hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農村地域のエネルギー開発

(1).現在稼動中の木質バイオマス成形プラントについてエネルギー収支の調査を行い、経済的に有効なエネルギーをペレット1ton当り17GJ増加させていることを明らかにした。(2).架線系集荷作業には、タワーヤーダーが最適である。ハーベスタ伐倒・技払、トラクタ全幹集材、ハーベスタ玉切で、人力に比較し512%の能率向上となる。(3).NASAによる燃焼モデルをもとにして、質量保存則と平衡の式で、十種類の生成物質の平衡定数を用いたモデルを開発し、木質材燃焼における残渣温度の低下法を求めた。(4).樹皮ペレット用燃焼炉を試作開発し、一次空気量を調節で410万Kcal/hrまで変化できることを明らかにしてガス化燃焼方式を確立した。水分潜熱回収装置を含むバイオマス汎用燃焼炉を試作した。(5).軟鋼FC-20は、750°C以上で繰り返し加熱により腐食量が減少する。耐食性は、低クロム鋼、FC-20、SS-41鉄の順であることがわかった。(6).未利用森林資源の成型性には、化学成分のほか試料の粒径も関与し、易成型性粉末の混入が有効であることを明らかにした。(7).ギンネムの水分と圧縮粉砕の所要エネルギーとの関係を明らかにし、その圧縮特性等へのバインダー影響を測定解析した。(8).8PSガソリンエンジンの自走式架線集材機を開発し、チップ生産能力11.2【m^3】/hであった。不整地走行では燃費が4550%増、12°の傾斜地走行では、最大40%増となることが認められた。
シャペロニン蛋白質の作用機構に関する速度論的解析

大腸菌よりGroE蛋白質を完全に精製するための手順はこれまでに幾つか報告されているが,それらの手順すべてにおいて安定した送液が要求されている。今回購入した送液ポンプは49.9ml/minの高流速で安定に送液が可能な上,2液の混合によるグラジエント送液が可能な機種である。このポンプを使用し,GroE蛋白質を高純度精製した後に主に大腸菌由来のPEPCの構造形成反応におけるGeoEの効果をより詳細に観察した。PEPCはGroEのいわゆる標的となる蛋白質の中でただ一つ,低温でしかGroEと相互作用しない蛋白質である。この低温に限定されたGroEとの相互作用を探る第一歩としてPEPC自身の低温における構造形成反応に関する情報を求めた。25°CにおいてPEPCの構造形成反応を行うと反応開始後約100秒の時点で大規模なアグリゲーション形成が観測された。一方同じ実験を5°Cで行うとこのアグリゲーションはほとんど抑制された。この低温でアグリゲーションが比較的抑制される事実はPEPCの構造形成自身が低温では遅れ,その結果GroEとの相互作用が可能になっていることを示唆する情報といえる。PEPCが他の標的蛋白質と異なる事実がもう一つ解明された。反応溶液中におけるGroEL蛋白質のモル量とPEPCの活性回復率との関連を探ったところ,不思議なことに,かなり低濃度のGroE存在下でPEPCの活性回復率が大幅に向上することが明らかとなった。具体的には,PEPCに対し等量以下(0.5倍モル量)のGroEL存在下でPEPCはほぼ3倍の活性回復率の向上を示し,この活性回復率の増加はGroELがもたらす効果の最大値とほぼ同じ値であった。現在の作用機構ではGroELは1:1の割合で標的蛋白質と結合することが必要条件とされているため,この実験結果は既存の分子機構に大きな疑問を投げかけるものである。
作用素環論の最近の話題に関する総合的研究

研究目的・研究実施計画では以下の1,2,3,4の研究を掲げたが,その各々について成果を説明する.1.Jones指数理論とHopf環の研究増田は仔細が未発表であったPopaによるIII_1型部分因子環分類の証明を与え,また部分因子環込みの群作用の分類を大きく前進させた.幸崎は泉と共同研究を行い,指数理論的手法を駆使して低次元Kac環(^*-構造を有するHopf環)の構造を研究した.特に,31次元以下のKac環の完全分類に成功した.また関連事項として,部分因子環の二次コホモロジー理論も研究した.2.III型因子環の融合自由積及びgroupoidの自由積の研究幸崎は可測同値関係(又はgroupoid)同志の融合自由積としてgroupoidを構成し,その基本的性質を研究した.一方,植田は自由確率論の立場から自由積及び関連する作用素環の研究を前進させた.3.グラフ・Hilbert C^*-両側加群・位相力学系(subshift)・複素力学系に付随したC^*-環の研究梶原-綿谷及び松本は各種C^*-環の各種定性的性質,各種不変量(K-群,エントロピー等)を決定した.前者はHilbert C^*-両側加群,複素力学系から生じるC^*-環を,subshift,λ-graph systemから生じるC^*-環を詳しく調べた.浜地は記号力学系自身の埋め込み問題を研究した.また,泉はC^*-環への強い外部性(Rohlin性)を持つ有限群作用の分類に成功して注目を浴びた.4.作用素平均の研究とその応用幸崎は研究協力者日合(東北大)との共同研究で,作用素平均及びそのノルム比較に関する基礎理論を構築した.各種関数の正定値性を判定すれば,この理論に基づき大量の新作用素平均ノルム不等式が得られる可能性があり,更なる発展が期待される.内山は作用素不等式を扱う上で重要な作用素単調関数に関する新たな知見を得て,古田不等式の指数条件の意味の解明に一定の成果をあげた.研究目的・研究実施計画では以下の1,2,3,4の研究を掲げたが,その各々について成果を説明する.1.Jones指数理論とHopf環の研究増田は仔細が未発表であったPopaによるIII_1型部分因子環分類の証明を与え,また部分因子環込みの群作用の分類を大きく前進させた.幸崎は泉と共同研究を行い,指数理論的手法を駆使して低次元Kac環(^*-構造を有するHopf環)の構造を研究した.特に,31次元以下のKac環の完全分類に成功した.また関連事項として,部分因子環の二次コホモロジー理論も研究した.2.III型因子環の融合自由積及びgroupoidの自由積の研究幸崎は可測同値関係(又はgroupoid)同志の融合自由積としてgroupoidを構成し,その基本的性質を研究した.一方,植田は自由確率論の立場から自由積及び関連する作用素環の研究を前進させた.3.グラフ・Hilbert C^*-両側加群・位相力学系(subshift)・複素力学系に付随したC^*-環の研究梶原-綿谷及び松本は各種C^*-環の各種定性的性質,各種不変量(K-群,エントロピー等)を決定した.前者はHilbert C^*-両側加群,複素力学系から生じるC^*-環を,subshift,λ-graph systemから生じるC^*-環を詳しく調べた.浜地は記号力学系自身の埋め込み問題を研究した.また,泉はC^*-環への強い外部性(Rohlin性)を持つ有限群作用の分類に成功して注目を浴びた.4.作用素平均の研究とその応用幸崎は研究協力者日合(東北大)との共同研究で,作用素平均及びそのノルム比較に関する基礎理論を構築した.各種関数の正定値性を判定すれば,この理論に基づき大量の新作用素平均ノルム不等式が得られる可能性があり,更なる発展が期待される.内山は作用素不等式を扱う上で重要な作用素単調関数に関する新たな知見を得て,古田不等式の指数条件の意味の解明に一定の成果をあげた.部分因子環論的手法による低次元Kac環(*-構造を持つHopf環)の研究は,従来から研究代表者と分担者泉により進められていたが,31次元以下のKac環の完全分類結果がAMSからMemoir(198頁)として出版された.この分類では,従来の手法以外に,有限群のdualのエルゴード的作用,Kac環のコホモロジー等の手法も有用であった.この手法の応用として,部分因子環に対する二次コホモロジー理論を構築した.R.Longoの意味での自然準同型(canonical endomorphism)が内部共役を除いて部分因子環を決定するかという問いは,分野の当初から専門家を悩ませていたが,我々のコホモロジー理論は,この問題に完全な解答を与えるものである.

