hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
キイロショウジョウバエを用いた脳の連合野神経回路構造の体系的解析

本研究は、脳解析のモデル系である黄色ショウジョウバエにおいて異種の情報を統合する機能を持つ連合野に注目し、細胞の網羅的な同定を目指した。3939のGAL4エンハンサートラップ系統をスクリーニングして、多様な神経細胞の一部分のみを可視化し、共焦点蛍光顕微鏡で観察記録した。まず、キノコ体の入出力である「傘部」「葉部」について、従来細かい内部構造が知られていなかったのを詳しく解析した。その結果、傘部については従来知られていなかった新しい入力部位を発見し、topknotと命名した。葉部については、従来知られていたα、α'、β、β'、γの5つの領域を解析し、α、α'を3層3節、β、β'を3層2節、γを1層5節の、計35の領域に区分した。また葉部は縦方向の分岐と横方向の分岐があるが、層の構造は両者で相同であることを発見した。さらに、それぞれの領域と脳の他の部分とを結ぶ回路を調べ、傘部については新たに2種類、葉部については12種類の神経回路を同定した。葉部には、1)縦分岐と横分岐のそれぞれ基部同士を結ぶ回路、と2)縦分岐の先端部と脳の他の領域、横分岐の先端部と脳の他の領域を結ぶ回路とがあった。後者では、縦分岐と横分岐では接続されている脳領域に明確な違いがあり、これらの2つの分岐は異なる入出力信号を受けていること、すなわち機能的に大きな差異があることが示唆された、中心体については、その構造の根幹をなす楕円体や扇状対領域を構成する神経の一部のみを特異的にラベルするGAL4エンハンサートラップ系統をスクリーニングし、特に扇状体領域の特定の層に投射する2群の神経を得た。これらの神経を高い特異性でラベルする系統が得られたのは初めてだったので、中国とドイツの研究グループと共同でその機能を解析した。その結果、これらの神経が図形の輪郭の傾きという特定の視覚パラメーターの記憶に深く関与していることが分かった。本研究で対象とする2つの脳領域(キノコ体、中心体)のうち、本年度は前者の解析に力を注いだ。まず、キノコ体の入出力部位である「傘部」と「葉部」について、従来細かい内部構造が知られていなかったのを詳しく解析した。その結果、傘部については従来知られていなかった新しい入力部位を発見し、葉部については、従来知られていた3つの領域α/β,α'/β',γを、前二者を、それぞれ3層2節、後一者を5節に領域分けした。また葉部には縦方向の分岐と横方向の分岐があるが、層の構造は両者で相同であることを発見した。葉部には、1)縦分岐と横分岐のそれぞれ基部同士を結ぶ回路、と2)縦分岐の先端部と脳の他の領域、横分岐の先端部と脳の他の領域を結ぶ回路があった。後者では、縦分岐と横分岐では接続されている脳領域に明確な違いがあり、これらの2つの分岐は異なる入出力信号を受けていること、すなわち機能的に大きな差異があることが示唆された。今年度はさらに、もう1つの研究対象である中心体について、その回路を特徴的にラベルする系統のスクリーニングを行った。

中心体には脳前方、脳後方正中部、脳後方側方部の3ケ所から神経細胞が投射するが、それらについて特徴的な細胞群をラベルするGAL4エンハンサートラップ系統を得ることができた。本研究で対象とする2つの脳領域(キノコ体、中心体)のうち、本年度は前者の解析を完成させ、後者の解析を新たに展開した。まず、キノコ体について、昨年度発見した「傘部」の新しい入力部位から「葉部」への投射を解析し、その結果、他の入力部位からの投射は葉部に整然とした層状構造を作るのに対し、この入力部位からの投射は、層的には中心層の最外部に限局されるものの、多数の結節を持ち、不規則な投射を示す、極めて特殊な構造であることを解明した。また傘部と脳の各部を結ぶ神経経路を同定した結果、この入力部位の神経は、他の神経とことなり嗅覚系からの情報を受け取らず、脳のより高次の領域からの信号を受けていることが分かった。葉部については、昨年度同定した葉部と脳の各部を結ぶ神経の構造をさらに詳しく解析した結果、葉部の縦分岐と横分岐では接続されている脳領域に違いがあるだけでなく、葉部を構成する各層の間にどの程度の層間連絡があるかという点でも大きな違いがあることが分かった。これらを総合して、傘部、葉部、脳の他の各部位との間にどのような連絡があるかをまとめた論文を現在取りまとめている。中心体については、GAL4エンハンサートラップ系統を用いて脳前方、脳後方正中部、脳後方側方部の3ケ所から投射する神経細胞群を昨年度に同定したが、視覚情報の学習記憶処理にこれらの神経が関与している可能性が考えられたため、これらの系統を用いてドイツ・中国の研究室と共同研究で行動実験を行った。その結果、特に脳後方側方部から投射する神経が、視覚情報の特異的な要素の学習に関与していることが示された。さらにこの知見をふまえ、低次視覚中枢で処理された視覚情報が中心体に伝達される経路を解明するため、低次視覚中枢と中心体の中間に位置する二次視覚中枢である、前部視覚中枢(vlpr)の構造を抗体染色によって解析した。
生態系配慮施設が持つリスクを軽減する維持管理手法の開発

