hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
認知症・パーキンソン症候群への進行に関する縦断的地域疫学研究

認知症の前駆段階として軽度認知障害(MCI)が注目されているが、軽度の運動症状である軽度パーキンソン徴候(mild Parkinsonian signs:MPS)も認知症やParkinson症候群(PS)の前駆段階である可能性が指摘されている。我々は、島根県海士町においてMPSの頻度を本邦で初めて明らかにした(Uemura Y, et al. J Neurol Sci 2011)。本研究は、認知症やParkinson病(PD)へ進行する住民の特徴を調査する縦断的疫学研究である。1.国際的にも少なく、本邦では全く調査されていないMPSの予後調査を実施した。1) MPSの評価者間信頼性と評価者内信頼性のCohen's kappaはK値=0.885と0.868と良好であり、2) 60歳以上の住民においてMPSは22%の頻度であり、3) MPSは認知機能障害やうつと関連し、運動機能正常群、MPS、PSの順に悪化し、4)生命予後に関して、運動機能正常群、MPS群、PSの順に悪化し、5) MPSが正常群に比して高頻度にPSへの移行や認知症の発症を認め、6) MPSを有すMCIはMPSを有さないMCIに比して有意に認知症を発症することを認めた。2.平成22年度に海士町において撮影した頭部MRIについて解析し、糖代謝障害と脳萎縮との関連性、健忘型MCI群における側頭葉内側面の脳容積との関連性が認められた。認知症の前駆段階として軽度認知障害(MCI)が注目されているが、軽度の運動症状である軽度パーキンソン徴候(mild Parkinsonian signs:MPS)も認知症の前駆段階である可能性が指摘されている。本研究は、うつや主観的もの忘れ、MCIやMPSなどを示す住民がどのような転帰を示すか、認知症やPDへの進行を調査する縦断的疫学研究であり、平成26年度は下記の成果を得た。1.全町民を対象として、生活様式・習慣や生活・健康状況、睡眠障害、うつ、自覚的な認知・運動機能評価、などに関する自記式のアンケートを作成し、印刷を行った。平成27年度に配布し、回収予定である。2.国際的にも少なく、本邦では全く調査されていないMPSの予後調査を実施した。1) MPSの評価者間信頼性と評価者内信頼性のCohen's kappaはK値=0.885と0.868と良好であり、2)生命予後に関しては、運動機能正常群、MPS群、Parkinson症候群(PS)の順に悪化し、3) MPSが正常群に比して高頻度にPSへの移行や認知症の発症を認めた。3.平成22年度に海士町において撮影した頭部MRIについて解析し、糖代謝障害は糖尿病の有無に関わらず脳萎縮に関連し、健忘型MCI群において側頭葉内側面の脳容積が小さいほど認知機能が低下しやすい傾向が認められた。全町民を対象とした、生活様式・習慣や生活・健康状況、睡眠障害、うつ、自覚的な認知・運動機能評価などに関する自記式のアンケートを作成し、印刷を行って作成が終了した。この計画は、予定した通りであり、順調に研究が進んだ。MPSの予後調査もほぼ予定通り実施でき、MPSの評価者間信頼性と評価者内信頼性についても評価を行い、その信頼性が確認できた。さらに、MPSの生命予後は正常群とPSの中間であり、臨床的重要性を確認すると共に、PSへの進行や認知症発症が高頻度であることも確認でき、今後MPSに注目して進行予防を考える必要性も確認できた。以上の成果については、平成26年度に予定していた計画以上の成果が得られたものと考える。平成22年度に海士町において撮影した頭部MRI解析についても、ほぼ計画通りに進めることができた。

バイオマーカーの検討に関しても、多数例の検体収集が順調に進んでおり、さらなる解析への準備も進んでおり、ほぼ計画通りの進捗である。平成27年度には、平成26年度に引き続き、島根県海士町での疫学調査を継続して実施する。1.生活様式・習慣や生活・健康状況、睡眠障害、うつ、自覚的な認知・運動機能評価などに関する自記式のアンケートを、全町民を対象として実施する予定である。2.縦断的疫学調査を進める。住民健診や在宅訪問を行い、一般身体機能、握力や下腿周囲径の計測、運動機能や認知機能などの評価を行い、MPSやMCI、うつなどからの認知症やPSへの進行を評価すると共に、リスクファクターについても検討を進める。本研究においてMPSの臨床的重要性について確認できたが、このような検討は、我が国では初めてであり、今後さらに本研究を展開する。MPSや認知症への進行要員を明らかにし、進展予防への方策の検討にもつなげていく必要がある。3.平成22年度に海士町において撮影した頭部MRI解析も引き続き検討を進める。4.鳥取大学附属病院を受診した患者の血液検体を用い、診断や進行を予測できるバイオマーカーの開発についても検討を進める。多数例の検体収集が進み、また、縦断的評価のための経過を追っての検体収集も進めており、平成27年度にはこれらの検体を活用して検討を進める予定である。
大規模銀河サーベイのパワースペクトル解析による重力理論の検証

本年度は宇宙論的N体シミュレーションを実施するための準備段階に当てる予定であったが、既に多くのシミュレーションがなされている現状を考慮し、観測的側面からのアプローチを行うことにした。そのため近年の技術発展により進歩が著しい量子光学に着目し、その技術が宇宙物理学における測定に応用できないかどうかの検討を行った。理論的側面からは量子光学的測定がどのような情報を引き出すことに対応するか、またどのような価値があるのかについて考察を行った。その際に得られた知見を量子情報関係の研究者が集まる量子情報技術研究会において発表した。研究会における議論を通して、技術的側面の勉強が必要と感じたため、電気通信大学や国立天文台の実験施設の見学や、研究者たちとの打ち合わせを行った。得られた結果は出版に向けて論文作成中である。一方で、前年より取り組んでいた荷電粒子からの放射における量子効果に関する研究も同時に進めた。前年度の論文にまとめた結果を竹原理論研究会で発表した。また、レーザー実験を念頭においた、より現実に近い系における計算を行うことで、この研究に関しても知見を得ることができた。得られた結果は物理学会春期年会において発表した。この結果も現在論文にまとめており、まもなく投稿予定である。いずれの研究も多くのデータや数値計算が必要となることが予想された。そこで、計算機としてノートパソコン(Mac)を購入し、データ保管用のストレージも購入した。また、必要となる理論的知識を得る為に教科書10冊程度を購入した。
光学的アプローチによる視覚情報を介した認知機能の解明

