hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高次脳機能障害患者のリハビリ訓練時におけるストレスの評価と改善に伴う変化の検討

1研究プロトコール対象は薬剤の影響を極力除外するために回復期リハビリ病棟を持つ関連病院の脳血管障害で高次脳機能障害(遂行機能・注意障害、記憶障害)を合併している患者7例と健常者9例(実習に来ていた学生)とした。また意識障害および認知症の患者は除いた。リハビリ訓練室において、高次脳機能評価検査前の安静時と評価時に自律神経の指標(ストレスの強さ)を測定した。自律神経指標を測定・解析するために、心電図の計測でポリグラフテレメーター、血圧測定でjentow(非観血式連続血圧測定装置)を使用した。そのデータを解析するために自律神経系活性解析ツール(フラクレット)を使用した。実際め測定では、訓練前に患者の左前胸部にポリグラフテレメーターを装着し、送信されたデータを解析コンピューターに取り込み、それをウェーブレット法で解析するプログラム(フラクレット)を使用しLF、HF成分を解析した。また、血圧、心拍数も同時に計測した。リハビリは個々にあわせて積極的に施行した。そして、データを転院等の特別なイベントがない限り、3週間隔で取得し、自律神経指標と高次脳機能障害の改善度を比較検討した。2結果健常者群においても、高次脳機能障害を持っ患者群においても、交感神経が優位な状態の方が高次能機能評価の結果が改善した。このことから、高次脳機能障害患者は交感神経を賦活するリハビリ訓練が改善につながると示唆された。また、リハビリに関わる医師や訓練士が熟考した訓練を行っても患者の交感神経の賦活がはかれないなら訓練継続の是非を考える必要があるのではないかと思われた。今後も症例数を増やし引き続き検討施行していく予定である。(1)研究プロトコール対象は薬剤の影響を極力除外するために回復期リハビリ病棟を持つ関連病院の脳血管障害で高次脳機能障害を合併している患者とした。また意識障害および痴呆の患者は除いた。リハビリ訓練室において、リハビリ訓練前の安静時と訓練時に自律神経の指標(ストレスの強さ)を測定した。実際の測定では、訓練前に患者の左前胸部にポリグラフテレメーターを装着し、送信されたデータを解析コンピューターに取り込み、それをウェーブレット法で解析するプログラム(フラクレット)を使用しLF、HF成分を解析した。そして、データを転院等の特別なイベントがない限り、2週間から3週間隔で取得し、自律神経指標と高次脳機能障害の改善度を比較検討する。(2)進行状況高次脳機能障害を持つ患者さんの症例数の関係で、現時点では注意障害、失語症に絞って実施している。まだ解析をして結果を出すには至っていないが個々の患者によって反応が異なる傾向にある。今後症例数を増やし検討していく予定である。また今回は上述の障害に限定したがそれ以外の障害、または痴呆の患者等にも適応できる可能性が強く示唆され継続した研究が可能とも思われる。リハビリ訓練室において、高次能機能の評価検査前の安静時と評価時に自律神経の指標(ストレスの強さ)を測定した。

自律神経指標を測定・解析するために、心電図の計測でポリグラフテレメーター、血圧測定でjentow(非観血式連続血圧測定装置)を使用した。そのデータを解析するために自律神経系活性解析ツール(フラクレット)を使用した。実際の測定では、訓練前に患者の左前胸部にポリグラフテレメーターを装着し、送信されたデータを解析コンピューターに取り込み、それをウェーブレット法で解析するプログラム(フラクレット)を使用しLF、HF成分を解析した。また、血圧、心拍数も同時に計測した。リハビリは個々にあわせて積極的に施行した。そして、データを転院等の特別なイベントがない限り、3週間隔で取得し、自律神経指標と高次脳機能障害の改善度を比較検討した。2結果健常者群においても、高次脳機能障害を持つ患者群においても、交感神経が優位な状態の方が高次能機能評価の結果が改善した。このことから、高次脳機能障害患者は交感神経を賦活するリハビリ訓練が改善につながると示唆された。また、リハビリに関わる医師や訓練士が熟考した訓練を行っても患者の交感神経の賦活がはかれないなら訓練継続の是非を考える必要があるのではないかと思われた。今後も症例数を増やし引き続き検討施行していく予定である。
ストレス回避学習による海馬シナプスの多様化と情報量解析

