hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難治性脳神経疾患へボツリヌス毒素を治療応用するための基盤研究

本研究では、ボツリヌス菌が産生するボツリヌス毒素(以下、毒素)とC3酵素の難治性中枢神経系疾患への臨床応用の可能性を探ることを目的に、難治性てんかん、パーキンソン病および脳梗塞による運動機能障害に注目し、各モデル動物での有効性評価を実施した。結果、高純度のA2型毒素(A2NTX)と細胞膜透過型C3酵素(Tat-C3)の大量調製に成功し、各種マウス難治性てんかんモデルおよびラットパーキンソン病様モデルを作製し、有意なA2NTXの有効性を確認した。また、予備検討において、脳梗塞による運動機能障害モデル(ラット中大脳動脈閉塞)を作製し、Tat-C3の脳梗塞縮小効果を見出した。以上の成果は、難治性中枢神経系疾患において、A2NTXとTat-C3のへの臨床応用の可能性を示唆するものである。1.毒素とC3酵素の調製(担当:小崎,三宅)C3酵素の生体への影響を調べるためにその調製を開始した。細胞質内移行シグナルを付加するためその遺伝子をクローニング、PCRによりTAT配列、penetratin配列の、2種の移行シグナルを付加する予定である。2.中枢神経系疾患モデルに対する毒素の効果判定(担当:竹内,加藤,中嶋)本年度は,パーキンソン病やポリグルタミン病治療薬としてのボツリヌス毒素(以下、毒素)の有効性試験に先行して、抗難治てんかん治療薬としての有効評価を実施した。側頭葉てんかんモデルマウスを作成し,難治てんかんへのボツリヌス毒素の効果について,3種のモデルマウスを用いて検討した。具体的には,(1)扁桃体キンドリングマウス,(2) pentylenetetrazol腹腔内持続注入てんかん重積モデルマウス,(3)カイニン酸海馬内注入てんかん重積モデルマウスを選択し,各てんかんモデルへのボツリヌス毒素の治療効果を検証した。(1)について、約50%のてんかん発症マウスに,毒素投与後,転倒発作とてんかん後発射(脳波)が完全に消失することが確認された。さらに,てんかん発作獲得ステージ,てんかん発作特有の棘波数,てんかん発作特有の後発射持続時間,重積発作用フリーズ持続時間を計測したところ,毒素投与により,てんかん発作獲得ステージの減弱及び,後発射持続時間の著しい短縮が見られた(ANOVA検定:*p<0.05)。また,棘波数の減少傾向が観察された(ANOVA検定:p=0.057)。(2)について、毒素海馬内投与により,ステージ進行の減弱とスパイク数の減少が観察された。(3)については、毒素を海馬に注入することで,カイニン酸連投による発作悪化を減弱させる効果のあることを確認した。以上のことから,種類の異なるてんかん発作においても,毒素が有効であることが示唆された。パーキンソン病やポリグルタミン病治療薬としての毒素の有効性試験に関しては、本年度はモデル作製の為の実験設備および動物飼育設備について整備を行った。次年度は、上記のてんかんモデルでの有効性データに基づき、毒素の効果検討を行う予定である。2.中枢神系疾患モデルに対する毒素の効果判定(担当:竹内,加藤,中嶋)本年度は,次年度に引き続き、抗難治てんかん治療薬としての有効評価に加え、パーキンソン病治療薬としてのボツリヌス毒素(以下、毒素)の有効性試験を実施した。平成21年度は,A2NTX(1.75Uあるいは1.05U)の海馬注入することで,てんかん発作を示すマウスの50%が,完全に発作を消失することを報告した。そこで平成22年度は,A2NTXと市販ボツリヌス製剤Botox(A1NTXと無毒成分混合:1.75Uあるいは1.05U)とのてんかん発作抑制効果を比較した。具体的には,A2NTX投与群(n=6), Botox投与群(n=5),Vehicle投与群(n=6)間におけるてんかん刺激後10分間のフリーズ時間,ステージレベル,てんかん後発射におけるスパイク数,てんかん後発射持続時間について,投与後8日間比較した。その結果,A2NTX投与群は,Vehicle群と比べて,フリーズ時間,ステージレベル,てんかん後発射持続時間において,発作発現を有意に抑制した。一方でBotox群は,すべての項目で効果を示さなかった。これは,無毒成分の混入が,てんかん発作抑制に影響を示したと考えられた。

また以上の結果,小崎,三宅により調製されたA2NTXが,てんかん発作抑制に効果の高いことを示していた。パーキンソン病モデルとしては、ラット6OHDA誘発黒質線条体破壊モデルを作出した。パーキンソン病の病理的特徴であるドパミン神経細胞死の行動的指標としてメタンフェタミン誘発性旋回行動を、組織化学的指標としてTH染色法を確立した。次年度はこの評価指標をもとに、毒素の脳内局所投与(線条体および視床下核)による効果を検討予定である。1.毒素とC3酵素の調製(担当:小崎,三宅)高品質・高純度のA型ボツリヌス毒素(AINTXおよびA2NTX)の大量調製した。また、C3酵素の神経細胞死および神経再生効果を検証するために、Tat配列付加C3酵素のクローニングを行い大腸菌BL21(DE3)での大量調製を実施した。2.中枢神経系疾患モデルに対する毒素の効果判定(担当:竹内,加藤,中嶋)本年度は,次年度に引き続き、ラット60HDA誘発片側黒質線条体破壊モデルを用いて、抗パーキンソン病治療薬としてのボツリヌス毒素(以下、毒素)の有効性試験を実施した。平成21-22年度において、抗難治てんかん治療薬を指向したマウス扁桃体キンドリングモデルでの評価を行い、A2NTXと市販ボツリヌス製剤Botox(A1NTXと無毒成分混合)とのてんかん発作抑制効果を比較し、A2NTX投与群がBotox投与群と比べて,フリーズ時間,ステージレベルおよびてんかん後発射持続時間において,発作発現を有意に抑制することを見出した。これらの知見を元に、ラット60HDA誘発片側黒質線条体破壊モデル(パーキンソン病モデル)を作製し、A2NTX投与群とA1NTX投与群の比較評価を実施した。有効性(治療効果)の指標としてメタンフェタミン誘発旋回行動(運動機能障害)を測定した。その結果、A1NTX投与群およびA2NTX投与群では、0.5ng/site線条体単回投与により60.3%(p<0.05)および56.9%(p<0.01)の有意な旋回行動抑制効果を示した。また、0.1ng/site線条体単回投与では、A1NTX投与群では効果は無く、A2NTX投与群で33.5%(p<0.05)の有意な旋回行動抑制効果を示した。以上の結果は,小崎,三宅により調製されたA2NTXが,てんかん発作抑制に効果に加え、パーキンソン病の運動機能回復効果も期待されることを示していた。さらに、ラット中大脳動脈閉塞モデル(脳梗塞モデル)を作製し、Tat配列付加C3酵素を虚血中心巣である線条体に虚血前投与し、脳梗塞体積に及ぼす影響(脳保護効果)測定中である。
アルキル化抗癌剤に対する感受性を支配する遺伝子MGMT

