hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
社会保障制度や社会環境の変化が健康や就業に与える因果効果のミクロ計量経済分析

平成30年度は,研究計画で示した四つの研究課題のうち,「医療費の自己負担率低下に伴う所得効果と代替効果の推定」に取り組んだ。四つ掲げた研究課題のうちの一つをほぼ完成させることができたため。平成31年(令和元年)度は,研究計画に挙げた残りの研究課題の下地を作ることが中心になる。すなわち,分析に使用する個票データを厚生労働省や文部科学省に申請し,データの到着後にはそれらの丁寧なクリーニングを行っていく。同時に,各課題の先行研究や最近の研究動向などの情報収集も行い,質の高い研究となるように努力する。本補助金の申請後に現職への異動が決まったため,今年度は現務校(宮城県仙台市)と前務校(愛知県名古屋市)の双方で研究および教育活動を行うことになった。そのため,学会参加など最近の研究成果に触れる機会や情報収集を行う場に参加することができなかったり,前務校と現務校の会計システムの違いの把握などのために,計画通りに資金を使用することができなかった。次年度には,この負担は軽減される見込みであるため,今年度の残額分も含めて計画的な使用ができるものと思われる。
ヒトｉＰＳ細胞由来器官原基を誘導する人工細胞外基質の化学・物理的特性の定量解明

本研究の目的は「均質」な肝臓原基(臓器の種)を作成する基盤原理を解明することである。しかし、細胞原料として用いられる中途分化細胞には未熟な細胞が含まれており、原料としての不均一性が問題となっていた。そこで申請者はポリフェノールが分化細胞の接着性は維持したまま、特異的に未分化細胞の接着性を低下することを見出した。通常のフローサイトメーターに比べ、非常に短時間(<30分)で臨床応用レベルの超膨大量の細胞選別を行えることから、今後の再生医療産業で均質な細胞原料を担保する極めて有効な細胞選別戦略の礎となると期待される。さらに申請者はこうした“未分化細胞特異的"な相互作用が行われる原因として、未分化細胞が“コレステロールが豊富"という“膜物性指紋"を有していることを見出した(Stem Cell Reports 2018).このようなポリフェノールの膜特異的な反応があることに着目できたのも、2016・2017年度と続けてきた埼玉大学・理工学研究科・吉川洋史教授との研究が大きく貢献している。申請者はポリフェノールが作用する最初の反応場は細胞膜であることから,柔軟な細胞膜をモデル化して物性変化を定量評価すると,膜をポリフェノールの一種である緑茶カテキンが60倍劇的に硬化させていることを見出した(Phys. Chem. Chem. Phys. 2017,バイオマテリアル2017および生物物理学2017).また、こうしたポリフェノールの細胞膜特異的な相互作用が細胞接着まで制御していることも見出している(In Vitro Cell Dev Biol Anim2016及びMolecules 2016,日本バイオマテリアル学会誌2017,化学とマイクロ・ナノシステム学会誌2017)。以上により本研究の目的である「均質」な肝臓原基(臓器の種)を作成する原理の解明が達成されたと考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ニューラルネットワークによる家畜飼養管理支援システムの開発

ニューラルネットワークを援用した家畜飼養管理支援システム構築のための基礎的知見を得ることを目的として,従来から畜産技術者の専門的知識に基づいて予測が行われている肥育豚の仕上り日令に対し,成長予測因子のパターンベクトルをもとに3層のBpニューラルネットワークによる予測を試みる一方、線形重回帰モデルによる予測結果と比較検討を行った。研究の端緒として,系統,性,生時体重,満8週令までの摂取可消化エネルギーおよび畜舎の舎内平均気温など7つの予測因子を選択してニューラルネットワークおよび線形重回帰モデルによる成長予測シュミレーションを行った結果1)線形重回帰モデルによる予測は実際の仕上り日令より全体としてやや遅く見積もられるのに対し,ニューラルネットワークモデルによる予測は予測精度=2.5日を中心に予測の偏りはさほど認められなかった。2)おおむね5万回以上の学習をニューラルネットに課すことにより,予測精度=7.5,=12.5および=17.5日にいおいて線形重回帰モデルによる見掛けの予測正答率を210%程度上回る結果が得られた。3)中間ユニット数をおおむね5個以上に設定することにより,各予測精度において異なるものの線形重回帰モデルによる見掛けの予測正答率を111%程度上回る結果が得られ,肥育豚の仕上がり日令予測における線形重回帰モデルに対するニューラルネットワークモデルの優位性が認められた。人口知能技術の中で学習能力および推論・判断能力が高いとされるニューラルネットワークを援用し,十分精度の高い予測を可能とするとともに,得られた予測結果に基づき生育を制御し最適生産を実現する家畜飼養管理支援システムの開発の端緒として,年間を通じて誕生した約620頭の肥育豚の系統,性別,生時体重および当該豚の生体重が約100kg(仕上り体重)に達するまでの週毎の体重の推移,同じく時系列の摂取可消化エネルギーおよび飼育環境データ(舎内気温)といった生育データを収録した。肥育豚の出荷時期の見積や豚房の入替えなどの指標の一つとして重要な仕上り日令の予測(成長予測)を満8週令の時点で行うこととする一方,本研究に先立って準備的に実施した肥育豚の成長予測シミュレーションの結果を解析し,系統,性,生時体重,満8週令体重,満3週令から8週令までの体重の増分,満8週令までに摂取した飼料の累積可消化エネルギーおよび満4週令から8週令まで過ごした豚舎の舎内平均気温等を成長予測因子として選定した。さらに,先の約620頭の肥育豚の生育データよりこれらの成長予測因子を各個体毎に抽出した。また,成長予測ニューラルネットの中間層数,中間ユニット数等に依存するネットアーキテクチヤの最終決定を目的として,先に各個体毎に抽出した成長予測因子に基づく成長予測シミュレーションを準備的に行った。次年度には,当初の研究計画に記載し本年度に実施できなかった項目も交え,研究を発展させる予定である。人工知能技術の中で学習能力および推論・判断能力が高いとされるニューラルネットワークを援用し,十分精度の高い予測を可能とするとともに,得られた予測結果に基づき生育を制御し最適生産を実現する家畜飼養管理支援システムの開発の端緒として,年間を通じて誕生した約620頭の肥育豚の系統,性別,生時体重および当該豚の生体重が約100kg(仕上り体重)に達するまでの週毎の体重の推移,同じく時系列の摂取可消化エネルギーおよび飼育環境データ(舎内気温)といった生育データをもとに、生長予測ニューラルネットによる肥育豚の仕上がり日齢予測シミュレーションを行った。また,線形重回帰モデルによる予測も合わせて行った。H7年度に生育データを収集した肥育豚の内、約400頭について生育条件と仕上り時(生体重100kgの時点)の肉質(枝肉重量、背脂肪厚、ロース面積、屈折率、格付けなど)に関するデータを収集した。一方,新しい生長予測技術として,遅延付きフィードバックループを構成することにより時系列データの自己回帰予測が可能となる多層ニューラルネットの開発を試行的に行うとともに,同モデルによる生長予測シミュレーションを準備的に行った。

