hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タイ国南部のマングローブ域における生物生産構造の解明

本研究は,タイ国部のマングローブ域において生物生産構造を解明することを目的としている.調査は,雨季(12月)と乾季(3月)の年2回行い,マングローブ域内に存在する複数の微細な環境(水路,林内,裸地)から,生産者と一次消費者の生物生産量を定量した.以下では,本年度及び前年度までの調査成果をまとめ,概説する.まず,一次生産者であるマングローブ,浮遊性微細藻類,底生微細藻類の現存量ならびに生産量を定量した結果,マングローブの現存量と生産量はともに林内で最も高く,浮遊性微細藻類のそれらは全ての環境で等しく,底生微細藻類のそれらは裸地で最も高いことが判明した.また,主要な一次消費者であるマクロベントス群集を対象に,捕食者排除実験によって現存量と生産量を推定したところ,現存量は裸地で最も高いが,生産量ではいずれの環境でも違いが認められないことが明らかとなった.これらの結果を,既知の物質フローにあてはめ,マングローブ域の生物生産構造を推定すると,裸地は現存量の最も豊富な動物相を有し,それは底生微細藻類によって維持されるものと推察された.すなわち,地球上で最も高い生産力を誇るマングローブ生態系は,裸地のような微細な生息場が混在することで維持される可能性が高いと考えられた.この成果は,マングローブ域が複数の生息場の複合体であることを強調するものであり,これまで画一的に捉えられてきたマングローブ域に,新たな視点を確立するものとして重要である.本研究は,タイ国南部のマングローブ域において生物生産構造を解明することを目的としている.本年度はデータ収集を中心に行い,雨季と乾季において,マングローブ域内に存在する複数の微細な環境(水路,林内,裸地)から,生産者と一次消費者の生物生産量を定量した.以下では,データ解析が終了した雨季の調査成果を概説する.まず,一次生産者であるマングローブ,浮遊性微細藻類,底生微細藻類の現存量ならびに生産量を定量した結果,マングローブの現存量と生産量はともに林内で最も高く,浮遊性微細藻類のそれらは全ての環境で等しく,底生微細藻類のそれらは裸地で最も高いことが判明した.また,主要な一次消費者であるマクロベントス群集を対象に,捕食者排除実験によって現存量と生産量を推定したところ,現存量は裸地で最も高いが,生産量ではいずれの環境でも違いが認められないことが明らかとなった.これらの結果を,既知の物質フローにあてはめ,マングローブ域の生物生産構造を推定すると,裸地は現存量の最も豊富な動物相を有し,それは底生微細藻類によって維持されるものと推察された.すなわち,地球上で最も高い生産力を誇るマングローブ生態系は,裸地のような微細な生息場が混在することで維持される可能性が高いと考えられた.この成果は,マングローブ域が複数の生息場の複合体であることを強調するものであり,これまで画一的に捉えられてきたマングローブ域に,新たな視点を確立するものとして重要である.本研究は,タイ国部のマングローブ域において生物生産構造を解明することを目的としている.調査は,雨季(12月)と乾季(3月)の年2回行い,マングローブ域内に存在する複数の微細な環境(水路,林内,裸地)から,生産者と一次消費者の生物生産量を定量した.以下では,本年度及び前年度までの調査成果をまとめ,概説する.まず,一次生産者であるマングローブ,浮遊性微細藻類,底生微細藻類の現存量ならびに生産量を定量した結果,マングローブの現存量と生産量はともに林内で最も高く,浮遊性微細藻類のそれらは全ての環境で等しく,底生微細藻類のそれらは裸地で最も高いことが判明した.また,主要な一次消費者であるマクロベントス群集を対象に,捕食者排除実験によって現存量と生産量を推定したところ,現存量は裸地で最も高いが,生産量ではいずれの環境でも違いが認められないことが明らかとなった.これらの結果を,既知の物質フローにあてはめ,マングローブ域の生物生産構造を推定すると,裸地は現存量の最も豊富な動物相を有し,それは底生微細藻類によって維持されるものと推察された.すなわち,地球上で最も高い生産力を誇るマングローブ生態系は,裸地のような微細な生息場が混在することで維持される可能性が高いと考えられた.この成果は,マングローブ域が複数の生息場の複合体であることを強調するものであり,これまで画一的に捉えられてきたマングローブ域に,新たな視点を確立するものとして重要である.
Ｓｒｃファミリーキナーゼの悪性腫瘍進展での役割の解析と治療への応用

Srcファミリーキナーゼ(SFK)の悪性腫瘍、特に悪性中皮腫における役割を解析した。中皮腫細胞NCI-H28はSFK阻害剤(PP2)によりアポトーシスが誘導された。Src, Yes, Fyn, Lynは、SFKのメンバーであり、中皮腫細胞に発現されていたが、FynはNCI-H28細胞で欠損していた。SFK阻害剤はLynを抑制し、Fynが抑制されている中皮腫にCaspase-8を介してアポトーシスを誘導した。Srcファミリーキナーゼは中皮腫細胞に発現されてその生存・増殖に係わっており、FynとLynを同時に阻害してアポトーシスを誘導できた。このことは中皮腫の新たな治療として応用可能である。初年度(昨年度)は、Srcファミリーキナーゼ(SFK)による中皮腫細胞のアポトーシス誘導機序の解明を行い、Fyn欠損した中皮腫がSFKに感受性であり、SFK処理により、さらにLynが抑制され、アポトーシスに誘導されることを見出し、論文発表した。今年は2年目であり、初年度の成果に続き「中皮腫細胞のスフェロイド形成とアポトーシスへの影響および、SFK感受性への影響」を検討した。NCI-H2052中皮腫細胞は、通常培養皿に付着して増殖するが、付着しにくい培養皿では浮遊して細胞塊(スフェロイド)を形成するようになった。スフェロイド形成した中皮腫細胞は、付着細胞より増殖が遅かった。また、スフェロイド形成すると、Srcファミリーキナーゼ(SFK)の発現が上昇した。付着細胞は一般に浮遊状態になるとアポトーシスとなり細胞死が誘導されるが、これをアノイキスという。NCI-H2052中皮腫細胞はスフェロイド形成するとアノイキス耐性となり死ににくくなった。さらに、スフェロイド形成することにより抗腫瘍剤シスプラチンに耐性を示すようになったが、SFK感受性は増加した。このようにスフェロイド形成は中皮腫細胞のアノイキス耐性を増し、SFK感受性を増加した。本研究の目的である「Srcファミリーキナーゼの悪性腫瘍進展での役割の解明と治療への応用」において、初年度である本年は「Srcファミリーキナーゼ(SFK)阻害剤による中皮腫細胞のアポトーシス誘導機序の解明」を計画し実施し以下の結果を得た。Srcファミリーキナーゼ(SFK)阻害剤(PP2、ダサチニブ)により中皮腫細胞株H28にアポトーシスが誘導された。中皮腫細胞株H28のSrcファミリーキナーゼ発現を調べるとFyn欠損がみられた。SFK阻害剤は、Fyn欠損H28細胞においてLynの発現を抑制し、caspase-8を介してアポトーシスを誘導していた。Fyn非欠損中皮腫細胞株NCI-H2052やACC-MESO-4では、siRNAを用いてFynを抑制するとSrcファミリーキナーゼ(SFK)阻害剤に感受性となった。さらに、Fyn非欠損中皮腫細胞株NCI-H2052やACC-MESO-4にsiRNAを用いてFynとLynを同時に抑制するとcaspase-8を介してアポトーシスが誘導された。Srcファミリーキナーゼ(SFK)阻害剤による中皮腫細胞においては、FynとLynを同時に抑制されることによりアポトーシスが誘導されると考えられた。本課題「Srcファミリーキナーゼの悪性腫瘍進展での役割の解明と治療への応用」において、初年度は、Srcファミリーキナーゼ(SFK)による中皮腫細胞のアポトーシス誘導機序の解析を行い、Fyn欠損した中皮腫がSFKに感受性であり、SFK処理により、さらにLynが抑制され、アポトーシスに誘導されることを報告した。本課題2年目では、中皮腫細胞のスフェロイド形成とアポトーシスへの影響および、SFK感受性への影響」を検討した。その結果、中皮腫細胞はスフェロイド形成すると、Srcファミリーキナーゼ(SFK)の発現が上昇しまた、アノイキス耐性となりアポトーシスが減少することを見いだした。本課題3年目の今年度は、これをさらに発展して検討した。Srcファミリーキナーゼ阻害剤はスフェロイド形成によるアノイキス耐性を解除しアポトーシスを誘導した。また、スフェロイド形成により抗腫瘍剤シスプラチンに耐性を示すが、Srcファミリーキナーゼ阻害剤はシスプラチンの殺細胞効果を増強させた。このように中皮腫細胞のスフェロイド形成はSrcファミリーキナーゼを活性化させアノイキス耐性を誘導した。一方、Srcファミリーキナーゼ阻害剤はアノイキス耐性を解除し、シスプラチンの抗腫瘍効果を増強した。臨床腫瘍学初年度論文として1報報告した。本年度も新知見が蓄積してきており、論文作成を行っている。学会発表は新たには行わなかった。

