hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頚椎症性脊髄症に対する低侵襲手術システムの開発

頸椎の単椎間を責任高位とする頸椎症性脊髄症例に対する低侵襲の手術的治療を開発することを目的として、小皮切を介して隣接する頸椎棘突起間を開大しつつ固定する方法を考案した。本年度の目標は、実際に小皮切から挿入できるインプラントを、より具体的な形にするとともに、多くの臨床データを収集することである。1.アイデアを具体的な形にするために、設計図をもとに木下技研にチタン性インプラントの作製を依頼した。複雑な形状のために作製には大変な労力を要し、作製途中でも多くのやりとりを要した。その後も改良を続け、ほぼ最終形態のインプラントを作製できた。2.レントゲンやCT計測により適当なサイズ選択の基礎データを収集するとともに、kinematic MRIの撮影により頸椎症性脊髄症患者の頸椎を伸展/屈曲することによって脊髄の圧迫の変化をみる研究を行っている。再現性を高めるために頸椎の屈曲/伸展角度を一定にできる様なMRI使用可能なデバイスを作製(日立協力)し、現在データを収集、現在データの解析中で順次発表予定である。結果的には作製が最も困難と思われるパーツ1、2についてプロトタイプを完成することができた。パーツ3、4については現在も進行中である。今後もこの作業に最も時間と金銭的労力が必要と思われる。2.レントゲンやCT計測により適当なサイズ選択の基礎データを収集するとともに、kinematic MRIの撮影により頸椎症性脊髄症患者の頸椎を伸展/屈曲することによって脊髄の圧迫の変化をみる研究を開始した。再現性を高めるために頸椎の屈曲/伸展角度を一定にできる様なMRI使用可能なデバイスを作製(日立協力)し、現在基礎データを収集中である。3.今回我々が提唱している治療方法の適応になる患者が、頸椎症性脊髄症全体のうちどのくらいの割合を占めるのかを明らかにするための調査計画を作成した。基本的に1年間に外来を受診し、MRIにて確定診断した患者を調査する予定。
グローバル化する世界と冷戦期国際秩序の変容―デタントの動揺から新冷戦へ

研究代表者益田は1970年代後半以降のグローバル化と冷戦変容の関連及び英サッチャー政権のアフガニスタン戦争への対応について研究を行った。研究分担者青野は英国立公文書館所蔵の1970年代末から80年代前半にかけての英政府文書公開状況を調査した。研究分担者池田は1979年イラン革命に関する二次文献を調査し、英国立公文書館・仏外務省資料館で関連史料の調査を行った。研究分担者岡本は一次史料を含む文献の読解および追加史料の収集を英国立公文書館で行ったほか、研究課題に関わるインタビューを実施した。研究分担者小川は人種隔離政策をめぐる英=南アフリカ関係について英国立公文書館で史料収集を行うとともに研究発表を行った。研究分担者鳥潟はアメリカの対同盟国援助戦略と脱植民地化政策の研究を行った。研究分担者齋藤はユネスコ脱退に至る英政府内の議論について、英仏で史料を収集し研究を行った。研究分担者清水はヘルシンキ宣言に対する東独指導部の対応過程について分析し、独連邦文書館において史料調査を行った。研究分担者妹尾はベルリンの外務省文書館や国立図書館等でシュミット政権期の外交政策に関する調査を行った。研究分担者橋口はキャラハン・サッチャー政権の外交に関して英国立公文書館での史料収集を行なった。研究分担者細田はカーター政権のパナマ運河政策に関し学会発表を行い、キューバ・パナマにおいて関連資料の収集を行った。研究分担者三須は米国立公文書館にて米国・ザイール関係に関する史料調査を行った。研究分担者三宅は中国承認問題に関する論文を発表し、中国の改革開放に関する学会報告を行い、英国および台湾の公文書館で関連史料の収集を行った。研究分担者山本は英公文書館で関連史料収集を行い1980年代前半の冷戦とグローバル化に関する研究を進めた。研究協力者芝崎は仏国立文書館で、冷戦期の文化政策に関する資料調査を行なった。本研究計画は、4年間での完了を予定しており、2年目にあたる2018年度は、代表者・分担者・協力者とも、各担当テーマに関する先行研究の分析作業を完了させ、関連する一次史料の収集整理作業から分析作業へと進展させることが主要な活動内容である。交付課題全体の中でそれぞれが分担する個別のテーマごとに、先行研究の蓄積状況、関連資料の公開状況などはさまざまであり、代表者・分担者・協力者とも、一様に同程度の進捗状況を見ることは難しいが、研究組織全体としては、多様なテーマのそれぞれについての着実な分析整理作業が進展している。また年度中に4回の全体研究会を開催し、各自の進捗状況に関する意見交換と助言提言活動を行ない、各自の担当テーマについて、さらなる洗練をはかることができた。以上から、本研究課題は、おおむね順調に進捗していると判断できる。2019年度も引き続き、研究組織内に、三つの作業班と一つの全体統括担当班を設置し、各担当班によるアーカイブ史料の収集分析・整理作業をおこなうと同時に、全体統括担当班による集約的な分析を行う。「新冷戦に向かう西側同盟担当班」では、妹尾が独シュミット文書館にてシュミット政権期の対米外交に関する外交文書を、橋口が英国立公文書館にてキャラハン政権・サッチャー政権外交政策文書を、青野が米国立公文書館にてレーガン政権外交政策文書を、岡本が英国立公文書館にてサッチャー政権の安全保障政策文書を、山本が英国立公文書館にて欧州統合関係文書を閲覧収集する。「先進国=途上国関係の変容担当班」では、三須が米国国立公文書館にて米ザイール関係文書を、鳥潟が仏外務省史料館にて対旧植民地援助外交関係文書を、池田が英国立公文書館にてイラン革命に関するイギリス外交文書を、齋藤が英国立公文書館にてユネスコ関係文書を、小川が英国立公文書館にてイギリス=南アフリカ関係文書を、閲覧収集する。「価値と理念をめぐる新たな争点担当班」では、清水が独連邦文書館にて東ドイツ人権政策関連文書を、細田がカーター大統領図書館にてパナマ運河条約関係文書を、三宅が英国立・米国立公文書館にて中国関係文書を、益田がサッチャー財団アーカイブにてサッチャー政権外交政策文書を閲覧収集する。「全体統括担当班」は研究代表者益田(本担当班責任者)と上記三班の各責任者(山本、齋藤、三宅)の四名により構成し、研究進捗状況を踏まえた整理と統括作業を行う。益田はまた70年代後半以降のグローバルな変容と冷戦状況の変化の関連も分析する。2019年度中も、研究進捗状況の報告と相互の作業の成果確認のため、計4回、全研究組織による研究会を開催する予定である。研究代表者益田は、1970年代後半以降のグローバル化と冷戦秩序の変容およびサッチャー政権の外交政策に関する先行研究の分析作業を行なった。研究分担者小川は、人種隔離政策をめぐるイギリス=南アフリカ関係について英国立公文書館で史料収集を行うとともに研究発表を行った。研究分担者橋口は、キャラハン政権/サッチャー政権の外交政策に関して英国立公文書館で史料収集を行うとともに二次文献を用いた研究を行った。研究分担者三宅は、中国の承認外交に関する学会報告を行い英国および台湾の公文書館で関連史料の収集を行った。研究分担者青野は、米国立公文書館にて1970年代から80年代にかけての米政府文書公開状況を調査し共著『国際政治史』(有斐閣、2018年)の冷戦史に関する部分を執筆・刊行した。研究分担者細田は、カーター政権時のパナマ運河政策に関する史料を収集し国際学会での発表準備を行った。研究分担者齋藤は、ユネスコ脱退に至る英政府内の議論について二次文献を中心に研究を行った。研究分担者

