hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模降水遮断実験による熱帯林の一斉開花現象のメカニズム解明

東南アジア熱帯雨林に特有な一斉開花現象について、大規模操作実験装置を用い,林冠アクセスを活かすことにより,1一斉開花と樹木の水分生理、2一斉開花と樹木の栄養塩収支、3一斉開花と送粉・葉食・種子食などの動植物相互作用系、を明らかにすることを目的とした。しかし、研究期間中に、自然状態での一斉開花が頻繁に起こったことにより、操作実験を行う方法を変更し、これまでの実験結果と長期観測結果を並行的に解析することにより、これらの問題に対する解明を行った。人工的な乾燥を引き起こすため、2010年9月までに実験木および対照木を選木し、実験を開始する予定であったが、2011年5月になり、自然状態で開花が観察されたため、急遽実験をとりやめ、自然状態での一斉開花観測に切り替えた。自然状態と実験によるものを比較するため、以下のような項目について調査を行った。1)展葉・開花を引き起こす樹木の生理的閾値と樹体内の水分動態、とくに林冠部の水ポテンシャルや蒸散速度、樹液の移動速度に注目して観測を行った。2)展葉・開花・結実に伴う樹木内部の炭水化物や栄養塩の動態、特に、リンと窒素の貯蔵レベルに関する観測を行った。3)展葉にともなう食葉性昆虫の動態を定期的に観測した。4)開花時に送粉昆虫を観察し、他の一斉開花時と比較した。5)結実にともなう種子ー種子捕食者関係を他の一斉開花時と比較した。6)開花・展葉が生態系全体の物質収支に与える影響、とくに開花から結実に至る過程での光合成量を推定し、結実に消費された炭素量との比較を行い、結果を他の一斉開花時と比較した。これらの観測kは、2010年の9月の泉北終了後、観測を開始しており、開花前および開花後の状態についての比較が可能であり、これらの結果を比較することが可能である。また、これらの結果を用いて、自然状態で乾燥した場合の樹木の水分動態の変化などについていくつかの知見が得られたので、これらを論文としてまとめ、国際誌に発表した。人工的な乾燥を引き起こすため、2012年5月までに実験を行う樹木と対照木を選木し、8月から実験を開始する予定であったが、昨年に引き続き、4月の時点の観測で、実験対象である個体を含むいくつかの個体が、自然状態で開花が観察されたため、実験開始を延期し、自然状態での一斉開花観測に切り替えた。1)展葉・開花を引き起こす樹木の生理的閾値と樹体内の水分動態、2)展葉・開花・結実に伴う樹木内部の炭水化物や栄養塩の動態、3)展葉にともなう食葉性昆虫の動態、4)開花にともなう送粉共生系の変化、5)結実にともなう種子ー種子捕食者関係の変化、6)開花・展葉が生態系全体の物質収支に与える影響これまでの瀬継続的な成長観測結果と一斉開花時の成長観測の比較により、樹木の成長速度が減少することから成長と繁殖がトレードオフにあることが判明した。すなわち、一斉開花によって光合成産物が開花・結実に消費されるため、樹木の肥大成長が減少する。また、一斉開花には栄養塩の貯蔵が重要な役割を果たすことが明確となった。とくに、樹木体内のリンの濃度が低い個体は同じ気象刺激を受けても開花せず、逆に高い蓄積をもつ個体は開花しやすい傾向が明確になった。さらに、開花がおこるような乾燥レベルに達すると、土壌菌相が大きく変化することも明らかとなった。これらの点を論文としてまとめ、雑誌に発表した。人工的な乾燥を引き起こすため、対照木を選木し、実験を行う準備を始めたところ、昨年に引き続き、自然状態で開花が観察され始めたため、開花の推移を見守ることとした。しかし、開花は大規模であり、人口開花実験としての意味がほとんどなくなったため、急遽実験をとりやめ、自然状態での一斉開花観測に切り替えた。1.展葉・開花を引き起こす樹木の生理的閾値と樹体内の水分動態と展葉・開花・結実に伴う樹木内部の炭水化物や栄養塩の動態、2.展葉にともなう食葉性昆虫の動態と送粉共生系の変化および種子ー種子捕食者関係の変化、3.開花・展葉が生態系全体の物質収支に与える影響。一方、昨年の結果とこれまでの長期観測の結果を合わせて整理した結果、1992年から約20年以上にわたる長期の開花特性が明らかとなった。そのデータを解析した結果、一斉開花への参加頻度の種による違い、乾燥時に水分をどの土壌深度から利用するか、さらに両性質間の相関関係などが解析できた。また、開花時の食葉性昆虫、送粉昆虫、種子捕食昆虫などの組成の一般性についても解析が可能であることが分かった。現在これらのデータを分析中である。

一方、こうした開花現象を引き起こす気象刺激とエルニーニョなど地球規模での気象変動との関係についても、これまでより長期のデータによる解析が可能となったため、現在これを用いた詳細な検討を行っている。一斉開花を人工的に引き起こす操作実験を行う予定で準備したが、自然条件での開花が起こり、操作実験を行うことができなかった。そのため、自然条件による一斉開花プロセスを観測し、以下のように操作実験との比較のためのデータを収集した。1993年から継続している開花調査を継続して行った。新たに得られたデータの予備解析の結果、2013年の開花の直前にも乾燥した状態があったことが確認できた。また、フタバガキ科樹種の種子生産の豊凶現象には、炭水化物ではなく、幹へのリンの蓄積が重要である可能性が示唆された。一方、開花結実中の昆虫個体群動態が明らかとなった。これまでの開花・結実フェノロジーデータを解析したところ、一斉開花への参加頻度は樹種によって異なることが分かった。そこで、一斉開花への参加頻度と樹木の吸水深度との関連性を調べるため、連続的サンプリングによる土壌水と道管水の酸素安定同位体比を分析した結果、より浅い吸水源に依存している樹種ほど一斉開花への参加頻度が高い可能性が示唆された。さらに、確率過程生態水文モデルの援用により開発した“樹木枯死指標"のコンビネーションを利用して、ボルネオ熱帯雨林の乾燥ストレス枯死が将来予測された降水変化によってどのように変えられるのかを調べた結果、エルニーニョに対応して突発的な強い乾燥が起こること、その強い乾燥は13月に起きること、そして、降水の季節性がもっとはっきりしてくることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、数年に一度しか観測されなかった一斉開花現象が、ほぼ毎年見られるようになり、人工的に感想を引き起こす実験が難しくなっている。一回開花をすると、樹体の物質循環などを考えると、少なくとも半年以上は実験を避けたいので、開花が終わったといっても、すぐに実験を行うことは難しく、遅れを取り戻すのが困難である。森林生態学来年度が最後のチャンスとなるため、十分に準備をして開花実験を行う。もし、再度開花をするようであれば、開花実験を行う計画を変更し、これまで得られた長期データの解析と過去の開花実験のデータの解析に方向転換する。自然状態で開花が起こってしまったので、実験を取りやめ、自然状態の開花観測に切り替えた。実験は次年度以降に行う予定であり、自然状態との比較として十分意味がある。昨年度に引き続き自然状態で開花が起こってしまったので、実験を延期し、自然状態の開花観測に切り替えた。実験は次年度以降に行う予定であるが、自然状態での一斉開花のモニタリングは実験対象木や対照木などを中心に継続されており、操作実験によらない場合との比較データとして非常に意味のある対比となる。今年度実行できなかった操作実験を、1年遅れで実行する。自然状態の一斉化開花観測は、実験の場合と比較できる内容になっているため、問題はない。今後の実験をスムーズに行うことで、当初の目的を達成できる。2年連続で、一斉開花が起こってしまったため、操作実験の結果は得られていないが、このように連続した開花が起こることはまれであるため、次年度には操作実験を行える可能性が高いと考えており、実験を行うことが可能である。
現代社会における年齢差別(エイジズム)の実態解明と高齢化教育の推進

