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哺乳類の四肢の再生能を制御する機構に関する研究

四肢の再生を制御している因子として、シグナル分子、それに反応する能力を持った細胞が考えられる。ツメガエルの肢芽は発生とともに再生能を失うので、再生能解析のために好適な材料である。この材料を用いて、肢芽の再生能は表皮ではなく、間充織に支配されていること、特に、間充織で繊維芽細胞成長因子-10(FGF-10)遺伝子が発現していることが重要であることを明らかにした。さらに発生が進んでほとんど再生能を失った幼生の肢芽を切断して、FGF-10を含むヘパリンビーズを切り口に挿入すると、切断面の表皮でFGF-8遺伝子の発現が誘導され、挿入しなかったものに比べ、指の数が増加し、パターンについても再生と考えられる現象が見られた。そこで胚および新生仔で指の先端にのみ再生能が残っているマウス肢芽と四肢について、FGFの添加、肢芽細胞の添加を行い、再生能の上昇が見られるか否かを調べた。FGFはシグナル分子として最も有望なものであり、肢芽細胞の添加は、将来、肢芽幹細胞を加えて再生能を持たせる実験のモデルとして大切なものと考えられる。13.5日胚の肢芽を手首の部分から切り、さらに指の第1関節から先を切除して器官培養を行った。指の断面にFGFを含むビーズを挿入したところ、FGF-8以外の全てのFGFでビーズを取り囲むように細胞増殖が起こり、軟骨化部域も増加した。しかし独立した指骨の形成には到らなかった。これは切断面が露出しており、表皮由来のapical epidermisが形成されていないことがひとつの原因と考えられる。胚に直接FGFを加えた場合は、FGF-4によって肢芽後部にある第4指で指骨の分岐が起こった。新生仔マウスの指骨の先端部を切断し、FGF-10および、胚の肢芽の間充織を加えた場合は、対照との間に差は見られなかった。FGF-10の作用が短期的であるために効かない可能性があるため、エレクトロポレーション等の方法を用いたFGF-10遺伝子の導入による再生能の上昇について現在、解析中である。1.イモリ、サンショウウオなどの有尾両生類は、成体になっても四肢の再生能を持ち、切断後、完全な四肢を再生する。無尾両生類は変態以前にのみ四肢再生能を持ち、成体の四肢を切断すると、再生を全くしないか、一本の軟骨突起、スパイクを形成するのみである。鳥類の四肢は全く再生しない。哺乳類は、指先のみを再生する。2.この様な綱特異的な四肢再生能を基本に、哺乳類の四肢再生能を制御する因子を明らかにし、再生能を拡大させるために、マウスの肢芽での解析を行った。マウスやニワトリの肢芽でAER因子のひとつとされ、ツメガエル再生芽でも発現が明らかになった繊維芽細胞成長因子(FGF)を、器官培養したマウス肢芽および、マウス母体内の胚の肢芽に投与し、培養した肢芽で、指の軟骨の増殖、分岐を明らかにした。現在さまざまなFGFの投与を続けつつある。またFGFは転写因子Msx-1遺伝子の発現を促進し、再生機構を開始すると考えられるので、Msx-1遺伝子の発現をin situ hybridizationで調べている。3.哺乳類四肢の再生能に近く、中間的な段階にある無尾両生類の四肢再生

能の分子機構を調べた。その結果、FGFだけでなく、Sonic hedgehog(Shh)遺伝子の発現も四肢の再生を制御していることが分かったので、Shh遺伝子を強制発現させた細胞のマウス肢芽への投与により、再生の促進の可能性を調べている。四肢の再生を制御している新しい因子をいくつか見いだすことができた。ツメガエルの肢芽は発生とともに再生能を失うので、再生能解析のために好適な材料である。この材料を用いて、肢芽の再生能は表皮ではなく、間充織に支配されていること、特に、間充織で繊維芽細胞成長因子-10(FGF-10)遺伝子が発現していることが重要であることが明らかになった。FGF-10を含むヘパリンビーズを切り口に挿入したツメガエル肢芽の断面では、まず表皮でFGF-8遺伝子の発現が誘導され、挿入しなかったものに比べ、指の数が増加し、パターンについても再生と考えられる現象が見られた。また若い肢芽の間充織細胞を移植した発生後期の肢芽においても再生能の上昇が見られた。そこでマウス肢芽について、FGFの添加、肢芽細胞の添加を行った。器官培養した13.5日胚の肢芽を手首の部分から切り、さらに指の第1関節から先を切除した。指の断面にFGFを含むビーズを挿入したところ、FGF-8以外の全てのFGFでビーズを取り囲むように細胞増殖が起こり、軟骨化部域も増加した。しかし独立した指骨の形成は起こらなかった。切断面が露出しており、表皮によって覆われていないことが原因と考えられる。胚に直接FGFを加えた場合は、FGF-4によって肢芽後部にある第4指で指骨の分岐が起こった。新生マウスでも指骨の先端部の再生が知られている。新生マウスの指を切断し、FGF-10および、胚の肢芽の間充織を加えた場合は、対照との間に差は見られなかった。FGF-10の作用が短期的であるために効かない可能性があるため、エレクトロポレーションによるFGF-10遺伝子の導入による再生能の上昇について現在、解析中である。
負の熱膨張ゲート電極によるトランジスタへの新規ひずみ導入技術の創成

高度情報化社会を支える半導体集積回路を構成するトランジスタの高性能化方法の一つとして、ひずみシリコン技術が挙げられる。近年、シリコンに導入されるひずみ量が飽和しつつあり、新しいひずみ導入技術が強く求められている。本研究ではトランジスタのゲート電極に負の熱膨張係数を有する材料を適用し、冷却膨張などの特徴を応用することでシリコンへのひずみ導入を試みる。本研究構造はトランジスタのチャネル領域への直接的作用による大きなひずみ導入を可能としながら、従来の薄膜堆積と同等のひずみ導入方法であるため、様々な基板に適用可能な非常に汎用性の高い意義のある技術である。
脂質二分子膜を会するポルフィリン誘導体の電子輸送

