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ガロワ表現の非可換変形に対する岩澤理論的現象の多角的研究

(1)虚数乗法を持つ概通常ヒルベルト尖点形式の岩澤主予想(落合理氏との共同研究), (2) CM体の非可換岩澤理論,を中心に研究を実施した。(1)については、CM体の多変数非可換岩澤主予想を特殊化して虚数乗法を持つ概通常ヒルベルト尖点形式の円文岩澤主予想を導出する手法を確立し、論文の投稿・受理に至った。この結果を概通常肥田族に拡張すべく、研究を継続中である。(2)に関しては、簡単な場合にCM体の多変数p進ゼータ関数の貼り合わせの条件を書き下すことに成功した。今後はより一般のCM体の拡大への拡張を検証するとともに、論文の完成を急ぎたい。本年度は第22回整数論サマースクール『非可換岩沢理論』を主催し、非可換岩澤理論を含めた岩澤理論の最新の研究成果を講演者、参加者らと共有する機会を提供すると共に、講演者(国内で先端的な研究を進める岩澤理論研究者)の間での岩澤理論の研究に関する情報交換の活性化を図った。本サマースクールの準備期間及び開催期間を通じて、2013年に出版されたMahesh Kakdeによる総実代数体の非可換岩澤主予想を証明した論文に於ける議論の飛躍や誤りを修正し、非可換岩澤主予想の証明手法をより分かり易い形で整備し直すことが出来たなど、本サマースクールが[非可換]岩澤理論研究の今後の進展に大きな影響を与えたことは疑うべくもない。Kakdeの証明の修正点など、本サマースクールで得られた成果は、整数論サマースクール報告集として現在纏めているところであり、2015年度中に完成させる予定である。研究面では、大阪大学の落合理氏と共同で行っていた虚数乗法を持つヒルベルト保型形式の円分岩澤主予想の研究に於いて、論理的飛躍となっていた双対セルマー群の消滅性の帰納的議論を、Poitou-Tateの大域双対性や〈蛇の補題〉の連結準同型を詳細に計算することで補完することが出来た。双対セルマー群の消滅は、岩澤主予想の代数サイドの主役である特性イデアルの特殊化を論じる際に基本的な事項であり、今回得られた計算は、より一般のモチーフの多変数岩澤主予想に対して特性イデアルの特殊化を考察する際にも役立つのではないかと期待される。落合氏との共同研究の成果は現在投稿に向けて準備中である。非可換岩澤主予想の研究についても、前述のサマースクール等を通じて研究者と情報交換を行った中でいくつか新たな着想を得ることが出来た。サマースクール報告集の編纂作業がひと段落した段階で、それらの新たな着想についても考察を行っていく予定である。本研究年度は、先ず虚数乗法を持つヒルベルト保型形式の岩澤主予想についての落合理氏との共同研究に於いて一定の成果が得られたため、論文にまとめて投稿した。この研究は、CM体の多変数岩澤主予想を段階的に特殊化することで、虚数乗法を持つヒルベルト保型形式の円分岩澤主予想を導き出すことを試みたもので、一般に特殊化の操作と相性が悪い特性イデアルについて、その特殊化操作の下での振る舞いを精緻に解析することが鍵となっている。本研究は、虚数乗法を持つヒルベルト保型形式の概通常肥田族の岩澤主予想を研究する上での基盤と位置付けられるべきものであり、肥田族の岩澤主予想については現在も落合氏と研究を継続中である。最終的には、この研究がガロワ表現の非可換変形族の岩澤理論への足がかりとなることを期待している。また、本研究年度は2014年度に開催した第22回整数論サマースクール『非可換岩澤理論』の報告集を編集し、出版することが出来た。本報告集は、当該研究の研究テーマである非可換岩澤理論の基礎部分から最先端の問題まで幅広く網羅したものであり、非可換岩澤理論の啓蒙および研究発展に大いに貢献するであろうことが期待される。その他、今後の研究に向けて、ガウス和のオイラー系の理論や、高次代数群に対するp進L関数の理論などについて、研究並びに情報収集を開始した。また、北山貴裕氏との共同研究の推進も含め、低次元位相幾何学の諸問題について、整数論的観点(特にガロワ表現論や岩澤理論的な観点)からアプローチすることを引き続き試みた。落合氏との共同研究は、着手時から論文投稿までの間に予想以上に時間を費やしてしまったが、これは研究の停滞によるものというよりも、研究の進行についれて研究着手当初は想定していなかった課題が次々に出現したことによるものであり、ヒルベルト保型形式の岩澤理論の根本的な理解を促進するのに大いに貢献することになったと考える。また、本研究年度の大きな課題であった整数論サマースクールの報告集出版も無事果たすことが出来た上、落合氏を含めた研究交流により当該研究の新たな課題を幾つか見出すことが出来たことなどを踏まえ、総体的に見て当該研究は概ね順調に進行していると判断する。本研究年度は、大阪大学の落合理氏との虚数乗法を持つヒルベルト保型形式の岩澤理論についての共同研究を継続する一方で、オイラー系の観点からの非可換岩澤理論の研究に着手した。先ず前者に関しては、昨年度論文にまとめた同氏との共同研究の結果を、虚数乗法を持つヒルベルト保型形式の概通常変形族に拡張することを試みているところである。

