hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
逆理的効果に基づく新しい感性概念「迫真性」の追求とその応用

場面の広がりや背景に関係する臨場感はよく取り上げられるが、鑑賞にとって重要な前景要素(対象や事象など)の本物らしさを表す感性については検討が少ない。本研究では,この本物らしさに対応する感性を「迫真性」と定義し,臨場感は異なる時空間情報によって創出される独立した感性であることを示した。まず迫真性の概念を整備し、日本美や未完の美などと深い関連性をもつことを明確にした。次に、鹿威しやシンバル演奏などを例にとって、迫真性は、刺激量が少なめのときに最大値を示すこと、つまり逆理効果に基づくことを感性評価実験より明らかにした。また、迫真性と臨場感を評定する際に、異なった脳領域が活性化することも見出した。背景的・空間的な「場」の本物らしさに関係する臨場感はよく取り上げられるが、場面の印象にとって重要な前景的要素(対象や事象など)の本物らしさを表す感性についてはほとんど検討がなされていない。本研究では,この前景的要素の本物らしさに対応する感性を「迫真性」と定義し,臨場感は異なる時空間情報によって創出される独立した感性であることを示すことを目的とした。まず、迫真性の概念を整備し、日本美の枯山水、侘び寂び、粋、洒脱、軽み、移ろい、はかなさ、未完の美などの特性と深い関連があり、美学的または文学的にも良く取り上げられるvraisemblanceなどの概念と共通点があることを明確にした。つぎに、鹿威しやシンバル演奏、列車通過時の振動と音などを例にとって、迫真性が刺激量がむしろ少なめのときに最大値を示すこと、つまり逆理効果に基づくことを感性評価実験より明らかにした。国内外の学術誌で成果を公表し、また、日本心理学会公募シンポジウム「魅力の知覚心理学:モノ,人,空間」(2013年9月)において広く紹介を行った。さらに、迫真性と臨場感評定時の脳内活動をfMRIを用いて調べ、迫真性評定時には右中後頭回における神経活動が、臨場感評定時には左下頭頂小葉の神経活動がみられ、両感性が異なった脳内基盤をもつ証拠をつかんだ。これらの成果は、電子情報通信学会企画シンポジウム「空間感性を拡張する人間情報処理研究の最先端(一般公開)」(2014年3月)において、特に最近になって重要視されたきた空間感性との関連から公表された。このように、新たな感性概念としての迫真性の重要性が、理論整備、感性評価実験、脳機能測定、応用可能性の観点から明確化されたといえる。本研究では,この前景的要素の本物らしさに対応する感性を「迫真性」と定義し,臨場感は異なる時空間情報によって創出される独立した感性であることを示すことを目的とする。まず、迫真性の概念を整備し、日本美の枯山水、侘び寂び、粋、洒脱、軽み、移ろい、はかなさ、未完の美などの特性と深い関連があり、美学的または文学的にも良く取り上げられるvraisemblanceなどの概念と共通点があることを明確にし、映像情報メディア学会誌の招待論文としてまとめた。次に、鹿威しやシンバル演奏を例にとって、迫真性が刺激量がむしろ少なめのときに最大値を示すこと、つまり逆理効果に基づくことを感性評価実験より明らかにし、ケープタウンで開催された国際心理学会で成果発表を行った。この成果は日本ヒト脳機能マッピング学会で報告された。このように、当初の研究目的が概念整備、感性評価実験、脳機能測定の3つの観点からしだいに達成されつつあるといえる。迫真性の概念整備を行い、映像情報メディア学会誌の招待論文としてまとめた。感性評価実験を行い、迫真性が刺激量がむしろ少なめのときに最大値を示すこと、つまり逆理効果に基づくことを明らかにし、国際心理学会で成果発表を行った。迫真性と臨場感評定時の脳内活動をfMRIを用いて調べ、両感性が異なった脳内基盤をもつ証拠をつかみ、成果を日本ヒト脳機能マッピング学会で報告した。このように、当初の研究目的が概念整備、感性評価実験、脳機能測定の3つの観点からしだいに達成されつつあり、順調に進展しているといえる。今後の研究では、迫真性に対する提示時間情報の焦点的伸張の効果などを試みる。映画技法にもあるとおり、重要なシーンをスローモーションで提示する手法が良く使われる。

これは、移ろいやすい前景(figure)情報を時間的に拡大して鑑賞し、迫真性を増強させる操作といえる。本研究では、SOAのほかに、スローモーションの速さ、その効果を使う時間窓を種々に変化させ、迫真性に及ぼす影響の感性心理学的測定を行う。さらに、刺激強度や刺激量を減らすことにより生起する逆理的効果に伴って、実際に共感覚的感性が増大するかについても、申請者らが独自に開発した新しい感性分析手法である感覚モダリティ・ディファレンシャル法(MD法)を用いて定量的に明らかにする。得られた知見を総合し、例えば、臨場感を高めるディバイスとの併用が可能で、また競技場や劇場などにも持ち込める小型携帯情報端末などの開発に、本研究の刺激還元や感性エッセンス抽出手法やノウハウを設計指針として提供する。クールジャパンも含め、日本美的コンテンツは3D大画面・サランド音響装置などよりは、本研究の原理を取り入れた小型・少容量携帯情報端末のほうがよりコストパフォーマンス良く、的確に表現できる期待が大きい。上述した感性実験実施補助に謝金として15万円程度を支出予定している。得られた成果を国際あるい国内学会で発表するための旅費を25万円程度見込んでいる。その他として、論文投稿料や学内のfMRI機器使用料として、10万円ほどの研究費支出を予定している。
高頻度大脳磁気刺激装置の試作とその安全性および臨床応用の検討

