃度上昇によると考えられるが、ショ糖及びNaClによる細胞内カルシウム濃度上昇は、二次的にCa^<2+>チャネルが活性化されたために引き起こされたものと考えられる。またヒトとスナネズミの細胞内カルシウム濃度の上昇が見られる味蕾の出現頻度は甘味では大きく異なり、スナネズミの甘味感受性はヒトのそれより高い傾向があるが、塩味感受性はヒトとスナネズミは類似している可能性が示唆された。1.蛍光顕微測光システムを使って味刺激を行い味蕾内細胞の細胞内カルシウム濃度変化を測定した。2.ヒト茸状乳頭の味蕾の応答:異なる味蕾においてサッカリンおよびショ糖の味刺激による細胞内カルシウム濃度変化の違いについて調べた。サッカリンでは7個の味蕾の内、1個(23%)で細胞内カルシウム濃度の上昇が観察され、ショ糖では10個の内、1個(10%)で細胞内カルシウム濃度の上昇が観察された。3.スナネズミ茸状乳頭の味蕾の応答:ヒトと同様、異なる味蕾においてサッカリンおよびショ糖の味刺激による細胞内カルシウム濃度変化の違いについて調べた。サッカリンでは35個の味蕾の内、14個(40%)で細胞内カルシウム濃度の上昇が観察され、ショ糖では10個の内、5個(50%)で細胞内カルシウム濃度の上昇が観察された。4.今回の結果からヒトおよびスナネズミともにサッカリンとショ糖により細胞内カルシウム濃度の上昇が確認された。サッカリンによる細胞内カルシウム濃度の上昇はIP_3の濃度上昇によると考えられるが、ショ糖による細胞内カルシウム濃度上昇は、cAMP濃度上昇によって二次的にCa^<2+>チャネルが活性化されたために引き起こされたものと考えられる。またヒトとスナネズミの細胞内カルシウム濃度の上昇が見られる味蕾の出現頻度には大きな違いがあり、スナネズミの甘味感受性はヒトのそれより高い傾向があることが示された。
近代日本における「陸奥外交」像の再検討

本課題において陸奥宗光が著した『蹇蹇録』の天津条約に関する記述について批判的検討を行った。その作業として二つのアプローチを用いた。一つは、日本・中国・韓国・アメリカなどでの研究が天津条約をどのように論究し評価しているかという学説史的検討である。第二のものは、日本・中国・イギリス・フランス・アメリカなどの外交文書や新聞あるいは著作に示された天津条約に関する同時代的評価に基づく検討である。以上のような手法に基づく作業の結果、以下のような知見を得ることができた。(1)先行研究の、天津条約に関する四つの視点は、研究としての実証性に乏しく過剰な価値判断が横溢し視野が狭い。(2)このような先行研究の天津条約評価は同時代的評価にあってマージナルな批評として既に存在していたが、これは天津条約に関する同時代の中核的評価を全く無視していることを意味する。(3)こうした先行研究の天津条約評価に関する問題点は、通説的な近代日本外交像の枠組みそのものが生み出している。(4)この枠組みの下で提示されてきた「陸奥外交」像は『蹇蹇録』の記述を批判的に検討することなしに組み立てられたものである。『蹇蹇録』に見る陸奥の天津条約記述は、法解釈上の観点を前面に押し出すことで天津条約の政治的意義を意図的に矮小化している。これは、陸奥が自己の外交指導の失敗を覆い隠す必要性からそのような操作を行ったと考えることができる。(1)(4)の知見の結果、『蹇蹇録』を鵜呑みにしてその記述に基づき組み立てられた「陸奥外交」像とは実証面において大きな問題を抱えていることが明らかになった。本表題においては平成11年度研究計画に基づき第1期(1995年5月12月)、第2期(2000年1月3月)に分けて遂行しつつある。まず第1期においては第1次史料の集中的入手に努めた。資料収集旅行を繰り返して多くの1次史料を閲覧し必要部分を複写することが出来た。具体的には、国立国会図書館憲政資料室にて「陸奥宗光関係文書」「寺内正毅文書」、防衛庁防衛研究所図書館所蔵の旧陸海軍文書、横浜開港資料館にてイギリス外務省日本関係外交文書(FO46,FO262)・アメリカ国務省日本関係外交文書(NA133)、東洋文庫にてイギリス外務省中国関係外交文書(FO405)、東京大学総合図書館マイクロ資料(FO17)その他である。以上のような諸資料に含まれる諸情報を逐次整理・分析しデータ化する作業を継続的に行った。次に、第2期に於ける現時点では、第1期において行った諸情報のデータ化に基づく仮説構築作業の最中である。本作業は現在進行中であり未だ完了しているわけではないが第1期第2期を通じて以下のような知見を得ることが出来た。(1)先行研究に見る「陸奥外交」像理解の史料的基盤が日本のそれに偏して組み立てられていること。(2)その史料解釈は、イギリスなどの外国史料とつきわせて考察すると、相当強引な解釈が散見されること。(3)そのような先行研究上の史料解釈の問題性は史料的制約のみならず、近代日本外交理解に関する理論的枠組みも大きな影響を与えているのではないかということである。

(1)先行研究の、天津条約に関する四つの視点は、研究としての実証性に乏しく過剰な価値判断が横溢し視野が狭い。(2)このような先行研究の天津条約評価は同時代的評価にあってマージナルな批評として既に存在していたが、これは天津条約に関する同時代の中核的評価を全く無視していることを意味する。(3)こうした先行研究の天津条約評価に関する問題点は、通説的な近代日本外交像の枠組みそのものが生み出している。(4)この枠組みの下で提示されてきた「陸奥外交」像は『蹇蹇録』の記述を批判的に検討することなしに組み立てられたものである。『蹇蹇録』に見る陸奥の天津条約記述は、法解釈上の観点を前面に押し出すことで天津条約の政治的意義を意図的に矮小化している。これは、陸奥が自己の外交指導の失敗を覆い隠す必要性からそのような操作を行ったと考えることができる。(1)(4)の知見の結果、『蹇蹇録』を鵜呑みにしてその記述に基づき組み立てられた「陸奥外交」像とは実証面において大きな問題を抱えていることが明らかになった。
色恒常性機能をもつカメラシステムの実現と物体認識

