hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
噴流のマイクロ化による熱流動特性の遷移に関する実験的研究

マイクロスケールにおいては,流体が連続体であると仮定して展開されてきた既存のマクロスケールの伝熱技術をそのままで適用することはできない.マクロスケールにおいて高効率冷却法としてしばしば利用される噴流においても,それがマイクロ化した場合には特別な注意を要する可能性がある.本研究はマイクロ衝突噴流によるピンポイント冷却を念頭に置いたマイクロ噴流を取り上げ,それに及ぼす流体の圧縮性,希薄性の影響を実験的ならびに数値解析的に明らかにすることを目的とする.ステンレス製キャピラリーチューブ,単結晶シリコンエッチング板,ステンレス製極薄膜に放電加工したもの等を利用して,流れ方向長さや断面形状,断面水力直径の異なる噴流ノズルを製作した。製作に際しては,とくに切削端面やその近傍の流路形状の変形,削りくずの付着などを顕微鏡で検査し,その中から実験に適する噴流ノズルを選別した.また,精密調圧器,微差圧計を流路に組み込んで実験装置を完成させた.作動流体は窒素,アルゴン,ヘリウムである.ノズル前後の圧力比を変化させてノズル通過流量および壁面摩擦係数を測定し,マクロスケールの噴流ノズルを用いた場合の結果と比較した.一般的性質は前年度までに得られているが,ノズルの種類,特にノズルの流れ方向長さが結果に与える影響は大きく,また長いノズルの場合には同程度の長さであっても必ずしも実験結果が一致しないなどの現象が見られた.ノズル内壁面の表面粗さが一因であるとの予想から,シリコン基板にドライエッチングを複数回行うことにより,チャネル底面に規則的な凹凸面をもつマイクロ流路を作成し,凹凸が流動場に与える影響について検討した.その結果,通常スケールでは流れに影響を与えないと言われている条件(レイノルズ数,相対粗さ)であっても,マイクロスケールではその影響が顕著に現れ,凹凸部高さの増大と共に摩擦定数も大きくなることなどが明らかになった.流体が連続体であると仮定して展開されてきた既存のマクロスケール伝熱技術がそのままでは適用できなくなるマイクロスケール流れの例として,マイクロ衝突噴流によるピンポイント冷却を念頭に置いたマイクロ噴流を取り上げ,それに及ぼす圧縮性,希薄性の影響を実験的ならびに数値解析的に調べた.本年度はマイクロ噴流実現のために,ステンレス製キャピラリーチューブ,単結晶シリコンエッチング板,ステンレス製極薄膜を利用して長さの異なる噴流ノズル(水力直径:10100μm程度)を製作した.製作に際しては,とくに切削端面やその近傍の流路形状の変形,削りくずの付着などを顕微鏡で検査し,その中から最適な噴流ノズルを選別した.また,精密調圧器,微差圧計を流路に組み込んで実験装置を完成させた.なお,作動流体には不活性気体である窒素,アルゴン,ヘリウムを用いた.実験ではノズル前後の圧力比を変化させてノズル通過流量およぴ壁面摩擦係数を測定し,通常の大きさの噴流ノズルを用いた場合の結果と比較した.一方,内部流の場合には他の研究者らも報告している壁面での滑り効果,あるいはノズル内流れの閉塞(チョーキング)現象を考慮し,上述の実験条件に対応させた定常二次元数値解析を行い,実験結果の妥当性を検討した.温度場については,まだ実験は行っていないものの,数値解析を実行し,粘性消散や可逆仕事の影響について考察を加えた.その際,温度の境界条件については小寸法化によるスケール効果から熱伝導の影響が大きくなり,断熱条件が必ずしも適当ではないことを明らかにした.計算結果として,圧縮性の影響は無視できず,ノズル入り口からノズル内流路沿いに下流に向かって流速の増加が著しいこと,ノズル断面内流速の分布形状が放物型から次第に平坦化すること,粘性消散の影響のために壁近傍で流体温度が比較的高くなること,などが分かった.マイクロスケールにおいては,流体が連続体であると仮定して展開されてきた既存のマクロスケールの伝熱技術をそのままで適用することはできない.マクロスケールにおいて高効率冷却法としてしばしば利用される噴流においても,それがマイクロ化した場合には特別な注意を要する可能性がある.本研究はマイクロ衝突噴流によるピンポイント冷却を念頭に置いたマイクロ噴流を取り上げ,それに及ぼす流体の圧縮性,希薄性の影響を実験的ならびに数値解析的に明らかにすることを目的とする.ステンレス製キャピラリーチューブ,単結晶シリコンエッチング板,ステンレス製極薄膜に放電加工したもの等を利用して,流れ方向長さや断面形状,断面水力直径の異なる噴流ノズルを製作した。製作に際しては,とくに切削端面やその近傍の流路形状の変形,削りくずの付着などを顕微鏡で検査し,その中から実験に適する噴流ノズルを選別した.また,精密調圧器,微差圧計を流路に組み込んで実験装置を完成させた.作動流体は窒素,アルゴン,ヘリウムである.ノズル前後の圧力比を変化させてノズル通過流量および壁面摩擦係数を測定し,マクロスケールの噴流ノズルを用いた場合の結果と比較した.一般的性質は前年度までに得られているが,ノズルの種類,特にノズルの流れ方向長さが結果に与える影響は大きく,また長いノズルの場合には同程度の長さであっても必ずしも実験結果が一致しないなどの現象が見られた.ノズル内壁面の表面粗さが一因であるとの予想から,シリコン基板にドライエッチングを複数回行うことにより,チャネル底面に規則的な凹凸面をもつマイクロ流路を作成し,凹凸が流動場に与える影響について検討した.その結果,通常スケールでは流れに影響を与えないと言われている条件(レイノルズ数,相対粗さ)であっても,マイクロスケールではその影響が顕著に現れ,凹凸部高さの増大と共に摩擦定数も大きくなることなどが明らかになった.
大脳皮質視覚野における長期増強の分子機構の解析

発達期の大脳皮質視覚野において興奮性シナプスが可塑的に変化することは良く知られている。最近、抑制性シナプスも可塑的に変化することを見いだし、本年度の研究では抑制性シナプス伝達の長期増強の特性をさらに解析した。生後20-30日のラット視覚野切片標本において、グルタミン酸受容体拮抗薬により興奮性シナプス伝達をブロックし、IV層の電気刺激によりV層細胞に引き起こされる単シナプス性抑制性シナプス後電位(IPSP)を細胞内記録した。このIPSPはGABA_A受容体性であった。IV層に50Hz,1秒間のテタヌス刺激を10秒間隔で10回加えて生じるIPSPの長期増強は海馬CAl領域の興奮性シナプス後電位(EPSP)の長期増強に類似した次の4つの性質を持っていた。1)長期増強はテタヌス刺激を加えた回路に特異的に起こる。2)繰り返しテタヌス刺激を加えると長期増強は飽和してそれ以上増大しなくなる。3)その発現には一定以上の強さのテタヌス刺激を加えなければならず、連合性を有する。4)弱いテタヌス刺激はしばしば短期増強を引き起こす。しかし、IPSPの長期増強には海馬CAlでのEPSPの長期増強と異なる性質も認められた。海馬CAlでのEPSPの長期増強の連合性がシナプス後細胞のNMDA受容体の膜電位依存性によるのに対して、IPSPの長期増強の発現はシナプス後細胞の膜電位に全く依存しなかった。また、CAlのEPSPに長期増強を引き起こすには数10Hzの高頻度刺激を加えなければならないが、IPSPの長期増強は数Hzから数10Hzにわたる広い範囲の周波数の刺激により引き起こすことができた。従って、抑制性シナプス伝達の長期増強は海馬CAlの興奮性シナプス伝達の長期増強にかなり類似した特性をもつが、興奮性シナプスの長期増強とはかなり異なる分子機構によるものと思われる。
グローバル化時代における「現代芸術」実践:芸術人類学の再検討