はじめに、実験の基礎となる光学技術(二光子神経活動イメージングと同時に、光遺伝学的にPV陽性細胞の活動を抑制するシステム)の改善を進めた。これらを用いて、まずは麻酔下における反応を観察し、視覚情報処理とその時のPV陽性細胞の役割について検証を進めた。これらの成果は論文として発表した(Agetsuma et al., 2017)。また、課題遂行中のマウスにおいて実験を進めるために、擬似的な自由行動下のマウスでの観察装置を作成し、データ取得を進めた。今後は学習前後のマウスから得られた行動・神経活動データを解析し、学習・認知機能に関わる情報処理様式の解明を進め、論文に発表していく。脳は様々な外界の情報を処理し、認知・行動として表現する。中でも視覚情報は、我々ヒトを含む多くの動物にとって非常に重要な役割を担っている。近年、大脳皮質視覚野において、視覚情報依存的な課題遂行中では、課題の困難さや注意の度合いに応じた神経活動上昇、およびネットワーク同期性の変化などが報告されている。一方、抑制性神経は、一般にそのような神経ネットワーク情報処理に重要であることが知られる。そこで本研究では、この抑制性神経の役割に着目し、最新の光学的アプローチによる「神経活動の観察」及び「抑制性神経の活動操作技術」を応用して、課題遂行中のマウス脳内における視覚情報処理メカニズムを明らかにしていく。本研究では、最新の光学技術をもとに、in vivo神経活動イメージング技術による神経活動の「観察」、および光遺伝学によるPV陽性神経細胞の「活動操作」を行い、神経回路ネットワークにおける情報処理(活動性、同期性の変化など)がどのようにして認知・行動に寄与するかを示す。また、PV陽性細胞がネットワークの過疎的変化に関与することを踏まえ、遺伝子コード型センサーの利点を生かした長期的な観察を行い、学習前後での神経活動観察を通して、ネットワークの過疎的かつダイナミックな変化を捉えることに挑戦する。平成27年度においては、これら光学技術を課題遂行中のマウスで利用可能となるように調整・最適化し、系の確立とデータの取得を推進してきた。平成27年度はin vivo神経活動イメージング技術による神経活動の「観察」、および光遺伝学によるPV陽性神経細胞の「活動操作」のためのそれぞれの開発、確立を進めた。2光子顕微鏡は、もともとは光イメージング(観察)のためにのみ作られていた。そこで、光遺伝学(広範囲同時操作)を行うための新たな光学系をデザインし、対物レンズを経由した光刺激システムを導入した。これにより、長期的な観察でも常に再現性の高い操作を加えることが可能となり、学習の過程を観察する準備が整った。また、神経活動観察に適した学習の系の確立とそれにともなう顕微鏡下・頭部固定状況での観察装置の開発が完了した。行動実験の予備実験も進め、実際の脳活動観察における実験パラダイムを構築した。さらには、これらすべてをLabviewによって統合的に制御するシステムの構築を進めた。これと平衡して、先行研究によって得られた視覚刺激情報のデータを用いて、様々な解析手法を導入した。例えば、機械学習アルゴリズムによる神経群活動からのdecoding技術を導入し、情報処理という観点からの評価を多角的に行うことが出来るようになった。顕微鏡下で学習させるシステムの構築にむけた準備段階で、必要な装置が増えたため、それが準備出来次第、実際の記録に取り掛かれる状況である。したがって、計画は概ね順調に進展している。近年、大脳皮質視覚野において、視覚情報依存的な課題遂行中では課題の困難さや注意の度合いに応じた神経活動上昇、およびネットワーク同期性の変化などが報告されている。実際の実験では、in vivo神経活動イメージング技術による神経活動の「観察」、および光遺伝学によるPV陽性神経細胞の「活動操作」を行い、神経回路ネットワークにおける情報処理(活動性、同期性の変化など)がどのようにして認知・行動に寄与するかを示す。また、PV陽性神経細胞がネットワークの過疎的変化に関与することを踏まえ、遺伝子コード型センサーの利点を生かした長期的な観察を行い、学習前後での神経活動観察を通して、ネットワークの過疎的かつダイナミックな変化を捉えることに挑戦する。平成27年度においては、これら光学技術を課題遂行中のマウスで利用可能となるように系の確立と最適化を推進してきた。これを受け、平成28年度では実際に課題遂行中のマウスの脳内での神経活動の変化を観察し、データ蓄積を進めた。また、光遺伝学による抑制性神経活動の操作を施した際の、脳活動および行動の変化も記録した。平成27年度においては、マウスを顕微鏡下で頭部固定し、その状態で課題遂行中のマウスに対し、光学技術(光神経活動イメージング、光遺伝学)を利用可能となるように調整・最適化を進めてきた。平成28年度はこれらを完成させ、実際にin vivoでの記録の取得を推進した。特に顕微鏡下では通常のマウスとはことなるストレスがかかるため、それを改善するための様々な環境改善を行い、恐怖学習の指標である「すくみ行動」が評価しやすい状況を確立した。

また、低倍・高N/Aの対物レンズの導入により、高い時間分解能とより広い視野を獲得する事が出来たが、その一方で大量の神経活動データが取得されるようになった。このデータ解析の為に、より適したプログラムを作成した。また一つ一つの神経活動を同定するためのアルゴリズムを導入することで、より効率的にデータ解析を行うことが可能となった。これらの技術を利用し、実際のマウスを利用して経時的な神経活動パターンの変遷を観察した。学習を行う前の音に対する神経活動を記録し、学習後のパターンと比較することにより、学習依存的な神経活動パターンを同定可能とした。行動量を常にモニターすることで、マウス行動と神経活動、そして学習の三つのパラメーターの影響を比較しながら研究を進めた。また、学習の直後のみならず、その後の消去学習時の神経活動パターンも記録した。加えて、光遺伝学を組み合わせた実験も並行して行い、PV陽性神経細胞の役割を検討した。脳は様々な外界の情報を処理し、認知・行動として表現する。中でも視覚情報は、我々ヒトを含む多くの動物にとって非常に重要な役割を担っている。近年、大脳皮質視覚野において、視覚情報依存的な課題遂行中では、課題の困難さや注意の度合いに応じた神経活動上昇、およびネットワーク同期性の変化などが報告されている。一方、抑制性神経は、一般にそのような神経ネットワーク情報処理に重要であることが知られる。そこで本研究では、この抑制性神経の役割に着目し、最新の光学的アプローチによる「神経活動の観察」及び「抑制性神経の活動操作技術」を応用して、課題遂行中のマウス脳内における視覚情報処理メカニズムを明らかにしていく。本研究では、最新の光学技術をもとに、in vivo神経活動イメージング技術による神経活動の「観察」、および光遺伝学によるPV陽性神経細胞の「活動操作」を行い、神経回路ネットワークにおける情報処理(活動性、同期性の変化など)がどのようにして認知・行動に寄与するかについて研究を進めてきた。また、PV陽性細胞がネットワークの過疎的変化に関与することを踏まえ、遺伝子コード型センサーの利点を生かした長期的な観察を行い、学習前後での神経活動観察を通して、ネットワークの過疎的かつダイナミックな変化を捉えることに挑戦してきた。本研究の成果として、大脳皮質視覚野における視覚情報処理の仕組みに関して論文に発表した(Agetsuma et al., CerebralCortex, 2017)。加えて、これら光学技術を課題遂行中のマウスで利用可能となるように調整・最適化し、系の確立とデータの取得を推進してきた。はじめに、実験の基礎となる光学技術(二光子神経活動イメージングと同時に、光遺伝学的にPV陽性細胞の活動を抑制するシステム)の改善を進めた。これらを用いて、まずは麻酔下における反応を観察し、視覚情報処理とその時のPV陽性細胞の役割について検証を進めた。これらの成果は論文として発表した(Agetsuma et al., 2017)。
量子情報理論における操作的方法

