hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
林床植物集団の遺伝的組成に及ぼす森林孤立化の影響の定量的評価

本研究(平成1012年度)は、「孤立林」の林床に生育する草本植物集団を対象に、繁殖率・死亡率などの個体群動態に関する情報と遺伝的組成に関する情報を評価し、コンピューター・シミュレーションにより集団を維持するために必要な集団サイズを定量的に推定することを目的として行った。野外調査および解析は、エンレイソウ属植物を中心に行った。まず、道東地方のオオバナノエンレイソウに関して、集団のサイズならびに開花個体密度の異なる集団を選択し、野外において除雄処理や強制受粉などの交配実験を行うとともに柱頭への他花花粉の到達量を調査を行った。その結果、オオバナノエンレイソウの繁殖成功と集団サイズ・開花個体密度が密接に関連していることが示された。さらに、これらの集団を対象にアイソザイム遺伝子(6酵素11遺伝子座)を指標とした遺伝解析を行った。その結果、各集団において観察された多型遺伝子座の割合(P),遺伝子座当たりの対立遺伝子数の平均値(A)は、集団サイズと強い正の相関関係を示し、小集団において遺伝的変異量が失われている傾向が見い出された。一方、長期センサスデータにもとづく数理解析に関しては、Alvarez-Buylla & Slatkin(1991)の定式化にしたがって、エンレイソウおよびオオバナノエンレイソウに対して、個体群成長率の平均と分散を求め、それをもとに将来の個体数の増加減少を確率的に予測した。その結果、エンレイソウの個体群成長率の分布の平均値はオオバナノエンレイソウよりも低く、平均行列によって求められた個体群成長率とは逆の関係を示すこと、エンレイソウの個体数が50年後に初期個体数の30%以下に減少する確率は75.6%であるのに対して、オオバナノエンレイソウのその確率は0%であることが明らかになった。森林の孤立化は、林床の乾燥化や受粉を媒介する昆虫の飛来数の減少など、林床植物の生活にも大きな影響を及ぼす。このことは、林床植物の死亡率を増加させるほか、近距離個体間での交配が生じやすくなり集団の遺伝的多様性の減少を引き起こす。初年度は林床植物であるエンレイソウ属植物のうちエンレイソウとオオバナノエンレイソウの2種を対象に、集団の動態ならびに集団の交配様式および遺伝的組成に関する調査を行った。エンレイソウは一度開花すると数年間連続して開花する特徴をもつ。この連続開花の進化的意義を明らかにするために、長期追跡調査データにもとずく数理モデル解析および交配実験を行った。その結果、エンレイソウは種子結実に消費する同化産物量をコントロールすることにより、翌年の開花個体の高い生存率を維持するとともに、毎年開花することにより安定した種子数の供給を行っていることが明らかになった。一方、北海道東部地域に生育するオオバナノエンレイソウ集団は自家不和合性を示し、虫媒による完全他殖を行う。そこで、日高・道東地方において、集団のサイズならびに開花個体密度の異なる18集団を選択し、野外において除雄処理や強制受粉などの交配実験を行うとともに柱頭への他花花粉の到達量を調査した。さらに、アイソザイム遺伝子を用いた集団の遺伝的構造を調査し、集団サイズならびに開花個体密度と交配様式との関係を検討した。その結果、除雄処理ではすべての集団で種子結実が認められたが、多くの集団で強制受粉による種子結実率の増加が認められたことから、柱頭に運ばれる花粉の量により種子結実が制限されていることが明らかになった。また、実際に柱頭上へ運ばれる花粉供給量も、集団が小さく、開花個体密度の低い集団でより小さくなる傾向が認められた。2年度は、北海道の代表的な多年生林床植物オオバナノエンレイソウを対象として、森林分断化がもたらす影響について評価を行った。

調査は、自家不和合成を示し、サイズや周囲の環境が異なる十勝地方に位置する14の個体群を対象に行った。1.個体群の種子生産に及ぼす個体群サイズと周囲の景観の効果各個体群で、特に種子生産に着目して繁殖を表す変数について比較し、個体群サイズ(推定開花個体数)と個体群を取り巻く景観の効果について解析した。その結果、個体群サイズの減少は、種子生産を有意に制限していた。各個体群における他家花粉受粉量は、種子生産と有意な相関関係を示したことから、この種子生産に見られる差異は花粉媒介者制限によるものであることが示された。2.孤立林におけるエッジ効果北海道帯広市南部に位置する面積約1haの孤立林(清川個体群)を対象に、孤立林内を直交する2本のトランセクト(各90m)を設定し、林内の物理環境の空間的・季節的変化、ならびにその変化がオオバナノエンレイソウ個体群に及ぼす影響について評価を試みた。測定した物理環境(気温,土壌温度,土壌水分含有率)は、オオバナノエンレイソウの開花期(5月)よりも落葉樹の葉が展開した結実期(7月)に強いエッジ効果の影響を示し、特に気温では、森林の内部よりも林縁部で、また林の北側よりも南側で高い値を取る明瞭な傾向を示した。3.分断化が遺伝的変異に与える影響11集団を対象に行った酵素多型解析(7酵素13遺伝子座)より、個体群サイズが小さくなるほど遺伝的変異量が失われる傾向が見出された。小さい個体群において見出されなかった遺伝子の全てが、出現頻度の稀な対立遺伝子(p<0.1)であったことから、遺伝的変異量の減少は分断時のびん首(bottleneck)効果によって稀な遺伝子が確率的に失われたことによるものと考えられた。森林の分断化が残存する植物集団の存続可能性に与える影響には、個体群統計学的(demographic)側面と遺伝学的(genetic)側面の大きく2つの側面がある。3年度(最終年度)にあたる12年度は、森林の分断化が多年生林床植物エンレイソウ属植物集団に与える影響に関してこの両側面からの解析を行った。1.個体群統計学的側面:長年の個体追跡センサスデータを持つエンレイソウおよびオオバナノエンレイソウに関して、Alvarez-Buylla & Slatkin(1991)の定式に基づき、個体群成長率の平均と分散を求め、将来の個体数の増加減少を確率的に予測した。その結果、エンレイソウの個体群成長率の分布の平均値はオオバナノエンレイソウよりも低く、平均行列によって求められた個体群成長率とは逆の関係を示した。エンレイソウの個体数が50年後に初期個体数の30%以下に減少する確率は75.6%であるのに対して、オオバナノエンレイソウのその確率は0%であった。2.遺伝学的側面:北海道十勝地方に点在するさまざまなサイズの12集団を対象にアイソザイム遺伝子(6酵素11遺伝子座)を指標とした調査・解析を行った。その結果、各集団において観察された多型遺伝子座の割合(P),遺伝子座当たりの対立遺伝子数の平均値(A)は、集団サイズと強い正の相関関係を示し、小集団において遺伝的変異量が失われている傾向が見い出された。小集団で観察されなかった対立遺伝子は、全て出現頻度の低い稀な対立遺伝子(q<0.1)であったことから、遺伝的変異量の減少は分断時の遺伝的ボトルネックによって確率的にこれらの対立遺伝子が失われたことによるものと考えられた。
プロエイジング因子β2ミクログロブリンを介した体内時計機能の加齢変化の解明研究