ストレス回避学習による海馬CA1内でのシナプス多様化を、左右背側CA1と左右腹側CA1の4領域に分け、スライスパッチクランプ法を用いて解析した。結果、回避学習によるシナプス多様化の中心域は、腹側ではなく背側の左右両側のCA1錐体細胞にある事が判明した。さらに背側CA1をdistal, intermediate, proximalの3領域に分け、学習依存的なシナプス可塑性を解析した結果、distal領域はECIII→CA1シナプスが強化され、proximal領域はCA3→CA1シナプスが強化され、intermedite領域は両シナプスが強化されていた。Temporal dynamicsの解析では、回避学習後のシナプス多様化は、想起ではなく記銘後に成立する事、GABAA受容体を介する抑制性シナプスの多様化は記銘直後1分以内に、AMPA受容体を介する興奮性シナプスの多様化は5分以内に成立する事が判明した。興奮性と抑制性のシナプス多様化は記銘10分後が最大で、徐々に減衰しながら維持された。この減衰曲線はエビングハウスの忘却曲線(1885年)とよく一致した。また、Shannonの情報理論(1948年)を元に、回避学習後に多様化されたシナプスをエントロピー解析し、左右の背側CA1錐体細胞群における拡大情報量を初めて定量した。回避学習後のCA1シナプス多様化による拡大情報量は、最大12.5 mega bitsであると試算された。さらにNon-stationary fluctuation analysisでは、回避学習はポストシナプス側のAMPA受容体open channel数を増加されるだけでなく、GABAA受容体のopen channel数も有意に増加させる事が判明した。分子レベルでは、回避学習依存的なGABAA受容体β3 subunitにおけるSer408-409のリン酸化を特定した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ラットを用いたストレス回避学習実験を行い、スライスパッチクランプ法でCA1シナプスにおける興奮と抑制のシナプス可塑性を解析した。これまでの研究で、回避学習依存的に興奮と抑制のシナプス多様化が見られ、この多様化は学習に必要であることが判明した。今回の研究で両側の背側海馬で発現し、腹側海馬では見られないことが判明した。さらに、学習依存的なシナプス可塑性によるシナプス多様化はエピソード曝露5分以内に開始されることが判明した。多様化されたシナプスをエントロピー解析し、回避学習によって拡大したCA1ニューロンの情報量をKernel密度推計法を用いて解析すると、平均16.9 bit/ニューロンであった。学習後の様々な時間でスライスを作成し、paired-pulse法でシナプス前細胞側のglutamateとGABAの分泌量を解析した所、学習直後には主にBasal dendriteにおけるGABA分泌量が低下し、一方、glutamateの分泌量は一時的に増加した。自由行動状態での海馬CA1の多ニューロン発火活動に及ぼす影響も検討した。馴化したホームケージ内では散発的な発火活動が中心的にみられるが、10分間の拘束ストレスを負荷すると、自発的な高頻度発火活動(superburst)が発生し、拘束中と解放後に何度もsuperburstが確認された。これはエピソード負荷直後のGABAの脱抑制とglutamateの増加に起因すると考えられる。さらに解放数分後には発火活動の少ないsilentperiodと約50msの短い期間に複数の発火活動が同期して発生するripple状発火活動の発現が始まり、このようなOn/Offを繰り返す活動が維持された。これは興奮と抑制のシナプス多様化に起因すると考えられた。拘束ストレス後に発現するripple状発火活動はすべて異なる発火パターンと形状を示し、高い多様性とエントロピーは、時間と共に動的に変化した。本研究はストレス回避学習を用いて、海馬CA1におけるエピソード学習のメカニズム解明を目指している。スライスパッチクランプ法を用いた解析は順調に推移し、記憶情報の集積部位が判明し、エピソード曝露何分後にシナプス前細胞側とシナプス後細胞側でそれぞれどのような可塑性が見られるのかを、興奮性シナプスと抑制性シナプスそれぞれで明らかにした。さらに、Kernel密度推計法をを用いて多様化したシナプスの発現確率をニューロン毎に解析し、各ニューロンの発現確率から自己エントロピーを計算し、ニューロン毎に内在する情報量は異なること、1ニューロン当たりの情報量は学習で急性的に拡大することを明らかにした。予想外だった点として、in vivoの多ニューロン発火活動の記録実験が挙げられる。当初はパッチクランプと同様のストレス回避学習を実験課題として用いたが、回避学習に用いる電気ショックが記録障害を引き起こすため、急遽動物の四肢をガーゼ紐で固定する拘束ストレスをエピソード課題として採用した。拘束ストレスのエピソードも学習成立を確認し、学習前後の発火活動の変化を連続的に捉えることが出来た。エピソード曝露中や直後に発生する自発性高頻度発火活動(superburst)に続き、高い多様性をもって動的に変化するリップル状発火活動とsilent peripdが何度も繰り返し発現し、このような特徴的な自発発火活動は30分以上維持された。superburstの積算時間と、ripple状発火活動の回数と有意な正の相関が見られた。今後は、GABA脱抑制、glutamate分泌増加、superburst、興奮と抑制のシナプス多様化、ripple状発火活動、silentperiodと学習の因果関係を証明していく必要がある。

ストレス回避学習を雄性ラットに課し、スライスパッチクランプ法でCA1シナプスにおける興奮と抑制のシナプス可塑性を解析してきた。学習依存的に興奮と抑制のシナプス多様化が発現し、この多様化は学習に必要であること、両側の背側海馬に限局的であることが判明した。今回、背側海馬CA1をさらにlateral軸の内側、中央部、外側に分け、3領域でCA3-CA1 synapseとTA-CA1 synapseにおける学習依存的な興奮性シナプスの可塑性を確認した。すると、上記3領域全ての両シナプスでAMPA受容体を介するpostsynapticなシナプス強化が見られると同時に、presynapseからのglutamate分泌量が若干減弱していた。lateral軸に沿った領域特異性は乏しいが、両シナプスの3領域で学習後のpostsynaptic currentとpaired-pulse ratioの分散に有意差が見られ、情報処理密度の差が示唆された。学習がCA1多ニューロン発火活動に及ぼす影響についても検討を進めた。10分間の拘束ストレスを負荷すると、自発的な高頻度発火活動(super firings)が発生し、拘束中と解放後に何度もsuper firingsが確認されるが、spike2によるspike sortingを実施したところ、4.5±0.4 unitsの協調的な発火活動によってsuper firingsが形成されていた。さらに最も高頻度発火したunitは常に同一でなく、個々のsuper firingsごとに変化していた。解放数分後には発火活動の少ないsilentperiodと約50msの短い期間に複数の発火活動が同期して発生するripple状発火活動の発現が始まり、On/Offを繰り返す活動が維持されるが、ストレス性の低いnovel objectの提示では変化が認められなかった。ストレス回避学習を用いて、海馬CA1におけるエピソード学習のメカニズム解明を目指している。スライスパッチクランプ法を用いた解析は順調に推移し、記憶情報の集積部位が判明し、エピソード曝露何分後にシナプス前細胞側とシナプス後細胞側でそれぞれどのような可塑性が見られるのかを、興奮性シナプスと抑制性シナプスそれぞれで明らかにした。さらに、Kernel密度推計法を用いて多様化したシナプスの発現確率をニューロン毎に解析し、各ニューロンの発現確率から自己エントロピーを計算し、ニューロン毎に内在する情報量は異なること、1ニューロン当たりの情報量は学習で急性的に拡大することを明らかにした。in vivoの多ニューロン発火活動の記録実験では、回避学習に用いる電気ショックが記録障害を引き起こすため、急遽動物の四肢をガーゼ紐で固定する拘束ストレスをエピソード課題として採用した。拘束ストレスのエピソードも学習成立を確認し、学習前後の発火活動の変化を連続的に捉えることが出来た。エピソード曝露中や直後に発生する自発性
伴侶動物における高次感情の比較認知科学的研究