現時点では、(複素周期の比のp進整性に関する予想を仮定する必要があるものの)主目的については概ね順調に作業が進展しているように思われるが、ヒルベルト保型形式の概通常肥田変形についてはまだ十分な解析がなされていない箇所も多く、必要とされる細部を詰めるのに若干時間がかかるかもしれないと考えている。後者に関しては、愛媛大学の大下達也氏と共に、ガウス和型オイラー系を用いた岩澤主予想の精密化に関する栗原将人の結果を、総実代数体の非可換総虚拡大の場合に拡張する研究に着手した。栗原と同様の手法によりガウス和型オイラー系(と呼ばれるべきもの)が構成可能であることは既に確認しており、現在細部を詰めている段階である。非可換岩澤理論においてはまだ「オイラー系」の概念すら確立していない状況であるため、今後は構成した「オイラー系」が如何なる数論的な応用を持つのか(それこそ栗原の結果の「非可換版」が導出出来るのか)について考察を進めてゆきたい。なお、前研究年度に投稿した落合理氏との共同研究の結果が、本研究年度にKyoto Journal of Mathematicsに受理されたことを付記しておく。落合理氏との共同研究は、前研究年度に投稿した研究成果が受理され、その概通常肥田変形への拡張も概ね順調に進展していると考えている。また、本研究年度より着手した大下達也氏との共同研究は、まだ着手したばかりであるため細かい問題が山積しているとは思われるが、その内容には相応の手応えを感じている。個々の研究の速度は決して速いものとは言えないかもしれないが、教育や雑務の間隙を縫って着実に研究を進展できたのではないかと考える。本研究の研究期間を通じて、主に(1)虚数乗法を持つヒルベルト尖点形式の岩澤主予想(2) CM体の非可換岩澤理論について成果が得られた。(1)については、以前より大阪大学の落合理氏との共同研究により、CM体の多変数岩澤主予想を特殊化することで虚数乗法を持つヒルベルト保型形式の円分主予想を導出する手法を確立していた(当該論文は本研究最終年度にKyoto J. Math.より出版された)が、その結果から虚数乗法を持つ概通常ヒルベルト肥田族の岩澤主予想が導かれることが大筋で確認出来た。ただ、普遍概通常ヘッケ環の環論的取り扱いに若干問題が残っており、今後はその解決に向けて研究を進め、論文の完成を急ぎたい。(2)については、総実代数体の非可換岩澤主予想の証明で用いられたBurns-加藤の手法とRitter-Weissの手法を応用することで、CM体の多変数p進L関数を「貼り合わせて」非可換p進ゼータ関数を構成することを試みてきた。その結果として最終年度に、少なくともCM体のp次巡回拡大に対し、p進L関数の貼り合わせの条件を具体的に書き下すことに成功した。Dohyeong Kimの多変数p進ゼータ関数間の捩れ合同式と合わせると、これまでに構成されていない非自明なp進ゼータ関数が構成できたことになるが、(1)の研究成果はこれが或る意味で「虚数乗法を持つ概通常ヒルベルト尖点形式の"非可換変形族"のp進L関数」と解釈できることを示唆している。今後は構成の細部を検証するとともに、CM体のより一般のp拡大に対する拡張及び、その非可換変形理論的解釈について研究を進めていきたいと考えている。最後に、本研究の最終年度に、愛媛大学の大下達也氏との共同研究に於いて、高次(非可換)Fitting不変量についても研究を開始したことを付記しておく。(1)虚数乗法を持つ概通常ヒルベルト尖点形式の岩澤主予想(落合理氏との共同研究),(2) CM体の非可換岩澤理論,を中心に研究を実施した。
新規な高性能高分子としてのポリベンゾオキサジンの開発

開環重合で得られる新規な樹脂であるポリベンゾオキサジンの高性能化を目的として、ベンゾオキサジンモノマーの分子設計および高性能高分子あるいは無機成分との分子複合化という2つのアプローチを行った。1、新規なベンゾオキサジンモノマーの分子設計マレイミド官能基を架橋性官能基として導入した新規なベンゾオキサジンモノマーを合成し、その構造をNMR、IR、元素分析などで確認した。環状モノマーのDSCを測定した結果、オキサジンの開環重合と架橋性官能基の反応による発熱が出現した。DSCの結果に基づいてモノマーの熱処理を行い、シート状に成形したところ、硬くて強い高分子材料が得られることがわかった。新規な樹脂の耐熱性を評価したところ、物理的耐熱性の指標であるガラス転移温度や軟化温度さらに化学的耐熱性の指標である熱重量減少温度が大幅に向上することがわかり、架橋密度の向上と熱分解による揮発成分のアンカリングの効果が確認された。2、高性能高分子および無機成分との分子複合化代表的な耐熱性高分子であるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸とベンゾオキサジンとのブレンド、熱処理により、ポリイミドとのアロイ化を行った。その結果、ポリアミド酸のカルボキシル基の効果で開環重合温度の低温化が達成でき、得られる樹脂は耐熱性や力学的性質などが大幅に向上した。エラストマー成分であるポリジメチルシロキサンをポリイミドと共重合させたポリ(イミド-シロキサン)をベンゾオキサジンとブレンドした結果耐熱性だけでなく靱性にも優れた良好な力学的性質を有するアロイ化フィルムが開発できた。さらに、シリカやチタニアなどの無機成分をその前駆体のゾル-ゲル法により導入し、有機ポリベンゾオキサジンのマトリックス中に無機成分が細かく分散した有機-無機ハイブリッド材料を得た。力学的性質や耐熱性の向上が確認された。開環重合で得られる新規な樹脂であるポリベンゾオキサジンの高性能化を目的として、環状モノマーであるベンゾオキサジンの分子設計および高性能高分子との分子複合化という2つのアプローチを行った。1、新規なベンゾオキサジンのモノマーの分子設計アリル基、プロパルギル基、エチニル基など種々の架橋性官能基を導入した新規なベンゾオキサジンモノマーを合成した。合成して得られる新規モノマーの構造をNMR、IR、元素分析などで確認した。発熱の現れ方は、モノマーの構造と架橋性官能基の種類によることがわかった。2、高性能高分子との分子複合化代表的な耐熱性高分子であるポリイミドの前駆体であるポリアミド酸とベンゾオキサジンとのブレンド、熱処理により、ポリイミドとのアロイ化を行った。さらに、無機エラストマーであるポリジメチルシロキサンをポリイミドと共重合させたポリ(イミドーシロキサン)をベンゾオキサジンとブレンドまたは共重合させることによって、アロイ化した結果、耐熱性だけでなく靭性にも優れた良好な力学的性質を有するアロイ化フィルムが開発できた。
ストリゴラクトン生合成阻害剤を用いたストリゴラクトン生合成経路の解明