初年度の計画の多くを終え学会発表を行うとともに、論文として1報報告できた。スフェロイド形成した中皮腫細胞へのSrcファミリーキナーゼ(SFK)阻害剤の役割についてまとめを行う。次年度は動物モデルでの検討を行い、Srcファミリーキナーゼ(SFK)阻害剤の治療効果、転移抑制効果を調べる。Srcファミリーキナーゼ(SFK)阻害剤による中皮腫細胞のスフェロイド形成抑制およびアポトーシス誘導の機序の解析を行う初年度は予備検討が十分なされていたため、効果的に研究がすすみ、予定より研究費の使用が少なく、次年度使用額(繰越額)が生じた。本年度はこの影響もあり、また、使いすぎないようにしていたため、次年度使用額が生じた。これまでの研究成果をまとめるには、次年度はさらに進んだ検討が必要である。次年度には動物モデルでの検討を予定しており、多くの経費が見込まれる。本年度は予備検討が十分なされていたため、効果的に研究がすすみ、予定より研究費の使用が少なく、次年度使用額(繰越額)が生じた。次年度は、すらに進んでスフェロイド形成系を用いた検討を行う予定で、研究費は主として研究遂行に必要な消耗品を購入する。
自己免疫性関節炎発症における樹状細胞の役割

我々はHTLV-I-TgマウスとIL-1RaKOマウスの2種類の関節リウマチモデルを独自に開発し。その発症機構の解析を行ってきた。マイクロアレイによる発症関連遺伝子の網羅的解析の結果、樹状細胞やマクロファージで発現するC型レクチンファミリーに属する遺伝子が、2種類のモデルマウスの関節局所で発現亢進していることを見いだした。本研究ではKOマウスを作製し、これらの遺伝子の、(1)樹状細胞の分化・増殖における役割、(2)抗原提示能に及ぼす影響、(3)関節炎発症における役割、を明らかにすることを目的とした。現在までにこのC型レクチンファミリーに属する遺伝子のうち、3種類のKOマウスを作製した。先に作製された2種類のKOマウスを解析したところ、これらのマウスは1次、2次リンパ組織における細胞の構成比や成熟度等については野生型と全く差を認めなかった。また、試験管内での抗原提示能を検討したが、野生型マウスと差は認められなかった。ところが、関節炎誘導実験を行ったところ、それぞれのマウスで、野生型マウスと有意に差があることが明かとなり、これらの分子が関節炎の発症に関与していることが示された。これらの遺伝子のうち、Dectin-1はβグルカンのレセプターとなっている可能性が示されていた。そこで、Dectin-1KOマウスのマクロファージおよびDCを用いてβグルカン刺激によるサイトカイン産生を調べたところ、KOマウスではサイトカイン産生がほぼ完全に消失していることがわかった。また、Dectin-1はROSの産生を介してP.cariniiがの感染防御に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。我々はHTLV-I-TgマウスとIL-1RaKOマウスの2種類の関節リウマチモデルを独自に開発し、その発症機構の解析を行ってきた。これらの遺伝子はモチーフの特徴から本来自然免疫への関与が示唆されるが、この様に獲得免疫反応にも関与していることが示されたことは興味深い。18年度はその詳細な機構を解析する予定である。
アルツハイマー病における病的タウ蛋白の脳内伝播機構の解明とその新規治療法への応用

アルツハイマー病の脳内病理進展過程における病的タウ蛋白の神経細胞間伝播機構の詳細を明らかにするとともに、その過程を遅延/促進する修飾因子の同定と(これには糖尿病病態による影響の解析も含まれる)、抗体療法による治療的介入のための基盤的検討を行うのが本研究の目的である。この目的を達成するため、以下の【研究計画14】を立案した。【計画1】まず病的タウ蛋白の神経細胞間伝播を高感度かつハイ・スループットに評価するためのin vitro培養系の構築・改良を行う。同様にADモデルマウスを用いたin vivoでの評価系の確立を進める。【計画2】計画1で構築したin vitro評価系を用いて、Aβ蛋白投与、糖尿病病態(高グルコースや高インスリン状態)、タウ抗体投与等の培養条件下で神経細胞間のタウ伝播がどのように修飾されるかを評価する。【計画3】計画2で得られた知見を、動物モデルで評価する。【計画4】これらの実験と並行し、病的伝播タウ蛋白のヒトAD脳脊髄液(CSF)中での動態を解析し、病態バイオマーカーとしての妥当性を検討する。平成28年度には、【計画1】におけるタウ伝播のin vitroスクリーニング系の改良を進めた。現在もより適切な条件を決定するための実験を重ねているが、当初の測定系よりも感度が上昇してきている。また、【計画4】を遂行するに当たって、ヒトアルツハイマー病患者および対象群からの脳脊髄液検体の回収を積極的に進めた。30例近い症例からのサンプルを集めることができ、次年度の解析に向けて大きな前進となった。次年度はこれらの成果を基にして、【計画2】【計画3】【計画4】の研究をそれぞれ進めて行く予定である。(平成29年度は同様の研究課題で若手研究(A)に採用されたため、若手研究(A)の研究計画として実行していく予定である。)翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
クロマチン構造変換のナノスケール3次元電子顕微鏡解析

