hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホログラフィックレーザープロセッシングによる元素拡散制御

超短パルスレーザー照射による元素拡散傾向を系統的に調べデータベース化すると共に、元素拡散がレーザー照射により誘起される温度分布(勾配)に依存することを明らかにした。ケイ酸塩ガラスではSiが中心に集まり、その領域は低屈折率化するが、リン酸塩やホウ酸塩ガラスにおいて、中心の高屈折率化に成功し、光導波路等の光学素子が形成可能であることを確認した。また、レーザー照射領域の組成変化により、非線形光学結晶を連続的に析出できることも確認した。更に、位相空間変調器を利用することで、元素分布の形状制御にも成功した。これらの結果により、均質なガラス内部の様々な物性を任意の形状で局所的に制御することが可能となる。元素拡散傾向を、ガラス構成成分が異なる種々のガラス材料と超短パルスレーザー照射条件との組み合わせにより系統的に調べた。その結果、シリケートガラスにおいてはガラス骨格を形成する網目形成酸化物がレーザー照射領域の中心に集まり、その周囲に中間酸化物、修飾酸化物の順で元素分布が形成されることを確認した。また、リン酸塩ガラスやホウ酸塩ガラスにおいては、網目形成酸化物と中間酸化物との分布が逆転する現象が起こることも明らかになった。そこで、拡散シミュレーションよる実験結果の再現を試み、元素拡散の駆動力の特定とそのメカニズムの解明を行った。当初、駆動力として、超短パルスレーザーの集光照射により形成される急峻な温度勾配、衝撃波の伝搬、圧力分布や超急冷等いくつかの要因を考慮したが、結果として急峻な温度勾配が元素分布の形成を支配していることを確認した。具体的には、濃度勾配と温度勾配によるイオンの拡散のみを支配要因と仮定し、相互熱拡散二成分の系について拡散方程式に基づくシミュレーションを行った。拡散種はSiO2とCaOを仮定した。温度勾配を駆動力とした拡散は、濃度勾配を駆動力とした拡散と同時に起こり、シミュレーションに使用した温度分布と拡散後のCa濃度のシミュレーション結果およびSi濃度のシミュレーション結果が、実験結果を非常に良く再現できることが確認できた。さらに、多点同時照射により形成される元素分布状態を再現することにも成功し、形状制御が可能であることも確認した。以上、フェムト秒レーザー照射時の元素移動現象の駆動力が温度勾配であることを明らかにするとともに、多点同時照射による元素分布の形成制御の可能性を見極めた。これらの結果は,今後LCOS-SLMを利用し、ガラス内部にレーザーを多点で同時照射することで、任意の元素分布を形成するために必要な基礎データである。空間光位相変調を利用し、繰り返し周波数が異なる二種類(1kHz、250kHz)のフェムト秒レーザーを二次元多点同時照射するシステムに、新たなホログラムを組合せることで、二種類のレーザーの焦点位置をZ軸方向へも変化させることを可能とし、ガラス内部の元素拡散領域(温度分布形成)を三次元的に制御可能なシステムを構築した。さらに、このシステムにより、光軸方向(Z方向)の元素拡散制御の自由度を高めることが可能となり、三次元空間における相分離領域の制御および局所的な屈折率制御を可能とした。昨年、二種類(1kHz、250kHz)のフェムト秒レーザーの深さ方向の焦点位置が同じ状態で連続的に集光点を光軸に平衡に走査させることで、空間選択的に相分離領域が形成可能であることを確認した。この場合、得られる相分離領域の断面形状は常に一定となるが、今回、1kHzのレーザーの焦点位置を250kHzのレーザーの焦点位置に対して相対的に変化させ、光軸に対して垂直に走査させることでより相分離領域の形状をより複雑(精密)に制御することが可能となった。さらに従来のSiO2-Na2O二成分系ガラスに加え、より耐候性に優れ実用的なSiO2-B2O3-Na2O三成分系ガラスにおいても同様に空間選択的な共連続構造が形成可能であることも確認した。SiO2を主成分とするシリケートガラスにおいてはSiイオンが中心に集まり、分布の傾向は網目形成酸化物,中間酸化物,修飾酸化物の順に同心円状に分布するため、元素分布形成により集光点中心近傍を高屈折率化することが困難であるため、高屈折率化に寄与するGeとGaイオンが中心に集まるP2O5-GeO2-Ga2O3-K2Oガラスにおいて、新たに構築したシステムにより元素拡散を利用したマイクロレンズや光導波路が形成できることを確認した。昨年度、元素移動現象が主に温度勾配が駆動力となり生じていることを明らかにした。そこで、元素移動の支配要因である温度勾配(分布)の制御を目的に、まず空間光変調器(LCOS-SLM)による既存のホログラフィックレーザー集光照射システムを元素拡散制御に適したシステムとして再構築した。このシステムにより、繰り返し周波数の異なる(熱蓄積効果が異なる)

フェムト秒レーザーを任意のパターンで複数同時集光照射することで、温度や圧力の分布・勾配および衝撃波の発生・伝搬等の制御が可能となり、元素分布の形状や元素移動量が制御できることを確認した。さらに、二種類のレーザー(繰り返し周波数:1 kHzと250kHz)の照射位置(集光点位置)を三次元的に相対変化させることで、リボン状の元素分布形成が可能であることも確認した。ガラスにおける相分離現象はナノメートルからマイクロメートルスケールの多孔構造を形成するために利用されており、一般に分相ガラスは不混和組成下にあるガラスを熱処理することによってガラス全体で起こる現象であるが、ホログラフィックレーザー照射により元素分布の形状および組成比を制御することで、ガラス表面や内部において空間選択的な分相領域の形成が可能となった。さらに、このサンプルをエッチングすることで、マイクローTAS等への応用が期待できる共連続構造が局所選択的に形成可能であることも確認した。元素拡散(分布形成)傾向を、ガラス構成成分が異なる種々のガラス材料と超短パルスレーザー照射条件との組み合わせにより系統的に調べ、拡散シミュレーションより元素拡散の駆動力を特定することで、そのメカニズムを明らかにすることができ、研究計画に沿った成果が得られているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。元素分布形成の主駆動力である温度勾配や分布形状を制御することを目的としたホログラフィックレーザー集光照射システムを構築することができ、このシステムを用いて元素分布の形状制御を可能とすることができた。さらに、元素分布形成により局所的なガラスの熱物性を制御することができ、概ね計画通りに進捗しているため。元素拡散の支配要因である温度勾配を制御することを目的に、ホログラフィックレーザー集光照射システムを元素拡散制御に適したシステムとして再構築する。一般的なフェムト秒レーザー集光照射によるガラス材料内部の構造改質は、レーザービームをガラス内部の一点に集光し、試料を三次元ステージで動かすことによって各種構造改質を行っているが、LCOS-SLMとフェムト秒レーザーとを組み合わせることで、1つのビームを任意の強度分布を有する複数のビームに分割する二次元同時照射や、二次元のホログラムにフレネルレンズのパターンを組み込むことで三次元での同時照射を可能とする。また、繰り返し周波数の異なる(熱蓄積効果が異なる)フェムト秒レーザーを任意のパターンで複数同時集光照射することで、元素の拡散量、速度や方向の制御を試みる。元素拡散による元素分布形成メカニズムの知見をもとに、構築するホログラフィックフェムト秒レーザープロセッシングシステムを活用し、実際に均質ガラス内部の特性を元素分布形成により局所的に制御することで、新しいガラス材料の各種デバイスへの応用の可能性を検証する。具体的には、高電場領域に屈折率が高くなる元素を高濃度化させることで実現できる、任意の屈折率差と形状を有するマイクロレンズや光導波路アレイの作製、結晶化温度制御による局所領域のみの非線形
電子ビーム描画法とMOCVD選択成長による量子箱レーザー試作に関する研究

