hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プロタミンノックアウトマウスを用いた精子の核凝縮とRNA制御機構の解明

ヒト雄性不妊において発現異常が多く見受けられる精細胞特異的発現タンパク質プロタミンに着眼し、マウスES細胞をもちいた遺伝子破壊法によってプロタミン1欠損マウスを作製してその解析をおこなった。その結果プロタミン1欠損マウスは、ヘテロで精子核凝縮の不全に由来すると思われる精子運動能の著しい減退による不妊を示し、無力精子症様の疾患モデルマウスになりうる事がわかった。本研究は生殖不全機構を解明するために、精細胞に特異的に発現する極めて特徴的なDNA結合タンパク質Protamine1(Prm1)に着目した。ヒトではPrmの発現低下が不妊に関係しているという知見が報告されており、ES細胞を用いた遺伝子相同組換え技術によりPrm1遺伝子を破壊した疾患モデル動物作製しその解析をおこなった。その結果、Prm1ノックアウトマウスの♂は、染色体の一方を破壊したヘテロの状態で不妊であり、無力精子症様の表現形を示した。精子運動能の著しい減退の主因がミトコンドリア膜電位の低下と鞭毛微小管構造の欠陥による事を明らかにした。また分子生物学的な解析により、Prm1の発現量が低下すると、共に協調的に機能するとされる成熟Prm2の減少も生じている事がわかった。これらは転写と翻訳において相互に影響を与えていると思われる。さらにこれらPrm類の発現低下が核凝縮不全を引き起こしている事を明らかにした。解剖学的には精巣では野生型精子と変異型精子に変化は認められない事から、精子の成熟過程においてこれらの異常が生じている事が推測される。コメットアッセイをおこなった結果、精巣上体頭部由来の精子に大きな変化は見られなかったが、精巣上体尾部由来においては変異マウス由来精子は損傷が激しい事が明らかになった。今後は化学剤などを用いて精巣上体通過時におけるストレスを模倣し、Prm類のDNA保護効果を検討する。本研究によりPrm1は精子の成熟過程において必須であり、またDNAの保護に重要であることが示唆された。ヒトの不妊においてはその原因の約半数が雄性に起因し、精細胞に特異的に発現する極めて特徴的なDNA結合タンパク質であるプロタミン類の発現低下が不妊に関係しているという知見が数多く報告されている事から、その1つであるProtamine1(Prm1)遺伝子を、ES細胞を用いた遺伝子相同組換え技術により破壊したノックアウトマウスを作製し解析をおこなった。その結果、Prm1ノックアウトマウスは、染色体の一方を破壊したヘテロの状態で雄性不妊であり、ミトコンドリアの膜電位低下と鞭毛微小管構造の欠陥による精子運動能の喪失が主因で有る事を明らかにした。さらにPrm1変異マウスでは、破壊したPrm1のみならずPrm2の発現量をも低下しており、電子顕微鏡による観察では精子頭部の電子密度が減少していた。これらの結果から精子核凝縮の主要タンパク質であるPrm1、Prm2が減少した事により、核凝縮が不全になった事を明らかにしている。コメットアッセイによりDNA損傷を測定した結果、変異マウスでは約7割の精子で損傷が増加している事が確認された。しかし、精子成熟過程における酸化ストレスを模倣した過酸化水素処理では損傷は有意には増加せず、また約3割の精子の損傷度は野生型を遜色がなかった。さらに精子を詳細に観察したところ、変異マウスでは約8割に精子頭部及び中片部における形態異常が見受けられた。しかしこれらの形態異常とミトコンドリアの膜電位の低下は必ずしも対応しなかった。これらの表現型の違いは、精子形成過程における細胞質架橋などの特性により、発現するPrm類の転写翻訳量に応じて生じるハプロ不全の為と思われる。これらの結果から、Prm1の発現低下はPrm2の発現低下など、他の遺伝子の転写や翻訳に影響を与え、クロマチンの凝縮のみならず、運動能の喪失等を来す事により生殖不全となる事が明らかになった。
βラクタム系抗生物質とチオール反応産物に関する基盤研究

最近、βラクタム系抗生物質がシステインなどのチオール化合物の存在下で抗菌活性を失うことを見出した。質量分析器と核磁気共鳴を用いた解析から、システインとβラクタム系抗生物質は、1:1付加体を形成していることが明らかとなった。また、大腸菌のシステイン輸送関連遺伝子であるfliY欠損株ではβラクタム感受性が高くなり、さらに付加体形成が減少していることが分かった。これらのことから、ペリプラズムのシステインがβラクタム系抗生物質と反応し、不活化することで、細菌の抗菌剤耐性に寄与していること示唆された。H27年度においての課題であった、チオール化合物とβラクタム系抗生物質の反応産物の単離、同定に関して、アンピシリンとメロペネムのシステインアダクトをHPLCにて分離、精製を行い標準物質を得ることが出来た。また、それらの標準物質を用いて、pH、温度、時間などの条件下での安定性を決定した。さらに、親電子物質との反応性も検定し、その化学的特性を決定した。核磁気共鳴による構造解析もH27年度に予定していたが、使用予定の機器の都合によりH28年度に持ち越しする。構造解析に必要な標準物質の精製法は確立されており、機器の準備が出来次第、いつでも解析を行える状況にある。βラクタム系抗生物質以外の抗生物質とシステインとの反応性を検定したところ、アミノグリコシド系、マクロライド系、テトラサイクリン系などの抗生物質においてはシステインとの反応性を持たないことが分かった。このことから、当初の予想の通り、βラクタム系抗生物質特異的な構造であるβラクタム環がシステインとの反応に重要であると考えられる。βラクタム系抗生物質のシステインアダクトの生物学的特性に関しては、その細胞毒性活性や抗菌活性を検定したところ、いずれの活性も持たないことが分かった。抗菌活性が失われているということは、βラクタム系抗生物質の抗菌活性に重要なβラクタム環がシステインと反応していることを意味しており、今までの結果と矛盾しない。βラクタム系抗生物質とシステインの反応部位については構造解析を行うことにより明らかになると期待される。H27年度の課題であったチオール化合物とβラクタム系抗生物質の反応産物の単離、同定に関して、当初の予定通り標準物質の精製まで完了している。また、それらを使い化学的特性と生物学特性を決定した。反応産物の構造解析に関しては、使用予定の機器の都合によりH28年度に持ち越しすが、構造解析に必要な標準物質の精製法は確立されており、さらに標準物質の大量精製も終了しているため、機器の準備が出来次第、いつでも解析を行える状況にある。以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究では、βラクタム系抗生物質とチオール化合物との反応を解析し、その抗菌剤感受性の制御に与える影響を明らかにすることを目的とした。システインとβラクタム系抗生物質の一種であるアンピシリン、メロペネムとの反応産物を同定し、その化学構造を質量分析と構造解析により調べた。その結果、システインとβラクタム系抗生物質は、システインのアミノ基とβラクタム系抗生物質のβラクタム環を介して1:1付加体を形成していることが明らかとなった。このことは質量分析により得られた知見と一致している。質量分析器を用いた解析から、βラクタム系抗生物質を処理した大腸菌からシステイン-βラクタム付加体が検出されることが分かった。このことから、本反応は細菌内でも起こり得ることが強く示唆される。システインとβラクタム系抗生物質との付加体形成の生物学的意義の解明のために、細菌のシステイン輸送に着目した。大腸菌はシステインをペリプラズムへ積極的に輸送することにより、外環境からの酸化ストレスから菌体を守っていると考えられている。そこで、このシステイン輸送機構と抗菌剤感受性との関係性を明らかにするために、システイン輸送関連遺伝子であるfliYとydeD欠損株のβラクタム感受性を調べた。その結果、fliY欠損株では野生型に比べβラクタム感受性が高くなることが分かった。以上のことから、ペリプラズムのシステインがβラクタム系抗生物質と反応し、不活化することで、細菌の抗菌剤耐性に寄与していること示唆された。H28年度は、H27年度からの繰越課題であるチオール化合物とβラクタム系抗生物質の反応産物の構造解析を行う。また、当初の予定の通り、抗生物質を処理した細菌からの反応産物の同定を試みる。また、同時に抗生物質耐性に影響を及ぼすことが分かっている遺伝子欠損大腸菌について反応産物の同定、定量することにより、抗生物質耐性とアダクト形成との関連性を明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ロールシャッハ・テストにおける検査者-被検査者間の言語的相互交流に関する研究

