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カール・メンガーについての伝記的研究

同学会への参加は初めてであったが、未知との研究者との出会いによって経済学史研究全般について多くの刺激を受けたほか、拙論については、セッションの参加者、とくにコメンテーターのモーリス・ラグー氏から、メンガー、ハイエクの「合理主義」の概念をめぐって、貴重なコメントをいただいた。氏からは、帰国後にも文書でさらに詳細な批判をいただいた。また、別の機会に、ジャンドメニカ・ベッキオ、マリア・パガネッリの諸氏からも示唆を得ている。現在、本報告論文は査読付雑誌に投稿中であり、査読者のコメントをふまえた改訂作業に従事している。2012年中には活字化できるように鋭意努めたい。さらに、十一月には学園祭の期間を利用して、ヴィーンを訪ね、国立文書館の資料収集に従事した。今回が、本補助金を使っての最後の機会となるので、いままで収集したものの資料の確認、読解の確認などに従事した。また、三月には、摂南大学で開催された進化経済学会に出席した。私は「経済理論史」や「人工市場研究とオーストリア学派市場過程論」など、多くのセッションに参加したほか、招待講演者のオリヴィエ・ファブロー氏の講演にも列し、質問をした。とくに、「経済理論史」のセッションでなされた、八木紀一郎氏の近著、『オーストリアとドイツの経済思想:主観主義から社会的進化へ』(ラウトレッジ社)についての報告は本研究と密接にかかわるものであり、セッションで質疑応答を行う機会を得た。これらは、本研究のさらなる遂行にとって多くの示唆を与えるものである。
聴覚障害者のハンディキャップ尺度の作成

本研究は、WHOが国際障害分類で提唱したハンディキャップの概念とその尺度の問題を聴覚障害者の視点から解決するためにコミュニケーション行動の視点から障害モデルを構築し、さらに聴覚障害者のハンディキャップ尺度の作成した。WHOが国際障害分類で提唱したハンディキャップ尺度は、特に、ハンディキャップの概念、さらにその対象が肢体不自由児者が中心であること等さまざまな問題が指摘されている。そこで、本研究は聴覚障害者の社会生活機能を中心に聴覚障害によって生成されるハンディキャップの問題を評価し、その問題点を明らかにした。さらに聴覚障害者のために開発されたハンディキャップ尺度に関する研究を検討し、聴覚障害者の社会生活機能を総合的に評価するNoble, W.G.が開発したTHE HEARING MEASURESCALEに補聴システムの評価を追加し日本修正版を作成し、聴覚障害者の社会生活機能の評価を行った。その結果をもとづき、ダイアク状況をコミュニケーション行動の視点から障害モデルを構築し、そのモデルにもとづきコミュニケーション行動の問題が生起するハンディキャップ状況を抽出した。ハンディキャップ尺度はこれら要素の相互作用をハンディキャップ尺度を作成した。本研究は、ハンディキャップ状況で生じた相互作用の動的な特性をモデル化することが今後の課題である。今年度の研究計画は、欧米及び我が国の文献収集、先行研究の検討を行い、ハンデイキャップ尺度の構成・内容の検討することであった。もうひとつは調査協力者の交渉であった。文献収集は順調に進み、これまで作成された尺度をほとんど収集し、現在これらの尺度の構成・内容・長所・短所を整理しつつある段階である。もうひとつは尺度の構成・内容の検討であるが、この作業は先行研究の尺度で予備調査を実施し、この尺度をもとにその構成と内容を検討するという手順で進めている。現在は2回目の予備調査を行っている段階である。1回目の予備調査では、音声知覚・コミュニケーションの問題は対話からマス・コミュニケーションまでの問題を見出すことができることが分かった。問題は、これまでの尺度はスクーリニングから診断、さらに補聴器フィッテングの評価まで様々な目的にあわせて作成されており、本研究の目的を十分満たせないことである。尺度構成・内容の検討はもうひとつの方向からも検討している。この方向からの研究は尺度構成のもととなる障害モデルの検討である。この作業は障害モデルに関する文献を収集し、それぞれのモデルを整理し、モデル作成の手順を検討している段階である。現在は、先行研究と障害の概念に関する論文を執筆中である。また、研究協力者、つまり被験者の交渉は進行中で、種々の聴覚障害者の団体と交渉中である。本研究で作成する聴覚障害者のハンデイキャップ尺度は、文献研究と予備調査に基づきHearing Measurement Scaleの日本語改訂版として開発することが望ましいことが分かった。本尺度は、I.スピーチの聞き取り、11項目、II.非言語音の聞き取り、8項目、III.音源定位、7項目、IV.ハンデイキャップに対する対応、7項目、V.スピーチの歪み、3項目、VI.耳鳴り、4項目、VII.聴力損失に対する意識(障害観)、4項目の合計42項目である。スピーチの聞き取りではコミュニケーション様式(一対一のコミュニケーション。グループコミュニケーション、さらにテレビやラジオなどのマス・コミュニケ-シュン)での評価が可能である。本研究は、また、自己報告形式で評価できるような日本語版に改訂した。評価は5段階評価(全然問題がないから非常に困るの5段階評価)法である。最近は、ハンデイキャップの評価は自己評価が有効であることが報告されており、評価尺度として有効な改訂であると思われる。現在、聴覚障害者のハンデイキャップ尺度は大量のデータで尺度の有効性を検討するために調査研究を実施し、調査票を回収し整理しつつある。今後作業はデータの分析と報告書の作成である。問題点としては、この日本語改訂版をもとに次のテーマとして科学研究費補助金研究の申請をしたハンデイキャップ生成のメカニズムの研究成果をもとにハンデイキャップ尺度として臨床的に有効な尺度を作成したい。
波長可変真空紫外レ-ザ-による半導体光励起プロセスの基礎応用過程の研究

1.光励起プロセスに関わる反応ガスの真空紫外(VUV)領域の波長効果の測定に基づき、反応機構の分子レベルの解明を目標とし、121nm附近の波長可変VUVレ-ザ-光の開発およびその光解離反応への応用を行った。Krを非線形媒質として2台の色素レ-ザ-の2光子共鳴4周波差混合によって121nmの附近で1nmの幅で波長可変なレ-ザ-光を発生させることに成功した。とくに,Arを混合させることにより出力を大幅に改善できることを見出した。このレ-ザ-光を用い、H原子をそのLymanーα遷移に基づく、レ-ザ-誘起蛍光の測定で高感度検出できることを実証した。アンモニアのA^^状態のU_2=1の準位から前期解離により生成したH原子のドップラ-の広がりの測定よりその並進エネルギ-の推定に成功した。この方法は、半導体プロセスの反応追跡に広い応用の可能性をもつものと期待される。2.半導体表面の局部構造や表面反応を追究することを目的として、VUVレ-ザ-光を光源としたマイクロスポット光電子分光法の開発を行った。YAGレ-ザ-光の周波数てい倍で得られる118nmのVUVレ-ザ-光を試料面上の微小スポットに集光し、放出される光電子を飛行時間型エネルギ-分析器で検出した。試料上のマイクロスポットの位置を移動させ、表面の場所毎の光電子スペクトルを記録した。その結果、本装置では回析限界に近い空間分解能が得られることが確認された。VUVレ-ザ-光は指向性の高いコヒ-レント光であって、高い空間分解能を得るために本質的に重要である。開発した方法は、表面上での光化学反応の追跡に重要な役割を果すものと考えられる。
組換え昆虫細胞によるウイルス様粒子の連続生産システムの構築