ストリゴラクトンは根寄生植物の発芽刺激物質、共生菌であるアーバスキュラー菌根菌の菌糸分岐誘導物質、枝分かれを抑制する植物ホルモンとして働くことが知られている。今回、ストリゴラクトンの生合成を制御するためにストリゴラクトン生合成阻害剤の創製とそれを用いたストリゴラクトン生合成経路の推定を行うこととした。その結果、様々な植物に効果的に作用するストリゴラクトン生合成阻害剤としてTIS108を、新規ストリゴラクトン生合成阻害剤としてテブコナゾール誘導体を得ることが出来た。TIS108の標的分子の探索を行ったところTIS108はMAX1を阻害していない可能性が示唆された。本年度は、TIS108がストリゴラクトン生合成経路解明の為に有用なツールであるかを検討するため、様々な植物体におけるストリゴラクトン内生量のLC-MS/MSによる定量法の確立を行うとともに、これまでに創製したストリゴラクトン生合成阻害剤TIS108の効果をイネ以外の植物に対して検討した。イネ、ソルガム、ミヤコグサ培養根、シロイヌナズナについてストリゴラクトン内生量の定量を試みたところ、イネ、ソルガム、ミヤコグサ培養根においてストリゴラクトンの検出が可能となった。これらの植物体に対するTIS108の効果を検討したところ、どの植物体もTIS108を処理することでストリゴラクトン内生量がTIS108濃度依存的に減少していた。しかし、ミヤコグサ培養根に対しては内生ストリゴラクトン量が他の植物に比べて多量であったため、高濃度のTIS108を処理する必要があった。シロイヌナズナにおいて、内生ストリゴラクトンは検出できなかったものの、枝分かれ数を指標としたバイオアッセイ系でTIS108の効果を検討したところ、TIS108を処理することで枝分かれ数の増加が観察され、合成ストリゴラクトンと共処理することにより枝分かれ数が減少した。また、TIS108を処理したシロイヌナズナにおけるストリゴラクトン生合成酵素遺伝子の遺伝子発現量を定量PCRで確認したところ、TIS108処理によりストリゴラクトン生合成酵素遺伝子であるMAX3及びMAX4の遺伝子発現量が増加していた。これらの遺伝子はストリゴラクトン処理によって発現量が減少することが知られており、TIS108を処理することによりストリゴラクトン内生量が減少し、発現量が増加したと考えられる。以上の結果より、TIS108はシロイヌナズナにおいてもストリゴラクトン生合成阻害剤として効果を有しており、単子葉類、双子葉類の区別なく効果を有するストリゴラクトン生合成阻害剤であることが明らかとなった。今後は、TIS108の標的を検討するとともに、LC-MS/MSを用いて、TIS108処理によって増加する低分子化合物の探索を行う。本年度は1昨年度までに創製したTIS108のシロイヌナズナ、ミヤコグサ、ソルガムにおける効果の検討、2新規ストリゴラクトン生合成阻害剤の構造活性相関研究、を行った。1昨年度までに創製したTIS108はイネにおいて存在の確認されているストリゴラクトンの一種である2'-epi-5-deoxystrigolの内生量を減少させる。本年度はイネ以外の植物に対するTIS108の効果を検討した。ミヤコグサ、ソルガムにおいてもTIS108を処理することでストリゴラクトン内生量が減少した。シロイヌナズナにおいては内生ストリゴラクトンを検出できなかったため内生量の分析を行うことは出来なかったが、TIS108処理により、ストリゴラクトン欠損変異体と同様に枝分かれの増加や根毛伸長の抑制、MAX3, MAX4遺伝子の発現量の増加などが見られた。また、GR24と共処理することでこの形態が回復したことからTIS108はシロイヌナズナにおいてもストリゴラクトン生合成を制御していると結論付けた。また、TIS108の標的タンパク質を検討するため、MAX1過剰発現体を作製し、TIS108処理時における植物形態を観察したところ、TIS108処理によって野生型株もMAX1過剰発現株も同様に枝分かれの増加が観察されたことからTIS108の標的タンパク質がMAX1では無い可能性が示唆された。2新規ストリゴラクトン生合成阻害剤を創製するために既知のP450阻害剤を用いてスクリーニングを行った結果、テブコナゾールがリード化合物として得られた。そこで構造展開を行った結果、テブコナゾールのt-butyl基のフェニル基への置換、ベンゼン環の修飾により数倍活性の強い化合物を見いだすことが出来た。本年度はTIS108が様々な植物に効果を有することを明らかにすることができた。

この結果は、TISIO8の標的タンパク質が植物間で保存されており、TIS108がストリゴラクトン生合成研究に有用であることを示すものである。来年度以降TIS108を用いてストリゴラクトン生合成を解明できる可能性があり、おおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、TIS108の標的タンパク質の同定を行う。現在、TIS108標的タンパク質の有力候補であるP450の過剰発現体を作製しており、この植物に対するTIS108の効果を検討する。同時に、ストリゴラクトンが検出しやすいミヤコグサ培養根においてTIS108処理によって変化する低分子化合物をLC-MS/MSを用いて同定することを試みる。しかし、ミヤコグサに対しTIS108は効果が低いため、有望な低分子化合物を同定することが困難な場合も考えられる。この場合、ミヤコグサに対してより活性の高いストリゴラクトン生合成阻害剤の探索を行っていく。
非線形双曲型および分散型方程式の高周波漸近解析

高周波漸近解析の方法に基づいて双曲型および分散型の非線形偏微分方程式の解の諸性質を研究した。クライン・ゴルドン方程式の非線形連立系における共鳴相互作用と零構造の関係を明らかにした。非線形シュレディンガー方程式の小さな初期値に対する解の有限時間爆発の例を構成し、その解のライフスパンのオーダーの評価を与えた。また、零条件を満たさないあるクラスの非線形波動方程式への高周波漸近解析の方法の応用を試み、いくつかの成果を得た。本研究は、双曲型および分散型の非線形偏微分方程式に対して高周波漸近解析の方法によって非線形効果の現れ方を明らかにし、背後に潜む数学的構造を抽出することを主目的としている。本年度の前半は、空間2次元における非線形クライン・ゴルドン方程式系の解の長時間挙動に関してここ数年川原雄一朗氏と共同で行ってきた研究を非線形幾何光学近似の視点から眺め直すことから出発して、既に得ていた結果の精密化と証明の簡易化に成功した。その成果は論文にまとめられ、現在投稿中である。また、9月に浙師範大学(中国)で行われた研究集会においてこの研究結果を発表した。上記の結果は質量の比がある意味での共鳴条件を満たす場合にもエネルギーの増幅が起こらないための非線形項の形状に関する十分条件であったが、本年度の後半からは必要条件についての考察を開始した。まだ現段階ではまとまった成果には至っていないが、空間3次元における非線形波動方程式系に対しては、非線形項の2次斉次部分の符号の正負に応じて解の長時間挙動の定性に本質的な違いが現れるような例で、これまでに知られていなかった種類のものを構成することができた。より具体的に言うと、系の全エネルギーは保存されるがある特定の成分のエネルギーだけは時間に関して減衰するような方程式系の例である。来年度はこの例がどの程度一般化できるかを検討し、非線形項が解の長時間挙動に及ぼす効果の詳細を明らかにしていく予定である。特に零条件および弱零条件との関係を明らかにしたいと考えている。本年度行った研究内容は、1.クライン・ゴルドン方程式に関するもの、2.波動方程式に関するもの、3.シュレディンガー方程式に関するもの、の3種類に分類される。以下それぞれについて成果の概要をまとめる。1.空間2次元において2次の非線形相互作用項を伴うクライン・ゴルドン方程式系に対する零条件の代数的な特徴付けを与え、零条件の下での解の時刻無限大における漸近自由性を証明した(片山聡一郎氏・小澤徹氏との共同研究)。また、その方法をディラック方程式とクライン・ゴルドン方程式の連立系に適用し、解の長時間挙動に関して従来知られていた結果よりも詳細な漸近形を求めることに成功した(池田正弘氏・下村明洋氏との共同研究)。2.空間3次元における零条件を満たさない非線形波動方程式に関して、これまでに知られていなかった種類の長距離型非線形効果が現れるような例を構成した。より具体的には、系の全エネルギーは保存されるがある特定の成分のエネルギーだけは時間に関して減衰するといったものである。また、より一般の非線形波動方程式系の枠組みの中におけるこの例の位置づけについて考察を進めた。この成果は論文にまとめて専門誌に投稿される予定であり、現在その準備を進めている段階である(片山聡一郎氏・的場俊昭氏との共同研究)。3.今年度後半から、非線形シュレディンガー方程式系における小さな初期データに対する解の有限時間爆発についての研究を開始した。現段階ではまとまった成果には至っていないが、非線形共鳴によって解が増幅されるような例は既にいくつか得られている。来年度はこの例の考察を推し進めて爆発解の例を構成することから出発し、この研究を継続していく予定である。本年度は非線形波動方程式と非線形シュレディンガー方程式に関して成果を得た。それぞれについて成果の概要を以下に記す。・空間2次元において3次の非線形項を伴う波動方程式の非線形消散構造について考察した。より具体的には、Christodoulou-Klainermanの意味での零条件が満たされない場合でも、非線形項の形状から決まるある関数が単位円周上で符号を保つならば解は時間大域的に存在すること、および、時間の増加ともに解のエネルギーが減衰することを証明し、さらにその減衰レートの評価を与えた。この結果は、上見練太郎氏が1990年代に提唱していた未解決問題の主要な部分を肯定的に解決したことに相当する。部分的な先行結果は久保英夫氏や星賀彰氏等によっても得られていたが、この論文の結果はそれらを全て含む最も一般的なものである。(片山聡一郎氏・室谷大輔氏との共同研究)・小さな初期値に対する非線形シュレディンガー方程式系の解の有限時間爆発の例を構成した。多くの先行研究では方程式に付随した保存則であるビリアル等式に基づいたアプローチが採られていたため、解の爆発が起こるためには初期値がある程度大きいことが必要であり、任意に小さい初期値に対する解の有限時間爆発を扱ったものは(背理法による非構成的な少数の結果を除くと)皆無であった。