生態系配慮施設は生物多様性の保全に寄与する一方で、堆積が水路の機能を低下させたり、物質フローの均質化をもたらすことが確かめられた。本研究では水路内の遷移を計測する手法をいくつか開発した。江払い、草刈りは重労働であることが確かめられ、高齢化の進む農村部では生態系配慮施設の導入に対する障害となり得ると考えられる。遺伝的多型を持つ集団が局所的に生息していることが確認された。生態系配慮施設を造成する際に必要な条件は以下の通りである。1)流域の土地利用など上流からの土砂供給量を決定する要因に配慮すべきである。2)人力による維持管理能力に応じて、近自然的工法と従来工法の組み合わせを検討する必要がある。3)水路のネットワーク化を進める時、個体群内の遺伝的特性を考慮する必要な場合がある。堆積物が浚渫された環境配慮型農業排水路において、土砂が再度堆積する過程と生態系の遷移を把握するため、横断測量等の手法によりデータの収集を開始し、2010年4月から11月までに堆積した土量を算出した.また堆積・植物群落の発達プロセスおよびこれに伴う水の流れの変化と,水生昆虫の炭素安定同位体比の関係を解析した。この結果,水生昆虫の炭素安定同位体比が,水路内の土砂堆積等の影響を強く受けて変化する「水の流れの複雑さ」を指標することが示唆された。環境配慮型水路における植生や流況などの常時環境モニタリングを実現するために、カメラおよび各種センサーと通信装置を一体にした屋外用の簡易計測機器システムであるフィールドサーバ(イーラボエクスペリエンス社)に改良を加え、圧力式水位センサーを組み込み、また太陽光パネルでの電源供給による自律型システムを構築した。農業排水路とその水路法面における江払い作業と草刈り作業のRPEとRMRを算出し、その規定要因を考察した。試験対照区における実地試験の結果、江払い作業・草刈り作業ともにRPEは「きつい」、RMRは「重労作」に分類された。草刈り作業のRPEとRMRの規定要因として被験者のBMIや機器操作の熟達度・心理的要因等が、江払い作業に関しては土の重量やスコップで浚う高さ等が影響していると推察された。遺伝的多型(グループ)の空間分布を明らかにするため、栃木県内のドジョウのミトコンドリアDNA遺伝子を分析した。当県には既存の3グループの他に、韓国系と推定される新たなグループが存在した。これらのグループ形成と環境配慮型整備地区との関係を整理し、他地域と比較可能な遺伝的多型指標について、ハプロタイプ多様度、塩基置換率、ペアワイズφst等を抽出した。複数の水路横断面のうち,陸化に至っていない湿地など多様な環境を含む横断面は,遷移が進まない均質な水路横断面や,遷移が進んだ横断面より水生動物の多様度指数が大きかった。生態系配慮型水路では,悉皆的な土砂上げ,草刈りをする場合,逆に管理できず遷移が進む場合は種多様性が小さいと考えられる。物理的・生物的環境が複雑な横断面で採取されたユスリカの炭素安定同位体比の標準偏差は大きく,評価指標の一つとなり得ることが示された。圃場整備による維持管理労力の節減効果を明らかにするための基礎として,圃場整備前の畦畔における除草作業の定量化と,その規定要因について考察を行った。その結果,畦畔の除草作業は中・重労作に該当し,その規定要因として作業時の熱環境や作業方法,植生長等が関係していることを明らかにした。また除草作業時の立ち位置や姿勢,植生の種類なども身体に負担をかける要因と考えられた。岩手県奥州市の環境配慮型の施工を行った原川排水路の浚渫後の土砂の堆積状況や植生遷移について,屋外用の監視計測システム(FieldServer)を用いて画像や水位のモニタリングを行ったところ,7月の草刈り後,1ヶ月でヨシなどのイネ科草本の草勢が回復し,9月中旬にピークとなることが把握できた。また,水位は降雨量が増える8月から増加する傾向を示し,11月下旬以降に急激に低下した。農業水路における魚類の遺伝的多型と注目すべき遺伝的グループについて検討した.いさわ南部の原川と白鳥川を対象にドジョウのミトコンドリアDNAを解析した結果,両河川の個体から9ハプロタイプが特定され,これらはロシア系と在来系の遺伝子グループに属した.

各河川のハプロタイプ数に差はないが,遺伝的特徴(注目すべきグループ)を反映するタイプが出現し,これらは原川では区間的,白鳥川では部分的に分布した.環境配慮型水路における魚類の炭素・窒素安定同位体比は,遷移が進んだり多様な土地利用からなる場合,分布域が広くなるなど固有性を示すことが明らかになった。インターバルレコーダーと画像解析ソフトを組み合わせることにより,農業水路における土砂の堆積状況を計量する手法を開発した。これを利用して,別途環境配慮型水路における堆積予測システムの開発する。平成23年度に継続して,農業水路における魚類の遺伝的多型と注目すべき遺伝的グループについて検討した.いさわ南部の原川,白鳥川,北股川を対象にドジョウのマクロサテライトDNAを解析した結果,3河川間での遺伝的集団構造が明らかになった.原川と北股川の集団は水系レベルで異なり,白鳥川は両河川の混合集団であると推定された.さらに,白鳥川には局所的に存在する当該河川の固有集団も存在することが示唆された.維持管理労力の軽減を図る整備計画手法を構築するために,圃場整備前後の維持管理面積をGISによって定量化し,区画や法面形状の変化を再現する3次元景観モデルを作成した。その結果,対象地区では整備によって圃場内作業が効率され,かつ維持管理作業面積が減少したことを確認した。また畦畔法面の管理作業の軽労化には,法面面積の増減のみならず区画数や勾配,作業機械などの観点から検討することが重要と考えられた野外監視計測システムFieldServerを利用し,岩手県奥州市胆沢区小山の原川排水路の植生および流況をモニタリングした。水路湾曲部および湾曲部上流の水路内にはクサヨシやヨシ,マコモが見られ,8月以降に草勢が旺盛になり9月中旬には両岸を覆うほど群落が拡大した。9月下順以降,イネ科が枯死しはじめ,群落は衰退し11月には7月以前の被覆程度となった。また,水位の変動については,9月から11月中旬にかけて上昇傾向が続き,11月下旬以降,急激に低下する傾向が認められた。農業水利施設における生態系配慮施設において,生態系の遷移が生物多様性を減じる可能性があること,比較的短い水路区間内に注目すべき遺伝的特徴を持つグループが存在することが判明した。これらは生態系配慮施設が生物多様性に対するリスクを有する可能性があるという,当初の想定を裏付ける結果であり,維持管理に関するデータの蓄積・解析も進んでいる。以上から,予定通り最終年度にリスクを軽減する維持管理手法の検討を行える段階に達している。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までの成果を踏まえ,生態系配慮施設が有するリスクの総合的な評価および生態系の健全性の時空間的評価を行い,リスクを軽減し健全な生態系を持続させる管理手法を立案する。
インテグリン機能増強による癌細胞のプログラム細胞死誘導とその抗癌剤創製への応用

1.Ras経路の不活性化を介した細胞死誘導:TNIIIによってβ1インテグリンを活性化した時の細胞内シグナル分子の活性化動態を観察した結果、FAK(Tyr397)、src(Tyr416)、FAK(Tyr925)の脱リン酸化に加えて、Rasの不活性化に続いて下流のAkt、Badの脱リン酸化が認められ、最終的にカスパーゼ非依存性DNA断片化が確認された。そこでカスパーゼ非依存性アポトーシス誘導因子であるAIF(apoptosis inducing factor)の細胞内動態を見た結果、TNIIIによってAIFの核移行が促進された。2.Rac経路を介したROS産生:TNIIIによりRacの活性化とROS産生上昇が観察された。TNIIIによるアポトーシスが不活性変異型Rac導入や抗酸化剤NACの併用によってブロックされたことから、Rac/ROS経路の関与が示唆された。3.Ras活性レベルと細胞死:正常線維芽細胞NIH-3T3では、TNIIIによるインテグリン活性化に伴い、Rasの活性化が引き起こされたのに対し、悪性細胞WI38VA13ではRasは一過的に不活性化した。この違いを明らかにすべく以下の検討を行った。まず、TNIIIは高濃度では、上記のように一過的にRasを不活性化したのに対し、低濃度では逆に活性化した。さらに、恒常的活性型Rasを導入すると細胞死が誘導された。次に、活性型Rasを安定的に発現するNIH-V7を調製し、TNIII応答を親株NIH-3T3と比較した。まず、Rasの活性化を調べると、NIH-3T3では、不活性状態にあるRasがTNIIIによって活性化されたのに対し、NIH-V7では、TNIIIを作用させると恒常的活性状態にあるRasが短時間で一過的に不活性化した。また、TNIIIを作用させた時の細胞の生存状態をみると、NIH-3T3ではTNIIIの濃度に依存して生存数が上昇したが、NIH-V7では逆に生存数減少が確認できた。以上から、TNIIIは、恒常的活性化状態にあるRasにさらなる活性化シグナルを伝えてRasのダウンレギュレーションを引き起こし、その結果として未知のシグナル経路が作動してアポトーシスが誘導されることが示唆された。TNIIIによるがん細胞死誘導における活性型Rasの関与の究明---Rasが恒常的活性化しているWI38VA13細胞では、TNIII高用量によってβ1インテグリンを強く活性化すると細胞がアポトーシスを引き起すのに対し、低用量によってインテグリンを弱く活性化すると細胞の生存がむしろ亢進すること、活性型ras遺伝子を一過的導入するとアポトーシスが誘導されることが判明した。また、WI38VA13細胞をMEK阻害剤処理すると、Rasの活性化が顕著に上昇することも明らかになり、Ras/MAPK経路が過剰の活性化シグナルに曝されると、ネガティブフィードバック機構が機能してERKの活性化抑制が起こることが示された。