今回の研究の目的は大別して1)高頻度磁気刺激装置を製作する。コイルの発熱、コンデンサの制御などの技術的問題点を克服して実用に耐える安全な刺激装置を開発すること。2)完成した高頻度磁気刺激装置を動物および人に用いてその安全性を確立することであった。1)当初の計画より完成が遅れたが、ほぼ実用に耐える刺激装置が完成した。基本仕様は単発刺激時1800V、二発刺激時1260V、連続刺激時1020-1800V(刺激頻度による)で最大繰り返し刺激回数99回、最大磁束変化率15.4T/secである。また刺激パルスの波形は単発刺激ではmonophase (0.065msec)およびbiphase (0.26msec)、二発刺激ではmonophase (0.065msec)連発刺激ではbiphase (0.26msec)である。2)1匹の日本猿の頭部に円形コイルをのせて刺激頻度を1Hzから30Hzまで増加し、かつ出力を50%から100%まで変化させた。この際、左右の前腕筋より誘発筋電図を記録し、かつビデオテープにも記録し評価した。その結果1)全般的には連続刺激により興奮性増大が起こるが、特定の周波数(10Hz近傍)では刺激回数が増えるとむしろ誘発筋電図の低振幅化を生じた。2)最も興奮性を高めた条件での99回の高頻度刺激でも明らかな痙攣は生じなかった。3)数回の実験後も日常動作を観察するかぎり明らかな行動異常は認めなかった。4)ハードウエア的には頻回刺激時のコイルの発熱を除き大きな障害はなかった。異常より今回の実験で見るかぎりは高頻度磁気刺激は比較的安全と考えられるが、個体差もあるので評価には慎重でなければならない。人に対しては危険が大きいため、低頻度(1Hz以下)多数回刺激にとどめた。この頻度ではとくに安全性に問題は生じず臨床的にも有用と考えた。将来の臨床的な実用性を考え、高頻度でも十分な強度の刺激が可能な装置の開発を目標としてきた。そのためには最大充電圧1800V、最大刺激周波数50Hz、消費電力6.2Wが必要であると当初は考えた。この機能を維持するため電源電圧200V、消費電流31Aとして設計した。ところが試作機がほぼ完成し現在改良版を製作中のため当初の計画より生体に対する影響の検討が遅れている。実際に実験を繰り返したところ、コイルやコンデンサは充分に機能し、最大出力では必要以上の磁場強度が確保されたが、使用時に部屋全体の電圧の低下をきたし、動作の安定性にも若干の問題を生じたため電源部の再検討をおこなった。その結果、安全性、安定性を最優先し、電源電圧100V、消費電流31A、消費電力2.0KWに変更することになった。改良版の基本仕様は単発刺激時1800V、二発刺激時1260V、連続刺激時1020-1800V(刺激頻度による)で最大繰り返し刺激回数99回、最大磁束変化率15.4T/secである。また刺激パルスの波形は単発刺激ではmonophase(0.065msec)およびbiphase(0.26msec)、二発刺激ではmonophase(0.065msec)連続刺激ではbiphase(0.26msec)である。保護型式はI級B型機器。現在改良版を製作中のため当初の計画より生体に対する影響の検討が遅れている。機器の完成次第、生体(動物および人体)での安全性、有用性の検討に移る予定である。

昨年の報告に示したように安全性と安定性を最優先し、磁気刺激装置の仕様を電源電圧100V、消費電流31A、消費電力2.0KWに変更した。これにより改良版の基本仕様は単発刺激時1800V、二発刺激時1260V、連続刺激時1020-1800V(刺激頻度による)で最大繰り返し刺激回数99回、最大磁束変化率15.4T/secとなった。また刺激パルスの波形は単発刺激ではmonophase(0.065msec)およびbiphase(0.26msec)、二発刺激ではmonophase(0.065msec)連続刺激ではbiphase(0.26msec)である。この刺激装置の完成後、主として単発刺激を用いて機器の暗転性、安全性を検討した。その結果基本的な機器のハードウェアーとしての安全性は確認されたが、外部トリガーを用いたとき、ときに外部雑音により刺激装置が勝手に駆動することが何回か生じたため、トリガー回路の安定性の向上と、万一トリガーがかかっても連発刺激が生じないような制限回路をつけ加えた。現在は単発頻回刺激についてテスト中であり、現時点では機器は安定し動作している。平成7年度、8年度の研究において課題となっていた連続磁気刺激装置のハードウエア上の諸問題が7月にはほぼ克服できたため、以後日本猿を用いた動物実験にとりかかった。この間に海外の数施設から、人に対し連続磁気刺激装置を用いたところ、けいれんを誘発したとの報告が相次いだため、主として安全性、ことに痙攣を誘発するかいなかについて焦点をおいて実験をおこなった。具体的には1匹の日本猿の頭部に円形コイルをのせて刺激頻度を1Hzから30Hzまで増加し、かつ出力を50%から100%まで変化させた。原則として各20回の刺激を行ったが、80%から100%の強度で20Hz、99回刺激した。このさい左右の前腕筋より誘発筋電図を記録し、かつビデオテープにも記録し評価した。その結果1)全般的には連続刺激により興奮性増大が起こるが、特定の周波数(10Hz近傍)では刺激回数が増えるとむしろ誘発筋電図の低振幅化を生じた。2)もっとも興奮性を高めた条件での99回の高頻度刺激でも明らかな痙攣は生じなかった。3)数回の実験後、日常動作を観察するかぎり明らかな行動異常はみとめなかった。4)ハードウエア的には頻度刺激時のコイルの発熱を除き大きな障害はなかった。以上より今回の実験で見るかぎりは高頻度磁気刺激は比較的安全と考えられるが、個体差もあるので評価には慎重でなければならないと思われる。当初の計画では人に対しても高頻度連続刺激を行う予定であったが、危険が大きいため、低頻度(Hz以下)多数回刺激にとどめた。錐体路障害の検索に用いたが、この頻度ではとくに安全性に問題は生ぜず、錐体路障害の診断に有用であった。
リゾリン脂質による神経回路の発生再生制御機構

