hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視物質を用いた光受容デバイス創製の研究

レチノイン酸は各種光異性化反応を起こすことを、NMR解析結果から報告しているが、今回、デバイスに印加する電圧を変化させても光電流の値や応答速度に変化が見られないことから、ラジカル反応である可能性を見出した。交互吸着法による整然とした自然配向のナノ構造の特徴と、光に応答しラジカル発生により光異性化するという特徴を利用し、内部増幅機能を持つ光デバイス実現に挑戦した。作製したサンプルの中で9時間という最長の光応答を示したサンプルでの、発生光電流値、照射光パワー密度、デバイス面積、照射光波長、光速、電子の電荷量等から、PDの性能指数試算に用いられる同様の式で、光が電流に変換される外部量子効率を計算すると4.53という驚異的事実が見つかり、(独)WeimarでのEuro BioMAT2013で成果発表を行った。このトップデータについては、5層に積層されたデバイス各層でのラジカル発生が連鎖的におこり、このような内部増幅機能が確認されたと考察している。積層数を増やせば大きな増幅も可能であることも示唆していて、単一フォトン応答や高効率ソーラーセルの実現にも繋る発見と考えられる。なお、スピンコーティングによるゲル状の膜では0.03、また実験的にうまく交互吸着膜が形成できていないサンプルでは0.65といった低い量子効率を示すことも同時に報告した。上記の3項目の研究課題において、(1)の「電子輸送層の導入による高速応答化」は100%の達成率である。(2)の「交互吸着膜(バイオフォトニックデバイス)の再生」は、微弱ながらその兆候となる現象を捉えたことは80%の達成率と評価できる。(3)の外部量子効率が4.53の解析結果は物理的に極めて重要な意味を持ち、再現性が確認できれば150%以上の達成率である。なお、再現性がまだ確認できない現時点では100%の達成率と自己評価している。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究課題(1)、(2)、(3)共に重要な成果が出ている。(1)「高速応答化」については、今後、今年度末に購入した高速光シャッタを用いて測定し、次年度においてその高速応答限界を見極める。(2)「交互吸着膜(バイオフォトニックデバイス)の再生」については、その再現性とより明確な再生現象の捕捉に努める。(3)「外部量子効率4.53に基づく単一光子検出器実現の可能性探究」については、まず超高効率な外部量子効率の再現性の確認に向け、質の高い交互吸着型バイオフォトニックデバイス作製に努める。昨年度と今年度蓄積してきたpHや濃度の最適作製条件の知見が今後威力を発揮するものと期待される。
絵画データベースにおけるイメージ検索

マルチメディアDB(データベース)におけるイメージ検索のために、従来の文字キーワードに替わるイメージ・キーワード作成アルゴリズムの開発を行う。イメージには、絵、音、味、暖かさ、痛み、雰囲気、気分など人間の五感に対応して多種類のイメージがあるが、ここでは主に絵画DBを検索するためのイメージを中心に扱う。画像圧縮ではJPEGなど多くの手法が提案され標準化されてきているが、いづれも原画を忠実に再生することを目的にしており、本研究の用途にはそのままでは適用できない。人間の視覚に直接うったえる絵画DB検索用キーワードとしての画像イメージの作成方法やイメージ相互を関係づけ、リンクを張る方法の開発を行い、人間にとって優しいしかも示唆に富んだDBシステムの構築を目指す。本年度の成果として、まず題材として浮世絵を用いて線画によるイメージ表現を試み、その自動化のアルゴリズムを開発した。また、その加工と部品化についても検討しその可能性を示した。次に、大学の建築物の写真を用いて心理実験を行い、想起されるイメージとの関連を明らかにした。原画の浮世絵から制御点を求め、線画によるイメージ表現を行うために、まず、前処理として、イメージスキャナーあるいはCD-ROMら読み取ったディジタルデータを、ソ-ベルのオペレータなどによる微分処理を行った後、あるしきい値で2値化する。次に、摂動させながら、学習により最適自由曲線に近づけていくのであるが、ここでは、輪郭線をBezier曲線で近似するのに2通りの方法を試みた。最初は、近似曲線(制御点)を簡単かつ高速に得る方法で、前処理で得られた点列から、2乗誤差最小の直線を求め、初期値から出発して、摂動により学習する方法である。次は、接続点における滑らかなつながりを考慮に入れた近似方法であり、Bezier曲線の特性を利用して、不自然なぎざぎざの発生を抑制することができる。本手法の有効性は、計算機実験により確認されている。
明治維新と京都文化の変容―19世紀における「日本文化」の近代的再編・同質化

明治維新と京都文化の変容というテーマのもと、以下の諸点を明らかにした。(1)賀茂別雷神社所蔵の「日次記」(17世紀から20世紀まで)をはじめとする文書の分析を通じて、賀茂祭が、前近代の「宮中の儀-路頭の儀-社頭の儀」といった流れの「朝廷の祭」から、東京の皇居とは切れた「神社の祭」へと変容する過程を研究した。(2)近世の東山や嵐山、あるいは公家町の桜の名所が、由緒や物語とともにあったのが、近代のソメイヨシノの普及により、ナショナリズムと結びつけられて考えられ、また新たな名所が形成された。(3)近世の天皇のまわりには、陰陽師・猿回し・千寿万歳などの賤視された芸能者や宗教者の存在が、不可欠であった。そのことを正月の年中行事の言祝ぎや、天皇代替わり儀式の陰陽師の奉仕などから検証した。近代になってそうした雑種賤民は東京の皇居から排除され、天皇には近代の聖性が獲得される。またそれに照応して、京都御所、伊勢神宮・橿原神宮・賀茂社から全国の神社に至る神苑などの清浄な空間が連鎖して生みだされる。(4)古都京都と奈良の文化財保護政策の展開や、国風文化・天平文化といった「日本美術史」の成立について深めた。(5)近世の九門内の内裏空間は、人々の出入りが自由な開かれた場であり、公卿門(宜秋門)前は観光スポットであり、また京都御所の中にも、節分やお盆や即位式の時に、庶民が入り、年中行事をともに楽しむことがあった。今回、翻刻した『京都御所取調書』上下(明函193号)は、その研究の過程で出会った史料であり、近世の京都御所の場の使われ方・ありようをリアルに伝える。本年度には、研究課題に関わる論文として、「近世の内裏空間・近代の京都御苑」(『岩波講座近代日本の文化史2』岩波書店、2001年12月)所収、を発表した。近世の九門内の内裏空間は、人々が往来自由な開かれた空間であり、観光スポットでもあった。明治維新を経て、国際社会を射程においた、文化的「伝統」の顕彰のなかで、東京「奠都」(1869年)後、荒廃した京都御苑が整備されて行く。研究課題と関わって、近世京都観光の中心に、御所があり、天皇のあり方も生き神的な民俗信仰の対象であるとともに、公共性を有する存在であることを論じた。とくに、今出川通・烏丸通りなどの外郭には築地塀はなく、九門から禁裏御所に続く両側に築地塀があり、通行者を意識した荘厳な空間の演出がなされた点は、あたらしい知見である。そのほか、古都と文化財を考えるために、「陵墓の近代-皇霊と皇室財産の形成を論点に」篠原徹編『近代日本の他者像と自画像』柏書房、2001年)、および「世界文化遺産と日本の文化財保護史」(園田英弘編『流動化する日本の「文化」』日本経済評論社、2001年)を著した。研究調査としては、東京に4回出張し、宮内庁書陵部、東京文化財研究所、国立公文書館、東京大学史料編纂所、国立国会図書館憲政資料室などで、京都御所の近世近代の文書、正倉院・天皇陵・文化財保護政策に関わる史料、牧野伸顕など文化政策に関わる史料などを、調査のうえ写真撮影し収集した。また京都市歴史資料館、京都府立総合資料館で、近世近代の京都に関わる史料、とくに京都府庁文書や紀行・観光関係を重点的に調査した。備品として文化史関係書籍を購入したほか、アルバイトとして、『公文録』『太政類典』や雑誌類から京都関係記事をひろってもらった。

