hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
寄生虫症モデルとしてのスナネズミ、特にIgAを中心とした腸管液性免疫応答の意義

この特性が実験動物化されたスナネズミだけに限られる特性であるのか、あるいはMeriones属全般にいえる特性であるのかを検証するために、中国産野生スナネズミ3種(M.erythrourus, M.meridianus, M.tamariscinus)を用いて、受動免疫実験を実施した。野生スナネズミでも受動免疫の効果はなかった。このことから、Meriones属全般においてマウス由来lgAに対する粘膜上皮運搬能が低いことが示唆された。その要因として、粘膜上皮細胞lgAレセプターのスナネズミ固有性と、この動物においては本質的に粘膜lgA免疫能・運搬能(レセプター発現)が低い可能性、両可能性の検証が必要である。なお、旋毛虫感染幼虫分泌/排出抗原に特異的な他種マウスlgA抗体およびlgM抗体は作製した。スナネズミ粘膜上皮細胞の運搬能を両クラス抗体を用いて検討する予定である。lgA粘膜免疫応答はT細胞応答への依存性が高い。スナネズミでのT細胞応答を特徴づけるために、皮膚感染症に対するこの動物種の樹状細胞の動態を検討した。樹状細胞の特異的標識のために、抗スナネズミMHC class IIモノクローナル抗体を作製した。スナネズミでは免疫誘導期に重要な働きをもつ樹状細胞の反応性が低く、それに起因してT細胞応答が他種動物ほどには効率よく誘導されないことが示唆された。紫外線照射(5mJ/cm^2)した旋毛虫(Trichinella spp.)幼虫をマウスに経口投与することで、旋毛虫腸管寄生に対する高い感染防御能が誘導される。このワクチン効果と粘膜IgAを介した免疫応答との関連性を調べるべく、感染防御誘導BALB/cマウスの腸間膜リンパ節細胞を起源として、旋毛虫感染幼虫に特異的なマウスIgAモノクローナル抗体を作製した。その中から感染幼虫の分泌/排出抗原に特異的なIgA抗体(HUSM-T. b.1)を選別し、マウスに受動免疫して感染防御能を検討したところ、腸管での旋毛虫定着を95%以上阻止できた(lnaba et al. 2003)。この受動免疫が最大効果を示すのは、感染5時間前に体重20gあたりIgA抗体2mgを腹腔内投与した時である。また、このIgA抗体の受動免疫はT.britoviあるいはT.pseudospiralisといった旋毛虫属線虫に広く有効であり、その作用は感染幼虫の腸粘膜上皮への侵入を防ぐことによる。マウスIgAモノクローナル抗体を用いた受動免疫はラットでも同様の効果がみられたが、スナネズミ(Meriones unguiculatus)では効果がない。このことは、スナネズミ粘膜上皮細胞のplgRとマウスIgAとの結合性が低いことを示唆している。最近、スナネズミの抗体応答の特異性が指摘されており(Mohanty & Ravindran,2002)、IgA抗体を含めた抗体応答全般について、あるいは腸管免疫の種特異性へと解析を発展させている。IgA粘膜免疫応答はT細胞応答への依存性が高い。樹状細胞の特異的標識のために、抗スナネズミMHC class IIモノクローナル抗体を作製した(Sato et al. 2001)。
次世代情報技術に対応する大容量・超高速アクセス液晶メモリー

ホログラムは光の干渉によって形成される回折格子中に光信号の強度情報と位相情報を同時に合わせもつため,画像情報の高密度多重記録・再生が可能である。これまでにホログラム記録材料として,有機色素/ポリメチルメタクリレートという原始的な有機材料や無機のフォトリフラクティブ材料が用いられているが,記録情報の書き換えや薄膜化が困難なことや,書込速度・アクセス速度の点で実用材料には到っていない。高速アクセスが可能な書換型高密度ホログラフィックメモリーを実現するためには,光によって屈折率を高速に,しかも可逆的に変調でき,かつ加工性に優れた新しい材料を開発する必要がある。本研究では,1)製膜性に優れる高分子と,2)屈折率異方性をもつ液晶と,3)可逆的な光異性化反応を示すフォトクロミック分子を組み合わせ,ナノ秒スケールで高速にデジタル情報が書き込め,かつ書き換えが可能な高密度ホログラフィックメモリーを構築することを目的とした。高分子アゾベンゼン液晶系におけるホログラム書き込みの応答性を調べるため,二光束に分けたピコ秒レーザーパルス(355nm;20ps,fwhm)をサンプルフィルム(膜厚:100nm)上で干渉させ,一次回折光の発生および減衰の過程を時間分解測定した。その結果,レーザーパルス照射により回折光は200nsで立ち上がり,極めて高速な応答を示すことが分かった。さらに,高分子アゾベンゼン液晶の厚膜(膜厚:20μm)を用い定常光で書き込みを行ったところ,ブラッグ領域でのホログラム記録が可能となり,43%という従来に比べ高い回折効率が達成できた。さらに,この記録は書き換え可能であることが明らかとなった。フォトクロミック分子であるアゾベンゼンを導入した高分子液晶は,レーザーパルスの照射により液晶相-等方相相転移がマイクロ秒オーダーで誘起されることが報告されている。そこで本研究では,高分子アゾベンゼン液晶のもつ高速光応答性,高屈折率変調度,高分子物性を生かして,ホログラフィーへの展開を図った。ホログラムは光の干渉によって形成される回折格子中に光信号の強度情報と位相情報を同時に合わせもつため,二次元および三次元(立体)画像情報の高密度多重記録・再生が可能である。本研究は,ホログラムの書き込み・書き換えを高速に行うことが可能,かつ現像などの後処理を必要としない高密度ホログラム記録材料を開発することを目標とした。本年度は,特に書き込み速度の向上を目指し,高速にトランス【double arrow】シス異性化が誘起できかつ分子の運動性が高い高分子液晶を開発し,ホログラム形成挙動について詳細な検討を行った。分子の運動性を向上するには系の粘性を下げればよい。そこで,骨格として粘性の低い液晶相を示すことが知られているトランを選択し,光応答分子であるアゾベンゼンとのコポリマーを調製した。本研究では,ホログラムの消去プロセスを高速化するために,アゾベンゼンのシス【double arrow】トランス異性化反応が容易に起こるドナー・アクセプター型アゾベンゼンを導入した。調製したポリマーのフィルム(500nm厚)に二光束のコヒーレント光を照射すると,干渉縞の明部でのみ相転移が誘起され,周期的な配向変化(屈折率変化)が起こって,回折格子が形成できることを確認した。形成した回折格子により回折されるプローブ光の強度をモニターして回折効率を実時間測定し,これより回折格子形成過程のダイナミクスについて検討した。その結果,トラン系液晶を用いると高速に回折格子が形成され,ガラス転移点以下では誘起された回折格子は安定に保持されるが,ガラス転移点以上では速やかに消去できることを見いだした。この結果を,一般的なシアノビフェニル骨格を有する高分子液晶と比較すると,応答速度はトラン系高分子液晶の方が10倍程度優れていた。

