hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活動天体における粒子加速とガンマ線放射

(1)活動銀河中心核のなかで最も激しい活動性を示すBlazarからのガンマ線放射の研究を進めた。逆コンセプトン散乱モデルを採用し、電子スペクトルの形を衝撃波加速理論と斉合的になるように定めて、観測と比較することによりジェットの物理量を決定した。その結果、相対論的ジェットが電子陽電子対から成る可能性が高いことを見い出した。3C279については、紫外域の外部軟光子が必要となること、MRn.421については、最近発見されたReV-TeVフレアを説明するために、源の多重構造及び赤外域の外部軟光子が必要となること、3C273に対しては、強い紫外線放射が存在するため加速域・放射域が充分遠距離にあることが必要であること等を見い出した。(2)超新生残骸での宇宙線加速について、斜め衝撃波における統計的粒子加速の研究を行なった。解析的検討及びモンテカルロシミュレーションを使って、加速時間が平行衝撃波の場合に比べ2桁程度短縮されうることを示した。宇宙線とガスとの衝突によるガンマ線放射の観測との対比についても検討した。(3)パルサーからのガンマ線放射の研究を行なった。磁極付近で加速された電子が曲率放射、強磁場中の一光子吸収、生成された電子陽電子対によるシンクロトロン放射というカスケード過程によって放出するスペクトル、パルス波形を計算しCrabパルサーと比較した。星雲中に放出される二次粒子のスペクトルも求めた。
鶏のマレック病抵抗性に関する分子遺伝学的研究

細胞性免疫の一つである遅延肉垂反応を指標として,高低二方向に選抜した系統を用いて,マレック病ウイルス接種試験を行なった.その結果,高方向(H)へ選抜した系統ではマレック病発症率69.8%,死亡率30.2%,低方向(L)への選抜系統では発症率37.5%,死亡率10.9%で,L系統がH系統より抵抗性であることが示された.次に,これらの接種鶏より採取したDNAについて,主要組織適合複合体(MHC)のB-L領域のプローブを用いて,制限酵素断片長多型(RFLP)分析を行なった.その結果,Pvu IIで消化したときには4.0,3.8及び1.8kbのバンドにPst Iで消化したときには2.3,2.0及び1.6kbのバンドに,それぞれ多型が検出された.そこで,これらのバンドの有無とマレック病発症率との関係を調べてみると,Pvu II消化では4.0と1.8kbのバンドで,Pst I消化では2.3kbバンド,で何れもバンドをもたないものがもつものに比べ有意に高い抵抗性を示した.ところで,これらの多型はBハプロタイプによりその出現頻度が異なっていたので,この有意差もBハプロタイプの影響を受けている可能性が考えられる.そこで,同一B遺伝子型をもちながらRELP型(Pvu II消化)の異なる雌鶏を択び,B遺伝子型がホモの雄鶏と交配した.得られた雛について再度マレック病ウイルスの接種試験を行なった.その結果,やはり母鶏のRFLP型の違いによりマレック病抵抗性に有意な差のあることが確認された.細胞性免疫の一つである遅延肉垂反応を指標として,高低二方向に選抜した系統を用いて,マレック病ウイルス接種試験を行なった.その結果,高方向(H)へ選抜した系統ではマレック病発症率69.8%,死亡率30.2%,低方向(L)への選抜系統では発症率37.5%,死亡率10.9%で,L系統がH系統より抵抗性であることが示された.次に,これらの接種鶏より採取したDNAについて,主要組織適合複合体(MHC)のB-L領域のプローブを用いて,制限酵素断片長多型(RFLP)分析を行なった.その結果,Pvu IIで消化したときには4.0,3.8及び1.8kbのバンドにPst Iで消化したときには2.3,2.0及び1.6kbのバンドに,それぞれ多型が検出された.そこで,これらのバンドの有無とマレック病発症率との関係を調べてみると,Pvu II消化では4.0と1.8kbのバンドで,Pst I消化では2.3kbバンド,で何れもバンドをもたないものがもつものに比べ有意に高い抵抗性を示した.ところで,これらの多型はBハプロタイプによりその出現頻度が異なっていたので,この有意差もBハプロタイプの影響を受けている可能性が考えられる.そこで,同一B遺伝子型をもちながらRELP型(Pvu II消化)の異なる雌鶏を択び,B遺伝子型がホモの雄鶏と交配した.得られた雛について再度マレック病ウイルスの接種試験を行なった.その結果,やはり母鶏のRFLP型の違いによりマレック病抵抗性に有意な差のあることが確認された.
診療情報の意味論的解析を行う自律エージェントアルゴリズムの研究

研究全体を通じて医療分野での標準規格およびターミノロジーについて精査を行い、相互運用性について検討を行った。現在、国際的協調として実施されている臨床情報モデルの統一的構築の基盤となっているISO 13606規格を軸に多言語対応、複数ターミノロジー対応を行う中間情報モデルを開発した。この中間モデルを軸に自然言語処理の手法を用いて項目名、用語間の近さを判定して大学病院間の検査マスタを突合させることを試みた。平成25年度の目標は1)自己組織化マップの生成、2)オントロジーの生成、3)オントロジーの評価と調整、4.)アルゴリズム調整であった。各目標についてその実績について説明する。1)自己組織化マップの生成は、アーキタイプモデルを解釈することにより自己組織化マップと代替することとした。Ruby言語で解釈し、Ruby on Railsを利用してWebアプリケーションとして自動展開することも可能である。2)オントロジーの生成については、アーキタイプモデルを解釈し自動生成することができるようになった。更に多言語対応も進めており、アーキタイプに定義された翻訳と合わせて、診療概念モデルを多言語表現させることも可能となっている。1)と合わせてMEDINFO2013でデモを行った。3)オントロジーの評価については、複数の実験を行った。自動生成するパターンが複数あるがそのどれが良いのか現在も調整を行っている。MML(Medical Markup Language)標準についてのオントロジー解析とそのマッピングについて自動演算を行った。MMLを直接ボキャブラリとして、対応するアーキタイプモデルを生成する一方で、openEHRのリポジトリにあるアーキタイプと同時にマッピングすることができるように対応を進めている。4)3の自動生成と合わせて継続してアルゴリズムの調整を行っている。多重評価によるパフォーマンスの低下の克服が現在の課題である。H24年度の研究目標は1)診療データベースを探索し、2)語彙を整理し、意味論的タグ付けを行うエージェントの作成であった。各目標についてその実績について概要を説明する。1、診療データベース探索エージェントISO13606/openEHR標準において診療概念モデルを定義するアーキタイプを解析するため、その定義形式であるアーキタイプ定義言語(Archetype Definition Language; ADL)のパーサをRuby言語で開発した。アーキタイプデータベースに対してWebインターフェースを利用してアクセスするルーチンも開発し、自動でデータを取得して解析することに成功した。内容については論文報告すると同時に、世界中のRuby開発者が集まるRubyWorld Conference 2013でその概要について講演した。2、語彙の整理と意味論的タグ付け欧米で整理された300のアーキタイプを縦覧し、内容について吟味を行った。同様の標準規格であるMML(Medical Markup Language)やGoogle microschemaとの比較検討を行った。データのタグ付けにはアーキタイプやmicroschemaが有用であることがわかったが、データ間のマッピングを行うためのプログラミング設計および、既存のターミノロジーへの対応について検討した。それぞれの標準において、情報粒度や概念についてずれがあることは、事前に予測されていたが、それを解消してマッピングを行うためのオントロジーあるいはシゾーラスについてさらなる開発が必要であることが判明した。JLAC10をターミノロジーとして使用したが、複数項目に同じコードが出現しているなどの問題点があった。負荷試験のために時系列に沿ってデータを格納するための配列などをクレンジングする必要があった。遺伝子検査など各大学独自コードについては、名称からのマッピングを試みた。ウイルス感染症などの血清学的検査については比較的高い適合率が得られたが、HbA1cなどの計法が複数あり、時代により変遷を伴うものは自動で突合することはできず候補として列挙するにとどまった。さらに、複数データモデル間のマッピング試験としてMMLとHL7のマッピングを試みた。住所、患者氏名についてはほぼ確実に突合可能であったが、互いのユースケースが異なるために対応するスキーマが少なく突合作業自体が限定的なものとなった。これらの成果については一部を学会にて報告し、現在論文として公開するための準備を進めているところである。医療情報学当初の予定とほぼ同じ課題をこなしている。しかしながら、入念に検討すべき課題やアルゴリズムの調整も残っており、平成26年度も引き続き検討及び研究していき平成26年度の研究計画につなげていく方針である。当初から予想されてはいたが、概念の異なる標準間のマッピングにおいては粒度や概念のずれを包含するための仕組みが必要である。しかしながら、それを実装するためには想定以上のコストがかかることが判明した。

