hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光触媒による炭素－炭素結合形成を伴う高選択的芳香環官能基化反応

芳香環の官能基化は,高温高圧下で反応性の高い化学物質を用いた多段階反応により,多量の副生成物を伴いおこなわれていることが多く,より温和な条件と単純な反応経路で無駄の少ない環境に優しい反応プロセスへの変換が切望されている.本研究では,ベンゼンとアセトニトリルからシアン化ベンゼンと水素を直接得るという革新的な炭素ー炭素結合形成を伴う高選択的芳香環官能基化反応(シアノメチル化)に成功した.さらに,その反応機構を詳細に調べたところ,ここで用いたパラジウム添加酸化チタン光触媒では,パラジウムが光触媒の助触媒としての機能だけではなく芳香環の活性化に直接関与している,ハイブリッド触媒であることがわかった.芳香環の官能基化は,高温高圧下で反応性の高い化学物質を用いた多段階反応により,多量の副生物を伴い製造されている例が多く,より温和な条件と単純な反応経路で無駄の少ない環境調和型の反応プロセスへの置換が切望される.これまで我々は,白金添加酸化チタン光触媒を用いて,直接的な芳香環の水によるヒドロキシル化(炭素ー酸素結合形成)や芳香環のアンモニアによるアミノ化(炭素ー窒素結合形成)等の水素生成を伴う高選択的芳香環官能基化反応に成功してきた.本研究では,ベンゼンとアセトニトリルからシアン化ベンジルと水素を得るという革新的な炭素ー炭素結合形成を伴う高選択的芳香環官能基化反応(シアノメチル化)に成功した.この反応を促進できるのは,パラジウムを添加した光触媒のみであった.電子スピン分光法や同位体化合物を用いた速度論的解析などにより反応機構の詳細を検討した結果,酸化チタンの光励起で生じた正孔はアセトニトリルを酸化しシアノメチルラジカルを生成し,励起電子はおそらくパラジウム助触媒に到達しプロトンを還元し水素を生成させる.ただし,シアノメチルラジカルが生成してもパラジウムがないとシアノメチル化反応は進行しないことから,パラジウムが特異的に芳香環の活性化にも関与していることが示唆された.つまり,パラジウムは二つの機能を担っていることが示唆され,本触媒は光触媒とパラジウム触媒の二元機能触媒であることが判明した.芳香環の官能基化は,高温高圧下で反応性の高い化学物質を用いた多段階反応により,多量の副生成物を伴いおこなわれていることが多く,より温和な条件と単純な反応経路で無駄の少ない環境に優しい反応プロセスへの変換が切望されている.本研究では,ベンゼンとアセトニトリルからシアン化ベンゼンと水素を直接得るという革新的な炭素ー炭素結合形成を伴う高選択的芳香環官能基化反応(シアノメチル化)に成功した.さらに,その反応機構を詳細に調べたところ,ここで用いたパラジウム添加酸化チタン光触媒では,パラジウムが光触媒の助触媒としての機能だけではなく芳香環の活性化に直接関与している,ハイブリッド触媒であることがわかった.芳香環の官能基化は,高温高圧下で反応性の高い化学物質を用いた多段階反応により,多量の副生物を伴い製造されている例が多く,反応条件が温和で反応経路が単純で無駄の少ない環境調和型の反応プロセスへの置換が切望されている.申請者は,光触媒を応用して温和な条件でかつ単純な化合物から出発して芳香環の官能基を可能とする反応系の開発にに挑戦しており.既に光触媒を用いてベンゼンに水を作用させてフェノールに変換する直接的な炭素ー酸素結合形成(芳香環ヒドロキシル化)やベンゼンをアンモニア水でアミノ化する様な炭素ー窒素結合形成(芳香環アミノ化)を高選択的に進行させることに成功し,ごく最近,まだ低効率ながらも革新的な反応として,ベンゼンとアセトニトリルからシアン化ベンジルが得られることを確認した.そこで本研究ではこれを足がかりに,炭素ー炭素結合形成を伴う高選択的芳香環官能基化反応(シアノメチル化)を確立させることに挑戦することとした.平成24年度は,反応条件(反応基質比と光量,波長,温度,反応時間)と光触媒の最適化(酸化チタンの種類・比表面積と助触媒金属添加率)を主に行った.反応基質比と波長,それから添加する助触媒の種類が重要なポイントであることが分かり,特にパラジウムを助触媒として用いることが最も重要なファクターであることが明らかとなった.また,ESRによってシアノメチル化反応に関与する活性ラジカル種の同定を試み,適切なスピントラップ剤を用いることで,シアノメチルラジカルの検出に成功した.光触媒的な芳香環シアノメチル化について,必要な反応条件や光触媒が明らかになり,特にはパラジウム助触媒が特異的に高活性で高選択に本反応を進行することを明らかにし,ESRによりラジカル中間体の同定に成功した.同位体化合物(重水素化アセトニトリル,重水素化ベンゼン)を反応基質とした反応を行い,反応速度における同位体効果の測定により律速段階を定めて,付加・脱離機構についての知見を得る.また,生成する水素とシアノベンゼンを質量分析により解析し,本当に反応中間体と水素ラジカルとが反応しているのかどうかを明らかにする.また,Pd助触媒を,添加率(0.1-2wt%)と添加法(光析出法,ナノ粒子光吸着法,含浸担持法)を変えて添加し,その粒子径・形状をTEMにより観察し,ナノ粒子の数量を計算し,電子状態をXAFS,特に電子状態に敏感なL殻吸収XANESにより確認し,同等な状態のサンプルの光触媒活性を比較する.また,FT-IRによりそれらの金属ナノ粒子と相互作用したベンゼンやシアン化ベンジルの存在の有無を観察し,同位体シフトにより確認し,各助触媒金属に特有な吸着状態の有無を検討する.

さらには,助触媒成分を合金化して,アンサンブル効果(Pd原子一つで活性点となるか,複数の集団である必要があるか)を検討し,金属助触媒の本質を検討する.これらにより金属助触媒の特異的な機能(触媒作用)を明らかとして,反応機構を決定する.光触媒活性の経時劣化が起こることがあるが,この原因を明らかにして,対策を講じる.最後に,総括として研究成果をまとめ,必要に応じて特許申請を行い,学会発表を行い,論文を投稿し,成果を広く国内外に発信する.本年度と同様に,主に化学薬品(特に同位体含有化合物),高圧ガス等の消耗品の購入や,放射光実験や学会発表のための旅費として使用することを計画している.
複統合的なエスキモー語におけるシンタックスの機能

