hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
認知症高齢者グループホームにおけるボランティア受け入れマニュアルの開発

聞き取り調査のテープ起こしおよびデータ整理に時間を要しているが、終了の目途はたっており、おおむね順調に進展している。平成23年7月27日平成24年3月31日まで産前・産後休暇および育児休暇を取得していたため、研究の実施が遅れている。そのため、平成23年度は、アンケート用紙の作成のみ実施した。今後、ボランティアおよびG.H.における聞き取り調査およびアンケート調査の結果をもとに、受け入れに関する課題等を整理し、ボランティア受け入れマニュアルを作成する。マニュアル作成にあたっては、有識者・グループホーム職員・ボランティアと協同で作成する。また、グループホームにおいて、マニュアルに基づいたボランティア受け入れを行い、マニュアルの実用性や課題について検討し、修正を行う。ボランティア受け入れマニュアルの総括として、グループホーム職員やボランティアを対象としたミニシンポジウムを実施する。産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長承認申請書を提出し、1年間の調査期間の延長を申請した。調査期間を延長することにより、研究の目的を達成出来るように調査を実施する予定である。平成24年度においては、平成23年度に作成したアンケート用紙を用いて、福岡県内のグループホームを対象とし、アンケート調査を実施する。アンケート調査を行うことにより、ボランティア受け入れ体制の現状を把握する。また、ボランティアを受け入れているグループホームを対象に聞き取り調査を実施し、ボランティア受け入れのメリットや問題点について調査を行う。様々なボランティアサークルに所属しているボランティアを対象にアンケート調査を実施し、ボランティア活動への参加状況や認知症高齢者を対象としたボランティア活動への参加の状況や活動における課題等について明らかにする。また、ボランティア活動経験者を対象に聞き取り調査を実施し、ボランティアが体験したやりがいや課題について検討する。平成25年度においては、消耗品費5,000円、国内旅費80,000円、謝金120,000円、その他(ミニシンポジウム、印刷代、学会参加費)65,139円とする。現在、産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長を申請しているため、平成24年度および平成25年度における使用計画を作成した。平成24年度は、消耗品費159,750円、国内旅費55,000円、謝金150,000円とする。
極地型岩石氷河の発達過程のモデリング

岩石氷河の発達に岩屑供給条件と温度条件がどのように寄与するか明らかにするために,高緯度の岩石氷河を中心に中緯度の岩石氷河も比較対象とした研究を行った。より高緯度ほど岩石氷河内の永久凍土が低温で,温度条件よりも岩屑供給条件が岩石氷河の挙動を支配するという仮説の検証が目的である。今年度は主にブルックス山脈(北極圏内)・アラスカ山脈・スイスアルプスの温度条件データを収集,比較し,また,電気探査・地震波探査温を実施した。各地域ごとに岩壁規模と岩石氷河規模には正の相関関係が見られ,高緯度・中緯度を問わず,岩石氷河の発達は岩屑供給量の多寡の影響を受けると考えられた。スイスアルプスやアラスカ山脈では,流動している岩石氷河(活動型)が相対的に低温な位置にあり,流動していないもの(停滞型)と活動型の分布域が標高・斜面方位で分かれるのに対し,北極圏では流動の有無がそのような温度条件に対応していなかった。停滞型の年平均地表面温度で比べると,アルプスとアラスカ山脈では融点かそれをわずかに上回るのに対し,ブルックス山脈では融点を大きく下回っていた。これらの結果から,不連続永久凍土帯(アルプス等)では永久凍土の融解による厚みの減少が岩石氷河停滞化の主要因であるのに対し,連続永久凍土帯(北極圏)では岩石氷河の前進を補填するだけの岩屑供給がなくなった場所から停滞化していると考えられた。また物理探査の結果、アルプスでは岩石氷河内にしばしば塊状氷が存在すると推定されたが,ブルックス山脈ではほとんど塊状氷を見いだせなかった。この結果は,積雪量が多く積雪期間が長いアルプスにおいて塊状氷の発達がよいことを示し,岩石氷河発生域において落石に覆われた残雪が岩石氷河内の塊状氷の起源であるという説を間接的に支持した。それらの成果は、国内開催の極域地学シンポジウムと、アメリカ地球物理学会で発表した。初年度は主に岩石氷河の発達に岩屑供給条件が与える影響を地形的特徴から評価することを試みた。主調査地域はアラスカのブルックス山脈・アラスカ山脈である。前者では永久凍土が連続的に発達し,温度条件よりも岩屑供給条件が岩石氷河の挙動を支配すると思われ,後者では永久凍土の発達が不連続的で温度条件・岩屑供給条件の両者が岩石永河の挙動を支配すると思われる。また,極地の岩石氷河と比較するために,温度条件が岩石氷河の発達を大きく左右すると言われる中緯度高山の永久凍土帯下限付近(スイスアルプスと日本アルプス)でも調査を行った。空中写真判読と現地調査により地形図上へ岩石氷河をトレースし,その長さ・幅等の地形量を計測し,岩石氷河台帳を作成した。それに基づき,多数の岩石氷河の長さと岩壁の平均斜面長(岩壁面積/岩石氷河の幅)を比較した結果,岩壁と現成型岩石氷河それぞれの規模には正の相関関係がみられた。また,停滞型岩石氷河に比べ,現成型岩石氷河がより大親模な岩壁を持っていた。これらの結果は,高緯度・中緯度を問わず,岩屑供給条件が岩石氷河の発達に影響していることを示す。また,次年度,温度条件・内部構造も含めて岩石氷河の挙動を評価するため,今年度のアラスカ調査時には,地温観測用の自記温度計を代表的な岩石氷河上に設置し,物理探査による内部構造調査に適した岩石氷河の測定を行った。一方,スイスアルプスと日本アルプスではすでに設置してあった自記温度計のデータ回収を行った他,活動層の厚さを見積もるため地震波探査を実施した。形態的特徴と活動層厚から推定される岩石氷河の動きの有無は年平均地表面温度の違いに対応しており,永久凍土帯下限付近の岩石氷河の挙動は温度条件の影響を強く受けていると考えられた同様の結果が極地でも得られるかどうか確かめることが次年度の課題となる。岩石氷河の発達に岩屑供給条件と温度条件がどのように寄与するか明らかにするために、高緯度の岩石氷河を中心に中緯度の岩石氷河も比較対象とした研究を行っている。より高緯度ほど岩石氷河内の永久凍土が低温で,温度条件よりも岩屑供給条件が岩石氷河の挙動を支配するという仮説の検証が日的である。第二年度はアラスカ山脈・スイスアルプス・日本アルプスの温度条件データを収集、比較し、またアラスカ山脈の他、北極圏内のブルックス山脈にも新規に温度測器を設置した。また10月末よりアラスカ大学フェアバンクス校に滞在し、アラスカの沿岸(チュガッチ)、アラスカ、ブルックスの各山脈で積雪状況を調査するとともに、現地での情報収集・人脈拡大に努めた。いずれの山地でも岩石氷河は明瞭な岩壁を有す凹型斜面(主に晩氷期後解氷のカール・小規模なU字谷)によく発達し、各地域ごとに岩壁規模と岩石氷河規模には正の相関関係が見られた。この結果は,高緯度・中緯度を問わず,岩石氷河の挙動は岩屑供給量の多寡の影響を受けることを示す。一方、アラスカ山脈で測定された岩石氷河上の地温は、気温より予想されたものより高く、スイスアルプス同様、永久凍土の温度は高いと予想された。これはアラスカ山脈では高緯度・内陸という条件により積雪量が少なく雪解けが早く、5・6月の地表面温度が高いためであった。1月の調査でブルックス山脈でも積雪がスイスアルプスに比べ少ないことが明らかとなったが、より寒冷な北極圏内において積雪の多寡が地温にどう影響するか次年度、測器のデータを回収して確認する予定である。また、予定していた物理探査は調査時悪天につき断念したため次年度に持ち越しとなった。