ウイルスの表面タンパク質の遺伝子を発現する組換え昆虫細胞を作製し,安全かつ有効なワクチンとして利用可能なウイルス様粒子の生産について検討した.カイコガ由来のアクチンプロモーターの上流にバキュロウイルス由来のトランス作用因子とエンハンサーを配し,選択マーカーを有する発現ベクターに,日本脳炎ウイルスの表面タンパク質prMおよびEの遺伝子を挿入した.このプラスミドを培養昆虫細胞に導入して薬剤存在下で培養することにより,哺乳動物細胞と比べて100倍以上のEタンパク質を分泌生産する細胞を得ることに成功した.ウイルスの表面タンパク質の遺伝子を発現する組換え昆虫細胞を作製し,安全かつ有効なワクチンとして利用可能なウイルス様粒子の生産について検討した.カイコガ由来のアクチンプロモーターの上流にバキュロウイルス由来のトランス作用因子とエンハンサーを配し,選択マーカーを有する発現ベクターに,日本脳炎ウイルスの表面タンパク質prMおよびEの遺伝子を挿入した.このプラスミドを培養昆虫細胞に導入して薬剤存在下で培養することにより,哺乳動物細胞と比べて100倍以上のEタンパク質を分泌生産する細胞を得ることに成功した.新興感染症の出現や再興感染症の拡大にみられるように,近年の感染症事情は大きく変貌し,ワクチンの重要性が高まっている.ウイルスの表面タンパク質をコードする遺伝子を哺乳動物細胞に導入すると,ウイルス感染細胞と同様の生合成過程によりウイルス様の空の粒子が形成,分泌される.このような粒子は,ゲノムをもたず感染性がないため安全性が高く,本来のウイルス抗原と同等の抗原性や免疫原性を示すことから,ワクチンとしての利用が期待されている.しかしながら,ウイルスタンパク質の哺乳動物細胞に対する毒性のため,収量が低いことが課題であった.そこで,本研究では,培養昆虫細胞を用いてウイルス様粒子状ワクチンを大量に生産するための基盤技術を確立し,安全かつ有効なワクチンの高生産プロセスを開発することを目的として,検討を行っている.これまでに,日本脳炎ウイルスの表面タンパク質であるMタンパク質およびEタンパク質の遺伝子を昆虫細胞High Fiveに導入し一過性発現を試みたところ,哺乳動物細胞を用いた場合の数十倍のEタンパク質の発現レベルが得られることを見出した.また,培養上清をスクロース密度勾配遠心分離法により分析したところ,昆虫細胞が分泌発現したMタンパク質とEタンパク質は粒子構造を形成していることが示唆された.さらに,哺乳動物細胞の数十倍のEタンパク質を分泌生産する安定形質転換細胞を得ることにも成功した.昆虫細胞は機能性タンパク質を大量発現可能であり,動物細胞とは宿主域が異なるため,ウイルス様粒子状ワクチンを高生産可能な新たなシステムを構築できると考えられる.ウイルスの表面タンパク質をコードする遺伝子を哺乳動物細胞に導入すると,ウイルス感染細胞と同様の生合成過程によりウイルス様の空の粒子が形成,分泌される.このような粒子は,ゲノムをもたず感染性がないため安全性が高く,また本来のウイルス抗原と同等の抗原性や免疫原性を示すことから,ワクチンとしての利用が期待されている.しかしながら,ウイルスタンパク質の哺乳動物細胞に対する毒性のため,収量が低いことが課題であった。そこで本研究では,培養昆虫細胞を用いて安全かつ有効なウイルス様粒子ワクチンを高生産するための基盤技術を確立することを目的として,日本脳炎ウイルスの表面タンパク質であるMタンパク質とEタンパク質の遺伝子を昆虫細胞に導入しウイルス様粒子の生産について検討した.Mタンパク質の前駆体prMがMに切断される部位に1アミノ酸置換の変異を挿入したprM遺伝子とEタンパク質の遺伝子を,カイコガ由来の細胞質アクチンプロモーターの上流にバキュロウイルス由来のトランス作用因子IE1とエンハンサーHR3を有し,さらに選択マーカーとして薬剤耐性遺伝子を含む発現ベクターに組み込み,Trichoplusia ni由来の昆虫細胞BTI-TN-5B1-4(High Five)に導入したところ,変異のないprM遺伝子を用いた場合に比べて2倍以上のEタンパク質が分泌生産された.また,変異を挿入したprM/E遺伝子をHigh Fiveに導入して薬剤存在下で長期間培養することにより,哺乳動物細胞の100倍以上のEタンパク質を分泌生産する安定形質転換細胞を得ることに成功した.昆虫細胞は機能性タンパク質を大量発現可能であり,動物細胞とは宿主域が異なるため,ウイルス様粒子ワクチンを高生産可能な新たなシステムを構築できると期待される.
技術教育手話データベースとCAI化