調査事例である中国・陝北地域の「剪紙」(切り紙)をめぐるアート・プロジェクトは従来、主に企画・展示主体である美術家の言説に添う形で、「現代芸術」の一実践として扱われてきた。これに対して本研究は、プロジェクト実施地での多様な参与者・非参与者の実践を対象に据え、「剪紙」というモノや行為自体に焦点をあてる。芸術(と呼ばれうる)実践が埋め込まれる文化・社会的文脈、芸術家以外の参与者の行為や思考等の分析を通して、より広い視角で「現代芸術」や手仕事の考察を目指す。本年度は調査事例の歴史的、社会文化的背景となる以下の二点について、当該地域の農村部でのフィールドワークを計二期、約半年間実施した。(A)「民間芸術」の土壌としての陝北地域の農村社会の暮らし、習俗や人々の思考、ハビトゥス等(B)1930年代以降、現代までの当該地域における「民間芸術」化活動(A)は主に、漢字文化圏における非識字者の口頭的・視覚造形的思考、作品制作過程にみる「人・もの・環境」のインタラクション等を分析した。研究結果の一部は、東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所の共同研究プロジェクト「『もの』の人類学的研究田もの、身体、環境のダイナミクス」にて口頭発表し、論文「中国・陝北の剪紙が現れるとき:かたちと言葉の物質性」(次年度公刊のプロジェクト成果論集に掲載予定)に著した。(B)については農民作家と地域内外の職業芸術家双方への聞き取り調査や創作活動の観察を通して、両者の相互影響や民間芸術の政治流用の歴史と、農民達の具体的な経験が交差する諸相を明らかにした。これは次年度の日本文化人類学会で発表を予定している。また、映像を用いた調査法研究の一環として、自らも民族誌的映像実践に取り組み、調査対象者と協働して映像作品を制作した。これは日本国内の私立博物館や市民活動の場で一般観覧者向けの上映会を開催し、合わせて研究成果の報告会を行った。本年度は主として、中国・陜西省の農村部を拠点としたフィールドワーク及び文献調査を計二期、約半年にわたって実施した。同時に映像を用いた人類学的調査法を中心に方法論や理論的枠組を検討し、これを活かして現在、調査対象者との協働で民族誌的映像作品を制作中である。本成果は次年度に国内外の学会やアウトリーチ活動において発表を予定している。調査事例である中国・陜北地域の「剪紙」(切り紙)をめぐるアート・プロジェクトは、これまで主に企画・展示主体である現代美術家側の言説に添う形で、「現代芸術」の一実践として扱われてきた。これに対して報告者は、プロジェクトの実施地に住む多様な参与者・非参与者を対象に調査を行う中で、「剪紙」というモノや行為そのものに着目し、それが当地の生活において有する意味や「芸術」化のプロセス等を明らかにしつつある。これは、芸術(と呼ばれうる)実践が埋め込まれている文化・社会的文脈、芸術家以外の参与者の行為や思考等を焦点化し、より広い視角から「現代芸術」やモノづくりを考察する試みとして位置づけられる。調査は具体的に以下のような領域に及ぶ。(A)「剪紙」等「民間芸術」が生み出される土壌としての陜北地域の農村社会特に横穴式伝統住居「窰洞」をめぐる生活や習俗、そこに通底する人々の思考や規範、ハビトゥス等(B)1970年代に始まる当該地域における「民間芸術」の振興活動農民作家と地域内外の職業芸術家との相補関係、民間芸術の政治的流用等の歴史背景(C)上記を土台に住民と芸術家が協働で取り組んでいる美術教育や博物館設立のプロジェクト本調査を通して本年度は、漢字文化圏における非識字者の口頭的・視覚造形的思考、作品制作における「人・もの・環境」のインタラクションの分析等に関して一定の研究結果を得た。これらは文化人類学のみならず中国美術史や芸術研究に関して重要な論点を提示するものとして、論文執筆予定である。

(B)については農民作家と地域内外の職業芸術家双方への聞き取り調査や創作活動の観察を通して、両者の相互影響や民間芸術の政治流用の歴史と、農民達の具体的な経験が交差する諸相を明らかにした。これは次年度の日本文化人類学会で発表を予定している。また、映像を用いた調査法研究の一環として、自らも民族誌的映像実践に取り組み、調査対象者と協働して映像作品を制作した。これは日本国内の私立博物館や市民活動の場で一般観覧者向けの上映会を開催し、合わせて研究成果の報告会を行った。
ミクロデータを利用した高齢世代の経済行動分析

本研究は、総務庁『全国消費実態調査』(以下『全消』と呼ぶ)を利用して、退職前後の経済状況に関する研究と、妻の雇用状態の相違が家計に及ぼす影響の分析を行った。まず退職前後の所得代替率を調べた。ここでは、代替率として退職前後の可処分所得比を計算すると、低所得階層と高所得階層は所得代替率が高く、第III5分位(単身者)ないし第IV5分位(夫婦)の所得代替率が低かった。次に公的年金の年間収入に対する割合(退職後)をみると、全体として60%前後であった。さらに資産所得の年間収入に占める割合を調べた(退職後)。それによると、単身者が17%、夫婦世帯が16%であった。この割合は所得が高いほど、高くなる傾向にある。資産所得の大小は退職後の生活にかなりの異質性をもたらしていると考えてよいだろう。定年後も働き続ける日本人は今のところ多い。60代後半になっても賃金を手にしている人が少なからずおり、年間収入に占める賃金の割合は単身者で20%、夫婦世帯で32%であった。次に、妻の雇用状態の相違が、家計への妻の経済的貢献および消費支出へ及ぼす影響を分析した。特に、世帯類型、居住地域、妻年齢階層を制約条件として、夫勤労者世帯における妻の雇用状態-職種と勤務形態-と家計実態の関係を検討した。世帯ごとの妻収入対夫収入比から妻の経済的貢献度の分布を考察すると、妻がパートタイムの場合には、妻経済貢献度が10%超20%以下に集中していた。フルタイムの職員の場合、妻経済貢献度が70%を越える世帯が約半数を占めた。夫収入と妻の雇用率の関係を5歳刻み毎の妻年齢別に検討した結果、再就職期を迎える30歳代後半から40歳代の層では他年齢層に比べ夫収入による妻雇用者率の差が大きかった。フルタイム就業はパートタイム就業に比べ夫の収入の影響をより大きく受けることが既に報告されているが、特に労務職の場合にその傾向が顕著であった。
旧イギリス帝国植民地におけるアイデンティティの変遷と国旗・国歌論争