この時のERK不活性化のアポトーシスへの関与を明らかにすべく、現在、恒常的活性型および不活性型mek遺伝子安定発現株を作製している。TNIII誘導性がん細胞死の分子機構の究明--TNIII誘導性細胞死とJNK活性化の関連を解析したが、JNKの関与はないものと考えられた。一方、TNIIIによってPI3-K/Akt経路が不活性化することが新たに明らかになったことから、この現象とTNIII誘導性細胞死との関連を明確にすべく、恒常的活性型および不活性型Akt遺伝子導入細胞株を調製している。更に、TNIIIによる細胞死誘導に先立って、Aktキナーゼ基質であるBadのリン酸化の低下ならびにBcl-2/BclXl発現低下が認められ、アポトーシス誘導との関連が推測された。インテグリン凝集性ナノ粒子の分子設計--TNIIIによるがん細胞死の高率化を目的としたインテグリン凝集性ナノ粒子の調製に先立って、ペプチドTNIII内の活性配列の限局を実施した結果、TNIIIの活性領域YTITIRGV中の2ヶ所のIleと塩基性アミノ酸Argが活性発現に必要であることが明らかになると共に、この知見を更に発展させることにより、TNIIIの作用を媒介する細胞膜受容体の実体が明らかになった。即ち、塩基性TNIIIは細胞膜上の酸性分子ヘパラン硫酸プロテオグリカシに結合すること、また、受容体型プロテオグリカンの一つであるシンデカン-4がTNIIIの作用を媒介していることが明らかになった。更に、このシンデカン-4は、従来の知見とは異なり、細胞外領域がインテグリンと直接相互作用することで活性化するという新しい機構が機能していることが示された。来年度は、これらの知見も含め考慮することにより、がん細胞をより高率に殺傷するインテグリン凝集素の開発を進めたい。我々は、接着の足場となるマトリックス分子自身の内部にインテグリン活性化を正負に調節する機能部位が存在することを明らかにしてきた。その一つであるテネシン-C分子内の機能部位を含むペプチドTNIII(後述)によって、足場拘束性が低下した悪性細胞WI38VA13のインテグリンを活性化するとその造腫瘍性が消失すると共に、強制的にマトリックス上に接着させると変異活性型Rasを発現するがん細胞の場合は、カスパーゼ依存性細胞死が誘導されることを見出した。重要なことに、TNIIIは正常繊維芽細胞に対しては、増殖因子のように生存、増殖をむしろ亢進する。本年度は、インテグリン活性化ペプチドTNIIIによるがん細胞のプログラム細胞死誘導の分子機構を究明すると共に、インテグリンを分子標的とした抗がん剤創製を展望し、TNIIIによる細胞死誘導を高率化するためのTNIIIの分子修飾を行い以下の結果を得た。1)WI38VA13をTNIII処理すると、細胞がG2/M期で停滞すると共に、細胞が二核化することが明らかになった。インテグリン活性化作用をもつMg2+でも同様の傾向が認められ、インテグリン活性化が関与する可能性が示された。2)TNIII処理すると、サイクリンBに続いてサイクリンDの発現を上昇させた後、pRBの脱リン酸化を引き起こした。そこで、M期に同調させた細胞にTNIIIを作用させたところ、対照において分裂が終了した90分後でもサイクリンBの発現レベルが高く維持されていた、かつMAPK/ERKの脱リン酸化も認められた。
NPD製マイクロボールエンドミルに対するレーザ/プラズマ複合加工技術

