hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Bulging sinus付右室流出路パッチの開発

先天性心疾患の外科治療において、肺動脈弁の代用弁を必要とする症例が多い。しかし、現状では、満足のいく代用弁は入手困難である。そこで、生体適合性が優れているExpanded polytetrafluoroethylene(EPTFE)が素材として最適であると考え、代用弁を手作りしてきた。しかし、長期的な弁機能には問題を有していた。そこで、生体の弁本来がもつ血管壁のふくらみ(bulging sinus)の中の渦上の血流が弁の動きに重要な役割を有することに着目し、EPTFEにbulging sinusを形成しその有用性を実証した。我々は、半月弁が本来有するsinus valsalva内の血流が弁機能に重要な役割を果たしていることに着目し、右室流出路再建時に使用するexpanded polytetrafluoroethylene(ePTFE)を用いたhandmade valveにbulging sinusの作成を考案した。まず、シート状のePTFEに弁を作成するほうが容易であるため、シート状に加工した弁を作成し、これを筒状に加工して導管として使用したところ、全例で弁逆流はmild以下であり、右室-肺動脈間圧格差は中央値で14.0mmHgであった。両群ともに右室-肺動脈間圧格差が30mmHg以上を呈する症例はなく、狭窄例を認めなかった。加えて、全例でePTFE弁は良好に可動していた。また、加工による弁尖およびパッチの変性は認められず、血栓形成やpeel formationも認められなかった。このように、当弁の弁機能および心機能は良好に保たれていた。ただ、導管として用いた場合、シート状に加工した弁を筒状に加工するため、加工部で血流の変化が起こることが判明し、より正常に近い血行動態を得るためには最初から筒状で弁を作成することが必要であると考えた。弁作製器を改良し、引き続き検討した結果、筒状加工の方が抵抗が少なく、スムーズな血流を得られることが判明した。また、Sinusの有用性を判断するために、sinus有無につき弁機能を評価したところ、sinusを有する導管の方が弁解放面積が大きく、損失エネルギーは低値であった。我々は、半月弁が本来有するsinus valsalva内の血流が弁機能に重要な役割を果たしていることに着目し、右室流出路再建時に使用するexpanded polytetrafluoroethylene (ePTFE)を用いたhandmade valveにbulging sinusの作成を考案した。
短下肢装具型ロボットの立位外乱応答を補完する装具支柱剛性最適化に関する研究

本研究の目的は,平成28年度に整えた実験環境を用いて,複数の剛性を持つ短下肢装具によって,ある程度の足関節運動を許容した場合における外乱に対する立位姿勢応答の比較をすることで,立位外乱応答に対する装具支柱の剛性の違いの影響を明らかにすることであった.健常成人6名を対象とした.実験手順は,対象者の両側下肢に短下肢装具(RAPS-AFO)を装着させ,床反力計内臓トレッドミル上で安静立位をとらせた後,立位保持の継続を指示して無作為なタイミングでベルトを20cm/sの加速度で20cm前方駆動した.対象者が再び安定立位となるまで計測を続けた.下肢関節角度は三次元動作解析機器を用いた.筋活動電位の導出筋は,左脚の大腿四頭筋,大腿二頭筋,前脛骨筋,内側腓腹筋として,最大筋活動に対する割合を算出して正規化した(%MVC).実験条件は,剛性の異なる装具支柱5条件と裸足の計6条件とした.解析は各対象者で平均値を求め,支柱間で比較した.結果として,身体重心の前後変化量は支柱間で有意な差を認めなかった.股関節角度と膝関節角度も同様に支柱間で有意な差を認めなかった.足関節角度のみ,裸足条件において他の支柱条件と比較して関節角度の増加を認めた.下肢筋活動は,大腿四頭筋,大腿二頭筋,前脛骨筋,内側腓腹筋全ての支柱間と裸足で有意な差を認めなかった.これらの結果は,外乱刺激後の立位姿勢応答において装具支柱の撓みの程度は,姿勢制御戦略に影響しないことが明らかになった.そのため短下肢装具装着下での立位姿勢応答は,装具支柱の撓みを調整するのではなく,可動範囲を増やす等の別の方法が有効な可能性があると考えられた.本研究の目的は,立位時の予期しない外乱に対する姿勢応答と装具支柱剛性との関係性検討を基に,短下肢装具型ロボットにおける剛性最適値を明らかにすることである.平成28年度は,計測および解析項目の決定と実験プログラムの作成を行った.具体的には外部制御可能な床反力計内蔵トレッドミル,三次元動作解析装置,表面筋電計を用いて,同期計測システムの構築並びに計測プログラムを作成した.実験手順は,1)対象者の両側下肢に短下肢装具を装着し,床反力内蔵トレッドミル上で静止立位を取る.2)視線は前方を注視させトレッドミルのベルトを急激に動かす(外乱刺激).3)外乱刺激から静止立位が再び安定するまでの姿勢変化を運動学的・運動力学的に計測するとした.ヒトを対象とした実験を行う前に,作成プログラムを用いて床反力計内蔵トレッドミル上に20kgの重錘設置し,外乱刺激時の重心移動を計測した.その結果,作成プログラムによってデータの同期集録が可能となった.さらに,得られたデータは外乱刺激方向に関わらず重心移動軌跡が確認できた.本結果によって床反力計内蔵トレッドミルを用いた外乱刺激計測システムが作成できた.平成28年度の研究実施計画では,実験環境の構築として計測および解析項目の決定と実験プログラムの作成を行う予定であり,おおむね予定通り完了した.その結果,外部制御可能な床反力計内蔵トレッドミルを用いた外乱刺激計測システムが提案できた.この提案システムを用いて29年度に予定していた十分に高い剛性を持つ短下肢装具を用いて,独立変数を足関節固定の有無とすることで,足関節固定が外乱に対する立位姿勢応答に与える影響を検討する事が実施可能となった.本研究の目的は,平成28年度に整えた実験環境を用いて,立位時の予期しない外乱に対する姿勢応答を,十分に高い支柱の剛性を持つ短下肢装具によって足関節を固定した場合と,下肢装具を装着せず足関節を固定しない場合とで比較し,立位外乱応答に対する足関節固定の影響を明らかにすることであった.本研究の対象者は,健常男性8名とした.実験開始前,対象者の両側下肢に短下肢装具を装着して,三次元動作解析用カラーマーカを骨盤(腸骨稜),股関節(上前腸骨棘と大転子を結んだ直線上の大転子から1/3の位置),膝関節(大腿骨外側上顆の前後径の中点),足関節(外果),足指(第5中足骨骨頭)の体表に貼付した.実験は,まず対象者に床反力計内臓トレッドミル上で立位をとらせた.対象者の視線は前方の注視点に向けさせた.上肢は胸の前で組ませた.安定した立位姿勢を確認後,無作為なタイミングでトレッドミルベルトを前方駆動して対象者に外乱刺激を与えた.対象者には,外乱刺激後も立位を保持させた.その後,対象者の立位姿勢が再び安定するまで計測を継続した.計測は各条件3回行った.外乱刺激後にステップ反応や上肢支持を認めた時は再計測した.評価は,身体重心の前後変化量,股関節と足関節の関節角度変化量とした.実験条件は,十分に高い支柱の剛性を持つ短下肢装具によって足関節を固定した場合と下肢装具を装着せず足関節を固定しない場合との2条件とした.解析は各対象者で平均値を求め,足関節固定の有無について対応のあるt検定を用いて有意差検定を行った.

