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南極周極流の変動機構とその熱物質の南北輸送に果たす役割に関する研究

南極周極流(ACC)を構成する主要な前線の周極構造とその熱・物質輸送に果たす役割を明らかにするため、これらを再現できる高分解能数値モデルにより、南緯20度以南の現実の地形を用いて、季節変動を含む現実的な水温、塩分分布及び風応力場によって流れを駆動するという診断的手法で数値実験を行った。その結果、ACCの前線は南極大陸を一周して連続してはおらず、海嶺や海台など起伏の大きな海底地形に対応して明瞭な前線構造を持つのに対して、海盆など平坦な海底地形の海域では前線が不連続になることが分かった。これら海底地形の起伏に対応したACCの前線は、ほぼf/Hの等値線に沿った流れが、この等値等の海嶺線が影響で収束するのに対して、水平的に収束することで生ずる。更に、これらの前線は周極で完全な水の境界ではなく、これを横切る海水の輸送は、前線が不連続な海域ばかりでなく連続な海域でも存在し、その量はほぼ等しくともに重要であることが分かった。時間平均流によって、これらASF及びPFを横切る正味の熱輸送は、ほぼ0ないしは北向きで、観測による南向きの熱輸送とは一致せず、時間変動流による熱輸送の重要性があらためて確認される。しかし、本研究で明らかになった前線域を横切る水平的な海水輸送は、観測と一致して南向きの熱輸送を担っており、ACCの前線域を横切る熱輸送過程に対して、少なからぬ役割を果たしていることが明らかになった。風及び水温・塩分の年平均気候値を境界条件とし、高解像度(0.5^゚×0.5^゚)の三次元数値モデルを用いて診断的に数値実験を行った。また得られた流動場に標識粒子を投入しオイラー・ラグランジュの手法により追跡することで、海水の運動を調べた。その結果、南極周極流の多重の前線構造及びそれを横切る海水の南北輸送について以下のことが明らかになった。1.南極周極流の強流帯に伴う二本の密度前線である極前線と亜南極前線は、特徴的な海底地形に伴い顕著に見られるが、決して周極で連続して存在するわけではない。このことはこれらの前線が周極に存在するというこれまでの認識と大きく違っているが、最近の観測結果とも良い対応を示している。2.前線の不連続性に対応して南極周極流の強流帯も連続には存在しておらず、不連続な海域を通して海水の南北輸送が行われることが明らかになった。3.流動場の変動は、特徴的な海底地形の存在する海域、すなわちアフリカ、オーストラリア、ニュージーランドの南方海域及びドレイク海峡で顕著にみられ、そこでの前線の変動も大きい。従って、ここでも2.で述べた海域とは別に顕著な南北輸送を引き起こす。風及び水温・塩分の季節変動気候値を境界条件とし、高解像度(0.5°x0.5°)の三次元数値モデルを用いて診断的に数値実験を行った。1.特徴的な海底地形に伴い顕著に見られる極前線と亜南極前線は、南極周極流が海底地形(海山)を過ぎるとき、渦位保存則から流れが収束することによって形成される。従って、平坦な海底地形上では顕著な前線が見られない。2.顕著な前線が存在しない海域に加えて前線の存在する海域でも、流量関数の等値線が前線と斜交することで、海水の前線を横切る運動を可能にしている。3.流量関数の等値線はほぼf/H(f:コリオリ・パラメタ、H:水深)の等値線に沿う(渦位保存則)のに対し、前線はほぼHの等値線に沿って形成されるために両者の斜交が生じる。4.前線を横切る海水の輸送に対して、上で述べたような水平循環が鉛直循環と同程度に重要であることが明らかになった。
高感度大型装置で推進する暗黒物質直接探索

暗黒物質(DM)の存在は、宇宙の進化や天体の観測により疑いがない事実と捉えられている。しかしその性質は現在も未知のままである。DMが検出器に衝突する現象を捉える本研究によりDMが未知の素粒子である事実が発見されれば、本領域が挑戦する根源的な「謎」である、「星・銀河はどのようにつくられたのか?」なる問いに答える端緒を与える。領域内の連携を活かし、世界最高感度でのDMの直接検出のための国際共同実験XENONnTに本領域の独自の技術(硫酸ガドリニウムを用いた水チェレンコフ型中性子検出器)を持ち込み、暗黒物質の探索感度を高める。DMと核子の散乱断面積2×10-48cm2を達成し、大発見を目指す。
超合金摩擦圧接異材継手の高温繰返し変形挙動の解明と疲労寿命評価モデルの構築

本研究では、固相接合法の一つである摩擦圧接法にて鍛造材と鋳造材からなる超合金異材継手を製作し、その高温下での繰返し変形挙動ならびに寿命特性を実験的に明らかにした.具体的には、まず、Ni基超合金鍛造材(IN718)および鋳造材(MarM247)からなる異材継手に対し、低サイクル疲労,熱機械疲労,クリープ疲労環境下での繰返し変形・破損挙動について精査した。その結果、異材継手の低サイクル疲労寿命,熱疲労寿命は両母材とほぼ同等となるのに対し、クリープ疲労環境下では異材継手の寿命が大きく低下することが明らかとなった.つぎに、それらの実験結果を踏まえ、接合プロセスにより生じる熱影響部ならびに熱機械的影響部における力学的特性についての基礎データを取得するとともに、それぞれの界面での力学的不連続性を考慮した弾粘塑性変形解析を行い、クリープ疲労環境下での材料の変形挙動について検討した。その結果、クリープ疲労環境下で異材継手の寿命が短くなる要因は、(a)異材継手では、負荷の繰返しにともない応力範囲と応力比が変化すること、(b)弾性追従機構にともないクリープ変形抵抗低い鍛造材側に非弾性ひずみが集中すること、(c)強度的な不均一性により鍛造材側の接合界面近傍にて静水圧応力が増大すること、によることが明らかとなった。本研究では、固相接合法の一つである摩擦圧接法にて鍛造材と鋳造材からなる超合金異材継手を製作し、その高温下での繰返し変形挙動ならびに寿命特性を実験的に明らかにすることを目的としている。本年度は,Ni基超合金鍛造材(IN718)および鋳造材(MarM247)からなる異材継手に対し、クリープ疲労環境下での繰返し変形・破損挙動について精査し、強度低下の力学的要因を探求するとともに,異種母材間の熱膨張係数・熱伝導率の相違に起因する熱疲労破壊について実験的な検討を行った。その結果、熱疲労破壊は,力学的ひずみと温度が同位相となるin-phase型、180度の位相差を持っout-of-phase型ともに同様の破損寿命と破損形態を示し,異材継手におけるひずみ/温度位相の影響が小さいことを明らかにした.また,異材継手のクリープ疲労寿命は両接合母材と比較して大きく低下し,破損形態も異なること、そして、これは弾性追従機構にともなう非弾性ひずみの集中、異材間の強度的不均一性により生じる2次応力、および、接合部近傍の組織的不均質性の重畳効果によるものであることも明らかにした。来年度は、接合プロセスにより生じる熱影響部ならびに熱機械的影響部における力学的特性および金属組織的特徴に関する基礎データを取得するとともに、うえの疲労試験で得た各条件下での繰返し変形・破損プロセスとの関連性について検討する。また、これらの力学的特性の基礎データを基に、両母材、HAZおよびTMAZの特性、ならびに、それぞれの界面での力学的不連続性を考慮した弾粘塑性変形解析を行い、それを基に疲労寿命特性に合理的解釈を与える寿命評価モデルを構築する。昨年度は,Ni基超合金鍛造材(IN718)および鋳造材(MarM247)からなる異材継手に対し、クリープ疲労環境下での繰返し変形・破損挙動について精査し、強度低下の力学的要因を探求するとともに,異種母材間の熱膨張係数・熱伝導率の相違に起因する熱疲労破壊について実験的な検討を行った。その結果、異材継手の熱疲労寿命は両母材とほぼ同等となるのに対し、クリープ疲労環境下では異材継手の寿命が大きく低下することが明らかとなった.本年度は、それらの実験結果を踏まえ、接合プロセスにより生じる熱影響部ならびに熱機械的影響部における力学的特性についての基礎データを取得するとともに、それぞれの界面での力学的不連続性を考慮した弾粘塑性変形解析を行い、クリープ疲労環境下での材料の変形挙動について検討した。

