hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
事象関連電位に基づく文字類型の実証的研究

文字類型に関する脳科学的知見を求め、ヘブライ語母語話者がヘブライ文字を黙読する際の事象関連電位(ERP)を収録した。視覚刺激は8種類あり、同一語で母音記号(P)のあるものとないもの、語彙的に異なるが視覚的に同一のもの、言語的単位(U)が1つの語と2つの語を含む。ERPの総加算平均を比較したところ、Pありの刺激はPなしよりN170の電位が大きいが、同成分へのUの影響は少なく、Uが1つの刺激は2つの刺激より250ms近傍の陽性電位が大きいが、この電位へのPの影響は少なかった。この結果は、ヘブライ語の視覚情報と言語情報は早い段階から別々に処理され、視覚情報処理が言語情報処理に先立つことを示唆する。平成24年度に脳波実験システムの改善を行い、正確な潜時の値を求めることができるようになった。これにより潜時に着目した実験が本格的に行えるようになった。また、人文社会系研究倫理審査委員会の審査を受け、系の研究倫理指針を遵守しつつ研究を遂行する体制を整えた。これらをふまえ、平成25年度は2種類の実験を実施した。ひとつは、池田ほか(2011)で立てた仮説を検証すべく、日本文字を対象として被験者を増やして追験を行った。もうひとつは、平成24年度に実施したヘブライ文字を刺激とする予備実験の結果を分析、考察、発表するとともに、それをもとにパラダイムを改良して、本実験を行った。予備実験では、1母音記号を付した刺激は母音記号なしの刺激よりもN170の電圧が高い、2同一の文字列を1形態素の語として読む場合と2形態素の語として読む場合を比べると、前者よりも後者の方がN170の電圧が高いという次の結果を得ている。このうち1については、母音記号を付した刺激の方が形状的に複雑で、より多くの情報を処理する必要があるためだと考えられる。他方、刺激1と刺激4は同一の文字列で、唯一の違いは形態素の数である。したがって、施行Iと施行IVの電圧差(上記2)は形態素数を反映すると考えるのが自然であろう。これは、子音文字が語根や接辞等の形態論的単位を書き記す文字であるという仮説を支持する結果だと言える。本実験では、ヘブライ語母語話者4名を対象として予備実験の結果を検証した。まず、音声・言語実験室に設置されている脳波実験システムの改善作業を行った。具体的には、現行の実験システムにおいて問題となっていた潜時の遅れという技術的問題を解明するため、業者に委託し、脳波計測における刺激とトリガーパルスの同期検証を行った。同期検証作業の結果として,刺激とトリガーパルスには240msのタイムラグがあることが判明した。このタイムラグが,潜時の遅れの原因となっていたと考えられる。タイムラグの正確な数値が判明したため,タイムラグを引き算することで正確な潜時の値を求めることができるようになった。脳波計測による神経言語学的研究において、事象関連電位の潜時はとくに重要な指標であるため、この問題の解決の意義は極めて大きい。これをふまえて、かなと漢字の文字認知に関する実験を行った。その成果は、日本実験言語学会の研究大会で発表するとともに、同学会誌に研究ノートを投稿し、採択された。さらに、ヘブライ語母語話者を被験者とした文字認知実験の準備として、ドイツで開催された国際学会に出席して情報収集を行うとともに、そこで得られた情報を参考に3月に1名の被験者を対象として予備実験を実施した。パソコンが老朽化し、いくつかの技術的問題が発生したため、刺激発射と脳波収録用のハードウェア(コンピュータ2台およびケーブル)の入れ替えとソフトウェア(Super Labo, EPLYZERII)のアップグレードを年度末に行った。これにより、来年度以降、安定的に実験を継続する基盤が整った。近隣で20-30代のヘブライ語母語話者を新たに見つけることができなかったため、前年度に収録したデータを解析し、その結果を学会誌等に発表した。研究代表者は前年度に発表した論考で形態素数の違いに対してN170成分が関与しているという説を唱えたが、研究分担者の福盛は、第11回現代日本語文法研究会で「文字言語の形態素処理における事象関連電位による解析」と題する発表を行い、「いかだ:烏賊だ/筏」や「こうし:子牛/格子」のように、同じかな文字表記であっても形態素分析によって意味するところが変わる同字異義の語彙に対して、N170とP250の電位が関与するか否かを検証した。その結果、部位間および形態素の数の違いに関して電位量については有意差が得られないという結論に達した。研究代表者は、前年度に収録したデータをもとに日本実験言語学会のワークショップで「文字における文字類型とERPによる検証」と題する発表を行った。今回の解析では、前年度に発表した論考の結果は部分的にしか再現しなかったが、N170とP250の電位差に着目したところ、母音記号を付した刺激の方が付さないものよりも一貫して電位差が大きく、1ユニットからなる刺激の方が2ユニットのものより一貫して電位差が大きいという特徴が確認された。今回の実験結果から、ヘブライ文字の場合、N170とP250の電位差が母音記号の有無という物理量、およびユニット数という認知量を反映している可能性が示唆された。今年度は、耐震改修工事のため実験室が1年間使えなかったため、これまでに得た実験データをあらためて精査した。

本研究で使用したヘブライ文字の視覚刺激は、1ユニット母音記号なし(1U)、1ユニット母音記号あり(1UP)、2ユニット母音記号なし(2U)、2ユニット母音記号あり(2UP)の4種類に分類されるが、このうち言語的にも視覚的にも異なり、両方の処理が重畳する2UPを除いて比較してみると、言語的に同一で視覚的に異なる1Uと1UPの比較から視覚処理の影響、視覚的に同一で言語的に異なる1Uと2Uから言語的処理の影響を単離することが可能となる。その結果、前者はN170のピーク電圧に、後者はP250のピーク電圧に明瞭な違いがあることが判明した。したがって、N170は視覚処理、P250は(前語彙的な)言語処理に関連していることが示唆される。なお、「ユニット」は形態素に相当する言語単位であるが、本実験が注目する潜時では意味を含めた形態素処理がなされているとは考えられないため、「形態素」という用語を避け、この前語彙的な認知単位を「ユニット」と仮称している。文字類型に関する脳科学的知見を求め、ヘブライ語母語話者がヘブライ文字を黙読する際の事象関連電位(ERP)を収録した。視覚刺激は8種類あり、同一語で母音記号(P)のあるものとないもの、語彙的に異なるが視覚的に同一のもの、言語的単位(U)が1つの語と2つの語を含む。ERPの総加算平均を比較したところ、Pありの刺激はPなしよりN170の電位が大きいが、同成分へのUの影響は少なく、Uが1つの刺激は2つの刺激より250ms近傍の陽性電位が大きいが、この電位へのPの影響は少なかった。この結果は、ヘブライ語の視覚情報と言語情報は早い段階から別々に処理され、視覚情報処理が言語情報処理に先立つことを示唆する。当初、ヘブライ文字を視覚刺激とした実験を平成26年度に予定していたが、それを1年前倒しして平成25年度に実施した。この実験で収録したヘブライ語母語話者4名のデータを当初の予定通り平成26年度に解析し、その所見を学会等で発表した。専門家から忌憚のない評価や批判を受けた結果、当初の想定にはなかった新たな知見を得ることができた。これは、昨年の実施状況報告書の「12.今後の研究の推進方策」に書いたとおりの展開であり、「おおむね順調に進展している」と言える。言語学国際学会ないし国内学会において研究発表を行い、本課題の研究成果を広く学会に公開する。それにより、文字類型をめぐる一般言語学的議論を深めるとともに、事象関連電位を用いた言語研究の新たな可能性を追求したい。昨年度は、研究分担者が入院し、代表者が単独で研究を進めるしかなかった。また、機材の問題も発生し、当初の計画よりもやや遅れていたが、脳波実験システムの改善を行い、正確な潜時の値を求めることができるようになった。これにより潜時に着目した実験が本格的に行えるようになった。平成25年度には、「N170は表語処理というよりは、複数の表記要素を一つの表語単位として(N170は顔認知でも出現すると言われるが、その場合は目、鼻、口などを一つの「顔」として)マクロに処理することと関連のある成分なのかもしれない」(池田ほか2011)という仮説を検証するために最適な実験パラダイムを組み、脳波の収録を行った。また、平成26年度に予定していたヘブライ文字を視覚刺激とした実験を前倒しで今年度中に実施することができた点で、昨年度の遅れを取り戻すことができた。
神経回路網形成に果たすアクチン細胞骨格制御機構の役割