平成29年度の研究実施計画では,立位時の予期しない外乱に対する姿勢応答を,十分に高い支柱の剛性を持つ短下肢装具によって足関節を固定した場合と,下肢装具を装着せず足関節を固定しない場合とで比較し,立位外乱応答に対する足関節固定の影響を明らかにする予定であり,おおむね予定通り完了した.健常男性を対象とした実験の結果,身体重心の前後変化量は,足関節の固定あり19.9±4.3cm,足関節の固定なし18.4±4.6cmであり,条件間に有意な差は認めなかった.一方,股関節角度は,足関節を固定あり14.0±6.0cm,足関節固定なし9.2±2.1cmと両条件間に有意差を認めた.足関節角度は足関節を固定あり3.8±0.9cm,足関節固定なし8.7±3.1cmであり有意な角度の増大を認めた.本研究の目的は,平成28年度に整えた実験環境を用いて,複数の剛性を持つ短下肢装具によって,ある程度の足関節運動を許容した場合における外乱に対する立位姿勢応答の比較をすることで,立位外乱応答に対する装具支柱の剛性の違いの影響を明らかにすることであった.健常成人6名を対象とした.実験手順は,対象者の両側下肢に短下肢装具(RAPS-AFO)を装着させ,床反力計内臓トレッドミル上で安静立位をとらせた後,立位保持の継続を指示して無作為なタイミングでベルトを20cm/sの加速度で20cm前方駆動した.対象者が再び安定立位となるまで計測を続けた.下肢関節角度は三次元動作解析機器を用いた.筋活動電位の導出筋は,左脚の大腿四頭筋,大腿二頭筋,前脛骨筋,内側腓腹筋として,最大筋活動に対する割合を算出して正規化した(%MVC).実験条件は,剛性の異なる装具支柱5条件と裸足の計6条件とした.解析は各対象者で平均値を求め,支柱間で比較した.結果として,身体重心の前後変化量は支柱間で有意な差を認めなかった.股関節角度と膝関節角度も同様に支柱間で有意な差を認めなかった.足関節角度のみ,裸足条件において他の支柱条件と比較して関節角度の増加を認めた.下肢筋活動は,大腿四頭筋,大腿二頭筋,前脛骨筋,内側腓腹筋全ての支柱間と裸足で有意な差を認めなかった.これらの結果は,外乱刺激後の立位姿勢応答において装具支柱の撓みの程度は,姿勢制御戦略に影響しないことが明らかになった.そのため短下肢装具装着下での立位姿勢応答は,装具支柱の撓みを調整するのではなく,可動範囲を増やす等の別の方法が有効な可能性があると考えられた.平成28年度の研究において,実験環境の構築として計測および解析項目の決定と実験プログラムの作成が達成され,外部制御可能な床反力計内蔵トレッドミルを用いた外乱刺激計測システムを確立したことから,当初の計画で29年度に実施予定であった,十分に高い剛性を持つ短下肢装具を用いて,独立変数を足関節固定の有無とすることで,足関節固定が外乱に対する立位姿勢応答に与える影響を検討する予定である.平成29年度の研究において,独立変数を足関節固定の有無とすることで,足関節固定が外乱に対する立位姿勢応答に与える影響を検討した.平成30年度は,平成29年と同様の実験環境で,装具支柱の剛性が可変な短下肢装具を用いて,装具支柱の剛性が外乱に対する立位姿勢応答に与える影響を明らかにする予定である.そして,立位外乱応答に対する装具支柱剛性の影響を明らかにする.
含鉄ひずみ小員環種の創製と合成反応への応用

本研究は,有機金属クラスター活性種を鍵中間体あるいは触媒活性種とする有機金属試薬のオレフィン類への付加(カルボメタル化)反応の開発を,特に鉄を含んだ歪み有機小員環活性種の創製を通して行うものである.具体的には,不斉合成の重要性を考慮して,(1)光学活性有機典型金属クラスターの構造設計を機軸とする不斉カルボメタル化反応と(2)有機鉄/典型金属クラスター触媒の構造設計を機軸とする触媒的不斉カルボメタル化反応の二つの新規炭素-炭素結合生成反応を検討する.本年度は(2)に関して,これまでに見出した鉄触媒によるシクロプロペン類のカルボ亜鉛化反応の改良,およびその適応範囲の拡大を目指し検討を行った.その結果,新たな有機鉄触媒前駆体として弗化鉄(III)が利用可能であることが明らかとなった.また基質としてはシクロプロペン以外にも,アルキン類,オキサビシクロアルケン類,およびアザビシクロアルケン類が,新たに見いだされた鉄触媒反応系でカルボメタル化反応を受けることを見いだした.また歪み小員環からの活性種の創製という観点からメチレンシクロプロパン類から熱的に生成するトリメチレンメタン活性種の合成化学的応用法についての研究も執り行った.元来,開殻系のビラジカル種として挙動するはずのトリメチレンメタンが酸素官能基を導入することで,双極イオン性を帯び反応性の低い,ジアルキル亜鉛試薬の付加を受けることが明らかとなった.反応条件の最適化の後,反応系中に双極性トリメチレンメタン前駆体とジアルキル亜鉛とカルボニル化合物を共存させ,加熱するだけで種々のホモアリルアルコール類を高収率で合成することが可能となった.以上のように「鉄」「歪み小員環有機化合物」に着目した本課題研究によってこれまでにない新たな化学変換反応を発見することができた.本研究は,有機金属クラスター活性種を鍵中間体あるいは触媒活性種とする有機金属試薬のオレフィン類への付加(カルボメタル化)反応の開発を,特に鉄を含んだ歪み有機小員環活性種の創製を通して行うものである.具体的には,不斉合成の重要性を考慮して,(1)光学活性有機典型金属クラスターの構造設計を機軸とする不斉カルボメタル化反応と(2)有機鉄/典型金属クラスター触媒の構造設計を機軸とする触媒的不斉カルボメタル化反応の二つの新規炭素-炭素結合生成反応を検討する.本年度は(2)に関して,これまでに見出した鉄触媒によるシクロプロペン類のカルボ亜鉛化反応の改良,およびその適応範囲の拡大を目指し検討を行った.その結果,新たな有機鉄触媒前駆体として弗化鉄(III)が利用可能であることが明らかとなった.また基質としてはシクロプロペン以外にも,アルキン類,オキサビシクロアルケン類,およびアザビシクロアルケン類が,新たに見いだされた鉄触媒反応系でカルボメタル化反応を受けることを見いだした.また歪み小員環からの活性種の創製という観点からメチレンシクロプロパン類から熱的に生成するトリメチレンメタン活性種の合成化学的応用法についての研究も執り行った.元来,開殻系のビラジカル種として挙動するはずのトリメチレンメタンが酸素官能基を導入することで,双極イオン性を帯び反応性の低い,ジアルキル亜鉛試薬の付加を受けることが明らかとなった.反応条件の最適化の後,反応系中に双極性トリメチレンメタン前駆体とジアルキル亜鉛とカルボニル化合物を共存させ,加熱するだけで種々のホモアリルアルコール類を高収率で合成することが可能となった.以上のように「鉄」「歪み小員環有機化合物」に着目した本課題研究によってこれまでにない新たな化学変換反応を発見することができた.
紫外光発生用非線形光学マイクロ単結晶の研究

