hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
二酸化炭素放出量の把握に基づく熱帯泥炭地の最適開発・管理法の確立

という3点を目的とし、以下の点を明らかにした。1)飽和泥炭試料の充填土層厚を変化させた場合の単位表面積当たりのCO_2放出速度は,土層厚5cmまでは土層厚の増加と共に増加したが,5cm以上の土層厚では一定値をとる傾向にあった.このうち、好気分解は表面の1cm程度までであり、それよりも深い土層は嫌気分解によることが実験的に明らかになった。2)湛水深や土層深さによる好気呼吸の変化は、実測されたポテンシャル分解速度と酸素拡散モデルにより表されることが分かった。このモデルは、現地における不飽和土層での好気分解速度もうまく表すことができたが、飽和土層中の嫌気分解速度については表現することができなかった。3)開発したモデル、現地実測データ等から水管理の違いによるCO_2放出速度を見積もったところ、湛水深を増しても下限値は1.3tC/ha/yrであり、一方、非湛水飽和状態で2.2tC/ha/yr、不飽和層を増やすと上限値は20tC/ha/yrであり、この範囲で変化することが分かった。4)また、現地での実測データを使い、対象地の泥炭深さの空間分布と潜在的CO2排出量を明らかにした。5)ただし、対象地の政情が不安定となり、農家経済に関する十分な現地調査が行い得なかったため、第3の目的は達成できなかった。
胎生期におけるニコチンの慢性曝露による個体の呼吸調節に与える影響

1背景母体の慢性喫煙習慣はSIDSの危険因子である。SIDSの発症メカニズムは明らかにされていないがタバコの主成分であるニコチンが直接的に胎児中枢神経の発達に影響を与えるとの報告がある。以前、我々の研究グループでは胎生期のニコチン慢性曝露が生後早期の低酸素および高炭酸ガス換気応答を含む呼吸調節に抑制的に作用することを明らかにしたが、この抑制作用が成長にともなってどのように変化するかはいまだ明らかではない。したがって胎生期のニコチンの慢性曝露が生後の個体の換気応答に与える影響および形態学的変化を経時的に検討することは有用であると考えた。2目的胎生期のニコチンの慢性曝露が、生後の個体の低酸素および高炭酸ガス換気応答に与える影響、脳幹のカテコールアミン作動性神経領域に与える形態学的変化を経時的に検討する。3予測される結果胎生期のニコチンの慢性曝露が個体の低酸素及び高炭酸ガスに対する換気応答を抑制することが予想される。また、呼吸調節に関与していると考えられているカテコールアミン作動性神経領域に何らかの形態学的変化をもたらしていることが期待される。4結果(1)換気応答各新生ラットをニコチン群とコントロール群とし、体プレチスモグラフ法を用いて呼吸数、分時換気量、1回換気量を室内ガス、低酸素及び高炭酸ガス下に、無麻酔・非拘束状態で測定した。生後2,4,7日における各パラメータはニコチン群の方がコントロール群に比べ、低値であり両群間に有意差あるいは傾向を認めた。(2)形態学的検討各日齢の新生ラットの摘出脳幹を固定し、ビブラトームを用いてスライス標本(50μm)を作成し、カテコールアミン作動性神経群をtyrosine-hydroxylaseに対する特異抗体を用いて免疫組織学的に染色したが、予想された結果には至らなかった。今後は手法を変更しその結果取得に勤めることとした。乳児突然死症候群(Sudden infant death syndrome: SIDS)は乳児期における主要な死亡原因のひとつであり、その与える衝撃の大きさから社会問題にもなっている。SIDSの発症機序についてはいまだに不明な点が多いが、呼吸調節の異常が関与している可能性が考えられている。妊娠母体のタバコ喫煙習慣とSIDSの発症には密接な関連があるとされる。また、ニコチンはタバコの主な成分であることから、胎生期におけるニコチンの慢性曝露が個体の呼吸調節に与える影響を検討することは、SIDSの発症機序を解明するうえで重要であると考える。本年度は、ニコチンを妊娠の全期間中に投与した母親ラットから生まれた仔ラット(ニコチン群)の成長にともなう呼吸調節機能(具体的には低酸素(12%O_2)換気応答ならびに高炭酸ガス(10%CO_2)換気応答)の変化について検討した。プラセボを投与した母親ラットから生まれた仔ラット(コントロール群)と比較して、誕生早期(2日齢および4日齢)のニコチン群で低酸素換気応答および高炭酸ガス換気応答の低下が認められた。これらの換気応答の低下は日齢が進むにつれて認められなくなっていく傾向にあった。これらの生理学的な検討と平行して、胎生期のニコチン慢性曝露が脳幹のカテコラミン作動性神経群(呼吸調節に関与している可能性がある神経群)に与える影響についても免疫組織学的手法を用いて検討している。現在、結果が集積しつつある。
メタサイクロジェネシスにおけるTAMの役割に関する基礎的研究