一般理論の構築以外にも,指数4以下の部分因子環を始めとする幾つかの典型的な部分因子環のクラスに対し,実際にコホモロジーを決定した.群・部分群から決まる部分因子環は指数理論において最も典型的な研究対象の一つであるが,逆に部分因子環の情報から群・部分群の対が完全に復元できるかという問題は基本的である.泉はコホモロジー理論構築で使われた道具を更に深化させ,この問いに対する完全な解答を与えた.復元可能性に対する障害が明らかなり,復元不可能性を示す部分因子環の実例の族も大量に構成され,この話題に関する最終結果と見なされている.それ以外にも,泉はC^*環の自己同型に対するRohlin性質の研究を行い,ある種のC^*環の有限群作用に関する目覚しい分類結果を得た.分担者綿谷はもう一人の分担者梶原との,複素力学系から自然に生じるC^*環に関する,共同研究を実施し,C^*環の単純性,分岐がある場合の取り扱い等の基本事項を整備し,更なる研究の深化を目指している。また,その他にも,研究協力者榎本氏(甲子園大)と共に、4つの部分空間の配置に関するGelfand-Ponomarev理論の無限次元への拡張を目指しており,無限次元ヒルベルト空間を扱う事により始めて登場する新たな現象を解明しつつある.分担者松本はC^*環論的手法を位相力学系の研究に応用し新たな知見を得ており,一方分担者内山は彼自身の作用素単調関数に関する結果に基づく古田型作用素不等式の一般化に成功した.研究代表者幸崎は共同研究者日合氏(東北大)と共にヒルベルト空間の作用素に対する作用素平均の理論を構築し,その成果をSpringerのLecture Notes in Mathematicsシリーズとして出版した.行列に対する作用素平均及びそのノルム不等式は従来から世界各地の研究グループにより広く研究されていたが,ヒルベルト空間上の作用素の平均を考える際には様々な困難が現われる.この困難さを克服する為に行列のSchur積の無限次元版また連続版拡張とも言えるStieljes Double Integral変換の利用及びそれに対するSchur乗積の概念が本質的であった.作用素平均を取り扱うのに便利なようにこれらの道具を整備し,scalarに対する平均から対応する用素平均をどのように定義するかを明らかにし,また作用素平均に対するノルム不等式を証明する為の一般的枠組みを構築した.応用として新しい作用素ノルム不等式の研究が可能となるものと期待される.分担者内山氏は作用素単調関数に関する研究を進展させつつある.特に,ある種の逆関数として自然に現われる作用素単調関数を研究し,その直交多項式系との関係を明らかにした.これらの研究は様々な作用素不等式に有用な応用があるものと期待されている.分担者泉氏は従来からmodular endomorphismの考え方を提唱していたが,証明付きの詳しい論文がAmer.J.Math.に発表された.これはIII型部分因子環研究の為に重要な概念であり,実際部分因子環自身またその自己同型が特別な性質を持つための判定条件として様々な場所で顔を出す.またこの考え方はR.Zimmer流のエルゴード理論とも重要な接点を持っている.泉氏は最近ではコンパクト量子群のPoisson境界の構造を解明しつつある.分担者綿谷氏は研究協力者榎本氏(甲子園大)との共同研究として,4つの部分空間の配置に関するGelfand-Ponomarev理論の無限次元への拡張を目指しており,極く最近その研究の概要がASPSにsurvey paperとして掲載された.現在証明付きの本論分を作成中である.研究代表者は量子論の不確定性原理と関連するトレース不等式の研究を行った。skew informationの概念は量子理論関連諸分野において近年注目を浴びており、様々な角度からの研究が行われてきた。最近のJ.Stat.Phys.の論文において、S.LuoとZ.Zhangはこの概念を利用した不確定性原理と関連のある種不等式を発表し、関連するトレース不等式の成立を予想として提出した。研究代表者はこの予想を肯定的に解決するとともに、発表されたLuo-Zhang不等式の証明に誤りがあることを明らかにした。
近代朝鮮における経済構造の変動と東アジアの商品流通構造

・本年は、19世紀末に朝鮮開港場で活動した華僑商人を主たる分析対象として、研究を行った。中心となる資料は、1880年代から1920年代にかけてソウル・仁川で活動した「同順泰」の経営資料である。これらの資料は、昨年度(2001年度)のソウル調査で既に入手していたものである。・これら経営資料のうち、本年特に利用したのは、1894年の日清戦争前後の資料である。従来の研究においても、この時期は、朝鮮華僑の最盛期として注目されてきたが、利用資料が日本領事報告等の二次的な資料にとどまっていたために、華僑の経営内容にまで踏み込んだ分析は行われてこなかった。その意味で、本経営資料の分析は、研究史上きわめて重要な作業であると言うことができる。・分析の結果あきらかになった朝鮮華僑の活動形態のうち、従来の研究動向との関連で特に重要だと考えられるのは以下の諸点である。(1)朝鮮華僑の海外取引先が、上海・香港など中国語港だけでなく、神戸・長崎など日本諸港にも広がっていたことが判明した。(2)取引規模としては上海との取引高が圧倒的で、これは従来の研究結果と合致する。(3)にもかかわらず、金融や情報等のインフラストラクチャの部門では、日本の取引先に依存する度合いが高かった。朝鮮華僑の通商網は、日本を含む全体が一つの有機体として機能していたのであり、従来かんがえられてきたような上海との2地点間で完結するものではなかったことが判明した。
立位姿勢に固定した骨盤と大腿骨の生体機構的研究

