hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難治性小児てんかん患者の脳におけるグルタミン酸受容体とGABA受容体の発現の解析

研究代表者らは、平成11年度にcortical dysplasiaのグルタミン酸受容体の発現を分析するためにアメリカ合衆国カルフォルニア大学サンディエゴ校のモンタール教授(生物学)よりNMDAレセプターNRlおよびAMPAレセプターGluR1のcDNAの提供を受け、発達期のヒト脳を用いて予備実験を行った。さらにトロント大学トロント小児病院ベッカー教授より小児てんかん手術検体20例が提供され、cortical dysplasiaにおけるNMDAR1のmRNA発現の分析を行った。平成12度については同様の実験をすべての検体を用いて行い発現状況を再度確認した。すなわちサブクローニングされたNMDAR1 cDNAを用いてプローベを作成しin situ hybridizationの手法を用いcortical dysplasiaにおけるNMDA受容体mRNAの発現を分析した。また同検体を用いて以前検体数が少なく十分な検討ができていなかったGAP-43の遺伝子発現についてサブクローニングしたGAP-43 cDNAを使用し、十分発表するに足りる結果が得られたので、NeuroReportに結果を掲載した。すなわちcortical dysplasiaにおけるgiant neuronはそのGAP-43の発現が強く現れており、giant neuron自体に新たなシナプス形成のための活動性の亢進がなされていることが示唆された。GABA受容体に関しては同様の手技を用いて年度末現在においてサブクローニング中である。研究代表者らは、cortical dysplasiaに特徴的に認められる巨大神経細胞において神経骨格蛋白のうち特に未熟な脳に発現するMAP2cやMAP1BおよびそのmRNAが強く発現していることを本研究開始までにつきとめていた。さらにシナプス生成の構築、再構築に強く関与するgrowth-associated protein GAP-43も予備実験においては同様なパターンの発現を示す結果を得ていた。本研究ではまずGAP-43cDNAを用いてin situ hybridizationを行いGAP-43mRNA発現がcortical dysplasiaの大多数の症例で強く発現していることを確認した。このことで巨大神経細胞がてんかん原生に強く関わっている可能性が高いと判断されたため、次に興奮性受容体であるグルタミン酸受容体の発現を分析した。すなわちアメリカ合衆国カリフォルニア大学サンディエゴ校のモンタール教授(生物学)よりNMDAレセプターNR1cDNAの提供を受け、トロント大学トロント小児病院ベッカー教授より提供された小児てんかん手術検体20例を用いてcortical dysplasiaにおけるNMDAR1のmRNA発現の分析を行った。NMDAR1 cDNAをサブクローニングした後in situ hybridizationによりcortical dysplasiaにおけるNMDAR1受容体mRNAの発現を分析した。結果としては巨大神経細胞のシグナルは正常対照に比較して強く認められた。
新しい能力の涵養を企図した理論-実践モデルの構築に関する研究

本研究で展開する探究学習は、「前仮説段階あるいはmessing about(自由試行)を考慮したものである。これは、自由試行を基調として、協働的で自由度の高い授業形態をとることを特長とする。このような探究学習は、経験学習に基づく概念化の方略に基づき、「探究ー支援プロセス」という学習者の主体的経験であることを理論的に把握できることを導いた。すなわち、それはホリスティックな学びとして、「深い学び」の「深さ」について「深い関与」を示す深いレベルにあることを示唆することもできた。理科において「新しい能力」を涵養するための方略として、マルチプルインテリジェンスMultiple Intelligence(「多重知性」、以下MIと表記)理論を活用した能力を可視化する分析ツールの実践的な有効性の検討と安定化を実現した。また、「探究学習の真正性」を充たした質の高い探究プロセスにより、能力を顕在化させる授業の実践的な有効性の検証と安定化も果たした。さらに、能力の可視化と顕在化をメタ的に認知する評価システムの開発を試行し、一定の成果を上げた。すなわち、理科における探究学習・探究活動を本研究をさらに発展させ「理論と実践の往還」という概念のなかに位置づけることにより、その学習・活動の意義がより明確になることを見いだした。特に省察やメンターリングに着目し、その効果的な方法論を探る意義を「理論と実践の往還」における理論と実践の架橋的な概念の必要性とそれを実現する糸口をもたらすことになるとした。このような経過の中で、真正性のある探究プロセスとMIの考え方は極めて有力な方略であることを示すことができた。このような成果は、さらに「理論と実践の往還」を教員養成(初任者教育を含む)高度化の最も重視すべき概念と位置づけ、それを実質的なものとするために、省察を中心とした方法論を検討する道筋の発見につながった。特に、理論と実践の架橋的概念として「自己理論化アプローチ」を試案し、試行することによりその有用性を確認する展開が期待できるようになった。本研究の当初の目標は、MIと真正性のある探究プロセスによる実践的側面と理論的側面を融合した「理論ー実践モデル」の構築とそれらに基づく「新しい能力」の涵養に向けたプログラムの開発であった。また、そのような能力の評価システムの一つとして自己評価であるポートフォリオの有効性を検証し、他者評価との関係を検討し、能力の評価についての提案性のあるものを開発することにあった。このような目標に対する進捗状況として、「理論-実践モデル」の構築に対しては、「理論と実践の往還」における架橋的概念として位置づける可能性を見いだすことができた。これには、フィンランド、ヘルシンキ大学、カタリナステンバーグ氏のPPT(Persinal Practical Theory)やオランダ、ユトレヒト大学コルトハーヘン氏の省察モデルの調査から得られた知見が有効であった。それは「自己理論化アプローチ」の開発へと昇華し、現在試行を継続し安定化を図っている。さらに、教員養成や教員研修で教員の「新しい能力」の涵養に活用する方略を検討する作業においては、すでに、「自己理論化アプローチ」に係るMI、探究プロセス、評価システムを一体化したコンテンツを構想し、これらを実践的に普及する方略の具体化検討する段階に至っている。以上のように、本研究の進捗状況は当初予定した状況から、かなり進展した状況となっている。本研究は、「新しい能力」を涵養するために、探究プロセス体験(経験の付加)と「理論ー実践モデル」の実感を伴った認識により、「新しい能力」への接近を企図し、普及させることを目標としている。2016年度(2年目)は、「新しい能力」の涵養に向けて、児童・生徒、教員養成に係る大学生、教員に対して、MI理論に基づく研修プログラムを構築し、授業や研修で実施した。児童・生徒はもとより、学生、教員も探究プロセスを体験し、課題解決・成果創造の楽しさ、達成感などの満足度は高いものとなった。また、課題であった大学生・教員のメタ認知的な内省や理論的理解に対してコルトハーヘンの省察モデルを導入することにより、おおむね解消の見込みが立った。つぎに、MI理論に基づく研修プログラムは「経験からの学び」という経験学習の系譜をもつ概念を新たな視点として加えることにより、本研究の議論の幅が広がった。また、研修プログラムは1MI理論によるグルーピング2探究活動3コーチング4省察で構成されており、MI理論による経験学習と省察を一体化したデザインとなっている。コーチングは経験学習を有効化するために新たに加えたスキルであり、省察にも有効である。2016年度はこのようなMI理論の普及を図るためHP(申請者の研究室)を開設した。研修プログラムへの実施依頼は多く、教員研修(本学または出張授業)を20回程度行った。このプログラムは実践を重ねて安定性のある内容となっている。これについて新たに、FDを企画し研修指導者(メンターとして)の育成も図ることを考慮している。そのために、コルトハーヘンの省察モデルを導入するためユトレヒト大学を訪問して直接に教授を受けた。「理論ー実践モデル」の有効化に向け、省察モデルのFDは有力な方略となることが確認できた。研究目的を達成するために以下の(1)(3)の項目を上げた。(1) MIの実践的安定化および探究プロセスの実践的安定化事例を増やし、有効性の基盤を確実にする取り組みを継続する。(2)自己評価システムの開発と実践ポートフォリオによる自己評価について、検討を継続する。

