hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
円筒状共役系化合物の合成と性質

近年、フラーレンC_<60>やカーボンナノチューブとの関連から、コランニュレン・サーキュレンといった曲面状共役系分子がいくつか合成され、これらの持つ特徴的な性質が明らかになってきている。一方、円筒状の共役系化合物についても数種の物が提案されているが、現在までに成功した例はない。円筒状の共役系には、上で述べたような非平面性という観点の他に(円筒の)内と外がより明確に区別されるという意味からも興味が持たれる。代表者は、all-Zベンゾ[4n]アヌレン類が、このような円筒状の共役系としての性質を示すことを期待してその系統的研究を行う事を計画した。本年度はその系統的合成法を確立し、n=3,4,5,6のアヌレン類を合成することができた。ここで用いた合成法は、(1)パラジウム触媒クロスカップリング反応とLindlar触媒を用いた接触還元によりo-フェニレンとcisエチレンが交互に結合し両端にホルミル基を有する直線状の前駆体を合成し、(2)その還元的カップリングによって得られるピナコールをCorey-Winter法によってcis-エチレンに導くというものである。このようにして合成したアヌレン類の性質を調べたところ、環のサイズの増加に伴い分子の柔軟性は増す傾向にあるが、単純には比例せず、偶奇性があることが分かった。共役系としての性質については特出すべきものは見られなかったが、今後縮合多環状共役系への変換を検討することにより更に特色ある分子を構築していく予定である。近年、フラーレンC_<60>やカーボンナノチューブとの関連から、コランニュレン・サ-キュレンといった曲面状共役系分子がいくつか合成され、これらの持つ特徴的な性質が明らかになってきている。代表者は、all-Z-ベンゾ[4n]アヌレン類が、このような円筒状の共役系としての性質を示すことを期待してその系統的研究を行う事を計画した。本年度は特にその系統的合成法を確立する事を目的として研究を行い、トリベンゾ[12]アヌレンおよびテトラベンゾ[16]アヌレンを合成することができた。ここで用いた合成法は、(1)パラジウム触媒クロスカップリング反応を利用してオリゴフェニルアセチレン型の化合物を得、その接触還元によりO-フェニレンとcis-エチレンが交互に結合し両端にホルミル基を有する直線状の前駆体を合成し、(2)その還元的カップリングによって得られるピナコールをCorey法によってcis-エチレンに導くというものである。このうち、(2)の段階はほぼ確立できたと考えているが、(1)の段階でcis-エチレン部分を構築する手法としてアセチレンの接触還元だけでは限界があり、他の方法についてもいくつか検討を行っている。今後この点を解決し、系統的合成法を確立して、その性質を検討する予定である。
東日本大震災からの住宅復興に関する被災者実態変化の追跡調査研究

東日本大震災からの復興政策の立案・実施では、住まいの再生のあり方が最重要の主題の一つになる。本研究は、岩手県・釜石市における被災者の住宅事情を繰り返し調べ、その変化を追跡するところから、住宅復興のための政策・制度を評価し、その改善に貢献しようとするものである。同一グループに対するアンケート調査を反復・継続した点に、実証研究としての本研究の特徴と価値がある。調査結果をもとに、「仮設」世帯と「みなし仮設」世帯の違い、経年にともなう被災世帯の高齢・小規模・無業化、世帯分離の実態、住宅再建・公営住宅入居意向の変化、土地所有の実態とその変化などをとらえ、それをふまえ、住宅復興政策を検証した。釜石市の仮設住宅および「みなし仮設住宅」に居住している被災世帯を対象とし、住宅関連の実態と意向に関するアンケート調査を実施し、その結果を過去2回の調査の結果と比較することによって、住まいに関する被災者の状況とその変化を分析した。その結果、(1)被災世帯はより高齢、より小規模になってきている、(2)若者の世帯分離が世帯変化を促進した、(3)無職の世帯が増加し、経済上の不安定さをかかえる世帯が増えている、(4)分離している世帯員との将来の再同居を望む世帯が多い、(5)被災者の居住地希望では、震災前に住んでいた場所には戻れないと判断する世帯が増加した、(6)住宅希望については、持家希望が減少し、公営住宅希望が増加した、(7)震災発生から3年近くが経過した時点において、仮設住宅からの転居先が決まっていない世帯が半数を超える、などの諸点が明らかになった。被災者の実態・意向は、固定せず、変化し続ける。本研究では、同一対象に対する調査を続けることで、被災者の状況変化を追跡することが可能となった。この変化の把握は、復興政策の検証・改善にとって重要である。さらに、国レベルでの住宅復興政策の動向をふまえたうえで、釜石市、南三陸町、女川町、仙台市、岩沼市、名取市、浪江町などを訪問し、自治体レベルでの住宅施策・制度について聞き取り調査を行った。これにもとづき、仮設住宅での高齢者見守りなどのソフト面の施策、「みなし仮設」住宅の制度運用実態、復興公営住宅の計画・建設状況、その建築上の工夫、住宅ローンの私的整理制度、持家再建支援補助、防災集団移転促進・土地区画整理事業等における住宅再建支援、それに関連する借地供給の実態、遠隔地避難者との連絡状況などについて、実績と課題を考察した。釜石市における仮設住宅および「みなし仮設」住宅に居住する被災世帯を対象とし、被害の実態、家族の状況、世帯分離の実態、就労と所得の実態、住宅・居住地に関する意向、街づくり事業の適用状況、健康の実態などをおもな質問項目とするアンケート調査を実施し、その結果を過去3回の調査の結果と比較した。分析の結果、(1)被災世帯は、震災前に比べ、より小規模・高齢化し、その傾向は、仮設入居後も進展している、(2)また同様に、世帯の無職化が進んでいる、(3)約3分の1の世帯が世帯分離を経験し、その半分は、将来の再同居を望んでいる、(4)震災前に持ち家に住んでいた世帯が多いのに対し、持ち家再建を希望する世帯は4割程度に減少し、それは、再建の困難を反映している、(5)これに対し、公営住宅への入居を希望する世帯が増加した、(6)ただし、持ち家・公営希望のバランスは、経年のなかで揺れ動いている、(7)区画整理などの街づくり事業の対象となっている世帯が多いなかで、どのような事業の対象となっているのかを認識していない世帯もみられる、(8)仮設居住から次の段階に移行することに関し、移転先が決まっていない世帯が、震災後4年近くがたった時点で半数近い、などの諸点が明らかになった。被災者の実態と意向は、固定せず、変化しつづける。本研究は、その変化を実証的に追い続けている点を特徴とする。被災者実態・意向の追跡は、住宅復興政策の検証・改善ににとって重要である。また、釜石市に加え、南三陸町、東松島市などの自治体を訪問し、住まいと街の復興状況について、ヒアリング調査と資料収集を行った。公営住宅の建て方、持ち家再建支援制度などには、自治体ごとの特色がみられた。住宅復興政策の全体を把握するには、国レベルの政策・制度だけではなく、自治体の独自施策をみることが必要になる。本研究は、被災者の住宅事情を繰り返し調査し、その変化を追跡することによって、住宅復興のための政策・制度を評価し、その改善に貢献しようとするものである。昨年度までの調査に続き、今年度は、釜石市仮設住宅の全世帯に対し、2016年3月にアンケート調査を実施した。その結果を、これまでの4回の調査結果と比較することによって、生活再建に関する被災者の変化をとらえ、そこから住宅復興の課題をみいだそうとした。

