hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機械学習アルゴリズムのための離散データ上の関数に対する解析的最適化数理の構成

しかしながら,この方法の背後にある数理構造については,まだ理論的な詳細さに欠けている点があり,もう一つの目標である離散データ解析の基礎手法の定式化については十分な結果が得られていないと考えている.本研究は,自然言語データからの機械学習に対して,学習結果の意味解釈が難しいベクトルデータ表現を介ぜずに,言語データの持つ係り受け構造や構文木などの自然な構造を直接扱うための最適化数理を構築することを目的としている.一方で,既存の離散最適理論の多くは自然数を対象にしているが,理論上はすべての離散構造は自然数に埋め込めるものの,それでは学習結果に意味解釈可能性を与えるという本研究の動機を達成しない.昨年度に得られた研究成果として,一階述語論理における確定節形式の論理式に対してて順序関係による完備束を定義した上で,機械学習の結果をBDDを用いた圧縮形で構成するアルゴリズムの開発を行ったが,本年度はその理論を洗練した上で,帰納論理プログラミング国際会議に論文を投稿した結果,採択され,発表を行った.20年以上にわたって開催されっている国際会議において,確定節形式の論理式の持つ自然な完備束構造を利用しながらZDD・BDDを構築するアルゴリズムが認知された.さらに一階述語論理は,数学の文書を形式化することに端を発しているため,構文解析が一意に可能な文だけを対象とし,構文解析木を直接扱うようなデータモデルである.昨年度のもう一つの成果においても文脈自由文法もこの範疇のモデルである.この制約を弱くして,構文解析を行わずに単語列や文字列を直接扱うようなモデルも提案されているが,機械学習の結果が完備束にならない,という問題点が古くから指摘され,機械学習アルゴリズムの設計を困難にしていた.そこで,列の長さに着目した新たな順序構造を定義した上で,機械学習アルゴリズムの設計を行った.アルゴリズムは動的計画法に基づく最適化アルゴリズムとなっている.さらにこのアルゴリズムは,最近提唱され注目されている強指数時間仮説(SETH)を認めれば,これ以上の改良が困難であることも示した.一階述語論理を節形式論理に制限して順序関係による完備束を定義した上で,機械学習の結果をBDDを用いた圧縮形で構成するアルゴリズムをまとめた論文が国際会議に採択され,初期の成果は達成した.さらに年度当初の計画のうちの一つは達成された.さらに,長年問題とされていた,構文解析を行わずに文からの機械学習の手法について,長さという新たな視点を導入することで,強指数時間仮説との関係を明確にすることができた.この成果は,本件研究の目標である離散データ解析の基礎手法の定式化について,今後の展開方法について一つの方向性を与えたものと考えている.成果となったアルゴリズムについては,国際会議で発表すべく準備を進めている.
上皮細胞組織化における機械的シグナルによるアクチン骨格再構築制御機構の解明

本研究は、上皮細胞集団が3次元環境下で秩序化と組織化する過程において、場から受ける機械的シグナルによりアクチン骨格再構築を時空間的に制御する分子機構とその役割を解明することを目的とする。また、3次元培養下の上皮細胞が外環境の硬さによって上皮-間葉転換を起こすことや、細胞外基質に依存した管腔の分岐や分葉構造を形成していくことに注目し、これらに寄与するRhoファミリーに対するGEF(Rho-GEF)を網羅的に探索、同定し、機械刺激受容体としての機能の検討、機械刺激のシグナル伝達経路の同定を行う。これまでに、Rhoファミリーに対する80種類のGEFのうち69種類の発現抑制プラスミドを作製し、細胞外環境の硬さ依存的な上皮細胞の上皮-間葉転換に寄与するRho-GEFの探索を行った。その結果、5種類の候補遺伝子を同定した。これらの分子はRhoを活性化するものが多く、腎尿管由来のMDCK細胞に過剰発現させたところ3次元環境下における嚢胞(シスト)形成に異常が見られた。さらに、3次元環境下の細胞運動、細胞極性、細胞間・細胞-基質間接着を3次元タイムラプスイメージングにより可視化するため、GFPを付加した細胞極性、細胞間接着、細胞骨格のマーカー蛋白質をMDCK細胞に発現させた細胞株を樹立し高分解能の3次元タイムラプスイメージングの方法を確立した。また、コフィリンの活性制御蛋白質の発現を制御する方法を確立した。これらの実験方法の確立と解析から、上皮細胞集団の秩序化、組織化におけるアクチン骨格再構築の時空間的な制御において鍵となるRho-GEFの同定に成功し、上皮組織形成の分子基盤の一端を明らかにし、また、今後の研究において重要な技術が確立することができた。
節食関連ペプチドおよびエストロゲンによる膀胱機能の調節