本年度には、研究課題に関わる論文・編著として、「近代天皇制と古代文化-「国体の精華」としての正倉院・天皇陵」(『岩波講座天皇と王権を考える』5、岩波書店、2002年7月)所収、および鈴木良氏との共編著『文化財と近代日本』(山川出版社、2002年12月)を発表した。前者では、近代における古代顕彰の意味を、正倉院・天皇陵という近代の「秘匿された」皇室の財の形成を通じて考察した。「万世一系」「皇祖皇宗」という系譜意識と、古代以来つづくとされる正倉院宝物の守護と天皇陵の系譜とが連関していることを明らかにした。後者は、近代文化財問題研究会の13年間にわたる共同研究の成果であるが、京都・奈良の文化財行政史にかかわる史料の発掘(たとえば奈良県立奈良図書館の奈良県行政文書や東京国立博物館資料部や宮内庁書陵部の史料)により、陵墓・博物館・御物・史跡などの近代における形成過程を明らかにした。研究調査としては、東京に4回出張し、宮内庁書陵部・国立公文書館を中心に京都をはじめとする陵墓、泉涌寺を中心とする近世朝廷の葬礼、門跡寺院制度、年中行事などの史料や、近代の宮中関係の行政文書を閲覧し、写真撮影の上、収集した。東京大学史料編纂所では、史料編纂所の京都・奈良での史料採訪にかかわる書類を閲覧した。また京都市歴史資料館、京都府立総合資料館で、近世近代の京都に関わる史料、とくに京都府庁文書や紀行・観光関係を重点的に調査した。備品として文化史関係書籍を購入したほか、アルバイトに、『京都日出新聞』や雑誌類から京都関係記事をひろってもらった。次年度はまとめの年であるが、とくに賀茂祭の近世・近代の変遷と、東山御文庫の整備について、研究したい。平成15年度は、報告書のまとめに向けて、『京都御所取調書』(宮内庁書陵部蔵)の翻刻とパソコンへの入力作業に力をさいた。藤波言忠が、近世における京都御所のそれぞれの部屋の機能と年中行事や儀式の使われ方を、京都御所の空間の側から、192223(大正1112)年に調査した史料である。従来、近世後期の宮廷社会を復元するのにしばしば使われた、下橋敬長『幕末の宮廷』(平凡社東洋文庫)の1921(大正10)年の聞き書きに匹敵するものである。この入力作業にのべ30日で学生一人のアルバイトを雇った。調査は、宮内庁書陵部や国立公文書館などの東京で公家史料や陵墓関係の資料を閲覧収集するとともに、京都では京都府立総合資料館で、京都府庁文書や近世近代の観光や紀行文の調査閲覧をおこなった。そのほか、賀茂別雷神社で「日次記」で文久期の将軍上洛や明治維新期の賀茂祭の変化や1880年代の「旧儀」復興の過程を調査し、京都文化博物館で「明治維新と葵祭」(2003年5月3日)という講演を行った。研究課題である京都文化の明治維新の変容を考える上で、『京都御所取調書』(宮内庁書陵部蔵)からは、京都御所の近世における機能や観光スポットとしての開放性や賀茂祭など地域社会との連関を明らかになる。そして1869年の東京「奠都」で、東京の皇居へ朝廷が移り、1880年代に国際社会に向けて皇室財産として京都御苑として整備してゆく過程は、京都府立総合資料館や国立公文書館の行政文書で明らかになる。また近世・近代の京都をめぐる文化に関わる基本的な史料や文献が収集できた。まとめとして『京都御所取調書』(宮内庁書陵部蔵)とその解題を報告書として刊行した。
胸腺上皮性腫瘍の免疫逃避機構解明と免疫療法の開発

胸腺上皮細胞より発生する胸腺上皮性腫瘍(TET)は進行例では難治であり、近年免疫チェックポイント阻害剤(ICI)の臨床応用が期待されている。しかし胸腺上皮細胞は胸腺において自己を攻撃するT細胞を排除する中枢免疫寛容を司るため、胸腺上皮細胞より発生するTETについては、その免疫逃避機構が他の固形癌と全く異なる可能性がある。本研究の目的はTETの独特な免疫逃避機構を解明し、ICIの効果予測、有効な使用法を解明することである。
セロトニン5-HT1A受容体作動薬の抗パーキンソン病薬としての効果とその機構

標準的なパーキンソン病治療は、ドパミン受容体刺激薬あるいはドパミン前駆体であるL-DOPAの投薬である。特に、L-DOPAは極めて優れた抗パーキンソン効果を示すが、長期間の使用によって効果が減弱する上に、様々な副作用を引き起こす。そのため、L-DOPAによる長期治療のために、幾つかの薬剤が開発されているが、全てL-DOPAの効果を持続させドパミン神経を興奮させるものである。従って、非ドパミン系神経に作用する従来とは全く作用機序の異なる抗パーキンソン病薬の開発が望まれる。パーキンソン病における運動機能の異常は、いわゆる大脳基底核を介した「直接路」あるいは「間接路」の神経伝達経路の不均衡として発現する。直接路は入力部である線条体と出力部である淡蒼球内節や黒質網様部の間を直接つなぎ、抑制性アミノ酸作動性の神経である。一方、間接路は介在部である淡蒼球外節と視床下核を経由して両者を間接的につなぎ、抑制性アミノ酸作動性と興奮性アミノ酸作動性神経が組み合わされている。従って、これらの経路の非ドパミン神経の不均衡を改善すれば、パーキンソン病治療の有効な補助薬となると考えられる。セロトニン1A(5-HT1A)受容体は、抗うつ薬や抗不安薬が作用する重要な部位であると考えられている。5-HT作動性神経は、縫線核を起始部として基底核にも投射している。また、5-HT1A受容体は、縫線核および海馬と同様に皮質、視床下核および淡蒼球内節に高密度に発現している。本研究は、5-HT1A受容体刺激薬の抗パーキンソン病効果を行動薬理学的に評価し、その効果が基底核における運動神経回路の不均衡改善であることを神経化学的に証明した。これらの5-HT1A受容体が発現している基底核は、興奮性アミノ酸作動神経であり、5-HT1A受容体の刺激はこれら神経を抑制することが知られている。従って、パーキンソン病では興奮状態であるこれら基底核の5-HT1A受容体を刺激することによって、運動能の改善に寄与するものと考えられた。この知見は、新たな作用機序を有する抗パーキンソン病治療薬の開発に有用であると考えられる。5-HT1A受容体作動薬は、うつ病において抗不安効果を有する。この5-HT1A受容体作動薬性の抗不安薬であるタンドスピロンが、無動を主訴とするパーキンソン病に効果があったとする臨床報告が散見される。そこで、タンドスピロンの抗パーキンソン病効果を、6-OH-dopamineによる黒質-線条体破壊の片側パーキンソン病モデルラットにおいて検討した。[方法]5週齢のWistarラットに6-OH-dopamineによる処置を行い、片側パーキンソン病モデルを作成した。1ヶ月以上経過してから、ドパミンD2受容体作動薬であるアポモルヒネによって40分間に150回以上破壊側に回転するラットを用いた。[結果・考察]タンドスピロンは、用量依存的にパーキンソンモデルラットの破壊側への回転運動を促進した。また、5-HT1A受容体作動薬として知られる8-OH DPATも、タンドスピロンと同様に回転運動を誘発した。