ヒトの生活は、二足直立の状態を基本とした姿勢に適した骨格構造または形態であると考えられる。個々単独に骨を計測する場合、この直立姿勢を基準とした計測法は少ない。従ってこの研究では、直立姿勢とされる骨盤位およびその骨盤に大腿骨を連結させた状態を仮定し、生体機能的な骨盤位の検証および両膝の離れ具合に関係する形態計量項目などの検討が行われた。各計測は,、この生体機構的な計測項目15項目および骨盤自体の8項目および寛骨の8項目を加えた計31項目からなる。これらの項目のうち、19項目はMartin(1928)法に準拠し、12項目を新たに設定し、以下の成果について得た。1.立位姿勢の状態と仮定した骨盤位は、多くの個体で重心線の通る骨盤の岬角に対し側面から見た寛骨臼中央がその垂線下もしくは重心線上にあり、生体の状態と機能的に一致する。2.両膝の解離度は、大腿骨顆体角と高い負の相関を示した。この関連性は、大腿骨顆体角が小さければ両膝は広く離れ、その逆は接する傾向を示す。3.体格の大きさの指標とした大腿骨長と骨盤における横径および矢状径との間の強い関連性は、骨盤幅、骨盤入口横径、両大転子間幅および前頭面寛骨臼中央間距離などであった。骨盤入口横径との強い関連性は、主に仙骨上面の幅が関係していると思われる。4.骨盤入口横径を除いた小骨盤の寸法(骨盤入口矢状径・骨盤出口横径・骨盤出口矢状径)は、体格の大きさとは独立した関係にある。以上の成果は、この研究の期間内に日本人男性14例について日を改めて2回計測した少数例によるものである。従って大標本による結果で、しかも女性標本の結果とも比較する必要がある。研究目的:ここでの試みは、立位姿勢の状態に骨盤を固定し、寛骨臼に大腿骨を連結させた下肢骨構成における生体機構的研究であり、骨盤と大腿骨の形態的関連性をも追求している。研究実施計画:骨盤の恥骨結合部は、平均6mmの厚さとされるので、同等の厚さの粘土で再現し、左右寛骨および仙骨を連結させている。この恥骨結合面間の幅を基準にすると仙腸関節の厚さは2例であるが、4カ所(仙腸関節の上部および全面での各2カ所)で平均2-3mmであった。大腿骨は、自然位長計測時の状態(standard vertical position)にして骨盤とは別の固定装置を用いて股関節と連結させた。立位姿勢の骨盤は、左右前上腸骨棘および恥骨稜の前面の3点が前頭面と接する様に設定した。この骨盤を前頭面に設定する装置はエンビ平板に直角に交わる2つの水平器を装着したものである。また、前記骨盤を支える台も製作した。現時点では大腿骨を固定する計測装置の使用上の不備があるため、計測を進行させつつ改良している。計測誤差を小さくするためには、計測上の慣れも必要なので1標本を重複して計測している。これらの装置を用いて骨盤に大腿骨を連結させて生体機構的な計測を行うのであるが、計測はMartin式(1928)の計測法に加えて、左右内側上顆間幅、坐骨結節最下縁から大腿骨遠位端下面までの投影距離、寛骨臼中央から仙骨最後端までの投影距離、寛骨臼中央から坐骨結節最下部までの投影距離を計測している。特にヒトでは大殿筋と屈筋が機能形態的に四足動物と異なることから、これらの筋の作用に関する計測項目も含めている。
離床に伴う循環動態についての基礎的研究

早期リハビリテーションの必要性が求められているが、理学療法の領域においては早期離床を進めるための確かな知見の乏しいのが現状であった。本研究では離床に伴う様々な負荷の下での循環動態を心担出量、心拍数、血圧を指標として観察し、そこから高齢障害者の循環動態を明らかにすることを目的とした。まず、短時間の頸下浸水に対する心血管反応を観察した。その結果、若年健常者では頸下浸水による心拍出量の増加に対しても血圧を一定に保持していたが、高齢障害者では血圧上昇を認めた。これは高齢障害者では末梢血管抵抗の低下が不十分であったために生じ、その原因には循環器系の調節応答の障害あるいは血管自体が動脈硬化によって充分に応答できないためと考えられた。次に、離床手段である起立方法について、「急に起こす場合」(急速立位)と、「ゆっくり起こす場合」(段階的立位)の違いを検討した。その結果、若年健常者では起立速度の違いによる循環器応答に大差を認めなかった。また慢性期脳血管障害者においても循環器応答に大差を認めず、若年健常者・脳血管障害者ともに起立負荷に対する血圧維持メカニズムはよく機能していた。しかし、段階的立位において、若年健常者は起立角度に対応した一回拍出量減少を認めたが、脳血管障害者では角度に依存しない一回拍出量の減少を認めた。つまり、起立負荷に対する血圧維持において、若年健常者では心拍数上昇による心拍出量回復に加え末梢血管抵抗の上昇が関与していたのに対して、脳血管障害者では主に前者だけの機能が関与していることが判明した。従って、脳血管障害者の起立において、従来いわれるような段階的に起こすことの利点は見いだせず、むしろ循環器応答を賦活する急速立位が有効である可能性が考えられた。今後、高齢者や障害者の循環動態が解明され、臨床場面に有効活用されることが期待される。早期リハビリテーションの必要性が求められているが、理学療法の領域においては早期離床を進めるための確かな知見の乏しい現状を概観した。(理学療法ジャーナル34;637-643 2000)リハビリテーション医療の対象である高齢障害者について、その循環動態の若年健常者との相違を、短時間の頸下浸水に対する心血管反応から検討した。その結果、若年健常者では頸下浸水による心拍出量の増加に対しても血圧は一定に保たれていたが、高齢障害者では血圧が上昇する傾向を認めた。この一因には、総末梢血管抵抗が若年健常者では低下していたのに対して、高齢障害者では適切な反応が得られていないことが考えられた。このことから、若年健常者と高齢障害者とでは、外的負荷に対する循環動態が同様ではないことが明らかとなった。(理学療法学27(Supple.2);87 2000)さらに、離床時の手段である起立方法について、起立速度の違いによる循環動態の相違を検討した。リハビリテーション医療の領域では、離床期の起立は段階的に行うことが推奨されているが、その意義は必ずしも明確ではない。そのため、これを確認するために若年健常者を対象として行った。起立方法(0→60°)は、数秒で60°に達する急速立位と、2分毎に15°ずつ上昇させる段階的立位である。その結果、いずれの方法においても角度にかかわらず、起立位をとることで即時に一回拍出量の低下を認めた。また、60°起立位では、急速立位直後と8分後、および段階的立位8分後の間では、一回拍出量、心拍出量、心拍数は同様の変化を示し、さらにいずれも血圧は一定に保たれていた。

