hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
WEBコンテンツ情報に基づくリコメンダー技法の開発

本研究では、WEBコンテンツ情報を積極的に分析することによって、利用者ならびにコンテンツの時間的変化情報を的確に捉え、プッシュ型のサービスを可能とするような新しリコメンダー技法の確立を目的とする。2年の研究期間内に我々が目指す目標は次のとおりである。(1)E-コマース上の利用者志向の時間経過に伴う変化を自動的に抽出する手法を開発すること。(2)このために、商品情報や利用者の購買行動のコンテンツ情報を適応的に学習するエージェント技術を開発すること。(3)分析の結果得られた情報をポータルサイトあるいは利用者個々人にプッシュ情報として与えることによって、WEB検索に依存しない推薦情報の提供を可能とすること。(4)インターネット上の書店などを対象ドメインとして、コンテンツ情報や利用者購買行動などを利用・分析し、我々のアプローチの有効性を実証すること。本年度は、(1)(3)を中心に研究を実施した。開発した手法は以下の特長をもつ。3次元ベクトルを用いた顧客志向情報の管理方法では、時間経過により変化する市場動向と顧客志向を比較的小規模のデータ容量で正確に管理することが可能である。これにより、これまでは分析したくともできなかった様々な分析を実施できる。また、この顧客志向情報の管理方法では、データの基本構造は多くの推薦システムが採用していた2次元ベクトルによる顧客志向解析と同じであるため、これまで使用していた既存の推薦システムが提供する顧客志向情報の分析ツールを援用可能であり、推薦システムの顧客志向情報の管理部分のみを3次元ベクトルに置き換えることも可能である。
梯子状ポリエーテル類のエーテル酸素原子が生物活性に及ぼす影響の解明

本研究は渦鞭毛藻が生産する梯子状ポリエーテルと称される海洋天然毒が,人間の体の中でどのように働いて,害を及ぼすのかを調べる目的で行われた.複雑な構造の天然毒の合成では,まずパーツを作り,それを使って最終目的物を組み立てていく方法を取るが,既存の方法では材料となるパーツをたくさん作ることが出来なかった.そこで工夫を凝らし新しいレシピを考案したところ,パーツ(ビルディングブロック)をたくさん作ることに成功した.今後の組み立て作業にはパーツが大量に必要であるため,本研究の成果は組み立て研究を飛躍的に進展させる可能性が高く,非常に有意義であったと言える.渦鞭毛藻の二次代謝物である梯子状ポリエーテル(Ladder-Shaped Polyether, LSP)類の合成研究はしばしば100段階を超える多段階合成となる。その実現には収束的合成法の確立に加え,鍵反応に用いる原料(基質)をいかに効率的に,かつ大量に合成できるかが重要になる。そこで本年度は前年度に引き続き,LSP合成に汎用されるビルディングブロックの大量改良合成法の確立を目指し,研究を推進した。LSPの合成研究において単環性ビルディングブロックとして最も頻繁に用いられているテトラヒドロピラン誘導体の合成は,20年以上にわたってNicolaouらの開発した方法に頼られてきた。しかしながら本方法は大量の悪臭物質の副生,中間体のシリカゲルカラムクロマトグラフィーに対する不安定性に加え,Katsuki-Sharpless不斉エポキシ化反応後の後処理時にエマルジョンを形成してしまう等,煩雑さの面でも問題点を抱えていた。今回100 gスケールでの合成を念頭に置き,触媒的選択的酸化,Shi不斉エポキシ化,時間的集積型化学を駆使することで改良に取り組んだところ,段階数を3段階,シリカゲルカラムクロマトグラフィーを5回削減し,さらに従来法よりも安価に目的物を得る方法論を確立することが出来た(投稿準備中。)本方法論は大スケールでのテトラヒドロピラン誘導体合成には特に有効であり,これまで数カ月を要していた合成をわずか1週間程度で可能にした。一方,マイクロフロー系によるフリルリチウムとトリフラートのカップリング反応を鍵段階とする新規LSP合成法の開発に関しては基質不足のため十分な検討が出来ず,昨年度以上の成果を得ることが出来なかった。本研究は渦鞭毛藻が生産し梯子状ポリエーテルと総称される海洋天然毒が,生体内でどのような働きをするのかを明らかにすることを目的に行われた.梯子状ポリエーテルの生物活性発現には,互い違いに配置されたエーテル酸素原子が,生体膜上に存在するタンパク質と水素結合を形成し相互作用することが重要であると考えられているため,本研究ではその酸素原子の役割を知るべく,酸素を炭素に置換したアナログ分子を化学的に合成することで生物活性にどのような影響を与えるかを確かめることにした.具体的には天然物ブレベナールの全合成と炭素アナログ合成を行うこととしたが,まず,梯子状ポリエーテル合成に携わる世界中の研究者が未解決のまま残してきた,ビルディングブロック(有機合成においてブロックを組み立てる際の各パーツのような化合物)大量合成法の確立を行う必要があると考えた.すなわち梯子状ポリエーテル類の合成は時として100工程を超える多段階を要するため,ビルディングブロックを大量かつ簡便に合成出来なければ最終化合物までたどり着くのが困難である.我々は梯子状ポリエーテルの合成において最も使用頻度の高い,2,6位にメチル基を有するテトラヒドロピラン環の合成法を再検討した.すなわち煩雑な操作を要する反応や悪臭を放つ反応を避け,高価な薬品はより安価な薬品で代用し,さらには従来一つ一つ順に行っていた操作を一度に行う(ワンポット合成),精製回数を可能な限り減らす等の改良を行った.その結果,従来9工程,8回のクロマトグラフィー精製を要していた化合物を,7工程,3回の精製で,また従来11工程,8回の精製を要していた化合物を,7工程,3回の精製で,数十グラムスケールで合成できることを示した.本研究により梯子状ポリエーテル類の合成研究は飛躍的に加速することが期待でき,今後の合成研究の地盤を固めることができたと考えている.本研究は渦鞭毛藻が生産する梯子状ポリエーテルと称される海洋天然毒が,人間の体の中でどのように働いて,害を及ぼすのかを調べる目的で行われた.複雑な構造の天然毒の合成では,まずパーツを作り,それを使って最終目的物を組み立てていく方法を取るが,既存の方法では材料となるパーツをたくさん作ることが出来なかった.そこで工夫を凝らし新しいレシピを考案したところ,パーツ(ビルディングブロック)をたくさん作ることに成功した.今後の組み立て作業にはパーツが大量に必要であるため,本研究の成果は組み立て研究を飛躍的に進展させる可能性が高く,非常に有意義であったと言える.渦鞭毛藻の2次代謝物である梯子状ポリエーテル(Ladder-shaped polyether, LSP)の全合成を達成するには収束的合成法の確立に加え,鍵反応に用いる原料(基質)をいかに効率的に,大量に合成できるかが最も重要になる。そこで本年度はLSP合成に一般的に用いられるビルディングブロックの大量合成を抜本的に改良すべく,研究を行った。単環性ビルディングブロックであるテトラヒドロピラン誘導体はこれまでNicolaouらが90年代初頭に報告した方法に従って合成されていたが,本方法は大量の悪臭物質の副生,中間体のシリカゲルカラムクロマトグラフィーに対する不安定性,Katsuki-Sharpless不斉エポキシ化反応後処理の煩雑さ及び工程数の多さ等の問題点を有しており100 gスケールでの合成には不向きであった。