これに対して本研究では、特殊な状況下では初期値がどんなに小さくても有限時間内で解に特異性が発生することを単純なモデルを用いて示し、爆発のメカニズムが一種の共鳴現象に関係していることを明らかにした。さらに、解の最大存在時間を初期振幅の大きさを用いて評価した。(小澤徹氏との共同研究)質量共鳴下における非線形クライン・ゴルドン方程式系に対する零構造の特徴づけと時刻無限大における解の漸近挙動について成果を得、当該研究の目的が順調に達成されつつあると判断されるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、非線形シュレディンガー方程式系における小さな初期データに対する解の有限時間爆発についての研究を継続する。また、空間2次元において2次の非線形相互作用項を伴うシュレディンガー方程式系に対する零構造を特徴づけ、質量共鳴との関係を明らかにすることを目標とする。より具体的には、クライン・ゴルドン方程式系の場合に小澤徹氏・片山聡一郎氏との共同研究によって今年度得られた結果の、シュレディンガー方程式系における類似物を確立することを目指す。零条件を満たさない非線形波動方程式系の解の長時間挙動に関しても研究を継続する予定である。
環境運命を考慮した排ガス中水銀除去・固定化技術の開発

2017年8月に水銀に関する水俣条約が発効し、かつ2018年4月1日からは大気汚染防止法が改正され、新たに水銀に関する排ガス規制が実施されている。このような背景を受け、本研究は、人為的発生源からの水銀の大気排出を単に削減するだけでなく、吸着剤へ安定的に固定化し、最終処分場からの環境中への再放出が限りなく小さくできるよう環境運命を考慮した排ガス中水銀の総合的な除去・固定化技術を開発するものである。2017年度は、塩素、硫黄を担持した活性炭吸着剤の吸着メカニズムを明らかにすべく、金属水銀ガスの吸着除去実験を実施した。また、吸着した水銀の化学形態について、水銀及び共存する塩素、硫黄のX線吸収端近傍構造(XANES)を測定し、吸着前後における変化などを調べることによって明らかにした。硫黄の価数による水銀除去傾向の違いがみられたが、今後の詳細な検討が必要と考えられた。さらに、吸着時の水銀の化学形態について、熱脱着させることにより調べる方法についても試みた。このためには、実際のプラントで長期間除去実験に活性炭を供試し、その後、実験室にて脱着傾向を測定することを試みた。吸着水銀量が多くはなかったことから脱着挙動は明確ではなかったが、温度とともに脱着水銀が異なることがわかった。残留活性炭中の水銀の化学形態は120°C、240°C加熱でも変わらず、黒色硫化水銀と塩化第一水銀がほぼ50%程度で含まれているとXANESより推測された。脱着前後の水銀の溶出性については、いずれも極めて低く、吸着固定されている水銀は極めて安定であることがわかった。また、その差は小さいが脱着後活性炭からの水銀溶出がさらに抑えられていることから、加熱により水溶性の水銀が揮発していると考えられた。塩化第二水銀の発生については検討を要するが、他は順調であり、一部は先行して実施している。担持活性炭の高機能化に関して、これまでのCl、Sだけではない元素について製造する。改良された担持活性炭を用いて、吸着実験を実施する。大型放射光でのXAFS分析はビームタイムが確保して、これまで作成できたサンプルについて分析を行う。活性炭中の水銀、塩素、硫黄、その他の元素の化学状態をXAFS分析により明らかにする。一部のサンプルは下記で述べる脱着実験後のサンプルも分析し、脱着・回収機構についての知見も得る。脱着・回収実験については、まずは温度によりどの程度脱着するかを調べる。活性炭量(水銀量)の関係から、この脱着実験については、自治体等で用いられている活性炭吸着塔での使用済み(使用中)活性炭を入手し、実験に供する。脱着においては温度、雰囲気ガスなどのパラメータを変化させて実施し、脱着時の水銀のマスバランスを把握する。実際には水銀吸着し終えた活性炭はそのまま廃棄され、埋立処分されるか、あるいは上記の脱着・回収プロセスにより水銀回収されることになる。ここでは、最終処分する廃棄物の観点から脱着前の活性炭を、回収の観点から脱着後の活性炭からの水銀の溶出特性を調べる。溶出性は水銀の化学種の特定にも重要な知見をもたらす。溶出試験としては廃棄物としての判断が重要であることから環告13号試験に準拠した方法での実施を基本として実施する。

活性炭中の水銀、塩素、硫黄、その他の元素の化学状態をXAFS分析により明らかにする。一部のサンプルは下記で述べる脱着実験後のサンプルも分析し、脱着・回収機構についての知見も得る。脱着・回収実験については、まずは温度によりどの程度脱着するかを調べる。活性炭量(水銀量)の関係から、この脱着実験については、自治体等で用いられている活性炭吸着塔での使用済み(使用中)活性炭を入手し、実験に供する。脱着においては温度、雰囲気ガスなどのパラメータを変化させて実施し、脱着時の水銀のマスバランスを把握する。実際には水銀吸着し終えた活性炭はそのまま廃棄され、埋立処分されるか、あるいは上記の脱着・回収プロセスにより水銀回収されることになる。ここでは、最終処分する廃棄物の観点から脱着前の活性炭を、回収の観点から脱着後の活性炭からの水銀の溶出特性を調べる。溶出性は水銀の化学種の特定にも重要な知見をもたらす。溶出試験としては廃棄物としての判断が重要であることから環告13号試験に準拠した方法での実施を基本として実施する。
内分泌かく乱物質の前立腺発がんに対する作用とその機構解明に関する実験的研究

