hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超冷中性子の重力による量子効果を用いた等価原理の検証と未知短距離力の探索

超冷中性子の地球の重力場による量子束縛状態を1μm以下の精度で測り量子力学の予言と一致する世界初の結果をPhys.Rev. Let.に発表した。これを踏まえ、Xeガスと冷中性子の散乱の角度分布から未知短距離相互作用の探索を行い、0.04nm4nmの距離範囲で、理論に世界一の厳しい制限をつけ、Phys. Rev.Let.に発表した。さらに、量子力学のもとで等価原理を0.1%程度で検証するため、超冷中性子の重力束縛状態に対して中性子チョッパーで初期状態を与え、速度の違いによる時間発展を中性子検出器を用いて測り、量子束縛状態の時間発展を観測する新たな実験手法を考案した。開発した検出器システムを用いてラウエ-ランジュバン研究所において測定したデータの解析を行った。実験データの位置分布と計算による分布を比較し、最尤法によって解析を行った。重力による量子状態の各準位の比率を求める計算モデルを、量子状態に遷移する前後の境界条件と、高いエネルギーの中性子が取り除かれていく過程に基づいて構築した。超冷中性子を円柱面で反射し、分布を拡大する過程は、位相空間上での量子状態の時間発展を記述するウィグナー関数を用いて取り扱った。低速な超冷中性子に対して、量子光学で用いられるウィグナー関数を適用することは独創的で、このような系に適用可能であることも自明では無い。拡大円柱面を用いたデータと用いないデータを比較し、双方の結果は矛盾せず、拡大システムが量子状態に擾乱を起こすことは無く、新しく構築した計算モデルも実験的に正しいことが示された。実験データと計算による分布を比較した結果、両者はよく一致し、特に、量子力学に特有な、数個の分布の濃淡の形が一致していることが確認出来た。また、装置の工作精度等による分布への影響を調べ、系統的な誤差の影響を見積もり、量子状態の高さの不確定性に換算するとサブミクロン以下であることが確認された。今年度の研究によって、超冷中性子の量子状態の位置分布をサブミクロンの精度で観測することに成功した。現在の中性子検出器の位置分解能を大きく越える世界初の結果であり、重力による量子状態の観測にとどまらず、超冷中性子を用いた基礎物理の研究に、広く応用されることが期待される。開発した検出器システムを用いてラウェ・ランジュバン研究所において測定したデータの解析を行った。実験データの位置分布と計算による分布比較し、最尤法によって解析を行った。重力による量子状態の各順位の比率を求める計算モデルを、量子状態に遷移する前後の境界条件と、高いエネルギーの中性子が取り除かれていく過程に基づいて構築した。超冷中性子を円柱面で反射し、分布を拡大にする過程は、位相空間上での量子状態の時間発展を記述するウィグナー関数を用いて取り扱った。低速な超冷中性子に対して、量子光学で用いられるウィグナー関数を適用することは独創的で、このような系に適用可能であることも自明ではない。拡大円柱面を用いたデータと用いないデータを比較し、双方の結果は矛盾せず、拡大システムが量子状態に擾乱を起こすことはなく、新しく構築した計算モデルも実験的に正しいことが示された。実験データと計算による分布を比較した結果、両者はよく一致し、特に、量子力学に特有な数個の分布の濃淡の形が一致していることが確認できた。また装置の工作精度等による分布への影響を調べ、系統的な誤差の影響を見積もり、量子状態の高さの不確定性に換算するとサブミクロン以下であることが確認された。この結果は2014年2月にPhysical Review Lettersに載った。今年度の研究によって、超冷中性子の量子状態の位置分布をサブミクロンの精度で観察することに成功した。現在の超冷中性子検出器の位置分解能を大きく越える世界初の結果であり、重力による量子状態の観測にとどまらず、超冷中性子を用いた基礎物理の研究に、広く応用されることが期待される。超冷中性子の重力での束縛状態に関して、ラウェ・ランジュバン研究所において測定したデータの解析を行った。この結果は2014年にPhysical Review Lettersに掲載された。中性子の位置測定の最大の誤差は究極的にはCCDでの測定精度からくる。

2つのCCDをback-to-backに重ね合わせて用い、この重ね合わせの部分に10Bを蒸着できれば、10B+中性子の反応で生じた2つの荷電粒子の両方とも測定できるのでCCDで反応を起こす前に飛ぶ飛程の分必ず位置精度を上げることができる点に気が付いた。これを実現するには時間と経費が必要であるため、経費を次年度に繰り越してより詳しい設計を行うことにした。超冷中性子分布をニッケル円柱面で拡大する過程の量子力学に基づいたモデルを構築し、検証することができ、世界で初めてサブミリミクロンの精度で分布を測定し、量子状態の確実な測定に成功した。この結果を論文としてPhysical Review Lettersに発表した。超冷中性子の重力による束縛状態の精密測定において、CCDに10Bを蒸着した測定器を開発してきたが、昨年度にCCDをback-to-backにサンドイッチして、その間に10Bを蒸着すれば、中性子と10Bが反応して生じた2個の荷電粒子であるリチウムと3重水素の両方が測定でき、これにより位置測定精度が大幅に改善できることが分かった。更にCCDでなくピクセル測定器を用いれば、バケットの転送によるノイズがなくなるために、更に制度が良くなるはずである。この新しい測定器の詳細なシミュレーションを行い、位置精度を従来の3 μmから0.5μm程度までに改善できることが分かった。位置測定精度が改善されると、従来用いていた増幅のための凸面鏡も必要なくなり、直接的に位置を測定でき、系統誤差も減らすことができる。量子状態の存在確率の測定を行って、これが重力の束縛状態として理解できることを証明したが、一歩進んで、量子力学における弱い等価原理を証明する実験が可能なことを内田健太氏(大学院生)が解明した。即ち、中性子の重力質量と慣性質量が等しいことを量子力学において証明できることが分かった。主量子数を3位までに限定するために、スリットの高さを低く設定して、超冷中性子フラックスに対してチョッパーを上流においてバンチ化させて、高速のピクセル測定器によって存在確率の時間発展を測定できれば、位置と時間の固有情報(l0 = (h/2mimgg)1/3、t0= (2mih/mg2g2)1/3)によって、重力質量miと慣性質量mgを同時に測定できることが分かった。これらの実験を行うにはフラックスの大きな超冷中性子源が必要であり、今まで測定していたLaue Langevin研究所(ILL)の超冷中性子ビームラインではフラックスが足りないので、スイスのPaul Scherrer Institut (PSI)のビームラインを用いることを検討しており、実際に当地でセミナーを行い、研究者との交流を行っている。超冷中性子の地球の重力場による量子束縛状態を1μm以下の精度で測り量子力学の予言と一致する世界初の結果をPhys.Rev. Let.に発表した。これを踏まえ、Xeガスと冷中性子の散乱の角度分布から未知短距離相互作用の探索を行い、0.04nm4nmの距離範囲で、理論に世界一の厳しい制限をつけ、Phys. Rev.Let.に発表した。さらに、量子力学のもとで等価原理を0.1%程度で検証するため、超冷中性子の重力束縛状態に対して中性子チョッパーで初期状態を与え、速度の違いによる時間発展を中性子検出器を用いて測り、量子束縛状態の時間発展を観測する新たな実験手法を考案した。今後は、さらに測定器システム及び解析手法に改良を行い、既知の重力相互作用との相違に対する感度を上げた測定を行いたい。
F-trap誘導体化による超高感度メタボロミクスと薬物治療効果判定法への展開