前年度の研究結果により決定したデータベースのスペックに従って、学生の学習進度に合わせられるように、登録計算機擁護を入門者用(29語)、初級者用(97語)、中級者用(219語)、上級者用(330語)に分け、各レベルでの学習到達目標とし、学習の動機付けの一つとした。これまでの研究成果を基に、「動く手話辞典」の第一版を作成した。これは登録手話データ総容量144.4MB、総手話数163語、平均再生時間2.74秒(最大3.93秒、最小1.93秒)、Hyper Cardスタック総量354KBとなった。これらの登録手話は、入門編と初級者編の合わせて126語(163表現)となった。また、一つの用語に対し、日本手話の表現とASLでの表現の両方が利用されているもの、片方だけのものなどがあり、平均、一手話に対し、1.3個の手話表現があった「動く手話辞典」の第一版では、予定登録数の三分の一の126語の登録語数に減少したのは、日本手話での表現方法が未定のものが多く、その確定作業がなかなか進まなかったことによる部分が大きい。また、前述のように専門用語の手話学習効率を上げるため四つのクラスに分けたが、同一クラス内での用語検索はできるが、クラスを越えて検索がやりにくい一面があり、用語解説欄に記述された用語も含めた「用語検索」機能等の改善が必要と思われる。今後も、ユーザの声を反映させて、より良いデータベースを作製するためにも、継続的調査・研究が必要である。平成4年度は、技術教育手話表現データベース構築を図るための手話表現の実態調査とそれに基づく手話表現法の分類を行った。聴覚障害者との手話コミュニケーションを実際に利用している技術教育現場にいる教育者及び聴覚障害者に対して、情報・電子分野の技術用語表現における手話活用についてアンケート調査を行い、それに基づいて、使用頻度・必要性・用語間相関度等について分析を行った。その結果、以下の様な知見が得られた。まず、使用頻度・必要性については、情報工学に関する用語が高く、特に、コンピュータプログラミング、及び周辺機器についての用語の使用頻度・必要性の高い傾向がみられた。その反面、グリッド、もしくは、ローパス等といった専門性の高い用語については、低い傾向がみられた。そして、その研究データを参考にして、手話データベースの収集装置の設計を行った。装置の構成はコンピュータ本体、記憶装置、画像処理装置から成る。現在、技術教育手話のデータを本装置において収集中である。研究は、概ね順調に進展しており、そのなかでも、アンケート調査によって得られた技術教育手話に関する情報が、当初の予測以上に集まったことは、技術教育現場における手話利用に対する関心の高さのあらわれでもあった。こうした点をふまえて、今後は、更に綿密な調査観点を検討し、継続して本調査を行う必要があるもとの考えられる。前年度のアンケート調査の分析結果から評価用のデータベースを作製した。これは、手話語数:21語、動画面積:180x140pixeles、動画容量:約300KB/手話、再生速度:15フレーム/秒、表示時間:平均2.5秒/手話、総容量:約8MBであった。このプロトタイプより、データ容量の概算や再生速度等に関する基礎データの収集、手話表現を行っているモデルの撮影条件や、ユーザーインタフェイスの解析を行った。また、このプロトタイプを複数の人々に試用してもらい、貴重な意見を得た。この間、動画表示システム(Quick time)の大幅な機能改善により、CD-ROMを配布メディアとした場合のスペックを下記のように決定した。手話語数:約500語、動画面積:320x240pixeles、動画容量:約500KB/手話、再生速度:10フレーム/秒、表示時間:平均2.5秒/手話、総容量:約300MBCD-ROM版のデータベースの作製に当たり、前年度のアンケート調査に洩れた新しい用語等を加えた約600語の専門用語を設定し、これらに関して使用頻度等の調査を行った。

これらの調査結果と前述のユーザーの意見を考慮して、初級・中級・上級別に用語をクラス分けを行いデータベースを作製することとした。しかし、これらの手話の表現がまだはっきり決まっていない物が多数あり、これらの表現方法を決める為に、計算機関係の仕事に携わっている聴覚障害者の方々に協力していただいて、その表現方法を調査・検討中である。今後も、ユーザの声を反映させて、より良いデータベースを作製するためにも、継続的調査・研究が必要である。前年度の研究結果により決定したデータベースのスペックに従って、学生の学習進度に合わせられるように、登録計算機用語を入門者用(29語)、初級者用(97語)、中級者用(219語)、上級者用(330語)に分け各レベルでの学習到達目標し、学習の動機付けの一つとした。これまでの研究結果を基に、「動く手話辞典」の第一版を作成した。これは、登録手話データ総容量144.4MB、総手話数163語、平均再生時間2.74秒(最大3.93秒、最小1.93秒)、Hyper Cardスタック総量345KBとなった。これらの登録手話は、入門編と初級者偏の合わせて126語(163表現)となった。また、一つの用語に対し、日本手話の表現とASLでの表現の両方が利用されているもの、片方だけのものなどがあり、平均、一手話に対し1.3個の手話表現があった。「動く手話辞典」の第一版では、予定登録数の三分の一の126語の登録語数に減少したのは、日本手話での表現方法が未定のものが多くその確定作業がなかなか進まなかったことによる部分が大きい。また、前述のように専門用語の手話学習効率を上げるため四つのクラスに分けたが、同一クラス内での用語検索はできるが、クラスを越えての検索がやりにくい一面があり用語解説欄に記述された用語も含めた「用語検索」機能等の改善が必要と思われる。
リバース薬理学の展開

ゲノムプロジェクトの後には、膨大であはるが有限のヒトの遺伝情報の全体像が明らかになり、新たな創薬の標的も多数含まれている。このような状況の下では、従来の薬理学による「薬物から標的へ」とは逆に「標的から薬物へ」の方向の研究の可能性と重要性を認識し、両方向から研究を進めることが、薬理学の発展に必要不可欠である。本研究計画では、薬理学を大きく発展させる遺伝情報の機能解析系の開発など切り開くべき未知の分野を明確にし推進することが肝要であると考えから、ゲノム情報から薬物標的候補遺伝子を選び出し、まずその生理機能を明らかにし、次に薬物を探すというリバース薬理学を我が国において展開させる方策を検討することを目的に、生命科学研究の最先端の研究を進めている薬理学者を中心に組織し、老化、脳などの先端分野の研究者も含め、先端薬理学研究の推進と展開への取り組みについて討議した。これらの結果を踏まえ、生命科学の先端的研究から標的を提起するような逆方向の流れを明確にし、推進する方策を検討し、薬理学の新たな展開を図るために、日本薬理学会および日本学術会議薬理学研究連絡会議と密接に連携しながら第24回薬理学研究連絡委員会シンポジウム「生命科学の最先端から創薬へ」を開催し、生命科学の最先端研究を行っている代表的な研究者と薬理学研究者の討論を多くの薬理学研究者に伝えるとともに、広く議論を喚起した。さらに、班員やシンポジストによる薬理学と生命科学の先端的研究の論文集を作成し、薬理学研究者に配付した。
発生学的知見を応用した新たな骨再生医療の開発

