hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
確率的動学的一般均衡モデルにおける均衡経路の安定性と比較動学に関する特徴づけ

本研究では大きく2つの研究成果を得た.1つは,Yano (1989, Journal of Mathematical Economics)が提唱した確率的動学的最適モデルの解析手法を大域的な比較動学分析に拡張した研究であり,もう1つは,エルゴードカオスと呼ばれるクラスの動学システムの基礎研究および経済モデルへの応用である.これらは,恒久的に振動的な振る舞いを続ける確率的経済動学および,擬確率的な経済動学の,過渡的な特徴を捉えることを目的としている.第一の研究の成果は次の二点である.(1)確率的最適成長モデルの均衡解のサポート価格は本質的に有界な確率変数として取ることができ(2)さらに,内点最適解が初期値と割引因子に関して連続である一般的な経済解析が価値の連続性に依拠していることを考慮すると,これらの結果は,応用上重要な性質であるといえる.さらに,(2)の性質に関していえば,これはAraujo and Scheinkman (1977)が示したように,ターンパイク性を導く重要な条件である.確率的動学的成長モデルが定常均衡に大域的に漸近収束するという性質は単調性に基づぐ議論が広く知られている(Stokey, Lucas and Prescott 1989, Hopenhayn and Prescott 1992)が,Yano(1989)および本研究の手法を拡張することでより一般の成長モデルについて,微分可能性の仮定のもとで同様の事実を証明できる可能性を示唆している.第一の研究では経済モデルに応用可能なエルゴードカオスの十分条件を与え,具体的な経済モデルがエルゴードカオスであることを示す.理論的な成果としては,(3)写像が単峰的で,かつ繰り返し写像が拡大的であればエルゴードカオスであることを証明した.これはよく知られた『唯一の微分不可能点をもつ写像が単峰的かつ拡大的であればエルゴードカオス』という条件を緩和したものである.経済モデルでは,次期に持ち越される資本が存在する多部門モデル(耐久資本財のケース)などにおいて,自然な形で拡大性を持たない(最適)動学方程式が現れるため,この十分条件が成り立たないケースが数多く知られている.拡大性の条件を緩和することで(4)Matsuyamaの内生的成長モデルと(5)2部門最適成長モデルがエルゴードカオスを生じることを示した.本研究で得られた十分条件では,従来の条件から,拡大性の条件以外に微分可能性の条件を緩和している.これにより,3部門以上の最適成長モデルなど最適動学関数が複数のキンクをもつケースに対しても適用可能であり,内生的な景気循環の説明力を大きく高めることができる.動学的最適成長モデルのサポート価格の大域的な特徴付けに関する結果をまとめ,国際学術誌(Macroeconomic Dynamics)への条件付き採録通知を受け,現在改訂中である.当該論文では,サポート価格の有界性を導出し,価値のパラメータに対する連続性を保証するための十分条件を与える.これは,定常均衡解の安定性にまつわるターンパイク定理の証明に欠かせないものである.また,定常均衡解の安定性およびサポート価格の有界性が保証されるため,数値手法を適用する上で意義が大きい.以上は,Yano(1989)が開発した確率的動学モデルと決定論的動学モデルの変換手法を拡張することで得られた.関連する研究分野として,経済成長モデルの均衡経路がエルゴードカオスと呼ばれる複雑な挙動を示すための十分条件を示した.エルゴードカオスは,決定論的なダイナミクスが長期的には定常確率過程と同様の振る舞いを示すことを意味し,確率的な成長モデルの定常状態に対応する.経済学の分野では,Lasota-Yorke-Kowalskiによる拡大性(最適資本蓄積関数の傾きの絶対値が1より大きい)の条件が広く用いられ,ビジネスサイクルの説明に広く利用されてきた.しかしながら,拡大性の仮定は経済学の応用にとっては望ましいものではなく,非拡大的な最適関数への拡張が望まれていた.昨年度,矢野誠教授との共同研究で示した結果は,反復拡大的な単峰形写像がエルゴードカオスを生成することを保証する.これをもとに,Matsuyama(1999)やYano and Furukawa (2011)の成長モデルや,資本財が耐久財であるような2部門最適資本蓄積モデルが複雑なビジネスサイクルを生じることを示した.本研究では大きく2つの研究成果を得た.1つは,Yano (1989, Journal of Mathematical Economics)が提唱した確率的動学的最適モデルの解析手法を大域的な比較動学分析に拡張した研究であり,もう1つは,エルゴードカオスと呼ばれるクラスの動学システムの基礎研究および経済モデルへの応用である.これらは,恒久的に振動的な振る舞いを続ける確率的経済動学および,擬確率的な経済動学の,過渡的な特徴を捉えることを目的としている.第一の研究の成果は次の二点である.(1)確率的最適成長モデルの均衡解のサポート価格は本質的に有界な確率変数として取ることができ(2)

さらに,内点最適解が初期値と割引因子に関して連続である一般的な経済解析が価値の連続性に依拠していることを考慮すると,これらの結果は,応用上重要な性質であるといえる.さらに,(2)の性質に関していえば,これはAraujo and Scheinkman (1977)が示したように,ターンパイク性を導く重要な条件である.確率的動学的成長モデルが定常均衡に大域的に漸近収束するという性質は単調性に基づぐ議論が広く知られている(Stokey, Lucas and Prescott 1989, Hopenhayn and Prescott 1992)が,Yano(1989)および本研究の手法を拡張することでより一般の成長モデルについて,微分可能性の仮定のもとで同様の事実を証明できる可能性を示唆している.第一の研究では経済モデルに応用可能なエルゴードカオスの十分条件を与え,具体的な経済モデルがエルゴードカオスであることを示す.理論的な成果としては,(3)写像が単峰的で,かつ繰り返し写像が拡大的であればエルゴードカオスであることを証明した.これはよく知られた『唯一の微分不可能点をもつ写像が単峰的かつ拡大的であればエルゴードカオス』という条件を緩和したものである.経済モデルでは,次期に持ち越される資本が存在する多部門モデル(耐久資本財のケース)などにおいて,自然な形で拡大性を持たない(最適)動学方程式が現れるため,この十分条件が成り立たないケースが数多く知られている.拡大性の条件を緩和することで(4)Matsuyamaの内生的成長モデルと(5)2部門最適成長モデルがエルゴードカオスを生じることを示した.本研究で得られた十分条件では,従来の条件から,拡大性の条件以外に微分可能性の条件を緩和している.これにより,3部門以上の最適成長モデルなど最適動学関数が複数のキンクをもつケースに対しても適用可能であり,内生的な景気循環の説明力を大きく高めることができる.
外傷性脳損傷後の記憶障害に対する海馬歯状回ニューロン再生の効果

