hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛋白質の揺らぎがタンパク質中電子移動速度に与える影響

蛋白質中電子移動は通常長距離電子移動である。蛋白質媒体の電気的雰囲気を感じながら電子がトンネル移動し、ドナー分子からアクセプター分子に電子が移動する。従来蛋白質中で電子がトンネル移動しやすい領域があるのではないかと考えられてきた。通常それは化学結合性ボンドであろうと想像されている。もしそのようであれば、蛋白質の構造の熱揺らぎによって科学結合などは変化しないので、電子トンネル因子はあまり変化しないはずである。ところが、今回のわれわれの蛋白質(光合成細菌反応中心)の構造揺らぎを分子動力学シミュレーションで再現し、電子トンネル因子を量子化学計算した結果によると、電子トンネル因子は非常に速く(数10fsで)大きく変化した。その機構はトンネルカレント間の位相干渉効果でないかと考えられる。一方このような急速な電子トンネル因子の時間変化が電子移動速度にどのような影響を与えるかは大変興味が持たれる問題である。われわれはシミュレーションで得た電子トンネルマトリクス要素の時間相関関数を活用しうる新たなnon-Codon電子移動理論を構築した。この理論では核運動の量子補正を加えているので、詳細釣り合いの条件を満たす。その理論を用いて解析を行った結果、電子動速度のエネルギーギャップ依存性が大きく影響を受けることが明らかになった。すなわち逆転領域と正常領域において非弾性トンネル機構が有効に働き、それが電子移動速度を大きく加速することを見出した。このような新しいエネルギーギャップ則を支持する実験データの探索を行った。その結果、これまで説明不可能とされてきた、大きなエネルギーギャップで電子移動速度が減少しない実験データ(Rehm-Wellerの実験と呼ばれる)を矛盾無く説明できることが明らかになった。タンパク質中電子移動は、光合成や内呼吸などの生体エネルギー変換において中心的な役割を果たす。本研究は、生体の効率的なタンパク質中電子移動の速度と電子移動経路制御のメカニズムを理論計算によって明らかにする。具体的には、紅色光合成細菌の反応中心におけるバクテリオフェオフィチン(Bph)からキノンヘの電子移動の電子因子(電子トンネル行列要素の2乗>が、タンパク質媒体の熱揺らぎによってどのように変化するかを、量子化学計算と分子動力学シミュレーションを組み合わせた研究をおこなった。その結果、電子因子は1ピコ秒内外の短い時間に最大4桁の大きさの変動を示した。その原因をタンパク質の構造に基づいて解析した結果、Try252がBphに接近するとき、Try252を主要な電子トンネル経路として使い、Met218がBphに接近するとき、Met218を主要な電子トンネル経路として使い、これらの場合に電子因子は大きな値になる。他方、Try252とMet218の両方がBphから同じ程度の距離にあるときには、両者を通るトンネルカレントが破壊的干渉効果を起こし、電子因子が4桁も小さくなることが明らかになった。タンパク質媒体は熱ゆらぎによって、Try252とMet218の位置を激しく変動させ、それに伴い、電子トンネル経路が変化するとともに、干渉効果も大きくなったり小さくなったりする変動を見せていることが明らかになった。このように、タンパク質中の電子移動経路は化学結合のみを通る安定したものとはまったく異なり、さまざまな並行して起こる電子トンネル経路間の競争と干渉効果が大きく働いていると結論される。これは、これまで多くの人々に受け入れられてきたpathwaymodelの根拠を覆すドラスティックな結論である。本研究では蛋白質の構造揺らぎが電子トンネル効果の電子因子にどのような影響を与えるかに焦点を絞って研究を行った。Purple bacteria光合成反応中心におけるBphからQAへの電子移動を例にして、上記課題の研究を行った。反応中心全体の蛋白質の構造揺らぎのデータを1fs間隔で古典的な分子動力学シミュレーションによって集積した。電子トンネル行列要素T_<DA>の計算はドナー7とアクセプターを取り巻く60個のアミノ酸残基にたいしてPM3およびExtended Huckel法で計算を行った。

その結果、T_<DA>は数fsレベルの非常に細かく大きな変動を示した。このことは電子因子が核の運動に強く依存し、通常用いられているコンドン近似が不適であることを示す。15psまでのautocorrelation functionをもとめたところ、約50fsの時定数で近似的に指数関数的に減衰する曲線が得られた。他方、平均フランク・コンドン因子のフーリエ変換によりdecoherence function D(t)を求めた。われわれは電子移動速度がautocorrelation functionとD(t)の積のフーリエ変換の式で求まることを見つけた。種々のエネルギーギャップに対してこの式から電子移動速度を計算すると、大きなエネルギーギャップのところで電子移動速度があまり減少しないというまったく新しいエネルギーギャップ則が得られた。このエネルギーギャップ則に対応する実験との比較、及びその有用性については今後研究していく予定である。光合成細菌Rhodobactor sphaeroidesの反応中心におけるバクテリオフェオフィチンアニオンからキノンへの電子移動を例にして、蛋白質中電子移動速度に対する蛋白質構造の熱揺らぎの効果をコンピュータ計算と理論的解析手法で調べた。そのため、蛋白質の構造揺らぎを分子動力学シミュレーションで実現させ、電子トンネル要素を各構造ごとに量子化学計算で求めた。その結果、電子移動経路は大きく2つに分かれ(MetルートとTrpルート)、構造の熱揺らぎによって、2つのルートのいずれかが選択される場合と、両者が同時に使われる場合があった。両者が同時に使われる場合には2つのルート間の干渉効果が強くおこり、電子トンネル要素が非常に小さくなった。次に、電子トンネル要素が蛋白質の構造によって大きく変化することを一般的にnon-Condon理論として定式化した。この理論に基づき、上記電子移動系で数値解析を行なった。その結果、電子トンネル要素の時間相関関数は指数関数的な減衰を示し、そのパワースペクトルはローレンチアンの長いテールを持った。この長いテールは非弾性トンネル効果によるものである。その結果、電子移動速度に対するエネルギーギャップ依存性(エネルギーギャップ則という)はマーカスのパラボラの逆転領域に大きな修正をもたらした。すなわち、逆転領域でのパラボラの減衰が抑えられ、大きなエネルギーギャップに対して電子移動速度が高いレベルに保たれた。このような異常逆転領域を示す実験データを検索し、1970年に発表されたRehmとWellerの極性溶液中での蛍光消光実験のデータがそれに対応することが明らかになった。逆転領域のレベルの高さは電子トンネル要素の時間相関関数の指数減衰の速さによることが示された。
ITを活用した中高齢者の体力・身体活動能力別運動プログラム提供システムの開発

