hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
領域横断的な思考を促す小・中学校理科カリキュラムの開発

小学校については,平成28年度以降,授業実践がほぼ終了し,改善された授業が通常のものとして実施されているという計画であった。これについては,共同研究者による授業実践を,第63回北海道小学校理科教育研究大会,および,北海道教育大学附属釧路小学校の公開研究会でおこなうことができた。また,中学校に関しては,教科書の部分改定を考慮した上での授業研究を開始するという計画であった。この実践面の成果については,釧路中学校理科教育研究会主催の第55回北海道中学校理科教育研究大会(於北海道釧路市)の研究理論,および共同研究者の勤務する公立中学校での授業実践において活用することができた。本研究では、小・中学校理科における理科授業において、「領域横断的な思考」を促すための授業モデルを開発することを目的としている。そのために、理論面と実践面の2つの方向から研究を推進している。理論面の研究では、現行の学習指導要領で示されている内容を、米国のSTEM教育のフレームで示されている「7 Crosscutting Concepts」(7つの共通する重要な概念)を参考に、系統性を保ちつつ再構成することを試みている。今年度については、7つの概念のうち「Structure and function」(構造と機能)に特に焦点を当て、小学校と中学校の連結を考慮しながらカリキュラムの開発をおこない、論文として発表することができた。教科書を対象とする文献調査では、STEM教育の動向が日本のカリキュラムに与える示唆についての考察を昨年に引き続きおこなった。この考察の結果、平成32年度より順次実施される学習指導要領で謳われている「深い学び」を具体化するための視点を得ることができた。これにともなう学会発表については、国内学会(地方大会)での発表が2件、国際会議での発表を1件おこなうことができた。実践面の研究においては、アクションリサーチ(PDCAサイクル)の考え方を基本に、質的な方法と量的な方法を併用して、子供の「科学的な知識や概念」の変容過程をイメージマップテストやテキストマイニングなどの手法を用いて客観的に捉えることを重視している。昨年度までの研究成果をもとに、これらの分析手法をさらに発展させることができた。この手法(テキストマイニングのコーディング)については国内学会で発表している。これらの理論研究と実践研究の成果は、釧路中学校理科教育研究会の研究理論として活用され、第64回全中理北海道大会・第56回道中理札幌大会で研究協力者によって発表されている。申請時の計画に沿って理論面と実践面の2つの方向から研究を推進することができた。理論面については、国内学会と国際会議で研究成果を発表することができた。また、発表と並行するかたちで論文を作成することもできた。実践面については、小学校と中学校の双方において授業実践をおこなうことができた。小学校については、平成28年度以降、授業実践がほぼ終了し、改善された授業が通常のものとして実施されているという計画であった。
画像認識型・拡張現実による根管用単眼三次元内視鏡を用いた次世代根管治療機器の開発

根管治療は硬組織に囲まれ、直接見ることが困難な狭小な根管を治療対象としている。歯の内部に広がっている髄腔の立体的な位置関係を把握することは重要である。知覚情報の強化により、見えない根管の立体構造を可視化することができれば、根管治療の精度と安全性の向上に寄与する。本研究では、高精細化した拡張現実ディスプレイを用いて、CTデータから構築した歯根や根管の三次元CT画像(実物大三次元映像)を実空間に表示した。また、拡張現実により実空間に浮かんで見える歯根や根管の三次元CT画像とコンピュータビジョンによる歯の画像認識により患者の位置・姿勢の取得を行なった。根管治療は硬組織に囲まれ、直接見ることが困難な狭小な根管を治療対象としており、歯の内部に広がっている髄腔の立体的な位置関係を把握することは重要である。本研究では、拡張現実により実空間に浮かんで見える歯根や根管の三次元CT画像(実物大三次元映像)とヒトの視覚機能を超えるコンピュータビジョンによる画像認識により患者の位置・姿勢の取得を行い、CTデータから構築する根管の実物大立体映像を現実空間に提示した。また、リアルタイムにその根管内の構造を確認し、「根管形態、隣接する歯周組織、歯根と上顎洞底や下顎管との関係はどうか」「今操作している位置に根管内部の側枝・破折や歯周ポケット内縁下歯石があるか」「根管の仮想内視鏡における治療前の計画通りに根管治療が進んでいるかどうか」など三次元的な識別精度、処理速度を評価し、次世代根管治療機器としての将来的な可能性と問題点を検証する。本研究では、拡張現実により実空間に浮かんで見える歯根や根管の三次元CT画像(実物大三次元映像)とヒトの視覚機能を超えるコンピュータビジョンによる画像認識により患者の位置・姿勢の取得を行い、CTデータから構築する歯根および根管の実物大立体映像を現実空間に提示した。また、拡張現実ディスプレイとコンピュータビジョンの高解像化・高画質化・高速化を行った。医歯薬学研究計画調書の内容と進行状況がほぼ同一のため。可視光・特殊光画像を計測するカメラとレーザ距離計測センサを同一光軸上に配置することで、各情報の位置関係を一体化し、位置ズレなく異種情報を計測する。高輝度白色LEDによる通常観察に加え、特殊光による画像強調観察、拡大内視鏡観察、顕微内視鏡観察、断層イメージングなど根管の可視光画像・特殊光画像および距離情報を同時計測し、立体画像として提示する単眼三次元異種情報計測システムを開発する。当初の計画よりも単眼三次元異種情報計測システム開発・改良費を要することが判明し、高速画像制御コンピュータビジョン開発・改良費を抑えたため。高輝度白色LEDによる通常観察に加え、特殊光による画像強調観察、拡大内視鏡観察、顕微内視鏡観察、断層イメージングなど根管の可視光画像・特殊光画像および距離情報を同時計測し、立体画像として提示する単眼三次元異種情報計測システムを開発するための、単眼三次元異種情報計測システム開発・改良費に用いる。
マイクロRNAによる骨組織細胞間ネットワーク

近年、マイクロRNA(miRNA)の研究が精力的に行われている。最近の報告では細胞外小胞中にmiRNAが包含され、血液循環により、他臓器の細胞に取り込まれると考えられており、miRNAは細胞間の情報伝達因子であるとされている。本研究は、miRNAおよび骨芽細胞から出芽する基質小胞に着目し、新たな骨代謝調節系の確立を目指す。初年度の研究により、明らかになったものを以下に示す。(1)miRNAの発現解析を行った結果、骨芽細胞から出芽する基質小胞中にmiRNAが包含されていた。(2)既存の報告および公開データベースを基に、骨代謝に関わるmiRNAが基質小胞中に認められた。(3)選択的に基質小胞内に取り込まれるmiRNAが複数存在した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
言語横断型知識発掘システムに関する研究

