hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨代謝分析と臨床栄養学的アプローチによる新規インプラント治療ストラテジーの構築

口腔インプラント治療においては術前CT検査を用いた骨密度しか評価されておらず,骨代謝に関する客観的評価法はいまだ確立されていないのが現状である.さらに近年,ビタミンKなどの栄養状態を管理することにより良好な骨質を維持し,脆弱性骨折を予防することが可能であると報告されているものの,顎骨において栄養状態に起因する顎骨の骨代謝異常が生じるのかについては全く分かっていない.そこで本研究では,ビタミンKなどの栄養不足が顎骨の骨質にどのような影響を及ぼすかについて微小構造解析を用いて詳細に検討することを目的とした.平成30年度はまず,ビタミンK摂取による骨代謝マーカーへの影響を検討するため,ボランティア10名(女性5名,男性5名,平均年齢23.8歳)に対し,納豆摂取に関するクロスオーバー研究を行った.納豆摂取は50g/dayとし,1週間毎日納豆した後と1週間納豆や発酵食品の摂取を禁止した後に血液検査を行い,骨型酒石酸抵抗性酸性フォスファターゼ(TRAP-5b),総オステオカルシン,低カルボキシル化Osteocalcinなどの骨代謝マーカーの測定を行った.その結果,破骨細胞マーカーであるTRAP-5bや骨基質タンパクであるOsteocalcinの総量は納豆の影響を全く受けなかったものの,非活性型OsteocalcinであるucOCに関しては納豆摂取により,減少傾向が認められ,総Osteocalcinに対するucOCの割合は納豆摂取により有意に減少した.以上より,納豆に含まれるビタミンK2がOsteocalcinのGla化を促進する可能性が明らかとなった.また,ベースラインにおいてucOCが高い被験者ほどその効果が顕著である可能性が示唆された.予定していた実験計画に合わせて,順調に経過している.ビタミンK2摂取による骨代謝への影響が明らかとなったため,予定通り今後は動物実験を行っていく予定である.今後はWistar系雌性ラットを用いて閉経後骨粗鬆症モデルに対するビタミンK2の影響を検討する予定である.現在条件決めの実験を行っており,今後ビタミンK摂取が骨質に及ぼす影響を明らかにする予定である.口腔インプラント治療においては術前CT検査を用いた骨密度しか評価されておらず,骨代謝に関する客観的評価法はいまだ確立されていないのが現状である.さらに近年,ビタミンKなどの栄養状態を管理することにより良好な骨質を維持し,脆弱性骨折を予防することが可能であると報告されているものの,顎骨において栄養状態に起因する顎骨の骨代謝異常が生じるのかについては全く分かっていない.そこで本研究では,ビタミンKなどの栄養不足が顎骨の骨質にどのような影響を及ぼすかについて微小構造解析を用いて詳細に検討することを目的とした.平成30年度はまず,ビタミンK摂取による骨代謝マーカーへの影響を検討するため,ボランティア10名(女性5名,男性5名,平均年齢23.8歳)に対し,納豆摂取に関するクロスオーバー研究を行った.納豆摂取は50g/dayとし,1週間毎日納豆した後と1週間納豆や発酵食品の摂取を禁止した後に血液検査を行い,骨型酒石酸抵抗性酸性フォスファターゼ(TRAP-5b),総オステオカルシン,低カルボキシル化Osteocalcinなどの骨代謝マーカーの測定を行った.その結果,破骨細胞マーカーであるTRAP-5bや骨基質タンパクであるOsteocalcinの総量は納豆の影響を全く受けなかったものの,非活性型OsteocalcinであるucOCに関しては納豆摂取により,減少傾向が認められ,総Osteocalcinに対するucOCの割合は納豆摂取により有意に減少した.以上より,納豆に含まれるビタミンK2がOsteocalcinのGla化を促進する可能性が明らかとなった.また,ベースラインにおいてucOCが高い被験者ほどその効果が顕著である可能性が示唆された.予定していた実験計画に合わせて,順調に経過している.ビタミンK2摂取による骨代謝への影響が明らかとなったため,予定通り今後は動物実験を行っていく予定である.今後はWistar系雌性ラットを用いて閉経後骨粗鬆症モデルに対するビタミンK2の影響を検討する予定である.現在条件決めの実験を行っており,今後ビタミンK摂取が骨質に及ぼす影響を明らかにする予定である.
低gトロイダルプラズマの磁気圧縮による電流分布収縮と加熱助長

現有装置REPUTE-1及びIQにおいて磁気圧縮実験を行うべく、電源極性反転等の改造を行った。その結果所期の目的通り、REPUTE-1装置においてトロイダル磁場の速い立ち上げ(約0.3msec)が可能となった。また装置の一部改造と同時に、本研究に則した計測器の整備も実施した。大電流トロイダルプラズマである極低q(VLQ)及び低q(VLQ)プラズマに対して、トロイダル磁場の急峻な立ち上げによる磁気圧縮を行うと、磁気圧縮中及び圧縮後のプラズマに対してそれぞれ興味ある実験現象が観測された。磁気圧縮中のプラズマの変化としては、周回電圧の上昇や磁場揺動の増加が観測され、プラズマ異常抵抗の増大が引き起こされた。トロイダルコイルの急峻な電流立ち上げは、既存のダイナモ電場と反対方向のポロイダル電場を誘起する。このポロイダル電場に打ち勝つべく、磁場揺動が増大しより大きなダイナモが発生したと言える。一方プラズマ柱は磁気圧縮により数cm程度縮小しておりHαシグナルも減少している。トロイダル磁場の立ち上げ時間はエネルギー閉じ込め時間より遅く、断熱的なプラズマ加熱現象は期待できないが、それでもプラズマ柱のわずかな収縮効果により、プラズマ壁相互作用は軽減されたと言える。磁気圧縮直後からプラズマ電流が増加しはじめ、しかも周回電圧も低い値に保持されている。この電流増加フェーズでは、磁場揺動やHαシグナルも低い値で保持されており、イオン異常加熱も観測されていない。通常のVLQプラズマ異常抵抗に関するスケーリング則と比較しても、この電流増加フェーズのプラズマ抵抗値は低い値に保持されている。これらの結果から、磁気圧縮によりMHD的により安定なULQプラズマ配位が形成されたと言える現有装置REPUTE-1及びIQにおいて磁気圧縮実験を行うべく、電源極性反転等の改造を行った。これらの結果から、磁気圧縮によりMHD的により安定なULQプラズマ配位が形成されたと言える本年度は、現有の装置REPUTE-1及び1Qにおいて磁気圧縮実験を行なうべく、電源の極性反転等の一部改造を行なった。その結果所期の目的通り、REPUTE-1装置において、トロイダル磁場の速い立ち上げ(0.20.3msec)が可能となった。また磁場立ち上げ後も、強磁場状態を10msec程度維持でき、十分長くプラズマ放電を持続させる事が可能である事がわかった。この磁気圧縮モードにおいて予備的なプラズマ実験を開始した。低q(ULQ/VLQ)プラズマに対して急速なトロイダル磁場の立ち上げを行なうと、有理面を横切る時に、プラズマ自身の崩壊等の現象が杞憂されていたが、実際の実験では、プラズマ崩壊は伴わずよりq値の大きなULO/VLOプラズマへの遷移が観測された。また、このフェーズにおいて、磁場揺動が増えており、活発なMHD緩和現象に伴うプラズマの異常加熱も期待される。しかも、立ち上げ後のよりq値の大きなプラズマにおいて、プラズマ電流が時間とともに上昇し、一周電圧も減少するという、プラズマ特性改善の兆候が実験的に観測された。磁気圧縮実験の効果を検証するためには、装置の改造と同時に計測器の整備を行ない、プラズマの詳細な計測が必須である。そのために、既設の計測器を充二分に活用する事は当然として、本実験の目的に則した計測器を準備している。具体的には、壁からの水素及び不純物イオンの混入せ調べる目的で、空間10チャンネル程度の可視領域の分光システムを購入した。またプラズマ中での不純物イオンの振る舞いを調べる目的でレーザーブローオフシステムを組立てている。一方これら多量の測定データを速やかに処理する事も、プラズマ実験を進める上で非常に重要である事が一般に認識されている。従って、今後の磁気圧縮実験の進展に伴う大量の実験データを処理すべきデータ処理システムを開発、準備中である。大電流トロイダルプラズマである極低q(ULQ)及び低q(VLQ)プラズマに対して、トロイダル磁場の急峻な立ち上げによる磁気圧縮実験を行なった。その結果、磁気圧縮中及び磁気圧縮後のプラズマに対してそれぞれ興味ある実験現象が観測された。

