hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
職域における非定型うつ病同定の研究

喫煙歴はうつ群で高い傾向が認められた(p=0.07)。食習慣とうつの関係では、じゃがいも摂取習慣があるもので定型うつが少なく(OR 0.54 95%CI 0.30-0.95)、果物摂取習慣があるものが非定型うつ群で少なかった(OR 0.37 95%CI 0.21-0.66)。これらの関係は年齢・性別及び基本属性で調整後も有意であった。考察:高齢者のうつは体重、BMI、HbA1cが高く、特定の食事摂取習慣(定型うつはじゃがいも、非定型うつは果物)と予防的な関連があった。うつ病は食生活との関連があり、生活習慣病的な捉え方により対応策が見いだされる可能性が示唆された。調査対象が十分確保でき、必要なデータが揃った。そのため現在は論文投稿に向けて詳細な解析と先行論文の読み込みを行っている。研究実績1非定型うつは過食や過眠といった通常のうつとは異なった症状を有し、生活習慣との関連が指摘されている。今回我々は高齢者を対象として、非定型うつと食事の関連について検討した。方法:対象は東京都某区の65歳から84歳までの高齢者804人(男340人、女464人、平均年齢74.1歳,標準偏差6.56)。基本属性として身長、体重、血圧、コレステロール、アルブミン、クレアチニン、CK、HbA1c、CRP、喫煙、飲酒、運動について測定した。うつはThe Mini-International Neuropsychiatric Interview(MINI)により判定。非定型うつはMINIでうつと判定された群でDSM-5の診断基準を満たす者とした。食事調査は1日の頻度、外食、内容(魚、肉、卵、牛乳、豆、野菜、海藻、じゃがいも、果物、油の多い食事)について行った。うつなし群、定型うつ群、非定型うつ群の3群で食事との関連を多重ロジスティック回帰分析により検討した。結果:777人がうつなし、27人がうつと判定され、その内9人が非定型うつであった。基本属性の比較では体重、BMI、HbA1c、非飲酒歴がうつ群で有意に高く(p<0.05)。研究実績2また非定型うつの光トポグラフィーの結果を定型うつと比較して非定型うつは双極性障害ではなくうつの亜型としての可能性が明らかになった。現在2本の論文はほぼ完成している。投稿準備中である。今後はデータクリーニング後に非定型うつ病の特徴について、その疫学的特徴を含め生活習慣との関連性に関して、統計解析を行う予定。今年度8月に国際学会(ソウル)での発表と国際学会誌への投稿を考えている。次年度国際行動医学会(フィレンツェ)での発表と国際誌への2編の論文投稿を考えている。必要データは獲得出来ているが、データクリーニング途中のため、研究の解析及び発表における費用が未使用となっている。その分が次年度使用額となっている。
神経難病看護師による症状看護の促進に向けた新たなリフレクションプログラムの構築

我々は、神経難病患者の症状の実態を報告し、看護師に対する患者のニーズも明らかにしてきた。一方で、神経難病患者のケアに携わる看護師(以下、「神経難病看護師」とする)のバーンアウントなどの問題もある中、看護師の経験に着目したリフレクションを用いた支援プログラムを行い、一定の成果を挙げてきた。これらの取り組みの中で、神経難病看護師に、看護実践のための知識基盤の不足、負の感情体験、患者理解の困難さという課題があった。本研究は、上記の課題に対応するために、「経験の継続性」と「相互作用」を方法論に取り入れた新たなリフレクションプログラムを再構築し神経難病看護の充実を通して、患者のQOL向上に寄与する。
宿主昆虫‐共生細菌間相互作用の分子機構の解明とその利用基盤技術の開発

ショウジョウバエの共生細菌スピロプラズマには宿主の雄を胚発生期に殺すものがいる。本研究では、まず、雄殺し2系統、非雄殺し1系統のスピロプラズマに感染しているファージの全ゲノム配列を決定した。解析の結果、近縁のスピロプラズマにおいて病原性因子とされている遺伝子群が見つかった。次にファージの動態を調べたところ、ファージ系統によって異なる挙動を示すことがわかった。さらに、ファージ遺伝子の発現量を調べることにより、雄殺し系統で発現量が高い遺伝子を同定した。1.3系統のスピロプラズマ(Drosophila nebulosa由来の雄殺しスピロプラズマNSRO系統、NSRO系統の突然変異体で雄を殺さないNSRO-A系統、キイロショウジョウバエ由来の雄殺しスピロプラズマMSRO系統)のファージのゲノム解析を進めた。ショットガンデータのアセンブルの結果、NSROおよびMSROから1種類、NSRO-Aから2種類のファージゲノムが得られ、それぞれ、SpV-N、SpV-M、SpV-NA1、SpV-NA2と名づけた。4つのファージゲノムの全体的な塩基配列の相同性は81%であった。ORFの並びもよく保存されていた。各ファージゲノム上に推定された遺伝子(ORF)の数はSpV-Nが23個、SpV-Mが22個、SpV-NA1およびNA2が21個であった。SpV-MではORF10、SpV-NAではORF10およびORF2が失われていた。次に、ファージ間のORFの相同性を塩基配列およびアミノ酸配列について調べたところ、ORF8 (hypothetical protein gene)、ORF18 (hypothetical lipoprotein transmembrane gene)、ORF19 (p123)、ORF23 (新規)は、オス殺し系統と非オス殺し系統の間の相同性が低く、これらの遺伝子はオス殺しに関与している可能性がある。次に、ORF22(p58)の塩基配列およびORF7(RecT)のアミノ酸配列を用いて分子系統解析をおこなったところ、4種のファージは極めて近縁なファージファミリーに属することが示された。2.次世代シークエンサーを用いたRNA-seqと定量RT-PCRにより、スピロプラズマ感染により発現が変動する宿主遺伝子の解析をおこなった。スピロプラズマ感染により発現が抑制される遺伝子の候補としてsnailが得られた。キイロショウジョウバエと、「雄殺し」という生殖操作をおこなう共生細菌スピロプラズマからなる共生系を材料とし、雄殺しのメカニズムの解明を最終目標とし、スピロプラズマのファージのもつ遺伝子や、子孫の性比に関係する宿主遺伝子などに関する研究を遂行した。1.3系統のスピロプラズマ(Drosophila nebulosa由来の雄殺しスピロプラズマNSRO系統、NSRO系統の突然変異体で雄を殺さないNSRO-A系統、キイロショウジョウバエ由来の雄殺しスピロプラズマMSRO系統)のファージのゲノムを決定した。各ファージのゲノムサイズは約19-19.3kbであり、全体的な塩基配列の相同性は81%と高く、遺伝子の並びもよく保存されていた。推定された遺伝子の数は21-23であり、Spiroplasma citriにおいて宿主との相互作用に関わっているとされるp58, p12, p18, p54, p123が含まれていた。ファージ間の遺伝子の相同性を調べたところ、ORF8 (hypothetical protein gene)、ORF18 (hypothetical lipoprotein transmembrane gene)、ORF19 (p123)、ORF23 (新規)は、雄殺し系統と非雄殺し系統の間の相同性が低かった。2.定量的PCR法により、宿主昆虫の加齢に伴うスピロプラズマファージの動態が、スピロプラズマ系統によって異なることを明らかにした。また、スピロプラズマファージ上の9つの遺伝子について、定量的RT-PCR法による発現解析をおこなったところ、p58遺伝子の発現量は非雄殺し系統において有意に低いことが明らかになった。3.雌の卵巣で強制的に発現させることで子孫の性比が雄に偏る(=雌致死が起こる)遺伝子として、esg, emc, h, aop, CG10543などが得られた。キイロショウジョウバエと、その共生細菌で「雄殺し」という生殖操作をおこなうスピロプラズマからなる共生系をモデル実験系とし、スピロプラズマおよびそのファージの共生関連遺伝子とその機能や、スピロプラズマと宿主免疫機構との関係、子孫の性比に関係する宿主遺伝子とその機能などについて明らかにすることを目的に研究を遂行した。1.3系統のスピロプラズマ(Drosophila nebulosa由来の雄殺しスピロプラズマNSRO系統、NSRO系統の突然変異体で雄を殺さないNSRO-A系統、キイロショウジョウバエ由来の雄殺しスピロプラズマMSRO系統)のファージのゲノム解析を進め、それぞれ予想される全長にほぼ等しい19,019 bp、18,372 bp、19,052 bpの結合配列を得た。