末梢循環血液中のβ2ミクログロブリンが本当に加齢に伴う体内時計の機能変化の誘発因子であるかどうかを直接的に証明するためには、β2ミクログロブリンシグナル伝達系の阻害により加齢およびβ2ミクログロブリンによる体内時計機能の諸変化が見られなくなることを検討しなければならない。そこで、時計遺伝子発光レポーター(PER2::LUC)ノックインマウス線維芽細胞(MEF)を対象にして、リアルタイム発光リズム解析を行った。MEFを35 mm培養皿に播種し、その1日後にデキサメタゾン同調を行い、培地中にルシフェリンを添加して発光リズムのリズム周期、振幅、頂点位相を解析した。β2ミクログロブリン投与によるリズム周期を解析したところ、β2ミクログロブリン投与は加齢に伴う変化と同様に発光リズム周期の延長作用を示した。さらにβ2ミクログロブリンシグナル伝達分子のtap1のノックダウンによりキャンセルされ、β2ミクログロブリンが細胞内に取りこまれた後にMHC Iと会合し、Tap1依存的に細胞膜表面に輸送されることが必要であることが明らかになった。また、β2ミクログロブリン慢性投与後の若齢マウスの視交叉上核を免疫染色によって検討したところ、平成29年度に観察されたアルギニンバソプレシン陽性細胞の密度低下のほかに時計ニューロン間のリズム位相同期作用を担うアストロサイトの細胞密度の低下が観察された。このモデル細胞でのTap1ノックダウンの実験条件の検討に時間を要したため、ノックアウトマウスの解析は当該年度中に解析を終了できなかった。加齢は体内時計の働きに影響を与え、睡眠の断片化やリズム振幅の低下、リズム周期の変化等をもたらすことが知られているが、その機序は完全には明らかになっていない。一方、β2ミクログロブリンは主要組織適合遺伝子複合体MHC Iの構成因子であるが、認知機能等の脳機能に対してプロエイジング因子として働いていることが明らかになった。そこで本研究では、β2ミクログロブリンが視床下部・視交叉上核に存在する中枢時計の機能を変化させ、体内時計の働きにおける加齢変化に寄与している可能性について遺伝子欠損マウス等を用いて検討し、その作用機序を明らかにすることを目的とした。平成28年度の研究では、1)β2ミクログロブリン投与が若齢マウス視交叉上核の時計遺伝子発現リズムおよび若齢マウス輪回し行動リズムに与える影響の解析と、2)β2ミクログロブリンの発現レベルに対する加齢および時計遺伝子変異の影響の解析を行った。その結果、β2ミクログロブリン添加(3-10 μg/mL)は濃度依存的に若齢(3ヵ月齢)PER2::LUCノックインマウスより培養した視交叉上核スライスの発光リズム周期を長くすることが明らかになった。一方、高感度CCDカメラを用いた発光イメージング解析では、β2ミクログロブリン添加(3-10 μg/mL)は濃度依存的に細胞間の発光リズム位相の同期を低下させることが観察された。したがって、β2ミクログロブリンは視交叉上核の細胞時計間の同期性を低下させることによってリズム周期に影響をもたらしている可能性が示唆された。一方、視交叉上核の内因性β2ミクログロブリンのタンパク質レベルは加齢に伴う血中濃度の増加の二次的影響であることが明らかになった。1)β2ミクログロブリン投与が若齢マウス視交叉上核の時計遺伝子発現リズムおよび若齢マウス輪回し行動リズムに与える影響の解析と、2)β2ミクログロブリンの発現レベルに対する加齢および時計遺伝子変異の影響の解析を行った。1)の研究では、β2ミクログロブリン添加(3-10 μg/mL)は濃度依存的に若齢(3ヵ月齢)PER2::LUCノックインマウスより培養した視交叉上核スライスの発光リズム周期を長くすることが明らかになった。予備実験では10μg/mLの濃度で検討したが、加齢マウスの血漿中濃度は2-3μg/mLであるため、3μg/mLの濃度でも有意な延長作用が観察されたため、生理学的濃度でも十分な作用を示すことが分かった。また、マウス個体レベルの評価として、β2ミクログロブリンの脳室内持続投与が若齢マウス(C57BL/6J)の輪回し行動リズムにおけるリズム周期や明暗再同調などのリズムパラメーターに対する作用を解析し、加齢マウスとの類似性を検討したが、顕著な影響は見られなかった。一方、2)の研究では、視交叉上核の内因性β2ミクログロブリンのタンパク質レベルは加齢に伴い増加したのに対し、mRNAレベルでは観察されず、末梢血中でのタンパク質レベルと同等だったため、末梢レベルでの変化が視交叉上核にもたらされていることが示唆された。また、Clock変異マウスではタンパク質レベルの差異は認められなかった。

そこで本研究では、β2ミクログロブリンが視床下部・視交叉上核に存在する中枢時計の機能を変化させ、体内時計の働きにおける加齢変化に寄与している可能性について検討し、その作用機序を明らかにすることを目的とした。平成28年度(1年目)の研究において、β2ミクログロブリン添加は若齢マウス視交叉上核の時計遺伝子の発現振動の周期長を延長し、時計ニューロン間の脱同期をもたらしていることや、加齢マウスの視交叉上核においてβ2ミクログロブリンのタンパク質レベルが上昇していることが明らかになった。また、平成29年度(2年目)の研究によって、比較的高用量のβ2ミクログロブリンの脳室内投与が若齢マウスの行動リズムの周期長を延長させるとともに、行動の断片化を引き起こすなど、加齢マウスの類似パターンを示すことを明らかにした。さらに、Tap1のノックダウンがβ2ミクログロブリンによるリズム周期の延長作用を抑制することが観察され、β2ミクログロブリンが細胞内に取りこまれた後にMHC Iと会合し、Tap1依存的に細胞膜表面に輸送されることが、リズム周期延長作用に必要であることが明らかになった。平成28年度の研究において、β2ミクログロブリン投与は中枢時計の視交叉上核のin vitroリズム発振周期を変化させるが、マウス行動のin vivoリズムには影響しなかった。そこで、in vivoでの投与量を詳細に検討したところ、比較的高用量のβ2ミクログロブリンの脳室内投与が若齢マウスの行動リズムの周期長を延長させるとともに、行動の断片化を引き起こすなど、加齢マウスの類似パターンを示すことを明らかにした。一方、β2ミクログロブリンは主要組織適合遺伝子複合体MHC Iの構成因子であり、膜貫通ドメインを有するα鎖と非共有結合で会合している。また、外来的に投与されたβ2ミクログロブリンは細胞内に取り込まれ小胞体内でMHC Iと会合し、細胞膜表面に輸送される。このMHC Iの細胞膜発現がβ2ミクログロブリンの作用に必須であるかどうかを検討するために、MHC I複合体の細胞膜輸送に必須なトランスポーターであるTap1の遺伝子ノックダウンがβ2ミクログロブリンの体内時計への作用に影響するかどうかを検討することにした。モデル細胞として、PER2::LUCノックインマウスより樹立したマウス線維芽細胞(MEF)を用いた。β2ミクログロブリン添加によるMEFの発光リズム周期の延長作用はtap1ノックダウンによりキャンセルされ、β2ミクログロブリンが細胞内に取りこまれた後にMHC Iと会合し、Tap1依存的に細胞膜表面に輸送されることが必要であることが明らかになった。このモデル細胞でのTap1ノックダウンの実験条件の検討に時間を要したため、ノックアウトマウスの解析は当該年度中に解析を終了できなかった。最後に、β2ミクログロブリン慢性投与後の若齢マウスの視交叉上核を免疫染色によって検討したところ、アルギニンバソプレシン陽性細胞の密度低下が観察された。末梢循環血液中のβ2ミクログロブリンが本当に加齢に伴う体内時計の機能変化の誘発因子であるかどうかを直接的に証明するためには、β2ミクログロブリンシグナル伝達系の阻害により加齢およびβ2ミクログロブリンによる体内時計機能の諸変化が見られなくなることを検討しなければならない。
炭素-炭素結合切断を鍵とする新規遷移金属触媒反応の開発とその有機合成への応用

