hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多結晶材料集合組織の数値シミュレーション技法を導入した岩石組織研究の新展開

珪酸塩鉱物の多結晶体からなる岩石は、少量の水分が存在すると粒成長速度が大きく増加する。しかし水が流体として独立な相として存在し、その量がある閾値(臨界流体量)を超えると、逆に水が粒界移動を妨げ粒成長速度を低下させる。我々はまず合成ダナイト・ウェーライトの合成実験を行い、臨界流体量と粒成長則を決定した(大内・中村2004年地球惑星科学関連合同大会・日本地質学会)。臨界粒体量は3-5vol.%程度であり、すなわち鉱物結晶内への水の固溶限界を大きく超え少量の流体相として存在する状態が最大となる。これは、流体相や粒界を介しての溶解-析出過程によって粒成長が促進されるためであると考えられる。また粒成長の冪乗則におけるnの値は5-9と非常に大きくなり、流体によるZener pinningが粒成長を律速していることがわかった。また、岩石中の粒径不均質は、界面曲率に基づく溶解度の効果によって流体量の再分布を起こす(Wark&Watson,2000)。この流体量はさらに粒成長速度に影響するため、流体量と粒成長速度の間にはフィードバックシステムが成立する。そこで、粒成長速度の流体量分布依存性として液相焼結におけるGerman & Olevsky(1998)のモデルを用い、流体量と結晶粒径に一次元的な揺らぎのある初期条件の下で粒成長する岩石の組織形成の数値シミュレーションを行った。その結果、初期流体量が臨界閾値以上の場合には自己組織化が発生することがわかった。たとえば部分溶融体においてこのような流体に富む部分の流体量(岩石マトリクスの空隙率)でメルトの分離と岩石マトリクスの圧密が発生すれば、段階的な分別溶融作用が起こり、またその後の粒成長速度は大幅に低下して岩石の縞状構造が保存される。このように粒成長と粒子サイズ効果のカップリングは、岩石中の流体移動やメルト分離を支配している可能性がある。本年度は珪酸塩多結晶体としての岩石のサブソリダスでの組織形成において支配的な速度因子を洗い出すため、かんらん岩系の高温高圧実験および天然のハンレイ岩の組織解析を行い、以下の知見を得た。1.最上部マントルにおけるH2O流体の分布状態を高温高圧実験によって検討した。1)ダナイト・ウェーライト系では流体形状は結晶の低エネルギー面に大きく影響をうける2)Ol・Cpxが同程度の粒径を持つ場合でも、流体との界面エネルギーの差によって流体分布の相による偏りが生じる3)岩石中における流体の分布を界面エネルギー極小原理(MEMF)のみでは正確に推定できない。しかし,流体の分布に関する粒径効果が確認され、粒界移動速度の流体量依存性の相互作用が重要な役割を果たしているものと考えられる。今後は岩石中における流体の分布を,流体分布と粒成長の相互作用といった観点からも議論する必要がある。2.阿武隈山地宮本深成岩体の斑レイ岩中には斜長石のみが選択的に集合したドメインが含まれる。合体集合部分は局所的な組織平衡に達していたと考えられる。個々の斜長石にはconcentricな累帯構造が残されており、累帯構造から推定される火成ステージでの結晶粒界と、現在観察される結晶粒界とが合致しない。斑レイ岩中の斜長石monomineralicdomainでは冷却過程で組織平衡に向かう粒界移動が起こったと考えられる。EPMAによるAlの面分析と反射電子像に見られる累帯構造からオリジナルな結晶粒界位置を推定し、それと現在の結晶粒界との間隔を測定した。この結果、斜長石の結晶粒界は大きい場合で約20μm程度移動したと推定される。斜長石コア部とリム部の境界付近の累帯構造から、時間平均した斜長石のNaSi-CaAl拡散距離は数ミクロン程度と概算できるので、粒界移動距離はこれと同程度1桁程度大きいことになる。本年度は,天然に近い系での最上部マントル(ウェーライト・ダナイト)における組織形成の重要な支配要因を高温高圧実験によって検討した.実験はピストンシリンダー型装置を用い,1.2GPa・11001200°Cで行った.San Carlos産かんらん石・ネパール産透輝石単結晶の粉末を用いたもの,およびゲル合成粉末を用い,1wt%の純水を加えて焼結した.ウェーライトにおけるOl/Cpx比は9:17:3の範囲で変化させた.実験時間は約1週間である.実験結果として以下のようなことがわかった。1.ダナイト-H2O系:H2O流体は三重点に分布することが多いが,流体包有物も多く形成される.これまでにもOl-玄武岩質メルト系やOl-H2O系で報告があるように,流体との界面はしばしば自形面を呈し,そのような面に囲まれた多面体様の流体プールも多く形成される.1100°Cでの場合,1200°Cよりも流体が三重点を形成する傾向がより高かった.二面角の温度依存性と界面エネルギー極小の原理からはこれとは逆の結果が予想されるので,1100°Cと1200°Cでのプール形成程度の相違は岩石組織の発達程度の差による可能性が高い.2.ウェーライト-H2O系:OlとCpxの粒径が同程度の場合,H2O流体は比較的Olを好んで分布する.また,Cpxに対するOlの比が大きい場合には,実験産物内にOl粒径の不均質が生じ,細粒のOlが多い部分に流体が選択的に分布する傾向が非常に顕著である.

これは界面エネルギーの粒径効果(Wark & Watson,2000)と粒界移動速度の流体量依存性の相互作用によるものと考えられる.Ol・Cpxともに自形面を呈する場合が非常に多く,またH2O流体の多くはプールを形成している.1100°Cでのダナイト系とは対照的に三重点に分布するケースは非常にまれである.珪酸塩鉱物の多結晶体からなる岩石は、少量の水分が存在すると粒成長速度が大きく増加する。しかし水が流体として独立な相として存在し、その量がある閾値(臨界流体量)を超えると、逆に水が粒界移動を妨げ粒成長速度を低下させる。我々はまず合成ダナイト・ウェーライトの合成実験を行い、臨界流体量と粒成長則を決定した(大内・中村2004年地球惑星科学関連合同大会・日本地質学会)。臨界粒体量は3-5vol.%程度であり、すなわち鉱物結晶内への水の固溶限界を大きく超え少量の流体相として存在する状態が最大となる。これは、流体相や粒界を介しての溶解-析出過程によって粒成長が促進されるためであると考えられる。また粒成長の冪乗則におけるnの値は5-9と非常に大きくなり、流体によるZener pinningが粒成長を律速していることがわかった。また、岩石中の粒径不均質は、界面曲率に基づく溶解度の効果によって流体量の再分布を起こす(Wark&Watson,2000)。この流体量はさらに粒成長速度に影響するため、流体量と粒成長速度の間にはフィードバックシステムが成立する。そこで、粒成長速度の流体量分布依存性として液相焼結におけるGerman & Olevsky(1998)のモデルを用い、流体量と結晶粒径に一次元的な揺らぎのある初期条件の下で粒成長する岩石の組織形成の数値シミュレーションを行った。その結果、初期流体量が臨界閾値以上の場合には自己組織化が発生することがわかった。たとえば部分溶融体においてこのような流体に富む部分の流体量(岩石マトリクスの空隙率)でメルトの分離と岩石マトリクスの圧密が発生すれば、段階的な分別溶融作用が起こり、またその後の粒成長速度は大幅に低下して岩石の縞状構造が保存される。このように粒成長と粒子サイズ効果のカップリングは、岩石中の流体移動やメルト分離を支配している可能性がある。
πトポロジ-対称性を制御した有機高分子磁性体の巨視的磁性発現機構の基礎的解析