本研究プロジェクトの目的は、伴侶動物の代表格であるイヌとネコにおいて、高次感情の萌芽を検証することである。初年度は、飼い主に援助を頼まれる前に自発的に援助を申し出る人物に対するイヌの反応を調べたが、当該人物への選好は生じなかった。最終年次である本年度は、初年度に引き続き、ネコが第三者的な立場から人物を評価するかについて実験を行った。その結果、ネコは飼い主に非協力的な人物を避けることも、協力的な人物に選好を示すこともなかった。また、イヌが、攻撃的なやり取りを仲介し他者をかばう人物に対して選好を示すかを検討したが、初年度の結果と同様に、他者に望ましい行動をとる人物に対して選好を示すという結果を得ることはできなかった。さらに、上記の道徳性が絡む場面以外でも他者評価が生起するのかを調べるために、イヌがヒトのスキルを元に人物を評価するのかについて検討した。イヌに、容器の蓋を開けることができる人物(スキルのある人物)とできない人物(スキルのない人物)の様子を観察させたところ、イヌは自身の利益に関わる状況(食物が手に入りそうな場面)においてはスキルのある人物に選好を示した。これらの成果は、国内学会および国際学会で発表した。本研究からは、イヌやネコにおいて、高次感情の1つである、他者に協力的な人物に対する肯定的な応答(=賞賛)を確認することはできなかったものの、今後より多くの動物種で多様な高次感情を検証するための重要な足がかりになると考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、伴侶動物の代表格であるイヌとネコにおいて、高次感情の萌芽を検証する点である。イヌ・ネコ自身がやり取りの第三者である場合に、非協力的な他者に対する否定的な応答(=義憤)、協力的な他者に対する肯定的な応答(=賞賛)が出現するかを多角的に分析する。自身の以前の研究から、イヌは飼い主からの援助要請を拒否する非協力的な人物を避ける一方で、飼い主の援助要請に応える協力的な人物を選好するわけではないことが示されている。研究1では、飼い主に援助を頼まれて受動的に援助を行うのではなく、援助を頼まれる前に自発的に援助を申し出る、より向社会的な他者に対するイヌの反応を調べたが、やはり当該人物への選好は生じなかった。このことから、協力が、イヌやヒト等の社会的な動物種に共通の基本形である可能性が考えられる。また、上記で述べたイヌだけでなく、ヒトの子ども、フサオマキザルといった種でも、第三者評価において、非協力的、意地悪、返礼しないなどのネガティブなものを避けるという、ネガティヴィティ・バイアスが生じる。これが他の種にも共通する傾向なのかを検討する必要があるため、ネコが自身の利害とは無関係な場面で、第三者評価を行うか、また、もしそうなら、ネガティヴィティ・バイアスが出現するかどうかについても、自身のイヌの研究と同様の手続きを用い、研究2として実施した。ネコは実験への動機づけなどの個体差が大きく、もう少しデータ収集に時間が必要なため、2年度目も継続して実験を行う。ネコが第三者評価を行うか検討した研究は今までになく、今後、社会的感情に対する家畜化の影響を明らかにするため、また、より多くの動物種で多様な高次感情を検証するための重要な足がかりにもなると考えられる。研究1に関して国際学会で1件、研究2に関しては途中経過を国内学会で1件の発表を行い、当該年度において一定の成果が得られたため。研究1では、イヌが飼い主に協力的な第三者に対する肯定的な応答(=賞賛)を見せることはなかった。そもそもイヌが、実験中の演技を協力的な行動として認識していない可能性があり、演技内容をいろいろと変更し、再検討する必要があると考えられる。

次年度は、飼い主が非協力的な相手とインタラクションしている場面に、別の人物が割って入って飼い主を助けるという、いわば「正義の味方」のような場面を作り出した際には、イヌが当該人物に対し、肯定的な反応を見せるのかを検討したい。研究2についてはこのまま被験体数を増やす。また、申請時に、ネコはイヌと同じ手続きでは実験の遂行が困難となる可能性(見知らぬ実験者を恐れるなど)を考慮して、映像を用いた手続きも計画していたが、今のところはイヌと同様の手続きで研究遂行が可能なため、今後も継続して行う。また、研究1,2に関する論文を投稿し、国際誌での採択を目指す。さらに、イヌについては、イヌがヒトに対して「慰め」や「励まし」といった類の感情に基づく行動を生起させるのかについての実験も平行して行っていきたいと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
地球の運動と天体の動きを理解させる教材作製と天体写真の活用

本研究は、タイムラプス動画やモデルを使って思考力や表現力を育成して、時間概念や空間概念を形成し、天体の位置関係や運動について相対的にとらえる見方や考え方を養うことを目的とした。1、目的達成のためのプログラム天体観測の実践力の育成:実感を伴った星の動きの理解は、観察に勝るものはない。しかし、現状では夜空も明るく美しくない。また、安全上や時間的な課題も多い。そこで、最近のデジタル写真技術を利用してタイムラプス動画(インターバル撮影+比較明)で星の動きを視聴し、学習内容に対する興味関心を高め、観察や星の写真を撮ろうとする実践力の育成を目指した。物作りによる視点変換能力の育成:地球の公転や自転による星座や惑星の見え方を立体モデルで考えることは重要である。しかし、その前に観測者の視点(位置)を地上と宇宙に変換して考える能力(訓練)が必要となる。本補助シートは、個人差の多い視点変換能力を、だれもが身につけられるようにしたものである。2、教育実践と成果授業は、「地球の運動と天体の動き(8時間)」の項目で、筆者と研究協力者で実施した。対象とした生徒は公立中学校3年生で、ほぼ等質な4学級(計140人)を選定した。学習効果を見るために、単元が終了した後に4件法によるアンケート(質問1 :星の学習は好きですか、質問2 :夜星を見たいと思いますか、質問3 :「座標変換シート」は学習内容の理解に役立ちましたか)と観点別評価テスト、感想文によって行った。その結果、アンケートではどの項目においても相対的に約80%以上の肯定的な回答が得られた。また、観点別評価テストでは、視点変換シートを用いた実験群は統制群と比して平均点(100点満点)で10点ほど高く、授業の評判もいたって良かった。以上の結果からタイムラプス動画を授業に導入すれば天体観測の実践力の育成につながり、補助シートにより視点変換能力が身につき天体の位置関係や運動について相対的にとらえる見方や考え方が身につくことが判明した。
マイクロチャンネルを流れるガス流に関する研究