また,このトラン系高分子液晶を用いた場合,回折効率は約30%であり,この系における回折効率の理論的最大値(34%)に近い値が達成できた。ホログラムは光の干渉によって形成される回折格子中に光信号の強度情報と位相情報を同時に合わせもつため,画像情報の高密度多重記録・再生が可能である。高速アクセスが可能な書換型高密度ホログラフィックメモリーを実現するためには,光によって屈折率を高速に,しかも可逆的に変調でき,かつ加工性に優れた新しい材料を開発する必要がある。そこで本研究では,大きな複屈折を有する新規高分子フォトクロミック液晶の合成と光学的性質の検討を行った。具体的には,2環フェニルアセチレンよりさらに高いΔnを示す3環フェニルアセチレンを有する高分子アゾベンゼン液晶(3P-AB)を新たに設計・合成し,その光応答性を検討した。合成した化合物の熱的性質を調べた結果,3P-ABの液晶温度範囲は2環フェニルアセチレン系と比較して,著しく広がることが明らかとなった。配向処理を施したガラス基板上にTHFで溶解したポリマー溶液をキャストし,アニーリングすることによって一軸配向したサンプルフィルムを調製した。このフィルムのラビング方向が二枚の直交した偏光板に対して45度となるように固定し,He-Neレーザー(633nm)の透過光量をフォトディテクターで測定することによってΔnを見積もった。その結果,3P-AB及び従来の高分子液晶のΔnを計算すると,それぞれ0.35および0.07となり,3P-ABの方が大きなΔnを示すことが明らかとなった。2環フェニルアセチレン部位を有する高分子アゾベンゼン液晶のΔn(Δn=0.14)と比較しても3P-ABのΔnの方が大きいことから,3P-ABの高性能ホログラム材料としての可能性が示唆された。これまでにホログラム記録材料として,有機色素/ポリメチルメタクリレートという原始的な有機材料や無機のフォトリフラクティブ材料が用いられているが,記録情報の書き換えや薄膜化が困難なことや,・書込速度・アクセス速度の点で実用材料には到っていない。本研究では,1)製膜性に優れる高分子と,2)屈折率異方性をもつ液晶と,3)可逆的な光異性化反応を示すフォトクロミック分子を組み合わせ,ナノ秒スケールで高速にデジタル情報が書き込め,かつ書き換えが可能な高密度ホログラフィックメモリーを構築することを目的とした。高分子アゾベンゼン液晶系におけるホログラム書き込みの応答性を調べるため,二光束に分けたピコ秒レーザーパルス(355nm; 20ps, fwhm)をサンプルフイルム(膜厚:100nm)上で干渉させ,一次回折光の発生および減衰の過程を時間分解測定した。その結果,レーザーパルス照射により回折光は200nsで立ち上がり,極めて高速応答を示すことが分かった。さらに,高分子アゾベンゼン液晶の厚膜(膜厚:20μm)を用い定常光で書き込みを行ったところ,ブラッグ領域でのホログラム記録が可能となり,43%という従来に比べ高い回折効率が達成できた。
無線・無電極振動子バイオセンサーを基盤とする次世代診断・創薬ツールの開発

無線無電極水晶振動子バイオセンサーのMEMS化により、より安定したバイオセンサーの実現が可能となり、夾雑物を含む溶液内での蛋白質の検出や蛋白質の構造変態にともなう粘弾性特性の変化の検出が可能となった。また、全反射蛍光顕微鏡との融合によりアルツハイマー病ペプチドの凝集過程における新たな知見をえることができた。新たなMEMS水晶振動子バイオセンサーを開発した。安定性と感度の大幅は向上を確認し、これを使用して夾雑物中のバイオーマーカーの検出を行った。炎症反応のマーカーとしてC反応性プロテイン(CRP)をターゲット蛋白質とし、リン酸緩衝溶液にCRPを混入した場合と、さらに夾雑物として牛血清アルブミンをCRPの最大10万倍まで混入した溶液を用いた。結果、濃度定量に夾雑物の影響はほとんど現れないことが判明した。また、バイアス電場を印加しアプタマーを固定化するシステムの開発を開始した。水晶振動子の片側からバイアス電場を印加して表面にアプタマーを固定化する原理である。結果、アプタマー固定を裏付ける有意なデータが得られた。また、全反射蛍光顕微鏡水晶振動子バイオセンサーを開発し、アルツハイマー病の原因蛋白であるアミロイドβペプチドの凝集および融解反応のモニタリングを行った。アミロイドβ線維を全反射蛍光顕微鏡により観察し、これがアントシアンにより融解する様子を、QCMおよび蛍光顕微鏡の両方で評価した。結果、線維構造と融解能との関連性を強く示す結果を得た。また、超音波を集束してES細胞に照射した際の、ES細胞の分化誘導に与える影響を調べる実験を開始した。マウスES細胞を用いた。培養液を介してES細胞に超音波を照射し、その後の分裂や発生に及ぼす影響を調べるためのシステムを構築した。また、ラムネ型バイオセンサーによる粘弾性計測法のシステムを確立することに成功した。これまでは知られていない蛋白質構造変化と粘弾性量との相関を見出すことに成功した。さらに、超音波照射によるアミロイドβペプチドの異常凝集現象の解明を行うことに成功した。超音波キャビテーションが通常では起こりえない核生成反応を引き起こすことを実験的・理論的に世界で初めて解明することに成功した。新たなMEMSバイオセンサーの開発に成功したこと、QCM粘弾性計測システムのポータブル化にすでに成功したこと、これを用いて、実際のアッセイにおいて粘弾性挙動と蛋白質層の構造の関係を初めて明らかとしたこと、予定では28年度の研究計画であった夾雑物中のバイオマーカーの検出にすでに成功したこと、当初の研究計画の想定外の成果であるES細胞の超音波による分化誘導実験に着手したことなど、飛躍的に進行していると。周波数が550MHzを超える無線・無電極バイオセンサーチップを新たに設計した。水晶振動子の位置付けを正確に行うための工夫をもうけ、また、溶液の攪拌効果をより高くするための、ピラーの配置と数を工夫した。これを実際に製作し、無線・無電極状態で駆動させることに成功した。その際、アンテナ形状やアンテナの位置等の最適化も行った。シリコンウェーハに、ドライおよびウェットエッチングを施してマイクロ流路を作成し、同様に、2枚のガラスウェーハにもウェットエッチングにより流路を形成し、これらを陽極接合によって接合した。ガラスウェーハからマイクロピラーを複数伸ばし、振動子の把持を行う構造とした。この振動子バイオセンサーでは、安定性がまし、高周波においても高い発振効率により発振させることができた。そして、ウシ血清アルブミンを夾雑物と模擬した溶液中で良好に発振るすことを確認した。そして、アミロイドβペプチドの凝集反応をモニタリングすることができ、さらに、その形態変化と力学的特性(粘弾性)変化との関係を捉えることに成功した。また、アプタマーを静電的に水晶上に固定化する実験システムを構築し、これが可能であることを立証することができた。さらに、全反射蛍光顕微鏡との融合のための新しいセンサーせるを設計・開発し、これにより、アミロイドβペプチドの凝集反応をQCMおよび全反射蛍光顕微鏡の両者でモニタリングすることに成功した。周波数が550MHzを超えて夾雑物中で発振するセンサの設計・開発に成功し、当初の500MHzの目標を上回った。また、アミロイドβペプチドの凝集過程中に生じる粘弾性特性の変化が、線維移行の起点となる現象を発見し、これは当初予定していた以上の重要な研究成果である。他の項目についても目標は達成されており、総じて、当初の計画以上に進んでいると判断できる。2枚のガラスウェーハとシリコンウェーハからなる3層構造のMEMS水晶振動子バイオセンサーの開発を継続した。今年度は、ガラスのマイクロピラーとシリコンのマイクロピラーの数を昨年度の2倍以上増加させた新型のMEMS水晶振動子バイオセンサーを開発した。さらなる水晶振動子の薄型化においても使用することのできるマイクロ流路を意図したものである。これをもちいることにより、周波数が500MHz以上において、血清中でも発振することを確認することができた。血清中においては、血清の高い粘性に、振動子バイオセンサーの共振周波数のベースラインが依存してしまうが、界面活性剤を少量混入させることにより、この影響を低減させることができた。このことを利用し、血清中のみの結果と、血清中にバイオマーカーが存在するときの結果を比較することにより、血清中のバイオマーカーの検出が可能となる、実際、血清中のCRPの検出が可能である結果を得た。