近年のイギリス帝国史研究においては、グローバルおよびトランスナショナルな方向性を志向する歴史学一般の動向を受けて、従来の帝国およびコモンウェルスを「ブリティッシュ・ワールド」として読み替えるかたちで、とりわけ海外植民地におけるアイデンティティのありように関心が集まっている。本研究は、しばしばナショナリズムの象徴として位置づけられる国旗・国歌をめぐる論争に着目することによって、植民地時代から「ブリティッシュ・ワールド」の中核として重要な役割を担ってきたカナダ、オーストラリア、ニュージーランドにおける脱植民地化の様相とアイデンティティの変遷を明らかにすることを目的とする。
イオン電導セラミックスを用いた骨組織伝導材料の開発

本研究では,電気分極により大きな表面誘起電荷が得られるイオン電導性セラミックスを応用し,骨組織伝導が制御できる新規生体材料を開発することを目的として,分極イオン電導性セラミックスの骨類似アパタイト伝導メカニズムの解明に主眼をおき,接着性細胞外基質の吸着実験ならびに培養細胞系及び動物実験系による生物学的評価を行うものとし、研究を行ってきた。本研究においては分極処理をした水酸アパタイトを骨組織中に埋入した場合,骨形成が早期に起こることと,その際に血管新生も早期に誘導されることを動物実験により実証した。血管内皮細胞培養系では分極電荷誘起面において初期接着が促進されていることを明らかにし、さらに基質の形成も促進されることを実証した。また、血清タンパク質に対する相互作用について検討したところ,血液凝固因子の酵素活性に対して分極電荷が影響を与えていることが明らかになった。血液凝固因子は骨形成因子としても機能することすることから,この現象は分極したイオン伝導セラミックスが示す骨伝導促進の一因と考えられた。またジルコニア系セラミックは電気分極可能であるが,骨伝導促進は出現しなかった。しかし,電気分極したジルコニア系セラミックに化学処理を更に施すことにより骨伝導促進をはかることができた。以上より,数種類のイオン電導性セラミックスを分極し表面誘起電荷を発生させることにより,骨組織伝導が制御できる新規生体材料を開発することに成功した。本研究では、分極により大きな表面誘起電荷が得られるイオン電導性セラミックスを応用し、骨組織伝導が制御できる新規生体材料を開発することを目的として、分極イオン電導性セラミックスの骨類似アパタイト伝導メカニズムの解明、接着性細胞外基質の吸着実験ならびに培養細胞系及び動物実験系による生物学的評価を行うことを目的としている。今年度においては,まずイオン電導性セラミックスとして水酸アパタイトを選定し,分極処理をした水酸アパタイトが体内に埋入に埋入された場合に起こるごく初期の反応について検討した。分極処理水酸アパタイトをラットに埋入し5分後に引き抜き,その表面を観察した。分極した水酸アパタイト表面には網目構造を形成している微細な繊維組織が吸着していた。この吸着現象は,表面に誘導されていた電荷の極性に寄らず観察されたが,分極処理を行っていない水酸アパタイト表面では観察されなかった。この微細繊維組織は免疫染色法による検討の結果,フィブリノゲーンであることがわかった。従って,表面に誘起された電荷は生体内における水酸アパタイトの表面吸着機能を変調させていることがわかった。次に,水酸アパタイトが示す強化された骨伝導能を定量的に評価するために,伝導された骨量の測定を行った。イヌの大腿骨ならびに脛骨に分極した水酸アパタイトを埋入し,セラミックスと介在物なしに接触している骨組織の辺縁長を画像解析により計測し,伝導された骨組織量を見積もった。その結果,埋入14週後の期間においては,伝導された骨量は負電荷が誘起された水酸アパタイト面上が最も多く,次いで正電荷が誘起された水酸アパタイト面上が多く,未分極の水酸アパタイト面上では最も少ないことが統計的に示された。以上より,分極により分極処理により誘起された電荷が,水酸アパタイトセラミックスの骨誘導能を強化することが定量的にも実証された。今年度においては,まずイオン電導性セラミックスとして水酸アパタイトおよび生体活性ガラスを選定し,以下に述べるような検討を行った。分極処理をした水酸アパタイトを骨組織中に埋入した場合,骨形成が早期に起こることは既に実証した。その際に血管新生も早期に誘導されることが示された。

そこで,ウシ由来の血管内皮細胞の培養系を用いて,血管内皮細胞にイオン電導性セラミックス表面に誘起された電荷が与える影響について検討した。その結果,分極電荷誘起面では初期接着促進されていることが明らかになった。次に,生体活性ガラスが電気分極可能であるかどうか,また可能であればその分極特性の評価をおこなった。その結果,生体活性ガラスは電気分極可能であることが判明した。分極はナトリウムイオンの構造内移動により生じると考えられた。また,分極処理ならびに脱分極電流測定時の,加熱によるガラス構造変化が,水酸アパタイトと異なり無視できないので,複雑な,分極および脱分極挙動を示すことがわかった。また,得られる表面誘起電荷は,水酸アパタイトと比べて100倍以上大きかった。このことから生体活性ガラスは分極処理により,大きな表面誘起電荷を容易に付与することができ,これにより生体内反応が広範囲にマニュピニレーションできる可能性が示唆された。本研究では、分極により大きな表面誘起電荷が得られるイオン電導性セラミックスを応用し、骨組織伝導が制御できる新規生体材料を開発することを目的として、分極イオン電導性セラミックスの骨類似アパタイト伝導メカニズムの解明、接着性細胞外基質の吸着実験ならびに培養細胞系及び動物実験系による生物学的評価を行うことを目的としている。今年度においては,水酸アパタイト,生体活性ガラスに加えてジルコニア系セラミックに対して検討を行った。また、研究全体を総括し今後の研究指針を得た。分極処理をした水酸アパタイトを骨組織中に埋入した場合,骨形成が早期に起こることと,その際に血管新生も早期に誘導されることは既に前年度までに実証し,血管内皮細胞培養系では分極電荷誘起面において初期接着促進されていることが明らかにした。そこで血清タンパク質に対する相互作用について検討したところ,血液凝固因子の酵素活性に対して分極電荷が影響を与えていることが明らかになった。血液凝固因子は骨形成因子としても機能することすることから,この現象は分極したイオン伝導セラミックスが示す骨伝導促進の一因と考えられた。また,ジルコニア系セラミックは電気分極可能であることは前年度までに実証したが,骨伝導促進は出現しなかった。今年度,電気分極したジルコニア系セラミックに化学処理を更に施すことにより骨伝導促進をはかることができた。以上より、数種類のイオン電導性セラミックスを分極し表面誘起電荷を発生させることにより、骨組織伝導が制御できる新規生体材料を開発することに成功した。
配偶子形成初期過程の機構解析

