hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シナプス後肥厚部(PSD)構成蛋白質の分子構築と機能解析

シナプス後肥厚部(post synaptic density : PSD)特異的モノクローナル抗体を作製し、複数の新規PSD蛋白質のクローニングに成功した。その中の1つ、PSD-Zip45はN末側にEVH1、C末側にロイシンジッパードメインを有していた。細胞内での発現実験などからPSD-Zip45はN末側で代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR)に結合し、ロイシンジッパーを介してmGluRをクラスター形成させることを明らかにした。他の結合蛋白を検索した結果、PSD-Zip45はNMDA受容体アンカー蛋白質や細胞骨格蛋白質など複数の蛋白質に結合することを見いだし、シナプスの分子構築において中心的な役割を果たしている可能性を示した。一方、PSD特異的モノクローナル抗体を用いて別にクローニングした新規蛋白質PSD-Zip70は、全長601アミノ酸、SDS-PAGE上の分子量が70kDaで、C末端側にロイシンジッパーモチーフを有しているが、その他に特徴的な配列は見い出せない。ノーザンブロット解析の結果、PSD-Zip70は神経特異的に発生の初期段階から発現していることが判明した。yeast two-hybrid法を用いて結合因子の探索を行ったところ、複数の蛋白質がPSD-Zip70に結合することが明らかとなった。その中のいくつかはエンドサイトーシス関連蛋白であり、PSD-Zip70はエンドサイトーシスに関わる分子である可能性が示唆された。シナプス後肥厚部(PSD)構成蛋白質を同定するため、PSD特異的モノクローナル抗体を作製し、複数の新規PSD蛋白質のクローニングに成功した。その中の一つ、PSD-Zip45はN末端にEVH1ドメイン、C末側に2カ所のロイシンジッパードメインを有していた。in situハイブリダイゼーションならびに特異抗体を用いた免疫組織染色で脳内の分布で調べたところ、PSD-Zip45は大脳皮質、海馬、小脳などに豊富に存在し、シナプス特有のドッド状の局在を示した。特に小脳プルキンエ細胞の樹状突起において代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR1)と同一部位に局在することを見いだした。培養細胞内での発現実験などからPSD-Zip45はEVH1ドメインでmGluR1に直接結合し、mGluR1をクラスター形成させることを明らかにした。また、PSD-Zip45の各種部分欠失変異体を構築し解析したところ、PSD-Zip45の最もC末端側に位置するロイシンジッパードメインがクラスター形成に必要かつ十分であることがわかった。これはロイシンジッパーモチーフがシナプス後肥厚部の分子構築において重要な役割を担っていることを明らかにした最初の例となった。さらに、yeast twoーhybrid法などを用いてmGluR1以外のPSD-Zip45結合蛋白を検索した結果、PSD-Zip45はNMDA受容体アンカー蛋白質や細胞骨格蛋白質など複数の蛋白質に結合することを見いだし、シナプスの分子構築において中心的な役割を果たしている可能性を示した。PSD-Zip45とは別にクローニングした蛋白質、PSDーZip70もPSD-Zip45同様、分子内にロイシンジッパードメインを持ち、培養細胞内発現実験から自己会合能を有していることが示された。さらにyeast two-hybrid法を用いて複数の結合蛋白質を同定した。
唇顎口蓋裂マウスにおける転写因子DEC2-Twist1分子制御機構の解明

自然発生する口蓋裂の発生様式については解明されていない。そこで、口蓋形成期における種々の形態学的変化のうち、細胞増殖活性、上顎骨の初期発生、血管系の形成に着目し、これらの点が口蓋裂発生にどの様に関与しているかを明らかにするために、口蓋裂の発生頻度が高いA/JJmsSlcマウスを用いて口蓋の発生過程を比較検討した。口蓋裂マウスでの骨組織分化は、切歯歯胚外側および眼窩下神経外側の間葉にアルカリホスファターゼ活性が出現し、臼歯歯胚の正中側に沿って口蓋突起内を拡延し上顎骨が形成された。血管分布は水平転位前には鼻腔側に比して口腔側で密であり、口腔側・鼻腔側移行部には毛細血管の拡張像が観察されるが正常群に比して遅延していた。また、口蓋突起自由縁の球状塊は認められなかった。転写因子DEC1およびDEC2は中枢のみでなく、末梢組織で概日リズムを持った発現をしていた。これらの発現は時計遺伝子CLOCKの変異体では大きく影響を受けており、時計機構におけるCLOCKの重要性を示した。また、転写因子TWIST1は上皮間葉転換において重要な役割を果たすとともに、間葉系細胞の分化抑制に関わることが知られる。本研究では、自然発生する口蓋裂におけるDEC1、DEC2およびTWIST1遺伝子発現制御機構を明らかにすることを目的とし、それらの発現量の関連を検討した。DEC誘導における転写制御について検討を加えた結果、DECの発現誘導の際の転写制御機構を明らかにした。計画で使用予定のマウスは現在、国内での生体がなく、凍結胚からの繁殖となり、予算と時間を要するため、予定とは異なるマウスを使用した。本研究ではマウス胎仔から口蓋裂マウスを得て行うものであり、代替えで使用したA/JJmsSlcマウスの口蓋裂マウスの発生率は810%とういう報告から本研究に使用することとなった。しかしながら、現在のところ約1%の発生率であることから、予定頭数に達するために時間を要している。研究計画にある顕微鏡にレーザー照射装置が接続された機器を用いて、顕微鏡下でA/WySnマウス胎仔の口唇口蓋裂を観察後、切片上の標的組織をレーザーによって切り出し採取し、採取した組織からRNA画分およびタンパクを回収する作業は困難であったため、計画通りとはならなかった。今後は補助事業期間の延長を申請したため、口蓋裂マウスの検体体数をさらに増やし、追加した検体のパラフィン切片を用いた、免疫組織科学染色を用いてDEC2、Twist1, Snail、SlugおよびSmad3のタンパクの解析を行う。さらに凍結切片の作製を行い、in situ hybridization (ISH)法にて生体組織の細胞内に発現しているDEC2、Twist1、Snail、SlugおよびSmad3のmRNAの解析を行う。A/WySn妊娠マウスに対し、妊娠11日目から14日目までの4日間に、リン酸緩衝生理食塩液に溶解した25mg/mlの酢酸コルチゾン懸濁液を投与する。妊娠後18.5日目の母体の胎仔を実験モデルとして使用し、その胎仔を4%ハラホルムアルテヒトにて浸漬固定した。固定終了後、胎仔を正中方向で切り出し、常法に従いパラフィン包埋後、薄切し、H-E染色を用いて組織病体の解析を行った。口蓋裂モデルマウスにおけるDEC2、Twist1、Snail、SlugおよびSmad3の発現を免疫染色法により明らかにした。組織・臓器のmRNA発現を可視化する方法としてIn situ hybridization (ISH)法を行った。日本大学松戸歯学部動物実験委員会の本実験承認が9月15日であった。また、本実験で使用するマウスは保存した凍結胚から個体を復元した。凍結2細胞期胚を,精管切除雄ラットとの交尾により偽妊娠誘起したrecipientのSD系成熟雌ラットの卵管に移植して自然分娩させ,個体を復元した。3腹から雄6匹,雌3匹が復元された。復元個体は生後21日までrecipientに哺育させ,離乳後は雌雄別に飼育した。10週齢から同系統の雌雄復元個体を交配して次世代を得,得られた産児は生後21日まで母動物に哺育させた。口蓋裂モデルマウス胎児の作成をした。さらにミーティングをし、必要数を増やしていく予定である。平成28年度の予定の必要数よりも不足していることから、進捗状況はやや遅れている。口唇口蓋裂の発生頻度が高いマウスを購入し、かけ合わせたマウスの胎仔から口唇口蓋裂マウスを顕微鏡下で採取した。その採取した口唇口蓋裂マウスの組織からRNAをmiRNeasy Mini Kit (Qiagen)を用いて抽出し、DNAマイクロアレイおよびmiRNAマイクロアレイを用いて網羅的遺伝子発現解析を行なった。DNAマイクロアレイおよびmiRNAマイクロアレイの解析はGeneSpring解析ソフト(Agilent)を用いた。さらに、マイクロアレイで得られたデータはIPA (Ingenuity Pathway Analysis)解析から予測される生物学的過程、転写経路およびネットワークの探索を行なった。RNAは逆転写酵素VILO Super ScriptTM (Invitrogen)でcDNAを合成後、特異的TaqMan&reg;プローブを用いてQuant Studio 6 FlexリアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems)により定量化した。