年齢差別(エイジズム)とは、高齢者に対する「究極的な偏見、最後に残された差別、最も残酷な拒絶」である。本研究では、現代社会に潜む年齢差別(エイジズム)構造を解明することを目的とした。具体的には、日常生活場面で、高齢者に対して意識的あるいは無意識的になされる、結果として虐待を引き起こす可能性のある「信頼関係のうえに築かれた予期しうる適切な行為を欠いている事態、単一あるいは繰り返して行なわれる行為」に着目をして、意識と実態双方から検証した。本研究の意義は、まず、一般層を対象として、高齢者に対する差別意識や不適切な対応がどのくらい行なわれているのかを把握する大規模な調査であること、さらに年齢差別(エイジズム)の意識と実態を解明することが、延いては「虐待」の未然防止さらには予防にも寄与すると考えられる点にある。調査は日本語版Fraboniエイジズム尺度(FSA)を用いるとともに、不適切な対応15項目を作成して、2006年1-3月に調査会社に委託して近畿の40歳以上の男女1840人を対象に、自計式調査票による郵送留置・回収により行なった。1104票回収(無効票6票を除く)、有効回収率は60.0%。エイジズム意識においては、高齢であるほど、また病気がちであるほど、また、男性のほうが高齢者を差別する意識が強いことが明らかとなった。また、高齢者に対する不適切な対応という行動レベルにおいても、病気がちであり、男性のほうが、不適切な対応をしてしまっていることが明らかとなった。また、義母の介護経験が転化して、高齢者に対する不適切な対応に影響を及ぼしていた。以上から、若者ではなく、むしろ高齢・病弱者が高齢者を排除するという自己排除の構造、さらには同質性のなかでの差異化という差別構造が明らかとなった。また男性による差別というジェンダー構造もみられた。少子高齢化の進行が著しい現代社会にあって、年齢差別(エイジズム)、さらには老齢者に対する虐待が社会的対応を要する緊急課題となっている。そこで、本研究では、年齢差別(エイジズム)の実態を把握するとともに、そのような意識がどのように生み出されていくのか、そのプロセスを明らかにすることを目的とした。それを解明することによって、年齢差別、ひいては老齢者に対する虐待の解消に向けて、学校教育および生涯教育の双方から「高齢化教育」をいかに効果的に行うかという方向性を見出すことができると考える。今年度は調査実施に向けて先行研究の知見整理および調査項目の検討、分析枠組の構築、さらには調査票の作成、調査対象者の選定をおこなった。具体的には国内外のエイジズムおよび高齢者虐待に関する研究成果を渉猟し、・なぜ、高齢者への虐待が起こるのか・なぜ、高齢者を虐待せざるを得ない状況が生まれるのか年齢差別(エイジズム)意識と、実態としての日常生活場面での高齢者への不適切な対応とを関連づけ、虐待防止の実態の研究ではなく、虐待予防に向けて虐待構造の解明の研究として位置づけることとした。調査内容としては、I年齢差別(エイジズム)意識生成プロセスの解明と、II高齢者に対する「不適切な対応」に関する意識的(意図的)および無意識的(無意図的)行為実態および意識の解明の二つの分析枠組を想定し、近畿2府4県の40歳以上の男女個人(40歳代・50歳代・60歳代・70歳代以上)1800人を対象として意識調査を行うこととした。加齢と年齢差別(エイジズム)との関連を検証するとともに、身体状況および介護状況による「不適切な対応」に関する意識の差異を検証する予定。

昨年度からの文献研究を経て、今年度は現代社会における年齢差別(エイジズム)意識生成プロセスの解明と、高齢者に対する「不適切な対応」に関する行為実態および意識の解明という二つの分析枠組を想定し、近畿2府4県の40歳以上の男女を対象として意識・実態調査を行なった。40歳代以上に設定した意図は、自らの加齢と老化を主体的に理解し始めるとともに、老親介護が始まると想定される世代と考えられるからである。具体的な調査対象者の抽出および調査の実施に際しては、調査会社に依頼して個人サンプルデータから近畿二府四県×都市規模別の40歳以上推定母集団を算出し、「京都市・大阪市・神戸市:30」「その他の市:76」「町村:9」の比率で、5歳階級別男女16グループの各115名の配分を考えて対象者を抽出し、40-45歳男女、45-49歳男女、50-54歳男女、55-59歳男女、60-64歳男女、65-69歳男女、70-74歳男女、75-79歳男女の16グル-プ計1840人に対して郵送留め置き法で配票し、1104票回収した(無効票6票を除く)。有効回収率は60.0%であった。調査内容は、加齢、健康状態、介護状況、祖父母との関係性、父母との関係性のほか、扶養規範、Faraboniのエイジズム尺度、不適切対応項目である。また、来年度は高齢化教育との関連を調べるために大学生(一般大学・福祉系大学・看護系大学)調査を企画しているため、比較対照群として一人っ子世代である中国大学生に対してもエイジズム意識調査を行なった。いずれの調査結果も、現在集計・分析中である。現代社会における年齢差別(エイジズム)意識生成プロセスの解明と、高齢者に対する「不適切な対応」に関する行為実態および意識の解明という二つの分析枠組を想定し、2006年1月に近畿40歳以上の男女1840人を対象に意識・実態調査を行なった。原田らが開発した日本語版Fraboniエイジズム尺度(FSA)短縮版を用いて14項目5件法による加算得点によるエイジズム尺度を従属変数として年齢、健康状態、性別、暮らしぶり、職業の有無、学歴、居住地、婚姻状況、要介護高齢者の有無による重回帰分析の結果(F-value=10.607調整済R^2=.077 p<.001^<***>)、統計的に有意な影響を与えたのは年齢、健康状態、性別、居住地であった。1)高齢者・病弱者による自己排除と差異化年齢や健康状態はエイジズムに有意な影響を及ぼすことが明らかとなった(p<.001^<***>)。高齢者ほど高齢者を差別・排除する意識が強いことを示しており、老いや依存的地位を実感することによって自己排除をしていくこと、また高齢者間で高齢者を客体化することにより差異化が生じていることが推察できる。2)男性による差別男性のほうが女性よりもエイジズムをより強くいだくという結果となった(p<.001^<***>)。ジェンダーの観点から男性の優位性が影響を及ぼしていること、また高齢者の性比から差別・排除の対象となる高齢者が女性である割合が高いことなども関連しているのではないかと推察される。3)都市部における差別大都市居住者ほどエイジズムを強くいだいているという結果となった(p<.05^*)。伝統的家族規範の希薄化、都市生活における匿名的かつ選択的な人間関係のなかで、弱者・依存者に位置づけられる高齢者が社会的に排除されていく傾向があることが推察できる。
低温条件での光化学的CO2多電子還元反応と新規ルテニウム－ペプチド錯体の触媒作用