我々は、この研究期間において発生学的知見を応用した新たな骨再生療法の確立を目指した結果、炭酸ガスレーザーを用いたインプラント治療の開発、低出力超音波パルスを用いたインプラント埋入後の治癒促進法の確立、ならびに骨細胞特異的因子であるSOSTが象牙芽細胞に発現することを発見し、論文の作成を行った。また、炭酸ガスレーザーに関する教育論文を世に送り出し、結果として4本の学術論文を作成することが出来た。SOST遺伝子は,骨硬化症(Sclerosteosis)の原因遺伝子として発見され,その欠損により全身の骨に異常が生じると言われている.近年、SOST遺伝子産物であるSclerostinが骨細胞中に特異的に発生し,BMPシグナルやWntシグナルを抑制することで骨代謝を調整していることが明らかになった.一方,骨硬化症などの症状を有する患者において,種々の歯の形態異常が認められることも報告されている.しかしながら,BMPシグナルやWntシグナルが重要な役割を果たす歯の発生において,SOSTと歯の発生の関連性を検討した研究はない.そこで今回,マウス胎仔の歯胚発生各段階を形態学的および免疫組織化学的に観察することにより,歯胚形成におけるSOSTの役割を検討した.実験には,E12.518.5のICR系マウス胎仔および出生後3日(P3)のICR系マウスを用い,10%中性緩衝ホルマリンにて固定後,通報に従って脱灰,脱水,透徹を実施した後,パラフィンに包埋し矢状断にて連続切片を作成した.同切片を用いて,抗マウス由来SOSTヤギポリクロナール抗体を一次抗体とし,avidin biotin complex法を用いた免疫組織化学的染色を行った.切片は,ヘマトキシリンにて二重染色を行い,光学顕微鏡下で観察した.その結果,硬組織形成期の歯胚において,エナメル芽細胞と向き合うように配列する象牙芽細胞に発現陽性像を確認した.新生マウスの歯胚においては,臼歯TGの間葉側細胞にも染色陽性像が認められた.以上の結果より,SOSTは硬組織形成が開始された後の歯髄側細胞の機能調節因子として関与を有する可能性が示唆された.SOSTは,TGおよび顎骨の発生に関与する可能性が示唆され,この研究成果は歯科保存学領域の再生医療実践に大きく寄与するものであると考えられる.炭酸ガスレーザーは、10.6μmの波長を示すハードレーザーで、その出力によって組織や細胞を活性化するLLLT作用と、組織を蒸散させるHLLT作用を有する。近年、歯周治療やインプラントを用いた療法においてLLLT作用を応用し、歯槽骨の再生を行う試みがなされている。しかしながら、細胞レベルでのエビデンスが少ないまま治療が先行してしまっている感は否めない。我々は炭酸ガスレーザー照射をメカニカルフォースと捉え、その照射により脛骨の骨髄側に骨形成を誘導すること、それには骨細胞の存在が重要であること、そして形成された骨はやがて吸収されてしまうことを報告してきたが、これをインプラント治療に応用できないかと考えるに至った。そこで、10週齢のメスSDラットを用い、A群は右脛骨にレーザー照射を行った後、インプラント埋入を行い、左脛骨にはレーザー照射のみを行った。B群は右脛骨に疑似手術を行い、左脛骨にはインプラントの埋入を行った。埋入後、7日21日で試料の回収し、固定後に軟エックス線撮影を行った後、脱灰しパラフィン切片を作製、ヘマトキシリンエオジン(以下H-E染色を行い観察した。その結果、炭酸ガスレーザー照射により脛骨骨髄側に誘導された骨は、早期にオッセオインテグレーションを獲得するという結果を得た。このような基礎的な知見を積み重ねることにより、物理的刺激を応用した新たなインプラント埋入法の確立が可能になると考えられる。したがって、今回の研究成果は非常に意義のあるものである。現在、成果を国際誌に投稿し、受理され印刷中である.
膵癌PDXライブラリ-を用いたシングルセル解析による腫瘍内治療抵抗不均一性の解明

膵癌は代表的な難治性固形腫瘍であり予後が極めて不良であるが、その理由として早期から浸潤・転移をきたす生物学的悪性度の高さや、豊富な細胞外基質を伴う過剰な間質増生(desmoplasia)がもたらす乏血性環境による低薬剤送達性等が挙げられる。本研究では、ヒト膵癌における機能的なheterogeneityの特性を保持した患者腫瘍組織移植(patient-derived xenograft:PDX)モデルを用いることで、腫瘍内の多様な細胞集団をそのまま再現し、その多様な細胞を単一細胞レベルで網羅的発現解析を行い、これまでにない機能的な分類により、未知の機能別の細胞集団を同定する。
河川微生物膜の三次元構造と群集組成が有機物分解機能に与える影響

生態系機能と群集組成の結びつけという生態学で最も重要かつ根源的な問いを、河川生態系基盤として重要でありながら技術的な困難さから見過ごされてきた微生物膜を対象として検証した。また、生態系機能-生物群集の関係に三次元構造を取り入れ、ユニークな発想で取り組んできた。[作業仮説]微生物膜の三次元構造を作り出す上で、縦横(xy)面と深さ(z軸)の決定要因が異なる。環境要因の差がxy面では小さく、xy面の種の分布は膜内の環境要因よりも種間相互作用に影響される。逆に、z軸における微生物の分布は、拡散率の差によって溶存酸素や有機物といった環境要因の濃度に垂直方向の差が出る為、種間相互作用より環境要因によって決められる。1.河川水を用いて微生物膜をフローセルで培養した。膜内ミクロ環境をガラス微小電極で測定し、16S rRNA遺伝子を対象にFISHを行いCLSMで分析する事で、種組成と三次元構造の決定要因の特定を図った。種組成と三次元構造は膜内の溶存有機物や酸素の濃度勾配に加えて、定着の順序が重要であった。2.種組成と三次元構造をパターン化する為、三次元格子状のモデルを環境要因とそれらへの依存度が異なる種間の相互作用から構築した。パターン化には、遺伝学的分類に加えて生態系機能群のような特徴を表す分類法の不可欠さが示唆された。3.実験1の手法を用いて、膜外環境の変化が微生物膜の三次元構造と種組成の変化を通して有機物分解機能に与える影響を調べた。落葉の浸出液を添加して環境を変化させ、それらへの応答を解析した。蛍光ラベル基質を用いて有機物分解に関わる特定の酵素の活性を測定した。CLSMを用いて微生物種と分解酵素の空間分布を同時に明らかにする事で、最適な種組成と三次元構造のパターンを特徴づける計画であったが、FISHプローブの対象種を門より詳細な分類レベルにする必然性が明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では河川という確率論的に変動する環境下の微生物群集において、膜の三次元構造とそれを織りなす種組成が、膜全体の有機物分解能に与える影響を明らかにするため、河川微生物膜の持つ有機物分解機能の種類と活性は、膜内の種組成だけでなく、それぞれの種がどのような配置で生息しているかにも左右されるという仮説を立て、次の作業仮説に基づいて研究を進めている。1 :微生物膜の三次元構造を作り出すうえで、縦横(xy)面と深さ(z軸)の決定要因が異なる。2 :流入する陸域資源を有効活用するために最適な種組成と三次元構造の組み合わせがある。当該年度は、実験1、2の実施と解析、結果の取りまとめと河川での野外培養実験の学会発表を行った。実験1 :種組成と三次元構造の決定要因をフローセルで無添加の河川水を培養し、ガラス微小電極を用いて膜内環境要因を最小100μm単位で測定し、16SrRNA遺伝子を対象にFISHを行いCLSMでそれを視覚化することで種組成とその分布を分析することで特定し、作業仮説1を検証することを目的に行った。実験2 :種組成と三次元構造の組み合わせをモデル構築によりパターン化するために、環境要因(溶存有機物や酸素の濃度勾配)とそれら環境要因への依存度が異なる種間の相互作用という2つの観点から三次元格子状の河川微生物膜モデルを構築した。作業仮説1を検証するために更なる調整は必要であるが、モデルはほぼ完成している。CLSMを用いたFISHや酵素活性解析は必要な設備が全て整っているシンガポールのSCELSEにて行った。