本研究では,量子情報理論の中でも特に漸近理論に基づく操作的方法を確立することを目的とし,(a)種々の量子エントロピーの新しい操作的特徴づけ,(b)量子通信路の同定問題,の2点を具体的課題として研究し,以下の結果を得た.(a)pをHilbert空間H上の互いに平行でない単位ベクトルからなる可算集合に台を持つ確率測度,p^<(n)>をpのn次iid拡張として定義されるH^<【cross product】n>上の確率測度とし,p^<(n)>に従うL^<(n)>個の確率変数X(1),...,X(L^<(n)>)を考える.そして,これらのベクトルが互いにどの程度直交しているかを表す「漸近的直交性」の概念を何通りか定義し,各条件の下でL_nをnと共に増加させたときのlim sup_nlog L_n/nの上限(直交性容量とよぶことにする)を調べた.まず,「X(1)が他のベクトルとほとんど直交している」という状況を表す第1種漸近的直交性の下での直交性容量は,pが定める密度作用素ρのvon Neumannエントロピーと一致することを明らかにし,その系として,Hausladen et al.によるノイズのない量子通信路符号化定理の別証明を導いた.一方,「X(1),...,X(L^<(n)>)が互いにほとんど直交している」という状況を表す第2種漸近的直交性の下での直交性容量は,ρの2次量子Renyiエントロピーと一致することを明らかにした.本研究では,量子情報理論の中でも特に漸近理論に基づく操作的方法を確立することを目的とし,(a)種々の量子エントロピーの新しい操作的特徴づけ,(b)量子通信路の同定問題,の2点を具体的課題として研究し,以下の結果を得た.(a)pをHilbert空間H上の互いに平行でない単位ベクトルからなる可算集合に台を持つ確率測度,p^<(n)>をpのn次iid拡張として定義されるH^<【cross product】n>上の確率測度とし,p^<(n)>に従うL^<(n)>個の確率変数X(1),...,X(L^<(n)>)を考える.そして,これらのベクトルが互いにどの程度直交しているかを表す「漸近的直交性」の概念を何通りか定義し,各条件の下でL_nをnと共に増加させたときのlim sup_nlog L_n/nの上限(直交性容量とよぶことにする)を調べた.まず,「X(1)が他のベクトルとほとんど直交している」という状況を表す第1種漸近的直交性の下での直交性容量は,pが定める密度作用素ρのvon Neumannエントロピーと一致することを明らかにし,その系として,Hausladen et al.によるノイズのない量子通信路符号化定理の別証明を導いた.一方,「X(1),...,X(L^<(n)>)が互いにほとんど直交している」という状況を表す第2種漸近的直交性の下での直交性容量は,ρの2次量子Renyiエントロピーと一致することを明らかにした.本研究では,量子情報理論の中でも特に漸近理論に基づく操作的方法を確立することを目的とし,(a)種々の量子エントロピーの新しい操作的特徴づけ,(b)量子通信路の同定問題,の2点を具体的課題として設定していた.本年度は特に課題(a)に重点を置き,幾何学的な観点からの量子エントロピーの操作的特徴づけに関する研究を行ってきた.以下,これまでに得られた成果を報告する.pをHilbert空間Η上の有限集合に台を持つ確率測度,p^<(n)>をpのn次iid拡張として定義されるΗ^<【cross product】n>上の確率測度とし,p^<(n)>に従うL^<(n)>個の確率変数X(1),...,X(L^<(n)>)を考える.そして,これらのベクトルが互いにどの程度直交しているかを表す「漸近的直交性」の概念を何通りか定義し,この条件の下でL_nをnと共に増加させたときのlim sup_n logL_n/nの上限(直交性容量とよぶことにする)を調べた.まず,「X(1)が他のベクトルとほとんど直交している」という状況を表す第1種漸近的直交性の下での直交性容量は,pが定める密度作用素ρのvon Neumannエントロピーと一致することが明らかとなり,その系として,Hausladen et al.によるノイズのない量子通信路符号化定理の別証明が得られることも分った.一方、「X(1),...,X(L^<(n)>)が互いにほとんど直交している」という状況を表す第2種漸近的直交性の下での直交性容量は,ρの2次量子Renyiエントロピーと関係することが明らかとなりつつある.とはいえ,現在までに得られている結果は,ややad hocな条件の下で導かれたものであり,今だ満足のいく結果ではない.現在,第2種漸近直交性条件を一様可積分性の観点から見直し,より弱い条件の下での量子Renyiエントロピーの特徴づけを検討しているところである.

本研究では,量子情報理論の中でも特に漸近理論に基づく操作的方法を確立することを目的とし,(a)種々の量子エントロピーの新しい操作的特徴づけ,(b)量子通信路の同定問題,の2点を具体的課題として研究し,以下の結果を得た.(a)pをHilbert空間H上の単位ベクトルからなる可算集合に台を持つ確率測度,p^<(n)>をpのn次iid拡張として定義されるH^<【cross product】n>上の確率測度とし,p^<(n)>に従うL^<(n)>個の確率変数X(1),...,X(L^<(n)>)を考える.そして,これらのベクトルが互いにどの程度直交しているかを表す「漸近的直交性」の概念を何通りが定義し,各条件の下でL_nをnと共に増加させたときのlim sup_nlogL_n/nの上限(直交性容量とよぶことにする)を調べた.まず,「X(1)が他のベクトルとほとんど直交している」という状況を表す第1種漸近的直交性の下での直交性容量は,pが定める密度作用素ρのvon Neumannエントロピーと一致することを明らかにし,その系として,Hausladen et al.によるノイズのない量子通信路符号化定理の別証明を導いた.一方,「X(1),...,X(L^<(n)>)が互いにほとんど直交している」という状況を表す第2種漸近的直交性の下での直交性容量は,ρの2次量子Renyiエントロピーと一致することを明らかにした.
各種キナーゼによる分泌応答の修飾とその作用経路のエバネッセント光顕微法による解析

