hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
感性的好意度評価の変動と脳内可塑的変化との因果性の解明

今年度は前年度に引き続き、本研究計画の仮説である、脳内可塑性変化の誘導によりもたらされた脳活動の変化が好意度の変化を引き起こすという事象の因果性について、ニューロフィードバック実験とそのデータ解析を中心に行った。前年度の実験で示唆された実験の前半・後半で効果量にやや違いがあったことからフィードバックのタイミングを個々人で変動させる事が必要になる可能性を考慮し、フィードバックのタイミングを個人別に変化させ、仮説上の脳内関心領野である線条体・眼窩前頭野・後部帯状回の活動をフィードバックすることによる脳内可塑的変化と好意度の変化の関連性を調べた。実験の結果からは、上記の関心領野の活動をフィードバックさせた場合に確実に好意度変化を引き起こすとは言い切れないという結果であったが、前年度の結果に比べ、ニューロフィードバックによる効果の確度は増す傾向は見られた。同時に発展研究として、脳波による時間解像度の高いニューロフィードバックを行うために、EEGを用いた好意度ののデコーディング実験も行った。結果として、精度はまだ低いものの機械学習アルゴリズムを用いて好意度をある程度脳波から読み取ることに成功した。特にデコーディングに寄与したのは200msから400msの事象関連電位成分であった。以上の結果から、好意度変化に関与する可能性のある脳活動情報は刺激呈示より比較的短時間の成分であり、時間解像度の比較的低いfMRIにて精度の高いニューロフィードバックを行うためには、時間解像度に優れるEEGなどに由来する時間成分情報の使用や、近年発展しているミリ秒単位でのfMRI高速撮像法による活動量の抽出が必要になることが示唆された。今年度は、脳内可塑性変化の誘導によりもたらされた脳活動の変化が、好感度の変化を引き起こすという因果関係を機能的核磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging, fMRI)を用いたニューロフィードバック法により明らかにすることを目的とし、ニューロフィードバック法を行うための実験環境構築の検討を主に行った。主に予備検討として、本研究で用いる脳活動データと類似性のある先行研究で得られたfMRIデータを用いて、関心領域であるBrain valuationsystemとされる線条体、眼窩前頭皮質、後部帯状回と視覚ー運動関連領野である下頭頂小葉の機能的結合と、好意度の変化との関係性をパス解析・因子分析を用いて因果関係性の検討を行った。検討の結果、下頭頂小葉ー眼窩前頭皮質の機能的結合が間接的に好感度の変化に影響する可能性が示唆された。その結果などを元に、実験環境の構築とニューロフィードバックシステムの構築を行い、次年度以降のニューロフィードバック実験を行う予定である。平成28年度からの所属変更に伴い、研究を継続するために、今年度構築した実験環境の移行にエフォートを割いたため、状況としてはほんの少々ではあるが計画より遅れていると言わざるを得ない状況である。しかし、本年度は計画に無かったが追加で行った予備検討により、因果関係性をさらに明らかにするための方策がニューロフィードバック法に加えて明らかになったため、次年度以降に即座に本実験に移ることも可能になったため、遅れは取り戻せると考えている。今年度は、好意度評価時の脳活動から好意度そのものを評価するための脳領域または解剖学的部位の同定のための予備実験を行うと同時に、仮説である脳内可塑性変化の誘導によりもたらされた脳活動の変化が、好感度の変化を引き起こすという事象を検討するためのニューロフィードバック実験環境構築・予備実験を行った。前者に関しては、好感度の逆である不快感・イライラ感を評価可能とする脳部位の同定を試み、実験結果から、縁上回・島皮質・扁桃体や眼窩前頭野などの領域から不快感・イライラ感の評定を行える可能性が示唆された。これらの領域もニューロフィードバック実験の脳活動フィードバック領域として加えることで、ニューロフィードバックの効果を大きくできる可能性がある。後者のニューロフィードバック実験に関しては、本年度は実験環境の構築に時間を多く取られはしたものの、リアルタイムに脳活動をフィードバックするシステムの構築に成功し、2名に対して仮説上の関心領域であるBrain valuationsystemの一部とされる線条体・眼窩前頭野・後部帯状回の活動をフィードバックする実験を行った。予備実験の結果からはニューロフィードバックの効果がある、つまり上記Brain valuationsystemの活動が直接的に好感度を変化させるとはまだ言い切れない現状であるが、予備実験で得られた不快感・イライラ感を評価可能であると考えられる脳領域を加え、また被験者数も増やすことで検討する必要が残されている。平成28年度からの所属変更に伴い、実験環境の移築・またアウトリーチ活動にエフォートを割いたため、計画よりやや遅れていると言わざるを得ない状況である。しかし、前年度に得られた予備実験結果から、更にニューロフィードバックに用いる脳部位の候補が増やせたことから、研究の発展性は大きく広がったといえる。今年度は、本研究計画の仮説である、脳内可塑性変化の誘導によりもたらされた脳活動の変化が、好意度の変化を引き起こすという事象の因果性について、前年度に引き続きニューロフィードバック実験環境構築と予備実験とそのデータ解析を中心に行った。ニューロフィードバックのタイミング制御の構築に時間を要したものの、更に2名分の予備実験データを取得することが出来、仮説上の脳内関心領野である線条体・眼窩前頭野・後部帯状回の活動をフィードバックすることによる脳内可塑的変化と好意度の変化の関連性を調べた。

予備実験の結果からは、ニューロフィードバックが確実に好意度変化を引き起こすとは言い切れないという結果であったが、実験の前半・後半などで効果量にやや違いがあったことからフィードバックのタイミングを個々人で変動させる事が必要になる可能性が示唆された。同時に発展研究として、脳波による時間解像度の高いニューロフィードバックを行うために、好意度の根幹となる要因である快ー不快および覚醒ー鎮静状態のデコーディング実験も行った。結果として、先行研究で行われていた単純な二値判別のみでなく、精度はまだ低いものの回帰分析を用いて段階的な快ー不快度及び覚醒ー鎮静度を脳波から読み取ることに成功している。これに関しても継続して実験を行い、脳波によるフィードバック実験を行うことで研究を発展させる予定である。また、前年度得られた、好感度の逆となる不快感・イライラ感を評価可能とする脳部位の同定については成果をまとめ、国際学会にて発表を行った。研究代表者が主たる業務として参画している大型の産学官連携プロジェクトの遂行において、度重なるプロジェクト内の計画変更や実験実施のため、半年以上の期間に亘り多くのエフォートを割くことが必要になってしまったことが遅延の1つの要因である、また、所属機関に設置されているMRI装置の度重なる不調により、実験が満足に行うことが出来なかったことも要因の1つとして考えられる。しかし、予備実験の結果からはニューロフィードバックのタイミングなどの重要性も明らかになり、研究の発展性は大きく広がっている。今年度は前年度に引き続き、本研究計画の仮説である、脳内可塑性変化の誘導によりもたらされた脳活動の変化が好意度の変化を引き起こすという事象の因果性について、ニューロフィードバック実験とそのデータ解析を中心に行った。前年度の実験で示唆された実験の前半・後半で効果量にやや違いがあったことからフィードバックのタイミングを個々人で変動させる事が必要になる可能性を考慮し、フィードバックのタイミングを個人別に変化させ、仮説上の脳内関心領野である線条体・眼窩前頭野・後部帯状回の活動をフィードバックすることによる脳内可塑的変化と好意度の変化の関連性を調べた。実験の結果からは、上記の関心領野の活動をフィードバックさせた場合に確実に好意度変化を引き起こすとは言い切れないという結果であったが、前年度の結果に比べ、ニューロフィードバックによる効果の確度は増す傾向は見られた。同時に発展研究として、脳波による時間解像度の高いニューロフィードバックを行うために、EEGを用いた好意度ののデコーディング実験も行った。結果として、精度はまだ低いものの機械学習アルゴリズムを用いて好意度をある程度脳波から読み取ることに成功した。特にデコーディングに寄与したのは200msから400msの事象関連電位成分であった。以上の結果から、好意度変化に関与する可能性のある脳活動情報は刺激呈示より比較的短時間の成分であり、時間解像度の比較的低いfMRIにて精度の高いニューロフィードバックを行うためには、時間解像度に優れるEEGなどに由来する時間成分情報の使用や、近年発展しているミリ秒単位でのfMRI高速撮像法による活動量の抽出が必要になることが示唆された。
神経軸索誘導に関与する分子の探索と機能解析