探究プロセスによる経験性の質による使い分け等に関する知見を増やし、適切な自己評価システムの構築へ向けて検討する。(3)「理論ー実践モデル」の構築と普及方略を検討する。「理論ー実践モデル」の概念構築および海外調査の成果を反映させた、自己評価システムおよび理論的アプローチの実践への試行を通じて、コンテンツ(本研究の内容を具体化したもの)へのフィードバックをする。以上の項目に対して、2015年度は(1)に成果があった。2016年度は研修プログラムの構築を「理論ー実践モデル」のコンテンツ制作の主要な活動として、HP上への立ち上げとネットワークの構築に向けた取り組みを準備した。また、この取り組みにより20件を超える教員研修が実施でき、(2)の進捗が大幅に進展した。すなわち省察モデルの導入によって自己評価を有効化することが可能となり、「理論ー実践モデル」における理論と実践をつなぐ実態を形成することができた。また、ポートフォリオを用いた自己評価システムについても「経験からの学び」という経験学習の概念導入によって有効活用の検討ができるようになった。(3)については、「理論ー実践モデル」の普及を目指してさらに実践を重ね、研修プログラムをはじめとするコンテンツの充実を図る必要がある。この点についても2016年度の進捗は着実なものであった。本研究で展開される探究学習は、探究学習の真正性を充たした質の高い探究プロセスとしてデザインされた「前仮説段階あるいはmessing about(自由試行)を考慮した探究学習」である(10種程度開発)。これは協働的で自由度の高い授業形態をとり、従来の「教授-学習プロセス」に対して「探究-支援プロセス」として安定化させることができた。また、本研究の実践的・理論的進展として、探究学習により「深い学び」を実現できることが可能となることもわかった。このように本研究では「新しい能力」の涵養を可能とする「理論-実践モデル」を構築するという目標を達成することができた。本研究では、「前仮説段階あるいはmessing about(自由試行)を考慮した探究学習」として小学校、中学校、高校、大学、教員研修等で広く実践し、マルチプル・インテリジェンスMI理論を用いた協働的で自由度の高い探究学習に安定した評価を得た。また、このような学びを「経験学習」として捉え、理論とつなぐ省察を取り入れた学習や教員研修を試行し、「理論ー実践モデル」を「経験からの学び」として良好な反応を得た。このような進展の柱としては、自由度の高い探究学習について、ディープ・アクティブラーニング(松下佳代、2015)の編著者・松下佳代氏との継続的な議論(村上、2017、日本理科教育学会課題研究にて)があった。松下氏は「深い学び」の「深さ」について「深い学習」「深い理解」「深い関与」を示すなかに,本研究の提案する自由度の高い探究学習が「深い関与」を示す深いレベルにあることを示唆した。一方で、この探究学習が持つ課題についても指摘された。それは、自由度の高い探究学習から科学的な見方・考え方をどのように育てるのかという問いである。これは、本研究における「理論ー実践モデル」に「評価」の軸を入れる新たな目標として、継続して展開する。
非対称ベシクルの相分離形成と側方圧誘起構造転移

本研究課題では、多成分脂質膜ベシクルの側方圧誘起構造転移を明らかにすることを目的とした。浸透圧やマイクロキャピラリーにより膜張力をコントロールし、相分離形成の側方圧依存性を明らかにした。さらに、アゾベンゼン脂質を含有する光応答性ベシクルをデザインし、側方圧に関わる膜物性パラメータを光制御することで、ベシクル構造(膜の開閉、相分離)の可逆的コントロールに成功した。(1.側方圧が誘起するベシクル相分離)脂質膜の相分離に関しては、過去に温度・組成比をパラメータとする相図が調べられてきた。本研究では、相分離構造の制御パラメータとして、二次元膜面内の側方圧(膜張力)に着目した。生体内では、細胞骨格等により膜張力が調節されており、等温系で生きる細胞にとって張力は重要な構造制御因子である。不飽和脂質Dioleoyl phosphatidylcholine(DOPC)、飽和脂質dipalmitoyl phosphatidylcholine(DPPC)、コレステロールの三成分からベシクルを作成し、小胞内部からの浸透圧およびマイクロキャピラリー吸引により膜張力をコントロールした。種々の温度環境下において、膜張力を変化させた際の相分離構造を蛍光顕微鏡により観察した。膜張力印加により相分離が誘起されることを明らかにし、温度-膜張力をパラメータとする新たな相図を構築した。(2.ベシクル構造の可逆的コントロール)等温系で生きる細胞は、シグナル分子の吸着等による膜構成分子変化により組織化膜構造を制御している。そこで、リン脂質に光応答性アゾベンゼン脂質を混合し、光異性化によるシンプルな膜分子変化をベシクルに導入した。ベシクル小胞開閉の制御、および膜面上における相分離構造の生成・消滅の制御に成功した。膜挙動の解析から、光異性化反応に伴う膜物性変化を見積もり、自由エネルギーにより物理メカニズムを定量的に説明した。生体ソフトマターである細胞膜(リン脂質による2層膜ベシクル)は、環境に応じた様々な形状や、融合・分裂等の膜変形、膜面上でのドメイン構造(ラフト)形成などの多様な挙動を示す。細胞膜の物性および組織化メカニズムを理解するため、リン脂質ベシクルを用いたモデル膜実験を行った。(1)リン脂質ベシクルの非平衡ダイナミクスとして、界面活性剤との相互作用による可溶化ダイナミクスを実験的に解析した。ベシクルはリン脂質(Dioleoyl-Phosphatidylcholine, DOPC)から形成した。ベシクル溶液を界面活性剤(Triton X-100)溶液とゆるやかに混合させ、可溶化過程の顕微鏡リアルタイム測定を行った結果、膜面にマイクロメートルサイズの膜孔が観察された。膜孔は数秒以内に閉じ、開閉を繰り返しながらベシクルサイズが減少した。また、膜孔が開き続けるダイナミクスも観察された。すなわち、ベシクルの可溶化ダイナミクスには「周期的膜孔(rhythmic-pore)」および「連続的膜孔(continuous-pore)」の2つのパターンが共存した。この2種のダイナミクスは、ベシクルサイズと界面活性剤濃度に依存して選択された。また、物理メカニズムを膜面の弾性エネルギーにより説明できることを示した。(2)浸透圧を外場として利用することで2分子膜の側方圧をコントロールし、側方圧変化が相分離パターンに与える影響を蛍光顕微鏡により直接観察した。ベシクルは、不飽和脂質DOPC、飽和脂質DPPC、コレステロールから形成した。温度-側方圧をパラメータとする相図を構築し、脂質2分子膜の相分離構造に対する側方圧依存性を明らかにした。
酸化カップリングを利用する高分子新素材の創出