結果として、計画の進行が遅れることとなっているが、副次的に新しい研究成果が生み出される可能性についても示唆されている基本的な部分については既に構築されているために今後は応用範囲を広げながら実際の理論について検証を続けていく予定である。本研究による成果の一部はオープンソースソフトウェアとして公開しており、国際的協力も得られている。国内及び国際学会で報告する予定であり、論文報告も予定している。本年度に開発する予定であった自動オントロジー生成、自己組織化マップの生成について研究を進める。この結果は昨年度で達成できなかった課題である、診療データへの自動タグ付け機構にも役に立てることができるものであり、進捗の遅れを取り戻すことができることにつなげられると考えられる。スキーマ間のマッピング技術およびオントロジーについては、新しい知見も報告されている。本研究の達成すべき範囲とその技術の応用可能性についても検討を進め、次年度への研究に結びつけていく方針である。本研究の一部については、2013年8月に開催予定のMEDINFO2013(コペンハーゲン)で発表する予定であり、国内外の研究者と本研究についての議論を深めていく。予定より物品費、人件費が低くついたため。本年度は学会発表を多く予定しているため、旅費として消費される予定である。研究の一部を協力者に委託する予定であったが、委託する予定であった研究内容について自作できたため、その分の予算が次年度に繰り越された。次年度においては、人件費あるいは海外での学会報告をするための旅費として支出する予定である。
高速点火に向けたSuper-penetration Modeの確立

研究課題名に使用しているSuper-penetrationとは、超高強度レーザー(例えば、出力エネルギー1kJ、パルス幅1ピコ秒、波長1ミクロン、集光強度1019 W/cm2以上)を臨界密度を超える密度のプラズマに集光照射する際、代表者らが発見したレーザー光の自己集束モードであり、レーザー光の自己集束、レーザー光圧、レーザー光が誘起する相対論現象の三つのメカニズムを利用して高密度プラズマを安定に一本のチャンネルを形成しながら進入する現象である。代表者らは、この基礎研究からSuper-penetrationの物理的理解を進め最終的には、レーザー核融合研究の高速点火方式に応用しようと研究を進めた。Super-penetration実験の基礎研究を進める準備としてトムソンパラボラ検出器を製作した。これは高速イオンのエネルギースペクトルを測定するために必要となる。イオンは、高速電子が発生する静電場により加速されエネルギーを得ると考えられており、Super-penetrationmodeにおいては、高速電子がレーザー光をガイドする形で、臨界密度超のプラズマを進み、レーザー光が集束してこれを追いかけることになる。この状態が生成されると高速電子の放出角は、10度程度と非常に狭くなり高速点火に非常に有利になることが判明しつつある。この高速電子の静電場により加速されるイオンも同様に狭い発散角で放出されるかどうかを確認することはSuper-penetrationモードの全体像理解に役立つ。購入したCCD検出器はSuper-penetration光の後方的乱光のスペクトル計測に用いる。上述した高速電子の振る舞いに関して、実験結果をPICシミュレーションを用いて説明し、自己生成磁場が高速電子の発散角を10度程度に抑えて居ることを明らかにし、レーザー光が臨界密度プラズマ中でどのような挙動を示すのかを明らかにした。この理解を論文として発表するのは、世界に先駆けたものである。二度の国際会議での招待講演発表においても注目を浴びた。27年度が最終年度であるため、記入しない。
量子ビームによる高分子ナノ構造制御とその応用に関する研究