中等度の液体打撃をラットの左頭頂部大脳皮質に与えて作製した実験的脳損傷モデルラットから、海馬や歯状回領域を含む厚さ約400ミクロンの冠状断および水平断脳スライス標本を作製した。外傷ラットの海馬CA3-CA1ニューロンの活動性とその伝播領域はsham手術ラットに比べ著明に亢進していた。また、細胞内電極法により得られたEPSPは、外傷ラットにおいて反復性のスパイクを持ち、明らかに興奮性の増大が認められた。神経細胞の静止および興奮時の電気生理学特性はFPIラットと健常ラットと差異は認められなかった。水平断脳スライス標本の海馬では、グリア細胞の増殖は認められず、興奮性アミノ酸ニューロンの異常発芽も観察されなかった。FPIラットの海馬ニューロンにおいて、刺激の大きさと反応(EPSPの立ち上がり速度:EPSP slope)の関係(input-output relation : I-O関係)をみたところ、衝撃側で興奮性シナプス伝達が亢進していた。EPSPの時間経過(time course)はビククリン存在下で著明に延長し、このEPSPによって活動電位が繰り返し惹起された。従って、抑制神経の障害による脱抑制ではなく、興奮性シナプス伝達が直接、過剰興奮しているものと考えられる。興奮性シナプス伝達の長期増強(LTP)はFPIラットで抑制された。臨床で脳保護作用を持つことが示唆されているジアゼパム(ベンゾジアゼピン誘導体)をラットの腹腔内に液体打撃を与えた3090分までに投与すると、FPIによるCA1ニューロンのシナプス伝達の過剰興奮を阻止した。NOのスカベンジャーであるエダラボンを外傷後15分でラットに投与すると、液体打撃後の歯状回ニューロンの過興奮やLTPの抑制を軽減した。これらの結果から、低体温や外傷後に投与したジアゼパムとエダラボンは頭部外傷後のてんかんや記憶障害を改善することが示唆された。頭部外傷後の記憶、認知障害、てんかんなどの機序の一つに海馬の損傷が想定されているが、それが引き起こされる機序についてはまだ不明の点が多い。今回我々は、中等度の実験的頭部外傷モデルラットを作製し、歯状回及び海馬CA1領域の神経活動について膜電位感受性色素(RH482)を用いた光学的測定法(Fuji HR Deltaron 1700 system)と細胞内電位記録法を用いて検討した。頭部外傷は、ペントバルビタール麻酔下に液体打撃装置を用いて、中等度圧(4.2気圧)の打撃を左側頭頂骨に開けた直径約3mmの開窓部を介して1回与えた。外傷後1週間のWistar系rat(250-300g)から海馬水平断スライス標本(厚さ400μm)を作製し、上記の領域で電気刺激による光学的応答及びEPSPを記録した。その結果、外傷群ではsham群に比較して傷害側(左側)および反対側(右側)を問わず興奮性シナプス伝達の過剰な亢進(外傷後過興奮)が認められた。外傷後、比較的早期(早期投与群:30分と90分の2回)とそれより遅れて(遅延投与群:240分と300分の2回)ジアゼパム(10mg/kg)を腹腔内投与し、それぞれの群で比較検討すると、ジアゼパム早期投与群ではsham群と同等の興奮に抑えられたが、遅延投与群では外傷群と同等の応答を示した。このように、外傷後1週間における歯状回及び海馬CA1領域の神経活動の外傷後過興奮が早期に腹腔内投与されたジアゼパムにより抑制されたことから、外傷後早期の興奮性シナプス伝達の抑制が必要なことが示唆された。

外傷後の神経障害発生機序としては外傷早期にグルタミン酸の放出が数倍に増加することが報告されており、頭部外傷後早期のジアゼパム投与は抑制性GABAニューロンを活性化することによって脳保護効果を発揮することが示唆された。我々はこれまで、液体打撃法(fluid percussion in jury : FPI)を用い、実験的頭部外傷モデルラットを作製し、歯状回及び海馬CA1領域の神経活動について光学的測定法と電気生理学的記録法を用いて検討した。頭頂葉への打撃から7日後に、脳表面より約4-5mmの深さに位置する歯状回や海馬では神経の脱落や著明なグリア細胞の発芽は認められないにもかかわらず、グルタミン酸作動性シナプス伝達が過剰に亢進した。しかし、GABAニューロンの機能にはほとんど障害が見られなかった。記憶のモデルである長期増強(long-term potentiation : LTP)は外傷モデルラットで強く障害されていることがわかった。このことから外傷直後にグルタミン酸放出が過剰に起こり、病的なLTPへと進行したものと考えられた。頭部外傷後早期(3090分後)に、ラットの腹腔内にジアゼパムを投与したり、外傷後、一定時間低体温に保つことによって液体打撃後の遅発性過興奮が阻止され、脳保護効果(protection)が得られた。LTPの発生にNOが深く関与することが知られているが、NOスカベンジャーであるエダラボン(edaravone)を外傷後早期に投与すると、グルタミン酸作動性シナプス伝達の過剰亢進が改善し、LTPの障害も阻止された。この薬物は最近、臨床的にも一部使用されており、頭部外傷後遺症の治療薬として有効性が支持された。平成18年度では上記の研究に時間がかかり、グルタミン酸受容体の増加や神経の異常発芽については現在進行中であるが結論に至っていない。しかし、本研究によって、頭部外傷後のてんかんや記憶障害の改善を示す薬物が見いだされたことが大きな成果といえる。
深層学習を用いた、頭部CT画像判定装置の開発