本研究では、まず電子ビーム描画法と化学エッチング法を用い、GaAs基板上にSiO_2の微細パターンを形成し、その上に減圧MOCVD法による選択成長を行うことでGaAs量子箱(量子ドット)構造の作製を試みた。また、その際化学エッチングの最適化、マスクサイズの微細化、および結晶成長条件の最適化を行うことで、良質なナノメータースケールの量子箱構造を再現性良く作製できる技術を確立した。そして、量子箱構造からの強い発光とブルーシフトを観測し、本研究における作製方法が量子箱の作製に有効であることを実証した。量子箱構造によるキャリアーの3次元閉じ込め効果の確認については、励起子からのフォトルミネッセンス(PL)スペクトルのブルーシフトの観測の外PLスペクトルの磁場依存性の測定により行った。また、フォトルミネッセンス励起(PLE)スペクトルの測定やPLスペクトルの時間分解測定を行うことで量子箱内のキャリアー寿命の測定や量子箱内へのキャリアーの拡散に関するダイナミクスについての知見を得た。一方、色々なサイズの量子箱構造を作製し、それらのPLスペクトルのブルーシフト量のサイズ依存性を測定することで量子サイズ効果の3次元量子井戸幅依存性を測定し理論との比較を行った。現在、これらの実験結果のさらに詳しい解析により、いくつかの重要な知見を得ているが、これと平行して量子箱レーザーの試作や新しいタイプの量子箱レーザー構造の考案を行っている。
フィロウイルスの病原性発現とその分子基盤に関する研究

エボラウイルスの強い病原性に関わる因子は解明されていない。本ウイルスに対して効果的な予防・治療法を開発するためには、病原性発現のメカニズムを個体、細胞および分子レベルに至るまで明らかにする事が必要である。エボラウイルスの表面糖蛋白質(GP)に対して誘導される抗体の中には、ウイルスの感染を増強するものが存在する事をこれまでに明らかにした。感染患者回復期血清を調べると、約半数に感染増強活性が認められたので、実際の感染でも感染増強抗体の産生が誘導されている事が明らかになった。GPに対するモノクローナル抗体(MAb)のうち、ウイルスを中和する活性を示すものに関して、エピトープの同定を行った。VSVのG蛋白質遺伝子をZaire株GP遺伝子に置換したリコンビナントVSVを中和抗体存在下で増殖させてエスケープミュータントを選択し、GPのアミノ酸変異を同定したところ、MAb133/3.16は膜融合ペブチド、MAb226/8.1はレセプター結合領域付近のエピトープを認識すると考えられた。これらの抗体の受動免疫による感染防御効果をマウスモデルを用いて調べた。抗体をウイルス攻撃前あるいは後に腹腔内に投与したマウスは致死量のウイルス感染に対して無症状で耐化した。ウイルス感染後に抗体価の上昇が全く認められなかった事から、ウイルスはマウス体内で殆ど増殖しなかったと考えられる。これらの結果は、中和抗体のみを用いての受動免疫法がエボラウイルス感染に対して有効である事を示唆する。(注)実際のエボラウイルスを用いた実験は、Feldmann博士の協力でカナダの国立研究施設Canadian Science Centre for Human and Animal Healthで行った。
客観的病態診断を可能とする新たな超音波検査法の確立と獣医臨床応用の進展

伴侶動物における超音波検査による客観的病態診断の確立に向けた基盤を形成し、その臨床応用の進展を検討することを目的として、まず正常犬の膵臓の灌流状態に関する基礎的知見を得た。次いで、実験的に作出したセルレイン誘発性急性膵炎モデルにおける造影超音波検査所見を解析して、膵臓の血流変化に着目した急性膵炎の新しい診断基準を確立した。また、左心房機能に着目した心エコー図検査による新たな心機能評価法の確立を目指し、正常犬の左心房面積の時相による変化を解析して正常値を確立するとともに、本手法の再現性を明らかにし、臨床応用への基盤を構築した。本研究の目的は、伴侶動物における超音波検査による客観的病態診断の確立に向けた基盤を形成し、その臨床応用の進展を検討することである。平成24年度は昨年に引き続き、ソナゾイド造影超音波検査の臨床応用の適用拡大を目的として、未だに診断が困難な膵炎に着目し、まず正常犬の膵臓の灌流状態に関する基礎的知見を得た。次いで、実験的に作出したセルレイン誘発性急性膵炎モデルにおける造影超音波検査所見を解析して、膵臓の血流変化に着目した急性膵炎の新しい診断基準を確立することを目指した。その結果、超音波造影剤ソナゾイドのボーラス投与(0.01ml/kg)では膵臓の至適観察時間が16秒と短かったため、ソナゾイドを0.05 ml/kgで持続点滴することで観察時間を150秒に大幅に延長させる造影検査法を確立した。本研究成果はVeterinay Radiology and Ultrasound誌に投稿済みで、現在2度目の査読中である。また、セルレイン誘発浮腫性膵炎では、正常時に比べて膵実質のエコー輝度のピークまでの到達時間が短縮し、最高輝度が上昇することが明らかとなった。本研究成果はAmerican Journal of Veterinary Research (AJVR)誌に投稿中である。これまでソナゾイドを用いた犬の膵臓の造影超音波検査に関する報告は皆無であり、本研究成果によって、犬の膵臓の造影超音波検査法が確立され、実験的に作出した浮腫性膵炎における膵臓の灌流状態の変化の特徴が明らかになったことは、現在進行中の膵炎の臨床例での解析に向けてその礎を築くことができた。加えて、今年度は左心房機能に着目した心エコー図検査による新たな心機能評価法の確立を目指し、正常犬の左心房面積の時相による変化を解析して正常値を確立するとともに、本手法の再現性を明らかにした。本研究成果はAJVR誌に受理された。まず、超音波造影剤ソナゾイドを用いた造影超音波検査の臨床応用の適用拡大を目的として、未だに診断が困難な膵炎に着目し、正常犬の膵臓の灌流状態に関する基礎的知見を得た。その結果、超音波造影剤ソナゾイドのボーラス投与(0.01ml/kg)では膵臓の至適観察時間が16秒と短かったため、ソナゾイドを0.05ml/kgで持続点滴することで観察時間を150秒に大幅に延長させる造影検査法を確立した(J Vet Med Sci, 75:1601-1607, 2013)。また、セルレイン誘発浮腫性膵炎では、正常時に比べて膵実質のエコー輝度のピークまでの到達時間が短縮し、最高輝度が上昇することが明らかとなった(J Vet Intern Med, 28:496-503, 2014)。臨床例での解析結果も実験膵炎と同様の結果が得られ、本年6月のアメリカ獣医内科学会で発表する予定である。加えて、左心房機能に着目した心エコー図検査による新たな心機能評価法の確立を目指し、正常犬の左心房面積の時相による変化を解析して正常値を確立するとともに、本手法の再現性を明らかにした(Am J Vet Res, 74:864-869)。

