hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
月経前不快症状を緩和する健康習慣形成プログラムの構築

月経前症候群(PMS)は、月経前の黄体期に繰り返し出現する心身不快症状の集積である。PMSは思春期から始まり、女性の健康と社会生活に少なからぬ影響を及ぼすことも考慮すると、女性自身が心身の変化について認識するとともに症状をうまくコントロールし、QOLの維持・向上が図れるようなセルフケア行動をとることが必要と考えられる。平成30年度は、女子大学生を対象に、PMSの発症頻度と症状の種類について調査をするとともに、PMSの重症度に影響を与える要因は何かについて探究した。本研究に参加した被験者は203名であった。月経前不快症状の評価はMenstrual Distress Questionnaire(MDQ)を用い、月経前に経験する46症状について、6段階で評価してもらった。また、被験者には、主観的健康感と主観的ストレスの程度を評価してもらい、加えて、就寝時間、睡眠時間、朝食の有無、主観的な食事の栄養バランス、運動習慣の有無についても回答してもらった。MDQ46症状のうち、発症頻度の高い症状は、11症状(身体的症状7、心理・社会的症状4)であった。また、重回帰分析を用いて、女子大学生の月経前不快症状に影響を与える要因を探究したところ、従属変数として用いたMDQ総計に対し、5%水準で有意な独立変数は、主観的健康感と主観的ストレスであった。主観的健康感と主観的ストレスの程度により、203名の被験者を4群に分類したところ、自身を主観的に「不健康」かつ「ストレスあり」と評価したものは19名であった。このグループの女性では、月経前に経験する46症状の中で、より不快に感じ、その程度が中等度以上であったものは12症状あり、身体的症状に比べ、心理・社会的症状の種類が多いことが明らかとなった。月経周期性、月経中と月経前の不快症状の種類と程度、生活習慣、ストレス状態との関連について、データの収集と解析を行った。心拍変動解析プログラムは完成しているが、自律神経活動動態とPMSとの関連の検討、PMSを緩和する健康習慣形成プログラムの構築に予想以上の時間を要している。PMSを緩和する健康習慣形成プログラムの実施については、前向き調査を行う予定だが、その実現に向けては、組織的な取り組みが必要となるため、共同研究者間の連絡体制を整えるとともに、必要であれば、マンパワーも確保する。また、パイロット実験で得られた結果については、常に共同研究者間で討議し、現行のプロトコールを見直しながら、被験者のリクルートシステムを構築し、早期のデータ収集を目指す。国際学術集会にて研究発表を行い、PMSと行動変容関連の最新情報を収集する予定にしていたが、本研究におけるデータ収集と解析が予定通り進まなかったため、学会参加を見送った。結果的に、確保していた海外出張旅費を次年度に繰り越すこととなった。

今年度は、国際女性心身医学会(The Hague, The Netherlands)、国際婦人科内分泌学会(Firenze, Italy)にて研究発表を行うため、前年度繰り越し分と合わせた直接経費の一部を、海外出張旅費に充てる。また、国際学術誌への投稿料、被験者と研究補助者への謝礼金、外部委託の内分泌機能検査費、必要な物品購入のためにも使用する。
大型線形計算のアルゴリズム

本研究では,大型線形計算のアルゴリズムのうち,大型線形方程式系の高速数値解法と大型疎行列の固有値問題に対するランチョス法について重点的に研究した。1.大型線形方程式系の数値解法については,特に線形最小2乗問題を取り上げて,Orthomin(k)法の前処理および収束特性について研究した。2.大型疎行列の固有値問題については,ランチョス法を取り上げて研究した。ランチョス法は大型疎行列に適したアルゴリズムであるが,計算を進めるにしたがってランチョスベクトルの間の直行性が丸め誤差のために崩れるという欠点を持っている。この直交性の崩れを防ぐために計算の途中で再直交化を行う必要がある。我々は再直交化のアルゴリズムとして,新しい方法(RIC)を考案し,従来の再直交化法(PROとSO)にくらべて優れていることを示した。また,単純なランチョス法では重複固有値を正確に求めることは不可能で,ブロックランチョス法を用いる必要がある。我々は,単純なランチョス法に対して考案した再直交化法(RIC)をブロックランチョス法に拡張することを試みた。そのために,ランチョスベクトル間の直交性を表す量が満す漸化式をブロックランチョス法に対しても導き,それを用いて直交性の崩れを検出するようにした。この方法も従来の方法にくらべて優れていることを示すことができた。特に,すべての固有値を正確に求めることができない場合には,どの固有値が信頼できる固有値であるかを示すことができる点が我々の方法の特徴である。
楕円曲線上の離散対数問題の安全性に関する研究