平成17年度発足基盤研究く複統合的なエスキモー語におけるシンタックスの機能)の完成年度としての研究成果は、べつに提出する「研究成果報告書」に含まれる2点の口頭発表である。これらはともに、きわめて特異な複統合語におけるシンタックスと形態法の絡みの重要な側面を解き明かそうとした試みである。もう一点は、10月末、フランス・パリで開かれた、第15回"Inuit Science Conferenceにおける発表Transitive Comparative Constructions in Central Alaskan Yupik"であり、現在Nicole Tersis氏により、おなじくBenjamin社との刊行交渉が進行中である。ハンドアウト11ページ。平成17年度は、3度の現地調査(計約14週間)をおこない(本基盤研究、北海道大学教授津曲敏郎の科研・基盤B、自費)、アラスカ・エスキモー語記述文法完成にむけ、この言語にユニークな複統合性のnon-slot type of polysynthesis)をもたらす形態法の特質というべき、cyclic expansion(派生接尾辞のよる名詞化+再動詞化、動詞化+再名詞化)の集中的な掘りおこし(データ収集)により機能とその意義についてより詳細な解明と理解をうることができた。とともに、cyclic expansion関係以外の、調査成果(統語法をもふくむ)は、近年中に完成を予定している包括的エスキモー語記述文法初稿(現在、約900ページ)の精密化に利用した。この文法完成のための作業(現地調査をふくむ)は、平成18年度も継続される。平成18年度は、約8週間、従来どおりアラスカにおける海外調査(フィールドワーク)を継続し、とくに形態統語法関係の必要データの収集と分析をすすめつつ、かねて計画中の包括的エスキモー語文法草稿の拡充と精緻化をすすめた(7-9月)。その初稿は、実質的にも構成的にもかなりの改編がくわわり、現在、その初稿は、前年度より約15%増え、1050ページに達している。今後、同文法は、最終的なデータチェックと修正加筆をすすめ、海外研究者ならびに現地話者の意見を具に徴しつつ、索引その他を整備したうえ、平成19年度から3年以内に刊行をめざすべく、海外出版社との交渉もはじめている。海外活動としてはまた、フランス(パリ)における第十五回Inuit Science Conferenceに参画し、エスキモー語の他動詞的比較構文の発表などをおこない、ドイツ(ライプチッヒ)のMax Planck Instituteの言語学研究者と交流・意見交換をおこなった(10月-11月)。
PACAPによる唾液腺形成と分泌制御機構の解明-その臨床応用を目指して-

唾液分泌のコントロールは,おもに自律神経支配のもとでおこなわれている.下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide : PACAP)はヒツジの視床下部から単離,構造決定された神経ペプチドで,現在では多数の機能を持つ神経ペプチドとして種々の組織に認められている.本研究では, C57BL/6マウスの若齢マウス(8週齢)と高齢マウス(8か月齢)の三大唾液腺(耳下腺,顎下腺,舌下腺)を採取し, PACAPとそのレセプターであるPAC1Rの分布について,比較検討を行った.唾液分泌のコントロールは,おもに自律神経支配のもとでおこなわれている.下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide : PACAP)はヒツジの視床下部から単離,構造決定された神経ペプチドで,現在では多数の機能を持つ神経ペプチドとして種々の組織に認められている.本研究では, C57BL/6マウスの若齢マウス(8週齢)と高齢マウス(8か月齢)の三大唾液腺(耳下腺,顎下腺,舌下腺)を採取し, PACAPとそのレセプターであるPAC1Rの分布について,比較検討を行った.口腔乾燥症状を呈するドライマウス患者が急増しているが、現在までのところその治療法は人工唾液、含嗽薬などの補充療法が主であり適切な治療薬は見当たらない。これまでの我々の研究で下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ペプチド(Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide:PACAP)は、外分泌腺の分泌亢進を促すことが涙腺で確認されている。したがって、本研究の目的は、正常並びに発生過程におけるPACAP陽性神経線維の分布とPACAPレセプターの局在を検索するとともに、PACAP投与による唾液分泌に対する効果について解析を行い。また、ドライマウス疾患モデルマスPACAP-KOマウスを用いて同様にPACAP陽性神経線維の分布とPACAPレセプター局在の検索並びに、PACAPによる唾液分泌に対する効果について解析を行い、PACAPの唾液腺形成と分泌に対する効果を明らかとし、ドライマウス治療薬に向けての臨床応用への展開を目指すことである。平成20年度の計画は、正常マウス耳下腺、顎下腺、舌下腺におけるPACAP陽性神経線維並びにPACAPレセプター発現部位に関する免疫組織学的検討を明らかにすることを目的として実験を行った。マウスの下顎腺を摘出し、免疫染色のための試料を作成し観察を行った結果、PACAP陽性神経線維の数は少ないようであるが、下顎腺の特に導管周囲に多ぐ認められた。PACAPレセプターについては、今後免疫染色、インサイチューハイブリダイゼーションなどを行い確認していく。またアイソトープでラベル化したPACAPは唾液腺内に移行していることが確認された。本研究の継続を平成21年度より行う。口腔乾燥症状を呈するドライマウス患者が急増しているが、現在の治療法は人工唾液、含嗽薬などの補充療法が主であり適切な治療薬は見当たらない。正常マウスより耳下腺、顎下腺、舌下腺を摘出し、下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ペプチド(Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide:PACAP)陽性神経線維とPACAPレセプターの分布を免疫染色法、TEMを用いて検索し、その局在について明らかにした。耳下腺ではPACAPは介在部導管に染まり、PACAPレセプターは線条部導管に染まっていた。下顎腺では、PACAPは腺房と顆粒性導管の周りに、PACAPレセプターは顆粒性導管のピラー細胞が染まっていた。舌下腺では、PACAPは腺房に隣接している神経線維と細胞内に点状に染まり、PACAPレセプターは腺状部導管に染まっていた。また生理学的研究としてPACAP投与による唾液分泌に対する効果についても解析を行った。平成22年度はドライマウス疾患モデルマウスや早老マウスを用いて、同様の研究方法でPACAP陽性神経線維の分布とPACAPレセプター局在の検索並びに、PACAPによる唾液分泌に対する効果について解析を行うことで、正常マウスとの比較検討を行う。本研究の成果をもとに、ドライマウス治療薬の開発と臨床応用への展開を目指す。[研究の目的]唾液腺におけるPACAPとPAClRの局在、ならびに唾液分泌機構を正常(若齢)と高齢および疾患モデルマウスで検討し、PACAPを用いた新しいドライマウス治療薬の開発や治療方法への臨床応用展開を目指した基礎的実験を行う。[研究の方法](1)8週齢(若齢)とC57BL/6マウス(♂)を潅流固定、耳下腺、顎下腺、舌下腺を採取し、4%パラフォルムアルデヒド-PBSにて固定を行う。(2)試料O.C.T.コンパインドに入れ凍結包埋。(3)凍結切片を作成。以下、通法に従い免疫染色を行う。(4)若齢、高齢マウスともに、PACAP抗体を用いて、耳下腺、顎下腺、舌下腺におけるPACAP陽性神経線維の観察を行う。(5)若齢、高齢マウスともに、PACAPレセプター抗体(PACiR)を用いて、耳下腺、顎下腺、舌下腺における発現部位、細胞の同定を行う。[研究成果]耳下腺において、PACAPは介在部導管の細胞に免疫反応が認められた。PACIRは、線条部導管に免疫反応が認められた。

