hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性材料設計を目指した表面反応ダイナミクスの理論的研究

1.一酸化二窒素を用いたSi(111)表面の酸化機構の理論的解明一組のAdatom-Rest atom対を含む4層のSi(111)-(7×7)-DAS水素終端クラスターモデル上での一酸化二窒素の吸着構造および吸着状態の決定、一酸化二窒素の分解機構および続いて起こる表面酸化機構の追跡をハイブリッド型密度汎関数法により理論的に実行した。本研究において、清浄表面および部分酸化表面上における一酸化二窒素の吸着構造および分解機構は表面状態に依らず、ほぼ同一であるという解析結果を得た。本研究の反応解析により、Adatomに吸着した酸素原子がバルクに挿入し、Si-O-Siユニットを形成するSi(111)表面の酸化機構を理論的に解明した。2.一酸化二窒素によるSi(100)表面の酸化機構の理論的解明一組の表面二量体原子を含んだSi(100)-(2×1)再構成クラスターモデル上での一酸化二窒素の吸着構造および吸着状態の決定、一酸化二窒素の分解機構の理論的解明、続いて起こる表面酸化機構の解明を密度汎関数法により試みた。本研究により、Si(100)清浄表面上で物理吸着したN_2Oの分解機構が明らかになった。N_2O分解で放出されたO原子の挿入サイトと対応する活性化障壁がわかった。N_2の脱離が表面酸化と同時に進行することも本研究から明らかになった。O原子の挿入サイトの違いと表面二量体原子間の電荷分布変化が強く相関していることを発見した。本研究では、N_2O吸着によりSi(100)清浄表面から2種類の一酸化物(Si_9H_<12>O)、一酸化物から5種類の二酸化物(Si_9H_<12>O_2)、および二酸化物から5種類の三酸化物(Si_9H_<12>O_3)形成に至る一連の表面反応が同様の反応機構を経て進行することを突き止めた。3.シリコン系へのフラグメント分子軌道(FMO)法の拡張大規模表面・ナノ材料の高精度計算を目指したFMO法の拡張が直鎖シリコン含有物(Si_<12>H_<26>、Si_6C_7H_<28>およびSi_7O_6H_<16>)に対して実行された。FMO計算における全エネルギーおよび分極率は全電子計算の結果と類似することがわかった。1.一酸化二窒素を用いたSi(100)表面酸化初期過程の追跡(1)概要:Si(100)表面上における一酸化二窒素の吸着挙動とその分解機構を密度汎関数を用いて追跡した。清浄表面上における一酸化二窒素の吸着構造および解離過程を理論的に解明し、表面酸化の初期過程に対して原子レベルによる重要な知見を得た。清浄表面に酸素原子を段階的に吸着させた酸化物表面上においても、一酸化二窒素が清浄表面同様の吸着構造を示すことを解明した。さらに表面のSi-Si結合の有無が、一酸化二窒素の吸着状態と振動数に大きな変化をもたらすことを理論的に見出した。各表面上における一酸化二窒素の吸着エネルギーと、表面と一酸化窒素間の電子移動との間に非常によい相関関係があるという画期的な解析結果を得た。同様にSi(111)表面上における結果も得た。(2)学会発表:(口頭発表)分子構造総合討論会2005、第86回日本化学会春季年会、(ポスター発表)PACIFICHEM2005(3)報文:投稿中2.Si(100)表面上での一酸化窒素の吸着挙動および解離過程(1)概要:Si(100)表面上の一酸化窒素の吸着および解離ダイナミクスを理論的に解析した。本研究によって、2分子の一酸化窒素がSi(100)表面上で二量体を形成するという新規な吸着構造を得ることができた。さらに、これらの二量体を経る新規な表面修飾過程を理論的に明示することができた。また、1および2分子の一酸化窒素が清浄および酸化物表面のそれぞれに吸着した場合におけるN-O伸縮振動のマップを作成した。この結果については、国際学会において、専門研究者から高い評価を受けた。(2)学会発表:(口頭発表)第9回理論化学討論会、(ポスター発表)ISSS-4(3)報文:投稿中3.次年度の課題新規量子化学的手法による世界最大規模のクラスターを用いた表面反応ダイナミクスの解析を行なう。2.一酸化二窒素によるSi(100)表面の酸化機構の理論的解明一組の表面二量体原子を含んだSi(100)-(2×1)再構成クラスターモデル上での一酸化二窒素の吸着構造および吸着状態の決定、一酸化二窒素の分解機構の理論的解明、続いて起こる

表面酸化機構の解明を密度汎関数法により試みた。本研究により、Si(100)清浄表面上で物理吸着したN_2Oの分解機構が明らかになった。N_2O分解で放出されたO原子の挿入サイトと対応する活性化障壁がわかった。N_2の脱離が表面酸化と同時に進行することも本研究から明らかになった。O原子の挿入サイトの違いと表面二量体原子間の電荷分布変化が強く相関していることを発見した。本研究では、N_2O吸着によりSi(100)清浄表面から2種類の一酸化物(Si_9H_<12>O)、一酸化物から5種類の二酸化物(Si_9H_<12>O_2)、および二酸化物から5種類の三酸化物(Si_9H_<12>O_3)形成に至る一連の表面反応が同様の反応機構を経て進行することを突き止めた。3.シリコン系へのフラグメント分子軌道(FMO)法の拡張大規模表面・ナノ材料の高精度計算を目指したFMO法の拡張が直鎖シリコン含有物(Si_<12>H_<26>、Si_6C_7H_<28>およびSi_7O_6H_<16>)に対して実行された。FMO計算における全エネルギーおよび分極率は全電子計算の結果と類似することがわかった。
ライフサイクル分析におけるサプライチェーンの可視化手法に関する研究