インターネット時代を迎えて,地球規模の情報資源が現出しつつあると言われる.WWW(World Wide Web)は,その典型的な例である.しかし,WWWは,ばらばらに構築された,言語も文化も異なるホームページが互いに接続されて,利用可能になっているだけであって,そこから真に必要な知識を発掘する方式はまだ確立されていない.本研究では,WWWに代表される知識資源の大海から,必要な知識を発掘する方式を,とくにその多言語処理面から追求する.具体的には,次の多言語機能をもつ知識発掘システムの実現を目指す.1.ある言語で表現された情報資源に対して,それとは別の言語を使って問い合わせることができる.例えば,英語のホームページの集まりに対して,日本語で質問を出すことを可能にする.2.複数の異なる言語で表現された情報資源の集まりに対して,自分の一番使いやすい言語を使って,問合せを出し,必要な情報を発掘することができる、例えば,さまざまの言語を使ったホームページの集まりに対して,だれでも母国語を使って問い合わせ,知識を発掘することを可能にする.多言語知識発掘システムのため本研究では以下の項目について研究を実践した.1)対訳辞書を用いた検索語の翻訳手法,および並列コーパスによる統計的手法などを用いた効果的な多義性の除去手法,2)フォント埋め込み型HTML/XML文書による多言語文書のブラウジングシステムの実現,3)大量の多言語HTML/XML文書格納のためのHTML/XML文書データベースの開発.インターネット時代を迎えて,地球規模の情報資源が現出しつつあると言われる.WWW(World Wide Web)は,その典型的な例である.しかし,WWWは,ばらばらに構築された,言語も文化も異なるホームページが互いに接続されて,利用可能になっているだけであって,そこから真に必要な知識を発掘する方式はまだ確立されていない.本研究では,WWWに代表される知識資源の大海から,必要な知識を発掘する方式を,とくにその多言語処理面から追求する.具体的には,次の多言語機能をもつ知識発掘システムの実現を目指す.1.ある言語で表現された情報資源に対して,それとは別の言語を使って問い合わせることができる.例えば,英語のホームページの集まりに対して,日本語で質問を出すことを可能にする.2.複数の異なる言語で表現された情報資源の集まりに対して,自分の一番使いやすい言語を使って,問合せを出し,必要な情報を発掘することができる、例えば,さまざまの言語を使ったホームページの集まりに対して,だれでも母国語を使って問い合わせ,知識を発掘することを可能にする.多言語知識発掘システムのため本研究では以下の項目について研究を実践した.1)対訳辞書を用いた検索語の翻訳手法,および並列コーパスによる統計的手法などを用いた効果的な多義性の除去手法,2)フォント埋め込み型HTML/XML文書による多言語文書のブラウジングシステムの実現,3)大量の多言語HTML/XML文書格納のためのHTML/XML文書データベースの開発.今年度は、主に多言語情報検索の中心的な技術である言語横断情報検索(Cross-Language Information Retrieval)の手法について研究を行った。言語道断情報検索へのアプローチとしては、検索対象文書群をあらかじめ問合せ言語に翻訳する手法、利用者の問合せを検索対象言語に翻訳する手法、多言語シソーラスなどの中間言語を用いる手法などが考えられる。本研究では、入手可能な言語資源にできるだけ依存しないという方針から、比較的入手が容易な機械可読辞書と単言語コーパスを用いる手法を用いた。具体的にはまず機械可読の対訳辞書によって問合せの翻訳を行い、次に検索対象言語の単言語コーパスを用いて訳語の曖昧性を解消する、訳語の曖昧性解消の手法として、検索対象言語の単言語コーパスにおける2単語の相互情報量(Mutual Information)を用いる手法を考案し、実装を行った。この手法を用いて日本語-英語間を対象とした言語道断情報検索の性能評価実験を行い、本手法による訳語曖昧性解消の有効性を確認した。また、多言語情報検索システムにおける索引付けの際に必要な要素技術の一つである文書の言語/符号系の自動識別アルゴリズムについて研究を行った。本アルゴリズムは、まず各符号系の学習データにおける1バイト符号分布の特徴の分析によって識別を行い、それによって識別できなかった文書については、学習データにおける隣接2バイト符号値のベクトル距離の比較を行うことによって言語/符号系を識別する。その成果として、日本語、中国語、韓国語およびヨーロッパ言語で書かれた文書に対して平均98%以上の正解率が得られた。本研究は,ある言語で表現された情報資源に対して,それとは別の言語を使って問い合わせることができたり,複数の異なる言語で表現された情報資源の集まりに対して,自分の一番使いやすい言語を使って,問合せを出し,必要な情報を発掘することができるような,多言語機能をもつ知識発掘システムの実現を目指すものである.これを利用することによって,例えば,英語のホームページの集まりに対して,日本語で質問を出して,必要な知識を獲得することや,さまざまな言語を使ったホームページの集まりに対して,だれでも自分の一番得意な言語(母国語)を使って問い合わせ,知識を発掘することが可能となる.平成12年度は,平成11年度で検討した日本語・英語間の言語横断情報検索技術をさらに発展させるための研究を行った.対訳辞書を用いた検索語の翻訳手法を改良し,並列コーパスや類義語辞典,WWWからの情報を用いて,より精度の高い訳語の導出を行う方式を開発した.具体的には,機械翻訳の技術と統計的手法を用い,効果的な多義性の除去を可能としている.これによって,従来よりも自然な訳語の選択が可能となった.さらに,XML等に代表される構造化文書を対象とした,精度の高い情報検索手法を開発した.