1.我々の予備的実験によれば,磁気的ヒステリシスに代表される巨視的な強磁性的振舞を顕わに示す磁性高分子は全て室温においても特異なESRスペクトルを示す。そこで磁気性を微視的立場から解明するには高感度の磁気共鳴法が優れているので,実験的方法としては主としてESR及びENDOR法を採用し,磁気的性質の巨視的な物理量の特定に適して磁化率測定を併用した。本年度は,高分子の代表例としてポリアセチレン型ポリマ-(B)を主としてとりあげた。これはπ系のトポロジ-対称性を満足する側〓に,化学的に安定なニトロニニルトロキシド基をもつRスペクトルの温度変化(3573K,温度降に伴う共鳴磁場の低磁場シクトノはランダム磁性体に固有の挙動に酷似しており強磁性の前段階ともいえるスピングラス状態の形成を強く示唆していることがわかった。そこで比較的短距離のスピン秩序形成を仮定したスピングラス理論及び高スピン集合系のスピン双極子相互作用機構を仮定したアプロ-チによって線形及びシフトの解析を検討中である。2.一方実験的には,前年度の磁気共鳴的物性測定に加えて,微弱な巨視的磁化を検出するのに適した量子干渉計(クオンタムデザイン社MPMS2)を整備し、2Kから400Kの広い温度領域にわたって磁化率測定を行うためのセットアップをしつつあり近く完成の予定である。3.ポリマ-Bのスピンの顕わな挙動に関する知見を得るために,モノマ-の溶液系のH核のENDORスペクトルを測定しスピン密度分布を決定した。H核の帰属を一意的に行うため,水素核を部分的に重水素化したモノマ-のENDOR測定を併わせて行った。このモノマ-は合成戦略上重要視されてきたが,今回はじめてそのスピン密度分布を実測し,スピン整列を制御する上での問題点を明らかにした。
ホウ素中性子捕捉治療の実用化のためのポジトロンCT診断薬標識合成法の開発

本研究では,パラボロノフェニルアラニン(FBPA)について,そのフッ素18標識体の実用的合成法の確立を目指して,Fアニオンの求核置換反応を経由する新しい合成法の検討を行った.ブロモベンズアルデヒドを出発原料として,フッ素を導入した後にフェニルアラニン骨格を構築する経路について,種々の反応を検討した.しかし,特にホウ酸基の導入反応が目的通りに進行せず,最終的にFBPAの合成は困難であることが明らかになった.本研究では、大量製造可能なフッ素18アニオン(18F-)を原料として、高収量で18F-FBPAが得られる実用的合成法の確立を目指した。昨年度の結果を踏まえ、本年度は新たな合成ルートの検討を行った。3-フロロ-4-ホルミルフェニルボロン酸にジアミノナフタレンを反応させボロン酸の保護を試みたところ、目的の保護は達成されたものの、同時にホルミル基もアミノ基と反応してイミンを形成したと思われる生成物が得られた。そこで種々の反応条件でボロン酸選択的保護を試みたが達成できなかった。そこでFBPA合成の困難さは、フッ素がベンゼン環への結合に起因しているとの観点で、より合成の容易さが期待できるアルキル鎖末端にフッ素を導入したFBPA誘導体(FBPA*)を新たにデザインし、その合成を検討した。FBPA*は、3フロログリセロールをBPAのボロン酸と縮合反応させ結合させた構造であり、この場合は求核置換反応によって容易にフッ素18標識できると考えた。なおこの化合物の合成ルート検討では、容易に入手可能なクロログリセロール(CG)を用いた。まず、BPAに直接CGを反応させて縮合反応が進行するかを検討した。しかしBPAが様々な溶媒に対して不溶性で、目的とする化合物は得られなかった。そこで別途合成ルートの検討を行った。まずCGをヨードフェニルボロン酸と反応させ、目的とする縮合体を合成した。続いてアミノ酸骨格は、アラニン誘導体のOH基をヨウ素に置換して合成した。そしてこれら2化合物を根岸反応によりカップリングすることを試みた。しかし反応条件をいろいろ検討するも、副反応が優先して目的とするカップリング体は得られなかった。以上から、本研究ではフッ素アニオンを用いたFBPAの大量合成に挑戦し、様々な合成ルートを検討したがいずれも成功せず、その目的達成の困難さが明らかになった。本研究では,パラボロノフェニルアラニン(FBPA)について,そのフッ素18標識体の実用的合成法の確立を目指して,Fアニオンの求核置換反応を経由する新しい合成法の検討を行った.ブロモベンズアルデヒドを出発原料として,フッ素を導入した後にフェニルアラニン骨格を構築する経路について,種々の反応を検討した.しかし,特にホウ酸基の導入反応が目的通りに進行せず,最終的にFBPAの合成は困難であることが明らかになった.がんのホウ素熱中性子捕捉治療(BNCT)で用いるフッ素18標識10B-パラボロノフェニルアラニン(18F-FBPA)はポジトロンCT(PET)で腫瘍および正常組織への集積を評価することにより、治療適応判断や線量決定に必須のPET薬剤である。本研究では、比放射能が高く大量製造可能なフッ素18アニオン(18F-)を原料として、高収量で18F-FBPAが得られる実用的合成法の確立を目指す。新規合成経路として、ブロモニトロベンズアルデヒド(BNB)を出発原料として、多段階合成によりFBPAの合成可能性を検証した。なお、平成23年度の東日本大震災で、実験予定施設であった所属機関で18Fを用いた実験ができなくなったため、非標識条件で実験を行った。まず、BNBのホウ素化反応をPd触媒下で試みた。Pd配位子、アルカリ、溶媒、反応温度・時間に関して種々の条件で反応を行ったが、目的とするホウ素体が得られなかった。そこで、BNBをフッ素化したBFB経由の合成経路について検討した。BFBをNaBH4で還元し、ベンジルアルコール体への返還を試みたところ、良好な収率で目的化合物を得られた。ベンジルアルコールは既存法で容易に臭素化が可能である。そこで、その臭素体を用いて、丸岡触媒によるアミノ酸骨格の構築を試みたところ、良好な収率で目的とするアミノ酸誘導体を合成できた。このアミノ酸誘導体をホウ素化できれば、FBPAの骨格が構築できたことになる。しかし、予備的なホウ素化反応を試みたところ、副反応のホモカップリングが進行し、目的物は得られなかった。今後、Pd配位子やベース、溶媒の条件を詳細に検証し、反応条件の最適化を進める必要がある。平成23年度は、3月11日の東日本大震災の影響で、フッ素18を製造するサイクロトロンがダメージを受け、それを用いた実験を行えなかった。そこでフッ素18を使用しない非標識条件化でFBPAの新規合成ルートの探索実験を展開した。当初は、ニトロ誘導体に対して、[18F]フロロベンゼン誘導体を合成し、続いて、ベンジル位臭素化反応を利用して18F標識中間体を合成した後、最後に、丸岡らによって開発された不斉相間移動触媒(丸岡触媒)によるα-アミノ酸誘導体の不斉アルキル化反応を利用して、目的とする[18F]F-FBPAを合成するという計画であったが、18Fを使用できなかったため、最初のフッ素化反応以降について反応条件の検討を進めた。非標識条件ではあるが、丸岡触媒により、FBPAのフェニルアラニン骨格の構築までを達成したことから一定の成果はあったといえる。