金属錯体はその活性や触媒選択性を分子レベルで制御することができることから、分子触媒として注目を集めている。特に、人工光合成への応用の観点から光化学的CO2還元触媒の開発が活発に研究されているが、同反応の温度依存性を研究した例は少ない。本研究では、ルテニウム錯体触媒を用いた光化学的CO2還元反応を低温条件下で行うことによって反応生成物比の変化を検討するとともに、触媒反応に関する情報を得ることを目的とする。我々はこれまでルテニウム錯体を触媒とする光化学的CO2還元反応を、水をプロトン源とすることによって行ってきたが、本研究では低温条件下(ー40°C40°C)で反応を行うためにエタノールをプロトン源として用いた。ルテニウム錯体を触媒とする光還元反応は光増感分子と電子源を共存させる必要があり、光照射により光増感分子が電子源から触媒へと電子を供給する電子リレー系と、電子を受け取った触媒がCO2を還元する触媒反応系から構成されることがわかっている。本研究では、エタノールの比率を増加させることによって触媒反応の律速過程が触媒反応系から電子リレー系へとシフトすることを明らかにした。このことは還元反応生成物比の温度依存性にも影響し、エタノール比が低い場合には温度が高くなるにつれてギ酸生成が増加するのに対し、エタノール比が高い場合には温度が高くなるにつれて一酸化炭素生成が増加することを見出した。これらの結果から、両者の活性化エネルギー差を求めることができ、触媒反応機構に関する知見を深めることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。光反応は、1光子の吸収に対して1電子しか移動しないことから、多電子還元反応は一般的に難しいと考えられている。本研究では、ルテニウム錯体触媒を用いた光化学的CO2多電子還元反応を目的に、低温条件下での反応を行うことによって反応中間体の安定化を図るとともに、錯体触媒にペプチド配位子を用い、活性中心近傍に水素結合性官能基を導入することによって、反応中間体を安定化させることを検討する。これらの研究によって、従来困難とされている光化学的多電子還元反応を可能にするだけでなく、電気化学的還元反応と光化学的還元反応の相違点について、人工光合成構築に有用な知見を得ることが期待できる。本研究初年度である平成27年度は、すでに室温条件下で触媒反応が進行することが知られている、ルテニウム錯体触媒を用いた光化学的CO2還元反応について、反応中間体が安定化することが期待される低温条件下における反応を行った。まず初めにプロトン性であり、比較的低温条件下でも反応可能な溶媒を検討し、最終的にエタノール/N,N-ジメチルアセトアミド混合溶媒中で反応が効率よく進行することを見出した。またエタノール比率が40%のときに触媒活性が最も高くなることから、同溶媒中、-30°Cから40°Cの温度範囲でCO2光還元触媒反応を検討した。CO2還元生成物は一酸化炭素およびギ酸であり、主に一酸化炭素が主生成物として観測された。低温にするにしたがっていずれの生成物も減少したが、一酸化炭素の生成比が増大する傾向が見られた。このことは一酸化炭素生成の温度依存性よりギ酸生成のほうが大きいことを示しており、同反応の活性化エネルギーについて情報を得ることができた。当初の計画通り、初年度である平成27年度は低温条件での光触媒反応を行える装置をセットアップできた。また、触媒反応に拡散過程が含まれ低温条件下では反応が進行しないことが懸念されていたが、エタノール/N,N-ジメチルアセトアミド混合溶媒中で反応が十分進行することが明らかとなり、予定通り実験を行うことができた。また、ルテニウムーペプチド錯体による触媒活性を検討する前に、無置換錯体における触媒反応の活性化パラメーターなど興味深い情報を得ることができ、計画通り進展していると考えられる。次年度の平成28年度は、ルテニウムーペプチド錯体を触媒とする光化学的CO2還元反応について検討する予定である。

これまで低温条件下での研究がされておらず、無置換錯体を触媒とする光反応に関する基礎的な情報も欠如していることが、この1年間の研究で次第に明らかとなってきた。これらの実験を並行して行うことで、ペプチド導入により触媒活性がどのような影響を受けるか、とくに活性化エネルギーへの効果について検討する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
心嚢内局所麻酔薬投与が循環動態に及ぼす効果の基礎的研究 -拍動下心臓手術の管理-

