hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イオンチャネルを用いた時空間的制御可能なドラッグデリバリーシステムの開発

TRPV1チャネル(カプサイシン受容体)はカプサイシンの刺激により開口し、Na+、K+、Ca2+等を通過させる。TRPV1チャネルをHEK293細胞に一過的に発現させ、電気生理学的に濃度-反応関係を記録した。カプサイシンの閾値は0.03 uMであり、EC50は0.22 uMであった。蛍光色素FM1-43(分子量が452 Da)の透過性も検討した。FM1-43存在下で1 uMのカプサイシンで刺激したところTRPV1発現細胞にFM1-43が流入した。細胞外のCa2+を除去するとFM1-43の流入は抑制された。以上の結果より、細胞外のCa2+がイオン通過路内径に影響を与えることが示唆された。温度感受性Transient Receptor Potential Vanilloid Type 1 (TRPV1)チャネルをHEK293細胞に発現させ、保持電位-60 mVにおいて電気生理学的に濃度ー反応関係を記録した。カプサイシンの閾値は0.03 uMであり、EC50値とヒル係数はそれぞれ0.22 uMと1.4であった。次に保持電位-60 mVから3秒毎に-60 mVから100 mVまでの40 msの矩形波を与え、電流ー電圧関係を記録した。カプサイシン非存在下では電圧刺激だけでは電流は惹起されなかったが、カプサイシンが存在すると-10 0 mV付近で逆転し外向き整流性を示す電流が記録できた。また、電流の形は時間依存性に活性化される外向き電流が特徴的であった。この時間依存的な外向き電流の活性化は遅延整流K+チャネルの活性化と類似していた。次に、細胞外液の陽イオンをNa+からN-methyl-D-glucamine+ (NMDG+)に置換した外液中で-50 mVから40 mVまでの三角波で電流-電圧関係を記録しながら、カプサイシン(10 uM)を投与した。Na+を含む外液中での逆転電位と比べ、NMDG+を含む外液中での逆転電位は過分極側にあった。しかし、カプサイシン投与中に徐々に0 mV方向に約7 mV (n = 6)シフトしたことから、NMDG+の透過性が上昇したことが示唆された。Transient Receptor Potential Vanilloid Type 1 (TRPV1)チャネルは赤唐辛子の成分であるcapsaicinの刺激により開口し、Na+、Ca2+、K+などの陽イオンを通過させる。Mouse TRPV1 (mTRPV1)チャネルをHEK293細胞に一過的に発現させ、パッチクランプ法ホールセル法を用いて保持電位-60 mVにおいて濃度ー反応関係を記録した。capsaicinの閾値は0.03 μMであり、EC50は0.22 μMであった。TRPV1チャネルは上記陽イオンを通過させるが、どの程度の大きさの分子を透過させて細胞内に入れることが出来るかを調べるために、シナプスにおけるベシクルリサイクリング観察に用いられている蛍光色素FM1-43を用いた。FM1-43は分子量が452 Daである。電気生理学的実験と同様にmTRPV1をHEK293細胞に発現させて、FM1-43 (10 μM)存在下で1 μMのcapsaicin刺激を行なった。FM1-43の細胞への取り込みはB励起を用いてFM1-43を励起し、510-550 nmのバンドパスフィルターで得られた蛍光強度で評価した。Capsaicin刺激を5分行ったところmTRPV1発現細胞の蛍光強度がコントロール細胞に比べて有意に上昇した。Capsaicinの処置時間を20分に延長すると更なる蛍光強度の増加が見られた。興味深いことに細胞外のCa2+を除去するとFM1-43の取り込みは抑制された。歯科薬理学電気生理学的研究は予定通りに進行しており、国際シンポジウム(The 5th International Symposium for Interface Oral Health Science)や国内学会(第67回日本薬理学会年会)で結果を発表している。光学的検討に関しては、やや遅れている。9月から研究棟の耐震補強工事のため、大部屋で実験しており、暗室が作れなかった。H26年度には暗室が使用できるため、遅れを挽回するつもりである。光学的検討に関しては暗室が使用できなかったため、実験が遅れているが、H26年度には暗室が使用できるため、遅れを挽回できる。TRPV

1チャネルの他のTRPA1チャネルに関しても同様の手法(電気生理学的解析と光学的検討)で研究を進める予定である。本年度、暗室が使用できなかったため、暗室で使用する一部の試薬を購入しなかった。しかし、来年度は暗室の使用が可能になり、その分の実験も行うため、お金を繰り越して試薬を購入する予定である。光学的測定用の試薬を購入する。
メタノール自動車導入時の冬季または曇りの日における大気環境影響、光化学大気汚染の立場から

本研究は、窒素酸化物排出量の低いメタノール自動車の導入が、大気環境におよぼす影響を、特に太陽光度の小さい条件のもとで評価しようとするものである。対象地域としては、100km^2未満の一様な都市域を考えた。気象条件としては、冬季および夏季の、晴天および曇天における評価をおこなった。ここでは、首都圏を対象とした場合のコンピュータシミュレーションによる結果について述べる。大気中に存在するホルムアルデヒド(HCHO)濃度は、一次排出、オレフィン系炭化水素等からの生成、および反応による消滅によって決定される。夏季の晴天時においては、オレフィン系炭化水素から生成するHCHO量が多く、HCHO排出量が増加しても、オレフィンを減少させればHCHO濃度増加はしないことがわかった。特に冬期の曇天では、混合層高度も低く、一次排出の影響が非常に大きくでてしまい、HCHO濃度の増加が著しい。しかし、冬期においてはHCHO排出量と大気中のHCHO濃度はほぼ比例しており、ある程度定量的な予測が可能であると考えられた。また、それによると、メタノールバスは0.05g/km、メタノールトラックは0.036g/km以下であれば、冬期の曇天下においてもHCHO濃度レベルを上昇させることなく、メタノール自動車の導入ができるのではないかと考えられる。また、冬季における窒素酸化物への酸化還元機構については、HCHOの影響よりも、圧倒的にバックグランドオゾンによるNOの酸化速度が大きく、メタノール自動車導入によってHCHOが増加したとしても、大きな影響を与えないことがわかった。普通貨物車およびバスのすべてをディーゼルタイプメタノール自動車に転換した場合、窒素酸化物削減効果は、冬期の晴天型で8.0%、および曇天型で8.1%となった。
有限群と多元環のモジュラー表現と整数表現