高分子ナノ構造制御による高性能アルカリ型燃料電池に関する研究では、グラフト鎖に架橋構造を導入することで、アニオン伝導高分子電解質膜(AEM)の化学的安定性(耐アルカリ性や耐ラジカル性)向上を試みた。エチレンーテトラフルオロエチレン共重合体膜にアルゴン雰囲気下でγ線を照射後、2-メチルN-ビニルイミダゾール、スチレン、ジビニルベンゼン(DVB)、1,4-ジオキサンから成るモノマー溶液に浸漬し、グラフト重合反応を行った。次いで、N-メチル化とイオン交換反応を行い、架橋型AEMを作製した。耐アルカリ性を80°Cの1M水酸化カリウム水溶液に浸漬した際のイオン交換容量の変化から、耐ラジカル性を80°Cのフェントン溶液に浸漬した際の重量変化から評価した。架橋型AEMは、架橋構造をもたない従来膜に比べ、緩やかなイオン伝導度の減少を示した。また、0.2%のDVBを添加して作製した架橋型AEMの重量減少率は、未架橋型AEMの約1/4にまで低下した。このように、架橋構造導入により、AEMの化学的安定性向上に成功した。ゲル中のポリマー生成に伴う白濁化挙動を利用した線量評価用材料の高感度化に関する研究では、使用するモノマーの選定を進めるとともに、重合を阻害する溶存酸素の除去に要する時間と温度に応じて生成するポリマーの粒子径(白濁度合い)が変化することを明らかにした。分岐鎖構造を制御したアイオノマーの作製において、分離・精製、及びその評価が計画通りに進展しなかったが、耐久性に優れたアニオン伝導高分子電解質膜を作製できた。また、線量評価用材料の高感度化の見通しが得られたことから、本研究は、おおむね順調に進展していると考えている。作製したアイオノマーの分岐鎖構造を分子量やポリマー粒子径との相関から評価する。また、分岐鎖構造を制御したアイオノマーと耐久性に優れる架橋AEMを用いて、燃料電池性能を評価する。アイオノマー溶液を塗布した電解質膜表面をTEM観察し、界面構造と電池性能の相関性について考察し、性能向上に資する。アルカリ型燃料電池の性能向上を目指したアニオン伝導性アイオノマーの開発に関する研究では、今年度、放射線グラフト技術により作製した高分子電解質膜のグラフト鎖と同じ化学構造をもつ高分子(アイオノマー前駆体)を放射線ラジカル重合により合成し、その分子量や分岐鎖構造の制御を試みた。モノマーには2-メチル-ビニルイミダゾール(2MVIm)を選択し、溶媒にメタノール、1-プロパノール、ジオキサンを使用して所定濃度のモノマー溶液を調製した。コバルト60線源からのγ線を様々な条件(線量率:最大10 kGy/h、線量:最大10 kGy、不活性ガス雰囲気下)で照射し、放射線ラジカル重合を行った。得られた重合生成物をメタノール/ヘキサンを用いた再沈殿法により精製し、FT-IRやNMR測定からアイオノマー前駆体であるポリ2MVImが生成していることを確認した。ポリ2MVImのメタノール溶液(2 wt%)の粘度測定の結果、粘度は線量率の増加に伴い低下した。ゼータサイザーによる溶液中のポリマー粒径評価の結果、平均粒径は線量率の増加に伴い小さく、その粒径分布は狭くなった。また、粘度と粒径は、調製時の溶媒に依存した。粘度と粒径の関係から、生成するポリマーの分岐鎖構造が調製溶媒により制御できることが示唆された。ゲル中のポリマー生成に伴う白濁化を利用する線量評価材料(ポリマーゲル線量計材料)の高感度化に関する研究では、X線・中性子小角散乱測定によるゲルのナノ構造解析を試みた。その結果、ヒドロキシプロピルセルロースゲルとメタクリル酸エステルモノマー水溶液から成るポリマーゲル線量計材料へのγ線照射によりナノスケールの構造体が生成し、散乱強度が線量増加に伴い増加することを確認した。GPC不具合により合成したアイオノマー前駆体の分子量を評価できなかったが、当初の計画通り、放射線ラジカル重合時の溶媒や線量率等を変えることで、生成するポリマーの分岐構造や分子鎖の広がり(粒径)が制御できる見通しが得られたことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。

ゲル中のポリマー生成に伴う白濁化挙動を利用した線量評価用材料の高感度化に関する研究では、使用するモノマーの選定を進めるとともに、重合を阻害する溶存酸素の除去に要する時間と温度に応じて生成するポリマーの粒子径(白濁度合い)が変化することを明らかにした。分岐鎖構造を制御したアイオノマーの作製において、分離・精製、及びその評価が計画通りに進展しなかったが、耐久性に優れたアニオン伝導高分子電解質膜を作製できた。また、線量評価用材料の高感度化の見通しが得られたことから、本研究は、おおむね順調に進展していると考えている。放射線ラジカル重合により合成したポリマーの分子量とゼータサイザーで測定したポリマーの粒子径・粒度分布との相関から、ポリマー(アイオノマー前駆体)の分岐鎖構造を評価する。アイオノマー前駆体をN-アルキル化等の処理により、アイオノマーを合成する。また、生成するポリマーの粒子径とポリマー溶液の白濁度合いの相関性を解析し、より低分子量・低濃度で白濁する条件の探索(モノマーの種類、濃度、組成等の最適化)を行い、ポリマーゲル線量計材料の高感度化に資する。作製したアイオノマーの分岐鎖構造を分子量やポリマー粒子径との相関から評価する。また、分岐鎖構造を制御したアイオノマーと耐久性に優れる架橋AEMを用いて、燃料電池性能を評価する。アイオノマー溶液を塗布した電解質膜表面をTEM観察し、界面構造と電池性能の相関性について考察し、性能向上に資する。【理由】測定装置の不具合発生にともない、当初予定していたカラム等の消耗品の購入を見送った。また、マシンタイムの都合上、外部施設での実験が計画より少なかったため、次年度使用額が生じた。【使用計画】試薬(モノマー、合成用試薬、溶媒)、ラジカル重合用のガラス器具、GPCカラムなどの消耗品の購入をはじめ、大型放射光施設(SPring-8)で実験するための旅費、国内外の学会(AEM2018や放射線化学討論会等)で発表するための旅費に使用する予定である。カラム等の分析装置消耗品の購入が少なく、また、外部施設を利用した実験の回数が当初の計画より少なかったため、次年度使用額が生じた。モノマーや溶媒等の試薬、ラジカル重合用ガラス器具、分析装置の消耗品等を購入する。また、外部施設(SPring-8等)での実験、国内外の学会(ICRR2019,放射線化学討論会等)で発表するための旅費に使用する予定である。
骨形成タンパクによる骨形成のサイトカインによる促進および制御法の検討