本研究では、生体エネルギー変換膜でのポリフィリン誘導体の高効率・高選択な電子伝達でのポルフィリン誘導体間の距離と配向効果およびアミノ酸残基の影響について下記のように諸種のポルフィリン誘導体を用いて脂質二分膜中でモデル的に検討を行った。1)両親媒性ポリマーとフッ素化ポルフィリン誘導体を種々のメチレン鎖を介して結合したものを合成し、それらのリポソーム膜を介する電子伝達作用を検討した結果、フッ素化することによりポルフィリン環部分がリポソーム膜中により効率よく取り込まれることがわかった。また、結合メチレン鎖長に依存したリポソーム膜中での電子伝達作用が認められ、ポルフィリン環同士がほぼ接する距離ではじめて効率よく生じることがわかった。2)種々の長さのメチレン鎖(Cn,n=2,3,12)を介して結合したポルフィリン二量体およびハロゲン化ポルフィリン二量体を合成し、タンパク質膜およびリポソーム膜を介する電子伝達作用について検討した。その結果、いずれの膜中でも電子伝達作用はメチレン鎖がC_2,C_3の二量体がC_<12>のそれに比べて効率的な電子伝達が見られた。また、電子伝達作用では対応するモノマーに比べてダイマーで効率の良い電子伝達が認められた。さらに、タンパク質膜およびリポソーム膜中でもイミダゾールはポルフィリン誘導体の電子伝達に対して促進作用をもつことがわかった。3)ポルフィリン誘導体のMn錯体の電子伝達を電極上およびリポソーム膜界面での過酸化水素による芳香族の水酸化反応を行うことにより検討した結果で、電極上でもポルフィリン誘導体間の電子伝達作用が観察できた。また、水酸化反応はポルフィリン誘導体の構造およびイミダゾールをもつヒスチジン誘導体の共存下で選択的に生じることがわかった。生体エネルギー変換膜ではポルフィリン誘導体が膜タンパク質中で配列し効率的な電子輸送を行っている。本研究はポルフィリン誘導体の複雑な電子輸送での距離と配向効果についてモデル化合物を用いて分子レベルで検討することを目的とした。ここでは、はじめに、距離と配向を制御できる膜タンパク質に結合したポルフィリン誘導体のモデル化合物として、両親媒性のポリエチレングリコール(PEG)と種々のメチレン鎖を介して結合したポルフィリン誘導体(PEG-Cn-MP,M=H_2,Mn,n=0,5,11)を合成した。そして、リポソーム膜を介するポルフィリン誘導体間の電子輸送での距離の効果について検討を行った。その結果、PEG-Cn-MPのポルフィリン部分はリポソーム膜の脂質二分子膜中で安定に存在し、PEG-Cn-MPのMn錯体は結合メチレン鎖長Cnに依存してリポソーム膜を介する電子輸送を行うことが認められた。特に、Cn=11の場合に顕著な電子輸送が見られたことからリポソーム膜中で電子輸送を行うポルフィリン間の距離は約0-5Aであると考えられた。つぎに、ポルフィリン誘導体の電子輸送での配向効果について検討するために膜タンパク質と結合したポルフィリン誘導体を作成した。膜タンパク質として、アミノ酸配列が既知な光合成細菌の光収穫系タンパク質を分離精製したものおよびそれのC端末を酵素で限定加水分解したものものを用いた。その結果、光収穫系タンパク質と結合したポルフィリン誘導体はいずれもリポソーム膜の脂質二分子膜中に再構成できることがわかった。そして、タンパク質のアミノ酸組成およびそれの配向によって電子輸送は大きな影響を受けることが認められた。生体エネルギー変換膜ではクロロフィル、ヘムなどのポルフィリン誘導体が膜タンパク質中で配列し効率的な電子輸送を行っている。本研究は生体膜中でのポルフィリン誘導体の複雑な電子輸送での距離と配向効果についてモデルを用いて分子レベルで解釈することを目的とした。

ここでは、距離を制御できる膜タンパク質に結合したポルフィリン誘導体のモデル化合物として、種々のメチレン鎖を介して両親媒性のデキストラン(Dex)と結合したポルフィリン誘導体(D_<ex>-C_n-MP,M=H_2,M_n,n=0,5,11)およびポルフィリンダイマー(MP-C_n-MP, M=H_2, M_n,n=2,3,4,6、12)を合成した。そして、リポソーム膜を介するそれらのポルフィリン誘導体間の電子輸送での距離の効果について検討を行った。その結果、Dex-Cn-MPおよびポルフィリンダイマーのポルフィリン部分はリポソーム膜の脂質二分子膜中で安定に存在し、Dex-Cn-MPおよびMP-Cn-MPのMn錯体は結合メチレン鎖長Cnに依存してリポソーム膜を介する電子輸送を行うことが認められた。特に、Dex-Cn-MPではCn=11の場合ならびMP-Cn-MPではn=2,3に場合にそれぞれ顕著な電子輸送が見られた。このことからリポソーム膜中で電子輸送を行うポルフィリン間の距離は約0-5Aであると考えられた。またこの結果は先に検討を行った種々のメチレン鎖を介してポリエチレングリコールに結合したポルフィリン誘導体の結果と一致した。
概日時計分子メカニズムの分子細胞生物学的研究

概日リズムは、転写因子であるBMAL1とCLOCKのヘテロ二量体がPeriodとCryptochromeの転写を活性化し、転写翻訳きれたPERIODとCRYPTOCHROMEがBMAL1とCLOCKの転写活性を抑制するという転写のネガティブフィードバックループによって形成されると考えられている。一方、BMAL1自身もその遺伝子発現において概日変動が見出されており、これは核内受容体であるRev-erbalphaによって制御される事が示唆されている。Rev-erbのDNA結合配列と別の核内受容体であるRORのDNA結合配列において相同性が高い事から、RORがREと拮抗して働くBMAL1の転写活性化因子であることが予想された。我々は、ドミナントネガティブ型のRORalphaを過剰発現すると、BMAL1の概日遺伝子発現が強力に抑制される事を発見した。さらに、RORalphaによる転写活性化が直接BMAL1プロモーターに結合する事によって引き起こされる事を示した。また、内因性のRORalphaをアンチセンス発現やRNA干渉によってノックダウンすると、この際BMALIの概日遺伝子発現の振幅レベルが抑制されることを見出すことができた。さらに動物個体でRORalphaが概日時計において機能する事を確認するために、RORalphaの変異体マウスを用いて行動の概日リズムを測定したところ、行動リズムの周期が短くなる事が明らかになった。この変異体マウスの繊維芽細胞においてBMAL1の発現変動を調べた所、BMAL1の発現変動の振幅レベルが抑制される事も確認した。以上の事からRORalphaはBMAL1の転写を正に制御することによって、BMAL1の安定で健常な概日遺伝子発現を維持する因子であることが示された。今年度は、主に、時計遺伝子の転写活性化をリアルタイムで検出するシステムを構築し、この系を用いて時計遺伝子BMAL1の概日遺伝子発現メカニズムを解析した。概日リズムは、転写因子であるBMAL1とCLOCKのヘテロ二量体がPeriodとCryptochromeの転写を活性化し、転写翻訳されたPERIODとCRYPTOCHROMEがBMAL1とCLOCKの転写活性を抑制するという転写のネガティブフィードバックループによって形成されると考えられている。一方、BMAL1自身もその遺伝子発現において概日変動が見出されており、これは核内受容体であるRev-erb alphaによって制御される事が示唆されている。我々は、このRev-erbが転写抑制因子である事から、転写活性化因子の存在によってBMAL1のより安定で健常な概日遺伝子発現が可能になるという仮説を立てた。まず我々は、ルシフェラーゼアッセイによりROR alphaがBMAL1の転写を活性化し、この活性化がRev-erbによって抑制される事を示した。また、ドミナントネガティブ型のROR alphaを過剰発現すると、BMAL1の概日遺伝子発現が強力に抑制される事を、先のリアルタイム検出系を用いて示す事ができた。さらに、ROR alphaによる転写活性化が直接BMAL1プロモーターに結合する事によって引き起こされる事を示し、このROR alphaによって転写活性化される際に必須のプロモーター部位が、BMAL1の概日遺伝子発現においても必須であることも示した。また、内因性のROR alphaをアンチセンス発現やRNA干渉によってノックダウンすると、この際BMAL1の概日遺伝子発現の振幅レベルが抑制されることを見出すことができた。以上の事からROR alphaはBMAL1の転写を正に制御することによって、BMAL1の安定で健常な概日遺伝子発現を維持する因子であることが示された。
ケモカイン遺伝子群の分子生物学的解析

