hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯痛による脳内c-fos発現に関する研究

Hunt等が1987年に末梢の侵害刺激により、脊髄内に即発現性の癌遺伝子の一種であるc-fosが発現することを報告して以来、侵害刺激に対する中枢神経における痛みの反応マーカーとしてのc-fosの研究が盛んに行われてきている^<2)>。しかしながら、口腔、歯領域の刺激に関するこれらの研究は非常に少ない。そこで今回我々は、歯痛でのc-fosの発現を検討すべく、歯髄への電気刺激に因るc-fosの発現につき検討を行つた。<方法>ラットを1%ハロセン麻酔下気管切開し挿管、人工呼吸とし、ドリルにて前歯の歯髄を露出し、電気刺激用電極を固定する。Shaml群は歯髄の露出のみを行い、電気刺激は行つていない。ラットは一旦麻酔より覚醒させ、c-fosの測定の為に、24時間後に再びハロセンで麻酔をし刺激群とSham群を作製、次いて、開胸し心臓を露出して右房と左房にカニュレイションし、ハロセン深麻酔下でパラホルムアルデヒドにて潅流固定とする。脳、頚髄を摘出し、凍結クライオスタットにて40μmの切片を作製する。切片を組織免疫反応にて染色し、Fos陽性反応細胞を顕微鏡下で観察した。<結果>Fos陽性反応細胞数は非刺激群は頚髄C1,後角C2後角,TNC(三叉神経尾底核)でそれぞれ2土0.4,1.8士0.3,1土0.4、電気刺激群でそれぞれ55.8±4.1, 54.6土3.9,28.5土3.0(いずれもpく0.001)であつた。頚髄Cl,C2後角,TNCいずれの領域においても、歯髄侵害刺激によりc-fos反応陽性細胞が発現することが示された。したがつて、c-fosの発現が歯痛に対する神経細胞における生化学的指標になりうる。三叉神経節と脳においてc-fosの発現を捕らえるための、抗原-抗体法(ベルオキシダーゼ発色法)による検出法確立を検討した。ネズミをプラスチック箱内で1%ハロセンで麻酔後、気管切開し挿管、人工呼吸とし、開胸して心臓を露出する。左房にカニュレイシヨンし右房脱血とし、生食にて充分還流後ホルムアルデヒドにて還流固定した。三叉神経節と脳を摘出し液体窒素にて凍結する。クライオスッタトにて切片を作製、1次抗体とし兎-抗Fos血清にて反応させ、2次抗体として抗兎血清(IgG)を反応させた。ペルオキシダーゼ反応をさせ、光学顕微鏡で観察したが、充分な発色細胞を認められず、刺激の無い時はc-fosの発現が無いのか極端に少ないのか、あるいは方法が悪く発現しないのかはっきりしなかった。そこで疼痛条件下(歯髄刺激)での実験を行うことにした。。II.歯髄刺激-三叉神経反応系の実験モデルの確立0.5%ハロセン麻酔-パンキュロニュウム不動化-人工呼吸下ネズミの犬歯の歯髄をドリルにて露出、さらに三叉神経節を露出し、歯髄を電極にて電気刺激し三叉神経においた誘発電極にて記録した。電気刺激の強さと頻度に相関した誘発電位が三叉神経節で得られた。安定した誘発電位が得られる様になったモデルで、電機刺激の強さの違いを弱、中、強の3段階とし、刺激2時間後のそれぞれにおけるc-fos発現をIの方法にて目下検討中である。

さらに、c-fosの発現に刺激後の何時間目の検索が最適であるかも検討する必要性を感じており、今後の検討課題である。〔目的〕歯痛における神経伝達機序をを電気生理学以外の生化学的面からとらえようとするのが本研究の目的である。そこで疼痛刺激に対し発現するとされている癌制御遺伝子の一種であるc-fosの発現を、三叉神経節と脳において,抗原-抗体法(ペルオキシダーゼ法)により、ネズミを用いて検討した。〔方法と結果〕予備試験において、1%ハロセン麻酔下で潅流固定を行い、三叉神経と脳を摘出しc-fos発色細胞を検索したところ、無疼痛刺激状態では三叉神経節及び脳のどの切片においてもc-fos発色細胞を認められなかった。そこで,0.5%ハロセン-パンキュロニュウム-人工呼吸下にて犬歯をドリルにて歯髄を露出し、電気刺激(100v,0.3HZ)をあたえた。電気刺激により三叉神経節とTNC(trigeminal nucleus caudalis:TNC)に誘発電位が刺激に対応し記録された。そこで電気刺激された三叉神経節とTNCを還流固定後、切片上でc-fosの発現を抗体染色法にて検索した。その結果発色細胞の発現が認められ、その数は三叉神経節で平均62個、平均TNCで45個であった。〔結論〕三叉神経節とTNCの細胞においてに歯痛に対応した遺伝子発現がおきることが証明された。〔今後の展開〕歯痛刺激に対応したこのc-fos発現に対する、局所麻酔薬、全身麻酔薬の作用を検討する。
生態系の連結性が生物多様性に与える影響とその再生手法に関する研究