ORF検索により、それぞれ23(ないし24)のORFが推定され、Spiroplasma citriや雄殺しスピロプラズマの既知の遺伝子と高い相同性を示した。その中にはS. citriにおいて昆虫との相互作用に関わっていると推測されるP58, P12, P18, P54, P123が含まれていた。その他、スピロプラズマのファージの組換えタンパク質遺伝子や機能未知の膜透過タンパク質遺伝子が存在した。3つのファージの間で遺伝子のレパートリーはほぼ一致していたが、一部異なる部分もあり、雄殺しとの関連が興味深いところである。2.カスリショウジョウバエのスピロプラズマの、微小注入法によるキイロショウジョウバエへの移植を試みたが、成功しなかった。3.性比が雄に偏る(=雌致死)16系統について、inverse PCRによる原因遺伝子の同定を進め、esg, emc, h, aop, CG10543などが候補として得られた。カスリショウジョウバエのスピロプラズマのキイロショウジョウバエへの移植が難航したことから、実験を中断した。また、24年度から新たにRNA-seqに取り組んだことなどにより、当初予定していた計画に関してはやや遅延する結果となった。3系統のスピロプラズマファージの全ゲノム決定、遺伝子の推定、スピロプラズマ系統間での比較、性比関連宿主遺伝子の候補の同定等をほぼ予定通りに進めることができた。スピロプラズマのファージについては、ゲノム解析を完了するとともに、電子顕微鏡によるファージの観察、定量PCRによるファージの動態解析、定量RT-PCRによるファージ遺伝子の発現解析等をおこない、論文としてまとめる。また、次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析(RNA-seq)のデータも積極的に活用し、スピロプラズマ系統間での発現変動遺伝子の解析から、雄殺しの原因遺伝子の推定をめざす。候補が得られれば、ショウジョウバエに導入し、発現させることにより、雄殺し表現型の再現を試みる。同定されたファージ遺伝子の発現プロファイルのスピロプラズマ系統間での比較解析を中心に進める。また、次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析の導入を検討する。カスリショウジョウバエのスピロプラズマを用いた解析については、キイロショウジョウバエへのスピロプラズマの移植が難航するようなら実施を見送ることも検討する。計画の遅れにより、24年度に予定していた実験が次年度にずれ込むことになったため、繰り越しをおこなった。次年度においては、ファージの定量PCRに加え、次世代シーケンサーによる解析や、抗体やハエ系統の作製の外注、論文投稿等に助成金を使用する予定である。国際学会への参加を予定しており、旅費を多めに割り当てる。また次世代シーケンサーを用いた解析をおこなう場合、研究費に占める割合が大きくなることが予想される。
生活史が推論能力に及ぼす影響－リスザルとネコから探る推論能力の文脈特異性－

ヒトは間接的な手掛かりを利用して直接的な事象を推論することが得意である。この認知能力は、ヒトの複雑な思考を可能とする1つの大きな要素であろう。しかし、そのような認知能力がどのような影響を受けて進化してきたのかは明らかでない。本研究プロジェクトは、動物の推論能力を実験的に検討することで、どのような生活史が推論能力に影響を及ぼすのかを明らかにすることが目的だった。本年度は、昨年度実施していたネコの社会-空間認知の実験の追加実験(実験2、実験3)を行い、ネコが飼い主の声を聞いた時に、その位置を推測しているのかを詳細に調べた。実験1ではヒトの声をスピーカー1から再生したすぐあとに、スピーカー2から同じヒトの声が再生された時ネコが驚愕反応を見せるのかを調べた。その結果、スピーカー2を振り向く潜時がはやい傾向にあった。実験2では、同居他個体のネコの声を録音・再生しヒトの声が特別なのかを調べた。実験3は、統制実験として、物理的な音声を用いることで、全く手続きで実験をした。その結果、実験3は実験1と比較して、振り返り潜時が長くなることがわかった。このことから、飼い主の声を聞いた時にその位置まで推測している可能性が示唆された。これらの結果は、シンポジウムやゼミで発表を行った。この実験から、ネコは音を用いて直接的な手掛かりを推論できることが分かった。なぜこのような認知能力が獲得されるのかを調べるために、今後幅広い種で同様の実験を比較・検討する必要がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、研究1として、ネコがヒトの声からその位置を推論できるのかを調べた。部屋にネコを残し、スピーカーを2つ設置した。部屋の外においたスピーカー1から飼い主の声を5回再生したのち、飼い主の声/知らない人の声で部屋のもう片方におかれたスピーカーから、被験体を呼ぶ声を再生した。その結果、ネコは予測通り、ownerスピーカー2条件において、“まずスピーカー2を見てから、スピーカー1へ頭および耳を動かす行動(確認行動)"を多く生起させた。この結果から、ネコが飼い主の声からその存在を推論し、物理法則とは一致しない、ありえない移動に対して確認行動を多く行った可能性が示唆された。ここから、ネコがヒトの声からその位置を推論している可能性が示された。研究2として、ネコが飼い主の声と顔を統合したクロスモーダル認知を行っているのかを調べた。モニターの前にネコを保定し、飼い主/未知人物の声でネコを呼ぶ声を4回再生した後に、飼い主/未知人物の顔写真を呈示した。これらの組み合わせから、2つの“一致条件"、2つの“不一致条件"があった。もしネコが飼い主の声から顔を予測することができれば、未知人物の写真が提示される不一致条件にて期待違反が生起し、モニターを長く注視することが予測される。また、カフェネコの方が、飼い主の声と顔のみならず、未知人物の声と顔の関連性をより経験していることから、家庭ネコと比べて、よりはっきりとした期待違反が見られると予測した。結果は予測を支持し、カフェネコでは、不一致試行における注視が長くなった。しかし、家庭ネコではそのような結果は得られなかった。これらの結果から、少なくともカフェネコにおいて、ヒトの声と顔のクロスモーダルな統合を行ていることが示された。国際学会で1件、国内学会で3件の発表を行い、当該年度において一定の成果が得られたため。今後、社会的ではない刺激で、同じ音が経時的に再生された時には確認行動が生起しないことを確認するために、音を物理的なものに変更し、全く同じ手続きで実験を行う予定である。

