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"フッ素-水素"水素結合を鍵結合部位とする水素結合性超分子複合体の構築と機能化

本研究では,フッ素置換ベンゼンの水素結合性に着目し,"フッ素-水素"水素結合あるいは"フッ素-金属"配位結合を鍵結合部位として有する超分子複合体の構築およびその機能化をおこなうことを目的とする.(1)オキシエチレン鎖を有するフッ素系液晶のリチウム塩との複合化による液晶相の熱的安定化フッ素とリチウム塩との相互作用は,有機合成化学・有機錯体化学などの分野でその存在が提唱されている.研究者は,フッ素とリチウム塩とが相互作用しうる材料のデザイン・合成をおこない,その諸物性変化としてフッ素-リチウム相互作用をとらえることを目的とした.有機分子とリチウム塩との相互作用発現のためには相溶性を高めることが必須である.そこで,研究者は,オキシエチレン鎖を有するフッ素系液晶をデザイン・合成した.得られた化合物にトリフルオロメタンスルホン酸リチウムを混合し,複合体の液晶相転移挙動を対応するフッ素無置換体と比較したところ,フッ素置換体は無置換体に比べ,スメクチックA相を示す温度範囲が大幅に広がった.^<19>F-NMR測定により,この変化はフッ素-リチウム相互作用によるものであることがわかった.(2)"フッ素-水素"水素結合による物理ゲル化剤の開発物理ゲルは、溶媒中で分子が水素結合などの非共有結合を介して網目状構造を形成することによって得られる.研究者は,フッ素と水素の水素結合により、あらたな水素結合性物理ゲルの開発をおこなった.オルトフルオロフェノールは強い分子内水素結合を形成する.そこでこの性質に注目し,フルオロフェノール部位を有するターフェニルを合成した.得られた化合物の有機溶媒に対するゲル化能を評価したところ,クロロホルム,ヘキサンなどを効率よくゲル化することがわかった."フッ素-水素"水素結合を機能性材料の開発に用いた最初の例である.温度可変NMR測定により,この水素結合がゲル化における鍵であることが明らかとなった.含フッ素化合物はしばしば分子内あるいは分子間で水素結合を形成する。本研究では、フッ素置換ベンゼンの水素結合性に着目し、"フッ素-水素"水素結合あるいは"フッ素-金属"配位結合を鍵結合部位として有する超分子複合体の構築およびその機能化をおこなうことを目的とする。オリゴオキシエチレン鎖を有するフッ素系液晶のリチウム塩との複合化によるスメクチック相の熱的安定化フッ素とリチウム塩との相互作用は、近年、有機合成化学・有機錯体化学・計算化学の分野でその存在が提唱されつつある。研究者は、フッ素とリチウム塩とが相互作用しうる材料のデザイン・合成をおこない、その諸物性変化としてフッ素-リチウム相互作用をとらえることを目的としている。有機分子とリチウム塩との相互作用発現のためには相溶性を高めることが必須である。また、液晶分子は動的性質を有し、相構造変化の評価が容易であることから、材料諸物性の変化をとらえやすい。そこで、研究者は、オキシエチレン鎖を有するフッ素系液晶をデザイン・合成した。得られた化合物にトリフルオロメタンスルホン酸リチウムを混合し、複合体の液晶相転移挙動を対応するフッ素無置換体と比較した。その結果、フッ素置換体は無置換体に比べ、スメクチックA相を示す温度範囲が大幅に広がった。このような変化の要因を調べるため、^<19>F-NMR測定をおこなったところ、リチウム塩との複合化により、ピークが高磁場シフトすることがわかった。フッ素-リチウム相互作用によるものと考察できる。このことから、フッ素-リチウムおよび酸素-リチウム相互作用が協調的に作用することにより、スメクチックA相の熱的安定性が上昇したと推察した。現在、分光学的手法によりさらなる評価をおこなっている段階である。本研究では,フッ素置換ベンゼンの水素結合性に着目し,"フッ素-水素"水素結合あるいは"フッ素-金属"配位結合を鍵結合部位として有する超分子複合体の構築およびその機能化をおこなうことを目的とする.(1)オキシエチレン鎖を有するフッ素系液晶のリチウム塩との複合化による液晶相の熱的安定化フッ素とリチウム塩との相互作用は,有機合成化学・有機錯体化学などの分野でその存在が提唱されている.研究者は,フッ素とリチウム塩とが相互作用しうる材料のデザイン・合成をおこない,その諸物性変化としてフッ素-リチウム相互作用をとらえることを目的とした.有機分子とリチウム塩との相互作用発現のためには相溶性を高めることが必須である.そこで,研究者は,オキシエチレン鎖を有するフッ素系液晶をデザイン・合成した.得られた化合物にトリフルオロメタンスルホン酸リチウムを混合し,複合体の液晶相転移挙動を対応するフッ素無置換体と比較したところ,フッ素置換体は無置換体に比べ,スメクチックA相を示す温度範囲が大幅に広がった.^<19>F-NMR測定により,この変化はフッ素-リチウム相互作用によるものであることがわかった.(2)"フッ素-水素"水素結合による物理ゲル化剤の開発物理ゲルは、溶媒中で分子が水素結合などの非共有結合を介して網目状構造を形成することによって得られる.研究者は,フッ素と水素の水素結合により、あらたな水素結合性物理ゲルの開発をおこなった.オルトフルオロフェノールは強い分子内水素結合を形成する.そこでこの性質に注目し,フルオロフェノール部位を有するターフェニルを合成した.得られた化合物の有機溶媒に対するゲル化能を評価したところ,クロロホルム,ヘキサンなどを効率よくゲル化することがわかった."フッ素-水素"水素結合を機能性材料の開発に用いた最初の例である.温度可変NMR測定により,この水素結合がゲル化における鍵であることが明らかとなった.
イオンビーム照射を導入した化学蒸着法にる立方晶窒化ホウ素単結晶粒の大型化