様々な生態系における「連結性」に注目し、その機能と再生方法を検討した。氾濫原や河川水域においては、水域間の連結性と魚類・水生昆虫の種および遺伝的多様性を検討した。その結果、連結性の高い水域において移動性の高い分類群の種数が高いこと、ならびに個体数および遺伝的多様性が影響を受ける距離が異なることが明らかになった。さらに、安定同位体を用いた食物網の解析から、明治以降の開発による景観の分断化が進み、ヒグマの食性が肉食から草食に大きく変化していることが明らかになった。蛇行復元による氾濫原の修復を試みた結果、水生動物の個体数、種多様性が増加したことが明らかになった。追加採択であったため、時期的に当初計画したフィールド調査はほとんどできなかった。そのため、既存データ収集、分析、調査地設定のための最小限のフィールド踏査にとどめた。森林生態系については、北海道東大雪瓜幕地区の針広混交林における2006年の低気圧による大規模な風倒撹乱の空間的分布を空中写真で把握した。さらに、人工林の施業や天然林の配置によって、鳥類群集がいかに変わるかを明らかにするための調査地をほぼ決定した。河川生態系については、河川水辺の国勢調査や既存研究論文、報告書等から、北海道の河川に生息する魚類に関して、GISデータベースを構築した。また、北海道札内川などダム流量調節による樹林化が著しい河川と、貯水ダムが設置されていない河川において、鳥類群集を比べるため、空中写真等を利用し、調査地の選定を行った。サケの捕食についてのヒグマの同位体分析については、1991年から狩猟や有害駆除により、知床半島で捕殺されたヒグマの大腿骨を使用し、同位体分析を進めた。さらに、北海道イケショマナイ川のダムのスリット化が実施した場所におけるサケ科魚類の遡上と産卵床の形成についてこれまでの調査結果を整理した。氾濫原・農地生態系については、これまでのラジオテレメトリー調査によって明らかになったコウモリ個体の移動経路、行動範囲を把握した。さらに、北海道の石狩川河跡湖の水質や既存調査内容を整理し、解析の準備を行った。2004年台風18号により風倒被害を受けた道内の人工林4箇所(美深・雄武・ニセコ・函館)と天然林1箇所(津別)を対象に、地形的特性を表す標高・傾斜角・地形の位置指数(TPI)、林分的特性を表す形状比・本数密度・広葉樹密度・林齢を説明変数として、ロジステッィク回帰モデルを作成した。人工林モデルでは対象地間の地域差を考慮した一般化線形混合モデル(GLMM)、天然林モデルでは一般化線形モデル(GLM)による解析を行った。その結果から、人工林・天然林ともに風倒が発生しやすい地形の基本的な傾向は同じであることが示された。つまり、尾根頂部や斜面上の突出部、または谷の底部などの露出度の高い緩傾斜地形では風倒が発生しやすかった。また、人工林における風倒の発生には、林齢が最も大きく関与しており、より高齢の林分で風倒リスクが高かった。より有効な湿地水生生物の保全のためには、個々の湿地だけでなく湿地ネットワークを管理する必要がある。そこで水生生物が群集および個体群レベルで、湿地ネットワークにどのように応答するかを検証した。具体的には、グラフ理論に基づく連結性指標を用いて、湿地間の連結性が、各湿地に分布する水生生物(魚類・水生昆虫)の種数、魚類(イバラトミヨ)の個体・遺伝的多様性に与える影響を評価した。その結果、魚類・水生昆虫共に周囲の湿地との連結性が高い湿地程、種多様性が高いこと、移動能力の高い種群のみでその傾向があることが明らかとなった。自然撹乱下における底生動物の群集動態と個体維持機構の解明をめざした。融雪出水を対象とし、調査対象区間の全水域でハビタットごとに出水影響の違いを評価した。出水中に連結し、流れの緩やかな環境を保つよどみや浸水域が出水時避難場であることが分かった。これらの環境は複雑な河川構造や広い氾濫原によって形成されていた。2006年に大規模な風倒撹乱が発生した天然生針広混交林において、空中写真とGISを用いた解析により、風倒発生は、北北西に面し、傾斜角が小さく、河川からの距離が近く、曲率が大きい凸地形であるほど多いことが明らかになった。また、十勝管内のカラマツ、トドマツ人工林、天然林に、3 haのプロットを設置し、ライントランセクト法による鳥類調査を行った。鳥類遷移初期種はカラマツ、トドマツ人工林においては、植栽後1020年生程度までの林に多く出現し、天然林では、より林齢の高い林分にまで出現することが明らかになった。

自然河川では植生、鳥類群集ともに大きな変化はみられなかったが、いくつかのダム影響河川では、氾濫原の樹林化が生じて森林性鳥類の増加および砂礫性鳥類の減少が生じていることが推定された。この結果は、ダム建設による洪水攪乱の抑制という水域環境の変化が、樹林化による氾濫原景観の変化を通して、陸域の鳥類群集にも影響を及ぼしうることを示唆している。忠類川支流で実施した魚類調査から、自然河道には多様な流路単位が隣接して存在しており、季節や生活段階を通じた魚類生息場を提供すると考えられた。一方、ダムによって砂礫を失った岩盤河道は、岩盤早瀬が卓越する単調な環境であり、魚類生息場としての機能が低いことが示唆された。ダムスリット化を実施した後のモニタリング調査では、多くのサクラマス親魚が上流に遡上し産卵していることが明らかになった。ラジオテレメトリー調査によって明らかになったコウモリ個体の移動経路、行動範囲を解析した結果、コウモリ2種は河畔林ならびに河川に大きく依存しており、選択された景観要素は、extent(行動圏)、grain size(解析単位)によって変化することが明らかになった。本年度は、河川水域を中心に集団遺伝学的手法を用いて以下の成果を得ることができた。「個体数」と「遺伝的多様性」の保全は、種の保全の際の主要課題である。トミヨ属淡水型(Pungitius pungitius)を対象に、個体数と遺伝的多様性がどの程度離れた湿地からの個体の移入の影響を受けるか調べた結果、影響を受ける湿地間の距離は遺伝的多様性の方が長かった(個体数:5km,遺伝:12.5km)。この結果から、湿地間の連結性を保全・再生を行う際は、保全ターゲット(個体数or遺伝的多様性)に応じて適切な空間スケールを考慮する必要性があることが示された。個体群間の連結性に関する知見は、今後の湿地ネットワークの管理方針を決める上で不可欠である。遺伝データを用いて過去(開拓前)と現在(開拓後)のトミヨ属淡水型の移住率を比較した結果、過去の移住は地域全域で生じているのに対し、現在は隣接する遺伝グループ間にのみ制限されていた。これより、現在の農地内の流路網は小スケールの移動に寄与しているものの、より長期的な地域個体群の存続に不可欠な広域での移動は失われつつあることが示された。北海道北部の森林・農地が混在する流域において、トビケラ1種の個体群の安定性と個体群間の移出入の関係性を遺伝子データから推定した。その結果、避難場所(refugia)の少ない農地河川では、個体群の時間的安定性が低くなり、より安定的な森林河川から多くの個体が移入していることが示された。このことから森林河川は流域全体の個体群を維持するソースとなることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。生態系管理学26年度が最終年度であるため、記入しない。追加採択であったため、時期的に当初計画したフィールド調査はほとんどできなかったが、次年度に向けた準備は整った。風倒撹乱については、空中写真判読、現地調査によって、人工林と天然林の特徴を導き出すことができた。河川周辺に分布する湖沼群の連結性が、魚類や水生昆虫の種多様性に与える影響をグラフ理論で明らかにすることができた。また底生動物に与える洪水の影響を、避難場との連結性の視点から明らかにすることできた。これらの成果は一流国際誌に受理され、多くの注目を集めた。当初目標とした調査内容は着実に実施されている。
歯冠補綴における色彩のコミュニケーションに関する研究-デジタル画像を用いたシェ-ドマッチングとシェ-ドの伝達

