hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューロメジンU/ニューロメジンSシステムの新たな生理機能の解明。

また、NMUシステムの脳内高次機能への関与に関しても現在、実験を遂行中であるが、NMU/NMS両遺伝子欠損マウス(NMU/NMS double KO)を用いた一連の行動解析にて、Open field testでは、NMU/NMS double KOマウス群にて総活動量の低下やストレス時に誘発される常同行動の有意な低下が認められた。さらに、恐怖条件付け試験においては、NMU/NMS double KOマウス群において文脈記憶(Context)ならびに音に対する条件付け(Cue)に対するFreezingの割合が有意に増加していることが判明した。以上より、NMUシステムの「ストレス反応や認知機能への関与が示唆され、現在、詳細な分子メカニズムを解析中である。神経ペプチド・ニューロメジンU(NMU)システムの生理機能の解析として、「炎症が関わる神経疾患や肥満関連疾患」、「脳内高次機能」に着目して研究を行った。その結果、肥満に関連する病態である非アルコール性脂肪肝炎(NASH)モデルマウスの肝臓ではNMU発現が亢進し、肝臓にてNMUを強制発現させたマウスではNASH病態に伴う炎症反応が増強し、病状を増悪させることが明らかとなった。一方、中枢性炎症モデル(EAEモデル)におけるNMUシステムの関与ならびにNMUシステムの脳内高次機能への関与についてはNMU/NMS両遺伝子欠損マウスを用いた解析にて、現在、詳細を解析中である。今後は、一連の行動実験の結果をもとに脳内ニューロメジンU/ニューロメジンSシステムが関与する不安・ストレス反応について、脳内責任部位を検討するとともに、ニューロメジンUシステムの2つの受容体NMUR1、NMUR2遺伝子欠損マウスを入手してさらに詳細なメカニズムを検討する予定である。今後は、NMUシステムの生理作用について「不安・ストレス反応」に焦点を絞って解析する予定である。具体的には、NMU/NMS dKOマウスを用いて、恐怖条件付け試験や慢性拘束ストレス等を行った際の血中ストレスホルモン動態や自律神経系の変化の解析ならびに脳内ストレス関連標的部位の神経の可塑性やグリア細胞の浸潤度合い、神経伝達物質やその受容体の発現量について解析し、NMUシステムの「不安・ストレス反応」に対する詳細なメカニズムを解析する予定である。内分泌学今年度は研究代表者の所属移動に伴い、新任地への研究室の引っ越しや遺伝子改変マウスの移動・クリーニングが必要となった。新任地での研究室のセットアップに予想外の時間がかかり、当初予定していた実験計画を一部、次年度に持ち越したため、次年度使用額が生じた。昨年度に引き続き、本年度は研究代表者の所属異動に伴い、研究室の改装工事や遺伝子改変マウスの匹数の確保に時間を要したため、当初予定していた実験計画を次年度に持ち越すこととなり、次年度使用額が生じた。現在、本研究にて使用している遺伝子改変マウスのクリーニングを優先しておこなっており、遺伝子改変マウスの匹数が充分に確保でき次第、当初予定していた実験計画を追加遂行する予定である。その際、飼育マウス数を増やし、マウス行動実験などの従事者を増員して実験を遂行する予定であり、昨年度の残額を含め使用する予定である。
写像の特異点とホモトピー原理の応用の研究

代表者の研究による閉多様体から球面への写像度0の折り目写像のコボルズム群は球面の安定ホモトピー群と同型になるという定理をさらに一般化した.特異点のK-不変開集合に対するh-principleを確立した.多様体Pへの多様体からの高次特異点の類に属する特異点を許容する可微分写像のコボルディズム群に対応して導入したある安定ホモトピー群をh-principleを使って解析することにより,このコボルズム群の分類空間を決定した.代表者の研究による閉多様体から球面への写像度0の折り目写像のコボルズム群は球面の安定ホモトピー群と同型になるという定理をさらに一般化した.特異点のK-不変開集合に対するh-principleを確立した.多様体Pへの多様体からの高次特異点の類に属する特異点を許容する可微分写像のコボルディズム群に対応して導入したある安定ホモトピー群をh-principleを使って解析することにより,このコボルズム群の分類空間を決定した.代表者の研究により、閉多様体から球面への写像度0の折り目写像のコボルズム類は球面の安定ホモトピー群と同型になることを使い、球面の安定ホモトピー群と写像の特異点の間の深い関係を調べる問題が浮き彫りにされた。J.Matherのnice rangeの中での単純特異点を用いた、球面の安定ホモトピー群との関係を昨年までに研究成果として発表した。その成果を受けて、写像の特異点のコンタクト群による分類をJ.Matherのnice rangeの外で試みた。この研究により、写像の特異点の代数的構造、および特異点の隣接関係から大域的幾何学構造の研究が進むことを期待できる。一定の類に属するコンタクト不変な特異点のみを許容する多様体の間の微分可能な写像のコボルズム類の概念を自然に考えられる方法で導入し、そのような写像のtargetを一定の多様体Pにして、このコボルズム類の全体を考える。そのコボルズム類全体を表現する評価するある安定ホモトピー群を構成した。この空間の位相を研究することにより、この様なPへの微分可能な写像に対して様々な不変量が構成されることが当然期待される。一つの多様体の間のホモトピー同値写像のホモトピー類の作る群に特異点の類によって構成されるFiltrationを入れる。具体的には、コンタクト軌道の余次元やThom-Boardman多様体Thom-Boardman symbol、simple特異点の順序集合などによるfiltrationを考えている。Thom-Boardman symbolが一定以上の代数的集合や、余次元が一定以上のコンタクト軌道の作る代数的集合の位相幾何学を研究のためのホモトピー原理の確立もした。これらは、ホモロジー群を計算するためのヴァシリエフチェインコンプレックス、さらにトム多項式、高次トム多項式の計算の手がかりを研究する第一段階である。一定の多様体Pへの多様体からの高次特異点を許容する微分可能な写像に対して、コボルズム類の概念を自然に考えられる方法で導入し、このコボルズム類の全体の作る群を考えるとある安定ホモトピー群が決定される。この群の計算のための評価の方法を研究するためにある分類空間を導入した。このためには、ジェット空間内のK-普遍な開集合に対するホモトピー原理が極めて重要な役割を果たした。この研究の論文は今年度出版され、研究代表者の長年のホモトピー原理の研究の成果の集大成になるものであり、多くの重要な応用をもたらす。この分類空間の構成はホモトピー論的な構成であり、研究代表者の発案で具体的にホモトピー論で構成されたもので、有効であり、研究対象として判りやすく扱うことが可能と考える。特に折り目写像に関して、相当の研究が進んでおり、その群の決定によりある種の不変量の構成を目指すことが視野に入ることになった。つまり、トポロジー分野の従来から知られている多くの重要な概念:Pおよび球面の無限次元ループ空間、球面の安定ホモトピー群、smoothカテゴリーでsurgery theoryと研究対象は広がる。一般の場合にも、これらの不変量が特異点のどのような幾何学の性質を反映しているかを研究することは大変興味深い内容がある。特に、同次元多様体間の場合には、球面の安定ホモトピー群との関わりからこの分類空間の位相の研究をspectral sequenceなどを用いるためにFiltrationとの関わりの研究を進めた。関連するThom-Boardman特異点のトム多項式の研究と非単純特異点とある特性類の研究を進めて、次年度の研究につなげる準備をした。一定の多様体Pへのn次元閉多様体からの与えれたclassに属する高次特異点を許容する可微分写像に対して、コボルズム類の概念を自然に考えられる方法で導入し、このコボルズム類の全体の作る群を考えるとある安定ホモトピー群と同型になる.この結果はある分類空間を誘導する.つまり,次元n,pとCで決まるある無限ループ空間B(n,p,C)が存在して,このコボルズム群はホモトピー類[P,B(n,p,C)]と同型になることがわかった.