酸化還元酵素の一種であるペルオキシダーゼやその金属モデル錯体を触媒として用い、酸化剤として過酸化水素を添加することで、フェノール基がC-Cカップリング、あるいはC-Oカップリングを介して直接連結した構造の新規フェノールポリマー「酵素法ポリフェノール」が得られることが知られている。このフェノール基の酸化カップリング法を利用し、一般的な化学合成法では合成困難である様々な新規高分子材料の合成、及びその合成戦略の開拓を目的として研究を進めてきた。本研究では、本手法をフェノールモノマーの酸化重合に限らず、ポリマー中に存在するフェノール基の酸化カップリングへと拡張することを目的の中心に据え、フェノール基含有ポリマーをプレポリマーとして利用した「"polyfunctional macromolecules"の酸化カップリング重合法」による新規高分子合成という新たな概念を打ち出した。具体的には、側鎖にフェノール基を有するポリアミノ酸の酸化カップリングを行い、反応条件と生成物の関係を系統的に検討するとともに、反応条件を選択することにより、ポリマー間で側鎖フェノール基が連結した特殊な構造を有する、分子量十万以上のポリアミノ酸がゲル化することなく得られることを示した。また、種々の酵素法ポリフェノールについても本手法を適用し、フェノール誘導体の置換基の位置の違いが酸化カップリングの反応性に及ぼす影響について明らかにしたほか、反応条件を適当に設定することで、定量的にポリマー間での酸化カップリングを進行させることが可能であり、分子量百万以上の超高分子量体が得られることを示した。さらに、上述のフェノール基含有ポリアミノ酸と酵素法ポリフェノールの酸化クロスカップリングを選択的に進行させることによって、フェノール基で連結した特殊な構造の新規ポリアミノ酸-ポリフェノールハイブリッドを合成した。本手法は、フェノール基を有する様々な化合物・ポリマーに対して、天然物質、合成品などその由来を問わず幅広く適用することができる。さらに、種々の酵素法ポリフェノールについても本手法を適用し、フェノール誘導体の置換基の位置の違いが酸化カップリングの反応性に及ぼす影響について明らかにしたほか、反応条件を適当に設定することで、定量的にポリマー間での酸化カップリングを進行させることが可能であり、分子量百万以上の超高分子量体が得られることを示した。またその他にも、酵素法ポリフェノールの具体的用途の開発として、一般的に用いられているフォトレジスト材料であるジアゾナフトキノン(DNQ)/ノボラック系材料に、ノボラック樹脂の代替として利用することを試み、汎用品に匹敵する感光能を有するレジスト膜が得られることを示した。
エンドセリン変換酵素の循環器疾患における意義

重症高血圧症での血管壁や動脈硬化巣では、エンドセリン変換酵素の増加とあいまって局所エンドセリン合成は亢進している。私共は最初にNitric Oxide(NO)合成阻害による重症高圧血ラットを作成し、エンドセリン合成への影響について検討した。NO合成阻害により心肥大や腎機能障害がもたらされたが、これらの臓器障害にエンドセリン合成の亢進が関与している可能性が示唆された。また、進行した動脈硬化巣では血管内皮ばかりでなく、遊走してきた中膜由来の平滑筋細胞においてもエンドセリン合成が亢進しているが酸化LDLによるヒト冠動脈由来の平滑筋細胞でのエンドセリン合成亢進の細胞内機序を一部を明らかにした。既ち、酸化LDL並びにその主要なリン脂質リゾフォルファチディルコリンはparticulate protein kinase Cを活性化させ、エンドセリン合成を促進させることが明らかにされた。エンドセリンは血管内皮細胞ばかりでなく平滑筋細胞、心筋細胞などいくつかの細胞でも産生が認められる。また、pltelet-derived growthfactor(PDGF)やangiotensinII(AngII)は、その産生を促進することが認められている。さらに進行した動脈硬化病変では血管内皮ばかりではなく、平滑筋細胞においても著しくET-1産生が亢進することが認められている。現在、私どもはhepatocyte growthfactor(HGF)のnaked DNAを用いて、動脈硬化症に対する遺伝子治療を開始しようとしている。今回の成績は、HGFは増殖促進因子であるET-1の産生を血清非存在下においても10%血清、10^<-6>mol/L AngII在下のいずれにおいても促進しなかった。HGFはET-1産生に関与するptotein kinase C活性に、少なくと平滑筋細胞においては影響を与えないと考えられた。これに反して、塩基性線維芽細胞増殖因子は平滑筋細胞のET-1産生を亢進させた。HGFは様々な細胞に対して増殖や運動性の促進、形態形成誘導、抗アポトーシス作用をもち、血管新生作用をも有している。HGFが平滑筋細胞のET-1の産生を様々な条件においても促進させなかったことは、この因子が将来的にASOや冠動脈形成術PTCA後の再狭窄などに対する遺伝子治療に使用される可能性のある現在、有用な基礎的実験結果であると考えられる。
プラズマCVD法による電極材料薄膜の生成

1.インタカレーション反応を利用したリチウム二次電池の正極材料として、層状の結晶構造をもつ二硫化チタンTiS_2が重要である。六方晶である二硫化チタンの薄膜を正極に用いる場合、TiS_2六角板状晶の配向性が電池特性に影響を与えると考えられる。本研究ではプラズマCVD法によりTiS_2薄膜を合成し、膜厚や結晶析出速度の違いによる結晶配向性の変化について調べた。さらに配向性の異なる薄膜を正極に用いた電池をつくり、放電特性を比較した。2.ほぼ一定(3.14.1×10^<-3>g/cm^2・h)の結晶析出速度で生成した薄膜の場合、膜厚が異なると、X線回折図に明確な違いが見られた。膜厚2.3μmのときには、001回折線が強くあらわれているのに対し、膜厚13.5μmでは001回折線が観察されず110回折線が強くあらわれている。このことは膜が薄いときにはTiS_2板状晶が基板に対して平行に配向し、膜厚が厚くなると板状晶が基板に対して垂直に配向することを示している。3.反応ガスの流速を変化させて合成したところ、膜厚がほぼ一定(1.62.4μm)の場合、析出速度が速くなるほど(001)面配向が弱くなった。さらに析出速度が速いと粉体を生成しやすくなった。4.ステンレスなカーボンなど導電性のある基板上にも上記と同様に優先配向を制御してTiS_2薄膜を膜付けできた。TiS_2板状晶が基板に対して平行に優先配向している膜に比べ、垂直に立った配向の膜の方が、放電容量および充放電容量ともに著しく秀れることが明らかになった。
重力捕捉軌道とその火星衛星探査計画（ＭＭＸ）への応用

