hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子圧力勾配による静電加速電気推進機の推力性能向上

本研究では,発散磁場中におけるイオン静電加速メカニズムの解明とその宇宙推進への応用を目的としている.前年度実施した放電室内部におけるプローブ診断結果に基づき,本年度は陽極近傍からの推進剤供給とこれによる電離促進効果が推力値ならびに推力性能に与える影響を調査した.まず初めに上記効果の実証機を製作しプローブ診断を実施した.ここでは上流部の陽極と下流部の陰極との間にソレノイドコイルを用いて発散磁場を印加し,陽極近傍の磁場強度を局所的に強化することで,陽極近傍でのイオン生成が促進された結果,印加電圧相当のエネルギーまでイオンを加速することができた.この時,発散磁場中には放電室壁面から遠ざかる向きに加速電解が誘起されることからイオンの壁面への衝突が緩和され推進機の損耗低減が期待できる.本成果をJournal of Applied Physicsにて発表した.続いて,推力性能取得のため,分解能0.2mNを有する重力振り子式スラストスタンド新規製作した.推進機への磁場印加には永久磁石と電磁軟鉄とからなる磁気回路を用いることで推進機重量を3kg程度に抑え,スラストスタンドによる推力計測を可能にした.陽極近傍の磁場強度は局所的に増加され,推進機下流部では電磁軟鉄により磁力線を大きく湾曲することで磁気カスプを形成した.本磁気化スプ位置に陰極を設置し,陽極-陰極間の直流放電により陽極近傍から供給されたアルゴン推進剤の電離・静電加速を試みた.2.2kWの電力を投入した結果,推力38mNであった.この時推力効率は22%となり,従来のアルゴン推進剤を用いた静電加速機と同等以上の性能を達成した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,発散磁場中におけるイオン静電加速メカニズムの解明とその宇宙推進への応用を目的としている.今年度は直流放電ないし高周波放電によるプラズマ生成手法がイオン加速特性に与える影響を実験により評価した.さらに,プローブ法によるプラズマ診断実験を実施し,プラズマの生成・加速過程における一連の物理機構を調査した.直流放電によるプラズマ生成では,リング型陽極の内面と,軸方向発散磁場との位置関係が重要である.リング型陽極の内面に沿って軸方向に作動ガスを供給することで「Hollow anode効果」が作用し電離が促進される.発散磁場終端付近においてプラズマ電位は下流の陰極電位に向かって降下し生成したイオンを静電加速する.このとき生じる電位差は別途測定したイオンビームエネルギーの値とよく一致しており,発散磁場中のイオン静電加速過程解明に成功した.なお本成果はAppl. Phys. Lett., vol. 109, 053901 (2016)にて発表した.上記発散磁場の上流部に高周波プラズマ源を設置しプラズマの生成・加速過程を分離することで,イオン静電加速の高効率化を試みた.これまで,プラズマ源への高周波電力を変化させた場合のイオン生成・加速特性を実験により取得した.プラズマ源の作動がイオンの生成・加速特性に与える寄与は作動ガス流量に応じて異なる.小流量作動時においてはプラズマ源でのイオン生成が重要となり,供給した作動ガスの93%に相当するイオンを生成し,放電電圧の88%に相当するエネルギーまで静電加速することに成功した.一方,大流量作動時においては,プラズマ源に投入した高周波電力は2価イオン生成に消費され,静電加速への寄与は限定的であった.これらの実験を通じ,実効イオン生成コストで決定される最適高周波電力比を見出し,宇宙推進機としての推進性能最適化に向けた重要な知見を得た.高周波プラズマ源を活用したイオン加速特性の向上について,最適高周波電力比の存在を実験により実証した.取得した作動特性を深く理解するためのプラズマ診断装置及び実験技術も整備し,プラズマ物理に基づいた実験結果の解釈に役立っている.宇宙推進機に関する過去の研究においてプラズマの生成・加速過程を分離する試みは数多く実施されてきたが,プラズマ生成部への最適高周波電力比を実験により見出した例は申請者の知る限り本研究が初めてである.加えて,2価イオンを考慮した推進性能評価が重要であることも判明し,発散磁場中でのイオン静電加速特性の評価手法に関しても一定の知見を得ることができた.また,直流放電によるプラズマ生成技術に関しても「Hollow anode効果」が直流放電維持に関する重要な要素であることが明らかとなった.高周波放電と比較してより低電力にてプラズマの生成・加速が可能な直流放電作動は,発散磁場中でのイオン静電加速を活用した宇宙推進機開発において重要な要素技術である.リング陽極内部の磁場強度及びその分布がイオン加速特性に影響を及ぼすことも明らかとなっており,特にリング陽極内面付近の磁場強度を局所的に増強することでHollow anode効果が卓越し効率的なイオン加速が可能となることも分かった.本研究では,発散磁場中におけるイオン静電加速メカニズムの解明とその宇宙推進への応用を目的としている.前年度実施した放電室内部におけるプローブ診断結果に基づき,本年度は陽極近傍からの推進剤供給とこれによる電離促進効果が推力値ならびに推力性能に与える影響を調査した.まず初めに上記効果の実証機を製作しプローブ診断を実施した.ここでは上流部の陽極と下流部の陰極との間にソレノイドコイルを用いて発散磁場を印加し,陽極近傍の磁場強度を局所的に強化することで,陽極近傍でのイオン生成が促進された結果,印加電圧相当のエネルギーまでイオンを加速することができた.

この時,発散磁場中には放電室壁面から遠ざかる向きに加速電解が誘起されることからイオンの壁面への衝突が緩和され推進機の損耗低減が期待できる.本成果をJournal of Applied Physicsにて発表した.続いて,推力性能取得のため,分解能0.2mNを有する重力振り子式スラストスタンド新規製作した.推進機への磁場印加には永久磁石と電磁軟鉄とからなる磁気回路を用いることで推進機重量を3kg程度に抑え,スラストスタンドによる推力計測を可能にした.陽極近傍の磁場強度は局所的に増加され,推進機下流部では電磁軟鉄により磁力線を大きく湾曲することで磁気カスプを形成した.本磁気化スプ位置に陰極を設置し,陽極-陰極間の直流放電により陽極近傍から供給されたアルゴン推進剤の電離・静電加速を試みた.2.2kWの電力を投入した結果,推力38mNであった.この時推力効率は22%となり,従来のアルゴン推進剤を用いた静電加速機と同等以上の性能を達成した.これまでのイオンビーム電流,ビームエネルギー計測およびプローブによるプラズマ診断結果に基づき,推力計測が可能な小型推進機を製作する.現在製作中のナイフエッジ式スラストスタンドを用いて推力の直接測定を実施し,これまでのプローブ診断に基づくプラズマ物理の解明に加え,推進機としての評価を重点的に実施する予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
アデノウイルスを用いた(アポトーシス拮抗遺伝子)Bcl2導入による移植膵生着の改善