昨年度のテトラヌクレオソームの電子顕微鏡観察に引き続き、今年度はヌクレオソームの数を増やして15個、20個連なったオリゴヌクレオソームの、負染色法による電顕観察を行い、新たにクライオ電子顕微鏡観察も試みた。構造解析に適したDNA配列601からなるプラスミドDNAを構築し、大腸菌で発現、精製したコアヒストンを用いてオリゴヌクレオソームを再構成した。2%酢酸ウラニルを用いて負染色した試料を、電子顕微鏡によって観察し、15個、20個のモノヌクレオソームが数珠状に連なったオリゴヌクレオソームの形成が確認できた。また、金属イオンの存在下で、高度にパッキングした30nm fiber様の形態も観察できた。更にクロマチンリモデリング因子であるFACTと、このオリゴヌクレオソームの相互作用を観察するため、FACTのSSRP1とSPT16の二つのサブユニットを共発現させ、複合体の精製を行った。FACT複合体の電子顕微鏡観察を行ったところ、様々なサイズの粒子が観察され、FACTがオリゴマー状態で存在する事が示唆された。一部15nmほどの大きさの分子が検出され、これがFACTモノマーであると推定された。このFACT複合体を上記のオリゴヌクレオソーム溶液に加え、その形態の時間変化を負染色法によって電顕で観察した。しかしながら現在のところ、有意な変化を見いだすには至っていない。現在、溶液中の状態をより正確に反映するクライオ電子顕微鏡観察を開始しており、オリゴヌクレオソームの凍結試料の観察に既に成功し、負染色法と同様の数珠状に連なった形態を観察できた。電子分光法を用いることで無染色であるにも関わらず、良質の画像の記録に成功し、DNAも明確に可視化する事ができた。クロマチンの最小単位であるヌクレオソームの形態観察を行うために、ヒトモノヌクレオソームの再構成を行った。ヒト由来コアヒストン4種H2A, H2B, H3,H4をそれぞれ単独に大腸菌で発現、精製し、ヒストンオクタマーを構築した。これとヒト由来α-satellite配列を含むプラスミドより得た146bpDNAと混合後、塩透析法でヒトモノヌクレオソームを再構成し、電子顕微鏡で観察した。試料中のヌクレオソームをカーボン支持膜に吸着させ、2%の酢酸ウラニル溶液で負染色試料を調製した。観察された像は結晶構造と合致するものであった。またカーボン支持膜のglow放電等の前処理やbuffer条件によって、支持膜への試料吸着の割合が大きく変化することが判明した。次に、ポジショニングが強い電顕観察に適したヌクレオソームの調製を試みた。即ち、ヌクレオソームの位置を固定するのに適したDNA配列601を大量に調製し、これを用いて、テトラヌクレオソームを再構成した。この試料を用いて、前述のプロトコールと同様に電顕で観察した。その結果、4つのヌクレオソームが数珠状に連なった粒子が観察され、ヌクレオソーム間のリンカーDNAの存在も確認できた。テトラヌクレオソームは溶液条件に依存してその形態が大きく変化した。例えば、金属イオンが存在しない場合ヌクレオソームが分離しているのに対して、金属イオン存在下ではヌクレオソームは互いに近接していた。更に、後者の試料については急速凍結し、クライオ電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、同様にヌクレオソームが互いに近接して存在するのが観察された。しかし、負染色試料では正方形の各頂点に4つのコアが配置される形態のものが観察されたのに対し、凍結試料ではコアが一列に並んだ像が多く観察された。リモデリング因子FACTについても大腸菌及び昆虫細胞での大量発現、精製、電顕による観察を進めている。
遺伝子導入脂肪由来幹細胞を用いた脊髄損傷治療効果の検証

脊髄損傷に対する間葉系間質細胞移植の有用性が認められているが,その一方では,移植後の細胞定着率の低さや,単独移植治療による治療効果の限界なども報告されている。一つの理由としては,移植細胞は局所の虚血,炎症,酸化ストレスなどにさらされることが挙げられる。本研究では,脊髄損傷に対する間葉系間質細胞移植の治療効果について,同一マウスより分離した脂肪由来間質細胞(AD-MSC)と骨髄間質細胞(BM-MSC)を用いて治療効果の比較を行った.また,これら2種類の細胞について,表面抗原解析(フローサイトメトリー),サイトカイン合成能解析(QuantiGene Plex),低酸素抵抗性評価(トリパンブルー染色),酸化ストレス抵抗性評価(XTTアレイ,LiVE/DEAD),移植後の細胞動態評価(蛍光顕微鏡),神経保護効果(蛍光免疫染色),血管新生効果(蛍光免疫染色)について解析した.これまでの実験結果から,AD-MSCはBM-MSCと比較しストレス抵抗性があり,移植後の生存率も優れていた.移植後には局所の血管新生,神経再生が組織学的に観察された。また,治療効果にはAD-MSCとBM-MSCとは異なる複数のサイトカインが関連することが示唆された.運動機能の改善効果については中等度脊髄損傷に対してはいずれの細胞とも同程度の改善効果が認められた。(Cell Transplant. 2018;27:1126-39.)これまでの研究においては,同一マウスより分離・培養したADSCおよびBMSCを用いて,マイクロアレイ法によりADSCとBMSCの遺伝子発現の網羅的解析を行った.また,マイクロアレイ法で変動のあったいくつかの主要な遺伝子については,ADSC,BMSCを低酸素条件および通常酸素濃度下に培養し,低酸素による遺伝子発現の変化について検討をすすめており,国内の学会で発表を行った(2016年日本整形外科学会基礎学術集会,2017年脊椎脊髄病学会,2017年中部日本整形外科災害外科学会).1マウス脂肪由来幹細胞(ADSC)および骨髄間葉系幹細胞(BMSC)の分離・培養・8週齢のC57BL/6JマウスよりADSC,BMSCを分離し,10%FBS含有DMEMで初代培養を7日間行い,それを第0継代と定義し,第1-5継代のADSCを冷凍保存して実験に用いている.2DNAマイクロアレイによるADSCとBMSCの遺伝子比較解析およびストレス下での遺伝子発現の変化・マウスADSCおよびBMSCを10%FBS含有DMEMで上記の方法で継代培養し,DNAマイクロアレイ法で網羅的解析を行い,2種の細胞の遺伝子発現について比較検討を行った.・低酸素条件下でのADSCとBMSCとの遺伝子発現比較マイクロアレイ法で変動のあった遺伝子のうち,主要なものについて,マウスADSCおよびBMSCを20.5%酸素条件および0.1%酸素条件にてそれぞれ培養し,rt-PCR法にて2種の細胞の遺伝子発現について比較検討を行った.脊髄損傷に対する間葉系間質細胞移植の治療効果について,同一マウスより分離した脂肪由来間質細胞(ADSC)と骨髄間質細胞(BMSC)を用いて治療効果の比較を行った.また,これら2種類の細胞について,表面抗原解析(フローサイトメトリー),サイトカイン合成能解析(ビーズアレイ),低酸素抵抗性評価(トリパンブルー染色),酸化ストレス抵抗性評価(XTTアレイ,LiVE/DEAD),移植後の細胞動態評価(蛍光顕微鏡),神経保護効果(蛍光免疫染色),血管新生効果(蛍光免疫染色)について解析した.これまでの実験から,ADSCはBMSCと比較しストレス抵抗性があり,移植後の生存率も優れていた.また,治療効果にはBMSCとは異なる複数のサイトカインが関連することが示唆された.(Cell transplantation, in press).これまでの研究から,ADSCはBMSCと比較し低酸素抵抗性,酸化ストレス抵抗性が強く移植後の細胞生存率も良いと考えられる.また,脊髄損傷治療効果には複数のサイトカインが関連し,移植後の血管新生を促進し,また,神経保護に関与すると想定している.即ち,ADSCはBMSCとは異なる機序で脊髄損傷治療に関与している可能性がある.脊髄損傷に対する間葉系間質細胞移植の有用性が認められているが,その一方では,移植後の細胞定着率の低さや,単独移植治療による治療効果の限界なども報告されている。(Cell Transplant. 2018;27:1126-39.)