磁気圧縮中のプラズマの変化としては、周回電圧の上昇や磁場揺動の増加が観測され、プラズマ異常抵抗の増大が引き起こされた。トロイダルコイルの急峻な電流立ち上げは、ポロイダル電場を誘起する。しかもその方向はトロイダル磁束を保持しているダイナモ電場の方向と反対である。従って、磁気圧縮により誘起されたポロイダル電場に打ち勝つべく、磁場揺動が増大しより大きなダイナモ電場を発生すべくプラズマが応答したと推論できる。一方磁気プローブ測定によると、プラズマ柱は磁気圧縮により数cm程度縮小しており、H_αシグナルも減少している。トロイダル磁場の立ち上げ時間は約0.3msecであり、エネルギー閉じ込め時間より遅く、断熱的なプラズマ加熱現象は期待できないが、それでもプラズマ柱のわずかな収縮効果により、プラズマ・壁相互作用は軽減されたと言える。磁気圧縮直後からプラズマ電流が増加しはじめ、しかも周回電圧も低い値に保持されている。この電流増加フェーズでは、磁場揺動やH_αシグナルも低い値で保持されており、イオン異常加熱も観測されていない。通常のULQプラズマ異常抵抗に関するスケーリング則(異常抵抗が磁場の逆数に比例)と比較しても、この電流増加フェーズのプラズマ抵抗値は低い値に保持されている。これらの結果から、磁気圧縮によりMHD的により安定なULQプラズマ配位が形成されたと言え、このフェーズに於ける電流分布の時間的推移等を解析する事により、その物理的機構を解明すべく検討している。磁気圧縮後の電流増加は、プラズマ表面の安全係数が有理数になる値に到達すると急激に止る。この時磁場揺動やH_αシグナルのバースト的増加及びイオン温度の異常加熱が観測され、これ以降は通常のULQプラズマ特性を示す。
表面複合構造化による減衰能向上法の開発

動作中に振動を発生しやすい薄板状の構造物に対して,振動減衰能を向上させる方法をいくつか開発した.技術的にはきわめて簡便な方法で,コストもそれほど必要としない.薄板の表面に両面粘着テープを貼付した構造物をモデル化し,自由振動に対する偏微分方程式を作成した.この解から両面粘着テープによる減衰能向上を確認し,粘着テープの特性を明らかにした.粘着テープのせん断変形に対する抵抗特性(せん断ひずみ速度係数)が重要である.次いで,実際の構造物の減衰特性を測定し,両面粘着テープ貼付による減衰能向上を確認した.この実験結果と偏微分方程式に基づく解析結果を突き合わせ,粘着テープのせん断ひずみ速度係数を推定した.この推定値は,振動中の動的状態に対するものである.実際に粘着テープのせん断ひずみ速度係数を実測するモデル実験も行ったが,せん断ひずみ速度域が小さく静的特性と考えられる値しか求められなかった.しかし,動的推定値と静的推定値の間にはよい直線関係が認められ,静的に推定したせん断ひずみ速度係数が大きい粘着テープほど減衰能向上効果に優れているとの結論を得ることができた.以上の結果はインディシャル応答によるもので,強制振動に対する効果については別途検討する必要がある.正弦波加振あるいは三角波加振における減衰能向上についても検討した.加振点と構造物の間が直接接触しているため,摩擦力により減衰能がかなりの影響を受ける.しかし両面粘着テープの貼付により,減衰能が向上することは確認できた.ただし向上の程度は低い.最後に薄板の表面に無電解めっき膜を付けたときの減衰能についても検討した.どの材質のめっき膜を付けても減衰能は向上する.しかしめっき膜の中に,例えば硬い炭化珪素のような異物を分散させることで減衰能が格段に向上することが明らかにされた.動作中に振動を発生しやすい薄板状の構造物に対して,振動減衰能を向上させる方法をいくつか開発した.技術的にはきわめて簡便な方法で,コストもそれほど必要としない.薄板の表面に両面粘着テープを貼付した構造物をモデル化し,自由振動に対する偏微分方程式を作成した.この解から両面粘着テープによる減衰能向上を確認し,粘着テープの特性を明らかにした.粘着テープのせん断変形に対する抵抗特性(せん断ひずみ速度係数)が重要である.次いで,実際の構造物の減衰特性を測定し,両面粘着テープ貼付による減衰能向上を確認した.この実験結果と偏微分方程式に基づく解析結果を突き合わせ,粘着テープのせん断ひずみ速度係数を推定した.この推定値は,振動中の動的状態に対するものである.実際に粘着テープのせん断ひずみ速度係数を実測するモデル実験も行ったが,せん断ひずみ速度域が小さく静的特性と考えられる値しか求められなかった.しかし,動的推定値と静的推定値の間にはよい直線関係が認められ,静的に推定したせん断ひずみ速度係数が大きい粘着テープほど減衰能向上効果に優れているとの結論を得ることができた.以上の結果はインディシャル応答によるもので,強制振動に対する効果については別途検討する必要がある.正弦波加振あるいは三角波加振における減衰能向上についても検討した.加振点と構造物の間が直接接触しているため,摩擦力により減衰能がかなりの影響を受ける.しかし両面粘着テープの貼付により,減衰能が向上することは確認できた.ただし向上の程度は低い.最後に薄板の表面に無電解めっき膜を付けたときの減衰能についても検討した.どの材質のめっき膜を付けても減衰能は向上する.しかしめっき膜の中に,例えば硬い炭化珪素のような異物を分散させることで減衰能が格段に向上することが明らかにされた.表面複合化の手段として,薄板振動体に直に粘弾性体を貼付するという簡易な方式による減衰能の向上を目指して,実験・理論の両面から検討を行った.なお,本年度はインパルス入力に対する応答から減衰特性を求めた.振動体支持部に作用する摩擦力が減衰特性に及ぼす影響を避けるため,振動体を宙づり状態で加振実験を行うことが可能な装置を設計・製作した.この装置による薄板振動体の振動モードは,両端自由の境界条件を満たしたものになっていることを確かめ,予定通りの性能を有することを確認した上で基本的な実験データの収集に当たった.実験データの処理システムも市販のFFTアナライザーを利用して,作成した.振動特性の異なる薄板振動系に特性の異なる数種類の市販粘弾性体(両面テープ)を貼付すると,最大で無貼付のときに比べて50倍ほどの減衰能向上を達成することができた.貼付した粘着テープのせん断特性をせん断変形試験から求めた.粘着テープ貼付面に作用するせん断応力とせん断ひずみ速度の比として定義したせん断ひずみ速度係数により,減衰能に関連した粘着テープの特性を評価しうることを明らかにした.せん断ひずみ速度係数が大きい粘着テープほど減衰能向上が著しい.以上のような実験結果を説明し,振動系のパラメーターの効果を明らかにするために,粘着テープを貼付した薄板振動体の自由減衰振動を表す連立偏微分方程式を誘導した.この方程式を用いて,シミュレーションではなく,系の特性パラメーターから直接振動減衰能を見積もる方法を現在試行錯誤しながら検討中である.表面複合化の手段として,薄板振動体に直に粘弾性体を貼付する,あるいは表面をめっき処理するという簡易な方式による減衰能の向上を目指して,実験・理論の両面から検討を行った.昨年度に引き続きインパルス加振に対する応答から減衰能を評価するとともに,新しく正弦波加振に対する応答から減衰能を評価するシステムの構築を開始した.昨年度製作した実験装置により,特性の異なる市販の粘弾性体(両面テープ)を貼付することによる減衰能向上を確認した.