副腎髄質細胞の種々の刺激による分泌応答に対する各種プロテイン・キナーゼの活性化の影響を分析し、以下のような結果を得た。1.ラット摘出潅流副腎中の髄質細胞を使用し、各種刺激に対する[Ca^<2+>]i変化(Ca応答)を蛍光指示薬法により、またカテコルアミン分泌変化(分泌応答)を電気化学検出により同時計測した。ホルボル・ジブチレイトによるプロテインキナーゼC(PKC)の活性化は少なくとも2つの異なる経路で分泌応答を修飾することが明らかとなった。即ち、ムスカリン、ブラジキニン、ヒスタミンなど、レセプター/Gタンパク系を介する応答はCa応答が阻害され、初期の分泌過程に抑制が見られた。一方、ニコチンおよび上記の刺激で、Ca応答以後にPKCによる分泌の増強が認められた。フォルスコリンによるPKAの活性化ではCa応答以後の分泌増強のみが発生した。更に、PI3-キナーゼを抑制するウォルタマニンやLY29004により分泌は抑制を受けたが、これらは、Ca^<2+>流入に対するこれらの薬剤の非選択的抑制作用であると解析された。2.PKCによる[Ca^<2+>]i上昇以後の過程における分泌の増強の発生原因を調べるため、エバネッセント光顕微法による細胞膜近傍の分泌顆粒動態の可視化を試みた。半導体グリーンレーザー光を倒立顕微鏡対物レンズの周辺部を通し、細胞チェンバーの底に張ったカバーガラス面で全反射させることにより、エバネッセント光照射場を作った。これにより、細胞膜近傍に存在するアクリジンオレンジで染色した分泌顆粒が細胞の電気刺激により消失する開口放出現象が検出できた。また、浜松医科大学光量子研(寺川研)での共同研究では、開口放出を準備するために膜に結合する顆粒数がPKCの活性化により増加することが発見された。この結果は、上記のPKCによる[Ca^<2+>]i上昇以後に発生する分泌増強作用の一つの理由と考えられる。ラット摘出灌流副腎を用い、髄質細胞の種々の刺激による分泌応答に対する各種キナーゼの影響を調べた。実験はfura-2を負荷した髄質細胞の顕微蛍光測光による[Ca^<2+>]_iの変動とカーボン電極によるカテコルアミン分泌の同時計測により実施し、下記の結果を得た。1. Phorbol dibutyrateによるprotein kinase C活性化により、少なくとも、二つの異なる段階における髄質細胞の分泌応答の修飾が明らかになった。第一は、刺激伝達の入り口である受容体に抑制が生ずる場合である。ヒスタミンやムスカリン刺激による分泌応答で顕著であり、[Ca^<2+>]_iの上昇が妨げられるため分泌応答も抑えられる。第二は、[Ca^<2+>]_i,上昇以降の分泌応答経路の増強である。この修飾は刺激の種類によらぬが、第一段階の修飾を受けないニコチン刺激で顕著に表れ、[Ca^<2+>]_i応答に変化がないにも拘わらず、分泌が顕著に増強される。また、第一段階で軽い抑制を受けるブラジキニン刺激では、[Ca^<2+>]_i応答の若干の減弱が認められるが、第二の修飾効果が上回り、分泌は増強される。一方、forskolinによるprotein kinase Aの活性化では、いずれの刺激においても、[Ca^<2+>]_i応答の増大を伴わず分泌が増強され、第二段階に相当する修飾のみが生ずるものと考えられる。

2.ミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)の阻害剤として知られるWortmanninは副腎髄質細胞の分泌応答を阻害した。しかし、同じMLCK阻害効力を持つwortmannin誘導体KT7692は分泌阻害がみられず、wortmanninによるカテコルアミンの分泌抑制の原因として、MLCKの阻害以外の要因を考慮する必要のあることが示唆された。また、通常では不可逆なwortmanninによる抑制効果が紫外光の照射により解除されることが明になった。副腎髄質細胞の種々の刺激による分泌応答に対するプロテインキナーゼC(PKC)の賦活およびphosphatidylinositol 3 kinase(PI3-キナーゼ)の阻害の影響を調べた。1.ラット摘出潅流副腎中の髄質細胞を使用し、Calcium Green-1の顕微蛍光測光による〔Ca^<2+>〕_iの変動とカーボン電極によるカテコルアミン分泌の同時計測を実施して、PI3-キナーゼkinase阻害剤のwortmannin(WT)およびLY294002による分泌抑制効果を解析した。両試薬は10分間の高K^+(30mMK^+)刺激による分泌応答を濃度依存性に抑制したが、その抑制の程度は〔Ca^<2+>〕i応答の抑制の2から3乗に比例した。従来、WTの分泌抑制効果は〔Ca^<2+>〕i上昇以降の過程で起きるとされてきたが、本研究の結果は、WTやLY294002の分泌阻害がCa^<2+>channelからのCa^<2+>流入の抑制により生ずることことを示唆した。このCa^<2+>流入の阻害とPI3-キナーゼ阻害の関係については、分泌抑制に必要なこれら試薬の濃度が高いことなどの疑問があり、更に研究が必要である。2.倒立顕微鏡を使用し、全反射蛍光顕微鏡(TIFM)を作製した。これを用い、マウス単離副腎髄質細胞のアクリジンオレンジ処理で分泌顆粒を選択的に染色し、緑色レザー光によるエバネッセント光照射を行い細胞膜近傍に存在する分泌顆粒の可視化に成功した。これに基づき、PhorboldibutyrateによるPKC活性化に伴う顆粒動態の変化の解析を試た。PKCの賦活は細胞膜に付着、あるいは近傍に存在する顆粒数を増加させるように見えるので、現在その解析を行っている。副腎髄質細胞の各種刺激による分泌応答に対するプロテイン・キナーゼCの活性化の影響を分析して、以下のような結果を得た。1.ラット摘出潅流副腎中の髄質細胞を使用し、各種刺激に対する[Ca^<2+>]_i変化(Ca応答)を蛍光指示薬法により、またカテコルアミン分泌変化(分泌応答)を電気化学検出により同時計測した。ホルボル・ジブチレイトによるプロテインキナーゼC(PKC)の活性化は少なくとも2つの異なる経路で分泌応答を修飾することが明らかとなった。即ち、ムスカリン、ブラジキニン、ヒスタミンなど、レセプター/Gタンパク系を介する応答はCa応答が阻害され、分泌応答の抑制を受ける。一方、ニコチンおよび上記の全ての刺激で、Ca応答以後に生ずる分泌を増強する作用が存在した。2.PKCによる[Ca^<2+>]_i上昇以後の過程における分泌の増強の発生原因を調べるため、エバネッセント光顕微法による細胞膜近傍の分泌顆粒動態の可視化を試みた。
溶融食品材料の急縮小流れに及ぼす諸因子の影響