1.物体表面の分光反射率のモデル化多くの物体の表面分光反射率は2色性の反射モデルを持ちいればほぼ近似できるが、いく種類か例外が存在する。たとえば紙や布は標準モデルでは不十分である。また金属も界面反射成分のみからなる。そこでこのような物体を記述するための拡張2色性反射モデルを示した。結果として、ほとんどの物体の表面分光反射率を3つのタイプの2色性反射モデルで表現できることができた。さらにこのような反射モデルの応用を検討した。2.反射モデルを用いた物体色の推定光沢のある物体のカラー画像が拡散反射、鏡面反射、及び相互反射からなるとき、鏡面反射や相互反射の影響を取り除いて、物体色を推定するための方法を開発した。ここでは2つ以上のプラスチック物体が接近しており、これらを1つの光源のもとにカラーカメラで計測することを想定した。色度を解析するために、色度球および色度平面を提起した。このとき物体色の推定問題は三角形の頂点を見つけることに帰着された。3.表面分光反射率と照明光の分光関数の推定高機能マルチバンドカメラの試作研究を行った。通常のRGB3センサと比べて,倍の6センサをもつカメラシステムが処理時間や分光情報の推定の観点から効率的であることがわかった.試作したカメラシステムの分光感度を測定した。またシーンの陰影からハイライトまで、測定すべき輝度レベルは大きく異なるので、カメラのダイナミックレンジを拡張する方法を検討した。そして分光データの基本的な処理アルゴリズムを開発した。表面分光反射率と照明光の関数の推定問題を2段階で解く。最初に、照明光パラメータは、いくつかの物体表面からのセンサー出力に共通して含まれている成分として推定した。次に、推定した照明光を用いて、各物体表面に固有の反射率を推定した。(1)RGBの3センサによる色恒常性の実現は現状では困難な面がみられるので、倍のセンサ数をもつマルチバンドのカメラシステムを構築した。このカメラシステムはモノクロCCDカメラ、写真レンズ、及び数枚のカラーフィルタからなる。モノクロCCDカメラはSonyモデルTK-66で、レンズは焦点距離50mmと35mmのNikon標準レンズである。シャッタースピードを容易に変えられるように、外部スイッチを作って元のカメラを変更した。(2)カメラの分光感度関数の知識は照明光と分光反射率を推定するために絶対に必要である。そこで試作したカメラシステムの分光感度を測定した。最初にカメラ出力の線形性を校正したCRTモニタを用いて調べ、カメラの応答が線形であること確認した。次にカメラシステムの各部分のスペクトル特性を個別に測定した。モノクロCCDカメラ本体の分光感度を計測するために31個の干渉フィルタを用いた。分光感度関数は、各波長点においてカメラ出力値と計測した輝度値の比を取ることにより決定した。(3)シーンの陰影からハイライトまで、測定すべき輝度レベルは大きく異なる。そこでカメラのダイナミックレンジを拡張する方法を検討した。このために同じシーンをCCDカメラのシャッタースピードを変えて撮影し、複数の画像を結合して一つの精密な画像を作るようにした。(4)分光画像の処理アルゴリズムを開発した。表面分光反射率と照明光の関数の推定問題を2段階で解いた。(1)前年度に引き続き高機能マルチバンドカメラの試作研究を行った.通常のRGB3センサと比べて,倍の6センサをもつカメラシステムが処理時間や分光情報の推定の観点から効率的であることがわかった.

このカメラシステムはモノクロCCDカメラ及びカラーフィルタからなるが,カラーバンドとしては可視域の短波長側からB,BG,G,Y,R,R2の色帯域に対応する.RとR2帯域は,それぞれ,610nmと650nmを中心としている.(2)マルチバンドカメラの画像から照明光の分光分布と表面分光反射率を推定問題するアルゴリズムを開発した.まず照明光を推定する方法として主成分法,ハフ変換法,2平面交差法などがこれまで知られていたが,本研究では信頼性をさらに高めるために,2平面交差法を拡張した多平面交差法を開発した.すなわち3つ以上の表面からハイライトが観測できれば,それらの色信号平面の交線からより高精度の光源推定が可能である.次に、推定した照明光を用いて、各物体表面に固有の反射率を推定した。(3)推定精度は線形モデルの次元(すなわち基底関数の数)に依存すると予測した.実際,光源分光分布と表面分光反射率を,それぞれ,線形モデル(第1モデル,第2モデル)で表現したところ,分光分布の推定精度は第1モデルの次元に,分光反射率の精度は第1と第2両モデルの次元に依存することを実験的に確認した.つまり高次元になって分布の近似精度が向上しても,推定精度が向上するとは限らないことがわかった.そこでカメラデータから照明光分布をモデル化する最良次元を決定する一つの方法を考案した。
痙縮と固縮における随意運動障害の病態生理と機能再建に関する大脳磁気刺激を用いた研究