本研究の目的は、紫外光発生が可能なK_3Li_2(Ta_XNb_<1-X>)_5O_<15>(以下KLTN)のマイクロ単結晶を実現することであり、結晶組成とマイクロ単結晶作成条件の最適化の両面にわたって研究を行った。KLTNの最適組成を見出すために、まず徐冷法によりx=00.3の範囲で結晶作成を行い、次にマイクロ引き下げ法によるマイクロ単結晶の作成を行った。X値(Ta比)の増加に伴い吸収波長は376nmから316nmに短波長化し、紫外光発生にきわめて有効であることを新たに見出した。また、X=0.225以上でSHG活性が失われることも分かり、結晶構造変化と吸収特性および非線形光学特性の関係を明らかにした。マイクロ単結晶作成法における新たなアプローチとして、まずX=0において引き下げ速度の最適化を検討した。引き下げ速度を大きくすることによりSHG位相整合波長は短波長化することがシミュレーションの結果から予想され、従来の69mm/hから紫外域に短波長化することを確認した。また結晶軸方向の均質性も向上することも見出し、SHG効率も従来より10倍以上向上し、1%/W以上の高品質マイクロ単結晶の作成に成功した。これらの結果を踏まえて、X=0.05,0.1,0.15の組成でKLTNマイクロ単結晶を作成した結果、X=0.05,引き下げ速度12mm/hの条件において390nmの紫外光発生を確認しい、KLTNマイクロ単結晶が光ダメ-ジにも強く紫外光発生にも優れた特性を有していることを見出した。世界で始めて見出されたこれらの結果は、第11回結晶成長国際会議(ICCG'X1)に受理されており、順次公表する予定である。
肺線維症進展過程における細胞形質変化機序の遺伝子レベルでの解明―α平滑筋アクチンプロモータトランスジェニックマウスを用いた検討―

昨年度に我々は、ヒトSMαA遺伝子5'上流-891bpおよびintron 1すべてを含む系統(891int-CAT)に加え5'上流-1231bpおよびintron 1を含むもの(123int-CAT)、また891int-CATからintron1中の約3.3kb(891intΔBH-CAT)、および137bp(891intΔ0-CAT)を欠失させた合計4系統のトランスジェニックマウスを製作した。これらのマウスにおけるCAT発現を解析したところ平滑筋特異的発現および腎糸球体病変におけるSMαA遺伝子発現にはintron1の配列、特にCArG#0 motif周辺の配列が必須であることが明らかになった。この結果をふまえて、このうち891int-CATおよび891intΔ0-CATに対してブレオマイシン投与を行い線維化病変を作製したところ、前者のみにSMαA発現部位に一致してCAT発現を認めた。この結果は腎糸球体病変でのSMαA発現に必須であることが明らかとなったCArG#0 motif周辺の配列が肺線維化病変でのSMαAの発現にも必須の役割を果たすことを示している。今年度は同部位に結合する転写調節因子を同定するためにCArG#0 motif周辺をプローブとしてゲルシフトアッセイを行った。その結果、2本のシフトバンドを認めそのうちの1本はc-fos遺伝子のSREであるCArG配列で競合阻害を受けること、そして杭SRF抗体添加によりスーパーシフトすることから、このバンドがSRF-CArG複合体であることが明らかとなった。現在、もう1本のバンドを形成するDNA結合蛋白質を同定する目的で酵母one hybridsystemによるcDNAクローニングを進めている。今のところ5種類のDNA結合蛋白質のcDNAクローンが得られている。現在これらの遺伝子産物の線維化病変における発現変化の解析を進めるとともに、培養細胞を用いて発現レベルを強制的に変化をさせた際の細胞形質変化の検討を開始している。以上から、肺線維化病変の分子病態が明らかとなり、さらに新たな治療戦略への道が開けることが期待される。本年度はマウス肺線維症モデルにおけるαSMAおよびコラーゲン合成の特異的分子シャペロンであるHeatShock Protein (HSP)47の関与を検討した。BC6/C3Flマウスに塩酸ブレオマイシンを10日間腹腔内投与し1、15、29日後に肺を摘出した。ノザン法、免疫組織化学にてHSP47の発現動態を検討した。ノザン法ではHSP47mRNAは1日目より増加し(正常の約2倍)、15日目まで増加傾向を示した。肺間質の線維化部位にはHSP47の強い発現を免疫組織化学にて認め、その分布部位はαSMAの分布部位と一致していた。αSMAおよびHSP47が肺線維化に関与していることが示唆された。今後は既に作成している血管平滑筋特異的なCAT蛋白を発現するαSMAプロモータートランスジェニックマウスで肺線維症モデルを作成しCAT蛋白の発現を確認する、(ii)intron1を中心にプロモーター構造配列に変異・欠失を導入したトランスジェニックマウスを数系統作成し、形質変化時の発現や組織特異的な発現への影響の検討を行うとともにHSP47発現への影響を検討する。
自己硬化型β型リン酸三カルシウム骨補填材の創製とその病理組織学的検索

