hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インターネットトラヒック特性に整合した非対称ネットワークアーキテクチャの研究

1.非対称トラヒックを効率的に収容できる波長多重オプティカルリングネットワークの構成法を提案した。考案した方法は、ノードiからノードmへ現用パスを最短方向に収容、同一ファイバ内でこの反対周りに現用パスと同一波長の予備パスを収容し,プロテクション技術は片方向単位に切替ができるOUPSR(Optical Unidirec-tional Path Switched Ring)とした。本方式は、1芯ファイバしか用いないにもかかわらず、単一のリンク故障に対して救済が可能となる。本方式を実現するためのオプティカル多重分岐装置(OADM)の構成法を考案した。OADM基本機能は1本のファイバに右方向と左方向の波長を同時に多重分離できる機能と、波長毎に挿入,落ち,通過を選択できる機能であり、アレイ導波路回折格子と2×2熱光学効果スイッチを組み合わせることにより実現できる。本方式と既存方式のファイバ芯線数を求め,コスト評価を行い、本方式が優れていることが分かった。2.広帯域の光ネットワークの特性を十分に活用できる帯域予約型TCPを考案し、TCPをLinux上に実装し、MPLSネットワークで実験を行った。MPLSのエッジルータにはバッファのキュー制御方式としてCBWFQを設定し、ネットワークの遅延と帯域を変化させグッドプット特性を測定した。その結果、提案方式は既存のnew Renoと比べ、RTTが大きいほど効率が高くなり、最大40%程度効率改善が見られた。3.MPLSパス切替を行ったときのTCPグッドプット特性の劣化モードを解析し、劣化の少ないMPLSパスプロテクション網構成を検討した。4.本方式で用いる光コネクタについて、結晶化ガラスフェルールを用いた光コネクタ端面パラメータの設計及び信頼性評価を行い、接続点55dB以上の低反射で1接続ポイントの価格を従来の1/3に低減できる可能性を示した。本年度は,非対称トラヒックを効率的に収容できる波長多重オプティカルリングネットワークの構成法を研究した.考案した方法は,ノードiからノードmへ現用パスを最短方向に収容,同一ファイバ内でこの反対周りに現用パスと同一波長の予備パスを収容し,プロテクション技術は片方向単位に切替ができるOUPSR (Optical Unidirec-tional Path Switched Ring)とした.本方式は,1芯ファイバしか用いないにもかかわらず,単一のリンク故障に対して救済が可能となる.この方式のキーとなる技術はオプティカル多重分岐装置(OADM)であり,この構成法を考案した.OADM基本機能は1本のファイバに右方向と左方向の波長を同時に多重分離できる機能と,波長毎に挿入,落ち,通過を選択できる機能であり,アレイ導波路回折格子と2×2熱光学効果スイッチを組み合わせることにより実現できる.リングのノード番号を1,2,...,nとし,1芯のファイバ内に1つの波長λ_<ij>をiからjに時計回りと反時計回りに設定,一方を現用パス,他方を予備パスとする.この方法では1つの波長がリンク内を一周しており,無駄な帯域が発生せず,非対称トラヒックに対して収容効率が良いことがわかった.また1芯ファイバに最大ω_<max>波長多重できるとし,ファイバ芯線数を求め,定量的なコスト評価を行った.本方式においては,接続ポイント数の低減及び各接続ポイントの低反射性能を従来以上に維持向上させた上での低価格化が重要であり,結晶化ガラスフェルールを用いた光コネクタ端面パラメータの設計及び信頼性評価に関する本研究成果により,各接続点55dB以上の低反射で1接続ポイントの価格を従来の1/3に低減できる可能性が示された.以上の研究結果より,提案した方法は既存の方式と比較し,非対称トラヒックに対して経済的な方式であることがわかった.本年度は提案方式の評価をさらに進めた。インターネットにおけるリングネットワークの利用環境としては、県内網や都市網が想定される。

一般的にはサーバは大都市や都市内のビジネス街などのように特定のノード局に集中する。昨年度は単純化のために、サーバが設置されるノード(親ノード)をリング内の1ノードに限定して、コスト評価を行った。しかし、より現実に近いモデルでコスト評価を行うためには、親ノードが複数の場合について評価する必要がある。そこで、親ノードが複数の場合について、親ノード数、全ノード数、非対称度を変化させ必要波長数、ファイバ数を算出する評価式を導いた。さらに、ノードコストを評価する算出式を求めた。これらの評価式を用いて、既存の2ファイバリング方式と提案した1ファイバリング方式のコスト評価を行った。その結果、親ノード数が複数の場合でも、親ノード数1の場合と同じく提案方式が優れていることがわかった。ネットワークが故障時に上位のTCPに及ぼす影響を評価し、故障切替時間に対する要求条件を明確化するために、インターネットの故障切替方式として注目されている、MPLSパス切替の研究を行った。特にMPLSパス切替を行ったときのTCPグッドプット特性の劣化モードを解析し、シミュレーションにより解析結果を評価している。さらに、非対称ネットワーク上でのTCP特性の評価、広帯域の光ネットワークの特性を十分に活用できる帯域予約型TCPを考案し、ネットワークシミュレータ上にTCPを実装し特性評価を行った。また、これらネットワークのインタフェース部品の低コスト化に有用な結晶化ガラスフェルールの端面パラメータ設計値の妥当性の実験的実証実験と信頼性評価方法について検討した。これらの結果は、国際会議や国内研究会での講演、学術論文誌への投稿により成果の公表を行った。昨年度までの研究で、非対称リングネットワークアーキテクチャの提案と評価については目的を達した。そこで、本年度では、光IPネットワークの信頼性向上のためのMPLSパスプロテクション構成と、大容量のネットワークの性能を十分に発揮できるTCP輻輳制御法の研究を行った。まず、MPLSパスプロテクション構成については、故障切替を行ったとき、切替時間とTCP TahoeのTCPグッドプット特性劣化との検討結果を拡張して、現在の主流であるTCP Renoに対する検討を行った。MPLSネットワークシミュレーションを行った結果、TahoeもRenoも特性に差が無いことが確認でき、Renoに対してもTahoeで求めた、タイムアウトが発生しない切替時間条件は同一であることが分かった。さらに、特性劣化の少ないプロテクション網構成を明確化した。大容量光ネットワークを効率的に活用できるTCP輻輳制御法を昨年までの研究で提案したが、本年度はこのTCPをLinux上に実装し、MPLSネットワークで実験を行った。MPLSのエッジルータにはバッファのキュー制御方式としてCBWFQを設定し、ネットワークの遅延と帯域を変化させグッドプット特性を測定した。その結果、提案方式は既存のnew Renoと比べ、RTTが大きいほど効率が高くなり、最大40%程度効率改善が見られた。
高齢者の音声に対する聴性脳幹反応による新たな聴覚補償に関する研究