現在、スイスアルプスで得られた物理探査データより岩石氷河氷の残雪起源を論じた論文を投稿中であり、寡雪環境下にあるアラスカ山脈での物理探査データとの比較からさらに議論を進める予定である。岩石氷河の発達に岩屑供給条件と温度条件がどのように寄与するか明らかにするために,高緯度の岩石氷河を中心に中緯度の岩石氷河も比較対象とした研究を行った。より高緯度ほど岩石氷河内の永久凍土が低温で,温度条件よりも岩屑供給条件が岩石氷河の挙動を支配するという仮説の検証が目的である。今年度は主にブルックス山脈(北極圏内)・アラスカ山脈・スイスアルプスの温度条件データを収集,比較し,また,電気探査・地震波探査温を実施した。各地域ごとに岩壁規模と岩石氷河規模には正の相関関係が見られ,高緯度・中緯度を問わず,岩石氷河の発達は岩屑供給量の多寡の影響を受けると考えられた。スイスアルプスやアラスカ山脈では,流動している岩石氷河(活動型)が相対的に低温な位置にあり,流動していないもの(停滞型)と活動型の分布域が標高・斜面方位で分かれるのに対し,北極圏では流動の有無がそのような温度条件に対応していなかった。停滞型の年平均地表面温度で比べると,アルプスとアラスカ山脈では融点かそれをわずかに上回るのに対し,ブルックス山脈では融点を大きく下回っていた。これらの結果から,不連続永久凍土帯(アルプス等)では永久凍土の融解による厚みの減少が岩石氷河停滞化の主要因であるのに対し,連続永久凍土帯(北極圏)では岩石氷河の前進を補填するだけの岩屑供給がなくなった場所から停滞化していると考えられた。また物理探査の結果、アルプスでは岩石氷河内にしばしば塊状氷が存在すると推定されたが,ブルックス山脈ではほとんど塊状氷を見いだせなかった。この結果は,積雪量が多く積雪期間が長いアルプスにおいて塊状氷の発達がよいことを示し,岩石氷河発生域において落石に覆われた残雪が岩石氷河内の塊状氷の起源であるという説を間接的に支持した。それらの成果は、国内開催の極域地学シンポジウムと、アメリカ地球物理学会で発表した。
振動翼による波浪推進の最適制御法についての研究

波浪推雄船の波浪中の運動を計算する為に、波浪推進船の運動の定式化を行い、運動推定の為のプログラムを作成し運動および推力の発生を以下の手順で、新たに導入したEWSを用いて計算した。1.波浪中の船体運動係数を計算した。船体は1990年度に実海域試験に用いた船体を想定し、船体運動係数はOSMにより計算した。2.波浪中の翼の影響を計算した。波浪中を直進する翼は振動翼であるが、準定常翼として取扱い翼に作用する流体力の計算を行った。3.1.2.より求まる運動係数を用い波浪中の強制力から船体運動を推定した。4.波浪中の抵抗増加を、船体運動を計算した上でGerritsumaの式を用い、翼の有無についての波浪中抵抗増加を計算した。これらの計算の結果、1.振動翼があると船体縦運動は最大で50%の低下が期待出来る事がわかった。2.しかし一枚の水中翼では上下揺れの減少は期待出来ない。3.翼推力の増加および運動減少の影響から、いわゆる「浪波中抵抗増加」が減少する事がわかった。4.1.2.の複合効果により波浪中で波浪推進船は、波浪推進装置のみで自曳出来る可能性が有る事が示され、実海域実験の結果を証明出来た。次に水中翼の大きさにより運動の最適化が可能か検討を行い、翼弦長の最適値が有る事が判明した。また船体動揺制御方法の最適化を、翼角度制御により運動および推力がどのよう変化するかを調べ、翼推力最大条件と船体運動減衰の最適値を求めた。波浪推進船の波浪中向かい波および追い波中の運動を計算する為に、運動の定式化を行う必要がある。その定式化の後に1.波浪中の船体運動係数を計算する。船体運動係数はストリップ法(OSM)により求める。2.波浪中の翼の影響を計算する。波浪中を直進する翼は振動翼であるが、準定常翼として取扱い流体力を計算する。3.1.2.より求まる運動係数を用い波浪中の強制力から船体運動を推定する。4.波浪中の抵抗増加を、船体運動を計算した上でGerritsumaの式を用い計算する。波浪推梅船の運動推定の為のプログラムを作成し運動計算および推力の発生を計算した。計算の結果、1.船体縦運動は最大で50%の低下が期待出来る事がわかった。2.翼推力の増加および運動減少の影響からもたらされる「波浪中抵抗増加」が減少する事がわかった。3.1.2.の複合効果により波浪中で波浪推進船は、波浪推進装置のみで自曳出来る可能性が有る事が示された。さらに船体動揺制御方法の最適化を、翼角度制御により運動および推力がどのよう変化するのかを調べた。波浪推進船の波浪中の運動を計算する為に、運動の定式化を行い、波浪推進船の運動推定の為のプログラムを作成し運動および推力の発生を以下の手順で、新たに導入したEWSを用いて計算した。船体は実海域試験に用いた船体を想定し、船体運動係数はOSMにより計算した。波浪中を直進する翼は振動翼であるが、準定常翼として取扱い流体力の計算を行った。4.波浪中の抵抗増加を、船体運動を計算した上でGerritsumaの式を用い計算した。これらの計算の結果、1.船体縦運動は最大で50%の低下が期待出る事がわかった。