ケモカインの遺伝子クラスターは比較的最近形成された遺伝子が密集していることから、遺伝子進化の面からは非常に興味深い領域といえる.そこでマウスの炎症性CCケモカイン遺伝子クラスターやヒトおよびマウスの炎症性CXCケモカイン遺伝子クラスターのマップを作成した.CCケモカイン遺伝子クラスターはマウスでもヒトと同様に数Mbの大きさで、MIP領域とMCP領域に分かれていた.それぞれの領域に属するケモカインは他の領域のケモカインよりもお互いによく似ており、このことはこれらのケモカインがタンデム重複によって形成されたことを示している.このマップの比較から、MCP領域のオーソログが不明であったヒトMCP-4やマウスMCP-5に対応する遺伝子はおそらく存在しないと考えられた.またシーケンシングの結果、ヒトHCC-1に対応するマウス遺伝子は存在しないこと、また遺伝子変換により対応関係が不明であったヒトMPIF-1およびLkn-1遺伝子はゲノム上の位置関係からはそれぞれマウスC10およびMRP-2に相当することがわかった.同様にしてCXCクラスターを調べると、全体の大きさは数Mbで、炎症性ケモカインからなるGRO領域と免疫系ケモカインからなるIP-10領域の2つに分かれていた.系統樹と見比べてみると、それぞれの領域のケモカインは進化的により近い関係にあることがわかる.このクラスターの大きな特徴はヒトでは5つの遺伝子からなるダイレクトリピートが存在するが、マウスではそのリピートの1つのユニットに相当する遺伝子しか保持していないことである.またマウスLIX遺伝子のヒト遺伝子はENA-78またはGCP-2と考えられていたが、マップ上からはENA-78であることが判明した.またマウスwecheやヒトIL-8に相当するヒト遺伝子は存在しないと考えられた.ケモカインの遺伝子クラスターは比較的最近形成された遺伝子が密集していることから、遺伝子進化の面からは非常に興味深い領域といえる.そこでマウスの炎症性CCケモカイン遺伝子クラスターやヒトおよびマウスの炎症性CXCケモカイン遺伝子クラスターのマップを作成した.CCケモカイン遺伝子クラスターはマウスでもヒトと同様に数Mbの大きさで、MIP領域とMCP領域に分かれていた.それぞれの領域に属するケモカインは他の領域のケモカインよりもお互いによく似ており、このことはこれらのケモカインがタンデム重複によって形成されたことを示している.このマップの比較から、MCP領域のオーソログが不明であったヒトMCP-4やマウスMCP-5に対応する遺伝子はおそらく存在しないと考えられた.またシーケンシングの結果、ヒトHCC-1に対応するマウス遺伝子は存在しないこと、また遺伝子変換により対応関係が不明であったヒトMPIF-1およびLkn-1遺伝子はゲノム上の位置関係からはそれぞれマウスC10およびMRP-2に相当することがわかった.同様にしてCXCクラスターを調べると、全体の大きさは数Mbで、炎症性ケモカインからなるGRO領域と免疫系ケモカインからなるIP-10領域の2つに分かれていた.系統樹と見比べてみると、それぞれの領域のケモカインは進化的により近い関係にあることがわかる.このクラスターの大きな特徴はヒトでは5つの遺伝子からなるダイレクトリピートが存在するが、マウスではそのリピートの1つのユニットに相当する遺伝子しか保持していないことである.またマウスLIX遺伝子のヒト遺伝子はENA-78またはGCP-2と考えられていたが、マップ上からはENA-78であることが判明した.またマウスwecheやヒトIL-8に相当するヒト遺伝子は存在しないと考えられた.以前に作成していたヒトCCケモカインのYAC-BACコンティグ(約2-3Mb)に加えてマウスのコンティグ(約1Mb)とヒトおよびマウスのCXCケモカインのYAC-BACコンティグ(それぞれ約2-3Mb、約1-2Mb)を作製した。ヒトCCケモカインPARCの遺伝子を調べると、MIP-1α-like遺伝子2個が融合して形成されたことが判明した。この遺伝子は進化的にごく最近形成され、マウスゲノムには、PARC遺伝子は存在しないと考えられた。同様にヒトCCケモカインLEC遺伝子の構造も解析した。同様にしてマウスの遺伝子も解析したが、マウスのLEC遺伝子はトランスポゾンが翻訳領域の3'側に挿入されており、偽遺伝子に変化していた。さらにヒトCCケモカインMPIF-1,HCC-2,HCC-1,LEC,RANTESを含むBACクローン配列181kbを決定し、それらのゲノム構造を明らかにした。またゲノム配列より新規ヒトCCケモカイン遺伝子、eotaxin-3およびILCを見出し、解析した。これらよりケモカイン遺伝子群ではダイナミックな遺伝子再編成が起こっていることが判明した。ケモカインの遺伝子クラスターは比較的最近形成された遺伝子が密集していることから、遺伝子進化の面からは非常に興味深い領域といえる.そこでマウスの炎症性CCケモカイン遺伝子クラスターやヒトおよびマウスの炎症性CXCケモカイン遺伝子クラスターのマップを作成した.CCケモカイン遺伝子クラスターはマウスでもヒトと同様に数Mbの大きさで、MIP領域とMCP領域に分かれていた.それぞれの領域に属するケモカインは他の領域のケモカインよりもお互いによく似ており、このことはこれらのケモカインがタンデム重複によって形成されたことを示している.