心拍動下冠動脈バイパス手術時,心臓への機械的刺激によって各種不整脈が惹起されることが多い.そこで,心嚢内への局所麻酔薬投与の血行動態に及ぼす影響と不整脈抑制効果について検討した.雑種成犬を対象とした動物実験を行い,心嚢内に各種濃度,各種容量の局所麻酔薬を注入し血行動態の変化,不整脈の頻度,電気的細動装置による心室細動閾値,薬剤投与に対する反応性について検討した.雑種成犬をペントバルビタールにて麻酔導入し気管内挿管後normocapneaとなるように人工呼吸を施行した.フェンタニル,ミダゾラム,の持続静注にて麻酔を維持し以下の操作を行った.動脈圧ラインを大腿動脈に留置し,肺動脈カテーテルを大腿静脈から,外頚静脈より中心静脈圧兼心拍出量測定時の冷水注入ラインを挿入した.心電図を設置した後,第5-6肋間より開胸し心嚢内に到達し特殊加工した細径カテーテルを心嚢内に留置し,心膜を縫合した.心嚢内に生理食塩水2.5ml,5ml,1%リドカイン2.5ml,1%リドカイン5ml,2%リドカイン5mlを投与した.薬剤を投与する前に,コントロール値として心拍数,平均動脈圧,平均肺動脈圧,中心静脈圧,肺動脈楔入圧および心拍出量を測定し記録した.続いて,生理食塩水を心嚢内に細径カテーテルを通して注入し,同様のパラメータを注入5分後から5分毎に30分間観察した.この間不整脈の発生頻度を記録した.30分間の観察終了後,心嚢内の生理食塩水を吸引除去し,血行動態がコントロール値に復した後,薬剤の心嚢内投与を行った.心嚢内局所麻酔薬投与は適切な投与量であれば心拍出量に大きな変化を来すことなく心拍数をやや減少させ,さらに不整脈閾値を上昇させた.心室性不整脈を誘発する閾値には大きな差はなかったが,心室細動を誘発する閾値は有意に上昇させた.また,イソプロテレノール0.01mg静脈内投与による心拍数の上昇は抑制されなかったが,アトロピン0.5mg静脈内投与による心拍数の上昇は抑制された.以上の結果から心嚢内局所麻酔薬投与は一回拍出量を低下させることなく心拍数を減少させ,不整脈閾値を上昇させた.心拍数低下に対してはアトロピンの作用は抑制されたがイソプロテレノールの作用は抑制されなかった.心拍動下冠動脈バイパス手術時,心臓への機械的刺激によって各種不整脈が惹起されることが多い.そこで,心嚢内への局所麻酔薬投与の血行動態に及ぼす影響と不整脈抑制効果について検討した.雑種成犬を対象とした動物実験を行い,心嚢内に各種濃度,各種容量の局所麻酔薬を注入し血行動態の変化,不整脈の頻度,電気的細動装置による心室細動閾値,薬剤投与に対する反応性について検討した.雑種成犬をペントバルビタールにて麻酔導入し気管内挿管後normocapneaとなるように人工呼吸を施行した.フェンタニル,ミダゾラム,の持続静注にて麻酔を維持し以下の操作を行った.動脈圧ラインを大腿動脈に留置し,肺動脈カテーテルを大腿静脈から,外頚静脈より中心静脈圧兼心拍出量測定時の冷水注入ラインを挿入した.心電図を設置した後,第5-6肋間より開胸し心嚢内に到達し特殊加工した細径カテーテルを心嚢内に留置し,心膜を縫合した.心嚢内に生理食塩水2.5ml,5ml,1%リドカイン2.5ml,1%リドカイン5ml,2%リドカイン5mlを投与した.薬剤を投与する前に,コントロール値として心拍数,平均動脈圧,平均肺動脈圧,中心静脈圧,肺動脈楔入圧および心拍出量を測定し記録した.続いて,生理食塩水を心嚢内に細径カテーテルを通して注入し,同様のパラメータを注入5分後から5分毎に30分間観察した.この間不整脈の発生頻度を記録した.30分間の観察終了後,心嚢内の生理食塩水を吸引除去し,血行動態がコントロール値に復した後,薬剤の心嚢内投与を行った.心嚢内局所麻酔薬投与は適切な投与量であれば心拍出量に大きな変化を来すことなく心拍数をやや減少させ,さらに不整脈閾値を上昇させた.心室性不整脈を誘発する閾値には大きな差はなかったが,心室細動を誘発する閾値は有意に上昇させた.また,イソプロテレノール0.01mg静脈内投与による心拍数の上昇は抑制されなかったが,アトロピン0.5mg静脈内投与による心拍数の上昇は抑制された.以上の結果から心嚢内局所麻酔薬投与は一回拍出量を低下させることなく心拍数を減少させ,不整脈閾値を上昇させた.心拍数低下に対してはアトロピンの作用は抑制されたがイソプロテレノールの作用は抑制されなかった.雑種成犬を対象とした動物実験を行い,心嚢内に各種濃度,各種容量の局所麻酔薬を注入し血行動態の変化,不整脈の頻度,電気的細動装置による心室細動閾値について検討した.雑種成犬をペントバルビタールにて麻酔導入し気管内挿管後normocapneaとなるように人工呼吸を施行した.フェンタニル,ミダゾラム,の持続静注にて麻酔を維持し以下の操作を行った.

動脈圧ラインを大腿動脈に留置し,肺動脈カテーテルを大腿静脈から,外頚静脈より中心静脈圧兼心拍出量測定時の冷水注入ラインを挿入した.心電図を設置した後,第5-6肋間より開胸し心嚢内に到達し特殊加工した細径カテーテルを心嚢内に留置し,心膜を縫合した.心嚢内に生理食塩水2.5ml,5ml,1%リドカイン2.5ml,1%リドカイン5ml,2%リドカイン5mlを投与した.薬剤を投与する前に,コントロール値として心拍数,平均動脈圧,平均肺動脈圧,中心静脈圧,肺動脈楔入圧および心拍出量を測定し記録した.続いて,生理食塩水を心嚢内に細径カテーテルを通して注入し,同様のパラメータを注入5分後から5分毎に30分間観察した.この間不整脈の発生頻度を記録した.30分間の観察終了後,心嚢内の生理食塩水を吸引除去し,血行動態がコントロール値に復した後,薬剤の心嚢内投与を行った.心嚢内投与薬剤は1%リドカイン2.5ml,1%リドカイン5ml,2%リドカイン5mlとした.1%リドカイン2.5mlからコントロール値より5分毎に30分間検討を行い,30分経過後心嚢内注入リドカインを吸引除去し,心嚢内を生理食塩水で洗浄して安定期をおいた後血行動態がコントロール値に復した場合は列記した順に次の薬剤の心嚢内投与を行った.心嚢内局所麻酔薬投与は適切な投与量であれば心拍出量に大きな変化を来すことなく心拍数をやや減少させ,さらに不整脈閾値を上昇させた.しかし,局所麻酔薬の濃度あるいは量の違いによって心機能に及ぼす影響は異なる.心拍数は,投与局所麻酔薬が低容量の場合むしろ増加する傾向を示し,高容量,高濃度になると減少する傾向を示す.一方,心拍出量には大きな変化を及ぼさない.抗不整脈作用は心嚢内局所麻酔薬投与は心室細動の閾値を上昇させる傾向があることがわかった.心拍動下冠動脈バイパス手術時,心臓への機械的刺激によって各種不整脈が惹起されることが多い.そこで,心嚢内への局所麻酔薬投与の血行動態に及ぼす影響と不整脈抑制効果について検討した.雑種成犬を対象とした動物実験を行い,心嚢内に各種濃度,各種容量の局所麻酔薬を注入し血行動態の変化,不整脈の頻度,電気的細動装置による心室細動閾値,薬剤投与に対する反応性について検討した.雑種成犬をペントバルビタールにて麻酔導入し気管内挿管後normocapneaとなるように人工呼吸を施行した.フェンタニル,ミダゾラム,の持続静注にて麻酔を維持し以下の操作を行った.動脈圧ラインを大腿動脈に留置し,肺動脈カテーテルを大腿静脈から,外頚静脈より中心静脈圧兼心拍出量測定時の冷水注入ラインを挿入した.心電図を設置した後,第5-6肋間より開胸し心嚢内に到達し特殊加工した細径カテーテルを心嚢内に留置し,心膜を縫合した.心嚢内に生理食塩水2.5ml,5ml,1%リドカイン2.5ml,1%リドカイン5ml,2%リドカイン5mlを投与した.薬剤を投与する前に,コントロール値として心拍数,平均動脈圧,平均肺動脈圧,中心静脈圧,肺動脈楔入圧および心拍出量を測定し記録した.続いて,生理食塩水を心嚢内に細径カテーテルを通して注入し,同様のパラメータを注入5分後から5分毎に30分間観察した.この間不整脈の発生頻度を記録した.30分間の観察終了後,心嚢内の生理食塩水を吸引除去し,血行動態がコントロール値に復した後,薬剤の心嚢内投与を行った.心嚢内局所麻酔薬投与は適切な投与量であれば心拍出量に大きな変化を来すことなく心拍数をやや減少させ,さらに不整脈閾値を上昇させた.心室性不整脈を誘発する閾値には大きな差はなかったが,心室細動を誘発する閾値は有意に上昇させた.また,イソプロテレノール0.01mg静脈内投与による心拍数の上昇は抑制されなかったが,アトロピン0.5mg静脈内投与による心拍数の上昇は抑制された.以上の結果から心嚢内局所麻酔薬投与は一回拍出量を低下させることなく心拍数を減少させ,不整脈閾値を上昇させた.心拍数低下に対してはアトロピンの作用は抑制されたがイソプロテレノールの作用は抑制されなかった.
動脈硬化巣形成に関与するマクロファージ発現タンパク質のproteome解析