CLSMを用いて微生物種と分解酵素の空間分布を同時に明らかにする事で、最適な種組成と三次元構造のパターンを特徴づける計画であったが、FISHプローブの対象種を門より詳細な分類レベルにする必然性が明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。10の実験1において、河川水培養で構築した微生物膜へFISHを行う上での技術的な問題が浮上し、さらにFISHに用いられるプローブの種類で測定出来る種組成レベルが粗いことから、微小電極を用いた膜内環境と三次元構造で見た種組成を関連付けることが出来なかった。そこで、詳細な種組成を把握するため次世代シーケンサーを用いて培養微生物膜の種組成を解析し、得られた種組成の情報から種の持つ特性に応じてその中の数種類に着目する方法を取る。11に記した変更点を除き、次年度は交付申請書にある通り、以下の実験を進めていく。実験3 :作業仮説2を検証するため、膜外環境の変化(異なる濃度の落葉抽出液添加)が、微生物膜の三次元構造と種組成の変化を通して、有機物分解機能(酵素活性)に与える影響を調べ、酵素活性の分析により有機物分解機能を最適化する組み合わせパターンを特定する。実験4 :野外における培養実験により、野外での種組成と三次元構造の決定要因を特定し、組み合わせパターンの最適度をはかる。
音楽の理論学習が音楽聴取技能の発達に及ぼす影響に関する実験的研究

音楽科学習指導要領における「音楽的感受」を実現するためには、感受の根拠を音楽構造に求める学びが重要である。すなわち、音楽の構造面に注意を払って聴く鑑賞態度(構造を意識した聴取)が求められている。しかし、音楽構造に関わる知識を伴わずに「構造を意識した聴取」を行うことは難しいと考えられる。一般的に、音楽の認知では、音楽に関わる様々な知識の集合体であるスキーマが大きく関わっているとされる。聴取者が構造を意識しながら音楽を聴くためには、音楽構造についての知識がスキーマに含まれている必要があると想像される。本研究の目的は、音楽構造に関わる知識の学習、すなわち音楽の理論的知識の学習が、学習者の「構造を意識した聴取」を促進させるのかを、実験的に検証することである。具体的には、ピアノ学習をとりあげ、学習における音楽理論の学習の有無を統制し、その音楽鑑賞における聴取態度への影響を調べる。平成30年度は本研究のメインとなる本実験を実施した。前年度に準備した実験計画に基づき、各協力者に割り当てられた条件に応じたピアノ学習に取り組んでもらい、その学習前後における鑑賞態度の変化を確かめるための聴取実験を実施した。平成30年度は実施した実験自体は順調に進めることができたが、残念ながら予定していた数の協力者全てに対して実験を実施することが叶わなかった。これは、研究代表者が関わっている学会運営の業務量が予想を超えるものであったことが主たる原因となっている。本研究は一定期間の学習による効果を検討するものであることから、実験自体の所要時間を短縮することは不可能である。平成31年度は平成30年度に実施した実験のデータ分析を予定していたが、予定を変更し、引き続き平成30年度に未実施ぶんの実験を進めていきたい。音楽科学習指導要領における「鑑賞」の活動では、音楽の構造面に注意を払って聴くこと(構造を意識した聴取)が求められている。聴取者が構造を意識しながら音楽を聴くためには、音楽構造についての知識がスキーマには含まれている必要があると考えられる。しかし、音楽の構造面に関わる知識を学習することによって、学習者の鑑賞の質がどのように変化するのかについて検討された研究は見当たらない。具体的には、ピアノ学習をとりあげ、学習における音楽理論の学習の有無を統制し、その鑑賞への影響を実験的に調べる。平成29年度は平成30年度に実施予定の本実験にむけた様々な準備が中心的な作業であった。具体的には、予備実験を実施し、その結果に基づく刺激の選定と編集、分析方法の検討、学習において使用するテキスト等の選定、実験機材の調整、質問紙の作成等である。また、これらに基づいて本実験の遂行に関わる様々な計画の見直しと修正を図り、さらに学内の研究倫理審査に応募するための書類等の作成も行った。学内外の業務量の予期しない増大によって、本実験のための諸準備が遅れた。その遅れは大きなものではないが、本実験の開始時期が当初の予定に対して12ヶ月ほど遅れる見込みである。本実験の開始時期が遅延しているが、それ自体の影響はわずかであると考える。むしろ、本研究課題以外のエフォートの予期しない増大によって、本研究課題に割くエフォートが減少する可能性があることが危惧される。特に本実験では、研究者が定期的に協力者の学習状況を確認するフェーズが含まれており、この部分への支障が懸念される。研究デザインとして、協力者の人数を減らすことは不可能である。したがって、エフォート配分の状況を見極めながら、場合によっては、当初の期間で実験を完遂するのではなく、実験をふたつの期間に分けるなどの方策について検討したい。

本研究は一定期間の学習による効果を検討するものであることから、実験自体の所要時間を短縮することは不可能である。平成31年度は平成30年度に実施した実験のデータ分析を予定していたが、予定を変更し、引き続き平成30年度に未実施ぶんの実験を進めていきたい。予備実験に参加予定であった学生が、諸事情により参加できなくなったことが、次年度使用額が生じた主な理由である。次年度では本実験を実施するが、協力者の急な疾病等、追加で協力者を探す必要が出てくるなどの可能性も考慮し、人件費・謝金として使用する計画である。予定していた協力者全てに実験を実施することが叶わなかったことが理由である。実験未実施の協力者については、次年度に実験を実施する予定であるため、そこに今年度使用するはずであった人件費・謝金ぶんを充てる計画である。
ソマティック学習の原理とプロセス―日米ボディワークの比較研究を通して―

