hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンビナトリアル手法による高分子ナノ物性の理解と予測

これらの結果は、膜厚方向において局所運動ならびに/あるいは自由体積の勾配が存在すると考えれば、上述の結果と矛盾なく説明できる。高度集積化デバイスの開発に伴い、素材を超薄膜として使用する機会が増えている。高分子超薄膜の諸物性はバルク材料と比較して著しく異なることが明らかにされつつあり、その発現因子の解明は、学術的な興味はもちろん、高機能ナノ材料の開発とも関連して重要な課題と位置づけられる。超薄膜では、試料全体積に対する表面・界面積の比が著しく大きくなる。本年は、非溶媒界面における高分子のダイナミクスにも着目し、実験を行った。中性子反射率(NR)測定に基づき、液体界面におけるポリメタクリル酸メチル(PMMA)膜の厚さ方向の密度分布を評価した。単分散かつ高分子量の重水素化試料(dPMMA)を用いた。乾燥状態で評価した膜厚は67.8nmであった。水界面における膜厚方向の密度変化は空気界面と比較してブロードであったことから、膜最外層に存在するdPMMAセグメントは一部溶解していると推測した。また、水界面からの深さが520nm付近に密度の低下した層が存在した。これは、水がdPMMA膜に収着したことを示している。以上の結果より、水はPMMAの非溶媒であるにもかかわらず、PMMAセグメントを一部溶解させ、膨潤させると結論した。水界面におけるPMMAの弾性率は、フォースカーブ測定に基づき評価した。空気界面および水界面いずれの場合も、弾性率は界面に近いほど低下していた。水界面近傍における弾性率の著しい低下は、水分子の収着に起因する。これはNR測定に基づき評価した、膨潤層厚の結果とよく対応していた。水平力顕微鏡(LFM)を用いて、水界面における分子鎖緩和挙動を評価した。水平力のピークは緩和過程の発現に対応する。水界面では、空気界面で観測されなかった新しい緩和ピークが出現した。その極大温度は空気界面におけるα_aおよびβ緩和過程の中間の温度域であった。また、水界面で観測された緩和過程の活性化エネルギー(ΔH)は約120kJ・mol^<-1>であった。この値は、試料内部におけるセグメント運動、すなわち、α_a緩和過程のΔH値、660kJ・mol^<-1>また、空気界面におけるΔH値の230kJ・mol^<-1>よりも小さい。一方、側鎖の束縛回転とローカルモード緩和がカップルしたβ緩和のΔH値は試料内部で80kJ・mol^<-1>、空気界面で50kJ・mol^<-1>であり、ここで観測された緩和過程のΔHよりもさらに小さい。それゆえに、305K程度で観測された緩和ピークは水分子によって可塑化されたセグメント運動に起因すると結論した。以上の結果は、高分子表面に非溶媒を接触させるだけで接着力河能となること示唆している。これまでに得られた分子鎖熱運動性の表面・界面効果を総括することで、高分子超薄膜における物性の予測が可能となった。
赤外線衛星搭載用中口径冷却シリコンカーバイド軽量鏡の開発

160mm鏡の試作試験より、多孔質のSiCのコアにCVDSiCをコートするブランクの製作方法を確立した。まず、鏡面の位置基準を得るために一部CVDをかけずに製作する方法をとったが、CVDのない部分で、研磨液が多孔質の部分に進入する現象により、低温での鏡面変化に大きく影響することがわかった。このため、全面にCVDをかける方法をとることとし、鏡面基準は完成したブランクの形状を測定することでとることとした。この方法で製作した160mm鏡を液体ヘリウム温度までの低温試験を行い、鏡面変化は測定精度以内で見られないことを確認し、SiC鏡用ブランクの製作方法を確立した。次に接着剤の選定を行い、金属部分を十分に低温処理すれば、低温変形は問題とならない量で抑えられることがわかった。その後、同じ方法により製作した700mm鏡の試作鏡を研磨し、液体窒素温度までの冷却試験をまず行った。鏡面精度は十分でなかったものの、冷却試験の手順・方法の検討を行い、鏡面の温度変化は、測定範囲内で認められす、本研究の目標を達成できることを確認した。最後に、支持部まで取り付けた700mm鏡の液体ヘリウム温度までの低温試験を行ったが、低温での熱膨張係数の差が残る塑性変形を起こすことがわかった。この結果は、今後再現性等を十分確認する必要があるが、赤外域で使用する範囲では問題にならないと考えられ、本研究の当初の目的は達成されたと結論される。しかし、塑性変形が起こることは、常温での調整に課題を残すとともに、自重変形が卓越している状況では、問題となる可能性があり、再現性の確認と解決方法は、次の研究課題になる。本年度は、160mmの試験鏡による6Kまでの冷却試験と、700mm鏡のブランク作成方法の検討と、冷却試験方法の検討を行なった。まず、160mm鏡の冷却試験であるが、3回の測定を行ない、多孔質のSiCのコアにCVDSiCをコートしたものでは、全面にコートが必要であることを確認した。これは、バイメタル効果の軽減とともに、多孔質のSiC部分に研磨液などが入り込むと、冷却時にこの影響が顕著にみられたためである。侵入した箇所での変形量は0.6ミクロン程度にまで大きくなり、許容量を超えることがわかった。この影響は、ベーキングを行ない、研磨液を除去することにより、半分以下に抑えられることを再試験で確認したものの、完全な除去には至らなかった。このため、全面をコートする試験鏡を製作し、冷却試験を行なった。現在、この試験結果は解析中であるが、変形量は0.1ミクロン以下と見積られ、仕様を十分満たすものと考えられる。これと平行して、鏡の支持方法の検討及び冷却試験も行なった。この結果、支持脚として検討しているインバーの低温での変形量が大きいことがわかり、現在、低温での熱サイクルを行ないながら製作する方法を検討し、試作を行なっている。また、最終目標の700mmのSiCブランクについては、数回の試行ののち、焼成手順が確立された。今後は、CVD過程の検討に移る。また、700mm鏡の液体ヘリウム温度までの冷却試験方法の検討も進めている。本年度は、昨年度に行った160mmの試験鏡による6Kまでの冷却試験の試験結果の解析をまず行い、全面にコートすることで、温度変化による変形を測定精度限界の0.1ミクロン以下に抑えられることを確認した。次に、本研究の最終目標である700mmびCVDコートの評価を行ったが、当初行っていた中央穴を利用した回転コートの方法では、中央穴付近に応力が集中し、正常なCVD膜を生成させることが困難であること及び膜厚の一様性を保つことが難しいことを明らかにした。

