hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強相関低次元系における巨大非線形光学応答の研究

本研究では、強相関一次元系であるハロゲン架橋ニッケル錯体および一次元銅酸化物、また二次元銅酸化物において、光の周波数領域での三次の非線形光学応答を評価し、x^<(3)>が増大する機構を解明することを目的とした。具体的な測定としては、一次元および二次元銅酸化物のZ-スキャン法によるx^<(3)>の測定、二次元銅酸化物の第三高調波発生によるx^<(3)>の絶対値および位相測定、ハロゲン架橋ニッケル錯体の反射型第三高調波発生法によるx^<(3)>の絶対値測定、等を行なった。得られた主要な成果は以下のとおりである。○一次元銅酸化物およびハロゲン架橋ニッケル錯体では、奇と偶の励起状態がほぼ縮退するのに対し、二次元銅酸化物では、偶の励起状態が奇のそれよりわずかに低エネルギー側まで広がって存在することが明らかとなった。これは、一次元系ではスピンと電荷が分離するのに対し、二次元系では結合することに起因している。一次元系では、スピン電荷分離の性質によって、基底状態と奇の励起状態間、および、奇と偶の励起状態間の遷移双極子モーメントが増大し、その結果より大きなx^<(3)>が現れる。○反射型第三高調波発生法によって求められた臭素架橋ニッケル錯体のx^<(3)>は、10^<-8>esuを超え極めて、大きいことが明らかとなった。この錯体は、光励起状態の緩和が速いこと、吸収スペクトル幅が非常に狭くギャップ内に透明領域を確保できることなどから、応用上も有利な物質であることが示された。x^<(3)>スペクトル形状の詳細な解析から、縮退した奇と偶の励起子状態のわずかに高エネルギー側に、連続状態(バンド状態)に対応する幅広い奇の励起状態が存在することが明らかとなった。励起子とバンド間遷移の振動子強度の比は、ほぼ同程度であり、ハロゲン架橋ニッケル錯体の非線形光学応答を理解するには、励起子状態と連続状態の両者を考慮することが重要であることがわかった。本研究では、典型的な強相関一次元系である銅酸化物(Sr_2CuO_3、Ca2CuO_3等)およびハロゲン架橋ニッケル錯体、また二次元銅酸化物(La_2CuO_4、Nd_2CuO_4等)において、光の周波数領域での三次の非線形光学応答を評価し、χ^<(3)>が増大する機構を解明することを目的としている。本年度は、第三高調波発生(THG)法を用いて、二次元銅酸化物の三次非線形光学定数χ^<(3)>スペクトルの測定を行った。その結果、χ^<(3)>の絶対値は10^<-10>esuのオーダーであり一次元銅酸化物よりはやや小さいものの、他の半導体と比べ非常に大きい値を持つことがわかった。一次元系のχ^<(3)>が二次元系のそれよりも大きい理由は、スピンと電荷の分離の性質によって、遷移双極子モーメントが増大することに関係している。また、位相測定の結果からは,1光子禁制の偶の対称性を持った電荷移動励起状態が、1光子許容の奇の対称性を持った状態と近いエネルギーに存在することが示唆された。光励起状態に関してさらに詳細な情報を得るために、Zスキャン法を用いてχ^<(3)>スペクトルを測定した。

その結果、1光子禁制の偶の励起状態は、奇の状態よりもわずかに低エネルギー側に存在することが判明した。一次元銅酸化物についても同様な測定を行ったところ、一次元鎖方向のバンド幅が増加するにつれて、偶の励起状態の重心が奇の励起状態に対して低エネルギー側にシフトすることがわかった。これは、励起状態間の双極子モーメントが低エネルギー側でより増大することによると解釈できる。本研究では、典型的な強相関一次元系である銅酸化物(Sr_2CuO_3、Ca_2CuO_3等)およびハロゲン架橋ニッケル錯体、また二次元銅酸化物(La_2CuO_4、Nd_2CuO_4等)において、光の周波数領域での三次の非線形光学応答を評価し、χ^<(3)>が増大する機構を解明することを目的としている。本年度は、まず第一に、ハロゲン架橋ニッケル錯体において第三高調波発生の測定を行った。第三高調波発生の測定は通常透過型の配置で行われる。その測定のためには、良質な薄膜試料が必要であるが、ハロゲン架橋ニッケル錯体では、薄膜試料の作成が困難である。そこで、単結晶試料にも適用できる反射型の第三高調波発生の測定系を構築し、三次の非線形感受率χ^<(3)>スペクトルの定量的評価を試みた。その結果、塩素架橋のニッケル錯体では、χ^<(3)>の最大値は10^<-9>esuのオーダーであり極めて大きいことがわかった。そのスペクトル形状を詳細に解析したところ、縮退した奇と偶の電荷移動励起状態のわずかに高エネルギー側にエネルギー幅の広い奇の励起状態を仮定すると得られたχ^<(3)>スペクトルをよく再現できることがわかった。この奇の励起状態は、連続状態(バンド間遷移)に対応するものと考えられる。さらに、ハロゲン架橋ニッケル錯体において、ポンプープローブ法による二光子吸収の測定を行い、偶の電荷移動励起状態のエネルギー位置と線幅を求めた。その結果は、第三高調波発生法によるχ^<(3)>スペクトルの解析から求められた偶の電荷移動励起状態のエネルギー位置や線幅とよく一致することがわかった。本年度は、まず、二次元銅酸化物の第三高調波発生の位相測定を行い、非線形光学応答に関与する一光子禁制な偶の電荷移動励起状態の存在とそのエネルギー位置の決定を試みた。その結果、偶の励起状態は、一光子許容な奇の励起状態に比べてやや低エネルギー領域まで分布していることが明らかとなった。この特徴は、スピンの自由度を考慮した理論計算の結果とよく一致していることがわかった。次に、ハロゲン架橋ニッケル錯体の励起準位構造の詳細を明らかにするために、臭素架橋ニッケル錯体において、低温での精密な電場変調反射分光測定を行い、その結果を昨年度までに得られた第三高調波発生のスペクトルと比較した。電場変調反射スペクトルには、ほぼ縮退した奇と偶の励起子状態による振動構造のやや高エネルギー側に奇の励起状態を反映した幅広い構造が現れる。第三高調波発生、光伝導励起スペクトルの結果を合わせると、この構造は、奇の連続状態(バンド状態)によるものと結論される。励起子とバンド間遷移の振動子強度の比は、ほぼ同程度であり、臭素架橋ニッケル錯体の非線形光学応答を理解するには、励起子状態と連続状態の両者を考慮することが重要であることがわかった。
中脳と延髄の昇圧ニューロン群間にみられる機能特性の差に関する電気生理学的研究

