hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視細胞に備わる高いS/N特性の基盤に関する数理生理学的研究

本年度は視細胞外節の形態の違いが光応答に及ぼす影響を検証するためシミュレーション実験を行った。脊椎動物に存在する2種類の視細胞は異なる光応答特性を示す。すなわち、暗所視を担う桿体視細胞の光応答の特性は、明所視を担う錐体視細胞に比べて高い光感度と速い応答の回復を示す。これらの特性の違いに関して、それぞれの視細胞の光シグナル伝達関連タンパク質の局在や細胞の形態の違いがどのように関与するかを、視細胞のシミュレーション実験により検証した。まず、マウスの桿体視細胞の形態をもとに、41個のディスク膜からなる3次元モデルを構築した。モデルの形質膜、細胞質、ディスク膜に相当する座標には光情報伝達関連タンパク質や2次メッセンジャー等の分子を配置させた。桿体視細胞モデルの光応答のシミューレーションではオプシンの光異性化を起点として引き起こされるカチオンチャネルの開閉によってえられた膜電流の時間変化が、生体の光応答を再現することを確認した。次に、光情報伝達関連タンパク質の濃度や反応速度は、マウス桿体視細胞のモデルと同じ値を用いたままで、形態のみを錐体の外節の特徴であるラメラ状構造に変更したモデルを構築し、光応答をシミューレートした。この形態のみ錐体の膜構造をもち光情報伝達系は桿体の性質をもつモデルにおいては、桿体視細胞モデルに比べて光応答の振幅が減少し応答の速さも速くなった。以上の結果から、桿体と錐体の外節の違いにより光応答の感度や応答速度が影響をうけることが明らかになった。網膜における遺伝子導入マウスの実験については、網膜の細胞において遺伝子導入された細胞の割合が低く電気生理学的測定には至っていないが、導入効率を高めるために新たな方法を計画している。また、視細胞のシミュレーション実験に関しては年度当初の計画通り、細胞の形態の違いやシグナル伝達関連タンパク質の細胞内局在の違いが光応答の増幅効率に影響を及ぼすことを明らかにした。以上のことから、おおむね順調に進展していると評価した。in vivoエレクトロポレーション法により遺伝子を導入したマウス網膜から電気生理学的測定を行う計画に関しては、遺伝子が導入される細胞の割合が低いため測定には至っていないが、遺伝子の導入に成功した細胞における遺伝子組換えは、高効率で起こることが確認できた。今後はin vivoエレクトロポレーション法によるマウス網膜への遺伝子導入の手法を変更し、子宮内エレクトロポレーション法により全細胞で遺伝子組換えされたマウスの作成を試みる。さらに、作成され遺伝子組換えマウスの網膜から電気生理学的測定を行う。シミュレーション実験については、桿体と錐体の形態と光応答の関連を光シグナル伝達反応プロセスの観点から詳細に解析する。また、光異性化量や光刺激部位の違いが光応答に及ぼす影響についても検証する。脊椎動物の網膜の桿体視細胞は、刺激入力に対する高いシグナル増幅効率と低いノイズレベル特性をあわせもつ。その細胞特性にたいして、視細胞の光受容体であるオプシンの性質がどう寄与するのかを解明するのが課題である。この目的のため、細胞特性に関与すると考えられるアミノ酸残基に変異を導入した赤錐体オプシンを、ロドプシンの代わりに視細胞に発現させ、光応答特性を電気生理学的に測定することを試みた。電気穿孔法によりマウス網膜組織にベクターを導入し、CRISPR/CAS9によるゲノム編集技術を利用して、桿体視細胞においてロドプシン遺伝子を赤錐体オプシン遺伝子に置換させた。ゲノム編集による遺伝子の置換は、マウスの網膜組織切片の免疫組織染色を用いて、桿体視細胞のロドプシンの代わりに赤錐体オプシンが発現していることを確認した。また、遺伝子が置換された細胞における電気的特性の測定は、網膜のスライスパッチクランプ法を適用した。マウスの急性スライス標本の作製と、パッチクランプ法による桿体視細胞からの電気生理学的測定系の確立を行った。また、細胞の形態や機能性タンパク質の細胞における空間的局在化が、どのように細胞応答に寄与するのかを検証するために、視細胞の形態に基づいた3次元の数理モデルを構築しシミュレーションを行う課題に着手した。本年度は、マウス視細胞の形態に基づいて、40個の円盤膜で構成される視細胞外節の3次元モデルの構築を行った。この視細胞の3次元モデルに、光シグナル伝達に関連する酵素反応を配置させ、空間的要素を取り入れた3次元モデルにおいて、視物質の活性化を起点とした一連のシグナル伝達反応を経たシミュレーションを実行し、光応答を得ることが出来た。マウス網膜において生体内電気穿孔法による遺伝子の導入やスライスパッチクランプ法という電気生理学的測定系の確立については、当初の計画通りに進行している。また、視細胞の数理モデルの構築に関しては、3次元モデルの構築など当初計画した予定より早く進んでいる。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。

モデルの形質膜、細胞質、ディスク膜に相当する座標には光情報伝達関連タンパク質や2次メッセンジャー等の分子を配置させた。桿体視細胞モデルの光応答のシミューレーションではオプシンの光異性化を起点として引き起こされるカチオンチャネルの開閉によってえられた膜電流の時間変化が、生体の光応答を再現することを確認した。次に、光情報伝達関連タンパク質の濃度や反応速度は、マウス桿体視細胞のモデルと同じ値を用いたままで、形態のみを錐体の外節の特徴であるラメラ状構造に変更したモデルを構築し、光応答をシミューレートした。この形態のみ錐体の膜構造をもち光情報伝達系は桿体の性質をもつモデルにおいては、桿体視細胞モデルに比べて光応答の振幅が減少し応答の速さも速くなった。以上の結果から、桿体と錐体の外節の違いにより光応答の感度や応答速度が影響をうけることが明らかになった。網膜における遺伝子導入マウスの実験については、網膜の細胞において遺伝子導入された細胞の割合が低く電気生理学的測定には至っていないが、導入効率を高めるために新たな方法を計画している。また、視細胞のシミュレーション実験に関しては年度当初の計画通り、細胞の形態の違いやシグナル伝達関連タンパク質の細胞内局在の違いが光応答の増幅効率に影響を及ぼすことを明らかにした。以上のことから、おおむね順調に進展していると評価した。次年度以降の計画については、ロドプシンが赤錐体オプシンに遺伝子置換されたマウス桿体視細胞の光応答特性をスライスパッチクランプ法を用いて測定を行う。マウスの網膜スライス標本において、遺伝子組換えのマーカーである蛍光タンパク質mCherry陽性の細胞から、パッチクランプ法で光応答およびノイズ解析を行う。シミュレーション実験に関しては、視細胞の形態をもとにした3次元シミュレーションによる光応答の検証を継続する。また、桿体及び錐体視細胞の形態の違いに基づいた3次元モデルを構築し、これらの細胞の形態やシグナル伝達関連タンパク質の細胞内局在の違いがシグナル伝達の増幅率に及ぼす影響について検証を行う。in vivoエレクトロポレーション法により遺伝子を導入したマウス網膜から電気生理学的測定を行う計画に関しては、遺伝子が導入される細胞の割合が低いため測定には至っていないが、遺伝子の導入に成功した細胞における遺伝子組換えは、高効率で起こることが確認できた。今後はin vivoエレクトロポレーション法によるマウス網膜への遺伝子導入の手法を変更し、子宮内エレクトロポレーション法により全細胞で遺伝子組換えされたマウスの作成を試みる。さらに、作成され遺伝子組換えマウスの網膜から電気生理学的測定を行う。シミュレーション実験については、桿体と錐体の形態と光応答の関連を光シグナル伝達反応プロセスの観点から詳細に解析する。また、光異性化量や光刺激部位の違いが光応答に及ぼす影響についても検証する。電気生理学用マニピュレーターの納期が年度内に行われない可能性があった。実験計画の遂行には差し支えなかったため、次年度に繰り越すことにした。
大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折の予後規定因子の解析と予防法の構築