このため、水平に鏡を保持し、応力の集中を抑える一方、コートを2度にわけて行う方法を試験し、膜厚の一様性も30%程度に抑えられることを確認し、この方法を最終的に採用することとした。同時に温度変化によるCVD膜と内部の多孔質部分との間の応力解析を行い、十分な強度があることを確認した。この方法でコートされた700mmの鏡は、現在研磨中である。この700mm鏡の低温試験の準備として、試験の手順を含めた常温での鏡の模擬試験の検討した。これらの作業と平行して、3種類の接着剤の低温強度試験と低温光学試験を行い、鏡の支持部に用いる接着剤の選定を行った。低温光学試験は上記の160mmの試験鏡を用い、光学特性への影響を調べた。2度の試験を行ったが、3種類の接着剤の特性に大きな差はなく、光学特性への影響は小さく、いずれも要求値を満たすものであった。作業性を考慮して、最終的にスタイキャストを採用することとした。これまでの160mm鏡の試作試験より、多孔質のSiCのコアにCVDSiCをコートするブランクの製作方法を確立することができた。まず、鏡面の位置基準を得るために一部CVDをかけずに製作する方法をとったが、CVDのない部分で、研磨液が多孔質の部分に進入する現象により、低温での鏡面変化に大きく影響することがわかった。このため、全面にCVDをかける方法をとることとし、鏡面基準は完成したブランクの形状を測定することでとることとした。この方法で製作した160mm鏡を液体ヘリウム温度までの低温試験を行い、鏡面変化は測定精度以内で見られないことを確認し、SiC鏡体ブランクの製作を確立した。その後、同じ方法により製作した700mm鏡の試作鏡を完成させ、液体窒素温度までの冷却試験をまず行った。鏡面精度は十分でなかったものの、冷却試験の手順・方法の検討を行い、鏡面の温度変化は、測定範囲内で認められす、本研究の目標を達成できることを確認した。また、これと平行して望遠鏡として組み立てた後の低温試験のシミュレーションを行った。望遠鏡としての試験では、低温試験装置に平面鏡を配置して、オートコリメーション法で測定する計画であるが、平面鏡自身が温度変化した場合、その成分を独立に抽出することが必要である。その方法として、平面鏡を水平に移動し、データを取得し、積分することにより、平面鏡の変化成分を相殺して、望遠鏡側の鏡面変形だけを抜き出す方法を検討している。シミュレーションでは、鏡面変化をチェルニケの多項式に展開して、処理する方法を用い、十分な精度で望遠鏡の鏡面変化を抽出できることを示した。
対流と熱の伝わり方の混同による誤概念の考察とその克服のための理科実験教材開発

ものの温まり方の学習教材に、最近安価になり導入しやすくなったサーモグラフィーを利用しようという試みを行った。サーモグラフィー特有の性質のため、実験教材には独自の工夫を加える必要があったものの、物質の動き(水の熱対流)とあたたまり方そのもの(熱の伝達)が異なった振る舞いをする事を見せる教材を作り、有効性を確かめたところわずか1割という低い定着率が9割に劇的に増大した。試作したサーモグラフィーを利用した理科実験教材を元に改良を加えた。これには新規導入した高性能型と汎用型のサーモグラフィーを利用して双方で教材としての比較検討を行った。加熱し温まり方と対流の様子を見せようとする試みについては、サーモインクの利用も同時に取り組んだ。これらの成果は、第12回アジア太平洋物理会議と物理教育国際学会2013で報告した。特に、安価になったテクノロジーを教育現場に取り入れる工夫は、教育の現代化の観点から本研究は高い評価を得た。また、高松での別の研究会でこの研究テーマで発表実演する機会を得、その中でさらに意見交換を行った。実際に貸し出しなどで使用していただく現場の教師に実物を見てもらい、その使い勝手も感じてもらうことができて、興味関心をひいた。他に見せる教材としての映像教材のために実験教材を準備し、いくつかの素材を撮影し編集を行った。対流と熱の伝わり方の誤概念の実態がどれほど広く深いかを明らかにするために、県内および全国の協力者の力も借りながら概念調査を行うため、協議を行った。その結果、まず質問項目調査内容を精選する作業を行い、また学会や研究会で協力を依頼した研究者や教師を中心に全国的に依頼を行うに至った。尚、実際の調査書を送り、結果を送り返してもらう作業は単元の学習時期を考慮して、次年度明けてからとした。また、海外の協力者とネットワーク関係者を中心に海外の実態も探るため、先に挙げた幕張とプラハでの国際会議において関係者と協議した。これまでの研究を通じ、対流理解のために日本のいわゆる五右衛門風呂文化が果たしてきた役割と、それが急速に失われている現代の新しい世代での概念理解の変化を明らかにする事ができ、その考察は国際会議や国内学会の場などの研究討議を通じ興味深く受け入れられた。その成果の一部は研究論文等として出版されている。サーモグラフィーを利用した理科実験教材を元に、さらに改良を加えた。これには熱源となるヒーターの工夫やフローモニター用のビーズの落下を防ぐための工夫などが含まれる。示温インク(サーモインク)を利用し、その熱移動を映像化するのが教材化の一つのゴールとなるが、その点についても一定の成果を出すことができた。すなわち、サーモグラフィーと通常のビデオを用いて、希釈したサーモインク中の熱の移動と、インク中を移動するフロービーズの動きを、熱映像と通常の映像で同時に観察する事に成功した。対流の条件をより正確に求めシミュレートする目標に対しては、一定の成果を持ち寄り、外部スピーカーも迎えた研究会を開催し、理解を深めるとともに、今後の研究の方向性を再確認できた。サーモグラフィーの普及を目指す取り組みとして、各種研修会などでの利用例を示すことにより、26年度は3つの公立小学校でのサーモグラフィーを用いての授業実践を現場教師に試みてもらうことができた。対流と熱の伝わり方の誤概念の実態をつかむために、広範囲な調査を行った。香川県下の小学5・6年生の10%に当たる児童への調査を行い、当初我々が推測していた回転運動のイメージに引きずられる誤概念の存在が確かにあることがわかった。しかし、それ以上に、小学生の対流の理解がそもそも不十分である、より正確には、パターニングによる記憶だけで学習を終えているため、急速に忘却して、6割を超える児童がまったく理解していない状況にいたっていることが明らかになった。サーモグラフィーを利用した理科実験教材の改良については、フローモニターを利用することを昨年度行い始めたが、モニターに使用するビーズの条件を変えてより良い条件を見出した。撮影した動画を附属校教諭に見てもらい、授業教材の一つに加えることにしてもらった。今年度は、前年度行った対流と熱の伝わり方の誤概念の実態をつかむために、広範囲な概念調査の解析を行った。調査は香川県下の小学5・6年生の10%に当たる児童へのものであり、まず見出された回転運動のイメージに引きずられる誤概念の、学校毎の数値に着目して解析を進めた。その結果、教師の力量や授業時数の過多など教育条件の違いによるものと推察される差異を超える、普遍的な誤解が見出された。また、昨年度の初期の報告時にパターニングによる記憶の問題を指摘したが、一般的な授業からはその傾向が強いことが各校別解析でより明らかになった。一方、サーモグラフィーの利用とまではいかずとも、サーモインク(示温インク)を利用し、児童に対流の様子を観察させるとろまで授業で行った場合は、理解の定着が図られていることが明瞭に示された。これらの調査結果をもとに、1)サーモグラフィーの利用については県の理科教育研究会に利用の希望者を募り、時期が重なったため全部応えられなかったものの、高松市内の3校でサーモグラフィーでの観察を授業の中で行ってもらった。また、2)動画の利用も同じく試みてもらった。3)サーモインクの有効性も一定あることが明らかなため、サーモインクの利用のレクチャーを研究会に参加される現職教諭と実習に出向く学生達に行い、各校で実践を行ってもらった。