MGMT遺伝子欠損マウスに3種類のアルキル化抗癌剤を投与してその感受性を野生型マウスと比較した。ダカルバジンに対する感受性LD_<50/30>の値で比較したところ,野生型マウスは450mg/kgであったのに対しMGMT遺伝子欠損マウスでは20mg/kgと20倍以上高い感受性を示した。これはMGMT遺伝子がコードするO^6-メチルグアニン-DNAメチルトランスフェラーゼの活性がダカルバジンに対する感受性を個体レベルで決定していることを意味する。この酵素はDNA中のO^6-アルキルグアニンとO^4-アルキルチミンを基質とするDNA修復酵素であることから,これらのアルキル化塩基を生成することがこの薬剤の作用機序の1つであるといえる。別の種類のアルキル化抗癌剤であるACNUに対する感受性にも差がみられたが,サイクロフォスファマイド投与では差が観察されなかった。このことはアルキル化抗癌剤と呼んでいる1群の薬剤は,その作用機序によりさらに分類可能であることを意味している。MGMT遺伝子欠損マウスはアルキル化剤に対する感受性を除けば,生殖能力,外見上とも野生型マウスと区別がつかないことから,ヒト集団中にも同様の個体が存在することが予想される。一方でヒト癌細胞株の中にはこの酵素活性を欠損しているものが存在することも知られている。化学療法を開始する前に,癌と血球,それぞれの細胞の酵素活性を測定することで,アルキル化抗癌剤の効果と,それに起因する副作用の程度を予測することが可能になるのではないかと期待している。G:C→A:Tトランジション突然変異の原因となるDNA中のO^6-メチルグアニンはO^6-メチルグアニン-DNAメチルトランスフェラーゼ(MGMT蛋白質)によって修復される。今年度は実際に臨床で用いられているアルキル化抗癌剤がMGMT遺伝子欠損マウスにどのような影響を与えるのかを、急性毒性,造腫瘍性を指標に野生型マウスと比較し,この遺伝子欠損に起因するアルキル化抗癌剤へのリスクを個体レベルで評価した。ダカルバジンを投与した場合、個体レベルでの感受性をLD_<50/30>の値で比較するとMGMT遺伝子欠損マウスは野生型マウスに比べて約20倍感受性が高いことが示された。また、造腫瘍性においでも数倍の差がみられた。この結果は、ダカルバジンによってDNA中にO^6-メチルグアニン(とO^4-メチルチミン)が生じること、それがこの抗癌剤の作用機序のひとつであることを強く示唆していると同時に、O^6-メチルグアニシ-DNAメチルトラシスフェラーゼが(アルキル化抗癌剤に起因する副作用を)個体レベルで抑制していることを示している。MGMT遺伝子欠損は生存、繁殖能力等に影響を与えないことから、ヒト集団中にMGMT伝子を欠損している個体が存在する可能性は高い。アルキル化抗癌剤に対する個体レベルでの感受性がMGMT遺伝子の遺伝子型によって決まっている、という事実は、現在「体重あたりあるいは体表面積あたりで一律に決定されている」ヒトへの薬剤投与量は「薬剤に対する感受性はヒトそれぞれで異なり,遺伝子型をはじめとする使用前の検査によってそれぞれの最適量を決定すべきである」という、一歩進んだ考え方の必要性を示している。今後、日本人集団中のMGMT欠損個体の存在比率を把握し、臨床の現場で実際に用いることができる様、ELISA/モノクローナル抗体等を用いた簡便なアッセイ法の確立が望ましいと考えている。ダカルバジンに対する感受性をLD_<50/30>の値で比較したところ,野生型マウスは450mg/kgであったのに対しMGMT遺伝子欠損マウスでは20mg/kgと20倍以上高い感受性を示した。これはMGMT遺伝子がコードする0^6-メチルグアニン-DNAメチルトランスフエラーゼの活性がダカルバジンに対する感受性を個体レベルで決定していることを意味する。

この酵素はDNA中の0^6-アルキルグアニンと0^4一アルキルチミンを基質とするDNA修復酵素であることから,これらのアルキル化塩基を生成することがこの薬剤の作用機序の1つであるといえる。別の種類のアルキル化抗癌剤であるACNUに対する感受性にも差がみられたが,サイクロフォスファマイド投与では差が観察されなかった。このことはアルキル化抗癌剤と呼んでいる1群の薬剤は,その作用機序によりさらに分類可能であることを意味している。MGMT遺伝子欠損マウスはアルキル化剤に対する感受性を除けば,生殖能力,外見上とも野生型マウスと区別がつかないことから,ヒト集団中にも同様の個体が存在することが予想される。一方でヒト癌細胞株の中にはこの酵素活性を欠損しているものが存在することも知られている。化学療法を開始する前に,癌と血球,それぞれの細胞の酵素活性を測定することで,アルキル化抗癌剤の効果と,それに起因する副作用の程度を予測することが可能になるのではないかと期待している。
女性農業者・女性漁業者の意識形成に関する生活史研究―地域社会・労働・組織―