単結晶ダイヤモンド(SCD)より耐摩耗性や耐欠損性に優れたナノ多結晶ダイヤモンド(NPD)に対してレーザ加工とイオンエッチングを行い,工具の先端半径が50&micro;mで刃先の丸み半径が1nm以下のマイクロボールエンドミルを成形できる,工具成形技術を確立するために,以下の2テーマの実験を行っている.1.短時間でNPDをマイクロボールエンドミルの形状に成形できるレーザ加工技術の開発2. 1で成形したNPD製マイクロボールエンドミルの刃先の丸み半径を1nm以下にできるイオンエッチング技術の開発平成30年度は,1の項目に関しては,ナノ秒パルスレーザでは,加工中にレーザの熱による熱影響層が生成され,下項に必要な熱の伝達が阻害されるため,除去量にムラができ,加工面にうねるが生じたため,レーザを熱影響の少ないフェムト秒パルスレーザに変更し,レーザ加工条件の選定を行った.その結果,ナノ秒パルスレーザと同様に工具形状の成形を行うことはできたが,ナノ秒パルスレーザと同じように問題になっていた加工面のうねりが生じていた.2の項目に関しては,レーザ加工面に生じていたうねりのために,刃先丸み半径が0.1nm20nmの間でゆらいでいると言った問題が生じていたが,実験装置の改良や,加工条件の最適化が進んだため,レーザ加工面にうねりが残っていたとしても,刃先の丸み半径を0.1nm5nm程度に平均化することができた.条件次第では1の問題が解決しなくとも,刃物全体の刃先の丸み半径を1nm以下に成形できる可能性があるため,継続して研究を行う必要がある.当初の予定であれば,NPD製マイクロボールエンドミルのレーザ加工技術の開発は平成29年度の段階で完了しているはずであるが,ナノ秒パルスファイバーレーザの熱影響の問題を解決するために,2017年に導入したフェムト秒パルスレーザでより形状精度の高いマイクロボールエンドミルの成形を目標にレーザ加工条件の選定を行っているため,研究を継続して行っている状況である.ただし,NPD製マイクロボールエンドミルの刃先の鋭利化に関しては,刃先の丸み半径を目的の1nm以下に成形することには成功しており,平成30度の問題であった刃先丸み半径が0.1nm20nmでゆらぎも,0.1nm5nm程度まで改善することに成功している.平成31年度は,1.レーザ加工面の表面がきれいであれば,鋭利化のために行うイオンエッチングの時間を短縮できるため,レーザ加工のみで加工面の粗さを200nmRz以下に成形できる加工条件を求める.2.フェムト秒パルスレーザを用いてNPDに対して微細形状を加工が可能であることが確認できたため,実際にNPD製マイクロボールエンドミルの加工を行う.3. NPD製マイクロボールエンドミルの刃先全体の丸み半径を1nm以下にできるイオンエッチング条件の選定を引き続き行う.4. NPD製マイクロボールエンドミルの刃先の丸み半径を150nmの範囲で成業できるイオンエッチング技術の開発を行う.といった4つの研究を行う.刃先の丸み半径が1nm以下のNPD製マイクロボールエンドミルを作るに当たって,最初の工程であるダイヤモンドを目標の工具形状に粗成形するレーザ加工時の刃先丸み半径のばらつきは,後に行うイオンエッチングに大きく影響を及ぼす.そこで,レーザ加工を行ったNPD製マイクロボールエンドミルの刃先丸み半径のばらつきを少なくできるレーザ加工技術の開発を行った.当初の予定通り,レーザ加工条件の選定を行ったが,ナノ秒パルスファイバーレーザを用いたレーザ加工では,加工中にレーザの熱による熱変質層が生成され,加工に必要な熱の伝達が阻害されるため,除去量にムラができ,加工面にうねりが生じていることが明らかになった.そこで,使用するレーザを2017年に導入した熱影響の少ないフェムト秒パルスレーザに変更し,フェムト秒パルスレーザを用いた微細形状の加工技術を新たに開発することを試みた.その結果フェムト秒パルスレーザを用いてナノ秒パルスファイバーレーザと同様の微細形状加工が可能であることが確認できた.また,レーザ加工を行ったNPD製マイクロボールエンドミルに対して,刃先の丸み半径を1nm以下にできるイオンエッチング技術の開発をレーザ加工技術の開発と並行して行った.当初は本年度中に刃先の丸み半径を10nm以下にすることが目標であったが,加工条件の選定や実験装置の改良を行うことで, NPD製マイクロボールエンドミルの刃先の丸み半径を1nm以下に成形できるイオンエッチング技術の開発に成功した.ただし,上記レーザ加工の問題が解決できていないため,刃先の丸み半径は0.1nm20nm程度でゆらいでいる.当初の予定では,NPD製マイクロボールエンドミルのレーザ加工技術の開発は平成29年度の段階で完了しいるはずであるが,パルス幅の長いナノ秒パルスファイバーレーザを用いたレーザ加工の特性上,熱影響を完全に除去することは難しくレーザ加工後の刃先丸み半径のばらつきを完全に除去することは困難であると判断し,断念した.しかし2017年度に熱影響が少ないとされるフェムト秒パルスレーザを新たに導入する機会に恵まれたため,フェムト秒パルスレーザを用いて刃先丸み半径のばたつきが少ないNPD製マイクロボールエンドミルの成形技術の開発を開始した.

フェムト秒パルスレーザは導入して間もないため加工特性の違いや,これまで開発したナノ秒パルスファイバーレーザを用いた形状加工技術がフェムト秒パルスレーザでのレーザ加工に応用できるか分からなかったため,平成29年度後半は,フェムト秒パルスレーザの加工特性を調査することに注力した.そのため,NPD製マイクロボールエンドミルの形状成形を行うに至っていない.しかし,凸状ディンプル等の3次元形状の加工が可能であることは確認できた.また,NPD製マイクロボールエンドミルの刃先の鋭利化に関しては,イオンエッチングを用いることで本研究の目標であるNPD製マイクロボールエンドミルの刃先の丸み半径を1nm以下にすることには既に成功している.単結晶ダイヤモンド(SCD)より耐摩耗性や耐欠損性に優れたナノ多結晶ダイヤモンド(NPD)に対してレーザ加工とイオンエッチングを行い,工具の先端半径が50&micro;mで刃先の丸み半径が1nm以下のマイクロボールエンドミルを成形できる,工具成形技術を確立するために,以下の2テーマの実験を行っている.1.短時間でNPDをマイクロボールエンドミルの形状に成形できるレーザ加工技術の開発2. 1で成形したNPD製マイクロボールエンドミルの刃先の丸み半径を1nm以下にできるイオンエッチング技術の開発平成30年度は,1の項目に関しては,ナノ秒パルスレーザでは,加工中にレーザの熱による熱影響層が生成され,下項に必要な熱の伝達が阻害されるため,除去量にムラができ,加工面にうねるが生じたため,レーザを熱影響の少ないフェムト秒パルスレーザに変更し,レーザ加工条件の選定を行った.その結果,ナノ秒パルスレーザと同様に工具形状の成形を行うことはできたが,ナノ秒パルスレーザと同じように問題になっていた加工面のうねりが生じていた.2の項目に関しては,レーザ加工面に生じていたうねりのために,刃先丸み半径が0.1nm20nmの間でゆらいでいると言った問題が生じていたが,実験装置の改良や,加工条件の最適化が進んだため,レーザ加工面にうねりが残っていたとしても,刃先の丸み半径を0.1nm5nm程度に平均化することができた.条件次第では1の問題が解決しなくとも,刃物全体の刃先の丸み半径を1nm以下に成形できる可能性があるため,継続して研究を行う必要がある.当初の予定であれば,NPD製マイクロボールエンドミルのレーザ加工技術の開発は平成29年度の段階で完了しているはずであるが,ナノ秒パルスファイバーレーザの熱影響の問題を解決するために,2017年に導入したフェムト秒パルスレーザでより形状精度の高いマイクロボールエンドミルの成形を目標にレーザ加工条件の選定を行っているため,研究を継続して行っている状況である.ただし,NPD製マイクロボールエンドミルの刃先の鋭利化に関しては,刃先の丸み半径を目的の1nm以下に成形することには成功しており,平成30度の問題であった刃先丸み半径が0.1nm20nmでゆらぎも,0.1nm5nm程度まで改善することに成功している.平成30年度は,1ナノ秒パルスファイバーレーザを用いたレーザ加工では,レーザで生じる熱変質層の影響で加工面にうねりが生じ,刃先も丸み半径のばらつきを抑制することが困難であるため,熱影響の少ないフェムト秒パルスレーザを用いて刃先丸み半径のばらつきが小さいNPD製マイクロボールエンドミルのレーザ成形技術の開発を行う.
日英語ならびに西欧諸語における時制とその関連領域に関する発展的研究