本研究はある言語で表現されたネットワーク上の情報資源に対して,それとは別の言語を使って問い合わせを行ない,必要な知識を獲得することのできるような多言語知識発掘システムの開発を目的としている.今年度は以下の項目について研究を行なった.・昨年度に引き続き,文書と検索語の記述言語に依存しない文書検索方式の開発を進めた.具体的には,対訳辞書を用いた検索語の翻訳手法,および統計的手法を用いた効果的な多義性の除去方法によって,検索語を対象言語に翻訳することによってこれを実現する.今年度は,多言語コーパスを用いた多義性除去,問合せ拡張,適合性フィードバック等の複数の手法を効果的に組み合わせる手法を提案し,これまでと比べて検索精度を向上することができた.・大量に発生する多言語HTML文書,多言語XML文書を効率良く管理するためのXMLデータベースアーキテクチャを検討した.まず,一般に広く普及している関係データベースを用いてこれらの文書を格納,検索する手法を開発た.さらにプロトタイプシステムを実装し,その有効性を検証した.・多言語の電子文書を扱う際,システムにあらかじめフォントを用意しなくても検索,表示が可能となるようなフォント埋め込み型多言語文書データモデルを開発した.文書の記述にはXMLを用い,文書内容を表わす全文テキストに加えて,文書の見た目を表現するためのビットマップデータ,外字フォント,メタデータ等を含んでいる.漢字文献を対象に,提案モデルに基づいたプロトタイプシステムを実装し,その有効性を検証した、本研究では,次の多言語機能をもつ知識発掘システムの実現を目指す.(1)ある言語で表現された情報資源に対して,それとは別の言語を使って問い合わせることができる.例えば,英語のホームページの集まりに対して,日本語で質問を出して,必要な知識を獲得することを可能にする.(2)複数の異なる言語で表現された情報資源の集まりに対して,自分の一番使いやすい言語を使って,問合せを出し,必要な情報を発掘することができる,例えば,さまざまの言語を使ったホームページの集まりに対して,だれでも自分の一番得意な言語(母国語)を使って問い合わせ,知識を発掘することを可能にする.さらに,こうした多言語情報資源と在来型のデータベースとの融合についても研究する.すなわち,ある言語で書かれたXML文書のなかのキーワードと,別の言語で実現しているデータベースの中のキーワードとを関連づけて,両者を融合させる方式を研究する.本年度は,昨年度に引き続き多言語知識発掘システム実現のための基礎項目の研究を実施した.具体的には,・対訳辞書を用いた検索語の翻訳手法,および並列コーパスによる統計的手法などを用いた効果的な多義性の除去手法大量の多言語HTML/XML文書格納のためのHTML/XML文書データベースの開発を行なった得られた研究成果は適宜国内外の研究集会にて発表した.
GITRによるILC2の機能制御

これまでに、GITR欠損マウスにおけるパパイン誘発性肺炎症およびRag2欠損GITR欠損マウスへのIL-33気管内投与による肺炎症は、いずれも野生型マウスと比較して強く抑制され、肺炎症時のILC2の活性化が抑制されることから、ILC2に発現するGITRが肺炎症増悪に必要であることがわかった。肺組織より単離したILC2を用いた実験から、GITRはIL-33シグナルと協調的に作用し、IL-9の産生誘導を介してILC2の増殖、サイトカイン産生を亢進することが示唆された。ILCの機能制御にTNF受容体型分子のシグナル経路が関与することを初めて報告した本知見は、ILCの新たな機能制御機構の存在を示唆するものである。さらに、IL-33シグナルへのGITRによる増強作用の分子メカニズムについて、in vitroにて検討を行った結果、NFκB、p38、Erkのシグナル伝達経路が関与することがわかった。In vitroにてILC2をIL-33もしくはGITRアゴニストで刺激すると、NFκB、p38、Erkのリン酸化が誘導されることがウェスタンブロット法による解析によりわかった。そこで、IL-33単独、GITR単独、IL-33+GITR共刺激それぞれにおいて、NFκB、p38、Erkの各シグナル分子特異的阻害剤処理を行った。その結果、いずれの阻害剤処理においても共刺激によるIL-9の転写が抑制され、さらにIL-5,IL-13の遺伝子発現および培養上清中の産生量の増強も阻害剤処理により有意に抑制された。なかでもNFκB阻害剤については、すべてのサイトカイン発現が完全に阻害された。次に、IL-9とIL-5,IL-13の関係性を詳細に検討した。これまでに、IL-9中和抗体処理によりIL-5,IL-13の産生亢進が抑制されるという結果が得られていた。そこでさらに、IL-13欠損マウス肺組織由来のILC2をIL-5中和抗体存在下でIL-33+GITR共刺激を行った。その結果、IL-5およびIL-13非存在下においても、GITR共刺激によるIL-33刺激依存的なIL-9の遺伝子発現の亢進が認められた。このことから、GITRシグナルはIL-33シグナル依存的なIL-9の発現を亢進し、IL-9がILC2にオートクラインに作用することでIL5,IL-13の産生を亢進させる、という機構が明らかとなった。以上のように、仮説に一致する実験結果が得られており、本研究は順調に進展している。GITRシグナルは肺炎症時のILC2の増殖と活性化を亢進する。定常状態の肺組織中のILC2細胞数はGITR欠損マウスにおいて正常であり、肺炎症発症の前後でILC2におけるGITRの発現レベルは変化しない。肺炎症時にILC2へのGITRシグナルが活性化されるには、GITRリガンド(GITR-L)発現細胞との相互作用が必須であり、GITR-L発現細胞こそが、炎症を惹起する引き金となると考えられる。これまでに、フローサイトメトリーによる解析では、GITR-L発現細胞は特定出来ていない。mRNA発現については、候補となる細胞を示唆する結果が得られている。そこで今後、GITR-L発現細胞の特定のため、パパイン誘導性肺炎症、IL-33誘導性肺炎症を誘導し、炎症の前後での肺組織中の各免疫細胞におけるGITR-Lの発現をリアルタイムPCR法、およびフローサイトメトリー法にて網羅的に解析する。候補となる細胞をin vitroで培養し各サイトカイン刺激によるGITR-L発現変化を解析し、GITR-Lによる肺炎症制御機序を明らかにする。さらに、ヒトPBMC由来のILC2において、GITRの発現とサイトカイン刺激による発現変化について解析を行い、アレルギー性疾患の治療標的としての有用性を検証していく。自然リンパ球(ILC)は、自然免疫系において機能するリンパ球細胞で、なかでも肺や皮膚、脂肪組織に存在するILC2は、Th2サイトカインIL-5、IL-13の産生を介してアレルギー性呼吸器炎症、寄生虫感染防御、アトピー性皮膚炎等の病態形成に関与する。我々は、肺組織中のILC2にTNF受容体型T細胞共刺激分子であるGITR (glucocorticoid-induced TNF receptor family-regulated gene)が高発現することを見出した。ILCの機能制御にTNF受容体型分子のシグナル経路が関与する報告はなく、本知見はILCの新たな機能制御機構の存在を示唆するものである。そこで本研究は、GITRシグナルによるILC2の活性化制御機構を解明し、これらを標的としたアレルギー性炎症疾患の新規治療法開発につながる基盤技術の確立を目指す。これまでに、GITR欠損マウスにおいて、パパイン誘発性肺炎症が野生型マウスと比較して強く抑制され、肺炎症時のIL-13、IL-5産生ILC2の増加が抑制されることを確認した。さらに、Rag2欠損GITR欠損マウスへのIL-33気管内投与においても有意な肺炎症の減弱が確認され、ILC2に発現するGITRが肺炎症増悪に必要であることがわかった。肺組織より単離したILC2をex vivoにて培養し、IL-33を添加するとIL-5、IL-13産生が誘導される。IL-33に加えて抗GITRアゴニスト抗体で共刺激すると、STAT5依存的にIL-5、IL-13産生が著しく亢進することがわかった。