調査結果の分析を通して、仮設住宅の被災者はより小規模・高齢の世帯に変化してきたこと、そのおもな要因は世帯分離で、再同居を希望する世帯も多いこと、世帯主の無職化が進み、年金に依拠する世帯が主流を占めるにいたったこと、居住地の希望に関し、多様な要因から、拡散傾向が生じていること、住宅の所有形態に関する希望では、持ち家希望が減少し、持ち家希望と公営住宅希望にほぼ二分されること、震災前の居住地について、制度的位置づけ(どの事業の対象となっているか)を認識できていない世帯が少なからず存在すること、などがわかった。この結果は、住宅復興と生活再建に関し、被災者の状況がしだいに分岐していること、したがって、住宅・生活に関する政策対応の複線化をさらに進めていく必要があることを示唆している。さらに、被災自治体に対するヒアリング調査を実施し、復興公営住宅、住宅再建支援、防災集団移転促進事業、区画整理事業などの制度内容と事業進捗の状況をとらえ、住宅復興政策の実績と課題を把握しようとした。当初の計画通り、毎年の被災者実態調査を着実に実施することができた。この点が、本研究を重要かつ貴重なものとしており、5回分の調査の結果を比較することで、当初予想を超えるほどの、多面的な知見を得ることができた。繰り越し申請をしたのは、釜石市の被災者を対象とする年1回のアンケートを、市役所の希望により、震災5周年に近い昨年度末に実施することになったためである。その調査の結果を分析し、研究全体をとりまとめることが、今年度の課題であった。この計画にしたがい、アンケート結果の分析を進め、被災世帯がより小規模・高齢化したこと、世帯分離のケースが多く、その約半数は再同居を望んでいること、住宅確保の展望をもたない世帯が依然として少なくないこと、持ち家希望から公営住宅希望に移行した世帯が多いこと、高台移転・土地区画整理などの事業と自身の不動産の関係を理解していない世帯が存在すること、などを明らかにした。被災地の同一対象に対し、継続的なアンケートを5年にわたって実施したことが、この研究の重要な特徴である。研究最終年度となる今年度では、これまでに実施した全5回のアンケート調査(科研費では3回)の結果を経年的に観察し、被災世帯の実態の変化を把握した。被災地の住宅復興は、震災発生直後の被災者の実態だけではなく、その後の変化をふまえる必要があることを実証的に示すことができた。家族・雇用・所得などの指標からみて被災者がより困窮する方向に変化している状況をとらえ、それをふまえて政策の方向性と手段を更新していくことが、とくに重要な課題になる。さらに、本研究では、仮設住宅とみなし仮設住宅に住む被災世帯の比較分析を行った。この分析からは、両者が異なる属性をもち、仮設住宅では、より高齢の非稼働世帯が多く、みなし仮設住宅では、稼働年齢の家族世帯が相対的に多いことが示された。この点は、仮設住宅政策の今後の立案において、どの手段がどのような被災者に対応するのかをみきわめ、複数の手段をより合理的に組み合わせる方向性が必要かつ可能であることを示唆している。東日本大震災からの復興政策の立案・実施では、住まいの再生のあり方が最重要の主題の一つになる。本研究は、岩手県・釜石市における被災者の住宅事情を繰り返し調べ、その変化を追跡するところから、住宅復興のための政策・制度を評価し、その改善に貢献しようとするものである。同一グループに対するアンケート調査を反復・継続した点に、実証研究としての本研究の特徴と価値がある。調査結果をもとに、「仮設」世帯と「みなし仮設」世帯の違い、経年にともなう被災世帯の高齢・小規模・無業化、世帯分離の実態、住宅再建・公営住宅入居意向の変化、土地所有の実態とその変化などをとらえ、それをふまえ、住宅復興政策を検証した。被災者に対する大規模なアンケート調査を年1回のペースで実施することが、本研究の中心である。
スポーツテーピングの運動力学的機能評価

