hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品成分は環境汚染物質の毒性を軽減する機能を有するか

環境汚染物質などの毒性を有する化合物による神経細胞死に対して,ドコサヘキサエン酸(DHA)がどのような効果を示すのかを調べた。21年度は,メチル水銀に加えて,種々の抗ガン剤などの薬剤による細胞毒性に対するDHAの効果についても検討した。1.神経系培養細胞にはPC12を用い,メチル水銀で誘導される細胞死に対するDHAの影響を調べた。DHAをアルブミンと結合させて培地に添加して細胞膜にDHAを取り込ませた後,メチル水銀で細胞死を誘導した。6時間後に,テトラゾリウム塩WST-8を利用したCell counting Kit-8(CCK-8)で生存状況を判定した。血清存在下でメチル水銀を投与すると,予めDHAを取りこませた場合に,細胞死は促進された。一方,無血清下では,DHAを取りこませた場合に,メチル水銀による細胞死を抑制する傾向が見られたが,これらの違いについては,さらなる検討が必要である。2.1と同様にDHAを細胞膜に取りこませた後,無血清下でH-7,シトシンアラビノシド,ダウノルビシンを添加して細胞死を誘導した。DHAを予め取りこませた場合,H-7による細胞死は抑制された。一方,シトシンアラビノシドによる細胞死に対しては抑制効果がなく,また,ダウノルビシンによる細胞死はDHA添加細胞において,むしろ促進された。これらのことから,PC12細胞にDHAを取りこませて各種薬剤を投与すると,薬剤の種類や濃度によって細胞毒性に及ぼすDHAの効果は異なることが示唆された。また,薬剤によって細胞死を誘導するメカニズムが異なることがわかったので,細胞死モードを明らかにし,他の評価方法も用いてDHAの効果を明確にしなければならない。メチル水銀は,神経毒性をもつ環境汚染物質であり,現在,低濃度の水銀による胎児や小児の運動・精神発達に及ぼす影響が懸念されている。そこで本研究では,ある種の食品・栄養成分は,食品に含まれる環境汚染物質,すなわちメチル水銀の毒性を直接軽減する機能を有するか否かを調べることを目的とする。19年度はまず,食品成分として魚介類に多く含まれるドコサヘキサエン酸(DHA)などのn-3多価不飽和脂肪酸が,メチル水銀による神経細胞死を直接軽減するという新規機能をもつかどうかを神経系培養細胞PC12を使って調べた。DHAなどの各種脂肪酸をアルブミンに結合させて培地に添加して細胞膜に取り込ませ,細胞膜リン脂質の脂肪酸組成を変化させたところに,1-10μMのメチル水銀を投与して24時間細胞を刺激した。Cell Counting Kit 8による細胞毒性測定,及びアネキシンFITC染色やPI染色後の顕微鏡観察を指標として細胞死を調べた。10-50μMのDHAを添加して培養した細胞では,DHAの添加濃度依存的にメチル水銀に対する細胞死が増加する傾向が見られた。アラキドン酸でもDHAと同様の様子が観察された。一方,オレイン酸やEPAの添加は,メチル水銀による細胞死に影響を及ぼさなかった。これらは予想に反する結果であったため,この現象を検証するとともに,次年度は,低濃度(ナノモルオーダー)メチル水銀の長期間曝露(1-4日程度)による細胞死に対するDHA等の影響,及びアルブミン濃度を変えてDHAの毒性が現れない条件下での検討を行う予定である。メチル水銀は,中枢神経毒性を示す環境汚染物質である。魚介類は,食物連鎖を経た環境汚染物質を蓄積することから,魚介類を介した低濃度のメチル水銀の摂取が,胎児や小児の脳に及ぼす影響が懸念されている。そこで本研究では,ある種の食品・栄養成分は,食品に含まれる環境汚染物質,すなわちメチル水銀の毒性を直接軽減する機能を有するか否かを調べることを目的とし,食品成分として魚介類に多く含まれるドコサヘキサエン酸(DHA)などのn-3多価不飽和脂肪酸が,メチル水銀による神経細胞死を直接軽減するという新規機能をもつかどうかを神経系培養細胞PC12を使って調べた。DHAなどの各種脂肪酸(10μM)をアルブミンに結合させて培地に添加して細胞膜に取り込ませ,細胞膜リン脂質の脂肪酸組成を変化させたところに,低濃度(100-400nM)のメチル水銀を投与して24日間細胞を刺激した。Cell Counting Kit8等による細胞毒性測定等を指標として細胞死を調べた。DHAを培地に24時間添加すると,細胞膜リン脂質中のDHAは3%から9%に増加した。このようにDHAの組成割合が増加した細胞では,メチル水銀に対する細胞死が増加する傾向が見られた。一方,アラキドン酸やEPAの添加はメチル水銀による細胞死に影響を及ぼさず,オレイン酸の添加は,細胞死を抑制する傾向にあった。これらの結果は予想に反するものであったため,この現象を検証するとともに,次年度は,ビタミンEなどの抗酸化成分を共存させた場合の効果についても調べ,PC12細胞におけるDHAの作用機構について検討する。

6時間後に,テトラゾリウム塩WST-8を利用したCell counting Kit-8(CCK-8)で生存状況を判定した。血清存在下でメチル水銀を投与すると,予めDHAを取りこませた場合に,細胞死は促進された。一方,無血清下では,DHAを取りこませた場合に,メチル水銀による細胞死を抑制する傾向が見られたが,これらの違いについては,さらなる検討が必要である。2.1と同様にDHAを細胞膜に取りこませた後,無血清下でH-7,シトシンアラビノシド,ダウノルビシンを添加して細胞死を誘導した。DHAを予め取りこませた場合,H-7による細胞死は抑制された。一方,シトシンアラビノシドによる細胞死に対しては抑制効果がなく,また,ダウノルビシンによる細胞死はDHA添加細胞において,むしろ促進された。これらのことから,PC12細胞にDHAを取りこませて各種薬剤を投与すると,薬剤の種類や濃度によって細胞毒性に及ぼすDHAの効果は異なることが示唆された。また,薬剤によって細胞死を誘導するメカニズムが異なることがわかったので,細胞死モードを明らかにし,他の評価方法も用いてDHAの効果を明確にしなければならない。
アメーバロボット内部に構成部品の非対称分布を作り出す手法の確立