この結果は、研究代表者の次の論文で発表された. Y. Ando,, Journal: Algebraic and Geometric Topology.この研究を特に同次元の場合で,閉多様体からPへの折り目写像のコボルディズム群の場合にするとB(n,p,C)はホモトピー論において有名な球面から球面への連続写像の空間Fになるという,従前に代表者によって得られた結果になる.分類空間B(n,p,C)は.分類空間Fの一般形として得られるものであり,ホモトピー論においては,Fのトポロジーは重要な意味を持っている.分類空間B(n,p,C)はその意味でも重要な空間であると考えられる.非単純特異点を視野に入れつつ、ジェット空間のコンタクト不変領域やThom-Boardman多様体のThom多項式の計算法の研究を行った.
日本の南洋群島統治-国際連盟脱退からアジア・太平洋戦争まで-

<資料収集>本研究の対象時期を含めた日本の南洋群島統治資料の所在をほぼ確認し、複写することができた。従来、南洋群島資料は殆どないとされてきたが、戦後アメリカのミクロネシア信託統治行政の資料収集について情報を得、アメリカが押収した資料、また日本への返還文書、それぞれの所在を確認できた。よって、貴会の特別研究員時代の調査研究とあわせて、アジア及び太平洋島嶼地域、アメリカにおける南洋群島資料の所在について、その全体像をほぼ明らかにすることができたことは、南洋群島研究の進展に大きく貢献するものと考える。とくにハワイ大学調査では米国押収資料のほとんどを複写できたこと、また、ハワイ以外の未発掘資料の所在も確認でき、今後の研究計画もたてることができた。以上のような経緯から本研究の資料調査では、結果的には海外における資料調査に重点が置かれることになった。一方、聴き取りでは、引揚者によるミクロネシアへの慰霊団に同行したほか、ミクロネシア、沖縄、東京近郊で調査を進め、日本統治下の人々の世代別、性別、仕事別の諸分野について聴き取りを行なうことができた。<研究発表>海外での資料を多く確認できたため複写手続に時間がとられた。とくに平成13年9月のテロ事件以後、通信や交渉が滞り、資料の入手段階で通常以上の時間が必要となり、論文作成の遅延をもたらさざるを得なかった。すなわち、研究計画に示したように、日本の国際連盟脱退からアジア・太平洋戦争までの時期について、資料分析が行なえたのは第二次世界大戦開始前後までとなった。しかし、アジア・太平洋戦争期の政策や、実態についての分析は現在進行中であり、本奨励研究の研究成果には間に合わなかったにせよ、今後の研究発表がすでに具体的な日程に上っている。また、論文化できた研究成果には、現地住民政策を委任統治の「島民ノ福祉」向上という委任統治条項履行という観点から分析したもの、および、南洋移民研究のサーヴェイがある。前者では、南洋群島統治における1930年代の現地住民政策の特徴を、日本化政策の浸透が福祉向上という解釈で行なわれたことを明らかにした。後者では、南洋群島移民に関する国内外の研究動向について、本奨励研究対象期の日本の南洋群島統治政策と移民政策および移民の実態から検討し、自らの研究の位置づけを行った。平成14年3月1日には「沖縄県地域史協議会」にて「日本の南洋群島政策と移民」と題する講演会を行い、南洋群島統治と移民との相互関連性について本奨励研究の成果を口頭報告した。以上の作業によって従来報告者が進めてきた研究、すなわち海軍統治期、南洋庁統治期の1920年代に加えて、1930年代の統治研究を行いえたので、今後は、日本の南洋群島統治全期のモノグラフ作成をめざしたい。本年度初めに提出した研究実施計画に基づき、国内外での聴き取り、文献史料調査に重点をおいた。国外ではハワイ大学ハミルトン図書館で南洋庁関係史料を調査し、本研究遂行に重要な史料を発見できた。しかしながら、史料複写の手続きに予想外の時間がかかったため、経費が明らかになるまで研究費用の執行を控えざるをえず、また、補助金使用予定内訳を変更して複写費用に多額を費やすことになった。これら史料は、本研究が最終的に作成をめざす博士論文執筆に大きく貢献するものである。国内では、したがって沖縄と東京近辺での聴き取り調査に留まった。聴き取りでは、南洋群島での日本人教育関係者、教育を受けた人々について聴き取りを進めた。また、本研究の大きな枠組みとなる植民地研究について、日本での研究動向を『別冊歴史読本』(2000年6月)にまとめた。南洋群島の制度そのものに関する戦前期の学界、言論界の議論についても調査を進め、その成果は日本国際政治学会2000年度研究大会の部会(C-3)で発表され(5月21日)、『国際政治経済研究』(2001年3月刊行予定)に活字化される。さらに、沖縄大学地域研究所では「沖縄とミクロネシア」と題する研究報告を行い(2000年10月7日)、南洋群島での沖縄出身者の暮らし、政治・経済活動、企業や南洋庁の沖縄出身者への政策から、近現代日本と沖縄、ミクロネシアとの関係を明らかにした。現在、これら調査を踏まえて、南洋群島への現地住民政策に関する論文と、1935年アジア・太平洋戦争開戦前までの南洋群島統治についての論文を執筆中である。