現代の農漁業をとりまく状況の変化は,かって見られなかった激しいものがある。産業構造における位置,農漁業への社会的認識,政策と地域行政,農産物の多様化と養殖漁業,輸入自由化等々,それらが関連し複合して農漁業を変貌させる要因となり,それらはまた就労者の意識や条件をも変化させた。特に,かっては家族経営の中で潜在的な補助労働に従事していた女性にとって,農漁業就労が職業選択の一つともなり得たこと,その労働や意欲は家族経営の中でもまた地域においても顕在化され,かつ自主的な活動や起業的経営も可能となったことなどの変化は注目されてよい。戦前期から今日までの農漁業の変化を,(1)戦前期から高度経済成長期前まで,(2)高度経済成長期から1980年代後半まで,(3)1990年代から現在にいたる時期と3期に分け,女性農漁業従事者をめぐる環境の変化-役割・労働・意識などを,その生活史によってとらえようと試みた。(1)においては,農漁業が家業として継承され,男も女も職業選択の余地はほとんどなく,女性は「家」と言う単位の一員として家族従業・補助労働に従事するのが当然とされた時期である。労働そのものも機械化以前で苛酷であった。(2)女性も就労の機会と種類が増え,他地域へ出て行く事ができるようになり,農漁業にも職業選択が認められはじめた時期である。(3)農漁業従事女性が新たな方向を模索し活動を展開し始めた時期である。組織化による加工・販売,積極的な経営化が見られるようになった。文献調査とフィールド調査,およびインフォーマントによる生活史の聞き収り調査によって,それぞれの時期の労働・役割・意識などの変化の過程がやや明らかとなった。しかし実際には,調査地域および対象者,それに自らの調査時間に限界があり,当初の研究目的は十分達せられなかった。農漁業及び女性就労者の今後を考察するためにも,調査は今後も続いていくであろう。今年度は調査地域選定と文献資料収集に重点を置いた。農漁業の地域的特性とその労働の質,地域構造と地域社会における伝統と現代産薬との関係,女性農漁業者組織化との関係など,基本的な因子をさぐることにつとめた。奈良県内の数カ所,三重県,広島県,長野県,沖縄県などの特質ある農漁業地域での予備調査と資料収集を行った。女性が主体的に農漁業にかかわるための方向と条件整備は,現代の農漁業政策の課題でもあり,われわれも従来の補助的,従属的労働と役割からの転換をのぞんでもいる。しかし,この1年の知見から,兼業化,機械化のすすむ現状では,女性の主体的労働は局部化し,むしろ男女の役割の分化ーつまり男性が中心的に農漁業にかかわり,女性が加工と販売にかかわるという「古くて新しい形」の分化ーが形成されるようにおもえた。機械化や技術の導入によって人手を多く必要としない農漁業はむしろ男性の孤独な作業となり,加工や販売は女性の組織化によって開発促進される傾向がある。男女共働が基本となっているのは,機械化のすすまない部門である。漁業は種別によっては,-例えば海女,一本釣り,シジミ漁,養殖など-,現場から販売までを女性が主体的に担うが,伝統的に夫と妻の役割が決まっている例が多い。「近代化」という概念からとらえれば,一体どれをもって農漁業の近代化というのか。労働と人間の関係は,次年度の課題である。

女性農漁業者の意識形成には,地域構造,労働の質,地域環境(設備,伝統,慣習など有形無形の環境を含む),そして家族などが大きく影響すると思われる。それらの因子と因子間の力学的関係について,次年度のフィールド調査によって見きわめたいと考えている。現代の農漁業を取巻く環境は刻一刻と変化しているといっても過言ではない。主要産業として農漁業が占める位置、農漁業への社会的認識、政策と地域行政、農産物の多様化と養殖漁業、そして農漁業従事者の意識など、それらは関連し複合して、農漁業そのものを変貌させる要因となっている。かつては家族経営の中で顕在化しない補助的労働とされた女性就業者が、農漁業の複合的な変貌の過程で、その労働、役割、意識はどのように変容してきたのか。現代の女性就業者にとって農漁業就労は、職業選択のつとなったともいえるし、また結婚という人生の節目によって就労という選択が伴ったという場合も多い。そうした面から、就業への動因と就労意識の形成の過程をとらえるために、生活史から析出する方法を用いた。女性の就労動機で分類すれば、1.戦前期から高度経済成長期まで、2.高度経済成長期から1980年代後半まで、3.1990年代から現在にいたる時期、にわけることができるように思う。1.は、農漁業が家業として受け継がれ、男も女も選択の余地はほとんどなく、特に女性は「家」という単位の・員として家族従業・補助的労働に明け暮れた時期である。労働そのものも苛酷であった。2.は、女性も農漁村から出て行くこと、職業選択が認められた時期である。家業とは異なる職業につくものと、農漁業に残留するものとが分離しはじめた時期である。3.は、農漁業就労女性が、新たな方向を模索し活動を展開しはじめた時期である。自主的な組織化がはじまり、加工、販売の活動が新しい形ではじめられた時期である。これらそれぞれの時期の労働・役割・意識を、文献と聞き取り調査による生活史によって析出しようと試みた。特に、職業選択が許される時期以後の農漁業就労への転機や意識形成を動的にとらえたいと努めた。
ドーパミン・トランスポーターの脳内画像化に関する研究

1.in vitroでの[^<125>I]RTI-55の脳内結合部位に関する検討今回の研究で[^<125>I]RTI-55in vitroで線条体の豊富に存在するDATのみならず視床下部に豊富にあるセロトニン・トランスポーター(5HTT)にも結合することが明らかになった。そこで、5HTTに選択的なリガンドであるクロミプラミンを用いて[^<125>I]RTI-55の5HTTへの結合を阻害し、DATだけを画像化することを試みこれに成功した。II in vivoでのドーパミン・トランスポーターの選択的画像化本研究でin vivoにおいても[^<125>I]RTI-55はDATのみならず5HTTにも結合することが明らかになった。そこでin vitroと同様にin vivoにおいてもクロミプラミンを用いて5HTTへの結合を阻害することによりDATの選択的画像化に成功した。本研究の成果をいかしたDATの選択的画像化は、ドーパミン神経系に変化をきたす疾患の病態解明に役立つと期待される。現在、この成果をふまえて「ドーパミン・トランスポーターの特異的なリガンドを用いた脳虚血の陽性画像化」の研究(平成6年度化学研究費補助金、奨励研究(A )に募集中)の予備実験を行っている。
トンネル電流距離センサを集積化したシリコンマイクロストラクチャによる微小駆動装置

