hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周縁地域における近代との出会い

これらの成果の一部は、日本村落研究学会研究大会(平成15年10月於北海道栗山町)で口頭発表により公表した。発表題目および発表者は次の通りである。「岩木町B集落における機能集団の流動性(発表者:杉山祐子)」、「津軽地域の社会変容(発表者:山下祐介)」1.平成16年度の調査研究計画津軽地方の中心都市である弘前市の変化について、近代化が急速に進展した昭和40年代を中心とした詳細な資料収集と調査をすすめる。同時に、弘前市との関連、共通性や差異を把握するため、弘前市周辺町村および北津軽郡町村での調査も実施する。2.研究調査内容とその成果当初計画通り、マクロ調査とエリア調査の2側面から資料収集と分析をおこなった。2-1.マクロ調査津軽地域における詳細な人口動態と農林業の推移に関する資料収集と分析をおこない、昭和50年代以降、急速な変化があることが認められた。この変化の早さには地域差があるが、ここ数年はどの地域も同様に急速に高齢化が進行している。2-2.エリア調査(1)弘前市調査:昨年度調査を実施した町内会住民を対象として、より詳細なライフヒストリーの収集をおこない、情報の集積をはかった。また、それら住民からの聞き取り、新聞記事調査などを複合して、弘前市街地における都市機能の変遷を町内会相互の関連を含めて動態的に把握した。(2)弘前市周辺町村(相馬村、西目屋村、岩木町)および北津軽郡町村(金木町、中里町)での調査を継続し、それぞれの歴史的変遷過程および近隣都市との関係についてより詳細な資料を得た。(3)弘前市の高校および北津軽地域金木町の小中学校を対象として、卒業生の進路の変化を調査した。また、近年の傾向について担当教職員から、将来設計などについて生徒からの聞き取り調査を実施した。これらの成果の一部は、彙報として印刷中である。1.研究調査内容とその成果平成17年度は、昨年度までの成果をふまえ、津軽地域の大きな転換点である昭和40年代50年代に焦点をあてつつ、変化の詳細について調査を実施した。1)青森県の出稼ぎ労働について量的調査を行った。また、出稼ぎ労働を利用してきた関東圏の建設業事業所に聞き取り調査を行った。その結果、出稼ぎ経験者やその家族が出稼ぎに対して抱いているイメージは、出稼ぎ未経験者のそれよりも肯定的な傾向があることが見いだされた。2)青森県北部陸奥湾沿岸漁村を対象として、人口や漁業統計などのデータから生業の変遷を分析し、漁業タイプごとに地域を分類した。その中から、昭和40年代後半以降、ホタテ養殖に特化した平内町を選び、物質文化の変化と漁業を中心とした生業の変遷を中心としたコミュニティ調査を実施した。陸奥湾東岸と西岸では、漁業タイプが大きく異なること、昭和40年代のホタテ養殖開始によって、それまでの出稼ぎを組み合わせた生業構造から、ホタテ漁業を中心にした生業構造に大きく転換したこと、それが出稼ぎ者の急減と女性の漁業への参加を促したことが明らかになった。3)青森県黒石市において、就学・就業調査をおこなった。また、黒石市中心街において、自営業を営む人々を中心に、家業の継承に焦点を当てながらライフヒストリーの収集をおこなった。2.成果発表など
学習者制御型CALシステムの開発と実用化研究

本研究は、学習者制御のNon-directiveな学習環境を生み出すためのCALオーサリングシステムの設計と開発を目的とした。特に、1.学習者制御型CALシステムが備えるべき機能、2.学習者に対する学習支援のあり方、3.教材開発者への開発支援のあり方、という3つの開発課題に中心がおかれた。平成5年度においては、オーサリングシステムの設計とそのプロトタイプの開発が実施された。さらに、平成6年度は、平成5年度の成果に立って、次のようなシステムの拡張とリファインを実施し、ほぼ当初の目的を達成した。1.基本システムに加えて、いくつかのシステム拡張を図った。A)マルチメディア教材の利用CD-ROM、音声教材、音楽教材、アニメーション教材などを必要に応じて組み込むことを可能とした。B)開発支援環境の充実LOGOに似たコマンド体系をもつ簡易言語を開発するなど、教材開発者のための開発支援機能の充実を図った。2.CAL学習プログラムの開発とシステム評価上記したCALオーサリングシステムを利用した学習プログラムをいくつか開発してシステム評価を行うとともに、効果的なCAL学習環境のあり方についての検討を加えた。3.研究成果報告書の作成本研究におけるCALオーサリングシステム(システム名:「かきつばた」)の研究開発の成果を報告書としてまとめた。本研究は、学習者制御のNon-directiveな学習環境のもつメリットと、教授工学の教材設計に関する知見とを融合しうるような教授-学習環境をパーソナルコンピュータ上に実現させる試みとして、学習者制御型CALオーサリングシステムの設計と開発を行うことを目的とした。2ケ年計画の第1年度である今年度は、CALオーサリングシステム「かきつばた」の基本的な開発を行った。開発言語はC言語/アセンブラで、NECのPC9800シリーズ上で主メモリ640KBで稼動可能とした。開発にあたっては主として次の4つの課題が考慮された。1.学習者制御型CALシステムが備えるベき機能の検討と設計2.学習者の学習を支援する機能のあり方の検討と設計3.教材の開発者にとって利用しやすい教材開発環境のあり方4.マルチメディアなど新しい教材、メディアの組み込み利用の検討本研究は、学習者制御のNon-directiveな学習環境を生み出すためのCALオーサリングシステムの設計と開発を目的とした。特に、1.学習者制御型CALシステムが備えるべき機能、2.学習者にたいする学習支援のあり方、3.教材開発者への開発支援のあり方、という3つの開発課題に中心がおかれた。さらに、平成6年度は、平成5年度の成果に基づき、次のようなシステムの拡張とリファインを実施し、ほぼ当初の目的を達成した。A)マルチメディア教材の利用CD-ROM、音声教材、音楽教材、アニメーション教材等を必要に応じて組み込むことを可能とした。B)開発支援環境の充実LOGOに似たコマンド体系を持つ簡易言語を開発するなど、教材開発者のための開発支援機能の充実を図った。3.研究成果報告書の作成上記したCALオーサリングシステム(システム名:「かきつばた」)の研究開発の成果を報告書としてまとめた。
歯周病細菌の線毛構成タンパク質の輸送機構の解明とその阻害薬の探索

細菌の線毛は、「宿主への定着」に関わる重要な装置である。我々は、歯周病細菌の線毛は従来研究されてきた細菌の線毛とは全く異なる構造であるとともに新規な形成機構であることを報告してきた。また、この新規な構造および線毛形成機構を持つ線毛(5型線毛と命名)は腸内バクテロイデス細菌などを含むバクテロイディア綱細菌に普遍的に存在することもわかった。5型線毛の形成機構の特徴の一つは線毛構成タンパク質がリポタンパク質輸送機構で菌体表面に輸送されることであるが、この輸送機構は大腸菌などで解明されたリポタンパク質輸送機構とは異なる可能性がある。本研究は、この輸送機構の詳細を解明することにある。
量子論に基づく符号理論の新展開と情報セキュリティへの応用

