hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類初期胚の遺伝子発現と発生に関する分子基盤

本研究プロジェクトでは、哺乳類着床前初期胚の発生における胚性ゲノムの活性化や胚の分化誘導の調節がどのようにして行われているのかを解明することにある。得られた結果は以下のとおりである。これまでに、胚発生がレドックス制御を受けていることから、細胞の増殖と分化のレドックス制御の中心的役割を果たしている転写因子であるnuclear factor kappa B(NFkB)のマウス胚における局在の変化を共焦点レーザー顕微鏡を用いた間接免疫蛍光抗体法で観察した結果、細胞周期を同期化した1細胞期胚のG1期に特異的に核内に局在し、遺伝子転写の活性化を行っていることを明らかにした。さらに、未受精卵母細胞から受精後の胚発生における活性化型NFkBの局在の変化を観察するために、活性型に特有のペプチド配列を抗原として、その抗体の作製を試みた。しかし、作製された抗体は抗原ペプチドに特異的に結合するが、細胞内のNFkBとは反応せず、100kDaの核内タンパクを認識した。そのタンパクのペプチド配列を決定したところ、新規のタンパクであることから、さらにそのcDNA配列をdbEST walkとRT-PCR法から決定した。その結果、そのタンパクは、mRNA前駆体のスプライシング因子としての機能ドメインを有すること、およびそのタンパクは、免疫蛍光抗体法による観察から、マウス1細胞期胚のG2期に特異的に核内に局在することから、マウス胚のZGAにおける転写調節に関与していることが示唆された。一方、マウス胚発生におよぼす一酸化窒素合成酵素阻害剤の影響について検討した結果、これまでに2細胞期から4細胞期への発生に一酸化窒素ラジカル(NO)が重要であり、さらに、桑実期における胚のコンパクションにもNOが細胞内シグナル伝達物質として作用していることを明らかにした。哺乳類初期胚の重要な遺伝子発現時期のひとつは、胚性ゲノムの活性化(ZGA)時期である。ZGAは動物種によって異なるが、マウスでは2細胞期で起こることが知られている。またマウス胚の体外培養において、この時期に一致して胚の発生ブロックが起こることが知られており、おそらくZGAの調節には胚発生の場である卵管環境が影響をおよぼしていると考えられる。また最近、申請者らは、細胞の増殖と機能のレドックス制御の中心的役割をしている転写因子のひとつであるNFkBが前核期胚において非常に強く発現していることを見いだしている。そこで、NFkBのサブユニットであるrelA(p65)のCOOH末端ペプチドを認識する抗体を用いた間接蛍光免疫抗体法で各発生ステージにあるマウス胚でのrelAの発現とその局在について共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察した。その結果、前核期において最も強く発現し、しかもrelAの多くは核内に移行していることが明らかにされた。2細胞期から胚盤胞期までrelAは存在するが蛍光シグナルは発生ステージが進行するにつれて弱くなる傾向にあり、しかもその多くは細胞質に局在していた。従ってNFkBは前核期に活性化され何らかの遺伝子発現の調節を行っていることが示唆され、おそらくZGAの調節に関与している可能性が考えられた。さらに活性化relAのみを検知するために、現在、relAの核移行シグナル(NLS)ペプチド(KRKR)に対する抗体をの作製を行い、マウス前核期の核と強く反応する抗体の調整に成功している。また、申請者らは、ラット胚の発生を促進する活性をラット卵管抽出液中に存在することを明らかにしていることから、この因子によるNFkBの発現におよぼす影響を検討している。さらに微量な遺伝子発現量を半定量的に測定するため、CCDイメージアナライザーを用いた方法を開発した。

ZGAの時期は動物種によって異なるが、マウスでは主に2細胞期で起こることが知られている。またマウス胚の体外培養において、この時期に一致して胚の発生ブロックが起こることが知られている。もうひとつの重要な遺伝子発現時期として、哺乳類の最初の分化が誘導される桑実期から胚盤胞期までの期間である。本研究プロジェクトは、ZGAの時期や胚の分化誘導時期においてどの様にして発生の調節がおこなわれているのかを解明することにある。これまでに、胚発生がレドックス制御を受けていることから、細胞の増殖と機能のレドックス制御の中心的役割を果たしている転写因子のひとつであるNF-kappa B(NFKB)の活性化型が、ZGA時期の胚の核内に局在することを明らかにしている。本年度では、NFKBの核内への移行(活性型の存在を示す)時期とその発生との関連について検討した。細胞周期を同期化した1細胞期胚および2細胞期胚をNFKBに対する抗体を用いた間接蛍光免疫抗体法で染色し共晶点レーザー顕微鏡で観察した結果、NFKBは細胞周期のG1期に特異的に核内へ移行することが明らかになった。さらに、その核内への移行を特異的に阻害するNアセチルシステイン(NAC)で1細胞期胚を処理した結果、NFKBの核内への移行が阻止されると共に、1細胞期胚は2細胞期で発生を停止することから、NFKBは2細胞期から4細胞期への移行に重要な働きを持つことが示唆された。一方、一酸化窒素合成酵素阻害剤であるL-N-iminoethylornithine(L-NIO)でマウス8細胞期胚を処理することによって、桑実期から胚盤胞期への発生が特異的に阻止されることから、胞胚腔形成には一酸化窒素ラジカル(NO)が重要な役割を果たしていることが示唆された。今後、1細胞期胚におけるNFKBによって発現が調節される遺伝子や桑実期においてNOによって発現が調節される遺伝子についてDifferential display法等の手法によって解明する。哺乳類着床前胚の発生がレドックス制御を受けていることから、細胞の増殖と分化のレドックス制御の中心的役割を果たしている転写因子であるnuclear factor kappa B(NFkB)のマウス胚における局在の変化を共焦点レーザー顕微鏡を用いた間接免疫蛍光抗体法で観察した結果、細胞周期を同期化した1細胞期胚のGl期に特異的に核内に局在し、遺伝子転写の活性化を制御していることをこれまでに明らかにしている。今回、さらに未受精卵母細胞から受精後の胚発生における活性化型NFkBの局在の変化を観察するために、活性型に特有のペプチド配列を抗原として、その抗体の作製を試みた。しかし、作製された抗体は抗原ペプチドに特異的に結合するが、細胞内のNFkBとは反応せず、100kDaの核内タンパクを認識した。そのタンパクのペプチド配列を決定したところ、新規のタンパクであることから、さらにそのcDNA配列をdbEST walkとRT-PCR法から決定した。
運動と心身の繋がり‐前部島皮質の機能‐