タンパク質発現の可逆的光制御法を使いアメーバ型ロボットの内部に光でタンパク質の非対称分布を生じさせ、機能に方向性をもたせる方法の開発が目的であった。タンパク質発現の可逆的光制御法とはmRNAの5'末端に光応答性capを付加し、mRNAからタンパク質への翻訳を光で可逆的に制御する技術である。アメーバ型ロボットの内部にタンパク質の非対称分布を作り出すには2種類の光応答性capが必要になるため、従来の光応答性capと吸収波長域がオーバーラップしない新しい光応答性capをデザインする必要があった。前年度は可視光領域の光を吸収する光応答性capの合成に成功した。しかし、そのcis型は室温であってもミリ秒オーダーでtrans型に熱的異性化してしまうため、cis型を維持するには光を照射し続けなくてはならなかった。可視光といえども長時間の照射は生体分子にダメージを与えてしまうため、cis型が安定して存在するよう改変する必要が残った。本年度は前年度合成した光応答性capの骨格を変更し、37°Cにおいてcis型からtrans型への熱的異性化の半減期が2時間と飛躍的に向上した新規光応答性capの開発に成功した。異性化はtrans型からcis型へは370 m、cis型からtrans型へは430 nmの光で起こり、この波長域の短時間照射であれば生体分子へのダメージは抑えられる。またtrans型とcis型でのタンパク質発現量にはおよそ2倍の差があり、非対称分布を作るには十分である。この光応答性capと従来の光応答性capを併用するばアメーバ型ロボットの内部に光でタンパク質の非対称分布を生み出せると考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では、“タンパク質発現の光制御法"を使いアメーバロボット内部に構成部品(タンパク質)の非対称分布を構築する方法を確立することが目的である。本年度は新規光応答性capの開発、光応答性capを含有したmRNAの合成および微小管の伸長を促進するタンパク質と崩壊を促進するタンパク質の評価・選定を行う予定であった。アメーバロボットの運動方向を操作するには2種類のタンパク質の発現を同時かつ独立に制御する必要があり現在の405nmと312nmに応答する光応答性capに加え、その波長とオーバーラップしない領域の光で異性化する新しい光応答性capの開発をおこなった。具体的には、申請者が以前開発した460 nmの光でtrans体からcis体へ、550 nmの光でcis体からtrans体へ異性化するグアノシン誘導体の7位をメチル化しcapを合成した。この新しいcapは460nmの光を照射している間だけタンパク質を発現させられる特性を有していた。当初は微小管の伸縮をロボットの動力として考えていたが、候補に考えていたタンパク質ではうまくいかなかったため、動力をアクチンフィラメントの伸縮へと切り替えた。線維芽細胞へ光応答性capを5'末端に付加したHasタンパク質のmRNAをインジェクションし、405nmの光を細胞の一部へ照射し、局所的なアクチンフィラメントの伸長反応を誘導した結果、光照射部位の細胞膜が時間の経過とともに伸長する様子が観測された。新規光応答性capの開発、光応答性capを含有したmRNAの合成までは目標を達成することができた。しかし、微小管の伸長を促進するタンパク質と崩壊を促進するタンパク質の評価・選定においては、当初は微小管の伸縮を利用し細胞の動きを光操作することを試みていたが、微小管の伸縮を促進するタンパク質が見出せなかったため駆動力をアクチンフィラメントの伸縮に切り替えた。

そのため当初の計画よりやや遅れて進行している。本年度までに達成できなかった課題であるアクチンフィラメントを崩壊させるタンパク質の選別をおこなう。それが完了した後、線維芽細胞内でアクチンフィラメントの伸長を促進するRasタンパク質とアクチンフィラメントの崩壊を促進するタンパク質の発現を別々の光応答性capで個別に制御し、細胞の運動方向を光操作する。その後、26年度の計画であるアメーバロボットの作製およびアメーバロボットの運動方向の光操作を手がける。その際、人工リポソームの作製においては班内の専門家との共同研究を考えている。
光Kerr効果を用いたプラスティック相転移における分子配向の制御

光カー効果は入射する光の強度に比例して物質の屈折率が変化する現象であるが、屈折率変化の主な原因の1つとして分子配向状態の変化によるものがある。これは、液体、プラスチック結晶などのように分子がランダムな方向を向いている物質中で、パルスレーザを用いて光カー効果を起こさせる事により、分子配向の過渡的な秩序状態をつくれる可能性を示しており、新しい相転移機構の研究方法になる可能性が期待できる。分子配向の制御のための知見を得るために行った、光カー効果の実験により次のような結果が得られた。比較的大きな光カー定数をもつ、液晶、5CBのアイソトロピック相におけるパルス誘導ブリルアン散乱(ISBS)の回折光強度の時間変化の観測を行った。2つのポンプパルス光の偏光をV-Hとする事により、アイソトロピック相では光カー効果による過渡的グレーティングからの回折光が観測できた。この回折光強度の減衰はポンプパルス光により生成された分子配向が乱れる過程を反映している。また、この減衰はネマティック-アイソトロピック転移点に近づくにつれて長くなる傾向が見られた。又、ポンプパルス光の偏光をV-Vとする事により、光カー効果による回折光に加えて音波からの回折光も観測された。この時、回折光強度は一度、0になってから再び増加するという奇妙な振る舞いを示す事がわかった。これは、音波及び光カー効果による誘電率変化の符号が逆であるとすると説明される。
発達障害児のための自己調整機能アセスメントの開発

今年度は予備調査を行なった。教員対象調査は、A県内の4つの教育事務所および政令指定都市の5つの地域に設置されている特別支援学級等設置校数の比率を考慮し、153の公立小中学校に調査協力を依頼し、教員454名(回収率64.8%)の回答を得た。保護者調査でも、上記の5地区を網羅するように11の小中学校に協力を依頼し、350名(回収率23.1%)から回答を得た。生年月日(教員)や利用している支援(保護者)などについては、回答しやすいフォーマットや選択肢にする必要性がうかがえたが、自己調整の項目については、修正の必要はないと判断した。予備調査の結果はパイロット調査の近似していた。まず、子どもの年齢上昇に伴い、自己調整機能の得点も上昇し、本尺度が子供の自己調整機能の発達を反映していることを確認した。その傾向は、保護者回答でより明確であり、教員回答においては、中1で得点が下降し、中1から中3にかけて再び上昇していく傾向が強く見られた。大人が子供に求める自己調整の内容や評価基準は、小学校教員と中学校教員、また、教員と保護者で異なる可能性が示唆された。また、教員回答データを用いて、短縮版の実現可能性を確認した。まず、特別な支援を受けている子どもと受けていない子供の識別力があり、その項目が属しているカテゴリやクラスタ、全項目合計得点との相関が十分に高い項目を抽出し、さらに尺度の全体構成を崩さない形で学習に関わる内容の項目のみを精選した。その結果、14項目が短縮版の候補となった。少数項目でスクリーニング的に自己調整機能の発達を把握し、必要に応じて精査を行う実施できるため、教員のニーズに適していると考えられる。これらの予備調査と並行し、実際に結果を解釈し、支援の方向性を定める際に活用する理論を整理するため、先行研究の精読や関連学会への参加、学校視察を行った。特別支援学級等設置校長会の協力を得ることができたため、各学校への調査依頼を順調に行うことができた。とりわけ教員の回収率は約65%と十分なレベルであった。一方、保護者からの回収率は予想の範囲ではあるが、やや低めであった。また、特別支援学級や通級の担当教員及び保護者からの回答数がやや少なかった。予備調査の結果を踏まえ、基本情報の回答ページの書式や表現をよりわかりやすく修正する。また、回収率や回答の信頼性がより高い教員に主軸を置く。その際、地域の偏りによるデータの偏りを防ぐため、対象地域を拡大する。保護者調査は予備調査同様、本調査においても、A県内の特別支援学校等設置校長会を通じて協力依頼を行う。信頼性・妥当性調査については、自己調整機能の育ちや評価に関心のある教員を通じての依頼が望ましいと思われる。いずれの調査も、設置校長会や教育委員会と密に連絡を取りながら進める。これらと併せて、解釈や支援指針を行うための理論や先行研究の整理も引き続き行う予定である。(1)尺度作成著者の許諾を得てMcCloskey Executive Function Scale(以下MEFS)(McCloskey, 2016)の日本語版(教師用、保護者用、本人用)の試案を作成した。作成に際し、学校教育や発達に精通した協力者(教師や心理士)と文化適合作業を行い、協力者以外の4名の教師・保護者による回答と意見を元に表現のわかりやすさを吟味した。その後、パイロット調査として、公立小中学校で収集した小1から中3の教師評定データ(通常学級教師45、特別支援学級5)、保護者評定データ(173)を分析し、全体的には、日本の子供の実行機能の発達の様相の測定、2レベルの実行機能の測定、特別な教育的ニーズのある子供の実行機能の困難の評価が可能であり、日本語版が原版の基本構造を維持していると思われることを確認した。また、いくつかの項目やクラスタで性別や文化の影響について詳細な検討を要すること、また、より明確な項目の表現等の工夫が必要であることが示唆された。なお、通級による指導を受けている子ども6名による自己回答結果は、設問のわかりやすさを現在分析中である。(2)理論の整理MEFSマニュアル、実行機能関連論文、学びのユニバーサルデザイン(UDL)関連論文を中心に、実行機能理論の整理を進めた。また、シンガポールの学校視察、Loui Lord博士による公開コンサルやグループコンサルを通じて、学校現場への導入や実施を進める際のポイントについて考えることができた。その一部を日本教育心理学会自主シンポジウムで発表した。研究会を立ち上げ、協力者も参加しやすいように工夫しながら研究を進めることができた。また、学校との連携がスムーズであったため、データ収集時期は予定よりもやや遅れたが、当初計画していた時期までに分析を終えることができた。

