hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前頭前野における異種情報の統合と数量情報の抽出

まず霊長類動物を用いた実験で大脳前頭前野の細胞活動を調べた。多種類の感覚情報を受け取り、それらを統合して行動に必要な数量情報に変換する過程が、外側前頭前野で行われる実態を細胞活動の解析で明らかにした。次に、多種の行動のカテゴリーを生成し、それによって行うべき行動の計画を効率化する前頭前野の働きを見出した。さらに、ヒトの内側前頭前野において神経活動を調べ、行動のルールを判定する活動の存在を見つけた。脳内の複数の情報を統合して必要とする情報に変換する過程に着目し、外側前頭前野の関与の解明を目的とした。具体的には、視覚・聴覚・体性感覚の3種の情報が外側前頭前野でどのように統合され、抽象的な情報のひとつである数量情報として抽出されるかというテーマに焦点を絞り、異種情報の統合から数量情報の表現に至る過程に前頭前野の細胞が如何に関与するかについて、活動の動態を調べた。コンピュータシステム管理下にニホンザル2頭を訓練し、以下の課題を学習させた。第一に、視覚信号として眼前のスクリーンに図形を表示した。同一図形を0.5秒間ずつ4回表示し、4回目の表示から1秒以内にキー操作による応答を行わせた。第二に、聴覚信号としてトーン信号を与えた。0.5秒ずつ、スピーカーで4回のトーン信号を与え、4回目の信号開始後1秒以内に応答することを要求した。第三に、体性感覚信号として高頻度振動刺激を与えた。このために皮膚刺激プローブを用い、200ヘルツの振動を0.5秒間、4回与えて応答させた。以上の課題において、外界からは数量自体の情報は与えられないので、個体自らが脳内に数量情報を形成し、信号の回数を認知することを必要条件とすることが重要である。すなわち、3種類の感覚信号から数量情報の脳内生成を課することとなる。課題学習が完成したことを確認した後に外科的手術を行い、細胞活動慢性記録用チャンバーを装着した。細胞外記録にはエルジロイ電極を用い、外側前頭前野の細胞活動を広い部位から網羅的に調べる実験を開始した。3種類の感覚種に対して統合が進行する段階に応じ、前頭前野のどの部位が、頭頂連合野・側頭連合野のどの領域と入出力関係を有するかを検討するとともに、数量情報が出現する過程に応じて、細胞活動の動態がどのように変遷するかを詳細に検討中である。さらに、上記の研究テーマに密接に関連する実験研究も並行して行った。大脳外側前頭前野の機能を解明するために、脳内の複数の情報を統合して必要とする情報に変換する過程における役割を検索した。ニホンザル2頭を訓練し以下の課題を学習させた。同一図形を0,5秒間ずつ4回表示し、4回目の表示から1秒以内にキー操作による応答を行わせた。0,5秒ずつ、4回の聴覚信号を与え、4回目の信号開始後1秒以内に応答することを要求した。このために皮膚刺激プローブを用い、200ヘルツの振動を0,5秒間、4回与えて応答させた。課題学習が完成したことを確認した後に、外側前頭前野の細胞活動を広い部位から網羅的に調べる実験を開始した。3種類の感覚種に対して統合が進行する段階に応じ、前頭前野のどの部位が、頭頂連合野・側頭連合野のどの領域と入出力関係を有するかを検討するとともに、数量情報が出現する過程に応じて、細胞活動の動態がどのように変遷するかを詳細に解析し、その時間構造を明らかにした。霊長類の大脳外側前頭前野の行動制御に関する役割を解明するために、多様なアプローチによる実験研究を行った。まず第一に、ヒトを被験者とし、行動のルール判定に関与する前頭葉の領野とルールに基づいて行動を実行する領野の区別を試みた。2種の異なったカードから正答を選択するに当たって、第1は確率ルール、第2は順序ルールに依拠することを要求した。最初の6回の選択試行において、被験者はそのどちらが正しいルールかを判定し、その後は判定したルールに従って動作選択を行う課題を設定した。その課題遂行中にfMRIにより脳活動を計測・解析した。その結果、ルールを判定する段階においては、前頭前野内側後方部に顕著な活動が見出された。

ルールに準拠して行動を行っている際には、その部位の活動は顕著ではなく、むしろ外側前方の前頭前野の領域が活動していた。この事実は、行動のルール判定における前頭前野内側後方部の役割を示すものである。次に、霊長類動物を実験対象として、脳内の複数の感覚情報を統合し、必要とする情報に変換する過程における役割を検索した。異種情報の統合から数的情報の表現に至る過程に前頭前野の細胞が如何に関与するかについて、活動の動態を調べた。3種類の感覚種に対する短潜時の反応は、外側前頭前野のそれぞれ固有な部位に分布し、視覚、聴覚、体性感覚のいずれか一つに対する応答であったが、長潜時の応答においては異種感覚種の応答を示す細胞があった。さらに、感覚種によらずに、感覚信号の回数を表現する細胞も存在することが見出された。この事実は、行動に必要な感覚情報の変換過程が前頭前野内部で生ずる可能性を示唆する。
過酸化脂質を還元消去する食材の探索と調理加工におけるその利用法の開発