山本は、仏公文書館で関連史料収集を行い1970年代後半の軍縮問題について研究を行なった。研究分担者池田は、1979年イラン革命に関する二次文献を調査し英国立公文書館で関連史料の調査を行った。研究分担者鳥潟は、アメリカの対同盟国援助戦略と脱植民地化政策の研究を行った。研究分担者清水は、東ドイツ政府の国際的人権問題への対応を分析し独連邦文書館において史料調査を行った。研究分担者三須は、米カーター大統領図書館で米国・ザイール関係に関する史料調査を行った。研究分担者岡本は、サッチャー政権期のイギリス外交安全保障政策に関する資料収集および先行研究の分析作業を行なった。研究協力者芝崎は冷戦期西ドイツにおける市民運動に関する資料調査をドイツで行なった。本研究計画は、4年間での完了を予定しており、一年目にあたる2018年度は、代表者・分担者・協力者とも、各担当テーマに関する先行研究の分析作業を進めつつ、関連する一次史料の収集整理作業に着手することが主要な活動内容である。交付課題全体の中でそれぞれが分担する個別のテーマごとに、先行研究の蓄積状況、関連資料の公開状況などはさまざまであり、代表者・分担者・協力者とも、一様に同程度の進捗状況を見ることは難しいが、研究組織全体としては、多様なテーマのそれぞれについての着実な分析整理作業が進展している。また昨年度中に2回の全体研究会を開催し、各自の進捗状況に関する意見交換と助言提言活動を行なっており、二年目以降に向けた活動内容の整理と研究組織全体での共有も進められている。以上から、本研究課題は、おおむね順調に進捗していると判断できる。研究代表者益田は1970年代後半以降のグローバル化と冷戦変容の関連及び英サッチャー政権のアフガニスタン戦争への対応について研究を行った。研究分担者青野は英国立公文書館所蔵の1970年代末から80年代前半にかけての英政府文書公開状況を調査した。研究分担者池田は1979年イラン革命に関する二次文献を調査し、英国立公文書館・仏外務省資料館で関連史料の調査を行った。研究分担者岡本は一次史料を含む文献の読解および追加史料の収集を英国立公文書館で行ったほか、研究課題に関わるインタビューを実施した。研究分担者小川は人種隔離政策をめぐる英=南アフリカ関係について英国立公文書館で史料収集を行うとともに研究発表を行った。研究分担者鳥潟はアメリカの対同盟国援助戦略と脱植民地化政策の研究を行った。研究分担者齋藤はユネスコ脱退に至る英政府内の議論について、英仏で史料を収集し研究を行った。研究分担者清水はヘルシンキ宣言に対する東独指導部の対応過程について分析し、独連邦文書館において史料調査を行った。研究分担者妹尾はベルリンの外務省文書館や国立図書館等でシュミット政権期の外交政策に関する調査を行った。研究分担者橋口はキャラハン・サッチャー政権の外交に関して英国立公文書館での史料収集を行なった。研究分担者細田はカーター政権のパナマ運河政策に関し学会発表を行い、キューバ・パナマにおいて関連資料の収集を行った。研究分担者
抗老化に繋がるミトコンドリアストレス応答機構解明と診断分子の探索、有効性

カロリー制限、運動は長寿、アンチメタボリックに繋がるといわれているが、詳細な分子機構、指標となる分子の同定はなされていない。軽度ミトコンドリアストレスによる細胞、生体の適応応答が分泌蛋白の誘導を介してミトコンドリアの機能修復のみならず全身の病態改善に繋がるとの仮説を提唱し検証した。我々はミトコンドリアたんぱくp32のノックアウトマウスの解析を通じて軽度ミトコンドリアストレスがERストレスを惹起していること。それには転写因子ATF4が関与することを見出した。軽度ミトコンドリアストレスは逆に適応応答を惹起し分泌蛋白を介して全身状態を改善させることが期待された。長寿、アンチメタボリックは人類の夢の一つであり、そのメカニズムは諸説言われているが、具体的な機構は明らかでない。さらに、指標となる物質の同定やメカニズムに基づく創薬研究は進んでいない。我々は軽度ミトコンドリアストレスによる細胞、生体の適応応答(Adaptive response)が分泌蛋白の誘導を介してミトコンドリアの機能修復のみならず全身の病態改善に繋がる」との仮説を提唱し検証している。さらに、軽度ミトコンドリアストレス指標となる,代謝物,分泌蛋白の探索を我々が所持するモデルマウス、細胞で探索することを目的とし、ヒト疾患でのマーカーとしての有用性を検証している。細胞レベルの研究では、ミトコンドリア翻訳阻害剤(抗生剤)がミトコンドリアストレスを誘発、分泌蛋白を介して長寿、アンチメタボリックに繋がるかを検証している。我々はミトコンドリアDNAの維持分子TFAMのトランスジェニックマウス(TFAM Tgと略します)においては当初の予測とは異なりミトコンドリアDNAの転写、翻訳の軽度低下がみとめられ、結果として軽度酸化的リン酸化能の低下が認められた。ミトコンドリア病マウスのような高度障害ではなく、所謂軽度ミトコンドリアストレスマウスモデルである。本研究では1.ミトコンドリアストレスの指標、検査指標となるペプチド,代謝物の探索2.応答機構メカニズムの解明。3.全身状態を改善する分泌蛋白の探索を行う。さらに軽度ミトコンドリアストレスが抗老化、抗メタボリックに関与することから、軽度ミトコンドリアストレスを惹起する創薬の開発を進めていく。軽度ミトコンドリアストレスは逆に適応応答を惹起し分泌蛋白を介して全身状態を改善させることが期待され、長寿、抗メタボリズムに繋がるとの新しい概念を証明することを研究の主目的とする。1ミトコンドリアストレスの指標、検査指標となるpeptide,代謝物の探索ミトコンドリア翻訳阻害によるストレスでは異常タンパクが蓄積することでそのシグナルが伝達されると考えられている。つまり蓄積するペプチドの同定、さらにミトコンドリア特異的なformyl methionineを含むペプチド(fMet-peptide)の増加が推定され現在この系に関与する分子の同定及びノックダウンした細胞の樹立に成功している。2ミトコンドリアストレス応答遺伝子(分泌蛋白の網羅的探索と検査指標としてのFGF21, GDF15)の解明。我々が所持するTFAM Tgマウスp32心筋特異的KOマウスは筋肉、心筋に軽度ミトコンドリアストレスを生じさせ、適応応答により分泌されるFGF21、GDF15などの分泌タンパク発現が全身状態の改善などの一助を担うことを見出した。3ミトコンドリア翻訳阻害がストレス応答の原因になりうるかを創薬としての抗生剤の有用性を探る。我々の提唱するミトコンドリアストレスから核シグナルが伝わりFGF21などの遺伝子発現がミトコンドリアストレスから長寿、健康増進に結びつくという仮説の一部を証明しつつある。4ミトコンドリアから核へのシグナル分子、機構の全解明を目指し、ミトコンドリア内蛋白合成障害によるペプチドの蓄積がシグナルの一つとして考えられている。核へのシグナルとしてはERストレスシグナル、mtUPRシグナルを明らかにした。ペプチドをミトコンドリア外に排出するペプチドトランスポーターであるABCB10、および転写因子CHOPに着目し、核へのシグナル伝達機構を明らかにしつつある。軽度ミトコンドリアストレスによる細胞、生体の適応応答(Adaptive response)が分泌蛋白の誘導を介してミトコンドリアの機能修復のみならず全身の病態改善に繋がる」との仮説を提唱し検証してきた。さらに、ヒト疾患でのマーカーとしての有用性を検証してきた。ミトコンドリア翻訳阻害剤(抗生剤など)がミトコンドリアストレスを誘発、さらに、分泌蛋白を介して長寿、アンチメタボリックに繋がるかを細胞、マウスモデルで検証しその有用性、妥当性を検討する。我々はミトコンドリア蛋白p32のノックアウトマウスの解析を通じて軽度ミトコンドリアストレスがERストレスを惹起していること。それには転写因子ATF4が関与することを見出してきた。このことにおいてはミトコンドリアDNAの転写、翻訳の軽度低下がみとめられ、結果として軽度酸化的リン酸化能の低下が認められた。ミトコンドリア病マウスのような高度障害ではなく、所謂軽度ミトコンドリアストレスマウスモデルであると考えられる。軽度ミトコンドリア