別途開発した微分方程式系により,減衰能を振動系のパラメーターの関数として評価することを可能にした.この結果と粘弾性体の静的なせん断特性実験とを対比させることにより,表面複合化による効果でどの程度の減衰能向上が期待できるかを予め知ることが可能になった.本年度から開始した正弦波加振に対する応答から減衰能を評価するシステムの構築も順調に終わり,次年度には定量的な評価結果を明らかにすることができる段階に至っている.これとは異なり薄板振動系に特性の異なるめっき処理を施した場合についても,インパルス加振による減衰能向上を評価した.粘弾性体を貼付した場合ほど顕著な減衰能向上は実現できなかったが,最大で2倍程度の向上は期待できることを明らかにした.めっき膜による減衰能の向上は,均一な組織のめっき膜処理ではなく,内部に微細なセラミックス粒子等を包含した複合めっき膜のほうが効果の大きいことを明らかにした.この結果により,有効なめっき処理の方式を知ることができた.以上のような研究成果を2回にまとめて,日本機械学会で講演発表した.振動板表面に粘着テープを貼付するなどの簡便な方法により,減衰能を向上させることを目指して研究を継続した.実際の機械構造においては衝撃的な負荷により生じる振動ばかりではなく,経時変化する負荷による振動を抑制することも重要である.そこで経時変化する負荷の代表として,正弦波,三角波変位を振動系に負荷したときの減衰能を評価した.負荷点と振動の測定点を最適に選択しないと,減衰能の評価を誤ることになる.一辺を固定された薄板状の振動体の固定辺に近い場所に負荷をかけ,自由辺に近い場所に測定点を設けると,減衰能を正確に評価することが可能となることを確認した.振動特性に関わらず,自由振動(衝撃)に対する減衰能が優れている粘着テープを貼付すれば,正弦波,三角波に対する減衰能も向上することが確かめられた.しかし,自由振動時の減衰能に比較して減衰比が大きく評価され,自由振動時のものとは異なっていた.これは,正弦波等を負荷するための加振点において振動板に摩擦力が作用し,このために減衰比が大きくなったものと推定した.さらに,昨年度から引き続いて振動板表面を無電解めっき膜で表面改質した場合にも,減衰能が向上することを再確認するとともに,めっき膜内,めっき膜と振動板表面間に作用するせん断力が減衰能向上に有効であることをめつき膜の断面写真から確認した.
河口域における自然放射能の濃縮と移動速度

河口域は流れが緩やかになるとともに、海水が混入し、また潮汐により懸濁するので、多くの物質が濃縮しやすい。本研究では大気から降下してくる自然放射能を用いて、河口における濃縮の程度および堆積物中での混合の速度を推定した。河口水と堆積物との間の物質の分配は濃縮のしやすさを決める。堆積物中での混合速度はその濃縮の規模の大きさを決める。たとえ分配比が高い物質でも、混合速度が遅ければ、それらの物質は多量に濃縮せず、一定以上は海に流出してしまう、一方混合速度が速ければ、表面濃度はうすくなり、濃縮されつづける。福岡市東区多々良一宇見川河口域における干潟のシルト状堆積物、あし埴生地のシルト状堆積物、河口岸の砂状堆積物の3試料について、1.自然放射能の柱状分布の測定、および2.柱状試料中への放射能トレーサーの添加およびその移動の追跡を行った。自然放射能の柱状分布から、干潟堆積物では表面から下部において、一定の速度で緩やかに混合している。あし埴生堆積物では表面から6、7cmまで、十分はやく混合され、それ以下では干潟堆積物と同じくらいの速度で混合されている。海岸砂状堆積物にはそれらの放射能の吸着されず、混合もされていない。堆積物中へのトレーサー実験ではナトリウムイオンやストロンチウムイオンのような溶液状の物質はいずれの堆積物中でもイオン拡散により速やかに混合する。分配比の高いセシウムは一部はイオン拡散で移動するが、おおくは生物による撹乱作用で混合する。分配比の非常に高いマンガン、鉄、コバルト、亜鉛はただちに粒子に吸着し、生物による撹乱のみで混合する。加熱した堆積物中ではこれらの元素は移動しないことを確認し、その混合が生物による撹乱作用であることを確かめた。多くの放射性核種や微量元素は、河川水と海水との混合や流速の減少などにより、河口域において沈積、濃縮しがちである。河口堆積物表面への吸着は河口水と堆積粒子との間のその化学種の分配比で決定し、河口域での濃縮の度合いは堆積層での下降速度で決定される。河口堆積層における種々の化学種の分配比や下降速度を詳細に検討するために、未攪乱の表面河口堆積層約15cmを円筒状アクリル管で採取した後、低部はコルク栓で封じ、上部には河口水を入れた。その河口水中にNa-22、Sr-85、Cs-134、Mn-54、Fe-59、Co-57、Zn-65の溶液を微量注入した。30、60または90日間放置した後、河口水および堆積層中の各核種の分布を測定した。別に50°C、3時間加熱した堆積層も同様に実験し、生物の影響の有無を確かめた。河口水に注入された核種の移動の結果を検討した結果、それらの核種は1)間隙水中でのイオン状態での拡散、2)間隙水と堆積粒子間での化学種の分配比、3)底質生物による均質混合、4)低質動物による不均質混合、5)微生物による酸化還元状態の変化を主とした機構で混合、移動している事が明らかになった。NaやSrはその分配比が0から2と小さく、ほとんどが間隙水中をイオン拡散で容易に移動した。これらの核種は河口ではあまり濃縮しないと考えられる。Csはその分配比が100から150で、間隙水中を90日で約3cm下降した。Csは大部分が河口で沈積し、一部が海へ流出すると考えられる。その他の重金属核種は分配比が1000以上で、拡散では移動せず、底質生物による混合のみである。これらの核種はすべて河口に沈積する。