有限群の整数表現において、係数環として十分大きな完備離散付値環を考えると、直既約なモジュラー表現加群のHeller整数表現加群は直既約であることの証明を正しく与えることができた。また、無限表現型のブロックに属する自明なソースを持つ整数表現加群を含むAuslander-Reiten有向グラフの連結成分の形状はA無限型であり、自明なソースを持つ加群は連結成分の端に位置することを示した。有限群のモジュラー表現(正標数の体上の表現)においては,ワイルド表現型と呼ばれるブロックのAuslander-Reiten有向グラフの連結成分(以下AR成分と省略)の形は半平面状の格子型かあるいはチューブと呼ばれる半無限の筒型であるというErdmannの重要な結果を基礎とした上で,研究を進める.表現加群の全体がなすカテゴリーのなかで,単純加群の持つ意味合いを探求するためにAR成分が利用できないか考える.多くの例を見れば,単純加群はAR成分の端点に位置しているが,単純加群のAR成分における位置が意味する所を模索する.その一方で,AR成分の端点に位置しない単純加群が現れる有限群はどのようなものなのか,特徴付けをしたい.また,単純加群の他にも,置換加群など重要な役割をする表現加群があるので,それらの表現加群がどのような形状のAR成分に属してどのような場所に位置にするのか,そしてその位置の意味するところが群の構造とどのように関連しているのかを解き明かしていきたい.有限群の整数表現(完備離散付置環上の表現)においては,AR成分の形状の決定を目標として研究を進める.モジュラー表現におけるErdmannの定理と類似の主張が整数表現でも成立するのではないかと予想している.特に,既約加群や射影加群,置換加群などが重要と思われるので,そのような表現加群を含むAR成分について注視する.整数表現のときにはある種の既約加群はAR成分の端点に位置することは既に証明したので,これら既約加群を端緒として考察を始める.さらには既約加群を含むAR成分を何らかの部分群と関連づけて制限・誘導などの操作を施したとき,どのようなAR成分が現れるのか,観察を行いたい.さらにAR成分の端点に位置するような表現加群はどのような性質を持つものなのかを模索する.なお,有限群のモジュラー表現と整数表現とは密接に結びついている.AR成分についてもモジュラー表現と整数表現との間の関係を追求していくことで,モジュラー表現におけるAR成分について知られている結果を,整数表現のAR成分に反映させることができるのではないかと期待している.有限群の整数表現において、係数環として十分大きな完備離散付値環を考えると、直既約なモジュラー表現加群のHeller整数表現加群は直既約であることの証明を正しく与えることができた。有限群のモジュラー表現(正標数の体上の表現)と整数表現(標数0の完備離散付値環上の表現)をAuslander-Reitenの理論を通して統一的に考察することを念頭において研究を進めた.そして射影加群のAuslander-Reiten有向グラフ内における位置を考察していく途上で、Heller格子と呼ばれる整数表現の重要性の一端を見出した.Heller格子とは、モジュラー表現加群を整数表現と見なしたときの射影被覆の核となっているような整数表現加群のことである.例えば、射影的整数表現加群の根基は、単純なモジュラー表現加群のHeller格子である.このHeller格子の概分裂列を研究することで、Heller格子の一般的な特徴付けを行うことができた.さらにHeller格子を含むAuslander-Reiten有向グラフの形状を決定した結果として、一般の整群環においては、少ない例外を除いて、いわゆるEuclid型の形状のAuslander-Reiten有向グラフは現れないことが分かった.有限群のモジュラー表現(正標数の体上の表現)と整数表現(標数0の完備離散付値環上の表現)をAuslander-Reitenの理論を通して統一的に理解することを目標として研究を進めた.特に射影加群のAuslander-Reiten有向グラフ内における位置を考察して行くなかでHeller格子と呼ばれる整数表現の重要性の一端が見出されてきた.ここでHeller格子とは,モジュラー表現加群を整数表現と見なしたときの射影被覆の核となっているような整数表現加群のことである.例えば,射影的整数表現加群の根基は,単純なモジュラー表現加群のHeller格子である.ところでモジュラー表現加群のHeller格子を考えるとき,まず見極めたいことは,直既約かどうかということである.一般にはモジュラー表現加群が直既約であったとしても,そのHeller格子は直既約とは限らない.しかし群環の係数環としている完備離散付置環が十分に大きいときには,直既約なモジュラー表現加群のHeller格子が直既約であることが成り立つ.この事実は論文S.Kawata:On Heller lattices over ramified extended orders,J,Pure Appl.Algebra202(2005),55-71で発表したが,実はその証明には不備な箇所が見つかった.そこで証明を訂正するためにHeller格子の性質を更に深く研究した.

特に,Heller格子の自己準同型環とモジュラー表現加群の自己準同型環との関係を分析し,これらの自己準同型環が局所環であることを示すことによって,Heller格子の直既約性を証明することができた.有限群のモジュラー表現(正標数の体上の表現)と整数表現(標数0の完備離散付値環上の表現)におけるAuslander-Reitenの理論を統一的に解明することを目標として研究を進めた.特に,自明なソースを持つ加群がどのような形状のAuslander-Reiten有向グラフの連結成分に存在しているのか,さらにそのグラフ内のどのような場所に位置しているのか,ということを考察した.ここで,自明なソースを持つ加群とは,置換加群の直和因子として現れるような直既約加群のことであり,有限群の表現論のなかでも重要な意味を持つ加群の一つである.モジュラー表現において体が代数閉体で野生型と呼ばれるブロックの場合に,群の位数が素数巾の時にはK. Erdmannによって,また一般位数の時にはK. Unoにより,自明なソースを持つ加群を含むようなAuslander-Reiten有向グラフの連結成分の形状は半平面的に広がる格子型であり,さらに自明なソースを持つ加群はそのグラフ内の端点に位置することが知られていた.では,整数表現ではどのようなことが成り立つかが問題となったが,論文S. Kawata : On Auslander-Reitencomponents and trivialsource lattices for integral group rings, J. Algebra 322 (2009) 1395-1405において,完備離散付値環の分岐指数が3以上の時には,いくつかの有限群の例外を除いて,モジュラー表現の場合と同様の事実が成り立つことを示すことができた.なお,有限群の位数が素数巾の時には,完備離散付値環の分岐指数に関する条件が不必要であることも分かった.有限群のモジュラー表現(正標数の体上の表現)と整数表現(標数0の完備離散付値環上の表現)におけるAuslander-Reitenの理論を結びつけて理解することを目標として研究を進めた.特に,トレース写像が分裂する加群がどのような形状のAuslander-Reiten有向グラフの連結成分(AR-連結成分)に存在しているのか,さらにそのグラフ内のどのような場所に位置しているのか,ということを考察した.なお,次元が体の標数と互いに素であるような表現加群は,トレース写像が分裂することが知られている.ところで,完備離散付値環が十分に大きいときには,P.J.Webbにより,一般にAR-連結成分の形状は,半平面的に広がる格子型(1型)か,半平面状で端だけが二股に分かれている格子型(2型)か,もしくは全平面的に広がる格子型(3型)のいずれかになることが知られている.モジュラー表現においては,多くの場合で(1型)となるので,整数表現においても同様のことが成立するのではないかと期待して研究を進めた.まず,トレース写像が分裂する整数表現加群を含むAR-連結成分の形状は(2型)ではないことを証明した.次に,トレース写像が分裂する表現加群で,極大イデアルで簡約化して得られるモジュラー表現加群が直既約であるものに注目した.これらの表現加群は,(1型)のAR-連結成分の端点に位置することが確かめられた.
画像中の基本図形成分の抽出とその画像理解への応用に関する研究