本研究の主な目的は、学校体育の領域「体ほぐしの運動」の背景理論とされるソマティクスの提唱者T.ハナの著述および日米4つのボディワークより、自己調整をもたらすソマティック学習の原理とプロセス、及びその指導事例を明らかにすることである。結果、ハナの説明するソマティック学習のプロセスは気づきの投射が引き金となり、学習者自身の快の感覚を推進力として進むとされ、その原理とは気づきと共同運動にあると指摘できた。この「気づきの投射」は、「体ほぐしの運動」における振返り活動としての気付きとは異なるものであり、自己調整がもたらされる鍵と考察された。当該年度は最終年度にむけての試験分析と資料収集の段階であったが、前年度の成果を吟味する中で、ソマティック学習の原理として浮かび上がった「awareness」の概念の検討と2ボディワーク対象の試験的な分析が重要と判断され、それを行った。文献やDVD資料の分析作業に加えて、運動学習における意識作用について理論の厚い日本認知神経リハビリテーション学会学術集会等での資料収集、B.コーヘンの用語法に影響したバーテニエフ法関係者による指導助言、野口整体の愉気法についての実地調査を実施した。研究成果の公表は、2012年度の段階での成果およびそれに先立つ成果(前回の科研費受給研究)を2件の国際学会で口頭発表、2012年度の成果論文が国内学術誌で受理、2013年度の成果であるハナの理論における「awareness」の概念を踏まえ2ボディワークの比較分析結果をまとめた論文の口頭発表を1件、ソマティクス理論の学校教育への適用事例を米国の舞踊教育界の指導基準書を中心に検討した論文の口頭発表を1件行った。新たに明らかになった内容は次のとおりである。ハナのソマティック学習の説明に見られる「awareness」という概念は、運動に先立って特定の身体部位に意識と呼吸を向けるといった局面が重要で、ハナ理論を取り扱った別件の先行研究、ひいては「体ほぐしの運動」における「気付き」の内容(運動後の振り返りの活動)とは異なる。そして、この運動前の意識の投射という意味で野口整体(活元運動)の指導語や説明を分析すると、野口整体では「天心」が重要とされながらも学習者の意識を方向づける指導語や学習内容が浮かび上がる。ハナはS.ゼルバーらの仕事に言及しつつ「awareness」という語を説明するが、それは東洋では「気」として説明される作用を、欧米型の運動学習システムに適用する必要から生まれた語だと考察した。本研究は、T.ハナによるソマティック学習の原理とB.コーヘンの学習プロセスの説明を参照枠としながら日米4つのボディワークの構造的広がりと実践事例を相互比較し、心身の調整と自他理解の深まりをねらいとする身体教育のための、多様な方法論とその思想的基盤を提示することを目的としている。平成24年度は3年計画の初年度であり1ハナとコーヘンの理論についての理解を深め、2ハナの理論を用いて4ワークの体系の広がりを構造的に示す段階であった。結果としては、4ワークの内容(コーヘンの理論を含む)を踏まえつつ、まずはハナの理論について理解を深める作業が中心となった。その結果については学会発表を行い、現時点での不足資料についてコーヘン及び野口整体指導者へのインタビューを通して一次資料の収集を行い、論文としてまとめた(査読中)。現段階の成果としては、ハナの述べるソマティック学習とは何かという説明を神経生理学などを参照しつつ読解し、そこから学習の引き金となる各段階(気づきの投射、神経系の共同作業、感覚運動健忘症の解除)を抽出し、学習の原理(気づきの投射、共同作業)を指摘したことである。ハナの論の前提を捉え、その外側に広がり得るソマティック学習の可能性を検討し、彼が想定しなかったソマティック学習の体系までを分析し得る分析の視点を指摘した。これらの作業を通して、具体的な実践が想定されたボディワークの理論には見られない考え方、すなわちソマティック学習の推進力となる「共同作業」という概念や、「核のプロセス」「皮質のプロセス」という経験の二層性という彼の考え方が浮かび上がった。またボディワーク分析のための5つの視点が指摘できた。これらは、ボディワークの分析の視点としてだけでなく、「体ほぐし」など学習者の一人称の経験を重視した運動学習の指導計画を、指導者自らが確認し洗練させる上でも有意義な視点だと考える。平成26年度は、前年度までに行ったハナのソマティック学習の原理とプロセスの検討から得られた分析の視点(特に運動に先立つ「気付きの投射」を支える言説や指導法)を用いながら、野口整体(主に活元運動)に関する野口晴哉の著述や、野口体操に関する野口三千三の著述について分析考察した。

その途上、I.ジノーによるボディワークのディスコースについての認識論的考察に関する論文(2010)を検討し、ボディワーク考案者の言説の分析考察に適用した。加えて野口整体および野口体操の指導者へのインタビュー行った。結果として、野口三千三の指導語や多様な物体の使用は、運動前の「気付きの投射」と運動時の気づきの持続を支えるものであり、ジノーの主張を踏まえると、これらは野口体操が物体や視覚刺激に強い関心を抱く傾向のある美術系学生を対象に展開したことが要因と考察された。野口整体は、主に日本の民間療法の伝統の延長線上で一般の人々を広く対象として展開してきたもので、これは米国のボディワークの多くが、身体の専門家ともいえる舞踊家や俳優を対象に展開したこととは対照的である。そのために考案者野口晴哉の言説や運動時の指示語は、一般の人々の加齢や病気による不安を取り除き身体のあるがままの状態を受け入れることの有用性を説き、その実践の狙いもまた、意識の領域の拡大をめざしたハナの理論とは対照的に、不随意な領域(錐体外路系)における運動処理能力の拡大をめざすものとなったと考察される。本研究3年間の主要な成果は、運動前の「気付きの投射」がソマティック学習の引き金となるというハナの論を明らかにしたことと考える。現行の「体ほぐしの運動」では運動後の振り返りの活動である「気付き」の内容に、学習者集団の関心に応じた指導ツールを用いて運動前・運動時の「気付きの投射」を加えることが、自律的局面における「調整」をもたらすと指摘できる。身体性哲学当初の予定では、2013年度には、T.ハナもしくはB.コーヘンの理論に基づき、4つのボディワークの学習プロセスについてテスト分析し、不足する資料を実地調査等で収集完了していなくてはならない。しかし2013年度は、国際学会等での発表の機会に恵まれたことと、「awareness」という語の新たな意味が浮かびあがった関係で、計画とは異なる作業を優先した。そもそもボディワークが東洋の伝統的な身体訓練法をルーツにもつことはこれまでにも指摘されてきているが、「awareness」と「気」の関係を説明する研究は所見の限り見られず、その関係性を明らかにすることは最終的な比較分析作業に進むために必要な段階であった。また、日米4つのボディワークを共通の分析枠で比較検討し、各ボディワークに含まれる複雑なシステムと独特の用語を整理し、原理や方法の共通性と広がりを明らかにするという最終段階に必要な資料の収集と研究の見通しはほぼ立っていると考える。以上のことから、現在までの達成度を上記のとおり判断した。24年度は文献資料収集及び研究協力者への実地調査を行い、ハナとコーヘンの理論についての理解を深め、その成果についてコーヘン及び研究協力者よりフィードバックを得たという点でほぼ当初の予定通りである。一方、予定していた対象とする4つのボディワークの体系の広がりを、ハナの理論を用いて分析するという作業は、その方法論の信憑性が後々問われることが懸念されたため、まず今年度は、ハナの理論をもとにボディワーク分析の視点を提示する作業に絞り、実際の作業は次年度に残した。一方、今年度の段階で、学会発表及び論文投稿を行い分析の視点の客観的評価を得る努力をした。以上のことより、目標の達成度として、上記の評価区分が妥当と考えた。2014年度は総括し成果公表を行う段階である。対象とする日米4つのボディワークを相互比較し得る分析の視点や理論的な参照枠は既に浮かび上がっており、分析に必要な文献資料の収集もほぼ完了している。
近接場X線励起法の開拓によるナノ局所X線光電子分光分析法の開発