移植膵によりインスリン抵抗性を伴わない高インスリン血症を示すラットを用いた実験において、インスリンは血中TG値とTC値に抑制的な影響を与えた。すなわち、移植11カ月後のCPTx群(下大静脈還流群)、PPTx群(門脈還流群)の血中triglyceride(:TG)値は、Control群に比べ有意に低値であった。とくにPPTx群では、血中TG値とともにtotal cholesterol(:TC)値も、Control群に比べ有意に低値であった。また、PPTx群のnon-HDL cholesterol値、HDL cholesterol値はともにControl群ならびにCPTx群に比べ有意に低値であった。三群、15個体のIVGTTにおけるIRIピーク値は、各個体の血中TG値(r=-0.664,p=0.0055)ならびに血中TC値(r=-0.664,p=0.022)とそれぞれ負の相関関係を示した。血中TG値と血中TC値の間には正の相関関係を認めた(r=0.896,p<0.0001)。三群、15個体におけるIVGTT中のΣIRI(t=030)値は、血中TG値と負の相関関係を認めた(r=-0.559,p=0.0165)。以上の結果から、門脈系へグラフト静脈血が還流することにより、下大静脈系への還流と比較して抗粥状動脈硬化症性の効果が期待できる。アデノウイルスを用いたbcl-2の導入により、培養β細胞のアポトーシスは抑制されなかった。またstreptozotocinによる糖尿病の発症は、アデノウイルスを用いたbcl-2の導入により抑制されなかった。移植片へのアデノウイルスを用いたbcl-2の導入は、10°C前後下において移植片を保存する操作によって、膵臓移植片のviabilityが著しく低下した。本年度はまず、研究の前提となる膵臓移植片へのBc12遺伝子の導入を試みた。既に作製済みであったBc12の発現ベクターとしての組み換えアデノウイルスを種々の方法で、移植片へ注入した。(1)donorより摘出した膵臓移植片をアデノウイルス1x10^<10>PFU/mlを含む10U/mlヘパリン生理食塩水2.5mlで動脈より移植片還流、(2)操作(1)を加えたのちさらに机上で、移植片門脈をクラシプした状態で同じ還流液を0.5ml注入、10°C10分間放置、(3)操作(2)をアデノウイルス濃度を高く、1x10^<12>PFU/mlにした条件で施行。以上の操作で得られた移植片を、ベーターガラクドシターゼの発現ウイルスで評価した。評価は、donor末梢静脈より1x10^<10>PFU/mlを含む10U/mlヘパリン生理食塩水1.0mlを注入した時に得られる発現をコントロールとして行った。結果は操作(1)については発現がコントロールと同様であり、操作(2)については、膵臓のautolysisが見られて移植片のviabilityの低下が肉眼でも確認された。また操作(3)は移植膵臓に非還流域が形成されてしまい、やはり移植片として不適当と考えられた。

そこで、今後導入を試みる方法として、移植片のviabilityを低下させることなく注入できる方法として、まず摘出した膵臓移植片をアデノウィルス1x10^<10>PFU/mlを含む10U/mlヘパリン生埋食塩水2.5mlで動脈より移植片還流ののち、門脈下大静脈吻合を行い、動脈吻合の前に動脈より同還流液を注入、動脈吻合に要する時間を(動脈吻合中は移植片門脈がクランプされている)アデノウイルスが生着に必要とする時間に利用しようと考えている。まず、実験動物モデルを確立する目的で、近交系ラットを用いて同種同系膵移植を行った。グラフト静脈血が体循環系に還流する影響を調べる目的で、グラフト門脈をレシピエント下大静脈に吻合する群と、レシピエント門脈に吻合する群を作成し血中脂質代謝を比較したところ、TG値、Tchol値は門脈環流群で低値を示した。次にBcl_2の発現ベクターとして組み換えアデノウイルスを種々の方法で移植片へ注入したところ、グラフトのViabilityの低下が問題となって導入方法の確立が困難であった。
エクサスケール計算機システムに最適な格子QCDアルゴリズムの開発

本研究では、エクサスケール計算機システムにおいて高実行効率を実現する格子量子色力学シミュレーションの並列アルゴリズムの開発を行った。クォーク行列を定数シフトした複数の係数行列に対して、複数の右辺ベクトルがある連立一次方程式の解法を実装した。この解法でクォーク質量が現実世界と同じ系のクォークソルバーを安定してとくことができた。また、クォークソルバーに対し、Intel社のXeon Phi並列計算機向けの最適化を施し、Xeon Phiカード16枚までの妥当なストロングスケーリングを確認した。本年度はシフト方程式に対するブロッククリロフ部分空間法をQR分解を使って安定化した共役勾配法(SBCGrQ法)とRational Hybrid Monte Carlo法(RHMC法)を用いた配位生成コストを調べた。また、Xeon Phi搭載のワークステーションを購入し、プログラムの性能測定及び最適化作業を行った。当初の計画通り、SBCGrQ法の右辺ベクトルの数を128まで網羅的に変えたときの安定性及び収束までの反復回数を調べた。用いた配位は、格子サイズが32^3x64の2+1フレーバーの0(a)改良されたウィルソンクォーク作用の物理点のものである。一般的にブロッククリロフ部分空間法は右辺ベクトルが増加すると不安定になるが、QR分解のおかげで右辺ベクトル数が128でも安定して解を求めることができることを確認した。また、反復回数が右辺ベクトルの数にほぼ比例して減少することがわかった。RHMC法の一つのアルゴリズムパラメーターセットで配位生成コストを調べることができた。最適なアルゴリズムを見つけるためにはパラメーターを系統的に変えた実験が必要である。Xeon Phi搭載のワークステーション上でのSBCGrQ法の実行性能はホストPCでは約20%と良好なものであったが、MIC上ではベクトル化やプリフェッチ等が効いておらず約1%であったが、単純な線形代数計算の部分に関してはほぼ理論ピーク性能が得られることが確認できた。次年度は、これらのことをふまえて、RHMC法のアルゴリズムパラメーターを系統的に変えたときの配位生成コストについての研究とMIC上でのプログラムの最適化を行う。エクサスケールシステム計算機でのSBCGrQ法の実行効率を予測するためには、SBCGrQ法が現在運用されている計算機のどのシステム緒言によって律速されているかを特定する必要がある。このため、本年度は現行のMIC(Xeon Phi)クラスタ上でSBCGrQ法の最適化をほぼ限界まで行った。Xeon Phiは倍精度SIMD幅が8、単精度SIMD幅が16である。この広いSIMD幅を利用するため、配列をArray of Structure (AOS)からStructure of Array (SOA)に変更した。変更前の配列は単精度・倍精度ともに[nt][nz][ny][nx][3][4][2]で、倍精度の時の変更後の配列が[nt][nz][ny][nx/8][3][4][2][8]で、単精度の時の変更後の配列が[nt][nz][ny][nx/16][3][4][2][16]である。この変更により、演算部分のベクトル化率を大幅に上げることができた。また、L1プリフェッチとL2プリフェッチをよどみなく行うことで実行効率が約1%から約7%に向上した。最適化によりメモリ-CPU間のデータ転送速度はストリームベンチマークと同程度の150GB/sになった。これは、SBCGrQ法をメモリバンド幅限界まで最適化できたことを意味する。これ以上の実行効率の向上を得るには、SU(3)行列の圧縮と再構築等、データ転送量を抑えたアルゴリズムが必要であることが分かった。平成26年度に引き続き、Xeon Phiにおける格子QCD計算の性能改善を行うとともに、複数のXeon Phiを用いて並列計算を行った際のスケーラビリティを調べた。組み込み関数によるベクトル化、OpenMPとMPIによる並列化を倍精度のconjugate gradient (CG)法とマルチシフトCG法に対して行った。また、データ転送量を抑えるためにSU(3)行列の圧縮と再構築を実装した。格子サイズ32^3x12のCG法の実行効率は、Xeon Phiカード1枚を用いた場合が約7.1%であるのに対して、Xeon Phiカード8枚を用いた場合は約2.8%となった。このような格子サイズでは、内部領域の計算時間が短いため袖領域の通信時間を隠ぺいできないことが、性能劣化の原因であることがわかった。格子サイズ32^3x128でXeon Phiカード8枚を用いた場合の実行効率は約6.7%であり、大きい格子サイズではスケーラビリティが良くなることがわかった。格子サイズ32^3x12のマルチシフトCG法の実行効率は、Xeon Phiカード1枚を用いた場合が約4.1%で、Xeon Phiカード8枚を用いた場合は約2.5%となった。マルチシフトCG法はCG法に比べて線形代数計算が多いため、MPIによる性能劣化はCG法よりも小さいが、カードXeon Phiカード単体での性能が出しにくいことがわかった。これについて国際会議Lattice 2015で発表を行った。