更に、タンドスピロン0.5mg/kg単独投与では著明な効果は観察されなかったが、アポモルヒネとの併用によりアポモルヒネ単独で得られる効果よりも有意に大きな抗パーキンソン効果を示した。また、タンドスピロンによる回転運動は、5-HT1A受容体特異的阻害薬であるWAY100635によって用量依存的に阻止された。一方、このWAY100635はアポモルヒネ誘発回転運動には影響を与えなかった。以上の結果から、タンドスピロンは5-HT1A受容体を介して抗パーキンソン病効果を惹起するものと考えられる。従って、タンドスピロンは従来の抗パーキンソン病薬とは作用機序の異なる薬剤として、パーキンソン病に有効であるものと思われる。今後は、この5HT1A受容体作動薬の抗パーキンソン病効果の作用機序を神経化学的に明らかにしていく予定である。5-HT1A受容体作動薬は、うつ病において抗不安効果を有する。しかし、5-HT1A受容体作動薬性のタンドスピロンは、6-OH-dopamineによる黒質-線条体破壊の片側パーキンソン病モデルラットにおいて行動薬理学的に検討したところパーキンソン病治療薬の可能性を示唆した。そこで、その神経化学的機序をブレインマイクロダイアリシス法を用いて行った。[方法]5週齢のWistarラットに6-OH-dopamineによる処置を行い、片側パーキンソン病モデルを作成した。1ヶ月以上経過してから、ドパミンD2受容体作動薬であるアポモルヒネによって40分間に150回以上破壊反対側に回転するラットを用いた。淡蒼球内節にマイクロダイアシスプローブを挿入し、20分毎の潅流液中のグルタミン酸をHPLCにて測定した。[結果・考察]6-OH-dopamineによる黒質-線条体破壊側の淡蒼球内節細胞外液のグルタミン酸濃度は、シャムコントロールおよび反対側に比べ有意に増加していた。従って、黒質-線条体破壊によって、錐体外路系の神経伝達に異常が生じ、結果として視床下核から淡蒼球内節に投射するグルタミン酸神経が異常興奮を起こすことが裏付けられた。タンドスピロン投与によって、グルタミン酸濃度は用量依存的に低下した。5-HT1A受容体は縫線核以外に、視床下核のグルタミン酸神経に多く存在することが知られている。5-HT1A受容体刺激は抑制系に働くので、タンドスピロンはこの受容体に働き、異常興奮したグルタミン酸神経を抑制し錐体外路系の神経回路を正常化させるものと考えられた。以上より、タンドスピロンのような5-HT1A受容体作動薬は従来の抗パーキンソン病薬とは作用機序の異なる薬剤として、パーキンソン病に有効であるものと考えられる。一方、5-HT1A受容体作動薬である8-OH-DPATが、線条体および中脳の初代培養神経細胞系において、MPP+誘発のアポトーシスを抑制するという報告がある。そこで、行動薬理学的に著明な抗パーキンソン効果を示した5-HT1A受容体作動薬であるTタンドスピロンが神経細胞死抑制能を持つかどうかについて検討を行った。[結果・考察]タンドスピロンは、4種の神経毒による細胞死を抑制しなかった。
保型的ポアンカレ級数とレゾルベント型跡公式の整数論

本年度は主に以下の二つのテーマに関して研究した.1.ゼータ関数の特殊値と多重qマーラー測度:複素係数の多変数有理関数に対して定まるマーラー測度とゼータ関数の特殊値の間にはさまざまの関係があることが知られている.今回,通常のマーラー測度のひとつの一般化として"多重qマーラー測度"を定義し,いくつかの有理関数に対して実例を計算した.ここで,多重q指数は複数のqパラメータを成分としてもち,成分の個数がひとつで,q=1のとは通常のマーラー測度と一致する.得られた結果は"部分的に量子化(q類似された)"ゼータ関数やL関数の特殊値が現れて大変変興味深い.また,多重q指数の各成分を1に近づけたり,特殊化することによって,さまざまなディリクレ級数の特殊値や多重ゼータ値があらわれた.これらの結果からディリクレ級数の特殊値や多重ゼータ値の間の自明でない関係式が示唆され,それらの値の超越性の研究に役立つと思われる.2.レゾルベント型跡公式と保型形式の周期の分布:素測地線定理のある種の一般化として保型形式の周期の分布に関する漸近公式について研究した.離散群のある第一ホモロジー類に制限した漸近公式の主要部は知られていたが,制限しない形での漸折公式の主要部は知られていなかった.保型形式の周期の分布を調べるには,その生成関数となるディリクレ級数の解析的挙動を調べることが必要となる.レゾルベント型跡公式の一般化の応用として,保型形式の周期を係数とするディリクレ級数の解析接続や関数等式はすでに得ていたが,それらを用いて,実軸上の極の主要部を決定した.結果として,保型形式の周期の分布に関する漸近公式の主要部が求まった.さらに,離散群が余有限でない例として,レベルが素数の合同部分群の場合を考察した.この場合,考えている保型形式のL関数の甲心での値が零か非零かによって状況が大きく異なることがわかり大変興味深いといえる.セルバーグゼータ関数のタイヒミュラー空間における第一変分について研究した.Xをタイプ(g,n)のリーマン面,ΓをXの基本群とする.Γは一次分数変換で上半平面H上不連続に作用し,その作用による商空間はもとのリーマン面と同一視される.リーマン面Xのセルバーグゼータ関数は離散群Γの素な双曲共役類全体にわたるオイラー積で定義され,複素数平面全体に有理型関数に解析接続されて関数等式をみたす.T_{g,n}をタイプ(g,n)のリーマン面のなすタイヒミュラー空間で基点をXとする.リーマン面Xのセルバーグゼータ関数は,絶対収束域内の複素数を固定すると複素多様体T_{g,n}上の連続関数になることが知られている.セルバーグゼータ関数のタイヒミュラー空間における変分問題とは,複素多様体T_{g,n}の基点における接空間の元にたいして,セルバーグゼータ関数の接ベクトル方向の微分を考察することである.今回得られた第1の結果はセルバーグゼータ関数の対数の第一変分の明示公式で,接ベクトルに対応する保型形式の周期,局所セルバーグゼータ関数,局所高次セルバーグゼータ関数で記述され,ある右半平面で絶対収束する.当然,セルバーグゼータ関数の第一変分の複素関数としての解析的性質にも興味が持たれる.もとのセルバーグゼータ同様,(a)複素数平面全体に解析接続されるか,(b)関数等式をもつか,(c)リーマン予想の類似をみたすか等が問題となる.第2の結果はXがコンパクトリーマン面という仮定のもと,上記(a)から(c)が正しいことを証明した.証明は"変分型跡公式"を使ってなされる.通常のセルバーグ跡公式の幾何学的辺に比較して,タイヒミュラー空間T_{g,n}上の"定数関数"である項(例えば,単位元からの寄与,プランシェレルの公式で記述されるなど)が消えるなど,我々の変分型跡公式はより本質的部分を抽出した跡公式ともいえる.上半平面上の帯球関数はラプラシアンから決まる2階の常微分方程式を満たす.同じ微分方程式を満たすが,単位元まわりで確定特異点を持ち,無限遠点である増大度条件をみたす球関数を第2種球関数と言う.この関数は保型形式の整数論にとって大変重要である.例えば,第2種球関数を離散群上平均化して得られるポアンカレ級数を積分核とする積分作用素はラプラシアンのレゾルベント作用素となり,その跡を計算したものがレゾルベント跡公式である.レゾルベント跡公式はセルバーグ跡公式と本質的に同じ情報を含み,これを用いて,セルバーグゼータ関数の解析接続や関数等式が証明されるなど,保型形式の整数論を研究する際の重要な道具の一つである.今回,第2種球関数にシフト作用素を複数回作用させて得られる関数に対して,レゾルベント型の跡公式を証明し,それを用いて,保型形式の周期を係数とするディリクレ級数の解析接続と関数等式を証明した.