ショウジョウバエ胚の神経筋結合系において、標的認識の際、標的である筋肉細胞がアクチン性の突起(myopodia)を出していることが報告されている。myopodiaは成長円錐との相互作用によりシナプス部に動的に凝集することから、標的認識において重要な構造である可能性が報告されている。しかしながら、その標的認識過程における役割は必ずしも明確ではなかった。そこで本研究においては、標的認識分子カプリシャスの局在とmyopodiaとの関連を解析した。蛍光蛋白質GFPとの融合蛋白質(Caps-GFP)をGAL4-UASシステムを用い特定の筋肉において強制発現させ、共焦点レーザー顕微鏡を用いてその挙動を追った。すると興味深いことに、Caps-GFPは、myopodiaの先端部に集積していた。この結果は標的細胞が突起の先端部に標的認識分子を提示しながら、積極的にシナプス前細胞の成長円錐を探索していることを示唆するものである。Caps-GFPは、myopodiaの先端部への局在は、運動神経が末梢へと伸びていかないミュータントprosperoにおいても起こることから、神経非依存的であることが分かった。さらに、実際に標的認識が、myopodia先端部においておこるかを調べるため、運動神経軸索と筋肉とが最初に接触を開始する瞬間をライブイメージングによって捉えることを試みた。このため、elav-gal4,M12-gal4株を用い、運動神経細胞と筋肉の両方に膜結合型GFPを発現し、その微細構造を可視化した。その結果、確かに、神経筋間の最初の接触がmyopodiaの先端部においておこることを見いだした。以上の結果はシナプス後細胞の方も結合相手の認識過程に能動的に関与するという考え方を支持している。本研究はショウジョウバエにおいて最近開発された方法論である異所発現トラップ法を用い、生体における軸索伸張への影響を直接指標にし、新規の軸索誘導分子を組織的に探索することを目的とする。異所発現トラップの原理は以下の通りである。酵母由来の転写因子GAL4はショウジョウバエにおいても標的配列UASに結合し下流遺伝子の転写を活性化する。異所発現トラップ法は、トランスポゾンP因子を用いUAS配列をゲノムの様々な遺伝子領域に挿入した"標的株"を多数作製し、GAL4を特定のパターンで発現する"パターン株"に掛け合わせることにより、"標的"近傍遺伝子を異所発現させるスクリーニングである。本研究においては"パターン株"としてGAL4をすべての神経細胞において発現するScabrous-GAL4を利用し、"標的株"としては東京都立大学助教授・相垣敏郎博士らが開発したGS株を用いた。約1800の標的株をスクリーニングし、神経系全体での強制発現の初期軸策伸張への影響を免疫組織化学的に調べた。軸策を可視化するマーカーとしては、中枢神経内の軸策をすべて染め出すモノクローナル抗体102および中枢内の縦方向に走る3本の軸策束のみを特異的に染め出すモノクローナル抗体1D4(抗fasciclin II)を用いた。その結果結果約30系統、神経軸索伸長のパターンに特異的な異常の見られるものを単離した。現在Pエレメント挿入部位近傍に存在する原因遺伝子の転写産物をRT-PCR法いよりクローニングする実験を進めているところである。本研究ではショウジョウバエにおいて最近開発された方法論である異所発現トラップ法を用い、生体における軸索伸張への影響を直接指標にし、新規の軸索誘導分子を組織的に探索することを試みた。このため昨年度までの研究計画において約2000系統についてスクリーニングを行い、神経系全体での強制発現が神経軸索伸長に異常を生ずるような系統を約30系統単離した。本年度は、得られた系統についてPエレメント挿入部位近傍に存在する原因遺伝子の転写産物をRT-PCR法によりクローニングし、塩基配列を決定した。得られた塩基配列をもとにホモロジー検索を行い、新規の遺伝子であるかどうか、また新規の遺伝子の場合既知の他の遺伝子との相同性を調べた。その結果、同じ遺伝子座への複数系統の挿入があることが分かり、解析した30系統は16の遺伝子座への挿入株であることが判明した。このうち、12は既知の遺伝子座への挿入であった。その中には、軸索誘導に関わるガイド分子であるslitが含まれていた。この他、神経発生に関与することが知られている転写因子が多数含まれていた(tramtrack, enhancer of split, schunurri, pointedなど)。一方新規の遺伝子座への挿入株は4つしかなく、このうち1つはzink fingerをもつ新規の転写因子ファミリーに属するものであり、他の2つはmyosin様分子、formin homologyドメインをもつ分子をコードしており細胞骨格制御に関連したものと考えられ、残りの1つは既知のドメインをもたない遺伝子で、軸索誘導に関連すると期待されるような遺伝子は含まれていなかった。得られた既知の遺伝子の中にslitが含まれていたことは、本手法が有効に働いていることを示すものであるが、残念ながら本スクリーニングからは新規の軸索ガイド分子の候補を同定することはできなかった。本研究は神経細胞が適切な標的領域に向かって軸索を伸ばした後、特定の標的細胞を認識しシナプス結合を形成する標的認識過程の分子機構を明らかにすることを目的とする。本年度は我々が以前にショウジョウバエ神経筋特異結合における標的認識に関わる分子として同定したCapricious(Caps)の、視神経の層特異的投射過程への関与を検討した。