この解法でクォーク質量が現実世界と同じ系のクォークソルバーを安定してとくことができた。また、クォークソルバーに対し、Intel社のXeon Phi並列計算機向けの最適化を施し、Xeon Phiカード16枚までの妥当なストロングスケーリングを確認した。困難であると予想していたMICクラスタでのSBCGrQ法の最適化を計画通りハードウェアの限界値付近まで引き上げることができたため。素粒子物理学当初、GPUクラスタでもSBCGrQ法の最適化を行う予定であったが、MICの性能がGPUの性能と同程度になりつつあることから、MIC上でのSBCGrQ法のさらなる最適化を進めることとした。次年度はCPUクラスタとMICクラスタで最適化されたSBCGrQ法をRHMC法に組み込み、配位生成アルゴリズム全体のコストを系統的に調べる。今年度予定してたSBCGrQ法の収束安定性と右辺ベクトル数の関係については明らかにできたが、RHMC法を用いた配位生成コストに関しては調べたアルゴリズムパラメータセットの数がすくなく調査が不十分であった。Xeon Phi搭載のワークステーションが予定より早く調達できたため、次年度に予定していたMIC上でのプログラムの最適化作業を始めることができた。初年度、Xeon Phi搭載ワークステーションを予定より安く購入できた。その次年度使用額を計算機使用料とファイルサーバ購入に充てる予定だったが、昨年度、京都大学のMICクラスタを無償で使えたため、その必要がなくなった。また、米国で開催される国際会議への参加を予定していたが都合がつかず取りやめた。RHMC法を用いた配位生成コストに関しては、当初、独立配位生成コストをで評価する予定でああったが、物理点では自己相関時間がながく莫大な計算時間がかかるため、一モンテカルトステップのコストと採用率をつかって評価する。これにより、配位生成コストの調査を加速することができる。配位の有効利用のため、配位保存用のファイルサーバを購入する予定である。計算を加速するために計算機使用量に充てる。また、配位の有効利用のため配位保存用のファイルサーバーを購入する予定である。
非特異的脂質移送蛋白質(nsLーTP)の細胞生物学的研究

本年度はnsLーTPおよびnsLーTP(ニスチロ-ル移送蛋白質2)と交又反応を示す60KDa成の一次構造を決定し、またnsLーTPの網膜色素上皮細胞における分布について研究し、次の結果を得た。1)ラット肝60kDの成分の(末端側にプレnsLーTP(15kDa)の全配列が存在することが明らかとなった。nslーTPと60kDa成分は同一の遺伝子の産物であると思われる。何れにしてもこの研究によりnsLーTPと60kDa成分との関係が解明された。またkDa成のとチオラ-ゼとの間に部分的相同性が見出された。2)ラット網膜色素上皮細胞におけるnsLーTPの局在を全コロイド法を用い電顕レベルで研究した。nsLーTPは網膜に存在するマイクロペルオキシソ-ムのマトリックス中に多数見出され、しかもアシルCoAオキシダ-ゼと同居することが判明した。おそらく膜細胞外節に多量存在するdocosahexaenoic aeidのβ酸化にペルオキシソ-ムは関与しているものと推定された。3)60kDaに対する特異抗体を作製し、60kDa成分の肝細胞分布について現在検討を重ねている。現在までに肝細胞ペルオキシソ-ムに存在することは判明しているが、定量的解析はまだ行っていない。
睡眠呼吸障害を有する小児の舌骨位置の調査および舌拳上治療の有効性

閉塞性睡眠時無呼吸(obstructive sleep apnea;OSA)小児の舌骨位置及び舌挙上治療の有効性を調査することを目的に、顎顔面形態および舌骨位置を調べ、口腔形態改善のための歯科治療の効果について研究を行った。OSA群は顎顔面形態分析および舌骨位置の計測から下顎骨の後方位、下顎骨体の短小および舌骨の下方位があるものと考えられた。OSA小児において口腔形態改善のための治療を行った結果、鼻咽頭部の気道が拡大され、OSA症状の改善が認められた。以上により、就学前のOSA小児では舌骨の下方位がみられることが推察され、口腔形態を改善する治療によってOSA症状を改善できる可能性が示唆された。研究実施場所である日本大学歯学部および埼玉県立小児医療センター倫理委員会承認後の書類をもとに,同意が得られたものを研究用資料とし,対象となる小児から資料の採取を行った。閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)を有する就学前の小児の舌骨位置を明らかにするために,研究協力機関である埼玉県立小児医療センター耳鼻咽喉科に来院した小児で,耳鼻咽喉科医師によってOSAと診断された就学前の小児(op group)から資料の採取を行った。資料は診察で使用した身長測定値,体重測定値,夜間の呼吸検査結果および側面頭部X線規格写真とした。側面頭部X線規格写真では顎顔面形態分析,気道形態分析および舌骨位置の分析を行った。口腔の形態異常の小児に対して口腔の形態を改善する治療を行った。その結果,OSA症状の改善がみられ,研究成果の一環として第8回日本小児耳鼻咽喉科学会総会・学術講演会にて症例発表を行った。この発表にて口腔の形態異常がOSAを引き起こす可能性を示し,口腔の形態を改善することでOSA症状の改善が可能であることを示した。本研究の課題である睡眠呼吸障害を有する小児の舌骨位置についても調査し,また舌拳上治療の有効性を明らかにするため,本研究の成果が得られるように努める。本研究を遂行するにあたり,人を対象とした研究のため,はじめに人権の保護及び法令等の遵守への対応として,資料採取場所である埼玉県立小児医療センターおよび日本大学歯学部の各々の倫理委員会に倫理申請を行い,両機関から承認を得た。倫理委員会承認後,同意が得られたものを研究用資料とし,対象となる小児から資料の採取を行った。Op groupの顎顔面形態,気道形態および舌骨位置を明らかにするために,日本大学歯学部付属歯科病院を受診した小児(control group)から資料の採取を行った。資料は診察で使用した身長測定値,体重測定値および側面頭部X線規格写真とした。Control groupは,上顎または下顎前歯部に軽度の叢生を呈し,睡眠時の呼吸および口腔機能に異常のない就学前の小児とした。本研究の課題である睡眠呼吸障害を有する小児の舌骨位置を調査し,また舌拳上治療の有効性を明らかにするため,来年度以降も本研究の成果が得られるように努める。口腔の形態異常の小児に対して,口腔の形態を改善する治療を行った。その結果,OSA症状の改善がみられた。

