hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北極海、氷縁域の海氷生成が海況および海洋生物に与える影響についての比較研究

海氷中には藻類生育に充分な栄養物質含まれており、海氷中の微小藻類(アイスアルジ-)量は、豊かな非結氷海と同程度に豊富であることが明かとなった。また、海氷中の光合成藻類の量、およびその分布は、海氷の成長速度に支配されることが明かにされた。この成果は海氷生成と海洋の基礎生産、海洋水産資源の関係研究の第一歩となるものである。研究課題3.音響学的手法による結氷海域の生物、氷状変化の検知法の研究.[研究成果]水中マイクロフォンで得られる結氷域の水中音響の解析によって、氷海域の哺乳動物の挙動、海氷の破壊、屈曲等の海氷の動態が進められた。研究課題4.海氷による日射の減衰と生物光環境の研究.[研究成果]オホ-ツク海沿岸の定着氷および海上保安庁の巡視船"そうや"による沖合い結氷域において、光量子量(日射の強さ)とクロロフイルーaの鉛直分布の観測を実施した。結氷域での光環境と生物量、栄養塩分布の関係については現在解析中である。研究課題5.オホ-ツク海北海道沿岸の結氷開始時期および氷厚の予測法の確立.[研究成果]オホ-ツク海北海道沿岸の結氷初日および氷厚を気象条件(気温、風速)から推定することを試みた。実測との比較の結果、その実用性が確かめられた。この成果は、今後の結氷沿岸域の水産、航行の安全に有効に活用され得るものである。研究課題6.オホ-ツク海北海道沿岸の流氷勢力の長期変動.[研究成果]北大流氷観測レ-ダ-による23年間の流氷勢力と気温との関係を調べ、気候温暖化による沿岸の流氷勢力への影響を予測した。その結果、秋から冬3月までの平均気温がこれまでよりも3度上昇すと沿岸流氷は生成されないこと等が予測されたこの成果は気候温暖化によって氷海域の海洋生物環境、海洋生産力が如何なる影響を受けるかを研究する上で重要なものである。(1)海氷の構造、成長速度と生物・化学的組成の関係の研究:氷海は海洋の生産力に如何に寄与しているか。この問題については、近年、南極および北極海周近での本格的観測が開始されたばかりである。当研究では、北海道大学が海氷の物理的性質を、アラスカ大学、カナダ・ラバ-ル大学が生物・化学分析を担当して、海氷の組成、構造、生成条件と生物量の関係についての基礎的研究を行ったものである。カナダ・ハドソン湾クジュアルピ-クにおいて、岸から23km毎、沖合い20kmまでの海氷の採集を行い、各サンプル(氷厚100150cm)の5cm毎の、物理的性質と生物、化学的組成分析を行った。海氷の、作理的性質であるブライン(海氷中の濃縮塩細胞)体積、海氷の成長速度、含有気包量と生物化学成分ー塩分、硝酸塩、リン酸塩、珪酸塩、クロロフィル-aの鉛直分布を求め、それぞれの関係を調査した。その結果、海氷中の微小珪藻生物量の分布は、基本的には、海氷の成長速度に支配されることが明かにされた。(2)薄氷海域における大気ー海洋の熱輸送機構の観測・研究海氷は海面を覆う太陽光に対する反射板、フィルタ-である。また、断熱材である。そのため、海氷の生成、成長によって、海洋と大気間の熱交換、運動量の交換のメカニズムが開水域とは大きく異なると考えられる。これは、地球規模の大気の循環に関わり、気候変動予測のためのパラメ-タとし重要である。また、海氷下の光量の変化は、植物性プランクトンの光合成に関係し、人類の水産資源に影響を及ぼすといえる。当研究では、オホ-ツク海の氷海中に設置した、流氷観測タワ-において、超音波風速計、日射計によって、熱輸送量、運動量輸送量、日射量の連続観測を現在の継続実施中である。
急冷凝固法による高強度マグネシウム合金材料の創製と熱間鍛造性

高アルミニウム含有Mg合金を用いて急冷凝固実験を行い得られた材料の熱間鍛造性を調査した結果以下のことを明らかにした.EDSD解析の結果,結晶粒径はロール表面近くで70μm,板材の中央部で30μmであった.サーボプレスによる鍛造試験を行い試験温度420°Cで高さ5mmmのピン形状部品の製造が可能であることを実証した.CO2の排出量を加速的に削減する社会の実現のために、自動車や産業機械分野ではさらなる軽量化技術が必要とされている.本研究では,高濃度AL含有マグネシウム合金の溶湯から,急冷凝固法の一つである双ロール法を用いて高強度厚板Mg鍛造用素材を直接的に製造し,これを用いて微細な組織を有する塑性加工用の熱間鍛造マグネシウム部品の成形を実現するための研究を行う.今年度(平成27年度)は,急冷凝固法によって(1)高強度三層Mgクラッド材の製造装置を用いて厚さ15mm程度の鍛造用素材を製造し,(2)それら製造された材料の結晶組織の調査および,機械的性質の評価を行うことである.このためMg-Al-Zn系の高濃度AL含有マグネシウム合金幅100mm150mm,厚さ15mm程度の鍛造用マグネシウム合金素材を製造して得られた材料の性質を評価する実験を行ったところ下記のような結果が得られた.(1)AZ121に対して,ロール周速度3m/min7.5m/minで厚板製造実験を行った.その結果,最大10.6mmのAZ121材を製造することが可能(凝固長さ120mm,ロール周速3m/min)であることを明らかにした.(2)AZ131に対して,ロール周速度3.0m/min4.0m/minで厚板製造実験を行った結果,最大14.3mmのAZ131材を製造することが可能(凝固長さ120mm,ロール周速度3m/minの場合)であることを明らかにした.(2)AZ121およびAZ131ともに得られた材料の結晶粒径は20μm30μmであった.アルミニウム含有量が増加すると結晶粒径も微細になっている傾向が確認できた.(3)得られた急冷凝固材料の引張試験を行って,機械的性質を確認したところ、AZ121の耐力は272MPa,引張強さ360MPa, AZ131の耐力は365MPa,引張強さ415MPa,が得られておりこれらの数値は当初の目標を達しており、急冷凝固法によって鍛造用の素材を製造し実用化できる可能性を確認した.今年度(平成27年度)は,急冷凝固法によって(1)高強度三層Mgクラッド材の製造装置を用いて厚さ15mm程度の鍛造用素材を製造し(2)それら製造された材料の結晶組織の調査および,機械的性質の評価を行うことである.このためMg-Al-Zn系の高濃度AL含有マグネシウム合金幅100mm150mm,厚さ15mm程度の鍛造用マグネシウム合金素材を製造して得られた材料の性質を評価する実験を計画通りに進められている.(1)AZ121およびAZ131の二種類の材料に対して,厚板製造実験を行うことができている.その結果,最大10.6mmのAZ121材を製造することが可能であり(凝固長さ120mm,ロール周速度3m/min),さらにAZ131に対して,ロール周速度3.0m/min4.0m/minで厚板製造実験を行い適切な製造条件を得られており最大14.3mmのAZ131材を製造することが可能(凝固長さ120mm,ロール周速度3m/minの場合)であるという結果が得られている.(2)二種類の材料,AZ121とAZ131の結晶粒径は20μm30μmであり,アルミニウム含有量が増加すると結晶粒径も微細になっている傾向を確認できている.(3)得られた急冷凝固材料の引張試験から,機械的性質を確認したところ、AZ121およびAZ131の耐力と引張強さを明らかにすることができ、鍛造用素材としての機械的性質を有していることが確認できた.残りの分析としては,金属間化合物の分析が必要であるがこれらは平成28年度に行う予定である.本研究課題では,地球環境を保護することを実現する環境にやさしい軽量化技術の開発を目指している.本研究課題では,急冷凝固法を用いて、市販されている材料よりも強度の高い高アルミニウム含有マグネシウム合金材料を創製し、この材料を熱間鍛造用の素材として利用することを実現することを目的として行ったものである今年度(平成28年度)は、急冷凝固法を用いて以下の研究内容を実践し、これまで不明とされてきた以下の内容が明らかになってきている.さらに,実際に得られた鍛造用厚板素材に対して、熱間鍛造試験を行い、本研究において得られた高強度マグネシウム合金材料の熱間鍛造性に関して、一定の評価を行ったところ下記のような結果が得られている.(1)Al11%ーZn1%ーMg合金素材,Al12%ーZn1%ーMg合金素材,Al13%ーZn1%ー