本研究の目的は、骨形成タンパクによる骨形成のサイトカインによる促進および制御法の検討であるが、特にBMPの臨床応用を想定した実験系の開発に主眼を置き、以下に示す4つの問題点について検討した。すなわち、1.ある種のサイトカインがBMP活性に影響を与え得るかどうか、2.ある種の実験動物にヒト骨組織が生着可能かどうか、3.ヒト骨組織が生着し得る実験動物において正常な骨形成が為されるか、および4.実験動物に生着したヒト骨組織においてBMPによる骨形成が為されるかどうかについての検討である。第1番目の問題については、リンパ球増殖遺伝子のBMP活性への影響をみることにより、BMP活性は他のサイトカインの投与により調節し得る可能性が示唆された。第2番目の問題については、C.B-17 Scidへのヒト骨組織の移植を検討することにより、C.B-17 Scidはヒト骨組織が生着可能である実験動物であることが明らかとなった。第3番目の問題については、C.B-17 Scidとその正常コントロールマウスであるC.B-17におけるBMPによる骨形成を比較検討することにより、ヒト骨組織が生着し得るC. B-17 Scidにおいても正常な骨形成が為されることが明らかとなった。さらに、第4番目の問題については、C.B-17 Scidに生着したヒト骨組織におけるBMP活性を検討することにより、実験動物に生着したヒト骨組織においてもBMP活性の検討が可能であることが明らかとなった。以上より、本研究の結果、BMPを臨床応用する際に必要と思われるBMP活性を促進および制御する方法の開発を実験動物に生着したヒト骨組織で検討することが可能であることが明らかとなり、本研究で開発された実験系は、今後のBMPの臨床応用に大きく貢献することができると思われる。当初の計画では、C.B-17/scidマウスに骨形成タンパク(BMP)を注射し、BMPに誘導された骨形成に及ぼすサイトカインの影響を検討する方針であった。しかし、最近ヒトにリコンビナンBMPを注射し、その骨形成能を検討する試みがなされているが、ヒトにおけるBMP活性はマウス等とは異なることが明らかとなりつつある。そこで現在我々は、C.B-17/scidマウスにヒト骨組織を移植し、さらにBMPを投与し、形成されたヒト骨を対象に検討する方針で研究を進めている。平成6年度においては、新鮮ウシ骨を用いてC.B-17/scidマウスに異種骨が生着するかどうかを検討したところ、11週を経た時期においてもウシ由来の新生骨が形成されていることが、ウシ組織適合抗原に対する抗体を用いた免疫組織化学的検討により明らかとなった。そこで、ヒト新生骨についても検討し、移植後少なくとも4週まではC.B-17/scidマウスにヒト由来の骨が成着し、新生骨を形成することが、ヒト組織適合抗原に対する抗体を用いた免疫組織化学的検討により明かとなった。今後は、このヒト骨を対象にした実験系を用いて、BMPによる骨形成のサイトカインによる促進および制御法を検討していく予定である。骨形成タンパクによる骨形成のサイトカインによる促進および制御法の検討を行うため、BMPの臨床応用を想定したヒト骨組織での実験系の開発に主眼を置き以下の実験を行った。まず、実験動物にヒト骨組織が生着可能かどうかを検討するため、C. B-17 scidマウスにヒト骨組織を移植し、採取した組織について、ヒトおよびマウスのMHC Class I抗原に対する抗体を用いて免疫組織化学的に染色し、移植した骨組織部に形成された新生骨がヒト由来であるかどうかについて検討した。

その結果,移植後1-4か月経過した時点において、移植骨部に形成された新生骨に認められる骨芽細胞は、マウスClass I抗原陰性、ヒトClass I抗原陽性であり、これらの骨芽細胞はヒト由来であることが明らかとなり、C. B-17 scidにヒト骨組織が生着することが明らかとなった。次に、C. B-17 scidにおいて、BMPによる骨形成が正常に為されるかどうかを検討するため、C. B-17 scidとその正常コントロールマウスにおけるBMPによる骨形成について比較検討した。その結果、C. B-17 scidにおけるBMPよる骨形成について、正常コントロールマウスに比較して、骨形成量および組織学的性状において、骨形成障害を示唆する所見は認められなかった。さらに、C. B-17 scidに生着したヒト骨組織において、BMP活性の検討が可能かどうかについて検討した。すなわち、C. B-17 scidにヒト骨組織を移植し、生着したヒト骨組織部にBMPを注射し、BMPによる新生骨の形成について、組織学的に検討した。その結果C. B-17 scidに生着したヒト骨組織に軟骨形成を伴った新生骨の形成が認められ、実験動物に生着したヒト骨組織においてもBMPによる骨形成の検討が可能であることが明らかとなった。以上より、今後BMPを臨床応用する際に必要な、BMP活性を促進および制御する方法の開発を実験動物に生着したヒト骨組織で検討することが可能となり、BMPの臨床応用に大きく貢献することができると思われる。
無限次元Lie群の表現論と経路積分

Kirillov-Kostant理論により有限次元Lie群の既約表現を、群上のHaar測度に関して2乗可積分な函数空間の上に実現したとき、群の余随伴軌道の上のFeynman経路積分を計算することにより、有限次元Lie群の既約ユニタリ表現が得られることが前の共同研究によりわかっていた。そこで今回の研究では、同じ手法を無限次元Lie群に適用可能かどうかを調べることを目標とした。ただ単に無限次元Lie群といっても漠然とし過ぎているので、最も基本的だと思われる無限次元Heisenberg群の余随伴軌道の上のFeynman経路積分を計算し、無限次元Heisenberg群のKirillov-Kostant理論で構成された既約表現が得られるかどうかを調べた。そこでわかったことは、有限次元の場合とまったく同様にして、無限次元Heisenberg群の既約表現が得られることがわかった。さらには、無限次元Heisenberg代数(=無限次元Heisenberg群のLie代数)のFock表現(=無限個の変数からなる多項式環の上の表現)からVirasoro代数の表現が同じFock空間の上に実現されるという事実を用いて、無限次元Heisenber群の余随伴軌道上で、対応するHamiltonian函数をもったFeynman経路積分を計算することにより、Virasoro代数の各基底の表現作用素(=Virasoro作用素)の生成するone-parameter群を構成した。またこのone-parameter群はVirasoro代数の作用と両立する、すなわちintegrableであることもわかった。ただしこれでVirasoro代数をLie代数にもつ群、すなわち単位円周上の微分同相写像のなす群の中心拡大の表現が得られたわけではない。
広い時間領域にわたる時間分解赤外円偏光二色性分光法による構造変化方向の直接観測