本研究では、シリコン基板上に超小型の運動機構と距離センサを、集積回路製造プロセスで一度に形成し、nmオ-ダの距離センサを集積化した超小型運動デバイスを実現することを目的とする。特に今回は、従来多くの機能素子と機械部品を組み合わせて作られていたトンネル電流ユニットを、シリコンのマイクロマシ-ニングを活用して一枚の基板上に作製することに目標を絞った。この結果、次のような成果を挙げることができた。(1)シリコン基板をフォトリングラフィと異方性エッチングにより微細加工して、厚みが10μmオ-ダのダイヤフラムを作り、それを静電的に吸引してたわめる構造を製作した。このたわみ量を、駆動電極と同じ場所に作った変位測定用電極を用いて測定し、位置フィ-ドバック系を構成した。立ち上がり時間約1ms、変位分解能100nmを得た。(2)上記アクチュエ-タのたわみ量をエネルギ-原理に基づいて計算する方法を考え、理論と実験が一致することを確かめた。この式により、アクチュエ-タの寸法を最適化する設計が可能になる。(3)更に上記アクチュエ-タにタングステン製の鋭い針を立て、対向する試料と針先端との距離を静電的に制御した。この距離を1nmオ-ダにまで接近させ、10nAオ-ダのトンネル電流が針と資料の間に流れることを確かめた。(4)試料を基板と平行なXY面内で移動する機構として、多結晶シリコン簿膜を微細加工した静電アクチュエ-タを試作した。駆動部の形が、(1)櫛の歯を互い違いに組み合わせた形のものと、(2)ひし形をした弾性変形部の両端に平行平板形の電極を付けたものの2種類を製作し、電圧を印加して、動作を確認した。特に、(2)の形については、アクチュエ-タを4つ組み合せ、XY方向の変位を可能にした構造を作った。本研究では、シリコン基板上に超小型の運動機構と距離センサーを、集積回路製造プロセスで一度に形成し、nmオーダの距離センサーを集積化した超小型運動デバイスを実現することを目的としている。本年度は3ケ年の研究の初年度として次のような研究を行った。(1)Z方向アクチュエータZ方向(試料と垂直方向)に探針を駆動するアクチュエータの構造は、図1(左下)に示すようにシリコン薄膜を、それと平行な電極で吸引し、膜面と垂直に変形させるものである。まず変形量と印加電圧・薄膜の大きさや厚み等との関係を理論的に解析した。次に、実際のアクチュエータをシリコンのプロセスで製作し、静的な変形特性や変位センサのフィードバックを含む動的な変形特性を測定した。この結果1ms以内に100nm程度までの制御が、容易に行えることが明らかとなった。(2)XY方向アクチュエータXY方向のリニアなアクチュエータとしては、例えば図2に示すような構造が考えられる。これは、シリコンの可動部を細い梁で支えた構造になっており、可動部表面の凸凹を利用して、上下の駆動電極で動かすものである。これと同様の構造についての理論的解析は発表されているので、まず試作を試みた。10μmの厚みで高さ220μm、長さ8mmという高アスペクト比の梁を作る必要があり、プロセスを改良しつつ試作を進めている。昨年度、Z方向のアクチュエ-タについては、閉ル-プ制御特性まで確認できたので、今年度はXY方向の移動ステ-ジについて検討した。

マイクロ領域では摩擦が相対的に非常に大きい影響を持つため、移動ステ-ジにように変位が大きく、かつある程度の荷重を支える必要のあるものは、摩擦を何らかの構造的工夫で軽減しなければならない。このため二通りの方法について検討した。第一の方法は、しゅう動を無くし、移動体が固定面上をころがるような構造とすることである。円筒が平板の上をころがるように、平板内に埋込んだ細線電極と円筒の間に電圧を加えて、静電吸収力により引きつけて回転させることとした。直径0.4mmの円筒を、幅30μmの駆動電極で吸い付け、毎秒20mm以上の速さで動かすことができた。この時、円筒の位置の検出は、円筒と駆動電極間の静電容量が円筒の真下の電極で最大となることを利用して行った。この結果、位置フィ-ドバック系を作ることができた。更に、2本の円筒を同時に制御することも可能とになったので、2本の円筒の上に10mg程度の板を乗せて、板をリニアに駆動する実験にも成功した。この動きの分解能は、駆動電極のピッチである60μmになっている。今後は更に電極のピッチを短くすることと、制御技術の向上により、より良い分解能を得られるよう実験を行っている。もう一つの摩擦軽減の方法は、柔かくてある程度変位のとれる弾性支持構造を作ることである。上下方向からの荷重を支持し、同時にXY方向には柔らかく動くという構造そのものが難しい。またアクチュエ-タも、従来の例では発生力が弱いので、電界と平行な方向の力を用いるという、別の考え方に基づいてより強力なアクチュエ-タとそれらを作るプロセスを開発中である。本研では、シリコン基板上に超小型の運動機構と距離センサを、集績回路製造プロセナで一度に形成し、nmオ-ダの距離センサを集積化した超小型運動デバイスを実現することを目的とする。特に今回は、従来多くの機能素子と機械部品を組み合わせて作られていたトンネル電流ユニットを、シリコンのマイクロマシ-ニングを活用して一枚の基板上に作製することに目標を絞った。この結果、次のような成果を挙げることができた。(1)シリコン基板をフォトリソグラフィと異方性エッチングにより微細加工して、厚みが10μmオ-ダのダイヤフラムを作り、それを静電的に吸引してたわめる構造を製作した。このたわみ量を、駆動電極と同じ場所に作った変位測定用電極を用いて測定し、位置フィ-ドバック系を構成した。立ち上がり時間約1ms、変位分解能100nmを得た。(2)上記アクチュエ-タのたわみ量をエネルギ-原理に基づいて計算する方法を考え、理論と実験が一致することを確かめた。この式により、アクチュ-タの寸法を最適化する設計が可能になる。(3)更に上記アクチュエ-タにタングステン製の鋭い針を立て、対向する試料と針先端との距離を静電的に制御した。この距離を1nmオ-ダにまで接近させ、10nAオ-ダのトンネル電流が針と資料の間に流れることを確かめた。(4)試料を基板と平行なXY面内で移動する機構として、多結晶シリコン薄膜を微細加工した静電アクチュエ-タを試作した。駆動部の形が、(1)櫛の歯を互い違いに組み合わせた形のものと、(2)ひし形をした弾性変形部の両端に平行平板形の電極を付けたものの2種類を製作し、電圧を印加して、動作を確認した。特に、(2)の形については、アクチュエ-タを4つ組み合せ、XY方向の変位を可能にした構造を作った。
導波管スロットアンテナ用一層構造偏波変換板の研究

広壁上スロット配列の偏波変換まず、1つのスロットと1つのダイポールの1ペアについて偏波変換板の製作誤差(ダイポールの高さ、位置、角度等)を考慮した解析を行い、実験により解析の妥当性と現実的な製作誤差に対する影響の無さ(反射特性、偏波特性)を確認した。さらに、この結果を基に実用化を目指した偏波変換板の設計、アンテナを製作し特性確認を行い、設計通りの特性を得ることができた。狭壁上スロット配列の偏波変換より精密な設計を行うために、狭壁上スロットの複雑な形状を分担者(広川)が3年前より開発中の現在最も精密な波動解析手法である有限要素法とフーリエ変換を併用したモーメント法により導波管の外壁を含めた正確な解析を行い、厳密な解析モデルに対する数値計算を進め、偏波変換の最適設計を行った。また、既存の航空機搭載レーダーのフランジまで含めた計算を行い、最適な一層構造偏波変換板を設計、試作によりその妥当性を立証した。しかし、交差偏波成分によるグレーティング・ローブが発生した。そこで、偏波変換板の位相を制御することによりこのグレーティング・ローブを低減する方法を提案し、実験によりその妥当性を確認した。一般的なスロットアレーへの適用の検討「一層構造偏波変換板」の一般的な適用性について、この精密解析モデルにより、種々のスロット配列に対する最適ダイポール列の設計と特性シミュレーションを行い、既存の全ての導波管スロットアンテナに対する可能性を明らかにし、具体的には、ビームチルトアンテナへの適用、漏れ波アンテナへの適用、既存のスロットアレー(例えば、ラジアルライン・スロットアンテナ)への適用等を検討中である。さらに、「直線偏波一層構造偏波変換板」としての特性解析を行い、その可能性を検討中である。導波管広壁スロットアレーに置く、ダイポールアレーからなる1層構造偏波変換板について検討した。1個のスロットに対して、周囲に置かれた5つのダイポールを考慮すれば、円偏波を実現するダイポールの長さ、角度、高さが正しく求められた。これらのダイポールのパラメータは、スロットの長さやオフセットに依存しなかった。また、ダイポールアレーを置いてもスロットアレーの反射特性は変化しなかった。これらの結果から、スロットアレーとダイポールアレーの設計は独立に行えることが分かった。22GHz帯での試作を行い、ほとんど挿入損失なく1.0dBの良好な円偏波に変換できた。次に、導波管狭壁スロットアレーに置く場合についても検討した。導波管の外壁を無限平板と仮定した近似モデルで外部問題を解くことで、円偏波を実現するダイポールのパラメータを求めることができた。狭壁スロットでは隣接する素子の切られた方向が異なるため、円偏波を実現する最良のダイポールパラメータを用いた場合には、そのスロット角度の差に相当する分だけ各素子の円偏波の位相差が周期的に生じ、大きなサイドローブが発生することが分かった。これを抑圧するために、ダイポール角度を変化させ各素子の円偏波特性を犠牲にし、所望の円偏波の位相の変化を半減させることで、サイドローブレベルが低下することを定量的に示した。
外国人学習者の日本語作文キーボード入力過程の分析とデータベースの作成