ショウジョウバエの視神経は約800個の個眼とよばれるユニットから成り、さらに個々の個眼は8個の視神経細胞R1R8で構成されている。R1R8はそれぞれ異なる投射先を持っており、R1R6は脳のlamina領域に、R7、R8はmedullaの異なった層領域M3、M6に投射する。この過程にCapsが関与するかを探るため、まず視神経細胞およびその投射先のlamina、medullaにおけるタンパク質局在を抗Caps抗体を用いた免疫組織学により調べた。その結果CapsはR8と、その投射先であるM3層において特異的に発現していることを見いだした。次にCaps機能欠失変異体における視神経の投射パターンを解析した結果、R8の神経終末の配置パターンに乱れが生じていた。また、本来Capsを発現していないR7においてCapsを異所発現させると、その投射先が変化した。さらに本来視神経の投射を受けないmedullaの深層においてCapsを強制発現すると、視神経が侵入するようになった。以上の結果から、Capsは特定の層領域に投射するシナプス前、後細胞双方において発現することにより、層特異的神経結合形成に寄与することが示唆された。特異的なシナプス形成の機構を解明するため、ショウジョウバエの標的認識分子カプリシャスに関する以下の研究を行った。1.視神経の層特異的投射におけるカプリシャスの役割昨年度計画において我々はカプリシャスが特定の視神経細胞とその標的部位において特異的に発現していること、機能欠失体においてこの標的部位における神経終末の配置パターンに乱れが生ずること、を見いだした。これらの結果はカプリシャスがこの系においてシナプス特異性の決定に関与していることを強く示唆している。そこで本年度はさらにこの可能性を検討するため、カプリシャスを本来発現していない視神経において異所発現し、その影響を調べた。視神経細胞R7とR8は脳内のmedulla領域の異なった層に投射する。カプリシャスはR8とその投射層において発現する一方、R7とその投射層には発現しない。R7においてカプリシャスを強制的に発現すると、R7がより浅い層であるR8の投射領域に投射するようになった。この結果は、カプリシャスが特定の視神経とその標的部位に発現することにより層特異的な投射に関与するという仮説を支持するものである。2.神経筋シナプス形成におけるカプリシャスのライブイメージング神経筋シナプス形成過程においてカプリシャスは特定の運動神経とその標的において発現し、特異的なシナプス形成を媒介する。この過程におけるカプリシャスの挙動を調べるため、筋肉細胞においてカプリシャスと蛍光蛋白質GFPとの融合蛋白質(Caps-GFP)を発現し、共焦点レーザー顕微鏡を用いてその挙動を追った。すると興味深いことにCaps-GFPは、筋肉細胞が伸ばす突起(myopodia)の先端部に集積していた。この結果は標的細胞が突起の先端部に標的認識分子を提示しながら、積極的にシナプス前細胞の成長円錐を探索していることを示唆するものである。
半導体中不純物原子の吸収線を利用した集積形波長モニター

本研究では、半導体中に添加したFeやErなとの元素の吸収スペクトルの挙動探索やその狭帯域化の可能性を探求し、半導体チップにモノリシックに集積可能な新規な周波数基準光波回路を形成する基礎技術の探査と、スペクトルスライス技術を用いた多波長光源の波長安定化への応用を目的とし研究を進め、以下の成果を得た。1)既存のGaInAsP/InP半導体材料にErなどの稀土類元素やFeなどの近赤外域に吸収線を有する元素の添加し、その添加元素固有の吸収スペクトルを用いて、光の絶対周波数を安定化する新しいモノリシック集積型周波数基準デバイスを提案し、それを用いた多波長光源の周波数安定化の構成法を提示した。2) Feを添加したInPの近赤外域における吸収スペクトルを測定するとともに、周囲温度を変化させたときの吸収スペクトル変化などの温度特性を検討し、光通信の使用波長帯である1.5ミクロン帯における絶対波長基準としての可能性を示した。3)周波数基準デバイスにモノリシックに集積可能な新しい高速光検出器として、半導体量子井戸の歪を制御したMSM光検出器を提案し、その基本動作を確認した。4)周波数の絶対確度を高精度に安定化されたスペクトルスライス光源の実現を目指し、それに用いられる1Wに及ぶ超高出力インコヒーレント光の生成とそのスライス光の雑音特性、及びその雑音低減化の新しい手法を提示した。以上、本研究により、化合物半導体中に不純物を添加し、その吸収スペクトルを用いる周波数基準デバイスの可能性を示すとともに、これを用いて周波数の安定化された多数の光を一括して生成する技術への道筋が与えられた。
冷温帯林におけるブナ科樹木の衰退とその要因

冷温帯林で優占する3種のブナ科樹木について、長期観測データの解析から衰退の様式を明らかにしその要因について考察した。天然林の過去20年のデータ解析により、ブナでは大径木が枯死しやすい状況が20年間続いていること、新規加入はあるものの胸高断面積合計は減少し続けていることが明らかとなった。同調査区で進行中のナラ枯れの解析では、ミズナラに被害を引き起こすカシノナガキクイムシの直近には飛ばない特徴的な移動分散様式が示唆された。同様にナラ枯れ被害が進行中の二次林の過去30年のデータ解析からは、他の樹種ではみられない直径成長量の減衰がクリで認められ、被害発生以前からクリが衰退し始めていたことが示された。世界的にブナ科樹木の衰退が報告される中、日本でも分布境界域におけるブナの大径木枯死や、被害が沈静化しないミズナラの集団枯死(ナラ枯れ)、成熟した二次林におけるクリの衰退が見受けられる。昨年度、京都大学芦生研究林のモンドリ谷に設置した16haの固定プロットで、1992年から継続している5年ごとの毎木調査の5回目を執り行った。20年分のデータを解析した結果は、冷温帯林におけるブナの衰退を示唆していた。調査地ではシカの過採食により下層植生が衰退し、土壌流出の傾向が見られる。このような変化がブナの衰退に影響を及ぼしているのであれば、急傾斜地で枯死確率が上がっている可能性がある。ブナ衰退の要因として、斜面傾度などの立地環境と立木密度に注目し、解析を行った。固定プロットの一部(1.5ha)を対象に、立木と枯死幹の位置と標高をDGPSとレーザ距離計を用いて測量した。この測量データから計算した地形要素と立木密度及び個体の胸高直径を説明変数とし、1992年から5年毎のブナの枯死確率を個体レベルで予測するモデルを構築し、モデル選択を行った。その結果、立木密度と個体の胸高直径が最適モデルに説明変数として採択され、胸高直径が太くなり周辺の立木密度が高くなるほどブナの枯死確率が上がっていることが明らかとなった。斜面傾度などの地形要素は説明変数として採択されず、下層植生の衰退がブナの衰退に及ぼす間接的な効果は検出されなかった。これらの結果を2014年3月の学会で発表した。京都府東部の八丁平湿原周辺の二次林を踏査し、ミズナラにみられるナラ枯れの被害拡大パターンを解析するためのデータを取得した。具体的には前年のナラ枯れ被害木の位置をGPSで測位し、生死を判別した上で胸高直径を測定した。この調査はもう1年継続し、天然林のデータとの比較解析を行う。冷温帯の天然林(京都大学芦生研究林のモンドリ谷、16ha)でDBHが10cm以上の樹木個体について5年ごとの毎木調査を継続し、ブナの衰退状況を把握した。1992年の調査から数えて5回目にあたり、5年ごとの4期分の成長枯死データが得られた。19921997年を1期,19972002年を2期,20022007年を3期,20072012年を4期とすると,スギの胸高断面積合計は1期から4期にかけて増大し続けたのに対し,ブナの胸高断面積合計は1期から4期にかけて徐々に減少した。直径の増大に伴う成長量の変化を考慮した上で比較すると,スギとブナの直径成長量は1期から3期にかけて減少し4期に増加した。同様のパターンはミズナラやミズメなど他の優占種でも見られた。また,スギの枯死確率は直径が細いほど高くなっていたのに対し、ブナの枯死確率は直径が太いほど高くなっていた。胸高直径10cm以上への新規加入個体数はブナでは3期にピークが見られた。多くの優占種の成長に同様の影響を及ぼすような長期的な変化が調査地で起こっていること,ブナでは大径木が枯死しやすい状況が20年間続いていること,新規加入はあるものの胸高断面積合計は減少し続けておりブナは衰退過程にあることが明らかとなり、2013年3月の学会で発表した。この調査はあと2年継続し、データの解析は平成26年度に予定している。ナラ枯れは病原菌を媒介するカシノナガキクイムシが移動分散することで被害が拡大していくが、その移動分散様式は明らかになっていない。京都大学芦生研究林のモンドリ谷に設置した16haの固定プロットにおける10年間のナラ枯れ被害拡大様式を解析し、カシノナガキクイムシの移動分散様式を推定した。前年の被害木からのカシノナガキクイムシの分散カーネルが対数正規分布に従うと仮定し、平均と標準偏差を変化させることでピーク位置とばらつき具合の異なる100種類の仮想分散カーネルを準備した。