具体的には,(i)第2種球関数にシフト作用素をk回作用させた関数の超幾何関数による明示公式.(ii)上で得られた関数と重さ4kのカスプ形式との内積タイプのレゾルベント型跡公式.(iii)上で得られたレゾルベント跡公式の幾何学的辺の高次セルバーグゼータ関数(次数1から4kまで)による表示式.(iv)上で得られた関数を複数回差分して得られる重さ4kの保型形式の周期を係数とするディリクレ級数の解析接続,関数等式,極の決定.等を証明した.今回得られたディリクレ級数は,k=1の場合はセルバーグゼータ関数のタイヒミュラー空間における第一変分と一致するので,幾何学的にも整数論的にも大変興味深い対象といえる.本年度は主に以下の二つのテーマに関して研究した.1.ゼータ関数の特殊値と多重qマーラー測度:複素係数の多変数有理関数に対して定まるマーラー測度とゼータ関数の特殊値の間にはさまざまの関係があることが知られている.今回,通常のマーラー測度のひとつの一般化として"多重qマーラー測度"を定義し,いくつかの有理関数に対して実例を計算した.ここで,多重q指数は複数のqパラメータを成分としてもち,成分の個数がひとつで,q=1のとは通常のマーラー測度と一致する.得られた結果は"部分的に量子化(q類似された)"ゼータ関数やL関数の特殊値が現れて大変変興味深い.また,多重q指数の各成分を1に近づけたり,特殊化することによって,さまざまなディリクレ級数の特殊値や多重ゼータ値があらわれた.これらの結果からディリクレ級数の特殊値や多重ゼータ値の間の自明でない関係式が示唆され,それらの値の超越性の研究に役立つと思われる.2.レゾルベント型跡公式と保型形式の周期の分布:素測地線定理のある種の一般化として保型形式の周期の分布に関する漸近公式について研究した.離散群のある第一ホモロジー類に制限した漸近公式の主要部は知られていたが,制限しない形での漸折公式の主要部は知られていなかった.保型形式の周期の分布を調べるには,その生成関数となるディリクレ級数の解析的挙動を調べることが必要となる.レゾルベント型跡公式の一般化の応用として,保型形式の周期を係数とするディリクレ級数の解析接続や関数等式はすでに得ていたが,それらを用いて,実軸上の極の主要部を決定した.結果として,保型形式の周期の分布に関する漸近公式の主要部が求まった.さらに,離散群が余有限でない例として,レベルが素数の合同部分群の場合を考察した.この場合,考えている保型形式のL関数の甲心での値が零か非零かによって状況が大きく異なることがわかり大変興味深いといえる.
励起緩和過程の精密制御に基づく、抗がん機能性医療分子の創製

十分に高い選択性と感度を有するがんイメージング手法の開発には、がん部位以外に分布したプローブによる背景シグナルの抑制が必須となる。その一つの有効な手法として我々は、リソソームの酸性pH環境で蛍光性が初めて回復する"activatable"蛍光プローブと、これを抗がん抗体に結合させた分子複合体プローブを開発した。本プローブはがん部位以外ではほぼ無蛍光であるが、エンドサイトーシスによってがん細胞に選択的に取り込まれると、リソソームへと運搬されて蛍光性となることを明らかにした。実際モデルマウスを用いたin vivo系で、HER2陽性がん細胞を高い選択性を持って検出することにも成功した。がんの克服は、現在の科学に課せられた1つの大きな命題である。本研究課題は、従来のがん診断プローブ、化学療法剤では不可能だった、がんの高選択的診断、治療を可能とする機能性医療分子の創製を目指すものである。すなわち従来の化学ベースの抗がん医療性分子は、がん細胞に集積した分子も未集積の分子も同じ機能を発揮してしまうため、診断においては高いバックグラウンドシグナルを発することにより早期がんの発見を困難とし、またがん以外の部位に非特異的に取り込まれた抗がん剤は重篤な副作用を引き起こしてしまうことが、大きな問題点であった。本研究課題ではこの問題点を「励起状態分子」の「緩和過程の精密制御」によって克服し、がん細胞に取り込まれて初めて機能する高度な条件判断能を持った抗がん機能性医療分子の創製を目指す。具体的には、がん細胞外ではほぼ無蛍光であり、これががん細胞に選択的に取り込まれることで強蛍光性へと変化するがん診断分子や、がん細胞に取り込まれて初めて光増感能を発揮する高機能性PDT薬剤の開発を行う。光機能性のON/OFFは、申請者がこれまでに構築してきた光誘起電子移動を原理とする設計法に基づき行い、これをがん選択的な取り込みを実現する抗体や糖タンパクと結合させることで、がん細胞のみを光らせる、あるいは殺傷する機能性医療分子を開発していく。さらに、蛍光内視鏡の最適化や超音波励起法と組み合わせるなどして、最終的にはin vivoでの診断、治療を実現し、化学的なアプローチによる抗がん分野の飛躍的進展を狙っていく。本年度は,精細かつ高選択的なin vivoがんイメージングを実現すべく,酸性環境を認識して初めて蛍光性となるpH蛍光プローブを設計,開発し,これをがん細胞表面受容体に結合してエンドサイトーシス経路で迅速に取り込まれる抗体と組み合わせたプローブの開発を行った。具体的には,BODIPYを蛍光団,各種アニリン部位をプロトン結合部位とする蛍光プローブを開発した。本プローブは中性環境下では分子内光誘起電子移動により消光しているが,弱酸性環境下に置かれると強い蛍光を発することがin vitroの実験で確認された。次にこのプローブを,代表的ながん細胞表面受容体であるHER2に対する抗体(Herceptin)にアミド結合を介して導入し,がん細胞にエンドサイトーシスで取り込まれ,後期エンドソームやライソゾームなどの酸性オルガネラに輸送されて初めて蛍光を発するがんイメージングプローブを開発した。まず本プローブをHER2発現培養がん細胞系に適用し,確かにがん細胞に取り込まれて初めて蛍光を発することを確認した。続いて,肺がんモデルマウスの尾静脈からこのプローブを導入し,1日後に開腹して,本年度予算で購入した蛍光スペクトルイメージャーを用いて肺を観察した。その結果,がん部位のみが強い蛍光を発し,それ以外の部分からのバックグラウンド蛍光は極めて低く,高いS/N比でのがんイメージングが可能であることが示された。コントロールとして常に光る蛍光団を結合させた抗体を用いて同様の実験を行ったところ,正常部位や血管内に分散しているプローブに由来する蛍光も強く,高選択的ながんイメージングは不可能であった。以上のように,蛍光プローブ小分子とがんターゲッティング大分子を適切に組み合わせることで,極めて高選択的ながん蛍光イメージング系を確立することに成功した。本年度はグリコシダーゼ活性を鋭敏に検出可能な蛍光プローブを開発した。がんのPET検査ですでに臨床で用いられているFDGは、がんの高い増殖性に起因する糖代謝酵素の亢進を利用したプローブであり、光イメージングではこの要素に加え、代謝されることで劇的に蛍光強度が上昇するプローブを作成可能と考えた。そこで糖鎖部位が付いている時は、分子内で閉環構造を取り、これが糖加水分解酵素によって切断されることで元の蛍光団を再生する新しい発想に基づき、ロドールを分子骨格とする新たな蛍光プローブを開発した。本プローブは、糖部位が切断されることでほぼ100倍の蛍光増大が起こること、生成物の細胞からの漏出が比較的が遅いことなど、in vivoのイメージングに適した性質を有することが明らかとなった。そこで本プローブを腹腔播種