脂質は多様な物理化学的性状を有し、タンパク質の働きでは説明できない生理機能を担うことが推察される。本研究では、発生段階の脊髄内の限局した領域でグリア細胞が産生・放出する新たな脂質LysoPtdGlcを発見した。LysoPtdGlcは、脊髄で痛覚と固有感覚を担う軸索を分別することで、感覚神経回路の構築に重要な役割を担う。さらに、LysoPtdGlcの受容体であるGタンパク質共役型受容体GPR55を同定し、LysoPtdGlcあるいはGPR55の阻害により痛覚と固有感覚の軸索が混線することを示した。本研究により、グリアと神経細胞間の情報伝達を担う新たな脂質とその生理機能が解明された。発生段階の神経細胞から伸長した軸索先端部(成長円錐)は、細胞外環境に存在するガイダンス分子を認識し、軸索を正確な方向へ誘導・牽引する。研究代表者らは、未分化グリア細胞が産生-放出するリゾリン脂質Lysophosphatidylglucoside(LysoPtdGlc)が軸索ガイダンス分子として機能することを発見した。本年度は、LysoPtdGlc受容体(Gタンパク質共役型受容体)を欠損するノックアウトマウスを実験材料として、このマウスから培養した脊髄後根神経節(DRG)神経細胞がLysoPtdGlcによる軸索ガイダンスの特異的解析に適した実験系であることを確認した。野生型あるいは受容体ノックアウトマウスのDRG神経細胞を神経成長因子存在下で分散培養し、成長円錐近傍に各種ガイダンス分子(LysoPtdGlc、Lysophosphatidylinositol、Lysophosphatidic acid、Semaphorin 3A)の濃度勾配を作製し、成長円錐の旋回角度を定量した。いずれのガイダンス分子も野生型成長円錐を反発した。ノックアウトマウス成長円錐はLysoPtdGlcには応答しなかったが、他のガイダンス分子には応答して反発方向に旋回した。以上、LysoPtdGlc受容体ノックアウト神経細胞の軸索ガイダンスの定量的解析を計画通り完了した。また、抗LysoPtdGlc受容体抗体(ウサギポリクローナル抗血清)の作製を試みたが、LysoPtdGlc受容体を特異的に認識するウサギ抗血清は得られなかった。現在はマウスモノクローナル抗体を作製中であり、得られた10クローンの特異性を検証中である。発生過程の神経細胞から伸長した軸索突起の先端部は、細胞外環境に存在するガイダンス情報を認識し、軸索を正確な方向へガイドし牽引する。研究代表者らは、未分化グリア細胞が産生・放出するリゾリン脂質Lysophosphatidylglucoside (LysoPtdGlc)が軸索ガイダンス分子として機能することを発見した。本年度は、LysoPtdGlc受容体(Gタンパク質共役型受容体)を欠損するノックアウトマウスを用いて脊髄感覚神経回路の形態学的解析を行い、軸索ガイダンス分子としてのLysoPtdGlcとその受容体の生体内における役割を研究した。脂質親和性蛍光プローブDiIを脊髄後根神経節の特定部位に注入し、脊髄内を走行する温痛覚線維と固有知覚線維を選択的に可視化したところ、LysoPtdGlc受容体ノックアウトマウスでは温痛覚線維が固有知覚線維の走行領域へ進入するという異常が観察された。温痛覚線維や固有知覚線維をラベルする抗体(抗TrkA抗体や抗TrkC抗体)を用いた免疫組織染色でも同様の表現型が確認された。これらの結果は、脊髄内でのLysoPtdGlcの局在および培養神経細胞でのLysoPtdGlc軸索ガイダンス活性(昨年度までの研究結果)と合致する表現型であり、脊髄神経回路の構築過程におけるリゾリン脂質の重要性が明らかになった。マウスおよびラットを免役して抗LysoPtdGlc受容体モノクローナル抗体を作製中であり、次年度へ向けて抗体作製を継続する。本年度は、神経軸索に対して反発性ガイダンス分子として機能するリゾホスファチジルグルコシド(LysoPtdGlc)の受容体下流シグナルを同定した。各種G蛋白質阻害ペプチド(Galpha蛋白質のカルボキシ末端)を導入した神経細胞のLysoPtdGlcに対する応答性を定量した結果、G蛋白質(Galpha13)がLysoPtdGlc受容体に共役し軸索の方向転換に必要であることが判明した。さらにRNA干渉法あるいはG蛋白質キメラを用いた実験により、LysoPtdGlc受容体はGalpha13を介して細胞内シグナルを生成することが明らかになった。G蛋白質下流のエフェクターを同定するために各種薬理学的阻害剤の存在下で軸索ガイダンスアッセイを行った結果、アクチン骨格制御因子であるRhoおよびRhoキナーゼの関与が強く示唆された。以上の実験結果から、LysoPtdGlc受容体はGalpha13ーRho経路を介して神経軸索を反発することが示された。一般的に成長円錐細胞質でのカルシウムイオン濃度上昇が軸索ガイダンスのシグナルとなることが知られているため、LysoPtdGlcによる軸索ガイダンスにおけるカルシウムシグナルの関与を検証した。各種カルシウムチャンネル阻害剤の存在下で軸索ガイダンスアッセイを行った結果、LysoPtdGlcはL, N, P/Qタイプチャンネルからのカルシウムイオン流入を介して軸索を反発することが明らかになった。脊髄感覚神経回路の構築過程におけるLysoPtdGlcの役割を解明するため、昨年度に引き続き、LysoPtdGlc受容体ノックアウトマウスの解析数を増やして動物個体レベルでの実験を継続した。

昨年度と同様、ノックアウトマウスでは脊髄感覚神経軸索の走行異常が確認され、盲検化した定量実験においても申請者らの結論の再現性が確認された。脊髄後根神経節に存在する痛覚神経細胞と固有感覚神経細胞の存在部位と個数におよぼすリゾホスファチジルグルコシド(LysoPtdGlc)受容体GPR55の影響を解析するため、TrkAおよびTrkC mRANをマーカーとして後根神経節の組織切片をin situ hybridization法で解析した。TrkAあるいはTrkC陽性細胞の存在部位・個数は、野生型マウスとGPR55ノックアウトマウスの間に有意な差異は検出できなかった。分散培養した痛覚神経細胞と固有感覚神経細胞におけるGPR55 mRNAの発現を定量的RT-PCR法にて検出可能であったが、後根神経節組織切片におけるGPR55 mRNAの発現はin situ hybridization法で検出することはできなかった。LysoPtdGlcを産生・放出する細胞を特定するために、その前駆体であるホスファチジルグルコシド(PtdGlc)に対する抗体を用いて免疫染色を行った。発生段階の脊髄組織切片を染色した結果、PtdGlcは脊髄背側に限局して発現し、放射状グリア細胞のマーカーであるtransitinと共局在したが、神経細胞マーカーであるNeuNとは共局在しなかった。脊髄から分散培養した細胞を用いて二重染色を行った結果も同様であった。以上の実験結果から、脊髄背側の放射状グリア細胞がPtdGlcを産生しLysoPtdGlcを放出することが示唆された。昨年度から継続しているGPR55ノックアウトマウスの感覚神経回路の構築異常の実験を完了し、LysoPtdGlcとその受容体GPR55は、異種の感覚を司る神経軸索を分別して精密な中枢神経回路を構築するための脂質シグナルであることを証明した。以上の成果を、米国科学雑誌「Science」にて発表した。脂質は多様な物理化学的性状を有し、タンパク質の働きでは説明できない生理機能を担うことが推察される。本研究では、発生段階の脊髄内の限局した領域でグリア細胞が産生・放出する新たな脂質LysoPtdGlcを発見した。LysoPtdGlcは、脊髄で痛覚と固有感覚を担う軸索を分別することで、感覚神経回路の構築に重要な役割を担う。さらに、LysoPtdGlcの受容体であるGタンパク質共役型受容体GPR55を同定し、LysoPtdGlcあるいはGPR55の阻害により痛覚と固有感覚の軸索が混線することを示した。本研究により、グリアと神経細胞間の情報伝達を担う新たな脂質とその生理機能が解明された。LysoPtdGlc受容体に対するモノクローナル抗体の作製を計画通りに行ったが、得られた抗体の力価と特異性が十分ではなかった。この問題は、モノクローナル抗体作製の技術的限界によるものであり、研究計画時に抗体作製の成否を予見することはできない。その他の研究課題については、すべて順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経細胞生物学当初の計画通り、より特異的な分子マーカーを用いてLysoPtdGlc
不活化ヒトロタウイルスワクチンの試作