ビニグロールは1987年にHashimotoらによって菌株Virgaria nigra F-5408から単離されたジテルペンであり、特異なデカハイドロ-1,5-ブタノナフタレン骨格を有していること、様々な生理活性を示すことから、これまでにも多くの全合成研究が行われてきたが、いまだ全合成が達成されていない。米国スクリプス研究所化学科のフィル・バラン教授の研究室ではグローブ開裂による炭素-炭素結合の切断を利用して、デカハイドロ-1,5-ブタノナフタレン骨格の構築を達成している。そこで本研究では、その骨格構築手法を用いてビニグロールの全合成を達成すべく検討を行った。すでにバラン研究室で合成されていたケトンに対して、LDAを用いてメチル基を導入した。脱保護、カルボニル基の還元、水酸基のメシル化の後、グローブ開裂により環拡大したアルケンを得た。次に2箇所あるアルケン部位の片方のみをブロモイソオキサゾリンとし、カルボニル基を還元した後、もう片方のアルケン部位をCrabtree触媒で還元した。イソオキゾリンのアルコール部位をチュガエフ脱離によりアルケンへと変換したのち、ブロモイソオキサゾリン部位をLAHでアミノアルコールヘと還元した。続いてアミノ基をイソニトリル基へと変換した後、ラジカル条件でイソニトリル基を脱離させた。この合成ルートをもとにビニグロールの全合成を達成すべく種々検討を重ねたが、現時点では全合成を達成するには至っていない。以上本研究では、グローブ開裂による炭素-炭素結合の切断を利用した骨格構築手法を用いてビニグロールの全合成を達成すべく、必要な官能基変換を部分的に達成した。遷移金属触媒による炭素-炭素結合の切断、それにともなう不飽和結合の挿入は、原子効率の良い炭素-炭素結合形成反応として有機合成への導入が強く望まれる反応形式である。本研究ではニッケル触媒を用いることでシクロブタノンへの分子内アルケン挿入反応を達成した。3位にオルトスチリル基を有するシクロブタノンをトルエン中ニッケル(0)触媒存在下100°Cで加熱攪拌したところ、ベンゾビシクロ[2.2.2]オクテノンが良好な収率で得られた。この反応では、形式的に分子内のアルケン部位がシクロブタノンのカルボニル炭素とα位炭素間へ挿入し、2環性の6員環炭素骨格が構築されている。機構的には、まずシクロブタノンのカルボニル基、アルケン部位、およびニッケル(0)による分子内での酸化的環化反応によって、4員環骨格を有するスピロ型オキサニッケラサイクルが生成し、そこからのβ炭素脱離と還元的脱離を経て進行したものと考えられる。本反応は、シクロブタノンの3位やアルケン部位に置換基を導入しても収率良く進行した。また、架橋部にナフタレン骨格を用いても対応する生成物を収率良く与えた。以前に当研究室で報告しているロジウム触媒による分子内アルケン挿入反応は、シクロブタノンのカルボニル炭素とα位炭素間へのロジウムの挿入経由で進行し、同じ3位にオルトスチリル基を有するシクロブタノンからベンゾビシクロ[3.2.1]オクテノンを与える。用いる遷移金属触媒によって、同一出発物質から異なる機構を経て、全く異なる炭素骨-格が生成する点で極めて興味深い結果が得られた。遷移金属触媒を用いた多成分による付加環化反応は、複数の炭素-炭素結合を原子効率良く生成し、多様な環状化合物を構築する有用な手法である。本研究では、ニッケル触媒によるシクロブタノンとエンインの[4+2+2]型環化反応を達成した。シクロブタノンとエンインをトルエン中ニッケル(0)触媒存在下、加熱撹拌レたところ、ビシクロ[6.3.0]ウンデセノンが良好な収率で得られた。形式的にシクロブタノンのカルボニル炭素とα位炭素間にエンインのアルキン部位とアルケン部位が挿入し、2環性の8員環炭素骨格を[4+2+2]型環化生成物として与えている。挿入する不飽和部位の位置選択性に関しては、エンインのアルキン部位がシクロブタノンのカルボニル基側に挿入した生成物のみ得られている。機構的には、まずシクロブタノンのカルボニル基、エンインのアルキン部位とアルケン部位、およびニッケル(0)から4員環骨格を有するスピロ型7員環オキサニッケラサイクルが生成し、そこからβ炭素脱離により環が拡大して、9員環ニッケラサイクルとなり、そして最後に還元的脱離を経て進行するものと考えている。本反応はエンインのアルキン末端にメチル基やエチル基を有していても反応は進行するが、末端アルキン部位やメタリル基を有するエンインは適用できない。また、エンインの架橋部としては、炭素架橋のものでは収率良く反応が進行し、酸素架橋や窒素架橋でも収率は低下するものの対応する生成物を与えた。我々は以前にシクロブタノンとジインの[4+2+2]型環化反応を報告している。エンインを用いた本反応はその結果とあわせて、効率的な2環性の8員環骨格構築手法である。

米国スクリプス研究所化学科のフィル・バラン教授の研究室ではグローブ開裂による炭素-炭素結合の切断を利用して、デカハイドロ-1,5-ブタノナフタレン骨格の構築を達成している。そこで本研究では、その骨格構築手法を用いてビニグロールの全合成を達成すべく検討を行った。すでにバラン研究室で合成されていたケトンに対して、LDAを用いてメチル基を導入した。脱保護、カルボニル基の還元、水酸基のメシル化の後、グローブ開裂により環拡大したアルケンを得た。次に2箇所あるアルケン部位の片方のみをブロモイソオキサゾリンとし、カルボニル基を還元した後、もう片方のアルケン部位をCrabtree触媒で還元した。イソオキゾリンのアルコール部位をチュガエフ脱離によりアルケンへと変換したのち、ブロモイソオキサゾリン部位をLAHでアミノアルコールヘと還元した。続いてアミノ基をイソニトリル基へと変換した後、ラジカル条件でイソニトリル基を脱離させた。この合成ルートをもとにビニグロールの全合成を達成すべく種々検討を重ねたが、現時点では全合成を達成するには至っていない。以上本研究では、グローブ開裂による炭素-炭素結合の切断を利用した骨格構築手法を用いてビニグロールの全合成を達成すべく、必要な官能基変換を部分的に達成した。
「第2の精神年齢」を測定する　ーワーキングメモリ検査としての乱数生成課題―