補聴器は聴力の低下した人に対して音声の聞き取りを補助する装置であり、装用する人の脳内で音声がどのように処理されているのかを理解することは、今後の補聴技術の向上への手がかりとなると考える。本研究では、音声刺激に同期する神経興奮により発生する電位から成る聴性脳幹反応を用いることにより、補聴器を装用する機会の多い高齢者における聴性脳幹反応の様相に着目して研究を行った。聴力が正常である高齢者においては、音の響きのある環境下で音声が聞き取りにくくなる人ほど、脳内において音声波形の形状、特に波形の包絡線の情報を符号化する能力が低下していることが明らかになった。この結果から、音の響きのある環境下での音声聴取において、聴力が正常である高齢者では音声波形の包絡線の情報を手がかりとしている可能性が示された。しかしながら、聴力が低下した高齢者では、聴力が正常な高齢者で観察されたような音声聴取成績と聴性脳幹反応との有意な相関は見られなかった。これにより、聴力が低下した高齢者では、聴性脳幹反応がノイズや音の響きのある環境下での音声の聴こえにくさを示す指標とはならない可能性を示した。高齢者はノイズや音の響きのある環境下での音声聴取成績が著しく低下するが、これは音を選択的に聴取する能力が低下していることを示す。こうした音を選択的に聴取する能力は、音の比較的早く変動する成分である時間微細構造を処理する能力に関連することが報告されている。そこで、時間微細構造を処理する能力を心理物理学的測定と聴性脳幹反応の測定により評価し、若年者と高齢者を比較した。その結果、心理物理学的測定と聴性脳幹反応の測定の両測定において、高齢者では若年者に比べて時間微細構造を処理する能力が低下していることが明らかになった。28年度が最終年度であるため、記入しない。<目的>補聴器は、聴力が低下した人の音声の聴き取りを助ける装置であり、装用する人の脳内において音声がどのように処理されているかについて明らかにすることは、新しい補聴技術の開発へとつながる点で非常に重要である。本研究では、補聴器を装用する機会の多い高齢者を対象として音声に対する聴性脳幹反応を測定し、音声の聴き取りにくさに関わる脳内での音声情報処理の様相を明らかにする。<本年度の研究成果>本年度は2つの実験を行った。1つ目の実験は、27名の聴力正常な高齢者から残響を付加した2音節の音声刺激に対する聴取成績と聴性脳幹反応の測定を行った。この実験から、残響下における2音節目の正答数が高い高齢者ほど、残響下における2音節目の子音にかかわる周波数である700 Hzに対する聴性脳幹反応の振幅が大きいことが示された。このことから高齢者の残響下における子音の聴き取りにくさには、脳幹における子音に関わる周波数の処理が関連している可能性が明らかになった。1つ目の実験では聴力正常な高齢者を対象として実験を行ったが、聴覚補償を必要とするのは聴覚機能が低下した人々であるため、聴力が低下した高齢者における脳内での音声処理の様相について検討することは、聴覚補償の技術を考案する際に必要不可欠であると考える。そこで2つ目の実験として、聴力の低下した高齢者18名を対象にノイズ下での音声に対する聴取成績と聴性脳幹反応の測定を行った。今後、測定結果に対して解析を進めて、聴取成績と聴性脳幹反応(神経発火の同期性)との間に関連性が認められるかを明らかにする。当初予定していた聴力が低下した高齢者における音声聴取実験と音声に対する聴性脳幹反応が実施され、さらに補聴器を使用する環境に近い条件における成果も得ることができた。本課題に関する成果発表は、国際学会で1件、国内学会で3件行っている。また、一連の研究成果に対して(社)日本音響学会より粟屋潔学術奨励賞が授与された。

そこで、時間微細構造を処理する能力を心理物理学的測定と聴性脳幹反応の測定により評価し、若年者と高齢者を比較した。その結果、心理物理学的測定と聴性脳幹反応の測定の両測定において、高齢者では若年者に比べて時間微細構造を処理する能力が低下していることが明らかになった。28年度が最終年度であるため、記入しない。
インタラクションにおける自己帰属プロセスの解明

ダミーカーソル中の自身が操作するカーソルの発見についてアイトラッカーを用いて実験を行った。その結果、自身のカーソルの発見には中心視ではなく周辺視を利用して発見をしていることが示唆された。計画していた実験では、カーソル発見時に、視線の位置とカーソルの位置が重なると考えていた。しかし実験をしてみると、自身のカーソルに視線が重なることなく、自身のカーソルを発見しているパタンがあった。アイトラッカーは中心視のトラッキングはできるが、周辺視のトラッキングはできない。したがって実験方法を変更する必要があるが、周辺視によって発見する方法は、人間の視覚の特性からも合理的であり、この発見は興味深いものである。今後は周辺視での発見の特性についてさらに実験を進める。人間が中心視を用いず周辺視での発見を行っているという発見によって実験方法の変更をしているため。アイトラッキングで中心視は特定できるため周辺視の範囲のパタンを条件設定し、実験を行う。本年度大きな活動として、2016年3月にメディアートのミュージアムとして知られるNTT InterCommunication Center(ICC)からの打診により、研究開発コーナー(約80平米)にて、2016年度常設展示として2016年5月28日- 2017年3月12日の約9ヶ月に渡り本研究プロジェクトの長期展示「インタラクションの現象学人間の輪郭、世界体験の変容」を行った。展示は、ICCロビー位置し、ICCへ来訪する多くの来場者が目にする。そのため、厳密な参加者数は公開されていないが、少なくとも数万のオーダーの来場があったと予想される。また本展示期間中に、トークイベント「インターフェースとは何なのか?」を実施し、会場の定員である約200名の来場があった。研究計画内容の実施については、視線環境の整備や受動マウス装置の設計、振動子による触覚からの自己帰属感へのアプローチを行った。3点目の、振動子による自己帰属感へのアプローチは、これまで視覚情報とマウスの移動に関する連動性から自己帰属感について検証してきたが、他のモダリティにおける自己帰属感については未検証であった。そのような中で、近年の映画館やVRなどのエンタテイメントにて、映像に連動し椅子が傾いたり動いたり振動する装置がある。しかし、この装置を利用した鑑賞者からの感想は「映像内の誰の体験であるかがわからない」というやや不快なものを示した。これは映像内と振動という帰属関係の設計の問題である。この観点から、振動子は映像内の誰の体験であるかにポイントを置き、振動を提供する必要があると考えられる。これはダミーカーソル実験のようにインタラクティブなメディアでなくとも映像内への帰属が実現できる可能性であり、重要な知見を得た。本年度は突発的に展示依頼があったために、展示活動へ時間を注力することになったことが主な理由である。本年度は視線計測の環境整備を行った。また受動性を検証するための装置として2段式マウスの仕組み開発を行った。振動子による触覚からの自己帰属感へのアプローチを行った。本研究は,人がインタラクティブシステムを利用中に生起される自己の延長感,一体感,所有感といった自己帰属感を研究し,インタラクションの体験メカニズムを明らかにするものである.ダミーカーソル実験環境の構築を通じて,自身のカーソルを動きのみから発見できることはすでに明らかにしているが,そのプロセスについては不明であった.本家級では,そのプロセスを視線計測によって秋からにするものである.今期はカーソルの動きによって主に実験環境構築を行った.これまでは30hzのアイトラッカーシステムを試用していたが、大学内研究予算で購入した300Hzのアイトラッカー(Tobii社)が利用可能となった。そのため、研究室内に設置し実験環境の準備を実施した。ダミーカーソル実験ソフトウェアはがMacOSで動作している。実装はopenFrameworksで行っているため、アイトラッカーの環境ではWindowsへの移植の必要性があるため、実験環境プログラムの移植を実施を開始した。環境構築は視線位置とマウス座標を同時に記録できるようにする.また、自己帰属感における音(振動)の関係性についてもアプローチするために振動提示装置を導入し実験環境構築を行っている。現在のところ、研究が遅れているため、実験環境の構築の作業については外注によって実施を検討している。研究計画書では受動マウス実験を計画していたが、次年度の状況によるが遂行は保留とし、設計可能性だけを考えていく予定である。アイトラッカーシステムの導入が遅れたため。ダミーカーソル環境において、視線計測の実施する。そのための視線計測のソフトウェアとの連動計測ソフトウェアの開発を行なう。その後、ダミーカーソルの中からの自身のカーソル特定を行なう。