温室効果ガス排出量の効果的削減に向けて、ステークホルダーによる意見交換と意思決定の際に活用可能なサプライチェーンの可視化を行うことを目的として、数理モデル開発と応用分析を行った。数理モデルの開発は、温室効果ガスの総排出量をサプライチェーンの構成要素へと分解する産業連関分析の手法(構造経路解析)を拡張することにより実施した。さらに、産業構造分析とサプライチェーンの可視化に活用できる分析手法(産業連関表の三角化)について、従来の手法を改良し、応用分析を通してその有用性を示した。本研究課題では、とくに我が国と中国をはじめとしたアジア地域におけるCO2排出量の効果的削減に向けて具体的な支援策を提言するために、方法論の開発と実証分析を行うことを目的としている。より具体的には、産業連関分析の理論とライフサイクル分析のための可視化ツールを融合した、新しいフロー可視化手法の開発を行うこととしている。また、開発した可視化手法を乗用車などの日本およびアジア地域において重要な製品のサプライチェーンについての実証分析に応用し、「地域間での相互依存関係」「産業間での相互依存関係」「ライフサイクルCO2排出量の削減にとってカギとなる産業連携」を明らかにすることを目的としている。このように、手法開発とその応用を目的としているが、今年度は応用分析を実施しつつ、手法開発における課題抽出を実施した。本研究課題における手法開発は、(1)サプライチェーンを把握するための数理モデルの構築、(2)数理モデルに基づいて産業連関表を分解するための諸条件の策定、(3)分解結果に基づく可視化(作図)から構成される。昨年度までに(1)を完成させ、(2)および(3)を部分的に実施済みであった。そこで、まず昨年度までに開発した手法を、国際産業連関表データ(World Input-Output Database, WIOD)に適用して、各国の家計消費を支えるサプライチェーンを、それに付随する温室効果ガス(GHG)排出量に基づいて定量評価し、サンキー図のかたちで可視化した。その結果、図に描かれない部分との整合性を考慮することなどが、手法開発のための課題として抽出された。作図に関しては、市販されている汎用ソフトウェアを用いた場合に生じる不具合等を検討し、独自に開発を進めている可視化ツールに反映させるべき課題として抽出した。本研究課題では、とくにわが国と中国をはじめとしたアジア地域におけるCO2排出量の効果的削減に向けて具体的な支援策を提言するために、方法論の開発と実証分析を行うことを目的としている。また、開発した可視化手法を、乗用車などの日本およびアジア地域において重要な製品のサプライチェーンについての実証分析に応用し、「地域間での相互依存関係」「産業間での相互依存関係」「ライフサイクルCO2排出量の削減にとって鍵となる産業連携」を明らかにすることを目的としている。このように、手法開発とその応用を目的としているが、今年度はとくに手法開発を中心に研究を実施した。今年度は、当初計画の通り(1)を完成した。構築した数理モデルは、産業連関分析における構造経路解析(structural path analysis, SPA)として知られる分析手法を拡張したものであり、産業部門間フローをあらわす産業連関表を構造経路に基づいて分解する手法の理論的基礎を与えるものである。また、(2)産業連関表を分解するための諸条件として、図のかたちで可視化される部分のカバレッジをあらわす指標を自然なかたちで定義できる条件を優先して検討した。さらに、(3)可視化(作図)用計算機プログラムの構築に必要なサブルーチンの作成を行った。本研究課題では、CO2排出量の効果的削減に向けて具体的な支援策を提言するために、方法論の開発と実証分析を行うこと、具体的には、産業連関分析の理論とライフサイクル分析のための可視化ツールを融合した、新しいフロー可視化手法の開発を行うことを目的としている。また、開発した可視化手法をサプライチェーンについての実証分析に応用し、「地域間での相互依存関係」「産業間での相互依存関係」「ライフサイクルCO2排出量の削減にとって鍵となる産業連携」を明らかにすることを目的としている。今年度は応用分析を中心に実施しつつ、手法開発も実施した。昨年度までに(1)から(3)をほぼ完成させたが、応用分析を進めるなかで必要性の認められた点について、さらに開発を行った。

具体的には、CO2排出や資源循環の観点から見た地域間・産業間フローの脆弱性や潜在的改善可能性を定量化し、その結果をフロー図(サンキー図)に盛り込んで表示する手法を開発した。また、我が国の産業連関表に基づいてCO2排出量データを整備する際に、産業連関表の付帯表(自家輸送マトリックス)を活用する手法を開発した。応用分析については、開発した手法を国際産業連関表データ(WIODおよびGLIO)に適用して、温室効果ガスの観点から見た各国の家計消費を支えるサプライチェーンの同定と可視化、および国際資源循環の観点から見た日本経済を支えるサプライチェーンとその潜在的改善可能性の同定と可視化を行った。学会発表などを通して、開発した手法の有用性、とくに分析結果に基づく関係者間の意見交換に貢献し得ることが確認された。計量経済学、産業エコロジー手法開発と応用分析のいずれに関しても、概ね計画通りに遂行し、進展した。数理モデル構築、応用のための諸条件の検討、および可視化(作図)のためのソフトウェア開発のいずれに関しても、概ね計画通りに遂行し、進展した。開発した手法の国際産業連関表データへの適用を通して、さらに手法を改善しつつ、結果の描画に必要な可視化(作図)ツールの開発を遂行する計画である。構築した数理モデルを応用するための諸条件の検討を計画通り継続すると同時に、可視化(作図)のためのソフトウェア開発をさらに遂行する計画である。学会出張の計画を変更したことにより、経費が削減されたため。成果発表のために予定している学会出張と英文校閲のための経費として使用させていただく計画である。次年度使用額は今年度直接経費合計の約0.2%であり、今年度と次年度の使用計画に大きな変更を必要としないと考えられたため、次年度に使用させていただくこととした。
フラーレン及びその薄膜の電荷移動反応の解析と電気化学的特性評価

本研究では、フラーレンC_<60>の電気化学的特性を詳細に調べ、その電気化学的機能の探索を行うことを目的としている。まず、極微小電極を用いた高速サイクリックボルタンメトリーにより、溶存状態におけるC_<60>の1-4価アニオンへの電解還元の電極反応速度定数を初めて決定した。求めた定数はアントラセンなどに比べ約一桁小さく、また各反応段階についてほぼ同じ値を持つことがわかった。これらのことから、電子授受に関与する分子軌道が非局在化していることが推察された。また、極微小電極を用いた低速サイクリックボルタンメトリーによる拡散係数の決定も行った。次に、水晶振動子を用いて、アセトニトリル中におけるC_<60>薄膜の電気化学反応に伴う膜/溶液界面における物質移動についても調べた。その結果、アルキルアンモニウム塩を含む溶液中では、C_<60>薄膜は2価のアニオンまで還元されても安定だが、アルカリ金属塩を含む溶液中では、一段階目の還元反応において膜が溶出することがわかった。さらに、前者の場合について、膜の還元に伴い、電荷の補償のために膜/溶液界面を移動するイオンの輸率を求めたところ、カチオンが0.8-0.9、アニオンが0.1-0.2であることがわかった。また、カチオンがドープされる際、薄膜中に含まれる溶媒が放出されることがわかった。電解還元によって溶出したC_<60>アニオンは、再酸化によって電極上に析出することも明らかになった。さらに、C_<60>薄膜と他の酸化還元種との相互作用について調べた。その結果、C_<60>薄膜は一部の遷移金属錯体との間で電子授受を行うことがわかったが、このとき、C_<60>と錯体の複合体が形成されている可能性が示唆された。
強相関f電子系研究のプルトニウム化合物への発展