大脳皮質脳室帯に存在する放射状グリアの非対称分裂によって生み出された神経細胞は、細胞分裂を停止すると同時に軟膜側へと細胞移動を開始し、多くのものは放射状グリアにガイドされて皮質板へと辿り着く。かように細胞形態を大きく変化させる過程で、アクチン細胞骨格制御系が大きな役割を果たしていると考えられているが、その分子的な実体については未だ良くわかっていない。本研究において、我々は放射状グリアから生み出された神経細胞が皮質板へと移動する過程で、STEF/Tiam1-Rac1-JNK-MAP1B経路が、微小管の動態を制御することで神経細胞移動に関与していることを明らかにした(EMBOJ.2003)。また我々は細胞分裂を行う放射状グリアから生み出された神経細胞が分裂を停止するのに必要とされるp27が、その後の神経細胞移動においてもCdk5-p27-cofilin経路を介してアクチン細胞骨格系を制御しているということを見いだした(Nature Cell.Biol.2006)さらにた、神経細胞が放射状グリアに沿って軟膜側へとBDNFやEGFに誘引されて移動する過程で、P-Rex1-Rac1シグナル伝達経路が関与しているということも示唆された(J.Neurosci.25,2005)。さらに神経細胞が放射状グリア親和性移動と非親和性移動を選択する過程で、bHLH型の転写因子が関与している可能性についての知見も得た(Neuron2005)。これらの研究成果を活かして、神経細胞移動におけるアクチン細胞骨格制御系の果たす役割についてさらに詳しく調べて行きたい。本研究では、子宮内エレクトロポレーション法を用いて、マウス胚の発生途上の大脳皮質に外来性に遺伝子導入し、その効果をin vivoで観察することによって、Rac1およびその上流、下流の分子の神経回路網形成、とりわけ神経細胞移動における役割について調べようとしている。まず、特異的なドミナントネガティブ体を用いて、Rac1およびその活性化因子であるSTEF・Tiam1が大脳皮質における神経細胞移動に関与しているということ、さらにJNKがRac1の下流で活性化され、神経細胞移動にやはり関与しているということを明らかにした。さらに、移動神経細胞の先導突起(leading process)の形成にはRac1が必要とされるということ、JNKは先導突起そのものの形成には必要とされないが、その正常な形態を維持するために必要とされるということが明らかになった。我々はさらにスライス培養系、初代培養細胞系などを用いて、活性化したJNKが神経細胞の突起部分で微小管と共局在すること、JNKがMAP1Bのリン酸化に関与すること、さらにそれらの過程を介して突起部分における微小管のダイナミクスを上昇させることを明らかにした。これらの結果から、大脳皮質形成の神経細胞移動において、STEF/Tiam1-Rac1経路が先導突起の形成を含めて重要な働きをしているということ、またRac1の下流の一つとして、JNKがMAP1Bのリン酸化を介して先導突起での微小管ダイナミクスを制御し、正常な神経細胞移動に寄与していることなどが示唆された。前年度までに、STEF/Tiam1-Rac1-JNK-MAP1B-微小管というカスケードが神経細胞移動に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。本年度は、さらにRac1のもう一つのグアニンヌクレオチド交換因子であるP-Rex1が、この発生現象に関与していることを明らかにし、論文として報告した。P-Rex1は発生途上の脳組織の様々な領域に発現が認められ、特に大脳皮質の移動神経細胞で強い発現が見られた。

P-Rex1は外界から何の刺激もないと活性がほとんど認められないが、NGF, BDNF, EGFなどの栄養因子を加えるとその活性を増大させて、活性化Rac1を多く生み出ことがわかった。さらには、PC12細胞および大脳皮質の初代培養神経細胞のトランス=ウエルアッセイにおいて、これらの細胞がNGFあるいは、EGF、BDNF依存性に細胞移動する現象に、Rac1の活性化を会する事によって関与していることを明らかにした。また、子宮内エレクトロポレーション法によりP-Rex1のドミナントネガティブ体を導入する実験から、大脳皮質の神経細胞移動にこの分子が深く関与していることが、個体レベルで照明された。従来からBDNFやEGFが大脳皮質での神経細胞移動に関与していると言われて来ているが、以上の結果から、P-Rex1は大脳皮質形成過程において、BDNFやEGFのシグナルを受けて活性化し、Rac1のGTP結合型への変換を介して、神経細胞移動に寄与しているという現象が示唆された。大脳皮質脳室帯に存在する放射状グリアの非対称分裂によって生み出された神経細胞は、細胞分裂を停止すると同時に軟膜側へと細胞移動を開始し、多くのものは放射状グリアにガイドされて皮質板へと辿り着く。かように細胞形態を大きく変化させる過程で、アクチン細胞骨格制御系が大きな役割を果たしていると考えられているが、その分子的な実体については未だ良くわかっていない。今年度の研究において、我々は細胞分裂を行う放射状グリアから生み出された神経細胞が分裂を停止するのに必要とされるP27が、その後の神経細胞移動においてもCdk5-p27-cofilin経路を介してアクチン細胞骨格系を制御しているということを見いだした(Nature Cell. Biol.2006)。また、神経細胞が放射状グリアに沿って軟膜側へとBDNFやEGFに誘引されて移動する過程で、P-Rex1-Rac1シグナル伝達経路が関与しているということも示唆された(J.Neurosci.25,2005)。さらに神経細胞が放射状グリア親和性移動と非親和性移動を選択する過程で、bHLH型の転写因子が関与している可能性についての知見も得た(Neuron 2005)。これらの研究成果を活かして、神経細胞移動におけるアクチン細胞骨格制御系の果たす役割についてさらに詳しく調べて行きたい。
日中のクレンチングをコントロールすると夜間のブラキシズム抑制に効果がある