2016年にはワーキングメモリ課題である乱数生成課題に関して大学生の年齢差を反映する思考機能の評価軸の作成を試みた。その年齢軸構造が不安定であったことから、2017年には大学生の年齢水準に伴って高まる自我同一性評価との関係を検討した結果、自我同一性評価の高さは、発達に従って減少すると予想されていた自然数列のステレオタイプ反応の増加傾向に関連していた。2018年の実験はこの予想に反する結果を支持するものであったことから、この結果をどのように解釈するかについて理論的な検討を行った。その結果、自然数列の生成は、これまでも短期記憶から消え去った数表象を効率良く活性化させ、新しい数表象を「更新」する音声方略として解釈してきたが、「更新」機能は、「禁止」、「変更」機能よりも、知能のg因子と関連の高い実行系機能であることが報告されており(Friedman et al. 2006)、その更新機能の優勢さとして解釈する。これによりこれまでのワーキングメモリ課題としての乱数生成課題モデルには変更は生じない。また、この自然数系列による音声特性を利用した生成方略のステレオタイプ化を抑制する方略として、数表象の視空間特性を用いた方略が仮定されていたが、線分2等分課題の変形課題によって、その方略の構造を確認する実験を行った。この課題には、男女差が顕著なことが分かっており、現在、男性参加者の分析結果では、同数反復傾向が関係している事が明らかになった。昨年度は、実験室移転のため実験ができなかったため、十分なデータを収集する事ができなかった。そのため、取得できた小数のデータと過去のデータから得られた予想外の結果をどのように解釈するかについての検討を中心に研究を行なった。また、実験室での実験ができない場合でも、インターネットにより音声認識で乱数生成課題アプリを利用する予定でいたが、生成個数を163個に固定した実施法で数系列の長さを安定させることが難しいことが分かり、生成時間を固定する実施法に切り替えることに変更した。この変更のために、時間を要している。本年度の研究で、改めて乱数生成課題に関して基本的なワーキングメモリの分析法を利用できることを確認した。また、自然数生成を抑制する傾向が年齢とともに高まるのではなく、そのピークが大学生ではなく高校生の年齢層のどこかにあることが予想されることから、このピークの特定のために高校生のデータ収集を行う。また、同じように自我同一性評価が高まるほど自然数系列生成傾向が高まるという相関傾向が見いだされているが、自我同一性の下位評価(連続性、対自的、対他的、心理社会的)に対応する評価軸構造が見いだせるかどうかについて評価軸の構成を試みる。また、自然数の生成傾向の抑制に関連すると考えられる視空間特性の評価軸を特定し、高校生と大学生の違いについてその変化を検討する。これまでの研究計画では、乱数生成課題遂行時に2chの近赤外線トポグラフィ(NIRS)による前頭葉の半球機能差の検討を行う予定でいたが、自然数系列の生成傾向に関する評価の変化についての分析は過去に52chNIRSによって活性部位を特定していることから、過去の研究知見と合わせた考察に切り替え、理論的な側面から検討を行うように研究方針を変更する。この1年間に過去の2つの発表の論文化と3つの研究について学会発表を行った。前者は乱数生成課題によりワーキングメモリを評価する理論的側面を再考したものであり、ここでは研究の中心となる後者の1つを紹介する。「乱数生成課題は青年期の精神年齢尺度になりうるか?」では、前頭葉機能の発達に関連した青年期後期の思考機能の変化が大学4年間の短い期間の年齢差として乱数生成課題に反映されるかどうかを検討するためデータに基づく評価軸の構成を試みた。その結果、大学生の1,2歳の差に関しては安定した軸構造が得られなかったが、大学1年と4年のデータの比較に基づく軸構造での評価値は、自我同一性尺度による自我発達と有意な相関を示した。この研究での予想外の結果は、大学生データのみで構成したこの年齢軸がワーキングメモリ容量を減少させる方向への変化を示すことである。乱数生成課題において評価する側面が一般的な意味でワーキングメモリ特性とみなせるかどうかについては議論の余地が残されているが、上級生において生成速度が速まることは、本来、解決に時間のかかる課題をあたかも単純な課題のように取り扱っていることを意味している。こうなると、この問題は大学における教育が初等教育から延々と続く「刺激ー反応」による連合理論の学習の延長上にあり、思考能力の質的変換が生じていないことを意味しているのかもしれない。それは思考力を最大限に必要とする非定型課題に適合しない方略を利用して解決に至らない状態を放置しておくことに等しい。また、本研究は、大学4年生よりも前の大学生の1,2年あるいは高校時代にワーキングメモリの容量が最大化する時期があることを示唆しており、今後の研究の発展的展開が期待できる内容である。乱数生成課題をインターネット実験として簡便化する方法として、コンピュータではなくタブレットを用いる方法を採用する決定を行った。このため、今年度の研究分担者にはこれからの研究に必要な簡易脳波計測器の分析ソフトの作成に専念してもらい、了解を得て、次年度よりタブレット端末によるインターネット実験の開発に精通した研究分担者に変更を行った。このインターネット実験システムによって、中・高性を対象にしたデータを収集するための研究協力者を募り、データ収集の遅れを取り戻す予定である。