脳虚血部位を脳全体、中脳以上、中脳のみ、橋・延髄のみに分け、その虚血状態をマイルドな状態からシビアな状態まで変化させたときの中脳および延髄の昇圧ニューロンの反応性の相違とこれらニューロンの解剖学的線維連絡について研究し、次の結果を得た。方法)ウレタン麻酔したウサギを、非動化し、人工呼吸下に体血圧、心拍数および中枢のニューロン活動を反映する腎交感神経活動(RNA)を記録した。a.中脳以上の脳虚血モデル、中脳虚血モデル、橋・延髄の虚血モデル、全脳虚血モデルを一匹の動物で作成し、それぞれの脳を虚血にしたときの中脳および吻側延髄の昇圧ニューロンの反応性を比較した。b.動脈系圧受容器がインタクトな場合と切除した場合についても比較した。c.中脳昇圧ニューロンの下行性線維連絡は微小ガラスピペット用い、興奮性アミノ酸の注入による昇圧反応が認められた部位にWGA-HRPを注入し、昇圧ニューロンが順行性に下位脳幹のどの部位に投射しているのか明らかにした。結果)a.延髄が虚血になる橋・延髄の虚血モデルと全脳虚血モデルでは脳への血流が4ml/min以下で昇圧反応ならびにRNAの増加が認められ、さらに急激に血流を遮断すると直後から虚血性反応が現われた。一方、中脳以上の脳虚血モデル、中脳虚血モデルでは脳への血流が2ml/min以下で初めて昇圧反応ならびにRNAの増加が現われ、また血流を遮断した際の反応の立ち上がりも10秒以上の時間を要した。b.全ての虚血モデルに認められた虚血性の反応は動脈系圧受容器の切除によって増大またはその反応性を逆転させた。c.WGA-HRPでラベルされたaxonおよびaxon terminalが延髄昇圧ニューロンが分布している吻側延髄腹外側野に認められた。結論)a.延髄昇圧ニューロンは中脳昇圧ニューロンより虚血に対する閾値が低いと考えられる。b.虚血によってその興奮性を増大させる延髄および中脳昇圧ニューロンに対して、動脈系圧受容器は強い抑制効果を及ぼしている。c.中脳昇圧ニューロンは下行性に吻側延髄腹外側野に直接投射し、延髄昇圧ニューロンの活動を修飾することでその機能を発現している可能性が示された。
組織線維化の非侵襲的診断法の開発

平成30年度は、肝線維化モデルである非アルコール性脂肪肝炎(NASH)マウスの作製と標的分子であるTissue factor(TF)の発現の関連性を明らかとするとともに、抗体を用いた肝線維化イメージングに向け、使用する抗体のサイズの最適化を行なった。コリン欠乏、メチオニン減量高脂肪飼料(CDAHFD)をマウスに摂食させ、NASHを誘導した肝臓における脂肪の蓄積ならびに組織線維化を、H&E染色、Oil Red O染色、さらにはAzan染色により確認したところ、CDAHFD摂食早期から脂肪の蓄積ならびに組織変化が観察され、摂食6週間後においては、線維化領域が肝臓全体に広がっていた。またTFの発現を、抗TF抗体を用いた免疫染色により確認したところ、CDAHFD摂食前ではTFは組織全体に低く発現していたのに対し、NASHを誘導したマウスにおける肝臓においては、局所においてTFの発現が高まり発現の分布に違いが出ることが示された。一方で抗体を用いた肝線維化のイメージングにあたり、バックグラウンドを低減させるためには肝臓への抗体の非特異的な集積を回避する必要があるため、抗体の断片化と肝臓への集積の関連性を調べる必要がある。そこで、抗体の全抗体、還元抗体、F(ab')2断片、Fab'断片、Fab断片をそれぞれインドシアニングリーン(ICG)で蛍光標識し、マウスに投与後の各抗体の肝臓への集積を全身蛍光イメージングシステム、マエストロを用いてイメージングを行なった。その結果、抗体をパパイン処理して得られるFab化抗体において、肝臓からのクリアランスが高く、抗体の長期的な集積を回避し非特異的なバックグラウンドを低くできることを明らかとした。肝線維化モデルとして、CDAHFDをマウスに摂食させ、NASHマウスを作製した。CDAHFDの摂食期間と肝線維化の関係性を調べるために、06週間CDAHFDを摂食させたマウスから肝臓を摘出し、HE染色、Azan染色およびOil Red O染色をすることによって病理学的評価を行なったところ、摂食1週間から既に脂肪の蓄積、さらには組織線維化が観察され、摂食6週間では肝全体に線維化が進行しており、NASHが誘導できていることを確認した。また肝組織におけるTFの発現を調べたところ、NASHの誘導に従いTFの発現の分布に違いが出てくることが示された。一方で肝疾患のイメージング診断にあたり、用いる抗体の最適なサイズを決定する必要があるため、抗体の断片化を行い、断片化と肝臓への集積との関係性について調べた。実際には、コントロール抗体の全抗体、システアミン処理を行なった還元化抗体、ペプシン処理により得られるF(ab')2断片、さらに還元することで得られるFab'断片、またパパイン処理により得られるFab断片を作製し、それぞれを近赤外蛍光色素インドシアニングリーン(ICG)で蛍光標識したものを正常マウスに尾静脈内投与した後、全身蛍光イメージングシステムMaestroにより肝臓への集積を画像化した。その結果、投与初期には全ての抗体において肝臓への集積が確認されたが、Fab化抗体においては投与24時間後から肝臓から消失が確認され始め、投与72時間後には、他の抗体投与群と比較して明らかに肝臓における蛍光が低減した。これらの結果から、抗体を用いてNASHのイメージング診断を行うには、分子量がより小さいFab化抗体の使用が適していることを明らかとした。最終年度である令和元年度では、NASHマウスに対して抗TF抗体を投与し、肝線維化部位のイメージングを達成することを予定している。実際には、蛍光標識したFab化抗TF抗体をNASHマウスに尾静脈内投与し、肝臓への集積をコントロール抗体と比較するとともに、肝組織の免疫染色を行なった上で抗体の組織内分布を調べ、抗体の線維化部位への集積を明らかとする。さらにより高感度な非侵襲的なイメージング診断に向け、125Iで放射標識した抗TF抗体を用い、NASHマウスにおける肝線維化をSPECTイメージングにより画像化する。また他の臓器の線維化疾患への適用を目的として、ブレオマイシン誘導肺線維症における抗TF抗体を用いたイメージング診断も同様に行い、抗TF抗体を用いた組織線維化検出の有用性を証明する。平成29年度は、組織線維化のイメージング診断に向けた検出プローブの創出およびその評価を行うことを目的としていた。その検出プローブとしては、抗オステオポンチン抗体の使用を当初予定していたが、抗Tissue factor抗体へと変更した。抗Tissue factorモノクローナル抗体の入手に際し、抗体を産生するハイブリドーマから抗体を精製する方法については、Crlj:CD1-Foxn1nuマウス腹腔内におけるハイブリドーマの大量培養および、腹水からのアフィニティークロマトグラフィーを用いた方法を採用し、予備検討にて精製できることを確認した。また組織線維化モデルとしては、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)モデルを選択した。NASHモデルマウス作製にあたり、従来は簡便かつ短期間で作製が可能なメチオニン・コリン欠乏飼料(MCD飼料)摂食によるものが広く用いられてきたが、著しい体重減少が見られるためモデルとしての適合性を不安視し、体重減少を極力抑えたコリン欠乏、メチオニン減量高脂肪飼料(CDAHFD)を摂食させるモデルを採用することとした。摂食開始から肝組織の線維化が確認されるまでに従来法より時間を要するが、線維化の段階的評価が可能であるため適当であると言える。現在モデル作製に向け、準備を進めている。