日中と夜間のブラキシズムにおける閾値設定と、相関関係を明らかにするため、側頭筋に対し携帯型の筋電計を用いて、昼食をはさんだ日中5時間、および夜間睡眠時5時間の筋電図測定を行った。被験者は日中および夜間のブラキシズムを自覚し、なおかつ全身疾患の既往をもたない3名とし、連続しない7日間に渡って測定した。最大咬合力による咬みしめ時の筋活動量を100%MVCとし、10%WC、20%MVC、30%WCのそれぞれに対し15秒持続時間を組み合わせた15通りの閾値に対して昼夜のイベント回数における相関係数を算出した。その結果、日中5時間と夜間5時間の側頭筋におけるブラキシズムイベント数は、被験者それぞれの閾値において高い相関関係があることが明らかになった。今後、さらなる被験者数を募るとともに、日中および夜間のブラキシズムの関連を検証する予定である。さらに日中においてバイオフィードバックを用いてクレンチングイベントを抑制することにより液問のブラキシズムイベントの変化を検証し、臨床応用を視野に入れた実験を行っていく予定である。
反芻類家畜における形質転換動物の作出と応用に関する基礎研究

1.シバヤギc-kit cDNAに見い出された特異的アラニン残基の挿入について、各種の動物を解析した結果、ウシ科の中でもヤギ、ヒツジに特異的な挿入であることが判明した。c-kitのリガンドであるSCFcDNAのクローニングを行なった結果、5つのisoformsが単離された。そのうちの二つは、従来報告されている動物種にない、新規のSCFのisoformsであった。2.マウスおよびシバヤギの胎盤形成過程におけるホメオボックス含有遺伝子群の関与について検討した。Degenerate oligonucleotide primeを用いたRT-PCR法による解析の結果、両動物種の胎盤において多数のホメオボックス遺伝子の発現が同定され、Hox a9,d9,Emx2.Msx2,ATBFIが、両動物種で共通して発現していた。また、Hox 09,d9の発現が胎盤形成過程において何らかの役割を果たしていることが示唆された。3.形質転換動物の作出効率を向上させる手段して、Bal 31とDpn IによるDNA消化とPCRとを併用したTg胚の選別を試みた。細胞質にDNAを注入し体外で後期胚に発生させたウシおよびマウス胚の98.6%で特異PCR産物は全く検出されなかった。一方、Tg胚のゲノムDNAを酵素処理した場合には、68.6%の胚でトランスジーンに特異的なPCR産物が検出された。また、70.5%のウシ胚でマーカー遺伝子に特異的なPCR物が検出され、Tg胚の選別に極めて有効であることが認められた。4.EGFPをマーカーとしてTg胚の選別法について検討した。受精卵前核にCMV・β-actin/EGFP遺伝子を顕微注入し生存胚を体外培養した。後期胚について蛍光顕微鏡で観察し、14.8%が胚全体で、22.6%がモザイク様の蛍光が観察された。つぎに、モザイク様に発光した胚と全体に発光した胚とに分類し偽妊娠ICRマウスの子宮へ移植した。前者から76.9%、後者から21.6%のTgマウスが得られた。本手法が、Tg胚の選別に極めて有効であることが認められた。1.形質転換動物の作出効率を向上させる手段して、Bal31とDpn1によるDNA消化とPCRとを併用したTg胚の選別を試みた。細胞質にDNAを注入し発生させたウシおよびマウス胚の98.6%で特異PCR産物は全く検出されなかった。2.シバヤギの胎盤形成過程におけるホメオボックス含有遺伝子群の関与について検討した。degenerate oligonucleotide primersを用いたRT-PCR法による解析の結果、胎盤において多数のホメオボックス遺伝子の発現が同定された。その内、Hox a9,d9,Emx2,Msx2,ATBFIが発現していた。

また、Hox a9,d9に関して妊娠の進行とともにその発現量が増加し、これらの遺伝子の発現が胎盤形成過程において何らかの役割を果たしていることが示唆された。3.シバヤギc-kit cDNAに見い出された特異的アラニン残基の挿入について、各種の動物を解析した結果、ウシ科の中でもヤギ、ヒツジに特異的な挿入であることが判明した。c-kitのリガンドであるSCFcDNAのクローニングを行なった結果、5つのisoformsが単離され、二つは、従来報告されている動物種にない新規のSCFのisoformsであった。今後は、これらのisoformsの生物学的意義について追求する予定である。1.受精卵前核に外来遺伝子と制限酵素とを同時に顕微注入す方法が、Tgマウスの生産効率向上に有効であるかどうかを検討した。EcoR1(注入量、10^<-7>Uおよび5×10^<-8>U)と共に遺伝子DNAを受精卵前核に顕微注入し、体外で後期胚にまで発生させ、Tg胚の割合を解析した。DNAの単独注入では平均9.1%のTg胚が検出されたのに対して、同時注入では、17.5%のTg胚が検出された。同様な方法により処理した胚を偽妊娠マウスの卵管に移植し、産子から抽出したDNAを通常のPCR法により解析した実験では、単独注入で生まれたマウスからはTg個体は全く得られなかったのに対して、同時注入では、11.4%のTg個体が検出された。2.EGFPをマーカーとしてTg胚の選別法について検討した。受精卵前核にCMV・β-actin/EGFP遺伝子を顕微注入し生存胚を体外培養した。その後、4細胞-胚盤胞期に、それぞれ蛍光顕微鏡で観察し、後期胚について、モザイク様に発光した胚と全体に発光した胚とに分類した。一部を、Bal31・Dpnlを用いるTg胚選別法により、蛍光発光とTg胚との関係について解析した。他の胚は、犠妊娠ICRマウスの子宮へ移植し、生まれたマウスのTg個体について解析した。なお、対照には非発光胚を用いた。大部分は桑実期以後に強い発光が観察された。Soeらの方法によりTg胚を解析した結果、発光胚の約80%以上がTg胚と判定された。一方、非発光胚でも極一部Tg胚の存在が確認された。なお、移植実験の解析は現在進行中である。また、胚におけるEGFPの発現が、培養液の鮮度に強く影響されることが認められた。1.前年度に引き続きEGFPをマーカーとしたTg胚の選別法について検討した。その後、4細胞ー胚盤胞期に、それぞれ蛍光顕微鏡で観察し、後期胚について、モザイク様に発光した胚と全体に発光した胚とに分類した。他の胚は、偽妊娠ICRマウスの子宮へ移植し、生まれたマウスのTg個体について解析した。DNA顕微注入後に観察した胚の37.4%で蛍光が認められ、それらは、桑実期以後に強い発光が観察された。そのうち、14.8%が胚全体で、22.6%がモザイク様の蛍光が観察された。2.これらの発光胚を移植したところ生まれたマウスの約42%がTgマウスと判定された。
重積層制御による機能性セラミックス人工格子の合成と物性