Trypanosomacongolenseエピマスティゴート型虫体(EMF)はツェツェバエの口器内腔に接着し、哺乳動物感染能を有するメタサイクリック型虫体(MCF)へと分化する。EMFの接着はMCFへの分化に必須であることが報告されている。本研究で我々はEMF培養上清中に虫体由来接着分子(TAM : Trypanosome derived cell Adhesion Molecule)が存在することを発見した。そこで、硫安塩析法によってEMF培養上清中のTAMを濃縮し、抗血清を作製した。得られた抗血清を用いて培養上清中からTAMを免疫沈降した結果、分子量100kDaの蛋白質が検出された。TAMの接着活性は熱、過ヨウ素酸ナトリウムまたはプロテアーゼKで処理すると不活化した。よってTAMは糖蛋白質であり、接着活性に糖鎖が関与することが示唆された。硫安塩析法と陰イオン交換クロマトグラフィーで粗精製したTAMに対するレクチンドットブロットの結果、TAMはシアル酸を含む複合型アスパラギン結合糖鎖で修飾されていることが示唆された。EMFのcDNAライブラリーを抗TAM血清でイムノスクリーニングした結果、2,067bpのORFを含む新規遺伝子がクローニングされた。予想アミノ酸配列から、TAMの分子量は72.9kDa、α-ヘリックス構造に富み、非常に親水性が高く、N末端にはシグナル配列、C末端にはGPIアンカー付加あるいは膜貫通領域と思われる疎水性アミノ酸領域が存在することが予測された。ノザンブロットの結果、TAM遺伝子はEMF虫体特異的に発現し、抗TAM抗体による免疫染色でもTAMはEMF虫体表面にのみ発現していた。トリチウム標識エタノールアミンを用いEMF虫体を代謝標識し、標識虫体ライセートからTAMを免疫沈降した結果、TAMがGPIアンカータンパクであることが明らかとなった。以上の結果からTAMはEMFの接着に関与する新規のEMF虫体特異的細胞表面GPI結合型糖蛋白質であることが明らかとなった。得られた成果については現在論文を執筆中である。Trypanosomacongolenseエピマスティゴート虫体(EMF)はツェツェバエの口器内腔、培養条件下ではフラスコ底面に強く接着しコロニー状の集塊を形成する。EMFはコロニーを形成した後、哺乳動物宿主に感染能を有するMCF虫体へと分化し、ツェツェバエの吸血によってMCFが新しい宿主へと伝播される。EMFの接着はMCFへの分化、すなわちメタサイクロジェネシスに必須であることが知られている。本年度はEMF虫体培養上清(以下E-TVM1)中に虫体由来接着分子(tam : Trypanosome derived cell Adhesion Molecule)が存在していることを明らかにし、tamの性状解析および遺伝子クローニングを行った。まず初めにE-TVM1中の虫体由来蛋白質を検出する目的で[^<35>S]標識メチオニン・システイン混合液によるEMF虫体の代謝標識と標識E-TVM1のSDS-PAGE解析を行った。その結果、E-TVM1中には89kDaおよび100kDaの二種類の虫体由来蛋白質が存在していることが明らかとなった。同様にして標識したプロサイクリック虫体(PCF)培養上清中からは89kDa蛋白質のみ検出されたことから100kDa蛋白質がEMF由来のtamであることが示唆された。さらに、60%硫安塩析tam分画をマウスに免疫して作製した抗tam血清を用いて標識E-TVM1からの免疫沈降を行った。その結果、標識E-TVM1中から100kDa蛋白質が沈降した。以上の結果からtamは分子量100kDaの蛋白質であることが明らかとなった。TAM遺伝子をクローニングする目的で、EMF虫体cDNAライブラリーを上述の抗tam血清でイムノスクリーニングした。その結果2,067bpのORFを持つcDNAがクローニングできた。遺伝子配列から予想されるアミノ酸配列の解析によって、tamは689アミノ酸残基からなり、分子量72.9kDa、pI値が5.22であることが示唆された。また二次構造はα-ヘリックス構造に富み、非常に親水性が高いことが予測された。さらに6ヶ所の予想アスパラギン結合型糖鎖付加部位が存在し、N末端およびC末端には疎水性アミノ酸領域が存在していることが明らかとなった。N末端の疎水領域は分泌あるいは小胞体移行シグナル配列、C末端の疎水性領域はGPIアンカー付加あるいは膜貫通領域であると思われる。tam予想アミノ酸配列のホモロジー解析の結果既知の虫体蛋白質で高い相同性(>50%)を示すものは存在しなかった。17年度はツェツェバエ口器内腔細胞に存在するtamリガンドの同定、メタサイクロジェネシスにおける役割などを明らかにする予定である。

得られた抗血清を用いて培養上清中からTAMを免疫沈降した結果、分子量100kDaの蛋白質が検出された。TAMの接着活性は熱、過ヨウ素酸ナトリウムまたはプロテアーゼKで処理すると不活化した。よってTAMは糖蛋白質であり、接着活性に糖鎖が関与することが示唆された。硫安塩析法と陰イオン交換クロマトグラフィーで粗精製したTAMに対するレクチンドットブロットの結果、TAMはシアル酸を含む複合型アスパラギン結合糖鎖で修飾されていることが示唆された。EMFのcDNAライブラリーを抗TAM血清でイムノスクリーニングした結果、2,067bpのORFを含む新規遺伝子がクローニングされた。予想アミノ酸配列から、TAMの分子量は72.9kDa、α-ヘリックス構造に富み、非常に親水性が高く、N末端にはシグナル配列、C末端にはGPIアンカー付加あるいは膜貫通領域と思われる疎水性アミノ酸領域が存在することが予測された。ノザンブロットの結果、TAM遺伝子はEMF虫体特異的に発現し、抗TAM抗体による免疫染色でもTAMはEMF虫体表面にのみ発現していた。トリチウム標識エタノールアミンを用いEMF虫体を代謝標識し、標識虫体ライセートからTAMを免疫沈降した結果、TAMがGPIアンカータンパクであることが明らかとなった。以上の結果からTAMはEMFの接着に関与する新規のEMF虫体特異的細胞表面GPI結合型糖蛋白質であることが明らかとなった。得られた成果については現在論文を執筆中である。
線状施設の地震時システムリスク解析とＧＩＳパノラマ鳥瞰図法の開発

土木系線状施設の地震時システムリスク解析手法を確立するため3つのstepにて実施した。1:施設群の損傷確率理論とシステム信頼性理論に基づき解析手法を構築した。複数震源モデル,距離減衰/地盤増幅、脆弱性評価を支援技術とし、地震イベントリスク曲線、復旧曲線、ボトルネック指数、NELとPMLを算出する。2:事例解析として大学キャンパス内の上水道施設、連結路を含む東名新東名高速道路、東海道新幹線について実施した。3:地震ハザードや地震リスク指標をGIS上にパノラマ表示するものとして都市鉄道沿い主要駅地点の地表面最大加速度、震源の3次元構造の動画、線状施設沿の主要施設のボトルネック指標の表示を試みた。本研究課題は,道路施設/鉄道路線のような線状施設を対象とし,これらを線状システムとして取扱い,地震時のシステムリスクを解析/考察するものである.このような線状システムリスクは,物的損失については総和則にて算定されるが,機能停止期間の場合、直列モデルにはMax演算、並列モデルにはMin演算を適用する.後者の機能停止期間については国内外にて先例が少なく,複数施設の相関関係を考慮したことが独自の研究主題である.さらに,地震リスクに関するパノラマ鳥瞰図法を開発し,地震リスクの可視化を試みるものである.初年度は,Step1として,地震時システムリスクの解析理論の構築と解析プログラムの開発を実施した.このため,骨格理論と関連理論/既往理論を整理/定式化し,これに基づき,解析プログラム(プロトタイプ)を作成した.2年次(平成24年度)は,Step2(事例解析)とStep3(リスク指標のパノラマ表示)を同時並行にて実施した.・事例解析#1東海道新幹線の地震時システムリスク解析:対象システムである東海道新幹線(東京-新大阪間515.4km)における,路線上の17駅の駅舎,橋梁,トンネルを損傷施設として,フラジリティ特性を定義した.上記解析プログラムを適用し,シナリオ地震(南海トラフ全域地震および1703年/1923年関東地震)による,復旧曲線,地震リスク曲線,ボトルネック指標を出力データとして得た.・事例解析#2東京外環自動車道の地震時システムリスク解析:本施設は,都心から15kmの圏域を環状に結ぶ85kmの環状道路であるが,首都圏における主要地震による地震時システムリスク解析を実施した.・個別のシナリオ地震による最大加速度およびリスク指標(PML(予想最大損失)など)を, GIS地理情報システム上にパノラマ表示した.本研究は,道路施設・鉄道路線のような土木系線状施設を対象とし,地震時システムリスク解析により、物的損失/機能停止期間を算出するものである。・Step1解析理論の構築と解析プログラム:施設群の損傷確率理論とシステム信頼性理論に基づき基本理論を構築し、エクセルベースの解析ソフトを作成した。複数震源モデル,距離減衰/地盤増幅、Fragility関数による脆弱性評価を支援技術とする。最終的には、地震イベントリスク曲線、復旧曲線(機能停止日数)、ボトルネック指数、リスク指標(PML,NEL)を出力する。・Step2事例解析:#1東京都市大学キャンパス内上水道施設。本管から給水を受ける17棟の建物に対して分岐型直列モデルを設定した。#2東名高速道路(新東名高速道路を含む東京小牧間)を対象。損傷施設を、高架橋、盛土/切土、自然斜面、トンネルとし、5kmにて1ユニットとした。#3東海道新幹線:33の構造施設(平地、切土、橋梁、トンネル、高架橋、駅舎)を設定した。3ケースとも、全国の地震データベース(活断層、プレート境界地震、背景地震)をもとに、影響する全震源による地震イベント曲線、主要シナリオ地震に対する復旧曲線、全ユニットに対するボトルネック指標等の算定/図化を行い、線状施設の地震時システムリスクを考察した。・Step3地震リスク指標をGISソフト上にパノラマ表示することを試みた。事例としては、1.都市鉄道沿い主要駅地点の地表面最大加速度をカラム状に埋め込み俯瞰図を作成。2.断層帯の3次元構造を、商用地図ソフトArc-GIS上に埋め込み、動画を作成した。3.線状施設の主要点におけるリスク値をカラムにて表示し、俯瞰的な図化を行った。GIS上へのリスク指標の表示は、線状施設のリスクを鳥瞰的に見渡すもので、地理空間情報の新しい用途(リスクの可視化)を開拓するものである。本研究は,道路施設/鉄道路線のような線状施設を対象とし,これらをシステムリスクとして取扱うものである.このような線状リスクは,物的損失については総和則にて算定されるが(従来の単体リスクの延長線上),機能停止期間の場合、直列モデルにはMax演算、並列モデルにはMin演算を適用する.前者の物的損失は多くの報告例があるが,後者の機能停止期間については国内外にて先例が少なく,複数施設の相関関係を考慮した研究が独自の研究主題である.