本研究は、ネギ属野菜が有する過酸化脂質の還元作用(活性なヒドロペルオキシ体LOOHを不活性なヒドロキシ体LOHに変換する)を利用することにより、調理加工および消化過程において生成蓄積する過酸化脂質量を低減化する方法を開発することを目的とする。昨年年度までに、以下の結果を得ることができた。1ネギ属野菜として、万能ねぎ、長ネギ、タマネギ、ニンニクおよび比較対照としてニンジンを材料とし、遊離脂肪酸LOOHである13-HpODEを用いた場合、長ネギのLOOH還元作用が最も強いことが明らかになった。2トリアシルグリセロールヒドロペルオキシドLOOHであるTG-OOHの場合、長ネギのLOOH還元作用はみられなかった。食肉中の脂質過酸化の触媒としてミオグロビンが働く可能性があるが、ミオグロビンはLOOHを還元消去するペルオキシダーゼ活性を有する。。そこで本年は昨年に引き続き、ミオグロビンとLOOH共存下での長ネギの作用を検討した。その結果、長ネギはミオグロビンのペルオキシダーゼ活性を強めることがみとめられた。さらに消化酵素であるパンクレアチンは長ネギの13-HpODE還元活性に影響しないことが確認された。一方、ミオグロビンを含むヘムタンパク質が触媒として脂質過酸化反応を亢進する可能性を検討した。ヘムタンパク質としてヘモグロビンを用い、大腸モデル細胞(Caco-2細胞)の脂質過酸化反応をTBA法で検討した結果、13-HpODEはヘムタンパク質の共存により、細胞脂質の過酸化反応を惹起させることがわかった。したがって、消化管中での食事由来成分によるLOOHの還元消去は生体防御に意義があることが示唆された。調理加工や消化過程で、食品中の脂質は活性酸素種(ROS)との反応により過酸化脂質を生じる。食品摂取後の過酸化脂質は生体障害を惹起することが示されているため、これらの過程で生成蓄積する過酸化脂質量を最小限に抑える必要がある。本年度は以下の結果を得ることができた。1光増感酸化反応(Type II)により、リノール酸から13HpODEと9-HpODEの混合物を調整した。2混合物をNaBH4で還元することにより、13-HODEと9-HODEの混合物を調整した。3逆相HPLCにおいてHpODEがHODEの後に流出したことから、HpODEとHODEの分離定量が可能であることを確認した。(なおHpODE,HODEともに13-異性体が9-異性体より速く流出した)。4万能ネギの水抽出液はHpODEをHODEに還元する(10 min,37C)ことを確認した。タマネギでも還元作用がみられたが、活性は万能ネギより弱かった。5万能ネギ抽出液の還元活性は冷蔵保存中に減少したことから、冷凍保存が必要であることがわかった。6万能ネギ抽出液の加熱処理(沸騰水浴中30分)で、還元活性は変化しなかった(活性の主体は非酵素反応である可能性が高い)。7クロラミン-T処理(0.5mM、30min 37C)により、万能ネギ抽出液の還元活性は減少した(57%>>25%)したことから、メチオニンが関与する可能性があると思われた。8HpODEを10倍量のメチオニンで処理(37C,20min)しても還元作用は全くみられなかった。さらに高濃度のメチオニンについて検討する必要がある。研究開始と同時に勤務先を異動したため、実験用試薬や機器の購入等に時間を要した。また新規購入したHPLCを用いるHpODE,HODEの分析条件の決定も予定より遅れたため、予備的に調製した9-HpODEと13-HpODEの混合物を用いて実験を実施した。しかし、ほぼ研究計画とおりの実験を実施することができた。すなわち、万能ネギ抽出物のHpODE還元作用を逆相HPLC分析により確認することができた。さらにその活性本体は非酵素反応であり、メチオニンが関与することが推測された。ネギ属間の還元活性の比較や活性本体の解明は不十分であり、来年度に集中的に行うこととした。昨年度は、野菜のLOOH還元活性を、13-HpODEから13-HODEへの還元率で評価する逆相HPLC法による実験手法を確立した。本年度は本実験手法により以下の結果を得ることができた。1ネギ属野菜として、万能ねぎ、長ネギ、タマネギ、ニンニクおよび比較対照としてニンジンを材料として、13-HpODEから13-HODEへの還元率を測定した結果、長ネギの還元作用が最も強いことが明らかになった。上部緑色部と下部白色部では作用の強さに相違は見られなかった。5種の対照野菜すべてにおいて加熱処理(沸騰水浴中30分)で還元作用は低下した。2食用油脂(サラダ油)から光増感法によりトリアシルグリセロールヒドロペルオキシド(TG-OOH)を作成した。

TG-OOHはパンクレアチン処理により加水分解されて、ジアシルグリセロール、遊離脂肪酸および遊離脂肪酸(FFA-OOH)を産生することを確認した。32のパンクレチンによる加水分解反応において、長ネギ試料を添加するとTG-OOHの加水分解は促進されたが、FFA-OOHの還元作用は観察されなかった。長ネギ試料の還元作用がみられなかった原因として、ネギの還元活性本体がパンクレチンにより消化された可能性が考えられた。4食肉中の脂質過酸化の触媒としてミオグロビンが働く可能性がある。一方、ミオグロビンはLOOHを還元消去するペルオキシダーゼ活性を有する。そこで、ミオグロビンのペルオキシダーゼ作用に対する長ネギの効果をみた結果、長ネギはLOOHに対するペルオキシダーゼ作用を強める可能性が示唆された。おおむね予定した実験を実施することができた。従来予想していた万能ネギよりも長ネギにより強い13-HpODE還元作用が見られたことは注目される。一方、消化管内でのネギ属のLOOH還元作用をみるためのモデルとして、パンクレチンを共存させた系でTG-OOHの加水分解と生成するFFA-OOHの還元作用を見たが、明らかな結果はみとめられなかった。パンクレアチンにより活性本体が消化されて活性を失う可能性があり、この点はさらに検討したい。実際の食品においては、ヘム鉄による微量LOOHの分解で生じたラジカル種が脂質過酸化反応を誘導することが知られている。そこで、13ーHpODEとミオグロビンを混合した系に長ネギ試料を添加した実験を試みた。現在は、最終的な目的である調理加工および消化過程において生成蓄積する過酸化脂質量を低減化する方法開発の中間段階にあると考えている。今後は実際の食品を用いて調理加工における過酸化脂質低減化方法を確立したい。本研究は、ネギ属野菜が有する過酸化脂質の還元作用(活性なヒドロペルオキシ体LOOHを不活性なヒドロキシ体LOHに変換する)を利用することにより、調理加工および消化過程において生成蓄積する過酸化脂質量を低減化する方法を開発することを目的とする。昨年年度までに、以下の結果を得ることができた。1ネギ属野菜として、万能ねぎ、長ネギ、タマネギ、ニンニクおよび比較対照としてニンジンを材料とし、遊離脂肪酸LOOHである13-HpODEを用いた場合、長ネギのLOOH還元作用が最も強いことが明らかになった。2トリアシルグリセロールヒドロペルオキシドLOOHであるTG-OOHの場合、長ネギのLOOH還元作用はみられなかった。食肉中の脂質過酸化の触媒としてミオグロビンが働く可能性があるが、ミオグロビンはLOOHを還元消去するペルオキシダーゼ活性を有する。。そこで本年は昨年に引き続き、ミオグロビンとLOOH共存下での長ネギの作用を検討した。その結果、長ネギはミオグロビンのペルオキシダーゼ活性を強めることがみとめられた。さらに消化酵素であるパンクレアチンは長ネギの13-HpODE還元活性に影響しないことが確認された。一方、ミオグロビンを含むヘムタンパク質が触媒として脂質過酸化反応を亢進する可能性を検討した。ヘムタンパク質としてヘモグロビンを用い、大腸モデル細胞(Caco-2細胞)の脂質過酸化反応をTBA法で検討した結果、13-HpODEはヘムタンパク質の共存により、細胞脂質の過酸化反応を惹起させることがわかった。
大学食堂のゼロエミッション化へのアプローチ