線維化組織のイメージング診断に向けた検出プローブとして当初、線維化部位に多く発現するとされているオステオポンチンに対する抗体(抗オステオポンチン抗体)を使用する予定であったが、使用する抗体(モノクローナル抗体)の入手が困難となったため他の候補を選定することとなった。結果としては同じく組織線維化の初期に発現が見られ、外因性血液凝固の引き金となるタンパク質でもある組織因子(Tissue factor)に対するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを入手できることとなったため、その手続きに時間を要し、当初の予定から多少遅れることとなった。ハイブリドーマから抗体を精製する方法は既に予備実験にて確立できているため、次年度は得られた抗体を用いて実際に動物モデルを用いて行なっていく予定である。またNASHモデルマウスの作製についても、当初予定していた飼料から変更があり、飼料の入手とモデル作製に時間を要した。しかしこちらも準備はできているため、次年度から直ぐに取りかかることで当初の目的まで達成できると考えている。平成30年度は、肝線維化モデルである非アルコール性脂肪肝炎(NASH)マウスの作製と標的分子であるTissue factor(TF)の発現の関連性を明らかとするとともに、抗体を用いた肝線維化イメージングに向け、使用する抗体のサイズの最適化を行なった。コリン欠乏、メチオニン減量高脂肪飼料(CDAHFD)をマウスに摂食させ、NASHを誘導した肝臓における脂肪の蓄積ならびに組織線維化を、H&E染色、Oil Red O染色、さらにはAzan染色により確認したところ、CDAHFD摂食早期から脂肪の蓄積ならびに組織変化が観察され、摂食6週間後においては、線維化領域が肝臓全体に広がっていた。またTFの発現を、抗TF抗体を用いた免疫染色により確認したところ、CDAHFD摂食前ではTFは組織全体に低く発現していたのに対し、NASHを誘導したマウスにおける肝臓においては、局所においてTFの発現が高まり発現の分布に違いが出ることが示された。一方で抗体を用いた肝線維化のイメージングにあたり、バックグラウンドを低減させるためには肝臓への抗体の非特異的な集積を回避する必要があるため、抗体の断片化と肝臓への集積の関連性を調べる必要がある。そこで、抗体の全抗体、還元抗体、F(ab')2断片、Fab'断片、Fab断片をそれぞれインドシアニングリーン(ICG)で蛍光標識し、マウスに投与後の各抗体の肝臓への集積を全身蛍光イメージングシステム、マエストロを用いてイメージングを行なった。その結果、抗体をパパイン処理して得られるFab化抗体において、肝臓からのクリアランスが高く、抗体の長期的な集積を回避し非特異的なバックグラウンドを低くできることを明らかとした。肝線維化モデルとして、CDAHFDをマウスに摂食させ、NASHマウスを作製した。CDAHFDの摂食期間と肝線維化の関係性を調べるために、06週間CDAHFDを摂食させたマウスから肝臓を摘出し、HE染色、Azan染色およびOil Red O染色をすることによって病理学的評価を行なったところ、摂食1週間から既に脂肪の蓄積、さらには組織線維化が観察され、摂食6週間では肝全体に線維化が進行しており、NASHが誘導できていることを確認した。
脂肪滴形成へのオートファジーの関与について

前年度に、オートファジー関連タンパク質のLC3が脂肪滴表面に局在することを絶食負荷時に出来る肝細胞や心筋細胞に形成される脂肪滴で証明した。特に、Atg7を欠損するとLC3が絶食負荷時に脂肪滴形成が抑制されることを示した。本年度は、培養がん細胞(PC12, HeLa, HepG2, 3T3-L1細胞)を用いて、これら細胞を70%コンフルエントの条件で培養し、12時間後にBODIPY陽性の脂肪滴と中性脂肪の量を調べると有意に増加することを利用し、この脂肪滴にLC3が局在することを示した。次いで、LC3をRNAi法でノックダウンしてタンパク質レベルで1020%まで発現を抑制した細胞株を樹立した。これら細胞を用いて、同様に培養して脂肪滴が形成されるかを検討した結果、LC3mRNAがノックダウンされた細胞では、脂肪滴のみならず中性脂肪の量もMock細胞と比べて、50%以下に抑制されることが分かった。さらに、脂肪細胞の前駆細胞である3T3-L1細胞をホルモン刺激して脂肪細胞に分化させた。その結果、正常細胞では、LC3mRNAは、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体Y等の分化因子と共に、処理後、時間と共に上昇することが分かった。また、LC3mRNAノックダウンL1細胞株では、脂肪細胞に分化した処理後6日目で検討した所、BODIPY陽性の脂肪滴の形成は全く起きないことが明らかとなった。現在、LC3欠損マウスを用いて、本結果を検証中である。私達は、膜型LC3が脂肪滴の表層に局在し、細胞質型から膜型への変換ができないと、脂肪滴の形成が抑制されることを報告した。本年度は、培養がん細胞を用いて脂肪滴の形成と出芽酵母Atg8のほ乳類のオルソログの一つであるLC3との関係を調べた。用いた細胞は、PC12、HeLa、Cos、HepG2、3T3-L1細胞で、これらを70%の密度で培地に播き、12時間後に脂肪染色(BODIPY)すると、たくさんの脂肪滴が形成される。この状態でLC3の染色をすると、BODIPY陽性あるいはperilipin陽性の脂肪滴にLC3が局在すること、脂肪滴分画を採取すると膜型のLC3-IIがperilipinと共に存在することが分かった。そこで、これらの細胞のLC3 mRNAをノックダウンしたところ、LC3の発現が野生型の10から20%に抑制された細胞株を得ることができた。これらの細胞を70%の密度で培養し、12時間後に中性脂肪の量とBODIPY陽性の脂肪滴をを検討した。その結果、どの細胞株も野生型に比べ中性脂肪の量は半減し、BODIPY陽性の脂肪滴の形成は有意に抑制されていた。この現象は、脂肪細胞の前駆細胞である3T3-L1でもみられた。この細胞をサイトカイン(insulin, 3-isobutyl-1-methylxanthine, dexamethasone)存在下で6日間培養すると野生型では、PPAR-γなどの脂肪細胞特異的タンパク質のmRNAが上昇するが、これと共にLC3mRNAも増加することが分かった。この状態では、BODIPY/perilipin陽性の脂肪滴が形成される。しかし、ノックダウン細胞では脂肪滴の形成は有意に抑制されることが明らかとなった。この時、中性脂肪の量も半減していた。これらの結果は、脂肪滴形成に膜型LC3の存在が必要であることを示している。
緑藻クラミドモナスを用いた実験系とゲノム解析の現状調査

