hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大脳感覚シナプス入力の可視化

大脳体性感覚野バレル皮質の第2/3層錐体細胞からホールセル記録を行い、基底樹状突起および尖樹状突起においてカルシウムイメージングにより単一スパインレベルのシナプス入力を可視化し、自発活動および洞毛刺激に対する応答を記録した。個々のスパインの活動を見ると、約80%の入力がわずか25%のスパインに限局している事がわかった。また、空間的に近傍に位置するスパインは同期した入力を受ける確率が高いことが分かった。すなわち、機能的に共役しているニューロン集団は、投射先ニューロンの樹状突起上で近い位置に入力することが明らかとなった。マウス大脳バレル皮質錐体細胞において、2光子イメージングを用いたin vivoホールセル記録とカルシウムイメージングを行い、個々の感覚シナプス入力、すなわち洞毛からの感覚入力が、細胞内および樹状突起内においてどのように分布しているのかを直接可視化する。今年度は、同一の刺激に対して、個々のシナプス入力がどの程度の信頼性を示すのかを明らかにし、シナプス入力がシナプス後部スパインの形態やネットワーク活動とどのように相関しているかを明らかにすることを目的として実験を行なった。大脳体性感覚野バレル皮質の第2/3層錐体細胞からホールセル記録を行い、基底樹状突起においてカルシウムイメージングにより単一スパインレベルのシナプス入力を可視化し、自発活動および洞毛刺激に対する応答を記録した。自発活動および洞毛刺激誘発活動ともに、過去の電気生理学計測による第4層ニューロンの活動とほぼ一致したことから、観察された応答は第4層-第2/3層間結合の活動を正しく反映していると考えられた。スライス標本において、ケイジドグルタミン酸の光解除による単一スパイン内AMPA電流のマッピングやNMDA受容体を介したカルシウム流入のイメージングから、AMPA電流やNMDA電流およびカルシウムシグナルがスパインサイズと相関することが示され、また、シナプス可塑性によりスパインサイズが変化することが示されている。これらの事実は、スパイン形態とその変化がシナプス機能に関する重要な因子であることを意味していることから、現在、スパイン形態と反応率の関係や反応率の細胞内位置依存性について解析を進めている。感覚入力に対して、個々のシナプス入力がどのような空間分布で入力しているかについての解析を行った。活動するスパインを同一細胞内の様々な樹状突起で観察したところ、異なる樹状突起の間で入力頻度にばらつきがあり、多くの入力を受けている樹状突起分枝とそうでないものがあることが明らかとなった。また、個々のスパインレベルで見ると、約80%の入力がわずか25%のスパインに限局している事がわかった。すなわち、感覚情報の多くは限られたスパインにのみ入力しているということを示唆する。さらに、これらの入力分布を詳細に解析したところ、空間的に近傍に位置するスパインは同期した入力を受ける確率が高いことが分かった。このことは、共通入力を受けているかお互いにシナプス結合を作って局所回路を形成しているニューロン集団は、受け手側ニューロンの樹状突起上で近い位置に入力する傾向があるということであり、神経回路が1シナプスのレベルで精緻に配線されていることを示す直接の証拠である。近傍のスパインでは、シナプス可塑性が同期して起こりやすいというスライス標本での先行研究とも一致する結果であり、興味深い。
卵母細胞成熟における必須遺伝子スクリーニング法の開発と応用

女性は年齢の増加に伴い卵母細胞の成熟過程で異常が出やすいことから、本研究ではこの過程を分子的に解明することを目指した。当初計画していたノックダウンによるスクリーニングは他の研究室から発表されてしまい断念したが、ノックアウトマウスの作製に戦略変更して解析を行った。卵母細胞に強く発現する遺伝子を候補として9遺伝子に対するノックアウトマウスを作成し、そのうち1遺伝子において不妊である可能性がでてきた。本研究ではsiRNAを用いて卵母細胞で強く発現する遺伝子をノックダウンして、最終的にノックアウトする遺伝子をスクリーニングすることを計画した。平成27年度の半ばに他の研究室から卵母細胞における網羅的なノックダウンの研究成果が発表された(Pfender S. et al., Nature 2015)。この論文では800以上もの遺伝子のノックダウンを行っており、表現型が見られる遺伝子数個について解析結果を報告していた。その際に我々の候補遺伝子の多くはすでに彼らによってノックダウンされていたが、表現型の報告はなかった。ノックダウン実験の長所は遺伝子改変マウスを作製することに比べて格段に解析が速いことであるが、短所として標的遺伝子の発現を完全には抑制できないこと、標的以外の遺伝子発現を阻害してしまう可能性が挙げられる。そこで計画していたノックダウンによるスクリーニング実験を省略し、ノックアウトマウスの作製を遺伝子の探索なしに行うことにした。上記したノックダウンの論文を参考に遺伝子を選別し、それらのノックアウトマウスを作製している。現在6遺伝子に対するノックアウトマウスを作製しており、そのうちの1つがすでに低妊孕率を示している。今後はさらに標的遺伝子を増やし、それらのノックアウトマウスで産子数に変化が見られるかを検討する。他の研究室から似たような論文を発表されてしまったが、その論文を参考に研究をさらに発展させられている。順調にノックアウトマウスが作製できており、表現型を示すものも得られている。本研究ではsiRNAを用いて卵母細胞で強く発言する遺伝子をノックダウンして、卵成熟過程に機能する遺伝子のスクリーニングを計画した。最終的にはそれら候補遺伝子のノックアウトマウスを作成する予定であった。平成27年度の半ばにほかの研究室から卵母細胞における網羅的なノックダウンの研究成果が発表された(Pfender S. et al., Nature 2015)。この論文では800以上もの遺伝子のノックダウンを行っていたが、表現型がみられる遺伝子は数個にとどまっていた。この結果は卵母細胞ではsiRNAによって十分にタンパク質量をノックダウンすることができないということを予想させた。そこで計画していたノックダウンによるスクリーニング実験を省略し、ノックアウトマウスの作成を遺伝子の探索なしに行うことにした。上記したノックダウンの論文やunigeneデーターベースを参考に候補遺伝子を選別し、計6遺伝子のノックアウトマウスを作成した。現在それらの妊孕性を解析中であるが、一つの系統で不妊の可能性がある。今後はこのノックアウトマウスにおいて本当に不妊であるかを検討し、不妊の原因を解析することで遺伝子の機能を明らかにする。今後も引き続きノックアウトマウスを作製し、不妊となる遺伝子を探索する。生殖
全身性エリテマトーデスの母親から出生する児の転帰・予後と治療法に関する研究