ストレスは逆に適応応答を惹起し分泌蛋白を介して全身状態を改善させることが期待され、長寿、抗メタボリズムに繋がるとの新しい概念を証明することを研究の主目的とする。1.ミトコンドリアストレスの指標の検討ミトコンドリア翻訳阻害によるストレスでは異常タンパクが蓄積することでそのシグナルが伝達されると考えられている。ミトコンドリア翻訳阻害の抗生剤を投与することでミトコンドリアストレスが惹起されること、その転写因子はATF4であることを見出している。さらにATF4をノックダウンすることでこれらの下流の遺伝子発現が抑制されることを見出している。下流遺伝子にはFGF21, GDF15及び1Integrated stress responceに関与する遺伝子が多数存在することを見出した。2.ミトコンドリアストレス応答遺伝子(分泌蛋白の網羅的探索と検査指標としてのFGF21, GDF15)の解明を行ぅた。我々が所持するp32心筋特異的KOマウスは筋肉、心筋に軽度ミトコンドリアストレスを生じさせ、適応応答によりマウスの寿命を改善する可能性を見出した。これには新たにSerin glycin系の酵素遺伝子の発現誘導を認められたため更なる解析をスタートさせた。3.ミトコンドリア翻訳阻害がストレス応答の原因になりうるかを創薬としての抗生剤の有用性を探る。抗生剤は癌の幹細胞様変化をきたした腫瘍細胞にも効果があることことを見出しつつある。4.ミトコンドリアから核へのシグナル分子、機構の全解明を目指し、ミトコンドリア内蛋白合成障害によるペプチドの蓄積がシグナルの一つとして考えられている。核へのシグナルとしてはERストレスシグナルが重要であること。ペプチドをミトコンドリア外に排出するペプチドトランスポーターであるABCB10、に着目し現在ノックアウトの系を作成し検討を始めた。軽度ミトコンドリアストレスによる細胞、生体の適応応答(Adaptive response)が分泌蛋白の誘導を介してミトコンドリアの機能修復のみならず全身の病態改善に繋がるとの仮説を提唱し検証した。さらに、ヒト疾患でのマーカーとしての有用性も検証した。ミトコンドリア翻訳蛋白の欠失、ミトコンドリア翻訳阻害剤(抗生剤)がミトコンドリアストレスを誘発、分泌蛋白を介して長寿、アンチメタボリックに繋がるかを細胞、マウスモデルで検証し有用性を検討してきた。我々はミトコンドリアたんぱくp32のノックアウトマウスの解析を通じて軽度ミトコンドリアストレスがERストレスを惹起していること。それには転写因子ATF4が関与することを見出してた。このことにミトコンドリアDNAの転写、翻訳の低下がみとめられれず、翻訳機能が低下し結果として軽度酸化的リン酸化能の低下が認められた。ミトコンドリア病マウスのような高度障害ではなく、所謂軽度ミトコンドリアストレスマウスモデルであると考えられる。本研究では1.ミトコンドリアストレスの指標、検査指標となるペプチド,代謝物の探索
脊椎動物の神経発生における中間径フィラメントの非対称分裂と細胞分化への関与