これらの移動は拡散-移動-反応モデルによる偏微分方程式でモデル化され、それぞれのパラメータが推定された。河口域は流れが緩やかになるとともに、海水が混入し、また潮汐により懸濁するので、多くの物質が濃縮しやすい。本研究では大気から降下してくる自然放射能を用いて、河口における濃縮の程度および堆積物中での混合の速度を推定した。河口水と堆積物との間の物質の分配は濃縮のしやすさを決める。堆積物中での混合速度はその濃縮の規模の大きさを決める。たとえ分配比が高い物質でも、混合速度が遅ければ、それらの物質は多量に濃縮せず、一定以上は海に抽出してしまう、一方混合速度が速ければ、表面濃度はうすくなり、濃縮されつづける。福岡市東区多々良-宇見川河口域における干潟のシルト状堆積物、あし埴生地のシルト状堆積物、河口岸の砂状堆積物の3試料について、1.自然放射能の柱状分布の測定、および2.柱状試料中への放射能トレーサーの添加およびその移動の追跡を行った。自然放射能の柱状分布から、干潟堆積物では表面から下部において、一定の速度で緩やかに混合している。あし埴生堆積物では表面から6、7cmまで、十分はやく混合され、それ以下では干潟堆積物と同じくらいの速度で混合されている。海岸砂状堆積物にはそれらの放射能の吸着されず、混合もされていない。堆積物中へのトレーサー実験ではナトリウムイオンやストロンチウムイオンのような溶液状の物質はいずれの堆積物中でもイオン拡散により速やかに混合する。分配比の高いセシウムは一部はイオン拡散で移動するが、おおくは生物による攪乱作用で混合する。分配比の非常に高いマンガン、鉄、コバルト、亜鉛はただちに粒子に吸着し、生物による攪乱のみで混合する。加熱した堆積物中ではこれらの元素は移動しないことを確認し、その混合が生物による攪乱作用であることを確かめた。
マウス遺伝的カタラクトの分子生物学的解析

レンズはレンズ上皮細胞が分化したレンズ線維が複雑に編み上げられた構造体で、単純な構造ながら、レンズの発達、光学的特性に適応した動的な分子生物学的特性を持っている。この機能を維持するため多数の遺伝子が関与しているが、その変異は多くはレンズの混濁、つまり遺伝的カタラクトの表現型をとる。レンズ線維間、あるいは線維とカプセルとの接着にも多くの分子が関係していることが知られているが、その全貌は明らかではない。松島らが発見したRupture of lens cataract(RLC)はマウスの劣性単一変異遺伝子による遺伝的カタラクトで、生後35日ころからレンズ後縫合のレンズ線維末端部の変性により、線維相互間あるいは線維・カプセル間の結合が失われる結果、レンズの破綻がおこるものである。我々はRLCと野生マウス由来近交系MOMの交配系を遺伝解析し第14染色体の約28.5cMの位置に遺伝子座rlcをマップした。当研究室では理化学研究所林崎研究室と協力し、この遺伝子の本体の探索を行い、これが細胞内シグナル伝達分子DOCK180の9アミノ酸の欠損によるものであることを確定した。ミュータント形質はcrystallin promoterをつないだDock1 cDNAを導入したトランスジェニックマウスを作成することによりレスキューされることを確認した。この欠損はDOCK180下流のRac1の活性化を低下させることにより、細胞接着シグナルを細胞骨格系に伝える経路に機能不全をおこす。この結果、発達しつつあるレンズの内部応力に耐えることができず、レンズの破綻をきたすものと考えられた。RLCにみられる分子機構の異常はこれまで全く記載がなく、レンズの分子解剖を明らかにするのみならず、DOCK180の生理的機能についても新しい光をあてるものである。Rupture of lens cataract(RLC)はマウスの単一劣性遺伝子による遺伝性カタラクトである。生後35日以降にレンズ後縫合においてレンズ線維間の結合部に変性を生じ、レンズが破綻する。我々はMSM/Ms系との350頭の戻し交配の解析から、その責任遺伝子を第14染色体に精密マップした。理化学研究所全長cDNAライブラリーからマップ位置にあるcDNA多数の塩基配列を決定した結果、Dock1遺伝子のイントロンに27bpの欠損を発見した。RLCの親系統とみなされるSTSをはじめとする5系の近交系マウスを検討した結果、この欠損はポリモルフイズムではなく、RLCにユニークであることが確認された。Dcck1は細胞接着因子やそのレセプターの下流にあるアダプター分子である。レンズ線維相互あるいは線維とカプセルとの結合部にあるBasememt membrane complexを形成するインテグリンなどからのシグナリングの異常がその本体と想定された。発病メカニズムを明らかにするため変異Dock1の機能異常を検索するとともに、野生型Dock1の全長genomicDNAをクローニングし、クリスタリンプロモーターの下に作成したコンストラクトを用いレスキュー実験を進めている。現在産子が得られつつあり、表現型の確定、Tgの発現の解析をまっている。同時にナカノカタラクト(NCT)のポジショナルクローニングも進めている。戻し交配系の詳細な解析から第16染色体上にある遺伝子の塩基配列欠損が発見されたが、機能的な意義は現在検討中である。病型を修飾する2つのモディファイアー遺伝子座がマップされた。レンズは解剖学的に簡素な構造ながら、多数の遺伝子群が働いてその発達、光学的特性を維持している。遺伝的カタラクトはレンズの分子解剖を行う上で有力なツールである。