平成5年より7年の3年間にわたり、全身性エリテマトーデス(SLE)の母親から出生する児の転帰・予後と治療法に関する研究を行い、以下の結果を得た。SLEの母親から出生した95例の児の予後を検討すると、11%に自然流産を、12%に子宮内胎児死亡を認めた。これらをきたした母親は有意に多く抗リン脂質抗体を有していた。出生後にループス様皮疹や完全房室ブロックをみる、いわゆる新生児ループスの児を出産した母親の血清中に52kDSS-Aおよび48kDSS-Bに対する抗体を有意に多く認め、、反面、60kDSS-Aに対する抗体は有意に少なかった。また、SLEの母親から出生した児は、正常対照よりもアレルギー性疾患を有意に多く認め、血清IgE高値を示す症例も多く認められた。さらに、SLEの母親から出生した5歳以上の児に高率に抗核抗体を認め、抗核抗体陰性の児においても4年間の追跡調査により抗核抗体の陽性化を認めた。SLEの児を有するSLEの母親のHLAクラスII遺伝子を検討すると、前例DQB1*0601を有していた。抗リン脂質抗体陽性の5例のSLE患者に、妊娠時デキストラン硫酸を吸着体とする血漿交換を反復施行し、いずれも無事出産をみた。また、抗52kD-SS-A/48kDSS-B抗体を有するのべ4例のSLE患者に、妊娠時二重膜濾過血漿交換療法を反復施行し、これまで児に新生児ループスの発症をみていない。【目的】本研究では,全身性エリテマトーデス(SLE)の母親およびそのその児を対象に、妊娠中から周産期,さらに児のその後までの転帰と予後について,遺伝的,免疫学的所見を中心に調査し,児の保全と健康維持を図る方策を図ることを目的とする。本年度は,これまで集積されたSLEの母親から出生した児の実態について報告する。【対象および方法】対象は,当院にてSLE母体から出生した112例である。1)新生児期および2)1歳から11歳の時点に臨床症状および免疫学的検査を検討した。【結果】1)新生児期:在胎週数は2842週で早期産児32例(29%),出生体重は7653986gで低出生体重児52例(46%),SFD児40例(36%)で,早期産および低出生体重児の頻度が高かった。またNLE症状では,皮疹6例,白血球/血小板減少9例,貧血1例,A-Vブロック2例の計15例(13%)を認めた。SS-A抗体およびSS-B抗体は,それぞれ75例中43例および66例中12例で陽性であった。A-Vブロックを伴った2例では両抗体が陽性で,1例は新生児期に死亡した。他のNLE症状とSS-A抗体およびSS-B抗体には明らかな関連は認められなかった。2)111歳時:新生児期に死亡した1例を除く111例中,1例にSLEの発症があり,女児であった。111歳の時点に診察および血液検査を施行できた35例中,6例(17%)で血清中の抗核抗体が陽性で,このうち5例が女児であった。またアレルギー性疾患が22例(61%)にみられ,14例(40%)で血清IgE高値を認めた。【考察】SLE母体の出産では,早期産および低出生体重児の頻度が高く,出生前からの専門的な管理が必要である。NLEについては,頻度は高くないが,A-Vブロックや白血球/血小板減少などは重篤である。また児に関するその後の調査での抗核抗体陽性例は女児が多く,SLEの発症など今後の経過観察が重要である。またアレルギー性疾患や血清IgE高値の頻度が高く,SLEの発症機序との関連性を明らかにする必要がある。

これまで集計した全身性エリテマトーデス(SLE)65例の延べ126回の妊娠における調査結果では,流・死産は13%に認められ,そのリスクファクターとして抗カルジオリピン抗体,ループス抗凝固因子が重要視された。また,26例のSLEの母親から生まれた36人の児のうち28人(78%)は高IgE血症を有しており,健常児にくらべ有意に高い頻度であった(P<0.01)。そして,アトピー性皮膚炎や気管支喘息を有する児も有意に多く認められた(P<0.01)。これらの児の家系調査では,必ずしもアレルギー疾患を高率にみるわけではなく,特に,アレルギー疾患の家族歴のないSLEの母親から出生した児の高IgE血症は,母親の基盤にある免疫異常の一担を表現している可能性がある。DNAタイピングによるHLAクラスII遺伝子の検討では,β_2-glycoprotein I依存性の抗カルジオリピン抗体は,DRB1*0901と有意に相関することを認めた(P<0.005)。抗カルジオリピン抗体ないしループス抗凝固因子を有する5例のSLE妊婦にデキストラン硫酸をリガンドとする免疫吸着法を施行し,いずれも児の出生を認めた。また,新生児ループスをみる児の出産には,母親が有するIgGクラスの52kDSS-A抗体と48kDSS-B抗体が重要視されるが,これらの抗体を有する3例のSLE妊娠に二重膜濾過血漿交換を施行し,現在のところ新生児ループスの発現を認めていない。以上のことから,SLEの母親から出生する児のリスクファクターと考えられる液性因子を体外免疫調節療法により除去する方策は,それらのリスクを軽減ないし防止しうる可能性が示唆された。今後も,本治療法によるprospective studyを継続しておこなう予定である。当科受診した全身性エリテマトーデス(SLE)患者の中で、妊娠・出産した患者とその児について、平成6年度と同様に母体に及ぼす影響、出生児の転帰、児の発育状況、母親と児に認められる自己抗体の検索、児のSLE症状の有無、などについて調査した。また、抗リン脂質抗体を有する母親が妊娠した場合には、デキストラン硫酸を吸着体とする血漿交換を施行し、児の保全を図ると共に、52-kDSS-Aと48kDSS-Bに対する抗体を有する母親が妊娠した場合には、二重膜濾過血漿交換を施行し、新生児ループス発症の防止をはかるprospective studyを行った。その結果、SLEの母親から出生した児は、正常対照例よりもアレルギー性患者を有意に多く認めた。(78%対30%)。また、アレルギー性疾患やアレルギー性疾患の家族歴を持たないまでも、SLEの母親から出生した児は血清IgE高値を示す症例が多く、SLEに関連する免疫異常の側面を示していることが示唆された。さらに、SLEの母親から出生した児では、特に5歳以上で高率に抗核抗体陽性を認め(22例中8例)、抗核抗体陰性の児においても、4年間の追跡により高率に抗核抗体が陽性化した(16例中7例)。これらのことは、SLE未発症の児においてもすでに自己抗体を産生し、SLE発症の前段階におけるT細胞ないしB細胞機能異常が示唆され、その解析が病因発症を解明する上で重要と考えられた。抗リン脂質抗体を有する5例と52kDSS-A/48kDSS-B抗体を有する3例のSLEの母親の妊娠に際し、上記血漿交換を施行し、いずれも生産を得、新生児ループスの発症を認めていない。
多様な組成と構造を有する広葉樹天然林における酸性物質の緩衝能とその季節変動