このマップの比較から、MCP領域のオーソログが不明であったヒトMCP-4やマウスMCP-5に対応する遺伝子はおそらく存在しないと考えられた.またシーケンシングの結果、ヒトHCC-1に対応するマウス遺伝子は存在しないこと、また遺伝子変換により対応関係が不明であったヒトMPIF-1およびLkn-1遺伝子はゲノム上の位置関係からはそれぞれマウスC10およびMRP-2に相当することがわかった.同様にしてCXCクラスターを調べると、全体の大きさは数Mbで、炎症性ケモカインからなるGRO領域と免疫系ケモカインからなるIP-10領域の2つに分かれていた.系統樹と見比べてみると、それぞれの領域のケモカインは進化的により近い関係にあることがわかる.このクラスターの大きな特徴はヒトでは5つの遺伝子からなるダイレクトリピートが存在するが、マウスではそのリピートの1つのユニットに相当する遺伝子しか保持していないことである.またマウスLIX遺伝子のヒト遺伝子はENA-78またはGCP-2と考えられていたが、マップ上からはENA-78であることが判明した.またマウスwecheやヒトIL-8に相当するヒト遺伝子は存在しないと考えられた.
歯周病原性菌による宿主細胞のエピジェネティクスな変化の解析による歯周病の病態解明

これに対するアプローチとしてまず、上皮細胞の炎症性サイトカイン、ケモカイン、HSP産生等の防御に関わる反応が歯周病原性菌の感染によってどの様な影響を受けるかについての解析を行っている。本年度はT. denticolaを、ヒト上皮細胞Ca9-22に感染させその応答について解析を行った。その結果、IL-6、HSP70については感染による上昇が認められるが、IL-1ではその産生にdentilisinが抑制的な影響を与えることを明らかにすることができた。さらに、dentilisinによる細胞内タンパクに対するdentilisinの分解作用についても検討を開始している。T. denticola感染による上皮細胞の動態については、サイトカイン、細胞内タンパクについて着実に結果を得ることができていると同時に、DNAの修飾の可能性についてもATAC-seqによるスクリーニングを行っており当初予定した通りの進行であるため。歯周炎は複数の菌種によるdysbiosisによって起こる可能性を示す報告が多くなっていることを考えると、P. gingivalis, T. forsythia等を早い時期に解析に加え、複数菌種によるエピジェネティック制御を組み込みよりin vivoに近い解析にして研究を進めていくことを考えている。
炎症性疾患治療のための活性酸素除去能と細胞認識能を備えたタンパク質フィルムの開発

本研究では、アルブミン、Superoxide dismutase (SOD)、抗体の3種類のタンパク質を用いて活性酸素除去能と細胞認識能を有するタンパク質フィルムの開発を行った。本フィルムを用いることで、活性酸素を分泌する細胞を捕捉し、分泌された活性酸素を即座に除去できることが分かった。本フィルムは過度の炎症を抑える効果が期待でき、炎症性疾患の治療において有用であると考えられる。本研究では、アルブミンを主成分としたフィルムにSuperoxide dismutase (SOD)と抗体を組み込むことで活性酸素除去能と細胞認識能を備えたタンパク質フィルムを開発することを目的としている。本年度は、アルブミンとSODから成るフィルムの表面に、配向が制御された抗体を組み込む方法を確立した。具体的には、疎水性の基板上に抗体の配向を制御して吸着させた後、フィルムの元となる溶液(アルブミン、SOD、架橋剤などを含有)を加え、水分を飛ばしてフィルムを形成後、エタノールに浸漬して基板からフィルムを剥離する、という一連の手順により目的とするフィルムを得ることに成功した。酸溶液や加熱処理などによるフィルムの剥離や親水性の基板なども試したが、フィルムが基板に強固に貼りついて剥離することができなかった。フィルムに組み込まれた抗体の抗原認識能を評価したところ、抗体の配向制御法として広く用いられているプロテインGを利用した方法よりも認識能が高いことが分かった。さらに、抗体の安定性の向上も見られ、70°C加熱やグアニジンへの暴露など、タンパク質の変性を促す処理を行った後においてもその抗原認識能を保持していることが分かった。これは、抗体がフィルムの内部に埋まり込むような形で組み込まれ、周囲をアルブミンなどの分子で取り囲まれているためであると考えている。次に上記の結果をもとに、より微小なサイズを有するフィルムを作製した。方法としては、インクジェットプリンターを利用して、微量のフィルムの元となる溶液を基板上に滴下することで最少60μmの大きさを有する抗体とSODを含有したフィルムを作製することに成功した。共焦点レーザー顕微鏡を用いて、微小フィルムの形状を詳細に解析した結果、中央部で薄く(膜厚:約170 nm)、外周部で分厚い(膜厚:約740nm)形状をしていることが分かった。当初の研究計画通りに実験は進んでおり、本研究の根幹をなす、抗体とSODを含有した微小なタンパク質フィルムを作製する方法を確立することができた。また、微小フィルムの細胞認識能の評価など、次年度に計画していた実験についても予備的な検討に着手することができた。さらに、アルブミンフィルム上へのタンパク質の吸着性やフィルム内部のアルブミンの分子構造など、本研究内容と密接に関連するアルブミンフィルムの基礎的な物性について多くの知見を得ることができた。以上のことより、現在までのところ、目標達成に向けて研究がおおむね順調に進展していると考えている。本年度は、昨年度作製した3種類のタンパク質(アルブミン、抗体、SOD)で構成される微小なタンパク質フィルム(直径:約100μm、厚み:数百nm)が有する機能を評価した。本フィルムは、炎症性疾患治療への応用を考え、活性酸素を分泌する細胞をフィルム表面に組み込んだ抗体の働きによって捕捉し、補足された細胞から分泌された活性酸素をフィルム内に存在するSODが速やかに除去することを想定して設計している。これらのフィルムの機能を評価するために、HL60細胞を分化させることで活性酸素を分泌する好中球様細胞を調製し実験に用いた。好中球様細胞と微小フィルムを混合し、顕微鏡で観察したところ、フィルムが良好に細胞を捕捉することが分かった。細胞はフィルム全面に付着しており、直径100μmの微小フィルムに約22個の細胞が捕捉されていた。フィルムに捕捉された細胞の活性酸素の分泌挙動を調べた結果、フィルムに捕捉されていないフリーの状態の細胞に比べて、周囲に分泌される活性酸素の量が70%減少することが分かった。これはフィルム内部のSODが有効に働き、分泌された活性酸素の大部分を除去したためだと考えられる。さらに、アルブミンがその分子内に様々な薬剤を担持できる特性を持つことを利用して、抗炎症薬(ジアポシニン)を担持した微小フィルムを作製し、フィルムから薬剤を徐放させることで、フィルムの周囲に存在する好中球様細胞の活性酸素の生成を抑制できることを実証した。以上のように、本フィルムは、多くの病気に関与していることが知られている過度の活性酸素を取り除く効果があり、炎症性疾患の治療に有用であると考えている。本年度は、昨年度作製した抗体とSODを含有した微小なタンパク質フィルムを用いて、フィルム内の抗体とSODの働きによる細胞認識能と活性酸素除去能を評価する。微小フィルムの細胞認識能に関しては、好中球と微小フィルムを混合し、フィルムへの細胞の付着挙動を観察することで評価する。