画像中に含まれる楕円,双曲線,放物線を抽出する新しいアルゴリズムを研究した.結果として得られた方法は,従来の手法に比べて,精度,速度の両面で著しく優れた性能を有し,また,複雑な背景をもつ画像に対しても有効である.円抽出に関しては,2003年6月に開催された国際学会International Conference on Vision Interfaceにおいて発表した.また,楕円,双曲線,放物線を検出する方法も完成し,電子情報通信学会英文論文誌に投稿し(受付番号2004EDP7077),査読結果を待っている状態である.この成果における特筆すべきことは,これらの曲線を統一的に扱うことに成功した点である.従来の研究においては,曲線の種別(楕円,双曲線,放物線)毎に完全に独立した手法を個別に当てはめ,結果を整理する段階で総合する必要があった.また,従来の方法においては,与えられた濃淡情報を2値化した後に曲線抽出を開始する.2値化によって,データが単純化され,高速処理が可能になる如く見えるが,画像が本来もつ濃淡情報を処理の初期において捨てることによって,処理途中で多くの組合せ問題を総当り的に調べる手間が増えてしまう.本手法は,濃淡情報を処理途中に参照することを通じて,無駄な手数を削減することにより,高速処理を実現している.画像中に含まれる直線,円,楕円,双曲線,放物線を抽出する新しいアルゴリズムを研究した.得られたアルゴリズムは,従来手法に比べて,高精度,高速に,複雑な入力画像から特徴を抽出することができる.本研究費によって購入した実験機材を用いて,直ちに構想を具体化し,円抽出アルゴリズムをまず完成した.この成果は2003年6月に開催される国際学会International Conference on Vision Interface'03に投稿し,採用されている.このアルゴリズムは図形を構成する点を追跡する際に,画素の濃淡情報を保存したまま輪郭を追跡することにより,高速処理を達成する点に新規性がある.従来のアルゴリズムは,与えられた濃淡情報を2値化した後に曲線抽出を開始する.2値化によってデータが単純化され,高速処理を可能にする如く見えるが,画像が本来もつ濃淡情報を捨てることによって,処理途中で多くの組合わせ問題を総当たり的に調べる手間が増えるのが現実である.このアルゴリズムは,保存された濃淡情報を手掛かりにして,無駄な手数を大幅に削減することによって高速処理を達成する.楕円,双曲線,放物線抽出についても研究成果は得られているが,特別研究員就任が昨年9月1日であったため,時間的余裕がなく,結果の整理・論文投稿はまだ完了していない.画像中に含まれる楕円,双曲線,放物線を抽出する新しいアルゴリズムを研究した.結果として得られた方法は,従来の手法に比べて,精度,速度の両面で著しく優れた性能を有し,また,複雑な背景をもつ画像に対しても有効である.円抽出に関しては,2003年6月に開催された国際学会International Conference on Vision Interfaceにおいて発表した.また,楕円,双曲線,放物線を検出する方法も完成し,電子情報通信学会英文論文誌に投稿し(受付番号2004EDP7077),査読結果を待っている状態である.この成果における特筆すべきことは,これらの曲線を統一的に扱うことに成功した点である.従来の研究においては,曲線の種別(楕円,双曲線,放物線)毎に完全に独立した手法を個別に当てはめ,結果を整理する段階で総合する必要があった.また,従来の方法においては,与えられた濃淡情報を2値化した後に曲線抽出を開始する.2値化によって,データが単純化され,高速処理が可能になる如く見えるが,画像が本来もつ濃淡情報を処理の初期において捨てることによって,処理途中で多くの組合せ問題を総当り的に調べる手間が増えてしまう.本手法は,濃淡情報を処理途中に参照することを通じて,無駄な手数を削減することにより,高速処理を実現している.
肝臓における誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の発現機構の解析

1)ヒトゲノムDNAからPCR法によりiNOS遺伝子の転写開始点上流約1kbpをクローニングした。2)上記のDNAを制限酵素で切断したあるいは合成したオリゴヌクレオチドをアニールしたものの末端をラベルしてゲルシフトアッセイ用のプローブを作製した。3)ラット初代培養肝細胞を調製しIL-1βで刺激して核抽出物を調製し、2)で調製したプローブを用いてゲルシフトアッセイを行った。その結果、IL-1βの刺激に応答して蛋白の結合が変化する領域を把握した。4)一方、1)で調製したクローン化したDNAから、種々の欠失変異体およびIL-1βの刺激に応答する領域の候補に変異を導入したプロモーター変異体を作製し、レポーター遺伝子であるルシフェラーゼ遺伝子と連結したプラスミド・ベクターを作製した。これらを初代培養肝細胞に導入してプロモーター活性を測定したところ、転写開始点上流-400bpが転写活性に重要な役割を果していることがわかった。同領域にはIL-1βの刺激に応答する領域としてC/EBP siteやNF-kB siteが存在したので、これらシスエレメントに変異を導入したところ、C/EBP siteの変異体でプロセーター活性の減少が認められた。5)これらのシスエレメントに結合する転写因子としてC/EBPファミリイ蛋白やRelホモロジイ蛋白の発現ベクターをリポータープラスミドとともにコトランスフェクトとして転写活性を測定した。結論3)、4)、5)の結果から肝細胞おいてIL-1βの刺激によりC/EBPやNF-kBがiNOS遺伝子プロモーターに結合して転写調節を行っていることが明らかとなった。6)同定された転写因子の他に別の因子がiL-1βの刺激によるiNOS遺伝子の転写調節に関わっている可能性があり、その同定が今後の課題である。
マウス胃潰瘍粘膜における2型シクロオキシゲナーゼ酵素の役割に関する研究