まず、現有する多機能走査プローブ分析顕微鏡装置を本研究目的のために再構築するための綿密な予備検討を行った。その後、近接場X線励起法の開拓を中心として、以下の二法について基礎検討した。その結果、新規走査型近接場X線分析顕微鏡開発についての多くの知見が得られた。(1)ポイントフォーカスX線管を用いて、X線源に金属プローブを接近させ、プローブ先端で散乱するX線をエネルギー分光可能なSDD検出器(シリコンドリフトディテクター)により測定した。この際、先端が媒質に接近した場合の近接場効果を調べることにより、金属プローブの先端から生ずる蛍光X線の強度がどのように変化するかを検討した。その結果、蛍光X線強度に、媒質へ接近し波長に近い距離で、近接場効果によると見られる増強が観測された。(2)微小スポットのX線を検出する方法として、代表者らが近接場顕微鏡の研究で開発してきた石英キャピラリーをプローブとする方法について検討した。すなわち、先端にサブミクロン径の微小開口を開けた石英キャピラリープローブを製作し、X線管の表面に接近させて透過X線強度の変化を測定した。その結果、X線管表面に1nm程度まで接近させると十分な感度で検出できる強度が得られることを確認した。以上の検討から、ポイントフォーカスX線管を用いて、透過X線強度をサブミクロン程度の分解能で走査型X線顕微鏡を実用化する可能性を確認した。本萌芽研究の成果から、新規なナノスケール表面分析法として、キャピラリープローブによる透過X線顕微鏡、および金属プローブ先端の散乱X線を測定する蛍光X線顕微鏡の開発が可能であること見いだした。今後、研究分担者の研究所において、実用化研究が推進される予定である。研究代表者は、定年退職直前まで科学研究補助金を得て、本萌芽研究により、全く新規な走査型近接場X線分析顕微鏡を開発する可能性を探る研究を全うできたことは、代表者が命名した走査型近接場顕微鏡の開発に関する一連の研究を集大成できたと心から感謝する次第である。
純チタンによるノンリテション法硬質レンジ前装冠の臨床応用に関する基礎的研究

純チタンと硬質レジンのオペークの接着性を評価するにあたり,チタン表面の濡れ性を良くすることが硬質レジンの接着に有利に作用するのでないかと考え,いかなるチタン表面処理を施せば濡れ性が良くなるかを,チタン表面処理条件を換え,それらのチタン表面対する蒸留水の接触角を求めることにより検討を行った.1.チタン表面処理条件:キャストチタンプレート表面切削処理(サンドペーパー#100および#320使用)および#320により切削されたプレート表面を50mumアルミナサンドブラスト処理(15,30,45,60sec/cm^2)したものを非熱処理プレートとし,さらに,それらと同一条件のプレートに400°C-1時間の熱処理および600°C-1時間の熱処理を施したものをそれぞれ熱処理1プレート,熱処理2プレートとした.また,全てのプレートにリン酸エステル系オペークプライマーを塗布することにより最終的な表面処理とし実験に供した.2.結果:(1),非熱処理プレートと熱処理1プレートの接触角については,サンドペーパー#320による切削処理にサンドブラスト処理を施することにより顕諸に小さくなる傾向(45°→37°および53°→37°)を示した.これは,サンドブラスト処理によるチタン表面の粗さの均一化および活性化が図られたためと考えられ,サンドブラスト処理の必要性が示唆された.(2),熱処理2プレートの接触角についてはサンドペーパー#100による切削処理で60°を示したが,サンドブラストを45秒間衝射したプレートについては26°を示し,今回の表面処理条件中最も小さく濡れやすい条件であることが示唆された.これはチタンの600°C以上の熱処理おいてルチルの生成が確認されていることから,サンドブラスト衝射時間と,ルチル生成の熱処理間にチタン表面を濡れ易くする要因が存在するものと推測する.今後,今回の実験結果とそれらの条件における圧縮剪断試験の結果を比較検討したゆく予定である.純チタンと硬質レジンのオペークの接着性を評価するにあたり,チタン表面の濡れ性を良くすることが硬質レジンの接着に有利に作用するのでないかと考え,いかなるチタン表面処理を施せば濡れ性が良くなるかを,チタン表面処理条件を換え,それらのチタン表面対する蒸留水の接触角を求めることにより検討を行った.1.チタン表面処理条件:キャストチタンプレート表面切削処理(サンドペーパー#100および#320使用)および#320により切削されたプレート表面を50mumアルミナサンドブラスト処理(15,30,45,60sec/cm^2)したものを非熱処理プレートとし,さらに,それらと同一条件のプレートに400°C-1時間の熱処理および600°C-1時間の熱処理を施したものをそれぞれ熱処理1プレート,熱処理2プレートとした.また,全てのプレートにリン酸エステル系オペークプライマーを塗布することにより最終的な表面処理とし実験に供した.2.結果:(1),非熱処理プレートと熱処理1プレートの接触角については,サンドペーパー#320による切削処理にサンドブラスト処理を施することにより顕諸に小さくなる傾向(45°→37°および53°→37°)を示した.これは,サンドブラスト処理によるチタン表面の粗さの均一化および活性化が図られたためと考えられ,サンドブラスト処理の必要性が示唆された.(2),熱処理2プレートの接触角についてはサンドペーパー#100による切削処理で60°を示したが,サンドブラストを45秒間衝射したプレートについては26°を示し,今回の表面処理条件中最も小さく濡れやすい条件であることが示唆された.これはチタンの600°C以上の熱処理おいてルチルの生成が確認されていることから,サンドブラスト衝射時間と,ルチル生成の熱処理間にチタン表面を濡れ易くする要因が存在するものと推測する.今後,今回の実験結果とそれらの条件における圧縮剪断試験の結果を比較検討したゆく予定である.
脳神経活動解析のための新規光計測技術の開発