さらに、全反射蛍光顕微鏡によるアルツハイマー病原因ペプチドであるアミロイドβの凝集反応およびアントシアニンによる融解反応をリアルタイムに観測することに成功した。特定のアントシアニンによる融解反応は、反応開始にいたるまでに、ラグタイムが存在することを初めて見出した。融解反応において、線維末端から進行するタイプや線維の中央から進行するタイプなど複数の融解反応のタイプが存在することを明らかとした。形成された多数の線維の融解反応を個々に観測したことにより各線維の形態と融解速度との関係があきらかとなった。また、アミロイドβペプチドが、水晶振動子上で線維化現象を示すときに、剛性率が増加することを見出した。これは、周波数が500MHzを越える高次モードにおける発振が可能となったために見出された現象であり、原子間力顕微鏡により、その原因が、アミロイド線維の形成によるものであることを明らかとした。無線無電極水晶振動子バイオセンサーのMEMS化により、より安定したバイオセンサーの実現が可能となり、夾雑物を含む溶液内での蛋白質の検出や蛋白質の構造変態にともなう粘弾性特性の変化の検出が可能となった。また、全反射蛍光顕微鏡との融合によりアルツハイマー病ペプチドの凝集過程における新たな知見をえることができた。夾雑物中でのバイオマーカーの検出において、より有用性を示すために、実際の血清を用いて検出実験を行う。また、バイアス電場を印加したアプタマーの固定化において、安定性を向上させるためのアンテナ構造やバイアス電極構造を検討する。また、全反射蛍光顕微鏡QCMにおいて、アミロイドβ線維の融解反応に注目し、融解のダイナミクスについてより詳細な知見を得る。また、マウスES細胞の心筋細胞および脳神経細胞への分化誘導を超音波により促進する条件を系統的に探索する。また、QCM粘弾性計測により、アミロイドβペプチドがオリゴマーから線維へ構造変態する際の粘弾性挙動を研究する。さらに、アミロイドβの超音波凝集反応のさらなる加速化条件を見出し、極低濃度のペプチドにおいても凝集加速し、アルツハイマー病の早期診断に資する技術を確立させる。より振動子を高感度化するために新しいセンサ形状やセンサ流路の設計を行う。また、血清中における前立腺癌バイオマーカーの検出等も行う。この際、バッファ条件の最適化や血清専用のフローセルを新たに設計・作成し、これまでよりも安定性をますことを試みる。アプタマーについては、その固定化効率をより向上させるためのバッファ条件等を検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。超音波工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
体性感覚イメージ遂行中の作業記憶（WM）関与の解明

本研究では体性感覚イメージ遂行に関わる脳内基盤について、脳磁計を用いて局所的脳活動ではなく、関連する脳領域間の機能的つながりの解析から明らかにすることを目的とした。体性感覚情報処理に関する解析対象脳領域を特定するとともに、機能的つながりを検討するための妥当な解析方法を決定できた。加えて、体性感覚イメージ遂行時の脳内ネットワークについて、左右半球で異なるネットワークを形成していることを明らかにした。本研究結果は関連学会において報告を行った。体性感覚イメージは顕在化しない脳内情報処理であるが、本研究課題の遂行により、離れた脳領域間の神経活動同期の変化として検討可能であることを示すことができた。本研究は体性感覚イメージ遂行時の脳内基盤について明らかにすることを目的としている。特に体性感覚イメージ遂行時の作業記憶機能の関与について検討を行うため、研究を進めている。これまでに体性感覚イメージ課題内容を検討するため、先行研究を参考に脳波測定法により正中神経刺激下での事象関連電位(体性感覚誘発電位:SEP)の記録を行った(14名)。結果、体性感覚イメージ課題実施時において、コントロール条件に比べてSEPは惹起される傾向を認めた。これにより、SEPの発生関連領域と考えられる体性感覚領域を賦活する課題を特定することができた。今後、複数のモダリティー刺激を用いて体性感覚イメージ課題遂行時における作業記憶機能の関与についての検討を行っていく。これには2重課題法を用いて実施する。これまでの2重課題法では、各課題へ振り分ける注意量による影響を受けるという問題点があったが、今回、一方の課題を受動的課題とすることで、つまり被験者の注意は主課題にのみ向けられ、副課題を被験者が注意を向けない課題とすることで、これまでの問題を解決できると考えている。体性感覚イメージ遂行に関わる認知機能について、脳磁計を用いて脳活動の記録を行い検討した。本研究では、まず初めに実際の体性感覚刺激に対する、脳内ネットワークの特定を行った。健常成人を対象に、電気刺激を右手首正中神経に行い、体性感覚の情報処理に関連すると言われる脳領域(1次、2次体性感覚野(S1)(S2))の神経活動の記録を行った。併せて、刺激のない安静時の脳活動の記録も行った。解析は機能的なつながり具合の指標となるPLV値をS1,S2間で算出し、安静時のPLVと比較検討を行った。Theta、alpha、gamma帯域において、体性感覚刺激に起因する神経活動同期の変化を見出した(p<0.05)。これにより、各脳領域にて記録される神経活動について、相互間の機能的なつながりの有無を明らかにできるようになった。次に、神経活動同期の解析手法を応用し、体性感覚イメージ遂行時の関連脳領域間の神経活動同期の検討を行った。体性感覚イメージは、実際の刺激がない条件下で感覚をイメージする課題とした。イメージのガイドのため、右手をブラシでこすっている無音の動画を作成し、動画に合わせて被験者自身の手首を、ブラシで擦られた感覚をイメージする課題を作成した。対照条件はイメージは行わず、動画だけを見ている条件とした。PLVの算出を行った。対象とする脳領域は体性感覚情報のワーキングメモリーに関与するとされる左右S2とした。感覚イメージ遂行における、S2と他脳領域間における神経活動同期は左右半球で異なる結果となった。刺激をイメージした対側半球(左半球)では、S1および前頭前野領域間において神経活動同期は強くなり、反対に同側半球(右半球)では減弱した。感覚イメージ遂行により、複数の離れた脳領域間の神経活動同期に変化が生じており、これは複数のネットワークがイメージ遂行に関与していると考察した。これまでに、本研究の遂行に必要な体性感覚イメージ課題内容の検討を終えている。また、測定に必要な実験設定は準備が整っている。今後の測定には複数モダリティー刺激を用いて実施するが、これらの刺激と脳波記録とを同期させる必要がある。この際の測定機器の設定がまだ完了していない点が次の課題となる。この点については、同期測定が可能な機器を購入することで対応が可能となると考えている。以上のことより、研究遂行における課題はあるものの、最終年度中には当初の予定していた実験が終了できる見通しができているため、おおむね順調に進展していると考える。ニューロリハビリテーションすでに測定課題の検討を行うための実験は終えているため、課題は決定できている。今後は測定に必要な機器のセットアップをまずは整えていく。これには新たに同期測定が可能な測定機器の購入を検討している。これにより必要な測定条件を満たすことができる予定である。また、複数のモダリティー刺激を用いる今後の測定には脳磁計を用いて実施する。