まず、子どもの年齢上昇に伴い、自己調整機能の得点も上昇し、本尺度が子供の自己調整機能の発達を反映していることを確認した。その傾向は、保護者回答でより明確であり、教員回答においては、中1で得点が下降し、中1から中3にかけて再び上昇していく傾向が強く見られた。大人が子供に求める自己調整の内容や評価基準は、小学校教員と中学校教員、また、教員と保護者で異なる可能性が示唆された。また、教員回答データを用いて、短縮版の実現可能性を確認した。まず、特別な支援を受けている子どもと受けていない子供の識別力があり、その項目が属しているカテゴリやクラスタ、全項目合計得点との相関が十分に高い項目を抽出し、さらに尺度の全体構成を崩さない形で学習に関わる内容の項目のみを精選した。その結果、14項目が短縮版の候補となった。少数項目でスクリーニング的に自己調整機能の発達を把握し、必要に応じて精査を行う実施できるため、教員のニーズに適していると考えられる。これらの予備調査と並行し、実際に結果を解釈し、支援の方向性を定める際に活用する理論を整理するため、先行研究の精読や関連学会への参加、学校視察を行った。特別支援学級等設置校長会の協力を得ることができたため、各学校への調査依頼を順調に行うことができた。とりわけ教員の回収率は約65%と十分なレベルであった。一方、保護者からの回収率は予想の範囲ではあるが、やや低めであった。また、特別支援学級や通級の担当教員及び保護者からの回答数がやや少なかった。まずは、原版著者のアドバイスも受けながら、パイロット調査結果の分析と項目の修正を行い、予備調査用尺度を完成させる。パイロット調査結果の一部は、2つの学会で発表する予定である。予備調査に関しては、学校からの協力をえて、10月から12月に予備調査を行う。また、実行機能の育ちを視野に入れているUDLに基づく実践校の視察論文等を用いて、本尺度結果を踏まえた実行機能を向上させる支援のあり方について引き続き整理を行う。予備調査の結果を踏まえ、基本情報の回答ページの書式や表現をよりわかりやすく修正する。また、回収率や回答の信頼性がより高い教員に主軸を置く。その際、地域の偏りによるデータの偏りを防ぐため、対象地域を拡大する。保護者調査は予備調査同様、本調査においても、A県内の特別支援学校等設置校長会を通じて協力依頼を行う。信頼性・妥当性調査については、自己調整機能の育ちや評価に関心のある教員を通じての依頼が望ましいと思われる。いずれの調査も、設置校長会や教育委員会と密に連絡を取りながら進める。これらと併せて、解釈や支援指針を行うための理論や先行研究の整理も引き続き行う予定である。研究会開催および専門的助言を年度末に受ける予定であったが、日程調整がつかず、想定していた会場費、謝金が未使用となった。これらは次年度の早い時期にずらしても、研究の進捗を妨げることはないと判断した。
見えの変化に頑健な細胞内画像からの自動計数,追跡,認識法の研究

今年度はこれまでの研究により得られた方法を基に実際の細胞内画像からの対象計数や対象追跡を行った。まずは、画像内からオートファゴソームや脂肪滴のような輝点を計数する方法を2つのアプローチにより研究した。1つ目は顔検出のように輝点と輝点以外の領域を分離するような識別器を学習し、それを基に入力画像内から輝点探索を行うことにより輝点計数を直接的に行う方法である。この方法は精度はますますであるが、処理コストが高いのが難点である。2つ目の方法は高次局所自己相関特徴とサポートベクター回帰を用いて画像内の対象の位置は分からないが輝点の個数を推定する方法である。これは栗田・大津らの研究の改良版である。この方法はコストが低いが1つ目の方法に比べて精度が低下してしまった。今後は2つの方法の統合が必要である。また、メラノソームの追跡の研究も行った。こちらは従来研究がほとんどないため、近年の画像認識でよく使われるSIFTによる特徴点検出機能とBayesの事後確率を利用した。1枚単位での追跡では高い精度が得られた。しかし、明示的な失敗からの復帰の方法を導入していないため、1度の失敗が精度の低下を招いてしまう。これについては今後の課題である。今年度は2年計画の初年度なので、今後の基礎となる手法の確立に力を注いだ。細胞内画像は動画像で保存されることが多いので、動画像認識の方法を研究した。具体的には、時系列画像から位置に不変な特徴量を抽出し、それを基に各フレームを独立としてベイズの事後確率推定を行った。各フレームの条件付き確率を求める際にノンパラメトリックな確率推定を用いたので、事前の学習を全くに必要としない動画像認識ができた。また、細胞内画像から特定の対象を検出、識別することも重要であるので、局所線形正規化カーネルの統合に基づく高速かつ高精度な認識法の研究も行った。また、細胞内画像では、動的な見えの変動があるため、変動に適応的な方法が必要となる。そこで、状況に応じて重みを適応的に選択する方法の研究もおこなった。また、同じ対象でも見えが異なることから、対象そのものではなく、全体的な文脈情報から対象の位置を推定する方法の研究にも取り組んだ。今年度は通常のカメラで撮影された(動)画像を用いて各手法の有効性を確認したので、次年度にこれらの方法を細胞内画像に適用し、評価する予定である。
歯科矯正時の歯槽骨適応変形に関する生体力学的研究