化学蒸着装置内で基板に対してイオン照射を行ない、樹枝状に集合した六方晶窒化ホウ素(h-BN)と膜状のアモルファスBNを得た。目的とした立方晶窒化ホウ素は得られなかったが、400°C程度の比較的低い基板温度でh-BN結晶が得られたこと、アモルファスBN膜はバルクのc-BNより硬く、さらにSi基板に強固に密着しているといった新しい知見を得た。早速、工具メーカーより研究協力の打診を得た。得られた試料がBNであることはオ-ジエ電子分光法、X線光電子分光法および赤外線吸収分光法で確認した。樹枝状に集合したh-BNは、比較的結晶性がいいことからE_<1u>格子振動に対する明確なラマン散乱ピークを示し、透過型電子顕微鏡法の結果から数十nm程度の微細結晶であることがわかった。一方、アモルファスBNは3μm程度の膜厚を有し、ラマン散乱を示さず、高分解能観察でも全く対称性のない構造をもつことが確認された。基板温度を300°C-600°Cまで変化させると、低温ではh-BNが優先的に成長し、高温ではアモルファスBNが優先的に成長することがわかった。膜厚3μmのアモルファスBNのヌープ硬さは60GPa-80GPaに達した。これは同じ条件で測定したバルクc-BNの54GPaやダイヤモンド様炭素(DLC)膜の35-40GPaを越える。さらに、半径0.2mmのダイヤモンドコーンを備えた微小スクラッチ試験機でひっかき試験をしたところ、20Nの荷重でも膜が全く破壊されないことが明かとなった。これ以上の荷重をかけるとSi基板が破壊されるし、同じ試験機でDLC膜を試験すると17N程度で破壊する。この結果は、ハードコーティングに実用化されているDLC膜より、得られたBN膜の方が応用範囲の広がる可能性を示唆しており、興味をもった工具メーカーより研究協力の打診があった。本研究成果は第42回春季応用物理学関連連合講演会で速報される。
脂質膜の形状相転移の理論的研究

本申請課題「脂質膜の形状相転移の理論的研究」の最終年度に当たり、まさにその課題どおりの球状脂質2分子膜ベシクルからタンパク質タリンの添加による、カップ状ベシクルへの相転移の理論を完成させて最終的に論文発表に至ることができた。カップ状ベシクルを割球として近似し、吸着平衡のメカニズムを解明させたのは1999年のことであったが、より正確な形状の数値計算による解析が課題として残っていた。このテーマも本申請により加わってもらった梅田民樹博士の尽力により完成し、最終年度に出版までに漕ぎ着けることができた。結果は発表論文(Phys.Rev.E71)に挙げているが、自発面積差(自発曲率に対応)とラインテンションをパラメータとして観測されている割球ではなくいびつなベシクル形状を再現できた。さらにそのカップの縁の形からガウス曲げ弾性定数に対する重要な知見を得ることができることと、それがベシクルの融合や分裂に重要な関わりを持つことが判明し、今後の研究の進むべき方向が示された。特に融合や分裂の物理的メカニズムについては理論的研究が少なく今後の理論的発展が期待される。そのほか、梅田らは球状脂質膜ベシクル系に界面活性剤を投与したときに生じる、脂質の界面活性剤による可溶化に伴う段階的サイズの縮小現象の解析を行い、論文として発表した。段階的という意味は見かけ上静かな球状を保った状態と、激しく揺らぎながら吸着による脂質の減少による小さいサイズの次の球形ベシクルへの転移を生じる相を繰り返すことを指す。最後に研究代表者(末崎)が退官を迎える直前に研究計画が無事終了し終えたことは代表者として大変喜ばしく、科研費を授与して頂いた文部科学省と関係者に感謝に意を表して終わりとしたい。末崎らはブルガリア科学アカデミーのペトロフ教授と共に、生体膜中のイオンチャンネルの麻酔作用が膜の物理的性質と絡んでいる可能性についての研究を行い、論文として発表した。さらに末崎は胆汁酸と脂質の混合系の会合体が、カップ状ベシクルであることの、理論的可能性を解析して論文として発表した。この結果は日本生物物理学会の基調講演として、また、Oxfordで行われたゴルドン研究会議(Complex Fluids)で発表した。梅田らは界面活性剤の影響で膜小胞が周期的に揺動する現象を調べるため,Millerらの理論を基に揺動の大きさを決める式を導き,実験結果との比較を行なった。また,最近名古屋大学の研究グループで,光ピンセット法を用いて膜小胞の変形に必要な力の直接測定結果を定量的に解析するための理論解析をした。これらの結果は,日本生物物理学会,日本物理学会,およびイタリアとイギリスで行われた国際会議で発表した。末崎らはブルガリア科学アカデミー固体物理学研究所長A.G.Petrov氏とともに、膜の電気弾性効果(flexo-electrocity)を応用して、膜の曲率に敏感なイオンチャンネルを仕込んだmembrane machineの理論的モデル系を構築する共同研究を始めた。電気弾性効果は、光に感受性のあるラジカルを膜に仕込んで、光照射によって膜を介して電圧を与えて膜の自発曲率を生じさせ、脂質膜ベシクルを変形させようとするものである。このプロセスにより、周期的な運動をする人工的な膜機械を実現させるような系を解析している。この結果は2003年物理学会九州支部例会において発表したが、初期的解析結果の発表は梅田らとともに準備中である。さらに末崎らはこの科学研究費の研究テーマとは直接関係ないが、高分子や界面活性剤などの複雑液体のレオロジーで観測されている、せん断応力下での相分離の生成機構についての理論的研究を行った。

その骨子はせん断応力の関数として2状態を取る粘性係数を仮定すると、円盤と平面形状のレオメータにおいてこれまでなかった楔形の相分離が予測されることが分かった。この結果は第3回複雑系のスローダイナミックス国際会議(2003、仙台)で発表した。最終結果は論文として発表予定である。梅田らは界面活性剤の存在下でのベシクルの周期的揺動現象に関して,昨年度に引き続き理論と実験との比較を行い,界面活性剤の影響で膜に穴が開きやすくなっていることを明らかにした。現在論文を準備中である。また,カップ状ベシクルの形態転移の要因を調べるため,弾性体理論に基づいてベシクルの形態を計算する計算機プログラムを完成させ,様々なパラメータを与えて数値計算を行った。これらの結果を日本物理学会で発表した。さらに解析をまとめて平成16年度には論文として発表するよう準備中である。本科学研究費補助金の授与を受けて、表題「脂質膜の形状相転移の理論的研究」の理論的研究に着手し、平成14-15年度とその研究を進めて進捗状況報告を行ってきた。本科学研究費補助金の最終年度においては、膜の数値解析を得意とする神戸大学梅田助教授との共同研究を軸として、カップ状脂質ベシクルの理論的解析が主たるテーマとなった。前回までの科学研究費補助金(平成10-13年度)によるカップ状脂質ベシクルの、吸着平衡による理論解析ではカップ状ベシクルを部分球とみなしたが、その後をうけて本テーマでは正確なカップ状ベシクルの形状の数値解析を梅田がチーフとなって遂行した。その結果、観測されているベシクル形状を再現する解析結果を得て、研究発表のページにあるようにPhys.Rev.E(2005)に発表した。この理論解析によって、観測結果を再現するのみならず、その形状がこれまで問題の多い膜のサドル曲げ弾性定数に関する重要な知見を与え、膜の融合や分裂に対する新たな見方を提供する可能性があることが分かった。この研究結果は、代表者末崎が日本学術振興会の基金を得て主催した、国際研究集会「ソフトマター複合系の物理学国際ワークショップ」(東京、2004年11月)においても発表した。梅田らはさらに界面活性剤と脂質膜系における、ベシクル形状が間歇的に変化する観測結果の理論解析を行い、その結果は研究発表のページにあるようにChem.Phys.Chem.に発表した。末崎は脂質膜を含む多くの液体系のレオロジカルな性質が異常な振る舞いを示す現象(ストレスに対する変形速度がニュートン粘性から大きくずれる)について、理論的解析を試みた結果をやはり次ページに示すようにJournal of the Physical Society of Japanに発表した。
SiGMA-AEとBEMによるコンクリートのひび割れ進展機構の解明