そこで今回我々は各工程の効率化を念頭に合成研究を推進した。その結果従来のDMSO酸化やKatsuki-Sharpless不斉エポキシ化に替えてAZADOやTEMPOとNaOClを用いる触媒的酸化やShiエポキシ化を採用したり,ワンポット反応を導入することで無臭かつ実用性の高いルートを構築することに成功した(投稿準備中)。またさらに多数の環を有する化合物の大量合成においては,反応性に富み,短寿命の化学種を大量合成に用いるべく,グラムスケールで全く目的物が得られなかった反応に対しフローマイクロ合成の適用を検討した。現在のところ最適条件は見い出せていないが,成功の糸口になる反応温度及び時間条件を絞り込めつつある。当初の計画では既存の方法を用いてビルディングブロックを合成し,全合成研究へと向かう予定であった。しかしながら既知の方法を大量合成に適用しようとした際,多数の問題点に直面した。このことから梯子状ポリエーテル(LSP)の作用機作解明を目指した多様なプローブ分子の合成研究の遂行には,通常論文上では表面化しないビルディングブロックの合成法の刷新を避けては通れないと痛感し,方針転換を余儀なくされた。しかしながら本年度の研究を通して,大量合成におけるほぼ全ての問題点をクリアーできたので,今後我々の研究は加速度的に進むと期待できる。加えて本成果は現在世界中で精力的に研究が展開されているLSPの合成及び作用機作解明研究の土台を支え進展を促すことが期待できるため,非常に有意義であると考えられる。当初の計画では既存の方法を用いてビルディングブロックを合成し,全合成へと向かう予定であった。しかしながら既知の方法であっても大量合成に用いる際には多数の問題点があることに直面し,梯子状ポリエーテル(LSP)の作用機作解明を目指した多様なプローブ分子の合成を行うには,通常論文上では表面化しないビルディングブロックの合成法の刷新が必要不可欠であると考えた。上述の方針転換により当初の計画より研究の進捗は遅れているが,本研究は長い目で見れば現在世界中で精力的に研究されている梯子状ポリエーテル研究の土台を支えることにつながるものであると自負している。本年度我々は,梯子状ポリエーテル(LSP)の作用機作解明を目指し,多様なプローブ分子の合成研究を推進するのに必要不可欠であったビルディングブロックの合成法の刷新に成功した。そこで次年度は,本年度の研究で確立した方法論を基にビルディングブロックの大量合成を行う。その後,昨年度研究に用いる基質不足のため十分な検討が出来なかったマイクロフロー系による新規LSP合成法の開発を検討する。具体的にはフリルリチウムとアルキルトリフラートの混合速度をさらに高め,その後の反応時間を延長することで十分な反応を促し,望む反応生成物の収率を向上させる予定である。鍵反応であるカップリングがうまく進行すれば,そのままLSPの全合成へと応用する予定である。梯子状ポリエーテル(LSP)の作用機作解明を目指した多様なプローブ分子の合成を行うには,通常論文上では表面化しないビルディングブロックの合成法の刷新が必要不可欠であることが昨年度の研究で明らかになった。
高周期14族および15族元素を含む新規な拡張π電子系の創製とその性質の解明

本研究は、新規な含高周期14族および15族元素拡張π電子系の構築とその物性解明を目的としている。本年度は、昨年度合成に成功したフェロセニルジホスフェンTbtP=PFc(Tbt=2,4,6-[CH(SiMe_3)_2]_3-C_6H_2,Fc=ferrocenyl)のさらなるπ電子拡張を目的とし、フェロセンの二つのCp環にP=Pユニットを組み込んだ、1,1'-ビス(ジホスフェニル)フェロセンの合成を検討した。その結果、初めての安定な1,1'-ビス(ジホスフェニル)フェロセンである(ArP=PC_5H_4)_2Fe(1:Ar=Tbt 2:Ar=Bbt, Bbt=2,6-[CH(SiMe_3)_2]_2-4-[C(SiMe_3)_3]-C_6H_2)の合成に成功し、その構造・物性を解明した。特にUV/visスペクトルにおいて、フェロセニル基のFe部位とP=P二重結合部位のMLCTに相当するバンドが観測されたことは興味深い。またサイクリックボルタンメトリーにより、1および2の酸化還元挙動を解明した。1および2は、ジホスフェン部位の還元に由来すると考えられる領域に、それぞれ二つの可逆な一電子酸化還元波が観測され(1:-1.84,-2.89V,2:1.78,2.13V vs Ag/Ag^+)、分子内の二つのP=Pユニット間に電子的な相関が存在することが支持された。本研究において、高周期15族元素π電子系をフェロセンに組み込んだd-π電子共役系である1,1'-ビス(ジホスフェニル)フェロセンを初めて安定な化合物として合成・単離することに成功し、二つのP=Pπ電子系のフェロセンd電子を介した電子相関が存在することを明らかにした。今後、新規物性の発現を目的とし、さらに高周期の元素を含むπ電子拡張共役系の構築を検討する。本年度は、高周期15族元素間二重結合化合物に注目し、それらのπ電子の性質解明やそれらをπ電子共役系に組込んだ新規化合物の合成・単離について検討した。まずは高周期15族元素間二重結合化合物の電気化学的挙動の解明を行った。立体保護基として、2,6-[CH-(SiMe_3)_2]_2-4[C(SiMe_3)_3]-C_6H_2(Bbt)基を用い、ジホスフェン(BbtP=PBbt;1b)・ジスチベン(BbtSb=SbBbt;1b)およびジビスムテン(BbtBi=BiBbt;1b)ついてCV測定を行った結果、それぞれについて可逆な一電子還元波が観測され、その還元電位[E_<1/2>(vsAg/Ag^+)」はそれぞれ-1.84,-1.65および-1.79Vであった。すなわち、これらの系の中では2bが一番還元されやすい、と結論出来る。一方、種々の置換基を有する一連の高周期15族元素間二重結合化合物(RE=ER, R=H,Me,Ph,Mes,E=P,As,Sb,Bi)に関して理論計算を行った結果、RE=ERの系では置換基によらずE=Sbの系が最も電子親和力が大きく、またLUMOレベルも最も低いということが判った。すなわち、理論計算からも、Sb=Sbの系が最も還元されやすいことが判り、CV測定の結果が支持された。これらの酸化還元挙動の知見を活かし、新規な酸化還元系の構築を目的として、高周期15族元素間二重結合に、フェロセニル(Fc)ユニットの導入を検討した。その結果、2,4,6-[CH(SiMe_3)_2]_3-C_6H_2(Tbt)基を有する初めての安定なフェロセニルジホスフェンTbtp=PFcを合成・単離することに成功し、この分子構造や反応性を解明した。特に、紫外可視吸収スペクトルにおいて、フェロセニル基のFe部位とP=P二重結合部位のMLCTに相当するバンドが観測されたことは興味深い知見である。