本研究は顆粒状のβ-TCP骨補填材の問題である、母床骨からの不連続性、充填後の顆粒移動の懸念に対応するため、石膏の硬化反応を応用した自己硬化性を有する硫酸カルシウム半水和物(CSH)被覆β-TCP顆粒を作製することを目的としている。これまでに、β-TCP顆粒表面にCSHを被覆する条件を検討し、CSH被覆β-TCPの自己硬化性を見出すことができた。また昨年度は、硬化時間の調整および実験動物(ウサギ)での検討を開始し、硬化時間の制御法を見出したほか、CSH被覆β-TCPの骨伝導性を動物実験で確認し、少なくとも従来のβ-TCP顆粒と同程度の骨伝導性を示した。本年度の研究では、CSH被覆β-TCPの物性向上のための被覆形成条件の精査を行った。CSHとβ-TCPの間の接着強度を改善し、操作時の摩擦に対する安定性を向上させることを目指した。これまでは、β-TCP顆粒を硫酸水素ナトリウム溶液内で硫酸カルシウム二水和物を析出させた後、乾式加熱によりCSHへの変換を行っていたが、簡易な剥離試験から被覆CSHの接着強度の改善の余地を示唆する結果を得た。本年度では、β-TCP顆粒と硫酸水素ナトリウム溶液を水熱合成法により反応させる湿式組成変換を新たに考案し、条件検討により手技による剥離を生じない被覆形成手法の確立に成功した。硬化体割断面の走査型電子顕微鏡を用いた観察から、顆粒間の連結部のみで割断が生じており、形成した被覆CSHの十分な接着強度を確認することができた。さらに硬化反応の条件調査により、実用上十分な硬化体強度を発現する条件を見出した。本研究はβ-TCP顆粒の母床骨からの連続性確保、充填後の顆粒の移動に対応するため、石膏の硬化反応を応用した自己硬化性を有する硫酸カルシウム半水和物(CSH)被覆β-TCP顆粒を作製することを目的としている。本年度はCSH被覆β-TCP顆粒の調製条件を検討し、CSH被覆β-TCP顆粒の硬化実験および得られた硬化体の基本物性の評価を主に行った。0.25 mol/L、0.375 mol/L、0.5 mol/Lに調整した70°Cの硫酸水素ナトリウム水溶液を用い、β-TCP顆粒をそれぞれに1、3、5、7日間浸漬した。その後、120°Cで4時間加熱脱水することで、CSDからCSHに変換した。反応の追跡およびβ-TCPに被覆されたCSHの定量は粉末X線回折により行った。最終的に形成されるCSHの量は硫酸水素ナトリウム水溶液の濃度、浸漬期間に依存し、7日間浸漬した場合、0.25 mol/Lで40wt%、0.375 mol/Lで70wt%、0.5 mol/Lで90wt%のCSHがβ-TCP顆粒表面に形成されていることを確認した。次に、それぞれの溶液に7日間浸漬して調製したCSH被覆β-TCP顆粒と生理食塩水とを練和した。練和後、CSH被覆β-TCP顆粒は硬化し、硬化時間はどの条件で調製したCSH被覆β-TCP顆粒でも10分前後であった。得られた硬化体の機械的強度は被覆したCSHの重量%に比例しており、90wt%CSH被覆β-TCP顆粒で作製した硬化体の強度は40wt%CSH被覆β-TCP顆粒のおよそ4倍であった。また、表面を走査型電子顕微鏡により評価したところ、β-TCPの顆粒同士がCSHにより連結していることを示した。本年度はCSH被覆β-TCP顆粒の調製条件の検討および物性評価を行う予定であった。実際にはCSH被覆β-TCP顆粒のCSH被覆量が調製時の硫酸水素ナトリウム溶液の濃度に依存すること、得られたCSH被覆β-TCP顆粒は水で練和することで硬化すること、硬化体がCSH被覆量に依存することを明らかにした。また、CSH被覆β-TCP顆粒の硬化時間の調節および実験動物での評価の予備実験も行っており、申請時の実験計画よりも進展していると考えている。顆粒状のβ-TCP骨補填材は骨伝導性が高く、骨欠損分の形状に依存せず埋入できるが、埋入後、欠損部からの流失が問題となっている。昨年度はβ-TCP顆粒表面にCSHを被覆する条件を検討し、CSH被覆β-TCPが自己効果性を有するか検討した。硫酸ナトリウム水溶液中にβ-TCPを浸漬することで硫酸カルシウムに水和物(CSD)が顆粒表面に析出し、120°Cで乾燥させることでCSH被覆β-TCP顆粒を得た。得られた顆粒を水で練和するとCSH被覆β-TCP顆粒は自己効果性を示した。CSH被覆β-TCP顆粒が自己効果性を示したため、平成29年度は硬化時間の調整および実験動物での検討を開始した。CSH被覆β-TCP顆粒の硬化時間はおよそ13分であった。臨床応用を考えた場合、硬化時間は5-10分が最適であると考え、練和液中に硬化促進剤として硫酸ナトリウム等の添加を検討した。CSH被覆β-TCP顆粒を0.1 mol/L硫酸ナトリウム溶液で練和したところ、硬化時間を6分前後まで調整することができた。

濃度等を検討することで、更に硬化時間の調整が可能になると考えられる。次に、CSH被覆β-TCP顆粒を水で練和し、うさぎ大腿骨に作成した骨欠損部に埋入した。コントロールとして埋入したβ-TCP顆粒と比較しても、CSH被覆β-TCPは骨伝導性が低下することがなかった。CSH被覆が骨伝導性に悪影響を及ぼさないことは判明したが、条件次第では骨伝導性が向上する可能性も高く、今年度の結果をフィードバックして、来年度更に検討を行う。平成29年度はCSH被覆β-TCP顆粒の硬化時間の調製および実験動物による評価を開始する予定であった。硫酸ナトリウム水溶液で練和すると硬化時間を制御できること、動物実験によりCSH被覆β-TCPがβ-TCP顆粒と骨伝導性を比較しても遜色ないことを明らかとした。これらの結果をフィードバックして更なる検討は必要であるが、申請時の実験計画よりも進捗していると考えている。本研究は顆粒状のβ-TCP骨補填材の問題である、母床骨からの不連続性、充填後の顆粒移動の懸念に対応するため、石膏の硬化反応を応用した自己硬化性を有する硫酸カルシウム半水和物(CSH)被覆β-TCP顆粒を作製することを目的としている。これまでに、β-TCP顆粒表面にCSHを被覆する条件を検討し、CSH被覆β-TCPの自己硬化性を見出すことができた。また昨年度は、硬化時間の調整および実験動物(ウサギ)での検討を開始し、硬化時間の制御法を見出したほか、CSH被覆β-TCPの骨伝導性を動物実験で確認し、少なくとも従来のβ-TCP顆粒と同程度の骨伝導性を示した。本年度の研究では、CSH被覆β-TCPの物性向上のための被覆形成条件の精査を行った。CSHとβ-TCPの間の接着強度を改善し、操作時の摩擦に対する安定性を向上させることを目指した。これまでは、β-TCP顆粒を硫酸水素ナトリウム溶液内で硫酸カルシウム二水和物を析出させた後、乾式加熱によりCSHへの変換を行っていたが、簡易な剥離試験から被覆CSHの接着強度の改善の余地を示唆する結果を得た。本年度では、β-TCP顆粒と硫酸水素ナトリウム溶液を水熱合成法により反応させる湿式組成変換を新たに考案し、条件検討により手技による剥離を生じない被覆形成手法の確立に成功した。硬化体割断面の走査型電子顕微鏡を用いた観察から、顆粒間の連結部のみで割断が生じており、形成した被覆CSHの十分な接着強度を確認することができた。さらに硬化反応の条件調査により、実用上十分な硬化体強度を発現する条件を見出した。平成29年度は得られたCSH被覆β-TCP顆粒の硬化時間の制御および実験動物を用いて病理組織学的検索を行う予定である。CSH被覆β-TCP顆粒の硬化時間の制御は現在CSH単体を用いて予備検討を行っている。CSHの硬化は塩化ナトリウム、硫酸ナトリウムなどが知られている。これらの添加物を含む水でCSH被覆β-TCP顆粒を練和して硬化体を得る際に、実際の手術でのハンドリングに適した硬化時間となる添加物およびその濃度を見つけ出す。目標の硬化時間はこれまでのセメント系骨補填材の経験から5分前後とする。実験動物を用いた評価はCSH被覆β-TCP顆粒セメントを骨欠損部に埋入した際の顆粒セメントの骨吸収および骨欠損部における新生骨形成量を病理組織学的検索により行う。実験動物としてはウサギを予定しており、ウサギ大腿骨に骨欠損を作成し、水と練和して調製したCSH被覆β-TCP顆粒セメントを埋入する。埋入1、3、6ヶ月後の顆粒セメントの骨吸収および新生骨の形成量を脱灰標本であればヘマトキシリン・エオシン染色、非脱灰標本であればビラヌエバ・ゴールドナー染色を行う。
Ig様接着分子CADM1による細胞間接着と浸潤における動態と下流分子経路の解明