(1)マウス酢酸潰瘍の作製とcyclooxygenase(COX)-1,及びCOX-2遺伝子、蛋白発現、COX活性の測定マウス酢酸潰瘍作製後、潰瘍計数を潰瘍発症後5,10,20,30日後に測定した。潰瘍計数は5日後最大となり、以後漸減し30日で潰瘍は治癒した。潰瘍粘膜よりRNAを得、RT-PCR法にてCOX-1,COX-2遺伝子発現を判定量すると、COX-1遺伝子発現は正常胃粘膜と潰瘍胃粘膜で差を認めなかったが、正常胃粘膜で発現を認めないCOX-2遺伝子は潰瘍計数に一致して5日目で発現が最大となり、以後漸減し潰瘍治癒とともに発現は消失した。C-端特異抗体でCOX-2蛋白の発現をウエスタンブロットすると、正常胃粘膜では観察されないCOX-2蛋白発現を潰瘍発症後5日目の胃粘膜で認めた。14C-アラキドン酸を基質として潰瘍胃粘膜のCOX酵素活性を測定すると、COX-2遺伝子、蛋白発現に一致して潰瘍発症後5日目にCOX活性が増加した。従って潰瘍胃粘膜では正常では観察されないCOX-2遺伝子、蛋白発現が増加する結果COX活性が増加しプロスタグランジンの産生が増加するものと思われる。2)胃潰瘍粘膜におけるCOX-2の役割胃潰瘍粘膜で増加するCOX-2酵素蛋白の役割を明らかにするため、潰瘍発症後COX-2に特異的な阻害剤であるメタンスルフォンアニリド系化合物、NS-398をマウスに連日投与し潰瘍計数を測定した。NS-398は正常マウスに30日間連続投与しても胃粘膜傷害作用がなかった。一方、胃潰瘍マウスに連日投与すると、10,20,30日目の潰瘍計数は明らかにコントロールの潰瘍計数に比べ大きく、NS-398によるCOX-2の抑制は胃潰瘍治癒を遅延させることが示唆された。従って、胃潰瘍粘膜で発現増加するCOX-2は胃潰瘍の治癒に重要な役割をはたすものと思われる。
心不全患者の急性腎傷害の早期発見-新指標を用いての検討-

今年度は研究計画調書に記載した研究目的1-4のうち1,2,3、腎髄質酸素分圧・尿中酸素分圧の関係の検討を引き続き大動物モデルで行った。昨年度の研究実績で途中経過を述べた、心不全患者で時に必要になる人工心肺中の検討では人工心肺中は腎髄質酸素分圧が低下することが判明した。さらに人工心肺中に介入することにより腎髄質酸素分圧の低下の予防あるいは改善が可能できることも分かった。本介入は人工心肺使用後の急性腎傷害予防の有力な方策となる可能性があり、結果について論文発表を行った(共著者)。また本研究に関わる大きな因子となる全身麻酔薬の腎への影響を詳細に検討し、全身麻酔が腎臓全体・局所の灌流状態へ大きな影響を与えること、また麻酔薬の種類により腎の灌流状態への影響が異なることを明らかにし論文発表を行った(筆頭著者)。全身麻酔中の人工呼吸条件の腎髄質酸素分圧・尿中酸素分圧への効果についても良好な結果を得ている。さらに利尿薬の検討については、病的状態では利尿薬(ループ利尿薬)の腎局所灌流・酸素分圧への影響が正常時と全く異なることを明らかにし、病的状態・正常時ともに腎髄質酸素分圧の変化に尿中酸素分圧がよく追従することを示した。ループ利尿薬の結果は学会発表・論文投稿を行い、論文は現在査読中の段階である。急性腎傷害診療における尿中酸素分圧とその臨床応用の可能性について、学会で教育講演を行った。今後は臨床研究の準備を進める予定である。全身麻酔、人工心肺の尿中酸素分圧と腎髄質酸素分圧への影響、急性腎傷害の関係を検討した。この検討は今後の基礎的データの取得、交絡因子の検討を容易にするため必要であった。論文作成に時間を必要とした。利尿薬の腎髄質酸素分圧・尿中酸素分圧への影響の検討を行った。代表的な利尿薬であるループ利尿薬の腎髄質酸素分圧・尿中酸素分圧への効果の動物での検討はほぼ終了した。現在は臨床研究の準備を行っている。今年度は研究計画調書に記載した研究目的1-4のうち1,2,3、腎髄質酸素分圧、尿中酸素分圧の関係の検討を大動物モデルで行った。予備的な検討として、輸液製剤による腎血流量および腎機能への影響の差異を検討し論文発表を行った。より安定した実験が行えることもあり、まず心不全動物モデルの前段階として、心不全患者で時に必要になる心臓外科、人工心肺中での腎髄質酸素分圧、尿中酸素分圧、急性腎傷害の関係を検討した。腎全体、腎局所の灌流・酸素分圧、尿中酸素分圧を測定可能な大動物の人工心肺モデルを確立し検討を行った。人工心肺下では腎髄質酸素分圧が低下することが分かり、その予備的な結果を含んだ論文を発表した(共著者)。現在は介入することにより腎髄質酸素分圧の低下の予防あるいは改善が可能か検討を行っている。さらに本研究に関わる大きな因子となる全身麻酔薬の腎への影響を詳細に検討し、全身麻酔が腎臓全体、局所の灌流状態へ大きな影響を与えること、また麻酔薬の種類により腎の灌流状態への影響が異なることを明らかにし学会発表を行った。さらに利尿薬の検討も開始し、病的状態では利尿薬の腎局所灌流・酸素分圧への影響が異なることを明らかにし、学会発表を行った。利尿薬の尿中酸素分圧への影響に関しても良好な結果を得ており、今後も検討を続ける予定である。また尿中酸素分圧を用いた急性腎傷害の早期発見の有用性について、我々の今までの知見を学会のシンポジウムで発表を行った。今後は本結果を踏まえた臨床研究を予定している。まずより安定した実験が行える人工心肺下で尿中酸素分圧と腎髄質酸素分圧、急性腎傷害の関係を検討した。さらに全身麻酔薬の影響を検討した。この2つの検討は今後の検討を行う際の基礎的データの取得、交絡因子の検討が容易にするため必要であった。年度の後半には利尿薬の腎髄質酸素分圧、尿中酸素分圧への影響の検討を開始し、良好な結果を得ている。さらに利尿薬の検討については、病的状態では利尿薬(ループ利尿薬)の腎局所灌流・酸素分圧への影響が正常時と全く異なることを明らかにし、病的状態