その結果、確認行動が多く生起しなければ、今回見られた効果が本当に飼い主の声からその存在を推測した結果である可能性が強まると考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト型ロボットアームによる舞踊動作の発現と創発

舞踊や手話動作に見られるような,ヒトの比較的複雑な随意運動や順序運動の多くは「見まね」により獲得される.上肢動作の見まね学習においては,第一に,網膜に映った他者3次元上肢運動の2次元写像映像から3次元運動を復元する過程第二に,自己上肢の各筋肉のどれを,どのような時間的タイミングで,どのような強度で収縮させるかのパターンに変換する過程,の少なくとも2過程が必要である.また特に手指動作の見まね学習では,第三に,サイズが小さいにも関わらず形状が複雑で自己遮蔽が多く,しかも大きな空間を動く手指3次元動作の2次元映像から,高速かつ高精度に形状推定を行う過程も必要となる.このような制御上の不良設定問題を持つ問題や,生理学レベルでの情報処理機構が不明な対象に対しては,生理学的に等価な工学システムを設計し,それを操作して入出力関係を検討することにより,脳の情報処理の一端を伺い知ることが可能となる.本課題では,(1)エアシリンダを使ったヒト型ロボットアームの設計,(2)ヒト型ロボットハンドの設計,(3)単眼CCDカメラによる上肢3次元動作の推定システム設計,(4)非接触的方法による手指形状の実時間推定システムの設計,(5)データグローブによるロボットハンド制御,などを行った.(1)と(2)により実証研究のためのハードウエア的基盤を作り,(3)と(4)により上肢や手指の3次元運動推定,(5)により手指制御を実験的に検討して,動作の見まね学習機構の理解に迫った.開発したヒト型ロボットハンド1号機は大きさと重さがヒト手指と同程度で,しかも拇指以外の4指間の開閉ができるため,手話や舞踊動作といった「情報発信」が可能である.同ハンドを使って,ダイナミクスや自由度数が異なるデータグローブでの遠隔操作に成功し,前提となった自由度低減や自由度合成の知識を,次課題の「見まね」(非接触的方法)での動作再現に活用した.本研究の目的は,創作舞踊や新しい振り付け動作に代表されるような観る人に感動を与えるような,全く新しい一連の順序運動を創発し獲得するため,中枢神経系がどのような評価関数を採択して運動指令の生成を行っているかを感性情報処理,脳の計算理論,ロボティクスの観点から明らかにすることである.この研究目標を実現するため,次のような6項目の検討を行った.a)感性評価と統計手法を用いた「動きと印象」の定量化.b)動作が観察者に与える印象を検討するためのCGアニメーションシステムの開発.c)舞踊における繊細な手指3次元動作を無拘束で推定するための画像処理.d)単眼カメラによる3次元ジェスチャ認識.e)ヒト型ロボットアームの設計試作と制御実験.f)精緻な舞踊動作を生成できるヒト型ロボットハンドの設計,である.項目aの解析の結果,印象ごとに,運動部位や運動特性との関係が重み付き線形和の形で定量化できた.しかも,舞踊に関する専門知識が重回帰分析に及ぼす影響も定量化できた.項目bでは,任意の2つの舞踊動作の各関節の時系列角度データをフーリエ変換し,関節間の位相に注意しながら周波数領域で合成と逆変換を行い,新しい舞踊動作を合成するCGアニメーションツールを作成した.その結果,例えば「陽気さ70%,力強さ30%」や「優雅さ200%」の動作が人工的に生成できるようになった.項目Cでは,動画像の各フレームに対数極座標変換を施すことにより,データ量の低減と高速化,対象物体に関しては高解像度,の両条件を満たす実時間の手指自動追跡および3次元形状推定システムを構築した.項目eでは,ヒト上肢運動に存在する軌道,関節角度,筋張力などの不良設定問題を説明する最適制御モデルを実験的に検証したり,新しい随意運動モデルを構築し検証するためのヒト型ロボットアームを設計・試作した.項目fでは,見まねにより動作を再現できるヒト型ロボットハンドを設計・試作した.舞踊や手話動作に見られるような,ヒトの比較的複雑な随意運動や順序運動の多くは「見まね」により獲得される.上肢動作の見まね学習においては,第一に,網膜に映った他者3次元上肢運動の2次元写像映像から3次元運動を復元する過程第二に,自己上肢の各筋肉のどれを,どのような時間的タイミングで,どのような強度で収縮させるかのパターンに変換する過程,の少なくとも2過程が必要である.また特に手指動作の見まね学習では,第三に,サイズが小さいにも関わらず形状が複雑で自己遮蔽が多く,しかも大きな空間を動く手指3次元動作の2次元映像から,高速かつ高精度に形状推定を行う過程も必要となる.このような制御上の不良設定問題を持つ問題や,生理学レベルでの情報処理機構が不明な対象に対しては,生理学的に等価な工学システムを設計し,それを操作して入出力関係を検討することにより,脳の情報処理の一端を伺い知ることが可能となる.本課題では,(1)エアシリンダを使ったヒト型ロボットアームの設計,(2)ヒト型ロボットハンドの設計,(3)単眼CCDカメラによる上肢3次元動作の推定システム設計,(4)非接触的方法による手指形状の実時間推定システムの設計,(5)データグローブによるロボットハンド制御,などを行った.(1)と(2)により実証研究のためのハードウエア的基盤を作り,(3)と(4)により上肢や手指の3次元運動推定,(5)により手指制御を実験的に検討して,動作の見まね学習機構の理解に迫った.