細胞接着分子CADM1は、上皮細胞では細胞骨格に連結する複合体を形成し接着形成・維持に働いている。そこで上皮細胞におけるCADM1の動的制御を、蛍光蛋白質を用いて解析した結果、CADM1および複合体構成分子は、たえず結合・解離を繰り返して接着維持に働くことが示唆された。一方、成人T細胞白血病細胞に発現するCADM1は、浸潤突起様の構造の形成を介して、その内皮下浸潤に関与することが考えられた。1)上皮細胞の接着形成・維持におけるCADM1の動態と下流分子経路の解明CADM1の接着の下流で特異的に活性化されるシグナル伝達経路を明らかにするために、我々の研究室で確立したcell spreading法を用いて、CADM1によるホモフィリックな接着を特異的に阻害する低分子化合物のスクリーニングを行った。その結果、PI3キナーゼ阻害剤によりcell spreadingが有意に抑制されることを見出した。さらに、このときPI3キナーゼの下流分子であるAktが活性化されていること、およびGFP-Akt-PHがspreadした細胞の辺縁部に局在することが示され、CADM1のシグナル伝達の下流経路の一つでPI3キナーゼが活性化されることが明らかになった。このことからCADM1による細胞間接着形成・維持にPI3キナーゼが重要であることが示唆された。2)ATL細胞の浸潤におけるCADM1の動態と下流分子経路の解明CADM1を高発現しかつ浸潤性を示すATLなどのがん細胞を細胞外基質上で培養し、浸潤突起(invadopodia)におけるCADM1の局在を観察したところ、CADM1の浸潤突起の先端部への蓄積は見られなかった。一方で、CADM1をほとんど発現しない血管内皮細胞(HUVEC)上にATL細胞を培養する血管浸潤モデルにおいて、ATL細胞は内皮細胞を通過する浸潤性を示したが、このとき2つの細胞の接着面にCADM1の蓄積が見られた。このことからATL細胞に発現するCADM1は細胞外基質とではなく、他の細胞との接着を通じて細胞浸潤に寄与することが示唆された。1)上皮細胞の接着形成・維持におけるCADM1の動態と下流分子経路の解明上皮細胞の接着維持におけるCADM1の動態を調べる目的で、FRAP(Fluorescence Recovery After Photobleaching)法を用いた解析を行った。その結果、細胞骨格の構成分子であるGFP-actinは数秒でそのほとんどが入れ替わるのに対して、CADM1-YFPはその約50%が数分のうちに入れ替わり、残りの分子は安定して接着面に局在することが示された。さらに細胞内領域のprotein 4.1およびMAGuKs結合領域に点変異を持つCADM1を用いて同様の解析を行ったところ、約80%の分子が数分のうちに入れ替わり、その動態が亢進していることが分かった。このことからCADM1の接着面における安定した局在に、細胞内領域の裏打ち蛋白質を介した細胞骨格への連結が必要であることが示唆された。またFLIP(Fluorescence Loss in Photobleaching)法を用いてCADM1の輸送路と考えられる領域においてCADM1-YFPを退色し続けた結果、CADM1は細胞内から接着面に移動するよりむしろ接着面内を主に移動することが示された。これらの結果から、安定した接着面においてもCADM1は常に動的であり、このことが接着の維持に重要である可能性が示唆された。2)ATL細胞の浸潤におけるCADM1の動態と下流分子経路の解明前年度の研究により、ATL細胞の血管内皮下浸潤において、CADM1がATL細胞の先端部に発現することが示された。そこでこの浸潤におけるCADM1の動態を調べるために、タイムラプス法によりATL細胞の浸潤を解析する系を確立した。その結果、炎症時の白血球の血管外流出の過程で見られる内皮細胞間通過経路(para-経路)に類似し、ATL細胞が内皮細胞間接着の間を通過し浸潤する様子が観察され、CADM1がこの機構に関与する可能性が考えられた。これまでに上皮細胞の接着維持におけるCADM1の動態を調べる目的で、蛍光蛋白質との融合蛋白質として発現させたCADM1を用いてFRAP(Fluorescence Recovery After Photobleaching)解析を行ってきた。その結果、接着面に局在する野生型のCADM1は、約50%が数分のうちに入れ替わること、さらに細胞内領域のprotein4.1およびMAGuKs結合領域に点変異を持つCADM1では、その動態が元進し、CADM1の細胞膜上での安定性に影響を及ぼすことが示された。

本年度は、CADM1の細胞内領域に形成される複合体の安定性を調べる目的で、CADM1の細胞内領域に結合する裏打ち蛋白質群であるprotein4.1BおよびMPP3の動態を解析した。すると予想に反して、これらの結合分子はCADM1よりも動的であることが示された。またFLIP(Fluorescence Loss in Photobleaching)法を用いて、これらの分子の輸送路と考えられる領域を退色し続けた結果、CADM1,4.1B,MPP3はいずれも細胞内から接着面に移動するよりも、むしろ接着面の細胞膜あるいは細胞膜直下を主に移動することが示された。これらの結果から、安定した接着面においてもCADM1自身およびその複合体は常に動的であり、多くが入れ替わりながら接着を維持していることが明らかになった。またprotein4.1およびMAGuKsは、接着面の細胞膜直下での入れ替わりが主であることから、おそらく他の接着分子とも結合する、裏打ち蛋白質同士が結合する、あるいは細胞骨格に結合することで常に一定以上の分子が細胞膜直下に貯蔵されていると考えられる。以上の結果から、CADM1複合体は動的に制御を受け、細胞間接着の維持に寄与することが示唆された。
創発的な価値生成プロセスを促進する演奏表現指導力に関する研究

本研究の特色は,これまで指導者の経験と直感に依存してきた演奏表現指導方法について実証的な分析を試み,優れた指導を特徴づける要因に明らかにするとともに,それに基づく演奏表現指導力養成カリキュラムを開発しようとしているところにある。特に,本研究では,演奏表現指導を,指導者を含む演奏者全員の創発的な価値生成プロセスと捉える。本研究の主な課題は,音楽指導中に展開される指導者の演奏者の創発的思考過程の解明と,それに基づく音楽科教員養成プログラムの開発と効果の検証である。本研究の成果は,主体的・対話的で深い学びを実現する音楽科教師の養成・研修に重要な示唆を与えるものになると期待できる。
変形性顎関節症における下顎頭軟骨吸収機序の解明と新規制御因子の探索