これらの成果は、まず協力を頂いた小学校に個別のデータも含めて解析した結果を出し、報告書の形で成果を返した。また、研究内容の一部は国際物理教育学会(北京)で発表した。ものの温まり方の学習教材に、最近安価になり導入しやすくなったサーモグラフィーを利用しようという試みを行った。サーモグラフィー特有の性質のため、実験教材には独自の工夫を加える必要があったものの、物質の動き(水の熱対流)とあたたまり方そのもの(熱の伝達)が異なった振る舞いをする事を見せる教材を作り、有効性を確かめたところわずか1割という低い定着率が9割に劇的に増大した。教材化への計画として、装置の改良を行った部分については、当初の計画より時間的に多くかかった。それは、適当なフロービーズが無く、ちょうど良いものを自作する事を余儀なくされたため、多くの時間を要した。フロービーズを利用して実験を行うには、様々なパラメーターの最適化が求められたのだが、これにも時間がかかり、それらに伴い、撮影を年度末になりようやく成功した。その他教材については順調に進んでいる。研究概念調査については、広く調査対象を香川県下全域に求め、対象学年の10%の児童からの回答を期限内に得た。時期的には、学習時点より半年後、および1年と半年後という、ポストテストとしては理想的な時期を選んだため、解析等は秋頃にまでずれ込んだが、想定内である。ここでの結果は、各種学会等で発表するに至っている。外部との協同の一環として、現職教員の協力も得ながら、実際に学校現場での実践を進めた。一般的な当該単元の学習時期が1月後半頃から2月上旬にかけてであるため、希望と募ったところ集中してしまい、結果3校+附属校での実践に止まっているのは残念であったが、装置と映像の評価はまずまずのものであった。詳細については今後の課題となっている。27年度が最終年度であるため、記入しない。物理学物理教育サーモグラフィーを利用する理科実験教材という観点からは、サーモインクの同時利用の諸条件を詰め、最適化を図っていくことが、実際に現場で使用する際に最低限求められる。これを追求するのが実験教材側の第一の課題である。同時に、動画を撮り編集して「見せる」教材とすることも追求課題となっているので、毎回の実験は撮影し続けることは行う。映像教材を見せるための道具としては、例えばiPadなどのタッチパネル式のツールを使用することを進める。具体的には、各種センサーで用いることができるパスコ社のハードとソフトを導入し、動画も同時に見ることのできるものとして追求する。シミュレーションへの取り組みとしては、水のみならず、いくつかの希釈度でのサーモインクのパラメーターを調べ、現象を再現できるように作り込む。さらに、対流モデルを空気の温まり方から発展させ、中学高レベルの大気の運動のモデルへとつなげる。学習の到達度という点では、重大な問題が存在することを学会ベースでは世に問うたところであるが、教育界全般にその事実を示し、善後策の検討に入ることを目指す。差し当たり、協力して頂いた学校の担当者、校長等を通じ、県教委とも連携しながら問題点の検討会を始める。
日本人の社会的アイデンティティの構造-国際化社会における教育の視点-

グローバル・スタンダードという経済・社会変革の動きにあって、国際化社会に即応する人材の育成は、日本社会にとって大きな課題であり、教育においても注視されてきた問題である。しかし、同一民族が大多数を占め、島国である日本は、多民族、多文化、移民の流入等の経験をもつ他の先進国と比べて非常に特異な文脈の中で国際化のうねりへの対応を強いられる。本研究では、日本人が外国で直面する問題について、在仏の日本人を対象に数量分析可能な調査を設計・実施し、その分析を通じて今後の国際的な人材育成という教育課題の一端を捉えようとした。このため、質問紙調査を企画し、平成12年9月-10月にフランス在住の日本人を対象に調査を実施した。質問紙の構成は、(1)フランス人とのつきあいの頻度、(2)フランス語会話能力、(3)日本人との接触頻度、(4)日本人との接触理由、(5)日本人集団の重要度、(6)帰属意識、(7)接触集団の種類、(8)日本社会・フランスでの日本人社会・フランス社会における職業、性、学歴、人種上の差別感、(9)日本人とフランス人のイメージ、(10)日本人としての意識を喚起するもの(こと)、(11)自尊感情、(12)自由記述等の内容(9ページ)からなる。配布先は、国際機関(OECD、UNESCO)、日本人会、日仏交流団体、日本企業、図書室附設旅行会社等を通じて行った。結果、回収調査票は222名分であり、その集計したものを第一次報告として34ページの冊子にとりまとめた。次年度実施の調査のため、下記により調査の企画準備をした。(1)文献収集(2)先行調査の分析・調査企画のため、研究代表者がこれまで実施した下記調査の分析を実施し、最終年度提出予定の報告書の一部を執筆した。(1)「留学生調査」(平成5年10月実施、対象者:東京及び東京近郊、ならびに地方都市の大学に通学する留学生404名)(2)「アメリカに滞在する日本人の環境適応と意識についての調査(在米日本人調査)」(平成9年7月実施、対象者:カリフォルニア在住日本人45名)(3)大学生の国別イメージ調査」(平成9年10-11月実施、対象者:学部学生45名)(4)「フランスに滞在する日本人の環境適応と意識についての調査(在仏日本人調査)」(平成9年12月-平成10年1月、対象者:パリ在住日本人69名)(5)「大学生の外国人との接触に関する意識調査」(I.平成10年12月-平成11年1月、対象者:学部学生353名、II.平成11年11月、対象者:学部学生123名、合計476名)(3)調査実施準備・次年度調査を実施する在仏の機関等に連絡をし、一部実施の許諾を得た。また、調査謝礼等について協議した。
乳歯歯髄幹細胞由来培養上清を用いた誤嚥性肺炎の治療法の開発