機能性食品素材の製造を目的として、澱粉あるいは蛋白を主成分とする食品材料の高温・高圧処理技術、特にエクストルーダーを利用した食品押し出し加工技術が注目されている。この技術は、既に実用化され様々な分野で利用されているが、材料の輸送物性あるいは流動、伝熱といった装置内輸送現象が加工中の材料の化学的、物理的変化に影響を受けるため複雑であり、まだ経験に依存するところが多く、普遍的なプロセスの設計指針は確立されていない。本研究では、エクストルーダー内部の滞留時間分布や剪断、ひいては製品の組織制御に重要な影響を及ぼすダイ入口周辺部の流動状態を把握するための基礎研究として、溶融食品材料の急縮小管内流動に関し、数値シミュレーション及び実験の両側面から検討することを目的とする。今年度は、溶融食品材料の急縮小管内流動を解析するための数値シミュレーションコードの開発を目的として、まずニュートン流体に関するシミュレーションコードの開発を行った。さらに、本課題に関連する既住の研究の調査より、溶融蛋白、例えば溶融大豆蛋白の流動特性が非ニュートン流体、特に含水率が41%以上では指数則流体(擬塑性流体)、それ以下では複雑な(通常の非ニュートン流体モデルでは表現できない)流動特性を示すことが分かったので、第2ステップとしてこの実験結果に基づき、指数則流体の急縮小管内流動に関する数値シミュレーションコードの開発を行い、管内流動に及ぼす流動指数の影響について数値的に検討した。今後は、今年度開発したシミュレーションコードを広範な含水率の食品材料に適用できるように拡張するため、低含水率の実験結果が示す流動特性のモデル化、さらには実験を行うことにより実際の管内流動状態との比較検討を行う予定である。
コミュニティにおける震災避難から復興までの地域施設の対応システムの開発

本研究の目的は,阪神・淡路大震災においてさまざまな生活支援施設の地震対応を調査し,実時間で最適な地域施設の対応システムを開発することである。研究実績をまとめると次の通りである。1,地域施設の対応システム開発(医療福祉系):医療福祉系施設において,日常活動の非常時展開,および地域活動の拠点的展開に対応するために,共用スペース規模の量的充実に対する建築計画的配慮と,異分野や異属性のサービスのマネージメントの必要性が明らかになった。2,地域施設の対応システム開発(消防・救助系):甚大な被害を受けた地区では,地域施設・設備も被害を受ける可能性が高いために,人間集団の協力に頼る率が高くなる。焼失型では,芦屋市や神戸市長田区真野地区のような民間消防団や企業消防団といった集団力を発揮させるソフト計画が必要となる。ただし,前提条件は局地的な被害実態と広域的な被害実態の両方の迅速な把握である。3,地域施設の対応システム開発(商業系):コンビニエンスストアが早期に稼働する実態が判明したが,その他の施設の対応は期待できない。むしろ被害者自身が被害が小さかった地域の商業施設へ出かけたり,他府県に住む親類などによる個人的な運搬が非常に活発に行われた。問題はそのような行動ができない災害弱者に対して支給する緊急生活支援物資の調達・配送ネットワークの確立が必要である。
深部超解像観察に向けた多光子過程を制御した蛍光顕微鏡の開発

本研究課題では細胞や生体組織の深部で高い分解能の蛍光観察を実現するため、二光子励起蛍光顕微鏡において蛍光標識となる蛍光タンパク質の発光波長を切り替え、さらに意図的に褪色させる光励起法を確立し、これをもとに時空間集光法による広視野二光子顕微鏡を用いて、超解像二光子蛍光イメージング技術を開発することを目指した。まず、蛍光タンパク質eGFPの光褪色速度を測定した。CWレーザーを用いた一光子励起による蛍光発光を観察しながら、励起状態吸収(ESA)に同調した別のCWレーザーを用いて褪色させて蛍光強度の減衰速度を測定したところ、二つのレーザー光(励起光:473 nm、ESA誘起光:750 nm)の強度比と褪色速度の関係から分光結果と矛盾しないことが確かめられた。次に、フェムト秒レーザーを用いた二光子励起により蛍光分子の発光を観察しながら、ESA誘起光により褪色させて蛍光強度の減衰を観測したところ、CWレーザーを用いた一光子励起の実験と同様の結果が得られた。しかし、ESA誘起光の有無による変化量が小さく、超解像観察に必要な程度まで意図的に光褪色を制御することは困難であった。この原因を明らかにするため、1分子レベルで光褪色を観察することが可能な全反射照明型顕微鏡を構築し、これを用いて従来の蛍光タンパク質溶液を試料とした蛍光褪色の様子と比較した。その結果、ESAに続く電荷移動が暗状態への遷移を促し、可逆的な光明滅を引き起こしていること、不可逆的な光褪色はそれに連動して生じる副次的な現象であることが示唆された。このようなことからESA誘起光で褪色させる方法は今後の進展に委ねることとし、新たに光活性型蛍光タンパク質を二光子励起により活性化する手法を提案し、その基礎データの取得を行った。本研究課題では、細胞や生体組織の深部で高い分解能の蛍光観察を実現するため、二光子励起顕微鏡において蛍光標識となる蛍光タンパク質の発光波長を切り換え、さらに意図的に褪色させる光励起法を確立し、これをもとに時空間集光法による広視野二光子顕微鏡を用いて、超解像二光子蛍光イメージング技術を開発することを目的とする。平成28年度は、これまでに取得した分光データをもとに、蛍光タンパク質の光褪色の速度を観測した。CWレーザーを用いた一光子励起による蛍光発光を観察しながら、励起状態吸収(ESA)に同調した別のCWレーザーを用いて褪色させて、蛍光強度の減衰速度を観測したところ、二つのレーザー光(eGFPの場合、波長473 nmの励起光と波長760 nmのESA誘起光)の強度比と褪色速度の関係から分光結果と矛盾しないことが確認された。また、両者の遅延時間を変えることにより励起状態吸収の発端となる準位を探索したところ、一重項励起状態(S1)、三重項励起状態(T1)、その他の暗状態からほぼ同程度に褪色が生じていることが明らかとなった。したがって、ESA誘起光の波長を制御することにより、所要の部位およびタイミングで蛍光分子を褪色させることが可能になると考える。次に、CWレーザーに代えてフェムト秒レーザーを用いた二光子励起においてESA誘起光による褪色の実験を予定していたが、フェムト秒レーザー装置の故障により年度内に実施できなかった。現在、復帰後の調整を終え、実験に着手できる状況にある。予定していた二光子励起の実験は、フェムト秒レーザー装置の故障とその修理に予想外の日数を要したことから年度内に実施できなかった。本研究課題では、細胞や生体組織の深部で高い分解能の蛍光観察を実現するため、二光子励起蛍光顕微鏡において蛍光標識となる蛍光タンパク質の発光波長を切り替え、さらに意図的に褪色させる光励起法を確立し、これをもとに時空間集光法による広視野二光子顕微鏡を用いて、超解像二光子蛍光イメージング技術を開発することを目的とする。平成28年度は蛍光タンパク質eGFPの光褪色の速度を観測した。CWレーザーを用いた一光子励起による蛍光発光を観察しながら、励起状態吸収(ESA)に同調した別のCWレーザーを用いて褪色させて、蛍光強度の減衰速度を観測したところ、二つのレーザー光(励起光:473 nm、ESA誘起光:750 nm)の強度比と褪色速度の関係から分光結果と矛盾しないことが確認された。また、両者の遅延時間を変えることにより励起状態吸収の発端となる準位を探索したところ、一重項励起状態、三重項励起状態、その他の励起状態からほぼ同程度に褪色が生じていることが明らかとなった。これより、ESA誘起光の波長を制御することにより、所要の部位およびタイミングで蛍光分子を褪色させることが可能になる。平成29年度は、前年度に実施できなかったフェムト秒レーザーを用いた二光子励起の実験を行った。二光子励起による蛍光分子の発光を観察しながら、ESA誘起光を用いて蛍光分子を褪色させて蛍光強度の減衰を観測したところ、CWレーザーを用いた一光子励起の実験とほぼ同様の結果が得られた。