大学生20名(内男子10名、女子10名)に対し、ロールシャッハ・テストを施行した。施行方法は、個別式、座席配置は90度で、表示等はほぼ標準的と考えられる施行手続きに準拠した。その際に施行場面をビデオ、テープレコーダーにより録画・録音し、施行中になされる検査者、被検査者の発話内容を記録した。録音、録画した源資料に基づいて自由反応段階および質疑段階の検査者・被検査者間のやり取りを逐語録として転記し、プロトコル・データを作成した。転記されたプロトコルは、ワードプロセッサーに入力され、発話単位に分割した後に、データ・ベースに入力された。現在、施行的に各発話単位をコード化するためのシステムを作成し、自由反応段階、質疑段階のやりとりを各発話単位をコード化した上で、さらにコーティング・システムを調整し直すという作業を進めている段階である。自由反応段階、質疑段階ともに、被検査者の発話には、課題の性質上統語レベルで定形化できるパターンがあるが、(特に質疑段階では)それから大きくはずれる発話も存在しており、一元的なコーディング・システムを作ることが難しい状態である。なお、転記されたプロトコルをみると、発話の順番取りが、被検査等のテスト状況への関わり方を反映するものであることがうかがわれる。したがって、発話内容の分類と並行して、継列的にプロトコルを扱う必要性があり、その方法を現在検討しているところである。
複合的・階層的な自動チューニングを実現する数理基盤手法の研究とライブラリの開発

自動チューニングは、ソフトウェアが内包するパラメタを自ら調整し、多様な条件下で良好な性能を達成することを目指す技術である。従来、複数のパラメタの調整が必要な場合、網羅試行か経験的枝刈りが広く用いられてきたが、本研究では、ベイズ統計に基づき、現実的に有効かつ漸近的に最適解を導く数理的手法を目指した。従来研究の調査により、線形モデルと相関モデルが使われており、両者は同時に使うこともできることを示した。そのようなモデルを記述から、事前情報と実測結果から性能モデルを構築するプログラムを自動生成する仕組みを構築した。また、自動チューニング数理ライブラリの多様な計算に適用し、その有効性を確認した。初年度である平成27年度には、複合的・階層的な自動チューニングの方式を分析した。様々な場面を想定し、ありうる状況を理論的に分析し、またそれぞれの状況における適切なモデル化の手法について検討した。その結果、複数の自動チューニングに交互作用を仮定するか否かが最重要観点であることが分かった(発表準備中)。複合的な自動チューニングについて、我々は階層ベイズ的な枠組みを用いていた。しかしモデルごとにプログラムを作らなければならない。これに対し東北大の滝沢らが開発しているxevolverを用いて、ベイズモデルをfortranの文法で記述し、そのモデルに性能データをフィッティングするプログラムを自動生成することに成功した。また、効率的なパラメタ探索手法の研究としてd-splineを使った多次元のパラメタ空間探索の効率的実装を研究した。さらに、オンライン自動チューニング用ライブラリATMathCoreLibについて基底関数の選び方を考察した。マルチコア環境下での特異値分解を例題とし,ユーザが性能特性を把握している場合,いない場合,アルゴリズムと性能パラメータの同時選択を行う場合の3つの類型について,基底関数の選び方を提案し,実験により効果を確認した。また,直交化アルゴリズムの自動チューニングに向けた基礎研究として,様々な直交化アルゴリズムの精度と安定性について理論的解析を行った。加えて、大規模並列環境で有効になるCBCG法の通信削減手法を提案、有効性を分析した。さらにAMGの階層的パラメタに対するソルバの挙動を分析し、効率的な階層的探索の重要性を確認した。並列探索ライブラリでは、頻出アイテム集合を発見するLCMアルゴリズムを大規模並列化し、さらにその結果を多重検定アルゴリズムLAMPの並列化に応用した。また、数値制約充足問題(NCSP)の大規模並列化の成果も発表した。初年度である平成27年度には、従来手法を整理しその知見をまとめること、また高性能並列アルゴリズムにおける複合的自動チューニングの事例を具体的に集めることを目標としていた。これらはいずれも一定の成果を上げた。ただし数理手法の具体的な提案は来年度に持ち越した点は遅れている。他方、もともと平成28年度から29年度に実施を予定していた、自動チューニングライブラリの構築に向けて具体的な進捗が得られたことから、おおむね順調に進展していると考えている。複合的・階層的な自動チューニングにおいて、我々が開発しているベイズ的手法に適合する性能モデル化として、線形モデルと相関モデルを特定した。また、有効性が指摘されている一般的な線形モデル、ANOVA的な加法モデル、ガウス過程モデル、二次静的モデルをFortran風に記述したものからモデル化プログラムを自動生成するシステムを構築し、正しくモデルが構築できていることを確認した。また自動チューニングにおける実行時間のブレに関して、計算量の少ない離散スプライン(d-Spline)を用いつつ追加計測できる手法を提案した。実測した結果がd-Splineによる推定とかけ離れているときのみ再実測を行う。代数的多重格子法の代表的なひとつの性能パラメタの最適値推定問題に適用したところ、正しい最適値を求める精度が向上した。また、多重格子法はパラメタが非常に多いため、強く限定された範囲で人手のチューニングがなされてきた。本研究では、ATMathCoreLibを用いることで100万通りのパラメタ組み合わせについて動作することを確認した。また将来的に重要となる解法や,代数的多重格子法の収束性を高める研究も同時に進めてきた。また探索アルゴリズムの応用にも引き続き取り組んだ。主にモンテカルロ木探索をRNA inverse foldingや材料科学などに応用する研究を行い、既存の手法を上回る性能を得た。さらに、分散メモリ並列計算機上での一般固有値問題ソルバの最適選択について,実測時間を基に乱数のノイズを加えて多数の実験用データを生成し,ATMathCoreLibで選択を行った結果,乱数の標準偏差が40%程度と大きくても,選択肢が実行時間最短のソルバに収束することを確認した。また,Xeon Phi上での三角行列積について,系統的な性能評価を行った。平成28年度には、(1)複合的・階層的な自動チューニングを統括する連携コア機構構築に向けた必要要件の明確化、設計方針策定、プロトタイプ作成、(2)複合的・階層的な自動チューニングのための数理手法と評価、およびインタフェースの開発、(3)並列数値計算における複合的・階層的な自動チューニングの試作と評価、の3項目の研究を計画していた。このうち(2)の数理手法については、有用な手法を整理・分析し、これらの手法の共存可能性の分析、ライブラリの開発など、順調に進めることができた。しかし、これらの数理手法の開発に注力をしたため、(1)の連携コア機構についての研究は予定よりも遅れることとなった。(3)の並列数値計算における自動チューニングについては、我々の開発した手法の適用試験が進んでおり、数理手法とライブラリが完成すれば実際の問題に適用することができるようになる。

