hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北太平洋渦解像モデルを用いた大気擾乱や潮汐が物質循環・生態系に与える影響の理解

また、衛星観測データや現場観測データとシミュレーション結果の比較から、栄養塩や生物生産の水平分布や鉛直分布などの再現を改善する必要があることが分かった。潮汐混合のパラメタリゼーションを導入した準全球モデルを用いたシミュレーション結果の解析から、潮汐混合の強化に伴う海洋内部の循環強化や形成される水塊が変化することが確認できた。さらに、黒潮続流域における渦活動の経年変動解析から、続流ジェットの安定不安定に伴い、渦活動が変化することが確認できた。大気擾乱や潮汐混合、海洋の中規模現象が海洋の物理環境変化を通じて、海盆スケールの物質循環・生態系に与える影響を理解するため、植物プランクトンの成長速度を固定した従来の低次生態系(NPZD)モデルと研究協力者が中心に開発した最適な海洋環境(栄養塩や光)に適応した植物プランクトンの成長速度を表現できる低次生態系モデル(Flexible Phytoplankton Functional Type, FlexPFTモデル)を海洋の中規模現象(渦や海洋循環など)が再現できる北太平洋渦解像モデル(OFES)にそれぞれ組み込み、シミュレーションを実施した。モデルの駆動力として、気象庁が提供する55年長期再解析データ(The Japanese 55-year Reanalysis, JRA55)を使用した。モデルで再現される栄養塩や海面クロロフィル、生物生産の時空間分布(水平分布や鉛直分布、季節性)を改善するため、衛星観測データや現場観測データとモデル結果をそれぞれ比較し、二つの低次生態系モデル(NPZDモデルとFlexPFTモデル)におけるパラメータ(成長速度や捕食、死亡、沈降速度など)をチューニングした。その結果、再現される栄養塩やクロロフィルの水平分布、鉛直分布、季節性が、昨年度に比べ改善された。また、二つのモデルで再現される生物生産の時空間分布(季節や亜寒帯域)の違いが、動物プランクトンやデトリタスの時空間分布にも影響することが確認できた。これらの研究成果は、国内外の学会等で発表した。さらに、北太平洋亜熱帯域における栄養塩供給に対する中規模渦の影響を解析した論文を公表した。大気の再解析データを駆動力として作成した海洋の定常場(水温や塩分分布、循環場)を初期値とし、従来の低次生態系(NPZD)モデルと研究協力者が中心に開発した最適な環境(栄養塩や光)に適応した植物プランクトンの成長速度を表現できる低次生態系モデル(FlexPFTモデル)を組み込み、シミュレーションを実施した。シミュレーションした結果と衛星観測データや現場観測データの比較から、それぞれの生態系モデルの再現性を確認し、モデルパラメータのチューニングを実施した。その結果、再現される栄養塩やクロロフィルの時空間分布が、昨年度に比べ改善したことを確認した。また、二つのモデルで再現される生物生産分布の違いが、動物プランクトンやデトリタスの分布の差に影響することを確認した。しかしながら、生態系モデルの再現性を向上させるため、モデルパラメータのチューニングに時間が掛かかり、大気擾乱や潮汐混合の影響を調べるためのシミュレーションが計画通り実施できなかった。
心筋障害における細胞質ミトコンドリアDNAの制御機構の解明と治療応用

あらゆる心疾患の終末像である心不全の重症例の生命予後は極めて不良であり、心不全の病態解明と新たな治療戦略の開発は重要な研究課題である。本研究は、『細胞質ミトコンドリアDNA増加によるZBP1の活性化が、炎症、エネルギー代謝異常を引きおこし、心筋リモデリング・心不全の形成・進展に関与する』という仮説を検証するとともにZBP1の安定化による炎症・エネルギー代謝制御というパラダイムに基づく新規心不全治療法の開発を目指すものである。
骨芽細胞におけるRANKL放出制御機構の解析

RANKLは、骨芽細胞に発現し、破骨細胞活性化を通じて生体における骨吸収レベルを制御する極めて重要なシグナル分子である。本研究においては、申請者らがin vitroでその重要性を初めて示したRANKL細胞内局在制御および細胞表面へのRANKL放出量調節機構が、生体レベルの骨代謝に与える影響の解析をする。骨芽細胞におけるRANKLの放出経路として、Rab27a/bとそのエフェクター分子Munc13-4が関与し細胞外刺激に依存的な放出経路を昨年度見いだし、本年度は、in vitro実験から示唆された別種の放出経路である刺激非依存的経路の分子機構解析、その生体レベルで骨代謝全体に与える影響の解析を行った。これまでの培養細胞を用いた解析からSynaptagmin like protein(Slp)1(別のRab27a/bのエフェクター分子)が刺激非依存的放出経路の関与することは示唆されたが、実際にSlp1ノックアウトマウスでは、骨量が増大し、このマウス由来の骨芽細胞は基底状態における細胞膜上でのRANKL発現量が減少することが確認され、骨芽細胞における刺激非依存的なRANKL輸送経路が生理的に重要な機能を持つと解釈しうる知見を見いだした。一方、Slp1およびMunc13-4の機能を共に欠失マウスの作成を行い、骨芽細胞におけるRANKL輸送が刺激依存・非依存的経路がともに遮断された状態の骨表現型の解析を試みた。マウスの作出は、Slp1ノックアウトマウスおよびMunc13-4の機能欠損マウスの交配により作出し、繁殖効率は極めて悪いものの、作出に成功した。現在までに確保できた個体数が少なく、解析は完了していないが、想定されるRANKL輸送経路がすべて遮断されていると想定されるにもかかわらず、RANKLノックアウトマウスにおいて観察される骨量の劇的増大歯観察されていない。このことから、骨芽細胞において他にRANKLを供給する機能が働き得る可能性、あるいはRANKLの供給源が骨芽細胞のみでは無い可能性が想定された。実際に、2011年にRANKLの供給源が骨細胞であるという最新の知見が報告された。今後、骨細胞におけるRANKL輸送機構と本研究で得た知見を包含した解析を行うことで、生理的に重要な機能を担うRANKL供給源、供給経路(細胞内輸送を含む)を同定でき、骨代謝の理解、創薬標的探索に貢献することが期待される。解析に用いる遺伝子改変マウスが、繁殖効率の問題のため、充分に確保できなかった。また、二十数年来の骨代謝分野における常識であったRANKLが骨芽細胞より供給されるという知見が覆ったため、研究スキーム全体の見直しをせざるを得ない状況となった。マウスの個体数の問題は、現在、繁殖を大規模に行っており、近日中に当初予定していた必要な解析が行える状況にある。また、RANKL供給源が骨芽細胞では無く、骨細胞であるという最新知見に関しても、骨細胞における実験系を順次確立している段階である。骨細胞における研究を含めて、研究成果を発表する予定である。近年の高齢者社会の進展に伴い、骨粗鬆症などの破骨細胞活性化に伴い惹起される骨他社関連疾患の罹患者数の増大が予測される。しかし、当該分野の治療薬剤に関して治療満足度が十分に得られるものは、必ずしも多くない。そこで、新規骨粗鬆症治療標的の探索を目的として、骨芽細胞において産生され、破骨細胞活性化に中心的な役割を担うシグナル入力分子Receptor Activator of NF-κB Ligand(RANKL)の骨芽細胞内での細胞表面への輸送・放出機構を解析した。これまでの検討から、骨芽細胞においてRANKLは分泌型リソソームに貯蔵され、刺激依存的に、細胞表面の被刺激部位へ輸送されることが明らかとなっていた。このことから、刺激依存的なリソソームからの分泌経路が、生体レベルで骨恒常性維持に寄与しているかを解明することで創薬標的としての可能性を検討することとした。骨芽細胞系以外の分泌型リソソームの輸送・放出機構に関するこれまでの知見から、低分子量Gタンパク質Rab27の関与をRANKL輸送においても検討した。まず刺激依存的RANKL放出量を半定量的に評価可能な実験系を構築し、その後、Rab27aまたはRab27b発現抑制後の刺激依存的RANKL放出量を評価したところ、コントロール群と比較し、その低下が観察された。また、これら分子と協調的に機能する分子として、Synaptagmin like protein(Slp)4-a,5およびMunc13-4の関与を同様の実験系にて見出した。また、Munc13-4機能欠損マウスであるJinxマウスを用いて、種々の解析を試みた。Jinxマウス由来の骨芽細胞では、刺激依存的RANKL放出量は低下しており、また、生体レベルでは脛骨近位部骨幹端付近の骨量が増大していた。この結果は、in vitroの解析から予測されたものと合致しており、生体レベルでの骨恒常性維持に刺激依存的RANKL放出機構が重要な役割を果たしていることが初めて明らかとなった。本年度の成果は、最終的にこの放出機構を制御するシグナル伝達経路などが有効な創薬標的となる可能性を示唆しており、新規創薬概念を創出するものである。