本研究は,生体組織の力学的適応現象を解明するための最適な研究対象のひとつとして,歯科矯正における歯槽骨の適応変形に着目し,まず,歯科矯正の基本量と考えられる単位応力当たりの歯槽骨吸収速度を,歯の移動量の臨床計測と有限要素法を用いた応力解析から推定した.次に,骨吸収の担い手である破格細胞の出現部位を,実験的歯科矯正を施したネコ歯根部の組織切片で観察するとともに,その有限要素法解析を行って,よりミクロなレベルでの応力と破格細胞出現部位の因果関係を調べた.本研究により,以下の成果を得た.1.歯槽骨適応変形に関する計測法として,患者実測データを基に歯根部位における歯槽骨吸収量と応力分布を推定する手法を考案し,本手法によりヒト上顎犬歯(13例)を対象に単位応力当たりの適応変形速度を求めた.個人差はあるものの主応力と歯槽骨吸収量はよい相関を示し,0.96±0.33μm/kPa・dayという推定値を得ることができた.2.実験動物(ネコ)の犬歯に初期荷重100200gを与え,12週間の牽引の後,歯根組織切片を作成して,破骨細胞の出現部位を観察した.次に,各切片の歯根部形状に基づき切片別の有限要素モデルを作成し,応力分布の解析結果を細胞分布の観察結果と比較した.主応力と細胞分布の間には明確な対応関係が見られ,しかも個体や実験条件が異なるにも拘らず,破骨細胞は限られた応力範囲で出現することが明らかになった.この結果は,応力と破骨細胞出現の因果関係を明確に実証したもので,至適矯正力や骨の力学的適応現象を解析する上で,極めて有用な知見と考えられる.ただし,応力のレベルに関しては,破骨細胞が歯根膜内で血液から誘導されると考えるならば,過大であり,歯根膜物性値の実測に加え,破骨細胞誘導経路などの解明が今後の課題として残された.本研究は,生体組織の力学的適応現象を解明するための最適な研究対象のひとつとして,歯科矯正における歯槽骨の適応変形に着目し,まず,歯科矯正の基本量と考えられる単位応力当たりの歯槽骨吸収速度を,歯の移動量の臨床計測と有限要素法を用いた応力解析から推定した.次に,骨吸収の担い手である破格細胞の出現部位を,実験的歯科矯正を施したネコ歯根部の組織切片で観察するとともに,その有限要素法解析を行って,よりミクロなレベルでの応力と破格細胞出現部位の因果関係を調べた.本研究により,以下の成果を得た.1.歯槽骨適応変形に関する計測法として,患者実測データを基に歯根部位における歯槽骨吸収量と応力分布を推定する手法を考案し,本手法によりヒト上顎犬歯(13例)を対象に単位応力当たりの適応変形速度を求めた.個人差はあるものの主応力と歯槽骨吸収量はよい相関を示し,0.96±0.33μm/kPa・dayという推定値を得ることができた.2.実験動物(ネコ)の犬歯に初期荷重100200gを与え,12週間の牽引の後,歯根組織切片を作成して,破骨細胞の出現部位を観察した.次に,各切片の歯根部形状に基づき切片別の有限要素モデルを作成し,応力分布の解析結果を細胞分布の観察結果と比較した.主応力と細胞分布の間には明確な対応関係が見られ,しかも個体や実験条件が異なるにも拘らず,破骨細胞は限られた応力範囲で出現することが明らかになった.この結果は,応力と破骨細胞出現の因果関係を明確に実証したもので,至適矯正力や骨の力学的適応現象を解析する上で,極めて有用な知見と考えられる.ただし,応力のレベルに関しては,破骨細胞が歯根膜内で血液から誘導されると考えるならば,過大であり,歯根膜物性値の実測に加え,破骨細胞誘導経路などの解明が今後の課題として残された.
大型類人猿を含む霊長類群集と森林構造の比較研究

調査の対象地域であったマレーシア国サバ州のダナムバレーの政治社会情勢が改善しないため、代替地である同国サバ州キナバタンガンに調査許可を申請し、植物を採集する許可を得て、調査を行った。以上の結果、当初の目的であったゴリラ、チンパンジー、ボノボ、オランウータンの生息している調査地において、それぞれの大型類人猿の行動に関連した植生および主要植物の機能形質のデータを得ることができた。大型類人猿の生息するアフリカとアジア(ガボン、ウガンダ、コンゴ、マレーシア)の4カ所の熱帯林において、共通して集める動物や植物の調査項目について議論して、研究方針について決定した。1)ガボン、ウガンダ、コンゴ、マレーシアの4カ所ではこれまで通り、類人猿の採餌品目の季節変動と果実量の季節変動を継続して記録しつづけた。2)ボルネオとウガンダでは葉の硬さに関するデータをとりはじめ、またコンゴではベースとなるベルトトランセクト(30m X 500m)17本で毎木調査(胸高直径30cm以上)と開空度測定(魚眼レンズによる撮影)が完了し、また衛星画像と地上調査による植生図を作成した。ガボンでは植物標本を蓄積していく基盤整備を行った。3)コンゴでは、果実欠乏期にボノボの昆虫食が頻繁に観察された。複数種の鱗翅目の大型幼虫で、食べる樹木がそれぞれ決まっているため、それらの樹木の分布の偏りがボノボの遊動に大きく関与していると考えられた。4)今後は、それぞれの調査拠点でデータを蓄積するとともに、葉や果実、糞などの化学分析などを進める予定である。本研究は、大型類人猿の存在を空洞化していない森林のメルクマークとして、アフリカ3カ所(ボノボの生息するコンゴ民主共和国ワンバ、チンパンジーの生息するウガンダ共和国カリンズ、ゴリラの生息するガボン共和国モカラバ)、アジア1カ所(オランウータンの生息するマレーシア連邦共和国ダナンバレー)の長期観察体制の確立している研究拠点において、類人猿やその他の霊長類の採餌行動と遊動行動のデータを持続して蓄積し、そのデータセットを森林のフェノロジーと主要樹種の葉や果実の機能形質を関連づけることによって、類人猿やその他の霊長類の採餌戦略や遊動戦略を明らかにすることを目的としている。コンゴ民主共和国のボノボでは、従来利用可能性が低いとされていた湿地林を頻繁に利用することが判明し、この土地利用パタンは湿地林に特有の食物資源の季節変動と関係があることを示唆するとした論文を出版し、この論文を基にして霊長類全般の湿地利用に関する英文書籍の1章として執筆中である。ゴリラやチンパンジーについても、土地利用と採餌行動データを蓄積しており、森林のフェノロジーと主要樹種の葉や果実の機能形質を合わせて、いくつかの学会発表を行っている。特にウガンダ共和国のカリンズのチンパンジーにおいて、複数の道具を組み合わせて使うことを報告し、またチンパンジーでもTreculia africanaという巨大な果実を分配することを報告した。Treculia africanaの分配は、ガボン共和国モカラバのゴリラでも観察されており、複数の類人猿種での確認となった。コンゴ民主共和国ワンバ、ウガンダ共和国カリンズ、ガボン共和国モカラバ、マレーシア連邦共和国ダナンバレーのいずれにおいても、類人猿やその他の霊長類の採餌行動と遊動行動のデータを順調に蓄積するとともに、森林のフェノロジーや主要樹種の葉や果実の機能形質の計測を続けている。ただ、ダナンバレーにおいては外務省の渡航情報に従って、葉や果実の機能形質の計測チームが入れなかったために遅れを生じている。現地の政治的社会的な問題で調査を延期していたオランウータンの調査地であるマレーシア・サバ州のダナムバレーの状況は改善しなかったため、同州キナバタンガンでの調査許可と植物採集許可を取得しなおして、現地調査を行った。この補足調査によって、当初の目的であったゴリラ、ボノボ、チンパンジー、オランウータンという大型類人猿4種の食物選択や遊動域の調査に加えて、生息地の植生と主要樹種の機能形質を計測するためのサンプリングが実施できた。いずれの調査地でも大型類人猿は、遷移後期樹種の成熟葉は食べず、遷移後期樹種の若い葉か、遷移前期樹種やつる植物の葉を好んで食べることがわかった。とくに大量に食べるのは遷移前期樹種やつる植物の葉であり、従来考えられていたように大型類人猿が原生的な森林にしか生息できないという考え方を再考する必要があり、保全区域も計画的に二次林を含むように設定するほうがよいことが示唆された。オランウータンのサイトとして、ダナンバレーと同様に類人猿やその他の霊長類の採餌行動と遊動行動のデータが蓄積されているキナバタンガン(外務省の渡航情報で危険度が低い)にシフトして、葉や果実の機能形質の計測チームを入れる予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。生態学