生殖細胞初期配偶子形成の分子機構をゼブラフィッシュとメダカの変異体の原因遺伝子同定、表現型解析、遺伝子発現プロファイル解析を通じて解析した。その結果、世界で初めて生殖細胞が卵になるか精子になるかを決める生殖細胞の性のスイッチ遺伝子の同定に成功した。また減数分裂コミットに関わる因子を解析し、生殖細胞内の機能の場の特定に至りつつある。そしてそこでRNAプロセシングが初期配偶子形成の背後で働いている分子機構であることを見出した。さらに、異常生殖腺や致死性変異体の解析を目的とした系の開発を行い、全精子形成過程と初期の卵形成過程の培養と皮下での配偶子形成が可能となった。生殖細胞時期特異的網羅的遺伝子発現解析;幹細胞型生殖細胞とシスト分裂生殖細胞をFACSを用いて別々に単離し、次世代型シークエンサーによって遺伝子発現網羅的解析を行いつつある。減数分裂に入る前の体細胞分裂を続ける両者では遺伝子発現が異なることを確認し、そこで働くシグナルをパスウェイ解析で確認しつつある。また減数分裂初期の遺伝子プロファイルも現在獲得しつつある。培養系の改良-生殖細胞動態・分化解析:卵巣、精巣の組織を解離して行う初代培養の改良を進め、トランスフォーミング増殖因子-β(TGF-β)系情報伝達因子の阻害剤に精原幹細胞の分化を阻害する効果があることを見いだした。これに加えて培養液組成を再検討し、これまでの1ヶ月程度から2ヶ月以上精原幹細胞を培養できる条件を確立した。さらに、この精原幹細胞への遺伝子導入法を検討して、10%以上の効率で導入できる条件を見出した。これらにより、シスト分裂から減数分裂に移行する過程の分子動態や制御因子をin vitroで詳細に解析できる系を確立した。シスト分裂の新たな制御因子の同定:精原幹細胞と初期のシスト分裂細胞のみの精巣を持つ変異体で、原因遺伝子を同定できている1系統に対して生化学的な解析を進め、そのタンパクが生殖顆粒構成要素と複合体を形成すること、変異体精巣においてpiRNA産生に大きな異常がないことを見つけた。体細胞でのシグナル;生殖細胞を直接取り囲む支持細胞を可視化できるAMH遺伝子トランスジェニック系統の確立を現在行いつつある。また体細胞で発現するsox9b遺伝子で可視化した細胞からのプロファイルも得つつある。生殖細胞が卵になるか、精子になるかのスイッチ遺伝子foxl3の同定に成功した。このことにより、生殖細胞には独自の性決定機構があることが世界で初めて明らかとなった。この性決定は配偶子形成初期の生殖幹細胞から減数分裂に入る前までに行われることも明らかとなった。foxl3はこの過程で生殖細胞がオスへと分化(精子形成にコミット)することを抑制していた。さらに体細胞と生殖細胞の性を違えることが可能となり、卵巣中で受精可能な精子が作られることも明らかとなった。このことは精子形成には精巣の環境が必要ではないという驚くべきことを示している。初期型精原細胞が過増殖している肥大化精巣の細胞を用いて、精原幹細胞の培養を進め、DMEM培地とヘパリンが精原幹細胞の増殖に効果があることを見つけた。続いて、この培養精原幹細胞の分化誘導を進め、セルトリ細胞株をフィーダーとすることで機能的精子まで分化させることに脊椎動物で初めて成功した。生殖細胞の性決定遺伝子という配偶子形成初期では全く謎であった機構の因子の同定に成功したため。培養系もほぼ精子形成がカバーできるところまでたどり着き、さらに移植の系にまで進むことができるようになったため。生殖細胞の性決定遺伝子foxl3の標的遺伝子の同定を進めた。そのためにfoxl3蛋白質を大腸菌で発現させ、モノクローナル抗体の作製を行った。またfoxl3発現培養細胞を樹立した。さらにfoxl3変異体と野生型の生殖細胞からRNAを単離し、遺伝子発現プロファイル作製のためのライブラリーを調整した。減数分裂コミットに関与するmoto蛋白質は、生殖顆粒の構成因子vasaと局在することが明らかとなった。またMoto変異体ではRNA processingに関わる因子の局在が核内へ変化することも見出されたため、これらの局在の場が配偶子初期形成の機構が働く機能の場であり、そこではRNA processingが関与していることが示唆された。またメダカの卵巣の培養を行い、卵巣内の卵原細胞が維持できる培養系が確立され、ゼブラフィッシュでは精子形成の全過程が培養系で再現できるにいたった。さらに、精巣を皮下に移植することにより、皮下で精子形成を行わせることに成功した。これらの結果により、致死性変異体やイメージングを用いた配偶子形成初期過程の解析が可能となった。ひきつづき培養系の開発を進めるともに、motoタンパク質が相互作用をする因子の同定を行う。培養系を個体に戻して(移植して)、配偶子形成初期過程を検定できる系の開発も引き続き行う。

foxl3が制御する遺伝子の同定を行うための系の立ち上げを計画する。foxl3遺伝子発現を指標にした性決定制御とamhによる幹細胞制御との関係、減数分裂コミットのとの関係を解析する。27年度が最終年度であるため、記入しない。生殖生物学シスト分裂の制御因子の同定で、変異体原因遺伝子を同定できていない系統があるが、培養系の改良は進み、細胞系列ごとの遺伝子プロファイルも順調に得られているため。幹細胞型生殖細胞とシスト分裂生殖細胞で差異の見えてきた遺伝子の発現をin situ hybridization等で確認し、発現差のある遺伝子の変異体作製を行う。この系統での生殖細胞性差を確認し減数分裂や幹細胞のマーカーを用いて、初期の配偶子形成過程の制御過程とこの因子との関わりを明らかにしていく。培養系の改良-生殖細胞動態・分化解析:平成25年度に、卵巣、精巣細胞の初代培養で、生殖幹細胞を長期間維持し、その過程で外来遺伝子を導入する系を確立できたため、幹細胞から減数分裂までの培養系の可能性がみえてきた。そこで、生殖幹細胞からシスト分裂、減数分裂の過程を再現する培養系の確立を進め、生殖細胞の様態変化をシャーレの中で直接観察し、幹細胞様生殖細胞の維持とシスト分裂と減数分裂への移行を解析する。また、シスト分裂特異的因子のプロファイルを進め、そのタンパクを蛍光標識し、シスト分裂過程での動態をライブイメージングする。シスト分裂の新たな制御因子の同定:引き続き、精原幹細胞と初期のシスト分裂細胞のみの精巣を持つ変異体と減数分裂開始に異常を持つ変異体の原因遺伝子同定を進めるとともに、これらの生殖細胞を用いてシスト分裂特異的因子をプロファイルする。その因子の変異体を入手し、それらのシスト分裂における機能をin vivoとin vitroの両方から解析する。
微量元素添加による粒界制御とイオニクスデバイスの効率化