本研究においては、申請者らがin vitroでその重要性を初めて示したRANKL細胞内局在制御および細胞表面へのRANKL放出量調節機構が、生体レベルの骨代謝に与える影響の解析をする。骨芽細胞におけるRANKLの放出経路として、Rab27a/bとそのエフェクター分子Munc13-4が関与し細胞外刺激に依存的な放出経路を昨年度見いだし、本年度は、in vitro実験から示唆された別種の放出経路である刺激非依存的経路の分子機構解析、その生体レベルで骨代謝全体に与える影響の解析を行った。これまでの培養細胞を用いた解析からSynaptagmin like protein(Slp)1(別のRab27a/bのエフェクター分子)が刺激非依存的放出経路の関与することは示唆されたが、実際にSlp1ノックアウトマウスでは、骨量が増大し、このマウス由来の骨芽細胞は基底状態における細胞膜上でのRANKL発現量が減少することが確認され、骨芽細胞における刺激非依存的なRANKL輸送経路が生理的に重要な機能を持つと解釈しうる知見を見いだした。一方、Slp1およびMunc13-4の機能を共に欠失マウスの作成を行い、骨芽細胞におけるRANKL輸送が刺激依存・非依存的経路がともに遮断された状態の骨表現型の解析を試みた。マウスの作出は、Slp1ノックアウトマウスおよびMunc13-4の機能欠損マウスの交配により作出し、繁殖効率は極めて悪いものの、作出に成功した。現在までに確保できた個体数が少なく、解析は完了していないが、想定されるRANKL輸送経路がすべて遮断されていると想定されるにもかかわらず、RANKLノックアウトマウスにおいて観察される骨量の劇的増大歯観察されていない。このことから、骨芽細胞において他にRANKLを供給する機能が働き得る可能性、あるいはRANKLの供給源が骨芽細胞のみでは無い可能性が想定された。実際に、2011年にRANKLの供給源が骨細胞であるという最新の知見が報告された。今後、骨細胞におけるRANKL輸送機構と本研究で得た知見を包含した解析を行うことで、生理的に重要な機能を担うRANKL供給源、供給経路(細胞内輸送を含む)を同定でき、骨代謝の理解、創薬標的探索に貢献することが期待される。解析に用いる遺伝子改変マウスが、繁殖効率の問題のため、充分に確保できなかった。また、二十数年来の骨代謝分野における常識であったRANKLが骨芽細胞より供給されるという知見が覆ったため、研究スキーム全体の見直しをせざるを得ない状況となった。マウスの個体数の問題は、現在、繁殖を大規模に行っており、近日中に当初予定していた必要な解析が行える状況にある。また、RANKL供給源が骨芽細胞では無く、骨細胞であるという最新知見に関しても、骨細胞における実験系を順次確立している段階である。骨細胞における研究を含めて、研究成果を発表する予定である。
納期制約世界における切換数理とコントロール系に関する研究