ニューラルネットワークを援用した家畜飼養管理支援システム構築のための基礎的知見を得ることを目的として,従来から畜産技術者の専門的知識に基づいて予測が行われている肥育豚の仕上り日令に対し,成長予測因子パターンベクトルをもとに3層のBPニューラルネットワークによる予測を試みる一方,線形重回帰モデルによる予測結果と比較検討を行った。研究の端緒として,系統,性,生時体重,満8週令までの摂取可消化エネルギーおよび畜舎の舎内平均気温など7つの予測因子を選択してニューラルネットワークおよび線形重回帰モデルによる成長予測シミュレーションを行った結果,1)線形重回帰モデルによる予測は実際の仕上り日令より全体としてやや遅く見積もられるのに対し,ニューラルネットワークモデルによる予測は予測精度±2.5日を中心に予測の偏りはさほど認められなかった。2)おおむね5万回以上の学習をニューラルネットに課すことにより,予測精度±7.5,±12.5および±17.5日において線形重回帰モデルによる見掛けの予測正答率を210%程度上回る結果が得られた。3)中間ユニット数をおおむね5個以上に設定することにより,各予測精度において異なるものの線形重回帰モデルによる見掛けの予測正答率を111%程度上回る結果が得られ,肥育豚の仕上り日令予測における線形重回帰モデルに対するニューラルネットワークモデルの優位性が認められた。
時間分解原子運動量分光の開発による化学反応ダイナミクスの可視化

本研究の目的は、光化学反応途中における分子内原子核の運動量分布の変化、すなわち過渡状態分子振動波動関数が運動量空間において時間発展する様をスナップショット的に観察する新規分光手法を開発・確立することである。この目的のために、原子運動量分光を、過渡不安定状態をも対象とする手法へと展開を図り、化学反応を追跡するのに必要な時間分解能(1 ps)ならびに原子運動量分光に必要なエネルギー分解能(約0.5 eV)の両者の要件を満たす時間分解原子運動量分光装置を試作する。本年度は、昨年度までに立ち上げた超高感度マルチチャンネル型原子運動量分光装置の時間分解計測化を試みた。具体的には、フェムト秒レーザーを励起源とするフォトカソード型パルス電子銃を、本分光装置に特化した形に開発し、予備実験を開始した。その結果、フェムト秒レーザーを二次元検出器側から電子エネルギー分析器の中を通してフォトカソードに照射するという、本分光特有の実験配置のため、レーザーによる予期せぬ大量のノイズが発生してしまい、装置の電圧条件を大幅に変更せざるを得なくなった。電子検出のタイミングやアナライザーのスリット幅の調整、および減速レンズ電圧の最適化など試行錯誤を経て、予備実験開始当初は約9 eVという劣悪なエネルギー分解能を、1.5 eVにまで大幅に改善することができ、目標とする0.5 eVまであと一歩のところまで来ている。一方で、二原子分子の実験データから分子内原子の運動量分布を抽出する手法を開発した。これにより、並進運動に起因したバンド位置の散乱方位角依存性および装置関数を考慮することで、分子内原子運動のコンプトンプロファイルを空間平均したものを実験的に決定できることを実証した。以上の研究実績は、本分光の時間分解計測化により反応中の分子内原子運動の可視化が実現可能であることを強く示唆する、大きな成果である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、光化学反応途中における孤立分子内原子核の運動量分布の変化、すなわち過渡状態振動波動関数が運動量空間において時間発展する様をスナップショット的に観察する新規分光手法を開発・確立することである。この目的のために、安定状態にある原子核の運動量分布を与える原子運動量分光を、過渡不安定状態をも対象とする手法へと展開を図り、化学反応を追跡するのに必要な時間分解能(1 ps)ならびに原子運動量分光に必要なエネルギー分解能(0.5 eV)の両者の要件を満たす時間分解原子運動量分光装置を試作する。これにより、内部変換や非断熱遷移などの電子状態変化に伴う原子核運動の変化や、プロトン移動、異性化、および解離などの反応ポテンシャル面上の核波束運動の変化を可視化し、単分子光化学反応の動的過程の解明に対して従来とは異なる視点から研究を行う新規運動量分光学の構築を目指す。本研究で開発する「時間分解原子運動量分光装置」は、(1)真空チェンバー、(2)大型排気ポンプ、(3)超音速パルス分子線源、(4)超短パルスポンプレーザー、(5)超短パルスプローブ電子銃、(6)全方位角型電子エネルギー分析器、および(7)信号処理回路の7つの設備からなる。これらのうち本年度は、(1)真空チェンバー、(2)大型排気ポンプ、(6)全方位角型電子エネルギー分析器、および(7)信号処理回路について、それらの整備および試作を概ね完了した。さらに、連続CW型分子線源および熱電子銃を試作し、安定基底状態にある分子に対して原子運動量分光を行うための準備を進めた。そして、準備した実験設備要素を組み合わせて原子運動量分光装置として立ち上げ、減速レンズ電圧など実験条件の最適化を行った。その後、装置の性能評価実験を行い、予備的結果ではあるが、所期の性能を達成することを確認した。本研究は、装置試作による新しい実験手法の開発が大きなウェイトを占めるため、4年の研究期間のうち3年間を費やして、安定基底状態の分子を対象とした原子運動量分光をシステムとして立ち上げる予定である。本年度は、試作を要する設備を整備する計画であったが、それらの一部については既存のものを利用するなどして効率化を図り、また装置の組み立てや立ち上げも首尾良く運んだ。その結果、連続型熱電子線を用いた形ではあるものの、原子運動量分光の予備実験を開始するまでに開発研究が進展した。これによって今後は、超短パルス電子銃の試作およびその性能の最適化に計画を前倒しして注力できるようになり、時間分解原子運動量分光の具現化へ向けて大きく前進した。この目的のために、安定状態にある原子核の運動量分布を与える原子運動量分光を、過渡不安定状態をも対象とする手法へと展開を図り、化学反応を追跡するのに必要な時間分解能(1 ps)ならびに原子運動量分光に必要なエネルギー分解能(約0.5 eV)の両者の要件を満たす時間分解原子運動量分光装置を試作する。本年度は、昨年度に引きつづき、時間分解原子運動量分光へと展開が可能な超高感度マルチチャンネル型原子運動量分光装置の立ち上げ、性能評価、および実験条件の最適化などを行った。