マイクロチャンネルの流れおよび熱・物質伝達については多くの研究が精力的に行われている.しかしながら,マイクロチャンネルを流れるガス流については流れ方向の圧力低下が大きいにもかかわらず圧縮性の影響を系統的に調べた研究はなく,ガス流の準発達域のf-Reについては単純な円管や平行平板流路であっても求められていなかった.本研究の目的は1.先行研究の数値計算によって求めた平行平板流路の準発達域のf-Reの値を検証すること2.円管流路(マイクロチューブ)の準発達域のf-Reを実験および数値計算によって明らかにすること.である.1.については海外共同研究者であるFaghri教授が高さ50μmのチャンネルに窒素ガスを流して測定した流れ方向の圧力分布から準発達域のf-Reの値を求め,計算結果から求めたf-Reの整理式と比較し,両者がよく一致し,マイクロチャンネルを流れるガス流の準発達域のf-ReがMa数のみの関数であらわされ,Ma数の増加とともに増加することを明らかにした.2.については直径150μmのシリカチューブに窒素ガスを流し,管切断法を用いて間接的に流れ方向の圧力分布を求めた.すなわち,長さが30,35,40,45,50mmのシリカチューブを複数本用意し,それらに水を流し,ポアズユの法則から管径をもとめ,管径の揃った長さが30,35mm,35,40mmおよび45,50mmの3セットのシリカチューブを選び,それらに,入口圧力,温度,流量の等しい窒素ガスを流し,その出口圧力を測定し,圧力差から準発達域のf-Reの値を求め,あわせて行った数値計算結果と比較した.実験値はわずかにばらついているが,準発達域のf-ReはMa数の増加とともに増加し,計算結果より求めた整理式と良く一致することを明らかにした.マイクロチャンネルの流れおよび熱・物質伝達については多くの研究が精力的に行われている.しかしながら,マイクロチャンネルを流れるガス流については流れ方向の圧力低下が大きいにもかかわらず圧縮性の影響を系統的に調べた研究はなく,ガス流の準発達域のf-Reについては単純な円管や平行平板流路であっても求められていなかった.本研究の目的は1.先行研究の数値計算によって求めた平行平板流路の準発達域のf-Reの値を検証すること2.円管流路(マイクロチューブ)の準発達域のf-Reを実験および数値計算によって明らかにすること.である.1.については海外共同研究者であるFaghri教授が高さ50μmのチャンネルに窒素ガスを流して測定した流れ方向の圧力分布から準発達域のf-Reの値を求め,計算結果から求めたf-Reの整理式と比較し,両者がよく一致し,マイクロチャンネルを流れるガス流の準発達域のf-ReがMa数のみの関数であらわされ,Ma数の増加とともに増加することを明らかにした.2.については直径150μmのシリカチューブに窒素ガスを流し,管切断法を用いて間接的に流れ方向の圧力分布を求めた.すなわち,長さが30,35,40,45,50mmのシリカチューブを複数本用意し,それらに水を流し,ポアズユの法則から管径をもとめ,管径の揃った長さが30,35mm,35,40mmおよび45,50mmの3セットのシリカチューブを選び,それらに,入口圧力,温度,流量の等しい窒素ガスを流し,その出口圧力を測定し,圧力差から準発達域のf-Reの値を求め,あわせて行った数値計算結果と比較した.実験値はわずかにばらついているが,準発達域のf-ReはMa数の増加とともに増加し,計算結果より求めた整理式と良く一致することを明らかにした.マイクロチャンネルの流れおよび熱・物質伝達については多くの研究が精力的に行われている.しかしながら,マイクロチャンネルを流れるガス流については流れ方向の圧力低下が大きいにもかかわらず圧縮性の影響を系統的に調べた研究はなく,ガス流の準発達域のf・Reについては単純な円管や平行平板流路であっても求められていなかった.本研究の目的は1.先行研究の数値計算によって求めた平行平板流路の準発達域のf・Reの値を検証すること2.円管流路(マイクロチューブ)の準発達域のf・Reを実験および数値計算によって明らかにすること.である.1.については海外共同研究者であるFaghri教授が高さ50μmのチャンネルに窒素ガスを流して測定した流れ方向の圧力分布から準発達域のf・Reの値を求め,計算結果から求めたf・Reの整理式と比較し,両者がよく一致し,マイクロチャンネルを流れるガス流の準発達域のf・ReがMa数のみの関数であらわされ,Ma数の増加とともに増加することを明らかにした.2.については直径100,150μmのシリカチューブに窒素ガスを流し,管切断法を用いて間接的に流れ方向の圧力分布を求めた.すなわち,長さの異なるシリカチューブを用い,入口圧力,温度,流量の等しい窒素ガスを流し,その出口圧力を測定した.用いたシリカチューブの長さはいずれも25,30,35,40,45,50mmで,5mm間隔の圧力分布を求めた.得られた圧力分布から準発達域のf・Reの値を求め,あわせて行った数値計算結果と比較した.

実験値はわずかにばらついているが,準発達域のf・ReがMa数の増加とともに増加する傾向を示し,計算結果より求めた整理式と良く一致することを明らかにした.マイクロチャンネルの流れおよび熱・物質伝達については多くの研究が精力的に行われている.しかしながら,マイクロチャンネルを流れるガス流については流れ方向の圧力低下が大きいにもかかわらず圧縮性の影響を系統的に調べた研究はなく,ガス流の準発達域のf-Reについては単純な円管や平行平板流路であっても求められていなかった.本研究の目的は1.先行研究の数値計算によって求めた平行平板流路の準発達域のf-Reの値を検証すること2.円管流路(マイクロチューブ)の準発達域のf-Reを実験および数値計算によって明らかにすること.である.1.については海外共同研究者であるFaghri教授が高さ50μmのチャンネルに窒素ガスを流して測定した流れ方向の圧力分布から準発達域のf-Reの値を求め,計算結果から求めたf-Reの整理式と比較し,両者がよく一致し,マイクロチャンネルを流れるガス流の準発達域のf-ReがMa数のみの関数であらわされ,Ma数の増加とともに増加することを明らかにした.2.については直径150μmのシリカチューブに窒素ガスを流し,管切断法を用いて間接的に流れ方向の圧力分布を求めた.すなわち,長さが30,35,40,45,50mmのシリカチューブを複数本用意し,それに水を流し,ポアズユの法則から管径をもとめ,管径の揃った長さが30,35mm,35,40mmおよび45,50mmの3セットのシリカチューブに,入口圧力,温度,流量の等しい窒素ガスを流し,その出口圧力を測定し,出口の圧力差から準発達域のf-Reの値を求め,あわせて行った数値計算結果と比較した.実験値はわずかにばらついているが,準発達域のf-ReがMa数の増加とともに増加し,計算結果より求めた整理式と良く一致することを明らかにした.
ネットワーク理論を用いた金融システムのシミュレーション分析