研究は信州大学医学部倫理委員会の承認を得た後、各被験者から説明に基づく同意を得て行われた。痙縮における中枢性運動制御については特に随意運動開始時の抑制性脊髄反射調節機構に対する中枢制御を検討した。対象は多発性硬化症による対麻痺および片麻痺を呈した患者25名と正常対照23名。ヒラメ筋に対する相反性Ia抑制とシナプス前抑制量をH反射の変化量として、安静時・足関節底屈時および背屈時に記録した。足関節背屈時に正常者ではヒラメ筋に対する相反性抑制量は増加したが、痙縮のある患者では増加しなかった。それに対して底屈時の相反性抑制減少は正常群、患者群で差はなかった。シナプス前抑制は大腿四頭筋からヒラメ筋に対する促通量に対するシナプス前抑制として定量した。正常群、患者群ともに足関節背屈時にシナプス前抑制は増加し、底屈時には減少した。しかし、変化量は正常者に比して患者群で小さかった。これらの異常は痙縮における運動障害の病態を示しており、機能再建法に重要な基礎的情報をもたらした。固縮については足関節底屈時の運動野の興奮性をヒラメ筋H反射に対する経頭蓋磁気刺激の条件刺激効果として定量した。対象はパーキンソン病患者18名と正常対照9名。正常者では持続的底屈中にはMEPの閾値の減少とともに経頭蓋磁気刺激はヒラメ筋H反射に対して促通の増加をもたらした。しかし、パーキンソン病患者ではMEPの閾値の減少はみられたもの磁気刺激はヒラメ筋H反射に対して抑制効果をもたらした。この異常な抑制は淡蒼球内節破壊術によって消失し、正常者と同様な促通が出現した。これはパーキンソン病では皮質の興奮性の増加が選択的に合目的的に生じず、本来抑制されるべき拮抗筋に対しても促通を生じていることを示している。また、シナプス前抑制は減少しておりその程度は歩行障害の程度と相関していた。これらは固縮による運動障害の病態生理を明らかにした点が特記される。パーキンソン病患者における、随意運動遂行時の皮質脊髄路を下行する成分の検討を中心に行い、正常対照と比較した.閾値下の大脳磁気刺激のヒラメ筋H反射に対する効果を、安静時、随意運動開始時に記録した.結果、正常者では安静時には短潜時の促通と、それに引き続いて抑制が観察され、随意運動中にはさらに短潜時の促通が出現し、抑制は消失した.それに対して、パーキンソン病患者の多くでは、随意運度に伴う促通の増加がみられなかったのみならず、逆に随意運動の開始時に抑制性下行性分の増加が見られた.この異常は淡蒼球破壊術を施行した全例で、術後正常化した.パーキンソン病では運動の開始時の運動プログラムに異常があり、本症の随意運動障害と関連していると考えられた.パーキンソン病患者においては随意運動に際して正常者で観察される腱反射の促通現象がはっきりしないことが見いだされた.この減少は電気刺激を用いて誘発されるH反射ではみられず、機械的刺激により誘発されるT波でのみ観察された.この二つの反射の際は筋紡錐の活動性もしくは連発刺激に対する神経の興奮性の変化に起因すると考えられるが、連発電気刺激によるH反射を用いた検討では単発の電気刺激と同様の促通現象が観察された.従って、この結果は筋紡錐の活動性がパーキンソン病では異常であることを示しており、即ちγ運動神経に対する中枢支配がパーキンソン病では障害されていることを示している.これは、従来から推測されていたパーキンソン病の運動障害におけるα-γ運動のニューロン間の連携障害を証明する知見と考えられる.パーキンソン病におけるシナプス前抑制についても大腿四頭筋からヒラメ筋に対する異名性Ia促通に対するシナプス前抑制を用いて検討した.結果、パーキンソン病では正常対照よりもシナプス前抑制が減少していることが明らかとなった.さらに、シナプス前抑制の減少と寡動・歩行障害に有意な相関が認められた.研究は信州大学医学部倫理委員会の承認を得た後、各被験者から説明に基づく同意を得て行われた。正常者では持続的底屈中にはMEPの閾値の減少とともに経頭蓋磁気刺激はヒラメ筋

H反射に対して促通の増加をもたらした。しかし、パーキンソン病患者ではMEPの閾値の減少はみられたもの磁気刺激はヒラメ筋H反射に対して抑制効果をもたらした。この異常な抑制は淡蒼球内節破壊術によって消失し、正常者と同様な促通が出現した。これはパーキンソン病では皮質の興奮性の増加が選択的に合目的的に生じず、本来抑制されるべき拮抗筋に対しても促通を生じていることを示している。また、シナプス前抑制は減少しておりその程度は歩行障害の程度と相関していた。これらは固縮による運動障害の病態生理を明らかにした点が特記される。
バイオフェントン法に関する研究

人工湿地等に生息する水生植物を対象として、細胞内で生成される過酸化水素と鉄化合物を反応させ、用排水中の難分解性汚染物質を分解させる新しい水処理技術(バイオフェントン法)を提案し、PCP等の汚染物質の回分および半連続処理実験から、その可能性と有効性を示した。また、熱帯植物の過酸化水素含有量は温帯植物より高く、熱帯域の人工湿地等への適用が合理的であると考えられた。ここで、バイオフェントン反応は用いる鉄化合物により影響され、磁鉄鉱などの微粒子を用いれば植物に対する影響が低減されること、また、適切な鉄化合物をスクリーニングする際には蛍光試薬を用いた分析法が有効と考えられた。水生植物を用いた浄化実験を継続して行うと共に、浄化メカニズムについて実験的検討を行い、以下のような知見を得た。1)オレンジIIをモデル汚染物質とし、異なる第一鉄イオン濃度条件下で行ったウキクサを用いた半連続浄化実験において、鉄イオン濃度が数十mg/Lでは実験初期に供試溶液の吸光度が減少したが、植物は枯れてしまった。一方、鉄欠乏条件下および鉄濃度1mg/L以下では数か月程度浄化が進行したが、その後浄化性能が減少した。したがって、鉄濃度を数m/L程度の条件に設定することがバイオフェントン反応を進めるうえで重要と考えられた。2)浮遊植物および沈水植物体内の過酸化水素の分布を顕微鏡により観察した結果、根の根毛、先端、茎の細胞壁および中葉、並びに葉の側部、維管束部に比較的高濃度の過酸化水素が分布していることが分かった。したがって、鉄添加により、このような箇所でフェントン反応が進行していると考えられた。3)植物体内の過酸化水素濃度は、16時間/8時間の明暗条件下において安定して維持されること、また暗条件下においても体内に10日間程度維持され、夜間や日射条件の変化に大きく影響されないことがわかった。なお、鉄イオンを植物の根部等に供給するための方法について現在検討中であり、その方法が決定しだいフィールド試験を実施する予定である。水生植物を用いた連続および半連続浄化試験を行い、以下のような知見を得た。1)ペンタクロロフェノール(PCP)をモデル汚染物質とし、異なる鉄イオン濃度条件下で行った半連続浄化実験では、鉄イオン濃度が数十mg/L以上および無添加条件では植物の増殖が阻害され、連続的にPCPを処理することができなかった。2)鉄イオン濃度を数mg/L程度の条件に設定すると、植物量は長期間(数か月以上)安定して維持され、体内過酸化水素(H2O2)の減少およびPCPの除去が測定された。しかしながら、その除去量は前年度までの回分実験から予想される量より少なかった。3)人工湿地内で鉄化合物を植物に供給するための鉄含有ブロック担体を作製して、鉄イオンの溶出速度について検討した結果、溶出速度は担体内の細孔率およびpHに大きく影響され、特に担体内のpHを弱酸性に保つことが安定した鉄供給を行ううえで重要であることがわかった。4) H2O2を高濃度で蓄積する熱帯植物を植栽した人工湿地を用いて寮排水の浄化試験を行った結果、上記の鉄含有ブロック担体あるいは鉄化合物を高濃度で含む土壌の添加・無添加に拘わらず、BOD, SS,大腸菌等の一般水質項目および排水中に含まれるほとんどの抗生物質が浄化された。本研究より、鉄化合物の添加によりバイオフェントン反応が進行することが示されたが、最適な鉄添加条件については今後さらに検討が必要である。連続培養槽を作製して異なる種類の植物を培養中である。培養植物内の過酸化水素濃度は0.11mM程度存在するが、フェントン反応に関する既往研究では数mM数M程度と高濃度条件のものが多い。したがって、本研究では先ず、植物体内のように比較的に低濃度レベルでフェントン反応が進行するかについて、DMPO (5,5-Dimethyl-1-pyrroline N-oxide)およびDEPMPO(5- diethoxyphosphoryl-5-methyl-1-pyrrolineN-oxide)をスピントラップ剤として、電子スピン共鳴(ESR)装置を用いて検討した。その結果、無生物条件下(Fe=0.05 mM)で鮮明なOHラジカルピークが測定され、フェントン反応が進行することがわかった。この結果に基づき、植物抽出液にFe(II)鉄化合物のみを添加して同様な実験を行ったところ、DEPMPOを用いた場合に若干ではあるがOHラジカルと考えられるピークが検出された。鉄化合物を添加しない場合にはピークは検出されなかったことから、バイオフェントン反応が進行している可能性が高いと考えられた。ここで、無生物条件と比較してOHラジカルピークが減少した原因は植物抽出液内のラジカルスカベンジャーによるものと推察されるが、今後更に検討が必要である。