顎下腺では、PACAPは腺房と顆粒性導管の周囲の神経線維に陽性反応が認められ、PACIRは顆粒性導管内にある細胞(pillarcell)に強い免疫反応が認められた。舌下腺では、PACAPは線房周囲の神経線維に免疫反応が認められ、腺房内には点状の免疫反応も認められた。PACIRの免疫反応は線条部導管に認められた。また、舌下腺線条部導管には、8か月齢において顆粒を有する細胞の出現が認められた。8週と8か月齢の三大唾液腺で比較した結果、PACAPとPACIRの免疫局在には加齢に伴う明確な違いは見られなかった。以上の結果から、PACAPとPACIRのそれぞれの唾液腺における局在は異なり、三大唾液腺でPACAPの異なった作用があると示唆される。また顎下腺におけるリンパ球浸潤は、唾液腺疾患の病態解明の一助となると考える。
ウエルシュ菌α毒素によるヒツジ赤血球の溶血に関連するスフィンゴリン脂質代謝の解析

1.α毒素処理したヒツジ奉血球から脂質を抽出し、この脂質画分からシリカゲル60カラムを用いて単純脂質を除去した後、得られた脂質画分について、高速液体クロマトグラフィーにてスフィンゴミエリン(SM)を分画した。このSM画分を高分解能FAB-MS分析し、SM分子種を同定した結果、ヒツジ赤血球中にはC_<24:1>、及び、C_<16:0>の炭素鎖を有する2種のSM分子種の存在が明らかになった。そこで、C_<24:1>或いは、C_<16:0>セラミド処理赤血球に対するα毒素の影響を検討したところ、本毒素による溶血にC_<16:0>セラミドはほとんど添加効果が認められなかったが、C_<24:1>セラミドの場合、セラミド濃度に依存して毒素による溶血の亢進が認められた。これらの結果から、α毒素によるSM代謝系を介したヒツジ赤血球のhot-cold型溶血にはC_<24:1>の炭素鎖を有するSM、及び、セラミド代謝が深く関与すると推察された。2.α毒素によるヒツジ赤血球ライセートのスフィンゴシン1-リン酸生成において、ボツリヌスC3酵素処理の影響を検討したところ、C3酵素の処理濃度に依存して本毒素によるスフィンゴシン1-リン酸生成が阻害されることが判明した。また、毒素によるセラミド生成に対するC3酵素の影響を検討すると、C3酵素の処理濃度に依存してセラミドの蓄積が認められた。これらC3酵素の効果は、熱処理不活化酵素を用いた場合には全く認められなかった。これらの結果から、α毒素によるヒツジ赤血球スフィンゴシンキナーゼの活性化は、低分子量Gタンパク質、rhoが関与することが明らかになった。1.α毒素によるヒツジ赤血球の溶血に関連する赤血球スフィンゴミエリン(SM)分子種の解明:α毒素処理、あるいは、未処理ヒツジ赤血球から脂質を抽出し、この粗脂質画分をケイ酸カラムクロマトグラフィーにより分画し、SM画分を得た。このSM画分についてHPLCを行ったところ、数本のピークに分画された。この結果から、ヒツジ赤血球のSMは、数種の異なる分子種より構成されることが明らかになった。また、HPLCで分画されたピークのうち、特定のピークが毒素処理で減少することから、α毒素は、ヒツジ赤血球膜中の特定のSMの分解を亢進することが判明した。現在、SM画分についてLC-MSを行い、α毒素処理により分解亢進する赤血球膜SMの分子種の特定中である。2.α毒素によるヒツジ赤血球スフィンゴシンキナーゼの活性化機構の解析:百日咳毒素で予め処理したヒツジ赤血球ライセートをα毒素処理した時、百日咳毒素の処理濃度に依存してα毒素による赤血球膜SM分解、セラミド生成、そして、スフィンゴシン1-リン酸生成の亢進が阻止された。また、百日咳毒素は、α毒素の酵素活性を阻害しないことが判明した。これらの結果からα毒素は、ヒツジ赤血球膜中の百日咳毒素非感受性GTP結合タンパク質を介して赤血球膜SM分解の亢進を引き起こすと推察される。さらに、これらの結果は、α毒素によるヒツジ赤血球の溶血と血球膜SM代謝系の亢進によるスフィンゴシン1-リン酸合成の亢進の関連性を支持していると考えられる。
ニューラルネットワークを用いた気液二相流の流量測定エキスパートシステムの開発

気液二相流(空気-水系)が流れる鉛直円管内部に,くさび形の渦発生器を設置し,各相の様々な質量流量のもと,管壁および渦発生器側壁の3箇所の圧力を圧電素子センサーで測定した.ただし,気相流量j_gおよび液相流量j_lは,0.1≦j_g≦12,0.5≦j_l≦4の範囲であり,気泡流,スラグ流,フロス流などの流動様式を包括している.2つの圧力の差をウェーブレット解析した.デジタルフィルタにはHaarの4次基底関数を用いた.抽出した3次の8つの波形成分に対し,波形を再構築した.その際,全周波数帯域でのパワースペクトルにおいて,再構築された信号の振幅を求めた.流量j_gおよびj_lに応じて振幅が大きく異なる結果を得たことから,パワースペクトルは流量に対する特徴ベクトルとして捉えることができた.階層型ニューラルネットワークを用い,入力層に特徴ベクトルを入力し,出力層から気液各相の流量を出力させた.教師データには上記の特徴変数データベースを利用し,学習にはバックプロパゲーションアルゴリズムを採用した.様々な流量条件において,中間層の層数やユニット教を変えた場合の測定精度を調べ,最も高精度な流量を算出できる最適なニューラルネットワークの構成を探った.その結果,中間層の層数,各層のユニット数が測定精度に及ぼす影響を明らかに出来た.気液二相流(空気-水系)が流れる鉛直円管内部に,くさび形の渦発生器を設置し,各相の様々な質量流量のもと,管壁および渦発生器側壁の3箇所の圧力を圧電素子センサーで測定した.それら圧力の差(差圧)の時系列データをパソコンで処理して4種類の特徴変数(平均値,標準偏差,尖り係数,歪み係数)を算出し,各流量に対する特徴変数のデータベースを作成した.ただし,気相流量jgおよび液相流量jlは,0.1≦jg≦12,0.5≦jl≦4の範囲であり,気泡流,スラグ流,フロス流などの流動様式を包括している.階層型ニューラルネットワークを用い,入力層に特徴変数を入力し,出力層から気液各相の質量流量を出力させた.教師データには上記の特徴変数データベースを利用し,学習にはバックプロパゲーションアルゴリズムを採用した.様々な流量条件において,中間層の層数やユニット数を変えた場合の測定精度を調べ,最も高精度な流量を算出できる最適なニューラルネットワークの構成を探った.中間層の層数が4つ以上の場合,測定精度は層数3つの場合とほとんど同じであった.ただし,測定精度は±10%程度であった.また,各層のユニット数も変えたが,測定精度に及ぼす影響は軽微であった.気液二相流(空気-水系)が流れる鉛直円管内部に,くさび形の渦発生器を設置し,各相の様々な質量流量のもと,管壁および渦発生器側壁の3箇所の圧力を圧電素子センサーで測定した.ただし,気相流量j_gおよび液相流量j_lは,0.1≦j_g≦12,0.5≦j_l≦4の範囲であり,気泡流,スラグ流,フロス流などの流動様式を包括している.2つの圧力の差をウェーブレット解析した.デジタルフィルタにはHaarの4次基底関数を用いた.抽出した3次の8つの波形成分に対し,波形を再構築した.その際,全周波数帯域でのパワースペクトルにおいて,再構築された信号の振幅を求めた.流量j_gおよびj_lに応じて振幅が大きく異なる結果を得たことから,パワースペクトルは流量に対する特徴ベクトルとして捉えることができた.階層型ニューラルネットワークを用い,入力層に特徴ベクトルを入力し,出力層から気液各相の流量を出力させた.教師データには上記の特徴変数データベースを利用し,学習にはバックプロパゲーションアルゴリズムを採用した.様々な流量条件において,中間層の層数やユニット教を変えた場合の測定精度を調べ,最も高精度な流量を算出できる最適なニューラルネットワークの構成を探った.その結果,中間層の層数,各層のユニット数が測定精度に及ぼす影響を明らかに出来た.
BCR-ABL変異体を用いた機能ドメインの解析と細胞内分子との相互作用の研究