鉄筋コンクリート構造物の劣化は,近年大きな社会問題となっているが,その中で特に著しい劣化原因として知られているのが鉄筋腐食の問題である。本研究員は,既に学位論文において鉄筋コンクリート部材に発生する腐食ひび割れの発生機構の解明に大きな成果を果している。この実績を高く評価し,コンクリート中のひび割れ発生機構をアコースティック・エミッション(AE)法と境界要素法(BEM)解析によって解明することを研究対象として,研究活動を進めることになった。研究着手後には,本研究で取り扱う問題,特にコンクリート工学における破壊力学の適用についてまとめ、この問題を破壊力学の概念に基づいて解析するためのBEM手法について解析手順とともに明らかにした。その成果を用いて、膨張材を用いた試験において,腐食ひび割れを観察し,AE-SiGMA解析によりクラックの機構同定を試みた。一方,BEM解析ではひび割れ軌跡を,2領域BEM法により解析し,軌跡の一致を確認した上で,ひび割れモードの同定を伝播方向を考慮し実施した。その結果,腐食ひび割れとして観察された表面ひび割れ,剥離ひび割れ,内部ひび割れに関して,モードIとモードIIの寄与率が異なること,全般を通してひび割れ伝播過程は,モードIの開口モードが卓越することが明らかになった。このようにひび割れ発生機構が,実験と解析により解明されており,研究成果の科学的及び工学的な意義は非常に高いと考えられる。
湖沼堆積物の高精度分析による完新世の気候変動復元

継続して研究を進めているフィンランド北方のケボ湖において、新たに2m長のボーリングコアが得られ、これまで行ってきた1m長の試料に加える形で分析を進めた。炭素年代測定と珪藻分析が完了し、これまでの薄片スライドの観察や縞の計数結果、共同研究者による軟X線元素分析などと合わせて考察をすすめた。またこれまでの試料(過去150年)よりも古い、過去600年にさかのぼる試料であることが分かった。ケボ湖は河川の淀みに位置しているため、湖の堆積物に比べて気候変動に対する応答が鈍いと考えられたが、小氷期や中世温暖期を含む気候変動が発見された。また、年縞の計数による堆積物の年代よりも、炭素年代測定による年代のほうが古くなる結果が得られ、年縞とみられる縞模様(ラミナ)は1年に複数枚形成された可能性が示唆された。同様に研究を進めてきたクインカイセン湖のコア試料の表層部について精度を上げた分析を行い、数年単位の珪藻種の大きな変動がみられ、人為的な湖水の富栄養化の湖水生態系に対する影響が明らかとなった。また昨年度より、フィンランド東部のレへミランピ湖で採取された15cm長のコア試料について珪藻分析を行った。そして同湖で採取された他の複数のコアとの比較を行い、年縞が形成される気候、地理、湖水条件を、珪藻群集の変化を用いて考察した。その結果、湖水の栄養状態よりも冬の気温や前年の降水量によって、湖底の酸化還元度が変化し、年縞の有無が決定されることが分かった。そして近年の温暖化の湖水環境への影響が強く示唆された。共同研究者とのデータの照合や調整に時間を要したため、全体としては研究が遅れているが、論文執筆や発表について準備を進めている。ケボ湖の年縞堆積物について、共同研究者による分析と合わせて十分な結果が得られており、予察的な結果を今年度4月に学会発表を行うが、昨年度に予定していたセディメントトラップで得られた現在堆積中の季節ごとの試料について分析を行うことができなかった。レへミランピ湖の15cm長の試料について行った珪藻分析結果は、現在論文を投稿中であり、今年度半ばの受理を目指している。クニンカイセン湖のコア試料について昨年度よりも精度を上げた分析を追加で行い、結果のとりまとめと発表の準備を行っている。ただ、他のコアや先行研究と比べて顕著な環境変動が見られなかったため、論文ではなく学会発表に変更になる可能性がある。また共同研究者の異動などで、昨年度に予定していたカッラベシ湖の堆積物の研究を進めることができなかった。ケボ湖の試料について分析結果をまとめ、論文執筆を行っている。白と黒の縞の流入由来源を明確にするためにセディメントトラップ試料の珪藻分析を行う予定であったが、昨年度に行えなかったため、分析を行い論文に盛り込む予定である。そして北極圏の論文精査を行い、今年度半ばまでに論文投稿を目指す。また、堆積物の年代モデルにまだ不確定な要素があるため、今年度初めに追加で炭素年代測定を行う可能性がある。現在論文を投稿中のレへミランピ湖の試料について、珪藻分析や年縞の堆積構造の解明など一連の分析が完了しているが、査読結果によっては同じ湖の異なる湖盆で採取された追加のコア試料について分析を行う可能性がある。クニンカイセン湖の試料については、現段階では国際誌への投稿に耐えうる発見ができていないため、学会発表ののち、軟X線による元素データの精査や、統計的手法を用いたデータの詳しい解析を進め、論文執筆への議論を進める予定である。また研究が進まなかったカッラベシ湖については、共同研究者の調整により、層相観察とより高精度の珪藻分析を進める予定である。当初の研究計画では、堆積物の詳細な年代コントロールと年縞構造の解明のために樹脂固定による薄片スライドの作成と年縞の計数を行う予定であったが、共同研究者が精力的に進めているため、当方は堆積物の相層の解析よりも珪藻分析を主に行っていく予定である。今年度は主にフィンランド中部で採取されたクニンカイセン湖の堆積物コアの珪藻分析を進め、全体の珪藻群集の変遷をつかむことができた。そしてフィンランド全土の水質と珪藻群集のデータから、定量的に過去の湖水の栄養度の復元を行った。また試料の帯磁率測定も行い、先行研究のデータとの対比により過去約4千年間の堆積物であることがわかった。その他、共同研究者が行った蛍光X線分析の結果などと合わせることにより、その期間の多くの環境変化が明らかになった。特に約100年前以降の湖岸の人為改変や地球温暖化によるものと思われる湖水の富栄養化、成層化などの変化が顕著に見られ、これらは少なくとも過去4千年間で一番大きな環境変化であることがわかった。ほかの時期の変動は先行研究との比較から北大西洋の気候システムが百年スケールで突発的に変化したことを支持するものであったが、湖盆や集水域の形態などローカルな影響も考えられた。新たに採取したカッラベシ湖の堆積物試料について予察的な分析、珪藻種のカタログ作成をおこなったところ、人為による富栄養、塩分濃度上昇と思われる珪藻群集の変化がみられ、小氷期以降の環境変動の復元を目的とした分析試料として良好と判断した。