アフリカとアジアにまたがる4つの異なるサイトで比較研究を行う計画であるため、サイト間で調整に時間がかかったが、継続データは順調に蓄積しているし、方法論の統一も完了して一貫したデータがとれはじめている。27年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画どおりに4つの調査拠点で、比較可能なデータを集積していく予定である。今年度はウガンダで集中的に植物の機能形質を計測し、それをモデルにして他の3カ所でもデータ集積を進める。
瞳孔対光反応を用いた他覚的嗅覚検査法の臨床応用

現在確立されている嗅覚検査として、T&Tオルファクトメーターによる基準嗅覚検査とアリナミンによる静脈性嗅覚検査とがあるが、いずれも被験者が嗅感を自覚した時点で自己申告するため客観性に乏しく、労災認定や後遺症認定において詐病を見抜くことは困難であり、コミュニケーションがとれない被験者には施行できない。他覚的嗅覚検査の試みとして、ニオイ刺激前後の脳波の測定、Functional MRIなどの報告があるがいずれも高価で煩雑な装置を必要とし、検査に長時間を要するため広く普及するには至っていない。そこで、我々は自律神経の検査法として確立されている瞳孔対光反応を他覚的嗅覚検査として応用する方法を検討してきた。ニオイ刺激は自律神経に直接的な影響を及ぼすので、ニオイ刺激前後の瞳孔対光反応を比較することで瞳孔面積の変化を間接的な嗅覚の指標として用いることが可能である。本方法は比較的簡便な装置で、短時間で嗅覚を評価できるため、被験者への負担が少ない。これまでの実験で、縮瞳率の変化に一定の傾向を認め、再現性のある嗅覚の指標となることが判明した。嗅覚正常者を対象に検討したが、不快臭刺激前後で縮瞳率が上昇した。また同一被験者における再現性も良好であった。アルツハイマー型痴呆症例では刺激前後では、縮瞳率の変化を認めなかった。これはニオイを検知可能であっても、認知することができないためと考えられる。アルツハイマー病の患者では、比較的早期にニオイの認知能が障害され、痴呆が進行するに連れて検知能も低下してくるとの報告があり、本方法が確立されればアルツハイマー病のスクリーニングにも応用可能である。また末梢性嗅覚障害症例では嗅力に応じて縮瞳率が変化する傾向を認めた。本方法が臨床応用されれば、嗅覚障害患者の診断や治療効果判定にも大きく貢献するものと考えられ、現在様々な症例のデータを集積中である。本研究の目的は、煩雑な装置や手技を用いることなく、簡便かつ非侵襲的に客観性のある嗅覚検査法を確立し、臨床応用することである。アルツハイマー病などの痴呆を有する患者や構音障害のある患者ではコミュニケーションがうまくとれずに従来の嗅覚検査法では判定不能な場合も少なくなかったが、本方法を開発することにより、他覚的に嗅覚を評価し、嗅覚障害をきたす可能性のある疾患の補助診断を行うことができる。これまでの我々の検討から、嗅力と縮瞳率の変化に一定の傾向を認めており、さらにデータを蓄積し検討することにより臨床応用可能になると考えられる。嗅覚障害の疾患別あるいは原因別(呼吸性、嗅上皮性、混合性、中枢性)のデータをさらに集積し、疾患別あるいは原因別に治療前後での縮瞳率の変化について検討した。本検査法のデータと基準嗅力検査の結果を治療前後で比較した。本方法が臨床応用されれば、嗅覚障害患者の診断や治療効果判定にも大きく貢献するものと考えた。
環境共生に向けた機能別モジュールロボットのシステムデザインに関する研究