そもそも(1)は本研究を開始してから必要性が発見された事項で、当初の開発計画には含まれていなかったことを考慮すると、全体としてはおおむね順調に研究が進捗していると評価できる。平成29年度には以下の研究を実施した。第1に、前年までの研究で明らかとなった課題である複合的・階層的自動チューニングを統括する連携コアについて検討した。また、階層メモリを考慮したコード最適化を対象として、チームメンバが開発している自動チューニング言語ppOpen-ATに階層的なコード最適化機能を付加する場合の機能検討と性能評価を行った。第2に、複合的・階層的自動チューニングのための数理手法として、線形モデルと相関モデルが共存できる数理ライブラリのインタフェースを確定し、初期実装を行った。また反復法が収束しないなど失敗を伴う自動チューニングに対し、成功確率パラメタを導入して複合自動チューニングとして定式化し、数理手法を開発した。またD-splineを補間関数として使うパラメタ選択手法に対しても、性能変動の影響を考慮する手法の研究を行った。第3に、並列数値計算等における複合的・階層的自動チューニングの研究を行った。上述の階層メモリを考慮したコード最適化をppOpen-ATで行ったほか、Xeon Phi上での三角行列積の11種の実装からの最適化、ならびにマルチグリッドソルバにおける性能変動をともなう自動チューニングに対して研究代表者が開発したATMathCoreLibを適用し、自動チューニングを実現させた。また、ブロック赤黒順序付けにより並列化したMILU(0)前処理について有名なMAGMAライブラリを上回る性能を達成した。また、時空間マルチグリッド法における複数パラメタの特性の基礎評価を行った。また機械学習、探索、数値シミュレーションを結合したマテリアルサイエンスへの応用、頻出パターンマイニングにおける大規模深さ優先探索の適用により、遺伝子関連解析GWASへの応用などを実現した。このほか分数階微分方程式の解法、ポアソンディスクサンプリングの高速手法の研究を行った。自動チューニングは、ソフトウェアが内包するパラメタを自ら調整し、多様な条件下で良好な性能を達成することを目指す技術である。従来、複数のパラメタの調整が必要な場合、網羅試行か経験的枝刈りが広く用いられてきたが、本研究では、ベイズ統計に基づき、現実的に有効かつ漸近的に最適解を導く数理的手法を目指した。従来研究の調査により、線形モデルと相関モデルが使われており、両者は同時に使うこともできることを示した。そのようなモデルを記述から、事前情報と実測結果から性能モデルを構築するプログラムを自動生成する仕組みを構築した。また、自動チューニング数理ライブラリの多様な計算に適用し、その有効性を確認した。
太陽系外地球型惑星の水環境進化

広大な宇宙において、生命を有するのは地球だけだろうか?初期地球にもたらされた水・有機物といった始原物質を調査するため、惑星科学分野では2018年には日本とアメリカの小惑星探査機はやぶさ2、OSIRIS-RExがそれぞれ目標の小惑星に到着した。一方、天文学分野では太陽系外惑星の検出数がここ数年で爆発的に増加しており、地球と類似した環境を持つ可能性のある惑星も複数発見されている。本研究では水素・酸素原子の観測による系外惑星環境の研究を発展させ、惑星科学分野と天文学分野で独立に進められてきた研究を統合し、国際共同研究によって太陽系外地球型惑星の水環境進化の研究を進め、地球外生命誕生・進化の可能性に迫ることを目的としている。そのためにドイツ・フランス・アメリカとの共同研究により初期地球への水の供給源である小惑星の含水量推定に向け、はやぶさ2、OSIRIS-RExによる小惑星探査を中心として研究を進めた。はやぶさ2の探査対象である小惑星「リュウグウ」、OSIRIS-RExの対象である「Bennu」の両方で含水鉱物が検出されており、共同研究による含水量推定の研究成果が得られている。また、ロシア・スイスとの共同研究により強紫外線環境における地球型惑星大気進化と現在の系外惑星大気の観測手法の検討を進め、ロシアが開発中の大型紫外線型望遠鏡WSO-UVへの系外惑星観測用高感度紫外線分光器の搭載を目指し活動を行った結果、WSO-UVプロジェクト側は日本が提供する紫外線分光器WSO-UVの受入を基本方針として設計を進めており、2019年5月20日には装置受入を決定するための基本設計変更審査会がモスクワで開催される予定となっている。ロシアWSO-UVへの紫外線分光装置搭載が大きな目的であり、新型の高感度分光器の技術開発を進めつつ、装置設計の検討を行った結果、正式に搭載を決定する基本設計変更審査会が2019年5月20日に行われる予定となっており、本課題の大きな前進に向けた2018年度の活動は想定以上に進展していると言える。ロシアの共同研究者と、この装置開発に関する国際共著論文を出版している。また、はやぶさ2に搭載された近赤外分光装置により含水鉱物の吸収が広い範囲に検出されており、共著者として参加した国際共著論文がScience誌に受理された。2019年度のWSO-UV基本設計変更審査会による正式決定後に、日本から提供する紫外線分光器UVSPEXの基本設計を進め、装置開発に着手する。また、この装置で得られる観測結果の解釈に有用となる、地球型惑星高層大気モデルの構築を進め、国際共著論文としてまとめる。さらなる将来計画であるLUVOIRといった2030年代の宇宙望遠鏡計画への参入につなげるため、より大型の検出器の開発も並行して進める。はやぶさ2で開発を進めた可視分光カメラによる含水鉱物吸収分布の観測結果に関する研究を進め、近赤外分光装置の結果と合わせて論文にまとめる。内定年度:2017広大な宇宙において、生命を有するのは地球だけだろうか?初期地球にもたらされた水・有機物といった始原物質を調査するため、惑星科学分野では2018年には日本とアメリカの小惑星探査機はやぶさ2、OSIRIS-RExがそれぞれ目標の小惑星に到着した。

