hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞運動におけるWASPファミリータンパク質の機能解析

アクチン細胞骨格系は様々な細胞機能において重要な働きを担っている。特に細胞運動においては細胞外からの刺激に応じて動的に再構築される。運動している細胞の先端部には糸状仮足及び葉状仮足と呼ばれるアクチンフィラメントに富む構造が形成され、細胞はこれらを足場にして移動していく。このような構造を形成する分子メカニズムは長らく不明であったが、最近WASPファミリータンパク質が中心的な役割を果たしていることが明らかになった。WASPファミリータンパク質はWASP、N-WASP、WAVE1、2、3の5つの分子から構成されている。我々の研究室ではN-WASP及びWAVE1、2、3を同定し、これらの分子が細胞膜直下でアクチン重合を誘導することにより、N-WASPは糸状仮足形成を、WAVEは葉状仮足形成を制御することを明らかにしてきた。しかし、これらの分子がどのように細胞運動に関わっているか全く不明であった。我々は細胞運動におけるN-WASPの機能を明らかにするため、腎尿細管上皮MDCK細胞の管腔形成に着目して実験を行った。MDCK細胞はコラーゲンゲル中で3次元培養を行うと、肝細胞増殖因子(HGF)依存的に細胞が遊走し、管腔形成が誘導されるが、アクチン結合能を欠く変異型N-WASPの過剰発現によりこの管腔形成が抑制された。また、変異型N-WASPを発現する細胞においてHGFによる細胞走化性とコラーゲンゲルへの浸潤能が低下していた。従って、N-WASPは細胞走化性、浸潤性を制御し、上皮細胞の管腔形成に必須な分子であることが示された。これは、N-WASPが細胞運動、浸潤及び形態形成に関与していることを初めて示した結果であり、極めて重要な成果であるといえる。
人文科学の原典研究におけるコンピュータ利用促進のための基礎的研究

海外テキスト・データの開発状況については,久保内,沖田によって英米圏の状況が把握され,ドイツについては主要研究機関に手紙でとい合わせて状況を把握した.海外から輸入できるデータが存在することを知らない研究者がおおいので,特にこの件については,本研究費によって刊行する「人文科学におけるテキスト・データベース白書」に沖田が寄稿した.国内の状況は樋口,星野,塚本,荻野によって西洋学・東洋学両面にわたる研究が進行すると同時に全国的な状況が把握された.統一的なシステムの開発については,当初の予想を超えて,種々のコード形態を機械的に転換することによって,データベース専用のコード・システムを設定しないですむという方向に進んでいる.OCR(光学文字読み取り機)の利用は,千葉大学に特別研究費によって, 1月25日にカーツワイル4000が納入された結果,当初の予想を遥かに上回る成果をえた.同機の利用形態として単にテキスト・データの作成だけではなく,経済統計の入力,新聞記事からの現代用語シソーラス作成,外国語教材の検査・作成などにも大きな威力を発揮することが判明した.事実上はほぼ連日ワークショプが開催されている状況となり,哲学関係のテキストのデータ化が大量に進行した.それによっていままで不可能であったテキスト間の比較が可能になり,データベース作成の戦略的指針が得られる見込みがでてきた.検索方法の研究も格段の進歩を見せ,大型計算機によってOCP(オックスフォード・コンコーダンス・プログラム)を走らせ,パソコンでは手作りのいくつかの優れたソフトの普及をはかるという基本方針が浮かび上がってきている.海外テキスト・データの開発状況については,久保内,沖田によって英米圏の状況が把握され,ドイツについては主要研究機関に手紙でとい合わせて状況を把握した.海外から輸入できるデータが存在することを知らない研究者がおおいので,特にこの件については,本研究費によって刊行する「人文科学におけるテキスト・データベース白書」に沖田が寄稿した.国内の状況は樋口,星野,塚本,荻野によって西洋学・東洋学両面にわたる研究が進行すると同時に全国的な状況が把握された.統一的なシステムの開発については,当初の予想を超えて,種々のコード形態を機械的に転換することによって,データベース専用のコード・システムを設定しないですむという方向に進んでいる.OCR(光学文字読み取り機)の利用は,千葉大学に特別研究費によって, 1月25日にカーツワイル4000が納入された結果,当初の予想を遥かに上回る成果をえた.同機の利用形態として単にテキスト・データの作成だけではなく,経済統計の入力,新聞記事からの現代用語シソーラス作成,外国語教材の検査・作成などにも大きな威力を発揮することが判明した.事実上はほぼ連日ワークショプが開催されている状況となり,哲学関係のテキストのデータ化が大量に進行した.それによっていままで不可能であったテキスト間の比較が可能になり,データベース作成の戦略的指針が得られる見込みがでてきた.検索方法の研究も格段の進歩を見せ,大型計算機によってOCP(オックスフォード・コンコーダンス・プログラム)を走らせ,パソコンでは手作りのいくつかの優れたソフトの普及をはかるという基本方針が浮かび上がってきている.
グラフ信号処理における高速デノイジングの基盤構築