Mg合金素材,の三種類の素材に対して、鍛造用厚板素材を双ロール法によって製造実験したところ、接触弧長50mm、ロール周速度2.5m/minの場合に11mmの鍛造用素材を製造できることを確認した.(2)得られた鍛造用素材の結晶組織の観察のためEDSD解析を行ったところ、結晶粒径は、ロール表面近くで75μm,板材の中央部で40μmであった.また、粒界にはMg17Al12が不連続析出しているところも確認された.(3)得られた鍛造用厚板素材に対してサーボプレスを用いて、鍛造実験を行った.電子部品のヒートシンク状の部品を、鍛造温度420°Cで鍛造し,高さ5mmmのピン形状部品の製造が可能であることを明らかにした.また、本実験ではサーボダイクッションによる背圧効果によって、鍛造部品のピンの高さを一定にそろえることができることを明らかにした.なお、サーボダイクッションによる背圧は最大荷重の1%程度であり,それほど大きな背圧でなくても成形には十分効果があることを確認した.今年度は(平成28年度)は、急冷凝固法によって(1)三種類の高強度Mg合金を製造し、(2)製造された組織のEBSD解析を行い(3)実際の熱間鍛造実験を行い、成形状態を調査すること、である.今年度は、計画に対して着実に各項目についての調査項目を明らかにしながら、その都度、国際会議での学会発表等を行ってきており、おおむね順調に進展しているといえる.得られた結果として次のような成果が得られている.(1)Al11%ーZn1%ーMg合金素材,Al12%ーZn1%ーMg合金素材,Al13%ーZn1%ーMg合金素材,の三種類の素材に対して、鍛造用厚板素材(11mm程度)の鍛造用素材を製造できることを確認できたこと.(2).(2)得られた鍛造用素材の結晶組織の観察のためEDSD解析を行い、結晶粒径は、ロール表面近くで75μm,板材の中央部で40μmで、微細になっていること、および、粒界にはMg17Al12が不連続析出しているところも確認されたこと.(3)実際に,得られた鍛造用厚板素材に対してサーボプレスを用いて、鍛造実験を行ったところ,電子部品のヒートシンク状の部品を、鍛造温度420°Cで鍛造し,高さ5mmmのピン形状部品の製造が可能であることを証明できた.さらにこれまで不明であった、サーボダイクッションによる背圧効果によって、鍛造部品のピンの高さを一定にそろえることができることを明らかにした.なお、サーボダイクッションによる背圧は最大荷重の1%程度であり,それほど大きな背圧でなくても成形には十分効果があることが実際の熱間鍛造成形試験によって確認することができた.これらの結果を踏まえて、最終年度である28年度は、さらに研究を進めていく予定である.平成29年度は,クラッド材料,およびこれまでは特性が不明であったAM系の高アルミニウム含有Mg合金Mg合金材の製造実験および熱間鍛造実験を行なった。今年度の研究では実用化を考慮して,さらに厚板(15mm)の製造実験を行う.これによって厚板部品の熱間鍛造を実行した。今年度の研究によって、300°Cから350°Cの温度域においての高アルミニウム含有Mg合金の鍛造実用性が検証できた。さらに高強度Mg合金鍛造用素材の厚板材の熱間鍛造時の塑性流動と潤滑条件の因果関係の解明、成形におよぼすスライドモーションの影響、熱間鍛造成形された成形品の機械的特性を検証し、急冷高濃度アルミニウム合金における金属間化合物(Al3Mg2 and Mg17Al12)等が実際の熱間鍛造品において、どのような影響を及ぼすのかについて、接合時の界面近傍での各種元素の濃度分布や化合物相の形成(SEM-EDX),鋳造に伴う集合組織の発達(SEM-EBSD, XRD),各鋳造条件下での結晶挙動(再結晶粒径,第二相の分布状態)を行った。これらの成果をまとめると以下のようになる。
法医学試料からの微量毒素の分析法に関する研究