楕円曲線上の離散対数問題(ECDLP)は利用する楕円曲線E/F(p)により安全性が異なるため,安全性を何らかの手法で評価できることが望ましい.E/F(p)上のECDLPはE/F(p)から有限体F(p)の拡大体上のF(p^k)上への写像により,有限体上の離散対数問題(DLP)へ帰着する.この結果E/F(p)上のECDLPが拡大体F(p^k)上のDLPと等価の安全性となる.本研究では,超楕円曲線上のHittによるアプローチを楕円曲線上に応用し,楕円曲線の元の個数に新たなパラメータr, Lを導入し,このパラメータで楕円曲線E/F(p)のトレースと元の個数,拡大次数を記述することに成功した.携帯電話等の小型情報機器の爆発的な普及に伴い,様々な電子サービスが急速に普及しつつある.電子サービスが社会システムとして定着するには,データの秘匿・完全性などの安全を保証する情報セキュリティ技術が必須である.数学的困難な問題を安全性の根拠にもつ公開鍵暗号は電子サービス実現の基盤技術である.公開鍵暗号の一つである楕円曲線E/GF(p)上の離散対数問題(ECDLP)は他の安全性と比べ強力な解読がないため,高い安全性を保ち省メモリで高速に実現でき,非常に脚光を浴びているが,その安全性はあまり分かっていない.実際にECDLPは一つの定義体GF(p)上に多項式時間,準指数時間,指数時間でしか現在解読できないクラスまで存在する.一方,楕円曲線E/GF(p)からr次拡大体GF(pr)への双線型写像はE/GF(p)上のECDLPと有限体GF(pr)上のDLPの安全性の等価を導くことが分かっているが,楕円曲線と拡大次数rの陽な数学的関係はほとんど未知である.このため,安全性を表す指標を数学的なパラメータであるトレースで表すことは安心なシステム構成に必須である.本研究の目的は公開鍵暗号の一つである拡大次数を数学的なパラメータで陽に表現すること,さらにその表現をもつ楕円曲線の構築を目的とする.具体的には,既存の手法では不可能な7次以上の拡大次数をもつ楕円曲線の陽な条件を構築することである.H23年度は研究代表者によりIEICE2011で証明されたトレースと拡大次数の条件を満たす楕円曲線の構築にかかる計算量を実験的に求めた.H24年度はIEICE2011の条件を拡張し,新たな条件を求めた.IEICE2011及びH24年の結果は共にそのトレースをもつ楕円曲線の構成が困難である.今後は,楕円曲線の構成のdominant partとなる判別式の値を制限し,楕円曲線の構成を目指す.携帯電話等の小型情報機器の爆発的な普及に伴い,様々な電子サービスが急速に普及しつつある.電子サービスが社会システムとして定着するには,データの秘匿・完全性などの安全性を保証する情報セキュリティ技術が必須である.数学的困難な問題を安全性の根拠にもつ公開鍵暗号は電子サービス実現の基盤技術である.公開鍵暗号の一つである楕円曲線E/GF(p)上の離散対数問題(ECDLP)は他の暗号と比べ強力な解読がないため,高い安全性を保ち省メモリで高速に実現でき,非常に脚光を浴びている.しかし, ECDLPは一つの定義体GF(p)上に多項式時間,準指数時間,指数時間でしか現在解読できないクラスまで存在し,現時点でも安全性に関する研究が盛んである.一方,楕円曲線E/GF(p)からr次拡大体GF(pr)への双線型写像はE/GF(p)上のECDLPと有限体GF(pr)上のDLPの安全性の等価を導くことが分かっているが,楕円曲線と拡大次数rの陽な数学的関係はほとんど未知である.このため,安全性を表す指標を数学的なパラメータであるトレースで表すことは安心なシステム構成に必須である.本研究の目的は公開鍵暗号の一つである拡大次数を数学的なパラメータで陽に表現する新たな理論を導くことを目的とする.具体的には,既存の手法では不可能な7次以上の拡大次数をもつ楕円曲線の陽な条件を構築することである.H24-25年度はIEICE2011の条件を拡張し,新たな条件を求めた.IEICE2011及びH24-25年の結果は上記拡大次数r毎に,その拡大次数を求めるトレースの条件を明らかにしたが,拡大次数により生成可能なトレースの密度が異なるという現象が起こっている.今後は,拡大次数と生成可能なトレースの密度の関係,さらには楕円曲線構成へのdominant partの時間の改良を目指す.楕円曲線上の離散対数問題(ECDLP)は利用する楕円曲線E/F(p)により安全性が異なるため,安全性を何らかの手法で評価できることが望ましい.E/F(p)上のECDLPはE/F(p)から有限体F(p)の拡大体上のF(p^k)上への写像により,有限体上の離散対数問題(DLP)へ帰着する.この結果E/F(p)上のECDLPが拡大体F(p^k)上のDLPと等価の安全性となる.

本研究では,超楕円曲線上のHittによるアプローチを楕円曲線上に応用し,楕円曲線の元の個数に新たなパラメータr, Lを導入し,このパラメータで楕円曲線E/F(p)のトレースと元の個数,拡大次数を記述することに成功した.携帯電話等の小型情報機器の爆発的な普及に伴い,小型情報機器を介してなされる電子サービスが急速に普及しつつある.電子サービスが社会システムとして定着するには,データの秘匿・完全性などの安全を保証する情報セキュリティ技術が必須である.数学的困難な問題を安全性の根拠にもつ公開鍵暗号は電子サービス実現の基盤技術である.公開鍵暗号の一つである楕円曲線E/GF(p)上の離散対数問題(ECDLP)は他の安全性と比べ強力な解読がないため,高い安全性を保ち省メモリで高速に実現でき,非常に脚光を浴びているが,その安全性はあまり分かっていない.実際にECDLPは一つの定義体GF(p)上に多項式時間,準指数時間,指数時間でしか現在解読できないクラスまで存在する.一方,楕円曲線E/GF(p)からr次拡大体GF(pr)への双線型写像はE/GF(p)上のECDLPと有限体GF(pr)上のDLPの安全性の等価を導くことが分かっているが,楕円曲線と拡大次数rの陽な数学的関係はほとんど未知である.このため,安全性を表す指標を数学的なパラメータで構成できることは安心なシステム構成に必須である.本研究の目的は公開鍵暗号の一つである楕円曲線暗号の安全性を数学的なパラメータで陽に表現すること,さらにその表現をもつ楕円曲線の構築を目的とする.具体的には,既存の手法では不可能な7次以上の拡大次数をもつ楕円曲線の陽な条件を構築することである.H23年度は研究代表者により新たに証明された楕円曲線暗号の安全性の条件を解析し,この条件を満たす楕円曲線暗号の構築にかかる計算量を実験的に求めた.この結果,既存の楕円曲線暗号の条件では数学的なパラメータの一つであるトレースの値を制限し,これが楕円曲線の構成のdominant partとなることが判明した.今後はこのdominant partの計算量削減を目指す.本研究は楕円曲線上の離散対数問題(ECDLP)の安全性の指標となる埋め込み次数を数学的な性質であるトレースなどを用いて明示的に記述することを目的とする.ECDLPは利用する楕円曲線E/F(p)により安全性が異なるため,安全性を何らかの手法で評価できることが望ましい.楕円曲線E/F(p)上のECDLPの安全性を評価する方法が楕円曲線E/F(p)を有限体F(p)の拡大体上のF(p^k)上への写像により,有限体上の離散対数問題(DLP)へ帰着する方法であり,この結果E/F(p)上のECDLPがF(p)の拡大体上のF(p^k)のDLPと等価の安全性となる.この拡大次数kが現状利用可能な安全性の指標となる.しかしながら,拡大次数kと楕円曲線E/F(p)のパラメータであるトレースt,元の個数#E(Fp) = h・l(lが安全性に関与する素数)などとの関係が明らかになる楕円曲線は限られており,例えば埋め込み次数kが6以下では研究者が提案したMNT曲線に限定されることがわかっている.本研究では,超楕円曲線上のHittによるアプローチを楕円曲線上に応用し,楕円曲線の元の個数に新たなパラメータを導入することで,埋め込み次数と楕円曲線の元の個数との関係を明らかにした.具体的には,#E(Fp) = h・l,L=qη(qは素数,ηは奇数)とし,l= ((t-1)^(L2^r+1)/λ((t-1)^(η2^r)+1)かつ(t-1)≠0かつ(t-1)^(η2^r) ≠-1(mod l)なるときに,拡大次数k=2^(r+1)Lとなることを示した.本研究の主要なアイデアは新たなパラメータr, Lを導入し,この共通のパラメータで楕円曲線E/F(p)のトレースと元の個数と安全性の指標となる拡大次数を表したことにある.情報セキュリティH23年度は研究代表者が発表した[1]において,新たに発見された楕円曲線暗号の安全性の条件を解析し,この条件を満たす楕円曲線暗号の構築にかかる計算量を実験的に求めた.
南西太平洋(熱帯・亜熱帯海域)の第四紀古海洋環境変動と海洋微古生物の応答