クラミドモナスゲノム計画を国際的研究協力体制のもとで推進することを前提として、まずクラミドモナス研究の各領域(光合成・生殖・遺伝・光応答・行動)の研究動向を調査した。次に、クラミドモナスの実験系としての特徴とゲノム解析を進める上での問題点を明らかにした。特に、実験系としての特徴を各研究者が以下の項目について調査し、これに基づき、特定領域研究(B)「モデル生物クラミドモナスで解く対ストレス戦略の分子基盤」申請書を作成し、提出した。1)細胞株の系統保存と分譲システムの整備2)細胞培養時における環境条件の決定3)染色体の構造と遺伝マーカーの整備状況4)変異株の取得と解析に関する研究現状5)オルガネラ並びに核ゲノム形質転換の現状6)遺伝子のタギングによる単離システムの現状7)ESTの大量解析とゲノムライブラリーのDNAアレイあるいはDNAチップ化の可能性8)遺伝子コード領域の予測手法9)交配による遺伝子同定の簡便化と遺伝子マーカーの利用10)タンパク質精製法とプロテオームのデーターベース化クラミドモナスゲノム計画を国際的研究協力体制のもとで推進することを前提として、まずクラミドモナス研究の各領域(光合成・生殖・遺伝・光応答・行動)の研究動向を調査した。1)細胞株の系統保存と分譲システムの整備2)細胞培養時における環境条件の決定3)染色体の構造と遺伝マーカーの整備状況4)変異株の取得と解析に関する研究現状5)オルガネラ並びに核ゲノム形質転換の現状6)遺伝子のタギングによる単離システムの現状7)ESTの大量解析とゲノムライブラリーのDNAアレイあるいはDNAチップ化の可能性8)遺伝子コード領域の予測手法9)交配による遺伝子同定の簡便化と遺伝子マーカーの利用10)タンパク質精製法とプロテオームのデーターベース化
地域間租税競争による人的資本集積に関する研究

今年度は主に次の4つの研究を行った。まず、"Demographics, Immigration, and Market Size"の論文について述べる。この論文は、少子高齢化の状況での、移民政策を通じた人口動態と経済の関連について共同で分析している。日米の数量的比較により、少子高齢化が市場に悪影響であること、移民受け入れが経済・人口成長の主要な力だと明らかにした。次に、"Quality or Quantity: Problem of Local Governments under Asymmetric Tax Competition"の論文について述べる。この論文は、昨年度から継続している研究であり、居住者へ課税する地方政府が、少子化対策と大学運営費支出を行い、能力が異なる若者を呼びこみあう競争をする状況を分析している。その結果、自治体の大学への支出額が、過大になる可能性を示した。現在は、労働市場の組入れを考慮した改訂中であり、将来英文査読付き雑誌への投稿を予定している。最後に、"Minimum Wage Competition"の論文について述べる。この論文は、最低賃金を変えることで、最低賃金付近で働く移民を動かし、失業率を変化させる政策の影響を分析している。結果として、労働者が移動しやすくなると、最低賃金が上昇する可能性を示した。これは、EU拡大後の最低賃金の上昇傾向に整合的な説明を与えうる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度実施した研究は大きく3つに分けられる。モデルに基づいた日米の数量的比較により、少子高齢化が市場に悪影響であること、移民受け入れが経済・人口成長の主要な力であることを明らかにした。これらの結果は経済政策分析に重要である。ディスカッションペーパーとして公表したこの論文は、現在は改訂作業と投稿の準備を行っている。この論文は、居住者に対して課税を行う2つの地方政府が、少子化対策と大学運営費支出を行い、能力に異質性のある若年者を呼びこみあう競争をしている状況を分析している。その結果、若年者が集積をする場合、大学への自治体の支出額が、過大になることが示された。この研究は、自治体の政策上の資源配分を考えるうえで重要である。現在は学会報告を踏まえ、分析が不十分な点を改善するなどの改訂作業を行っている。最後に、現在進行中の研究について述べる。この研究は上記の、"Demographics, Immigration, and Market Size"の論文のモデルを拡張したものである。具体的には、人的資本の組み入れを行い、移民などの政策と人的資本の関係について分析することを想定しており、現在分析中である。この研究は、少子高齢化のもとでの政策の効果や資源配分を考える上で重要になると考えられる。以下に理由を記す。まず、第一の研究について、ディスカッションペーパーとして公表することができ、投稿した定評ある英文査読付き雑誌でも、好意的なコメントも得られることがあった。改訂もほぼ終了し、投稿準備を行っている。第二の研究については、場合分けの数が多くなり分析が不十分な部分もあったが、学会報告を行える程度の内容に仕上げることができた。また第三の研究として、関連する研究にも取り掛かることができた。まずは、現在までに行っている改訂作業や分析を進めていくことである。そして研究計画通り、産業と人的資本の関連を加えたうえでの分析を展開することを考えている。加えて、空間経済学の分野における人的資本集積に関連する研究もできるかぎり同時に進めていきたいと考えている。
水溶性クロロフィル蛋白質の構造と機能に関する分子生物学的研究