また、この装置で得られる観測結果の解釈に有用となる、地球型惑星高層大気モデルの構築を進め、国際共著論文としてまとめる。さらなる将来計画であるLUVOIRといった2030年代の宇宙望遠鏡計画への参入につなげるため、より大型の検出器の開発も並行して進める。はやぶさ2で開発を進めた可視分光カメラによる含水鉱物吸収分布の観測結果に関する研究を進め、近赤外分光装置の結果と合わせて論文にまとめる。
羊膜を用いた非癒着性で蠕動運動を持つ消化管の再生

羊膜の抗瘢痕性に着目し、イヌの腹腔内で、口腔粘膜細胞・羊膜、自己平滑筋を用いた全周性消化管の二段階再生により、従来不可能であった、1年以上の長期間瘢痕化ぜず蠕動運動して内容物運搬機能を持つ消化管が再生された。この再生技術は、根本的治療方法がない炎症性腸疾患や腸間膜血管疾患の根本的治療、下部直腸癌根治手術における人工肛門回避の実現など、本研究の発展の臨床医学的意義と社会的貢献は大であると考えられる。羊膜の瘢痕を形成しないという特質を利用し、羊膜を再生の足場の主材料とし、材料強度保持の観点から吸収性合成繊維メッシュと複合させてチューブ状の腸管再生の足場を作成した。一方自己口腔粘膜層を採取し、これから粘膜上皮と粘膜内Myofibroblastを分離し、自己血添加培養液を用いて培養した。チューブ状腸管再生の足場の羊膜層の上にこの粘膜上皮細胞とMyofibroblastを播種して、原型腸管とした。一回目の手術でこの原型腸管を腹腔内に数週間置いて壁組織の成熟と血管化(大網を利用)をなさしめた。こうして原型腸管を成熟させ腸管を再生させた後、第2回目の手術で再生腸管を自己の腸管と吻合して、実験モデルとした。術後1014月に10匹の犬を経時的にレントゲン消化管造影透視を行い、再生消化管の蠕動運動状態を観察し、同時に犬を犠牲死せしめ、再生消化管を摘出して、瘢痕形成や狭窄の有無と腸管壁の再生状態を病理組織学的に検討した。(C)その結果、10匹中8匹は、瘢痕狭窄を形成せず、十分な食事摂取が可能な食道が再生された。(D)成果の意義上記のような機能を持った消化管の再生は、炎症性腸疾患や腸間膜血管疾患の根本的な治療法の実現、下部直腸癌の根治手術における人工肛門の根本的解決、食道癌における根治術後の胃管再建臓器に原因する問題点や、放射線化学療法後の食道狭窄・嚥下困難の根本的解決など、この研究成果による臨床医学的意義と、社会的な貢献は大であると考えられる。【目的と研究内容の概要】瘢痕を形成しておらず従って瘢痕による収縮や閉塞が無く、瘢痕による壁硬化を起しておらず従って柔軟な壁を持ち蠕動運動を行う、このような消化管を、犬を用いて再生することを目的とした。通常の体内での組織再生修復(創傷治癒)は必ず炎症反応→瘢痕形成の過程を経過するので、瘢痕形成は避けることは出来ない。この問題を解決する方法として羊膜の特殊性に着目した。すなわち、羊膜を再生の足場に用いれば、あたかも胎児における組織(臓器)発生と同じように、組織(臓器)の再生修復が瘢痕を形成せずに起こると考えられる。つまり羊膜を腸管再生の足場として用い、これに自己細胞を植え付けて体内で消化管を再生させる方法である。【研究の具体的方法】ビーグル犬を用いた。羊膜を再生の足場の主材料とした腸管再生の複合足場を作成し、一方自己口腔粘膜層から粘膜上皮と粘膜内Myofibroblastを分離して培養した。腸管再生の足場の羊膜層の上にこの粘膜上皮細胞とMyofibroblastを播種して原型腸管とし、1回目の手術でこの原型腸管を腹腔内に数週間置いて壁組織の成熟と血管化(大網を利用)をなさしめ、次に第2回目の手術で再生腸管を自己の腸管と吻合して消化管再生を行った。腸管の瘢痕形成と蠕動運動の状態を、レントゲン造影ビデオ検査を行うとともに、経時的に犬を犠牲死させて再生腸管を摘出し、狭窄状態の有無と再生状態や瘢痕の有無につき病理組織学的検討を行った。【研究の結果と意義】1年以上にわたって瘢痕や癒着を生ぜず、蠕動運動を持ち、内容物運搬機能を有する消化管が再生された。この結果、今までは実現されなかった全周性消化管を再生することが可能となり、消化器内科や消化器外科の分野で、消化管再生による治療の可能に一歩近づく結果が得られた。
非営利組識と公的部門の「協働」の制度化に関するモデル分析