本研究に関してはこれまでに1.中間径フィラメントタンパク質であるTransitinがNumbと同様に分裂期神経幹細胞の細胞表層の基底膜側に局在すること、2.TransitinがNumbに直接結合すること、3.Transitinの機能がNumbの非対称な細胞内局在に必要であること、4.Transitinが細胞分裂の終わりに基底膜側から側方に細胞表層を移動しそ不等分配されること等を明らかにしてきた。今年度はまず、Transitin-EGFPを導入した脳組織を脳室側からタイムラプス観察して、脳全体を一つのフィールドとして考えた時にTransitinの側方移動が何らかの方向性を示すのか調べた。その結果、Transitinが不等分配される場合には法則性は認められなかったが、等分配される場合にはTransitinがmedial-caudal側に局在する傾向が認められ、ある種の平面内極性の存在が示唆された。また、Transitinの側方移動のメカニズムを探る目的で微小管骨格やアクチンフィラメントに注目して解析を行った。その結果、分裂中の神経上皮細胞をサイトカラシンDで処理して分裂中の神経幹細胞の表層に分布するアクチン骨格を壊した場合、Transitinが細胞表層から外れてしまうことが、Transitin-EGFPを導入した大脳をスライス培養してタイムラプス観察することによって明らかとなった。すなわち、Transitin/Numb複合体はアクチン骨格を介して細胞膜に結合していると考えられた。また、非筋肉ミオシン阻害剤であるBlebbistatinで処理するとTransitinが側方に移動できなくなった。細胞表層にはMyosin2が多く分布しており、Transitin/Numb複合体はMyosin2によって表層アクチン上を運ばれていると考えられた。脊椎動物の神経系の発生過程において、神経幹細胞が非対称分裂によって多様なニューロンなどの分化した細胞を生み出す。この非対称分裂の過程で、NOTCHシグナル伝達経路の活性化を抑制するNUMBタンパク質が不等分配される。また、中間径フィラメント分子のTransitinが、分裂中に非対称に局在し、そしてその細胞内局在がNUMBと良く一致する。本年度は、まずTransitinの機能について詳細に解析をおこなった。その結果、(1)TransitinはNUMBと直接結合すること、(2)Transitinは膜と結合してNUMBが非対称に局在するための橋渡しをしていること、(3)TransitinはNUMBを介してニューロンの分化を制御していること等が、明かとなった。これらの知見は、これまで神経分化や細胞周期との関係についてあまり注目されてこなかった中間径フィラメントの重要性を示したという点で、当該分野に対して極めてインパクトの高いものであると思われる。さらに、Transitin-GFP融合タンパク質を発生途中の大脳に導入し、スライス培養下でこの融合タンパク質の細胞分裂時の動態を観察することに成功した。これにより、いったん基底膜側に局在したTransitin-GFPが、細胞分裂期後期になって側方に移動して不等分配されるケースが数多く観察された。すなわち従来細胞分裂の方向からは対称分裂に分類されてきたような分裂方向でもTransitinが不等分配される、すなわち非対称分裂になることがわかった。またこの観察結果は、まるでカエル卵の受精時におこるcortical rotationにも似た、細胞膜直下のタンパク質複合体の動的な移動が神経幹細胞でおこることを示しており、重要な発見であると思われた。
心筋の不均一収縮に起因する局所的な活性酸素の産生が不整脈の発生に果たす役割の解明

不均一収縮を呈する病的心筋においては、収縮力の低下した傷害心筋が心臓内に混在し、このような収縮力の低下領域は健常心筋のより強い収縮によって受動的に伸展させられる。また、心筋組織の伸展が一過性に活性酸素を産生させるとが知られている。本研究では、活性酸素の産生に着目し、このような収縮力低下領域における受動的な伸展が当該領域において局所的に活性酸素を産生し、この産生が当該領域から伝播するカルシウム波を促進すること、更に、撃発性不整脈の誘発することを解明した。病的心筋においては活性酸素の産生が報告されているものの、不均一収縮心筋において活性酸素がどのように分布するのか、その分布の変化がどのように不整脈の発生に関与するのかは知られていない。そこで、不均一収縮心筋における活性酸素の分布をラット多細胞心室筋において観察した。ラット右心室より多細胞心室筋であるトラベクラを摘出した。張力は力トランスデューサーで、サルコメア長はレーザー回折法で、膜電位は微小電極法で、細胞内カルシウムはカルシウム蛍光色素であるフラ2を用いて記録した。活性酸素の産生は2',7'-dichlorofluorescein(DCF)蛍光を用いて行った。カルシウム波の誘発には0.4秒間隔7.5秒間の電気刺激を、不整脈の誘発とDCF蛍光の測定には0.25秒間隔30秒間の電気刺激を行った。不均一収縮心筋モデルを作成するために、ミオシンATPase活性阻害薬であるbutanedionemonoxime(BDM、20mM)あるいは0.2mMの低カルシウム液を心筋局所領域に潅流した。BDM液と低カルシウム液の局所潅流による不均一収縮心筋では、0.25秒間隔30秒間の電気刺激直後にDCF蛍光は局所潅流領域において低下し、電気刺激停止5秒以降にこのDCF蛍光の低下は消失した。NADPHoxidase阻害薬であるdiphenyleneiodonium (DPI)の前処置により、DCF蛍光の局所的低下は消失した。次に、0.4秒間隔7.5秒間の電気刺激によってカルシウム波は局所潅流の境界領域から発生し、その伝播速度はDPIの前処置によって低下した。0.25秒間隔30秒間の電気刺激によって誘発される不整脈の数はDPIの前処置によって減少した。以上より、不均一収縮心筋では電気刺激によって主に収縮領域において活性酸素が産生される。この活性酸素が伸展領域からの解離カルシウムによる筋小胞体のカルシウム放出を増幅することにより、結果として境界領域からカルシウム波を発生させ、催不整脈性の亢進をもたらすと考えられる。研究代表者が確立した不均一収縮心筋モデルにおいては、収縮期の受動的な伸展に引き続いた弛緩期の短縮によって収縮蛋白からカルシウム解離が起こり、この解離カルシウムがカルシウム波を誘発する。活性酸素は筋小胞体からのカルシウム放出を促進することが報告されているため、受動的な伸展による局所的な活性酸素の産生が、カルシウム波の伝播を促進するかどうか、催不整脈性に影響するかどうかを明らかにした。更に、過酸化水素の局所潅流によって、不均一収縮時と同じような現象が認められるかどうかを明らかにした。1)ミオシンATPase阻害薬であるブレビスタチンを局所潅流し、不均一収縮モデルを作製したところ、ブレビスタチンの局所潅流により収縮期に伸展を示した領域において、局所的にDCF蛍光(活性酸素)が増加した。このブレビスタチンの局所潅流はカルシウム波伝播速度を増加させ、催不整脈性を亢進させた。2)BDMに過酸化水素を加えた溶液を心筋の局所領域に潅流し、BDMの局所潅流によって誘発されるカルシウム波及び不整脈と比較した。局所潅流液に過酸化水素を加えることにより、カルシウム波伝播速度が増加し、催不整脈性が亢進した。更に、カルシウム波の伝播領域に過酸化水素を局所潅流したところ、カルシウム波伝播速度が増加し、催不整脈性が亢進した。以上より、不均一収縮を呈する心筋においては、収縮力の低下した伸展領域において活性酸素が局所的に増加し、この活性酸素の増加がカルシウム波伝播速度の増加と催不整脈性の亢進に関与することが明らかになった。本研究では、心筋梗塞などの不均一収縮を呈する心筋において、局所的な活性酸素の産生が生じるのか、更にその活性酸素の産生がカルシウム波の動態や再不整脈性に関与するのかのを明らかにすることを目的としている。現時点において、不均一収縮心筋においては局所的に活性酸素が産生されること、この活性酸素の産生が催不整脈性に関与することを明らかにしているため、実験経過は順調であると考えている。研究代表者らは、ラットにおいて多細胞心室筋(トラベクラ)不均一収縮モデルを既に確立している。しかし、遺伝子組み換え動物の多くはマウスを用いたものであり、NADPHoxidase 2(NOX2)ノックアウトマウスなどは、本研究課題の解明にも有用である。しかし、マウスでの不均一収縮モデルは未だ確立しておらず、しかも実験に使用可能なトラベクラは10匹に1個程度であると報告されている。そこで、ICRマウスを用いてマウス・トラベクラの不均一収縮心筋モデルの確立を試みた。48匹のマウスで26個のトラベクラが摘出可能であり、12個のトラベクラで張力と細胞内カルシウムの測定が可能であった。