分析試料中の微量毒素を抽出し、蛍光誘導体へと変換した後、高速液体クロマトグラフー蛍光検出器で検出する方法について検討した。毒素の抽出・蛍光誘導体への変換は、固相マイクロ抽出法を利用した。本年度は、植物毒素の中でも中毒例の多いトリカブト、チョウセンアサガオ、イヌサフランを中心に検討した。1)蛍光誘導体化の検討反応時間が短く、副反応が少ない蛍光誘導化剤の一つである4-fluoro-7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole(NBD-F)を用いて、アコニチン、コルヒチン、ヒオスチアミンの蛍光誘導体化を種々検討したが、蛍光誘導体は得られなかった。2)SPMEでの抽出水にアコニチン、コルヒチンを添加した試料を用いて、SPMEの抽出相への抽出条件を検討した。その結果、アコニチンの抽出には30分程度を要したものの、コルヒチンは10分程度で抽出が可能であった。また、抽出相の特異性を検討した結果、CW/TPRでの抽出が良好であった。3)アコニチン、コルヒチンの分析法検討最適条件下で検量線を作成した結果、0.2-20μg/mlの範囲において良好な直線性が得られ、検出下限は、0.1μg/mlであった。日内変動(1.0および10μg/ml)は、8.5%以内と再現性のよいものであった。4)実際例市販のトリカブト(2品種)を購入し、本法にて分析した結果、アコニチンを初めとする有毒成分が検出できた。また、有毒成分の種類と含量から、それぞれの品種の違いを同定することも可能であった。生体試料中のこれら有毒成分の濃度は、ng/mlレベルであるため、本法をそのまま適用するには、感度の面で問題が残された。今後、タンデム質量分析計などのより高感度の検出器での検討が必要である。しかし、本法は、法医学試料の中でも食べ残しや胃内容物といった有毒成分濃度の高い試料の迅速分析には適した方法である。分析試料中の微量毒素を抽出し、蛍光誘導体へと変換した後、高速液体クロマトグラフ-蛍光検出器で検出する方法について検討した。1)蛍光誘導化剤の検討シアノバクテリア毒素の一つであるアナトキシンをモデル化合物として蛍光誘導化剤の検討を行った結果、4-fluoro-7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole(NBD-F)が、反応時間が短く、副反応が少ない誘導化剤として適していた。2)SPMEの抽出相上での誘導体化の検討水にアナトキシンを添加した試料を用いて、SPMEの抽出相への抽出条件、NBD-Fでの誘導体化条件を検討した。その結果、抽出相を分析試料に30分間浸漬し、NBD-F溶液を滴下・加熱することで抽出相上での誘導体化が可能となった。また、NBD-F溶液は、マイクロシリンジを用いて滴下する方法に加え、スプレーで吹き付ける方法も有効であることか明らかとなった。3)シアノバクテリア毒素の分析法の検討最適条件下で検量線を作成した結果、50-1,500ng/mlの範囲において良好な直線性が得られ、検出下限は、20ng/mlであった。日内変動は、8%以内と再現性のよいものであった。4)トリカブト毒素の分析法の検討トリカブト毒素の蛍光誘導体化を検討したが、今回検討した限りにおいては、誘導化できなかった。そこで、紫外可視検出器を使用して、SPMEの抽出相への抽出を検討した結果、抽出相を分析試料に30分間浸漬することで抽出が可能となった。本法を、トリカブト植物体からの毒素の抽出に応用したところ、分析可能となった。本法は、トリカブト植物体からの簡便、迅速な毒素成分の分析に有効である。

また、有毒成分の種類と含量から、それぞれの品種の違いを同定することも可能であった。生体試料中のこれら有毒成分の濃度は、ng/mlレベルであるため、本法をそのまま適用するには、感度の面で問題が残された。今後、タンデム質量分析計などのより高感度の検出器での検討が必要である。しかし、本法は、法医学試料の中でも食べ残しや胃内容物といった有毒成分濃度の高い試料の迅速分析には適した方法である。
高速鉄道の建設と在来線の維持に関する政策決定過程の国際比較研究

2017年度に終了した挑戦的萌芽研究「新幹線建設に伴う並行在来線経営分離の問題をめぐる政策決定と社会的合意形成の研究」の成果を引き継ぐ形で初年度の研究を開始した。本研究では、海外における高速鉄道の並行在来線について比較することを主題としているが、比較研究をより効果的にするため、初年度(2018年度)は、国内の並行在来線研究を中心に進めてきた。並行在来線の経営分離は段階的に行われているので、挑戦的萌芽研究で既に調査した地域についても、経営分離後の動向を追跡しつつ、現在延伸建設中である北陸新幹線金沢以西の沿線地域に関する資料収集と、沿線自治体など関係団体への聞き取り調査のための準備を行った。これと同時に、挑戦的萌芽研究の成果をまとめ、その経験と反省を本研究に直接活用すべく再検討した。特に、挑戦的萌芽研究の最終段階(2018年3月)に実施した海外調査における経験は、本研究の主題である国際比較研究に直結するので、調査の具体的方法について研究分担者と徹底的に検証し、2年目以降の研究スケジュールと経費配分の見直しを行った。2019年2月23日には、研究分担者の岡本が、北海学園大学(札幌市)で開催された経済地理学会において、本研究の中間的成果を「並行在来線の経営分離に係わる意思決定の課題と沿線住民の意識変化」と題して報告した。この報告では、富山県内の並行在来線沿線自治体で継続的に行ってきた住民アンケートを分析し、経営分離後の実態と課題を暫定的に提示した。挑戦的萌芽研究の最終段階(2018年3月)に行ったドイツでの調査は、初の海外聞き取り調査ということもあり、計画通りに進まない、経費の不足など反省すべき点が多かった。その教訓から、特に海外調査では周到な準備を行うという方針をとり、初期段階で、当初の研究計画(ドイツ調査以前に作成)を大幅に変更した。この変更によって、初年度は現地調査の効果を高めるための資料・情報収集に重点を置いたのであり、変更後の計画からはそれほど大きく遅れているわけではない。二年目の2019年度は、引き続き資料・情報収集を進めながら、本格的な現地調査を行う。国内(石川県以西)の並行在来線沿線自治体・関係団体への聞き取り調査を実施する。同時に、主題である海外の調査対象を絞り込み、文献調査で論点を明確化する。海外での現地聞き取り調査は、三年目の2020年度に実施する予定である。前年度に終了した挑戦的萌芽研究の教訓を活かし、初期段階で研究計画と経費使用の見直し・修正を行った。挑戦的萌芽研究最終段階に実施した海外調査では、旅費や通訳費などが予定を大幅に上回ったので、初年度は、予備的な文献調査を中心に進め、研究費の使用を意図的に抑制した。二年目の2019年度は、国内調査を主とし、進捗状況によって海外調査も行うこととする。

当初の計画では、経費使用の自由度を確保するため、研究期間前半の金額を多めに設定していたが、修正した計画では、二年目後半から最終年度(2020年度)にかけて、海外調査で集中的に経費(旅費・人件費)を使用することとした。
記憶の表象を担う海馬神経回路の活動特性の解明