医歯薬学本研究では就学前の小児を対象としており,側面頭部X線規格写真を用いた顎顔面形態分析,気道形態分析および舌骨位置の分析を行うこととしているが,側面頭部X線規格写真は外耳孔にイヤーロッドを入れて頭部を固定して撮影を行うため,撮影できる小児が限られ,また体動なく撮影することが困難であった。さらにcontrol groupでは,上顎または下顎前歯部に軽度の叢生を呈し,睡眠時の呼吸および口腔機能に異常のない就学前の小児としているため,資料の蓄積が困難であった。本研究では,側面頭部X線規格写真を用いた顎顔面形態分析,気道形態分析および舌骨位置の分析を行うこととしているが,側面頭部X線規格写真は外耳孔にイヤーロッドを入れて頭部を固定して撮影を行うため,撮影できる小児が限られ,また体動なく撮影することが困難であった。Op group,control groupおよび舌拳上治療の資料採取には時間がかかることが想定されるため,研究期間の全期間をもって資料採取を行う予定である。また研究協力機関である目白大学クリニックにおいても研究協力の要請を行う予定である。今年度同様,次年度においても対象となる小児の資料を採取し,資料の蓄積を行う予定である。歯科治療が睡眠時無呼吸を有する小児の治療に貢献できるよう努める。次年度では,閉塞性睡眠時無呼吸を有する小児の歯科治療例について学会等で成果発表する予定である。本研究を遂行するために,分析用品や消耗品,旅費,成果物,学会参加等にかかる費用を研究費の使用計画とする。
細胞質に局在する核内受容体転写共役因子TRAM-1の新たな機能の解析

核内受容体の転写共役因子p160ファミリーの一つ、TRAM-1は、ラット組織において核内のみならず細胞質にも発現が認められる。TRAM-1の細胞質における働きを調べるために、培養下垂体細胞を用いてTRAM-1遺伝子のRNAi(遺伝子ノックダウン)を行った。その結果、幾つかのタンパクにTRAM-1遺伝子ノックダウンで発現量の変化を認めた。これらのタンパクの同定は現在進行中である。核内受容体は、ステロイドホルモンをはじめ甲状腺ホルモン、ビタミンA,Dなどのリガンド依存性の転写調節因子であるといわれ、リガンド結合後様々な因子と複合体を形成し、転写調節シグナルを伝達する。因子の一つ、転写共役因子のp160は、SRC-1,TIF2、TRAM-1の3種類が知られているコアクチベータである。正常雄ラット生殖器における各p160の発現・分布を免疫染色によって調べたところ、SRC-1およびTIF2は核に発現していたが、TRAM-1は細胞質に発現している組織もあることが見出された。この事から、TRAM-1には細胞質において転写共役因子以外の特別な機能があるのではないかと推察した。本研究では、TRAM-1の細胞質における新しい機能を調べることを目的とし、そのためにラット下垂体培養細胞MtT/Sを用い、TRAM-1が細胞質でどのような物質と相互作用しているのか調べることを目的とする。実験は、RNAiによるTRAM-1のノックダウンと、ノックダウンされた影響がどのタンパクに及ぼされるのかを質量分析により検索する。19年度は下垂体培養細胞MtT/SにおけるRNAiの方法確立を手がけた。現在いくつか知られるRNAiの方法のうち、インターフェロン応答やオフターゲット効果が最低といわれる合成siRNAを用いた方法で実験を行った。細胞へのsiRNA導入の濃度や培養時間等、条件を試行錯誤し、その効果の確認はリアルタイムPCRおよび免疫染色にて行った。しかし十分なsiRNA導入効果が得られず、その原因は細胞の性質にあると考えられた。現在、細胞や合成siRNAの性質によらず、安定したノックダウン効果が得られると言われる、レンチウィルスベクターを用いた方法に変更し検討を行っている。核内受容体は、ステロイドホルモンをはじめ甲状腺ホルモン、ビタミンA, Dなどのリガンド依存性の転写調節因子であるといわれ、リガンド結合後様々な因子と複合体を形成し、転写調節シグナルを伝達する。正常雄ラット生殖・器における各p160の発現・分布を免疫染色によって調べたところ、SRC-1およびTIF2は核に発現していたが、TRAM-1は細胞質に発現している組織もあることが見出された。この事から、TRAM-1には細胞質において転写共役因子以外の機能があるのではないかと推察した。本研究では、TRAM-1の細胞質における新しい機能を調べることを目的とし、そのためにラット下垂体培養細胞株を用いて、TRAM-1が細胞質でどのような物質と相互作用しているのか調べる。実験は、RNAiによるTRAM-1のノックダウンと、ノックダウンされた影響がどの細胞内小器官・タンパクに及ぼされるかを組織学的・分子生物学的に調べる。前年度は、インターフェロン応答やオフターゲット効果が少ないといわれる合成siRNAを用いたRNAiの方法を検討したが十分な導入効果が得られず、その原因は細胞の性質と導入方法の相性にあると判断した。そこで本年度は、各種の細胞で比較的安定したノックダウン効果が得られると言われている、レンチウィルスベクターを用いたRNAiを検討した。導入された遺伝子はGFPによって確認を可能とし、ノックダウンの影響については、免疫染色および電子顕微鏡による組織学的観察や、電気泳動、PCRなどによる分子生物学的観察を行い、現在結果解析中である。
保型L函数の特殊値の研究