一方、ベンゼン環へのホウ酸基の導入に関しては最適化に至っておらず、平成24年度に持ち越しとなった点については、やや計画に遅れが生じたといえる。しかし、平成24年度で十分遅れを挽回できる程度であり、全体としての評価は、やや遅れているとした。前年度に引き続き、一部非標識条件化で合成条件検討を進めるとともに、フッ素18を使用した標識条件化でFBPAの合成を目指す。フェニルアラニンのベンゼン骨格にホウ素を導入する反応条件の確立が必要であり、パラジウム触媒を用いたホウ素化反応の条件最適化をおこなう。まず立体的嵩高さの異なるパラジウム配位子を複数比較検討し、目的とするホウ素体を与えるものを選別する。次いで反応溶媒及び塩基の種類を変えながら、ホウ素体の収率を向上させる。また、パラジウム触媒反応経由での合成で十分な収率の向上が難しい場合は、副反応に十分注意を払いながら、アルキルリチウムを用いたホウ素化反応を検討する。フッ素18を用いた18F標識化に関しては、ブロモニトロベンズアルデヒド(BNB)に対するフッ素18かを検証し、反応条件の最適化を行う。その標識体を還元、臭素化を行い、丸岡触媒反応により、フロロフェニルアラニン骨格を構築する。そして、上述実験で確立したホウ素化法に従い骨格にホウ素を導入して、最後に酸性条件化で脱保護を行い18F-FBPA合成を達成する。実用性の観点からは、ニトロフェニルアラニン骨格を予め構築しておいて、フッ素18標識化を検討する。全合成収率及び操作手順の簡便性の観点から、最終的に標識合成経路の確定を行う。当該標識合成法で合成した18F-FBPAについては、全身分布動態や腫瘍取り込み率に関して動物実験により調べ、先行研究との整合性を検証する。また、小動物PET撮像を実施し、より詳細に動態並びに腫瘍集積性を解析し、BNCTに適した腫瘍画像化性能を検証する。今後の研究推進方針に従って研究を遂行するに当たって、18F製造用原料のO-18水(物品費)、試薬や試験管・注射器、自動合成装置部品等などの購入費(物品費)、生物実験用小動物(物品費)、研究を着実に遂行するための実験サポートとして、大学院生をアルバイトとして雇う費用(謝金)、研究成果の発表や実験遂行上必要となる協力研究機関への出張に関する費用(旅費)、その他として、研究成果の論文化に伴う英語論文原稿の校閲費(謝金等)に、研究費を使用する計画である。
三叉神経損傷による島皮質および二次体性感覚野における局所神経回路の再編機構

下歯槽神経の損傷による異常疼痛は末梢組織が治癒した後も続くことがあり,中枢神経系における変化が生じている可能性が指摘されている。我々は,平成28年度に光学計測法を用いて,下歯槽神経切断モデルでは上顎臼歯歯髄への電気刺激に対する島皮質の興奮応答が著しく増大することを明らかにした。また, in vivoカルシウム・イメージングによって,興奮性ニューロンのみならず抑制性ニューロンの活動性増大を伴うことを明らかにした。平成29年度には,下歯槽神経切断によって生じる島皮質におけるシナプス伝達を検討した結果,切断モデル群のII/III層錐体細胞およびGABA作動性ニューロンは,深層から強力な興奮性入力を受けることが明らかになった。平成30年度は,大脳皮質の異常興奮についてシナプスレベルでのメカニズムを明らかにするため,複数のニューロンから同時にホールセル記録を行った結果,抑制性ニューロンから興奮性ニューロンへのシナプス伝達が減弱していることが明らかになった。さらに,視床→皮質シナプス結合の特性を明らかにするため,視床腹後内側核へChR2遺伝子配列を含むadeno-associated virus (AAV)ベクターを微量注入し,視床から島皮質・二次体性感覚野へ投射するニューロンの神経終末にChR2を発現させた。そして,遺伝子導入1-3週後に島皮質急性脳スライス標本を作製し,蛍光観察下でVenus陰性の興奮性ニューロンとVenus陽性であるGABA作動性抑制性ニューロンから同時にホールセル記録を行い,LED装置を組み込んだパッチ・クランプ用顕微鏡の対物レンズ先端から照射される青色(450 nm)光のON・OFFにてChR2を活性化した。その結果,視床ー皮質投射経路の選択的刺激によるEPSCを記録することができた。一方で,その振幅の分散が大きいことが判明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。下歯槽神経損傷による大脳皮質,特に島皮質・二次体性感覚野複合体における応答性の変化をマクロ的視点から把握するために,膜電位感受性色素を用いたin vivo光学計測による実験を行った。生後3ー7週齢のラットをイソフルランで全身麻酔した後,下歯槽神経を剖出し,約2 mm切除した。止血後,皮膚を縫合して回復させる。この処置を受けたラットは,下歯槽神経切除モデルとして使用し,1ー4週間後に実験に供し,その神経生理学的特性を正常動物と比較した。生後6ー10週齢のラットをウレタンで麻酔し,中大脳動脈と嗅溝の交点を中心とした骨窓を開ける。開窓した大脳皮質に膜電位感受性色素(RH1691)を負荷し,実体顕微鏡にCCDカメラを搭載した光学計測システムを用いて神経活動を光学的に記録した。その結果、下歯槽神経切断モデルにおいて、上顎臼歯歯髄の電気刺激で誘発される興奮伝播が著しく増大していることが明らかになった。そして、この増大傾向は、幼弱期(3週齢)で切断手術を受けたモデルにおいては2ヶ月以上持続するのに対して、6週齢で切断手術を受けた動物では1ヶ月後には回復することが明らかとなった。すなわち年齢依存性が認められることが判明した。光学計測法による結果は、ニューロンやグリア細胞全体の活動の総和を観察していることから、どのようなニューロンがこの応答に関わっているかを明らかには出来ない。そこで現在、興奮性の増大が生じる領域に焦点を当てて,2光子励起レーザー顕微鏡によるin vivoカルシウム・イメージングを行っている。この実験によって,モデル動物において興奮性ニューロンと抑制性ニューロンのどちらに興奮性の増大が生じるのかを明らかにしつつある。下歯槽神経切断モデルの作製および光学計測法による皮質活動性の評価がほぼ終了し、次の段階である二光子励起レーザー顕微鏡によるカルシウム・イメージングに進んでいることから、進歩状況は順調と言える。末梢神経や脊髄の損傷は,末梢のみならず高次中枢の情報処理機構も可塑的に変化させると考えられている。その変化は,末梢神経修復後も持続し,慢性疼痛や幻肢痛の原因になる可能性があり,三叉神経系においても神経損傷後にアロディニアやhyperalgesia,異所性疼痛が生じることが報告されている。歯科臨床においては,三叉神経の中でも特に下歯槽神経の損傷が多く,口腔周囲のしびれなど様々な症状とともに異常疼痛が生じると言われている,その治癒機転については不明な点が多く,なかでも中枢神経系における変化についてはほとんど明らかにされていないのが現状である。我々は,光学計測法による実験を平成28年度から開始し,ラットの下歯槽神経を切断すると,上顎臼歯歯髄への電気刺激に対する島皮質の興奮応答が著しく増大することを明らかにしてきた。また,この興奮性の増大には,興奮性ニューロンのみならず抑制性ニューロンの活動性の増大も伴っていることを2光子レーザー顕微鏡によるin vivoカルシウムイ・メージングによって明らかにした。そこで平成29年度は,下歯槽神経切断によって生じる中枢シナプス伝達の可塑性ならびに口腔感覚を生成する皮質内局所神経回路の変性機序をスライスパッチクランプ法により検討した。下歯槽神経切断モデル動物を作製して1週間後に急性スライス標本を作製し,ケージド・グルタミン酸の灌流下にて皮質スライスの表面の異なる地点にUVレーザーを照射することにより興奮性入力の分布図を作成した。切断モデル群のII/III層錐体細胞およびGABA作動性fast-spiking interneuronは,IV層から強力な興奮性入力を受けることが明らかになった。