正確なシェ-ドマッチングを行い,それを適切に歯科技工士に伝達することは,審美的な歯冠補綴を行うために,極めて重要である。これまでシェ-ドマッチングは歯科医師の主観に頼るところが大きく,客観性に乏しかった。現時点ではシェ-ドガイドを写し込んだスライドを利用するのが臨床的には最も良い方法とされている。しかし現像にかかわる時間的コスト,経済的コストの問題などを考慮すると,さらに検討の余地も残している。マッチングの適否については何の情報も提供していない。そこでデジタルスチルカメラを用いたコンピュータイメージングシステムを開発し、歯科におけるカラーマッチングとカラーコミュニケーションへの活用を検討したところ、以下の結論を得た。1.画像を合成し補綴前後の色と形態をシミュレーションをしたところ、画質、スピード共に優れ、患者、歯科医師、歯科技工士相互のコミュニケーションに有用なことがわかった。2.コンピュータで画像を合成してカラーマッチングしたところ、正答率は85%となり、従来の視感によるカラーマッチングの正答率71%に比べ、有意に有効だった(P<.05)。3.コンピュータ支援の計算によるカラーマッチングの正答率は94%であり、従来の視感によるカラーマッチングに比べ、有意に有効だった(P<.01)。4.デジタルカメラを仮想の色彩計とみなし、選択部分のL^*a^*b^*を算出することにより各シェ-ドとの位置関係が容易に把握でき、補綴物製作時はもとより、製作後の再評価の指針となり得ることがわかった。審美的な歯冠補綴のために歯科医師に要求されることは,正確にシェ-ドマッチングを行い,歯科技工士に正しく伝達することである。デジタルカメラは患者の口腔内情報,つまり歯や歯周組織の形態や色を瞬時に記録することができ有用である。デジタル画像であるから,加工したり,伝達・転送することも容易である。本研究ではデジタルカメラを用いたシェ-ドマッチングとシェ-ドコミュニケーションのシステムを試作した。このシステムにはシェ-ドマッチングに二通りの方法が含まれている。一つは主観的な方法であり,デジタル画像を合成し,視覚上(visual)効果的にシェ-ドマッチングした。もう一つはデジタルカメラを仮想の(virtual)色彩計(colorimeter)とみなし,画像を数値化して客観的に評価した。まず最初に患者の修復歯をその周囲の歯とともにデジタルカメラ(DIGITAL STILL CAMERA)で撮影した。撮影時には既製シェ-ドガイド(shade guide)を改造した試作の写し込み用シェ-ドガイドを同時に写し込んだ。画像には色補正用のカラーシールを写し込み,色補正した。ディスプレイはディスプレイキャリブレータにて色補正した。フォトレタッチソフトで合成画像を製作すると共に,画像のRGB値をL^*a^*b^*に変換した。合成画像上でシェ-ドマッチングすると共に,被験歯とシェ-ドガイドのL^*a^*b^*および算出したΔEをグラフ表示し,マッチングするシェ-ドガイドを選択した。本システムは相対的評価としては極めて有効であり,臨床に適用可能であった。さらに測色計での値と今回計測した値との関係を推定し,相対評価を絶対評価する必要性が認められた。現時点ではシェ-ドガイドを写し込んだスライドを利用するが臨床的には最も良い方法とされている。しかし現像にかかわる時間的コスト,経済的コストの問題などを考慮すると,さらに検討の余地も残しでいる。

1.画像を合成し補綴前後の色と形態をシミュレーションしたところ、画質、スピード共に優れ、患者、歯科医師、歯科技工士相互のコミュニケーションに有用なことがわかった。2.コンピュータで画像を合成してカラーマッチングしたところ、正答率は85%となり、従来の視感によるカラーマッチングの正答率71%に比べ、有意に有効だった(P<.05)。3.コンピュータ支援の計算によるから-まっちんぐの正答率は94%であり、従来の視感によるカラーマッチングに比べ、有意に有効だった(P<.01)。4.デジタルカメラを仮想の色彩計とみなし、選択部分のL^*a^*b^*を算出することにより各シェ-ドとの位置関係が容易に把握でき、補綴物製作時はもとより、制作後の再評価の指針となり得ることがわかった。
エンドセリンおよび一酸化窒素発生化合物の瞳孔、調節におよぼす影響

1.30Gの注射針を用いて家兎片眼硝子体中にエンドセリン(以下ET)-110^<-6>Mを投与した。投与群の瞳孔径の変化は、対照眼が投与30分後に約0.3mmの変化を示したのに比べ、投与後3060分時をピークに最小2mm、最大3mm平均2.5mmの縮瞳を示した(有意差有り)。以後は徐々に回復し、早い例では6時間で投与前の瞳孔径に戻った。10^<-5>、10^<-7>Mの濃度においても縮瞳し、縮瞳作用に用量反応関係が成立した。同時に測定した屈折値ではいずれの濃度においても近視化を示した。ET-1による縮瞳はアトロピン前処置の影響の影響を受けなかったため副交換神経の関与は否定された。2.一酸化窒素自発発生化合物の試薬としてS-ニトロソ-N-アセチル-DL-ペニシラミン(以下SNAP)を使用した。SNAP10^<-3>Mを投与した群の瞳孔径の変化は、対照眼が最高で0.2mmの変化を示したのに比較して、SNAP投与30分時をピークに最小0.5mm最大1.5mm平均0.9mmの散瞳を示した(有意差あり)。以後徐々に回復し平均90分で投与前の瞳孔径に戻った。屈折値は対照眼が最高0.3Dの変化を示したのに比べ、SNAP投与眼では投与後30分45分をピークに最小0.5D最大1.0D平均0.6Dの遠視化を示した(有意差有り)。SNAP10^<-2>M、10^<-4>Mの濃度においても投与15分後までは同等の散瞳および遠視化を示した。10^<-2>投与群では散瞳化傾向が投与45分時まで続いた。1.2.とも対照眼はあまり変化を認めなかったことより実験操作そのものに由来するものとは考えがたく、エンドセリンあるいは一酸化窒素が虹彩や毛様体に作用して起こったものと推測された。本研究の成果は日本眼科学会誌に投稿予定である。
マントル遷移層をモデル化した超高温・高圧下での水素結合性液体と溶媒和イオンの構造