前年被害木からの距離に応じてカシノナガキクイムシの移動分散確率を計算し、どのような分散カーネルを仮定した場合に被害発生確率を予測するモデルのあてはまりがよくなるのかを探索した。その結果、前年の被害木から300mにピークがあり、比較的ばらつき具合の小さい分散カーネルを仮定した場合が最もモデルのあてはまりがよくなり、直近には飛ばない移動分散様式が示唆された。最適モデルには、胸高直径と移動分散確率以外に周辺10mのミズナラの密度が説明変数として採択され、局所的に集中分布する太いミズナラがカシノナガキクイムシに攻撃されやすいことが明らかとなった。これらの結果を2015年3月の学会で発表した。カシノナガキクイムシは集団でブナ科樹木に穿孔することで健全木も枯死させるが(ナラ枯れ)、天然林と比較すると二次林では穿孔被害木の生存率が高い。穿孔生存木では繁殖成功度が低いので、このような状況はカシノナガキクイムシにとって適応的ではない。二次林において穿孔被害木の生存率が高くなる原因として、寄主木の密度が高い二次林ではマスアタックが特定の樹木個体に集中しきらず、結果的に低密度の穿孔しか受けなかった樹木個体が生存している可能性があげられる。この仮説が正しければ、穿孔生存木は穿孔枯死木の周辺に集中して分布していると考えられる。これを検証するために、穿孔枯死木と穿孔生存木の分布パターンを解析した。京都府東部、八丁平湿原周辺のミズナラとクリが優占する二次林における2008年から2014年までの被害木の分布データを利用して、pair correlation関数の一種であるO-ring statisticを計算し、各年について穿孔生存木が穿孔枯死木の周囲でどのように分布しているのかを解析した。その結果、穿孔生存木は穿孔枯死木に近づくほど集中度合が高く、いずれの年も半径50m圏内ではランダム分布と比較して有意に集中していることが明らかとなった。これらの結果を2016年3月の学会で発表した。八丁平の二次林では、ナラ枯れによるミズナラの枯損以外に、カシノナガキクイムシの穿孔痕がないクリの枯損も目立つ。1980年より3年毎に継続している毎木調査のデータを解析しブナ科の3樹種で比較した。その結果、ブナとミズナラでは胸高直径50cmまでで直径成長量の減衰はみられなかったのに対し、クリでは胸高直径40cmをピークに直径成長量の減衰がみられ、調査地においてはナラ枯れ発生以前からクリが衰退し始めていたことが示唆された。冷温帯林で優占する3種のブナ科樹木について、長期観測データの解析から衰退の様式を明らかにしその要因について考察した。天然林の過去20年のデータ解析により、ブナでは大径木が枯死しやすい状況が20年間続いていること、新規加入はあるものの胸高断面積合計は減少し続けていることが明らかとなった。同調査区で進行中のナラ枯れの解析では、ミズナラに被害を引き起こすカシノナガキクイムシの直近には飛ばない特徴的な移動分散様式が示唆された。同様にナラ枯れ被害が進行中の二次林の過去30年のデータ解析からは、他の樹種ではみられない直径成長量の減衰がクリで認められ、被害発生以前からクリが衰退し始めていたことが示された。【ナラ枯れ被害拡大調査】と【ナラ枯れ被害拡大パターンの解析】については予定通り終了し、解析結果を日本生態学会で発表した。【クリの衰退過程の解析】と【クリの衰退要因の探索】については、台風による被害で調査地への林道が一時寸断された影響で終了しなかったので、今年度に執り行う予定である。森林生態学平成26年度に終了しなかった【クリの衰退過程の解析】を4月より執り行う。八丁平で1980年より継続してきた毎木調査で得られたデータを解析し、直径成長量と生残状況から30年にわたるクリの衰退過程を明らかにする。
微視的構造不安定化に伴う巨視的破壊挙動の解析法に関する研究