大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折(SIF)の予後規定因子について、若年発生例について検討を行った。特に20歳代30歳代の若年発生例については、圧潰が進行し、免荷などの保存療法が無効な症例については、外科的治療が必要となる。その際、年齢が若年であるため、人工関節置換術は避けるべきであり、可能な限り関節温存術を行うことが望ましい。今回の検討で、大腿骨頭前方回転骨切り術は、本骨折に対する外科的治療としても極めて有効な術式であることが、臨床的および骨シンチを用いた検討により明らかになった。大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折(SIF)の予後規定因子について、骨折の好発部位と臼蓋被覆の観点から、3次元MRIを用いた検討を行った。方法は、MRIの冠状断からそれぞれ大腿骨近位部、および大腿骨頭における骨折部をトレースした。次に、臼蓋縁をマーキングし、画像解析ソフトで3次元再構成した。上方から見た大腿骨頭を4分割し、それぞれ各部位の骨折部の面積を測定した。また、臼蓋縁を重ね合わせ、骨折部と臼蓋縁との関係を検討し、更に臼蓋被覆の指標である2つの値も測定した。まず、骨折の後発部位を3D-MRIを用いて検討した結果、大腿骨頭における骨折部面積は前方で有意に大きく、SIFの発生部位が前方であることが示された。また、骨折部の内外側の位置と臼蓋縁との関係ついて、骨折部と臼蓋縁が接していた症例では骨折部は骨頭外側に位置しており、臼蓋被覆が不良あり、それに対して骨折部と臼蓋縁が離れていた症例では骨折部は骨頭中心部に位置しており、臼蓋被覆不良がない、あるいは軽度であった。さらに臼蓋被覆との関係についても検討したところ、臼蓋被覆の不良であることを基盤に発生するLateral typeと、臼蓋被覆とは無関係に骨頭中央部に骨折が発生するCentral typeに分類することができた。それに基づいて予後を検討した結果、Lateral typeの方が予後不良であることが判明した。以上より、3次元MRIにおいて、骨折部が外側に位置している場合は、予後に注意が必要であることが初めて示された。SIFにおける好発部位に基づいた予後予測について、MRIを用いて明らかにできた。本結果は、画像を用いてある程度の予後予測が可能になることを示しており、本骨折の予後を考える上で、有用な因子になると考える。大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折(SIF)の予後規定因子について、若年発生例の観点および一過性大腿骨頭萎縮症との関連から検討を行った。特に20歳代30歳代の若年発生例については、圧潰が進行した症例については、外科的治療が必要となることが既に明らかになっている。今回の検討で、通常は大腿骨頭壊死症の治療に行われている大腿骨頭前方回転骨切り術が、本骨折に対する外科的治療としても極めて有効な術式であることが、臨床的および骨シンチを用いた検討により明らかになった。本骨折は、大腿骨頭の前上方に好発することがあるため、特に若年者に対する関節温存術の有効性が実証された。さらに、一過性大腿骨頭萎縮症においても、MRIにおいてSIFと同様の低信号のバンド像を認めることが既に報告されている。今回、そのバンド像が認められる部位を検討した結果、大腿骨頭の後方に位置している症例が多くあることが判明し、さらにそれらの症例の予後は、外科的治療などを必要とせず、良好であることが明らかになった。発生部位による予後予測が可能となったことは、今後の臨床的予後予測において極めて有用な所見と考えられる。以上より、若年発生例に対する関節温存術である大腿骨頭前方回転骨切り術の有効性、および大腿骨頭後方に発生したSIF症例の予後が良好であることが、世界で初めて解明された。SIFの予後予測について、年齢および発生部位の両方の観点から解析を進めることができた。また、従来の適応であった骨壊死よりも、修復反応も早期に起こることが判明した。

今回の検討で、大腿骨頭前方回転骨切り術は、本骨折に対する外科的治療としても極めて有効な術式であることが、臨床的および骨シンチを用いた検討により明らかになった。今後は、画像解析に加え、骨粗鬆症の程度、患者本人の背景、使用薬剤の影響、など他の因子についても解析を行う予定である。最終的には、各種薬剤を用いての圧潰進行を防止する予防法の検討を行っていく予定である。引き続き、臨床的因子、画像的因子、病理的因子の多角的観点から予後規定因子を解析し、予防法の開発も併せて行っていく予定である。整形外科学会出張が予定より少なくなったため。転勤に伴い、学会出張が予定より少なくなったため。繰り越し額は17万円ほどであり、当初の予定通り、研究を進めることができる。最終年度であり、予定通り進めることが可能である。
環境中の生育速度を加えた微生物メタゲノム解析とゲノムへの展開