3.翼推力の増加および運動減少の影響から、いわゆる「波浪中抵抗増加」が減少する事がわかった。4.1.2.の複合効果により波浪中で波浪推進船は、波浪推進装置のみで自曳出来る可能性が有る事が示され、実海域実験の結果を証明出来た。次に水中翼の大きさにより運動の最適化が可能か検討を行い、翼弦長の最適値が有る事が判明した。また船体動揺制御方法の最適化を、翼角度制御により運動および推力がどのよう変化するかを調べ、翼推力最大条件と船体運動減衰の最適値を求めた。
実験室におけるダスト放射測定システムの開発

本研究は、熱赤外線放射の精密測定システムを開発することで、固体微粒子からの放射スペクトルの測定を可能にし、最終的には星間空間のダストの放射との比較を行うことを目標としたものである。昨年度の研究では、熱赤外カメラを用いて低温ターゲットを測定し、バックグラウンドとなる室内からの熱赤外放射の影響を調べた。結果、ダストからの微小な放射を測定するためには、実験室環境の微小な熱放射揺らぎを精密に除去できるようなシステムが必要不可欠であることが明らかとなった。特に今研究で用いる10ミクロン帯の赤外線は、熱揺らぎの影響が大きく、光路中の光学部品(窓材、鏡など)温度がわずか0.1%揺らぐだけでもダストの放射を精密に捕らえることが難しくなる。そこで今年度は、この熱変動の影響を除去するための、低温領域に設置できるビームスイッチングシステムの開発を行った。これは10cm程度の平面鏡を冷却アクチュエータで高速駆動させ、バックグラウンドの熱変動よりもはやいタイムスケールでビームをスイッチすることで熱変動の影響をキャンセルする、というものである。ビームスイッチのタイムスケールは0.1秒以下とし、駆動温度は今後の長波長側への発展も考えて30K程度とした。このように高速かつ低温で駆動するビームスイッチシステムはこれまで開発された例がなく、駆動素子やセンサーの基礎実験から研究をスタートさせる必要があった。現在までに低温駆動素子(ピエゾ)の駆動実験および高速フィードバックシステムの開発を行い、ほぼ予定通りの性能を有するシステムが完成している。平面鏡を含めた機械部についても、有限要素法による振動解析を行い、数kHzの固有振動数を持つものができている。また真空冷却チャンバーも改良を加え、システム全体を最低4Kまで冷却できるようにした。近日中にビームスイッチシステム全体を立ち上げ、測定実験に用いるつもりである。本研究は、宇宙空間のダストについて観測されるスペクトル放射構造と、ダストの組成・構造の関係をより明確にするため、ダスト放射の測定装置を実験室内につくることをその主たる目的としている。今年度は、実験室内ダスト放射測定システムの基本構成の詳細検討を行い、測定精度の高い、より効率的なシステムの設計に成功した。研究当初の設計では、既存の天体観測用装置に後付する形でダストの冷却ブロックが置かれるような設計であった。このため、入射光などを観測装置側にあわせこまなければならないなど制約が多く、自由に環境を変えて実験をすることが難しかった。また、この観測装置は現在、天文観測で共同利用などで使われているもののため、実験の時間などの確保が難しく、特に長時間にわたる実験は不可能であった。これを解決するために、高効率の検出器を用いた(別の)天体観測用装置をこの実験に適した専用に改造し、継続的な測定を行えるように変更を加えた。この変更によって別の装置で天体と実験室内のスペクトルを取ることになってしまうが、キャリブレーション光源などを使って不定性を押さえ込めるようにしている。この設計を受けての、ダストの真空冷却容器やその中に入れる冷却光学系の製作も完了した。
金属強磁性スピン相関の中性子散乱分光研究及び高輝度中性子モノクロメータの実用化

金属磁性体におけるスピンダイナミックスの全容をパルス中性子及び定常中性子を使って研究した。特に、金属反強磁性体(Mn,Fe)3Siに対して、これまでにない広いエネルギー空間(1100 meV)で磁気励起を見出すことに成功した。結果、局在スピンと遍歴電子スピンの動特性がエネルギー域により切り替わっていく様相を明らかにすることができた。磁性研究と平行し、新しい中性子モノクロメータ結晶の開発を行った。具体的には、湾曲状に塑性変形させたGe半導体結晶を中性子集光モノクロメータ素子として活用できることを実証した。本研究の目的は二つ。(1)金属(反)強磁性体におけるスピンダイナミックスの全容をパルス中性子及び定常中性子を使って研究し、磁気励起の観点から局在スピン系と遍歴電子系の特徴を明らかにする。(2)偏極中性子解析の弱点である強度不足を克服するため、応募者らが最近改良した半導体結晶中性子線モノクロメータを高性能化する。それぞれの目的に対する研究実績は以下である。(1)[1-1]米国オークリッジ国立研究所の大強度パルス中性子源施設SNSにて、金属反強磁性体(Mn,Fe)_3Siの磁気励起観測を行った。これまで報告されていた磁気分散は高々15meVまでに過ぎなかったが、本研究では少なくとも150meVという高エネルギー領域まで磁気散乱断面積を見出すことに成功した。反強磁性スピン波分散からストーナー励起へ、更に高エネルギー領域の急峻な分散へと、磁気励起が階層的に移り変わっていく様子を鮮明に捉えることができた。[1-2]上記の興味深い磁気励起の起源を解明するため、Fe置換濃度依存性を中性子非弾性散乱により系統的に調査することとした。そのために、(Mn,Fe)_3Si大型単結晶育成の準備を開始した。(2)[2-1]日本原子力研究開発機構の研究用原子炉にて、単色中性子回折法を用いて、塑性変形Si半導体結晶のモザイク幅と反射率を評価した。中性子モノクロメータとしてどれほどの性能が期待できるか、学術雑誌にて発表した。[2-2]「半導体結晶高温高圧加工システム」を製作し、既存の加工システムと併用できるよう整備した。[2-3]Ge半導体結晶の塑性変形に着手した。その一部については、単色中性子回折による結晶性評価を進めた。(i)非偏極中性子非弾性散乱による金属(反)強磁性体の低高エネルギー磁気励起の解明東日本大震災の影響で、国内では中性子非弾性散乱実験を遂行できなかった。そこで、海外(米国のSNS施設)にてパルス中性子非弾性散乱実験を行い、金属反強磁性体(Mn,Fe)3Siの高エネルギー磁気励起を詳細に調査した。結果、結晶格子の周期性とは異なる、磁気相関の空間周期性を見出すに至った。(ii)モザイク導入型湾曲結晶アナライザー:素子の製作と集光機構の設計前年度に製作した「半導体結晶高温高圧加工システム」を用い、Ge半導体結晶の塑性変形を継続した。JRR-3の単色(定常)中性子、及び、北大の白色(パルス)中性子を併用し、中性子回折による結晶性評価を進めた。結果、設計通りの湾曲度と空間集光が実現していることを確認した。また、前年度までに中性子回折で行っていた塑性変形Si半導体結晶の性能評価を論文として発表した。(iii)単結晶試料の追加合成Fe濃度依存性を調べるため、x = 0, 0.6, 1.0(反強磁性体)とx = 1.5(強磁性体)の大型単結晶合成に着手した。ブリッジマン法で合成した結果、結晶サイズ直径10 mm×長さ40 mm、バルク結晶性はモザイク幅で1°以下、仕込み組成からの組成ずれが5%以内の単結晶合成に成功した。次年度に行う中性子非弾性散乱実験には、十分な質と量である。平成25年度は、次の二項目を遂行した。1.前年度までに取得していた中性子実験データの解析、論文執筆を含めた成果発表。(1)金属強磁性体Fe16N2ナノ粒子による偏極中性子粉末回折から、3サイトのFe磁気モーメントサイズを決定した。Fe16N2薄膜で報告されていた巨大飽和磁化が、Fe16N2ナノ粒子では実現していないことを示した。得られた実験結果をバンド計算と比較し、窒素欠陥の可能性を指摘した。これらの結果を学術雑誌に投稿中である。(2)金属反強磁性体Mn3SiのXAFS分光データを解析した。異常に滑らかなXANES・EXAFSスペクトルが、MnサイトのFe置換により、通常のXANES・EXAFS振動に回復する現象を見出した。これまでの比熱・中性子非弾性散乱の結果と考え合わせ、Mn3Siにおける遍歴電子が鍵であると推測した。この結果を、LPBMS-2013国際会議(つくば市)でポスター発表した。