上記で明らかにされた責任遺伝子X(即ちBMSCとの比較で有意差があり,脊髄損傷治療効果を有すると考えられるもの)について,遺伝子組み換えADSCを作成する.責任遺伝子XをADSCに形質導入し使用する.2脊髄損傷モデルの作成と治療効果の検討・C57BL6/JマウスまたはThy1-YFPマウスを麻酔下に第9-10胸椎を椎弓切除し, IH impactorを用いて胸髄硬膜上より60 kdyneの圧挫を加え,遺伝子組み換えADSC移植群,コントロール群を作成する.・上記のグループについて運動機能改善効果の検証(行動学的評価),軸索・髄鞘再生効果の検証(蛍光免疫染色,LFB染色),血管新生効果(蛍光免疫染色),アポトーシス抑制効果(フローサイトメトリー)について定量評価を行う.今後は,特に治療効果に関連するサイトカインについての組み換え幹細胞を作成し,治療効果のメカニズム解析を主眼とし,免疫組織化学的に検討を行う.補助事業の誠実な執行に努めた結果、当初計画より経費の使用が節約できたことにより未使用額が生じた。産前産後の休暇又は育児休業により研究を中断していたことにより未使用額が生じた。当該未使用額を次年度に持ち越して追加の試薬・抗体・消耗品等購入する。
イメ-ジングプレ-トを用いた新しいコンピュ-タ断層撮影システムの開発

前年作成した装置は従来のX線CTの検出器を輝尽性蛍光体イメ-ジングプレ-トに置き換えたものであったが今年はさらにイメ-ジングプレ-トを2次元X線検出器として用いた小型実験用X線断層撮影装置を試作し、画像再構成をおこなった。この装置では1ピクセル1mmx1mmで128x128ピクセルでスライス厚さ1mmの連続した画像5スライスを1回のスキャンで得ることができた。これは1ボクセル1mmx1mmx1mm128x128x5ボクセルの画像を1スキャンで得られるということもできよう。また装置の大型化により人乾燥下顎骨の画像再構成が可能となった。特にわずか幅5mmではあるが2次元投影デ-タ収集が可能になったため"下顎骨に沿った投影デ-タ"と仮に呼ぶ軌道により得られた2次元投影デ-タから5枚の連続した横断画像を1回のスキャンで得ることが可能になった。この画像は現在のX線CTにより同一下顎骨を撮像し得られた画像にくらべればいまだ劣るものであるが、1回のスキャンで5枚のデ-タが得られたことは重要な成果であると考えられる。以上のような成果については日本歯科放射線学会総会にてすでに口演し、またコンピュ-タシミレ-ションについては歯科放射線学会誌上に発表した。さらに詳しい内容については近く投稿の予定である。
砂山を用いた粉体の流動化メカニズム理解への相転移的アプローチ