連続型電子銃(熱電子銃)を用いて基底状態のXe原子を対象とした実験を行い、約2 keVの散乱電子を1/20に減速することで、エネルギー分解能(0.6 eV)および観測可能範囲(約10 eV)の両者について所期の目標を達成した。そこで、開発した装置で得られるデータを既存の原子運動量分光装置のものと比較するため、基底状態のメタン分子を対象とした実験を行った。得られたスペクトルにはメタンを構成する水素原子および炭素原子の反跳エネルギーならびにドップラー広がりを反映したバンドを観測し、開発した装置が原子運動量分光に必要な所期の性能を有することを実証した。また、エネルギー分解能については既存装置[豪州・M. Vosら]にやや劣るものの、エネルギー分解能、入射電子線強度、および積算時間で規格化した信号計数率を3桁近くにまで大幅に向上させることに成功した。これは、入射電子線の超短パルス化に伴う大幅な強度低下を補うことが十分に可能な値であり、本装置を実験的基盤とした、化学反応中の原子運動の可視化へ向けた大きな成果である。本研究は、装置試作による新しい実験手法の開発が大きなウェイトを占めるため、4年の研究期間のうち3年間を費やして、安定基底状態の分子を対象としたピコ秒パルス電子線による原子運動量分光をシステムとして立ち上げる予定である。本年度は、試作を要する設備を整備しつつシステムとしての立ち上げを開始する計画であったが、昨年度に連続型熱電子銃を用いた原子運動量分光部が予定よりも早く完成したため、引きつづき原子運動量分光部の性能評価および実験条件の最適化などを行うことができた。その結果、エネルギー分解能や観測可能なエネルギー範囲、および信号計数率の大幅な改善などについて、装置の基礎的データを得ると共に時間分解化へ向けた確たる技術的基盤を築くことが出来た。こうした性能評価や最適化を前倒しして行えた一方で、当初予定していたパルス電子線を用いた実験を開始するには至っていないのが現状であり、これらを総合的に判断して本研究課題の進捗は、おおむね順調に進展しているといえる。本研究の目的は、光化学反応途中における孤立分子内原子核の運動量分布の変化、すなわち過渡状態振動波動関数が運動量空間において時間発展する様をスナップショット的に観察する新規分光手法を開発・確立することである。この目的のために、安定状態にある原子核の運動量分布を与える原子運動量分光を、過渡不安定状態をも対象とする手法へと展開を図り、化学反応を追跡するのに必要な時間分解能(1 ps)ならびに原子運動量分光に必要なエネルギー分解能(約0.5 eV)の両者の要件を満たす時間分解原子運動量分光装置を試作する。本年度は、昨年度に性能評価実験を完了した超高感度マルチチャンネル型原子運動量分光装置を用いて、安定状態における原子核運動の研究を系統的に行った。具体的には基底状態の希ガス(He, Ne, Ar, Kr, Xe)および二原子分子(H2, D2, N2, O2)を対象とした原子運動量分光実験を行い、スペクトル形状に対する分子の重心運動(並進運動)と内部運動(回転および振動運動)の寄与を明らかにすることを試みた。その結果、ヘリウム以外の希ガス原子については、並進運動の寄与は、現状の実験分解能(約0.6 eV)と比べて無視できるほど小さく、よって、キセノン原子のスペクトル形状を装置関数として利用できることが分かった。
フラーレン超伝導体の超伝導転移温度付近での熱的揺らぎに関するX線的研究

本研究は,アルカリドープフラーレン超伝導体のX線吸収微細構造分光法(XAFS)から見いだされた超伝導転移温度付近での熱的揺らぎの増加をX線単結晶構造解析によって定量的に評価することを主目的とした.さらに,ラマン散乱実験からこれを確認することを目指した.アルカリドープフラーレン超伝導体の単結晶の作成を,種々の条件下で行なったが,単結晶は作成できなかった.このため,X線単結晶構造解析は実行できなかったが,これに変わるものとして,粉末X線回折実験を10Kから常温までの温度領域で詳細に行った.得られた粉末X線回折スペクトルのリ-トベルト解析により,各原子のデバイ-ワーラー因子の超伝導転移に伴う変化を詳細に調べた.この研究は,超伝導を示す物質ばかりでなく,超伝導を示さないアルカリドープフラーレンについても行って,超伝導体ではデバイ-ワーラー因子が超伝導転移温度付近で増加するが,非超伝導体では変化しないとの結果を得た.また,アルカリ金属が占める位置に対応して,デバイ-ワーラー因子の温度依存性が変わることを定量的に明らかにした.また10Kから常温までの温度領域で,詳細なラマン散乱実験を行って,アルカリドープ超伝導体中のC_<60>分子の振動の温度依存性を調べた.この結果,C_<60>のsquashモードであるHg(1)モードの線幅の超伝導転移温度付近での増加,すなわち電子-フォノン相互作用の増加を見いだした.さらに,XAFSで,非超伝導体の熱的揺らぎの詳細な研究を行い,これまで超伝導体に対して得られた結果との比較検討を行った.本研究は,アルカリドープフラーレン超伝導体のX線吸収微細構造分光法(XAFS)から見いだされた超伝導転移温度付近での熱的揺らぎの増加をX線単結晶構造解析によって定量的に評価することを主目的とした.さらに,ラマン散乱実験からこれを確認することを目指した.アルカリドープフラーレン超伝導体の単結晶の作成を,種々の条件下で行なったが,単結晶は作成できなかった.このため,X線単結晶構造解析は実行できなかったが,これに変わるものとして,粉末X線回折実験を10Kから常温までの温度領域で詳細に行った.得られた粉末X線回折スペクトルのリ-トベルト解析により,各原子のデバイ-ワーラー因子の超伝導転移に伴う変化を詳細に調べた.この研究は,超伝導を示す物質ばかりでなく,超伝導を示さないアルカリドープフラーレンについても行って,超伝導体ではデバイ-ワーラー因子が超伝導転移温度付近で増加するが,非超伝導体では変化しないとの結果を得た.また,アルカリ金属が占める位置に対応して,デバイ-ワーラー因子の温度依存性が変わることを定量的に明らかにした.また10Kから常温までの温度領域で,詳細なラマン散乱実験を行って,アルカリドープ超伝導体中のC_<60>分子の振動の温度依存性を調べた.この結果,C_<60>のsquashモードであるHg(1)モードの線幅の超伝導転移温度付近での増加,すなわち電子-フォノン相互作用の増加を見いだした.さらに,XAFSで,非超伝導体の熱的揺らぎの詳細な研究を行い,これまで超伝導体に対して得られた結果との比較検討を行った.
補綴材料およびアパタイト表面への唾液タンパクの吸着を阻止するべきか