つまり、8分・60°の起立位であれば、循環動態に対して、そこに至るまでの方法の違いによる影響は大差のないことが明らかとなった。(理学療法学28(Supple.2)2001)降圧剤治療を受けていない慢性期脳血管障害者12名を対象として起立負荷に対する循環器応答を観察し、「急に起こす」場合と、「ゆっくり起こす」場合の違いを検討した。起立は水平位から60度立位へ急速に変換後7分保持する方法(急速立位)、2分毎に15度(0→15→30→45→60度)上昇する方法(段階的立位)の2種とした。斜面台上での安静臥位20分後、一回拍出量(インピーダンス法;日本光電AI-601G)、心拍数、血圧を測定し、その後、急速あるいは段階的立位を行い2分毎に同じ測定を行った。心拍出量、平均血圧は計算によって求めた。急速立位において、起立後、一回拍出量は即時に減少し、心拍数も即時に上昇した。平均血圧は即時に低下(-4-9mmHg)した後、維持した。心拍出量には変化を認めなかった。段階的立位では、一回拍出量は角度に関係なく起立後即時に減少した。心拍数上昇と平均血圧低下は60度立位においてのみ認めた。心拍出量は15・30・45度で減少した。また、60度到達時において、一回拍出量、心拍出量は起立方法による相違を認めなかった。以上より、脳血管障害者における急速立位60度1分時の循環器応答は、段階的立位60度7分時と変わらないことが判明した。従って、起立角度が同等であるならば、脳血管障害者に急速立位を行っても特に著明な血圧低下を引き起こす可能性は低いこと、また段階的立位でも血圧低下を完全には防ぎ得ないことが明らかとなった。
ヒト膵癌オルガノイドを用いた癌間質が惹起する新規治療抵抗性機構の解明

膵癌は間質が豊富という特徴を有しており、治療後の再発率が極めて高い。再発の大きな要因として、治療後に残存する膵癌細胞の存在が挙げられる。近年、膵癌細胞と間質の相互作用が膵癌の治療抵抗性に深く関与することが示唆され、これらの細胞同士の相互作用による影響の実態解明が急務となっている。本研究では治療抵抗性の高い間質豊富な膵癌における膵癌細胞ー間質細胞の相互作用による治療抵抗性機構を明らかにすることにより膵癌の新たな治療法の開発を試みる。
シナプス形成時における成長円錐からシナプス終末への変化過程の分子機構の研究

成長円錐の機能の一つは神経突起の伸長であり、このためには膜面積の拡大が生ずる必要がある。報告者は「シナプス小胞の融合と同じメカニズムで小胞融合が成長円錐で生じて、その結果、突起の膜面積が拡大する」という仮説を立て、その検証を行った。膜融合に必須の蛋白質シンタキシンを選択的に分解する活性を有するボツリヌス毒素C1を培養神経細胞に投与すると、成長円錐の退縮が生じた。成長円錐の退縮は成長円錐機能の抑制を意味するので、シンタキシンが成長円錐の機能に必須であることが証明された。さらに、この過程をビデオで観察すると、小胞の多い領域の面積が選択的に縮小し、中に多数の巨大空胞が集積する像が観察された。これらの空胞は小胞同士が融合して形成される像も観察された。また、これらの空胞の表面積の総和が成長円錐での突起の膜面積拡大に相当するものであることが、画像解析によって示された。従って、巨大空胞は、毒素処理によって小胞が膜に融合出来ず、過剰に蓄積した小胞同士の異常な融合で形成されることが明らかとなった。さらに成長円錐の表面をFITC-WGAでラベルすると、成長円錐の螢光強度は経時的に減弱するが、毒素処理群ではその消退が遅延することを見いだした。これは成長円錐で膜付加が生じていることを証明している。また合成ペプチドを用いた実験から、シンタキシンと相互作用をする蛋白はVAMP及びα-SNAPであることが示唆された。よって、成長円錐ではシンタキシンが他の蛋白とSNARE複合体を形成して、膜小胞の形質膜への融合が起こり、膜面積が拡大して突起が成長することが証明された。
初級英語学習者の技能・知識の関係と発達：読みと語彙の諸側面を中心にして

本研究は日本に居住する初級英語学習者を対象に、英語の技能・知識の関係と発達を読解と語彙の諸側面を中心に実証的研究を行い、教育的示唆を得ることを目的とする。先行研究では、読みと語彙の関係を調査したものもあるが、読みと語彙の多くの側面(「側面」とは例えば、語彙に関しては語彙の広さ・深さ・速さ等を指す)を対象とした実証的研究は少ない。そこで昨年度は、1初級英語学習者を対象に、英語の読み(速さ・正確さ)と語彙の諸側面(広さ・深さ・速さ)の関係を中心に多面的に調査した。オンライン調査として、まとまりのある英文をリーディングしている際の眼球運動に関する調査も行い、データを取得した。2読み・語彙を中心とする調査を行ったが、それらには読解ストラテジー、文法知識、情意に関する調査が含まれ、可能な範囲で多面的なものとした。そこで、本年度はかなり大量の各データの入力と必要な処理を行った。またリーディング中の眼球運動(視線解析)に関するデータの処理に関しては、方法論が確立されているわけではないことと、進みつつある研究領域でもあるので、あらためて文献調査を行って分析方法を調査した。これらのデータ入力と視線解析に関するデータの処理は長い時間と注意力を要してきたが、目標とするところまで終えることができた。また本研究における各種テストの実施やデータ処理を通じて、今後の研究につながる改善方法等がいくつか見いだされたことも成果の一部であると考える。研究環境が変わり当初は遅れていたが、後半に入って4年計画の研究の中で、必要と考えられるところまで進めることができたので、上記のように考える。本年度行った各データの大量の入力と必要な処理は、長い時間を要するものであったが、目標とするところまで到達できた。リーディング中の眼球運動(視線解析)に関するデータの処理に関しては、特に時間を要しているが、順調に進んでいる。本年度は地道な作業が長く続いたが、本研究の中で重要な位置を占めると考える。今後も教育や様々な業務に時間を要すると思われるので、集中して効率的に研究を進めたい。先ず多様な調査のデータ処理で残っているものをできるだけ速やかに終え、必要な統計処理、分析・考察へと進めていく予定である。時間を費やすことになるが、点検確認のプロセスをしっかり行っていきたいと考える。さらにもし可能であれば、初級英語学習者の英語の読みの発達のメカニズムを検討することに資する証左を得たいと考える。初年度である今年度は使用予定の各テストの検討を行って、問題等の確認、修正、作成等を行う予定であった。問題等の検討、確認を行ったところ、新たに作成しなければならないものや、大幅な修正を必要とするものは想定以上に少なかった。一方、テストによっては、分析の方法論が定まっていないものもあり、分析に時間を要することが予想され、またその他のテストも妥当で正確な統計処理、分析、考察等を丁寧に行いたいと考えた。そこで当初は2年目以降に実施しようと考えていた、「1初級英語学習者を対象に、英語の読み(速さ・正確さ)と語彙の諸側面(広さ・深さ・速さ)の関係を多面的に調査する。語彙性判断課題、視線解析等のオンライン調査も行い多面的な分析の支援を行う。2読み・語彙を中心とするが、それらに影響する読解ストラテジー、文法知識、情意等の関係を広く調査する」を実施した。ただし、作動記憶容量を測定するテストは教育的配慮から実施しなかった。「研究実績の概要」でも述べた通り、使用予定のテストを全て確認したところ、想定していた以上に大幅な改良を必要としないで使用できるものが多かったので、一部のテストを改良または作成等した後、各テスト等の調査を実施した。調査そのものも、概ね順調に実施できたので、全体として概ね順調に進展していると言える。