真空中で、複数の蒸発源から金属を蒸させ、活性ガスと反応させて化合物の薄膜を基板上に堆積させる活性化反応蒸着法を用いて、酸化物人工格子薄膜の作製および単一化合物のエピタキシャル薄膜の物製を行うとともに、薄膜構造の評価と種々の物性測定を行い検討を加えた。研究成果は以下のように要約できる。1)CoO/NiO,Fe_3O_4/CoOおよびFe_3O_4/SiO系人工格子酸化物薄膜が作製できた。これらはひずみ超格子を形成し、層厚によって磁気構造や磁気転移温度が異なることが判明した。2)CoO/SiOx積層膜を作製し、水素還元によってCo金属超微粒子がSiOx層間にサンドイッチされたCo/SiOx積層膜を作った。Co微粒子は超常磁性を示し、SiOxは保護膜の働きをする。4)NiO/ZnO人工格子薄膜は、層厚が薄い時はいずれの結晶層もNaCl型構造をとるが、厚いときはZnO層はウルツ鉱型に変わる。5)BaTiO_3の(100)配向エピタキシャル膜をSrTiO_3/Pt上に作製した。asーgrownで強誘電性であり、電気絶緑性>10^9Ω・cmであった。6)化学量論組成のPbTiO^3配向膜を作製する手法を確立した。MgO(100)基板上にはc軸配向膜が、サファイアc面上には(111)面が優先配向した。asーgrownで強誘電性を示し、良好な焦電性を示した。7)石英ガラス基板上ヘのc軸配向ZnO膜の生成メカニズムを詳しく検討した。また、ZnOにAlをド-プし、透明導電膜の作製を試をみた。その結果、基板温度150 ^0CでもA1が25%ド-プし、透明膜が成膜可能であり、比抵抗が<1×10^<ー3>Ω・cmの膜作製が可能であった。セラミックスの人工格子的合成法では,従来にない機能を持つ薄膜の合成が可能であり,種々の応用が期待される.本研究で購入した電子ビーム蒸着装置は酸化物の薄膜化に最適の手法であるので本年度は緊急の課題である高温超伝導酸化物,YーBaーCuーO系に研究対象を集中した.電子ビーム蒸着装置が納入されるまでは薄膜化するに当っての基礎知見となる状態図,化学的性質等について研究を進め,装置納入後はYーBaーCuーO薄膜の合成条件について検討を加えた.本年度の主な研究成果は以下の通りである.(1)YーBaーCuーO系高温超伝導酸化物の基礎研究Y_2BacuOyーBaO・2CuO擬2成分系における状態図の作成も検討し, YBa_2Cu_3Oxの包晶温度は993°Cであり,それ以上では液相とY_2BaCuO_5とに分解することを明らかにした.さらにYBa_2Cu_3Oxの水との反応性について検討した結果, YBa_2Cu_3OxはH_2Oと反応し, Y(OH)_3,CuO,Ba^<2+>イオンに分解することが明らかになった.(2)電子ビーム蒸着装置によるYーBaーCuーO薄膜の合成法の検討YーBaーCuーO系酸化物薄膜を作成する目的で, Y,Cu,Ba等の金属について, 10^<-3>mmHg程度の酸素雰囲気中で各元素について,蒸着速度の検討を行った.その結果,いずれの元素についても,各々の酸化物薄膜を形成することが出来,蒸着速度を数/secまで精度よく制御できることが判明した.以上の結果より,本研究の所期の目的であった電子ビーム蒸着装置による酸化物薄膜の合成が可能であることが確認された.真空中で、複数の蒸発源から金属を蒸させ、活性ガスと反応させて化合物の薄膜を基板上に堆積させる活性化反応蒸着法を用いて、酸化物人工格子薄膜の作製および単一化合物のエピタキシャル薄膜の物製を行うとともに、薄膜構造の評価と種々の物性測定を行い検討を加えた。

7)石英ガラス基板上ヘのc軸配向ZnO膜の生成メカニズムを詳しく検討した。また、ZnOにAlをド-プし、透明導電膜の作製を試をみた。その結果、基板温度150 ^0CでもA1が25%ド-プし、透明膜が成膜可能であり、比抵抗が<1×10^<ー3>Ω・cmの膜作製が可能であった。(1)前年度においては、Y-Ba-Cu-O系薄膜作製の際の基礎知見となる状態図、化学的性質を調べるとともにY-Ba-Cu-O薄膜の合成等について研究を進めてきたが、本年度は超伝導臨界温度107Kを持つBi-Pb-Sr-Ca-Cu-O系薄膜作製の基礎データとなる状態図を三成分系について検討した。酸化亜鉛(ZnO)は、バリスター、表面弾性波素子、ガスセンサー等に広く用いられている代表的な電子材料の一つであるが、ZnO薄膜の合成は、従来、その殆どがマグネトロンスパッターで行われている。そこで、本年度の研究として、マグネトロンスパッター法にはない種々特徴を持つ活性化反応蒸着装置を用いて酸素雰囲気中(10^<-4>Torr)で各種基板へのZnO薄膜合成条件の検討を行った。その結果、石英ガラス基板を用いた場合、基板温度200600°Cの温度範囲ですべてのC軸優先配向が認められた。基板温度の上昇とともに酸素欠陥の減少がおこり、そのため薄膜の電気抵抗の増加が認められた。XRD(00l)回折線の半価幅も基板温度の上昇とともに小さくなることから、ZnO薄膜の結晶性は良くなっていると言える。サファイアR面、c面を基板に用いた場合、基板温度600500°Cで、それぞれR面、c面へZuOがエピタキシャル成長していることがRHEEDの測定より判明した。また、SEM観察と結晶性の評価を行い、ZnO薄膜の合成条件と膜質の関係を明らかにした。(1)酸化亜鉛(ZnO)は、バリスタ-、表面弾性波素子、ガスセンサ-等に広く利用されている代表的な電子材料の一つである。電子ビ-ム反応蒸着装置を用いて酸素雰囲気中(10^<-4>Torr)で各種基板へのZnO薄膜合成条件の検討を行い、石英ガラス基板を用いた場合、広い温度範囲でc軸配向膜が得られ、サファイヤc面およびR面基板ではエピタキシャル成長膜が得られることが分かった。さらに、基板として石英ガラスを用いた場合についての種々の蒸着条件への結晶性、膜質におよぼす影響をXRD、SEM等を用いることによって解明するとともに、最適蒸着条件について詳細に調べた。その結果、酸素分圧および高周波出力は膜成長速度に大きく影響をおよぼし、酸素分圧、高周波出力が高いほど膜成長速度が速いことが分かった。また、基板温度400°C、高周波出力100W以上、酸素分圧2.0×10^<-4>Torrにおいて結晶性、膜質の最も優れた薄膜が合成できることが明らかになった。(2)PbTiO_3に代表されるペロブスカイト型酸化物は、優れた強誘電性とともに焦電、圧電、電気光学効果を兼ね備えた機能性の高い材料で、これらの特性を利用した多様なデバイスが提案されている。本年度においては、薄膜作製法として金属蒸発源の蒸発速度を独立に制御できる電子ビ-ム反応蒸着装置を用いてサファイヤc面基板上にPbTiO_3薄膜を作成し、特性評価を行った。その結果、基板温度600°C、R.F.出力150W、酸素圧1.01.6×10^<-4>Torrの条件下でPbTiO_3の(111)面がサファイアC面にエピタキシャル成長した膜が得られた。また、ロッキングカ-ブの半価幅(1deg.)が狭いことによりこの膜の結晶性は良好だと考えられる。さらに、作成した膜において強誘電性を示すD-Eヒステリシス曲線が観察された。(1)酸化亜鉛およびそれにアルミニウムをド-プした系について薄膜化を試みた。
画像認知学的手法に基づいた乳癌検診のカテゴリー分類の妥当性に関する研究