その結果、クリープ疲労環現下で異材継手の寿命が短くなる要因は、(a)異材継手では、負荷の繰返しにともない応力範囲と応力比が変化すること、(b)弾性追従機構にともないクリープ変形抵抗低い鍛造材側に非弾性ひずみが集中すること、(c)強度的な不均一性により鍛造材側の接合界面近傍にて静水圧応力が増大すること、によることが明らかとなった。
SAPKおよびPLK4による中心体複製の開始と停止を制御する分子機構の解明

中心体は紡錘体極として機能することで染色体の均等分配を担っている。このため正常細胞では中心体数はG1期には1つ、S-G2期に複製されて2つになる様に厳密に制御されており、ストレス環境下においても中心体複製を停止させることで中心体数は保持されるが、その分子機構は不明であった。我々はこれまでにp53とSAPK経路が協調的にPLK4を介した中心体複製を制御することによりストレス環境下における中心体数の保持を担うことを見出した。そこで本研究では更にこの研究を発展させ、中心体複製停止に関わるSAPK新規標的分子の同定と機能解析を行った。また更に中心体複製鍵分子PLK4の中心体移行機構の解明も行った。細胞内小器官である中心体(中心小体とその周囲の蛋白質複合体PCM)は、細胞分裂期において紡錘体極として機能することにより染色体の均等分配を担うことが知られている。中心体複製の破綻に伴う中心体数の異常は染色体の不均等分配を惹起するため、正常細胞において中心体複製は細胞周期1回につき1度だけ起こる様に厳密に制御されている。中心体複製開始時期であるS期において、Polo-like kinase 4 (PLK4)が母中心小体に集積することにより中心小体複製が誘導されるが、PLK4が中心体へ輸送される分子機構および中心小体複製制御機構に関しては不明な点が多く残されている。今回我々はPLK4の中心体移行メカニズムを明らかにすることに成功した。中心体数の異常は、中心体複製制御機構の破綻によって惹起される他に、様々なストレス刺激によっても誘発されることが知られている。これまでに我々はストレス環境下においてストレス応答MAPK(SAPK)およびp53がPLK4を介した中心体複製を調節することにより中心体数の保持に重要な役割を担うことを明らかにしてきた(Nat. Commun. 2013)。そして現在我々はSAPKの新たな基質を同定し、この基質分子を介して染色体安定性が制御されることを見出している。PLK4の中心体移行に関わる分子を質量分析により同定する事に成功し、これらの分子とPLK4が直接結合することを共沈実験等により確認した。またこれらの新規分子をsiRNAによって遺伝子欠損させることによりPLK4の中心体移行が阻害されることを見出している。このようにPLK4の中心体移行に関わる分子の同定とそれらの分子を介して起こるPLK4の中心体輸送メカニズムが分子レベルで解明されつつあるという点で、研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。ストレス環境下においてSAPKが標的とする新規分子を同定することに成功した。またこの新規標的分子のSAPKによるリン酸化部位の特定にも成功した。現在この標的分子のリン酸化に伴う細胞内変化を観察しており、ストレス環境下における染色体安定性を保持することを示唆する知見を得ており、研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。微小管重合中心として機能する中心体は細胞分裂期において双極性の紡錘体極として機能する事により染色体の均等分配を担っている。中心体数の異常は染色体の不均等分配を惹起し、発癌のリスクまたは癌の悪性度が高まる要因となることが知られている。このため正常細胞では中心体数はG1期には1つ、S-G2期に複製されて2つになる様に細胞周期を通して厳密に制御されているが、その分子制御機構に関しては現在でも不明な点が多く残されている。我々はこれまでにストレス応答MAPK(SAPK)経路とp53経路が協調的に中心体複製鍵分子PLK4を介した中心体複製を制御することによりストレス環境下における中心体数と染色体安定性の保持に極めて重要な役割を担うことを明らかにした。本研究ではこの研究を発展させるため私はSAPK新規標的分子の網羅的探索を行ったところ、中心体数と染色体安定性の保持に関わる新たなSAPK標的分子を複数同定することに成功した。更に私はこれらSAPK新規標的分子を介してSAPKが中心体数を保持する新たなストレス適応機構の一端を解明しつつある。また私は中心体複製の鍵分子PLK4と特異的に結合する分子に関しても網羅的スクリーニングを行っており、その結果PLK4の中心体移行に関わる分子を複数同定することに成功した。更に同分子の中心体移行に関わる分子制御機構に関しても精力的に解析を進めておりその全貌を明らかにすることに成功した。質量分析により得られたPLK4の中心体移行に関わる候補分子に関して、その細胞内局在、結晶構造、蛋白質間相互作用などを解析することで、同候補分子を介して制御されるPLK4の中心体移行機構の基本原理を明らかにする。