南西太平洋(熱帯・亜熱帯海域)の第四紀古海洋環境変遷と、それに対する海洋微古生物の応答を明らかにするために、平成14年度科学研究費補助金(特別研究員奨励費)の配分を受けて、下記内容を実施した。熱帯・亜熱帯海域の海洋環境の変動が第四紀の世界的かつ同期的な気候変動の駆動力源として注目されているが、太平洋だけではなく大西洋の熱帯・亜熱帯海域の浮遊性有孔虫群集変動についても比較・検討する必要性が生じた。よって、浮遊性有孔虫群集の変動をもとにして過去の表層水温変動を求める手法(Transfer Function Technique : TFT ; Modern Analog Technique : MAT)に習熟することを目的として、2001年10月から約13ヶ月間渡独^*した。約450層準の試料中の浮遊性有孔虫群集を解析し、上記2つの手法とMATのバリエーションであるSIMMAX-MAT (Pflaumann et al., 1996)の解析手法を用いて、西大西洋の熱帯海域の過去23万年間の表層水温変動を推定した。特にTermination II(酸素同位体比ステージ5/6境界)での表層水温変動は安定酸素同位体比の示す標準的な氷期-間氷期サイクルに対応せず、熱帯海域の表層水温変動が高緯度域の海洋気候変動に先行する可能性を示すものであった。南西太平洋のマニヒキ海台と北フィジー海盆から採取された2本の海底コア試料について、底生有孔虫群集変動および底層環境の変動を明らかにするために、計50層準から>75μmサイズの底生有孔虫(約250個体)を摘出し、分類・同定作業を進行中である。予察的ながら、マニヒキ海台コア試料の解析から、同海域では過去300万年間の底生有孔虫群集の種構成に変化は見られないため、底層環境の変化は小さかったと考えられる。基本的には浮遊性有孔虫群集変動(昨年度解析分)から推定された温暖・貧栄養な表層環境と関連していると考えられる。現在、マニヒキ海台と北フィジー海盆の2本の海底コア試料については、解析精度を向上させるべく、有孔虫化石の摘出・分類・同定作業を継続中である。
関節リウマチにおける単球系細胞に対するフラクタルカインの関与の解明

関節リウマチにおけるフラクタルカインの作用を解明することを目的として、ヒト末梢血単球を用いて、フラクタルカイン刺激による変化を検討した。健常者よりCD14+末梢血単球を磁気ビーズ法で単離しフラクタルカインで刺激し、培養上清中のTNF-α、IL-6濃度をELISAで測定した。これらの炎症性サイトカイン産生はフラクタルカイン刺激によっても有意な変化は認めなかった。次に、健常者よりCD14+末梢血単球を単離し、さらに磁気ビーズ法によりCD16+、CD16-の二つのサブセットに分離した。各々の末梢血単球サブセットをM-CSF + RANKLで刺激し、破骨細胞への分化能を解析した。破骨細胞はTRAP染色陽性の多核細胞として同定した。また、M-CSF + RANKL刺激の際にフラクタルカインも加え、破骨細胞分化への影響を解析した。末梢血CD16+単球はM-CSF + RANKL刺激によっても破骨細胞への分化は見られず、フラクタルカイン刺激を加えても破骨細胞への分化は認めなかった。CD16-単球はM-CSF + RANKL刺激により破骨細胞に分化し、さらにフラクタルカインで共刺激することにより破骨細胞への分化は亢進した。カルシウムをコートしたプレートを用いて骨吸収能も解析した。同様に、CD16-単球ではM-CSF + RANKL刺激によりカルシウムの吸収が見られるようになり、フラクタルカインで共刺激することにより、カルシウム吸収も増加した。末梢血単球は、GM-CSF + IL-4刺激により樹状細胞に分化する。その際にフラクタルカイン刺激を加えることによる変化を解析したが、樹状細胞の表面マーカー発現に変化は認めなかった。関節リウマチの病態を解明していくことを目的として、末梢血単球に対するフラクタルカインの作用を解析している。フラクタルカインによる単球からの炎症性サイトカイン産生の変化の解析を終え、単球から破骨細胞分化へのフラクタルカインによる作用も解析できた。今年度は、樹状細胞分化への解析も進み、全体の計画を鑑み、概ね順調に進捗している。樹状細胞から破骨細胞への分化が報告されており、今後、そこへのフラクタルカインの作用を解析する。これらの解析により、フラクタルカインの単球/マクロファージ系細胞への影響を明らかにし、関節リウマチ病態との関連を明らかにしていく。フラクタルカインによる単球からの炎症性サイトカイン産生の変化の解析を終え、また単球から破骨細胞分化へのフラクタルカインの影響の解析も進んでいる。全体の計画を鑑み、概ね順調に進捗している。末梢血CD16+単球はM-CSF + RANKL

刺激によっても破骨細胞への分化は見られず、フラクタルカイン刺激を加えても破骨細胞への分化は認めなかった。CD16-単球はM-CSF + RANKL刺激により破骨細胞に分化し、さらにフラクタルカインで共刺激することにより破骨細胞への分化は亢進した。カルシウムをコートしたプレートを用いて骨吸収能も解析した。同様に、CD16-単球ではM-CSF + RANKL刺激によりカルシウムの吸収が見られるようになり、フラクタルカインで共刺激することにより、カルシウム吸収も増加した。末梢血単球は、GM-CSF + IL-4刺激により樹状細胞に分化する。その際にフラクタルカイン刺激を加えることによる変化を解析したが、樹状細胞の表面マーカー発現に変化は認めなかった。関節リウマチの病態を解明していくことを目的として、末梢血単球に対するフラクタルカインの作用を解析している。フラクタルカインによる単球からの炎症性サイトカイン産生の変化の解析を終え、単球から破骨細胞分化へのフラクタルカインによる作用も解析できた。今年度は、樹状細胞分化への解析も進み、全体の計画を鑑み、概ね順調に進捗している。今後、フラクタルカインによる破骨細胞分化への影響の検討を継続する。さらに、単球から樹状細胞への分化時、また樹状細胞から破骨細胞への分化時において、フラクタルカイン刺激の影響も解析する。これらの解析により、フラクタルカインの単球/マクロファージ系細胞への影響を明らかにし、関節リウマチ病態との関連を明らかにしていく。樹状細胞から破骨細胞への分化が報告されており、今後、そこへのフラクタルカインの作用を解析する。末梢血単球から樹状細胞に分化した後、更に破骨細胞に分化するが、その際のフラクタルカインの作用を解析している。その前段階として、末梢血単球から樹状細胞に分化する際のフラクタルカインの影響の有無まで解析し、引き続く破骨細胞分化への影響の解析に入ったところである。まだ、その解析途中であり、次年度使用額が生じた。次年度は、次年度使用額も合わせ、樹状細胞から破骨細胞分化におけるフラクタルカインの作用を解析し、さらに、破骨細胞分化におけるフラクタルカインの作用の分子的メカニズムも解析する予定である。
睡眠が感覚間統合学習に与える影響