F-trap蛍光誘導体化法という生体内の内因性アミン代謝物を超高感度かつ網羅的に解析する方法を開発した。また、本法と統計学的手法を組み合わせることで抗癌剤の薬物治療効果判定法に繋がる方法論を確立した。さらに有機酸に対する分析法として,Fluorous Scavenging Derivatization(FSD)法を新たに開発し,有機酸代謝物の高感度・網羅的分析法を確立した。本研究において申請者は,内因性代謝物の中でも特にアミノ酸,ペプチド類,カテコールアミン類等といった生理活性アミン類,および有機酸に焦点を当て,『F-trap蛍光誘導体化法』という新手法に基づいたこれら化合物群の超高感度網羅的分析法を確立する。また,本法を統計学的手法と組み合わせることで各種疾患患者の臨床診断法,薬物治療効果判定法へと応用展開する。本年度は蛍光団としてPyrene, Dansyl, FMOC骨格をそれぞれ有する3種のアミン分析用F-trap型蛍光誘導体化試薬の合成に成功した。また,合成した各試薬のアミン類に対する誘導体化反応および試薬除去操作条件の最適化,分析法バリデーションなどを実施し,上記試薬群を用いたアミン類の高感度かつ網羅的分析法を確立することができた。また, F-trap蛍光誘導体化法による薬物治療効果判定法確立のための基礎検討として,ヒト大腸癌細胞(Colo201)を培養した栄養培地中アミノ酸の代謝解析を実施した。培養培地中の22種のアミノ酸濃度はAccQ・Tag法を用いた蛍光誘導体化-HPLC法により高精度に分析できた。このとき得られたアミノ酸濃度の経時的変化データに主成分分析を施すことで,抗癌剤(5-フルオロウラシル,塩酸イリノテカン,シスプラチン)投与後の経過時間及び抗癌剤の作用機序の違いなどがアミノ酸代謝パターンに与える影響を2次元グラフ(Scoreplot)の座標位置の違いとして反映させることができた。本研究において申請者は,内因性代謝物の中でも特にアミノ酸,ペプチド類,カテコールアミン類等といった生理活性アミン類,および有機酸に焦点を当て,『F-trap蛍光誘導体化法』という新手法に基づいたこれら化合物群の超高感度網羅的分析法を確立した。また,本法を統計学的手法と組み合わせることで,各種疾患患者の臨床診断法,薬物治療効果判定法へと応用展開することを目的とした研究を実施した。本年度は前年合成したF-trap型アミン分析用試薬F-trap pyreneの高性能化に成功した。また,オンライン固相抽出法を組み合わせることで,アミン類の高感度かつ網羅的な分析法を確立することができた。さらに有機酸に対する試薬ピークの検出されない蛍光誘導体化-HPLC分析法として,Fluorous Scavenging Derivatization (FSD)法を新たに開発し,同じく新規作製したマイクロF-SPEスピンカラムと組み合わせたTCAサイクル有機酸代謝物の高感度・網羅的分析法を確立した。さらに,F-trap法による薬物治療効果判定法確立のため,ヒト大腸癌細胞(Colo201)およびヒト神経芽細胞(SH-SY5Y)を培養した栄養培地中アミノ酸の代謝解析を実施した。このとき得られたアミノ酸濃度の経時的変化データに主成分分析を施すことで,Colo201を用いた解析では抗癌剤(5-フルオロウラシル,塩酸イリノテカン,シスプラチン)投与後の経過時間及び抗癌剤の作用機序の違いなどを,SH-SY5Yを用いた解析ではレチノイド誘導体を投与したときの神経細胞分化がアミノ酸代謝パターンに与える影響をそれぞれ2次元グラフ(Score plot)の座標位置の違いとして反映させることができた。
看護学教育における授業改善システム【講義・演習版】の開発

本研究は、実習の基盤となる講義・演習に焦点を当て、看護学教育における授業改善システム<講義・演習版>を開発することを目的とする。このシステムは、教員が講義・演習の授業過程に生じる問題を自ら診断・克服し授業過程の質を向上することを通して、授業の成果である目標達成度を高めるという特徴を持つ。本研究の成果は、講義・演習の質改善、実習に向けた学生の準備性の向上、ファカルティ・ディベロップメントの推進に貢献する。初年度である2018年度は、第1段階として、看護学の講義及び技術演習を担当する教員が直面する問題の全容解明に向けたデータ収集を実施した(全国調査1)。看護学の講義および技術演習における教授活動に関する文献検討、看護教員や看護師、学生が直面する問題を解明した先行研究を検討し、質問紙を作成した。質問紙は、看護学の講義および技術演習を担当する教員が直面する問題の有無とその内容を問う自由回答式質問、教員の個人特性を問う選択回答式質問および実数記入式質問から構成された。質問紙の内容的妥当性を検討するために、パイロットスタディを実施した。大学および専門学校に所属する教員68名に質問紙を配布し、対象者個々の個別投函により30部を回収(回収率44.1%)した。回答内容を分析した結果、看護学の講義および技術演習を担当する教員が直面する問題について具体的に回答されており、質問紙が内容的妥当性を確保していることを確認した。次に層化無作為抽出法により抽出した全国の看護系大学、短期大学、専門学校204校に研究協力を依頼し承諾を得た68校に所属する教員602名に質問紙を配布した。現在、質問紙を回収している段階である。倫理審査の承認を得ることに時間を要したこと、層化無作為抽出法による全国調査に関して、研究協力依頼に対する承諾が想定より少なく、質問紙配布までに時間を要したことにより、2018年度中に終了する予定であったデータ収集がやや遅れている。看護学の講義及び技術演習を担当する教員が直面する問題の全容を解明するために、収集した質問紙の内容を電子ファイルに入力してデータとし、次のように分析する。1.看護学の講義・技術演習を担当する教員が直面する問題Berelson, B.の方法論を参考にした看護教育学における内容分析を用いる。研究のための問いを「看護学の講義【技術演習】を担当する教員は、どのような問題に直面しているのか」とする。また、問いに対する回答文を「看護学の講義【技術演習】を担当する教員は、( )という問題に直面している」とする。自由回答式質問のうち、各教員の記述全体を文脈単位、「看護学の講義【技術演習】を担当する教員が直面する問題」を表す1内容を含む記述を1記録単位とする。同一の表現の記録単位、表現は異なるが意味内容が同一の記録単位を集約して同一記録単位群とする。次に、個々の記録単位群を意味内容の類似性に基づき分類し、その記述を忠実に反映したカテゴリネームをつける。最後に、各カテゴリに包含された記録単位の出現頻度を数量化し、カテゴリ毎に集計する。カテゴリの信頼性は、看護学の講義、演習を展開した経験を持ち看護教育学研究を行った経験を持つ看護学研究者2名によるカテゴリへの分類の一致率をScott, W.A.の式に基づき算出し、検討する。2.教員の個人特性統計解析ソフトを用いて、選択回答式質問、実数記入式質問への回答の記述統計量(度数、平均値、標準偏差、百分率)を算出する。