機器のセットアップが整い次第、順次被験者を募って記録、解析を進めていく予定。平成27年中には記録、解析を終えられる予定。研究遂行には、測定に用いる刺激と脳活動記録は同期させる必要がある。しかし、この際の測定機器の設定が完了しておらず、機器の選定を含め購入が行えなかったため。測定刺激と脳活動記録を同期させるために必要な測定機器の購入に充てる。
脳の機能単位的構造,特にそのニューロン連絡の形態学的解析

1.グルタミン酸作動性ニューロン系の免疫組織化学的解析(1)グルタミン酸作動性ニューロンの大脳皮質および線条体における分布を,グルタミナーゼ単クローン抗体を用いて,免疫組織化学的に調べた(ラット)。大脳新皮質の錐体細胞がグルタミナーゼ様免疫活性を示すのに対して,非錐体細胞でグルタミナーゼ様免疫活性を示すものはほとんどなかった。線条体ではマトリックスよりもパッチにおいて強いグルタミナーゼ様免疫活性がみられた。また,大形のアセチルコリン作動性ニューロンと中形の非アセチルコリン作動性ニューロンがグルタミナーゼ様免疫活性を示した。(2)代謝調節型グルタミン酸受容体のmRNAの脳内分布をインサイチュハイブリダイゼーションによって調べた(ラット)。代謝調節型グルタミン酸受容体1型のmRNAが強く発現するのは小脳のプルキンエ細胞,嗅球の僧帽細胞と房飾細胞,海馬・中隔外側核・視床・淡蒼球・脚内核・腹側淡蒼球・大細胞性視索前域核・黒質・背側蝸牛核などのニューロンであった。また,代謝調節型グルタミン酸受容体2型のmRNAが強く発現するのは小脳のゴルジ細胞のほか,副嗅球の僧帽細胞,前嗅核外側部のニューロン,内嗅領皮質や海馬台傍皮質の錐体細胞であった。2.大脳基底核系のニューロン連絡の解析扁桃体中心核が淡蒼球と黒質緻密部に直接投射することを発見した(ネコ)。また,小脳に軸索を送っている腹側被蓋野ニューロンのうち,ドパミン作動性のものが小脳皮質に軸索を送るのに対して,非ドパミン作動性のものは小脳核に軸索を送ることを発見した。(ラット)。(ラット)。1.線条体斑状構造(PatchとMatrix)の免疫組織化学的解析ラット線条体の斑状構造を,グルタミナ-ゼ単クロ-ン抗体を用いて,免疫組織化学的に分析した。グルタミナ-ゼ免疫活性は線条体全域のニュ-ロピルに分布していたが,特に島状の部位に強く認められた。この部位は,アセチルコリン合成酵素の免疫活性が弱い部位に一致しており,Patchに相当すると考えられる。さらに,破壊実験を組合せることによって,次のような結論を得た。線条体のPatchは線条体内部のグルタミン酸作動性ニュ-ロンとGABA作動性ニュ-ロンの支配を強く受ける。これに対して,線条体のMatrixは大脳皮質に由来するグルタミン酸作動性投射線維の支配を強く受けるほか,線条体内部のアセチルコリン作動性ニュ-ロンに由来する入力線維の支配をも強く受ける。2.大脳皮質から孤束核への局在投射の解析一次内臓性入力線維を受ける孤束核について,大脳皮質からの局在投射を標識法を用いてネコについて検討した。眼窩回皮質に由来する投射線維は孤束核の吻側3分の2に分布し,辺縁下皮質と前シルヴィウス回皮質に由来する投射線維は孤束核の全域に分布する。3.三叉神経感覚核群に分布するCGRP線維とSP線維の解析ネコの三叉神経感覚核群に分布するCGRP免疫活性陽性線維とSP免疫活性陽性線維を免疫組織化学的に分析した。三叉神経感覚核群に分布するCGRP線維はすべてSP免疫活性を示し,三叉神経節およびC1C3後根神経節に由来する一次入力線維である。一方,三叉神経感覚核に分布するSP線維のなかにはCGRP免疫活性を示さないものがあり,これらは中枢神経系内にその起始を持つ。1.ラットの黒質外側部のニュ-ロンのなかには,下丘皮殻領域に軸索を送るものがあること,また,これらのニュ-ロンが非ド-