1.海岸砂丘地のクロマツ林と、そこへサクラ類・ヌルデ等の落葉広葉樹が混交した隣接する2林分で林内雨・樹幹流・Ao層通過水を調査した。森林の階層を通過するにしたがって降水のpHは上昇し、その傾向はクロマツ林よりも混交林で強かった。林冠では混交林でH^+消費(酸性緩衝)量が多く、Ao層では逆にクロマツ林で多かった。H^+消費にはK^+やCa^<2+>等の塩基の寄与が高く、クロマツ林への広葉樹の混交がAo層や土壌中の塩基量を増加させることから、林分全体でみるとクロマツ林よりも混交林の方が降水の酸性緩衝能が高いと考えられた。2.スギ人工林、スギ人工林へ広葉樹が侵入した混交林、落葉広葉樹林の隣接する3林分で林内雨・Ao層通過水を調査した。林内雨のpHは広葉樹林が最も高く、スギ林が最も低かった。Ao層通過水は3林分ともpHが6.07.0であり、スギ林では林冠で降水の酸性緩衝が十分に行われない反面、Ao層において3林分中で最も高い酸性緩衝能を示した。Ao層における主要な酸性緩衝成分は広葉樹林ではK^+、スギ林ではCa^<2+>であった。林分全体で降水の酸性緩衝メカニズムをみると、林冠とAo層は相補的な関係にあることが明らかになった。3.隣接する森林及び草地流域で渓流水質を調査した。降雨時の流量と濃度の変動は森林よりも草地で大きく、降雨の強度が増すほどその傾向が顕著だった。渓流水中のNa^+、Cl^-は海塩の影響で高濃度だった。Mg^<2+>、Ca^<2+>、K^+、NO_3^-濃度は森林で高く、流域での現存量が多いためと考えられた。流量増加時の濃度低下の割合はNa^+、Cl^-で大きく、SO_4^<2->が中間、Ca^<2+>、Mg^<2+>は小さかった。K^+濃度は流量増加時にわずかに上昇した。NO_3^-濃度は流量増加時に上昇したが、比較的小さな流量増加時には草地で逆に濃度が低下した。渓流水質は流域の植生、生物活動における各成分の利用度に応じた土壌や地下水中での分布様式、降雨の強度による影響を受けていると考えられた。新潟県下越地方の冷温帯落葉広葉樹天然林において、斜面上部・中部・下部にそれぞれプロットを設置して、林内雨、樹幹流、Ao層通過水、土壌水を採取し、その分析を行った。それにより地形的位置、樹種、林床植生、Ao層を含む土壌の性質、ならびに樹木フェノロジーが酸性降下物に対する森林の緩衝作用にどのような影響を及ぼすかを解析した。現地調査は1998年8月11月に行い、現在までのところ以下の知見が得られた。1.斜面上部中部で優占するブナの林内雨や樹幹流には樹体から溶脱されたKが多く含まれていたのに対し、斜面下部に分布するミズキやカツラにはCaやMgが多く含まれており、これらによって降雨の酸性がよく緩和されていた(降雨のpH:4.55.0、林内雨・樹幹流のpH:5.5-6.5)。2.秋の紅葉期に樹体からの塩基類の溶脱量が著しく増加し、降雨の酸性緩和作用がとくに高かった。一方、樹木の落葉後は、林床の常緑低木やシダ類が降雨の酸性緩和に貢献していた。3.秋の紅葉期以降、北西季節風によって運ばれたNa、C1などの海塩成分や、SO_4、NO_3といった大気汚染物質が林内雨、樹幹流、Ao層通過水に大量に含まれており、とくに斜面上部中部でその影響が大きかった。4. Ao層通過水には、Ca、Mg、Kといった塩基類が多く含まれており、降雨の酸性を緩和する上で重要な役割を担っていた。また、斜面上部中部よりも斜面下部の方がAo層通過水や士壌水に多くの塩基類を含んでおり、pHも高くなっていた。5.有機物に含まれる窒素の無機化パターンが斜面位置で異なり、斜面上部中部のAo層通過水でNH_4濃度が高く、斜面下部では土壌水とAo層通過水でNO_3濃度が高かった。1.平成10年度の調査地(新潟県下越地方の冷温帯落葉広葉樹天然林)で地形別・深さ別に採取した土壌サンプルについて、化学性の分析を行った。その結果、Ao層やA層に含まれるCaやMgなどの塩基類は斜面上部から下部に向かって順に増加しており、塩基飽和度とpHも同様の傾向を示した。これは前年度に調査したAo層通過水や土壌水の化学的性質と同じ傾向であり、降雨の土壌中での性質変化や酸性の緩衝能は、斜面位置に対応した樹種組成や土壌そのものの性質とも強く関係していることが明らかになった。2.広葉樹林の伐採が降雨の酸性緩衝能に及ぼす影響を調べるために調査地を探したが見つからなかったため、スギ人工林において、この調査を伐採してから4カ月後まで行った。その結果、伐採地では地表面の温度上昇によってAo層の分解が進んでCaやMgが放出され、Ao層通過水では隣接するスギ林のものと同程度にまで降雨の酸性が緩和されていた。

しかし、伐採地ではAo層の成分の枯渇によって、近いうちに酸性緩衝能が低下すると予想された。また、伐採地の土壌水では有機物の分解によってNO3が増加し、隣接するスギ林のものに比べてpHが低下していた。さらに伐採地ではNO3の生成によって、土壌からのCaやMgの流亡の傾向が確認された。3.海岸砂丘地のクロマツ人工林の土壌特性が、サクラ、ヌルデ、ニセアカシアなどの広葉樹の混交によってどう変化するかを調査した。調査地の土壌はすべて砂質未熟土だったが、クロマツ林に広葉樹が混交すると、Ao層やA層にCaやMgといった塩基類が増加し、塩基飽和度とpHも上昇することが明らかになった。また、濃度だけでなく、Ca、Mg、Nといった養分の表層土壌への集積量も広葉樹の混交によって増加することがわかった。平成12年度はこのクロマツ林への広葉樹の混交が、降雨の酸性緩衝能にどのような影響を及ぼすかを調査する。1.海岸砂丘地のクロマツ林と、そこへサクラ類・ヌルデ等の落葉広葉樹が混交した隣接する2林分で林内雨・樹幹流・Ao層通過水を調査した。森林の階層を通過するにしたがって降水のpHは上昇し、その傾向はクロマツ林よりも混交林で強かった。林冠では混交林でH^+消費(酸性緩衝)量が多く、Ao層では逆にクロマツ林で多かった。H^+消費にはK^+やCa^<2+>等の塩基の寄与が高く、クロマツ林への広葉樹の混交がAo層や土壌中の塩基量を増加させることから、林分全体でみるとクロマツ林よりも混交林の方が降水の酸性緩衝能が高いと考えられた。2.スギ人工林、スギ人工林へ広葉樹が侵入した混交林、落葉広葉樹林の隣接する3林分で林内雨・Ao層通過水を調査した。林内雨のpHは広葉樹林が最も高く、スギ林が最も低かった。Ao層通過水は3林分ともpHが6.07.0であり、スギ林では林冠で降水の酸性緩衝が十分に行われない反面、Ao層において3林分中で最も高い酸性緩衝能を示した。Ao層における主要な酸性緩衝成分は広葉樹林ではK^+、スギ林ではCa^<2+>であった。林分全体で降水の酸性緩衝メカニズムをみると、林冠とAo層は相補的な関係にあることが明らかになった。3.隣接する森林及び草地流域で渓流水質を調査した。降雨時の流量と濃度の変動は森林よりも草地で大きく、降雨の強度が増すほどその傾向が顕著だった。渓流水中のNa^+、Cl^-は海塩の影響で高濃度だった。Mg^<2+>、Ca^<2+>、K^+、NO_3^-濃度は森林で高く、流域での現存量が多いためと考えられた。流量増加時の濃度低下の割合はNa^+、Cl^-で大きく、SO_4^<2->が中間、Ca^<2+>、Mg^<2+>は小さかった。K^+濃度は流量増加時にわずかに上昇した。NO_3^-濃度は流量増加時に上昇したが、比較的小さな流量増加時には草地で逆に濃度が低下した。渓流水質は流域の植生、生物活動における各成分の利用度に応じた土壌や地下水中での分布様式、降雨の強度による影響を受けていると考えられた。
農業系副産物の天然構造を利用した電磁遮へい・吸収材料の開発とその応用