TaqMan & reg;ケミストリーを使用してmiRNAを定量するための設計済みプライマーセットで、前駆体ではなく成熟miRNAのみを標的とした。TaqMan Reverse Transcription Kit、TaqMan MicroRNA Assays、QuantStudio 6 FlexリアルタイムPCRシステムを用いてmiRNAをリアルタイムRT-PCRで定量し、miRNAを基準として相対量を算出した。予定では、平成29年度までに学会発表等の予定であったが、当該実験に対する倫理審査委員会への申請及び実験用マウスの入手に時間を要したこと、また、唇顎口蓋裂マウス胎仔の採取に時間を要しデータが不足し、発表ができなかったためやや遅れていると判断した。自然発生する口蓋裂の発生様式については解明されていない。そこで、口蓋形成期における種々の形態学的変化のうち、細胞増殖活性、上顎骨の初期発生、血管系の形成に着目し、これらの点が口蓋裂発生にどの様に関与しているかを明らかにするために、口蓋裂の発生頻度が高いA/JJmsSlcマウスを用いて口蓋の発生過程を比較検討した。口蓋裂マウスでの骨組織分化は、切歯歯胚外側および眼窩下神経外側の間葉にアルカリホスファターゼ活性が出現し、臼歯歯胚の正中側に沿って口蓋突起内を拡延し上顎骨が形成された。血管分布は水平転位前には鼻腔側に比して口腔側で密であり、口腔側・鼻腔側移行部には毛細血管の拡張像が観察されるが正常群に比して遅延していた。また、口蓋突起自由縁の球状塊は認められなかった。転写因子DEC1およびDEC2は中枢のみでなく、末梢組織で概日リズムを持った発現をしていた。これらの発現は時計遺伝子CLOCKの変異体では大きく影響を受けており、時計機構におけるCLOCKの重要性を示した。また、転写因子TWIST1は上皮間葉転換において重要な役割を果たすとともに、間葉系細胞の分化抑制に関わることが知られる。本研究では、自然発生する口蓋裂におけるDEC1、DEC2およびTWIST1遺伝子発現制御機構を明らかにすることを目的とし、それらの発現量の関連を検討した。DEC誘導における転写制御について検討を加えた結果、DECの発現誘導の際の転写制御機構を明らかにした。計画で使用予定のマウスは現在、国内での生体がなく、凍結胚からの繁殖となり、予算と時間を要するため、予定とは異なるマウスを使用した。本研究ではマウス胎仔から口蓋裂マウスを得て行うものであり、代替えで使用したA/JJmsSlcマウスの口蓋裂マウスの発生率は810%とういう報告から本研究に使用することとなった。しかしながら、現在のところ約1%の発生率であることから、予定頭数に達するために時間を要している。レーザーマイクロダイセクション(LMD)法を用いて組織を採取顕微鏡にレーザー照射装置が接続された機器を用いて、顕微鏡下でマウス胎仔の口唇口蓋裂を観察後、切片上の標的組織をレーザーによって切り出し採取する。DNAマイクロアレイおよびmiRNAマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析レーザーマイクロダイセクション法で採取した組織からRNAをmiRNeasy Mini Kit (Qiagen)を用いて抽出し、DNAマイクロアレイおよびmiRNAマイクロアレイを用いて網羅的遺伝子発現解析を行う。
電子デバイス用材料の力学特性評価を目的とした微小材料試験機の試作

電子デバイスの構造強度設計に際して必要となる力学特性,とくにデバイス用小型積層材料の強度を評価するための微小材料試験機を試作した。試験機の設計にあたっては,対象とする試験片の大きさを長さ10mm×幅1mm×厚さ3mm程度と想定し,できるだけ簡素な機構で,引張曲げ強度と層間せん断強度を評価できることを目標とした。このような設計概念の基で試作した本微小材料試験機は,試験片の表面に適当な間隔で接触する上下2つずつのエッヂをもち,対称4点曲げ荷重あるいは非対称4点曲げ荷重を負荷することが可能であり,このときの荷重と変位はそれぞれ小型ロードセルとポテンショメータによって測定される。そして,本微小材料試験機を用いて,各種エポキシ樹脂単体およびエポキシ樹脂とシリカ,ガラス繊維,アルミナなどとの複合材の曲げ強度と層間せん断強度の評価を試みた結果,これらデバイス用材料の特性に関して,(1)エポキシ樹脂単体の3点曲げ強度は市販のエポキシ注型材料(通用の大きさ)と比較して,大きな値が得られた曲げ弾性率はほぼ同程度である,(2)シリカ/エポキシ樹脂複合材の曲げ弾性率はきわめて大きい,(3)ガラス繊維強化エポキシ樹脂積層複合材の層間せん断強度はきわめて小さく,曲げ強度の1/8程度である,(4)アルミナ/エポキシ樹脂積層複合材の非対称4点曲げ試験では脆いアルミナ層の引張曲げ破壊が先行するため,層間せん断強度の評価が困難であり,試験片の積層構成に工夫を要すること,などの知見が得られた。そして,総体的には本微小材料試験機が微小材料の強度評価において有効に機能することが確認できた。
光電導性芳香族ビニルポリマーフィルムの光誘起電子移動過程に対する電場効果