また受動マウス実験については、プロッターではなく、物理的に接続した棒と板から連動するマウスをつくり、小さい鉄球の上で転がすことによって摩擦なく2つのマウスを連動する仕組みを開発する。Windows環境での実験環境の構築と実験の実施アイトラッキングで中心視は特定できるため周辺視の範囲のパタンを条件設定し、実験を行う。本年度は申請時には予測されなかった、2016年3月に依頼があった本研究内容も関わる、長期研究展示依頼が入ったことによって、研究計画がずれ込んだことによって、研究費の使用もずれ込んだ。実験環境の構築にあたり,学以内のアイトラッカーシステムを利用できるようになったため,アイトラッカーと実験環境構築に関する研究計画を変更したため.次年度は実験環境開発の開発環境PCの購入やTobii社のアイトラッカーのログや解析機能を持つソフトウェアの購入に予算を使用する.アイトラッカーを使用するためのソフトウェアラインセンス費用および、学会発表、ジャーナル論文用の費用2016年度計画していた設備費品および、消耗品を購入する。またアイトラッカーについては既に購入しているが、本学内のアイトラッカーの利用変更も検討している。そのぶんを費用を実験ソフトウェアの開発に注力し、実験ソフトウェアの品質の向上に役立てる。
希土類金属分子を用いる新分子変換反応

希土類反応剤の開発を目指して研究を進めており,本年度は希土類ルイス酸をアルドール反応の触媒に用いて検討した結果,2価のサマリウムアルコキシドがシリルケテンアセタールとアルデヒドの反応を高ジアステレオ選択的にかつ高収率で進行させることを見い出した。まず,プロピオン酸イソプロピルの(E)-トリメチルシリルケテンアセタール(1)とベンズアルデヒドのアルドール反応を当量のYbCl_3,Yb(OTf)_3Sm(OPr^i)_3,Sm(O-menthyl)_3,SmI_2,Sm(O-1-adarnantyl)_2,Sm(O-menthyl)_2などの希土類ルイス酸触媒を用いて検討した結果,対応するアルドールが高収率で得られた。特に2価のSm(II)-メントキシドの場合にanti/syn=91:9と高いジアステレオ選択性が得られるという興味深い知見を得た。そこで,Sm(O-menthyl)_2の濃度が収率及び選択率に及ぼす効果について調べた結果,Sm(O-Menthyl)_2の濃度が10%以上の場合は高収率と高いanti/syn比(80/20以上)が得られることが分かった。また,この触媒を用いて(1)とシンナムアルデヒド,ヘキサナールなどとの反応の結果も同様に高い収率とanti選択性が認められた。次に,(1)の(Z)-異性体とベンズアルデヒドの反応においても高いanti選択性が得られた。この様に,Sm(O-menthyl)_2触媒を用いると,(E)-体,(Z)-体いずれの出発物からもanti体が選択的に得られることが明らかになった。ここでanti(〕SY.tautm.〔)synの異性化はこの条件では起こらないことを確認した。この結果はCp^<11>_2YbClによる(E)-体からanti体,(Z)-体からsyn体が得られるStreitwieserらの報告と対照的である。次にエナンチオ選択性についてSm(II)(L)-メントキシド触媒を用いて検討したがアルドール生成物の光学純度は52%eeにとどまった。
脳血管周皮細胞の活性酸素生成酵素Nox4に着目した高血圧性脳出血の発症機序の研究