本研究の構想は、ヒト乳歯歯髄幹細胞(SHED)が分泌するパラクライン因子に含まれる嚥下障害改善に関係する因子を調べ、その因子群を嚥下障害モデルに適用し、治療効果について検討することである。本年度は、動物実験を中心に研究を進めた。近年、上喉頭神経が嚥下を誘発する受容器を支配していることがわかっている。そのため、ラットの上喉頭神経を圧挫し、嚥下障害モデルが確立できるのか検証した。圧挫方法は、フォーセップスで10秒、10秒×2回、10秒×3回の3通りを行い、健常ラットと嚥下回数で比較検討した。結果は、10秒、10秒×2回では嚥下回数にばらつきがでてしまった。10秒×3回行うと嚥下回数にばらつきも少なく、健常ラットと比較し優位に嚥下回数が減少していた。この実験結果をうけて、ラットの上喉頭神経をフォーセップスにて10秒×3回圧挫を行いモデルを確立した。次に、培養上清(CM)の治療効果の検証を行った。上喉頭神経を圧挫後、CMを頸静脈より全身投与した。対照群には無血清DMEMを頸静脈投与した。嚥下回数は対照群と比較し、CM投与群では有意に増加していた。また、ピオクタニン希釈液を2分間摂水させ、摂水量や喉頭の染色域の面積を比較した。対照群と比較し、CM投与群では摂水量は有意に増加し、喉頭の染色域は有意に小さかった。これらのことより、SHED-CMの頸静脈投与は、嚥下障害の治療法となりうる可能性が示唆された。産前産後休暇を取得したため10月から1月まで中断した。実験計画が遅れた最大の理由は、ラット嚥下障害モデルの作製方法の報告は少なく、確立するのに時間を要したことが挙げられる。また、産前産後休暇を取得したため一時実験を中断したため遅れが生じた。今後は、嚥下障害モデルに対する培養上清のメカニズムを検討する。具体的には、損傷を受けた神経の遺伝子学的変化をリアルタイムPCR法にて定量化する。遺伝子としては、炎症性サイトカインであるTNF-α、IL-1β、IL-6、抗炎症性サイトカインであるIL-10、TGF-βを考えている。肺の炎症変化についてもH-E染色で確認をする。また、最適な培養上清の投与時期や投与量についても検討をする。これらの結果をまとめて論文発表を行う。肺炎は2011年よりわが国の疾患別死亡原因の第3位であり、高齢者の肺炎のほとんどは誤嚥性肺炎であるという報告がある。誤嚥性肺炎の発症のベースとして嚥下障害が存在していると言われている。誤嚥性肺炎に対し口腔ケアや嚥下訓練が行われているが有効な治療法や根本的な治療法はなく、新しい治療法の開発が求められている。本研究の構想は、ヒト乳歯歯髄幹細胞(SHED)が分泌するパラクライン因子に含まれる嚥下障害改善に関係する因子を調べ、その因子群を嚥下障害モデルに適用し、治療効果について検討することであった。本年度は、細胞実験を中心に研究を進めた。パラクライン因子は培養上清中に含まれているため、SHEDを80%コンフルエントになるまで培養後、無血清培地に交換してさらに48時間培養し、それを遠心分離することによりその上清を得た。その中に含まれる因子をサイトカインアレイ法にて網羅的に調べ、その中で嚥下障害改善に寄与する因子をELISA法にて定量化した。マクロファージの活性化の状態には、炎症性(M1)と抗炎症性(M2)があると言われている。SHED由来培養上清は炎症性M1マクロファージを抗炎症性M2マクロファージへ誘導することを見出した。また、シュワン細胞は、末梢神経系のグリア細胞とし髄鞘を形成するとともにニューロンの生存・維持に重要な成長因子やサイトカインを分泌する役割がある。SHED由来培養上清はシュワン細胞の遊走能や増殖能を上昇させることがわかった。幹細胞培養上清の作製方法や解析の手法はこれまでの経験を活かし行った。そのため、予定していた実験は効率的に概ね遂行することができた。

上喉頭神経を圧挫後、CMを頸静脈より全身投与した。対照群には無血清DMEMを頸静脈投与した。嚥下回数は対照群と比較し、CM投与群では有意に増加していた。また、ピオクタニン希釈液を2分間摂水させ、摂水量や喉頭の染色域の面積を比較した。対照群と比較し、CM投与群では摂水量は有意に増加し、喉頭の染色域は有意に小さかった。これらのことより、SHED-CMの頸静脈投与は、嚥下障害の治療法となりうる可能性が示唆された。産前産後休暇を取得したため10月から1月まで中断した。実験計画が遅れた最大の理由は、ラット嚥下障害モデルの作製方法の報告は少なく、確立するのに時間を要したことが挙げられる。また、産前産後休暇を取得したため一時実験を中断したため遅れが生じた。近年、上喉頭神経が嚥下を誘発する受容器を支配していることがわかっている。そこで、ラットの上喉頭神経を圧挫し、嚥下障害モデルを作製する。その後、培養上清を全身投与し、体重率、嚥下回数、嚥下造影検査にて誤嚥の程度について評価をする。また、損傷を受けた神経の電気生理学的評価や遺伝子学的変化をリアルタイムPCR法にて定量化する。また、トルイジンブルー染色や透過型顕微鏡を用いて神経軸索の変化を評価する。肺の炎症変化についてもH-E染色やリアルタイムPCR法にて評価する。末梢血を採取し、白血球数やC反応性タンパク(CRP)の検査を行い炎症の程度を評価する。また、サブスタンスPの検査を行う。血中のサブスタンスP濃度の低下は嚥下障害を惹起することが知られている。これらの血液検査で有意差があるか検討する。これらの結果をまとめ論文発表を行う。今後は、嚥下障害モデルに対する培養上清のメカニズムを検討する。具体的には、損傷を受けた神経の遺伝子学的変化をリアルタイムPCR法にて定量化する。遺伝子としては、炎症性サイトカインであるTNF-α、IL-1β、IL-6、抗炎症性サイトカインであるIL-10、TGF-βを考えている。肺の炎症変化についてもH-E染色で確認をする。また、最適な培養上清の投与時期や投与量についても検討をする。これらの結果をまとめて論文発表を行う。細胞や試薬が当初の予定より安価に済んだため。また、効率的に物品を購入した結果、経費の削減ができたため。動物の飼育費や実験器具の購入費として使用し、実験を遂行する。産休中、実験が行えなかったため次年使用額が生じた。使用計画としては、動物実験、英文校正、論文投稿費に使用する。
高周期シクロブタジェンジアニオン種を基軸とした遷移金属錯体の創成及びその反応性