松島らが発見したRupture of lens cataract (RLC)はマウスの劣性単一変異遺伝子による遺伝的カタラクトで、生後35日ころからレンズ後縫合のレンズ線維末端部の変性により、線維相互間あるいは線維・カプセル間の結合が失われる結果、レンズの破綻がおこるものである。我々はRLCと野生マウス由来近交系MOMの交配系を遺伝解析し第14染色体の約28.5cMの位置に遺伝子座rlcをマップした。当研究室では理化学研究所林崎研究室と協力し、この遺伝子の本体の検索を行い、これが細胞内シグナル伝達分子DOCK180の9アミノ酸の欠損によるものであることを確定した。ミュータント形質はcrystallin promoterをつないだDock1 cDNAを導入したトランスジェニックマウスを作成することによりレスキューされることを確認した。この欠損はDOCK180下流のRac1の活性化を低下させることにより、細胞接着シグナル細胞骨格系に伝える経路に機能不全をおこす。この結果、発達しつつあるレンズの内部応力に耐えることができず、レンズの破綻をきたすものと考えられた。RLCにみられる分子構造の異常はこれまで全く記載がなく、レンズの生理機能を明らかにするのみならず、DOCK180の生理的機能についても新しい光をあてるものである。
腫瘍微小循環の制御による血管新生阻害および腫瘍増殖抑制の試み

個体レベルの悪性腫瘍の進展には、血管系がさまざまな形で密接に関与することが知られている。なかでも最近注目を集めているのは、腫瘍による血管新生である。本研究では、in vivoに腫瘍の病態の進展を観察できる腫瘍モデル動物を作製し、血管新生過程を観察すると同時に、腫瘍の微小循環動態の特性について詳細に検討することを試みた。特に、腫瘍に特異的な微小環境の変化が微小循環動態に及ぼす影響を解析するため、一酸化窒素(nitric oxide ; NO)に着目して、その産生阻害剤を投与した条件下での微小循環動態をリアルタイム型の共焦点レーザー走査型顕微鏡システムを用いて観察した。生体顕微鏡下に腫瘍の微小循環動態を観察したところ、腫瘍組織内部の血管では、血流速度の低下および白血球と血管内皮細胞の相互作用が顕著に減少していることが明らかになった。一方、NOの阻害薬の投与によって、白血球の接着性は正常なレベルまで上昇した。これらの結果、腫瘍由来に産生されるNOが白血球の内皮細胞への接着を妨げ、引き続いて起こる血管外遊走や組織における免疫反応などの一連の過程を阻害していることが示唆された。そこで次に、白血球の組織への浸潤を促進することによって免疫系の賦活化を試みた。継続的にNOを阻害することによって白血球の挙動を一定期間、正常な血管と同じレベルに保つことを試みたところ、微小血管の新生が阻害されるとともに、腫瘍の増殖が顕著に抑制されるのが観察された。腹腔内に浸潤した白血球のサブタイプの解析を行なった結果、NOの阻害薬の投与群には腫瘍免疫に関わる特定のサブタイプの白血球が有意に増加していることが明らかになった。以上の研究成果は、論文(英文原著4報、その他8報)および学会(国内学会4報、国際学会2報)で発表した。また、本テーマで指導下の博士課程の学生が世界微小循環学会において奨励賞を受賞した。なかでも最近注目を集めているのは、腫瘍に伴う血管新生の現象である。新生した血管は、腫瘍への栄養の供給や、他の臓器への転移に関与することが報告されており、血管新生を制御することによって腫瘍の増殖抑制が可能になると考えられている。そこで本研究では、腫瘍の病態の進展をin vivoに観察できるモデル動物を作製し、血管新生過程を観察すると同時に、腫瘍の微小循環動態の特性について詳細に検討することを試みた。本年度は、増殖因子の産生など、腫瘍に特異的な微小環境の変化が微小循環動態に及ぼす影響を解析するため、各種増殖因子が血管系に作用する際のメディエーターとして働くと考えられている一酸化窒素(NO)に着目して、その産生阻害剤を投与した条件下での微小循環動態を実時間型の共焦点レーザー走査型顕微鏡システムを用いて観察した。一方、NOの阻害薬の投与によって、白血球の接着性は正常なレベルまで上昇したことから、腫瘍由来に産生されるNOが白血球の内皮細胞への接着を妨げ、引き続いて起こる血管外遊走、組織における免疫反応といった一連の過程を阻害していることが示唆された。そこで現在は、微小循環の調節によって血管新生を抑制するという、新たなコンセプトに基づいて抗腫瘍薬を検索するという観点から、白血球の組織への浸潤の促進を介した免疫系の賦活化について検討を行っている。

すなわち、ある一定期間、継続的にNOを阻害することで血流速度や血球挙動を正常な血管と同じレベルに保つことによって、白血球の血管内皮細胞への接着を増加させることを試みている。以上の研究成果は、論文(英文原著1報、その他5報)および学会(国内学会2報、国際学会2報)で発表した。また、本テーマで指導下の博士課程の学生が世界微小循環学会において奨励賞を受賞した。個体レベルの悪性腫瘍の進展には、血管系がさまざまな形で密接に関与することが知られている。なかでも最近注目を集めているのは、腫瘍による血管新生である。本研究では、in vivoに腫瘍の病態の進展を観察できる腫瘍モデル動物を作製し、血管新生過程を観察すると同時に、腫瘍の微小循環動態の特性について詳細に検討することを試みた。特に、腫瘍に特異的な微小環境の変化が微小循環動態に及ぼす影響を解析するため、一酸化窒素(nitric oxide ; NO)に着目して、その産生阻害剤を投与した条件下での微小循環動態をリアルタイム型の共焦点レーザー走査型顕微鏡システムを用いて観察した。生体顕微鏡下に腫瘍の微小循環動態を観察したところ、腫瘍組織内部の血管では、血流速度の低下および白血球と血管内皮細胞の相互作用が顕著に減少していることが明らかになった。一方、NOの阻害薬の投与によって、白血球の接着性は正常なレベルまで上昇した。これらの結果、腫瘍由来に産生されるNOが白血球の内皮細胞への接着を妨げ、引き続いて起こる血管外遊走や組織における免疫反応などの一連の過程を阻害していることが示唆された。そこで次に、白血球の組織への浸潤を促進することによって免疫系の賦活化を試みた。継続的にNOを阻害することによって白血球の挙動を一定期間、正常な血管と同じレベルに保つことを試みたところ、微小血管の新生が阻害されるとともに、腫瘍の増殖が顕著に抑制されるのが観察された。腹腔内に浸潤した白血球のサブタイプの解析を行なった結果、NOの阻害薬の投与群には腫瘍免疫に関わる特定のサブタイプの白血球が有意に増加していることが明らかになった。以上の研究成果は、論文(英文原著4報、その他8報)および学会(国内学会4報、国際学会2報)で発表した。
二重比較構文に関する史的統語研究