本研究では、大学食堂を取り巻く環境問題と物質の流れについて経済的にも検討し、割箸の利用と食後の食器の拭き取りによる食堂排水中のCOD等の汚染の削減、拭き取り後の紙の利用法、残飯のコンポスト化、使用後の割箸の利用法など、大学食堂のゼロエミッション化について検討した。食器の紙タオルでの拭き取り実験を行い、食器洗い場でのTOC濃度で1/4に減少するなど排水浄化の効果が認められた。拭き取り後の紙と残飯を脱水および炭化処理を行い、活性炭としての性能を検討した。賦活温度が高温になるとともに活性炭性能は向上するが、活性炭収率は減少する。ヨウ素吸着量と比表面積を、灰分を除いた有機炭素分のみについて計算上求めると、市販の活性炭には及ばないものの高い性能であった。したがって、脱灰分処理を行うことにより活性炭としての利用が可能となる。森林組合と知的障害者施設の連携により間伐材割箸を生産するシステムを試行し、1膳2円程で、供給する体制を確立した。東京農工大学や早稲田大学をはじめ全国の60校を超える大学の食堂で利用されており、使用後の割箸はパーティクルボード工場に送られ、再利用されている。地球温暖化防止などの環境問題解決のためには市民一人一人のライフスタイルの変革を含め、大量消費型から資源循環型の社会を構築する必要がある。そのためには環境教育を通して市民の環境意識を向上する必要がある。森林、特に、人工林は唯一の二酸化炭素吸収源であり、人工林を適正に維持するために間伐などの適正な管理が必要である。また、木材を材料として利用やリサイクルで炭素固定を維持し、さらに、バイオマス発電など化石資源の使用を減らすことが重要である。このような森林の機能と木材利用の理解のための啓蒙手段として、森林の場での環境教育すなわち『森林環境教育』の設立とその推進をおこなった。本研究では、大学食堂をとりまく環境問題と物質の流れについて経済的にも検討し、割著の利用と食後の食器のふき取りによる、排水のCOD(化学的酸素要求量)等の汚染の消滅、拭き取り後の紙と残飯を利用したコンポスト化、使用後の割箸の利用法など、大学食堂のゼロエミッション化について検討することを目的とし、平成10年度には以下の結果を得た。6月以降毎月1回の食堂排水を採取し、COD・溶存酸素量および界面活性剤量を調べた結果、CODは610月は3090mg/lに対して113月は80120mg/lと上昇する傾向を示した。一方、溶存酸素量は水道水レベルの3035%レベルから1015%レベルに低下していた。界面活性剤量は時期によってばらつきが大きく測定回数を増加させる必要があることがわかった。食堂から排出された生ゴミを加熱脱水装置ディスポーザーで脱水を行ったところ、生ゴミの重量あたり51.2%を脱水した。生ゴミの絶乾重量あたり113.8%を脱水したことになり、脱水残査の水分は取り出した重量あたり7.80%、絶乾重量あたり17.3%であった。そして、紙は予想以上に大量に入れられることがわかった。東京農工大学の食堂において割箸利用の実験を行った。スギ間伐剤割箸は、徳島県山城町森林組合で製材し、障害者施設(箸蔵山荘)で利久および元禄の箸加工を行った。輸入の広葉樹の割箸は1膳0.8円であるが、間伐材割箸は2.5円程度になる。使用済みの割箸については、チップ化し、パーティクボードに加工することの検討を行った。シュレッダー粉砕された割箸は、ボード化にあたり障害になることはなかった。

ただし、スギは比較的密度が低いのでパーティクルボードに大量に利用されると品質の低下を招くが、1日200トン程度の木材原料(建築解体材と広葉樹チップ)に1膳34グラムの割箸が数万膳だとしても1トンにも満たない量であるので、問題には成らないと判断できる。本研究では、大学食堂をとりまく環境問題と物質の流れについて経済的にも検討し、割箸の利用と食後の食器のふき取りによる、排水のCOD(化学的酸素要求量)等の汚染の削減、拭き取り後の紙と残飯を利用したコンポスト化、使用後の割箸の利用法など、大学食堂のゼロエミッション化について検討することを目的とし、平成11年度には以下の桔果を得た。食堂から排出される生ゴミと食器汚れの拭き取り後の紙の再資源化を検討するために、食堂から出た生ゴミを加熱脱水装置ディスポーザーで脱水および炭化処理をおこない、さらに、賦活処理を行い活性炭としての性能を調べた。賦活温度が高温になるとともに活性炭性能は向上するが、活性炭収率は減少する。ヨウ素吸着量と比表面積を灰分で除いた有機炭素分のみについて計算上求めると、市販の活性炭には及ばないものの高い性能であった。したがって、脱灰分処理を行うことにより、活性炭の製造が可能となることがわかった。東京農工大学と早稲田大学の食堂において割箸利用の実験を行った。また、その他数十の大学では弁当の箸としてスギ間伐材割箸利用の試行を行った。使用後の割箸はパーティクルボード工場へ宅急便で送り、原料として再利用するシステムを本格的に起動した.ただし、輸送コストの負担が大きいので、今後検討が必要である。森林質源利用を環境教育として啓蒙することを検討した。地球温暖化防止のために一人一人が大量消費型から資源循環型のライフスタイルに変革してゆかなければならない。森林、とくに、人工林は唯一の二酸化炭素吸収源であり、また、人工林を適正に維持するためには間伐などの適正な管理が必要であり、また、木材を材料として利用やリサイクルで炭素の固定を維持し、さらに、バイオマス発電など化石質源の使用を減らすことが重要である。そこで、森林の機能と木材利用の理解のための啓蒙の手段として、森林の場での環境教育すなわち『森林環境教育』の設立を推進し、また、その温暖化防止対策として期待できることがわかった。本研究では、大学食堂をとりまく環境問題と物質の流れについて経済的にも検討し、割箸の利用と食後の食器のふき取りによる、排水のCOD(化学的酸素要求量)等の汚染の削減、拭き取り後の紙と残飯を利用したコンポスト化、使用後の割箸の利用法など、大学食堂のゼロエミッション化について検討することを目的とし、平成12年度には主に以下の結果を得た。東京農工大学農学部食堂において、11月28・29・30日の3日間、紙タオルによる食器拭き取りの実験を行った。食堂利用者(学生と教職員)にカフェテリア食堂のレジの後に紙タオルを配り、下膳前に各自に拭き取りをしてもらった。洗い場とグリストラップの前で排水を採取したところ、TOC濃度の現象が認められた。回収した、残飯と紙タオルの混合物は、約6時間120°Cで加熱脱水処理を行った後、バインダーにデンプン糊を使って50kg/cm_2の冷圧をかけプレスし、窒素気流中で炭化と賦活処理を行い、活性炭を製造した。市販の活性炭に比べ、灰分が多いが、炭素分のみのヨウ素吸着性能は市販のものと変わらなかった。今後、灰分の除去と賦活条件を検討する必要がある。
歌鳥の発声学習過程におけるカドヘリンの発現変化の生理学的意義を探る研究