平成23年度はソナゾイド造影超音波検査の臨床応用の適用拡大を目的として、未だに診断が困難な膵炎に着目し、実験的に作出した急性膵炎モデルにおける造影超音波検査所見を解析して膵臓の血流変化に着目した診断基準を確立することを目指した。ビーグル犬6頭を用い、セルレインを持続静脈内投与することで浮腫性膵炎を誘発した。右腎頭側の膵臓右葉に関心領域を設定し、ソナゾイド0.01ml/kg静脈内投与後のエコー輝度の変化を経時的に記録し、Time intensity curveを作成した。コントロールには同一個体の生理食塩水を投与して得られたTime intensity curveを用いた。ソナゾイドのボーラス投与では膵臓の至適観察時間が16秒と短かったため、ソナゾイドを0.05 ml/kgで持続点滴することで観察時間を150秒に大幅に延長させる造影検査法を確立した。また、セルレイン誘発浮腫性膵炎では膵実質のエコー輝度のピークに達するまでの時間が短縮し、最高輝度が上昇することが明らかとなった。これまで犬の膵臓の造影超音波検査に関する報告は皆無であり、本研究は造影超音波検査を犬の膵臓の評価に応用したはじめての研究である。今年度の研究成果によって、犬の膵臓の造影超音波検査法が確立され、実験的に作出した浮腫性膵炎における膵臓の灌流状態の変化の特徴が明らかとなったことは、今後の臨床例での解析に向けてその礎を築いた点でその意義は大きい。本研究は実験動物を用いた解析と臨床例における検討の大きく二つの領域から構成される。当初の研究実施計画において、平成24年度はソナゾイド造影超音波検査の臨床応用の適用拡大を目的として、未だに診断が困難な膵炎に着目し、実験的に作出した急性膵炎モデルにおける造影超音波検査所見を解析して膵臓の血流変化に着目した診断基準を確立することを目指していた。この意味において、ビーグル犬を用いた実験的急性膵炎モデルでの解析は終了し、研究はおおむね順調に進展していると判断している。また、左心房機能に着目した心エコー図検査による新たな心機能評価法の確立に向けた研究を展開し、今後の臨床例での解析の基礎となる正常犬のデータを確立することができた。当初の研究実施計画において、平成23年度はソナゾイド造影超音波検査の臨床応用の適用拡大を目的として、未だに診断が困難な膵炎に着目し、実験的に作出した急性膵炎モデルにおける造影超音波検査所見を解析して膵臓の血流変化に着目した診断基準を確立することを目指していた。平成25年度は、これまでの実験で得られた基礎的データを基に、臨床例での解析をすすめる予定である。具体的には動物病院に来院する膵炎を含む様々な疾患の症例に造影超音波検査を適用し、画像情報を集積することで疾患特異的な画像所見の発見につとめたい。また、左心房機能に着目した心エコー図検査についても、様々な心疾患症例に適用することで、その臨床的有用性を明らかにしていきたい。平成24年度は、まず平成23年度に行ったビーグル犬を用いた実験的急性膵炎モデルでの解析結果を早々に論文にまとめ学術雑誌に投稿する予定である。また本研究のもう一つの領域である臨床例における検討については、動物病院に来院する膵炎を含む様々な疾患の症例に造影超音波検査を適用し、画像情報を集積することで疾患特異的な画像所見の発見につとめたい。平成24年度は配分経費のうち1,352円の残額が生じた。この次年度使用となった研究費については、物品費としてすでに使用済みだが支払いが翌年度となった。
炎症発症機序解明におけるNK細胞の結合組織浸潤機構についての解析