本年度の研究は、一点目として結合したモジュールロボット間における通信のリアルタイム性を確保するための研究を行った。ある共通のタスクを実現するために、高機能なロボット間で分散処理させる場合、ロボット間通信のリアルタイム性を確保することは非常に難しい。各ロボット内の処理が過負荷になり得、またタスク間に依存関係も存在し、さらに時刻ごとにタスク優先度も変わることによる。他方でリアルタイム性を保障できないことは、ロボットの転倒などにつながり、故障そのものに関わる。そうした重要課題であるリアルタイム性を保障するために、スケジューリングに与える付加を様々な点から減らす研究を試みた。具体的には、起こりえるタスクやイベントをグループ分けすることで、グループごとの優先度を予め決定しておくことで付加を軽減し、また接続されているモジュール間で全体制御を行う際に全体で同期させる必要があるが、事前に同期すべきイベントないしタスクを決めることで、絶対数を軽減させるなども行った。他にもモジュールロボットの特性から通信のホップ数も限定されることで最悪の通信遅延時閥も想定しやすい。環境認識する際にセンサごとに得意とする環境は異なり、移動体ロボットに異なる種類のセンサを実装することで様々な環境に適応させる場合が多い。しかし、それに伴って環境地図生成のための計算時間は増大してしまう。そこで車輪型モジュールロボットに超音波センサとレーザーレンジファインダを搭載し、計算時間を減少させるアルゴリズムの研究を行った。具体的には、新しい環境情報とともに地図が更新されるが、計算時間のかかる地図更新処理の回数を削減することで、処理時間の改善を図った。本年度研究内容の一点目として、機能別モジュールロボットの実現に向けた要求定義を行った。機能別モジュールロボットとは、複雑系システムおよびそれ同士を結合することも考慮したシステムといえる。ゆえに、クリアすべき課題を多く抱え、さらにその要求同士が複雑に絡み合うため、システム要求を常に把握している必要がある。そうしたことから一点目の研究内容は、重要な意義をもつ。二点目としてその要求を満たすためのソフトウェア構成の提案と電子部の設計を行った。例として、機能別モジュールロボット同士が結合する際の要求には、着脱に関わるモジュール間の着脱可否を知ることができること、円滑なモジュール共有情報の交換、機能別モジュールロボット間の差異の補完などがあり、それらを実現するための土台となるソフトウェア構成の提案を行った。機能別モジュールロボットの持つ特徴から、本構成は特徴的なものとなっており、種類の異なる複雑系システムの共生に応用できることを最終的に意図している。そうした意義も含め本点は重要項目である。個々の機能別モジュールロボットの電子設計は、ソフトウェアの全体設計同様に、モジュールロボット独自の構成を持たせた。例として、モジュール単位の独立性と分散処理性の同時的な実現という意味で、独自の特徴を持っている。三点目は、モジュール型ヒューマノイドを実現するための各機能別モジュールロボットのシミュレーションによる検証および機械設計である。本点は現在進行中のものであるが、モジュール同士で及ぼしあう影響を調べることを内容とし、機能別ロボットの識別・管理手法を確立することを目的としている。本年度の研究では、機能別モジュールロボット固有の問題の解決を目標とし、研究は機能別モジュールロボットにおけるネットワークやタスクの優先度付け等の研究を行い、タスクフローをロボットが自律的に構築できるようなアルゴリズムを提案することがその内容である。提案アルゴリズムは、任意のモジュールロボットがいわゆる脳の役割を果たし、命令を細かい粒度のタスクに分割し、分割タスクを実行できる機能別モジュールロボットヘタスクを割り当て、タスクを遂行することを可能にする。研究計画では3年目の予定であるが、種々の問題がこの研究と関連性があり、研究の効率からも予定を大きく変更し、先決の課題であると考えた。脳ロボットの役割を果たすモジュールロボットを決めない意義は、常にモジュールロボットの組み合わせの中に必ず脳ロボットを含めなくてよくなったことである。これによりロボットユーザは機能別モジュールロボットのコンフィギュレーションの自由度が増したといえる。その他本年度に、2自由度の腰モジュールの開発も行った。胴体の一部として腰モジュールを動作させたときの可動域のシミュレーションも行った。計算機にはSH4を使用している。加速度センサを用いて機能別モジュールロボット着脱の際などの意図しない上体の重心移動に対応することができ、また斜面を移動する際にも腰を曲げて平面に対して上体を垂直に保つことができる。この開発は研究実施計画にはないが、既に開発した1自由度の胴体の自由度を増やすことで来年度の実機による実験の幅を広げるために行った。

環境認識する際にセンサごとに得意とする環境は異なり、移動体ロボットに異なる種類のセンサを実装することで様々な環境に適応させる場合が多い。しかし、それに伴って環境地図生成のための計算時間は増大してしまう。そこで車輪型モジュールロボットに超音波センサとレーザーレンジファインダを搭載し、計算時間を減少させるアルゴリズムの研究を行った。具体的には、新しい環境情報とともに地図が更新されるが、計算時間のかかる地図更新処理の回数を削減することで、処理時間の改善を図った。
可変非整数遅延特性をもつ多次元ディジタルフィルタの最適設計と高速実現に関する研究

画像の拡大・縮小に画像補間が不可欠である。画像のような多次元信号の従来の補間法として、3次多項式補間法等が用いられてきた。しかし、良い多項式係数を如何に見つけるかは非常に困難である。基本的には、多項式補間法は空間領域での補間法であり、補間多項式の係数と補間後の画像信号の周波数成分との対応関係は不明確である。補間多項式を求めるということは補間器のインパルス応答(空間モデル)を求めることであるため、周波数領域で言うと、理想の非整数遅延素子の近似を行うことと等価である。周波数領域でこの補間問題を取り扱えば、より明確に補間後の画像の周波数成分を知ることができる。本研究では、多次元信号の高精度補間問題を可変非整数遅延特性をもつ可変多次元フィルタの最適設計問題に帰着させ、周波数領域で可変非整数遅延素子の近似を行う。設計した可変フィルタによる多次元信号のフィルタリングを行えば、離散信号から連続信号を復元でき、画像のような多次元信号の高精度補間が可能となる。また、一番簡単な多次元非整数遅延素子は複数の1次元非整数遅延素子の縦続接続による構成が可能であるため、まず1次元のものを設計しなければならない。平成13年度では、通過域幅と非整数遅延が同時可変な1次元FIRフィルタの伝達関数の可変係数を振幅と非整数位相遅延をコントロールする2つのスペクトルパラメータの2次元多項式と表し、理想と実際の可変周波数応答の重み付き自乗誤差関数を閉じた形で導出し、それを最小化することによって2次元多項式の最適係数を求める重み付き最小自乗設計法を提案し、設計例を用いてその有効性を実証した。また、高速信号処理のための並列実現構造についても考察した。本設計法によって設計されたFIRディジタルフィルタの振幅特性と非整数位相遅延は信号補間の要求に応じて独立に調整可能であるため、高解像度の信号補間が可能となる。空間領域では、線形補間法と1次、3次多項式補間法等を用いて画像のような多次元信号の高精度補間が極めて困難であるため、本研究では、周波数領域からこの問題に取り組む。つまり、多次元信号の高精度補間問題を可変非整数遅延特性をもつ可変多次元フィルタの最適設計と実現問題に帰着させ、周波数領域で可変非整数遅延をもつ多次元理想遅延素子の近似を行う。設計した可変多次元フィルタによる多次元信号のフィルタリングを行えば、離散信号から連続信号を復元でき、画像のような多次元信号の高精度補間が可能となる。平成12年度では、本研究の初期段階として、まず多次元可変非整数遅延ディジタルフィルタの基礎となる1次元可変非整数遅延FIRディジタルフィルタの最適設計法の開発に重点を置き、最適設計問題の定式化を行い、最適解を導出した。また、計算機シミュレーションを通して、問題定式化の妥当性と本設計法の有効性を実証した。本設計法の最も重要な特徴としては、可変FIRフィルタの係数を可変非整数遅延パラメータの多項式として仮定し、理想の可変非整数遅延素子の周波数特性と実際の可変FIRフィルタの周波数特性の重み付き自乗誤差関数を設計パラメータの離散化せずに導出して、それを最小化することによって可変FIRフィルタの最適係数を閉じた形で得ることができる。従来の設計法は可変FIRフィルタの設計の段階で周波数パラメータと可変非整数遅延パラメータの離散化を必要とするため、設計に要する計算量が多く、また最終の設計精度も離散化の密度によって影響されるが、本研究で提案した離散化を必要としない新しい設計法は少ない計算量で最適解を求めることができる。
肝細胞癌の病態形成における抑制系免疫細胞とnon-coding RNAの関わり