看護学の講義及び技術演習を担当する教員が直面する問題の全容を解明するために、収集した質問紙の内容を電子ファイルに入力してデータとし、次のように分析する。1.看護学の講義・技術演習を担当する教員が直面する問題Berelson, B.の方法論を参考にした看護教育学における内容分析を用いる。研究のための問いを「看護学の講義【技術演習】を担当する教員は、どのような問題に直面しているのか」とする。また、問いに対する回答文を「看護学の講義【技術演習】を担当する教員は、( )という問題に直面している」とする。自由回答式質問のうち、各教員の記述全体を文脈単位、「看護学の講義【技術演習】を担当する教員が直面する問題」を表す1内容を含む記述を1記録単位とする。同一の表現の記録単位、表現は異なるが意味内容が同一の記録単位を集約して同一記録単位群とする。次に、個々の記録単位群を意味内容の類似性に基づき分類し、その記述を忠実に反映したカテゴリネームをつける。最後に、各カテゴリに包含された記録単位の出現頻度を数量化し、カテゴリ毎に集計する。カテゴリの信頼性は、看護学の講義、演習を展開した経験を持ち看護教育学研究を行った経験を持つ看護学研究者2名によるカテゴリへの分類の一致率をScott, W.A.の式に基づき算出し、検討する。2.教員の個人特性統計解析ソフトを用いて、選択回答式質問、実数記入式質問への回答の記述統計量(度数、平均値、標準偏差、百分率)を算出する。データ収集の遅延に伴い、データ収集の郵送代の一部およびデータ入力にかかる費用を次年度使用することとなったため。
ナノSQUIDによる超伝導スピンデバイス用均質ナノ粒子薄膜の磁気特性評価

本研究では、超伝導集積回路の高性能化及び高機能化を実現する超伝導スピンデバイス創製のため、超伝導デバイス内に磁性ナノ粒子パターンを組み込み、その磁気的効果を調査した。ナノ粒子の粒径の選択により、高透磁率特性あるいは磁化を示すナノ粒子薄膜パターンを得られることを確認した。また、ナノSQUIDへの応用に向けた素子開発では、高均一窒化ニオブジョセフソン接合作製技術及び高温超伝導デバイス技術を開発した。本研究では、微小磁性ナノ粒子分散レジストパターンをデバイス内に組み込んだ超伝導スピンデバイス創製のための基盤技術の確立を目指している。そのために、磁性ナノ粒子分散レジストパターン形成技術、ナノSQUID作製技術を確立するとともに、このレジストパターンの磁気特性評価から、ナノ粒子分散レジストパターンの有効性評価を目的としている。平成22年度は、ナノ粒子として酸化鉄を用いたナノ粒子分散レジストパターン形成条件の検討を行い、ミクロン寸法のレジストパターン形成法及び極低温環境に耐えうる永久化法を確立した。さらに、通常のミクロン寸法のSQUIDを作製、そのインダクタンスの変化を見ることにより、その磁気特性の評価を行った。その結果、SQUIDが発生する100A/m程度の微弱な磁場領域では、SQUIDインダクタンスの変化は見られないことがわかった。この結果は、シミュレーションから得られる検討結果と一致した。そこで、ナノ粒子のパターン内密度を高めるため、レジストに分散させることなく、直接、ナノ粒子薄膜パターンを形成し、その影響を評価した。その結果、15%までのSQUIDインダクタンスの変化を確認した。また、その変化量はSQUIDの構造にも依存していることがわかった。一方、ナノSQUID作製プロセスについては、平面型ナノSQUIDの作製を目指し、窒化ニオブ超伝導体材料の特性を活かしたプロセスの検討を開始した。また、高温超伝導体ナノSQUID作製については、デバイス動作において重要となる磁束量子の振る舞いを数値計算により検討した。その第一段階として、時間に依存したGinzburg-Landau方程式を用いて、超伝導体薄膜の磁束排除効果を確認することができた。本研究では、磁性ナノ粒子分散レジストパターンをデバイス内に組み込んだ超伝導スピンデバイス創製のための基盤技術の確立を目指している。平成23年度は、パターン内の酸化鉄ナノ粒子の堆積充填率を高めるため、レジストに分散させることなく直接ナノ粒子薄膜をSQUID上に形成し、その影響をSQUIDインダクタンスの増加分として液体ヘリウム温度4Kで評価した。その際、使用するナノ粒子の平均粒径を変化させた。その結果、粒径を大きくすると、SQUIDインダクタンスの増加分が減少した。一方、SQUIDインダクタンスに流す制御電流とSQUID臨界電流の関係を示すSQUIDの閾値特性において、残留磁化による原点シフトが観測された。このことから、粒径を変化させるという簡便な方法により、高透磁率用ナノ粒子膜、あるいは残留磁化によるメモリ機能を果たすナノ粒子膜を実現できることがわかった。また、外部コイルによる磁場を印加した際、外部磁場を強くするに従い、外部コイルとSQUIDインダクタンスにより構成される相互インダクタンスがある閾値で20%急激に増加する現象が見られた。解析した結果、この変化はナノ粒子膜の中にある残留磁化の磁化反転に起因する可能性があることがわかった。一方、窒化ニオブ(NbN)ナノSQUID作製プロセスについては、粒界接合及び表面改質型接合の検討を行ったが、接合特性や再現性の観点から不十分であり、NbNトンネル接合を用いる必要があることがわかった。また、高温超伝導体ナノSQUIDのためのナノブリッジ素子の動作において重要となる磁束量子の振る舞いを明らかにすべく、平成22年度に引き続いて、時間に依存したGinzburg-Landau方程式を用いての数値解析を進めた。本研究は、磁性ナノ粒子薄膜パターンを用いた超伝導スピンデバイス創製のための基盤技術の確立を目的としている。平成23年度までは、SQUIDインダクタンスを用いて磁性ナノ粒子薄膜の低周波での磁気的応答を評価してきた。それに対し、高速デバイスへの応用上、数十GHz以上の高周波での応答が重要なる。平成24年度は、酸化鉄ナノ粒子膜の磁気的効果に関して、SQUIDの共振特性を利用して評価した。SQUIDの共振ステップ電圧は、通常SQUIDのインダクタンスLとジョセフソン接合の容量Cとの積(LC積)によって決まってくる。そこで、粒径5nmのナノ粒子膜の形成前後でのステップ電圧を測定し、LC積の変化を見積もった。その結果、50GHzから200GHz程度までの周波数において、LC積の増加がみられた。また、周波数の増加に伴い、その増加率が21%から10%へと変化した。このLC積増加率について検討を行ったところ、その要因として、ナノ粒子膜中に形成された容量ネットワークの寄与があることがわかった。さらに、磁気的効果の寄与の可能性も示唆された。その他の検討として、SQUIDを用いた相互インダクタンス及び単一磁束量子(SFQ)回路を用いたSFQパルス伝搬時間について、ナノ粒子膜の効果を評価した。