代数的誤り訂正符号の一般化と見なすことができ,量子誤り訂正に適用可能な剰余符号(quotient codes)を研究した.本研究は,自ら考案した連接の手法による剰余符号の構成法の具現化と性能解析の精緻化,またはその周辺に関するものである.例えば,申請と前後して,提案の多項式時間構成可能な符号が,盗聴通信路(wiretap channel)において漸近的に最適であることを証明したが,これに付随する結果を本研究期間中に発表した.また,研究期間の後半では,2次元系の任意の量子情報処理を構成する方法を提案した.これも建設的・具体的な情報処理方式であり,その最適性も自ら厳密に証明した.代数的誤り訂正符号の一般化と見なすことができ,量子誤り訂正に適用可能な剰余符号(quotient codes)を研究した.本研究は,自ら考案した連接の手法による剰余符号の構成法の具現化と性能解析の精緻化,またはその周辺に関するものである.例えば,申請と前後して,提案の多項式時間構成可能な符号が,盗聴通信路(wiretap channel)において漸近的に最適であることを証明したが,これに付随する結果を本研究期間中に発表した.また,研究期間の後半では,2次元系の任意の量子情報処理を構成する方法を提案した.これも建設的・具体的な情報処理方式であり,その最適性も自ら厳密に証明した.本研究初年度である平成22年度は,主に盗聴通信路用の符号化について基礎的な研究を一貫性を持ち順調に進めた.特に,派生的でありながら独立した研究テーマとしても価値のあるようなものを幾つか見出している.例えば,アファイン符号化器の基礎的な特徴量を見出し,それが符号の性能解析に極めて重要な役割を果たすことを定量的に明らかにした.この成果は,性能解析・証明を符号の信頼性(正確な伝達の能力)に限っても基礎的な成果であるが,本研究では安全性についてまでも,本研究の示唆する符号の定量的性能証明に成功しており,新たなアプローチを切り拓いたといえる.それらの成果は幾つかの研究会や学術会議で発表した.なお,これらの研究の土台となる成果として多項式時間構成可能であり漸近的に最適である盗聴通信路用符号を得ているが,平成22年度,この成果をIEEE ISIT 2010(米国電気電子学会情報理論に関する国際会議)において発表した.これらの成果や活動は忠実に研究実施計画に沿ったものである.実際,IEEE ISITにおいて発表した成果は連接法によって構成した盗聴通信路用符号の漸近的最適性を証明したものであるが,同計画では「この成果を機軸にWynerの予見した,あるいは彼の予見を超える符号化器の具現化に向け技術と理論の進展を図る.特に,設計指針を示唆するための基礎的考察に注力する.」とした.ここで,「この成果」はIEEE ISITでの発表内容であり,Wynerは盗聴通信路というモデルの提唱者である.そして,ISITの後,他の学術会議で発表した「アファイン符号化器の基礎的な特徴量」に関する研究は「符号化器の具現化に向け技術と進展を図る」こと,あるいは「基礎的考察」の一環として実施した.本課題では,代数的誤り訂正符号の一般化と見なすことができる「剰余符号(quotient codes)」を研究している.これはWyner(1975)が定式化したような盗聴下通信の問題に有効である.このWynerによる問題の定式化は「盗聴通信路(wiretap channel)」の名のもと最近再び脚光を浴びている.本研究は,これらの符号の設計規範の探求,構成,性能評価,理論的限界の解明などを主目的としている.特に,盗聴通信路の符号化器構成に関しては2006年に出願した基本的な符号化器の特許を本年度取得したことを踏まえ,基本的符号化器を複合的に組み合わせて(連接して)構成する連接符号化器についても特許申請をした(2006年出願分からの分割出願).この連接符号化器を研究対象とすることは研究提案に盛り込まれていたが,本年度は,連接符号化器の性能評価の精密化を進めた.その具体的な内容は以下の通りである.情報理論的なモデル盗聴通信路が注目を集めている.最近,このモデルにおいて,漸近的に最適な符号で明示的なもの,すなわち多項式時間構成可能な符号化器が最近著者によって見出された.この符号化器は連接符号化器である.また,この際用いた安全性の基準は盗聴通信路モデルの提案時の標準的なものであったが,これを強化した既知の基準(Csiszar1996)や更に強めた基準のもとでもやはり最適符号が多項式時間構成可能であることを証明し発表した(日本応用数理学会研究部会連合発表会).安全性基準はいずれも情報理論における相互情報量を用いたものである.量子情報処理に関する以下の基礎的かつ建設的な成果を得た。すなわち、量子計算のための回路(アルゴリズム)のユニバーサルな構成の問題を動機として、SU(2)において任意の元を積に分解する問題を提起し解決した。SU(2)から3次元ユークリッド空間における回転のなす乗法群SO(3)への準同型により、同時に、任意の回転を回転の積に分解する問題も解決した。具体的には、分解後の要素はあらかじめ与えられた2軸のまわりの回転に限るという制約の下、任意の回転を分解するのに必要な分解要素の最小数を決定した。(上記準同型によりSU(2)の元も回転と呼ぶことがある。)この成果は原稿arXiv:1401.0153に纏めた。