一方、聴き取りでは、引揚者によるミクロネシアへの慰霊団に同行したほか、ミクロネシア、沖縄、東京近郊で調査を進め、日本統治下の人々の世代別、性別、仕事別の諸分野について聴き取りを行なうことができた。<研究発表>海外での資料を多く確認できたため複写手続に時間がとられた。とくに平成13年9月のテロ事件以後、通信や交渉が滞り、資料の入手段階で通常以上の時間が必要となり、論文作成の遅延をもたらさざるを得なかった。すなわち、研究計画に示したように、日本の国際連盟脱退からアジア・太平洋戦争までの時期について、資料分析が行なえたのは第二次世界大戦開始前後までとなった。しかし、アジア・太平洋戦争期の政策や、実態についての分析は現在進行中であり、本奨励研究の研究成果には間に合わなかったにせよ、今後の研究発表がすでに具体的な日程に上っている。また、論文化できた研究成果には、現地住民政策を委任統治の「島民ノ福祉」向上という委任統治条項履行という観点から分析したもの、および、南洋移民研究のサーヴェイがある。前者では、南洋群島統治における1930年代の現地住民政策の特徴を、日本化政策の浸透が福祉向上という解釈で行なわれたことを明らかにした。後者では、南洋群島移民に関する国内外の研究動向について、本奨励研究対象期の日本の南洋群島統治政策と移民政策および移民の実態から検討し、自らの研究の位置づけを行った。平成14年3月1日には「沖縄県地域史協議会」にて「日本の南洋群島政策と移民」と題する講演会を行い、南洋群島統治と移民との相互関連性について本奨励研究の成果を口頭報告した。以上の作業によって従来報告者が進めてきた研究、すなわち海軍統治期、南洋庁統治期の1920年代に加えて、1930年代の統治研究を行いえたので、今後は、日本の南洋群島統治全期のモノグラフ作成をめざしたい。
直接的アリール化反応を基盤とするリビング重合系の開発

本研究では、π共役系高分子の一次構造制御の新たな手法として、パラジウム触媒による脱ハロゲン化水素型カップリング反応(直接的アリール化)を基盤とするリビング重合系の開発を行った。まず、触媒中間体のモデルとなるアリールカルボキシレート錯体を合成単離し、その構造とヘテロアレーン類の直接的アリール化に対する反応性を調べることにより、活性種の構造と反応性を支配する因子を明らかにした。続いて、得られた知見を元に調製した触媒を用い、2-ブロモ-3-ヘキシルチオフェンの重合を行ったところ、分子量がモノマーの転化率に比例して増加するというリビング重合に特徴的な挙動が観測された。直接的アリール化重合において高活性を示すパラジウム触媒の開発を目的として、以下の2点について検討を行った。(1)直接的アリール化反応に及ぼす補助配位子の電子的効果を調べた。具体的には、反応中間体のモデルである[Pd(Ar)(μ-OAc)(PAr'3)]4 (Ar =C6H3Me2-2,6, Ar' = C6H4Y-4: Y = OMe (1a), H (1b), F (1c), CF3 (1d))と2-メチルチオフェン(2; ThH)からThArが生じる反応について、速度論的手法とDFT計算を用いて解析した。反応速度は、配位子PAr'3の電子供与性の低下とともに向上した。この傾向はDFT計算を用いて再現可能であり、ホスフィン配位子の電子的効果は、1と2からC-H結合切断を経て生成する[Pd(Ar)(Th)(PAr'3)(AcOH)]中間体からの律速段階である還元的脱離反応に最も大きく影響を及ぼすことが分かった。(2)前年度に見出した配位子P(C6H4OMe-2)3 (L)を用いた直接的アリール化触媒が高活性を示す原因について調べた。具体的には、触媒中間体として想定される配位子Lを有する[Pd(Ar)(OAc)(L)](4; Ar = Ph (4a), C6H3Me-2,6 (4b))を合成単離し、チオフェン2の直接的アリール化に対する反応性を速度論的手法により調べた。その結果、配位子Lの効果は、還元的脱離反応に最も大きく影響を及ぼし、その結果反応が進行しやすくなることが分かった。また、配位子Lを用いた触媒系はチオフェン類の重合に対して有効であることを併せて見出した。5-(2-ヘキシルデシル)-5H-チエノ[3,4-c]ピロール-4,6-ジオンと種々のジブロモアレーン類から対応するポリマーが得られ、その数平均分子量は、最大で68200に達した。(1)反応中間体のモデルであるアリール錯体によるアレーン類の直接的アリール化を行った。PPh3を有するアセテート架橋の二核あるいは四核錯体[PdAr(μ-O2CMe)(PPh3)]n (C1: Ar = Ph, C6H4Me-2, n = 2; Ar = C6H3Me2-2,6, n = 4)は2-メチルチオフェンと容易に反応し、対応する直接的アリール化生成物をほぼ定量的に与えることを見出した。溶液IRスペクトルと反応速度の解析結果から、多核錯体C1は溶液中で単核錯体[PdAr(O2CMe-κ2O)(PPh3)](C2)との平衡にあり、C2が真の活性種として2-メチルチオフェンと反応することが明らかとなった。また、DFT計算により反応経路を調べたところ、反応は、C2に対するアレーンの配位、アレーンのC-H結合切断、直接的アリール化生成物の還元的脱離の三つの素反応により構成され、その律速段階がアレーンの種類によって異なることがわかった。すなわち、直接的アリール化は多段階反応であり、素反応の各段階が複雑に絡み合ってアレーン類の反応性が変化することがわかった。(2) AA/BB型モノマーである2,7-ジブロモ-9,9-ジオクチルフルオレンと1,2,4,5-テトラフルオロベンゼンをモノマーとして用い、高活性を示すパラジウム触媒の開発を行った。その結果、Pd2(dba)3とP(C6H4OMe-2)3およびRCO2H (R = Me, t-Bu)から調製した触媒が高い活性を示し、分子量35万程度の高分子量ポリマーを与えることがわかった。現在、この触媒が高活性を示す原因について精査中である。