さらに,地震リスクに関するパノラマ鳥瞰図法は,GIS/地理空間情報の新しい用途を開拓するものであり,地震工学の新しい側面を提案するものである.本年度は,Step1として,地震時システムリスクの解析理論の構築と解析プログラムの開発を実施した.このため,先ず,以下のように,骨格理論と関連理論/既往理論を整理/定式化した.「骨格理論:施設群の損傷確率理論とシステム信頼性理論に基づく機能停止理論/物的損失理論」「関連理論:複数震源モデルによる地震動評価,Fragility関数による構成施設の脆弱性評価」「解析プログラム:エクセル/マクロ機能を解析手段とし,膨大な震源情報の高速アクセスを具備した解析プログラム」を作成した.上記の解析プログムラ(プロトタイプ)を用いて,単純な線状モデルの地震時システムリスク解析を実行した(上記の機能停止に関するリスクを主としている).これにより,復旧曲線(T曲線,D曲線),地震リスク曲線,ボトルネック指標を出力データとして得た.なお,次年度(平成24年度)にて予定していた(主要リスク指標に関するGISパノラマ鳥瞰図法については,簡単な地震震源の表げに関して2事例を実施した(このため,GISソフトを購入した).当初の申請書のとおりにて,step1が完了しており,予定通りと言える.ただし,解析プログムラについては若干の改良点があり,次年度にて再検討する予定です.平成24年度では,2つの事例(東海道新幹線,東京外環自動車道)について,Step2とStep3の同時並行にて,地震時システムリスク解析を実施した.平成25年度では,事例解析として23程度の土木線状施設を設定し,再度,Step2とStep3の同時並行にて実施するものである.特に,水道処理施設,鉄道路線施設など,より複雑な構造施設の取扱いを予定している.これらにより,地震時システムリスクの解析手法とリスク指標のパノラマ表示について,さらなる高度化を図るものである.次年度(平成24年度)では,次のStep2とStep3の同時並行にて実施する予定です.Step2:土木系線状施設に関する事例シミュレーション・土木系施設のうち,線状施設として,道路/鉄道路線,浄水処理場など4事例を抽出して,直列モデル/並列モデルの組合せモデルとする.これらを,step1の成果である解析プログラムにより解析する.これにより,提案手法の実効性を検証するものである.Step3:主要リスク指標に関するGISパノラマ鳥瞰図法の開発・対象施設が数10km数100kmに及ぶ線状施設を取扱うものであり,地震リスクをパノラマ状に広域鳥瞰図法として表示することを試みる.特に,時間的な変化と視点の変化を連続的に表示する動的手法を開発/試作することを予定している.次年度予算の執行については,以下のように予定しています.24年度にて,旅費と謝金の執行が,当初予算より少なく,合計として約29万円繰り越しとなりました.最終年度として,旅費としては予定通りとし,特に謝金(線状施設の調査)とその他(リスクGIS表示)にて使途の予定です.
糖尿病足病変予防のための靴装着型センサデータからの日常生活下足部負荷推定システム