海底熱水口付近で方解石などの含カルシウム鉱物は、臨界点を超えた水にさらされている。高温高圧下では水の自己解離が起こりやすく、H+がCa2+の溶解析出平衡に寄与していると考えられる。超高温高圧下でのCa2+の水和構造を明らかにすることは、Ca2+の鉱物形成や生態系に対する影響を解明する上で重要である。本研究では、SPring-8 BL14B1に設置された高温高圧発生装置を用いて、CaCl2・10H2OおよびCaCl2・25H2O溶液に対する溶液X線回折測定を行った。定温条件300 K, 0.8ー1.6 GPaにおいてCaCl2・25H2O溶液中では、常温常圧と同様にCa2+およびCl-は水6分子によって水和された八面体構造をとる。一方、CaCl2・10H2O溶液では、Ca2+は4.2個の水分子により水和され、1.3個のCl-とイオン対を形成している。Cl-は6ー7分子の水分子により取り囲まれている。しかし、どちらの溶液中でも両イオンの水和構造に加圧による大きな変化はなかった。昇温条件373ー673 K, 0.8ー1.4 GPaにおけるCaCl2・25H2O溶液中では、Ca2+の水和数が5まで減少し、0.15個のCl-がCa2+の第1配位圏に入ってくる。臨界点に近づいてようやくイオン対を形成する傾向が見られた。一方、CaCl2・10H2O溶液では昇温にともなってCa2+の水和数は3.2まで減少し第1配位圏のCl-は1.4個まで増加する。また、臨界点以上ではCl-の水和数も4.6個まで減少する。これらの結果は、CaCl2・10H2O溶液中では昇温・加圧によりCa2+とCl-の脱水和が進行し、イオン対形成が促進されることを示している。このことは、結晶化の初期過程をとらえたことを意味している。一方、CaCl2・25H2O溶液中では超臨界状態でもイオン対は形成しづらい。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、マントルの主成分であるカンラン石に含まれる陽イオンMg^<2+>,Ca^<2+>,Fe^<3+>がマントル遷移層における超高温・高圧下の水中で形成する水和構造を、J-PARCに設置された超高圧中性子回折装置PLANETを用いて明らかにすることを目的とする。特に、中性子散乱法の利点を生かして第2溶媒和殻以降での水分子間水素結合や水素イオンの寄与について原子レベルで解明する。塩化カルシウム水溶液CaCl_2・RH_2O(R=10)を対象として、PLANET実験の実施を計画していたが、震災後のJ-PARCの復旧に時間を要しているため実験が進展していない。そこで、SPring-8BL14Bに設置されたキュービックアンビル型高温高圧発生装置を用いてX線回折像を測定し、動径分布関数を得ることでCa^<2+>の水和構造を決定することにした。測定条件は、(1)等温300Kで圧力を0.5GPaから2.0GPaまで、(2)等圧1.0GPaで温度を400Kから700Kまでの2種類である。常温・常圧下でのCa^<2+>の6配位八面体水和構造と比較することで水和構造に対する温度および圧力効果を議論する。また、Cl^-とのイオン対形成の有無を考察する。X線回折実験中に、水溶液試料はダイヤモンド容器(2.5φ-1.6L-1.5φ-1.2L)に保持する。ダイヤモンド容器は製作を終えている。高圧セルは、過去に水の高圧実験で使用実績のあるデザインのものを用いる。ダイヤモンド容器を高圧セルにセットし、これをキュービックアンビル型高温高圧発生装置に設置してX線回折測定を実施する。すでに、SPring-8のマシンタイム48時間を確保し、平成24年5月に測定を実施する予定である。

昇温条件373ー673 K, 0.8ー1.4 GPaにおけるCaCl2・25H2O溶液中では、Ca2+の水和数が5まで減少し、0.15個のCl-がCa2+の第1配位圏に入ってくる。臨界点に近づいてようやくイオン対を形成する傾向が見られた。一方、CaCl2・10H2O溶液では昇温にともなってCa2+の水和数は3.2まで減少し第1配位圏のCl-は1.4個まで増加する。また、臨界点以上ではCl-の水和数も4.6個まで減少する。これらの結果は、CaCl2・10H2O溶液中では昇温・加圧によりCa2+とCl-の脱水和が進行し、イオン対形成が促進されることを示している。このことは、結晶化の初期過程をとらえたことを意味している。一方、CaCl2・25H2O溶液中では超臨界状態でもイオン対は形成しづらい。24年度が最終年度であるため、記入しない。震災後のJ-PARCの復旧に時間を要しているためPLANETを用いた高温・高圧下の中性子散乱実験が実施できていない。SPring-8 BL14Bに設置してあるキュービックアンビル型高温高圧発生装置を用いてダイヤモンド容器に保持した塩化カルシウム水溶液に対するX線回折実験を行い、Ca^<2+>の水和構造に対する温度および圧力効果を観測することとした。SPring-8 BL14Bを用いた高温・高圧下のX線回折実験の結果をもとに、中性子散乱実験の条件を設定する。X線回折実験でも、これまで報告のない高温・高圧下の実験を行うため、基礎的研究としての価値は高い。
ドミニカ共和国における遠隔手法と数値モデルを組み合わせた沿岸環境管理手法の開発

ドミニカ共和国サントドミンゴを流れるハイナ川、オザマーイザベラ川からのカリブ海への汚濁負荷(Chl-a、SS)を衛星ALOS AVNIR-2を用いて評価した。2011年3月(ケースA)、2011年6月(ケースB)に現地にてスペクトラルリフレクタンス/ Chl-a、SSデータを得てAVNIR-2データを用いたChl-a、SS評価のアルゴリズムを作成した。アルゴリズムを2010年11月、2010年8月の評価に適用して有用なバンドを求めた。そして、AVNIR-2のデータに基づいてChl-a、SSのマッピングを行った結果、現地観測結果と一致した。最終的には、両川河口のChl-a、SSを求めるに至った。1.河川及び沿岸海域の現地調査オザマ川とハイナ川からの栄養塩負荷を明らかにするため、沿岸部から上流部にかけてオザマ川に1箇所、ハイナ川には10箇所のサンプリングポイントを設け、窒素やリン、クロロフィルaや濁度などの水質分析データを得た。また、両川について、水深や河道の形状、流速に関するデータ収集も行った。2.濁質による拡散評価オザマ川とハイナ川およびその河口のカリブ海域において,現地分光反射率/水質データセットを取得し,衛星によるクロロフィル・SS推定モデルを構築した.また,構築した推定モデルにより衛星ALOS(10m解像度)を使って同水域の水質マッピングを行った.これにより,河川内の濁質の濃度分布の傾向が明らかになった.また2011年6月の調査では,現地調査日とほぼ同期した超高解像度のWorldView-2衛星画像(2.5m解像度)がリクエスト撮影により取得され,沿岸への濁質拡散分布の規模を把握することができた.3.数値モデル開発サントドミンゴ沿岸のカリブ海に適合した準3次元海洋モデルを開発した.計算領域は東西165km,南北75kmであり,海底地形はETOP01データを用い補間した.また,潮位は周辺海域の年間潮位(2011年)をデータベース化し与えた.さらに,濁度計により得られた濁質濃度を河口域に与えることにした.本海洋モデルを用いて,サントドミンゴ沿岸のカリブ海の流況および濁質の移流拡散シミュレーションを行った.今後は,リモートセンシングより得られたクロロフィル濃度を河口域の境界条件として与え,沿岸域の一次生産量を推定する海洋モデルへ拡張する.2012年度までに開発した衛星(ALOS)によるハイナ川河口部のクロロフィルa濃度(Chl-a)および懸濁物質濃度(SS)マッピング手法を2013年9月の現地調査(分光反射率/水質データセット取得)によって検証した.その結果,ハイナ川付近のChl-aはALOS Band3(赤)とBand4,SSはALOS Band4によって定量可能であることが検証され,これにより継続的に衛星による汚染物質の流動の一端をモニタリングすることができるようになった.ドミニカ共和国の首都サントドミンゴ南岸域のカリブ海を対象として,海洋環境シミュレーションモデルを構築した.また,主要河川から流出する汚濁物質を追跡するために,汚濁粒子と縣濁物質濃度SSの移流拡散シミュレーションモデルを組み込んだ.その結果,対象期間における同海域の特徴は,潮位振幅約0.3m,潮位流速約0.03m/s,その卓越方向は南西方向であることが分かった.また,同結果を理論計算および衛星データと検証し,概ね妥当であることを確認した.1.現地調査沿岸環境は安定ではなく、現地の環境特性を把握するためには少なくとも3年程度の定期観測が必要であると考えられたことから、首都サントドミンゴを流下するハイナ川やオザマ川、両川の河口沿岸域(東西180km、南北80km)を対象として、引き続き現地での水質分析を継続し、懸濁物質やクロロフィルa、栄養塩(全窒素や全リン)などの分析を行った。2.リモートセンシング技術開発現地での調査によって得られた分光反射率と懸濁物質の濃度、ならびにMODIS海色センサによる沿岸域のクロロフィルa濃度分布、Terra/ASTER熱赤外センサといった衛星データを比較しながらハイナ川河口部の懸濁物質濃度分布を定量化した。その際、特にSSの定量には、近赤外バンドの反射率が有効であることが確かめられた。さらに、解像度は粗いが時間分解能の高い中分解能衛星データ処理を行い、同河川から流出する懸濁物質濃度の時系列的な変化を概略把握することができるようになった。3.数値モデル開発首都サントドミンゴ沿岸域の海底地形、潮位データを整備し、海洋流動シミュレーションモデルを構築した。