<研究方法>ヒドロキシアパタイトに対するレーザー照射の影響を界面化学的に明らかにするために照射前後のSEMおよびAFMによる表面の微細構造観察、ゼータ電位を測定することにした。被験材料には焼結アパタイトを使用し,耐水研磨紙(#180、#320、#600、#1200)で平面を仕上げ、アルミナ質研磨材(5μm、0.05μm)を用いてバフ研磨を行いプレート状に調整した。レーザーにはGaAlAs半導体ダイオードレーザーLD15(波長810nm、Dentek Laser Systems Production社製)を使用し、ヒドロキシアパタイトヘの照射は6.1 Watt 60 sec、0.0238J/m^2のエネルギー密度で行った。表面の微細構造はSEMおよびAFMにより観察した。SEMによる観察はAu-Pd蒸着後、加速電圧15kVにて1000倍で行い、AFMには観察測定環境を室温・大気中の条件下とした。ゼータ電位は平板状材料の表面電位が測定可能な電気泳動光散乱光度計(ELS-800^<TM>大塚電子社製)を用いた。<研究結果および考察>コントロール群とレーザー照射群のSEM像ではいずれも多数の研磨傷が観察され、差異はみとめられなかったが、AFMではコントロール群に比べレーザー照射群で研磨傷先端が丸くなっていた。ゼータ電位ではコントロール群で-8.0(±2.0、n=9)、,レーザー照射群で-8.4(±1.7、n=6)となり、差は認められなかった。CO_2レーザーをヒドロキシアパタイトに照射した場合、エネルギー密度0.080.32J/m^2で分解し、TCP[Ca_3(PO4)_2]が生成することが報告されており、今回のLD15照射条件のエネルギー密度が小さかったため、コントロール群とレーザー照射群のSEM像、ゼータ電位に差は認められなかったと考えられる。<研究目的>本研究はヒドロキシアパタイト表面に対する唾液タンパクと口腔内細菌の吸着、ヒドロキシアパタイト表面へのレーザー照射による唾液タンパクと口腔内細菌の吸着阻止効果を明らかにすることを目的としている。<研究計画・方法>本年度はヒドロキシアパタイト表面への唾液タンパクの吸着実験と除去実験に先立ち、ヒドロキシアパタイトに対するレーザー照射の影響を界面化学的に明らかにするために,照射後のゼータ電位を測定することにした。被験材料には焼結アパタイト(アパタイトペレット〓旭光学工業社製、25×40×2mm)を使用した。耐水研磨紙(#180、#320、#600、#1200)で平面を仕上げ、アルミナ質研磨材(5μm、0.05μm)を用いてバフ研磨を行いプレート状に調整した。15分間超音波洗浄し、ディシケーターに1週間保存してから実験に用いた。レーザー照射群とコントロール群を用意した。レーザーにはGaAlAs半導体ダイオードレーザーLD15(波長:810nm、Dentek Laser Systems Production社製)を使用し、ヒドロキシアパタイトへの照射は0.0238J/m^2のエネルギー密度で行った。ゼータ電位は平板状材料の表面電位が測定可能な電気泳動光散乱光度計(ELS-800〓大塚電子社製)を用いた。測定に際しては材料と相互作用をもたないモニター粒子として、ポリスチレンラテックス(粒径:520nm、大塚電子社製)をヒドロキシプロピルセルロース(HPC : MV=30×10^5、Scientific Polymer Products社製)でコーティングしたものを使用し、10mMNaClに懸濁させ測定した。<研究経過>今回使用したLD15ではレーザー照射群とコントロール群のゼータ電位に差は認められなかった。

CO_2レーザーをヒドロキシアパタイトに照射した場合、エネルギー密度0.080.32J/m^2で分解し、TCP[Ca_3(PO4)_2]が生成することが報告されており、今回のLD15照射条件のエネルギー密度が小さかったため、コントロール群とレーザー照射群のSEM像、ゼータ電位に差は認められなかったと考えられる。
省エネルギ-型高選択的オレフィン分離剤の開発

重要な化学原料であるエチレン,プロピレン,ブデン類などのオレフィンは,常に水素,窒素,ならびに種々の飽和炭化水素との混合ガスとして供給される。従って,混合ガスからオレフィン類を分離する方法の開発は重要である。本研究では,混合ガスから少ない消費エネルギ-でエチレン,プロピレン,ブテン類の各々を選択的に分離するための分類剤の開発を追究した。その結果,銅(I)イオンの周囲の化学環境を制御することにより,エチレンとプロピレンの混合ガスからエチレンのみを選択的に吸収する液状ならびに固体の分離剤を開発することに成功した。二級あるいは三級の窒素原子のみより構成されるジアミン,トリアミン,テトラミンと塩化銅(I)との均一メタノ-ル溶液は,25°C,1atmにおいて,迅速かつ可逆的にエチレン,プロピリンを吸収した。アミン配位子の窒素原子上の置換基がかさ高くなるにつれて,エチレン吸収の選択性(エチレンとプロピレンの吸収量の比)は著しく大きくなり,ペンタプロピルジエチレントリアミンの場合に最大値18に達した。さらに液相系で得られた結果を発展させて,窒素原子上にアルキル置換基を有するエチレンジアミンを導入したポリスチレン樹脂と塩化銅(I)から,エチレン/プロピレン混合ガスからエチレンを選択的に吸着する固体吸着剤を開発した。トリエチレンジアミン基を導入したポリスチレン樹脂を用いて調整した吸着剤において,13という高いエチレン吸着選択性を実現した。それに対し,窒素原子上にアルキル置換基を持たないエチレンジアミンを導入したポリスチレン樹脂より調整した吸着剤では,選択性は1.6にすぎない。すなわち,均一系の吸収液で見出したのと同様に,配位子をかさ高くして銅(I)イオンの周囲を,より込み合うように分子設計することにより,プロピレンよりも優先的にエチレンを吸着させることに成功した。
日本の島における「新しい観光」：持続可能な観光発展の検討