先行研究「外国人学習者の月本語ワープロ誤入力の分析と外国人用漢字変換辞書の開発」(平成911年度No.09680296)でえられた、外国人学習者が日本語をキーボード入力する過程をビデオテープに記録したデータを409名分までふやした。入力完了文字数合計約156,000字(平均383字)、入力時間合計約192時問(平均約30分)、入力者の母語40種以上である。テープを再生して、キーボード入力の変更を発見した場合、「変更前テキスト」「消去テキスト」「変更後テキスト」「時間」を記録して「提供者番号」「在日歴」「母語」をラベルづけして1件のデータとし、データベースを作成した。これを変更の種類によって分類してラベルづけした。提供者がひとつの質問の回答を変更せずに一気に入力した場合は、「変更なし」の事例としてデータベースにくわえた。データ数は全体では合計約24,000(提供者ひとりあたり平均60)で、合計約48,000字(提供者ひとりあたり平均約120字)(この項目は集計が完了していないため推定値)が消去されている。データの過半数は、キーのミスタッチの訂正だが、約7,000のデータは文法面からの分析に使用することが可能である。すなわち、助詞の変更や動詞の接続の変更など、提供者の日本語作文のストラテジーを研究するための基礎データとなりうるものである。このデータベースを試験的に利用して、助詞「は」と「が」の変更および副助詞「も」の変更について分析した結果を発表したが、データベースの本格的な利用はこれからである。また、先行研究を継承した音韻面からの分析も、データがふえたことによって精度があがり、研究を続行している。アンケート調査票にこたえる形式で、留学生に実際に日本語を自由作文、キーボード入力させ、その過程(起動中のパソコンの画面)を信号変換してビデオテープに録画した。先行研究で、音韻面からの分析用におなじ手つづきでえられたデータが、175人分(97時間、68000文字、母語36種)ある。平成12年度に、東京外国語大学西ヶ原キャンパスで1回、朝日町キャンパスで10回、住吉町キャンパスで13回、愛知県立大学で1回、電気通信大学で2回、弘前大学で1回のデータ収集をおこない、あらたに83人分(34時間、30000文字、新規母語11種)のデータがえられた。記録したビデオテープを再生チェックして、電子テキスト化し、1回の入力訂正を1データとして、入力テキスト、訂正がおこなわれた項目(品詞、時制、接続など)、入力者の母語、日本語学習歴のラベルをつけて、データベース化しつつある。現在までに処理がおわったデータは220人分、約13500件である。たとえば、データを品詞別に分類すると、その数は、名詞、動詞、助詞、形容詞、副詞の順になり、助詞の中では「に」に関するデータがもっともおおいことがわかった。今後データ数をふやして、入力者の母語・日本語学習歴別の特徴を分析する予定である。先行研究で、音韻面からの分析用におなじ手つづきでえられたデータと平成12年度にえられたデータが、238名分(131時間、98000文字、母語47種)ある。

平成13年度に、東京外国語大学のほかに、愛知県立大学、鈴鹿国際大学、南山大学、愛知教育大学、金沢大学などでデータ収集をおこない、あらたに110名分(38時間、41000文字、新規母語10種)のデータがえられた。平成13年度は、特に、漢字の知識の有無の影響をしらべるために、中国籍の朝鮮族と韓国人、中国籍のモンゴル族とモンゴル人の入力データを比較することを計画し、重点的にデータを収集した。記録したビデオテープを再生チェックして、電子テキスト化し、1回の入力訂正を1データとして、入力テキスト、訂正がおこなわれた項目(品詞、時制、接続など)、入力者の母語、日本語学習歴のラベルをつけてデータベース化をすすめている。現在までに処理がおわったデータは、360名分、約20000件である。先行研究「外国人学習者の日本語ワープロ誤入力の分析と外国人用漢字変換辞書の開発」(平成911年度No.09680296)でえられた、外国人学習者が日本語をキーボード入力する過程をビデオテープに記録したデータを409名分までふやした。入力完了文字数合計約156,000字(平均383字)、入力時間合計約192時間(平均約30分)、入力者の母語40種以上である。テープを再生して、キーボード入力の変更を発見した場合、「変更前テキスト」「消去テキスト」「変更後テキスト」「時間」を記録して「提供者番号」「在日歴」「母語」をラベルづけして1件のデータとし、データベースを作成した。これを変更の種類によって分類してラベルづけした。提供者がひとつの質問の回答を変更せずに一気に入力。した場合は、「変更なし」の事例としてデータベースにくわえた。データ数は全体では合計約24,000(提供者ひとりあたり平均60)で、合計約48,000字(提供者ひとりあたり平均約120字)(この項目は集計が完了していないため推定値)が消去されている。データの過半数は、キーのミスタッチの訂正だが,約7,000のデータは文法面からの分析に使用することが可能である。すなわち、助詞の変更や動詞の接続の変更など、提供者の日本語作文のストラテジーを研究するための基礎データとなりうるものである。このデータベースを試験的に利用して、助詞「は」と「が」の変更および副助詞「も」の変更について分析した結果を発表したが、データベースの本格的な利用はこれからである。また、先行研究を継承した音韻面からの分析も、データがふえたごとによって精度があがり、研究を続行している。
繰返し浸透負荷による劣化を考慮した土構造物耐災性能評価法の構築