中高年者の体力・身体活動能力に応じた健康維持増進を図る運動プログラム提供システムを開発し,生活習慣病の一次・二次予防に寄与することである。この目的に資するため,Y県内のK村の生活習慣病健診において,体力測定と身体活動問診表を用いた調査を行い,体力と身体活動能力別の運動プログラムを中心とした教育媒体(視聴覚メディア活用型のホームページ)を作成し,その効果を判定することである。本年度は全研究期間2年の最終年度にあたり,以下のことを順次行った。1.前年度に試作した教育媒体(視聴覚メディア活用型のホームページ)を関連専門職である医師,保健師,看護師,栄養士にデモンストレーションを行い,内容および運用に関する評価と有用性についての検討をした。その結果,利用者が自由にデータを入力し体力および身体活動を判定する「アセスメント画面」の項日数が多いことが問題点としてあがった。2.上記1の検討過程において,試作した教育媒体(視聴覚メディア活用型のホームページ)の一部(判定のフローシートおよび「アドバイスシート画面」に不具合があることが判明したため,その修正作業を行った。3.教育媒体(視聴覚メディア活用型のホームページ)の有用性を客観的に評価するため,対象者に実際に体験してもらい効果を判定する予定である。それに用いる効果判定用質問用紙作成のための聞き取り調査を40歳以上の中高年住民と保健師を対象に実施した。今後は効果判定の指標に身体計測値・体力測定・身体活動量・食(栄養)評価・主観的健康状態,血液検査値等を加えて実施し,IT活用による運動プログラムを地域密着型で実施できる方法を検討する。【目的】中高年者の体力・身体活動能力に応じた健康維持増進を図る運動プログラム提供システムを開発し,生活習慣病の一次・二次予防に寄与することである。【H17年度の研究成果】40歳以上の中高年住民を対象に,生活習慣病健診の事後報告会において健康調査,運動調査,生活行動時間調査,食事調査,体力測定の調査を,同意の得られた者を対象に実施した。調査参加者は210人であり,平均年齢は67.9±11.2歳あった。調査参加者の健康状態を死の四重奏分類で解析した結果,高脂血症が69.0%と最も多く,高血圧37.6%,肥満29.0%,耐糖能異常19.5%であった。体力測定結果は年齢に伴って低下する傾向が認められ,握力,上体おこし,棒反応時間,座位ステッピングはその傾向が顕著であった。この結果を全国平均と比較するとやや劣る傾向にあった。身体活動調査結果では,一日の消費エネルギー量の平均は男性2,018.4±612.7kcal,女性1,750.0±342.3kcalであった。安静時間(睡眠時間と休養時間)は,男性は丘陵地農村地区,観光産業地区,70歳以上が多く,女性は酪農地区,40歳代,50歳代が少なかった。これらの結果を踏まえ,個人が自由にデータを入力し,判定やアドバイスシートが出力が可能な教育媒体(視聴覚メディア活用型のホームページ)を作成した。【H18年度の課題】作成した教育媒体を中高年者に実際に体験してもらい,その前後で以下の指標を用いて効果を判定する。指標は,身体計測値・体力測定・身体活動量・食(栄養)評価・主観的健康状態,血液検査値等を予定している。その結果からIT活用による中高齢者の体力・身体活動能力別運動プログラム提供システムの有用性を検討する。
樹状細胞を用いた抗原特異的免疫抑制療法の開発

紫外線は一般に免疫反応を抑制することが知られている。皮膚に紫外線を照射した場合そこで生じる免疫抑制として主に2つのメカニズムが考えられる。1つは皮膚の主要な構成細胞であるケラチノサイトを介するものである。もう1つは皮膚の免疫担当細胞であるランゲルハンス細胞(LC)である。筆者はLCに紫外線照射して抗原特異的な免疫寛容を誘導する実験動物モデルを開発しようと試みた。LCとしてはA/Jマウス由来の細胞株であるXS106を用いた。紫外線はUVB(サンランプ)を500J/m^2を照射した。LCを抗原でパルスした後、UVBを照射する。そしてこのLCをマウスに皮下注しフットパッドの腫脹でみた遅延型反応に対する影響を解析した。結果in vitroにおいて紫外線照射したLCとT細胞を培養すると、LCにはアポトーシスが生じT細胞の増殖活性化は抑制された。抗原をパルスした後紫外線を照射されたLCを投与されたマウスはin vivoでの、その抗原に対する遅延型反応が抑制された。さらにその抑制反応は抗原特異的であった。以上より紫外線照射LCは抗原特異的免疫抑制誘導に有効であることが判明した。樹状細胞(DC)は免疫応答を開始するのに必要不可欠な抗原提示細胞である。本研究の目的は、このような性質を有するDCに免疫的・遺伝子的に修飾を加え、抗原特異的な免疫抑制を誘導することである。さらには生体に不利な免疫反応をコントロール可能な実験動物モデルを開発することである。DCに対する免疫学的修飾として先ず紫外線照射の効果を解析した。実験方法は以下の通りである。DCとしてはA/Jマウス由来の細胞株であるXS106を用いた。DCに類似量のUVBを照射することで、DC側にアポトーシスを誘導することは既に報告しているがこのシステムでT細胞側に何らかの免疫不応答を誘導できることを期待して行った。DCをKLHでパルスした後、紫外線を照射する。そしてこのDCを同系マウスに皮下注しフットパッドの腫脹でみた遅延型反応に対する影響を見た。以下の結果を得た。1)紫外線照射したDCを投与されたマウスKLHでの感作が有意に抑制された。無関係な抗原OVAでは感作の抑制が見られずこの抑制は抗原特異的であった。2)予めKLHまたはOVAで感作を成立させておいたマウスに紫外線照射(抗原をパルスしておいた)DCを投与すると抗原特異的に遅延型反応の抑制が観察された。以上より紫外線照射DCは抗原特異的免疫抑制誘導に有効であることが判明した。今後は同システムで自己免疫疾患モデル(多発性脳硬化症等)に応用しその効果をみていく予定である。LCに対する紫外線照射の効果を解析した。紫外線はUVB(サンランプ)を500J/m2を照射した。LCにUVBを照射すると、アポトーシスを誘導することは既に報告しているがこのシステムでT細胞側に何らかの免疫不応答を誘導できることを期待して行った。LCを抗原KLHでパルスした後、UVBを照射する。そしてこのLCを同系マウスに皮下注しフットパッドの腫脹でみた遅延型反応に対する影響を解析した。1)紫外線照射したLCとT細胞を培養すると、LCにはアポトーシスが生じT細胞の増殖活性化は抑制された。2)紫外線照射したLCを投与されたマウスにKLHでの感作が有意に抑制された。3)予めKLHまたはOVAで感作を成立させておいたマウスに紫外線照射(抗原をパルスしておいた)DCを投与すると抗原特異的に遅延型反応の抑制が観察された。
1980年代のタイ映画に表象された大衆文化の変容の研究