動脈硬化病変の形成においてマクロファージは種々の段階で重要な役割を担っている。マクロファージの活性化と分化形質の誘導は、粥状硬化巣の発生と進展および、プラークの脆弱化や破裂の機序として非常に重要である。今回の研究では、Lipopolysaccharide(LPS)刺激によるTRL(toll like receptor)を介したシグナル伝達に関わるタンパク分子の同定を目的として、LPS刺激ヒトマクロファージ細胞内タンパク質のproteome解析を試みた。2次元電気泳動法とonline2次元HPLC法により分離された試料をMS/MS分析することにより、LPS刺激マクロファージ細胞内の構成蛋白および発現蛋白をカタログ化できた。さらにcontrolとLPS刺激sampleとの比較が可能であった。そのなかで動脈硬化に関与すると考えられているタンパク質が同定された。以下にその候補分子について記す。AFBP(adipocyte fatty acid binding protein)は、従来脂肪細胞に発現しているタンパク質として分離同定されたが、単球/マクロファージ系の細胞にも発現していること、炎症の制御にかかわる分子である核内受容体PPARγにより調節されていることも最近報告され、動脈硬化の発症に関わる分子として注目されている。MxAはInterferons(IFNs)に誘導されるGTPaseで、抗ウイルス作用をもちIFNs作用のマーカーとして注目されているが、SDS-PAGE分離gelでは、LPS刺激したmacrophage細胞よりMxA蛋白を同定した。選択した内部sequenceの同定では、LPS投与例は、いずれも同定されたが、control sampleからはすべて検出されなかった。ヒトmacrophage細胞においてLPS刺激によりMxAが発現することが証明された。以上より本研究は、マクロファージの活性化と分化の新たな機序の解明に寄与したと考えられる。動脈硬化の進展に重要である活性化マクロファージが発現するタンパク質分子を同定する目的で、ヒト単球由来のマクロファージのproteome解析を行った。1.Proteome解析技術の基礎的検討以下の3方法を用い比較検討した。1)2次元電気泳動法による展開後、違いの明らかな各spotをcut、トリプシンでゲル内消化、online逆相カラムで分離後、連結させたイオントラップ型質量分析装置によりタンパク質を同定。2)SDS-PAGEにて分離後、2mm毎にcutした33個の未染色gel sliceをトリプシンでゲル内消化し、各gelに存在するタンパクを1)と同様の方法で同定。3)可溶化したマクロファージ細胞を直接トリプシン消化し、online2次元HPLC(陽イオン交換カラムと逆相カラムを接続)で分離後、ESI-IT-MSに導入し、sample内に含まれるタンパク質を同定。1)では、同定できたタンパク質の総数は少なかった。2)3)は、定量的評価は困難であったが、同定された総数は飛躍的に増加した。とくに2次元HPLCを使用した例では、発現量の少ないタンパク質分子を同定できる可能性が示唆された。2.LPSにより誘導されるタンパク質の同定2次元電気泳動法により20スポットが同定され、controlとLPS刺激sampleとの比較が可能であった。そのなかでadipocyte fatty acid binding proteinなど、動脈硬化に関与すると考えられているタンパク質が同定された。カラムによる分離を用いた2)および3)の方法から、236個のマクロファージ細胞内タンパク質を同定した。解析例をカテゴリー分類すると、細胞骨格蛋白が60%を占め、残りは酵素蛋白がほとんどで、膜蛋白は4%であった。LPSにより誘導されるタンパク質は、シグナル伝達に関与する蛋白を含む26個を同定した。

マクロファージの活性化と分化形質の誘導は、粥状硬化巣の発生と進展および、プラークの脆弱化や破裂の機序として非常に重要である。今回の研究では、Lipopolysaccharide(LPS)刺激によるTRL(toll like receptor)を介したシグナル伝達に関わるタンパク分子の同定を目的として、LPS刺激ヒトマクロファージ細胞内タンパク質のproteome解析を試みた。2次元電気泳動法とonline2次元HPLC法により分離された試料をMS/MS分析することにより、LPS刺激マクロファージ細胞内の構成蛋白および発現蛋白をカタログ化できた。さらにcontrolとLPS刺激sampleとの比較が可能であった。そのなかで動脈硬化に関与すると考えられているタンパク質が同定された。以下にその候補分子について記す。AFBP(adipocyte fatty acid binding protein)は、従来脂肪細胞に発現しているタンパク質として分離同定されたが、単球/マクロファージ系の細胞にも発現していること、炎症の制御にかかわる分子である核内受容体PPARγにより調節されていることも最近報告され、動脈硬化の発症に関わる分子として注目されている。MxAはInterferons(IFNs)に誘導されるGTPaseで、抗ウイルス作用をもちIFNs作用のマーカーとして注目されているが、SDS-PAGE分離gelでは、LPS刺激したmacrophage細胞よりMxA蛋白を同定した。選択した内部sequenceの同定では、LPS投与例は、いずれも同定されたが、control sampleからはすべて検出されなかった。ヒトmacrophage細胞においてLPS刺激によりMxAが発現することが証明された。以上より本研究は、マクロファージの活性化と分化の新たな機序の解明に寄与したと考えられる。
歴史的・社会的背景からみた中国沿海部の産業発展の地域差と展開可能性に関する研究

中国沿海部における産業発展の地域的状況について、温州地域発祥の靴メーカー意爾康社と珠江デルタ地域にある広州汽車社をパートナー企業として中国に進出した広汽トヨタ社を事例として検討した。特に中国の市場としての地位の高まりに注目するために、内陸部を含む中国全土への店舗展開や販売網の確立の状況について調査を行い、論文を執筆した。また、研究成果を英語にて国際的に発信することを重視し、広汽トヨタ社についての調査結果を2018年11月に開催された日韓経済地理学会議にて口頭発表した。また、発表した論文は英語論文として、韓国の経済地理学の雑誌に掲載してもらえることになった。また、靴メーカーの意爾康社についての研究は、日本の学会誌『都市地理学』に英語論文として投稿し、掲載が認められた。研究の結論として、以下の点が指摘できる。中国の靴メーカー意爾康社の場合は、フランチャイズ方式にて中国全国への店舗展開と販売網の確立に成功しているが、本部とフランチャイズオーナーに加えて、フランチャイズオーナーを管理する地域代理商を含めた3者の間で利益配分を行う必要があるため、本部が十分な利益を確保できないという課題が顕在化しつつある。その一方で、広汽トヨタ社では、同社が独立した販売店であるディーラーに対して、十分な顧客サービスを提供することを要請した結果、ディーラーが十分な利益を得ることができなかったり、ディーラーの確保が難しくなるという課題を抱えていることが明らかになった。上述した2つの企業に関する調査結果を雑誌論文として発表することができたほか、国際学会にて招待講演として口頭発表する機会を得ることができ、英語論文としても発表できたため。次年度以降も、研究計画に基づいた研究の実施と研究成果の発表を行っていく。とりわけ、英語での口頭発表や論文の執筆に力を入れていきたい。研究成果の発表に際して、過去の研究内容が一定の評価を受け、海外の学会にて招待講演をする機会が2回もあり、その分の旅費に余裕が生じた。発生した次年度使用額については、2019年度と2020年度に海外調査や研究成果発表のための旅費として有効に活用し、より良い研究成果を残せるように努力したい。
手指を用いた巧緻運動の神経基盤とその機能再建