BCR-ABL機能ドメインの欠損、変異体を人工的に作製し、マウスIL-3依存性細胞株NSF/N1.H7に発現させ、BCR-ABL機能ドメインと相互作用する細胞内分子の同定を行い慢性骨髄性白血病の病態の分子機構の解明を目指して本研究を行った。現在まで同定されてきたBCR-ABL融合蛋白の機能ドメインは1)BCR第一エクソン領域内のオリゴマー形成ドメイン、2)同じくBCR第一エクソン領域内のSH2結合領域、3)ABL上のSH2ドメイン、4)ABL上のチロシンキナーゼドメイン(SH1)である。以上、4種類のBCR-ABL融合蛋白の機能ドメインの欠損変異体をレトロウイルスベクターpSLXCMVを用いてマウスIL-3依存性細胞株NSF/N1.H7に遺伝子導入し、安定発現したBCR-ABL融合蛋白の機能ドメイン欠損変異体細胞株を樹立した。これらの細胞株を用い1)Western Blotting法2)Immunoprecipitation法、3)In vitro kinase assay法、4)In vitro bindingasaay法にてSH2、SH3ドメインを有する細胞内分子、ホスホチロシンホスファターゼSHP-2、アダプター蛋白Grb2、P13KinaseについてBCR-ABLとの相互作用を検討した。これらの細胞内分子との複合体形成にはBCR-ABLのオリゴマー形成ドメインが必要であり、オリゴマー形成ドメイン欠損BCR-ABLではBCR-ABLとSH2、SH3ドメインを有する細胞内分子の複合体が形成されないことが判明した。さらにBCR-ABLの腫瘍形成能は繊維芽細胞と造血器細胞ではequivalentではないことが明らかにされた。
肺癌でのGefitinibの感受性制御とHerceptin併用に関する分子機序

<目的と方法><結果>1.Gefitinibに最も感受性を示したのはA549細胞であり、4種の細胞株においてEGFRファミリーの発現レベルとGefitinibの感受性との間には明らかな相関を認めなかった。2.A549細胞において、GefitinibはEGFR,HER2、および下流シグナル(ERK1/2,Akt)のリン酸化を抑制し、G_1arrestを誘導した。3.GefitinibとHerceptinとの併用に最も感受性を示したのはA549細胞であった。A549細胞において、GefitinibとHerceptinとの併用はGefitinib単独に比し、EGFR,HER2、および下流シグナル(ERK1/2,Akt)のリン酸化抑制、さらにG_1arrest誘導をより増強させた。またA549細胞において、恒常的なEGFR/HER2ヘテロダイマーの形成が認められ、併用効果を制御する分子機序に強く関与していると考えられた。<結論>Gefitinibの肺癌における治療効果を制御する分子的背景を確実に把握し、またGefitinibとHerceptinとの併用に関する分子機序を解明することにより、進行肺癌患者に対するより有効な補助療法確立の可能性が強く示唆された。(目的と方法)(結果)1.Gefitinibに最も感受性を示したのはA549細胞であり、4種の細胞株においてEGFRファミリーの発現レベルとGefitinibの感受性との間には明らかな相関を認めなかった。2.A549細胞において、GefitinibはEGFR,HER2、および下流シグナル(ERK1/2,Akt)のリン酸化を抑制し、G_1 arrestを誘導した。A549細胞において、GefitinibとHerceptinとの併用はGefitinib単独に比し、EGFR,HER2、および下流シグナル(ERK1/2,Akt)のリン酸化抑制、さちにG_1 arrest誘導をより増強させた。またA549細胞において、EGFR/HER2のヘテロダイマー形成が認められ、併用効果を制御する分子機序に強く関与していると考えられた。(今後の予定)以上の研究成果をふまえ、さらに本研究ではGefitinibやHerceptinの肺癌における治療効果を制御する分子的背景を確実に把握し、有効な治療法の少ない肺癌に対する分子標的治療による新しい治療戦略を提示していきたい。
先史モンゴロイド集団の拡散地域の自然環境

1)日本列島・東アジア・アメリカ大陸にかけての地域について,主として最終氷期以降の古地理・古気候・古生態に関する文献情報資料集を4冊作成した。2)北海道大雪山の氷久凍土について調査し,電気探査により山岳永久凍土の下限を約10mと推定した。またパルサのボ-リング調査を行ない,深度6m以上の試料を採取して,花粉分析とC14年代測定を行なった。3)最終氷期における北海道の古環境を復元した。最終氷期の海面変化を考慮すると,宗谷陸橋は約7万年前から約1万年前までほヾ連続的に存在し、アジア大陸からマンモス動物群の南下の回廊となっていた。夕張川流域の最終氷期前年の厚い礫層からマンモス象の臼歯とオオツノシカのツノが出土し,約6万年前にはマンモスが北海道に来ていたことがわかった。4)東北日本の最終氷期最盛期の植物化石により,当時の植生は基本的には暖温帯・冷温帯・亜寒帯に成帯的に区分されたが,各帯の種構成・群落は現在の植生帯と著しく異なるものであることがわかった。5)中国・朝鮮・シベリア・日本列島の中期更新世以降の哺乳類相を復元して,日本列島への動物群の移動について考察した。その結果,日本列島の動物相は中期更新世にすでにかなり固有度の高い動物群で,大陸からの移動は従来考えられていたほどではない。後期更新世には大陸からの動物群の大規模な移入はなく,その後年にマンモス動物群の限られた移入があった。完新世になり、日本列島の動物群は大陸から完全に孤立し,動物分布の境界線は現在のような状態になった。
現代アメリカ文学・文化の中の海の役割と概念性