type-IIカドヘリン分子の役割について、in vivoでのウイルスベクターを用いた行動学的解析と、初代神経培養細胞系を用いたin vitroでの電気生理学・細胞生物学的解析を行った。発達過程のジュウシマツのRA核において、Cadherin-7からCadherin-6Bへと発現が変化することにより、スパインの数が増加し、神経可塑性が増大され、発達期における鳥の歌学習が可能となるものと考えられる結果を得た。鳥の中でも鳴禽類は、幼児と同じく幼鳥期に親鳥を真似て繰り返し練習してさえずり(歌)を習得することから、優れたヒトの言語発話学習モデルとされる。これまでにジュウシマツが歌を学習する過程で、歌神経核であるRA核において発現するcadherinのサブタイプが、cadherin-7からcadherin-6へと切り替わることを明らかにしてきた。今年度は、まず幼鳥のRA核にレンチウイルスベクターを用いて、cadherin-7を発現させた際の歌学習への影響について、より詳細な音響特性の解析を行った。その結果、cadherin-7の強制発現により、とりわけ、幼鳥から成鳥へと至る過程で習得される倍音構造を持った音の学習が阻害されることが明らかとなった。また、親鳥と一緒に育てた鳥と、親鳥から隔離して育てた鳥との間で、cadherinの発現変化を比較検討した。神経可塑性に関わるとされる因子の中には、正常飼育と隔離飼育で発現量に差が出るものもみられたが、cadherinについては、正常飼育の場合と同様、cadherin-7の発現低下と、cadherin-6の発現上昇がみられ、cadherinの発現制御は、飼育環境や、歌の発達段階にはよらず、生得的なものであると考えられた。また免疫染色法などにより、神経可塑性に関連した分子群の発現について解析を行ったが、Cadherin-7の強制発現により影響を受けるものは見られなかった。そこで発現するcadherin分子のサブタイプの違いが、ニューロンの電気的活動そのものに違いを与える可能性を検証するため、ラット海馬由来の初代培養細胞に、GFPやmCherryを融合した各cadherinタンパクを発現させ、パッチクランプ法による測定実験を試みた。この他にも、ウイルスベクターを用いて脳内に光感受性因子を発現させ、ニューロンの活動を操作するための基礎実験などを行った。これまでに、ジュウシマツのRA核において、発現するcadherinのサブタイプが、cadherin-7からcadherin-6へと切り替わることにより、歌の発達が制御されることを明らかにしてきた。今年度は、cadherin分子のサブタイプの違いが、ニューロンの電気的活動そのものに違いを与える可能性を検証するため、ラット海馬由来の初代培養細胞を用いた電気生理学実験を行った。胎生19日のラット胚の脳組織から、海馬由来の神経細胞の初代培養実験を行い、培養開始7日目に、GFPを融合したcadherin-6、-7(Cad6,7)の発現ベクターをリポフェクション法により導入し、培養3週間後の海馬由来の神経細胞を用いて、GFPの蛍光を指標として、whole-cellパッチクランプ法により、興奮性微小シナプス後電流(mEPSC)と、抑制性微小シナプス後電流(mIPSC)の記録を行った。コントロールであるGFPを発現させた細胞と比べ、Cad6を発現させた細胞ではmEPSCの発生頻度が増大し、Cad7を発現させた細胞では、発生頻度が減少した。また、Cad6を発現させた細胞では突起の密度が増大したのに対し、Cad6を発現させた細胞では減少した。よって、発現するcadherinのサブタイプの違いにより、シナプス部位数が制御され、ニューロンの電気的活動に違いをつくるものと考えられた。鳥の歌学習過程でも、発現するcadherinのサブタイプの違いが、シナプス部位数を制御することにより、学習可塑性をコントロールしているのではないかと考えられる。これらの研究内容及び、関連する研究内容を、計5本の原著論文にまとめた。
被災地と非被災地をつなぐ「宇宙俳句・連句療法」の学校プログラムが及ぼす心理的効果

2011年3月11日から2ヵ月後、津波に被災した宮城県女川町の中学校で行われた宇宙を提出先とした「俳句作り」で、生徒達は“今の気持ち"を五七五に詠んだ。2011年5月・11月に詠まれた句の質的体系化からは、中学生達の当時の心理的様相やその変化が見出された。女川の五七五を受け取った非被災地中学校の生徒達は続きの七七を詠んだ連句(五七五-七七)を女川に返し、女川ではさらに三の句が詠まれた。連句交流を経験した生徒の感想からは、生徒達が地域を越えて互いに心の絆を抱き合っていたことが示唆された。全国と女川とで中学生の震災後心理的成長得点を比較した結果、女川の中学生により強い震災後心理的成長が認められた。2011年3月の東日本大震災で、女川町(宮城県)は甚大な津波被害に遭った。2ヶ月後、女川町立A中学校生徒は、現地教員が主導する国語科授業内で“素直な「今」の気持ち"を五七五に詠んだ。この『俳句・連句作り』の学校プログラムは、句の提出先が“宇宙"に位置づけられている点、五七五に非津波被災地の小・中学校(連句校)から続きの七七が寄せられている点が独創的と言える。初回実施後も約半年おきに俳句が詠まれている点、生徒の句が町全体を励ましていった点(例:町の復興目標への採用)も注目に値する。そこで本研究課題では、『俳句・連句作り』を有望な震災後の長期的心理支援と捉え、質・量の2側面からその効果を探究した。【質的研究】〔A中学校生徒の句〕2011年5月・11月に詠まれた、ある1学級生徒の句、“海"に類する語を含む句、“地元地域"を示唆する語を含む句、40句ずつ無作為抽出した各学年の句を、それぞれ時期ごとに体系化した。そこからは、みなで掲げて確認し合う“希望(=故郷の復興)"から各個の胸中に芽生える“希望(=未来)"、悲愴な訴えから秘やかに詠う深い悼み、奪われたものへの慟哭から自他に誓う自らの成長等、中学生の心理的回復や成長の過程が伺われた。〔A中学校教員の語り〕現地教育現場のニーズへの応答性、“五七五"という表現形式の利用等、『俳句・連句作り』の特長が見出された。〔学校間連句交流の感想〕顔も名も知らない中学生同士の「五七五(津波被災地)ー七七(津波非被災地)」であったが、互いに詠み手(読み手)に心を寄せ合い、“心のつながり"を抱き合っていたことが示唆された。【量的研究】米国で開発されたPosttraumatic Growth Inventoryの邦訳版を開発し、中高生を対象に全国調査を行った。A中学校、連句校、その他の学校の得点を比較し、A中学校生徒に一定の震災後心理的成長を認めた。わが国の伝統的詩歌を土壌に持つ心理療法の1つに,主に統合失調症患者へのデイケアで用いられてきた「俳句・連句療法」がある(飯森,1990)。これに対し日本宇宙フォーラム(JSF)は,宇宙を提出先として俳句や連句を詠む学校プログラムを開発し(「地球人の心ぷろじぇくと」),その一環として,東日本大震の被災地A中学校と非被災地協力校とを連句でつなぐ活動(以下,本取り組み)を報告している(山中,2012)。表現活動やピアサポートは,子どもの心理的ケアや発達・成長を促すとされる(黒沢,2002)。そこで本研究は,被災地校と非被災地校の両者への調査から本取り組みの特長を探求し,コミュニティ臨床心理学的視座から,今後の災害下心理的援助活動ならびに,子どもの心理的発達・成長の促進に資する学校プログラム活動に有意義な知見を得ることを目的としている。平成24年度には,子どもたちの心理的ケアや成長に対する本取り組みの貢献等を尋ねる面接調査を,被災地A中学校及び非被災地協力校4校の教員計8名,JSF職員1名に行った。続いて,本取り組み参加時に中学生であった被災地・非被災地の生徒に,本取り組みに関する感想の自由記述と,邦訳したPTG(posttraumatic growth:外傷後成長)尺度(全21項目)(Tedeschi et al., 1996)への回答を求めた。なお,PTG尺度は,全国各地の未参加中学校13校でも回答を求めた。