英語史における二重比較構文の通時的発達を明らかにするために、30年度は4つの調査を行った。第一に、二重比較構文の出現及び消失を引き起こす統語メカニズムの解明については史的コーパス調査の結果より二重比較構文が出現した時期は屈折比較構文も迂言比較構文も1音節形容詞を含む用例が最も多く、また総合的言語から分析的言語への変化を反映する屈折比較構文から迂言比較構文への偏流効果も見られた。その後、迂言比較構文について3音節以上の形容詞を含む用例の出現頻度が急激に高まり、屈折比較構文が含む形容詞の種類との分化傾向が強まるにつれ両者の中間的な性質を含む二重比較構文が消失していくというメカニズムが明らかとなった。この調査の研究成果の一部である迂言比較構文の通時的発達について研究論文としてまとめ発表を行った。第二に、二重比較構文が持つ詳細な統語構造についても、屈折比較構文や迂言比較構文の統語構造と共に先行研究などを踏まえて理論的にも経験的にも妥当な形で明らかにすることができた。第三に、二重比較構文の発達と関連付けられる他の構文の出現及び消失時期とその特徴に関する正確な同定については1音節形容詞を伴う迂言比較構文の出現頻度の急激な低下と二重比較構文の消失の時期がほぼ重なることを突き止めた。最後に、二重比較構文の出現及びその消失に関わる動機の解明に関しては、その出現については衰退する形容詞屈折語尾に代わるものとして迂言比較マーカーが導入されるようになり、その過渡期の構造として二重比較構文が可能になったと、そして、その消失については、ラテン語やフランス語由来の形容詞の借用が増加し迂言比較構文に含まれる形容詞の種類が3音節以上のものを中心とする形に変化したことで、屈折比較構文と迂言比較構文との分化傾向が強まり、両者の中間的な性質を示していた二重比較構文が消失したということが明らかとなった。平成30年度に予定していた4つの調査は全て終了し、比較構文に含まれる形容詞の種類について先行研究よりもより詳細な経験的データが得られた他、それらのデータをまとめたデータベースも作成し今後の更なる研究発展に繋がることが期待されるため。また、前述の調査の成果の一部を研究論文としてまとめ公表することもできた。平成30年度までで導き出すことのできた二重比較構文の通時的発達に関する動機とメカニズムを利用し、比較構文全般の通時的発達過程について更なる解明を目指す。また、当該研究の成果を通言語的研究や言語習得研究にも活かすことができるかどうか検証し、結果をまとめる。
大脳皮質視覚野における長期増強のシナプス前機構の解析

発達期の大脳皮質視覚野では興奮性シナプスだけでなく抑制性シナプスにも長期増強が生じる。両長期増強の誘発にシナプス後細胞におけるCa^<2+>濃度の上昇が必要であることはすでに確立されている。興奮性シナプスの長期増強の発現部位は不明であるが、抑制性シナプスの長期増強はシナプス前側に発現することを示唆する結果を得ている。本研究では、薬理学的に興奮性シナプス伝達を遮断したラット視覚野切片標本においてホールセン・パッチクランプ法により抑制性シナプスの長期増強のシナプス前機構を解析した。その結果、長期増強の維持にシナプス前細胞の電気的活動が必要であることが明らかとなった。シナプス前線維の高頻度刺激により誘発された長期増強はテスト刺激を30分間停止するとテスト刺激再開後約60%の細胞で反応の大きさがコントロール・レベルに戻り、増強は消失した。長期増強を誘発してからTTXを加えてシナプス前細胞の活動を一時的に停止してから洗い流すと、反応はコントロール・レベルに戻り長期増強は消失したので、テスト刺激を止めても一部の細胞で長期増強が維持されたのは、シナプス前細胞の自発発火によると考えられる。GABA受容体の阻害役に抑制性シナプス後電位を一次的に遮断しても長期増強は維持されたので、シナプス前終末での活動電位に伴うCa^<2+>の流入が長期増強を維持するのに必要と思われる。この可能性は、細胞外液のCa^<2+>濃度を一過性に下げると長期増強が消失することから支持された。シナプス前細胞と後細胞の同時記録により長期増強を解析することも試みたが、長期増強を解析するに必要な時間、同時記録を安定に維持することが困難でこの方法を適用するには一層の技術改良が必要であることが分かった。
北日本縄文時代の植物食文化に関する分析学的研究