運動がメンタルヘルスを改善することは多くの研究により報告されているが、そのメカニズムは完全には解明されていない。我々は、前部島皮質の機能が運動の精神的効用に関与しているのではないかと仮説をたてた。まず、身体動作によって感情表現を行っている動画を提示した際の脳活動をfMRIを用いて測定し、前部島皮質が賦活することを確認した。次に、運動が前部島皮質の機能に及ぼす影響について検討したが、統計的に有意な運動の効果は検出できなかった。今後は、運動の効果の有無をよりはっきりと確認できるよう、被験者数を増やすなど、さらに研究を進める予定である。近年、メンタルヘルスの悪化が問題になっており、そのための対策が必要とされている。運動はメンタルヘルスを改善することが、多くの研究により示されており、対策の一つとして活用できると思われる。しかしながら、運動がメンタルヘルスを改善するメカニズムが解明されていないためか、運動をメンタルヘルス改善の方策として用いることは一般的に少ない。本研究では、運動によるメンタルヘルス改善のメカニズムとして、前部島皮質の機能に注目した。前部島皮質は、身体からの感覚情報を総合的に評価し、感情を生成する部位と考えられており、メンタルヘルスと密接な関係があると思われる。平成24年度には、研究1として、前部島皮質の機能を測定するため、感情を表現した身体動作の動画を作成した。平成25年度は、研究1の続きとして、作成した動画を提示した際の脳活動を、fMRIを用いて測定した。その結果、快感情に対して、左の前部島皮質が、不快感情に対して、右の前部島皮質の賦活がみられた。研究2では、運動実施時と非実施時において、感情を表現した身体動作を提示した際の脳活動を測定し、比較した。その結果、眼窩野において快感情に対する賦活が運動実施時によって高まったが、前部島皮質の賦活に差は検出されなかった。研究1、2を通して得られた研究成果の意義として、前部島皮質機能を測定するための方法を開発した点は、今後、精神疾患患者等の脳活動を測定するなど、さらなる発展が期待できる。近年、メンタルヘルスの悪化が社会的問題となっている。うつ病等の気分障害総患者数は、1996年が43.3万人だったのに対し、2008年には104.1万人と12年間で2.4倍にも増加している(厚生労働省大臣官房統計情報部, 2009)。このようななか、精神疾患が5大疾病の一つとして扱われるに至り、その対策が急がれている。最近では、運動がうつ病患者の抑うつ度を改善する(Mead, 2009; Rethorst, 2009)ことから、これらの問題を解決する手段の一つとして運動が注目され始めている。しかしながら、運動が精神面に効果を及ぼすメカニズムの解明が不十分なためか、運動は精神疾患の治療として広く普及していないのが現状である。本研究では、運動が精神面に及ぼすメカニズムについて、これまでの研究とは異なる視点から検討する。近年の脳科学研究では、感情は身体状態を総合的に評価し、ホメオスタシスの維持に貢献する機能を持つと考えられている(Craig, 2009)。このような機能の中心を担うのが前部島皮質と考えられており、身体状態を統合して主観的感情を生成すると考えられている。我々は先行研究において、運動トレーニングが前部島皮質の灰白質量に影響を及ぼし、かつ、メンタルヘルスを改善することを示した(Gondoh, 2009)。そこで我々は、運動によるメンタルヘルス改善のメカニズムとして、前部島皮質の機能改善があると仮説を立てている。本研究では、運動が前部島皮質の機能に及ぼす影響を検討するため、前部島皮質の機能を評価する方法を開発し、運動が前部島皮質の機能に及ぼす影響を検討する。平成24年度は、前部島皮質の機能を評価するため、感情を表現した身体活動の動画を作成した。今後、この動画を用いて、前部島皮質の機能をfMRIを用いて測定する予定である。前部島皮質を評価するための動画を作成したが、実際に島皮質を活性化するかどうかの確認がまだできていない。しかしながら、今年度中に確認し、運動が前部島皮質の機能に及ぼす影響について検討する予定である。6月に、感情を表現した身体活動の動画を観察した際の脳活動をfMRIを用いて測定する予定である。その後、8月9月にかけて、健常者および精神疾患患者に対して運動を実施する。10月1月にかけて画像解析を行い、3月までに結果をまとめ、論文化を行う。設備備品費:動画の編集ソフトや脳画像解析用の物品の購入費用として20万円を計上する。消耗品費:DVD-Rやファイルなどの事務用品として5万円を計上する。

旅費:第68回日本体力医学会、第64回日本体育学会第64回大会、日本精神障害者リハビリテーション学会、第10回日本ウェルネス学会の旅費として、30万円を計上する。謝金等:動画の編集費用に40万円を計上する。被験者謝金として40万円を計上する。その他:fMRIの使用料として15万円を計上する。
表面粗さによって発生するミクロキャビテーションと流体潤滑の限界の関係

本研究では、流体潤滑の限界付近、すなわち流体潤滑から境界潤滑へ遷移する付近での、粗さのある二面間でのキャビテーションを含めた流体力学的作用を把握するため、表面粗さのあるピボット支持スライダーをしゅう動させ気泡発生の実験を行い、キャビテーションの発生する条件,及び発生状態の潤滑特性に対する影響を調べた。その結果、以下のことがわかった。1,粗さが大きい場合では、完全に流体潤滑域でも気泡が発生することがわかったが、粗さが小さいときになると接触する直前まで生じない。2,流体潤滑域で生ずる気泡は、軸受後端部の圧力の低いところで発生する。3,スライダーと回転円板が接触するときは、中央部からも気泡が生じ後流へ広がる。4,微小気泡が発生しても摩擦係数に対してほとんど影響がない。次に、表面粗さによって、油膜破断部がどのように変化し、その結果軸受特性にどのような影響を及ぼすかについて調べるために、表面粗さのあるパッドとローラーをしゅう動させる実験を行い、油膜破断部の観察を行なった。その結果以下のことがわかった。5,表面粗さによって、流体潤滑下の油膜破断領域に違いがみられる。6,表面粗さの異なるパッドを用いると、流体潤滑下でも摩擦力は異なる。
水を主冷媒とする相互不溶解性混合冷媒の吸収・疑縮複合伝熱特性