しかし、ESA誘起光の有無による変化量が小さく、パルス光とCW光の組み合わせに起因する時間的・空間的重ね合わせの問題、あるいは二光子励起過程に特有な経路の存在などが考えられ、現在、条件を整えて確認作業を進めている。また、1分子レベルでの光変換および光褪色を観察するため、二つのCWレーザー光を搭載した全反射照明型顕微鏡を構築し、実験に着手した。全反射照明に二光子励起を適用し超解像観察の模擬実験を行う予定であったが、前術のように二光子励起ではESA誘起光の有無による差異が小さく、その原因の解明に難航している。本研究課題では細胞や生体組織の深部で高い分解能の蛍光観察を実現するため、二光子励起蛍光顕微鏡において蛍光標識となる蛍光タンパク質の発光波長を切り替え、さらに意図的に褪色させる光励起法を確立し、これをもとに時空間集光法による広視野二光子顕微鏡を用いて、超解像二光子蛍光イメージング技術を開発することを目指した。まず、蛍光タンパク質eGFPの光褪色速度を測定した。CWレーザーを用いた一光子励起による蛍光発光を観察しながら、励起状態吸収(ESA)に同調した別のCWレーザーを用いて褪色させて蛍光強度の減衰速度を測定したところ、二つのレーザー光(励起光:473 nm、ESA誘起光:750 nm)の強度比と褪色速度の関係から分光結果と矛盾しないことが確かめられた。次に、フェムト秒レーザーを用いた二光子励起により蛍光分子の発光を観察しながら、ESA誘起光により褪色させて蛍光強度の減衰を観測したところ、CWレーザーを用いた一光子励起の実験と同様の結果が得られた。しかし、ESA誘起光の有無による変化量が小さく、超解像観察に必要な程度まで意図的に光褪色を制御することは困難であった。この原因を明らかにするため、1分子レベルで光褪色を観察することが可能な全反射照明型顕微鏡を構築し、これを用いて従来の蛍光タンパク質溶液を試料とした蛍光褪色の様子と比較した。その結果、ESAに続く電荷移動が暗状態への遷移を促し、可逆的な光明滅を引き起こしていること、不可逆的な光褪色はそれに連動して生じる副次的な現象であることが示唆された。このようなことからESA誘起光で褪色させる方法は今後の進展に委ねることとし、新たに光活性型蛍光タンパク質を二光子励起により活性化する手法を提案し、その基礎データの取得を行った。平成29年度は、まず前年度に実施できなかったフェムト秒レーザーを用いた二光子励起の実験を行う。ここでは、二光子励起による蛍光分子の発光を観察しながら、ESA誘起光を用いて褪色させて蛍光強度の減衰を観測する。次に、顕微鏡を全反射照明型の構成に代えて1分子レベルでの光変換および光褪色を試みる。また、全反射照明に二光子励起を適用し、超解像観察の模擬実験を行う。平成30年度は、時空間集光法を用いた二光子励起により試料の深部を面状に励起するとともに、顕微鏡下でESA誘起光を照射し、所要の部位の蛍光分子を光褪色させる。これにより、新たなスライスの蛍光画像を取得し、深部に向かって蛍光観察と光褪色を繰り返すことを試みる。以上の結果を今後の開発の指針としてまとめる。平成30年度は、まず前年度に実施できなかった全反射照明に二光子励起を適用し、次に時空間集光法を用いた二光子励起法により試料の深部を面状に励起するとともに、顕微鏡下でESA誘起光を照射し、所要の部位の蛍光分子を光褪色させる。これにより新たなスライスの蛍光画像を取得し、深部に向かって蛍光観察と光褪色を繰り返すことを試みる。
光誘起による光・スピン多重機能性金属錯体の開発

Fe(II)イオンがトリアゾールによって架橋された一次元鎖の構造を持つ錯体は、室温付近に大きなヒステリシスを伴ったスピンクロスオーバー挙動を示す。本研究ではスピン転移温度およびヒステリシス温度領域を制御する目的として多種多様なスルホン酸イオンを対イオンとした[Fe(NH_2-trz)_3]錯体を合成し、系統的にスピンクロスオーバー転移の挙動を調べた。対イオンがアルカンスルホン酸イオンについては、アルキル鎖長が長くなるにつれて転移温度が上昇し、n=6以上では転移温度が飽和する傾向がみられること(分子ファスナー効果)、転移温度のヒステリシス幅とアルカンスルホン酸イオン(C_nH_<2n+1>SO^-_3)の炭素数との間に相関関係(even-odd effect)があることを見出した。非対称配位子dto(=C_2O_2S_2)を架橋とするFe混合原子価錯体[(n-Pr)_4N][Fe^<II>Fe^<III>(dto)_3]においては、Tc=6Kの強磁性体であること、120KでFe^<II>→Fe^<III>への電荷移動転移を起こし、Fe^<II>,Fe^<III>のスピン状態がFe^<II>(S=2),Fe^<III>(S=1/2)からFe^<II>(S=0),Fe^<III>(S=5/2)に変化すること見出した。また、Au混合原子価錯体Cs_2[Au^IBr_2][Au^<III>Br_4]においては、Au^I-Au^<III>間電荷移動遷移に対応する光照射により混合原子価状態(Au^<I,III>)から単一原子価状態(Au^<II>)への光誘起相転移をラマン分光法により発見した。・スピンクロスオーバー錯体の研究:Fe(II)イオンがトリアゾールによって架橋された一次元鎖の構造を持つ錯体は、室温付近に大きなヒステリシスを伴ったスピンクロス才ーバー挙動を示す。今年度はスピン転移温度およびヒステリシス温度領域を制御する目的として多種多様なスルホン酸イオンを対イオンとした[Fe(NH_2-trz)_3]錯体を合成し、系統的にスピンクロスオーバー転移の挙動を調べた。対イオンがアルカンスルホン酸イオンについては、アルキル鎖長が長くなるにつれて転移温度が上昇し、n=6以上では転移温度が飽和する傾向がみられること(分子ファスナー効果)、転移温度のヒステリシス幅とアルカンスルホン酸イオン(C_nH_<2n+1>SO_3^-)の炭素数との間に相関関係(even-odd effect)があることを見いだした。また、これらの現象と構造との相関を調べるためFeのEXAFSスペクトルを調べ相関関係について詳細な知見を得ることができた。・三次元Au混合原子価錯体の研究:拡張ヒュッケル法によりペロプスカイト型Au混合原子価錯体Cs_2Au^1Au^<111>X_6(X=Cl,Br,I)のバンド構造の圧力変化を調べ、Au間電荷移動相互作用の圧力変化および半導体・金属転移の機構を調べた。また、単結晶メスバウアースペクトルを調べAu電子状態および電荷移動相互作用について詳細な知見を得ることができた。また、高圧下Raman散乱の測定を行い、Auの原子価が混合原子価状態から単一の原子価状態に転移する圧力誘起原子価転移を見いだした。また、Au混合原子価錯体Cs_2[Au^IBr_2][Au^<III>Br_4]においては、Au^I-Au^<III
水理特性の実相解明に基づく水田の地下排水機能診断手法群の提示