画像撮像デバイスなどの発展に伴い、これまで広く普及した2次元画像からより一般化された多次元多チャンネル画像・点群・グラフといった多様なデータ構造の活用が進んでいる。それに併せて、多様なデータ構造に対する画像処理アルゴリズムの拡張や効率化が強く望まれる。本研究では画像・点群・グラフに対してデノイジングや特徴抽出を実現するフィルタの高度化を目指している。当該年度は、主に理論と実装の両面からフィルタの基礎部分の性能改善に注力した。計算量がフィルタの窓長に非依存な非線形フィルタである「定数時間バイラテラルフィルタ」を主な議論の対象として、既存の行列分解の方法論に新たに特異値分解やモンテカルロ法などを取り入れた方法を提案した。特異値分解による手法は、理論的なアプローチによって必要な畳み込み回数を従来法の半分に削減しており、かつどのようなノイズモデルに対しても適用可能な点が長所である。モンテカルロ法による手法も、理論によってこれまでの1/4のランダム試行回数で従来法と同等の性能を達成した。また「定数時間」アルゴリズム以外にも、GPUの計算機構と相性がよいボリュームデータにも適用可能な高速バイラテラルフィルタも提案し、従来法より近似精度を維持しつつ10100倍の高速化を達成した。こういった理論だけでなく実装面からも検討した。近年のCPUの計算機構に着目したフィルタ実装の効率化も検討を重ねており、最新の成果では200[fps]を優に超える処理速度を実現している。具体的な成果として、ジャーナルレター1件、国際会議論文7件、国内会議論文1件を挙げた。レターと国際会議論文はいずれも信号処理分野で世界的に最も権威あるトップ論文誌・フラグシップ会議に採択されたほか、米Dayton大学との国際共同研究の成果も含まれており、国内外から高い評価を得ていると考えている。当該年度の成果は計9件(ジャーナルレター1件、国際会議発表7件、国内発表1件)であった。特にレターは信号処理分野で最も権威ある論文誌に採択されており、国際会議発表のうち4件は画像信号処理分野の世界的なフラグシップ会議に採択されているなど、世界的にも十分高く評価された成果であると考えている。またこれらのうち2件は国際共同研究の成果でもあり、今後のさらなる発展も期待できる。このように着実な成果を上げていることからも進捗はおおむね順調と言える。引き続き、理論と実装の両面からフィルタ性能の改善に取り組む。当該年度期間中に論文等の具体的成果につながっていない未完成のアルゴリズムもいくつかあり、これらについては早急に成果が上がるよう引き続き研究を進める。より一般化されたデータ構造である点群やグラフデータへの進展には、まだまだ多くの理論拡張が必要である。例えば上記の「定数時間フィルタ」の実現は、「二次元配列の要素アクセスが定数時間で可能である」という事実に立脚するが、これが点群やグラフデータでは通常成り立たないため、より計算オーダーの劣るアルゴリズム(例えば対数時間でのフィルタ)の調査検討が必要である。またこれまでは理論上扱いやすいガウス性ノイズを主な議論対象としたが、実データでは様々な確率分布に従うノイズが付加されるため、このような点での理論拡張も重要である。またこういった基礎的な研究成果を基にした応用についても議論を増やす必要がある。しかるべき方法論が確立でき次第、SLAM等の実データを用いた性能検証を視野に入れて研究を進める予定である。当該年度での他の研究者との議論から新たに加わった論点として、神経生理学の観点からの定数時間フィルタの高い有用性がある。神経生理学では脳の神経系をガウスフィルタやガボールフィルタによってモデル化するが、このシミュレーションの際に定数時間フィルタが非常に有用であることがわかった。したがって、神経生理学で広く用いられる運動エネルギーモデル・視差エネルギーモデル・時空間モデリングといったモデルに対するフィルタ処理の応用も視野に入れながら、処理速度と近似精度の両立を実現する高度なフィルタ計算法を確立したい。上記の課題を検討する際に生じた問題については、信号処理・コンピュータビジョン分野の国内外の研究者との議論を通じて、早期に解決することを目指す。

具体的な成果として、ジャーナルレター1件、国際会議論文7件、国内会議論文1件を挙げた。レターと国際会議論文はいずれも信号処理分野で世界的に最も権威あるトップ論文誌・フラグシップ会議に採択されたほか、米Dayton大学との国際共同研究の成果も含まれており、国内外から高い評価を得ていると考えている。当該年度の成果は計9件(ジャーナルレター1件、国際会議発表7件、国内発表1件)であった。特にレターは信号処理分野で最も権威ある論文誌に採択されており、国際会議発表のうち4件は画像信号処理分野の世界的なフラグシップ会議に採択されているなど、世界的にも十分高く評価された成果であると考えている。またこれらのうち2件は国際共同研究の成果でもあり、今後のさらなる発展も期待できる。このように着実な成果を上げていることからも進捗はおおむね順調と言える。引き続き、理論と実装の両面からフィルタ性能の改善に取り組む。当該年度期間中に論文等の具体的成果につながっていない未完成のアルゴリズムもいくつかあり、これらについては早急に成果が上がるよう引き続き研究を進める。より一般化されたデータ構造である点群やグラフデータへの進展には、まだまだ多くの理論拡張が必要である。例えば上記の「定数時間フィルタ」の実現は、「二次元配列の要素アクセスが定数時間で可能である」という事実に立脚するが、これが点群やグラフデータでは通常成り立たないため、より計算オーダーの劣るアルゴリズム(例えば対数時間でのフィルタ)の調査検討が必要である。またこれまでは理論上扱いやすいガウス性ノイズを主な議論対象としたが、実データでは様々な確率分布に従うノイズが付加されるため、このような点での理論拡張も重要である。またこういった基礎的な研究成果を基にした応用についても議論を増やす必要がある。しかるべき方法論が確立でき次第、SLAM等の実データを用いた性能検証を視野に入れて研究を進める予定である。当該年度での他の研究者との議論から新たに加わった論点として、神経生理学の観点からの定数時間フィルタの高い有用性がある。神経生理学では脳の神経系をガウスフィルタやガボールフィルタによってモデル化するが、このシミュレーションの際に定数時間フィルタが非常に有用であることがわかった。したがって、神経生理学で広く用いられる運動エネルギーモデル・視差エネルギーモデル・時空間モデリングといったモデルに対するフィルタ処理の応用も視野に入れながら、処理速度と近似精度の両立を実現する高度なフィルタ計算法を確立したい。上記の課題を検討する際に生じた問題については、信号処理・コンピュータビジョン分野の国内外の研究者との議論を通じて、早期に解決することを目指す。
多次元時系列データマイニングのためのクラスタリング手法とその並列化

データクラスタリングのためには最近傍のクラスタ探索(最近傍探索)のために高次元ベクトル間の距離計算を多くの回数行う必要があり、大規模な問題に適用する場合にはその計算負荷が大きな課題となる。本研究では平成15年度に、近年のパーソナルコンピュータ(PC)用描画ハードウェア(GPU)の急速な発展に着目し、一般的なGPUを並列プロセッサとして利用すること(GPGPU)で高速な最近傍探索を実現した。さらに、平成16年度はその研究成果を応用して、GPUとCPUとの協調によりデータクラスタリングを高速に行う手法を開発した。この手法は最近傍探索距離の有する2種類の並列性を効果的に利用可能であり、その成果は国際会議において最優秀論文賞を受賞するなど学術的に非常に高く評価された。また、データクラスタリングに適用可能な競合学習をPCクラスタで効果的に並列実行する手法を提案し、その成果が国際学術論文誌に掲載された。データマイニングの重要な要素である可視化についても引き続き検討し、北海道大学-東北大学間のスーパーSINETによる接続実験により、可視化サーバを対話的に遠隔利用できることを実証実験した。物理的に遠隔地にある演算サーバを利用してクラスタリング処理やその後のボリュームレンダリング等の可視化処理を行い、データマイニングに利用可能であることが実証された。その成果は学術論文誌に掲載予定である。Chinrunguengらの手法は、部分歪みエントロピを用いてクラスタの最適性を評価することにより平均歪みを最小化する。しかし、適切なクラスタを形成するまでに多数回の繰返し計算が必要であり、時系列データの時間変化に対して迅速に追従できない可能性がある。本研究では、部分歪みエントロピに基づいて適切にクラスタを再配置する手法を新たに提案し、動画像の適応ベクトル量子化に適用することよって追従速度と歪み最小化性能との両立を実現できることを確認した。高次元ベクトルデータを各クラスタのいずれかに分類する処理は、ベクトル量子化による符号化処理と同等である。この符号化処理のためには高次元ベクトル間の距離計算を非常に多くの回数行う必要があり、大規模な問題に適用する場合にはその計算負荷が大きな課題となる。特に時系列データを実時間処理する場合、特殊で高価な並列計算ハードウェアが必要不可欠であった。そこで、本研究では近年のパーソナルコンピュータ用描画ハードウェア(Graphics Processing Unit ; GPU)の急速な発展に着目し、一般的なGPUを並列プロセッサとして効果的に利用することで、特昧な専用ハードウェアを用いることなく従来よりも高速に符号化処理を行うベクトル量子化符号化器を実現した。ユークリッド距離で定義される類似度に基づいた高次元ベクトルデータのクラスタリングは、ベクトル量子化における符号帳設計と同等である。この場合、平均歪みが最小となるように符号語(クラスタ中心)を配置することが望まれる。Chinrunguengらの手法(Optimal adaptive k-means algorithm,1995)は、等歪み原理に基づいて平均歪みの小さい符号帳を設計でき、しかも非定常な時系列データに適用可能である点で優れている。彼らの手法では、部分歪みエントロピを用いて符号帳の最適性が常に評価されている。クラスタ数の増加に比例してエントロピ計算に要する計算量が増大するため、クラスタ数の多い大規模な問題に適用するためにはエントロピ再計算のための時間が問題となる。本研究では、以前計算されたエントロピを再利用することで、エントロピを完全に再計算する必要がないことを明らかにした。符号帳の最適性に追従するようにエントロピを更新するための計算コストは、クラスタ数によらず一定となった。データマイニングの重要な要素である可視化についても検討した。北海道大学の可視化サーバと東北大学の演算サーバおよび利用者端末との間をスーパーSINET経由で接続し、東北大学から北海道大学の可視化サーバを対話的に遠隔利用できることを実証実験した。物理的に遠隔地にある演算サーバを利用してクラスタリング処理やその後の可視化処理を行い、データマイニングに利用可能であることが実証された。