並行して,東日本大震災で津波被害に遭った中学生の心理的様相とその変化について,被災地A中学校生徒によって詠まれた句作品について,KJ法(川喜田,1996)を用いた質的体系化を試みている。2011年5月の句からは“復興"が象徴的希望を表していること,“海"を詠む2011年の5月と11月の句の違いからは子ども達の情緒的表現の深化が認められている。本研究は,宇宙を提出先とした「俳句・連句作り」の学校プログラムがもたらす心理的効果をコミュニティ臨床心理学的視座から,量的・質的な多様なデータを用いてプログラム評価を行い,本取り組みのさらなる活用可能性を見出すことを目的とした。平成24年度は,これらの目的を達成するために,本取り組みに参加した被災地校・非被災地校の生徒・職員を対象に面接調査,質問紙調査等を実施した。当初の計画以上に多様なサンプルが得られている。心理的成長を量的に捉えるためのPTG尺度作成および,尺度の信頼性・妥当性を検証するための調査は,危機的出来事に直面・遭遇した子どもたちの心理的成長をよりよく捉えることを可能にしたと言える。調査によって収集された音声データや回答済質問紙は,今後の分析に向けた逐語録化やデータ化がほぼすべて完了されている。現地の復興状況を踏まえ,取り組みの規模の拡大による被災地校の負担増大を避けるため,研究開始時に計画されていた参加校の新たな開拓は実現されなかった。収集された俳句・連句作品のうち,被災地A中学校生徒によって詠まれた2011年5月の句(学内紀要に掲載済)と2011年11月(一部),2012年5月(一部)(平成25年度の学術大会での発表(全部で4題)がすでに内定)はすでに質的体系化が行われている。これらのことから,本研究は当初の研究計画から調査対象に対する現実状況に即して若干の修正を行いつつ,研究目的の達成に向けておおむね順調に進捗している。平成25年度は,平成24年度までに収集・データ化された以下8種の資料について,質・量の両側面から分析・検討を行う。1被災地A中学校で詠まれた2011年11月,2012年5月,2013年5月の俳句・連句作品,2平成24年度に非被災地4校で詠まれた連句作品,3本取り組みへの参加校(被災地1校,非被災地4校)の教員8名,日本宇宙フォーラム職員1名と研究者とで実施された個別面接やグループ・ディスカッションの逐語録,4被災地A中学校生徒と現地教員とで行われた本取り組みについての座談会,5本プログラムを体験した各校生徒が自由記述した感想,6プログラム実施校で実施された質問紙調査(PTG(posttraumatic growth:外傷後成長)尺度)の結果,7本取り組みに未参加の全国各地中学校で実施された質問紙調査(PTG尺度)の結果,8PTG尺度の妥当性と信頼性検証のために実施された大学生を対象とした質問紙調査の結果。本取り組み参加校から得られた1から6までのデータについての分析・検討は,(a)被災を含む自分の体験を俳句(五・七・五)に表現すること,(b)宇宙を受け手に詩歌を紡ぐこと,(c)連句により人とつながること等の観点から本取り組みの心理的効果を探求することを目的に行われる。1のデータについては,甚大な津波被害に直面した子ども達が見せる力強い心理的成長を示唆する縦断的資料としても検討し,学校を主体とした自律的な復興支援について臨床心理学の見地から知見を投じることを目指す。本取り組み未参加校から得られた7,8のデータは,被災地・非被災地のプログラム実施校との比較検討に活かすと同時に,日本全国を震撼させた大規模災害が我が国の中高生に与えた心理的影響を示唆する資料としてまとめる。これらの研究成果は研究倫理に則って公開し,広く社会に還元する。平成25年度は,子どもたちの心理的成長について縦断的に検討するため,平成24年度に実施されたものとほぼ同様の質問用紙・感想用紙等による調査を実施する。
加齢に伴う脳血流および脳血流配分比の経年的変化