本研究により,膝関節の運動範囲と剛性に寄与するスポーツテーピングの保護効果,さらに膝関節周辺の皮膚伸張特性を明らかにした。テーピング施術後,非施術と比較すると関節運動範囲が約20%抑制されることを明らかにした。しかしながら,わずかな歩行運動だけでその効果が減少することを認めた。また,テーピングを直接貼り付ける膝関節近位の皮膚の伸張特性は非常に複雑であり,皮膚の伸縮特性を考慮に入れたテーピング手法の再構築が不可避であることを明らかにした。現在,スポーツや医療現場などでスポーツテーピングを用いた膝の温存が頻繁に行われている。このテーピングによる膝関節への負担軽減,すなわち運動制限に関する効果は曖昧であり,十分な運動力学的検証が行われていない。そこで初年度は,歩行時の膝動態解析が可能なインテリジェント膝解析装置を用いて前十字靱帯損傷時に適応するスポーツテーピングが,歩行中の膝関節動態パラメータ(膝の屈曲角度,大腿部に対する下腿部の前後移動と内外回旋)に及ぼす影響を明らかにした。両膝に損傷歴のない健常者15名(2026歳,平均年齢22.3歳,男13名,女2名)を対象とし,テーピングを施術しない状態(control群)と施術した状態で歩行解析を実施した。テーピング施術実験では,施術直後,30分間,1時間の軽い運動を行った後(歩行運動)に歩行解析を実施した。この結果,テーピングを施術することで,歩行時の膝の屈曲角度および大腿部に対する下腿部の前後移動量と内外回旋量が,control群に比べ抑制されていることが認められた。特にテーピング施術直後は顕著な抑制効果が得られたが,時間の経過とともに膝関節の抑制効果は徐々に減少することが認められた。しかしながら,約1時間の歩行運動を行った後でも,下腿部の前後移動量および内外回旋量は,controlの約80%を維持しており,歩行程度の軽い運動ではテーピング効果はある程度持続することが明らかとなった。これまでに,歩行時の膝関節に及ぼすスポーツテーピングの温存効果を定量的に評価した研究はない。歩行条件下での限られた範囲内ではあるが,運動中のテーピングの効果を定量的に評価できたことは大変意義のある結果である。平成22年度の研究成果において,テーピングを施術することで,歩行時の膝関節に対してある程度の保護効果(運動抑制効果)が認められた。しかしながら,この保護効果は膝関節運動(大腿部に対する下腿部の前後変位量,内外回旋量,膝関節屈曲運動)の抑制量であり,関節剛性の変化を明らかにしたものではない。そこで,本年度は,Knee-arthrometerを用いて膝関節準静的剛性に及ぼすスポーツテーピングの効果について調査した。被験者は両膝に損傷歴のない健常者12名(男性10名,女性2名),平均年齢21.8±1.5(最高年齢24歳,最小年齢20歳)であり,被験者の両膝を対象(n=24)として,Knee-arthrometerを用いた膝関節準静的剛性試験を行った。スポーツテーピングを施すことで,大腿骨に対する下腿部の前方変位量が低下しており,非施術時と比べると,変位量は平均で80%の減少していた。しかしながら,その前方変位量の抑制効果は歩行程度の簡単な運動により徐々に低下することが明らかとなった。本研究では,テーピングの段階的施術手法とその効果の関係を明確にするまでには至らなかった。しかし,段階的に施術した様々なテーピング手法の相乗効果によって,膝関節の制動効果が高まることが明らかとなっており,23種類のみのテーピング手法の組み合わせだけでは,十分な保護効果が期待できないと考えられる。すなわち,スポーツアスリートがテーピングを施術する場合,複数のテーピング手法を用いて段階的に施術することが望ましく,そうでない場合は十分な関節保護効果が望めないことを明らかにした。この結果は,軽度の膝関節損傷において,簡単なテーピング施術のみでプレーするアスリートの危険性を示した重要な結果であると考えられる。平成2223年度の研究成果において,テーピングを施術することで,歩行時の膝関節動態および準静的条件下における関節剛性に対し,ある程度の保護効果(運動抑制効果)が認められた。しかしながら,その効果は,歩行程度の軽い運動を行うだけで低下することも明らかにした。この主な原因は,発汗によるテーピング粘着力の低下やテーピングと皮膚との伸縮特性の違いが大きいと考えられた。膝関節は複雑な運動を行うことから,各部位で体表面の伸縮特性は大きく異なると予想されるが,膝関節に関する3次元かつ自重負荷時の体表面変形に関する研究成果は少ない。そこで,平成24年度では,光学式3次元モーションキャプチャーを用いて,自重負荷条件下における膝関節能動的屈伸運動時の関節近似皮膚の体表面変化を明らかにした。被験者は,膝に損傷歴のない健常者男性10名,平均年齢21.4歳±0.69(最高年齢23歳,最小年齢20歳)である。

被験者の両膝(n=20)を対象として3次元体表面計測を実施した。この結果,屈曲運動時の膝回転中心近位部において,膝蓋骨より内側部では体表面の伸張が,外側より後方部では収縮することが明らかとなった。これら体表面の変化は屈曲位80度で最大となり,膝蓋骨から内側の体表面において最大で約40%の伸張,外側から後方部位では約30%の収縮が認められた。股関節に近い大腿部および足関節に近い下腿部では,屈曲位の増加に伴い,体表面が収縮から伸張へ変化することも明らかにした。膝屈曲運動だけで複雑な伸縮を行う膝関節に対し,均質なテープを何層も巻いた場合,皮膚とテープの伸縮特性の違いや,部位により皮膚伸縮が全く異なることを考慮すると,わずかな運動だけで皮膚とテープの間にズレが生じることは容易に予想される。テーピングによる保護効果の向上は,皮膚の変形挙動特性を考慮に入れたテーピング手法の構築が不可避であると考えられる。申請時の研究計画通り,歩行時の膝関節動態および準静的関節剛性に及ぼすスポーツテーピングの効果を定量的に明らかにしており,研究計画に対して順調に進展していると思われる。平成23年度中頃より,膝関節近位部の軟組織変形挙動解析も進めており,平成24年度では,歩行時の膝関節近位部の軟組織3次元変形挙動解析,MRI解析装置を用いた膝関節回旋装置の完成と膝関節回旋試験を行う。24年度が最終年度であるため、記入しない。光学式3次元モーションキャプチャを用いた,歩行時の膝関節近位部の軟組織3次元変形挙動解析は本学で実施する。一方,MRI解析装置を用いた下腿回旋解析では,MRI画像診断装置を保有している九州産業大学工学部バイオロボティクス学科日垣秀彦教授および九州大学病院整形外科田代泰隆助教(整形外科医師)の協力のもと実施する。また,下腿回旋解析において前十字靱帯損傷患者を被験者とするときは,被験者に対し田代泰隆助教による十分なインフォームドコンセントを実施し,実験では医師の立ち会いの下,被験者に無理な肢位や動作を強制することのないよう留意し,常に介助者を2名配置する。
病原糸状菌の線状プラスミドの遺伝子構成と機能

1. R.solaniのプラスミドは分子量の等しい3種類のプラスミドから成ることがわかり、これらをpRS64ー1、pRS64ー2、pRS64ー3と命名した。さらにDNAの2本鎖の末端が連結したヘアピン・ル-プ構造を両末端に持つことが判明した。また、これらのプラスミドは末端部近傍にほぼ等しい配列を共有していた。2. pRS64を有する菌株の全DNA中には本プラスミドの2量体と考えられるバンドがサザンハイブリダイゼ-ションにより検出されている。この2量体の構造と、pRS64のヘアピン・ル-プ構造及び末端部近傍の共通配列の存在から、本プラスミドの複製構造はセルフ・プライミングのモデルに従って行われる。3. R.solaniの多数の菌株からプラスミドを検出しサザンハイブリダイゼ-ション法を用いて各プラスミド間の相同性を調べた結果、本菌のプラスミドDNAは分類に用いられている菌糸融合群とほぼ完全に一致したことから、プラスミドと宿主特異性の間には何らかの関係があると推察した。4.本菌は約1.13.5Mbの大きさの5本の染色体を持っており、バンドのサイズより推定されるゲノムサイズは約10Mbである。染色体DNAとプラスミドとの相同性の解析から、プラスミドDNAは染色体のもっとも小さいサイズ、1.1Mbとハイブリダイズした。このことは、菌糸融合の現象あるいは植物病理学的な性質に基づく類別群とよく一致することに大きな意味を持っているものと考えられる。植物病原糸状菌、主にRhizoctonia solani菌を供試して多種のプラスミドDNAを探索し、相互関係を相補性の面から検討した。更に、すでに見いだされたプラスミド(pRS64)の構造と機能の解析を行った。(1)本菌の6つの菌糸融合群、16群(菌糸融合群は宿主範囲ともほぼ一致する)の123菌株を供試して51菌株からプラスミドDNAを見いだした。見いだされたすべてのプラスミドは線状であり、各プラスミドDNAは同じ菌糸融合群内のプラスミドDNAと相同性を示した。又、第2群に属する菌株はプラスミドDNAの相同性から2つに分けられ、この群内の宿主範囲とも一致した。(2)従来報告されている線状プラスミドDNAのほとんどは5'末端にタンパク質を持ったものであるが、4群の病原性の弱い菌株から見いだした、長さ2.7Kbの3種類のプラスミドDNApRS64-1.2.3の構造を解析した結果、本プラスミドDNAは両末端がヘアピン・ループ構造を取り、両末端部は3種類とも同一の塩基配列を持っていることがわかり、全く新しい形の線状のプラスミドであることが判明した。しかも、R.solani菌から見いだされた他のプラスミドDNAも同様の形態を取っていると推定された。なお二量体の形成機構なども判明し、このプラスミドDNAの複製機構もわかりつつある。次年度はプラスミドDNAの構造解析の不備な点、特に両末端の塩基配列を決定するとともに、細胞内での複製機構の解明を行う。本転移因子は両末端にヘアピン・ル-プ構造を持つこと、末端部共通配列の存在、および2種類の二量体の構造から、これまで報告されていたものとは明らかに異なり、セルフ・プライミングの機構に基づいて複製されると考えられ、複製モデルを作製した。複製の過程は以下の通りである。(1)ル-プ基部の共通配列内に存在すると考えられる認識部位へのニッキングによりフリ-の3'-OH末端が生成される。(2)ほどけたル-プを鋳型にして新たなヘアピン・ル-プが形成される(3)新生ヘアピン・ル-プの3'-OH末端をプライマ-として自己のDNA鎖を鋳型に相補鎖を形成する。