JAXA宇宙科学研究所(ISAS)では、2024年の打ち上げを目指した火星衛星探査計画(MMX)の研究を進めている。火星衛星を周回する軌道への探査機の投入は、MMXにおける最も重要かつ危険な運用の一つであり、クリティカルな軌道投入マヌーバなしに探査機を周回軌道に投入できる重力捕捉は、運用リスク回避の観点で最も魅力的な選択肢である。本研究では、重力捕捉に関する申請者の研究成果をMMXの軌道投入に適用し、力学系理論を応用した安全かつ効率的な投入軌道の体系的な設計手法を確立する。
局所的RNA干渉法を用いた睡眠促進物質アデノシンの作用部位の同定

アデノシンは、A_<2A>受容体を活性化して睡眠を誘発する。A_<2A>受容体は大脳基底核間接路の線条体淡蒼球系神経細胞に多く発現している。ここではドーパミンD2受容体とA_<2A>受容体が共発現し、運動、習慣形成、報酬など覚醒にかかわるすべての活動に寄与している。パーキンソン病のような低ドーパミン状態では覚醒の維持が損なわれることが知られているが、大脳基底核におけるA_<2A>受容体の睡眠と覚醒の制御への寄与に関しては未だ不明である。本研究では、領域特異的に遺伝子導入するための以下に示す強力なツールを用いて、大脳基底核に発現するA_<2A>受容体の覚醒意識に関する役割について研究を行った。具体的には、Cre/loxシステムを使ったA_<2A>受容体のコンディショナルノックアウトマウス、およびA_<2A>受容体のshort-hairpin RNAをアデノ随伴ウィルスを用いて局所的に導入することにより、脳内の特定の部位でのA_<2A>受容体の発現を抑制したラット、光感受性チャネルロドプシンやデザイナードラッグのみで活性化するデザイナー受容体(designer receptors exclusively activated by adesigner drug : DREADD)などの遺伝子改変受容体-チャンネルシステムを用いて、大脳基底核のA_<2A>受容体発現神経の活動をin vivoでの刺激と抑制を利用して調節した。本研究により、カフェインの覚醒効果は、側坐核殻部の神経に発現するA2A受容体に決定的に依存し、これらの神経の一過性の活性化が睡眠を誘発することを明らかにした。これらの実験結果から、側坐核に発現するA_<2A>受容体が睡眠覚醒を制御する鍵となることが示された。腹側線条体は行動機能を統合する特別な能力を持っているため、意識により制御された睡眠覚醒おいて重要な領域である。我々は、動機付けが睡眠覚醒を制御する重要な基本原理ではないかと考えている。カフェインは、世界で最も一般的に摂取される興奮作用や覚醒作用を示す物質である。人間が日常的に摂取する用量では、カフェインはアデノシンのA_1受容体(A_1R)とA_<2A>受容体(A_<2A>R)に対する非選択的な拮抗薬として、類似の親和性で結合する。カフェインはアデノシンと逆に、脳内のA_2ARを遮断して覚醒作用を示す。しかし、脳内のどの部位のA_<2A>R発現神経細胞がカフェインによる覚醒作用を及ぼすのか、この疑問は未解決である。本年度、Cre/lox法による遺伝子操作技術を用いて、線条体淡蒼球のA_<2A>Rを特異的に欠損したノックアウトマウスを作製した。また、ラット脳内の特定の部位でA_<2A>Rの発現を抑制するために、アデノ随伴ウイルス(AAV)を用いてA_<2A>Rのshort-hairpin RNAを局所的に導入する局所的RNA干渉法を確立した。部位特異的な遺伝子操作のためのこれらの強力な技法を用いて、我々は側坐核のA_<2A>Rを選択的に欠失させるとカフェインによる覚醒効果が消失することを見いだした。カフェインにより容量依存的に誘発される覚醒は、単なる休息ではなく、より自発的で積極的な覚醒行動と関連していた。これらの結果は、側坐核のA_<2A>Rがカフェインによる覚醒効果に必要であり、その覚醒効果は自発運動や動機づけ行動と関連する経路を活性化することを示している。

これらの結果により、従来から提唱されている睡眠中枢と覚醒中枢の相互作用モデルを上回る重要な概念を提唱できる可能性が高い。アデノシンはA_1およびA_<2A>受容体を活性化し、睡眠を誘発する。A_<2A>受容体は大脳基底核間接路の線条体淡蒼球系神経細胞に多く発現している。ここではドーパミンD2受容体とA2A受容体が教発現し、運動、動機付け、嗜癖や覚醒の制御に寄与している。大脳基底核においてA_<2A>受容体が発現し、覚醒を制御する領域はまだ明らかにされていない。本年度、Cre/lox法による遺伝子操作技術を用いて、線条体淡蒼球のA_<2A>Rを特異的に欠損したノックアウトマウスを作製した。また、ラット脳内の特定の部位でA_<2A>Rの発現を抑制するために、アデノ随伴ウイルス(AAV)を用いてA_<2A>Rのshort-hairpin RNAを局所的に導入する局所的RNA干渉法を確立した。領域特的に遺伝子操作するためのこの強力なツールを用いて、我々はカフェイン処理や光の刺激に対する覚醒における大脳基底核A_<2A>受容体の役割についての研究を行った。側坐核周辺部のA_<2A>受容体を選択的に欠損させることにより、明期におけるカフェインによる覚醒の効果が見られなくなったが、基本となる覚醒量は変わらなかった。しかし、側坐核のA_<2A>受容体を欠損させると、暗期における覚醒量が増加した。これらの結果より、大脳基底核の運動や動機付け行動に関わる典型的な活性化経路によるカフェインの覚醒効果に側坐核A_<2A>受容体は必要であることが示された。それゆえ、我々は、側坐核におけるアデノシン/A_<2A>システムが睡眠覚醒制御のため視索前野の覚醒促進領域と睡眠促進神経細胞の切り替えスイッチとなることを提唱する。これにより、A_<2A>受容体を活性化することで、アデノシンは覚醒システムの制御を行うと考えられる。アデノシンは、A2A受容体を活性化して睡眠を誘発する。A2A受容体は大脳基底核間接路の線条体淡蒼球系神経細胞に多く発現している。ここではドーパミンD2受容体とA2A受容体が共発現し、運動、習慣形成、報酬など覚醒にかかわるすべての活動に寄与している。パーキンソン病のような低ドーパミン状態では覚醒の維持が損なわれるが、大脳基底核におけるA2A受容体の睡眠と覚醒の制御への寄与に関しては未だ不明である。本研究では、以下に示す領域特異的に遺伝子導入するための強力なツールを用いて、大脳基底核に発現するA2A受容体の覚醒意識に関する役割について研究を行った。具体的には、Cre/loxシステムを使ったA2A受容体のコンディショナルノックアウトマウス、およびアデノ随伴ウィルスを用いてA2A受容体のshort-hairpin RNAを局所的に導入することにより脳内の特定の部位でのA2A受容体の発現を抑制したラット、光感受性チャネルロドプシンや、デザイナードラッグのみで活性化するデザイナー受容体(designer receptors exclusively activated bya designer drug:DREADD)などの遺伝子改変受容体-チャンネルシステムを用いて、in vivoでの刺激と抑制を利用して大脳基底核のA2A受容体発現神経の活動を調節した。
頭頚部慢性筋痛に対する認知行動療法の有効性の確立に向けた生体ストレス反応解析