本年度の成果として、昨年度に開発した微生物の情報解析パイプラインのさらなる評価を行い、先行研究より得られたDNA配列データへ適用し、環境中における微生物の生育速度について新規の知見を発見したことを報告する。昨年度の成果により、微生物の複製によって生じるDNA量の偏りを表現する統計モデルを開発した。昨年度はこの手法の評価に注力し、実験的な生育速度との比較を実施して、偏りの大小の比が相関することを確認していた。即ち、推定した偏りの大きさから生育速度を推定することが可能であることを示した。今年度は、得られた推定量がどれほど頑強性を維持して推測が可能であるかを評価するために、データ量を増減した際の値のばらつきを評価することで、頑強性を更に評価し、先行研究より安定した推定が可能であること検証した。この結果、本手法が先行研究で提案した手法と比べて、頑強に生育速度を推定することが可能であることが分かった。更に統計モデルの拡張を実施することで、DNA量の偏りに、既存の手法では無視されてきた新規の特徴があることを明らかにした。加えて、より複雑なゲノム構造を持つ微生物についても手法が適用可能であるようにモデルを拡張して、同様に生育速度が検出可能であることを示した。以上で構築された手法は、先行研究により得られているメタゲノム配列データについて適用し、先行研究による検出と同様の再現性を確認したほか、常在細菌の定着によって生育速度が変化していく様を観察している。現在は以上の研究成果を論文として発表するために準備を整えている。当初の研究目的と比較し、本研究はおおむね順調に進展していることを報告する。当初の計画では、2年目ではメタゲノム配列から構築したドラフトゲノム配列を用いた解析手法の確立と、実際のメタゲノム配列への適用を目標としていた。微生物の生育速度推定では、本研究を立案してから実施へ移る間に、新しくアセンブルしたドラフトゲノム配列を用いて推定を実施する手法が提案された(Brown et al., 2016, Nature Biotech.)。そのため、当初の計画通りにドラフトゲノム配列を利用した解析手法の確立を目指した場合、新規性が既に失われているという問題点があった。当時の時点でこの傾向は続くと予想され、実際昨年度に入ってから、複数の類似研究が報告されている(Gao&Li, 2018, Nature Methods; Emoila&Oh, 2018, Nature Comm.)。しかしそこで調査を続けたところ、ドラフトゲノム配列ではなく、ゲノム配列全体を用いたDNA量の変化それ自体の解析方法についてが未だに十分に検討されていないことが明らかになった。そこで方針を転換し、昨年度に確立した方法をより進展させて、ゲノム配列全体からより詳細な動態の特徴を計測する手法の確立を目指した。その結果として分布の偏りの大小に限らない、より広範な計測が可能となった。この手法は先行研究より得られたメタゲノム配列にも適用し、環境中での動態について新たな知見を得ることに成功している。以上のように、今年度は手法の確立と実解析への応用を達成したため、順調に進展していると判断する。今年度は先ず、昨年度までの成果を纏め、論文として報告することを目標とする。続けて環境中の生育速度と、別途計測されたメタデータの比較を実施して、生育速度の増加や減少をもたらす因子について探索することを目指す。そのためには、まず推定値に影響を与える因子を見つけ出す必要がある。これにはメタデータを特徴量としたスパース推定や正則化付き回帰を実施することで、生育速度をどれほど正確に予測できるか検証することを計画している。これによって、複数のメタデータから生育速度を決定しうる値が判別しうる。発見の後には、先行研究等の報告と照らし合わせ、遺伝子オーソログなどとの関連性を議論し、別途報告を考える。本年度の成果として、微生物ゲノムの生育速度を解析する数理モデルと情報解析パイプラインを構築し、解析に用いるための基盤を整えたこと報告する。先行研究においては、1)高出力シーケンサーを利用して検体から得られた短いDNA配列を対象とする生物のゲノム配列にアライメントすることによりゲノムの量を計算、2)外れ値の除去やノイズの逓減、3)数理モデルにあてはめ、4)ゲノム配列量の比率を計算することによる生育速度の推定、といった手順で生育速度が推定されていた。しかし先行研究では最終的な推定値と実験的な生育速度との関連性が重視されたため、複製から得られるDNA量のプロファイルと提案された数理モデルの当てはまりについての評価が十分ではなかった。本年度は先行研究における数理モデルも含め、新たに微生物ゲノムの円形構造に着目したモデルを複数個考案し、データとの当てはまりを評価した。この結果として従来用いられていた線形構造による複製プロファイルを仮定したモデルが、実際に得られるプロファイルとは異なる傾向を持つことが明らかになった。更にモデルのデータに対する当てはまりを評価する指数を元に数値的に評価した所、提案する円周構造を基盤にしたモデルが、より強い当てはまりを持つことが明らかになった。これらのモデルは、先行研究と同じデータセットを用いて、実験的な生育速度と同等程度の相関係数が得られることが確認されている。これらの計算手法については、簡便に実行可能な状態にパッケージ化された。本手法については更なる評価を行った上で論文として発表する予定である。

初年度では、先行研究において提唱されたゲノム配列の量の差を用いて計算科学的に生育速度を推定する手法を、評価・改良することを目的に、二つの方向性からアプローチをした。一つ目は数理モデルからのアプローチである。本方向性では、先行研究で用いられた数理モデルを改良し、解析に用いる際の応用性を向上させることを目的とした。具体的な手順としては、実験的な生育速度との相関解析に加えて、モデルの妥当性やその他のモデルとの比較を行った。この結果、従来の数理モデルと比較してより妥当性が高く、当てはまりの良いモデルを同定し、それを用いた新規解析手法のフレームワークを考案するに至った。当フレームワークを用いることにより、従来の解析では困難であった複製速度の多変量解析が可能となった。二つ目は、マーカー遺伝子を利用したアプローチである。こちらの方向性では、微生物ゲノム上に保持されるマーカー遺伝子を用いて、群集全体での挙動を計測する手法の開発を目標とした。そのためにマーカー遺伝子のデータベースを作成し、次世代シーケンサーを用いてマーカー遺伝子の個数を計測する手法を開発した。続いて、模型データを用いて手法の評価を行い、正確な個数が計測出来ることを確認した。模型データとしてはゲノム配列のデータベースから作成した、1)遺伝子全長の配列群、2)ゲノム全長より作成されたゲノム配列断片群、3)2を混合して作られた疑似メタゲノム配列群、を用いた。以上の結果として、本手法の解析系を揃えることが出来た。以上に挙げたように、初年度では解析系の確立と充足を満足に行うことが出来、微生物の生育速度解析を行う本研究が順調に進展していると考えられる。本年度の成果として、昨年度に開発した微生物の情報解析パイプラインのさらなる評価を行い、先行研究より得られたDNA配列データへ適用し、環境中における微生物の生育速度について新規の知見を発見したことを報告する。昨年度の成果により、微生物の複製によって生じるDNA量の偏りを表現する統計モデルを開発した。昨年度はこの手法の評価に注力し、実験的な生育速度との比較を実施して、偏りの大小の比が相関することを確認していた。即ち、推定した偏りの大きさから生育速度を推定することが可能であることを示した。今年度は、得られた推定量がどれほど頑強性を維持して推測が可能であるかを評価するために、データ量を増減した際の値のばらつきを評価することで、頑強性を更に評価し、先行研究より安定した推定が可能であること検証した。この結果、本手法が先行研究で提案した手法と比べて、頑強に生育速度を推定することが可能であることが分かった。更に統計モデルの拡張を実施することで、DNA量の偏りに、既存の手法では無視されてきた新規の特徴があることを明らかにした。加えて、より複雑なゲノム構造を持つ微生物についても手法が適用可能であるようにモデルを拡張して、同様に生育速度が検出可能であることを示した。以上で構築された手法は、先行研究により得られているメタゲノム配列データについて適用し、先行研究による検出と同様の再現性を確認したほか、常在細菌の定着によって生育速度が変化していく様を観察している。
精神障がい者の家族の困難度・負担と援助ニーズに関する研究