(1)電場印加により、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVCz)フィルム中では、顕著ではないが電荷の再結合がマイクロ秒以降で遅くなっていることがわかった。この結果は、前述の従来考えられてきたように、電荷移動錯体の直接の光励起の直後に約2nm程度のイオン対間距離をもつイオン対が出来るのではなく、連続的にホール移動が起こり、徐々に対間距離が大きくなっていくものと考えられることを示唆している。実験的に、相反する電場強度とフィルム厚みの関係から、過渡吸収スペクトルの電場効果の実験は非常に難しいことが分かった。(2)ピコ秒時間域でPVCzフィルム中ホール移動過程の温度効果を検討した。光励起直後のホール移動速度定数には、温度効果が観測されず、電荷再結合定数にわずかに温度効果が観測され、その現象の考察を行った。(3)多孔性高分子吸着剤に吸着したこの種ビニルポリマーの長寿命電荷分離状態の生成と減衰過程について調べた。生成は光誘起電荷分離過程により、長寿命イオン種の減衰は長距離の電子移動過程による事が分かった。(4)種々の溶媒中フラーレンC_<60>の励起一重項と三重項状態の吸収スペクトルは、溶媒の屈折率や誘電率には相関せず、イオン化電位と相関し、それは励起一重項状態のC_<60>の形が歪んでいることによると考えられた。(5) C_<60>とPVCzの二量体モデル化合物の間でのC_<60>励起による光誘起電子移動過程は、C_<60>の励起三重項状態を経て起こることが分かった。Cz環の励起では、Cz環から放出された電子が溶媒和電子となり、その後C_<60>にトラップされる形で、光誘起の電子移動過程が起こることが分かった。(6)極性溶媒中でPVCzとC_<60>の間で光誘起電子移動の関連する光化学反応が起こり、着色生成物(高分子)が得られ、そのフィルムは大きな光電導性を可視光領域に示す事が分かった。フラーレン(C_<60>)をドープしたカルバゾール系二量体化合物の非晶質フィルムについて、電荷移動吸収帯を励起しピコ秒から6ナノ秒までの過渡吸収スペクトルを測定し、光誘起電子移動のダイナミックスについて検討した。メゾ-2,4-ジ(N-カルバゾリル)ペンタン系では、励起直後にカルバゾールカチオンとC_<60>アニオンの吸収が観測され、1.2ナノ秒の時定数でこの両者の吸収は減衰し、6ナノ秒後にはC_<60>の三重項状態の吸収に加え、弱いがC_<60>アニオンの吸収が観測され、光誘起電荷分離過程とそれに続くカルバゾール環に沿ったホール移動過程の存在を確認できた。この系は、ポリ(N-ビニルカルバゾール)系と全く同様に扱えると考えられる。一方、1,3-ジ(N-カルバゾリル)プロパン系では、励起直後においてカルバゾールカチオンの吸収は明確には観測されなかったが、C_<60>アニオンとC_<60>の励起一重項状態によると思われる吸収が観測され、その後1.2ナノ秒の時定数をもってC_<60>の三重項状態の吸収に変化した。

この系では、励起直後に既にC_<60>の励起一重項状態と電荷分離状態が平衡にあると考えられ、本研究の最終目的である光誘起電子移動過程に対する電場効果を、スペクトルの点から調べるのに適した系であることがわかった。また、対照としてC_<60>をドープした各種ポリマーフィルムの過渡吸収スペクトルを測定したところ、ホストポリマーのイオン化ポテンシャルに依存したC_<60>の励起一重項状態によると思われる吸収が観測された。これについて、溶液系とも比較し検討を進めている。電場効果の検討のため、過渡吸収の測定時に試料フィルムに電圧をパルス的に印加できる回路を準備した。ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVCz)-1,2,4,5-テトラシアノベンゼン(TCNB)フィルムについて、ナノ秒レーザーフォトリシスを通常及び印加電場下で行った。その電荷移動錯体の吸収のレーザー励起により生成したTCNBアニオンの吸収の減衰挙動について調べた。電場印加の場合は、ナノ秒時間域では電場の無い場合と同じ減衰を示したが、マイクロ秒時間以降でその減衰は遅くなることがわかった。これは従来の光キャリヤー生成の機構では説明できず、それに対する考え方を改める必要のあることがわかった。光電子機能性分子として注目され、その光電導性高分子フィルムへの添加により光電導性の増感が起こることの知られているC_<60>フラーレンの光励起状態の吸収スペクトルの溶媒依存性について調べた。励起-重項状態の吸収スペクトルは、溶媒のイオン化ポテンシャルに依存し変化することがわかった。一方、励起三重項状態のそれは、溶媒にほとんど依存しなかった。イオン化ポテンシャルの異なる非晶質固体フィルム中でも類似の挙動が観測された。混合溶媒や電荷移動錯体を用いた結果から、これら励起状態の吸収スペクトルの溶媒依存性は、電子供与性の大きな溶媒中では、その溶媒分子によりC_<60>分子の歪みが誘起され、その歪みにより励起状態の吸収スペクトルが変化することに依ると考えられることがわかった。
実証型インタラクティブ臨床システムのユーザビリティと手順の学習可能性に関する研究

本研究では、臨床業務フロー・教育における患者の安全性とヘルスケアの質を、解析や既存技術の改善を通じて向上することを目的とした研究開発を実施する。本研究は、情報通信技術と人間中心設計・ユーザビリティ、学習理論・技術、ビッグデータ解析などの分野横断型の研究であり、電子ヘルスデータ、センサーデータ、高レベルコンテキストデータ、学習行動データなどの多様なデータを扱う。特に、臨床業務・教育において生成・利用された情報を利用して、ヘルスケア業務、技術に基づく学習、技術支援を統合した系統的なアプローチを考案する。考案アプローチでは、臨床業務の効率化と業務エラーの減少のために、看護師が有効かつ効果的と考えるシステムへの要求を考慮する。本研究の初年度である2018年度は、研究分担者のSCHULZ RENEEが9月から着任したため、半年程度の短期間の研究推進となった。そのため、まずは医療現場の従事者に対するアンケートや共同研究を実施しているノルウェー・アグデル大学等の研究者や専門家との議論を通じて、本研究で開発する技術やシステムの方向性について検討を行った。さらに国内外のイベントに参加し、最近の研究動向や技術動向の調査、および今後連携する可能性のある研究者・技術者・医療従事者との交流・議論を積極的に行った。これらの調査や検討の結果に基づいて、研究のアプローチについて準備的な考案を行い、国際会議等での発表を行った。研究は概ね計画通りに推進できている。特に、連携先のアグデル大学への訪問や関連イベントの参加を通じて、研究推進の環境作りや人脈作りについては順調に進んでいる。本研究課題の2年目にあたる2019年度は、初年度に行った医療現場の従事者に対するアンケート結果等に基づいて、ヘルスケア業務、技術に基づく学習、技術支援を行うためのプロとシステムの研究開発および実証実験等を進める。年度の前半は、プロトタイプシステムの開発を行い、実験用データを用いた準備実験を行う。さらに、実証実験を行うための本格的なシステム開発を行い、実験により収集したデータの解析等を行う。
多成分ボース・アインシュタイン凝縮体の量子相の研究