またリーディング中の眼球運動(視線解析)に関するデータの処理に関しては、方法論が確立されているわけではないことと、進みつつある研究領域でもあるので、あらためて文献調査を行って分析方法を調査した。これらのデータ入力と視線解析に関するデータの処理は長い時間と注意力を要してきたが、目標とするところまで終えることができた。また本研究における各種テストの実施やデータ処理を通じて、今後の研究につながる改善方法等がいくつか見いだされたことも成果の一部であると考える。研究環境が変わり当初は遅れていたが、後半に入って4年計画の研究の中で、必要と考えられるところまで進めることができたので、上記のように考える。本年度行った各データの大量の入力と必要な処理は、長い時間を要するものであったが、目標とするところまで到達できた。リーディング中の眼球運動(視線解析)に関するデータの処理に関しては、特に時間を要しているが、順調に進んでいる。本年度は地道な作業が長く続いたが、本研究の中で重要な位置を占めると考える。授業準備や様々な校務でまとまった研究の時間を割くことは難しいが、夏季休業期間中等にまとまった時間を確保して、集中的に取り組み、統計処理、分析、考察等を精細に進めていきたい。研究内容等で大きな変更は行わない予定である。今後も教育や様々な業務に時間を要すると思われるので、集中して効率的に研究を進めたい。先ず多様な調査のデータ処理で残っているものをできるだけ速やかに終え、必要な統計処理、分析・考察へと進めていく予定である。時間を費やすことになるが、点検確認のプロセスをしっかり行っていきたいと考える。校務で忙しかったために、学会へは予定していたよりも少ししか参加できず、旅費への支出も想定していたよりも少ない金額に留まった。残額は49,800円となった。学内での仕事のために予定していた学会に参加できなかったことが1件あり、もし参加できていれば予算のほぼ全てを使用したと考える。
生後発達に伴う脊髄痛覚伝達系成熟過程のin vivoパッチクランプ解析

生後発達に伴って脊髄痛覚回路の形成および機能確立が如何にして行われるかを明らかにするために、幼若および成熟ラット、発達に伴う脊髄への一次求心性線維の投射に重要な役割を果たす分子を欠損したマウスに誘起される脊髄感覚シナプス応答をスライスおよびin vivoパッチクランプ法を用いて解析した。1)成熟ラットでは、痛みの伝達やその調節に重要な役割を果たす脊髄後角表層、膠様質において、Aδ線維やC線維を介した単シナプス性の興奮性シナプス後電流(EPSC)が観察された。後角深層細胞では主に、Aβ線維を介した単シナプス性EPSCが誘起された。一方、幼若ラットでは、Aδ線維やC線維の入力に加え、多くの細胞でAβ線維を介した単シナプス性EPSCが見られた。2)幼若および成熟ラットにおける膠様細胞はともに機械的侵害刺激に対してEPSCの発生頻度と振幅が著明に増大した。成熟ラット深層細胞は主に触刺激によってEPSCを発生した。一方、Aβ線維からの単シナプス性入力のみを受ける幼若ラット膠様質細胞においても、機械的侵害刺激によってEPSCの発生頻度と振幅が著明に増大した。3)欠損マウス脊髄では、AδやC線維の単シナプス性入力に加え、単シナプス性のAβ線維の入力が脊髄浅層細胞において観察された。さらに、脊髄深層ではAβ線維の単シナプス性入力が減弱した。機械的侵害刺激に対する逃避行動の閾値が正常より有意に減少した。以上より、幼若期ではAδ線維やC線維に加えAβ線維が脊髄膠様質に興奮性にシナプス入力し、機械的痛み情報を伝達する、成熟に伴ってAδ線維やC線維のみが膠様質に痛みを伝え、Aβ線維は後角深層に触を伝える、即ち、線維選択性に洗練された痛覚回路が形成される事、また、欠損マウスでは触覚情報が痛覚回路へ誤入力し、触によって逃避行動を示す異痛症(アロディニア)を呈することが明らかになった。生後発達に伴って脊髄痛覚回路の形成および機能確立が如何にして行われるかを明らかにするために、1)幼若および成熟ラットから脊髄スライス標本を作製し、痛みを伝えるAδ線維やC線維、触覚を伝えるAβ線維誘起のシナプス応答を脊髄後角表層および深層の細胞から記録・解析した。2)In vivoパッチクランプ法を用いて、幼若、成熟ラット脊髄後角から皮膚への生理的痛み刺激に対するシナプス応答を解析した。その結果、成熟ラットでは、痛みの伝達やその調節に重要な役割を果たす脊髄後角表層、膠様質において、Aδ線維やC線維を介した単シナプス性の興奮性シナプス後電流(EPSC)が観察された。In vivoパッチクランプ法による解析では、幼若および成熟ラットにおける膠様細胞は共に機械的痛み刺激に対してEPSCの発生頻度と振幅が著明に増大した。一方、Aβ線維からの単シナプス性入力のみを受ける幼若ラット膠様質細胞においても、機械的痛み刺激によってEPSCの発生頻度と振幅が著明に増大した。以上より、幼若期ではAδ線維やC線維に加えAβ線維が脊髄膠様質に興奮性にシナプス入力し、機械的痛み情報を伝達する。

成熟に伴ってAδ線維やC線維のみが膠様質に痛みを伝え、Aβ線維は後角深層に非侵害性の触を伝える、即ち、成熟に伴い洗練された線維選択性を備えた痛覚回路が形成される事が明らかになった。発達に伴う脊髄への一次求心性線維の投射に重要な役割を果たす分子を欠損したマウスを用い、行動の異常を正常マウスと比較した。次に、電気生理学的手法を用いて一次求心性線維を介した脊髄後角細胞への興奮性シナプス入力の、詳細な機能解析を行った。侵害性熱刺激に対する逃避行動の潜時を比較すると、正常、欠損マウスにおいて有意な差はみられなかった。一方、機械的侵害刺激に対する逃避行動を観察すると、その閾値が欠損マウスで有意に減少した。脊髄スライス標本を用いてシナプス入力の解析を行うと、正常ではラットと同様に触覚を伝えるAβ線維は脊髄後角深層へ、痛みを伝えるAδやC線維は脊髄後角浅層ヘグルタミン酸を介して単シナプス性に入力されることが示された。一方、欠損マウスでは、グルタミン酸を介したAδやC線維の単シナプズ性入力に加え、単シナプス性のAβ線維の入力が脊髄浅層細胞において観察された。さらに、脊髄深層ではAβ線維の単シナプス性入力が減弱し、そのシナプス応答の振幅も著明に減少した。また、in vivoパッチクランプ法を用いて皮膚への生理的感覚刺激に対するシナプス応答を解析すると、脊髄浅層の細胞は侵害性の熱には応答せず、侵害性の機械的刺激に応答した。以上より、欠損マウスでは、触覚を伝えるAβ線維の脊髄深層への興奮性入力が減弱し、その入力は機械的痛みの伝達に関与する脊髄浅層に留まる。従って、欠損マウスでは触覚情報が痛覚回路へ誤入力し、非侵害性の触によって逃避行動を示す異痛症(アロディニア)を呈することが明らかになった。
音と身体動作の同期に着目した舞踊教育システムに関する研究