がんモデルマウスに適用したところ、1時間以内の短い時間でがん部位を蛍光検出できることが明らかとなり、播種がんに対する蛍光プローブとして優れた性質を有することが明らかとなった。次に昨年開発することに成功した、酸性pH感受性蛍光プローブ-がん抗体複合体による、がん治療の可視化を試みた。検出原理であるリソソームの酸性pHは細胞が生きている時のみ維持される性質であり、がん治療が奏功しがん細胞が死滅することで、これは中性に戻ると考えられる。開発した酸性pH感受性プローブの蛍光ON/OFFは可逆的であるため、本プローブによって可視化されたがん細胞が死滅すると、再び蛍光が無くなるのではないかと予想された。そこで培養細胞系及びin vivoマウスモデル系でこれを検証したところ、アルコール注入療法による治療効果をリアルタイムに観測できることが明らかとなった。本結果は、開発したプローブは微小がんの発見にとどまらず、そのがんに対する治療効果を見ながら治療の継続を判断できると行った、高次かつ実用的な機能を持つことが明らかとなった。各種のペプチダーゼ活性ががん細胞で亢進しているとの報告は多く、実際カテプシンやMMPなど酵素活性をターゲットとするがんイメージング例が数多く知られている。しかしながら、ペプチダーゼをターゲットとする高感度蛍光プローブの一般性ある設計法はほぼなく、紫外光励起のプローブや複数の反応点を有する感度の低いプローブが現在でも汎用されている。そこで本年度は、ペプチダーゼ活性を鋭敏に検出可能な蛍光プローブ設計法の確立を行った。具体的には、プローブ分子内の1ヵ所のアミド結合が切断されることで、大きな蛍光変化を引き起こす分子骨格として、研究代表者が見いだしてきた新規ローダミン類の活用を検討した。すなわち通常のローダミンが持つカルボキシ基をヒドロキシメチル基へと変換した誘導体をアルカリ性条件下に置くと、分子内環化が起こり可視光域の吸収がなくなるとの知見を活用し、ローダミンのアミノ基がアミド化されている状態では環化閉環状態で存在し、アミド結合が加水分解されると開環状態へと変化して強い蛍光を発する分子デザインを検討した。その結果、ヒドロキシメチルローダミン110は中性pH条件下でほぼ開環構造で存在し強い蛍光を発する一方、その1つのアミノ基をアセチル基で保護した誘導体は中性pH条件下ではほぼ閉環構造として存在し、ほぼ無蛍光であることが明らかとなった。そこで実際に、ヒドロキシメチルローダミン110のアミノ基に各種アミノ酸をアミド結合させたアミノペプチダーゼ蛍光プローブ群を設計・開発した。その結果、これらのプローブはターゲットペプチダーゼの選択的な基質となり、1ヵ所のアミド結合の加水分解で極めて大きな蛍光強度上昇を見せることが明らかとなった。現在、これらのプローブを活用したin vivoがんイメージングを行っている。昨年度に確立した新たな分子内環化平衡に基づくアミノペプチダーゼプローブ設計法に基づき、網羅的な酵素活性検出蛍光プローブ開発を行った。
ヒューマノイドロボットの全身把持の研究