ここで、複製の開始が双方の末端から同時に起こる場合は、直接2分子のプラスミドが形成されるが、もしどちらか一方の末端から複製が開始される場合には、いったん二量体が形成され、これがプロセッシングを受けることによって2分子に分離される。本モデルの複製中間体の構造は、2種類の二量体の構造と完全に一致した。以上のように、本年度の研究では転移因子の構造を解明し、さらにその複製機構を解析した。転移因子を持つR.Solani菌からの巨大DNAのバンドは、約1500Kbと約200Kbの位置に検出された。ミトコンドリアDNAのバンドは200Kb以下の位置に検出され、ミトコンドリアDNAをプロ-ブとしたサザン・ブロットの結果とも一致した。しかし、転移因子の間では現段階で相補性は認められなかった。(1)R__ー.<solani>___ー菌の転移因子、pRS64のほぼ全領域のシ-ケンシングを行い、これらの塩基配列に対して、ORF解析の結果、0.4Kb前後の短いORFが4つ認められた。さらに、本転移因子を保持するRIー64菌株から抽出したmRNAに対して、pRS64の各断片をプロ-ブとしてノ-ザン・ブロット解析の結果、pRS64由来と思われる0.6Kbのバンドが検出された。本バンドは、pRS64上に認められたORFー2の領域のプロ-ズ、BEー3と反応したことから、本ORFは何らかのタンパク質をコ-ドしていることを認めた。デ-タ・バンクのホモロジ-・サ-チでは、これらの機能を明らかにする事が出来なかったので、現在、インビトロトランスレ-ション、二次元電気泳動法等で同定を進めている。(2)PFGE法によって分離した染色体DNAは約1.13.5Mbの大きさで、R__ー.<solani>___ー菌から5本認められた。バンドの大きさより推定されるゲノムサイズは約10Mbであり、本菌では染色体数、ゲノムサイズが初めて決定された。染色体DNAとpRS64との相同性の解析の結果、PFGE法によって分離した染色体のもっとも小さいサイズ、約1.1Mbとハイブリダイズした。しかも、相同性を認めた1.1Mb染色体DNAの制限酵素断片とpRS64とのハイブリダイゼ-ションから、相同領域は分散していると考えられた。次に、相同領域を持つ染色体DNA断片のクロ-ニングと相同性の検定を行い、pRS64と相同性を示すクロ-ン、300個を得た。現在、本クロ-ンの性状解析を行っている。
非均質材料中に存在するマクロ欠陥のイメージング手法の開発

非均質材料からなる構造部材内部に存在する欠陥の幾何学量を,超音波を用いて高速かつ高精度に推定するための欠陥イメージング手法の開発に関する研究を行った.欠陥像再構成のためにボルン近似とキルヒホフ近似に基づく線形化弾性逆散乱解析法を構築し,本解析法を非均質場へ適用することを試みた.本年度は3年次にあたり,1年次と2年次で得られた成果を基に,実用性を意図した具体的な非均質材料内の欠陥イメージングツールを提示した.以下にその詳細を示す.1.FFTを利用した高速イメージング欠陥からの散乱振幅データを像空間に変換する過程に画像処理の原理に基づく2次元高速フーリエ変換(FFT)を活用することで,欠陥像の高速イメージングが可能となった.2.多点計測モードによる高精度イメージング一方の探触子から超音波を送信して他方の探触子で受信するピッチキャッチモードを多点受信計測に応用することで欠陥像の高精度イメージングツールを提案した.欠陥からの散乱波に欠陥同士の波動の相互干渉効果が含まれていても,個々の欠陥像を詳細にイメージングできることを示した.3.欠陥種の識別ボルン逆解析は欠陥内部を,キルヒホフ逆解析は欠陥境界部を再現することから,両手法を組み合わせて用いることで,ボイド状欠陥とクラック状欠陥の識別フローを提案した.4.三次元欠陥の断面イメージング構造物の部材形状を考慮して,センサーのアクセス空間が限定された場合の欠陥イメージング手法を開発した.ここでは,円柱状構造物の側面からの計測データを基に,構造部材の断面イメージングを試みた.評価対象とする欠陥のサイズと形状決定の精度に応じて超音波ビーム幅を調整することで,効率的な欠陥評価が可能であることを示した.5.非均質材料のマクロ欠陥イメージング均質弾性体の欠陥再構成に用いられる線形化逆散乱解析法を,材料の非均質性に起因する波動の分散効果を考慮した手法に拡張した.波動の分散による位相速度の周波数依存性は逆散乱過程におけるフーリエ積分に組み込まれた.この結果,非均質体中の空洞状欠陥による散乱波から逆に欠陥形状の再構成が可能であることを示した.非均質材料からなる構造部材内部に存在する欠陥の幾何学量を,超音波を用いて高速かつ高精度に推定するための欠陥イメージング手法の開発に関する研究を行った.欠陥像再構成のためにボルン近似とキルヒホフ近似に基づく線形化弾性逆散乱解析法を構築し,本解析法を非均質場へ適用することを試みた.本年度は3年次にあたり,1年次と2年次で得られた成果を基に,実用性を意図した具体的な非均質材料内の欠陥イメージングツールを提示した.以下にその詳細を示す.1.FFTを利用した高速イメージング欠陥からの散乱振幅データを像空間に変換する過程に画像処理の原理に基づく2次元高速フーリエ変換(FFT)を活用することで,欠陥像の高速イメージングが可能となった.2.多点計測モードによる高精度イメージング一方の探触子から超音波を送信して他方の探触子で受信するピッチキャッチモードを多点受信計測に応用することで欠陥像の高精度イメージングツールを提案した.欠陥からの散乱波に欠陥同士の波動の相互干渉効果が含まれていても,個々の欠陥像を詳細にイメージングできることを示した.3.欠陥種の識別ボルン逆解析は欠陥内部を,キルヒホフ逆解析は欠陥境界部を再現することから,両手法を組み合わせて用いることで,ボイド状欠陥とクラック状欠陥の識別フローを提案した.4.三次元欠陥の断面イメージング構造物の部材形状を考慮して,センサーのアクセス空間が限定された場合の欠陥イメージング手法を開発した.ここでは,円柱状構造物の側面からの計測データを基に,構造部材の断面イメージングを試みた.評価対象とする欠陥のサイズと形状決定の精度に応じて超音波ビーム幅を調整することで,効率的な欠陥評価が可能であることを示した.5.非均質材料のマクロ欠陥イメージング均質弾性体の欠陥再構成に用いられる線形化逆散乱解析法を,材料の非均質性に起因する波動の分散効果を考慮した手法に拡張した.波動の分散による位相速度の周波数依存性は逆散乱過程におけるフーリエ積分に組み込まれた.この結果,非均質体中の空洞状欠陥による散乱波から逆に欠陥形状の再構成が可能であることを示した.
生後発達に伴う小脳登上線維-プルキンエ細胞シナプスの投射様式の変化と過剩なシナプス除去の分子機構