常に浸透流にさらされている土構造物は,細粒分の流失やパイピングといった内部浸食を受けており,時間とともに劣化していく.本研究は,実験・数値解析を通じた,繰返し負荷条件下での浸食の進展過程の解明と,地震や豪雨・洪水といった偶発作用に対する耐災性に影響する浸食形態・程度の解明を目的とする.本研究により,耐災性低下が懸念される個所やその健康寿命の推定が可能となれば,社会資本の全体最適化に向けた社会資本ストックのマネジメント高度化の一助となることが期待される.常に浸透流にさらされている土構造物は,細粒分の流失やパイピングといった内部浸食を受けており,時間とともに劣化していく.本研究は,実験・数値解析を通じた,繰返し負荷条件下での浸食の進展過程の解明と,地震や豪雨・洪水といった偶発作用に対する耐災性に影響する浸食形態・程度の解明を目的とする.本研究により,耐災性低下が懸念される個所やその健康寿命の推定が可能となれば,社会資本の全体最適化に向けた社会資本ストックのマネジメント高度化の一助となることが期待される.
新規免疫療法の確立を目指した口腔癌患者に誘導されている多能性免疫担当細胞の解析

可移植性口腔扁平上皮癌担癌マウスにおいて異常増殖するMyeloid Derived Suppressor Cellsの解析を行ってきた。マウスモデルにおける同細胞の維持にはGM-CSFが必須であることを明らかにしたが、ヒト口腔扁平上皮癌では、GM-CSFの産生量に違いがある。そのため、GM-CSF産生口腔扁平上皮癌を用いてきたマウスモデルと違い、口腔癌患者において誘導される同細胞量の違いは、腫瘍細胞の産生するGM-CSF量の違いに依存する可能性があることが示唆された。現在、ヒト腫瘍細胞のGM-CSF産生量と同細胞との関連について解析しており、また同時に、B7-H3の発現確認もすすめている。われわれは、マウスの口腔扁平上皮癌細胞株であるNR-S1Kを用いた、同系マウスへの移植モデルにおいて、癌の免疫回避機構のなかでも、補助刺激分子の一つであるB7-H1/B7-DC:PD-1経路、および、癌細胞の産生する可溶性因子により誘導される未熟骨髄系細胞の性状および機能について解析を進めてきた。本研究で得られた今までの主たる結果は以下のとおりである。1.NR-S1KはB7-H1/B7-DCともに発現していないが、in vitroでIFN-γ存在下に培養すると、また、マウスに生着させてin vivoに腫瘍増殖させると、B7-H1の発現が誘導された。2.NR-S1Kをマウスに接種すると、原発腫瘍の大きさに比例して脾臓の腫大が認められたが、それはCD11b^<high>Gr-1^<med-high>の大型リンパ球(以下CD11b^<high>細胞とする)の異常増殖によるもので、脾臓のT細胞領域のみならず末梢血、リンパ節および腫瘍周囲にも同細胞の集積が認められた。4.CD11b^<high>細胞は、成熟好中球とは異なる、未熟骨髄系細胞とでもいうべきヘテロな細胞集団であった。6.CD11b^<high>細胞の存在にもかかわらず、担癌マウス所属リンパ節細胞の増殖反応は増強されていた。7.NR-S1Kを同系マウス皮下に接種する前後に、別の担癌マウスより分離したCD11b^<high>細胞を移植しても、腫瘍の増殖に対する明らかな影響は認められなかった。補助刺激分子の一つであるB7-H3は、T細胞やNK細胞、抗原提示細胞などの免疫担当細胞のみならず、骨芽細胞、線維芽細胞や上皮細胞などの非免疫細胞にも発現が認められる。ヒトでは、肝、肺、膀胱、精巣等、さまざまな臓器での発現が認められるほか、膵臓癌、非小細胞肺癌、前立腺癌、卵巣癌などの多くの癌細胞上での発現が報告されている。一方、B7-H3は、CTLの誘導やIFN-γの産生を促すといった免疫応答を増強させる報告がある一方で、Th1細胞による免疫反応を抑制するという報告もあり、一貫していない。

その理由として、現在報告されているTLT-2以外に複数のレセプターが存在する可能性や、B7-H3の発現レベルが異なる可能性、T細胞以外の細胞によって間接的に免疫応答を制御している可能性などが考えられているが、未だ推測の域を出ない。実際、ヒトの癌細胞上のB7-H3発現と予後との解析においても、抗腫瘍免疫応答を増強していることを示唆する報告と抑制していることを示唆する両方の報告が複数なされている。B7-H3が口腔癌の予後因子となりうるか、また、抗腫瘍免疫療法に応用できるかを検討するためにも、当科における口腔癌患者の標本を用いて、その発現と予後について検討している。われわれは、マウスの口腔扁平上皮癌細胞株であるNR-S1Kを用いた、同系マウスへの移植モデルにおいて、癌の免疫回避機構のなかでも、補助刺激分子の一つであるB7-H1/B7-DC : PD-1経路、および、癌細胞の産生する可溶性因子により誘導される未熟骨髄系細胞の性状および機能について解析を進めてきた。1.NR-S1KはB7-H1/B7-DCともに発現していないが、in vitroでIFN-g存在下に培養すると、また、マウスに生着させてin vivoに腫瘍増殖させると、B7-H1の発現が誘導された。2.NR-S1Kをマウスに接種すると、原発腫瘍の大きさに比例して脾臓の腫大が認められたが、それはCD11bhighGr-1med-highの大型リンパ球(Myeloid derived suppressor cell,以下MDSCとする)の異常増殖によるもので、脾臓のみならず末梢血、リンパ節および腫瘍周囲にも同細胞の集積が認められた。3.MDSCの表面抗原の解析では、Gr-1med-high、F4/80dim+、Ly49Q+、SIRPa+、PIR A/B+であったが、CD11cやMHC class I/IIは通常の樹状細胞の発現レベルより低い発現を示しており、CD80/CD86に関しても、それぞれ発現なし/低発現であった。4.MDSCは、成熟好中球とは異なる、未熟骨髄系細胞とでもいうべきヘテロな細胞集団であった。5.MDSCはサイトカイン発現のmRNAレベル解析では、IL-1b、IFN-a、IL-4、MIP-1aの発現のみが認められた。6.MDSCの存在にもかかわらず、担癌マウス所属リンパ節細胞の増殖反応は増強されていた。7.NR-S1Kを同系マウス皮下に接種する前後に、別の担癌マウスより分離したMDSCを移植しても、腫瘍の増殖に対する明らかな影響は認められなかった。特に問題はない。25年度が最終年度であるため、記入しない。sample numberを増やして施行し、臨床病態や病理組織学的所見、予後との関連を検索する。
リズミックな下肢他動運動が中枢運動指令に与える影響－効果的な運動療法を目指して－