開発したヒト型ロボットハンド1号機は大きさと重さがヒト手指と同程度で,しかも拇指以外の4指間の開閉ができるため,手話や舞踊動作といった「情報発信」が可能である.同ハンドを使って,ダイナミクスや自由度数が異なるデータグローブでの遠隔操作に成功し,前提となった自由度低減や自由度合成の知識を,次課題の「見まね」(非接触的方法)での動作再現に活用した.
小胞体における蛋白質品質管理の分子機構

我々はアルツハイマー病における神経細胞死が小胞体の機能異常を起源とすることを明らかとしてきた。本研究では小胞体の機能異常が神経細胞死につながる分子機序の解明を行った。マウス、ラットでは小胞体ストレスによりカスペース12が活性化し細胞死に導くことが示唆されている。しかしヒトではカスペース12は存在せず小胞体ストレスによる神経細胞死、アルツハイマー病における神経細胞死にどのような分子種がキーの役割を果たすかは不明であった。そこで我々はヒトにおいてカスペース12と相同性を示す因子の探索をおこなった。その結果35個の陽性クローンの内17個がカスペース4、3個がカスペース5であった。カスペース4とカスペース12、カスペース5とカスペース12の相同性はそれぞれ48%、45%であった。以上の結果は小胞体ストレス負荷における神経細胞死のキー分子がヒトではカスペース4である可能性を示唆する。そこで我々は次いでカスペース4がアルツハイマー病の神経細胞死に関与するか否かを検討した。その結果1)カスペース4は小胞体に局在する、2)カスペース4は小胞体ストレス負荷により開裂、活性化する、3)カスペース4のdominant negativeあるいはRNAiによる遺伝子ノックダウンでは小胞体ストレス負荷による神経細胞死が抑制できる、4)カスペース4はアルツハイマー病海馬で強い活性を示し、老人斑の近傍に局在する、ことを明らかとした。これらの結果はアルツハイマー病における神経細胞死が小胞体の機能異常を起源とすること、小胞体の機能異常はカスペース4の活性化により細胞質に細胞死の指令が伝達されることを示す。
次世代型ユビキタス通信に向けたハードウェア暗号の二重化とVLSI実装

本研究は、RAC (random addressing cryptography)とデータ秘匿を合わせた二重化ハードウェア暗号方式を開発し、VLSIプロセッサに組込み、0.18μm CMOSの5.0mm×7.5mmチップへ実装した。プロセッサ全体のクロックスピードと消費電力は200MHz、275mWである。Cipher pipeあたりのハードウェアコストは0.1mm角の270セルで、スループットは0.19GOPS/cipher pipeである。以上の二重化ハードウェア暗号の構築とプロセッサ実装に関する実施内容の意義は、マルチメディアデータに対して、実用的に十分な強度のハードウェア暗号で過渡的なセキュリティを確保することである。ハードウェア暗号組込み型であるため、ストリームサイファーエンジンは極めて省電力である。これらの特質はアドホックネットワークで重要なことである。アドホックネットワークは、簡易さ、コストパフォーマンス、災害時の機能性、移動型地域サービスへの応用等の利点を兼ね備えることから、次世代型ユビキタス通信の要素技術のひとつである。しかし、アドホックネットワークは定常的なネットワーク基盤に依存しないことから、情報流出対策が課題であった、ネットワークの形成は一時的であることから理想的な暗号強度を必ずしも要求されないので、ストリームサイファーエンジンは最適である。本研究の2つの目的:・これらの2つの暗号方式を合わせた二重化バードウェア暗号組込み型VLSIプロセッサストリームサイファーエンジンの設計と0.18μmCMOSチップへの実装.に向けて,平成22年度は以下を実施した.(1)アーキテクチャレベルの調整:a.チップサイズの倍増に伴うクロックスピード,消費電力,処理能力の劣化の洗い出しb.チップサイズの増加に伴う上記の課題を克服するために,平成21年度の通常型パイプライン構造の部分的なウェーブ化,即ちヘテロパイプライン構造の修正.(2)ストリームサイファーエンジンの実用化に不可欠なチップサイズの増加に伴う遅延時間と電力の増加の解決に有用なウェーブ化手法の確立:a.ラフチューニングで論理段数とファンアウト間のバランスをとる.b.ファインチューニングでクロックツリーの調整とゲートサイジングを行う.(3)上記の知見を2.5mm×5.0mmチップで実証.(4)チップ評価測定では,現有のチップ評価ボードで測定回路を準備した.評価自体は平成21年度に確立した手順を踏襲した.まず,平成22年度に実施したチップ規模の拡大に伴うクロックスピード,消費電力,処理能力の劣化をユビキタスのレベルで解消可能なウェーブ化の設計手法の開発と0.18μmCMOSプロセス2.5mmx5.Ommチップ試作を基にして,チップサイズを5.0mm×7.5mmに倍増した.具体的な手順は以下の通りである.マイクロアーキテクチャレベルの調整では,サイファーストリーミングの実用化に見合うべくレジスタファイルとデータキャッシュの容量を増加し,このようなメモリ拡張が引き起こすアクセスステージの遅延時間と電力の増加の対策を施す.必要に応じてウェーブ化の手法を用い,ウェーブ化の範囲とウェーブ次数を増やし,クロックスピードの最適調整を行った.ウェーブ化は平成22年度に確立する手順を踏襲して,チップ試作を行った.試作チップの評価項目はクロック,処理時間,命令とデータ処理効率,消費電力などである.評価結果は,プロセッサ全体のクロックスピードと消費電力は200MHz,275mWである.Cipherpipeあたりのハードウェアコストは0.1mm角の270セルで,スループットは0.19GOPS/cipher pipeである.暗号強度は実用的に十分であるから,二重化ハードウェア暗号は近年重視されている省面積の条件を満たす.
グローバル・サプライチェーンの健全化に関するデータ中心科学的研究