これまでの我々の研究から、統合失調症関連遺伝子ニューレグリン(NRG)は50Hz付近から100Hz間の周波数刺激により膜貫通ドメインのすぐN末側で蛋白切断を受け細胞外に切り出されることが解っている。実際に、統合失調症患者の血液サンプルを用い、分泌型NRGの血中量と遺伝子多型を解析することにより、統合失調症患者では、その発病と改善に分泌型NRGの量が関与していることを明らかにした。また統合失調症患者の分泌型NRG量の変動が発病と関連があること、発病の際、前頭前野や聴覚野における5080Hz付近の神経活動消失や乱れが観察されることから光計測系で分泌量と神経活動を同時計測し、その結果を脳刺激にフィードバックする仕組みを構築しようとしてきた。そのため必要な蛍光物質を様々な角度から合成、スクリーニングを行った結果、脳機能(神経活動)を高感度で検出できる温度感受性色素を得ることができた。神経活動変化に伴う細胞内カルシウム濃度変化が発熱・吸熱反応を引き起こし、その変化を蛍光強度変化計測することにより検出するシステムである。一方、NRGの蛋白分断と分泌を追跡するための新規プローブの合成にも成功し、両者を同時観測可能なところまできた。また、脳深部の計測を可能にするため、バンドル化した光ファイバー表面に色素を塗布することにより脳深部に於ける光計測をミリセカンドの時間分解能、2050マイクロメータの空間分解能で計測できるシステムとし、同時に光刺激も可能となった。実際に脳スライス、動物個体に応用することによりそのプロトタイプの評価を行っている。本年度は生物学的解析として統合失調症リスク遺伝子であるニューレグリントランスジェニックマウスを用いて橋核からの投射のある運動野をマウス前頭前野と定義し、前頭前野と小脳での神経活動を、従来の方法1)シングル電極測定、2)表面電極測定、3)従来の膜電位感受性色素を用い測定し比較検討した。大脳皮質、小脳と比較的表面での神経活動測定では、光計測法(Di-4-ANEPPS使用)でも電極法同様の結果が得られる。また、上記計測結果より、ヒトの脳深部刺激で頻用されている円筒状刺激記録電極での測定が必要と思われたので、まず動物用デバイスの開発として、上記測定結果から電極の形状を変え、円形で直系500μmの壁面に平板電極を8平面貼付けた形状の電極の試作を行い解析システムを組み立てた。また膜電位に応答するプローブ開発としては、分極誘導を利用した電圧感受性色素の開発を先行させた。分極誘導を利用した電圧感受性色素のデザインを行い、シミュレーションにより分極の可能性を検討した。一方、Di-4-ANEPPSに代表される現在まで報告されている膜電位感受性プローブは、電場に応じて分子内電荷が移動し、直接電位を検出できるという利点がある反面、実際に電場に応答する分子数が少なく、感度や周波数応答性に限界がある。そこで、網羅的な合成と評価システムの必要を感じ、液晶フィルム上に合成プローブをふりかけコレステリック液晶(高感度温度感受性:温度の相転位幅が22°C40°C)またはキラルスメチック液晶(高速電場応答)を利用し、偏光顕微鏡で観察するというスクリーニング系を考案した。このシステムを用い液晶ピッチの変化の大きい合成色素を選び出すという簡便な手法を用いる事により多量の合成産物の評価が可能となった。以前の我々の研究から、統合失調症関連遺伝子ニューレグリン(NRG)は50Hz付近から100Hz間の周波数刺激により膜貫通ドメインのすぐN末側で蛋白切断を受け細胞外に切り出されることが解っている。また統合失調症患者の分泌型NRG量の変動が発病と関連があること、発病の際、前頭前野や聴覚野における5080Hz付近の神経活動消失や乱れが観察されることから光計測系で分泌量と神経活動を同時計測し、その結果を脳刺激にフィードバックする仕組みを構築しようとしている。そのために、今年度は、昨年度に引き続き、より感度のよい膜電位感受性色素のスクリーニングを行なうと同時に、局所的なカルシウム濃度変動や分子変動を可視化するためのアダプター分子の合成を行なった。分子標識によく用いられるヒスチジンタグ(ヒスタグ)を特異的に認識し、高い結合能を有する分子の合成に成功し、更にヒスタグ認識時にのみ蛍光がONとなるプローブシステムの構築も行なった。このアダプターを介して、蛍光色素やカルシウム濃度センシング機能や膜電位センシング機能をもつ分子を結合できるようにした。このシステムを利用し、先ずはNRG蛋白とHis6量体の融合蛋白をCOSとNIH3T3細胞で発現させ、電気刺激の代わりに薬剤刺激により蛋白分断を誘発し、これら機能分子が実際に細胞内のNRGの挙動やカルシウム濃度を膜電位差と同時トレースできるか実験を行なっている。現在この系をIn vivoに応用しようとしている。その際の検出系としては、ヒト脳深部刺激に用いられている電極用ワイヤー素材にこれまで我々が開発してきた光計測系を搭載し、脳表面と深部に差し込む形状とした。刺激装置側は、昨年度試作した8電極4本同時埋込みで複数組み合わせ刺激を可能にし、刺激電圧46V刺激電流100300μA、刺激パルス300500μ秒、50100Hz付近の精度を最も揚げる状態で、110V、パルス幅0.11m秒(設定単位0.03m秒)、双極方向にも組合わせることができる。

これまでの我々の研究から、統合失調症関連遺伝子ニューレグリン(NRG)は50Hz付近から100Hz間の周波数刺激により膜貫通ドメインのすぐN末側で蛋白切断を受け細胞外に切り出されることが解っている。実際に、統合失調症患者の血液サンプルを用い、分泌型NRGの血中量と遺伝子多型を解析することにより、統合失調症患者では、その発病と改善に分泌型NRGの量が関与していることを明らかにした。また統合失調症患者の分泌型NRG量の変動が発病と関連があること、発病の際、前頭前野や聴覚野における5080Hz付近の神経活動消失や乱れが観察されることから光計測系で分泌量と神経活動を同時計測し、その結果を脳刺激にフィードバックする仕組みを構築しようとしてきた。そのため必要な蛍光物質を様々な角度から合成、スクリーニングを行った結果、脳機能(神経活動)を高感度で検出できる温度感受性色素を得ることができた。神経活動変化に伴う細胞内カルシウム濃度変化が発熱・吸熱反応を引き起こし、その変化を蛍光強度変化計測することにより検出するシステムである。一方、NRGの蛋白分断と分泌を追跡するための新規プローブの合成にも成功し、両者を同時観測可能なところまできた。また、脳深部の計測を可能にするため、バンドル化した光ファイバー表面に色素を塗布することにより脳深部に於ける光計測をミリセカンドの時間分解能、2050マイクロメータの空間分解能で計測できるシステムとし、同時に光刺激も可能となった。実際に脳スライス、動物個体に応用することによりそのプロトタイプの評価を行っている。