1および2は、ジホスフェン部位の還元に由来すると考えられる領域に、それぞれ二つの可逆な一電子酸化還元波が観測され(1:-1.84,-2.89V,2:1.78,2.13V vs Ag/Ag^+)、分子内の二つのP=Pユニット間に電子的な相関が存在することが支持された。本研究において、高周期15族元素π電子系をフェロセンに組み込んだd-π電子共役系である1,1'-ビス(ジホスフェニル)フェロセンを初めて安定な化合物として合成・単離することに成功し、二つのP=Pπ電子系のフェロセンd電子を介した電子相関が存在することを明らかにした。今後、新規物性の発現を目的とし、さらに高周期の元素を含むπ電子拡張共役系の構築を検討する。
極細繊維を鋳型とする極細チューブの調製とその高容量電力貯蔵デバイスへの応用

電界紡糸法を用いて無電解めっき触媒を含む極細鋳型繊維を調製,この鋳型繊維に無電解めっきを施した後、鋳型繊維を除去する方法により、金属あるいは金属酸化物極細中空繊維(チューブ)を調製し、その電極材料としての可能性などについて検討を本研究では行った。調製可能であった金属や金属酸化物の種類は、ニッケル-リン合金、酸化ニッケル、銅、酸化銅、ビスマス、酸化ビスマス、酸化亜鉛であった。いずれの場合も極細中空繊維の内径は、鋳型繊維の繊維径に依存する傾向がみられた。高分子化合物と塩化パラジウムを所定量加え調製した紡糸液を用い、電界紡糸法により極細鋳型繊維を調製した。この極細鋳型繊維からなる不織布を無電解めっき浴(ニッケル)に浸漬することで、鋳型繊維上にニッケルーリンめっきを施すことができた。無電解めっきを行う際には,スズーパラジウム混合触媒溶液に浸漬する触媒化工程を行うことが多いものの,我々は,この触媒化工程を実施していない。そこで鋳型繊維に対し,めっき浴中に含まれている還元剤による処理を行い,その際に起こる変化を検討した。鋳型繊維をホスフィン酸ナトリウム一水和物水溶液(pH6)に5分間浸漬処理を行った後、SEM観察を行ったところ、処理を施した繊維上に多数の粒子が析出した。この観察像は,Ermanらが報告している塩化パラジウムとポリアクリロニトリルーアクリル酸共重合体を含む紡糸液を用いて電界紡糸を行い,得られた不織布をヒドラジン水溶液で還元処理を行った報告と類似していた。この析出したPd粒子が,めっき皮膜形成の触媒となると推察された。このめっき処理後の不織布を400°C550°C、空気中で加熱処理することで、鋳型となっていた高分子化合物を分解除去し、中空極細酸化ニッケル繊維を得ることができた。得られた中空繊維のサイズは、鋳型繊維の繊維径、めっき時間などに依存しており、内径0.1μm、外径0.3μm内径2.5μm、外径4.8μmの中空繊維を得ることができた。これらの中空極細酸化ニッケル繊維を電極として用いた電気化学キャパシタを試作した。水酸化カリウム水溶液を電解液に用い、この電解液に24時間浸漬した後、電気化学測定を行ったところ、水酸化ニッケル←→オキシ水酸化ニッケルの電気化学反応を示す応答が観測された。試作セルを用いた充放電試験結果から、理論容量の1/10程度の容量を示す電極も作製できたものの、容量にばらつきが見られ、その点は今後の改良が必要と考えている。平成22年度の研究成果は,大きく次の3つ点にまとめられる。(1)酸化ニッケルからなる極細中空繊維を電界紡糸法と無電解めっき法を組み合わせる事により調製可能であったこと、(2)調製した極細酸化ニッケル中空繊維を高容量電気化学キャパシタ用電極に利用することが可能であったこと、(3)(1)と同様な方法により極細酸化銅中空繊維も調製可能であったこと,に集約される。以下,各点について詳細に説明する。(1)紡糸に用いる高分子化合物の種類,電界紡糸条件(紡糸液濃度,印加電圧等)を変化させる事により,鋳型繊維の繊維径を200nm6μmの範囲で,任意で制御することが可能となり,この繊維径を反映した内径を有する極細酸化ニッケル中空繊維を調製することが可能となった。また,めっきの際には,Ni-Pめっき浴を用いているため,析出するめっき層は,Ni-Pであるが,鋳型繊維の熱分解時に,酸化され,リンは五酸化二リンとなり昇華し,最終的には酸化ニッケルとなることが,粉末X線回折などから明らかとなった。(2)(1)で調製した極細酸化ニッケル中空繊維単独では機械的強度などが不足していたため,これを発泡ニッケル支持体と組み合わせる事により,酸化ニッケル複合電極を作製し,これを用いた電気化学キャパシタの充放電試験などを実施した。発泡ニッケル支持体単独の静電容量(1.4F/g(電極総重量))の約20倍の容量(33F/g(電極総重量)))を有する電極が作製可能であった。めっきされたニッケルの単位重量あたりに換算すると,298F/gの容量に対応する値となった。(3)極細酸化ニッケル中空繊維作製と同様な手法により,種々の内径,外径を有する極細酸化銅中空繊維を調製することができた。内径/外径の制御可能範囲は,100nm4μm/300nm7μmであった。なお,めっきされた銅層は,鋳型繊維の熱分解時に,酸化され最終的には酸化銅となることが,粉末X線回折などから明らかとなった。