平成28年度の研究結果からは、本研究で使用する乱数生成という思考課題に関して大学生の1年生と4年生のワーキングメモリ特性の違いに反映する評価軸が形成できないことが明らかになっていた。この評価軸を構成するためには、ワーキングメモリの発達を反映する評価軸を構成する年齢差が必要であり、具体的には中学生と高校生のデータが必要になる。そのようなデータ収集の拠点作りのため研究協力者との打ち合わせをおこなった。また、この実験を遂行するための準備として、7月に研究代表者と分担者および研究協力者4名で打ち合わせをおこない、実験室を想定しない広い範囲でデータの収集をおこなえるスマートホンによる実験アプリを作成する方針に変更した。この実験方法では実験遂行時に閉眼であるかないかの確認ができないが、実験遂行時の「閉眼ー開眼」の違いを反映する評価軸の構成を試みることを検討した。実験室による乱数生成課題実験では40名追加した結果、大学生の自我同一性の側面が乱数生成課題で測定する実行系機能にもワーキングメモリ容量(エピソードバッファ容量)にも関係しない事を確認した。このことは大学生の思考発達が社会性の発達にも関係しているだろうという予想に反するもので、大学教育の在り方について仮説の再検討をおこなってきた。一方で、エピソードバッファ容量の反映と考えられていた指標に個人特性としての知覚の明確さと空間認知の能力に関係していることが明らかになった。これまで理論的にしか想定されていなかったモデルに対して関連する個人特性が見いだされたことから,今後の分析を脳波研究から前頭葉機能の左右差が分析できるNIRS分析に代えて右前頭葉の活性に関する実験の準備をおこなった。研究の遅れの原因は、前年度の研究結果から仮説の再構築とデータ収集方法の変更が必要になったためである。また、本年度は実験室の向かいで校舎改築の工事がおこなわれていたことから、その騒音のために乱数生成課題実験の規模を縮小した。これらのことから、研究の遂行進度はやや遅れている。2016年にはワーキングメモリ課題である乱数生成課題に関して大学生の年齢差を反映する思考機能の評価軸の作成を試みた。その年齢軸構造が不安定であったことから、2017年には大学生の年齢水準に伴って高まる自我同一性評価との関係を検討した結果、自我同一性評価の高さは、発達に従って減少すると予想されていた自然数列のステレオタイプ反応の増加傾向に関連していた。2018年の実験はこの予想に反する結果を支持するものであったことから、この結果をどのように解釈するかについて理論的な検討を行った。その結果、自然数列の生成は、これまでも短期記憶から消え去った数表象を効率良く活性化させ、新しい数表象を「更新」する音声方略として解釈してきたが、「更新」機能は、「禁止」、「変更」機能よりも、知能のg因子と関連の高い実行系機能であることが報告されており(Friedman et al. 2006)、その更新機能の優勢さとして解釈する。これによりこれまでのワーキングメモリ課題としての乱数生成課題モデルには変更は生じない。また、この自然数系列による音声特性を利用した生成方略のステレオタイプ化を抑制する方略として、数表象の視空間特性を用いた方略が仮定されていたが、線分2等分課題の変形課題によって、その方略の構造を確認する実験を行った。
17世紀英国共和主義の多様性と統一性の把握―ジェームス・ハリントンを中心に―

本研究の目的は、17世紀英国共和主義の多様性を視野に入れながらジェームス・ハリントンの思想的特徴をより精緻に把握した上で、改めて経済学形成期へのその影響を展望する点にある。その準備的考察として、研究初年度の今年度は、17世紀英国の複数の共和主義理解-統治機構論的共和主義と、道徳哲学的共和主義-の並存に焦点を当て、ハリントンを含む同時代共和主義者がどのような位置関係にあるのかを解明した。具体的には、第一に、17世紀英国の共和主義者たちに関する先行研究を、可能な限り網羅的に精査することにより、ハリントンと他の共和主義者との関係が、いかに描かれてきたのかを分析し、併せて、17世紀英国共和主義を総体把握するための諸論点を確定した。特に、先行研究の中で、統治機構論と道徳哲学的主張とがどのように関連付けられているのかという点に注目した。第二に、上記の作業により得られた諸論点を踏まえ、共和主義者たちの著作物を再読した。特に注意を払った点は、統治機構論がその議論の大半を占めるハリントンの諸著作を同時代の共和主義者たちがどのように評価していたかの解明であった。そして、王政の牽制の論理としての制限君主政的混合政体論と、国王の存在を前提としない混合政体論とが、17世紀英国共和主義者の中でも十分自覚的に区別されずに時論を展開している点を再確認した。このことは、すでに研究史上、簡潔に指摘されていたが、上記の共和主義者たちの著作に依拠して具体的に把握したことは、本研究の目的を達成するために有益だと考える。第三に、ケンブリッジ大学において開催された研究集会へ参加し、類似の論点を研究する研究者と、本研究の遂行に当たって必要な意見交換をおこない、併せて資料も収集した。
マウス・ラット表現型の情報統合のための基盤技術の確立

マウス・ラットにおける個体レベルの特性情報を統合整理し、疾患との繋がりを示すような情報統合技術の開発を行った。予め定義された知識リンクを辿り、検査値と疾患を関連づけるアルゴリズムを開発し、これを用いて、1)モデル動物の表現型から関連する疾患の探索、2)疾患から、関連するモデル動物を探索できるデータベースを作成した。生物種、表現型判定基準、疾患など全ての元データは定義変更と追加が可能で、生物横断的な大規模疾患探索データベースへの発展が期待される。マウスおよびラットは様々な技術を用いて実験解析が可能な疾患モデル動物として極めて重要であり、蓄積される多様な情報を効率的に整理統合し、研究コミュニティへ提供できる情報システムの開発が望まれる。本課題では、マウス・ラットにおける個体レベルの特性情報をシンプルに記述し、統合整理できるシステムの開発、検証を行うことを目指している。平成23年度は、データベースの基本設計および、プロトタイプ作成を行った。1)データベースの基本設計先行研究の成果に従い、大阪大学で開発されている、オントロジー記述言語および構築ツール「法造(http://www.hozo.jp/hozo/)」を用いて、性質の分類(表現型、遺伝型を含む)、測定尺度、生物種、個体、生物群、解剖学的部位、定性値の大小関係を決定する文脈などを定義した。2)プロトタイプ作成マウスおよびラットは様々な技術を用いて実験解析が可能な疾患モデル動物として極めて重要であり、蓄積される多様な情報を効率的に整理統合し、研究コミュニティへ提供できる情報システムの開発が望まれる。平成25年度は、24年度に行われた表現型ー疾患関連度計算プログラムの検証結果に従って、一般ユーザからも閲覧可能なWeb画面の開発を行った。本データベースでは、1)モデル動物の表現型から、関連する疾患の検索(モデル動物本位の検索)と、2)対象とする疾患から、関連するモデル動物の検索(疾患本位の検索)が可能である。1)モデル動物本位の検索では、元データに対して、あらかじめ推論処理を行うことにより、生物種マウスとラットにおける同等の表現型をまとめて、表形式で表示する。この画面では、生物種、症状の起こる部位などによる絞り込みが行えるとともに、各形質について設定したしきい値によって、正常、高値、低値等を自動的に判定する機能を備える。高値と低値については、異常値と判定され、異常な表現型が、ヒト病態と一致した場合に、リンクを辿って、疾患の詳細画面を閲覧することができる。この画面では、疾患にどのような病態が含まれ、マウス/ラットの変異体とどの程度の病態が一致するかを確認することができる。2)疾患本位の検索画面では、キーワード検索によって、疾患を検索し、それぞれの疾患がどのような病態を含むかを調べることができる。また、各病態はマウス/ラットの変異体の表現型とリンクされており、注目している疾患に類似した変異体が何系統登録されているかが示され、リンクを辿ることでそれぞれの変異体の詳細な情報を調べることができる。H24年度は、前年度に行なったデータベースの基本設計および、プロトタイプを拡張して、ヒト疾患データを導入し、マウスおよびラットの表現型から関連疾患を検索する基本プログラムを作成した。1)ヒト疾患データの導入東京大学にて開発された、疾患定義と、疾患に含まれる病態(異常状態)の推移のデータベースである臨床医学オントロジーを本システムに導入した。また、50疾患モデルケースのリストアップし、マウス・ラットにおける表現型に用いられる定性値と、疾患の異常状態との同等性を定義した。2)マウスおよびラットの表現型から関連疾患を検索する基本プログラムの作成上記の同等性情報を参照して、各異常値から、対応する異常状態を含む疾患を検索し表示するプログラムを作成した。これらの拡張により、本システムは、数値データとして記述されたマウス・ラットの表現型データを、あらかじめ定義された複数の条件に照らして定性値化し、これが異常と判断される場合のみ、生物横断的に統合できる。さらに、その異常が臨床医療オントロジーに定義されている疾患と関連しているかどうかを検索する事ができる。当アプリケーションのユーザーは、詳しい医学知識を持たずとも、マウスおよびラットの測定データから、それと関連する疾患とその対応の根拠の情報を簡単に得る事ができる。計画にあるデータベースの基本設計に加えて、データベースプロトタイプの開発および、小規模ながら基本データ作成を行い、設計の評価を行うことができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。計画にある通り、基本データの作成を行った。ヒト疾患データの導入および、表現型データと疾患との関連性を推論する基本プログラムの開発ができた。