本研究では、リセットとノンリセットの視点から,リスクを最小にするための最適配置と最適切換問題について考察を行った.最初に,リセットモデルに対して,1混合ラインの固定サイクル投入方式を対象に作業者の最適配置法則を見出し,特に特殊作業者が2人及び3人存在する場合の定理を提案した.2混合ラインの可変サイクル投入方式を対象に作業者の最適配置法則に関する考察も行った.次に,リセット多期間制約サイクルモデルに対して,3複数作業の工程の生産ラインにおける最適な切換方策を導くため,フェーズ数により各工程を細分された多期間制約サイクルモデルを提案した.4そのための期待コスト式を導出する定理を導くこともできた.平成23年度に得られた結果を基にして、定期的な研究打合せにより下記の検討を行った。1.コントロール系における最適配置と最適切替算出方法や多期間制約サイクルモデルの評価基準の算出の考えを用いて、性能向上の施策下での多期間制約サイクルモデルの評価基準の算出方法の検討を行った。2.システムや特殊な多期間制約サイクルモデルにおける最適配置と最適切替の数値実験を行い、一般的な場合の多期間制約サイクルモデルの最適配置法則を検討した。(1)最適配置法則の検討1目標加工時間(サイクルタイム)が一定な場合について、通常の作業者と特殊な作業者の2種類の作業者が存在する場合を考え、特殊な作業者が2名の時、特に加工スピードが速い特殊作業者が2人居る場合の範囲を収束させるための数値考察から、具体的な配置案を提案した。2目標加工時間(サイクルタイム)が可変な場合について、目標加工時間が可変な場合の定式化を行い、一定な場合をベースに通常の作業者と特殊な作業者の2種類の作業者が存在する場合を考え、特殊な作業者が1名の時の最適配置法則を提案し、2名の場合の数値実験の結果を用いて最適配置法則の検討と最適な目標加工時間の検討を行った。(2)最適切換法則の検討1複数作業工程の多期間制約サイクルモデルにおいて、加工時間をアーランと指数を仮定した場合の数理的な分析を行い、2数値考察例により,加工時間分布と納期制約の規則について検討した。3.上記で得た最適な施策決定方法を用い、管理図型の最適な切換問題の考察として、サプライチェンリスクマネジメントへの適用を検討した。平成23と24年度に得られた結果を基にして、定期的な研究打合せにより下記の検討を行った。1、前の2年度の検討で得られた施策の下で最適な施策の決定方法について、最適配置と最適切替の検討で得られる最適法則の結果を考慮し考察を行った。(1)最適配置法則の検討においては最初に、目標加工時間が一定な場合について、特殊な作業者が2名の時、特に加工スピードが速い特殊作業者が2人居る場合の範囲を収束させるための数値考察から、具体的な配置案を提案した。次に、目標加工時間が可変な場合について、目標加工時間が可変な場合の定式化を行い、特殊な作業者が1名と2名の時の最適配置法則を提案し、3名の場合の数値実験の結果を用いて最適配置法則の検討と最適な目標加工時間の検討を行った。特に、費用や作業者の作業時間分布による一定の条件を満たすとき、目標作業時間が一定と可変の両方の場合に対して、作業者の最適配置の規則性について考察した。(2)最適切換法則の検討においては、複数作業工程の多期間制約サイクルモデルにおいて、数理的な分析を行い、数値考察例により,加工時間状態と納期制約の規則について詳細な検討を行った。2、多期間制約システムに対して、特に、パラメータ数が多くなった場合には、システムの最適構成算出方法の導出の考えを利用し最適施策決定方法を提案した。本研究では、リセットとノンリセットの視点から,リスクを最小にするための最適配置と最適切換問題について考察を行った.最初に,リセットモデルに対して,1混合ラインの固定サイクル投入方式を対象に作業者の最適配置法則を見出し,特に特殊作業者が2人及び3人存在する場合の定理を提案した.2混合ラインの可変サイクル投入方式を対象に作業者の最適配置法則に関する考察も行った.次に,リセット多期間制約サイクルモデルに対して,3複数作業の工程の生産ラインにおける最適な切換方策を導くため,フェーズ数により各工程を細分された多期間制約サイクルモデルを提案した.4そのための期待コスト式を導出する定理を導くこともできた.本年度は,本研究を進めるための準備として,多期間制約サイクルモデルの性能向上の施策検討を行うために国内外の文献調査をし,特に多期間制約問題を対象としたバランシング・アプローチによる体系化を行なった。さらに,多期間制約サイクルモデルの最適配置と最適切換法則の検討を行った。1.多期間制約サイクルモデルの最適配置法則の検討特殊な場合での最適配置法則を導出し,それを徐々に一般の場合に拡張することにより,一般的な状況での最適配置法則を導出することが可能であると研究代表者及び分担者は考えている。特殊な場合とは,たとえば,各期間において同様な状態が多く(すなわち,同じような加工者または機械が多く)ある場合のことを意味している。そのため,平成23年度では,最適配置法則導出の考えを拡張して(1)特殊な状況が1個存在し,残りが通常の状況の場合,(2)特殊な状況が2個存在(2個は同じ状況)し,残りが通常の状況の場合,(3)2種類の特殊な状況が存在する場合等の最適法則の解析的な導出を行った。2.多期間制約サイクルモデルの最適切換法則の検討複数作業工程の納期遅れの調整政策として,

(1)フェーズ数により各工程を細分された多期間制約サイクルモデルを提案し,(2)複数作業の工程の生産ラインにおける最適な切換方策を導くため,加工時間をアーランと仮定した場合の多期間制約サイクルモデルの期待コストを導出し,(4)数値考察例により,提案定理の有用性を示した。当初の計画通りに研究を進展し,今年度の研究成果として,学術論文1件,国際会議論文6件と国内学会発表論文1件ができた。平成23年度は平成24年度以降に予定していたノンリセットモデルの最適方策の検討を進めた。そのため,一部研究項目の進度が若干遅れたが,全体としては当初の計画通りと考える。なお,今年度の研究成果として,学術論文2件,国際会議論文5件と国内学会発表論文2件ができた。平成23と24年度に得られた結果を基にして、定期的な研究打合せにより下記の検討を行う。(1)前の2年度の検討で得られた施策の下で最適な施策の決定方法について、最適配置と最適切替の検討で得られる最適法則の結果を考慮し考察すること、(2)特に、パラメータ数が多くなった場合には、システムの最適構成算出方法の導出の考えを利用し最適施策決定方法を提案することに取り込む予定である。今後は,今年度に得られた結果を基にして,(1)性能向上の施策下での多期間制約サイクルモデルの評価基準の算出方法の検討を行う。特に,特殊な状況が3個以上存在する場合また特殊な状況が2種類以上存在する場合について考察する。その結果を用いて,(2)一般的な場合の多期間制約サイクルモデルの最適配置と最適切換法則の検討に取り込む予定である。研究実施の3年目(平成25年度)の研究費使用計画においては、数値試験用PC購入(物品費)と論文投稿(その他)への研究費用を重視するほか、研究成果の提供及び同分野研究者との検討ができるための国内と国際研究発表費用(学会参加&旅費)、及びより効率的に成果を上げるための研究打ち合わせの旅費も設定した。物品費(PC&消耗品):154,769円,その他(論文投稿費):200,000円,国内&国際学会発表参加費:150,000円,成果発表ための国内&国際学会旅費:500,000円,研究打合せための出張費:100,000円合計:1104,769円内訳:1100,000円(25年度請求額)、4,769円(24年度未使用見込額)なお、残額については、消耗品調達方法の工夫による経費減のためである。平成23年度において当初予定より多くの研究成果を得ることができたため,その結果の検討及び発表のため平成23年度の研究予算を一部繰り越して,平成24年度の研究発表回数の増加に備えた。そのため,23年度からの繰り越し分と翌年度に請求する研究費と合わせて,下記のような平成24年度の使用計画を設定させて頂いた。物品費:196,021円,成果発表ための国内&国際学会旅費(参加費を含む):750,000円,研究打合せための出張費:150,000円,その他:50,000円。合計:1,146,021円。
ニュートリノ実験の地球構造研究への応用