次世代燃料電池電解質として期待されるランタンシリケートにAlまたはFeをドープした試料の合成条件を検討し、1973 Kでの焼成により粒内抵抗を大幅に低減できることを見出した。これは格子間酸素キャリアをより多く導入できるためと考えられた。最適なドープレベルのFeドープ試料では、同レベルのAlドープ試料よりも粒界抵抗が大幅に低く、さらに化学的安定性も劇的に向上した。放射光マイクロビームを用いた測定から、Alドープ試料では化学的に不安定な相が粒界に生成するのに対し、Feドープ試料では粒界が安定化して粒界抵抗が低減できたと考えられた。以上、粒界構造の制御によりイオニクスデバイスの効率化が達成できた。本年度、放射光マイクロビームを用いたFeドープランタンシリケート(LSO)の粒界構造の観測に成功した。具体的には大型放射光施設SPeing-8、BL24XU兵庫県ビームラインにおいて、ゾーンプレートを用いて数100 nmサイズに集光したX線を用い、LSO試料の蛍光X線マッピングと透過X線回折の同時測定を実施することによって、材料内のFeの分布状態の観測と偏在する微量のFe含有相の検出が可能となった。この手法を用いれば、本材料系に限らず多くの結晶材料系において微量不純物の存在状態解明につながるものと期待される。今年度得られた具体的な成果として、本手法を用いることで、ラボのX線回折測定では単相と判断されたLSO試料に僅かに第二相が偏在する領域があることが明らかとなった。この相の同定を現在行っているところであるが、La3FeO6相である可能性が高いと考えられる。我々は、鉄を添加したLSO試料において化学的安定性が向上するということは既に報告しているが、試料の粒界部分にLa3FeO6相がわずかに存在することにより、粒界の安定化がはかられていた可能性が高いことが示された。イオン伝導性の向上の観点から、LSOのLa活量をなるべく高めることが望ましいが、そのような試料では粒界にLa2O3相が析出しやすい。La2O3相は大気中の水分等と反応しやすく、材料の化学的安定性を低下させるが、添加した鉄がこの相と反応してLa3FeO6相を生成することで粒界を安定化していることが本研究によりはじめて示された。以上、鉄添加により高い導電性と化学的安定性を備えた電解質の作製に成功したことから、今後この電解質を用いた燃料電池の構築と劣化解析を実施する予定である。本年度、第一の目標である放射光マイクロビームを用いた蛍光X線マッピングと透過X線回折の同時測定手法の確立と、この手法を用いた材料内のFeの分布状態の観測と偏在する微量のFe含有相の検出が可能となった。一方、イオン伝導特性評価についてはインピーダンス装置の故障で修理に時間を要しているため、進捗に遅れが見られる。次年度に継続して検討する必要がある。今年度は、粒界の特性に及ぼす影響を調査する一環として、アパタイト構造を有するランタンシリケート(LSO)試料の単結晶作製を行い、c軸方向に高いイオン伝導性パスを有する本材料の異方性イオン伝導挙動を解明することを目指した。本研究ではフラックス法を適用し、比較的簡易な方法でありながら、粒界フリーで究極の配向体であるLSOの単結晶の合成に成功した。さらに結晶のc軸平行方向並びに垂直方向の伝導度測定を行うとともに、産業技術総合研究所の協力を得て二次イオン質量分析装置を用いた拡散係数測定を行った。得られた結果からハーベン比を求めたところ、c軸平行方向には準格子間拡散的なイオン挙動、c軸垂直方向には空孔拡散的なイオン挙動であることを強く示唆する結果が得られた。これはc軸方向に、拡散係数の値から予想されるよりも高いイオン伝導度を実現できていることを示し、本材料の特徴をよく表すものであった。一方で、本法による単結晶作製の問題点も明らかとなった。即ち、結晶作製直後には、フラックスとして用いているフッ化物イオンが多く残存し、イオン伝導を阻害していることであった。そこで、空気中でのアニールを繰り返すことによりこの点を改善し、イオン伝導度の向上、また方向により異なる活性化エネルギーを明確に示すことが明らかとなった。次年度は伝導度を高めるイオンドーピングを行った組成での単結晶、多結晶を作製し、イオン伝導度、活性化エネルギー、ハーベン比を算出し、イオン伝導挙動を明らかとしながら、本材料における粒界挙動を明らかとし、デバイスの効率化を目指す予定である。昨年度評価の行えなかったイオン伝導度の評価が確実に行えることとなり、多結晶における粒内、粒界抵抗を切り分けて評価できることに加え、単結晶における各軸方向のイオン伝導度の評価も可能となった。理想的な単結晶の合成法も確立されたことから、最終年度において作製法の異なる種々単結晶、多結晶における評価を実施できる体制が確立された。次世代燃料電池電解質として期待されるランタンシリケート(LSO, La9.33+xSi6O26+1.5x)のイオン伝導特性を評価し、粒界構造との相関解明を行った。x = 0.67とし、Siサイトの一部をAlまたはFeで置換固溶したLa10(Si6-yMy)O27-0.5y(M: Al or Fe)の粒内および粒界抵抗を交流インピーダンス法によって分離評価したところ、焼成温度を1700°C、y = 0.20.5とすることでLSOの粒内抵抗を大幅に低減でき、イオン伝導度が向上することが分かった。

これは置換固溶および高温焼成によってLSOにおけるLaの固溶範囲が広がり、電荷補償としてキャリアとなる格子間酸素がより多量に導入されたためと考えられる。また、M = Feとすることで、M = Alよりも粒界抵抗を大幅に低減でき、さらに化学的安定性が劇的に向上することが分かった。一方、放射光マイクロビームを用いた微細構造観察手法を確立した。具体的には大型放射光施設SPring-8、BL24XU兵庫県ビームラインにおいて、ゾーンプレートを用いてμmサイズに集光したX線を用い、透過X線回折(XRD)測定により薄片化したLSO試料の詳細な相関係評価が可能となった。この手法で観察したところ、M = Alにおいて化学的に不安定なLa2O3相が粒界に生成するのに対し、M = Feでは新たな複合化合物が粒界に生成することが分かった。それにより粒界が安定化し、粒界抵抗が低減した可能性が高いことが示された。さらに最終年度には、LSOの粉砕粉末に対するXRD二次元マッピングと試料ステージのω軸を回転したXRD測定手法を確立し、粒子表面の微量第二相をより確実に迅速に検出することが可能となった。以上の伝導挙動と粒界構造の評価手法を活用することで、好ましい粒界構造をもつLSOの作製条件の最適化が可能となった。次世代燃料電池電解質として期待されるランタンシリケートにAlまたはFeをドープした試料の合成条件を検討し、1973 Kでの焼成により粒内抵抗を大幅に低減できることを見出した。これは格子間酸素キャリアをより多く導入できるためと考えられた。最適なドープレベルのFeドープ試料では、同レベルのAlドープ試料よりも粒界抵抗が大幅に低く、さらに化学的安定性も劇的に向上した。放射光マイクロビームを用いた測定から、Alドープ試料では化学的に不安定な相が粒界に生成するのに対し、Feドープ試料では粒界が安定化して粒界抵抗が低減できたと考えられた。以上、粒界構造の制御によりイオニクスデバイスの効率化が達成できた。今年度確立した測定を継続して実施して、最適な粒界構造を持つ電解質を完成させる。また同時並行で実施している電極材料開発の成果と組み合わせて高性能燃料電池を構築し、性能評価を実施する予定である。これまでに確立した測定法、単結晶作製法に加えて、既に明らかにしているイオン伝導度の組成依存関係を駆使し、最適な粒界構造をもつ電解質の完成、高性能燃料電池の構築、性能評価を実施する。イオン伝導体放射光施設での測定のための放射線安全講習を4月に受講する必要があるため実験参加者の放射線安全講習受講費ならびに交通費
更新世／完新世移行期の人類大移動期にみる極東アジア石器製作伝統の実験考古学的研究