本研究の結果として,観光の発展が島にもたらす影響は一方的なものではなく,島の社会的,環境的条件が観光の発展と観光におけるイノベーションに複雑に絡んでいることを明らかにした。また,持続可能な観光発展を目指す中で島外の行政機関,観光産業や移住者と島内ステークホルダーの利害関係が重要な鍵を握っていることが見えた。持続可能性を評価するときに,各島の状況に合わせた指標を選び,「外部」と「内部」の関係も検討することが不可欠である。研究の論点や枠組みの検討:日本語、英語、ドイツ語の文献・資料を収集し、「島」という限られた空間における持続可能な観光、「新しい観光」と言われる観光形態と、観光分野におけるイノベーションに関連する研究の論点を整理した。文献から、観光発展による変化を計る基準や指標を検討する。26年度の事例地域としてしまなみ海道と屋久島を設定した。事例地域についての現地調査:事例地域としてエコツーリズムが盛んな屋久島(鹿児島県)について、26年3月に行った観光産業関連者の意識調査を分析した。その結果、エコツーリズムの概念について理解が異なっていること、観光発展について全体的に好意的に見られていること、ゴミや登山度の維持問題が意識されていることが確認した。27年3月に改めて行政、観光協会、住民団体に聞き取り調査を行い、現在、その分析を進めている。しまなみ海道沿いの島々(愛媛県・広島県)について、26年11月に一般観光者と自転車利用者を対象にアンケート調査を実施し、また、宿泊施設とグリーン・ツーリズムに関わる農家に聞き取り調査を行った。一般観光者については、訪れる人が景色を楽しむこと、訪れた土地の料理特産物を楽しむこと、家族や友人と楽しく過ごこと、リラックスすることを重視して旅をし、情報は知り合いや口コミで得ることが多い。しまなみ海道の主な魅力は景色と海であり、大三島では、大山祇神社が観光の中心となっている。大山祇神社については神社としての魅力、歴史的な面白さ、そしてパウアースポットとして認識されていることで観光者が引きつけられている。しまなみ海道については満足度、再訪問意識、伝えたい意識はともに高い。直島(香川県)とその周辺の島については、ボランティアがアート・ツーリズムの運営に担っている役割について行政とNPOに聞き取り調査を実施し、ボランティア・ツーリズトのアンケートも実施した。研究の論点や枠組みの検討:日本語、英語、ドイツ語の文献・資料を収集し、「島」という限られた空間における持続可能な観光、「新しい観光」と言われる観光形態と、観光分野におけるイノベーションに関連する研究の論点を引き続き整理した。27年度の事例地域として屋久島、宮島ととびしま海道(広島県)を設定した。事例地域についての現地調査:事例地域としてエコツーリズムが盛んな屋久島(鹿児島県)について27年度に観光者、観光事業者、そして住民に対するアンケート調査を実施し、現在、その分析を進めている。住民と観光事業者に対してはエコツーリズムの概念についての理解や観光発展についての考えを把握し、観光者の場合、動機や満足度について把握した。とびしま海道沿いの島々(広島県・呉市)について、27年11月に観光者を対象にアンケート調査を実施し、また、観光協会と海道の連携を図る組織に聞き取り調査を行った。先行研究(2006年の調査)と今回のアンケート結果を比較すると、呉市の観光イメージである「大和」「海軍」は依然として変化していないことがわかった。このことから、合併から10年たった今でも、「呉市」というブランドの中に「とびしま海道」を含む合併諸地域は意識されていないといえる。2月に、とびしま海道における自転車観光のポテンシャルを測るために外国人と日本人によるモニターツアーを実施した。走ったコースの魅力としては古い町並みが保存されていること、初心者でも走りやすいサイクリングコースであること、景色と自然が美しさ、料理の良さが挙げられた。また、具体的な問題点としては、英語の対応の不足、休憩する場所や商業施設の不足、レンタサイクルなど自転車の対応がないこと、交通アクセスが不便であることが挙げられた。3月に、宮島で自然観光への関心について観光者対象にアンケートを実施し、600人以上から回答を得た。予定していた文献調査と3カ所の現地調査が予定通りに実施できた。ただし、Webアンケートについては、項目作成に当たってさらに英文の文献を取り寄せ、他の調査事例を収集し、検討を進める必要があるため、28年度に実施することにした。研究の論点や枠組みの検討:日本語、英語、ドイツ語の文献・資料を収集し、「島」という限られた空間における持続可能な観光、「新しい観光」と言われる観光形態に関連する研究の論点を引き続き整理した。島に対する認識調査(全国):WEBアンケートによる認識調査を行った。全国を対象に男女、年齢層、居住年規模別にサンプルを選出し、1500人から回答を得た。調査項目は旅行とレジャー思考に関する項目、「島」に関する意識と訪問経験、全国の主な島についてそのイメージ、島への訪問予定や移住検討に関する問いから構成された。調査項目の設計は研究代表者が行い,調査の実施はインターネット調査を専門とする業者を利用した。しまなみ海道:博士課程前期の大学院生を中心に観光に関わる行政機関、観光産業関連者合計18箇所の聞き取り調査を行い、愛媛県側と広島県側の違いに注目した。また、島を繋ぐ観光地域連携の課題としては、(1)滞在型観光への転換(2)インバンド観光の誘致(3)地域住民との連携の強化(4)交通手段の充実という四つの課題を明らかにした。

小豆島:28年度に香川県で瀬戸内国際芸術祭が行われた。博士課程前期の大学院生を中心に開催中に参与観察調査を行った。その結果、芸術祭が開催される島において移住者が増え、観光産業に重要な役割を担っていることが明らかになった。そこで特に観光産業が発達している小豆島を対象に、観光協会、行政、そして移住者の聞き取り調査を行い、また、全島に渡って観光産業関連者にアンケート調査を実施した。以上の調査に加えて2014,2015年度の結果を踏まえ、島における観光の持続可能性を検討するための枠組みを提案した。本研究の結果として,観光の発展が島にもたらす影響は一方的なものではなく,島の社会的,環境的条件が観光の発展と観光におけるイノベーションに複雑に絡んでいることを明らかにした。また,持続可能な観光発展を目指す中で島外の行政機関,観光産業や移住者と島内ステークホルダーの利害関係が重要な鍵を握っていることが見えた。持続可能性を評価するときに,各島の状況に合わせた指標を選び,「外部」と「内部」の関係も検討することが不可欠である。予定していた文献調査と2カ所の現地調査が予定通りに実施できた。ただし、Webアンケートについては、項目作成に当たってさらに英文の文献を取り寄せ、他の調査事例を収集し、検討を進める必要があるため、27年度に実施することにした。ボランティア・ツーリズトに対する調査では、対象者を把握し、アンケート調査に協力していただくことが困難であったため、今後、追加調査が必要である。平成28年度の研究計画島に対する認識調査(全国):WEBアンケートによる認識調査を行う。全国で1000回答程度を目標とし、島への観光旅行実態を把握するとともに全国の主な島についてそのイメージ、観光地としての期待度、自然保護などの課題に関する知識の調査を行う。調査項目の設計はフンクが行い,調査の実施は外部委託する。日本の島における観光発展の影響についての調査(連続):収集した資料から土地利用、景観、町並み、産業構成、人口の変化についての結果をまとめ、データーベース化する。しまなみ海道:観光に関わる行政機関、観光産業関連者の聞き取り調査を行い、愛媛県側と広島県側の違いに注目する(生口島・大三島2回2泊)。直島・豊島:28年度に瀬戸内国際芸術祭が行われている。それに合わせ、ボランティア・ツーリズトと地域の関わりについて、地域の視点から調査する(直島、豊島、その他瀬戸内芸術祭に関連する島2回2泊)。人文地理学島に対する認識調査(全国):WEBアンケートによる認識調査を行う。住民と観光者の認識調査(連続):屋久島:
AP2/ERF型転写因子によるイソキノリンアルカロイド生合成系の発現制御