籾殻・大豆皮等の植物非食部を炭化焼成して得られる炭素粉体を用いたプラスチック複合材料の電磁波遮蔽・吸収材料としての可能性について検討した.複合材料の製造は,作製した炭素粉体と複合材料の母相となるプラスチック繊維を水中で分散混合する抄紙法を用いて行った.その結果,電磁波遮蔽性については,複合材料の導電性と良い相関があり,有意に材料設計が可能になった.電磁波吸収性には炭素粉体の粒径,粉体配合率,試料厚さ,導電性等が複雑に影響した.したがって,それらの最適な組み合わせを合理的に決定する手法の確立が求められた.本研究では電磁波の無反射曲線を求め,そこから製造条件を決定する手法を確立した.平成24年度は,もみ殻や大豆皮等の炭化焼成粉体とプラスチック繊維や補強繊維のみでなく,安定した電磁波遮へい性を広い周波数域で達成するために,金属繊維をある程度の割合で混合した複合材料を製造して特性を評価した.その結果,(1)低周波数域であるラジオ周波数帯での磁波遮へい性では,企業が求める60dBを超える良好な特性を得られるようになった.この60dBの特性は,たとえば電気自動車に搭載する電池周囲の電磁波遮へい性として求められる値であり,実用化に耐えられる特性が得られたことになる.金属繊維と天然由来の焼成粉体の割合は,それぞれ15wt.%程度ずつの混合で60dBを超える十分な特性が得らた.この混合割合は,可能な範囲で少量に抑え,さらには高価な金属繊維の使用量をとくに低減することが求められている.(2)車に搭載することを念頭に置いた大型の試料を製造する手法について,連携企業と共同で検討し,試作品を自動車関連会社に提出し,性能評価した.その結果,試料を切り貼りして成形するするのではなく,全体を一体で成形しないと導電性が低下することから,求める特性にならないことが分かった.(3)電磁波遮へい性とともに重要な電磁波の吸収性についても基本特性の評価を進めた.吸収特性については,2GHz8GHzの周波数領域での測定を中心に行った.高導電性の試料では表面で電磁波を反射してしまうことから,吸収性は低くなったが,導電性を調整すると40dBを超える電磁波吸収特性が得られた.この特性も実用化の範囲にある.また,材料の物性値である誘電率を測定し,その評価結果から,電磁波の吸収特性を推定する手法について,多くの知見が得られた.籾殻・大豆皮等の植物非食部を炭化焼成して得られる炭素粉体を用いたプラスチック複合材料の電磁波遮蔽・吸収性材料としての可能性について検討した.電磁波遮蔽性については,複合材料の導電性と良い相関があり,有意に材料設計が可能になった.電磁波吸収性には炭素粉体の粒径,粉体配合率,試料厚さ,導電性等が複雑に影響した.したがって,それらの最適な組み合わせを合理的に決定できる手法の確立が求められる.本年度は,電磁波の無反射曲線を求めて,その特性を用いた粉体配合量と試料厚さの決定法について検討した.その結果,以下の結果が得られた.(1)各粉体を用いた複合材料の無反射曲線を求めることができた.(2)各素材ごとに無反射曲線上に乗る試料厚さと配合量の組み合わせを求めることができた.(3)得られた材料条件に基づいて吸収体を製造したところ,20dBを超える電磁波吸収を示すことが確認できた.以上の結果から,やや導電性が低い籾殻焼成粉体を用いて吸収体を製造した方が優位な場合と,導電性が高い大豆皮焼成粉体が優位な場合があり,使い分けることが可能なことが分かった.籾殻・大豆皮等の植物非食部を炭化焼成して得られる炭素粉体を用いたプラスチック複合材料の電磁波遮蔽・吸収材料としての可能性について検討した.複合材料の製造は,作製した炭素粉体と複合材料の母相となるプラスチック繊維を水中で分散混合する抄紙法を用いて行った.その結果,電磁波遮蔽性については,複合材料の導電性と良い相関があり,有意に材料設計が可能になった.電磁波吸収性には炭素粉体の粒径,粉体配合率,試料厚さ,導電性等が複雑に影響した.したがって,それらの最適な組み合わせを合理的に決定する手法の確立が求められた.本研究では電磁波の無反射曲線を求め,そこから製造条件を決定する手法を確立した.平成23年度は,もみ殻や大豆皮等の農業系副産物を900°C窒素雰囲気中で炭化焼成し,得られた焼成粉体を,プラスチック繊維や補強繊維と水中混合し,抄紙法に基づいて複合材料を作製した.その後,その複合材料の電磁波遮へい性について検討し,以下の成果を得た.(1)焼成粉体,プラスチック繊維および補強用繊維を水中撹拌する際に,界面活性剤等を適宜使用することにより,分散性の良い複合材料を製造することができた.(2)その際に,未粉砕片,粗粒粉体,および微粉砕粉体を用いて,複合材料の製造及び電磁波遮へい特性の測定を行った.その結果,電磁波遮へい性としては未粉砕試料で性能が最も高くなった.ただし,今後の実用化を念頭に,粗粉砕粉体を用いた複合材料の製造が適切であると判断した.(3)電磁波遮へい性の目標値として,当初80dBを設定していた.そして,その目標値はどの粉体を用いても達成できることを確認した.