本結果は、前年度の研究において得たオイラー角に関する成果を出発点として得られた。その成果の中心となるのは、オイラー(Euler)角を使ったある関係式が成立するための必要十分条件であった。そのうち、必要性は量子計算のユニバーサル性に関する誤謬を指摘し具体的に反証を与えるため用いられた。本年度は、上記の建設的な結果を導くために十分性を利用した。また、最適性を示すために、構成方式を導くための議論とは全く異質の幾何的な不等式を発見し用いた。なお、最小数は、ターゲットとなるユニタリ演算子の関数として与えてあるが、問題の性質としては連続体濃度を持つ集合の要素に付与された離散量を最小化するという独特のものである。このような問題に対し、解を明示するとともに厳密な最適性を証明した。他に量子誤り訂正符号に関する研究を進めた(未発表)。平成24年度に発表あるいは執筆した研究内容は主に以下の2つである。1.量子誤り訂正符号を初めとする有限体の構造を利用した広いクラスの符号(剰余符号と呼んでいる)について、符号化器構成の高効率化に関する結果を得た。これは、以前に報告者が発案した多項式時間構成可能な符号の一部で使われていた技術を拡張したものである。以前に発案した符号はCalderbank-Shor-Steane符号という符号のクラスに含まれるが、同技術は、それよりも広いクラス、すなわち、一般のシンプレクティック符号に適用可能である。抽象度の高いものを具体化するような成果で、量子誤り訂正符号の具現化に資する結果と考える。2.量子誤り訂正符号化・復号化を含む量子情報処理過程に関する基礎的な結果を得た。それは、様々な場面におけるユニタリ演算子の実現性に関するものである。(ユニタリ演算子は量子系に対する操作を一般的に表すものである。)この結果は、量子計算に関する教科書に広く見られる誤謬に気づいたことを動機として得られた。得られた主要結果(定理)は論理的帰結としてその誤謬を明白に指摘する。テクニカルには、指摘した誤謬は、述語論理を用い主張を厳密に確認することを怠ったゆえの誤謬のように思える。建設的な意義は別の機会に書くが、少なくとも、この分野で高名な理論研究者らが教科書中に繰り返してきた誤謬を指摘したことには意義があろう。昨年度中に得た成果に関連する研究を更に推進した.ここで,昨年度に得た成果とは,量子誤り訂正符号のエンコーダを含む一般の量子情報処理の効率を定量的に論ずる上で有用な基礎的かつ建設的な研究である.この方向の研究を平成24年度に始めた動機は,ある誤信が量子計算の分野に蔓延している(実際,その誤信は複数の標準的な量子計算の教科書に見られる)現状が看過ならなかったことである.昨年度までに得られた基礎的な成果は,与えられたSU(2)の元に付随するある数,具体的には,その元を,ある制約の下,構成するのに必要な構成要素の数を決定するものだが,本成果は直ちに誤信を反証する.それまでの誤信の蔓延は,それを盲信していた者達には,本成果で提起した課題の存在すら認識出来なかったことを意味している.しかも本成果は量子情報処理の基礎に関するものであるから,このような定説を覆す成果を得たこの時期に,成果を強化すべく更に研究を推進することが急務と考えた.
ヒドラにおける上皮細胞接着シグナルの解析

上皮細胞の細胞接着分子の機能解析はこれまで培養細胞を用いた研究を主として進められてきた。しかしながら培養上皮細胞はその樹立過程で増殖や分化などの精緻な制御機構を失っており、機械的な細胞接着機能や形態の観察以外の解析には適さない。そこで、本研究提案では、進化的に初期に上皮細胞体制を獲得した多細胞生物の実験モデル生物としてヒドラが上皮細胞の性質の理解や細胞接着分子の機能解析に有用か否かについて検討を行った。ヒドラはイソギンチャク等と同様に刺胞動物に属する原始的な多細胞動物である。ヒドラは外胚葉性上皮細胞、内胚葉性上皮細胞とその中間に細胞外マトリックスをもつ動物で、間葉組織を持たない。一方で、ヒドラの上皮細胞は発達した細胞間接着装置を有し、ゲノム上にはヒトと相同な細胞接着分子群の遺伝子セットが存在する。本研究提案では、ヒドラに存在する様々な細胞間接着分子をゲノム情報を元にクローニングし蛍光タンパク質を融合させたキメラ遺伝子を発現したトランスジェニックヒドラの作出を試みた。また、上皮細胞間のシグナル伝達機構を可視化するために細胞内CaイオンのインジケーターであるGCaMPを発現したトランスジェニックヒドラを作出し、機械進展刺激などによって細胞内Caイオンの濃度上昇が上皮細胞シートの中を伝播するか否か検討した。これらの解析を通して、上皮細胞の細胞間接着分子の機能解析や上皮細胞間のシグナル伝達を個体レベルで解析する上でヒドラが有用な実験モデル生物になることが明らかになった。多細胞生物は進化の過程で、細胞接着機構を持つ上皮細胞を獲得することで出現した。多細胞化により、個体は大型化し、個々の細胞は様々な機能を分担することで、より生存に適した進化を遂げた。一方で、多細胞生物では、個々の細胞の増殖や分化は厳密に制御されなければならない。研究代表者は、上皮細胞における細胞接着を介した情報伝達機構を解明する上で、刺胞動物のヒドラが解析に適した実験材料になると考えて、ヒドラに対する細胞生物学的アプローチの確立を試みた。ヒドラは上皮細胞を最初に獲得した多細胞生物であり、主に外胚葉性上皮細胞と内胚葉性上皮細胞から構成される二胚葉動物である。その他にも、ヒドラには散在神経系を構成する神経細胞と間細胞(interstitial cell)が存在するが、MarcumとCampbellの確立した神経細胞および間細胞を欠損した突然変異体ヒドラ(上皮ヒドラ:J Cell Sci.29:17-33. 1978)の研究から、ヒドラは上皮細胞のみで正常に発生、増殖することが示されている。すなわち、ヒドラの形態形成や再生過程は上皮細胞同士の情報伝達によって成し遂げられている。ヒドラをモデル生物として使用するにあたり、まず外胚葉性上皮細胞と内胚葉性上皮細胞の蛍光抗体染色法の条件検討を行った。また、2010年に公開されたHydra magnipapillataのドラフトゲノムの配列情報を参考にして、相同性検索から脊椎動物に存在する既知の細胞接着関連分子のクローニングを試みた。当研究室に於いて同定した脊椎動物の細胞間接着形成に関わる分子FERM Domain Containing 4A (FRMD4A)およびその結合タンパク質Cytohesinはヒドラゲノム中に存在しており、ヒドラ由来のFRMD4AとCytohesinも複合体を形成することを確認した。ヒドラを用いて細胞生物学的なアプローチによる実験を行う準備を整えることができた。上皮細胞の細胞接着分子の機能解析はこれまで培養細胞を用いた研究を主体として進められてきた。本研究提案では、申請者の考案したヒドラへの遺伝子導入法を用いて、飼育が簡便で安価なヒドラを上皮細胞の接着分子の機能解析に適したモデル生物として確立することを目指す。本年度は、共同研究によりヒドラ受精卵への遺伝子導入マイクロインジェクション手技が向上し、高確率に遺伝子導入が可能になった。また培養上皮細胞の研究から上皮細胞の損傷応答に関して興味深い知見が得られたので、ヒドラ個体の上皮細胞シートにおいてもそのような応答が観察されるか検証するための準備を進めた。さらに、別の共同研究によって、ヒドラ受精卵もしくはヒドラ個体に対して、GFPなどの外来性タンパク質を打ち込み細胞内に導入することができるかについて検討を行った。これは将来的にCRISPR-Cas9法によりヒドラの遺伝子破壊個体の作出に際して必要となる技術である。効率はまだ十分ではないが、個体の一部にGFPをタンパク質の形で導入することが可能であることを確かめた。ヒドラを上皮細胞の新たなモデル生物、研究材料として確立する上で、高効率な遺伝子導入技術および遺伝子破壊法の確立が必須である。遺伝子導入に関しては、様々な方法を検討した結果、受精卵へのマイクロインジェクションが有効であることが明らかになった。遺伝子破壊法としては、CRISPR-Cas9が最も期待されるが、これについては次年度の課題としたい。