昨年度は,ミクロ領域における弾塑性挙動に着目して,ミクロ構造に起因するBauschinger効果の発現メカニズムを明らかにした.これにより,ミクロ構造をマクロ的な弾塑性応答に取り入れることで巨視的な塑性化を説明できるようになった.本年度は,ミクロ領域において破壊現象を想定して,これが巨視的破壊挙動とどのような関係を持ちうるのかに焦点を当てたモデル化及び手法の開発を行い,ある程度の成果が得られた.すなわち,微視的構造不安定化と巨視的破壊挙動との対応をマルチスケールモデルとして構築し,これを適用した数値解析を行い,モデルの妥当性の検証をおこなった.懸案であったミクロ構造の破壊判定とそのマクロ的な物質点における変形(変位)の不連続性については,ハイブリッド型の有限被覆法を開発することで可能となった.ただし,代表体積として選定した周期的なミクロ構造内において如何なる条件下で破壊が起こり,どの物理量としてマクロ的な破壊と関連付けられるかに関しては,数学的に未解決な問題であるため,均質化法的の考え方を直接的に適用することで近似した.そして,マクロ破壊はミクロ構造崩壊時と定義し,マクロ的な破壊面の方向をミクロ構造解析によって同定した.また,マクロ材料不安定自身は弾塑性問題に対する既存の解析手法において負の硬化(=軟化)係数を与えることで追従可能であるが,変位の不連続性を伴う場合には要素レベルの改良などによる対応を検討した.さらに,既存の解析ソフトウェアで評価可能とされるコンクリートの材料軟化挙動について解析し,従来法による結果および実挙動との比較を行った.しかし,実験データが十分ではなく,定性的な比較にとどまっており,開発した手法の信頼性を実務レベルで確認し,アプローチの有用な実証するには至らなかった.今後は,これらの検証を行うとともに,設定するミクロ構造の種類(弾塑性体,粒状体,多孔質体など)を想定し,いくつかのマクロ不安定挙動をシミュレートできるように,解析コードの汎用化も考えていかねばならない.弾塑性問題における巨視的破壊挙動の手始めとして,ミクロ構造に起因するBauschinger効果に着目し,その発現メカニズムを明らかにした.これにより,ミクロ構造をマクロ的な弾塑性応答に取り入れることで巨視的な塑性化を説明できるようになった.ただし,懸案であったミクロ構造の破壊判定とそのマクロ的な物質点における変形(変位)の不連続性の取扱いは未完成である.例えば,コンクリートの場合,代表体積として選定した周期的なミクロ構造(ユニットセル)内において如何なる条件下で破壊が起こり,どの物理量としてマクロ的な破壊と関連付けられるかに関しては,数学的に未解決な問題であるため何らかの工学的近似が必要となる.当該年度は,このための定式化を終えたものの,解析プログラムへの実装は次年度の課題となる.一方,これまで開発を進めてきたマルチスケール解析手法を有限変形問題にまで拡張した.これにより,ミクロ的な幾何学的非線形性がマクロ的な材料不安定につながることがマルチスケールシミュレーションにより数値的に示された.特に,微視的にハニカム構造などの孔を有する多孔質材料(例えば,フォーム,木材)などに本手法を適用することにより,ミクロ-マクロ挙動の連成挙動を捉えることができた.さらに,数学的均質化法において,代表体積要素として適切なユニットセルを与えるためには,どのような条件が必要かについても検討して,分岐理論的見地から,2次元問題におけるミクロ構造は2×2個の周期性を保持するべきであるとの結論を得た.次年度は,マクロ破壊はミクロ構造崩壊時と定義し,マクロ的な破壊面の方向をミクロ構造解析によって同定する.また,マクロ材料不安定自身は弾塑性問題に対する既存の解析手法において負の硬化(=軟化)係数を与えることで追従可能であるが,変位の不連続性を伴う場合には要素レベルの改良などによる対応を検討することにする.昨年度は,ミクロ領域における弾塑性挙動に着目して,ミクロ構造に起因するBauschinger効果の発現メカニズムを明らかにした.これにより,ミクロ構造をマクロ的な弾塑性応答に取り入れることで巨視的な塑性化を説明できるようになった.本年度は,ミクロ領域において破壊現象を想定して,これが巨視的破壊挙動とどのような関係を持ちうるのかに焦点を当てたモデル化及び手法の開発を行い,ある程度の成果が得られた.すなわち,微視的構造不安定化と巨視的破壊挙動との対応をマルチスケールモデルとして構築し,これを適用した数値解析を行い,モデルの妥当性の検証をおこなった.懸案であったミクロ構造の破壊判定とそのマクロ的な物質点における変形(変位)の不連続性については,ハイブリッド型の有限被覆法を開発することで可能となった.ただし,代表体積として選定した周期的なミクロ構造内において如何なる条件下で破壊が起こり,どの物理量としてマクロ的な破壊と関連付けられるかに関しては,数学的に未解決な問題であるため,均質化法的の考え方を直接的に適用することで近似した.そして,マクロ破壊はミクロ構造崩壊時と定義し,マクロ的な破壊面の方向をミクロ構造解析によって同定した.また,マクロ材料不安定自身は弾塑性問題に対する既存の解析手法において負の硬化(=軟化)係数を与えることで追従可能であるが,変位の不連続性を伴う場合には要素レベルの改良などによる対応を検討した.さらに,既存の解析ソフトウェアで評価可能とされるコンクリートの材料軟化挙動について解析し,従来法による結果および実挙動との比較を行った.しかし,実験データが十分ではなく,定性的な比較にとどまっており,開発した手法の信頼性を実務レベルで確認し,アプローチの有用な実証するには至らなかった.

今後は,これらの検証を行うとともに,設定するミクロ構造の種類(弾塑性体,粒状体,多孔質体など)を想定し,いくつかのマクロ不安定挙動をシミュレートできるように,解析コードの汎用化も考えていかねばならない.
神経栄養因子による中枢神経細胞死の防御における細胞内シグナルの解析

Shp-2C/Smutantを発現したニューロンでは、BDNFによるチロシンリン酸化する蛋白質のうち少なくとも4つの蛋白質においてチロシンリン酸化の増強が観察され、そのうち1つはBIT(brain immunogloblin-like molecule with tyrosine-based activation motifs)/SHPS-1であることを見いだした。また、TrkBやTrk及びGrb-2の免疫沈降物中に含まれる蛋白質のチロシンリン酸化は、Shp-2 wild-type及びC/S mutantに影響されず、Shp-2がこれらの蛋白質を基質としていないことが明らかとなった。BDNFによるMAP kinaseの活性化は、Shp-2のホスファターゼ活性に影響されず、Shp-2はMAP kinaseの活性化を制御をしている可能性が低いことが解った。さらにBDNFの生存維持効果に対する、Shp-2のホスファターゼ活性の役割を検討し、Shp-2がBDNFの生存維持効果の一部を担っていることを明らかにした。SCGニューロンにおいては、Shp-2が細胞死を誘導することが報告されているが、大脳皮質ニューロンにおいてはむしろShp-2は生存上昇効果を持つことから、中枢神経系と末梢神経系とでは、ニューロトロフィンのシグナルが大きく違うこと、中でもShp-2がその違いに関わっていることが予想される。Shp-2・BIT/SHPS-1のシグナルにおける非常に興味深い現象として、BDNF刺激に対し高カリウムによる脱分極刺激を同時に起こすとBIT/SHPS-1のチロシンリン酸化が抑制されることを発見した。最近Shp-2・BIT/SHPS-1が記憶の形成といったシナプスの可塑性に関与している可能性が示唆されてきた。それ故、以上の結果は、BDNFのシナプス可塑性の機能を解析する上で重要な知見と考えられる。
プロテオームを活用した新規受傷時期推定マーカーの開発とその法医学的応用