生体内では血管内から炎症組織へとNK細胞が浸潤していくことが想定される.しかし、その機序はほとんど解明されていない.本実験結果より、NK3.3はCXCL12刺激によってI型コラーゲンゲルへの浸潤とDQコラーゲンI型の分解が増強される事が確認された.また、この浸潤と分解にはMMP-1が強く関与している可能性とNK3.3とpro-MMP-1の結合にはCXCL12が関与している可能性が示唆された。1)細胞表面受容体の確認NK様細胞株(NK3.3)を各種抗体(抗α2-、抗β1-インテグリン、抗CXCR4)にて反応させた後、FACSにて解析をおこなった。その結果、コラーゲンの細胞膜受容体の一つであるα2β1インテグリンとCXCL12の受容体であるCXCR4がNK3.3に存在することを確認した。2) CXCL12刺激によるI型コラーゲン分解能の検討NK3.3を20ng/mlのCXCL12刺激のみ、あるいはMMPの阻害剤(20μM GM6001、200ng/ml TIMP 2)を加え20時間培養する。25μg/mlのDQコラーゲンI型をコートしたスライドガラスに細胞を播種し4時間培養する。その結果、CXCL12存在下で照3.3はDQコラーゲンI型の分解を増強する事が確認された。また、DQコラーゲンI型に対する分解能の増強はMMP阻害剤であるGM6001とTIMP2によって著明に抑制される事が確認された。3) CXCL12刺激によるI型コラーゲンゲルに対する細胞浸潤能の検討実験にはボアサイズ3μmのTranswellを用いた。200μg/mlのI型コラーゲンゲルを上部に加え、200ng/mlのCXCL12を下部に入れる。MMP阻害剤(2)と同様)は上部と下部に加える。細胞を上部に播種し20時間培養する。顕微鏡で細胞浸潤した細胞をカウントした。CXCL12存在下で、NK3.3はI型コラーゲンゲルへの浸潤を増強する事が確認された。また、浸潤の増強はMMPの阻害剤であGM6001とTIMP2によって著明に抑制される事が確認された。以上の結果より、NK3.3はCXCL12刺激によってI型コラーゲンゲルへの浸潤とDQコラーゲンI型の分解が増強される事が確認された。また、この浸潤と分解にはMMPが強く関与している可能性が示唆された。1)NK様細胞株(NK3.3細胞)においてCXCL12刺激により発現するMMPsの同定NK3.3細胞にCXCL12を加えて5%CO_2、37°Cで24時間培養する。培養終了後上清を回収し5倍に濃縮したサンプルを用いてウエスタンブロッティングを行う。ウエスタンブロッティング後PVDF膜にタンパクを転写し各種抗MMP抗体(anti-MMP-1,anti-MMP-8,anti-MMP-13,anti-MMP-14)にてバンドを検出した。その結果CXCL12刺激による各種MMPの発現において、MMP-8,-13,-14において差は認められなかった。しかし、MMP-1の産生においては刺激による著明な増強が確認された。NK3.3細胞にCXCL12刺激とrecombinant pro-MMP-1を加えたもの、あるいはそれにGタンパク阻害剤であるPertussistoxin (PTX)を加えウォーターバスにて37°Cで10分間培養する。培養後細胞を抗MMP-1抗体と反応させサンプル作成し、共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。その結果、CXCL12刺激によりpro-MMP-1がNK3.3の細胞表面に結合することを確認した。この結合はGタンパク阻害剤のPTXによりCXCL12が受容体に結合するのを阻害すると著明に抑制された。以上のことからNK3.3細胞のMMP-1産生にCXCL12が関与していること、またNK3.3とpro-MMP-1の結合にもCXCL12が関与している可能性が示唆された。
腎内微小循環系の3次元構築から腎硬化症の進展を考える

本研究では、腎癌非癌部組織を収集し、糖尿病、高血圧、高齢者について、腎臓の連続切片を作成し、血管と糸球体の関係を検討した。高齢者では太い動脈では硬化が強いが、その末梢の血管はよく保たれていることが3次元構築で判明した。腎障害が高度な高血圧例では、細い血管ほど動脈硬化が強く、糸球体硬化も強くみられた。3次元構築をすると、とくに末梢血管で内腔の狭い動脈硬化を有する症例では、高度な糸球体硬化を認めた。これらの結果を国内外の腎臓学会、病理学会で発表し、論文化をおこなった。2014年研究の成果:以下の事項について、日本病理学会総会、日本腎臓学会総会、アメリカ腎臓学会で研究成果を報告した。【研究成果の具体的内容】血管硬化の一つに、糸球体門部に多数の細小血管が出現する(polar vasculosis、PV)という特別な病態が存在する。PVは、糖尿病性腎症で高頻度にみられ、高度の血管障害を有する高血圧症例でも頻度が少ないが存在する。PVの起源や糖尿病腎症のいつから出現するか、非腎症糖尿病や腎疾患のない例での出現の有無は不明である。PVの病態を解明するために、糖尿病、高血圧、コントールの腎癌非癌部のパラフィン連続切片に、多重免疫染色を施した組織をバーチヤルスライドにとりこみ、画像解析をおこなった。2次元連続切片から、糸球体門部のPVを同定するともに、さらに、小葉間動脈ー輸入動脈ー糸球体ー輸出動脈にいたる3次元構築を行った。PVは糖尿病性腎症例だけでなく、非腎症糖尿病や動脈硬化が強い高血圧例に出現し、いずれも細小動脈の硝子化が強く認められた。PVは細小動脈の硬化が少ない糖尿病や高血圧例やコントロールでは認めなかった。観察したPVは全て、余剰の輸出動脈にその起源があり、最終的に傍尿細管毛細血管に連続していた。【意義や重要性】今回の検討では、polar vasculosisは輸出動脈にその起源があり、糸球体ー輸出動脈のremodelingにより生じるていることが確認された。細小動脈の硝子化と密接な関与も示唆された。この知見は糖尿病性腎症あるいは高度な血管障害を有する症例の微少循環の障害の機序について検討する上で、重要であり、今後多数例を解析することにより、血管のremodelingと動脈硬化、糸球体硬化の関連をさらに検討ができると考える。【具体的内容】ヒト腎癌非癌部のパラフィン包埋組織から150ー200枚の連続切片を作成、免疫染色(内皮マーカーCD34,血管平滑筋マーカーSMA)を施し、バーチャルスライドに取り込み、観察し、3次元構築を作成し、腎内微小血管の変化とそれによる障害を腎硬化症をはじめとしたヒト腎臓で解明している。腎硬化症の背景疾患として重要な糖尿病、肥満についてとくに糸球体門部の輸入・輸出動脈の組織構築を検討した。その結果を、アメリカ腎臓学会、日本腎臓学会総会、日本病理学会総会、糖尿病性腎症研会で発表した。研究の方法を中心とした論文を作成し、2015年11月のpathology internationalに発表した。【意義】糸球体門部のpolar vasculosisは、硝子化した微小血管が糸球体門部周囲が出現する病態で、糖尿病性腎症のhall markとされるがその起源はわかっていない。本研究の解析の結果、polar vasculosisの起源は全て輸出動脈で、しかも血管新生によりあらたに出現している過剰輸出動脈であること、polar vasculosisは糖尿病による糸球体硬化症が出現する以前から出現していることを証明した。3次元構築を作成し画像として提示した。一方肥満症の解析では、輸入動脈のみならず輸出動脈が高頻度に拡張し、これを高血圧症例と比較検討し、輸出動脈の拡張が、肥満症に特徴的であることを証明した。肥満症も高血圧も、糸球体血流のhyperfiltrationがその病因の機序の一つではあるが、肥満では高血圧とは異なる機序が作用していることが、示唆された。【重要性】上記の二つの知見は、腎微小血管の異常が腎障害にはたす役割を検討するために、重要である。連続切片を作成しない限り発見しえない知見で、本研究でなければできない研究と考える。(1)症例の入手の困難:腎腫瘍の場合、腎部分切除術が選択されるようになり、解析に適する腎摘出標本の入手が難しくなっている。とくに非癌の解析に適する小型で、癌のstageが低く、非癌部の損傷が少ない癌は、部分切除されるようになっている。今回ターゲットとした糖尿病症例では、特に部分切除術が推奨されている。部分切除の場合は、非癌部はごく少量で、腫瘍の影響が強く糸球体硬化や間質傷害が高度であり、本研究の求める非癌部の検討が困難である。(2)実験や解析に時間がかかること。実験の手技は単純であるが、それぞれのステップで手間がかかること、解析は、1個の糸球体やその上流血管の解析に100ー150枚の写真をとり検討するため、時間がかかる。その多数糸球体の検討はさらに時間がかかる。単純なman powerが必要な研究だが、時間の制限もあり、学会発表まではできるが、論文化に向けての解析が遅くなっている。平成28年度では、糖尿病の糸球体門部の構築について、ヒト腎非癌部のバーチャルスライドを用いて組織学的に検討し、さらにその3次元構築を発表した。