施工後年数の経過した暗渠のある2つの粘土質水田転換畑において、暗渠排水量、作土内水位、管近傍のテンシオメーター圧を測定した。新潟県上越市の水田転換畑では、暗渠排水量は、3mm/h付近で頭打ちになり、吸水渠に至る経路上で、流量が律速されていることがわかった。測定された作土内水位とテンシオメーター圧、暗渠排水量と排水路水位から推定した吸水管内圧力から、作土内の水平流と暗渠直上の鉛直流から成る排水経路に沿う全水頭分布の経時変化を求めた。降雨直後には、作土内水平流の水位勾配は大きく、疎水材の上端は不飽和になっていた。排水量が2mm/hを超えると、作土内水平流の水位勾配がなくなる。その後、管近傍の正圧が20cmH2O程度になると、作土内水平流の水位勾配が再び大きくなる。このとき、渠上耕盤のテンシオメーター圧はー2cmH2O程度になっており、疎水材上端では、不飽和流になっていると考えられた。排水経路を直列抵抗モデルと考え、水平流と鉛直流の通水抵抗を水頭分布から計算した。排水量が多いときは、通水抵抗の値は一定値を取り、鉛直流の通水抵抗の方が水平流の通水抵抗より大きく、鉛直流が暗渠排水量を律速していることがわかった。排水量が減少すると、通水抵抗は急激に増加する。通水抵抗が一定値から増加を始める時刻は、渠上耕盤のテンシオメーター圧が負圧になる時刻と一致しており、これは疎水材上端が不飽和流になっているためと考えられた。管近傍の正圧が排水量の増加とともに上昇することから、鉛直流の通水抵抗の大部分は、吸水管の周囲と内部の間にあると考えられ、その原因は、管周囲のもみ殻疎水材への土粒子の混入であった。一方、大川市の水田転換畑においても、暗渠排水量は、暗渠に至る土層の通水性で律速されていたが、疎水材が砕石であったため、吸水渠周囲の通水抵抗は小さく、もみ殻疎水材との違いがみられた。予定していた現地圃場において、暗渠への排水経路上の水圧分布を計測し、その結果から暗渠排水量を律速している区間の特定を実際に試行することができた。また、疎水材の分析により得た泥土の混入状況(攪乱調査による暗渠状態の評価結果)は、水圧の測定から得られた抵抗の大きな区間(非侵襲的手法による評価結果)と良く対応しており、この方法による通水阻害区間の特定は可能であることが示唆された。本研究課題外のプロジェクトにより進めている土層内の水圧の鉛直分布の同時に計測できるセンサーも導入し、効率的に降雨時の暗渠周辺の水圧分布の経時変化を収集し、昨年度確認できた本推定手法の有効性をさらに裏付ける。また、暗渠を用いた地下灌漑時の水圧形成についても、理論的な分析を開始する。

また、疎水材の分析により得た泥土の混入状況(攪乱調査による暗渠状態の評価結果)は、水圧の測定から得られた抵抗の大きな区間(非侵襲的手法による評価結果)と良く対応しており、この方法による通水阻害区間の特定は可能であることが示唆された。本研究課題外のプロジェクトにより進めている土層内の水圧の鉛直分布の同時に計測できるセンサーも導入し、効率的に降雨時の暗渠周辺の水圧分布の経時変化を収集し、昨年度確認できた本推定手法の有効性をさらに裏付ける。また、暗渠を用いた地下灌漑時の水圧形成についても、理論的な分析を開始する。
情報担体として分子(集団)と相空間上の大振幅運動

非線形性の強いポテンシャルを持つ分子や分子集合体の振動運動には、その位相空間の中にダイナミカルバリアが生じ、複数のモードの振動状態が局在化することがある.この時、位相空間の等エネルギー面は、いわばモードに対応した細胞に分割される.つまり、同じ細胞にある運動は、同じ振動モードを持つ.また、これらの細胞は、運動の初期値などのパラメータを連続的に変えることによって特徴付けることが出来る.さて、位相空間の中のダイナミカルバリアが、細胞膜のように厚みを持つ場合に、その膜は、擬セパラトリックスと呼ばれる.擬セパラトリックスの中の運動古典力学的軌跡の一本一本は、複数の細胞の縁を次々とさまよい、それぞれの細胞で特徴付けられた運動モードをすべて、時系列として出現させる.この運動は、この様に、位相空間の広い領域を運動するようになるので、相空間大振幅運動(PSLAM)と呼ぶべき化学上の概念にまとめ上げることができる.PSLAMの実在はまだ知られていないが、筆者は、PSLAMが実験で観測されるであろうと期待している.PSLAMが産み出す時系列は、非周期的かつ非予測的である.それは、運動軌跡は、一つの細胞の縁を何回か回った後、次の細胞の縁に移動するということを繰り返すが、それぞれの回数が非周期的かつ非予測的だからである.PSLAMは、実際には、きわめて複雑な微視的運動の巨視的反映である.細胞の縁を運動する間に、分子は非常に遅いモードと速いモードの間で非断熱的遷移による微小ゆらぎを続けている.この揺らぎが、巨視的な運動モードの引きがねになっている.我々は、この運動の奇妙な時系列の統計性を解析する方法論の開発を更に進めている.また、我々は、PSLAMの本質が表現されていると思われる数理モデルを構成した.これにより、カオスの様式を保持したまま、その強さを任意に変えることができるようにし、これをもとに解析を進めている。更に、こうして作られたカオスを互いに結合し、部分系が他の部分系のカオスの程度の強さに影響を与えるように構成した.この多次元結合系は、興味深い性質を持っており、現在、詳しく調べているところである.非線形性の強いポテンシャルを持つ分子や分子集合体の振動運動には、その位相空間の中にダイナミカルバリアが生じ、複数のモードの振動状態が局在化することがある.この時、位相空間の等エネルギー面は、いわばモードに対応した細胞に分割される.つまり、同じ細胞にある運動は、同じ振動モードを持つ.また、これらの細胞は、運動の初期値などのパラメータを連続的に変えることによって特徴付けることが出来る.さて、位相空間の中のダイナミカルバリアが、細胞膜のように厚みを持つ場合に、その膜は、擬セパラトリックスと呼ばれる.擬セパラトリックスの中の運動古典力学的軌跡の一本一本は、複数の細胞の縁を次々とさまよい、それぞれの細胞で特徴付けられた運動モードをすべて、時系列として出現させる.この運動は、この様に、位相空間の広い領域を運動するようになるので、相空間大振幅運動(PSLAM)と呼ぶべき化学上の概念にまとめ上げることができる.PSLAMの実在はまだ知られていないが、筆者は、PSLAMが実験で観測されるであろうと期待している.PSLAMが産み出す時系列は、非周期的かつ非予測的である.それは、運動軌跡は、一つの細胞の縁を何回か回った後、次の細胞の縁に移動するということを繰り返すが、それぞれの回数が非周期的かつ非予測的だからである.PSLAMは、実際には、きわめて複雑な微視的運動の巨視的反映である.細胞の縁を運動する間に、分子は非常に遅いモードと速いモードの間で非断熱的遷移による微小ゆらぎを続けている.この揺らぎが、巨視的な運動モードの引きがねになっている.我々は、この運動の奇妙な時系列の統計性を解析する方法論の開発を更に進めている.また、我々は、PSLAMの本質が表現されていると思われる数理モデルを構成した.これにより、カオスの様式を保持したまま、その強さを任意に変えることができるようにし、これをもとに解析を進めている。更に、こうして作られたカオスを互いに結合し、部分系が他の部分系のカオスの程度の強さに影響を与えるように構成した.この多次元結合系は、興味深い性質を持っており、現在、詳しく調べているところである.
相対性波動方程式を用いたNMR化学シフトの理論的研究