本研究では、主要な作動媒体(水/LiBr)に対して不(微)溶解性の補助冷媒を蒸発器と吸収器に循環させることにより、単効用型でありながら、二重効用吸収サイクル並の効率が得られる新しいタイプの吸収サイクルを提唱するとともに本吸収サイクルの優位性について、サイクルシミュレ-ション、及び実機レベルによる実証試験を含む多角度からの検証を行った。補助冷媒の選択については、熱力学的考察から、水/LiBr系における最適な補助冷媒として、2,4Dmetil-3pentanolを選択した。本吸収サイクルを代表するパラメ-タとして、主冷媒と補助冷媒の循環質量比Jを定義し、性能特性やCOPが計算できるサイクルシミュレ-ションを行い、以下の知見を得た。パラメ-タJの増大とともに、冷房COPはほぼ直線的に上昇するがJ値には上限値が存在する。上限値は吸収器における共沸組成であり、これ以上になると補助冷媒は吸収器で凝縮できず、サイクルが構成できないことになる。また蒸発器、吸収器の熱通過率を増加させると効率は増加し、吸収溶液の濃度は薄くなることが判明したが、これらの値をあまり大きくしてもほとんど影響がないなどのことが明らかになった。さらに補助冷媒循環ル-プを有する新しい高性能吸収サイクルについてテストプラントを試作し実証試験を行った結果、以下に示す結論を得た。蒸発器内における混合冷媒蒸発過程を黙視により確認し、実証試験における本吸収サイクルの効率向上の割合が、共沸組成比から計算できる補助冷媒による増大熱量分に一致することから、補助冷媒循環ル-プを有する吸収サイクルの作動原理が実証できた。また本実験結果はシミュレ-ション結果に比較的良く一致し、補助冷媒循環の有無により、約20%の効率向上が確認でき、本吸収サイクルの有用性が明らかになった。有効エネルギーの少ない太陽熱等の比較的低温レベルの熱源で作動でき、しかもサイクルの効率向上を計る観点から、新しい吸収サイクルとして相互不溶解性補助冷媒循環ループを有する高性能吸収サイクルの提唱を行ない、このサイクルの有用性及び作動原理を検証するために、実際にテストプラントを試作し、性能試験を行なった。テストプラントは、通常の単効用吸収サイクルと同様の構造であり、新たに蒸発器と吸収器の間に補助冷媒循環ループを付加しただけの極めて簡単な構造より構成されている。なお性能試験においては冷房運転により評価を行ない、補助冷媒の循環有無による蒸発器・吸収器における伝熱特性及びCOPについて評価する。まず最適な補助冷媒の選択方法については、本吸収サイクルの基本概念である作動媒体にたいして不(微)溶解性であり、効率向上を期待できるものとして本研究では高級アルコールに注目し、本サイクルの熱収支物質収支及び伝熱を考慮したサイクルシミュレーションを行ない、さらに経済性、安全性を考慮して決定した。性能試験の結果、補助冷媒循環量を増加させることにより蒸発器、吸収器における熱伝達率、物質伝達率は減少する傾向を示した。これは蒸発器の濡れ性が悪く、また各冷媒の混合が不十分であり、補助冷媒の熱伝導率が極めて低いことから補助冷媒のが伝熱抵抗になるためと考えられる。一方COPに関しては、補助冷媒を循環させることにより、蒸発器内の共沸組成比に相等する汲み上げ熱量の増大が確認できた。そしてCOPは最大20%程度の向上を示し、この新しい吸収サイクルの作動原理及び有用性が立証できた。しかし現在、蒸発器が律速になっているように、まだ問題点が残されている。したがって今後は、要素研究を進めることにより、総合的な効率の向上を計る。

本研究では、主要な作動媒体(水/LiBr)に対して不(微)溶解性の補助冷媒を蒸発器と吸収器に循環させることにより、単効用型でありながら、二重効用吸収サイクル並の効率が得られる新しいタイプの吸収サイクルを提唱するとともに、本吸収サイクルの優位性について、サイクルシミュレ-ション、及び実機レベルによる実証試験を含む多角度からの検証を行った。補助冷媒の選択については、熱力学的考察から、水/LiBr系における最適な補助冷媒として、2,4Dmetil-3pentanolを選択した。本吸収サイクルを代表するパラメ-タとして、主冷媒と補助冷媒の循環質量比Jを定義し、性能特性やCOPが計算できるサイクルシミュレ-ションを行い、以下の知見を得た。パラメ-タJの増大とともに、冷房COPはほぼ直線的に上昇するがJ値は上限値が存在する。上限値は吸収器における共沸組成であり、これ以上になると補助冷媒は吸収器で凝縮できず、サイクルが構成できないことになる。また蒸発器、吸収器の熱通過率を増加させると効率は増加し、吸収溶液の濃度は薄くなることが判明したが、これらの値をあまり大きくしてもほとんど影響がないなどのことが明らかになった。さらに補助冷媒循環ル-プを有する新しい高性能吸収サイクルについてテストプラントを試作し実証試験を行った結果、以下に示す結論を得た。蒸発器内における混合冷媒蒸発過程を黙視により確認し、実証試験における本吸収サイクルの効率向上の割合が、共沸組成比から計算できる補助冷媒による増大熱量分に一致することから、補助冷媒循環ル-プを有する吸収サイクルの作動原理が実証できた。また本実験結果はシミュレ-ション結果に比較的良く一致し、補助冷媒循環の有無によた、約20%の効率向上が確認でき、本吸収サイクルの有用性が明らかになった。
実時間赤血球硬さ計測に挑戦

幅4μmのマイクロ流路に直径68μmの赤血球を通過させるとき,その通過時間Tは細胞の大きさDと細胞の硬さKの関数になることが知られている.本研究では,マイクロ流路出入り口に小さなウィンドウを設け,通過時間Tと大きさDを高速ビジョンにより実時間で計測する方法を構築し,ヒトの赤血球を用いて,最速400個/秒で計測できることを実験的に検証した.幅4μmのマイクロ流路に直径68μmの赤血球を通過させるとき,その通過時間Tは細胞の大きさDと細胞の硬さKの関数になることが知られている.本研究では,マイクロ流路出入り口に小さなウィンドウを設け,通過時間Tと大きさDを高速ビジョンにより実時間で計測する方法を構築し,ヒトの赤血球を用いて,最速400個/秒で計測できることを実験的に検証した.印加圧力一定下での赤血球のマイクロ流路通過時間は,赤血球の硬さと赤血球の大きさの影響を強く受ける.この原理に基づき,名古屋大学工学研究科マイクロ・ナノシステム工学専攻にて試作されたマイクロ流路内蔵チップ(連携研究者新井史人)内に大阪大学医学部循環器系内科より提供いただいた血液(連携研究者山本一博)を生理食塩水で50倍希釈した上で,一定圧力を加えてマイクロ流路内に流し込,位相差顕微鏡に高速画像処理ボードを内蔵した高速ビジョンシステムを組み込んだ観察装置(研究代表者金子真)を用いて赤血球のマイクロ流路通過時間の実時間計測を行った.視覚的に赤血球の硬さが一目で認識できるように通過時間と細胞の大きさとの関係を硬さ評価マップ上に表示するようにした(研究分担者東森充).赤血球のマイクロ流路出入り口にソフト的にウィンドウを設けウィンドウ内輝度値変化から,細胞の到着時刻を判定し,出入り口の到着時刻差から通過時間を算出した.またマイクロ流路内に同時に複数の赤血球が入っている状態を認識するためのオンラインソフトを組み込み,単一赤血球状態が疑わしいデータはすべて破棄し,信頼性の向上を確保した.さらに赤血球がマイクロ流路内を通過する様子をシミュレーションし,特に赤血球がマイクロ流路入口での変形時間が意外に大きいことを確認した(研究分担者山口康隆).最終的に,健常者と患者の血液を使って,赤血球の通過時間を調べ,両者の間に統計的有意差を確認し(研究代表者金子真),今後の臨床応用へ向け,貴重なデータが提供できたと考えている.
交通ICカードの乗車記録を用いた都市公共交通の計画手法とマーケティング手法の開発