糖尿病性腎症では、門部には細血管が増えることが特徴であるが、今回我々の研究では、腎症発症前あるいは早期より、糸球体門部に細血管が増えること、そして、それは輸出動脈からなることを確認した。いわゆる硝子化した血管が増えるpolar vasculosisも非腎症の糖尿病の多数例で観察された。硝子化した門部血管は、必ずしも、輸入動脈の硝子化とは関係がないことも提示した。コントロールでは、門部の血管増生は、頻度は少ないが認められたが、硝子化した血管は観察されなかった。糖尿病では門部の血管の増加は、糸球体硬化や間質障害の増加とともに増加し、糖尿病腎症の発展と関連があることが示唆できた。バーチャルスライドをもちい、門部の血管の3次元構築を完成させた。この要旨の発表を、アメリカ腎臓学会、日本腎臓学会、日本病理学会で発表した。糸球体門部血管増加は糖尿尿性腎症の典型的な所見であるが、かなり早い時期から出現しているだろうことは、これまでの腎生検の組織から想定はされていた。今回の検討では、より大きな検体を用いそれを確定し、頻度も提示できた。輸入動脈の障害や小葉間動脈などの障害とは直接的な関係性がなかったことより、輸出動脈が、糖尿病性腎症でのターゲットとなっていることが、わかった。またヒト加齢による血管変化の3次元構築に関して、論文化をおこなった。学内での防災設備のための改築工事のために、研究室や研究器具が使えない時期があったため、研究が遅れた。腎の微小循環系の解析を行うため、腎癌非癌部の連続切片を用い、HE染色、特殊染色、CD34, SMAの二重染色を行い、連続的に微小血管の走行を確認した。糖尿病、高血圧、高齢者、対照において血管の3次元構築を作成した。1.糖尿病では糸球体門部の血管を中心に検討した。腎症がある症例では、ほぼ100%の糸球体では門部血管の硝子化を認め、同時に門部周囲のpolar vasculosisが出現していた。腎症がなくとも、頻度は少ないが、糸球体門部の細動脈の硝子化とpolar vasculosisが出現していた。腎機能の低下や糸球体に多少とも糸球体に糖尿病の変化がでるとその頻度は、急増した。連続切片を用い、小葉間動脈や弓状動脈の動脈硬化との関連を検討したが、大型の血管の動脈硬化がなくとも、硝子化が出現していた。糖尿病性腎症の糸球体門部周囲の三次元構築を作成し、polar vasculosisが硝子化した輸出動脈であることを確認した。高血圧例では硝子化は少なかった。この結果をまとめ、2017年に、日本腎臓病学会、日本病理学会、糖尿病性腎症研究会で発表を行った。2.対照群では、糸球体門部硝子化の頻度は少なかったが、80歳以上の超高齢者では、その頻度が増加していた。3次元構築を行うと、腎皮質内の小葉間動脈の内膜肥厚は軽度であるが、門部周囲の血管が内腔が狭小化し、硬化糸球体が多く、糸球体肥大が確認された。動脈硬化の指標ともいえる小葉間動脈の変化が少ないにも関わらず、糸球体硬化が多いことが証明され、血管障害は、異なる血管径の血管では異なって出現する可能性が示唆された。この結果をまとめ、2016年にInt J Mol sciに発表した。以上、連続切片を用いることにより、糸球体、細動脈、小葉間動脈、弓状動脈の直接的な関係を知ることができ、さらにそれが種々の状態で、変化することも確認された。
細胞死スイッチ担当遺伝子のゲノムワイドスクリーニング

本研究は細胞死スイッチに関与する遺伝子群のゲノムワイドな網羅的スクリーニングを目指し、モデル生物として非常に優れたショウジョウバエを用いて、『異所発現トラップ法』により細胞死実行遺伝子の同定を機能的且つ効率的に行おうとするものである。この研究によりまず一群の細胞死スイッチ担当遺伝子を同定し、それらの遺伝子産物の比較解析を行う。次にそれらの遺伝子群のプロモーター領域を解析することにより、転写因子と考えられる"プレ細胞死スイッチ"担当遺伝子の予測を生物学的・数理統計学的な両面から解析する。本研究は、モデル生物としてショウジョウバエを用いて異所発現トラップ法をゲノムワイドに展開し、生体内で機能する細胞死スイッチ担当遺伝子の網羅的同定を効率的に行おうとするものである。本年度はそのスクリーニング系の確立をおこなった。細胞死の実行過程に関与する細胞死スイッチ担当遺伝子群を同定するために、申請者はショウジョウバエを用いた異所発現スクリーニング法を導入した。これはショウジョウバエ異所発現系統であるGS系統を用いて個体内で未知遺伝子を強制発現させる方法であり、強制発現の結果引き起こされる様々なショウジョウバエの表現型をもとに、機能的に遺伝子をスクリーニングすることができる優れた手法である。UAS異所発現トラップショウジョウバエ系統を、複眼特異的にGAL4転写因子タンパク質を発現するGMR-GAL4系統と交配させ、次世代の子孫の複眼の表現型を観察する。ショウジョウバエの複眼は光受容細胞などの神経細胞を多数含む代表的な中枢神経系器官である。もし複眼に細胞死実行遺伝子が強制発現されれば、複眼はそのサイズが縮小することが申請者らによって既に示されている。あるいは細胞死誘導能が強い遺伝子の場合は致死になることも明らかになった。この事実をもとに、複眼の縮小または致死性を指標に細胞死を誘導可能なUAS異所発現トラップ系統をピックアップし、細胞死スイッチ担当遺伝子群の1次コレクション系統を作成した。
中国進出企業の環境マネジメント及び環境技術移転の実態に関する調査研究