パミン作動性であることを,標識法と免疫組織化学的方法の併用によって証明した。2.ネコの淡蒼球のニュ-ロンのなかには,扁桃体外側核に軸索を送るものがあること,また,これらのニュ-ロンがアセチルコリン作動性であることを,標識法と免疫組織化学的方法の併用により証明した。3.ネコの淡蒼球ニュ-ロンのなかには,脚周囲核,下丘腕核,下丘皮殻領域,楔状核などに軸索を送るものがあること,また,これらが非アセチルコリン作動性であることを,標識法と免疫組織化学的方法の併用によって証明した。4.ラット上丘淡層から外側膝状体背側核に投射するニュ-ロンのなかに,P物質樣免疫活性を示すもの,VIP樣免疫活性を示すもの,CCK樣免疫活性を示すものなどが存在すること,また,これらのペプチドニュ-ロンがおそらくW系に属する投射系であることを,標識法と免疫組織化学的方法の併用により検証した。5.グルタミナ-ゼの不可逆性抑制物質であるDONをラットの側脳室に注入すると,海馬,視床,視床下部,中脳中心灰白質のほか,脳幹・小脳・脊髄の多くの部位において,ニュ-ロピルと神経細胞体の両方でグルタミナ-ゼ樣免疫活性が増強することを、免疫組織化学法によって観察した。6.ネコの腹側海馬体の海馬台錐体細胞が,前頭葉内側面の辺縁系領域のほか,前嗅核,側坐核吻側部,嗅結節内側部などに軸索を送ること,また,腹側海馬体海馬台錐体細胞より前頭葉内側面辺縁系領域への投射には部位対応配列がみられることを,標識法により証明した。1.グルタミン酸作動性ニューロン系の免疫組織化学的解析(1)グルタミン酸作動性ニューロンの大脳皮質および線条体における分布を、グルタミナーゼ単クローン抗体を用いて、免疫組織化学的に調べた(ラット)。大脳新皮質の錐体細胞がグルタミナーゼ様免疫活性を示すのに対して、非錐体細胞でグルタミナーゼ様免疫活性を示すものはほとんどなかった。線条体ではマトリックスよりもバッチにおいて強いグルタミナーゼ様免疫活性がみられた。また、大形のアセチルコリン作動性ニューロンと中形の非アセチルコリン作動性ニューロンがグルタミナーゼ様免疫活性を示した。(2)代謝調節型グルタミン酸受容体のmRNAの脳内分布をインサイチュハイブリダイゼーションによって調べた(ラット)。代謝調節型グルタミン酸受容体1型のmRNAが強く発現するのは小脳のプルキンエ細胞、嗅球の僧帽細胞と房飾細胞、海馬・中隔外側核・視床・淡蒼球・脚内核・腹側淡蒼球・大細胞性視索前域核・黒質・背側蝸牛核などのニューロンであった。また、代謝調節型グルタミン酸受容体2型のmRNAが強く発現するのは小脳のゴルジ細胞のほか、副嗅球の僧帽細胞、前嗅核外側部のニューロン、内嗅領皮質や海馬台傍皮質の錐体細胞であった。2.大脳基底核系のニューロン連絡の解析扁桃体中心核が淡蒼球と黒質緻密部に直接投射することを発見した(ネコ)。また、小脳に軸索を送っている腹側被蓋野ニューロンのうち、ドパミン作動性のものが小脳皮質に軸索を送るのに対して、非ドパミン作動性のものは小脳核に軸索を送ることを発見した(ラット)。
初期視覚系のメカニズムを取り入れた多機能型特徴抽出ネットワークの開発

初期視覚の最終段である大脳皮質第一次視覚野単純型細胞の空間周波数解析,運動速度検出の機能を取り入れて,パターンの方位と周波数を検出するための特徴抽出ネットワーク,および動くパターンの運動速度を検出するための特徴抽出ネットワークを開発した.1.昨年度までに開発した1次元の単純型細胞モデルを,画像に適用できるように2次元に拡張し,さらに高速処理のための機能の簡単化を行った.得られたモデル(以降,Sユニットと呼ぶ)の2次元パターンに対する方位選択性,周波数選択性をシミュレーションにより解析した.2. Sユニットを用いて特徴抽出ネットワークを開発した.つまり,顔画像中の目の領域の空間周波数帯域を中心周波数とするSユニットから興奮性の入力を受け,低い中心周波数のSユニットから抑制性の入力を受けるという目の領域抽出ネットワークである.本ネットワークは異なる周波数,方位のSユニットを組み合わせて用いており,パターンの方位と周波数を同時に検出する.75人の顔画像を用いたシミュレーション実験によって,顔の大きさや向きにロバストな目の領域抽出が実現できることが示された.3.既に開発した1次元の運動速度を検出するモデルをSユニットを用いて画像に適用できるように拡張した.4.同一位置に受容野を有し,異なる位相のSユニットの時間的な応答パターンを見ることによって運動速度を検出するネットワークを開発した.シミュレーション実験により正確な速度検出が実現できることが示された.また,中心周波数の異なるネットワークを組み合わせて用いることにより,入力の周波数に依存しない速度検出ができることが示された.初期視覚の最終段である大脳皮質第一次視覚野単純型細胞の空間周波数解析,運動速度検出の機能を取り入れて,パターンの方位と周波数を検出するための特徴抽出ネットワーク,および動くパターンの運動速度を検出するための特徴抽出ネットワークを開発した.1.昨年度までに開発した1次元の単純型細胞モデルを,画像に適用できるように2次元に拡張し,さらに高速処理のための機能の簡単化を行った.得られたモデル(以降,Sユニットと呼ぶ)の2次元パターンに対する方位選択性,周波数選択性をシミュレーションにより解析した.2. Sユニットを用いて特徴抽出ネットワークを開発した.つまり,顔画像中の目の領域の空間周波数帯域を中心周波数とするSユニットから興奮性の入力を受け,低い中心周波数のSユニットから抑制性の入力を受けるという目の領域抽出ネットワークである.本ネットワークは異なる周波数,方位のSユニットを組み合わせて用いており,パターンの方位と周波数を同時に検出する.75人の顔画像を用いたシミュレーション実験によって,顔の大きさや向きにロバストな目の領域抽出が実現できることが示された.3.既に開発した1次元の運動速度を検出するモデルをSユニットを用いて画像に適用できるように拡張した.4.同一位置に受容野を有し,異なる位相のSユニットの時間的な応答パターンを見ることによって運動速度を検出するネットワークを開発した.シミュレーション実験により正確な速度検出が実現できることが示された.また,中心周波数の異なるネットワークを組み合わせて用いることにより,入力の周波数に依存しない速度検出ができることが示された.
遠隔利用を前提としたCALL外国語教材の開発および適用についての研究