フィンランド滞在中に、並行して進めていたフィンランド最北部のケボ湖における珪藻分析結果についても共同研究者と議論し、過去数百年の環境変遷の解明のために現地の水質モニタリング調査、ボーリング調査などを追加で行うこととした。樹脂固定や堆積物の年縞の計数をまだ行っていないものの、珪藻分析が大いに進展したためおよそ今年度の実施計画どおりの進捗状況である。また、ボーリング調査では調査地点が予定とは異なるカッラベシ湖となったが、環境変動の記録がより明瞭に残されていると考えられる地点であると共同研究者と協議の上で決定した。まだ堆積物コアの年代は明らかになっていないが、予察的な分析の結果、ラミナ構造が含まれており、珪藻群集に大きな変化があることがわかったため今後もこのコアについて分析を進めていく予定である。フィンランド北方のケボ湖から得られた、1m長のアイスフィンガー試料について珪藻分析と薄片スライドの層相観察を行った。その結果、過去約150年間で大きな珪藻種の変動はなかったものの、最下部でより寒冷な気候を好む種が多く、50年前から温暖化の影響や降水量の増加を反映する種が増加していた。また薄片下では、夏の有機物層と春の洪水層の構成物の明瞭な違いが明らかとなったが、珪藻種の違いは不明瞭であった。また当該年度に2m長のコアの採取に成功し、分析を行うことにした。予察的な炭素年代測定を行い、およそ過去500年間の堆積物であることが明らかとなり、追加の年代測定と数センチ間隔の珪藻分析を現在進めている。28年度から分析を行っていた、フィンランド中部で採取されたクニンカイセン湖の試料について、より精度の高い珪藻分析と化学分析を行った。そしてフィンランド各地の湖で採取された現生の珪藻データベースから、定量的な水質の復元を行った。また、珪藻の生態についての論文精査も行った。その結果、およそ2600年前以前の高い栄養度と、400年前からの森林伐採、100年前からの温暖化の影響が明らかとなった。カッラベシ湖の試料について化学分析を行った結果、全層について大きな変化はなかったものの、近年の温暖化と人為開発によるものとみられる生物生産の増加、富栄養化が表層付近で見られたため、年代測定とより精度の高い珪藻分析を行っていく。所属機関の変更や経費の移管の手続きなどで、上半期は研究が遅れたが、カッラベシ湖、クニンカイセン湖のコア試料の化学分析や珪藻分析などを行った。また現地に渡航し、野外調査でのサンプルの採取と前処理を行い、共同研究者と論文化へ向けて協議を進めた。28年度の予定通り、フィンランド北方のケボ湖の試料について、これまで分析を行っていた1m長のアイスフィンガー試料に加え、新たに2m長のコアの採取に成功し、分析を行うことにした。予察的な炭素年代測定を行い、およそ過去500年間の堆積物であることが明らかとなり、追加の年代測定を現在進めている。ケボ湖の年縞堆積物について、白と黒の縞の流入由来源をより明らかにするために、それぞれの縞の珪藻種の違いを通常の分析と薄片スライドの観察で明らかにしようと試みたが、統計的にも違いがはっきりしなかった。そのため、セディメントトラップで得られた現在堆積中の季節ごとの試料について分析を行う予定である。クニンカイセン湖の試料について、最近100年間について大きな環境変化があったことが昨年度に推測されたが、より細かい間隔の分析と、珪藻のそれぞれの種の論文精査により、より通時的な環境変化が明らかとなった。継続して研究を進めているフィンランド北方のケボ湖において、新たに2m長のボーリングコアが得られ、これまで行ってきた1m長の試料に加える形で分析を進めた。
筋及び呼吸循環機能の発達から現代社会に生きる子どもの立位保持能力の低下要因を探る