本研究は、東京都市圏のある地域の都市内路線バスネットワークを対象として、4ヶ月間の連続的なICカード利用履歴から利用者および路線の特性の把握を行った.個人単位のトリップ数の時間変動・日変動に着目した分析、路線や地区の特性を考慮した利用者特性に着目した分析を行い、これまで定性的な把握に留まっていた利用者および路線・地点の特性を定量的に明らかにし、ICカードの利用履歴データが、運行計画や交通計画の策定に対して有用なデータであることが示された.本研究は、東京都市圏のある地域の都市内路線バスネットワークを対象として、4ヶ月間の連続的なICカード利用履歴から利用者および路線の特性の把握を行った.個人単位のトリップ数の時間変動・日変動に着目した分析、路線や地区の特性を考慮した利用者特性に着目した分析を行い、これまで定性的な把握に留まっていた利用者および路線・地点の特性を定量的に明らかにし、ICカードの利用履歴データが、運行計画や交通計画の策定に対して有用なデータであることが示された.現在,社会的な環境の変化から効果的な交通計画の検討が求められており,そのためには高精度な交通行動データが必要であるが,既存の交通調査は調査期間,アンケート調査への負担感,調査費用の問題を抱えている.一方で,鉄道をはじめとした公共交通で普及の進む交通ICカードは,高精度で詳細なデータの取得が可能であり,既存調査では得られない長期間にわたる個人の公共交通利用の追跡が可能であることから,先に挙げた既存の交通調査の問題を解決し得ると考えられる.また,長期の履歴から個人の利用の習慣性などの詳細な把握により,多様なニーズに対応した効果的な交通計画や運行計画への活用可能性の検証が求められている.今年度は,東京都市圏の都市内路線バスにおけるICカードの利用履歴を対象として,ICデータの特性を活かして,従来把握することができなかった長期間にわたる利用履歴から利用者の特性の把握を行った.長期にわたる大量のデータから利用者の習慣性や利用の変動の分析を行い,利用者特性を定量的に把握することに特徴がある.今年度は特に,個人単位のトリップ数の変動に着目した分析,路線や地区の特性を考慮した利用者特性に着目した分析を行った.具体的には、特定のバス事業者の特定の営業所エリアを対象として、一ヶ月間にわたる個人別のバスの利用履歴の分析を通して,個人単位でのトリップ数の変動の要因や,路線や地区別の利用者頻度の差に関して,これまで定性的な把握に留まっていた利用者の特性を定量的に明らかにした。例えば,天候別の利用者特性の違いや,路線別の利用者属性の違いを示すことが可能であることを明らかにした.以上より,バスのICカードの利用履歴データが,運行計画や交通計画の策定に対して有用なデータであることが示された.現在,社会的な環境の変化から効果的な交通計画の検討が求められており,そのためには高精度な交通行動データが必要であるが,既存の交通調査は調査期間,アンケート調査への負担感,調査費用の問題を抱えている.一方で,鉄道をはじめとした公共交通で普及の進む交通ICカードは,高精度で詳細なデータの取得が可能であり,既存調査では得られない長期間にわたる個人の公共交通利用の追跡が可能であることから,先に挙げた既存の交通調査の問題を解決し得ると考えられる.また,長期の履歴から個人の利用の習慣性などの詳細な把握により,多様なニーズに対応した効果的な交通計画や運行計画への活用可能性の検証が求められている.今年度は、PASMO協議会から関東地方整備局に提供されている東京都市圏のバス乗車記録を対象として、「利用者の行動特性」「路線特性」の分析手法の開発の第一段階、具体的には、個々のカード保有者の連続的な行動軌跡を用いて、運行計画手法の評価を行った。具体的には、特定の地域の複数の路線を対象に、ある一定期間での、カードID別(=カードホルダー別)の行動軌跡を分析することで、利用頻度・利用時刻・利用路線などから、路線の需要特性を抽出した。この特性を、各路線別に算出することで、それぞれの路線が時刻別に、どのような特性があるかが把握でき、路線特性が明らかとなった。加えて、バスロケーションシステムのデータとのマッチングによるバス運行管理計画への応用について、次年度に向けたデータ整理およびデータ特性の分析を行った。現在,社会的な環境の変化から効果的な交通計画の検討が求められており,そのためには高精度な交通行動データが必要であるが,既存の交通調査は調査期間,アンケート調査への負担感,調査費用の問題を抱えている.一方で,鉄道をはじめとした公共交通で普及の進む交通ICカードは,高精度で詳細なデータの取得が可能であり,既存調査では得られない長期間にわたる個人の公共交通利用の追跡が可能であることから,先に挙げた既存の交通調査の問題を解決し得ると考えられる.また,長期の履歴から個人の利用の習慣性などの詳細な把握により,多様なニーズに対応した効果的な交通計画や運行計画への活用可能性の検証が求められている.今年度は,東京都市圏の都市内路線バスを対象として,ICデータの特性を活かして,従来把握することができなかった長期間にわたる利用履歴から利用者の特性の把握を行った.長期にわたる大量のデータから利用者の習慣性や利用の変動の分析を行い,利用者特性を定量的に把握することに特徴がある.今年度は特に,個人単位のトリップ数の変動に着目した分析,路線や地区の特性を考慮した利用者特性に着目した分析を行った.具体的には、神奈川県南東部地区の都市内

路線バスにおけるICカードの利用履歴(平成22年9月から12月まで)を対象として、4ヶ月間にわたる個人別のバスの利用履歴の分析を通して,個人単位でのトリップ数の変動の要因や,路線や地区別の利用者頻度の差に関して,これまで定性的な把握に留まっていた利用者の特性を定量的に明らかにした.例えば,天候別の利用者特性の違いや,路線別の利用者属性の違いを示すことができた.以上より,バスのICカードの利用履歴データが,運行計画や交通計画の策定に対して有用なデータであることが示された.
基本群への外Ｇａｌｏｉｓ表現の研究