保型表現論の研究者からは、精密化されたグロス・プラサド予想の特殊ではあるが興味深い場合のテータ対応を用いた明快な解決として、古典的ジーゲル保型形式論の研究者からは、長い間未解決であったベッヘラー予想の解決として、上記論文は広い範囲の保型表現・保型形式の研究者たちからの反響を呼んでいる。森本との共同研究として、ベッヘラー予想をトーラス部分の指標が非自明な場合、ベクトル値、そして重さ2の場合へ拡張する考察を引き続き行い、我々のアイデアについての確信を得た。ベッヘラー予想のトーラス部分の指標が非自明な場合、ベクトル値、そして重さ2の場合への拡張に関して、基本アイデアについては確信を持っている。しかし、計算の進行に必要な基本事項に関して、我々の場合に必要な諸公式が実用に適した形に書かれたものが乏しく、古い文献を探したり、諸公式を使える形に書き直したり、チェックするのに望外の時間がかかったために、残念ながら、期待していたような進捗状況を達成できなかった。引き続き、ベッヘラー予想のトーラス部分の指標が非自明な場合、ベクトル値、そして重さ2の場合への拡張に関する、森本和輝(神戸大学)との共同研究を推進する。ベクトル値、重さ2の場合への拡張には本質的な大変さは無いと予想しているので、指標が非自明な場合への拡張を最優先課題として、今後の研究を推進したい。楕円モジュラー形式の数論的理論においてWaldspurger公式が果たしたのと同様な役割を、ベッヘラー予想の解決は次数2のジーゲル保型形式及びアーベル曲面の数論的研究において果たすことが期待される。我々の結果の解析数論的な応用、岩澤理論的な応用については、既にいくつかの論文が発表されている。応用に適した形に我々の公式をリファインすることについても、引き続き考えていきたい。森本和輝(神戸大学)と,SO(2n+1)xSO(2)のspecial Besselperiodに関するYifeng LIuによって定式化されたRefined Gross-Prasad conjectureについての共同研究を行った.Lapid-Maoによるメタプレクティック群の尖点形式のWhittaker周期のL函数の特殊値による明示公式,Gan-Takedaによるexplicitに与えられたRallis inner product formula,古澤によるメタプレクティック群のWhittaker周期のテータ対応による引き戻しの計算,これらを組み合わせることによって,基礎体が総実代数体で尖点表現の無限素点における表現が全て離散系列の場合には,市野ー池田タイプのL函数の特殊値の明示公式を証明することができた.もちろん,これらをつつがなく組み合わせることができたのは,近年における,Gan-TakedaによるHowey予想の完全証明,山名によるテータ対応の非消滅とL函数の特殊値の非消滅の関係性の完全化,Gan-Savinの結果,等々,テータ対応についての研究の著しい発展に依存している.この結果とDickson-Pitale-Saha-Schmidtによる結果を組み合わせることによって,次数2の尖点形式に関する元来の形でのBoecherer予想を解決することができた.後半は,Boecherer予想をベクトル値保型形式に拡張することを考察し,ほぼ満足する形に一般化することができた.Boecherer予想は,楕円モジュラー形式に関するWaldspurgerの結果の自然な一般化と考えることができ,これらの結果はWaldspurgerの定理と同様に,解析数論,算術幾何学,岩澤理論等に,広範な応用を持つのではないかと期待している.当初は相対跡公式によるアプローチを考えていた.それなりの進展を達成することは出来ていたが,技術的な困難は大きく,率直に言って,歩みは停滞していた.しかし,アプローチをテータ対応に変更することによって,森本和輝(神戸大学)との共同研究によって大きな進歩を達成することが出来た.森本和暉(神戸大学)とSO(2n+1)xSO(2)のspecial BesselperiodのRefined Gross-Prasad conjectureについての共同研究を引き続き行い,論文を完成し投稿した.この結果とDickson-Piatle-Saha-Schimidtによる結果を組み合わせることによって,次数2のジーゲル尖点形式でヘッケ固有形式であるものに関して,スカラー値保型形式の場合に,そのフーリエ係数についてのBoecherer予想を示すことができることは,上記投稿中の論文に示した通りである.これに関して,森本との共同研究として,ベクトル値への拡張について考察した.森本の計算によって,ベクトル値の場合にも,Boecherer予想の拡張が成立することがわかった.応用を考えると,この拡張は意味のある拡張であると思われる.ただし,我々の得たL函数の特殊値の公式について,2のべきについては,なるべき値との間にズレが存在すると思われる.このズレについては,原因を早急に突き止め,修正しなければならない.また,ジーゲル尖点形式について,我々の論文においては,その重さが3以上でなければならないという制約が,存在する.アーベル曲面の数論への応用などを考慮に入れると,これは重さが2の場合も含むように拡張されるべきであり,それについての考察も行い,1つのアイデアを得た.またBoecherer予想については,イデアル類群の指標が自明でない場合についても同様な公式が成立することがGross-Pradsad予想の見地から期待される.これについても,考察を行い,有力なアイデアを得た.

Boecherer予想のベクトル値の場合への一般化は,基本的に,既に公刊されている幾つかの論文の結果を組み合わせることによって得られる.しかし,これらの論文はそれぞれ相異なる視点から書かれており,記法,定義の違い,測度や定数のとり方の違いなどが多々あることから,複数の論文の結果を組み合わせることが非常に困難であった.また,これらの結果は理論的に正しいことは堅固であるが,我々の知り得る限りでは,数値計算例が殆ど存在せず,測度の違いなどから生じ得るミスプリントが本当に存在しないのかどうか,などがなかなか検証できないでいる.その結果として,我々の得たベクトル値の場合のL函数の中心特殊値の公式についても,実例が計算できず,2のべきについての確証を得ることがまだできていない.また,Boecherer予想のイデアル類群の指標が自明でない場合への拡張についてであるが,我々は基本的なアイデアの正しさについては極めて自信がある.しかし,それを実際に論文の形にまとめあげるためには,細かな計算についての様々な確認が必要であり,それらに予想以上に手間がかかっているために,論文の執筆が遅れている.重さ2の場合へのBoecherer予想の拡張は,実際のところは本質的に実素点だけの問題である.我々は実リー群の専門家ではないがために,関連の計算に予想外に時間がかかってしまっている.保型表現論の研究者からは、精密化されたグロス・プラサド予想の特殊ではあるが興味深い場合のテータ対応を用いた明快な解決として、古典的ジーゲル保型形式論の研究者からは、長い間未解決であったベッヘラー予想の解決として、上記論文は広い範囲の保型表現・保型形式の研究者たちからの反響を呼んでいる。森本との共同研究として、ベッヘラー予想をトーラス部分の指標が非自明な場合、ベクトル値、そして重さ2の場合へ拡張する考察を引き続き行い、我々のアイデアについての確信を得た。ベッヘラー予想のトーラス部分の指標が非自明な場合、ベクトル値、そして重さ2の場合への拡張に関して、基本アイデアについては確信を持っている。しかし、計算の進行に必要な基本事項に関して、我々の場合に必要な諸公式が実用に適した形に書かれたものが乏しく、古い文献を探したり、諸公式を使える形に書き直したり、チェックするのに望外の時間がかかったために、残念ながら、期待していたような進捗状況を達成できなかった。Boecherer予想については,様々な応用があるのではないかと期待している.森本和輝との共同研究によってそれを幾つか開始したいと考えている.解析的数論的な応用については,幾つかの先行研究がある.まずは,それらを理解することから始めようと考えている.引き続きBoecherer予想の,ベクトル値の場合,指標が非自明な場合,重さ2の場合,への拡張に関する考察を行う.この3つの場合の中で,最も優先権を置くのは,指標が非自明な場合への拡張である.なぜならば他の二つの拡張は,大雑把に言って,極めて技術的な物に過ぎないが,非自明指標の場合への拡張には,本質的に新しいアイデアを必要とするからである.当面はこの研究に専念することによって,できるだけ早い時期に論文の形にまとめなければいけないと考えている.Boecherer予想の帰結として得られる,L函数の特殊値の公式は,楕円モジュラー形式の理論におけるWaldspurger公式と同様に,多様な応用を持つと期待される.
劇症肝炎における肝再生不全 : 肝類洞内皮細胞の関与と対策