法医実務における損傷受傷時期の診断は極めて重要である。しかし、受傷後早期(35日)の時期証明は困難である。そこで、プロテオーム解析法を用いて、蛋白質発現動態を検索した。Chilinase 3-like 3(Chi3l3)を同定した。Chi3l3 mRNAが受傷後3日という時期に、特異的な爆発的発現(他時期に比して400倍)が認められた。Chi3l3抗体を作成、Wetern blottingを行い、受傷後3日での蛋白質の特異的な増加、組織学的検討にてマクロファージへの局在と受傷後3日の増加が確認した。Chi3l3は受傷後3日に発現する受傷時期推定マーカーとなるものと考える。法医実務における損傷受傷時期の診断は極めて重要な命題である。しかし、受傷後早期(35日)の受傷時期の証明は極めて困難である。しかも、この時期の蛋白質発現動態は全く未知であるために、蛋白質マーカーを利用した解析法を用いることも不可能である。そこで、申請者らは、プロテオーム解析法を用いて、この時期の一部の蛋白質発現動態を検索した。具体的には、6週齢BALB/cマウスの背部に打ち抜き損傷を作製し、2次元電気泳動法を行い、スポットを銀染色にて確認した。解析対象は受傷三日後で、controlとして打ち抜き直後を用い、皮膚損傷部における蛋白質発現状態を直接的に比較した。1回の泳動にて2000程度のspot出現を確認し、かつ、受傷後3日に特異的発現するspotを30個程度見出した。この中で、最大の発現有意差を認めたspotについては、MALDI-TOF-MSにて蛋白質同定検索を行い、chilinase 3-like 3(Chi3l3)と同定した。さらに、遺伝子発現量をReal Time PCR法にて検討し、Chi3l3 mRNAが受傷後3日という時期に、特異的な爆発的発現(他時期に比して400倍!)が認められた。さらに、Chi3l3のプチチドを作成し、アルブミンと結合後に家兎に免疫し、Chi3l3抗体を作成た。得られた抗体を用いて、Wetern blottingを行ったところ、受傷後3日での蛋白質の特異的増加を確認した。また、免疫組織学的検討を行ったところ、Chi3l3はマクロファージに発現しており、やはり受傷後3日に組織学的にも増加が確認可能であった。現在ヒト組織を用いてChi3l3の発現を確認している。具体的には、6週齢

BALB/cマウスの背部に打ち抜き損傷を作製し、2次元電気泳動法を行い、スポットを銀染色にて確認した。解析対象は受傷三日後で、controlとして打ち抜き直後を用い、皮膚損傷部における蛋白質発現状態を直接的に比較した。1回の泳動にて2000程度のspot出現を確認し、かつ、受傷後3日に特異的発現するspotを30個程度見出した。この中で、最大の発現有意差を認めたspotについては、MALDI-TOF-MSにて蛋白質同定検索を行い、chilinase 3-like 3(Chi3l3)と同定した。さらに、遺伝子発現量をReal Time PCR法にて検討し、Chi3l3 mRNAが受傷後3日という時期に、特異的な爆発的発現(他時期に比して400倍!)が認められた。さらに、Chi3l3のプチチドを作成し、アルブミンと結合後に家兎に免疫し、Chi3l3抗体を作成た。得られた抗体を用いて、Wetern blottingを行ったところ、受傷後3日での蛋白質の特異的増加を確認した。また、免疫組織学的検討を行ったところ、Chi3l3はマクロファージに発現しており、やはり受傷後3日に組織学的にも増加が確認可能であった。今後、この抗体を用いて法医剖検例を対象にChi3lの法医実務応用を目指したい。法医実務における損傷受傷時期の診断は極めて重要な命題である。しかし、受傷後早期(35日)の受傷時期の証明は極めて困難である。しかも、この時期の蛋白質発現動態は全く未知であるために、蛋白質マーカーを利用した解析法を用いることも不可能である。そこで、申請者らは、プロテオーム解析法を用いて、この時期の一部の蛋白質発現動態を検索した。具体的には、6週齢BALB/cマウスの背部に打ち抜き損傷を作製し、2次元電気泳動法を行い、スポットを銀染色にて確認した。さらに、遺伝子発現量をReal Time PCR法にて検討し、Chi3l3 mRNAが受傷後3日という時期に、特異的な爆発的発現(他時期に比して400倍)が認められた。さらに、In situ hybridyzationを行ったところ、陽性細胞は受傷後3日に認められた。従って、Chi3l3は受傷後3日に発現する受傷時期推定マーカーとなるものと考える。法医病理学本研究の最大の難関と考えられたChi3l3の抗体作成にて、パラフィン包埋切片にても使用可能な抗体を作成でき、ヒト組織での検討を始めることができたため。最も困難である2次元電気泳動法の再現性を高め、皮膚損傷部における蛋白質発現状態を比較することができた。
抗腫瘍性物質テルペンテシンの合成と分子設計

テルペンテシシは,トポイソメラーゼIIに作用する抗腫瘍性抗生物質である。構造的には他のトポイソメラーゼII阻害剤と大きく異なり,高度に酸化された側鎖を有するユニークなジテルペン構造をしている。本研究者はテルペンテシンの全合成を目的とした研究を行ってきた。これによって得られた新たな知見を以下に示す。テルペンテシン系化合物は,γ-ヒドロキシ-α-ケトアルデヒド構造を有する側鎖部分が活性発現に大きく関与しているものと考えられている。このような高度に酸化された部分構造の構築にあたっては,鎖状の系よりもフラノシド環誘導体を合成中間体とするアプローチがより適切であると考えた。この考えに基づき,本研究者はD-グルコースを出発物質とするアプローチでの合成に成功した。そしてこのルートを用いて,新たな抗腫瘍性物質の創製を目指し,いくつかの複素環と側鎖部分のハイブリッド化合物の合成を行った。また,テルペンテシンのデカリン部分の合成を光学的に純粋なく(+)-Wieland-Miescherケトンから出発して達成した。デカリン部分は四級炭素原子を含む連続した5個の不斉中心を有しており,これらを立体選択的に構築する必要があった。本研究では,還元的アルキル化反応によりトランスデカリン骨格とともに四級不斉中心を構築し,さらにメチル基および水酸基の導入を立体選択的に行うことで目的を達成することができた。本ルートによって得られた化合物は,テルベンテシンの全合成において有用な中間体になり得ると考えている。テルペンテシンはトポイソメラーゼIIに作用する抗腫瘍性抗生物質である。構造的には他のトポイソメラーゼII阻害剤と大きく異なり、高度に酸化された側鎖を有するユニークなジテルペン構造をしている。今年度は活性発現に密接に関与しているものと考えられている側鎖部分の合成法を確立することを目的として合成研究を行った。テルペンテシンの側鎖部分はγ-ヒドロキシ-α-ケトアルデヒド構造を有している。この部分は鎖状の系よりもヘミアセタールを形成することによって安定化されていると考えた。この考えに基づき、本研究者はフラノシド環を合成中間体とする側鎖部分の効率的なアプローチを検討した。その結果、ジアセトングルコースを出発物質として、四酸化オスミウムによる立体選択的なグリコール化、トリフラート試薬を用いた位置選択的なシリル化、リチウムヘキサメチルジシラジドを用いた効率的なエポキシ環の形成などを経由するルートでの合成に成功した。合成したモデル化合物の各種スペクトル解析により、テルペンテシンの側鎖部分は主に二量化したジオキサン構造として存在していることを証明した。さらに、確立した構築法を利用してベンゼン環、ナフタレン環、メトキシベンゼン環、ジメトキシベンゼン環などの芳香環とテルペンテシンの側鎖部分とのハイブリッド化合物の合成を達成した。これらの化合物はテルペンテシンが持たない芳香環を有する新規化合物であり、現在その生理活性の評価を検討中である。
複雑系の構造、統計とダイナミクス