また現在までに同定したSAPK新規標的分子の生理機能を解析することにより、SAPKによる中心体複製制御と染色体安定性の基本原理も明らかにする。分子生物学、細胞生物学
1/fゆらぎ分析を用いた都市の景観特性に関する研究

本研究は、都市景観画像から得られる形態及び色彩の両特性を計量的に同時に把握する方法の開発とその応用を行った研究である。1.景観の分析方法の開発(1)色彩的特性景観写真からフィルムスキャナーを用いてデジタル化した景観画像を対象にそのスペクトルを解析することによって「ゆらぎ」を測定した。まず最初に256階調の景観画像上に水平方向に等間隔の走査線を設定し、この線分上の濃淡分布(空間周波数)を得た。この空間周波数のスペクトル解析を行い、パワー・スペクトルを求めた。(2)形態的特性複雑な都市形態を定量的に把握するために、景観画像から個々の構造物のフレームのみを抜きだし、色彩要素を排除した。このベクトル画像に対して上記と同様にスペクトル解析を行った。2.分析景観分析対象とした景観は、佐賀市の古い商家の面影を残す材木町をはじめ、東京・丸の内地区、福岡・博多駅前地区の業務街、東京・日本橋地区の商業地区、西福岡マリナタウンといった計画的に造成された地区、そして日南市飫肥と南木曽町妻籠宿から得た。3.分析結果・多くの伝統的な町並みには1/f型のスペクトルが認められたが、業務街と計画的な街では色彩のみに1/f型のスペクトルが認められた。一方、業務街の形態と商業地区に関するスペクトルは1/f型を示さなかった。・分析上の問題点として景観要素の質的差異(落ち着き、派手、地味といった感覚)が1/f型のスペクトルにいかにあらわれているか、といった点に言及できなかった。しかし本研究は都市空間に認められる景観の特性を再認識する手助けとなる方法であるといえよう。
両大戦間期イングランド銀行による中央銀行創設・改革運動の研究

本年度は、前年度に行った両大戦間期イングランド銀行のアルゼンチン中央銀行創設における役割についての実証研究を総括した。本年度5月の社会経済史学会全国大会で発表し、多くの貴重なコメントを受けた。それをふまえ、6月には論文としてまとめ、同学会の機関史『社会経済史』に発表することができた。その他、国際学会での発表も行った。具体的には、Asia Pacific Economic and Business History Conferenceで発表し、国外の一線で活躍する研究者のコメントも多数受けることができた。以上のように、国内外の学会発表と査読論文への発表を実現することによって十分に研究成果をあげることができたと考える。また、アルゼンチン財務省・中央銀行の一次史料を用いて、同国の金融・組織の実態分析にまで踏み込みこんだ研究ができたと考える。より具体的にいえば、1935年にアルゼンチン中央銀行が創設されることによって、同国の金融組織・制度はいかに変革されたのかを詳細に検討することができた。したがって本研究は、イギリス帝国経済史の分野のみならず、アルゼンチン金融史の分野にも大いに貢献することができたと自負している。しかし、本研究はアルゼンチン中央銀行の創設問題に研究対象を限定しすぎた感があり、イングランド銀行の中央銀行創設・改革運動の全体像を完全には明らかにすることができなかった。このことを実現するには、本研究で主に取り上げたイングランド銀行のアドバイザーであるニーマイヤー(O, Niemeyer)以外の人物、あるいはアルゼンチン以外の国・地域に関する実証研究の積み上げが必要であると考える。さらに一方で、アルゼンチンの金融組織・制度が歴史的にいかに形成されたのか、ということに関してもより深い理解が必要であることも認識された。いずれの方向性に研究を展開するにしても、イングランド銀行所蔵の一次史料のさらなる収集・読解作業が必要となるであろう。以上2点が今後の研究課題として残された。最初に活動報告を行う。本年度は主に国内外での一次資・史料収集と学会発表を行った。前者について具体的に述べると,イングランド銀行文書館(The Bank of England Archives)を訪問し,ニーマイヤー文書(Sir Otto Niemeyer Paper)とパウエル文書(F.F.J.Powell Paper)をデジタルカメラによって複写してきた。また,国内でも国際連盟(The League Nations)の経済統計資料の複写をはじめ,その他の二次文献の収集作業を行った。したがって,本年度において本研究で主に使用する資・史料の収集は終了することができた。さらにこれらを読解しまとめ,政治経済学・経済史学会全国大会と社会経済史学会東北部会において発表を行った。この発表において当該分野の研究者から多くのアドバイスを受けることができ現在は論文作成作業に入る段階に達した。次に以上の活動の結果到達した研究の現状について述べる。本研究の最終目標は両大戦間期イングランド銀行による中央銀行・創設改革運動の全体像を把握することである。今年度の研究はオーストラリアや特にアルゼンチン中央銀行創設に関わる実証研究を行った。イングランド銀行から派遣されたニーマイヤーやパウエルが,アルゼンチン中央銀行創設においていかに関わったのかが,上述のイングランド銀行文書館所蔵の一次史料の検討により明らかにされた。具体的に述べると,従来の研究が指摘するように,ニーマイヤーやパウエルのアドバイスがスムーズに受け入れられイングランド銀行の理想像通りにアルゼンチン中央銀行が創設されたわけではなく、現地政策主体,具体的にはアルゼンチンの財務大臣ピネド(F.Pinedo)によってイングランド銀行の計画は骨抜きにされ,当時政権の座にあった保守連合政権の意図に沿った形で創設されたことが明らかにされた。このように,従来の研究では明らかにされてこなかったイングランド銀行のアドバイザーと現地政策主体との間の具体的なやり取りが明らかにされただけでなく,従来の研究史の大幅な修正がなされる可能性が切り開かれることとなった。本年度は,史料収集と内容をまとめる作業,そして学会発表によって当該研究者のアドバイスを受けることに時間を使用し論文の発表にはいたらなかった。しかし,論文の土台となる2本の会報告書とレジュメを作成することができた。現在は実際に論文を執筆している段階にある。

さらに一方で、アルゼンチンの金融組織・制度が歴史的にいかに形成されたのか、ということに関してもより深い理解が必要であることも認識された。いずれの方向性に研究を展開するにしても、イングランド銀行所蔵の一次史料のさらなる収集・読解作業が必要となるであろう。以上2点が今後の研究課題として残された。
MRによる機能・代謝映像の癌診断における特異性の検討-PETとの対比