本年度は、グループIXサブファミリーに属するオウレンのAP2/ERF型転写因子群(以下、GIXE)の機能解析を行った。具体的には、GIXEがベルベリンの生合成に関わる酵素遺伝子の転写を誘導する活性を持つことを、生合成酵素遺伝子の上流の塩基配列(プロモーター領域)にレポーターを付加して転写の活性を測定することが可能なレポーターアッセイ系を用いて明らかにした。また、GIXEが細胞内のどこに局在しているかについて、GFPとの融合タンパク質を利用して解析し、その細胞内局在性を明らかにした。特に、GIXEが転写を誘導する活性を持つということは、ベルベリンの生合成酵素遺伝子プロモーター領域とのダイレクトな相互作用を示唆するものであり、実際、プロモーター領域中に存在する既知のAP2/ERF型転写因子の標的配列(GCC-box)に非常に近い配列に対して変異を導入すると、転写の誘導活性が減少することも確認した。これは、より直接的なGIXE転写因子とDNAとの相互作用を今後解析していく上で非常に重要な知見であると考えている。さらに、GIXEを過剰発現させたハナビシソウ培養細胞株、ならびにGIXEにSRDX配列(Hiratsu et al., 2003)と呼ばれるペプチド配列を付加し、恒常的に遺伝子の発現を抑制するキメラリプレッサーとして発現させたハナビシソウ培養細胞株を作出し、解析可能な状態にまで生育・維持させた。今後、これらの形質転換培養細胞におけるGIXEの発現、およびイソキノリンアルカロイド生合成酵素遺伝子群の発現解析やアルカロイドの生産性に関する分析を行う上で重要なリソースを確立できたと考えている。オウレンの培養細胞を利用した一過的発現系を用いることで、GIXE転写因子群のレポーターアッセイや細胞内局在性の解析を迅速に行うことができ、GIXE転写因子群のベルベリン生合成系への関与がより強く示唆された。また、一過的発現系における転写因子同士のネットワーク解析もある程度進めることができた。一方で、ハナビシソウの形質転換体作出については若手研究の助成を受ける前から準備を進めていたが、所属が変わった影響もあり、再度作出をやり直すことになった。幸い、1年で解析可能な状況までリカバリーができたので、研究の進捗状況への影響はそこまで大きくないと判断している。本年度の研究成果において、GIXE転写因子群がベルベリン生合成酵素遺伝子のプロモーター領域に結合し、下流の遺伝子の転写促進を行っている可能性が示唆された。これを踏まえ、GIXE転写因子群とDNAとの結合性を、EMSAやChIP assayにより解析していく。すでに大腸菌によるリコンビナントタンパク質の発現誘導条件の検討と、タンパク質の精製まで進んでおり、EMSAはすぐに着手可能である。また、ハナビシソウ形質転換体の解析については遺伝子導入の確認を行った後、各イソキノリンアルカロイド生合成酵素遺伝子群の発現解析やbHLHやWRKYといった他の転写因子遺伝子の発現解析を行う予定である。さらに、各種イソキノリンアルカロイドの生産性をUPLC-MSにより解析し、GIXE転写因子の発現によるアルカロイド生産性の向上が見られるかどうかを検討していく。これらの研究成果をまとめて論文発表を行うとともに、余裕があれば、ハナビシソウの内在のAP2/ERF型転写因子の解析についても進め、オウレンのGIXEとの比較も行っていく予定である。

幸い、1年で解析可能な状況までリカバリーができたので、研究の進捗状況への影響はそこまで大きくないと判断している。本年度の研究成果において、GIXE転写因子群がベルベリン生合成酵素遺伝子のプロモーター領域に結合し、下流の遺伝子の転写促進を行っている可能性が示唆された。これを踏まえ、GIXE転写因子群とDNAとの結合性を、EMSAやChIP assayにより解析していく。すでに大腸菌によるリコンビナントタンパク質の発現誘導条件の検討と、タンパク質の精製まで進んでおり、EMSAはすぐに着手可能である。また、ハナビシソウ形質転換体の解析については遺伝子導入の確認を行った後、各イソキノリンアルカロイド生合成酵素遺伝子群の発現解析やbHLHやWRKYといった他の転写因子遺伝子の発現解析を行う予定である。さらに、各種イソキノリンアルカロイドの生産性をUPLC-MSにより解析し、GIXE転写因子の発現によるアルカロイド生産性の向上が見られるかどうかを検討していく。これらの研究成果をまとめて論文発表を行うとともに、余裕があれば、ハナビシソウの内在のAP2/ERF型転写因子の解析についても進め、オウレンのGIXEとの比較も行っていく予定である。現所属の研究室には、レポーターアッセイ系の解析に必要な機械がないため、旧所属の研究室や業者から借りることでまかなう必要があった。将来的にも自身で使用する頻度が非常に高い機械なので購入を検討していたが、やや高額(120万円)なため、繰り越しが可能な基金制度の利点を最大限に生かして次年度に購入できないかどうか、消耗品などの支出を別の予算で補うなどの試行錯誤をしていたため、やや高額の次年度使用額が生じた。年度初めの予算額の見通しが不安定なため機器購入リストにも記載していなかったが、2019年度もある程度研究室の予算の見通しが立ったので、現在、機械の購入準備を進めており、これに繰越金のすべてを充てる予定である。
転写制御因子の転写活性化ドメインに結合する新規タンパク質の同定と機能解析