和田は,日英独仏蘭語の時制・相・モダリティ・心的態度・発話行為の比較研究の一環として,日英語の一人称小説における時制ならびに関連現象に関する相違,「意志」を表すwillの分析,英仏蘭語の進行形や完了形に関する「C-牽引」と文法化の関係に関する分析,日英語のモダリティと間接発話行為の関係に関する比較分析を行った。渡邊は,日本語ならびにロマンス諸語の時制・相・モダリティの比較研究の一環として,フランス語の半過去形の時制とアスペクト,フランス語の大過去形,フランス語のモダリティ・ムード全般についての研究を行った。本年度の研究会ならびに講演会の活動記録は以下のとおりである。第1回研究会(和田尚明):「日英語の一人称小説の地の文における時制現象の対照研究:三人称小説との違いに触れながら」(2018年4月24日)第2回研究会(鈴木彩香):「日本語におけるトキ節の時制解釈ール形とタ形の非対称性を中心にー」(2018年5月22日)第3回研究会(渡邊淳也):「フランス語半過去形と叙想的時制・叙想的アスペクト」(2018年6月19日)第4回研究会(若松弘子):「ポーランド語動詞の時制とアスペクト」(2018年7月10日)第5回研究会(和田尚明):「Willの「意志」用法について:意味的か,語用論的か,あるいは,その両方か?」(2019年1月22日)第6回研究会(渡邊淳也):「フランス語大過去形の特徴的用法について」(2019年2月5日)言語学講演会:「懸垂分詞から慣用的語用論標識へ」(早瀬尚子)・「英語の同族目的語構文と事態認知」(堀田優子)(2018年12月13日)口頭発表については,和田・渡邊ともにChronos13(6月4日6日:ヌーシャテル大学(スイス))で研究発表を行った。加えて,和田は第5回国際英語学会(7月17日20日:ロンドン大学(イギリス))でも発表した。本年度は,和田が本研究の枠組みとなる発展型包括的時制モデル(自らの時制理論に言語使用の三層モデル・C-牽引・認知モードを取り入れたモデル)が「日英独仏蘭語の時制・相・法・発話行為現象」をどこまで分析できるかを,いくつかの個別現象(英独仏蘭語の完了形の比較分析や日英語ならびに西欧諸語の未来表現の比較など)を基に検証し,渡邊が「日仏語ならびにロマンス諸語の時制・法・非定形に関する比較研究」を行う予定であった。和田については,全体としては,未来表現の分析に関して英仏語以外の西欧言語の研究があまり進まなかったものの,取り扱う予定だった以外の現象として,日英語の一人称小説ならびに三人称小説における時制・相現象の分析をさらに推し進めた。渡邊については,ほぼ予定通りに研究を行った。したがって,全体としてはおおむね順調に進展していると言える。より具体的に述べると,和田は,(1)昨年執筆した「英語の未来表現」に関する著書を修正・発展させ(2019年度出版予定),(2)物語の地の文という「状況報告」に特化した言語環境において,公的自己としての話者の意識への引き寄せ(C-牽引)が発動するメカニズムの更なる精緻化を行い,(3)英独仏蘭語の完了形と進行形の文法化現象とC-牽引がどう関わってくるかを考察した。渡邊は,(1)叙法(ムード)に関する著書を出版し,(2)大過去形や半過去形の分析,(3)非定形構文であるジェロンディフの定量的分析などを行った。これらの研究は,今年度の研究成果でも示されているように,国内外での研究発表・ワークショップでの口頭発表ならびに学術誌や学術図書への論文掲載,学術図書の出版という形で成果をあげている。平成31年度も,引き続き当初予定の路線に従って,和田は「日英独仏蘭語の時制・相・法・発話行為現象が発展型包括的時制モデルによってどこまで分析できるか」をいくつかの個別現象(例:英独蘭語の未来表現,英語の完了形・完了進行形,日英語の物語文における時制とその関連現象)の分析を通じて検証し,渡邊は「日本語とロマンス語の時制・相・法・証拠性に関する現象の比較分析」をいくつかの個別現象(例:フランス語の半過去形の叙想的用法ならびに時制とモダリティとの関連性,フランス語と他のロマンス諸語の単純未来形・条件法の機能,フランス語と他のロマンス諸語の物語文における大過去形の機能)の分析を通じて行っていく予定である。研究会活動としては,今年度も年に数回開催し,和田・渡邊ともに12回発表し,ほかにもTAME研究会のメンバーやテーマが関連する大学院生にも発表してもらう予定である。研究発表としては,和田が,8月に開催される国際認知言語学会第15回大会にて「willの意志用法」(単著)について口頭発表し,「感情を表す現在完了進行形の用法」(共著)についてポスター発表する予定である。また,渡邊は,5月に開催される日本フランス語学会シンポジウムにて「単純未来形と条件法(およびそれらの複合時制)」をテーマに発表し,11月に開催される言語系学会連合シンポジウムでは「フランス語の認知モードとアフォーダンス」(招待講演)をテーマに発表する予定である。