生体の情報処理をつかさどる神経回路網は、その形成過程においてまず余分な回路網を多数形成し、必要なもののみ残して不必要なものを排除するという戦略をとる。このとき、入力線維間で神経活動依存的な競合が起こり、勝者はシナプス結合が強化され、そうでないものは弱体化して最終的に排除されるという仮説が提唱されているが、競合する入力線維が細胞上でどのような位置関係で存在しているかということに関してはあまり知られていない。我々はこの点を明らかにする目的で、同様の発達過程を経ることが知られている小脳登上線維-プルキンエ細胞投射系を用いて実験をおこなった。発達期プルキンエ細胞上での複数の登上線維の分布の位置関係を調べるために、プルキンエ細胞にカルシウム感受性色素を充填し、登上線維シナプス活動により発生するカルシウムシグナルを指標として各々の登上線維の投射位置を推定した。その結果、各細胞で誘発される登上線維応答のうち、最大振幅を持つ登上線維は、プルキンエ細胞を細胞体から樹状突起まで広く支配しているのに対して、小さい振幅を持つ登上線維は細胞体近傍のみを支配していることが明らかとなった。最大振幅を持つ登上線維は最終的に残存する線維、小さい振幅を持つ登上線維は排除される線維であると思われた。この結果は、登上線維の排除過程の少なくとも一部に登上線維の伸長や退縮にかかわる分子が関与している可能性を示していると思われる。
宇宙天気予報の構築-熱圏電離圏モデリング-

CHAMP衛星を用いて,2002年から高度300km400kmでの熱圏大気密度と速度,電子密度,磁場を測定している.衛星に搭載した加速度計から熱圏大気密度と速度を導出した.1.熱圏大気風2002年2004年のCHAMP衛星の16,400軌道データから,中低緯度での熱圏大気風の季節,太陽活動,地磁気活動の依存性を調査した.その結果,太陽活動が昼間だけでなく夜間の熱圏風に影響していることを明らかにした.また,夜間の熱圏風は地磁気活動の影響を受けていることも明らかにした.これらの結果は,地上でのFPI観測やNCARのTIEGCMモデルとよい一致を示している.2.電離圏電子密度と温度CHAMP衛星で観測した電離圏電子密度と温度について,IRIモデルと比較した.その結果,電子密度と温度の季節変動では,CHAMP衛星とIRIモデルでよい一致を示している.しかし,極域では,IRIモデルは電子密度を過大評価し,電子温度を過小評価する傾向がある.3.熱圏大気密度異常帯高度400kmでの熱圏大気密度異常帯は±25磁気緯度でピークが現れる.このピークは昼間から夜間にかけて明瞭に現れる.季節が夏あるいは冬の期間,ピークの大気密度が夏半球で大きいという非対称性が現れる.熱圏大気密度異常帯は電離圏の電子密度異常帯と構造が似ていることから,お互いに影響を与えていると推論される.熱圏電離圏結合過程の結果として現れる磁気赤道域熱圏電離圏大気・プラズマのスーパーローテーションに的を絞り,熱圏大気密度,熱圏大気風,電子密度,磁場を詳細に観測しているCHAMP衛星と熱圏電離圏モデリング,TECデータからスーパーローテーションの物理・光化学過程の解明を試みた.CHAMP衛星は,2002年から高度300km400kmでの熱圏大気密度と速度,電子密度,磁場を測定している.このCHAMP衛星データの処理システムを構築した.データベース用ワークステーションをセットアップし,CHAMP衛星のデータに太陽活動(F10.7,E10.7)や磁気活動(AEインデックス,Kpインデックス,Apインデックス,Dstインデックス)を含んだデータベースを構築した.極域での大気・プラズマ擾乱と赤道域大気・プラズマ間の応答には時間差がある.赤道域大気・プラズマの応答について研究するために,衛星データとインデックスデータを別々に構築し,同時にアクセスできるようにした.データベース用ワークステーションにデータ解析ソフトであるMATLABをインストールした.MATLABを用いて,任意のデータを表示し,統計処理をするソフトを作成した.赤道域熱圏電離圏大気・プラズマ分布について統計処理を行い,その初期結果として,スーパーローテーションの空間分布を明らかにした.CHAMP衛星を用いて,2002年から高度300km400kmでの熱圏大気密度と速度,電子密度,磁場を測定している.衛星に搭載した加速度計から熱圏大気密度と速度を導出した.研究成果を数編の論文として発表し招待講演を行った.(1)熱圏大気風2002年2004年のCHAMP衛星の16,400軌道データから,中低緯度での熱圏大気風の季節,太陽活動,地磁気活動の依存性を調査した.その結果,太陽活動が昼間だけでなく夜間の熱圏風に影響していることを明らかにした.また,夜間の熱圏風は地磁気活動の影響を受けていることも明らかにした.これらの結果は,地上でのFPI観測やNCARのTIEGCMモデルとよい一致を示している.(2)電離圏電子密度と温度CHAMP衛星で観測した電離圏電子密度と温度について,IRIモデルと比較した.その結果,電子密度と温度の季節変動では,CHAMP衛星とIRIモデルでよい一致を示している.しかし,極域では,IRIモデルは電子密度を過大評価し,電子温度を過小評価する傾向がある.(3)熱圏大気密度異常帯高度400kmでの熱圏大気密度異常帯は±25磁気緯度でピークが現れる.このピークは昼間から夜間にかけて明瞭に現れる.季節が夏あるいは冬の期間,ピークの大気密度が夏半球で大きいという非対称性が現れる.熱圏大気密度異常帯は電離圏の電子密度異常帯と構造が似ていることから,お互いに影響を与えていると推論される.(4)熱圏大気のモデリング熱圏大気の経験モデルを製作した.熱圏大気モデルとしてMSISモデルがすでに存在するが,熱圏大気密度や熱圏大気風に関して我々の経験モデルは大きく異なっている.MSISモデルに代わる標準的なモデルとして利用されることが期待される.CHAMP衛星を用いて,2002年から高度300km400kmでの熱圏大気密度と速度,電子密度,磁場を測定している.衛星に搭載した加速度計から熱圏大気密度と速度を導出した.1.熱圏大気風2002年2004年のCHAMP衛星の16,400軌道データから,中低緯度での熱圏大気風の季節,太陽活動,地磁気活動の依存性を調査した.その結果,太陽活動が昼間だけでなく夜間の熱圏風に影響していることを明らかにした.また,夜間の熱圏風は地磁気活動の影響を受けていることも明らかにした.これらの結果は,地上でのFPI観測やNCARのTIEGCMモデルとよい一致を示している.2.電離圏電子密度と温度CHAMP衛星で観測した電離圏電子密度と温度について,IRIモデルと比較した.