ロタウイルスは、先進国においても発展途上国においても全く同じ様に乳幼児期における重症の急性下痢症の最大の要因である。本研究では、ロタウイルス下痢症の予防のため、不活化ヒトロタウイルスワクチンを試作することを目的とした。そのため、(1)不活化ワクチン作成に適合する増殖のよいヒトロタウイルス株と細胞基質の組合せを選択すること、(2)大量培養系で高い感染価のウイルスが得られるようウイルスの馴化と増殖の最適化を達成すること、さらに(3)精製および不活化の工程を確立し、十分な免疫原性のある試作ワクチンを作成することを計画した。2年間の研究期間中に、ヒトロタウイルスの8090%の血清型をカバーする抗原型をもつVP7遺伝子組換え体の野生株であるAU64n株をアフリカミドリザル腎細胞を用いて分離し、これを不活化ワクチン生産用の細胞基質として使われはじめているVero細胞から樹立したVero CL-9細胞で馴化増殖させ、10^7pfu/ml(ウイルスタンパク量で約15μg/ml)という高濃度のウイルスを培養上清に得ることに成功した。また、大量培養したAU64n株を蔗糖クッション超遠心法により約20%の回収率で精製し、ホルムアルデヒドで免疫原性を損なうことなく不活化することに成功した。さらに、ヒトロタウイルス野生株を直接新生ブタで継代することにより、ブタに病原性を示す攻撃ウイルスを作成することができた。このように本研究は、不活化ヒトロタウイルスワクチンの研究開発における確実な基礎を築いたものと考える。ロタウイルスは乳児下痢症のもっとも重要な病原体である。現在、ロタウイルス生ワクチンの開発が進められているが、生ワクチンには、(1)生後3ヵ月以内に投与するにあたって母親からの移行抗体によるtake率の低下、(2)ポリオ生ワクチンとの干渉の有無、および(3)胃酸による不活化を防ぐためバッファライズした2-3mlという乳児に対して比較的多量のワクチンを経口的に投与する技術上の問題など実用化にあたって乗り越えなければならない障壁がある。我々は、不活化ウイルスによる非経口的投与によりマウスが感染から免れるというデータがあることなどから、不活化ワクチンの開発には十分な根拠があると考え、本研究ではヒトロタウイルスの不活化ワクチンを試作することを目的とした。そこで本研究の目的を達成するため、今年度は、ワクチン株としてヒトロタウイルス分離株であるAU64を選定し、アフリカミドリザル腎細胞で再分離を行った。しかしAU64はワクチン用細胞として適切であるVero細胞になかなか馴化せず高い感染価のウイルスがとれなかったが、最終的に1mlあたり約500万プラーク形成単位の活性を有するオリジナルシードの候補を作製することに成功した。このような直接不活化ワクチンの試作に関係する実験を行う一方で、ロタウイルスの不活化による免疫原性の変化およびAU64が実験動物であるマウスで血清型1および血清型2に対する中和抗体を惹起することを確認する実験を行った。乳幼児期における重症の急性下痢症の最大の原因であるロタウイルスは、先進国においても発展途上国においても全く同じ様に小児にほぼ100%感染する。ロタウイルス感染の結果起こる重症下痢症の発病を予防するためのワクチンとしては、弱毒化ウイルスによる経口生ワクチン(RRV-TVワクチン)の開発が主流であるが、生ワクチンには腸管増殖時における野生株との組換え体出現の可能性をはじめさまざまな問題点が残されている。本研究では、不活化ヒトロタウイルスワクチンの試作を目的とし、前年度に引き続き、ヒトロタウイルスの8090%の血清型をカバーする抗原型をもつVP7遺伝子組換え体という特徴をもつ野生株であるヒトロタウイルスAU64株にタゲ-ットをしぼって研究を進めた。特に本年度では、AU64株の培養細胞への馴化と大量培養系での増殖の最適化を達成した。

その結果、AU64株を不活化ワクチン産生用の細胞基質として使われはじめているVero細胞から樹立したVero CL-9細胞で1mlあたり1,000万プラーク形成単位という高い感染価にまで馴化増殖させることに成功した。これはウイルス蛋白に換算すると1mlあたり約15μgに相当した。このような高い感染価をもつ大量培養したAU64株の粗ウイルス液から、蔗糖クッション超遠心法により約20%の回収率で精製ウイルス蛋白を回収した(したがって、培養液1mlあたりの精製ウイルス量は3μg)。さらに、この精製ウイルスをホルムアルデヒドで免疫原性を損なうことなく不活化することにも成功した。このほか、試作ワクチンの前臨床試験に必須であるブタに病原性を示す攻撃ウイルスの作成を、ヒトロタウイルス野生株を直接新生ブタで継代することにより達成した。以上、本研究の成果は、不活化ヒトロタウイルスワクチンの研究開発における確実な基礎を築いたものと考える。
多様体上の差分法・有限要素法とその応用

交付申請書に記載した研究実施計画のうち.(1)「リーマン面上の調和微分形式を有限要素法によって近似する問題については、リーマン面の特異点の近傍での処理が、最大の問題であるが、それは、昭和60年度からの研究の結果、大きく進展し、当該年度で、一応、完成させることができた。その方法は、リーマン面の抽象的な定義に合致しており、リーマン面の場合に限らず、平面領域の場合に対しても、数値計算の面で、新しい手法と高い有用性を提供すると思われる。その方法の特色は、リーマン面の各特異点の近傍のパラメタ円板ごとに、普通の有限要素近似を行って、高精度の近似を得ようというものである。リーマン面上の調和微分ωとこの方法で求めた有限要素近似ωhに対して、誤差||ωh-ω||(||||はデイリクレノルム)の評価,||ω||に対する||ωh||の誤差評価などを行った。応用として、具体的ないくつかのリーマン面のperiodicity moduliの計算を行い、可成り良い計算結果が得られた。(2)「複素平面上の四辺形(quadrilateral)のmodulusを有限要素法によって計算する問題」については、良い誤差評価を得るためには、特異点の近傍での処理が問題であるが、それらの点の近傍で、(1)において、リーマン面上で行ったのと同様な三角形分割法と有限要素近似法を採用して、誤差の少ない近似解を得る方法が確立された。応用として、D.Gaier(Numer.Math,19(1972),179-194)が、差分近似法によって、四辺形のmodulusの上、下からの評価を得た数値計算例について、本研究で得られた方法では非常に精度の良い計算結果が得られた。(1),(2)の研究成果は、昭和61年度日本数学会秋季総合分科会(昭和61年9月27日)で、口頭発表された。
老齢ラットにおける全身麻酔後の長期学習障害に関する基礎研究