また、ハイナ川から流出する浮遊粒子状物質と懸濁物質について移流拡散シミュレーションを実施し、衛星リモートセンシング画像を用いて定性的比較を行い、その妥当性を検証した。さらに、この海域の汚濁物質の移流拡散は、南西方向に卓越していることを明らかにした。河川及び沿岸海域の現地調査では、底質を持ち帰って分析をする予定であったが、米国を経由しての試料の持ち帰りは不可能であったため、できていない。本件については、ドミニカ側の研究協力者に依頼し、対応することとする。25年度が最終年度であるため、記入しない。概ね順調に進展しているが、ハリケーン来週時の水質分析が行えていない。この点については、現地サントドミンゴ自治大学の教員の協力を得ながら進める。少なくとも3年程度の定期観測が必要であることから、引き続き調査を続ける。特にドミニカ共和国ではハリケーンの発生場所に近く9月周辺に襲来するハリケーンの規模、頻度が沿岸環境に及ぼす影響については注視していく。なお、底質については、ドミニカ側の研究協力者に協力を依頼する。一方、MODIS等の海色センサによる沿岸域のクロロフィルa濃度分布、Terra/ASTERデータの熱赤外センサを使った水温分布を推定する手法を開発する。さらに濁質に基づく河川水の拡散に基づき、河川水由来の栄養塩による植物プランクトンの増殖範囲を推定していく。平成24年度以降の現地調査データで、開発したモデルの妥当性を検証する。1.現地調査沿岸環境の特性を把握するためには、3年程度の定期観測を継続する必要があり、引き続き調査を続ける。9月周辺に襲来するハリケーンの規模、頻度が沿岸環境に及ぼす影響については、上述のようにサントドミンゴ自治大学の教員の協力を得ながら進める。その上で、年間に両河川から沿岸域に流出する栄養塩の量を明らかにする。2.リモートセンシング技術開発これまで開発してきたリモートセンシング技術をオザマ川に適用する。その際、現地観測データをモデルの検証に適用する。3.数値モデル開発現地調査データに基づくモデルの妥当性評価を継続する。最終的には、河川からの栄養塩などの負荷量を計算すると共に、河川水由来の栄養塩による植物プランクトンの増殖範囲も推定していく。
発達過程の電気的活動の役割を解明するための、光学的蛋白質性分子ツールの開発

申請者は、ほ乳類の中枢神経の発達とイオンチャネルの役割について研究したいと考えている。本研究では、実際の神経細胞で適用可能な、蛋白性の光学的膜電位センサー、および電気的興奮を光学的に誘発する蛋白性分子の開発を目指し、我々が原索動物ホヤから新規に見いだした膜電位センサーを持つ酵素(VSP)とGFPの融合蛋白から、蛋白性膜電位センサーの開発を行った。VSPは、電位依存性イオンチャネルと同様の構造を持つ電位センサーと、フォスファチジルイノシトールの脱リン酸化を行う酵素ドメインを持っており、我々の研究から、膜電位を感受することにより、酵素活性が変化することが示唆された(Nature,2005)。この性質は、膜電位センサーが電位の変化を関知することにより、酵素ドメインに何らかの構造変化を引き起こす結果と考えられる。この構造変化のメカニズムを解明することは、我々が目指す光学的膜電位センサーを開発する上で非常に有用であると考え、蛋白性の光学的膜電位センサーを開発するための前段階として、膜電位センサーの元となる、新規膜電位感受性酵素(VSP)の機能解析を行い、VSPが脱分極により活性化されること、また、PIP_3以外にPIP_2も基質とする事を見出した(論文投稿中)。VSPの電位依存性は脱分極側に偏っており、このままでは電位センサープローブとしては適していない。そこで、電位依存性が生理的範囲に近い変異体の探索を行い、過分極側に電位依存性をシフトさせた変異体の作成に成功した。これらの成果を元に、蛋白性膜電位センサーの開発に着手した。VSPとGFPの融合蛋白の作成のため、トランスポゾンを用いてCWSPへの蛍光タンパクのランダムな挿入を試み、蛍光を発する複数のクローンを得た。現在は、これらのクローンが電位依存的に蛍光強度を変化させるかどうかを検討中である。本研究では、実際の神経細胞で適用可能な、蛋白性の光学的膜電位センサー、および電気的興奮を光学的に誘発する蛋白性分子の開発を目指している。具体的には、細菌の膜電位依存性Na^+チャネル(NaChBac : Claphamら、2001)、または、我々が原索動物ホヤから新規に見いだした膜電位センサーを持つ酵素(VSP)とGFPの融合蛋白から、蛋白性膜電位センサーを開発する。VSPは、電位依存性イオンチャネルと同様の構造を持つ電位センサーと、フォスファチジルイノシトールの脱リン酸化を行う酵素ドメインが、20アミノ酸残基ほどのリンカー部分で連結された構造を持っている。我々の研究から、VSPが膜電位を感受すること、酵素活性を保持していることが示唆された。本年度は、蛋白性の光学的膜電位センサーを開発するための前段階として、膜電位センサーの元となる、VSPの機能解析を行った。まず、膜電位感受と酵素活性め変化に相関があるかどうかを検討したところ、相関関係の存在が示唆された。この構造変化のメカニズムを解明することは、我々が目指す光学的膜電位センサーを開発する上で非常に有用であると考えこそのメカニズムを検討した。その結果、電位センサードメインと酵素ドメインを繋ぐリンカー部分4のアミノ酸2残基が、電位の感受と酵素活性の変化のカップルに非常に重要な役割を持つことが示唆された。また、電位センサー部会に種々の点変異を導入することにより、電位感受性が変化させたVSP変異体を、複数得た。申請者は、発生過程における膜興奮性の役割に興味を持っており、ほ乳類の中枢神経の発達とイオンチャネルの役割について研究したいと考えている。具体的には、細菌の膜電位依存性Na^+チャネル(NaChBac:Claphamら、2001)、または、我々が原索動物ホヤから新規に見いだした膜電位センサーを持つ酵素(VSP)とGFPの融合蛋白から、蛋白性膜電位センサーを開発する。VSPは、電位依存性イオンチャネルと同様の構造を持つ電位センサーと、フォスファチジルイノシトールの脱リン酸化を行う酵素ドメインが、20アミノ酸残基ほどのリンカー部分で連結された構造を持っており、我々の研究から、膜電位を感受することにより、酵素活性が変化することが示唆された。この構造変化のメカニズムを解明することは、我々が目指す光学的膜電位センサーを開発する上で非常に有用であると考え、本年度は、蛋白性の光学的膜電位センサーを開発するための前段階として、膜電位センサーの元となる、新規膜電位感受性酵素(VSP)の機能解析を行った。その結果、VSPが脱分極により活性化されること、また、PIP_3以外にPIP_2も基質とする事を見出した。