疫学研究において、肥満が下部尿路症状と関与することが示されている。また、女性のように下部尿路閉塞がなくても、加齢により下部尿症状が増加する。しかしながら、肥満に伴う下部尿路症状や女性の加齢に伴う下部尿症状の発生に関するメカニズムについては知られていない。そこで今回我々は、肥満と関連し、食欲を調節する各種の節食関連ペプチドおよび閉経後にその分泌が減少し、肥満とも密接に関連するエストロゲンに注目しこれらの膀胱機能に対する影響を調べた。まず我々は、オレキシンをラットの髄腔内に投与し、生理食塩水の持続寒流による膀胱内圧測定を行うことでこれらのペプチドの膀胱機能に及ぼす役割を調べた。オレキシンAの髄腔内投与により、排尿反射は有意に亢進し、その反応は特異的なアンタゴニストによりブロックされた。このことは、脊髄腔内に投与されたOrexin-Aが、その特異的な受容体を介して、排尿反射に促進的に働くことを示している。また、最大排尿反射圧は変化しなかったためにOrexin-Aは膀胱の求心路に作用して、排尿反射を引き起こしている可能性が示唆された。またサイクロフォスファミド膀胱炎モデルを作成して、同様に実験を行った。脊髄内に投与されたOrexin-Aはサイクロフォスファミド膀胱炎モデルにおいても排尿間隔を減少させた。内因性のOrexin-Aの下部尿路機能に対する役割を調べるために、アンタゴニストを髄腔内に投与したラットの膀胱内圧測定を現在行っている。さらにサイクロフォスファミド膀胱炎モデルにおいて、行動学的評価を用いて膀胱痛に対するOrexin-Aの役割についても調査中である。
アパタイト含有ボンディング材による歯質とコンポジットレジンの接着強化