脳血管周皮細胞は血液脳関門の維持に重要な役割を果たす。脳血管周皮細胞に活性酸素生成酵素Nox4が過剰に発現した高齢マウスでは、アンジオテンシンIIによる高血圧性脳出血モデル作成には成功しなかった。しかし脳血管周皮細胞ではアンジオテンシンIIによる刺激でNox4発現が亢進すること、Nox4発現亢進により血液脳関門の破綻と強く関連するNFκBとMMP-9の発現と活性化が亢進することを見いだした。そのため脳血管周皮細胞のNox4が脳血管構築を破壊し脳出血に至る可能性が考えられた脳血管周皮細胞の生存には血小板由来成長因子(platelet-derived growthfactor: PDGF)の受容体を介した細胞内シグナル伝達が重要であり、PDGF受容体発現抑制マウス(pdgfrβ+/-マウス)では脳血管周皮細胞発現が抑制される。一方、研究代表者らは、アンギオテンシン(Ang)-II皮下灌流とL-NAME(一酸化窒素合成酵素阻害薬)内服による慢性高血圧下に、Ang-IIによる急性高血圧を誘導することで高血圧性脳出血を発症するマウスモデルを確立した(Wakisaka Y, et al. J Cereb Blood Flow Metab 2010)。ただしL-NAMEによる一酸化窒素産生阻害は、これまで血管内皮障害モデルとして使用されてきている。そのため平成26年度は脳血管周皮細胞の障害に焦点をあてるため、L-NAMEの投与は行わずに、Ang-II皮下灌流(1500ng/kg/min)のみにより慢性高血圧状態とした後に、Ang-II (0.5μg/g)皮下注(2回/日,連日,最長3週間)による一過性の急性高血圧を誘導して脳出血モデルの作成を試みた。8ヶ月齢の雄pdgfrβ+/-マウスに対してAng-II皮下灌流を開始したところ、既報と同様に開始3-4日目までには収縮期血圧は100mmHg前後から160mmHg前後まで上昇した。その後慢性高血圧作成7日目より一過性の急性高血圧を誘発するためにAng-IIを皮下投与した。当初は既報と同様に収縮期血圧230mmHg前後まで上昇することを期待していたが収縮期血圧は180mmHg前後までしか上昇を示さなかった。また慢性作成開始4週間後まで3週間連日Ang-IIを皮下投与して慢性高血圧に一過性急性高血圧を誘導したが、他覚的に明らかな神経症状を示さず、肉眼的に明らかな脳出血発症を認めなかった。脳血管周皮細胞の生存には血小板由来成長因子(platelet-derived growthfactor: PDGF)の受容体を介した細胞内シグナル伝達が重要であり、PDGF受容体発現抑制マウス(pdgfrβ+/-マウス)では脳血管周皮細胞発現が抑制される。また脳血管周皮細胞が過度に減少したマウスでは胎生期に脳出血死することが知られている。そこで平成27年度は、研究代表者が以前に報告した方法と同様に、アンギオテンシン(Ang)-II皮下灌流に加えてL-NAME(一酸化窒素合成酵素阻害薬)内服により慢性高血圧状態にした後に、Ang-II皮下注による一過性の急性高血圧を誘導することで脳出血モデルの作成を試みた。pdgfrβ+/-マウス(雄,8ヶ月齢)8匹とその野生型マウス8匹に対してAng-II皮下灌流(1000ng/kg/分)とL-NAME)内服(100mg/kg/日)を開始したところ、開始3-4日目までに収縮期血圧は100mmHg前後から170mmHg前後に上昇した。その後慢性高血圧作成7日目より一過性の高血圧を誘発するためにAng-IIを皮下投与(0.5μg/g, 2回日,連日,最長3週間)したところ、収縮期血圧は一過性に220-250mmHg前後までの上昇を認めた。これらの処置によりpdgfrβ+/-マウス2匹、また野生型マウス2匹に肉眼的に明らかな脳出血の発症を認めたが、脳出血発症率に差を認めなかった。そのため脳血管周皮細胞減少のみが脳出血発症に関連している可能性は低いと判断された。pdgfrβ+/-マウスの出生数が少なく、また既報と同様に8ヶ月齢のマウスに対して脳出血モデルを作成したため、実験に使用可能なマウス数が限られていた(pdgfrβ+/-マウス8匹、野生型マウス8匹)。そのため比較的少数のマウスにしか脳出血モデルを作成することができなかった。脳出血モデルを作成したマウスでは、想定していた血圧の上昇を認め、また血圧上昇度に関してpdgfrβ+/-マウスと野生型マウスに有意差を認めなかった。そのため血圧上昇の差異による脳出血発症率の相違が発生する可能性を回避できると判断された。脳血管周皮細胞の過度な減少により脳出血を発症する事が報告されているため、pdgfrβ+/-マウスにおいて脳出血発症が高まると予想していた。しかしながら肉眼的に同定可能な脳出血の発症はpdgfrβ+/-マウスと野生型マウスで共に25%と同等であった。そのため単に脳血管周皮細胞の減少のみが脳出血発症に関連しているのではないと思われた。また、pdgfrβ+/-マウスの出生数が少ないため、pdgfrβ+/-

マウスと野生型マウスから分子生物学的検討(RT-PCRなど)用の脳サンプルを今後確保していくのに時間を要すると思われる。そのためpdgfrβ+/-マウスを使用した脳出血モデルは本研究の遂行には不向きであると判断し、研究方法の再構築を行っている。脳血管周皮細胞の生存には血小板由来成長因子(platelet-derived growthfactor:PDGF)の受容体(PDGF receptor: PDGFR)を介した細胞内シグナル伝達が重要であり、PDGFR発現抑制マウス(pdgfrβ+/-マウス)では脳血管周皮細胞発現が抑制される。また脳血管周皮細胞が過度に減少したマウスでは胎仔期に脳出血死することが知られている。このpdgfrβ+/-マウスとその野生型マウスに対して、既報と同様にアンギオテンシン(Ang)-II皮下灌流(1000ng/kg/日)に加えてL-NAME(一酸化窒素合成酵素阻害薬)(100mg/kg/日)内服により慢性高血圧状態にした後に、Ang-II皮下注(0.5μg/g, 2回/日,連日,最大3週間)による一過性の急性高血圧を誘導することで脳出血モデルを作成し脳出血発症率を比較した。しかし両郡間で差を認めなかった。一方で我々は、脳出血の発症にAng-II由来の活性酸素生成酵素(NADPH oxidase: Nox)の活性亢進が関連することを、また脳血管周皮細胞にはNox4が発現していることを見いだしている。そこで平成28年度はNox4強発現亢進マウス(Nox4-Tg)(24ヶ月齢)8匹と野生型マウス(24ヶ月齢)8匹に対して上述と同様の方法を用いて脳出血発症の誘導を試みた。その結果、Ang-II皮下灌流とL-NAMEの内服により収縮期血圧は100mmHg前後から180mmHg前後まで上昇した。しかし全身浮腫をもきたし薬剤投与開始7日目までに多くのマウスが死亡した。解剖で肉眼的に明らかな脳出血を認めない一方で、多くのマウスで心肥大と腹水を認めた。そのためAng-II皮下灌流とL-NAMEの内服により高齢マウスでは、脳出血の発症前に心不全で死亡する可能性が高いことが示唆された。ヒトでは加齢が脳出血発症のリスクの一つであることが知られているため高齢マウスを用いた。しかしマウスの高齢化に時間を要し、またNox4-Tgマウスの出生数が少なかったため、実験に使用可能なマウス数が限られていた。そのため比較的少数のマウスに対してのみ脳出血モデルの作成を試みることができなかった。Ang-II皮下灌流とL-NAMEの内服により脳出血モデル作成を試みたマウスでは、想定していた血圧の上昇を認め、また血圧上昇度に関してNox4強発現マウスとその野生型マウスで有意差を認めなかった。そのため血圧上昇の差異による脳出血発症の相違が発生する可能性は回避できると思われた。しかし上記の薬剤の投与による慢性高血圧誘導では、脳出血を発症する以前に心不全によると推測される全身衰弱・死亡を多く認めた。そのため脳出血発症率の差異を評価するには至らなかった。脳血管周皮細胞の生存には血小板由来成長因子受容体(Platelet-derived growthfactor receptor: PDGFR)を介した細胞内シグナル伝達が重要であり、PDGFR発現抑制マウス(pdgfrβ+/-マウス)では脳血管周皮細胞発現が抑制され胎仔期に脳出血死する。H27年度はpdgfrβ+/-
ミクロ的生産性とマクロ的パフォーマンスの間の非線形関係についての研究