平成30年度は、1.頭部CT画像の収集およびデータ解析環境の構築のため、ストレージ環境の整備と仮想マシンの構築、2.収集したデータに対する緊急度、重症度のタグ付け作業、3.一部テストデータを用いた画像認識の学習、4.本研究分野の動向および最新情報の習得のため、人工知能学会、脳神経外科学会学術総会などの学会・研究会に参加、5.画像判定装置のプロトタイプとなるJetsonの入手などを行った。1.ストレージ環境および解析環境については概ね構築が完了している。頭部CT画像についてはなるべく多くの学習データを用いる必要があるため、引き続き収集中である。2.収集したデータについては逐次タグ付け作業を行っている。3.テストデータを用いた画像認識については動作を確認できた。4.各学会・研究会に参加し情報を収集することで以下の変更が必要であることが明らかとなった。当初全脳のデータを解析に用いる予定であったが、ワークステーションや作成予定である解析装置のメモリに読み込んで動作させることが難しいことが判明した。そこで各スライス毎に判定させるアルゴリズムを考案中である。また、当初用いる予定であった深層学習用のフレームワークである「Caffe」は最近活発に用いられておらず、「TensorFlow」などに豊富な情報が得られる傾向がある。今後の開発状況によって、必要な情報が得られやすいフレームワークに変更していく予定である。5.当初現場に持ち込んで用いる画像判定装置のプロトタイプとしてJetson TX2を用いる予定であったが、より高性能の後継機であるJetson AGX Xavierが発売されたため、これを入手しテスト環境を構築する予定である。1.頭部CT画像の収集およびデータ解析環境の構築は概ね完了している。2.画像データはなるべく多く用意する必要があるため現在も収集を続けている。収集したデータに対する緊急度、重症度のタグ付け作業は逐次行っている。3.一部テストデータを用いた画像認識の機械学習については動作を確認できた。4.本研究分野の動向および最新情報の習得のため、各学会・研究会に参加した。その結果、一部データ加工の方法、用いるフレームワークの変更を検討している。5.画像判定装置のプロトタイプとなるJetson AGX Xavierを入手しテスト環境の構築中である。以上の通りおおむね順調に進行している。本年度中を目途にデータの収集およびタグ付け作業を終える予定である。用いるフレームワークを決定し、画像判定のアルゴリズムを作成する。機械学習の精度向上のため、各パラメーターについて調整を行っていく。調整が難航する場合は、当初の予定通り判定する項目の数を減らして緊急度の高いものに絞って精度向上を目指す。調整については定まった方法は報告されておらず、経験的なところが多いようである。引き続き工学系および医学系学会に参加し、本研究分野の動向および最新情報を習得していく。また画像判定装置のプロトタイプに上記学習結果を流用し、臨床の現場で現実的な時間内に画像判定が可能であるか確認を行っていく。

引き続き工学系および医学系学会に参加し、本研究分野の動向および最新情報を習得していく。また画像判定装置のプロトタイプに上記学習結果を流用し、臨床の現場で現実的な時間内に画像判定が可能であるか確認を行っていく。
乳歯う蝕ハイリスク児のスクリーニングによる集中管理システムの研究

本研究は、(1)う蝕発生のほとんどない1歳6カ月児の時点で、保育環境、生活習慣、および口腔衛生情報から成る総合指標により、2年後の3歳6カ月児の時点でのう蝕有病状況を予測し、ハイリスク児を高精度でスクリーニングすること、(2)このハイリスク児に対し、3歳6カ月児まで、3カ月間隔のリコールによる集中管理計画を中心とした乳歯う蝕管理システムを構築すること、(3)この計画を保健所の1地域規模で実施し、地域全体の乳歯う蝕有病状況を改善すること、の3点を目的とする。平成4年度の研究実績は、以下のとおりである。1)既研究(同一幼児を1歳6カ月より3歳6カ月まで、保育環境、生活習慣、および口腔衛生情報に関する36項目について継続調査)に基づいて予測に有効な9項目を選択し、スクリーニング指標としてこれら項目を判別関数として総合化した。2)このスクリーニング指標を保健活動現場で応用するために、コンピュータによるハイリスク児判定プログラムを開発した。3)1歳6カ月児から3歳6カ月児までの2年間におよぶ3カ月リコールによるハイリスク児の集中管理計画を中心とした乳歯う蝕管理システムを構築し、関係機関による検討会(3回)をへて、対象地域(新潟市内2地域)を選定した。4)乳歯のう蝕予防手段として、歯ブラシを用いたフッ化物ゲル歯面塗布の実施に際し、塗布後の口腔内フッ素残留量を44名の被検者(1歳6カ月児)を対象に測定し、十分に安全な量であることを確認した。5)上記段階を踏まえ、1歳6カ月児歯科健康診査時に、受診児をTEST群、CONTROL群に機械的に分類し、TEST群について得られたデータを即座に携帯用高性能コンピュータに入力し予測プログラムを起動させ、う蝕ハイリスク児をスクリーニングし管理プログラムを実施している。
肝細胞癌の肝内転移に及ぼすnm23の基礎的臨床的研究

マウス大腸癌細胞Colon26にrat nm23αおよびβをレトロウィルスベクターpMV-7に組み込みDEAE-Dextran方にてをトランスフェクション後、G418にてセレクションしクローンを得た。対称としてベクターのみをトランスフェクションしたクローンを作成した。これらのクローンを培養しDNA.RNAを抽出した。得られたDNAをイントロンを挟む部位でPCRし、トランスフェクションを確認できたクローンをノザンブロッティングにてnm23、c-mycの発現をみた。またin vitroでの細胞増殖能、動物実験での癌転移能を検討した。nm23α高発現株ではControl群と比べの間でc-mycの発現は増強がみられたが、in vitroでの細胞増殖能には両群間に差がみられなかった。しかし、マウス尾静脈内への癌細胞注入による肺転移数(m±SD)は、nm23α高発現株(n=7)では1.6±1.5個とControl群(n=4)の29.5±10.1個と比べ有意な減少がみられた。癌の転移能とnm23遺伝子との関係がいわれているが、癌細胞にnm23遺伝子をトランスフェクションし、転移能抑制を認めた報告は黒色腫で一例、乳癌で一例あるのみである。我々は、マウス大腸癌細胞株にnm23遺伝子をトランスフェクションし、nm23、mRNA発現株をクローニングした。現在、マウス尾静脈内に同細胞を注入し、転移能の変化の有無を調べている。nm23遺伝子は乳癌等では転移に抑制的に働く一方、大腸癌では癌の悪性化進展に伴い、nm23遺伝子発現が高くなるとの報告もある。今回我々はマウス大腸癌細胞Colon26にnm23遺伝子をトランスフェクションし、nm23遺伝子発現とIn Vitroでの細胞増殖能、C-myc遺伝子発現およびマウス尾静脈注による肺転移能との関係を検討した。[結果]nm23αの高発現株ではC-mycの高発現がみられ肺転移能の抑制が認められたが、nm23αの発現とIn Vitroでの細胞と増殖能には相関を認めなかった。
理学療法・作業療法教育のための客観的臨床能力試験(OSCE)