エストロゲン作用を持つと考えられている内分泌かく乱物質4-ノニルフェノール(4-NP)の影響を検索するため、in vitro、in vivoから、2つの実験を行った。<実験1>ヒト前立腺細胞株(PC3、LNCaP、DU145)と、当教室で確立したラット前立腺細胞株(PLS10)を用いて、4-NPのin vitroで細胞増殖に及ぼす影響を検討した。文献で報告されているとおり、陽性対照として用いられた17β-estradiolはPC3の増殖活性を有意に抑制し、LNCaPでは増殖活性を増加させる傾向を示したが、4-NPは今回用いられたどの細胞株に対してもその増殖活性に対しては影響を与えなかった。<実験2>当教室において開発された3,2'-Dimethyl-4-aminobiphenyl(DMAB)誘発ラット前立腺癌モデルを用いて幼若期曝露によるin vivo発癌修飾作用と雄性生殖器発達に及ぼす影響を検討した。4-NPを25、250,2,000PPmの濃度で3週令のF344ラットに3週間混餌投与を行い、その後DMABを50mg/kgで隔週(2週間に1度)計10回、皮下投与を行った。DMAB投与後は40週間の観察期間をもうけ、67週令にて屠殺解剖を行った。4-NP2,000PPm投与群において毒性と考えられる体重増加抑制を観察したが、解剖時の体重では群間にて有意差はなく、また、ホルモン動態を比較的鋭敏に反映すると考えられている肛門挙筋・雄性生殖器を含む、いずれの臓器相対重量にも有意差は認められなかった。組織学的にも、前立腺腹葉におけるProstatic Intraepitherial Neoplasia(PIN)、Adenocarcinoma(AdC)、精嚢腺におけるDysplasiaの発生頻度・数とも有意な差は認めなかった。以上、今回行った実験から4-NPはエストロゲン様活性を示さず、幼若期投与における雄性生殖器の発達には影響を及ぼさなかった。また、その後の前立腺発がん修飾作用もないことが明らかとなった。3週令の幼若雄F344ラットにノニルフェノールを3用量(高濃度から低濃度)を投与して、雄性生殖器に対するノニルフェノールの作用を検討することと、さらに前立腺発がんに対する影響を追究するのが本研究の目的である。100匹を用いた。nonylphenolを2000,250,25ppmの3用量にて粉末飼料に混じて3週間経口摂取させた。投与終了後1、7,14,21、35日に動物を屠殺解剖し、体重や前立腺、精巣を含む各種臓器重量、血中テストステロン量等について検討した。前立腺の組織学的変化ならびに前立腺上皮細胞の細胞増殖動態については現在標本を作成中である。結果、2000ppmを投与した群では250、50ppmおよび対照群に比して体重の増加抑制が実験期間中観察され、実験開始後8週で統計学的有意差を認めた。前立腺重量は体重比で実験期間中対照群と差は認められなかった。肝と精巣および精巣上体の重量にも実験期間中有意な減少あるいは増加は認められなかった。血中のテストステロン量は1日目は測定限界以下であったが、14日目以降には測定が可能であった。35日目では対照群が2.0±0.3ng/mlであったのが、2000ppm投与群では0.9±0.5と有意な減少を認めた。

250,25ppmではそれぞれ1.9±1.3 2.0±1.0ng/mlと対照群と差はなかった。以上、幼若ラットに対して、高濃度のノニルフェノールは体重増加抑制作用またテストステロン分泌量の減少作用を示すことが明らかとなったが、前立腺自体には明らかな作用は見いだせなかった。前立腺癌発生に対する作用を検討する研究として、長期発がん性実験が、進行中である。6週令のF344ラット雄各群20匹を用意し、発がん物質として3,2'-dimethy1-4-aminobiphenyl(DMAB)を50mg/kg b.w.2週に一回皮下投与を10回投与し、そのあとノニルフェノールを2000,250,50ppmにて40週間混餌投与する実験を開始している。現在実験開始後19週目を経過中であり、実験上問題となるものは発生していない。さらに3週令からノニルフェノールに暴露したラットにDMABを投与する実験もまもなく開始する予定である。3週令の幼若雄F344ラットにノニルフェノールを3用量(高濃度から低濃度)を投与して、雄性生殖器に対するノニルフェノールの作用を検討すること、並びに幼若期あるいは成人期ノニルフェノール曝露の前立腺発がんに対する影響を追究するのが本研究の目的である。100匹を用いた。nonylphenolを2000,250,25ppmの3用量にて粉末飼料に混じて3週間経口摂取させた。投与終了後経時的に動物を屠殺解剖し、体重や前立腺、精巣を含む各種臓器重量、血中テストステロン量等について検討した。組織学的には前立腺ならびに前立腺上皮細胞の細胞増殖動態に著変はなかった。2000ppm群で体重の増加抑制が観察された。前立腺、肝、精巣および精巣上体重量には対照群と差はなかった。血中のテストステロン量は1日目は測定限界以下であったが、35日目では2000ppm投与群で有意な減少を認めた。250,25ppmでは対照群と差はなかった。以上、幼若ラットに対して、高濃度のノニルフェノールは体重増加抑制作用またテストステロン分泌量の減少作用を示すことが明らかとなったが、前立腺自体には明らかな作用はなかった。前立腺癌発生に対するとして、長期発がん性実験が進行中である。6週令の雄55匹を用い、80匹には発がん物質として3,2'-dimethyl-4-aminobiphenyl(DMAB)を50mg/kg b.w.2週に一回皮下投与を10回投与し、そのあと40週間ノニルフェノールを2000ppmを混餌投与する実験を行った。現在標本作成中であるが、ノニルフェノールによる明らかな変化は体重、臓器重量、前立腺などに認めていない。また3週令からノニルフェノールを2000,250,50ppmを3週間混餌投与したあとDMABを投与する実験もスタートしており、現在DMABを投与終了し、5週目を経過中で、あと35週間経過を観察する予定である。エストロゲン作用を持つと考えられている内分泌かく乱物質4-ノニルフェノール(4-NP)の影響を検索するため、in vitro、in vivoから、2つの実験を行った。<実験1>ヒト前立腺細胞株(PC3、LNCaP、DU145)と、当教室で確立したラット前立腺細胞株(PLS10)を用いて、4-NPのin vitroで細胞増殖に及ぼす影響を検討した。
細胞イメージングのための30nmの分解能を持つ硬X線照射型可視共焦点顕微鏡の開発