海馬と前頭前皮質は、ともに記憶や社会性行動といった高次機能に重要な脳領域であり、上記2領域の協調した活動によって初めてその機能を発揮すると考えられている。しかし、前頭皮質の電気生理学的特性は未だ明らかにされていない。従来、げっ歯目前頭皮質は複数の亜領域で構成されているにもかかわらず、一括りに「前頭皮質」として扱われることが主流であったためだ。そこでまず、前頭皮質の亜領域を区別して神経活動特性を明らかにするため、以下のことを行った。まず、前頭前皮質の複数の亜領域から同時に神経活動を記録した。その結果、前頭皮質の亜領域の一つである、下辺縁皮質(IL)において限局して断続的に発生する、20-40 Hzの局所場電位の一過的な強度上昇を見出した。次に、ILや海馬の高次機能に障害をもたらすうつ病に着目した。ヒトのうつ病において、ILの活動異常は共通することが知られている。そこで、うつ病をよく模倣する社会的敗北ストレスモデル、薬理学的手法を組み合わせ、うつ様行動を示すマウスILの神経活動を記録した。その結果、うつ様行動時のILの神経活動の異常は、発火率の低下と、20-40 Hzの強度減少として表れることを明らかにした。この20-40 Hzの強度減少は、うつ様行動の改善とともにレスキューされた。以上から、うつ様行動時には、ILに特徴的な投射経路を介した情報伝達の減弱が示唆され、20-40 Hzの神経活動に寄与する細胞集団の活動の正常化が、うつ様行動の改善をもたらす可能性を提示した。本研究は、従来、げっ歯目において一括りにされてしまう前頭皮質を電気生理学的に区別したことで、うつ様行動時のILの神経活動の変化を初めて明らかにした。ILは、海馬から密に投射を受け取っていることが知られており、今後、海馬の神経活動と20-40 Hzの神経活動の関係性を検証していくことで、さらなる進展が期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、記憶を想起する際の海馬神経回路の活動特性を解明することを目的としている。過去の知見から、記憶の想起時には、記憶に関わる複数の細胞が同時に活動していると考えられている。これまで当研究室では、多数の神経細胞を同時に記録する技術としてカルシウム画像法が用いられてきた。しかし、カルシウム画像法でとらえられる細胞のカルシウム活動は、電気生理学的記録に比べ空間分解能は高いが時間分解能が低い。一方、当研究室の得意とするin vivoの生理学的記録は、急性での単一細胞からの記録がメインであった。本研究を遂行する上では、これらの特性を合わせ持つ、多数の神経活動をSN比を高く保ちかつ、同時に記録可能な手法がより適していると考えた。そこでまず、電気生理学的に多数の神経活動を同時に記録できるテトロード記録システムの立ち上げに取り組んだ。本システムは、複数の記録電極を慢性的に埋め込むことができるため、本研究のような記憶学習・想起といった長期間の記録にも適していると考えられる。本研究では今後、遺伝子改変マウスが必要となる。そのため、小型動物の頭部に慢性的に埋め込めるような小型電極を用いる必要があった。私は、マウスのテトロード記録技術が既に立ち上がっている研究室を探し、理研BSIにてその技術を学んだ。そして、学んだ技術をもとに、マウスの頭部に乗せることが可能なマイクロドライブ(32チャネル:32本の電極から神経活動の記録が可能)の設計に取り組んだ。この独自のマイクロドライブの設計のために、さらに外部講習に参加して設計技術(3D CAD)を学び、近年他分野で利用されつつある3Dプリンターを新たに導入した。そして、実際にマウス頭部に慢性的に埋め込むことのできる32Chマイクロドライブの作製に成功した。加えて、この32Chドライブを用いてマウス海馬からの神経活動の記録に成功した。本研究を遂行する上で基盤となる、以下のことについて完了したため。1.遺伝子改変マウスが機能的に使用可能であることが確認された2.神経活動の記録方法を新たに立ち上げ、さらに本手法を用いて実際に神経活動の記録が可能になった本研究は、記憶を想起する際の海馬神経回路の活動特性を解明することを目的としている。前年度までに、電気生理学的に多数の神経活動を同時に記録できるテトロード記録システムを立ち上げた。本年度は、本システムをさらに改良し、単一領域ではなく、記憶に関連する複数の脳領域の活動の同時記録を可能にした。そして、本システムを用いて、記憶に重要な脳領域である海馬と前頭前皮質の活動を同時に記録し、この2領域の協調性について調べた。過去の知見から、海馬と前頭前皮質は、個々の脳領域での機能解明が進み、ともに記憶に重要な脳領域として知られている。脳は多数の領域が協調した活動をすることで初めてその機能を発揮する。そこで本研究では、まず上記2領域における神経活動の関係をまず明らかにすることで、海馬の神経活動特性を記述したいと考えた。具体的には、海馬と前頭前皮質にテトロード電極を慢性的に埋め込み、マウスの行動中の、海馬-前頭前皮質の基本的な活動特性について調べた。すると、海馬-前頭前皮質の脳波は、新奇環境だけでなく、慣れた環境においてもシータ帯域で同期した活動を繰り返していることが明らかとなった。この2領域におけるシータ帯域の同期活動が記憶に必要であるかを調べるため、人為的に同期活動を操作する実験システムを新規構築した。

まず、前頭前皮質-海馬間の脳波の同期度合いをコンピューター上で計算し、オンラインで算出する。次に、算出された同期度が低い(あるいは高い)場合にのみ、マウスに報酬を与える。現在は、この操作を数秒ごとに繰り返すことで、マウスが報酬を求めて2領域間の同期度合いを崩すことができるか検討中である。本研究は、海馬だけでなく、記憶関連領域である前頭前皮質の活動にも着目することで、海馬神経回路の活動特性を、他領域への影響を含めて明らかにすることができる、重要な知見である。以下の2点を行い、研究が進展したため。1.多数の神経細胞の活動と脳波の記録に成功した。2.記憶の表象を担う脳領域として、新たに前頭前皮質に着目した。そして、海馬と前頭前皮質の神経活動を同時に記録し、この2領域間の協調的な活動特性について調べた。海馬と前頭前皮質は、ともに記憶や社会性行動といった高次機能に重要な脳領域であり、上記2領域の協調した活動によって初めてその機能を発揮すると考えられている。しかし、前頭皮質の電気生理学的特性は未だ明らかにされていない。従来、げっ歯目前頭皮質は複数の亜領域で構成されているにもかかわらず、一括りに「前頭皮質」として扱われることが主流であったためだ。そこでまず、前頭皮質の亜領域を区別して神経活動特性を明らかにするため、以下のことを行った。まず、前頭前皮質の複数の亜領域から同時に神経活動を記録した。その結果、前頭皮質の亜領域の一つである、下辺縁皮質(IL)において限局して断続的に発生する、20-40 Hzの局所場電位の一過的な強度上昇を見出した。次に、ILや海馬の高次機能に障害をもたらすうつ病に着目した。ヒトのうつ病において、ILの活動異常は共通することが知られている。そこで、うつ病をよく模倣する社会的敗北ストレスモデル、薬理学的手法を組み合わせ、うつ様行動を示すマウスILの神経活動を記録した。その結果、うつ様行動時のILの神経活動の異常は、発火率の低下と、20-40 Hzの強度減少として表れることを明らかにした。この20-40 Hzの強度減少は、うつ様行動の改善とともにレスキューされた。以上から、うつ様行動時には、ILに特徴的な投射経路を介した情報伝達の減弱が示唆され、20-40 Hzの神経活動に寄与する細胞集団の活動の正常化が、うつ様行動の改善をもたらす可能性を提示した。本研究は、従来、げっ歯目において一括りにされてしまう前頭皮質を電気生理学的に区別したことで、うつ様行動時のILの神経活動の変化を初めて明らかにした。ILは、海馬から密に投射を受け取っていることが知られており、今後、海馬の神経活動と20-40 Hzの神経活動の関係性を検証していくことで、さらなる進展が期待される。今後は、マウスに学習課題トレーニングを行い、本年度に立ち上げた記録システムを用いて、学習時・想起時の神経活動を記録していく。今後は、前頭前皮質にも着目し、海馬と前頭前皮質のシータ帯域での協調時の個々の神経細胞の活動特性を、より詳細に検討していく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
探針増強テラヘルツ電場を用いたナノ構造制御