睡眠をとることで,覚醒中に練習したスキルが向上したり,知識やイベントの記憶が強化されることは明らかにされているが,視覚や触覚の結びつきが睡眠に依存するかどうかは分かっていなかった.本研究では,ゴムの手(ラバーハンド)を自分の手だと勘違いしてしまうラバーハンドイリュージョンと呼ばれる錯覚現象を用い,ヒトは睡眠によってその錯覚を固定する機能があることを示した.睡眠は様々な学習を促進するが,感覚間統合学習に与える影響は分かっていない.感覚間統合の獲得における睡眠の学習機序を検討するために,触感覚の錯覚が視覚的錯覚と連鎖的に生じる錯学習(ラバーハンドイリュージョン)パラダイムを用い,学習後における睡眠の影響を検討した.本年度では,38名の健常者に参加してもらい,12時間間隔における睡眠群と覚醒群で比較した。その結果,睡眠群では覚醒群よりも錯学習が減少した.これまで睡眠は様々な記憶を固定化することが示唆されてきたが,本研究は錯学習においては固定ではなく消去の働きがあることを示唆した.矛盾した感覚を引き起こす仮想現実的な環境で得られた記憶は,睡眠中に削除されるメカニズムがある可能性を示した(PLoS One, 2014).さらに本年度では脳機能画像分析法(functional Magnetic Resonance Imaging: fMRI)を用いた実験が終了し,分析中である.また本プロジェクトの着想に至るもととなった研究を論文化した.睡眠による感覚間統合学習メカニズムを検討することで,睡眠の重要な機能である記憶の強化・固定化メカニズムに新しい示唆を与えることが期待できる.睡眠をとることで,覚醒中に練習したスキルが向上したり,知識やイベントの記憶が強化されることは明らかにされているが,視覚や触覚の結びつきが睡眠に依存するかどうかは分かっていなかった.本研究では,ゴムの手(ラバーハンド)を自分の手だと勘違いしてしまうラバーハンドイリュージョンと呼ばれる錯覚現象を用い,ヒトは睡眠によってその錯覚を固定する機能があることを示した.睡眠は様々な学習を促進するが,感覚間統合学習に与える影響は分かっていない.感覚間統合の獲得における睡眠の学習機序を検討するために,視触覚間の錯学習(ラバーハンドイリュージョン)パラダイムを用い,学習後における錯覚量を検討した.睡眠による感覚間統合学習メカニズムを検討することで,睡眠の重要な機能である記憶の強化・固定化メカニズムに新しい示唆を与えることが期待できる.本年度では,15名の健常者に参加してもらい,触感覚の錯覚が視覚的錯覚と連鎖的に生じるラバーハンド(RH)イリュージョン学習を3日間連続で行い,感覚間統合の錯覚学習における自己所有感と位置感覚の変容プロセスを検討した.その結果,全日において,学習後にRHへの自己所有感の増加および位置感覚のドリフトが認められ,従来のRHイリュージョンを再現する結果となったが,自己所有感のデフォルト評定値は日毎に低下し,位置感覚のデフォルト評定値は日毎に増加した.矛盾した感覚を引き起こす仮想現実的な環境では,RHを自身の手だと受容することは拒みながらも,位置感覚は視覚的RHに依存しながら変容していくことが示唆され,少なくとも,自己所有感と位置感覚の長期的学習メカニズムに異なる神経可塑性プロセスが関与していると考えられる(論文投稿中).自己身体知覚は新しい環境に適応するために変化するが,その学習メカニズムは良く分かっていない。本研究は,実験的に自己身体知覚を変化させる錯覚的学習現象に着目し,新しい自己身体知覚がどのように定着するかを検討した。手法として,ターゲット記憶に関連付けられた手がかりを再呈示することで記憶を定着しやすくする方法(Target Memory Reactivation: TMR)を用い,海馬依存の記憶学習を促進することが指摘されている徐波睡眠(slow-wave sleep: SWS)中にTMRを行った。24名の健常者が参加した。覆い隠された参加者の手と目前に置かれたラバーハンドへ同時に触覚刺激を与えると手の位置感覚がラバーハンド側に移動するラバーハンドイリュージョン(RHI)現象のトレーニングを3日連続で行った。RHIトレーニングの前後に,参加者の手の主観的位置感覚を評価させ,前後の差分を錯覚量とした。またRHI中に1秒間隔の触覚刺激と同時に音刺激を提示し,触覚刺激と音刺激を関連付けした。さらにRHIトレーニング後の夜間睡眠中に,RHI中と同じ音(一致条件)もしくは異なる音(不一致条件)を脳波測定で特定したSWS中に提示した。その結果,全ての条件で翌日のRHIトレーニング前の位置感覚はラバーハンド側に移動していた。一方で,不一致条件では翌日のRHIの錯覚量は前日と比べて増加しなかったが,一致条件では翌日のRHIの錯覚量が増加した。これらの結果は,通常の夜間睡眠は位置感覚の学習を促進するが,翌日における錯覚の生成量には影響を与えにくいこと,および関連付けされた音刺激をSWS中に再呈示すると翌日における錯覚の生成量が増加することを示唆する。錯覚的自己身体知覚の学習におけるSWS中のTMR効果は,記憶固定化の促進というよりむしろ,自己身体知覚の変容を柔軟にする役割を担っていると考えられる。認知科学行動実験の成果を論文化し,fMRI実験も終了しているため.健常者の実験を終了して論文を投稿し,fMRI実験を開始しているため.当面はfMRI実験を論文化することに集中する.また26年度は3カ年計画の本プロジェクトを統合的にまとめ,今後の研究につながる視点を考察する.

当面はfMRI実験を進める.また患者のデータ取得のために病院との連携を高め,参加者を確保をしていく.予算執行上の端数が生じたため。論文作成および論文投稿料に加算する。fMRI実験を進める際に支出する参加謝金および分析補助費で次年度予算をほぼ使い切る予定である.
プラズモン共鳴と強結合した単一色素分子をプローブとする光学応答増強場の定量的検証