本研究課題では、まず、水溶性クロロフィル(Chl)タンパク質(WSCP)cDNAを大腸菌中で発現させ、その組換えタンパク質を用いてチラコイド膜のChl分子の移動にWSCPが関与しうる事を示した。また、WSCPのシグナル配列について解析し、その特徴が小胞体輸送のものである事を示した。現在、遺伝子導入の技術を用いて、このシグナル配列の機能を詳細に解析している。WSCP中のChl分子がチラコイド膜へ輸送されるかどうかを調べるためには放射標識したChl分子が必要である。このために、緑藻Dunaliella viridisに^<14>CO_2を取り込ませ、標識されたChlを得た。現在、WSCPとの再構成を行っており、Chl輸送におけるWSCPの機能を分析している。また、WSCPのゲノム遺伝子のクローニングについては、カリフラワーゲノム遺伝子ライブラリーをスクリーニングし、現在、50個の陽性プラークを得おり、約30個のクローンの概略を明らかにした。興味深い事に、それらのすべてはWSCPに高い相同性を有するが、全てはWSCP cDNAと事なる遺伝子座であり、WSCPは巨大な遺伝子群を構成している事が、明らかとなった。それらのうち、幾つかのものについては組換えタンパク質を大腸菌で発現させ、Chlとの結合能を有しているものと結合しないものとに分類した。現在、両群の配列を比較してWSCP中のChl結合部位の推定を行っている。また、現在までにWSCPのcDNAがクローニングされている植物は、わずかにカリフラワー、マメグンバイナズナ、セイヨウアブラナのみである。ダイコンのWSCPはそのソーレ帯の吸収スペクトルに特徴があり、WSCPの多様性の観点から、ダイコンWSCPの性質をしらべ、現在論文を投稿中である。本研究課題で10年度内に目指した目標は概ね達成された。即ち、水溶性クロロフィルタンパク質(WSCP)を大腸菌中で発現させ、その組換えタンパク質を用いてチラコイド膜のクロロフィル分子の移動にWSCPが関与しうる事を示した。また、WSCPのシグナル配列について解析し、その特徴が葉緑体輸送のものではなく小胞体輸送のものである事を示した(発表論文1)。WSCP中のクロロフィル分子がチラコイド膜へ輸送されるかどうかを調べるためには放射標識したクロロフィル分子が必要である。このために、緑藻Dunaliella viridisに^<14>CO_2を取り込ませ、クロロホルムにより標識されたクロロフィルを抽出した。現在、WSCPとの再構成を行っている。WSCPのゲノム遺伝子のクローニングについては、カリフラワーゲノム遺伝子ライブラリーを構築し、WSCP cDNAをプローブとして大規模なスクリーニングを行い、現在、50個の陽性プラークを得ている。そのうち、現在までに約20個のクローンについての概略が明らかとなっているが、非常に興味深い事に、それらのすべてはWSCPに高い相同性を有するが、全てはWSCP cDNAと事なる遺伝子座(関連遺伝子)であり、WSCPは巨大な遺伝子群を構成している事が、明らかとなった。それら関連遺伝子座のうち、幾つかのものについては組換えタンパク質を大腸菌で発現させ、クロロフィルとの結合能を有しているものとクロロフィルを結合しないものとに分類した。現在、両群の配列を比較してWSCP中のクロロフィル結合部位の推定を行っている。ダイコンのWSCPはそのソーレ帯の吸収スペクトルに特徴があり、WSCPの多様性の観点から、ダイコンWSCPのクローニングも現在行っている。
不平等と不安定性の国際比較  日英格差社会をグローバルな視点から読み直す

不平等は不安定性を生み出すか。本研究は、経済的不平等と職業的不安定性、さらに社会的不安定性の連環に注目し、この連環を克服するため、歴史的に醸成された学問的革新性を再考し、新たな学際的アプローチを創始する試みである。第一に世界に先駆けて格差社会の調査方法が確立されたイギリスと、階級社会化が進行しつつある日本を比較検討することで、より明確な現状把握を目指す。第二に複雑化した日英社会において見えづらくなった解決策を達観的に見出すために、グローバル比較を拡張し、周縁地/植民地で経済開発に伴う不平等の是正に試行された革新的方策を、社会実験例と見なして、その歴史的教訓を解決策の模索に応用することを目指す。
ハワイ語の記述的研究-文献データに基づくハワイ語辞書の編纂-

昨年度に補助金の援助により作成したハワイ語例文データべース、ハワイ語単語データベースを用いて以下の二つのことを行いました。1より効果的なハワイ語辞書の様式の考案に際して、従来の辞書に含まれていた見出し語、品詞分類、語義、例文、イディオム等の辞書情報に加えてどのような情報を盛り込むべきか、ハワイ語例文データベースのデータの分析、及び他の諸言語の辞書の様式の吟味に基づいて検討しました。その成果に基づいて試行を重ねた結果、機能語を除く単語(名詞、動詞、状態動詞等の内容語)の用法は述語用法、名詞用法、名詞修飾用法、動詞修飾用法の4つの用法に大別でき、辞書を編纂する際にはこれらの用法の区別を小見出しとして分類するのが効果的であること、また、それぞれの用法が様々な構文で用いられることがあり、そのような構文の図式的な表示も辞書には必須であるとの結論に至りました。このようにして得られた新しい辞書の様式は従来のハワイ語辞書の不備を補ってより完全な記述へ一歩近づいたものと言えます。2より大きなハワイ語辞書への土台とするための基礎語彙集を作成しました。(1)ハワイ語例文データベースに基づき頻度数の高い単語を選抜したものに、他の言語の基礎語彙集等を参考に日常会話場面で有用と思われる単語を補い、合計約1200項目の基礎語彙を設定しました。(2)それぞれの語彙項目について、昨年作成したデータベースを活用して上記の1で考案した辞書の様式に従って情報を整理し、データベース上に基礎語彙集を作成しました(3)関係研究機関に配布しレビューを受けるために、補助金によりハワイ語語彙集として印刷し、また、補助金により購入したCD-ROMライターにより同内容のものをCD-ROM化し、コンピューターによる閲覧も可能にしました。尚、今回の研究成果の一部は近日出版予定のハワイ語文法書の巻末語彙集としても公表する予定です。1今年度はハワイ語辞書の編纂の基盤となる2種類のデータベースの作成を実施致しました。(1)ハワイ語で書かれた様々な文献テキストからハワイ語の例文データベースを作成しました。一部、入手できなかった文献もありましたが、年代的にも分野的にも多岐にわたるハワイ語文献をコンピュータに入力し、豊富なハワイ語例文のデータベースを作成しました。その際に、補助金により購入したスキャナーにより効率的なデータ入力ができ、謝金による研究補助を雇うことで手による入力作業もスピーディーにすすみました。作成されたそれらのデータベースは、補助金により購入した光時磁気ディスク装置により、大容量の光磁気ディスクに保存し、次年度すすめていく辞書の編纂に備えました。(2)既存辞書の情報を統合したデータベースを作成しました。データベースには既存のハワイ語-英語辞書のうちで最も大きなものであるElbert&Pukui1986の全ての見出し語を含めました。次年度は、これら二つのデータベースを基に、機能語及び頻度数の高い語を手始めに、用例の整理、分析を続け、辞書の編纂を進めていきたいと思います。2日本国内の大学・研究施設所蔵のポリネシア諸語関連の文献によるリサーチに基づき、ハワイ語辞書のより効果的なフォーマットについて検討し、特に、辞書編纂の根底となる品詞の分類について詳しく吟味しました。具体的な成果としては、従来の辞書では名詞の前に付加される諸要素について十分な分類がなされていなかったので、名詞の前に付加される諸要素について新しい分類を行いました。この成果を次年度の辞書編纂準備の際に活用していきたいと思います。
電位依存性カリウムMチャンネルの受容体による制御機構の解明