高周期14族元素からなる配位子として有する遷移金属錯体は高いHOMOと低いLUMOを有することから、これまでにない特異な遷移金属触媒への展開が期待できる魅力的な合成ターゲットである。本研究は、シクロブタジエンジアニオンの骨格元素を全てゲルマニウムで置き換えたテトラゲルマシクロブタジエンジアニオンを鍵反応剤とした新規な遷移金属錯体の創成を指向したものである。昨年度は、これまで問題となっていたメタルハロゲン交換反応の抑制するため、炭素原子5つからなる四角錐型分子「ピラミダン」の高周期14族元素類縁体とも見なすことができるテトラゲルマシクロブタジエンジアニオンのゲルマニウム及びスズ塩の合成に成功し、その電子状態について明らかにした。この化合物は、基礎化学的に極めて重要な興味深い化学種であるばかりでなく、シクロブタジエンジアニオンとスズカチオンという有機化学的な側面とシクロブタジエンのスズ及びゲルマニウム錯体と言う無機化学的な側面を備えており、その解明によってより遷移金属錯体の化学の理解にも繋がることが考えられる。そこで、本年度は「ピラミダン」の電子状態の解明を目的に頂点により高周期な鉛やアンチモンを導入したプルンバ及びスチバピラミダンを合成した。また、X線結晶構造解析によってそれらの構造を決定すると共に、各種スペクトル測定、理論計算を駆使してピラミダンの電子状態を明らかにした結果、ゲルマニウム及びスズ塩同様、四員環骨格炭素と頂点の鉛やアンチモン結合のイオン性が高いことを明らかにした。本研究課題は、平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究では、シクロブタジエンジアニオンの骨格元素を全てゲルマニウムで置き換えたテトラゲルマシクロブタジエンジアニオンを鍵反応剤とした新規な遷移金属錯体の創成を指向したものである。本年度は、まずこれまで問題となっていたメタルハロゲン交換反応を抑制できるテトラゲルマシクロブタジエンジアニオンのカルシウム塩の合成を検討した。既に合成に成功しているテトラゲルマシクロブタジエンジアニオンのカリウム塩とヨウ化カルシウムを検討した。しかしながら、単離が困難であったことから、目的のカルシウム塩の単離には至らなかった。そこで、カルシウムの代わりにゲルマニウムやスズの導入を目的にシクロブタジエンジアニオンとジクロロゲルミレン並びにスタニレンとの反応を検討したところ、シクロブタジエンジアニオンのゲルマニウム及びスズ塩の合成に成功した。この化合物は炭素原子5つからなる四角錐型分子「ピラミダン」の高周期14族元素類縁体とも見なすことができる、基礎化学的に極めて重要な興味深い化学種である。理論・実験の両面から生成したピラミダンの構造や電子状態について検証したところ、確かにシクロブタジエンジアニオンの骨格原子と頂点のゲルマニウム及びスズ結合のイオン性が高く、シクロブタジエンジアニオンのゲルマニウム及びスズジカチオン塩としての性質を持つことを明らかにした。また、ピラミダンからシクロブタジエンのルテニウム錯体の合成にも成功したことから、遷移金属錯体の良い前駆体と成りうることも明らかとした。本研究では、シクロブタジエンジアニオンを配位子とする遷移金属錯体の合成を目的としているが、その前駆体となることが予想される「ピラミダン」の高周期14族元素類縁体の合成に成功している。また、その興味深い構造や性質も明らかにするのにとどまらず、遷移金属錯体の前駆体としての有用であることまで明らかにしている為。「ピラミダン」は特異な構造から基礎化学的な観点から非常に重要であり、その性質や反応性の解明には興味が持たれる。

ピラミダンはシクロブタジエンジアニオンとスズカチオンという有機化学的な側面とシクロブタジエンのスズ及びゲルマニウム錯体と言う無機化学的な側面を備えており、その解明によってより遷移金属錯体の化学の理解にも繋がることが考えられる。そこで、まずは「ピラミダン」の頂点により高周期な鉛やアンチモンなどの元素の導入し、その構造や電子状態についてX線結晶構造解析、各種スペクトル測定、理論計算から系統的に解明していく予定である。
遺伝性神経疾患突然変異特異抗体の作成

遺伝性神経疾患のうちアルツハイマー病と最近注目を集めているtrinucleotiderepeat病-とりわけCAGrepapeat病であるハンチントン病、DRPLAについて突然変異特異抗体を作成することをめざした。すなわちアルツハイマー病においてはアミロイド前駆蛋白コドン717の突然変異特異抗体と危険因子であるアポリポタンパクE4特異抗体の作成、ハンチントン病、DRPLAについては伸長しているCAGrepeat遺伝子産物である伸長したpolyglutamine stretchを認識するモノクローン抗体の作成を試みた。本年度はアルツハイマー病に関しては危険因子であるアポリポタンパクのE4を特異的に認識する抗体を作成することに成功した。アポリポタンパクE4を規定するシークエンス特異的合成ペプチドを作成し、これをマウスに免疫し、ペプチドと反応するモノクローン抗体を選択し、このうちアポリポタンパクE4を持つヒトの血清とアポリポタンパクE3を持つヒトの区別ができるモノクローン抗体を世界で初めて得ることができた。このことによってアポEはその多形性に関連する部位にタンパクとしても特異性を持ち、これを抗体が認識できることが示された。これによってアポE4の動態を直接認識する手段を得ることができた。またこの抗体を用いてアポE4の血清中の定量系の確立の可能性もでき、現在まで量依存性の危険因子であることが遺伝子で確認されているが、これがタンパクレベルでも量依存性であるかどうかの検討が可能となった。
Mantle cell lymphomaの腫瘍抗原の同定

mantle cell lymphoma(MCL)はB細胞の腫瘍である。MCLの白血病化した6症例につき、lymphoma cellと末梢血のT細胞をco-cultureして、T細胞の反応性増殖とIFNγ産生能を検討した。5症例ではMLCおよびIFNγ産生の亢進を認めなかったが、1症例で腫瘍細胞に反応してT細胞が増殖し、IFNγ産生の亢進がみられた。この症例は化学療法にほとんど反応せず白血化したものであるが、その後無治療にて増悪することなく、腫瘍と"共存"している。この症例ではT細胞レパトア解析で、CD4陽性T細胞ではVβ4を、CD8陽性T細胞ではVβ3を使用する頻度が高く、偏りが認められた。これらの結果よりMCLにT細胞が反応しており、MCL上にT細胞が認識する腫瘍抗原が存在することが示唆された。そこで、患者MCL細胞よりcDNAライブラリーを作製し、現在患者血清を用いSEREX(serological identification of antigens by recombinant expression cloning)法によるMCLの腫瘍抗原の同定を行っている。)mantle cell lymphoma(MCL)はB細胞の腫瘍である。)
πディスク・πボウルを可逆変換できる共役π系の構築と階層的集積による機能開拓