細胞外カルシウム濃度を0.2から4mmol/Lに増加させることにより、電気刺激による発生張力、収縮・弛緩速度が増加し、細胞内ピークカルシウムも増加した。イソプロテレノールの投与によっても同様の変化が認められた。温度を25度から15度へ低下させることにより、電気刺激による発生張力は増加したのに対し、収縮・弛緩速度は変化しなかった。butane dione monoxime(BDM)のジェットにより、不均一収縮が発生し、電気刺激によってその領域からカルシウム波が誘発された。カルシウム波の伝播速度は0.5から4mm/s程度でラットにおいて誘発されたカルシウム波とほぼ同様であった。以上より、マウスにおいて多細胞心室筋不均一収縮モデルを確立した。今後はNOX2ノックアウトマウスなどの遺伝子組み換えマウスを用いて、活性酸素が不整脈の発生に与える影響を明らかにする予定である。不均一収縮を呈する病的心筋においては、収縮力の低下した傷害心筋が心臓内に混在し、このような収縮力の低下領域は健常心筋のより強い収縮によって受動的に伸展させられる。また、心筋組織の伸展が一過性に活性酸素を産生させるとが知られている。本研究では、活性酸素の産生に着目し、このような収縮力低下領域における受動的な伸展が当該領域において局所的に活性酸素を産生し、この産生が当該領域から伝播するカルシウム波を促進すること、更に、撃発性不整脈の誘発することを解明した。本研究は、不均一収縮に起因する活性酸素の産生部位の特定を目指している。不均一収縮心筋モデルにおいて、潅流域が収縮期において受動的に伸展されていることを確認した後、非潅流域である収縮領域における局所的なDCF蛍光の増加を記録した。更に、DPIの前処置後のDCF蛍光を記録することにより、この収縮領域におけるDCF蛍光の増加が、不均一収縮に起因する活性酸素の産生を反映していることを既に明らかにした。1)心不全モデルを作成し、活性酸素の産生量、病理学的に計測した障害部位の大きさ、カルシウム波伝播速度を記録し、不全心筋において不均一収縮が活性酸素を産生し、カルシウム波伝播速度の増加に関与することを明らかにする。2)NADPHoxidase(NOX2)をノックアウトしたマウスは多くの研究で使われており、本研究課題の解明にも有用である。しかし、マウスでの不均一収縮モデルは未だ確立しておらず、しかも実験に使用可能なトラベクラは8匹に1個程度と報告されている(Stuyvers BD, etal. J Physiol 2002;544.3:817-830)。そこで、マウスの乳頭筋を用いた不均一収縮モデルを確立することにより、今後のNOX2ノックアウトマウスを用いた研究に備える。臨床生理検査学不均一収縮心筋モデルにおいては、収縮期の受動的な伸展に引き続いた弛緩期の短縮によって収縮蛋白からカルシウム解離が起こり、この解離カルシウムがカルシウム波を誘発する。活性酸素は筋小胞体からのカルシウム放出を促進することが報告されているため、受動的な伸展による局所的な活性酸素の産生が、カルシウム波の伝播を促進するかどうか、撃発性不整脈の発生と持続に影響するかどうかを明らかにする。更に、過酸化水素の局所潅流によって、不均一収縮時と同じような現象が認められるかどうかを明らかにする。(1)活性酸素の産生とカルシウム波伝播、不整脈発生との関係。
立体臓器チップ構築に向けた細胞単層の自動3D化技術の基盤開発

全身の薬物動態である吸収(A)、分布(D)、代謝(M)と排泄(E)(ADME)を評価できる培養系、即ち人体の臓器を培養皿に再現した「生体/臓器チップ」の実現には、培養皿上でADMEの役割を担う細胞が生体内の環境に近い薬剤反応性を発揮できるように、それぞれの細胞種に適した2次元(2D)単層、あるいは3次元(3D)組織の形態に作り分けそれらを連結させる必要があるが、そのような細胞操作技術はほとんど開発されていなかった。平成30年度は、我々の開発した接着細胞の自己凝集化誘導剤(CAT)とシリコーン微細加工技術を用いて、細胞が自己凝集化する部分(CAT塗布)と細胞が凝集化しない部分(CATを塗布しない)を作り分け、その上から細胞を播種することで、細胞の2D-3D連結構造体を作製することに成功した。続いて、シリコーンモールドの形状やCATの塗布領域の制御により3D組織体の形状やサイズ制御を行うことで、線維状や球状の2D-3D連結構造体を作製することにも成功した。一方で、作製した組織体の物理学的な力を計測することによるメカノバイオロジー的手法による新規の薬効・毒性系の開発も行った。具体的には、細胞に働くkPaオーダ以下の極めて微小な力を検出可能な高分解能のフィルム型応力センサの作製に成功した。平成30年度の主目標であった、細胞の2D-3D連結構造体を作製することに成功した。さらに、薬効・毒性の新規評価系として、細胞の力の変化を計測できる可能性を有するフィルム型応力センサの作製に成功した。これらにより、令和元年度には2D-3D連結構造体や3D細胞組織体の薬効・毒性試験への有用性の評価実験を当初の計画通りに進めることができると考えている。平成30年度に確立した方法にて作製した2D-3D連結構造体や3D組織体の機能評価を行う。具体的には、肝細胞、血管内皮細胞と骨格筋細胞の2D-3D連結構造体や3D組織体の作製に応用し、それぞれの組織体への薬剤暴露による細胞機能と3D組織構造の変化を調べ毒性・薬効試験系としての有用性を評価する。さらに、平成30年度に作製した高分解能フィルム型応力センサを用いて、組織に働く力の変化を捉え、薬物反応性との関係を明らかにすることで、メカノバイオロジー的手法の新規の薬効・毒性評価ツールとしての有用性を見出す。
医療被曝線量低滅を目的とした診断用X線装置の品質管理システムの開発