その結果、ナノ粒子膜形成による各特性の変化が確認された。これらの成果は、まだ、検討が必要なものの、超伝導スピンデバイス創製のための重要な知見となると思われる。一方、ナノSQUIDのための窒化ニオブ(NbN)トンネル接合の検討では、独自の障壁層形成方法により、世界最高水準の接合特性均一性を実現することに成功した。これにより、集積化ナノSQUIDの実現や、現在の4Kに対してシステムの低電力化を可能にする10K動作超伝導スピンデバイスの実現につながるものと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない24年度が最終年度であるため、記入しない。
肝切除に対するES細胞を用いた特異的細胞移植の一考案

臓器移植に対して新たな移植概念が必要とされている。現在,胚性幹細胞Embryonic stem cell(以下ES細胞)を用いて、新たな移植細胞(臓器)をin vitroで作製しようとする研究がなされている。ES細胞とは哺乳類の受精卵,胚盤胞の内部細胞塊から樹立された細胞で,一個体を形成する全ての細胞になる能力を持った細胞である,この細胞に肝細胞成長促成因子(Hepatocyte Growth Factor以下HGF)を導入し一定期間培養した後、マウスの切除後の残存肝に移植する。この細胞が増殖,分化し,肝細胞になり得れば、肝移植の分野に新たな方法を堤示できると考える。Rat HCF cDNAを含むplasmidを大阪大学医学部附属バイオメディカル教育研究センター腫瘍生化学研究部,中村敏一先生の許可をいただいた後,理化学研究所ジーンバンクDNA開発銀行より入手し,大腸菌DH5αに導入する.QIACEN Plasid MAXIkitで大量に作成、精製する。塩基配列を確認し、適切な制限酵素サイトを検索し以下のプラスミドに結合させる。FLAG配列のマーカー配列を含み、哺乳類細胞内で強力に発現するプロモーターを持つプラスミドDNA(CMV-Flag等)を購入する。上記で作成したHGF cDNAをマーカー配列と蛋白がFusion出来るようにFrameを合わせてRapid Ligation Kit(Boehring社)を用い結合させる。大腸菌DH5αに導入し、LB培地で培養し、Magic miniprep kit(Wizard社)でDNAを抽出し、正しい方向の大腸菌クローンをQIAGEN Plasid MAXIkitで大量に作成、精製する。現在、多少変更を加えてこの導入遺伝子を作製中である。
アメリカ公教育テクノロジーの構造研究-学校装置システムを支配する規範とコードの解明-

本年度は、過去2年間の研究活動を体系化し、報告書を作成した。本研究は、報告書作成によって終了した。報告書のタイトルは『アメリカ公教育テクノロジーの構造研究ー教育システムを支配するコードの解明ー』(1999年3月31日刊行)であり、その内容は「I.研究組織・研究助成額」、「II.研究の目的と内容」、「III,研究計画」、「IV.研究の経過」、研究代表者と研究分担者による「V.研究論文」、「VI.『ペダゴジーの誕生』の目次・概要」で構成した。研究代表者の論文タイトルは、『アメリカ公教育テクノロジーの構造研究ー19世紀初期の教授技法のコードー』であり、研究分担者の論文タイトルは『教育テクノロジーの根本問題ー自己生成とコミュニケーションー』である。報告書は150部を印刷し、教育学の関連する研究者や関係各機関などに配布した。なお、本研究は別に平成10年度の文部省科学研究費補助金・研究成果公開促進費の交付を受けて、『ペダゴジーの誕生ーアメリカにおける教育の言説とテクノロジー』(多賀出版、1999年2月)として刊行した。この図書の概要も、同報告書に合わせて掲載した。平成8年度は、アメリカにおける19世紀初期の公教育テクノロジーの論理的構造を解明することを目的とした。まず、基本図書や次資料の収集・整理を行いながら、3回の研究会を開催し、毎回2名づつ発表を行いながら理論的構造の解明を行った。第1回研究会(京都)ではドイツとアメリカの新教育運動における空間上の統制戦略、及びアメリカの学校建築の問題につて、第2回研究会(仙台)ではアメリカの連邦政府と教育官僚制の問題、及び自己愛と博愛の思想的系譜について、第3回研究会(東京)ではアメリカの自己統治のための精神医学、及びペダゴジ-における愛と権力の問題について活発な討論を実施した。これらの研究会では、学校装置システムを支配する規範とコードとして「自己統治」、「愛(慈愛と博愛)」「徳」、「権力」、「教育官僚制」、「ノーマリテイ」などの概念や用語を取り上げ、分析した。この結果、近代の学校(教育)を正当化し、存立させる社会的な規範やコードを重点的に解明することができた。平成9年度は、こうした研究会を継続させながら、層緻密で具体的な研究を展開させたいと考えている。すなわち、平成8年度の理論的研究を継承しながらも、学校内部の物的装置の配置システム、教室内の教授実践を規定する規律や規範、カリキュラム、学年制、試験制度、斉教授などの登場を理論的、かつ実証的に解明する予定である。これらの研究にも基本的図書や次資料の収集は不可欠であると考えられる。平成9年度は、アメリカにおける公教育テクノロジーの規範とコードを実証的に解明することを目的とした。研究代表者の北野は、ボストンの公教育制度にみられる規律・規範の問題を教室内の管理の問題に焦点をあてながら研究を展開した。研究分担者の田中は、ニューヨークの公教育を事例研究としながら、前年度に引き続き理論的研究を進めた。裏面の研究成果は、そうした研究の一部を口頭発表したり、執筆したものである。本年度の研究活動は、昨年度から継続されている合宿形式の研究会を(第4回)を八ヶ岳高原で3日間集中的に実施した。研究協力者に鈴木清稔(大阪経済法科大学)を加え、各自がそれぞれ3つのテーマ(合計9本)を発表し、集中的に質疑、応答を繰り返した。それは、アメリカの近代公教育テクノロジーの理論的解明と個別の事例にもとづく実証的研究であった。学校装置システムを支配するコードとして、「自己統治」、「愛の教育」、「権力」、「ノーマリテイ」、「教育官僚制」などの概念を取り上げているが、今回はそれらをアメリカの各地域における公教育の実態と絡み合わせる形で研究を展開した。すなわち、学校内部の物的装置の配置システム、学校建築、教室内の教授実践、試験制度、カリキュラムの実態などを実証的に解明することを試みた。平成10年度は、これまでの研究成果をまとめ、不足を補い、報告書として刊行する予定である。そのためには、あと1-2回の研究会は必要と思われる。平成10年度は、過去2年間の研究活動の完成年度と位置づけ、報告書作成をもって本研究を終了した。