サプライチェーンを中心に,グローバルな経済ネットワークにおけるヒト・モノ・カネの流れを観測し,気づかぬ間に世界中に点在するコンプライアンスに反する企業や組織等にヒト・モノ・カネが流れ込む経路を遮断するための複雑ネットワーク科学に基づく手法を構築する.この目的を達成するために,(1)ヒト・モノ・カネの流れに関するビッグデータの整備と蓄積,(2)要注意組織の属性分析,(3)ヒト・モノ・カネの流れに関する世界経済と要注意組織との統合解析,(4)要注意組織依存度の測定と公開,(5)政策立案の科学的支援について研究をしている.平成29年度は(1)から(3)について研究をおこなった.(1)ヒト・モノ・カネの流れに関するビッグデータの整備と蓄積では,ニュースの新規性と話題性指標を開発し,人権・労働・環境に関する各事件の人々の関心度を定量化した.関心度の高いニュースについては,事件の影響による株価の下落が,取引や提携関係のある企業にも波及することを示した.グローバルな企業間の取引関係データと,国際産業連関表や通関データを結合させることによりモノとカネのグローバルな企業間の流れのネットワークを構築した.(2)要注意組織の属性分析では,メディアでネガティブな情報が報じられた企業がグローバルな経済ネットワークを構成するコミュニティの一部に集中していることを明らかにした.(3)要注意組織と世界経済の統合解析では,世界経済から要注意組織に間接的に流れ込むモノとカネの主要経路を特定した.また,主要経路を塞いだ場合に,代替となる経路を順に特定し,世界経済と要注意組織を橋渡しするブリッジ企業とブリッジコミュニティを全てリストアップした.ブリッジ企業とブリッジコミュニティは,特定の地域の業種に偏っており,その地域の業種に対する政策が,非常に効率的で効果的であることを,招待講演等を通じて発信した.複数の査読付き国際会議に採択され,また,マスメディアで研究成果が取り上げられ,国内外からの招待講演を引き受けるなど成果が出ている.平成30年度以降も,(1)ビッグデータの整備と蓄積,(2)要注意組織の属性分析,(3)要注意組織と世界経済の統合解析,(4)要注意組織依存度の測定と公開,(5)政策立案の科学的支援を軸に研究を進めていく.具体的には,企業と個人の出資関係リストからグローバルな資金の流れと,企業グループ内での資金や中間財の流れのネットワークを構築する.ネガティブ企業が集中するコミュニティの属性と,そこに含まれるネガティブ情報が報じられた企業の特徴との関係を明らかにする.ネガティブ企業対策のために,特定の企業に取引規制がおこなわれた場合に,どのような代替経路が新たに生まれるのか,サプライチェーンの時間変化について予測するアルゴリズムを構築する.取引規制による機会損失を見積り,要注意組織とはつながらず機会損失を最小限にするための代替経路について提案していく.サプライチェーンを中心に,グローバルな経済ネットワークにおけるヒト・モノ・カネの流れを観測し,気づかぬ間に世界中に点在するコンプライアンスに反する企業や組織等にヒト・モノ・カネが流れ込む経路を遮断するための複雑ネットワーク科学に基づく手法を構築する.この目的を達成するために,(1)ヒト・モノ・カネの流れに関するビッグデータの整備と蓄積,(2)要注意組織の属性分析,(3)ヒト・モノ・カネの流れに関する世界経済と要注意組織との統合解析,(4)要注意組織依存度の測定と公開,(5)政策立案の科学的支援について研究をしている.平成28年度は(1)から(3)について研究をおこなった.(1)各国のニュース等で人権や労働,環境問題を抱える企業として報道されたことのある企業のリストと,グローバルサプライチェーンのデータを名寄せにより統合した.SNSに投稿された位置情報を個人情報保護の観点から座標ではなく500mメッシュレベルで集計し,人々のメッシュ間の移動ネットワークデータを構築した.(2)グローバルサプライチェーンにおいて,人権や労働,環境問題を抱える要注意企業はクラスター化していることを明らかにした.産業連関表とグローバルサプライチェーンを統合することにより,要注意企業が生産するモノの流れを補足する手法を開発した.(3)人々の移動ネットワークから人々の生活圏を抽出した.グローバルサプライチェーンにおける要注意企業を多く含むクラスターと先進国の企業を結ぶ企業群を,幾つかの事例で確認し,関係する業界の招待講演等で報告し,情報共有をおこなった.複数の査読付き国際会議に採択され,また,マスメディアで研究成果が取り上げられ,国内外からの招待講演を引き受けるなど成果が出ている.サプライチェーンを中心に,グローバルな経済ネットワークにおけるヒト・モノ・カネの流れを観測し,気づかぬ間に世界中に点在するコンプライアンスに反する企業や組織等にヒト・モノ・カネが流れ込む経路を遮断するための複雑ネットワーク科学に基づく手法を構築する.この目的を達成するために,(1)ヒト・モノ・カネの流れに関するビッグデータの整備と蓄積,(2)要注意組織の属性分析,(3)ヒト・モノ・カネの流れに関する世界経済と要注意組織との統合解析,(4)要注意組織依存度の測定と公開,(5)政策立案の科学的支援について研究をしている.平成29年度は(1)から(3)について研究をおこなった.(1)ヒト・モノ・カネの流れに関するビッグデータの整備と蓄積では,ニュースの新規性と話題性指標を開発し,人権・労働・環境に関する各事件の人々の関心度を定量化した.関心度の高いニュースについては,事件の影響による株価の下落が,取引や提携関係のある企業にも波及することを示した.グローバルな企業間の取引関係データと,国際産業連関表や通関データを結合させることによりモノとカネのグローバルな企業間の流れのネットワークを構築した.

(2)要注意組織の属性分析では,メディアでネガティブな情報が報じられた企業がグローバルな経済ネットワークを構成するコミュニティの一部に集中していることを明らかにした.(3)要注意組織と世界経済の統合解析では,世界経済から要注意組織に間接的に流れ込むモノとカネの主要経路を特定した.また,主要経路を塞いだ場合に,代替となる経路を順に特定し,世界経済と要注意組織を橋渡しするブリッジ企業とブリッジコミュニティを全てリストアップした.ブリッジ企業とブリッジコミュニティは,特定の地域の業種に偏っており,その地域の業種に対する政策が,非常に効率的で効果的であることを,招待講演等を通じて発信した.複数の査読付き国際会議に採択され,また,マスメディアで研究成果が取り上げられ,国内外からの招待講演を引き受けるなど成果が出ている.平成29年度以降も,(1)ビッグデータの整備と蓄積,(2)要注意組織の属性分析,(3)要注意組織と世界経済の統合解析,(4)要注意組織依存度の測定と公開,(5)政策立案の科学的支援を軸に研究を進めていく.具体的には,コンプライアンスに反する企業や組織の情報,それらの組織の親会社・子会社の情報を整備すること.クラスター化しやすい要注意企業が持つ特徴を明らかにすること.モノの流れの検出精度を高めること.本手法により抽出された要注意組織依存度を,ヒアリング調査等から得られた結果と比較することで精度の検証をおこなうこと.政策立案の科学的支援を実現するアプリケーションを作ることなどが今後の課題である.平成30年度以降も,(1)ビッグデータの整備と蓄積,(2)要注意組織の属性分析,(3)要注意組織と世界経済の統合解析,(4)要注意組織依存度の測定と公開,(5)政策立案の科学的支援を軸に研究を進めていく.具体的には,企業と個人の出資関係リストからグローバルな資金の流れと,企業グループ内での資金や中間財の流れのネットワークを構築する.ネガティブ企業が集中するコミュニティの属性と,そこに含まれるネガティブ情報が報じられた企業の特徴との関係を明らかにする.ネガティブ企業対策のために,特定の企業に取引規制がおこなわれた場合に,どのような代替経路が新たに生まれるのか,サプライチェーンの時間変化について予測するアルゴリズムを構築する.取引規制による機会損失を見積り,要注意組織とはつながらず機会損失を最小限にするための代替経路について提案していく.
強結合電子泡プラズマの形成と特性に関する実験的研究