プルトニウムを含む超ウラン元素に関して、従来行われて来た固体物性研究の手法を適用し、新物質探索と新現象発見を目的とした。プルトニウムに関して、その強い放射能による試料の損傷を回避するために、長寿命同位体原料^<242>PuO_2を用い、金属間化合物を作製する手法を開発し、PuPd_5Al_2の作製に成功した。ネプツニウムでは、新物質NpPd_5Al_2を発見し、5f電子による重い電子状態が超伝導を引き起こす事を見いだした。アクチノイド化合物における物質探索が進展した。東北大学金研と共同で、アクチノイド金属間化合物において、新物質NpPd_5Al_2及びUPd_5Al_2を発現し、報告した。超ウラン化合物NpPd_5Al_2はネプツニウム化合物として初めての重い電子系超伝導体であり、非フェルミ流体的振舞、高い超伝動転移温度など蓍しい特微を示す。またこの物質は、希土類及びアクチノイドを通じて一切報告されていなかった新物質であり、学会に与えたインパクトは大きく、国内外の研究者による関連物質の探索が行われ、CePd_5Al_2が存在することが報告された。代表者を含むグループは、CePd_5Al_2の新規な磁気秩序状態及びその圧力効果について報告した。また、NpをPuに置換した化合物の合成を試み、PuPd_5Al_2が存在することを確認した。一方、プルトニウム化合物の物性研究においては^<239>Pu,^<240>Pu,^<241>Puのα崩壊が試料にダメージを与える点が問題であった。これを回避するために、長寿命核種である242Puを用いた試料作製を試みた。ここで、金属間化合物を合成するためには酸化物Pu0_2を還元する必要がある。一般にアクチノイドは還元が難しい元素として知られているが、金属パラジウムとPu0_2を水素気流中で加熱することにより、いわゆる結合還元プロセスを利用して、Pu-Pd合金を作製することに成功した。この成果は、プルトニウム化合物の本質的振舞の解明に大きく寄与すると期待される。本課題では、アクチノイド化合物のうち、天然には存在せず取扱の難しいプルトニウム化合物について、試料作成と物性測定を通じて5f電子が示す物性の特性を明らかにすることを目的とする。今年度は、代表者を含むグループが最近発見した新しい物質群AnPd_5Al_2(An=U,Np,Pu)を中心に物質探索を行うとともに、その以上物性を詳細に調べた。NpPd_5Al_2に関して、超伝導及び常伝導状態の磁気トルク及び磁場中比熱を初めて測定し、超伝導転移に伴い、5f電子による強いパウリ常磁性及び巨大な電子比熱係数が急激に減少することを見いだした。この研究の過程で、超ウランあるいは放射性物質を用いた密封型物性測定セルを作製した、これまで、Pu物性実験は、磁化率など非接触の測定に限られていたが、これを用いて研究対象がさらに広がる。これらの成果は日本物理学会において口頭発表した。一方、PuPd_5Al_2を作製するために、原料となるPu酸化物の還元方法から検討した。水素雰囲気中でPuO_2と遷移金属を直接反応させる「結合還元法」が有効であることを見いだした。この手法で金属間化合物PuPd_3を作製し、さらにPdとAlを加えてアーク溶融することによりPuPd_5Al_2を得ることに成功し、物理学会で報告した。これに関する物性測定を次年度に行う。関連して、U-Pd-Al系の物質探索を行い、U_<2/3>Pd_2Al_5を発見、報告した。以上の活動が評価され、2009年のアクチノイド国際会議(米国)では基調講演を行うことが内定した。超ウラン化合物が示す特異な物性は、5f電子によって特徴づけられており、重い電子状態や異方的超伝導が実現することが明らかとなってきた。一方、核燃料・RIとしての規制のために物性研究には制約があった。本研究では、プルトニウムをはじめとする超ウラン元素研究を、通常の物質と同程度の精度にまで高めることにより、その本質を探ることを目的としている。今年度は、超ウランを対象とした低温高磁場磁化測定装置の開発を行い、これを重い電子系超伝導体NpPd_5Al_2の物性研究に適用した。放射性物質を密封状態で感度よく測定するために、密封型キャパシタンスファラデー法により装置を設計、製作した。同手法は、希土類系重い電子系の磁化測定に適用されている手法であるが、これを小型化・密封型に改良して、超ウラン及び放射性物質の測定を可能とした。

0.3mg程度の微小試料について、高磁場領域では市販のSQUID磁化測定装置に匹敵する感度で測定することが可能となった。NpPd_5Al_2は極めて大きな常磁性効果で特徴づけられる重い電子系超伝導体である。常伝導状態の磁化は、キュリーワイス則に従い、その有効磁気モーメントはNp自由イオンに近い値を示す。一方超伝導状態では、超伝導反磁性の寄与以外に、常磁性磁化そのものが減少する。また、超伝導混合状態での磁束のピニングによるヒステリシスが顕著に観測された。
欠失型mtDNAの蓄積による気分障害発症メカニズムの解明