上皮細胞の細胞接着分子の機能解析はこれまで培養細胞を用いた研究を主として進められてきた。しかしながら培養上皮細胞はその樹立過程で増殖や分化などの精緻な制御機構を失っており、機械的な細胞接着機能や形態の観察以外の解析には適さない。そこで、本研究提案では、進化的に初期に上皮細胞体制を獲得した多細胞生物の実験モデル生物としてヒドラが上皮細胞の性質の理解や細胞接着分子の機能解析に有用か否かについて検討を行った。ヒドラはイソギンチャク等と同様に刺胞動物に属する原始的な多細胞動物である。ヒドラは外胚葉性上皮細胞、内胚葉性上皮細胞とその中間に細胞外マトリックスをもつ動物で、間葉組織を持たない。一方で、ヒドラの上皮細胞は発達した細胞間接着装置を有し、ゲノム上にはヒトと相同な細胞接着分子群の遺伝子セットが存在する。本研究提案では、ヒドラに存在する様々な細胞間接着分子をゲノム情報を元にクローニングし蛍光タンパク質を融合させたキメラ遺伝子を発現したトランスジェニックヒドラの作出を試みた。また、上皮細胞間のシグナル伝達機構を可視化するために細胞内CaイオンのインジケーターであるGCaMPを発現したトランスジェニックヒドラを作出し、機械進展刺激などによって細胞内Caイオンの濃度上昇が上皮細胞シートの中を伝播するか否か検討した。これらの解析を通して、上皮細胞の細胞間接着分子の機能解析や上皮細胞間のシグナル伝達を個体レベルで解析する上でヒドラが有用な実験モデル生物になることが明らかになった。今後は、ヒドラ個体への外来遺伝子導入による細胞接着分子の可視化やCRISPR-Cas9法の確立に取り組み、細胞接着を介したシグナル情報伝達機構を明らかにしていきたい。GFPタンパク質を指標として、タンパク質をヒドラ受精卵もしくはヒドラ個体に導入する方法を確立し、CRISPR-Cas9法によるヒドラの遺伝子破壊株の樹立を試みる。これとともに、培養上皮細胞の研究から上皮細胞の損傷応答に関して興味深い知見が得られたので、ヒドラ個体の上皮細胞シートにおいてもそのような応答が観察されるかについて検証を進める。次年度より、遺伝子導入などの高額な試薬を用いた解析が必要となるため。今年度に合算して使用し研究加速を図り、ヒドラ個体における遺伝子導入を試みる。研究代表者の研究室の研究成果及び成果報告に関するホームページ
骨形成タンパク質シグナルを抑制する遺伝子の単離と機能解析

<1研究目的>骨形成タンパク質(BMP)に対する細胞の応答能は、発生過程の時期および領域に応じてダイナミックに変化していると予想され、形態形成を分子レベルで知るうえで応答能の制御機構を理解することは不可欠である。本研究では、応答能の確立および調節機構を分子レベルで明らかにするために、BMPシグナルを細胞内で抑制する遺伝子の探索と機能解析をおこなう。<2研究成果>研究代表者らは、BMPシグナルを細胞内で抑制する遺伝子としてホメオドメインを持つ転写因子(G78)を得ており、過剰発現解析により、G78が神経形成の促進に働いていることを示した。平成17年度には、神経分化におけるG78の機能をより詳細に解析するために、(1)G78の機能阻害解析、(2)BMPシグナルに対する応答能の制御におけるG78の必要性の解析をおこない、以下の成果が得られた。[成果1]アンチセンスモルフォリーノオリゴヌクレオチド(MO)を用いてG78の機能阻害解析をおこない、神経形成期におけるG78の必要性について検討した。その結果、初期神経マーカーSox2の発現領域が縮小し、反対に表皮マーカーのKeratinとDlx3の発現領域は拡大した。したがって、G78は神経形成の促進と表皮形成の抑制に働いており、これらの過程に必要であることが分かった。[成果2]MOの注入によりG78の機能を阻害した条件下でBMPシグナルを活性化させ、BMPシグナルに対する外胚葉細胞の応答能の変化を調べた。その結果、G78に対するMOを注入したツメガエル胚から切除した外胚葉細胞は、コントロールに比べてBMPシグナルに対する応答能が高まり、BMPシグナルの直接の標的遺伝子(Msx1,Msx2)の発現が効率よく誘導されることが分かった。したがって、G78はBMPシグナルに対する外胚葉細胞の応答能を抑制していると考えられた。
マイクロアレイを用いたヒストン修飾と遺伝子発現の動的変化に関する研究

遺伝子情報発現のための転写活性化あるいは抑制化にはクロマチン構造の変化が伴い、その分子機序の一つは、ヌクレオソームヒストンの化学的修飾(リン酸化、アセチル化、メチル化)であることが知られている。これまでの研究では、個々の遺伝子のヌクレオソームヒストンに焦点をあて、その化学的修飾と転写制御との関連が解析されてきたが、細胞機能発現における転写制御ネットワークの複雑性に鑑みれば、ヌクレオソームヒストンの化学的修飾を遺伝子全体について網羅的に捉え、遺伝子発現との関連を解析する研究が重要と考えられる。近年、ヒストンH3の9番リジン残基のメチル化が、ヘテロクロマチンの形成と維持、およびユークロマチン領域における遺伝子特異的な転写抑制に関与することが知られ注目されている。われわれは、本特定領域研究において、主としてヒトの遺伝子プロモーター領域が固定された約2万個のスポットを有するCpGマイクロアレイを樹立した。ヒストンH3がメチル化されたヌクレオソームを精製し、そのゲノムDNAをプローブとしてCpGマイクロアレイを探索したところ、92個の遺伝子が同定された、興味深いことに、このうち3分の2の遺伝子が発現していた。これまで、H3メチル化は遣伝子発現を抑制すると考えられていたが、必ずしもそうではないことが示された。さらにこれらの遺伝子について転写を活性化するH3およびH4のアセチル化をクロマチン免疫沈降にて検討したところ、約8割の遺伝子においてアセチル化を受けていた。一方、発現を認めない遺伝子においてはアセチル化を認めなかった。以上のことから、1)H3のメチル化と転写抑制との相関は認められない。2)H3、H4のアセチル化と遺伝子発現には従来知られていたような関連が認められる。3)遺伝子発現においてH3、H4のアセチル化はH3のメチル化に対して優勢である、ことなどが示唆された。
中央アジア出土古代ウイグル語税役制度関係文書の歴史学・文献学的研究