昨年度に引き続いて,電界紡糸法と無電解めっき法を用いて,金属あるいは金属酸化物中空繊維を調製した。今年度は,対象の金属あるいは金属酸化物として,ビスマス及び酸化ビスマス,あるいは酸化亜鉛を選び研究を実施した。得られた金属あるいは金属酸化物中空繊維の構造は,外見などは,走査型電子顕微鏡(SEM)観察,化合物の構造などは,粉末X線回折測定(XRD)などにより行った。以下にその概要を記載する。1.ビスマスあるいは酸化ビスマス中空繊維の調製に関する研究結果について鋳型繊維を調製する高分子化合物としてポリ塩化ビニル(PVC)あるいは,ポリスチレン(PS)を用いて研究を行った。PVCを用いた際の鋳型繊維の繊維径は,約0.5μm,PSを用いた場合は,約0.7μmであった。これらを鋳型として無電解ビスマスめっきを行い,鋳型繊維表面にビスマス層を形成させた。ビスマス層が析出していることは,XRD測定により確認した。得られたビスマス-鋳型繊維からの鋳型の除去は,各高分子化合物の良溶媒である有機溶媒を用いて,鋳型繊維の溶解除去を行った。従来行っていた加熱分解による鋳型繊維の除去は,高分子化合物の分解温度(約400°C500°C)よりもビスマスの融点が低く(271.3°C),形状の維持が困難なためである。鋳型繊維の除去の確認は,熱重量分析装置を用い,鋳型除去後の試料を加熱し,その際における重量変化が,殆ど起こらないことから確認した。鋳型の除去率は,ほぼ90%以上であった。中空構造の確認は,SEM観察により行い,鋳型繊維径に対応した中空構造が形成されていることを確認した。しかしながら,めっきの不均一さなどから,中空繊維側面は,かなり粗化した状態となっていた。酸化ビスマス中空繊維は,このビスマス中空繊維を空気中で加熱処理することにより得た。2.酸化亜鉛中空繊維の調製に関する研究成果について、上記のビスマスとほぼ同様な手法により,酸化亜鉛中空繊維を調製した。酸化亜鉛層の形成は,XRD測定により確認した。また,得られ花酸化亜鉛中空繊維の内径は,従前のものと同様に鋳型繊維径を反映する結果が得られた。
大容量パケット交換方式によるスター形ローカルエリアネットワーク

ローカルエリアネットワーク(LAN)は比較的限定された地域において特にコンピュータ間の通信のような高度な通信を実行するものであり、各種の方式が提案されている。LANで使用される交換技術は大別してヘッダ駆動方式とプリセット方式に分類される。プリセット方式では通信に先立って回線を設定し、それを通して通信が行なわれる。ヘッダ駆動方式では情報のヘッダで宛先が指定される。これは広くパケット交換方式と呼ばれる。プリセット方式では通信相手の切替に時間を要し、マルチプロセス方式で動作するコンピュータが同時に多数の相手と交信することができない。ヘッダ駆動方式は交換点に蓄積機能を有する蓄積形とこれを有しない非蓄積形に分類される。前者では蓄積のために交換のスループットが低下するため、多くのLANでは非蓄積形が用いられる。現在の非蓄積形のLANではしかし、全通信ネットワークの中で、同時には唯一の伝送しか行なうことができない。これに対して、プリセット方式の交換技術では同時に多数の伝送路を設定し、多数の伝送を実行できる。本研究ではLANに使用するヘッダ駆動、非蓄積形システムにおいて同時に多数の伝送が可能であるようにする全く新らしい交換原理を提案している。多数のノードは中央の交換点に接続される。交換点では複数のデータパスがあり、各々のパスは入来したパケットを選択的に宛先に送る。データパスおよび宛先における競合を解決するために入側および出側にはアービタが設けられる。アービタの競合の結果通信できたパケットについては、相手からメディアアクセス層の応答としてCND(非衝突検出)通知が返送される。交換網はこのデータパスとCNDパスの二つのネットワークを含む。本研究においてはこの方式の実験的検討と性能評価が行なわれている。
ネフリンサイクル:スリット膜タンパク質の動態の理解を通じた腎機能の維持・再生機構

巣状糸球体硬化症を模擬するポドサイト特異的aPKC変異マウスの発症原因として、Nephrinを初めとするスリット膜タンパク質の動態の異常が推測された。本研究では、この仮説を検証する目的で、Nephrinを発現させた培養上皮細胞、単離糸球体、ポドサイト特異的aPKC変異マウスを用いて、Nephrinの動態を調べた。その結果、Nephrinの膜移行の段階の重要性を始めて見いだした。腎機能の要は糸球体ポドサイトのスリット膜の濾過機能にある。成体ではポドサイトは細胞分裂することはないとされ、腎機能が生涯正常に保たれる理由はポドサイトのスリット膜の維持・再生にあると考えられるに至っている。しかし、スリット膜の濾過機能の椎持・再生の機構はほとんど不明である。私達は、細胞極性タンパク質aPKCのpodocyte特異的conditional KOmiceが、巣状糸球体硬化症を発症する事を見いだし、その原因がaPKC-PAR極性複合体がスリット膜構成タンパク質の中でも最も重要であると考えられるNephrinに直接結合する事が原因であることを示唆する結果を得ている。これらの結果を踏まえ、私たちは、糸球体の機能維持の過程において、Nephrin分子の動態が重要であると同時に、aPKCやPAR3複合体がその制御に関わるとの仮説を立てた。本研究においては、この仮説の検証の第一段階として、Nephrinの動態をvitroとvivoで精査することを目的とした。上皮系培養細胞こネフリンを発現させた人工ポドサイト、及び単離糸球体を用いて、ビオチンによる細胞膜表層のNephrin分子を標識することにより、その合成・exocytosis・膜への発現・endocytosis・分解、という一連の過程を解析した。その結果、いずれの系においても、Nephrin分子が極めて早い速度でexocytosisとendocytosisされている事を始めて見いだした。さらに、この系を用いて、分子機構の解析を進め、PAR3複合体の構成員であるaPKCが、exocytosisの過程に大きく関与している事を突きとめた。これらの知見を元に、aPKCのpodocyte特異的conditional KO miceの組織異常を詳細に解析した結果、exocytosisの異常を示す証拠を得た。これらの結果は、糸球体の機能維持におけるNephrinのexocytosisの死活的な重要性を示すと同時に、そこプロセスにaPKCが関わる事を示している。
熱化学反応サイクルを利用した水と窒素からのアンモニア製造法に関する研究