気分障害の発症に関わる分子メカニズムの一つとして、POLG1(ミトコンドリアDNA合成酵素)変異によるmtDNAのクローナルな蓄積に伴うミトコンドリア異常が引き起こす特定神経回路の機能障害について明らかにするため、(1)マウス脳切片よりレーザーマイクロダイセクションで単離回収した神経細胞における欠失型mtDNA定量法の確立、(2)POLG1変異細胞作製のためのヒトiPS細胞樹立および神経細胞分化誘導系の確立を行った。1、マウス脳からのmtDNA抽出:マウス初代神経細胞に導入するための欠失型mtDNA増幅に用いるため、変異型mPolg1 Tgマウスの脳からmtDNAの抽出を行った。2、欠失型mtDNAの定量法確立:欠失型mtDNAを検出するためのリアルタイムPCRの系を確立した。プライマーは欠失の有無にかかわらず増幅されるD-loop領域と、野生型mtDNAでのみ増幅されるMTCo1領域の2カ所に設定し、1、で抽出したmtDNAを用いて反応系の定量性についても確認した。また、レーザーマイクロダイセクションにより単離したマウス初代神経細胞の欠失型mtDNAを定量するための予備実験として、COX活性染色後の野生型および変異型mPolg1 Tgマウス脳切片からレーザーマイクロダイセクションにより神経細胞を単離し、リアルタイムPCRによるmtDNA定量の条件検討を行った。その結果、約100個の単離神経細胞を用いれば、高い定量性をもってmtDNAの検出が可能であることが分かった。また、COX活性を消失した神経細胞では有意に欠失型mtDNAの増加が認められたことから、反応系の特異性も確認できた。3、ヒトiPS細胞由来神経細胞の作製に向けた基礎的検討:マウス初代神経細胞で得られた結果をヒト神経細胞で検証するため、iPS細胞の樹立を行った。iPS細胞は、OCT3/4, SOX2, KLF-4, L-Myc, LIN28, p53 shRNAを組み込んだエピソーマルベクターをエレクトロポレーションにより末梢血単核球に導入することで作製した。ミトコンドリア関連遺伝子に変異を有する双極性障害患者からのiPS細胞の作製も実施した。1. POLG1変異細胞の作製に向け、CRISPR/Cas9ベクターの構築を行った。導入する変異としては、Polg1変異マウスに導入したD181Aに相当するD198Aおよび気分障害を併発する慢性進行性外眼筋麻痺症候群の家系において認められるY955Cを選択し、それぞれの変異につき配列の異なる3通りのベクターを作製した。今後は、まずこれらのベクターをHEK293細胞に導入し、POLG1標的配列の切断効率を確認する。その後、切断活性が確認できたベクターを用いて、iPS細胞にPOLG1変異を導入する予定である。2. H25年度に樹立したiPS細胞の品質確認実験として、免疫染色およびqRT-PCRによる未分化マーカーの発現評価を行った。また、胚葉体形成を介した三胚葉分化誘導実験を行い多能性についても検討した。樹立したiPS細胞はいずれも未分化マーカーを発現し、多能性を有することが確認できた。加えて、無血清凝集浮遊培養法を用いてiPS細胞の神経分化誘導を行った。Koyanagi-Aoi, et al. 2103に従い、誘導開始14日後の細胞を、神経前駆細胞マーカーであるPSA-NCAMの抗体で染色し、FACSによりその陽性率を評価した。複数のiPS細胞クローンについて解析を行った結果、ミトコンドリア関連遺伝子変異を有する双極性障害患者由来のiPS細胞では、コントロール細胞と比較してPSA-NCAM陽性率が低く、神経分化過程における何らかの異常が示唆された。今後は、この患者由来iPS細胞および分化誘導した神経細胞におけるミトコンドリアの機能・形態変化およびmtDNAの欠失の有無について検討し、神経分化の異常とミトコンドリア関連遺伝子変異の関連を明らかにする。また、POLG1変異細胞においても同様の解析を行い、mtDNAの変異が神経細胞の分化および機能成熟におよぼす影響について検討する予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。精神医学、細胞生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。欠失型mtDNAの定量法やレーザーマイクロダイセクションによる神経細胞の単離等、研究計画の中でも重要な実験系については確立できた。しかし、マウス初代神経細胞を用いる解析に加え、ヒトiPS細胞から誘導した神経細胞を用いる解析も並行して進めていることから、当初の計画からはやや進展が遅れている。当初の計画では、遺伝子導入により欠失型mtDNAが蓄積した神経細胞を作製する予定であったが、CRISPR/Casシステム等を用いたゲノム編集が容易に行えるようになってきたため、これを積極的に進めていく。また、ヒトiPS細胞からの神経分解誘導系がすみやかに確立できた場合には、マウス初代神経細胞に代えてまずこちらを優先的に解析する。いずれの場合にも、mtDNAの定量やレーザーマイクロダイセクションによる神経細胞の単離はH25年度に確立した実験系を応用して実施する。
肝臓におけるインスリン作用不全がII型糖尿病発症の真の原因か?

従来まではII型糖尿病の成因は主に骨格筋と脂肪組織でのインスリン作用不全があり、それを補うために膵β細胞からの過剰インスリン分泌、更にそれが長く続くと膵β細胞の疲弊によりインスリン分泌不全が起こり、最終的にはII型糖尿病になると考えられていた。しかし、申請者らの結果は、従来からのII型糖尿病成因の仮説は再検討される必要があり、肝におけるインスリン作用不全が糖尿病発症に重要であると考えられる。申請者らは以前インスリンレセプターチロシンキナーゼのATP結合部位である1030番目のLysをMetにcDNA上で変換し、チロシンキナーゼ活性のないインスリンレセプターcDNAを作製した。この変異レセプターを培養細胞で発現させることにより、インスリンレセプターチロシンキナーゼはインスリンの作用発現に必須であること、またこの変異レセプターはdominant negativeに働き、正常なインスリンレセプターの機能も阻害することを明らかにした(PNAS,1987.Ebina et al.)。肝臓でのみ発現するプロモーター下流にチロシンキナーゼ活性のないインスリンレセプターを結合し、トランスジェニックマウスの手法を用いて、肝臓でのみインスリン作用不全が起こるマウスを作製し、糖尿病になるか否かを検討することにより、II型糖尿病発症には肝臓が重要な役割を果たしていることを明らかにする事を目的に研究を始めた。肝臓でのみ変異インスリンレセプターを発現させるため、serum amyloid P geneプロモーターの下流にチロシンキナーゼ活性のないインスリンレセプターcDNAを結合させ組み換えDNAを作製し、現在トランスジェニックマウスを確立中である。
非滅菌環境下におけるバイオマス資源からの半連続式L-乳酸発酵の実用化に関する研究