プロトンMRSによる、中心半卵円の代謝変化は、血行動態の変化を反映し、このことは組織の健常性を評価するのに有用と考えられた。脳腫瘍患者13例(悪性腫瘍転移8例、悪性リンパ腫3例、多形膠芽腫2例)について放射線治療前後で18FDG-PET、MR潅流画像(CBV map)、MR spectroscopy(MRS)を施行し、それぞれによる治療評価を比較検討した。1.18FDG-PETとCBV mapでは全例で放射線治療前での脳腫瘍への18FDGの取り込みとCBV mapでの腫瘍血液量、また放射線治療後の脳腫瘍への18FDGの取り込み減少と脳腫瘍の血液量減少を認め、治療前後の両者の変化に有意な相関関係を認めた。これは放射線治療による腫瘍の糖代謝変化と、腫瘍血管の変化にもとずく腫瘍血液量変化は放射線治療により、密接な関係でともに動くことを示唆している。これにより、放射線治療効果判定のgold standardと考えられている18FDG-PETの代用としてMR潅流画像が広く臨床で応用される可能性が期待された。2.MRSでは放射線治療前に、全例で腫瘍内に乳酸のピークを検出した。この乳酸のピークは13例中5例(悪性リンパ腫3例、転移2例)で放射線治療後に消失した。しかしながら、他の8症例では放射線治療後も乳酸のピークが認められた。乳酸ピーク消失例は全例が、放射線冶療による早期での腫瘍体積減少例であった。これはすなわち、放射線感受性の高い腫瘍であることを示唆した。このように、MRSでの情報は18FDG-PETやMR潅流画像では得られない情報を提供してくれた。
マクロファージ由来細胞外小胞を介した結核菌の休眠維持機構の解明

休眠状態の結核菌はマクロファージ内で持続潜伏感染できるため、結核肉芽腫には休眠期結核菌が潜んでいる。これらは、やがて再燃して増殖するため結核発症の要因となるが、結核菌の休眠と増殖の均衡を維持する機構は不明であり、再燃を抑制する因子の探索が進められている。近年、マクロファージの細胞外小胞(エキソソーム)は、ヘルパーT細胞を活性化することにより、細胞性免疫による結核発症を防御することが報告された。エキソソーム内には増殖期結核菌により産生されるタンパク質が検出されており、エキソソームを抗原とした血清抗体価の増大が引き起こされる可能性を考えた。我々は、休眠菌感染患者の血清で休眠菌に対する抗体価の増大を報告した。そこで、休眠期結核菌感染マクロファージのエキソソームが結核菌の持続潜伏感染に寄与する役割を明らかにするため研究を開始した。また、転写因子のhypoxia-inducible factor-1alpha(HIF-1alpha)は、マクロファージ内の糖代謝調節に関わる酵素の発現を増大して、マクロファージ内での結核菌の増殖抑制に作用することを明らかにした。そこで、HIF-1 alphaの発現とエキソソームに着目し、マクロファージ内結核菌の増殖と休眠の均衡が保たれる機構の解明を行っている。まず低酸素状態で培養したウシ型結核菌の休眠菌をマクロファージに作用させた結果、増殖期結核菌と同様にHIF-1alphaの発現が増大した。また、増殖期および休眠期結核菌を作用させたマクロファージの培養液からエキソソームを精製し、エキソソームに内包されるタンパク質の網羅的解析を行っている。次に、これらエキソソームの非感染マクロファージへ作用させた後、炎症性サイトカインおよび抗炎症サイトカインの発現量を解析した。さらに、マクロファージの遺伝子発現変化を網羅的に解析している。ヒト型結核菌は、BSL3レベルのためP3研究設備で行う必要がある。そのため、現在はBSL2のウシ型結核菌を用いて、マウスマクロファージとの相互作用を検討している。しかし、ウシ型結核菌はマウスマクロファージ内に持続感染できず殺菌される。これまで、増殖期および休眠期のウシ型結核菌はどちらもマクロファージのHIF-1alphaを増大させた。しかし、HIF-1alphaの発現は菌の殺菌に寄与しているため、持続潜伏可能なヒト型結核菌でその発現を検証する必要がある。そこで昨年度、ヒト型結核菌を用いた検証を開始した。結核菌感染マクロファージから分泌されるエキソソームが非常に少ないため、解析に必要な十分量を確保するため時間がかかっている。結核菌感染マクロファージに発現するHIF-1alphaは、マクロファージ内の糖代謝調節に関わる酵素の発現を増大させることでマクロファージ内での結核菌の増殖を抑制する。しかし、休眠期結核菌によるHIF-1alpha発現への作用は不明であった。本研究結果において、増殖期および休眠期のウシ型結核菌はマウスマクロファージに作用してHIF-1alpha発現を増大させることを明らかにした。そこで、休眠期ヒト型結核菌によるHIF-1alpha発現への作用を明らかにする。次に、マクロファージから分泌されたエキソソームを解析し、増殖期と休眠期結核菌のマクロファージへの作用を分泌小胞を介した悲感染マクロファージへの作用から明らかにする。ウシ型結核菌感染時のマクロファージ由来エキソソームの解析から、エキソソーム内のタンパク量に変化がみられた。そこで、質量分析によりマクロファージタンパク質と結核菌タンパク質の発現比較を進める。マクロファージ内に存在する結核菌が発現するタンパク質とエキソソーム内での結核菌タンパク質を比較し、増殖期と休眠期の結核菌抗原に分けて解析する。さらに、ヒト型結核菌を作用させたマクロファージからエキソソームを精製して同様の解析を試みる。結核菌存在下でのマクロファージのエキソソームは、T細胞を介したマクロファージ内での結核菌の増殖を抑制することが報告されているが、マクロファージに対する直接作用については知られていない。そこで、エキソソームを非感染マクロファージに作用させた後、炎症性および抗炎症性サイトカイン発現について検討した。エキソソームは、増殖期と休眠期のウシ型結核菌を作用させたマクロファージから精製し、両者のサイトカイン誘導作用を比較する。さらに、サイトカイン以外の遺伝子発現変化を網羅的に解析する。マクロファージ内で生存し増殖する結核菌は休眠状態となり肉芽腫内部で持続潜伏感染できる。このとき休眠期結核菌にわずかな増殖期結核菌が混在していることから、両者の均衡を維持して結核発症を抑制する因子の探索が進められている。近年、異種細胞間の相互作用因子としてエキソソームが着目されるようになり、マクロファージの分泌するエキソソームはヘルパーT細胞を活性化して増殖期結核菌に対する生体防御に働く役割が報告された。しかし、休眠期結核菌とマクロファージ由来エキソソームとの相互作用は不明である。そこで、マクロファージのエキソソームが休眠期結核菌に及ぼす影響を明らかにし、休眠期結核菌の持続潜伏感染の機序解明を目指している。まず低酸素状態でウシ型結核菌(BCG)を培養後、休眠菌を作成した。抗結核薬(イソニアジド)抵抗性であることから、休眠期にあることを確認した。