肝類洞内皮細胞の再生機構を明らかにする目的で,その増殖因子であるVEGFの発現をラット肝で検討した。部分切除肝,障害肝及び冷保存肝における検討から,肝細胞は再生時や虚血下で,Kupffer細胞,肝macrophage,星細胞などの類洞壁細胞は活性化すると,VEGF発現が増強することを証明した。但し,活性化類洞壁細胞はVEGF以外にPDGFやbFGFも産生しており,血管内皮細胞の増殖から肝線維化,類洞の毛細血管化を生じるのに対して,類洞の再構築には再生肝細胞由来のVEGFが必須であった。そこで,画像検査所見から肝再生不全と診断された劇症肝炎症例で血漿VEGF濃度を測定したところ,全例で検出感度以下であることが判明した。従って,肝におけるVEGFの発現不全及びこれに伴なう類洞内皮細胞の増殖遅延が,循環障害の持続から肝再生不全の要因になり得ると推定された。また,虚血時には類洞内皮細胞におけるVEGF受容体の発現が早期から消失し,これが類洞内皮細胞障害の要因になることを見出した。更に,内皮細胞におけるVEGF受容体の発現は,組換え型VEGFを添加することで増強することを明らかにした。以上より,肝微小循環障害が生じている劇症肝炎では,VEGFをexogenousに補うことにより,類洞内皮細胞の保護を期待できると考えられた。また,この補充療法は,類洞内皮細胞の増殖促進から,肝再生不全への進展を防御するためにも有効と推定された。更に,VEGF受容体は類洞内皮細胞のみならず星細胞にも発現しており,星細胞は,VEGF添加で収縮が抑制されることを見出した。劇症肝炎では組換え型VEGFの投与により,星細胞の弛緩から類洞血流が増加し,微小循環障害を改善できる可能性も明らかとなった。類洞内皮細胞の再生機構を明らかにする目的で,その増殖因子であるVGEGを肝において産生している細胞を同定した。部分切除肝や障害肝の肝細胞では,G1期よりVEGFmRNAの発現が増強し,初回のM期を通過すると発現が更に顕著となった。また,障害肝では壊死巣内の活性化したマクロファージや星細胞もVEGFmRNAを発現するが,これらはPDGFやbFGFも発現するため,類洞内皮細胞でなく血管内皮細胞の増殖を促進することを見いだした。従って,類洞内皮細胞が増殖し,肝類洞を再構築する際には,再生肝細胞由来のVEGFが重要な役割を担うと考えられた。なお,再生肝細胞におけるVEGF発現の増強は,免疫組織染色により蛋白レベルでも証明した。一方,類洞内皮細胞におけるVEGF受容体は,虚血による低酸素化で発現が減弱した。微小循環障害の顕著である劇症肝炎では,類洞内皮細胞の増殖が遅延し,肝再生不全を生じている可能性がある。また,正常肝より単離したクッパー細胞や星細胞もVEGFmRNAを発現することを証明した。特に,肝星細胞では活性化に伴いflt-1の発現が増強するのに対して,KDR/flk-1の発現は減弱し,受容体の種類により調節機構が異なっていた。肝におけるVEGF受容体の発現を遺伝子レベルで調節する実験を施行するに際しては,内皮細胞以外の類洞壁細胞に発現するVEGF受容体の意義を解明する必要がある。現在これら単離細胞に対するVEGFの作用を検討している。

部分切除肝,障害肝及び冷保存肝における検討から,肝細胞は再生時や虚血下で,Kupffer細胞,肝macrophage,星細胞などの類洞壁細胞は活性化すると,VEGF発現が増強することを証明した。但し,活性化類洞壁細胞はVEGF以外にPDGFやbFGFも産生しており,血管内皮細胞の増殖から肝線維化,類洞の毛細血管化を生じるのに対して,類洞の再構築には再生肝細胞由来のVEGFが必須であった。そこで,画像検査所見から肝再生不全と診断された劇症肝炎症例で血漿VEGF濃度を測定したところ,全例で検出感度以下であることが判明した。従って,肝におけるVEGFの発現不全及びこれに伴なう類洞内皮細胞の増殖遅延が,循環障害の持続から肝再生不全の要因になり得ると推定された。次ぎに,虚血時には類洞内皮細胞におけるVEGF受容体の発現が早期から消失し,これが類洞内皮細胞障害の要因になることを見出した。更に,内皮細胞におけるVEGF受容体の発現は,組換え型VEGFを添加することで増強することを明らかにした。以上より,肝微小循環障害が生じている劇症肝炎では,VEGFをexogenousに補うことにより,類洞内皮細胞の保護を期待できると考えられた。また,この補充療法は,類洞内皮細胞の増殖促進から,肝再生不全への進展を防御するためにも有効と推定された。更に,VEGF受容体は類洞内皮細胞のみならず星細胞にも発現しており,星細胞はVEGF添加で収縮が抑制されることを見出した。従って,劇症肝炎では組換え型VEGFの投与により,星細胞の弛緩から類洞血流が増加し,微小循環障害を改善できる可能性も明らかとなった。
C型肝炎ウイルスクローン接種チンパンジーを用いた中和抗体エピトープの同定