(3)金属-絶縁体転移を示すCuIr2(S,Se)4のXAFS分光データを解析し、スピン一重項Irイオン対の形成/破壊がこの系の磁性と伝導を左右していることを見出した。この結果をLPBMS-2013国際会議(つくば市)で口頭発表した。現在、学術雑誌へ論文投稿中である。2.単結晶モノクロメータ開発、特に結晶性の評価。前年度までにホットプレス加工していたGe単結晶と大型育成したCu2MnAl単結晶の結晶性を、それぞれ京大原子炉実験所と米国オークリッジHFIR原子炉にて中性子回折でチェックした。(1)Ge単結晶には、想定通りのモザイク度が導入されていることを確認した。(2)熱処理していないにも関わらず、育成直後のCu2MnAlではMnとAlの原子秩序度が高いことを確認した。したがって、as-grown結晶でも高い中性子偏極率が期待できることを示した。(i)国内では中性子散乱実験を行えないが、海外施設の一般実験課題として採択され、マシンタイムを獲得することができた。これまでにない広いエネルギー・波数空間領域でスピン相関を観測することにより、新しい磁気励起の仕組みを考えるヒントを得ることができた。(ii)中性子モノクロメータ・アナライザーの製作については、素子となる結晶のホットプレス加工を順次進めてきた。結晶性の評価が遅れ気味だが、海外(韓国)の研究用原子炉にて実際に中性子ビームを使う道筋を作ることができた。(iii)中性子非弾性散乱用の大型単結晶育成については、その育成条件の最適化を終えているため、計画通り順調に結晶を合成できている。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、中性子非弾性散乱用の大型単結晶合成をほぼ終え、中性子モノクロメータ結晶の合成・評価にもある程度道筋を作ることができた。今後は、本命である中性子非弾性散乱実験に重点を移す。具体的には、二つの実験内容で進める。一つは、これまで通りの非偏極パルス中性子非弾性散乱。もう一つは、原子炉施設で定常中性子による偏極非弾性散乱。前者では、Fe濃度を変えた試料を測定することで、反強磁性から強磁性へ移り変わる際のスピンダイナミクスの変化を追う。後者では、我々が見出した高エネルギー域の中性子非弾性散乱が磁気的な起源であること、及び、低エネルギー域でフォノンの寄与がどれだけ混入しているかを定量的に決定する。これにより、新しい磁気励起の仕組みを論文等で発表する。なお、国内の研究用原子炉JRR-3の再開の目処が立っていないため、偏極非弾性散乱実験については、フランスの研究用原子炉ILLにおいて実験を行う。マシンタイムは確保済みであり問題はない。
森林生態系における大型植食者による生物多様性維持機構の実験的解明

森林環境においてシカ密度と林床植物の生産性(光条件・土壌栄養)を操作し、大型植食者の採食圧と林床植生、土壌動物の反応を調べた。3年間の実験で、シカ密度が林床植物の種数・種多様性・ミミズ密度に対し有意な影響を与えていないことが示された。また、シカが土壌微生物の多様性や活性に促進的な機能を持っていることが示唆された。なお、光条件向上のため択伐を行ったが、この択伐が林床植生・土壌動物ひいてはシカの採食行動に大きな影響を与えることが解った。北大苫小牧研究林内の約25haにおいてシカ密度と林床植物の生産性を操作する二因子実験を組み、大規模野外操作実験を行った。シカの密度操作は柵を用いて高密度区(20/km^2)・低密度区(約5-10/km^2)・排除区(0/km^2)の3段階設定した。植物生産性操作は、2005年春に施肥(窒素添加)と択伐伐採(光条件が好転)によって行った。3つのシカ密度操作ごとに4つの処理区(施肥、伐採、施肥伐採+無処理)を反復して設置した。各処理区において林床植物を対象に、シカによる被食率、植物の多様性、植物高、開花率の調査を7-8月に行った。また、物質循環に与えるシカの影響をみるために土壌サンプルを採取し、土壌中の全窒素量を測定した。林床植物の被食率はシカ密度が高いほど増加した。被食率は伐採区と伐採+施肥区で有意に増加した。これは伐採処理で、林床植物の生産性が増加し、シカがそこで集中的に採食したためと考えられた。一方、林床植物の種数・シャノン指数、シンプソン指数に対してシカ密度間では有意な差はみられなかった。なお、シカの密度が高いほど土壌中の窒素量は減少した。このことから、シカにより栄養塩循環が促進される可能性が示唆された。生態系エンジニアとして注目されているミミズ類の生物量を各処理区において調査した。その結果、ミミズ類の生物量はシカ密度や施肥の影響は受けておらず、伐採操作によって有意に減少していた。今後、植生や土壌、落葉量などのデータを合わせて分析することで、減少の要因を明らかにする予定である。シカ排泄物の分解過程、さらに、シカ排泄物が森林内の物質循環に与える影響を明らかにすることを目的として、シカ排泄物と落ち葉を混合したリターバッグを林内に設置した。今後、分解過程、および微生物群集組成の変化の観察を継続する。2007年度も北大苫小牧研究林内の約25haのミズナラ林においてシカ密度と林床植物の生産性を操作する実験系を維持した。シカの密度は柵を用いて高密度区(約20/km^2)・低密度区(約5-10/km^2)・排除区(0/km^2)の3段階、植物生産性は施肥(窒素添加)と択伐伐採(光条件が好転)の2つの方法で行った。そして、3つのシカ密度操作ごとに4つの処理区(施肥、伐採、施肥伐採+無処理)を24反復させた。2007年度も引き続き、各処理区において林床植物を対象に調査を行った。その結果、シカ密度が林床植物の種数を減少させてはいないことが示された、一方、伐採処理では種数が増加し、逆に施肥処理では種数が減少していた。ただし、シカ密度の増加に伴い開花率が下がっている種もあった。このことから、長期的にはシカが高密度で維持されることで特定種の死亡率の増加および繁殖率の低下をもたらして、植物種組成が変化する可能性が予想された。ミズナラ落葉、シカ糞、ミズナラ落葉+シカ糞およびミズナラ落葉+素焼き製の偽シカ糞をそれぞれナイロン製リターバッグに封入し、シカを排除した柵内の林床に設置した。これらを定期的に回収し、分解者である菌類とバクテリアの調査を行った。DGGEによって微生物群集の比較を行うために、回収後の落葉および糞からDNAを抽出した後、真菌類、担子菌類、バクテリアのそれぞれに特異的なGCクランプ付きのプライマーでPCRによるDNAの増幅を行った。その結果、ミミズ類の生物量はシカ密度や施肥の影響は受けていないものの、伐採操作によって有意に減少していた。伐採区では落葉量が少なかったため、ミミズにとっての餌供給量が少なく、ミミズ量も減少したものと考えられた。一般に植食者が植物種多様性に与える影響は、生産性が低い条件下では多様性を減少させ、逆に高い条件下では増加させることが多くの生態系で確認されている。しかし、森林生態系において大型植食者が同様の機能を果たしているかについては大規模な野外操作実験が困難なため検証されてこなかった。