本研究では、高齢者における脳血流量と体力レベルの関係性を検討した。65歳から90歳までの高齢女性を対象に総頸動脈血流量の測定と文部科学省指定の運動能力・体力テストを実施し関係性を検討した。その結果、総合的な体力レベルと総頸動脈血流量の間に有意な正の相関関係が認められた。この結果は、高齢期における体力の維持が、加齢に伴う脳血流の低下を抑制する可能性を示唆するものであった。本研究課題では、「若年から高齢者までの加齢に伴う脳血流量および脳血流配分比の経年的変化を横断的な研究手法を用いて明らかにすること」を21年度の目的としていた。21年度は、約100名の高齢者を対象に脳血流量、身体活動量、運動能力の測定を行った。現在その結果を分析中である。これまでブラックボックスであった加齢に伴う「脳血流量」および「脳血流配分比」の経年的な変化を明らかにすることは、健康科学や老年学での基礎的データ・基準値の策定という意味で非常に意義のあることである。また、得られたデータは臨床医学や予防医学の場での診断の場へも応用が可能であると考えられる。例えば、高血圧による脳卒中の兆候診断や、脳血流量低下性のアルツハイマー病の診断の基準値としても利用できる。さらには、運動トレーニングは多くの循環器疾患の改善に有効であることが明らかにされているが、脳循環への影響は不明な点が多い。運動トレーニングの有無や、有酸素性作業能と脳血流との関連性を検討することは、脳の動脈硬化や脳卒中予防としての運動トレーニングの効果を明らかにする上で非常に興味深い。今年度は、20歳代から50歳代までの被験者を対象に同様の測定を行う予定である。さらには、血圧プロファイルと対応した、脳血流量の変化を検討していく予定である。また、本研究課題の基礎をなす、運動と脳血流の調節メカニズムに関する論文を数本国際詩に掲載できたことも、21年度の成果であると考えている。本研究課題の目的は、「加齢に伴う脳血流量および脳血流配分比の経年的変化を明らかにすること」である。22年度は、65歳以上、90歳未満の高齢者約100名を対象に、脳血流の測定、文科省指定の体力テストを実施した。また、これまでに得られたデータの分析を行い、学会発表(日本体力医学会)を行った。また、本年度は本研究課題の基礎をなす、運動と脳血流の調節メカニズムに関する論文を数本国際詩に掲載できたことも、大きな成果であると考えている。これまでブラックボックスであった加齢に伴う「脳血流量」の経年的な変化を明らかにすることは健康科学や老年学での基礎的データ・基準値の策定という意味で非常に意義のあることである。本研究の結果、高齢者においては、加齢に伴い総頸動脈血流量が低下していくことが明らかになった。また、この脳血流の低下には、持久力や筋力などの体力レベルは関係性が低いことを現在までの分析で明らかになっている。また、この高齢者を高血圧群と正常群に分けた場合、高血圧群において脳血流量が低いことを明らかにしている。これらの結果は、加齢に伴う脳血流の低下は恐らく一般的な現象であり、体力の維持による抑制は難しいこと、また、高血圧は老化に伴う脳血流の低下を促進することを示唆する。今後の研究課題は、中年および若年者の被験者を対象に脳血流および体力の測定を行い、加齢に伴う脳血流の経年的変化を幅広い年代を通して明らかにしていく予定である。本研究では「加齢に伴う脳血流量および脳血流配分比の経年的変化」を3カ年にわたり検討してきた。今年度は、研究の最終年度であり以下の知見が明らかになった。1)加齢に伴う脳血流の低下は、高齢期においても継続的に進行するのか否かという疑問があった。我々の研究成果によれば、総頸動脈血流量を脳血流量の指標として考えた場合、60歳以上の高齢期(女性)においても、年齢に伴い脳血流量は継続的に低下していくことが明らかになった。2)140名の60歳以上の高齢者を、WHOの基準をもとに正常血圧群と高血圧群に分けて、総頸動脈血流量を比較すると、高血圧群が有意に高いという結果を得た。この結果は、高血圧群の脳血流が正常血圧群に比べて低下しているとする、これまでの概念とは異なるものであった。3)60歳以上の高齢者における体力レベルと総頸動脈血流量の関係性を検討すると、有意な正の相関関係が認められている。この体力レベルは、我が国で現在行われている文科省指定の体力テスト6種目の成績を得点化し合計したものであり、筋力、バランス能力、柔軟性、歩行能力、持久力の観点から総合的な高齢者の体力を示している。この相関関係は年齢を調整変数として、加齢の影響を除いても有意であった。

つまり、加齢による脳血流の低下は不可逆的なものではなく、運動の継続や体力維持によってその低下を抑制できる可能性を示すものである。以上の知見は、加齢に伴う脳血流の変化、血圧などの循環指標の影響、体力との関係性を示唆するものであった。また、加齢性の脳血流低下の抑制に運動トレーニングが有効である可能性を示唆するものでと同時に、高血圧症の発症は、脳の自己調節機能に対しても何らかの影響を与えることが考えられた。
Teneurin-4遺伝子に着目した振戦の分子機序解明を目指す研究

本研究では、発症頻度が高くQOLを低下させる神経疾患・本態性振戦の主たる症状である振戦の分子メカニズムを解明することを目的としている。我々は、本態性振戦の疾患関連遺伝子であるTeneurin-4(Ten-4)に着目し、その分子メカニズム解明を目指した。これまでにTen-4結合タンパク質として、4種類存在するTeneurinファミリー(Ten-1-4)に注目し、Ten-1-4の過剰発現細胞やTen-1-4の細胞外ドメインの組換えタンパク質(rTenECD)を用いた実験から、Ten-4は、Teneurinファミリーとのホモリフィックまたはヘテロフィリックな結合を介したオリゴデンドサイト接着活性を有することを証明して来た。当該年度は主に、その接着活性がどのような生物活性に影響を及ぼすかを調べ、神経軸索を模したナノファイバー上にrTenECDをコートし、オリゴデンドロサイトによる髄鞘様構造の形成能を評価した。その結果、すべてのrTenECDで髄鞘形成能が見られたが、特にrTen-4ECDをコートしたナノファイバー上で、分化したオリゴデンドロサイトの増加が見られ、更に髄鞘形成に必須の分子であるSrcキナーゼFynを介した髄鞘タンパク質合成を促進していることが明らかとなった。それらの活性において、Ten-4細胞外ドメイン内のEGF様リピートドメインとNHLドメインが主に機能していることが分かった。加えて、Ten-4欠損マウスでは、オリゴデンドロサイトと軸索との細胞接着が阻害されることで、オリゴデンドロサイトの分化や生存に障害が生じることが明らかとなった。これらの結果を、日本ミエリン研究会、日本神経化学会、北米神経科学会(SfN)にて成果発表するに至った。これらの結果より、Ten-4の分子機能の一端が明らかとなり、髄鞘形成が関連する振戦のメカニズム解明に繋がるものと期待される。最終年度となった平成30年度は、上述した通り、Ten-4分子機能解析において大きな進展が見られた。しかし、マウスの出産等の問題で、これらの解析結果を出すのに予想以上の時間が掛かってしまい遅れを取ってしまった。それが原因で論文投稿には至っていない。今後、論文をまとめるために必要な細部データを揃え、早急に投稿出来るように努める。上述した通り、平成30年度は最終年度で本研究の主たる目的である分子メカニズムの解明は進んだが、論文投稿までには至らなかった。今後は早急に論文投稿を行えるように、細部データを得るための実験と論文原稿の完成、その他の諸手続きを行っていく。本態性振戦は、随意運動に伴い震えを生じる発症頻度が高い疾患である。特徴として家族性が多いことが知られており、近年Teneurin-4(Ten-4)がその関連遺伝子として同定された。一方で、我々が解析したTen-4欠損マウスでは下肢に激しい振戦が見られ、中枢神経系の髄鞘形成が阻害されている。本研究ではTen-4遺伝子の分子機能に注目し、振戦の分子機序解明を目的に解析を行った。中枢神経系の髄鞘形成において、髄鞘形成細胞であるオリゴデンドロサイトと神経軸索またはその他のグリア細胞との相互作用が必須である。また、細胞膜貫通タンパク質であるTen-4の分子機能として細胞間接着が予想されたことから、Ten-4過剰発現細胞やTen-4細胞外ドメインの組換えタンパク質を用いて細胞接着活性を調べた。その結果、Ten-4は細胞接着活性を有することがわかった。さらに中枢神経系組織のライセイトと抗Ten-4抗体を用いて免疫沈降を行い、マススペクトロメトリー(ショットガン法)によるTen-4結合タンパク質のスクリーニングを行った結果、65種類の結合タンパク質候補が得られた。その他の分子細胞生物学的な解析から、細胞接着の裏打ちタンパクであるZO-2と細胞骨格制御因子であるsrGAP2がTen-4と分子複合体を形成することが解った。次年度も引き続き解析を行う。これらの結果より、Ten-4の分子機能の一端が明らかとなり、髄鞘形成が関連する振戦のメカニズム解明に繋がることが期待される。初年度である平成28年度は、上述した通り、Ten-4分子機能の解析については、概ね計画通りに研究を進めることができた。しかし、Ten-4欠損マウスの振戦の解析は海外共同研究先の施設上の問題のため、スタートするに至らなかった。また、中枢神経系組織として、本態性振戦で異常が見られる小脳に注目して、Ten-4欠損マウスでの小脳の組織学的解析も進めているが、現在のところ明確な結果が出るに至っていない。現在は、Ten-4分子機能の解析を中心に、小脳組織の解析も同時に解析中である。本研究では、発症頻度が高くQOLを低下させる神経疾患である本態性振戦の主たる症状である振戦の分子メカニズムを解明することを目的としている。我々は、本態性振戦の疾患関連遺伝子であるTeneurin-4(Ten-4)に着目し、その分子メカニズム解明を目指している。昨年度、中枢神経系組織のライセイトと抗Ten-4抗体を用いて免疫沈降を行い、マススペクトロメトリー(ショットガン法)によるTen-4結合タンパク質のスクリーニングを行い、65種類の結合タンパク質候補が得られ、細胞接着の裏打ちタンパクであるZO-2と細胞骨格制御因子であるsrGAP