一方、培養植物を用いて顔料オレンジIIの脱色実験を異なる鉄添加条件下で行った。ウキクサ(Spirodela polyrrhiza)を用いた実験では、初期Fe(II)濃度の増加につれ脱色量が増加する結果が得られた。現在、同様な実験および解析を継続中である。また、植物切片試料の観察から、過酸化水素濃度は維管束および細胞壁の表面近傍で高くなっていることがわかった。したがって、これらの箇所を中心にフェントン反応の解析を今後進める予定である。連続処理に適した鉄イオン濃度および反応箇所を含めたメカニズムに関する基礎資料が得られており、概ね順調に研究が進行していると考えられる。フェントン反応によるOHラジカル生成、鉄濃度の影響、メカニズムに関する基礎資料が得られており、概ね順調に研究が進行していると判断される。鉄を適切な速度で供給する鉄含有粒子について検討し、人工湿地のフィールド試験に適用する。また、処理水の分析を行い、バイオフェントン法の有効性を明らかにする。連続処理実験を行い、バイオフェントン法の有効性を実証する。また、安定して汚染物質を浄化可能な操作条件を明らかにする。さらに、フェントン反応が進行する部位、反応速度を測定・解析して、浄化メカニズムを提案する。これらの知見をタイ王国で実施中の人工湿地を用いた共同研究に適用し、環境ホルモンや医薬品等の浄化能力について検討する。研究費の大半は鉄供給粒子の作製費、分析関連経費およびタイ旅費である。また、研究成果を発表するための旅費および資料整理等の人件費・謝金を必要とする。研究費の大半は連続実験に用いる装置の材料費および分析関連経費である。
生理活性環状微生物テルペン類における生合成環化反応の全容解明と開発基盤研究

1.エリナシン生産菌から、生合成炭化水素(+)-cyatha-3,12-dieneを分離し、エリナシンPからの半合成により立体構造を確定した。また、セルフリー系でGGDPからの変換を確認した。フシコクシン高生産株から、生合成炭化水素の推定中間体である(+)-δ-araneoseneを分離・同定した。また、fusicocca-3(16),10(14)-dieneを分離し、生合成経路上の新たなフシコッカンカチオン中間体の存在を推定した。2.フシコクシン生産菌から,保存性が高いGGDP合成酵素遺伝子を取得し,それより染色体歩行を行い,ジテルペン生合成遺伝子クラスターを同定した。このクラスター上に2種のジテルペン環化酵素遺伝子を見出したのでそれらについてcDNAクローニングし、機能を解析した。3.アフィディコリン生産菌から取得した環化酵素をコードするcDNAの塩基配列を利用して、PCRによる染色体歩行を行い、アフィディコリン生合成遺伝子クラスターを同定した。また種々の条件下で行った非酵素的環化および分子軌道計算に基づいて、詳細なアフィディコラン骨格の構築機構を推定した。4.ジテルペン化合物テルペンテシン生産放線菌から、テルペンテシンの生産に関与する2つのジテルペンサイクラーゼ遺伝子をクローニングした。組換え酵素を用いた解析により、1つの酵素は基質であるGGDPをterpentedienol diphosphate (TDP)へと変換し、次いでもう一つの酵素が、TDPをterpentetrieneへと変換することが分かった。5.スクアレン環化酵素の部位特異的変酵素の機能解析及び基質アナログの酵素反応実験を通して、基質の環化フォールデングは活性部位の立体的なサイズによって決定されることを明らかにした。1.エリナシン及びオフィオボリンの生合成中間体の解明エリナシンを生産するヤマブシタケの人工培養菌体から,生合成中間体炭化水素候補化合物の検索を行い,(-)-サイアタ-3,12-ジエンを単離し,その構造をエリナシンPからの半合成により決定した。2.エリナシンの予想中間体サイアタジエン及び標識GGDPの合成5-6-7員環性サイアタン型ジテルペン骨格の合成研究を展開し,そのA,B環の立体選択的構築を行い,さらに分子間エン反応によるC環形成のための官能化側鎖の導入に成功した。3.担子菌のサイアタジエン合成酵素遺伝子のクローニングヤマブシタケ菌体より調製したセルフリー系で,GGDPから生合成中間体と考えられる炭化水素への変換を確認した。この環化酵素遺伝子を生合成遺伝子クラスター上からのクローニングを目指し,そのプローブとなるGGDP合成酵素遺伝子の単離を縮重プライマーを用いたRT-PCRにより試みている。4.放線菌のジテルペン環化酵素の反応機構の解明テルペンテシンの骨格を形成する本酵素は,2つの酵素(Cyc1とCyc2)からなり,Cyc1がGGDPを環状化2リン酸中間体へと変換し,次いでCyc2がテルペンテトリエンへと変換することを明らかにした。5.糸状菌のジテルペン環化酵素の反応機構の解明アフィジコリン生合成における複雑な環化機構を検討するため,生合成中間体と環化生成物の種々のルイス酸処理を行い,多数の生成物の構造を決定した。この非酵素的反応の生成物は生産菌の菌体炭化水素成分とよく対応し,生成物の熱力学的性質等からも環化機構を推定しうる結果を得た。6.細菌のスクアレン環化酵素の部位特異的変異による機能解析