直接的アリール化反応を基盤とするリビング重合系の実現を目指し、まず、高活性な触媒を開発するための知見を収集した。その結果、アセテート架橋の多核錯体[PdAr(μ-O2CMe)(PPh3)]n (C1)が優れた反応中間体のモデルであり、2-メチルチオフェンとの反応により対応する直接的アリール化生成物を定量的に与えることを見出した。そして、錯体C1は、溶液中で単核錯体[PdAr(O2CMe-κ2O)(PPh3)] (C2)との平衡にあり、配位不飽和な錯体C2が真の活性種であることを明らかにした。最終年度には、これらの知見に基づき2-ブロモ-3-ヘキシルチオフェン(1: ThBr)の重合を行い、リビング重合達成の可能性を探った。Pd[P(o-tolyl)3]2と1から調製した配位不飽和なチエニル錯体{PdThBr[P(o-tolyl)3]}2 (C3)を触媒として用いて重合を行った。その結果、P(2-Me2NC6H4)3 (L1)を添加して重合を行うと、リビング連鎖重合に特徴的な挙動を示すことがわかった。この場合、1の転化率が35%まで分子量の増加は緩慢であったが、転化率が35%を超えると直線的に分子量が増加した。すなわち、重合初期では1のオリゴマー化(逐次重合)が進行し、その後、そのオリゴマーが開始剤となって連鎖重合が進行していることがわかった。この連鎖重合の機構について、種々検討を行ったところ、リビング重合の一種である触媒移動型縮合重合と同様にring-walkingを伴う機構で進行しており、その機構の発現には、ある程度の鎖長を持ったP3HTの存在が必要であることが示唆された。また、以上の挙動はL1に特有な現象であり、その他の配位子を用いた反応では1の転化率が90%を超えるまでポリマー分子量は数百程度であった。すなわち、典型的な逐次重合の進行が観測された。有機金属化学これまでの検討により、直接的アリール化重合に対して高い活性を示す触媒の開発に成功するとともに、その配位子効果を明らかにすることができた。現在検討を開始しているAB型モノマーのリビング重合の開始剤であるアリールパラジウム錯体の更なる高効率化に向けて、触媒の設計指針を確立することに成功したと考えている。初年度の検討により、直接的アリール化における触媒活性種の構造を明らかにするとともに、直接的アリール化重合に対して高活性を示す配位子を見出すことに成功した。今後検討を予定しているAB型モノマーのリビング重合の開始剤であるアリールパラジウム錯体の設計・合成に必要な知見が十分に得られたものと考えている。これまでの知見に基づき、設計・合成した高活性なアリールパラジウム錯体[Pd(Ar)(O2CR)(L)]を用いて、AB型モノマーの直接的アリール化重合を行う。そして、その重合挙動を詳細に調べ、反応条件の最適化を行うことでリビング重合達成の可能性を探る。初年度に引き続き、[Pd(C6H3Me2-2,6)(μ-O2CMe)(PAr'3)]n(Ar' = C6H4OMe-4, C6H4CF3, etc.)とアレーン類との反応を行うことで、ホスフィン配位子の電子的効果について評価を行う。そして、当初の研究実施計画に従い、得られた知見を元に設計・合成した高効率開始剤[Pd(Ar)(μ-X')L]2、もしくは、[Pd(Ar)(X')L]を用いて、AB型モノマーの直接的アリール化重合を行う。そして、反応条件の最適化を行うことでリビング重合達成の可能性を探る。該当なし
糖鎖クラスター材料による病原性微生物の検出・防除システムの開発

糖鎖は糖脂質や糖タンパクの形で細胞表面上に広く存在し、情報の受容、毒素やウィルス感染など、生体内の様々な分子認識現象において重要な役割を果たしている。中でもシアロオリゴ糖鎖は、インフルエンザウィルスと強い親和性がある。また糖鎖は、それらが密集し糖クラスター構造を形成するとウィルスやレセプター分子と強く相互作用するので、近年、人工糖クラスター構造に注目が集まっている。糖クラスターの骨格として、トリスビピリジンルテニウム錯体(Ru錯体)に注目した。Ru錯体は化学的に安定であり、酸化還元活性、及び高い量子収率の蛍光性を有している。末端にα-グルコースを有するビピリジンリガンドを合成し、Ruと錯形成させ、Ru錯体を骨格とする糖クラスター化合物を構築した。次に、インフルエンザウィルスと高い親和性を有するシアロオリゴ糖鎖(YDS-Asn)を基質として、酵素Endo Mの糖転移反応によりRu錯体にシアロオリゴ10糖を転移させた。また、分子認識能を評価するために、レクチン及びインフルエンザウィルスと凝集阻害実験を行った。さらにウィルスセンサーとしての機能を評価するために、インフルエンザウィルス添加による蛍光変化を測定した。Endo Mの糖転移反応により、Ru錯体のα-グルコース末端にシアロオリゴ糖鎖が1個及び2個転移した複合体((YDS)-Ru conjugate)が得られた。このconjugateはYDS-Asnと比較して、SSA(NeuAcα2-6Gal特異的レクチン)においては約10倍、インフルエンザウィルス(A/Memphis/1/71(H3N2))においては約100倍も高い阻害活性能を有していた。Ru錯体に結合しただけで飛躍的にウィルスとの親和性が増大したのは、錯体の電荷による静電的相互作用及びアグリコン部位の疎水性相互作用などが原因と考えている。また、このconjugateの溶液にウィルスを添加すると、蛍光の減少が観察された。このことから、今回合成した(YDS)-Ru conjugateはインフルエンザウィルスセンサーとしての利用が期待できる。糖鎖は生体内の様々な分子認識現象において重要な役割を果たしており。それらが密集した糖クラスター構造に注目が集まっている。糖クラスターの骨格として、蛍光を有するトリスビピリジンルテニウム錯体(Ru錯体)に注目し、シアロオリゴ糖鎖を有するRu錯体を開発し、その機能評価を行った。末端にα-グルコースを有するビピリジンリガンドを合成し、Ru原子と錯形成させ、Ru錯体を骨格とする糖クラスター化合物を構築した。次に酵素Endo Mの糖転移活性を利用して、インフルエンザウィルスと高い親和性を有するシアロオリゴ糖鎖(YDS-Asn)をRu錯体に結合させた。これにより、Ru錯体のα-グルコース末端にシアロオリゴ糖鎖が1個及び2個転移した複合体((YDS)-Ru conjugate)が得られた。分子認識能を評価するために凝集阻害実験を行った結果、このconjugateはYDS-Asnと比較して、SSA(NeuAca2-6Gal特異的レクチン)においては約10倍、インフルエンザウィルス(A/Memphis/1/71(H3N2))においては約100倍も高い分子認識能を有していた。Ru錯体に結合しただけで飛躍的にウィルスとの親和性が増大したのは、錯体の電荷による静電的相互作用・アグリコン部位の疎水性相互作用などが原因と考えている。

糖鎖は糖脂質や糖タンパクの形で細胞表面上に広く存在し、情報の受容、毒素やウィルス感染など、生体内の様々な分子認識現象において重要な役割を果たしている。中でもシアロオリゴ糖鎖は、インフルエンザウィルスと強い親和性がある。また糖鎖は、それらが密集し糖クラスター構造を形成するとウィルスやレセプター分子と強く相互作用するので、近年、人工糖クラスター構造に注目が集まっている。糖クラスターの骨格として、トリスビピリジンルテニウム錯体(Ru錯体)に注目した。Ru錯体は化学的に安定であり、酸化還元活性、及び高い量子収率の蛍光性を有している。末端にα-グルコースを有するビピリジンリガンドを合成し、Ruと錯形成させ、Ru錯体を骨格とする糖クラスター化合物を構築した。次に、インフルエンザウィルスと高い親和性を有するシアロオリゴ糖鎖(YDS-Asn)を基質として、酵素Endo Mの糖転移反応によりRu錯体にシアロオリゴ10糖を転移させた。また、分子認識能を評価するために、レクチン及びインフルエンザウィルスと凝集阻害実験を行った。さらにウィルスセンサーとしての機能を評価するために、インフルエンザウィルス添加による蛍光変化を測定した。Endo Mの糖転移反応により、Ru錯体のα-グルコース末端にシアロオリゴ糖鎖が1個及び2個転移した複合体((YDS)-Ru conjugate)が得られた。このconjugateはYDS-Asnと比較して、SSA(NeuAcα2-6Gal特異的レクチン)においては約10倍、インフルエンザウィルス(A/Memphis/1/71(H3N2))においては約100倍も高い阻害活性能を有していた。Ru錯体に結合しただけで飛躍的にウィルスとの親和性が増大したのは、錯体の電荷による静電的相互作用及びアグリコン部位の疎水性相互作用などが原因と考えている。また、このconjugateの溶液にウィルスを添加すると、蛍光の減少が観察された。このことから、今回合成した(YDS)-Ru conjugateはインフルエンザウィルスセンサーとしての利用が期待できる。
ピコ秒-メガ秒時間領域におけるたんばく質分子のダイナミクスと階層的溶媒和の解析