さらに、GITR共刺激はIL-33依存的なIL-2、IL-9の産生、細胞増殖を亢進させることが確認された。以上より、GITRはIL-33シグナルと協調的に作用しILC2の増殖、サイトカイン産生を亢進することが示唆された。GITR欠損マウスにおいて、パパイン誘発性肺炎症が強く抑制された。そこでさらに、IL-33気管内投与により誘導される肺炎症について検討したところ、GITR欠損マウスにおいて顕著な肺炎症の減弱が認められた。GITRはT細胞等にも発現が認められることから、T細胞、B細胞を欠損したRAG2欠損マウスとRAG2欠損/GITR欠損マウスにてIL-33気管内投与を行ったところ、RAG2欠損/GITR欠損マウスにおいて、肺組織中の好酸球、ILC2の細胞数が減少し、肺胞洗浄液中の好酸球数、IL-5、IL-13サイトカイン量がいずれもRAG2欠損マウスと比較して顕著に減少し、肺炎症病態の減弱が認められた。このことから、T細胞ではなくILC2に発現するGITRが肺炎症の増悪に寄与することが示唆された。次にex vivo肺組織ILC2においてIL-33刺激依存的なIL-5、IL-13の産生、およびIL-2、IL-9の産生、細胞増殖が、抗GITRアゴニスト抗体の共刺激により亢進した。IL-33刺激依存的なIL-5、IL-13産生のGITR共刺激による亢進は、抗IL-9中和抗体処理により顕著に抑制された。この結果から、IL-33シグナルに対するGITRによる増強効果はIL-9産生誘導を介することが示唆された。実際にRAG2欠損/GITR欠損マウスにおけるIL-33誘導性肺炎症の減弱は、IL-9同時投与により回復した。これらのことから、GITRシグナルはIL33シグナルと協調的に作用し、IL-9産生を介してILC2の増殖、サイトカイン産生を亢進することでアレルギー性肺炎症病態に寄与することがわかった。以上のように、仮説に一致する実験結果が多く得られており、本研究は順調に進展している。これまでに、GITR欠損マウスにおけるパパイン誘発性肺炎症およびRag2欠損GITR欠損マウスへのIL-33気管内投与による肺炎症は、いずれも野生型マウスと比較して強く抑制され、肺炎症時のILC2の活性化が抑制されることから、ILC2に発現するGITRが肺炎症増悪に必要であることがわかった。肺組織より単離したILC2を用いた実験から、GITRはIL-33シグナルと協調的に作用し、IL-9の産生誘導を介してILC2の増殖、サイトカイン産生を亢進することが示唆された。ILCの機能制御にTNF受容体型分子のシグナル経路が関与することを初めて報告した本知見は、ILCの新たな機能制御機構の存在を示唆するものである。さらに、IL-33シグナルへのGITRによる増強作用の分子メカニズムについて、in vitroにて検討を行った結果、NFκB、p38、Erkのシグナル伝達経路が関与することがわかった。In vitroにてILC2をIL-33もしくはGITRアゴニストで刺激すると、NFκB、p38、Erkのリン酸化が誘導されることがウェスタンブロット法による解析によりわかった。
松枯れに強いマツの抵抗性に関する遺伝資源量と地理的変異の推定

マツ材線虫病に強いマツを開発するための基礎情報を得るため、九州地域のマツの持つ抵抗性とマツノザイセンチュウの病原力を検証した。九州各地のマツ林からの実生苗に対してマツのザイセンチュウを接種したところ、平均生存率は16%(836%)で、かつ生存率は地域によって異なっていた。また過去の結果と同様の傾向で、マツ林で抵抗性が異なることが示唆された。さらにマツノザイセンチュウの病原力の検証を抵抗性マツ人工交配家系で行ったところ、抵抗性の高いマツ実生苗は比較的強い病原力を持つマツノザイセンチュウ系統でも高い生存率であった。1.解析対象マツ林の選定とマツノザイセンチュウの収集とサンプリング九州各地に存在しているマツ林から,マツ材線虫病の被害度および球果結実状況を調査した上で,福岡県2箇所,佐賀県2箇所,長崎県1箇所,熊本県3箇所,大分県1箇所,宮崎県2箇所および鹿児島県1箇所から球果を採取した。また,一部箇所では,マツの枯死個体からマツノザイセンチュウを採取した。2.マツノザイセンチュウ接種用苗の育苗九州7県から収集したマツ球果のうち,十分な種子がとれた合計146母樹からの種子を平成22年3月に播種した。3.各母樹およびマツ林のマツ材線虫病抵抗性評価平成22年度以降に行う九州各地のマツの抵抗性評価を客観的に行うには,マツノザイセンチュウの接種頭数とそれによる病原力の差の影響を確認することが必要である。そこで,抵抗性クロマツ人工交配家系8家系の2年生苗に濃度の異なる線虫懸濁液を接種した。その結果,平均生存率はどの家系においても接種頭数が多いほど低下する傾向であるが,これまでの抵抗性マツ苗生産に際して行われる線虫接種頭数(マツ2年生苗1本あたり5000頭接種)で,概ね評価可能と予想された。また,各地に存在するマツノザイセンチュウの病原力を客観的に行うには,マツ側の反応が安定的であるか検証する必要がある。そこで,これまでに育苗している抵抗性クロマツ2年生苗に対して,マツノザイセンチュウ島原個体群を接種(マツ2年生苗1本あたり5000頭接種)し,その生存率について過去に実施した結果と比較したところ,自然交配家系では同一母樹であっても年次間差が大きいが,人工交配家系では年次間差は存在しなかった。これまでの報告では最大15家系であったが,今回85家系について検証できたことから,人工交配家系を用いることで九州各地に存在するマツノザイセンチュウ系統の病原力評価を客観的に行えることが明らかになった。1.解析対象マツ林の選定とマツノザイセンチュウの収集とサンプリング九州各地に存在しているマツ林から,マツ材線虫病の被害度および球果結実状況を調査した上で,福岡県1箇所,佐賀県1箇所,長崎県1箇所,熊本県3箇所,大分県2箇所,宮崎県2箇所および鹿児島県1箇所から球果を採取した。2.マツノザイセンチュウ接種用苗の育苗平成22年3月に播種した系統の苗を、平成23年7月に接種検定に向けて、平成23年3月に移植した。また、九州7県から収集したマツ球果のうち,十分な種子がとれた合計160母樹からの種子を平成23年3月に播種した。3.各母樹のマツ材線虫病抵抗性評価の変動要因について平成23年度に行う九州各地のマツの抵抗性評価について、その能力変動要因をある程度把握するため、マツ採種園から得た自然交配家系に対する生存率の変動要因を推定した。その結果、これまでいわれているような接種検定時の気象条件はあまり影響が無く、種子を形成する際の受粉・開花期の気象条件(降水量)に影響されていることが推測された。これは花粉の飛散状況が変動するためと推測された。1.九州各地の10箇所のマツ林から採種した実生後代合計138系統に対してマツノザイセンチュウ(島原系統)を接種(以後接種検定とする)したところ、全く病徴が現れなかった健全個体の割合を示す健全率の平均は12%(3%36%)、生存率の平均は16%(836%)であった。この結果はマツノザイセンチュウ抵抗性品種を開発する際に行った接種検定の結果と同程度であった。次に、佐賀県と宮崎県、福岡県と長崎県で今回試験に使用した種子を収集したマツ林について、接種検定後の平均生存率等を過去に行ったマツノザイセンチュウ抵抗性品種を開発する際に行った接種検定の結果と共に検証した。その結果、平均生存率は今回及び過去の接種検定の結果共に、佐賀県>宮崎県、福岡県>長崎県となり、各地域のマツ林が持つマツ材線虫病に対する抵抗性の強弱の順位が存在している可能性を示唆する結果が得られた。