スクアレン-ホペン環化酵素について,Tyr495,Tyr612及びTyr609をAlaへ変換し速度論解析を行い,これらチロシン残基がD377やF365の機能(カチオン中間体の安定化)の補助を担うことを示した。また,これを大きなバルクサイズへ置換し,非天然型トリテルペンの創製に成功した。1.エリナシンの新たな生合成中間体の探索ヤマブシタケ人工液体培養菌体から,エリナシン生合成中間体候補化合物として,新規物質で即最初の水酸化体のサイアタ-3,12-ジエン-3β-オールを分離し,構造を決定した。2.細菌スクアレン環化酵素における基質メチル基認識機構基質のメチル基認識部位の特定を目的に,C(10)ノルスクアレンアナログの環化酵素反応産物から,45環性の6/5+5/5+(6)環系の新規テルペン骨格を見出した。3.サイアタジエン類の合成研究エリナシンのアグリコンである5/6/7-三環性サイアタジエン炭素骨格の合成計画を練り直し,新たな同炭素骨格の構築法を検討し,その立体選択的合成を進めている。4.糸状菌のジテルペン環化酵素の反応機構の解明酵素によるアフィジコリンの骨格構築に関する知見を得るために,一連の予想カチオンの反応を分子軌道計算で検証し,非酵素的反応の熱力学的安定性をよく説明した。5.原核生物起源のジテルペン環化酵素遺伝子の解析テルペンテシン生合成に関与する既得のジテルペン環化酵素の活性に必須なアミノ酸残基を同定するため,そのX線結晶解析を開始した。6.菌類のジテルペン環化酵素遺伝子のクローニング縮重プライマーを用いたRT-PCRにより,フシコクシン生産菌から6種のGGDP合成酵素遺伝子のクローニングに成功し,それらの周辺ゲノムDNA配列の分析を進めている。1、糸状菌におけるフシコッカン炭化水素生成過程の解析フシコクシン生産菌N-74株のフシコッカン系炭化水素成分の精査を行い、新化合物(+)-フシコッカ-3(16),10(14)-ジエンと(+)-δ-アラネオセンを単離・構造決定し、GGDPからフシコッカン生合成中間体の生成過程を実証的に解明した。2、細菌のスクアレン環化酵素の部位特異的変異実験による機能解析反応終結部位に想定された多数のアミノ酸残基の置換解析を行い、最終中間体ホパニルカチオンのイソプロピル基の脱プロトン化において、Gln262とPro263が"front water"を適切な場所に配置し、ホパノール等の副生成物の形成を抑制するために有効に機能することを示した。3、糸状菌のジテルペン環化酵素の反応機構の解析PAF拮抗阻害物質フォマクチンの骨格合成酵素に関して知見を得るため、同位体標識実験を行った。得られた実験データより、環化酵素活性部位内で基質GGDPが6員環舟型立体配座を取り、途中で生じる3級カチオンが配座を変えること無く2個の炭素結合形成が進行することを推定した。4、原核生物起源のジテルペン環化酵素遺伝子の解析テルペノイド環化酵素遺伝子はpolyprenyl diphosphatesynthase遺伝子と染色体上でクラスターを成していることを利用し、新たに3種類の放線菌から、ジテルペン環化酵素遺伝子を2つ、テトラテルペン環化酵素遺伝子を1つ取得した。5、担子菌、糸状菌のジテルペン環化酵素遺伝子のクローニングフシコクシンを生産する異なる2菌株(F6とN74)について、GGDP
イネ科植物の茎の構造と組織形成における傾斜構造の発達過程の解析

タケに代表される節構造を有するイネ科植物では,横断面の微視的な傾斜構造と,節間距離で示される巨視的な傾斜構造を持っており,これら二つの傾斜構造は機能分担されていることが示唆されている.本研究は,これらの傾斜構造を形成する過程を解析したものである.材料としては,イネ科植物の中で,短期間でおおくの節間を形成する典型的な作物として,スィートソルガム(Sorghum bicolor Meonch)を選んだ.品種は,晩生(シロップソルゴ-2号),中生(ハイブリッドソルゴ-),早生(ハイシュガ-ソルゴ-、シロップソルゴ-1号)の各品種を用いた.また,播種時期を5月20日、6月10日、7月6日の3段階とした。栽植密度は、いずれも80cm×15cm、一本植えとした。解析の結果,節間位ごとの節間長のパターンは、品種や播種時期などによってピークの位置やサイズなどの細部においては異なるが、基本的には、いずれも茎の基底から基部から先端部へかけて傾斜構造が認められた。また、節間の外径も先端部へと細くなる傾斜構造が認められた.以上、節間が中空なタケとは異なり,節間の内部が詰まっているスィートソルガムでも,茎の垂直方向(長軸方向)における節間距離や節間の形,あるいは,水平方向(横断面)における直径,組織の形状においても,傾斜構造をとることが認められた.また,垂直方向の傾斜構造の発達過程を調査した結果,個体の齢を基準に表現すると、各節間は長さの面からは同じ速度で,基部から上部へと形成され,傾斜構造をとることが認められた.これらの傾斜構造が植物体の群落維持のために重要な役割を果たしていることが推察された.今後,茎横断面における傾斜構造あるいは節間距離における傾斜構造を誘導する要因について検討することが必要であると考える.タケに代表される節構造を有するイネ科植物では,横断面の微視的な傾斜構造と,節間距離で示される巨視的な傾斜構造を持っており,これら二つの傾斜構造は機能分担されていることが示唆されている.本研究は,これらの傾斜構造を形成する過程を解析したものである.材料としては,イネ科植物の中で,短期間でおおくの節間を形成する典型的な作物として,スィートソルガム(Sorghum bicolor Meonch)を選んだ.品種は,晩生(シロップソルゴ-2号),中生(ハイブリッドソルゴ-),早生(ハイシュガ-ソルゴ-、シロップソルゴ-1号)の各品種を用いた.また,播種時期を5月20日、6月10日、7月6日の3段階とした。また、節間の外径も先端部へと細くなる傾斜構造が認められた.以上、節間が中空なタケとは異なり,節間の内部が詰まっているスィートソルガムでも,茎の垂直方向(長軸方向)における節間距離や節間の形,あるいは,水平方向(横断面)における直径,組織の形状においても,傾斜構造をとることが認められた.また,垂直方向の傾斜構造の発達過程を調査した結果,個体の齢を基準に表現すると、各節間は長さの面からは同じ速度で,基部から上部へと形成され,傾斜構造をとることが認められた.これらの傾斜構造が植物体の群落維持のために重要な役割を果たしていることが推察された.今後,茎横断面における傾斜構造あるいは節間距離における傾斜構造を誘導する要因について検討することが必要であると考える.
運動マシナリーとしてのＡＡＡ型分子シャペロン