銀などのナノ粒子2量体と光とが共鳴すると2量体間隙1 nm程度の空間にこの高強度光が集まる。この様な場所はホットスポットと呼ばれる。ホットスポットでは一分子分光が可能となるが、光と分子との相互作用には未知の点が多い。その原因として分光学で用いられている近似が破綻していることや測定の不安定性がある。そこで本研究ではホットスポットおいて2つの近似、Kasha則と弱結合を検証した。更にホットスポットではオングストロームの精度で分子の歪みや欠陥を測定できることを実証した。またナノワイヤーを用いることでホットスポットを10,000倍に拡大することに成功し、ホットスポットの分光学創生に貢献した。プラズモン(金属の伝導電子の集団振動)と光との共鳴によって金属ナノ形状表面の光の状態密度は向上し、この結果、表面分子の光学応答が増強される。この増強機構は光触媒などの効率向上に寄与すると期待されているが予言通りの結果は得られていない。申請者は予備実験結果から、分子がプラズモン共鳴場と強結合し電子状態が変化するため、弱結合等を仮定している従来電磁増強理論で予想された結果と異なる増強光学応答を示していると予想している。本研究ではこの増強光学応答をプローブとして更に、連続体近似、長波長近似の観点からも従来理論体系を再検討する。そしてプラズモン共鳴による分子の光応答増強を取り扱う枠組みを定量議論する。対象系として光学応答増強が大きく単分子検出が可能となる銀ナノ粒子2量体間隙を用いる。プラズモンを用いたラマン散乱増強技術は単分子識別可能なデバイス開発に重要である。しかしながら増強が一定以上になるとプラズモンと分子の量子状態が混合しラマン散乱増強を従来の理論で扱えなくなる。この状態を強結合状態と呼ぶ。この結果、増強ラマン散乱を定量的に評価できなくなる。この問題点の解決のためにプラズモンと分子との電磁気学的結合の観測と評価を行う。この実験には最もラマン散乱増強が大きな銀ナノ粒子2量体とその間隙に分子を配置した系を用いる。前年度に引き続きSERS活性を有する単一銀ナノ粒子2量体を用いてプラズモン共鳴と分子との電磁相互作用の検証を行った。第1の目標は前年度、定量に成功した量子状態の混合(ラビ分裂)状態におけるラマンスペクトルの解析とした。この解析によって強結合下における分子の構造変化を明らかにする。第2の目標は銀ナノ粒子2量体間隙の分子の電子状態ダイナミクスの定量とした。この定量によって強結合状態における電子状態の詳細な評価を可能とする。第1の目標について、SERSスペクトル解析からプラズモンと強結合している分子に構造変化は通常は生じないことを明らかにした。しかし稀に分子のSERSスペクトルの大きく変化する現象を見出した。従って第2の目標としてこの現象の解明を行った。このスペクトル変化は銀ナノ粒子2量体間隙の単一分子が単一のカーボンクラスターに変換される過程だと分かった。またこのクラスターのオングストロームレベルの構造変化や化学欠陥の挙動をSERSスペクトル変化でモニター可能であることを初めて明らかにした。SERSスペクトル解析からプラズモンと強結合している分子に構造変化は通常は生じないことを明らかにした。しかし稀に分子のSERSスペクトルの大きく変化する現象を見出し、このスペクトル変化は銀ナノ粒子2量体間隙の単一分子が単一のカーボンクラスターに変換される過程だと解明した。またこのクラスターのオングストロームレベルの構造変化や化学欠陥の挙動をSERSスペクトル変化でモニター可能であることを初めて明らかにすることに成功した。研究内容:銀や金ナノ粒子のプラズモンを用いた分子とプラズモン共鳴との電磁相互作用増強技術は単分子識別可能なデバイス開発に重要である。しかしながら単分子検出可能な増強スポットの体積はナノ粒子間隙の数nm^3に制限される。従って分子がこの領域に入る確率は非常に低いという問題が未解決のままである。本研究ではナノ粒子の代わりに銀ナノワイヤを用いこの領域を一次元方向に伸ばす。10マイクロメートル程度の長さのナノワイヤ2量体間隙を用いることで増強スポットのサイズを10^4倍に拡大し電磁相互作用効率を格段に向上させる。目標:既存の光学系を単一銀ナノワイヤ2量体のプラズモン共鳴と表面増強ラマン散乱(SERS)の分光測定可能に改良する。SERS活性を有する銀ナノワイヤ2量体を用いてプラズモン共鳴と分子との電磁相互作用の検証を行う。第1の目標はSERSを引き起こしている銀ナノワイヤ2量体のプラズモン共鳴を明らかにすること。第2の目標は銀ナノワイヤ2量体のプラズモン共鳴とSERSの分光測定と電子顕微鏡測定を組み合わせること。この測定によって銀ナノワイヤ2量体間隙における電磁相互作用増強効率向上を定量する。成果:既存の光学系の暗視野照明系を改良し単一銀ナノワイヤ2量体のプラズモン共鳴とSERSの分光測定可能に改良した。SERS活性を有する銀ナノワイヤ2量体を用いてプラズモン共鳴と分子との電磁相互作用の検証を行った。銀ナノワイヤ2量体のSERSとプラズモン共鳴の偏光依存性を比較することで目標意を達成した。銀ナノワイヤ2量体のプラズモン共鳴とSERSの分光測定と電子顕微鏡測定を組み合わせることに成功した。その結果、数値解析法で実験結果を定量解析出来き増強スポットを10^4倍に拡大できることを証明した。

この様な場所はホットスポットと呼ばれる。ホットスポットでは一分子分光が可能となるが、光と分子との相互作用には未知の点が多い。その原因として分光学で用いられている近似が破綻していることや測定の不安定性がある。そこで本研究ではホットスポットおいて2つの近似、Kasha則と弱結合を検証した。更にホットスポットではオングストロームの精度で分子の歪みや欠陥を測定できることを実証した。またナノワイヤーを用いることでホットスポットを10,000倍に拡大することに成功し、ホットスポットの分光学創生に貢献した。表面増強ラマン散乱(SERS)、表面増強蛍光(SEF)、表面増強ハイパーラマン散乱(SEHRS)およびプラズモン共鳴スペクトルを単一の銀ナノ粒子2量体で測定可能な顕微分光測定装置を作成し、一連のスペクトル解析に必要な実験手法を確立する。SEFスペクトルを用い、I.金属表面における電子浸み出し効果検証の準備を行った。単一銀ナノ粒子2量体に吸着した色素分子のSERS・SEFスペクトルと2量体のプラズモン共鳴スペクトルの時間変化を測定し結合振動子モデルで解析することにより、色素分子と2量体で強結合系を形成していることを確かめることに成功した。引き続き、分子とプラズモンとの強結合に付いてI.金属表面における表面電子浸み出し効果、II.電磁場の空間勾配効果、III.強結合相互作用効果として定量的に検証する。強結合場として従来の銀ナノ粒子2量体ではなく銀ナノワイヤの間隙を用いることで一次元に伸びた強結合場を創出できる可能性がある。この可能性について実験的に検証を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。量子光学1.SEFのスペクトル分析を行うことで金属表面における表面電子浸み出し効果を検証する。2.SERS、SEHRSスペクトル分析を行うことで電磁場の空間勾配効果を検証する。研究打ち合わせの旅費を予定していたが、メールベースでのやりとりで完了したので、旅費の支出が不要になった。超高速表面増強蛍光ダイナミクス解析用ピコ秒蛍光寿命測定システムが入札により予定より安価に購入できたため。東京大学工学研究科田丸博士との共同研究についてメール等で遂行できたため出張旅費等は必要なくなった。研究費を効率的に使用するため、旅費ではなく消耗品として使用予定。超高速表面増強蛍光ダイナミクス解析用ピコ秒蛍光寿命測定システム用付属物品(レーザー導入光学系など)の追加購入に充てる。東京大学工学研究科田丸博士との共同研究についての出張旅費に当てる。
DNAテクノロジーによる古代社会の復元システムの開発