・正常時ともに腎髄質酸素分圧の変化に尿中酸素分圧がよく追従することを示した。ループ利尿薬の結果は学会発表・論文投稿を行い、論文は現在査読中の段階である。急性腎傷害診療における尿中酸素分圧とその臨床応用の可能性について、学会で教育講演を行った。今後は臨床研究の準備を進める予定である。全身麻酔、人工心肺の尿中酸素分圧と腎髄質酸素分圧への影響、急性腎傷害の関係を検討した。この検討は今後の基礎的データの取得、交絡因子の検討を容易にするため必要であった。論文作成に時間を必要とした。利尿薬の腎髄質酸素分圧・尿中酸素分圧への影響の検討を行った。今後は利尿薬の検討をさらに進め、他の検討も行った後に動物実験は終了する予定である。その後は臨床研究の準備および開始を予定している。代表的な利尿薬であるループ利尿薬の腎髄質酸素分圧・尿中酸素分圧への効果の動物での検討はほぼ終了した。現在は臨床研究の準備を行っている。最も大きな支出は酸素分圧測定用モニターであるが、今年度は動物実験が主であり既存モニターが使用可能であったため、次年度使用額が生じた。また、他の物品も既存の物品が使用可能であった。来年度以降は臨床での検討を予定しており、酸素分圧測定用モニターの購入が必要である。最も大きな支出は酸素分圧測定用モニターであるが、今年度も動物実験が主であり既存モニターが使用可能であったため、次年度使用額が生じた。
１９４８年型地盤工学からの脱却に向けての研究

現在の実務設計の考え方は、基本的には1948年に出版されたTerzaghi & PeckやTaylorの教科書に代表される土質力学の域を出ていない。そこでは、地盤の変形と破壊は別物として扱われ、同じ地盤であっても解くべき問題によって異なる方法で解析されてきた。有限要素法に代表される数値解析法の発展があるにも拘わらず、このような状態にあるのは、地盤材料の変形から強度までを唯一的に表せる構成モデルがなかったことによる。本研究では、研究代表者が中心となって取り組んできた構成モデルとその応用に関する研究を発展させることにより、解くべき問題や地盤によらない地盤工学の新たな体系化をはかった。地盤の諸問題は、実務設計は基本的に1948年に出版されたTerzaghi & Peck教科書に代表される土質力学の域を出ていない。有限要素法に代表される数値解析法の発展があるにも拘わらず、このような状態にあるのは、種々の地盤材料の変形から破壊までを唯一的に表せる構成モデルがなかったことによる。本研究は、研究代表者が中心となって取り組んできた構成モデルとその応用に関する成果を実務の諸問題に適用し、解くべき問題や地盤によらず同じ考え方で解ける地盤工学の体系を創ることを目的としている。そのため、本研究は次の3つの項目から成り立っている。1一般的で実務で使いやすい構成モデルの開発、2開発している有限要素解析コード(FEMtij)の高度化、3数値解析結果のモデル実験あるいは現場計測による検証。平成25年度は1に関しては、特に繰返し載荷時の応力・ひずみ挙動をより適量的に評価できる構成モデルへの拡張を行った。その結果、排水条件下で土が繰返し載荷を受けたときのひずみの定常化が表現可能となった。2に関しては静的問題に対して開発してきたプログラムを動的問題にも適用できる解析コードに拡張した。特に、本研究グループで開発している構成モデルは一般的な3次元応力化の土の挙動を唯一的な材料パラメーターで説明できるので地震波のように任意の方向に応力が変化する場合でも定量的な評価が可能である。3に関しては2次元アルミ棒積層体を用いたトンネルや補強土地盤の地震時特性に関する実験を行い、数値解析結果と比較検討した。その他、これから都市部で特に問題となってくる大深度地下の掘削時の周りの構造物への影響を含めた環境問題についても、数値解析およびモデル実験を通して起こりうる地盤の挙動や検討項目を明らかにした。地盤の諸問題は、実務設計は基本的に1948年に出版されたTerzaghi & PeckやTaylorの教科書に代表される土質力学の域を出ていない。一般的で実務で使いやすい構成モデルの開発、2開発している有限要素解析コード(FEMtij)の高度化、3数値解析結果のモデル実験あるいは現場計測による検証。平成26年度は1に関しては、砂質土だけでなく、粘性土の繰返し載荷時の応力・ひずみ挙動の表現について検討した。その結果、自然堆積土では繰返し載荷によるボンディング効果の解消を考慮することにより、自然堆積土粘土の繰返し載荷挙動も表現可能となった。2に関しては動的連成問題にも適用可能な解析コードに拡張した。また、単調な三軸条件下だけでなく、一般的な3次元応力化での繰返し挙動が解析できるコードにした。その結果、地震波のように任意の方向に応力方向や大きさが変化する場合でも、唯一的な材料パラメーターで定量的な評価が可能となった。3に関しては2次元アルミ棒積層体を用いた補強土地盤の地震時特性に関する実験を行なった。補強法としてはジオセンセティスを施設する方法の他に、鋼矢板とネイリングを用いる方法についても検討を加え、最適な地盤の補強法に関しても合理的な選択法を決定できるようにした。地盤の変形と破壊は別物として扱ってきた従来の地盤工学から脱却し、地盤の変形から破壊までを同じ考え方で解く地盤工学の体系を創ることを本研究の目的としている。本年度はこれまでの2年間の成果をベースに、地盤の種類や解くべき問題によらない解析法(subloading tij modelによる地盤の非線形有限要素解析)の精度の検証と向上および動的問題への適用性について検討を行った。本年度の成果を以下にまとめる。提案解析法を用いて、実際のトンネル掘削問題、アンカー擁壁問題、補強土問題の解析を行い、現場実測値と比較検討した。その結果、提案解析法によれば、これまで合理的な解が得られなかったトンネル土圧や覆工土圧について現場実測値と対応する解が得られることが判った。また、解析に用いる地盤材料の構成モデルは2次元・3次元を問わず唯一的な材料パラメーターで地盤の挙動を説明できるので、トンネル掘削時の3次元効果についても合理的な解が得られた。