本研究の目的は,励起光に硬X線を用い検出を可視光で行うことができる硬X線照射型可視共焦点顕微鏡の開発を行い,細胞,組織を可視顕微鏡以上の空間分解能で観察することである.研究を行うに当たって,硬X線集光システムと可視光検出システムを組み合わせた顕微鏡システムを構築した.ヒト培養細胞の細胞質にCdSe-ZnSナノ粒子を染色した試料を作製し観察したところ,500nmの分解能でイメージングすることができた.本研究の目的は,励起光に硬X線を用い検出を可視光で行うことができる硬X線照射型可視共焦点顕微鏡の開発を行い,細胞,組織を可視顕微鏡以上の空間分解能で観察することである.研究を行うに当たって,硬X線集光システムと可視光検出システムを組み合わせた顕微鏡システムを構築した.ヒト培養細胞の細胞質にCdSe-ZnSナノ粒子を染色した試料を作製し観察したところ,500nmの分解能でイメージングすることができた.本研究の目的は,励起光に硬X線を用い検出を可視光で行うことができる硬X線照射型可視共焦点顕微鏡の開発を行い,生きた細胞を可視顕微鏡以上の空間分解能で観察することである。本年度は実験装置の開発を中心に,設計,試作,実験,試料作製方法の検討を行った。開発した顕微鏡には高感度に可視光を検出できるように光電子増倍管を取り付け,また,試料を直接観察できるようにCCDも取り付けられるようになっている。レンズは実験の効率的な運用を考え,NAより作動距離を重視し選択した。このため本実験を高感度に行うためには,さらに高NAレンズを採用することで20倍以上の高感度化を行うことができる余地を残している。試料走査を高速で行えるように既存ピエゾスキャナと試料ホルダ,走査プログラムの改良を行った。しかしながら現在はまだ高速で走査を行うと振動が20nm程度発生することが最近の実験でわかってきた。今後,さらに改良を行う必要がある。デモ実験に際して,ます初めに凍結乾燥された細胞の観察を行った。生きた細胞を実験の初期から使用するには時間の限られた放射光実験において実験の効率を損なうと考えたからである。そのために凍結乾燥試料を簡単に作製可能な冷却チャンバを作製し,急速凍結された試料をできる限り生きた状態と同等の状態で維持できるように工夫した。今後はインキュベータやクライオステージの導入による測定の高度化を図ることで,容易に生きた細胞や凍結細胞の観察が可能となる.無機蛍光ラベルであCdSeが標識された細胞に集光X線を照射したところ,CdSeからの可視光が観察された。これをマッピングしたところラベルしたチューブリンの分布を可視化することができた。来年度において,観察の高感度化,高速化,高分解能化,ラベルの最適化を図りより実用的な観察システムの構築を目指したい。本年度は前年度に挙がったシステムの問題点を修正すると共に,効率的に試料を観察できるようにシステムのユーザーフレンドリー化を行った.システムの修正としては,前年度に問題となった試料走査システムに存在する20nmの振動の対策を行った.振動は試料ホルダーの剛性の低さと構造に起因すると考え,ホルダーを新たに設計し直した.その結果,振動は測定下限以下に抑えることに成功し,超高分解能システム構築への見通しが立った.また,システムの制御プログラムをシステム開発者だけではなく広く使用可能であるようにユーザーフレンドリー化を進めた.その結果,可視顕微鏡からの画像をPCに取り込み,その画像上に測定領域を指定するだけで容易に見たい場所を観察できるシステムを構築した.医学・生物学応用に向けて,ヒト培養細胞の核にCdSeをラベルし,凍結乾燥処理を行った試料を作製した.観察の結果, CdSeからの発光をマッピングすることに成功した.現状では,感度と測定時間の都合上, 500nm分解能までを行ったが, X線ビームは30nmまで集光可能であることから,今後30nm分解能を持つ顕微鏡システムを開発することが可能であるとの見通しを立てることができた.本研究の成果用いて,細胞を高分解能に観察することが可能となるだろう.高分解能で細胞観察できるようになれば,医学応用につながり,広く国民の健康増進につながることが期待される.
遺伝子操作マウスにおける心臓機能の調節

遺伝子操作マウスにおける心臓機能の調節を研究するための方法を新たに開発し、エンドセリン(ET)-1遺伝子欠損マウスのヘテロ接合体(ET-1^<1+/->)に適用した。無麻酔状態でマウスの瞬時血圧を計測し、心拍数を心電図R-R間隔より求めた。血圧および心電図R-R間隔よりパワースペクトルを計算し、血管運動神経の交感神経活動、心臓交感神経および心臓迷走神経活動を評価した。ET-1^<1+/->と同腹野生型マウスとの比較を行い、以下の結果をえた。マウスにおけるスペクトル解析には、ヒトで用いられるFFT法よりもautoregression法が有効であった。自ら開発した方法によりもとめた収縮期血圧のパワーススペクトルの低周波数成分(LFP)は、血管運動性交感神経活動と正に相関した。その高周波成分(HFP)は呼吸運動に相関し、血管運動性交感神経活動と負に相関した。いっぽう、R-R間隔から求めたLFPおよびHFPはそれぞれ、心臓交感神経活動および心臓迷走神経活動に対応した。ET-1^<1+/->では、野生型と比較して、血圧の有意な上昇と収縮期血圧のパワー密度におけるLFPの有意な増加が観察された。R-R間隔から求めたLFPも有意に増加していたが、HFPにかんしては詳細な検討が必要である。つまり、ET-1^<1+/->では、血管運動交感神経および心臓交感神経活動の活動がともに亢進していた。内因性ET-1は、心臓交感神経および血管運動交感神経の調節に関係していると結論された。
アナフィラトキシン活性抑制能を有するソラレン酸化物の化学構造の決定

8-methoxypsoralen(8MOP,A)+UVA(PUVA)は乾癬をはじめ種々のneutrophilic dermatosesに有効である。その作用機序は不明であった。われわれはPUVAがアナフィラトキシンC5aの活性を抑制することを知った。その機序は下のように考えられる。本研究では8MOP-O_2の化学構造決定をこころみた。1.C5a活性の測定:ヒト血液から好中球を分離。Boyden変法で好中球遊走活性をしらべた。C5a des Argを用い、無処置のものへの遊走を100%とし、サンプルを加えた時のそれを算出した。6.BをAc_2Oとpyridineでアセチル化したものの^1H NMRスペクトルから、5の推論が正しいことを確認した。Bは室温、暗室内で2週間活性を保ったいる。またネズミに静注しても無害である。したがって各種免疫複合体病の治療に応用することができる。ソラレンの光増感酸化反応を行い,その生成物を薄層クロマトグラフィーで数成分に分離し,その一部に強力なアナフイラトキシン白血球遊走能抑制作用を認めた.しかし,この方法ではソラレンの大部分が未反応の原料回収に終り,目的酸化生成物は極めて微量のため酸化方法の検討を行った.その結果,同じ一重項酸素による酸化方法として次亜塩素酸ナトリウム・過酸化水素酸化を行った.この方法では短時間で原料ソラレンは殆ど消失することが判り,生成物よるアナフィラトキシン白血球遊走能抑制作用も認められたので,この酸化条件および生成物の分離精製方法を検討した.その結果,酸化反応では過酸化水素,次塩素酸ナトリウムを可及的少量用いることとし,反応終了後,塩酸で中性としたのち,液体クロマトグラフィーにより逆相シリガゲルで分離し,凍結乾燥を行って試料とした.その水溶出分のUV吸収を示す第二フラクションに活性を認,更にこの部分をExtrelut(メルク社)に吸着させて,酢酸エチルエステルで溶出する部分に活性を認めた.分離した画分についてメチル化,アセチル化などの誘導体の作成,および核磁気共鳴スペクトル,質量スペクトルなどの測定を試みたが,試料が微量のため現在では解析に十分なデータが得られていない.今後, Extrelutと液体クロマトの組み合わせの検討などを行ってさらに大量の活性成分を分取し,スペクトル測定を行って構造を決定する予定である.1.C5a des Argの好中球遊走能抑制の測定。正常ヒトから好中球を分離。Blind well chamberの下室にD5a des Argとサンプルとを入れ、上室に好中球を入れ、間にミリポア膜をはさむ。膜下面での遊走好中球数を数え、無処置C5a des Argの場合と比較する。2.8ーmethoxypsoralen(8MOP,1)の酸化物の作製と精製。(1)8MOPにH_2O_2ーNaOClを作用させて、種々の酸化物を得る。(2)酸化物をカラムクロマト(Extrelute 20,EtOAc)で処理。4.IRスペクトル、^1H NMRスペクトル、^<13>C NMRの測定から2の化学構造は下記のようになる。5.2のアセチル化で更に構造確認。2をAc_2Oおよびpyridineでアセチル化。^1H NMRスペクトル像で4が正しいことを確かめる。
市場経済をアナロジーとしたマルチエージェント型サプライチェーンマネジメントに関する研究