本研究は,他動運動がが中枢運動指令に与える影響について調べた.健常者を対象に,1)下腿筋に伸張刺激と振動刺激を与えた時,表面筋電図で誘発されるH反射を用いて脊髄レベルの興奮性の変化と,2)自転車エルゴメーターの他動運動中に運動のイメージを行い,その時の心電図,血圧,呼吸,大脳皮質および主動筋の血流動態について調べた.その結果,同側及び対側下肢筋の振動刺激は脊髄の興奮性を低下させることが示された.また,運動イメージに伴う呼吸循環応答は他動運動により増加したが,大脳関連領域の活動が低下したのに対し主動筋の血流量が増加し,他動運動が中枢神経系と末梢神経系に異なる影響を与えることが示唆された.初年度はまず、健常者を対象に末梢求心性感覚入力が中枢神経系の興奮性に与える影響について調べた。下腿三頭筋の脊髄α運動ニューロンの興奮性は、脛骨神経電気刺激によって同名筋の表面筋電図で誘発されるH反射を用いて評価した。実験操作として、同側あるいは対側の下腿三頭筋に伸張刺激あるいは振動刺激を与え、その時のH波の振幅値、Hmax/Mmax、また刺激強度を変化させた時に得られるリクルートメントカーブの変化を観察した。筋の伸張刺激は40と80ニュートンの力を加え、振動刺激はバイブレーター(100 Hz)を用いて行なった。前者はGroup Ia群、Ib群、II群筋線維を刺激し、後者はIa群筋線維を刺激すると言われている。その結果、安静時に比べ同側筋伸張刺激時ではH波振幅値、Hmax/Mmaxが有意に小さかったが、対側同名筋伸張刺激時ではそれらの変化が認められず、伸張刺激の強度を調整しても変化しなかった。一方、同側および対側同名筋の振動刺激時ではともにH波振幅値、Hmax/Mmaxが有意に減少した。以上の結果から、同側だけではなく対側同名筋の求心性感覚入力も脊髄α運動ニューロンの興奮性を低下させることが示された。また、α運動ニューロンの興奮性は対側同名筋のIa群筋線維による求心性入力の多寡に依存して変化することが示唆された。次は、同側および対側肢によるリズミックな他動運動と中枢運動指令との相互作用について、大脳皮質および脊髄レベルで検討していく。健常者を対象として、他動運動に伴う末梢求心性感覚入力が中枢運動指令に与える影響について調べた。具体的には、自転車エルゴメーターの他動運動中に運動イメージを行い、その時の心電図と血圧を経時的に計測した。運動イメージは実際の運動を行わずに脳内でその運動を想起することとして定義でき、末梢求心性感覚入力が伴わないことから中枢性運動循環調節を評価するのに有効である。エルゴメーター他動運動は回転数60 rpm、1分間の運動とし、正回転と逆回転の2課題を設定した。運動イメージは実際の正回転運動と逆回転運動をイメージすることとし、その直前に実際の随意運動も実施した(負荷は100ワット)。結果として、随意運動時では正回転運動よりも逆回転運動のほうが心拍数と血圧の上昇が高かったが、他動運動時では両者に有意な差がみられなかった。一方、運動イメージ時では正回転運動よりも逆回転運動のほうが循環応答が大きい傾向にあり、随意運動時と同様な結果が得られた。また、他動運動中に同様の運動イメージを行うと、運動イメージのみあるいは他動運動のみの時と比べ循環応答が有意に大きく、正回転と逆回転運動では同様な結果が得られた。さらに、他動運動と運動イメージが一致する場合は一致しない場合よりも循環応答が大きかった。以上のことから、自転車エルゴメーター運動の方向によって循環応答が異なることが示され、末梢求心性感覚入力よりも中枢性循環調節による関与が強いことが示唆された。また、他動運動は中枢性循環応答を亢進させることができるが、その運動が一致しない場合よりも一致する場合のほうがより循環応答が大きいことが分かった。両側下肢の他動運動時における運動循環系の変化、とりわけ中枢性の循環応答について検討することができた。両側下肢他動運動による求心性感覚入力が中枢運動指令に与える影響について調べるため、健常者を対象に実験を行った。具体的には、自転車エルゴメーターによる下肢他動運動中(回転数60rpm,1分間)に運動イメージを行い、換気量、呼吸数、酸素消費量、二酸化炭素肺気量、呼気終末炭酸ガス濃度を含む呼吸応答及び心電図や血圧を含む循環応答を経時的に記録した。その時の大脳皮質及び末梢主動筋の血流動態について、近赤外分光法(NIRS)を用いて前頭前野及び大腿四頭筋における酸素化ヘモグロビン(Oxy-Hb)・脱酸素化ヘモグロビン(Deoxy-Hb)の濃度変化を検出した。中枢性運動呼吸循環調節の評価を目的として用いた運動イメージは第一人称及び第三人称の2条件を設定し、直前に実際の随意サイクリング運動も実施した。結果として、他動運動のみに比べ、他動運動に運動イメージを同時に行ったほうが分時換気量、呼吸数、心拍数が有意に増加した。大脳前頭前野の血流動態について、Oxy-HbとDeoxy-Hbの濃度は第一人称と第三人称イメージにおいてともに減少し、両者で差が認められなかった。