本研究では、ピコ秒からメガ秒に至る広い時間領域で発現する生体分子やモデル分子の階層的な動的構造を観測し、周囲の溶媒分子との相互作用で安定化される分子機構を考察した。次の5項目に関する知見が得られた。(1)生体分子周囲の自由水が生体分子をどう安定化しているのかを調べるため、ダイナミクスの平均的特性時間とゆらぎとの両方から解析する新たなフラクタル動的構造解析を行った。高分子や液晶,リポソーム,たんぱく質水溶液,皮膚,食品などに適用し、新たなキャラクタリゼーション手法としての可能性を示した。(2)分子鎖が結合水やイオンと共存する様子を観測するため、多糖類や合成高分子の水性ゲルを無極性溶媒のジオキサンで置換した。分子鎖ダイナミクスが立体障害の違いを反映する様子が観測された。(3)低温域での不凍水と生体分子の分子鎖の相互作用を調べた。たんぱく質や糖水溶液の低温域広帯域誘電分光から,ガラス転移を誘電緩和時間の温度依存性で定義でき、氷の形成する空間内で分子鎖が不凍水と相互作用してガラス転移を引き起こす描象を得た。(4)光散乱法により生体高分子の分子特性解析や階層的構造形成の動的挙動を調べた。希薄溶液で得られる1分子のサイズや形状の変化と多数の分子がつくる階層的な構造形成との関連に着目し系統的な結果が得られた。(5)生体の階層的ダイナミクスに立脚した解釈と物理的描像の構築を目指し,外場(温度勾配)を作用したときの分子間相互作用について、広帯域誘電分光(BDS)と光散乱の相補的観測を行った。分子の不可逆な拡散現象がセグメント-溶媒間の相互作用に依存する事を確認した。熱力学的非平衡系における生体高分子の構造形成や機能に関する新たな知見が得られた。広い時間領域(ps-Ms)で発現する水系の階層的動的構造の観測から,周囲の溶媒分子との相互作用で安定化される分子メカニズムを明らかにするための観測・解析から,以下の4項目に関する知見が得られた。(1)自由水の動的構造:「自由水」とは,他の分子と相互作用してスローダイナミクスを示す水として誘電分光で定義される。一般にスローダイナミクスは協同運動領域の増加として捉えられるが,誘電分光ではダイナミクスの平均的特性時間とゆらぎとの両方からの解釈できる。この新たなフラクタル動的構造解析を、高分子や液晶,リボソーム,たんぱく質水溶液,皮膚,食品などに適用したところそれぞれの特徴付けが可能であることが判った。一般の水系では実現できない広い濃度域で穀物-米を観測・解析し,その水構造の特徴についての知見を得た。またポリアクリルアミドゲルを水/ジオキサン,水/アセトン混合溶媒中で測定・解析したところ,水の液体構造を溶媒分子で破壊するとゲル構造がつぶれて収縮する様子が観測された。(2)分子鎖,結合水,イオンの動的構造:多糖類や合成高分子の水性ゲルを無極性溶媒のジオキサンで置換したところ,分子鎖ダイナミクスが立体障害の違いを反映する様子が観測された。さらに分子鎖が周囲の水やイオンと相互作用して示すダイナミクスの描像を検討している。(3)低温域挙動:たんぱく質や糖水溶液の低温域広帯域誘電分光から,ガラス転移が誘電分光による緩和時間の温度依存性で明確に定義できることを示し,糖水溶液の複数のガラス転移挙動の分子機構を誘電的挙動から解釈しようとしている。分子鎖が低温域で不凍水と相互作用して氷の形成する空間内で示すダイナミクスがガラス転移を引き起こす描象を得ている。(4)外場による構造形成:系の温度勾配によって,分子拡散の2つの駆動力(濃度勾配と温度勾配)が競合し,安定な濃度勾配が形成される(Ludwig-Sore効果)様子を,多糖類と合成高分子の水溶液で計測・解析した。デキストランとポリイソプロピルアクリルアミドの水溶液では,分子の不可逆な拡散現象はセグメント-溶媒分子間の相互作用の変化に大きく依存する事が確認された。熱的非平衡系の輸送現象が分子レベルの相互作用や構造形成に強く依存することから,今後タンパク質相互作用や機能に関する新たな知見が得られると期待される。

(4)光散乱法により生体高分子の分子特性解析や階層的構造形成の動的挙動を調べた。希薄溶液で得られる1分子のサイズや形状の変化と多数の分子がつくる階層的な構造形成との関連に着目し系統的な結果が得られた。(5)生体の階層的ダイナミクスに立脚した解釈と物理的描像の構築を目指し,外場(温度勾配)を作用したときの分子間相互作用について、広帯域誘電分光(BDS)と光散乱の相補的観測を行った。分子の不可逆な拡散現象がセグメント-溶媒間の相互作用に依存する事を確認した。熱力学的非平衡系における生体高分子の構造形成や機能に関する新たな知見が得られた。
サケ科魚類個体群における雌の生活史二型の共存機構に関する進化生態学的研究