転写活性ドメインを持つ転写因子P53について、VP16との融合蛋白質を発現するコンストラクトを作成して哺乳動物細胞2ハイブリッド法(M2H)により、結合するGa14融合蛋白質をスクリーニングした。その結果、顕著なレポーター活性を示すものが2つ取れてきた。一つはmdm2であり、P53との相互作用は既に報告されている。もう一つは分子量17kDaの機能未知蛋白質であった。この蛋白質とP53をタグ付き蛋白質として細胞に発現させ、免疫沈降を試みたが相互作用証明はできなかった。我々は、迅速なin vitroプルダウンアッセイ法を開発したので、この方法を用いて実験を行ったが17kDa蛋白質とP53との相互作用は確認されなかった。そこで次にマウス転写因子を対象としてM2Hを用いてタンパク相互作用を系統的に調べた。対象cDNA数は約1,700個で、そのうち約14%がGa14融合タンパク質単独を用いたプレアッセイで転写活性化を示した。通常のタンパク質では2-3%であることを考慮すると非常に高い比率である。タンパク相互作用アッセイの結果、約4,000の相互作用を同定した。これは720の組み合わせに1個の相互作用が見つかったことになり、通常の頻度(数千に1個)と比較すると高い値を示した。2ハイブリッド法によって見出された相互作用には多くの擬陽性が含まれているので、上記のin vitro法を用いて相互作用の再現性を調べた。M2Hで陽性を示し、かつ既に個々の文献で既知となっている相互作用では90%以上が陽性と判定された。M2H陽性、かつ文献に報告が無い相互作用については、レポーター活性が6倍以上のとき陽性率は60数%の値を示した。得られたデータにはまだ擬陽性は含まれているものの、真の相互作用を濃縮することができた。転写活性ドメインがN末に存在することが分かっている転写制御因子P53について、VP16との融合蛋白質を発現するコンストラクトを作成して哺乳動物細胞2ハイブリッド法(M2H)により、結合するGal4融合蛋白質をスクリーニングした。もう一つは推定分子量17kDaの機能未知の蛋白質であった。まず、この蛋白質とP53をタグ付き蛋白質として細胞に発現させ、免疫沈降を試みた。両蛋白質ともタグ付き蛋白質としての発現は確認できたが、細胞レベルでの相互作用証明はできなかった。そこでin vitroでの相互作用を調べてみた。我々はこの目的のために、迅速にin vitroプルダウンができる手法を開発して論文報告した。この方法は特定のタグが付いた融合タンパク質を準備する必要が無く、サンプル調製から結果解析まで1日以内に終了することができる画期的手法である。実際に相互作用を調べてみると、コントロールのP53-ラージTでは明確な相互作用が認められたが、スクリーニングされた蛋白質とP53との相互作用は確認されなかった。M2Hの結果は再現性があるのに相互作用が確認されない結果となり、これ以上の解析を中止した。現在、転写活性化能を持つ転写制御因子遺伝子と転写関連遺伝子群との相互作用をM2Hにより網羅的に調べている。これらスクリーニングで得られる新規相互作用を対象にして次年度での解析を行う予定である。マウス転写因子および転写関連因子を対象としてタンパク質間相互作用を哺乳動物細胞2ハイブリッド法(M2H)を用いて系統的に調べた。

使用した対象cDNA数は約1,700個であり、そのうちの約14%がベイト単独(Gal4融合タンパク質)を用いたプレアッセイで転写活性化を示すことがわかった。通常のタンパク質では2-3%であることを考慮すると非常に高い比率である。タンパク質間相互作用アッセイの結果、約4,000の相互作用を同定した。これは720の組み合わせに1個の相互作用が見つかったことになり、通常の頻度〔数千に1個〕と比較すると高い値を示した。転写因子および転写関連因子を集めてアッセイを行ったため、見つかる相互作用が濃縮されていると考えられる。一般に、2ハイブリッド法によって見出された相互作用には多くの擬陽性が含まれていることが知られている。そこで、昨年度報告した超迅速in vitroアッセイシステムを用いて相互作用の再現性を調べた。文献でもM2Hでも陰性となった相互作用23ペアを陰性サンプルとして、in vitroアッセイで陰性シグナルの平均+2標準偏差を超えるものを陽性と判定した。M2Hで陽性を示し、かつ既に個々の文献で知られている相互作用についてこのアッセイを行ったところ90%以上が陽性と判定された。そこでM2H陽性、かつ文献に報告が無い相互作用について調べてみた。In vitroアッセイの陽性率はM2Hのルシフェラーゼレポーター活性の強さと比例関係にあり、レポーター活性が6倍以上のとき、in vitroアッセイ陽性率は60数%の値を示した。得られたデータにはまだ擬陽性は含まれているものの、真の相互作用を濃縮することができた。
網膜における一過性応答と持続性応答の生成メカニズム