今年度は、研究の目的に記載した、双曲的曲線のモジュライの普遍外モノドロミー表現の像の、双曲的曲線の幾何学的基本群の外部自己同型群内における特徴付けを研究した。特に、副lグロタンディーク・タイヒュミューラー群内におけるフロベニウス元の像の剛性と標数0の代数閉体上の双曲的曲線の幾何学的基本群のC許容的外部自己同型群内の副有限デーン捻りの剛性の類似に気づくことによって、代数体もしくは標数0の代数閉体上の一点抜き楕円曲線のモジュライスタックの副l普遍外モノドロミー表現の像や標数0の代数閉体上の一点抜き楕円曲線の高次配置空間の幾何学的基本群の最大副l商のFC許容的外部自己同型群の非分解性を示すことができた。この結果は、南出氏によって得られていた副lグロタンディーク・タイヒュミューラー群の非分解性の一点抜き楕円曲線類似とみなせる。また、証明の過程において、標数0の代数閉体上の一点抜き楕円曲線のモジュライスタックの副l普遍外モノドロミー表現の像の任意の開部分群の中心化群を決定できた。これらの結果と、証明の類似をたどることで得られた代数体もしくは標数0の代数閉体上の一点抜き楕円曲線のモジュライスタックのエタール基本群の非分解性と合わせて一つの論文とし、学術雑誌に投稿した。また、双曲的曲線に付随する外ガロア表現の理論の双曲的多重曲線への一般化を考察した。特に、剰余標数0の離散付値体上の双曲的多重曲線の良還元と、付随する外ガロア表現の不分岐性の関連を調べ、いくつかの考察を得ることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は基本群への外ガロア表現の研究について二つの研究成果を得た。一つは研究実施計画に記載した星裕一郎氏と望月新一氏の組み合わせ論的遠アーベル幾何の枠組みの下で定義された双曲的曲線の幾何的基本群の外部自己同形群のある部分群からグロタンディークタイヒミューラー群への全射が切断を持つかという問題を肯定的に解決することができた。これは有理数体上の双曲的曲線のモジュライの基本群から有理数体の絶対ガロア群への自然な全射が常に分裂することの類似とみなすことができ、グロタンディークタイヒミューラー群が有理数体の絶対ガロア群に似た性質を持つことを示す重要な例を与えている.二つ目に、双曲的曲線に付随する副l外ガロア表現の像が、基礎体が数論的に弱い仮定を満たす場合(代数体やl進局所体はこの仮定を満たす)に、l進リー群にならないことを示すことができた。特に、この場合、双曲的曲線に付随する副l外ガロア表現の核に対応する体は基礎体上l進リー拡大にならないことがわかる。また、この結果は副l外ガロア表現とl進ガロア表現との違いを明示的に表したものと捉えることができる。また、この結果を用いて、曲線のモジュライの副l普遍モノドロミー表現の像が、ほとんどの場合、l進リー群にならないことを示すことができた。これは基本群への外ガロア表現の研究の幾何学的応用とみなすことができる。さらに、これらの結果のある副Σ版(Σは任意の素数の集合)も示すことができた。研究実施計画で目標の一つとしていたグロタンディークタイヒミューラー群に関するある切断を構成することができたため。また、双曲的曲線に付随する副l外ガロア表現の核に対応する体が基礎体上どのような拡大になっているかについても成果を得ることができたため。

今後は曲線のモジュライの普遍モノドロミー表現の像が、双曲的曲線の幾何的基本群の外部自己同形群のどのような部分群になっているのか調べ、グロタンディークタイヒミューラー群が普遍モノドロミー表現の像に作用するかを考察していきたい。また、双曲的曲線に付随する副l外ガロア表現の核に対応する体の構造をより精密に理解することも今後の重要な研究課題である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
静脈内投与したプロポホールがラット側坐核ドパミンならびにGABA遊離に及ぼす効果

静脈麻酔薬のプロポホールは,麻酔臨床で多用されているが,その作用機序の全容は明らかでない。申請者は,これまでに,脳微小透析法を用いてプロポホールはベンゾジアゼピン系静脈麻酔薬のミダゾラムと同様に,ラットの中脳辺縁系ドパミン性神経の終末領域である側坐核において,ドパミン遊離を減少することを明らかにした。側坐核のドパミン遊離の減少にはGABA_A-ベンゾジアゼピン受容体の関与が指摘されているので,平成11年度はまず、プロポホールが側坐核のGABA遊離に直接影響を及ぼすか否かについて,検討を行った。無麻酔非拘束下でGABA量を脳微小透析法により測定し検討を行った。その結果,プロポホールは,側坐核のドパミン遊離の減少を誘発する5,10mg/kgいずれの用量においても,投与後4時間にわたって側坐核GABA遊離量に著変を引き起こさなかった。プロポホールは,麻酔臨床においてミダゾラムとしばしば併用されるので,つぎに,両薬物の併用投与が側坐核ドパミン遊離に及ぼす効果について検討した。その結果,それぞれ単独ではほとんどドパミン遊離を減少しない用量であるプロポホール2.5mg/kgとミダゾラム0.075mg/kgとを静脈内に併用投与すると,両薬物投与175分後に側坐核のドパミン遊離は著明に減少した。以上の結果から,プロポホールの静脈投与によって起こる側坐核ドパミン遊離の減少は,同部位のGABA遊離を介したものではないことが示された。また,プロポホールとミダゾラムの併用は,側坐核のドパミン遊離を協力的に減少させ,麻酔臨床での効果と平行していることが示された。静脈麻酔薬のプロポホールは,麻酔臨床で多用されているが,その作用機序の全容は未だ明らかではない。申請者の所属する研究室では,すでに,ベンゾジアゼピン系静脈麻酔薬のミダゾラムが,ラットの中脳辺縁系ドパミン性神経の終末領域である側坐核において,ドパミン遊離を減少させることを報告した。平成10年度は,プロポホールがGABA_A-ベンゾジアゼピン受容体複合体の一部に結合することが知られているので,プロポホールにも側坐核ドパミン遊離減少作用があるか否か検討を行った。側坐核のドパミン遊離の測定は,無麻酔非拘束下で脳微小透析法を用いて行った。その結果,臨床で用いられる用量の範囲において,プロポホール(2.510mg/kg)の静脈内投与は側坐核ドパミン遊離を用量依存的に減少させた。その程度は5.0mg/kgでは13%,10mg/kgでは23%であったが効果のピークは,投与後約2.53時間後に認められた。さらに,プロポホールが直接,側坐核のGABA遊離に影響を及ぼすか否かについての検討を行っているが,現在までのところプロポホールが側坐核の細胞外GABA量に影響を及ぼすとする知見は得られていない。以上の結果から、プロポホールの静脈内投与により,中脳辺縁系のドパミン神経の機能低下示唆されたが,それに対するGABA神経機能の関与は少ないものと推測された。来年度はGABA遊離の測定法上の問題点も含め更に検討を加えると共に,プロポホールが麻酔臨床で麻酔臨床でミダゾラムと好んで併用されるので,それらの併用投与の側坐核ドパミン遊離に及ぼす効果についても検討を行う予定である。
小学校外国語活動における効果的なティーム・ティーチングのための現職教員研修の開発