本研究では,時間分解赤外円偏光二色性(VCD)分光システムを開発し,過渡分子種に応用することを目的とする.この分光法では,過渡分子種の絶対配置を決定できるため,分子構造変化だけでなく,その方向まで明らかにできると考えられる.開発したシステムの性能評価と方法論の検証を行い,領域内共同研究を推進する.平成27年度には,主に以下の3つの研究を行った.(1)赤外円偏光二色性(VCD)分光計とラマン光学活性(ROA)分光計の立ち上げと応用:分子振動に基づいて光学活性分子のキラリティ(絶対配置)を識別する代表的な2つの分光手法であるVCD分光計とROA分光計を立ち上げた.現在,定常(CW)光照射下での不安定分子種のVCDスペクトルの測定や,溶液試料をフローして,CWのポンプ光とプローブ光を,それぞれ,上流と下流に照射することで時間分解した過渡ROAスペクトルの測定に取り組んでいる.(2)フェムト秒時間分解赤外マルチチャンネル分光システムと近赤外光励起ナノ秒時間分解ラマン分光システムの製作:広帯域フェムト秒赤外光パルス(プローブ光)をMCTアレイ検出器(64素子×2列)で検出するフェムト秒時間分解赤外マルチチャンネル分光システムを製作した.これを用いて,光励起によって結合開裂とその後の分子内回転を起こす高速フォトクロミック分子の光励起にともなう逐次的な分子構造変化を明らかにした.また,近赤外光(1064 nm)をラマン励起光(プローブ光)に用いたナノ秒時間分解ラマン分光システムを製作した.アントラセン誘導体のS1状態の過渡ラマンスペクトルは,TD-DFTと有限静電場法を用いて計算したスペクトルによって良く再現された.(3) ROA分光法によるヘリセン誘導体の絶対配置の決定:すでに立ち上げたROA分光計(上記(1)参照)を用いて,螺旋不斉を有するヘリセン誘導体の絶対配置の決定を行った(領域内共同研究).27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,時間分解赤外円偏光二色性(VCD)分光システムを開発し,過渡分子種に応用することを目的とする.この分光法では,過渡分子種の立体配置を決定できるため,分子構造変化だけでなく,その方向まで明らかにできると考えられる.開発したシステムの性能評価と方法論の検証を行い,領域内共同研究を推進する.平成26年度には,主に以下の3つの研究を行った.(1)赤外円偏光二色性(VCD)分光計とラマン光学活性(ROA)分光計の立ち上げ:分子振動に基づいて光学活性分子のキラリティーを識別する代表的な2つの分光手法であるVCD分光計とROA分光計の立ち上げを行った.光学活性分子の基底状態のVCDスペクトルとROAスペクトルは,数十分の測定時間で取得可能になった.実測したVCDおよびROAスペクトルは,量子化学計算の結果と良く対応しており,これらの2つの分光手法を用いることで絶対配置の決定が可能であることを確認した.(2)フェムト秒時間分解赤外分光システムの製作:フェムト秒チタン・サファイア再生増幅器の基本波出力で励起した2台の光パラメトリック増幅器を用いて,紫外・可視領域で波長可変なフェムト秒パルス光(ポンプ光)とフェムト秒パルス赤外光(プローブ光)を発生させた.プローブ赤外光を2光束に分け,ともにシングル分光器で分光してMCTアレイ検出器(64素子×2列)でマルチチャンネル検出する分光システムを製作した.(3)近赤外光励起ピコ秒時間分解ラマン分光法による9,9'-ビアントリルの光励起状態の研究:9,9'-ビアントリル(BA)の光励起状態の近赤外光励起ピコ秒過渡ラマンスペクトルの測定を行った.ベンゼン(無極性溶媒)中で観測された過渡ラマンスペクトルは,局所励起(LE)状態に帰属され,アセトニトリル(極性溶媒)中での過渡ラマンスペクトルは,電荷分離(CT)状態に帰属できると考えている.本研究では,時間分解赤外円偏光二色性(VCD)分光システムを開発し,過渡分子種に応用することを目的とする.この分光法では,過渡分子種の絶対配置を決定できるため,分子構造変化だけでなく,その方向まで明らかにできると考えられる.開発したシステムの性能評価と方法論の検証を行い,領域内共同研究を推進する.平成27年度には,主に以下の3つの研究を行った.(1)赤外円偏光二色性(VCD)分光計とラマン光学活性(ROA)分光計の立ち上げと応用:分子振動に基づいて光学活性分子のキラリティ(絶対配置)を識別する代表的な2つの分光手法であるVCD分光計とROA分光計を立ち上げた.現在,定常(CW)光照射下での不安定分子種のVCDスペクトルの測定や,溶液試料をフローして,CWのポンプ光とプローブ光を,それぞれ,上流と下流に照射することで時間分解した過渡ROAスペクトルの測定に取り組んでいる.(2)フェムト秒時間分解赤外マルチチャンネル分光システムと近赤外光励起ナノ秒時間分解ラマン分光システムの製作:広帯域フェムト秒赤外光パルス(プローブ光)をMCTアレイ検出器(64素子×2列)で検出するフェムト秒時間分解

赤外マルチチャンネル分光システムを製作した.これを用いて,光励起によって結合開裂とその後の分子内回転を起こす高速フォトクロミック分子の光励起にともなう逐次的な分子構造変化を明らかにした.また,近赤外光(1064 nm)をラマン励起光(プローブ光)に用いたナノ秒時間分解ラマン分光システムを製作した.アントラセン誘導体のS1状態の過渡ラマンスペクトルは,TD-DFTと有限静電場法を用いて計算したスペクトルによって良く再現された.(3) ROA分光法によるヘリセン誘導体の絶対配置の決定:すでに立ち上げたROA分光計(上記(1)参照)を用いて,螺旋不斉を有するヘリセン誘導体の絶対配置の決定を行った(領域内共同研究).「9.研究実績の概要」に記述したように,光学活性分子の基底状態のVCDスペクトルとROAスペクトルは,取得可能になったが,過渡分子種への応用までは到達しなかった.したがって,本研究は,予定よりやや遅れていると考えているが,今後,VCD分光計とROA分光計を改良し,過渡分子種への応用を行っていきたいと考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度には,以下のような研究を実施する予定である.(1)定常光励起でのVCD差スペクトルの測定と,(2)溶液試料をフローして,CWのポンプ光とプローブ光を,それぞれ,上流と下流に照射することで時間分解した過渡ROAスペクトルの測定を実施する.さらに,(3)高速フォトクロミック分子の過渡VCDスペクトル・過渡ROAスペクトルの測定と解析と,(4)研究領域内の共同研究を実施することで,開発したシステムを「柔らかな分子系」の構造変化ダイナミクスに応用することを計画している.27年度が最終年度であるため、記入しない。
アルジネ-ト印象材の表面固定状態と超硬せっこう模型面の凝結反応の関係

アルジネ-ト印象に超硬石膏を注入すると、石膏模型の表面が粗造化する。本研究は、この粗造化の原因を以下の仮説にたって究明することを目的とする。すなわちアルジネ-ト印象材はゲル化時点で未反応のカルボキシレ-ト基が90%程度残存しているため、その印象面に接した石膏の凝固反応のストイキオメトリ-が乱されるものと考えられる。そこで数種の印象材について、塩類溶液などで種々な固定処理を行い、その印象表面について以下の測定を行った。1.種々な固定処理を行った印象面に注入した超硬石膏の硬化状態を荒さ測定、X線回折及び走査電顕観察により調べた。2.超硬石膏に含まれている各種塩類の濃度をイオンクロマトグラフィ-で分析し、これら添加物の影響を検討する。3.印象表面に残存する未反応カルボキシレ-ト基をFTーIRで定量した。現在までに得られた主な結果は以下の通りである。(1)5ー40%の範囲の塩化カルシウム溶液で30秒間アルジネ-ト印象の固定処理を行うと、その印象から作製した超硬石膏模型表面は、無処理及び従来からの固定液による処理に比較して著しく改善された。この場合の模型面の凹凸は5ミクロン程度となり、付加型シリコ-ンラバ-印象から作成した模型面と同程度であった。(2)X線回折の結果から、上記の比較的高濃度の塩化カルシウム溶液で固定処理を行った場合の超硬石膏模型の表面で、二水塩の成長が著しく促進していることが確認された。(3)FT/IRで、印象表面に残存する未反応カルボキシレ-ト基を定量したところ、比較的高濃度の塩化カルシウム溶液で固定処理を行った場合の印象面ではその値が減少していることが見出された。
副腎球状層におけるカルモジュリン依存性キナ-ゼの基質の同定と機能について