初年度において、原子炉ニュートリノの振動パターンを観測し、反電子ニュートリノの伝搬を解明した。低エネルギーの反電子ニュートリノの観測と伝搬の理解に成功したことで、これを応用し、地球内部起源反電子ニュートリノの観測を実践し成功した。これにより新しい学問分野「ニュートリノ地球物理」を創出することができた。これをさらに推進するには、観測精度の向上や場所依存性・方向分布などのより多彩な情報が望まれる。そのためには、(1)原子炉ニュートリノの寄与の精密な評価(2)不純物起源のバックグランドの理解と除去(3)測定装置の改良による統計量や方向情報の取得(4)複数の観測装置での世界規模の観測ネットワークの構築(5)地球物理学者との連携による特徴的な地域の特定、などが必要となる。(1)に対しては、原子炉ニュートリノデータの蓄積とともに、有効体積の増大、原子炉・地球ニュートリノを統合した解析による情報の有効活用、全位置での放射線源による較正を通した系統誤差の縮小を行った。(2)にたいしては、主要なバックグランドである^<210>Po(α,n)^<13>Cが、反応断面積の不定性などにより評価誤差が大きかったところを、実際に放射線源を作成して検出器内に配置し較正することで、評価誤差の縮小を行った。(3)に対しては、方向を検知するためのLi含有液体シンチレータの開発や高焦点深度撮像装置の開発などを行った。(4,5)に対しては、国内外のニュートリノ研究者や地球物理学者と共同の研究会を開催するなどして、新規の観測装置の実現とニュートリノ地球物理コミュニティーの育成のための活動を行ってきた。原子炉ニュートリノの振動パターンをはっきりと捕らえたことにより、ニュートリノ振動パラメータの精密測定に成功した。これにより、ニュートリノを地球内部観測のための新しい手段として利用することが可能になった。カムランドにおける地球ニュートリノ観測では、原子炉ニュートリノが最大のバックグラウンドとなるが、放射性不純物のα崩壊による^<13>C(α,n)^<16>Oからのバックグラウンドも大きく、α崩壊数の同定、反応断面積の評価、中性子反応に対する液体シンチレータのクエンチング効果の評価が重要となる。ニュートリノ振動パラメータの精密測定は、原子炉ニュートリノバックグラウンドの高精度評価につながり、747.1日分のデータを使った解析では、バックグラウンド評価数127±13に対し、152事象が観測され、約25事象の地球ニュートリノによる有意な超過が得られた。これは世界初の地球内部放射性物質由来のニュートリノ観測の成功であり、新しい研究分野「ニュートリノ地球物理」の開拓である。さらに、標準的な地球形成・進化モデルと比較するために、ウラン・トリウムの詳細な分布情報を収集評価し、神岡周辺の岩石分析も行うことで、世界で最も緻密な放射性物質分布の観点からの地球モデルを作成した。このモデルからの地球ニュートリノ事象数の予測は19事象で、観測結果はこれと矛盾しない。ニュートリノデータを使ってモデルを検証し新しい知見を引き出すためには、さらなる測定精度の向上が不可欠であるが、本研究ではバックグランド除去に向けての純化装置開発にも成功し、既に取得したデータのバックグラウンドに対しても、解析手法改良によるα崩壊数の精密測定・中性子ビームを使ったクエンチング効果の精密測定を実現した。さらに本研究をきっかけとした^<13>C(α,n)^<16>O反応断面積の再測定も行われ、分野全体が活発になると共に、将来の精度向上に向けての先鞭をつけた。
配列情報解析と局所構造パターン分類を融合した新たなタンパク質立体構造予測法の開発

タンパク質中の任意の残基位置における局所構造がアミノ酸残基置換パターンに大きな影響を及ぼすという作業仮説に基づき,配列プロファイルの情報と局所構造パターンに依存したアミノ酸出現傾向の相関に関する解析および,その立体構造予測への応用について研究を行った。前年度の分類結果に基づき,任意の予測対象タンパク質アミノ酸配列のプロファイルに対して強い正の相関を示す位置依存的アミノ酸出現傾向を示す局所構造領域を列挙し,ある一定の誤差を許しつつそれらを組み合わせ,モデルを構築するための手法を開発した。当面の自標である低解像度の立体構造予測には,前年度の結果より,閾値を2Åよりも大きくとることとした。実際の予測,特にその感度の面においては,任意の一つのパラメータセットによる分類結果のみを予測に使用するだけでなく,本研究で分類された配列プロファイルと強い正の相関を示す位置依存的アミノ酸出現傾向を示す局所構造領域を全て予測に用いることが有益であった。これは,アミノ酸残基置換パターンに影響を及ぼず立体構造空間上の範囲(領域)や要因が必ずしもある一つのパラメータセットによる分類だけにはおさまらないことを示唆するのかもしれない.また,例えばタンパク質の疎水性コアなどにおいて,相関値のみでは正解構造の判別が困難な領域が視うけられた。このため,より精度の良い構造予測の達成には,例えば二次構造要素の両端など特に強い相関が認められる複数の非常に信頼度の高い予測領域の立体構造を固定し,それ以外の領域について当初の予定より大規模な範囲での構造空間の探索を行うなどの修正が次の段階には望まれることがあきらかとなった。冗長性を省いたタンパク質のfold代表セットを用いて、階層的クラスタリング手法を適用し、局所構造パターンの分類を行った。まず代表セットを分割し、各々のセットで局所構造分類を行い、その分類結果を比較することで、既知構造中に局所構造パターンが十分良く出現しているといえるかどうかについて確認を行った。分類結果は、局所構造類似性の閾値(CαRMSD)と、どの範囲までを局所構造空間とみなすか(=任意のCα原子を中心とする球の半径を指標として用いた)という2つのパラメータの影響を受ける。今回、類似性と半径についての様々な閾値の組み合わせを用いて分類を行い、分割されたいずれのデータセットにおいても、分類結果の統計的特徴は、大半の場合同様の傾向を示すことが明らかになった。ただし、局所構造類似性の閾値を2Å(以下)とすると、その他の閾値を用いた場合と比べ、分布形状が変化し、2つの異なるデータセットでの分類結果も異なってくることが観察された。また、分類された各クラス内でのアミノ酸種毎の出現頻度を観測し、クラスによって、分割されたセットで同様の結果が得られることが確認された。次に、構造既知タンパク質を用いて得られた配列プロファイルの含んでいる分子進化の情報と上述のアミノ酸種毎の出現頻度を相互に比較することにより、各サイトにおけるアミノ酸出現頻度と局所構造パターンの相関が高い領域を同定した。ここで得られたプロファイルと構造パターンの相関情報を、平成18年に開催された立体構造予測実験CASP7で、適切な配列プロファイルが得られた新規構造予測問題に適用し、予測体構造の満たすべき拘束条件として使用し、部分的な制約としては精度の良いものであった。ただし現状では、構造全体をより精度良く予測するための一つの処方として、配列プロファイルと局所構造パターンの高相関領域の同定に更なる工夫が望まれることも判明した。
植物の寒冷ストレス応答とｍｉｃｒｏＲＮＡ経由によるオーキシンシグナリングの解明