しかし、適切なクラスタを形成するまでに多数回の繰返し計算が必要であり、時系列データの時間変化に対して迅速に追従できない可能性がある。本研究では、部分歪みエントロピに基づいて適切にクラスタを再配置する手法を新たに提案し、動画像の適応ベクトル量子化に適用することよって追従速度と歪み最小化性能との両立を実現できることを確認した。
医療通訳者介在の診療場面における通訳の正確性と患者アウトカムとの関連

日本語で意思疎通が難しい外国人患者に安心・安全な医療サービスを提供するためには、言葉の障害を解消することが最優先課題である。2020東京オリンピック決定以降、外国人患者の受入体制整備・医療通訳体制構築の必要性が高まっている。そこで本研究では外国人患者受入れ拠点病院における医療通訳者介在の診療場面を録音調査して、医療通訳者の通訳の正確性と患者アウトカムとの関連を分析する。学術的特色は、医療通訳者の有用性と役割を、通訳の正確性の側面からだけではなく、外国人患者・医療者・通訳者の3者間コミュニケーションの相互作用の側面を含めて患者アウトカムとの関連からディスカッションし新たな知見を得ることである。
人工ウイルス型ナノキャリアの開発と疾患に応答した薬物放出機能の構築

本研究ではウイルスをモデルとするのが新しいドラッグキャリアを開発している。我々が着目したのは、病原性の観点からウイルスそのものではなく、それと非常によく似た構造体を形成するsmall heat shock protein(Mj285)である。このタンパク質は分子量16.5KDaのタンパク質24個が自己組織化することにより、内孔を有する球状構造体を形成している。厳格な立体構造と、隣接するタンパク質との強固な疎水性相互作用のために、このナノ構造体は非常に安定である。また構造体の内孔は疎水性のアミノ酸残基が配向しており、抗癌剤を含む多くの疎水性薬物を内包することが可能である。そこで本研究では、このナノ構造体をドラッグキャリアとして利用し、その内孔に抗癌剤を固定化した新しい薬物送達システムを開発する。今回は上記のナノカプセルの細胞への軽質転換の機序と酸性オルガネラでの薬物放出挙動について報告する。腫瘍化に伴う遺伝子レベル、あるいは分子レベルでの変化が解き明かされることによって新しい治療戦略が開発されてきた。特にがん遺伝子産物に関する知見や細胞内シグナル、血管新生、そして転移機構などに関する近年の著しい進展は、従来にないコンセプトに基づく化学的あるいは生物学的に治療法を可能にしている。しかしながら、これら新規薬物の治療効果を最大限に引き出すためには、同時に病変部位への薬物輸送システム(ドラッグデリバリーシステム, DDS)の開発が必要不可欠である。標的細胞への的確な薬物輸送は、副作用の低減と投与量の減少を通じてこれまでの薬物治療に大きな改善をもたらすであろう。本研究ではタンパク質ベースのナノDDSキャリアの設計と発現を行った。このタンパク質は自己組織化により24量体となり、直径約12nmの球状構造体を構成する。本年度はナノカプセルの外郭にヒト肝癌細胞への高い親和性が報告されているSP94ペプチドを組み込んだ。あらかじめペプチド合成し、そのN末端あるいはC末端をPEGリンカーを介してカプセルにコンジュゲートした。動的光散乱法(DLS)によって評価したところ、このSP94修飾ナノカプセルは2030nmのナノ構造体であった。さらにそれらの細胞特異性を評価した結果、期待通り、ヒト肝癌細胞特異的に形質転換されることがわかった。興味深いことに、C末端よりもN末端を使ってカプセル表面に固定化した方がより効果的に形質転換されたことから、コンジュゲートの際のペプチド末端の配向が影響することがわかった。そこで本研究ではタンパク質ベースのナノDDSキャリアの設計と発現を行った。われわれはこのタンパク質を天然のナノカプセルとして捉え、これを遺伝子工学的に改変することで、肝細胞のターゲティングを行った。ヒトB型肝炎ウイルス(HBV)由来のPreS1ペプチドは肝細胞表面のレセプターと結合し、肝細胞への侵入の重要な基点となっている。本年度はこのPreS1ペプチドをナノカプセル表面に呈示した肝特異的ナノカプセルを設計した。PCRにより、PreS領域の21-47aaのアミノ酸配列をカプセルのC末端に遺伝子レベルで組み込み、大腸菌で発現させたところ、このPreS1ナノカプセルはその大部分が可溶性タンパク質として発現した。クロマトグラフィーで精製し、その物性を動的光散乱法(DLS)評価したところ、野生型ナノカプセルの粒径が12.7 nmであったのに対し、PreS1ナノカプセルのそれは14.7nmであった。またこれらのナノカプセルの細胞特性を評価したところ、PreS1ナノカプセルはHepG2やHuh-7等の肝由来細胞に高い親和性を示した。薬物輸送のためのキャリア開発の第一段階である標的化を実施し、ほぼ当初の目標通りの成果が得られた。カプセル内部への抗癌剤の内包条件、細胞内においてカプセルを崩壊させる仕組みについても基礎検討を実施している。