和田は,日英仏独蘭語の時制・モダリティ・心的態度・発話行為に関する現象の相違の分析の一環として,言語使用の三層モデルとモダリティ・間接発話行為・時制の日英語対照研究,物語の地の文における時制ならびにその関連現象の日英語対照研究,英仏蘭語の現在進行形の文法化におけるC-牽引の役割などを研究した。渡邊は,日仏語ならびにロマンス諸語の未来表現の文法化と時制・アスペクトにかかわる準助動詞が表す諸現象の分析の一環として,フランス語と他のロマンス諸語の単純未来形・前未来形の比較研究,主体という概念に関する日仏語比較,フランス語および西ロマンス諸語のアスペクトにかかわる準助動詞の対照研究,フランス語の接続法を研究した。本年度の研究会ならびに講演会の活動記録は以下のとおりである。第1回研究会(和田尚明):「言語使用の三層モデルとモダリティ・間接発話行為」(2017年4月25日)第2回研究会(渡邊淳也):「フランス語の語彙の操作性とアフォーダンス」(2017年5月16日)第3回研究会(渡邊淳也):Cecidit, cela dit, to-wa-ie, to-itte-mo(2017年12月12日)第4回研究会(渡邊淳也):「フランス語の接続法と(非)断定」(2018年2月13日)第5回研究会(和田尚明):「日英語の物語の地の文における時制現象の対照研究のための素描」(2018年2月21日)言語学講演会(宇野良子):「理由節の時制・モダリティの分析から考える複文の意味と形の相関」(2017年11月9日)また,和田が7月6日17日までの間国際認知言語学会第14回大会(タルトゥ大学(エストニア))に参加・研究発表を行い,渡邊が5月20日に日本ロマンス語学会第55回大会(神田外語大)に参加・研究発表を行った。本年度は,和田が本研究の枠組みとなる発展型包括的時制モデル(自らの時制理論に言語使用の三層モデル・C-牽引・認知モードを取り入れたモデル)の発展のために,(i)言語使用の三層モデルと自らの時制モデルとの連携強化,(ii)C-牽引の適用範囲の拡張,(iii)認知モードとC-牽引との関連性を示す諸現象を,渡邊が(iv)日本語ならびにロマンス語の時制・相・法・発話行為現象に関わる個別現象の分析を行う予定であった。程度の差はあるものの,全体として,(i)(iv)のすべてに関して研究が進んだので,おおむね順調に進展していると言える。具体的に述べると,和田は,(i)に関しては,両モデルを融合した時制モデルに基づく「英語の未来表現」の分析を行った英文著書を執筆し,(ii)に関しては,物語の地の文という「状況報告(伝達)」に特化した言語環境において公的自己としての話者の意識への引き寄せ(C-牽引)が発動するメカニズムを示し,(iii)に関しては,2種類の認知モード(InteractionalモードとDisplacedモード)のどちらのほうが当該言語において多くあてはまるかはC-牽引の度合いによって動機づけられる可能性を示した。渡邊は,(iv)に関して,フランス語ならびに他のロマンス諸語における未来表現の比較,アスペクトにかかわる準助動詞の分析,接続法と心的態度などの研究を行った。これらの研究は,今年度の研究成果で示されているように,国内外での研究発表ならびに論文掲載という形で成果を上げている。また,来年度に向けて著書や論文集という形で公刊が予定されているものもある。和田は,日英独仏蘭語の時制・相・モダリティ・心的態度・発話行為の比較研究の一環として,日英語の一人称小説における時制ならびに関連現象に関する相違,「意志」を表すwillの分析,英仏蘭語の進行形や完了形に関する「C-牽引」と文法化の関係に関する分析,日英語のモダリティと間接発話行為の関係に関する比較分析を行った。
ヒトＥＳ／ｉＰＳ細胞の自己複製・分化誘導機構の解明と化学合成培養システムの開発

ヒトES/iPS細胞の自己複製に関わる主な細胞外シグナルとしては、FGFとTGFβとされているものの、これらの分子による自己複製の制御機構は未だ解明されていない。また、FGFやTGFβを置換可能な化合物が無いことは、ヒトES/iPS細胞の応用利用において、安全性やコストの面で大きな妨げとなっている。我々は以前の研究で、DYRK阻害剤とWntを用いることで、FGF/TGFβ非依存性の培養法を開発した。本研究では、DYRKとWntが自己複製に関わる仕組みを解明し、それらを制御可能な化合物の同定を行い、世界で最もタンパク質成分の少ない長期安定なヒトES/iPS細胞用の培養システムの開発に成功した。平成24年度には、DYRKのヒト未分化幹細胞(ES細胞・iPS細胞)の自己複製・未分化性維持における分子機構の解析を行った。また、情報収集により、多数の競争相手の存在が確認できたため、本来は平成25年度に行う予定であったWnt分子を置換可能な化合物のスクリーニングと新規培養システムの開発を優先して行った。1DYRKの機能解析。DYRKの機能について、様々なシグナル阻害剤や増殖因子、遺伝子等を用いて解析を行った。その結果、DYRK阻害剤ID-8による自己複製には、これまで自己複製に必須とされてきたbFGFやTGFβシグナルが、自己分泌性のbFGFやTGFβシグナルもふくめて関与しないこと、この自己複製は、古典的なWntシグナルのみに依存し、非古典的なWntシグナルには依存しないことを見出した。また、ID-8によってDYRK陽性の顆粒が細胞質から核内に移動し、転写補助因子CBPと古典的なWntシグナルの下流に位置するβ-カテニンが核内に濃縮され、未分化維持転写因子OCT4とβ-カテニン/CBP/OCT4の複合体を形成していること、を見出した。2Wnt分子を置換可能な化合物のスクリーニング。1の結果を受け、古典的Wntシグナルを活性化可能な化合物群を、市販品の購入、論文で発表された分子の取寄せ、研究協力者からの提供などで集め、てスクリーニングを行った。その結果、古典的Wntシグナル経路の一部を活性化可能な化合物(市販品)によって、Wnt分子を置換可能であり、ID-8と共に用いることで安定にヒト未分化幹細胞を培養可能なことを見出した。3新規培養システムの開発。2の結果を基に、培養液成分、浸透圧、細胞外基質、継代方法の検討を行い、新規の培養システムの開発を行った。その結果、これまでに報告されているどの培養システムよりも、シンプルで安価で品質管理の容易な培養システムの開発に目処をつけることが出来た。平成25年度には、DYRKのヒト未分化幹細胞(ES細胞・iPS細胞)の自己複製・未分化性維持における標的分子の同定とWnt経路とDYRK阻害による遺伝子発現変化の網羅的解析を行い、これらの結果を基に新規培養システムのプロトタイプ開発とそのテストを行った。1DYRKの標的分子。前年度に続きDYRKの機能について、様々なシグナル阻害剤や増殖因子、遺伝子等を用いて解析を行い、ID-8以外でのDYRK阻害剤でもヒト未分化幹細胞の自己複製を維持できること、DYRK阻害剤によって主に神経分化が抑制されること、DYRKの標的分子のうちNFATとAKT、p53が主にヒト未分化幹細胞の自己複製に関与していることを見出した。また、NFAT阻害剤とID-8を組み合わせることで、自己複製および増殖がより効率的に維持できることを見出した。2Wnt経路とDYRK阻害による遺伝子発現変化の網羅的解析。前年度に化合物スクリーニングで同定したヒト未分化幹細胞でWntシグナルを活性化可能な化合物、ID-8、bFGF、TGFβの組合せにおける網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、Wnt+ID-8ではbFGF+TGFβに比べて、サイクリン等の細胞増殖に関わる遺伝子群、AKT等の細胞の代謝に関与する遺伝子群が変動していることを見出した。これらの遺伝子群を指標に、Wntシグナルを活性化可能な化合物とID-8の派生物の合成とスクリーニングを行い、これらの遺伝子群への影響を最低限に抑える化合物を得た。1と2の結果を基に、Wnt活性化剤、DYRK阻害剤、NFAT阻害剤を用いて培養システムのプロトタイプの開発およびそのテストを行った。その結果、これまでに報告されているどの培養システムよりも、シンプルで安価で品質管理の容易な培養システムの開発に成功した。この培養システムを用いると、テストに用いた全てのヒト未分化幹細胞株で50継代以上の安定した維持が可能であった。これを基に特許出願を行い、論文も投稿した。