カテゴリー判定は一般的な癌検診で用いられている「異常なし,要経過観察,要受診,要精検,要治療」という形式の判定と相容れないものではないが,判定方法に習熟する必要はあり,直感的には理解しにくいものである。無用な再検査を増加させる要因となっているカテゴリー3の取り扱いについては,少なくとも,次に何をすべきなのか,もっと具体的に明確にする判定を盛り込むべきである。従来の「異常なし,要経過観察,要受診,要精検,要治療」という形式の判定は,非常に単純明快で,受診者にも分かりやすく,安易に排除すべきではない。一方,読影実験では,カテゴリー判定を行う際,読影者は独自の判断スケールを持っていることが明確になった。特に専門家集団では,各自が非常に強固な独自のスケールもっており,典型的な症例であっても判断が完全に一致することは極めて稀であることが示唆された。これはどのような新しい判定方法が導入されようとも,強固に持ち続ける読影者の癖,性格といってもよいだろう。現状のJABTSのカテゴリー判定で提案されている25%刻みのスケールは平均的な判断スケールに一致しているので,目安にすることは可能といえる。しかし,判定者の判断スケールの独自性が非常に強いことも事実であり,これが判定のばらつきの根本原因と理解される。モニタ診断への移行は更に検討を要するが,少なくとも従来いわれているような厳しい規制が必要という点には疑問がある。現在使用されている高輝度・高精細の医用画像観察モニタであれば,周囲の照明で診断能が影響されにくいことが判明した。また,マンモグラフィでもCRTよりも液晶モニタを使用することに妥当性がある。日本乳腺甲状腺超音波診断会議(JABTS)の乳腺腫瘤像形成性病変の乳癌検診用カテゴリー判定(良性,良性の可能性が高い,悪性の疑い,悪性の4段階)にしたがって,超音波画像100例の判定を26名で行った。カテゴリー判定が全員一致した症例は1症例のみであった.60%以上の読影者(16/26)が同じカテゴリーをつけた症例は61例であった.これを2段階評価(良性,悪性)で読み替えると,60%以上の読影者が同じカテゴリーをつけたのは82症例であった.観察者間の一致度をカッパ値でみると,4段階では0.197,2段階では0.351であった。カテゴリー判定の再現性をみるために,50例を2回読影した。判定の再現性におけるカテゴリー判定のカッパ値は,4段階では0.454,2段階評価では0.580で,統計学的に中程度の再現性を認めた。1回目と2回目の読影で,4段階評価において読影者全員が同じカテゴリー判定をした症例はなかった.2段階評価とすると,5症例で全員が同じ判定をした。各読撮影者のカテゴリー判定とそれに対応するROC解析の連続確信度の%を対比すると,各読影者ごとにそれぞれ異なった確信度のスケールでカテゴリー判定をしていることが判明した.しかし,読影者全体で確信度の平均値はJABTSのカテゴリー分類の定義とよく一致していた。カテゴリー判定は,カテゴリーを細分化すると一致度が悪くなるが,現行のJABTSの基準は,不特定多数が使用することを想定しても,概ね平均的な確信度を表現できていると考えられる。マンモグラフィのモニタ診断への移行に関する医学的安全性を検証するため,乳房ファントムを用いた読影実験を実施した。乳房ファントムはターゲットとして,腫瘤影,石灰化,線維を含むが,通常の精度管理に広く用いられているACR推奨のモデル156に加え,モデル156にはない微小なターゲットを含むCIRSのモデル12Aを使用した。

モニタは医療用高精細の5Mモニタ(CRTと液晶モニタ)とし,通常のスクリーン・フィルムで撮影後,50μmのサンプリングピッチでデジタイズしたものを,DICOM画像表示ソフトを用いて9名の読影者によって観察した。腫瘤影,石灰化,線維について,ACRのマンモグラフィの画質評価基準にしたがいスコアをつけ,モニタがCRTか液晶モニタかによる相違,周囲の照明(モニタ面で20ルクス,100ルクス,420ルクスの三段階)による影響を検討した。従来,モニタ診断における読影室の照明は暗い方がよいとされていたが,照度によるスコアの差はみられず,また,判定の再現性にも照明の影響はなかった。CRTと液晶では液晶モニタの評価スコアが平均0.5ポイント高く,液晶モニタの方がよく見えることが判明した。液晶モニタについては,モニタ面の保護フィルタの有無による影響も検討したが,有意差は認めなかった。最近の医療用高輝度高精細液晶モニタを使用するものであれば,照明の影響は臨床的に無視できる範囲であり,モニタ診断への移行にも妥当性があると考えられた。
科学的な認識に基づいて自らの行動を決定する判断力を身に付けさせる研究

現在将来を担う子ども達に求められていることは、放射線は危険か、安全か、必要か、不必要かという二元論的な考え方ではなく、自分たちの力で状況を変えたり、自らの命を守る術を身に付けたりする素地を育むことだと考える。そこで、授業を通して放射線についての正しい知識を得ることにより、生きていく中で、どのようにして放射線と付き合っていくか、科学的な認識に基づいて自らの行動を決定する判断力を身に付けていきたいと考えた。放射線に関する学習を行うにあたり、レディネス調査を行った。そこから見えてきたことは、ほぼすべての生徒が放射線に対して「怖い、危険」というイメージを持っていること。その一方で、自分の身を放射線から守る方法を正しく理解している生徒が3割程度しかいないこと。放射線が身の回りの様々な場面で利用されていることについてはほとんど知らないこと。などである。レディネス調査を受けて、中学校2年生の「化学変化と原子・分子」を学習後、放射線に関する学習を9時間計画で実施した。1放射線についての課題を見付ける2放射線の測定する3霧箱で放射線の飛跡を確認する46放射線から身を守る方法を考え実験を通して確かめる。7放射線の利用について考える8、9レポートにまとめる。(数字は何時間目の授業かを示す)単元計画を設定し、じっくりと放射線について学習する時間を設けることで、生徒は意欲的に学習に臨むことができた。46で、自ら課題を設定し、実験方法を計画し、対話を通しながら考察することで、科学的に探究する姿勢を育むことができた。一方で、レポートをまとめる際、調べる手段が、手元にあった副読本、資料集、インターネットに限られてしまった。本単元の学習においては、授業時間を確保することが難しいかもしれないが、生徒も放射線を身近な問題の一つと感じているため、より深く学習する価値は大きいと考える。などである。
ヒトの感覚機能の回復を促す新たなリハビリテーション手法の開発