フットウェアの甲の部分に簡便に装着可能な小型薄型計量なセンサデバイスを作製し,その歩行時データから日常的な生活のもと足底部にかかる負荷を推定するシステムを構築した.前足部にかかる圧・ずれ力と,歩行様態・運動との関係を相関をまず明らかにした.続いてシステムを健常者に貸与して,いつどこでで足裏に大きな力負荷がかかるか,どのような状態でどの程度継続するかを対照しつつ記録できるようにした.フットウェア種,インソール素材,身長・体重などの基礎データ,他動関節可動域などと合わせ,手法を詳細化し妥当性・信頼性を改善した.糖尿病患者の短距離日常歩行での力負荷と脚・足の動きを同時計測し,歩容特性を確認した.靴・フットウェアの甲部に簡便に装着可能な小型薄型軽量なセンサデバイスを作製し,その計測データから日常的な生活のもと屋内外で足部にかかる負荷を推定するシステムを構築する.それにより糖尿病足病変の主因とされる足部胼胝の形成・再形成の実態を掴み,過大負荷が起こる歩容や高負荷が継続する状況を明らかにし,負荷軽減手法と胼胝形成予防法の構成すに寄与する.健常青年・高齢者の日常歩行・階段歩行・高負荷模擬歩行,糖尿病患者の歩行時に,足力負荷と脚・足の動きを同時に計測して,足裏力負荷および特に前足部にかかる圧力・ずれ力と,歩行様態・運動との相関などの関係を解明する.構築するシステムを日常的な生活下で糖尿病患者に装着していただき,上記関係性により日常歩行の動きデータから足負荷を推定し,過大負荷の状態の発生時・場所や,高負荷が続く場面や歩き方を明確化する.得られる知見を基に安心感の持てる安定歩行に結びつくフットウェア設計法・歩き方指導法を提案することを目的とする.予備的に簡易型として製作をすすめてきた試作版の歩行運動計測システムを利用して,これに開発してきた足底圧力・せん断力のフットウェア型計測システムとを組み合わせることで,加速度・角速度センサで構成される運動センサと歩行時のフットウェア内の足底前足部力負荷の同時計測が可能なようにした.健常青年,高齢者に装着してもらい,短距離平地歩行や斜面歩行,階段歩行などで関連を得られるような同時測定データを収集した.特に平地歩行において関連のパラメータを得た.糖尿患者にも低負担で装着できるようセンサシステムの小型化,薄型化と装着性のよいアタッチメントを開発した.健常者や高齢者における,力負荷実測センサと推定用の慣性センサの同時計測システムを実現した.それとともに,糖尿病患者における計測が可能なような小型化薄型化ならびに装着性の良いアタッチメントを開発できた.一部,日常生活行動における歩行データの計測トライアルもはじめられている.靴・フットウェアの甲の部分に勘弁に装着可能な小型薄型計量なセンサデバイスを作製し,その歩行時計測データから日常的な生活のもと屋内外で足部特に足底部にかかる負荷を推定するシステムを構築した.これは糖尿病足病変の朱印とされる足部胼胝の形成や再形成の実態をつかみ,過大な負荷が起こる歩容や高負荷が継続する状況を明らかにして,負荷軽減手法や胼胝形成予防法を構成することを目指したものである.健常青年の日常歩行,階段歩行,高負荷模擬歩行,高齢者の日常歩行,特に前足部にかかる圧力・ずれ力と,歩行様態・運動との関係を相関を中心に明らかにしてきた.二年目最終年度はシステムを改良して研究協力者が自由に歩き回って歩行時の負担にならないよう靴・フットウェアの甲の部分に装着可能な薄型小型機器を健常青年,健常高齢者に貸与して,無拘束長時間計測蓄積を行って,日常生活環境下においていつどこでどのような状況で足裏に大きな力不可がかかるか,どのような状態でどの程度継続するかを対照しつつ記録できるようにした.立位時,平地歩行時,階段昇降時について調査し,ふだん履いている靴・フットウェアの種類,インソール素材,身長・体重などの基礎データ,他動関節可動域,足変形などの調査結果と合わせ,足裏前足部力負荷を推定する手法を詳細化し,妥当性・信頼性を改善した.さらに,糖尿病患者の検査計測方向や短距離日常歩行の歳に足への力負荷と脚・足の動きを同時計測し,糖尿病患者の歩容特性を確認した.フットウェアの甲の部分に簡便に装着可能な小型薄型計量なセンサデバイスを作製し,その歩行時データから日常的な生活のもと足底部にかかる負荷を推定するシステムを構築した.前足部にかかる圧・ずれ力と,歩行様態・運動との関係を相関をまず明らかにした.続いてシステムを健常者に貸与して,いつどこでで足裏に大きな力負荷がかかるか,どのような状態でどの程度継続するかを対照しつつ記録できるようにした.フットウェア種,インソール素材,身長・体重などの基礎データ,他動関節可動域などと合わせ,手法を詳細化し妥当性・信頼性を改善した.糖尿病患者の短距離日常歩行での力負荷と脚・足の動きを同時計測し,歩容特性を確認した.初年次に設計試作した計測システムについて,基本部は研究室で製作しつつ,コネクタ部やフットウェア装着部は外部製作のものを導入可能なように設計して,被験者が自由に歩き回れ歩行時の負担にならないよう靴・フットウェアの甲部に貼り付けるように装着可能な薄型小型機器を,さらに新たに導入するGPS・気圧計内蔵装着形態型データ収集装置,パッケージングする.システムは高齢者やリスクの低い糖尿病患者に貸与し無拘束長時間計測蓄積を行う.センサ

医療情報工学より小型高性能な位置情報計測記録システムが発売されることが判明し2年次当初に購入することとした.小型高性能な位置情報計測記録システムを2セット購入するのに加算利用する.
高周波誘導加熱熱処理による丸のこの新しい腰入れ法の基礎的研究

丸のこ(以下、丸鋸と記す)が出現して以来、各国で行われてきた手仕事による槌打ち腰入れに代わるべき、熱処理による丸鋸の腰入れという殆ど知見の得られていない手法の確立を試みた。得られた成果を次に要約する。1.丸鋸の熱処理により物理的な腰入れが可能であるという理論を完成した。2.丸鋸の熱処理に不可欠な金型の設計試作を行い、熱処理時の冷却速度の差により丸鋸に腰入れを施し、丸鋸に残留応力を与えた。この残留応力をX線応力測定装置により測定し、前項の理論が正しいことを実証した。3.高周波誘導加熱熱処理を施した丸鋸のオーステナイト結晶粒度は、従来の電気炉による熱処理と比較して高いので、機械的諸特性が優れいてる。4.高周波誘導加熱熱処理を施した丸鋸の硬さは、電気炉によるものと同程度であるが、ばらつきは大きい。5.効率的な高周波(200kHz)誘導加熱熱処理条件は次のように推定された。6.丸鋸に均一な硬さを与える熱処理を施すためには、円滑に熱処理油を流す金型を使用する必要がある。その後、例えばショットピーニングにより丸鋸に機械的な腰入れを施せば、あまり経験を必要としない腰入れ処理の自動化が実現するであろうという確かな展望を得た。(1)丸鋸の熱処理用金型の設計および試作上下対称の一対の金型の接触面に、熱処理油の流出速度を制御すると共に、丸鋸を挟んで固定する役割りをもつ菱形(一切の長さ12mm、頂角30度および150度)のランドを設けた。直径300mmの接触面を12等分して、中心角30度の扇形を設定した。扇形の中心角の2等分線に直交し、かつ相互の間隔が20mmである扇形内の線分5本の上に、長いほうの対角線が中心角の2等分線に平行で、かつ同一線分上にあるランドの中心の間隔が10mmになるようにランドを配置したので、金型の両接触面にはランドがそれぞれ240個並んだ。ランドの設計に際して、今回購入したワ-クステ-ションが威力を発揮した。(2)高周波誘導加熱用コイルの製作コイルを設計する時に留意すべきことは、直径305mmの丸鋸全面の均一な加熱と丸鋸の着脱の容易さの2点である。コイルは着脱が容易な割り型とし、かつ丸鋸をコイルの間で100rpmで回転させて、上記の2点を満足させることができた。熱効率の面からは、コイルギャップが小なるほど好ましいが、作業性の観点から15mmにとどめた。(3)高周波加熱条件の決定基本的には電気炉で行われる焼入れ(600650°Cで1520分)および焼きもどし(400450°Cで20分)における熱量と等価の熱エネルギ-を、高周波加熱によって効率よく与えればよい。若干の経験則を考慮して模索し、焼入れ時の電源条件として118kW、200kHz、また焼きもどし時には27kW、200kHzとして、3035秒間加熱後スイッチを切ることにした。この場合のプレ-ト電流はそれぞれ11Aおよび5.4Aである。最高温度は前者で9501000°C、後者で600°C程度と推定される。昨年度の研究成果に基づき、従来採用されてきた手作業のハンマ打ち腰入れに代わる、新しい腰入れ法を確立するための基礎的資料を作成すべく、次のように研究を進めた。1.平成3年度に作製した金型を用いて熱処理を施した丸鋸について、次の事項を検討した。(1)熱処理によって与えられた丸鋸の残留応力・・・熱処理油が放射状に円滑に流れる新しい金型で処理した丸鋸上では、与えられた残留応力は概ね均一と見なせる。(2)高周波誘導加熱熱処理を施された丸鋸の金属組織・・・従来の電気炉による熱処理と場合と比較して、高周波誘導加熱熱処理された丸鋸のオーステナイト結晶粒度は高い(結晶粒は小さい)ので、機械的諸特性が優れている。