研究代表者は、これまでの研究成果の一部を平成10年8月に香川大学で開催された日本教育学会第57回大会において、「ボストン・エリートの教育統治戦略-徳と理性による人間形成」と題して口頭発表を行った。本研究による報告書のタイトルは『アメリカ公教育テクノロジーの構造研究-教育システムを支配するコードの解明-』(平成11年2月)であり、その内容は「研究組織」、「研究の目的と内容」、「研究計画」、「研究経過」、研究代表者と研究分担者それぞれによる「研究論文」で構成した。150部を印刷し、関係各機関、研究協力者などに配布した。なお、研究代表者、及び分担者は研究協力者として鈴木清稔(大阪経済法科大学助教授)を加え、平成10年度に文部省科学研究費補助金・研究成果公開促進費の交付を受けて、別に『ペダゴジーの誕生-アメリカにおける教育の言説とテクノロジー』(多賀出版、1999年2月)を刊行した。この図書の各章の概要も、前述した報告書の最後に掲載し、本研究の成果として紹介した。
上顎顎義歯による上顎欠損部閉鎖度および顎義歯口蓋部床形態が発音に及ぼす影響

目的:上顎顎補綴患者の治療の目的として、発音・咀嚼・嚥下など口腔主機能の低下あるいは障害の回復がある。そのためには、上顎実質欠損部の十分な閉鎖が必要であり、補綴学的には顎義歯を適用する。そして、その顎義歯による治療効果を評価するためには、顎義歯装着後の上顎欠損部閉鎖度の定量的評価と発音機能改善度の評価が必要である。そこで、本研究では、上顎顎義歯装着患者の、発音機能回復度を診療室内で評価することを目的として検討を加えた。鋭指向性、単一指向性両用マイクおよびMD(ミニディスク)を用い、(1)正常有歯顎で日本語発音に異常を認めない成人による(以下、正常者)、日本語短文「さくらのはながさきました」の朗読を無響音室内にて鋭指向性、単一指向性の両モードでデジタル録音。(2)正常者および上顎顎義歯装着患者により、同様に朗読を大学病院補綴科診療室内にて録音。(3)硬口蓋両側欠損顎補綴患者の顎義歯口蓋部床形態を変化させた場合の日本語短文朗読を録音。(4)以上の録音データに対し、聴覚障害のない成人5名による発語明瞭度の分析およびパーソナルコンピュータによる分析。結果および考察:(1)正常者:(1)無響音室:鋭指向性および単一指向性両モード間には音声波形に差異は認められなかった。(2)診療室:鋭指向性、単一指向性両モードともに種々の診療室内雑音を認めた。しかし、両モードを比較すると単一指向性の方が雑音採取は少なく、診療室内での音声録音には単一指向性マイクロフォンが適していると思われる。(2)上顎顎義歯装着患者:録音データに対する発語明瞭度は、良好であった。これは、顎義歯による良好な口蓋鼻腔閉鎖度が得られていた結果であると思われる。(3)硬口蓋両側欠損における顎義歯口蓋部床形態と発音機能について:口蓋部床形態を変更可能な顎義歯を作製した時点で、残念ながら患者が死亡。したがって、研究を中断。実験方法1.被験者歯列に欠損がなくほぼ正常咬合で、日本語発音に異常を認めない者を選び(1)無響音室にて日本語短文「さくらのはながさきました」の朗読を録音記録。(2)診療室に於て診療用チェア-に座らせた状態で日本語短文「さくらのはながさきました」の朗読を録音記録。2.録音方法ミニディスク(SONY社製MZ-R2)にマイクロフォン(SONY社製ECM-909A)にてデジタル録音。被験者の口とマイクロフォンとの距離を約50cmに保つようにし、発音させた。3.分析方法結果診療室に於て診療用チェア-に座らせた状態での日本語短文朗読の録音記録と無響音室内でのそれとの間には、大きな差異が認められることは当初から予想されたことである。そしてそれは、主に診療室内の雑音に起因することも容易に推測できることである。実際に測定した結果では、診療室内の雑音は200Hz2000Hzの帯域が大部分を占め、おおよそ10000Hzの帯域全般にわたり認められた。一方、雑音を少なくする目的でマイクロフォンを被験者の口元に近付けたり、マイクロフォンに集音カバーを装着すると収録雑音は少なくなるが、収録される発語音量が大きくなる。このために、被験者が発語音声を小さく調整する必要がある。したがって、収録方法を考慮するか、音声に雑音を含めた分析方法を考慮するかが今後の課題であると思われる。

(3)硬口蓋両側欠損における顎義歯口蓋部床形態と発音機能について:口蓋部床形態を変更可能な顎義歯を作製した時点で、残念ながら患者が死亡。したがって、研究を中断。目的:上顎顎補綴患者の治療の目的として、発音・咀嚼・嚥下など口腔主機能の低下あるいは障害の回復がある。そのためには、上顎実質欠損部の十分な閉鎖が必要であり、補綴学的には顎義歯を適用する。そして、その顎義歯による治療効果を評価するためには、顎義歯装着後の上顎欠損部閉鎖度の定量的評価と発音機能改善度の評価が必要である。そこで、本研究では、上顎顎義歯装着患者の、発音機能回復度を診療室内で評価することを目的として検討を加えた。方法:鋭指向性、単一指向性両用マイクおよびMD(ミニディスク)を用い、1)正常有歯顎で日本語発音に異常を認めない成人による(以下、正常者)、日本語短文「さくらのはながさきました」の朗読を無響音室内にて鋭指向性、単一指向性の両モードでデジタル録音。2)正常者および上顎顎義歯装着患者による、同日本語短文の朗読を大学病院補綴科診療室内にて録音。3)硬口蓋両側欠損顎補綴患者の顎義歯口蓋部床形態を変化させた場合の日本語短文朗読を録音。4)以上の録音データに対し、聴覚障害のない成人5名による発語明瞭度の分析およびパーソナルコンピュータによる分析。結果および考察1)正常者(1)無響音室:鋭指向性および単一指向性両モード間には音声波形に差異は認められなかった。(2)診療室:鋭指向性、単一指向性両モードともに種々の診療室内雑音を認めた。しかし、両モードを比較すると単一指向性の方が雑音採取は少なく、診療室内での音声録音には単一指向性マイクロフォンが適していると思われる。2)上顎顎義歯装着患者(1)録音データに対する発語明瞭度は、良好であった。これは、顎義歯による良好な口蓋鼻腔閉鎖度が得られていた結果であると思はれる。3)硬口蓋両側欠損における顎義歯口蓋部床形態と発音機能について口蓋部床形態を変更可能な顎義歯を作製した時点で、残念ながら患者が死亡。
マウス卵巣で機能的な卵胞形成に寄与する顆粒膜細胞の形成機構の解明