その結果,電子密度と温度の季節変動では,CHAMP衛星とIRIモデルでよい一致を示している.しかし,極域では,IRIモデルは電子密度を過大評価し,電子温度を過小評価する傾向がある.3.熱圏大気密度異常帯高度400kmでの熱圏大気密度異常帯は±25磁気緯度でピークが現れる.このピークは昼間から夜間にかけて明瞭に現れる.季節が夏あるいは冬の期間,ピークの大気密度が夏半球で大きいという非対称性が現れる.熱圏大気密度異常帯は電離圏の電子密度異常帯と構造が似ていることから,お互いに影響を与えていると推論される.
脳磁図による両耳聴・聴覚・視覚マルチモーダル信号処理の脳内メカニズムの解明

今回申請の研究では、両耳聴覚機能、視覚-聴覚のマルチモーダル信号処理機能を心理音響的手法ならびに脳磁図を用いて解析することを目的とした。研究成果の概要は以下のとおり。1.両耳ラウドネス加算:心理音響的には、約6d8の加算効果があるが、脳磁図N100m上では、同様の加算効果は観察されなかった。ラウドネスは聴神経興奮の総和に関連していると考えられているが、中枢でのラウドネス認知機構は、単純な聴覚野神経興奮の総和には反映されないものと思われた。2.雑音下での信号検知能:雑音下での信号聴取に効果的なmaskinglevel differenceが脳磁図検査においても評価可能であることを示した。さらに、意識障害患者でも正常被験者とほぼ同質のmaskinglevel difference現象が確認され、本機能が注意や意識レベルと関係なく観察される現象であることを明らかにした。3.音像定位能:両耳聴力が不均衡な状態においては、時間差による手がかりが優位になっている可能性を考え、time-intensity trading現象を検討、聴力の左右差が、time-intensity tradingに何らかの影響を与えることが示唆された。4.視覚刺激の聴性誘発脳磁界への影響:視覚刺激の聴覚反応への影響の可能性を検討したが、検討した範囲では、明らかな陽性所見は得られなかった。5.機能性難聴患者における聴覚野の異常に関する検討:器質的病変がないとされる機能性難聴患者の聴覚誘発磁界を記録し、左右それぞれの耳からの音刺激に対する左右聴覚野の機能を検討した。その結果、特に10歳以下の若年例の患者で、高率に片側または、両側のN100mの異常が検出された。今回申請の研究では、これまで心理音響的に評価されてきた両耳聴覚機能、視覚-聴覚のマルチモーダル信号処理機能を脳磁図を用いて解析し、その脳内情報処理機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、3年計画の1年目で、主に、脳磁図、心理学的検査の為の共通刺激の作成を行なった。脳磁図では、通常の心理的検査に用いる刺激がそのまま適切な刺激になるとは限らない。誘発磁界反応である脳磁図では、同期加算して測定できる実験系の確立が必要不可欠となるので、脳磁図検査、心理音響検査共通の検査刺激を作成する必要があった。具体的には、以下の検討項目について、脳磁界反応と心理反応を同一刺激、同一被験者で測定する為の聴覚、視覚刺激を作成した。a)両耳ラウドネス加算:単耳刺激と両耳刺激でのラウドネス特性測定c)音像定位能:両耳に提示する信号の音圧差、時間差検知能評価d)聴覚刺激提示前の視覚刺激提示による信号知覚の改善:音信号提示前に視覚刺激を提示し音刺激に対する反応性の検討、解析。e)視覚による聴覚反応の抑制:聴覚刺激と同時に提示する視覚刺激に意識を集中すると、聴覚刺激に対する閾値が上昇する。本現象を脳磁図でも記録することで、マルチモーダル信号処理における抑制系を解析。さらに、上記の作成刺激を用いて、健聴人を対象とした予備的検討も実施した。予備的検討では、心理的測定、脳磁界反応の測定し、問題点をfeedback、作成した上記刺激の修正を行なった。来年度は、本刺激を用いた正常人を対象とした検討を行なう予定。