さらに癌部周辺での低酸素状態に応答する仕組みや、ユビキチンシグナルに対応した薬物放出システムを計画中であり、当初の研究期間内に達成できる見込みである。現在はin vitroでの評価にとどまっているが、今後、PreS1ペプチドをより長鎖のものへ変更し、さらにN末端のミリストイル化等を実施することでより親和性の高いナノカプセルを設計・発現する予定である。このミリストイル化については、酵母に由来するN-ミリストイルトランスフェラーゼ(NMT)を新たにクローニングし、大腸菌を使ったT7発現システムにおいて、ナノカプセルとの共発現を実施する予定である。また細胞内での薬物放出機序についても、研究を推進する予定である。当初の予定通り、消耗品の購入と成果発表の経費として使用する予定である。上記の研究計画を円滑に実施するため、N-ミリストイルトランスフェラーゼ遺伝子の購入や遺伝子クローニング、発現、精製に関係する消耗品(各種酵素、培地、イオン交換カラム、各種緩衝剤、ディスポーザブル器具等)の購入に充当する計画である。また研究成果の発表および最新の研究情報収集のため学会への参加も予定している。
実験的脊髄損傷における神経栄養因子の内因性発現

(目的)ラット脊髄損傷モデルにおける神経栄養因子の内因性発現の時間的空間的な変化を検討し、その役割について考察する事を目的として研究を行った。(方法)(1)雄性ウィスター系ラット8週齢を全身麻酔下に第8胸椎椎弓切除し、重錘圧迫法にて30グラム5分間の圧迫を加えて脊髄不全損傷モデルとした。(2)損傷後6時間、24時間、3日、1週、2週、4週で全身麻酔下に損傷部およびその頭尾側の脊髄を摘出し、AGPC法にてTotal RNAを抽出した。(3)競合的RT-PCR法にて脳由来神経栄養因子(BDNF)、およびNeurotrophin-3(NT-3)それぞれのmRNAを半定量し、その変化を検討した。(4)上記と同様の損傷後時間経過にて、潅流固定の後パラフィン切片を作製した。(5)BDNFおよびNT-3それぞれに特異的なcRNAプローブを作製し、in situ hybridization(ISH)を施行した。(6)ISH陽性細胞の種類を同定するため、隣接切片で細胞マーカーの免疫染色を施行した。(結果)競合的RT-PCR法ではBDNF mRNAは損傷中心付近において損傷後6時間より増加し、24時間でピークとなり、その後漸減したが、2週の時点でも正常脊髄に比してその発現量は多かった。一方NT-3mRNAは損傷部尾側において損傷後3日より増加し、2週でピークとなり、4週でもその発現量は維持されていた。ISHでは、BDNF mRNA、NT-3 mRNAともにニューロンおよび白質のグリア細胞に陽性シグナルを認めた。隣接切片における細胞マーカーの免疫染色で、白質のISH陽性細胞は、アストロサイトおよびオリゴデンドロサイトであることが示された。(考察)BDNFは損傷に反応して早期より発現上昇がみられ、脊髄の保護に働いていることが示唆される。さらに損傷後2週の時点でもグリア細胞における発現が維持されていたことは、脊髄の修復反応にも何らか関与している可能性を思わせる所見である。一方NT-3は急性期では発現上昇ははっきりせず、損傷後2週でピークとなっていた。しかも損傷中心よりも尾側においてその変化が著明だった。NT-3が急性期における脊髄保護よりはその後に続く修復反応に深く関与していることを示唆する所見と考えられる。またどちらの因子も白質のオリゴデンドロサイトに発現がみられ、索路の修復あるいは髄鞘化に関与している可能性が示唆された。硬膜外圧迫による脊髄不全損傷モデルにおいて、コントロール、損傷後24時間、3日、1週、2週、4週、6週、8週で脊髄損傷部およびその頭尾側それぞれ12mmずつ摘出し、AGPC法にてtotal RNAを抽出した。逆転写反応の後、neurotrophin-3(NT-3)に特異的なプライマーを用い、PCR法にて20サイクルの増幅を行った。このさい同一のプライマーを競合するように調製したDNAを一緒に反応させ競合的PCR法として、NT-3 mRNAを定量した。

また同様の損傷後時間経過で4%パラホルムアルデヒドにて灌流固定し、脊髄を摘出、横断面パラフィン切片を作成した。ラットNT-3 cDNAよりジゴキシゲニンラベルcRNAプローブを作成し、in situ hybridizationを行った。また連続切片にて細胞マーカー(astrocyte:GFAP,oligodendrocyte:CC-1,microglia:tomato lectin)の免疫染色を行い、細胞の種類を同定した。競合的PCR法による定量の結果、損傷部ではNT-3 mRNAは損傷後増加傾向を示し、2週後にはコントロールの約2倍とピークを迎え、その後漸減傾向を示した。損傷後2週、4週ではコントロールに比し有意差をもって増加していた。尾側においても同様の変動がみられたが、頭側では有意な増加はみられなかった。in situ hybridization法ではNT-3 mRNAは灰白質の神経細胞のみならず、白質の小型の細胞にも発現していた。連続切片の免疫染色では、これらはGFAPまたはCC-1陽性であり、astropcyteまたはoligodendrocyteであると考えられた。NT-3は脊髄損傷後急性期を過ぎてから神経細胞・グリア細胞において発現が増加しており、神経修復との関わりが示唆された。(目的)ラット脊髄損傷モデルにおける神経栄養因子の内因性発現の時間的空間的な変化を検討し、その役割について考察する事を目的として研究を行った。(方法)(1)雄性ウィスター系ラット8週齢を全身麻酔下に第8胸椎椎弓切除し、重錘圧迫法にて30グラム5分間の圧迫を加えて脊髄不全損傷モデルとした。(2)損傷後6時間、24時間、3日、1週、2週、4週で全身麻酔下に損傷部およびその頭尾側の脊髄を摘出し、AGPC法にてTotal RNAを抽出した。(3)競合的RT-PCR法にて脳由来神経栄養因子(BINF)およびNeurotrophin-3(NT-3)それぞれのmRNAを半定量し、その変化を検討した。(4)上記と同様の損傷後時間経過にて、潅流固定の後パラフィン切片を作製した。(5)BDNFおよびNT-3それぞれに特異的なcRNAプローブな作製し、in situ hybridization(ISH)を施行した。(6)ISH陽性細胞の種類を同定するため、隣接切片で細胞マーカーの免疫染色を施行した。(結果)競合的RT-PCR法ではBDNF mRNAは損傷中心付近において損傷後6時間より増加し、24時間でピークとなり、その後漸減したが、2週の時点でも正常脊髄に比してその発現量は多かった。一方NT-3mRNAは損傷部尾側において損傷後3日より増加し、2週でピークとなり、4週でもその発現量は維持されていた。ISHでは、BDNF mRNA、NT-3 mRNAともにニューロンおよび白質のグリア細胞に陽性シグナルを認めた。隣接切片における細胞マーカーの免疫染色で、白質のISH陽性細胞は、アストロサイトおよびオリゴデンドロサイトであることが示された。(考察)BDNFは損傷に反応して早期より発現上昇がみられ、脊髄の保護に働いていることが示唆される。
阪神大震災の文明論的意義-都市神戸における「近代の終焉」の実証