本研究は、物質のナノスケールでの構造変化を、テラヘルツパルスを用いて超高速で誘起・制御することを目指している。平成18年度は、1超高真空走査型トンネル顕微鏡(STM)装置にテラヘルツ波導入用のレンズを設置した、2ナノスケールのテラヘルツ局所場の波形を明らかにする手法を開発した、3光相変化材料の表面原子像の相変化による変化を可視化した、という3つの成果が主に得られた。1に関しては昨年度より超高真空テラヘルツSTM装置を構築していたが、本年度においてようやくテラヘルツ波の導入が可能となり、テラヘルツ波照射による構造や物性の変化を検出する素地を作ることができた。これまでの大気中の測定では、気流や音の影響でどうしても探針が不安定となり、ノイズの少ない測定を実現することが難しかったが、これによって、高い信号雑音比で安定したイメージングが可能となった。2では、新たに高度なテラヘルツ波形整形技術として、光の絶対位相を制御する技術を導入し、それによるトンネル電流の変化量を計測することで、局所場の位相を明確に示すことに成功した。この結果は、論文として公表し。これまで、テラヘルツSTMの研究では、遠方場の波形をそのまま局所場の波形とみなして計算等を行うことが多かったが、それが誤りであることを示した初めての研究である。3に関しては、光相変化材料を水中に液浸するという方法で、原子像を見ることができることを明らかにした。また、ここに光照射をすることで、原子像や電子状態がどのように変化するのかを明らかにした。ナノスケールで光相変化を見た研究はこれまでになく、今後解析を進め、論文として公表したいと考えている。今後は、上記の成果を組み合わせ、テラヘルツ波によるナノスケール構造制御を実証する研究を進めていく。探針増強テラヘルツ電場による物質の制御を行うにあたり、超高真空のテラヘルツSTM装置を構築できたことは重要な進展である。特に、超高真空中に可動式のテラヘルツ集光レンズを導入することで、可視光の励起やテラヘルツ波の励起等が新たに行えるようになった。また、真空STMの周辺を整備し、試料の過熱を行ったり、グラファイトはもちろんのこと、様々な物質系において原子像を得ることができるようになってきたことは、今後、テラヘルツ波による物質制御を行う上で有用であると考えられる。また、この系を利用して、光相変化材料であるGe2Sb2Te5における表面原子像を可視化するとともに、光励起による相変化を確認できたことも、今後に向けて重要な進展であるといえる。一方で、レーザーやSTM装置の故障などもあり、当初の目的であるテラヘルツ波による物質励起が進まなかった点は、本年度に大きく進める必要がある。測定装置は十分に整ってきたので、今後テラヘルツ波の励起による相変化を調べるなどの研究を精力的に進めていく必要がある。昨年度に確立した超高真空テラヘルツ走査型トンネル顕微鏡装置を中心に、様々な物質系においてテラヘルツ波励起、光励起、及びそれらの強励起を利用したダイナミクス研究を行う。そのために、テラヘルツ波発生の光学系を構築し、励起テラヘルツ波をダブルパルスにするなど、ダイナミクスを測定するための工夫を行う。また、超高速の表面ダイナミクスをノイズを避けつつ効率的に測定するための変調方式を確立するために、必要な回路系も早期に構築する。これらの改良を踏まえて、本年度後半には構築した測定系を用いて光相変化材料のGe2Sb2Te5やトポロジカル絶縁体であるBiTeI等の物質系におけるテラヘルツSTM実験を行う。これによって、光相変化のナノスケール分光や、トポロジカル表面状態のテラヘルツ変調などを実証する研究を進める。これらを通して電子トンネリングによる物質の電子状態・構造の制御と、そのダイナミクス解明を目指した研究を進める。本研究では、探針増強電場と高強度テラヘルツ電場を利用して、物質の状態を超高速、かつナノスケールに制御、観測することで構造変化のダイナミクスを明らかにすることを目指している。そのために、平成28年度は、大気中の走査型トンネル顕微鏡にテラヘルツ波を照射すると共に誘起されるトンネル電流を計測した。短パルスレーザーを用いて発生させたテラヘルツ波は非常に広帯域であることから光の位相によってトンネル電流の向きが大きく変わる。このことを実際に実験を通して明らかにし、トンネル電流の向きが実際にテラヘルツ波の位相によって自在に制御できることを見出した。トンネル電流の流れる向きはトンネル効果を扱うSimmonsモデルによって良く記述され、1パルスあたり数万個の電子がトンネルしていることもわかった。さらに、探針試料間は非常に狭いため100000にも及ぶ電場増強効果が発生し、電場強度を上げると、最大で1nmあたり16Vという巨大な電圧が誘起できていることが分かった。これらの結果は論文にまとめて発表した。さらにこれらの結果を超高速ダイナミクスの測定に応用するために、系をダブルパルスとして、トンネル電流の相関波形をとる系を作成した。その際にポンプパルスを単一のパルスとしナノスケールの加工が超高速で誘起できることや、半導体においてはトンネル電流の向きが電場強度によって変化することなどを明らかにしている。現在はこれらの結果を論文化すべく取り組んでいるところである。