以上の結果は,下歯槽神経切断後に認められた島皮質における興奮性の増大は,大脳皮質の局所回路の一部が変化することによって生じることを示唆している。当初の計画通り,平成28年度から開始したin vivo実験すなわち,光学計測による巨視的視点からの島皮質周辺の興奮伝播の可塑的変化を明らかにしている。この実験結果を受けて,微視的視点からの2光子レーザー顕微鏡による個々のニューロンにおける興奮性の定量解析に着手した結果,興奮伝播の増大は,興奮性のみならず抑制性ニューロンにおけるカルシウム応答の増大が示すように,神経回路全体の興奮性が増大するためであることを明らかにすることが出来た。そこで平成29年度には,脳スライス標本を用いたケージド・グルタミン酸(MNI-caged-L-glutamate)による局所神経回路のマッピングを開始した。Laserscanning photostimulationの条件およびケージド・グルタミン酸の濃度の設定にかなりの時間を費やした。また,レーザー光の照射位置の設定を制御するプログラムのトラブルが頻発したため,その改良に時間を有したが,現時点で錐体細胞とGABA作動性細胞に興奮性(グルタミン酸作動性)入力源のマッピングをほぼ終えている。以上のことから,本研究は順調な進捗状況にあると考えている。下歯槽神経の損傷による異常疼痛は末梢組織が治癒した後も続くことがあり,中枢神経系における変化が生じている可能性が指摘されている。我々は,平成28年度に光学計測法を用いて,下歯槽神経切断モデルでは上顎臼歯歯髄への電気刺激に対する島皮質の興奮応答が著しく増大することを明らかにした。また, in vivoカルシウム・イメージングによって,興奮性ニューロンのみならず抑制性ニューロンの活動性増大を伴うことを明らかにした。平成29年度には,下歯槽神経切断によって生じる島皮質におけるシナプス伝達を検討した結果,切断モデル群のII/III層錐体細胞およびGABA作動性ニューロンは,深層から強力な興奮性入力を受けることが明らかになった。平成30年度は,大脳皮質の異常興奮についてシナプスレベルでのメカニズムを明らかにするため,複数のニューロンから同時にホールセル記録を行った結果,抑制性ニューロンから興奮性ニューロンへのシナプス伝達が減弱していることが明らかになった。さらに,視床→皮質シナプス結合の特性を明らかにするため,視床腹後内側核へChR2遺伝子配列を含むadeno-associated virus (AAV)ベクターを微量注入し,視床から島皮質・二次体性感覚野へ投射するニューロンの神経終末にChR2を発現させた。そして,遺伝子導入1-3週後に島皮質急性脳スライス標本を作製し,蛍光観察下でVenus陰性の興奮性ニューロンとVenus陽性であるGABA作動性抑制性ニューロンから同時にホールセル記録を行い,LED装置を組み込んだパッチ・クランプ用顕微鏡の対物レンズ先端から照射される青色(450 nm)光のON・OFFにてChR2を活性化した。その結果,視床ー皮質投射経路の選択的刺激によるEPSCを記録することができた。一方で,その振幅の分散が大きいことが判明した。
複合述語構文の、話者間・同系言語間・異類型言語間における変異