VSPは、電位依存性イオンチャネルと同様の構造を持つ電位センサーと、フォスファチジルイノシトールの脱リン酸化を行う酵素ドメインを持っており、我々の研究から、膜電位を感受することにより、酵素活性が変化することが示唆された(Nature,2005)。この性質は、膜電位センサーが電位の変化を関知することにより、酵素ドメインに何らかの構造変化を引き起こす結果と考えられる。この構造変化のメカニズムを解明することは、我々が目指す光学的膜電位センサーを開発する上で非常に有用であると考え、蛋白性の光学的膜電位センサーを開発するための前段階として、膜電位センサーの元となる、新規膜電位感受性酵素(VSP)の機能解析を行い、VSPが脱分極により活性化されること、また、PIP_3以外にPIP_2も基質とする事を見出した(論文投稿中)。VSPの電位依存性は脱分極側に偏っており、このままでは電位センサープローブとしては適していない。そこで、電位依存性が生理的範囲に近い変異体の探索を行い、過分極側に電位依存性をシフトさせた変異体の作成に成功した。これらの成果を元に、蛋白性膜電位センサーの開発に着手した。VSPとGFPの融合蛋白の作成のため、トランスポゾンを用いてCWSPへの蛍光タンパクのランダムな挿入を試み、蛍光を発する複数のクローンを得た。現在は、これらのクローンが電位依存的に蛍光強度を変化させるかどうかを検討中である。
メリステム形成制御に関わるペプチドホルモンの園芸的利用の可能性を探る

茎頂メリステムの形成制御に関わるペプチドホルモンであるCLV3よりも活性の高いCLE25を果樹組織培養体に処理した。CLE25を含む培地で成長したカキの根が細くなることがわかったので、根の切片を検鏡したところ、皮層の細胞数が減少していた。しかし、ブドウの根に対してはCLE25の発達抑制効果が認められたものの根は細くならなかった。また、ブドウにおいて5つのCLV3様遺伝子を発見した。これらの遺伝子は培養体のほとんどすべての組織で発現していたが、そのレベルは遺伝子毎に異なっており、それぞれの遺伝子がそれぞれの組織で異なる役割を果たしているものと推察された。植物ペプチドホルモンに関する基礎的研究は、近年めざましい発展を遂げているものの、実用化を目指した実験は行われておらず、本研究はその実用化を最終目的としているものである。発見されている15以上の植物ペプチドホルモンの中から、分裂組織(メリステム)の形成制御に関わるものをピックアップし、外生処理による効果が安定して現れやすい組織培養を利用した実験を中心に行った。茎頂メリステムの形成制御に関わるCLV3をin vitroの果樹培養体に外生処理し、その反応を調査してきた。CLV3はCLEペプチドファミリーの1つであるが、そのCLV3より活性が高いといわれるCLEペプチドファミリーの1つであるCLE25も同様に処理した。しかし、前年度までの実験ではカルスからの不定芽分化などに及ぼす影響は観察されなかった。そこで本年度は、CLE25のみを用い、処理濃度をさらに高くし、すなわち昨年度までは100nM以下であった処理濃度を1μMとし、培養中のペプチドホルモンの継続的な処理の可能な発根培地への添加処理を行い、根端メリステムの変化を調査した。カキ`平核無'シュートを用い、発根処理時以降および根原体形成後の発根処理10日後以降にCLE25処理を行ったところ、無処理区と比較して発根率が顕著に低下することはなかったものの、10日以降の処理区において、根が細くなるという現象が観察された。この結果はCLV3が茎頂メリステムの縮小をもたらすこととの関連性を示しており、今後、反復実験を行う共に、どの組織が縮小しているのか、調査する予定である。一方、昨年度の実験でCLV3オーソログ遺伝子の存在が確認されたブドウ`ピノ・ノワール'のシュートを使用してカキと同様の実験を行ったところ、発根率の低下は観察されなかったものの、根の成長が抑えられ、特に10日以降の処理区において、その傾向が顕著であった。植物ペプチドホルモンに関する基礎的研究は、近年めざましい発展を遂げているものの、実用化を目指した本格的な実験は行われておらず、本研究はその実用化を最終目的としているものである。発見されている15以上の植物ペプチドホルモンの中から、分裂組織(メリステム)の形成制御に関わるものをピックアップし、外生処理による効果が安定して現れやすい組織培養系を利用した実験を中心に行う。一方、基礎データを得る目的でゲノム解読の終わっているブドウ培養個体に処理を行い、遺伝子の発現等を調査し、第一人者のアドバイスを受けながら実験を進め、実用化の手がかりを得る。茎頂メリステムの形成制御に関わるCLV3をin vitroの果樹培養体に外生処理することによりその反応を調査しようとしたが、総合アドバイザーよりCLV3よりもCLE25の方が活性が高いという情報を得て、実際にはCLE25を処理した。まず濃度を100nMとして、培養体に外生的に処理(培地添加あるいは直接滴下)した。芽に滴下すると枯れるものが多く、一方、カルス培養では変化がなかった。よって、濃度を1μMとし、カルスからの不定芽分化に及ぼす影響を調査した。しかし、無処理区と比較してもカルスに外見上の変化は見られなかった。一方、ペプチドホルモン関連遺伝子の探索を、ブドウ`ピノ・ノワール'を用いてを行ったところ、5つのCLV3オーソログ遺伝子が見つかり、そのうちの4つがCLEドメインを持っていた。これらの遺伝子はブドウ培養体のほとんどすべての組織で発現していたが、根で強く発現するものと茎で強く発現するものの2グループに分類でき、ブドウにおけるCLV3様ペプチドが異なる役割で植物体内で働いているものと推察された。CLV3は茎頂メリステムの形成制御に関わることが示されているが、そのCLV3より活性が高いといわれるCLE25を、昨年度、カキ`平核無'シュート(組織培養体)に処理し、根が細くなる現象を確認した。同様の現象が他の果樹でも観察されるか否か、ブドウやブルーベリーのシュートを用いて同様の処理を試みた。ブドウ`ピノ・ノワール'シュートを常法に従いオーキシン(NAA)を添加した培地に植え付け発根処理したところ、CLE25処理による発根率の低下は観察されなかったが、根の発達が抑制され、根重が低下した。