遺跡情報を,遺跡から出土した古人骨それぞれのDNA情報と統合し,古代社会を復元していくための解析システムを開発することが,本研究の目的である。このために,実際の遺跡から出土した古人骨のDNA情報を得,それをデータとして数理情報処理システムの開発をおこなった。開発された古代社会の復元システムを用いて,中国・黄河下流に位置し,春秋戦国時代の斉の都があったLinziにおける,約2500年前の春秋時代の古代人類集団,約2000年前の漢代の古代人類集団,そして現代漢民族集団,の比較をおこなった。この一次情報の重要性は,同じ場所の異なる3つの時代の人類集団についての情報であるという点であり,中国古代人類集団の遺伝的多様性という「点のレベルでの分析」だけではなく,中国古代人類集団の遺伝的多様性の時代的変遷という時間軸を加えた「面のレベルでの分析」がおこなえたことである。その結果,2500年前から2000年前の500年間に中国・黄河下流域の人類集団の遺伝的構成に大きな変化があったことが示された。また,2500年前の春秋時代の人類集団が現代ヨーロッパ人類集団とクラスターを形成すること,すなわち,現代ヨーロッパ人類集団や現代トルコ人集団と遺伝的に近縁な人類集団が,今から2500年前にはユーラシア大陸の東端に存在していたことが明らかとなった。これらの結果は,現代人類集団を用いた分析からは決して得ることが出来ない画期的な成果であり,本展開研究によって初めて可能となったものである。「抜歯や副葬品などの個体情報」や「遺跡における埋葬の相対的状況」などのより複雑な遺跡情報を,遺跡から出土した古人骨それぞれのDNA情報と統合し,古代社会を復元していくための解析システムを開発することを目的として,本年度は以下の解析を進めた。具体的には,縄文ならびに弥生そして古墳時代の遺跡から出土した古人骨をもちいて,(1)古人骨からのDNAの抽出・精製{古人骨を液体窒素にてフリーズしたのち物理的に破削し粉末状態にする。こうして得られたパウダーをバッファライズした水溶液中に入れて撹拌しDNAを抽出,その後アフィニティー法にてPolymerase Chain Reaction(PCR)法によるDNA増幅に適した純度にまでDNA精製を進める},(2)分離・精製した古人骨DNAをPCR法により増幅{増幅領域は高度の遺伝的多様性の存在が知られているミトコンドリアDNAのDループ領域},(3)増幅に成功した古人骨試料に関してdirect sequencing法(ダイデオキシ法)によるDNA塩基配列の決定,である。また,得られた塩基配列データの処理手法,とくに多数の配列情報のなかから相同性の高い配列を選び出し,それら配列間でのアライメントを実行し,かつ非常に多数(数千レベル)のOTU間のgene geneaologyを描くためのコンピューター・プログラムの基本形の開発を進めた。「抜歯や副葬品などの個体情報」や「遺跡における埋葬の相対的状況」などのより複雑な遺跡情報を,遺跡から出土した古人骨それぞれのDNA情報と統合し,古代社会を復元していくための解析システムを開発することを目的として,以下の解析を進めた。昨年度に用いた試料は日本の縄文ならびに弥生そして古墳時代の遺跡から出土した古人骨であったが、本年度は時代的には弥生時代とほぼ同じ時期に属する中国・山東省の漢代の遺跡より出土した古人骨をもちいて,(1)古人骨からのDNAの抽出・精製{古人骨を液体窒素にてフリーズしたのち物理的に破削し粉末状態にする。こうして得られたパウダーをバッファライズした水溶液中に入れて撹拌しDNAを抽出,その後アフィニティー法にてPolymerase Chain Reaction(PCR)法によるDNA増幅に適した純度にまでDNA精製を進める},(2)分離・精製した古人骨DNAをPCR法により増幅{増幅領域は高度の遺伝的多様性の存在が知られているミトコンドリアDNAのDループ領域},

(3)増幅に成功した古人骨試料に関してdirect sequencing法(ダイデオキシ法)によるDNA塩基配列の決定,をおこなった。そして、昨年度にプロトタイプを開発したコンピューター・プログラムを用いて、各OTU間のgene gene aologyを描き、初期段階での開発システムの評価をスタートした。また、昨年度はマニュアルでおこなった「非常に多数(数千レベル)の配列情報のなかから相同性の高い配列を選び出し,それら配列間でのアライメントの実行」に関して、新たなアルゴリズムの開発をおこなった。多様な遺跡情報を遺跡から出土した古人骨それぞれのDNA情報と統合し、古代社会を復元していくための解析システムを開発することを目的として、以下の解析を進めた。昨年度は日本の弥生時代とほぼ同じ時期に属する中国・山東省の漢代の遺跡より出土した古人骨をもちいた解析をおこなったが、本年度は日本の縄文時代晩期に相当する中国・山東省の春秋時代の遺跡から出土した古人骨をもちいて、(1)古人骨からのDNAの抽出・精製{古人骨を液体窒素にてフリーズしたのち物理的に破削し粉末状態にする。こうして得られたパウダーをバッファライズした水溶液中に入れて撹拌しDNAを抽出、その後アフィニティー法にてPolymerase Chain Reaction(PCR)法によるDNA増幅に適した純度にまでDNA精製を進める}、(2)分離・精製した古人骨DNAをPCR法により増幅{増幅領域は高度の遺伝的多様性の存在が知られているミトコンドリアDNAのDループ領域}、(3)増幅に成功した古人骨試料に関してdirect sequencing法(ダイデオキシ法)によるDNA塩基配列の決定、をおこなった。昨年度ならびに本年度解析をおこなった遺跡は同一場所に位置しており、本研究により既に開発した「非常に多数(数千レベル)の配列情報のなかから相同性の高い配列を選び出し、それら配列間でのアライメントの実行」のための新たなアルゴリズムによるコンピューター・プログラムを用いて、各OTU間のgene geneaologyを描き、また塩基多様度に基づく両集団間の遺伝的差異を評価した。これにより、時間軸を追って古代社会を復元していくための解析システムの開発へ研究を展開することに成功した。多様な遺跡情報を遺跡から出土した古人骨それぞれのDNA情報と統合し,古代社会を復元していくための解析システムを開発することを目的として,以下の解析を進めた。昨年度までにベーシックタイプの解析システムの開発を終え,本年度は実際の分析データを用いてその有用性を検討した。材料は本研究課題で得た,中国・黄河下流に位置し,春秋戦国時代の斉の都があったLinziにおける,約2500年前の春秋時代の人類集団,約2000年前の漢代の人類集団,そして現代漢民族集団,のミトコンドリアDNAのDループ領域の塩基配列情報である。この一次情報の重要性は,同じ場所の異なる3つの時代の人類集団についての情報であるという点であり,中国古代人類集団の遺伝的多様性という「点のレベルでの分析」だけではなく,中国古代人類集団の遺伝的多様性の時代的変遷という時間軸を加えた「面のレベルでの分析」がおこなえたことである。その結果,2500年前から2000年前の500年間に中国・黄河下流域の人類集団の遺伝的構成に大きな変化があったことが示された。
Y_<1-x>Ca_xTiO_3における電荷・軌道結合の圧力制御