アンカー擁壁問題では、アンカーの設置位置、アンカー長、擁壁の根入れ長との関係について検討した。そして、合理的且つ経済的なアンカー擁壁の仕様を提案した。補強土問題でも補強材の剛性だけでなく、破壊強度を適切に評価することで現実的な補強土地盤の挙動が説明できることを示した。提案解析法を動的問題にも適用するため、提案構成モデルをパラメーターを変えることなく繰返し載荷を説明できるモデルに拡張した。それにより、これまでモデルで残された問題となっていた砂質土のサイクリックモビリティーを含め、粘性土から砂質土までの3次元繰返し挙動が定量的に評価可能となった。現在の実務設計の考え方は、基本的には1948年に出版されたTerzaghi & PeckやTaylorの教科書に代表される土質力学の域を出ていない。そこでは、地盤の変形と破壊は別物として扱われ、同じ地盤であっても解くべき問題によって異なる方法で解析されてきた。有限要素法に代表される数値解析法の発展があるにも拘わらず、このような状態にあるのは、地盤材料の変形から強度までを唯一的に表せる構成モデルがなかったことによる。本研究では、研究代表者が中心となって取り組んできた構成モデルとその応用に関する研究を発展させることにより、解くべき問題や地盤によらない地盤工学の新たな体系化をはかった。おおむね計画通りに進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。地盤工学最終年度は特に、構成モデルを用いて実施してきた数値解析の精度を検討するとともに、変形から破壊までを統一的に説明できる新しい地盤工学のパラダイムの創造への道筋をつける。また、これまでどちらかというと、静的問題を中心に構成モデルの実際問題への適用を検討してきたが、動的問題に関しても重点的に実際問題への適用をはかる。砂から粘土(自然堆積粘土を含む)の繰返し載荷時の挙動を定量的に表現できるモデルの精度の向上とパラメータの設定法を確立する。また、時間効果特性を考慮することにより、減衰定数を仮定する現在の動的問題の解析法をより合理的なものにする。典型的な動的問題についても、振動台実験等を行い、解析と実験の比較から、実際問題への適用性に関しても検討を加える。また、現行設計法により設計されたにも拘わらずトラブルが生じた現場の再現解析も行い、トラブルの原因および設計法問題点を明らかにし、今後の設計および対策工法に生かせるようにする。最終的に、材料、密度、応力条件に拘わらず地盤の変形から破壊までを合理的に統一的な考え方で説明できる体系をつくり、今後の地盤工学の根本的な発展に寄与する研究とする。おおむね計画書通りに進行している。モデル実験(特に遠心力載荷実験や静的繰返し載荷実験)の一部を27年度に繰り越したため。また、成果発表を27年度に多くするため。25年度に引き続き、1では構成式の発展を継続的に行う。これまでに、砂から粘土まで、一番緩い正規圧密土から過圧密・自然体積土までを同一の考え方で説明できる構成モデルを開発してきたが、特に地震時の地盤の液状化で問題となるサイクリックモビリティーを含む砂質土の非排水繰返し挙動も定量的に説明できるモデルに拡張する。
幼稚園保育所のこども園への移行に関する研究

幼稚園や保育所から一体化・こども園化への移行過程を探った。全国調査からは、幼稚園での0,1,2歳児や長時間保育の開始等の自治体の特徴に応じた事例や現況を把握し、幼稚園に0,1,2歳児の保育所を追加したこども園での行動観察調査・空間の使い方調査を行った。最低限の次段階水準としてある共有空間の意味が確認できた。環境の移行面では、一斉方式での環境整備から、個々の成長に応じた可変的なものに切替る試行があった。既に幼保一体化した海外の調査を行い、デンマークでは行動観察調査・空間の使い方調査を行った。日本に比べると個人でいる割合が高く、園全員が集まることを大切にする意識移行やその集合場面を確認できた。2012年度は、2011年度から続く国内事例調査と、申請時に計画したデンマークとドイツでの調査を実施することができ、幼稚園と保育所との一体的施設としての保育施設の価値などを明らかにすることができた。特に国内事例においては、移行時に環境のギャップが最も大きいとされる、既存の幼稚園に新しく保育所機能を追加した事例での施設の使われ方調査を行い、その結果を2013年度のこども環境学会の大会にて発表することができた。その際、0,1,2歳児には、従来考えられてこなかった共有空間を作ることによる多様な施設の使用が明らかになった。また、計画当初予想しなかった、避難訓練など保育所にのみ課される義務が、移行した後の試行錯誤としても存在していることがわかった。2013年度は、2012年度に達成しえなかった、デンマークの事例調査での施設の使われ方調査から、3歳以上児と3歳未満児とが一体的な施設で居ることの特徴を明らかにする。これによって、日本の保育施設のステレオタイプを明らかにすることができる。また、合わせて認定こども園協会事務局長で認定こども園運営者の柿沼平太郎氏に協力者となっていただきながら、2012年度の認定こども園化に際して体験した自らの経験や認定こども園事務局長としての全国事例、そして本研究3年度で調べた事例を擦り合わせながら、特に今後増加すると思われる幼稚園から認定こども園に向けた移行を中心とした、移行のためのチェックリストを作成する。1つは、一体が行われているデンマークでの行動観察調査・空間の使い方調査を行い、国内の認定こども園・幼稚園保育所でのデータを追加した。デンマーク調査からは、筆者が以前進めた既往スウェーデンでの研究と同様に、日本に比べると個人でいる割合の高いことが分かった。それに加えて、一体化したことによって、園全員が集まることを大切にしはじめたという意識や、それに基づく全員集合の場面を確認することができた。昼寝など日本では見られない0,1,2歳での屋外空間の活用も確認できた。日本国内では、認定こども園移行時に0,1,2歳児保育を追加した事例での動きがわかった。昼食時の什器変更など、まとめて言えば、当初は0,1,2歳児より人数が多い3歳以上児のように、一斉方式で環境整備を行っていたが、経年に応じて個々の成長に応じたものやより可変的なものに切り替わる試行が確認できた。この移行期でのプロセスは、0,1,2歳児保育を行う上でのポイントとなる視座である。以上の様に、幼稚園保育所のこども園への移行に関する現況とプロセスを明らかにすることができた。2011年度は、全国的(東北から沖縄まで)に保育施設を訪問し、各地の現況とそれらの特徴を把握することができた。A.特に、認定こども園の全国第1号の秋田県井川町では、保育と3歳児の長時間(従来の保育所)保育の実施が必須となった総合施設の新制度に対するズレ、こども園が普及していない沖縄県では5歳児保育所保育が少ない代わりに5歳児公立幼稚園保育があること、雇用が望める地域愛知県高浜市では保育所型こども園の開始などの自治体ごとの特徴や施設の状況を把握することができた。調査を経る中、こども園に移行した保育施設、保育所機能を追加して3年未満の保育施設を中心に選定して訪問、ヒアリング調査を行った。また、それらB.訪問した各地で、こども園化するための追加機能に着目し、その環境移行に関する試行を中心としたヒアリング調査も行った。追加機能としては、保育所(02歳児)機能、調理室、などがあり、02歳児保育の排泄(オムツ含)の環境などが試行の項目として上がった。そして、C.追加機能においては、保育所(02歳児)機能の増設が移行の上では最も大きな特徴だが、肥大化と建物の距離や複数の建物と道路との関係が多様化していることがこども園の特徴であり、環境移行の上で障害となりやすいものであり、現況を抑えることができた。