本研究の目的は、サケ科魚類の1種(サクラマス)を対象に、個体群内における雌の代替表現型(生活史二型、河川残留型と降海型)の進化的共存機構を探求することである。昨年度の予備調査の結果から、本研究に適すると思われた北海道中部・南部の日本海側に位置する3河川(後志管内のルウベツナイ川、檜山管内の大安在川、渡島管内の妻内川)において、サクラマスの降海型幼魚ならびに河川残留型親魚の体サイズ等の基礎的な生活史形質を調べたのが今年度の主な調査内容である。その結果、北海道日本海側の中部・南部地域における河川内(幼魚期)の平均的な成長速度は、道内の他地域のそれと比べ速いことが類推されたが、上記の3河川では道内の他地域同様、河川残留型雌が確認されなかったことから、ごく稀に幼魚期において例外的に速い成長速度を経験した雌個体が河川残留型(河川内成熟個体)となる可能性が示唆された。条件戦略モデル(Gross 1996, Trends Ecol. Evol.; Gross and Repka 1998, J. Theor. Biol.)の文脈で考えれば、北海道日本海側の中部・南部地域におけるサクラマス雌の臨界サイズ(河川内で成熟するために必要な幼魚期の一時期の体サイズ。これ以上に成長した幼魚は河川残留型となる)は、体サイズ分布の上端付近といった非常に大きな位置に選択されている可能性がある。代替表現型とは性内における繁殖行動や生活史などの変異のことで、「ファイターとスニーカー」といったような全く異なる2タイプの変異のことを指す。代替表現型が生じるのは普通雄であり、その進化には主に分断的な性選択が関与してきたことが指摘されている。一方、雌において代替表現型がみられるのは、例えばウンカ類のはね二型(長翅型と短翅型)など、ごく少数の種に限られている。そのためか「雌の代替表現型がどのように進化し、どのようなメカニズムで種内に、そして個体群内に維持されているのか」は非常に興味深い問題であるが、未解明のまま残されている。いくつかのサケ科魚類では、雌雄とも生活史二型(降海型と河川残留型)を持つ。これらの種では一般に、個体群内において雄には二型が普通にみられる一方で雌のほとんどは降海型となるが、非常に少ない頻度で雌にも残留型が生じることが知られている。そこで本研究では、サケ科魚類の1種(サクラマス)を対象に、個体群内において雌の代替表現型(生活史二型)が共存している進化的なメカニズムを明らかにすることを目的とする。今年度は当初の予定のとおり北海道檜山管内の須築川と後志利別川において野外調査を行い、幼魚の成長パターン等の本研究に必要なデータを得た。しかし、調査河川における今年度の生息密度が非常に低かった等の理由で飼育実験用(人工授精用)親魚の捕獲数が目標を下回った。そのため、今年度の開始を予定していた飼育実験を見合わせた。来年度は調査河川の変更も視野に入れ、本研究を遂行する予定である。また、今年度は、本課題の関連研究の1つ(サクラマスにおける生活史形質の地理的変異)が進化生態学・進化生物学の一流誌である"Evolution"に掲載された。そこで本研究ではサケ科魚類の1種(サクラマス)を対象に、個体群内における雌の代替表現型(生活史二型)の進化的共存機構を明らかにすることを目的とする。本研究の調査河川として当初は北海道檜山管内の須築川と後志利別川を予定していたが、昨年度の野外調査の結果から、これらの河川は本研究に不適と判断された。そのため、今年度は本研究に適した河川の選定を主に行った。数にして20以上の道内河川を対象に選定を行った結果(河川サイズや生息密度等の調査から判断して)、道央道南の日本海側に位置する3河川(後志管内のルウベツナイ川、檜山管内の大安在川および渡島管内の妻内川)がその候補となった。

昨年度の予備調査の結果から、本研究に適すると思われた北海道中部・南部の日本海側に位置する3河川(後志管内のルウベツナイ川、檜山管内の大安在川、渡島管内の妻内川)において、サクラマスの降海型幼魚ならびに河川残留型親魚の体サイズ等の基礎的な生活史形質を調べたのが今年度の主な調査内容である。その結果、北海道日本海側の中部・南部地域における河川内(幼魚期)の平均的な成長速度は、道内の他地域のそれと比べ速いことが類推されたが、上記の3河川では道内の他地域同様、河川残留型雌が確認されなかったことから、ごく稀に幼魚期において例外的に速い成長速度を経験した雌個体が河川残留型(河川内成熟個体)となる可能性が示唆された。条件戦略モデル(Gross 1996, Trends Ecol. Evol.; Gross and Repka 1998, J. Theor. Biol.)の文脈で考えれば、北海道日本海側の中部・南部地域におけるサクラマス雌の臨界サイズ(河川内で成熟するために必要な幼魚期の一時期の体サイズ。これ以上に成長した幼魚は河川残留型となる)は、体サイズ分布の上端付近といった非常に大きな位置に選択されている可能性がある。
河川性魚類のダム湖の移動可能性と孤立個体群の存続に必要な生息域サイズの解明

ダム湖で分断され、孤立化した支川における魚類の個体群存続性を明らかにするため、岐阜県木曽川中流域に位置する2つのダム湖に注ぐ計9支川で調査を行った。生息域のサイズ(支川の集水域面積)と魚類の種数との関係性を検証した結果、強い正の相関を示し、生息域サイズが小さいほど種数が少なくなる結果が示された。種ごとの在不在との関係性も同様に検証した結果、全出現種の約50%が生息域と正の相関を示したが、残りの種に関しては明確な関係性を示さなかった。生息密度を比較したところ、生息域サイズと相関を示した種は生息密度が低く、示さなかった種は生息密度が高い傾向が確認された。このことから、生息密度の低い種は小さい支川では個体群サイズが小さくなり、局所絶滅の可能性が高まる可能性が示唆された。また、今回対象としたダムの建造年数が、54年73年前と古いことも明確な関係性が示された理由の一つであるかもしれない。次に各支川間でダム湖を経由した魚類の移動が行われているかを検証するため、出現頻度の高かったカワムツ、オイカワ、カワヨシノボリ、アブラハヤの4種の鰭サンプルを採取し、マイクロサテライトによる遺伝的構造の把握を試みた。これらの種に関しては、近縁種でプライマーが開発されていたため、それらを用いて増幅の有無を現在確認中である。今後、増幅が確認でき次第、支川の個体群間の遺伝子流動を算出し、種ごとに移動が行われているかを検証する。調査データ(種数・在不在)における生息域サイズとの関係性は明らかにできた。遺伝子解析においては、当初予定していた汎用プライマーを用いたPCR増幅が対象とした種では確認できず、近縁種のプライマーを購入して検証中である。そのため、遺伝子情報を用いたダム湖の移動可能性に関しては現在進捗がやや遅れている。PCR増幅に関しては、近縁種のプライマーにおいて増幅が確認でき始めている。そのため、まず2018年度のサンプルからダム湖の移動可能性を検証する。同時に別のダムでも同様の調査を行い、生息域サイズと個体群存続性との関係性、ダム湖の移動可能性を他のダムでも同様の傾向がみられるか検証していく。特に2018年度対象としたダムは建造から50以上経過しており、個体群の局所絶滅がより顕在化していた可能性があるため、より新しいダムでの調査を行い、孤立年数に応じた変化も検証する予定である。また、2019年度より当初の研究計画にはない新たな連携研究を計画中である。この研究は、環境DNAを用いた支川の魚類相把握であり、2018年度に綿密に調査を行ったダム湖支川と同様の地点で採水を行うことで、採捕魚類相と環境DNA魚類相の比較を行う予定である。