GFP発現BCG菌をマウスマクロファージ(RAW264.7)細胞に感染させ、菌量を経時的に測定した。増殖期BCG菌は感染24時間後にほとんど排除されたのに対し、休眠期BCG菌はマクロファージ内に存在していた。殺菌因子の活性酸素や一酸化窒素を産生する酵素は転写因子hypoxia-inducible factor-1alpha(HIF-1alpha)によって発現調節されているためHIF-1alphaは、結核菌増殖の抑制因子の1つとして知られている。しかし、両菌の感染するマクロファージでのHIF-1alpha発現量には差がなかったことから、休眠期BCG菌に対する殺菌作用の減弱は、HIF-1alpha以外によると考えられた。次に、両菌感染マクロファージの培養液から各エキソソームを精製した。エキソソームマーカーの発現量は、両者のエキソソームで異なっていたため、エキソソームに内包されているタンパク質の網羅的解析を進めている。平成29年度の研究計画内容は、休眠期結核菌をマクロファージに感染後、1休眠期結核菌の量と遺伝子発現、2マクロファージの遺伝子発現解析、また3エキソソームの精製、の3つである。1休眠期結核菌の量と遺伝子発現:休眠期結核菌量は、増殖期結核菌量よりもマクロファージに多く存在することを確認した。結核菌の遺伝子発現およびタンパク質発現は、マクロファージのそれぞれの発現量が多いため検出感度が低かった。そこで現在、菌量を増やす、また菌をマクロファージから単離する、などの方法を検討している。2マクロファージの遺伝子解析:増殖期結核菌感染によりHIF-1alpha依存的な遺伝子の発現が増大することを明らかにしている。そこで、休眠期結核菌の感染によるこれら遺伝子の発現量を検討している。解糖系酵素の発現量は、両者により変化がなかった。3エキソソームの作用:休眠期および増殖期結核菌の感染マクロファージからエキソソームを精製し、エキソソームマーカー量について検討した。今後、ショ糖濃度勾配遠心法により高純度のエキソソームを精製してマクロファージ内結核菌量への影響を評価する。今後休眠期結核菌へのエキソソームの影響を評価するため、低酸素インキュベータ(1% O2、5% CO2)を用いた簡便な休眠菌作製方法に挑戦し、イソニアジド抵抗性およびメトロニダゾール感受性の休眠菌を作製できた。今後、この方法で作成した休眠菌を用いて、96-wellプレートでの菌の増殖評価が可能になると考える。休眠状態の結核菌はマクロファージ内で持続潜伏感染できるため、結核肉芽腫には休眠期結核菌が潜んでいる。これらは、やがて再燃して増殖するため結核発症の要因となるが、結核菌の休眠と増殖の均衡を維持する機構は不明であり、再燃を抑制する因子の探索が進められている。近年、マクロファージの細胞外小胞(エキソソーム)は、ヘルパーT細胞を活性化することにより、細胞性免疫による結核発症を防御することが報告された。エキソソーム内には増殖期結核菌により産生されるタンパク質が検出されており、エキソソームを抗原とした血清抗体価の増大が引き起こされる可能性を考えた。我々は、休眠菌感染患者の血清で休眠菌に対する抗体価の増大を報告した。
変形性顎関節症モデル(羊)を用いた関節円板切除に関する研究

4頭の羊の顎関節に変形性顎関節症の発症実験を行ない、3か月後に片側の関節円板切除を行ない、さらに3か月後に動物を屠殺した。標本のレントゲン写真を関節円板切除側とコントロール側に分けて、放射線学的に比較検討を行なった。骨棘形成、骨びらん、フラットニング、骨硬化の評価項目において、関節円板切除側の方がコントロール側に比べて、より変化が大きい状態となっており、特にフラットニングにおいてその傾向が顕著であった。皮質骨下の嚢胞形成はいずれの側においてもレントゲン写真上で観察できなかった。平成5年度までに作製したパラフィン包埋標本を、通法に従って薄切し、ヘマトキシリン、エオジン染色を施した。コントロール側では、観察を行なった4関節に共通して、関節円板の穿孔、骨棘形成、下顎頭の変形などの変形性顎関節症に特有な変化が認められた。特に下顎頭内部の骨髄の線維化や嚢胞形成が著明で、滑走面から深部に至まで広範囲に及んでいた。これに対し側頭骨側の変化は少なく、滑走面の状態は比較的保たれていた。また、関節円板切除側では、下顎頭や側頭骨側の形態的変化が大きいものの、下顎頭内部の変化は顕著ではなく、骨髄の線維化は滑走面直下に認められるだけであり、それ以外の部分では骨髄は正常像を呈していた。さらに嚢胞性変化も極めて限局化しており、検討した4関節の内1関節の一部に観察されただけであった。しかし、関節腔内において著明な線維成分の増生のために関節腔が狭小化し、1関節では下顎頭と側頭骨の線維生癒着に至るものもみられた。今回の実験は術後3か月という短期間の成績であるが、変形性顎関節症に対する関節円板切除の術後変化は変性というよりもリモデリングであると考えられた。関節円板切除後に周囲軟組織の増殖が著明に観察されることから、癒着を避けるための理学療法としての開口訓練が重要であると示唆された。羊4頭の左右両側の顎関節に対し、石丸・ゴスの手法に従って、変形性顎関節症を惹起させる実験を行なった。発症実験から3か月経過後、変形性顎関節症となった羊の右側の顎関節腔を開放し、顎関節円板を鋭的に切除した。左側顎関節はコントロールとして、この時点は、手術操作を加えなかった。さらに最初の変形性顎関節症の発症実験から6か月経過後、羊に過量の静脈麻酔薬を投与し、屠殺した。羊頭部から両側の顎関節を一塊として摘出し、前後方向と側面からレントゲン撮影を行なった。標本を中性緩衝ホルマリンにて固定後、塩酸EDTA脱灰液にて脱灰し、外側、中央、内側の3ブロックに分割した。分割面を写真撮影後、通法に従い、標本のパラフィン包埋を行なった。レントゲン写真上で、左右両側の顎関節は変形し、下顎頭の平坦化、骨棘の形成、骨硬化、滑走面の骨の〓爛が共通してみられたが、嚢胞形成はいずれのレントゲン写真においても認められなかった。左側コントロール側では、下顎頭中央の骨増生が顕著に認められたが、側頭骨側の滑走面の変化はほとんどなかった。また、右側顎関節円板切除側では、下顎頭の平坦化と前後方向への増生が大きな変化として捉えられ、側頭骨滑走面に乱れを生じていた。