一方、大腿四頭筋におけるOxy-Hb濃度が増加し、第三人称に比べ第一人称イメージ時では有意に大きく、Deoxy-Hb濃度は減少し両者で差がなかった。さらに、他動運動に伴い大脳前頭前野のOxy-Hb濃度は減少したが、運動イメージを同時に行う場合、第三人称イメージでは同程度の減少がみられたが第一人称イメージではさらに減少することが認められた。以上のことから、運動イメージは自転車エルゴメーター他動運動に伴う呼吸循環応答を増進することが示唆された。また、末梢主動筋の血流は第三人称よりも第一人称イメージのほうが増加し、運動イメージを評価する客観的な指標として利用できることを示唆すると同時に、大脳前頭前野の血流変化よりも適切であることが示された。本研究は,他動運動がが中枢運動指令に与える影響について調べた.健常者を対象に,1)下腿筋に伸張刺激と振動刺激を与えた時,表面筋電図で誘発されるH反射を用いて脊髄レベルの興奮性の変化と,2)自転車エルゴメーターの他動運動中に運動のイメージを行い,その時の心電図,血圧,呼吸,大脳皮質および主動筋の血流動態について調べた.その結果,同側及び対側下肢筋の振動刺激は脊髄の興奮性を低下させることが示された.また,運動イメージに伴う呼吸循環応答は他動運動により増加したが,大脳関連領域の活動が低下したのに対し主動筋の血流量が増加し,他動運動が中枢神経系と末梢神経系に異なる影響を与えることが示唆された.同側および対側下肢を他動的に実験操作した時に中枢神経系の興奮性、とりわけ脊髄α運動ニューロンの興奮性について電気生理学的手法を用いて検討することができた。同側および対側下肢の他動運動時、Ia群筋線維を介した求心性入力によって脊髄α運動ニューロンの興奮性が減少することが明らかになった。また、ダイナミックな自転車エルゴメーター他動運動は中枢性循環応答を亢進させることでき、運動の方向によって亢進の程度が異なることが明らかになった。循環調節中枢として脳幹が大きな役割を果たしているため、おそらく脳幹での中枢神経ネットワークの興奮性が変化したことが予想されるが、今後検討する余地がある。また、大脳皮質も中枢性運動循環調節に寄与していると言われているが、他動運動によって大脳皮質の興奮性がどのように変化するかは明らかではない。さらに、他動運動の方向について検討したが、運動の速度や種類についてまだ検討する必要がある。以上のことを踏まえた上で、最終年度では他動運動が中枢神経系の興奮性変化に与える影響についてさらに具体的に調べていく予定である。運動生理学、神経生理学、循環生理学、リハビリテーション初年度では、同側および対側下肢を他動的に動かす時に、Ia群筋線維を介した求心性入力によって脊髄α運動ニューロンの興奮性が減少することが示された。今後は、他動運動と中枢運動指令との相互作用について検討していく予定である。特に、リズミックな運動を自動的あるいは他動的に遂行する時に、運動の範囲、速度、力の強さなどの因子について検討する必要がある。運動中に中枢神経系の興奮性もダイナミックに変化していることが予測され、また一側肢による運動では対側および同側大脳皮質の興奮性が変化することが示唆されている。今後は電気生理学的手法および脳機能イメージング法を併用することで、上記したことを明らかにする。実験消耗品の中で予定より安く購入できたものがあったため、その余った金額を次年度の助成金と合わせて使用したい。最低限の実験消耗品は既に助成金により購入し足りているが、さらに必要な実験関連消耗品を購入するには金額が不足していたため、次年度の助成金と合わせて使用したい。主に実験消耗品を購入する予定である。
ゼブラフィッシュを用いた聴覚情景分析の神経回路基盤の研究

体が透明で生体内での神経回路の可視化や神経活動の光学計測に適したゼブラフィッシュと最新の光学計測法を用いることで、全脳の範囲かつ単一細胞レベルで聴覚応答を計測する実験系を立ち上げることができた。聴神経節細胞の電気生理学的記録、脳幹への聴神経投射の可視化および脳幹の神経細胞群の聴覚応答を光学計測することに成功した。今後更なる光学系の改良や詳細な計測および大規模データ解析により聴覚機能の神経回路機構が明らかにされると期待される。本研究では、脊椎動物の聴覚の代表的な機能のひとつである聴覚情景分析の神経回路基盤を明らかにするために、ゼブラフィッシュを新たなモデルとして確立することを目的として、聴覚系の形態学的および生理学的解析を行った。(1)聴覚回路の生理・形態学的解析我々はこれまでに魚類の聴覚器官である内耳の耳石器官のうち、ゼブラフィッシュ仔魚において吻側の卵形嚢は平衡感覚に重要な役割を果たす一方で、尾側の球形嚢は聴覚に重要な役割を果たすことを見出していた。本研究では、聴覚情報を脳へ伝達する聴神経節細胞の単一神経細胞の細胞外活動電位をloose-patch clamp法で記録する手法を初めて確立し、球形嚢から感覚入力を受ける聴神経節細胞が音刺激に応じて発火周波数を増加させる一方で、卵形嚢からの聴神経節細胞は顕著な応答を示さないことを明らかにした。さらに、両者の軸索投射パターンを蛍光標識して調べ、ともに菱脳背側の菱脳第1分節から第7分節の範囲に投射することを明らかにした。(2)神経活動の光学的計測法活動電位を高い時間分解能で光学的に計測するために、遺伝子コード型膜電位感受性プローブ蛍光タンパク質Accelerated sensor of action potentials 1(ASAP1)をGal4-UASシステムで発現する遺伝子組換えゼブラフィッシュを作製した。性能評価実験として脊髄ニューロンにASAP1を発現する遺伝子組換え仔魚に運動を誘発する感覚刺激を与えると、10%程度の蛍光強度の変化が記録され、神経活動計測の有効な手法となる可能性が示唆された。本研究では、脊椎動物の聴覚の代表的な機能のひとつである聴覚情景分析の神経回路基盤を明らかにするために、ゼブラフィッシュを新たなモデルとして確立することを目的として研究を行った。聴覚応答が脳のどの部位で起こるのかを脳全体かつ単一細胞レベルの解像度で捉えるために、透明で全脳光学計測が可能であるゼブラフィッシュ仔魚の利点を生かして聴覚応答を計測する光学実験系の確立を目指した。脳全体の神経細胞の蛍光強度測定のためにHoward Hughes Medical Institute's Janelia Research Campusを訪問して二光子励起顕微鏡を用い、神経細胞にカルシウムイオン指示タンパク質を発現する遺伝子組換えゼブラフィッシュ仔魚をアガロースに包埋し、音刺激を与えるプラットフォーム上に固定した。聴神経の一次投射領域である脳幹に注目してカルシウムイメージングを行ったところ、短いパルス音/振動刺激(500 Hz, 2 cycles)に対して両側脳幹の菱脳第一分節の正中線から約40μm側方の細胞群、およびそこから菱脳第5分節の正中線から約20μm側方を経由して後脳後部へ下降する繊維群においてGCaMP6fの一過的な蛍光強度上昇が観察された。蛍光強度変化率ΔF/Fは約50%であり、約1秒後には元の蛍光強度に戻った。異なる刺激強度に対して同様の応答が再現され聴覚応答であることが示唆された。神経回路の形態・生理学的解析は概ね順調に進捗したが、これに多くの時間を費やし、光学計測法や行動学的実験系の確立がやや遅れたため。神経科学脳組織の透明度が高く光学的解析に適したゼブラフィッシュ仔魚の利点を生かし、ひきつづき光学計測や形態・生理学的解析を進める。本研究では脳神経ネットワークの情報処理機構の一端を理解するためにゼブラフィッシュ脳神経活動を計測操作する新たな実験系の立ち上げを推進してきた。その過程で神経活動の光学的計測プローブ分子の中で最近報告されたものを用いることで、良好なデータを得られる見通しが立った一方で、光学系のさらなる改良を検討する必要があることが判明した。光学系を改良し、仕様の検討が完了していない光学機器の購入費用、遺伝子組換え魚の飼育維持費用、および飼育のための研究支援者の雇用費に充てる。