我々はC型肝炎ウイルス(HCV)の感染性RNAを接種して単一のウイルスによる感染実験に成功したチンパンジー、1535と1536のPBLをEBウイルス(EBV)でトランスフォームすることにより、HCV特異的IgG抗体産生B細胞クローンが感染後どの時点で出現するかを検討した。同時に血清のIgG抗体価も測定し比較した。その結果2頭のチンプともに、ALTの上昇がみられた20週には血中にC抗原に対するIgG抗体が出現したが、E1、E2抗体の出現は殆ど認められず、1536においてのみ45週以降になってE2抗体が出現、10週にわたる抗体価の上昇を認めた。しかしEBV-transformationの結果では、C、E1、E2いずれの抗原に対するIgG抗体産生B細胞も35週の時点で同頻度に認められた。これは54週になっても同じであった。EBV-transformationでは完全に成熟した抗体産生より分化段階の低い細胞が検出されると考えられるので、我々の結果はウイルス中和に関与すると思われるE1、E2抗体を産生するB細胞の分化が、何らかの機序により最終段階の一つ手前で押さえられていることを示していた。平成12年度は、1536において、感染後45週というかなり遅い時期に、ウイルスのE2タンパクの1つのアミノ酸に変異を生じたウイルスが出現し、その時期に一致して抗E2抗体の上昇が見られたので、そのアミノ酸変異を中心としたペプチドを合成し、ヘルパーT細胞の反応を検討した。変異アミノ酸配列のペプチドに対するヘルパーT細胞の反応が生じてE2抗体産生が引き起こされたという仮説を立てたが、結果は正常ペプチドも変異ペプチドも陰性でありその説明は成り立たなかった。更に検討を加えた結果、この45週という時期には,E2のみならず、C抗原に対してもIgM反応が急激に上昇していることが分かった。C抗体はIgGが感染初期にすでに出現上昇しており、これに遅れてIgMが出現するという、通常の免疫反応とは極めて異なる抗体反応パターンを示していた。この事は変異ウイルスが出現した時期に一致して宿主の免疫系にも新たな刺激が生じ、CとE2に対するIgM抗体産生が起こったことを示唆している。変異ウイルス自体には新たな抗原性はない可能性がので、変異ウイルスの挙動か何かにそれ以前のウイルスとは違うものがあって、それが免疫系の抗原認識に影響を与えたことが考えられる。その後我々は、この2頭のチンパンジーの感染後8週のB細胞がHCV抗原を発現していることをみいだした(未発表)。現在この抗原発現の詳細を検討しており、次に感染後期でのB細胞におけるそれと違いがないかを検討する予定である。C.RiceとS.FeinstoneらがFDAのチンパンジーにC型肝炎ウイルス(HCV)の感染性RNAを接種して単一のウイルスによる感染実験に成功した。

我々はそのチンパンジー、1535と1536のPBLをEBウイルス(EBV)でトランスフォームすることにより、HCV特異的IgG抗体産生B細胞クローンが感染後どの時点で出現するかを検討した。同時に血清のIgG抗体価も測定し比較した。その結果2頭のチンプともに、ALTの上昇がみられた20週には血中にC抗原に対するIgG抗体が出現したが、E1、E2抗体の出現は殆ど認められず、1536においてのみ45週以降になってE2抗体が出現、10週にわたる抗体価の上昇を認めた。しかしEBV-transformationの結果では、C、E1、E2いずれの抗原に対するIgG抗原に対するIgG抗体産生B細胞も35週の時点で同頻度に認められた。これは54週になっても同じであった。EBV-transformationでは完全に成熟した抗体産生より分化段階の低い細胞が検出されると考えられるので、我々の結果はウイルス中和に関与すると思われるE1、E2抗体を産生するB細胞の分化が、何らかの機序により最終段階の一つ手前で押えられていることを示している。共同研究者であるFDAのFeinstoneたちは、血中にE2抗体が出現するのとほぼ同じ時期にウイルスのE2のアミノ酸配列に一つの変異が起こっていることを見いだした。そこで我々はこの変異がヘルパーT細胞のエピトープとして認識され、それまで完全なIgG産生B細胞に分化できなかったのがこのヘルパーT細胞により可能となった、との仮設を立てた。現在この変異を中心としたペプチドを合成、これに対する増殖反応を変異の出現前と後のT細胞について行い比較する実験を進めている。E1、E2抗体産生抑制のメカニズムが明らかになれば、C型肝炎慢性化の機序の解明、その治療につながるものと期待される。感染性RNAの接種により、単一クローンのC型肝炎ウイルス(HCV)の感染と肝炎発症に成功した2頭のチンパンジー、1535,1536のB細胞反応の解析を昨年度に引き続いて行った。昨年度の研究では、この2頭では中和抗体と考えられる抗E2抗体を産生するB細胞クローンが、感染後早期に末梢血中に出現しているにもかかわらず、血中には抗体が殆ど検出されず、B細胞の成熟が何らかの機序で抑制されていることが示唆された。今年度は、1536において、感染後45週というかなり遅い時期に、ウイルスのE2タンパクの1つのアミノ酸に変異を生じたウイルスが出現し、その時期に一致して抗E2抗体の上昇が見られたので、そのアミノ酸変異を中心としたペプチドを合成し、ヘルパーT細胞の反応を検討した。変異アミノ酸配列のペプチドに対するヘルパーT細胞の反応が生じてE2抗体産生が引き起こされたという仮説を立てたが、結果は正常ペプチドも変異ペプチドも陰性でありその説明は成り立たなかった。更に検討を加えた結果、この45週という時期には、E2のみならず、C抗原に対してもIgM反応が急激に上昇していることが分かった。C抗体はIgGが感染初期にすでに出現上昇しており、これに遅れてIgMが出現するという、通常の免疫反応とは極めて異なる抗体反応パターンを示していた。この事は変異ウイルスが出現した時期に一致して宿主の免疫系にも新たな刺激が生じ、CとE2に対するIgM抗体産生が起こったことを示唆している。
嘔吐反射を伴う歯科恐怖症患者に対する認知行動療法プログラムの開発

「歯科治療に対する過剰な不安・恐怖」を特徴とする歯科恐怖症は,口腔内の状態を悪化させる要因であることが明らかにされており,標準的介入法として認知行動療法が提唱されている。しかしながら,嘔吐反射を伴う歯科恐怖症患者については,歯科治療に対する不安・恐怖の改善に資する認知・行動的要因が明確にされていないため,従来の認知行動療法の効果は不十分であり,改善の余地があることも指摘されている。本研究は,従来の認知行動療法の効果が不十分である嘔吐反射を伴う歯科恐怖症患者に特化した介入プロトコルを開発し,歯科恐怖症に対する認知行動療法の効果をさらに高めることを目的とした研究である。
Bone Morphogenetic Protein−2の動脈硬化抑制作用の解析