本研究は、1980年代以降のタイ映画とそれまでの国民映画の比較を通じて、現代タイにおける大衆文化の変容の状況を解明することを目的とした。以上の構想に基づき、平成16年度はまず研究の基盤となる通史的理解のために、タイが近代化を開始した時点ですぐにスタートしたタイ映画の100年史(1890年代1980年代半ばまで)をまとめた。つぎに、1930年代70年代までのタイ国民映画に現れた民族のメンタリティー、規範意識の再生産とそれに先行する大衆演劇、宗教説話、民間伝承との関連を中心に関連資料の収集と分析を行った。資料収集は主にタイ国立フィルム財団の協力を得て実施し、その結果、戦前期の貴重な国策映画『白象王』のコピーを入手したり、1950年代ピブンソンクラーム首相時代の、入手が難しい数点の映画(『地獄のホテル』、『闇の天国』など)の分析を通じてタイ伝統文化とは断絶したところでモダニズムが導入された時代があったことが判明した。このモダニズムの強調は研究計画当初には予見できなかった知見であり、軍事独裁下といえども、タイの近代化をめぐってピブンソンクラームに代表される漸進的な西欧型民主主義志向と、その後のサリットに代表される先祖返り的なパトロン・クライアント関係に基づく独裁政治の2つの相対する路線が当時のタイ・ローカル映画に如実に反映されていることが解明された。平成17年度は、前年度で得た知見と映像資料、関連文献を元に、主に1960年代から1980年代までのタイ映画の内、大衆演劇をはじめとするタイの伝統的価値意識の変容を中心に研究を進めた。その結果、研究報告書の「第3章チュート・ソンスィー監督映画の分析」の結論にあるように、1980年代前後のタイ映画では、急激な経済・社会発展によって失われた伝統文化と農村社会の慣習や道徳的価値観へのノスタルジーとして表象され、都市を含む大衆によって受容されたことが明らかとなった。ところで、2年にわたる上記の研究を進める過程で、代表者は、近代以降100年の歴史を有するタイ映画には、国王・仏教・民衆の三位一体の国体イメージを植え付けようとするナショナリズムが、立憲革命、第二次世界大戦、軍部独裁政治、民主革命、急激な経済成長といった歴史的転換の度に色濃く反映されていることが分かり、今後の研究課題とすることができた。2004年4月から7月までは東京外国語大学視聴覚センター、国際交流基金アジアセンターでタイ映画関連の文献・デジタル資料の検索とデータベース化を行った。この間、タイ国立フィルム・アーカイブと緊密な連絡を取り、8月中旬に実施した現地調査では、ドーム・スッカウォン所長、チャリダー主任研究員の協力を得て、1980年以前と以後のタイ大衆映画の質的変容について情報収集した。さらにタイ大衆のメンタリティーや規範意識が顕著に表れている195080年代の映画をアーカイブ内の撮影室で鑑賞し、タイ人研究者との問に意見交換を行った。この際、準備中のタイ映画博物館の内部を案内してもらい揺籃期以降、現代までの貴重なタイ映画関係資料の閲覧、撮影等記録を行った。

また、現在、国会の特別委員会で審議中の新しい映画法について複数のドラフト法案を入手し、問題点、課題などを研究者と意見交換した。これらの資料や意見交換の成果は2005年9月発行予定の「東京外国語大学論集70号」に投稿予定である。この現地調査ではさらに50タイトル以上のタイ映画(19502000年代)、映画関連書籍、映画関連雑誌のバックナンバー等を入手した。帰国後はこれらのタイ映画を時代別に鑑賞・分析し、規範意識の変容に影響を与えたと思われる大衆演劇、仏教説話、民間伝承等を抽出、理論的枠組みに関し新たな知見を得た。9月3月は本年度上半期に収集した内外の文献、資料、記録媒体の分析を行うと同時に、2005年2月末には2度目の現地調査を実施した。ここでは1980年代タイ映画の変容を分析する手法、フレームワークについてフィルム・アーカイブの研究員たちとの意見交換や協議を通じ必要な修正を行った。また、1950年代の貴重な映画の記録媒体の収集も行った。併せて、2005年度に実施予定のシンポジウム「タイ映画の過去、現在、未来」についてタイ人研究者への出席、協力依頼を行った。2005年4月から10月までは、2004年度に収集したタイ映画関係資料(現地語映画関連書籍、現地語映画雑誌バックナンバー、タイ人映画関係者からの聞き取り調査)の分析を進めると共に、DVD・VCDなどの記録媒体の形で収集した19602000年代のタイ映画を時系列に沿って鑑賞し、監督作品、カテゴリー(娯楽、アクション、歴史、文芸作品、怪奇、SF・怪獣、アニメ等)別のデータベースを作成した。11月には大学祭の期間に学内の施設・設備を使って1980年代の典型的な映画の上映会を催し、1980年以前と以降の規範意識(王制と国家に関する意識、家族紐帯関係、恋愛意識、)と映画でのその表象のパターンと意味を視聴者と共に考察した。これらの成果は秋学期以降、本務先の東京外国語大学や出向先の大東文化大学のタイ文化論の講義において活用した。12月にはタイにおける現地調査を実施した。タイ国立フィルム・アーカイブではドーム・スッカウォン所長、チャリダー主任研究員以下のタイ映画関係者との間で、これまでの研究成果について意見交換を行うと共に、「チャトリーチャルーム・ユコン監督作品における社会問題の表象」というテーマで現地語による研究発表を行い、質疑などを通じて貴重な知見を得た。これらの成果はタイ国立フィルム・アーカイブ発行(年刊)の『タイ映画』に寄稿する予定である。12月の現地調査ではさらに、バンコク都サパンレック地区のメディア街において1960年代以前の古いタイ映画のDVD・VCDの収集を集中的に行い、伝説的な興行記録を樹立した映画「モン・ラック・ルーク・トゥン」(田舎慕情)を初めとするタイ映画全盛期の2種類のシリーズの過半数を収集することに成功した。その多くは研究者や特定のマニア以外には関心が持たれないゆえに現在は絶版で入手が困難なものであるが、本研究課題の遂行には必要不可欠のメディア資料であり、今後、この貴重な資料の分析を精力的に進めると共に、その成果を著書、論文の形で公表していきたい。
乳中コルチゾル濃度を用いたストレス刺激時のウシの行動特性の推定