下顎頭の解剖学的特徴により表層から線維層、軟骨層、骨層に分けられ、それぞれが異なる機能を持って、下顎運動により生じる機械的刺激に応答している。表層は潤滑作用を有し、摩擦力に対応し、最下層の骨組織は上層の組織を強固に支持している。本研究は、各層における代謝異常の発生機序を解明し、下顎頭軟骨破壊機序の全貌を明らかにしていくことを目的とした。H18年では、下顎頭表層(線維層)における潤滑作用に着目し、四肢関節軟骨では既に高い境界潤滑作用を発揮することが知られているSuperficial zone protein(SZP)の発現様式について検討を行った。下顎頭軟骨の表層においてSZPの発現を確認し、その発現レベルはIL-1βおよびTGF-βにより選択的に制御されることが明らかとなった。また、機械的負荷の種類や強さによりSZPの発現反応が異なることが強く示唆された。H19年には、下層(軟骨下骨層)に着目し、その代謝異常が近接する軟骨に及ぼす影響を検討した。ブタ下顎頭に衝撃力与え、免疫染色を行った結果IL-1βの発現が特に軟骨下骨層に認められた。次に、軟骨-軟骨下骨間における生化学的な相互関係を検討するため、各層由来の骨芽細胞と軟骨細胞の共培養を行った。過度な負荷を加えた骨芽細胞と共培養した軟骨細胞のMMP-1,3,13の遺伝子発現は亢進し、II型、X型コラーゲン、アグリカン遺伝子発現は減少し、DNAおよびプロテオグリカン合成能についても減少が認められた。これらのことより、外部からの下顎頭への衝撃は、軟骨下骨からIL-1βを誘導させ、遊離したサイトカインは、隣接する軟骨の破壊の引きがねや進行に深く関与することが強く示唆された。本研究は下顎頭軟骨を表層、軟骨層および軟骨下骨層に分け、下顎頭軟骨を複合組織として扱い、OA発症プロセスにおける各層の役割を明らかにしたものである。正常な顎関節では下顎頭と下顎窩の間に関節円板が介在しており、これがクッションの役割を果たし、負荷に対する緩衝作用を発揮している。変形性顎関節症(OA)の発症の多くが、関節円板の前方転位を伴っていることから、下顎頭に加わる機械的負荷がOA発症のkeyfactorと考えられている。一方、生理的な条件下においてもOAが進行する場合があるごとから、未知の新規因子が機械的負荷との相乗作用により軟骨破壊に関与しているものと推察される。下顎頭軟骨は、組織学的には細胞形態や線維走行により最表層、線維層、中間層、移行層の4層から構成され、最表層はサイトカインなどめ様々な外的因子を防御するとともに、摩擦力やせん断応力に対する抵抗性を有している。近年、四肢の関節頭表層において、高い境界潤滑作用を発揮するSuperficial zone protein (SZP)の存在が明らかとなった。しかしながら、顎関節軟骨SZP発現に対するサイトカインや成長因子、機械的負荷の影響については不明である。そこで本研究ではまず、ブタ下顎頭軟骨組織の最表層より単離した線維軟骨細胞を培養し、この細胞のSZP発現に対するサイトカインや成長因子、さらに機械的負荷の影響について検討を行った。その結果、培養ブタ顎関節線維軟骨細胞におけるSZP発現は10ng/mlのIL-1βにより減少するのに対し、5.Ong/mlのTGF-βにより顕著に増加することが明らかになった。

一方、フレクサーセルストレインユニットにて、同細胞に機械的伸張力を負荷するによってもSZP発現は増加し、5kPaに比較して15kPaという過度な伸張力下においてより顕著に増加することが明らかになった。さらに、バイオクラフトにて、顎関節線維軟骨細胞に震盪刺激を負荷すると伸張力負荷とは対照的にSZP発現は時間依存的に減少することが明らかとなった。以上のことより、顎関節軟骨表層においてSZPの局在が認められ、その発現レベルはサイトカインにより選択的に制御されることが明らかとなった。またSZPの発現には機械的負荷が関与し、その種類や強さによって反応が異なることが強く示唆された。下顎頭軟骨の吸収を伴う変形性顎関節症(OA)は、運動障害や機能障害を伴う歯科臨床において最も治療が困難な疾患のひとつである。その原因として下顎頭に加わる機械的負荷がOA発症のkey factorと考えられている。一方、生理的な条件下においてもOAが進行する場合があることから、未知の新規因子が機械的負荷との相乗作用により軟骨破壊に関与しているものと推察される。下顎頭は表層から線維層、軟骨層そして骨層に分けられ、それぞれが異なる機能を持って、下顎運動により生じる機械的刺激に応答している。表層は潤滑作用を有し、摩擦力に対応し、最下層の骨組織は上層の組織を強固に支持している。各層における代謝異常の発生機序を明らかにすることは、下顎頭軟骨破壊機序を明らかにする上で重要であると考える。我々は、H18年に、下顎頭軟骨の表層(線維層)において高い境界潤滑作用を発揮するSuperficial zone proteinの発現を確認し、その発現レベルはサイトカインにより選択的に制御され、また機械的負荷の種類や強さによって反応が異なることを明らかにした。本研究では、下層(軟骨下骨層)に着目し、その代謝異常が、近接する軟骨に及ぼす影響を検討した。ブタ下顎頭におもりを落下させ衝撃力与え、免疫染色により生化学的検索を行った結果、IL-1βの発現が特に軟骨下骨層に認められた。次に、軟骨下骨由来骨芽細胞と軟骨由来軟骨細胞の共培養を行い、軟骨-軟骨下骨間における生化学的な相互関係の検討を行った。過度な負荷を加えた骨芽細胞と共培養した軟骨細胞のMMP-1,3,13の遺伝子発現は亢進が認められ、II型、X型コラーゲン、アグリカン遺伝子発現は減少し、DNAおよびプロテオグリカン合成能についても減少が認められた。これらのことより、外部からの衝撃による下顎頭への侵襲は、軟骨下骨からIL-1βを誘導させた。また、軟骨下骨からの遊離したサイトカインは、軟骨の細胞外基質の破壊や増殖能を低下させ、軟骨破壊の引きがねや進行に深く関与することが強く示唆された。
スパイラル型紛争解決人材育成システムの研究