本研究は2足2腕を持つヒューマノイドロボットが視覚・触覚・力覚を用いて自律的に全身を用いて対象物を把持することを実現するために、次のような研究を行った。1.触覚としても利用可能な力覚を有し、また体を支えることもでき、等身大ヒューマノイドに搭載可能なハンドの開発。2.多自由度アームの可操作性を優先したメモリーベーストな逆運動学解法と・して、アームや胴体の冗長自由度を有効に利用し、可操作性を保ち可動限界にも落ち込まないリーチング動作を生成するために、事前にワークスペース内の逆運動学を計算し、データベース化しておき、リーチング時にデータベース内の候補をつなぐことにより、可操作度の高い運動軌道を生成する方法を開発・実装した。3.3次元視覚を用いた把持対象の認識システムとして、対象物の3次元モデルと得られた3次元環境.データをマッチングするために、グラフィックハードウエアのレンダリング機能と相関演算の手法を用いた高速な発見・位置・姿勢検出アルゴリズムを開発した。さらに、形状モデルの特徴情報(エッジ)を計算し、画像情報とマッチングを行う手法をグラフィックハードウエアを用いて高速に実装し、オンラインでより精密に位置・姿勢を一部の隠れなどを許容して計測する方法を開発した。4.バランスを維持しながら対象物に力を加える全身運動制御システムを1[ms]周期の手先位置インピーダンス制御、20[ms]周期の歩行軌道生成への手先印加力のフィードバック、長期的安定維持のための自動的な着地位置調整の枠組みで実現した。同システムでは、80[N]程度の力を加えて、キャスター付テーブルを押す、その際妨害を受けて、180[N]程度の反力を受けても、着地位置を調整することにより、転倒しない等が示された。本研究は二足二腕をもつヒューマノイドロボットが視覚・触覚・力覚を用いて対象物の把持箇所を能動的に決定し,全身の自由度を用いて把持する手法を研究することを目的とする.具体的には,1)触覚・力覚を有し,コンパクトで対象に応じた多様な把持モードを有し,体を支えることもできるハンドを開発し,2)ハンド,腕,全身を用いてバランスを維持しつつ,対象に応じて把持箇所の遷移と把持に移行する軌道を生成する把持計画手法,3)三次元視覚と体の自由度を能動的に用いた把持対象認識手法,を統合し,4)これまでに開発してきたヒューマノイドロボットに開発したハンドと手法を搭載し実際に実験を行うことにより評価と改善を行う.研究はヒューマノイドロボットの物体把持の自律性向上を目指して,ロボットが視覚・触覚・力覚と全身の自由度を用いて対象物の把持箇所を能動的に決定し,オンラインで制御する能動的把持手法を目的とする.初年度となる平成16年度は以下の3つのサブテーマについて研究を行った.1.多様な作業が可能なヒューマノイドハンドの設計触覚・力覚センサを備え,多様な把持が可能なハンドを開発する.2.多自由度アームの可操作性を優先したメモリーベーストな逆運動学解法対象物体に応じて7自由度以上の冗長マニピュレータの可操作度を高めた逆運動学解法を,あらかじめ全てのコンフィギュレーションを前処理により計算することにより,メモリーベーストに解く手法を研究した.3.三次元視覚と体の自由度を能動的に用いた把持対象認識手法対象物の三次元モデルと得られた三次元環境データをマッチングするために,グラフィックハードウエアのレンダリング機能と相関演算手法を用いた高速対象物発見・姿勢検出アルゴリズムを研究した.今年度は、ヒューマノイドロボットの視覚・触覚・力覚を用いた自律的全身把持実現のために、前年度の成果を発展し、1)多自由度アームの可操作性を優先したメモリベーストな逆運動学解法とリーチング軌道生成、2)

3次元視覚を用いた把持対象認識システムの開発、3)バランスを維持しながら対象物に力を加える全身運動制御システムの開発を行った。以下に、各項目の概要を述べる。1)多自由度アームの可操作性を優先したメモリベーストな逆運動学解法とリーチング軌道生成アームや胴体の冗長自由度を有効に利用し、可操作性を保ち可動限界にも落ち込まないリーチング動作を生成するために、事前にワークスペース内の逆運動学を計算しデータベース化しておき、リーチング時に、データベース内の候補をつなぐことにより、可操作度の高い運動軌道を生成する手法を考案・実装した。2)3次元視覚を用いた把持対象認識システムの開発対象物の三次元モデルと得られた三次元環境データをマッチングするために、グラフィクスハードウエアのレンダリング機能と相関演算手法を用いた高速対象物発見・姿勢検出アルゴリズムの開発・実装を行った。3)バランスを維持しながら対象物に力を加える全身運動制御システムの開発全身のバランスを考慮しながら、物体に力を加える、物体になじむシステムの実現のため、オンラインで動力学モデルを用いて重心位置を補償しながら全身動作を行うシステムを開発し、例としてバランスを取りながらクランクをまわす動作をHRP2-DH上で実現した。今年度は、次の要素技術の開発及びヒューマノイドでの全身動作実験を行った。1.把持対象認識手法の開発より精密に把持対象の位置を知るために、前年度開発したグラフィクスハードウエアのレンダリング機能と相関演算手法を用いた高速対象物発見・姿勢検出アルゴリズムに加えて、おおまかな位置を知っている対象物を形状モデルを用いて、その特徴情報(エッジ)から精密に位置を追跡する手法をグラフィクスハードウエアを用いて高速に実装し、オンラインで対象物の位置・姿勢をロボットのカメラから一部の隠れなどを許容して精度よく計測し続けることを実現した。2.バランスを維持しながら対象物に力を加える全身運動制御システムの開発1[ms]周期の手先位置インピーダンス制御、20[ms]周期の歩行軌道生成への手先印加力のフィードバック、長期安定維持のための自動的な着地位置調整の枠組みで、バランスを維持しながら対象物に力を加えるシステムを実現した。3.総合実験全身を用いて対象物を操作する実験として、テーブルを押す等の実験を行った。バランスを維持しながら物体に力を加える手法により、80[N]程度の力を加えてテーブルを押して動かしていくこと、また、その際に妨害を受けて、180[N]程度の力がロボットにかかっても着地位置を調整することにより転倒せずにバランスを維持できることなどが確認できた。
革新的なブラソフシミュレーション手法の研究

次世代宇宙プラズマシミュレーション技術である第一原理ブラソフコードの研究開発を行った。連続体の多次元発展方程式である無衝突ボルツマン(ブラソフ)方程式を高精度かつ安定に解き進めることかできる数値解法を開発し、宇宙プラズマ中の様々なマルチスケール現象に対してベンチマークテストを行った。その結果、新たに開発したコードは従来のブラソフコードよりもはるかにロバストであることがわかった。次世代スーパーコンピュータに向けた高速化および超並列化が今後の課題である次世代宇宙プラズマシミュレーション技術である第一原理ブラソフコードの研究開発を行った。次世代スーパーコンピュータに向けた高速化および超並列化が今後の課題である本研究の目的は、発展途上の数値シミュレーション手法であるブラソフコードの要素技術開発を行うことである。ブラソフコードはプラズマの運動論を自己無頓着に解き進めるシミュレーション手法の1つであり、ブラソフ(無衝突ボルツマン)方程式とマックスウェル方程式により、位相空間分布関数と電磁界の時間発展を解き進めるコードである。本研究ではまず、数値振動を完全に除去しつつ解の正値性と保存則を満たしたまま1次元の線形移流方程式を解くことができる3次精度の数値補間法を開発し、ブラソフ方程式に適用した。性能評価の1例として、1次元静電ブラソフコードを用いて電子ビーム不安定性の計算機実験を行った。背景プラズマに対して0.1%の密度を持つ非常に弱い電子ビームによって励起される電子プラズマ波動の振幅変調過程を精度よく再現した。また、実際の宇宙空間や実験室プラズマにおいて普遍的に存在する空間非一様性が、大振幅電子プラズマ波動の励起に大きな役割を果たしていることを明らかにした。次に、補間法を1次元電磁流体(MHD)方程式に適用し、連続波動および衝撃波・不連続波の伝播において、解の変形がほとんど生じないことを確認し、移流-非移流方程式系の統一解法の基礎となる重要な知見を得た。本研究の目的は、発展途上にある次世代プラズマシミュレーション手法であるブラソフコードの要素技術開発を行うことである。ブラソフコードは無衝突プラズマの運動論を自己無頓着に解き進める第一原理シミュレーション手法の1つであり、ブラソフ(無衝突ボルツマン)方程式とマックスウェル方程式により、位相空間分布関数と電磁界の時間発展を解き進めるコードである。本研究ではまず、数値振動を完全に除去しつつ解の正値性と保存則を満たしたまま多次元の線形移流方程式を解くことができる3次精度の数値補間法を開発し、ブラソフ方程式に適用した。性能評価の1例として、5次元電磁ブラソフコードを用いて磁気リコネクションの計算機実験を行った。磁気リコネクションはこれまでに、磁気流体(MHD)、Hall-MHD、電磁ハイブリッドおよび電磁粒子コードを用いて計算されており、計算結果を比較できる点で最適な課題である。本研究では、イオンの慣性長に対して十分に荒い解像度を用いた場合とイオン慣性を十分に解像できる高精度シミュレーションを行った場合を比較し、前者がMHDシミュレーションの結果と後者がHall-MHDおよび電磁ハイブリッドシミュレーションの結果と近くなることを示した。これは、ブラソフコードがさまざまな解像度の計算に対してロバストであり、今後の次世代スーパーコンピュータにおけるマルチスケールシミュレーションに非常に適したアプリケーションであることを意味している。
無セルロプラスミン血症におけるミスセンス突然変異の意義と神経細胞傷害機構の解析