多岐にわたる複雑系に共通して見られる構造、統計とダイナミクスについて主として三つの課題を研究した。1.各種バクテリアのコロニーの特徴的な構造と成長ダイナミクスについて詳しい実験的考察を行った。2.複雑系では対数正規分布が基本的な分布関数であることを基礎付けし、多くの例を示すとともにその社会科学的意味を明らかにした。3.宇宙背景放射温度揺らぎのWMAPデータについて、温度揺らぎを地形の高低とみなし、そのフラクタル性を見出した。複雑系が示す多様な振る舞いから、すべての複雑系に共通する特徴を追求し、それに隠されている単純性や普遍性の有無を明らかにすることを目標にした。1.バクテリアは培地の固さと栄養濃度に応じて多彩なコロニー・パターンを形成する。今年度は主として緑膿菌の周期的コロニー成長の特性の定量的測定を行った。共焦点レーザー顕微鏡を駆使して、コロニー内の菌密度の時間的空間的変化を追い、周期的成長のダイナミクスを調べた。コロニーの成長界面自体はスムーズに前進するが、コロニー内でその高さが周期的に変化し、結果として同心円状のコロニー・パターンが見られることが分かった。これはプロテウス菌や枯草菌の周期的成長の場合と異なる。2.複雑系での統計性はべき乗分布と対数正規分布で特徴づけられることが多い。しかし、私たちはこれまでの研究で、複雑系では対数正規分布がより基本的な分布関数であることを基礎付けし、多くの例を提示してきた。本研究ではさらにコロニー内の枯草菌のサイズ分布が対数正規分布することを明らかにした。3.宇宙背景放射温度揺らぎのWMAPデータについて、温度揺らぎの大小を地形の高低とみなし、平均温度を高度0とする。高度0でのループ(海岸線)の全体および個々のループのフラクタル次元とループのサイズ分布との間の関係を考察し、ある種のスケーリング則が成り立つことを見出した。また、高度を変えた時のループの集合・離散はパーコレーションとみなすことができるが、この場合は通常のパーコレーションとは異なることも明らかにした。複雑系の振る舞いは多様だが、複雑系のすべてに共通する特徴を探求し、それに隠れている単純性や普遍性の有無を明らかにすることを目標にした。今年度は主として緑膿菌と枯草菌の周期的コロニー成長の特性の定量的測定を行った。緑膿菌の場合、コロニーの成長界面自体はスムーズに前進するが、コロニー内でその高さが周期的に変化し、結果として同心円状のコロニー・パターンが見られることが分かった。これはプロテウス菌や枯草菌の周期的成長の場合と異なるが、霊菌とは類似する。本研究ではさらに、対数正規分布の右裾にしばしば現れるべき乗分布の社会科学的意味を明らかにした。3.宇宙背景放射温度揺らぎのWMAPデータについて、温度揺らぎの大小を地形の高低とみなす。ある一定温度の水平面でこの地形を切断すると、等高線ループの集まりのパターンが得られる。まず、このパターンのフラクタル性をチェックした。つぎに、水平面の高度を変えた時のループの集合・離散はパーコレーションとみなせることに注目して、そのパーコレーション転移の性質を調べ、通常の場合とは異なることも明らかにした。複雑系は多岐にわたり、その振る舞いは多様である。このような複雑系のすべてに共通する特徴を探求し、そこに潜む単純性や普遍性の有無を明らかにすることを目標にした。1.複雑系に見られる統計性はべき乗分布と対数正規分布で特徴づけられることが多い。しかし、私たちはこれまでの研究で、複雑系では対数正規分布がより基本的な分布関数であることを基礎付けしてきた。本研究でも、対数正規分布のさらに多くの例を提示した。また、べき乗分布はそれぞれの系に個別的な要因が加わることで現れることを示した。対数正規分布の右裾にしばしば現れるべき乗分布がそれであり、その社会科学的意味を明らかにした。2.宇宙背景放射温度揺らぎのWMAPデータについて、温度揺らぎの大小を地形の高低とみなし、一定温度の水平面でこの地形を切断すると、等高線ループの集まりのパターンが得られる。このパターンのフラクタル性をチェックし、水平面の高度を変えた時のパーコレーション転移の性質を調べ、通常の場合とは異なることを明らかにした。3.バクテリアのコロニーに関し、枯草菌の特徴的な同心円状構造や枝分かれ構造、緑膿菌の周期的成長について詳しい実験的考察を行った。バクテリアコロニー形成は当該研究室における長年の研究の歴史があり、研究が着実に進展しているが、成果に意外性がない。

その点、複雑系の統計性の研究では社会科学との接点が浮き彫りになり、興味深い成果が出た。宇宙背景放射のフラクタル性、特にパーコレーション理論との関連は現時点で従来の宇宙論との関係は見えないが、興味ある成果である。24年度が最終年度であるため、記入しない。複雑系の統計性は、これまで統一的には議論されて来なかった。私たちは、複雑系では対数正規分布が本質的な分布関数であり、通常の線形的な世界でのガウス分布の役割を果たすという作業仮説を立てて、その確立を目指して成果を上げてきた。その意味で、この点をより一層追求しなければならない。今年度の研究によって見えてきた社会科学との関係を詳しく解明する必要がある。宇宙背景放射のパーコレーション理論との関連性は、従来の宇宙論との関係を探る必要があるだけでなく、従来のパーコレーション理論にも一石を投じる可能性がある。
マルチチャンネル分光測光法による極超微粒子の界面化学的挙動の研究

希薄銀イオン溶液と比較的濃厚な臭化物イオン溶液との高速混合により生成した直後の臭化銀極超微粒子を触媒とする、希薄水溶液からの1,1'-ジエチル-2,2'-シアニン塩化物(Dye1と略称)の過渡J凝集の研究を、ストップトフロー・マルチチャンネル分光測光法により行った。臭化カリウムを含んだDye1溶液と、過塩素酸銀溶液とを、大塚電子(旧称ユニオン技研)製ストップトフロー付属装置RA-416型の高速混合器内で混合し、同社製マルチチャンネル分光検出装置MD-400型(広波長幅検出ヘッド付)を用いて混合液の時間分解吸収スペクトルを10100ms程度の時間間隔で測定記録した。通常凝集が起こらないはずの低いDye1濃度でも、溶液混合後直ちにDye1のモノマー吸収の減衰が始まり、それに伴ってJ吸収の過渡的な増大が見られた。この変化の速度は低温ほど大きく、臭化銀の核生成速度と軌を一にしており、臭化銀核生成が接触J凝集の律速段階であることを示した。Dye1の濃度を変えて凝集速度を測定し、j凝集の反応次数を求めたところ、j吸収強度の増加速度を凝集速度とした場合は次数が23となり、モノマー吸収強度の減少速度を凝集速度とした場合は次数が1よりやや大きい程度となった。これは液中モノマーの減少要因が接触j凝集だけではないことを意味する。Dye1と臭化銀の比率を変えた測定では、臭化銀の比率が大きい場合液中モノマーの減少がj凝集より先行し、またこの場合のj吸収帯は幅が広くかつ約10nm短波長側に現れることが判明した。これらのことから、接触J凝集はモノマーのままでの臭化銀表面への吸着と競争し、臭化銀の比率が増すにつれて後者が優勢になるものと考えられる。
ウシ潜在性子宮内膜炎の新規診断基準の確立と分娩後早期繁殖機能促進プログラムの構築