以上の結果は、野外に存在するマツ林でのマツ材線虫病抵抗性遺伝子を有する個体の頻度が異なる可能性があり、今後抵抗性品種の選抜や薬剤散布等によるマツ材線虫病の防除を効果的に行うためには、地域のマツ林の抵抗性を把握する必要があることを示唆するものであった。2.マツ材線虫病の被害が著しい九州地域の現存するマツ林からマツノザイセンチュウ14系統を収集し、宿主であるマツの遺伝的要因を均一化したアカマツ・クロマツの人工交配家系に対して接種検定を行ったところ、抵抗性評価が低い系統間の交配家系では平均生存率が42%(16%89%)、抵抗性評価が高い系統間の交配家系では平均生存率が81%(56%100%)となった。また、分散分析等による解析から、線虫系統によらずクロマツの抵抗性ランクが上位であるとの間で順位が大きく変動する結果は得られなかった。よって、高い抵抗性を有する系統のみを植栽することでマツ材線虫病の被害をかなり軽減できる可能性を示すことができた。
生体磁気学的手法を用いた小児脳の可塑性の研究

脳に受けた損傷が回復を示す、あるいは本来ある脳の領域が持つ機能が異なる機能を持つようになることを脳の可塑性といい、可塑性は幼弱であればあるほどその能力は旺盛であるといわれている。本研究は、幼小児期に受けた損傷あるいは先天性の脳形成異常の症例において、どのような機能を持ち、本来の領域以外の部位で機能を営んでいるかどうかを検討することである。このために、大脳半球の電気的活動をより精緻に捉えることが可能なMEGを用いて以下のような症例にその機能分布について検討した。focal cortical dysplasia2例、band heterotopia2例、hemimegalencephaly 1例、periventricular heterotopia 1例、その他の脳回異常3例と、片麻痺を主訴とするhemisphericcortical dysplasia2例を対象とし、全頭型脳磁計を用いて正中神経電気刺激による体性感覚誘発磁界(SEFs)を測定し、N20m反応の潜時、信号源位置、方向を求めた。その結果、11例中6例で中心溝近傍で皮質形成異常、脳回パターンの異常を認めたが、SEFs信号源の推定により中心溝が同定できた。このうち4例においてN20mの潜時、振幅、電流方向の異常が認められた。電流方向の異常が認められたことは、皮質脳回が形成されるにあたって、電気的に通常の脳回の方向ではなく、異なった細胞構築がなされ、歪んだ脳回が形成され、その結果電流方向がさまざまな様式を示すと考えられた。形成異常皮質には形態の多様性に加えて、電気生理学的な機能異常も多様であり、その背景に脳形成時の脳回の歪みが存在するのではないかと考えられた。大脳半球の容積が減少し、脳回脳溝パターンの異常を示す疾患群のうち半球性皮質形成異常に対して、脳磁図解析によりてんかん性突発波の信号源推定を行った。2例では突発波は患側半球に限局しており、皮質形成異常のてんかん源性が示唆された。1例では突発波信号源は健側半球にも推定された。脳波では検出できない突発波を脳磁図で記録できたことより、脳磁図は空間分解能や感度に優れると考えられた。小児期あるいは胎生期に、脳に形態的に明らかな損傷を受けた患者かしばしば軽微な神経症状しか示さない場合がある。このような例では損傷を受けた部位に残存機能かあるが、別の部位で代償機能を有している事が考えられる。本研究では以下の例で、MEGおよびfMRIによる検討を行った。症例は24歳女性で、軽度の右片麻痺を示し、左大脳半球に巨大な嚢胞様病変があり、最も薄い脳実質はMRI上5mm程度であった。右片麻痺は日常生活に問題ない程度で、精神遅滞を合併しない。体性感覚誘発磁界(SEFs)を測定すると、右正中神経刺激時のN20mは低振幅、潜時が延長していた。その信号源は薄い皮質にわずかに確認できる脳溝の後壁に推定された。また、右手掌握運動時のfMRIでは左半球のSEFs信号源近傍、右半球では中心前回に、両側性に活動が認められた。