本研究の意義は,療法士における臨床能力評価の基準を確立することである.学内成績同士ならびに臨地実習成績同士の組合せでは有意な相関関係がみられ, OSCE同士の関係では高い組合せと低い組合せがみられた.学内成績とOSCE成績との関係では, 3年次(OSCEレベル2)までは有意な相関関係がみられたが,応用力が必要な4年次(OSCEレベル3)には有意な関係がみられなかった.OSCE成績と臨地実習成績との関係では,相関関係が低い組合せが多かった.臨床と教育の指導内容に統一性を考慮したOSCEの導入の見直しが必要であると示唆された.本研究の意義は,療法士における臨床能力評価の基準を確立することである.学内成績同士ならびに臨地実習成績同士の組合せでは有意な相関関係がみられ, OSCE同士の関係では高い組合せと低い組合せがみられた.学内成績とOSCE成績との関係では, 3年次(OSCEレベル2)までは有意な相関関係がみられたが,応用力が必要な4年次(OSCEレベル3)には有意な関係がみられなかった.OSCE成績と臨地実習成績との関係では,相関関係が低い組合せが多かった.臨床と教育の指導内容に統一性を考慮したOSCEの導入の見直しが必要であると示唆された.本研究は、理学療法・作業療法学生における臨床能力を客観的に評価するため、療法士版の客観的臨床能力試験(OSCE)の開発を目的とする。我々は、OSCEの目標として、レベル1:医療人として基本的態度を備える、訓練機器の使用法・介助法の理解と実践ができる、レベル2:各種検査・測定方法の説明と実施ができる、レベル3:患者の状況に応じた動作分析と訓練の実施ができる、を掲げ、レベル1に6課題、レベル2に9課題、レベル3に6課題(1課題につき3パターンの計18課題)の合計33課題のOSCEを作成した。1つのOSCE課題の採点者を2名として各OSCE課題を実施し、2名の採点者間の採点一致率を算出することで、作成したOSCE課題の精度を調査した。その結果、一致率は0.420.93となり、非常に高い一致率を示した課題とそうでない課題に分かれた。採点者のOSCE採点経験の有無で一致率を比較すると、OSCE採点経験のある者同士では0.8以上と高かった。また、「確実にできる」や「しっかり確認できる」などの表現を用いた採点項目では採点者間の一致率が低い結果となった。この理由として、採点者のOSCE採点経験の有無、採点用紙の採点項目の羅列順、表現の問題が考えられ、採点者のトレーニング、および、各採点項目の表現の再考、具体例の作成を行い、採点基準を高める必要があると考えられた。本学リハビリテーション学科では、理学療法士・作業療法士として、社会のニーズに早急かつ適切に答えることができるように臨床を最重要と位置づけ、学生の臨床能力を高めることを目的として、客観的臨床能力試験(OSCE : Objective Structured Clinical Examination)を導入した。この導入には、卒業生の国家試験自己採点成績と入学試験、1・2学年の定期試験、臨床実習、卒業試験の各成績との関係を分析し、より適切な養成システム開発の為の基礎的検討を行った。学生は、実習前にOSCEを実施することで、自分の到達水準(知識・技術・態度)を知り、その後の臨床実習において、自己に不足している知識や技術の学習を段階的に進めることが可能となる。また実習後にもOSCEを実施することで、自分の到達度合いを知ることができ、今後の課題が明確になる。さらに本学では、各学年で到達レベルを設定しており、概ね2年次の到達目標はレベル1(コミュニケーション、介助技術)、3年次の到達目標はレベル2(検査・測定技術)とレベル3a(動作分析)、4年次の到達目標はレベル3bc(治療技術の補助と誘導)となっている。これらを行うにあたり、学内座学では、系統立てた講義内容を構築し、専攻ごとに、レベル別実習に間に合う様にカリキュラムを組み、全教員がその知識・技術・態度の把握に努めている。更に、実習先のバイザーとも連携を取り、レベルごとの評価内容、実技方法、指導内容についての確認会を行い、バイザーの実習指導要領の統一を目指している。その研究成果を報告している。本研究の意義は、理学療法士・作業療法士における臨床能力評価の基準を確立することである。そして、本研究の目的は、OSCE成績と学内成績、臨地実習成績の関連性を明らかにすることである。対象は、平成19年4月に入学し平成23年3月に卒業した本学科の理学療法専攻46名、作業療法専攻43名であった。検討方法は、OSCE成績(レベル1、レベル2、レベル3)、学内成績(1年、2年、3年)、臨地実習成績(初期体験実習、臨床実習、応用臨地実習)を得点率として求め、Spearmanの順位相関にて各成績の関係を検討した。結果は、学内成績同士ならびに臨地実習成績同士の組合せでは有意な相関関係がみられ、OSCE成績同士の関係では高い組合せと低い組合せがみられた。学内成績とOSCE成績との関係では、3年次(OSCEレベル2)までは有意な関係がみられたが、臨床応用力が必要な4年次(OSCEレベル3)には有意な関係がみられなかった。OSCE成績と臨地実習成績との関係では、相関関係が低い組合せが多かった。以上のことから、臨床と教育の指導内容に統一性を考慮したOSCEの導入の見直しが必要であると示唆された。

今後は,OSCE評価の信頼性,妥当性をさらに高める上で,評価者間の一致度の検証を引き続き行い、OSCE評価シートを改良し更新していく.また,学生教育,新人療法士の臨床教育だけではなく,中堅理学療法士・作業療法士が学生,新人療法士を臨床教育する上での臨床技術の標準化を進めていきたい。
スイスの観光関連税の観点からみた主体的自立型地方観光振興