手指の巧緻運動はヒトを含めた霊長類が持つ特徴であり、手指が有する多数の筋と、多数の感覚受容器がその基盤となっている。本研究の目的は、この複雑な構造の手指を神経系が制御する仕組みを解明し、それに基づく革新的な脳卒中リハビリテーション技術を開発する事である。まず、手指運動の皮質と皮質下の「分散制御」様式およびその駆動源を筋シナジー解析から証明し、革新的脳卒中リハビリテーション技術を提案する。手指を神経系が制御する仕組みを解明し、新しい脳卒中リハビリテーションを目指すために(1)手指の巧緻運動が大脳皮質による「分散制御」である可能性を筋シナジー解析で証明する(2)各領域の筋シナジー細胞が手指の体性感覚受容器からのフィードバックで駆動される事を証明する(3)駆動源の受容器情報を類別化し、脳卒中モデルサルの残存する筋シナジー細胞を賦活し、脳卒中患者の手指巧緻性の再建が可能なことを示す。本研究の学術的問いは、代表者のこれまでの研究の独自成果を基に、従来考えられていた大脳皮質による「集中制御」に対して、「分散制御」という新たな制御機構の提示と検証を行うものであり、独創性と重要性が非常に高い。3つの問いに分割した検討を通して、学術的成果はもとより、脳卒中などで損なわれた手指の巧緻運動再建技術の開発等、新しいリハビリテーション技術としての社会的波及効果が大いに期待される。
各種精神病に共通する神経回路異常に関する機能的MRI研究

統合失調症,てんかん精神病,器質性精神病に共通する神経回路障害を明らかにする目的で,各種眼球運動課題を遂行中の機能的MRIを撮像した.脳形態変化を伴う器質性精神病は、各例ごとにT1強調MRI画像上にBOLD賦活画像を重ね合わせ、それぞれの賦活部位の解剖学的位置を決定した.撮像中の頭部の動きが2mm以下であった例を対象にしたところ,健常者21例,統合失調症18例,てんかん精神病5例,器質性精神病4例となった.視覚誘導性サッケード課題では,前頭眼野,補足眼野,頭頂眼野が賦活され,健常人に比べて統合失調症とてんかん及び器質性精神病では前頭前野を含む皮質の過剰賦活がみられた.アンチサッケード課題では,健常者と遂行成績良好な統合失調症では前頭・頭頂眼球運動回路の生理的な賦活増強がみられたが,遂行成績不良な統合失調症とてんかん及び器質性精神病ではこのような生理的賦活増強がみられなかった.また,健常者では皮質下の線条体・視床回路の賦活が認められたが,統合失調症とてんかん及び器質性精神病では皮質下の賦活はみられなかった.記憶誘導性サッケード課題では、難易度に応じて,前頭前野,前頭・頭頂眼球運動回路,線条体・視床の賦活が増強したが、統合失調症では前頭前野と線条体・視床の賦活増強がみられなかった。標準的な追跡眼球運動課題では,とくに左側の前頭・頭頂眼球運動回路に加えて,外側頭頂・後頭接合部の賦活がみられた.指標を点滅させてカウントさせる注意喚起時の追跡眼球運動課題では,健常者とてんかん及び器質性精神病では右側の前頭・頭頂眼球運動回路の賦活上昇が認められたが,統合失調症ではこのような注意関連の右側半球賦活増強はみられなかった.以上より,統合失調症とてんかん及び器質性精神病に共通して,前頭葉-視床-線条体回路と前頭葉-頭頂葉回路の機能障害が存在し,統合失調症ではさらに左右半球間機能連関障害が存在すると考えられた.統合失調症,てんかん精神病,器質性精神病に共通する神経回路障害を明らかにする目的で,各種眼球運動課題を遂行中の機能的MRIを撮像した.脳形態変化を伴う器質性精神病は、各例ごとにT1強調MRI画像上にBOLD賦活画像を重ね合わせ、それぞれの賦活部位の解剖学的位置を決定した.撮像中の頭部の動きが2mm以下であった例を対象にしたところ,健常者21例,統合失調症18例,てんかん精神病5例,器質性精神病4例となった.視覚誘導性サッケード課題では,前頭眼野,補足眼野,頭頂眼野が賦活され,健常人に比べて統合失調症とてんかん及び器質性精神病では前頭前野を含む皮質の過剰賦活がみられた.アンチサッケード課題では,健常者と遂行成績良好な統合失調症では前頭・頭頂眼球運動回路の生理的な賦活増強がみられたが,遂行成績不良な統合失調症とてんかん及び器質性精神病ではこのような生理的賦活増強がみられなかった.また,健常者では皮質下の線条体・視床回路の賦活が認められたが,統合失調症とてんかん及び器質性精神病では皮質下の賦活はみられなかった.記憶誘導性サッケード課題では、難易度に応じて,前頭前野,前頭・頭頂眼球運動回路,線条体・視床の賦活が増強したが、統合失調症では前頭前野と線条体・視床の賦活増強がみられなかった。標準的な追跡眼球運動課題では,とくに左側の前頭・頭頂眼球運動回路に加えて,外側頭頂・後頭接合部の賦活がみられた.指標を点滅させてカウントさせる注意喚起時の追跡眼球運動課題では,健常者とてんかん及び器質性精神病では右側の前頭・頭頂眼球運動回路の賦活上昇が認められたが,統合失調症ではこのような注意関連の右側半球賦活増強はみられなかった.以上より,統合失調症とてんかん及び器質性精神病に共通して,前頭葉-視床-線条体回路と前頭葉-頭頂葉回路の機能障害が存在し,統合失調症ではさらに左右半球間機能連関障害が存在すると考えられた.統合失調症とてんかん精神病に共通する神経回路障害と,相違する神経回路障害とを明らかにする目的で,各種眼球運動課題を遂行中の機能的MRIを撮像した.脳形態画像に粗大な異常がなく,機能的MRI撮像中の頭部の動きが2mm以下であった例を解析対象とし,健常者21例,統合失調症18例,てんかん精神病5例となった.視覚誘導性サッケード課題では,前頭眼野,補足眼野,頭頂眼野が賦活され,健常人に比べて統合失調症とてんかん精神病では前頭前野を含む皮質の過剰賦活がみられた.アンチサッケード課題では,健常者と遂行成績良好な統合失調症では前頭・頭頂眼球運動回路の生理的な賦活増強がみられたが,遂行成績不良な統合失調症とてんかん精神病ではこのような生理的賦活増強がみられなかった.また,健常者では皮質下の線条体・視床回路の賦活が認められたが,統合失調症とてんかん精神病では皮質下の賦活はみられなかった.記憶誘導性サッケード課題では、難易度に応じて,前頭前野,前頭・頭頂眼球運動回路,線条体・視床の賦活が増強したが、統合失調症では前頭前野と線条体・視床の賦活増強がみられなかった。