吸入全身麻酔薬イソフルランは、麻酔覚醒から数週間後でも認知機能を低下させることが、老齢動物を用いた実験で示されている。本研究では、8週齢ラットにおける、イソフルラン麻酔から覚醒後の空間記憶形成能の変化と、麻酔を行う時間が明期・暗期で効果が異なるかどうかを、行動学的手法を用いて研究を行った。ラットを麻酔群と非麻酔(対照)群それぞれに対して明期・暗期2群ずつの計4群に分け、麻酔覚醒後2日目から21日間、8方向放射状迷路を行った。結果は、測定した4項目のどれにおいても差は見られなかった。若年成熟ラットでは、イソフルラン麻酔後に空間記憶形成能は変化せず、明期・暗期のいずれに麻酔を行ったかでも影響されないことが示唆された。全身麻酔薬は、高齢者の術後認知機能障害にみられるように、麻酔からの覚醒後に脳機能障害を残しうることが明らかになってきた。この原因としてわれわれは世界で初めて、概日リズムの乱れの可能性を示唆する生化学的証拠を報告した。これに基づき本研究では、ラットを用いて、概日リズムの乱れがイソフルランによる全身麻酔後の記憶形成能力障害を増悪させるという仮説を検討した。8週齢のWistar-Imamichiラットを、(1)イソフルラン1.2%にて昼間に2時間全身麻酔を行う群、(2)同じ麻酔を夜間に行う群、(3)麻酔箱に空気のみを流し、昼間に2時間さらす群、(4)(3)と同様のことを夜間に行う群の4群に分け、8-armradial mazeを昼間群では48時間後、夜間群では60時間後より3週間毎日行った。この結果、麻酔をかけた群では対照群にくらべ、最初の1週間は、mazeの8つのarm全てに入りきるのに要する時間、同じarmに2回入る頻度ともに悪化する傾向があったが、この差は2週間目からは見られなかった。我々は以前に、夜間に麻酔をかけた群は昼間の麻酔群と比較し、海馬のアセチルコリンの概日リズムがより抑制されることを報告したので、今回、(1)群より(2)群でradial mazeの成績が悪化することを予想したが、この2群では全く差がなかった。以上より、1.2%イソフルラン2時間の全身麻酔は、ラットの空間学習能を1週間程度悪化させるが、その後は回復することが示唆された。これは、同様の実験で、3週間にわたって悪化が続くとしたものと、全く影響がなかったものの2種類がこれまでに報告されているが、その中間の結果となり、より人間における観察に近いと考えられる。また、概日リズムの乱れはこの空間学習能への影響と関連していなかった。平成21年度の研究では、8週齢のラットに1.2%イソフルランによる全身麻酔を2時間かけた後の学習能力が、イソフルラン麻酔を行う時間帯が昼間帯(ラットの活動低下時期)と夜間帯(ラットの活動上昇時期)で異なるかについて、1.放射状迷路試験(radial arm maze; RAM)を麻酔後2日目から3週間行っても、昼間帯、夜間帯ともに影響がない。2.ショック逃避試験(Shock Avoidance)では、やはり昼間帯と夜間帯の差はないが、麻酔後1日目の成績が悪くなることを明らかにした。特に、2は世界初の知見である。また、Shock AvoidanceテストはRAMにくらべ、実験にかかる手間と時間がはるかに節約できるので、今後、学習障害が出やすい麻酔薬の濃度、麻酔時間、麻酔終了後の時間、麻酔薬の違いによる差などを検討するうえで、良いモデルを発見したこととなり、今後の研究の加速が期待できる。当初の実験計画と異なり、老齢ラットではなく若いラットを用いているが、1.人間でも若年成人の全身麻酔後、数時間数日は認知機能が低下することが知られており、今後、日帰り麻酔が普及するにしたがって臨床上の問題となりうること(日帰り麻酔の盛んなアメリカではすでに問題視されている。)2.老齢ラットは値段が高いので、若年ラットでもっとも学習能力の低下する条件を見つけてから実験を行う必要があることより、若年ラットを用いたモデルで研究を進めた。平成21年度の研究では、8週齢のラットにおけるショック逃避試験(Shock Avoidance)で、昼間帯と夜間帯の差はないが、麻酔後1日目の成績が影響されることを、世界で初めて明らかにした。平成22年度は、麻酔後何日目で最も影響が大きいか、また麻酔に用いるイソフルランの濃度とShock Avoidanceの成績の関連を調べた。全身麻酔を、イソフルラン0.6%、1.2%、1.8%の3つの異なる濃度で2時間行い、それぞれのあと1日目、3日目、7日目にShock Avoidanceを行った。その結果、1.0.6%では成績に影響はない。

2.1.2%では麻酔翌日でむしろ成績がよくなり、その後、7日目までにコントロールのレベルに徐々に戻る。3.1.8%では1日目および3日目の成績はコントロールと同等であったが、7日目に成績が悪くなる。ことを明らかにした。これらの結果は平成22年度3月末に出揃ったので、平成23年度に学会報告および論文化する予定である。特に、3は世界初の知見である。人においては、若年成人に麻酔後の遅発性認知障害がみられるという報告が今のところないため、今回のラットにおけるこの結果の臨床的意義は不明である。今後はこれを別の動物行動学的モデルを用いて再現できるかを検討する。またプロポフォールや亜酸化窒素、キセノンなど別の麻酔薬ではどうであるかを検討する。その後、この遅発性の認知機能低下の電気生理学的および神経生化学的検討、および治療法の検討を行いたい。
新規不斉反応の開発及びFD-594の全合成