黒毛和種およびホルスタイン種経産牛における潜在性子宮内膜炎の客観的評価手法を確立し、子宮環境と受胎成績との関係を明らかにすることを目的として一連の試験を実施した。その結果、分娩後早期の子宮内膜PMN%はその後の受胎性を予測する上での指標となり得ること、および超音波検査による子宮角直径サイズの変化から子宮内膜炎を診断することには制限があることが明らかとなった。また、乾乳後期の乳牛への不飽和脂肪酸給与は分娩後の子宮修復を促進させる効果があることが示唆された。牛の潜在性子宮内膜炎は診断基準が確立しておらず、臨床現場での診療方針も個々の獣医師の裁量で実施されているのが実情である。そこで今回、ウシの子宮内膜スメア中の多形核白血球の割合(PMN%)を測定することで分娩後早期の子宮内膜の炎症像をモニターすること、膣内留置型プロジェステロン製剤(PRID)を用いた排卵同期化処置が子宮内環境に与える影響、およびその後の繁殖成績との関連を明らかにすることを目的とした。検査開始日において分娩後平均22.4日の黒毛和種授乳牛14頭を供試、検査開始日をDay-7とし、Day 0にPRIDを挿入した。Day 7にPRIDを抜去、PGF2α製剤を筋肉内投与、Day 9にGnRH製剤を筋肉内投与した。14頭中8頭についてはDay 10に定時人工授精を行い(TAI群)、6頭はDay 17に定時胚移殖(TET群)を行い、Day 42に妊娠診断した。すべての供試牛についてDay-7,0,7および14の計4回、メトリチェックにより採取した腟粘液スコアと、サイトブラシにより採取した子宮内膜スメア中のPMN%を測定した。排卵同期化率は100%(14/14)であった。受胎率はTAI群が37.5%(3/8)、TET群が0%(0/6)であった。腟粘液スコアはPRID挿入により有意に増加し、PRID抜去後1週間で有意に減少した。供試牛の平均PMN%は分娩後日数の経過に伴い減少した。また、受胎3頭(受胎群)におけるDay 0での平均PMN%(3.2%)は不受胎11頭(不受胎群)(17.1%)と比較して有意に低かった。受胎群では全頭で同期化処置前後のPMN%が10%未満で推移した。以上の結果より、PRIDは分娩牛の子宮内環境に影響を与えないこと、分娩後30日以降における子宮内膜のPMN%が10%未満である個体への交配が受胎率向上につながることが推察された。乳牛の分娩後5週における腟内・子宮内環境をモニターし,両者の関係ならびに形態的な子宮修復と子官内多形核白血球の割合(PMN%)との相関を明らかにすることを目的としてホルスタイン種経産牛54頭を供試,分娩後5週目に子官と卵巣の超音波検査と共に腟粘液および子宮内膜スメアを採取した.超音波検査において左右子宮角の外径と内膜径を計測し,前回の妊娠における妊角および非妊角の直径の差が5mm以下の個体を修復群,6mm以上の個体を未修復群とした.また子宮内液体貯留(FIU)の有無によりFIU+あるいはFIU-として計4群に分類した.腟粘液は透明な粘液をスコア0とし,以下粘液中に占める膿の割合によってスコア1,2,3および4の5段階に分類した.子宮内膜スメア中の細胞における多形核白血球の割合をPMN%として算出した.各群における腟粘液スコアとPMN%を比較し,検査時の黄体の有無による影響についても解析した.その結果,修復群(FIU+)および未修復群(FIU+)の子宮外径は修復群(FIU-)および未修復群(FIU-)と比較してそれぞれ有意に大きく,修復群(FIU+)では修復群(FIU-)よりも有意に大きい内膜径を示した.PMN%は修復群(FIU-)と修復群(FIU+)で高値を示す個体が認められ,10%を超える個体の割合はそれぞれ23.8%(5/21),40.9%(9/22)であった.一方,未修復群(FIU-)と未修復群(FIU+)のPMN%はいずれも低値を示し,10%を超える個体は認められなかった.全頭における膣粘液スコア別のPMN%について,スコア4はスコア0,1,2および3に比べて有意(P<0.01)に高値を示した.膣粘液スコアやPMN%に対する,検査時の黄体の有無による影響は認められなかった.修復群と未修復群における膣粘液スコアならびにPMN%に有意差は認められなかった.

乳牛の乾乳後期における飼養管理が分娩前後の代謝機能、免疫および子宮内環境へ及ぼす影響を明らかにすることを目的として臨床試験を実施した。分娩予定の3週間前(W-3)から分娩後7日までに与える添加飼料の種類に応じて供試牛(ホルスタイン種経産牛81頭)を、n-6不飽和脂肪酸給与群(n-6群:n=19)、n-3不飽和脂肪酸給与群(n-3群:n=22)、飽和脂肪酸給与群(SEA群:n=21)、および対照群(CON群:n=19)の計4群に任意に分けた。W-3と分娩前1週(W-1)、分娩後3週(W3)、5週(W5)および7週(W7)に血液生化学検査を行い、血糖(GLU)、尿素窒素(BUN)、総コレステロール(T-CHO)、遊離脂肪酸(NEFA)およびβ-ヒドロキシ酪酸(β-HB)濃度を測定し、W5とW7に子宮頸管径の測定、メトリチェックによる腔粘液の採取とサイトブラシによる子宮内膜スメアの採取を行った。メトリスコアは5段階で評価、子宮内膜スメアは多形核白血球の割合(PMN%)を記録し6%を超えるものを子宮内膜炎とした。その結果、PMN%はW5、W7ともに4群間で有意差を認めなかったもののn-6群ではCON群よりもやや低く、子宮頸管径はn-6群、n-3群およびSEA群においてW7ではW5と比較して有意(P<0.05)に低値であった。メトリスコアはW5とW7との間、および4群間で有意差を認めなかった。GLUはW3においてn-6群が他の3群と比較して有意(P<0.05)に高値であった。BUNはW5でSEA群が他群と比較して有意(P<0.05)に高値であった。NEEAはW-3を除く全ての試験期間においてn-6群が有意(P<0.05)に低値であった。以上の結果より、乾乳後期における脂肪酸の給与は分娩後の子宮修復を促進させる効果を有することが示唆された。また、n-6不飽和脂肪酸の給与は、泌乳初期における体脂肪の動員を抑制する効果を有すること、そしてこの効果はn-3不飽和脂肪酸よりも高いことが示唆された。