本研究では、HL60細胞をジメチルスルホキシド(DMSO)で刺激して好中球に分化させた細胞を用いることを計画しているが、DMSO処理により、既存の文献と同様にHL60細胞が好中球へと分化し、刺激に応答して活性酸素を分泌することは既に確認しており、速やかに本実験を開始できる体制を整えている。微小フィルムが好中球を捕捉することに成功した後、好中球が分泌する活性酸素をフィルム内のSODがどの程度除去できるかを評価する。活性酸素の検出方法として様々な方法があるが、簡便でかつ感度が高い化学発光法で検出することを考えており、既に本研究目的に適した化学発光試薬の選別、及び、購入を終えている。バイオマテリアルH27年度の予算に関して、消耗品費や外国出張旅費が当初の予想額を下回ったため、次年度への繰り越しとなった。経費の主要な用途は消耗品費であり、細胞を使った実験に必要となる物品(培地、血清、ピペット、培養皿、細胞分離用フィルター)、各種タンパク質(抗体、SOD、アルブミン、ビオチン化HRP)、各種化学試薬(架橋剤、保水剤、HRPの基質となる蛍光試薬)、自己組織化単分子膜の作製に必要となる物品(アルカンチオール試薬や金基板)などを購入するために使用する。また、研究成果を発表するための経費(国内旅費、海外旅費、学会参加費、英語論文の校閲費)を計上している。
海洋メタンハイドレートを用いたＣＯ２低排出発電における複雑流動現象に関する研究

29年度が最終年度であるため、記入しない。
シリカの化学蒸着による耐熱疎水性反応場の構築とその環境触媒への応用

アルミナとゼオライトに対するシリカのCVD(化学蒸着)によって,どのように耐熱性・疎水性が発現するか,その機構を明らかにするための研究を行った.アルミナの耐熱性に関しては,表面のOH濃度を調べる研究を行った.アルミナ上のOH濃度はシリカの蒸着によって徐々に低下し,モノレイヤーを構成する濃度である約12nm^<-2>で,顕著に低下する.しかしこれ以上さらにシリカを蒸着すると,濃度は再び増大する.この傾向は耐熱性の結果と良く一致している.したがって,OH濃度が低い場合に耐熱性がたかく,これは酸化物の粒子成長がOHの脱水縮合によって進んでいることを示唆している.一方,Pd担時ゼオライト上のメタンによるNO還元におけるシリカの化学蒸着による活性低下の抑制を調べた.その結果,まずPdの触媒活性は酸素と水を同時に流すことにより顕著に劣化するが,これはシリカを蒸着することによって効果的に抑制できることがわかった.さらに,この劣化は水だけを流すだけでも起こるがその程度が小さいことがわかった.この結果,従来NOの還元反応において観測された活性低下は反応ガス中の水と酸素の共存によるもので,これがPd触媒活性を不可逆的に劣化させることが原因であることが明らかになった.以上の結果を基にして,Pd粒子のゼオライト外と内の拡散を仮定する水による活性の劣化とシリカによるその抑制機構モデルを提案した.シリカの役割は水の吸着抑制であり,これが原因でゼオライト外表面の粒子成長が抑制されるというのが基本的な原因となっているものと考えられる.アルミナとゼオライトに対するシリカのCVD(化学蒸着)によって,どのように耐熱性・疎水性が発現するか,その機構を明らかにするための研究を行った.アルミナの耐熱性に関しては,表面のOH濃度を調べる研究を行った.アルミナ上のOH濃度はシリカの蒸着によって徐々に低下し,モノレイヤーを構成する濃度である約12nm^<-2>で,顕著に低下する.しかしこれ以上さらにシリカを蒸着すると,濃度は再び増大する.この傾向は耐熱性の結果と良く一致している.したがって,OH濃度が低い場合に耐熱性がたかく,これは酸化物の粒子成長がOHの脱水縮合によって進んでいることを示唆している.一方,Pd担時ゼオライト上のメタンによるNO還元におけるシリカの化学蒸着による活性低下の抑制を調べた.その結果,まずPdの触媒活性は酸素と水を同時に流すことにより顕著に劣化するが,これはシリカを蒸着することによって効果的に抑制できることがわかった.さらに,この劣化は水だけを流すだけでも起こるがその程度が小さいことがわかった.この結果,従来NOの還元反応において観測された活性低下は反応ガス中の水と酸素の共存によるもので,これがPd触媒活性を不可逆的に劣化させることが原因であることが明らかになった.以上の結果を基にして,Pd粒子のゼオライト外と内の拡散を仮定する水による活性の劣化とシリカによるその抑制機構モデルを提案した.シリカの役割は水の吸着抑制であり,これが原因でゼオライト外表面の粒子成長が抑制されるというのが基本的な原因となっているものと考えられる.
権威主義的人格傾向が司法の市民参加に及ぼす影響についての研究