2がTen-4の細胞内ドメインと分子複合体を形成することが解ったが、当該年度は細胞外ドメインに結合するタンパク質に着目し、4種類存在するTeneurinファミリーが全てその候補として上げられた。Ten-4過剰発現細胞やTen-4細胞外ドメインの組換えタンパク質を用いて、Ten-4細胞外ドメインには、それらTeneurinファミリーの細胞外ドメインとのホモリフィックまたはヘテロフィリックな結合を介した細胞接着活性があることが分かった。その他の分子細胞生物学的な解析から、その細胞接着が中枢神経系の髄鞘形成細胞であるオリゴデンドロサイトの形態形成に重要であることが示されている。次年度も引き続き解析を行う。また、オリゴデンドロサイトのレポーターマウスであるSox10-Venusマウスが、オリゴデンドロサイト系譜細胞の解析に有用であることをまとめた論文をScientific Reportsに掲載するに至った。これらの結果より、Ten-4の分子機能の一端が明らかとなり、髄鞘形成が関連する振戦のメカニズム解明に繋がることが期待される。初年度である平成29年度は、上述した通り、Ten-4分子機能解析やSox10-Venusマウスのcharacterizationの論文化等については、概ね計画通りに研究を進めることができた。しかし、Ten-4欠損マウスの振戦の解析等、遅れをとっている解析もある。次年度は最終年度となるため、それらの遅れを補い、Ten-4分子機能の解析結果を中心に論文発表や学会発表による成果報告を行っていく。本研究では、発症頻度が高くQOLを低下させる神経疾患・本態性振戦の主たる症状である振戦の分子メカニズムを解明することを目的としている。我々は、本態性振戦の疾患関連遺伝子であるTeneurin-4(Ten-4)に着目し、その分子メカニズム解明を目指した。これまでにTen-4結合タンパク質として、4種類存在するTeneurinファミリー(Ten-1-4)に注目し、Ten-1-4の過剰発現細胞やTen-1-4の細胞外ドメインの組換えタンパク質(rTenECD)を用いた実験から、Ten-4は、Teneurinファミリーとのホモリフィックまたはヘテロフィリックな結合を介したオリゴデンドサイト接着活性を有することを証明して来た。当該年度は主に、その接着活性がどのような生物活性に影響を及ぼすかを調べ、神経軸索を模したナノファイバー上にrTenECDをコートし、オリゴデンドロサイトによる髄鞘様構造の形成能を評価した。その結果、すべてのrTenECDで髄鞘形成能が見られたが、特にrTen-4ECDをコートしたナノファイバー上で、分化したオリゴデンドロサイトの増加が見られ、更に髄鞘形成に必須の分子であるSrcキナーゼFynを介した髄鞘タンパク質合成を促進していることが明らかとなった。それらの活性において、Ten-4細胞外ドメイン内のEGF様リピートドメインとNHLドメインが主に機能していることが分かった。加えて、Ten-4欠損マウスでは、オリゴデンドロサイトと軸索との細胞接着が阻害されることで、オリゴデンドロサイトの分化や生存に障害が生じることが明らかとなった。これらの結果を、日本ミエリン研究会、日本神経化学会、北米神経科学会(SfN)にて成果発表するに至った。これらの結果より、Ten-4の分子機能の一端が明らかとなり、髄鞘形成が関連する振戦のメカニズム解明に繋がるものと期待される。最終年度となった平成30年度は、上述した通り、Ten-4分子機能解析において大きな進展が見られた。
分裂病におけるP3成分異常の動物モデルによる神経科学的基盤の解明