西暦914世紀に属する中央アジア・新疆地域出土の古代ウイグル語世俗文書のなかから,特に税役制度に関係する社会経済文書群を文献学的に解読し,歴史学的考察の基礎となる校訂テキストを準備した。特に,税役徴発を命じる行政文書群については,近日中に英文で資料集として出版する予定である。また,その他の個別の諸種文書(免税特権許可状,契約文書など)を解読校訂しつつ,その歴史的背景となる税役制度の分析を試みた。(1)中央アジア・新彊地域出土のウイグル語税役制度関係文書のうち諸種物件の供出命令文書(行政命令文書)86件について,既収集の写真複製・画像データに基づいてテキスト転写・英訳作業を開始した。これは現在も継続中である。(2)ウイグル文供出命令文書にみえる未解明の術語を扱った旧稿(松井『東洋学報』79-4,1998)の内容を補訂して,中国で開催された国際吐魯番学会報告論文集に中文で発表した。これにより,中国新彊現地のウイグル語文書所蔵機関・研究者からの反応が期待できる。(3)イスタンブル大学中央図書館に所蔵される古代ウイグル語税役制度関係文書について,渡航のうえ原文書を調査した。これに基づく研究論文を投稿し,現在印刷中である。またイスタンブル大学には,やはり税役制度・社会経済史と密接に関係するウイグル語文書の写真複製資料が所蔵されでおり,これを現地研究者と共同で調査した。その成果は共同論文として現在印刷中である。(4)ウイグル語税役制度関係文書をとりまく歴史的背景に関わるものとして,中国甘粛省敦煌から発見されたモンゴル語文書を解読校訂の上,新彊・東トルキスタンから甘粛河西に至るウイグル仏教徒の巡礼活動を明らかにした。この点も,現在印刷中の論文で扱われている。(1)昨年度に続き,中央アジア・新彊地域出土のウイグル語税役制度関係文書のうち諸種物件の供出命令文書(行政命令文書)86件について,既収集の写真複製・画像データに基づいてテキスト転写・英訳作業を継続中である。(2)昨年度に調査したイスタンブル大学中央図書館所蔵古代ウイグル語税役制度関係文書を校訂・分析した研究論文を発表した。当該文書はこれまで類例のない形式の文書であり,土地の恩賜文書であろうと推測した。(3)同じくイスタンブル大学に写真のみ所蔵される,チャガタイ=ウルス当主ドゥア時代発行のウイグル語免税特許状について,まずトルコ・アンカラで開催された第38回国際アジア・北アフリカ研究者会議で研究発表を行ない,ついで日本語で論文化した。当該文書は年代が特定できる点で貴重なウイグル文書であり,それに基づいて大元ウルスからチャガタイ=ウルスへという中央アジア支配勢力の交替を考察した。(4)やはりイスタンブル大学に写真のみ所蔵されるウイグル語銀貸借契約文書について,トルコ人研究者と共同論文を投稿し,現在印刷中である。(5)ウイグル語税役制度関係文書をとりまく歴史的背景に関わるものとして,中国甘粛省敦煌から発見されたモンゴル語文書を解読校訂の上,新彊・東トルキスタンから甘粛河西に至るウイグル仏教徒の巡礼活動を明らかにした。当初は,ロシア科学アカデミー・サンクトペテルブルク東洋学研究所における資料調査を予定し,そのための渡航旅費を計上していたが,諸般の事情から見送った。(1)昨年度に続き,中央アジア・新彊地域出土のウイグル語税役制度関係文書のうち諸種物件の供出命令文書(行政命令文書)86件について,既収集の写真複製・画像データに基づいてテキスト転写・英訳作業を行なった。その結果,テキスト転写をほぼ確定させることができた。英文翻訳を提出する作業は現在も継続中である。(2)ウイグル語税役制度関係文書をとりまく歴史的背景に関わるものとして,中国甘粛省敦煌から発見されたモンゴル語文書や石窟寺院銘文を解読校訂の上,新彊=東トルキメタンから甘粛河西に至るウイグル仏教徒の活動を考察した。その結果,東トルキスタン甘粛に散在するウイグル人仏教徒が,モンゴル帝国から免税特権をはじめとする種々の特権・厚遇を得たチベット仏教に接近し,宗教巡礼・商業交易が表裏一体となった活動を展開していたことを明らかにした。(3)イスタンブル大学に写真のみ所蔵されるウイグル語銀貸借契約文書について,トルコ人研究者と共同論文を投稿した。これもウイグル人仏教徒の経済活動と徴税制度への対策に関係するものであり,前項(2)における成果を敷衍させる可能性を有する資料である。(4)トルコ共和国に渡航し,イスタンブル大学トルコ学研究所に保管される古代ウイグル語文書の写真資料を調査し,未発表の中央アジア出土ウイグル語税役制度関係文書数件を見出した。これは前項(3)の共同研究を発展させる形での研究を予定している。
ポリグルタミン配列に結合する新規遺伝子PQBP-1の生理的及び病理的機能解析

本研究では私達が新たに発見したポリグルタミン配列結合因子PQBP-1の生理的機能およびポリグルタミン病における病理的機能を解析した。PQBP-1は転写因子Brn-2のポリグルタミン配列をもとにtwo-hybrid法によってクローニングしたものであるが、今回ポリグルタミン病の一つである遺伝性脊髄小脳変性症(SCA1)の原因遺伝子ataxin-1の蛋白と結合することを明らかにした。さらに、PQBP-1とataxin-1が結合するとPQBP-1の生理的結合相手と考えられるRNA polymerase IIの活性を抑制して基礎的転写活性を下げることが分かった。このことがポリグルタミン病の細胞死につながることも培養細胞を用いた実験から示唆され、従来CREB binding protein(CBP)において主張されているように転写活性の低下が病態の本質であることを示していた。PQBP-1が転写活性を下げるのは核内封入体の中ではなく、核マトリックスであることは従来の報告とは明らかに異なる点である。さらに、私達の実験はataxin-1がPQBP-1に結合した場合、なんらかの機序でRNA polymerase IIのリン酸化型(=活性型)が減少することを示した。このこともポリグルタミン病における新しい病態を提示したものである。以上の結果はNeuron 5月30日号に掲載予定である。これまでに、PQBP-1のトランスジェニックマウスの作成にも成功しており、今後さらにポリグルタミン病の病態を解析する予定である。PQBP-1はWW domain,polar amino acid rich domain(PRD),C-terminal domain(CTD)の3つの蛋白結合ドメインを持つ。各々の結合蛋白を同定することはPQBP-1の生理機能を類推するために不可欠のことである。今年度は、はじめにCTDに結合する蛋白をyeast two hybrid systemを用いてスクリーニングした。pEGベクターにCTDのみをサブクローニングしたものをベイトとして、約50万個のクローンをスクリーニングした。この結果最終的に得られた5個の陽性クローンのうち実に4つが同一の遺伝子をコードしており、それがpre-mRNAのスプライシングに関与するU5-15kDであることが明らかになった。U5-15kDはエクソン間の結合を媒介するU5の一つのコンポーネントである。私たちは先にPQBP-1のPRDにはポリグルタミンが結合しうることを示しており、ポリグルタミンがPQBP-1/U5-15kDを介してRNA代謝に影響を与える可能性も出てきた。一方、本研究の主眼であるPQBP-1卜ランスジェニックマウスも作成した。pCAGGSにPQBP-1遺伝子全長をいれたものをマウス受精卵に注入し、100個の卵をマウス子宮にもどして、3系統のトランスジェニックマウスを得た。内、PCR上で導入コピー数の多い1系統を中心に、現在、行動科学的解析ならびに病理学的解析を行っているところである。PQBP-1はWW domain, polar amino acid rich domain(PRD), C-terminal domein(CTD)の3つの蛋白結合ドメインを持つ。この結果最終的に得られた5個の陽性クローンのうち実に4っが同一の遺伝子をコードしており、それがpre-mRNAのスプライシングに関与するU5-15kDであることが明らかになった。U5-15kDはエクソン間の結合を媒介するu5の一つのコンポーネントである。