本研究は、公共財の自発的供給理論を援用しながら、市場の失敗と非営利組織の行動を含んだモデルを構築し、市場の失敗を解決するための最適政策を理論的に導出することを目的としている。特に、公的部門の最適政策を考える際に非営利組織と協働する(つまり、非営利組織の目的を公的部門の一部に含むような)制度を構築することが、公的部門にとっての最適解になるモデルの構築を試みている。昨年度においては、公的部門と非営利組織の協働の国内の実態をもとに基本モデルを構築したが、本年度は、国内外の研究集会において、当該研究成果を発表し、モデルの頑強性の検証、政策含意の精査等を行った。研究成果は日本応用経済学会、日本経済学会、Western Regional Science Association、経済産業研究所、中国・南京大学、釧路公立大学、名古屋大学等において発表された。この研究からは、市場の失敗による効率性のロスを少なくするために、公共財を自発的に供給する主体間には、長期的関係が重要であると同時に、経済に財政上の外部効果という第2の外部性が生じている場合には、相互に及ぼしあう外部効果が大きいほど協力的な解が得やすくなることなどが示された。これは、伝統的に、経済資源の配分に非効率性をもたらす原因となると考えられてきた外部効果の存在が、非営利団体を含むようなモデルのもとでは逆に経済主体問の協力関係を引き出すブラスの要因として働くことを意味しており、非営利団体の活動に、伝統的な経済解釈とは異なる役割をもたらすことを示すことに成功した。特に、公的部門の最適政策を考える際に非営利組織と協働する(つまり、非営利組織の目的を公的部門の一部に含むような)制度を構築することが、公的部門にとっての最適解になるモデルの構築を試みる。本年度は、第1に、公的部門と非営利組織の協働の国内の実態を整理した。特に、あいち協働ルールブック推進フォーラム等に参加することによって、非営利団体の活動と協働のルールの実態を、社会的役割、活動分野、組織展開、担い手の構成等の視点から分類・整理した。これらをまとめたものは、米国で開催された2nd Guam Forum on International Accountingで報告された。また、非営利団体と公的部門のように利害が必ずしも一致しない経済主体間のconflict solutionを会計的側面からモデル化した研究は、アイルランドで開催された29th European Accounting Association Annual Congressで発表された。実態の整理から得られた特徴等を考慮しながら、本年度の後半では、非営利組織を市場の失敗の解決手段として公的部門が利用するような基本モデルを構築した。モデルは、従来の公共財の自発的供給理論を援用することによって、非営利団体と公的部門の協働を含む形で構築されている。このモデルに基づく政策分析は、"Further Analysis on Public Good Provision in a Repeated Game Setting"というタイトルでまとめられ、昨年秋に米国において開催された国際地域学会において報告された。市場の失敗による効率性のロスを少なくするために、公共財を自発的に供給する主体間には、長期的関係が重要であると同時に、経済に財政上の外部効果という第2の外部性が生じている場合には、相互に及ぼしあう外部効果が大きいほど協力的な解が得やすくなることなどが示されている。学会で受けた指摘やコメント等をもとに、モデルの頑強性の検証、政策含意の精査等を行い、来年度中に国際学術雑誌に投稿することによってその成果を問う予定である。
ダライラマ１３世によるチベット近代化の主体的態様とその独自性に関する研究

1904年に英領インドからの侵略を受けたダライ・ラマ13世は、当時イギリスと対立していたロシアの支援を求め、その影響力の強いモンゴルへと移動した。以降1909年までの5年間、ダライ・ラマはモンゴル、青海、五台山、北京といった大陸各地を巡錫し、その後四川軍のラサ侵攻を受けると、今度はかつての敵国、英領インドに亡命を行った。1912年、辛亥革命後にラサに帰還したダライ・ラマは独立宣言とも言え得る「自治の布告」を行い、また同様に清朝からの独立を宣言していたモンゴル国との間に相互に独立を承認しあう藏蒙条約を締結、英中藏間での条約締結交渉を行うなど、「近代国家」としての対外対応を見せるようになる。先行研究は、1904年から1912年にかけての国外移動期間において、ダライ・ラマが諸国からの訪問者との接触や交渉を行うことで「近代的」な知見を獲得した経緯を明らかにしてきた。一方で最新の研究は、ダライ・ラマが当該移動期間において、「近代的」な知見を獲得、順応していただけでなく、宗教的紐帯に基づく「チベット仏教世界」における従来の秩序にのっとった改革、対応をも行っていた様子を提示している。報告者は2018年度の研究を通じて、ダライ・ラマが当該期間中に、ロシア国内のチベット仏教徒とも関係を構築していたことや、こうしたチベット仏教徒がロシア、モンゴル、清朝内地の境界を越えてダライ・ラマのもとに巡礼していたこと、またダライ・ラマが移動を行う際には彼らがその護衛の一部を担っていたことや、こうしたチベット仏教徒の存在がダライ・ラマの身体の安全を保障する大きな要因となっていた様子を示すことで、従来の秩序に基づいたダライ・ラマの宗教的な権威が、近代国際社会に臨む移動期間においても機能を果たしていた様子を具体的に明らかにした。研究課題を開始するにあたっての計画では、2018年度中に修士論文では扱いきれなかった、上述ダライ・ラマ13世の国外移動期(1904ー1912)の後半部分(1908ー1912)に関する、国内で調査可能なイギリス史料、日本史料を網羅的に渉猟し、また当該期間におけるロシア領内のチベット仏教徒の動向を調査するため、モスクワ図書館を訪れ、同地でロシア国内の史料の所在情報等に関する基礎研究を行う予定であった。後者に関しては、ロシア連邦ブリヤート共和国内に関係資料が保管されていることを2018年夏までに把握できたため、同年9月から10月にかけて当該史料を所蔵する在ウランウデ、チベット学研究所を訪問することができた。同地では関係する史料を実見し、同地の研究員諸氏と知遇を得ることに成功した。実見した史料群からは、ダライ・ラマのモンゴル訪問期(1904ー1905)において、ブリヤート仏教社会が国内外の仏教徒と密な連絡関係を有していた様子が看取できたものの、史料の多くが報告者の読解能力至らぬモンゴル語縦文字によるものであったことなどから、その場で直ちに史料の精査に取り掛かることができず、語学学習を経たのち、2019年度ないし2020年度に再度訪問することを計画している。ブリヤートからの帰国後は、上述のウランウデ訪問の成果を受けて、当該移動期の前半(1904ー1908)に関する、ロシア、モンゴル、チベットの境界を超越して移動するブリヤート人仏教徒の動向を、当時の関係邦人の日記や清朝官僚の手による漢文史料等から追跡することが研究方針の軸となった。そのためダライ・ラマの移動期後半を取り扱うという当初の研究計画は次年度以降に繰り越されることとなった。なお上述帰国後に行った研究の成果は、本報告書を制作している段階では、査読付き論文として投稿済みである。上述の通り、ダライ・ラマ13世のモンゴル滞在期間中の動向を追跡することで、当時彼がロシア政府を相手とした交渉を経て、近代国際体制に対する知見を獲得していたことはもとり、ロシア領内のチベット仏教徒との間に「国家間」関係の枠を超えた宗教的な紐帯を構築、維持していた様子が判明した。こうした様子は、本課題の中心である、ダライ・ラマ13世によるチベット近代化の特殊性を、チベットからの視点で論ずるにあたっては大きな検討材料であるといえよう。そのため2018年度の研究経過を踏まえると、本課題の達成のためには下記2点の達成が必要となる。12018年度に確認した在ウランウデ研究所、史料庫所蔵のブリヤート仏教徒関係史料を読解、精査することで、彼らがダライ・ラマ13世、およびチベットの間にどのような関係を構築していたのかを明らかにする。22018年度中に行う予定であった、ダライ・ラマ13世の英領インド亡命期間(1909-1912)における動向を関係するイギリス史料を用いてチベットの視点から再構築する。1については、モンゴル語縦文字の読解能力習得のための学習を進めるとともに、研究所再訪問と同地滞在に関する環境の確保が必要となる。学習、交渉を進める予定である。2については上述の通り、以降も継続的に取り組む計画である。一方でダライ・ラマ13世の宗教的な影響力とそのチベット近代化の関係を論ずるにあたっては、当時のチベット仏教徒の移動、交流の「越境性」「国際性」についても検討する必要がある。そのため本課題達成のため行うべき事項3として、19世紀末から20世紀初頭にかけての国際的な仏教徒の交流事情についても研究を進める予定である。