生ごみを対象にした効率的な非滅菌条件下でのL-乳酸発酵技術を開発した。55°Cの高温酸発酵ではpH 56の条件により、長期間にわたり安定して高光学純度のL-乳酸が生成できた。pH調整剤の検討を行い、55°C、pH5.5の培養条件下で、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムのいずれを用いても乳酸発酵を行えた。菌叢解析によりBacillus coagulansが独占して同定された。グルコースや乳酸による阻害影響を表す定数を算出し数理モデルを構築したところ、実験結果がおおむね再現された。非滅菌条件において2倍希釈した模擬生ごみを基質に、半連続式培養により高温(55°C)および中温(37°C)酸発酵を実施した。その結果、高温酸発酵ではpH56および水理学的滞留時間(HRT)203日(COD負荷率5.234.4g-02/L-Reactor/日)の条件により、長期間にわたり安定して90%以上の光学純度を有するL-乳酸が生成できることを見出した。また、pH6条件下では、乳酸濃度と乳酸収率がそれぞれ32g/Lと0.58以上(生成乳酸量/基質糖質量[-])となること、光学純度93%以上が安定して得られること、および基質中にあらかじめ存在する乳酸を考慮(排除)して求めた生成乳酸に対する光学純度では96%以上が得られることを示した。また、L-乳酸発酵を担う菌種(L-乳酸菌)についてその由来と同定を検討した結果、16S rDNAを利用した微生物群集解析によりL-乳酸菌はBacillus coagulansと同定され、自然環境を含む生ごみ由来であることが確認された。生ごみ負荷率との関係では、HRTが10日から3日へ減少する(負荷率が増大化する)に従い、光学純度が92.8%から94.5%へ向上し、乳酸収率が0.73から0.58へ減少し、乳酸以外の有機酸に対する乳酸の選択性(COD基準)が97.0%から93.5%へ低下する傾向が見られた。pH調整剤の検討として、55°C、pH5.5の培養条件下で、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムのいずれを用いても継続的に乳酸発酵を行えることが示された。また、集約的に排出される可能性のあるバナナ果皮に着目した実験も行った。バナナ果皮は、単独ではL-乳酸菌の増殖に栄養素が不足しているため、窒素源や、特にアミノ酸を供給できる補材料を混合することで、容易に資化することができ、長期的にも安定してL-乳酸発酵が行える廃棄物であると考えられた。本研究は、著しい需要の増大が予想される生分解性プラスチックであるポリ乳酸の原料として使用可能なL-乳酸を、生ごみといった有機性廃棄物等のバイオマス資源から安価で容易に製造する発酵プロセスの開発を目的としている。これまでの研究より、ポリ乳酸合成過程を考慮すると、L-乳酸発酵過程でのpH調整剤として従来の水酸化ナトリウムより、アンモニアがアルカリ剤として望ましいことが考えられた。そこで、アンモニアを用いて、グルコースを主体とした培地による発酵実験を、初期基質濃度、初期乳酸濃度などの条件を変えて行い、各種阻害効果などの把握を試みた。リアクターとして容積1Lのガラス製反応器を用い、温度の設定はリアクターをウォーターバスに浸漬することにより行った。リアクター内の発酵液は機械撹拌で完全混合となるよう撹拌した。pHの調整は、10%アンモニア水溶液を中和剤として用いて、pHコントローラーのON/OFF制御で行った。発酵により得られた乳酸は、おおむね98%以上の高光学純度であった。そして、基質阻害や生成した乳酸による阻害効果を把握した。また、その際の微生物の活動状況を把握するために、分子生物学的手法を用いた微生物量の把握も試みた。これまでの菌叢解析により判明したL-乳酸発酵で主要な微生物種であるBacillus coagulansの16S rDNAを特異的に測定できるプライマーを製作し、発酵過程における菌数をリアルタイムPCR法により測定した。B.coagulansのDNA濃度の増減傾向と処理特性の傾向は一致しており、リアルタイムPCR法により、B.coagulansの定量が可能であることが示された。処理特性の分析だけでは、実際面で必要な情報は入手可能であるものの、直接的な反応機構の担い手である微生物群の情報は間接的にしか得られない。本手法は、特に混合基質を対象とした発酵過程において、特定の微生物群の定量可能である点で有用となる。著しい需要の増大が予想される生分解性プラスチックであるポリ乳酸の原料として使用可能なL-乳酸を、生ごみといった有機性廃棄物等のバイオマス資源から安価で容易に製造する発酵プロセスの開発を目的としている。そのために、グルコースを主体とした培地、および生ごみを主体とした培地による発酵実験を、条件を変えて行った。

リアクターとして容積1Lのガラス製反応器を用い、温度の設定はリアクターをウォーターバスに浸漬することにより行った。リアクター内の発酵液は機械撹拌で完全混合となるよう撹拌した。pHの調整は、10%アンモニア水溶液を中和剤として用いて、pHコントローラーのON/OFF制御で行った。発酵により得られた乳酸は、おおむね99%以上の高光学純度であった。そして、乳酸発酵過程を再現しうる動力学モデルの構築を試みた。主要な構成要素のモデルにおける経路の概略は、B.coagulansが誘導できる酵素α-アミラーゼによりでんぷんが加水分解されてマルトースになりマルトースがさらに加水分解されてグルコースになる経路、スクロースが加水分解されてその半量がグルコースになる経路、グルコースが消費され一部がB.coagulansの増殖に用いられL-乳酸を生成する経路、およびB.coagulansが死滅・分解する経路である。各反応速度式は、速度定数や基質濃度を考慮したMichaelis-Mentenの式などを組み合わせて表現した。各パラメータ値は、実験結果により、基礎的なパラメータ値を求め、グルコースや乳酸による阻害影響を表す定数を算出した。本発酵法における生成物である乳酸の阻害形式は、Lineweaver-Burkプロットより非拮抗型と定めた。グルコースを主体とした人工培地の回分式実験および人工生ごみの回分式実験いずれの実験結果もおおむね再現された。また、生ごみおよびバナナ果皮の混合培地を基質とした半連続式実験でモデル式を検証した結果、適用性が確認された。
異常ハンチンチン発現による口腔癌放射線増感法の開発