本研究は全国の精神障がい者を抱える家族を対象に家族の困難・負担とそれを軽減する要因について調査した。その結果、家族の困難・負担には家族を取り巻く過酷な環境が影響し、それが高いと家族の抑うつや不安が高く、主観的幸福感や自尊心が低いことがわかった。次に、家族の持つレジリエンスおよびソーシャルサポートが困難・負担を軽減することが確かめられた。また、就労支援や日中活動支援の利用と困難・負担の低さとが相関があることが分かった。そして、困難・負担が高い家族は定期的な面接や電話による相談など、より直接的な支援を希望していることが分かった。今回の調査結果は、今後の家族支援の方法に寄与すると考えられた。平成24年度は、調査1として平成23年度に引き続いて首都圏に住む精神障がい者の家族を対象に、家族の困難・負担を多角的に評価する新たな尺度を作成するための調査を行った。また、困難・負担を減じる要因としてソーシャルサポートとレジリエンスを取り上げ、尺度作成と当事者・家族の属性との関連を調査した。その結果、345名の対象者から回答を得ることができた。また、その成果について3回に分けて学会で発表を行った。得られた成果については調査報告書としてまとめた。引き続いて調査2として、全国の精神障がい者の家族を対象に調査を実施すべく、具体的な調査方法を決定し、精神保健の専門家や全国精神保健福祉連合会に調査への協力を依頼した。なお、調査の分析を行うためにハードディスクや統計ソフトを購入した。平成25年度は、調査1として実施した首都圏に住む精神障がい者の家族の困難・負担を軽減する要因に関する調査のまとめと論文作成を行った。その結果、家族の負担・困難や抑うつは、当事者の日常活動困難度と相関していることがわかった。一方で、家族が持つレジリエンスやソーシャルサポートがそれを減じる要因として作用していることがわかった。また、調査2として、公益社団法人全国精神保健福祉会連合会に調査協力を依頼して、全国の精神障がい者の家族2,320名を対象に調査用紙を配布し、家族の負担・困難、サポート、レジリエンスと現在の幸福度、現在利用している支援方法や今後求める支援方法との関連についての調査を実施した。その結果、1,399名から回答を得た。平成26年3月までに得られたデータを入力し終えることができた。さらに、国立看護大学校講師小林悟子氏の協力を得ることができ、調査3として家族が負担・困難をどのようにして克服したのかに関する質的研究の準備を行った。平成23年度は調査1として、首都圏に住む精神障がい者の家族を対象に、家族の困難・負担を多角的に評価する新たな尺度を作成して、それに関連する要因を探索することを行う予定であった。そのためにまず、さまざまな文献を収集、検討し研究計画を策定、桜美林大学研究倫理委員会の承認を得た。次に、以前作成した主観的困難度・負担調査票の改訂版、家族の回復力尺度、ソーシャルサポート尺度の原案を作成して精神障がい者の家族50名程度に予備調査を実施した。そしてその結果を踏まえ、上記の尺度に加えて、家族の属性、精神的健康度、状態・特性不安検査、当事者の属性、重症度をも合わせた調査票を完成させた。さらに、東京都内3か所、埼玉県内1か所、神奈川県内1か所の病院および地域の家族会、精神障がい者社会復帰施設に協力を要請し、調査への協力を得ることができた。調査は現在実施中であるが、平成24年3月31日までに精神障害者家族191名から回答を得ることができた。また、調査の分析を行うためのパソコン、スキャナー、SPSSソフト等を購入し、分析の準備を行った。平成26年度は、調査2として実施した全国の精神障がい者の家族を対象とした家族の負担・困難、ソーシャルサポート、レジリエンスと現在の幸福度、自尊感情、現在利用している社会福祉制度の利用率、満足度、将来希望する社会制度との関連に関する調査の分析を行った。また、その結果の一部を平成26年度中に発表した。平成27年度には引き続き学会発表を行い、報告書や論文の作成を行う予定である。調査3の精神障がい者の家族の負担・困難とレジリエンスとの関係に関する質的研究については、国立看護大学校講師の小林悟子氏が研究分担者となり、調査を開始した。平成27年度には調査の結果をまとめて学会発表、論文執筆、報告書の作成を行う予定である。平成27年度は、調査1として実施した首都圏に住む精神障がい者の家族を対象とした家族の困難・負担を多角的に評価する尺度の改訂版の作成、家族の困難・負担の軽減要因となるレジリエンスおよびソーシャルサポート尺度の作成の研究および調査2として実施した全国の精神障がい者の家族を対象とした調査1で作成した尺度を用いての家族の困難・負担を引き起こす要因、困難・負担の結果として引き起こされる家族の不健康や生きる力の喪失といった状況の解明、および家族や当事者が利用している制度と家族の困難・負担との関係についてまとめや検証を行った。その結果は「精神障がい者の家族の困難度・負担とそれを緩和する要因、社会資源に関する研究」という冊子にまとめ、広く調査に協力してくださった方々や研究者に公表した。また、分担研究者は調査3として首都圏に住む精神障がい者の家族を対象として困難・負担を軽減する要因に関する質的研究を行った。その成果の一端は第111回精神神経学会学術総会等で発表を行った。