初年度の計画では、これまでの調査の要領を踏まえ、基礎的な作品・事例について情報を集め整理する(6月9月、12月翌年3月)を予定していた。訪問予定であったハーバード大学の関連図書館は大学用務の関係で訪問スケジュールの調整が付かず、来年度以降に持ち越しとした。収集した資料として、19世紀後半から20世紀初頭にかけて出現するアメリカ文学におけるモダニズム的表現分析において、アメリカの代表的SF作家であるラブクラフトの全作品を解題した。初期のSF作品の世界観(異界)は海環境の描写に依拠する傾向が強く、また、登場する異界の生物・怪物は深海生物的な特徴を備える傾向がある。今回の分析ではラブクラフトの描くSF的世界像を一つの例として、海環境的要素がどのようにモダニズム的表現として援用されているかについて分析を進めた。また、現代芸術表現、特に現代絵画における海環境の要素の影響関係についても調査を始めるとともに、20世紀の海運行や物流、及び造船技術を通して流通するモノの移動がどのように変化したかについても資料収集した。教育の面では、琉球大学の共通教育科目「総合環境論」のフィールドワークに参加し、首里・那覇地区の歴史的展開の中で、海環境の果たした役割について説明した。また、その他講義を3回担当し、19世紀欧米の琉球来航たちが琉球の自然環境をどのように表現したかについて史料を踏まえて講義した。これらの講義の史料は今回の科研を通して購入した史料の考察の中で見つけたトピックを講義用に発展させたものである。初年度調査予定地であったハーバード図書館を訪問することができなかったため、特に欧米文化関連資料の調査と収集が遅れている。初年度では収集した資料の整理と解題を重点的に行った。その中で今後の調査の方向性としてモダニズムにおけるSF的世界観の中で深海生物や海底環境がどのような役割を果たしているのかについての考察、そしてグローバルな海運業をとおして海路を介してモノの移動がどのような・どのように文化変容に貢献したのか検討を始めた。それぞれ、必ずしも米国文化(領土)に限定されないが、海環境と海文化の構成要素を考える際に重要な要素であることを確認した。また、人々と海環境の関わり方が多様化したことの具体的事例として「水中パフォーマンス」の実践例についても情報を収集した。今後はこのような20世紀ー21世紀的海文化の展開をとおして、海概念をどのように理論的に整理するかを検討することになる。初年度で訪問できなかった調査地を訪問できるようにスケジュール調整し、欧米文化関連の資料調査を充実させたいと考えている。米国ハーバード大学と英国グリニッジの国立海事博物館の両方を訪問したいと考えているが、もしスケジュール調整が難しくなった場合には、まだ訪問したことのないグリニッジ国立海事博物館を訪問し、モダニズム美術・建築の中における海文化の動態について知見を広げたいと考えている。

米国ハーバード大学と英国グリニッジの国立海事博物館の両方を訪問したいと考えているが、もしスケジュール調整が難しくなった場合には、まだ訪問したことのないグリニッジ国立海事博物館を訪問し、モダニズム美術・建築の中における海文化の動態について知見を広げたいと考えている。前年度調整が付かなかった海外調査出張を本年度に実行できるように計画中である。また、今年度の調査出張で収集する資料購入、複写、郵送費としても予算執行する予定である。
環境や時計によるシロイヌナズナの水輸送調節機構の研究

植物体における水や無機養分の輸送は光や概日時計をはじめとした様々な外的・内的な因子によって調節されている。さらに、乾燥や無機養分の枯渇などのストレスにも影響される。本研究では、光や時計によるアクアポリンや根の水透過性の調節を軸として、植物体における物質輸送、及び植物の成長やストレスへの応答の仕組みを調べている。生体膜を介した水の輸送を担うアクアポリンのうち、原形質膜に局在するPIPsの量や活性が組織や細胞の水透過性と密接に相関することが明らかになってきている。私達はこれまで、フィトクロムA(phyA)を介した光による水輸送調節の仕組みを調べるために、MRIを用いたシロイヌナズナの根の水動態の解析やアクアポリン遺伝子の発現解析を行い、遠赤色光(FR)照射に応じた根の水動態の変化と地上部のアクアポリン遺伝子PIP2;1の迅速な発現誘導がおきることを示してきた。FR照射によってPIP2;1遺伝子の発現誘導がおきる組織を調べたところ、地上部の維管束でPIP2;1プロモーター活性が上昇することがわかった。そこでH29年度はFRによるPIP2;1遺伝子の誘導が水輸送を促進し、実生の形態形成、特に子葉の発達に影響を与えている可能性があるかを検討した。赤外マイクロスコープを用いた観察により、FR照射による子葉の発達の過程を追跡し、phyAとの関連も調べたところ、MRIで示されていたFR照射による根の水動態の変化と、維管束の細胞でのPIP2;1遺伝子発現の誘導、地上部の発達の変化との関連を示唆する結果が得られた。さらに、別の原形質膜アクアポリン遺伝子PIP2;3の高温と光による発現調節の仕組みを調べる研究や、根のプロトプラストの水透過性の研究、ストレス耐性と液胞膜アクアポリンに関する研究を通して、成長や形態形成に伴う水輸送が環境によって微調整される仕組みについて研究を進めている。H29年度には、まず、原形質膜アクアポリンPIP2;1遺伝子の光による発現調節に関連して、遠赤色光照射に伴う子葉の発達変化を解析し、野生型とphyA変異体の反応を比較した。その結果、これまでのMRIの結果の解釈、すなわち遠赤色光照射直後から根の水輸送が活発になっているという考察と矛盾しないデータが得られた。本課題で得られた成果をまとめ、現在、総合的な考察を行っている。次に原形質膜アクアポリン遺伝子PIP2;3の高温誘導を促進する光について、青色光と赤色光の効果が高いこと、遠赤色光も組織・器官によっては効果があることを見出した。本成果は、光と高温による相乗的な発現誘導の仕組みを明らかにするために重要な知見である。さらに、時計変異体elf3の根の水透過性が高い原因を探るため、根のプロトプラストの水透過性の測定やカスパリー線の発達に関する実験を行った。時計によるアクアポリンPIP2sのリン酸化の制御が、根の水透過性の調節にどのように関わるのかを明らかにしていきたい。また、液胞膜アクアポリン遺伝子TIP2;2の成長やストレス応答に対する役割を探るために、tip2;2変異体やtip2;2 tip2;3二重変異体を用いた実験を進めている。tip2;2変異体において、野生型よりも塩ストレス耐性が高いことを見出し、その理由を探っている。最後に、MRIによるシロイヌナズナ茎の流速測定の予備実験として、カイワレダイコンのQ Space Imagingを行った。今後、このデータの解析を進め、シロイヌナズナを用いた精度の高い流速測定が可能かについて検討していく。MRIに関しては進展が遅れているが、それ以外の本課題の各テーマは概ね順調に進行している。MRIによるシロイヌナズナの流速測定の実現に向け、H28年度にプローブ作製、H29年度にカイワレダイコンを用いた流速測定の条件検討を行った。H30年度に条件が整えば、研究協力者(筑波大)と一緒にシロイヌナズナの流速測定を実施する予定である。その場合は、植物栽培のための研究協力者(筑波大)の雇用、研究協力者(奈良女子大)の筑波大への派遣を行い、植物の栽培条件を厳密に管理しながらMRI実験を実施する。光条件によるシロイヌナズナ茎の流速の変化を捕えることを目的とし、可能であれば、野生型と変異体の光に応答した流速の変化について比較する。一方、光などの環境や時計によるアクアポリンの制御の仕組みに関する研究は、引き続き、多方面から研究を推進する方針である。まず、原形質膜アクアポリンPIP2;1遺伝子の光による発現調節と水輸送、子葉の発達との関連性についての成果をまとめるとともに、子葉発達へのPIP2;1の貢献度を探るための追加実験を実施する。そのために、H29年度に購入した赤外マイクロスコープを用いて、遠赤色光照射に伴うpip2;1変異体の実生の形態の変化を経時的に追跡する計画である。PIP2;3遺伝子の高温と光による誘導の仕組みに関しては、どの光受容体が関与しているのかを突き止めるために、クリプトクロムやフィトクロム等の変異体を用いた実験を行う。時計によるアクアポリンの制御と根の水透過性については、アクアポリンPIP2sの脱リン酸化に関わるプロテインホスファターゼに着目した実験を実施しながら、引き続き、根のプロトプラストの水透過性測定等を行う。液胞膜アクアポリンTIP2;2のストレス応答への役割に関しては、変異体の表現型の解析とリアルタイムPCRによる発現解析を行う。