本研究は、異常ハンチンチン遺伝子が細胞内で発現すると、DNA二重鎖切断(DSB)修復に必要なKu70タンパクが枯渇することから、放射線が照射された場合、DSB修復が抑制され、腫瘍細胞が放射線増感増を示すのではないかという仮説を検証するものである。検討の結果、核内封入体が形成されている細胞では、放射線によるDSBの修復が抑制され、放射線増感を示すことがわかった。より高い発現を効率よく誘導する必要があると考えられ、さらなる検討が必要である。まず、ハンチントン病の原因遺伝子ハンチンチンの第1エクソンに、CAG配列を88コピー有する遺伝子(EGFP-Q88)をEGFPと融合させ、かつドキソルビシン(DOX)存在下で発現する細胞モデルを用いて実験を行った。EGFP-Q88細胞に100 ng/ml DOX処理すると、1)細胞質にのみび漫性にEGFP蛍光を発する細胞、2)核内、あるいは核周囲に限局的に凝集体と思われる強い蛍光を発する細胞、が検出された。そこで、2 Gy照射後のDSB数を53BP1の免疫染色によるフォーカス数を指標にして、種々の時間後にDSB数を計測した結果、照射24時間後、2)の細胞においてのみ、DSBの修復抑制が認められた。また、EGFP-Q88にDOX処理した細胞全体の放射線感受性をコロニー法によって求めると、DOX未処理細胞に比べ、わずかに放射線感受性を示した。このことは、当初考えた仮説が成立することを示唆しており、すべての細胞が2)のように高発現すれば、より高い増感効果が得られるものと考えられた。舌癌細胞(SAS)にEGFP-Q88をCMVプロモーターのもとに発現するプラスミドを導入したが、導入効率が悪く、上記2)のような細胞は検出されなかった。未発現細胞と比べ、放射線照射後の細胞死に有意な違いは認められなかった。今後、治療への応用を考えるためには、アデノやレンチウイルス等の発現ベクターを利用して、より高い発現を効率よく誘導する必要があると考えられ、さらなる検討が必要である。本研究は、日本人には比較的まれな常染色体優勢遺伝病である神経症状を殊勝上とするハンチントン病の病態を、口腔癌細胞に再現し、放射線による癌細胞の細胞死誘導効率を高めることができるのではないかという仮説を検証するものである。具体的には、異常ハンチンチン遺伝子を細胞内に過剰発現させると、放射線によるDNA二重鎖切断(DSB)修復に必要なKu70タンパクが枯渇することから、放射線によるDSB修復の抑制を介して、腫瘍細胞が放射線増感増するかどうかを検討するもので、全く異なる領域の接点をなす研究であるといえる。初年度は、ハンチントン病の原因遺伝子ハンチンチンの第1エクソンに、CAG配列を88コピー有する遺伝子(EGFP-Q88)をEGFPと融合させ、かつDox存在下で発現する細胞モデルを用いて実験を行った。対照細胞として、CAGを17コピー有する正常なタンパクと同じ状態のもの(EGFP-Q17)を発現する細胞を用いた。EGFP-Q88細胞に100 ng/ml Dox処理すると、細胞質にのみび漫性にEGFP蛍光を発する細胞と、核内、あるいは各周囲に限局的に凝集体と思われる強い蛍光を発する細胞が検出された。そこで、2 Gy照射後、種々の時間にDSBの数を反映する53BP1のフォーカス数を免疫染色にて計測すると、しだいにフォーカス数は減少していったが、EGFP-Q88細胞の凝集体を形成した細胞において24時間後のフォーカス数が、Dox未処理細胞、Dox処理EGFP-Q17細胞より、有意に多いことがわかった。細胞質に蛍光が認められた細胞においては、実験によりばらつきが認められた。この結果は、EGFP-Q88凝集体が認められる細胞では、放射線によるDSB修復が抑制されている可能性を示唆するものであり、異常ハンチンチン発現が、放射線によって引き起こされるDSB修復を抑制する可能性が示された。本学岡澤教授より供与された変異ハンチンチンエクソン1をCMVプロモーターのもとで強制発現するプラスミドを口腔癌細胞に導入し、安定発現株を樹立することを試みたが、斬間的に発現させることはできても、安定株の樹立には至らなかった。しかしながら、既に樹立されているHeLa(Tet-on EGFP-88Q)を分与してもらうことができ、よりspecificな実験が可能となった。ハンチンチン遺伝子のの第1エクソンに、CAG配列を88コピー有する遺伝子(EGFP-Q88)をEGFPと融合させ、かつDox存在下で発現する細胞モデルを用いて実験を行った。EGFP-Q88

細胞に100 ng/ml Doxで処理すると、細胞質にのみび漫性にEGFP蛍光を発する細胞と、核内、あるいは各周囲に限局的に凝集体と思われる強い蛍光を発する細胞が検出された。そこで、2 Gy照射後、種々の時間にDSBの数を反映する53BP1のフォーカス数を免疫染色にて計測すると、しだいにフォーカス数は減少していったが、EGFP-Q88細胞の凝集体を形成した細胞において24時間後のフォーカス数が、Dox未処理細胞、Dox処理EGFP-Q17細胞より、有意に多いことがわかった。このように仮説を支持する知見が得られ、現在、再現性を確認している状況であり、おおむね順調に進展していると考える。当初の予想を支持する結果が得られつつあるので、Dox濃度をもう少し詳細に検討し、異常ハンチンチンの発現の状態とDSB修復との関係を、53BP1のみならず、γH2AX、リン酸化ATM等、他のDSBにフォーカスを形成する因子についても蛍光免疫染色にて検証する。さらに、それが本当に放射線感受性に反映するかを、微小核形成法によって検討する。可能であれば、ヌードマウスに腫瘍を移植してDox処理し、in vivoでの反応性についての検討も考えている。口腔癌細胞株に応用するために、EGFP-Q88を恒常的に発現させる細胞株の作製についても引続き試みる予定である。作製された細胞株を用いて、HeLa細胞と同様な検討を行う。DSB修復に関与するγH2AX、NBS1、リン酸化ATM等のフォーカス消長動態を詳細に検討するため、これらに対する抗体が必要である。また、口腔癌細胞に効率よく遺伝子導入するための方法論の検討、タンパク発現解析を行うために、DNA導入試薬、Westernブロット関連試薬、実験用プラスチック器具類、ガラス器具類、培養関連製品が必要となる。成果を発表するために、国内学会参加のための旅費、また、学内設置の測定機器の施設利用料も計上する。
繊維状構造体の肌触り感向上のための手指における能動的および受動的摩擦特性の解明