本年は探針増強テラヘルツ電場を用いた物性研究をおこなうために、テラヘルツSTM装置を立ち上げ、ダイナミクス測定が可能で、かつCEP制御可能な測定系を構築し、大気中で基礎的知見を取得することを目標に研究を行った。その結果当初の計画通り、テラヘルツパルスの位相を変えながらトンネル電流を計測することに成功している。特に、電場波形がSinであるか、Cosであるかによってどのような違いが現れるかについて、実験、理論の両面から解明できたことは重要である。また、電場強度がナノギャップにおいて非常に増強され、16V/nmにも達する電場強度を実現できたことは注目に値する。さらに、新しく購入したSTM装置を立ち上げ、その系にダブルパルスの光学系を組み込めたように本研究を推進する準備を十分に整えることができた点も重要である。本研究は、金属の探針による局所的な電場増強効果を利用して、電子のトンネリングを制御し、それによって固体物質の構造を制御することを目指したものである。本年度は、より進んだ位相制御手法を実証するために、新たにテラヘルツ領域の広帯域位相シフターを導入し、それを用いてテラヘルツ局所電場の制御と評価を行う手法を確立した。導入した位相シフターはテラヘルツパルスの包絡線に対する搬送波の位相を連続的に変化させることが可能である。この位相シフターで波形を制御したテラヘルツ波を、昨年度までに導入した走査型トンネル顕微鏡装置に照射したところ、トンネル電流量が用いる探針によって大きく変化することを見出した。また、電場波形の数値計算によって、探針のマイクロメートル領域の形状が位相に大きく影響していることを見出し、これによってトンネル電流量が変化していると考えられることを明らかにした。これまでの研究では通常、探針のない遠方場でのテラヘルツ電場波形を用いてトンネル電流を解析してたが、今回の結果はこれが誤りであることを示している。実際には、探針の形状が局所場の位相を大きく変化させるため、用いる探針の特性を把握しておくことが極めて重要となる。また、今回の位相シフターを用いた手法によって、局所場の位相を評価可能であることが分かった。また、並行してテラヘルツ走査型トンネル顕微鏡を用いたイメージング技術の構築も目指した。その結果、グラファイト上の金ナノ構造において極めて高いバイアス電圧におけるイメージング画像の取得に成功した。この結果は、テラヘルツ波が仕事関数など、高バイアスが必要な物理量のイメージングに有効であることを示唆する結果である。本年度は主に構築したテラヘルツ走査型トンネル顕微鏡の高真空化とイメージング応用の実証を目指して研究を進めていた。真空化することは精度の良いイメージングを行い、電子状態などの分光を行う上で極めて重要であるが、順調に導入が完了し、今後真空下での実験を遂行可能となっている。また、その過程で、当初予想していなかった、近接場と遠方場の位相の違いを始めて明らかにすることができた点は、当初の計画以上に進展しているといえる。この位相差は、テラヘルツ波を用いた物性や構造の制御においては重要な役割を担うため、この時点で明らかにできたことは特筆に値する。今後これらの知見をもとに、テラヘルツSTMを用いた構造制御の研究を進める。また、テラヘルツSTMを用いたイメージング研究では、高いバイアスでのイメージングが可能であることを明らかにし、それが仕事関数の違いに起因して起こっていることを始めて見出した。
ゲージ・重力対応における可積分性とグルーオン散乱振幅の解析

ゲージ理論・弦理論において解析的かつ厳密な結果を得る上で、可積分性の重要性が高まっている。本研究ではゲージ・弦理論における可積分構造を幾つか解明し、これを最大限活用して解析的な結果を得た。具体的には4次元最大超対称ゲージ理論の強結合グルーオン散乱振幅を調べた。ゲージ重力対応によりこの振幅はある極小曲面の面積と関連づけられる。この対応に基づき我々はある種の一般的な散乱振幅を、2次元共形場理論を用いて計算する方法を定式化した。また我々は最も単純かつ無矛盾な6次元超対称場の理論であるE弦理論を調べた。トーラスコンパクト化で4次元にしたE弦理論のBPS分配関数の閉じた表式を構成し、その性質を解明した。4次元ゲージ理論の散乱振幅計算は、原理的には摂動論で任意の次数まで実行可能だが、実際上はすぐに計算量の限界に阻まれる。このような従来の手法の限界を超えて、全摂動にわたる散乱振幅の振舞を調べる試みとして、性質のよいN=4超対称ゲージ理論のグルーオン散乱振幅が近年活発に研究されている。特に、ゲージ理論と弦理論の等価性として知られるAdS/CFT対応に立脚し、古典弦理論を用いてゲージ理論の散乱振幅の強結合極限を求めようという手法が2007年Alday-Maldacenaにより提唱され、この数年で急速に発展している。この手法に基づくと、n点グルーオン散乱振幅の強結合極限値はn角形型の光的境界を持つ古典開弦解の面積として与えられる。この面積は熱力学的Bethe方程式型の積分方程式を解いて計算できることが、Aldayらにより簡単な例の場合に示された。私は京都大学基礎物理学研究所の初田泰之氏、東京工業大学の伊藤克司氏、筑波大学の佐藤勇二氏との共同研究において、可積分性を利用し一般のn点散乱振幅を求める方法の開発に取り組んだ。2010年4月に発表した論文において、我々はグルーオン運動量が2次元に収まる場合に、一般のn点散乱振幅を記述する熱力学的Bethe方程式の一般形を提案し、背景にある可積分模型を同定した。さらに、上述の熱力学的Bethe方程式を2次元共形場理論の可積分摂動を用いて解くことで散乱振幅を計算する手法を開発し、2010年9月に発表した論文および2011年3月現在雑誌投稿中の論文にまとめた。我々の手法は一般のn点散乱振幅の解析的な表式を議論できるという点で画期的であり、弱結合における散乱振幅の摂動計算の結果とあわせて、一般の結合定数におけるグルーオン散乱振幅を求める上での土台を与えると期待される。研究代表者は京都大学基礎物理学研究所の初田泰之氏、東京工業大学の伊藤克司氏、筑波大学の佐藤勇二氏との共同研究において、可積分性を利用し一般のn点散乱振幅を求める方法の開発に取り組んだ。前年度までの研究において、我々ばグルーオン運動量が2次元に収まる場合に、の般のn点散乱振幅を記述する熱力学的Bethe方程式の一般形を提案し、背景にある可積分模型を同定した。本年度は上述の熱力学的Bethe方程式を2次元共形場理論の可積分摂動を用いて解くことで散乱振幅を計算する一般的手法を開発し、論文に発表した。我々の手法は一般のn点散乱振幅の解析的な表式を議論できるという点で画期的である。またCargese(フランス)の研究会において、当該分野の専門家に向けて我々の成果を紹介した。ゲージ理論・弦理論の強結合領域における物理を可積分性を利用して定量的に解析する研究の一環として、本年度はM理論における可積分性及び6次元のE弦理論における可積分性の研究を行った。超弦理論の統一的記述を与えるM理論は、粒子に代わりM2