平成16年度には、心理状態および疼痛症状に対する質問表の妥当性の確認を行い、筋電図の日間変動の検討、非機能的かみしめ時の筋電図の判別方法を開発し、日中筋電図の長時間連続記録方法に信頼性のあることを評価しました。平成17年度には、心理状態および疹痛症状と日中筋電図の関連性に関する解析を行い、ストレス反応を有する場合に、非機能的なかみしめ状態の筋活動が発現し得ることが示唆されました。上記に関連し、平成17年度よりさらに下記の学会発表および次頁の紙上発表を行いました。1.鈴木英史、石垣尚一、矢谷博文、森重恵美子、尾松青爾:咀嚼筋筋痛を有する顎関節症患者の発話時咬筋筋電図分析,第20回日本顎頭蓋機能学会学術大会、2006年9月23・24日、岡山.2.尾松青爾、石垣尚一、廣川雅之、中江佳代、鈴木英史、内田昌範、矢谷博文:切歯接触型スプリントの装着が睡眠時ブラキシズムにおける閉口筋筋活動および咬合圧に及ぼす影響.第17回日本咀嚼学会学術大会.2006年10月28・29日、横浜.平成16年度には、心理状態および疼痛症状に対する質問表の妥当性の確認を行い、筋電図の日間変動の検討、非機能的かみしめ時の筋電図の判別方法を開発し、日中筋電図の長時間連続記録方法に信頼性のあることを評価しました。1.鈴木英史、石垣尚一、矢谷博文、森重恵美子、尾松青爾:咀嚼筋筋痛を有する顎関節症患者の発話時咬筋筋電図分析,第20回日本顎頭蓋機能学会学術大会、2006年9月23・24日、岡山.2.尾松青爾、石垣尚一、廣川雅之、中江佳代、鈴木英史、内田昌範、矢谷博文:切歯接触型スプリントの装着が睡眠時ブラキシズムにおける閉口筋筋活動および咬合圧に及ぼす影響.第17回日本咀嚼学会学術大会.2006年10月28・29日、横浜.平成16年度には、予備実験として、心理状態および疼痛症状に対する質問表の妥当性の確認を行い、筋電図の日間変動の検討、非機能的かみしめ時の筋電図の判別方法を開発し、日中筋電図の長時間連続記録方法の信頼性の評価を行いました。さらに、ストレス反応が非機能的なかみしめの発現にどのように影響するのかを検討することを目的として、平成17年度に計画している「頭頸部慢性筋痛の発生機序に関する考察」を行うために、心理状態および疼痛症状と日中筋電図の関連性に関する解析方法の検討を行っています。上記に関連し、平成16年度は下記の学会発表および次頁の紙上発表を行いました。1.黒住琢磨、矢谷博文、石垣尚一、森重恵美子、中江佳代:顎関節症患者の細病態別にみた感情プロフィールの特徴,第18回日本顎頭蓋機能学会学術大会、2004年9月11日、大阪.2.石垣尚一、廣川雅之、森重恵美子、矢谷博文:TMD患者の慢性筋痛に対する認知行動療法の有効性、第20回日本歯科医学会総会、2004年10月30、31日、横浜.3.岡本憲明,石垣尚一,森重恵美子,黒住琢磨,廣川雅之,中江佳代,鈴木英史,矢谷博文: Multidimensional Pain Inventory (MPI)日本語版の内容および構成概念妥当性の検討,第9回日本口腔顔面痛学会学術大会,2004年12月12日,福岡.4.中江佳代,森重恵美子,石垣尚一,戸田雅裕,森本兼曩,矢谷博文:顎関節症患者の細病態分類別にみた心理プロフィールの特徴,平成16年度日本補綴歯科学会関西支部学術大会,2005年1月23日,大阪.平成16年度には、予備実験として、心理状態および疼痛症状に対する質問表の妥当性の確認を行い、筋電図の日間変動の検討、非機能的かみしめ時の筋電図の判別方法を開発し、日中筋電図の長時間連続記録方法の信頼性の評価を行いました。さらに、ストレス反応が非機能的なかみしめの発現にどのように影響するのかを明らかにすることを目的として、平成17年度は「頭頸部慢性筋痛の発生機序に関する考察」を行うために、心理状態および疼痛症状と日中筋電図の関連性について、解析および検討を行いました。上記に関連し、平成17年度は下記の学会発表および次頁の紙上発表を行いました。2.岡本憲明、矢谷博文、石垣尚一、森重恵美子、廣川雅之、中江佳代、井上俊二:Multidimensional pain Inventory(MPI)日本語版の信頼性と妥当性の検討、第18回日本顎関節学会学術大会、平成17年7月30、31日島根県松江市くにびきメッセ3.井上俊二、貞森紳丞、濱田泰三、香川和子、尾崎由衛、関谷健祐:認知症高齢者と義歯との関係、日本補綴歯科学会中国四国支部九州支部共同学術大会、平成17年9月3日、山口県歯科医師会館

4.井上俊二、貞森紳丞、古胡真佐美:認知症高齢者の全身状態と口腔内状態との関係、第6回日本認知症ケア学会、平成17年9月30日-10月2日、島根県民会館
極強酸性土壌における水稲根の酸化力と養分吸収力からみたアルミニウム耐性の品種間差