消費者ニーズの多様化に伴い,企業経営の一手法としてサプライチェーンマネジメント(以降,SCM)が注目されている.SCMに含まれる経営主体は多種多様であり,その効率的運用にはサプライチェーン全体を複雑系として捉えた解法が必要となる.現在のSCMでは,個々のビジネス主体のビヘイヴィアとして,制約理論(TOC)が用いられている.しかし,一般にTOCはシステム改善を進める上での方向性と手がかりを提供する場合には有効であるが,運用レベルで直面する最適化問題の大半をユーザに委ねているため,商品配分における最適性を追求する新しいアプローチが求められている.一方,複雑系システムのダイナミクスを解明する一手段としてマルチエージェントパラダイムが注目を集めており,頑強性の高い問題解決の実現が期待されている.そこで本研究では,まずマルチエージェントの「協調と均衡化クラス」に属する市場指向プログラミングに着目し,そのSCMへの適用を試みる.これは本手法が,新古典派経済学における一般均衡の考え方を基本に,計算機上に仮想市場を形成することにより,市場が本来有している分散資源割当てのメカニズムを用いて競争均衡により決定される価格をもとに分散資源割り当て問題を解くことができるからである.本年度は,昨年度に行ったエージェントの定式化にもとづき,市場指向プログラミングを用いたSCMの運用イメージを作成した.そして,サプライチェーンシステムの基礎実験モデルとして計算機上に小規模なサプライチェーンシミュレーションモデルを構築し,計算機実験により提案するSCM運用法の有効性について定量的に検証を行った.さらに,この基礎実験結果を基に,サプライチェーンの実規模シミュレーションモデルを複数サーバ・クライアントを含む計算機環境上に構築し,実規模レベルでの提案手法の有効性について検証を行い,経済学をアナロジーとする市場指向プログラミングをベースとしたSCMの効率的運用法について研究成果報告書にまとめた.消費者ニーズの多様化に伴い,企業経営の一手法としてサプライチェーンマネジメント(以降,SCM)が注目されている.SCMに含まれる経営主体は多種多様であり,その効率的運用にはサプライチェーン全体を複雑系として捉えた解法が必要となる.現在のSCMでは,個々のビジネス主体のビヘイヴィアとして,制約理論(TOC)が用いられている.しかし,一般にTOCはシステム改善を進める上での方向性と手がかりを提供する場合には有効であるが,運用レベルで直面する最適化問題の大半をユーザに委ねているため,商品配分における最適性を追求する新しいアプローチが求められている.一方,複雑系システムのダイナミクスを解明する一手段としてマルチエージェントパラダイムが注目を集めており,頑強性の高い問題解決の実現が期待されている.そこで本研究では,まずマルチエージェントの「協調と均衡化クラス」に属する市場指向プログラミングに着目し,そのSCMへの適用を試みる.これは本手法が,新古典派経済学における一般均衡の考え方を基本に,計算機上に仮想市場を形成することにより,市場が本来有している分散資源割当てのメカニズムを用いて競争均衡により決定される価格をもとに分散資源割り当て問題を解くことができるからである.本年度は,昨年度に行ったエージェントの定式化にもとづき,市場指向プログラミングを用いたSCMの運用イメージを作成した.そして,サプライチェーンシステムの基礎実験モデルとして計算機上に小規模なサプライチェーンシミュレーションモデルを構築し,計算機実験により提案するSCM運用法の有効性について定量的に検証を行った.さらに,この基礎実験結果を基に,サプライチェーンの実規模シミュレーションモデルを複数サーバ・クライアントを含む計算機環境上に構築し,実規模レベルでの提案手法の有効性について検証を行い,経済学をアナロジーとする市場指向プログラミングをベースとしたSCMの効率的運用法について研究成果報告書にまとめた.消費者ニーズの多様化に伴い、企業経営の一手法としてサプライチェーンマネジメント(以降、SCM)が注目されている.SCMに含まれる経営主体は多種多様であり、その効率的運用にはサプライチェーン全体を複雑系として捉えた解法が必要となる.現在のSCMでは、個々のビジネス主体のビヘイヴィアとして、制約理論(TOC)が用いられている.しかし、一般にTOCはシステム改善を進める上での方向性と手がかりを提供する場合には有効であるが、運用レベルで直面する最適化問題の大半をユーザに委ねているため、商品配分における最適性を追求する新しいアプローチが求められている.一方、複雑系システムのダイナミクスを解明する一手段としてマルチエージェントパラダイムが注目を集めており、頑強性の高い問題解決の実現が期待されている.そこで本研究では,まずマルチエージェントの「協調と均衡化クラス」に属する市場指向プログラミングに着目し,そのSCMへの適用を試みる.これは本手法が,新古典派経済学における一般均衡の考え方を基本に、計算機上に仮想市場を形成することにより、市場が本来有している分散資源割当てのメカニズムを用いて競争均衡により決定される価格をもとに分散資源割り当て問題を解くことができるからである.まず本年度は,市場指向プログラミングに基づく需要・供給エージェントそれぞれの定式化を行った後、サーバ計算機上に予備実験モデルを作成し、定式化の妥当性や市場指向プログラミングのもつ基本ダイナミズムの解析を実施し、そのSCMにおける適用可能性について整理・体系化を行った.また本年度の成果の一部をIFIP(国際情報処理連合)が主催するWCC(World Computer Congress)2000国際会議にて発表し,今までの研究の妥当性と今後の方向性について確認することができた.