近年では10分間程度でも立ち続けることが容易でない児童が増加している。本研究は最近の子どもの立位保持能力の低下要因が何に起因しているのかを明らかにすることを目的に、筋及び呼吸循環機能の観点から研究を行った。被験者は大阪府下の小学1、2、3年生210名(1年生男子31名、女子33名、2年生男子36名、女子38名、3年生男子38名、女子34名)であった。被験者の身長、体重、座高、脚長および足長を測定した。立位保持能力の測定として重心位置および重心前後最大移動距離を測定した(フットスキャン足底圧計測システム、RS Scan社製)。また、重心前後最大移動距離と足長から重心最大移動距離の足長に対する割合を算出した。一方、超音波画像診断装置(SonoSite180PLUS、OLYMPUS社製)を用いて腓腹筋内側頭の筋厚、前脛骨筋の筋厚および膝窩動脈径を計測した。その結果、身長、体重、座高、脚長、足長、腓腹筋内側頭の筋厚、前脛骨筋の筋厚および膝窩動脈径は学年進行にともなう発達が認められた。また、それぞれの学年における腓腹筋内側頭、前脛骨筋の筋厚および膝窩動脈径の相関分析を試みたところ、前脛骨筋の筋厚と膝窩動脈径との間に有意な相関関係が認められた。しかしながら、重心位置、重心前後最大移動距離および重心最大移動距離の足長に対する割合と腓腹筋内側頭、前脛骨筋の筋厚および膝窩動脈径との間には有意な相関関係は認められなかった。以上のことから、立位保持能力は筋及び呼吸循環機能とは別の要因に起因している可能性が考えられた。研究計画においては小学校高学年(4から6年生)を予定していたが、小学校の都合により4、5年生のみの測定であった。立位保持能力の測定にはフットスキャン足底圧計測システム(RS Scan INTERNATIONAL社製)を使用し、重心位置、重心前後最大移動距離および重心移動距離の足長に対する割合を計測した。筋及び呼吸循環機能の測定には超音波診断装置SonoSite180PLUS (OLYMPUS社製)を使用し、腓腹筋及びヒラメ筋の筋厚及び膝窩動脈径を記録した。なお、研究計画においては1回拍出量及び大動脈径を計測する予定であったが、測定に際し、被験者の胸骨左縁3から5肋間に超音波診断装置のプローブを固定する必要がある。そのため、測定に対して困惑する児童が出てくる可能性も考えられ。したがって、本年度は1回拍出量及び大動脈径の計測を見送ることとした。これまで、児童を対象に筋及び呼吸循環機能と立位保持能力との関係に関する研究は皆無である。そのため、先行研究と比較することは出来ないが、いずれの学年においても筋及び呼吸循環機能と立位保持能力との間に有意な相関関係は認められなかった。これらの結果から立位保持能力の低下要因は筋及び呼吸循環機能とは別の要因に起因している可能性が考えられた。しかしながら、次年度は小学校低学年(1から3年生)と6年生の測定を実施する。中でも小学校低学年と高学年においては年齢差が大きいため発育発達過程における影響が見られる可能性も考えられる。そのため大変興味深い知見が得られるものと確信している。
免疫制御機構再構築による炎症性腸疾患の生物学的治療法の開発

TNFファミリーのCD30リガンド(CD30L)は樹状細胞、活性化B細胞のみならず活性化T細胞に多く発現され、そのレセプターであるCD30は活性化T細胞に発現されていることから、T細胞機能分化や増殖促進、維持に関与していると考えられる。我々はすでにマウス炎症性腸炎モデルにおいてTh1型ハプテン誘導性腸炎(trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS)-induced colitis)がCD30LKOマウスでは軽減し、Th2型であるオキザゾロン誘導腸炎(oxazolone (OXA)-induced colitis)が悪化することを報告した(Gastroenterology. 134 : 447-458, 2008)。CD30L/CD30シグナリングがTh1/Th2応答を抑制していることが考えられる。今回、我々はCD30LKOマウスおよびCD30KOを用いたin vitroでのT細胞の機能分化実験でCD30L/CD30シグナルがTh17細胞の産生に重要であることを明らかにした。CD30からのシグナルはアポトーシスを制御することによって、CD30LからのリバースシグナルはIL-2の産生を抑制することによってTh17細胞の分化増殖を促進すると考えられる。(J.Immunol 185 : 2222-30, 2010)。この成果を基盤に、CD30-免疫グロブリン融合蛋白(CD30-Ig)でのCD30L/CD30シグナルの阻害実験でデキストラン硫酸(DSS)誘導炎症性腸疾患モデルを制御することに成功した。この研究成果はJ.Immunol. 185 : 7671-7680, 2010に報告した。TNFファミリーのCD30Lは樹状細胞、活性化B細胞のみならず活性化T細胞に多く発現され、そのレセプターであるCD30は活性化T細胞に発現されていることから、T細胞機能分化や増殖促進、維持に関与しているとか考えられる。最近、我々はマウス炎症性腸炎モデルにおいてTh1型trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS)-induced colitisがCD30LKOマウスでは軽減し、Th2型であるoxazolone (OXA)-induced colitisが悪化する事を発見した。(Gastroenterology.134:447-458,2008)これらの結果はCD30LがTh1/Th2応答を制御していることが予想される。今回、dextran sulphate sodium(DSS)-induced colitisとSCIDマウスにCD45RB^<high>T細胞を移入して引きこすcolitisの系で、CD30LがTh17細胞活性化に重要な役割を担っていることを明らかにした.さらに炎症性腸炎に対する新規生物学的治療法にとして、CD30L/CD30シグナルを調節する可溶性CD30Igを開発し、DSS誘導実験腸炎モデルを用いて治療効果を確かめた。TNFファミリーのCD30Lは樹状細胞、活性化B細胞のみならず活性化T細胞に多く発現され、そのレセプターであるCD30は活性化T細胞に発現されていることから、T細胞機能分化や増殖促進、維持に関与していると考えられる。我々はすでにマウス炎症性腸炎モデルにおいてTh1型ハプテン誘導性腸炎(trinitrobenzene sulfonic acid(TNBS)-induced colitis)がCD30LKOマウスでは軽減し、Th2型であるオキザゾロン誘導腸炎(oxazolone(OXA)-induced colitis)が悪化することを報告した(Gastroeaterology. 143 : 447-458, 2008)。今回、我々はCD30LKOマウスおよびCD30KOを用いたin vitroでのT細胞の機能分化実験でCD30L/CD30シグナルがTh17細胞の産生に重要であることを見いだした。さらにTh1細胞とTh17細胞が病態形成に関与するデキストラン硫酸誘導腸炎(dextran sulphate sodium(DSS)-induced colitis)とCD45RB陽性CD4T細胞移入SCIDマウスの腸炎におけるTh1/Th17細胞分化におけるCD30L/CD30の役割を検討したところ、腸管粘膜におけるTh1応答だけではなく、Th17応答も制御することが明らかとなった。またCD30L/CD30シグナルを抑制する可溶性CD30Igの投与で、DSS誘導腸炎を抑制することに成功した。(J. Immunol. in revision 2010)TNFファミリーのCD30リガンド(CD30L)は樹状細胞、活性化B細胞のみならず活性化T細胞に多く発現され、そのレセプターであるCD30は活性化T細胞に発現されていることから、T細胞機能分化や増殖促進、維持に関与していると考えられる。

今回、我々はCD30LKOマウスおよびCD30KOを用いたin vitroでのT細胞の機能分化実験でCD30L/CD30シグナルがTh17細胞の産生に重要であることを明らかにした。CD30からのシグナルはアポトーシスを制御することによって、CD30LからのリバースシグナルはIL-2の産生を抑制することによってTh17細胞の分化増殖を促進すると考えられる。(J.Immunol 185 : 2222-30, 2010)。この成果を基盤に、CD30-免疫グロブリン融合蛋白(CD30-Ig)でのCD30L/CD30シグナルの阻害実験でデキストラン硫酸(DSS)誘導炎症性腸疾患モデルを制御することに成功した。この研究成果はJ.Immunol. 185 : 7671-7680, 2010に報告した。
若者のキャリア意識向上を目的とする交流実践の開発と評価