本研究では、乳中のコルチゾル濃度とストレス刺激に対する個体差を明らかにすることを目的とした。乳中コルチゾル濃度に対する環境要因の影響を検討し、泌乳ステージの影響を受けることを明らかにした。ストレス条件下での行動特性と乳中コルチゾル濃度との関係を検討した。分娩牛を新奇群に導入した際の行動および同じ牛を乾乳後に隔離試験での行動では、行動反応と搾乳期中の乳中コルチゾル濃度との間に一定の関係が認められた。本年度は、乳中コルチゾル濃度の指標としての特性を明らかにするため、測定月,産次,泌乳ステージが乳中コルチゾル濃度の変動に与える影響と乳中コルチゾル濃度と乳量および乳質との関係について検討した。畜産草地研究所で飼養されている乳牛群約50頭から牛群検定時に牛乳サンプルの採材を行った。乳房炎などの疾病がある記録を除き,期間中に2回以上の測定記録を持つ個体を分析対象とし,24頭(のべ66件)のデータを分析に供した。測定月,泌乳ステージ,産次を母数効果とし,個体を変量効果とする混合モデルの分散分析によって、それぞれの母数効果の影響を検討した。また個体ごとの不偏予測値を推定し,泌乳形質との相関を求めた。乳中コルチゾル濃度は季節や産次について有意な影響は認められなかったが,泌乳ステージにより有意に異なった。泌乳初期には他の時期に比べて有意に高い値を示した。また,乳蛋白率との間には,生データおよび推定した個体の不偏予測値との間に有意な負の表型相関が認められた(-0.33および-0.42)。一方乳量や体細胞数との間に相関は認められなかった。このことから、ストレス反応性の指標に乳中コルチゾルを用いる際には、乳期の影響および個体の乳蛋白賛成能に配慮する必要があると考えられた。今後乳中コルチゾル濃度とストレス時の行動特性の関係を明らかにしていく必要がある。実際の現場でも特にストレスが高いと考えられる分娩後に搾乳牛群へ導入した牛の行動反応と産乳成績および乳中コルチゾル濃度との関係を検討した。分娩後に搾乳牛群へ導入したホルスタイン種37頭の行動を調査した。調査は導入後1週間以内に2回行い、朝の搾乳前1時間と搾乳後牛が休息するまでの約2時間の維持行動(摂食時間、飲水時間、身繕い時間、探査時間)および社会行動(闘争時間、相互舐め時間、敵対行動供与回数)について観察した。それぞれの行動時間について混合モデルをもちいた分散分析により産次などの影響を補正した個体の最不偏予測値(BLUP)を算出した。行動形質のBLUPを用いた主成分分析により行動特性を抽出した。分娩から2ヶ月ごとの牛群検定時にサンプルを採取し、乳中コルチゾル濃度を測定した。また牛群検定データから産乳成績を収集した。産乳成績および乳中コルチゾル濃度についても、混合モデルの分散分析により産次などの影響を補正した個体のBLUPを算出した。各個体の主成分スコアと産乳成績や乳中コルチゾル濃度のBLUPとの相関を求めた。その結果、行動形質から3つの主成分が抽出され、それぞれ安定性、不安性、好奇心を表していると考えられた。安定性は乳量と中程度の正の相関を示し、乳脂率や乳蛋白率とは負の相関を示した。不安性はMCと負の相関を示し、不安性の指標となる可能性が示唆された。しかし、好奇心についてはいずれの形質とも相関が認められなかった。前年度は、持続的なストレス負荷をした時の反応として分娩後に搾乳牛群へ導入した牛の行動を取り上げ、そこで見られる行動反応と非侵襲的に採取が可能な乳中コルチゾル濃度(MC)との関係について検討した。今年度は同じ供試牛を乾乳後にオープンフィールド(OF)に放飼し、隔離による急性的なストレス負荷をした時の行動・生理反応と、持続的なストレス負荷時の行動反応および搾乳期中のMCとの関連について検討した。乾乳約1ヶ月後の初産・2産目のホルスタイン種雌牛26頭をOF(8m×8m)に放飼した。OFはコンクリート床で、周囲をベニヤで囲い視覚的に外界から隔離した。進入口と反対側にマネキンを配置した。試験前に枠場において採血・心拍計の装着を行い、前室で5分間放置後、ドアを開いて放飼を開始した。開始5分後に驚愕刺激として一斗缶を投げ入れた。驚愕刺激提示10分後に試験を終了し、枠場で採血を行った。供試牛の行動はビデオカメラで撮影し解析した。OF放飼時の身繕い行動時間は、混群時の「不安性」との間に負の相関が見られた。一方、OF放飼時の探査行動時間は、混群時の「好奇心」と負の相関が見られた。ストレス負荷の種類によって行動反応が異なる可能性が考えられた。また放飼

前の血中オキシトシン濃度との間に正の相関が見られた。以上のことから、刺激の種類により対応する行動および生理反応が異なる可能性が示唆された。しかし、行動および生理反応間の関係は刺激の種類によらず一貫性があるものと推察された。
シクロリン酸の構造的特徴を活かしたかご状有機金属多核錯体の構築と無機材料への応用

まず、[cp*TiCl_3]や[(Cp*TiCl)_3(O)_3]などのチタン錯体とシクロホスファト塩類との反応では、かご状のアニオン性二核錯体である(PPN)_2[(Cp*Ti)_2(P_4O_<12>)_2]や三核錯体(PPN)[(Cp*TiO)_3(P_4O_<12>)]をはじめとして、特徴ある構造の多核錯体が生成した。特に後者の錯体は、三核チタンユニットとシクロホスファト部分が相対的に回転するユニークな動的挙動を示した。一方、ホスホナト配位子を含むロジウム、イリジウム錯体の検討では、[{M(diene)}_4(RPO_3)_2]の組成を持つ3種の構造を結晶解析により明らかとした。それらは溶液中では容易に相互変換されるが、その過程にある3種もの構造が決定できたことは興味深い。これらの錯体のうち[{Ir(cod)}_4(^tBuPO_3)_2]の熱分解反応を検討した結果、予想されるリン酸イリジウムおよび酸化イリジウムの混合物が生成することが判明した。無機材料としての特性は明らかではないが、組成を制御した無機材料の合成にホスホナト架橋多核錯体が利用できる可能性を示すことができたと考える。さらに、シクロトリホスファトを配位子とするルテニウム錯体の合成を詳しく検討した。その結果、(PPN)[(C_6H_6)Ru(P_3O_9)]をメタノール中dppe存在下で光照射するとメタノール錯体(PPN)[(C_6H_6)Ru(P_3O_9)]が得られ、その配位メタノールが窒素、エチレンに容易に置換できること、3-ヘキシンとの反応ではエチル基の転位によりビニリデン錯体が生成することを見出した。内部アルキンからビニリデン錯体への異性化はほとんど例のない反応であり、興味深い成果である。シクロホスファトイオンはその柔軟な構造により配位金属の要請に応じてさまざまなコンフォメーションを取ることが可能で、多様な構造を構築できる配位子である。しかしながら、有機金属シクロホスファト錯体はいまだその一般性のある合成法が確立されていない。本研究では、シクロホスファト錯体の合成法開発のため、シクロトリホスファト、シクロテトラホスファトと各種の遷移金属錯体との反応を検討した。まず、[Cp^*TiCl_3](Cp^*=η^5-C_5Me_5)とシクロテトラホスファト塩(PPN)_4(P_4O_<12>)(PPN=Ph_3P=N=PPh_3^+)との反応では、2分子のシクロテトラホスファト配位子が2つのCp^*Tiユニットで張り合わされた、かご状のアニオン錯体(PPN)_2[(Cp^*Ti)_2(P_4O_<12>)_2]が生成した。一方、オキソ架橋三核チタン錯体[(Cp^*TiCl)_3(μ-O)_3]と(PPN)_4(P_4O_<12>)の反応では、1分子のシクロテトラホスファト配位子と1つののチタン三核ユニットから成るかご状錯体(PPN)[(Cp^*Ti)_3(μ-O_3)(P_4O_<12>)]が得られた。