本研究は、個別企業の生産性を高めることが経済全体のパフォーマンスを向上させることに繋がるのかどうか、ということを検証するための研究である。従来、経済学では生産性の低い企業を倒産するに任せて生産性の高い企業と入れ替わることによって経済全体のパフォーマンスが高まると考えてきたし、経済政策においてもそのような考え方が基本になっていた。しかしながら、経済はネットワークで考える必要がある。ある企業の倒産が他の企業に影響を与え連鎖倒産が起こるような場合、生産性とは必ずしも関係のない倒産が生じる。そうした中では、生産性が低くともネットワークを保全するために企業を救う、という政策もあり得る。平成25年度の研究実績は、残念ながら客観的に確認できるものは挙げることができなかった。研究目的達成のためにモデルとプログラムの改善に取り組み、平成25年度中の論文完成に向けて研究を進めてきた。しかし、同時に4月からの旭川大学赴任に関して、講義準備、講義、ゼミ、校務、外部での講演など今まで入ってこなかった業務をこなす必要に迫られたため、十分な時間と精神的余裕が得られなかったこともあって、当初の目標を達成することはできなかった。平成24年度における本研究の研究実績は以下のとおりである。まず、本研究開始に先立ち既に構築済みであったモデルを若干修正し、生産性格差について分布を付けられるようにモデルの自由度を強化した。これによって、より妥当性のあるシミュレーションを行うことが可能になったし、将来的に実証研究へと拡張する場合においても、モデルの汎用性が高まったと言える。また、8月に一橋大学にて開催されたThe Second Summer School on Analytical Political Economy: Equality and Walfare、11月にアメリカのUniversity of Massachusettsにて開催されたNew Schoolとの合同Workshop、同じく11月に明治大学にて開催されたケインズ学会、3月に中央大学にて開催された進化経済学会などで論文の報告を行った。これらの報告機会の中では多数の先生方から大変有益なコメントやご批判をいただいた。シミュレーション主体の研究は実証研究との間になんらかの客観的な関連性を持たねばならないこと、というのはまことに的確なご指摘であった。また、本研究のシミュレーション結果について、単に生産性の違いだけではなく、資本ストックの大きさに関わる挙動について明確にするべきであるというご指摘もいただいた。この点に関しては、代表者自身が気づいていなかったモデルの振る舞いでもあったので、ご教示賜ったことは大変ありがたいことであった。こうした機会を通じ、研究成果はフルペーパーとして完成しつつあるが、平成24年度末からの代表者の所属研究機関変更などに伴い、残念ながらまだ専門誌への投稿というところまでは漕ぎつけていない。これについては平成25年度の出来るだけ早い時期に実行する予定である。最終年度における研究成果としては、まず第一に、モデルの改善を行った。企業の異質性をより深く考慮に入れるため、モデル内に存在する企業の数を増やした。これにより、モデルの精度を向上させることができたと思われる。ただし、計算にかかる負担が大きくなるので、シミュレーションプログラムの構成を抜本的に見直す必要があった。計算プログラムの改善には2ヶ月以上の時間がかかったが、シミュレーションにかかる計算時間を短縮することもできた。第二に、2014年8月に旭川大学において「進化経済学会制度と統治部会」が開催された際に報告させてもらい、参加者から有益なコメントを得ることができた。さらに、2015年3月にはタイで開催されたカンファレンスである"Trends in Multidisciplinary Business and Economic Research"で報告をし、報告ペーパー("An Examination on the Zombie Theory: An Agent-Based Approach")はセッションのベストペーパーに選出された。研究成果の意義として重要なものは、個別企業の生産性が高まることが経済全体のパフォーマンスを改善するとは限らない、ということである。企業間のネットワークを保全することと、生産性の低い企業を経済から撤退させることにはトレード・オフが存在する。生産性の低い企業でも経済のネットワークの一端を担っているので、それを残すことによって経済全体のパフォーマンスを向上させることにつながる場合があるのである。マクロ経済学金融論平成25年度は旭川大学赴任最初の年度であったため、研究以外にこなさねばならない業務が急増したこと。平成24年度の研究計画のうち、銀行間のネットワークを導入する方向への拡張がまだ完成していない。現在取り組んでいるところであり、平成25年度中には完了させる予定である。今後は、平成24年度の積み残しである銀行間ネットワークを導入するとともに、モデルのもう一方の主体である企業側についても拡張を試みる。拡張の方向は、企業間の生産ネットワークの導入というものである。これは、サプライ・チェーンを再現するためのモデル拡張である。この拡張にはDelli Gatti, D., M. Gallegati, B.C. Greenwald, A. Russo, and J.E. Stiglitz, “Business Fluctuations and Bankruptcy Avalanches in an

Evolving Network Economy", Journal of Economic Interaction and Coordination, Vol. 4, pp. 195-212, 2009が参考になる。この論文は企業間信用をモデル化したものであるが、中間財・最終消費財のようなサプライチェーンのモデル構築にも有用である。ネットワークは経済活動の中で徐々に発達してくるものであろうから、本来的には内生的なネットワーク形成をモデル化すべきであろうが、一足とびにそこへ到達するにはモデルが複雑になりすぎる可能性があるので、平成25年度は外生的なネットワークを仮定し分析することにする。代表者は前掲Delli Gatti et al. (2009)を執筆したワーキング・グループのリーダーであり本研究で使用するエージェント・ベース。モデルと呼ばれるモデルの世界的権威でもあるM.Gallegati教授に師事し、ワーキング・グループにも参加した経験があり、他の執筆者(Stiglitz教授を除く)とも交流がある。彼らからの助言を得たり、その他研究協力者や学会等で築いた人脈などを使って研究がうまく進まない場合のフォローも考えているし、それらは実行可能である。校務とのスケジュール調整が合わず、学会報告ができなかったため、当初予定していた旅費が計上されなかったことによる。積極的に国内外の学会や研究会に出席する。本研究ではシミュレーションが重要な役割を果たすので、効率的にシミュレーションを行うためにMATLABの最新版であるR2013aを購入予定(約30万円)。また、海外を含めた学会や研究会に複数回出席する予定である(海外約25万円、国内約10万円)。ネットワーク分析関連の書籍の購入も予定している(約10万円)。その他雑費の計上も予定している(約5万円)。
音源定位中枢の生後発達と可塑性