本研究は、複文構造の諸構文やこれら諸構文にかかる諸規則に関して、事実を発掘しそれに理論的説明を与えた。主な対象言語はオリヤ語(Odia, Oriya,インド東部、印欧語)で、日本語も補助的に扱った。今年度(18年度)は、インド・オリッサ州への3回の調査旅行によって資料収集を実施した。カタック市(56月、121月)においては、約3週間×2回の期間、毎日4時間ずつ、オリヤ語話者1名の協力者を対象に面接調査を行った。また、ウトカル大学(ブバネスワル市、3月)では、4名の話者と対象にそれぞれ数時間20時間の面接を持った。種々の構文(使役構文、斜格主語構文、など)において種々の規則(二重目的格制約、人称格制約など)がどのように適用されるか、を記録した。カタック市での調査では、話者1人について、文法の広範囲を詳細に解明できた。ウトカル大学での調査では、多人数の話者について、重点的項目に関して、一定の一般性を確認し、数点の変異の存在を明らかにした。成果発表は、日本およびインドの学会の予稿集(計3件)、および、インドの2大学の大学院での講義(2件)として行なった。インドの学会や講義では、現地の研究者から諸言語について資料と知見を提供していただいた。この他、オリッサ州の3大学において、日本事情について講話を行い、その聴衆のべ約100人を対象して文法アンケート調査を行った。これにより、面接調査の結果をあるていど補強できた。勤務校(岡山市)では、オリヤ語の資料の整理・考察、日本語の類似・関連事象についての資料収集・考察を行った。特に、日本語の複合動詞の用法や、混成語のアクセントなどについて、約100名のアンケートを繰り返し実施し、話者間変異に関して詳しい資料を蓄積した。オリヤ語の調査に関しては、カタック市においてこの20年来の調査協力者1名から、詳細な資料が収集できた。オリヤ話者間の変異を解明すべく、今年度(18年度)から次のような2種の調査を開始し、19年度以降の展開へ足がかりを築いた。1つは、ウトカル大学では、4名の話者とそれぞれ6十数時間の面接調査を行った。もう1つは、オリッサ州の3大学で、アンケート文法調査を行った。アンケート調査は、面接で明らかにした事実の一般性を確認するのに役立った。オリヤ語について、インドでの資料収集を次のように発展させる。面接調査は、カタック市、ウトカル大学、デリー大学において実施する。とくに、ウトカル大学での進展に重点をおく。18年度の協力者4名のうちだれか、あるいは他の話者の、計2名との継続的な調査を企図している。調査項目を展開させるべく、様々な構文の・様々な構成要素に・様々なテストを適用させて新たな質問を設定する。アンケート調査は、同州の諸大学において学生を対象に行う。実施回数を重ねることにより、データの拡張と方法論の改良を進める。面接・アンケートによって得られた資料は、主要な論点にかぎり、オリヤ語母語話者の言語学研究者に確認していただく。理論的考察には、深化の余地が残っている。そのために、日本(勤務校)において研究文献(おもにロマンス諸語に関する)を渉猟し、インドにおいては研究者と対話を持ち意見を請う。日本語については、勤務校での資料収集・理論的考察を継続する。本研究の目的は、複合述語を持つ諸構文の形態統語的な側面に関して、通言語的な多様性を記述・説明することをである。特に、これらの構文が[複文単文]にわたる段階的な尺度においてどのように位置づけられるか、考察する。主な研究対象とした言語は、オリヤ語(Odia, Oriya,インド東部、印欧語)。その他に、次の3言語を断片的に調べた:ヒンディー語(インド、印欧語)、オリッサ州で話されるベンガル語の1変種(印欧語)、日本語。今年度(17年度)の研究は、インドと日本において、次のように実施した。インドでは、オリッサ州・カタック市において、2週間強×3回=1・5ヶ月強の期間、毎日4時間ずつ、オリヤ語話者1名の協力者を対象に面接調査を実施した。ここでは、例えば、縮約的構造の補文(restructuring補文など)や受動構文など諸構文において、格形の共起制約や、人称制約といった諸規則がどのように適用されるか、を記録していった。ウトカル大学(オリッサ州、ブバネスワル市)、英語・外国語大学(テレンガナ州、ハイデラバード市)では、それぞれ1回、教員・学生を対象に講義を行い、研究成果を発表した。前者では日本語にについて、後者ではオリヤ語について。これらの機会に、オリヤ語やヒンディー語について断片的に資料収集を行った。特に、英語・外国語大学の研究者からは、本研究の進展にとって重要な資料と知見を提供していただいた。日本では、オリヤ語に関して、2回の学会発表を行った。勤務校(岡山市)では、オリヤ語の資料の整理、日本語の類似・関連事象についての資料収集、これらの資料を通言語的に位置づける考察、を行った。日本語の複合動詞の用法や、混成語のアクセントなどについては、約100名のアンケートを繰り返し実施し、話者間変異に関して詳しい資料を得た。オリヤ語の調査に関しては、カタック市の調査協力者1名とともに、詳細な資料が収集できた。

また、インド各地(カタック市、ウトカル大学、英語・外国語大学)で、多人数から種々の断片的方法で情報収集を積み重ね、概略的には資料の一般的妥当性を確認できた。今後、解明すべきは、これまでの調査結果で明らかになった事象をめぐってどんな話者間変異が存在するか、である。そのために他1名の話者との調査が望んでいるが、集中的調査に協力できる人を見出せないでいる。本研究は、複文構造の諸構文やこれら諸構文にかかる諸規則に関して、事実を発掘しそれに理論的説明を与えた。主な対象言語はオリヤ語(Odia, Oriya,インド東部、印欧語)で、日本語も補助的に扱った。今年度(18年度)は、インド・オリッサ州への3回の調査旅行によって資料収集を実施した。カタック市(56月、121月)においては、約3週間×2回の期間、毎日4時間ずつ、オリヤ語話者1名の協力者を対象に面接調査を行った。また、ウトカル大学(ブバネスワル市、3月)では、4名の話者と対象にそれぞれ数時間20時間の面接を持った。種々の構文(使役構文、斜格主語構文、など)において種々の規則(二重目的格制約、人称格制約など)がどのように適用されるか、を記録した。カタック市での調査では、話者1人について、文法の広範囲を詳細に解明できた。ウトカル大学での調査では、多人数の話者について、重点的項目に関して、一定の一般性を確認し、数点の変異の存在を明らかにした。成果発表は、日本およびインドの学会の予稿集(計3件)、および、インドの2大学の大学院での講義(2件)として行なった。インドの学会や講義では、現地の研究者から諸言語について資料と知見を提供していただいた。この他、オリッサ州の3大学において、日本事情について講話を行い、その聴衆のべ約100人を対象して文法アンケート調査を行った。これにより、面接調査の結果をあるていど補強できた。勤務校(岡山市)では、オリヤ語の資料の整理・考察、日本語の類似・関連事象についての資料収集・考察を行った。特に、日本語の複合動詞の用法や、混成語のアクセントなどについて、約100名のアンケートを繰り返し実施し、話者間変異に関して詳しい資料を蓄積した。オリヤ語の調査に関しては、カタック市においてこの20年来の調査協力者1名から、詳細な資料が収集できた。オリヤ話者間の変異を解明すべく、今年度(18年度)から次のような2種の調査を開始し、19年度以降の展開へ足がかりを築いた。1つは、ウトカル大学では、4名の話者とそれぞれ6十数時間の面接調査を行った。もう1つは、オリッサ州の3大学で、アンケート文法調査を行った。アンケート調査は、面接で明らかにした事実の一般性を確認するのに役立った。インドでは、次のように資料を収集する。インド・オリッサ州・カタック市で、毎年度、2週間強×3回=1・5ヶ月強の期間、オリヤ語の資料収集調査を実施する。調査項目を展開させるべく、様々な構文の・様々な構成要素に・様々なテストを適用させて新たな質問を設定する。同州の大学(ウトカル大学)で、18年に1回、オリヤ語話者の学生を対象にアンケートによる調査を行う。ハイデラバード市では、オリヤ語に関して母語話者の言語学研究者に主要な論点について資料を確認していただくほか、オリヤ語以外の言語(ベンガル語、ヒンディー語)に関しても断片的に情報を収集する。日本国内では、オリヤ語の資料整理・日本語の資料収集・理論的考察を行う。
介護保険下での介護支援職の「ターミナルケア(コミュニティ)研修システム」の構築