私たちは先にPQBP-1のPRDにはポリグルタミンが結合しうることを示しており、ポリグルタミンがPQBP-1/U5-15kDを介してRNA代謝に影響を与える可能性も出てきた。一方、本研究の主眼であるPQBP-1トランスジェニックマウスも作成した。pCAGGSにPQBP-1遺伝子全長をいれたものをマウス受精卵に注入し、100個の卵をマウス子宮にもどして、3系統のトランスジェニックマウスを得た。内、PCR上で導入コピー数の多い1系統を中心に、現在、行動科学的解析ならびに病理学的解析を行っているところである。
アッフィン変換に基づく人工衛星CCDラインスキャナー画像解析手法の開発

1.高解像度CCDラインスキャナー(地上分解能1m、3m)を塔載した人工衛星が1997年以降続々打ち上げられる予定であるので、これらの画像を高精度で解析する手法をアッフィン投影幾何学を利用して考察し、シミュレーションデータを利用してその実証的特性を調査した結果、開発した手法は非常に画角の狭い高解像度人工衛星画像の解析に適することが明らかになった.また、撮影方式(クロストラック撮影法式、スリ-ライン撮影方式等)の相違による解析精度の変動も検討したが、開発した手法は今後主流となるスリ-ライン撮影法式に対してより有効であることがわかった.アッフィン投影幾何学に基づく画像解析問題に適用可能なフリーネット理論を開発し、その実証的特性を種々のシュミュレーションデータを利用して検討した結果、解析精度が10パーセント程度向上することが明らかになった.3.高解像度人工衛星画像を大・中縮尺地形図の自動作成に利用するためには、ステレオマッチングの高精度化が重要であるが、我々はこの問題にシミュレーティッドアニーリング手法を適用し、その実証的特性をシミュレーション画像データ、実画像データを利用して調査した。その結果、既存の手法では不可能な画像の隠藪部分の補間が可能であり、高精度が得られることがわかったので、今後計算時間の短縮等を目的とした実用的方法を開発する予定である.1.高解像度CCDラインスキャナー(地上分解能1m、3m)を塔載した人工衛星が1997年以降続々打ち上げられる予定であるので、これらの画像を高精度で解析する手法をアッフィン投影幾何学を利用して考察し、シミュレーションデータを利用してその実証的特性を調査した結果、開発した手法は非常に画角の狭い高解像度人工衛星画像の解析に適することが明らかになった.また、撮影方式(クロストラック撮影法式、スリ-ライン撮影方式等)の相違による解析精度の変動も検討したが、開発した手法は今後主流となるスリ-ライン撮影法式に対してより有効であることがわかった.アッフィン投影幾何学に基づく画像解析問題に適用可能なフリーネット理論を開発し、その実証的特性を種々のシュミュレーションデータを利用して検討した結果、解析精度が10パーセント程度向上することが明らかになった.3.高解像度人工衛星画像を大・中縮尺地形図の自動作成に利用するためには、ステレオマッチングの高精度化が重要であるが、我々はこの問題にシミュレーティッドアニーリング手法を適用し、その実証的特性をシミュレーション画像データ、実画像データを利用して調査した。その結果、既存の手法では不可能な画像の隠藪部分の補間が可能であり、高精度が得られることがわかったので、今後計算時間の短縮等を目的とした実用的方法を開発する予定である.1.人工衛星CCDラインスキャナー画像の解析問題にアッフィン投影幾何学を適用する場合、中心投影画像を平行投影画像(アッフィン投影画像)に変換する際発生する画像変換歪の除去が問題となるが、本研究ではアッフィン投影幾何学に基づく画像解析手法の繰り返しによりこの難点を克服した。そして、多コース撮影方式の人工衛星CCDラインスキャナー画像(例SPOT画像)を対象とした解析プログラムを作成し、シミュレーションデータを利用して精度の検討を行なった結果、アッフィン変換を2回繰り返せば撮影地域の比高が非常に大きい場合でもほぼ理論誤差に近い高精度が得られることを明らかにした。さらに、同一コース重複撮影方式の人工衛星CCDラインスキャナー画像(例Space Imaging画像)解析問題に関する基礎研究を行ない、その理論的特性を明らかにした。2.人工衛星CCDラインスキャナー画像解析の精度向上を図るため、フリーネット理論について重点的研究を行ない、解析問題の基礎となる11個の1次独立なベクトルを見いだした。また、開発した理論をシミュレーションデータにより検証した結果、同一基準点を使用した特殊解よりも約10%精度が向上することを確かめた。3.代表的リモートセンシング画像であるLANDSAT-TM画像の精密位置合わせ手法をアッフィン投影幾何学を用いて構築し、シミュレーションデータ、実画像データを利用してその実証的特性を調査した結果、DTM(ディジタルテラインモデル)と併用すれば非常に比高が大きい場合でも3分の1画素程度の位置合わせが可能であることがわかった。1.高解像度CCDラインスキャナー(地上分解能1m、3m)を搭載した人工衛星が1997年以降続々打ち上げられる予定であるので、これらの画像を高精度で解析する手法をアッフィン投影幾何学を利用して考察し、シミュレーションデータを利用してその実証的特性を調査した結果、開発した手法は非常に画角の狭い高解像度人工衛星画像の解析に適することが明らかになった.また、撮影方式(クロストラック撮影方式、スリ-ライン撮影方式等)の相違による解析精度の変動も検討したが、開発した手法は今後主流となるスリ-ライン撮影方式に対してより有効であることがわかった.2.アッフィン投影幾何学に基づく画像解析問題に適用可能なフリーネット理論を開発し、その実証的特性を種々のシミュレーションデータを利用して検討した結果、解析精度が10パーセント程度向上することが明らかになった.3.高解像度人工衛星画像を大・中縮尺地形図の自動作成に利用するためには、ステレオマッチングの高精度化が重要であるが、我々はこの問題にシミュレーティッドアニーリング手法を適用し、その実証的特性をシミュレーション画像データ、実画像データを利用して調査した。その結果、既存の手法では不可能な画像の隠蔽部分の補間が可能であり、高精度が得られることがわかったので、今後計算時間の短縮等を目的とした実用的方法を開発する予定である.
チャネルロドプシン2をON型双極細胞に発現させた遺伝盲ラットの視覚機能