副腎皮質球状層細胞内のCa^<2+>/calmodulin(CaM)依存性蛋白キナ-ゼの基質蛋白の特性およびその機能を知る目的で、ラット副腎皮質球状層遊離細胞より超遠心法で細胞質画分および膜画分を分離し、各画分を用いてCa^<2+>/CaM依存的燐酸化およびジフテリア毒素依存的ADPーリボシル化反応を行いゲル電気泳動法およびオ-トラジオグラフィ法で分析した。ラット副腎球状層細胞の可溶性画分において、Ca^<2+>およびCaMの存在下で分子量100,000、等電点6.7の基質蛋白(100K蛋白)燐酸化が検出された。この基質蛋白の燐酸化は、ブタ肝より精製した延長因子(EFー2、分子量100,000、等電点6.7)の存在下で著しく増大した。また、燐脂質(phosphatidylserineおよびdiacylglycerol)またはcAMP(cyclic adenosine-3',5'-monophosphate)の存在下では100K蛋白燐酸化は検出されなかった。同細胞の膜画分では、Ca^<2+>/CaM依存的蛋白燐酸化は検出されなかった。これらの成績は、副腎球状層細胞の細胞質画分にCa^<2+>/CaM依存的に燐酸化される特異的基質蛋白が存在し、この基質がEFー2自身であることを示唆する。EFー2はジフテリア毒素により特異的にADPーリボシル化されることより、副腎球状層細胞内に内因性EFー2が存在するか否かを検討した。同細胞の細胞質画分および膜画分に、ジフテリア毒素の存在下で分子量約100,000の蛋白リボシル化が検出された。以上の成績より、同細胞の両画分に内因性EFー2が存在することが示された。膜画分では、Ca^<2+>/CaM依存的蛋白燐酸化は検出されなかったことより、ラット副腎球状層細胞ではEFー2を特異的基質とするCa^<2+>/CaM依存性蛋白キナ-ゼ(EFー2キナ-ゼ)は細胞質画分にのみ存在することが示唆される。EFー2は有核細胞での蛋白合成を調節していることより、副腎球状層細胞のEFー2キナ-ゼ系が同細胞内での蛋白合成およびステロイド生合成に及ぼす影響に関し、今後検討すべき課題と考えられる。ラット副腎皮質球状層細胞を用いて、細胞内に存在すするCa^<2+>/Cal-modulin(CaM)依存性蛋白キナーゼの基質の特性を調べた。ラット副腎皮質球状層細胞の可溶性画分を採り、Ca^<2+>、CaM、〔γ-^<32>P〕ATPとともに酸素反応を行った後、反応産物をボリアクリルアミドゲル電気永動(SDS-PAGE)およびオートラジオグラフィで分析した。可溶性画分に、Ca^<2+>/CaM依存的にリン酸化される

分子量100,000Daの内因性基質蛋白の存在を確認した。二次元ゲル電気永動で分析すると、この100,000Daの基質蛋白の等電点は6.7であった。さらに、この蛋白は、CAMPおよびリン脂質(phosphatidylserineおよびdiacylglycerol)の存在下ではリン酸化されず、CAMP依存性蛋白キナーゼおよびCキナーゼの基質となり得ないことが明らかとなった。次に、ブタ肝より精製されたelonga-tion factor 2(EF-2)を外因性基質として用い、ラット副腎皮質球状層細胞の可溶性画分とともにCa^2/CaM依存的リン酸化反応を行った。分子量100,000Daのリン酸化は、外因性EF-2の添加により増大した。この増大したリン酸化は、CaM拮抗薬であるpimozide(500μM)の存在下でほぼ完全に抑制されることが示された。さらに、同可溶性画分に、〔ade-nylate-^<32>P〕NAD存在下でジフテリア毒素(fragment A)によりADP-リボシル化される分子量約100,000Daの蛋白の存在を確認した。以上の成績を総合すると、ラット副腎皮質球状層細胞の可溶性画分にCa^<2+>/CaM依存的にリン酸化される特異的基質蛋白(分子量100,000Da、等電点6.7)が存在し、この内因性基質蛋白がEF-2(分子量100,000Da、等電点6.6-6.8)そのものであることが示唆される。EF-2は、有核細胞での蛋白合性過程において重要な役割を演じており、今後、EF-2のリン酸化が蛋白合性調節およびステロイド生合性にどの様な影響を与えているかを検討する必要があると思われる。副腎皮質球状層細胞内のCa^<2+>/calmodulin(CaM)依存性蛋白キナ-ゼの基質蛋白の特性およびその機能を知る目的で、ラット副腎皮質球状層遊離細胞より超遠心法で細胞質画分および膜画分を分離し、各画分を用いてCa^<2+>/CaM依存的燐酸化およびジフテリア毒素依存的ADP-リボシル化反応を行いゲル電気泳動法およびオ-トラジオグラフィ法で分析した。ラット副腎球層状細胞の可溶性画分において、Ca^<2+>およびCaMの存在下で分子量100,000、等電点6.7の基質蛋白(100K蛋白)燐酸化が検出された。この基質蛋白の燐酸化は、ブタ肝より精製した延長因子(FE-2、分子量100,000、等電点6.7)の存在下で著しく増大した。また、燐脂質(phosphatidyserineおよびdiacylglycerol)またはcAMP(cyclic adenosine3'、5'-monophosphate)の存在下では100K蛋白燐酸化は検出されなかった。同細胞の膜画分では、Ca^<2+>/CaM依存的蛋白燐酸化は検出されなかった。これらの成績は、副腎球状層細胞の細胞質画分にCa^<2+>/CaM依存的に燐酸化される特異的基質蛋白が存在し、この基質がEF-2自身であることを示唆する。EF-2はジフテリア毒素により特異的にADPーリボシル化されることより、副腎球状層細胞内に内因性EF-2が存在するか否かを検討した。同細胞の細胞質画分および膜画分に、ジフテリア毒素の存在下で分子量の約100,000の蛋白リボシル化が検出された。以上の成績より、同細胞の両画分に内因性EFー2が存在することが示された。膜画分では、Ca^<2+>/CaM依存的蛋白燐酸化は検出されなかったことより、ラット副腎球状層細胞ではEF-2を特異的基質とするCa^<2+>/CaM依存的蛋白キナ-ゼ(EF-2キナ-ゼ)は細胞質画分にのみ存在することが示唆される。
肝ERのG6Pアーゼによるβ-グルコース生成機構と阻害剤による血糖降下の研究