ペロブスカイ型酸化物Y_<1-x>Ca_xTiO_3は0≦x≦0.15では強磁性半導体、0.15≦x≦0.37では常磁性半導体、0.37≦x≦0.4にかけて低温で金属の金属非金属転移を起こし(逆モット転移)、0.4≦xでは全温度領域で金属となる。x=1のYTi0_3は反強的軌道秩序を形成することが知られているが、Ca置換により上記のような物性変化を示す時に、軌道秩序がどのように変化し、物性に影響を与えるのかを共鳴X散乱、偏極中性子回折法により調べ、また圧力効果も調べた。1.軌道秩序:共鳴X線散乱と構造解析の結果から、x=0.4近傍の金属非金属転移前後で構造の大きな変化があること、軌道秩序自身はx=0.15前後で消えてしまうらしいこと等が分かってきた。2.高分解能放射光源X線回折:SPring-8でx=0.4近傍の粉末試料の精密構造解析の結果、いずれも200K前後で室温の斜方晶から単斜晶へと変化することを発見したが、この温度では金属非金属転移を起こさない。更に低温の150K近傍で、単斜晶に新たに斜方晶が混じってくる。この斜方晶が現れる二相分離の温度がちょうど金属非金属転移の温度と一致した。3.更に圧力下で電気抵抗を測定、圧力下でもX線構造解析を行った。圧力とともに二相分離の始まる温度と電気抵抗での金属非金属を起こす温度とが完全に一致し、増大していくことがわかった。このことから、金属非金属転移の原因は二相分離にあり、低温で現れる斜方晶が金属相であることも突き止められた。これらの結果は投稿中である。ペロブスカイト型酸化物Y_<1-x>Ca_xTiO_3の強磁性秩序と軌道秩序の相関(0<x<0.1)及び常磁性領域における金属非金属転移(x0.4)機構を支配する秩序変数の正体を調べる2つの目的のため、以下の実験を行い新たな知見を得た。1.偏極中性子回折:x=0のYTiO_3は強磁性キュリー転移温度Tc=30Kのモット絶縁体であり、最近偏極中性子回折により反強的軌道秩序も生じていることが見い出された。我々はx=0.050.15でこの軌道秩序パターンの安定性を調べ、x=0.05ではまだ反強的軌道秩序が存在することを見い出した。x=0.050.10の磁気異方性が大きく変わる領域では、スピン秩序は残るが、軌道秩序の方は揺らぎが急激に大きくなる。2.高分解能軌道放射光源X線回折:SPring-8で粉末法によりx=0.39の試料のX線回折を温度90300Kで測定した。120Kで室温と同じ型で格子定数がわずかに異なる斜方晶に2相分離していること、170K前後の金属非金属転移点で長軸格子長の跳び(0.01Å)が生じることを見い出した。この系において構造の異常が見い出されたのは初めてであり、金属非金属転移と密接な関わりがあることがわかった。3.圧力下電気抵抗の測定:クランプ式で最高圧力1GPaまでの圧力下の電気抵抗測定を行い、x=0.39の金属非金属転移点の圧力依存性とその異方性を調べた。この系の電気抵抗は低温で金属、高温で半導体のいわゆる逆モット型を示すが、異方性は転移点前後でわずかな違いを示すだけで、概ね等方的である。転移点は加圧により次第に高温側へと上昇し、それとともに約0.4GPaで半導体的温度変化はなくなり、ヒステレシスも消失する。1次転移から2次転移に転移の型が変化していることを見い出した。

圧力とともに二相分離の始まる温度と電気抵抗での金属非金属を起こす温度とが完全に一致し、増大していくことがわかった。このことから、金属非金属転移の原因は二相分離にあり、低温で現れる斜方晶が金属相であることも突き止められた。これらの結果は投稿中である。
血液透析の予後改善を目指したCPP吸着カラムの開発

腎不全で透析を受けている患者の血中には、CPPというコロイド粒子が出現する。CPPには自然免疫反応や細胞障害を誘導する活性がある。最近の臨床研究で、血中CPP値が慢性炎症や血管石灰化と相関することが報告され、CPPが透析患者の生命予後を悪化させる原因物質である可能性が示された。本研究ではCPP吸着カラムを作成し、透析回路に接続して血中からCPPを除去すれば、慢性炎症や血管石灰化が治療できることを、ミニブタ血液透析モデルを用いて検証することを目的とした。コストの関係で、実験はミニブタを4頭しか使えず、確定的な結論得られなかったが、CPP吸着カラムの使用で血管内皮機能が改善するデータが得られた。腎不全で透析を受けている患者の血中には、CPP(Calciprotein particle)と呼ばれるコロイド粒子が出現する。CPPとはリン酸カルシウムと血清蛋白Fetuin-Aの複合体で、あたかも「病原体」のように自然免疫反応や細胞障害を誘導する活性がある。最近の臨床研究で、血中CPPレベルが慢性炎症や血管石灰化の重症度と正相関することが報告され、CPPが透析患者の生命予後を悪化させる原因物質である可能性が示された。本研究では「CPP吸着カラム」を作成し、透析回路に接続して血中からCPPを除去すれば、慢性炎症や血管石灰化が治療できることを、ミニブタ血液透析モデルを用いて検証することを目指した。ミニブタの両腎を摘出して腎不全を導入後、ヒトに用いるのと同じ透析装置、透析回路、透析液を用いて隔日に血液透析を行った。経時的に採血し、一般血液検査の他、CPPおよび炎症マーカーを測定した。30日後に屠殺して心機能、血管石灰化、血管内皮機能(内皮依存性血管弛緩反応)を評価した。CPP吸着カラムを使用した2頭と使用しなかった2頭で比較した。予備的検討では、一般血液検査ではCPP吸着カラム使用群と非使用群で大きな差はなかったが、血管内皮機能に関しては、CPP吸着カラムを使用すると改善することが分かった。血中CPPおよびCPPの出来やすさの指標などについて、現在検討中である。コストの関係で、実験に供するミニブタの数を増やすことができず、確定的なことは結論できないが、結果は有望である。今後は、別の研究費を獲得し、個体数を増やして検討する必要がある。腎臓病学
すばるFMOSによるバリオン振動探査計画の検討