1950年代以降の権威主義的人格傾向に関する社会心理学的研究をフォローした上で、日本ではほとんど用いられていなかった1980年代の研究で作られた新尺度を日本語化するとともに、司法への参加に対する社会的態度との関連性を明らかにした。それと同時に、Big Five等の基本的人格傾向と権威主義的人格傾向の関連、架空のシナリオによる刑事裁判の判断や模擬評議中の行動との関連性を明らかにすることができた。もちろん、それぞれ数回の調査研究では言えることは限られているが、権威主義的人格傾向と司法への参加に関して新たな地平を切り開き、今後の検討において確かな礎を築くことができた。本年は、権威主義的パーソナリティについての文献研究を中心におこなった。権威主義的パーソナリティの研究として画期をなすのはT.アドルノの研究である。近時アドルノの研究を中心にまとめられた、社会学者の手による権威主義的パーソナリティ研究を参照するとともに、アドルノ以前の権威主義的パーソナリティ研究、およびアドルノの研究の背景となった第2次世界大戦直前期のドイツの政治情勢についての文献調査を行った。背景的文献調査については、権威主義的パーソナリティは市民の積極的自由や市民参加を否定すると予測されることから、トクヴィルをはじめとした司法への市民参加や自由・平等という観点からの意義づけに関する政治学的文献や、政治学理論に関する文献についても調査を行った。一方、方法論の観点からは、アドルノ以降の社会心理学的研究手法の進展にともなって、アドルノによる研究について指摘された方法論的問題点を克服する試みが行われている。その中の主な物は1980年代以降のアメリカの社会心理学者によるものである。それらについても文献調査を行った。これらの文献調査の成果については、慶應義塾大学法科大学院の紀要である「慶應法学」に論稿を発表した。また、共著書内でも権威主義的パーソナリティに関する論考を複数発表したが、出版されたのが2009年4月であるため、第2年度中の成果となる予定である。また、第2年度の研究に資するべく、1960年代に日本で行われた日本語版の質問紙によるプレテストを学生に対して行った。このパイロットスタディの結果と、近時の日本の社会学者の研究成果を基にしつつ、2年度目の質問紙開発に臨む予定である。威主義的人格傾向と裁判員裁判についての昨年度の成果も踏まえ、2009年4月に『裁判員制度と法心理学』をぎょうせいより出版した。本書では、南山大学法学部の岡田准教授、北海道大学文学部の仲教授とともに編著にあたり、編集と3つの章の執筆にあたった。その中の1章を「権威主義的パーソナリティと裁判員制度」と題して執筆し、両者の関係について論じた。また、2009年4月出版の『法社会学の新世代』(有斐閣)では、「権威主義的・集団主義・社会的勢力認知尺度と司法制度に対する態度」として1章を執筆し、本研究の成果を踏まえた結果を発表した。2009年8月には日本心理学会で「裁判員制度をめぐる法心理学」というタイトルでワークショップを企画し、本研究の成果を踏まえた企画・発表を行った。これらの発表は、日本では未だ「法と心理学」やそれに伴う人格と司法参加傾向に関する科学的研究の存在を広く知らしめるとともに、権威主義と陪審・参審に関して欧米でも直接には取り扱われていないテーマを発表するという意義のあるものであった。また、2009年終りから、権威主義的パーソナリティ尺度とBigFive等の一般的性格特性に関するインターネット調査を行い、1500人以上の回答を得た。これは研究計画の2年目の質問紙調査に当たる。これによって権威主義的パーソナリティ尺度の特性と他の性格特性との関連性の分析行い、3年目の成果として発表する予定である。本年度は、昨年度にデータを収集した、(1)市民を対象とした模擬裁判の評議中の発言に関する分析をアメリカ法社会学会(Law and Society Association)で報告し、(2)市民に対する権威主義的人格傾向を含むインターネット調査の結果につき、日本心理学会で報告した。なお、(1)については年度中にInternational Journal of Crime,Justice,Lawで論文として公刊した。(1)については、権威主義的人格傾向と評議中の発言、評議参加者の情報格差、司会進行権限との関連など多面的な分析を行ったものであり、集団意思決定の研究としても意義のあるものであった。情報格差のある場合、司会進行権限を持つものが持っている情報は評議に供出されやすいが進行権限がない者の情報はそうではなく、またその傾向は人格傾向によって異なるという結果であった。(2)については、当初予定の3倍ほどの多くの回答を得、権威主義的人格尺度の信頼性の推定値を新旧の尺度で算出するとともに、Big Fiveに基づく性格特性尺度や司法制度に対する社会的態度に関する尺度など、多くの関連尺度との関連で妥当性を確認した。

その結果、構成概念との関係では新尺度のほうが望ましい結果であるものの、信頼性の推定値は尺度全体で見ると旧尺度のほうが高かった。新尺度の日本語訳はこれまで作られておらず、国内的にも意義のある研究成果が挙がった。
エストロゲンの尾隠し行動への影響―女性の寒冷時行動性体温調節メカニズムの解明―

本研究では自然な行動性体温調節の新たな指標として、寒冷時にラットで観察される「尾隠し行動(尾を体幹下に隠す行動)」を用い、エストロゲンが寒冷時行動性体温調節を促進すること、そのメカニズムに島皮質が関与することを明らかにした。また、エストロゲンは末梢冷受容分子のTRPM8, TRPA1を介した体温調節反応を修飾することが明らかとなった。TRPM8を介した体温上昇に室傍核が関与した。本研究の目的は、ラットの自然な寒冷時体温調節行動と考えられる「尾隠し行動(Uchida et al., 2012, J Comp Physiol A)」に対する女性ホルモンのエストロゲン(E2)の影響を明らかにすることである。本年度は【実験1】尾隠し行動を修飾するE2の脳内活性部位の形態学的解析を実施した。エストロゲン投与(E2(+))、非投与(E2(-))の卵巣摘出ラットを寒冷(16°C, 2時間)または室温(27°C, 2時間)暴露し、腹腔温、尾部皮膚温、尾隠し行動を計測した。暴露直後、還流固定し脳を採取し、神経マーカーcFos蛋白の免疫組織化学染色を行い、陽性細胞数を計測した。以下の結果を得た。(1)寒冷暴露は、E2(+), E2(-)の両群において、扁桃体、小脳傍脚核、第二体性感覚野、島皮質、傍分界条核でcFos免疫陽性細胞数を増加させた。(2)寒冷暴露時、島皮質のみE2(+)群よりE2(-)群で有意にcFos免疫陽性細胞数が増加した。(3)寒冷暴露時、腹腔温、尾部皮膚温は群間の差が認められなかった。しかし、尾隠し行動はE2(+)群でE2(-)群より有意に増加し、その開始時間が有意に早かった。【結論】雌ラットにおいて、E2は比較的軽度の寒冷環境で寒冷時体温調節行動を惹起させること、その行動に脳の島皮質が関与することが示唆された。本年度は【実験2】尾隠し行動を修飾するE2のTRPM8への影響の解析を実施した。TRPM8とはTransient Receptor Potentialイオンチャネルファミリーの一つで皮膚に分布する感覚神経終末に発現し、環境温25°C以下の軽度な寒冷時に活性化する冷受容分子である。エストロゲン(E2)投与、非投与の卵巣摘出ラットの背部にvehicleまたは10%メントール(TRPM8作動薬)を塗布し、寒冷(16°C, 2時間)または室温(27°C, 2時間)暴露し、腹腔温、尾部皮膚温、尾隠し行動を計測した。以下の結果を得た。(1)メントールは寒冷でも室温時でも、E2の有無に関わらず、体温を上昇させた。またメントールはE2の有無に関わらず、室温時には尾部皮膚温を上昇させ、寒冷時には下降させた。(2) E2は寒冷時にメントール塗布した時、体温と皮膚温に影響しない。しかしE2は室温時に、メントール塗布による皮膚温の上昇を抑制した。このとき、E2はメントール塗布による体温上昇を抑制した。(3)メントールは室温時、E2投与時のみ、尾隠し行動を低下させた。【結論】メントールは雌ラットの体温を上昇させ、寒冷時は皮膚温低下、室温時は上昇させる作用があることが示唆された。E2は室温時にのみ、このメントールの作用を減弱させることが示唆されたが、個体数が少ない為、今後追加実験を行い検討する予定である。薬剤塗布方法の予備実験に時間がかかった為。当初の計画では、エリザベスカラーをラットに装着し尾部に皮膚塗布する予定だったが、カラーによりラットの行動が制限されることが予備実験で明らかとなった為、他の方法を検討した。よって、全体としてやや遅れていると考えられる。【目的】ラットの自然な寒冷時体温調節行動と考えられる尾隠し行動に対するエストロゲン(E2)の影響を明らかにすることである。【実験2】尾隠し行動を修飾するE2のTRPM8への影響の解析(個体数追加)、【実験3】尾隠し行動を修飾するE2のTRPA1への影響の解析を実施した。TRPM8、TRPA1とは感覚神経終末に発現する冷受容分子である。【実験2】E2投与、非投与の卵巣摘出ラットにvehicleまたは10%メントール(M, TRPM8作動薬)を塗布し、寒冷(16°C, 2h)または室温(27°C, 2h)暴露し、腹腔温、尾部皮膚温、尾隠し行動を計測した。【実験3】実験2と同様、30%シナモアルデヒド(C, TRPA1作動薬)を塗布し暴露を行った。【結果:実験2(各群n=7)】Mは寒冷でも室温時でも、E2の有無に関わらず、体温を上昇させた。またMはE2の有無に関わらず、室温時には尾部皮膚温を上昇させ、寒冷時には下降させた。E2は寒冷時にM塗布した時、体温と皮膚温に影響しなかった。しかしE2は室温時にE2はM塗布による体温上昇を抑制した。