後者の錯体は4つのリン原子が室温で^<31>PNMRで等価に観測され、三核チタンユニットとシクロホスファト部分が相対的に回転する動的挙動を示すことがわかった。これに対し、[(Cp^*TiCl_2)_2(μ-O)]あるいは[(Cp^*TiCl)_3(μ-O)_3]とシクロトリホスファト塩(PPN)_3(P_3O_9)の反応では、それぞれ(PPN)_2[(Cp^*Ti)_2(μ-O)(P_3O_9)_2]および(PPN)[(Cp^*Ti)_3(μ-O)_3Cl(P_3O_9)]が得られた。これらのうち後者の錯体もTi-O結合の組み換えによるフラクショナルな挙動を示す。ホスホナト配位子(PhPO_3^-,tBuPO_3^-)を含むロジウム、イリジウム錯体の検討では、[{M(diene)}_4(RPO_3)_2]の組成を持つ3種の構造を結晶解析により明らかとした。それらは溶液中では容易に相互変換されるが、その過程にある3種もの構造が決定できたことは興味深い。昨年度の本研究で合成したホスホナト架橋四核イリジウム錯体を利用した無機材料の開発に関しては、[{Ir(cod)}_4(^tBuPO_3)_2](cod=1,5-cyclooctadiene)の熱分解反応を検討した。分解に伴う質量変化、ならびに生成物の粉末X線分析の結果、予想されるリン酸イリジウムおよび酸化イリジウムの混合物が生成することが判明した。無機材料としての特性は明らかではないが、組成を制御した無機材料の合成にホスホナト架橋多核錯体が利用できる可能性を示すことができたと考える。一方、シクロトリホスファトならびにシクロトリホスフィマトを配位子とするルテニウム錯体の合成を詳しく検討し、特にシクロトリホスファト錯体においては補助配位子としてdppe(dppe=1,2-bis(diphenylphosphino)ethane)あるいはビピリジンを用いることにより多様なルテニウム錯体が合成できることを見出した。すなわち、(PPN)[(C_6H_6)Ru(P_3O_9)](PPN=(PPh_3)_2N^+)をメタノール中、dppe存在下で光照射するとメタノール錯体(PPN)[(C_6H_6)Ru(P_3O_9)]が得られた。この錯体は窒素雰囲気下ではメタノールの解離によりN_2錯体へ誘導され、さらにエチレン、COと反応させるとN_2配位子がエチレン、COに置換された。また、メタノール錯体と3-ヘキシンを反応させたところ、エチル基の転位によりビニリデン錯体が生成した。内部アルキンからビニリデン錯体への異性化はほとんど例のない反応であり、特に単核錯体上で進行した報告はない。ハードなO-ドナーであるシクロホスファトの特性が現れたものと考えられ、きわめて興味深い成果である。
霊長類を用いた脳損傷後の機能回復メカニズムの解明:分子及びシステムレベルの解析

脳損傷後の運動訓練が上肢の機能回復に及ぼす効果を、"行動解析"と"陽電子断層画像診断(PET)を用いた脳活動イメージング"の手法を用いて解明することを目的とする。第一次運動野指領域の損傷後に積極的な運動訓練を行ったマカクザル個体群と運動訓練を行わなかった個体群の間で回復過程を比較した。全ての個体で損傷直後に指運動の完全麻痺が生じ、その後運動機能が徐々に回復した。損傷後2-3週間で両群ともに指の動きが多く見られるようになり、把握運動課題の成功率は、損傷前の4-8割程度にまで回復した。しかし、把握方法を調べると、損傷前は拇指と示指の指先を向かい合わせた把握(精密把握)が見られたのに対して、この時期には拇指と示指の対向か見られず、拇指の背側面で物体を把持する代償的な把握が多く見られた。その後の1ヶ月間に訓練群では代償的な把握の割合が減少し、精密把握の割合が増加するのに対し、非訓練群では代償的な把握の割合が高いまま推移し、精密把握がほとんど見られなかった。以上のことから、特に第一次運動野損傷後の精密把握の回復には、損傷後の訓練が必要であると考えられる。次に回復過程における、把握動作中の脳活動の変化を見るために、陽電子断層画像診断(PET)を用いて、上肢把握運動課題遂行中の脳活動イメージングを行った。その結果、損傷前は精密把握の動作中に、第一次運動野に高い活動が見られたのに対し、運動機能回復後は運動前野腹側部に高い活動が見られた。以上の結果から、損傷後機能回復した時点においては、運動前野腹側部において、第一次運動野の機能を代償する可塑的な変化が生じた可能性が強く示唆される。脳損傷後の運動訓練が上肢の機能回復に及ぼす効果を、"行動解析"、と"陽電子断層画像診断(PET)を用いた脳活動イメージング"のス手法を用いて解明することを目的とする。第一次運動野指領城の損傷後に積極的な運動訓練を行ったマカクザル個体群と運動訓練を行わなかった個体群の間で回復過程を比較した。ただ損傷前は拇指と示指の対向による指先での把握(精密把握)が見られたのに対して、この時期には拇指と示指の対向が見られず、拇指の背側面で把持する代償的な把握が多く見られた。その後の1ケ月間に訓練群では代償的な把握の割合が減少し、精密把握の割合が増加するのに対し、非訓練群では代償的な把握の割合が高いまま推移し、精密把握がほとんど見られなかった。
シナプス小胞の開口分泌に関与するタンパク質の同定

神経伝達物質はV型ATPaseによって形成されたpH差によって分泌顆粒内に蓄積されることはわかっているが、蓄積された化合物の開口分泌の機構はよくわかっていない。NSF(N-ethylmaleimide-sensitire factor)は最初ゴルジ体内小胞輸送に関与するタンパク質として発見され、さらに小胞体からゴルジ体へのタンパク質輸送、エンドリーム融合にも必要なことが明らかにされたタンパク質である。NSFの開口分泌への関与を調べるためにNSFが分泌顆粒の一種であるシナプス小胞に存在するかどうかを調べた。シナプス小胞を精製後、抗NSF抗体を用いてウエスタンブロッティングを行ったところ抗体と反応しNSFと分子量の同じタンパク質の存在を確認した。さらに、ケイ光抗体法と免疫電顕を用いてこのタンパク質が確かにシナプス小胞に結合していることを確かめた。NSFはMg・ATPによってゴルジ膜から遊離するが、このタンパク質は同様な処理でシナプス小胞から遊離せず、なんらかの機構でシナプス小胞膜に強く結合していると考えられた。NSFがシナプス小胞に存在することから、現在ヒト脳のNSFのクローニングを進めている。CHO細胞のNSFのCDNAの断片を用いてヒト脳のCDNAライブラリィをスクリーニングし、いくつかのポジティブクローンを得た。クローンをサブクローニングし、末端の構造解析を行った結果、おそらく全領域をカバーするクローンが得られたものと思われる。現在全塩基配列の決定を行っている。
人間性の進化的理解-進化心理学と隣接科学