本研究は、大学生と社会人とがキャリアについて対話するインフォーマルな交流実践を実施し、大学生と社会人それぞれのキャリア意識に及ぼす効果を測ることが目的である。インフォーマルな場での大学生と社会人との交流実践は数多く行われているが、その効果に関する検証はあまり行われていない。そこで本研究では、大学生と社会人の対話を重視した交流実践を実施し、効果について事前事後の質問紙調査と事後の半構造化インタビューを実施した。その結果、大学生の自己効力感は向上するが、社会人は一部自己効力感が低下することが明らかとなった。今後は、社会人も過去ではなく未来を展望する活動を行うことで自己効力感が高まると考えられる。当該年度は、社会人と大学生との交流の場(Future Work Cafe)をデザインし、実践と評価を行った。社会人と大学生双方のキャリア意識向上を目的とし、自らのキャリアについて互いに対話できるような場づくりを工夫した。7月に実施した予備実践では、若手社会人と大学生の仕事や働き方に対する視野の拡大を目的とし、様々な分野や組織を横断しながらキャリア形成を行っている社会人ゲスト3名による講演とワールドカフェを行った。事前事後の質問紙調査と事後に行った半構造化インタビューにより、参加者の自己効力感は有意に向上したものの、それらは社会人と大学生との対話によるものというより、ゲストの講演により促されたものであることが示唆された。そこで社会人と大学生とが直接対話できるようデザインを変更し、二回目の実践を12月に行った。参加者は若手社会人(24歳34歳)8名、大学2年生8名であった。キャリア・アンカー・インタビューの手法を用い、社会人と大学生が互いに自らの過去についてインタビューし合った後、互いの仕事に対する価値観や考え方に対しコメントしあう活動を行った。事前事後の質問紙調査により、大学生の自己効力感は有意に上昇したが、社会人は自己効力感が有意には上昇しておらず、むしろ、失敗に対する不安感が上昇していることが明らかとなった。事後、社会人に対して行った半構造化インタビューでは、大学生に率直に自らの過去を語ることで失敗に対する不安感が上昇していることが示唆された。以上より、社会人と大学生との交流実践は、大学生の自己効力感を向上させるなど大学生のキャリア意識向上に結びつく一方で、大学生との対話は社会人のキャリア意識にはほとんど影響を与えないことが明らかとなった。社会人と大学生との交流実践では、社会人にとってもキャリア意識向上につながるよう活動をデザインする必要性のあることが示された。最終年度は交流実践に参加した社会人の参加動機や、大学生との交流実践による社会人参加者の学びの内容について調査を行った。前年度の研究では、社会人との交流実践では大学生の自己効力感が有意に向上するが社会人はそうではなく、交流実践に参加する社会人の参加動機や学習をどう担保するかが課題であることが明らかとなった。社会人の参加動機や交流実践による学習については、本研究による実践に加え、他実践への参加者も含めて分析を行った。分析の対象としたのは、Facebookを用いて2週間にわたり高校生が自らの進路選択に関するキャリア学習を行うSoclaプロジェクトである。Soclaプロジェクトに高校生の学習の支援者として参加したボランティアサポーター10名に対し、半構造化インタビュー調査を実施し、その内容をグラウンデッドセオリーアプローチによって分析した。分析の結果、社会人の参加者は高校生が自ら様々な情報を収集し、進路を見出していく様子にやりがいと参加意義を感じていることがわかった。SNSによってその過程が可視化されることも、やりがいを高めていた。また、社会人自身がこれまでに培った経験やネットワークをそのまま活かして支援することができる点も、社会人を活動に参加しやすくしていた。分析結果は日本教育工学会全国大会で報告を行った。また、3月10日には成果報告を兼ねた大学生と社会人との交流実践を行った。女子大生の採用とキャリアをテーマとし、女子大生と社会人とが意見交換を行った。女子大生と社会人とで女性が働きやすい職場を考える内容であったため、女子大生と社会人との対話は促進された。長期の交流実践では高校生や大学生の成長が社会人のやりがいとなるが、短期の交流実践では大学生の学ぶ専門知識と社会人の社会経験とを組み合わせて問題解決を話し合うテーマ設定が大学生と社会人との対話に有用であることが示唆された。本研究の目的は、大学生と社会人若手のキャリア意識向上を目的とする交流実践の開発と評価である。平成23年度は実践のデザインを検討するため、大学生と社会人のキャリア意識向上を目的としてNPOなどが行っている交流実践について、事例調査を行った。具体的には、「ハタモク」「ハナジョブ」といった社会人と大学生が対面で交流し、働く目的やキャリアについて話し合う場に参加するとともに、運営者へのインタビューを行った。

また並行して、大学を卒業して数年以内の若手社会人6名に対し、大学での経験や学び、今の仕事やキャリアに対する考えなどをインタビューした。交流実践事例に関する調査では、大学生と社会人が直接交流する場合に、大学生と社会人との間に情報量の差があり過ぎるため、大学生と社会人との対話を深めることが難しく、その結果、自らの仕事やキャリアについて振り返るといった深い体験が生まれにくいことが示唆された。このことから、大学生と社会人若手それぞれから、自らの仕事やキャリアに対する深い語りや省察が引き起こされるような場を設計する必要があること、そのためには、大学生と社会人が単に仕事について語り合うといった活動だけではなく、協働で従事できる活動をデザインする必要があると考えられる。また、これまでキャリア意識向上を目的とする実践の多くは、キャリアに関わる研究者や実務家などが行ってきたが、いずれの実践も評価は十分にはなされていない。そこで平成23年度は、大学生と社会人とのキャリア意識向上を目的とする新たな交流実践の設計と評価について検討を行った。研究成果については日本教育工学会第27回全国大会でポスター発表を行い、実務家やワークショップ・デザイナー、研究者などからのフィードバックを得ることができた。当初はSNSを用いた2週間から1ヶ月の長期的なプロジェクトを想定していたが、平成24年度はワークショップのような一時的に交流する実践の開発を行い評価した。2度の実践を行い、事前事後アンケートと事後インタビューのデータを収集した。データの分析結果は、日本教育工学会の全国大会で発表したほか、実践報告論文としてまとめ大学の紀要に投稿した。当初の計画からの変更はあるが、予備実践と本実践を行いデータの収集、分析を行った点で研究はおおむね順調に進展しているといえる。当初の予定では平成23年度に、交流実践の計画だけでなく試行をする予定であった。しかし、社会人と大学生との募集が遅れ、ゲストの日程調整が上手くつかなかったため、試行実践を平成24年度に持ち越すこととした。試行実践は、今年度7月7日に行う予定である。その後本実践を秋に行い、結果の評価・分析を行う。評価・分析を今年度中に行う点については、当初の計画と同じである。前年度までの実践では、社会人と大学生との交流は、双方に仕事に関する経験や知見の差があるため、対話が十分深まらないことや、交流が社会人のキャリア意識向上にはつながらないことが示唆された。そこで今年度は、前年度までの実践を踏まえ、大学生だけでなく社会人のキャリア意識向上にもつながるよう交流実践をデザインし、評価を行いたい。また、既存の大学生と社会人との交流実践についても調査を実施し、交流が大学生や社会人にどのような学習効果を与えているかについて分析を行う。実践の成果は論文としてまとめ、学会誌に投稿する予定である。社会人と大学生との交流実践について、平成24年度7月7日に試行実践を実施し、評価・分析した結果を9月の日本教育工学会で発表する予定である。
経時データを用いたアレルギー性疾患に関する胎児期～乳幼児期の要因探索