脱灰標本の割面の所見から、左側コントロール側では、顎関節円板の穿孔、下顎頭内の嚢胞形成などの変形性顎関節症の変化が一様に観察された。また、右側顎関節円板切除側では、下顎頭の変形がみられ、一部に下顎頭と側頭骨の間に癒着と思われる所見が得られた。平成6年度は、病理組織切片の作製および分析と平成5年度に得られたレントゲン所見などの結果との比較検討を行なっていく予定である。平成5年度に変形性顎関節症モデルを作製し、3ケ月後に片側の関節円板を切除し、更に3ケ月後に動物を屠殺して標本とした。標本はレントゲン撮影した後、通法に従いパラフィン包埋した。平成6年度では、標本のレントゲン写真を関節円板切除側とコントロール側に分けて、放射線学的に比較検討を行なった。骨棘形成、骨びらん、フラットニング、骨硬化の評価項目において、関節円板切除側の方がコントロール側に比べて、より変化が大きい状態となっており、特にフラットニングにおいてその傾向が顕著であった。皮質骨下の嚢胞形成はいずれの側においてもレントゲン写真上で観察することはできなかった。平成5年度までに作製したパラフィン包埋標本を、ミクロトームにより薄切し、通法に従ってヘマトキシリン・エオジン染色を施した。コントロール側では、観察を行なった4関節に共通して、関節円板の穿孔、骨棘形成、下顎頭の変形などの変形性顎関節症に特有な変化が認められた。特に下顎頭内部の骨髄の繊維化や嚢胞形成が著明で、滑走面から深部に至るまで広範囲に及んでいた。これに対し側頭骨側の変化は少なく、滑走面の状態は比較的保たれていた。また、関節円板切除側では、下顎頭や側頭骨側の形態的変化が大きいものの、下顎頭内部の変化は顕著ではなく、骨髄の繊維化は滑走面直下に認められるだけであり、それ以外の部分では骨髄は正常像を呈していた。さらに嚢胞性変化も極めて限局化しており、検討した4関節の内1関節の一部に観察されただけであった。しかし、関節腔内において著明な繊維成分の増生のために関節腔が狭小化し、1関節では下顎頭と側頭骨の繊維性癒着に至るものもみられた。
高周波ESRによる光合成水分解－酸素発生過程の構造研究

光合成タンパク質内に存在するMnクラスターは、光合成の最も重要な水を分解し、酸素を発生するプロセスに欠かすことができない。本研究では、そのMnクラスターのみを選択的かつ高感度に観測できる高周波電子スピン共鳴(ESR)装置の改良を行った。それにより、効率的に、希望するMnクラスターの状態を生成することができるようになり、水分解-酸素発生に重要な電子状態の変化を観測することができた。太陽エネルギーの有効活用と関連して、光合成反応機構の分子論的解明を目指した研究が、近年ますます重要となってきている。本研究では、光合成反応における中間体の電子・分子構造等を明らかにする上で有用な研究手法のひとつである電子スピン共鳴(ESR:Electron Spin Resonance)分光法を用い、光合成において最も重要な水分解ー酸素発生過程を直接触媒するMnクラスターの中間酸化状態を選択的に観測し、それらの電子・分子構造を明らかにすることを目的としている。本年度はその目的遂行のためまず、国内で唯一であり、世界的にも最高性能を有する我々の高時間分解高周波(95GHz)パルスESR装置の更なる改良を行った。ESR共振器内での高効率な光照射は、高周波ESR分光器を用いた水分解ー酸素発生過程の研究において不可欠であるが、既存の共振器は光学窓を有していないため、光ファイバーで誘導したレーザー光を共振器(試料)直上から照射せざるをえない。しかし、より高効率な光照射には、共振器の横側に作製した光学窓からの励起が有効と考えられる。高周波ESRの共振器は容積が小さく、微小な穴でもマイクロ波の漏れが大きくなるためESR測定感度の低下を招く。そこでまず最適な穴径を理論計算から推定し、その後実際の測定から径の最適化を行った。また、共振器に用いる材質、加工後の研磨過程を改良することで、光学窓(穴)作製による測定感度の低下を回避した。その結果、光照射効率は3倍以上向上させることができた。さらに、水分解ー酸素発生中心のMn核および配位水分子の微視的情報を得るため、高感度なESRと高分解なNMRの同時測定を可能とするESR-NMR測定システムの構築を目的として、本年度はまずLabVIEWプログラムをベースとしたパルスマイクロ波ブリッジ制御プログラムの改良を行い、標準試料の測定を終了した。光合成反応機構の分子レベルでの解明は、太陽エネルギーの観点からも、近年ますます注目を集めている。本研究では、光化学反応における常磁性中間体に対し、その電子・分子構造を明らかにする上で最も有効な研究手法のひとつである電子スピン共鳴分光法(ESR)を適用し、光合成において最も重要な水分解-酸素発生過程を選択的に観測することを目的としている。本研究ではまず、国内で唯一の高時間分解高周波パルスESR装置を用いて、水分解-酸素発生を直接触媒するMnクラスターの測定を行った。共同研究者らの結晶構造解析から、Mnクラスターの構造と活性にはカルシウムイオンの存在が重要であることがわかっている。本研究では、カルシウムイオンを含むネイティブな系に加えて、ストロンチウムに置換した系のESR計測も行った。ストロンチウムに置換することで、電子・分子構造を反映するESRパラメータの変化をスペクトルシミュレーションから明らかにした。一般に光合成のESR研究は低温(凍結溶液中)で行われる。しかし、低温と常温では、分子配向やダイナミクスに差があることはよく知られている。本研究では、常温での時間分解測定を可能とするため、スピンラベル化した酵素系をモデル化合物として用い、常温での時間分解ESR測定法の確立も行っている。モデル化合物に対しては、すでに常温・水溶液中で自由誘導減衰(FID)の観測にも成功し、高効率での光照射法の確立を現在行っている。、水分解-酸素発生を直接触媒するMnクラスターに含まれるカルシウムイオンを置換し、酸素発生能を変化させた系に対しても、S2酸化状態を選択的に捕捉し、ESRによる観測に成功している。光合成は、天然の太陽光エネルギー変換システムであり、その反応機構の解明、ならびに応用は、近年ますます重要性を増している。電子スピン磁気共鳴(ESR)は、かなり古くから光合成研究に用いられてきた研究手法であり、本研究でも主要な実験法として用いてきた。特に、超高感度・高分解の高周波(94GHz)ESRは、光合成研究に欠かすことができない。しかし、高周波ESRの共振器は、光照射のための窓を有していないことが一般的であり、光照射効率が悪い。本研究では、理論および実験から、測定に影響を及ぼさない最適な光照射用窓を作成し、光ファイバーを用いた高効率光照射を実現した。その有用性は、標準試料(C60フラーレンおよび亜鉛ポルフィリン)を用いて確認し、さらに光合成タンパク質に対しても応用し、確認した。また、パルス化したマイクロ波を用いるパルスESR法は、マイクロ波による飽和回避や、任意の情報を選択的に得るために不可欠であるが、日本国内で高時間分解能を有する94GHz ESRは皆無であった。自作のパルス制御システムを構築するとともに、高出力マイクロ波発振器を導入することで、これを実現した。その有用性は、標準試料(水分子が配位したマンガン錯体)を用いて行い、高感度での信号の観測、ならびに配位子であるプロトンのNMR信号のESR観測(EDNMR: ESR-detected NMR)を実現した。これを光合成タンパクに応用し、酸素発生中心マンガンクラスターのパルスESR信号を、高効率で観測することに成功した。さらには、S2状態にあるマンガンクラスターに対して、初めて高周波でのEDNMR観測に成功した。