(1)Dirac方程式の解である波動関数は4つの成分からなっている。Dirac方程式を解いて化学シフトに対する相対論的効果を計算する場合、4成分方程式のままで計算する方法と、2成分(大成分)方程式に変換してから計算する方法の2つの方法がある。(2)4成分方程式を解く場合、解の中にはすべての相対論的効果が含まれている。しかし、小成分を基底関数で展開するためには、大成分の展開よりも約2倍の基底関数が必要となり、4成分計算は多大の計算時間を要する。(3)4成分方程式を大成分のみを含む2成分方程式に変換してから計算する方法には、計算量が少なく、かつ、従来のSchrodinger方程式のプログラムがほとんどそのまま使えるという利点がある反面、すべての相対論的効果を完全にとりこむことは非常に困難となる。(4)本研究では、2成分方程式に変換してから計算する方法を採用した。2成分方程式に変換する場合、自由電子に対する変換には厳密解が存在することを利用して、原子核によるクーロンポテンシャルを摂動とみなす、いわゆるDKH変換法を用いた。本研究では、2次のDKH変換を用いる方法、すなわちDK2法によって計算を行った。(5)すべての相対論的効果を完全に含むことは非常に困難である。そこで、本研究では、相対論的効果を含む程度の異なる4つのレベルで計算を行い、4成分の計算結果と比較した。4成分計算との比較によって、2成分方程式に含まれる種々の相対論的効果の重要度を調べた。その結果、化学シフトの計算には、磁気的な項と相対論的質量効果との間の相互作用がもっとも重要であるという結論を得た。(6)研究結果はMol.Phys.で既に発表済みである。Dirac方程式を解いて化学シフトに対する相対論的効果を計算する場合、4成分方程式のままで解く方法と、2成分(大成分)方程式に変換してから解く方法の2つの方法がある。(3)4成分方程式を大成分のみを含む2成分方程式に変換してから解く方法には、計算量が少なく、かつ、従来のSchrodinger方程式のプログラムがほとんどそのまま使えるという利点がある反面、すべての相対論的効果を完全に含むことは非常に困難となる。(4)本研究では、2成分方程式に変換してから解く方法を採用した。本研究では、2次のDKH変換を用いる方法、即ちDK2法によって計算を行った。その結果、磁気的な項と相対論的質量効果との間の相互作用が最も重要であるという結論を得た。(6)現在(3月26日)、研究成果をアメリカの物理学会誌J.Chem.Phys.に投稿中である。投稿してから2ヶ月になるが、まだ、refereeのcommentsは届いていない。

(2)4成分方程式を解く場合、解の中にはすべての相対論的効果が含まれている。しかし、小成分を基底関数で展開するためには、大成分の展開よりも約2倍の基底関数が必要となり、4成分計算は多大の計算時間を要する。(3)4成分方程式を大成分のみを含む2成分方程式に変換してから計算する方法には、計算量が少なく、かつ、従来のSchrodinger方程式のプログラムがほとんどそのまま使えるという利点がある反面、すべての相対論的効果を完全にとりこむことは非常に困難となる。(4)本研究では、2成分方程式に変換してから計算する方法を採用した。2成分方程式に変換する場合、自由電子に対する変換には厳密解が存在することを利用して、原子核によるクーロンポテンシャルを摂動とみなす、いわゆるDKH変換法を用いた。本研究では、2次のDKH変換を用いる方法、すなわちDK2法によって計算を行った。(5)すべての相対論的効果を完全に含むことは非常に困難である。そこで、本研究では、相対論的効果を含む程度の異なる4つのレベルで計算を行い、4成分の計算結果と比較した。4成分計算との比較によって、2成分方程式に含まれる種々の相対論的効果の重要度を調べた。その結果、化学シフトの計算には、磁気的な項と相対論的質量効果との間の相互作用がもっとも重要であるという結論を得た。(6)研究結果はMol. Phys.で既に発表済みである。
シナプス形成に関するモノアミン神経の機能形態学的研究

成熟脳では神経伝達物質として作用するモノアミン系物質が、シナプス形成期においてはその選択的結合に重要な役割を果たすという仮業仮説を実験形態学的に検証するのが本研究の目的である。この第一段階としてセロトニン神経のラット大脳皮質における支配様式が生後発育とともにどのような変遷を示すかを免疫組織化学的に調べ、体性運動野および視覚野における態度を比較考察した。ラット脳内セロトニンは胎生期16日目ではやくも大脳皮質に侵入を開始する。この時期における皮質原基は上衣細胞から遊走してくる神経芽細胞が重層し未だ明確な層構築を形成していない。生育とともに大脳皮質の構築が明確になるが、その変遷に応じセロトニン神経軸索も急速に増大する。このセロトニン線維密度の増大は生後になって層構造の形成とは一見して無関係に思われる。しかし、体性運動野において第4層の顆粒細胞層が作られる幼若ラット7日目で、セロトニン神経の微細な終末が第IV層に一致して集積する。非常に興味深いことには、この集積は成熟ラット脳におけるバレル構造と酷似している。ところが成育がさらに進み8、9、10日と日を追って調べると、このセロトニン神経終末の集積は消失してゆく。電顕による観察では、この集積終末の散布化は第4層顆粒細胞の突起伸長に一到して生じる移動であることが推定される。一方、視覚においては、体性野とよく似た変遷が生じるものの、生後日数には大巾な相違点がある。すなわちセロトニン集積が明瞭に顕在化するのは1517日目においてである。この時期に丁度ラットは眼瞼開裂するので、何らかの視覚刺激と関連するという可能性が浮かぶ、しかし、予め生直後に片眼あるいは両眼を摘出したラットでも同等な現象が認められることから、この可能性が否定された。おそらく外側膝状体からの2次視覚路からの皮質内シナプス形成をセロニトンが調節するのだろう。