本研究では、基礎調査を3つ実施した。1つは、介護保険改正直前のN県下すべての特別養護老人ホーム職員のターミナルケア意職調査であり、さらに老人保健施設職員のターミナルケア意識を調査して特養と比較をした。特養施設職員は5割強が施設での死の看取りを積極的に考えており、その意識には、職種,年齢,看取り人数および職務経験年数,施設の立地場所が関連した。すなわち介護・看護職員より相談職が、年齢の若いスタッフが、看取った経験のある人が看取りに積極的であった。一方施設の比較では特養が老人保健施設より積極的であった。3番目の調査として、2つの県で介護老人施設での看護師のターミナルケアに関するジレンマを調査した。看護師のジレンマ内容は、システムやチーム意識というよりく本人・家族のケアの難しさ〉が一番であった。以上の調査結果から、介護支援職への研修としては、「終末期の身体アセスメント」および「家族ケアの方法」が重点課題であることが判明し、研修プログラムを作成した。2年目は調査のかたわら、介護老人医療施設での「ターミナルケア研修」および在宅ケア支援として、ケアマネージャーに「ターミナルケアの基本と支援」の研修を行った。研修効果として終末期ケア全般の理解度は高くなったが、スピリチュアルケアや倫理調整、社会的問題も絡んだ家族支援への困惑がまだ大きいことが明らかとなった。今後は研修方法としてワークショップ等の方法を取り入れつつ、実践を積み上げる(経験知を増やす)ことが重要であることが示唆される。本研究では、調査、研修ニーズの明確化、プログラム作成、研修の実施・評価を行い、随時学会および論文で公表すると共に、介護保険法や自立支援法の実際の問題、地域(コミュニティ)支援のこと、家族支援方法論もあわせて研究を行った。18年度は、2つの調査研究を実施した。1つは、介護保険改正直前の、特別養護老人ホーム職員のターミナルケア意識を明らかにするため,N県下の85施設に調査票を送り、55施設469名から回答を得た調査である。この結果は、73.3%の職員が入所者の死の看取りを経験していたが,看取った人数は5人以下が56.1%だった。また、55.7%の職員が施設における死の看取りに積極的に取り組みたいと考えていた。死の看取りに対する考えに関連する要因は,職種,年齢,看取り人数および職務経験年数,施設の立地場所だった。2つ目は、F県とN県2つの県での、166名の「老人介護施設で働く看護師のターミナルケアのジレンマの調査研究である。ターミナルケア時の施設看護師のジレンマとしては、<施設のシステムや管理><他職種とのネットワーク><死の不安などの自分の能力>よりは、<本人家族のケアの難しさ>が一番の原因であった。以上の2つの研究により、介護支援職への研修としては、ターミナルケアにおける「身体アセスメント」および「家族ケアの方法」が重点課題であることが、明らかとなった。18年度は,2つの調査研究を実施した。1つは,介護保険改正直前の,特別養護老人ホーム職員のターミナルケア意識を明らかにするため,N県下での調査で,55.7%の職員が施設における死の看取りに積極的に取り組みたいと考えており,死の看取りの意識の関連要因は,職種,年齢,看取り人数および職務経験年数,施設の立地場所だった。2つ目は,F県とN県2つの県での,166名の「老人介護施設で働く看護師のターミナルケアのジレンマの調査研究であった。施設看護師のジレンマ内容は,<本人家族のケアの難しさ>が一番であった。

以上の2つの研究により,介護支援職への研修としては,ターミナルケアにおける「身体アセスメント」および「家族ケアの方法」が重点課題であることが,明らかとなった。さらに19年度はN県下の老人保健施設職員のターミナルケア意識を調査し,特養と比較した。上記の結果を踏まえて,介護老人医療施設での「ターミナルケア研修」およびケアマネージャーに「ターミナルケアの基本と支援」の研修を19年度に行った。研修効果として,知識面で「わかった」の回答が多かった。研修を実施しつつ実践を積み上げる(経験知を増やす)ことが,老人施設ターミナルケアの推進には重要であるが,家族支援の困惑が大きいことから,今後研修方法としてワークショップ等の方法が必要と考える。介護支援職の調査,研修の実施,評価の一連を,随時学会および論文で公表すると共に,介護保険法や自立支援法の実際の問題,地域(コミュニティ)支援のこと,家族支援方法論もあわせて研究を行った。
界面ナノ反応場の特性を利用した金属ナノ粒子の合成とそのバイオセンサーへの応用

界面活性剤を鋳型として合成されるメソポーラスシリカ薄膜は,直径数nmのシリカナノチャンネルが集積することで形成され,その均一なチャンネル径からnmサイズの金属ナノ構造体の形成場として注目されている。本研究では,陽極酸化アルミナ膜を利用することで膜表面に対して垂直配向したシリカナノチャンネルを集積したメソポーラス薄膜(nanochannel-incorporated-alumina membrane:NAM)の構造的特徴を利用して,金属ナノワイヤーアレイの創製とバイオセンシングへの応用を目指した。実験では,片側面にカーボン膜を蒸着したNAMをカソードとし,塩化金酸のナノチャンネル内での電積を行った。その結果,直径が3-5nm程度の金属ナノワイヤーが炭素薄膜上に集積可能であることが分かった。また,塩化白金酸を用いた用いた系においても同様に白金ナノワイヤーの集積が確認され,NAMを利用した金属ナノワイヤーアレイが形成可能であることを実証した。また,得られた金属ナノワイヤーの結晶構造に関してXRDおよび電子線回折測定を行った。その結果,金ナノワイヤーでは単結晶様の回折パターンが得られた。この結果は,シリカナノチャンネル内での金ナノワイヤーの結晶成長において,成長する結晶方向が一様であることを示すものである。一方,白金ナノワイヤーにおいては,多結晶様の回折パターンであり白金においては結晶成長の方向が一様でないことが分かった。このように,ナノ空間内での結晶成長に関する興味深い知見を得ることが出来た。界面活性剤ミセルの鋳型合成によって形成するシリカ/界面活性剤ナノチャンネル集合体は,均一なチャンネル直径と高い吸着容量から,分離分析あるいは触媒分野での応用が期待されている。また、シリカナノチャンネル集合体を固体基板上に固定して薄膜化することで,応用範囲は格段に広がるが従来の研究では基板に平行なチャンネル方向を持つ材料に限定されていた。本研究では,陽極酸化アルミナ膜を利用して基板に垂直に配向したシリカ/界面活性剤集積膜(PONAM)を作製し,ナノチャンネル内へのキサンテン系色素分子の抽出・逆抽出機構の解明を行った。カチオン性色素であるRhodamine 6G(R6G)およびアニオン性色素であるSulforhodamine B(SRB)の水溶液に,既報に従い作製したPONAMを浸漬し,色素溶液の吸収スペクトルを測定することでPONAMへの色素分子の抽出過程をモニターした。カチオン性のR6Gでは,抽出率・抽出速度共に共存する無機アニオンの疎水性の順列に従うことを確認し,無機アニオンとのイオン対抽出機構に基づくことが分かった。一方,アニオン性のSRBでは,対カチオンが存在しない条件で抽出率・抽出速度共に最も大きな値となり,SRBの抽出に伴い臭化物イオンがPONAMから溶出することを確認した。また,PONAMに抽出されたSRBは,過塩素酸イオンの溶液への浸漬により,SRBが溶液中に溶出し,過塩素酸イオンの濃度の増大に伴い,溶出量が増すことを確認した。この結果は,ナノチャンネル内に存在する臭化物イオンとのアニオン交換機構によるSRBの抽出を示し,PONAMがアニオン交換膜として機能することを見出した。本研究では,陽極酸化アルミナ膜を利用して基板に垂直に配向したシリカ/界面活性剤集積膜(NAM)を作製し,ナノチャンネル内へのキサンテン系色素分子の抽出・逆抽出機構の解明を第一に行った。カチオン性色素であるRhodamine 6G(R6G)およびアニオン性色素であるSulforhodamine B(SRB)の水溶液に,既報に従い作製したNAMを浸漬し,色素溶液の吸収スペクトルを測定することでNAMへの色素分子の抽出過程をモニターした。その結果,カチオン性のR6Gはイオン対抽出機構で,アニオン性SRBはアニオン交換機構によりNAMへ抽出されることが分かった。この知見を基に,様々なイオンのNAMを介した膜透過特性について検証した。実験では,フェリシアン,ヘキサアミンルテニウム,ドーパミン,アスコロビン酸を用い,それぞれの膜透過挙動を電気化学測定によって計測した。その結果,アニオンであるフェリシアンとアスコロビン酸の膜透過流速,ラグタイム共にカチオンであるヘキサアミンルテニウム,ドーパミンに比べて早いことを確認した。これは,アニオンのNAMへの抽出がカチオンに比べて早いこと,およびNAM内での拡散定数が大きいことに起因すると考えられる。次に,アニオン性基質の速やかな膜透過特性を利用して,金属ナノ構造体アレイの創製を行った。実験では,側面にカーボン膜を蒸着したNAMをカソードとし,塩化金酸のナノチャンネル内での電積を行った。アニオンである塩化金酸は,前述のアニオン交換機構によりナノチャンネルを速やかに通過し,背面に形成したカーボン電極上で還元し,ナノチャンネル内に金ナノワイヤーが電積される。その結果ナノチャンネル内で金ナノワイヤーの形成が確認された。