繊維による3次元的ネットワーク構造を有する繊維状構造体は,空気を多く含み柔らかさに優れるため,人体の刺激に弱い敏感な部分に使用され,特に肌触り感が重要となる.これらの官能試験時において,手指との摩擦と関連する動作が多いことから,官能評価と手指の摩擦特性との関係が考えられているが,相関が無いことも多くある.本研究では,これらの問題を解決し,繊維状構造体の肌触り感の向上を目指すため,人間の無意識のフィードバック制御に着目した官能評価,および摩擦特性を明らかにする.具体的には,1.指と繊維状構造体の機械的性質・接触特性の解明,2.指の能動的および受動的動作による官能評価・摩擦特性の解明,3.繊維状構造体の肌触り感向上のための設計指針の提案,について行う.当該年度では,対象となる繊維状構造体であるティシューペーパーの機械的性質と,指の表面特性を明らかにした.機械的性質として,接触特性や摩擦特性,官能評価との関わりが大きいと考えられる,密度,水分量,引張強度,引張弾性率,圧縮弾性率,表面性状パラメータの測定を行った.対象のティシューペーパーは,幅広く市販されているものである.また,測定した被験者の指の表面特性は,水分量,油分量,硬さである.また,これらのティシューペーパーと被験者の指の組み合わせにより,能動的動作における肌触り感の官能評価試験と摩擦試験を同時に行った.この結果,一方向にすべらせる能動的動作においては,官能評価は摩擦特性と相関があり,自由に触れる能動的動作においては,官能評価値は摩擦特性と機械的性質の組み合わせによるパラメータと相関があることが明らかとなった.当該年度の課題は,繊維状構造体について機械的性質および指との接触特性を明らかにすること,また,能動的動作による官能評価・摩擦特性を明らかにすることであったが,これらの解明は順調に進んでいる.一方,摩擦特性の解明を進めるにつれ,さらに詳細な指との接触特性の解明が必要であることが判明したが,これは次年度への新たな課題と判断し,当該年度までは上記の区分であると判断した.次年度は,引き続き,能動的動作による官能評価・摩擦特性の解明を行う.また,研究計画の通り,受動的動作による官能評価・摩擦特性の解明も行う.さらには,前述のように,詳細な指との接触特性の解明が必要であるため,これらを同時に行う.これには既存の設備を改良することにより対応する予定である.繊維による3次元的ネットワーク構造を有する繊維状構造体は,空気を多く含み柔らかさに優れるため,人体の刺激に弱い敏感な部分に使用され,特に肌触り感が重要となる.これらの官能試験時において,手指との摩擦と関連する動作が多いことから,官能評価と手指の摩擦特性との関係が考えられているが,相関が無いことも多くある.本研究では,これらの問題を解決し,繊維状構造体の肌触り感の向上を目指すため,人間の無意識のフィードバック制御に着目した官能評価,および摩擦特性を明らかにする.具体的には,1.指と繊維状構造体の機械的性質・接触特性の解明,2.指の能動的および受動的動作による官能評価・摩擦特性の解明,3.繊維状構造体の肌触り感向上のための設計指針の提案,について行う.当該年度では,対象となる繊維状構造体であるティシューペーパーの機械的性質と,指の表面特性を明らかにした.機械的性質として,接触特性や摩擦特性,官能評価との関わりが大きいと考えられる,密度,水分量,引張強度,引張弾性率,圧縮弾性率,表面性状パラメータの測定を行った.対象のティシューペーパーは,幅広く市販されているものである.また,測定した被験者の指の表面特性は,水分量,油分量,硬さである.また,これらのティシューペーパーと被験者の指の組み合わせにより,能動的動作における肌触り感の官能評価試験と摩擦試験を同時に行った.この結果,一方向にすべらせる能動的動作においては,官能評価は摩擦特性と相関があり,自由に触れる能動的動作においては,官能評価値は摩擦特性と機械的性質の組み合わせによるパラメータと相関があることが明らかとなった.当該年度の課題は,繊維状構造体について機械的性質および指との接触特性を明らかにすること,また,能動的動作による官能評価・摩擦特性を明らかにすることであったが,これらの解明は順調に進んでいる.一方,摩擦特性の解明を進めるにつれ,さらに詳細な指との接触特性の解明が必要であることが判明したが,これは次年度への新たな課題と判断し,当該年度までは上記の区分であると判断した.次年度は,引き続き,能動的動作による官能評価・摩擦特性の解明を行う.また,研究計画の通り,受動的動作による官能評価・摩擦特性の解明も行う.さらには,前述のように,詳細な指との接触特性の解明が必要であるため,これらを同時に行う.これには既存の設備を改良することにより対応する予定である.予定していた人件費・謝金について,被験者として有志をつのったためその謝金がなくなり,当該助成金が生じている.次年度分として請求した助成金と合わせて,次年度では,受動的動作における官能評価・摩擦特性の解明で用いる装置を購入する.
網膜浮腫をおこすノックアウトマウスを用いた糖尿病黄斑浮腫の新しい治療法の開発

我々が作成したReceptor-activity-modifying protein(RAMP)-2は、全身に高度の浮腫を生じてホモ接合型は胎生期に死亡する。我々はこのマウスが、網膜にも浮腫を生じることを確認した。従来、網膜浮腫の動物モデルは存在しなかったので、原因究明と治療法の開発には困難があった。我々はこのマウスを用いて、網膜色素上皮細胞のtight junnctionの破綻とブルッフ膜の異常が網膜浮腫に関係している可能性を報告した。日本人の社会的失明原因(日常生活を行えなくなる視力低下)の首位は現在でも糖尿病網膜症で、特に糖尿病網膜(黄斑)浮腫が原因である。従来糖尿病網膜浮腫には再現性のある動物モデルがなかった。我々が作製したアドレノメデュリンのレセプターであるReceptor-activity-modifying protein(RAMP)-2のノックアウトマウスは全身に高度の浮腫を生じる。このマウスは我々が知る範囲で、世界で初めて作成された網膜にも高度の浮腫を起こしうるマウスである。これらのマウスの網膜浮腫を治療することで、糖尿病網膜症の網膜浮腫の新しい治療法を開発し、糖尿病患者を社会的失明から救うことが本研究の最終的な目標である。アドレノメデュリンは循環器疾患と循環のホメオスタシスに重要な役割を果たしている。アドレノメデュリン・レセプターはreceptor activity-modifying protein 2 or 3 (RAMP2, -3)とGPCR calcitonin receptor-like likeからなる。我々はRAMP-2がアドレノメデュリンの作用の発現に鍵となる物質であると考え、RAMP-2ノックアウトマウスを作成した。RAMP2の-/-マウスは胎児の間に血管系の脆弱性により重篤な浮腫と出血をきたして死亡する。血管内皮細胞は高度に変形して規定膜から剥離していた。これらの血管内否細胞の培養細胞では、タイトジャンクションや基底膜の構成成分の産生も低下しており、重篤な浮腫の原因であると考えられた。RAMP2の+/-マウスは出生して成長し成人にいたるが、血管透過性亢進と、不十分な血管新生がみられた。これらの結果から、RAMP-2はアドレノメデュリンの作用の発現に鍵となる物質で、血管の新生と、血管の構造の完成において重要な物質であることが明らかになった。今後このマウスで、糖尿病網膜症などの網膜浮腫の原因を調べていく予定である。アドレノメデュリン・レセプターはreceptor activity-modifying protein 2 or 3(RAMP2,-3)とGPCR calcitonin receptor-like likeからなる。本年の研究では、網膜と連続している脳は、同程度の浮腫を呈していることを組織学的に確認できた。今後は網膜浮腫の発生のメカニズムを、脳浮腫の発生メカニズムと比較検討しながら、これを解明していくことを予定している。アドレノメデュリンは網膜の血管新生病とその循環のホメオスタシスに重要な役割を果たしている。アドレノメデュリン・レセプターはreceptor activity-modifying protein 2 or 3(RAMP2,-3)とGPCR calcitonin receptor-like receptorからなる。RAMP2の-/-マウスは胎児の間に血管系の脆弱性により出血がおこり死亡するが、全身に重得な浮腫が見られることがその特徴である。RAMP2の-/-の血管内皮細胞は基底膜から剥離し、細胞間接合装置に異常が見られた。RAMP2の-/-の血管内皮細胞の培養細胞では、基底膜の構成成分の産生が低下して形成異常があり、タイトジャンクションの高生が不完全である。これらが重篤な浮腫の原因であると考え、形態学的に検討を進めた。RAMP2の+/-マウスは出生して成長し成人にいたるが、血管透過性亢進は軽度であり、その浮腫も軽度であった。さらに、不十分な血管新生がみられ発達は不十分であった。全身に浮腫があるマウスでも、網膜には明らかな浮腫力弐見られなかった。これは網膜色素上皮細胞が、浮腫に大きな関与していないことを示唆している。
小脳運動皮質遠心路の増強と小脳性運動障害の改善