本研究の成果はおおきく次の3点にまとめることができる。1)国際公開フォーラム「人間性の進化的理解:人文社会科学と進化学」(1997年11月8日)及びワークショップ「人間行動と進化-人間行動生物学の可能性」(同11月9日)の開催(いずれも東大本郷キャンパス)、2)「人間の進化的理解研究会」の開催(計9回、東大駒場キャンパス)、および3)「人間の進化的理解メーリングリスト(human)」の開設である。1)のフォーラムでは、M.Daly,M.Wilson各教授(McMaster大、進化心理学)、M.Ruse教授(Guelph大、科学哲学)を講演者として招き、進化生物学が人間理解にどのように貢献するかが議論された。翌日のワークショップでは、犯罪学、行動遺伝学、科学史、数理生態学、自然人類学の専門家の話題提供とそれに関する議論が交わされた(いずれも参加者約100名)。2)の研究会では、本研究のメンバーを中心に8回の研究発表と討論が行われた。テーマは、研究史、性、文化、認知、社会性、倫理、生物観、生殖生理など多岐にわたり、のべ参加者は200人を越えた。3)は、創価大学の畝見教授の尽力により開設され、インターネット上で意見交換、情報交換が活発に交わされている。現時点で約300名がこのMLを利用している。昨年度から2年間にわたって、本科学研究費の支援により、わが国で初めての進化学と人間科学(とくに心理学)の橋渡しを目指して活動してきたが、一応のたち上げに成功できたと総括できる。今後は、啓蒙にとどまらず実証研究を進めながら、この分野の発展にさらに努力していきたい。
空間フリーな脳型配線・メモリ中心計算に向けた新規機能素子の開拓

本研究は空間を自由に配線できる可塑性を持った有機ポリマー材料を用い、物理的にも柔らかいニューラルネットワークを基礎とした情報回路の作成を目指した。ポリマー配線の成長様式は空間フリーなニューロン成長とネットワーク形成を、成長制御による抵抗値の変化と保持によってメモリ機能を実現する。本研究期間に、研究当初は実現していなかった電極間ワイヤ成長中の電極間抵抗を正確に計測できるようになった。またワイヤーの成長様式を変化させることで抵抗変化を当初の一桁から3桁以上へと大幅な改善を達成した。これらの結果、基本論理回路であるAND,OR,NOR,NAND回路を、ポリマー成長させながら形成することに成功した。1.倒立型顕微鏡を用いたPEDOT:PSSワイヤー成長の観察。以前は一般的な金属顕微鏡を使用して、水面の上部からワイヤー成長を確認していた。この場合水面の状態によって撮影の続行が難しくなることが多く、見た目のよい写真、動画を撮影することにはそれなりの回数を要した。これを本さきがけ研究で購入した倒立型顕微鏡を用いて、ガラス基板の裏面よりワイヤー成長を観察したところ、ほぼ100%の確率でワイヤ成長が、とてもクリアに観察できるようになった。2.複数本数のワイヤ成長の条件獲得と乾燥後のワイヤの存在の確認。詳細な観察を行いながら条件を変更出来る為、複数本数の成長が可能であることを確認した。複数本数が成長可能であることによって、成長中のコンダクタンス変化量が大幅に増大した。すなわち、機械学習による回路の成長時に利用できるコンダクタンス変化幅が増える。また、申請時は複数本成長を確認していなかったので、一本のワイヤが繋がるまでのコンダクタンス変化を利用すると考えていた。よって回路完成後もワイヤを溶液から出すことは出来ないとしていたが、複数本数が成長することで、回路の作製後溶液から出して乾燥したとしても回路が保たれると考えられる。これは現実の応用を目指していく上で大きなアドバンテージである。乾燥後の電極間コンダクタンスは3割ほど減少した。3.PEDOT:PSS成長に伴う電極間コンダクタンス変化の計測。回路成長の信号検出に利用するためのワイヤのコンダクタンス変化を計測した、ワイヤ成長電圧によってワイヤー太さや本数が異なる。また電極間距離等によっても異なると予想されるが、今回は200μmのギャップ長を持つ電極を用いた。1kHzで最も大きな変化量を示し、成長前の電流値から約5倍程度の増加を示した。印可電圧の大きさによって成長スピードも異なる。上記に述べた上半期の研究結果を元に、既に学習法による回路作成のシステム開発に取り組む段階へと進んでいる。これは予定よりも少し早い進度であるといえる。本研究は空間を自由に配線出来る可塑性を持った有機ポリマー材料を用い、物理的にも柔らかいニューラルネットワークを基礎とした情報回路の作製を目指した。ポリマー配線の成長様式は空間フリーなニューロン成長とネットワーク形成を、また成長制御による抵抗値の変化と保持によってメモリ機能を実現する。本研究期間の間に、研究開始当初では実現していなかった電極間ワイヤ成長中の電極間抵抗値を計測出来るようになった。またワイヤーの成長様式を変化させることで、抵抗値変化を当初の一桁程度から3桁以上へと大幅な改善を達成した。これはニューラルネットワークをポリマーワイヤーによって形成させるためのテストと学習をくり返過程に絶対必要不可欠な要素である。本萌芽研究では特に溶液内ワイヤ成長のメカニズムを明らかにすると共に、抵抗値の制御について注目し、成長電圧の周波数と振幅、オフセット値がワイヤ径、成長速度、及びワイヤコンダクタンスに与える影響を精査に調べた。結果多数の成長先端が発生する周波数条件を見いだし、安定した抵抗変化と停止したばあいのメモリ効果の両者を満足する条件を創り出すことに成功した。本研究の成果をもって、基本論理回路であるAND、OR、NOR、NAND回路を、ポリマー成長をさせながら、簡単なニューラルネットワーク機械学習アルゴリズムである単純パーセプトロンアルゴリズムによって、学習させながら形成さることに成功した。今後本研究ではポリマー成長様式のより詳細な特性抽出に進む。具体的には以下の三項目を計画している。I.ゲート構築中のワイヤー成長顕微鏡動画を撮影する。出来れば4本のワイヤーが学習制御されつつ成長していく様子を顕微鏡像で撮影したい。このためには撮影範囲面積に4対の電極を入れる必要があり、電極作製とデザイン、また同一溶液内での独立成長が必要である。II.多電極間のPEDOT:PSSワイヤー成長を顕微鏡で観察する。ポリマーの成長は大きな偶然性と電流の流れという蓋然性の両方にしはいされており、成長時の動的選択は何らかの計算アルゴリズムに通じるものがある。この可能性を確認するために、複数の電極を溶液に浸漬した系におけるワイヤーの成長の選択性を確認したい。III.新規材料の入手に向けて共同研究者と相談する。

二次元導電性高分子を重合するための分子依頼合成の可能性について、共同研究者と相談する。パテントの問題があり、独自には入手できない分子であるが、これを用いることによってPEDOT:PSSよりもさらに小さなサイズでの重合制御が期待できる。より高いインテグレーションには必要だと考えている。ナノテクノロジー本年度の研究では、これまでに所有していた消耗品を活用することで、多くの研究を進めることが可能であった。よって物品費が予想よりも少なかった。実験装置周辺の実験環境がまだ有機材料を用いる設備として完成していない。本年度までは微量有機溶媒の使用にとどまっていたが、次年度より用いる溶剤の量を増やしたいとかんがえているので、これらの設備作製の材料費としての使用を考えている。
微小領域内酸素濃度計測に向けた高機能燐光プローブ分子の光化学的設計および開発