一般に、金融ネットワーク・モデルでは銀行間の資金のやり取りだけを単一のネットワークとして表すことが多いが、現実の金融市場には未だ理論的に解析されていない多種多様のつながりが存在する。例えば、銀行の発行する負債にも返済順位が付けられており、発行主体の銀行が破綻した場合には優先順位の高い債権者に対して優先的に返済が行われる。こうした状況は従来理論モデルで扱うことはできなかったが、申請者等は"multiplex network"と呼ばれる多層ネットワーク構造としてモデル化することで,複雑な銀行間ネットワーク構造も解析的に分析することを可能にした。金融ネットワークの分析においては、ネットワーク理論で提供されたさまざまな指標やコンセプトを応用できる。その一つの例が、Googleのサーチエンジンでも用いられているPageRankで、本研究ではPageRankが金融システムにおける金融機関の重要性を表現する一つの方法として利用できることを示した。ネットワークにおける重要なノードとは、もしそのノードがつぶれたらネットワーク全体に影響が広がるようなものである。ただし、これまでのネットワーク理論では無限大サイズのネットワークを考え、その上で平均場近似によって分析されることが多い。その場合、どの一つのノードをとっても、無限小にすぎず、影響力のあるノードは存在しないことになる。しかし金融ネットワークなどの現実に見られるネットワークのサイズは有限で、銀行数で言えば300程度に過ぎない。このような場合には、ページランクのようなノード間の影響力の差を見出す手法が有効である。本研究では、シミュレーションによって、実際にPageRankがシミュレーション結果の示す影響力と密接な相関があることを明らかにした。また、ネットワーク構造から求められたPageRankで順位をつけたうえで、それに基づいて安全資産保有を義務付けるような「免疫化」を考えると、大規模破綻連鎖の確率は大きく下がる一方、一度破綻がおこると壊滅的状況になることが明らかになった。これはプルーデンス政策を考える上でも重要な示唆である。26年度は、金融システムを複層的ネットワークと捉え(multiplex network)、新しい金融ネットワークモデルを構築していくための第一段階とすることを大きな目的とした。具体的には、金融機関や企業が互いに資金を貸借する上で発生する優先劣後関係を複層ネットワークの各レイヤーとして表し、解析的に分析可能な基準モデルを構築した。このモデルでは、従来から扱われてきた単層的なネットワークモデルと異なり、各レイヤーが互いにフィードバックしあう現象が連鎖破綻の原因になるため、連鎖破綻の可能性はより高くなりうることを示した。また、連鎖破綻の起こりうる範囲を解析的に求め、ある特定のパラメータ下で連鎖破綻の可能性が最も低くなることを明らかにした。この結果はシミュレーションによっても正確に確かめられた。この研究は従来標準的に用いられてきたモデルを特殊ケースとして含むものであり、これまで指摘されなかった要因が金融危機の原因となりうることを明示的に示した点で貢献がある。また、リスクが最低になるという意味で最適なパラメータを求めており、金融市場のマクロプルーデンスにも新たな視点をもたらす。これ以外の実行中の研究として、銀行間の資金ネットワークに加えて保有資産のfire saleが連鎖破綻を引き起こすモデルについて、複層的ネットワークの枠組みでモデル化をおこなっており、現在引き続き取り組み中である。複層ネットワークの枠組みでモデル化することで、ネットワーク理論における分析手法が応用可能となるため、経済学にとっても新しい分析ツールを提供することになる。最終年度にあたる今年度は、金融ネットワークだけでなく経済現象にも応用可能となる新たな情報拡散モデルの構築を主に行った。これまでの情報拡散モデルはネットワーク上の局所的な情報(取引先の破たんや友人とのコンタクト)の変化を通じて情報や現象が拡散していくモデルであり多くの金融危機や感染モデルのベースとして利用されてきたが、そこにグローバルな情報に基づいて行動する主体を導入し、拡散過程が定性的・定量的にどう変化するのかを解析した。これまでのように局所的な情報を基に行動するノードをlocal nodeと呼び、大域的な情報に基づいて行動するノードをglobal nodeと呼ぶとすると、ネットワーク全体でglobal nodeの割合が変化することによって拡散過程が大きく変わることを示した。具体的には、ある程度のglobal nodeが存在する場合にはsaddle-node分岐と呼ばれる分岐現象が現れることを発見した。この分岐が存在すると、ネットワークの密度がある程度までは拡散が広がりにくい安定的な状況となるが、ある閾値を超えると急激に(不連続に)拡散が大きくなる。その程度はglobal nodeが存在しない場合に比べて大きくなることから、情報拡散を効率化したい場合を考えればglobal nodeがある一定程度いることが望ましいことが示唆される。また上記のテーマに加えて、今年度はネットワーク上の重要なノードをいかに効率的に抽出するかという問題にも取り組んでいる。これらの研究が進むことで、金融ネットワークをはじめとする経済系ネットワークに対する理解が進み、より安定的なネットワークを維持するための政策的な含意も導くことができると期待される。概要で書いたとおり、新たな金融ネットワークモデルのモデルを1つ構築できたため。

マクロ経済学シミュレーションなど高度なプログラミングや解析が必要になる部分については、今後も共同研究者と協力して進めるなど、効率的に行っていきたい。査読つき雑誌に掲載が2本、同改訂中が1本で、ある程度の結果がでていると考える。当該年度に投稿中の論文についてAPC相当額を割り当てていたため。理工系の研究者、あるいは海外の研究者とも連携を深めつつ、役割分担を行いながら大規模な分析を行っていく。論文が掲載され次第すみやかに使用する。論文掲載料に相当するが、いつ掲載になるかタイミングがわからなかったため。今年度早期に掲載料として使用する。
新医師臨床研修制度における初期臨床研修医の心の問題のスクリーニングとメンタルケア