私のこの期間中の研究は、異核フェルミ原子の超流動の研究を引き続き行ったことである。フェルミ超流動は、目下のところ、冷却原子気体において最も活発に研究がおこなわれているトピックスである。フェルミ超流動は、実験的に実現されており、BEC-BCSクロスオーバーの領域が、アップスピンとダウンスピンの原子の数がそろっている場合とそろっていない場合の両方の場合について実現されている。もう一つ注目を集めつつある研究トピックスは2種類のフェルミ原子混合気体の性質に関する研究である。この研究も、理論的および実験的に活発に研究されている。このような背景のもとで、我々は、異核フェルミ原子気体がスピンという内部自由度を持った場合に示す超流動性について理論的に研究し、次の結果を得た。(1)異核フェルミ原子気体の超流動が、ギンツブルグーランダウ自由エネルギーを持ち、その形がスピノールBECのそれに形式が類似していることを見出した。それゆえ、これら2つの系は、対応する平均場の基底状態を持つことを明らかにした。(2)これは、多体的な基底状態が、クァルテット状態などの新しい状態であることを示唆している。ボソンの場合は、多体的な基底状態が知られており、それは、平均場的なポーラー状態ではなく、スピンシングレット対であることが示されている。我々の仕事から、平均場レベルの類似性は、多体状態での類似性に引き継がれることが期待されるが、違いはボソンの場合は2体のスピンシングレット状態であるのに対して、フェルミ粒子の場合は4対のスピンシングレット状態(クァルテットシングレット)であることが強く示唆される。この問題については、今後、数値計算の専門家と協力して取り組む計画である。当該研究期間において冷却原子に関する二つの研究を行った。一つは、BECにおけるダイポール相互作用の効果を研究するための第一歩として、調和振動子に閉じ込められた2粒子がダイポール相互作用する問題を研究した。ダイポール相互作用は長距離かつ非等方的であるために、多体効果としてもこれまで知られていない物理現象が期待できるということがこの問題の研究の動機である。これまでのところ、上記の長距離および非等方性のために、2体問題を解く上で数値上の収束性の悪さなど様々な困難に直面しており、未だ問題の解決には至っていない。二番目の問題として、異核子原子間のペアリングによる超流動性の問題に取り組んだ。この問題は、様々な同位体を持つYb原子の冷却の成功やK原子の冷却実験の進展に鑑みて将来性に富む問題である。このテーマの物理的な興味は、同位体原子が様々な核スピンあるいは超微細スピンを持つために内部自由度に由来した多様なペアリングが期待できることにある。これまでのところ、基本的なハミルトニアンの構成および弱結合極限でのギャップ方程式を解き、いくつかの励起スペクトルを求めることに成功した。1/2よりも高いスピンを持った異核子ペアリングはこれまであまり研究されてこなかったテーマであるが、最近の冷却原子の実験的進展により、今後、多くの知見が得られるものと期待される。この問題に関しては、一定の成果が得られたので、現在、論文化の作業を行っている。フェルミ超流動は現在冷却原子気体における最もホットなトピックスの一つである。フェルミ超流動はBCS-BECクロスオーバーの領域で世界の主要な実験グループによって実現され、クーパー対を組む2種類のフェルミ粒子の数が同じ場合と異なる場合の両方の場合が実現されている。これと平行して現在盛んに研究されているトピックスは、異核種原子の混合気体の研究である。実際、フェルミ粒子からなる異核種混合気体は最近ヨーロッパのグループにより実現された。本研究では、これらの研究の進展を踏まえ、異核種からなる2種類のフェルミ粒子の超流動性の研究を初めて行い、その諸性質を議論した。
漂流マイクロプラスチック調査と魚類への影響に関する研究

当該年度の成果は、大きく分けて2点挙げられる。1つ目は漂流プラスチックの分布量を把握した点であり、2つ目は予備的にではあるが沿岸に生息していた魚類(マアジとマサバ)によるマイクロプラスチックの誤食実態を明らかにした点である。九州西方海上のマイクロプラスチックの分布密度は、1平方キロメートル当たりにすると沖合では360000±130000個で、沿岸域では1100000±290000個であった。これらの密度は、世界的にみても非常に多い値であることから、早急な対策が必要であることが示唆された。また、マイクロプラスチックに限らずそれよりも大型のサイズの海ゴミも船上からの目視調査とトロール操業時の海底に存在する人工物を定量した。一方、九州西岸の沿岸域に生息していたマサバとマアジを釣獲してその胃内容物を精査した調査では、マサバ(n=50)で約50%の個体割合で、マアジ(n=47)でも約43%の割合でマイクロプラスチックが見つかった。今後、マイクロプラスチックの誤食プロセスを明らかにする必要がある。当該年度の成果を研究計画と照らし合わせると、「マイクロプラスチックは広い海域で普遍的に存在している」と「魚介類はマイクロプラスチックを誤食している」という当初の作業仮説を強く支持するものとなった。これらの結果の一部は、平成30年度の第66回日本生態学会大会(神戸)、平成30年度公益財団法人日本水産学会秋季大会(広島)および第139回日本航海学会大会(富山)などで発表を行った。当該年度は日本周辺海域のマイクロプラスチックとその供給源となり得る大型のプラスチック(視認プラスチック)の現存量を明らかにする目的で、漂流マイクロプラスチック、海上および海底ゴミの調査の実施と予備的に魚類のサンプリングと胃内容物の精査を計画していた。いずれの項目も実施、定量することができており新たな課題も明らかになりつつあるが概ね順調に進展している。今後はマイクロプラスチックの現存量調査と魚類の誤食影響評価を実施する。すなわち、漂流マイクロプラスチックの分布密度については、昨年度と同様の方法でニューストンネットによる調査を継続させる。また、潮目など地点による分布密度の差異を明らかにするために、航海毎にラインセクトを設定して複数点(9点)でニューストンネット・サンプリングを実施する。なお、トロール操業時に実施した海底ゴミの調査と漂流大型ゴミの目視調査も継続して実施する予定である。魚類の誤食に関する研究は、野外での誤食実態を詳細に明らかにして、いつ、どこで、どれくらい誤食しているのか明らかにする。更に、飼育実験を開始して誤食メカニズムの解明に迫る予定である。以上の研究活動を通して、学会発表や論文出版で成果の公表を推進する方策である。