(1) 0. 5N_2+4HI→1. 5I_2+NH_4I(120°C、発熱)の反応は25°CでΔG<0から熱化学的には常温で反応が進行すると考えられる。今回は180°Cでオートクレーブで実験を行った。反応液は、吸光度法とイオン電極法の2種類でアンモニウムイオンの評価を行った。NH4+濃度[ mg/L]としてそれぞれ3. 60と3. 96の値が得られた。この値は、転化率として考えた場合、平衡値の15mol%に対して0. 31mol%と低い値であるため、触媒が必要であることが分かった。これにより、アンモニアの生成が確認されたので、各種の触媒の活性評価を行った。Ru、Pt、RhではRuが最も高い活性を示し、Ruを3種類の担体に担持して行った実験では、Al2O3, ZrO2, Ta2O5, SiO2は無触媒と比べ、1. 5 2倍程度の転化率が得られAl2O3への担持が最も高い結果が得られた。研究目的下記のISN熱化学サイクルでアンモニア合成する方法を考案し、それを実験的に検証することを目的とした。反応(2)(4)は、文献により反応の進行が確認されているが、反応(1)は、文献に記載されておらず、本研究で反応確認や最適な反応条件や触媒を実験的に検証した。実験結果オートクレーブを用いた回分装置で行った。この反応は25°CでΔG<0から熱化学的には常温で反応が進行すると考えられる。しかしながら、反応速度の関係から反応は温度を操作することで促進される。今回は180°Cで実験を行った。仕込んだ窒素基準のNH4Iの転化率は時間ごとに増加していった。また、同一反応条件において触媒を用いて実験を行った結果、転化率に向上が見られた。NH4+濃度[mg/L]としてそれぞれ3.60と3.96の値が得られた。この値は、転化率として考えた場合、平衡値の15mol%に対して0.31mol%と低い値であるため、触媒が必要であることが分かった。Ru、Pt、RhではRuが最も高い活性を示し、Ruを3種類の担体に担持して行った実験では、Al2O3,ZrO2,Ta2O5,SiO2は無触媒と比べ、1.52倍程度の転化率が得られAl2O3への担持が最も高い結果が得られた。次に回分式反応器から流通式反応器に変えて、Al2O3を担体としてRu触媒を充填して実験を行った。その結果、生成したアンモニアはヨウ化アンモニウムとして反応器内にほとんどか残留し、ごく一部がアンモニアガスとして発生することがわかった。これらの結果から、ISNサイクルは、ISサイクルの研究成果をさらにアンモニア製造サイクルに発展できる可能性があることを示した。しかし、流通式反応器での実験から、充填層形式では生成物を取り出すことが困難なであり、流動層のような反応様式を検討することが必要であることが分かった。
ラス(ras)タンパク質によるCaオシレーション・イオンチャンネルの制御

平成5,6年度,我々は,NIH/3T3細胞をKi-rasでトランスフォームしたDT細胞が,増殖因子によりCa^<2+>オシレーションを生じるメカニズムについて研究した.細胞内Ca^<2+>オシレーションは,細胞外のシグナルをオシレーションという持続的で,かつパルス状の細胞内のシグナルに変え,GTP結合タンパク質にカップルする受容体の情報の増幅を行なう重要な細胞現象である.細胞外からの,Ca^<2+>流入が,この現象を維持するため重要であることが指摘されているので,外側からの流入を実測する目的で,膜電流測定装置(既存)とCa濃度測定装置をドッキングさせ研究した.本年度は,流入がブラジキニン刺激により産生される3種類のイノシトール四リン酸について研究をした.なかでも,イノシトール3,4,5,6-四リン酸もその機能を持つことを初めて証明した.この解析により,rasでトランスフォームした細胞におけるCa^<2+>オシレーションとCa^<2+>流入との関係を調査し,Ca^<2+>オシレーションがブラジキニン受容体を刺激し,rasを活性化した後、膜電位を過分極に保持した時に大きくみられることを見いだし,J.Biol.Chem.に報告した。
古代温度センサーの復元と、ゲノム編集を用いた温度感覚の進化機構の解明

生息地の温度環境に関連した温度感覚の進化的な変化やその分子メカニズムを解明するために、4種のツメガエルを用いた比較解析を進めてきた。いずれの種もアフリカ大陸に分布し、2種(Xenopus muelleri, Xenopus tropicalis)はおもに熱帯地域の低地に生息することから暖かい温度環境に適応しており、一方で、残りの2種(Xenopus borealis, Xenopus laevis)は高地に生息することから涼しい環境に適応していると考えられる。前年度までの研究で、高温センサーとして働くTRPV1を比較し、温度応答特性の進化過程を明らかにしてきた。本年度は、もう一つの高温センサーであるTRPA1について4種のツメガエルの間で比較解析を行った。その結果、TRPA1の温度感受性(活性化温度閾値)については生息環境に関連した種間差を見出すことができなかった。一方で、高温に対する活性を比較したところ、涼しい環境に適応した2種のTRPA1の活性は暖かい環境に適応した2種に比べて有意に高いことが示された。すなわち、TRPA1の高温に対する活性が生息環境の温度条件に応じて変化してきたことが明らかとなった。また、TRPV1とTRPA1が個体レベルの行動応答に実際に関与しているのかを検討するために、CRISPR/Cas9を用いて各遺伝子を破壊したツメガエル系統の作出を進めてきた。前年度までにTRPA1の遺伝子破壊系統を作出し、この系統の幼生(オタマジャクシ)はTRPA1のアゴニストに対する行動応答が著しく減弱していることを確認した。本年度はTRPV1の遺伝子破壊系統の作出を完了させ、更に、TRPV1とTRPA1の両遺伝子を破壊した系統の作出も進めてきた。今後はこれらの系統の幼生を用いて高温刺激に対する行動応答にTRPV1およびTRPA1が寄与しているかを検討する。動物の環境適応に関連した「温度感覚」の進化的な変化やその分子メカニズムを実証的に解明するため、異なる温度環境に適応したツメガエル近縁種を用いた比較解析を行った。これまでツメガエル2種(アフリカツメガエルおよびネッタイツメガエル)を比較し、高温センサーであるTRPV1チャネルの温度応答特性が異なること、また、この種間差の原因となる3つのアミノ酸置換を同定していた。平成28年度は、TRPV1の温度応答特性の進化過程を明らかにするために、新たに3種のツメガエルのTRPV1を単離して、高温刺激に対する応答特性を調べた。その結果、ネッタイツメガエルTRPV1の温度応答特性が他の4種のツメガエルとは異なっていることが分かった。次に、これらの5種の系統関係を考慮して、TRPV1の祖先アミノ酸配列を推定・復元し、その機能特性を調べることにより温度応答性が変化した時期および系統を実証的に推定した。一方、これまでの研究により、もう一つの高温センサーであるTRPA1チャネルにおいてもアフリカツメガエルとネッタイツメガエルの間で明瞭な種間差を検出している。更に詳細な比較解析を行うために、新たに2種のツメガエルからTRPA1を単離した。上述のTRPV1やTRPA1の機能解析はアフリカツメガエル卵母細胞に目的遺伝子を人工的に強制発現させて、電気生理学的な手法により機能特性を調べており、生体レベルでこれらのチャネルが温度受容にどの程度貢献しているのかは未だ明らかになっていない。ツメガエルにおけるTRPV1やTRPA1の生理機能を調べるためには、これらの遺伝子を改変した個体の作製が必要である。そこで、平成28年度は、CRISPR/Cas9システムによるTRPV1やTRPA1の遺伝子破壊個体の作出のための実験を開始した。平成28年度の研究計画の一つは、複数のツメガエル種から単離したTRPV1の機能特性を電気生理学的な手法によって比較し、更に、分子進化学的な手法によって祖先TRPV1を推定・復元して温度応答特性が変化したタイミングや系統を実証的に検討することであった。これらの解析は研究実績の概要に記した通り順調に進展している。また、TRPA1についても複数のツメガエル種からの単離が完了しており、機能解析を今後進めていく予定である。また、遺伝子改変ツメガエルの作出については新規の試みであることや、ネッタイツメガエルの世代時間が比較的長いことから実験を初年度から開始する必要があった。ネッタイツメガエルの受精卵にTRPV1やTRPA1をターゲットにした人工ヌクレアーゼ(guide RNAおよびCas9)を導入し、成体まで育成した(F0世代)。更に、F0世代の個体を野生型個体に戻し交配して得られたツメガエル(F1世代)を作出し、遺伝子型を調べたところ、TRPV1やTRPA1の遺伝子が破壊された個体が得られた。今後、F1世代の個体同士を掛け合わせることによりホモ接合のノックアウト個体が得られると期待される。ネッタイツメガエルの世代時間は文献等の情報では35ヶ月とあったが、実際に育成してみると成熟までに68か月ほど必要であり、当初の予定よりはノックアウトホモ個体の作成に時間が必要であると予想されるが、概ね順調に進んでいる。「温度感覚」が環境適応に関連してどのように変化してきたのか、また、その分子メカニズムはどのようなものだったのかを実証的に解明するために、温度条件が異なる生息地に分布するネッタイツメガエルとアフリカツメガエルの比較解析を進めてきた。これまでの研究により、温度センサー分子であるTRPV1およびTRPA