現在の最新宇宙論における重要問題はいくつかあるが、その最大のものは「宇宙のダークサイド(暗黒面)」という言葉で以下の三つにまとめることができる。すなわち、(1)宇宙を加速膨張させる「ダークエネルギー」、(2)宇宙の重力を支配する「ダークマター(暗黒物質)」、そして(3)宇宙の晴れ上がりから最初の天体形成と宇宙再電離をつなぐ「ダークエイジ(暗黒時代)」である。その中でも、ダークエネルギーは現代物理学の根源的な改訂につながる可能性すら秘めた、とくに重大な問題として認識されている。すばる望遠鏡の新観測装置FMOSを用いたバリオン振動探査計画により、このダークエネルギーに迫る事ができると期待されている。本研究の目的は、このバリオン振動探査計画のサーベイデザインを検討し、FMOS完成の際にすみやかに観測提案書を作成する準備を進める事にある。この目的のため、戸谷を中心に分光ターゲット銀河選定の手法や実現性を詳細にしらべた。「すばるディープフィールド」や、「すばるXMM-Newtonディープフィールド」と呼ばれる領域のすばる望遠鏡を中心とする膨大なデータをもとに、バリオン振動探査に使用できる銀河が十分に存在するかどうかを精査した。その結果、バリオン振動探査に十分な数の銀河があり、また、イメージングサーベイデータから測光的赤方偏移計算の手法により効率よく選択できる事も判明した。また、メンバーがハワイに集まってミーティングを開催し、FMOS装置に対する理解を深めるとともに、今後の問題点を洗い出して計画の推進に役立てた。国際的な注目も高く、国際会議で進捗状況を報告した。
中枢ニューロンからの電気信号波形解析用ソフトウエアの試作研究

A/Dコンバーターを装備したミニ・コンピュータを用い中枢神経系における電気生理学的研究によってえられたデータを自動解析するためのソフトウェアを開発した.プログラムはUNI×オペレーティング・システムの下でC言語により記述したので,実験の目的に応じてソフトウェアを容易に変えることができた.三次元表示による監視システム,ならびに活動電位,細胞内記録時の興奮性シナプス後電位(EPSP)およびパッチクランプ記録時の単一チャンネル電流のためのプログラムを作製し,データの迅速かつ正確な解析を行った.局所刺激によってえられたEPSPはコンピューターに接続したA/Dコンバータを用いてデジタル化した.デジタル化したデータをグラフィック・ターミナル上に表示し, EPSP上昇相および下降相の各点の対数を時間軸に対しプロットした.データ解析用のこのコンピューター・システムを用いて,次の実験を行った.第1にラットの尾状核ニューロンに対するドーパミンの効果を,スライス標本において細胞内記録法を用いて検討した.低濃度(1μM)のドーパミンによる水槽の灌流は脱分極をおこし,自発性発火の増加と,細胞内に与えた脱分極パルスにより誘発される活動電位数の増加を伴った.これに対し,高濃度(100μM)のドーパミンは静止電位に明らかな効果をもたらすことなしに,自発性および電流誘発による発火を抑制した.次いで,尾状核におけるコリン作動系の主要な役割を解明するために,コリン作動薬および拮抗薬の効果をラット尾状核のスライス標本を用いて研究した.その結果,尾状核ニューロンのシナプス前およびシナプス後部に局在するムスカリン性受容体は,それぞれコリン作動性の抑制および興奮に関連していること,およびこのシナプス前抑制か興奮よりも優位であることを明らかにした.A/Dコンバーターを装備したミニ・コンピュータを用い中枢神経系における電気生理学的研究によってえられたデータを自動解析するためのソフトウェアを開発した.プログラムはUNI×オペレーティング・システムの下でC言語により記述したので,実験の目的に応じてソフトウェアを容易に変えることができた.三次元表示による監視システム,ならびに活動電位,細胞内記録時の興奮性シナプス後電位(EPSP)およびパッチクランプ記録時の単一チャンネル電流のためのプログラムを作製し,データの迅速かつ正確な解析を行った.局所刺激によってえられたEPSPはコンピューターに接続したA/Dコンバータを用いてデジタル化した.デジタル化したデータをグラフィック・ターミナル上に表示し, EPSP上昇相および下降相の各点の対数を時間軸に対しプロットした.データ解析用のこのコンピューター・システムを用いて,次の実験を行った.第1にラットの尾状核ニューロンに対するドーパミンの効果を,スライス標本において細胞内記録法を用いて検討した.低濃度(1μM)のドーパミンによる水槽の灌流は脱分極をおこし,自発性発火の増加と,細胞内に与えた脱分極パルスにより誘発される活動電位数の増加を伴った.これに対し,高濃度(100μM)のドーパミンは静止電位に明らかな効果をもたらすことなしに,自発性および電流誘発による発火を抑制した.次いで,尾状核におけるコリン作動系の主要な役割を解明するために,コリン作動薬および拮抗薬の効果をラット尾状核のスライス標本を用いて研究した.その結果,尾状核ニューロンのシナプス前およびシナプス後部に局在するムスカリン性受容体は,それぞれコリン作動性の抑制および興奮に関連していること,およびこのシナプス前抑制か興奮よりも優位であることを明らかにした.電気生理実験により記録されるニューロン活動のデータを小型コンピューター・システムによりオン,ライン処理するための自動記録,計測システムを開発する目的で、A/Dコンバーター等のハードウェア関係の試作および、種々のプログラム作製を行った。コンピューターには日立製HITAC,E-7100(cpuは68000,マルチバス)を使用し、DNA転送型のA/Dコンバーターをコンピューター本体に接続した。A/Dコンバーターには256Kbyte×2のバッファー・メモリーを装着することにより、高速に取り込まれるデータをA/Dコンバーター内で一時的に保存できるようにした。この機構により、A/D変換後のバイナリ・データを直接しかも連続的にハードディスク等の副記憶装置に書き込むことが可能になった。これらの作業を制御するためのソフトウェアは、汎用オペレーティングシステムであるuN【IX】上でd言語により開発したので、他種のコンピューターへの移植も容易である。コンピューターに記録されたデータは、グラフィック画面上にて観察した。また、データ解析用ソフトウェアとしては、1)逐次取り込まれたデータの三次元鳥観図による表示2)刺激誘発波形,特に細胞内記録法により観察される興奮性シナプス後電位および活動電位の自動解析,の2種類を作製した。上記のコンピューター・システムを用いて、ラットの摘出尾状核スライス標本の細胞内記録実験の解析を行い、ドーパミンの尾状核ニューロンに対する作用を検討した。その結果、ドーパミンの低濃度(0.11μM)はD2受容体に作用して尾状核ニューロンに脱分極性の興奮作用を示し、高濃度(100500μM)は主としてD-1受容体に作用して抑制作用を示すことが明らかになった。