ブレーンとM5ブレーンが基本構成要素をなす。寺嶋靖治氏との共同研究では、近年明らかにされたM2上の低エネルギー理論(ABJM理論)において、超対称性を半分保つ状態(1/2BPS状態)を定めるBPS方程式を調べた。我々はこのBPS方程式に古典可積分性があることを発見した。さらにこの可積分性を活用してM2-M5束縛状態を表す解を系統的に構成する方法を構築した。可積分性を用いてM理論に現れるBPS方程式の一般解を系統的に調べるという本研究の手法は、従来の勘や試行錯誤頼りの解の構成法と比べ論理的かつ非常に強力であり、今後M理論を解明する上での研究基盤の一翼を担うと期待される。E弦理論は量子論的に矛盾のない6次元超対称場の理論の中で最小の構成を持つ理論である。私は2012年にE弦理論のBPS状態の分配関数をあらわに表すNekrasov型公式を提唱していたが、これは発見法的に求めたもので、物理的な導出や完全な証明はなかった。今回石井健准氏との共同研究では、行列模型の手法を用いて、上述のNekrasov型公式の熱力学的極限が以前から知られていたE弦理論分配関数のSeiberg-Witten曲線による(陰関数的な)表示に一致することを証明した。これによりE弦理論のBPS状態の分配関数のあらわな公式が確立した。この公式は通常の4次元N=2ゲージ理論の場合に局所化で得られる公式と非常に似た形をとるが、その物理的理由は未だ分かっていない。この不可思議な類似の背景を探ることで、今後6次元超対称場の理論の解明が進むと期待される。ゲージ理論・弦理論の強結合領域における物理を可積分性を利用して定量的に解析する研究の一環として、本年度は6次元の場の理論であるE弦理論のBPS状態の分配関数を調べた。弦理論の発展によって明らかになった事実のひとつに、ラグランジアンから出発する定式化では見えてこなかった多数の非自明な場の量子論の存在が挙げられる。その中でもE弦理論は、6次元で最小の超対称性を持つ理論として最も構成の単純な場の理論である。6次元E弦理論の空間2次元分をT^2にコンパクト化すると、低エネルギーでは4次元N=2超対称場の理論とみなすことができ、自然なBPS状態の分配関数がひとつ定義される。弦理論の双対性の議論から、このBPS分配関数は1/2 K3曲面の標準束の全体空間のなすCalabi-Yau多様体内の正則曲線の数え上げ母関数になっていることが分かっている。このE弦理論のBPS分配関数は、通常の4次元N=2ゲージ理論のそれと共通の性質を持ちながら、E_8型アフィンLie代数の対称性やモジュラー変換性などの新たな要素を含んでおり、数理物理学的な観点からも大変興味深い研究対象である。通常の4次元N=2ゲージ理論の場合とは異なり、E弦理論のBPS分配関数を閉じた形で導出する一般的な枠組みは今のところ存在しない。対称性を利用してE弦理論のBPS分配関数を級数展開の形で求める試みが過去に行われてきたが、我々はNekrasov分配関数によく似た、E弦理論のBPS分配関数を陽に与えるコンパクトな表式を見いだした。我々はこの表式を実験から得たが、既存の方法で計算される級数展開を正しく再現し、期待される対称性を持つことを証明することで、その正当性を十分に検証した。このような単純で美しい表式が得られる理由は既存の計算法の枠組みでは説明できず、今回得られた結果は弦理論における未知の隠れた構造の解明につながると期待される。
スピン共鳴走査トンネル顕微鏡によるスピンダイナミクスの評価と制御

個々の磁性体・スピン単体での磁気特性評価を可能にするスピン偏極走査トンネル顕微鏡に、新たにスピン共鳴・強磁性共鳴の信号を検出する機構を導入することによって、緩和過程などスピン・磁化のダイナミクスを個々のナノ磁性体に対して測定・解明し、さらにはその振る舞いを制御することを目的とする。スピン偏極走査トンネル顕微鏡にスピン共鳴・強磁性共鳴の信号を検出するためのESR機構を導入することで、スピンや磁化の静的な情報だけではなく、動的な情報も得られるスピン共鳴走査トンネル顕微鏡を構築する研究である。本研究により、単一スピン・磁化に対する、有効磁場、g値、スピン緩和時間等の計測が可能になる。個々のスピンに対する重ね合わせ状態の制御による量子コンピューティング・シミュレータの実現に繋がる成果が期待できる。
アミノ酸組成とその炭素:窒素安定同位体組成から見る生物起源粒子の輸送過程

1)懸濁粒子中のアミノ酸の鉛直分布の一般的傾向を知るため、北太平洋の10観測点から得られた試料について、それぞれの定点の表層でのアミノ酸量を100として標準化し、各深度毎の値の百分率を平均化し、その鉛直的な減少割合を明かにした。その結果、150m深までに急激に減少しており200m以深では深度と供にあまり変化せずはほぼ一定の値が得られた。このことは、有光層内ではアミノ酸の活発な生産・分解・消費が行われ、有光層以深では比較的安定な形のアミノ酸が残存していることによるものと思われる。そこで、200m以深で得られた懸濁粒子中のアミノ酸を分解されにくい画分と仮定し、その平均的なアミノ酸組成の絶対値を150m以浅の懸濁粒子中のアミノ酸濃度からそれぞれ差し引き、残ったものを分解され易い画分のアミノ酸とし、その組成比を求めた。その結果、分解されにくい画分のアミノ組成は、位置的に大きく異なった観測点間でもほとんど同じであり、有光層以深の中深層のアミノ酸は微生物的に安定な形で存在していることが判った。また、易分解性の画分についても互いに組成がよく似ており、さらに実験室で純粋培養した植物プランクトンのアミノ酸組成にきわめた近似していた。2)代表的な窒素固定藻類であるTrichodesmiumのδ15Nはどのアミノ酸もほぼ0%近い値を示した。一方、大型藻類は海水中の硝酸起源と思われる、やや高い同位体比を示し、アミノ酸により多少の変化がある。これらに比べ、動物プランクトンは著しく15Nを濃縮したδ値を示した。また個々のアミノ酸のδ値も大きな値を示していた。アミノ酸の炭素同位体組成は、すでに指摘されているように動物と植物を問わず、かなり共通したパターンを示し、比較的低分子のアミノ酸ほど高い13C含量を示すことが判った。これらの結果から、海洋の生物起源粒子の同位体組成は約15%程度の変動幅を持つ分子種の集合によって決っており、生物種によってかなり特徴あるパターンを持つことが指摘できる。また、その特性は生化学代謝が駆動している間は、恒常的に保たれるが、いったん生物活性を失った後は、分子種ごとの分解速度の違いに応じて違ったパターンに移行することが推定される。
関節リウマチ患者における遺伝情報に基づくタクロリムス投与設計法の確立

本研究では低用量タクロリムスを導入した関節リウマチ患者におけるタクロリムスとその主代謝物である13位O-脱メチル体の体内動態を明らかにし、それらの体内動態や臨床効果に及ぼすCYP3A5およびABCB1の遺伝子変異の影響について評価した。対象は浜松医科大学病院において、関節リウマチに対して、低用量タクロリムスを導入した64名とした。タクロリムス服用12時間後におけるタクロリムスと13位O-脱メチル体の血中濃度(C_<12>)をLC-MS/MS法により測定した。CYP3A5およびABCB1の遺伝子変異は、PCR-RFLP法により判定した。タクロリムスのC_<12>とその投与量補正値は、CYP3A5^*1/^*3群に比べ、^*3/^*3群では有意に高値を示した。タクロリムスに対する13位O-脱メチル体の血中濃度比は、CYP3A5^*1/^*3群に比べ、^*3/^*3群では有意に低値を示した。ABCB1C3435Tの影響については、タクロリムスのC_<12>の投与量補正値はT/T群でC/C群と比較して有意に高値を示した。一方、ABCB1G2677A/TおよびC1236Tでは、タクロリムスのC_<12>の投与量補正値への影響は認められなかった。また、低用量タクロリムス治療の中止リスクは、CYP3A5^*1/^*1群で^*1/^*3および^*3/^*3群と比較し、それぞれ15倍、63倍有意に上昇した。以上より、関節リウマチ患者において、タクロリムスの体内動態はCYP3A5^*3の保有により影響を受けることが示された。さらに、ABCB1C3435Tについても、独立したタクロリムスの体内動態の変動因子であることが示された。また、低用量タクロリムスを導入した患者では、CYP3A5^*1の保有は治療中止のリスク因子となることが示された。
Belle実験 Υ(5S)におけるCP対称性の破れの角phi1の測定