1は熱刺激に応答すること、また、その応答特性が2種間で異なることを明らかにしてきた。しかし、TRPV1やTRPA1の機能特性はアフリカツメガエル卵母細胞に両遺伝子を人工的に強制発現させて解析したものであり、生体レベルでこれらのチャネルが温度受容にどの程度貢献しているのかは未だ明らかになっていない。TRPV1やTRPA1の生理機能を調べるためには、これらの遺伝子を改変したツメガエルが必要である。そこで、本研究計画では初年度からネッタイツメガエルの遺伝子改変系統の作出を進め、本年度にTRPA1遺伝子を破壊したネッタイツメガエル系統を樹立した。この系統ではTRPA1遺伝子内に終止コドンが形成されるために機能的なTRPA1タンパク質が合成されないと期待される。幼生に対してTRPA1のアゴニストを作用させた場合、野生型に比べてTRPA1遺伝子破壊個体では行動レベルの応答性が低下していた。一方、高温刺激応答においては予備的な解析では、TRPA1遺伝子破壊系統と野生型の個体の間では明瞭な差異が認められなかった。来年度は更に詳細な行動解析を行うとともに、TRPV1の遺伝子破壊系統の作出も継続して進める予定である。ネッタイツメガエルは世代時間が68ヶ月と比較的長いことから本種の遺伝子破壊系統の作出が本研究計画において時間的な制限要因であった。しかし、初年度から迅速に取り組んできたため、本年度に、TRPA1の遺伝子破壊系統の作出が完了し、行動解析を行うことができた。上述の通り、作出したネッタイツメガエル系統の幼生においてTRPA1遺伝子が破壊された場合に想定される行動レベルの変化が観察されている。一方、もう一つのターゲット遺伝子であるTRPV1の遺伝子破壊系統の作出もほぼ完了しており、来年度はTRPV1遺伝子破壊系統を用いた行動解析にも着手できると期待される。また、これまで比較してきたアフリカツメガエルおよびネッタイツメガエルの2種に加えて、新たに2種のツメガエルからTRPV1およびTRPA1を単離し、機能的な比較も進めている。これらのことから本研究計画は概ね順調に進展している。生息地の温度環境に関連した温度感覚の進化的な変化やその分子メカニズムを解明するために、4種のツメガエルを用いた比較解析を進めてきた。いずれの種もアフリカ大陸に分布し、2種(Xenopus muelleri, Xenopus tropicalis)はおもに熱帯地域の低地に生息することから暖かい温度環境に適応しており、一方で、残りの2種(Xenopus borealis, Xenopus laevis)は高地に生息することから涼しい環境に適応していると考えられる。前年度までの研究で、高温センサーとして働くTRPV1を比較し、温度応答特性の進化過程を明らかにしてきた。本年度は、もう一つの高温センサーであるTRPA1について4種のツメガエルの間で比較解析を行った。その結果、TRPA1の温度感受性(活性化温度閾値)については生息環境に関連した種間差を見出すことができなかった。
骨再生過程におけるBMPの役割

平成7・8年度の研究により以下の結果が得られた。1)肋骨骨折部を形態学的に解析し、骨折後3日目に明らかな軟骨組織が出現することが明らかとなった。また、抜歯後4日目でalkaline phosphatase陽性の骨芽細胞様細胞が出現することも明らかとなった。2)骨折1-2日目と4-5日目の肋骨骨折部よりそれぞれ細胞を採取し、培養し、骨芽細胞の性状を解析したところ、骨折4-5日目に採取した細胞の方がより強い骨芽細胞の性状を呈していることが明らかとなった。3)骨折1-2日目ではBMP-2およびBMP-4のmRNAの発現がup-regulationされていることがRT-PCR法で確認できた。4)ニワトリのSonic hedgehog(Shh)をtransfectionしたニワトリ線維芽細胞の培養上清はC3H10t1/2およびMC3T3-E1細胞のALP活性を促進した。5)ニワトリのShhをtransfectionしたニワトリ線維芽細胞をヌードマウスの筋肉内に移植すると、骨形成が誘導された。以上の結果から、本研究から次のことが示唆された。1)骨折の治癒過程ではBMPが重要な役割を担っている。2)骨折の治癒過程ではShhが重要な役割を担っている。平成7年度の研究により以下の結果が得られた。2)骨折1-2日目におけるBMPの発現をBMP-2とBMP-4を認識する抗体を用いて検討したが、明らかな発現は確認できなかった。3)骨折1-2日目におけるshh mRNAの発現をin situ hybridization法で検討したが、明らかな発現は検討できなかった。4)骨折1-2日目と4-5日目の肋骨骨折部よりそれぞれ細胞を採取し、培養し、骨芽細胞の性状を解析したところ、骨折4-5日目に採取した細胞の方がより強い骨芽細胞の性状を呈していることが明らかとなった。以上のような結果から、平成7年度の研究評価は以下のようであった。1)肋骨骨折部の形態学的変化の概要を把握することができた。2)肋骨骨折部から細胞を採取して、培養する基本的な手技と細胞の性状を把握することができた。3)In situ hybridizationによる種々の因子や受容体の発現に関する検索が十分に出来なかったので、今年度の重要課題として残された。4)BMP受容体の抗体の作製が遅れたため、受容体の発現を検索できなかった。最近、抗体が作製できたので、この点は今年度に解析する予定である。5)ニワトリのShhをtransdectionしたニワトリ線維芽細胞をヌードマウスの筋肉内に移植すると、骨形成が誘導された。
生命科学教材による基礎物理教育体系の構築