高分解能Schottky型CdTe検出器を用いて、診断用X線装置の一般撮影条件下(数十mA以上)でのX線スペクトルの測定を行った。撮影条件は、管電圧70kV・管電流50mA、撮影時間1sec、撮影回数2035回、100kV・20mA、1sec、2030回とした。スペクトルの補正には、stripping法を用いた。また・定量性の評価のために、種々の厚さのAl板を用いて、照射線量を変化させ、透過X線スペクトルを測定して減弱曲線を計算した。その結果、どちらの管電圧でも電離箱線量計で測定した照射線量減弱曲線の値と5%以内で一致した。さらに、直接測定法のピンホールコリメータを使用するときのアライメントの手間を省く、一般撮影条件下での簡便なスペクトル測定法として、カーボン散乱体で90°方向に散乱させた90°散乱X線を測定し、クライン-仁科の微分散乱断面積の式を用い逆算して、一次X線スペクトルを求めるコンプトン散乱法を提案した。この方法で求めた一般診断用X線装置、乳房用X線装置及びX線CT装置の一次X線スペクトルとそのスペクトルから求めた照射線量減弱曲線の値を電離箱線量計で測定した照射線量減弱曲線の値と比較検討した。その結果、スペクトルでは、特性X線のピークが直接測定した特性X線のピークと比較して、少しブロードになるが、その形状はだいたい一致することが確かめられた。また、照射線量減弱曲線の値の比較では、一般診断用X線装置で誤差が最大8.8%、乳房用X線装置で最大8.3%、X線CT装置で最大10%であることが確かめられた。さらに、各種診断用(一般、乳房、CT、循環器、消化管)X線装置に使用されているフラットパネルディテクタ(FPD)の画像特性(特性曲線、MTF、ウィナースペクトル)の測定法を検討し、その測定も行った。その結果、イメージングプレート(IP)を使用したコンピューテッドラジィオグラフィ(CR)と比較しても同等以上の画像特性が得られ、患者の被曝線量も減らせる可能性があることが確かめられた。高分解能CdTe検出器を用いて、診断用X線装置の一般撮影条件下(数十mA以上)での正確なX線スペクトルを測定する方法を検討してきた。撮影条件は、管電圧70kV・管電流50mA、撮影時間1s、撮影回数2035回と100kV・20mA、1s、2030回とした。スペクトルの補正にはstripping法を用いた。また、定量性の評価のため、種々の厚さのAl板を用いて照射線量を変化させ、透過X線スペクトルを測定して減弱曲線を計算した。その結果、どちらの場合も電離箱線量計の照射線量減弱曲線の値と5%以内で一致した。さらに、ピンホールコリメータを使用するときのアライメントの手間を省く、簡便な一般撮影条件下でのスペクトル測定法として、カーボン散乱体で90°方向に散乱させた散乱X線を測定してクライン-仁科の微分散乱断面積の式から逆算して一次X線スペクトルを求める90°散乱X線スペクトル測定法で求めた一次X線スペクトルとそのスペクトルから計算した照射線量減弱曲線を、直接測定法の測定データと比較検討した。

また、乳房用X線装置の一次X線スペクトルを0.05mm径のW(タングステン)のピンホールコリメータを使って直接測定したデータと、1.6mm径のWのピンホールコリメータを使って90°散乱X線スペクトル測定法で求めたデータを比較した。測定条件は、管電圧25kV・管電流120mA、27kV・113mA、28kV・107mA、30kV・100mA、32kV・94mA、撮影時間4s、撮影回数1630回であった。スペクトルの補正及び定量性の評価は、一般撮影の場合と同様の方法で行った。その結果、どちらの場合も90°散乱から求めた特性X線のピークは、直接測定の特性X線のピークと比較するとブロードになるが、その形状はだいたい一致することが確かめられた。また、スペクトルから計算した照射線量減弱曲線と電離箱線量計で測定した照射線量減弱曲線は最大12%の誤差範囲で一致することが確かめられた。高分解能Schottky型CdTe検出器を用いて、診断用X線装置の一般撮影条件下(数十mA以上)でのX線スペクトルの測定を行った。撮影条件は、管電圧70V・管電流50mA、撮影時間1sec、撮影回数2035回、100KV・20wA、1sec、2030回とした。スペクトルの補正にはstripping法を用いた。また、定量性の評価のために、種々の厚さをAl板を用いて照射線量を変化させ、透過X線スペクトルを測定して減弱曲線を計算した。その結果、どちらの管電圧でも電離箱線量計で測定した照射線量減弱曲線の値と5%以内で一致した。さらに、直線測定法でのピンホールコリメータを使用するときのアライメントの手間を省く、一般撮影条件下での簡便なスペクトル測定法として,カーボン散乱体で90°方向に散乱させた90°散乱X線を測定して、クライン-仁科の微分散乱断面積の式を用い逆算して一次X線を求めるコンプトン散乱法で求めた一般診断用X線装置、乳房用X線装置及びX線CT装置の一次X線スペクトルとそのスペクトルから計算した照射線量減弱曲線の値を、電離箱線量計で測定した照射線量減弱曲線の値と比較検討した。その結果、スペクトルでは、特性X線のピークが直接測定した特性X線のピークと比較して、少ブロードになるが、その形状はだいたい一致することが確かめられた。また、照射線量減弱曲線の値の比較では、一般診断用X線装置で誤差が最大8.8%、乳房用X線装置では、最大8.3%、X線CT装置では最大10%であることが確かめられた。さらに、各種診断用(一般CT、乳房、循環器、消化管)X線装置に使用されているフラットパネルディテクタ(FPD)の画像特性(特性曲線、MTF、ウィナースペクトル)の測定法を検討し、その測定も行った。その結果、イメージングプレート(IP)を使用したComputed Radiology System(CR)と比較しても同等以上の画像特性が得られ、患者の被曝線量も減らせる可能性があることが確かめられた。
臨床検査への応用を目指した高比重リポ蛋白の新たな機能測定法の開発