<神経発生学的研究><脳幹神経回路網の生後発達;脳損傷の影響とその修復および代償過程>内側上オリーブ核-下丘投射の発達は短い期間に成立するものではなく、それらのニューロンのなかには、生後発育中の様々な時期に軸索を下丘まで伸展していくものが混在していることが判明した。新生児期に一側下丘を実験的に剥離した場合の成長後の変化を調べた結果、逆行性の細胞死、異常な線維連絡の形成、投射標的の剥離に対する抵抗性の出現等の興味ある現象がおこることが証明された。第98回日本解剖学会総会(札幌、1993年7月)で口頭発表され、原著論文に公表した(尾小山1994年)。1.BrdUを用いた神経発生学的研究(1)上オリーブ核群は、内側核(MSO)、外側核(LSO)、台形体核(TB)、上オリーブ傍核(SPN)などから構成されるが、このうちニューロンの発生が最も早いのはMSO(E12)で、ついでSPN(E13)およびTB(E14)が順につづく。(2)LSOのニューロンの発生は、反対側下丘に投射するものが早く(E12-E13)、同側下丘に投射するものは遅い(E14-E16)ことが、明かとなった。聴覚系に限らず脳内のあらゆる系において、このように交叉と非交叉投射の違いがニューロンの発生時期と相関するという報告はなく、世界的な新発見である。2.下丘への投射系の生後発達の研究(1)LSOから同側下丘への投射系は新生児ラットではまだできあがっていないことがわかった。(2)その他の下丘投射系は新生児ですでに形成されている。3.新生児期一側下丘剥離による可塑的変化の研究正常なラットでは、MSOから下丘への投射は完全に非交叉性であるが、新生児期一側下丘剥離したラットでは、一部のMSOニューロンが交叉性の異常投射するようになることがわかった。4.得られた研究結果を、北米神経科学協会年次総会(アナハイム、カリフォルニア)と日本神経科学学会(大阪)で発表した。
衝撃吸収最大薄肉断面構造の形状・形態設計法の開発

1.大変形静弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用......薄板,殻構造の大変形弾塑性有限要素解析法としてニュートン・ラプソン型の解析を基礎に,直接微分法による薄肉断面構造の各種寸法を設計変数とする設計感度解析法の定式化を行ない,解析効率も考慮に入れたプログラムを作成した.また,それを平板,円筒など理論解,近似解の存在する基本的な問題の変形,座屈荷重の設計感度解析を実施して開発した手法の有効性を確認した.さらに,設計感度解析プログラムを基礎に,近似法による座屈制約下の最小重量設計問題を定式化し,逐次二次計画法による部分円筒殻,リブ付き平板などの寸法最適設計を試み,有効性を確認した.2.大変形衝撃弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用......まず薄板,殻構造の大変形衝撃弾塑性応答解析プログラムをニューマーク法とニュートン・ラプソン法による繰返しによる定式化にしたがって作成し,平板,部分円筒殻,箱型薄肉断面はりなど基本モデルに適用して有効性を確認すると共に要素分割と時間ステップ幅の解析精度に及ぼす影響について検討した.また強制変位型衝撃応答解析の荷重-変形関係から吸収エネルギを算出する方法についても詳しく検討した.次に1.で開発した直接微分法による設計感度解析法を衝撃問題に拡張して,大変形衝撃弾塑性座屈設計感度解析法を定式化し,衝撃エネルギ吸収の設計感度解析法を確立した.9節点アイソパラメトリック・シェル要素による衝撃応答の設計感度解析プログラムを作成し,部分円筒殻,リブ付き平板,薄肉断面はりなどの板厚,諸寸法などを設計変数とする設計感度解析を実施して解法の有効性を確認した.さらに衝撃弾塑性設計感度解析法を用いて,二次計画法による座屈崩壊荷重最大化,吸収エネルギ最大化設計法のプログラムを作成し,円筒の衝撃座屈,リブ付き平板の衝撃座屈問題に応用して,手法の有効性,諸寸法の影響,効果について検討した.3.薄肉円筒試料によるエネルギ吸収効果の実験的検討......アルミニウム製の円筒試料に一定寸法のスリットを円周方向に入れたモデルを対象に,スリット間隔,スリット本数などを種々変えたモデルの衝撃圧潰試験を実施して,衝撃吸収エネルギ,座屈パターンとモデルの関係を詳しく検討した.今後,2.で開発した吸収エネルギ最大化設計法を利用してスリット入り円筒のスリットの効果について詳しく比較・検討し,より実際に近い条件での衝撃圧潰エネルギ吸収最大化設計法の確立を目指す必要がある.1.大変形静弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用......薄板,殻構造の大変形弾塑性有限要素解析法としてニュートン・ラプソン型の解析を基礎に,直接微分法による薄肉断面構造の各種寸法を設計変数とする設計感度解析法の定式化を行ない,解析効率も考慮に入れたプログラムを作成した.また,それを平板,円筒など理論解,近似解の存在する基本的な問題の変形,座屈荷重の設計感度解析を実施して開発した手法の有効性を確認した.さらに,設計感度解析プログラムを基礎に,近似法による座屈制約下の最小重量設計問題を定式化し,逐次二次計画法による部分円筒殻,リブ付き平板などの寸法最適設計を試み,有効性を確認した.2.大変形衝撃弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用......まず薄板,殻構造の大変形衝撃弾塑性応答解析プログラムをニューマーク法とニュートン・ラプソン法による繰返しによる定式化にしたがって作成し,平板,部分円筒殻,箱型薄肉断面はりなど基本モデルに適用して有効性を確認すると共に要素分割と時間ステップ幅の解析精度に及ぼす影響について検討した.また強制変位型衝撃応答解析の荷重-変形関係から吸収エネルギを算出する方法についても詳しく検討した.次に1.で開発した直接微分法による設計感度解析法を衝撃問題に拡張して,大変形衝撃弾塑性座屈設計感度解析法を定式化し,衝撃エネルギ吸収の設計感度解析法を確立した.9節点アイソパラメトリック・シェル要素による衝撃応答の設計感度解析プログラムを作成し,部分円筒殻,リブ付き平板,薄肉断面はりなどの板厚,諸寸法などを設計変数とする設計感度解析を実施して解法の有効性を確認した.さらに衝撃弾塑性設計感度解析法を用いて,二次計画法による座屈崩壊荷重最大化,吸収エネルギ最大化設計法のプログラムを作成し,円筒の衝撃座屈,リブ付き平板の衝撃座屈問題に応用して,手法の有効性,諸寸法の影響,効果について検討した.3.薄肉円筒試料によるエネルギ吸収効果の実験的検討......アルミニウム製の円筒試料に一定寸法のスリットを円周方向に入れたモデルを対象に,スリット間隔,スリット本数などを種々変えたモデルの衝撃圧潰試験を実施して,衝撃吸収エネルギ,座屈パターンとモデルの関係を詳しく検討した.今後,2.で開発した吸収エネルギ最大化設計法を利用してスリット入り円筒のスリットの効果について詳しく比較・検討し,より実際に近い条件での衝撃圧潰エネルギ吸収最大化設計法の確立を目指す必要がある.衝撃エネルギ吸収薄肉断面構造の設計法の開発を目指し、以下の研究成果を得た.1.大変形靜弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用......薄板,殻構造の大変形