そこで本研究では植物生産性とシカ密度が林床植物や土壌生物に与える影響を検証するために森林内で大規模な野外操作実験を行った。シカ密度は3段階(高・低・排除)に設定した。生産性の操作は高木の伐採(光条件向上)と施肥(土壌栄養添加)を行い、3つのシカ密度毎に4つの処理区(無処理、伐採、施肥、伐採・施肥)を設置した。そして林床植物の食害率、出現種数、多様度指数、被度を調査した。食害率は無処理区に比べ施肥区では変わらなかったが、伐採区で増加した。林床植物のバイオマスは伐採区と伐採・施肥区で増加しており、光条件の向上に伴い林床植物被度が増加することで、シカ利用頻度が増加したため、植食圧が強まったと考えられた。一方、林床植物の種数に対しては、施肥や伐採処理の効果は見られたが、シカ密度間に有意な差はなかった。これは、調査対象種の全てが多年生植物であるため地上部の採食だけでは、個体の消滅にはすぐにはつながらず、シカの植食圧が種数を数年で変化させる程ではなかったと考えられた。以上から、数年間の実験においては林床植物の多様性は植物生産性により変化するものの、シカの採食の影響はそれほど大きいものではないことが示された。シカが分解系に及ばす影響については、リター分解の促進や微生物(バクテリア・真菌類)の多様性の向上などが示唆された。
対称性のモデルとその分解を用いた多元分割表統計解析法の研究

同じ分類からなる多元分割表解析において、本研究では種々の対称構造を示すモデルを導入した。また、対称構造を示すモデルがうまく当てはまらないデータについて、そのデータが対称性からどの程度の隔たりがあるのかを測る尺度の提案、および対称構造をより制約条件の弱い複数の構造へ分解する定理を与えた。これらの成果によって、既存手法よりもより詳細なデータ解析が可能となった。Tahata, Yoshimoto and Tomizawa (2013)は,得られたデータに対して周辺同等モデル(Stuart, 1955)の当てはまりが良くない場合に,周辺同等性からの隔たりを測る尺度を導入した.導入した尺度は,Tomizawa, Miyamoto and Ashihara (2003)で提案された尺度の拡張である.先行研究の尺度が最大値を取るための条件は非常に厳しいものであるため,提案尺度ではそれを緩和した.また,提案尺度と拡張周辺同等モデル(Tomizawa, 1984)との関連性について述べ,提案尺度の妥当性を主張した.Tahata, Akinaga and Tomizawa (2013)は,対称モデル(Bowker, 1948)からの隔たりを測る尺度を導入した.対称性からの隔たりを測る尺度に関する研究は数多く存在する.提案尺度の利点は,隔たりを測る指標が直感的に理解しやすいことである.さらに,尺度の推定方法と尺度の推定量の漸近分布を与えた.対称モデルがデータにうまく当てはまらないとき,その原因を考えるためにいくつかの対称モデルの分解が与えられている.Tahata, Yamamoto and Tomizawa (2013)は,累積2比パラメータ対称モデル(Tomizawa, Miyamoto, Yamamoto and Sugiyama, 2007),平均一致モデル,グローバル対称モデルを用いて,新たな対称モデルの分解定理「対称モデルが成り立つための必要十分条件は,累積2比パラメータ対称モデル,平均一致モデル,グローバル対称モデルのすべてが成り立つことである」を与えた.実際のデータ解析において対称モデルが当てはまらない場合に,この定理によってより詳細な解析が可能となった.同じ分類からなる多元分割表解析において、本研究では種々の対称構造を示すモデルを導入した。正方分割表データの解析において,準対称モデル(Caussinus, 1965)がデータに適合しない場合,準対称モデルを拡張したモデルが必要となる.順序カテゴリ分割表に対して,そのようなモデルは既にいくつか導入されている.しかし,名義カテゴリ分割表においてはそのようなモデルは提案されていない.そこでTahata (2012)では分割表の主対角線に関して対称的な位置にあるオッズ比の非対称構造を示すモデルを導入した.また実データに対してこれまでに得ることの出来なかった新しい結果と解釈を与えた.Tahata and Kozai (2012)では,拡張準対称モデル(Tomizawa, 1984)からの隔たりを測る尺度を提案した.この尺度は0以上1以下の値をとり,尺度の値が1に近いほど拡張準対称モデルからの隔たりが大きいことを示す.実際のデータ解析において拡張準対称モデルがデータにうまく適合しない場合に,提案した尺度を用いてそのデータの拡張準対称の構造からの隔たりの程度を推測できる.またこの尺度の導入によって,複数の分割表データに対して,拡張準対称モデルからの隔たりの程度を比較することが可能となった.これまでに種々の対称モデルに対する分解定理が与えられている.たとえば,Caussinus (1965)など.Tahata, Yamamoto and Tomizawa (2012)では,Palindromic対称モデル(McCullagh, 1978)と累積部分対称モデル(Tomizawa et al., 2006)を用いて「対称モデルが成り立つための必要十分条件はPalindromic対称モデル,平均一致モデル,累積部分対称モデルのすべてが成り立つことである」を与えた.これによって,対称モデルが実際のデータに適合しないとき,その原因を探る新たな方法を与えることに成功した.正方分割表の解析においては,行と列の周辺分布の同等性を示す周辺同等性の仮説に関心があり,Stuart (1955)はこの仮説に対する適合度検定統計量を提案した.また別のアプローチとして,データが周辺同等性からどの程度隔たりがあるのかを測る尺度がTomizawa and Makii (2001)などで提案されている.Tahata, Tanaka and Tomizawa (2014)では,先行研究で提案されている尺度の推定量の改良を行った.提案した推定量は,従来の推定量よりもサンプル数が比較的少ない場合にも推定精度が高いことをシミュレーションを用いて示した.Tahata, Kozai and Tomizawa (2014)は,新たにグローバル準対称モデルを導入し,準対称モデル(Caussinus, 1965)を拡張準対称モデル(Tomizawa, 1984)とグローバル準対称モデルへ分解する定理を与えた.