さらに、欧米の研究者にも公開するために尺度や成果のまとめの英文を作成した。本研究は全国の精神障がい者を抱える家族を対象に家族の困難・負担とそれを軽減する要因について調査した。その結果、家族の困難・負担には家族を取り巻く過酷な環境が影響し、それが高いと家族の抑うつや不安が高く、主観的幸福感や自尊心が低いことがわかった。次に、家族の持つレジリエンスおよびソーシャルサポートが困難・負担を軽減することが確かめられた。また、就労支援や日中活動支援の利用と困難・負担の低さとが相関があることが分かった。そして、困難・負担が高い家族は定期的な面接や電話による相談など、より直接的な支援を希望していることが分かった。今回の調査結果は、今後の家族支援の方法に寄与すると考えられた。計画では平成26年度中に分析、発表、報告書の作成を実施する予定であったが、分析内容が多岐にわたったことや、調査3の質的研究で対象者の選定に時間を要したこともあり、分析の結果をまとめるまでには至っていない。いずれも今年度中に学会発表や臨文執筆、報告書の作成を行う予定である。社会福祉学平成27年度中には遅れている学会報告や論文作成を終了し、報告書の作成を行う予定である。当初は、調査1の精神障がい者家族の困難・負担を多角的に評価する新たな尺度を完成して、それに関連する要因の解析を終了した後に、調査2として全国の精神障碍者の家族に対しての調査を行う予定であった。結果として、調査1は成果を上げて終了することができた。調査1の結果の発表は当初より調査が複雑となったために、報告書としてまとめることはできたものの、論文執筆までには至らなかった。調査2については、調査が6月の全国精神保健福祉会連合会の総会後にならなければ行うことができないことが判明し、調査の実施は平成25年度となった。計画では調査2の家族の負担・困難、サポート、レジリエンスと現在の幸福度、現在利用している支援方法や今後求める支援方法との関連についての全国調査を終了する予定であったが、予想以上にデータ集計に手間がかかったため、分析に着手することができず、進行はやや遅れが見られる。調査3の家族が負担・困難をどのようにして克服したのかに関する質的研究については、すでに分担研究者が決まり研究に着手している。当初は、精神障がい者家族の困難・負担を多角的に評価する新たな尺度を完成して、それに関連する要因の解析を終了する予定であった。そのために調査の準備や協力要請を行い、調書目標の191例の調査票を回収した。しかしながら、家族の負担や困難に関連する要因が当初予定よりも多く考えられることや調査の精度を上げることが望ましいと考えられたことから、さらに多くの調査票を集める必要があると判断し、100から150例程度追加の調査を行うこととした。そのため、今年度中は調査の解析にまでは至らず、来年度に向けての課題となった。調査2の学会発表や論文執筆および報告書の作成に遅れが生じていることおよび調査3のまとめが遅れていることが主な理由である。平成25年度は調査2として、調査1で作成した尺度をもとに、家族の困難・負担と家族の心理社会的支援に対するニーズに関する全国調査を実施し、困難・負担が重度な家族が望む支援のニーズを量的調査を通じて同定する予定である。また、調査1に関しては、成果を論文としてまとめる予定である。
正常圧水頭症モデルの確立

本研究により、新しいラット水頭症モデルを開発することに成功した.Wistarラットを全身麻酔し、頚部リンパ節を手術顕微鏡下に摘出した.術後4、6、8、10、12週にラット(n=10)をパラホルムアルデヒドで灌流固定し、脳を視神経交叉のレベルで冠状にスライスし、切片を作製した。sham-operation後0、4、8、12週のラット(n=10)をコントロール群とした.冠状切片の表面積(A)と脳室腔の表面積(B)をNIH image analizingsystemを用いて算出し、B/AをVentricular Index(VI)とし、脳室拡大、すなわち水頭症の指標とした.術後6週間以降、12週までのすべての群で、コントロール群と比較して統計学的に有意に(p<0.01)、VIの増加を認め、脳室拡大がみられた.組織学的には、脳室系の閉塞はなく、交通性水頭症であることが確認された.また、脳室上衣下にreactive astrocytosis、脳梁部白質にreactive microgliaの反応がみられた.以上より、このモデルは、頭蓋内に全く操作を加えずに交通性水頭症を発症させるものであり、病態を研究するのに極めて有用であると思われる.本研究の成果は、第12回国際神経病理学会(1994年10月、トロント、カナダ)のシンポジウムで発表した。
高齢者の認知機能に与える絵本の読み聞かせ活動と加齢変化：10年目の追跡