AAA型シャペロンである線虫のp97ホモログCDC-48のN-D1ドメインのATP依存的回転運動は1段階で起こることをすでに報告している。ヒトp97ホモログVCPについても同様の高速AFM解析を行ったところ、VCPではもう1段階サブステップがあることを見出した。2つのサブステップからなる回転運動の分子機構を解明するため、センサー残基やアルギニン・フィンガー残基の変異体を構築し、解析した。また、N末端側をマイカ上に固定する方法を確立し、実際にATP加水分解を行っているD2ドメインのATP加水分解サイクルにおける構造変化観察した。その結果、ATPサイクルにおいて、ポアの開閉が観察された。酵母由来の26Sプロテアソームの高速AFM観察を行い、26Sプロテアソームの安定的観察条件を見出したので、次に26Sプロテアソームとモデル基質タンパク質の複合体の観察を進めた。その結果、26Sプロテアソームの片方の制御ユニットにポリユビキチン鎖が結合してふらふら動く様子が観察できた。微小管を切断するAAA型シャペロンkataninについて、ポア領域にある塩基性残基の機能的重要性を明らかにした。また、kataninの認識に必要な微小管構成サブユニットα-およびβ-チューブリンの酸性残基に富むC末端領域の重要性について検討した結果、α/β-チューブリン両方のC末端領域が切断活性に必要であることを明らかにし、kataninリングがα/β-チューブリン両方のC末端領域を同時に引っ張ることでチューブリンα/βヘテロ2量体を微小管から引き抜くというモデルを提唱した。26年度が最終年度であるため、記入しない。AAA型分子シャペロンp97のATP依存的回転運動についての高速原子間力顕微鏡(AFM)解析の結果をまとめ、Structure誌に発表した。D2ドメインの構造変化を解明するため、N末端にHisタグをつけ、マイカ上に固定して観察できる系を構築し、現在解析を行っている。また、Gluスイッチやinterprotomer motion transmission機構の変異体を構築し、現在精製を行っている。26Sプロテアソームの高速AFM観察条件を検討し、クライオ電顕の解像度に迫るイメージを取得する観察条件を見出すことに成功している。現在の観察速度は1フレーム/秒である。さらに条件を検討すれば、さらに高速で高分解能の画像を得ることが可能であると考えられる。また、基質タンパク質の高速AFM観察もできている。こちらは、高速観察に成功しており、不安定なドメインがふらふら動く様子が観察できている。26Sプロテアソームに基質タンパク質が結合して、分解に至る一部始終を高速AFM画像として捉えることが目的なので、ATPγS存在下で、基質-26Sプロテアソーム複合体の観察に挑んでいるが、これまでのところ基質-26Sプロテアソーム複合体の形成頻度は低く、さらに条件を検討する必要がある。水溶液中では基質分解活性を認めているので、高速AFM観察の適切な条件を見つけることができると考える。FtsHの高速AFM観察についてはまだ十分に条件検討ができていない。また、ATP結合や加水分解の変異体の構築・精製を進めている。26Sプロテアソームの観察条件が順調に適正化できていることから、全体的に順調に成果が上がっている。次年度は26Sプロテアソームの解析が進むことが期待できる。26Sプロテアソームの動態観察やp97変異体及び阻害剤を用いた解析等を中心に研究を推進し、課題の目的の達成を図る。
機能物質指向型多ケイ素環状化合物の効率合成

2,3,5,6,7,8-ヘキサシラビシクロ[2.2.2]オクタン-1-イル基(以降かご基と呼ぶ)を液晶分子のコアとして活用することを指向して,かご基置換ベンゼンを溶媒テトラヒドロフラン中-42°Cにおいて超塩基で処理して橋頭位をメタル化したのち,ハロゲン化アルキルを同温度で加えてそのまま室温まで昇温し,1-アルキル-4-アリールかご分子を収率よく合成した。DSC測定により,アルキル基の炭素数nが6以上のアルキル置換体は液晶性を示さないが,n=05では中間相が存在することを見つけた。また,n=15のアルキル置換体には偶奇効果が認められ,奇数のものは偶数のものに比べ中間相の温度範囲が広いことがわかった。メチル体(n=1)の偏光顕微鏡観察すると,等方性液体を冷却すると六角形組織が現れ,直交ニコル下で光らないことからホメオトロピック配列であると判断した。さらに冷却を続けると六方向に組織が伸長して雪印組織に成長した。テクスチャーからC6対称軸の存在が確認できたことと,X線回折の結果から,メチル体の中間相はヘキサゴナルカラムナー相と同定した。一方,ペンチル基置換体については,X線回折の結果から,レクトアンギュラーカラムナー相と同定した。いずれの場合も,棒状分子であるにもかかわらず,かご基置換分子がカラムナー相を発現することは注目に値する。多ケイ素環状化合物を液晶材料のメソゲンとして活用することを指向して,2,3,5,6,7,8-ヘキサシラビシクロ[2.2.2]オクタンの橋頭位のカルボキシル化およびエステル化を検討した。2,3,5,6,7,8-ヘキサシラビシクロ[2.2.2]オクタンに超塩基を作用させて橋頭位をメタル化したのち,炭酸ガスで処理することにより対応するカルボン酸をほぼ定量的に得た。単結晶X線構造解析の結果,かご型カルボン酸は結晶中において同方向にねじれたものどうしで対を形成し,それらが液晶のスメクチック相のように層構造をなしていることがわかった。つづいて,かご型カルボン酸を再度超塩基および二酸化炭素で処理することによってジカルボン酸の合成を試みたが,反応は複雑な混合物を与えた。そこで,かご型ジカルボン酸の間接的合成法を種々検討し,かご分子の橋頭位フェニルチオ化,橋頭位カルボキシル化,フェニルチオ基の還元的リチオ化につづく炭酸ガス処理という工程を経ることによりかご型ジカルボン酸の合成ルートを確立した。つぎに,かご型カルボン酸のエステル化を検討した。まずカルボン酸をジアゾメタンで処理すると対応するメチルエステルが収率93%で生成するのに対し,塩化オキザリルを用いて酸塩化物を経る方法やジシクロヘキシルカルボジイミドを用いてアルコールと脱水縮合させた場合には,対応するエステルは全く生成しなかった。これらの結果はヘキサシラピシクロ[2.2.2]オクタン骨格の嵩高さによりカルボキシル基への求核攻撃が困難であることを示している。そこで,カルボキシラートを求核剤とするエステル化,すなわち光延反応によるカルボン酸のエステル化をおこなったところ,特にアゾカルボン酸ジイソプロピルを用いたときに種々のかご型エステルが収率よく得られることがわかった。
配向基を内包した新規触媒によるカルボニル基β及びγ位Ｃ（ｓｐ３）－Ｈ官能基化反応