マウスの胎仔卵巣では、生殖細胞が顆粒膜細胞に覆われて原始卵胞を形成する。この顆粒膜細胞には、初期型と後期型の2種類あり、それぞれの細胞系譜特異的に発現するタモキシフェン誘導型のCreERマウス(Foxl2-GFP-CreERT2及びLgr5-GFP-CreERT2)とCre誘導型Tomato-reporterマウスを用いて明らかにすることを目指した。初期型の顆粒膜細胞を標識できるFoxl2-GFP-CreERT2を用い、その陽性細胞の観察を行った。だが、その陽性細胞の単離を行う段階で、申請者が現所属先へと異動となった。使用していた遺伝子改変動物の移管手続きを進めていたが、熊本地震により所属先の動物管理施設が損傷を受けて遺伝子改変動物を受け入れが困難となった。また、異動先には、Tomato陽性の標識した細胞を集めるセルソーターの設備がなかったため、これらの遺伝子改変マウスを用いらずに実験が進められるように、マウスの胎仔卵巣を構成する2つの細胞系譜である生殖細胞と生殖腺体細胞の形成を共通で制御する分子機構の解明を目指して研究を進めた。我々は、始原生殖細胞と生殖腺体細胞の前駆細胞の両方の形成を制御する転写因子Six1とSix4を見出しており、生殖腺体細胞の前駆細胞集団の形成過程では、その運命決定因子であるAd4BP/Sf1/Nr5a1を、始原生殖細胞の前駆細胞集団の形成過程では、その運命決定因子であるBlimp1/Prdm1を、それぞれの転写を活性化するポジティブフィードバック機構を介してその発現を安定的に増強することで、前駆細胞集団の形成に寄与していることを明らかにした。さらに、生殖細胞形成に関わる因子との相互作用を検証した結果、BMPシグナルの下流でSix1とSix4が働くことが明らかとなった。生殖巣原基の形成は、胎齢10日頃に中腎の腹腔に面した体腔上皮において転写因子Ad4BP(Nr5a1/Sf1)陽性の前駆細胞が形成され始まる。申請者らは、生殖巣原基の形成のおけるその前駆細胞の形成機構に関する研究を行っている。様々な細胞系譜の前駆細胞集団の形成やその細胞数のプールサイズの調節に働くことが示唆されている転写因子(Sixファミリー)に着目し、生殖巣原基の前駆細胞の形成機構の解明を進めた。その結果、Six1とSix4は、Ad4BPの転写活性化を介してこの前駆細胞集団の形成を制御していた。生殖巣は、生殖細胞と体細胞の2種類の細胞系譜により構成される。興味深い事に、Six1とSix4は、生殖巣原基の体細胞の前駆細胞ばかりでなく、もう1つの構成要素である生殖細胞の前駆細胞集団の形成も制御していた。現在、この共通する分子機構の解明を目指して研究を進めている。また、生殖巣原基での雌雄の支持体細胞の形成、特に卵巣の支持体細胞である顆粒膜細胞の細胞系譜決定について解析を進めている。XY型の性染色体の組み合わせを持つ個体(雄)では、性決定遺伝子Sryを発現した細胞が、精巣の支持体細胞であるセルトリ細胞へと分化する。一方、XX型(雌)等の個体でSryを持たない場合は、その前駆細胞が顆粒膜細胞へと分化すると考えられている。そこで、Sryが十分に発現せず卵巣が形成されるXY型とXY型の野生型(精巣形成)、XX型で外来性にSryを発現して精巣を形成する個体とXX型の野生型(卵巣形成)間でそれぞれトランスクリプトーム解析を行った。現在、発現に差が認められる候補遺伝子群について、その機能解析を進めている。昨年の10月から現在の所属先へと転職を行った。実験機器等の移動は完了している。本年度4月から正式に実験室のスペースをもらい、セットアップを進めている矢先に、地震による被害を受けた。実験室のフロアは(4階)、現在も給水設備の配管の損傷等の修復が進まず、水の使用が出来ない。また、遺伝子改変動物(マウス)を現所属先に移管する予定だったが、震災で動物飼育室の空調設備が被害を受けたため、移管を中断している。現在は、故障(落下)した機器類の復旧等に従事している。これらの状況のため、本来の実験計画に若干の遅れが生じている。この顆粒膜細胞には、初期型と後期型の2種類あり、その細胞機能の違いを、発生医学研究所で管理・維持していたタモキシフェン誘導型のCreERマウス(Foxl2-GFP-CreERT2及びLgr5-GFP-CreERT2)とCre誘導型Tomato-reporterマウスを用いて明らかにすることを目指していた。しかし、昨年4月の熊本地震により、申請者の所属先の動物管理施設が損傷を受けて遺伝子改変動物を受け入れられる状態になく、使用予定の幾つかの遺伝子改変マウスの移管等が難しくなった。そこで、それらの遺伝子改変マウスを用いらずに進められるように、マウスの胎仔卵巣を構成する2つの細胞系譜である生殖細胞と生殖腺体細胞の形成を共通で制御する分子機構の解明を目指して研究を進めた。生殖細胞は、生殖腺とは異なる時空で形成され、生殖腺原基へと移動して配偶子形成が進行する。生殖腺の雌雄の性分化や配偶子形成には、生殖細胞と生殖腺の体細胞との細胞数比を含めた細胞間相互作用が重要であるが、それぞれの細胞数を共通して制御する分子機構は明らかにされていない。