低温ストレスは作物生産性を世界的に制限する主要な非生物的ストレスである。植物ホルモンであるオーキシンおよびmicroRNAは、植物における低温ストレス応答を調節することが示されている。しかし、オーキシンとmicroRNAが低温ストレスの間に互いにどのような相互作用を示すかは不明なままである。このプロジェクトは、低温ストレス時のmicroRNAとオーキシンのクロストークを理解することを目的としていました。オーキシンと低温ストレス応答との間のクロストークにおけるmicroRNAの役割をよりよく理解するために、我々は、オーキシンホメオスタシスおよび応答において改変されたシロイヌナズナの突然変異を利用しました。低温ストレス下での根の成長回復のスクリーニング後、オーキシンシグナル伝達突然変異体slr1が低温に対する過敏反応を示すことを明らかになりました。野生型およびslr1変異体におけるmicroRNA発現の比較は、変異体のバックグラウンドにおいて特異的に調節される18の特異的microRNAが明らかになりました。興味深いことに、slr突然変異体のほとんどのマイクロRNAは低温ストレスによってアップレギュレートされていました,標的遺伝子が耐寒性に必要であることを示しています。この研究から、1)オーキシンシグナル伝達が植物の低温応答において重要な役割を果たすこと、2)低温ストレス下でのslr突然変異体における低温制御されたmicroRNAの発現の差異が、microRNA媒介オーキシンシグナル伝達が植物応答の調節に重要な役割を果たすことを確認することができました。28年度が最終年度であるため、記入しない。
武道のグローカル化と武道必修化における教育的価値の評価

武道を指導する側の教員は,日本の伝統文化の学習や人間性の涵養といった教育効果が見られると認識しており,学習者である生徒たちも日本の伝統文化の体験や技能の習得,礼儀作法や他者尊重といった教育効果が得られたと感じていることが明らかになる一方,両者の認識にはギャップがあることが明らかになった.また,授業の実施に際して用具の管理や安全への配慮,実施時期などの検討の必要性が示唆された.欧州の柔道参加者と日本の武道参加者とでは武道(柔道)に対する認識が異なっていることが示唆されており,中学校の体育における武道学習は生徒たちにとって日本の伝統文化を再認識させる一つの機会として機能していると考えられる.平成24年度から実施された新学習指導要領に基づいて中学校で必修化された武道教育の効果を明らかにすることを目的として,全国の中学校から無作為に抽出された1,000校と,平成21年度から平成25年度にかけて文部科学省が委託した「中学校武道必修化に向けた地域連携指導実践校」,ならびに「学校体育振興事業(武道等指導推進事業)」のうち武道種目の実施校66校(計1,066校)の保健体育担当教員を対象に,質問紙調査を実施した.平成26年12月31日までに回答が得られた302校について分析した結果,武道の必修化による効果については「日本の伝統文化に触れることができる」という項目について66.3%が「思う」「少し思う」と回答し,「日本の伝統文化を理解することができるようになった」という項目でも60.3%が「思う」「少し思う」と回答した.一方で「体力の高め方を理解することができる」「仲間とのチームワークが高められた」「自分に合った運動を見つけることができるようになった」などでは,相対的に低い割合であった.実施種目としては柔道が最も多く(57.3%),剣道(35.8%,)合わせて9割以上を占めた.授業形態は男女共修(60.6%)で実施しているところが男女別修(39.4%)を上回る結果となった.武道の授業を実施する上で必要な事項として最も多く挙げられたのは「武道を指導できる教員の補充」で,「必要」「どちらかというと必要」の回答を合わせて87.5%に達した.次いで挙げられたのが「道着や防具など用具・教材を揃える」(81.1%),「武道種目の指導計画を作成」(75.5%)であった.一方で,地域や他校との連携に関する項目については,相対的に低い値を示した.平成24年度から実施された新学習指導要領に基づいて中学校で必修化された武道教育の効果を明らかにすることを目的として,調査協力の得られた34校の生徒4366人を対象として,質問紙調査を実施した.平成28年1月31日までに回答が得られた21校の1673人について分析した結果,体育の授業で実施したことのある武道種目としては柔道が最も多く50.6%,次に剣道が39.4%であった.武道の授業を通して学習できたと思うことは,「相手を大切にすること」が最も多くの生徒が「思う」と回答しており(56.6%),次に「相手を思いやる態度」(45.3%),「運動の楽しさや喜びを味わうこと」(41.4%),「日本の伝統文化に触れること」(37.5%)の順であった.全体的に見て,伝統文化に関する内容よりも仲間や他者との関わりに関する効果を感じている様子が見て取れた.また、自由記述回答で尋ねた「武道を習ってよかったと思うこと」としては,「日本の伝統的な武道ならではのよさを味わえました」「受け身など大けがをしないような技を覚えることが出来てよかった」など伝統文化の体験や技能の習得,「武道の礼儀を大切にしていることや礼儀の大切さが良く分かったこと.友達と大切にしたり思いやることの大切さを学ぶことができた.友達や相手を大切にしていきたいと思えた」のように礼儀作法、他者尊重を挙げる声が多く見られ,期待される教育効果が得られていることが示唆された.一方,「武道の学習で嫌だったこと」としては,「道具の使いまわしや古い物を使ったりやぶれたものを使ったりしたこと」「受け身に失敗して腕をケガした」「体が痛くなること」などのように,剣道の防具に対する不満やケガ,痛みを挙げる声が多く見られ,用具の管理や安全への配慮,実施時期などの検討の必要性が示唆された.今年度は,武道種目の教育効果について,受け手である生徒の立場から検証することが主なねらいであった.特に,生徒が武道の授業についてどのように捉えているか,肯定的・否定的側面の両方にわたって自由記述による回答を得た.サンプル数が多くなったため入力に時間を要し詳細な分析までは至っていないが,このような非構造的データを多数得られたことで,量的調査では明らかにすることが難しい生徒たちの武道に対する態度を詳細に分析できることが期待される.これらの生徒から得られたデータと前年度に教員から得られたデータの比較検討も可能となり,概ね順調に進展していると評価できる.平成28年度は,海外の武道参加者が武道に抱く教育的価値を調査することが主な目的であった.そのため,フランスとオランダで柔道を定期的に実施している10代の青少年を対象として質問紙調査を行い,271名(オランダ101名,フランス170名)から回答を得た.