本研究は、電界放射型(Fieid Emission)電子銃をもちい液体ヘリウム(^4He-I,-II)中に多数(【greater than or equal】10^<10>個程度)の電子を注入し、多くの電子泡群の形成を行ない、12Tの超伝導磁場装置とペニング型閉じ込め電極を用いて電子泡群を捕捉、閉じ込め、非線型現象などをはじめとするその特性を研究することを目的としている。液体^4He内で電子泡の捕捉、閉じ込めには、非中性プラズマにおいてその有効性を確認したペニング型電極型を用いて行う。このため、等ポテンシャル面を形成する電極をコンピューター制御施盤で加工し、表面を金メッキを施した電極を制作した。この電極により、最小半径1cm、磁場方向に約2cmの回転双曲体領域が形成される。さらに、超流動状態の実現のため、12テスラの磁場領域の排気装置(ブースタポンプおよび油回転ポンプ)を設置した。超高磁場中で電界放出型電子銃から液体ヘリウムへ有効に入射するためのシステムの製作を行なった。試作した電子銃は電界研磨法を用いて尖端半径5μm以下のW線針と100μmのスペースをもつ銅メッシュの構造を持ち、液体^4He中で約1μA(10^<13>個/s)の放出電流を得ている。その電流電圧特性はFowler-Nordheimの公式によく一致した。解析では、電子泡の実効質量が100m_<He>程度の場合に、12Tの磁場中のBrillouin限界で決定される電子泡群の密度は10^<13>m^<-3>程度になることが示された。また、真空中での電子集団の非線型的な振る舞いもあわせて研究を行ってきた。この結果、ヒステレシス現象、分岐現象さらにはカスケード的な波動の励起現象などが観測された。これらの実験はプラズマの有限長を考慮したポンデラモーティヴ力による解析結果によく一致することが明らかとなった。本研究は、電界放射型(Fieid Emission)電子銃をもちい液体ヘリウム(^4He-I,-II)中に多数(≧10^<10>個程度)の電子を注入し、多くの電子泡群の形成を行ない、12Tの超伝導磁場装置とペニング型閉じ込め電極を用いて電子泡群を捕捉、閉じ込め、非線型現象などをはじめとするその特性を研究することを目的としている。本年度は超高磁場中で電界放出型電子銃から液体ヘリウムへ有効に入射するためのシステムの製作を行ってきた。試作した電子銃は電解研磨法を用いて尖端半径5μm以下のW線針と100μmのスペースをもつ銅メッシュの構造を持ち、液体^4He中で約1μA(10^<13>個/s)の放出電流を得ている。このため、等ポテンシャル面を形成する電極をコンピュータ制御旋盤で加工し、表面を金メッキを施した電極を制作した。この電極により、最小半径1cm、磁場方向に約2cmの回転双曲体領域の閉じ込め領域が形成される。さらに、超流動状態の実現のため、12テスラの磁場領域の排気装置(ブースタポンプおよび油回転ポンプを設置した。以上により、当初の目的の実験が可能となり、現在基礎的な実験を行っている。これらの実験結果はプラズマの有限長を考慮したポンデラモーティヴ力による解析結果によく一致することが明らかとなった。

この結果、ヒステレシス現象、分岐現象さらにはカスケード的な波動の励起現象などが観測された。これらの実験はプラズマの有限長を考慮したポンデラモーティヴ力による解析結果によく一致することが明らかとなった。
強力な乳糖分解能ヨーグルトのプロバイオティック乳酸菌による構築

当研究室でこれまでに、ヒト腸管組織または糞便より単離した、Lactobacillusなどの乳酸桿菌を中心とした乳酸菌ライブラリー約300株より、3種類の「乳糖(ラクトース)分解酵素」(ラクターゼ)に着目してその活性測定を初めて行った。分析に先立ち、市販ONP-GalおよびONP-GlcのC6位水酸基に化学的にリン酸基を導入し、それぞれONP-Gal-6PおよびONP-Glc-6Pを合成した。これらの合成糖基質を用いて、ライブラリー乳酸菌の酵素活性を比色法で測定した結果、ヒト腸管からのプロバイオティクスの中にも、β-ガラクトシダーゼ活性ではLb.delvrueckii subsp.bulgaricus NIAI B-6株に匹敵する高活性菌が3株選抜出来た。また、同様に他の2種の酵素でも対照として用いたLc.lactis sussp.lactis NIAI 527株よりも高いフォスフォ-β-ガラクトシダーゼ活性菌が3株および高いフォスフォ-β-グルコシダーゼ活性を示すLb.gasseriと考えられる菌株が3株選抜する事に成功した(研究実績)。また、プロバイオティクスの要件であるヒト腸管付着性の能力検定も行い、ラクターゼ活性に加えて腸管の血液型抗原への特異的結合性も明らかにした(研究業績)。さらに、これらの菌株の16S rDNA解析により同定を試み、とくに製品化を考えた場合のガス産生能を検討し、産生菌を排除した。また、腸管付着性について当研究室で開発したバイオセンサーBIACORE1000を用いたアッセイ系により、さらにヒト腸管付着性菌を選抜した。以上の3年間に渡る継続研究により、ガス産生が無く、胃酸耐性、胆汁酸耐性があり、高いヒト腸管付着性が期待され、さらに乳糖分解性が特に高い菌株を選抜することに成功した(研究実績:特許)。本年度の研究では、とくにLactobacillus gasseri ATCC33323「株から特徴的な乳糖分解酵素を単離し、それらの生化学的特性解析を行い、2つの酵素についてクローニングを完了した。また、一つの酵素は、大腸菌による大量発現も実施し、合わせてKm値およびVmaxなどのカイネティクス解析も終了した。これにより、ヒト腸管内で優勢であるガセリ菌における乳糖分解機構に何故2種の取り込み機構(パーミアーゼ系、PET-PTS系)および3種の酵素系(β-ガラクトシダーゼ、フォスフォ-β-ガラクトシダーゼ、フォスフォ-β-グルコシダーゼ)の存在が認められ、菌株はどのようにこれらの酵素系を制御して発現しているのかの解明に大きく前進することが出来た。また、最終的に本研究の最終目標である、3種類の選抜菌を用いた乳糖不耐症用の生菌剤や整腸剤および機能性発酵乳(ヨーグルト)の試作を実施した。