受容体刺激によるMチャンネル抑制は、神経興奮性を制御する重要な機構の一つであるが、このシグナル伝達系については十年来混乱している。我々は近年Mチャンネル本体と同定されたKCNQ2, 3チャンネルを用いてムスカリン作動性アセチルコリン受容体(M_1)刺激からのシグナル伝達経路を解析した。今回特にAKAP150がプロテインキナーゼC(PKC)、カルシネウリン、カルモジュリンと結合することに注目し、KCNQ2/3チャンネル修飾におけるAKAP150の関与を、部分欠損変異体を用いて解析した。PKC結合部位欠損変異体において、受容体によるチャンネル修飾が消失しこれらの複合体がなんらかの役割をはたしていることが明らかになった。更にこの複合体を解析するため、filter overlay法によりチャンネルとAKAP150の相互作用を調べたところ両者が直接結合することが分かった。従来、PKCの関与は、PKC阻害薬が受容体修飾を解除できないことから否定的と考えられていた。数種類のPKC阻害剤を投与したところ、PKCの活性中心に結合するbisindolylmaleimide、chelerythrineは効果がなく、ジアシルグリセロール結合領域に作用するcalphostin、safingolだけがM電流抑制を解除した。AKAP150がPKCの活性中心に結合することが知られているので、複合体形成により、ある種のPKC阻害剤の標的部位が保護されていると考えられた。このことを検証するため、^<32>Pを用いた代謝ラベル法によりチャンネルのリン酸化を測定したところ、KCNQ2チャンネルのリン酸化は、電気生理と同様の結果が得られ、複合体形成によりPKC阻害剤の感受性が変化することが分かった。以上、今回の研究からMチャンネルはAKAP150と複合体を形成しその構成要素のPKCにより制御されていることが明らかになった。KCNQ2,3チャンネルとGタンパク(Gq)にカップルするブラジキニンB2、ムスカリンm1受容体を共発現させ、受容体とMチャンネルをアフリカツメガエル卵母細胞、CHO細胞に再構成した。そのうえで、受容体刺激によるチャンネル抑制に関与する部位を知るためにチャンネルタンパクに順次変異を導入した。この実験から、KCNQチャンネルのC末端領域に存在する、IQ相同部位の変異体は受容体刺激によるチャンネル抑制が小さいことが明らかになった。また、two-hybrid解析から、チャンネルのカルモジュリン結合領域を同定した。また蛍光測定からは、野生型チャンネルはカルモジュリンがCa非依存的に結合し、IQ変異体にはまだCa依存的結合が残存することがわかった。一方プロテインキナーゼC(PKC)によるリン酸化については、チャンネルサブユニット結合に重要と考えられていたAdomainと呼ばれるC末端細胞内部位において、リン酸化を受けると考えられるアミノ酸残基を負に荷電したアミノ酸で置換するとチャンネル活性の低下が見られ、またPKCによるリン酸化を受けないチロシンに置換すると、受容体刺激による抑制が起こらないことが明らかになった。このことから、この部位のアミノ酸のリン酸が、受容体によるチャンネル修飾に関与していることが示唆された。また、これらの系にA-キナーゼ係留タンパク(AKAP150)やその変異体を共発現させるとチャンネル抑制の速度、抑制の程度が促進または、阻害された。AKAP150は、カルモジュリン、PKC、PKAと結合し細胞膜に分布することが知られており、この分子がこれらの修飾過程を制御する重要な要素であることが示唆された。
ミトコンドリアの電子伝達フラビン蛋白への電子収束の分子機構

(1)電子伝達フラビン蛋白(ETF)のアポ蛋白の簡便で収率のより調製法を確立した。(2)ETFアポ蛋白とFADとの再結合反応を蛍光分法により、速度論的・平衡論的に検討した。アポ蛋白保存液を目的の濃度に希釈し、それに少量のFADを加えて(アポ蛋白大過剰の条件)反応させた。アポ蛋白希釈直後の見かけの速度定数(Kobs)をアポ蛋白の種々の濃度で測定した。この反応は擬一次反応であり、KobsはFADと直接反応する物質の濃度の増加とともに直線的に増加した。次にアポ蛋白希釈後のKobsの経時変化を調べたところ、Kobsは時間とともに減少し、やがて一定の値におちついた。また低濃度に希釈するほどKobsは減少した。これらの現象は蛋白濃度が低いほど、平衡状態でFADと直接反応する物質の割合が減少することを示している。これはアポ蛋白の二つのサブユニットαとβとが可逆的に解離会合し、その二量体がFADと結合することを示唆するものである。すなわち、αーサブユニット、βーサブユニット、FADの間にはα+β【double half arrows】αβ、αβ+FAD【double half arrows】ホロ蛋白という少なくとも二つの平衡系が存在し(3)ETFに電子を供与するdehydrogenaseの1つにgeneralacyl-CoAdehydrogenase(GAD)がある。GADからETFへの電子移動過程は複数あること、種々の酸化還元状態にあるGADと生成物との複合体が電子移動に関与することが知られている。ここでは酸化型GADとacetoacetyl CoAとの複合体の構造を共鳴ラマン分光法で調べた。電荷移動吸収帯(632.8mm)励起により測定した共鳴ラマンスペクトルには、酸化型フラビンの特徴を示す1583、1550cm^<-1>のバンドが強く現われた。これらのバンドはフラビンのC(4a)-N(5)の伸縮振動に関係したモードであり、acetoacetyl CoAがフラビンのC(4a)-N(5)の領域と相互作用していることが判明した。(4)ETFの反応で大切なアニオン型セミキノンを共鳴ラマン分光法で研究する準備としてDーアミノ酸酸化酵素のセミキノンの共鳴ラマンスペクトルを測定し、そのバンドの帰属を行った。1.ブタ腎ミトコンドリアのETFおよびgeneralacyl CoA dehydrogenaseをDEAE-セルロース,ヒドロキシアパタイトおよび分子ふるいゲルカラムを用いて精製した。2.FADを補酵素とするETFのアポ蛋白が以下の方法で容易に得られることを見出した。(1)2MKBrを含む100mMsodium phosphate baffer pH7.0にホロETFを溶解し、アミコンのセントリフロ-CF-25に入れ、遠心機にかける(3000rpm10分)。この操作を4回行うとほぼ完全にアポ蛋白が得られる。(2)2M KBrを含む100mMsodium phosphato buffer pH7.0で緩衝化したTSKSW-3000のカラムを用いて高速液体クロマトグラフィーによって短時間にアポ蛋白が得られる。