A病院で初期臨床研修を修了した医師を対象として、初期臨床研修当時におけるストレス要因や時期、病院側に求める体制について、アンケートを行い、定量的に解析した。その結果、A病院での初期研修医の3割以上が研修当初3カ月以内に、最も強く悩みやストレス・不安を感じ、標準集団とA病院初期研修医群とを比較すると、仕事のコントロール度や技能の活用度が有意に低く、自覚的な身体負担度や職場の対人関係でのストレスが有意に高いという結果等が得られたA病院で初期臨床研修を修了した医師を対象として、初期臨床研修当時におけるストレス要因や時期、病院側に求める体制について、アンケートを行い、定量的に解析した。その結果、A病院での初期研修医の3割以上が研修当初3カ月以内に、最も強く悩みやストレス・不安を感じ、標準集団とA病院初期研修医群とを比較すると、仕事のコントロール度や技能の活用度が有意に低く、自覚的な身体負担度や職場の対人関係でのストレスが有意に高いという結果等が得られた2004年度に制定された「新医師臨床研修制度」により、基本診療科を網羅するスーパーローテート方式の研修が必修化された。これにより、初期研修医は2-3ヶ月ごとの診療科巡業の義務を課せられる事となった。学生から社会人への生活の変貌や、医師として未熟な診療知識および診療技術、患者かうの期待と責任感等に加え、志望診療科以外での研修による精神的・身体的負担、更には23ヶ月毎に診療科を異動し、それぞれのシステムや人間関係に慣れなければ仕事にならないといった精神的負担等が重なり、研修医の38.7%が少なからずうつ傾向に陥る事が知られている。本研究では初期研修医のうち、うつ関連症状を呈し欠勤に至る人物の傾向を分析し、今後の発見・早期対応に役立つ情報を与える事、そして「心の問題」を生じるリスクが高いと考えられる研修医を入職時の性格分析や心身状態分析により予めスクリーニングし、更に入職後の問題行動の発生や抑うつ状態変化との相関性を分析し、効果の高い入職時スクリーニング手法を構築する。平成21年度は、平成16年度から平成平成19年度までの既に初期臨床研修を修了した医師を対象とした「初期臨床研修におけるストレス現状把握調査」アンケートを作成した。個人情報の観点から、京都大学医学部附属病院倫理委員会に申請し、22年1月に承認を得た。また、京都大学医学部卒業生が研修制度が変更される前後でどのような進路変遷を辿っているかについて、京都大学病院及び大学関連病院への影響を分析した。その結果、新制度後は大学病院での研修が大幅に減少し、逆に関連協力病院での研修が増加していた。大学病院を選択しなくなった理由について、ストレス要因との関連性を本年度以降調査分析する。2004年度に制定された「新医師臨床研修制度」により、基本診療科を網羅するスーパーローテート方式の研修が必修化された。学生から社会人への生活の変貌や、医師として未熟な診療知識および診療技術、患者からの期待と責任感等に加え、志望診療科以外での研修による精神的・身体的負担、更には23ヶ月毎に診療科を異動し、それぞれのシステムや人間関係に慣れなければ仕事にならないといった精神的負担等が重なり、研修医の38.7%が少なからずうつ傾向に陥る事が知られている。平成22年度は、新医師臨床研修制度を開始して既に6年が終了している。京都大学医学部附属病院にて平成1621年に研修した初期臨床研修医修了生に、個人個人の過去研修診療科ローテート表および「職業性ストレス簡易調査票」を含んだアンケートを送付した。ここで用いる「職業性ストレス簡易調査票」とは、比較的簡便に使用できる自己記入式のストレス分析を行う方法であり、平成14年に厚生労働省科学研究にて開発されたものである。本研究では、個人個人の過去診療科ローテート表も添付し、ストレスを感じた時期も合わせて記入してもらった。それぞれの分析において得られたストレス時期・診療科・身体表現性特性に注目した結果をまとめ、論文として平成23年に発表予定である。2004年度に制定された「新医師臨床研修制度」により、基本診療科を網羅するスーパーローテーション方式の研修が必修化された。これにより、初期研修医は2-3ヶ月ごとの診療科巡業の義務を化去られる事となった。学生から社会人への生活の変貌や、医師として未熟な診療知識および診療技術、患者からの期待と責任感等に加え、志望診療科以外での研修による精神的・身体的負担、更には2-3ヶ月ごとに診療科を異動し、それぞれのシステムや人間関係に慣れなければ仕事にならないといった精神的負担等が重なり、研修医の38,7%が少なからずうつ傾向に陥る事が知られている。本研究では初期研修医のうち、うつ関連症状を呈し欠勤に至る人物の傾向を分析し、今後の発見・早期対応に役立つ情報を与える事、そして「心の問題」を生じるリスクが高いと考えられる研修医を入職時の性格との関連性を分析し、効果の高いスクリーニング手法を構築する。