振動により駆動する粉体流の速度構造を明らかにした。昨年度に我々が提唱した輸送モデルでは、流動化した粉体層の深さ平均速度を実験条件に依存しない定数Cを用いて記述することが可能であった。この定数Cは物理的には加えられた振動エネルギーが粉体の輸送エネルギーに変換される割合を意味する。しかしながら、この輸送モデルでは粉体層内部で運動する粒子の速度構造までは説明することができなかった。これらの粒子スケールのデータは室内実験では計測することが技術的に困難である。そこで我々は離散要素法(DEM)を用いた数値計算により同様の実験を再現し、粉体層内部における粒子の運動の解析を試みた。その結果、振動によって駆動される粉体粒子の速度は表面から深くなるにつれて指数関数的に減衰することが分かった。この指数関数的な減衰を示す速度構造を深さ方向の全層厚分に対して積分すると深さ平均輸送速度が導出でき、これは昨年度に提唱した輸送モデルより予想されていたものと一致することが確認できた。これは、DEMによる実験データの再現性の高さを改めて支持する結果である。さらに注目すべきなのは、速度構造が指数関数で記述できるので特徴的な流動層(以後、「シアバンド」と呼ぶ)の厚さが定義できる点である。このシアバンドの厚さは粉体層の高さに比例して大きくなり、粉体層の至る所で速度構造が相似であることがDEMの結果より明らかになった。これは非振動系で一般的に観測されている粉体流の性質とは大きく異なる。例えば、非振動系で安息角を超えて重力駆動で流れ出す粉体流の場合、シアバンドの層厚は砂山の高さに関わらず一定であることが様々な論文で報告されている。このようなシアバンドの性質に関して振動系と非振動系における違いを議論したのは本研究が初めてであり、この結果は振動系での粉体流の挙動理解に向けた今後の研究で大きな役割を果たすことが期待される。一連の室内実験と数値計算で得られた結果は全て互いに整合的であり、鉛直振動下における砂山の流動化メカニズムについて従来考えられていたものとは異なる物理的洞察を与えるものとなった。そして、国内外の学会・研究会において積極的に成果発表も行っており、優秀発表賞も受賞していることからも客観的に高い評価を得ていると言える。また、得られた結果は既に論文としてまとめあげて国際学術雑誌に投稿しており、査読者からは非常に良好な返答を得ている。来年度中には改訂した原稿が出版されることが期待される。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。次なる研究目標として、輸送モデルで導入された定数Cの具体的な値がどのように決まるのかを明らかにすることが挙げられる。昨年度の段階で実験では定数Cがおおよそ一定値を取ることが分かっていたので、今年度はDEMを利用してこの普遍性をさらに詳細に調べた。まず二次元系(円盤粒子)と三次元系(球体粒子)の両方で実験を再現した結果、この定数Cは次元に影響を受けないことが分かった。また、定数CはDEMで設定が必要となる粒子の力学パラメータ(摩擦係数など)にも依存性を示さず、ある種の普遍性の存在を強調する結果となった。この普遍性に対して物理的解釈が与えられていないのが現状であるので、来年度中にこの問題を解決することを目指す。もう一点考慮すべき点として、粉体ゆらぎ速度(粉体温度)が輸送モデル内に含まれていない問題が挙げられる。先行研究で提唱されている粉体流に関する連続体モデルでは、粒子レベルのゆらぎ速度がバルクの輸送を考える際に重要な役割を果たすと考えられている。この粉体ゆらぎ速度は主に加える振動速度によって変化すると予想されるが、現状それらの解析が行えていない。我々が提唱している輸送モデルの理解を向上させるためにも、来年度中にはゆらぎ速度を含んだ先行研究のモデルとの比較を通して議論を深めることを目指す。振動により駆動される粉体流のフラックスを定量的に記述するモデルを構築することに成功し、本研究課題の第一段階の目的を順調に達成することができた。昨年度までの段階で傾斜粉体層に鉛直振動を加えて流動化した粉体流のフラックスを測定するために正確にコントロールされた実験を既に行っていたので、今年度はまずそれらのデータを系統的に解析することから始めた。その結果、振動により駆動される粉体流のフラックスは、4つの実験パラメーター(粉体層の傾斜角、高さ、バルク摩擦係数、及び加える振動の最大速度)と1つの実験条件に依存しない普遍定数で記述できることが分かった。そして、これらのデータの傾向を、粉体の流れを連続体ブロックの輸送と近似したマクロ的な視点から現象論的に導出した非線形拡散輸送モデルにより整合的に説明することができた。このモデルに従うと、前述の普遍定数は鉛直方向から加えられた振動エネルギーが粉体の水平方向の輸送エネルギーに変換される割合を意味している。この変換効率が実験条件に依存しないという事実は、本結果の他分野への応用の可能性を飛躍的に広げるものであると期待できる。例えば惑星科学分野では、小天体に隕石が衝突した際に生じる地震動により、レゴリスと呼ばれる粉体層に形成されている特徴的な地形(クレーターなど)が緩和すると考えられてきたが、地震動の強さと粉体層地形の緩和を結びつける実験的な知見が不足していた。そこで、本研究から得られた粉体の非線形拡散

輸送モデルと変換効率の普遍性を用いて、小天体に衝突する隕石のサイズと生じた地震動により緩和して消失するクレーターのサイズの関係を定量的に見積もることができた。振動によって駆動される粉体流のフラックスを記述する粉体流輸送モデルを構築して、実験データを整合的に説明することができたという点では、研究の進捗は順調であると言える。さらに、粉体流の輸送特性が1つの普遍定数によって系統的にコントロールされているという発見によりモデルの応用性が飛躍的に拡大したことが、予想以上に本研究課題を発展させた点として挙げられる。実際にこの発見を利用して、研究課題開始当初は今年度中に達成することが難しいと思われていた天体地形緩和現象の定量的な評価を近似的に行なうことができた。これらの結果は国際学術雑誌に掲載されたことに加え、粉体物理学分野と惑星科学分野の両学会で本研究内容に関する発表賞を受賞しており、多方面から一定の評価を受けている。以上より、当初の計画以上に本研究課題は進展していると言える。振動により駆動する粉体流の速度構造を明らかにした。昨年度に我々が提唱した輸送モデルでは、流動化した粉体層の深さ平均速度を実験条件に依存しない定数Cを用いて記述することが可能であった。この定数Cは物理的には加えられた振動エネルギーが粉体の輸送エネルギーに変換される割合を意味する。しかしながら、この輸送モデルでは粉体層内部で運動する粒子の速度構造までは説明することができなかった。これらの粒子スケールのデータは室内実験では計測することが技術的に困難である。そこで我々は離散要素法(DEM)を用いた数値計算により同様の実験を再現し、粉体層内部における粒子の運動の解析を試みた。その結果、振動によって駆動される粉体粒子の速度は表面から深くなるにつれて指数関数的に減衰することが分かった。この指数関数的な減衰を示す速度構造を深さ方向の全層厚分に対して積分すると深さ平均輸送速度が導出でき、これは昨年度に提唱した輸送モデルより予想されていたものと一致することが確認できた。これは、DEMによる実験データの再現性の高さを改めて支持する結果である。さらに注目すべきなのは、速度構造が指数関数で記述できるので特徴的な流動層(以後、「シアバンド」と呼ぶ)の厚さが定義できる点である。このシアバンドの厚さは粉体層の高さに比例して大きくなり、粉体層の至る所で速度構造が相似であることがDEMの結果より明らかになった。これは非振動系で一般的に観測されている粉体流の性質とは大きく異なる。例えば、非振動系で安息角を超えて重力駆動で流れ出す粉体流の場合、シアバンドの層厚は砂山の高さに関わらず一定であることが様々な論文で報告されている。このようなシアバンドの性質に関して振動系と非振動系における違いを議論したのは本研究が初めてであり、この結果は振動系での粉体流の挙動理解に向けた今後の研究で大きな役割を果たすことが期待される。一連の室内実験と数値計算で得られた結果は全て互いに整合的であり、鉛直振動下における砂山の流動化メカニズムについて従来考えられていたものとは異なる物理的洞察を与えるものとなった。そして、国内外の学会・研究会において積極的に成果発表も行っており、優秀発表賞も受賞していることからも客観的に高い評価を得ていると言える。また、得られた結果は既に論文としてまとめあげて国際学術雑誌に投稿しており、査読者からは非常に良好な返答を得ている。
日本語学習での文章読解時の意味処理過程の分析及び処理の自動化を促進する教材の開発