標準的な追跡眼球運動課題では,とくに左側の前頭・頭頂眼球運動回路に加えて,外側頭頂・後頭接合部の賦活がみられた.指標を点滅させてカウントさせる注意喚起時の追跡眼球運動課題では,健常者とてんかん精神病では右側の前頭・頭頂眼球運動回路の賦活上昇が認められたが,統合失調症ではこのような注意関連の右側半球賦活増強はみられなかった.以上より,統合失調症とてんかん精神病に共通する異常として,容易な課題で皮質の過剰賦活,複雑な課題で皮質下の賦活欠如が確認された.一方,前頭前野の賦活低下と注意関連賦活の欠如は統合失調症に特異的と考えられた.統合失調症,てんかん精神病,器質性精神病に共通する神経回路障害を明らかにする目的で,各種眼球運動課題を遂行中の機能的MRIを撮像した.脳形態変化を伴う器質性精神病は、各例ごとにT1強調MRI画像上にBOLD賦活画像を重ね合わせ、それぞれの賦活部位の解剖学的位置を決定した.撮像中の頭部の動きが2mm以下であった例を対象にしたところ,健常者21例,統合失調症18例,てんかん精神病5例,器質性精神病4例となった.視覚誘導性サッケード課題では,前頭眼野,補足眼野,頭頂眼野が賦活され,健常人に比べて統合失調症とてんかん及び器質性精神病では前頭前野を含む皮質の過剰賦活がみられた.アンチサッケード課題では,健常者と遂行成績良好な統合失調症では前頭・頭頂眼球運動回路の生理的な賦活増強がみられたが,遂行成績不良な統合失調症とてんかん及び器質性精神病ではこのような生理的賦活増強がみられなかった.また,健常者では皮質下の線条体・視床回路の賦活が認められたが,統合失調症とてんかん及び器質性精神病では皮質下の賦活はみられなかった.記憶誘導性サッケード課題では、難易度に応じて,前頭前野,前頭・頭頂眼球運動回路,線条体・視床の賦活が増強したが、統合失調症では前頭前野と線条体・視床の賦活増強がみられなかった。標準的な追跡眼球運動課題では,とくに左側の前頭・頭頂眼球運動回路に加えて,外側頭頂・後頭接合部の賦活がみられた.指標を点滅させてカウントさせる注意喚起時の追跡眼球運動課題では,健常者とてんかん及び器質性精神病では右側の前頭・頭頂眼球運動回路の賦活上昇が認められたが,統合失調症ではこのような注意関連の右側半球賦活増強はみられなかった.以上より,統合失調症とてんかん及び器質性精神病に共通して,前頭葉-視床-線条体回路と前頭葉-頭頂葉回路の機能障害が存在し,統合失調症ではさらに左右半球間機能連関障害が存在すると考えられた。
1970年前後の沖縄帰属議論における「日本復帰派」のナショナル・アイデンティティ

本研究では沖縄県公文書館にて『屋良朝苗日誌』をはじめとする琉球政府関連資料を収集、分析する事により、1969年に日本政府と琉球政府間でなされた交渉内容を考察した。その成果は学会発表のほか『国際政治』168号へ論文「日本・沖縄間の「本土並み」復帰を巡る交渉過程」として発表した。1969年、日米交渉により沖縄返還が決定したが、同時に日本政府と琉球政府間でも交渉が重ねられていた。日沖交渉を検証するため、上記の沖縄側資料のほか日本側資料として『沖縄返還交渉、日米安全保障条約改定交渉関係』(外務省外交史料館)などを活用した。論文では特に日沖間の「本土並み」を巡る議論に焦点をあてることにより、琉球政府の役割と日本政府の対応を明らかにした。日沖交渉で米軍基地の「即時無条件全面返還」を要求する琉球政府に対して、日本政府は復帰後、基地は整理縮小され「本土並み」になるという展望を繰り返し伝えた。その論拠とは1952年の講和以降、日本本土から米軍基地が撤去された経験であった。しかしこの日本の主権回復と沖縄返還のアナロジーにおいて、日本から撤退した米軍基地が沖縄へ移転していた事実は抜け落ちていた。沖縄側についても、日本復帰運動は新基地建設抵抗運動から発展し、基地撤去を目的としたといわれる。しかし、沖縄は復帰前から日米安全保障体制における米軍基地の要所として組み込まれており、その意味で日本復帰によって基地撤去が進むという論理には疑問が残る。復帰思想に内包された期待そのものが矛盾を抱えていたといえよう。本研究は沖縄返還交渉における琉球政府の役割に着目し、日米琉の相互作用の再構成を試みている。そして今日まで続く「沖縄問題」を検証するためには、日米関係のみならず、日本と沖縄の関係を歴史的に考察することが必要である。つまり、本研究は「日本沖縄関係史」という問題設定の一助となるであろう。
HTLV-I感染T細胞で高発現しているp21^<Waf1/Cip1/SdiI>の解析

HTLV-I感染T細胞株はcdk inhibitorのp21^<Waf1/Cip1/SdiI>を高レベルで発現していながら細胞増殖を維持することができる。この増殖メカニズムの解明を最終目的として、以下のような検討を行った。(2)HTLV-Iのトランスアクティベータ-であるTax1がp21^<Waf1/Cip1/SdiI>の細胞周期進行停止活性をダイレクトに打ち消している可能性を検討する目的で、p21^<Waf1/Cip1/SdiI>の発現ベクターとTax1の発現ベクターをNIH3T3細胞、およびMOLT-4細胞にco-transfectionしてコロニー形成能の変化を見た。p21^<Waf1/Cip1/SdiI>の導入によりコロニー形成は約1/10に低下したが、これはTax1を共発現させても変化せず、またコロニーを形成した細胞中でのp21^<Waf1/Cip1/SdiI>の発現レベルもTax1の有無で違いがなかった。このことより、Tax1がp21^<Waf1/Cip1/SdiI>の細胞周期進行停止活性をダイレクトに打ち消している可能性は低いものと考えられた。(3)HTLV-I感染T細胞株およびTax1のみで不死化したT細胞で観察されるp21^<Waf1/Cip1/SdiI>の高レベル発現へのp53の関与の可能性を検討した。HTLV-I感染T細胞株およびTax1不死化T細胞は野生型p53を正常T細胞と比較して高いレベルで発現していたが、そのトランスアクティベーション機能には著しい低下が認められ、p53の発現上昇がそのままp21^<Waf1/Cip1/SdiI>の高レベル発現の原因になっているとは考えにくいと思われた。
音声認識機構を脳幹で解明する