3.ETFは分子量30,000および5,9000のサブユニットからなるヘテロダイマーである。調製したアポ蛋白においてもこのサブユニットは解離することなくダイマーの四次構造を保持していることがゲルろ過法により判明した。4.アポETFは2MKBrを含む高イオン強度溶液中でもサブユニットに解離しなかった。5.調製したアポETFはFADと再構成すると元のホロETFと同じ分光学的性質をもつことが明らかになった。1.完全還元型ETFの蛍光---酸化型ETFは遊離のFADに比べて,蛍光収量が高く, 450nm励起で数倍の蛍光強度を示す.ほとんどのフラビン酵素で蛍光収量が低くなるのと対照的である.完全還元型ETFは励起スペクトルの極大を370nmにもち, 520nmに蛍光スペクトルの極大を示した.遊離の完全還元型フラビンは蛍光をださず,フラビン蛋白の還元状態で蛍光をだすものは酸化型において弱い蛍光しかださない蛋白のみといわれていた.ところが,酸化型で強い蛍光をだすETFが完全還元型でも蛍光をだすことは上記の主張が必ずしも妥当ではないことを示している.蛍光の消光は活性部位にあるフラビンと蛋白のアミノ酸残基との相互作用にもとづくものであり,消光機構の研究により活性部位の構造の解析がすすむ.2.セミキノン型フラビンー--ETFのセミキノンはアニオン型である.このアニオン型ETFの性質を分子振動の情報から研究するため,アニオン型セミキノイドフラビンの共鳴ラマンスペクトルを測定した.ここでは大量に手に入るD-アミノ酸酸化酵素を用いてまず測定した. 1602, 1555, 1516, 1448, 1331, 1292, 1217cm^<-1>に特徴的なバンドが観測された.このスペクトルは酸化型,ニュートラルセミキノイド型,完全還元型フラビンのものとは明らかに異なっていた.今後, ETF,の反応中間体の共鳴ラマンスペクトルを測定することにより, ETFの各redox状態の役割が解明できるものと期待される.電子伝達フラビン蛋白(ETF)のα-サブユニット、β-サブユニット、FADの解離会合機構を調べた。FADとアポ蛋白との再結合反応を蛍光分光法により、速度論的・平衡論的に検討した。アポ蛋白保存液(10^<-4>M程度のかなり高濃度のもの)を目的の濃度に希釈し、それに少量のFADを加えて(アポ蛋白大過剰の条件)反応させた。アポ蛋白とFADの結合反応は凝一次反応を示した。アポ蛋白希釈直後のみかけの速度定数(Robs)はアポ蛋白の濃度に比例して直線的に増加した。次にアポ蛋白希釈後ある一定時間放置した後、FADを加えてRobsを測定した。Robsは放置時間がながくなるに従い減少し、やがて一定の値におちついた。また低濃度に希釈するほど、Robsは減少した。この現象は蛋白濃度を低くするほど、平衡状態でFADと直接反応する物質の割合が減少することを示すものである。これはアポ蛋白の二つのサブユニットαとβが可逆的に解離会合し、その二量体がFADと結合することを示唆している。すなわち、αサブユニット、βサブユニット、FADの間には下記のような二つの平衡系が存在するものと考えられる。
運動性鞭毛・繊毛のレドックス・シグナリング感受メカニズム

本研究は、緑藻クラミドモナスの光行動の制御を行っていると考えられる、レドックス制御機構の分子レベルでの解明を目指したものである。H26年度は、H25年度に行ったダイニンサブユニット型チオレドキシンLC3, LC5の機能解析の続きを行った。H25年度末に判明した、チオレドキシンアフィニティカラム法を用いて得られたLC3ターゲット候補タンパク質は、残念ながら非特異的吸着であることが判明した。研究室のその他のチオレドキシンカラム法実験の解析結果と合わせ、細胞内の可溶性画分に存在しないチオレドキシンには適用しにくい方法であることが示唆された。LC3, LC5ターゲットの捕獲は生体内で行うべきであることが判明したため、両タンパク質を欠いたミュータントの大規模スクリーニングを行ったところ、数万の候補株の中からLC3欠損株を得ることができた。現在、この株にチオレドキシン活性配列に変異を導入したLC3を発現させることで、生体内でLC3ターゲットタンパク質を捕獲する実験を進めている。並行して、新たにレドックス感受性異常をもつクラミドモナスミュータントのスクリーニングを行った。その結果、通常酸化的だと正、還元的だと負の走光性を示すところ、「酸化還元状態に依らず正の株1種」「同、負の株1種」「(運動するにも関わらず)何があっても走光性を示さない株2種」という4つの株の単離に成功した。これらは鞭毛運動を制御するレドックス調節経路に異常をもつ可能性がある。現在、全ゲノムシーケンシングによる変異同定に先駆けた戻し交配を進めている。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、走光性発現時の遊泳方向によってスクリーニングした2種のクラミドモナス・ミュータントの遺伝子解析を行った。そのうちの1つは野生株と逆符号の走光性を示す(仮にips1 (inverse phototactic sign)と呼んでいる)。ips1原因遺伝子を遺伝子マッピングと次世代シーケンシングの併用によって同定したところ、色素生合成系の遺伝子に変異があることを見出した。現在、この結果を確かめるために、レスキュー実験によって原因遺伝子の確認実験を行っている。さらに、もう1つの強い負の走光性を示す変異株についても同様の方法で原因遺伝子候補を明らかにした。現在、これについてもレスキュー実験による確認が進行中である。並行して、計画ではH26年度に行うこととしていた鞭毛内レドックス・シグナリングの分子的実体を明らかにする実験を開始した。まず、ダイニンサブユニット型チオレドキシンLC3がジチオール-ジスルフィド交換反応を行うターゲットタンパク質のスクリーニングを行った。当初予定していた免疫沈降よりも大量にターゲットタンパク質を精製するために、LC3の活性部位CysをSerに変異させたCS変異型LC3の組換タンパク質をCNBrカラムに固定したアフィニティカラムを作成した。鞭毛マトリクス抽出液を添加して洗ったのち、還元剤で溶出されるタンパク質がターゲット候補である。野生型LC3アフィニティカラム溶出物との差からターゲット候補を絞り、いくつかのタンパク質を質量分析によって同定した。現在、それらが実際にLC3とジスルフィド交換を行うかを検証している。当初計画で予定していた3種のミュータントの原因遺伝子解析のうち、2つまでが現在までに完了している。新奇ミュータントの単離についても、この2つのミュータントの遺伝子候補を参考に、当初計画よりも良いスクリーニング方法を構築できた。また、当初計画ではH26年度に行うはずであったLC3ターゲットタンパク質のスクリーニングを前倒しで開始することができた。