この定理は,準対称モデルがデータに当てはまらない場合にその原因を探ることに有用である.さらに,それぞれのモデルからの隔たりを測る尺度も提案し,尺度の分解,尺度の推定量とその漸近分布についても議論した.正方分割表解析において,セル確率の対称構造を示す対称モデル(Bowker, 1948)からの隔たりを測る尺度が提案されている(たとえば,Tomizawa, Seo and Yamamoto, 1998).それらの尺度の推定量は,スコア統計量や尤度比統計量などの改良として理解することができる.Tahata, Yamamoto and Tomizawa (2014)では,Wald統計量を改良することによって対称性からの隔たりを測る尺度を構成する研究を行った.その結果,先行研究の尺度と種々の関連性をもつ新しい対称性からの隔たりを測る尺度が提案できた.総合領域-情報学-統計科学平成25年度において,先行研究の整理を終え研究課題に挙げた各テーマに対する具体的なアプローチの方法がまとまりつつある.また,一つのテーマである「新しい非対称モデルの提案と対称モデルの分解」については,研究発表の項目に記述したように論文を3編発表した.しかし未だに未解決なテーマとして,モデル分解の情報幾何学的解釈の考察,グラフィカルモデリングとの関連性の考察,分割表解析のベイジアンアプローチ,分割表解析における多重比較問題の考察が残されている.論文として発表こそしてはいないが,どのテーマに対しても先行研究の調査を終えており,小さな研究成果も徐々に得られているため概ね計画通りと考えている.研究課題の申請において,具体的に(1)先行研究の整理,(2)モデル分解の情報幾何学的解釈の考察,(3)グラフィカルモデリングとの関連性の考察,(4)分割表解析のベイジアンアプローチ,(5)分割表解析における多重比較問題の考察,(6)新しい非対称モデルの提案と対称モデルの分解,という6つの課題を挙げた.(1)について:先行研究の整理に関しては,学生アルバイトを雇い個人的な文献のデータベースを作成した.これにより先行研究の調査が効率よく出来るようになった.また,モデルの分解や対称・非対称モデルに関する文献の整理も進み課題(2)から(6)に取りかかる準備は概ね整った.この調査の過程から具体的に研究課題にこそあげてはいないが,関連する成果として非対称モデルに関する隔たり尺度(Tahata and Kozai, 2012)を開発することが出来た.(2)と(3)について:先行研究の整理および基礎知識の習得については進んでいるが,残念ながら研究成果を得るには至っていない.(4)について:Kateri, Nicolaou and Ntzoufras (2005)などが対数線形モデルにおけるベイジアンアプローチについて議論しており,このほかにも多くの論文が出版されている.正方分割表解析へのベイジアンアプローチに関連する論文もいくつか発表されている.この課題に関する新しい統計手法のアイデアはいくつかあるのだが,その理論的確認が今後必要である.(5)について:この課題については最終年度に取り組む予定である.そのため今年度はその調査を行った.(6)について:この課題については研究実績の概要に述べたようにTahata (2012)において非準対称モデルの提案,Tahata, Yamamoto and Tomizawa (2012)において新しい対称モデルの分解を与えた.平成26年度に取り組みたい研究テーマとして,
WS/WSマスト細胞欠損ラットを用いたマスト細胞前駆細胞の研究

1.Ws/Wsラットは我々の研究室で発見した世界で最初の遺伝的マスト欠損ラットである。Ws遺伝子座はc-kitレセプターをコードとしており、WS/WSラットではc-kit遺伝子に12塩基の欠失があるため組織中の成熟したマスト細胞を欠損する。本研究ではWs/Wsラツトの組織中に幼弱なマスト細胞が存在するかどうかを検討するため、マスト細胞の分化過程でより早期に発現していることがわかっている好親和性IgEレセプター(Fc εRI)およびc-kitレセプターと、より好感度で検出できるヒスタミンをマーカーとして定量を行った。その結果、Ws/Wsラットの皮膚のヒスタミン含量は正常(+/+)に比べてほぼ無視できる量であり、in situハイブリダイゼーションによってもFc εRI及びc-kitレセプターのmRNAを発現する細胞は検出できなかった。以上のことよりWs/Wsラットの組織中には成熟したマスト細胞に加えて、幼弱なマスト細胞も欠損することを明らかになった。2.+/+及びWs/Wsラットの骨髄細胞をinterleukin-3が含まれていることがわかっているconcanavalin A-stimulated spleencell conditioned medium(ConA-SCM)の存在下で培養したところ、ほぼ同程度の効率で培養マスト細胞(cultured mast cell:CMC)が得られた。しかしWs/WsラットのCMCはc-kitレセプターのリガンドであるstemcell factor(SCF)に対してはきわめて軽度の増殖反応しか示さなかった。さらにCMCとSCFを発現していることがわかっている線維芽細胞との共生培養の実験系を用いて、マスト細胞の表現形質の転換について検討したところ、マスト細胞が結合組織型マスト細胞様の表現形質を獲得するにはc-kitレセプターを介したシグナル伝達は必須でないことが明らかとなった。3.消化管寄生虫であるNippostrongylus brasiliensis(NB)を+/+ラツトに感染させると、小腸粘膜内のマスト細胞の著明な増加が起こる。この増加の機構を調べるため、NB感染に伴う各種臓器内のマスト細胞前駆細胞の動態を検討した。マスト細胞前駆細胞は各々の組織から分離した単核球をconA-SCMとSCFを含むメチルセルロース中で培養し、マスト細胞のコロニー(CFU-Mast)数を同定することで算定した。なお今回の培養条件ではWs/Wsラットの単核球からは少数のマスト細胞コロニーしか得られず、NB感染によってもCFU-Mast数の有意な変化は認められなかった。+/+ラツトにおいては骨髄のCFU-Mast数は変化せず、末梢血のCFU-Mast数は感染後1週で感染前の約20%にまで減少した。一方、小腸粘膜内のCFU-Mast数は感染後1週目に感染前の約7倍に増加した。さらにS期にあるCFU-Mastの比率はNB感染によっても骨髄、末梢血では低値のままであったが、小腸粘膜内では有意に増加した。以上のことより、NB感染に伴う小腸粘膜内のマスト細胞数の増加は、末梢血からのマスト細胞前駆細胞の動員と組織に侵入したマスト細胞前駆細胞自体の増殖によって起こると考えられた。マスト細胞前駆細胞は各々の組織から分離した単核球をconA-SCMとSCFを含む