2011年度には、道路を移動して数分歩くもの(埼玉)、道路を挟んで隣地に分棟するもの(神奈川)、敷地内で改修して進めているもの(埼玉)、敷地内に幼稚園を転用、分棟するかたちで進めているもの(埼玉・広島ほか)があった。名前としてのこども園ではなく、一体的な運営ができる、連携があるこども園への移行ができるような試行を記録する必要性を見つけた。海外での施設における1日中の詳細調査の予定を2013年度6月に延期した。詳細な調査については行えていないが、その分の新しい概況などを把握する事ができた。2013年度は、2012年度に達成しえなかった、デンマークの事例調査での施設の使われ方調査から、3歳以上児と3歳未満児とが一体的な施設で居ることの特徴を明らかにする。これによって、日本の保育施設のステレオタイプを明らかにすることができる。また、合わせて認定こども園協会事務局長で認定こども園運営者の柿沼平太郎氏に協力者となっていただきながら、2012年度の認定こども園化に際して体験した自らの経験や認定こども園事務局長としての全国事例、そして本研究3年度で調べた事例を擦り合わせながら、特に今後増加すると思われる幼稚園から認定こども園に向けた移行を中心とした、移行のためのチェックリストを作成する。海外の概況を把握すること、こども園での詳細な実測調査を行うこと予定である。海外調査、国内事例調査の追加、調査協力謝金、データ入力等海外の概況を中心として、引き続き国内の移行事例を集めると共に、具体的な事例調査を行う予定である。
タンパク質リン酸化反応によるシナプス伝達効率制御のメカニズム

LTP研究から、シナプス後側のカルモジュリンキナ-ゼIIやCキナ-ゼがシンプス可塑性発現に重要であるとされる。そこでまず、これらの酵素のシナプス後部に局在する基質タンパク質(の特性)を明らかにすることが必要不可欠と考え、単離シナプス後肥厚部(PSD)内のこれら2種の酵素の基質の性質を調べ、さらに、自己リン酸化型カルモジュリンキナ-ゼの役割を明らかにする目的で、それに対する特異抗体を作製した。1.大脳PSD中に、ミエリン塩基性タンパク質とは異なる分子量17KのCキナ-ゼ基質を検出した。2.大脳皮質、海馬PSDには6種の、小脳PSDには4種の主要なカルモジュリンキナ-ゼ基質を認めた。250K基質は、P_<400>タンパク質ないしその類縁タンパク質であった。200K基質はミオシンとの類似性を示した。PSD中の細胞骨格関連のフォドリン、アクチン、チュブリン、カルモジュリンはリン酸化されなかった。3.カルモジュリンキナ-ゼIIαサブユニットのMet^<281>からCys^<289>に相手するペプチドを人工合成し、リン酸化後、HPLCでリン酸化ペプチド(PYー66)を精製し、兎に免疫した。得られた血清から抗非リン酸化ペプチド抗体成分を吸収した後、IgGを調製した。抗体はELISAでPYー66に対して特異性の高い反応を認めた。Western blottingでは、自己リン酸化型カルモジュリンキナ-ゼIIを認識した。PSD画分に対しても、大脳皮質、海馬の画分で自己リン酸化型α,βサブユニットを認識した。小脳PSDでも、自己リン酸化型α,β,β'サブユニットバンドと反応した。Westernでのバンド出現の時間経過はCa^<2+>非依存性活性の発現経過とよく一致していた。培養細胞では、NMDAあるいは、ionomycin処理でキナ-ゼIIの自己リン酸化が起きたニュ-ロンを染めた。ラット脳シナプス後肥厚部(PSD)に内在するリン酸化基質のモノクロ-ナル抗体を作製するにあたり、その準備段階として、それらの基質についてタンパク化学的な検討を行った。まず大脳PSDには、自己リン酸化される酵素自身を除いて主要な基質が4種(250K,200K,180K,140K Mr)ある。250Kタンパク質はIPCC3DDレセプタ-であるPCC400DDタンパク質の類縁タンパク質、200Kタンパク質はミオシン重鎖であるらしいことが示唆された。140Kタンパク質はCa結合タンパク質であるらしい。現在、抗140Kタンパク質抗体を産生する13個のハイブリド-マクロ-ンを得たところで、近々それらの抗体の特性を明かにし、それらを用いた研究に移行する予定でいる。180Kから200Kタンパクに対しても免疫を始めている。PSDにはカルモジュリンキナ-ゼII活性の他にキナ-ゼC活性も検出されている。特に小脳PSDで活性が高い。大脳PSDでは分子量17Kの、小脳SとDでは18Kのキナ-ゼC基質が検出された。このうち17Kタンパク質について生化学的に調べた。このタンパク質はPCC2DD画分、シナプトソ-ム、シナプス膜画分のいずれにも存在する。

これらの画分中の低分子キナ-ゼC基質は従来ミエリン塩基性タンパク質(MBP)であると考えられていたが、我々の発見した17Kタンパク質は電気泳動上の移動度、等電点、抗原性などの点でMBPとは異なることを明かにした。この17Kタンパク質はシナプス構造内の唯一のキナ-ゼC基質であるので、そのシナプス機能における役割が注目される。現在、17Kタンパク質、18Kタンパク質の抗体を作製中である。LTP研究から、シナプス後側のカルモジュリンキナ-ゼIIやCキナ-ゼがシナプス可塑性発現に重要であるとされる。そこでまず、これらの酵素のシナプス後部に局存する基質タンパク質(の特性)を明らかにすることが必要不可欠と考え,単離シナプス後肥厚部(PSD)内のこれら2種の酵素の性質を調べ、さらに、自己リン酸化型カルモジュリンキナ-ゼの役割を明らかにする目的で、それに対する特異抗体を作製した。1.大脳PSD中に、ミエリン塩基性タンパク質とは異なる分子量17KのCキナ-ゼ基質を検出した。2.大脳皮質、海馬PSDには6種の、小脳PSDには4種の主要なカルモジュリンキナ-ゼ基質を認めた。250K基質は、P_<400>タンパク質ないしその類縁タンパク質であった。200K基質はミオシンとの類似性を示した。PSD中の細胞骨格関連のフォドリン、アクチン、チュブリン、カルモジュリンはリン酸化されなかった。3.カルモジュリンキナ-ゼIIαサブユニットのMet^<281>からCys^<289>に相当するペプチドを人工合成し、リン酸化後、HPLCでリン酸化ペプチド(PYー66)を精製し、兎に免疫した。得られた血清から抗非リン酸化ペプチド抗体成分を吸収した後、IgGを調製した。抗体はELISAでPYー66に対して特異性の高い反応を認めた。Western blottingでは、自己リン酸化型カルモジュリンキナ-ゼIIを認識した。PSD画分に対しても、大脳皮質、海馬の画分で自己リン酸化型α,βサブユニットを認識した。小脳PSDでも、自己リン酸化型α,β,β'サブユニットバンドと反応した。Westernでのバンド出現の時間経過はCa^<2+>非依存性活性の発現経過とよく一致していた。培養細胞では、NMDAあるいは、ionomycin処理でキナ-ゼIIの自己リン酸化が起きたニュ-ロンを染めた。
脳を模倣した記憶モデルの構築