本研究では,陽極酸化アルミナ膜を利用することで膜表面に対して垂直配向したシリカナノチャンネルを集積したメソポーラス薄膜(nanochannel-incorporated-alumina membrane:NAM)の構造的特徴を利用して,金属ナノワイヤーアレイの創製とバイオセンシングへの応用を目指した。実験では,片側面にカーボン膜を蒸着したNAMをカソードとし,塩化金酸のナノチャンネル内での電積を行った。その結果,直径が3-5nm程度の金属ナノワイヤーが炭素薄膜上に集積可能であることが分かった。また,塩化白金酸を用いた用いた系においても同様に白金ナノワイヤーの集積が確認され,NAMを利用した金属ナノワイヤーアレイが形成可能であることを実証した。また,得られた金属ナノワイヤーの結晶構造に関してXRDおよび電子線回折測定を行った。その結果,金ナノワイヤーでは単結晶様の回折パターンが得られた。この結果は,シリカナノチャンネル内での金ナノワイヤーの結晶成長において,成長する結晶方向が一様であることを示すものである。一方,白金ナノワイヤーにおいては,多結晶様の回折パターンであり白金においては結晶成長の方向が一様でないことが分かった。このように,ナノ空間内での結晶成長に関する興味深い知見を得ることが出来た。
共形幾何の位相的および解析的研究

コンパクト多様体と言う空間に対して,そこに実現される形(リーマン計量)の在り様全体のなかで最も自然な形を求めることを目標とし,そのため導入された指標が山辺不変量と呼ばれる(共形幾何を経由して)定義された微分位相不変量である.この不変量を求めること,およびその振舞いを調べることが目標である.本研究では,正の3次元多様体の山辺不変量の計算及びその振舞いに関して成果を得た.また正の山辺不変量を持つ直積多様体に関して,その下からの評価を与えた.さらに,この下からの評価と山辺不変量の手術理論の間に成立すると予想される,山辺不変量に関する不等式の提出とこの予想の部分的結果を得た.コンパクト多様体と言う空間に対して,そこに実現される形(リーマン計量)の在り様全体のなかで最も自然な形を求めることを目標とし,そのため導入された指標が山辺不変量と呼ばれる(共形幾何を経由して)定義された微分位相不変量である.この不変量を求めること,およびその振舞いを調べることが目標である.本研究では,正の3次元多様体の山辺不変量の計算及びその振舞いに関して成果を得た.また正の山辺不変量を持つ直積多様体に関して,その下からの評価を与えた.さらに,この下からの評価と山辺不変量の手術理論の間に成立すると予想される,山辺不変量に関する不等式の提出とこの予想の部分的結果を得た.本科学研究課題の目標は,共形幾何の位相的および解析的研究で,特に共形幾何における山辺不変量の位相的および解析的(大域解析的・非線形解析的)研究であった.具体的研究成果は,下記の通りである.研究分担者間で定期的に研究連絡等を行なった.また,国内・国外へ出張,および海外共同研究等の招聘により,微分幾何,多様体上の大域解析・非線形解析の総合的研究を行なった.芥川は,石田政司・C.LeBrunと山辺不変量とPerelman不変量の関係について調べ下記の結果を得た.さらに海外研究者と積多様体の山辺不変量に関する結果を得て,下記の論文にまとめて投稿中である.またコンパクト多様体の無限被覆の山辺定数に関して,次も得ている.小林は,共形幾何と射影幾何の特別な関係を調べるためアファイン接続の研究を展開した.久村は,完備多様体上のラプラス作用素についてその極限吸収原理と絶対連続性を証明した.利根川は,ノイズ付きAllen-Cahn方程式の最小化問題で研究成果を得た.井関は,離散群の非正曲率距離空間への作用の剛性,特に固定点に関する研究成果を得た.山田は,特異プラトー問題で興味深い存在定理を得た.上記の研究において,研究費補助金による国内・国外の研究者の招聘等での直接的な研究連絡は,きわめて重要であった.本科学研究課題の目標は,共形幾何の位相的および解析的研究で,特に共形幾何における山辺不変量の微分位相幾何的および幾何解析的研究であった.昨年に続き,具体的研究成果は,下記の通りである.研究分担者間で定期的に研究連絡等を行なった.また,国内・国外へ出張,および海外共同研究等の招聘により,微分幾何,多様体上の幾何解析の総合的研究を行なった.芥川は,コンパクト多様体の無限被覆の山辺定数に関して,次を得ている.K. Akutagawa, Aubin's Lemma for the Yamabe constants of infinite coverings and a positive mass theorem.またPeteanと研究連絡を取り,S^1との直積多様体M×S^1とMの山辺不変量の関係に関するいくつかの成果を得つつある.小林は,負のリッチ曲率を持つアファイン接続の存在についての研究を展開し,部分的結果を得た.久村は,非コンパクトリーマン多様体のラプラス作用素の真性スペクトルの評価に関する研究を展開した.利根川は,2相分離界面の平均曲率と化学ポテンシャル場の関係を粘性解の理論を用いて研究成果を得た.井関は,離散群の非正曲率距離空間への作用の剛性,特に固定点に関する研究成果を調和写像の理論を応用して得た.山田は,特異プラトー問題で興味深い存在定理を得た.特に、3枚の極小曲面が自由境界を介して交わっている場合の,自由境界の正則性と極小曲面の共形構造との関係を調和写像の理論を用いて得た.上記の研究において,研究費補助金による国内・国外の研究者の招聘等での直接的な研究連絡は重要であった.本科学研究課題の目標は,共形幾何の位相的および解析的研究で,特に共形幾何における山辺不変量の微分位相幾何的および幾何解析的研究であった.最終年の本年は(1)正の山辺不変量の研究,特に「正の山辺不変量に関する手術理論」の研究(2)直積多様体の山辺不変量の研究,特に「直積多様体M×S^1の山辺不変量」の研究であった.このため研究代表者と連携研究者間で定期的に研究連絡等を行なった.また,国内・国外への出張により,微分幾何,多様体上の幾何解析の総合的研究を行なった.(1)に関しては, Ammann-Dhal-Humbertの論文(arXiv:0804.1418v2[math. DG],2008)による既存の手法を突き詰めた結果がある.研究代表者の芥川は, AmmannおよびDhalと直接的な研究連絡を行うことにより,既存の手法の限界および今後の展開について議論を行った.(2)に関しては,芥川はこのテーマに関する専門家のSchickおよびPeteanと直接的議論およびメールによる研究連絡を行い,一つの予想を得た.