平面/曲面を可逆変換できるπ電子系は、その面内のπ電子の性質を劇的に変化させ、電子的・力学的に新しい機能を発現できる可能性がある。さらに、そのような系をビルディングブロックとして超分子構造体を構築できれば、新しい機能材料へと展開できる。ベンゼン環とアセチレンより構成されるディスク状共役分子デヒドロベンゾアヌレン(DBA)は、コバルトなどの金属と配位結合することによって、湾曲した錯体を与えることが知られており、平面/湾曲可変系を構築する有力なビルディングブロックの一つである。本研究では、上記の目的のために、まず種々の官能基を有するDBA誘導体を合成し、それらの分子集合の詳細を明らかとした。ヘキサデヒドロトリベンゾ[12]アヌレン(以下T12-DBAと省略)は、3つのアセチレンが環内に明確な幾何で固定された環状パイ共役分子であり、金属種(コバルトや銅)の配位によってその平面状の分子構造が大きく変形し、ボウル型へと湾曲することが知られている。本課題では、T12-DBAへの金属の配位によるπディスク・πボウルの可逆変換によって超分子構造体の動的な構造・機能の変調を目的として、まずT12-DBAの種々の誘導体を合成しそれらを用いた超分子構造体の構築について研究を行った。T12-DBAの周囲6か所をtert-ブトキシカルボニルアミノ基で修飾した誘導体を合成し、そのX線構造解析を行ったところ、アミド基間での分子内および分子間水素結合(N-H / O=C)をそれぞれ6カ所で形成した完全同軸型のπスタック二量体を形成していることが明らかとなった。興味深いことに、二量体における2分子のπ共役平面間の距離(3.25Å)は、これまでに報告されているT12-DBA誘導体の同軸型πスタック構造の中では最も短い。またこの二量体は、結晶中において隣り合った二量体とはπ共役平面の重なりが全く無い孤立した状態にある。したがって、この誘導体に金属種を配位させ、さらに二量体を形成させることによって、結晶状態で隣接する2つの金属核同士の電子的コミュニケーションを精密に評価できると期待している。一方、2つのカルボン酸メチルエステルを非中心対称に導入したT12-DBA誘導体は、分子に誘起される双極子と分子の低対称性のために極めて異方的に結晶化が進行し、数百ナノメートルの幅をもつアスペクト比の高い繊維状の構造体を与えた。X線回折測定の結果から、この構造体は非常に結晶性が高いことがわかった。今後、金属種の配位による繊維構造の動的な構造変化を明らかにする。π共役分子の可逆的な構造変換はその面内に非局在化したπ電子の性質を劇的に変化させ、物性の顕著な変化をもたらす。本研究ではπ共役平面分子であるヘキサデヒドロトリベンゾ[12]アヌレン(以下DBAと省略)の金属配位による湾曲化を利用した平面/曲面可変を目指す。本年は、分子モジュール法により複数のDBAを結合させた連結DBA分子の合成を検討した。分子モジュール法はカテコール部位を導入した単環DBAと、ボロン酸を複数もつ芳香環スペーサーとの脱水縮合反応により、種々の多様な幾何構造をもつ連結DBA分子の簡便な合成が期待される。まずカテコールとボロン酸の縮合により生成する連結DBAの分子軌道計算を行い、完全縮環型の連結DBAと比較を行った。その結果、LUMOの準位が完全共役型よりも高いことが明らかになった。これより、連結DBA分子の個々のDBA部位は、その親化合物の性質を維持していることがわかった。次に、カテコール誘導体の合成を以下の2ルートについて検討した。すなわち、(1) o-ジヨードトランと1,2-ビス(tert-ブチルジメチルシリルオキシ)-4,5-ジエチニルベンゼンとのクロスカップリングによる環化とそれに続く脱シリル化、(2) 1,2-ビス(tert-ブチルジメチルシリルオキシ)-4,5-ビス(2-ヨードフェニルエチニル)ベンゼンへのアセチレン挿入による環化とそれに続く脱シリル化である。(1)の反応の結果、目的とするカテコール誘導体が得られたが、環化における収率はわずか2%にとどまった。そこで最近報告された(2)の反応によるDBAの環化を行ったところ、7%に改善された。現在DBAの環化における収率の改善および新たな合成法について鋭意検討を行っている。本研究では、デヒドロベンゾアヌレン(DBA)を連結させたプラットフォームとなる分子の合成に分子モジュール法を採用している。このモジュール法を用いるために、非対称なDBAのカテコール誘導体の合成が必要である。

しかしこの誘導体の合成における低収率が問題となり、収率改善のための試行錯誤を行っている。分子モジュール法に必要なカテコール誘導体の合成法について、(1)環化の反応条件(使用する触媒等)の再度検討、(2)環化前駆体の見直しを行う。さらに、カテコール誘導体以外で分子モジュール法に適応できるDBA誘導体についても検討を行う。ビルディングブロックとなるDBAを合成したのち、分子モジュール法により連結DBAを合成し、湾曲パイ分子へと導く。今年度の未使用額は、連結DBAを酸素や湿気を排除した不活性雰囲気下において金属と錯形成させるために使用する超脱水溶媒や金属試薬およびグローブボックスの維持に使用する予定のものである。来年度には合成法を改善して連結DBAを合成し、金属との錯形成を行うので、本年度の未使用額はこれに当てる。
X線・中性子散乱による融点近傍から超臨界領域におけるメタノールの静的構造

X線回折測定は、CH_3OHについて、25-253°C、0.1-260MPa、0.500-0.786gcm^<-3>の範囲で、圧力・温度・密度それぞれ一定の条件で行った。中性子回折測定は、3種類の同位体置換試料CD_3OD,CD_3OH,およびその混合物(CD_3OD/CD_3OH=0.36)について、-80°C(飽和蒸気圧)、25°C(0.1MPa)、253°C(117MPa)、202°C(74MPa)、253°C(14MPa)で行い、部分二体分布関数g_<HH>(r),g_<XH>(r),g_<XX>(r)(X=O,C,メチルのD)を導いた。モンテ・カルロ計算は、25.1Å(-80°C)および25.8Å(25°C)の大きさのセルに入れた254個のメタノール分子に対して、部分二体分布関数を基に改良した二体ポテンシャルを用いて行った。配向相関関数は、部分二体分布関数に対して球面調和関数展開を行い、3次元構造を得た。水素結合を2.0<r(OO)<3.4Åかつ1.4<r(OH)<2.4Åと定義して、メタノール分子当たりの水素結合数、および鎖状構造を形成しているクラスターの大きさを見積もった。室温では1分子当たり平均1.4個の水素結合が存在し、平均鎖長が2.7分子であった。一方、-80°Cでは1分子あたり1.8個の水素結合が形成され、平均鎖長は5.7分子であった。これらの鎖状構造では、各原子が四面体状に並んでいることがわかった。以上のことから、メタノールのクラスター構造は、融点から超臨界温度までほぼ鎖状構造を保っており、水素結合で連結した鎖の長さが温度と共に変わるものと結論した。一方、超臨界温度でも水素結合が存在することが示された。亜臨界および超臨界状態では、室温で存在した鎖状構造が壊れて、五六量体のクラスターが存在することが明らかになった。
虚血病態下の脊髄におけるプリン化合物動態変化とそのメカニズムの解明