著しい形態異常のある脳皮質にも運動・知覚機能が残存していると考えられた。大脳皮質形成異常は神経芽細胞の移動障害によって生ずる脳の奇形である。その中のBandheterotopia(BH)は一部の細胞の移動が表層皮質まで到達せずに停留してしまい、帯状の異所性灰白質を示す形成異常である。難治てんかんを合併したBH2症例において、生体磁気学的手法により、その機能を検討した。プロトン核磁気スペクトロスコピーでは、N-acetylaspartateとcreatineの比は、表層の皮質と皮質下の異所性灰白質とで有意差はなく、細胞構築およびその代謝はほぼ同様の性質を有していると考えられた。一方、BHが全周性の症例1ではN20mの低振幅で潜時が延長しており、その信号源は浅層皮質に推定された。てんかん波の信号源は2症例とも深部灰白質部位に推定された。細胞の性状は近似しているが、表層まで到達した細胞群は正常機能を、途中で停留した細胞群は異常に発火していると考えられた。脳に受けた損傷が回復を示す、あるいは本来ある脳の領域が持つ機能が異なる機能を持つようになることを脳の可塑性といい、可塑性は幼弱であればあるほどその能力は旺盛であるといわれている。本研究は、幼小児期に受けた損傷あるいは先天性の脳形成異常の症例において、どのような機能を持ち、本来の領域以外の部位で機能を営んでいるかどうかを検討することである。このために、大脳半球の電気的活動をより精緻に捉えることが可能なMEGを用いて以下のような症例にその機能分布について検討した。focal cortical dysplasia2例、band heterotopia2例、hemimegalencephaly1例、periventricular heterotopia1例、その他の脳回異常3例と、片麻痺を主訴とするhemisphericcortical dysplasia2例を対象とし、全頭型脳磁計を用いて正中神経電気刺激による体性感覚誘発磁界(SEFs)を測定し、N20m反応の潜時、信号源位置、方向を求めた。その結果、11例中6例で中心溝近傍で皮質形成異常、脳回パターンの異常を認めたが、SEFs信号源の推定により中心溝が同定できた。このうち4例においてN20mの潜時、振幅、電流方向の異常が認められた。電流方向の異常が認められたことは、皮質脳回が形成されるにあたって、電気的に通常の脳回の方向ではなく、異なった細胞構築がなされ、歪んだ脳回が形成され、その結果電流方向がさまざまな様式を示すと考えられた。形成異常皮質には形態の多様性に加えて、電気生理学的な機能異常も多様であり、その背景に脳形成時の脳回の歪みが存在するのではないかと考えられた。大脳半球の容積が減少し、脳回脳溝パターンの異常を示す疾患群のうち半球性皮質形成異常に対して、脳磁図解析によりてんかん性突発波の信号源推定を行った。2例では突発波は患側半球に限局しており、皮質形成異常のてんかん源性が示唆された。1例では突発波信号源は健側半球にも推定された。脳波では検出できない突発波を脳磁図で記録できたことより、脳磁図は空間分解能や感度に優れると考えられた。
神経傷害部位と喉頭麻痺の症状・回復の関係に関する基礎的・臨床的研究

一般的に、喉頭領域における神経障害部位とその機能の関連については未だ検討が進んでおらず、本研究ではこれについて、臨床的・基礎的な検討を行っている。平成20年度は主に臨床的な検討を行った。発声機能には声門間隙の広さと声帯の粘弾性が深く関与しており、声門間隙は狭く、声帯の粘弾性が良好な程発声機能は良好となるとされる。声帯麻痺患者を神経障害部位により頭部神経障害群、胸部神経障害群、頸部神経障害群に分類し、発声機能(MPT, MFR)、ストロボスコピーで観察した発声時喉頭像(声門間隙の広さ、声帯粘弾性)、CTで評価した声帯の厚み・高さの違いについて各群間にて比較を行った。発声機能のついては頸部障害群で最も良い結果であり、頭部障害群と胸部障害群の間では大きな差はなかった。発声時喉頭像については頸部障害群で最も声門間隙が狭く、声帯の振動が良好な例が多く、頸部障害群で声帯の粘弾性が良好となる傾向が示唆された。喉頭の評価はストロボスコピーが一般的であるが、3次元的な構造の把握が困難であり、当教室では3D-CTを用いていた。これにより声帯の厚みや垂直方向の高さについて観察するととができた。結果、厚みについて各群間で差は認められなかったが、頸部障害群にて声帯の固定位置が低い位置にある例が多いという結果を得た。過去の報告では、動物実験において神経障害後の神経回復が良好な程、声帯の萎縮が軽度で、声帯の固定位置が正中に近い位置にあるとされる。本年度の検討結果は、頸部障害群で最も神経回復が良好であることを示唆するものであった。しかし、臨床検討であるが故、神経障害の程度については各々不明であり、これらを統一する必要がある。今後動物実験を行い、神経障害程度を統一したモデルで検討を行う予定である。
突風現象を生ずる対流雲の構造と力学

日本のように湿潤な大気中で竜巻やダウンバーストを生ずる対流雲の構造と力学を、ドップラーレーダー等の観測データと数値シミュレーションにもとづき明らかにした。また、竜巻が発生する環境場を把握するため、1961-2000年の40年間の竜巻のデータベースを整備し、1988-1999年の気象庁の高層観測データにもとづいて、環境場のバルクパラメータの特性を調べた。竜巻を生ずる対流雲に関しては、1990年9月19日夜、台風19号の外縁部にあたる関東地方で3個の竜巻が発生した事例をドップラーレーダーを用いて調べ、9個の「小型スーパーセル」と呼ばれる特殊な対流雲が発生していたことを見つけ、その詳細な構造を解明した。更に、当夜21時の館野における高層観測データを基本場として対流雲の数値シミュレーションを行い、観測された対流雲の構造と振る舞いを良く再現することに成功した。シミュレーションで得られた小型スーパーセルは約1時間の周期で世代交代を繰り返した。渦度収支の解析から、竜巻を生ずるメソサイクロンの鉛直渦度は、環境場の水平風の持つ水平渦度を対流雲の鉛直流で立ち上げることにより形成されていたことがわかった。また、1996年7月5日に千葉県で2つの竜巻が発生した事例のドップラーレーダー観測から、世界で初めて小型スーパーセルの世代交代を観測した。ダウンバーストを生ずる対流雲に関しては、1994年9月8日に埼玉県美里町で発生したダウンバーストの事例を詳細に解析した。特別観測で得られた当日15時の前橋・館野の高層観測データにもとづく数値シミュレーションを行ったところ、観測された特徴を良く再現する対流雲が得られ、ダウンバーストはまず上空での霰/雹の荷重により引き起こされ、続いて0°C近くの霰/雹の融解による冷却と、これには及ばないものの雨の蒸発による冷却によって加速されたことが示唆された。本研究は以下の3課題に分けて行っている。本年度行った研究は以下の通りである。・1.突風現象を生ずる積乱雲の力学の解明1990年9月19日夜、関東地方に9つの小型のスーパーセルが発生した事例について、館野の21JSTの高層観測をもとに積雲モデルを用いた数値シミュレーションを行い、ドップラーレーダーで観測された小型のスーパーセルの特徴を良く再現することに成功した。この結果は、1997年度日本気象学会春季大会のシビアストームの分科会と1997年度日本流体学会年会で講演発表した。・2.突風現象を生ずる積乱雲の環境場の把握196193年までの我が国の竜巻のデータベースを整備し、その解析結果をアメリカ気象学会誌に発表した。また、突風現象を生ずる積乱雲の環境場の特性を把握する基礎研究として、全国の気象庁高層気象観測データにもとづき、対流有効エネルギー(CAPE)、バルクリチャードソン数、可降水量などのバルクパラメーターの地域別の季節変化を解析し、1997年度日本気象学会春季大会のポスターセッションで発表した。・3.突風現象のドップラーレーダーによる探知と予測可能性1994年9月8日午後、埼玉県美里町で発生したダウンバーストの詳細な解析を現地調査を含めた地上データ、レーダーデータに基づいて行い、日本気象学会誌に発表した。当日は、強化観測による前橋と館野の高層観測データがあるので、今後このデータに基づく数値シミュレーションを行い、解析から得られた降雹特性やダウンバーストの特性との比較を通して、突風現象を生ずる積乱雲の力学を明らかにすることが期待できる。