また対象とする系は、凍結溶液試料のみならず、配向情報が得られる結晶試料に対しても初めて成功した。さらに、人工の光エネルギー変換システムである太陽電池および有機半導体にESR研究も実現した。光合成タンパク質内に存在するMnクラスターは、光合成の最も重要な水を分解し、酸素を発生するプロセスに欠かすことができない。本研究では、そのMnクラスターのみを選択的かつ高感度に観測できる高周波電子スピン共鳴(ESR)装置の改良を行った。それにより、効率的に、希望するMnクラスターの状態を生成することができるようになり、水分解-酸素発生に重要な電子状態の変化を観測することができた。当初予定していた、光照射の高効率化、および共振器に用いる材質の検証による感度の向上は達成できた。しかし当該年度中に、ドイツのグループが光合成溶液を対象に同様の測定を行いScience誌に報告した結果から、単結晶の測定には更なる光照射の高効率化と感度の向上が必要であることが明らかとなったため。測定されたデータを、共同研究者らの最新の結晶構造データならびに、量子化学計算と併せて解析を行う。また、限りなく常温に近い状態での光合成のESR観測を目指して、装置の改良ならびにモデル化合物の改良を行っていく。基礎化学光照射の高効率化には、光ファイバーの加工工程を改良するとともに、共振器への結合度の向上を行う。また、光ファイバーの材質そのものの再検討も行う。測定感度の向上には、共振器に用いる材質の改良、および加工精度の向上を行う。ヘリウム液化機の故障により液体ヘリウムの使用量が当初予定を下回ったため。当該年度中に他研究機関のグループらによって報告された文献から、装置改良に用いる材質の再検討が必要となり、その選定に時間がかかったため、次年度に使用額が生じた。次年度は、当初予定よりも液体ヘリウムの使用量が増えると見込まれるので、それに充当する。最適な材質の選定後、装置の改良を継続して行うが、この改良は次年度に予定している装置改良とも関連しており、翌年度分として請求した助成金と合わせて使用し、研究遂行を継続する予定である。
難培養性の歯周病関連菌が歯周病成立に果たす役割の解明

B.forsythusは、約十年前に同定、命名されて以来行われた疫学的研究により、最も有力な歯周病原因菌であるという結果が得られている。また,申請者の前年度の研究により,この菌がヒト細胞と複雑な相互作用をしていることが明らかになっている.そこで、B.forsythusの病原性をさらに解明するためにこの菌と宿主細胞との相互作用についての研究を行い、以下の結果を得た。1) B.forsythus臨床分離株を用いて、そのヒト培養上皮へのサイトカインのmRNA発現誘導について検討した。癌化した上皮細胞(HeLa細胞およびKB細胞)では,この菌の接触によりIL-6,IL-8のmRNAが発現誘導され,癌化していないヒト歯肉由来培養上皮細胞(HGK)では,IL-1βとIL-8のmRNAが発現誘導された.2) HGKでは,これらのサイトカインは,ELISA法により蛋白質レベルでの産生誘導までなされていることが確認された.2) HGKでのサイトカイン産生誘導能は時間依存的であった.また,非癌化上皮において,IL-8を産生誘導する物質は菌体の簡単な洗浄により上清に移行することから,比較的歯体とゆるやかに結合している物質であることが考えられた.以上の結果より,B.forsythusは,生物学的バリアーとして働いているヒト粘膜上皮に対してサイトカイン産生を誘導することにより,上皮下組織の炎症の発症や成立により重要な役割を果たしている可能性があること,また,従来の研究者の培養腫瘍細胞を用いた方法では,正常細胞とは違った結果が導かれている可能性があることが明らかになった.B.forsythusは、約十年前に同定、命名されて以来行われた疫学的研究により、最も有力な歯周病原因菌であるという結果が得られている。報告者は、この細菌のin vivoでの病原性を世界に先駆けて立証した。そこでB.forsythusの病原性をさらに解明するためにこの菌と宿主細胞との相互作用についての研究を行い、以下の結果を得た。1)B.forsythus標準株および臨床分離株を用いて、そのヒト培養上皮への付着について検討した。癌化した上皮細胞(HeLa細胞およびKB細胞)への付着は著しく弱いが、癌化していない上皮細胞への付着は強いことが明かになった。この正常上皮細胞への付着は、ラクトースなど一部の糖により阻害を受けることから、B.forsythusの上皮細胞への付着が、ヒト上皮細胞表面の癌化に関与している何らかの多糖体を介している可能性が考えられた。2)B.forsythusをヒト培養繊維芽細胞に作用させて、細胞内のサイトカイン遺伝子発現についてPCR法により検討した。その結果、B.forsythusにより線維芽細胞のlL-6の発現が強く誘導されることが判明した。以上の結果、B.forsythusのヒト上皮細胞への付着様式が明らかになり、また、この菌と線維芽細胞との相互作用が歯周病を誘発していることが解明された。今後は、B.forsythusの様々なヒト細胞との相互作用によるサイトカインの誘導を、遺伝子レベルだけでなく蛋白質レベルでも確認し、この菌の歯周病原性について更なる解明を行う予定である。癌化した上皮細胞(HeLa細胞およびKB細胞)では,この菌の接触によりIL-6,IL-8のmRNAが発現誘導され,癌化していないヒト歯肉由来培養上皮細胞(HGK)では,IL-1βとIL-8のmRNAが発現誘導された.2) HGKでは,これらのサイトカインは,ELISA法により蛋白質レベルでの産生誘導までなされていることが確認された.2) HGKでのサイトカイン産生誘導能は時間依存的であった.また,非癌化上皮において,IL-8を産生誘導する物質は菌体の簡単な洗浄により上清に移行することから,比較的歯体とゆるやかに結合している物質であることが考えられた.以上の結果より,B.forsythusは,生物学的バリアーとして働いているヒト粘膜上皮に対してサイトカイン産生を誘導することにより,上皮下組織の炎症の発症や成立により重要な役割を果たしている可能性があること,また,従来の研究者の培養腫瘍細胞を用いた方法では,正常細胞とは違った結果が導かれている可能性があることが明らかになった.
人と動物の時間知覚を支える脳内メカニズムに関する研究