■双極細胞からの2種類の出力経路は、異なる時間情報をシナプス後細胞へ伝達する本研究により、双極細胞のリボン無しシナプスからの出力は、一過性の自発性EPSCが主体であるシナプス後細胞よりも、持続性の自発性EPSCが主体であるシナプス後細胞において、より大きい割合で受け取られていることが示されている。本年度は、リボン無しシナプスからの出力を受け取るシナプス後細胞が、Mb1型双極細胞の脱分極に際して、遅れて生起する非同期的なEPSCを受け取ることを示した。Mb1型双極細胞に3.3Hzの周期的な連続刺激を与えたところ、リボンシナプスからの出力を主に受け取る細胞ではEPSCが十分に追従できたのに対し、リボン無しシナプスからの出力を主に受け取る細胞では十分に追従できなかった。したがって、Mb1型双極細胞からの出力は、リボンシナプスとリボン無しシナプスという2種類の伝達経路を有することによって、シナプス後細胞における多様な時間特性の抽出に寄与している可能性が示唆された。■双極細胞の出力は、相反抑制(局所抑制)と側抑制を駆動して効率的な信号伝達に寄与する双極細胞へフィードバック抑制を行う局所抑制と側抑制の生起条件を調べた結果、局所抑制の生起には強い光刺激が必要であるのに対し、側抑制の生起には、広範囲の光照射が必要だが、弱い光刺激でも十分に生起させられることが示された。得られたデータをもとに、局所抑制と側抑制を実装したMb1型双極細胞の2次元配列モデルを構築した結果、いずれの抑制も、多様な視覚入力に応じて異なる割合で活性化され、協働して双極細胞からの出力を抑制することが分かった。特に、側抑制は、双極細胞からの出力を減少させるとともに双極細胞群からの出力のノイズも減少させ、高い空間的な信号/ノイズ比を保持するのに役立っている可能性が示唆された。■EPSCの定量的解析いは電気シナプスを有するMb1型双極細胞を有いる必要があるキンギョ網膜において、電気シナプスをもたないMb1型双極細胞を脱分極刺激した結果、シナプス後細胞の一部でEPSCを記録することができたが、ホールセル記録法による細胞内分子の流出のためか、数回の刺激でEPSCは急速に減衰し、その時間経過の定量的解析は困難であった。そこで、電気シナプスが保たれたMb1型双極細胞に脱分極刺激を与えたところ、シナプス後細胞に生じたEPSCは、振幅が大きく、長時間記録における再現性も高かった。今後、電気シナプスが保たれたMb1型双極細胞に膜透過型EGTAを導入することで、一過性出力と持続性出力を受ける経路を調べる予定である。■シナプス後細胞には時間的特性の異なる入力を受けるサブタイプが存在するMb1型双極細胞のシナプス後細胞内に蛍光色素を注入し、可視化された細胞形態から分類を試みた結果、樹状突起を内網状層の2つの亜層に伸ばすものと、1つの亜層にのみ伸ばすものに分類することができた。これらのサブタイプのうち、内網状層の近位と遠位亜層のいずれか一方にのみ樹状突起を伸ばす細胞の多くは短い一過性の自発性EPSCが主体で、対して、内網状層の近位と遠位の2つの亜層に樹状突起を伸ばす細胞の多くは長い持続性の自発性EPSCが主体であった。さらに、中央亜層に樹状突起を伸ばす細胞の自発性EPSCには、一過性成分と持続性成分の両方が混在していることが多かった。この結果から、細胞形態が異なるシナプス後細胞は、それぞれMb1型双極細胞から異なる時間特性の情報を受けていることが示唆された。さらに、Mb1型双極細胞からの入力を受けるシナプスにおけるNMDA受容体の発現の割合にも大きなばらつきがみられた。受容体の発現割合が、異なる時間特性のEPSC入力にどのように関わるのか、今後検討する必要がある。■双極細胞のリボン無しシナプスからの出力は持続性応答の生成に関与している昨年度の研究で、電気シナプスが保たれたMb1型双極細胞への脱分極パルスは、シナプス後細胞に、安定した興奮性シナプス電流(EPSC)を生じさせることが分かった。この標本を利用し、キンギョ網膜のスライス標本を用いて、リボン無しシナプスからの出力のみを選択的に抑制可能な膜透過型EGTAを投与した結果、シナプス後細胞のうち、一過性EPSCが主体の細胞ではEPSCはほとんど減少はしなかったが、持続性EPSCが主体の細胞ではEPSCが大きく抑制され、持続性EPSCと一過性EPSCが混在する細胞でも、より穏やかではあったが、EPSCの抑制が観察された。この結果は、Mb1型双極細胞のリボン無しシナプスが、シナプス後細胞の持続性応答を生成に関与することを示している。1個の双極細胞が、リボンシナプスとリボン無しシナプスという並列出力経路を用いて異なる情報を脳へ送ることは、網膜という限られた空間において効率的な情報処理に寄与している可能性がある。■双極細胞の出力は、局所抑制と側抑制による並列的調節を受けるアマクリン細胞からの抑制は、双極細胞の出力を調節することで、その生理的な機能に大きい影響を与えている。アマクリン細胞からの抑制性入力のみを計測可能な標本である、軸索を切除したMb1型双極細胞の離断軸索

終末部から記録を行い、様々な刺激を用いて、隣接する、1個あるいは複数のMb1型双極細胞の出力を惹起したところ、側抑制には、電気シナプスを介して活動した複数のMb1型双極細胞の出力が必要であり、1個の出力のみでも生じる局所抑制とは薬理学的にも区別される独立した経路であることが明らかになった。来年度は、リボンシナプスとリボン無しシナプスを介した並列出力経路が、局所抑制と側抑制という並列抑制を受けながら、どのような視覚情報処理を行っているのか検討する予定である。■双極細胞からの2種類の出力経路は、異なる時間情報をシナプス後細胞へ伝達する本研究により、双極細胞のリボン無しシナプスからの出力は、一過性の自発性EPSCが主体であるシナプス後細胞よりも、持続性の自発性EPSCが主体であるシナプス後細胞において、より大きい割合で受け取られていることが示されている。本年度は、リボン無しシナプスからの出力を受け取るシナプス後細胞が、Mb1型双極細胞の脱分極に際して、遅れて生起する非同期的なEPSCを受け取ることを示した。Mb1型双極細胞に3.3Hzの周期的な連続刺激を与えたところ、リボンシナプスからの出力を主に受け取る細胞ではEPSCが十分に追従できたのに対し、リボン無しシナプスからの出力を主に受け取る細胞では十分に追従できなかった。したがって、Mb1型双極細胞からの出力は、リボンシナプスとリボン無しシナプスという2種類の伝達経路を有することによって、シナプス後細胞における多様な時間特性の抽出に寄与している可能性が示唆された。■双極細胞の出力は、相反抑制(局所抑制)と側抑制を駆動して効率的な信号伝達に寄与する双極細胞へフィードバック抑制を行う局所抑制と側抑制の生起条件を調べた結果、局所抑制の生起には強い光刺激が必要であるのに対し、側抑制の生起には、広範囲の光照射が必要だが、弱い光刺激でも十分に生起させられることが示された。得られたデータをもとに、局所抑制と側抑制を実装したMb1型双極細胞の2次元配列モデルを構築した結果、いずれの抑制も、多様な視覚入力に応じて異なる割合で活性化され、協働して双極細胞からの出力を抑制することが分かった。特に、側抑制は、双極細胞からの出力を減少させるとともに双極細胞群からの出力のノイズも減少させ、高い空間的な信号/ノイズ比を保持するのに役立っている可能性が示唆された。今年度は、リボン無しシナプスからの出力を選択的に抑制するEGTAを、安定したシナプス出力が可能な、電気シナプスが保たれたMb1型双極細胞に投与した結果、シナプス後細胞の応答のうち持続性成分が選択的に減少したため、リボン無しシナプスが、持続性応答の生成に寄与している可能性が強く示唆された。イオンチャネルを実装した双極細胞配列モデルはまだ完成しておらず、リボンシナプスとリボン無しシナプスの視覚情報処理における機能もいまだ十分には解明されていないが、双極細胞の出力経路に関与する抑制性回路として、予期していなかった側抑制と局所抑制という別の並列経路を発見し、視覚情報処理を再現可能な生理的網膜モデルの構築の実現には着実に近づいている。本年度の研究の結果、双極細胞のリボン無しシナプスが、シナプス後細胞の持続性応答の生成に関与していることが示唆された。しかし、これらのシナプス後細胞が、生理的な光情報の入力に対してどのように応答し、また、リボンシナプスとリボン無しシナプスがどのようにこれらの応答の生成に寄与するかは明らかになっていない。そこで、来年度は、視覚情報の中でも特に時間的に変動する情報に注目し、シナプス後細胞の光応答の時間周波数特性と、その生成機序の解明を目指す予定である。