秋田県教育委員会と協働して,外国語不安の軽減を目指した小学校の教員研修を開発・実施した。既存の教員研修の形態を残しつつも,小学校教員の外国語活動指導の実態調査や研究成果を生かしながら,小学校教員の外国語不安の軽減を目指した研修開発を行った。5日間の夏季集中研修の中に、ALTとのティーム・ティーチングに必要な要素をスパイラル的に実施することで、研修後には参加者の外国語不安の数値が大きく軽減された。さらに,事後アンケートでは英語でのコミュニケーションに対する積極的な意見が多く見られ,研修が教員の外国語不安の軽減に効果的であったことが示された。小学校外国語活動に向けた教員研修の開発という目的に対して、平成25年度は1近隣諸国におけるティーム・ティーチングの事例分析、2秋田県内における小学校でのティーム・ティーチングの実態分析を中心に実施した。「近隣諸国におけるティーム・ティーチングの事例分析」では、日本と同じく外国語としての英語教育の状況で、早くから小学校英語教育を開始している韓国と台湾での実地調査をおこなった。韓国へは9月29日から10月4日までの6日間滞在し、2つの公立小学校と1つの私立小学校、それにソウル市教員研修センターと英語村(自治体が運営する英語のテーマパーク)を訪問した。各小学校では授業見学とともに、指導教員や校長に対して英語の授業への取り組みへのインタビューをおこなった。教員研修センターでは、小学校教員の2週間の英語集中研修の一部を参観した。台湾へは11月24日から11月29日までの6日間滞在し、台中市にある5つの公立小学校を訪問し、授業見学や担当教員へのインタビューをおこなった。台湾は早くから英語の選科教員制度を小学校で取り入れており、高い英語力を身につけた者が指導に当たっていた。さらに日本での指導主事にあたるような仕事を兼務している教員へのインタビューの機会も得て、小学校教員への英語研修の実態についても情報を得た。韓国と台湾での実地調査については帰国後に分析をし、本研究での教員研修開発に向けての基礎データとした。「秋田県内における小学校でのティーム・ティーチングの実態分析」については、秋田県教育委員会の3つの教育事務所に協力を得ながら、県内の150校(66%)からアンケートを回収し分析をおこなった。また、同時におこなった小学校での授業及び打ち合わせの参観であるが、小学校の受け入れの都合等で当初の予定より少ない延べ8校で実施した。小学校外国語活動に向けた教員研修の開発という目的に対して、平成26年度は1研修プログラムのパイロット版の作成、2秋田県内における小学校でのそのパイロット版の研修の実施・改善を中心に研究を進めた。「研修プログラムのパイロット版の作成」では、90分×3回で終了する短期教員研修プログラムを作成した。5日間で実施する教員研修内容を概ね含んだ内容の短期プログラムである。3回のそれぞれのテーマを第1回「英語不安を和らげよう」、第2回「効果的な指導手順を学ぼう」、第3回「ALTと組んでティーム・ティーチングをやってみよう」とした。まず1回目で、英語不安に対する理解と日本人教師とALTの役割について学び、外国語活動の指導に対する心理的なバリアーを下げる。第2回目では、具体的な指導の手順や外国語指導で押さえるべきポイントについて理解を深める。そのうえで、第3回目で外国人指導助手との指導案作成や授業実施に向けた取り組みを行う。この3つの過程を経て、小学校教員の外国語不安軽減を進めていくこととした。「パイロット版の研修の実施・改善」については、秋田県内の2つの小学校で校内研修会という形で実施した。参加校の募集は、秋田県教育委員会の協力を得て、プログラムの周知及び参加の呼びかけを行った。それぞれの小学校に、大学の教員とALT役の外国人留学生がそれぞれ赴き、研修を実施した。それぞれの小学校では、ほぼ全ての教員が参加しけんしゅうを実施した。校内研修会の開催時期は小学校により様々で、ほぼ1ヶ月以内で終了した小学校と、半年にわたり3回の研修を実施した学校とに別れた。研修の雰囲気も大規模な研修会場で行うものとは異なったが、参加教員にインタビューやアンケートを実施し、プログラムの改善点を探った。来年度は、それらの改善点を生かしながら、秋田県教育委員会と協力して5日間の教員研修を実施していく予定である。本研究は、平成23年度から本格実施となった小学校の外国語活動において、担任教師と外国語指導助手(ALT)とのティーム・ティーチングでの効果的な授業実践に向けた教員研修を開発を目指した。具体的には、(I)韓国及び台湾の小学校におけるティーム・ティーチングの事例分析、(II)秋田県内の小学校におけるティーム・ティーチングの実態分析、(III)パイロット版の教員研修の作成・実施・評価、(IV)秋田県教育委員会と協力し小学校外国語活動教員研修事業での応用、からなる4項目の研究を実施して研究目的のたって意を目指した。その際に、ティーム・ティーチングで有効な教材の開発、英語が苦手な小学校教員でもALTと授業の打ち合わせができるような英語表現や発想の習得、さらには効果的な授業運営をするための英語によるコミュニケーション技術の習得を含めた教員研修を考案した。それは、小学校教員の多くが自らの話す英語に自信が持てず、不安を抱えたまま指導を行っている現状があったからである。完成した教員研修は、担任教師に英語使用の成功体験をもたらすと共に、担任教師の英語に対する不安を軽減させることにも成功した。5日間のプログラムとして提供できるようになった。

この教員研修は、秋田県において小学校教員のための研修として位置づけられ、秋田県教育委員会と国際教養大学が協力して今後毎年、県内の小学校教員に対して提供していくこととなった。秋田県教育委員会と協働して,外国語不安の軽減を目指した小学校の教員研修を開発・実施した。既存の教員研修の形態を残しつつも,小学校教員の外国語活動指導の実態調査や研究成果を生かしながら,小学校教員の外国語不安の軽減を目指した研修開発を行った。5日間の夏季集中研修の中に、ALTとのティーム・ティーチングに必要な要素をスパイラル的に実施することで、研修後には参加者の外国語不安の数値が大きく軽減された。さらに,事後アンケートでは英語でのコミュニケーションに対する積極的な意見が多く見られ,研修が教員の外国語不安の軽減に効果的であったことが示された。平成26年度に予定していた研究計画に対して、ほぼ順調に進捗しているといえる。教員研修のパイロット版の作成に関しても、当初の予定通り短期で修了できるものを作成した。実施に当たっては、秋田県教育委員会の協力も得ながら参加校を募り、校内研修という形式で当該小学校に出向いて実施した。参加者には、アンケートやインタビューを行いながら、プログラム全体に反映させられるべき改善点を探った。来年度は、研究の最終年度であるため、秋田県教育委員会と協力しながら改善すべきポイントに留意しながら5日間のプログラムを完成・実施させていく予定である。外国語教育本研究は順調に推移しており、今後の推進方策について特段の変更はない。今後も当初の研究計画に従い、進めていく。平成25年度に予定していた研究計画に対して、ほぼ順調に進捗しているといえる。近隣諸国での事例分析や県内小学校での実態分析も、予定通り実施し期待通りの成果を得ている。県内小学校における授業参観いついては、当初の予定を下回ったが、アンケート結果を補足するための参観であることから、8校で十分満足するデータは得られたため、研究計画全体への影響はない。本研究は順調に推移しており、今後の推進方策について特段の変更はない。
沿岸性イカ類資源における繁殖形質多様性の進化・維持メカニズムの解明