このデータと前年度に日本の中学生を対象とした調査によって得られたデータを比較したところ,武道による教育的効果として,欧州の柔道参加者は「運動の楽しさや喜びを味わうこと」「運動を実践するための基礎的な知識や技能」「自分に合った運動技能」などの,運動そのものに関する項目で日本の参加者よりも高い平均値を示した.一方,日本の武道参加者は「日本の伝統文化を理解する」「日本の伝統文化に触れる」「武道の伝統的な考え方を理解する」など,武道を通して日本の伝統文化を学ぶことに関する項目で欧州の参加者よりも高い平均値を示した.つまり,欧州の柔道参加者は柔道が有する日本文化的側面よりもスポーツの1種目として捉えていることが示唆された.3年間の研究を通して,武道を指導する側の教員は,日本の伝統文化の学習や人間性の涵養といった教育効果が見られると認識しており,学習者である生徒たちも日本の伝統文化の体験や技能の習得,礼儀作法や他者尊重といった教育効果が得られたと感じていることが明らかになった一方,授業に伴う怪我や体の痛み,剣道の防具に対する不満などの声が多く聞かれ,用具の管理や安全への配慮,実施時期などの検討の必要性が示唆された.さらに,先述したように欧州の柔道参加者と日本の武道参加者とでは武道(柔道)に対する認識が異なっていることが示唆されており,中学校の体育における武道学習は生徒たちにとって日本の伝統文化を再認識させる一つの機会として機能していると考えられる.武道を指導する側の教員は,日本の伝統文化の学習や人間性の涵養といった教育効果が見られると認識しており,学習者である生徒たちも日本の伝統文化の体験や技能の習得,礼儀作法や他者尊重といった教育効果が得られたと感じていることが明らかになる一方,両者の認識にはギャップがあることが明らかになった.また,授業の実施に際して用具の管理や安全への配慮,実施時期などの検討の必要性が示唆された.欧州の柔道参加者と日本の武道参加者とでは武道(柔道)に対する認識が異なっていることが示唆されており,中学校の体育における武道学習は生徒たちにとって日本の伝統文化を再認識させる一つの機会として機能していると考えられる.今年度は,武道種目の教育的価値について,教員の立場から明らかにすることが主なねらいであった.とりわけ,平成21年度24年度にかけて「中学校武道必修化に向けた地域連携指導実践校」「武道等指導推進事業」の指定を受けた中学校(指定校)とそれ以外の学校(一般校)との比較を通して,武道教育の評価を行うために郵送法による質問紙調査を行った.平成26年12月末日までに302校から回答があり,武道必修化による効果と課題についての自由記述回答も269校,616センテンス得られた.詳細な分析には至っていないが,平成27年度中に複数回にわたり学会等で研究成果を発表できるように準備を進めている.さらに,質問紙調査の実施と同時に平成27年度に実施予定の生徒に対する質問紙調査への協力依頼を行った.その結果,平成27年3月1日までに93校から協力への内諾を得ることができた.平成27年度は,中学校生による武道教育の教育的価値を評価することを主なねらいとしており,さらに,平成26年度の教員対象の調査との比較・検討を行うことで両者のギャップを通して中学校における武道教育の課題を明らかにすることを目的としている.そのためのデータ収集の目処がついていることからも,概ね順調に進展していると評価できる.平成28年度は,海外の武道参加者が武道に抱く教育的価値を調査することが主な目的としている.そのため,海外の研究者と連絡を取り調査協力の内諾を得ている.このデータを日本の武道参加者と比較することで,武道のスポーツ化・グローカル化の現状を明らかにする.
卵胞発育および閉鎖過程におけるＣＮＰシグナルの役割

本研究では、C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)が、卵胞の発育や閉鎖の制御に関わるか解析した。マウス個体に投与もしくは遺伝子導入によりCNP濃度を上昇させたが、卵胞数に変化は認められなかった。また、CNPに対するデコイレセプターのNPR3が卵胞の顆粒層細胞に局在していたが、CNP機能の亢進するNpr3遺伝子変異マウスの卵胞数に異常はなかった。CNP投与による卵胞閉鎖の抑制効果は認められなかったものの、培養した初期胞状卵胞では顆粒層細胞でのアポトーシス抑制効果があることが初めて明らかになった。ナトリウム利尿ペプチドファミリーの1つとして知られるC型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)は、受容体であるNPR2に結合し、cGMPを介して特定の細胞に作用する局所因子である。また、CNPの作用調節にはデコイレセプター(NPR3)が知られている。近年、CNP/NPR2が卵胞発育において重要であることが明らかにされつつあるが、NPR3との関連性は不明である。本研究では、卵巣におけるNPR3の重要性を明確にすることを試みた。1.卵巣におけるNpr3遺伝子発現パターンの解析:卵巣におけるNpr3遺伝子は、1次卵胞から胞状卵胞のすべての卵胞の顆粒層細胞で特異的に発現していた。一方、卵母細胞では発現が認められなかった。また、PMSG投与48時間後においては、排卵前卵胞においてNpr3遺伝子の発現は減少するとともに卵丘細胞周囲に限局していた。2.Npr3遺伝子変異マウスの卵巣の解析:さらに卵胞におけるNPR3の役割を明らかにするためにNPR3が突然変異により機能欠損することで、CNP効果の増強が予想される突然変異(LGJ)マウスの卵巣について卵胞数を解析した。その結果、すべてのステージの卵胞数について正常マウスと有意な差は認められなかった。以上の結果より、Npr3遺伝子はNpr2遺伝子の発現パターンと類似しており、CNP/NPR2機能の制御にNPR3が関与することが予想された。しかしながら、Npr3遺伝子変異をもつマウスでは卵胞発育に異常がなかったことから、卵巣における役割を明らかにすることができなかった。ナトリウム利尿ペプチドの1つであるC型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)は、受容体であるNPR2に結合し、cGMPを介して特定の細胞に作用する局所因子である。近年、CNP/NPR2/cGMPのシグナル経路が卵胞の発育に関与する可能性が示されているが、どのように関与するか詳細は不明である。卵胞の発育過程では、卵胞の成長とともに細胞死を伴う卵胞の閉鎖を回避することも重要であることから、今年度においてはCNPシグナルと卵胞の顆粒層細胞における細胞死との関連性についてin vivoレベルでの検討をおこなった。1.CNPトランスジェニック(Tg)マウスにおける卵巣の観察:生後3週齢のCNP-Tgマウスの卵巣組織切片を作成して卵胞数の測定を行った。Tgマウスの卵巣では各ステージの卵胞が観察され、野生型の同週齢マウスのものと比較して卵胞数に有意な差は認めらなかった。2.マウスへのCNP投与による卵胞発育および卵胞閉鎖への影響:生後3週齢のマウスにCNPを4日間投与した後、卵胞数および顆粒層細胞における細胞死の頻度について解析したところ、無投与個体と比較して有意な差は認められなかった。3.初期胞状卵胞での細胞死におけるCNP投与による影響:生後3週齢マウスにエストロゲンを投与し、さらにCNPを2日間投与した後に卵胞を観察した。その結果、対照群であるエストロゲンのみを投与した卵巣と比較して、顆粒層細胞での細胞死の頻度に有意な差は認められなかった。ナトリウム利尿ペプチドファミリーの1つとして知られているC型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)は、受容体であるNPR2に結合し、cGMPを介して特定の細胞に作用する局所因子である。本年度は、初期胞状卵胞における顆粒層細胞のアポトーシスに対するCNPの効果を明らかにすることを試みた。20日齢マウスにジエチルスチルベストロールを投与した後、初期胞状卵胞を回収し24時間培養をおこなった。無血清培地で培養した卵胞では、アポトーシスによるDNA断片化が観察された。すでにアポトーシス抑制が知られているFSHを添加するとDNA断片化レベルは半分以下になった。CNPを添加すると、FSHよりも効果は低いものの、アポトーシス抑制効果が観察された。以上の結果より、CNPは培養条件下の初期胞状卵胞における顆粒層細胞のアポトーシスを抑制する効果があることが明らかになった。培養卵胞を用いてのCNPによる顆粒層細胞の増殖への効果および遺伝子発現パターンの解析も予定していたが、機器の不具合等で十分なサンプルを入手できなかったため実施することができなかった。本年度においては、昨年度に明らかにしたCNPによる初期胞状卵胞のアポトーシス抑制効果について、さらにこの効果に関連する因子を同定することを試みた。まず、昨年度実施したリアルタイムPCR法による断片化DNAの定量にくわえて、培養卵胞の切片をもちいたTUNEL法によるアポトーシスの評価を行った。その結果、CNPを添加することで卵胞の顆粒層細胞に特異的なアポトーシス陽性細胞のシグナルが弱くなることを確認した。