2001年7月1日、震災後6年半を経た夏、本研究の定点調査の対象地であった神戸市長田区鷹取東地区は、被災地で最も早く復興区画整理事業の完工記念式典を挙行した。多くの困難を乗り越えてきた地元住民の喜びはひとしおのものがあった。それでも、復興を果たせないままに取り残された空き地が点々と見られ、また、住宅や営業の再建を達成した住民の前途はなお借金返済、営業不振で多難な状態である。本研究の最終年度にあたり、研究課題である「阪神大震災の文明論的意義-都市神戸に置ける「近代の終焉」の実証」を達成するための総合的考察を行なった。その要点は以下のようである。1震災被害の実態は、社会的貧困の集積されているインナーシティに集中した。2各種の現代的都市災害が発生したが、発生時刻が未明であったことによって最低限に抑えられた。3神戸市の都市経営は典型的な発展を示していたが、それによって防災対策が後回しにされてきたことは否定できない事実であった。そして、復興の方策においても都市経営的な態度を続け、多くの問題を引き起こしている。そういう意味で、近代化の先頭を走ってきた都市神戸はまさに「近代の終焉」を体現している。4市民も防災への備えを忘れ大きな苦難を経験したが、困難のなかに復興に取り組んできた。ボランティア、NPO、NGOの活動の展開は、そこから生み出された新しい活動である。5現代の日本の大都市は一つの「リスク社会」を形成しており、地震の活動期を迎えている今日、新たな文明論的課題を提示している。1劇甚被災地の神戸市長田区鷹取東地区の復興状況について、平成10年2月に行ったアンケート調査とインタビュー調査を集計/分析した。二つの焦点である住宅の復興見通しは、推計・53%であり、被災地における住宅復興の難しさを示している。それゆえ、住宅復興を完了した事例と断念した事例を考察することによってプラス要因とマイナス要因を抽出しながら、どのような要因関連のなかで住宅再建が進行しているかを見た。2この地区は復興区画整理事業が施行されでおり、被災地の事業地域のうちでは最も早い進行状況(仮換地指定95%)にある。その事業展開の経過と今後の課題を参与観察によって研究している。3また、被災後の復興まちづくりを担って来た「鷹取東復興まちづくり協議会」が活動を衰退させてくる一方、解体状況にあった自治会が再建され活動を再開し始めた。そのことによって、今後のまちづくりをどちらの主導権で、どのようにやっていくのか、「まちづくり協議会」の活動過程での対立もここに持ち込まれ複雑な様相を示している。4神戸市は多くの外国人を含んでいるが、北野天満宮を中心として諸宗教、諸民族が合同して平和を祈る「北野国際祭」が発展しているが、国際港湾都市としての神戸の歴史を考察しながら、震災後の地域社会の新しい展開を追っている。5被災地では震災犠牲者を追悼する記念碑がさまざまな地域に建てられている。これがどのような経過で建てられたのか、また、今後どのような意味をもっていくのかを調査研究し始めた。6徳田剛、伊藤亜都子、大原径子(いずれも神戸大学文化学研究科院生)を協力者として調査の報告を行った(関西社会学会49回大会、ならびに11.参照)今年度の研究は主に2つのテーマについて行われた。一つは、震災直後よりパネル・サーベイを行ってきた神戸市長田区鷹取東地区の5年目の復興状況を調査研究するテーマである。復興土地区画整理事業として行われたこの地区のまちづくり復興は、仮換地指定率が100%に達し、被災地の事業地区のなかで最も早い進展を示している。しかし、そこに到達するまでの経緯は困難に満ちたものであり、その問題点を総括し、復興土地区画整理事業がいかにあるべきかの提案を行うことは重要な課題であった。

それを行ったのが論文「復興『まち壊し』土地区画整理事業は今回で終わりに」である。また、これを考察するにあたって、この地区の被災住民の生活と住宅の復興状況を詳細に把握する必要があり、これを行ったのが研究協力者徳田剛「被災住民の生活再建は進んでいるか」である。このテーマの研究から、この国と地方自治体の災害復興対策の水準がきわめて低いものであり、今後、阪神大震災におけるこれらの教訓を生かして根本的な検討を行わなければならないことが、指摘される。二つは、震災後、基本的復旧を終えた段階で、震災の記憶を遺族、被災者、市民がどのように保持していくか、また、その意味を考察するテーマである。研究協力者今井信雄の論文「さまざまな『震災モニュメント』が意味するもの」はそれを明らかにする一歩をしるした成果である。関東大震災とは非常に異なった社会的文化状況のなかで、各地に建立された100を越えるモニュメントの特質を分類的に考察したものである。1激甚被災地の神戸市長田区鷹取東地区の復興事業が終盤を迎え、この6年間のまちづくり協議会の活動経過と問題点について会長に総括的なインタビューを行った。また、会長のライフヒストリーの聞き取りを行い、困難な役職を遂行し得た背景を考察した。そこからは、「下町」に生きる小実業家の前進的な生き方が明らかとなり、その成功が震災後のまちづくりへの献身的な貢献を支える物質的、精神的、社会的基盤となったことが明らかとなった。2県外避難者の実状について、研究協力者柴田和子氏らとインタビュー調査を行い、生活再建の問題状況を分析した。そこからは、県外の親族を頼って避難し、当初としては有利な条件を得た者が、その後の復興過程で行政施策から落ちこぼれ苦難の状況に陥ることが明らかになった。3復興公営住宅の住民の生活状況について、研究協力者伊藤亜都子氏らと調査を進めている。4震災ボランティアがその後どのような活動を継続、発展し、変化を遂げているかを研究協力者西山志保氏と調査を進めている。そして、NPO,NGO、市民活動への展開の文明論的意義を考察している。5被災した神戸という都市がどのような歴史的展開を明治初頭より遂げてきたのかを、都市生態学的な視角を入れながら考察している。神戸が、国際港湾都市として明治以降歩んできた歴史に特殊性があり、そのことが地震による被災のあり方にも影響を与えていることを検証している。また、神戸の特殊性のみに焦点を当てるのではなく、現代都市が一般的に持つ大災害に対する脆弱性の問題を文明論的に考察している。2001年7月1日、震災後6年半を経た夏、本研究の定点調査の対象地であった神戸市長田区鷹取東地区は、被災地で最も早く復興区画整理事業の完工記念式典を挙行した。多くの困難を乗り越えてきた地元住民の喜びはひとしおのものがあった。それでも、復興を果たせないままに取り残された空き地が点々と見られ、また、住宅や営業の再建を達成した住民の前途はなお借金返済、営業不振で多難な状態である。本研究の最終年度にあたり、研究課題である「阪神大震災の文明論的意義-都市神戸に置ける「近代の終焉」の実証」を達成するための総合的考察を行なった。その要点は以下のようである。1震災被害の実態は、社会的貧困の集積されているインナーシティに集中した。2各種の現代的都市
八頂点模型における弱い普遍性と双有理幾何学