メチルセルロース中で培養し、マスト細胞のコロニー(CFU-Mast)数を同定することで算定した。なお今回の培養条件ではWs/Wsラットの単核球からは少数のマスト細胞コロニーしか得られず、NB感染によってもCFU-Mast数の有意な変化は認められなかった。+/+ラツトにおいては骨髄のCFU-Mast数は変化せず、末梢血のCFU-Mast数は感染後1週で感染前の約20%にまで減少した。一方、小腸粘膜内のCFU-Mast数は感染後1週目に感染前の約7倍に増加した。さらにS期にあるCFU-Mastの比率はNB感染によっても骨髄、末梢血では低値のままであったが、小腸粘膜内では有意に増加した。以上のことより、NB感染に伴う小腸粘膜内のマスト細胞数の増加は、末梢血からのマスト細胞前駆細胞の動員と組織に侵入したマスト細胞前駆細胞自体の増殖によって起こると考えられた。1.Ws/Wsラットは我々の研究室で発見した世界で最初の遺伝的マスト細胞欠損ラットである。Ws遺伝子座はレセプター・タイロシンカイネースの一種であるc-kitレセプターをコードしており、Ws/Wsラットではc-kit遺伝子に12塩基の欠失があるためカイネース活性が障害されている。Ws/Wsラットの組織をアルシアンブルーで染色してもマスト細胞は見つからない。しかしアルシアンブルーが結合するのはプロテオグリカンであり、プロテオグリカンを充分に含んでいない幼弱なマスト細胞はWs/Wsラットの組織にも存在する可能性がある。そこで、マスト細胞の分化過程でプロテオグリカンの合成より早期に発現することがわかっている高親和性IgEレセプター(FcεRI)およびc-kitレセプターと、より高感度で検出できるヒスタミンを分化マーカーとし、それぞれの定量を行なった。その結果、Ws/Wsラットの皮膚のヒスタミン含量は+/+ラットの約0.3%であり、これはWs/Wsラットの皮膚のマスト細胞数が+/+ラットの0.3%であることと一致した。さらに、Ws/Wsラットの皮膚および胃ではFcεRIおよびc-kitのmRNAはほとんど発現しておらず、in situハイブリダイゼーションによってもFcεRIおよびc-kitのmRNAを発現する細胞は検出できなかった。以上のことにより、Ws/Wsラットは成熟したマスト細胞に加えマスト細胞へと分化を方向づけられた幼弱なマスト細胞も欠損すると考えられた。2.マウスのc-kit遺伝子座に2個の突然変異遺伝子をもつW/W^vマウスはWs/Wsラット同様マスト細胞を欠損するが、W/W^vマウスの骨髄及び血液中にはメチルセルロース中でマスト細胞コロニーを形成する前駆細胞(CFU-Mast)が正常(+/+)マウスと同程度存在している。血液および組織の採取には大型であるラットの方がマウスよりはるかに適しており、同一個体の経時的観察も可能である。本研究の目的の一つであるWs/Wsと+/+
エントーシスを応用した癌幹細胞へのオートファジー細胞死の誘導

口腔扁平上皮癌(OSCC)における癌幹細胞の検出と細胞ストレスによる口腔扁平上皮癌のオートファジー死の誘導について検討した。ALDH1陽性OSCCは、癌幹細胞としての特性を有し、臨床材料では再発に関与することが明らかとなった。ConA刺激OSCC細胞は、ConAを細胞内に取り込んでオートファジーが誘導され、アポトーシスに陥った。この結果は、ConA刺激によりOSCCはオートファジー死が誘導されることが明らかとなった。H25年度は、1)口腔扁平上皮癌(OSCC)における癌幹細胞の同定および機能解析と2)口腔扁平上皮癌細胞に対するオートファジーの影響、の2つを中心に検索を行った。1)については、近年癌幹細胞のマーカーとして注目されているALDH1を用いた。まず、臨床手術材料(パラファイン切片)でのALDH1抗体の免疫染色による臨床病理学的検索を行った。OSCCに対するALDH1染色性は、ALDH1 highとALDH1 lowに分けられた。それらの染色性と臨床態度を検討したところ、ALDH1 highが局所再発に相関することが明らかとなった。この臨床病理学的結果は、ALDH1陽性OSCCが治療抵抗性に関与する可能性を示唆していると考えた。そこで、OSCC細胞を用いたin vitro実験を企図した。ALDH1の検出については、ALDEFLUOR assayによるFACSを主体として行った。その結果、シスプラチン抵抗性OSCC細胞はALDH1陽性率が向上することがわかった。さらに、これらの細胞は浸潤能(マトリジェルを用いたTranswell migration assay)が高く、cancer sphere formationが認められた。すなわち、抗癌剤抵抗性OSCC細胞は、癌幹細胞としての性状を保持している癌細胞であることが示唆された。これらの結果をまとめた論文が、Int J Oncolに掲載された。2)については、OSCC細胞・癌幹細胞の自己複製能(cancer sphere assayによる)は、オートファジー機構による制御される可能性、およびConAにより誘導されるオートファジーにより、OSCC細胞を細胞死に導く可能性を検討中である。これらの結果をまとめて、日本病理学会、日本臨床口腔病理学会および日本口腔外科学会に発表した。H26年度は、1)口腔扁平上皮癌(OSCC)へのConA刺激によるオートファジー誘導と2)OSCC細胞のcancer sphere形成に対するオートファジーの役割について検討した。1)ConA刺激によるOSCC細胞でのオートファジー誘導:(1)ConA刺激によりLC3-II発現が亢進し、細胞内にオートファゴゾームが形成されることが明らかとなった。(2)ConA刺激によるオートファジー誘導は、細胞内ROS蓄積によるAMPK活性の亢進→Bcl-2活性の抑制→Beclin-1亢進によるpathwayが考えられた。(3)オートファジー誘導OSCC細胞では、アポトーシス・マーカーの発現が亢進した。以上のことから、ConA刺激によるOSCC細胞でのオートファジー誘導は、抗腫瘍効果である可能性が示唆された。2)OSCC細胞での無血清培地によるcancer sphere-forming assayは、癌細胞内に少数含まれる幹細胞の機能である自己複製能を評価するassay法として知られている。sphere形成へのオートファジーの関与を検討した。(1)cancer sphereは、monolayer培養細胞よりもオートファジーが亢進する。LC3-IIの発現亢進により明らかにした。(2)cancer sphere形成は、薬剤阻害およびRNA silencingにより阻害された。(3)sphere形成に関与するオートファジーは、STAT3に非依存的なpathwayによることが、STAT3発現を抑制したwesternblotting解析により明らかとなった。この結果は、癌幹細胞の自己複製能に関与するSTAT3は、monolayer癌細胞においてはオートファジーを誘導するが、cancer sphere形成に対しては非依存的であることが示唆された。口腔病理学オートファジーによる癌幹細胞の制御に関しては、予定通りに進んでいる。エントーシスについては現象およびオートファジーとの関連性について、データが出始めている。エントーシス現象の解析を中心に実験を進めて行く。また、オートファジー・ダウン法に関して、検討を行う。口腔扁平上皮癌細胞でのオートファジー抑制による自己複製能に関する検討で、コントロール群と抑制群での遺伝子発現の違いを検討するを次年度に行う予定である。検索に関しては、外注によりデータを入手するため、その検索料として次年度に回した。マイクロアレイ法による口腔扁平上皮癌細胞のオートファジー制御による遺伝子発現の検討を行う予定である。
特定染色体導入によるがん抑制遺伝子の同定