本学実験圃場内の水田土壌を用いて、酸性土壌条件をつくり出すための方法、並びに指示薬を用いて視覚的に土壌pHの変化を調査する方法を検討するとともに、土壌pHに対する日本型イネ品種の生育反応の差異を調査比較し、以下の結果を得た。1.土壌の酸性化とアルミニウム含量(1)土壌酸性化の検討埴壌土水田土壌(pH5.94)に硫酸(36N)を添加し、pHの変化を調査したところ、土壌100gのpH変化は次のような指数式で表せることが明らかになった。(2)人工酸性土壌のアルミニウム含量上記の方法でpH3.905.94の範囲で5段階のphが異なる土壌を設定し、yUANの方法により置換性アルミニウムを測定したところ、pH5.94では検出されず、pH3.90では11.85mg/100gの置換性アルミニウムが検出された。2.ブロムフェノールブルーによる土壌pHの観察通常ブロムフェノールブルーは0.1gを20mlのエタノールに溶解した後に100mlに調製するが、イネの発芽趣旨は極僅かでもエタノールを含む培地では生長が著しく阻害された。そこで、エタノールを用いずにブロムフェノールブルーを調製し、土壌に混入したところ、土壌は十分に染色され、pHの違いがはっきりと観察された。3.土壌pHに対する日本型イネの生育反応の品種間差日本型イネ10品種を用いて、上記のphの範囲における草丈、最長根長、地上部・地下部乾物重を調査したところ、pHに対する核形質の反応から次の3グループに分類できた。・対アルミニウム性小:地上部・地下部とも生育阻害が小さい(ツクバハタモチ)・対アルミニウム性中:地上部のみ生育が阻害される(コシヒカリ、ヤマヒカリ)・対アルミニウム性大:地上部・地下部とも生育が阻害される(越路早生、他)本学実験圃場内の水田土壌を用いて、酸性土壌条件をつくり出すための方法、並びに指示薬を用いて視覚的に土壌pHの変化を調査する方法を検討するとともに、土壌pHに対する日本型イネ品種の生育反応の差異を調査比較し、以下の結果を得た。・対アルミニウム性小:地上部・地下部とも生育阻害が小さい(ツクバハタモチ)・対アルミニウム性中:地上部のみ生育が阻害される(コシヒカリ、ヤマヒカリ)・対アルミニウム性大:地上部・地下部とも生育が阻害される(越路早生、他)
日本列島のリアス海岸における中期更新世海成段丘の高分解能地形面編年

日本列島のリアス海岸における海成段丘の多くは,離水年代が不明である.そこで本研究では,リアス海岸の海成段丘を主対象にルミネッセンス年代測定法を適用し,更新世以降の海成段丘の高分解能な地形面編年をおこなうことを目的とする.平成30年度には奄美大島,志摩半島,能登半島,佐渡島北西部のリアス海岸を呈する沿岸部やその周辺において,海成段丘に関する野外調査をおこない,複数露頭の記載をおこなった.併せて佐渡島南西部の海成段丘において機械式ボーリングをおこないオールコア試料を得た.なお,これらの野外調査と並行して,調査地域の段丘面分布図を作成した.佐渡島南西部の最上位の段丘面構成層を対象としたpIRIR年代測定の結果,MIS 7ないし9に対比される可能性が示唆された(代表者の近藤と分担者の坂本が担当).また奄美大島沿岸部の海成段丘の一部は,MIS 5eないし5cに離水したことがpIRIR年代測定により示唆された.佐渡島や奄美大島では,本研究を除き更新世海成段丘群からの絶対年代が得られていないので,地殻変動の議論の上でも重要な成果であるといえる.またこれらの地域では,砂堤列や沖積低地の露頭記載や試料採取もおこなった.分担者の宮入による放射性炭素年代測定の結果,佐渡島の沖積低地の樹幹化石や泥炭から約64 kaという年代値が得られた.奄美大島の砂堤列からは中期完新世を示すpIRIR年代値が得られた.これらの結果は更新世から完新世に至る調査対象地域の相対的海水準変動などの議論に資するものである.併せて,能登半島および志摩半島周辺における野外調査で採取した堆積物について,pIRIR強度測定の実験条件を決定した.さらに,波食棚の侵食年代の算出も試みるために隆起ベンチや海成段丘堆積物の下位の基盤岩からの試料採取方法を概ね確立した(分担者の竹村による).本研究は,近年堆積物の年代測定に有効であるとされるルミネッセンス年代測定法の中でも,最新の手法であるpIRIR年代測定法を適用し,絶対年代に基づく「リアス海岸の海成段丘」の発達史と地理的広がりから,最終的に地殻変動様式や酸素同位体サブステージとの関係を議論することを目的としている.研究対象地域は,平成29年度は陸中海岸・能登半島・志摩半島,平成30年度は奄美大島・佐渡島を中心としている野外における地形・地質調査(主に露頭調査)は,地殻変動の議論に資する完新世堆積物の露頭記載もおこなわれたため,当初の計画以上に進捗している部分もある.一方で,平成30年度には,奄美大島において機械式ボーリング掘削を行うべく,掘削地点の行政・住民との合議を進めていたが,本研究の目的を達成するための技術力を持ったボーリング掘削業者の下半期の災害緊急対応や,掘削予定地の埋蔵文化財保護などのため,平成30年度の奄美大島における掘削を中止した.この理由により,志摩半島での機械式ボーリングをおこなうために,地権者と交渉をおこなっている.一方で,奄美大島では堆積物の保存が良いとともに,当初の予定より多くの露頭記載がなされている.このためボーリング調査に関して予定より遅れているが,野外調査やpIRIR年代測定,完新世堆積物の放射性炭素年代測定など多くの成果が得られ,事前の予定よりも進捗している部分もある.さらに,平成30年度に得られた成果の一部については,地域での市民向け講演などでアウトプットをおこない,令和元年度以降も引き続き研究成果還元事業を行うことを自治体などと合議済みである.以上の進捗状況から,本研究全体としては概ね順調に進捗しているといえる.令和元年度は,能登半島・奄美大島を中心に補備的な海成段丘に関する地形・地質野外調査をおこなう(近藤).野外調査では,地形と堆積物の記載,試料採取を行うとともに,志摩半島におけるボーリング掘削候補地点を最終的に決定し,上半期には,志摩半島において,機械式ボーリング掘削をおこなう.この掘削では,対象地域においてMIS 9,7に従来対比されている段丘面を対象として,総長10mの機械式ボーリング掘削を1地点で行う.コア試料は,三重大学において近藤と分担者の坂本が半裁・記載し,試料採取を行う.基礎的物性の分析作業等にあたっては,近藤・竹村・宮入が日本大学や東京大学においておこなう.各野外調査およびコアの記載後,近藤と宮入が日本大学の専用実験暗室においてpIRIR・RTL年代測定試料の処理をおこなう.過年度までの採取試料についても継続的にpIRIR年代測定を中心にAMS14C年代測定やテフラに関する分析をすすめる.これらのルミネッセンス年代測定にあたっては,三重大学の装置を使用し随時測定をおこなう(近藤と坂本が主に担当).埋没した波食棚の最終露光年代,侵食年代の推定をpIRIR年代測定によっておこなうための,海成段丘への適用を継続してすすめる.令和元度下半期には,国内外の学会において対象地域のMIS 9,7の海成段丘の分布とサブステージなどについて発表し,同時に読付き雑誌に投稿する.