また、アポトーシス誘導経路のうち、カスパーゼ活性化について調べたところ、カスパーゼ3の活性化は、CNPおよびCNPの下流シグナル伝達因子でさらにアポトーシス抑制効果のあるcGMPの添加により活性化が抑制されていた。さらに、アポトーシスの促進もしくは抑制に関連する12の因子について遺伝子発現量をCNP添加および無添加群において比較した。その結果、複数の因子においてCNPの添加により発現量の変化が認められた。しかし、これらの結果はcGMPを添加した場合とは必ずしも一致しなかったことから、CNPによるアポトーシス抑止効果との関連性を示すかどうか不明であった。以上のことから、CNPはカスパーゼ3の活性化を抑制することで卵胞のアポトーシスを抑制することが明らかになり、初期胞状卵胞における卵胞閉鎖の解明にむけた重要な知見となった。本研究では、C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)が、卵胞の発育や閉鎖の制御に関わるか解析した。マウス個体に投与もしくは遺伝子導入によりCNP濃度を上昇させたが、卵胞数に変化は認められなかった。また、CNPに対するデコイレセプターのNPR3が卵胞の顆粒層細胞に局在していたが、CNP機能の亢進するNpr3遺伝子変異マウスの卵胞数に異常はなかった。CNP投与による卵胞閉鎖の抑制効果は認められなかったものの、培養した初期胞状卵胞では顆粒層細胞でのアポトーシス抑制効果があることが初めて明らかになった。予想していた結果とは異なっていたものの、in vivoレベルでの実験は十分に行うことができたため。CNPによるアポトーシス抑制効果の作用機序を明らかにするため、培養卵胞にCNPを添加することで発現が誘導・抑制される遺伝子を解析する。同定した遺伝子については、卵胞発育過程における発現局在および発現量の変化を解析する。動物遺伝学1.卵胞におけるCNP機能の下流関連因子を同定するために、培養卵胞および顆粒層細胞にCNPを添加することで発現が誘導・抑制される遺伝子を網羅的に解析する。同定した遺伝子については、卵胞発育過程における発現局在および変化量の変化をマウス卵巣を用いて解析する。2.顆粒層細胞における細胞死におけるCNPの抑制効果を明らかにするため、マウスの卵胞を無血清状態で培養することで誘導した顆粒層細胞の細胞死に対して、CNPを培地に添加することで細胞死への抑制効果について解析する。当初の年度計画の実施順序とは異なったが、1年間の実施内容を概ね実施した。27年度に実施する予定であった遺伝子発現解析が実施できなかったため。26年度に実施する予定であった培養卵胞における遺伝子発現解析が実施できなかったため、それらの物品費が翌年度以降に使用することとなった。遺伝子発現解析のための経費として全額を使用する。。マウス培養卵胞を用いて、CNPの卵胞発育および顆粒層細胞の細胞死への関与を明らかにし、それらの過程に関与する因子について解析をすすめる。具体的には、以下の内容を予定している。1.CNPによる卵胞発育への効果を明らかにするため、CNP添加による卵胞サイズへの影響を明らかにする。また、胞状卵胞より単離し培養した顆粒膜細胞にCNPを添加し、増殖活性の変化について解析する。2.CNPによる卵-顆粒膜細胞間の相互作用に関与する遺伝子発現への影響を明らかにするために、CNPを添加し、卵-顆粒膜細胞間の相互作用により卵胞発育を促進することが知られている各遺伝子について発現量の変化を解析する。
四級不斉炭素構築法の新展開：付加／転位反応による高次構造天然物の効率合成

有機合成化学において、第四級不斉炭素の構築は立体障害のために困難であり、これを克服する新手法の開発が求められている。本研究の目的は、申請者が独自に設計した「エポキシニトリルの形式的転位反応」および「転位反応によるgem-ジビニル化合物の高効率合成」を第四級不斉炭素構築の強力なツールとして確立することにある。さらに、これらが真に有用な有機合成手法であることを、縮環炭素骨格を有する天然物の全合成において実証する。標的化合物としては、医薬品や農薬のリードとして期待される高次構造天然物に加え、社会的な意義をもつ天然物を選び、その過程で得られる各種誘導体を生物活性試験に付して構造活性相関の知見を得る。本年度は、社会的な意義を持つ以下の天然物を標的化合物として設定し、その効率的全合成を目指した。ベルカリンJは、毒キノコのカエンタケから単離された毒成分である。カエンタケ(火炎茸)は致命的な食中毒の原因となるばかりか、その汁に触れるだけで重度の皮膚炎を引き起こすことから、身近な社会問題となっている。ベルカリンJの大環状ラクトンを加水分解して得られるベルカロールは、カビ毒素の成分として知られ、生化学や食品化学の分野で特に関心を集めてきた。ベルカロールの全合成は、日本の研究者によって既に達成されているが、約40工程を要するため、効率的な合成法の開発が望まれる。本研究では、エポキシニトリルの形式的転位反応を鍵とするベルカロールの短工程全合成を実施し、さらにベルカリンJの合成へと展開した。研究目的の一つである、キノコ毒の成分(ベルカロール)の効率的全合成に成功した。独自に開発した「エポキシニトリルの形式的転位反応」を採用することで、短工程での合成が達成されたことから、他の天然物合成にも応用し得る効率的な合成手法となることが実証された。微生物から発見された天然物ヒスピドスペルミジンを標的化合物として設定し、「転位反応によるgem-ジビニル化合物の高効率合成」を鍵とする効率的全合成を目指す。ヒスピドスペルミジンは、ホスホリパーゼCを特異的に阻害して細胞増殖を抑制する生物活性を示す。その分子構造は、5員環と2つの6員環が組み合わされたカゴ型骨格にアミン側鎖が連結された複雑なものである。これまでに3例の全合成が報告されているが、本研究ではgem-ジビニル化合物にアルケン側鎖を導入し、閉環メタセシス反応による非対称化で第四級不斉中心を構築する斬新な合成アプローチを検討する。
連合記憶に関わる霊長類大脳皮質層構造の機能分化：構造ＭＲＩと電気生理学による研究