平成27年度は脳卒中後小脳失調症状のある患者において、小脳への歩行周期に合わせたリズム刺激を行った。その結果歩行機能の回復を得られることができた。小脳の歩行中枢への刺激が可能となったためと考えられる。本研究成果は論文にまとめ、国際雑誌へ投稿する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。当研究では、非侵襲的脳刺激を利用して、小脳遠心路を増強し、小脳性運動障害を改善させことを目的としている。平成25年度は、予備実験にて、小脳にLTDを誘導する抑制性の非侵襲的脳刺激が一次運動野(Ml)の興奮性を低下させ、M1にLTDをもたらすことが明らかになった。これまでの既報告では、小脳においてLTDを誘導する抑制性の非侵襲的脳刺激はM1の興奮性には影響しないと結論づけられている。もし、小脳への抑制性刺激によってM1にLTDが誘導されるのであれば、運動学習は阻害されることが予想される。よって既報告と異なるこの現象を詳細に解明し、その上で小脳とM1の連関を増強してM1にLTPを誘導し、小脳性運動学習を促進する手法を開発することとした。そこでまず、非侵襲的脳刺激である経頭蓋磁気刺激法(TMS)にて右側小脳半球皮質にLTDを誘導するような1Hz反復TMS (rTMS)を行い、その前後で左側M1 (Hand領域)刺激により、皮質興奮性の指標である運動誘発電位(MEP)振幅を測定し、Ml内のGABA抑制性ニューロンの活動を表すSilent Period、小脳とM1のペア刺激により測定される小脳抑制(CBI)を対側のFDI筋より測定した。また行動実験として、両手の回内・回外運動、反応時間を測定した。その結果、刺激直後、及び10分後にて、右側FDI筋のMEP振幅が有意に低下したが、左側FDI筋のMEP振幅は変化しなかった。また、Silent Periodも有意に延長し、Ml内のGABAニューロンが増強されたことが分かった。また右側FDI筋のMEP振幅の低下に関連して、同筋におけるCBIが減弱していた。行動実験として、両手の回内・回外運動は刺激後遅延した。また、反応時間も右上肢では遅延した。今後は、小脳皮質刺激により、M1が活性化し、運動学習を促進するような刺激法を検討していく予定である。平成26年度は、小脳性運動障害患者の機能回復を促す刺激とリハビリテーション法の開発という当研究の目的に即して、患者で障害される下肢機能としてADLに多大な影響をもたらす歩行機能に着目した。すなわち、歩行機能に特異的な神経活動を促通できるような刺激法を考えた。tDCSの応用的刺激法の1つとしてサイナスリズム刺激がある。歩行という動作は周期的活動であり、歩行周期に合わせたリズム刺激をM1及び小脳に与えることで、小脳性運動障害における、歩行中の協調運動障害を改善させることができるのではないかと考えた。まず平成25年度にも進めていた健常者の実験をさらに発展させ、M1(下肢領域)もしくは、小脳に陽極を置いたサイナスリズム刺激を歩行周期に合わせたリズムで、歩行中に行った。陰極は後頭部におき、リファレンスとした。対照実験として、シャム刺激と歩行、サイナスリズム刺激のみを行って比較した。その結果、サイナスリズム刺激と歩行を組み合わせた場合のみ、屈筋群におけるMEP振幅が増強することが分かった。シャム刺激と歩行、及びサイナスリズム刺激のみでは、そのような変化は認めなかった。M1へのサイナスリズム刺激は、歩行機能に関わる運動学習を促通できる可能性があると考えられた。今後は小脳への歩行周期に合わせたサイナスリズム刺激を行う予定である。さらに、各刺激において下肢での小脳性運動学習が促進されるかを詳細に検討する予定である。さらに失調様歩行を呈する脳卒中患者において、歩行周期開始をトリガーとしたサイナスリズム刺激の実験を開始した。予備的結果においては、10m歩行速度の有意な改善を得た。またM1において屈筋(TA筋)にかかわる神経細胞の興奮性を高めることも分かった。当該研究に関連する論文をまとめ、投稿する予定である。昨年度の研究成果をもとに、新たな実験を行い、すでに結果を得ているため。具体的には、本年度は、tDCSの応用的刺激法の1つとしてサイナスリズム刺激を歩行周期に合わせて行い、歩行が同期するという興味深い結果を得た。また、サイナスリズム刺激と歩行を組み合わせた場合のみ、屈筋群におけるMEP振幅が増強することが分かった。

平成25年度は、小脳及び一次運動野の非侵襲的刺激が一次運動野の神経活動及び運動機能に与える影響について詳細な検討を行った。一部当初の予測と異なるが、新規な知見を得ることができ、今後さらに効率的な刺激法の開発につなげることができると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、小脳皮質刺激により、Mlが活性化し、運動学習を促進するような刺激法を検討していく予定である。