高齢者の社会参加・ボランティア活動の長期効果を検証することを目的に,子どもへの絵本の読み聞かせ活動を主とする世代間交流・社会貢献プログラム“REPRINTS"の10年目の追跡研究を行った.10年目の参加率は,ボランティア活動を行う介入群が28.2%,健診のみ受診する対照群が46.5%だった.認知機能検査の結果,記憶(物語の直後再生)と言語(「か」で始まる語想起)で介入群の成績が対照群より高かった.“REPRINTS"活動の継続が高齢者の認知機能の維持・向上に寄与することが示唆された.高齢者の認知機能の維持・改善に対する社会参加・ボランティア活動の有効性とその長期効果を検証することを目的に,平成16年度から開始した子どもへの絵本の読み聞かせを主とする高齢者向け学校ボランティア事業「りぷりんと」の10年目の追跡研究を行っている.今年度は10年目を迎える2期生を中心に,前後の1期生,3期生と合わせて合計129名の高齢者に対し,認知機能評価を実施した.対象者は,全国3地域において,読み聞かせボランティアに参加する高齢者(介入群)と健診のみ受診する高齢者(対照群)であり,初年度から継続している記憶,知識,判断,言語,速度,実行機能に関する個別認知機能検査(約50分)と日常の認知活動状況や記憶力の自己評価などを含む質問紙調査を実施した.現在,認知機能検査における言語反応課題について書き起こし採点を行っている.今年度は,すでに追跡を完了している7年目までのデータを分析し,介入効果を検討した.7年目の参加率は51%で,そのうち認知症やうつ病などが疑われた対象者を除き,介入群と対照群の得点を比較した.その結果,言語や実行機能の課題で介入効果が見られた.さらに今年度は,追跡10年目から導入した認知機能検査「MMSE-J」の地域住民データを分析する機会を得たので,年齢階級,教育年数別の得点分布を調べ,地域在住高齢者の標準得点を検討した.また,対象者が地域でボランティア活動を継続参加できるよう,地域間ネットワークや後継者育成の研修制度を充実するため,NPO法人「りぷりんと・ネットワーク」を立ち上げ,組織強化を図った.高齢者の認知機能の維持・改善における社会参加・ボランティア活動の有効性とその長期効果を検証することを目的に,平成16年度から全国3地域で開始した,子どもへの絵本の読み聞かせを主とする高齢者向け学校ボランティア事業「りぷりんと」の10年目の追跡研究を行っている.今年度は追跡10年目を迎える3期生を中心に個別認知機能検査と質問紙調査を実施した.今年度までに,3地域合計で126名の追跡評価を実施し,開始時の登録者363名からの追跡率は34.7%となった.現在,今年度実施した認知機能検査の言語反応課題(「物語の記憶」や「語想起」課題など)について書き起こし採点を行っている.介入効果の分析に関しては,昨年度に引き続き,採点が完了している7年目の追跡データを用いて分析を進め,国際学会で発表した.認知機能検査においては,注意や処理速度に関する検査項目で介入効果が見出された.質問紙調査では,日常の知的活動の頻度や記憶補助手段の使用頻度,および日常の生活健忘の頻度において,概ね3年目以降に介入効果が見出された.「りぷりんと」活動の長期継続化を図る取組みも行った.高齢者の社会参加・ボランティア活動の長期効果を研究するためには,高齢者のボランティア活動が長期に渡って継続・維持される必要がある.そのため昨年度は,「りぷりんとネットワーク」をNPO化し組織強化を図った.今年度はその実践活動の一端として,地域間ネットワークを図るエリア連絡会を開催し,高齢者ボランティアの後継者育成に必要な読み聞かせインストラクターの養成事業を行った.今年度計画した3期生の10年目の追跡調査(会場健診)は,年度をまたぎ(2016年3月4月),3地区すべて完了した.また,前年度に実施した2期生の採点を完了し,データを電子化した.また,すでに追跡調査を完了している7年目の追跡結果について分析し,学会発表を行った.また介入研究の継続や普及拡大を図るため,高齢者の読み聞かせボランティア団体「NPOりぷりんとネットワーク」に参画し,順調に活動支援を行っている.研究計画はほぼ順調に進行している.本研究では,高齢者の認知機能の維持・改善に向けた社会参加・ボランティア活動の有効性とその長期効果を検証することを目的に平成16年度から全国3地域で開始した高齢者向け学校ボランティア事業「りぷりんと」の,10年目の追跡研究を行った.「りぷりんと」では,高齢者ボランティアが地域の幼稚園や小学校などに出向いて,子どもたちへ絵本の読み聞かせ活動を定期的に行っている.本研究では,「りぷりんと」ボランティア高齢者と,健診のみ受診する対照高齢者の2群に対して,記憶,言語,知識,処理速度に関する8種の個別認知機能検査と質問紙調査を毎年実施し,ボランティア活動の継続効果を検討している.今年度は,10年目の追跡評価を完了し,データの電子化作業を完了したが,十分な分析を行って研究成果を発表するまでには至らなかった.そこで,本研究の継続を1年延長することとした.本年度は,中間報告として,追跡7年目までのデータ,および10年目の予備的分析結果について国際学会で発表した.追跡7年目の質問紙調査において,ボランティア高齢者は対照高齢者より,日常の知的活動を維持し活動頻度が高く,日常の記憶の失敗(健忘頻度)も維持し増加しないという介入効果が認められた.また,「りぷりんと」活動の

長期継続化を図るため,各地区の連携を図るNPO「りぷりんとネットワーク」の活動維持にも参画した.今年度も実践活動の一端として,地域間ネットワークを図るエリア連絡会を開催し,活動維持の問題点を共有してその対策を検討するとともに,高齢者ボランティアの後継者育成に必要な読み聞かせインストラクターの養成事業を行った.今年度計画した10年目の追跡調査(会場健診)は,3地区すべて完了した.また,調査の主データとなる認知機能検査における口頭反応の録音データの書き起こし採点と,その電子化作業もすべて完了した.また,研究成果の報告として,すでに追跡調査を完了している7年目の追跡結果について,学会発表を行った.しかしながら,今年度は,研究代表者,連携研究者とも,別の新規研究事業で多忙となり,研究成果の分析と論文化が遅れた.また,当初,今年度末の3月に予定されていた調査対象者への報告会の日程が,次年度の6月以降に変更になった.以上の事由により,本研究事業の延長の必要が生じた.平成16年度(2004年)より,子どもへの絵本の読み聞かせボランティア活動を主とする高齢者の社会参加プログラム“REPRINTS"を開始した.本研究では,この“REPRINTS"に参加する高齢者の認知機能に与える継続効果を調べることを目的に,10年目の追跡調査を行った.対象は,全国3地区で参加登録したボランティア高齢者156名(介入群)と健診のみ受診する高齢者187名(対照群)の合計343名(60-89歳,平均年齢68.2歳,女性率81.6%)だった.初回調査の後,3年間は毎年,その後は5年目,7年目,10年目に追跡調査を行った.今回の10年目の追跡調査における参加率は,介入群が28.2%(44名),対照群が46.5%(87名)だった.認知機能の評価として,健診会場で行う認知機能検査(記憶,言語,知識,判断,処理速度に関する8種)と記憶と認知機能に関する質問紙調査を行った.認知機能検査の結果,10年目の成績は,記憶(物語の直後再生)と言語(「か」で始まる語想起)で介入群の方が高く,80歳以上の高齢群では,知識や判断の得点が維持された.また質問紙調査の結果,介入群は対照群より,日常の知的活動や記憶低下の対処行動の頻度が高く,10年目でも高く維持された.以上より,高齢期におけるボランティア活動の長期継続は容易ではなく,本研究の10年間の参加率は低かったものの,認知加齢が現れやすくなる80歳以降において,記憶や知識,言語の検査課題でボランティア活動の継続効果が見られた.また,日常の知的活動や記憶維持のための工夫行動が増加・維持された.高齢者の社会参加プログラム“REPRINTS"への継続参加が高齢者の認知機能の維持・向上に寄与する可能性が示唆された.高齢者の社会参加・ボランティア活動の長期効果を検証することを目的に,子どもへの絵本の読み聞かせ活動を主とする世代間交流・社会貢献プログラム“REPRINTS"の10年目の追跡研究を行った.10年目の参加率は,ボランティア活動を行う介入群が28.2%,健診のみ受診する対照群が46.5%だった.認知機能検査の結果,記憶(物語の直後再生)と言語(「か」で始まる語想起)で介入群の成績が対照群より高かった.“REPRINTS"活動の継続が高齢者の認知機能の維持・向上に寄与することが示唆された.今年度10年目を迎えた2期生の10年目の認知機能評価を計画通り実施した.
動画像解析による学習・教育情報の検出技術に関する研究