神経科学的知見に基づいて構築した海馬の神経回路網モデルを用い、次の点を明らかにした。1.CA3神経回路網の複雑な時空活動の投射によって生じるCA1錐体細胞の膜電位ゆらぎを雑音とし、貫通路からCA1神経回路網に加わるしきい値を超えない周期信号を入力として、海馬CA3-CA1神経回路網で確率共鳴が起こることを明らかにした。2.強化されたシャファー側枝シナプスコンダクタンスの空間パターンとして蓄えられた記憶パターンを、上記の確率共鳴によって、CA1神経回路網の出力パターンとして想起できることを示した。3.海馬神経回路網モデルのシャファー側枝シナプスがCA1錐体細胞内のCa^<2+>濃度に依存して可塑的変化を起こすようにしたとき、δリズムを起こしているCA3神経回路網の10Hz周期刺激に対する応答(カオス応答)によって、シャファー側枝シナプスにLTPが生じることを示した。4.CA3神経回路網の反回性興奮結合がSTDPルールに従って変化するとき、それらのシナプスコンダクタンスが二峰性分布に収束することを示した。分布が収束した後は、学習によってシナプスコンダクタンスの空間分布が変わっても、平均シナプスコンダクタンスとリズム活動の周波数は変化しないことを明らかにした。これは、反回性回路でLTPとLTDが同時に起こっているからである。5.反回性興奮結合がSTDPルールに従って変化するCA3神経回路網の局所領域をθバーストで刺激すると、刺激部位からニューロン活動の放射状伝搬が生じることを明らかにした。これは反回性結合が非対称に強化されるからである。この放射状伝搬は、刺激が無くなっても30s程度繰り返されるので、短期の記憶パターンと考えることができる。6.CA3神経回路網の反回性興奮シナプスとシャファー側枝シナプスがSTDPルールに従う海馬CA3-CA1神経回路網モデルを用い、上記のニューロン活動の放射状伝搬により、入力信号の時系列報をCA1神経回路網のニューロンが学習できることを明らかにした。本研究計画の目的は、海馬を模倣した記憶モデルを作ることである。海馬のCA3とCA1領野を模倣した神経回路モデルを用いた。これら2層の神経回路は、それぞれ256個の錐体細胞と25個の抑制性介在ニューロンで構成されており、シャファー側枝シナプスを介して結合されている。CA3層は、自発活動を起こし、その時空活動は複雑である。CA1層は自発的に活動を起こすことはなく、CA3層の自発活動を受け、CA1錐体細胞の膜電位にゆらぎ(雑音)が生じる。この雑音の強さはシャファー側枝シナプス結合の強さに依存する。また、CA1層は、貫通路からも、しきい値を超えない信号を受ける。貫通路信号に対するCA1層の応答の信号対雑音比(SNR)は、CA1錐体細胞に生じた雑音の強さに依存し、典型的な確率共鳴の特性を示した。また、強化したシャファー側枝シナプス結合で表現した記憶パターンを,確率共鳴によって想起することができた。すなわち、確率共鳴によって生じたCA1錐体細胞の発火の空間パターンは強化されたシャファー側枝シナプスの空間パターンと一致した。CA3およびCA1層のエッジの影響を少なくするために、各層の錐体細胞と介在ニューロンの数をそれぞれ1024個と100個に増やした。

その結果、SNRのシャファー側枝結合強度依存性は上記の256個の錐体細胞から成る小さな神経回路の場合とほぼ同じであった。これは、256個の錐体細胞から成る神経回路がサイズとしては十分で、エッジの影響もそれほど大きくないことを示唆している。LTPとLTDは共に錐体細胞内のCa^<2+>がトリガーとなって起こる現象であり、Ca^<2+>濃度に2つのしきい値が存在する。本CA3-CA1モデルを用い、自発的なδリズムが苔状線維からの入力に対してカオス的に応答するとき、シャファー側枝シナプスがLTPを起こすようにできた。しかし、このモデルには、NMDA受容体チャネルを通して流れ込むCa^<2+>電流が陽には表現されていない。現在、NMDA受容体チャネルのモデル化を試みている。来年度以降の研究計画を念頭に置き、STDPによるCA3層の自発リズム活動と興奮伝導の制御に関する予備的研究も行った。たとえば、高周波のバースト刺激を加えた部位に興奮伝播のソースが形成され、刺激を止めた後も、しばらくの間保持されることが分かった。これは、CA3層の各領域に対応したCA1層の記憶パターンをある時間秩序をもって想起できる可能性を示唆している。[CA3神経回路網モデルの複雑な活動に依存したシャファー側枝シナプスのLTP/LTD]海馬を模倣した記憶モデルを作るために、神経生理学的知見に基づいたシナプスの可塑的変化をモデル化する必要がある。シャファー側枝シナプスの可塑的変化にはNMDA受容体チャネルが関与しており、CA1錐体細胞内のCa^<2+>濃度に依存してLTPやLTDが起こる。また、CA1錐体細胞内のCa^<2+>濃度の上昇はCA3神経回路網の時空活動に大きく依存する。昨年度は、CA3-CA1神経回路網モデルを用い、CA3神経回路網モデルの複雑な時空活動に依存してシャファー側枝シナプスがLTPやLTDを起こすことを示した。しかし、このモデルにはNMDA受容体チャネルを通って流れ込むCa^<2+>電流やAMPA受容体チャネルのイオンコンダクタンス変化などは陽に表現されていなかった。本年度は、CA1錐体細胞モデルを2コンパートメントモデルとし、スパイン内Ca^<2+>濃度と細胞体内Ca^<2+>濃度を区別した。これにより、NMDA受容体チャネルを通って流れるCa^<2+>電流を陽に表現し、スパイン内Ca^<2+>濃度に依存したLTPとLTDを再現できた。[CA3神経回路網モデルにおけるニューロン活動の放射状伝播と記憶保持]シャファー側枝シナプスのLTP/LTD誘導に影響を与える海馬CA3神経回路網の時空活動を制御する必要がある。海馬CA3領野に豊富に存在する反回性結合のシナプスはスパイクタイミングに依存した可塑的変化(STDP)を起こすことがわかっている。そうであれば、複雑な時空活動を起こしている神経回路網では、反回性シナプス結合の強さが時間とともに変化し、CA3神経回路網の自発的時空活動の性質が時間とともに変化する可能性がある。しかし、シナプスがSTDPに従う場合、神経回路網の複雑な自発活動の性質やシナプス結合強度の空間分布はむしろ安定化することを見出し、その機構を明らかにした。さらに、シナプスがSTDPの性質をもつ場合、CA3神経回路網の局所領域にシータバースト刺激を加えると、刺激位置から放射方向に興奮性結合が強化されることを見出した。