舞踊の技能獲得を促進するためのセンサー技術を開発し、舞踊教育の効果を高めるシステムを実現した。複数(10名以上)の身体に取り付けることができ、リアルタイムで振動加速度を表示することが可能なセンサー装置を開発した。また、舞踊の技能を定量化するためには身体動作が音と同期する際の時間精度を計測する必要がある。本センサー装置に振動加速度と同期して、音響信号の収録を可能とする機能を付加した。この装置を用いてストリートダンス技能学習のための基礎実験を行い、センサー装置を用いることにより技能獲得の効果が高まることを確認した。舞踊の技能獲得を促進するためのセンサー技術を開発し、舞踊教育の効果を高めるシステムを実現することを目的とする。身体に複数の小型軽量振動加速度センサーを取り付け、無線技術によって身体の複数部位の動作情報を伝送し、コンピュータは瞬時にその動作情報から舞踊の技能の高さを定量的に分析し、液晶プロジェクタによって呈示することにより、自分の身体動作のどこに問題があるかを客観的に知ることができる装置を開発する。また、複数の生徒が同時に舞う場合に、協調性、競争心をコントロールすることができるように音響出力、映像出力を工夫し、演出効果を高めることによる舞踊教育効果への影響を調べる。平成22年度は従来型よりもさらに小型軽量の振動加速度センサーを開発し、その取り付け方法について検討した。多くの無線センサーを駆動する場合にデータ転送速度が一定にならず、さらに条件が悪い場合はデータ転送が不能になるという問題が生じている。無線プロトコルは無線USB規格を用いており、また電磁波の帯域は2.4GHz帯を用いているため、一般の無線LAN、Bluetoothなどで用いられる通信機器類や電子レンジなどの生活機器などの電波干渉の影響によるものと考えられる。現段階では2.4GHz帯という限られた電波資源の中でいかに信頼性の高い身体動作情報を伝送できるかを検討している段階であり、研究計画に記載された身体動作のデータベース化までには至っていない。しかしながら、室内に複数の受信個所を設置するなどの工夫をすることにより、データ転送の信頼性を高めることは原理的に可能であり、次年度は計測する室内環境も含めてシステムを構築する予定である。本年度はWireless USBプロトコルを用いた無線振動加速度センサーを開発し、基礎的な実験を行った。同プロトコルは仕様上は100mの距離での通信が可能としているが、アンテナ同士が直接的に見通せない場合には3m程度に通信距離が短くなることがわかってきた。当初は上記無線振動加速度センサーを多数準備して被験者に装着させる実験を計画していたが、無線デバイスの性能を十分に引き出せる実験は難しいことがわかった。一方、振動加速度ピックアップを備えたモバイル機器(例えばApple社iPodなど)が低コストで入手できるようになってきている。そこで、ワイヤレスで通信するのではなく、モバイル機器の中に振動情報を音情報とともに蓄積し、舞踊行為が終わった後でそれらのデータをサーバーに転送するオフライン方式を採用する方式を検討し、その開発環境を準備した。ダンス技能を観察するためのセンサーを開発し、音と身体運動がいかに同期しているかを調べた。開発したセンサーを学習システムとして適用するためには,その同期の様子をリアルタイムで学習者にフィードバックする必要がある。そのために必要なセンサー装置の機能を満たす最適なデバイスとしてApple社製iPodtouchを選んだ。特徴は以下のとおりである。(1)三次元振動加速度(最大2G)の検出(2)無線LANによる信号伝送(3)身体に装着しやすい形状であるため装着の再現精度が比較的高い(4)Flashメモリに信号を書き込むことができるため,オフラインであれば何名の学習者でも同時使用が可能(5)マイクロホンによる音響信号の記録が可能(6)開発環境が公開されており,多くのライブラリを使用可能。三次元振動加速度信号(SF=約100 Hz)と音響信号(SF=44100 Hz)をFlashメモリに記録し,同時に三次元振動加速度信号のみを無線LANで伝送(UDP)し,振動加速度をリアルタイムにPC上で画面表示するソフトウェア(開発環境Xcode 4.2 for iPod touch,Visual Studio 2010 C#)を開発した。学習システムの効果を検証するためのダンス経験者、未経験者の計16名による心理実験を行った。リズムに合わせた身体の上下方向運動を行わせたところ、上下方向振動加速度波形の比較により,「周期」,「タイミング」,「波形の形状」にダンス経験者と未経験者の間で違いがあることがわかった。

特に音楽の拍に対して上方向動作のタイミングをいかに合わせるかは,動作を見るだけでは客観的に判断しにくく,ダンス技能習熟におけるハードルといえる。技能の向上に関する実験では,振動加速度の波形表示を見ることで,その習熟過程において適切なタイミングを効率よく体得できる可能性が示唆された。本研究では無線振動加速度を開発し、装置を装着した多数の被験者による、集団の心理実験を行うことを目的としているが、無線LAN、Bluetoothなどと電磁波帯が重なるため想定していた無線デバイス(Wireles USBプロトコル)の理論的な性能を引き出す実験環境を作ることが難しい。24年度が最終年度であるため、記入しない。無線振動加速度センサーをハードウェアレベルで開発するのではなく、低コストで入手可能な既存の振動加速度ピックアップを備えたモバイル機器(例えばApple社iPodなど)を利用し、リアルタイムでワイヤレス通信を行わずに、モバイル機器の中に振動情報を音情報とともに蓄積し、舞踊行為が終わった後でそれらのデータをサーバーに転送するオフライン方式を採用する。
発達中の脳における麻酔薬の神経毒性に関する包括的研究