無セルロプラスミン血症は、血清のセルロプラスミンの欠損と、脳・肝・膵をはじめとする全身の諸臓器への鉄の沈着を来し、神経症状、網膜変性、糖尿病を呈する常染色体劣性遺伝の鉄代謝異常症で、我々が1987年に世界で初めて一家系を報告した。我々の症例を含め現在までに国内24家系、海外15家系が報告されている。既に21の遺伝子異常が同定されているが、ほとんどはTruncation mutationである。今回は、新たに同定したミスセンス変異を培養細胞で発現させ、変異タンパクの細胞内挙動を検討した。また、症状発現には沈着した鉄がフリーラジカルを介して脂質過酸化亢進を起こし細胞傷害を来すことが関与すると予想され、これについて検証した。その結果、ミスセンス変異については、(1)ミスセンス変異による変異蛋白Pro177Argの場合、変異蛋白は小胞体にとどまり、ゴルジ装置への移動が起こらないことがわかった。このため、このミスセンス変異では、異常蛋白の蓄積が小胞体におこり、これによる小胞体ストレスが症状の発現に関与する可能性が考えられた。同様の細胞内挙動を示す遺伝子異常に、Gly176Argがあった。(2)セルロプラスミンは銅を抱合することによってフェロオキシダーゼ活性をもつが、ミスセンス変異による変異蛋白Ala331Asp、Gly637Argの場合は、銅を抱合しないためフェロオキシダーゼ活性のない蛋白が分泌された。この変異蛋白は速やかに分解された。(3)変異蛋白His798Glnの場合は、銅を抱合するがフェロオキシダーゼ活性を持たない蛋白を分泌した。また、過酸化脂質については、4-ヒドロキシノネナールの測定系とコレステロールの脂質過酸化代謝物の測定系について検討したところ、ともに著明な脂質過酸化の亢進を認めた。また、PETを用いて脳の酸素代謝と糖代謝をみてみると、脳全体に明らかな酸素代謝と糖代謝の低下が認められ、特に基底核部位に一致して障害されていた。これは、脂質過酸化だけでなく、ミトコンドリアのエネルギー産生系の障害が存在することを示唆していた。我々の症例を含め現在までに国内12家系、海外3家系が報告されており、9つの遺伝子異常が同定されている。また、症状発現には沈着した鉄がフリーラジカルを介して脂質過酸化亢進を起こし細胞傷害を来すことが関与すると予想され、我々はこれまでに血漿、脳脊髄液での脂質過酸化の亢進を報告してきた。1.今回は、大阪で発見された一家系について遺伝子異常を検討した。この家系では従来の症例と異なり、血清セルロプラスミンがウェスタンブロット解析では存在するが、フェロオキシダーゼ活性をもたない異常な蛋白であることが特徴的であった。臨床的には、神経症状、網膜変性、糖尿病を認め、脳をはじめ組織への鉄蓄積も認められており、従来報告されている無セルロプラスミン血症の臨床像と一致していた。

遺伝子異常はnt2991T→G(H978Q)のミスセンス突然変異が同定された。現在、家系内の調査を行うとともに、この変異を含むcDNAの発現と異常蛋白の同定を行い、実際にこの遺伝子異常が異常蛋白の原因となっているのか検討中である。2.セルロプラスミンはそのフェロオキシダーゼ活性により血漿の強力な抗脂質過酸化作用を有しており、鉄やフェリチンは脂質過酸化を促進することがわかっている。今回は、剖検脳での過酸化脂質を測定した。その結果、患者ではコントロール脳と比較して著明な過酸化脂質の増加を認めた。また、病理組織学的に過酸化物質であるhydroxy-nonenalを染色し、脂質過酸化の亢進があることを確認した。本疾患では、沈着した鉄によってフリーラジカルの産生が促進され、これが神経症状の発現に関与していることが予想された。3.鉄によるフリーラジカルの産生促進は組織の脂質過酸化だけではなく、ミトコンドリアなどエネルギー産生系への影響があると考えられたため、剖検脳のミトコンドリア電子伝達系の酵素活性を測定した。その結果、各々コンプレックスIとIVが、正常コントロールの62%と71%に減少していた。このが神経細胞の傷害に結びついている可能性が考えられた。無セルロプラスミン血症は、血清のセルロプラスミンの欠損と、脳・肝・膵をはじめとする全身の諸臓器への鉄の沈着を来し、神経症状、網膜変性、糖尿病を呈する常染色体劣性遺伝の鉄代謝異常症で、我々が1987年に世界で初めて一家系を報告した。我々の症例を含め現在までに国内15家系、海外6家系が報告されている。既に18の遺伝子異常が同定されているが、ほとんどはTruncation mutationである。また、症状発現には沈着した鉄がフリーラジカルを介して脂質過酸化亢進を起こし細胞傷害を来すことが関与すると予想され、我々はこれまでに血漿、脳脊髄液での脂質過酸化の亢進を報告してきた。1.今回は、静岡で発見された一家系について遺伝子異常を検討した。臨床的には、神経症状、網膜変性、糖尿病を認め、脳をはじめ組織への鉄蓄積も認められており、従来報告されている無セルロプラスミン血症の臨床像と一致していた。遺伝子異常はnt587C→G(Pro1778Arg)のミスセンス突然変異が同定された。実際にこの変異があるcDNAを、チャイニーズ・ハムスターの卵巣細胞を用いた発現系で発現させると、変異蛋白は小胞体にとどまり、ゴルジ装置への移動が起こらないことが分かった。従って、このミスセンス変異による無セルロプラスミン血症は、セルロプラスミンの生合成段階における細胞内小器官での移動障害に起因することが分かった。実際に、剖検脳での過酸化脂質は増加しており、脳神経細胞傷害を起こす一因となっている可能性がある。過酸化脂質については、4-ヒドロキシノネナールの測定系とコレステロールの脂質過酸化代謝物の測定系について検討したところ、ともに著明な脂質過酸化の亢進を認めた。また、PETを用いて脳の酸素代謝と糖代謝をみてみると、脳全体に明らかな酸素代謝と糖代謝の低下が認められ、特に基底核部位に一致して障害されていた。これは、脂質過酸化だけでなく、ミトコンドリアのエネルギー産生系の障害が存在することを示唆していた。
侵害刺激による三叉・迷走神経反射は存在するか?