この研究は、環境DNAを用いた支川の魚類相把握であり、2018年度に綿密に調査を行ったダム湖支川と同様の地点で採水を行うことで、採捕魚類相と環境DNA魚類相の比較を行う予定である。遺伝子解析の進捗が若干遅れたため、解析に使用する予定の予算が次年度へと繰り越された。この予算は当初の予定通り、次年度予算と合わせて遺伝子解析発注業務で使用する。
ダイヤモンド・ヘテロエピタキシャル層による高耐圧、高周波電界効果トランジスタ

本研究では、研究代表者らが開発したダイヤモンド表面チャネル型FETの特性向上を行い、高耐圧、高周波でのデバイス動作を検討することを目的とし、従来のSi、GaAsもしくはワイドギャップ半導体であるSiC、GaNと比較し、より高い電力駆動能力を示すトランジスタの試作検討を3ヶ年にて行った。これにより、(1)ダイヤモンド水素終端構造にダメージを与えずに自己整合的にゲートを作製するプロセスを独自に開発し、ゲート長の微細化とともに寄生抵抗成分となるソース・ゲート、ゲート・ドレイン間隔を狭めることに成功した。このプロセスの実現により、ゲート長1μm、ソース・ゲート間隔0.1μm程度のCuゲートMESFETにおいて110mS/mmの相互コンダクタンスが実現した。(2)CaF 2をゲート絶縁膜に用いたダイヤモンドMIS構造を形成し、同様のプロセスを用いてMISFETを作製した。このMISFETは最大で90mS/mmの相互コンダクタンスが実現している(ゲート長1.2μm)。また、このMISFETにおいてはSiC-MOSFETの特性の二倍以上にあたる250cm^2/Vsの高い実効移動度が得られた。(3)ダイヤモンドトランジスタでは初めてめっきプロセスを利用し、オンウェハにてダイヤモンドMESFETにおける高周波散乱パラメータ測定を行った。これにより世界に先駆けてダイヤモンドトランジスタの高周波動作を確認した。2μmクラスのMESFETにおいては、遮断周波数2.2GHz、最大発振周波数7GHzと比較的高い値であったが、これは研究代表者らが開発したダイヤモンドFETの高い相互コンダクタンスを反映している結果である。(4)MIS構造のCaF2パッシベート効果による高い移動度、およびゲート絶縁膜の挿入による低いゲート容量を反映させることにより、MISFETはMESFETよりも高周波特性に有利であると考え、MISFETにおける高周波動作を確認した。作製したMISFETはゲート長0.6μmで11GHzの遮断周波数と18GHzの最大発振周波数を実現しており、今後ゲート長の微細化によって他のワィドギャップ半導体の特性を凌ぐ特性が得られると考えられる。(5)ダイヤモンドの高い破壊電界を反映して、5μmのゲート長において200Vを超える破壊電界を有するMESFETの作製に成功した。また、二次元デバイスシミュレーションを用いて、ゲート・ドレイン間隔を広げることにより破壊電圧が得られることが示され、ゲート長0.5μmにおいて、ゲート・ドレイン間隔を0.8μmにすることにより、遮断周波数11GHzを得つつも破壊電圧150Vが同時に得られることが示された。以上、水素終端ダイヤモンドFET作製プロセスを独自に開発することによりダイヤモンドの持つポテンシャルを引き出すことを可能とし、高周波動作および高出力動作に成功した。1.ダイヤモンドホモエピタキシャル成長層での高耐圧FETの作製AlおよびCuゲート電極、ゲート長5-7μmのMESFETにおいて、耐圧200V,ドレイン電流密度60mA/mmの動作が可能となった。

この場合、相互コンダクタンスは10mS/mm程度である。デバイスシミュレーションの結果、ドレインーゲート間に200Vが印可された上記のデバイスのドレイン近傍で2x10^7V/cmの電界強度が予想され、この値はダイヤモンドの降伏電界以上となっており、上記の耐圧値を説明している。今後、電界集中が生じないようなデバイス構造を検討し、耐圧向上をはかる。2.セルファライン法による1μmゲートFETによる高性能MESFETの開発Cuゲートを使用したセルファライン法により、ゲート長1μm、ソース・ゲート間およびドレイン・ゲート間0.2μm以下のMESFETが作製された。相互コンダクタンスは100mS/mm以上となり、現在ダイヤモンドFETで最高の値であり、同ゲート長のSinMOSFETのそれを上回っている。遮断周波数は10GHz程度が期待される。ゲート長1μmまではゲート長の逆数に相互コンダクタンスが比例した値が観測された。ゲート長サブミクロン以下でこの傾向を維持するためには、さらにソース・ゲート間およびドレイン・ゲート間を縮小したデバイス構造を作製するプロセスを開発する必要がある。あるいは、表面伝導層の正孔移動度を上昇させ、相互コンダクタンス向上をはかる。本研究では、研究代表者らが開発したダイヤモンド表面チャネル型FETの特性向上を行い、高耐圧、高周波でのデバイス動作を検討することを目的とする。本年度においては、現段階において作製が容易かつ結晶性が高いホモエピタキシャルダイヤモンドを基板にもちいて、FETの作製プロセスおよび動作を検討した。この成果を基に、ダイヤモンドヘテロエピタキシャル成長層上でのデバイス作製プロセスおよび動作を検討する。本年度においては、特にデバイス作製プロセスの高精度化および特性の向上に著しい成果が得られた。具体的には、1.ゲート長1μm以下のMESFETおよびCaF_2をゲート絶縁膜にもちいたMISFETのセルフアラインプロセスの開発、高精度化によりゲート長0.1μm以下のFETを作製することが可能となった。これによりゲート長70nmのナノスケールFETを作製することに成功した。2.デバイス特性を向上させ、相互コンダクタンスにおいて100mS/mmを目標にデバイス作製プロセス開発を行った結果、ゲート長1μmで既に100mS/mmを超える特性が得られた。3.ゲート長のディープサブミクロン領域で発生する短チャネル効果を抑えるため、デバイスシミュレーションをもちいてデバイス構造およびプロセスを検討した。その結果、窒素ドープダイヤモンド層の上に堆積したアンドープ層の膜厚をコントロールすることにより、短チャネル効果を抑えることができることがわかった。4.遮断周波数が10GHz以上の高周波特性を有するFETを作製するため、デバイスシミュレーションをもちいてダイヤモンド表面チャネル型FETの高周波特性を評価した。
中枢性高血圧の発生メカニズムの解明：呼吸循環連関からのアプローチ