平成23年度では、新医師臨床研修制度の施行後である平成16-21年度に京都大学医学部附属病院にて行われた初期臨床研修を修了した医師を対象に、各医師の過去研修診療科ローテート表を添付した上で職業性ストレス簡易調査票を基にしたアンケートを行った。回収率は30.7%であった。各医師の過去診療科ローテーション表を同封する事で研修時においてストレスを感じた時期についての情報を添付する事で、ストレスを感じた時期を正確に特定とその申告を促した。職業生ストレス簡易調査票によるストレス分析や、ストレスを感じた時期との相関についても解析を行い、一定の結果を得た。更に、新制度により、京都大学医学部生および初期臨床研修医がどのような影響を受けたかについて、5年間分のデータをとりまとめ、論文として発表した。2004年度に制定された「新医師臨床研修制度」により、基本診療科を網羅するスーパーローテーション方式の研修が必修化された。これにより、初期研修医は23ヶ月ごとの診療科巡業の義務を化去られる事となった。学生から社会人への生活の変貌や、医師として未熟な診療知識および診療技術、患者からの期待と責任感等に加え、志望診療科以外での研修による精神的・身体的負担、更には23ヶ月ごとに診療科を異動し、それぞれのシステムや人間関係に慣れなければ仕事にならないといった精神的負担等が重なり、研修医の38.7%が少なからずうつ傾向に陥る事が知られている。本研究では初期研修医のうち、うつ関連症状を呈し欠勤に至る人物の傾向を分析し、今後の発見・早期対応に役立つ情報を与える事、そして「心の問題」を生じるリスクが高いと考えられる研修医を入職時の性格との関連性を分析し、効果の高いスクリーニング手法を構築する。昨年度は、新医師臨床研修制度により、京都大学医学部生および初期臨床研修医がどのような影響を受けたかについて、5年間分のデータをとりまとめ、論文として発表した。新医師臨床研修制度の施行後である平成1621年度に京都大学医学部附属病院にて行われた初期臨床研修を修了した医師を対象に、各医師の過去研修診療科ローテート表を添付した上で職業性ストレス簡易調査票を基にしたアンケートを行い、回収率は30.7%であった。職業性ストレス簡易調査票によるストレス分析や、ストレスを感じた時期との相関についても解析を行い、一定の結果を得たことをとりまとめ、現在海外論文に投稿準備中である。また、さらに発展させた形で、今後新規科研費により研修医ならびに新人看護師の心の問題の経済的損失の分析を行う予定である。京都大学医学部附属病院にて平成1621年に研修した初期臨床研修医修了生に、個人個人の過去研修診療科ローテート表および「職業性ストレス簡易調査票」を含んだアンケートを送付し、回収した。平成22年度末の東北大学在職時に、東日本大震災に遭遇したことやそれに伴う9月の転勤により多少アンケート結果を取りまとめる作業が遅れているため、本年中に公表できるよう準備を進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度回収を完結した「初期臨床研修におけるストレス現状把握調査」の分析を急ぎ、論文として公表する。
出芽ホヤの形態調節におけるレチノイン酸の役割

本研究ではミサキマメイタボヤの出芽における分化転換を誘導、制御すると思われる種々の因子の単離と構造・機能解析を行った。1.レチノイン酸は芽体発生における形態調節の場を決定する内在因子である。そこでレチノイン酸合成酵素の候補であるアルデヒド脱水素酵素をコードする遺伝子断片を複数単離した。2つの遺伝子がレチノイン酸合成酵素との相同性を示し、芽体で発現することが分かった。2.レチノイン酸受容体遺伝子のホモログのcDNAを単離し、全塩基配列を決定した。この遺伝子はレチノイン酸を取り込む芽体間充織細胞で時期特異的に発現すること、その発現がレチノイン酸によって誘導されることが分かった。3.2タイプのHox遺伝子を単離した。これらが親個体と芽体の両方で発現していること、特に成体の間充織細胞で領域特異的に発現することから、出芽・再生能力および出芽における位置情報とHox遺伝子の関連が示唆された。4.(1)レチノイン酸によって活性化されるアミノペプチダーゼを単離・精製した。(2)昨年度確立した囲鰓腔上皮由来の株化培養細胞は、精製したアミノペプチダーゼ画分を添加すると著しく増殖した。また抗アミノペプチダーゼ抗体はこの増殖促進効果を阻害した。(3)アミノペプチダーゼは消化管特異抗原の発現をも誘導すること、その誘導効果が細胞外マトリックスによる修飾を受けることが示唆された。5.一方、ホヤの不溶性画分をトリプシン処理して可溶化した上清から株化培養細胞の増殖を促進する活性を得た。この因子を含む画分は脂肪酸を大量に含むがタンパク質含量が非常に少なく、また活性は熱およびプロテアーゼに耐性であることから、この因子が脂肪酸の誘導体であることが示唆されたので、現在さらに精製と分析を進めている。
脳虚血耐性誘発に対する麻酔薬の修飾作用に関する研究

本研究は以下のような検索を中心に研究を進めた。1.脳虚血耐性を獲得させるSpreading Depression(以下SD)が、どのような条件で発生するか検索した。電気刺激によるSD発生刺激強度は、従来報告されている強度の1/31/5のかなり弱い刺激であることがわかった。またいったん発生したSDから次の発生にはある程度の不応期が存在することが示唆された。2.SD発生時の基礎麻酔によるSD発生の頻度・振幅・最大反応潜時の影響を検索した。吸入麻酔薬では麻酔深度に従って発生頻度が減少し最大反応潜時が延長したが振幅には変化が認められなかった。NMDA受容体拮抗薬のケタミン麻酔下では、SD発生が完全に抑制された。以上よりSD発生にはNMDA受容体を介した機序が関与しており、その発生は麻酔薬の種類・麻酔深度により影響されることが示唆された。3.低酸素・無グルコース負荷による細胞外グルタミン酸・細胞内遊離Ca2+の変化を検索した。SD前処置後1日のラット脳スライスでSD前処置した側としなかった側では、低酸素・無グルコース負荷からグルタミン酸上昇までの時間・Ca2+上昇までの時間・上昇の程度に差は認められなかった。このことより、SD前処置による虚血耐性獲得機序はNMDA受容体を介した神経細胞内遊離CA2+上昇抑制によるものではない可能性が示唆された。4.麻酔薬の虚血耐性誘発に及ぼす影響を検索した。SD前処置をイソフルレンまたはケタミン麻酔下で行い、その1・3および7日後に脳虚血を負荷、虚血負荷3日後の障害脳神経細胞数を顕微鏡下に計測した。その結果疑似手術群に比較して、イソフルレン麻酔下SD前処置群の方が有意に脳神経細胞の障害が少なく、ケタミン麻酔下SD前処置群では疑似手術群と有意差が認められなかった。このことより、虚血他姓獲得にはNMDA受容体を介した機序が関与している可能性が示唆された。本年度は以下のような検索を中心に研究を進めた。1.脳虚血に対する虚血耐性を獲得させうるSpreading Depression(以下SD)が、どのような条件で発生するか検索した。電気刺激によってSDを発生させる刺激強度は、従来報告されている強度よりかなり弱くても発生することがわかった。また、持続的化学刺激によりSDを発生させる場合、68分の間隔で発生するのが観察された。このことより、SD発生にはある程度の不応期が存在することが示唆された。2.SDを発生させる時の基礎麻酔によってSD発生の頻度・振幅・最大反応潜時が変化するか検索した。吸入麻酔薬では麻酔深度が深くなるに従って発生頻度が減少し、最大反応潜時が延長したが振幅には変化が認められなかった。静脈麻酔薬麻酔下では頻度・振幅・最大反応潜時には影響は認められなかった。NMDA受容体の拮抗薬であるケタミン麻酔下では、SD発生が完全に抑制された。3.SD処置後1・3および7日後のラットの脳スライス標本を用いて、低酸素・無グルコース負荷による大脳皮質神経細胞内遊離Ca^<2+>の上昇を観察した。SD前処置した側の神経細胞と前処置しなかった側の神経細胞間には、神経細胞内遊離Ca^<2+>上昇発生までの時間・上昇の程度に差が認められなかった。