これら(1),(2)の未解決問題に対する予想および部分的結果に関しては・山辺不変量:手術理論と直積多様体に関する話題から(第55回幾何学シンポジウム講演要旨:基調講演,2008年)に詳しく記述した.本科学研究課題に関連して,連携研究者の小林は,「向き付け可能な3次元の多様体上には常に正のリッチ曲率を持つアファイン接続が存在する」ことを示した.上記の研究において,研究費補助金による国内・国外の研究者との直接的な研究連絡は重要であった.
ラット性周期中における内側視索前野のGABA分泌動態とその調節因子

γ-アミノ酪酸(GABA)は、雌性ラットにおける排卵性の黄体形成ホルモン(LH)サージの主要な中枢性調節因子であることを示してきた。視床下部の内側視索前野(MPOA)にはGnRHニューロンが多数存在しており、この領域のGnRHニューロンは排卵性LHサージの発現時にFos蛋白を発現させるものが特に多く、LHのサージジェネレーターとしての機能を担っていると考えられている。本研究では今年度、MPOAにおけるGABAの分泌動態が、特に排卵性LHサージの前後で変化している可能性を考え、in vivoマイクロダイアリシス法によりMPOA内のGABA分泌変化を検討した。正常性周期を回帰するウィスタ一系雌性ラットを用い、MPOAには予めガイドカニューラを植え込み、頚静脈内には採血用カテーテルを留置した。実験当日には無麻酔無拘束下で、マイクロダイアリシスと計時的採血を同時に並行して行った。マイクロダイアリシスサンプル中のGABA濃度は、高速液体クロマトグラフィーと電気化学的検出器により解析し、血清中のLH濃度はラジオイムノアッセイ法により検討した。その結果、非発情期2日目は、血清LH濃度は低い基礎分泌レベルに抑えられ、その際のMPOA内GABA分泌量は暗期に高く明期に低い分泌変化の傾向が認められた。非発情期から発情前期にかけての暗期におけるGABA分泌量は比較的高く、発情前期の明期(午前中)には暗期に比べてGABA分泌量は低下した。発情前期の午後、排卵性のLHサージが発現したが、このサージ発現期間中にMPOA内GABA分泌量は再び上昇することが明らかとなった。卵巣摘除を行ったエストロジェン処置ラットで見られるサージ状LH分泌ではMPOA内GABA分泌量が低下することが報告されている。しかし、今回の実験で、正常雌性ラットで起こる排卵性LHサージの際にはMPOA内GABA分泌量も共に増加することが示唆された。GABAは、雌性ラットにおける排卵性LHサージの主要な中枢性調節因子であることが示唆されている。本研究ではまず、排卵性LHサージの発現時刻と行動概日リズムの位相関係とGABAニューロンの役割について検討した。その結果、視神経を切断した雌性ラットでは、主観的暗期終了後約10時間でLHサージのピークが認められ、行動概日リズムとLHサージは一定の位相関係にあることが明らかとなった。また、GABA_A受容体の阻害薬であるビククリン・メチオダイド(50mg/kg/hour)を発情前期の主観的午前中に投与すると、行動概日リズムの位相はほとんど影響を受けないが、LHサージのピーク時刻は約2時間早まり、両者の位相関係が一時的に解離することが判明した。以上より、概日リズムと排卵性LHサージはGABA_A受容体を介する機構によって一定の位相関係を維持していることが示唆された。この結果は、1997年度にEndocrinology138巻に公表した。また、視床下部GABAニューロンの性周期中での変化を組織学的に検討するため、GABA産生酵素(GAD_<67>)に対する抗体を用いて免疫組織化学的検討も行った。GnRH陽性ニューロンが特に多く確認できたOVLT領域の外側にGAD_<67>陽性ニューロンの集団が存在すること、このGAD_<67>陽性ニューロンの数のラットの性成熟に伴って数倍に増加することは判明したが、排卵性LHサージ前(AM1100)、LHサージ中(PM1700)、卵巣適除ラットの3群間で、細胞数の変化や分布には明らかな違いは確認されなかった。次に、内側視策前野におけるGABA分泌動態が、特に排卵性LHサージの前後で変化している可能性を考えた。無麻酔無拘束下で、脳内マイクロダイアリシス法を用いてGABAの分泌動態を解析するために、まず、高速液体クロマトグラフティーを用いた高感度のGABAアッセイ法の確立を行った。現在、GABAの最小検出量は20fmolであり、in vivoでの脳内マイクロダイアリシスサンプルの計測が可能となった。この系を用いて現在、ラット性周期中でのGABAの分泌動態を検討している。

非発情期から発情前期にかけての暗期におけるGABA分泌量は比較的高く、発情前期の明期(午前中)には暗期に比べてGABA分泌量は低下した。発情前期の午後、排卵性のLHサージが発現したが、このサージ発現期間中にMPOA内GABA分泌量は再び上昇することが明らかとなった。卵巣摘除を行ったエストロジェン処置ラットで見られるサージ状LH分泌ではMPOA内GABA分泌量が低下することが報告されている。しかし、今回の実験で、正常雌性ラットで起こる排卵性LHサージの際にはMPOA内GABA分泌量も共に増加することが示唆された。