また、最終的に本研究の最終目標である、3種類の選抜菌を用いた乳糖不耐症用の生菌剤や整腸剤および機能性発酵乳(ヨーグルト)の試作を実施した。本年度は、まず当研究室でヒト腸管または糞便より単離したLactobacillusなどの乳酸桿菌を中心とした乳酸菌ライブラリーより、3種類の乳糖(ラクトース)分解酵素に着目してその活性測定を行った。分析に先立ち、市販ONP-GalおよびONP-Glcに化学的にC6位水酸基にリン酸基を導入し、それぞれONP-Gal6PおよびONP-Glc6Pを合成し、その単離精製を行った。これらの合成糖基質を用いて、ライブラリー乳酸菌の酵素活性を比色法で行った。すなわち、β-ガラクトシダーゼ活性は、ONP-Galを用いて、フォスフォ-β-ガラクトシダーゼ活性はONP-Gal6Pを用いて、およびフォスフォ-β-グルコシダーゼ活性はONP-Glc6Pを用いた。測定法はFisher法を用いた。その結果、ヒト腸管からのプロバイオティクスの中にも、β-ガラクトシダーゼ活性ではLb.delvrueckii subsp.bulgaricusNIAI B-6株に匹敵する高活性菌が3株選抜出来た。また、同様に他の2種の酵素でも対照として用いたLc.lactis sussp.lactis NIAI 527株よりも高いフォスフォ-β-ガラクトシダーゼ活性菌が3株および高いフォスフォ-β-グルコシダーゼ活性を示す恐らくLb.gasseriと考えられる株菌が3株選抜することに成功した。さらに、16S rDNA解析により同定を試みた。これらの、酵素の分画と精製を試み、それらの生化学的性質を明らかにした。これらの酵素は既に報告されているデータベースと比較しての相同性、遺伝系統樹および立体構造解析を検討した。当研究室でヒト腸管または糞便より単離した、Lactobacillusなどの乳酸桿菌を中心とした乳酸菌ライブラリーより、3種類の「乳糖(ラクトース)分解酵素」(ラクターゼ)に着目してその活性測定を行った。分析に先立ち、市販ONP-GalおよびONP-GlcのC6位水酸基に化学的にリン酸基を導入し、それぞれONP-Gal-6PおよびONP-Glc-6Pを合成し、その単離精製を行った。これらの合成糖基質を用いて、ライブラリー乳酸菌の酵素活性を比色法で測定した結果、ヒト腸管からのプロバイオティクスの中にも、β-ガラクトシダーゼ活性ではLb.delvrueckii subsp.bulgaricus NIAI B-6株に匹敵する高活性菌が3株選抜出来た。また、同様に他の2種の酵素でも対照として用いたLc.lactis sussp.lactis NIAI 527株よりも高いフォスフォ-β-ガラクトシダーゼ活性菌が3株および高いフォスフォ-β-グルコシダーゼ活性を示すLb.gasseriと考えられる菌株が3株選抜する事に成功した。さらに、これらの菌株の16S rDNA解析により同定を試み、とくに製品化を考えた場合のガス産生能を検討し(研究実績)、産生菌を排除した。また、腸管付着性について当研究室で開発したバイオセンサーBIACORE1000を用いたアッセイ系により、さらにヒト腸管付着性菌を選抜した。以上の昨年度および本年度の連続した検討により、ガス産生が無く、高いヒト腸管付着性が期待され、さらに乳糖分解性が特に高い菌株を選抜することに成功した。現在、これらの菌株から特徴的な乳糖分解酵素を単離し、それらの生化学的特性解析を行い、全クローニングを実施している。
敗血症におけるエンドトキシン受容体(TLR4)とその関連分子RP105の役割

救急・集中医療領域において、敗血症および敗血症性(特にエンドトキシン)ショックは未だ治療に難渋する病態のひとつである。近年、炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカイン産生の不均衡が病態の重症化、言い換えればSIRS/CARSの指標となりうるかどうかが論議されている。本研究では敗血症患者の末梢血単核球(単球、T、Bリンパ球)細胞内サイトカイン、TLR4、RP105の発現を検討し、それらの細胞群がエンドトキシントレランスあるいはプライミングの状態であるかを判定し、さらにショックや多臓器不全(SOFAスコア)の重症度、死亡率との関係をあきらかにすることにより、敗血症および敗血症性(特にエンドトキシン)ショックの病態を解明することを目的とした。高度救命救急センターに搬入された敗血症患者(36名)より末梢血を採取し、細胞濃縮・除去システムを用いて単球、T、Bリンパ球を分離し、各細胞を固定し各サイトカイン(TNF-α、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12、IFN-γ)抗体を用いて細胞内サイトカインの発現をフローサイトメトリーで測定した。また同時に血中の各サイトカイン(TNF-α、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12、IFN-γ)をELISAで測定し、さらに敗血症患者末梢血細胞上のTLR4とRP105の発現をフローサイトメトリーで測定した。以降患者搬入3日、1週、2週後および経過中のseptic shock時に末梢血を採取し、同様に測定、検討した。敗血症患者において、細胞内サイトカイン、TLR4、RP105の発現から、その細胞がエンドトキシントレランスあるいはプライミングの状態であるかを判定し、多臓器不全(SOFAスコア)の重症度、ショックの頻度、死亡率との関係を明らかにした。高度救命救急センターに搬入された敗血症患者63名より末梢血を採取し、単核球、好中球を分離し、免疫細胞に対する抗体(CD3、CD19、CD14、およびCD11b)と抗TLR4抗体、抗FP105抗体による二重染色を行い、フローサイトメトリーでこれらの分子の発現を検討した。コントロールとして健常人血を用いた。その結果CD3陽性細胞(Tリンパ球)は、健常人、敗血症患者にてTLR4およびRP105を発現していなかった。CD19陽性(Bリンパ球)は健常人において弱く発現しており、RP105は100%発現していた。敗血症患者のうち炎症反応が強い(CRP高値、あるいはSIRSのスコア高値)ものはRP105陰性細胞の比率が上昇した。しかし他のパラメーター(エンドトキシン濃度、β-D-グルカン、IL-6/IL-10、Shilling Index、免疫グロブリン濃度、白血球数)とは相関はなかった。単球(CD14陽性)は健常人、敗血症患者においてTLR4およびRP105を90%以上発現しており、炎症反応の強弱による発現の変化は著明ではなかった。好中球(CD11b陽性)は健常人、敗血症患者においてTLR4およびRP105を弱く発現していたが、炎症反応の強弱による発現の変化は認められなかった。他施設のin vitroの報告では単球/マクロファージのTLR4発現は、LPSや炎症性サイトカイン刺激にて減少するとされている。今回の敗血症患者の検討では炎症反応の強弱による発現の変化は著明ではなかった。一方、炎症反応が強いものはRP105陰性Bリンパ球の増加は認めたが、このメカニズムは未だ不明であり,今後末梢血を各細胞分画に分離しin vitroでの検討を進めていく。また臨床経過(SOFAスコア、ショックの有無、死亡率など)との関係も明らかにしていく。