国際学会発表後、予定していたスイスのDMOの現地調査(4機関)を実施した。これによって財源を含むスイスのDMOの運営全般を考察する準備ができた。またザンクト・ガレン大学のProf. Beritelliとの数回にわたるミーティングも考察を深める上で有意義であった。これらの進捗により、最終年度に向けての総括のイメージを描くことが可能となった。また総括にあたって必要と考えていた、スイスにおけるDMOと地方行財政との関連性に関する文献など関連文献もいくつか入手することができた。最終年度の本年度は、調査および文献の結果を踏まえて、その内容を、1「国際学会での発表」、2「学会誌への投稿」、3「文献書評の投稿」、4「著書原稿の部分的作成」に区分して、まとめていく予定である。本研究の目的は、主体的自立型地方観光振興を推進しているスイスのゲマインデおよび関係DMOを参考に日本の市町村における今後の主体的自立型地方観光振興の推進について考察することである。本年度は、その端緒研究としてスイスのDMOとの比較の観点から北海道のDMO組織としての観光協会等に関してその問題点・課題を考察した。財源の構成と規模の比較、役員機能の比較、財源と役員機能の関係性(重回帰分析)の比較をアンケート調査からの考察と、データ比較および統計分析を通じて得た主な結論は次のとおりである。1)自立的な財源の創造が重要な課題である、2)ネットワーク能力の高い役員の確保は財源確保の観点から重要な課題である、3)DMO組織の組織強化をもたらす組織変革が重要な課題である、4)DMO組織における専門人材の確保と公民連携の創造は重要な課題である。北海道におけるDMO組織のマネジメント能力を向上させなければならない。さらにそれらの組織は独自の形態、適当な空間規模およびサイズ、望ましい財源構成などを追求すべきである。これらのDMO組織の組織転換を図るとともに、地方観光に関するドラスティックなチャレンジ精神が必要と考えられる。また、観光地ガバナンスの参考事例(スイス、オーストリア、イタリア、オーストラリア、カナダ)に関して文献研究を行った。これより観光目的地は同質のようであってもそのガバナンスは地方の固有性(人種、歴史、政治・制度、社会・経済・文化など)を反映しているため、そのガバナンスは独自のスタイルにならざるを得ないことを知見に、日本における観光目的地ガバナンスの実行においては地方の固有性を十分に見極め、オリジナリティのある推進方法を追求していく必要があるとの示唆を得た。さらに、日本の観光関連税についての動向を情報収集した(宿泊税、国際観光旅行税、入湯税)。スイスのゲマインデおよびDMOにおける観光関連税の実態把握のために予定していた「考察対象事例の選定」が情報収集および文献資料に手間取ったことから、遅れが生じている。想定していた考察対象事例は、Lenzerheide(Vax/Obervazゲマインデの中のVillage,グランビュンデン州北側)、Toggenberg(Nesslau, Wildhaus, Alt St. Johannから成る地域、ザンクト・ガレン州東側)、Saas-Fee(Saastal高地のゲマインデ、ヴァリス州南東側)の3事例であり、このうち、Vax/ObervazゲマインデおよびToggenbergについては現在、関係文献資料を収集中であるが、まだ十分な蓄積とはなっておらず、さらなる収集への努力と収集内容に関する整理・考察が必要である。なお、Saas-Feeに関する文献資料収集はいまだにわずかにとどまっている。こうした事前の予想に対しての遅れは先に記したように関係文献収集の収集方法や実際の収集作業に手間取ったことに多くを起因するが、それに加えて当初予定していたスイスの大学における研究協力者との文献収集に関するコミュニケーションが想定よりもスムーズに進まなかったことも影響している。今後、研究を推進する方策としては、当初想定していた考察対象事例を3事例から2事例へと対象を絞ること、またスイスの研究協力者と関係文献資料の収集だけでなく、専門的知識の提供などを含め協力内容の見直しを相談していく予定である。また、「導入済み観光関連税についての行政間の関係考察」についても上記とほぼ同様の理由からやや遅れているが、引き続き関係文献資料の収集および関係考察に向けての作業を関係機関のサイト(連邦政府やカントン(州)のサイト、など)の詳細調査を進めて行く。本年度中には現地調査(考察対象ゲマインデやDMO)および専門家(ザンクト・ガレン大学のProf. Beritelliを予定)へのヒアリングを実施し、情報収集と実態把握に努める予定である。事例調査を含めて関係文献資料調査に手間どったこともあり、文献資料代、研究協力に係る経費、さらにそれらに連動して発生しうる各種消耗品代の支出の使用が当初の見込みより少なく、次年度に持越して使用したい。

今後、関係文献資料の収集(取寄せあるいは現地調査時に入手)に要する経費、分析のためのアプリケーション・ソフトに要する経費、研究協力(専門情報の提供など)に要する謝金、各種の消耗品の購入に要する支出、調査に伴う通訳料や翻訳料等の支出を想定している。1年目は研究調査の準備や文献収集が想定よりも遅れたため、2年目に現地調査を含め研究調査および文献収集を集中せざるをえなかった。これにより次年度使用額が生じた。
神経損傷後の喉頭運動神経支配様式の変化に関する研究

ネコ各内喉頭筋の筋線維束の形態とその支配運動ニューロンの疑核内局在ならびに細胞径を観察した。その結果鰓弓由来の横紋筋である各内喉頭筋の線維束は各々機能上異った役割を担い、その支配運動ニューロンも喉頭調節上特異的性質があるのが伺えた。次に上位中枢より如何に情報を得ているかを確かめるため樹状突起の展開と関連介在ニューロンとの接触を追求し、末梢における神経切断がどのような形態的変化を支配筋ならびに支配ニューロンに起るか観察している。現在まで1.トレーサー法で追跡した樹状突起は前筋では吻側、腹側に向うのが多く一部咽頭収縮筋のものの展開に類似していた。開大筋(後筋)では背内側、腹外側に進展しそれぞれ背側ならびに腹側呼吸ニューロングループに接近、また尾側部は後疑核の呼気ニューロングループに枝を延ばしていた。閉鎖筋(内筋、側筋)は前筋に似て背外側以外の方向、特に背内側と腹内側に展開し、孤束核の腹側、疑核の背側等にある嚥下関連ニューロンとの線維連絡をしている所見が得られた。その上吻側部の樹状突起は吻側に枝を延ばし後顔面神経核にある呼吸リズムを調節するニューロンが存在するBotzinger complexに向かっていた。内喉頭筋の樹状突起の展開を系統的に観察したのは本研究が初めてで展開は各運動ニューロン機能に合目的的になされているようであった。2.樹状突起と関連ニューロンとの関係を詳細にみるためFos免疫組織化学法で検索した。一側の上喉頭神経内枝を電気刺激し反射性声門閉鎖を惹起させるとともに前もってトレーサーを内筋に入れておいて二重染色を行なった。結果は潜時9msec以下では孤束核から疑核までに1乃至2個の介在ニューロン存在が示唆された。それらは孤束核周辺、疑核からの軸索経路に沿った孤束核の腹側、疑核の周辺の網様体のいずれかにあり、Fos陽性細胞と樹状突起との接触がみられた。以上、最も速い喉頭反射弓の経路が推測され、気道防御の基本的な仕組みが示唆された。我々は従来、各種軸索輸送法、組織化学、免役組織化学ならびに免疫電顕法、あるいは生理学的手法を用い、正常な喉頭の神経支配を延随ならびに末梢において追求し報告してきた。本研究では従来一貫して用いてきたネコにおいて各レベルでの神経損傷後に各部位で、どのような変化が経時的に起こるのか、まず形態学的に掴まえるのを目的とした。特に喉頭機能の主役である内喉頭筋の筋線維束の構成とその支配ニューロンと樹状突起展開を観察する。さらに神経損傷後に起こる末梢と中枢における運動神経系の変化をみる。現在まで、1.各内喉頭筋を実体顕微鏡ならびに組織学的に検索した結果、側筋を除いて複数の筋線維束がみられた。前筋は大きな直部があり、少数例で小さな斜部を有し、後筋は披裂軟骨筋突起の前面につく直部と後面にっく斜部が存在し、横筋は吻側中央に小さな軟骨があり、pairedとunpaired typeの筋線維束を認めた。