(4)ターゲットとしている周波数帯は100MHz2GHzとしていたが,さらに低周波数の領域でも用途が期待できることが分かり,kHzオーダの領域での電磁波遮へい性についても検討していくこととした.高周波数域で安定した電磁波遮へい性を確保するには,本研究で提案している炭素粉体に,金属繊維を多少混合すると有効であることを確認した.金属繊維の使用に際しては,重量や価格に大きく影響してくることから,今後,最適な配合比率を検討していくことが求められてくる.平成24度も,引き続き大学と連携企業間の連携が良好に維持され,さらに特性評価を共同で実施している工業試験場や大学との意思疎通がスムーズに展開でき,計画以上の成果が得られた.企業との連携では,広島市周辺の企業との連携を保ち,実用化を目指して特性改善に臨むことができた.また,誘電率の測定に関して多くの知見が兵庫県立大学の研究者から得ることができ,研究が大きく進展した.平成23年度は,大学と連携企業間の意思疎通および試験実施者の派遣がスムーズに展開でき,計画以上の成果が得られた.とくに,研究室の学生が連携企業に長期インターンシップで派遣できたこと,連携企業と定期的に打ち合わせ会を企画・実施できたことから,研究が大きく進展した.平成25年度は,これまで主に検討してきたもみ殻と大豆皮に加えて,落花生皮の使用を検討する.落花生皮については,これまで基礎研究を実施してきたが,焼成後の炭素含有量が他の天然素材由来焼成材よりも高く,高い導電性が得られることから,本年度から本格的に電磁波遮蔽・吸収材としての可能性を検討する.また,これまでと同様に特性を把握したのち,適宜金属繊維等との複合組織化を検討していくこととする.具体的には,(1)低周波数域であるラジオ周波数帯での磁波遮蔽性では,企業が求める60dBを超える良好な特性が得られるかを検討する.落花生皮を使うことで,より少量の添加量での目標値達成できるかや,射出成型での試料製造法への応用展開が可能か等の検討を進める.(2)車に搭載することを念頭に置いた大型の試料を製造する手法について,連携企業と共同で検討し,試作品を自動車関連会社に提出し,性能評価する.(3)電磁波の吸収性についても基本特性の評価を進め,とくに,材料の物性値である誘電率を測定し,その評価結果から,落花生皮を含めた天然素材由来の焼成粉体の電磁波吸収材としての可能性等について検討を進める.平成24年度以降は,もみ殻や大豆皮等の炭化焼成粉体とプラスチック繊維や補強繊維のみでなく,安定した電磁波遮へい性を広い周波数域で達成するために,金属繊維をある程度の割合で混合した複合材料を製造していき,最適組成の材料を求めていくことが良いと考えられる.そこで, (1)電磁波遮へい性の基になる物性値である誘電特性を測定して,素材の基本的な特性を十分に把握していく. (2)焼成粉体,プラスチック繊維,補強用繊維に加えて,金属繊維をどの程度の比率で混合すると良いかを判断する.(3)具体的に実車に搭載することを念頭に置いた大型の試料を製造する手法を連携企業と共同で検討していく. (4)さらに,電磁波遮へい性とともに重要な電磁波の吸収性についても基本特性の評価を進めていく.今後とも,粉体製造の三和油脂および複合材料製造の旭有機材工業と連携を深めて,協議しながら研究を遂行していく.次年度使用額が\1,051,459円あり,今年度は直接経費\700,000円,間接経費\300,000円である.したがって,今年度使用可能な直接経費合計額は\1,751,459円である.そこで,以下の使用計画とした.(1)物品費; 551,459円;試料作製費等
着雪・着氷した円柱状構造物における流力振勤現象の解明と防止

本研究は着雪・着氷を有する円柱状構造物に発現する流力振動現象に関して,振動応答特性および発現メカニズムの解明と振動防止法の確立を目的として行ったものである.具体的には,風洞自由振動実験による流力振動のモデル実験,水路強制振動実験によるフローパターンの可視化観測実験並びに数値シミュレーション解析を実施し,流力振動応答特性の解明および発現メカニズムの検討を行った.なお,得られた結果は本研究課題においてその基礎となる着雪・着氷を有しない場合の円柱状構造物における流力振動現象についてが大部分である.本研究により得られた結果の第一は,円柱の流力振動時における円柱表面の変動圧力分布の振動1周期における変化と円柱からはく離するせん断層の挙動および後流に形成されるカルマン渦列の形成との対応を明らかにし,流力振動の発現メカニズムを明らかにしたことである.結果の第二は,円柱状構造物における流力振動現象の制御手法として円柱背面に柔軟性の高いフレキシブルシートを設置する制御手法を考案し,その制御効果を検証したことである.実験の結果,流力振動の制御効果が極めて高いフレキシブルシートの設置条件を見出すことができた.またフレキシブルシートによる制御における最大の特徴は,フレキシブルシートが円柱後方で半円筒形状に変化し,その形状およびシートの柔軟性が流力振動の制御に対して極めて効果的に作用することである.この特徴により主流の風方向が変化した場合においても,流力振動の制御効果は減少することなく,広範囲な風方向に対する流力振動の制御が可能となることを見出した.着雪・着氷を有する円柱状構造物における流力振動現象の解明と防止に関する本年度の研究実績は以下の通りである.なお,当初の計画では着雪・着氷を有する円柱状構造物における流力振動現象の振動応答特性および振動時における流れの解明が第一の目的であったが,本年度は本課題においてその基礎となる着雪・着氷を有しない場合の円柱状構造物の流力振動現象についての結果が主となっている.本年度の実績の第一は,流力振動発現時における円柱の数値シミュレーション解析結果は,可視化観測実験におけるフローパターンと良好な対応を示し,振動時の円柱における流れの解析を行う手法ができたことである.また具体的な結果としては,まず円柱においてインライン(流れ方向)振動が発現する場合,その発現する流速域は二つ有り,それぞれにおいて円柱表面下流側に双子渦,あるいは交互渦が形成され,それらの渦は後流においてカルマン渦列を形成する.この渦形成機構の詳細を可視化観測実験並びに数値シミュレーション解析によって明らかにした.つぎにインライン振動時の円柱に作用する変動圧力の測定を行い,振動時における変動抗力係数および変動揚力係数を明らかにした.またインライン振動時における円柱表面の変動圧力分布の振動1周期における変化とはく離せん断層の挙動との対応を明らかにした.そしてさらにインライン振動発現時における変動抗力係数と変動揚力係数の周波数比とフローパターンの関係を明らかにし,二つの流力振動領域の間における流力振動の収束時における流れを明らかにした.本研究は着雪・着氷を有する円柱状構造物に発現する流力振動現象に関して,振動応答特性および発現メカニズムの解明と振動防止法の確立を目的として行ったものである.具体的には,風洞自由振動実験による流力振動のモデル実験,水路強制振動実験によるフローパターンの可視化観測実験並びに数値シミュレーション解析を実施し,流力振動応答特性の解明および発現メカニズムの検討を行った.なお,得られた結果は本研究課題においてその基礎となる着雪・着氷を有しない場合の円柱状構造物における流力振動現象についてが大部分である.本研究により得られた結果の第一は,円柱の流力振動時における円柱表面の変動圧力分布の振動1周期における変化と円柱からはく離するせん断層の挙動および後流に形成されるカルマン渦列の形成との対応を明らかにし,流力振動の発現メカニズムを明らかにしたことである.結果の第二は,円柱状構造物における流力振動現象の制御手法として円柱背面に柔軟性の高いフレキシブルシートを設置する制御手法を考案し,その制御効果を検証したことである.実験の結果,流力振動の制御効果が極めて高いフレキシブルシートの設置条件を見出すことができた.またフレキシブルシートによる制御における最大の特徴は,フレキシブルシートが円柱後方で半円筒形状に変化し,その形状およびシートの柔軟性が流力振動の制御に対して極めて効果的に作用することである.この特徴により主流の風方向が変化した場合においても,流力振動の制御効果は減少することなく,広範囲な風方向に対する流力振動の制御が可能となることを見出した.
律令制の導入と古代日本の家族制度