弾塑性有限要素解析法としてニュートン・ラプソン型の解法を基礎に,直接微分法による薄肉断面構造の各種寸法を設計変数とする設計感度解析法の定式化を行ない,解析効率も考慮に入れたプログラムを作成した.また,それを平板,円筒など理論解,近似解の存在する基本的な問題の変形,座屈荷重の設計感度解析を実施して開発した手法の有効性を確認した.さらに,設計感度解析プログラムを基礎に,近似法による座屈制約下の最小重量設計問題を完式化し,逐次二次計画法による部分円筒殻,リブ付き平板などの寸法最適設計を試み,有効性を確認した.2.大変形衝撃弾塑性設計感度解析法の開発......まず薄板,殻構造の大変形衝撃弾塑性応答解析プログラムをニューマーク法とニュートン・ラプソン法による繰返しによる定式化にしたがって作成し,平板,部分的円筒殻,箱型薄肉断面はりなど基本モデルに適用して有効性を確認すると共に要素分割と時間ステップ幅の解析精度に及ぼす影響について検討した.また強制変位型衝撃応答解析の荷重-変形関係から吸収エネルギを算出する方法についても詳しく検討した.次に1.で開発した直接微分法による設計感度解析法を衝撃問題に拡張適用して,大変形衝撃弾塑性座屈設計感度解析法を定式化し,衝撃エネルギ吸収の設計感度解析法を考案した.9節点アイソパラメトリック・シェル要素による衝撃応答の設計感度解析プログラムを作成し,部分円筒殻,リブ付き平板,薄肉断面はりなどの板厚,諸寸法など設計変数とする設計感度解析を実施して解法の有効性を確認すると共に,諸寸法の座屈崩壊荷重,吸収エネルギへの影響について検討した.3.薄肉円筒資料によるエネルギ吸収効果の実験的検討......アルミニウム製の円筒資料に一定寸法のスリットを円周方向に入れたモデルを対象に,スリット間隔,スリット本数などを種々変えたモデルの衝撃圧潰試験を実施して,衝撃吸収エネルギ,座屈パターンとモデルの関係を詳しく検討した.2.で開発した設計感度解析法をもとに吸収エネルギ最大化設計法を次年度に開発して,その有効性を確認するための比較・検討データとする.1.大変形衝撃弾塑性設計感度解析法の開発と薄肉断面構造最適設計への応用......まず薄板,殻構造の大変形衝撃弾塑性応答解析プログラムをニューマーク法とニュートン・ラプソンによる繰返しによる定式化にしたがって作成し,平板,部分円筒殻,箱型薄肉断面はりなど基本モデルに適用して有効性を確認すると共に要素分割と時間ステップ幅の解析精度に及ぼす影響について検討した.また強制変位型衝撃応答解析の荷重-変形関係から吸収エネルギを算出する方法についても詳しく検討した.次に先に開発した直接微分法による設計感度解析法を衝撃問題に拡張して,大変形衝撃弾塑性座屈設計感度解析法を定式化し,衝撃エネルギ吸収の設計感度解析法を確立した.9節点アイソパラメトリック・シェル要素による衝撃応答の設計感度解析プログラムを作成し,部分円筒殻,リブ付き平板,薄肉断面はりなどの板厚,諸寸法などを設計変数とする設計感度解析を実施して解法の有効性を確認した.さらに衝撃弾塑性設計感度解析法を用いて,二次計画法による座屈崩壊荷重最大化,吸収エネルギ最大化設計法のプログラムを作成し,円筒の衝撃座屈,リブ付き平板の衝撃座屈問題に応用して,手法の有効性,諸寸法の影響,効果について検討した.薄肉円筒試料によるエネルギ吸収効果の実験的検討...
柔構造を有する超並列オペレーティング・システムの研究