初年度は,これまで作成してきたCALL教材の改良をおしすすめ,ドイツ語オンライン検索システム(通称「独辞郎」)の拡充,WEB上での練習問題形式を工夫し,動画や音声データとの連動を試みた.また,講演者を招き,OPACを利用した外国語教材の利用法やPCカメラとインターネットによるライヴ授業の可能性を模索した.その結果,千葉と広島で共通のサーバを立ち上げ,OPACのLinux版であるTerraというソフトを導入して作成した外国語教材の運用試験の開始,およびアップル社のiSightとiChat(音声動画通信システム)を用いた遠隔地授業の試みを実施することを決定し,そのための準備を行った.次年度には,これら2つの試みを実施することで,以下のような成果が得られた.1.WEB上の教材により,学習者それぞれの誤答内容が把握でき,即座に対面授業の改善に役立ったこと.2.WEB上の動画や音声データを利用した自習促進により,週1回の限られた対面授業でも学習者一人ひとりの練習時間の向上をはかれたこと.3.学習者の学習履歴のデータ管理(正答率,正答分布,誤答内容,解答回数等)とアンケートの実施により,外国語教育の改善をより客観的にはかれたこと.4.PCを利用した遠隔地コミュニケーション授業により,学習者自身が会話内容について熟考し,聞き取りに集中することで,外国語学習に対するモティヴェーションが高まったこと.5.音声動画通信システムを利用した国外の大学との交換授業を実現させることは時差やカリキュラムの違いなどから困難であったが,技術的な問題はほとんどないことを確認した.以上の成果を受けて,本研究は広く協力者を募りながらCALL教材の更なる拡充と対面授業への積極的な活用を行い,全国的・国際的な場で更なる展開を予定するものである.初年度は,これまで作成してきたCALL教材の改良をおしすすめ,ドイツ語オンライン検索システム(通称「独辞郎」)の拡充,WEB上での練習問題形式を工夫し,動画や音声データとの連動を試みた.また,講演者を招き,OPACを利用した外国語教材の利用法やPCカメラとインターネットによるライヴ授業の可能性を模索した.その結果,千葉と広島で共通のサーバを立ち上げ,OPACのLinux版であるTerraというソフトを導入して作成した外国語教材の運用試験の開始,およびアップル社のiSightとiChat(音声動画通信システム)を用いた遠隔地授業の試みを実施することを決定し,そのための準備を行った.次年度には,これら2つの試みを実施することで,以下のような成果が得られた.1.WEB上の教材により,学習者それぞれの誤答内容が把握でき,即座に対面授業の改善に役立ったこと.2.WEB上の動画や音声データを利用した自習促進により,週1回の限られた対面授業でも学習者一人ひとりの練習時間の向上をはかれたこと.3.学習者の学習履歴のデータ管理(正答率,正答分布,誤答内容,解答回数等)とアンケートの実施により,外国語教育の改善をより客観的にはかれたこと.4.PCを利用した遠隔地コミュニケーション授業により,学習者自身が会話内容について熟考し,聞き取りに集中することで,外国語学習に対するモティヴェーションが高まったこと.5.音声動画通信システムを利用した国外の大学との交換授業を実現させることは時差やカリキュラムの違いなどから困難であったが,技術的な問題はほとんどないことを確認した.以上の成果を受けて,本研究は広く協力者を募りながらCALL教材の更なる拡充と対面授業への積極的な活用を行い,全国的・国際的な場で更なる展開を予定するものである.本年度はまず、「授業外での学習者の自習を助けるしくみとしての遠隔地教育システムの開発」のため、これまでに千葉大学と広島大学で作成したCALL教材の遠隔地教育への利用上の問題点を洗い出すことから始めた。そのために、互いの大学に一度づつ出向き、各キャンパスにおけるコンピュータ端末利用の可能性と教材の問題点を洗い出した。その結果、端末利用に関してはセキュリティ問題の克服が第一課題であること。教材に関しては、独語・仏語とも語彙、および表現のデータベース拡充、それに基づいた文法解説、練習問題等の作成が課題となった。文法解説に関しては、これまでに作成した教材を改良し、それと並行して視聴覚データは当該言語の現地に赴き収集した。これらの作業を10月までに終え、翌月からデータベース構築とセキュリティ問題克服の検討に取り掛かった。この二つの作業を円滑に行うため、11月14日に第1回ワークショップ(「外国語教育とコンピュータ」)を千葉大学で開催した。平手智彦(仏語)と岩崎克己(独語)が現在までの研究報告を行い、特別講演者として大久保政憲助教授(千葉工業大学)と宮本博幸教授(千葉工業大学)を招き、それぞれ「OPACを利用した外国語教育の可能性」、「フランスと日本における産学協同研究交流」に関する知見を伺った。その結果、両大学に、同一機種のサーバを設け、OPAC (WEBオンライントレーニングシステム)のLinux版であるTERRAというシステムを導入し、遠隔地教育システムの実地テストを開始することになった。現在、遠隔システム管理、参加者の学習実験、ハッキングの回避レベル等の実験データを蓄積している段階である。本年度は、以下の二つの手段により研究実施計画に即した実験を実施した。一つは、前年度に導入したTERRAによる遠隔地教育の実践。もう一つは、音声動画通信ソフトiChat(アップル社)を用いた遠隔地教育の実験である。Web対応プログラムによる学習実験においては、選択・記述問題を基本に音声と映像の利用を試みた。このことは次の三点にまとめられる。

1)対面授業を補い、その授業の予習・復習を学習者に提供するシステムの構築・利用。2)学習者の学習履歴等データの分析(再利用方法と利用端末の検討)。3)インターネットを利用した語学試験の実施。この結果、広島と千葉の両大学間での相互利用が可能となり、多くの学生たちの積極的な参加が得られた。また、授業の相互乗り入れを可能とするため、両大学共通のドイツ語データ・ベース(ドイツ語例文オンライン検索システム:通称「独辞朗」)を構築し、遠隔地からの利用を可能とした。次に、映像通信による相互コミュニケーション授業に関しては、国内の両大学間および海外在住学生との実験を実施し、音声、映像共に遠隔地からの授業参加が可能であることを確認した。外国大学との授業の相互乗り入れに関しては、ネットワークセキュリティや時差の問題などから実現されなかったが、セキュリティー管理やカリキュラムの違い、時差の問題の解消方法など、具体的に解決すべき問題を確認できたことは大きな成果であったといえる。本研究の結果、通常授業へのTERRAの正式導入のめどが立ち、平成17年度から両大学で活用する。また、「独辞朗」については今後ともデータを国内外の諸大学の研究者に開放し、共同で拡充していき(一部は実行済)、学生による学習データの再利用に関しては、PC以外の端末による実験を継続する。このように本計画研究の成果は、広く協力者を募りながら、全国的・国際的な場でさらなる展開を見せることが期待される。
視覚障害児童のための絵本開発と手作り絵本による脳力開発