平成30年度には委託によりマイクロプラスチックの成分分析を行う予定であったが、学内共同利用機器の使用により当初の計画より低予算で解析が実行できたため未使用額が生じた。このため、令和元年度には更に小型の顕微タイプの赤外分光光度計による解析とシンポジウムでの発表を行うこととし、未使用額はその経費に充てることにしたい。
簡易写真測量とGISの狭域運用による火山・地震性地形変動と人間活動の関係性の研究

本研究は、火山性・地震性地形変動が人間活動に与える影響を考古学的に分析するための手段として、データを迅速かつ簡便に収集するための写真測量をはじめとする各種計測技術と、局地的な各種動態を分析し、結果を視覚化するためのGISの狭域運用を含むデータ分析技術を開発し、さらにこれらデータを調査中に即時活用できる運用システムを確立することを目的とした。まず、発掘調査現場における計測作業の基幹技術としてSfMを利用することで、計測作業の省力化と精度の向上を可能にし、結果として取得される情報量を大幅に増加させることに成功した。さらにオルソ画像を同日中にフィードバックするような運用方法も可能にした。2015年度はまず2015年4月から5月にかけて北海道礼文町浜中2遺跡の第5次発掘調査において、環境・人員などの面で制約の多い状況下での堆積層断面図や周辺微地形の測量平面図などの各種計測作業を写真測量によって行った。さらに2015年8月から9月にかけてイタリア共和国ソンマ・ヴェスヴィアーナ遺跡の第13次発掘調査において、火山性土石流による自然堆積と人工堆積が混在する大深度の大規模堆積層断面の一括三次元計測を写真測量によって行った。つぎに2015年9月に千葉県南房総市永野台遺跡の第1次発掘調査において、地震性の地殻変動による隆起・沈降などの局地的な地形変化の影響が考えられる堆積層断面について、従来の手法による測量作業と併行して写真測量による三次元計測を行い、成果を比較検討した。また永野台遺跡においては、傾斜地における5m前後の低高度からの俯瞰撮影による写真測量の手法の有効性も検証した。これらの異なった環境条件における写真測量による各種の三次元計測データの効果的な収集方法の確立とそれに伴うデータの蓄積と並行して、既存の低縮尺周辺地形図やボーリング調査のデータとこれら収集データを連携して一元的な可視化データに変換する作業を行った。また、これらに付随して、浜中2遺跡における出土遺物の写真測量による三次元データ化作業を行い、約450点の遺物の三次元モデルを生成した。ここまでの作業で、考古学的調査において収集される地形測量図・平面図・断面図・遺物実測図それぞれについて、各種の制約を受ける中で写真測量によって効率的に三次元データ化して収集する手法を確立することができた。2015年度中に行った計3回にわたる遺跡の発掘調査にともなう現地での写真測量による現地での三次元データの収集においては、それぞれの調査現場において、異なる各種の制約があったが、以前から試験的に行っていた写真測量における現場レベルでの計測作業での問題点について、試行錯誤の結果、ほとんどの点について解決することができた。これら技術的な計測作業方法の確立の結果として、3回の調査においては、質・量ともに十分なレベルの三次元データを収集することができた。2015年度の課題としては、計測作業方法における各種問題点の解決と十分な量のデータの蓄積を考えていたので、現時点でこれら課題はおおむねクリアできたものと考えている。2016年度は、2015年度の研究で確立した写真測量・SfMによる三次元計測の手法について、発掘調査現場およびその後の出土資料の三次元情報化の過程における問題点の解消と、即応性・応用利用の研究によって、取得される情報の精度向上と利用局面の拡大を図った。具体的には、5月に北海道利尻富士町沼浦海水浴場遺跡の第1次発掘調査において、前年度の礼文町浜中2遺跡での調査に引き続いて、小規模体制による発掘調査という環境下での各種計測作業について、SfMによる三次元計測でのデータ収集を行った。今年度は新たに、堆積土層各層の上面観を3Dモデル及び抽出オルソ画像という形で累積的に収集することを試みた。これによって、計測作業の省力化と取得計測データの精度向上が同時に実現できることを確認した。次に、8月から9月にかけてイタリア共和国ソンマ・ヴェスヴィアーナ遺跡の第14次発掘調査において、前年度に引き続き火山性土石流による自然堆積と人工堆積が混在する大深度の大規模堆積層断面の一括三次元計測をSfMによって行った。今年度はさらに、3Dモデル化した大規模土層断面からオルソ画像を抽出し、発掘調査現場にフィードバックしてタブレット上で分層線と注記を追加することで情報を補完することを試みた。この結果、従来の土層断面図よりも作業工程を省力化しつつ、精度・情報量ともに向上したデータを収集できることを確認した。他に、10月に沼浦海水浴場遺跡において、UAV空撮による周辺地形測量を行った。これによって、マール地形内に形成されているという沼浦海水浴場遺跡の立地上の特徴を視覚的に再確認した。これら現場での作業と並行して、沼浦海水浴場遺跡出土資料の3Dモデル化作業を行い、現場で収集したデータと併せて報告書を刊行した。また、3月にはイタリア共和国タルクィニアにおいて、制約のある環境下での遺物の3Dモデル化作業も行った。

さらにオルソ画像を同日中にフィードバックするような運用方法も可能にした。2016年度はまず北海道利尻富士町沼浦海岸遺跡における発掘調査において、前年度の運用を受けて改良したシステムで堆積層断面図、周辺地形測量図などの写真測量を行う。その後、イタリア共和国ソンマ・ヴェスヴィアーナ遺跡、千葉県南房総市永野台遺跡においてそれぞれの遺跡の特性に合わせた体制で同様の写真測量を行う。これらの作業と並行して、各種三次元データを統合して一元的に可視化した資料を利用し、GIS上に展開することによって、遺跡における各種の微地形変動が人間活動に及ぼす影響を視覚的に分析することを試みる。特に、現時点での資料の蓄積状況に鑑みて、浜中2遺跡における海面との地点比高差の変遷による活動様態および活動利用域の変遷、ソンマ・ヴェスヴィアーナ遺跡における大規模な土石流による急激な地形変動が建造物構築時の地点選択に与える影響の分析の2点について、重点的に研究を推進する。考古学2015年度後半における原油価格の低下および為替変動による、海外出張時の航空券燃油サーチャージの減少などによって、旅費支出額が若干圧縮されたことによる。2016年度においても原油価格、為替変動の影響はあると考えるので、旅費および洋書の購入予定などに関しては若干の幅をもって考えている。次年度使用額に関しては基本的にこの幅部分が支出の増大方向に振れた場合の担保として考えているが、年度後半において見通しが立った段階で、余剰があるようであれば、論文の投稿および報告書の作成費用に充当する予定である。
ヒト血管内皮細胞と平滑筋細胞の相互作用-PDGFとFGFファミリーを中心に-