律令制の導入過程において、宗族組織、嫡庶の別、同居共産といった中国の父系制の諸要素が異なった解釈法によって形骸化した。かわりに本来高官の一特典に過ぎなかった資蔭制が継嗣法として重要な機能を持つようになったことが明らかになった。また、平安時代の相互扶助としての「後見」は、非夫方居住や個人所有制や照応した形で展開され、女性が相互関係において重要な中継的役割を果たしていたことが明らかになった。本年度は、本研究の初年度である。主に古代日本の親族、家族制度に関する法的規定、法的解釈を中心に史料調査、史料分析を行った。具体的には二段階に分けて行った。前半は、主に唐令(復元された条文のみ)と日本令-大宝令、養老令-にある家族、親族、婚姻に関する諸規定の比較を行った。特に注目したのは、親族組織と等親制、経済所有と財産相続、家庭秩序と嫡庶制、父子の政治的地位の継承と蔭位制である。大宝令は平安中期頃にはすでに散逸していたが、『令集解』の古記によってある程度その原型が窺えるので、養老令と比較し、従来言われている養老令の「字句修正」の歴史的意義を再検討した。古代中国と古代日本の両社会の親族組織、経済所有形態、婚姻形態の相違による改変は、大宝令においても養老令においても見られるが、両令は必ずしも同じ方針ではなかったことが判明した。後半は、主に九世初頭から十世紀中頃にかけて制定された、律令の施行細則としての格、式(『弘仁式抄』、『類従三代格』、『政事要略』、『弘仁式貞観式逸文集成』、『延喜式』)の現存条文、律令注釈書(『令義解』、『令集解』)、十二世紀から十三世紀にかけて成立した『法曹至要抄』、『裁判至要抄』および明法勘文を調査し、さらに鎌倉、室町時代に成立された一連の武家法(御成敗式目、建武式目)を調査した。現在調査結果を論文に纏めているところである。本年度は、前年度に行った日唐律令制度の比較研究に続き、平安・鎌倉時代の古文書、古記録を中心に家族のあり方についての調査を行った。主に(1)居住規制、(2)相続・所有形態、(3)後見関係の三つの問題を念頭に調査を進めた。平安時代から鎌倉時代にかけて移行する歴史の中で居住形態が絶えず変化していたが、結婚開始時に男性が女性のもとへ移行すること(男性婚出)、生まれた子どもが母方に育つこと(母方養育)、夫婦別産制をとること(夫婦別産)などの共通点が長期間を通じて観察された。これらの慣行は、実生活面での父子兄弟の同居共産体の形成を不可能にした害方、個人を中心とした人的ネットワークの構築に大きく寄与した、という認識に至った。古代日本の所有形態は家族共有制ではなく、個人所有制であったことは従来の研究によって指摘されているが、その性格に関する研究は比較的に手薄である。個人所有は完結した経営体を意味しておらず、家政機関の経営・管理または家族、親族の後見によって補完され、遂行される性質を持っていることを、たくさんの史実例から確認できる。問題はこのような個人を中心とした人的ネットワークの形成の仕方、機能及び家族・親類との関わり方で、今後さらに詳細に考察する必要があると感じた。後見に関しては従来言及が少なく、文学作品の後見関係に関する記述以外、未だ正面から取り上げる研究を見ない。しかし、後見関係は当時の居住形態に規定される部分が多く、古代日本社会の人間関係を理解する上で欠かせない視点である。貴族層においても、母縁、妻縁、娘縁による後見のネットワークの存在が観察される。調査分析の害部分として「平安時代の「後見」に関する一考察」という論文を公表した。後見の基本構造-婿取婚との関連性、後見の段階性と多層性、後見の活動的性格、後見の公私両面性について記述し、特に後見関係における女性の中継的役割に関する指摘は、当時の人間関係の研究に新たな視点を導入したと考える。今年度は、21年度に行った日唐律令条文の比較、22年度で行った所有形態と居住形態の相互関連性に関する研究に続き、今年は主に律令の中核とも言うべき官人制度と家族・親族制とのかかわりについて調べた。二段階に分けて、日本と中国の両国の史料から、主に、(1)資蔭(蔭位)の適用範囲と機能、(2)家業の継承のあり方、(3)父系親族の結集のあり方、(4)嫡庶制の四点に絞って調査を行った。第一段階では中国の官人制と資蔭制、家業継承、門第と任官などとの諸問題を調査した。古代日本の世襲的官人制に比して、中国の官制上の人材主義がしばしば指摘されてきたが、後漢以降次第に形成され、魏晋時代に至って顕著になった大族・世族の存在、さらにそのような大族・世族による官職の独占は見過ごせない。