本研究では,北日本の縄文時代遺跡から出土した石器や土器の付着物に含まれる残存デンプン粒を分析することによって,野生植物食料の加工技術を復元し,当時の植物食の実態を明らかにした。本研究の成果は下記の三つである。(1)種実などの大型植物遺体と石器や土器の付着物から検出した残存デンプン粒の由来植物との比較により,実際に食資源として加工された植物の種類を推定し,加工対象植物のパターンを提示した。(2)石器や土器の加工対象となった植物のデンプン粒とコンタミネーションのデンプン粒を明確に識別した。(3)土器の内容物など調理時の加熱に伴う壊れ方と石器を用いた加工作業に伴う壊れ方との間の相違を確認できた。本研究の目的は,北日本の縄文時代遺跡から出土した石器や土器の付着物に含まれる残存デンプン粒を分析することによって,野生植物食料の加工技術を復元し,当時の植物食の実態を明らかにすることである。具体的には,植物の加工具とされる石皿や磨石類,および土器内面の付着物について残存デンプン粒の検出を試み,石器や土器の加工対象となった植物を検討する。平成26年度に実施した調査は次の3項目である。(1)北海道北黄金貝塚から出土した縄文時代前期・中期の擦石や石皿の分析,(2)北海道若生貝塚から出土した縄文時代前期の石器の分析,(3)現生植物標本の観察。残存デンプン粒分析は非破壊分析であり,近年周知されつつあるが,事前に分析の対象資料を選定し,試料採取の許可を得る必要がある。(1)はすでに事前調査を平成24年度以降に実施しており,試料の採取許可が得られた資料から順次分析を行った。(2)は新規の調査であり,今年度の分析結果をもとに,平成27年度以降の分析調査の計画について関係機関と協議や調整を行った。(3)については,今年度は(1)と(2)を中心に進めたため,ごく一部の標本の採取にとどまったが,平成27年度以降主体的に進める予定である。これらの調査と分析結果の評価については,伊達市噴火湾文化研究所の西本豊弘氏・青野友哉氏,弘前大学の上條信彦氏の協力を得て実施した。研究成果の一部は投稿し,平成27年3月末刊行の『国立歴史民俗博物館研究報告』第195集に研究ノートとして掲載されるとともに,平成24年度以降の研究成果と合わせた研究展望を平成27年6月刊行の『古代文化』第67巻第1号で掲載予定である。また,第6回東アジア考古学会(平成26年6月)や第29回日本植生史学会大会(平成26年11月)において成果を報告した。平成27年度に主に実施した調査は次の4項目である。(1)北海道北黄金貝塚から出土した縄文時代前期・中期の擦石や石皿の分析,(2)北海道垣ノ島遺跡の平成27年度発掘調査で出土した縄文時代の石器の分析,(3)参考研究として茨城県守谷市永泉寺遺跡の平成27年度発掘調査で出土した縄文時代の石器の分析,(4)現生デンプン粒標本の観察である。(1)はすでに平成26年度に開始しており,順次分析を行った。(2)は新規の調査で今年度の終わりに分析を始めたばかりであり,平成28年度も分析を継続する。(3)はすでに分析結果を発掘調査報告書にまとめ,刊行した。(4)については,先行研究や他の事例研究で確認した残存デンプン粒の残留状態の検証を中心に進め,28年度前半も行う予定である。研究成果については,(3)はすでに発掘調査報告書で公表・出版している。さらに,一般社団法人日本考古学協会第81回(2015年度)総会,AWRANA2015(平成27年5月),国際第四紀学連合第19回大会(平成27年8月),中央大学人文科学研究所公開研究会(平成28年1月)で平成27年度までの成果を報告した。現在まで資料調査と分析用試料の採取は滞りなく順調に進んでいる。函館市垣ノ島遺跡の石器から採取した試料の顕微鏡観察が一部遅れているため,平成28年度も継続して進める必要がある。平成27年度当初の計画では若生貝塚の出土石器の調査を行う予定であったが,残念ながら石器がほとんど出土せず,調査対象には適さないことが判明した。そのため,函館市垣ノ島遺跡を選択し,新規の分析調査を行った。さらに,参考研究として実施した永泉寺遺跡から出土した縄文時代石器においては残存デンプン粒を検出することに成功し,北海道における分析結果との比較を始めている。現生植物を用いた参照標本の研究については,今年度後半より,先行研究や他の調査事例で確認した残存デンプン粒の残留状態との比較を行い,デンプン粒の損傷・分解の度合いを検証しており,平成28年度前半も継続する予定である。

本研究の目的は,北日本の縄文時代遺跡から出土した石器や土器の付着物に含まれる残存デンプン粒を分析することによって,野生植物食料の加工技術を復元し,当時の植物食の実態を明らかにすることである。具体的には,植物の加工具とされる石皿や磨石類,および土器の付着物について残存デンプン粒の検出を試み,石器や土器の加工対象となった植物を検討する。本研究の成果は主に三つある。第一の成果は,種実などの大型植物遺体と石器や土器の付着物から検出した残存デンプン粒の由来植物との比較により,実際に食資源として加工された植物の種類を推定できたこと,さらに,資料ごと,時期ごとの相違から加工対象植物のパターンを提示できたことである。縄文時代の全時期を通じて,堅果類の加工作業は継続されており,一部の遺跡では大型植物遺体としては見つかっていないユリ科鱗茎類,ワラビやクズ属などの根茎類も同じ石器や土器で加工されていることが判明した。したがって,この成果は縄文時代の植物食の実態を示唆するものであり,他の時代や地域の遺跡において同様の比較分析を実施すれば,対象の時代・地域の植物食文化を復元できる重要な成果である。第二の成果は,加工対象植物のデンプン粒と土壌から混入したデンプン粒とを識別できたことである。ごく近年の出土資料を対象として,出土状況や保管時の対応などの情報を確認するとともに,同じ遺構から出土した自然礫や調査資料の上・下層から出土した他の資料との比較分析を行えば識別が可能であることを提示できた。また第三の成果は,既報告の残存デンプン粒の表面構造を観察し,現生植物のデンプン粒との比較を行った結果,土器の内容物など調理時の加熱に伴う壊れ方と石器を用いた加工作業に伴う壊れ方との間に相違が確認できたことである。これら二つの成果によって,植物食文化を研究する手法としての,残存デンプン粒分析の意義を提示できた。本研究では,北日本の縄文時代遺跡から出土した石器や土器の付着物に含まれる残存デンプン粒を分析することによって,野生植物食料の加工技術を復元し,当時の植物食の実態を明らかにした。本研究の成果は下記の三つである。(1)種実などの大型植物遺体と石器や土器の付着物から検出した残存デンプン粒の由来植物との比較により,実際に食資源として加工された植物の種類を推定し,加工対象植物のパターンを提示した。(2)石器や土器の加工対象となった植物のデンプン粒とコンタミネーションのデンプン粒を明確に識別した。(3)土器の内容物など調理時の加熱に伴う壊れ方と石器を用いた加工作業に伴う壊れ方との間の相違を確認できた。現在まで,資料調査と分析用試料の採取は滞りなく順調に進んでいる。石器から採取した試料の顕微鏡観察が一部遅れており,現生植物標本の調査とともに平成27年度も継続して進める必要がある。平成26年度当初の計画では,北黄金貝塚の出土石器について試料の採取を行うとともに,若生貝塚の出土石器について新規の調査を開始,関係機関との協議や調整を行う予定であった。北黄金貝塚については分析の対象資料を選定し,分析を実施した。採取した試料数が多く,顕微鏡観察が平成26年度中に完了しなかったため,平成27年度も作業を継続する予定である。若生貝塚については研究協力者の上條氏が分析を行った結果,平成26年度発掘調査で出土した石器からは残存デンプン粒をまったく確認することができなかった。そこで,別の縄文時代遺跡との比較・研究を行うこととなり,平成26年度末から資料の選定等の協議と調整を開始している。現生植物を用いた参照
中皮腫の増殖に関連する遺伝子の大規模機能スクリーニング