ヒトの体性感覚機能の向上には一次体性感覚野などの神経活動が重要な役割を担っていると考えられている.本研究では,まず経皮的な末梢電気刺激を用いて体性感覚機能を向上させたときに一次体性感覚野の神経活動がどのように変化するかを検証した.その後,一次体性感覚野に対して経頭蓋電気刺激を与えることで一次体性感覚野の神経活動と体性感覚機能にもたらす影響を検証した.結果,体性感覚機能の向上には一次体性感覚野の抑制機能の減弱が関与していること,さらには経頭蓋パルス電流刺激や経頭蓋ランダムノイズ刺激を与えることで一次体性感覚野の抑制機能の減弱や神経活動の増大が生じ,体性感覚機能を向上させることが判明した.本研究課題のテーマである感覚機能には、一次体性感覚野が重要な役割を担っていることが知られている。本年度は、末梢電気刺激を指尖に与えた後に生じる一次体性感覚野の神経活動の変化について脳波計を用いて検証し、感覚機能向上に関係する神経生理学的メカニズムの検討を行った。指尖への末梢電気刺激は感覚機能を向上させる効果のある刺激設定を用いて行い,その刺激前後の体性感覚誘発電位を記録・比較した。その結果、末梢電気刺激を指尖に与えることで、一次体性感覚野に存在する皮質内抑制回路の活動性が変化することが明らかとなった。すなわち、末梢電気刺激後に生じる感覚機能向上には一次体性感覚野における皮質内抑制回路の活動性変化が関与している可能性があることが示唆された。また、上記脳活動計測と並行して、感覚機能に生じた変化を鋭敏に検出することができる検査装置の制作も行った。本装置は幅の異なる縞が刻み込まれたドーム状の機器の方向を検査指で判別し回答するものであり、その正答率と反応時間を計測することができる。本装置を用いることで、本研究の主たる目的である感覚機能の回復を促す新たなリハビリテーション手法の効果検証を高精度かつ客観性をもって遂行することが可能となる。現在、予備実験として、感覚機能の向上をより鋭敏に検出することができる刺激幅の検証等を行っている。来年度は感覚機能検査と脳活動計測を用いて、感覚機能向上を促す新たなリハビリテーション手法の開発に着手する予定である。感覚機能を検査する装置制作の完成が想定よりも遅れたことに加えて、感覚機能を鋭敏に評価するために必要な刺激幅の確立に時間を要している状況である。ヒトの体性感覚機能向上には一次体性感覚野をはじめとした皮質領域の神経活動が重要な役割を担っていると考えられている.近年では,経皮的な末梢電気刺激や頭皮上に貼付した刺激電極を通じて1 mA程度の微弱な直流電流を与えることができる経頭蓋直流電気刺激を用いることで体性感覚機能が向上することが報告されている.しかし,体性感覚機能が変化する神経生理学的メカニズムについては未だ議論の最中であり,経頭蓋直流電気刺激の効果には大きな個人差があることも報告されている.そこで本研究では,1経皮的な末梢電気刺激を用いて体性感覚機能が変化する神経生理学的メカニズムを検証した後,2体性感覚機能を向上させる至適な経頭蓋電気刺激法について検証を行った.結果として,体性感覚機能の向上には一次体性感覚野における抑制機能の減弱,体性感覚機能の低下には一次体性感覚野における抑制機能の増強が関与している可能性が示唆された.また,頭皮上に貼付した刺激電極を通じて1 mA程度の微弱なパルス電流を与えることができる経頭蓋パルス電流刺激を用いることで,一次体性感覚野における抑制機能は減弱し,体性感覚機能が向上することが示された.また,刺激前の体性感覚機能が低いほど,経頭蓋パルス電流刺激の刺激効果が高くなることが示唆された.つまり,経頭蓋パルス電流刺激は体性感覚機能を向上させることができる至適な経頭蓋電気刺激法のひとつである可能性が示された.ヒトの体性感覚機能の向上には一次体性感覚野などの神経活動が重要な役割を担っていると考えられている.本研究では,まず経皮的な末梢電気刺激を用いて体性感覚機能を向上させたときに一次体性感覚野の神経活動がどのように変化するかを検証した.その後,一次体性感覚野に対して経頭蓋電気刺激を与えることで一次体性感覚野の神経活動と体性感覚機能にもたらす影響を検証した.結果,体性感覚機能の向上には一次体性感覚野の抑制機能の減弱が関与していること,さらには経頭蓋パルス電流刺激や経頭蓋ランダムノイズ刺激を与えることで一次体性感覚野の抑制機能の減弱や神経活動の増大が生じ,体性感覚機能を向上させることが判明した.感覚機能を評価するための刺激幅の確立した後、感覚機能を向上させるための効果的な介入方法を検討することを目的として、経頭蓋直流電流刺激と末梢電気刺激を用いた研究を計画している。リハビリテーション科学本年度は、実験装置の作成およびその装置を用いた評価方法の確立に注力し、当初計画していた海外学会への参加を控えたことにより次年度使用額が生じた。次年度は、今年度得られた実験結果を国内外での学会で発表予定である。また、感覚機能を評価するための刺激幅を追加購入することを検討している。
肝前駆細胞と肝間葉系細胞との相互作用機構の解明と抗線維化療法標的分子の探索