あわせて,研究対象地域において一般向けの研究成果還元事業もおこなう.日本列島のリアス海岸における海成段丘は,鍵層が発見されないことなどのため,離水年代が不明である.そこで本研究では,リアス海岸の海成段丘を対象に従来とは異なる年代測定手法であるルミネッセンス年代測定法を適用し,リアス海岸における中期更新世以降に形成された海成段丘の高分解能な地形面編年をおこなうことを目的としている.陸中海岸中部および志摩半島周辺,佐渡島北西部のリアス海岸を呈する沿岸部において,代表者の近藤が海成段丘の野外調査をおこない,機械式ボーリング地点を決定するとともに,複数露頭の記載をおこなった.なお,これらの野外調査と並行して,調査地域の段丘面分布図を作成した.佐渡島北西岸の最下位の段丘面構成層を対象としたpIRIR年代測定の結果,MIS 5aないし5cに対比される可能性が示唆された(代表者の近藤と分担者の坂本が担当).この結果は,佐渡島の海成段丘群における初めての絶対年代である.また本地域では,沖積谷底において小規模な埋没化石林を見出した.分担者の宮入が放射性炭素年代測定を行った結果,樹幹化石から約6kaという年代値が得られた.この結果は完新世の佐渡島の相対的海水準変動などの議論に資する.段丘を構成する海成層や被覆層の堆積年代算出だけではなく,波食棚の侵食年代の算出も試みるために,房総半島南端野島崎周辺および三浦半島城ケ島周辺において,大正関東地震の隆起ベンチの試料採取をおこなった.採取した岩石試料は,分担者の竹村とともに暗室内で層厚1mmごとに削り出し,ルミネッセンスの試料処理を行う方法を確立した.pIRIR測定の結果,隆起ベンチ表層の信号は十分にブリーチされている可能性が示唆された.なお,ここまで得られた研究成果の一部は,三重県津市教育委員会主催の地域の地形・地質に関する講演会や同南伊勢町でのワークショップを通じて,地域に還元を行った.本研究は,近年堆積物の年代測定に有効であるとされるルミネッセンス年代測定法の中でも,最新の手法であるpIRIR年代測定法を適用し,絶対年代に基づく「リアス海岸の海成段丘」の発達史と地理的広がりから,最終的に地殻変動様式や酸素同位体サブステージとの関係を議論することを目的としている.研究対象地域は,平成29年度は陸中海岸・能登半島・志摩半島,平成30年度は奄美大島・佐渡島を中心とする予定であったが,天候・災害などの影響により,佐渡島を平成29年度に前倒しして調査を行い,能登半島を平成30年度におこなうものとした.平成29年度には,機械式ボーリング掘削を行う予定であり掘削地点の行政・住民との合議も概ね終えていたが,本研究の目的を達成するための技術力を持ったボーリング掘削業者の下半期の災害緊急対応などのため,平成30年度の5月末の掘削へ予定を変更した.このためボーリング試料の分析は予定より遅れているが,一方で陸中海岸および志摩半島,佐渡島での野外調査は当初予定していたよりも多くの地点で露頭の記載がなされ,なおかつpIRIR年代測定や化石林の発見に基づく放射性炭素年代測定も想定以上の成果となっている部分もあり,事前の予定よりも進捗している部分もある.また,三浦半島や房総半島南端部のほぼ現成の隆起ベンチの試料採取と試料処理方法の確立,ルミネッセンス強度測定も概ね順調であり,なおかつ研究対象地域の空中写真判読などに基づくマッピングも予定通りおこなった.さらに,平成29年度に得られた成果の一部については,地域での市民向け講演などでアウトプットをおこない,平成30年度以降も引き続き研究成果還元事業を行うことを自治体などと合議済みである.以上の進捗状況から,本研究全体としては概ね順調に進捗しているといえる.日本列島のリアス海岸における海成段丘の多くは,離水年代が不明である.そこで本研究では,リアス海岸の海成段丘を主対象にルミネッセンス年代測定法を適用し,更新世以降の海成段丘の高分解能な地形面編年をおこなうことを目的とする.
大規模関連解析による冠動脈形成術後再狭窄関連遺伝子の解明

冠動脈疾患(CAD)の治療法として我が国で年間約12万例の冠動脈形成術(PCI)が行われているが、バルーン形成術(POBA)では30-40%、ステント挿入でも15-25%と再狭窄の頻度が高い。薬剤溶出性(drug-eluting)カテーテルの開発のより、短期的にみた再狭窄頻度は著減しているが、長期的予後は不明である。カテーテルの価格は極めて高価であり、乱用される危険もあり、医療経済上大きな問題である。また我が国では冠動脈バイパス術(CABG)に対しPCIが行われる割合が欧米に比べ非常に高いことが指摘されている。PCIは薬物療法との比較において、運動能の改善や狭心症発作の頻度低下なとのQOL改善効果はあるものの、長期予後には有意差が認められず、むしろPCI後早期の合併症により3年後までの死亡・心筋梗塞発症率は薬物療法に比較し高いとの報告もある。従って、CADの治療法として薬物療法、PCI、CABGを患者個人個人に最適の選択を行うことが極めて重要である。本研究では、1)PCI後再狭窄の遺伝子リスク診断システムの開発・及び2)新しい薬剤溶出性カテーテルの開発を目的として、PCI後再狭窄に関与する適伝子の同定を行った。POBA施行例;480例(再狭窄なし;286、あり;194)とステント施行例;291例(再狭窄なし;204、あり87)を対象として血管生物学的、凝固線容系、動脈硬化等に関与すると考えられる37遺伝子多型について解析を行った。POBA後再狭窄に関与する遺伝子としてglycoprotein Ia遺伝子(A1648G)及びG protein β3 subunit遺伝子(C825T)を同定した(共にP<0.005)。また、ステント後再狭窄に関与する遺伝子として、TNF-α遺伝子(C-863T)、Thrombomoduline遺伝子(C2136T)、Thrombospondin4遺伝子(G1186C)を同定した(共にp<0.05)。現在、精度の高い再狭窄リスク診断システムの開発を目差して冠動脈エコー施行例のみを対象とした新たな候補遺伝子について大規模関連解析を実施している。
生物の多様性の進化的起源を探る新しい数理モデル