聴覚特異的な作動原理を下位聴覚中枢である下丘の神経回路に着目して明らかにしようとする戦略で、シナプス特異的タンパクである小胞性グルタミン酸トランスポーターとトレーサーによるシナプス前後の特異的神経回路標識を組み合わせニューロンレベルでの神経回路形成を可視化した。シナプス前成分の標識法としてシンドビスウイルスによる感染実験系を立ち上げ、観察された大脳皮質の特定聴覚領域から下丘腕核や下丘背側皮質・外側皮質への濃密で特徴的な投射パターンに対し数理的解析法の開発を試みた聴覚特異的な作動原理を下位聴覚中枢である下丘の神経回路に着目して明らかにしようとする戦略で、シナプス特異的タンパクである小胞性グルタミン酸トランスポーターとトレーサーによるシナプス前後の特異的神経回路標識を組み合わせニューロンレベルでの神経回路形成を可視化した。シナプス前成分の標識法としてシンドビスウイルスによる感染実験系を立ち上げ、観察された大脳皮質の特定聴覚領域から下丘腕核や下丘背側皮質・外側皮質への濃密で特徴的な投射パターンに対し数理的解析法の開発を試みた聴覚脳幹におけるトップダウン成分の役割を研究する為に、皮質被蓋路から下丘投射ニューロンへの下行性入力の可視化を試みた。まず逆行性に下丘投射ニューロンを標識する為にFluoro GoldおよびFluoro Rubyといった一般的な逆行性トレーサーを、皮質被蓋路を順行性に標識する為にbiotinyulated dextran amine(BDA)を使った。BDAの大量広域投与等の試行によって皮質被蓋路の標識にはある程度成功したが、下丘ニューロンとのシナプス形成を観察するには不十分であるとの結論に達した。そこで京大大学院医学研究科高次脳形態学講座の協力の下にSindbisウイルスによる標識法を試行したところ、やはり皮質被蓋路においても非常に良好な像を得られる事が分かった。これはSindbis-pal-GFPという組み替えSindbisウイルスを特定の脳の部位に感染させてパルミトイル化GFPを発現させ、そのGFPを直接あるいは免疫染色で観察する者である。そのため、Sindbisウイルスを使った実験系を滋賀医大の動物実験センターで立ち上げる事に注力し、年度末にその実現を見た。また、同時に逆行性トレーサーとしてAlexa蛍光色素標識コレラトキシンBサブユニットを試用し、標識効率が良好である事を確認した。また皮質被蓋路の源になる聴覚皮質についてもいくつかの領域について比較検討する必要がある事が分かった。その中には、下丘腕核への興味深い投射像を示すものもあり、さらなる解析を以て発表する道を探したい。以上の進展があり、来年度Sindbisウイルスによる皮質被蓋路の標識を軸にした下丘投射ニューロンへの下行性入力の可視化にいたる道筋がつけられたと考えている。下丘の投射ニューロンに対する上行性入力と下行性入力のシナプスの形成パターンを解析・比較し、下丘における神経回路の特徴を明らかにすることで聴覚特異的な感覚情報処理原理について理解することを目的としている。この研究計画においては、下丘の投射ニューロンと上行性入力あるいは下行性入力の同時標識が求められるが、特に後者については細胞体から遠く離れた軸索の末端まで標識されている必要があるため、技術的な困難さがあった。初年度ではそれぞれの標識に用いる標識法を確定させ、特に後者については組換えシンドビスウイルスを用いることに決着させた。本年度ではこの組み合わせで特に後者についてはトップダウンの情報処理介入を担うと考えられる大脳皮質からの下行性投射を選んで動物実験を実施し、複数(6以上)のサンプルを得た。その解析を進めるなかで、当初の目的であるvGluTsによって検出されるニューロン間連絡の解析に加えて、まずは標識された聴覚皮質から中脳への下行性投射だけでもまず分析する価値があることが明らかになり、各軸索終末部の形態やその三次元的分布について研究及び学会発表(解剖学会3月)を行い、また分布様式の解析については学際的展開によって数理解析の試みにつながっている。加えて音響関係および画像解析関係で共同研究を進めることになった京都大学情報学講座への研究協力の実施は応用領域での成果が論文となったので実績として報告する。これらの予期しない研究発展のため、vGluTs陽性終末の解析については発表に至るデータに到達していないが、神経科学会や解剖学会における情報収集により、共焦点レーザー顕微鏡でのシナプスサイズ蛍光標識像の鮮明化のための数理的処理によるデコンボリューション操作や、下丘における神経連絡像を多く得るための下丘のコア領域とベルト領域を区別して動物実験を設定することなど役立つと考えられるアイデアを得ている。下丘の投射ニューロンに対して大脳皮質からの下行性入力が形成するシナプスの分布パターンを可視化するという初期の目的に対し、蛍光標識による観察下で十分な強度のシグナルを得る必要があり、実施上の技術的な課題があったが、本年度は組換えシンドビスウイルスを用いた下行性入力の標識をさらにチラミド法によって増幅することで問題を解決した。肉眼でも大脳皮質からの投射線維を観察することが十分可能な蛍光強度を得ており、逆行性に標識されたニューロンとの接触を観察することに成功している。もう一つの進歩は投射を受ける下丘側について、十分多くの投射を受けており観察が容易であるのは中心核よりもむしろ外側皮質・および背側皮質などのいわゆるベルト領域であることが分かってきたことである。この領域の投射ニューロンを扱うに当たって、その化学的性質について調べ、学会報告している(第17回聴覚研究フォーラム・第118回日本解剖学会)。

大脳皮質聴覚関連領域から下丘外側皮質・背側皮質ニューロンへのシナプス形成はNeuro2013(日本神経科学学会)で聴覚関連領域からの下行性投射系の形態学的解析として発表予定である。一方この下行性投射線維そのものの形態についても昨年度より数理解析などの試みを行ってNeuro2012(日本神経科学学会)などで発表された。全体としては、優先的解析対象をより強い投射のあるベルト領域に移したものの、当初計画の神経回路解析についてデータをとりつつある状況まで進展している。技術的問題について解決する必要があったため、その結果をまとめるところまでは至らなかったが、副産物的な成果や学際的な展開が見られた。加えて音響関係および画像解析関係で共同研究を進めることになった京都大学情報学研究科への研究協力の実施は応用領域での成果が論文となったので実績として報告する。予期しない研究進展のため、vGluTs陽性終末の解析については発表に至るデータに到達していないが、関連領域での共同研究の成果が論文となり、また下行性投射の形態および軸索分布についても学会発表を実施し、かつ」論文化の準備を進めている段階で、総合すると順調あるいは当初予定以上の進展と考えることができる。24年度が最終年度であるため、記入しない。下行性投射の形態および軸索分布についても学会発表を実施しまた論文化の準備を進めている。またその数理解析についても試みを始めている。下丘におけるシナプス像の解析については現有のサンプルの解析を進めてゆくと共に、数理的処理によるデコンボリューション操作による共焦点レーザー顕微鏡で取得した画像の鮮明化や、下丘のコア領域とベルト領域を区別して動物実験を設定することで下丘におけるニューロンと投射線維の密集部位をなるべく重ねることなどの工夫が可能である。