本調査研究は、中国進出企業、および中国国営企業、中国私営企業の経営戦略のなかに環境経営的発想がどの程度組み込まれているのか、あるいは環境経営を実施するに必要なノウハウ、あるいは製品作りがどの程度実践されているのか、こうした問題意識をもって中国企業の調査を実施した。今の中国で、こうした「環境マネジメント」という発想を経営者が積極的に採用するか否かに関心をもたざるをえないのである。かつて日本でもISOを積極的に取ろうとする経営者は少なかった。というのは、環境対策はコストばかりかかり利益にならないという発想があったためである。従って、中国でも環境対策を経営に組み込む努力を積極的に行う経営者がいればいいのだがという思いを持って中国にはいった。北京の社会科学院で中国社会学会会長の陸学芸教授似合い、中国の環境問題に関して指導を頂き、調査が始まった。中国では優良企業として表彰された「北京旭硝子電子有限公司」が突然に天津の工業開発区に工場移転を命じられた。北京オリンピックを控えて、北京から公害企業や産業廃棄物を出す企業を締め出そうとしているのである。杭州市ではあの有名な観光地である西湖が数百年にわたり垂れ流しを続けた結果、ヘドロの除去と環境整備の必要性がでてきて巨額な環境投資が始まっていた。上海、杭州、蘇州、青島、北京、天津、と調査のために訪問した企業の経営者はさまざまであったが、比較的に若い経営者は環境重視の姿勢がうかがえた。遅れているのは国営企業であり、生産設備の老朽化が目立つ状態で、環境対策にまで経営施策が十分にいきわたらないという状況であるように受け止めざるをえなかった。市場社会主義という一国二制度を成功させようとしている中国の経済が今後どのような方向をたどるのか、環境問題の克服にどのような政策を提案していくのか、興味は尽きない。ただ言えるのは、現在の中国の可能性をささえる積極的なエネルギーである。今後も中国の環境ビジネスの展開に関心を持って生きたい。本研究は中国で現在稼動中の日系企業、および中国企業の環境マネジメントおよび環境技術移転の調査研究を目的としている。従って、第1回目の現地調査は北京の中国社会科学院を訪問し、中国社会学会長の陸学芸教授と中国環境問題について話し合うと同時に中国での調査に対して協力依頼をし、次に天津の工業団地の視察をおこなった。北京で操業中の日系企業の中で、産業廃棄物を出している企業はすべて天津の工業団地へ移転することを義務づけ、オフィスのみを北京に残す方式を採用することになっている。第2回目の調査は、大連の工業団地を訪問した。ここでは大連共産党の御協力により、マブチモーターを調査することができた。この企業の環境マネジメントは非常に組織的におこなわれており、一つのモデル企業としての位置づけを与えられていることが判明した。また、大連の環境保護局では、北九州市と大連市との環境協力について聞き取り調査をおこなった。この北九州市と大連市の環境協力関係は、最近では北九州市と北京、天津、重慶市へと拡大しており、北九州市の今日までに果たしてきた役割の重要性について再認識することができた。帰国後、北九州市のKITAを訪問し、大連との協力関係についても再度確認することができた。第4回目の調査は上海市および上海郊外で稼動中の日系企業を調査した。日通関連企業2社を含め、岐阜県の繊維関係企業が上海で4つの工場を稼動中であり、この中の2つを視察した。

また、中国企業の中に、空気清浄器を独自に開発し成功している企業があり、この企業の製品を視察した。本調査研究は、中国進出企業、および中国国営企業、中国私営企業の経営戦略のなかに環境経営的発想がどの程度組み込まれているのか、あるいは環境経営を実施するに必要なノウハウ、あるいは製品作りがどの程度実践されているのか、こうした問題意識をもって中国企業の調査を実施した。今の中国で、こうした「環境マネジメント」という発想を経営者が積極的に採用するか否かに関心をもたざるをえないのである。かつて日本でもISOを積極的に取ろうとする経営者は少なかった。というのは、環境対策はコストばかりかかり利益にならないという発想があったためである。従って、中国でも環境対策を経営に組み込む努力を積極的に行う経営者がいればいいのだが、という思いをもって中国にはいった。北京の社会科学院で中国社会学会会長の陸学芸教授に会い、中国の環境問題に関して指導を頂き、調査がはじまった。中国では優良企業として表彰された「北京旭硝子電子有限公司」が突然に天津の工業開発区に工場移転を命じられた。北京オリンピックを控えて、北京から公害企業や産業廃棄物を出す企業を締め出そうとしているのである。杭州市ではあの有名な観光地である西湖が数百年間にわたり垂れ流しを続けた結果、ヘドロの除去と環境整備の必要性がでてきて巨額な環境投資が始まっていた。上海、杭州、蘇州、青島、北京、天津、と調査のために訪問した企業の経営者はさまざまであったが、比較的に若い世代の経営者は環境重視の姿勢がうかがえた。遅れているのは国営企業であり、生産設備の老朽化が目立つ状態で、環境対策にまで経営思索が十分にいきわたらないという状況であるように受けとめざるをえなかった。市場社会主義という一国二制度を成功させようとしている中国の経済が今後どのような方向をたどるのか、環境問題の克服にどのような政策を提案していくのか、興味はつきない。ただ言えるのは、現在の中国の可能性をささえる積極的なエネルギーである。今後も中国の環境ビジネスの展開に関心を持っていきたい。環境マネジメントが成功すれば市場社会主義経済の意義を認識せざるを得なくなるだろう。また中国に進出して生産活動をおこなっている日系企業がこれまでに形成した環境技術の移転も今後さらにおおきな意味をもつかも知れない。しかし、知的所有権問題がらみの紛争も起きるであろう。環境問題の重要性にいち早く気づき、対応策を講ずる必要性の認識は中国の大学の環境学部の設立も重要な役割を持つと思われるのである。
東南アジア島嶼部におけるリーダーシップの正統性に関する比較研究：ボルネオを中心に