また、本研究が示す方法論を用いて、マウス、ラット、ヒトの表現型あるいは症状が相互に参照可能な形で正しく連結されていることが確認できた。計画の変更は特に無い。今年度開発したプロトタイプを基盤に、さらなるデータ(基本データ、外部データ)の導入を行い、マウスおよびラットの表現型と、ヒト疾患データ間の関連度計算をはじめとして、拡張を行っていく。25年度が最終年度であるため、記入しない。マウスやラットの表現型データと関連づけるには、臨床医学オントロジーで示されるような、疾患に含まれる部分病態の連鎖が必要であり、Human Phenotype Ontologyなど、他の疾患オントロジーでは不十分であることが判明したため、今後は臨床医学オントロジーとの連結にフォーカスを当ててプロジェクトを進めることを検討している。次年度は、データ構造の見直しを行い、変更されたデータ構造に従って、必要な場合はデータの再格納および、検証プログラムの修正を行う。また、当初計画していたゲノム、KEGGパスウェイ、Gene Ontologyなどの広範囲のデータの格納を検討するのではなく、実験動物研究と疾患研究のマッチングを行なえるような、公開Webページを作成し、コミュニティへに直接的に貢献を行なえるようにする。
ストレス条件下の生殖機能制御におけるグルココルチコイドの役割

【目的】従来、グルココルチコイド(GC)はストレス時に増加して生殖機能を抑制すると考えられてきた。しかし、我々は腫瘍壊死因子-αによる性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)パルスジェネレーター活性や黄体形成ホルモン(LH)分泌の抑制を、GCが緩和することを見出した。本研究では、GCの生殖機能維持作用のストレス特異性、およびその作用機序を明らかにすることを目的とした。【方法】実験には卵巣摘出(OVX)あるいは卵巣/副腎摘出(OVX/ADX)ラットを用い、OVX/ADXラットにはさらにコルチコステロン(CS)あるいはプロスタグランジン(PG)合成阻害剤(インドメタシン)投与群を設けた。感染、飢餓、および拘束ストレスとして、それぞれリボ多糖、2-デオキシグルコースの投与、および1時間の緊縛を行い、パルス状LH分泌ならびに脳内のPG合成酵素(COX-2)の発現に対する影響を検討した。【結果・考察】全ストレスに共通して、OVXラットよりもOVX/ADXラットにおいてLHパルスが顕著に抑制された。この抑制はCS投与あるいはインドメタシン投与により解除され、LHパルスは回復した。また、いずれのストレスによっても脳内でCOX-2の発現が見られ、COX-2陽性細胞数はADXにより増加し、CSにより減少した。以上より、PGが各ストレスに共通の仲介物質として生殖機能を低下させること、またGCはPG合成を抑制することにより生殖機能を維持していることが示唆された。以上のように、我々はストレス条件下での生殖機能維持機構におけるグルココルチコイドの役割について、一定の知見を得ることができた。我々は引き続き、複数のサブタイプのうち生殖機能抑制能を持つプロスタグランジンの同定や、生殖機能保護作用を仲介するグルココルチコイド受容体の特定を目的として研究を進めている。脳内で生物活性をもつ数種類のプロスタグランジンサブタイプの脳室内投与を行い、その際のLHパルスや、視床下部MUA(多ニューロン発射活動)記録法を用いたGnRHパルスジェネレーター活性の観察を行っている。背景と目的従来、ストレス時に分泌の増加するグルココルチコイドは、生殖機能に対して抑制的な働きをもつと考えられてきた。しかし、我々は生殖機能維持に必須な黄体形成ホルモン(LH)のパルス状分泌に対して、感染ストレス条件下においてはグルココルチコイドが保護的な役割を果たすことを見出した。本研究では、感染・飢餓・拘束の3種類のストレス刺激を用いて、急性ストレス条件下におけるグルココルチコイドのLHサージとそれに続いて起こる排卵への影響を検討した。材料と方法実験には、無処置ラットと副腎摘出(ADX)ラットを用いた。ADXラットには基底レベルの血中コルチコステロン(CS)濃度を維持する目的で、低用量のCSチューブを皮下に埋込んだ。発情前期の12時から21時まで頸静脈留置カニューレより1時間毎に採血を行い、LH濃度を測定した。翌朝、卵管膨大部を観察し、排卵の有無を調べた。感染・飢餓ストレス条件として、リポ多糖(0.5μg/kg)、2-デオキシグルコース(100mg/kg)それぞれを13時に静脈投与した。拘束ストレスとしては、13時から14時まで四肢を緊縛した。ADXラットの一部には、ストレス負荷と同時にCS(25mg/kg)を皮下投与した。結果と考察無処置ラットでは拘束ストレス負荷群の一部を除き、全てのストレス条件下で正常なLHサージおよび排卵が観察されたが、ADXラットでは両者とも抑制されていた。しかし、ストレス負荷時にCSを投与することで、LHサージ・排卵ともほぼ完全に回復した。以上の結果から、グルココルチコイドは急性ストレス条件下において、ストレス刺激の種類にかかわらずLHサージおよび排卵を維持する働きをもつことが示唆された。しかし、我々は腫瘍壊死因子-αによる黄体形成ホルモン(LH)の分泌抑制を、GCが緩和することを見出した。感染、飢餓、および拘束ストレスとして、それぞれリポ多糖、2-デオキシグルコースの投与、および1時間の緊縛を行い、パルス状LH分泌ならびに脳内のPG合成酵素(COX-2)の発現に対する影響を検討した。