ヒトBMP-2のcDNAを真核細胞発現用のベクターpCAGGSに組み込み、COS細胞での発現を抗体を用いて確認した。更にBMP-2の発現ユニットをBMP-2発現ユニットを持った非増殖型アデノウイルス(AxCABMP2)を調整した。AxCABMP2の平滑筋増殖に対する作用をIn vitroとin vivoとで検討した。In vitroではラット大動脈から調製した培養血管平滑筋細胞を用い、コンフルエントになった血管平滑筋細胞に非増殖型アデノウイルスを感染させた。血清なしのメジウムで培養し増殖停止させた後血清刺激し、DNA合成を[3H]-チミジンの取り込みで検討した。β-ガラクトシダーゼの遺伝子を組み込んだアデノウイルス(AxCALacZ)を感染させた培養血管平滑筋細胞では3-48MOIの範囲でコントロールと差がなかったが、3-24MO1でAxCABMP2を感染させた培養平滑筋細胞ではDNA合成が低下していた。ラット頚動脈損傷モデルは再現性よく新生内膜形成が起こるin vivoの平滑筋増殖モデルである。すなわちFogarty 2F血栓除去カテーテルを外頚動脈から挿入し総頚動脈内を機械的に損傷すると、4日目から新生内膜が出現し、2週後には著明な平滑筋細胞の増生が観察される。この系においてAxCABMP2(B群)あるいはAxCALacZ(L群)を傷害血管に感染させ、新生内膜面積(I)を非感染群(C群)と比較した。L群とC群とではIに有為な差は認めなかった。これに対し、B群ではL、C両群に比べ有為にIが減少していた。以上の結果はPTCA後再狭窄といった動脈硬化性疾患に対するBMP-2の治療上の有用性を示唆するものである。
New insights into protein folding based on bioinformatics analysis of cell-free protein synthesis

本研究では無細胞タンパク質合成のバイオインフォマティクス手法を開発した。この手法は無細胞系を用いた実験科学的なタンパク質発現データと計算機上で予想されるポリペプチドの諸性質との比較検証データを解析する基盤を提供する。発現レベル低下と可溶性発現度の上昇がタンパク質の構造不全を起こすことが明らかとなった。この傾向は構造不全領域に特異的な諸状態(疎水性の低下、表面アクセシビリティの上昇、ユビキチン化モチーフやPEST配列の露出などが関係することも明らかとなった。また、リン酸化、グリコシル化、アセチル化が構造全領域で高頻度に見られること、逆にメチル化は低頻度であることも明らかとなった。生物学
大脳基底核から視床・大脳皮質への出力様式

大脳基底核の出力が視床や大脳皮質にどのような影響を与えるのか、また、それは大脳基底核疾患の病態や治療法とどのように関わっているのかを調べた。淡蒼球内節.視床投射は視床ニューロンに対して、基本的には抑制性に働くが、場合によっては興奮性の影響を与えること、このような興奮性応答が、大脳皮質にまで到達している可能性があることがわかった。また、大脳基底核疾患に対して用いられる淡蒼球-脳深部刺激療法のメカニズムとして、大脳基底核の異常な神経活動が視床に伝達されるのを遮断することが考えられた。まず、南部、木村、川口でサルに課す運動課題の検討を行った。これまでの木村の研究によれば、大脳基底核、とくに線条体のニューロン活動は、予測した報酬をコードしており、状況によって発射活動を変化させることがわかっているので、このような活動が、大脳基底核から視床を通って大脳皮質に至るのかを検討できるような課題にした。具体的には、手がかり刺激により、ハンドルを右、あるいは左に回すような課題で、左右で報酬量が異なるようにした。現在、サルへの訓練が終わり、頭部を固定するための手術も完了したので、今後、実際の記録に移りたい。一方、川口は麻酔下ラットを用い、前頭皮質ニューロン、視床ニューロンの傍細胞記録と免疫組織学的検索を組み合わせた実験を行った。運動系視床には、基底核・小脳コマンドの前頭皮質への伝搬と、前頭皮質との相互結合による振動生成という二つの機能がある。この二つの側面を統一的に理解するには、皮質投射システム多様性や視床コンパートメント構造を考慮して解析していく必要がある。そこで、本年度は、前頭皮質では運動系視床に投射する錐体細胞を、視床では基底核・小脳入力に関連した各コンパートメントにある視床ニューロンを、逆行性応答、傍細胞記録・染色、カルバインディン免疫組織化学で同定する手法を確立した。次年度以降、視床・前頭皮質の単一ニューロンと局所電場電位の記録を組み合わせて、ニューロンサブタイプごとの脳活動状態依存性や、各種振動現象におけるカップリング強度・位相特性を解析していきたい。本研究の目的は、「大脳基底核は、視床-大脳皮質ループ回路によってコードされている運動プログラムの中から、より適切な運動を選択するのに役立っている」という仮説を検証することにある。その手始めとして、大脳基底核からの出力が、視床-大脳皮質投射ニューロンに対してどのような影響を与えるのか調べた。サル視床から単一ニューロン活動を記録し、大脳皮質運動野の刺激による逆行性応答により、視床-大脳皮質投射ニューロンであることを同定しておく。次に淡蒼球内節を刺激し、このニューロンの自発発射の変化について調べた。これらの視床-大脳皮質投射ニューロンは、覚醒下であるにも拘らず自発発射頻度は低い傾向にあった。次に淡蒼球内節の単発刺激を行うと、抑制あるいは抑制に続く興奮の応答が記録できた。淡蒼球内節は高頻度で自発発射しているので連続刺激を行うと、抑制ばかりではなく、刺激期間中の興奮、さらには刺激後の大きな興奮なども記録された。また、ムシモルにより淡蒼球内節の活動をブロックすると、視床-大脳皮質投射ニューロンの活動は上昇した。以上の結果は、淡蒼球-視床投射が視床ニューロンに対して、単に抑制だけではなく興奮性の影響を与える可能性も示唆している。今後は、線条体刺激による視床-大脳皮質投射ニューロンの活動についても調べていきたい。一方、川口は麻酔下ラットを用い、前頭皮質ニューロン、視床ニューロンの傍細胞記録と免疫組織学的検索を組み合わせた実験を行い、視床・前頭皮質の単一ニューロンの活動と局所電場電位の関係を詳しく調べた。大脳基底核と小脳核からの出力が、視床ー大脳皮質投射ニューロンに対してどのような影響を与えるのかを調べた。サルの視床から単一ニューロン活動を記録し、大脳皮質運動野の刺激による逆行性応答により、視床ー大脳皮質投射ニューロンであることを同定しておく。次に淡蒼球内節、小脳核を刺激し、このニューロンの自発発射の変化について調べた。これらの視床ー大脳皮質投射ニューロンは、覚醒下であるにも拘らず自発発射頻度は低い傾向にあった。淡蒼球内節の単発刺激を行うと、抑制あるいは抑制に続く興奮の応答が記録されたのに対し、小脳核の単発刺激では、興奮とそれに続く抑制が観察された。淡蒼球内節から入力を受ける視床ニューロンは、視床の前方に位置するのに対し、小脳核から入力を受けるものはより後方に存在し、両者から入力を受けるものは殆どなかった。次に、100Hz程度の連続刺激の影響を調べたところ、淡蒼球内節の連続刺激では、抑制ばかりではなく、刺激期間中の興奮、さらには刺激後の大きな興奮なども記録された。