本研究は更新世・完新世におけるモンゴロイドの東アジア規模でみた移住・拡散の問題について、実験考古学的な視点を加味した考古資料の比較を通して、極東アジア人類社会の歴史的動態を相対化することを目的としている。初年度は現地調査準備のための文献資料収集と現地見学、2年目以降は、人類大移動期における更新世・完新世の遺跡を対象とした本格的な考古学的調査を実現した。考古学的調査は、東北芸術工科大学歴史遺産学科長井ゼミナールの学生を主体として、南陽市岩部山洞窟遺跡(立岩岩陰)、高畠町日向洞窟遺跡の第4・5次発掘調査、北九州市辻田遺跡第1・2次調査、山形県北町遺跡を順次実施した。これら一連の調査は、更新世から完新世を対象とした日本列島への人類移動を確かな考古学的証拠に基づき議論するための基礎資料を得ることを目的として実施したものであったが、縄文時代草創期の泥炭層、居住遺構と新資料の発見、旧石器時代初頭における朝鮮半島ルートでみた中期旧石器の発見など、予想を上回る成果を獲得した。日本列島東北部における岩部山洞窟や日向洞窟、北町低湿地遺跡の調査においては、完新世初頭の気候変動と対応する人類の居住様式の理解を深めた。最終年度は、これまでの調査成果を統合して、長井謙治編「日向洞窟遺跡ー縄文草創期から早期の調査ー」(日向洞窟遺跡発掘調査団:370p、2019年3月刊行)の報告書を作成して、4年間の研究成果をまとめた。本研究では更新世・完新世におけるモンゴロイドの東アジア規模でみた移住・拡散問題について、実験考古学的な視点を加味した考古資料の比較を通して、極東アジア人類社会の歴史的動態を相対化することを目的としている。初年度は資料収集期間として、現地調査による資料見学と文献収集を重点的に進めた。具体的な内容と成果は以下のとおりである。7月から10月までは現地調査準備と文献渉猟、現地調査周辺における聞き込み、土地状況調査を行った。文献収集に際して、東京大学考古学研究室と同大学総合研究博物館蔵書の悉皆調査を行った。関連文献については大方の調査を終えた。また、石器資料「比較」のための技術指標の開発に向けた準備作業として、オレゴン大学研究員のジャック・ワット博士を山形に招聘して、日向洞窟遺跡の実見と出土遺物の検討を共同で行った。11月、山形県における人類移住の痕跡を求めて、山形市南陽市岩部山館跡に所在する未調査岩陰(立岩岩陰)の試掘調査を7日間行った。調査は、東北芸術工科大学歴史遺産学科長井ゼミナールの学生が中心となり実施、南陽市教育員会の協力を得た。旧石器・縄文時代の遺物の検出には至らなかったものの、弥生時代に比定される土器、石器、炭化物等を検出した。以上のように、本年度は当初計画した調査を始動させることができて、次年度での継続調査に基づく資料蓄積のための調査環境を整備することができた。また、現地調査を通じて、次年度以降の具体的な調査計画を立てることを可能とした。今年度は、ほぼ計画通りに資料調査を実施することができた。とりわけ、山形県南陽市と高畠町での岩陰遺跡調査においては、当初の見込み以上の成果を得ることができ、資料収集と次年度以降の調査準備という点では研究は順調に進展している。しかし、その一方、それらの資料整理と調査に時間を要し、十分な分析には至らなかった。また、当初予定していた復元製作に基づく実験考古学的研究に関する問題提起を年度内に行うことができなかった。本研究では更新世・完新世におけるモンゴロイドの東アジア規模でみた移住・拡散の問題について、実験考古学的な視点を加味した考古資料の比較を通して、極東アジア人類社会の歴史的動態を相対化することを目的としている。初年度は現地調査準備のための文献資料収集と現地見学を重点的に行ったが、2年目にあたる平成28年度は、人類大移動期における更新世・完新世の遺跡を対象とした本格的な考古学的調査を実現させた。調査は東北芸術工科大学歴史遺産学科長井ゼミナールの学生を主体として地域住民の協力を得て行った。4月、南陽市岩部山洞窟遺跡(立岩岩陰)の考古学的調査を実施し、弥生時代に比定される祭祀遺跡の実態を明らかにした。8・9月、高畠町日向洞窟遺跡の第4次発掘調査を実施した。ヤンガードリアス期前後の良好な遺物を獲得し、現在整理を進めている。2月には初期人類の移動ルート推定に一翼を担うフィールド、北九州市辻田遺跡を対象とした発掘調査を実施した。調査は、後期更新世における日本列島への人類移動を確かな考古学的証拠に基づき議論するための基礎資料を得ることを目的として、旧石器時代の遺物包含層の広がりとその年代的把握を目的に実施した。結果、辻田遺跡の阿蘇4火砕流堆積物に生痕や生活面を示すクラックが発達する再堆積物が存在すること、レス-古土壌の堆積サイクルをしめすグローバルな古環境変動を検討できる豊富な情報が残されていることを明らかにした。次年度は、各遺跡の自然科学分析を積極的に試みて、往時の古環境復元を射程に収めた生活構造の総合的理解に迫る。今年度は、ほぼ計画通りに調査を実現することができた。当初の計画に加えて、後期旧石器時代初頭から中期旧石器時代における人類大移動期の検討対象遺跡の調査(辻田遺跡の発掘調査)を実現させることにより、以後東アジア規模でみたレス-古土壌による旧石器時代編年を可能とするデータの獲得に成功した。