本研究では将来の臨床検査において応用可能な新たなHDLの機能測定法の開発と機能に影響するHDLの新たなサロゲートマーカーの開発を目的とする。HDLには粥状動脈硬化を抑制する機能の存在が知られており、その代表的な機能であるコレステロール引き抜き能(CEC)が心血管疾患の発症リスクの予知に有用であることが示唆されている。だが、研究で用いられているCEC評価法は「細胞培養、放射性同位体使用、手技煩雑、装置化困難」という問題点を持ち、臨床応用のためには簡易化が不可欠である。そこでHDLの新たなCEC評価法確立のために以下の検討を行った。1.CEC測定法2.HDLの組成とその性質・機能への影響HDL中の血清アミロイドAは、HDLコレステロールのホモジニアス測定法の測定値へ大きな影響は及ぼさないことを明らかにした。さらに、Minor HDLであるapoE含有HDLは、通常のHDLとは異なるトランスポーターを介してコレステロールを引き抜くことを明らかにした。培養細胞に代わるリポソームを用いたデバイスの開発は、先行研究でのリポソームをクロマトグラフィーの担体へ固定化する手法の確立により革新的に前進した。従来法との比較検討から、ILGが培養細胞に代わるコレステロールドナーとして有効であることが確認された。しかし、将来の臨床現場での使用を視野に入れた場合、得られた結果を正しく解釈するためにILG法のメカニズムを明らかにする必要があると考えられる。コレステロール引き抜きトランスポーターを含まないILGが従来法と相関するデータを示す原因を解明するため、リポソーム表面のリン脂質の移動に着目し、HDLへ移動するリン脂質の測定法の開発を現在進めている。蛍光標識されたリン脂質を含むリポソームの固相化に一定の成功を認めた。しかし、リポソーム表面のリン脂質膜の標識には複数の方法があり、今後はリン脂質の移動を検出するにあたって膜表面の標識法の違いが測定系へ与える影響を確認していく必要がある。現在までの研究成果として、また、当初の計画に対して全体的におおむね順調に進展していると判断する。本研究では臨床検査に応用可能なHDLの機能の測定法を開発するために、「コレステロール引き抜き能」と「抗酸化能」に着目し、新たな手法の確立を目指している。従来のCEC測定系では培養細胞の各種トランスポーターの存在がコレステロールの引き抜きに関与するが、トランスポーター不在のリポソーム固定化によるILGにおいても同様の結果が得られるメカニズムを明らかにする必要があると考えている。今後、新たなコレステロールの引き抜き能の測定法のメカニズムの解明に併せて、患者検体および心血管疾患発症リスクと関連が示唆される化学修飾HDL群の測定を通じて本機能の臨床的意義を追求していく予定である。加えて、HDLの抗酸化能の評価に関して各リポ蛋白分画における抗酸化物質の割合に着目し、経時的測定法による抗酸化能の結果と比較検討する予定である。今後、HDLに含まれる種々の抗酸化物質の直接的定量を引き続き行い、その結果を介してHDLの脂質の総合的な抗酸化能を直接評価するための測定法の開発へと繋げていく。

従来のCEC測定系では培養細胞の各種トランスポーターの存在がコレステロールの引き抜きに関与するが、トランスポーター不在のリポソーム固定化によるILGにおいても同様の結果が得られるメカニズムを明らかにする必要があると考えている。今後、新たなコレステロールの引き抜き能の測定法のメカニズムの解明に併せて、患者検体および心血管疾患発症リスクと関連が示唆される化学修飾HDL群の測定を通じて本機能の臨床的意義を追求していく予定である。加えて、HDLの抗酸化能の評価に関して各リポ蛋白分画における抗酸化物質の割合に着目し、経時的測定法による抗酸化能の結果と比較検討する予定である。今後、HDLに含まれる種々の抗酸化物質の直接的定量を引き続き行い、その結果を介してHDLの脂質の総合的な抗酸化能を直接評価するための測定法の開発へと繋げていく。未使用額が生じた理由として、当該年度は無細胞系の測定法の開発を中心に進めたため、当初予定していた細胞培養系の実験での支出が未使用となった。次年度以降、無細胞系の測定系と細胞培養を用いる従来の測定系の比較検討を進めていくため、翌年度分として請求した助成金と未使用額は次年度以降の細胞培養系の実験に使用する培養容器および培地の購入、また従来の測定系に必要となる放射活性測定試薬への支出へ充てる予定である。
赤道波と雲・降水の結合メカニズムの解明

本研究では、赤道波の種類毎に波と雲・降水との結合メカニズムがどう異なるかを、大気中の鉛直積算水蒸気量(可降水量)の変動に着目し、衛星観測データを利用しながら調べた。波の伝搬に関して、水平移流が鉛直移流よりも重要な波(赤道ロスビー波、熱帯低気圧(TD)擾乱)と、逆に鉛直移流が水平移流よりも重要な波(慣性重力波、混合ロスビー重力波、ケルビン波)と、同程度に重要な擾乱(Madden-Julian振動(MJO))に分類することができた。また水蒸気の維持に関して、放射加熱はいずれの波においても、水蒸気を維持する方向に働いているが、定量的には低周波数の波擾乱でより本質的に重要であることが明らかになった。本研究の目的は,「赤道波と雲・降水の結合メカニズムの解明」であり,衛星観測データを統計的に解析したり,数値モデルを用いたシミュレーションを行ったりすることで,特に「熱帯で卓越する様々な赤道波によって,異なる特徴の雲・降水が発達するメカニズム」「赤道波に伴って発達した雲・降水が,元々の赤道波に与える影響」を明らかにすることである.本年度は,降雨レーダを搭載した熱帯降雨観測衛星(TRMM)のデータセットを用いて,ケルビン波や慣性重力波に伴う擾乱の内,速く伝搬する成分と遅く伝搬する成分における降水特性の違い(対流性降水と層状性降水の変動の違い)を調べた.その結果として,(1)西進慣性重力波に関しては,速く伝搬する擾乱は遅く伝搬する擾乱に比べて,対流性降水の変動がより大きい(層状性降水の変動がより小さい)こと,(2)ケルビン波やn=0の東進慣性重力波(東進の混合ロスビー重力波)に関しては、速く伝搬する擾乱と遅く伝搬する擾乱とで,対流性降水や層状性降水の変動に差が無いこと,が明らかになった.また,衛星によるマイクロ波観測から見積もった降水と水蒸気データを,統計的に解析することで,(1)前者の西進慣性重力波においては,擾乱に伴う降水に対して下層の水蒸気だけが有意に変動しており,赤道波と雲・降水の結合メカニズムとして,"Stratiform Instability"とよばれる不安定が重要で,(2)後者のケルビン波やn=0の東進慣性重力波では,擾乱に伴う降水に対して下層の水蒸気だけでなく中層の水蒸気も有意に変動しており,赤道波と雲・降水の結合メカニズムとして,"Moisture-Stratiform Instability"とよばれる不安定が重要との考察を行った.これらの結果をまとめて論文として投稿し,受理・出版された。本研究の目的は,「赤道波と雲・降水の結合メカニズムの解明」であり,衛星観測データを統計的に解析したり,数値モデルを用いたシミュレーションを行ったりすることで,特に(A)「熱帯で卓越する様々な赤道波によって,異なる特徴の雲・降水が発達するメカニズム」(B)「赤道波に伴って発達した雲・降水が,元々の赤道波に与える影響」を明らかにすることである。本年度は,熱帯で最も卓越する擾乱の一つであるMadden-Julian Oscillation(MJO)と,赤道ケルビン波との発達メカニズムの違いについて重点的に解析した。これまでの研究で,MJOとケルビン波は構造が非常に似ているが,周期は明確に異なっていることが指摘されている。また構造が両者で似ている一方で,MJOと赤道ケルビン波で異なる特徴の雲・降水が発達することも指摘されている。本研究では,内部擾乱に注目しながら,両者の発達メカニズムの違いを調べた。その結果として,(1)MJOは,内部に回転性の運動に特徴を持つ内部擾乱が発達すること,一方で(2)赤道ケルビン波では,回転性の運動に特徴を持つ内部擾乱の発達は殆ど見られないこと,が明らかになった。また,客観解析データによる力学場と水蒸気場を定量的に解析することで,MJOにおける内部擾乱による水蒸気輸送効果は,その顕著に発達する特徴から受ける印象とは異なり,二次的な寄与しかないことが明らかになった。これらの結果をまとめて論文として投稿するための作業を行い,実際に投稿できる段階まで準備することが出来た。本研究の目的は,「赤道波と雲・降水の結合メカニズムの解明」である。具体的には,衛星観測データを統計的に解析したり,数値モデルを用いたシミュレーションを行ったりすることで,(A)「熱帯で卓越する様々な赤道波によって,異なる特徴の雲・降水が発達するメカニズム」や,(B)「赤道波に伴って発達した雲・降水が,元々の赤道波に与える影響」を明らかにすることである.昨年度の研究成果である「熱帯で最も卓越する擾乱の1つであるMadden-Julian Oscillation(MJO)の対流発達(水蒸気の蓄積)過程において,内部擾乱による水蒸気輸送の効果は,二次的な寄与しかない」という発見に関して,論文としてまとめ投稿した。また本年度は,赤道波における水蒸気変動の特徴の違いについても解析を行い,研究成果として「赤道波に伴う可降水量の変動には緯度依存性があり,赤道上というよりも赤道から南北に数度程離れた緯度で,変動がより顕著である」ことが明らかになった。この結果は,波の構造から想像できる範囲内のもので,これ自体に大きな驚きはない.一方で,この結果の比較研究として,水蒸気変動に特徴的なマッデン・ジュリアン振動(MJO)現象に関しても同様に調べたところ,