チャネルロドプシン2(ChR2)をON型双極細胞に特異的に発現させる為、代謝型グルタミン酸レセプター6(Glu6)プロモーターを用いたアデノ随伴ウイルスベクター(pAAV-Glu6-ChR2)を作成している。本年度は濃縮する方法の開発を行い、精製法を確立した。AAV2型の他に5型ウイルスを作成しそれぞれ濃縮を行い、硝子体内と網膜下の2種類のルートから投与を行い、遺伝子導入効率を調べた。この結果、いずれの方法でも遺伝子導入効率は同等であった。本研究では、網膜で最初に外部情報を受け取る視細胞が変性し、失明を来たした疾患に対し、「残存する神経細胞に光受容能を賦与する」という全く新しい方法で視覚を再生することを目的としている。この方法では残存する神経細胞に光受容能が賦与されるため、既存の神経ネットワークをそのまま利用することができる。しかしながら、現在の遺伝子導入方法では遺伝子導入のターゲットである網膜神経節細胞(RGCs)全てのタイプに遺伝子が導入されてしまい、サブタイプの特性を無視した応答になる可能性がある。そこで、ON型双極細胞に着目した。この細胞は、RGCのON-cellに興奮を伝えている。従って、ON型双極細胞に遺伝子導入を行えば、RGCのON-cellのみに出力を与える事ができる。本研究では、ON型双極細胞特異的に発現させるプロモーターについて検討する。本年度はチャネルロドプシン2(ChR2)をON型双極細胞に特異的に発現させるため、特異的なプロモーターである代謝型グルタミン酸レセプター6(Glu6)プロモーターを用いたアデノ随伴ウイルスベクター(pAAV-Glu6-ChR2)を作製した。このウイルスベクターを視細胞変性ラット(RCSラット)の硝子体内に投与し、投与後眼球を摘出して網膜伸展標本を作製した。その結果、ChR2がON型双極細胞に導入されている事が分かったが、その発現効率はかなり低いものであった。また、このラットについては、網膜での光受容に対する脳視覚野での電位変化(脳視覚誘発電位:VEP)を記録する事ができなかった。これは、機能するに十分な数の光受容が可能なON型細胞が得られなかった為と考えられた。しかしながら、現在の遺伝子導入方法では遺伝子導入のターゲットである網膜神経節細胞(RGCs)全てに遺伝子が導入されてしまい、サブタイプの特性を無視した応答になる可能性がある。そこで、RGCsのOn-cellにのみ反応させる為、この細胞に光応答を伝達するON型双極細胞に特異的に発現させるプロモーターの検討を行った。チャネルロドプシン2(ChR2)をON型双極細胞に特異的に発現させる為、代謝型グルタミン酸レセプター6(Glu6)プロモーターを用いたアデノ随伴ウイルスベクター(pAAV-Glu6-ChR2)を作成しているが、本年度は濃縮する方法の開発を行い、精製法を確立した。昨年までの研究でAAV2型を硝子体内投与した場合、遺伝子導入効率が低い事が明らかとされた為、2型の他に5型ウイルスを作成しそれぞれ濃縮を行い、硝子体内と網膜下の2種類のルートから投与を行い、遺伝子導入効率を調べた。この結果、いずれの方法でも遺伝子導入効率が大きく改善される事はなかった。しかし、この結果から特に、網膜下にAAV-Glu6-ChR2を投与した場合は局所にしか遺伝子が導入されない事が分かり、この局所にしか導入されない性質を生かし、臨床応用を考慮した場合には、黄斑部にのみ遺伝子を導入したい場合はGlu6プロモーターのウイルスを網膜下で投与し、広範囲に導入したい場合にはCAGプロモーターのウイルスを硝子体投与する、使い分けが可能になるのではないかと考えられた。
覚醒／睡眠時の脳安静時ネットワーク解析に基づく精神・神経疾患機構の探求

本研究では昨年度から同大学院の内田助教授の協力の下,発達障害モデルマウスとして甲状腺機能低下症マウスを作成していた.そのモデルマウスを提案手法の検証試験に用いることで,提案手法を用いて疾患モデルマウスの特徴を発見することに成功した.安静時の大脳皮質血液量動態(CBV)信号を従来研究の解析通り単相関解析するだけではその疾患特徴は見つけられず,ノンレム睡眠時のデータを用いて相互相関解析を行い,異なる脳領域における活動タイミングのズレを評価する必要があった.このタイミングのズレが疾患モデルマウスでは健常マウスより顕著に大きく,提案手法により明確な差として神経疾患の特徴量を発見することができた.本研究の目的はマウス脳内の睡眠時機能的ネットワーク構造を評価する技術の確立と本技術を用いた疾患モデルマウスの評価であり,この結果は提案手法の有用性を裏付ける重要な結果である.また,この内容は研究実施計画に沿うものであり,計画通りの結果を得られたと言える.安静時機能結合(rsFC)研究の分野では,脳全体の血流動態の変動成分としてGlobal signal regression(GSR)と言われる信号を内因性光信号(IOS)から除去するか否かという点が未だ議論されており,はっきりとした結論が得られていないという問題がある。本研究では空間的な伝搬波を含むCBV信号に対してGSRを適用することで,伝搬波の位相が大きくひずみ擬似的な負の相関が発生することを指摘した.この点は皮質のCBV信号における同期タイミングの差を評価することにより疾患モデルマウスの特徴を検出するという上記の新規解析手法につながる重要な一つの成果と言える.また,本解析方法は単純な相関構造ではなくラグタイムを用いた新しい疾患検出方法としてfMRIを用いたヒトの研究に応用できる可能性があり,今後の発展が期待される.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。・長期低雑音計測のための手術手法の更新:第40回日本神経科学大会、および日本睡眠学会第42回定期学術集会では、類似手術を行っている研究者から意見を伺い、今まで行っていた計測前の手術手法を改良し、長期に渡ってより高い信号対雑音比で内因性光信号(OIS)を計測することができるようになった。今までの手術手法では3週間程度の期間が限界であったため、この改良により疾患の進行過程の評価や薬剤投与効果の評価など時間のかかる実験を行うことがより容易になった。・多元的睡眠データ記録技術の開発およびその解析:研究計画通り、覚醒・睡眠時の呼吸や心拍、体動をOISと同時計測し、それらがOISや安静時ネットワーク(RSN)に与える影響についての評価を行った。呼吸や心拍は睡眠と深く関与しており、睡眠状態によってOISへの寄与率が大きく変化することが明らかになった。特に、睡眠時のOIS信号を扱う本研究ではその影響が大きく、今後は同時記録した心拍信号、呼吸信号を用いてその影響を除く必要がある。・偏相関解析を用いたRSN解析:一昨年度に始めた偏相関解析を用いたRSN推定について結果をまとめ、第40回日本神経科学大会ではポスター発表を行った。また、偏相関解析を用いて求めたRSNの覚醒/睡眠状態依存性について日本睡眠学会第42回定期学術集会でポスター発表を行った。現在これらの結果と先行研究の結果を比較しまとめたものを論文誌に投稿中である。・疾患モデルマウスの扱い方について:計画していた疾患モデルマウスと健常マウスのRSNの比較実験をするために、発達障害モデルマウスとして甲状腺機能低下症マウスを用いたテスト実験を実施している。この疾患モデルの作成方法や飼育方法について東北大学大学院情報科学研究科の内田助教授に指導をしていただき、成長が遅く虚弱な疾患モデルマウスであるが実験を遂行できるよう試行錯誤をしている。研究計画上の「疾患モデルマウスを用いた基礎研究」については準備が進んでおり、予定通り3年次に実験を執り行う予定である。ただし、上記の通り予想より甲状腺機能低下症マウスは虚弱で身体的成長が遅く、実験をうまく実施するための試行錯誤に予想より時間が必要となった。また、予備の実験としてドーパミンニューロンノックダウンマウスを利用している他の研究室に協力してもらい、そのマウスの睡眠時OIS計測を行うことも計画している。また、多元的睡眠データ記録技術の開発、およびその統合的解析技術の開発についても、覚醒・睡眠時の呼吸や心拍、体動を同時計測し、それらのOISへの影響を睡眠状態ごとに評価することで、統合的な解析を行っている。呼吸、心拍はOISへの影響が睡眠・覚醒状態ごとに差が大きく、その影響を評価できるようになったのは一つの成果だと考えている。本解析技術を実際に用いた結果については3年次中に論文投稿の計画をしている。本研究では昨年度から同大学院の内田助教授の協力の下,発達障害モデルマウスとして甲状腺機能低下症マウスを作成していた.そのモデルマウスを提案手法の検証試験に用いることで,提案手法を用いて疾患モデルマウスの特徴を発見することに成功した.安静時の大脳皮質血液量動態(CBV)信号を従来研究の解析通り単相関解析するだけではその疾患特徴は見つけられず,ノンレム睡眠時のデータを用いて相互相関解析を行い,異なる脳領域における活動タイミングのズレを評価する必要があった.このタイミングのズレが疾患モデルマウスでは健常マウスより顕著に大きく,提案手法により明確な差として神経疾患の特徴量を発見することができた.