本研究課題は、mediation analysisや混合効果モデル、Marginal structure modelを用いて出生コホート研究のデータより、1)個人レベルの経時データから胎児期乳幼児期を通したアレルギー性疾患に関連する曝露要因を探索すること、2)胎児期乳幼児期の間でいつの時期の曝露要因が最も影響を与えるのかを検討すること、を目的としている。三年計画の初年度は、コホート参加者の乳幼児健診のデータおよび学校健診のデータを収集し、解析用データセットの構築を行った。乳幼児健診のデータは各自治体と結んでいる協定を基に調整し、学校健診の情報は保護者からの代諾同意書を基に各自治体の教育委員会に相談の上各学校と調整しデータ収集を進めた。結果、乳幼児健診のデータは宮城県全35自治体中34自治体から5,262人分、学校健診のデータは51の中学校から102人分入手した。得られたデータは現在データベースへの取り込を進めており、データベース上でこれまでに入手済みの妊婦健診や分娩時、1ヶ月時のカルテ情報、繰り返し回答を依頼している調査票などの個人データと突合した。これによって、個人レベルで様々な経時データが揃った解析用のデータセットが抽出可能となった。また、次年度以降も今年度と同様な流れで新にデータ収集の対象となった子どもの該当データを引き続き収集していくこととなった。以上より、初年度は次年度以降の継続的なデータ収集と解析を進めていくための基盤を構築した。初年度は、コホート参加者の乳幼児健診のデータおよび学校健診のデータを収集し、解析用データセットを構築することが目標であった。結果、個人レベルで様々な経時データが揃った解析用のデータセットが抽出可能となった。三年計画の二年目は、最終年度に向けて引き続きデータ収集を行い解析データセットの拡張を行うとともに、解析モデルを作成する。まずは先行研究をレビューし代表的な曝露要因をひとつ選択し、適切な因果モデルを作成する。その後モデルに基づいて経時データを解析し、結果の妥当性を検討する。また、遺伝的な要因の寄与については子どものデータに両親および祖父母のデータを突合し、multilevel mediation analysisの適応可能性を検討する。最終年度は二年目に検討したモデルを様々な曝露やアウトカム指標に対して展開し、解析を進めていく。これによっていずれの時期のどのような曝露が後のアレルギー性疾患罹患に強く影響するのか明らかにする。理由:人件費や参加を予定していた学会およびデータ収集にかかる旅費について、一部他の予算から支払うことになったため当初予定していた支出よりも少なく抑えられた。使用計画:胎児期乳幼児期の重要な経時データのひとつである母子健康手帳の情報のデータ化が遅れているため、この情報のデータ入力に使用し、データ化を促進させる。
Tomo-e Gozenカメラによる重力波可視対応天体超広視野即時探査観測

本研究は,数年以内に訪れる重力波電磁波対応天体および中性子星合体に対する統計的研究に備えて,木曽シュミット望遠鏡の新広視野カメラTomo-e Gozenを用いた重力波可視光対応天体探査を行うための開発,およびカメラ完成後の広視野探査観測を推進するものである.H30年度前半は,全84枚のセンサをシュミット焦点面に沿って配置し,良い星像を得るための高精度センサ配置機構HAPの設計・製作をはじめとする装置開発を進め,Tomo-e Gozenカメラの全体3/4(84センサ中63センサを搭載)が完成し,残りの21センサ(1/4)も完成間近である.また,中性子星連星合体からの可視光の増減光を捉えるための重力波用突発天体データ解析パイプラインの開発及び重力波アラートに対応した自動観測システムの開発も並行して進め,H30年12月及びH31年3月に行われたLIGO/Virgo重力波エンジニアリング観測ランER13, ER14における重力波アラートに備えた.このエンジニアリング観測ラン期間中は,重力波アラートは発信されなかった.その間,我々は重力波望遠鏡グループの出す擬似アラートに対して追観測を模擬的に行い,Tomo-e Gozenの超広視野性能を生かした観測・データ解析システムが設計通りに動くことを確認した.これにより,木曽シュミット望遠鏡Tomo-e Gozenで数100平方度から1000平方度を超える広い領域にわたって重力波追観測を行うシステムが完成した.重力波望遠鏡観測ランはH30年度には始まらず(H31年4月に開始された),エンジニアリング観測ランでもアラートが発信されなかったため,実際のTomo-e Gozenでの追観測は発生しなかったが,観測の準備及び試験は完了した.H31年4月より始まった重力波観測ランO3において,完成したTomo-e Gozenと木曽シュミット望遠鏡を用いて広視野追観測を行う.特に,中性子星合体に対して,特にアラート直後における系統的な広視野探査観測を行い,候補天体同定を目指す.本研究は,数年以内に訪れる重力波電磁波対応天体および中性子星合体に対する統計的研究に備えて,木曽シュミット望遠鏡の新広視野カメラTomo-e Gozenを用いた重力波可視光対応天体探査を行うための開発,およびカメラ完成後の広視野探査観測を推進するものである.H30年度前半は,全84枚のセンサをシュミット焦点面に沿って配置し,良い星像を得るための高精度センサ配置機構HAPの設計・製作をはじめとする装置開発を進め,Tomo-e Gozenカメラの全体3/4(84センサ中63センサを搭載)が完成し,残りの21センサ(1/4)も完成間近である.また,中性子星連星合体からの可視光の増減光を捉えるための重力波用突発天体データ解析パイプラインの開発及び重力波アラートに対応した自動観測システムの開発も並行して進め,H30年12月及びH31年3月に行われたLIGO/Virgo重力波エンジニアリング観測ランER13, ER14における重力波アラートに備えた.このエンジニアリング観測ラン期間中は,重力波アラートは発信されなかった.その間,我々は重力波望遠鏡グループの出す擬似アラートに対して追観測を模擬的に行い,Tomo-e Gozenの超広視野性能を生かした観測・データ解析システムが設計通りに動くことを確認した.これにより,木曽シュミット望遠鏡Tomo-e Gozenで数100平方度から1000平方度を超える広い領域にわたって重力波追観測を行うシステムが完成した.重力波望遠鏡観測ランはH30年度には始まらず(H31年4月に開始された),エンジニアリング観測ランでもアラートが発信されなかったため,実際のTomo-e Gozenでの追観測は発生しなかったが,観測の準備及び試験は完了した.H31年4月より始まった重力波観測ランO3において,完成したTomo-e Gozenと木曽シュミット望遠鏡を用いて広視野追観測を行う.特に,中性子星合体に対して,特にアラート直後における系統的な広視野探査観測を行い,候補天体同定を目指す.
中脳黒質ドパミン神経の障害に起因する難治性認知症の発症機構の解明