本研究は以下の3課題に分けて行っている。本年度行った研究は以下の通りである。・1.突風現象を生ずる積乱雲の力学の解明昨年度数値シミュレーションに成功した、1990年9月19日夜、関東地方で観測された小型のスーパーセルの事例について、セル内に生ずるメソサイクロンの鉛直渦度の成因を詳細な解析により調べ、その成果を第48回理論応用力学講演会で講演発表した。また、突風現象を生ずることの多いスコールラインの力学も数値シミュレーションによって調べ、同講演会及び東アジアにおけるメソスケール循環と豪雨に関する国際会議で発表した。・2.突風現象を生ずる積乱雲の環境場の把握昨年度整備した我が国の竜巻のデータベースに基づき、高層観測地点と竜巻の発生地点の近い沖縄を対象領域に選んで、竜巻発生時の環境場の対流有効エネルギー(CAPE)、バルクリチャードソン数、可降水量などのバルクパラメーターとの関係を解析し、アメリカ気象学会の第19回シビアストーム学会で発表した。・3.突風現象のドップラーレーダーによる探知と予測可能性1994年9月8日午後、埼玉県美里町で発生したダウンバーストの詳細な解析を現地調査を含めた地上データ、レーダーデータに基づいて行い、日本気象学会の気象研究ノートに発表した。また、この事例に関して、雹の粒径分布も考慮した数値シミュレーションを開始した。また、1996年7月5日千葉市付近で2つの竜巻を発生させた小型のスーパーセルを成田空港気象ドップラーレーダーにより検出することに成功し、現地調査と合わせて解析した結果を気象研究ノートに発表した。本研究は突風現象を生ずる積乱雲の力学の解明、その環境場の把握、ドップラーレーダーによる探知と予測可能性の3つの課題に分けて行っている。本年度は、過去2年間にわたって解析を続けてきた1990年9月19日夜、関東地方に発生した小型のスーパーセルのドップラーレーダーによる解析結果をまとめ、アメリカ気象学会誌に発表すると共に、当夜の館野における高層観測データを環境場とする数値シミュレーションで再現した小型のスーパーセルの力学、特にメソサイクロンの形成過程を詳細に調べ、その成果をメソスケール数値予報に関する日米ワークショップで発表した。我が国や米国南東部などの湿潤な地域で下層の環境風の鉛直シアが強いときに発生する小型のスーパーセルの下層のメソサイクロンの鉛直渦度は、米国中西部に発生する古典的スーパーセルと異なり、主として環境風の持つ水平渦度にその起源を持つことがわかった。また、過去2年間詳細な観測データの解析を行ってきた1994年9月8日の埼玉県美里町のダウンバーストについては、雹をそのサイズにより21のカテゴリーに分けて予報する詳細な雲物理過程を組み込んだ数値モデルを開発し、当日のつくばと前橋の高層観測を環境場とする数値シミュレーションを行った。その結果、観測された積乱雲の振る舞い、降雹特性、複数のダウンバーストの発生とその風速、地上の気温の降下などが非常に良く再現されることがわかり、その成果を北京における電子地球科学に関する国際シンポジウムで発表した。ダウンバーストの発生には、最初雹による荷重、続いて雹の融解とこれにつづく雨滴の蒸発が重要であることがわかった。日本のように湿潤な大気中で竜巻やダウンバーストを生ずる対流雲の構造と力学を、観測データと数値シミュレーションにより明らかにした。
プラディミシンを利用した糖鎖研究用ツールの開発

Pradimicin A (PRM-A)は,マンノースに結合する類まれな低分子化合物であり,糖鎖生物学研究への利用が期待されている。しかしながら,PRM-Aは容易に凝集するために取り扱いが難しく,実用化された例はない。本研究では,「PRM-Aのカルボキシ基をアミド化することによって凝集性を大幅に抑制できる」という独自の知見に基づき,糖タンパク質の蛍光染色と精製,糖鎖切断,および酵母検出に利用できるPRM-A誘導体の開発を目指している。
遺伝性ネフローゼ症候群原因分子と相互作用する蛋白群の同定と発症機序の解析

免疫沈降法、質量分析法を利用して、蛋白尿発症に重要なポドシンに結合する輸送蛋白xを同定した。糸球体内皮細胞マーカーと輸送蛋白xの2重染色によりxがポドサイトに存在することを証明した。siRNAによるxの発現抑制により、ポドシンの細胞膜での発現が著明に低下し、細胞形態の変化も伴った。xの過剰発現により異常ポドシン蛋白の細胞膜への発現の低下が改善した。これらから、輸送蛋白xは、ポドシンの細胞膜への輸送に関係すると考えられた。先天性(遺伝性)ネフローゼ症候群(以下ネ症)に罹患した日本人患者より同定したNPHS2遺伝子異常(蛋白はポドシン)をもとに、ポドシン蛋白の機能発現に必要な蛋白(特にポドシン蛋白を輸送するのに必要な可能性のある蛋白)を同定し、性質を明らかにすることで蛋白尿発症機序を解明し、蛋白尿を発症する新たな病因の探索にもつなげることを目的し、研究を行っている。ポドシン結合蛋白の同定2.このプラスミドをHEK293細胞にトランスフェクトした。4. SDS-PAGEで、蛋白を分離した。5.正常ボドシンに結合していた可能性のある蛋白につき、Agilent社製のLC/MS(岡山大学医学部共同実験室内にある)で、質量分析を行い、蛋白を同定した。多くの蛋白が同定されたが、上記の目的に当てはまると考えられる蛋白につき、現在以下の分析を行っている。1腎臓組織における発現部位。2腎臓以外の組織での発現部位。3同定された蛋白が実際にポドシンと結合しているか否か。先天性(遺伝性)ネフローゼ症候群(以下ネ症)に罹患した日本人患者より同定したNPHS2遺伝子異常(蛋白はポドシン)をもとに、ポドシン蛋白の機能発現に必要な蛋白(特にポドシン蛋白を輪送するのに必要な可能性のある蛋白)を同定し、性質を明らかにすることで蛋白尿発症機序を解明し、蛋白尿を発症する新たな病因の探索にもつなげることを目的し、研究を行っている。4.SDS-PAGEで、蛋白を分離した。5.正常ポドシンに結合していた可能性のある蛋白につき、Agilent社製のLC/MS(岡山大学医学部共同実験室内にある)で、質量分析を行い、輸送蛋白xを同定した。1免疫組織二重染色と共焦点顕微鏡による解析により、xの発現部位を同定した。2輸送蛋白xに対する2種類の抗体を使用した免疫沈降法により、輸送蛋白xがポドシンと結合することが証明された。ポドシンからの免疫沈降法でも同様に輸送蛋白xが結合することが証明された。先天性(遺伝性)ネフローゼ症候群(以下ネ症)に罹患した日本人患者より同定したNPHS2遺伝子異常(蛋白はポドシン)をもとに、ポドシン蛋白の機能発現に必要な蛋白(特にポドシン蛋白を輸送するのに必要な可能性のある蛋白)を同定し、性質を明らかにすることで蛋白尿発症機序を解明し、蛋白尿を発症する新たな病因の探索にもつなげることを目的に、研究を行っている。ポドシンに結合する蛋白を免疫沈降法、質量分析法を利用して同定し、その中に輸送蛋白xが存在した。輸送蛋白xが実際にポドシンと結合するかを両方の蛋白からの免疫沈降法により証明した。また、糸球体内皮細胞などのマーカーと輸送蛋白xの2重染色を行ったあと共焦点顕微鏡で解析し、xがポドサイトに存在することを証明した。siRNAでxの発現を抑制したところ、遺伝子導入により発現させたポドシンの細胞膜での発現が著明に低下し細胞形態の変化も伴った。遺伝性ネ症に罹患した日本人患者に発現する異常ポドシン蛋白(R168H R168C)は細胞膜への発現が非常に低下するが、xを培養細胞内で過剰発現させたところ、それが改善した。
胸髄起始脊髄小脳路の機能的解析ー呼吸運動との関連において