Mは室温時、E2投与時のみ、尾隠し行動を低下させた。【結果:実験3(各群n=4)】Cは寒冷時にE2の有無に関わらず、体温低下を抑制したが、室温時はE2投与ラットで体温を低下させ、E2非投与ラットでは体温低下を抑制した。Cは寒冷時、E2投与ラットで尾部皮膚温を低下させ、非投与ラットで尾部皮膚温低下を抑制した。室温時は、E2投与ラットでは尾部皮膚温に影響せず、非投与ラットで尾部皮膚温を低下させた。Cは寒冷時また室温時、尾隠し行動を低下させた。【結論】E2はMによる尾隠し行動の低下に影響しないが、室温時にMによる体温上昇を抑制したことから、E2はTRPM8を介した体温調節反応を修飾すると考えられた。実験3については個体数を追加し、検討する予定である。計測に使用しているサーモグラフィが落下により故障し、修理中の約1カ月実験が実施できなかった為。【目的】ラットの自然な寒冷時体温調節行動と考えられる尾隠し行動に対するエストロゲン(E2)の影響が、冷受容分子のTRPM8, TRPA1を介するか検討する。【実験2】尾隠し行動を修飾するE2のTRPM8への影響の解析(脳解析)を実施した。E2投与、非投与の卵巣摘出ラットにvehicleまたは10%メントール(M, TRPM8作動薬)を塗布し、寒冷(16°C, 2h)または室温(27°C, 2h)暴露し、腹腔温、尾部皮膚温、尾隠し行動を計測した。脳の正中視索前野、室傍核、内側視索前野、後視床下部、背内側核のcFos免疫組織化学染色を行った。【結果:(各群n=7)】27°C時、M塗布時にE2は正中視索前野のcFos発現を低下させた。E2の有無に関わらず、M塗布は室傍核のcFos発現を上昇させた。M塗布時にE2は背内側核のcFos発現を上昇させた。16°C時、M塗布時にE2は正中視索前野のcFos発現を上昇させた。【結論】27°C時、雌ラットにおいてMは体温上昇作用があり、室傍核が関与することが明らかとなった。E2はTRPM8を介した体温調節反応に影響した。【実験3】尾隠し行動を修飾するE2のTRPA1への影響の解析(個体数追加)を実施した。実験2と同様、30%シナモアルデヒド(C, TRPA1作動薬)を塗布し暴露を行った。【結果:(各群n=6)】16°C時、C塗布時にE2は腹腔温を上昇させた。E2(ー)群で、Cは腹腔温を低下させた。E2(+)群で、Cは尾部皮膚温を上昇させた。16°C時vehicle塗布時、E2は尾隠し行動時間を短くした。E2の有無に関わらず、Cは尾隠し行動時間を短くした。【結論】E2はTRPA1を介した体温調節反応に影響することが明らかとなった。本研究では自然な行動性体温調節の新たな指標として、寒冷時にラットで観察される「尾隠し行動(尾を体幹下に隠す行動)」を用い、エストロゲンが寒冷時行動性体温調節を促進すること、そのメカニズムに島皮質が関与することを明らかにした。また、エストロゲンは末梢冷受容分子のTRPM8, TRPA1を介した体温調節反応を修飾することが明らかとなった。TRPM8を介した体温上昇に室傍核が関与した。当該年度に予定していた【実験1】を実施、完了した為。この研究成果を第120回日本解剖学会総会・第92回日本生理学会大会合同大会において発表した点からも、概ね良好に進んでいると考えられる。
身体運動に基づく視覚統計構造の予測機構の解明