パーキンソン病(PD)患者に高頻度に併発する難治性の認知障害の発症機構を解明し創薬の手がかりを見出す目的で以下のPDモデルマウスを作出した。中脳黒質のDA神経細胞を特異的に破壊する1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)をマウスの腹腔内に投与することでPD患者と類似した脳病変が再現できるPDモデルマウスを作出した。以前、研究代表・石井は当該PDマウスの認知機能を調べる目的で、記憶の固定・再固定・消去の機能について文脈的恐怖条件付けテストを用いて評価した結果、PDマウスはcontrolマウスと比べ記憶の消去が亢進し記憶の保持能力が低下することを報告した(Life Sci.[2015]137:28-36)。PDマウスで認められた記憶の消去の亢進と記憶の保持能力の低下を引き起こす脳領域が海馬の歯状回であることを特定し、当該脳領域のcAMP-PKAシグナルの減弱化が活性型CREBの発現低下を引き起こし記憶の消去亢進が生じることを見つけた。さらにPDマウスにphosphodiesterase IV阻害薬であるrolipramを投与すると、海馬のcAMP含量が有意に増加し、亢進していた記憶の消去機能がcontrolマウスのレベルにまで有意に回復することを報告した(J.Pharmacol.Sci.[2017]134:55-58)。H30年度はrolipramよりも副作用が少なく特異性の高い治療薬の検索を行った。その結果、セロトニン5-HT4受容体の選択的作動薬であるvelusetragならびにprucaloprideが当該認知症に有効であることを新に見つけた(特願2017-064344)。PDマウスの記憶消去の亢進と記憶保持能力の低下が海馬の歯状回の機能異常であることを明らかにし、記憶消去時の当該脳領域のcAMP含量はcontrolマウスと比べ有意な減少が認められ、さらに記憶形成に寄与する転写因子の1つである活性型リン酸化CREBの発現量が有意に低下することを見つけた。これらの結果から、PDマウスの海馬歯状回はcAMP含量が低下し、それに起因するcAMP-PKAシグナルの減弱化が活性型CREBの発現低下を引き起こし、記憶の消去亢進が生じることを見つけた。さらにPDマウスにphosphodiesterase IV阻害薬であるrolipramを投与すると、海馬のcAMP含量が有意に増加し、亢進していた記憶の消去機能がcontrolマウスのレベルにまで回復することを報告した(J.Pharmacol.Sci.[2017]134:55-58)(特願2017-018172)。以上の結果から、PD患者に併発する難治性の認知障害の治療薬としてphosphodiesterase IV阻害薬が有効であることを見つけた。ところがRolipramは副作用が強く長期間の投与が望めないことから、rolipramよりも副作用が少なく特異性の高い治療薬の検索を行った。その結果、セロトニン5-HT4受容体の選択的作動薬であるvelusetragならびにprucalopride (3 mg/kg, i.p.)を記憶の消去学習60分前に投与した結果、亢進していた記憶の消去機能がcontrolマウスのレベルにまで有意に回復した。セロトニン5-HT4受容体は海馬に豊富に発現するGsタンパク質共役型の受容体である。以上の結果から、5-HT4受容体の選択的作動薬であるvelusetragならびにprucaloprideが当該認知症に有効であることを新に見つけた(特願2017-064344)。PDマウスの亢進した記憶の消去機能を改善させる5-HT4受容体作動薬の作用メカニズムを調べると共に、海馬に発現する5-HT4受容体と当該領域に投射するセロトニン神経がPDの認知症発症に直接関与しているか否かについて調べる。具体的には、PDマウスとcontrolマウス間で5-HT4受容体とセロトニン合成酵素(TPH)ならびに活性型ミクログリアのマーカーであるIba1のmRNA発現量を1-step定量逆転写リアルタイムPCR法により比較し、海馬に発現する5-HT4受容体と当該領域に投射するセロトニン神経がPDの認知症発症に直接関与しているのか否かについて調べる。次に、PDマウス、controlマウス、ならびに両マウスにvelusetragあるいはprucaloprideを投与したマウスの海馬神経の可塑的変化を評価する。具体的には、海馬神経の可塑的変化の指標として、細胞接着依存性のシグナル分子の一つであるIntegrin-linked kinase (ILK)遺伝子と神経可塑性関連プロテアーゼの一つであるニューロプシン(NP)遺伝子のmRNA発現量をリアルタイムPCR法により調べ、また、ILKならびにNPタンパク質の発現量は両者の特異的抗体を用いて免疫染色法あるいは可溶化した脳サンプルを用いたウエスタンブロッティング法により調べる。もし、海馬神経の可塑的変化の指標が各マウス群間で差が認められた場合は、脳切片をゴルジ染色後、海馬領域における軸索とシナプス形成するスパインの数ならびにその構造変化を形態学的に定量あるいは観察比較することで、セロトニン5-HT4受容体の選択的作動薬の作用機構を解明し、新薬の開発に繋げたい。パーキンソン病(PD)患者に高頻度に併発する難治性の認知障害の発症機構を解明し創薬の手がかりを見出す目的で以下の方法でPDモデルマウスを作出した。