次年度以降の分析と総合解釈に向けて順調に研究は進んでいる。復元製作による実験研究については、遺跡形成過程や被熱作用による岩片形成をターゲットとした内容にシフトさせる。本研究は更新世・完新世におけるモンゴロイドの東アジア規模でみた移住・拡散の問題について、実験考古学的な視点を加味した考古資料の比較を通して、極東アジア人類社会の歴史的動態を相対化することを目的としている。初年度は現地調査準備のための文献資料収集と現地見学、2年目以降は、人類大移動期における更新世・完新世の遺跡を対象とした本格的な考古学的調査を実現させた。考古学的調査は、東北芸術工科大学歴史遺産学科長井ゼミナールの学生を主体として、南陽市岩部山洞窟遺跡(立岩岩陰)、高畠町日向洞窟遺跡の第4・5次発掘調査、北九州市辻田遺跡第1・2次調査を順次実施した。これら一連の調査は、更新世から完新世を対象とした日本列島への人類移動を確かな考古学的証拠に基づき議論するための基礎資料を得ることを目的として実施したものであったが、縄文時代草創期の居住遺構と新資料の発見、旧石器時代初頭における朝鮮半島ルートでみた中期旧石器の発見など、予想を上回る成果を獲得した。日本列島東北部における岩部山洞窟や日向洞窟の調査においては、完新世初頭の気候変動と対応する人類の居住様式の理解を深めた。そのほか、辻田旧石器時代遺跡の再調査においては、阿蘇4火砕流堆積物に生痕や生活面を示すクラックが発達する再堆積物が存在すること、およびレス-古土壌の堆積サイクルをしめすグローバルな古環境変動を検討できる豊富な情報が残されていることを明らかにした。最終年度は、これまでの調査成果を統合して、更新世・完新世にわたる2つの人類大移動期に焦点を当てた構造変動にアプローチする。今年度は、ほぼ計画通りに調査を実現することができた。当初の計画に加えて、後期旧石器時代初頭から中期旧石器時代における人類大移動期の検討対象遺跡の調査(辻田遺跡の第2次発掘調査)を実現させることにより、以後東アジア規模でみたレス-古土壌による旧石器時代編年を可能とするデータの獲得に成功した。最終年度の分析と総合解釈に向けて順調に研究は進んでいる。復元製作による実験研究については、遺跡形成過程や被熱作用による岩片形成をターゲットとした内容にシフトさせた。初年度は現地調査準備のための文献資料収集と現地見学、2年目以降は、人類大移動期における更新世・完新世の遺跡を対象とした本格的な考古学的調査を実現した。考古学的調査は、東北芸術工科大学歴史遺産学科長井ゼミナールの学生を主体として、南陽市岩部山洞窟遺跡(立岩岩陰)、高畠町日向洞窟遺跡の第4・5次発掘調査、北九州市辻田遺跡第1・2次調査、山形県北町遺跡を順次実施した。これら一連の調査は、更新世から完新世を対象とした日本列島への人類移動を確かな考古学的証拠に基づき議論するための基礎資料を得ることを目的として実施したものであったが、縄文時代草創期の泥炭層、居住遺構と新資料の発見、旧石器時代初頭における朝鮮半島ルートでみた中期旧石器の発見など、予想を上回る成果を獲得した。
ヒト口腔扁平上皮癌におけるp21^<CIP1/WAF1>の発現動態と予後

口腔扁平上皮癌患者の生検・手術材料を用いて,ABC法によりp21^<CIP1/WAF1>蛋白(以降p21と略記)の発現を検索し,Le^Y抗原,PCNA,p53変異型蛋白(以降p53と略記)の発現ならびにnick-end labelingによるDNA断裂部の検索結果と比較検討を行った。p21の発現は,PCNAやp53の発現と同様に,主に癌細胞の核内に染色されて認められたが,PCNAやp53陽性細胞にはp21の発現はあまり認められず,Le^Y抗原陽性細胞に一致して,p21の発現が認められた。ただしnick-end labelingによるDNA断裂部には、p21の発現は認められなかった。次に口腔扁平上皮癌患者48例(経過良好症例30例・経過不良症例18例)を対象とし,それらの初診時生検材料でのp21の発現を検索し経過予後との関連性を検討したところ,当初の予想に反し,p21の発現が強い程,経過不良であり,経過良好・不良群間で有意差を認めた。また経過不良群の中で,p53の発現を認めず,野性型p53を有すると考えられる症例では,p21の発現増強を認めることが多く,経過良好群の中で,p53の発現を認める症例では,p21の発現増強を認めないことが多かった。さらに治療前,中,後でのp21の発現を検索すると,これも予想に反し治療効果に応じてp21の発現は減弱する所見を得ており,経過観察を行う上で一つの指標にはなり得ると考えられた。なお口腔扁平上皮癌細胞株におけるp21蛋白の発現量をWestern blottingにて検索したところ,抗癌剤処理にて増殖抑制させると,p21の発現誘導が認められ,組織切片上でのABC法による検索結果とは異なっていた。また今回検索した範囲内ではPCR-SSCP法にて,Exon2,3においてp21^<CIP1/WAF1>の変異は検出できなかった。なおパラフィンブロックからのDNAの調製には10μm程度の厚い切片が数枚必要であり,マテリアルの残量が少ないパラフィンブロックの使用は困難であった。
統合失調症による全身麻酔修飾機序の解明 ー海馬/扁桃体における脳科学的研究ー

今回我々は、統合失調症モデルラットから摘出した海馬/扁桃体スライス標本を用い、統合失調症による全身麻酔作用修飾機序を検討した。4週齢の雄性ウィスターラットに2週間にわたって連日、methylazoxymethanol acetate(MAM)を腹腔内投与した(1mg/kg)。この時期のMAM投与は海馬/扁桃体の神経新生を抑制し、10週齢以降に統合失調症を発症させる。統合失調症の発症は、驚愕反応装置を用いたPre-Pulse Inhibition(PPI)の抑制効果により確認した(SZ群)。対照ラットには生理食塩水を同様に投与し、PPIが正常であることを確認した(C群)。ラットを麻酔した後、脳を摘出し海馬/扁桃体スライスを作製した。海馬放線状層を電気刺激することにより,海馬CA1錐体細胞の集合電位(PS)を誘発した.また刺激電極を扁桃体海馬野(AH)に置き,扁桃体からの入力をシミュレートした.海馬CA1を高濃度のチオペンタール(0.1 mM)で前処置し,PSをほぼ完全に抑制した.AHにトレイン刺激(200Hz, 5s)を与えると,Train-Induced Disinhibition(TID)によりPSはチオペンタール投与前値に回復した.TID後に再びPSが抑制されるまでの時間経過を解析した結果,SZ群ではC群に比較してTIDが有意に遷延していた.TIDはシナプス前の抑制性伝達物質(GABA)の一時的な枯渇により生じるが,C群ではGABAの再取り込みにより再びPS抑制が認められるようになる.一方、SZ群ではGABA recruitmentの何らかの障害によりシナプス前からのGABA放出が抑制され,TIDが遷延したと推察された.統合失調症におけるTIDの遷延は,静脈麻酔覚醒後の興奮やせん妄に関与する可能性が示唆された.統合失調症では海馬/扁桃体の発達障害により扁桃体の過剰興奮が生じていると考えられる.したがって,統合失調症動物モデル作製に先立ち,海馬/扁桃体スライス標本の電気生理学的性質を明確にしておく必要があり,本年度は正常マウスにおける海馬/扁桃体スライス標本を用いた検討を行った.マウスを麻酔後断頭して大脳を摘出し,ブレグマから尾側4.8mmにおいて短軸方向にスライスした.大脳皮質および基底核を除去し,海馬/扁桃体複合スライス標本を作成した.標本は,カルガリー大学と共同開発した脳スライス用チャンバーに移し,サーキュレータを用いて37°Cに保った.刺激電極および記録電極は,マイクロマニピュレーターを用いて操作した.シナプス電位は電気刺激装置を用いて誘発し,微小電極増幅器で観察した.実験は除振台上で行った.海馬放線状層(Rad)を電気刺激し,2本の記録電極でそれぞれCA1錐体細胞の集合電位(PS)および興奮性シナプス後電位(EPSP)を記録した.また扁桃体外側基底(BLA)を電気刺激し,扁桃体からの神経入力をシミュレートした.実験の結果,静脈麻酔薬(チオペンタール,プロポフォール)はGABA(γアミノ酪酸)抑制系を介して海馬シナプス伝達を抑制するが,この作用は扁桃体からの神経入力により修飾され,扁桃体を人為的に過剰興奮させると麻酔作用が減弱する.一方,揮発性麻酔薬(セボフルラン,デスフルラン)では,扁桃体による修飾作用は弱かった.すなわち扁桃体により海馬における静脈麻酔薬作用が調節されことが明らかになった.統合失調症では,この調節機構が障害されていると考えられるので,今後は統合失調症モデルマウスを用いた検討を行う予定である.前年度の検討において,海馬における静脈麻酔薬の抑制作用は扁桃体からの入力により調節され,トレイン刺激では脱抑制(TID: Train-Induced Disinhibition)を受けることを報告した.すなわち扁桃体の過剰興奮により海馬における麻酔作用は減弱すると推察された.今年度は,扁桃体/海馬連携の詳細なメカニズムを明らかにする目的で,海馬機能の低下が認められる疾患モデルマウスを用い,TIDに及ぼす全身麻酔の影響について電気生理学的検討を行った.海馬機能の低下が認められるSAM-P8および対照マウス(SAM-R1)を麻酔後,大脳を摘出し扁桃体/海馬スライスを作製した.海馬放線状層を電気刺激することにより,海馬CA1錐体細胞の集合電位(PS)を誘発した.また刺激電極を扁桃体海馬野(AH)に置き,扁桃体からの入力をシミュレートした.海馬CA1を高濃度のチオペンタールで前処置し,PSをほぼ完全に抑制した.AHにトレイン刺激を与えると,TIDによりPSはチオペンタール投与前値に回復する.TID後に再びPSが抑制されるまでの時間経過を解析した結果,SAM-P8ではSAM-R1に比較してTIDが有意に遷延していた.TIDは,シナプス前の抑制性伝達物質(GABA)の一時的な枯渇により生じ,GABA貯蔵の回復とともに再びPS抑制が認められるようになると考えられた.SAM-P8ではGABAergic systemに異常があるため,TIDが著明に遷延したと推察される.扁桃体/海馬連携の失調は全身麻酔作用の不安定性を増強し,静脈麻酔覚醒後の興奮やせん妄に関与する可能性が示唆された.次年度は,扁桃体の失調/過剰興奮の認められる統合失調症モデルにおいて,全身麻酔修飾作用の検討を行う予定である.統合失調症モデル動物の確認は,驚愕反応装置を用いたプレパルス抑制(PPI)にて行うが,一定のPPI反応を得るのに時間を要しているため.統合失調症の発症機序として、海馬/扁桃体の連携