昨年度は、主に、脳磁図、心理学的検査の為の共通刺激の作成を行ない、本年度は、昨年度作成した脳磁図、心理学的検査の為の共通刺激を用いた実際の測定並びに、刺激の改良、修正を行った。まず最初に、心理音響検査を実施し、一定以上の効果が認められた刺激について脳磁図検査での検討を行うこととした。1)心理音響検査a)両耳ラウドネス加算:単耳刺激と両耳刺激でのラウドネス特性を測定。両耳刺激によりラウドネスが約6dB大きくなることが示された。c)音像定位能:両耳に提示する信号の音圧差、時間差を測定。特に、音圧差と時間差によるtime-intensity trading刺激を追加作成した。d)聴覚刺激提示前の視覚刺激提示による信号知覚の改善:音信号提示前に視覚刺激を提示し音刺激に対する反応性の検討したが、閾値への影響は数dBであった。2)脳磁図検査本年度、脳磁図検査装置(広南病院)が装置周辺設備工事のために検査予定時期の大部分の時期に使用できなかったため、MLD効果、の測定と臨床例を対象とした両耳刺激の反応優位性の検討のみが施行可能であった。MLD効果は、心理音響検査と同質のMLD現象が左右いずれの半球でも観察された。残りの刺激については、最終年度に集中的に検討を行う予定である。申請の研究では、両耳聴覚機能、視覚-聴覚のマルチモーダル信号処理機能を心理音響的アプローチと脳磁図を用いて明らかにすることを目的としている。本年度の成果は、以下のとおり。1)外傷性遷延性意識障害患者におけるMasking leveldifference:雑音下での信号聴取に効果的な両耳機能であるmaskinglevel differenceを脳磁図でも評価可能であることを示し、さらに、同現象が意識障害患者で確認されるか否かを検討した。その結果意識障害患者においても、正常被験者とほぼ同質のmasking level difference現象が確認され、本機能が注意や意識レベルと関係なく観察される現象であることを明らかにした。2)両耳time-intensity trading現象の可塑性についての検討:音源定位には両耳間時間差、音圧差が重要な手ががりになっている。難聴による左右聴力の不均衡は、両耳間音圧差の手がかりに影響を及ぼすが、実際には、音像定位が大きく崩れることは無い。両耳聴力が不均衡な状態においては、時間差による手がかりが優位になっている可能性を考え、time-intensity trading現象を検討、聴力の左右差が、time-intensity tradingに何らかの影響を与えることが示唆された。3)脳磁図を用いた両耳ラウドネス加算効果の検討:心理音響学的に良く知られた両耳ラウドネス加算を脳磁図N100mの振幅、潜時を指標に検討を行った。心理音響的には、約6dBの加算効果があるこが、脳磁図N100m上では、同様の加算効果は観察されなかった。ラウドネスは聴神経興奮の総和に関連していると考えられているが、その中枢での認知機構については、単純な聴覚野神経興奮の総和には反映されなかったものと思われた。4)機能性難聴患者における聴覚野の異常に関する検討:器質的病変がないとされる機能性難聴患者の聴覚誘発磁界を記録し、左右それぞれの耳からの音刺激に対する左右聴覚野の機能を検討した。
哺乳類細胞DNA複製酵素の構造と機能に関する研究

マウスFM3A細胞から分離した、DNAポリメラーゼαの温度感受性変異株、tsFT20、の180KサブユニットのcDNAを分離し、全塩基配列を決定した。その結果、1180番目のアミノ酸がセリンからフェニルアラニンに変化するような点突然変異を見出した。この変異株に、野生型180KサブユニットのcDNAを導入し、発現させたところ、温度感受性が相補された。従って、この変異がts性を引き起こしていると結論した。更に複数の増殖復帰株についても解析したところ、そのいずれもが、tsFT20細胞の突然変異点はそのままで、その近傍に第2の変異点を持っていた。我々が既にクローニングし、全塩基配列を決定しているマウスDNAポリメラーゼα/プライマーゼを構成する4つのサブユニットのcDNAをプローブとして、4つのサブユニット遺伝子の細胞周期における発現様式をノーザンブロット法により調べた、その結果、GO期では、この4つの遺伝子はほとんど発現しておらず、血清刺激によるDNA合成に先立って、協調的に発現が誘導された。次に、これら4遺伝子の発現調節の機構を調べるために、それぞれの遺伝子上流域をクローニングし、塩基配列を決定した。4遺伝子とも転写開始点から300bp以内の領域に、12個のE2F結合配列および1014bpからなるパリンドローム配列と1個のAP1配列が存在した。一方、蛋白質レベルでの解析を行うため、各cDNAを大腸菌あるいは昆虫細胞で過剰発現させ、精製した各サブユニットを抗原として、ポリクローナル抗体を作成した。共沈降反応等により、各サブユニット間の相互作用を調べたところ、54Kサブユニットが他のサブユニットすべてに親和性を持つことを見い出した。更に発現・単離した180KサブユニットにはDNAポリメラーゼα活性が、46Kサブユニットにはプライマーゼ活性が、それぞれ検出された。マウスFM3A細胞から我々が分離し、解析してきたDNAポリメラーゼαの温度感受性突然変異株、tsFT20、から180KサブユニットのcDNAを分離し、全塩基配列を決定した。その結果、1177番目のアミノ酸がセリンからフェニルアラニンに変化するような点突然変異を見出し、これが唯一の変異点であった。このts変異株に、野生株の180KサブユニットのcDNAをSRαプロモーターにつないだものを導入したところ、温度感受性が相補されたことから、この変異がts性を引き起こしていると結論した。さらにtsFT20細胞由来の復帰突然変異株の突然変異点をPCR-SSCP法およびdirect sequencing法により調べた。その結果、復帰突然変異株のいずれもが、tsFT20細胞の突然変異点はそのままで、その近傍に第二の突然変異点をもっていた。前年度までに、マウスFM3A細胞のDNAポリメラーゼα/プライマーゼ複合体を構成する4つのサブユニット、180K、68K、54Kおよび46KのcDNAをクローニングし、全塩基配列を決定した。これらのcDNAをプローブとして、4つのサブユニット遺伝子の細胞周期における発現様式をノーザンブロット法により調べた。血清飢餓によりGO期に同調したSwiss3T3細胞では、4つのサブユニットの遺伝子はほとんど発現しておらず、血清刺激によるDNA合成に先立って、協調的に発現が誘導された。また、対数増殖期にあるFM3A細胞をエルトリエーション遠心法により分画し、細胞周期各時期の細胞におけるmRNA量を調べたところ、4つのサブユニットのmRNA量はS期にやや多く、G1とG2/M期では少なかった。180K、68Kのポリメラーゼサブユニットに比べ、54K、46Kのプライマーゼサブユニットの変動がより顕著であった。4つのサブユニットは同様の発現様式を示すことから、同一の発現調節制御を受けていることが示唆された。

前年度までに、マウスDNAポリメラーゼalpha/プライマーゼ複合体を構成する4つのサブユニット、180K,68K,54Kおよび46KのcDNAをクローニングし、全塩基配列を決定、更に増殖誘導時におけるmRNAレベルの変化を調べ、これらの遺伝子が協調的な発現制御を受けていることを示した。そこで、これら4つの遺伝子の発現調節の機構を調べるために、それぞれの遺伝子プロモーター領域をクローニングし、塩基配列を決定した。4遺伝子とも転写開始点から300bp以内の領域に、12個のE2F結合配列および1014bpからなるパリンドローム配列と1個のAP1配列が存在した。また触媒サブユニットである180Kの遺伝子上流域は、ヒトDNAポリメラーゼalphaの180Kの上流域と高い相同性を示し、特に転写開始点から200bp以内の領域では83%もの相同性が見られた。一方、蛋白質レベルでの解析を行うため、各cDNAを大腸菌あるいは昆虫細胞で過剰発現させ、精製した各サブユニットを抗原としてポリクローナル抗体を作成した。免疫細胞染色の結果、180Kと68Kのサブユニットに比べ、54Kサブユニットは細胞周期における変動が大きかった。またサブユニット間の相互作用を共沈降反応等によって調べたところ、54Kサブユニットが他のサブユニットすべてに親和性を持つことを見い出した。さらに、発現・単離した180KサブユニットにはDNAポリメラーゼ活性が、46Kサブユニットにはプライマーゼ活性が、それぞれ検出され、これまでに考えられていたことが実証された。
免震・制震構造物の設計用入力地震動評価に関する研究