本研究であげた成果を以下に示す.1.超並列OS超並列OSアーキテクチャとしては,OSとして必要最小限の機能をカーネル空間で実現し,その他のOS機能(カーネル外機能)をシステムサーバとしてユーザ空間で実現するマイクロカーネル・アーキテクチャが有望であることが判明した.さらに,本アーキテクチャに沿ったプロトタイプを構築し,現有の計算機に実装し,稼働させた.評価の結果,本アーキテクチャが有望である基本的な見通しを得た.2.超並列OS開発支援システムに関する研究開発支援環境については,超並列OSを,データ抽象化に基づいたプロセス・ネットワークとしてモデル化する手法が有効であるとの結論を得た.さらに,本手法を関数型言語であるMirandaに適用した.また,デバッグ手法について研究し,従来言語レベルで用いられていたスライシング技術を,仕様記述レベルに拡張する手法を提案し,プロトタイプにより,その有効性を確認した.3.コンパイラシステムの研究・開発大規模マルチプロセッサでは,2レベルスケジューリングが有効であることをシミュレーションにより示した.さらに,各種選択肢について評価した.その結果,それらの性能は,メモリアーキテクチャに大きく依存することが判明した.また,大規模マルチプロセッサでは避けることのできないメモリアクセスの不均一性を意識した並列化コンパイラの研究を行い,DPG(データ分割グラフ)と呼ぶ中間表現方式を提案した.本研究であげた成果を以下に示す.1.超並列OS超並列OSアーキテクチャとしては,OSとして必要最小限の機能をカーネル空間で実現し,その他のOS機能(カーネル外機能)をシステムサーバとしてユーザ空間で実現するマイクロカーネル・アーキテクチャが有望であることが判明した.さらに,本アーキテクチャに沿ったプロトタイプを構築し,現有の計算機に実装し,稼働させた.評価の結果,本アーキテクチャが有望である基本的な見通しを得た.2.超並列OS開発支援システムに関する研究開発支援環境については,超並列OSを,データ抽象化に基づいたプロセス・ネットワークとしてモデル化する手法が有効であるとの結論を得た.さらに,本手法を関数型言語であるMirandaに適用した.また,デバッグ手法について研究し,従来言語レベルで用いられていたスライシング技術を,仕様記述レベルに拡張する手法を提案し,プロトタイプにより,その有効性を確認した.3.コンパイラシステムの研究・開発大規模マルチプロセッサでは,2レベルスケジューリングが有効であることをシミュレーションにより示した.さらに,各種選択肢について評価した.その結果,それらの性能は,メモリアーキテクチャに大きく依存することが判明した.また,大規模マルチプロセッサでは避けることのできないメモリアクセスの不均一性を意識した並列化コンパイラの研究を行い,DPG(データ分割グラフ)と呼ぶ中間表現方式を提案した.研究実施計画に従い、超並列OSモデルの研究と基本設計,超並列OS開発支援システム,コンパイラシステム,について研究を行った。今年度の主な研究成果を以下に示す。1.超並列OSモデルの研究と基本設計超並列OSモデルとしては、マイクロカーネルをベースとして,その上に従来のOS機能を分割しサーバとして構成するモデルを採用した。また,マイクロカーネルには,各サーバ間の通信の場を提供するメッセージプールをベースとし,その他にコンテキストスイッチ,割り込みハンドラを含む構成を採った。このマイクロカーネル・モデルでは,サーバの粒度の決定が重要となる。大きくすると並列性が失われ,小さくとるとサーバ間通信に要するオーバヘッドが大きくなる。現在,MINIXオペレーティングシステムを例にとって,粒度に関する実証的研究を遂行している。2.超並列OS開発支援システムに関する研究典型的な大規模並列ソフトウェアである並列OSの仕様記述について検討した。その結果,超並列OSを,データの無限系列であるストリームによって相互に結合されたネットワークとしてモデル化する手法が有効であるとの結論を得た。さらに,本手法を関数型言語であるMirandaに適用し、デバッギング環境等を開発した。3.コンパイラシステム関する研究共有メモリ型マルチプロセッサを対象として,メモリアクセス時間の不均一性がある場合に,Doacrossループの最適実行に関する理論的検討を行った。また,OSとコンパイラの協調動作による2レベルスケジューリングにおいて,各種基本方策をシミュレーションによって評価した。研究実施計画に従い,以下の研究を行った.1.超並列OSの詳細設計OSとして必要最小限の機能をカーネル空間で実現し、その他のOS機能(カーネル外機能)をシステムサーバとしてユーザ空間で実現するマイクロカーネル・アーキテクチャを採用し、その詳細設計を行った.詳細設計の段階で,システムサーバの構成法がシステム性能に大きな影響を与えることが判明し,この構成法に重点をおいて設計した.具体的には,カーネル外機能を1つのシステムサーバとして実現するのではなく,複数のシステムサーバとして実現する設計を行った.2.超並列OSプロトタイプの構築上記の詳細設計に基づいて,超並列OSプロトタイプを構築し,現在,現有の計算機上で稼働している.3.コンパイラシステムの研究・開発大規模マルチプロセッサでは避けることのできないメモリアクセスの不均一性を意識した並列化コンパイラの研究を行い,DPG(データ分割グラフ)と呼ぶ中間表現方式を提案した.さらに,DPGを実現するアルゴリズムを提案した.4.超並列OSの評価・検討上記2.の超並列OSプロトタイプを評価した.その結果,本研究で設計した並列OSが有望であることが判明した.
損傷三叉神経再生過程に発症する疼痛異常に対するアストログリアの関与

ラットの下歯槽神経損傷モデルにおいて、下歯槽神経損傷後14日目に発症する口ひげ部の痛覚過敏には、三叉神経脊髄路核尾側亜核および上部頸髄におけるアストログリア活性の増強および三叉神経節におけるtransient receptor potential vanilloid1陽性口ひげ部投射ニューロンの増加が関与していることが示唆された。本研究は、マイクログリアおよびアストログリアの活性化が、いかなるメカニズムで損傷下歯槽神経再生後に発症する疼痛異常に関与するかを解明することを目的とした。21年度は損傷下歯槽神経再生モデルラットの作製および、損傷下歯槽神経再生過程におけるマイクログリアおよびアストロサイト活性化の経時的変化を解析した。まず、7週齢のSD系雄性ラットを用いて以下の術式で損傷下歯槽神経再生モデルを作製した。左側オトガイ皮膚を切開し下顎骨を露出、切削し下顎管内の下歯槽神経およびオトガイ神経を露出させた。その2本の神経を同時に切断し、切断面を合わせて下顎管内に戻し皮膚を縫合した。神経切断後3、14、30日が経過した後、三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)におけるマイクログリアおよびアストログリアの活性についてそれぞれ抗Ibal抗体および抗GFAP抗体を用いて免疫染色を行い発現状態について検索した。その結果、神経切断3日後において、Sham群と比較してVcの第三枝領域にマイクログリアの強い活性化が認められた。その活性化は14日目まで継続し、30日目になるとほとんど活性化は認められなかった。第二枝領域においては、3日目でのみマイクログリアの活性化が認められた。一方、アストロサイトに関しては、神経切断後14日後においてのみ、Vcの第三枝および第二枝領域で活性化が認められただけであった。以上の結果から、下歯槽神経切断後の早い時期には第二枝、第三枝領域でマイクログリアの活性化が認められ、アストロサイトはそれより遅れて第二枝、三枝領域で活性化していた。つまり、グリア細胞はその種類によって活性化の時期が異なると同時に、その活性化は切断神経支配領域を超え、その周囲領域でも認められた。このことから、下歯槽神経損傷によってVc内の広い領域にグリア細胞の活性化が波及し、ニューロンの活動性を増強する可能性があると推察された。今後はグリア細胞活性とニューロン活動変調の関係についてさらに研究を進め、グリア細胞の活性化がいかなるメカニズムでニューロン活動変調に関与するかを明らかにする予定である。本研究は、損傷下歯槽神経再生過程における疼痛異常発症メカニズムを解明することを目的とした。平成21年度の研究成果より、下歯槽神経損傷によって三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)内において切断神経支配領域を超えた広い領域にグリア細胞の活性化が波及し、ニューロンの活動性を増強する可能性があることが判明した。そこで、平成22年度は、同モデルラットにおいて、切断神経支配領域外である三叉神経第二枝領域の口ひげ部にカプサイシンを注入することで異所性痛覚過敏の発症を確認し、さらにこの痛覚過敏に対するTRPV1の関与について詳細に検討した。下歯槽神経切断後3、14および30日が経過した後、口ひげ部にTRPV1の選択的アゴニストであるカプサイシンを注入し、Vcおよび上部頸髄(C1-C2)において神経興奮マーカーであるpERKの発現変化について検索した。その結果、神経切断14日後において、Naive群と比較してVc/C1の第二枝領域において有意なpERK陽性細胞の増加が認められた。また、30日目ではpERK陽性細胞はほとんど認められなかった。この結果から、神経損傷14日後には、三叉神経第二枝領域においてカプサイシンによる異所性痛覚過敏が発症することが確認された。さらに、三叉神経節におけるTRPV1について検索したところ、第二枝領域においてTRPV1陽性細胞数の有意な増加が認められた。以上の結果から、下歯槽神経切断後に発症する切断神経支配領域外における異所性痛覚過敏には、TRPV1の機能亢進が関与する可能性が示された。