一部当初の予定を変更して、平成25年度に予定していた研究を優先し平成24年度に行い、平成24年度に予定していた研究が平成25年度に遅延する事になったものの、H24年度に行った全ての研究において、きちんと成果は得られており、目標を達成できている。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度に予定していた1DYRKの標的分子の同定、ならびに2Wnt経路の転写複合体の解析とWnt経路による遺伝子発現変化の網羅的解析を平成25年度前半に行う。平成25年度後半はは、3新規培養システムのプロトタイプ開発とそのテストを行う。情報収集により、多数の競争相手の存在が確認できたため、本来は平成25年度に行う予定であったWnt分子を置換可能な化合物のスクリーニングと新規培養システムの開発を優先して平成24年度に行い、平成24年度に予定していたDYRKの標的分子の同定ならびにWnt経路の転写複合体の解析とWnt経路による遺伝子発現変化の網羅的解析を平成25年度に行うこととしたため。平成24年度に予定していたDYRKの標的分子の同定、ならびにWnt経路の転写複合体の解析とWnt経路による遺伝子発現変化の網羅的解析を平成25年度前半に行う。
効率的な情報提示に向けたヒトの見落とし特性の解明

本研究課題では,主に視覚における情報の見落としに影響する要因について調べた.具体的には,(1)オブジェクト置き換えマスキングにおいて,マスクの先行呈示後にギャップを挿入することでマスクプレビューにより減少したマスキングがどのような影響を受けるのか,(2)時間マーカー(Gaborパッチ)の空間周波数を変化させることでマーカーに挟まれた時間間隙の検出能がどのような影響を受けるのか,について検討した.その結果,マスクプレビュー後にギャップを挿入するとマスキング効果が再び大きくなること,時間マーカーの空間周波数が異なる場合には同一である場合よりも時間間隙検出能が低下することが示された.本研究課題の目的は,効率的な情報提示に向け,ヒトの見落とし特性を明らかにすることである.当初予定では主に文字通り視覚的な見落としを扱うこととしていたが,さらに広義に聴覚モダリティも含めた情報の見落としをも対象とすることとする.本年度は主に,オブジェクト置き換えマスキングを中心とした注意に関連する見落とし現象,携帯電話メールにおける顔文字・絵文字付加による感情情報の見落とし回避,視覚での時間的ギャップ検出課題におけるギャップ前後の時間マーカーの特徴変化によるギャップ見落としについて検討した.注意性の見落とし現象の特性とその回避方策に関して,本(注意をコントロールする脳ー神経注意学からみた情報の選択と統合ー,新曜社)の一章を著した.また,喜び,悲しみ,怒り,不安を伝える携帯電話メールのメッセージにおける感情伝達に視覚的手がかり(顔文字と絵文字)が及ぼす影響について調べ,感情の種類によっては視覚的手がかりが伝達される感情を促進し,感情情報の見落とし回避に役立つ可能性を示した.この成果について国内学会(日本心理学会)で発表し,国内学術雑誌(感情心理学研究)に査読論文が受理された.さらに,時間的なギャップの前後で時間マーカーであるGaborパッチの空間周波数を変化させると,空間周波数が同じである場合と比べて,ギャップの検出感度が低下する(すなわちギャップの見落としが生じやすくなる)ことを明らかにした.この成果は,聴覚分野の先行研究で示唆されてきたチャンネル間処理による時間分解能の低下が視覚モダリティにも当てはまる可能性を示すものであり,今後国内外の学会で発表するとともに,視知覚関連の専門誌に投稿する予定である.この他にも,聴覚における時間的ギャップ検出と音声知覚の関連性,聴覚における選択と結果の不一致に対する見落とし(choice blindness)などについて調べた.本研究課題の目的は,効率的な情報提示に向け,ヒトの見落とし特性を明らかにすることである.昨年度に引き続き,文字通り視覚的な見落としに加え,さらに広義に聴覚モダリティも含めた情報の見落としを対象とした.本年度は主に,視覚での時間ギャップ検出におけるギャップ前後の時間マーカーの特徴変化によるギャップ見落としについて中心的に検討した.昨年度は,1区間強制選択のギャップ検出課題と信号検出理論に基づく分析を組み合わせて,空間周波数次元での変化による時間分解能の低下を示唆するデータを得ていたが,空間周波数変化以外の要因によるデータ解釈が可能であるという問題点が残った.本年度は,慎重に予備実験を重ね,2区間強制選択課題と2-down 1-up適応法を組み合わせて個人毎の70.7%閾値を測定することにより,ギャップ前後の時間マーカーの空間周波数変化がギャップ見落としを増大させることを明らかにすることができた.また,聴覚での時間ギャップ(無音)検出が無音前後の周波数が異なると困難になる現象の生起機序,聴覚における時間ギャップ検出と音声知覚の関連性についても検討を行った.その結果,周波数の変化によるギャップ見落とし増大と呈示耳の変化によるギャップ見落とし増大が共通のメカニズムによることが明らかとなり,この成果については国際学術雑誌(Ear & Hearing)に査読論文が受理された.また,携帯電話メールのメッセージにおける感情伝達に視覚的手がかり(顔文字と絵文字)が及ぼす影響について調べた成果については,国内学術雑誌(感情心理学研究)に査読論文が掲載された.標的刺激の呈示位置および背景色がオブジェクト置き換えマスキングに及ぼす影響については,次年度の本格的な検討に向けて予備的なデータを得ることができた.本研究課題の目的は,効率的な情報提示に向け,ヒトの見落とし特性を明らかにすることである.本年度は,オブジェクト置き換えマスキング(OSM)におけるマスクプレビュー効果,視覚での時間ギャップ検出におけるギャップ前後の時間マーカーの特徴変化によるギャップ見落としについて中心的に検討した.OSMにおけるマスクプレビュー効果とは,マスク刺激をプレビューすることでOSMが大幅に減弱する現象である.先行研究(Lim & Chua, 2012)ではプレビュー後にターゲットと同時に再呈示されるまで900ミリ秒という長いギャップを挿入してもマスクプレビュー効果が残存し,これはギャップ期間中にマスク表象が視覚性短期記憶に保持されているためと解釈されていた.本年度の実験により,先行知見と異なり,900ミリ秒のギャップ挿入によりマスクプレビュー効果が消失し,再度OSMが生じることが明らかとなった.先行研究との結果の相違に関しては,先行研究ではOSM量を算出するためのベースライン条件が欠如していたためと考えられる.時間ギャップ検出については,ギャップ前後のマーカー刺激の傾きが90°異なる場合の空間周波数変化によるギャップ見落としの影響について調べた.その結果,前年度に実施した傾き差が15°の場合よりも閾値が全体的に上昇したが,ギャップ前後の空間周波数が異なる場合は同じ場合と比べて閾値が上昇する傾向はなおも認められた.この他にも聴覚における無音検出と音声知覚との関連性などについて検討した.本研究課題では,主に視覚における情報の見落としに影響する要因について調べた.