肝細胞癌の再発や転移のリスクや予後を評価する上で、「癌細胞側の因子」と「腫瘍免疫側の因子」を検討する必要がある。「癌細胞側の因子」としてnon-coding RNA (microRNAやlong non-coding RNA)の重要性が示されてきており、一方で「腫瘍免疫側の因子」として、単球・マクロファージや骨髄球系細胞といった抑制系免疫細胞の重要性が示されてきている。しかしながら、「癌細胞側の因子」と「腫瘍免疫側の因子」との関連については不明な点が多い。本検討では肝細胞癌のnon-coding RNAに着目し、腫瘍免疫動態にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることを目的としている。最近の研究ではSNHG8は肝細胞癌において、miR149-5pを介することでHCCの再発に関連する可能性があることが示された。本検討では今後、siRNAにより発現を抑制した肝細胞癌株を作成し、肝細胞癌株の増殖能や遊走能を検証すると同時に、末梢血リンパ球と共培養することで、SNHG5/6/8を抑制した肝細胞癌株がリンパ球に対してどのような影響を及ぼすかを検証していく。https://portal.gdc.cancer.gov/のデータを用いて、ヒト肝細胞癌のnon-coding RNAの発現を調べ、次にhttp://www.cbioportal.org/のデータベースを用いて、non-coding RNA発現の検証を行った。それによりヒト肝細胞癌において、long non-coding RNAであるSNHG5、6、8が高発現していることを見出した。これらのlong non-coding RNAについては、肝細胞癌での研究はほとんどされておらず、今後の研究が必要な分野であると考えられる。ヒト肝細胞癌での発現と同様に、肝細胞癌株においても、前述のlong non-coding RNAであるSNHG5/6/8の高発現を確認できた。まず、肝細胞癌株においてsiRNAを用いて、ノックダウン株を作成し、ノックダウン株での増殖能や遊走能を検証し、non-coding RNAを調整することでの肝細胞癌株の性質に変化を生じるかどうかを検討する。ついで、調整株と末梢血リンパ球とを共培養し、リンパ球サブセットをフローサイトメトリーにて検証を行い、myeloid derived suppressor cellやtumor associated macrophageなどの抑制系免疫細胞の頻度が変化するかどうかを調べる。予備実験としての研究者のこれまでの研究では、long non-coding RNAであるHOTAIRを調整した肝細胞癌株において、単球・マクロファージを増加させるケモカインであるCCL2が増加していることを見出した。今後はSNHG5/6/8調整した肝細胞癌株においても、ケモカインの変化を検証することで、non-coding RNAと腫瘍免疫との関連を見出すことを目指している。

マイクロアレイを行わずにnon-coding RNAの検索を行うことができたため、予想よりも支出が少ない状態で研究を続けてたため、次年度使用額が生じたと考えている。今後は、siRNAの購入や、フローサイトメトリー抗体の購入が控えており、次年度使用額をもちいる予定である。
ケイオン原子核の構造と生成

ヘリウム核において100200MeVの結合エネルギーで深く束縛されたケイオンの存在を理論的に予言した。このケイオン原子核は、極端に収縮しており、超低温高密度の状態となっている。さらに我々は、ケイオン核を生成する方法をいくつか提案した。静止ケイオン吸収法、ラムダ(1405)ドアーウエイ法、(pi,K)反応法などである。最近、静止ケイオン吸収法による岩崎たちの実験でストレンジ・トライバリオンが発見された。これは、ケイオン原子核と解釈できる画期的な発見である。それの理論解析を通して、我々は以下の重要な効果を明らかにした。極めて大きな相対論的効果、系の収縮によって強められたLS力効果、約15%のカイラル対称性の回復効果である。ケイオンの深い束縛状態の存在は、他分野へ次のようなインパクトを与える。「ストレンジネス核物理」にとっては、バリオンのみならずメソンを構成子とする原子核物理への第一歩となる。「ハドロン物理」にとっては、深く束縛されたハドロンの質量など、QCD自由度の発現を実証する可能性がでてくる。「天体核物理」にとっては、ケイオン凝縮相の発現を定量的に研究することが可能となる。日本では現在、J-PARCプロジェクトが進んでいる。そこでの50GeV大強度陽子シンクロトロンは、核物理研究にとって新しい展開を可能とする。その一環として、本研究は"ケイオン核物理"という独創的な研究の流れを創り出す足場を築いたといえる。この研究の最大の成果は、ヘリウム核において100MeV以上の結合エネルギーで深く束縛されたイオンの存在、初めて、理論的に示したことである。それらはヘリウム3とケイオンの束縛状態(結合エネルギー108MeV、幅20MeV)、ヘリウム4とケイオンの束縛状態(結合エネルギー86MeV、幅34MeV)及びベリリウム8とケイオンの束縛状態(結合エネルギー113MeV、幅38MeV)である。これらの系で、ケイオンが極端な収縮をもたらし、高密度でしかも超低温の状態が生成されることを示した。ケイオンの束縛状態は以下の例のように則定できる。最も有望なものは、ヘリウム3とケイオンの束縛状態である。負電荷ケイオンをヘリウム4の原子軌道に止めて核に吸収させると、その深い束縛状態が生成され、余った中性子が倣出される。そのときの生成分岐比は約2%である。これは実験的に検出可能であり、岩崎雅彦(東工大)氏達の(K-,n)実験が提案され、KEKの平成14年度の計画として採択された。ケイオンの準安定な束縛状態についての理論的基礎を固めた。変分法、ブリュックナー・ハートリー・フォック法および反対称化分子動力学法により、ppK,ppnK,^6BeK,^9BeK核の結合エネルギーと転換幅を計算した。その際、構造の変化に注目した:すなわち、ケイオンが核の収縮をもたらし超低温高密度の状態ができることを具体的に示した。同時に、幅が狭くなる機構を解明した。ケイオンの束縛状態を生成する有力な実験方法として、(K^-,pi^-)反応を提案した。反応生成断面積を概算して実験の可能性を検討した。今年度、成果を3つの論文にまとめ公表した。このケイオンの束縛状態の商題は世界的に興味がもたれつつあり、大阪、京都、スロベニア、ウィーンでの国際会議で報告を行った。ケイオンの深い束縛状態を生成し測定する実験方法について広く考察を加えた。測定には大きく分けて二つの方法がある。一つは、生成チャンネルから見る方法で、ケイオン、パイオン、陽子のビームを使って深い束縛状態を励起し観測する。他の一つは、崩壊チャンネルから普遍質量のスペクトル分布を見るものである。今回の研究課題で生成断面積の計算ができたので、日本、イタリア、ドイツなどの施設で実験の可能性が検討されている。