2.これら各筋線維束支配運動ニューロンをコレラトキシンBサブユニットによる免疫組織学にて観察した。陽性運動ニューロンは短径を測定し、小細胞群(25μm以下)、中細胞群(2650μm)、大細胞群(51μm以上)に分け検討した。各線維束を支配する運動ニューロンの局在は吻側方向において明らかな差は認められなかった。しかし横断面にて発声や呼吸に関連する筋線維束支配のものは嚥下関連のものよりも内側に位置する傾向を示した。また細胞径においては前筋は小細胞群が60%以上を示したが、他の4筋は小細胞群と中細胞群がほぼ半数ずつを占めた。以上より特殊内臓筋といわれる各内喉頭筋の各筋線維束は喉頭機能においてそれぞれ異った役割を持ち、それに対応する支配運動ニューロンは喉頭調節上特異的性質を有していることが示唆された。ネコ各内喉頭筋の筋線維束の形態とその支配運動ニューロンの疑核内局在ならびに細胞径を観察した。その結果鰓弓由来の横紋筋である各内喉頭筋の線維束は各々機能上異った役割を担い、その支配運動ニューロンも喉頭調節上特異的性質があるのが伺えた。次に上位中枢より如何に情報を得ているかを確かめるため樹状突起の展開と関連介在ニューロンとの接触を追求し、末梢における神経切断がどのような形態的変化を支配筋ならびに支配ニューロンに起るか観察している。現在まで1。トレーサー法で追跡した樹状突起は前筋では吻側、腹側に向うのが多く一部咽頭収縮筋のものの展開に類似していた。開大筋(後筋)では背内側、腹外側に進展しそれぞれ背側ならびに腹側呼吸ニューロングループに接近、また尾側部では後疑核の呼気ニューロングループに枝を延ばしていた。閉鎖筋(内筋、側筋)は前筋に似て背外側以外の方向、特に背内側と腹内側に展開し、孤束核の腹側、疑核の背側等にある嚥下関連ニューロンとの線維連絡をしている所見が得られた。その上吻側部の樹状突起は吻側に枝を延ばし後顔面神経核にある呼吸リズムを調節するニューロンが存在するBotzinger complexに向っていた。内喉頭筋の樹状突起の展開を系統的に観察したのは本研究が初めてで展開は各運動ニューロン機能に合目的的になされているようであった。2。樹状突起と関連ニューロンとの関係を詳細にみるためFos免疫組織化学法で検索した。一側の上喉頭神経内枝を電気刺激し反射性声門閉鎖を惹起させるとともに前もってトレーサーを内筋に入れておいて二重染色を行なった。結果は潜時9msec以下では孤束核から疑核までに1乃至2個の介在ニューロン存在が示唆された。それらは孤束核周辺、疑核からの軸索経路に沿った孤束核の腹側、疑核の周辺の網様体のいずれかにあり、Fos陽性細胞と樹状突起との接触がみられた。以上、最も速い喉頭反射弓の経路が推測され、気道防御の基本的な仕組みが示唆された。
ラクトン環、ラクタム環を有する生物活性関連化合物の触媒的不斉合成

本研究では、新たに高活性な光学活性ホスフィンカルボン酸配位子を開発するとともにラクトン環、ラクタム環を有する生物活性関連化合物の触媒的不斉合成を目的としている。2-アンスリールジフェニルボスフィンオキシドにアクリル酸メチルを反応させ、対応する付加物を可能な4つの位置異性体の混合物1a-dとして得た。この混合物を酢酸エチル-ヘキサンから再結晶して、2-ジフェニルボスフィニル-9,10-ジヒドロ-9,10-エタノアントラセン-12(アンチ)-カルボン酸メチル1bを単離した。次に1bをトリクロロシランを用いてホスフィンへ還元後、エステル加水分解して対応するホスフィンカルボン酸2bをラセミ体として得た。(±)-2bを光学活性(-)-α-メチルベンジルアミンを用いて光学分割し、光学活性(-)-2bを得た。酢酸パラジウムと(-)-3bよりパラジウム錯体触媒を調製し、酢酸2-シクロヘキセニル(4)や3-アセトキシ-1,3-ジフェニル-1-プロペン(5)とホスホノ酢酸トリエチルの不斉アリル位アルキル化反応を行ない、対応するアルキル化生成物6(収率96%(53%ee))および7(62%(50%ee))を得た。チアゾリジンジオン骨格を分子中に有する化合物は抗菌性、抗炎症性、制癌性を有するものも多く、中には糖尿病の治療薬として使用されているものもある。しかしながらリン官能基を有するチアゾリジン誘導体についてはほとんど知られていない。THF中、室温でホスホノ酢酸トリエチルにNaHを作用させ、次いで粉末イオウを加えた。これにイソシアン酸ベンジル用いて行なったところ、低収率ではあるが一段階で環化反応まで進行した3-ベンジル-5-(ジエチルホスホノ)-1,3-チアゾリジン-2,4-ジオンを8%の収率で得た。またこのときチオカーバメートが25%の収率で生成した。2-アンスリールジフェニルホスフィンオキシド1に四塩化チタン存在下、アクリル酸メチルを反応させ、対応する付加物を可能な4つの位置異性体2a-dの混合物として収率90%で得た。この混合物を酢酸エチル-ヘキサンから再結晶して、第一結晶として2-ジフェニルホスフィニル-9,10-ジヒドロ-9,10-エタノアントラセン-12(アンチ)-カルボン酸メチル2bを単離した。再結晶後のろ液を濃縮し、ベンゼンから再結晶して、2-ジフェニルホスフィニル-9,10-ジヒドロ-9,10-エタノアントラセン-11(アンチ)-カルボン酸メチル2dを単離した。さらに再結晶後のろ液をリサイクル分取液体クロマトグラフィー(溶媒:CHCl_3)で分離して、2-ジフェニルホスフィニル-9,10-ジヒドロ-9,10-エタノアントラセン-12(シン)-カルボン酸メチル2aを単離した。次に2a,bをトリクロロシランを用いてホスフィンへ還元後、エステル加水分解して対応するホスフィンカルボン酸3a,bをラセミ体として得た。