虚血病態下の低酸素やアシドーシスにより神経機能は大きく影響を受ける。本研究課題では、脊髄神経経路の電気的活動の記録とともに、細胞外プリン化合物濃度を測定することで、脊髄組織から低酸素やアシドーシスによってアデノシンと共にイノシンが放出されること、アデノシンはアデノシンA1受容体を介して神経活動を抑制することを示した。さらに、低酸素の神経活動への影響は、日齢や温度、神経経路によって大きく異なることが示され、この要因として抑制反応に対するアデノシンの関与の有無が重要であることが示唆された。本研究の目的である中枢神経系の虚血病態メカニズムとプリン化合物の動態変化を明らかにするために、新生ラットから摘出した脊髄標本を用いて、脊髄反射電位とプリン化合物濃度に対する高炭酸アシドーシスの影響を検討し、以下の結果を得た。1.摘出脊髄標本を高炭酸アシドーシスまたは低酸素に短時間(10-15分間)曝露すると、脊髄反射電位の単シナプス反射電位(MSR)と多シナプス反射電位(遅い前根電位: sVRP)は可逆的に抑制された。3.高炭酸アシドーシスによる抑制に関してさらに検討を進め、アデノシンA1受容体拮抗薬存在下では、MSRとsVRP抑制効果がどちらも半分程度に有意に減少することが示された。4.外因性に適用したアデノシンも、MSRとsVRPを濃度依存性に抑制した。また、ATPも両反射電位を抑制したが、この抑制効果もA1受容体拮抗薬で消失した。5.高炭酸アシドーシスによる販社電位抑制効果は、ヌクレオシドトランスポーターやギャップジャンクションヘミチャネル、P2X7受容体、アニオンチャネルなどの各阻害薬の影響を受けなかった。6. HPLCを用いた測定によって、高炭酸アシドーシスによって細胞外アデノシンが上昇すること、またこの反応はTTX抵抗性、外液Ca非依存性であることが示された。また細胞内のアデノシンをトラップするホモシステインチオラクトンは、高炭酸アシドーシスによるアデノシン放出を有意に抑制した。以上の結果から、高炭酸アシドーシスでは細胞内アデノシンが放出され、脊髄シナプス伝達が抑制されることが明らかとなり、虚血病態下におけるプリン化合物の役割の重要性が示唆された。本研究では、脊髄組織における虚血病態のメカニズムとプリン化合物の関与について検討するため、新生ラット摘出脊髄標本を用いて低酸素によるプリン化合物濃度変化について検討した。HPLC法及びバイオセンサー法を用いて、低酸素曝露による脊髄の細胞外アデノシン濃度変化を測定し、以下の結果を得た。1.摘出脊髄標本を、低酸素に短時間(10-30分間)曝露すると、細胞外アデノシン及びイノシン量が有意に増加したが、AMP、ADP、ATP及びcAMP量は変化しなかった。細胞外イノシン量はアデノシン量と比較して約10倍高かった。2.低酸素曝露によるアデノシン/イノシン量の増加は、温度依存性を示し、細胞外Caによって抑制された。3.細胞外イノシン量の増加は、アデノシンデアミナーゼ阻害薬及び平衡ヌクレオシドトランスポーター阻害薬によって消失したが、細胞外アデノシン量の増加は影響を受けなかった。また、細胞外アデノシン量の増加は、エクト5'ヌクレオチダーゼの影響も受けなかった。6.低酸素による細胞外アデノシン/イノシン量の増加は、グリア代謝阻害薬によって消失した。一方、高炭酸やアデノシンキナーゼ阻害薬によるアデノシン放出は、グリア代謝阻害薬の影響を受けなかった。以上の結果より、低酸素は脊髄からアデノシン及びイノシンを増加させることが明らかとなった。アデノシン量の増加は、細胞外のおけるATPやcAMPの分解によるものではなく、細胞内からアデノシンが直接放出されると考えられる。またイノシンは、細胞内でアデノシンからアデノシンデアミナーゼによって産生され、平衡ヌクレオシドトランスポーターを介して放出されると考えられる。低酸素によるアデノシン産生・放出過程は、Caによって負の調節を受けること、またグリア細胞が、低酸素惹起プリン化合物放出において重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究では、脊髄の神経活動に虚血条件が与える影響と、そこにおけるプリン化合物の役割について検討するため、新生ラットから摘出した脊髄を用いて神経活動の評価の為に反射電位を測定するとともに、HPLC及びバイオセンサーを用いて細胞外プリン化合物濃度の変化を記録し以下の結果を得た。1.5日齢以上の新生ラット摘出脊髄では、3つの異なる神経経路を介する反射電位がすべて低酸素によって抑制された。一方、3日齢以内では、多シナプス反射電位である遅発性前根電位(sVRP)は抑制されたが、単シナプス反射電位(MSR)はほとんど低酸素の影響を受けなかった。2.低酸素によるMSR抑制は、アデノシンA1受容体拮抗薬CPTで消失したが、sVRPの抑制はCPT耐性であった。3.外因性アデノシンによる抑制効果は、日齢や神経経路に関わらずに生じた。

4.低酸素によるプリシ化合物放出は、3日齢ではほとんど生じなかったが、5日齢以上では有意な放出量の増加が認められた。5.低酸素によって放出されるプリン化合物として、アデノシンと共にイノシンも放出された。以上の結果から、低酸素による神経活動への影響は、脊髄の神経経路によって異なることが示された。MSRの抑制はアデノシン放出によるA1受容体活性化に大きく依存する一方、sVRPの抑制はアデノシン非依存性であった。低酸素によるアデノシン放出が動物の日齢や温度などに大きく影響を受けることが、低酸素による各神経経路が受ける影響の差の大きな要因となっていることが示唆される。
大脳皮質電気刺激誘発鎮痛発現におけるNOの役割に関する研究