1904年に英領インドからの侵略を受けたダライ・ラマ13世は、当時イギリスと対立していたロシアの支援を求め、その影響力の強いモンゴルへと移動した。以降1909年までの5年間、ダライ・ラマはモンゴル、青海、五台山、北京といった大陸各地を巡錫し、その後四川軍のラサ侵攻を受けると、今度はかつての敵国、英領インドに亡命を行った。1912年、辛亥革命後にラサに帰還したダライ・ラマは独立宣言とも言え得る「自治の布告」を行い、また同様に清朝からの独立を宣言していたモンゴル国との間に相互に独立を承認しあう藏蒙条約を締結、英中藏間での条約締結交渉を行うなど、「近代国家」としての対外対応を見せるようになる。先行研究は、1904年から1912年にかけての国外移動期間において、ダライ・ラマが諸国からの訪問者との接触や交渉を行うことで「近代的」な知見を獲得した経緯を明らかにしてきた。一方で最新の研究は、ダライ・ラマが当該移動期間において、「近代的」な知見を獲得、順応していただけでなく、宗教的紐帯に基づく「チベット仏教世界」における従来の秩序にのっとった改革、対応をも行っていた様子を提示している。報告者は2018年度の研究を通じて、ダライ・ラマが当該期間中に、ロシア国内のチベット仏教徒とも関係を構築していたことや、こうしたチベット仏教徒がロシア、モンゴル、清朝内地の境界を越えてダライ・ラマのもとに巡礼していたこと、またダライ・ラマが移動を行う際には彼らがその護衛の一部を担っていたことや、こうしたチベット仏教徒の存在がダライ・ラマの身体の安全を保障する大きな要因となっていた様子を示すことで、従来の秩序に基づいたダライ・ラマの宗教的な権威が、近代国際社会に臨む移動期間においても機能を果たしていた様子を具体的に明らかにした。研究課題を開始するにあたっての計画では、2018年度中に修士論文では扱いきれなかった、上述ダライ・ラマ13世の国外移動期(1904ー1912)の後半部分(1908ー1912)に関する、国内で調査可能なイギリス史料、日本史料を網羅的に渉猟し、また当該期間におけるロシア領内のチベット仏教徒の動向を調査するため、モスクワ図書館を訪れ、同地でロシア国内の史料の所在情報等に関する基礎研究を行う予定であった。後者に関しては、ロシア連邦ブリヤート共和国内に関係資料が保管されていることを2018年夏までに把握できたため、同年9月から10月にかけて当該史料を所蔵する在ウランウデ、チベット学研究所を訪問することができた。同地では関係する史料を実見し、同地の研究員諸氏と知遇を得ることに成功した。実見した史料群からは、ダライ・ラマのモンゴル訪問期(1904ー1905)において、ブリヤート仏教社会が国内外の仏教徒と密な連絡関係を有していた様子が看取できたものの、史料の多くが報告者の読解能力至らぬモンゴル語縦文字によるものであったことなどから、その場で直ちに史料の精査に取り掛かることができず、語学学習を経たのち、2019年度ないし2020年度に再度訪問することを計画している。ブリヤートからの帰国後は、上述のウランウデ訪問の成果を受けて、当該移動期の前半(1904ー1908)に関する、ロシア、モンゴル、チベットの境界を超越して移動するブリヤート人仏教徒の動向を、当時の関係邦人の日記や清朝官僚の手による漢文史料等から追跡することが研究方針の軸となった。そのためダライ・ラマの移動期後半を取り扱うという当初の研究計画は次年度以降に繰り越されることとなった。なお上述帰国後に行った研究の成果は、本報告書を制作している段階では、査読付き論文として投稿済みである。
人間の運動センシングを導入した医療機器操作教授法の確立

本研究では,センサによる人間の動作計測技術,ロボットおよびICT技術を導入し,操作者の運動情報による作業熟練度の定量化と,その情報伝達による遠隔作業支援システムを実現することで,医療機器操作の教授法を確立することを目的とした.H30年度は,1作業者の運動情報を利用した医療機器操作習熟度の解明ならびに操作習熟度の定量化モデルの構築と2作業支援システムの基盤開発を実施した.1に関しては,人工呼吸器のパネル操作を対象に,視線センサと画像処理を利用した注視点の自動抽出技術を導入し,注視時間と習熟度の関連性に関する実験を実施した.本実験では人工呼吸器の操作を対象とし,操作手順を事前に説明した被験者15名に対し10回づつ運動情報を計測した.そのうち注視対象のなる教示用ブリントの全体が視線センサの記録画像で記録できた7名の被験者ついて注視時間を自動算出し,作業開始から作業終了までの操作時間を相関を分析したところ,相関係数は0.72となり強い相関があることがわかった.本実験は,日本大学工学部倫理審査委員会の承認を得て実施した(承認番号2017-04(2018年度継続承認済み)).また,操作者の指の運動情報の計測と習熟度の定量化を目指し,これまでの実験環境にデータグローブの計測システムを構築し,基本的な機能を確認した.2に関しては,グローバルIPアドレスを付与したサーバ系を大学内ネットワークに設置し,外部とのアクセスに必要なネットワーク設定変更を施し,インターネット上からクライアントとなるセンサやロボットが双方向に情報通信可能なサーバクライアントシステムを構築した.具体的なデータ通信実験として,大学から約35kmの距離にある実験場と公衆インターネット回線を介した通信実験を行い,簡易な移動ロボットの遠隔操作を行い遠隔地からの作業支援システムの基本的な機能を確認した.実験装置の構築、被験者実験の倫理審査・募集・実験実施ともに計画通り実施できた。今後は、作業者の運動情報を利用した医療機器操作習熟度の解明と操作習熟度の定量化モデルの構築については、視線センサに加え、指の動作、腕部の加速度や角速度情報等を統合化した運動情報計測システムを活用して、複数の情報の連携性など多角的な観点から習熟度の定量化を目指す。また視線センサ情報の処理に関しては画像処理技術による自動化を進める。作業支援システムの基盤開発では、映像音声に加え、プロジェクタを利用した作業指示を可能とするシステムならびに、移動ロボット・マニピュレータによる物理的な支援を可能とするシステムを構築し、評価実験を行う。プロジェクタに関しては、周囲の環境の色情報を自動取得し、作業者が視認しやすい色を自動的に選択し投影する機能や、移動ロボット・マニピュレータの遠隔操作を容易化させるため作業環境のセンサ認識による自律的機能を強化する。遠隔作業支援システム用の市販サーバコンピュータの性能向上が進み、交付決定額を使い切ることなくH30年度の計画を実施できた。
乳酸菌ラクトバシラスの新たなニッチAPEN獲得能の解明