脂質二分子膜,細胞,生体組織内の酸素ダイナミクスを明らかにするためのりん光プローブ分子を設計・開発した。開発したプローブ分子は,近赤外光領域にりん光を示すイリジウム錯体,水に溶けるイリジウム錯体,りん光輝度の高いイリジウム錯体である。これら錯体の光化学および光物理特性を溶液中,脂質膜,細胞中で明らかにした。また,それらの知見を基にして,担がんマウス内の腫瘍の選択的光イメージングを行い,イリジウム錯体の有用性を示した。本研究は,脂質二分子膜,細胞,生体組織など微小領域内における酸素ダイナミクスを計測・イメージングするためのりん光プローブ分子を,光化学的アプローチから設計,開発することである。平成21年度は,赤色りん光を示すイリジウム錯体(BTP,BTQ)の構造をもとに,生体深部イメージングに有利な近赤外光領域に吸収およびりん光を示すイリジウム錯体の設計,開発を行った。イリジウム錯体の設計において,BTP,BTQの配位子のπ共役系を拡張する方法と,配位子に置換基を導入する方法を用いた。前者の方法では,配位子としてベンゾチエニルフェナンスリジンを用いることにより,700nmに吸収を示し,720nmの近赤外光領域にりん光極大波長を示すBTPHを開発した。また,後者の方法では,電子吸引性基を導入することにより,波長の長波長化は図れたが,りん光極大波長は700nmまで到達しなかった。以上の結果より,π共役系を拡張する方法が有効であることが明らかとなった。BTPHのりん光量子収率およびりん光寿命を1,2-ジクロロエタン中で測定したところ,0.32および2μsであった。特にりん光量子収率は,BTPとほぼ同じ値であり,また,他の近赤外光領域にりん光を示す化合物を凌駕する値である。BTPHと脂質二分子膜(DMPC)との相互作用を調べたところ,BTPHは効率的に脂質膜に取り込まれ,膜内の酸素濃度が減少すると,りん光強度が強くなり,また,りん光寿命が長くなった。これより,BPTHは膜内の酸素濃度にりん光特性が応答することが明らかとなった。本研究の目的は,脂質二分子膜,細胞,生体組織内など,微小領域内における酸素ダイナミクスを計測・イメージングするためのりん光プローブを設計・開発することである。平成22年度は,平成21年度の知見をもとに,(1)イリジウム錯体の生体親和性の向上,(2)イリジウム錯体の発光輝度の向上を目指し研究を実施した。イリジウム錯体の生体親和性の向上では,錯体の補助配位子にカルボキシル基を有するBTPSAおよびアミノ基,ジメチルアミノ基を有するBTPNH2,BTPDMを合成した。これら錯体の光物理特性(りん光量子収率,寿命)はBTPと同様であった。一方,培養細胞内での発光強度は,BTPと比較してBTPSAでは減少したのに対して,BTPNH2,BTPDMでは著しく増加した。これは,水中でアニオン性になるBTPSAでは,細胞内移行性が低いのに対して,水中でカチオン性になるBTPNH2,BTPDMでは,細胞移行性が著しく増加することを示している。BTPM2,BTPDMを担がんマウスの尾静脈より投与したところ,2時間後に腫瘍からのりん光を観測することができ,その発光強度はBTPよりも増加した。イリジウム錯体の発光輝度の向上では,モル吸光係数が大きいローダミンBを結合させ,分子内エネルギー移動によって高輝度化を図った。合成したBTPH-Pro8-RhBでは,発光輝度がBTPHに比べて約1.5倍増加した。理論的には約8倍増加することが予想されていたがこの値に到達していない。この原因を検討するために,発光寿命の測定を行った。その結果,分子内エネルギー移動過程と競合して分子内電子移動過程が起こっており,エネルギー移動が一部阻害されていることが分かった。
多次元生体信号処理による若年者の情動安定性に関連した脳・自律神経機能の定量評価

本研究では、「多次元生体信号処理による若年者の情動安定性に関連した脳・自律神経機能の定量評価」を行うことを目的とした。具体的には、情動安定性に関連した生体反応について、脳機能評価として脳波とfMRI、自律神経機能評価として心電図と脈波を用いることで、次の点を調べた。情動ストレス負荷による脳機能の時間的活動変化、情動ストレス時の脳機能の空間的反応領域、情動ストレス状態における末梢神経機能の変化を調べ、特徴抽出を行った。本研究では、「多次元生体信号処理による若年者の情動安定性に関連した脳・自律神経機能の定量評価」を行うことを目的とする。具体的には、情動安定性に関連した生体反応について、脳機能評価として脳波とfMRI、自律神経機能評価として心電図と脈波を用いることで、次の4点を調べる。第1に、「情動ストレス負荷による脳機能の時間的活動変化」を調べる。第2に、「情動ストレス時の脳機能の空間的反応領域」を調べる。第3に、「情動ストレス状態における末梢神経機能の変化」を調べる。第4に、これらの「情動に関連した中枢から抹消までの生体反応の多次元的相互影響性を統合的に抽出」する。平成24年度には、(1)開発した脳機能データの時間的空間的変化を捉える非定常解析ソフトウェアの動作確認、(2)開発した自律神経機能データのゆらぎを捉える非線形解析ソフトウェアの動作確認、(3)情動刺激タスク下での脳機能・自律神経機能測定を行った。具体的には次の通りである。脳機能活動の経時変化を調べるために、脳波を用いた。脳波による脳機能活動の時間変化および部位間の関連性や情報伝播を調べるために、ウェーブレット解析およびコヒーレンス解析を用いて、頭皮上脳波用解析ソフトウェアを用いた。自律神経機能を捉えるために、心電図、指尖容積脈波を用いた。心臓の拍動はゆらぎを有し、心拍変動の周波数解析により交感神経・副交感神経機能を評価することが可能である。脈波の最大振幅値変化を評価する非線形解析ソフトウェアを用いた。視聴覚刺激を用いた快刺激と不快刺激を含む実験デザインを基に、生理学的測定を行った。本研究の意義は、従来「心の問題」とされてきた若年者の情動不安定に関して、本人の意識下にある問題点を、脳・自律神経機能変化の観点から、客観的に明らかにすることを可能とすることである。第4に、これらの「情動に関連した中枢から末梢までの生体反応の多次元的相互影響性を統合的に抽出」する。これらにより、脳・自律神経機能評価の観点から、若年者の情動安定性を客観的に把握することで、精神疾患の治療や予防に役立てることを可能とする。平成25年度には、情動ストレス状態における脳機能活動領域の特定を行った。測定したfMRIの解析により、脳深部領域の機能活動領域の特定を行った。脳の各領域は、活動強度や処理を行う情報が異なっているため、解剖学的な座標から各脳賦活領域を抽出して評価する関心領域(Region of interest: ROI)解析および% signal changeを用いた。これにより、情動刺激による脳深部の微細な活動を精密に捉えることが可能となった。申請者は情動感受性の違いによる情動刺激時の扁桃体、海馬、下前頭回について、これまでのROI解析に加えて% signal changeを行うことで、各領域において情動感受性に応じた活動性の違いを確認した。平成23年度には、(1)脳機能データの時間的空間的変化を捉える非定常解析手法の開発、(2)自律神経機能データのゆらぎを捉える非線形解析手法の開発、(3)情動安定度測定のための情動刺激タスクと実験デザインの作成を行った。具体的には、次の通りである。脳機能活動の経時変化を調べるために、脳波を用いる。脳波による脳機能活動の時間変化および部位間の関連性や情報伝播を調べるために、ウェーブレット解析およびコヒーレンス解析を用いて、頭皮上脳波用解析ソフトウェアを開発した。自律神経機能を捉えるために、心電図、指尖容積脈波を用いる。