1.この研究の目的は、生命科学も含む自然科学の基礎としての物理学の基礎教育の体系を、生命・非生命科学にバランスのとれた形に再構築することにある。そのためには生命科学を概観し、具体的な題材を収集し、それを物理学の一般教育に適した形に編成する必要がある。この目的のため、次のような具体的作業が必要である。(1)文献調査による教材の収集・研究(2)物理学と生命科学の専門家の共同による教材の収集・研究(3)教育内容の編成(4)講義ノート、テキストの編成(5)コンピューターを用いた教育システムの構築(6)教育の実践と評価。2.これに従い、次のように実施した。(1)文献調査による教材の収集・研究:生命科学の中で物理の基礎教材となる事項に関する書籍、論文、教育ソフトを収集した。各事項について内容を検討し具体的な教材として使える形にした。(2)物理学と生命科学の専門家の共同による教材の収集・研究:筆者らは物理学を専門とするが、生命科学の専門家の協力を得て、討論会、研究会を開催した。物理の基礎教材となる事項を収集し、各事項について内容を検討し具体的な教材として使える形にした。(3)教育の実践を通しての検討:上記(1),(2)で収集した教材のうち可能なものを授業、実習、学生の課題研究に使用し、教育の実践をとおして検討した。(4)教育内容の編成、講義ノート、教材集の作成:上記(1)-(3)の成果をもとに教育内容の編成し、講義ノート、教材集、コンピューター上の教育システムのプロトタイプを作成した。(5)この成果を日本物理学会、日本応用物理学会、科学教育学会等において発表し、また論文を紀要、学会誌等に発表した。この研究の目的は、生命科学も含む自然科学の基礎としての物理学の基礎教育の体系を、生命・非生命科学にバランスのとれた形に再構築することにある。この目的のため、次のような具体的研究が必要であると考えている。これに従い、本年度は次のように実施した。1)文献調査による教材の収集・研究:生命科学の中で物理の基礎教材となる事項に関する書籍、論文、教育ソフトを収集した。2)物理学と生命科学の専門家の共同による教材の収集・研究:筆者らは物理学を専門とするが、学内外の生物学教室、医学部、生命科学部の各教室から生命科学の専門家の協力を得て、講演会、討論会を開催し、物理の基礎教材となる事項を収集し、各事項について内容を検討し具体的な教材として使える形にした。3)教育の実践をとおしての検討:上記1),2)で収集した教材のうち可能なものを授業、実習、学生の課題研究に使用し、教育の実践をとおして検討した。4)この成果の一部を日本物理学会1996年秋の分科会物理教育分科(山口大学、1996年9月)において発表した。1.この研究の目的は、生命科学も含む自然科学の基礎としての物理学の基礎教育の体系を、生命、非生命科学にバランスのとれた形に再構築することにある。

この目的のため、次のような具体的作業が必要であると考えている。(1)文献調査による教材の収集・研究(2)物理学と生命科学の専門家の共同による教材の収集・研究(3)教育内容の編成(4)講義ノート、テキストの編成(5)コンピュータを用いた教育システムの構築(6)教育の実践と評価。2.これに従い、本年度は次のように実施した。(1)文献調査による教材の収集・研究:生命科学の中で物理の基礎教材となる事項に関する書籍、論文、教育ソフトを収集した。各事項について内容を検討し具体的な教材として使える形にした。(2)物理学と生命科学の専門家の共同による教材の収集・研究:筆者らは物理学を専門とするが、生命科学の専門家の協力を得て、討論会を開催した。物理の基礎教材となる事項を収集し、各事項について内容を検討し具体的な教材として使える形にした。(3)教育の実践を通しての検討:上記(1),(2)で収集した教材のうち可能なものを授業、実習、学生の課題研究に使用し、教育の実践をとおして検討した。(4)教育内容、テキストの編成:上記(1)-(3)の成果をもとに教育内容の編成し、講義ノート、テキストの編成に着手した。(5)この成果の一部を日本物理学会1997年秋の分科会物理教育分科、日本応用物理学会、科学教育学会、情報処理教育集会において発表し、また論文を埼玉医科大学進学課程紀要に投稿した。1.この研究の目的は、生命科学も含む自然科学の基礎としての物理学の基礎教育の体系を、生命・非生命科学にバランスのとれた形に再構築することにある。そのためには生命科学を概観し、具体的な題材を収集し、それを物理学の一般教育に適した形に編成する必要がある。この目的のため、次のような具体的作業が必要である。(1)文献調査による教材の収集・研究(2)物理学と生命科学の専門家の共同による教材の収集・研究(3)教育内容の編成(4)講義ノート、テキストの編成(5)コンピューターを用いた教育システムの構築(6)教育の実践と評価。(2)物理学と生命科学の専門家の共同による教材の収集・研究:筆者らは物理学を専門とするが、生命科学の専門家の協力を得て、討論会、研究会を開催した。(4)教育内容の編成、講義ノート、教材集の作成:上記(1)-(3)の成果をもとに教育内容の編成し、講義ノート、教材集を作成した。(5)この成果の一部を日本物理学会1997年秋の分科会物理教育分科、日本応用物理学会、科学教育学会において発表し、また論文を埼玉医科大学短期大学紀要、学会誌「大学の物理教育」に発表した。
精神分裂病の多元的大脳生理学的検査による大脳機能局在論的研究

本研究の目的は、精神分裂病の大脳生理学的検査を多元的に調査することによって、客観的診断が可能であるか、精神症状と大脳機能局在が対応するか、との検討を行うことであった。そのためには、それぞれの生理学的検査が充分精密で得られたデ-タ-に信頼性があるという前提条件が確認されなければならない。まずCTスキャンについては、CTから直接デジタルデ-タ-を収集するという従来にない高精度でデ-タ-を解析したが、臨床的に許されるX線被曝の範囲でCT検査を行う限り、ピクセルデ-タ-自体に充分な再現性が得られないとの結果を得た。すなわち正常対照者の同一個体内における大脳実質のCT値は均一であるはずにも関わらず、ROIのとり方によって骨の高吸収度の影響や脳室の低吸収度の影響を容易に受け、脳実質に関して一定のCT値が得られない。しかし、そのような影響を受けないとみられる部位については、分裂病症例について、疾患のある時期にCT値が減退するという事実が認められ、また分裂病群としてもCT値の群平均は有意に低かった。^<123>IーIMP SPECTによる脳血流については、正常対照者の年齢依存的減少を数学的に妥当な方法で補正した上で、全脳平均血流量として検討を行ったが、分裂病群は有意に血流量は減少を示した。EEGトポグラフィ-検査については、脳波周波数帯域別パワ-値の絶対量として正常対照者と分裂病者について、β2帯域の有意差が見られたが、薬物による影響の評価が充分に出来ないので、分裂病者固有の特徴であるとの結論は保留された。脳波については個体差がかなり大きく統計的有意差は認められなかったが、徐波の増加、α帯域のパワ-値の域退などのかなり普遍的傾向を認めたが、論理的証明には至らなかった。以上の当見から多元的に比較を試みたが、両群間の“群としての特徴"は抽出できるものの個別の症例に対して確実な判別を行うことは未だ過誤の危険が伴う。本研究は精神分裂病の大脳機能を多元的に検査し、多変量解析によって解析するものである。以下に各検査毎の本年度の成績を述べる。1.CT所見の評価法については、CT装置よりフロッピーを介して吸収度データを直接マイクロコンピュータに読み込み、脳室等の分裂病者大脳の各部分の形態学的萎縮の程度を定量評価するプログラムを開発中である。現在は吸収度データを2値化した後に生じる脳室等の辺縁のアーチファクトを除き、境界をスムージングする数学的処理について研究中である。2.局所脳血流量測定については、1-123-IMPを用いたSPECTによって脳血流所見を測定している。しかし、本学が購入を予定していたデジタル・ガンマ・カメラの納入が遅れたため、検査開始が遅れ、現在迄に健常者12人の測定が終了したところである。また、血流量の定量評価については、従来は動脈血採決を必要としていたが、新たに、加温による動静脈シャント開通を利用して、静脈血のカウントから動脈血カウントを近似定量する方法の工夫を行っている。なおこの12例についてはCT検査を行い、吸収度データの収拾を終了した。3.脳波等電位図については、適切な誘発刺激の選定と測定条件についての調査を28例の正常対象者について試用を行った。