【方法】実験には卵巣摘出(OVX)あるいは卵巣/副腎摘出(OVX/ADX)ラットを用い、OVX/ADXラットにはさらにコルチコステロン(CS)あるいはプロスタグランジン(PG)合成阻害剤(インドメタシン)投与群を設けた。感染、飢餓、および拘束ストレスとして、それぞれリボ多糖、2-デオキシグルコースの投与、および1時間の緊縛を行い、パルス状LH分泌ならびに脳内のPG合成酵素(COX-2)の発現に対する影響を検討した。【結果・考察】全ストレスに共通して、OVXラットよりもOVX/ADXラットにおいてLHパルスが顕著に抑制された。この抑制はCS投与あるいはインドメタシン投与により解除され、LHパルスは回復した。また、いずれのストレスによっても脳内でCOX-2の発現が見られ、COX-2陽性細胞数はADXにより増加し、CSにより減少した。以上より、PGが各ストレスに共通の仲介物質として生殖機能を低下させること、またGCはPG合成を抑制することにより生殖機能を維持していることが示唆された。以上のように、我々はストレス条件下での生殖機能維持機構におけるグルココルチコイドの役割について、一定の知見を得ることができた。我々は引き続き、複数のサブタイプのうち生殖機能抑制能を持つプロスタグランジンの同定や、生殖機能保護作用を仲介するグルココルチコイド受容体の特定を目的として研究を進めている。脳内で生物活性をもつ数種類のプロスタグランジンサブタイプの脳室内投与を行い、その際のLHパルスや、視床下部MUA(多ニューロン発射活動)記録法を用いたGnRHパルスジェネレーター活性の観察を行っている。
グループ協同学習の有効性を規定する要因について

本研究の目的は、課題解決能力から見たときの成員の能力の均質性・異質性がグループ協同学習事態における集団の課題遂行と集団活動に対する成員の満足度に及ぼす影響について、実験的に解明することにあった。大学生6から7名を一つのグループとし、このグループ単位で実験が行われた。実験手続きは、基本的には、(1)個人の課題解決能力の測定、(2)集団討議によるグループでの課題解決、(3)満足度を中心とした従属変数の測定、(4)実験者による正解の発表と集団過程についての説明、という4つのステップによりなされた。集団レベルでの分析の結果、事前の個人の課題解決能力が高い成員からなるグループにおいて、そのグループのパフォーマンス(グループによる正解数)も高くなること、課題解決能力から見たときの成員の能力の均質性に関わらず、自分がグループでの活動に貢献したと自己評価している成員ほど、グループ活動に対しての満足度も高く評定する傾向にあることが見いだされた。これらの知見は、従来の集団過程に関する整合性を考慮する上で、興味深いものであった。今後は、個人レベルでの分析と併せて、両者を統合する形での議論の展開が求められているといえよう。
バンコマイシン耐性腸球菌VREの新たな高頻度接合伝達性プラスミドの研究

バンコマイシン耐性腸球菌VREから分離したpMG1型高頻度接合伝達性プラスミドpHTβの高頻度伝達機構と接合凝集性についての遺伝学的解析を行った。これまでの解析によって決定したpHTβの凝集遺伝子群の最上流に存在するORF9のin-frame欠失変異体を作製分離した。ORF9変異体は凝集性と同時に伝達能も完全に失い、ORF9自身の転写活性もほぼ消失していた。この変異はORF9のクローンによって相補されたことから、ORF9は接合伝達と凝集を正に調節する遺伝子であることが明らかとなり新たにtraDと命名した。これまでのpHTβを用いた遺伝学的解析からpMG1型プラスミドの高頻度接合伝達機構には負の調節因子が存在することが推測されていた。その未知の因子の同定を、凝集遺伝子内へTn917-lacが挿入され転写活性がLacZの発現により測定可能で、かつtraBに変異を持つことにより転写活性の消失した二重変異プラスミドを用い行った。これを保持する株を供与菌とし固形培地上での接合伝達実験を行い、得られた接合伝達株のLacZ発現を調べる方法により、凝集遺伝子領域の転写活性が復帰した変異体を複数個分離した。得られた復帰変異プラスミドは全てORF2内に変異が存在した。ORF2のin-frame欠失変異を作製分離し解析を行ったところ、ORF2変異体は親株に比べ凝集性が強まり、伝達頻度も上昇していた。またTraDの転写活性も増強していた。これらはORF2のクローンのよって相補されたことから、ORF2は接合伝達を負に調節していることが示され、新たにtraFと命名した。同定した2つの調節遺伝子は共にこれまで報告されている遺伝子との相同性は認めず、pMG1型プラスミドの高頻度接合伝達機構は他の遺伝子発現調節機構とは全く異なる特異的なものであることが示された。バンコマイシン耐性腸球菌VREから分離したpMG1型高頻度接合伝達性プラスミドpHTβの伝達機構と接合凝集性についての遺伝学的解析を行った。pHTβで同定した凝集と接合伝達を正に調節するtraBと同一遺伝子はプロトタイプのpMG1上にも存在したが、その変異体はpHTβのtraB変異とは形質が異なっていた。またpHTβを用い、traB下流に存在する凝集形成に関与するpMG1のtraAと同一の遺伝子の変異体を作製したところ、この遺伝子は凝集性と伝達性にはともに関与していなかった。pHTβと異なりpMG1では供与菌の自己凝集を認めないことからも、pHTβとpMG1とでは、高頻度接合伝達の調節機構は本質的には変わらないが、伝達関連遺伝子及び調節遺伝子の発現レベルがそれぞれ異なっていることが推察された。クローン化によって同定した宿主の凝集に必要な5個のORFのうちORF10は、グラム陽性菌の付着因子遺伝子と一部分相同性を認め、菌体表面蛋白と考えられた。ORF10のin-frame欠失変異プラスミドを作製し解析した結果、この変異プラスミドを持つ宿主は野生型と比べ凝集性は減弱していたが、液体培地中での伝達性に差は認めなかった。欠失させた内部領域は接合凝集に必須の領域ではないことが考えられた。pHTβプラスミドによる凝集性が菌の宿主細胞への付着に関与するかを検討する目的で野生型pHTβを保持する凝集株と保持しない株について、マイクロタイタープレートと各種細胞外マトリックス(フィブロネクチン、コラーゲン、ラミニン、ラクトフェリン、フィブリノーゲン)を用いたin vitroでの実験系によって菌の付着性を調べた。その結果、今回の付着実験においては菌の細胞外マトリックス(ECM)付着性と自己凝集性との明らかな関係は認められず、ECMを介した宿主細胞への直接的な付着には関与していないと考えられた。

またTraDの転写活性も増強していた。これらはORF2のクローンのよって相補されたことから、ORF2は接合伝達を負に調節していることが示され、新たにtraFと命名した。同定した2つの調節遺伝子は共にこれまで報告されている遺伝子との相同性は認めず、pMG1型プラスミドの高頻度接合伝達機構は他の遺伝子発現調節機構とは全く異なる特異的なものであることが示された。
シトクロムP450活性種特定を指向した中間体保護型ヘム・チオレート分子の開発