ラット灌流肝ではグルコースを基質とするとグリコーゲンはきわめて遅い速度でしか合成されないが、フルクトースを同時に投与するとその合成速度は顕著に促進された。各種条件下でのグリコーゲン合成を分析した結果、グリコーゲン合成速度はグリコーゲン合成酵素によって、グリコーゲン合成酵素はG6Pレベルによってそれぞれ決定されることが明らかとなった。フルクトース投与によって細胞内に蓄積したF1PがG6Pアーゼを阻害し、その結果G6Pレベルが上昇したと考えられた。また灌流肝でグリコーゲン合成が起こりにくかったのはin vivoで作用していたG6Pアーゼの活性抑制機構が失われた為であると考えられた。in vivoでのこの機構に関して、摂食後細胞質で生成するPPiがG6Pアーゼの存在するERの中でCa2+と複合体を形成し、G6Pアーゼを阻害している可能性を検討した。現在までにこの証明には至っていないが灌流肝にグルカゴンとアドレナリンの存在下で酢酸を投与した時に高濃度のPPi-Caが肝内に蓄積することを観察している。肝ERをコール酸で可溶化した後、硫安分画を行ない部分精製したG6P translocase標品を得た。リポソームを用いてG6P translocaseを再構成し、その測定系を確立した。さらに傾光標識化合物(mBBr)と特異的阻害剤(DIDS)とを用いてG6P translocaseがSDS-PAGE上で分子量5.5万の蛋白であることを示した。最近ハイドロキシアパタイトカラムを用いて精製し、これがきわめて疎水性の強い蛋白であることを明らかにしている。1.G6Pトランスロカーゼの精製について;現在までにラット肝ミクロソームをコール酸可溶加した後, SDS-PAGEで数本のバンドにまで精製をおこなった. G6PトランスロカーゼのSH基に特異的に結合するDIDS,およびSH基と結合して蛍光を発するmBBrを使う事により, SDS-PAGEでの本酵素の同定をおこなった.その結果,分子量約6万の蛋白がG6Pトランスロカーゼである事を同定した.これを指標にさらに精製をすすめている.2.G6Pアーゼの活性調節とグリコーゲン合成について;ラット肝をインスリン存在下で20mMグルコースで潅流してもグリコーゲンの蓄積はほとんど起こらない.しかし, 2mMフルクトースの添加によって,グリコーゲン合成酵素の活性加とともに,大巾なグリコーゲンの蓄積の増大が認められた.この時,グリコーゲン合成量は合成酵素活性に比例し,合成酵素活性はG6Pレベルに比例することが明らかとなった.2mMフルクトースの添加によって肝細胞内に35mMのFIPの蓄積が起ること,さらにこのFIPがG6Pアーゼを阻害すること(Ki=6.8mM)がフルクトース添加によるグリコーゲン合成促進の原因であると考えられた.in vivoにおいて肝でのG6Pチアーゼ活性を調節する機構が存在しなければならないが,我々は血中に0.1mM程度存在する1.デオキシグルコース6-りん酸が飽食ラット肝で0.22μmol/g蓄積し,絶食ラット肝ではほとんど存在しない事を明らかにした.1・デオキシグルコース6・りん酸はG6Pチアーゼを桔抗的に阻害し,その阻害定数が0.6mMであるのでこのものがG6Pアーゼの活性調整をおこなっていることが強し示唆された.ラット灌流肝ではグルコースを基質とするとグリコーゲンはきわめて遅い速度でしか合成されないが、フルクトースを同時に投与するとその合成速度は顕著に促進された。灌流肝を用いてグルコースからのグリコーゲン合成については従来数多くの研究がなされてきたが、いずれもin vivoに比べはるかに遅い速度でしかグリコーゲンの合成が起こらなかった。このような結果のために最近ではグルコースからグリコーゲンに至る代謝経路に関して"indirect経路"が提唱されている(KatzらTIBS 11,136(1986))。

われわれは灌流肝でグルコースからグリコーゲンが合成されない原因がin vivoで働いたG6Pアーゼの抑制機構が灌流肝では失われたためであると考えた。そこでフルクトースが灌流肝でのグリコーゲン合成を強く促進する作用をもつことに着目し、その促進機構の解明を行なった。各種濃度のグルコースに2mMフルクトースを共存させてラット肝を灌流するといずれの場合もグルコース単独時に比べ著しくグリコーゲン合成速度の増加が認められた。この合成速度の増加に比例してからグリコーゲン合成酵素活性の増加が起こり、またこの酵素活性に比例してG6Pレベルの上昇が認められた。この結果からグリコーゲン合成速度はG6Pレべルによって決定されること、そして灌流肝ではG6Pレベルが低下しているためにこれが起こりにくいことが明かとなった。一方灌流肝にフルクトースを投与すると肝内にフルクトース1・りん酸(F1P)が蓄積するが、G6PアーゼがこのF1Pによって阻害されることが本研究で明らかとなり、フルクトース投与によりG6Pレベルの上昇がF1PによるG6Pアーゼの阻害のためであることが判明した。
予測と意思決定の大脳基底核と扁桃体の神経回路基盤