本研究では、二次元可解格子模型の(二点)相関関数の解析で発見された代数曲線の構造を検証する。八頂点模型の厳密解を出発点とし、モンテカルロ法による相関関数の計算を行った。ポッツ模型は相転移点上で六頂点模型と等価になることが知られているが、その高温相において、八頂点模型と同一の代数曲線の構造が確認された。結果、この代数曲線の構造は、(可解で有る無しに関わらず)広い範囲の格子模型に現れる、非常に普遍的なものであることがわかった。代数曲線は、C_4v、C_6v等の点群対称性に対応した種数1特異曲線になり、代数幾何における双有理同値の概念と、臨界現象における(弱い)普遍性の概念の密接な関係が指摘された。八頂点模型の転送行列固有値の数値計算を行う予定であったが、ポッツ模型の相関関数をモンテカルロ法で解析する計算が、より有効であることがわかり、先ずこれを実行した;この点は、連携研究者である首都大東京の大塚博巳氏との議論による。Q状態ポッツ模型は、Q=2がイジング模型に対応する他、相転移点直上で六頂点模型と等価になることが証明されている。シミュレーションに関しても効率の良いアルゴリズムが確立されており、このアルゴリズムを利用して、ポッツ模型の相関関数をモンテカルロ法で評価した。相関関数の長距離における漸近形を、高精度で評価しなければならない困難があり、状況に応じて、東北大サイバーサイエンスセンターを利用した。結果、(1)高温相において、相関関数の長距離での漸近形を高精度で評価することに成功;(2)Q=2(イジング模型)の厳密解を再現するとともに、Q=1,3,4の相関関数は、これからずれること;(3)ずれは、Qの変化に応じて一定の傾向があり、(4)Q=1,2,3,4の漸近形は、全て、普遍的代数曲線で極めてよくフィットできることが示された。今回の研究は、転送行列計算を一つの基礎としており、転送行列法の対象外であるQ=1(ボンドパーコレーション)についても、普遍的代数曲線が得られたことは、議論の適用範囲がより広いものであることを予想させる。また、Q>2については、裏格子変換を経て、転移点以下の低温相における平衡形の決定もできたことになる;ポッツ模型の平衡形に関しては、厳密に導出されたイジング模型の場合と非常に似通ったものになることは知られていたが、ずれの存在が示されただけでなく、それが定量評価できたことは、これまでにない全く新しい成果となる。Q=4の対数補正項の存在、ポッツ模型における臨界指数の計算等、これまでに知られた結果の確認にも一定の成果が得られたことを付け加えたい。本研究における最初の目標は、可解格子模型の相関関数、相関長、平衡形の計算で発見された普遍的代数曲線の構造が、解けない模型についても適用できることを示すことであった。(1)第一の成果として、(相関関数を動径方向に計算するのではなく、)ある適当な距離で固定した円形領域についてモンテカルロ法で解析する方法を提案、この新しい方法で非常に高精度で相関長を方位依存性含めて決定することに成功した。主に対称とした模型はポッツ模型であり、状態数Q>4の一次転移点直上は八頂点模型の特別な場合(六頂点模型)と等価になり、普遍的代数曲線の構造が厳密計算で示されていた。平成25年度の結果では、正方格子上のポッツ模型高温相において、(i)相関関数を高精度で解析することに成功、(ii)相関関数は種数1の代数曲線で極めて良くフィットできること、(iii)状態数Qの変化に対応して曲線の変形があり、変形は曲線パラメータ1つで定量評価できることがわかった。平成26年度の結果として、三角格子上のポッツ模型について、(i), (ii)の点は正方格子模型の場合と同様であるが、(iii')状態数Qが変化しても、曲線の形は変わらない(温度を取り直せば相関長は方位依存性含めて重なってしまう)ことが確認された。以上の解析結果より、(2)普遍的代数曲線の構造が解けない模型についても適用できることが示せたことになる。(3)全般に代数曲線は、SN関数でパラメトライズされる特異曲線になり、代数幾何の基本概念である双有理同値の概念が、格子模型の臨界現象の解析(特に繰り込み群の方法)に有効であることが指摘できる。(4)また、(iii')については格子の点群対称性より予言される特徴であり、可解模型の原理とも関係することが予想される;

この点について、更なる解析が進行中である。数理物理・物性基礎Q状態ポッツ模型について、Q=2(イジング模型)の場合とQ>4の一次転移点直上では、相関関数が簡単な代数曲線で表示されることが、これまでにおこなわれた厳密計算でわかっている。25年度に得られた結果は、この代数曲線が可解模型の枠を越え、二次元格子模型一般に現れるものであることを強く示唆するものであり、特に、予想以上の高精度でこの結論を得ることができた点を強調したい。交付申請書の段階では、正方格子等、4回対称性を持つ格子を前提とした計画であったが、ポッツ模型のシミュレーションは、三角格子等、6回対称の系にも適用できる利点があり、予備計算の段階ではあるが、(6回対称の系についても)当初計画した以上の成果が得られる見込みである。一方、八頂点模型の転送行列固有値の解析はやや遅れており、これからの(26年度の)研究計画となる。ただ、ポッツ模型と八頂点模型は相互に関係があり、25年度に得られた結果が有力な手がかりとなる:八頂点模型の転送行列固有値の関数形が、ほぼ特定できることになる。この点をふまえて解析を行えば、十分期間内に計画を完了できるものと考える。以上を総合して、おおむね計画通りに研究は進展していると判断する。平成25年度に得られた結果を順次発表するとともに、引き続きポッツ模型のシミュレーションを行い、これをふまえて八頂点模型の転送行列固有値の解析を行う。相関関数の漸近評価をシミュレーションする場合、レアな事象を数多くサンプリングしなければならない困難があった。ポッツ模型に関しては、効率の良いアルゴリズムが確立されており、加えて、現在の(スーパー)コンピュータの性能であれば、高精度で結果を得ることが十分可能であることがわかった。結果、ポッツ模型のシミュレーションは、より直接的に、普遍的代数曲線の存在を明らかにする非常に有効な手法となり、先ず、これを実行する。(25年度に引き続き)26年度は、三角格子上のポッツ模型について同様のシミュレーションを行う。三角格子上のポッツ模型の解析にも、全く同じアルゴリズムが適用でき、予備計算の段階ではあるが、普遍的代数曲線の存在を示唆する結果が既に得られている。八頂点模型に同じ効率的なアルゴリズムを適用することはできないが、ポッツ模型の結果をふまえて、転送行列の数値対角化を行う計算が有効な方法となる;ポッツ模型とイジング模型、六頂点模型との関係を考慮すれば、(イジング模型、六頂点模型の一般化である)八頂点模型の転送行列固有値の決定に有力な手がかりとなる。ポッツ模型の相関関数が普遍的代数曲線で表示されることから、八頂点模型の転送行列固有値が、全般にSN関数で表示できることが示唆できる。正方格子のRow方向と対角方向に転送行列固有値の数値計算を行い、温度変化を含めてうまくSN関数でフィットできれば、八頂点模型の臨界指数における弱い普遍性の構造と、普遍的代数曲線の密接な関係が示せたことになる。普遍的代数曲線は特異曲線になるが、その代数構造に着目すれば、代数幾何学の基本概念である双有理同値の概念と弱い普遍性の対応が示唆できる。購入予定のデスクトップコンピュータ(Apple Mac Pro: 3.7GHzクアッドコア;2013年12月発売)の25年度内購入が間に合わなかったため、相当の費用を同機種購入費用として次年度に繰り越した。25年度に購入予定であった(Apple Mac Pro: 3.7GHzクアッドコア)を購入し、他は、交付申請書の計画通り使用する。
血液フッ素の各種定量法の比較とその存在様式の検討-AlF分子吸光法を中心として-