動画像技術を利用してカメラからの映像を解析することで、学習・教育行動を検出するための要素技術と応用システムの開発を目的とした。特にマイクロソフト社が提供するKinect Sensorに着目し、本センサーの持つ深度カメラを活用して身体運動を認識する教育・学習支援システムへと研究対象の領域を広げ、動作解析技術と応用システムを開発した。遠隔講義用のカメラ制御の他、トレーニング支援システムにKinectを導入し、深度カメラが動作認識の認識精度向上に有効であることが明らかになった。また、タブレット端末でのペン操作の認識へも動作解析技術を導入し、新たな操作インタフェース開発への発展が示唆された。学習・教育情報検出の対象となる諸問題の調査と適用モデルの検討については、スクワットの訓練支援システムを新たな研究対象とし研究開発を行った。本システムでは、Microsoft社のKinectセンサーを利用したアプリケーションであり、昨年度蓄積した開発ノウハウを元に、実装と評価実験を行い、動画像解析処理が適用可能な教育環境として有効性が示された。本成果は、教育システム情報学会論文誌、国際会議にて発表報告した。カメラ制御システムについては、昨年度の成果においてカメラだけを利用する従来の枠組みでは精度上の問題が見えてきたため、他の関連技術を併用するモデルの必要性が明らかになった。この点については、赤外線を利用した深度情報を利用し、昨年度開発したベースシステムに組み込むことで、精度向上が期待できることがわかった。本成果は国際会議にて発表報告した。タブレット機器を利用したシステムについては、タブレット上でのペン操作の認識と解析モジュールの試作を進め、国内での学会発表にてそのニーズが示唆された。動画像解析技術に関する調査については、OpenCVライブラリを利用したプロトタイプシステムを開発しながら、カスタマイズのノウハウを蓄積することができた。また、赤外線を利用した深度情報を利用することで、身体情報以外への適用についても検証システムを開発し、学習教育支援への応用可能性を確認できた。本研究では、研究機関全体を通して「(1)教育環境における学習・教育情報検出モデルの提案」、「(2)学習・教育情報抽出のための動画像解析技術の開発」、「(3)学習・教育情報検出技術を応用した教育支援システムの開発と動作検証」の3つの目的を掲げ、以下に示す成果を得た。(1)については、動画像解析技術を適用するにふさわしい領域として、当初から想定していた講義撮影用カメラ制御の他に、スポーツ等のトレーニング支援を候補として挙げた。そして本研究では、スクワットとなわとびを対象としたが、教育の場には、タブレット利用システムやプレゼンテーション支援などにおいて、動画像解析技術を適用する様々な領域や技術的課題があることが明らかになった。(2)については(1)で述べた適用モデルを実現するために、本研究ではマイクロソフトKinectに着目した。本機器を利用することで、RGBのカメラ映像以外に深度情報を得ることができ、認識の精度が向上することが確認できた。また、技術セミナー等にも積極的に参加することで先行研究の調査を進め、オープンソースライブラリを利用しながら動画像解析の独自実装を行い、その技術的基盤を確立した。(3)については、検討した適用モデルと開発した学習・教育情報抽出技術を利用して、実際にプロトタイプシステムを実装した。試作したシステムは、試験環境において動作検証を行い、その枠組みの有用性を考察した。また、本学のオープンキャンパス等でもデモ公開しており、実用性の高さを示すことができた。さらにプロトタイプ実装時のノウハウについては、一部のソースコードを、BLOGならびにGithub Gistに公開している。詳細は、http://www.ochi-lab.org/を参照されたい。学習・教育情報検出の対象となる諸問題の調査と適用モデルの検討については、動画像解析処理が適用可能な教育環境として、現在までに行なってきたカメラ制御の研究、デスクトップ動画像処理のためのプレゼンテーション支援の研究について再検討を行い、カメラだけを利用する従来の枠組みでは精度上の問題が見えてきたため、他の関連技術を併用するモデルの必要性が明らかになった。これらは国際会議にて発表報告している。また、それと並行して、Microsoft社のKinectセンサーを利用したアプリケーションとタブレット端末での画像処理・解析技術の応用について検討し、これらが本課題での対象領域の1つとして挙がってきた。動画像解析技術に関する調査については、Microsoft社のKinectセンサーを購入し、その利用方法についてプロトタイプシステムを開発しながらノウハウを蓄積した。またHI学会主催の質的分析セミナーに参加し、動画像解析の際の質的な評価手法を調査した。ベースシステムの設計と開発については、高精細な画像情報を扱えるネットワークカメラを購入し、その制御方法の調査を行った。そして開発用コンピュータを購入し、現在までに開発してきたシステムについて学習・教育情報検出技術を適用可能な形式にするための改良と移植を進めた。また、Kinectやタブレット端末を活用したベースシステムを新たに開発し、国内での学会発表にてデモなど通してそのニーズが示唆された。

学習・教育情報抽出のための動画像解析技術の開発については、Kinectを利用することで幅が広がり、身体情報だけでなく、それ以外のデバイスの認識処理など、様々な支援モデルが可能であることが示唆できた。そして、プロトタイプの実装を通して、深度情報が有効に機能することが明らかになり、各種デバイスの活用や、認識精度の問題がより解決する可能性が見えてきた。学習・教育情報検出技術を応用した教育支援システムの開発と動作検証については、カメラ制御システムの他にスクワット支援システムのように人間の身体動作を対象としたシステムへと適用範囲が広がり、動作検証を通してその有用性やさらなる問題点も確認することができた。研究成果は学会誌と国際会議で報告しており、これらの成果を元に研究を発展させる目処がたった。カメラ制御については、教室内といった場を考慮した試行に至っていないため、今後検討しつつ先行研究の調査を進めて動画像解析の独自実装を目指しその技術的基盤を確立する必要がある。また、当初計画していた個人認証技術の利用に関しては、試作システムの開発には至っていないが、支援対象の選定に目処がたっており開発に着手できる段階となっている。教育環境における学習・教育情報検出モデルの提案については、現在までに行なってきたカメラ制御と画像処理技術を応用したプレゼン支援ツールの対象の他に、動画像解析技術を適用するにふさわしい教育上の諸問題として、タブレット端末を利用した画像認識やKinectを利用した身体情報を活用など、様々な支援モデルを検討することができた。そして、プロトタイプの実装を通して、教育システムとしての実現可能性にも考察することができた。学習・教育情報抽出のための動画像解析技術の開発については、従来の手法では有用性に問題があることがわかったので、各種デバイスの利用により解決することを検討している。その1つとしてKinectセンサーを利用した動画像処理方法について目処がたった。しかし、教室内といった場を考慮した動画像処理については、実装方法の検討と試作が遅れているため、今後検討しつつ、先行研究の調査を進めて動画像解析の独自実装を目指しその技術的基盤を確立したい。学習・教育情報検出技術を応用した教育支援システムの開発と動作検証については、現在までに研究開発してきたシステムの移植と動作検証について国際会議で報告し、有用性についての問題とその必要性が明らかになった。また、新たにKincectセンサーやタブレット端末を利用したプロトタイプシステムを実装し評価実験をできたので、これらの成果を元に研究を継続する目処がたった。昨年度までの成果を元にしながら動画像解析による学習・教育情報の検出方法の多様化と、現在までに作成してきたシステムの完成度を高め、より実践環境に近い状況での評価実験を行う。
高圧下における非フェルミ液体状態の安定性