FD-594全合成におけるモデル化合物として、TAN-1085の全合成を行った。TAN-1085はFD-594と同様に、ペリ位にメトキシ基のあるトランスジオールを有している。ベンゾシクロブテンの環拡大反応によるビアリール骨格の構築、およびビアリールジアルデヒドの分子内ピナコール生成反応を鍵行程とした逆合成解析を行い、これに従ってTAN-1085全合成を検討した。市販されている、3,5-ジヒドロキシ安息香酸を出発原料とし全合成に着手した。ベンゾシクロブテンの環拡大反応においては、反応に関与するアリル位をアルデヒドに酸化することにより、目的とする環拡大反応が速やかに進行することを見いだした。さらに本手法では次の鍵行程である分子内ピナコール生成反応に必要なアルデヒドが得られるという大きな利点を有している。分子内ピナコール生成反応においてはヨウ化サマリウムを用いてピナコール生成反応を行った後に直ちにアセチル化し、目的とするジアセチル体をトランス体:シス体比が11:1にて収率よく得ることができた。ジアセチル体を、数工程を経てジオール部位の保護基の掛け替えを行った後に、α選択的に糖部位を導入した。さらに数工程を経た後に、ジアステレオマーをクロヤトグラフィーにて分割した。分割したジアステレオマーの一方を酸化し、最後にすべての保護基を脱保護することによって、全29行程にてTAN-1085の全合成を行うことができた。またドイツ、ヴュルツブルク大学ブリングマン教授の下で、海洋性抗生物質の合成及びその生理活性に関する研究を行った。ニコチン酸骨格を有する、ベタインアルカロイド、及び含硫黄ナフトキノンを合成し、興味深い生理活性を示すことが分かった。現在これらの化合物はより詳細な生理活性試験を行っている。ジアセチル体を数工程を経てジオール部位の保護基の掛け替えを行った後に、α選択的に糖部位を導入した。さらに数工程を経た後に、ジアステレオマーをクロマトグラフィーにて分割した。
新概念の抗癌剤の薬効評価系確立を目指した宿主動物と移植法の開発,ヒト癌特性の検討

癌遺伝子産物の阻害、浸潤転移の阻害、ならびに抗癌剤耐性の克服などの、新しい概念で開発される新薬候補の前臨床試験に適合するような動物実験系を開発することを目的に、具体的には、ヒト腫瘍が宿主動物内でより増殖/浸潤転移する実験動物や移植方法の開発、種々の癌遺伝子、癌抑制遺伝子、薬剤耐性遺伝子、ならびに転移に関与する遺伝子発現などの特性の明らかなヒト腫瘍株の整備を行った。主要な研究成果を以下に要約する。1.癌遺伝子c-erbB-2/HER 2が過剰に発現しているヒト胃癌株を同定し、SCIDマウスを用いた肺転移モデルを作製した。このモデルを用いて本遺伝子産物に対するヒト型モノクローナル抗体の薬効を評価した。2.血管内皮成長因子(VEGF)のアイソフォームの発現状況を検討し、腫瘍のVEGF189の発現がSCIDマウスへの可移植性や転移に密接に関連していることを明らかにした。腫瘍細胞のVEGF189の発現を抑制することによって、腫瘍の造腫瘍性が抑制されることを明らかにした。3.多剤耐性遺伝子MDRlの産物P-Gpが血液脳関門の機能的な分子のひとつであることをヒト腫瘍の脳内移植モデルを用いて明らかにした。また、臨床材料で発現している微弱なレベルでのP-Gp発現腫瘍の移植モデルを開発し、in vivo実験系での利点を検討した。4.上皮成長因子受容体の変異遺伝子に対するリボザイムが腫瘍の増殖を抑制することをマウス実験モデルによって明らかにした。5.腫瘍への汚染が疑われ、宿主マウスの免疫能をかく乱する恐れのある乳酸脱水素酵素ウイルスのPCR法による検出方法を開発した。6. GM-CSF受容体を発現するヒト腫瘍がGM-CFS暴露下で増殖充進することを、ヒトGM-CSFを産生するトランスジェニック/免疫不全動物を用いて検討した。今日の新規抗癌剤の探索は、新規構造、新規作用機序の2点が重要な戦略となっており、癌遺伝子産物の阻害、浸潤転移の阻害、ならびに抗癌剤耐性を克服する薬の探索などが多く研究されている。これらの新しい概念で発見された新薬候補の前臨床試験としては、従来の腫瘍縮小を主眼とした動物実験系に変わる新たな実験動物/動物実験系の開発が必要である。本研究では、(1)ヒト腫瘍が宿主動物内で効率的に浸潤転移する実験動物の開発、(2)同、移植方法の開発、(3)種々の癌遺伝子、癌抑制遺伝子、薬剤耐性遺伝子、ならびに転移に関与する遺伝子発現などの特性の明らかなヒト腫瘍株の整備、以上の3点を総合的に検討することによって、新しい開発戦略での新薬候補の薬効を評価するための動物実験系を開発する。本年度の主な研究成果を以下に述べる。2.癌遺伝子c-erbB-2/HER2のヒト腫瘍株における発現レベルを検討し、同高発現腫瘍移植SCIDマウス(皮下移植および肺多発腫瘍モデル)を作製した。このモデルを用いたヒト型抗体の薬効評価系を開発した(Tokuda et al.,Br.J.Caner,1996)。4.ヒト腫瘍株の遺伝的特性のプロファイリングを行った(Ohnishi et al.,Lab.Anim.,1997)。癌遺伝子産物の阻害、浸潤転移の阻害、ならびに抗癌剤耐性を克服する薬の探索などの、これまでにない概念で開発される新薬候補の前臨床試験では、従来の腫瘍縮小を主眼とした動物実験系に変わる新たな実験動物/動物実験系の開発が必要であり、本研究はその目的に合致した実験法を開発することが目的である。

本研究では、(1)ヒト腫瘍が宿主動物内で効率的に浸潤転移する実験動物の開発、(2)同、移植方法の開発、(3)種々の癌遺伝子、癌抑制遺伝子、薬剤耐性遺伝子、ならびに転移に関与する遺伝子発現などの特性の明らかなヒト腫瘍株の整備、以上の3点を総合的に検討することによって、新しい開発戦略での新薬候補の薬効を評価するための動物実験系を開発する。本年度の主な研究成果を以下に述べる。1.免疫不全動物への可移植性とヒト腫瘍の血管内皮増殖因子(VEGF)発現との関連を明らかにした(Tokunaga et al.,JNCI,1998)。癌遺伝子産物の阻害、浸潤転移の阻害、ならびに抗癌剤耐性の克服などの、新しい概念で開発される新薬候補の前臨床試験に適合するような動物実験系を開発することを目的に、ヒト腫瘍が宿主動物内でより増殖/浸潤転移する実験動物や移植方法の開発、種々の癌遺伝子、癌抑制遺伝子、薬剤耐性遺伝子、ならびに転移に関与する遺伝子発現などの特性の明らかなヒト腫瘍株の整備を行った。本年度の主要な研究成果を以下に示す。1.血管内皮成長因子(VEGF)のアイソフォームの発現状況を検討し、腫瘍のVEGF189の発現がSCIDマウスへの可移植性の因子であることを明らかにした(Tokunaga et al.,Oncd.Rep.,1998)。さらに、腫瘍細胞のVEGFアイソフォーム189の発現を抑制することによって、腫瘍の造腫瘍性が抑制されることを明らかにした。2.上皮成長因子受容体の変異遺伝子に対するリボザイムを作製し、この分子が腫瘍の増殖を抑制することをマウス実験モデルによって明らかにした(Yamazaki et al.,J.Natl.Cancer Inst.,1998)。3.宿主マウスの免疫能をかく乱する乳酸脱水素酵素ウイルスのPCR法による検出方法を開発し、腫瘍株中での汚染状況を検討した(Goto et al.,Lab.Anim.Sci.,1998)。
大規模浮体係留方式のシステム工学的研究