乳酸菌の1種ラクトバシラスは、腸管において常にサブ・ポピュレーション(0.1数%)であり、優勢化することはないが、乳酸や抗菌性物質を生産して菌叢全体を安定化させて、有害菌の侵入を防ぐ例が知られている。申請者らは、ある種のラクトバシラスが、貧栄養条件下で隣接する大腸菌細胞とマイクロ共凝集体を形成して効率的に増殖する現象を発見した。この乳酸菌と大腸菌の新しい相互作用のメカニズムを解明することを目的として、研究を開始した。まず、乳酸菌への遺伝子組み換え系の構築を行った。所有株のうち、大腸菌との共培養能力を有する株へのプラスミドの形質転換に成功した。また、乳酸菌以外のグラム陽性菌、特に遺伝組み換えの容易な株を用いて、共培養実験を行って、乳酸菌以外でも同じ現象を検索できるような系の構築を行った。また、1ヶ月以上の長期培養により生じる変異体コロニーは増殖が遅く通常より小さい。液体培養時の細胞形態も変化しており、変化は不可逆でリッチな乳酸菌専用培地で培養しても形態は戻らない。この変異は大腸菌との共培養系に高頻度で出現することから、共培養系形成メカニズムに関与する変異である可能性があり、これをゲノム解析によって検討を開始した。いくつかの株を選抜してゲノム解析を行った。次世代シーケンスを用いて得られたデータの解析について、連携研究者の協力を得て、解析系を構築した。もし、細胞の小型化がいわゆるSCV(Samll Colony Variant)ならば、どのようなメカニズムでなるか興味深い。なぜなら、通常、SCVを引き起こす主な因子として挙げれられるのは呼吸鎖だからであるが、乳酸菌はそもそも呼吸鎖とそれに必要なヘム合成能を有さないからである。この点は、乳酸菌に限らないグラム陽性菌に共通するSCVメカニズムへ到達する可能性がある。乳酸菌の形質転換が予想以上に困難であった。一度挿入されたプラスミドが脱落などして不安定であることが主な原因であると思われる。共培養は、これまで<ラクトバシラス=大腸菌>で行ってきた。しかし、その組み合わせを変更して、共培養系に普遍的に存在する可能性のあるメカニズムに迫るアプローチを検討している。その一つに、乳酸菌の類縁株であるバチルスを用いるという方法を模索している。バチルスでは、形質転換が容易であり、バチルスへラクトバチルスのゲノム断片を導入できれば、ラクトバチルスに依存しない系で、ラクトバチルスの遺伝的形質をトレースできる可能性があるからである。当初計画した旅費150,000円及び物品消耗品が多少及ばなかったため。来年度、消耗品と旅費として使用する計画である。筑波大学医学セミナーで講演
プラズマ燃焼のための先進計測

核融合炉心プラズマの実現のためには、生成されるα粒子がプラズマ内部に閉じ込められ、そのエネルギーを十分にプラズマに伝達しているか否かが鍵である。よってその閉じ込めを左右する因子と機構を解明することは、燃焼実験の中心課題の一つとなる。本領域では1.アルファ粒子の閉じ込めと損失機構の解明に不可欠な計測法の開発、2.自己加熱プラズマ研究で特に開発を必要とする計測法の開発と、さらに3.アルファ粒子に関わる機構解明のための実験、の3つのグループでの活動が有効に行われるよう調整をはかり、その有機的な結合により新時代に即した計測法の開発と炉心プラズマ研究を展開する事を目的として設けられたものである。延長期間の本年度は、本領域の(1)成果取りまとめ活動と、(2)成果の公開、(3)ならびに将来この分野の担い手となる学部学生や大学院生の育成のために活用する活動(若手育成活動)を行った。成果の公開活動として、燃焼プラズマ計測シンポジウムを2回主催し、成果発表と今後の本分野の展開について議論した。また国際トカマク物理活動計測部会やその他の国際会議において本領域の成果発表を行った。若手育成活動としては具体的には(a)学部学生や大学院生に長く利用されうる「核融合プラズマ計測」執筆。(b)大学院生を対象としたセミナーを共催(日韓セミナー)。(c)研究者および大学院生を対象とした、国際トカマク物理活動計測部会全委員長による講演会を開催した。本領域は、核融合炉において核反応により生ずる新たな物理課題に対応し、(1)アルファ粒子の閉じ込めと損失機構の解明に不可欠な計測法の開発、(2)自己加熱プラズマ研究で特に開発を必要とする計測法の開発、(3)アルファ粒子及び自己加熱プラズマに直接関わる物理機構の解明の研究を遂行した。総括班ではこれらの活動を内部評価すると同時に、これらを有機的に連結させ、また領域共通に関わる活動を展開してきた。特に、いくつかの国際シンポジウム等を開催すると同時に、国際委員会、国際会議において総合的活動、統合的を展開し、国際的リーダーシップに務めた。核融合炉心プラズマの実現のためには、プラズマ核燃焼で生成されるα粒子の制御が不可欠である。アルファ粒子がプラズマ内部に閉じ込められたまま十分そのエネルギーをプラズマに伝達しているか否か、その閉じ込めを左右する因子と機構は何かということは、磁場閉じ込め方式、慣性閉じ込め方式ともに、燃焼実験を中心とする今後の炉心プラズマ研究の中心課題の一つとなる。そのためにはα粒子粒子(対因子としての中性子計測)の計測、自己加熱プラズマ計測、α粒子損失計測とそのプラズマ対向材相互作用計測が不可欠である。このような課題は従来のプラズマ計測から大きな飛躍を必要とする分野である。本研究では計測法開発の2つのグループ、(1)アルファ粒子の閉じ込めと損失機構の解明に不可欠な計測法の開発,(2)自己加熱プラズマ研究で特に開発を必要とする計測法の開発と、さらに(3)アルファ粒子の閉じ込めと損失に直接関わる機構解明のための実験、の3つのグループでの活動が有効に行われるよう調整をはかり、その有機的な結合により新時代に即した計測法の開発とプラズマ研究を展開する。本年度の活動は以下のようにまとめられる。1.総括班を結成、3回の会議を開催、さらにメール審議等を行い、全体方針、実施計画、予算、役割分担、次年度方針等について議論を行った。2.関連する重要な国際会議・委員会にメンバーを派遣し、磁場閉じ込め核融合プラズマ研究の最新情報収集、アルファ粒子に関わる物理課題の最新の成果収集、計測方法・技術の最新成果収集を行った。特に、核燃焼プラズマ実験の実機計画の情報を正確に把握し各班に伝えると同時に、計画の早急な変更、新たな立ち上げが必要かを議論した。3.ホームページをたちあげ、本研究の目的と意義、関連する研究活動、プロジェクトの動き、各計画研究の目的と計画について発信した。4.シンポジウムを開催し、以上の成果および各計画研究の成果について報告し議論をおこなった。5.ニュースレターを発行した。本研究では計測法開発の2つのグループ、1.アルファ粒子の閉じ込めと損失機構の解明に不可欠な計測法の開発、2.自己加熱プラズマ研究で特に開発を必要とする計測法の開発と、さらに3.アルファ粒子の閉じ込めと損失に直接関わる機構解明のための実験、の3つのグループでの活動が有効に行われるよう調整をはかり、その有機的な結合により新時代に即した計測法の開発とプラズマ研究を展開する。特定領域活動2年目の本年度の活動は以下のようにまとめられる。(1)2回の総括班会議を開催し、さらにメール審議や個別の打ち合わせ等を行い、新規公募研究を含めた今年度全体方針、実施計画、予算、役割分担、次年度方針等について議論を行った。