本研究では、視覚性連合記憶に関する大脳皮質層構造の機能分化を調べることで、その情報処理過程を解明することを目的としている。そのために、本研究の全研究期間を通して神経活動データの収集および解析・MRIデータの収集および解析・組織切片の作成およびその解析を行った。これらの結果については既にその予備的な発見の一部を国際学会で発表しており、現在は全体をまとめた論文を執筆中である。最終年度前年までにおいては、視覚性連合記憶課題を遂行中の2個体から神経活動データの記録を行い、また構造MRI画像を合わせて使用することでその記録部位を同定していた。最終年度においてはこれら神経活動記録を行った計2個体を対象に、組織学切片の3次元的再構成および神経活動記録部位の決定を行った。具体的にはまず、大脳皮質層構造を描出するためにニッスル染色した組織切片に対し、嗅周皮質周辺の高解像度顕微鏡画像(1.06 μm/pixel)を取得した。次いで、別に撮像しておいた解像度75μmの灌流固定脳組織のMRI3次元画像をテンプレートとして、前後の連続性を確認しながら組織切片画像を3次元に再構成した。この嗅周皮質3次元組織切片モデルに対し、MRI画像上で位置を同定した神経細胞活動記録部位をアフィン変換行列により対応させ、それぞれがどの層構造に存在するのかを個別に決定した。これら手法による神経細胞活動記録部位同定の精度を電気的傷害標識により評価したところ、標準偏差は±80μm以内であった。神経細胞活動を大脳皮質層構造との関連に注目して解析したところ、記憶に関係した遅延活動が皮質の深部側により強く関連しているということ、さらに深部の中でも大脳皮質の層ごとに異なる処理をしているということが分かった。現在、上記の成果をまとめて学術雑誌への投稿原稿を執筆中であり、近日中に発表できる見込みである。当該年度においては、2個体めに関する神経活動データの収集を完了した。全個体の神経活動記録データを解析し、その結果を国際学会で発表した。また、組織切片を作成しその解析を行なった。当該年度においてはまず、前年度までに視覚性連合記憶課題の訓練を終了した個体を対象として、神経活動データの記録を行った。特に、記録中に構造MRI画像を取得することで、記録された神経細胞活動の位置を同定しながら進めた。具体的には、タングステン留置電極を用い、1回の電極刺入につき35日程度をかけて、MRIにより電極先端を定位しながら神経細胞活動を記録した。その際、課題遂行下の神経細胞活動記録と麻酔下のMRI撮像による電極先端の定位を1日ごとに交互に行い、神経活動記録時のマニピュレータの目盛りとMRI構造画像をあわせ、活動を記録した全ての神経細胞の位置を再構成した。上記のような手法を繰り返すことで、当該個体の左右の大脳半球から、嗅周皮質周辺における計500以上の神経細胞の活動を記録し、その詳細な位置を同定した。神経活動記録を終了後、当該個体を灌流固定し、嗅周皮質周辺の凍結組織切片を作成した。前年度までにおいて灌流固定を行い凍結していた他1個体の組織も、同様に嗅周皮質周辺の凍結組織切片を作成した。これらの組織切片にニッスル染色を行うことで、大脳皮質層構造を同定した。現在、記録した神経細胞の位置を大脳皮質層構造上に対応させる作業を行い、記憶に関する神経細胞の機能と皮質層構造との関係を解析中である。MRI画像上における神経細胞の位置情報を用いた予備的な解析からは、記憶に関係した神経細胞の遅延活動が皮質の深部側に関連しているという結果を得ることができ、米国神経科学学会大会において発表を行った。

当初の研究計画においては、当該年度においては神経活動データの収集を完了する個体はいないと予想していた。しかしながら、実際には当該年度の終了時点において既に2個体の神経活動データの収集を完了し、組織切片の作成をも完了することができた。これは当初の研究計画に照らせば、1年以上の期間短縮を達成したことになる。しかも、2個体から活動を記録した神経細胞の数は1000以上もの数となり十分なサンプルサイズを満たすうえ、個体間のデータ傾向も一致した。このようにデータの質が予想以上に高かったため、当初研究計画において導入を予定していた3個体目からの神経活動記録を行わずとも、十分に信頼のおける結論を導きだせる可能性が高い。これは必要な実験量を当初の予想よりも30%以上減らせることに繋がり、結果的に研究の大幅な進展になると考えられる。さらに、実験終了時のMRI画像データを活用することで、組織切片の作成完了を待たずして予備的な解析を開始することができた。その結果、神経細胞活動と皮質層構造の関連における重要な結果を早い段階で得ることができ、次年度以降の解析に道筋をつけることができた。この解析によって得られた結果は当該年度において既に国際学会における発表をすることができたため、成果発表の観点からも進展は大きかったと言える。以上の理由から、当該年度における本研究の進捗は当初の計画以上に進展したとして差し支えないと判断した。当該年度においては当初の研究計画以上に内容を進展することができた。また、質量ともに十分なデータを得ることができたため、当初計画で予定していた3個体目の実験への導入は中断しても差し支えないと考えられる。これを踏まえたうえで、次年度以降においては当初の研究計画を前倒しして履行するとともに、データ解析とその成果発表に注力する予定である。特に、実験データに関しては多岐にわたる解析を行うことを予定している。より具体的には、単一神経細胞活動に関し、連合記憶に関する皮質層構造の機能分化を中心に定量的な解析を行う。活動を記録した個々の神経細胞の反応を解析し、手がかり刺激の保持に関わるもの、記憶の符号化に関わるもの、想起に関わるものに分類し、それぞれが同じ層に存在するのか異なる層に分かれて存在するのか、解剖学的な入力層に存在するのか出力層に存在するのかを調べ、各層が連合記憶に果たす役割を明らかにする。また、刺激に対する反応潜時を解析することで、層間における情報の流れを明らかにする。さらに、発火波形を基に興奮性細胞と抑制性介在細胞を分類し、各層においてどのような情報処理が行われているのかを明らかにする。各神経細胞の発火パターン周波数および局所電場電位とのコヒーレンス周波数を調べ、各層においてどのような神経細胞集団が協調して情報処理をしているのかを明らかにする。これらの結果をあわせ、研究成果の発表を順次行っていくことを予定している。当初の研究計画においては、当該年度において2個体を使用した実験を年間を通して行う予定であった。しかし実際には当該年度開始前に1個体の実験を既に終了することができ、さらに他1個体の実験に関しても当初予定よりも短期間で十分なデータ取得を完了することができた。