親族構造の側面から見れば、大族・世族は父系親の同居・集住による結果である。調査を通じて、一族による政治地位の獲得または拡大の過程において資蔭制が大きく機能したとは言い難く、嫡庶制もほとんど機能しない、ということが判明した。第二段階では、古代日本の蔭位(資蔭)制と嫡子制について調査した。蔭位制は古代日本の官位制において中核をなすのみならず、制度的家を創設する上では重要な意味を持つ。蔭位制の最も重要な機能は父子間の継承ラインを形成せしめることで、さらに嫡庶制との結合によって父-嫡子という父系直系的、一子継承的「家」の確立を促すことである。蔭位制は「継嗣」という概念を媒介に、「家の継嗣」とされた点は特徴的である。さらに嫡庶制によって一子継承的志向が強く、中世の惣領制に繋がるが、院政期以降にみられる、「職」=「家業」をめぐる兄弟間、実子養子間の紛争の遠因にもなったことを調査で明らかになった。最終年度の本年度は、本課題の研究内容の点検、補足、総括を行った。日唐律令条文及びその注釈書の比較研究(21年度)、婚姻形態と所有形態、親族間の相互扶助に関する考察(22年度)、蔭位制と父系継承に関する考察(23年度)などといった内容を総括し、一部論文に纏めて公表した。父系宗族を前提とした唐の等親制が大宝・養老両令によって双系的に修正された。養老令の五等親条は、妻妾嫡庶父子夫妻といった唐制の親族呼称を導入しながら、父系傍系親を大幅に削除し、父系の縦のラインを短縮し、個人を起点とした横広がりの五等親条に修正した。一方、平安時代に見られた「後見」という親族間の相互扶助は、当時の居住形態に照応した形で展開され、妻方、母方に重心が置かれていた。本来高官の一特典に過ぎなかった唐の資蔭制は、古代日本社会において官人出身法であると同時に継嗣法としての役割を持っていた。蔭位(資蔭)制の持つ出身と継嗣の二つの役割について、「家業について(2)」を発表し、父系の継嗣と無関係であった資蔭制が父祖と子孫の間の蔭関係によって父系的継嗣法として転用されたことを論じた。父系大家族を前提とした中国の財産分割法が養老令の応分条において個人相続法に改変されたことは父系大家族の経済的前提の消滅を意味する。しかしながら、養老令の応分条では、妻・妾、嫡子・庶子、男子・女子の相続分が差別的に定められている。元来家族内の秩序や父系の血筋を保つための嫡庶制が相続法や出身法に転用されたことは、古代日本の父系制摂取の特徴ともいえる。嫡庶の問題の一つとして、「古代日本の婚姻形態と妻妾制の導入」を発表し、字面では同じ表現である日中の妻妾制度の相違を、親族呼称、居住などといった基層文化の視点から分析し、両者の違いは単なる複数の女性の間の地位差ではなく、生活形態からくる違いであり、親族構造からくる違いであると論じた。基本的に計画通りの三段階に分けて進めてきたため、(2)に該当する。24年度が最終年度であるため、記入しない。婚姻居住と所有形態および家族・親族の相互扶助という生活の側面と、蔭位制を中心に展開された父子間の継承という政治の側面の両方から古代日本の親族、家族の特質を記述する予定である。
APP細胞内ドメインの神経毒性解析のためのトランスジェニックマウスの作製

APPの細胞内ドメイン(AICD)を強制発現するembryonic carcinoma細胞(P19細胞)を作製し、レチノイン酸処理により神経細胞へと分化誘導した。その結果、AICDを発現するP19細胞の場合、神経細胞に分化することにより高率に細胞死をおこすことが明らかとなった。更なる解析の結果、AICDは神経細胞選択的にアポトーシスを誘導すると結論できた。またDNAチップを用いて、この細胞死の過程における遺伝子発現の変化を検討したところ、約1%の遺伝子の発現が10倍以上増減しており、AICDがダイナミックに多数の遺伝子の発現を変化させている事を明らかにした。さらに、AICDを脳選択的に発現するトランスジェニックマウスの作製を試みている。我々は、γ-セクレターゼによってAPPが切断されるときにAβと同時に生じる細胞内ドメイン(APPIC)が神経毒性を持つことを培養細胞レベルで示しており、これはAβアミロイドの沈着以外にも、APPを介したアルツハイマー病の発症に関与する機構が存在する可能性を示唆する重要な結果だと注目されている。我々は本研究において、この培養細胞で見られたAPPICによってひき起こされる神経細胞死が、より生理的な状態でも起こるのかを明らかにする予定である。さらに、生理的な状態でも細胞死をおこすのならば、この細胞死がアルツハイマー病の発症を部分的にでも反映していないのかを調べる予定である。我々は、APPICの発現を脳特異的にコントロールできるトランスジェニックマウスを作製した。現在、このトランスジェニックマウスを用いて組織学的・病理学的にAPPICが発現している部位で細胞死が起こっていないかを検討している。今後、細胞死が起こっていた場合、アポトーシスによるものかどうかTUNEL法を用いて調べる。また、脳からDNAを抽出して電気泳動し、細胞死に伴ってDNAラダーが検出できるかを調べるつもりである。また、APPICは核内で特定の遺伝子の発現を調節しており、その結果として神経細胞死が起こっていると考えられる。その原因を検討するために、APPICを発現している神経細胞と発現していない神経細胞からRNAを抽出し、DNAマイクロアレーを用いて遺伝子発現を比較した。現在、細胞死に伴って発現量が変化している遺伝子を解析している。我々は既に、APPの細胞内ドメイン(AICD)の発現を脳特異的にコントロールできるトランスジェニックマウス(Tg)を作製した。しかしながら、このTgはAICD発現量が低かったために、新しいプロモーターを用いて再度Tgを作成中である。今後、このTgを用いて、組織学的・病理学的にAICDが発現している部位で細胞死が起こっていないかを検討する。細胞死が起こっていた場合、アポトーシスによるものかどうかTUNEL法を用いて調べる。また、脳からDNAを抽出して電気泳動し、細胞死に伴ってDNAラダーが検出できるかを調べる現在までの結果から、AICDは核内で特定の遺伝子の発現を調節しており、その結果として神経細胞死が起こっていると考えられる。その原因を検討するために、AICDを発現しているP19細胞と発現していない細胞からRNAを抽出し、DNAマイクロアレーを用いて約4万遺伝子の発現を比較した。その結果、極めて多くの遺伝子の発現が変化している事が明らかになった。例えば、200以上の遺伝子の発現が10倍以上に増強され、300以上の遺伝子の発現が1/10以下に抑制されていた。現在、このデーターを基にクラスタイング解析をおこない、発現パターンにより任意に発現量が変化している遺伝子を分類している。今後、さらに各グループにおいてパスウエー解析をおこない、発現が変動している遺伝子がどのようなパスウエーに関係しているのかを明らかにする予定である。我々は、APPの場合もγ-セクレターゼによって細胞内ドメインが切り出されることに注目して、NotchやDeltaと同様に、切り出された細胞内ドメインが核に移行して特定の遺伝子の転写を調節し、それがアルツハイマー病の発症と何らかの関係を持っている可能性を考えて本研究をおこなっている。この可能性を明らかにするために、APPの細胞内ドメイン(AICD)を強制発現するembryonic carcinoma細胞(P19細胞)を作製し、レチノイン酸処理により神経細胞へと分化誘導した。またDNAチップを用いて、この細胞死の過程における遺伝子発現の変化を検討したところ、約0.5%の遺伝子の発現が10倍以上増減しており、AICDがダイナミックに多数の遺伝子の発現を変化させている事を明らかにした。