これらの実験を滞りなく遂行するため、アルバイト雇用(文献調査)よりも試薬等の購入を優先する。植物体における水や無機養分の輸送は光や概日時計をはじめとした様々な外的・内的な因子によって調節されている。さらに、乾燥や無機養分の枯渇などのストレスにも影響される。本研究の目的は、光や時計によるアクアポリンや根の水透過性の調節を軸として、植物体における物質輸送、及び植物の成長やストレスへの応答の仕組みを調べることである。これまでの私達の研究で、時計変異体であるelf3変異体の根においてリン酸化されたPIP2sが多いことが示されていたが、他の器官においては調べられていなかった。また、elf3変異体における根の水透過性も調べられていなかった。そこでまず、複数の器官においてリン酸化されたPIP2の量を調べるとともに、elf3変異体と野生型の根の水透過性に違いがあるかを調べた。その結果、根の水透過性とリン酸化されたPIP2sの割合について、どちらも変異体で高いことがわかった。次に、シロイヌナズナのMRI実験を行うための実施体制を確立し、植物の栽培法およびMRIによる流速測定法(位相シフト法、流れ検出グラジエント法など)を検討した。今後は、MRIによる野生型とelf3変異体の流速測定を実現させ、PIP2sのリン酸化と根の水透過性の違いが、シロイヌナズナの水の輸送に与える影響について調べていきたい。一方で、液胞膜アクアポリンTIP2;2とTIP2;3の成長やストレスに対する役割を調べるために、tip2;2変異体及び、tip2;3変異体の表現型を調べる実験も実施した。その結果、この2つのアクアポリンが成長やストレス応答に対してそれぞれ異なる役割を持っていることがわかった。光受容体の変異体を用いたMRIデータの再解析や統計、TIP2;2の量や局在を調べるための材料の作製も行っており、今後、これらの材料を生かし、TIP2sの役割についても詳細に解析していきたい。H27年度には、1)MRI実験の実施体制の確立と計測条件の検討等、2)シロイヌナズナの根の水透過性とアクアポリンPIP2sのリン酸化の解析、3)シロイヌナズナの液胞膜アクアポリン遺伝子のノックアウト系統の成長解析等を行った。1)に関しては、シロイヌナズナのMRI実験の実施体制、植物の栽培法等についてはほぼ確立できた。さらに、フローファントムの作製と3Dスピンエコー法、位相シフト法、流れ検出グラジエント法などによる流速の計測を試した。何れの計測法も、今後、小さな個体サイズに対応させる必要がある。2)に関しては、シロイヌナズナ野生型とelf3変異体の根の水透過性について調べた結果、両者に明瞭な違いがあることが示された。また、リン酸化されたPIP2sの量についても、これら2つの系統の複数の器官において異なっていることを示す結果が得られた。これらの実験に関しては概ね計画通りに進行している。ただし、根の水透過性の概日の変化については、個体差が大きかったため、プレッシャーチャンバー法による測定では統計的に有意な差を示すことは難しかった。3)に関しては、計画通りに実験が進行している。まず、シロイヌナズナの液胞膜アクアポリンTIP2;2、TIP2;3遺伝子のノックアウト系統(tip2;2変異体及び、tip2;3変異体)の胚軸と根の長さを野生型と比較する実験を行った。
エナメル上皮細胞の動態を制御するストレス応答性糖代謝調節機構の解明

本課題の目的は、エナメル上皮幹細胞からエナメル芽細胞までの分化過程における「オートファジーを介した糖代謝調節機構」について遺伝子改変マウスを用いて明らかにすることである。本年度は以下の研究を行なった。1.エナメル上皮細胞分化過程におけるストレス環境の全容把握:エナメル上皮細胞の幹細胞ー増殖期ー形成期ー成熟期の時期特異的なストレス状況(低酸素・低栄養・酸化ストレス)を把握するために、マウス上顎切歯について免疫組織化学的手法を用いて各種ストレス応答性分子の局在について検索した。その結果、低酸素マーカーのHIF-1および低栄養マーカーのAMPKは基質形成期および成熟期エナメル芽細胞に発現していた。従って、エナメル基質の分泌および石灰化の時期にエナメル芽細胞には多くのストレス負荷が生じていることが推察された。オートファジーマーカーのLC3およびAtg7は成熟期の乳頭層細胞に強発現していた。2.糖尿病モデルマウスにおける歯の発育異常の検索:ストレプトゾシン(STZ)誘発性I型糖尿病マウス、およびII型糖尿病マウス(TSODマウス)の歯の異常について、形態学的解析を開始した。その結果、I型糖尿病マウスにはエナメル質形成不全と成熟期エナメル芽細胞のオートファジー関連分子の異常蓄積が確認されている。一方、II型糖尿病マウスでは明らかなエナメル質形成異常は確認されていないが、セメント質および象牙質に変化が生じていた。研究計画調書の研究計画通りに進んでいる。今後は上皮特異的オートファジー欠損マウスを確立し、オートファジーを介するストレス応答による糖代謝調節機構とエナメル質形成との関係性について、組織学的解析、トランスクリプトーム解析およびメタボローム解析等により明らかにしていく予定である。同時に、平成30年度に開始した糖尿病モデルマウスの歯の表現型についての解析も進めていく予定である。本年度に予定していたトランスクリプトーム解析を次年度以降に変更し、その費用を次年度に繰り越したため。
脳虚血時における神経細胞の負荷応答現象の究明