研究代表者らは、これまでに確立してきた肝幹・前駆細胞及び肝線維化研究の学術・技術基盤をもとに、1.細胞表面抗原によって高度に濃縮したマウス肝幹・前駆細胞とマウス肝間葉系細胞(星細胞)との新規共培養系を樹立することにより、肝間葉系細胞が肝幹・前駆細胞の分化・増殖に及ぼす効果と、その際に中心的な機能を有する標的分子を同定すること、2.肝前駆細胞誘導動物モデルを用いて、肝間葉系細胞と肝幹・前駆細胞との相互作用、ならびに肝星細胞の活性化・増殖を調節しうる分子機構を探索、解析すること、3.得られた標的分子の機能について、ヒトiPS細胞培養系を用いて肝前駆細胞と肝間葉系細胞の分化・増殖を調節しうる標的分子の機能を検証すること、の3点を目的とした研究を行い、今年度の成果として下記を得た。マウス肝幹・前駆細胞とマウス肝間葉系細胞との新規共培養系を樹立し、マウス肝間葉系細胞由来の液性因子がマウス肝幹・前駆細胞による胆管構造の構築に促進的に機能することを明らかにした。さらに、この機能がMMP14の機能欠損によって低下すること、その際には特定のpeptideの分泌が低下していることを明らかにした(第25回肝細胞研究会にて発表)。現在さらにその機能の詳細について解明すべく、研究を進行している。ヒトiPS細胞培養系を用いた、肝星細胞の機能検証としてヒトiPS細胞に人工的に遺伝子発現を調節できる技術を用いて、ヒトiPS由来肝星細胞にLHX2遺伝子を発現させた。LHX2遺伝子を強く発現させたヒトiPS由来肝星細胞は、肝前駆細胞のアルブミン発現を100倍以上に上昇させるなど肝前駆細胞の成熟化を強く促進した。LHX2遺伝子はヒトiPS細胞由来肝星細胞から、ラミニンなどの細胞外基質産生を調節し、細胞に適切な足場を提供して成熟化に寄与していることが示された(Sci Rep, 2019)。1の「細胞表面抗原によって高度に濃縮したマウス肝幹・前駆細胞とマウス肝間葉系細胞(星細胞)との新規共培養系を樹立することにより、肝間葉系細胞が肝幹・前駆細胞の分化・増殖に及ぼす効果と、その際に中心的な機能を有する標的分子を同定する」に関しては、非常に順調に進行している。肝幹・前駆細胞から胆管系譜細胞により嚢胞型培養体<cholangiocytic cysts>を形成させる培養系において、胎生期肝間葉系細胞と共培養すると、CK19とGrhl2発現を高めて胆管分化とtight junction形成を支持しつつ、AQP1など胆管上皮に発現するチャネル分子の発現を亢進せしめることを見いだした。Matrix Metalloproteinase (MMP)-14欠損マウス由来の肝間葉系細胞と共培養すると、野生型よりも有意に効果が少なく、増大効果はほぼ消失することを確認した。この形質の差異は非接着培養であるため肝間葉系細胞が産生する液性因子の欠如によるもので、特定のペプチド分泌に起因することも確認できており、その結果を現在、分子生物学的に確認している。2の肝前駆細胞誘導動物モデルを用いて、肝間葉系細胞と肝幹・前駆細胞との相互作用、ならびに肝星細胞の活性化・増殖を調節しうる分子機構を探索、解析する、についても1で得られている標的ペプチドの効果を検証しているところであり、現時点で有望な結果が得られている。3のヒトiPS細胞培養系を用いた検証に関してもLHX2遺伝子を強く発現させたヒトiPS由来肝星細胞は、肝前駆細胞のアルブミン発現を100倍以上に上昇させるなど肝前駆細胞の成熟化をさらに強く促進することが示され、ラミニンなどの細胞外基質産生を調節し、細胞に適切な足場を提供して成熟化に寄与していることが明らかになるなど、非常に順調に進行している。いずれの項目に関しても、今年度の成果に基づいて、研究を進捗させてゆく予定である。1については、分子生物学的な検証作業として阻害薬あるいは受容体拮抗剤による検討、ウイルスベクターによるshRNAまたはcDNA強制発現の双方から、変動分子が重要な機能を有するかを検証する。これらの研究手法は、研究グループで既に十分に習熟しており、基盤となるpreliminary dataもあるため、計画は順調に進むことが期待できる。2についてはDDC投与モデルを用いた肝前駆細胞誘導を行い、ここに1で得られた標的分子の効果を検証しているところであり、今後の解析により、方向性を確認しながら進行させてゆく予定である。間葉系細胞(星細胞・Myofibroblasts)をFACSにより分取し、得られた細胞についてwhole transcriptome解析を行うことで、変動分子を抽出することも計画している。3については、ヒトiPS由来肝前駆細胞とヒトiPS由来肝間葉系細胞を、1と同じ非接触的に共培養し、同定した標的分子の過剰発現・阻害もしくは欠損株樹立を行い、マウスで同定された機構がヒト間葉系細胞においても同じ機能を呈しうるかを検証する。さらに、得られた知見が、肝生検組織・患者血清でも同じ動態を呈するのか検証する。これらの研究の進展により、将来的に自己由来ヒトiPS由来細胞を用いた肝幹・前駆細胞及び成熟肝細胞へのより安定した成熟化誘導法の開発にむけた基盤技術となることを企図している。研究代表者らは、これまでに確立してきた肝幹・前駆細胞及び肝線維化

研究の学術・技術基盤をもとに、1.細胞表面抗原によって高度に濃縮したマウス肝幹・前駆細胞とマウス肝間葉系細胞(星細胞)との新規共培養系を樹立することにより、肝間葉系細胞が肝幹・前駆細胞の分化・増殖に及ぼす効果と、その際に中心的な機能を有する標的分子を同定すること、2.肝前駆細胞誘導動物モデルを用いて、肝間葉系細胞と肝幹・前駆細胞との相互作用、ならびに肝星細胞の活性化・増殖を調節しうる分子機構を探索、解析すること、3.得られた標的分子の機能について、ヒトiPS細胞培養系を用いて肝前駆細胞と肝間葉系細胞の分化・増殖を調節しうる標的分子の機能を検証すること、の3点を目的とした研究を行い、今年度の成果として下記を得た。マウス肝幹・前駆細胞とマウス肝間葉系細胞との新規共培養系を樹立し、マウス肝間葉系細胞由来の液性因子がマウス肝幹・前駆細胞による胆管構造の構築に促進的に機能することを明らかにした。さらに、この機能がMMP14の機能欠損によって低下すること、その際には特定のpeptideの分泌が低下していることを明らかにした(第25回肝細胞研究会にて発表)。現在さらにその機能の詳細について解明すべく、研究を進行している。ヒトiPS細胞培養系を用いた、肝星細胞の機能検証としてヒトiPS細胞に人工的に遺伝子発現を調節できる技術を用いて、ヒトiPS由来肝星細胞にLHX2遺伝子を発現させた。LHX2遺伝子を強く発現させたヒトiPS由来肝星細胞は、肝前駆細胞のアルブミン発現を100倍以上に上昇させるなど肝前駆細胞の成熟化を強く促進した。LHX2遺伝子はヒトiPS細胞由来肝星細胞から、ラミニンなどの細胞外基質産生を調節し、細胞に適切な足場を提供して成熟化に寄与していることが示された(Sci Rep, 2019)。1の「細胞表面抗原によって高度に濃縮したマウス肝幹・前駆細胞とマウス肝間葉系細胞(星細胞)との新規共培養系を樹立することにより、肝間葉系細胞が肝幹・前駆細胞の分化・増殖に及ぼす効果と、その際に中心的な機能を有する標的分子を同定する」に関しては、非常に順調に進行している。肝幹・前駆細胞から胆管系譜細胞により嚢胞型培養体<cholangiocytic cysts>を形成させる培養系において、胎生期肝間葉系細胞と共培養すると、CK19とGrhl2発現を高めて胆管分化とtight junction形成を支持しつつ、AQP1など胆管上皮に発現するチャネル分子の発現を亢進せしめることを見いだした。Matrix Metalloproteinase (MMP)-14欠損マウス由来の肝間葉系細胞と共培養すると、野生型よりも有意に効果が少なく、増大効果はほぼ消失することを確認した。この形質の差異は非接着培養であるため肝間葉系細胞が産生する液性因子の欠如によるもので、特定のペプチド分泌に起因することも確認できており、その結果を現在、分子生物学的に確認している。2の肝前駆細胞誘導動物モデルを用いて、肝間葉系細胞と肝幹・前駆細胞との相互作用、ならびに肝星細胞の活性化・増殖を調節しうる分子機構を探索、解析する、についても1で得られている標的ペプチドの効果を検証しているところであり、現時点で有望な結果が得られている。3のヒト
脊髄損傷に対する低出力体外衝撃波治療による神経保護作用と神経障害性疼痛の改善効果