大規模浮体の係留方式の候補として、ドルフィン/ジャケットとフエンダーの組合せ係留、CALM(多脚式一点係留)、SALM(一脚式一点係留)、カテナリー係留、テンションレグ係留を選び、各々の方式について解析モデルを調査、整理した。結果を参照して、カテナリー係留は理論解、CALMはカテナリー係留の組合せ、SALMは数値積分テンションレグ係留は静特性解析、ドルフィン/ジャケット+フエンダー係留はマトリックス静解析を採用し、シミュレーション計算用プログラムを作り、別に各係留方式について調査した実績データ(水深、係留構造寸法、材料等)を入力として、水平変位に関するバネ剛性(変位-係留力関係)を計算し、この結果を水平変位を与えた場合の水深-係留力の関係として図示することにより、水平面内の許容変位・水深が与えられた場合に係留力を勘案しつつ係留方式を選択するのに便利な図を得ることが出来た。一方、各係留方式のデータを吟味して、合理的に拡大出来るデータを考察することにより、水深-係留力に関する各係留方式の適用可能領域を拡大することを試みた結果、CALM等は現状の稼働範囲がほぼ限度に近いのに対し、テンションレグ係留は水深、係留力とも相当拡大の余地があることが判った。将来的に必要になると思われる係留性能要求をこれらの結果と比較し、新しい係留方式の必要性を示した。そこで従来にない大規模半潜水式構造体の傾斜テンションレグ係留を取り上げ、45本のコラムを5行9列に規則的に配置し、デッキ部の格子構造、下部没水部の細い格子構造で弾性的に結合した模型を製作し、水槽において長軸方向の規則波による波浪強制実験を実施した。変位、歪、張力変動を計測し、傾斜テンションレグ方式の特性とそれに基ずく係留構造設計の設計指針を検討した。浮体の係留方式としてカテナリー係留、CALM(Catenary Anchor Leg Mooring)、SALM(Single Archor Leg Mooring)、テンションレグ係留、ドルフィンあるいはジャケット+フェンダー係留の各方式を対象として、係留の最も基本的な性能である、浮体の水平面内変位に関するバネ剛性を以下の手順と方法により評価した。これらの係留方式は比較的水深の大きい海域にも適用可能であるが、一方、ケ-ソン型あるいは埋立型人工島+フェンダー係留の方式は極浅水域に限定されるので来年度に扱うこととして除外してある。先ず、対象とした係留方式の実績について、専門家2名にインタビューを行うとともに多数の文献の調査を実施し、仕様の動向とデータの収集を行った。次に、水平面内のバネ剛性の評価のための解析モデルを各係留方式の特徴に応じて構成し、対応する計算機プログラムを作成した。カテナリー係留は理論解、CALMはカテナリー係留の組合せ、SALMは数値積分、テンションレグ係留は静特性解析、ドルフィンあるいはジャケット+フェンダー係留はマトリックス静解析によるものとした。これらの計算機プログラムを用い、調査した実績データ(水深、係留構造寸法、材料等)を入力として、バネ剛性に相当するものとして、種々の水深を想定して、係留構造の上端が水平方向に1m、10m、水深の1%。5%、10%変位するのに必要な係留力の最小値と最大値を算定した。この結果より、係留方式毎に、水平方向変位に関する規定条件に対応した水深と係留力(バネ剛性に相当)の関係が適用可能領域として得られる。各係留方式毎の、この関係を1枚の図にまとめると、水平方向変位に関する規定条件、例えば水平方向の許容変位1mという条件下で、係留方式毎に採用し得る水深と係留力の領域が比較され、係留方式の適用可能領域が一目で判る。

さらに、各係留方式のデータを吟味して、合理的に拡大出来るデータを考察することにより、各係留方式の適用可能領域を拡大することを試みた結果、CALMなどはほぼ現状が限度に近いのに対し、テンションレグ係留は水深、係留力とも相当拡大余地のあることが判った。なお、テンションレグ係留に関する模型実験は、準備の都合上、平成8年度に実施することと延期した。平成7年度に、大規模浮体の係留方式の候補として、ドルフイン/ジャケットとフェンダーの組合せ係留、CALM(多脚式一点係留)、SALM(一脚点一点係留)、カテナリー係留、テンションレグ係留を選び、各々の方式について実績データ(水深、係留構造寸法、材料等)および解析モデルを調査した。これを基礎に、シミュレーション計算用プログラムを作り水平変位に関するバネ剛性(変位-係留力関係)を計算し、結果を水平面内の許容変位・水深が与えられた場合に係留力を勘案しつつ係留方式を選択するのに便利な図の形式に纏めた。このような結果を受けて、平成8年度には、浮体式海上空港のように空港としての機能要求から水平変位を強く抑制することが重要な場合(必ずしも定説は無いが、例えば40cm)の係留方式として、大規模半潜水式構造体の傾斜テンションレグ係留を取り上げ、小型模型を製作し水槽における波浪強制実験を実施した。この模型は、直径15cmの円筒コラムを中心間距離30cmで5行9列計45個を甲板構造相当の格子構造および没水水平ブレースによって結合して製作され、長軸の両端部に2ヵ所づつ計4ヵ所に、一箇所2本のワイヤを、初期張力を加えて斜めに張り係留された。これに長軸方向から規則波を作用させて張力変動、変位、歪等を計測した。一方、別に開発した大規模半潜水式構造体の波浪応答を波浪荷重の流体力学的相互干渉および浮体の弾性変形を考慮して動的解析する数値解析プログラムにより実験条件に則した解析を実行し、結果を比較して傾斜テンションレグ方式の特性とそれに基ずく係留構造設計の設計指針を検討した。
形態学的に同定された味細胞タイプにおける味覚受容機構の解明