ヒト膀胱がんのがん抑制染色体の同定を目的としてpSV2neo遺伝子で標識した正常ヒト線維芽細胞由来の7,9,11,12番染色体を微小核融合法によりヒト膀胱がん細胞株H-15細胞に移入した。11番染色体移入クロ-ンでは,5回の移入実験によって得られた20クロ-ンにおいては,細胞形態の顕著は変化(Flat)が認められ,そのうち15クロ-ンは早期の段階で老死化した。残る5クロ-ンは,Flatな細胞と親細胞と同様な形態を示す細胞とが混在していた。また,7,9,12番染色体導入クロ-ンの細胞形態は親細胞と同様の形態と増殖速度を示し,クロ-ニング後も老死化することはなかった。現在までに,細胞老死化にかかわる遺伝子はヒト1番および4番染色体に存在することを示す報告がなされているが,上述の結果は,細胞老化にかかわる遺伝子がヒト11番染色体上にも存在することを示す。放射線照射により断片化したヒト3番染色体をヒト腎細胞がん細胞株RCC23に導入した。その結果,D3S22H3S30領域(3p25)およびD3F15S2D3S30領域(3p21)を含む染色体を導入した場合において,細胞形態の変化ならびに細胞増殖速度の低下が認められ,これらの領域にRCC23細胞の腫瘍形質抑制にかかわる遺伝子(群)の存在が示された。この領域は,ヒト腎細胞がんにみられる特異的染色体欠失領域であった。Kirsten肉腫ウイルス形質転換NIH3T3(DT)細胞の増殖抑制にかかわる遺伝子は1qcenー1q25に存在することが示されているが,RTーAluーPCR法により,この領域に存在し,発現されているDNA断片を2クロ-ン得た。このクロ-ンをプロ-ブとして,コスミッドクロ-ンのスクリ-ニングを行う予定である。
体性感覚野による甘味嗜好性調節機構の解析

疑似的な微小重力状態を再現できる装置であるクリノスタットを用いてマウスの重力攪乱すると、味覚嫌悪記憶の獲得が抑制される。また、重力に関する情報は四肢にかかる体重から得られると考えられることから、四肢の感覚を処理する大脳皮質体性感覚野(S1FL/HL)を破壊する実験が行われた結果、味覚嫌悪記憶の獲得が抑制され、重力攪乱と同様の結果が得られた。6層からなる大脳皮質の深層(5、6層)を破壊すると味覚嫌悪記憶の獲得抑制が見られる。さらに、c-Fos陽性細胞数は重力攪乱されたマウスのS1FL/HL深層と扁桃体で有意に減少したことから、S1FL/HL深層は重力情報を処理し、味覚嫌悪学習の抑制に重要であることが示唆された。以上より、味覚嫌悪学習の抑制に体重が関与する可能性が考えられる。また、S1FL/HLから扁桃体へ至る味覚嫌悪学習抑制経路が存在すると考えられる。S1FL/HLに順行性トレーサーを注入したところ扁桃体への直接的な投射は見られず、視床後外側腹側核(VPL)への投射が見られた。c-Fos免疫染色と逆行性トレーサー(BDA3000)により検証したところ、重力攪乱をしなかった対照群に比べて、重力撹乱群ではS1FL/HL深層におけるc-Fos / BDA3000二重染色細胞数が有意に減少した。このことから、S1FL/HLからVPLへ至る経路は重力が関与する味覚嫌悪学習抑制経路の一部であると示唆される。また、VPLに順行性トレーサーを注入することによって解析したところ、VPLから扁桃体への直接的な神経投射は見られず、視床後核群(Po)への投射が観察された。以上のことから、四肢によって検出された重力情報の変化は、視床を介してS1FL/HLに伝達された後、S1FL/HLから少なくともVPLとPoを経由して扁桃体へ伝達され、味覚嫌悪学習が抑制されると考えられる。S1FL/HL深層部からBiotinylated dextran amine(BDA)のような順行性トレーサーを注入した結果、先行研究や予備的実験と同様、扁桃体への直接的な投射は見られず、後内腹側核(VPL)から視床後核群(Po)を介して扁桃体への投射が存在することが明らかになった。また、VPLから逆行性トレーサーを用いて同定された投射ニューロンの細胞体と重力撹乱時のc-Fos陽性細胞との共発現を調べたところ、重力撹乱時に共発現が抑制されたことから、S1FL/HL深層部ニューロンが体内体重計の一部をなしていることが示唆された。しかしながら、体重増加によっても同様な結果が得られるかどうかを検証する必要がある。また、S1FL/HL深層部から発信される重力情報が、視床の抑制性シナプス結合を通して、甘味嗜好性を制御している点においては検証できていない。VPLから逆行性トレーサーを用いて同定された投射ニューロンの細胞体と重力撹乱時のc-Fos陽性細胞との共発現が重力撹乱時に共発現が抑制されたことから、S1FL/HL深層部ニューロンが体内体重計の一部をなしていることが示唆された。次年度は、体重増加によっても同様な結果が得られるかどうかを検証する必要がある。S1FL/HL深層部ニューロンの投射部位でGABA作動性ニューロンの軸索終末のマーカーであるGADやVGATとBDAの二重染色を行い、共焦点顕微鏡を用いて抑制性投射の有無を確認する。なお、方法については、別途のプロジェクトにおいて、既に確立している。