シトクロムP450は極めて高活性でその酸化活性種の寿命が極めて短いため、スペクトルで直接捕らえられた例はなく、構造は明かにされていない。当研究室で開発したチオレート配位鉄ポルフィリンであるSR(Swan Resting)錯体は、構造、反応性共にP450と類似していることが明らかになっている。SRを用いた酸化活性種の同定が試みられたが、酸化活性種の生成が非常に速く、生成過程をスペクトル的に追跡することはできなかった。そこで、酸素原子を保護することで寿命延長を期待して置換基を導入した新規SR誘導体をデザインした。錯体を合成する上で鍵となる.中間体、5,10,15,20-tetrakis-(α,α,α,α-2-amino-6-methylphenyl)porphyhinに軸配位子の導入、ピバロイル化、鉄の挿入、硫黄の鉄への配位を行うことで、新規SR誘導体を得た。EPR、UV-Visスペクトルがヘム-チオレート錯体に特徴的であったことより、目的の錯体構造が確認できた。現在、この錯体を用いてて酸化反応を行い、UV-Vis等により酸化活性種の構造を検討しているところである。ステロイドのA環の芳香化過程を触媒するアロマターゼ(P450arom)は、反応中間体にアルキルパーオキシド-ヘムが生じると考えられている。このO-O結合の開裂様式を解明することもP450の酸化活性種の構造解明につながると考えられる。そこでSRを用い、酸化剤をアルキルヒドロペルオキシドである2-methyl-1-phenylpropan-2-yl hydroperoxlde (MPPH)、基質を各種4位置換2,6-ジ-tret-ブチルフェノールとして検討を行った。MPPHは、O-O結合の開裂様式が異なると生成物が異なるため、生成物を定量することで開裂様式の検討を行った。酸化剤としてMPPHを用いると、過酸を用いた場合ヘテロ開裂が優先して起こるのとは対照的に、ホモ開裂が優先して起こることが明らかになった。また、4位に電子供与基を導入するとヘテロ開裂の割合が増加するという、基質に依存した結果となった。これは、ヘム-ペルオキシ複合体が活性種であることを示唆している。
周期的床振動時の立位姿勢制御に対する外乱視覚刺激の影響

立位姿勢に対する外乱として有効な視覚刺激方法を確立し、周期的床振動時における視覚刺激の提示が、姿勢制御様式および感覚情報処理に及ぼす影響について検討した。視覚刺激の回転角度が大きいほど、また、回転速度が遅いほど、自己運動錯覚が生じ、姿勢応答が生じるものと考えられた。床振動時に視運動刺激を提示した場合、若年者では顕著な変化が見られなかったのに対し、高齢者では姿勢動揺の増大が観察された。加えて、高齢者では、視覚刺激時点の事象関連電位の振幅が大きく、視運動刺激に対する注意が増大する傾向がみられた。これらの結果は、高齢者における多感覚再重みづけ能力の低下を表すものと推察された。静止している被験者の周りの視覚環境が回転する場合には、身体が左右へ傾斜するような自己運動錯覚が生じ、身体動揺が誘発される。しかし、視覚情報の使い方には個人差が認められるため、外乱の強度によって姿勢応答が変化することが予想される。平成26年度は、より多くの被験者に対して外乱となる視覚刺激方法を確立するため、白黒縦縞模様の傾斜角度および速度の変化が姿勢応答に及ぼす影響について検討した。視覚刺激は、直径150cm(視角約50度)の円形で視角2度の白黒縦縞模様であり、被験者の2m前方の壁にプロジェクターにて投影した。外乱刺激として、この縦縞を左右方向へ傾斜させた。傾斜角度(5度、10度、15度、20度)および速度(5度/s、10度/s、15度/s、20度/s、25度/s)を変化させ、それぞれ6試行ずつ実施した。それらに加えて、静止した傾斜縞を提示する条件も実施した。スクリーニング刺激(傾斜角20度、5度/s)にて、45名中14名の被験者に明確な姿勢応答が生じた。本実験は、この14名の被験者に対して行った。視覚刺激に対する姿勢応答は、大多数の被験者において縞の傾斜と同方向に生じ、対側への応答は全試行の5%未満であった。静止した傾斜縞を提示する条件では、いずれの傾斜角においても、姿勢応答が3040%の試行で認められた。姿勢応答が生じる割合は、傾斜角度が大きいほど高く、傾斜速度が遅いほど高かった。傾斜角20度での5度/s15度/s、および傾斜角15度での5度/sの刺激では、90%以上の被験者において姿勢応答が認められた。いずれの刺激でも、応答潜時(平均値)は、300ー1200msであり、反射潜時よりも極めて長かった。これらの結果は、遅い視運動刺激が自己運動と解釈されることによるものと推察された。周期的水平床移動時の立位姿勢制御課題において、視覚入力は頭部を安定させるために重要な情報となるが、それが外乱刺激となる場合には、視覚への重みづけを減少させることが必要となる。このような場合の感覚重みづけの変化の脳内処理過程は明らかになっていない。本年度は、外乱視覚刺激が周期的床振動時の姿勢制御と感覚情報処理に及ぼす影響を、足圧中心動揺、筋活動および脳電位を指標として検討した。健常若年成人8名を対象に、周波数0.5 Hz、振幅2.5 cmにて、前後方向への周期的床移動外乱を負荷した。初めに、被験者は、閉眼での1分間の床振動試行を十分に適応するまでを繰り返した。次に、以下の4つの床位置において視覚情報を500 ms間提示した:床の前方ないし後方変曲時点(前方、後方)、後方から前方および前方から後方への中間点(後ー前、前ー後)。視覚刺激として、姿勢制御に有効な垂直線、ないし垂直線が10度/秒で左右へ回転する画像を用いた。視覚刺激の1500 ms前から1500 ms後までの脳電位を加算平均し、視覚誘発電位のP200成分の振幅を分析した。安定性の指標として、足圧中心動揺の平均速度を算出した。後方および後ー前条件において垂直線を提示した場合に、閉眼時に比べて足圧中心動揺平均速度が減少する傾向が認められた。動的視覚刺激の影響は後方条件においてのみ認められ、垂直線を提示した場合よりも安定性が低下する傾向にあった。P200成分の振幅は、条件による違いが認められなかった。ただし、P200振幅は、床振動を負荷しない場合に比べて床振動時に大きく、いずれの視覚提示時点においても注意が視覚情報へ向けられていることが示唆された。床振動の後方変曲点付近では、筋活動に伴う体性感覚情報が少ないため、視覚情報の影響がより強く認められるものと推察された。床移動外乱の周期に合わせて視覚刺激を負荷する実験デザインを確立できた。ただし、方法論の検討に時間を要したため、まだ十分な被験者数を測定できていない。H28年度も継続して若年者の測定を行う。周期的床外乱時の立位姿勢制御課題において、視覚入力は頭部を安定させるために重要な感覚情報となる。しかし、視覚情報が姿勢制御に有効な場合と外乱となる場合とでは、視覚への注意の向け方が異なるものと推察される。本研究は、周期的床外乱時に提示する視覚情報の種類と提示タイミングの違いが、姿勢制御および感覚情報の脳内処理過程に及ぼす影響を検討した。健常若年成人13名を対象に、周波数0.5Hz、振幅2.5cmの前後方向への周期的床移動(床振動)外乱を負荷した。