有機質中微量フッ素(F)の測定は、その分離法,測定精度などの点で問題点が多いが、各研究者が独自個別の方法を実施しており、測定値の相互関係などが確立していない。さらに近年血清中FはtotalFおよびionizableFに分けて測定されるようになり、試料の前処理の必要もなく、高感度で血清中totalFを測定できるというAlF分子吸光法は多くの期待を集めている。しかし、AlF法はフレームレス原子吸光装置を使用し、かなり高度な分析技術を要する測定でもある。本研究ではこのAlF法の実用性とその限界について追究するための基礎的研究検討を行って以下の結果を得た。1.操作条件の検討;測定感度上昇および良好な測定の再現性(日間変動を小さくする)のためには、灰化温度および時間,原子化温度を至適条件にすすことは当然であるが、試料注入方法,Al溶液の組成(Al濃度および増感剤Ba,Sr,Niなどの選択および割合),検体の性状に合わせたトリトン濃度およびAl溶液の選択などが必要であることが判った。これらの至適条件を選択した結果、島津670型原子吸光装置による下検出限界は1%吸収値が0.05ngとなり、文献値0.04ngとかなり近似した値となった。牛血清試料についての再現性は、Al溶液にNiおよびSr又はBaを加えるとグラファイトチューブの寿命も長くなり、比較的良好な結果が得られた。2.NaF飲用ラット血漿のF測定;F飲用のラット(Control,F50ppmF100ppm群)の血漿中FをFイオン電極(IE)でionizableFを、totalFはAlF法と低温灰化-ガスクロマトグラフ(GC)法で測定し両者を比較した。GC-AlF法の相関は、0.964となり高い相関が認められた。この結果もAlF法の実用性の証明の一つではあるが、AlF法は使用する原子吸光装置について、独自の測定条件検討が必須であることも本研究を通じて認められ、簡易な日常分析法としては更に検討が必要であることが判った。
加齢黄斑変性における網膜色素上皮のエピジェネティックな制御と正常化

加齢黄斑変性(AMD)では脈絡膜新生血管を伴う組織線維化が予後不良因子となっている。しかし、この線維化を標的とした治療は未だ存在しない。近年、線維性疾患の進展にepigenetic調節機構の破綻が示唆され、様々な臓器でヒストン脱アセチル(HDAC)阻害による線維化阻害効果が報告されている。我々が所持する新規HDAC阻害剤(OBP801)は、線維化のみならずCNVや瘢痕化まで抑制する可能性が網羅的遺伝子解析により示唆された。そこで、in vivoでの薬理効果を検証したところ、当該薬により線維組織形成及び、CNVの減少が認められた。この結果は、OBP801のAMD治療薬としての有効性を示唆する。加齢黄斑変性(AMD)は増加中であり今なお視力予後不良な疾患である。予後を左右する要因として脈絡膜新生血管(CNV)を伴う網膜組織周囲の線維性変化が挙げられるが、網膜組織の線維化抑制治療は存在しない。AMD病態の進展は多因子であるが、近年epigeneticな調節機構の破綻が示唆されている。線維化抑制治療は他の網膜疾患(増殖糖尿病網膜症、増殖性硝子体網膜症)にも適応できる可能性がありそれらの新たな治療概念の創出のために研究を行った。RPEの相転移においてどのようなepigeneticな調節機構の破綻を認めるか検証を行った。RPEの線維化in vitroモデルとしてARPE-19を使用し、線維化誘導剤としてTGFβ2(30ng/ml)、TNFα(10ng/ml)を用いて線維化誘導を行った。次に各条件でのHDAC(ヒストン脱アセチル化酵素),HAT(ヒストンアセチル化酵素)活性への影響を調べるためにHDAC活性/HAT活性キットを用いて検討を行ったところ、HDAC活性に対しては有意な変化は認められなかったが、HAT活性においてTGFβ2、TNFα、TGFβ2+TNFαの条件下で有意な低下が認められた。さらにHDAC、HATのアイソフォーム別の発現を調べたところ、HATの代表的なアイソフォームであるCREBBP、GCN5の発現においてTGFβ2、TNFα、TGFβ2+TNFαの条件下で有意な低下とそれらの相乗効果も認められた。HDACのアイソフォームであるHDAC1の発現においてTGFβ2+TNFαの条件下で有意な低下が認められた。以上の結果を踏まえ、今後はRPEにおいて各種HDAC阻害剤のHDAC/HAT活性や細胞骨格への影響を検証することで得られた結果の裏付けを行い、また新規HDAC阻害薬であるOBP-801を用いたin vivoモデルでの検証を行う予定である。in vitroでの検証をRPE細胞株を用いて行っていることにより、安定した細胞の供給が行われている。また本研究は新たな実験系、評価系を必要とするのがともに現時点では確立できているため。加齢黄斑変性(AMD)は今なお視力予後不良な疾患である。予後要因として脈絡膜新生血管(CNV)を伴う網膜組織周囲の線維性変化が挙げられるが、網膜組織の線維化抑制治療は存在しない。近年、線維性疾患の進展にepigeneticな調節機構の破綻が示唆されており、様々な臓器においてHDAC(histone deacetylase)阻害剤による線維化阻害効果が報告されている。しかし、既存のHDAC阻害剤(SAHA,TSA)は、炎症組織におけるTGFβ+TNFαでの線維化に対しては効果が弱い。我々は、新規HDAC阻害剤「OBP801」がこの病態に対しても著効を示すことを見出し、線維化抑制を標的とした新規AMD治療薬開発の端緒とした。我々が行ったOBP801の網羅的遺伝子発現解析結果から、この化合物が線維化のみならずCNV、さらには瘢痕化まで抑制する可能性が示唆された。そこで、本年度において、レーザー誘致CNVモデルマウス実験系を用い、in vivoでのOBP801の線維化および、CNV抑制効果の検証をおこなった。レーザー照射後14日マウスから脈絡膜flat-mountを作製し、αSMA, Collagen I等の免疫染色により線維化組織を検出した。その結果、OBP801未処置群ではレーザー痕周辺にαSMA, Collagen Iの強いシグナルが見られたが、OBP801処置群ではそのシグナルが明瞭に減少していた。また、照射後30日マウスから網膜flat-mountを作製し、IsolectinB4により血管を染色し、CNVの有無を判別した。その結果、OBP801未処置群では脈絡膜側にCNVの形成が見られたが、OBP801処置群ではCNV形成が認められなかった。このin vivoにおける線維化およびCNV抑制効果の実証によりOBP801のAMD治療薬としての開発が大きく前進した。29年度では実験的