味蕾は味細胞を含む数種類の細胞タイプから成る。カエル味覚器内細胞のIb型、II型およびIII型細胞の3種類の細胞は興奮性細胞であり、外部形態から細胞タイプを同定できる。本研究ではウシガエル味覚器を切断したスライス標本を用い、蛍光色素をパッチ電極内に入れ形態学的に味細胞タイプを同定し、その味細胞に味覚刺激を与えた時の膜電流変化を測定する。また、パッチ電極内にカルシウム蛍光プローブ試薬を入れ、共焦点レーザ顕微鏡により細胞内Ca^<2+>濃度の測定を行う。味覚刺激による膜電流および細胞内Ca^<2+>濃度変化の成因を探ることから、味細胞タイプの違いによるそれぞれの味覚受容機構を明らかにする。外液を高K^+にし細胞を脱分極すると、III型細胞にのみ細胞内Ca^<2+>濃度の増加が見られた。これはカエルではIII型細胞にのみ電位依存性Ca^<2+>チャネルが存在するとした我々の以前の報告に一致する。スライス標本の味細胞先端受容膜近辺に味覚刺激液を噴射し、3種類の細胞で味覚刺激液の効果を調べた。苦味(キニーネ)刺激でIb型およびII型細胞に内向き電流が生じ、細胞内Ca^<2+>濃度が増加したが、III型細胞ではそのような変化は見られなかった。外液をCa^<2+>freeにした実験から、苦味刺激で増加したIb型およびII型細胞の細胞内Ca^<2+>は細胞内Ca^<2+>ストアーからもたらされることが分かった。また塩化物(Ca^<2+>やNa^+)噴射刺激ではIII型細胞にのみ脱分極電位と細胞内Ca^<2+>濃度の増加が観察された。高K^+の実験から、塩化物刺激による細胞内Ca^<2+>濃度の増加は外部のCa^<2+>からもたらされたものと思われる。本実験から次のことが結論される。化学シナプスの形成はIII型細胞にのみ報告されていることから、Ca^<2+>(あるいはNa^+)の味覚情報はIII型細胞からシナプス伝達を経て中枢へ伝えられる。しかし、シナプス形成が観察されないIb型およびII型細胞がどのようにして苦味情報を味覚神経に伝えるのかまだ不明である。今後明らかにしなければならない大きな課題である。哺乳動物の味細胞と異なり、カエルの茸状乳頭(味覚器)内の細胞は外部の形態学的特徴から、細胞タイプを同定できる。そこで、カエルの味覚器のスライス標本を作成し、蛍光色素を入れたパッチ電極により膜電流を測定した。蛍光色素で染めた細胞形態から、翼状先端突起のあるタイプIb細胞、棒状先端突起のあるタイプII細胞、複数の細い枝状先端突起のあるタイプIII細胞に分けた。タイプIb、IIおよびIII細胞とも電位依存性の内向きNa^+電流とそれに続く外向きK^+電流を発生させた。内向きNa^+電流の性質は報告済みなので、今回、外向きK^+電流を詳しく調べた。1.細胞タイプと電位依存性外向きK^+電流:外向きK^+電流の中で、一過性に生じるA電流は3つのタイプの細胞で観察された。

ただ、Ib細胞にはA電流を発生させるものとさせないものとに分かれた。2.細胞タイプとCa^<2+>依存性外向きK^+電流:Ca^<2+>依存性外向きK^+電流がタイプIIおよびIII細胞で観察された。タイプIIおよびタイプIIIでは外液のCa^<2+>濃度を低くすると外向きK^+電流は小さくなった。Ca^<2+>チャネルブロッカーの2mM Mn^<2+>を加えるとタイプIIIでは外向きK^+電流は小さくなったがタイプIIでは変わらなかった。おそらく、タイプIIでは非選択的カチオンチャネル、タイプIIIでは電位依存性Ca^<2+>チャネルを通じてCa^<2+>の細胞内への流入が起こり、細胞の内側からK^+チャネルに作用するものと思われる。パッチ電極内にCa^<2+>蛍光プローブを入れ、種々味覚刺激による細胞内Ca^<2+>動態を調べている。スライス標本において味細胞の先端受容膜にのみ味覚刺激液を特殊なシリンジポンプを使って与え、基底外側膜にはリンがを注ぐように工夫した。味覚刺激による細胞内Ca^<2+>動態の研究は平成18年度に引き継がれる大きな課題である。我々はカエル味覚器のスライス標本において、蛍光色素を入れたパッチ電極を使って細胞タイプ(タイプIb、II、III細胞)を同定し、細胞タイプと膜電流の性質を調べてきた。味覚受容の研究分野において最近、マウス味覚器のタイプII細胞には味覚物質の受容体が発現するが、味覚神経線維末端とシナプスを形成するタイプIII細胞には味覚物質の受容体が発現しないことが明らかになった。そこで、本年我々はスライス標本においてCa^<2+>蛍光指示薬を電極内に入れ、共焦点レーザ顕微鏡により細胞内Ca^<2+>動態を観察した。先ず、高濃度K^+(70mM)の修正リンガー液を外液に流したところ、全てのタイプで脱分極電位が観察されたが、調べたタイプIII細胞(11個)にのみ細胞内Ca^<2+>濃度上昇が見られた。次に、味覚受容細胞なら、細胞内のphospholipase C(PLC)が関与することが考えられるので、PLC activatorを外液に加え膜電位および細胞内Ca^<2+>濃度変化を調べたが、タイプIb(5個)およびIII細胞(4個)では変化が見られなかった。以上の結果は、これまで我々が報告してきたように、カエル味覚器では電位依存性Ca^<2+>チャネルがタイプIII細胞に存在し、通常のシナプス伝達を行う可能性があるが、タイプIII細胞は味覚受容細胞ではない可能性も出てきた。次いで、味覚受容機構を調べる目的で味細胞先端受容膜に味覚刺激を行った。味覚刺激はカエル舌咽神経の興奮に有効な高Ca^<2+>を含む微量液を特殊なシリンジポンプでスライス標本の口腔サイド(味細胞の先端受容膜近辺)に与えた。タイプIII細胞(5個)に受容器電位と活動電位が記録されたが、他のタイプ細胞には膜電位変化は現れなかった。このことから、Ca^<2+>などの無機イオンの味覚受容はタイプIII細胞で行われることが示唆された。これらの研究成果は受容機構の研究に重要な知見をもたらすものと思われる。