日本における紛争解決手続に関して、専門家による簡易な解決手続提供を越えて、当事者のボイスとチョイスを尊重した自己決定支援型の手続に改善する方向で、どのような具体的な活動メニューが考えられるかという問題意識で研究を進めている。現在、家事調停(裁判所)、災害ADR(弁護士会)、企業等組織内における紛争管理システムという3つのフィールドにおける研究を進めている。家事調停に関しては、「私論・家事調停改革の方向性」と題する論文を二宮周平教授による編集の著書で世に出すことが出来た。また、同じく二宮周平教授編で、「和解的コミュニケーション論:家事調停のための対話型調停技法」という論考をほぼまとめ終わり、出版を待っている状況にある。政策的な次元と、実務的な次元のそれぞれでなすべき活動メニューの同定を一応実現できたと考えている。災害ADRに関しては、熊本県弁護士会のプログラムにおいて事例検討会を重ねている。これらの成果は、熊本で開催予定の全国仲裁センター連絡協議会(2019年9月)において全国の弁護士会ADRに対して報告される予定である。本科研でのスパイラル型紛争解決人材育成のコンセプトでもある、経験知からの実践知の構築、人材育成システムの提案につなげる方向で活動を続けている。企業等組織内における紛争管理システムについては、紛争システムデザインについての論考を2016年にまとめたが、森淳二朗弁護士(九州大学名誉教授)らと特定非営利活動法人中立スキームによりガバナンスを推進する会を設立し、実践的なフレームワークを提案しようとしている。論考等成果物の公表も進んでいるため。研究成果の公表の推進に取り組む。本研究は、当事者と調停人が協働して問題解決に当たる現代調停の人材育成について、演繹的な思考と、反省的な思考がスパイラル的に連続しながら、実践を改善していくモデルを研究していく活動を行っている。本年度は、初年度として、基礎的な検討を進め、小規模な論考として「自己決定支援における法律専門家のあり方」(市民と法、104号)をとりまとめた。また、熊本県弁護士会ADR委員会の震災ADRプログラムに外部専門家の立場で参画し、特殊な状況下での人材育成のあり方を探る取り組みを行った。前者の論考は、現代調停をプロトタイプとし、法律相談を始め、コラボラティブローや、組織内の紛争システムデザインに至る、様々な現代的な法律専門職の職業的関わりを「支援」の観点で整理し直したものである。裁判官が裁定するために作られた法律学を部分的に適用するだけで、支援の観点を欠いていれば、当事者の問題解決という観点でどのような問題が生じるかについて、具体的に示すことができた。小規模ではあるが、理論的な核となりうるとりまとめと位置づけられる。また、後者の熊本での震災ADRプログラムに関しては、新聞等のマスメディアにもとりあげられているが、被災地の問題解決に一定の貢献を果たすことができた。外部専門家の立場で、シンポジウムのコーディネートを行ったり、若手弁護士向けのあっせん人研修を行ったりすることで、実際的な貢献をしつつ、研究を進められた。熊本の震災ADRプログラムについては、仲裁ADR法学会の学術誌『仲裁とADR』で論考が掲載されることが決まっている。論考の公表も進み、成果が形になっているため。本研究は、両当事者と調停人が協働して問題解決をなすという現代調停の理念を具現化するため、紛争解決を理論的に基礎づける方向での研究と、紛争解決実践を具体的に改善できる応用指向の研究をスパイラルに深めることを企図して進められている。理論化の方向としては、福祉理論等を援用しつつ、紛争解決手続を、当事者に対する専門家の協働的な関わりを前提とする支援であると位置づけ、構造化する方向での研究を進めている。標準化された解決水準の公平な適用による紛争解決という、現行における法実務慣行の思考方法とは距離がある発想であるだけに、具体的な改善や教育の方向性を構想できるという手ごたえをつかみつつある。刊行予定の「私論:家事調停改革の方向性」と題した論考は、児童福祉分野も視野に入れて、家庭裁判所の司法機能を強化し、家事調停手続の質を抜本的に改善する方向を構想する論考として著された。応用指向の取り組みとしては、構造化された事例検討会に関する研究に、引き続き取り組んでいる。近年注目されているオープンダイアローグなどでも基礎的な位置づけを持つ、リフレクティング手法や、ライフストーリーレビュー、ソクラティックダイアローグなど様々な対話手法のエッセンスからどのようなことを学びうるのかを研究している。メキシコ及び台湾での国際学会における報告を行い、また、家事分野における論考を刊行準備するなど、研究の公表を進めている。また、アウトリーチの活動として、「対話調停カフェ」を連続企画として実施した。

これらの成果は、熊本で開催予定の全国仲裁センター連絡協議会(2019年9月)において全国の弁護士会ADRに対して報告される予定である。本科研でのスパイラル型紛争解決人材育成のコンセプトでもある、経験知からの実践知の構築、人材育成システムの提案につなげる方向で活動を続けている。企業等組織内における紛争管理システムについては、紛争システムデザインについての論考を2016年にまとめたが、森淳二朗弁護士(九州大学名誉教授)らと特定非営利活動法人中立スキームによりガバナンスを推進する会を設立し、実践的なフレームワークを提案しようとしている。論考等成果物の公表も進んでいるため。紛争管理理論の基礎研究の観点での掘り下げを進める。また、社会福祉、ソーシャルワークの理論と紛争管理理論の関連についての考察も深め、何らかの成果に結びつけたい。震災ADRプログラムについては、国際学会での報告を準備する。研究成果の公表の推進に取り組む。また、紛争解決教育の内容に研究成果を反映させるための取り組みを加速させる。各地の実務家との情報交換等で旅費が嵩み、人件費を使用する余裕がなく、逆に差額として若干の金額差が生じた。2019年度に国際学会での報告を予定しており、経費の支出が見込まれるため。有意義な情報の入手と、情報発信のために効率的に使用していく。
核内レセプターによるコレステロール生合成酵素の転写調節

我々はコレステロール合成酵素のうち、後段階の律速酵素と考えられているスクアレンエポキシダーゼ(SE)遺伝子の転写制御について、核内レセプターLXRによる制御について調べた。細胞内においてLXRα及びLXRβを大量発現させたところ、どちらによっても極めて強いSE遺伝子の抑制が見られ、それはLXRの発現量に反比例していた。また、LXRのリガンド候補と考えられる様々な酸化ステロールについて調べた。その結果、LXR responsive element(LXRE)への誘導能とSE遺伝子の抑制能がよく一致しており、なかでも最も強く効率的なリガンドはエポキシコレステロールであることが分かった。これらのことからLXRはSEの転写を抑制的に制御しており、そのリガンドがエポキシコレステロールである可能性が示された。このことはSEによって生成されるジエポキシスクアレンがコレステロール合成の制御に重要な役割を果たしている可能性を示している。さらにLXRα及びLXRβドミナントネガティブ変異体を作成し、細胞内で大量に発現させたところ、LXRE、及びSE遺伝子への誘導能及び抑制能がいずれも阻害されることが分かった。ドミナントネガティブ変異体の作製に成功したため、この変異体発現マウスを現在作製を試みており、今後詳しく解析する予定である。核内オーファンヌクレアーレセプターの1つLXRαはオキシステロールをリガンドとし、LXRと結合する塩基配列(LXRE)をもつ遺伝子に胆汁酸合成の律速酵素であるCyp7aが知られている。一方LXRαのリガンドとして最も親和性の高いオキシステロールに24(S),25-epoxycholcsterolがあり、この化合物はSqualence epoxidase(SE)を介して生合成されると推定され、LXREとSEの発現がLXRを介してどのような関係にあるか検討した。その結果、(1)LXRの大量発現はLXREを強く誘導するがSEプロモーターは強く抑制される、(2)様々なオキシステロールのLXREに対する誘導能とSEプロモーターに対する抑制能が逆相関することからLXRによりSEがネガティブに制御される可能性が示唆される、(3)LXREの最も誘導能の高いオキシステロールはおそらくSE経路由来の24(S),25-epoxycholesterolで、生理的リガンドである可能性が高い、(4)一連の酵素反応でSEとその後に位置するラノステロール合成酵素のmRNAの組織特異的発現は組織ごとに著しく異なっており、特にステロイド産生臓器で24(S),25-epoxycholesterolが蓄積している可能緑性がある、(5)コレステロールの異化産物である胆汁酸をリガンドとする核内オーファンヌクレアーレセプターFXRと結合する塩基配列FXREが、細胞質にある胆汁酸結合タンパクの遺伝子上に存在し転写調節面で機能していることを明らかにした。その結果、LXRresponsive element(LXRE)への誘導能とSE遺伝子の抑制能がよく一致しており、なかでも最も強く効率的なリガンドはエポキシコレステロールであることが分かった。ドミナントネガティブ変異体の作製に成功したため、この変異体発現マウスの作製を行った。このマウスは様々な分野における応用が考えられ、今後大きな成果を上げる可能性がある。
金属蒸気に出現する量子干渉効果の観測と反転分布のないレーザー発振の可能性の検討