本研究では砂ネズミ一過性前脳虚血モデルを用いて、海馬の選択的脆弱性、及び遅発性神経細胞死のプロセスにおけるチロシンキナーゼ及びチロシン残基リン酸化蛋白質の関与について検討した。抗リン酸化チロシン抗体を用いたイムノブロットによる検討では一過性前脳虚血後5分以内にMAPキナーゼに相当する42kDのポリペプチドのチロシンリン酸化の亢進がみられたが、これは虚血の脆弱な海馬のみならず大脳皮質においても観察され、1時間以内に虚血前の状態に復する一過性のものであった。しかし虚血負荷後8時間から24時間にかけて、分子量160,115,102,92,85kDの蛋白質のチロシンリン酸化の亢進が海馬においてのみ観察された。このチロシンリン酸化の亢進はチロシンキナーゼの活性亢進が主として関与するものであり、チロシン脱リン酸化酵素活性は虚血前後で変化しなかった。免疫組織化学染色ではリン酸化されたチロシン残基含有ポリペプチドは神経細胞体、神経終末部に観察された。チロシンキナーゼの特異的阻害剤であるradicicolを虚血後15分の時点で投与すると蛋白質チロシン残基リン酸化の亢進が抑制されるとともに、本来なら数日後に発生するはずの海馬CA1領域の遅発性神経細胞死が抑制された。さらにラットにカイニン酸を投与した後に生ずる海馬の神経細胞死に際しても蛋白質のチロシン残基リン酸化の亢進が関与することが明らかとなった。以上の結果から脳虚血あるいは興奮性アミノ酸毒性に際して発生する神経細胞の選択的細胞死にチロシンキナーゼの活性化を介したチロシン残基リン酸化の亢進が関与していることを明らかとした。短時間(5分から10分)の脳虚血後には虚血侵襲に特に脆弱な部位、海馬CA1領域の神経細胞の選択的な脱落、細胞死が数日かけてゆっくりと進行する。この砂ネズミ一過性前脳虚血後に再現性良くみられる遅発神経細胞死のモデルを用いて虚血負荷から神経細胞死が発生するまでの間の蛋白チロシンリン酸化の動態を免疫ブロット法を用いて検索し、細胞死にチロシンリン酸化をはじめとした細胞内情報伝達系が如何に関与するか検討した。砂ネズミ両側総頸動脈5分間閉塞後には海馬CA1領域には細胞死が発生するが大脳皮質は虚血に曝されるものの細胞死の発生を認めない。虚血後血流再開通し、虚血直後から4日後までの間の海馬、大脳皮質の試料を経時的に採取しリン酸化チロシンに対する抗体を用いて免疫ブロットを行なった。虚血直後から海馬、大脳皮質両領域において42kDのMAPキナーゼに一致するタンパク質のチロシンリン酸化の亢進が観察された。また虚血後8時間後から24時間後にかけて分子量160,115,102,92,85kDのタンパク質のチロシンリン酸化が海馬においてのみ亢進することが観察された。さらに虚血後の動物にチロシンキナーゼの特異的阻害剤であるradicicolを投与し、海馬でのこれらチロシンリン酸化の亢進を抑制することにより、細胞死の発生を抑制しうることも明らかとなった。以上の結果より虚血性神経細胞死の発生にはタンパク質チロシンリン酸化の亢進を介した細胞内情報伝達系が深く関与することが明らかとなった。砂ネズミ

一過性前脳虚血後に海馬にみられるチロシン残基リン酸化亢進の局在部位の同定とラットカイニン酸投与モデルにおけるチロシンリン酸化亢進の有無について検討した。砂ネズミ一過性前脳虚血8時間後にチロシンリン酸化の亢進がイムノブロットにおいてみられたが、抗リン酸化チロシン抗体を用いた免疫組織化学染色では神経細胞体、神経終末部など神経細胞組織にリン酸化チロシンの局在を認めた。またラットカイニン酸投与モデルでもカイニン酸で誘発された痙攀発生4時間後から分子量160,115,102,92,85kDのポリペプチドのチロシンリン酸化の亢進が見られた。チロシンキナーゼの特異的阻害剤であるradicicolを痙攀発生後に投与するとチロシン残基リン酸化の亢進が抑制されるとともに、本来なら発生するはずの海馬CA1およびCA3領域の神経細胞死が部分的に抑制された。以上の結果から脳虚血あるいは興奮性アミノ酸毒性に際して発生する神経細胞の選択的細胞死にチロシン残基リン酸化の亢進を介して細胞内情報伝達系が関与していることが明らかとなった。
身体運動制御能力向上に着目した高齢者のための運動プログラム開発に関する研究