(2)関連する重要な国際会議・委員会(9th Meeting of the ITPA Topical Group、IEAW60作業会、IAEA技術会議、その他)にメンバーを派遣し、磁場閉じ込め核融合プラズマ研究の最新情報収集、アルファ粒子に関わる物理課題の最新の成果収集、計測方法・技術の最新成果収集を行った。特に、核燃焼プラズマ実験の実機計画の情報を正確に把握し各班に伝えると同時に、計画の早急な変更、新たな立ち上げが必要かを議論した。(3)プラズマ核融合学会等でシンポジウムを開催し新しい段階を迎える核融合実験においての計測の意義と測定精度、システムの問題点等について議論をおこなった。(4)大学院学生を対象として公開講義を開催し、国際熱核融合実験計画の現状と将来計画および主要な計測システムについて原理から応用上のノウハウまでについて講演、議論を行った。(5)特定領域活動のロゴを作成してホームページを一新し、ニュースレターの発行とともに本研究の目的と意義、関連する研究活動、プロジェクトの動き、各計画研究の目的と計画について発信した。(6)シンポジウムを開催し、今年度の成果および各計画研究の成果について報告し議論をおこなった。またグループ内での活発な議論を促進するための研究会を開催した。核融合炉心プラズマの実現のためには、生成されるα粒子がプラズマ内部に閉じ込められ、そのエネルギーを十分にプラズマに伝達しているか否かが鍵である。よってその閉じ込めを左右する因子と機構を解明することは、燃焼実験の中心課題の一つとなる。そのためにはα粒子(対因子としての中性子計測)の計測、自己加熱プラズマ計測、α粒子損失計測とそのプラズマ対向材相互作用計測が不可欠である。このような課題は従来のプラズマ計測から大きな飛躍を必要とする分野である。本研究では1.アルファ粒子の閉じ込めと損失機構の解明に不可欠な計測法の開発、2.自己加熱プラズマ研究で特に開発を必要とする計測法の開発と、さらに3.アルファ粒子に関わる機構解明のための実験、の3つのグループでの活動が有効に行われるよう調整をはかり、その有機的な結合により新時代に即した計測法の開発と炉心プラズマ研究を展開する。特定領域活動3年目の本年度の活動は以下のようにまとめられる。(1)総括班会議、および評価会合を開催し、さらにメール審議や個別の打ち合わせ等を行い、新規公募研究を含めた今年度全体方針、実施計画、次年度方針等について議論を行った。今年度は特に領域内の自己評価・相互評価を行った。(2)国内シンポジューム、国際シンポジューム(海外参加者30名)を開催し本領域の成果を紹介、活発な議論をおこなった。国際シンポジューム(兼ITPAプログレス会合)に引き続き第11回ITPA計測専門家委員会を開催した。その他の国際会議(OS2006,HTPD,ITC16、etc.)にメンバーを派遣し研究成果発表、最新情報収集を行った。(3)学会等でシンポウムを開催し公開議論をおこなった。(4)若手育成のため大学院学生を対象とした日韓セミナーを開催した。(5)ホームページ・ニュースレターにより本研究の意義、研究活動、プロジェクトの動き等について発信した。
大脳皮質による体性感覚のトップダウン的制御機構?シナプス前抑制を用いた動的修飾?

1頭のサルをモンキーチェアに座らせ、手首を屈曲伸展運動の制御用に開発されたマニピュランダムに固定した。その状態で目標とする手首トルクの方向・大きさを示したターゲットをサルの前面に1秒間提示し、遅延時間の後、サルに手首運動を行わせた。サルのサルに1)頭部固定具、2)脊椎チェインバー、3)求心神経へのカフ電極など装着した。今年度はまず脊髄微小電流刺激によってdeep radial神経に逆行性電位を誘発する方法の確立を目指した。同神経にカフ電極を装着できる部位は極めて限られている。そのため、新たなカフ電極を開発し得られる信号-ノイズ比の向上を行った。その結果、脊髄刺激に応じて逆行性応答が記録できるようになった。次に、大脳皮質感覚運動野に記録用チェインバーを装着し、一次運動野(M1)、補足運動野(SMA)、前側帯状皮質(CMA)、運動前野(PMv)、一次感覚野(S1)、頭頂連合野(PC)からのフィールド電位の記録を行った。それによって、皮質内微小電流刺激を行うための最適な電極埋込部位を特定した。今後実際に電極を埋込み、脊髄における興奮性試験と並行して行うことによって、随意運動時のシナプス前抑制の責任部位を特定できると期待される。また状況依存的な末梢感覚入力の状況依存的な修飾機構の運動制御研究における大きな課題であり、それらの具体的メカニズムを提案する基盤となる実験技術を確立した。記録されたニューロン(n=13)は全て中枢潜時1ms以下で応答を示し、また潜時のばらつきは小さかった(1ms)。全てのニューロンにおいて運動に応じた発火頻度の上昇が認められた。発火頻度の上昇は屈曲・伸展運動両方で認められ(p<0.01)たが、その変化は伸展運動において大きな傾向にあった。またそれらの活動電位をトリガーにして筋電図を加算(spike-triggered averaging)した結果、これらのニューロンの一部が伸筋への興奮性出力(n=5)及び屈筋への抑制性出力(n=1)をもつ事が明らかになった。またニューロン近傍への微小電気刺激(10μA以下)を行うと、ほとんどの記録部位(n=11)から複数筋への応答が誘発された。これらの結果は、記録されたニューロンの多くが運動ニューロンに直接投射する介在ニューロンである事を示唆していた。一方DR刺激による単シナプス性応答のサイズは手首屈曲運動時においては低下していたが(p<0.05)、伸展運動では変化が認められなかった。これらのニューロンの活動性は両方向への運動時に上昇していた事から、手首屈曲時における単シナプス性応答のサイズの低下は、シナプス前抑制によると考えられる。以上の結果から、I群求心神経へのシナプス前抑制は、I群求心神経の活動によって引き起こされる反射運動が随意運動と拮抗する場合に大きくなる可能性が示唆された。