ヒト血管内皮細胞はその増殖に線維芽細胞成長因子(FGF)を必要とする。FGFを培養液から除くと、この細胞は休止期に入ることなく細胞数を減じてゆく。この細胞死はタンパク合成阻害剤によって防止されることから、致死タンパクの合成を伴う、遺伝子発現を介した能動的な細胞死であることが強く示唆された。すなわちヒト血管内皮細胞は、FGF飢餓によりアポトーシスが誘導される。これは生体のヒト血管の機能、維持、老化を解析する上で極めて重要であると判断された。平滑筋細胞は、内皮細胞に隣接する細胞である。この細胞はFGFを産生することから、生体内において血管内皮細胞の生存維持因子は、パラクリン的に平滑筋細胞が供給するものと思われる。一方、生体に存在する物質で、アポトーシス誘導にプラスに作用するもの、あるいは細胞の増殖や機能を阻害するものとして、TGFβ、アルキルリゾフォスフォリピド、NO等があげられた。補体系はアポトーシス誘導を修飾した。生体外由来では出血性ヘビ毒やLipid peroxideが内皮細胞に毒性を示し、特にヘビ毒は効率よくアポトーシスを誘導した。これらの因子に対する感受性の、内皮細胞の細胞老化に伴う変化を検討した。これらをいずれも詳細に研究し、10編の論文にまとめた。印刷中の1編を除き、既に学術誌に掲載されている。本年度は以下の研究実績を得た。(1)ヒト血管内皮細胞の培養法の確立:我々はヒト臍帯静脈の内皮細胞(HUVEC)の培養法を確立した。これを本研究においても標準細胞として用いる予定であるが、その組織特異性も考慮しなければならない。そこで、ヒト大動脈、肺動脈、冠動脈、および大網微小血管内皮細胞の初代培養を試み、細胞をストックすると共に、培養法を確立した。(2)ヒト血管内皮細胞の細胞成長因子要求性の検討:HUVECではFGFsが増殖因子であるとともに生存因子でもあることが明らかになった。FGFsを培養系から除くと、細胞はアポトーシスを誘導されて死ぬことが解った。このFGFsを供給している細胞として平滑筋が候補としてあげられる。(3)ヒト血管平滑筋細胞の培養法の確立を試みた。その結果、大動脈、肺動脈から増殖可能な平滑筋を分離した。この細胞の増殖には、PDGFのアイソフォームのうち、PDGF(AA),PDGF(AB)が有効であった。これを分泌する細胞として、血管内皮細胞細胞が候補になる。(4)ヒト血管内皮細胞、平滑筋細胞とも、TGFbetaにより増殖調節を受けることが明らかになった。TGFbetaは、血小板に含まれ血液凝固に際しinactive-formとして放出される。この活性化機構として、内皮細胞と平滑筋細胞との相互作用が示唆された。この細胞はFGFを産生することから、生体内において、血管内皮細胞の生存維持因子は、パラクリン的に平滑筋細胞が供給するものと思われる。生体外由来では、出血清ヘビ毒やlipid peroxideが内皮細胞に毒性を示し、特にヘビ毒は効率よくアポトーシスを誘導した。
西インドの有機農産物直売場における顧客動向と顧客の社会的コンテクストの関連性

本研究の目的は、インドにおける消費者の有機農産物購入に関する意志決定にどのような人口統計学的要因が関係しているのかを明らかにすることである。インドのオランガバードの有機農産物マーケットで実施したアンケート調査の結果、消費者の有機農産物の継続的な購入には、消費者の教育や所得といった人口統計学的要因が影響していることが明らかとなった。当研究の目的はインドにおける有機食品の消費者の消費行動と彼らの社会的背景との関連性を明らかにすることである。マッキンゼーのインド社会調査は、インド国民は2025年までに現在の2倍に相当する平均61,000Rsを食費に使うと予測している。インドの経済成長に伴う所得増により、国民の食に対する関心は、量より食の品質や安全性といった質へと移行していくであろうことを、この数値は示している。また、それに伴い無農薬農産物の国内需要もより高くなってくるだろう。調査の第一段階としてインド工科大学のデータベースを利用し、現在インド国内外の食に関しての考えや、有機農産物に関連したインド独自の現状を精査した。次に、インド経済が現在インフレでその影響が食品関係に大きく関連している事実をふまえ、龍谷大学の河村先生と国際基督教大学の山口先生から消費者向けの調査に対するアドバイスを拝聴しながら、インドの実地調査に向けた最終アンケート用紙を作成した。当研究は消費者の社会的身分、学歴、家族構成、収入が有機農産物購入の意思決定においてどのように影響しているか、または影響を及ぼしていないかを明らかにするものであるので、その趣旨に沿ったアンケートになるよう注意した。またインドの場合は消費者が郵送のアンケートに答えない傾向もあり、インドに赴き4週間かけて有機農産物のマーケットを利用している消費者と直接対面しアンケート用紙に沿って聞き取り調査を行った。その結果食の安全性の意識は学歴、値段、有機農産物市場の利用回数に深く関連していることがわかった。さらに、現地で有名なスーパーマーケットを訪問し、マネージャーたちからインドの消費者動向についてインタビューをし、市場の有機農産物の流通形態を調べた。シンガポールでJETROと現地の日本のシンクタンクを訪問し、現地の消費者と有機農産物が社会においてどうとらえられているかについて聞き取り調査を行った。2011年度は、インドにはほとんどない有機農産物市場の中から、総合農村開発所(Integrated Rural Development:IIRD)による有機農産物定期市を例として取上げ、人口動態変数と人々の有機農産物購入における意思決定がどのように関係しているのかを明らかにすることを目的とする。昨年度実施したアンケート調査結果を分析し、以下のことが明らかとなった。(1)教育水準の高い消費者ほど有機農産物定期市に行かない傾向があることがわかった。教養のある消費者は、有機農産物や制度について十分な知識があるため、インド有機認証に基づいて有機農産物を販売しないIIRDによる認証農家を、容易に信頼していないのではないかと考えられる。(2)ほとんどの消費者が有機農産物定期市の農産物価格が高価であると認識しているにもかかわらず、定期市に足を運んでいるということである。主な理由はスーパーマーケットでは慣行農法による農産物よりも有機農産物は値段が2倍するのに対し、有機農産物定期市では10%高いだけであることが考えられる。(3)有機農産物定期市への訪問回数が多い消費者ほど、再訪問する傾向があることが明らかとなった。このような消費者は、有機農産物や健康に多大な関心をもっていると考えられる。回答者の中には、何度か有機農産物を食べなければ慣行農産物との違いはわからないと述べる人もいた。(4)所得が高い消費者ほど有機農産物を購入する傾向があることがわかった。有機農産物定期市に来ることを止めたという回答者の中に、2年前の経済危機によって所得が減少したために、継続的に来ることができなくなったと述べる人がいた。有機農産物定期市に通うことを止めた人の大部分は民間企業の従業員か自分の事業が破綻した人であった。このような人の所得は、国内の市場状況に大きく影響することは言うまでもない。有機農産物の消費者のほとんどは、教育業界に従事する人か専業主婦である。教育業界の人は学術に関する媒体を通して公的な情報を得ることができると考えられ、専業主婦は食品の安全性や家族の健康に高い関心があるものと考えられる。
液相毛管相分離現象に基づくin-situ細孔分布測定法の開発