また、根の発達が抑制されたことによるシュートの成長抑制が観察された。一方、カキで見られたような根が細くなる現象は観察されなかった。そこで根の凍結切片を作成し、検鏡したところ、皮層の細胞数に対照区との差のないことがわかった。これは、カキの発根処理とは異なり、ブドウの発根処理では培地中にNAAを添加しているため、常にその影響があり、CLE25の皮層始原細胞の並層分裂抑制効果がNAAにより打ち消されたものだと推測された。一方、ブルーベリーについても同様の処理実験を行ったが、対照区のシュートですらほとんど発根しなかったので、根の調査ができなかった。一方、CLV3そのものを使用し、CLE25と同じ処理を`平核無'シュートに行ったところ、CLE25と同様の結果、すなわち、若干の発根率低下と根が細くなるという現象が観察された。そこで、根の凍結切片を作成し、検鏡したところ、CLE25処理根と同様の現象、すなわち皮層の細胞数が減少していることが明らかとなり、これら2つのCLEペプチドファミリーは同じ作用を持つことが示された。果樹園芸学果樹の組織培養ではどの程度の濃度でペプチドホルモンが影響を及ぼすのか全くわからなかったため、無処理区と比較しながら実験を行ってきたが、昨年度は手探りの状態で、ペプチドホルモンが作用しているのかどうかわからない結果ばかりであった。しかし、本年度は処理濃度を今までの10倍量とすることで、明らかに植物ペプチドホルモンの作用と思われる現象が観察された。すなわち、発根処理10日目以降に1μMのCLE25を処理したカキの根の切片を作成し検鏡したところ、皮層+内皮にあたる細胞層の数が8→4に半減しており、皮層始原細胞が皮層と内皮を作る並層分裂が抑制された結果であると考えられた。そして、その現象は複数の果樹で確認されつつあり、ペプチドホルモンが植物に不変して存在する可能性が高いことを示唆し、今後の研究のさらなる進展が期待されるため。果樹の組織培養ではどのような濃度で影響を及ぼすのか全くわからなかったため、無処理区と比較しながら実験を行ったが、シロイヌナズナと同レベルの濃度で茎頂に影響を及ぼすことがわかり、その後の実験の展開に役立つことができた。しかし、主目的の一つであるカルスからの不定芽分化については全く影響が見られなかったため、今後、実験方針を転換する必要が出てきた。一方、ブドウにおけるペプチドホルモン関連遺伝子の探索については新たな知見が得られ、今後の研究の進展が期待される。CLE25が1μMという、当初考えていた濃度よりも高い濃度で作用することがわかったので、この濃度でカキやブドウだけでなく、ブルーベリーなどのシュートの発根培地に添加し、発根に関わる調査を行い、ブドウおよびブルーベリーについてもカキと同様に植物ペプチドホルモン処理後の根の切片を作成し、根の細胞の配置を詳細に観察し、カキの場合と比較検討する。そして、ゲノム解析の進んでいるブドウに関しては、根の並層分裂を正に制御しいてるCDC6のオーソログを単離し(Cruz-Ramirez et al Cell (2012) 31, 1002- 1015)、その発現を処理前と処理後で比較し果樹の根端形成分子機構を明らかにする。
糖尿病を併せ持つ慢性精神疾患患者の自己管理を促進する看護に関する研究

単科の精神病院内科外来に通院する糖尿病患者17名および同伴する家族を対象に、1996年5月から診療待ち時間を利用して継続的な個別ケアを行っている。その内容は、1)食事や活動などの生活の状況および病気に関する認識や感情について傾聴する、2)患者の精神・身体状況と治療についての情報を把握する、3)上記に基づいて視覚的教材等、および検査機器用いて、療養に必要な知識の教育および指導を行う、の3つの柱からなる。1996年1月から1998年12月までの3年間を6ヶ月毎の6期にわけ、血糖管理状況の変化と通院および検査の定期性を指標として、ケア開始前とその後を比較してケアの効果を分析した。血糖管理状況は各期のヘモグロビンA_<1C>の平均値を指標とし、7%未満を良好域、7%以上9%未満を注意域、9%以上を不良域とした。通院および検査の定期性は、通院と検査共に規則的なものをRR、通院は定期的だが検査は不定期なものをRI、通院は不定期だが検査は受けるものをIR、両方共に不定期なものをIIとした。対象者の精神科診断は、精神分裂病11名、その他6名で、全例がインスリン非依存型糖尿病であった1年未満の死亡1名およびケア開始直後に入院して現在も入院継続中2名を除き、ケアを継続提供した者は、3年間12名(男3名、女9名)、1年半2名(男)の計14名であった。分析の結果、全期間を通してRRで良好域のA群3名、RRで一時注意域になっても短期間で良好域になるB群2名、期間内で血糖管理状況または通院および検査の定期性に改善が見られたC群6名、全期間RRで血糖管理状況が改善されないD群1名、全期間IIで注意域または不良域のE群2名の5群に分類できた。A、B、C群の合計11名(78.6%)は自己管理状況が維持または改善したと考えられる。今後さらに事例分析をすすめ、糖尿病教室を開催したい。単科の精神病院内科外来に通院する糖尿病患者17名および同伴する家族を対象に、1996年5月から受診待ち時間を利用して継続的なケアを行っている。その内容は、(1)食事や活動などの生活の状況および病気に関する認識や感情について傾聴する、(2)患者の精神・身体状況と治療についての情報を把握する、(3)(1)と(2)に基づいて市販の視覚的な教材を用いて療養に必要な知識の教育及び指導をする、の3つの柱からなる。1996年1月から1997年12月までの2年間を6ヶ月毎の4期にわけ、血糖コントロール状況の変化と通院及び検査の定期性を指標としてケア開始前の1期とその後の24期を比較してケアの効果について分析した。血糖コントロール状況は、主として各期のヘモグロビンA_<1C>が7%未満を良好域、7%以上9%未満を注意域、9%以上を不良域とした。通院及び検査の定期性は、通院と検査ともに規則的にしているものをRR、定期的に通院するが検査ができないことがあるものをRI、通院は不定期であるが受診時には必ず検査をしているものをIR、通院と検査ともに不規則なものをIIとした。分析の対象者は1年未満の死亡、転院、入院継続中各1名と新規2名を除く12名(男3名、女9名)である。分析の結果、4期を通して良好域かつRRであるA群3名、一時的に注意域になることはあるが短期間で良好域に戻る者と全期間を通して血糖コントロール状況または通院及び検査の定期性が改善した者を含むB群5名、RRで全期間を通して血糖コントロール状況に改善がみられないC群2名、IIで注意域または不良域であるD群2名の4群に分類できた。次年度以降は今年度に導入した血糖コントロールの検査機器による糖尿病の管理状況の十分な把握を行うとともに、事例の分析とケアの効果が認められるA、B群と認められなかったC、D群を比較検討しながら、体験に基づく糖尿病教室を開催してケアの効果をさらに検討する予定である。