siRNAライブラリーを用いたゲノムワイドスクリーニングにより、中皮腫の新規治療法開発のための標的分子の探索を行い、中皮腫の増殖に関わる39遺伝子を同定した。これら遺伝子のうち、COPAについて治療効果の検討を行った。siRNAを用いてCOPAの発現を抑制すると、アポトーシスが誘導され、腫瘍増殖が抑制された。このことから、COPAは中皮腫の治療の新規標的分子になり得ることが示唆された。中皮腫は主に胸膜や腹膜に発生する腫瘍で、アスベストのばく露歴が発症に深く関与している。過去のアスベストの使用状況から、今後数十年間に中皮腫患者数が増加すると予測されているが、現在、有効な治療法が確立されておらず、予後は極めて悪い。このことから、新たな治療法・治療薬の開発が切望されている。そこで、中皮腫の新たな治療薬開発のためのターゲット分子の探索を目的として、siRNAライブラリーを用いた機能スクリーニングを行った。約8,600遺伝子をターゲットにしたsiRNAライブラリーを用いて、中皮腫細胞株(211H)に各siRNAをトランスフェンクションし、細胞増殖アッセイを行い、増殖を50%未満に抑える383個のsiRNAを同定した。この結果を検証するため、細胞増殖を抑制する効果の高かった78遺伝子について、別の配列のsiRNAを追加して、二次スクリーニングを行った。その結果、2種類のsiRNA両方で211H細胞の増殖を大きく抑制する39遺伝子に対するsiRNAを同定した。これらの遺伝子の中から、これまでに報告されている機能と増殖抑制の結果より7遺伝子を選び、それらの機能解析を行った。フローサイトメトリーによる解析から、これら遺伝子をノックダウンするとアポトーシスが誘導されることを見いだした。これら7遺伝子は、これまでアポトーシスに関連するという報告はなく、新規アポトーシス関連分子であることが示唆された。そこで、中皮腫の新たな治療薬開発のためのターゲット分子の探索を目的として研究を行った。昨年までに、siRNAライブラリーを用いた機能スクリーニングを行い、治療に対する候補遺伝子を同定した。今年度は、候補遺伝子の中から、中皮腫において発現が上昇しているという報告のある遺伝子COPAに着目し、機能解析およびモデルマウスを用いた治療効果の検証を行った。中皮腫由来細胞にsiRNAを導入すると、アポトーシスが誘導され、細胞の生存率が著しく低下することを明らかにした。また、治療効果の検証では、中皮腫細胞を皮下移植したマウスの腫瘍にsiRNAを局所投与したところ、腫瘍の増殖が抑制された。さらに、腫瘍組織の免疫組織染色をおこなった結果、アポトーシスがおこっていた。つまり、標的候補遺伝子の一つであるCOPAのsiRNAは、in vitroおよびin vivoにおいてアポトーシスを誘導し、細胞や腫瘍の増殖を抑制することが明らかになった。このことから、COPAは中皮腫の治療における新たな標的分子であることが示唆された。昨年に引き続き、初年度にsiRNAライブラリーを用いた機能スクリーニングにより同定した、中皮腫治療に対する候補遺伝子の治療効果の検討を行った。昨年治療効果の検討を行ったCOPAと同様にCOPIタンパク質のサブユニットの一つであるCOPB2と抗がん剤の新規ターゲットとして報告のあるPOLR2Aの2遺伝子について、機能解析およびモデルマウスを用いた治療効果の検討を行った。中皮腫細胞株において、siRNAを用いてそれぞれの遺伝子を発現抑制するとアポトーシスが誘導され、細胞の生存率が著しく低下することが明らかになった。また、中皮腫細胞を皮下移植したマウスの腫瘍にこれら遺伝子のsiRNAを2回局所投与し、腫瘍体積の測定を行った。COPB2のsiRNAを投与した腫瘍は、投与後1週間は腫瘍の増殖が停滞したが、その後は再増殖を始めた。POLR2AのsiRNAを投与した腫瘍の増殖は抑制されなかった。これらのことから、今回検討した候補遺伝子、COPB2およびPOLR2AのsiRNAには、腫瘍の増殖を抑制する効果は見られず、これら遺伝子は、中皮腫治療の新規ターゲットとしては不適当であった。
魚類遊泳運動の基盤となる脳内神経機構に関する研究

1.脊髄から逆行性に標識されたコイ中脳の内側縦束核(Nflm)ニューロンの数は両側合わせて約120、抗グルタミン酸抗体で免疫染色されたNflmニューロンの数は同じく約400であった。両者の細胞体の大きさは重なるので、運動の誘起に関わるNflmニューロンはグルタミン酸作動性と考えられる。2.不動化したコイから、Nflmニューロンと脊髄運動ニューロンの活動を同時に記録した。Nflmニューロンの活動記録にはより細いガラス微小電極を用いたところ単一ユニット活動の記録が可能となった。3.神経系だけの遊泳運動である仮想的遊泳における、Nflmニューロンの活動様式は予想よりも多様であり、単純にtonicタイプとphasicタイプに分けられることが明らかとなった。以下のようなニューロンが観察された。1.一連の運動の間、持続的にスパイクを出すニューロン(tonicニューロン)2.一連の運動の間、断続的にスパイクを出すニューロン(phasicニューロン)a.片側または両側の脊髄運動ニューロンの叢放電時にスパイク頻度が増加b.両側の脊髄運動ニューロンの叢放電時にスパイク頻度が減少する3.脊髄運動ニューロンの活動と無関係にスパイクを出すニューロン4.記録したニューロンを、電極に充填したneurobiotinで標識したところ、これらのニューロンは活動のタイプと無関係にNflm内に混在していることが分かった。5.自由遊泳している魚の脳に複数の慢性電極を植え込み、頭部に固定したバッファー用オペアンプで増幅後、Nflmニューロンの電気的活動を導出する方法を開発した。6.以上より、魚が遊泳運動を開発するときには、まずtoniocニューロンが脊髄のリズム生成回路を賦活することにより、波状運動による通常の遊泳運動を引き起こし、一方、何種類かのphasicニューロンは方向転換時など運動を修飾する際に活動するものと推察された。1.自発的遊泳を抑制するために端脳を除去したコイの内側縦束核(NFLM)を目標に金属微小電極を刺入した。微小電気刺激を加えると、両側性の尾振りがおきた。実験後、組織学的に確認すると、電極先端はNFLMもしくは内側縦束の近傍にあった。2.クラ-レで不動化したコイのNFLMに金属微小電極を刺入し、腹根に吸引電極を装着した。端脳は除去しない。自発的遊泳時もしくは機械的刺激により人為的に誘起した遊泳時の神経活動を両電極により導出した。このときの神経活動を魚体運動をともなわないので仮想的遊泳活動(fictive swimming)と呼ぶ。3.fictive swimmingのとき、腹根からはリズミカルな断続的叢放電が記録された。周期と持続時間から、これは通常の遊泳活動の背景にある神経活動であると判断された。fictive swimmingにともないNFLMニューロンからは二種類の神経活動が記録された。一つは、fictive swimming中にtonicに発火するニューロン、もう一つは腹根からの叢放電活動に同期してphasicに発火するニューロンである。4.これまでと同様にして、コイのNFLMを目標に金属電極を刺入し、尾振りを誘起する。電極を歯科用セメントで頭蓋骨に固定した後、魚を清水に移し麻酔から回復させた。自由遊泳中のNFLMニューロン活動の記録を試みた。5.脊髄内にBiocytin(トレーサー)を微量注入しNFLMニューロンを逆行性に標識した。脊髄腹側の白質にトレーサーを注入するとNFLMニューロンが標識された。