調査・研究データから得られた知見と検証結果から、絵本における触覚的要素を洗練させながら絵本開発を行った。素材を吟味することも重要であったが、加工技術にも着目し、半導体レーザーカッターなども導入した。さらに、視覚障害者だけでなく、多くの人々が楽しめるインタラクティブな要素を取り入れるため、特殊光による展示などの工夫も行った。手作り絵本による能力開発については、臨床発達心理士や美術館学芸員、手作り絵本作家、教育関係者などの様々な方々の協力を得ることによって手作り絵本によるコミュニケーションの広がりや多方面に及ぶ教育的効果を確認し、1冊の本として『手作り絵本SMILE』にまとめることができた。当該年度は本事業の1年目にあたり、視覚障害児童の絵本への関わりについての調査と国内外で発表・出版されているユニバーサルデザイン絵本の動向を調査した。また、ユニバーサル絵本の普及活動にも目を向け、その社会的効果とさらなる活動の可能性の在処を探り、関東、関西、北陸などの関連施設(こども図書館や視覚障害センターなど)を訪問し、データ収集を行った。各地域で視覚障害の子どものための絵本収集や公開が試みられているが、まだまだ充実した質、量に達しているとは言いがたい現状が見えてきた。点字絵本、さわる絵本、布の絵本、音声付き絵本、香る絵本、認知特性に配慮した絵本などさまざまな手段によって工夫された絵本が存在するが、対象となる視覚障害の子どもたちが少ない割にコストがかかるため、出版・流通・販売において大きな障壁が生まれているのが現状である。今年度行った調査によって、どんな子どもでも楽しめるユニバーサル絵本開発の急務を確信した。また、並行して行っている手作り絵本の創造性開発の研究であるが、子どもたちが手で絵本を作る楽しみを通して、思考力、独創性、自主性、分析力などの大切な脳力(ものづくり力)をいかに伸ばすことができるのか、手作り絵本ワークショップを通して考察を行ったが、次年度以降も引き続きその効果について考察を深めていく予定である。手先の巧緻性による脳への影響は明らかであり、これら手作り絵本の創造性開発のさまざまな効果について、現在、出版社と企画立案中で、次年度以降に1冊の本として出版する予定である。当該年度は本事業の2年目にあたり、初年度に行った調査・研究データをもとにして、視覚障害者が必要とする絵本はどのような形が望ましいのか、実際にユニバーサルデザイン絵本を試作することにまず焦点をあてた。さらに初年度に引き続き、手作り絵本の創造性への効果をまとめ、平成28年度に朝倉書店から出版予定の「手作り絵本SMILE」の編集執筆活動も精力的に行った。ユニバーサルデザイン絵本を試作するにあたり、絵本の制作に必要な材料・素材を考慮しながら、絵本の触覚的な表現性の可能性を模索した。メディア・アートなどで盛んに使われるインタラクティブ・アートの双方性芸術や対話形芸術を参考に、作り手と受け手の双方が作品と関わり合うことで成立する芸術をユニバーサルデザイン絵本で表現できる材料・素材の面から探り出してみた。具体的にはスナップやボタン、マジックテープなどを使用し、指先を使いながら絵本に入り込める楽しさをユニバーサル絵本に盛り込んだ。またマジックテープを剥がすときの音など、子どもの聴覚を刺激することも絵本のなかに盛り込んでみた。障害を持つ子どもも持たない子どもも、布の持つあたたかさや柔らかさによって情緒の安定や創造力の膨らみにもなり、楽しみながら指先の機能発達を促すことが確認できた。また聴覚をも刺激することで脳の活性化につながることも絵本の試作を通して確認できた。これら試作した一部のユニバーサルデザイン絵本の作品は、平成27年度韓国基礎造形学会国際大会に出品し、学会誌に掲載された。初年度の調査研究をもとに事業2年目の目標としていたユニバーサルデザイン絵本を実際に試作し、国際学会でその試作した作品の一部を発表して、海外の研究者にもユニバーサルデザイン絵本の存在を認知してもらえた。手作り絵本の脳力開発に関しては、平成28年度出版予定(朝倉書店)の『手作り絵本SMILE』の編者として、手作り絵本に関わる関係者から貴重な原稿をいただき、また自らも執筆しながら取り纏め作業を出版社と精力的に行った。当該年度は本事業の最終年度にあたる3年目であるが、昨年度までに行った調査・研究データを基に視覚障害者が求める絵本はどのような媒体の可能性があるのかをさらに深めて考察していった。昨年度までの検証で得た手法、つまり材料や素材を考慮しながら、触覚的な表現性を絵本に盛り込みながら制作し、メディア・アートで頻繁に用いられるインタラクティブな双方性芸術や対話型芸術の要素を作品に加えて表現した。視覚障害者だけでなく、多くの人々が楽しめるユニバーサルデザインとしての絵本のあり方についてさらに突き詰めて制作を行った。検証した作品は、全国美術公募展覧会である第66回モダンアート展に『蜃気楼(Blind picture books)』として出品し、数多くの方々にご覧いただき好評を博したところである。この作品は、4月に東京都美術館、6月に愛知県美術館、7月に京都市美術館にて巡回展示となり、三都市で研究成果を公表することができた。手作り絵本の創造的な魅力について、多分野のさまざまな方々に執筆を依頼をして、1冊の本にまとめようとした『手作り絵本SMILE』であるが、編集作業に時間を要してしまい、平成28年度出版予定であったが、未だ出版できていない。今後、精力的に編集作業をすすめ、平成29年度中に出版できるよう編集部と作業を進めているところである。絵本とアートの関わりについて、11月に国際的に著名な絵本作家を招いた国際シンポジウムのシンポジストとして登壇した。

ポーランドやリトアニアを代表する国際的絵本作家スタシス・エイドリゲーヴィチュス氏を招いた国際シンポジウムにおいて、スタシス氏による手作りの絵本の創作的魅力について、独自の視点からシンポジストとして意見を述べ反響を得た。事業2年目までの成果をもとにしながら、ユニバーサルデザイン絵本の表現的な可能性についてさらに探求を行い、全国美術公募展覧会に出品し、三都市の多くの方々に研究成果を公表することができた。作り手と受け手の双方が作品と関わり、コミュニケーションが生まれる絵本という媒体の奥行きの深さについて、ユニバーサルデザイン絵本の視点から問いかけることができたことは、順調に研究が進められた点として挙げられる。職場異動という研究環境の大きな変化があったため、平成28年度出版予定としていた『手作り絵本SMILE』の出版が大幅に遅れている。今後は編集作業に力を注ぎ、手作り絵本の創造的な意義についてまとめた本事業の集大成となるこの本を平成29年度に出版したいと考えている。当該年度は本事業の4年目にあたり、これまでの調査・研究データを基に研究成果の取り纏めを行った。これまでに得られた知見と検証結果から材料や素材をさらに吟味して、絵本における触覚的要素をさらに洗練させて絵本を開発した。また、昨年度と同様に視覚障がい者だけでなく、多くの人々が楽しめるインタラクティブな双方向芸術や対話型芸術の要素を加えた展示を行うため、特殊光を用いた立体作品と組み合わせる試みを行った。制作した絵本と立体作品は、全国美術公募展覧会『第67回モダンアート展』に「蜃気楼(Blind picture books No.2)」として出品し、多数の美術愛好者や一般の方々から好評を得た。出品作品は、4月に東京都美術館、7月に奈良県文化会館にて展示し、首都圏ばかりでなく地方都市でも研究成果を公表することができた。手作り絵本の脳力開発であるが、手作り絵本に関係する多方面の方々に執筆をお願いして編集を進めてきた『手作り絵本SMILE』を10月に刊行した。本書の中で手作り絵本を作る喜びと手作り絵本を作るという行為の先に見えてくるさまざまな可能性について紹介することができた。それは、多くの教育的効果や手作り絵本が繋げるコミニュケーションの広がりや社会的弱者に寄り添う手作り絵本の存在など多様な世界であった。本書が、手作り絵本の脳力開発に関して様々な方々が議論するための里程標を担う1冊の本になったと確信している。5月開催の第20回絵本学会大会では、大会テーマ「絵本と絵本学の今、そして未来へ」として、ラウンドテーブル「絵本の創作その現在と未来」が企画され、そのコーディネーターとして、ベテラン絵本作家と新人絵本作家から創作活動の考え方の相違点や同意点などを導き出すことができた。また、12月には絵本学会フォーラム「ブルーノ・ムナーリ絵本と美術教育」を企画することができた。調査・研究データから得られた知見と検証結果から、絵本における触覚的要素を洗練させながら絵本開発を行った。素材を吟味することも重要であったが、加工技術にも着目し、半導体レーザーカッターなども導入した。
成長・加齢・歯牙喪失に伴う顎骨の構造変化の解析-μCTによる立体構築と解析-