Sr蒸気を対象とし、その自動イオン化の絡む準位において現れる量子干渉効果を観測する最も効率の良い系・方法を見つけるのが本研究の目的である。金属蒸気の生成にヒートパイプオープンを用いる為、パイプ内に導入する希ガス(He)との衝突の影響を避けることができない。また、この衝突の効果を積極的に利用できる可能性も検討するため、この原子系が関わる準位についての希ガスとの衝突緩和の影響を、レーザー分光学的手法を用いて調べた。対象とした準位は、第一励起準位(5s5p^1P_1)、自動イオン化準位(4d5d^1D_2)および、5Snd^1D_2(n=68,1439)のリュードベリ準位であり、その吸収スペクトルの形状変化を調べた。リュードベリ原子についてはその準位からの衝突イオン化により生成されたイオンの吸収スペクトルを得る方法を用いた。また、第一励起準位については、吸収スペクトルのシフト、幅の変化が観測されなかった為、励起光と参照光の入射のタイミングをずらす方法で緩和時間を得た。5s5p^1P_1準位についてのHeとの衝突による断面積は0.864±0.104A^2で、5s4d^1D_2や、5s4d^3D_1へ緩和している様子が観測された。レート方程式モデルを作り、実験結果を再現した結果、衝突緩和において双極子遷移の選択則、異重項間禁制は有意に現れないことが分かった。また、n≧15のリュードベリ原子については、主量子数の増大に対して衝突断面積は増大せず、むしろ減少して一定値に近づいていく様子が観測された。一般に、電子の軌道半径が大きいほど断面積が大きくなるが、高リュードベリ原子と希ガスの衝突の場合には、希ガスはイオンコアと電子に同時に相互作用できなくなる為だと解釈できる。一方、圧力シフトはn≧14の準位では有意な差は見られずほぼ一定値が得られた。自動イオン化準位の線幅、シフトの変化については、5snd^1D_2(n=6,7)の準位とn≧15の高リュードベリ状態のほぼ中間の値が得られた。
注意が痛覚受容および大脳皮質活動に与える影響

2年間にわたって大脳皮質第一次体性感覚野および前帯状回の痛覚受容機構を解明すべく、覚醒サルを用いて研究を進めてきた。その結果、大脳皮質第一次体性感覚野に分布する侵害受容ニューロンのあるものは、歯髄刺激強度変化に伴った刺激強度弁別速度増加に伴ってスパイク頻度を増していることから、確かに痛覚の弁別的局面を担っていることが示された。しかし、それは本研究で記録されたニューロンのうち約半数のもので、残りの半数のニューロンはスパイク頻度の変化を示さなかった。少なくとも、これらのニューロンは刺激強度変化の弁別に対し重要ではないと想像されるが、これらニューロンの実際の役割に関しては全く不明であるといっても過言ではない。さらに、大脳皮質第一次体性感覚野を冷却すると弁別時間の延長と共に、逃避行動の増加が認められたことから、この領域が単に侵害入力の受容だけに留まらず、侵害情報をモジュレートする働きを有する可能性が示された。しかし、このような大脳皮質を介した侵害情報のモジュレーションがいかなるメカニズムで行われているかについては全く不明である。一方、前帯状回の侵害受容ニューロンに関する研究は始ったばかりで、まだまだ明らかにしなければならない問題が山積している。我々の結果では、前帯状回の分布する侵害受容ニューロンのあるものは、サルが注意を侵害刺激から非侵害刺激へと移すことによってスパイク頻度を減少した。これは正しくこの領域の侵害受容ニューロンが注意による変調を受けたことを意味している。本研究の最終目的は侵害情報がいかなるメカニズムにより痛覚として認識されるか、ということを解明することにある。この大きなテーマを解決すべく、今後はさらに覚醒サルを用いた研究を行うと同時に、ヒトに関するPETを用いた研究も進めて行きたいと考えている。大脳皮質第一次体性感覚野(SI)における侵害受容ニューロン応答に対し、注意がいかなる影響を及ぼすかを解明する目的で本研究を計画する。本年度はサルをトレーニングするための課題を開発し、この課題を用いてサルのトレーニングを完成することを目指した。現在、サルがモンキーチェア-に2-3時間静かに座り、顔面皮膚上に置かれた温度刺激プローブを介して与えられた熱刺激強度変化を弁別してボタンを離すことができるように訓練を遂行中である。このタスクでは、サルの前に置かれたパネル上に赤ランプが点灯すると、サルはこのボタンを押し、顔面上に置かれたプローブを介して45-47°Cの熱刺激(T1)が与えられる。4-8秒間ボタンを押し続けるとさらに、このT1上に0.2-0.8°Cの温度刺激が加えられる。サルはこの温度変化を弁別してボタンを離す。すると0.3mlのオレンジジュースが与えられる。サルが0.2-0.8°Cの温度変化を弁別してボタンを離す速度は、T1刺激温度が高いほど、またT2刺激強度が高いほど速い傾向を示した。しかし、T1が非侵害レベル、すなわち45°C以下の場合にはこの傾向は明らかではなかった。さらに、訓練を続け、上記タスクの正解率が80%超えた段階で、SIの顔面領から単一ニューロン活動を記録し、サルが熱刺激から光刺激に注意を移した時の侵害受容ニューロン活動の変調について検索を進めていく予定である。本研究では、サルが熱刺激強度変化弁別課題あるいは光・熱刺激強度弁別課題を試行中に前帯状回から単一ニューロン活動を記録し、注意を熱刺激から光刺激に移動することにより、各ニューロン活動がいかなる変調を受けるかについて検討した。前帯状回に分布する侵害受容ニューロンは、熱刺激強度弁別課題および光・熱刺激強度変化弁別課題どちらの課題を試行している間においても、刺激がONになる前からスパイク発射が認められた。