前年度までの研究により明らかとなった、ヤリイカ類における精子の形態・生理・行動にみられる様々な二型は、輸卵管内部、口部貯精嚢周辺という全く異なる環境に精子を受け渡す繁殖生態によって生じたと考えられる。輸卵管内部の精子は卵が輸卵管を通過して行く際に体内受精を、貯精嚢周辺の精子は産卵時に体外授精をしている可能性が高い。しかし、ヤリイカを含め、輸卵管から遠く離れた口部に貯精嚢を持つ頭足類において、実際に貯精嚢内部とその周辺にある精子がどのように授精に用いられるのか検証した例はこれまで無い。そこで小型で飼育実験が容易なヒメイカを用いて、貯精嚢精子の授精方法を検証した。ヒメイカはヤリイカのスニーカーと同様に、貯精嚢周辺に精子を受け渡す交接を行うが、輸卵管に精子を渡す交接行動は行わないので、貯精嚢精子の挙動を観察しやすい。飼育下で産卵行動を観察した結果、産卵の際、ゼリーにくるまれた卵を腕で基質に押し付ける行動が観察され、その際に腕の付け根にある貯精嚢の部分を押し付けていることが明らかになった。さらに産み出された卵とその周りのゼリー層を丸ごと核染色することにより、卵周辺の精子の分布を観察した。その結果、卵ゼリー層は玉葱のような層構造を持ち、玉葱の芽部位に位置する煙突状の入り口付近から中央部に多く精子が分布することが明らかになった。以上より、雌は産卵の際に、卵ゼリー層内に貯精嚢内の精子を能動的に注入し、卵を授精させていることが示唆された。また、ヤリイカに見られる精子二型に関して、異なる専門分野の研究者と積極的に共同研究を行い、生理的な差異(運動性・寿命や代謝経路)の検証や、精巣の遺伝子発現と精子のタンパク質の比較解析など、多方面から二型分化の至近要因を探るアプローチを行った。(抄録なし)特徴的な代替繁殖戦術とそれに関連した雄の種内多型を持つヤリイカ類を用い、個体の各形質(精子の形態と受精能力、精莢の形態、精巣への投資量)が繁殖成功に与える影響とそのメカニズムを解明することを目的とした。類似した代替繁殖戦術をもつが、繁殖生態が若干異なる日本・南アフリカ・カリフォルニアに生息する3種のヤリイカについて、雄の繁殖形質にみられる多型現象とDNA父性判定により雄間の受精成功の偏りを調べた。北海道沿岸で漁獲されたヤリイカ個体を用い、精子の顕微鏡撮影・画像解析により精子頭長・鞭毛長を計測した。その結果、大型雄と小型雄間で精子の形態が異なることを明らかにした。また千葉県沿岸より生きたヤリイカを入手し、顕微鏡動画撮影により精子遊泳速度・遊泳軌跡を解析した。また、人工授精方法を確立し形態の異なる2タイプの精子がともに受精能力を持つことを確認した。得られたデータから論文を執筆した(投稿中)。国際精子学シンポジウム(6月、沖縄)にて国際学会発表を行った。10月3月は英国Royal Holloway University of London, Molecular Ecology Groupに滞在し、海外野外調査、採集標本の遺伝子解析を行った。南アフリカ共和国にて3週間南アフリカヤリイカ(11月)、アメリカ合衆国にて2週間カリフォルニアヤリイカについて野外調査を行った(2月)。それぞれの種について、繁殖ペア・卵の採集、漁獲採集標本からの形態計測を行った。南アフリカで採集した卵を用いDNA父性判定を行ったところ、複数雄が一つの卵塊に関与していること、父性を占める割合が個体により大きく異なることが明らかとなった。特徴的な代替繁殖戦術とそれに関連した雄の種内多型を持つヤリイカ類を用い、集団中で多型が進化的に安定に維持されるメカニズムを解明することを目的とした。日本・南アフリカ・カリフォルニアに生息する3種のヤリイカ類は類似した代替繁殖戦術をもつが、繁殖システムが若干異なることが予測される。これまでの研究により、日本のヤリイカ・南アフリカヤリイカ両種において、複数の雄が一つの卵嚢の父性に関与していること、卵嚢中の受精卵に占める各雄の父性の割合が卵嚢ごとに大きく異なること、また乱交の度合いは日本のヤリイカより南アフリカヤリイカで強いことが明らかとなっている。そこで本研究では、3種間で個体の繁殖形質(精子の形態と授精能力、精英の形態、精巣へのエネルギー投資量)にみられる多型現象を比較した。平成22年度に3海域で行った野外調査により採集したサンプルを用い、繁殖形質二型がみられるかどうか分析した。その結果、より乱交で大型雄・小型雄間で繁殖成功の偏りが小さい種(南アフリカヤリイカ)ほど、大型雄・小型雄ともに多くのエネルギーを精子生産に投資することで激しい精子競争へ適応していること、同時にそれぞれの雄の行動に応じて繁殖形質を特殊化する淘汰圧が弱い結果、種内二型が小さいことが示唆された。また種内二型(精子サイズの明確な二型)の適応的意義を調べるため、これまでに最もデータ蓄積のある日本の種を用いて、精子形態とその運動性、寿命、受精能力との関係を検証した。その結果、小型雄の作る精子は大型雄の作る精子に比べサイズが大きく、精子が活性化した後長時間高い運動性を維持すること、人工授精実験において長時間高い受精能力を持つことが明らかとなった。

輸卵管内部の精子は卵が輸卵管を通過して行く際に体内受精を、貯精嚢周辺の精子は産卵時に体外授精をしている可能性が高い。しかし、ヤリイカを含め、輸卵管から遠く離れた口部に貯精嚢を持つ頭足類において、実際に貯精嚢内部とその周辺にある精子がどのように授精に用いられるのか検証した例はこれまで無い。そこで小型で飼育実験が容易なヒメイカを用いて、貯精嚢精子の授精方法を検証した。ヒメイカはヤリイカのスニーカーと同様に、貯精嚢周辺に精子を受け渡す交接を行うが、輸卵管に精子を渡す交接行動は行わないので、貯精嚢精子の挙動を観察しやすい。飼育下で産卵行動を観察した結果、産卵の際、ゼリーにくるまれた卵を腕で基質に押し付ける行動が観察され、その際に腕の付け根にある貯精嚢の部分を押し付けていることが明らかになった。さらに産み出された卵とその周りのゼリー層を丸ごと核染色することにより、卵周辺の精子の分布を観察した。その結果、卵ゼリー層は玉葱のような層構造を持ち、玉葱の芽部位に位置する煙突状の入り口付近から中央部に多く精子が分布することが明らかになった。以上より、雌は産卵の際に、卵ゼリー層内に貯精嚢内の精子を能動的に注入し、卵を授精させていることが示唆された。また、ヤリイカに見られる精子二型に関して、異なる専門分野の研究者と積極的に共同研究を行い、生理的な差異(運動性・寿命や代謝経路)の検証や、精巣の遺伝子発現と精子のタンパク質の比較解析など、多方面から二型分化の至近要因を探るアプローチを行った。当初本年度も南アフリカ・カリフォルニアにおいて野外調査を計画していたが、研究代表者が出産・育児に伴い年度途中で研究を中断する必要に伴い、野外調査の予定を変更し、以前に採集したサンプルの分析、国内での実験、データ解析、論文執筆を集中的に行った。その結果、種間・種内における繁殖形質の違いを明らかにすることができ、研究目的の達成に着実に近付いている。南アフリカ・カリフォルニアの2種に関して、サンプルをさらに増やし分析を行う。採集・固定済みの標本を用いてマイクロサテライトDNA多型による親子判定により、繁殖システム(乱交度)の定量化を行う。また、本研究で扱う3種と生態が似ている南米に生息する近縁種のサンソルもこれまでに入手しており、その分析を行い種間比較に加えることを検討する。得られたデータを用いて、すみやかに論文執筆を行う。なお平成24年度は育児休暇を取得のため、平成25年4月より研究を再開する予定である。(抄録なし)
In vivoパッチクランプ法による脊髄内痛覚伝達機序の解析