なお本年度の研究成果の一部は,5件の学術論文と1件の学術本に掲載された.消費者ニーズの多様化に伴い,企業経営の一手法としてサプライチェーンマネジメント(以降,SCM)が注目されている.SCMに含まれる経営主体は多種多様であり,その効率的運用にはサプライチェーン全体を複雑系として捉えた解法が必要となる.現在のSCMでは,個々のビジネス主体のビヘイヴィアとして,制約理論(TOC)が用いられている.しかし,一般にTOCはシステム改善を進める上での方向性と手がかりを提供する場合には有効であるが,運用レベルで直面する最適化問題の大半をユーザに委ねているため,商品配分における最適性を追求する新しいアプローチが求められている.一方,複雑系システムのダイナミクスを解明する一手段としてマルチエージェントパラダイムが注目を集めており,頑強性の高い問題解決の実現が期待されている.そこで本研究では,まずマルチエージェントの「協調と均衡化クラス」に属する市場指向プログラミングに着目し,そのSCMへの適用を試みる.これは本手法が,新古典派経済学における一般均衡の考え方を基本に,計算機上に仮想市場を形成することにより,市場が本来有している分散資源割当てのメカニズムを用いて競争均衡により決定される価格をもとに分散資源割り当て問題を解くことができるからである.本年度は,昨年度に行ったエージェントの定式化にもとづき,市場指向プログラミングを用いたSCMの運用イメージを作成した.そして,サプライチェーンシステムの基礎実験モデルとして計算機上に小規模なサプライチェーンシミュレーションモデルを構築し,計算機実験により提案するSCM運用法の有効性について定量的に検証を行った.さらに,この基礎実験結果を基に,サプライチェーンの実規模シミュレーションモデルを複数サーバ・クライアントを含む計算機環境上に構築し,実規模レベルでの提案手法の有効性について検証を行い,経済学をアナロジーとする市場指向プログラミングをべースとしたSCMの効率的運用法について研究成果報告書にまとめた.
海馬関連神経ネットワークにおける空間記憶システム形成の生理心理学的研究

空間記憶形成に関わる海馬とその関連領域の神経ネットワークを生理心理学的観点から明らかにし、かつ精緻化することが本研究の目的であった。海馬に関連する神経ネットワークとしては、海馬下位領域を結ぶものと海馬とそれに関連する領域を結ぶものがある。これら2つのネットワークが、二重回路を形成していることを仮説し,そのモデルを記憶形成過程に関して構築することを目指した。まず、Morris型水迷路課題とSteele&Morris型遅延場所合わせ課題を用い、空間記憶の成立に際して海馬内神経回路が神経ネットワークとして作用するか否かを検討した。主要な海馬下位領域であるCA1、CA3および歯状回の空間記憶に対する関与を各下位領域の損傷実験によって検討した。CA1損傷によって、全海馬損傷に類似した空間記憶障害が示された。歯状回損傷ラットは、海馬全損傷を上回る重篤な障害を示した。CA3損傷ラットでは、Morris型水迷路における空間記憶障害は見られなかったが、遅延場所合わせ課題では、遅延依存的な記憶障害が見られた。これは、海馬下位領域の空間意味記憶と空間エピソード記憶における機能分化を示すものであった。次に、海馬とその皮質下投射を受ける部位がネットワークとして記憶機能を有するか否かという点に関し、海馬と視床前核、あるいは海馬と内側中隔が空間学習に連携して関係しているのかどうかを調べた。結果、Morris型水迷路課題及び物体探索課題において、交叉損傷ラットは同側損傷ラットや正常ラットよりも空間記憶に劣るという結果を得た。このことから、海馬と視床前核は神経ネットワークを構成して空間記憶形成に関係していると考えた。更に、私は、コリン作動性ニューロンによって中隔-海馬系を形成している中隔と海馬の機能的関係性を検討するため、物体探索課題、Morris型水迷路課題、Steele&Morris型遅延場所合わせ課題を用いて内側中隔と海馬の機能的連携を検討した。その結果は、海馬と内側中隔の機能的連携が、空間意味記憶と空間エピソード記憶の両方に関与していることを示した。海馬下位領域である歯状回とCA3あるいはCA1がそれぞれ分化した機能を担っており、少なくともCA1とCA3はネットワークとして作用するという証拠が得られた。また、海馬とそれに神経連絡する視床前核あるいは内側中隔が互いに連携して空間記憶に関係することがわかった。空間記憶形成に関わる海馬とその関連領域の神経ネットワークを生理心理学的観点から明らかにし,かつ精緻化することが本研究の目的である。海馬に関連する神経ネットワークとしては,海馬下位領域を結ぶものと海馬とそれに関連する領域を結ぶものがある。これら2つのネットワークが,二重回路を形成していることを仮説し,そのモデルを記憶形成過程に関して構築することを目指す。長期増強や遺伝子発現によるシナプスの長期的形態変化が記憶の神経モデルとして盛んに検証されているが,異なる脳領域間の機能的連携を取り扱うことで,こうした神経モデルへの心理学的対応を検証した。また,ヒトにおける宣言記憶とラットにおける空間記憶という海馬依存型記憶には,認知的あるいは神経メカニズム上の共通する基本的特質があると考え,ラットを用いて空間的意味記憶と空間的エピソード記憶について海馬関連神経ネットワークの関与を取り扱った。まず,空間記憶形成における海馬下位領域の機能的関係性を検証した。Schaffer側枝を介したCA3とCA1の機能的連携が空間意味記憶や空間エピソード記憶の形成について重要であることが明らかになった。海馬交連によるCA3とCA1の連携は補助的な役割を果たす。歯状回,CA3,CA1のそれぞれに関しては,両記憶の形成における役割に分化が見られた。歯状回は空間意味記憶と空間エピソード記憶の形成に突出して重大な役割を担っていた。CA1も両記憶の形成に役割を果たしていたが,CA3は単独では空間エピソード記憶についてのみ役割を担っていた。次に,海馬采-脳弓を介して海馬に投射している内側中隔と海馬の機能的連携について検討したところ,両記憶の形成に必要であることが明らかになった。続いて,中隔-海馬系におけるコリン作動性ニューロンの役割やそれぞれの海馬下位領域が中隔-海馬系に果たす役割について検討中である。

結果、Morris型水迷路課題及び物体探索課題において、交叉損傷ラットは同側損傷ラットや正常ラットよりも空間記憶に劣るという結果を得た。このことから、海馬と視床前核は神経ネットワークを構成して空間記憶形成に関係していると考えた。更に、私は、コリン作動性ニューロンによって中隔-海馬系を形成している中隔と海馬の機能的関係性を検討するため、物体探索課題、Morris型水迷路課題、Steele&Morris型遅延場所合わせ課題を用いて内側中隔と海馬の機能的連携を検討した。その結果は、海馬と内側中隔の機能的連携が、空間意味記憶と空間エピソード記憶の両方に関与していることを示した。海馬下位領域である歯状回とCA3あるいはCA1がそれぞれ分化した機能を担っており、少なくともCA1とCA3はネットワークとして作用するという証拠が得られた。また、海馬とそれに神経連絡する視床前核あるいは内側中隔が互いに連携して空間記憶に関係することがわかった。