(3)高周波誘導加熱熱処理を施された丸鋸の硬さ・・・従来の電気炉による熱処理と同程度の硬さを丸鋸に与えることができた。電気炉による処理とは異なり、マルテンサイトが針状の細かい模様としては殆ど現れない。(4)丸鋸の前歴・・・鋸メーカから入手した丸鋸原板には鍛流線があり、これらは応力除去焼鈍によっても消失しない。2.平成4年度に購入した非接触変位計および非接触回転計を用いて、次の事項を検討した。(1)丸鋸の静的剛性(2)丸鋸の振動特性(3)丸鋸の動的安定性その結果、高周波誘導加熱熱処理を施した丸鋸の諸性能は、従来法であるハンマ打ちにより腰入れした丸鋸と比較しても大きな差は認められなかった。
消化管上皮幹細胞の同定と幹細胞を用いた炎症性腸疾患に対する粘膜再生療法の開発

本研究では、腸管上皮の幹細胞を同定し、その幹細胞を特徴づけるマーカーを見いだし、全能性幹細胞あるいは造血幹細胞から上皮幹細胞への分化過程を追究し、胚性幹細胞、上皮幹細胞を損傷粘膜に移入することにより腸管上皮を再生する治療法を開発することを目的とし、前年度に引き続き腸管上皮幹細胞の同定・純化およびその解析を行った。まず、我々はhoechst3332染色を用いることにより、腸管上皮幹細胞の純化を試みた。マウス腸管より採取した腸管上皮細胞よりSP細胞を解析したところ、腸管上皮においてSP細胞の存在が確認され、陰窩上皮ではSP細胞が高率に認められたことに対し、絨毛上皮ではSP細胞は認められなかった。また、β-cateninのリン酸化状態を検討したところ、陰窩上皮では脱リン酸化したβ-catenin陽性細胞が高頻度にみとめられた。膜表面のインテグリンα6の発現は低下していた。次に胎仔マウス腸管より上皮細胞を分離して検討すると、多数のSP陽性細胞が存在していた。幹細胞のマーカーである脱リン酸化β-cateninとmusashi-1の発現はMP(main population)分画に比してSP分画において増加していた。しかし、ABCG2の発現はSP細胞とMP細胞の間に有意な差を認めなかった。これらの結果により、SP分画を用いることで、これまで困難とされてきた腸管上皮幹細胞の純化の可能性が示唆された。また、腸管上皮幹細胞において、WntシグナルとNotchシグナルの協調作用が腸管上皮幹細胞の増殖、分化にとって重要であることが示唆され、粘膜再生治療法を開発する上で重要な知見であると考えられた。腸管上皮幹細胞は全ての腸管上皮細胞に分化する多分化能を有しており、また、体内の中でも非常に増殖能の高い細胞の一つである。精力的な研究が行われてきたにもかかわらず、その存在部位が腸管陰窩であることを除き、純化、機能解析は困難であった。近年、造血細胞や筋細胞においてDNA結合色素hoechst33342の排出能を特徴とするSP(side population)細胞に幹細胞が濃縮されることが報告され、普遍的な組織幹細胞純化法として注目されている。今回、我々はこのhoechst3332染色を用いることにより、腸管上皮幹細胞の純化を試みた。マウス腸管より採取した腸管上皮細胞よりSP細胞を解析したところ、腸管上皮においてSP細胞の存在が確認された。腸管上皮幹細胞の多く存在する陰窩上皮ではSP細胞が高率に認められたことに対し、絨毛上皮ではSP細胞は認められなかった。ABCG2の発現はSP細胞とMP(main population)細胞の間に有意な差を認めなかった。また、c-kit、Sca-1は腸管上皮細胞では発現が認められなかった。腸管上皮幹細胞の増殖・分化に重要とされるβ-catenin、神経幹細胞マーカーであるmusashi-1の発現はSP細胞において増加していることを見出した。また、腸管上皮幹細胞において、Wntシグナルの下流にあるβ-catenin、Notchシグナルの制御因子であるmusashi-1の発現が増強していることより、これらのシグナルの協調作用が腸管上皮幹細胞の増殖、分化にとって重要であることが示唆された。今後、我々はこの方法を用いることにより、腸管上皮SP細胞のin vivo、in viroにおける機能的な解析を施行し、これらの細胞による粘膜障害に対する粘膜再生治療を検討したい。本研究では、腸管上皮の幹細胞を同定し、その幹細胞を特徴づける

マーカーを見いだし、全能性幹細胞あるいは造血幹細胞から上皮幹細胞への分化過程を追究し、胚性幹細胞、上皮幹細胞を損傷粘膜に移入することにより腸管上皮を再生する治療法を開発することを目的とし、前年度に引き続き腸管上皮幹細胞の同定・純化およびその解析を行った。まず、我々はhoechst3332染色を用いることにより、腸管上皮幹細胞の純化を試みた。マウス腸管より採取した腸管上皮細胞よりSP細胞を解析したところ、腸管上皮においてSP細胞の存在が確認され、陰窩上皮ではSP細胞が高率に認められたことに対し、絨毛上皮ではSP細胞は認められなかった。また、β-cateninのリン酸化状態を検討したところ、陰窩上皮では脱リン酸化したβ-catenin陽性細胞が高頻度にみとめられた。膜表面のインテグリンα_6の発現は低下していた。次に胎仔マウス腸管より上皮細胞を分離して検討すると、多数のSP陽性細胞が存在していた。幹細胞のマーカーである脱リン酸化β-cateninとmusashi-1の発現はMP(main population)分画に比してSP分画において増加していた。しかし、ABCG2の発現はSP細胞とMP細胞の間に有意な差を認めなかった。これらの結果により、SP分画を用いることで、これまで困難とされてきた腸管上皮幹細胞の純化の可能性が示唆された。また、腸管上皮幹細胞において、WntシグナルとNotchシグナルの協調作用が腸管上皮幹細胞の増殖、分化にとって重要であることが示唆され、粘膜再生治療法を開発する上で重要な知見であると考えられた。
AR教材における効果的な情報提示に関する研究