本研究の目的はボルネオ島を中心に東南アジア島嶼部の小規模社会において、首長や王などのリーダーが台頭してきたのか、またいかなるコンテクストでリーダーの台頭が説明されてきたのかを比較研究することである。調査は、1)東カリマンタン(ボルネオ島インドネシア領)とサラワク(ボルネオ島マレーシア)におけるフィールド調査、2)当該地域に関する歴史資料等の資料収集と分析、3)当該地域に関する民族誌的研究の収集と分類をおこなった。これらの成果は、査読付き雑誌論文2本、学会等における口頭研究発表5本として発表した。平成27年度は、東南アジア学会第94回研究大会(於早稲田大学)で個人口頭発表し、多くの研究者からコメントをいただいた。それらをもとに発表内容を論文にまとめて学術雑誌『東南アジア研究』に投稿した。現在、査読者からのコメントをもとに加筆修正作業を行っている。並行して、マレーシア・サラワク州バラム河流域の村落調査を実施した。村落ごとの首長の系譜や婚姻関係を広く調査することができた。この調査の成果は、28年度の学会発表や学術論文の執筆に反映すると同時に、単著の出版を視野に入れている。日本国内で入手可能な史料や民族誌の渉猟と整理およびボルネオ島マレーシア領(サラワク州)におけるフィールド調査はおおむね順調に進展している。研究成果の発表に関しては、予定通り国内学会発表と論文の投稿をした。本プロジェクトの目的は、東南アジア島嶼部におけるリーダーシップの正統性が系譜や歴史伝承にいかに関連付けされて人々によって説明されてきたのか、また、それらの説明がどのように現在的事象と結びついているのかを比較研究することである。研究対象の中心はボルネオ島である。現在のボルネオ島は、マレーシア、インドネシア、ブルネイの三国が領有しているが、歴史的には中華世界、ムラユ港市国家、スールー海域が交差する東南アジア海域世界の中心部ともいえる位置づけにある。最終年度である平成28年度は、ボルネオ島インドネシア領東カリマンタン州のマハカム川流域の調査を実施し、マレーシア領との比較参照データおよび文献資料を収集した。ブルネイおよび周囲の島嶼地域に関する資料調査を継続的に行ってきた。これらの成果は、論文(「ボルネオ内陸部の交易拠点としてのロングハウス:19世紀末のサラワクにおける河川交易からの考察」『東南アジア研究』54(2):153-181、2017年1月、査読あり)、書評(Book Review: "Brunei: From the Age of Commerce to the 21st Century" by Marie-Syb ille de Vienne. In Southeast Asian Studies 6(1):30-32[印刷中])として公刊した。学会や研究会でも積極的に口頭発表を重ねてきた。本研究を通して東南アジア海域とオセアニア、南太平洋地域の島嶼世界へ比較の対象を広げることが有益との知見を得たため、今後の研究の発展的転回のために「アジア・太平洋海域世界縦横プロジェクト」を立ち上げ、ワークショップを開催し、幅広く意見交換と議論をした(2017年3月4日、京都大学)。イギリスへ史料調査に行くほかは、これまでの研究成果を発表することに力を注ぐ。具体的には国内と海外で開催される学会や研究会で積極的に口頭発表するとともに、学術論文にまとめて投稿する。近年中には、本研究課題で行った調査をもとに単著の出版を予定している。また、研究成果の社会への還元として、ウェブサイトの立ち上げに向けてデータの整理を進めていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。人類学28年度が最終年度であるため、記入しない。
PKC-ε活性化による心筋虚血再灌流障害の抑制の分子機構

1.プレコンディショニング(PC)のスタニング軽減効果とPKC活性化、GLUT4発現亢進との関連心筋スタニングすなわち再灌流により壊死を免れた心筋細胞の持続性の収縮機能障害は、心筋梗塞後における心不全の原因として重要である。本研究では(1)PCのスタニング抑制効果は虚血障害自体の軽減によること、(2)PC虚血後にはPKC-ε活性化ならびにAMPkinaseの活性化が誘導され、PC3時間後には、GLUT4のmRNAが約7倍、24時間後にはGLUT4の蛋白レベルが約2倍に上昇すること、(3)PCのスタニング軽減効果ならびにAMP kinase活性化、GLUT4発現亢進がPKC阻害薬で遮断されること、を観察した。したがって、PCのスタニング軽減効果の機序には、PKC-ε、AMP kinaseの活性化に引き続いておこるGLUT4の発現誘導が、心筋細胞の糖の取り込みを亢進させることが関与していると推察された。これらの成績は第24回欧州心臓学会、第67回日本循環器学会において発表し、Cardiovascular Researchに掲載された。2.梗塞後のリモデリングによるPC機構の破綻とPKC活性化との関連梗塞後慢性期患者の予後不良の一因に梗塞後のリモデリングによるPC効果の破綻が寄与している可能性を以前に報告したが、このPC機構の破綻の機序として、(1)梗塞後のリモデリング心では虚血によるPKC-ε活性化が誘導されないこと、(2)アンギオテンシン受容体拮抗薬でリモデリングを抑制すると、虚血によるPKC-ε活性化がおこりPCの梗塞抑制効果が温存されること、(3)リモデリング心においてG蛋白連関受容体やK_<ATP>channelの機能は保たれていること、を観察した。したがって、PCの梗塞抑制においてPKC-ε活性化が重要であり、梗塞後リモデリングの過程でG蛋白連関受容体刺激からPKC-ε活性化いたる情報伝達が障害されることがPC機構破綻の機序と推察された。これらの成績はMoleular and CellularBiochemistryに掲載された。1.プレコンデイショング(PC)によるスタニング抑制効果とPKC-ε活性化との関連虚血8分・再灌流5分の3回反復(IR-1)ならびに虚血5分・再灌流5分の5回の反復(IR-2)による心筋壁運動障害(スタニング)の程度は同程度であり、また、PKC-εのtranslocationの程度も両虚血プロトコールで差を認めなかった。IR-1を施行24時間後にIR-2を行った場合、IR-2によるスタニングの程度は軽減され、PC効果を認めた。一方、比較的長い虚血時間(8分)であるIR-1によるスタニングは、24時間前に施行したIR-2により軽減されないことから、PCのスタニング抑制効果は虚血障害自体の軽減によると考えられた。また、虚血によりPKC-εのtranslocationがもたらされない心筋梗塞後のリモデリング心においては、PCによるスタニング抑制効果が認められなかった。さらに、PCのスタニング軽減効果がPKC阻害薬で遮断されるとの既報とを考えあわせると、PC効果の誘導にはPKC活性化は必須であるが、その成立の十分条件ではないと推察された。2.PCのスタニング軽減効果とGLUT4発現亢進との関漣IR-1施行3時間後には、GLUT4のmRNAが約7倍、24時間後におけるGLUT4の蛋白レベルは約2倍に上昇した。免疫組織標本による検討ではIR-1施行24時間後においてGLUT4発現は細胞膜により多く認められた。これら虚血後のGLUT4の発現亢進はPKC阻害薬で遮断された。以上の成績から、PCのスタニング軽減効果の機序には、PKC活性化に引き続いてGLUT4の発現が誘導され、心筋細胞の糖の取り込みが亢進することが関与していると推察された。これらの成績の一部は第24回欧州心臓学会(平成14年9月、ベルリン)、また第67回日本循環器学会(平成15年3月、福岡)において発表予定した。