飽和溶解度以下の濃度においても、細孔内に発生し得る溶質の相分離現象である“毛管相分離現象"に着目した、膨潤性/収縮性多孔質材料に適用し得る液浸漬状態でのin-situ細孔特性評価手法の開発について、実験的・理論的検討を行い、以下の結果を得た。1.多孔性固体における吸着等温線の測定:数種の多孔性固体につき、全自動ガス吸着装置を用いてその表面積や細孔分布を測定した。各々の材料について、数種の芳香族化合物を吸着質として液相吸着等温線を実測した。2.非多孔性固体における吸着量の測定:多孔性固体と同様の組成を持つ非多孔性固体につき、表面積および芳香族化合物に対する液相吸着等温線を測定した。3.解析法の検討結果:多孔性固体の液相吸着に対する毛管相分離現象の本質的寄与が明らかとなった。さきに我々が提案している臨界半径の表現式と表面吸着量をもとに、Dollimore-Heal法と同様の手順で計算機を用いて液相吸着等温線からの細孔分布を求めた。これを窒素吸着から求めたものと比較したところ定性的にも定量的にも良好な一致が認められ、液相吸着等温線からの細孔分布測定の妥当性が数種の非膨潤性多孔質固体の系で検証された。4.膨潤性多孔質材料への適用のための解析法の改良:膨潤固体においては狭義に吸着量が得にくいため、この情報を必要としないModellessMethodの液相系への適用可能性を検討した結果、45nm程度以上の細孔については本法によって十分に細孔径評価が可能であることが示された。5.膨潤性固体に適したプローブ分子の探索:芳香族溶質では、膨潤性固体での測定精度が低下することを克服すべく、望ましいプローブ分子を探索した結果、環状脂肪族、なかでもシクペンタンがきわめて望ましいプローブ分子であることが明らかとなった。6.非水溶媒系への適用:本測定法は非水溶媒系についても有効であることが明かとなり、適用範囲の拡大を達成した。飽和溶解度以下の濃度においても,細孔内に発生し得る溶質の相分離現象である“毛管相分離現象"に着目した,膨潤性/収縮性多孔質材料に適用し得る液浸漬状態でのin situ細孔特性評価手法の開発について,本年度は非膨潤固体を用いて検討を行い,以下の結果を得た.1.多孔性固体における吸着等温線の測定数種の多孔性固体につき,全自動ガス吸着装置を用いてその表面積や細孔分布を測定し,解析の基礎とした.各々の材料について,数種の芳香族化合物を吸着質として,回分吸着法により液相吸着等温線を実測した.得られた等温線は細孔容積に匹敵する吸着量を持つとともに,気相で言うところのBDDT分類IV型を示し,毛管凝縮と類似の現象である毛管相分離現象の存在が明確に示された.2.非多孔性固体における吸着量の測定上記多孔性固体と同様の組成を持つ非多孔性固体につき,全自動ガス吸着装置により表面積を同定すると共に,水中での芳香族化合物に対する吸着等温線を測定した.3.解析結果多孔性固体での吸着等温線は,非多孔性固体上の吸着量のみでは説明できず,毛管相分離現象の本質的寄与が明らかとなった.

さきに我々が提案している臨界半径の表現式と表面吸着量をもとに,Dollimore-Heal法と同様の手順で計算機を用いて解析し,液相吸着等温線からの細孔分布を求めた.これを窒素吸着から求めたものと比較したところ定性的にも定量的にも良好な一致が認められ,液相吸着等温線からの細孔特性の妥当性が数種の系で検証された.また,表面吸着量は,用いた材料の範囲で顕著な差がなく,気相での窒素吸着のユニバーサルカーブのごとき一般化の可能性が示唆された.一方で,芳香族溶質では表面吸着の寄与は比較的大きく,この測定精度が,細孔分布決定に影響することが計算機を用いた解析で明らかとなった.飽和溶解度以下の濃度においても,細孔内に発生し得る溶質の相分離現象である“毛管相分離現象"に着目した,膨潤性/収縮性多孔質材料に適用し得る,液浸漬状態でのin-situ細孔特性評価法の開発について,本年度は膨潤性固体への適用を前提とした検討を行い,以下の結果を得た1.膨潤性多孔質材料への適用のための解析法の改良膨潤性固体においては狭義の吸着量が得にくいため,この情報を必要としないModellessMethodの液相系への適用可能性を,実測吸着等温線データをもとに,パーソナルコンピュータを用いて検討した.その結果,2nm程度の比較的小さな細孔径領域では精度は低下するものの,45nm程度以上の細孔については本法によって十分に細孔径評価が可能であることが示された.材料開発過程などのように,母材組成が類似の多孔質材料間で比較を行うような場合には,表面吸着量の差はきわめて小さいと考えられるため,本法の適用が特に有効と考えられる.2.膨潤性固体に適したプローブ分子の探索芳香族溶質では表面吸着の寄与が比較的大きく,膨潤性固体での測定精度が低下することを克服すべく,望ましいプローブ分子を,合成吸着剤上での吸着量を実測することにより探索した.その結果,環状脂肪族が良好な性質を有すること,なかでもシクロペンタンの表面吸着量はほぼ無視小でありきわめて望ましいプローブ分子であることが明らかとなった.3.逆転系(非水溶媒系)への適用親水性多孔質固体への,有機溶媒中の水分の吸着を対象に吸着等温線を実測し,非水溶媒系での毛管相分離現象の特性測定・解析を行った結果,毛管相分離臨界細孔径の定量的表現は,非水溶媒系においても妥当なものであり,さらに,実測した吸着等温線は,表面吸着と毛管相分離の和からなるとする解析によって良好に説明できたことから,本測定法は非水溶媒系についても有効であることが明かとなり,適用範囲の拡大を達成した.
魚類の苦痛を軽減させる炭酸麻酔の作用機序解明