読解は大変複雑な過程を経て行われ、読解の成否を左右する要因についてはまだ解明されるべき点が多い。その過程ではトップダウン処理、ボトムアップ処理が同時に並行して、また相補的に行われているとされる。20062008年度には読解に含まれる言語要素の処理の自動化と、学習者の読解時の意味処理過程の分析を中心に、研究を行った。読解に大きく影響を与える「語」とその意味に関する知識についての分析と、その拡充のための教材作成、効果の分析を行った。1)読解中の語彙処理を促す教材を作成、改良を行い、読解トレーニングの授業で学習者合計142名(2005、2006年度)に使用した。2005年度のアンケート(学習者71名)の結果から、本教材を含む読解トレーニングの教材、授業ともに9割の学習者から役に立つという回答を得た。自由記述の欄で、本教材の有用性が多くの学習者によって指摘された。2)意味的に関連する語や言語要素を結びつけて処理する練習において、学習者による語の結びつけの傾向を調べた。その結果、以下の処理を行っている場合があり、このような時、語の知識が不十分なために文章の理解につながらない原因となると言える。・既習の似た意味を持つ語に影響されたと推測される処理(例学習対象語「戒めて」-誤った結びつき語「平気で」:「落ち着いて」等の意味と混同か)・対象語あるいは結びつけ語と同じ漢字を使用する既習語の意味をもとにした処理(例学習対象語「昨夜」-誤った結びっき語「夕焼け」:「夕べ」の意味と混同しただろう)また、文章に含まれる未知語や句・節の省略箇所の処理について、アイカメラを使用し、学習者の読みを分析した。未知語が含まれる文章を読む際、その語の初出の時には、意味処理に長い時間がかかるが、2回目以降の処理には、初出に要した時間の約3分の1の時間で処理をしていた。さらに、学習者の文章読解時間と理解度の分析から、文章中に省略が含まれる箇所で読み時間が長くなる場合と長くならない場合があることがわかった。これは、語の知識及び文章の理解度(読みのコントロール可能度)との関連が推測される。2004年度には、日本語初級、中級、上級(前半)のレベルの学生が3種類の文章を読む際の視線の動きを、記録し、分析を行った。現在も分析を継続して行っている。分析によると、主語等の省略が含まれる文を読む場合とそうでない場合とでは、読解時間に差が見られる。被験者の数がまだ少ないため、統計的分析はしていない。また、読解後、文章の内容について実験者が学生に対し、質問をしているが、課題の内容によって読み方が異なることがわかった。現在、分析の際にはビデオ画面上の眼球運動の軌跡をフレームごとに記録しているが、そのためにかかる時間が大変長く、分析に要する時間が研究を進める上で一つの問題となっている。来年度以降、より解析しやすいデータを得るための機器利用、接続をすることが課題の1つである。また、日本語における省略の問題に関し、認知心理学や日本語学などの分野での文献を収集した。

「省略」は談話の流れの中で起こるため、指示詞や接続詞の問題とも関係している。また、一つ一つの語がカバーする意味の広がりや、文化概念あるいはスキーマとのつながりのもとで考える必要があろう。現在、省略箇所を含む文章の処理を支援する読解教材を試作、試用、改良している。さらに、これまでに作成した学習者の個々の言語要素結びつけ処理短縮練習教材を使用し、教材の整備、改良を行っている。中級レベルの重要だと思われる語彙等、言語要素同士を結びつけた処理を自動化するための教材については、印刷教材として授業で行う場合と、自習用教材としてコンピュータ上にのせて、インターネットでの使用をする場合と2種の使用が可能になるようにしている。自習用コンピュータ教材については、学生に対し提供できる正答についての情報がまだ少なく、次年度以降の課題である。2005年度には、主に3つのことを進めた。1)読解中の語彙処理を促す教材を整備・改良を行い、読解トレーニングの授業で学習者71名に使用した。授業担当教師7名及び学習者からアンケートにより意見を得、本教材を含む読解トレーニングの教材、授業ともに9割の学習者から役に立つという回答を得た。また、自由記述の欄で、本教材の有用性を挙げた学習者が多く見られた。また、自動化を進めるため、トレーニング教材には、目安としての制限時間を設けたため、2名の学習者から速く処理するためにプレッシャーを感じるという点があげられた。授業では、8クラスに分かれ、8名の教師により授業が同一時間に行われたが、教師間で教材の扱い方が異なることが示唆された。予め教材の扱い方を担当教師に説明しているが、若干修正を加える必要があることがわかった。2)省略箇所を含む文章の処理を支援する読解教材を授業で使用し、その有効性を確かめた。内容的には、文単位での省略や、談話の中での省略についてその省略部分の理解を問うものなどである。授業担当教師から「わかりやすい」「さまざまなレベルの省略が練習できて良かった」というコメントを得ている。同じ内容の文章について、省略を多く含む場合とあまり含まない場合を比較する活動もしており、学習者がどのように感じたかについて現在データを整理している。3)日本語初級終了レベルの学生5名、日本人1名が3種類の文章を読む際の視線の動きを、記録した。コンピュータに実験協力者の視線の軌跡がデータとして入力されているが、眼球運動を測定する場合に、実験協力者の眼球の特性との関連でカメラが眼球の動きを捉えきれず、ずれる場合がある。そのデータの有用な部分の情報をどうデータとして解析するかが問題となっている。現在、専門家(竹井機器工業(株)、千葉工業大学)に問い合わせ、協力を得、解析を進めている状況である。なお、2005年度の支出として予定していた成果発表は都内で実施し、外部の関連機関とのやりとりはメール及び電話により行った。また機器レンタルを予定していたが、機器使用による実験は、業者の機器検証の意図もあり、機器を無料で借り出し、機器関連の情報も得ることができ、本年度の研究を進めることができた。2006年度には以下の点を中心に、研究を実施した。1.日本語学習者71名に対し、意味的に関連する語や言語要素を結びつけて処理する教材を利用し、語の活性化を促し、読解技能に役立つよう方向付けた。その際に、(1)本練習が果たす役割を明らかにすること、(2)学習者の処理の実態の把握、の目的で、学習者による語の結びつけの傾向を調べた。
農山村における内発的発展と環境保全