時間知覚過程における脳内活動の時間的変遷に焦点を絞り研究を行った.人の頭皮上から得られた脳波から脳内活動を推定するLORETA法(Low-Resolution Brain Electromagnetic Tomography)を用いる手法と,動物の脳内から直接時間知覚過程に関与する領域の脳波を測定する手法の2つのアプローチを用いた.人を対象とした実験では,2つの音の間隔を判断させる間隔弁別課題(時間知覚を必要とする課題)と2つの音の異同を判断させる音程弁別課題(時間知覚を必要としない統制課題)を参加者に行わせた.その際に両課題で観察された随伴性陰性変動(contingent negative variation : CNV)の電流源をLORETA法により推定し,両課題で推定された脳活動を比較した.その結果,右背外側前頭前野の活動は音程弁別課題よりも間隔弁別課題において大きくなっていた.このことは,時間知覚過程において右背外側前頭前野が重要な役割を果たしていることを示唆している.この知見は国際学会(ISBET2004)において公表し,国際誌(ICS : Onoda et al.,2004)に掲載されている.動物を対象とした実験では,2つの音の間隔を判断させる間隔弁別課題(時間知覚を必要とする課題)と2つの音に対して反応を求める単純反応課題(時間知覚を必要としない統制課題)を行わせた.両課題で得られた事象関連電位(event-related potential : ERP)の差異は時間情報処理を反映する.前頭葉,線条体及び視床は,課題間のERP波形の差異を同じ潜時帯において示していた.この結果は,視床を介する前頭葉-線条体ネットワークが時間情報の処理を行っていることを示している.この知見は国内誌(行動科学:小野田,2004)及び国際誌(Behavioural Processes : Onoda & Sakata, in press, available online)に掲載されている.本年度は,時間知覚過程における脳内活動の時間的変遷に焦点を絞り研究を行った.人の頭皮上から得られた脳波から脳内活動を推定するLORETA法(Low-Resolution Brain Electromagnetic Tomography)を用いる手法と,動物の脳内から直接時間知覚過程に関与する領域の脳波を測定する手法の2つのアプローチを用いた.人を対象とした実験では,2つの音の間隔を判断させる間隔弁別課題(時間知覚を必要とする課題)と2つの音の異同を判断させる音程弁別課題(時間知覚を必要としない統制課題)を参加者に行わせた.その際に両課題で観察された随伴性陰性変動(contingent negative variation : CNV)の電流源をLORETA法により推定し,両課題で推定された脳活動を比較した.その結果,右背外側前頭前野の活動は音程弁別課題よりも間隔弁別課題において大きくなっていた.このことは,時間知覚過程において右背外側前頭前野が重要な役割を果たしていることを示唆している.この知見は国際学会(ISBET2004)において公表し,国際誌(ICS : Onoda et al.,2004)に掲載されている.動物を対象とした実験では,2つの音の間隔を判断させる間隔弁別課題(時間知覚を必要とする課題)と2つの音に対して反応を求める単純反応課題(時間知覚を必要としない統制課題)を行わせた.両課題で得られた事象関連電位(event-related potential : ERP)の差異は時間情報処理を反映する.前頭葉,線条体及び視床は,課題間のERP波形の差異を同じ潜時帯において示していた.この結果は,視床を介する前頭葉-線条体ネットワークが時間情報の処理を行っていることを示している.この知見は国内誌(行動科学:小野田,2004)に掲載されている.時間知覚過程における脳内活動の時間的変遷に焦点を絞り研究を行った.人の頭皮上から得られた脳波から脳内活動を推定するLORETA法(Low-Resolution Brain Electromagnetic Tomography)を用いる手法と,動物の脳内から直接時間知覚過程に関与する領域の脳波を測定する手法の2つのアプローチを用いた.人を対象とした実験では,2つの音の間隔を判断させる間隔弁別課題(時間知覚を必要とする課題)と2つの音の異同を判断させる音程弁別課題(時間知覚を必要としない統制課題)を参加者に行わせた.その際に両課題で観察された随伴性陰性変動(contingent negative variation : CNV)の電流源をLORETA法により推定し,両課題で推定された脳活動を比較した.その結果,右背外側前頭前野の活動は音程弁別課題よりも間隔弁別課題において大きくなっていた.このことは,時間知覚過程において右背外側前頭前野が重要な役割を果たしていることを示唆している.この知見は国際学会(ISBET2004)において公表し,国際誌(ICS : Onoda et al.,2004)に掲載されている.動物を対象とした実験では,2つの音の間隔を判断させる間隔弁別課題(時間知覚を必要とする課題)と2つの音に対して反応を求める単純反応課題(時間知覚を必要としない統制課題)を行わせた.両課題で得られた事象関連電位(event-related potential : ERP)の差異は時間情報処理を反映する.前頭葉,線条体及び視床は,課題間のERP波形の差異を同じ潜時帯において示していた.この結果は,視床を介する前頭葉-線条体ネットワークが時間情報の処理を行っていることを示している.