日本の高エネルギー加速器研究機構で得られた実験結果の公表が近々行われるので、理論面でも解析の準備を進めた。ケイオンの深い束縛状態は世界的に興味がもたれて来ており、京都、釜山などでペンタクオークの緊急会議が持たれた際に招待講演の依頼があり行ってきた。さらに今年になって、フラスカッチ、北京での講演依頼がきている。理論、実験共にエキサイテイングな段階に来ており、生成方法を広く検討した本研究の成果が活かされる状況が出てきている。
原田病における自己免疫性物質の研究

Vogt-Koyanagi-Harada disease(原田病)は脈絡膜および全身のメラノサイトに対する細胞性免疫を主体とする自己免疫疾患と考えられているが、その起因物質、すなわち抗原物質は未だ充分には解明されていない。我々は原田病に特異的な抗原の検索を行い、すでにメラノサイトの可溶性成分については検索を終了し、報告した。メラノサイトの可溶性抗原の中では、分子量約75KDa,等電点6.0の蛋白質が特異的に反応することを明らかにした。この蛋白質に対する抗体を作製し、これを用いてcloningを行い、この特異的な蛋白質がPropionyl CoA carboxylase(PCCA)であることを解明した。本研究では、このPCCAを用いて以下の検討を行ったので報告する。2.PCCAを完全フロイントアジュバンドおよび百日咳死菌と混和してLweis Ratに免役し、EAUの発症の有無について検討したところ、11匹中7匹にEAUの発症を認めた。PCCAによるEAUは、これまでの網膜抗原によるEAUに比較して炎症の程度は軽度で、前眼部の炎症が主体であった。慢性期になると網膜色素上皮にepitheloid cellと思われる細胞が認められた。
老化に伴う脳内報酬系の機能変化に関する生理心理学的研究

老化に伴う脳内報酬系の変化を調べるために、マイクロダイアリシス法を用いてラットの脳内モノアミンとその代謝産物量を測定した。被験体は近交系のF3441Ducrj系雄性ラットで、若齢群(46か月齢)と老齢群(2022か月齢)のラットを用いた。自己刺激用ステンレス単極電極は左右の外側視床下部に、ダイアリシス用プローブは左側坐核にそれゾれ植え込んだ。自己刺激訓練は術後4日ないし一週間で始め、オペラント箱内で100ヘルツのパルス波を与えながら、強化効果をもち、かつ運動に支障がない電流強度を定めた。自己刺激行動中のダイアリシス実験は訓練の翌日におこない、1時間のベースライン測定後、自己刺激中の測定を1時間、自己刺激後の測定を2時間おこなった。その結果、老齢群も若齢群と同様に自己刺激行動を維持すること、刺激中に脳内ドパミンの放出がベースラインの150%に増加することが明らかになった。しかしドパミンの代謝産物の一つであるDOPACは若齢群では2倍近く増加するのに対して、老齢群では著しい増加は観察されなかった。続いて、高濃度のカリウムイオンを負荷して神経伝達物質の放出を促進させる実験をおこなったところ、ドパミンの放出は老齢群でも著しく増加したが、代謝産物の減少の程度が若齢群に比べて少なかった。これらのことから、老化に伴って自己刺激行動に変化がみられないこと、そして老齢ラットでは脳内ドパミン系の神経終末において再取り込み機構が機能低下を生じている可能性があることが示唆された。今後はドパミン系終末の数と、個々の終末の機能的変化を特定するような実験が望まれる。本研究は、脳内報酬系の加齢に伴う機能変化を、その物質的な背景とともに捉えようとすることを目的としている。そのため、ラットを用いて脳内自己刺激行動を訓練し、その後この自己刺激行動時に脳内に挿入した微小透析用カニュ-レを介して脳内の伝達物質であるカテコ-ル・アミン(ドパミン、ノルアドレナリン)とその代謝産物を回収し、定量する。本年度は初年度であり、脳内物質微量分析(マイクロダイアリシス)システムが本補助金によって導入されたので、まず若齢ラットを用いて脳内のドパミンとその代謝産物の微量定量の予備検討を行った。この段階で、脳内に挿入する透析用プロ-ブの性能が非常に重要であることがわかったので、種々の改良を重ねて、信頼できるプロ-ブを作成した。その後、測定の信頼性を確かめるために、脳内報酬系を賦活する薬物であるメタンフェタミン(覚醒剤)をラット腹腔内注射して、脳内とくに線条体でのドパミン等を微量定量した。この際、ダイアリシスのためのプロ-ブを介する人工脳脊髄液の灌流は、毎分2μlに設定し灌流を開始した3時間後から10分ごとに透析サンプル(20μl)を100分間にわたり回収し、このサンプルを高速液体クロマトグラフを用いたドパミン等の定量に供した。その結果、線条体のドパミン量はメタンフェタミン投与によって、コントロ-ルの5倍以上に増加することがわかった。現在、ラットの脳内(内側前脳束)に刺激電極を植え込み、この電極を介してラットが自己刺激を行っている時の脳内ドパミン等の微量定量に着手している。さらにこれを老齢ラットを用いて行い、若齢ラットと老齢ラットの自己刺激行動と脳内ドパミン等を比較して、加齢に伴う脳内報酬系の機能変化を明らかにする予定である。

被験体は近交系のF344/Ducri系雄ラットで、若齢群(46か月齢)と老齢群(2022か月齢)のラットを用いた。自己刺激用電極は左右の外側視床下部に、ダイアリシス用プローブは左側坐核にそれぞれ埋め込んだ。自己刺激訓練は術後4日ないし一週間で始め、オペラント箱内で100ヘルツのパルス波を与えながら、強化効果を持ちかつ運動に支障がない電流強度を定めた。自己刺激中のダイアリシス実験は訓練の翌日に行い、1時間のベースライン測定後、自己刺激中の測定を1時間、自己刺激後の測定を2時間行った。その結果、老齢群も若齢群も自己刺激中にベースラインの1.5倍の量の脳内ドパミンを放出することが明らかになった。しかし、若齢群ではドパミンの代謝産物であるDOPACやHVAが2倍近く増加するにの対して、老齢群ではそのような著しい増加は観察されなかった。続いて、高濃度のカリウムを負荷して神経伝達物質の放出を促進させる実験を行ったところ、老齢群はカリウム溶液に対してドパミン放出量の増加を示し、その増加百分率は若齢群を上回っていた。代謝産物のカリウム負荷に伴う減少は老齢群でやや低く、代謝回転の低下が見られた。これらのことから、老化に伴い、自己刺激行動に変化は見られないものの、報酬系である脳内ドパミン系の神経終末数が減少していること、終末での再取り込み機能に何らかの変化がみられることが示唆される。今後はドパミン系終末の数と、個々の終末の機能的変化を特定するような実験が望まれる。