三叉神経系の領域に侵害刺激を加えると、低血圧や除脈といった循環反応が生じる。この症状は迷走神経系の亢進を推測させることから、三叉迷走神経反射と呼称きれてきた。しかしとの反射の機序は明らかではない。特に動物実験では種族差や実験条件で症状が異なるうえに、中枢神経系内での神経回路は不明である。そこで本研究はネコを使用し、下歯槽神経を電気刺激をして検討した。その結果、刺激条件よりも刺激前の循環系の状態が循環抑制反応を左右した。またGABAを抑制するビククリンを投与したが反応に変化を認めなかった。さらに延髄・脊髄のどのレベルでの切断実験でもこの反応は消失した。そこで神経追跡路実験を行い、三叉神経刺激の投影部位が延髄上部で顔面神経核尾側端より、さらに尾側の腹側に広がる部位であった。この部位は吻側延髄腹外側野と尾側延髄腹外側野であった。またこの部位における神経伝達物質の関して検討した。その結果、アドレナリンα2Aレセプターアゴニストが重要であると考えられた。以上の結果から交感神経系の亢進に対して、尾側準髄腹外側野や孤束核などにより抑制性経路が脳幹全体で賦活化され、交感神経系が抑制される。さらに侵害刺激の程度に応じて吻側延髄腹外側野にアドレナリンα2Aレセプターアゴニストが作用してこの反応が生じ肴と考えられた。すなわち、本研究から三叉迷走神経反射が侵害刺激による循環抑制に関与することは示唆されなかった。研究に先立ち実験条件を検討した。呼吸条件は循環反射や脳機能に大きな影響を与えるので呼吸条件を求めた。その結果、呼吸条件として一回換気量12ml/Kg、呼吸回数70回/分、さらに呼気終末に3cmH_2Oの陽圧を加えることで動脈血中炭酸ガス分圧を40mmHgの生理的条件に保つことができた。また麻酔薬の影響を見るために口腔領域の血流量(舌、咬筋、唾液腺など)と脳血流量を蛍光マイクロスフェア(直径10μm)を用いて測定した。脳血流量は皮質、皮質下、脳幹にわけて測定した。その結果ウレタン麻酔と笑気麻酔は脳幹の血流量を増加した。皮質の血流量は笑気麻酔で増加しウレタン麻酔では変化を認めなかった。さらに皮質下の血流量はウレタン麻酔、笑気麻酔ともに対照群と差を認めなかった。また口腔領域の血流量も笑気麻酔では増加し、ウレタン麻酔では変化を認めなかった。経時的な変化ではいずれの麻酔を使用しても血流量に変化を認めなかった。また下顎切歯部にアルミホイルを介して10ボルトから50ボルトの電気刺激を加えて脈拍数と血圧の変動を観察した。その結果、刺激強度に比例して血圧上昇が観察された。また刺激頻度を低頻度(10ヘルツ)と高頻度(50ヘルツ)に分けて検討した結果、低頻度刺激では血圧は低下傾向を示し、高頻度刺激では血圧上昇傾向を示した。なお三叉神経からの侵害刺激が脊髄尾側亜核から傍小脳脚核への求心性回路を組織化学的に明らかにする研究は現在進行中である。今年度は脳定位固定装置にて脳幹内のそれぞれの核を決定する基礎実験に多くの時間を費やした。三叉神経からの侵害刺激が脊髄尾側亜核から傍小脳脚核への求心性回路の存在を確かめるためにラット脳内の神経核のマップ作成が必要となった。そこで大阪大学歯学部第一口腔解剖学教室と本学の北村清一郎教授のもとで技術的援助をいただいた。その結果、三叉神経尾側亜核、傍小脳脚核、A5 noradrenergic cell groupの各神経核の存在場所が同定できた。また昨年度に続いて5%WGA-HRP(シグマ)を10-20μgマイクロインジェクションユニットにてそれぞれの神経核内に加圧注入した。

2-3日後、脳はリン酸バッファで灌流して1%パラホルムアルデヒド、2.5%グルタールアルデヒドの混合液で固定して摘出する。4-12時間ショ糖リン酸バッファに浸潤させ凍結ミクロトームにて40μmの切片を作成。peroxidaseをtetrametylbenzidineで組織化学的に染色しanterogradetracingとして確認。Retrogradetarcingは傍小脳脚核部分に2.5%Fluoro・Gold(Fluorochrome)を注入して5-7日後に下顎切歯を電気刺激して免疫組織的にFOS陽性神経細胞集団を明らかにする実験を継続中である。なお傍小脳脚核からA5 noradrenergic cell groupへの回路を明らかにするべく実験したが、この神経回路は解明できなかった。現在は実験の手段も含めて検討し解明に努力している。実験動物をラットから猫に変更して実験を再出発させた。刺激に対する血圧変動から麻酔剤のネンブタール使用量30mg/Kgとした。この投与量以上では麻酔が深くなり刺激に対する循環反応は血圧下降でなく血圧上昇反応を来す。刺激電流については血圧変動と電流値は負の相関がみられ、C繊維の興奮をもたらす最小電流値は0.5mA以下でよいことが判明した。この結果、刺激条件については10Hz以上、10秒間、0.3mAが最適な条件で、三叉神経への侵害刺激に対する血圧下降反応条件を確立することができた。浅い麻酔条件では副交感神経系が優位になっているために血圧は下降すると考えられた。深い麻酔状態では交感神経系が優位なために昇圧反応が全面にでると考えた。ネンブタール麻酔では中枢神経内での神経伝達物質GABAが増強されるが、GABA antagonistの投与では昇圧反応をみることができなかった。伝達物質ではさらにL-glutamateの関与については検討が必要であった。また三叉神経の循環反射に対するネットワーク解析については孤束核(NTS)、吻側延髄腹外側野(C1、RVML)、尾側延髄外側野(A1、CVLM)の関係を明らかにすることが必要である。なぜなら、従来の文献では三叉神経刺激は副交感神経系の興奮により除脈を、交感神経系の興奮で血圧下降が生じるとされている。NTSの関与は否定され三叉神経系と副交感神経系に直接経路がないとすれば網様体(RF)と上記のRVML、CVLMの役割が重要となる。これらは圧受容体反射と似ており、今後はこれらのネットワークをトレーサ実験や遮断実験で解明する予定である。中枢神経系を電気刺激して昇圧、降圧を起こす部位の検索を行った。昇圧部位は橋、延髄の広範囲に分布しており、免疫染色法によるとアドレナリンニューロンの分布に一致していた。この中で重要な部位は吻側延髄外側野(RVLM)であった。一方、降圧部位は疑核周辺と迷走神経背側核を起始として脳幹外に延びる神経線維上に存在しただけで、尾側延髄腹外側野(CVLM)の関与を認めなかった。RVLMの抑制系を検討し、アドレナリンで抑制される経路を検索したところアドレナリンα2受容体をもった神経系が存在した。この受容体は交感神経系優位のときに負のフィードバックとして働き、アゴニストはノルアドレナリンやアドレナリンである。抑制部位の条件としてアドレナリンニューロンである、アドレナリンα2受容体を持つ、RVLMと連絡をもつという3条件をみたすものはinfratrigeminal nucleusであった。