このことより、SD前処置による虚血耐性獲得機序は、グルタミン酸受容体を介した神経細胞内遊離Ca^<2+>上昇抑制によるものではない可能性が示唆された。本年度は以下のような検索を中心に研究を進めた。1.脳虚血に対する虚血耐性を獲得させるSpreading Depression(以下SD)を虚血前に発生するように前処置しておくと、そのような前処置をしていないものに比較して脳虚血に対してグルタミン酸の放出などでいかなる違いが認められるか、ラットの脳スライス標本を用いて検索した。SD前処置後1日のラット脳スライス標本を用いて、低酸素・無グルコース負荷による大脳皮質神経細胞外遊離グルタミン酸の上昇を観察した。SD前処置した側の神経細胞と前処置しなかった側の神経細胞間には、グルタミン酸上昇発生までの時間に差は認められなかった。上昇の程度に関しては、ごく僅かな操作・体動や出血などに対してもセンサーが鋭敏に反応し、定量的に判定することはできなかった。2.麻酔薬の虚血耐性誘発に及ぼす影響を検索した。インフルレンまたはケタミンで麻酔を施行しながらSDを誘発させる前処置を行い、その1・3および7日後に脳虚血を負荷した。虚血負荷3日後の脳組織標本において、障害脳神経細胞数を顕微鏡下に計測した。その結果、頭蓋骨にバ-ホールを開けただけの疑似手術を行ったラットに比較して、インフルレン麻酔下でSDを発生させた後に脳虚血を負荷したラットの方が有意に脳神経細胞の障害が少ないことがわかった。またケタミン麻酔下でSDを誘発させる前処置を行い、その後同様に虚血負荷を加えたものでは、インフルレン麻酔下でSDを誘発させる前処置を発生させたものに比べ神経細胞の障害が大きく、疑似手術群のものと有意差が認められなかった。このことより、ケタミンがNMDA受容体の拮抗薬でありSD誘発を抑制することなどから、このような虚血耐性獲得にはNMDA受容体を介した機序が関与している可能性が示唆された。
相対論的電離面と周期静電場によるTHz放射の観測

超短パルス,高出力なレーザーの出現により,高密度プラズマの生成が容易となった。最近,プラズマ応用の分野では電磁波の周波数上昇(frequency up-shifts)および,電磁波の放射(radiation)に関する研究が盛んである.最初に電磁波の周波数上昇について理論的な提案があった。相対論的速度を持つ過密度プラズマ(overdense plasma)が対向して入射する電磁波を反射する現象である。反射電磁波はドップラー効果(Doppler effect)により周波数が上昇する。しかし,このような高密度プラズマの生成は技術的に容易ではないが,最近実験例が報告された。上述の現象は,プラズマ化の前後で初期電磁波は空間的に固定される。その結果,プラズマの存在により周波数が上昇する。従って,初期電磁波を静電場に置き換えても,フラッシュ電離と同様の機構による周波数上昇が期待できる。静電場で置き換えた場合は周波数0からの上昇であり,電磁波の放射を意味する。これを"超光速電離面を用いたDARC(Superluminous DARC)"という。超光速電離面を用いたDARCでの電磁波の放射は,相対論的電離面が静電場に沿って走る"DARC"とは異なる。この場合,"DARC"における静電場に対して,レーザー光を側面から照射する。つまり,電離面の速度が等価的に光速より大きくなったと解釈できる。最近,プラズマ応用の分野では電磁波の周波数上昇(frequency up-shifts)および,電磁波の放射(radiation)に関する研究が盛んである。最初に電磁波の周波数上昇について理論的な提案があった。本研究では,超光速電離面による電磁波の周波数上昇に関する実験と既存のマイクロ波パルスからレーザー生成過密度プラズマを用いて短パルスマイクロ波の原理実証実験を,高出力のNd:YAGレーザー(266nm,100mJ,6ns(FWHM)@1064nm)を用いて行った。超光速電離面を用いたDARCでの電磁波の放射は,相対論的電離面が静電場に沿って走る"
神経回路形成におけるRho類似GTPaseカスケードの役割

神経細胞が軸索を伸長し標的細胞を認識してシナプス結合する際の特異性はリガンドとそのレセプターの多様性と分布濃度差によって一部説明されるようになってきている。これらのリガンドとレセプターは分子種として多数存在するのに対し、その認識シグナルを受けた細胞内の情報伝達は共通性の高い少数の機構によってすすむ可能性がある。その有力な機構のひとつがRho類似GTPaseカスケードである。Rho類似GTPaseはアクチン細胞骨格系の制御を通して細胞の形態、接着、運動を調節していることが近年明らかになり、これらの現象を伴う軸索伸長とシナプス形成もRho類似GTPaseによって制御されることが示唆されている。われわれは神経回路の形成機構を解明する目的で活動性の低下したショウジョウバエ変異株を解析することによりstill life(sif)遺伝子を同定した。sif遺伝子は複数のドメイン構造を持つRho類似GTPase活性化因子をコードしている。N端を欠失させたSIFタンパク質を強制発現すると軸索伸長やシナプス形成を阻害し、ヒトの培養細胞ではアクチン細胞骨格系を調節して細胞の形態を変化させる。さらにSIFタンパク質はシナプス末端内の細胞膜近傍の限られた領域に特異的に存在する。以上のことからSIFタンパク質はRho類似GTPaseの活性化によるアクチン細胞骨格系の制御を通したシナプス分化の調節をしていることが示唆された。また、レーザー顕微鏡および電子顕微鏡を用いて神経・筋接合部におけるSIFタンパク質の局在を調べて見ると、神経伝達のアクティブゾーンの周縁部に局在することがわかった。生体内および試験管内の実験によりSIFタンパク質の基質がRho類似GTPaseのひとつであるRac1であることがわかった。マウスにおいてもSIFと類似したタンパク質を同定することに成功し解析を行っている。