この培養細胞で見られたAICDによってひき起こされる神経細胞死が、より生理的な状態、例えば個体内でAICDを強制発現させた場合でも起こるのか、またこの細胞死がADの発症を部分的にでも反映しないのかを調べる必要がある。これらの点を明らかにするために、既に、AICDの発現を脳特異的にコントロールできるトランスジェニックマウスを、作製して解析しようとしている。
社会資本整備の住民参加における紛争管理手法に関する研究

本研究の目的は、わが国の住民参加プロセスにおける紛争が、米英国などで多くの実践の蓄積がある仲裁、調停、あっせんなどの紛争管理手法を援用することによって、どのように解決できる可能性があるのかを明らかにすることである。本研究では、まず、紛争管理について、土木計画学、政治学、社会学、公共哲学、社会心理学分野等の既往文献を基に議論し、わが国における紛争管理の考え方や、有効であろう具体の手法、適用方法等を理論的に検討し、提案する。そして、提案する紛争管理手法の効果の確からしさについて先行事例の関係者及び紛争解決の専門家を対象としたヒアリング調査、及び仮想シナリオ実験に基づき検証する。研究初年度は、以下の研究を行った。(1)紛争管理に関する概念整理土木計画学、政治学、社会学、公共哲学、社会心理学等の分野における紛争管理に関わる学術文献及び実務向けガイドブック等を基に、概念整理を行った。(2)国内外の紛争管理に関する事例収集・整理日本及び米国の紛争管理事例における紛争の経緯及び適用した紛争管理手法に関する資料を収集・整理し、多様な紛争管理手法の実務上の効果や適用上の課題などについてヒアリング調査を行った。(3)本研究の「社会資本整備における紛争管理の考え方」の検討(1)、(2)を踏まえ、本研究における紛争管理の目的・定義、紛争管理の視点・手法、紛争管理手法適用上の利点と限界等を検討し、「社会資本整備における紛争管理の考え方」の素案を作成した。
動作中のワーキングメモリ機能低下を検出できるアプリケーションソフトウェアの開発

認知症を早期の段階から介入することは重要であるにもかかわらず、臨床現場では認知症が重度化してから介入するケースが多い。その理由として、臨床現場で低下している脳領域を簡易かつ早期に評価する方法が確立されておらず、特に早期の段階から低下する動作中のワーキングメモリの低下を検出することが難しいということが考えられる。そこで本研究では、より早い段階で生活に即した脳の機能低下を把握できるように、動作中のワーキングメモリを検出するアプリを開発することを目的としている。我々は、これまで1動作中のワーキングメモリの脳血流反応を反映する装置の開発、2脳血流反応を反映する装置の信頼性・妥当性、3早い段階で認知機能の低下を反映する動作の選定(動作の強度と脳血流反応の関係性、動作の種類と脳血流反応の関係性)の実験を繰り返し行ってきた。これまでの実験から、動作中のワーキングメモリを検出するためには、アプリの信頼性・妥当性を検討することは当然ではあるが、認知機能を反映する動作の選定も重要である事が分かった。動作がダイナミックすぎると脳血流反応を反映する装置のノイズが大きくなる一方、運動強度を低くすると脳血流反応の劇的な変動が認められない。したがって、脳血流反応装置のノイズを最小限に抑え、かつワーキングメモリの機能を正確に反映できる動作を検討する事が最終年の検討事項となる。6月から最終段階の実験を行う予定であるため、その集大成を論文として仕上げていきたいと考えている。29年度(1年目)は、当初の予定通り倫理申請を提出し、初期段階の実験を行うことができた。取り組んだ主な実験は、1動作中のワーキングメモリの脳血流反応を反映する装置の開発、2脳血流反応を反映する装置の信頼性・妥当性の2点である。ただし、動作中の脳血流を測定する際、動作の強さや、対象者の動き方によってはノイズが強く出現する事が課題として残った。30年度(2年目)は、1年目で課題として残った「動作」について実験を繰り返し行った。取り組んだ主な実験は、1動作の強度と脳血流反応の関係性、2動作の種類と脳血流反応の関係性の2点である。したがって、脳血流反応装置のノイズを最小限に抑え、かつワーキングメモリの機能を正確に反映できる動作を検討する事が課題として残った。31年度(3年目)の最終年は動作の強度や種類を選定し、ワーキングメモリの機能を正確に反映するアプリを完成させることとする。取り組む予定の主な実験は、「動作中のワーキングメモリを反映するプログラムを検証する」である。以上を総括すると、おおむね順調に進展していると考える。最終年である本年度は、「動作中のワーキングメモリを反映するプログラムを検証する」ことを目的として、次のような4段階に分けて課題を検討することとする。まずは「健常成人における動作中のワーキングメモリの脳血流反応」をテーマとして、健常成人を対象として、歩行の強度とワーキングメモリに与える影響を検証する。具体的には、短距離と長距離の歩行の種類と強度を変更しながら、前頭葉ワーキングメモリ領域の脳血流反応の違いを比較する。次に、「地域在住高齢者における動作中のワーキングメモリの脳血流反応」をテーマとして、健康な地域在住高齢者を対象として、歩行の強度とワーキングメモリに与える影響を検証する。具体的には、健常成人同様に短距離と長距離の歩行の種類と強度を変更しながら、前頭葉ワーキングメモリ領域の脳血流反応の違いを比較する。そして、その次の段階として適切に「ワーキングメモリ機能がアプリに数値化」できているかどうかを検証しなければいけない。課題の強度を変えながら難易度を操作し、ワーキングメモリに与える影響を数値化していく。最終段階としては、実際に前頭葉の機能が低下している高齢者を対象として、動作中のワーキングメモリ機能が認知機能の低下を的確に反映しているか、そしてどのような介入で進行防止や改善に有効かどうかを検討する。以上を研究論文にまとめる予定としている。結果、定期的な有酸素運動により前頭葉と海馬に血流を定期的に送り込むことによる一時的効果が認められた。しかし、長期的に認知症(aβの蓄積)を予防していくためには、APP770を減少させる運動習慣が必要である。引き続き、運動が脳に与える影響を分析し、動作中のワーキングメモリ機能を検出できるアプリの精度を高めていきたい。1年目(平成29年度)には認知機能評価、MRI、血清アミロイドβタンパク質(sAPP770β)の診断を行う計画で進めたが、おおむね順調に検査測定を遂行することができた。また、有酸素運動の介入によるそれぞれの評価項目の変化も捉えることができたため、動作中のワーキングメモリ機能の検出に大きく前進したといえる。