対象者の精神科診断は、精神分裂病11名、その他6名で、全例がインスリン非依存型糖尿病であった1年未満の死亡1名およびケア開始直後に入院して現在も入院継続中2名を除き、ケアを継続提供した者は、3年間12名(男3名、女9名)、1年半2名(男)の計14名であった。分析の結果、全期間を通してRRで良好域のA群3名、RRで一時注意域になっても短期間で良好域になるB群2名、期間内で血糖管理状況または通院および検査の定期性に改善が見られたC群6名、全期間RRで血糖管理状況が改善されないD群1名、全期間IIで注意域または不良域のE群2名の5群に分類できた。A、B、C群の合計11名(78.6%)は自己管理状況が維持または改善したと考えられる。今後さらに事例分析をすすめ、糖尿病教室を開催したい。
眼底動画像解析による脳血管障害早期発見のためのスクリーニング・システム

眼底解析による脳血管障害早期発見のためのスクリーニング・システムの開発において,一般の眼科に普及している走査型レーザー検眼鏡の眼底動画に対し,被験者の瞬きや眼球運動に対するブレ補正などを行い,網膜血管の拍動を高精度で抽出した.また,静的観点からは,Convolutional Neural Networkを用い,実際に眼科医が動脈硬化診断のために注目する動脈と静脈が交叉する血管交叉部の自動検出に成功した.更に,視認性の極端に悪い眼底画像中の血管輪郭線の抽出にも成功した.これにより,細い血管の動的な動きまでも正確に解析できるようになり,さらに正確な動脈硬化度の評価ができるようになった.眼底は瞳孔を通して眼球内(生体)の血管を直接観察できる人体内で唯一の部位である.眼底カメラから得られる情報により,眼疾患だけでなく網膜血管の状態がわかり,さらには,それらの状態から脳内血管の状態(動脈硬化)までも予測することが可能である.本研究では,非浸襲の眼底カメラにより網膜血管のダイナミックな拍動を直接観測し,動画像処理により網膜血管の拍動を脈派に変換,その脈派の解析により脳内血管の動脈硬化を予測するスクリーニング・システムを開発する.平成27年度では,一般の眼科に普及している走査型レーザー検眼鏡(Scanning Laser Ophthalmoscope: SLO)を用いて取得した被験者の眼底動画に対し,被験者の瞬きや眼球運動に対するブレ補正などを行い,眼球の位置を静止させる前処理を行った.その後,網膜血管の拍動を解析することによりその脈波を高精度で抽出することに成功した.現在,網膜血管の脈波から動脈硬化度の指標となる特徴量の抽出を行っている.また,Convolutional Neural Networkを用い,眼底画像内の動脈と静脈が交叉する血管交叉部の自動検出にも成功した.眼底動脈の動脈硬化により静脈が押し潰される.どの程度押し潰されているかは動脈硬化の重症度と大きな関係があり,それを定量的に評価することで動脈硬化の度合いが診断できる.今回,動脈と静脈が交叉する箇所を自動で検出し,その箇所における静脈の押し潰され具合を自動で評価するプロトタイプ・システムが出来上がった.これは,別の観点からの眼底動脈硬化の評価である.眼底の動脈硬化と脳内血管の動脈硬化は関連性があり,今後その関連性について詳細に調べて行く予定である.走査型レーザー検眼鏡(Scanning Laser Ophthalmoscope: SLO)は一般の眼科に普及しており,SLO動画から拍動の自動抽出に成功したことは,実用化の第一歩となる.今後は拍動波形から動脈硬化度を判断する指標の開発に進む予定であり,研究は計画通りに順調に進捗している.眼底は瞳孔を通して眼球内(生体)の血管を直接観察できる人体内で唯一の部位である.眼底カメラから得られる情報により,眼疾患だけでなく網膜血管の状態がわかり,さらには,それらの状態から脳内血管の状態(動脈硬化)までも予測することが可能である.本研究では,非浸襲の眼底カメラにより網膜血管のダイナミックな拍動を直接観測し,動画像処理により網膜血管の拍動を脈派に変換,その脈派の解析により脳内血管の動脈硬化を予測するスクリーニング・システムを開発する.平成27年度に引き続き,一般の眼科に普及している走査型レーザー検眼鏡(Scanning Laser Ophthalmoscope: SLO)から得られる眼底血管動画の解析を行った.網膜血管の脈波から動脈硬化度の指標となる特徴量の抽出を引き続き行った.動画処理により得られた脈派が実際の脈派に近いことを眼科医に確認した.一方静止画像解析の観点からは,Convolutional Neural Networkを用い,眼底画像内の動脈と静脈が交叉する血管交叉部の自動検出を行い,その検出された交叉部の中から実際に眼科医が注目する血管交叉部を自動的に選定し,高い精度でこれらが合致することを確認した.これにより,眼科医が注目する血管交叉部の全自動検出に一歩近づいた.さらに,その近辺血管の正確なトレースに成功し,最も難しいと言われている白内障患者の血管トレースにも成功した.また,同手法を用いてハンディカメラで撮影された解像度の低い画像からでも血管のトレースが可能であることを確認した.一般の眼科に普及している走査型レーザー検眼鏡(Scanning Laser Ophthalmoscope: SLO)から得られる眼底血管の拍動動画像解析を順調に進めている.また,最も難しいと言われている白内障患者の血管トレースにも成功した.眼底は瞳孔を通して眼球内(生体)の血管を直接観察できる人体内で唯一の部位である.眼底カメラから得られる情報により,眼疾患だけでなく網膜血管の状態がわかり,さらには,それらの状態から脳内血管の状態(動脈硬化)までも予測することが可能である.本研究では,非浸襲の眼底カメラにより網膜血管のダイナミックな拍動を直接観測し,動画像処理により網膜血管の拍動を脈派に変換,その脈派の解析により脳内血管の動脈硬化を予測するスクリーニング・システムを開発する.平成29年度においては,一般の眼科に普及している走査型レーザー検眼鏡(Scanning Laser Ophthalmoscope: SLO)から得られた視神経乳頭部付近の動脈の拍動動画の解析データをまとめ,論文誌に採択された.また,視認性の悪い眼底画像からでも血管輪郭線を安定して正確に抽出することが可能な新たな方法を開発し,実験的にその精度を確認した.