(±)-3bを光学活性(-)-α-メチルベンジルアミンを用いて光学分割し、光学活性ホスフィンカルボン酸(-)-3bを得た。酢酸パラジウムと(-)-3bより系中でパラジウム錯体触媒(1.01.5mol%;P/Pd=2/1)を調製し、酢酸2-シクロヘキセニル(4)や3-アセトキシ-1,3-ジフェニル-1-プロペン(5)とホスホノ酢酸トリエチルの不斉アリル位アルキル化反応を行ない、対応するアルキル化生成物6および7を得た。4を用いた反応では6が収率96%、不斉収率53%eeで得られ、5を用いた反応では7が収率62%、不斉収率50%eeで得られた。本研究では、新たに高活性な光学活性ホスフィンカルボン酸配位子を開発するとともにラクトン環、ラクタム環を有する生物活性関連化合物の触媒的不斉合成を目的としている。チアゾリジンジオン骨格を分子中に有する化合物は抗菌性、抗炎症性、抗痙攣性、制癌性、抗ラジカル活性を有するものも多く、中には糖尿病の治療薬として使用されているものもある。しかしながらリン官能基を有するチアゾリジン誘導体についてはほとんど知られていない。そこでリン官能基を有するチアゾリジン誘導体の簡便合成についてイソシアナート類、ジエチルホスホノ酢酸エステル類およびイオウから一段階で合成する方法、イソシアナート類とメルカプト酢酸エステルからチアゾリジン骨格を調製した後、リン官能基を導入する二段階反応の二つの方法から検討した。THF中、-40°Cでホスホノ酢酸トリエチルにsec-ブチルリチウムを作用させ、次いで粉末イオウを加えた。これにイソシアン酸フェニルを反応させた後、室温でさらに反応させた。一段階で環化反応までは進行せず、対応するチオカーバメートが収率33%で生成した。一方、同様の反応をイソシアン酸ベンジル用いて行なったところ、低収率ではあるが一段階で環化反応まで進行した3-ベンジル-5-(ジエチルホスホノ)-1,3-チアゾリジン-2,4-ジオンを8%の収率で得た。またこのときチオカーバメートが25%の収率で生成した。THF中、炭酸セシウム、メルカプト酢酸メチル、メルカプトコハク酸ジメチルとイソシアン酸フェニルを反応させたところ、対応する1,3-チアゾリジン-2,4-ジオンを良好な収率で得た。また、溶媒をジクロロメタン、塩基をN,N-ジメチルアミノピリジン(DMAP)、炭酸カリウム、スパルテインに変えて、さらに種々のイソシアナートを用いて、同様の操作を行なったところ、対応する1,3-チアゾリジン-2,4-ジオンを得ることができた。次に、トルエン中、3-ベンジル-1,3-チアゾリジン-2,4-ジオンにクロロリン酸ジエチルを作用させ、3-ベンジル-5-(ジエチルホスホノ)-1,3-チアゾリジン-2,4-ジオンの合成を行なったが、目的の化合物は得られなかった。
サイクリックモビリティを含めた液状化過程における基礎の保有耐力と変形性能の評価

液状化過程における地盤の応答特性を明らかにするため、サイクリックモビリティを考慮した一次元有効応力解析法を作成し、その妥当性を振動実験および間隙水圧上昇を含む実地震記録と比較検討した。その結果、解析は地盤が完全に液状化した実測に対しても、加速度、時刻歴、最大値、スペクトル形状を良く表現出来ることが分かった。次に液状化過程における杭の水平地盤反力係数モデルを作成し、その有効性を模型実験と比較し確認した。その結果地盤反力の低下は、間隙水圧上昇による拘束圧の低下と杭ー地盤の相対変位の増加により十分表現できることが分かった。さらに、液状化過程おける地盤・杭・構造物系の相互作用を考慮した解析法を作成し、その妥当性を大型せん断土槽を用いた地盤・杭・構造物係に対する水平振動実験結果と比較検討した。解析から得られた杭・構造物および地盤系の加速度、変位、間隙水圧および杭の曲げモ-メントの時刻歴と地盤および杭・構造物系の加速度フ-リエスペクトルはいずれも実験値と良く対応し、解析手法の有効性が示された。以上の結果から、液状化過程において増大する地盤変形の影響を受けて杭が強制変形される場合のあること、また地盤が完全液状化しても杭の剛性が相対的に低いと地盤変形の杭応力に与える影響が大きい場合のあることが分かった。さらに、地盤変形の杭応力に与える影響は、杭頭に働く慣性力の影響より大きい場合のあることが示された。以上の結果に基づいて、液状化過程において増大する地盤変形が杭応力に与える影響を、応答変位法を用いて評価する手法の妥当性について検討した。その結果、液状化過程における地盤反力の低下、地盤変位、杭頭加速度が正当に評価出来れば、応答変位法より杭に生ずる応力を適切に評価できる可能性が示された。杭構造物地盤系の液状化過程における応答特性を明らかにする基礎的研究として、まず杭のない地盤構造物系の有効応力解析法の妥当性を振動実験及び間隙水圧上昇を含む実地震記録と比較検討した。その結果、解析は地盤が完全に液状化した実測に対しても、加速度、時刻歴、最大値、スペクトル形状を良く表現出来ることが分った。次に、液状化過程における杭の水平地盤反力係数モデルを作成し、その有効性を模型実験と比較し確認した。その結果地盤反力の低下は、間隙水圧上昇による拘束圧の低下と杭ー地盤の相対変位の増加により十分表現できることが分った。さらに、液状化過程での地盤・杭・構造物の相互作用を考慮出来る解析法を作成し、その妥当性を地盤・杭・構造物系に対する液状化実験結果と比較検討した。解析により得られた杭・構造物および地盤系の加速度、変位、間隙水圧の時刻歴および杭・構造物系の加速度、フ-リエスペクトルはいづれも実験値と良く対応し、解析手法の有効性が示された。実験結果および解析結果より液状化過程に増大する地盤変形により杭が強制変形されること、また地盤が完全液状化しても杭剛性が相対的に低い場合、地盤変形の杭応力に与える影響が分った。

杭周辺地盤の液状化過程における応答特性を明らかにするため、一次元地盤モデルに対するサイクリックモビリティを考慮した有効応力解析法を作成し、その妥当性を振動実験および間隙水圧上昇を含む実地震記録と比較検討した。その結果、解析は地盤が完全に液状化した実測に対しても、加速度、時刻歴、最大値、スペクトル形状を良く表現出来ることが分かった。さらに、実記録より推定された地盤の非線形性状と室内試験結果が整合することを明らかにした。次に、液状化過程における杭の水平地盤反力係数モデルを作成し、その有効性を模型実験と比較し確認した。次に、液状化過程おける地盤・杭・構造物系の相互作用を考慮した解析法を作成し、その妥当性を大型せん断土槽を用いた地盤・杭・構造物系に対する水平振動実験結果と比較検討した。解析から得られた杭・構造物および地盤系の加速度、変位、間隙水圧および杭の曲げモ-メントの時刻歴と地盤および杭・構造物系の加速度フ-リエスペクトルはいづれも実験値と良く対応し、解析手法の有効性が示された。以上の結果から、液状化過程において増大する地盤変形の影響を受けて杭が強制変形される場合のあること、また地盤が完全液状化しても杭の剛性が相対的に低いと、地盤変形の杭応力に与える影響が大きい場合のあることが分かった。さらに、地盤変形の杭応力に与える影響は、杭頭に働く慣性力の影響より大きい場合のあることが示された。以上の結果に基づいて、液状化過程において増大する地盤変形が杭応力に与える影響を、応答変位法を用いて評価する手法の妥当性について検討した。その結果、液状化過程における地盤反力の低下、地盤変位、杭頭加速度が正当に評価出来れば、応答変位法より杭に生ずる応力を適切に評価できる可能性が示された。
多光子励起顕微鏡による痛みのゲートコントロール説の遺伝子改変マウスでの実証