18年度は論文作成における補足調査等の必要が生じ、研究報告書の提出延期を願い出て、その取りまとめにあたった。研究活動は以下の通りである。1、ヨーロッパ農村社会学会(2003年8月)と世界農村社会学会(2004年7月)に口頭発表したものを論文にまとめ、これを英文の論文に仕上げた。2、スウェーデンにおける2地区の調査研究をまとめる上で補足調査が必要となり、大野、中道、小内の3人で2006年8月26日9月6日まで現地補足調査を実施した。3、スウェーデンの補足調査をふまえ「条件不利地域における地域開発と住民参加スウェーデンの2地区の事例」として論文を完成させた。この論文を学会誌『村落社会研究』に投稿し、査読を経て掲載が決定した。4、研究成果報告書は『農山村における内発的発展と環境保全』として和文論文4編と英文論文2編計6編を収め完成させた。条件不利地域を主要な研究対象にしている本研究は、国内の調査研究と海外(EU)の調査研究とに分かれている。今年度は研究の初年度で第1回の研究会を5月に開いて研究課題の検討と研究計画を話し合い、以後年度末までに計6回の研究会を行った。今年度の調査研究の概要は以下の通りである。1.国内の調査研究大野は高知県の池川町で森林の保水力低下問題について詳細な調査を進め、流域共同管理による環境保全対策に取り組み、中道は愛媛県内子町のグリーンツーリズムと農業の直接支払制度の調査を実施。小内は北海道の標茶町の住民組織による地域活性化の調査を行った。2.海外(EU)の調査研究海外調査は2ヶ所を取り上げ、8月10月にかけ共同調査として実施した。1つはグリーンツーリズムの課題を中心にイタリア北部のバッレデッレパリチセエ地域を、もう1つはルーマニア・スチャバ県のヤコベニ村をとりあげ、EUに対する農民の意向調査を実施した。3.研究の成果公表について以上、国内及び海外(EU)における調査研究の成果は2003年8月22日26日の5日間アイルランドで開かれるヨーロッパ農村社会学会に「条件不利地域政策に対する農民の対応日本とルーマニアの比較研究」として発表を予定している。発表の申し込み手続は既に完了している。研究年度の2年を迎えた今年度は、8回の研究会を開き調査研究を深めた。今年度実施した調査研究は以下の通りである。1.国内の調査研究大野は前年に引き続き高知県池川町を取りあげ農業の直接支払制度についての調査を実施。中道は愛媛県内子町のルーラル・ツーリズムの調査に加え、同県明浜町の農業の直接支払制度の調査を行った。小内は引き続き北海道の標茶町の住民組織による地域・再生問題に取り組んだ。2.海外の調査研究海外の調査は、1995年にEUに加盟したスエーテンのイエムトランド県にあるクロコムコミューンとオーレコミューンの2地域の条件不利地域を8月30日から9月14日にかけ共同調査を実施した。調査を実施するにあたり、エステルスン市にあるミッド・スエーデン大学の協力を得た。オーレコミューンのフーソー集落では54戸の全戸対象の住民調査を実施した。3.研究成果の公表2003年8月22日から26日の5日間アイルランドのスライゴ工科大学で開かれたヨーロッパ農村社会学会で共同調査の成果として「条件不利地域政策に対する農民の対応日本とルーマニアの比較研究」を発表。スエーデンの調査研究については、2004年7月25日から30日までの6日間.ノルウェーのトロンハイムで開かれる世界農村社会学会で発表予定。申し込みは完了している。研究年度の3年を迎えた今年度は10回の研究会を開催し、調査研究を深めた。1.国内の調査研究大野は引き続き高知県池川町の調査を実施し、森林の環境保全問題を取りあげた。中道は愛媛県内子町のルーラル・ツーリズムの調査と同県明浜町の農業の直接支払制度の調査を前年に引き続き実施。小内は北海道標茶町の住民組織問題に取り組んだ。2.海外調査研究(1)ノルウェーの北部トロムソの条件不利地域調査を7月31日8月7日まで実施。(2)スウェーデンのイエムトランド県のオーレコミューンとクロコムコミューンの条件不利地域調査を前年に引き続き8月8日8月22日まで実施。オーレコミューンのマーソー集落では独居老人の生活調査を行った。3.研究成果の公表

(1)ノルウェーのトロンハイムで行われた世界農村社会学会(7月25日30日)で「日本とスウェーデンの条件不利地域の比較研究」を発表。(2)第52回日本村落研究学会大会(茨城県)(11月13日14日)で「住民自治の視点からみた条件不利地域の再生日本とスウェーデンの比較研究」を発表。研究の最終年度をむかえた今年度は7回目の研究会を開催。研究会活動は以下の通りである。1.海外調査の集収資料の整理と冊子の作製を行った。(1)ルーマニア調査:条件不利地域研究会『ルーマニア調査集収資料』280頁、2分冊(2)スウェーデン調査:条件不利地域研究会『スウェーデン調査集収資料』330頁、2分冊2.国内の調査研究大野は高知県旧池川町の「山」の荒廃と保水力低下問題の調査を実施し、その取りまとめを行った。中道は愛媛県旧明浜町の条件不利地域における地域振興に関する調査とその取りまとめを、また小内は北海道標茶町の住民組織に関する調査とその取りまとめを行った。3.研究成果の公表(1)北海道社会学会編『現代社会学研究』第18巻(2005年6月刊)に「ルーマニアにおける条件不利地域の現状と課題」(4967頁)を発表。(2)日本村落研究学会編『村研ジャーナル』の(18年度刊行)専門紙に「スウェーデンにおける条件不利地域の現状と課題住民自治を中心に」を投稿すべく、その論文作製を行った。2006年5月に投稿予定。
真の概日中枢時計ニューロンの同定

哺乳類における概日リズム中枢は視交叉上核(SCN)である。SCNは約2万の、多様な種類のニューロンから構成される。本研究では、SCNの主要な二つのニューロンタイプ、AVPニューロンとVIPニューロンのみで概日時計の分子機構が機能すれば、SCN全体や行動の概日リズム発振に十分であるとの可能性を検討したが、否定的な結果が得られた。その他、AVPニューロンやVIPニューロンの電気生理学的性質の日内変動を見出すなどの成果を得た。概日リズム中枢・視交叉上核(SCN)の神経ネットワークについて、真の中枢時計として概日リズムを発振するのは一部のニューロンで、他のSCNニューロンはこの「真の時計ニューロン」に依存して概日振動を増幅しSCN外へ時間情報を発信する、との仮説を検証し、「真の時計ニューロン」を同定することを目的とする。Bmal1欠損マウス(Bmal1-/-)は概日リズムを示さない。まず、AVPニューロンあるいはVIPニューロン特異的Cre発現マウスとBmal1+/-マウスを交配し、Avp-Cre;Bmal1-/-マウス、Vip-Cre;Bmal1-/-マウスを作製した。次に、これらのマウスのSCNに、Cre依存的にBmal1を発現する組換えAAVベクターを局所感染させ、SCNのAVPあるいはVIPニューロンのみでBmal1が発現し細胞時計が機能するマウスを作製した。このようなマウスの概日行動リズムを測定したが、概日リズムは復活しなかった。したがって、SCN・AVPニューロンのみで、あるいはVIPニューロンのみでは、SCNの概日リズム、ひいては行動の概日リズムを発振するのには十分でない可能性が示唆された。現在は、概日リズム発振のためには、AVPニューロン、VIPニューロンの両方にBmal1が発現する必要がある可能性を考え、それを検証すべくマウスの交配などの準備を行っている。ほぼ研究計画の通りに、研究が進んでいる。概日リズム中枢・視交叉上核(SCN)の神経ネットワークについて、真の中枢時計として概日リズムを発振するのは一部のニューロンで、他のSCNニューロンはこの「真の時計ニューロン」に依存して概日振動を増幅しSCN外へと時間情報を発信する、との仮説を検証し、「真の時計ニューロン」を同定することを目的とする。27年度の研究ではSCNの主要なニューロンタイプ2種類、AVPニューロンとVIPニューロンについて、Bmal1-/-においてそれぞれのニューロンタイプ特異的にBmal1の発現を回復して細胞時計の機能を復活させても、いずれの場合も概日行動リズムは回復しないことが分かった。方法は、まずBmal1-/-マウスと、AVPニューロン特異的Cre発現マウスあるいはVIPニューロン特異的Cre発現マウスを交配し、Avp-Cre;Bmal1-/-マウス、Vip-Cre;Bmal1-/-マウスを作製した。27年度の結果を受けて28年度は、Avp-Cre;VIP-Cre;Bmal1-/-マウスを作成し、同様の方法でAVPニューロン、VIPニューロンの両方にBmal1発現の回復を行った。残念ながら、AVPニューロン、VIPニューロン両方にBmal1発現を回復させても、概日行動リズムは回復しなかった。原因としては、1他のタイプの細胞も関与する、2Bmal1-/-マウスではSCN神経ネットワークが正常に発達しておらず、生体マウスになったらBmal1発現を回復しても中枢概日時計としての機能は回復しない、等の可能性が考えられる、哺乳類における概日リズム中枢は視交叉上核(SCN)である。Bmal1+/-とAvp-Cre, Vip-Creの3系統を交配し、得られたマウスのSCNにCre依存的Bmal1発現AAVベクターを局所投与、AVPニューロンとVIPニューロンの両方でBmal1発現をレスキューした時に、概日行動リズムが回復するか、検証する。生理学実験が計画よりも効率良く進んだため。研究調書に従って使用する。
2次元場の量子論と無限次元リー環および量子群の表現論