敗血症患者において、細胞内サイトカイン、TLR4、RP105の発現から、その細胞がエンドトキシントレランスあるいはプライミングの状態であるかを判定し、多臓器不全(SOFAスコア)の重症度、ショックの頻度、死亡率との関係を明らかにした。
血管内皮細胞における低分子量型活性イオウ分子の発現，機能および産生調節

血管病変防御に重要な役割を果たしている血管内皮細胞における低分子量型活性イオウ分子の機能とその発現調節を担う細胞内シグナル経路を解明する。そのために,培養血管内皮細胞を用い,亜鉛イオンの毒性軽減や生体防御タンパク質メタロチオネインの誘導への役割や,内皮細胞機能調節因子,有害重金属および有機-無機ハイブリッド分子による活性イオウ分子産生酵素群の発現制御とそれを担う細胞内シグナル経路を解析する。
ラット海馬体ニューロンの学習・記憶情報処理様式と長期増強

本研究はラット海馬CA1領域の電気刺激によって誘発された長期増強(LTP),長期抑圧(LTD)が海馬の学習・記憶に特徴的な場所ニューロンの空間情報処理様式にどのように影響するか,また海馬体におけるニューロン情報処理様式におけるラメラ仮説を検証することである.(1)上下2カ所の報酬領域を交互に往復すれば報酬刺激が得られる学習課題行動下ラット海馬体から単一ニューロン活動を記録し,場所フィールドを同定した後,Schaffer側枝に一回の高頻度電気刺激(100Hz,100発)を加えた.場所学習行動は高頻度電気刺激によって一時的に障害された.ニューロン活動は刺激直後抑制され,場所依存性は消失した.学習行動の回復後ニューロンの場所依存性はControlと比較して異なっていた.(2)Schaffer側枝の一回の低頻度刺激(1Hz,100発)では2報酬場所学習課題行動は障害されなかった.高頻度刺激と同様,ニューロン活動は刺激により抑制されたが時間経過とともに新たな場所依存性が出現し,場所情報処理の再編が起こった.以上の結果はLTP,LTDが学習・記憶の情報処理に深く関与することを示唆する.(3)双極タングステン電極を用いて2個のニューロン活動を同時記録し,中隔-側頭方向の機能的つながりを調べた.中隔-側頭方向ではどの位置でも相関がみられ,規格化された相関係数で比較すると相関の側頭方向への依存性はなかった.これらの結果は海馬背側CA1領域におけるニューロン間の機能的結合は緩く広範囲に結合していることを示唆し,ラメラ仮説は再検討される必要があることが明らかになった.本研究はラット海馬CA1領域の電気刺激によって誘発された長期増強(LTP),長期抑圧(LTD)が海馬の学習・記憶に特徴的な場所ニューロンの空間情報処理様式にどのように影響するか,また海馬体におけるニューロン情報処理様式におけるラメラ仮説を検証することである.(1)上下2カ所の報酬領域を交互に往復すれば報酬刺激が得られる学習課題行動下ラット海馬体から単一ニューロン活動を記録し,場所フィールドを同定した後,Schaffer側枝に一回の高頻度電気刺激(100Hz,100発)を加えた.場所学習行動は高頻度電気刺激によって一時的に障害された.ニューロン活動は刺激直後抑制され,場所依存性は消失した.学習行動の回復後ニューロンの場所依存性はControlと比較して異なっていた.(2)Schaffer側枝の一回の低頻度刺激(1Hz,100発)では2報酬場所学習課題行動は障害されなかった.高頻度刺激と同様,ニューロン活動は刺激により抑制されたが時間経過とともに新たな場所依存性が出現し,場所情報処理の再編が起こった.以上の結果はLTP,LTDが学習・記憶の情報処理に深く関与することを示唆する.(3)双極タングステン電極を用いて2個のニューロン活動を同時記録し,中隔-側頭方向の機能的つながりを調べた.中隔-側頭方向ではどの位置でも相関がみられ,規格化された相関係数で比較すると相関の側頭方向への依存性はなかった.これらの結果は海馬背側CA1領域におけるニューロン間の機能的結合は緩く広範囲に結合していることを示唆し,ラメラ仮説は再検討される必要があることが明らかになった.本研究は海馬体における学習・記憶の情報処理様式に対する長期増強(LTP)の行動神経生理学的機序の一端を明らかにする目的でおこなわれた。7年度は研究計画に従い場所ニューロンとLTP、行動の相関が調べられた。ランダムな運動課題を訓練したラットの海馬体CA1から単一ニューロン活動を記録すると、学習前はかなり広い場所フィールドが認められた.ついでSchaffer側枝を一回刺激(100Hz,100発)した.刺激の強さは前もって刺激電極を埋め込むときに測定した刺激-反応関係に従って決めた。刺激直後では海馬体CA1ニューロンの活動はほぼ完全に抑制され,運動軌跡はオープン・フィールドの壁に沿って動く傾向を示し,これまで獲得してきたランダムな動きが要求される空間学習課題の遂行が障害された.10,20,30、60分経過後ニューロン活動は回復し軌跡のランダム性および場所依存性も回復してきたが、場所フィールドは刺激前と比べて異なる傾向を示した。これは人工的な電気刺激によって海馬体CA1ニューロンのシナプス情報伝達率が変化し情報処理様式が再編された結果、新たな場所フィールドが海馬体CA1に形成されたのではないかと考えられる。8年度は誘発電位を同時に記録し、ニューロン活動、行動の関係を計画に従い詳細に研究していく予定である。本研究は海馬体における学習・記憶の情報処理様式に対する長期増強(LTP)および長期抑圧(LTD)の行動神経生理学的機序の一端を明らかにする目的で行なわれた。8年度は研究計画に従い場所ニューロンとLTP、行動および誘発電位との相関が調べられた。ランダムな運動課題を訓練したラットの海馬体CA1から単一ニューロン活動を記録し、場所フィールドを同定した。ついでSchaffer側枝を一回刺激(100Hz,100発)した.誘発電位は約30分間抑制された後増強した。抑制期間中場所フィールドは不安定で一定していなく行動も壁の周りを旋回する定型行動を示した。一方、Schaffer側枝の低頻度刺激(1Hz,100発)では誘発電位は抑制された。また自発放電頻度も抑制され場所フィールドは決まらなかった。