心臓の拍動はゆらぎを有し、心拍変動の周波数解析により交感神経・副交感神経機能を評価することが可能である。脈波の最大振幅値変化を評価する非線形解析手法を開発した。情動刺激タスクとしては、視聴覚画像刺激がより効果的に脳機能活動を高めることが示されており、視聴覚刺激を用いて、快刺激と不快刺激を含む実験デザイン設計を行った。本研究の意義は、従来「心の問題」とされてきた若年者の情動不安定に関して、本人の意識下にある問題点を、脳・自律神経機能変化の観点から客観的に明らかにすることを可能とすることである。本研究では、「多次元生体信号処理による若年者の情動安定性に関連した脳・自律神経機能の定量評価」を行うことを目的とする。具体的には、情動安定性に関連した生体反応について、脳機能評価として脳波とfMRI、自律神経機能評価として心電図と脈波を用いることで、次の4点を調べる。第1に、「情動ストレス負荷による脳機能の時間的活動変化」を調べる。第2に、「情動ストレス時の脳機能の空間的反応領域」を調べる。第3に、「情動ストレス状態における末梢神経機能の変化」を調べる。第4に、これらの「情動に関連した中枢から末梢までの生体反応の多次元的相互影響性を統合的に抽出」する。平成26年度には、情動ストレス状態における自律神経機能の時間的解析による特徴抽出を行った。測定した心電図および脈波データに対して、非線形解析および波形解析を行った。波形解析を用いて、脈波振幅値および脈波長を評価することにより、自律神経の末梢および中枢における交感神経および副交感神経のバランスの経時的変化を調べることが可能となった。その結果、情動ストレスにより、末梢と中枢では、自律神経の反応が異なることを確認した。安静時には、末梢の副交感神経が優位となり、不快時には、末梢の交感神経が優位となった。しかし、中枢では、不快時にも副交感神経優位となる場合があることを確認した。さらに、これらの自律神経のバランスは情動安定性によってことなることを確認した。本研究では、「多次元生体信号処理による若年者の情動安定性に関連した脳・自律神経機能の定量評価」を行うことを目的とした。具体的には、情動安定性に関連した生体反応について、脳機能評価として脳波とfMRI、自律神経機能評価として心電図と脈波を用いることで、情動ストレス負荷による脳機能の時間的活動変化、情動ストレス時の脳機能の空間的反応領域、情動ストレス状態における末梢神経機能の変化を調べた。平成27年度は、情動に関連した脳機能活動と自律神経活動の比較を行った。その結果、以下のことがわかった。脳波および脳磁図を用いた幼児および若年健常者の脳皮質表面での結果より、性格安定群では、安静刺激、快刺激、不快刺激のいずれにおいても、後頭部での活動が増加し、性格不安定群では、安静刺激で後頭部、快刺激で前頭部、不快刺激で側頭部での活動が増加した。fMRIを用いた若年健常者の脳深部での結果より、性格の不安定度が高い程、不快刺激では、右側海馬の活動が有意に増加し、人間関係刺激では、両側扁桃体、海馬、視床の活性が有意に増加した。脈波を用いた自律神経の結果より、不快刺激中には、脈波振幅値が低値を示し、交感神経が優位に働き、刺激終了後には、振幅値が上昇し、副交感神経が優位に働いた。一方、eメール様文章刺激では、刺激終了後に脈波振幅値はさらに低下し、交感神経がより優位に働いた。
環太平洋造山帯における大陸縁成長プロセス

現在の環太平洋地域では、いずれも海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込んでおり、典型的なプレート沈み込み帯型の造山帯をなしている。本研究計画の前半では、その造山帯成長を司る二つの主要なプロセス、すなわち付加体の形成と花崗岩帯の形成についての地質学的研究がなされ、日本列島に分布する顕生代の付加型造山帯の基本構造と形成過程が解明された。また、そこで開発された研究手法は、日本列島からみると太平洋の対岸にあたる北米西岸のカリフォルニア州のコルディレラ造山帯においても適用され、新たな成果をあげた。この一般的な造山帯形成過程に対して、都城型造山運動と命名した。これは超海洋の誕生から消滅に及ぶ一つのウイルソンサイクルの中での一般的プロセスと理解される。一方、これらのプレート沈み込み型造山帯の基本的体制が何時成立したのかについては従来不明であったが、本研究後半では、本邦における最古期岩石群の特徴に着目し、それらの起源が約7-6億年前に超大陸ロディニアが分裂した時に出現したリフト帯にあったことを明らかにした。すなわち、日本列島の成長核になる揚子地塊の海洋側に産する5億8千万年前のオフィオライト(西九州および北上山地)が太平洋の最古断片を代表することをつきとめた。この事実は、先に解明した付加型造山帯の成長極性と調和的で、揚子地塊の太平洋側大陸縁が、もともとの受動的なものから、約4.5億年前に活動的大陸縁に転換したことを示す。一つの超大陸の分裂から大海洋が生まれ、同時にそれをとりまく新しい大陸縁辺のグループが生じる。その海洋が面積を拡大していゆくと、やがて地球の反対側で別の海洋が開き始める頃には、もとの大陸縁はプレート収束帯に進化してゆくという大陸縁造山帯の一般的成長プロセスが、日本列島の研究から導かれたことになる。環太平洋地域には、過去のプレート沈み込み作用の産物であるコルディレラ型造山帯が発達しており、大陸縁辺の成長プロセスおよび成長速度を定量的に解明するためには各種構成岩石の正確な年代学の設立が不可欠の条件となる。平成8年度の本研究では、特にジルコンのウラン鉛年代を多数測定する目的で、新たに東京工業大学地球史資料館内部に高能率ジルコン分離システムを構築した。株)京都フィッショントラック社によって開発されたそのシステムの概要は以下の通りである。1)岩石試料の機械的粉砕行程(その1:乳鉢)2)岩石試料の機械的粉砕行程(その2:ボールミル)3)粉末試料の水洗と椀がけ分離4)超磁性体による分離5)重液分離システムの構築そのものにかなりの時間を要したが、すでに試験的におこなったジルコンの鉱物分離は成功しており、従来の方法に比べて極めて高能率の分離システムが完成したといえる。さらに一部のパイロットサンプル(花こう岩)について同大学の設備であるICP-MSを用いてウラン鉛年代が得られている。環太平洋地域には,約7-6億年前に出現したリフト帯およびその外縁に発達した海洋プレート沈み込み型(コルディレラ型)造山帯が発達している。このような大陸縁辺の成長プロセスおよび成長速度を定量的に解明するためには各種構成岩石の正確な年代学の設立が不可欠の条件となる。平成9年度の本研究では、特に各種付加体の形成年代を微化石を用いて詳細に決定したり、岩石の微細組織を観察する目的で、新たに走査型電子顕微鏡を購入した。年度内に研究代表者(磯崎)の所属変更もあって、装置の設置までかなりの時間を要したが、すでに稼働状態に至り、新しいデータが得られつつある。