当初の予定どおり、配向基を導入したCp配位子の合成および、Rh、Co錯体の合成を行った。これらの錯体を用いてアルデヒド、ケトンをモデル基質とした様々な反応系を検討したが、目的の反応は進行しなかった。予定していたC(sp3)-H結合活性化反応が困難であったため、C(sp3)-H結合活性化反応についての知見を深めるため、Cp*Co錯体を用いたアリル位C(sp3)-H結合活性化反応についての検討を行った。Co錯体は同族のRh、Ir錯体にくらべ、メタラサイクルの求核性が高いという知見をもとに、アリル位C(sp3)-H結合のイミンへの付加反応を検討した。結果、所望の生成物が得られたものの、反応機構に関する対照実験を行うと、C(sp3)-H結合活性化機構ではなく、Lewis酸触媒作用によるエン反応であることが強く示唆された。目的の反応ではなかったものの、従来困難であった1置換アルケンと活性化されていないイミンを用いたエン反応であることと、Cp*Co錯体がLewis酸触媒としても用いることができるということを示す結果であった。また、活性化されていないアルケンとイミンでのイミノ-エン反応は文献報告が少なく、合成上価値のあるホモアリルアミン合成が可能なことから学術上一定の価値があると考え、現在論文投稿に向け準備中である。本結果は当研究室で開発されたCp*Co錯体がLewis酸触媒としての機能することを示すものであり、その特性について知見を得られたことは今後の研究において役立つものと考えている。平成30年度は収率に改善の余地はあるものの、Cp配位子上に配向基を内包したロジウム、コバルト錯体の合成ルートを確立し、それらを用いてアルデヒドβ位のC(sp3)-H結合官能基化反応の開発を目指し、種々の反応系を探索した。しかし、ロジウム、コバルト両錯体で反応の進行を確認することはできなかった。そこで、C(sp3)-H結合官能基化反応に関する知見を得るため、Cp*Co錯体を用いたアリル位C(sp3)-H結合官能基化反応の開発を行うこととした。末端アルケンに対し10 mol %のコバルト錯体を用いて、イミンへの付加反応を検討したところ、目的のホモアリルアミンが良好な収率で得られることがわかった。官能基許容性に関してもおおむね良好であった。しかし、反応機構に関する知見を得るため対照実験を行ったところ、一般的に用いられるLewis酸で低収率ながら反応が進行したこと、またカチオン安定化能の高い基質の反応性が高いといったことから、本反応はC(sp3)-H官能基化反応ではなくコバルトのLewis酸性によるイミノ-エン反応であることが強く示唆された。本反応の検討において、Rh、Co錯体の特性についての知見は深まったものの、C(sp3)-H結合官能基化反応については反応の進行を確認するに至っていないことから、「やや遅れている」と評価した。今後は、Cp*Co錯体を用いたアリル位C(sp3)-H結合官能基化反応を他の求電子剤や求核剤を用いて検討し、Cp*Co錯体でのC(sp3)-H結合官能基化反応の知見を深める。また、配向基を内包したCp配位子及びRh、Co錯体の合成においては収率が十分ではないため、その合成ルートを再検討し、収率の改善を目指す。

そこで、C(sp3)-H結合官能基化反応に関する知見を得るため、Cp*Co錯体を用いたアリル位C(sp3)-H結合官能基化反応の開発を行うこととした。末端アルケンに対し10 mol %のコバルト錯体を用いて、イミンへの付加反応を検討したところ、目的のホモアリルアミンが良好な収率で得られることがわかった。官能基許容性に関してもおおむね良好であった。しかし、反応機構に関する知見を得るため対照実験を行ったところ、一般的に用いられるLewis酸で低収率ながら反応が進行したこと、またカチオン安定化能の高い基質の反応性が高いといったことから、本反応はC(sp3)-H官能基化反応ではなくコバルトのLewis酸性によるイミノ-エン反応であることが強く示唆された。本反応の検討において、Rh、Co錯体の特性についての知見は深まったものの、C(sp3)-H結合官能基化反応については反応の進行を確認するに至っていないことから、「やや遅れている」と評価した。今後は、Cp*Co錯体を用いたアリル位C(sp3)-H結合官能基化反応を他の求電子剤や求核剤を用いて検討し、Cp*Co錯体でのC(sp3)-H結合官能基化反応の知見を深める。また、配向基を内包したCp配位子及びRh、Co錯体の合成においては収率が十分ではないため、その合成ルートを再検討し、収率の改善を目指す。
クモ膜下出血後のクモ膜下腔および動脈壁における細胞間接着分子の発現