2.梗塞後のリモデリングによるPC機構の破綻とPKC活性化との関連梗塞後慢性期患者の予後不良の一因に梗塞後のリモデリングによるPC効果の破綻が寄与している可能性を以前に報告したが、このPC機構の破綻の機序として、(1)梗塞後のリモデリング心では虚血によるPKC-ε活性化が誘導されないこと、(2)アンギオテンシン受容体拮抗薬でリモデリングを抑制すると、虚血によるPKC-ε活性化がおこりPCの梗塞抑制効果が温存されること、(3)リモデリング心においてG蛋白連関受容体やK_<ATP>channelの機能は保たれていること、を観察した。したがって、PCの梗塞抑制においてPKC-ε活性化が重要であり、梗塞後リモデリングの過程でG蛋白連関受容体刺激からPKC-ε活性化いたる情報伝達が障害されることがPC機構破綻の機序と推察された。これらの成績はMoleular and CellularBiochemistryに掲載された。
スパイク時系列の再現性を利用した大脳皮質-皮質間局所回路構造の詳細な推定

単離された大脳皮質の神経細胞は、不規則に変動する入力に対して、数ミリ秒の精度で再現性ある応答をしめす。しかし応答の再現性は神経ネットワーク構造によって大きく影響を受ける可能性が高い。本研究計画では再現性とネットワーク構造を中心に研究を行い、神経細胞の応答再現性が、変動入力の統計性、ネットワーク構造、神経細胞固有の性質等によってどう変化するかを理論的に解明し、さらに脳内の変動信号の起源を解明した。神経細胞はスパイクと呼ばれる短時間の電位変化を生成し互いに信号をやり取りする事で、高度な情報処理を行っているため、脳型情報処理の理解にはスパイク時系列がどれ程の時間精度を待って生成されるのかを明らかにする必要がある。これまで単一神経細胞が数ミリ秒程度の高い時間精度を待ってスパイク生成を行っているとの先行研究が報告されていたが、神経細胞は脳内で複雑なネットワークを作り、集団として働くため、脳内での情報処理に迫るには、単一神経細胞のスパイク精度ではなく神経細胞集団が生成するスパイク時間の精度を知る必要がある。これまでネットワークがスパイク生成時刻の変化にどの様に影響するのかは全く未解明の問題であった。本研究ではあるネットワークにおけるスパイク時刻精度の問題が、二つの全く同一のネットワーク間におけるスパイク発火の同期の問題に置き換えられる事に着目し、同期現象を取り扱う非線形動力学、及び、そこでの確率的な振る舞いを記述する確率微分方程式論を組み合わせる事でこの問題を解決した。我々は、この理論的なアプローチを用いる事で神経細胞同士を結ぶネットワークの結合強度と統計性に応じて、神経細胞集団が生成するスパイク時刻精度がどの様に変化するかを予言する理論式を導出した。本研究成果はPhysical ReviewLetters, 101, 248105 (2008)に発表された。情報処理の理解において、システムを構成する素子の精度を明らかにする事は不可欠の課題である。本研究結果は今後、神経細胞とそのネットワークによるスパイクを用いた情報表現の詳細を明らかにして上で基盤になるものであると期待できる。神経細胞はスパイクと呼ばれる短時間の電位変化を生成し互いに信号をやり取りする事で、高度な情報処理を行っているため、脳型情報処理の理解にはスパイク時系列がどれ程の時間精度を持って生成されるのかを明らかにする必要がある。これまで単一神経細胞が数ミリ秒程度の高い時間精度を持ってスパイク生成を行っているとの先行研究が報告されていたが、神経細胞は脳内で複雑なネットワークを作り、集団として働くため、脳内での情報処理に迫るには、単一神経細胞のスパイク精度ではなく神経細胞集団が生成するスパイク時間の精度を知る必要がある。この文脈で同期発火を理論的に取り扱うには揺らぎを受けて振動する非線形振動子の位相記述を確立する必要がある。これまで揺らぎを受ける非線形振動子には二つの異なる位相記述が知られており、両者の関係は解明されていなかった。本年度の研究成果では、揺らぎの相関時間と非線形振動子の振幅自由度の減衰時間という二つの微小時間スケールの比によって二つの位相記述が統合的に理解できる事を証明する事に成功した。本成果はPhysical ReviewLetters, 102, 194102, (2009)に掲載された。認知、推定、情報の統合、行動の計画と調整など、我々の脳の高度な機能の多くは大脳皮質の神経細胞ネットワークによって実現されている。大脳皮質の機能やネットワーク構成には未知の点が多いが、大脳皮質の情報処理における特徴の重要な一つとして、神経活動に伴う揺らぎの大きさがあげられる。人工的なコンピュータが揺らぎ(ノイズ)を極力排除するのとは対極的に、脳は常に大きな揺らぎを伴って活動しており、むしろ揺らぎを積極的に利用している可能性が高い。この揺らぎの性質や起源を解明する事は、脳活動の再現性や多様性を理解し、脳型情報処理を解明するのに不可欠である。本年度の研究では、大脳皮質の神経細胞を含む広い非線形素子、特に非線形振動子について、ノイズ下での非線形ダイナミクスを記述する有効な方式を確立する事に成功した。非線形振動は振動タイミングを記述する位相変数で記述される事が知られているが、位相記述を一般的な揺らぎを伴う非線形振動子へどう拡張すればよいかは未解決の課題であった。本年度の研究によりその解明に成功し、一般的な揺らぎ下での非線形振動子の位相記述を与え出版した。さらに今年度は、神経系での揺らぎの起源とネットワーク構造の関連を解明する事にも成功し、大脳皮質で実験的に確認されている自発的なノイズ生成を説明するには、これまで提案されてきた神経回路モデルでは不十分である事を理論的に示し、大脳皮質で観測される神経ダイナミクスの多くを一括して説明できる新たな神経回路モデルを構築することに成功した。