我々は、転写因子Six1とSix4が、生殖細胞の前駆細胞集団の形成過程では、生殖細胞系列の運命決定因子であるBlimp1/Prdm1、生殖腺体細胞の前駆細胞集団の形成過程では、その運命決定因子であるAd4BP/Sf1/Nr5a1を、それぞれの転写活性化を行うフィードバック機構を介してその発現を安定的に増強することで、前駆細胞集団の形成とその数の調節に寄与している可能性を見いだした。昨年4月の熊本地震により、申請者の所属先の動物管理施設が損傷を受けて遺伝子改変動物を受け入れられる状態になく、使用予定の遺伝子改変マウスの移管等が難しくなったが、それらを使用しなくともよい研究を進めた。具体的には、マウスの胎仔卵巣を構成する2つの細胞系譜である生殖細胞と生殖腺体細胞の形成を共通で制御する分子機構の解明を目指した。マウスの胎仔卵巣では、生殖細胞が顆粒膜細胞に覆われて原始卵胞を形成する。この顆粒膜細胞には、初期型と後期型の2種類あり、その細胞機能の違いを、タモキシフェン誘導型のCreERマウス(Foxl2-GFP-CreERT2及びLgr5-G FP-CreERT2)とCre誘導型Tomato-reporterマウスを用いて明らかにすることを目指していた。しかし、熊本地震により、申請者の所属先の動物管理施設が損傷を受けて遺伝子改変動物を受け入れられる状態になく、使用予定の幾つかの遺伝子改変マウスの移管等が難しくなった。そこで、それらの遺伝子改変マウスを用いらずに進められる部分の研究、具体的には、マウスの胎仔卵巣を構成する2つの細胞系譜である生殖細胞と生殖腺体細胞の形成を共通で制御する分子機構に関する研究を進めた。我々は、主に生化学的な解析を行い、転写因子Six1とSix4が、生殖細胞の前駆細胞集団の形成過程では、生殖細胞系列の運命決定因子であるBlimp1/Prdm1、生殖腺体細胞の前駆細胞集団の形成過程では、その運命決定因子であるAd4BP/Sf1/Nr5a1を、それぞれの転写活性化を行うフィードバック機構を介してその発現を安定的に増強することで、前駆細胞集団の形成とその数の調節に寄与していることを見いだした。生殖細胞形成においては、Six1とSix4は、BMPやWNTシグナルの下流で機能していることが示唆されたが、生殖腺形成や卵細胞形成においては、調べた限りでは、それらのシグナルとの関連は見出せなかった。また、2種類の顆粒膜細胞の細胞系譜決定に、Six1とSix4の関与の可能性を示す結果は得られなかった。熊本地震により、所属先の動物管理施設が損傷を受けて遺伝子改変動物を受け入れられる状態になく、使用予定の遺伝子改変マウスの移管等が難しくなった。そこで、それらを使用しなくともよい研究、マウスの胎仔卵巣を構成する2つの細胞系譜である生殖細胞と生殖腺体細胞の形成を共通で制御する分子機構の解明を行い、その1部を明らかにした。この顆粒膜細胞には、初期型と後期型の2種類あり、それぞれの細胞系譜特異的に発現するタモキシフェン誘導型のCreERマウス(Foxl2-GFP-CreERT2及びLgr5-GFP-CreERT2)とCre誘導型Tomato-reporterマウスを用いて明らかにすることを目指した。初期型の顆粒膜細胞を標識できるFoxl2-GFP-CreERT2を用い、その陽性細胞の観察を行った。だが、その陽性細胞の単離を行う段階で、申請者が現所属先へと異動となった。
二次元振動分光法によるポリマーブレンドの分子間相互作用に関する研究

筆者らは二次元相関赤外分光法、二次元相関ラマン分光法、二次元相関近赤外分光法、ヘテロ二次元相関分光法などを用いてポリマーブレンドの分子間相互作用や相溶性について調べた。赤外、ラマン、近赤外の三つの二次元相関分光法を用いてpolystyrene(PS)/poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether)(PPE)ブレンドの分子間相互作用について調べた結果、ブレンド形成に重要な役割をはたしているバンドはいずれもフェニル基によるものかあるいはメチル基によるものに帰属された。したがってブレンド形成にともなう分子間相互作用にはフェニル基同志の相互作用の他にメチル基とフェニル基の相互作用が関係していることが明らかになった。poly(4-vinylphenol)(PVPh)とpoly(methylmethacry late)(PMMA)のブレンドについて近赤外-ラマンテヘロ二次元相関分光解析を試みた。その結果、多くの近赤外バンドとラマンバンドが関係づけられ、かくれていたバンドの検出やバンドの帰属が明らかになった。さらにこれらのバンドの帰属からブレンド形成にともなう水素結合形成について新しい知見が得られた。ヘテロ二次元相関分光法は近赤外域におけるブレンドバンドの検出に特に有効であることがわかった。すぐれたポリマーブレンドを開発するためには,ポリマーブレンドの構造,特に分子間相互作用について研究し,さらにそれと相溶性,機能との関係について調べる必要がある.筆者らは二次元振動分光法を用いてポリマーブレンドの分子間相互作用について調べた.平成9年度はPoly(methylmethacrytate)/Poly(4-vinylphenol)(PVPh/PMMA)のブレンドについて研究した。まずこれらのブレンドのブレンド比を変えたものを準備し,それらの赤外ラマンスペクトルの測定を行った。一次元の赤外,ラマンスペクトルの測定から次のような結論が得られた。(i)PVPhのOH基とPMMAのエステル基の間に水素結合が形成されるがその強さは比較的弱い(ii)得られたブレンドは部分的に相溶である。(iii)温度変化に伴って側鎖のエステル基に構造変化が起こる.次にこれらのスペクトルデータを二次元分光法の解析プログラムを用いて解析した.解析の詳細については現在のところ検討中であるが,ブレンド形成に伴ってのポリマーの側鎖構造の変化,水素結合の程度等について新しい知見が得られつつある.筆者らはポリマーブレンドの分子間相互作用や相溶性を調べるために,二次元赤外相関分光法,二次元近赤外相関分光法,二次元ラマン相関分光法を用いた。これらの二次元相関分光法を用いることにより,赤外,ラマン,近赤外分光法がもつ情報を十分に引き出すことができるとともにそれらの分光法間の相互の関係も明らかにした。今年度はpolystrene(PS)/poly(2,6-dimethy1-1,4-phenylene ether)(PPE)ブレンドについて上の三つの二次元相関分光法を用いて調べた。その結果,いづれの分光法を用いた場合もPSによるバンドとPPEによるバンドをはっきりと区別することができた。次にブレンド形成にともなうバンドも確認することができた。このようなバンドの帰属やブレンド形成によるバンドの確認には二次元相関分光法がきわめて有効であることがわかった。ブレンド形成によるバンドはすべてフェニル基によるかあるいはメチル基によるバンドに帰属された。赤外,ラマン,近赤外いずれの分光法も共通してこの結論を支持した。
運動による抗うつ・抗不安効果と脳の可塑性に関する行動神経科学的研究