平成1ー2年度の研究の目的として掲げた課題と、それに対する研究成果を以下にまとめる。1呼吸運動に関連する胸髄起始脊髄小脳路細胞(SCT)の同定:1)クラ-ク柱およびその周辺のSCT細胞は同側上行性であった(iーSCT)。2)Rexedの第V、VIII層のSCT細胞は対側上行性細胞であった(cーSCT)。ることが明らかになった。2 iー,cーSCT細胞活動の呼吸運動に伴う動的応答の違い:自発呼吸と人工呼吸下での細胞活動の比較を行ない、次の様な性質の相違が明らかになった。1)iーSCT:呼吸中枢リズムとは無関係に、呼吸運動に伴う胸郭の動きに対応する活動がみられる。迷走神経切断後もリズム活動が存続することから、肺の拡張・収縮とは無関係である。2)cーSCT:人工呼吸下で気胸した状態、すなわち胸郭の動きがない状態でも横隔神経でモニタ-された呼吸中枢リズムに対応した活動がみられる。この細胞群のなかには、呼吸中枢リズム(中枢指令)とともに、胸郭の動きに伴った。(末梢性入力による)活動の変化が見られた細胞も存在した。このとき、中枢による活動と末梢性入力による活動とは拮抗するように作用しており、中枢性入力と運動遂行のフィ-ドバック情報の脊髄内"比較器"の機能をになっている可能性が示唆された。3以上の結果から、交叉性SCT細胞は呼吸運動の中枢性指令を、一方、非交叉性SCT細胞は末梢性情報をモニタ-していることが明らかになった。呼吸運動の調節にどのように関与しているかは、今後、小脳内細胞の解析が必要であろう。初年度の研究の目的として掲げた課題と、それに対する研究結果を以下にまとめる。1胸髄起始脊髄小脳路細胞(SCT)の同定と分類:解剖学的に1)クラ-ク柱細胞,2)Rexedの第V層,3)第VIII層にSCT起始細胞が存在することが報告されていた。今回の実験で,1-群は同側上行性、2-群は対側上行性、3-群には同側と対側上行性細胞が混在していることが明かになった。2胸髄起始SCT細胞活動の呼吸運動に伴う動的応答の解析:上記3群すべてに呼吸運動に対応したリズム活動を示す細胞が存在した。しかし、性質は異なっていた。すなわち、1,2-群の同側上行性SCT細胞は、非動化し人工呼吸に移行しても人工呼吸のリズムに対応した活動が見られるが、気胸し胸郭の動きをなくすとリズム活動は消失した。2,3-群の対側上行性SCT細胞の多くは、自発呼吸のとき呼吸に対応した活動はみられなかった。しかし、非動化し人工呼吸に移行した後、気胸し胸郭の動きをなくした標本では、中枢性呼吸リズム活動を反映する横隔神経活動と一致したリズム活動を示すSCT細胞が存在した。3以上のように、SCT細胞は軸索の上行経路の違いに対応して、機能的にも異なった性質を持つことが明かになった。そして、SCTには末梢性入力情報を小脳に伝達するばかりでなく、脊髄に下降してきた中枢性運動指令情報を小脳に伝える系が存在することが呼吸運動との関連であきらかになった。平成2年度の研究の目的として掲げた課題と、それに対する研究結果を以下にまとめる。1胸髄起始交叉性脊髄小脳路細胞(cーSCT)の同定:前年度すでに、クラ-ク柱およびその周辺のSCT細胞は同側上行性であることを報告した。一方、Rexedの第V、VIII層のSCT細胞は対側上行性細胞であることが明かになった。

2 cーSCT細胞活動の呼吸運動に伴う動的応答の解析:190個のSCT細胞のうち20個が交叉性SCTであった。そのうち、11個が呼吸運動と関連したリズム活動を示した。そのうち7個が吸息相に、残りの4個が呼息相に活動が上昇した。前年度報告した同側上行性のSCTとの性質の違いは以下の様である。1)非動化し人工呼吸に移行したとき、胸郭の動きとは関係なく、横隔神経活動、すなわち呼吸中枢リズムと一致した細胞活動を示した。2)自発呼吸時と人工呼吸時との応答の差を比較することにより、2群に分類できた。第一群は、両状態で全く変化せず、呼吸中枢リズムのみが入力となっていた。第二群は、人工呼吸時に呼吸中枢リズムとともに、胸郭の動きに伴った活動の変化が見られた細胞群である。3中枢性入力と末梢性入力との相互作用:前記第二群での応答の特徴は、呼吸中枢の吸息相に活動が昂進する時、胸郭の拡張に対応して活動がたかまった。そのため、自発呼吸時は、両入力が拮抗するように作用して細胞のリズム活動ははっきりしなくなった。4以上の結果から、交叉性SCT細胞は呼吸運動の中枢性指令をモニタ-し、そのなかには、中枢性指令と実際におきている呼吸運動の末梢性情報を比較し小脳に伝達する系の存在が明らかになった。