(1) MJOの対流活動に伴う可降水量の変動は,赤道波に伴うものと比較しても,ずっと顕著である(水蒸気変動の振幅は,現象の時間スケールに比例する).(2)大きな可降水量は,赤道の直上よりも南北に数度程離れた緯度で,その観測頻度が高い.ということが明らかになった.これらの結果は,「MJOの対流発達期や成熟期において,可降水量はケルビン波の収束域のように赤道付近で極大となる」という観測的事実と,一見矛盾する.このことから,国内外の研究者と議論しながら,この結果の解釈について現在検討中である。本研究課題では,目標の1つとして「赤道波に伴う温度・水蒸気プロファイルの変動」の解明を掲げている。昨年度は,「MJOと赤道ケルビン波における内部擾乱の特徴の違い」と「発達する内部擾乱に伴う水蒸気輸送効果」に関する研究において,論文投稿の準備段階まで進んでいたが,本年度には実際に投稿までに至った.また本年度は,新たに水蒸気変動の特徴の違いに関する研究に関しても取組み始め,その研究成果も徐々に出始めている.以上から,おおむね順調に進展していると判断した.本研究の目的は,「赤道波と雲・降水の結合メカニズムの解明」であり,衛星観測データを統計的に解析したり,数値モデルを用いたシミュレーションを行ったりすることで,特に(A)「熱帯で卓越する様々な赤道波によって,異なる特徴の雲・降水が発達するメカニズム」,(B)「赤道波に伴って発達した雲・降水が,元々の赤道波に与える影響」を明らかにすることである.本年度は,熱帯で最も卓越する擾乱の一つであるMadden-Julian Oscillation(MJO)も含めて,赤道波に伴う大気中の総水蒸気量(可降水量)の変動特性に関して重点的に研究を行い,下記のことを明らかにした.(1)「時間スケールの相対的に長い西進擾乱(例えばRossby波に伴う擾乱)に伴う可降水量の変動において,水蒸気の水平輸送が本質的に重要であること」,(2)「時間スケールの相対的に長い東進擾乱(例えばKelvin波に伴う擾乱)に伴う可降水量の変動において,水蒸気の鉛直輸送が本質的に重要であること」,(3)「時間スケールの相対的に短い重力波擾乱に伴う可降水量の変動においても,水蒸気の鉛直輸送が本質的に重要であるが,その振幅は降水の振幅に比べてごく僅かであること」,(4)「MJOに伴う可降水量の変動において,水蒸気の水平輸送・鉛直輸送は共に同程度の重要性を持っていること」この成果は,今後数値モデルにおける低緯度域の雲・降水の再現性の評価を行う際に,特に有効であると考えられるため,上記の結果をまとめて論文として投稿するための作業を行い,実際に投稿できる段階まで準備することが出来た.本研究課題では,「赤道波と雲・降水の結合メカニズムの解明」における目標の1つ,(A)「熱帯で卓越する様々な赤道波によって,異なる特徴の雲・降水が発達するメカニズム」の解明に至る為に,「赤道波に伴う温度・水蒸気プロファイルの変動」に特に注目している.本年度は,前述(研究実績の概要)のように赤道波に伴う大気中の総水蒸気量(可降水量)の変動特性に関して調べ,赤道波の種類ごとに重要な変動メカニズムが異なることを明らかにした.更に,赤道波の比較対象としてMJOに伴う可降水量の変動特性も同時に明らかにした.
多出力階層系の中間素子共用化と内部表現の整合構造形成:計算論と生理実験による研究

(1)多出力NNにおける隠れ素子の最少化と最大共用化の同時達成を可能にする「集束抑制と発散促進」と呼ぶ構造淘汰アルゴリズムを開発し、並列論理、分類、文字認識、オートエンコーダなどの例題で良好な成績を得た。(2)ノイズに埋もれたエッジの検出を逆伝播法を用いて3層NNに学習させたところ、隠れ素子および出力素子の受容野は中心周辺拮抗型となった。さらに、これら受容野は高SNRで狭く、低SNRで広くなった。魚類網膜やハエ複眼の2次ニューロンの受容野も明順応(低SNR)か暗順応(低SNR)に依存する同様の性質をもつことが知られている。(3)移動物体の速度検出を3層時空間NNに逆伝播法で学習させたところ、1次元とした場合、隠れ素子に発現する時空間受容野は縞々状となった。同様の時空間受容野がネコ1次視覚野にも存在することが知られている。このような受容野は、中心周辺拮抗型受容野をもつ介在素子層から適当な位相差発生フィルタを介して集束を受けることにより形成可能であることを示した。(4)我々は数年前に短波長感受性錐体視細胞〉水平細胞に特徴ある化学シナプスを発見した。本年度は等応答振幅分光入力抵抗の測定により、その証拠固めを行った。また、その性質については過去の結果も踏まえて総合的にまとめると、(a)符号反転コンダクタンス減少型、(b)2-フォスフォノ-4-アミノ酪酸(APB)がアゴニスト、(c)一酸化窒素(NO)で活性化、(d)明順応で活性化、などが列挙される。また、状況証拠からは、cGMPがsecond messengerで、NOS>NO>sGC>cGMPの細胞内分子機構の存在が示唆される。