臨床的に有効性が認められている大脳皮質第II次体性感覚野(S-II)電気刺激誘発鎮痛を検出しうるラットモデルを確立し,さらに痛みの情報伝達に関与するとされるNOの合成酵素阻害薬がS-II刺激誘発鎮痛にどのような影響を及ぼすかを検討した.初年度(平成10年度)はまず,S-II刺激鎮痛を検出しうる動物モデルの確立を目的とし,機械的刺激,熱刺激および化学的刺激に対するラットの侵害受容反応におよぼす効果を検討した.S-II刺激は前2者ではほとんど効果を示さなかったが,ホルマリン誘発化学的侵害受容反応を抑制した.次いで,この抗侵害効果が神経型NO合成酵素阻害薬である7ーニトロインダゾールとの併用によって増強されることを見出した.次年度(平成11年度)は,このS-II電気刺激と7-ニトロインダゾールの併用による抗侵害効果の発現機序について検討した.ラットの足底にホルマリンを投与すると,L4,L5脊髄後角表層にc-fosの発現が誘発された.これに対して,S-II電気刺激と7-ニトロインダゾール5mg/kgはそれぞれ単独では無効であったが,両者を併用するとc-fosの発現が有意に抑制された.また,ホルマリン疼痛法において認められる両者併用による抗侵害効果は,オピオイド拮抗薬であるナロキソンあるいはαーアドレナリン受容体拮抗薬であるフェントラミンの全身性投与によっては影響されなかったが,セロトニン拮抗薬であるメチセルギドの脊髄内投与により第1相における鎮痛効果が有意に抑制された.以上より,S-II電気刺激は脊髄への下降性抑制神経系,特にセロトニン神経系を活性化することにより脊髄における痛みの情報伝達を抑制し鎮痛効果を発現する可能性が示唆された.臨床的に有効性が認められている大脳皮質第II次体性感覚野(S-II)電気刺激誘発鎮痛を検出しうるラットモデルを確立し,さらに痛みの情報伝達に関与するとされるNOの合成酵素阻害薬がS-II刺激誘発鎮痛にどのような影響を及ぼすかを検討した.初年度(平成10年度)はまず,S-II刺激鎮痛を検出しうる動物モデルの確立を目的とし,機械的刺激,熱刺激および化学的刺激に対するラットの侵害受容反応におよぼす効果を検討した.S-II刺激は前2者ではほとんど効果を示さなかったが,ホルマリン誘発化学的侵害受容反応を抑制した.次いで,この抗侵害効果が神経型NO合成酵素阻害薬である7ーニトロインダゾールとの併用によって増強されることを見出した.次年度(平成11年度)は,このS-II電気刺激と7-ニトロインダゾールの併用による抗侵害効果の発現機序について検討した.ラットの足底にホルマリンを投与すると,L4,L5脊髄後角表層にc-fosの発現が誘発された.これに対して,S-II電気刺激と7-ニトロインダゾール5mg/kgはそれぞれ単独では無効であったが,両者を併用するとc-fosの発現が有意に抑制された.また,ホルマリン疼痛法において認められる両者併用による抗侵害効果は,オピオイド拮抗薬であるナロキソンあるいはαーアドレナリン受容体拮抗薬であるフェントラミンの全身性投与によっては影響されなかったが,セロトニン拮抗薬であるメチセルギドの脊髄内投与により第1相における鎮痛効果が有意に抑制された.以上より,S-II電気刺激は脊髄への下降性抑制神経系,特にセロトニン神経系を活性化することにより脊髄における痛みの情報伝達を抑制し鎮痛効果を発現する可能性が示唆された.ヒトの中枢性または求心路遮断性頑痛症に対する有効性が認められている大脳皮質電気刺激誘発鎮痛の発現機序を解明するため,本年度はまず実験動物(ラット)において同様の現象が認められるか否かを検討した.次いで,非特異的NO合成酵素阻害薬L-ニトロアルギニンメチルエステルおよび神経型NO合成酵素阻害薬7-ニトロインダゾールが全身性投与によりラットの痛覚にどのような影響をおよぼすかを検討した.ラットの大脳皮質第一(SI)あるいは第二(SII)運動感覚野に双極電極を慢性的に植え込み,機械的刺激および熱刺激に対する侵害受容閾値に及ぼす電気刺激の影響を検討したところ,機械的侵害受容への影響は全く認められなかったが,熱侵害受容閾値の一過性の上昇傾向が認められた.またL5,L6脊髄神経結紮によって機械的刺激に対する痛覚過敏モデルを作成して,大脳皮質娠気刺激の効果を検討したが有意な効果は得られなかった.そこで,化学的侵害刺激法の1つであるホルマリン法で検討を行ったところ,SII刺激によって第II相侵害反応が有意に抑制された.一方,機械的侵害刺激法,熱侵害刺激法いずれにおいてもNO合成酵素阻害薬の抗侵害効果が認められたが,後者の検定法における効果の方がより低用量で認められた.また,L5,L6脊髄神経結紮痛覚過敏モデルにおいてもこれらの効果の増大は認められなかった.上記所見に基づき,今後,各種鎮痛効力検定法を用いて,大脳皮質電気刺激とNO合成酵素阻害薬の相互作用を検討し,さらに,脊髄後角におけるc-fos発現を指標とした検討も行っていく予定である.平成10年度の研究により,臨床的に有効性が認められている大脳皮質第II次体性感覚野(S-II)

電気刺激誘発鎮痛を検出しうるラットモデルを確立し,さらにこの効果が神経型NO合成酵素阻害薬である7-ニトロインダゾールによって増強されることを明らかにした.本年度は,このS-II電気刺激と7-ニトロインダゾールの併用による抗侵害効果の発現機序について検討した.ラットの足底にホルマリンを投与すると,L4,L5脊髄後角表層にc-fosの発現が誘発された.これに対して,S-II電気刺激と7-ニトロインダゾール5mg/kgはそれぞれ単独では無効であったが,両者を併用するとc-fosの発現が有意に抑制された.また,ホルマリン疼痛法において認められる両者併用による抗侵害効果は,オピオイド拮抗薬であるナロキソンあるいはα-アドレナリン受容体拮抗薬であるフェントラミンの全身性投与によっては影響されなかったが,セロトニン拮抗薬であるメチセルギドの脊髄内投与により第1相における鎮痛効果が有意に抑制された.以上により,S-II電気刺激は脊髄への下降性抑制神経系,特にセロトニン神経系を活性化することにより脊髄における痛みの情報伝達を抑制し鎮痛効果を発現する可能性が示唆された.
精神薄弱児の時間弁別能力:マスキングにおける誘発電位の潜時の変動を示標とした分析

この研究では2種類の実験を実施した。第1部門は短かい時間の中で生じる注意転換の研究で、第2部門はプライミングパラダイムを用いた記憶の研究である。第1部門の概要:2種類の刺激(数字と4エィーボード、NとC)を200および400ミリ秒で対にして提示(S_1とS_2)し、もう1対(S_3とS_4)をそのあとに提示した。被験者の課題は、Nの読み上げとCのパタンの異同判断であった。この時間内(200と400ミリ秒)の注意の変動を測定するために誘発電位を利用し各刺激に誘発された陰性波(N_1)の波高値を測定した。注意条件はターゲットの場所(時間的)が決まっている焦点注意(F)とターゲットの種類が決まっていて場所が未定の分割注意(D)の2条件とした。実験の結果判明したことは(1)F条件でもD条件でも健常者はターゲットに注意を集中しノンターゲットには注意しない。この注意配分の統制は200でも400ミリ秒でも可能である。(2)精神薄弱児と精神分裂病者群では、ターゲットに注意することは健常者と同じであるが、ノンターゲットにも注意を配分してしまう点で注意配分の統制が不良であること、(3)特に精神薄弱児では反応カテゴリー(NとかCの各前や異同)に含まれない『まえ』とか『うしろ』を手がかりにして注意配分をすることが困難であること、であった。第2部門の概要:日常見慣れた物体や動物の絵を対にして提示し、第2刺激の名称を発話するまでの反応時間(RT)と誘発電位のN400を測定した。対刺激相互間に意味上のつながりの強弱をパラメーターとして上記測度を分析した。判明した結果によれば、(1)意味つながりの最強な同一対の場合にRTが最小となり、(2)つながりが弱いほどRTが大となること、(3)精神薄弱児の場合でも同じ傾向があること、(4)ただしRTが健常者よりも長大となること、が示された。昭和61年度の主たる研究は正常被験者の視覚誘発電位を分析し、時間解析能力を分析するための基礎資料を作成することである。ここでは高校生と大学生10名、1名につき2回、延べ20名の誘発電位実験を報告する。1.刺戟と実験条件。(1)刺戟は2種類の視覚刺戟、ひと桁の数字と不規則配置のチエカーパタン。これを暗室内スクリーンに投写した。数字とチエカーは0.2秒間隔で対にされ、1試行に2組の対(【S_1】と【S_2】,【S_3】と【S_4】)が1.5秒間隔で提示された。両刺戟に対して別々の課題を被験者に要求した。(2)約150回の試行中、半分は弁別すべき刺戟(ターゲット)の種類不明条件で、残りの半分はターゲットの位置不明条件であった。前者ではターゲット位置(【S_1】と【S_3】もしくは【S_2】と【S_4】)は指定されたがその位置に数字とチエカーのいずれが提示されるかは被験者には不明であった。