近年、動物実験の結果から、小児期、胎児期などでは全身麻酔薬によって長期的には認知・精神機能が悪影響を受ける可能性が指摘されている。本研究では動物実験から臨床応用を視野に入れた対処法の開発、及びヒトでの疫学調査を含む包括的な研究を行った。その結果、幼若期マウスのセボフルランへの曝露は成長後に学習障害のみならず、種の生存に必要な母性行動にまで影響を及ぼすことがわかった。また発達期の脳においては麻酔薬によって酸化ストレスが増大し、その対応策として水素ガス毒性を大幅に防げることが判明した。一方、ヒトにおける疫学調査では、1時間程度の麻酔では自閉症の発症リスクには大きな影響が無いことが判明した。当該年度は、計画通り発達期の脳に対する麻酔薬の曝露の脳高次機能に対する影響について、特に母性行動異常についてマウスを用いて解析した。この研究の成果はAnesthesilogy誌で報告した(Takaenoki et al., Anesthesiology, 2014)。生後6日齢のマウスを2群に分け、コントロール群(C群)はFiO2 0.3で6時間、セボフルラン群(S群)はFiO2 0.3、3%セボフルランに6時間曝露した。雌は7週齢から交配し、出産当日に各種母性行動実験を行い、雄は11週齢で行動実験を行った。仔の生存率は生後6日目まで観察した。統計学的検討はStudent's t-testで行い、生存率はlog-rank testで行い、P<0.05を有意とした。その結果、S群の妊娠・出産はC群と変わらなかった。仔の生存率はS群が有意に低かった(P<0.0001, S群, n=110; C群, n=124)。行動実験はC群(n=11)と比べ、S群(n=10)が、巣を作らず(P<0.01)、巣外に仔を放置し(P<0.05)、養育行動をほとんど行わず(P<0.01)、新生仔回収試験(P<0.05)でも有意差を認めた。S群から産まれた仔をC群が養育した場合、仔は生存し(P<0.0001, S群養育, n=45; C群養育, n=44)、S群の仔の生存率が低い原因は母親にあることがわかった。しかし、初産時に行動異常を示したS群も2回目の出産では母性行動が大幅に改善され、仔の生存率や行動実験で両群間に有意差は認めなかった。また、雄(S群, n=13; C群, n=13)も仔を攻撃するような行動異常を示した。以上より、幼若期のマウスのセボフルランへの曝露は、成長後に種の生存に必要な本能行動である母性行動に重大な影響を与えることが分かった。現在臨床で広く用いられている全身麻酔薬は、脳機能への不可逆的な影響は無いとして使われてきた。しかしながら近年、動物実験の結果から、小児期、胎児期などでは長期的には認知・精神機能が悪影響を受ける可能性が指摘されている。小児の外科手術において全身麻酔は不可欠なものであり、小児臨床医療への影響の大きさを考えると、この問題の解決が喫緊の課題である事は論を待たない。当該研究では動物実験から臨床応用を視野に入れた、臨床応用可能な対処法の開発やヒトでの疫学調査を含む包括的な研究を行い、小児麻酔の安全性の向上を目指すことを大きな目的としている。当該年度は、病態の分子メカニズムに着目して研究を進めた。その結果、発達期の脳においては麻酔薬によって酸化ストレスが増大し、さらに細胞外情報シグナル伝達キナーゼ(ERK)のリン酸化阻害が大きく阻害されることが分かった。発達期マウスにおいてERKのリン酸化を薬剤によって抑制しても麻酔薬の毒性の大部分を再現できることから、ERKリン酸化の阻害が毒性メカニズムに大きく関わっていると思われる。この結果の一部は学術論文として報告した(Yufune et al., Sci Rep, 2015 in press)。これらの基盤研究を基に、当該研究では臨床応用可能な対処法として水素の抗酸化作用に着目した治療法の開発研究を行っている。我々はマウスを用いた実験によって、分子状水素ガスは麻酔薬の動性を劇的に減少させることを過去に報告したが(Yonamine et al., Anesthesiology, 2013)、当該年度はその分子機構を詳細に解析した。その結果、分子状水素ガスは麻酔薬による酸化ストレスを軽減すると共に、ERKリン酸化の阻害を抑えることを見出した。これらの知見は分子状水素ガスの臨床応用に向けた重要な情報となると思われる。しかしながら近年、動物実験の結果から、小児期、胎児期などでは全身麻酔薬によって長期的には認知・精神機能が悪影響を受ける可能性が指摘されている。当該研究では、動物実験から臨床応用を視野に入れた臨床応用可能な対処法の開発や、ヒトでの疫学調査を含む包括的な研究を行い、小児麻酔の安全性の向上を目指している。

当該研究ではこれまで、幼若期のマウスのセボフルランへの曝露は、成長後に学習障害のみならず、種の生存に必要な本能行動や性格にまで影響を及ぼすことを見出した。また、発達期の脳においては麻酔薬によって酸化ストレスが増大し、さらに細胞外情報シグナル伝達キナーゼ(ERK)のリン酸化が大きく阻害されることが分かった。発達期マウスにおいてERKのリン酸化を薬剤によって抑制しても麻酔薬の毒性の大部分を再現できることから、ERKリン酸化の阻害が毒性メカニズムに大きく関わっていることを示した。これらの結果は英科学誌ネイチャー(Nature)系オンライン科学誌「サイエンティフィック・リポーツ(Scientific Reports)」などに発表した。また、小児期に麻酔曝露を受けた患者に対してアンケートを送付し、発達障害などの発症率への影響を解析している。現在、アンケート結果を解析中であり、ヒトにおいても動物と同様な事が起こる危険性があるのか知見が得られるはずである。さらに対応策として水素ガスを吸入麻酔薬と混入することで毒性を防ぐ研究を行っており、動物実験で成功している。現在ヒト用にアプライできる様に機器を開発中である。小児麻酔の影響に関するアンケートを実施した結果、回収率が予想よりも低かったため、再度追加アンケートを実施することとした。そのため結果のとりまとめが遅れた。現在追加アンケートが終了し、目標していた100例を超える回答を得ることができた。現在臨床で広く用いられている全身麻酔薬は、脳機能への不可逆的な影響は無いとして使われてきた。しかしながら近年、動物実験の結果から、小児期、胎児期などでは全身麻酔薬によって長期的には認知・精神機能が悪影響を受ける可能性が指摘されている。小児の外科手術において全身麻酔は不可欠なものであり、小児臨床医療への影響の大きさを考えると、この問題の解決が喫緊の課題である事は論を待たない。当該研究では小児麻酔の安全性の向上に資するため、動物実験から臨床応用を視野に入れた臨床応用可能な対処法の開発、ヒトでの疫学調査を含む包括的な研究を行った。その結果、幼若期のマウスのセボフルランへの曝露は成長後に学習障害のみならず、種の生存に必要な本能行動や性格にまで影響を及ぼすことを見出した。また発達期の脳においては麻酔薬によって酸化ストレスが増大し、さらに細胞外情報シグナル伝達キナーゼ(ERK)のリン酸化が大きく阻害されることが分かった。さらに対応策として水素ガスを吸入麻酔薬と混入することで毒性を大幅に防げることが判明した。また、ヒトにおいても小児期に麻酔曝露を受けた患者に対する疫学調査を行い、小児麻酔と発達障害の発症リスクへの影響を解析した。その結果、1時間程度の麻酔では自閉症の発症リスクには大きな影響が無いことが判明した。近年、動物実験の結果から、小児期、胎児期などでは全身麻酔薬によって長期的には認知・精神機能が悪影響を受ける可能性が指摘されている。本研究では動物実験から臨床応用を視野に入れた対処法の開発、及びヒトでの疫学調査を含む包括的な研究を行った。その結果、幼若期マウスのセボフルランへの曝露は成長後に学習障害のみならず、種の生存に必要な母性行動にまで影響を及ぼすことがわかった。また発達期の脳においては麻酔薬によって酸化ストレスが増大し、その対応策として水素ガス毒性を大幅に防げることが判明した。一方、ヒトにおける疫学調査では、1時間程度の麻酔では自閉症の発症リスクには大きな影響が無いことが判明した。
顎口腔系機能と全身運動機能との関連性に関する研究