新たに開発したin vivoパッチクランプ法を用い、末梢皮膚刺激によって誘起されるシナプス応答を脊髄後角細胞から記録解析した。ウレタン麻酔下にラットの気管切開を行い人工呼吸とした。両側を気胸とし、呼吸に伴う脊髄の振動を極力抑えた。動脈圧、体温をモニターした後、L4,L5腰髄の椎弓切除を行い脳・脊髄固定装置に固定した。先ず、後角第二層の膠様質から記録をおこなった。記録した全ての膠様質細胞は固定電位-70mVで自発性のEPSCが記録された。また、固定電位0mVでは自発性のIPSCが記録された。それらの振幅および頻度はスライス標本を用いて得られた結果と有意な差はなかった。次に、固定電位-70mVで皮膚刺激を加えると、記録した全ての膠様質細胞で痛みおよび触刺激によってEPSCの頻度と振幅が著明に増加した。後肢の刺激部位を変えて受容野を調べたが、今までの結果とは異なり、指先から大腿部に至る広い受容野を示した。更に、熱刺激に対する応答を調べたが、全ての細胞で熱刺激によっては何ら応答は観察されなかった。次に、膜電位を0mVにし刺激を行うと、触刺激によってIPSCが誘起されたが、痛み刺激ではIPSCは誘起されなかった。スライス標本で得られた結果から、熱情報を伝える無髄のC線維は深部の層に終末していると考え、膠様質より深部の細胞から記録をおこなった。深部の細胞は触刺激にのみ応答を示すものと触、機械的痛みおよび熱刺激に応じる、いわゆる広作動域ニューロン(WDRニューロン)が記録された。一部のC線維はペプチドを含有している事が知られているが、何れの応答も速い応答、すなわちfast EPSCのみによって伝えられ、ペプチドを介するslow EPSCは全く観察されなかった。以上の結果から、膠様質細胞は機械的触および痛み感覚を受容し、熱情報は3層以下の深部の細胞に伝えられていることが明らかになった。末梢皮膚への触、機械的痛み及び熱刺激によって、脊髄後角細胞にいかなるシナプス応答が誘起されるかを明らかにするため、成熟ラットのin vivo標本を用い、脊髄後角第二層、いわゆる膠様質と深層細胞からのパッチクランプ記録法を開発した。膜電位-70mVでは、すべての膠様質細胞が自発性のEPSCを示した。また、0mVにすると、抑制性の自発性IPSCが記録された。それらの頻度と振幅は、スライス標本を用いて得られた結果と有意差はみられなかった。記録と同側後肢皮膚へ触刺激を加えると、EPSCの頻度及び振幅が著明に増加した。また、機械的痛み資源を加えると、触刺激と同様EPSCの増加が見られた。しかし、さらに痛み刺激を増加しても、早い経過のEPSCのみが誘起され、緩徐な応答は見られなかった。また、これらの応答は全てCNQXでほぼ完全に抑制され、グルタミン酸が伝達物質と考えられた。どちらの刺激による応答も、その受容野はこれまで報告されたものと比較して著明に広かった。興味あることには、膠様質細胞は、いかなる温度刺激(860°C)にも応答を示さなかった。ところが、深層細胞は触、機械的痛みのみならず熱刺激にも応答した。しかし、熱刺激による応答も早いグルタミン酸を伝達物質す

EPSCのみで、緩徐なシナプス応答は誘起されなかった。以上の結果と今までの免疫組織化学的結果、その他をあわせて考えると、温度情報は主にC線維によって膠様質に運ばれるが、膠様質細胞とはシナプスを作らず、深層細胞が膠様質にのばした樹状突起にその情報を伝えていることが示唆された。また、多くのC線維が含有するペプチドを介する緩徐な応答は、膠様質及び深層細胞では観察されず、今のところ、ペプチドがいかなる機能を果たしているか不明である。以上の結果から、感覚の種類によってその回路が異なってはいても、いずれもグルタミン酸を主な伝達物質として感覚情報を中枢神経に伝えているものと考えられる。新たに開発したin vivoパッチクランプ法を用いて、末梢皮膚に加えた機械的痛み刺激、熱刺激および非侵害性刺激によって誘起されるシナプス応答を脊髄後角細胞から記録解析した。後角膠様質細胞では、触刺激および機械的痛み刺激によってEPSCの頻度と振幅が著明に増大した。しかし、全ての膠様質細胞は、熱刺激には全く応答を示さなかった.膠様質より深層の細胞では、非侵害性刺激のみに応じる細胞、上記3種類の刺激に応じる、いわゆるWDRニューロンと触および機械的痛み刺激に応じる細胞の3種類が見いだされた。これらの感覚情報は何れもグルタミン酸仲介の速い経過のEPSCで伝達され、ペプチドを介する緩徐なシナプス応答は記録されなかった。次に、膠様質細胞のシナプス応答に対するセロトニン下行性抑制系の作用を検討した。脊髄表面に直接投与したセロトニンは触および痛み応答を共に抑制した。これらの作用は、脊髄スライスに後根を付した標本を用いて得られた結果、すなわち、痛みを伝えるC線維の応答と体毛の動きを伝えると考えられるAδ線維刺激によるEPSCをセロトニンが抑制することとも良く一致した。正常ラット脊髄から得られた基礎的なシナプス伝達機序を基に、次に、慢性疼痛モデルの一つである卵巣摘出(SNT)ラットを用い、痛覚伝達系にどの様な可塑的変化が起こっているかをin vivoパッチクランプ法を用いて検討した。その結果、SNTラットでは末梢C線維ターミナルに発現しているセロトニン受容体数が減少し、C線維応答が有意に増大した。しかし、Aδ線維の応答は抑制を受けないことを見いだした。これは、セロトニン受容体結合実験の結果とも一致した。以上の結果から、SNTラットでは痛みを伝えるC線維終末のセロトニン受容体が減少し、下行性抑制系による痛みのコントロールが消失する。その事によって痛覚過敏が起こっている可能性が示唆された。