魚類実験や生産において、麻酔は、動物福祉をふまえ、必要不可欠である。魚類の麻酔は、全身麻酔で、麻酔は投薬・標識装着・測定・手術・安楽死などにもちいられ、薬品や炭酸などによる化学的麻酔、低温や電気ショックなどによる物理的麻酔などがある。回復が必要な場合は前者が、安楽死には後者が使われる。しかし、魚類においてどの化学的麻酔が、薬理作用および経済面を軽減し、生理作用に影響をおよぼすか否かについて調べた例は少ない。また、魚類は生息場所が水中という浸透圧調節など複雑な要因が重なる特異環境のため、化学的麻酔の作用機序についての研究はほとんどない。そこで、本研究では、まず、化学的麻酔である炭酸に着目、その作用により脳の活動が抑制されるか否かを可視化することを試みた。明暗がはっきりとしている白色水槽と黒色水槽をもちい、それぞれの水槽で背地適応魚ヒラメを炭酸麻酔にかけた後、麻酔水槽の逆の色の水槽で覚醒したヒラメの動態を観察した。その結果、黒色の水槽で炭酸麻酔にかけた個体は覚醒直前まで体色は黒に近い暗い色であり、白色の水槽で麻酔した個体は覚醒直前まで明るい色であった。このことから、炭酸麻酔時は脳の活動が抑制されることが考えられた。そこで、これらの個体から脳および体表の採取、採血をおこなった。得たサンプルから、血中コルチゾル、グルコースおよびL-乳酸濃度を測定、麻酔時おけるストレス因子の動態を調べる予定であったが、サンプル調製の不調により、予定していたホルモン測定および遺伝子解析実験を行うことができなかった。研究初年度、計画通り実験を実施していた。しかし、北海道胆振東部地震による停電の影響でサンプル調製の不調により、予定していたホルモン測定および遺伝子解析実験を行うことができなかったのが、主な理由である。今年度は、昨年度の再試験を行うとともにサンプルを再調整、解析を実施する。また、研究計画に記載した今年度の研究も推進する。
匂いで惹起される摂食行動の神経回路機構の解明

本研究は、匂いで惹起される摂食行動の神経回路機構を明らかにすることで、これまでほとんど不明であった嗅皮質の機能に迫るものである。トレーシング実験等を行い、摂食中枢である視床下部外側部に直接投射する抑制性ニューロン集団が存在する新しい嗅皮質領域、ventral olfactory nucleusを発見した。また、電気生理学的手法を用いて、匂いで惹起される摂食行動中のventral Tenia Tectaニューロンの活動を調べたところ、各行動状態特異的に活動するニューロン群を発見した。動物にとって嗅覚は、食物の探索・識別や捕食者の発見など、生存のために必須の感覚である。嗅覚研究は、嗅細胞からの軸索が直接投射する嗅球での情報処理の基本ロジックは明らかとなってきたが、嗅球からの情報が統合される嗅皮質での機能はほとんど不明であり、嗅覚情報処理機構の全容を明らかにするためには嗅皮質の機能解明が必須である。解剖学的に嗅皮質は多数の亜領域から構成されているが、それぞれの機能に関しては不明である。我々は、嗅皮質の1領域であるTenia Tectaからニューロン活動を記録し、この領域に、マウスが匂いを手掛かりとした摂食行動中に応答変化させるニューロン群が存在することを突き止めた。Tenia Tectaは視床下部外側部に直接投射しているとの文献があり、匂い入力を摂食行動に変換させる重要な回路であると推察された。視床下部外側部より逆行性トレーシングを行ったところ、Tenia Tectaニューロンはほとんど染まらず、すぐlateral領域のニューロンが染まった。このニューロン群をさらに詳しく調べたところ、これまで解剖学的に確立されていない新たな領域に存在するニューロン群であることが分かった。この領域は嗅球からの直接入力を受けるため、嗅皮質と分類できる。また、Tenia Tectaからも入力を受けると考えられる。当初の予測とは異なったが、この新しく見つかった嗅皮質領域(嗅皮質X)から視床下部外側部へ直接投射するニューロン群が、匂い入力を摂食行動に変換する回路上で重要な役割をしていると考えられる。ニューロンの応答パターンから、Tenia Tectaも本回路上で重要な役割をしていると考えられ、今後は、この2領域の機能解析を進めていき、摂食行動をトリガーする嗅覚入力の脳内回路機構を明らかにする。当初予定していた、マウスを用いた匂いを手掛かりとした摂食行動系の確立、光遺伝学的手法の導入、光遺伝学と電気生理学を融合させた細胞同定法の技術の確立を行った。また、当初の予測とは異なっていたが、嗅皮質から視床下部外側部に直接投射するニューロン群を同定した。嗅皮質から視床下部外側部に直接投射するニューロン群が、匂い入力を摂食行動に変換する上で重要な役割をしていると推察されるため、このニューロン群を同定できたことは今後の研究遂行上重要である。動物にとって嗅覚は個体の生存に重要な感覚であるが、その脳内回路機能は不明な点が多い。特に、嗅皮質の機能はほとんどわかっていない。Tenia Tecta(TT)の機能を明らかにするため、匂いを用いたGo/No-go学習系を新たに導入した。これにより、行動状態を細かく定義し、各行動状態におけるTTの応答様式を検討した。予想されたとおり、匂いを嗅ぐ時や報酬を得た時に応答するニューロンを発見した。また、それ以外に、匂いポートに鼻を入れた時や、報酬ポートへの移動、報酬期待時など様々な行動状態に対応して特異的に応答するニューロンを発見した。さらに、順行性、逆行性トレーシングを行い、TTの解剖学的特徴を明らかにした。TTからの出力は嗅球や梨状皮質など、嗅覚系領域と相互に接続していることが分かった。さらに、TTは内側前頭前野からの直接入力を受けることもわかった。これらの結果は、内側前頭前野からの様々な行動状態の情報がtop-downでTTに入力されていることを示唆する。嗅皮質Xの解剖学的特徴についてさらに研究を進めた。詳細なトレーシングの結果から、嗅皮質Xは前嗅核のすぐ腹側、側坐核の吻側、前梨状皮質、嗅結節に囲まれた領域に存在する核であることが分かり、Ventral Olfactory Nucleus (VON)と名付けた。VONニューロンの多くはGAD65/67陽性で、抑制性の細胞であるが、側坐核のマーカーであるDARPP32は陰性であった。また、嗅球から直接入力を受け、視床下部外側部に出力することを確かめた。さらにVONニューロンは、梨状皮質など他の嗅皮質領域から入力を受けるばかりでなく、内側前頭前野や眼窩前頭皮質などからも直接入力を受けることが分かった。また、光遺伝学的手法と電気生理学的手法を用いて、視床下部外側部に投射するVONニューロンの性質を調べる実験を継続遂行中である。

嗅皮質Xから視床下部外側部へ投射するニューロンの解剖学的性質に関して、さらに詳細に解析する。また、光遺伝学的手法と電気生理学的手法を融合させた方法を用い、嗅皮質Xに存在する外側視床下部外側部に投射するニューロン群の、匂いを手掛かりとした摂食行動時における応答様式について詳しく調べる。Tenia Tectaニューロンの応答様式と比較し、回路機能を明らかにする。また、光遺伝学的手法を用いて、嗅皮質Xから視床下部外側部に投射するニューロン群を特異的に刺激または抑制し、匂いを手掛かりとした摂食行動にどのような影響が出るかを詳しく調べる。さらに、Tenia Tectaニューロンにも同様の手法を用いることで、Tenia Tectaと嗅皮質Xが匂い入力を摂食行動に変換する脳内回路上でどのような役割をしているのかを明らかにする。神経科学