本研究は各種スポーツにおける全身的な運動が顎口腔系の器官,機能におよぼす影響を,またさらに,下顎位の変化が上肢,下肢などの身体各部の運動および筋力に対していかなる影響を及ぼすかを検討し,全身運動と顎口腔系機能との関連を解明しようとするものである.本年度は,各種基本的身体運動を行った時の顎口腔系の活動様相ならびに種々の下顎位での身体活動能力の変化について検索をすすめた.被験者を本学学生および職員より選択し,上腕の伸展ならびに屈曲,膝関節の伸展ならびに屈曲運動および跳躍動作を行わせた時の1)咀嚼筋群の表面筋電図2)咬合力3)上肢および下肢の主働筋の表面筋電図を,マルチテレメータシステムにて採取し,記録ならびに分析した.また,咬合力の測定に利用した上下顎金属シーネにより,下顎位を水平的に変化させ,各下顎位での背筋力,握力およびエルゴメータによる無酸素性パワーの測定を行い,以下の結果を得た.1)上腕ならびに膝の伸展・屈曲時および跳躍動作時に,それぞれの運動の主働筋の活動に同調して,咬筋ならびに側頭筋の活動とこれに伴う強い咬合力の発現が観察される者の存在が確認された.しかし,身体運動に同調するような咬筋ならびに側頭筋の活動が観察されない者もおり,身体運動時の顎口腔系の活動には個人差があることが明らかになった.2)下顎位をタッピングポイントから前方および左右側方に水平的に変位させた時の背筋力,握力および無酸素性パワーは,身体運動時の顎口腔系の活動様相の差により個人差があるものの,低下する傾向を示した。以上の結果から,顎口腔系機能と全身運動機能との相互の密接な関連が示唆された.平成5年度には,被験者を増すとともに筋活動の定量的分析を行い,また下顎位の変化が全身運動機能に及ぼす影響についての検索をすすめ,その関連をさらに明らかにしていく予定である.本研究は各種スポーツにおける全身的な運動が顎口腔系の器官,機能におよぼす影響を,またさらに,下顎位の変化が上肢,下肢などの身体各部の運動および筋力に対していかなる影響を及ぼすかを検討し,全身運動と顎口腔系機能との関連を解明しようとするものである.本年度は,各種基本的身体運動を行った時の顎口腔系の活動様相ならびに種々の下顎位での身体活動能力の変化について検索をすすめた.被験者を本学学生および職員より選択し,上腕の伸展ならびに屈曲,膝関節の伸展ならびに屈曲運動および跳躍動作を行わせた時の1)咀嚼筋群の表面筋電図2)咬合力3)上肢および下肢の主働筋の表面筋電図を,マルチテレメータシステムにて採取し,記録ならびに分析した.また,咬合力の測定に利用した上下顎金属シーネにより,下顎位を水平的に変化させ,各下顎位での背筋力,握力およびエルゴメータによる無酸素性パワーの測定を行い,以下の結果を得た.1)上腕ならびに膝の伸展・屈曲時および跳躍動作時に,それぞれの運動の主働筋の活動に同調して,咬筋ならびに側頭筋の活動とこれに伴う強い咬合力の発現が観察される者の存在が確認された.しかし,身体運動に同調するような咬筋ならびに側頭筋の活動が観察されない者もおり,身体運動時の顎口腔系の活動には個人差があることが明らかになった.2)下顎位をタッピングポイントから前方および左右側方に水平的に変位させた時の背筋力,握力および無酸素性パワーは,身体運動時の顎口腔系の活動様相の差により個人差があるものの,低下する傾向を示した。以上の結果から,顎口腔系機能と全身運動機能との相互の密接な関連が示唆された.平成5年度には,被験者を増すとともに筋活動の定量的分析を行い,また下顎位の変化が全身運動機能に及ぼす影響についての検索をすすめ,その関連をさらに明らかにしていく予定である.
神経伝達物質の生合成・分解機構におけるチトクロームP450 2Dの関与

1.ヒトおよびラビット脳組織に存在するCYP2D分子種を脳組織から精製するのはほぼ不可能であるため、酵母細胞を用いた発現系を確立させた。2.種々の神経化学関連物質が、CYP2D分子種に親和性を有しているかどうかを、酵母発現酵素および肝臓ミクロゾームを用いて検討した。結果、ドパミン、ノルエピネフリン。セロトニンといったモノアミン神経伝達物質および、チラミンなどの微量アミンが、CYP2Dに親和性を有していた。3.DYP2Dに対して親和性の見られた神経化学関連物質が、CYP2Dの基質となりうるかを検討した。結果、チラミンがCYP2Dの基質となり、ドパミンが生成する事が明らかとなった。この活性は、他のCYP分子種では見られず、CYP2D特異的反応である事が明らかとなった。4.ラット、マウス、サルの脳ミクロゾーム画分の調整を行った。P450含量が少ないことから、活性を有する脳ミクロゾームの調製は難しいとされていたが、種々の条件検討を行い、CYP2D活性のある脳ミクロゾームの調製に成功した。5.調製したラット、マウス、サルの脳及ミクロゾーム画分を用いて、チラミンからのドパミン生成活性を測定した。脳組織に存在するモノアミン分解酵素がミクロゾーム画分にも混在し、分解酵素の阻害剤の添加等の種々のさらなる条件検討が必要ではあるが、脳ミクロゾームにおいても、P450活性に依存してドパミン生成が増加することが明らかとなった。脳内に発現しているCYP2Dの機能に関しては、今まで不明であったが、本研究により、脳内CYP2Dが、脳内微量アミンであるチラミンを基質としてドパミンの生成に関与している可能性が強く示唆された。このCYP2Dによるドパミン生成経路は、従来から知られているチロシンかたL-ドーパを経る経路とは異なることから、この新規経路の存在は、脳内ドパミン生成・制御およびドパミンが関与する病態を考えるうえで、興味深く、重要であると思われた。ヒトCYP2D6、ラットCYP2D4、および他のラットCYP2D分子種を酵母内に発現させ、そのミクロゾームの調製を行った。各分子種の発現は、分光学的なCO差スペクトルの測定及び特異抗体を用いたウエスタンブロット法により確認した。さらに、CYP2Dの代表的な基質であるブフラロールを用い、発現酵素の代謝活性能の有無を確認した。2.酵母内発現CYP2D分子種を用いた神経化学関連物質の代謝反応チラミン、フェニルエチルアミンなどの脳内微量アミン、ドパミン、ノルエピネフリン、セロトニン、アセチルコリン、ヒスタミンなどの神経伝達物質が、CYP2Dに親和性を有しているかを、CYP2D活性阻害効果を指標に調べた。この結果、チラミン、ドパミン、ノルエピネフリン、セロトニンなど脳内アミンが、CYP2D活性阻害効果を有し、CYP2Dに親和性を有している可能性が示唆された。親和性のあった脳内アミンに対し、CYP2Dが代謝(酸化)活性を有しているかを検討した。この結果、チラミンがCYP2Dにより水酸化され、ドパミンとなることが明らかとなった。