さまざまな皮膚感覚は脊髄後角で選抜され、侵害的な刺激は大脳皮質で痛覚として認識される。本研究では、脊髄後角における痛覚の選別機構を明らかにするために、神経回路網を蛍光可視化できる遺伝子改変マウスと多光子励起顕微鏡を用いて、長時間変化を追跡できるin vivoイメージング系を確立した。ホルマリンによる炎症性疼痛モデルで、30分後から4時間まで脊髄後角で神経線維の蛍光強度やプンクタの増加をin vivoで検出した。さらに、Ca2+センサー蛍光タンパクを発現させたトランスジェニックマウスで機械刺激、熱刺激、触覚刺激に応答する脊髄後角ニューロンの解析を行い、刺激応答曲線を作成した。皮膚感覚は一次求心性線維を介して脊髄後角に伝達され、侵害刺激は閾値をこえると脊髄視床路を経由して大脳皮質で痛覚として認識される。脊髄後角I-V層は一次求心性線維、投射ニューロン、介在ニューロン、下行性抑制ニューロンが複雑に絡み合った神経回路網を形成する。本研究の目的は、1)神経回路網を可視化できるレポーターマウスを用いて多光子励起顕微鏡下に神経回路網を構成するニューロン群をリアルタイムにイメージングすること、2)疼痛モデルで脊髄後角の神経回路網の変調を解析し、中枢性感作機構を解明することである。平成23年度は、神経組織特異的に蛍光タンパクを発現するThy1-YFPマウスで炎症モデルを作製し、多光子励起顕微鏡下で脊髄後角、特に膠様質に局在するYFP発現細胞の細胞の形態を検討した。炎症性疼痛モデルで脊髄後角ニューロンの形態変化が生じること、グルタミン酸受容体拮抗薬で抑制されることを明らかにし、本研究の目的2)を達成した。平成24年度は健常なマウスで末梢刺激の応答をCa2+濃度変化による機能変化からイメージングするために、子宮内遺伝子導入法でレポーター遺伝子を導入し、末梢組織からの刺激応答をイメージングする系を脊髄後角で確立した。現在、レポーターマウスを作製し終えた段階である。皮膚感覚は一次求心性線維を介して脊髄後角に伝達され、侵害刺激の閾値をこえると大脳皮質で痛覚として認識される。脊髄後角は入力、介在ニューロン、出力系が複雑に絡み合った神経回路網を形成する。脊髄の皮膚感覚入力他の4感と同様、系統発生学的には下等動物にも存在し、大脳皮質の高次脳機能に関与する神経回路網に比して原始的である。最近、大脳では多光子励起顕微鏡によるin vivoイメージングにより様々なモデル動物を用いて神経機能、神経回路網の解析が進んでいるが、脳脊髄液に浮遊している脊髄は呼吸、拍動のため、脊髄後角のin vivoイメージングに成功していなかった。本研究の目的は、1)神経回路網を可視化できるレポーターマウスを用いて多光子励起顕微鏡下に神経回路網を構成するニューロン群をリアルタイムにイメージングすること、2)疼痛モデルで脊髄後角の神経回路網の変調を解析し、中枢性感作機構を解明することを通じて、1965年に提唱された脊髄後角の痛覚伝達に関するゲートコントロール説を実証することである。本研究では、形態変化を追跡する神経組織特異的に蛍光タンパクを発現するthy1-YFPマウス、皮膚刺激に応答する機能解析を行うためにCa2+インジケータータンパクを子宮内遺伝子導入により作製を行った。長時間In vivoイメージングを行うため、麻酔下でマウスを空中に固定、オーダーメイドのクランプで椎骨の固定、寒天による脊髄の固定等検討して、まずin vivoイメージング系を確立した。多光子励起顕微鏡下でレポーターマウスに侵害性、非侵害性刺激を加えて同時に最大100個の神経細胞の応答を記録することが可能となった。今後、脊髄後角の神経回路網をイメージングしてゲートコントロール説を実証する準備ができた段階にあり、興奮性、抑制性ニューロン特異的レポーターマウスを作製し、検証する予定である。これまでMelzackとWall (Science, 150:971, 1965)が提唱した膠様質(SG)の興奮性、抑制性2種類のシナプス結合の総和による痛みのゲートコントロール説が受け入れられてきた。本研究の目的は、1)神経回路網を可視化できるレポーターマウスを用いて多光子励起顕微鏡下に神経回路網を構成するニューロン群をリアルタイムにイメージングしてゲートコントロール説を実証すること、2)疼痛モデルで脊髄後角の神経回路網の変調を解析し、中枢性感作機構を解明することである。

平成23年度は、蛍光顕微鏡下でThy1-YFPマウスで炎症モデルを作製し、脊髄後角、特に膠様質に局在するYFP発現細胞の細胞の形態を検討した。一次求心性線維の中枢端は興奮性神経伝達物質グルタミン酸を遊離して、脊髄2次ニューロン上のNMDA受容体を活性化してCa2+濃度を上昇させて皮膚刺激の信号を伝達する。形態変化がグルタミン酸受容体拮抗薬で抑制されることを明らかにした。次にCa2+濃度変化感受性タンパクの発現コンストラクトを作製し、そのコンストラクトを脊髄後角に導入・発現させたマウスで発現条件、発現細胞を解析し、末梢からの刺激で応答する細胞があることをあきらかにした。平成23年度に炎症モデルでの神経回路網の変化の形態学的解析ができた。平成24年度は末梢からの刺激に対する機能的解析を行うために、Ca2+濃度による刺激応答反応系を確立した。末梢からの刺激に応答する細胞を検出できている。炎症モデルでの神経回路網の変化の形態学的解析ができた。Ca2+濃度による刺激応答反応をとることができた。痛覚伝達における脊髄後角の細胞の役割を明らかにするために、コンディショナルレポーターマウスを作製した。今後、興奮性、抑制性ニューロン特異的レポーターマウスを作製し、脊髄後角の神経回路網をイメージングして痛覚伝達、中枢性感作機構を解明する予定である。興奮性、抑制性ニューロン特異的レポーターマウスを作製するために、コンストラクトとトランスジェニックマウスの作製を計画し、痛覚伝達における脊髄後角の細胞の役割を明らかにする。興奮性、抑制性ニューロン特異的レポーターマウス作製のための、輸送・繁殖・飼育、DNA関連試薬、動物行動、刺激応答反応実験のため実験動物、その他一般試薬、ディスポ器具が必要となる。発現ベクター作製のため、DNA関連試薬、動物行動、刺激応答反応実験のため実験動物、その他一般試薬、ディスポ器具が必要となる。