運動は脳の機能構造的変化を引き起こし、うつ病や不安障害などのストレス関連疾患の発症予防に貢献することが示唆されている。しかし、その脳内神経機構や有効な運動条件については依然として解明されていない。本研究では、運動の抗うつ・抗不安作用と関連脳部位に及ぼす影響、及び有効な運動条件について検討した。その結果、運動による効果的な抗うつ・抗不安効果は、ストレス反応を高めることなくセロトニン神経を賦活させる低ストレス運動(自発運動、低強度運動)によってもたらされることが示唆された。近年の大規模な疫学調査や介入研究は、継続的な運動・身体活動の実践が我々の身心の健康に多様な恩惠効果を与えてくれることを示している。よく知られているのは、脂肪燃焼や筋力低下抑制による生活習慣病の予防効果であるが、それにとどまらずストレス、不安、抑うつの軽減や記憶・学習能の向上、等の効果が得られ、これらは身体的効果の副次的なものではなく、脳への直接的効果によるものであることが明らかにされてきている。しかし、運動が脳神経系にどのように影響しで運動の癒し効果"を発現するのか、その脳内神経機構や有効な運動条件については依然として解明されていない。本研究では、ストレス関連精神疾患の予防・改善に向けた脳への有益な効果を発現させる運動条件を確立するために、各種運動時の脳神経活動の定性的・定量的解析と行動変容の定量的検討を合わせて、運動による脳機能構造への影響及び可塑性について明らかにする。今回ターゲットとした脳部位は、中脳縫線核(セロトニン神経;抗うつ・抗不安作用)、視床下部室傍核(CRF神経;ストレス反応)である。運動条件としては、運動様式(自発運動と強制運動)および運動強度(低強度と高強度;乳酸性作業閾値以下と以上)の違いに焦点をあてた。まず自発運動と強制運動の比較においては、運動量は同一に統制したにもかかわらずCRF神経の活動は強制運動でのみ高く、一方、セロトニン神経活動は自発運動においてのみ高かった。また運動強度の違いにおいては、運動時のCRF神経活動は運動強度依存的に増加し、セロトニン神経活動は低強度運動でのみ増加した。その際の行動テストの解析から低強度運動でのみ不安様行動が減少する傾向にあった.以上のことから、運動の癒し効果を最大限に享受するためには、CRF神経の活動を過剰に高めることなくセロトニン神経活動を賦活させる低強度運動・自発運動が有効である可能性が示唆された。慢性的ストレス(環境的・精神的)はうつ病や不安神経症の危険因子である。これらの精神疾患は、ストレスに対する視床下部-下垂体-副腎皮質系(HPA軸)の過剰反応、モノアミン神経系の伝達異常、さらには海馬神経細胞の脱落・萎縮などが主な原因と考えられている。近年の大規模疫学調査や介入研究は、継続的な運動・身体活動の実践が心の健康に多様な恩恵効果を与えてくれることを示しており、最新の神経科学研究は、運動によるストレス・不安・抑うつの軽減や記憶・学習能の向上、等の効果は、運動による身体的効果の副次的なものではなく、脳への直接的効果によるものであることを明らかにしてきている。しかし、この"運動の癒し効果"を発現する脳内神経機構や有効な運動条件については依然として解明されていない。本研究では、運動による脳内神経活動の定性的・定量的解析と行動変容の定量的検討を合わせて、運動による脳機能構造への影響及び可塑性について明らかにすることを目的とした。まず、運動条件の違いに焦点をあて(自発運動と強制運動/低強度と高強度;乳酸性作業閾値以下と以上)、脳内神経活動とうつ・不安様行動の変化について検討を行った。ターゲットとした脳部位は、中脳縫線核(セロトニン神経;抗うつ・抗不安作用)、視床下部室傍核(CRF神経;HPA軸に関連)であった。結果として、自発運動あるいは低強度運動は、CRF神経の活動を過剰に高めることなくセロトニン神経活動を賦活させ、さらにうつ・不安様行動を減少させることが示唆された。さらに、薬理的に慢性高グルココルチコイド血症状態のうつ病モデル動物を作製し、自発運動のうつ病発症予防効果についても検討した。その結果、自発運動はうつ・不安様行動の増加を抑制し、ストレスやうつに関連する脳内神経活動にも効果的に作用する傾向にあった。このことから、自発運動はうつ病予防にも有効である可能性が示唆された。スポーツ活動や運動は、ストレスに関連した精神疾患(うつ病、認知症など)の予防・改善に多様な恩恵効果をもたらす。この背景には、脳の高い可塑性と運動との相互作用による神経系の適応応答の変化が関連している。

これまでの臨床的研究から、ストレス性精神疾患の神経病態として、視床下部ー下垂体ー副腎皮質系(HPA軸)の過剰活性、モノアミン神経系の伝達異常、海馬神経細胞の脱落・萎縮などが報告されており、運動はこれらの脳部位の機能・構造を変化させることによってストレス性精神疾患の予防・改善に貢献するものと考えられる。しかし、この運動の癒し効果を発現する脳内神経機構や有効な運動条件については依然解明されていない。本研究では、運動の抗うつ・抗不安効果の神経機序について明らかにするため、脳幹ー視床下部ー海馬の相互関連に着目し、急性運動時に活性化する脳神経回路の機能的マッピングとその可塑性について探索することを目的とした。ターゲットとした脳部位は、中脳縫線核(セロトニン神経;抗うつ・抗不安に関連)、視床下部室傍核(CRF神経;HPA軸に関連)、さらに中脳縫線核から海馬へ投射する神経(可塑性に関連)とし、それぞれの神経活動と行動変容の運動強度依存性(低強度と高強度;乳酸性作業閾値以下と以上)について解析した。結果として、高強度運動はCRF神経の強い活動をひきおこし、うつ様行動を増加させる傾向にあった。一方の低強度運動は、CRF神経の活動を過剰に高めることなくセロトニン神経活動を賦活させ、うつ・不安様行動を減少させる傾向にあった。さらに、中脳縫線核から海馬へ投射する神経の活動は、低強度運動によって賦活される傾向にあった。以上のことから、運動による効果的な抗うつ・抗不安効果は低ストレスの運動(低強度運動)によってもたらされ、そのメカニズムとしてセロトニン神経の賦活化と海馬への神経性入力の関与が示唆された。本研究では、うつ・不安症状を評価するために動物による複数の行動実験を行っているが、それらの反応に予想を若干上回る個体差がみられ、実験条件の見直し、測定回数の増加などを検討していたため。また本研究費を含め予算の減額があり、新たな実験システムづくりに若干の遅れが生じているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、運動による抗うつ・抗不安に関する行動変容と脳神経活動の応答特性、ストレス関連疾患のモデル動物に対する運動の予防・改善効果については成果が得られつつあり、今後は、それらの背景にある脳の機能及び可塑性について検討するために、運動時に活性化する脳神経回路の機能的マッピング、運動による神経新生、神経成長因子、神経伝達物質の発現特性の解析を目指し研究を進める。