CeやUを中心とした金属間化合物は、不安定なf電子を持つため、電子状態が温度、圧力、磁場などの外力のもとで大きく変化することが知られている。重い電子系物質などの電子状態は圧力下において、その大きな特徴である有効質量が次第に小さくなっていき価数揺動状態を経て通常金属的な振る舞いへとクロスオーバーしていく。低温ではフェルミ流体として記述されるこれらの物質の電子状態は、例えば電気抵抗の温度依存には温度の自乗として現れる。申請者はこれまで、多くのCe、U化合物について圧力下で電気抵抗の温度依存や熱膨張を詳細に調べ、圧力誘起のクロスオーバーを定量的に特性エネルギー(近藤温度T_K)の体積の関数として記述することにより、統一的に取り扱うことに取り組んできた。ところが最近、f電子系化合物の中に低温でフェルミ流体的な振る舞いを示さないもの(non Fermi liquid、NFLと略記)がいくつか発見され、その発現機構が活発に議論されている。NFL状態は置換系化合物のごく狭い領域で観測されており、その不安定性から圧力変化に敏感であることが予想される。本研究では、典型的なNFL物質として知られているいくつかの物質について、高圧下において電気抵抗、熱膨張を精密に測定することによって、磁気転移点やT_Kの圧力依存との相関を明らかにし、NFL状態の高圧下での安定性に関する知見を得た。最近,UやCeを含む化合物の中に,低温で通常のフェルミ液体と著しく異なったふるまいをする物質がいくつか発見され,活発に研究されている。これらのいわゆる非フェルミ液体的ふるまいの機構に関する知見を得るため,高圧下での電気抵抗測定等をおこない,あるいは,これまでに,主にT_KやT_Nの体積依存を調べるためにおこなってきた高圧実験のデータを再検討することにより,次のようなことがわかった。・Y_<1-x>U_xPd_3はx=0.2近傍で非フェルミ液体的なふるまいを示すが,5.8GPaのρ(T)からYPd_3のρ(T)を差し引いた得た磁気的な寄与(ρ_<mag>)を対数スケールでプロットすると,0GPaでのT-linear依存が,5.8GPaではほぼT^2に比例するフェルミ液体的なふるまいに移り変わることが明らかになった。・CePtGaはT_N3.5Kで電気抵抗にピークをもつが,高圧下でT_Nは下がり,1.5GPa付近で非フェルミ液体的なT-linear依存を示すようである。・T_N1.5KのCePtSi_2は,高圧下でT_Nが減少し,測定温度領域内ではあきらかな非フェルミ液体状態は観測されなかったが,6GPa以上ではT^2に比例するフェルミ液体的挙動がはっきりと見られた。より低温の実験をすることにより3GPa近傍でT_Nが消失し非フェルミ液体状態が実現していることが期待される。このように,構成元素の部分置換によって発現した非フェルミ液体状態や,また,圧力によって磁性を抑制したときに磁性-非磁性転移の近傍で期待される非フェルミ液体状態について,その圧力効果に関する重要な情報が得られ,今後の解析が期待される。
筋紡錘における機械受容変換膜イオンチャネル

食用ガエルの半腱様筋から単離された筋紡錘の感覚神経終末の機能がその終末の急速凍結割断法で得られたP面内の大膜内粒子(12nm以上)の密度と密接に関連していることがわかった。膜内粒子の大部分は12nm以下のもので粒子直経ヒストグラム上ではっきり区別できる。その大膜内粒子は神経軸索無髄終末の膨大部(珠玉様になっている)周辺に集まっている。その膨大部は神経終末中で最も変形しやすく、そして伸張中に容積が増す場所であることが我々によって既に報告されている。食用ガエルの腰関節の背側部で坐骨神経を挫滅した後の神経再生中に、伸張に対する応答は一過性放電から正常な放電様式へと恢復する。その経過にほぼ一致して大膜内粒子の密度は増した。しかし小膜内粒子密度は並行しない。腱切断によって6ー90日間、半腱様筋を正常値の約50%の長さに短縮させると、小膜内粒子密度は26倍に増える。半腱様筋を正常長より約130%に引き伸ばした状態に8日間保った後、小膜内粒子密度は正常の6070%に減少した。それに対して大膜内粒子密度は50%短縮後も、また130%伸展後も変化がなく、伸張応答も正常のままであった。これらの実験結果から、大膜内粒子が伸張応答に関連するイオンチャネルである可能性が示唆された。食用ガエルの尾部リンパ嚢内にアクチノマイシンD(タンパク合成阻害剤の一つ)を0.15mg/500g毎日注射すると、筋紡錘感覚神経終末部の膜内粒子密度は大粒子も小粒子も、2日後に5060%に減少する。伸張応答も2日後には一過性の放電様式になり、伸張中続く持続性放電はなくなる。注射3日目には伸張応答も膜内粒子も消失した。これらの実験結果から、筋紡錘感覚神経終末部の膜内粒子は2日くらいの短かい生存期間であることが推察された。筋紡錘感覚神経末端における機械受容変換膜のイオンチャネルを電気生理学的、生物物理学的、および超微形態学的にしらべて、その特性を明らかにすることを目的としている。そのために、構造が比較的に簡単なカエル骨格筋内の筋紡錘を単離し、その嚢を酵素で消化した標本を先ず完成させた。その標本は感覚神経末端の機能が正常のままで、外液に与えたイオンや薬物を直接神経末端に作用させることが可能である。この標本を一定速度で伸張中に発生する紡錘電位を示標にして、種々の一価陽イオンの選択透過性を観察した。その結果、アルギニンやグルコサミンなどの大きなイオンまで通過できるチャネルであることが明らかになった。二価陽イオンのうちCa,Ba,Srは神経末端膜の電気抵抗を高めて、紡錘電位の振幅を大きくするが、Mn,La,Cdなどはチャネルを遮断する効果が強いために紡錘電位の振幅を低下させる。Mg,Co,Niなどは電気抵抗の上昇により先ず紡錘電位の振幅を高めるが、それらのイオン濃度が高くなると遮断効果が強く現われて振幅は低下した。要するに変位依存性チャネルは二価陽イオンにより強く修飾されることがわかった。