AMDマウスを用いた研究が予定されており、その評価系の確立に時間を要することが予想されるが、概ね順調に進展しており、後半の研究計画通りに進めていく予定である。眼科予定していた研究が円滑に進み、購入予定の抗体を購入する必要がなくなったため。29年度では新たな評価系を立ち上げるため,28年度での余剰金はその際の試薬購入に充てる予定である。当初申請していた29年度の直接経費は計画通り物品購入、旅費に充てる予定である。
バレル野と味覚野における領野特異的機能発現に関与する局所回路

ラット人脳皮質バレル野薄切標本において、隣接するカラムの:つの第III層(L)錐体細胞(PC)から、あるいは、同一カラム内のLIII-PC及びLV-PCからホールセル同時記録を行ない、Bicucullinc (Bic)及びAPV存在下でLIIIにペアドパルス微小刺激(200ミリ秒間隔)を与え、第一/第二EPSCを誘発した。第二EPSCはシナプス前GABA_B受容体(GABA_BR)活性化によるシナプス前抑制(GABA_B-Prc-1)の結果、その振幅が小さくなるPPDを示した。同一カラム内のLIII-PC及びLV-PCの同時記録では、両細胞において同程度のPPDが認められたが、隣接するカラムに存在する二つのLIII-PCからの同時記録では、刺激を与えたカラムの細胞においてのみPPI)が認められ、GABA_BRを活性化する抑制系がカラムに沿って垂直方向に広がっていることが示唆された。隣接するカラムに存在する二つのLIII-PCでは、第一EPSC間に正の相関が見られたが、GABA_B-Pre-1により抑制された第二EPSC間の相関係数は負となった。一方、同一カラム内LIII-PC及びLV-PCでは、第二EPSCの相関係数は第一EPSCに比べ小さい正の値を示した。以上のことから、カラムに沿って垂直に広がるGABA_B-Pre-1系が興奮性入力のカラム間脱同期化に関与する可能性が示された。この可能性を検証するため光学的膜電位測定を行なった。Bic+APV存在下でLIIIにペアド刺激を与えると、LII/IIIにおける興奮強度や水平的な伝播範囲のPPDが観察され、刺激したカラム(HC)に隣接するカラム(AC)ではPPDがより顕著であった。これは、GABA_BRの働きにより、第二刺激時のHC-AC間の興奮同期性が第一刺激時よりも低下した結果生じたものと考えられた。それらのPPDはGABA_BR拮抗薬の投与により消失し、LII/IIIに興奮がみられたカラムのLVにおける興奮性が顕著に上昇した。以上のことから、隣接カラム問及び同一カラム内の顆粒上下層間の脱同期化に、GABA_B-Prc-1が関与することが明らかになった。大脳皮質感覚野バレル領野及び島皮質における機能カラム間の同期化及び脱同期化にGABA_A抑制系が如何に関与するかを明らかにするため、膜電位感受性色素を負荷したラットおよびマウス大脳皮質薄切標本において光学的膜電位測定を行ない、カラム内やカラム間での活動の同期化を指標にGABA_A抑制系の機能を解析した。また、野生型マウス(WT-M)に加え、GABA_A受容体の膜発現に関与するPRIP-1/2分子をノックアウトしたマウス(DKO-M)を用い実験を行なった。IV層刺激によって生じた興奮は、II/III層へと伝播し、そこで水平方向へと広がり隣接カラムへ及んだが、これに対して島皮質では、IV層からII/III層及びV/VI層へと垂直に両方向へ広がり、カラム状の興奮パタンを示した。bicuculline(BIC)或いはpicrotoxin存在下では、第IV層に電気刺激を与えると、バレル野では、興奮がII/III層に垂直伝播した後、隣接カラムに波及する速い水平伝播が見られた。一方、島皮質では、IV層に引き起こされた興奮は、上下両方向へ伝播するカラム様パタンを示し、味覚野においても機能カラムが存在することが示唆された。また、こうした興奮伝播パタンのこれらの領野間での差異は、BICの投与により、さらに顕著になった。DKO-Mのバレル野では、野生型に比べて、II/III層での水平方向の興奮伝播の範囲が限局的で、その時間経過も速かった。このことは、DKO-Mでは側方抑制が強力であることを示唆している。実際、BICI投与により、水平方向の去興奮伝播の範囲は野生型と同程度或いはそれ以上にまで拡大した。このBICによる水平方向の興奮伝播範囲の拡大は、WT-Mでは、NMDA拮抗薬で部分的に阻害することができたが、DKO-Mでは、NMDA拮抗薬は無効であった。こうした所見から、DKOマウスでは、GABA_A受容体の性質のみなちず、そのことによりNMDA受容体の発現も影響を受けている可能性が考えられた。隣接するカラムに存在する二つのLIII-

PCでは、第一EPSC間に正の相関が見られたが、GABA_B-Pre-1により抑制された第二EPSC間の相関係数は負となった。一方、同一カラム内LIII-PC及びLV-PCでは、第二EPSCの相関係数は第一EPSCに比べ小さい正の値を示した。以上のことから、カラムに沿って垂直に広がるGABA_B-Pre-1系が興奮性入力のカラム間脱同期化に関与する可能性が示された。この可能性を検証するため光学的膜電位測定を行なった。Bic+APV存在下でLIIIにペアド刺激を与えると、LII/IIIにおける興奮強度や水平的な伝播範囲のPPDが観察され、刺激したカラム(HC)に隣接するカラム(AC)ではPPDがより顕著であった。これは、GABA_BRの働きにより、第二刺激時のHC-AC間の興奮同期性が第一刺激時よりも低下した結果生じたものと考えられた。それらのPPDはGABA_BR拮抗薬の投与により消失し、LII/IIIに興奮がみられたカラムのLVにおける興奮性が顕著に上昇した。以上のことから、隣接カラム問及び同一カラム内の顆粒上下層間の脱同期化に、GABA_B-Prc-1が関与することが明らかになった。