精神分裂病(以下分裂病)の主要な生理学的所見である事象関連電位P300異常の解明のために、methamphetamine(MAP)とphencyclidine(PCP)を反復投与したラットから、ヒトのP300と相同の成分であるP3様電位を導出し、分裂病の生理学的な病態モデルラットを作成しその有用性の検討を試みた。また臨床的知見や動物の行動薬理学的研究から、PCPの急性投与が分裂病の有力な動物モデルの一つとされているので、その行動異常の神経学的基盤についても、移所運動量の測定と前頭前皮質のニューロン活動をを用いて検討した。SD系雄性ラットを対象とし、定位脳手術的に一側の内側前脳束内に脳内刺激用の総極電極を、前頭皮質内に脳波記録用のネジ電極を設置した.回復後、内側前脳束刺激を報酬として2音弁別課題を学習させ、それを習得したラットを用いてMAPないしPCPを反復投与した。(MAP:4mg/kg/day,15日間、PCP:5mg/kg/day,10日間)最終投与から一週間後にP3様電位を記録し、生理食塩水反復投与後のそれと比較した。また別のラットでは、定位脳手術的に微小電極を前頭前皮質内に設置し、回復後PCP急性投与前後の移所運動量と前頭前皮質のニューロン活動を記録し、その変化を生理食塩水投与群と比較した。MAP反復投与ラットでは、生理食塩水反復投与ラットに比べP3様電位が減衰した。PCP反復投与ラットでは、少数例のため統計学的検討には至らなかったが、生理食塩水投与群では認めない明らかな振幅減衰を認めた。いずれの場合にも課題遂行成績には変化なく、分裂病で認められる生理学的異常と類似の現象と考えられ、これらのラットが分裂病の生理学的な病態を反映した動物モデルになりうることが示唆された。PCP急性投与ラットでは、PCP投与によって移所運動は充進し、前頭前皮質のニューロン発火も有意に増加した。PCPによる行動異常の背景に前頭前皮質のニューロン活動の変化が関与している可能性が考えられた。重篤な精神疾患である精神分裂病で普遍的に認められる事象関連電位のP300の異常の神経学的機序を解明するために、内側前脳束刺激を報酬とした2音弁別課題の訓練学習によって、ラットからヒトのP300に相同のP3様成分をラットの前頭皮質から導出し、また海馬内に慢性的に設置した微小電極から海馬ニューロン活動を測定し、P3様成分と同時に記録を行った。その結果現在までに得られた結果、および来年度の研究目的は以下の通りである。1.対象はSD系雄性ラットとし、定位脳手術的に一側の内側前脳束内に脳内刺激用の双極電極を、前頭皮質上にステンレスネジ電極を、海馬CA1にユニット活動記録用の微小電極をそれぞれ設置した。回復後、内側前脳束への電気刺激を報酬とし、ヒトでP300を導出するのに頻用されるoddball課題に類似した2音弁別課題を学習させた。目標は1000Hz非目標は2000Hzの音刺激とし、目標刺激に対し正しくバ-押しができたときに報酬を加えた。学習中、定期的に皮質上脳波と海馬のユニット活動を記録し、その変化を検討した。2.2音弁別課題の学習に伴い、前頭皮質上に設置した電極からは目標音に対してのみP3様成分が記録できた。ニューロンは2音弁別課題の学習の初期には目標音に対して海馬のニューロン活動が抑制されたが、学習の進展とともに、目標音に対して潜時300400msecの範囲内でのみユニット活動の増加が認められた。一方非目標音に対しては、有意なニューロン活動の変化は認められなかった。3.対象数が少ないため、現段階では統計学的検討は行っていない。来年度は本年度得られた成果を発展させ、P3様成分と海馬ニューロン活動の関連を明らかにする。

PCP反復投与ラットでは、少数例のため統計学的検討には至らなかったが、生理食塩水投与群では認めない明らかな振幅減衰を認めた。いずれの場合にも課題遂行成績には変化なく、分裂病で認められる生理学的異常と類似の現象と考えられ、これらのラットが分裂病の生理学的な病態を反映した動物モデルになりうることが示唆された。PCP急性投与ラットでは、PCP投与によって移所運動は充進し、前頭前皮質のニューロン発火も有意に増加した。PCPによる行動異常の背景に前頭前皮質のニューロン活動の変化が関与している可能性が考えられた。
ロタキサンは効果的な不斉反応場となりうるか?

ロタキサンがコンポーネントを効果的に空間的に配置するという特徴に基づき、本研究では不斉なロタキサンを構築し、それを用いて、酵素に見られるような不斉反応場を構築することを検討した。ロタキサンとしては、クラウンエーテルと二級アンモニウム塩との相互作用を利用した系を用いた。ロタキサンの輪コンポーネントが何か一つ置換基を持つと、輪の方向と軸の方向との関係により回転不斉が生じる。クラウンエーテルを選択的にモノニトロ化した後、還元してアシル化することにより、アミド基を一つ持つクラウンエーテルを得た。これを輪コンポーネントとして回転不斉を持つロタキサンを合成した。キラルカラムを用いた光学分割によって、部分的にではあるが光学分割することができた。これらロタキサンに反応性官能基を導入する前に、ロタキサン上に構築された反応場の特性を調べるために、不斉を持たない単純なロタキサンへの反応性官能基の導入とその反応について検討した。ロタキサンをニコチン酸クロリドでアシル化することにより、ニコチン酸アミド構造を持つロタキサンを得、これをアルキル化し、次いで還元することで、還元反応性を示すジヒドロニコチン酸アミド構造を持つロタキサンを高収率で得た。このロタキサンを用い、過塩素酸マグネシウム存在下にケトンの還元反応を検討したところ、30%の収率で対応するアルコールが得られた。この時ロタキサン自体は完全に酸化されており、ロタキサン構造を取ることでジヒドロニコチン酸アミドの反応性が異常に亢進されている可能性が示唆された。二年間の研究を通じて、ロタキサンが不斉反応場として優れた性質を持つ可能性を示すことができた。さらにロタキサンの構造特性を利用すれば、反応性や不斉選択性を外部刺激によって制御することも可能になろう。ロタキサンがコンポーネントを効果的に空間的に配置するという特徴に基づき、本研究はキラルなコンポーネントを含むロタキサンを用いることで、酵素に見られるような不斉反応場を構築することを目的に行った。ロタキサンとしては、クラウンエーテルと二級アンモニウム塩との相互作用を利用した系を用い、不斉クラウンエーテルが作る不斉場中で、プロキラルな軸上への不斉誘導、不斉触媒反応場の構築について検討した。不斉クラウンエーテルとして、ビナフトールを基本構造とし、ロタキサン合成に適した新規28員環クラウンエーテルを設計し、光学活性ビナフトールから直接環化法を用いて合成した。メタクリル酸エステル構造を末端に持つ二級アンモニウム塩がこのクラウンエーテルと擬ロタキサンを形成することを各種分光学的手法で確認した。ここに-50°Cで嵩高いチオールをラジカル付加させたところ、光学活性ロタキサンが収率12%で得られた。得られたロタキサンを水素化アルミニウムリチウムで還元的に開裂し、得られたアルコールの光学純度を測定したところ6%e.e.であり、ロタキサンが不斉場として働きうることが確認された。これは、ロタキサン上で不斉反応を行なった始めての例である。不斉ロタキサン触媒へ展開するために、ロタキサンのアンモニウム塩部位の中和とアシル化による触媒活性官能基の導入を検討した。しかし、ロタキサン中のアンモニウム塩は強い分子内水素結合のため、通常の条件では中和することはできなかった。しかし、過剰の塩基存在下で過剰のアシル化剤を作用させたところ、平衡が移動し、定量的にアシル化されることが明らかとなった。そこで、アシル化剤にニコチン酸クロリドを用いて反応を行なったところ、酸化還元能を持つニコチン酸アミド構造が導入されたロタキサンを定量的に得ることができた。この反応を利用し、不斉酸化還元反応場の構築を検討している。

二年間の研究を通じて、ロタキサンが不斉反応場として優れた性質を持つ可能性を示すことができた。さらにロタキサンの構造特性を利用すれば、反応性や不斉選択性を外部刺激によって制御することも可能になろう。