この研究の目的は、2次元場の量子論をAffine-Lie環や量子群の表現論に基礎をおいて展開することにあった。土屋および中西は荒川氏等との共同でA^<(1)>_1型の可解格子模型のパス空間のスペクトル構造を分析し、A^<(1)>_1型のAffine-Lie環のレベルlの可積分表現に関する新しい指標公式を得た。この結果は、レベルlの可積分表現の空間にsl_2型のYangianの自然な作用が存在することを示唆する。上の結果は、土屋は荒川、鈴木両氏と共同でA^<(1)>_<n-1>型の共形場理論のN体Conformal blockの双対空間V_N(λ,μ)の構造解析を行って次の中間的結果を得た。この結果の発表のための論文を現在作成中である。
超高磁場fMRIによる味覚中枢情報処理機構に関する研究

味覚情報処理の脳機能の役割を明らかにするために,小動物を対象とした機能的磁気共鳴画像法(fMRI)の確立を行った。ラットの舌に味溶液を滴下すると両側大脳味覚野で信号が得られた。同一のラットに繰り返し刺激を行った場合や異なるラットに刺激した場合でも同様の領域に信号が再現よく得られた。これは,小動物fMRIを用いた初めての味覚研究として評価された。味刺激は舌全体に行ったにも関わらず,大脳味覚野では左右半球で異なる信号を示した。味覚情報処理を明らかにするためには,両側大脳味覚野の応答を解析する必要があると示唆される。本研究は,超高磁場磁気共鳴画像法(MRI)を用いて小動物の機能的MRI(fMRI)の味覚中枢研究モデルを確立し,味覚中枢情報処理機構を明らかにすることを目的としている.平成21年度は,fMRIによる味覚中枢研究モデルの確立を試みた.使用する超高磁場MRIは,測定対象であるラットを入れる磁石の口径が小さく,実験に使える空間が限られている.そのため,口腔内にある味溶液を洗浄し,また洗浄水を舌上から除く方法を工夫した.これらの方法により,繰り返しの味溶液刺激に対し,大脳皮質味覚野において再現性のあるfMRI信号の取得に成功した.ウレタン麻酔下のラットに対して,甘味溶液(スクロース;0.5M)を用いて刺激を行ったところ,片側あるいは両側の大脳皮質味覚野(ブレグマから鼻先に0.51.5mmの領域)でfMRI信号が得られた.片側味覚野の応答は,本手法のSNの問題を考慮しても,少なくとも非対称であると考えられる.また,本研究モデルでは大脳皮質味覚野の応答だけでなく,主に口腔領域の体性感覚野,2次体性感覚野,帯状皮質,線状体,側坐核,内包に信号が見られた.これまでの研究手法では,ある領域だけの応答を測定しているが,fMRIによる研究モデルを使用することにより,複数の領域での応答と味覚野の応答を比較検討することで新たな知見が得られる可能性がある.現在,異なる濃度と異なる味溶液を用いて,fMRIにより味覚中枢応答を測定し,その応答の解析・検討を行っている.本研究では、超高磁場磁気共鳴画像法(MRI)を用いて小動物の機能的MRI(fMRI)の味覚中枢研究モデルを碓立し、味覚中枢情報処理機構を明らかにすることを目的としている。本年度は,大脳味覚野の応答に対する麻酔の影響,大脳味覚野応答に含まれる体性感覚の影響を検討した。また,異なる味溶液とその濃度変化の刺激に対する大脳味覚野の応答を検討した。味溶液と同様の方法で蒸留水の刺激を行ったところ,大脳味覚野における応答は得られず,口腔の体性感覚野領域に応答が得られた。この領域は味刺激を行った場合にも得られた。従って,味溶液による口腔内の体性感覚は,大脳味覚野においてほとんど影響のないことが示唆された。次に,麻酔の影響について検討を行った。これまで使用している腹腔内投与のウレタン,吸入麻酔のイソフラレンを使用した場合の大脳味覚野応答の測定を行った。ラットにウレタン麻酔を施した場合,甘味刺激(スクロース0.5M)による大脳味覚野の応答は再現よく得られた。一方,イソフラレン麻酔を施した場合,大脳味覚野の応答は良い再現性が得られなかった。従って,その後の実験に関してはウレタン麻酔を施して行うこととなった。ウレタン麻酔を施したラットに対し,甘味刺激(スクロース:0.1,0.5M),塩味刺激(NaCl:0.1,0.5M)による大脳味覚野の応答を測定した。甘味刺激(0.1,0.5M),塩味刺激(0.1,0.5M)ともに,大脳味覚野において左右非対称な応答が得られた。また,甘味刺激では大脳味覚野において正のfMRI信号が得られたが,塩味刺激では負のfMRI信号が得られた。正負の信号は異なる濃度でも同様であったが,信号強度は濃度に依存していた。現在,大脳味覚野の応答と他の脳領域(前頭前野,側坐核,体性感覚野など)の関連の解析を行っている。