設計用入力地震動の評価は、原子炉施設などの重要構造物や高層建築物の耐震設計を対象として行われてきた。しかし、最近盛んに研究が進められている免震構造物や制震構造物の設計にも非常に重要である。こうした構造物は大都市圏での立地が予想される高層構造物とは異なり、全国的な規模での立地を考える必要がある。こうした観点から、われわれが提案してきた地震の地域性(発生の仕方や規模など)、地下構造の地域性及び局所的な地盤特性などを考慮した地震動予測手法の実用化に向けた検証を行った。この地震動予測手法とは、大地震と小地震との震源パラメータ間の相似則などを考慮して、小地震記録から大地震時の強震動を予測する方法である。本研究では、これまでに発生した国内での被害地震時の強震動をこの方法により再現し、観測記録が存在する場合は観測記録と、観測記録がない場合には当時の震度分布などから推定される地震動と比較検討し、方法の改善を計るとともにその有効性を確認した。本研究で対象とした地震は、近畿地方での防災対策上考慮すべき2つのタイプの地震である南海トラフ沿いの巨大地震(1946年南海地震,M8.0)と内陸の直下型地震(1596年慶長の地震,M7.0)である。この2つの地震時における京阪神から近畿圏における強震動を再現し、当時の震度分布などとの比較から方法の有効性を確認した。この方法では全国的規模での普及が予測される免震、制震構造物の設計に必要な入力地震動が地震の地域性や立地点の地盤の特性などを含んだ精度の高い地震動として与えられる。1995年1月17日に発生した兵庫県南部地震は、大都市直下で発生した大地震であり、本研究を今後さらに発展させていく上での貴重な資料が多数得られている。現時点では直接本研究に関係した結果を得ていないが、初期解析として震源の破壊域を本研究で用いた方法から推定した。
神経回路形成と機能発達に対する宇宙放射線リスクと低減に関する研究

月・火星等への惑星間宇宙飛行を成功させるためには,宇宙放射線の生物影響を明らかにする重要である。我々は,モデル生物として知られる線虫を用いて,酸化ストレスと神経機能(学習,行動等)の関係を明らかにすることを目的とした。初めに,線虫の幼虫から成虫にいたる段階での学習機能の発達と放射線の影響との関係を調べた結果,学習機能が成熟する成虫にて,放射線影響が最大となることが分かった。次に,成虫段階の全身に及ぶ神経回路において,どの部位が放射線感受性であるかを,重イオンマイクロビーム照射実験により調べた結果,全身が放射線感受性であることが分かった。本研究は、神経回路の形成と機能の発達に対する宇宙放射線の影響を、モデル生物線虫を用いて明らかにすることを目的とした研究である。特に、神経系への影響を調べるために、原爆小頭症に関係する最新知見に基づき、酸化ストレスに着目して、分子マーカーを用いた酸化ストレス部位と神経回路の形成異常の同時観察を行い、細胞・組織特異的な影響メカニズムの解明を目指す。加えて、抗酸化物質による機能発達障害の低減の可能性を探る。本研究の成果は、将来、火星等への長期宇宙飛行や原子炉事故時の放射線被ばくリスクの低減に貢献できる可能性がある。平成25年度は、1.広範な活性酸素種のマーカーとして知られる2',7'-ジクロロフルオレセイン(DCF)試薬を用いた線虫の酸化ストレス部位の観察を開始した。放射線暴露時に生じることで知られる過酸化水素を線虫に暴露した際に、食道近辺の細胞に広く酸化ストレスが生じることが分かった。また、2.線虫の酸化ストレスの応答経路として知られるインシュリン経路に関わる遺伝子daf-2及び高塩濃度ストレスに応答する経路に関わる遺伝子gpc-1の機能欠損変異体を用いて、線虫の化学走性学習への放射線影響を評価できた。前者の変異体では、線虫の体全体及び頭部・腸部・尾部の各部位に放射線が照射された時、いずれも学習効果に影響があるのに対して、後者は、体の一部のみ放射線が照射された時のみ放射線の効果が認められた。加えて、3.構築したシミューレーション解析環境を用いて化学走性学習に関わる神経構造の解析を行った。特に、神経系への影響を、原爆小頭症に関係する最新知見に基づき、酸化ストレスに着目して、分子マーカーを用いた酸化ストレス部位と神経回路の形成異常の同時観察を行い、細胞・組織特異的な影響メカニズムの解明を目指す。本研究の成果は、将来、火星等への長期宇宙飛行や、原子炉事故時の放射線被ばくリスクの低減に貢献できる可能性がある。平成24年度は(1)平成25年度以降に実施予定である分子マーカーを用いた神経回路の形成異常と酸化ストレス状態の解析のためのベースとなる幼虫の日齢に応じた学習行動アッセイの解析方法を同調培養法を用いることにより確立した。また、(2)幼虫の日齢に応じた放射線照射後の化学走性学習を指標とした機能発達への影響評価を実施した。特に、放射線の影響が顕著に観察された3日齢の線虫については、代謝異常による高酸化ストレスに常に曝される変異体(daf-2等)、学習の放射線応答に関わる変異体(gpc-1等)を使用することにより、関連する遺伝子の同定実験を開始した。加えて、(3)ニューラルネットワーク解析を用いた機能発達異常の原因推定を実施するための、MATLABを用いた解析環境を整備した。さらに、(4)放射線影響の防護剤として期待されるカロチノイドの寿命解析への適用法を確立し、寿命への影響を調べた。本研究は,神経回路の形成と機能の発達に対する宇宙放射線の影響を,モデル生物線虫を用いて明らかにすることを目的とした研究である。特に,神経系への影響を調べるために,原爆小頭症に関係する最新知見に基づき,酸化ストレスに着目して,分子マーカーを用いた酸化ストレス部位と神経回路の形成異常の同時観察を行い,細胞・組織特異的な影響メカニズムの解明を目指す。加えて,抗酸化物質による機能発達障害の低減の可能性を探る。本研究の成果は,将来,火星等への長期宇宙飛行や原子炉事故時の放射線被ばくリスクの低減に貢献できる可能性がある。平成26年度は,広範な活性酸素種のマーカーとして知られる2',7'ージクロロフルオレセイン(DCF)試薬を用いた放射線照射後の線虫の酸化ストレス部位観察を行ったが,残念ながら,H2O2による酸化ストレスにより観察された蛍光強度の増加が放射線によっては観察できなかった。