空間認識を要する課題追行の際,実物模型インタフェースによる能動的操作が有用であることが示された.また,能動的な操作によって観察可能なCGモデルを重畳表示することが興味や意欲,理解度を高める上で有用であることが示された.得られた知見を基に,天体学習用AR教材を開発し,情報提示の効果について検討した結果,重畳表示したCGモデルが有用であったことが示された.また,本教材は学習者の興味を引きつけ,理解を促すことができる有用な教材であることが示唆された.本研究では,まずAR技術を利用した教材を開発し,効果的な情報提示について検討した.AR教材の具体的事例として,天体学習用ARテキストを評価した結果,3DCGによる立体的な提示が学習者の興味や理解を高める上で有用であることが示された.次に,模型操作と連動した多視点型天体教材を活用した授業実践を行い,能動的操作による学習効果を検討した.その結果,授業中に教授していない応用的な内容において,能動的学習が有用であることが明らかになった.以上の研究で得られた知見を基に,天体学習用AR教材を開発した.本教材は,模型操作と連動したARシステムによって,月が満ち欠けする様子を観察することができる.地球模型に小型無線カメラを内蔵し,地球模型からみた実空間の映像にCGモデルを重畳表示した.具体的には,CGの太陽モデルを重畳表示し,地球模型と月模型に対して照射される光の方向を示した.また,月模型に対して,太陽光が照射されない影の部分を重畳表示することによって,月模型が満ち欠けしてみえる機能を実装した.さらに,地球模型の自転による昼夜を表現すべく,月模型の背後に無色から黒となるグラデーションを設定したCGモデルを背景として配置した.開発した多視点型AR教材の有用性および,重畳表示した情報提示の効果について評価した結果,本教材は学習者の興味を引きつけ,理解を促すことができる有用な教材であることが示唆された.また,本教材で背景と太陽のCGモデルを重畳表示したことが太陽の日周運動や太陽光を意識する上で効果的であることが示された.一方,地球の自転運動を操作する際に観測時刻を意識できるような情報提示の改善が必要であることが示された.今後の課題は,教材の情報提示に関して改善するとともに,小学生や中学生を対象とした授業実践によって,教材の有用性および,学習者の理解のプロセスについて検証することである.空間認識を要する課題追行の際,実物模型インタフェースによる能動的操作が有用であることが示された.また,能動的な操作によって観察可能なCGモデルを重畳表示することが興味や意欲,理解度を高める上で有用であることが示された.得られた知見を基に,天体学習用AR教材を開発し,情報提示の効果について検討した結果,重畳表示したCGモデルが有用であったことが示された.また,本教材は学習者の興味を引きつけ,理解を促すことができる有用な教材であることが示唆された.本年度は,空間認識に関する基礎調査および,試作したAR(Augmented Reality:拡張現実)教材を用いて効果的な情報提示に関する評価を行った.まず,空間的事象における課題を解決する際の空間認識プロセスを検討すべく,大学生を対象に,月の満ち欠けのしくみを題材とした太陽系タンジブル教材を用いて評価した.本教材は,模型操作と天体CGの映像が連動した直感的インタフェースを有する教材であった.空間認識力の尺度として用いたMRT(Mental Rotation Test)の得点により,被験者を二群に分類し,天体模型を操作することによる学習効果を検討した.なお,実物模型の操作による学習効果を検討すべく,立体的に構成された天体模型と平面で構成された天体カードの2種類のインタフェースを介した比較実験を行った.その結果,空間認識力が低い被験者に対して,天体模型は直感的な操作を促し,地球からの視点を提示した映像への集中力および,学習意欲を高めることが示された.次に,AR教材における効果的な情報提示を検討すべく,「天体学習用AR教材」,「彫像観賞用AR教材」を試作し,大学生を対象に評価した.天体学習用AR教材において,講師映像の有無の観点から評価実験を行った.その結果,天体CGモデルの重畳表示に加え,講師映像を提示することによって,講師を身近に感じさせ,学習者の興味や意欲を高めることが示された.彫像観賞用AR教材において,実物大の彫像CGを提示することによって,学習者の興味や意欲を高めることが示された.また,マーカーを能動的に操作することによって,彫像観賞に対する積極性や集中力,学習意欲を高める反面,紙テキストに記載された彫像プロフィールへの関心が低下することが示された.本年度は,空間認識に関する基礎調査を行った.また,AR技術を活用した教材を試作し,大学生を対象に評価することによって,効果的な情報提示に関する知見を得た.一方,本年度の研究実施計画に含まれていた「AR技術を用いた多視点型マルチメディア教材」の開発が滞っている.本年度は,天文分野を題材としたテーブルトップ型のAR教材を開発した.テーブル上に地球模型,月模型を配置し,学習者は能動的かつ自由に操作することができる.また,地球模型に小型ワイヤレスカメラを設置し,モニタに実映像を提示した.モニタに提示された月模型に対して,太陽と地球,月の相対的な位置関係によって投影される影の部分をCG映像として月模型に重畳表示した.しかしながら,使用しているAR作成ソフトウェアにおける技術的な課題により,月模型に重畳表示される影の位置にずれが生じるため,本年度までに教材の完成には至らなかった.

次年度において,本年度に開発した「AR技術を用いた多視点型マルチメディア教材」の改善を行う.具体的には,実物模型に対してCGモデルを正確に重畳表示させることである.さらに,提示する情報を追加し,効果的な重畳表示に関して大学生を対象に評価する.評価によって得られた知見を基に,多視点型マルチメディア教材の課題を明らかにし,さらに改善することで教材の有用性を高める.次に,開発した多視点型AR教材を用いて,教育現場における授業実践により評価する.その際,空間認識テスト(MRT),学習スタイルの調査(Felder),理解度テスト,アンケート調査,インタビュー調査を実施する.学習者の理解度を評価すると共に,質問紙法によるテストについて誤答分析を行い,学習者の理解プロセスについて検討する.また,インタビューの発話内容についてプロトコル分析を行い,理解度テストおよびアンケート調査の結果を補完する.以上の調査結果から学習者特性における空間的事象に対する理解プロセスについて検証を行うとともに,AR技術を用いた教材開発および適正処遇交互作用を考慮した効果的な活用方法について有用な知見を得る.本年度に完成予定としていた多視点型マルチメディア教材において,重畳表示されるCGモデルの位置の精度が低かった.そのため,教材開発が滞っており,購入予定であった物品の一部を購入していない状況である.したがって,次年度に使用する予定の研究費が生じた.次年度は,開発した教材の技術的な課題の改善をすべく,教材開発費用を設ける.購入予定であった物品に関しては,所属機関の機材を使用することによって補完することが可能である.また,次年度は,前述した教材開発費に加え,大学生を対象とした教材評価における謝金,授業実践における機材運搬費および出張費,成果の公表のための学会参加に関する出張費として研究費を使用する.
交通法規と規制の効率性に関する研究