具体的には,(1)オブジェクト置き換えマスキングにおいて,マスクの先行呈示後にギャップを挿入することでマスクプレビューにより減少したマスキングがどのような影響を受けるのか,(2)時間マーカー(Gaborパッチ)の空間周波数を変化させることでマーカーに挟まれた時間間隙の検出能がどのような影響を受けるのか,について検討した.その結果,マスクプレビュー後にギャップを挿入するとマスキング効果が再び大きくなること,時間マーカーの空間周波数が異なる場合には同一である場合よりも時間間隙検出能が低下することが示された.個人毎に閾値を測定することで,視覚において前後の時間マーカーの空間周波数が変化することで時間ギャップの見落としが増大することを強く支持するデータを得ることができた.聴覚と感情情報に関する成果もそれぞれ国際誌と国内誌に掲載が決まった.以上より,研究はおおむね順調に進展していると判断した.実験心理学次年度は空間周波数以外の次元での特徴変化が視覚における時間ギャップの見落としに及ぼす影響について検討を進めるとともに,標的刺激の呈示位置と背景色がオブジェクト置き換えマスキングに及ぼす影響について本格的に検討する.視覚的な見落としについては,これまでの成果を本の一章にまとめることができた.さらに,聴覚で示されてきたチャンネル間処理による時間分解能の低下が,視覚における前後の時間マーカーの特徴変化による時間的ギャップの見落としにも当てはまる可能性を示す新たな知見を得ることができた.当初予定よりも見落としの定義を広く捉えて実施した,携帯電話メールにおける顔文字・絵文字の付加による感情情報の見落とし回避に関する研究では,国内学術雑誌への掲載が決まった.これらのことから研究はおおむね順調に進展していると判断した.次年度実施予定の実験遂行にあたって,正確な刺激呈示のために新たな実験機器を要することが分かり,その購入費の一部として充てるため.前年度の視覚での時間的ギャップの見落としに関する知見については,チャンネル間処理によるものではなく,他のデータ解釈が可能であるため,問題点をクリアするための実験操作を考案し,検討する必要がある.これと並行して当初予定に沿った実験を実施し,得られた成果を国内外の学会で発表し,学術雑誌に投稿する.繰り越し分と予定していた人件費・謝金の一部を急遽必要となった実験機器の購入費用として充てる.その他の使用計画については当初の予定通りである.
移動距離で切り替る作業記憶システム間の海馬―前頭前野路内相互作用機構の研究

(最終年度前年度応募研究課題が採択されたので、T迷図実験に軸足を進めて研究成果の更なる発信に務める)【オペラント箱での遅延交代反応】ラットの飼育・繁殖・課題のトレーニングは研究代表者と雇用した研究補助1名(15時間/週)が担当した。防音箱内において、中央に報酬用の給水ノズルがあり、左右に2ランプ2レバーのあるオペラント箱を用いた。遅延交代課題のトレーニングは、交代反応として、両手を乗せて片手ずつ左右交互にレバーリリースさせ、遅延反応として、短長の秒単位でのタイミングを2課題おきにする(参照:Izaki, Takita, Akema. 2008)。一昨年度は1.5/3秒の遅延時間で全個体の護送船団方式、昨年度と本年度は1/2秒の遅延時間で選抜方式で、前頭前野、中間海馬、腹側海馬の両側イボテン酸破壊効果(現在各群n=4-7)を2008年の論文結果と比較する。この遅延交代課題の方法論について、採択された第41回日本神経科学大会で2018年7月27日に発表予定である。【T迷図での遅延交代反応】昨年度と本年度にトレーニング方法の詳細な検討を行ったことで、学習速度を早めること、データの信頼性の向上が実現した(現在n=4)。昨年度懸案だった「電極のコシが柔らかく脳深部へ垂直に刺入することが困難だった」件について、ポリエチレングリコールコーティング法が有効なことを確認した。昨年度、2度のT迷図装置の移動があって遅れていた予定だが、新しい実験室で安定した行動データが得られている。【オペラント箱での遅延交代反応】ラットの飼育・繁殖・課題のトレーニングは研究代表者と雇用した研究補助1名(15時間/週)が担当した。防音箱内において、中央に給水ノズルがあり左右に2ランプ2レバーのあるオペラント箱で、両手を乗せて片手ずつ交互にレバーリリースする1.5秒と3秒の遅延交代課題を訓練した:1.5秒左右と3秒左右の繰り返し:オリジナル課題は4秒と16秒、異なる日の試験(参照:Izaki et al. 2008)。正答率は約9割の個体が1.5秒の方で高く、残りは3秒の方が高かったので、異なるストラテジーが想像された。しかし、トレーニングを長期継続すると、次第に1.5秒の方が高くなり、加齢がストラテジーを変容し、身体動作だけでなく、脳内の記憶資源にも効率性(省エネルギー適応)があると想像された。【T迷図での遅延交代反応】T迷図は、連携研究者に筑波大学の研究室を見学させて頂き、それを参考にして、迷図を設計し自作した。材料のアクリル板のカットなどの1次加工は外注し、アクリル接着剤で組み上げた。T迷図の設置にあたり、広い防音領域が必要であったが、どの程度の防音レベルが必要か想定できなかったので、一時、同僚に実験室を借りて試験実験を行った。ラットは、1日3ペレットで、それを3日間ホームケージで継続飼育した後、トレーニングを行った。その3日間中、報酬餌に慣らすため、ホームケージに5粒追加し、翌日、食べられていたか・いなかったを確認した。左右の走路アーム先端に設計された、より低い凹状部分を報酬餌の置場として、左右交互に報酬餌を入れて、分単位間隔の遅延交代反応を試験した。その結果、「2ヶ月かかってもおかしくない」と連携研究者にはアドバイスを頂いていたが、幸い20日程度で正答率が80%を超えるようになった。ディープフリーザーのオンオフ音が気にならないようにホワイトノイズを導入したことも功を奏した。昨年度内容は、1.5/3秒の遅延時間で全個体の護送船団方式をとった:約9割の個体で正答率1.5秒>3秒だったが、残りでは異なる方略をとるプロセスが観察された:本年度、中間海馬、腹側海馬のイボテン酸破壊効果をテストしたが、明確な差が観察されなかった。1/2秒の遅延時間で選抜方式(8/10頭程度)を検討し始めているが、次年度に、中間海馬、腹側海馬のイボテン酸破壊効果を再検証する。【T迷図での遅延交代反応】本年度は、トレーニング内容の詳細な検討を行うとともに、電極設計の試行錯誤も行った:皮膜電極の抵抗値レベルは50ミクロン径の電極が適当なことが直ぐわかったが、電極のコシが柔らかく脳深部へ垂直に刺入することが困難だったため、次項に記載したように、様々な方法で検討を行った。※本年度は2度のT迷図装置の移動があって、予定が少し遅れた(他人から借りていた実験室の返却→自分の実験室へ、建物ごと大改修に巻き込まれた自分の実験室→新たに配分を受けた実験室へ)。オペラント箱の遅延交代反応では、護送船団方式の1.5/3秒→選抜方式の1/2秒に切り替えている途中である。