SDラットを用い、大槽内自家血注入によりクモ膜下出血を作製した。17日後の時期において、生理食塩水にて潅流し脳を摘出した。摘出脳より凍結切片を作製し、1次抗体としてマウス抗ラットICAM-1モノクローナル抗体を用い、ABC法にて免疫組織学的染色を行い、脳底動脈壁におけるICAM-1の発現を観察した。別のラット群において、同様にクモ膜下出血を作製し、H-E染色標本を作製し、脳底動脈壁の血管内径の経時的変化を検討した。H-E染色標本では、クモ膜下出血23日後の脳底動脈壁にて、動脈壁の肥厚、血管内腔の狭小化、内皮細胞層と内弾性板の波状的変化、少数の中膜平滑筋細胞の浮腫性変化、外膜層での炎症性細胞の浸潤等の、脳血管攣縮に特徴的な病理学的変化が観察され、内径の平均値は正常コントロール群での血管内径に比して有意の減少を示した。免疫組織学的染色標本では,正常ラットの動脈壁ではICAM-1の微弱な発現が内皮細胞においてのみ観察されたが、クモ膜下出血25日後の時期では、脳底動脈内皮細胞のICAM-1の発現は強度となり、中膜平滑筋細胞層においてもICAM-1の発現が認められるようになった。クモ膜下出血7日後には、動脈壁各層でのICAM-1発現の程度は減弱する傾向を示した。本研究において、動脈壁でのICAM-1の発現強度と血管攣縮の程度には時間的相関が認められた。ICAM-1は、細胞性免疫、特に抗原提示において重要な役割を果たすことが知られており、本研究の結果から、平滑筋細胞における細胞性免疫が、脳血管攣縮の発生、進行に関与する可能性が示唆された。さらに現在、Northern Blot Techniqueを用いたICAM-1のmRNAの発現の検索と、In situ HybridizationによりICAM-1の発現の局在を検討している。
高齢者の姿勢調節能力改善に向けた神経機能促進法の開発

これまでの研究で、外部刺激によって、姿勢反応にかかわる神経経路が賦活化することが明らかとなった。平成30年度における研究では、当該経路に可塑的変化を生じさせる方法の確立を目指すことが目標であった。特に、大脳皮質と末梢神経に対する組み合わせ刺激(paired associative stimulation、以下PAS)の反復が、姿勢反応にどのように影響するのかについて検討を加えた。健常者を対象に、大脳皮質一次運動野下肢領域ならびに総腓骨神経を標的としてPASを15分間実施した(総腓骨神経刺激は大脳皮質刺激に40あるいは45ミリ秒先行、刺激頻度0.1 Hzで90ペア反復)。PASの前後で、経頭蓋的磁気刺激あるいは末梢神経電気刺激による誘発筋電図検査、ならびに重心動揺計を用いた姿勢検査を実施した。姿勢検査では、被験者に、立位において、一側上肢の運動課題を行わせ、その時の下肢筋の筋電図反応ならびに足圧中心動揺を計測した。本研究により、以下の結果を得た。1. PAS終了後、経頭蓋的磁気刺激による運動誘発電位の振幅が変化した。一方、末梢神経電気刺激による単シナプス性反射の振幅は変化しなかった。2. PAS終了後、上肢運動に伴う下肢筋活動の増大ならびに、足圧中心の移動速度の増大がみられた。3.上記の変化は、PAS終了後、20分間継続した。4.上記の変化は、PAS中の大脳皮質刺激と末梢神経刺激との時間間隔に依存していた。これらの結果は、PASによって引き起こされた大脳皮質一次運動野の興奮性変化と並行して、姿勢反応も変化することを示している。つまり、姿勢反応に可塑的変化を引き起こし、それを改善させる手段として、本研究で用いた方法を適用できる可能性がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、姿勢反応にかかわる神経経路の興奮性を促進する方法の確立を目指すことが目標であった。そのために、平成29年度における研究では、前庭刺激が、上肢筋群における間接的皮質脊髄路を介した効果にどのように影響するのかについて検討した。若年健常被験者8名を対象とした。間接的皮質脊髄路の効果を評価するために、空間的促通法を用いた。具体的には、右の上肢筋群(上腕二頭筋、上腕三頭筋、橈側手根屈筋、橈側手根伸筋)の表面筋電図を記録しておき、対側の一次運動野(上肢領域)への経頭蓋的磁気刺激ならびに同側の尺骨神経への電気刺激を組み合わせたコンバインド刺激を行った。空間的促通効果の判定には、単独刺激による筋電図反応の代数和に対するコンバインド刺激よる筋電図反応の大きさを指標にした。上記の刺激に組み合わせ、左右の乳様突起部へのガルバニック前庭刺激(GVS)を行った(持続時間1秒、知覚閾値の2倍)。なお、GVSの電極配置により、陽極刺激(筋電図記録側が陽極)と陰極刺激(筋電図記録側が陰極)をそれぞれ行った。その結果、我々の先行研究で報告されている結果と同様に、コントロール(GVSなし)と比較して、GVSを行った場合、コンバインド刺激による上腕二頭筋筋電図の空間的促通量は増大した。なお、陽極刺激と陰極刺激で、その増大量に有意な差は見られなかった。一方、上腕二頭筋と拮抗関係にある上腕三頭筋においても、刺激極性にかかわらず、GVSによって空間的促通量が増大した。さらに、前腕筋群においても同様の変化が見られた。平成29年度の研究成果から、ヒト上肢筋運動ニューロン群を支配する間接的皮質脊髄路に対して、GVSは、その極性や標的筋の作用にかかわらず、類似した興奮性効果をもたらすことが示唆された。平成29年度における研究の目標は、姿勢反応にかかわる神経経路を活性化する方法を明らかにすることであった。その結果、上肢筋群において、前庭刺激により間接的皮質脊髄路が活性化されることを示唆する知見が得られた。従って、当初の目標をおおむね達成することができたと判断し、「おおむね順調に進展している」と評価した。

一方、末梢神経電気刺激による単シナプス性反射の振幅は変化しなかった。2. PAS終了後、上肢運動に伴う下肢筋活動の増大ならびに、足圧中心の移動速度の増大がみられた。3.上記の変化は、PAS終了後、20分間継続した。4.上記の変化は、PAS中の大脳皮質刺激と末梢神経刺激との時間間隔に依存していた。これらの結果は、PASによって引き起こされた大脳皮質一次運動野の興奮性変化と並行して、姿勢反応も変化することを示している。つまり、姿勢反応に可塑的変化を引き起こし、それを改善させる手段として、本研究で用いた方法を適用できる可能性がある。平成30年度の研究の目標は、姿勢反応にかかわる神経経路に可塑的変化を誘導する介入方法を明らかにすることである。この目標を達成するために、若年健常被験者を対象に、当該経路の活性化を目的とする介入の前後で、姿勢反応ならびに誘発筋電図を計測する。介入効果が弱い場合には、介入中の運動課題の併用や刺激変数(強度、タイミング等)の検討も行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。