環境の変化と自動車運転の広範な普及、大衆化に効率的に対応するためには、免許資格の認定方法を始めとして法規制についての根本的発想の転換、フィロソフィーの転換が必要不可欠のことと思われる。交通事故を犯罪とみて処罰に重点を置く方向からドライバーの努力にもかかわらず発生する失敗の結果とみて教育効果に重点を置く方向への転換が必要であることを念頭に置き10回研究会を開き研究を進めた(1)道路交通の現状とその品質管理の勧め....小浜大吉(自在研)規制が不適当と思われる箇所の具体例と問題点と解決の手法について(2)自動車交通と教育......魚谷増男(日本消防協会)、交通安全教育の強化充実の結果、昭和45年以降10年で死亡事故半減の成果を得た(3)アメリカにおける自動車事故の取り扱い......富家卓也(日産自動車)、米国では原則として刑事事件とはならず事故処理が迅速。(4)交通工学からみた規制の合理化......越正毅(東大)、実態と乖離した不合理な規制の指摘と規制の合理化に求められる原則の提示。(5)危険の尺度......井口雅一(東大)、一般的な安全基準の分類と安全対策への見解から交通事故の死亡率からみた危険の尺度の判定。(6)人-車系を中心とした交通事故抑止......船津孝行・五十川直行(九大)心理学の立場から運転者を評価する新指標をたて調査中。(7)事故からの教訓......江守一郎(成蹊大)、事故原因の科学的解析による解明が事故発生抑止技術を生むことを具体例をもとに解説。(8)視界不良時の事故と対策......堀内数(北工大)、これからの交通安全対策...加来照俊(北大)、交通違反とその刑罰による抑止...松村良之(北大)、諸外国では非刑罰化の方向でモラル・教育に重点(9)100万粁ドライバーの体験...本間誠二、実体験に基づく問題提起(10)大型貨物自動車の事故防止対策に関する研究...安部正人(幾徳工大)、トラックの種々の積載状態による運動特性変化の理論的解析環境の変化と自動車運転の広範な普及、大衆化に効率的に対応するためには、免許資格の認定方法を始めとして法規制についての根本的発想の転換、フィロソフィーの転換が必要不可欠のことと思われる。(8)視界不良時の事故と対策......堀内数(北工大)、これからの交通安全対策...加来照俊(北大)、交通違反とその刑罰による抑止...松村良之(北大)、諸外国では非刑罰化の方向でモラル・教育に重点(9)100万粁ドライバーの体験...本間誠二、実体験に基づく問題提起(10)大型貨物自動車の事故防止対策に関する研究...安部正人(幾徳工大)、トラックの種々の積載状態による運動特性変化の理論的解析
学術情報データベース化の方法と利用に関する研究

文部省管轄の大学、研究機関、学協会等においてどのような学術データベースが作成され、どのように利用されているかを調査研究した。これは、情報の有効利用がわが国の学術研究の発展のために不可欠であり、また諸外国の同様なデータベースを利用するためにも、わが国の情報を利用しうる態勢を備える必要があるという認識にもとづいている。調査は、(1)経済学,経営学,商学系(2)医学,齒学,薬学系(3)化学系の三分野について行った。このため40項目について質問する形の調査票を作成し、大学等662機関に配布して調査表を回收した。回收された調査票は、経済学系97,医学系128,化学系50,合計270であった。この票を案内データベースの形として、あとでの分析に資するため、コンピュータ可読フアイルとした。各分野別および綜合的分析の結果、この三つの代表的学術分野におけるデータベースの作成組織、その内容、経費の出所と金額、原データの入手方法とその加工方法、データベースの規模と更新・追加・入力方法、便用コンピュータ、入力と利用のマニュアル整備状況、データの網羅度、利用サービスの形態、利用資格、データの文字種別と文献・ファクトの別、データベース作成上の問題点などについて詳細にわたって現状を把握することができた。これらの分析の結果、浮周りになった問題点および行政の立場からデータベースの構築と流通の促進のために採るべき施策として17項目の提言をまとめた。本研究の成果は、べつにB5判約80ページの報告書として印刷配布した。
脳・精神系調節因子としての食と栄養ー葉酸とフェルラ酸の作用解析ー