以下の成果を得て論文発表した。1.日本ザルが自己と他者の報酬履歴をもとに価値の高い選択肢を選ぶこと。2.中脳ドーパミン細胞と背側線条体細胞が、将来得られる複数回の総報酬量を予測すること、行動結果の良し悪しを評価すること。3.視床正中中心(CM)核が、行動バイアス、動機づけ、想定外の課題の進行の検出などの機能を担うこと。4.ヒトの側坐核と扁桃体の脳活動が自己と他者の報酬の不平等を表現すること。以下の3つの項目について研究を推進し、成果を得た。1.複数のニホンザルが同時に参加する状況での意思決定と行動選択:2頭のニホンザルが対面状態で、報酬に基づく意思決定課題をおこなうための特別な実験ブース、セットアップを完成させた。自分の意思決定・行動選択の結果自分が得た報酬(水)が他者にも与えられる場合、他者の得た報酬・懲罰が自分に及ぶ場合を設定した。その際、自分と他者への報酬・懲罰を定量的に制御し、報酬・懲罰がどの他者に及ぶか確実な状況と不確実な状況を設定した。この行動課題に参加する実施者(actor)と観察者(observer)の行動反応時間、眼球運動、予期的な報酬探索(anticipatory licking)を指標に、動物の動機づけ、喜怒哀楽反応を定量的に測定できるシステムを整えた。2.ドーパミン細胞による長期的報酬予測の表現:ニホンザルに試行錯誤と繰り返しによって合計3回の報酬を得る課題をおこなわせ、中脳ドーパミン細胞の放電を記録した。ドーパミン細胞は、全部で3回の報酬を得るという課題の構造を学習する過程で、長期的な報酬予測とその誤差表現を獲得することを明らかにした(Enomoto et al.,雑誌論文欄1)。3.線条体細胞による行動選択評価のはたらき:2と同じ行動課題をニホンザルにおこなわせ、線条体細胞の放電を記録した。線条体の細胞は、選んだ選択肢、その報酬確率(価値)、無報酬であれば別の選択・報酬であれば同じ選択という戦略、選択結果(報酬の有無)等の情報を表現し、行動選択を評価するはたらきをもつことを明らかにした(Yamada et al.,雑誌論文欄2)。以下の4つの項目について研究を推進し、成果を得た。1.複数のニホンザルが同時に参加して行う意思決定課題での行動解析:2頭のニホンザルが対面状態で、報酬確率の異なる2つの選択肢の中から1つを、報酬履歴から推定される予測にしたがって意思決定する課題を完成させた。25年度には特に、行動反応時間、眼球運動、予期的な報酬探索(anticipatory licking)を指標に、自己の過去の選択とその際の報酬の有無(報酬履歴)を基に選択肢の価値を推定し、価値の高い選択肢を選択していることを確認した(Enomoto et al.,新学術領域会議、平成26年12月、で一部報告)。2.サルの後部髄版内核を構成する正中中心(CM)核の行動、学習における役割:報酬価値の異なる左右のボタン押しを視覚の教示によって行う課題をニホンザルに行わせた。CM核の細胞は、価値の高い選択肢の教示を期待して待っている時に、期待と異なる価値の低い選択肢の教示があると、特に強い活動を示し、行動バイアスの補完機能を担うことを明らかにした。(Minamimoto et al.,雑誌論文欄3)。3.アルコールの習慣的摂取が線条体のセロトニン2C受容体のRNA編集に依存することの発見:マウス(C57BL/6J)に3週間にわたってアルコールを含む空気を吸引させ、水に比べてアルコールを好む、習慣的アルコール摂取動物モデルを作成した。側坐核、背側縫線核においてセロトニン2C受容体のRNA編集頻度が増大することを見出した。(Watanabe et al.,雑誌論文欄1)。4.ヒトの脳機能イメージング研究によって、人間の社会的な個性を表す自己と他者の間不公平を嫌う程度に扁桃体、腹側線条体系が関与することを明らかにした(Haruno et al.,雑誌論文欄2)研究計画として掲げた以下の項目について研究を推進し、成果を得た。1.日本ザルを対象とする自己の意思決定、他者の存在下での意思決定:2頭の日本ザルが対面状態で、報酬履歴から推定される予測にしたがって報酬確率の異なる2つの選択肢の中から、1つを選択する実験パラダイムを完成させた。26年度には特に、行動反応時間、眼球運動、予期的な報酬探索(anticipatory licking)を指標に、自己の過去の選択とその際の報酬の有無(報酬履歴)を基に選択肢の価値を推定し、価値の高い選択肢を選択していることを確認した。(Enomoto et al.,新学術領域会議、平成年12月、で一部報告)2.視床の後部髄版内核のひとつであるサルの正中中心(CM)核の行動、学習における役割:報酬価値の異なる左右のボタン押しを視覚の教示によって行う課題をニホンザルに行わせた。CM核の細胞は、価値の高い選択肢へのバイアス、バイアスの基での行動への動機づけ、予想外の刺激が現れたことの検出などに関連する活動を示すことを明らかにした。(Yamanaka et al.,学会発表欄1)3.中脳ドーパミン細胞によるオーバートレーニング時の部位特異的な将来報酬表現:ドーパミン細胞は、学習の教師信号となる報酬予測誤差信号を担うことが知られており、学習が完成すると活動しないと考えられている。

そこで、報酬に基づく自由選択課題を2-3カ月にわたってオーバートレーニングした。その結果、ドーパミン細胞は非常に遠い将来にわたって得られると予測される総報酬量を表現することが明らかになった。この発見は、ドーパミン細胞が目前の報酬を獲得するための予測だけでなく、1週間から何カ月先の目標に向けた予測とその誤差を表現しうることを示唆している。(木村学会発表欄3;Enomoto et al.,学会発表欄1)研究計画には3つの項目を掲げた。1.日本ザルを対象とする自己の意思決定、他者の存在下での意思決定2.視床の後部髄版内核のひとつであるサルの正中中心(CM)核の行動、学習における役割3.中脳ドーパミン細胞によるオーバートレーニング時の部位特異的な将来報酬表現【研究実績の概要】に記載の通り、いずれの項目についても研究がおおむね順調に進展している。1.については、行動反応時間、眼球運動、予期的な報酬探索を行動パラメータとして定量的に測定するパラダイムを確立した。この手法によって報酬履歴を基に選択肢の価値を推定し、価値の高い選択肢を選択していることを確認した。一方、他者の行動選択から報酬予測を推定すること、更に他者が報酬予測に基づいて行動選択をすることの推定などのプロセスをどのように測定するかなどの課題が残っている。今後の重要なテーマである。2.については、サルの正中中心(CM)核の行動、学習における役割について、従来知られていない知見を得ることができた。論文として発表することが重要である。3.については、ドーパミンニューロンによる将来報酬の表現に関する研究成果(Enomoto et al., PNAS, 2012)を踏まえて、更に長い将来にわたる報酬予測とその後再表現について新しい知見を得た。この発見は、人間が数週間、数か月、更に何年も先の目標を実現するための予測や行動決定、学習にドーパミンニューロンが貢献することを示唆している。本研究課題の目的は、以下の作業仮説を検証することであった。『報酬・懲罰による意思決定の評価と情動は、1.自身で得た場合に生じる自己方式、2.他者の報酬・懲罰も自身に反映される自己+他者方式、3.両者を状況に応じて使い分ける方式があり、大脳皮質、ドーパミン系、アセチルコリン系、線条体と扁桃体が特異的な役割を担う』。以下の3項目を研究計画として掲げて研究を推進し、成果を得た。1.日本ザルを対象とする自己の意思決定、他者の存在下での意思決定:いわゆる社会的な環境での意思決定の神経基盤を調べる実験パラダイムを完成させた。行動反応時間、眼球運動、予期的な報酬探索を指標に定量的な検討を行い、サルが他者の存在下で自己の報酬履歴を基に選択肢の価値を推定し、価値の高い選択肢を選択していることを確認した。また、他者の視線と選択行動に注目して自己の意思決定に活かす試みが見られることを確認した。今後実験デザインを工夫して、他者の意図を読み取る仕組みの解明に向けた研究を実施する。2.視床の後部髄版内核のひとつであるサルの正中中心(CM)核の行動、学習における役割:報酬価値の異なる左右のボタン押しを視覚の教示によって行う課題をニホンザルに行わせた。