これについても、すでに候補タンパク質をリストアップすることができた。2種のミュータントの原因遺伝子の確定実験および論文作成を再優先とする。残る1種については、現存するゲノムデータベースが不完全なため、同定できない可能性が高い。そのため、新奇ミュータントの単離を次のステップの実験として行う。鞭毛内レドックスネットワーク同定実験については、LC3だけでなく、もう1つのダイニンサブユニット型チオレドキシンであるLC5について同様の実験を行う。
随意運動制御機構の大脳生理学的研究

本研究では、随意運動に関連した感覚および運動皮質の活動を、ヒトを対象とした非侵襲的生理学的手法を用いて総合的に解析した。1)随意運動による体性感覚誘発脳反応の変化随意運動中には運動部位の電気刺激によって得られる体性感覚誘発脳電位や脳磁場は、運動によって生じる感覚皮質の反応との相互干渉により減衰する。この変化には、実際の運動の有無に関わらず運動企図や運動中止企図によって変化する成分と、運動の発現時のみに変化する成分があることが明らかにされた。この結果は、随意運動発現に際しての感覚系の活動が運動の発現に近づくに従っていくつかの段階を経て生じていることを示すものであった。また、感覚皮質の活動は、複雑な運動では両側大脳半球で認められ、同じ運動部位でも運動の種類により感覚系の活動量や領域が異なることを明らかにした。2)運動準備時期での大脳運動皮質活動運動準備時期での運動皮質の活動を経頭蓋的大脳磁気刺激法により解析した。運動準備指示の後、運動遂行までの間に、皮質から錐体路の抑制性成分が減少し、続いて錐体路の興奮性が増加していくことが明らかにされた。3)発声時の運動野および聴覚野の経時的活動変化の記録随意運動としての発声は、呼吸筋や喉頭の運動成分と聴覚系の活動が連続して生じる複雑な生体活動である。発声時の運動成分の脳反応である運動関連電位と聴覚反応を分離することに成功し、それぞれの反応部位を脳磁計を用いて同定した。4)その他:随意運動時の深部感覚による大脳活動部位の同定。視覚性感覚情報処理の大脳活動の局在についての基礎的解析を行った。随意運動発現機構の大脳生理学的研究生理学的手法を用いたヒトでの随意運動発現機構を解明することを目的とし,体性感覚誘発脳反応を用いて,随意運動と感覚情報処理の関連について研究した.本年度は運動準備過程での感覚情報処理,錐体路の活動性について明らかにし発表した.1.脳波を用いた運動時の感覚誘発脳電位の変化:随意運動発現時の感覚情報処理が運動に先行して脳内で生じていることを明確にし,第1次感覚野起源の反応成分も変化することを明らかにした.また,これらの感覚情報処理は,運動そのものによる変化とともに,運動企図のみでも生じており,運動企図に深く関連し運動準備に必要な機序であることが推察された.(Brain Res.Cog.Brain Res.7:137-142,1998)2.運動の習熟の違いによる誘発脳反応の相違:日本人を対象にして,利き手,非利き手で漢字の書字を行い,その間の体性感覚誘発脳反応を記録した.書字に習熟した手の運動では感覚誘発反応と運動との相互干渉が少なく,感覚情報処理の必要量が少ないことが示唆された.(Brain Res.in press,1999)3.経頭蓋的磁気刺激と随意運動について:運動課題遂行前に大脳皮質-鎚体路に磁気刺激を行い誘発される抑制性のsilentperiodについて測定した.運動準備期には,この抑制性成分は抑制(脱抑制)されることが明らかにされ,一連の運動遂行に関連した脳活動であると考えられた.(Clin.Neurophysiol.in press,1999)本研究では,随意運動に関連した感覚および運動皮質の活動を、ヒトを対象とした非侵襲的生理学的手法を用いて総合的に解析した。1)随意運動による体性感覚誘発脳反応の変化随意運動中には運動部位の電気刺激によっで得られる体性感覚誘発脳電位や脳磁場は,運動によって生じる感覚皮質の反応との相互干渉により減衰する。この変化には,実際の運動の有無に関わらず運動企図や運動中止企図によって変化する成分と,運動の発現時のみに変化する成分があることが明らかにされた。

この結果は,随意運動発現に際しての感覚系の活動が運動の発現に近づくに従っていくつかの段階を経て生じていることを示すものであった。また,感覚皮質の活動は,複雑な運動では両側大脳半球で認められ,同じ運動部位でも運動の種類により感覚系の活動量や領域が異なることを明らかにした。2)運動準備時期での大脳運動皮質活動運動準備時期での運動皮質の活動を経頭蓋的大脳磁気刺激法により解析した。運動準備指示の後、運動遂行までの間に、皮質から錐体路の抑制性成分が減少し、続いて錐体路の興奮性が増加していくことが明らかにされた。3)発声時の運動野および聴覚野の経時的活動変化の記録随意運動としての発声は,呼吸筋や喉頭の運動成分と聴覚系の活動が連続して生じる複雑な生体活動である。発声時の運動成分の脳反応である運動関連脳電位と聴覚反応を分離することに成功し,それぞれの反応部位を脳磁計を用いて同定した。4)その他:随意運動時の深部感覚による大脳活動部位の同定。視覚性感覚情報処理の大脳活動の局在についての華礎的解析を行った。