2018年度は、葉酸欠乏が神経成熟異常を引き起こすメカニズムを明らかにするために、葉酸欠乏培地で分化させたマウス胎児脳由来神経幹細胞および葉酸欠乏マウスを用いて検討を行った。マウス胎児脳由来神経幹細胞を葉酸欠乏培地(葉酸含量0.66 mg/mL)または対照培地(葉酸含量2.66 mg/mL)で7日間接着培養することで分化させた後、real-time PCR法により神経成熟関連遺伝子群のmRNA発現量を解析した。その結果、葉酸欠乏により神経幹細胞の維持や神経細胞の成熟に関与する遺伝子群の発現減少および神経細胞への分化に関与する遺伝子群の発現増加が観察された。特に発現変動が顕著であったTbr2(発現増加)とNeuroD1(発現減少)に関しては、葉酸欠乏マウスの海馬歯状回においても同様の発現変動が見られており、S-アデノシルメチオニンの投与により対照群と同等レベルにまで回復した。DNAメチル化やヒストンH3リジン27トリメチル化は、転写開始点付近において遺伝子発現を抑制するエピゲノム修飾であることが知られている。そこで、培養神経幹細胞を用いて葉酸欠乏により発現が変動した神経成熟関連遺伝子群の転写開始点付近におけるDNAメチル化やヒストンH3リジン27トリメチル化を、methylated CpG island recovery assayおよびクロマチン免疫沈降法により解析した。その結果、葉酸欠乏により大部分の遺伝子において転写開始点付近のDNAメチル化およびヒストンH3リジン27トリメチル化が減少していた。以上の結果から、転写開始点付近におけるエピゲノム修飾の減少による神経成熟関連遺伝子群の発現パターン変動が葉酸欠乏性の神経成熟異常における分子基盤の一端であるものと推察された。葉酸が脳機能に及ぼす影響を明らかとする目的で、これまでに葉酸欠乏食を与えたマウスでうつ様行動が出現すること、またその動物の海馬において新生ニューロンの成熟異常やエピジェネティクス制御の変化が生ずることを明らかとした。さらに、葉酸欠乏が神経成熟異常を引き起こすメカニズムを詳細に検討するために、葉酸欠乏培地で分化させたマウス胎児脳由来神経幹細胞を用いた解析を行い、葉酸欠乏下で1神経幹細胞の維持や神経細胞の成熟に関与する遺伝子群が発現減少すること、および神経細胞への分化に関与する遺伝子群が発現増加すること2発現変化が見られた多くの遺伝子において転写開始点付近のDNAメチル化およびヒストンH3リジン27トリメチル化が減少することなどを明らかとした。このように、葉酸欠乏下におけるエピジェネティクス異常に関する検討については、概ね順調に進行しているものと評価できる。しかしながら、フェルラ酸の作用解析については進行が遅れていることもあり、2019年度の中心的検討課題としたい。これまでの予備的検討から、ストレスホルモンのひとつであるグルココルチコイドを慢性的に投与した動物においてBDNFなどの神経栄養因子の発現が減少すること、またフェルラ酸の経口投与によりその減少が回復することを明らかとしている。本項では、フェルラ酸によるBDNF発現増強作用の作用メカニズムについて培養アストロサイトを用いて詳細に解析を行う。マウスのBDNFには9種類のスプライシングバリアントが存在するため、まずはフェルラ酸がいずれのスプライシングバリアントを増加させているかをreal-time PCR法により解析し明らかとする。mRNA発現量に変化が見られたスプライシングバリアントについては、プロモーター領域のDNAメチル化を解析し、フェルラ酸の作用におけるエピジェネティクスの関与を追究する。またオンジという植物性生薬由来のフェニルプロパノイド類にフェルラ酸の作用に類似した抗うつ様作用、神経栄養因子発現増強作用などを見いだしており、これらの化合物についてもエピジェネティクス制御機構に対する調節作用を有するかについて検討し、構造活性相関を明らかとしたい。これまでの予備的検討から葉酸欠乏飼料で飼育したマウスでは、血清葉酸濃度が大きく減少すること、強制水泳試験において無動時間の増加といったうつ様行動を示すこと、海馬歯状回における神経新生減少することなどを見いだしてきている。葉酸は、DNAやヒストンがメチル化される際のメチル基転移反応において補酵素として機能することが知られている。今年度は、これまでの予備的検討により得られた結果の再現性を確認するとともに、葉酸欠乏による脳内エピジェネティクスの変化とうつ様行動との関連性について焦点を絞り検討を行った。その結果、葉酸欠乏によるうつ様行動の出現、神経新生の異常、海馬歯状回でのDNAメチル化の現象などにおいて再現性を確認できたとともに、神経新生の異常に「未熟ニューロンから成熟ニューロンへの成熟過程の阻害」が関与する可能性を示唆する結果ををin vivo, in vitroの両面から得ることが出来た。マウス胎仔脳由来神経幹細胞を葉酸欠乏培地で7日間接着培養し、免疫染色法により細胞の分化・成熟を評価したところ、葉酸欠乏条件で分化した細胞では、Tuj1陽性神経細胞数が増加しており、神経細胞への分化が促進しているものと考えられた。しかしながら、MAP2陽性成熟神経細胞数は減少しており、葉酸欠乏マウスを用いたin vivoでの結果と同様の現象が観察された。葉酸欠乏条件で分化させた細胞ではDNAメチル化やヒストンH3K27トリメチル化といったメチル基修飾が減少していおり、このようなメチル基修飾の減少が神経成熟抑制を引き起こしているものと推測している。そこで、神経成熟抑制とメチル基修飾の関連性を明らかにするために、メチル基供与体であるS-アデノシルメチオニン(5 μM)を葉酸欠乏培地中に添加したところ、葉酸欠乏による成熟神経細胞数の減少は対照培地で培養した場合と同程度まで改善した。葉酸関連の検討は、おおむね順調に進展している。

また植物中のフェニルプロパノイドの1種であり米ぬかなどに多く含有されることが知られているフェルラ酸について、認知症の周辺症状に対する改善薬としての可能性について検討を開始した。その結果、隔離飼育マウスで観察される攻撃行動、新奇環境下での多動、新奇マウスと遭遇した際の多動などを改善すること見いだすことが出来た。5-HT2A受容体刺激薬DOIの投与により出現する首振り行動を、フェルラ酸が抑制したことから、セロトニン受容体を介したメカニズムを想定している。2018年度は、葉酸欠乏が神経成熟異常を引き起こすメカニズムを明らかにするために、葉酸欠乏培地で分化させたマウス胎児脳由来神経幹細胞および葉酸欠乏マウスを用いて検討を行った。マウス胎児脳由来神経幹細胞を葉酸欠乏培地(葉酸含量0.66 mg/mL)または対照培地(葉酸含量2.66 mg/mL)で7日間接着培養することで分化させた後、real-time PCR法により神経成熟関連遺伝子群のmRNA発現量を解析した。その結果、葉酸欠乏により神経幹細胞の維持や神経細胞の成熟に関与する遺伝子群の発現減少および神経細胞への分化に関与する遺伝子群の発現増加が観察された。特に発現変動が顕著であったTbr2(発現増加)とNeuroD1(発現減少)に関しては、葉酸欠乏マウスの海馬歯状回においても同様の発現変動が見られており、S-アデノシルメチオニンの投与により対照群と同等レベルにまで回復した。DNAメチル化やヒストンH3リジン27トリメチル化は、転写開始点付近において遺伝子発現を抑制するエピゲノム修飾であることが知られている。そこで、培養神経幹細胞を用いて葉酸欠乏により発現が変動した神経成熟関連遺伝子群の転写開始点付近におけるDNAメチル化やヒストンH3リジン27トリメチル化を、methylated CpG island recovery assayおよびクロマチン免疫沈降法により解析した。その結果、葉酸欠乏により大部分の遺伝子において転写開始点付近のDNAメチル化およびヒストンH3リジン27トリメチル化が減少していた。以上の結果から、転写開始点付近におけるエピゲノム修飾の減少による神経成熟関連遺伝子群の発現パターン変動が葉酸欠乏性の神経成熟異常における分子基盤の一端であるものと推察された。葉酸が脳機能に及ぼす影響を明らかとする目的で、これまでに葉酸欠乏食を与えたマウスでうつ様行動が出現すること、またその動物の海馬において新生ニューロンの成熟異常やエピジェネティクス制御の変化が生ずることを明らかとした。さらに、葉酸欠乏が神経
心電図解析によるてんかん発作の検知・予知システム確立のための広帯域頭蓋内脳波解析

本邦のてんかん患者のうち、約30万人は抗てんかん薬も外科治療も奏功せずてんかん発作に苦しんでいる。我々は心拍変動を解析して、てんかん発作を予知し、臨床発作の消失、軽減を行うシステム開発に取り組んできた。しかし発作の際の心拍変動発生の機序や、偽陽性(誤検知)の問題など、臨床応用に際して解決すべき問題が残っている。我々はこの問題に対して、頭蓋内留置電極を用いて心拍変動による発作予知を行い、広帯域脳波解析を用いて解決することとした。本研究は国際的にも最先端を走っている心拍変動を用いたてんかん発作予知システムを、最先端の広帯域脳波測定で解析することで、世界に先駆けた研究成果をあげることが期待される。