骨は、ダイナミックな組織で、力学的環境に対応しリモデリングされている。歯が植立している顎骨は、筋を介してのみではなく、歯を介しての咬合力が直接的に骨内部にまで負荷されると言う力学的特徴を有している。このため、顎骨は歯を失うと外部形態と共に内部構造に大きな変化がみられる。これまで、骨の内部構造を観察する際には、樹脂などに包埋した後、薄切切片を作成し、2次元的に解析するのが通法であった。しかし、この方法では観察部位に対して破壊的であること、切断面以外の視点からの観察および立体像の観察ができないなどの欠点があった。ところが近年、これら欠点をカバーし、微細内部構造の観察に適した極微小焦点X線CT装置(μCT)が開発され、当大学に設置された。これを契機にμCTを用いて顎骨の内部構造を立体的に観察することを試みた。試料は有歯顎および無歯顎の下顎骨とし、撮影データから専用プログラムにより二次元スライス画像データを取得し、その後、三次元像を再構築した。その結果、有歯顎の下顎体内部は、歯槽部において歯を取り囲むように水平に配列する海綿質骨梁を観察することができた。しかし、基底部の骨梁の分布は疎であった。これまでの二次元的な観察では、骨梁は棒状、点状に観察されるのみであったが、立体的に観察するとこれらの他、板状の骨梁が多くみられた。一方歯槽部の吸収が進行した無歯顎下顎体部では、内部全体に細かい不規則な走行を呈する海綿質骨梁が比較的均一に多数みられた。この骨梁は有歯顎で観察された様な板状を呈するものは少数であり、ほとんどが棒状であった。この所見は、無歯顎になると顎骨内部に加わる咬合力が減少することに伴い、海綿質骨梁に吸収が起こり徐々に連続性が絶たれた結果であると考える。顎骨の形態、特に内部構造に関する研究は国内外を問わず広く行われており、顎骨には加齢に伴う形態変化以上に歯牙の有無による大きな形態の差が生じることが分かっている。これまで、骨の内部構造を観察する際には、樹脂などに包埋した後、薄切切片を作成し2次元的に解析するのが一般的であった。しかし、この方法では、観察部位に対して破壊的である、切断面以外の視点から観察できない、立体的な像を観察できない、等の欠点であった。そこで、(1)観察部位に対して非破壊的で、(2)任意の視点から観察が可能、(3)立体的に観察できる、という条件で方法を模索した。通常、この条件を満たすのはQCTであるが、一般の臨床で用いられるCTは解像度が低いため、複雑微小な構造を呈する骨梁の解析には不適である。そこで、極微小焦点X線管球(申請設備)および高解像度CCDカメラを装備し、骨梁の微細構造を再現・計測するのに適した極微小焦点X線CT装置を製作した。この装置を用いて、健全な歯列を有する成人および小児の下顎骨を撮影し、内部の骨梁を3次元的に再構築し、複数の断面で観察した。解像度は、倍率2.5倍で撮影した場合で25μm程度であった。立体構築像を観察すると、皮質骨の厚みの部位による違いや成人と小児の違い、骨梁の走行方向や幅の部位による違いや成人と小児の違いを区別することができた。また、従来の2次元的観察ではロッド状に見えた骨梁でも、立体的に見るとプレート状を呈するものが数多く観察された。

このように、μCT装置を用いることで、骨の内部構造を非破壊的に、任意の視点から、立体的に観察することができた。定量的解析用の画像データを出力できるmicro-CT装置(既設設備)を用いて,顎骨と歯牙の内部構造を観察した。試料は有歯顎及び無歯顎の乾燥成人下顎骨及び抜去歯牙を用いた。画像データの取得には極微小焦点X線管球を装備し,解像度の高い撮影が可能なmicro-CT装置を用いた。撮影データからFiltered Back Projection法を用いた専用プログラム(科学研究費で購入)によりスライス画像データ(2D画像)を取得し,Volume Rendering法を用いて立体像(3D画像)を生成した。μCT装置を用いることで,顎骨の内部構造を非破壊的に,任意の複数の視点から,立体的に観察することができた。また,一般の臨床で用いられるCT装置と比較すると,解像度の高い明瞭な断層像を得ることができた。下顎骨の内部構造を観察すると,有歯顎では歯槽部で歯槽を取り囲むような比較的しっかりとした骨梁が密に走行し,基底部における骨梁は疎であった。これまでの2次元的な観察では棒状に観察されるのみであった骨梁も,立体的に観察すると棒状のみでなく板状を呈するものも多数存在することが観察された。それに対し,歯槽部の吸収が進行した無歯顎では,下顎管を中心とする基底部付近に細くて不規則な骨梁が形成されている像が観察された。歯牙については,非破壊的にエナメル質や歯髄腔の形態を立体的に観察することができた。全体を遠心舌側寄りの視点から観察した像に近遠心方向のカット面を設定するとエナメル質の断面を観察することができた。透明度を高く設定したデータと重ねることにより,全体像の中での歯髄腔の形態を透視像として観察することができた。抽出された歯髄腔形態を見ると,各咬頭へ向かう髄室角や近心頬側根の分岐根管も再現された。歯牙全体の体積に対するエナメル質,歯髄腔の占める割合を定量的に測定することができた。顎骨の形態と内部構造に関しての研究は、これまでに多くの研究者によりなされており、加齢に伴い構造に変化が生じることが報告されている。しかし、歯が植立している顎骨は、加齢に伴う構造変化以上に歯の有無による変化の方が大きいことがわかっている。これまで、骨の内部構造を観察する際には、樹脂などに包埋した後、薄切切片を作製し、2次元的に解析するのが通法であった。しかし、この方法では観察部位に対して破壊的であると共に、切断面以外からの視点およぴ立体像の観察、定量的形態計測ができないなどの欠点があった。そこで、今回開発した定量的解析用の画像データを出方できるμCT装置を用いて、顎骨の内部構造を観察した。試料は有歯顎およぴ無歯顎の下顎骨とし、撮影データからFiltered Back Projection法を用いた専用プログラムによりスライス画像データ(2D画像)を取得し、Volume Rendering法を用いて立体像(3D画像)を構築した。その結果、有歯顎の下顎体内部は、歯槽部において歯を取り囲むように水平に配列する比較的しっかりとした骨梁を観察することができた。しかし、下顎管を中心とした基底部の骨梁の分布は疎であった。これまでの二次元的な観察では、骨梁は棒状あるいは点状に観察されるのみであったが、立体的に観察するとこれらの他、板状の骨梁が多く観察された。一方、歯槽部の吸収が進行した無歯顎下顎体部では、歯槽部には明瞭な骨梁は少数みるのみであったが、基底部には下顎管の周囲に細くて不規則に走行する骨梁が多数観察された。この骨梁は、板状を呈するものは少数であり、ほとんどが棒状であった。