我々はこれまでに適度な運動の継続が高齢者の反応時間と認知機能の低下進度を緩やかにする効果があることを報告してきた(八田と西平:トレーニング科学18巻3号,p195-199,2006).反射を除く人間の随意運動は,外界から入力された感覚情報を脳内で処理して最終的に運動野から出された運動指令によって目的に合った運動が出力されることによって生じる.運動開始前の準備期から実際に運動を出力するまでの脳内情報処理過程は身体運動制御能力にとって重要である.本研究では,運動の準備過程から出力過程までの指標として運動関連脳電位(MRCP)を用いて検討した.被験者は運動群13名(平均年齢:66.5±4.8歳)と非運動群13名(平均年齢:68.0±4.7歳)であり,右足首の底屈動作(50%MVC)を自己ペースで行う課題遂行中にMRCPを記録した.その結果,全般的な中枢内準備過程を反映するBP(Bereitschaftspotential)とその運動に特異的な準備過程を反映するNS'(Negative slope)の両成分ともに運動群と非運動群の間に差は得られなかった.これまでの研究を総括すると,刺激の識別や認知・判断を必要とする反応課題では認知機能を反映するP300において運動群と非運動群の間に有意差が認められた.一方,自己ペースの反応課題ではMRCPにおいて運動群と非運動群の間に差は得られなかった.つまり,識別や認知・判断を必要としない自発動作に関しては運動習慣の有無はさほど影響しないことが示唆された.したがって,視覚情報や聴覚情報などの外界のさまざまな感覚情報を脳内で処理して記憶を呼び起こしながら運動を行うダンスや体操などが認知機能と身体運動制御能力の向上により効果があると思われる.我々は横断的研究ではるが,適度な運動習慣の継続によって高齢者の加齢に伴う認知機能の低下進度が緩やかになる効果があることを報告した(Hatta et al, Japanese Journal of Physiology,2005).そこで,高齢者の脳内情報処理過程に対する運動の効果をより詳細に検討するため,運動習慣をもたない高齢者を対象に週1回90分の体操教室に参加してもらい,体操教室開始前と1年後における反応出力過程と脳内情報処理過程に違いがあるのかを反応時間と認知機能を反映すると考えられている事象関連電位P300を指標に用いて研究を行なった.被験者は男性10名,女性10名の計20名(平均年齢:67.30±1.1歳)であった.体操教室の主な運動内容はインストラクター指導の下,音楽に合わせて上肢と下肢をリズム良く動かしながら前後左右に移動する全身性の有酸素運動とセラバンドを用いた負担の少ない筋力トレーニングから成り,強度は最大心拍数の約6070%程度であった.反応時間とP300を記録するために体性感覚刺激オドボール課題を用いた.被験者は椅子に座った状態で右手人差し指への刺激に対して床に設置されたスイッチボタンを右足で素早く押し,左手人差し指への刺激に対しては無視して反応しないよう指示された.主な結果は以下のとおりである.<結果>1)体操教室開始前の反応時間は364.50±65.6ミリ秒であり,1年後には339.00±47.0ミリ秒と短縮する結果が得られた.2)体操教室開始前のP300潜時は396.00±33.1ミリ秒であり,1年後には372.00±18.0ミリ秒と短縮する結果が得られた.<まとめ>適度な運動習慣を心がけることによって,高齢者の加齢に伴う反応出力過程の低下だけでなく認知機能の低下進度をも緩やかにする効果があることが示唆された.適度な運動の継続が高齢者の身体運動制御能力に及ぼす影響について,脳内情報処理過程の認知機能に関しては事象関連電位P300を用いて,行動指標として反応時間と誤反応(エラー)率を用いて縦断的研究を行った.被験者は体操教室に参加して10ヶ月間定期的に運動を継続している男性10名,女性10名の計20名(平均年齢68.1±0.8歳)であった.体操教室の運動内容は専門知識と経験が豊富なインストラクターの指導のもと,音楽に合わせて上肢と下肢をリズムよく動かしながら前後左右に移動する全身性の有酸素運動と低負荷筋力トレーニングであり,その強度は最大心拍数の約60%程度であった.環境条件や参加者の体調などを考慮して休憩と水分補給を行っているため運動中の体調不良や事故などの発生は無かった.実験に際し,研究目的と実験趣旨を説明してすべての被験者より実験参加の同意を得た.P300と反応時間の記録は体操教室実施前と実施10ヵ月後の2回行い,左右の人差し指への体性感覚刺激オドボール課題を用いた.被験者は椅子に座った状態で右手人差し指刺激に対して床に設置されたスイッチボタンを右足で素早く押し,左手人差し指への刺激に対しては無視して反応しないように指示された.主な結果は次のとおりである.<結果>1)反応時間は体操教室実施前が432ミリ秒であり,実施10ヶ月後には389ミリ秒と有意な短縮を示した.2)認知にかかわる刺激評価時間を反映するP300潜時は体操教室実施前が375ミリ秒であり,実施10ヵ月後には355ミリ秒と有意な短縮を示した.

3)誤反応(エラー)率は体操教室実施前が2.1%であり,実施10ヵ月後には0.3%と有意な低下を示した.<まとめ>適度な運動を継続することによって高齢者の身体運動制御能力が向上するだけでなく,認知にかかわる刺激評価時間も短縮することが示唆された.我々はこれまでに適度な運動の継続が高齢者の反応時間と認知機能の低下進度を緩やかにする効果があることを報告してきた(八田と西平:トレーニング科学18巻3号,p195-199,2006).反射を除く人間の随意運動は,外界から入力された感覚情報を脳内で処理して最終的に運動野から出された運動指令によって目的に合った運動が出力されることによって生じる.運動開始前の準備期から実際に運動を出力するまでの脳内情報処理過程は身体運動制御能力にとって重要である.本研究では,運動の準備過程から出力過程までの指標として運動関連脳電位(MRCP)を用いて検討した.被験者は運動群13名(平均年齢:66.5±4.8歳)と非運動群13名(平均年齢:68.0±4.7歳)であり,右足首の底屈動作(50%MVC)を自己ペースで行う課題遂行中にMRCPを記録した.その結果,全般的な中枢内準備過程を反映するBP(Bereitschaftspotential)とその運動に特異的な準備過程を反映するNS'(Negative slope)の両成分ともに運動群と非運動群の間に差は得られなかった.これまでの研究を総括すると,刺激の識別や認知・判断を必要とする反応課題では認知機能を反映するP300において運動群と非運動群の間に有意差が認められた.一方,自己ペースの反応課題ではMRCPにおいて運動群と非運動群の間に差は得られなかった.つまり,識別や認知・判断を必要としない自発動作に関しては運動習慣の有無はさほど影響しないことが示唆された.したがって,視覚情報や聴覚情報などの外界のさまざまな感覚情報を脳内で処理して記憶を呼び起こしながら運動を行うダンスや体操などが認知機能と身体運動制御能力の向上により効果があると思われる.
第9回国際土壌分類ワークショップのためのプログラム企画研究

第9回国際土壌分類ワークショップは本年わが国で開催される黒ボク土と水田土壌の特徴ブナ,分類,利用に関する国際研究集会である。本ワークショップは7月20日から8月1日にかけ催され、関東,東北,北海道での火山灰土および水田土の現地検討会と筑波,仙台,札幌での研究発表および討論会から成る。参加予定者は日本人約150名,外人50名である。プログラムの概要は以下のように決定された。7月20日7月23日(関東);黒ボク土1断面,水田土3断面の見学。内外の火山灰土と国際分類,火山灰土の基礎的研究,水田土壌の性質と分類,火山灰土細分類の基準,黒ボク土の生成と西南日本の黒ボク土,水田土と疑似グライ土についての研究発表。7月24日7月27日(東北);黒ボク土7断面の見学。火山灰土の国際分類と水田土の国際分類に関する討論,火山灰土と水田土の管理についての発表。7月28日8月1日(北海道);火山灰土5断面,水田土1断面の見学。火山灰土の国際分類に関する討論と報告,水田土の国際分類に関する報告,尚これらの報告は両部門の国際分類委員会の委員長により行なわれる。以上のようなプログラムが昭和61年度の筑波での全研交者参加での全体会議,3回の代表者会議,フィールドツアーのための5回の調査などにより決定された。また、本ワークショップのガイドブックおよびワークショップの研究発表内容らを記したプロシーディングを英文で作成することが決定された。