眼前の物体が動き出したとき、我々はそれに対して無意識的・自動的に注意を向け、何が起こったのかを分析しようとする。視覚系は環境の見えの差異を検出する仕組みを備え、環境の変化という事態に対処していると考えられる。一方、見えの変化は自己運動によっても起こる。自分が動いた結果としての見えの変化は環境そのものの変化とは区別され、分析対象から外さねばならない。視覚系は身体運動から視覚像の何らかの変化を予測し、その予測に合致する見えに対しては不必要な分析を行わないようにしていると考えられる。申請者は、視環境の持つ統計構造が、視覚系が予測すべき情報であると考え、その統計構造とはどのようなものが該当しうるか、そして視覚像の変化を予測する際に統計構造が比較情報として実際に用いられるのかを調べるのが当初の目的であった。しかしながら、視覚統計構造が自己運動に伴いどのように予測されるのかを直接測定する前に、そもそもヒトが予測すべき統計構造とはどのようなものかを特定しておく必要がある。そこでより基礎的な観点から、ヒトの視知覚において処理されうる統計構造の性質を明らかにすることに注力した。報告者は視覚特徴の間に存在する量的な共変関係に着目し、ヒトが位置情報と共変する方位やサイズといった情報に高い感度を持つことを明らかにした。また、共変関係の知覚がこれまで知られている平均知覚によるものではないこと、および選択的注意という認知的処理資源を必ずしも要求しないことを示唆する結果を得た。特に後者の知見は、共変関係が自己運動下で予測されうる統計構造として妥当な候補であることを意味するものである。研究期間内で当初予定していた、自己運動下での予測を体系的に検討するまでは至らなかったものの、明らかにされたことは学術的に意義深いものである。今後予測実験を行うことで、行動するヒトのダイナミックな知覚の理論的理解に貢献しうる。<目的>我々は突発的な見えの変化に対して自動的に注意を向け、分析しようとする。つまり、視覚系は過去と現在の環境の見えの何らかの差異を検出する仕組みを備えていると考えられる。しかしながら、自己運動由来の変化に対して我々が自動的に注意を向けることはない。これらの事実は、視覚系は身体運動から視覚像の変化を予測し、その予測に合致する見えに対しては不必要な分析を行わないようにしているというアイデアを提供する。しかしながら、このアイデアを体系的に確かめた研究はこれまで存在しない。申請者は、視環境の持つ「統計構造」が、視覚系が予測すべき情報であると考える。本計画ではこれが自己運動においてどのように予測されるのかを検証する。<具体的内容>平成28年度は、そもそもヒトが予測すべき視覚統計構造とはどのようなものがありうるか、その候補を探すことに重点を置いた。我々は平均や分散といった、単一の特徴から得られる統計情報について高速かつ正確な判断を行うことができることが既に知られている。しかしながら、複数の特徴が関与する、より複雑な統計量の知覚は理解が進んでいない。そこで28年度は、視覚特徴間の共変関係に対する知覚特性について基礎的な検討を行った。協力者は、同時呈示された複数の円が保持する特徴間の共変関係の程度を判断した。用いられた特徴はサイズ・方位・位置の3種であり、協力者は事前に教示された組み合わせに着目して課題を行った。その結果、方位と位置やサイズと位置に対し、サイズと方位の共変関係に対する感度は低く、チャンスレベルを僅かに上回る程度であった。<意義・重要性>この結果は、共変関係に対する知覚システムは特徴依存的であり、位置が関与する場合に特化していることを示唆する。自己運動と統計構造知覚との関連性を相対的に考える上で、これは重要な知見である。平成28年度の研究実施計画は、「統計構造の予測がどのような身体運動においてうまく行われるのかを確かめる」ことであった。しかしながら、それを検証するための装置の導入が遅れ、当初の研究計画に沿った進展は、装置が研究にどのように活かせるか、それを予備的に検討することにとどまった。その代わりとして、28年度はヒトが瞬間的に知覚できる統計構造の多様性を探索することに注力した。具体的に行ったのは、呈示すべき新たな統計構造の探索、そしてそれを今後の実験に適用する際の数や刺激特徴量の決定である。これらを達成するために、呈示する物体にサイズ・方位・位置の3種類の特徴をもたせ、それらから考えうる3種類の組み合わせ(サイズー方位、方位ー位置、サイズー位置)の画面上での共変関係、すなわち相関を操作した。もしヒトが特徴間の共変関係について知覚できるのであれば、2画面の相関係数の大小を弁別できるはずである。心理物理実験を通じてその弁別性を検証したところ、瞬間的に呈示された刺激の共変関係に対して、実験協力者はどれもチャンスレベル以上に弁別を行うことができた。しかしながら、サイズと方位の共変関係に対する弁別性はその他の組み合わせ(サイズと位置、方位と位置)に比べ著しく低いことが判明した。この傾向は、画面上に呈示する刺激の個数、特徴値の範囲、相関係数の正負を変えても維持された。実験から得られた知見は、視覚統計構造の共変関係を知覚する機構の制約を考える上で重要な情報を提供している。また、自己運動における予測機構を検討する際の刺激材料として、これまで知られていた平均や分散に加わる新たな候補を示すものである。

代替的な研究の成果として、予想だにしない新たな知見を得ることができた。よって、研究はおおむね順調に進展したものであるとみなすことができる。【目的】急に眼前の物体が動き出したとき、我々はそれに対して無意識的・自動的に注意を向け、何が起こったのかを分析しようとする。視覚系は環境の見えの時間的差異を検出する仕組みを備え、環境の変化という事態に対処していると考えられる。一方、見えの変化は自己運動によっても起こる。自分が動いた結果としての見えの変化は環境そのものの変化とは区別され、分析対象から外さねばならない。視覚系は身体運動から視覚像の変化を予測し、その予測に合致する見えに対しては不必要な分析を行わないようにしていると予想される。しかしながら、この予想を体系的に確かめた研究はこれまで存在しない。申請者は、視環境の持つ「統計構造」が、視覚系が予測すべき情報であると考える。本計画ではこれが自己運動においてどのように予測されるのかを検証する。【具体的内容】視覚統計構造が自己運動に伴いどのように予測されるのかを直接測定する前に、そもそもヒトが予測すべき視覚統計構造とはどのようなものかを特定しておく必要がある。そこでより基礎的な観点から、ヒトの視知覚において処理されうる統計構造の性質を明らかにすることに注力した。報告者のこれまでの研究において、視覚特徴間の共変関係をヒトが瞬間的な視覚呈示から把握できる可能性が示唆されていた。ここではその知見が妥当と言えるのか、より踏み込んだ種々の検討を行った。一例として、共変関係の知覚が注意の方略に依存するものではないことを示唆する結果を得た。これは、視覚特徴間の共変関係が選択的注意という処理資源を必ずしも要求しないものと解釈できる。また同時に、共変関係が自己運動下において予測されうる統計構造として妥当な候補であることも意味している。目的を検証するにあたり、様々な自己運動の仕方が考えられる。しかしながら、視覚呈示装置であるヘッドマウントディスプレイの導入を行いその挙動を確かめてみたところ、当初予定していた「走る」「自転車」を漕ぐなどの頭部以外を動かすダイナミックな動作と視覚統計構造の操作をうまく連動させることが難しいことが分かってきた。一方、瞬間的に知覚できる統計構造そのものの理解については検討が進み、新しい知見が得られた。呈示する物体にサイズ・方位・位置の3種類の特徴をもたせ、それらから考えうる3種類の組み合わせ(サイズー方位、方位ー位置、サイズー位置)の画面上での共変関係、すなわち相関を操作した。予備的検討で、サイズー方位の共変関係に対する弁別性はその他の組み合わせ(サイズー位置、方位ー位置)に比べ著しく低いという、位置特異的性質を持つことが分かっていた。今回、この性質が選択的注意の資源制約によるものかを検討した。円を同時に呈示した場合と1つずつ呈示した場合を比較したところ、後者であっても位置特異的性質は維持された。結果は、共変知覚の位置特異的性質が個々の刺激に注意を向けられないために起こるわけではないことを示唆する。得られた知見は、共変関係を知覚する機構の制約を考える上で重要なデータである。
廃用性筋萎縮の進展と回復過程に及ぼす経口グルタチオン投与の有効性に関する研究

後肢関節固定により筋萎縮が進行し、筋萎縮関連遺伝子mRNA発現が増加、筋タンパク質合成関連mRNA発現が低下、シグナルタンパク質のリン酸化が抑制するが、GSHの経口投与によりこれらの改善が予測される。後肢関節固定の解除により筋萎縮が回復し、筋萎縮関連遺伝子mRNA発現が低下、筋タンパク質合成関連mRNA発現が増加し、シグナルタンパク質のリン酸化が促進するが、GSHの経口投与により改善され、さらに後肢関節固定の解除後にリハビリを実施することにより、これらの改善が助長されるものと予想される。廃用性筋萎縮の非力学的な予防法としてGSHの摂取が提案できるものと考えている。