また局在が判明している12例の脳腫瘍について徐波の出現部位との関連を見たがmeningiomaなどの神経実質に侵襲の少ない主要については徐波の出現は少なく、blastomaなどについては侵襲部位に一致した徐波の局在を認めた。脳波等電位図による徐波所見は、神経実質の障害の局在を反映しているとする基礎資料になると考えられる。本研究は、精神分裂病者を対象にCT・局所脳血流・脳波などの多元的な大脳生理学的検査を同一症例に行なうことによって、精神分裂病者の大脳機能異常を客観的に解析しようとするものである。以下に概要を述べる。1.CTによる脳萎縮の評価については、解析プログラムの開発をほぼ終了し近く報告の予定である。今年度までのCT検査結果は汎用機にて利用可能な状態として蓄積されつつあるので、次年度は順次解析を行なう予定である。また暫定的研究として、研究対象のCTデ-タ-よりCT吸収度を測定し検討を行なった。結果は分裂病者のCT吸収度(平均36.8、N=19)は正常者(平均39.8、N=12)に比し有意(p<0.001)に低下していた。2.局所脳血流測定については新型デジタル・ガンマ・カメラの運用が軌道に乗り、定量化精度についての検討を行なった。現在は正常対照者13例のNormal probability plotについて検討を行なっているが、測定値の分布に正規性に欠くものが多く、脳血流の測定精度自体の改善になお努力を要する。次年度は症例を蓄積しつつ年齢やPaCO_2などのその他の要因についての回帰分析を行なう予定である。脳血流の結果は分裂病者(平均62.3ml/100g/min、N=7)は正常者(平均74.8ml/100g/min、N=13)で、分裂病者の血流値がやや低下していたが有意差はなかった。3.脳波解析については、16chの部位ごとの周波数別パワ-値を求めて比較行なった。結果は、アルファ2で分裂病者(N=18)8.89μV、正常対照者(N=9)13.43μVと分裂病者が低く、ベ-タ1で分裂病者8.08μV、正熱対照者6.03μV、ベ-タ2で分裂病者7.71μV、正常対照者5.23μVと有意に高かった。以上を総括すると、1.3.の各々では従来の結果をほぼ追試できつつあるが最終的な目標である多変量解析への移行は、症例数の不足により妥当性に問題が歳っているのが現状である。本研究の目的は、精神分裂病の大脳生理学的検査を多元的に調査することによって、客観的診断が可能であるか、精神症状と大脳機能局在が対応するか、との検討を行うことであった。そのためには、それぞれの生理学的検査が充分精密で得られたデ-タ-に信頼性があるという前提条件が確認されなければならない。まずCTスキャンについては、CTから直接デジタルデ-タ-を収集するという従来にない高精度でデ-タ-を解析したが、臨床的に許されるX線被曝の範囲でCT検査を行う限り、ピクセルデ-タ-自体に充分な再現性が得られないとの結果を得た。すなわち正常対照者の同一個体内における大脳実質のCT値は均一であるはずにも関わらず、ROIのとり方によって骨の高吸収度の影響や脳室の低吸収度の影響を容易に受け、脳実質に関して一定のCT値が得られない。しかし、そのような影響を受けないとみられる部位については、分裂病症例について、疾患のある時期にCT値が減退するという事実が認められ、また分裂病群としてもCT値の群平均は有意に低かった。^<123>IーIMP SPECTによる脳血流については、正常対照者の年齢依存的減少を数学的に妥当な方法で補正した上で、全脳平均血流量として検討を行ったが、分裂病群は有意に血流量は減少を示した。
情動性顔面表情を決定する脳内神経伝達物質の同定

本年度は、ネコの脳幹を免疫組織化学的方法で染め出し、特定の表情筋を支配する顔面神経核内の細胞群とそこに投射する伝達物質を含有する神経終末の分布様式を化学顕微鏡で調べた。1)セロトニン含有終末は、顔面神経核内のいずれの亜核においても細胞体や近位の樹状突起に対して付着している様に見えた。その中で特に腹内側核と腹外側核には強い投射が観察された。このセロトニン入力の起始細胞は脳幹の縫線核にあると考えられる、縫線核の細胞の活動は日中増大し、夜間には減少する。したがってセロトニン入力の役割が覚醒時の口唇部の緊張維持に関係していることが示唆された。2)「痛み」に関係している伝達物質とされているエンケファリンは、主に眼輪筋を支配する運動神経細胞の樹状突起の遠心部に付着しているが、セロトニンにはそのような付着がみられなかった。このことは眼の周囲の表情形成にはエンケファリンの影響が強いと考えられる。3)p物質は主に近位の樹状突起に付着しており、鼻の周囲以外の表情筋の緊張(特に口唇部において)に関与している可能性があった。上記の研究成果は、情動表出における表情筋の動きが顔面神経核レベルでの神経伝達物質含有終末の分布差に影響されていることを示唆している。しかし、表情表出パターンの生成は、より上位の中枢で行われているらしい。そこで表情パターンの発生機構を探るために、予備実験をラットを用いて行った。顔面神経核に投射を持つ扁桃核を電気刺激した結果、中心核より深い部位の刺激は、血圧の上昇とともに刺激と同側の眼球突出や耳、口唇の動きを誘発した。また、顔面神経核に逆行性標識物質を微量注入して、扁桃核の吻側部の中心核付近に標識細胞を見いだした。これらのことは扁桃核が表情表出パターンの生成に直接に関与していることを示唆した。