ラットを用い損傷脊髄に体外低出力衝撃波を照射することにより,VEGFを中心とした血管増殖因子や神経栄養因子が産生され,損傷脊髄の二次傷害を防ぎ,神経の回復が促されるか検討した.その結果、体外低出力衝撃波治療により、血管新生因子であるVEGFと受容体Flt-1、神経栄養因子であるBDNFと受容体TrkBが早期に上昇することがみとめられた.さらに運動機能と知覚機能の有意な改善が認められた.低出力体外衝撃波治療(以下ESWT)は血管増殖作用のみならず神経保護作用も有するとされるVEGFの発現を促進する.我々は,ラット脊髄損傷モデルでESWTが運動機能を改善することを報告した.本研究では, ESWTの脊髄損傷後の運動機能と神経障害性疼痛に対する効果を検討し、さらに損傷脊髄内でのVEGFの発現を詳細に検討した.SDラットにNYU impactorを用いてT10高位の胸髄損傷を作製した.衝撃波照射はStorz Medical社製DUOLITH SD1を用いて週3回, 3週間行った(0.1mJ/mm2, 4Hz, 400shot/2spot). SCI群(脊髄損傷のみ), SCI-SW群(脊髄損傷後に衝撃波照射)で以下の項目を検討した.損傷後42日間の運動機能をBBB scoreで,下肢のアロディニアをvon Freytest, Hargreaves testで評価した.損傷後42日目の神経細胞数をNeuN染色で評価した.損傷後7日のTUNEL染色で細胞死を評価した.損傷後7日目のVEGFと各神経系細胞マーカーNeuN, GFAP, Olig2の二重染色で, VEGF発現の局在を調べた.SCI-SW群ではSCI群に比べ,損傷後28日目以降のBBB scoreが有意に高かった.さらにSCI-SW群でアロディニアが有意に軽減された.損傷後42日目の神経細胞数はSCI-SW群で有意に多かった.損傷中心部のTUNEL陽性細胞数は, SCI-SW群で有意に少なかった.損傷後7日目のVEGF染色ではSCI群に比べSCI-SW群でVEGFの発現が有意に高かった.二重染色ではNeuN, GFAP, Olig2陽性細胞の全てでVEGFが発現していた.本研究から,脊髄損傷に対するESWTによって様々な神経系細胞からVEGFが発現することが明らかになった.またESWTは損傷脊髄内の細胞死を有意に抑制した. ESWTによる広範な神経系細胞からのVEGF発現が神経保護作用をもたらし,細胞死の抑制や運動機能,神経障害性疼痛の改善につながったと考えられた.ラット脊髄損傷モデルに対する低出力体外衝撃波治療の安全性を確認し、運動機能やアロディニアを改善するか検討した。また、VEGFの発現および血管新生、細胞死などの治療効果のメカニズムを検討した。方法:60匹のラットを以下の4群に分けた: Sham群(椎弓切除のみ、脊髄損傷なし)、Sham-SW群(椎弓切除後に低出力衝撃波を照射)、SCI群(椎弓切除後に脊髄損傷を作製)、SCI-SW群(脊髄損傷後に低出力衝撃波を照射)。重錘落下式脊髄損傷作製装置(New York University Impactor)で第10胸椎レベルに脊髄損傷モデルを作製した。低出力衝撃波(0.1 mJ/mm2、4 Hz、200 shot/spot)を損傷部の皮膚上から週3回、3週間照射した。その後、運動機能、知覚機能、免疫組織学的評価を行った。結果:Sham群、Sham-SW群ともにBBB scoreは低下しなかった。HE染色やNeuN染色ではSham-SW群に神経組織損傷はなかった。SCI-SW群ではSCI群に比べ、損傷後14日目、35日目、42日目の運動機能が有意に高かった。知覚機能は、von Frey testでは損傷後28日目、35日目で、Hargreaves' testでは損傷後35日目、42日目で、SCI群に比べSCI-SW群が有意に改善していた。損傷後7日目のVEGF染色では、SCI-SW群でVEGF陽性の細胞が有意に多かった。二重染色ではNeuN、GFAP、Olig2陽性の神経系細胞でVEGFが発現していた。損傷後42日目のCD31陽性細胞、αSMA陽性細胞はSCI-SW群で有意に多かった。残存白質面積は、SCI-SW群で多い傾向にあったが、有意な差はなかった。TUNEL陽性細胞数は, SCI-SW群が有意に少なかった。当初予定していた実験はすべて終了し、ラットにおいては脊髄損傷に対する低出力体外衝撃波治療の安全性、有用性が確認できた。低出力の体外衝撃波照射が、in vitroにおいてHUVECsでVEGFの発現を上昇させることが報告された.ラット脊髄損傷モデルに対する低出力体外衝撃波治療の安全性を確認し、運動機能やアロディニアを改善するか検討した.また、VEGFの発現および血管新生、細胞死などの治療効果のメカニズムを検討した.研究方法:ラットを以下の4群に分けた: Sham群(椎弓切除のみ、脊髄損傷なし)、Sham-SW群(椎弓切除後に低出力衝撃波を照射)、SCI群(椎弓切除後に脊髄損傷を作製)、SCI-SW群(脊髄損傷後に低出力衝撃波を照射).重錘落下式脊髄損傷作製装置で第10胸椎レベルに脊髄損傷モデルを作製した.低出力衝撃波(0.1 mJ/mm2、4 Hz、200 shot/spot)は損傷部の皮膚上から週3回、3週間照射した.損傷後42日間運動機能評価、知覚機能評価を行った.損傷後7日目の脊髄組織でVEGF発現の局在を調べた.