不全が示唆されている。今回我々は、統合失調症モデルラットから摘出した海馬/扁桃体スライス標本を用い、統合失調症による全身麻酔作用修飾機序を検討した。《統合失調症モデルラットの作製》4週齢の雄性ウィスターラットに2週間にわたって連日、methylazoxymethanol acetate(MAM)を腹腔内投与した(1mg/kg)。この時期のMAM投与は海馬/扁桃体の神経新生を抑制し、10週齢以降に統合失調症を発症させる。統合失調症の発症は、驚愕反応装置(ニューロサイエンス、東京)を用いたPre-Pulse Inhibition(PPI)の抑制効果により確認した(SZ群)。対照ラットには生理食塩水を同様に投与し、PPIが正常であることを確認した(C群)。《脳スライス実験》ラットを麻酔した後、脳を摘出し海馬/扁桃体スライスを作製した。海馬放線状層を電気刺激することにより,海馬CA1錐体細胞の集合電位(PS)を誘発した.また刺激電極を扁桃体海馬野(AH)に置き,扁桃体からの入力をシミュレートした.統計学的検定は,2-way ANOVAを用いた.《結果》AHにプレパルスを与えた後にPSを誘発し,反回性抑制促進(RIE)神経モデルを作成した.PSの振幅に及ぼす揮発性麻酔薬セボフルラン,デスフルラン,静脈麻酔薬チオペンタール,プロポフォールの影響を検討し,SZ群とC群で比較した.揮発性麻酔薬のPS抑制効果は,両群間で有意差を認めなかった.一方,静脈麻酔薬によるPS抑制効果はC群と比較してSZ群で減弱していた.《結語》統合失調症においては,静脈麻酔薬の作用が不安定になる可能性が示唆された.揮発性麻酔薬ではこのような不安定性は少ないと考えられる.統合失調症モデルラットの作成に成功し,シナプス伝達に及ぼす全身麻酔薬の作用が明らかになった.統合失調症の発症機序として、海馬/扁桃体の連携不全が示唆されている。海馬放線状層を電気刺激することにより,海馬CA1錐体細胞の集合電位(PS)を誘発した.また刺激電極を扁桃体海馬野(AH)に置き,扁桃体からの入力をシミュレートした.統計学的検定は,2-way ANOVAを用いた.《結果》海馬CA1を高濃度のチオペンタール(0.1 mM)で前処置し,PSをほぼ完全に抑制した.AHにトレイン刺激(200Hz, 5s)を与えると,Train-Induced Disinhibition(TID)によりPSはチオペンタール投与前値に回復する(2).
対面会話を行っている最中の脳機能計測による、精神疾患の社会的認知機能障害の検討

本研究では、光トポグラフィーを用いることによって、日常生活の中での実際の対人交流場面に近い状況下での脳機能計測を行い、精神疾患患者の社会的認知の解明を行うことを目的とした。実際に対人行動を行なっている最中の脳機能画像研究はこれまでほとんど行なわれていないが、これはfMRI・SPECT・PETといった従来からのいずれの方法論でも検査中の被検者は仰臥位となりガントリー内で頭部を固定し、できるだけ無動を保つという、不自然な姿勢と状態を保たなければならないという制限があるということが大きい。光トポグラフィーは、脳機能測定時の被拘束性が比較的小さく、こういった測定中に実施する課題の制約を受けにくいという特徴がある。この特徴を活かして、実際の日常生活の中での対人交流場面として、人と面と向かって会話をしている最中の脳活動を測定を行った。初年度である本年度には、1.対人交流場面での脳機能計測のための課題の確立、2.実際に健常者と統合失調症・うつ病・双極性障害といった精神疾患患者を対象に実際に脳機能計測を行い、それぞれの疾患における社会的認知障害に関連した脳機能的な特徴を検討する、3.向精神薬服用による脳機能への影響の検討、を行った。1. 2.に関しては、これまでも予備的検討を行っておりその結果を論文発表してきたが、本年度もデータの蓄積を続けた。また、うつ病と双極性障害を対象にした研究成果を今年度新たに論文発表した(Takei et al. 2014)。3.に関しては、実際に対人緊張などの社交不安の治療にも用いられている抗不安薬(アルプラゾラム)内服による脳機能への影響の検討を行い、健常者を対象に、対面会話を行っている最中の脳機能計測をプラセボ比較対象試験(単盲検、クロスオーバーデザイン)として行い、データの収集と解析を行った。