本研究の目的はマウス脳内の睡眠時機能的ネットワーク構造を評価する技術の確立と本技術を用いた疾患モデルマウスの評価であり,この結果は提案手法の有用性を裏付ける重要な結果である.また,この内容は研究実施計画に沿うものであり,計画通りの結果を得られたと言える.安静時機能結合(rsFC)研究の分野では,脳全体の血流動態の変動成分としてGlobal signal regression(GSR)と言われる信号を内因性光信号(IOS)から除去するか否かという点が未だ議論されており,はっきりとした結論が得られていないという問題がある。本研究では空間的な伝搬波を含むCBV信号に対してGSRを適用することで,伝搬波の位相が大きくひずみ擬似的な負の相関が発生することを指摘した.この点は皮質のCBV信号における同期タイミングの差を評価することにより疾患モデルマウスの特徴を検出するという上記の新規解析手法につながる重要な一つの成果と言える.また,本解析方法は単純な相関構造ではなくラグタイムを用いた新しい疾患検出方法としてfMRIを用いたヒトの研究に応用できる可能性があり,今後の発展が期待される.現在、健常マウスの睡眠時の脳機能結合ネットワークの観察を行い、例数と経験を重ねることができている。そこで、今年度は現在作成中の自閉症様の症状で知られている甲状腺機能低下症マウスを用いて、健常マウスとの比較を行うことを計画している。このマウスは胎児期及び乳幼児期に脳の発達に必要な甲状腺ホルモンを低下させた状態で飼育されたクレチン症の疾患モデルマウスである。クレチン症はその他の精神・神経疾患と類似した特徴を持ち、その背景構造を調べる基礎研究において有用である。現在は以下の2種類の実験を行い、例数を揃えて結果を論文の形にまとめることを計画している。1:覚醒/睡眠状態を呈する甲状腺機能低下症マウスのOISイメージング実験甲状腺機能低下症マウスに健常モデルマウスを用いた実験と同様にOISイメージング法を用い、機能結合ネットワークの比較を行う。自閉症は概日リズム障害を持つことがあり、甲状腺機能低下症マウスでも睡眠時に変化が現れることを予想している。ただし、甲状腺機能低下症マウスは身体の成長も健常モデルと比べて遅く、健常モデルとの比較実験には注意が必要であると考えている。2:甲状腺機能低下症マウスの社会性評価のための行動実験集団で飼育したときの他のマウスとの接触時間や、初見のマウスと見知ったマウスのどちらに接触を図るか、などの点を評価しマウスの社会性評価を行うことができる。甲状腺機能低下症マウスは自閉症様の症状が現れるため、社会性行動異常が観察されることが予想される。この様に実際に行動実験レベルの症状とマウス睡眠時の生体信号に関連を見つけたいと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
デンジソウの就眠運動リズムの解析

○研究目的生物リズムの代表例として、植物が行う就眠運動が知られている。マメ科、カタバミ科など、陸上植物が行う就眠運動に関する研究は多数存在するが、水生シダ植物であるデンジソウの就眠運動リズムについての研究は進んでいない。よって本研究では、デンジソウの就眠運動リズムを解析し、陸上植物が行う就眠運動リズムと比較することを目的とする。○研究方法温度を20度で一定にしたインキュベータ内にデンジソウを静置し、様々な光周期を与えて就眠運動リズムを現察した。与える光周期は明期:暗期=12:12、6:6、3:3、1.5:1.5の4種類に加え、恒暗条件でも観察を行った。さらに明期:暗期=12:12から9:15や15:9に変化させることも試みた。また、赤(615-635nm)・青(464-475nm)・緑(520-535nm)の異なる波長の光をそれぞれ照射し、光波長の違いにより生まれる就眠運動リズムの変化を観察した。観察には赤外線Webカメラを用い、パソコン上に写して常時記録した画像から就眠運動リズムを解析した。また、就眠運動リズムを細胞レベルで観察するため、数枚の葉を採集し、ミクロトームを用いて葉枕部付近の組織切片を作成した。○研究成果デンジソウは、どの光周期でも陸上植物と同様に、明期では葉を開き、暗期には葉を閉じるという一定リズムの就眠運動を行った。恒暗条件下でも24時間周期で開閉運動を行うことから、光周期による制御に加えて概日時計による制御も働いていると考えられる。また、光周期を変更すると、数日かけてリズムを調節する様子が確認できた。さらに、光波長との関係では、青色光を与えた場合が最も早く、赤色光を与えた場合は最も遅く開閉運動を行うことが分かった。そして、作成した葉枕部の組織切片から、デンジソウの就眠運動の起点となる運動細胞の所在を確認することができた。