本研究ではBelle実験で集められたY(5S)モードのデータを用いて、従来の測定方法とは異なる方法でCP対称性の破れの角sin2phi1測定することを目指した。昨年度までで、最も有用な崩壊モードを用いて解析を行い、結果を論文(Physical Review Letter)にまとめることができた。そのため、今年度は、bクォークがレプトン対を伴いながらsクォークに崩壊する事象のレプトン前後非対称度を測定して、標準理論超える新しい物理を探索した。sクォークを18個の終状態から再構成を行い、その内、レプトン前後非対称度の測定のために10個の終状態を用いた。レプトン対は電子陽電子対もしくはミューオン対から再構成した。本研究では信号事象と背景事象の分離のためにニューラルネットワークを導入して、従来の尤度比を用いた方法に比べて、より効率的に分離することに成功した。レプトン前後非対称度の測定ために約300信号事象を得て、結果として、レプトン対の不変質量の2乗の小さい領域では標準理論の予言と1.8σで無矛盾な結果を得た。この結果は標準理論を超える物理を制限するのに使うことができる。途中までの解析結果は研究代表者本人によって物理学会(2012年秋季大会,2012/09/11@京都産業大学)で発表され、最終結果は研究代表者本人によって物理学会(第68回年次大会,2013/03/27@広島大学)で発表された。本研究ではBelle実験で集められたY(5S)モードのデータを用いて、従来の測定方法とは異なる方法でCP対称性の破れの角sin2phi1測定することを目指している。本研究のsin2phi1の測定はY(5S)がB中間子対と12個のpi中間子に崩壊するモードを利用して行われ、中性B中間子の始状態はpi中間子の電荷の符号から識別される。本研究で用いている新しい測定手法によって、B-B混合をきちんと測定できていること、測定結果による偏りが生じていないことを確認することで、新しい手法が有効であることを示した。その上で、CP対称性の破れの角sin2phi1を測定した。結果として従来の測定方法と矛盾しない結果(sin2phi1=0.57±0.58±0.06)が得られた。これは、本研究で用いた手法による世界で初めての測定結果である。本年度により、最も有効な崩壊モードの1つを用いた測定結果を得ることができ、得られた結果を学会で発表することができた。また、論文を執筆し、すでにPhysical ReviewLettersに掲載が決定している。これは、当初の計画以上の進展と言える。本年度により、最も有効な崩壊モードの1つを用いた測定結果を得ることができた。来年度では、別の崩壊モードを用いた測定を目指していく予定である。そのためには、どの崩壊モードが有効なのかを見極めることが重要である。研究の進め方としそは、本年度の解析で手法が確立されているので、それに倣う。万が一、有効な崩壊モードが見つからない場合は、b→Xsll崩壊を用いて、新物理の探索を行う。
神経膠腫における細胞遺伝学的研究

初年度は,CGH法およびSKY法を用いて神経膠芽腫細胞株の染色体数的異常,構造異常を解析し,増幅領域は高頻度に,転座,挿入などの構造異常を示すことが明らかになった.今年度はさらに症例を重ね検討し,YAC cloneを使用してfluorescence in situ hybridization(FISH)により異常領域を詳細に特定した.増幅のある領域でtranslocationやinsertionがの91.7%と極めて高頻度に認められた。またこれらはHSRやDMとは異なり4-10倍程度の増幅であった。悪性グリオーマでは異なる細胞株に7種類の共通した染色体構造異常が認められた。神経膠腫の臨床検体を用いたCGH解析の臨床的有用性については、本年度はさらに症例を重ね検討を行なった。8番染色体ではPCR-SSCP法によるp53遺伝子異常と相関し、7番染色体短腕の増幅はEGFR遺伝子増幅と相関した。また8番染色体を有する症例は7番染色体短腕の増幅症例に比べ、若年者に多く予後良好であった。以上のごとくCGH法の臨床的有用性について統計学的に立証しえた.腫瘍内heterogeneityについては,7番,10番,11番,20番染色体の特異的プローブを用いたFISH法とlaser scanning cytometerにより評価した。染色体不安定性はDNA aneuploidyの発現と密接な関係があり,神経膠腫で7番染色体不安定性が悪性神経膠腫患者の予後に関与することが明らかになった。全ゲノム上における遺伝子,染色体異常を検出するcomparative genomic hybridization(CGH)法および,染色体の複雑な構造異常を詳細に検出しうるspectral karyotyping(SKY)法を用いて,神経膠芽腫細胞株について染色体構造異常を解析した.異常染色体部分の由来を調べた結果,CGHで認められた増幅領域が転座,挿入などの構造異常を高頻度に示すことが明らかになった.これまで神経膠腫のgenetic pathwayについては未だ不明な点が多い.45例の神経膠腫の臨床検体を用いて,CGH解析の臨床的有用性について検討した.従来secondary typeに異常が多いとされるp53遺伝子異常について免疫組織学的手法とPCR-SSCP法により検討し,de novo発生の悪性神経膠腫に多いとされるEGFR遺伝子異常についても検討した.これと同時に,laser scanning cytometer(LSC)とMIB-1染色による腫瘍増殖能との関連性について調べた.その結果,以下の結果が統計学的有意差をもって示された.8q増幅を有する悪性神経膠腫はp53遺伝子異常が多く,7p増幅を有する悪性神経膠腫はEGFR遺伝子異常を高頻度に有する.前者は後者より予後良好で腫瘍増殖能が低く,若年発症例が多い.以上の結果は,これまでの病理学的所見では鑑別困難な,神経膠腫における悪性化の指標および神経膠腫のgenetic pathwayを示すものであった.腫瘍内heterogeneityについては,既に報告したCGH解析に加え,個々の細胞レベルでの解析が可能であるFISH法,LSCにより詳細に検討した.7番,10番染色体の染色体不安定性が,腫瘍内genetic heterogeneityと極めて関連性が高いことが明らかになった.初年度は,CGH法およびSKY法を用いて神経膠芽腫細胞株の染色体数的異常,構造異常を解析し,増幅領域は高頻度に,転座,挿入などの構造異常を示すことが明らかになった.今年度はさらに症例を重ね検討し,YAC cloneを使用してfluorescence in situ hybridization(FISH)により異常領域を詳細に特定した.増幅のある領域でtranslocationやinsertionがの91.7%と極めて高頻度に認められた。