生物多様性の進化的起源を探るモデルとして、生物集団が島構造を持つ場合に用いる手法として、モーメント展開法とmeta-population fitness法の両者を用いて、進化的分岐が起きる条件を研究した。その結果、2つの手法は完全に同一の結果を生むことが明らかとなった。また、任意の二人ゲームが作る自然淘汰において、島構造は進化的分岐を常に抑制することを示した。これらの結果は、均質な環境が島状に分断されているときは、そうでないときに比べて、生物多様性の出現は分断化自然淘汰によって促進されないことを示している。従来の多くの進化理論は、無限集団を仮定した決定論的なモデルであったが、集団遺伝学では集団サイズの有限性による確率的ゆらぎ(遺伝的浮動)が古くから考慮されてきた。Adaptive Dynamicsの枠組みに、遺伝的浮動が入ることで、進化ダイナミクスは実際に質的に変化する。この新しいモデルを用いて、進化的分岐を研究し、生物の多様性の進化的起源を探る新しい数理モデルの構築を目指すことが目的である。本年度は、モーメント方程式を用いた解析手法と、meta-population fitnessの考え方を用いた解析手法とを比較する研究を行った。その結果、どちらの手法でも極めて複雑な解析解を導出できること、その2つが完全に一致することを明らかとした。現在論文執筆中である。生物多様性の進化的起源を探るモデルとして、島構造のもとで進化的分岐を起こすモデルを考え、モーメント展開を用いる解析とmeta-population fitness法を用いる解析の比較検討を行った。さらに、結果を、既存の研究のように適応度関数の微分係数で表現する代わりに、繁殖力関数の微分係数で表現することで、従来明らかでなかった様々な結果をえた。特に、ペアワイズゲームと進化的分岐との一般的関係性が明らかになった。従来の進化的分岐についての結果を、繁殖力関数で再評価することで、新たな知見が得られた。生物多様性の進化的起源を探るモデルとして、生物集団が島構造を持つ場合に用いるmeta-population fitness法を用いる解析手法をさらに発展させた。とくに、進化的分岐の条件を繁殖力関数の微分係数で表現した。その結果、集団が島構造(分集団構造)を持つ場合には、任意の2人ゲームが作る自然選択において、進化的分岐は、島構造によって常に抑制されることを証明した。一方で、3人以上の特殊なゲームにおいては、中間的な分散率のときに進化的分岐がもっともおきやすくなるような反例も作れることを示した。モーメント方程式を用いた解析手法と、meta-population fitnessの考え方を用いた解析手法とが、完全に一致することを明らかとできたのは、重要な進展だと考えている。論文の執筆・発表を急ぐとともに、学会等で発表していく。また、2山分布の崩壊までの待ち時間の近似的導出方法を、引き続き検討する。数理生物学1山と2山の間を行き来するダイナミクスについては、今年度かなり重点的に研究したが、その完全な解明にはいたっていない。より精緻なシミュレーションと、集団遺伝とAdaptiveDynamicsの手法の両方を駆使することで、特に2山分布が崩壊するまでの待ち時間の近似的な評価方法を確立する。Deme-structured model、すなわち集団が島構造を持つ場合の解析は、一般にかなり複雑になる。本研究においてもそれは例外ではなく、かなり複雑な解析が必要となったが、最終的に解析解を得ることができたのは、重要な進展だと考えている。所属機関の共同利用計算機の使用権利が予定以上に使えるようになったため、予算に余裕が生じた。新しいシミュレーションサーバ環境構築が、間に合わなかったため2016年度にフランスおよびメキシコで開かれれる国際会議にて成果発表を行うほか、2015年度の成果を2016年度に論文として投稿するための費用に当てる。まずは、分布が2山に分かれる部分の、より明確な記述を試みる。従来の研究では、分岐とは形質分散の爆発的増大としていたが、実際には形質分散の増加に伴って、分布が1山から2山へと変化する。2山分布は正規分布ではないので、研究するドメインを広げる必要がある。予備的な計算は、いくつか進んでいる。平行して、完全に分岐した状態と、1山のままでいる状態とのバランスについても、研究を遂行中である。新しいシミュレーションサーバ環境を構築する。新しいシミュレーションサーバー環境構築が、間に合わなかったため。新しいシミュレーションサーバー環境を構築する。
4Dコンピューターグラフィクスによる嚥下メカニクスの可視化と嚥下障害治療への応用

健常者を対象として、下顎・舌・咽頭・喉頭などの嚥下器官の形態を多列検出器型CTにて撮影し、3D画像を作成した。そしてこれを基に、CGを作成することで咽頭や喉頭の嚥下時の動きを、4次元画像として可視化した。次に食塊を粒子の集合体として口腔から咽頭へ移送させることで、嚥下器官と食塊の動きを、任意の方向から観察することができた。次に、高齢の誤嚥患者についてCG作成を行うと、健常者に比較して喉頭の位置が低位で、嚥下時の喉頭挙上不全、喉頭蓋の後屈不全、食塊の誤嚥を認めた。食塊を口腔から咽頭へ移送させると、誤嚥のタイミングや嚥下器官の運動と食塊の動きとのミスマッチを可視化することができた。本研究では本研究では、嚥下障害の病態解明や治療法開発につなげることを目的として、下顎・舌・舌骨・咽頭・喉頭などの嚥下器官の形状と動きのヘリカルCTデータをもとに、コンピューターグラフィクス(CG)により嚥下のメカニクスを4次元的に可視化する。本年度は、嚥下器官の3D-CTを作成するためのプロトコールを作成した。これにより、特に咽頭や喉頭の3D所見を可視化することができた。次いで、嚥下器官の動的機能を明らかにするために高解像度マノメトリーを用いて、上咽頭から食道までの内圧を同時測定した。これにより上咽頭から食道までの圧伝搬様式を明らかにすることができる。健常者6名および種々の嚥下障害患者約10名のデータを得て、部位毎の嚥下圧値、嚥下圧伝搬速度、食道入口部括約筋の圧変化様式についての解析を行った。この結果をもとに嚥下運動のコンピューターグラフィクスの作成を進めている。また、本研究の研究分担者と研究実施に関する打合せを3回実施し、研究遂行を進めている。研究分担者と密接に連携をとりながら、研究を進めることができている。また、高解像度マノメトリー検査の手法を追加することで、嚥下器官の運動をリアルタイムに解析しており、これが嚥下メカニクスの解析にも寄与できるものと思われる。嚥下障害の病態解明や治療法開発につなげることを目的とした。健常者を対象として、まず、下顎・舌・咽頭・喉頭などの嚥下器官の形態を多列検出器型CTにて撮影し、3D画像を作成した。これを基にして、コンピューターグラフィクス(CG)を作成することで、咽頭や喉頭の嚥下時の動きを、時間軸を加えた4次元画像として可視化することができた。一方、嚥下器官の動的機能を高解像度マノメトリー(HRM)を用いて、上咽頭から食道までの嚥下圧を同時測定した。そのデータをもとに嚥下時の軟口蓋、舌根部、下咽頭、食道入口部、頸部食道に至る嚥下器官の経時的な圧変化を定量的に解析した。特に食道入口部の圧変化パターンは上部食道括約筋の動的機能を反映している。この結果とCGによる4次元画像のデータを照合することで、CGデータの妥当性を検証するとともに、嚥下圧データと相違する点については、CG作成のプロトコルの修正を行っている。また、嚥下障害の病態評価については、多数の嚥下障害患者を対象として嚥下内視鏡検査のスコア評価、嚥下造影検査で喉頭挙上遅延時間や食塊の咽頭通過時間などを指標とした定量解析、およびHRMによる嚥下圧の伝搬様式などを解析した。そして、それらの結果を基に嚥下障害の病態評価や治療法選択に活用している。嚥下時の4次元CTを撮像するためのプロトコール作成と実際の撮像、およびそのデータの解析を今後行ってゆく予定である。あわせて、嚥下内視鏡検査、嚥下造影検査、高解像度マノメトリーの結果と照らし合わせながら、嚥下のメカニクスをコンピューターグラフィクスにより可視化するための作業を進める予定である。耳鼻咽喉科嚥下の3D-CT撮像がまだ十分に行われておらず、それにともなってコンピューターグラフィクス作成に関わるコンピュータソフトの購入が次年度に持ち越しになるため。嚥下機能の病態評価に関わる高解像度マノメトリー検査に関連する消耗品、コンピューターソフトなどを購入して、研究を遂行する予定である。