心臓・血管運動を支配する交感神経活動の先天的な亢進は、神経性高血圧をもたらす可能性が示唆されているが、その脳内メカニズムは不明なままである。そこで、本研究では、交感神経活動にみられる呼吸性活動に着目し、交感神経活動の異常亢進による神経性高血圧がもたらされる原因についての詳細な解析を行った。その結果、循環調節中枢ニューロン活動の呼吸相特異的な抑制、低酸素環境下に対するATPを介した循環調節中枢ニューロン応答の抑制の存在が明らかとなった。これらの結果は、高血圧にみられる交感神経活動の異常亢進に関するメカニズムをさらに詳細に解明する上で、非常に重要な知見となるものと考えられる。心臓・血管運動を支配する交感神経活動の先天的な亢進は、恒常的な心機能亢進および抵抗血管収縮による神経性高血圧をもたらす可能性が示唆されているが、その脳内メカニズムの詳細はブラックボックスとして扱われている。そこで、本研究では、交感神経活動にみられる呼吸性リズムに着目し、呼吸中枢と循環中枢の間のニューロンネットワークを詳細に解析し、なぜ、交感神経活動の異常亢進による神経性高血圧がもたらされるのか?について、その本態を解明することを目的とした。本年度は、循環中枢および呼吸中枢の双方に影響を与える低酸素環境下における交感神経活動および横隔神経活動の変化をラットの人工脳脊髄液灌流標本を用いることで解析した。その結果、低酸素環境下の末梢化学受容器からの興奮性入力においては、ATPによるシグナル伝達が循環調節および呼吸調節の双方に影響を与えることが示唆された。一方、脳内の低酸素状態においては、循環調節中枢のみが積極的に低酸素を感受し、さらにこの循環中枢の低酸素感受性はATPによって抑制性に調節されていることが示唆された。以上の結果は、同一の神経伝達物質が関与する調節システムであっても、循環中枢と呼吸中枢が共有しているシステムと、一方のみに影響を与えるシステムが存在していることを示しており、循環中枢および呼吸中枢間のニューロンネットワークを解明するうえで、非常に重要な知見となるものと考えられる。そこで、本研究課題では、交感神経活動にみられる呼吸性リズムに着目し、呼吸中枢と循環中枢の間のニューロンネットワークを詳細に解析、なぜ、交感神経活動の異常亢進による神経性高血圧がもたらされるのか?について、その本題を解明することを目的とし、正常ラットおよび自然発症型高血圧ラットを用いた経血管灌流標本を用いて解析を行った。その結果、正常ラットおよび高血圧モデルラットの経血管灌流標本を用いて、横隔神経活動および交感神経活動の同時記録、さらに、それを基に複数回の呼吸活動をトリガーとした交感神経活動の加算平均による解析方法を確立した。そして、高血圧モデル動物における呼吸活動に関連した交感神経活動が、正常ラットのそれよりも有意に亢進していることを確認した。また、この高血圧モデル動物における呼吸活動に関連した交感神経活動の亢進に、循環調節中枢内の抑制性シナプス伝達が関与しているかどうかを調べるために、循環調節中枢内への抑制性神経伝達物質の遮断薬投与前後における交感神経の呼吸性活動の変化を比較したところ、高血圧モデル動物における交感神経の呼吸性活動の亢進に、GABA性の神経伝達が関与している可能性が示唆された。以上の結果は、高血圧にみられる交感神経活動の異常亢進に関するメカニズムを今後さらに解明する上で、非常に重要な知見となるものと考えられる。そこで、本研究では、交感神経活動にみられる呼吸性リズムに着目し、呼吸中枢と循環中枢の間のニューロンネットワークを詳細に解析し、なぜ、交感神経活動の異常亢進による神経性高血圧がもたらされるのか?について、その本態を解明することを目的とし、正常ラットおよび自然発症型高血圧ラットを用いて詳細な解析を行った。その結果、高血圧ラットにみられる呼吸活動に関連した交感神経活動が、正常ラットのそれよりも有意に亢進していることを確認した。また、この高血圧ラットにおける呼吸活動に関連した交感神経活動の亢進に、循環中枢内の抑制性シナプス伝達が関与しているかどうかを調べたところ、GABAおよびグリシンによる神経伝達がそれぞれ呼吸相依存的に関与している可能性が示唆された。

さらに、循環中枢および呼吸中枢の双方に影響を与える低酸素環境下における交感神経活動の変化を解析したところ、低酸素環境下における末梢化学受容器からの興奮性入力においては、ATPによるシグナル伝達が循環調節および呼吸中枢の双方に影響を与えることが示唆された。一方、脳内の低酸素状態においては、循環中枢のみが積極的に低酸素を感受し、さらにこの循環中枢の低酸素感受性は呼吸相依存的にATPによって抑制性に調節されていることが示唆された。以上の結果は、高血圧にみられる交感神経活動の異常亢進に関するメカニズムを解明する上で、非常に重要な知見となるものと考えられる。神経生理学平成24年度の研究成果と合わせて、本年度は循環中枢と呼吸中枢間のニューロンネットワークの実態に迫るための基礎データを着実に得ることができた。本年度の計画として当初予定していた中枢からの出力レベルでの検討に加え、中枢内でのシナプス入力に関する検討を加えることができ、当初の計画以上に研究を進展させることが可能となった。平成24年度および本年度の研究成果により、循環調節中枢ニューロンに対する呼吸性のシナプス入力を解明するための基礎的データが確立した。今後は、これを更に進め、正常ラットおよび高血圧モデルラットにおいて、呼吸中枢ニューロンから循環調節中枢ニューロンへの入力を電気生理学的および組織学的に解析し、両者の違いを比較・検討する。平成24年度の研究成果により、中枢からの出力先である交感神経活動にみられる呼吸性活動に関する解析がほぼ終了したので、今後は、中枢における循環調節中枢ニューロンに対する呼吸性のシナプス入力の実体を解明する。具体的には、正常ラットおよび高血圧モデルラットにおいて、呼吸中枢ニューロンから循環調節中枢ニューロンへの入力を電気生理学的および組織学的に解析し、両者の違いを比較する。また、麻酔下のラットにおいて、循環調節中枢ニューロンへの呼吸性シナプス入力を薬理学的に修飾することにより、血圧および交感神経活動に実際にどのような変化がみられるのかの確認を行う。該当なし
き裂面の接触を利用した非線形超音波法に対する定常散乱解析の高度化

これまでに開発してきた調和バランス-境界要素法を半無限弾性体中の表面き裂,及び3次元問題へ拡張する.3次元問題ではき裂面に対する新たな境界モデルを開発し,大規模問題への対応のため高速化を施す.調和バランス-境界要素法は連立非線形方程式を解く必要があり,その求解の計算量が支配的となる.そのために必要な逆行列演算に対して,行列の特性を活かした高速化手法の検討を行う.これまでに開発してきた調和バランス-境界要素法を半無限弾性体中の表面き裂,及び3次元問題へ拡張する.3次元問題ではき裂面に対する新たな境界モデルを開発し,大規模問題への対応のため高速化を施す.調和バランス-境界要素法は連立非線形方程式を解く必要があり,その求解の計算量が支配的となる.そのために必要な逆行列演算に対して,行列の特性を活かした高速化手法の検討を行う.