結果象牙質の脱灰コラーゲン層の固定化とHEMA溶液の関係において,コラーゲン線維を保持して固定できたのは溶媒に水を使用した場合で,エタノール,ベンゼンおよび100%HEMAでは固定しなっかた。一方,上述したHEMA/水から成るプライマー処理した被着面に試作のアパタイト含有ボンディング材を作用させると,コラーゲン線維間(約0,050.2μm)にアパタイトを含んだモノマーが浸透して重合していることがSEM像から確認された。接着強さは,40%リン酸,30%HEMA処理象牙質に対するアパタイト含有ボンディング材の初期(24時間値)において16.2±3.5Mpa,熱負荷2万回後で15.9±4.2Mpaの値を示した。同条件でのコントロール(アパタイト無添加ボンディング材)は,初期14.6±3.8Mpa,熱負荷9.8±2.4Mpaであった。結論コラーゲン線維の固定化は,プライマーとしたHEMAの希釈溶媒に影響される。本接着システムにおいて,象牙質とコンポジットレジン間にコラーゲン,アパテイトおよびレジンの3成分から成る新しい層が生成することが伴った。以上の結果から,ボンディング材にアパタイトを添加することは,接着強さの安定性につながることが示唆された。方法1.象牙質被着面を40%リン酸水溶液で処理してコラーゲンを露出した後,各種HEMA系プライマーを作用させてSEM観察を行った.2.DMTY-HEMAモノマーに20_<wt>%のヒドロキシアパタイトおよび光重合触媒を添加してボンディング材を調製した.3.象牙質とコンポジットレジンの接着資料は,上述のプライマーおよびボンディング材を作用して作製した後,接着境界部をイオンエッチングあるいは酸と有機質溶解剤によって処理し,その形態をSEMを用いて観察した.結果象牙質の脱灰コラーゲン層の固定化とHEMA溶液の関係において,コラーゲン線維を保持して固定できたのは溶媒に水を使用して場合で,エタノール,ベンゼンおよび100%HEMAでは固定しなかった.一方,上述したHEMA/水から成るプライマー処理した被着面に試作のアパタイト含有ボンディング剤を作用させると,コラーゲン線維間(約0.050.2μm)にアパタイトを含んだモノマーが浸透して重合していることがSEM像から確認された.結論コラーゲン線維の固定化は,プライマーとしたHEMAの希釈溶媒に影響される.本接着システムにおいて,象牙質とコンポジットレジン間にコラーゲン,アパタイトおよびレジンの3成分から成る新しい層が生成することが判ったた.緒言歯質とコンポジットレジンの接着強さとその耐久性を向上させることを目的に,生体親和性が期待できるアパタイトを含有したボンディング材を開発し,その接着性能および接着機構の解明を行った。方法1.新規ボンディング材と象牙質の接着強さの測定:牛歯を研削して象牙質を露出させ,リン酸,クエン酸およびEDTA処理した後に30%HEMAおよびアミノ酸メタクリレートを作用した。次に,アパタイト含有ボンディング材を塗布して可視光線を20秒間照射し,直ちにコンポジットレジンを充填した。この試験体を37°C水中に24時間沈漬後および4-60°Cの熱負荷を2万回与えた後の接着強さを測定した。2.接着界面の形態観察:接着界面を鏡面研磨した後、その面をイオンエッチングあるいは酸と有機質溶解材を用いて処理し,SEM分析を行った。結果40%リン酸,30%HEMA処理象牙質に対するアパタイト含有ボンディング材の初期(24時間値)接着強さは,16.2±3.5Mpa,熱負荷2万回後で15.9±4.2Mpaの値を示した。一方,接着界面のSEM像から,本接着システムによって生成された樹脂含浸層は,コラーゲン線維,アパタイトおよびレジンの3成分から成り,アパタイトは象牙基質に近づくに従って多くなっていることが判った。
印刷型ウェアラブルバイオ燃料電池の開発とマルチインピーダンス解析

本研究では,紙を利用した印刷型ウェアラブルバイオ燃料電池の開発を行った.燃料としては,尿中の糖もしくは発汗によって体外に放出される乳酸を利用するものを目指した.前年度は,出力向上のためにMgO鋳型粒子を用いたバイオカソードの作製を行い,バイオ燃料電池の出力が大きく向上することがわかった.MgO鋳型炭素を用いた多孔質炭素インクを用いたおむつ搭載型および絆創膏型のウェアラブルバイオ燃料電池を開発した.アノードをKB,カソードをMgOCで作製した電極で組み合わせたおむつ電池を作製し,起電力3.2 V,最高出力600 uWが得られた.また,電池の出力の無線伝送試験に成功した.バイオ燃料電池とは,酵素を電極触媒に利用し,糖やアルコールさらには有機物廃液などのバイオマス資源を燃料とし直接発電する発電デバイスである.酵素反応は反応物に選択性があるため,他の燃料電池と比較して燃料のクロスオーバーといった問題は少ない.また,シンプルな構造で,室温での作動が可能である,安全性が高いといった利点がある.酵素は工業的に生産可能であり,資源という観点からも環境に優しい.携帯電子機器の電源,生体内埋め込み型医療デバイス用電源,ナノスケール機械のバイオ分子電池といった次世代型電源として,情報,通信,環境,医療といった分野での活躍が期待される.本研究では,紙および転写シートを利用した印刷型ウェアラブルバイオ燃料電池の開発を行ってきた.燃料としては,発汗によって体外に放出される乳酸や尿糖を利用することを想定している.まず出力向上のために新たにMgO微粒子を鋳型とした多孔質炭素を用いた階層構造を有する多孔質炭素電極の作製法について検討したところ,MgOを用いた多孔質炭素電極によってバイオ燃料電池の大幅な出力向上がみられた.乳酸を燃料とする紙基板バイオ燃料電池について検討したところ,乳酸濃度に比例した出力が得られることがわかった.紙基板型酵素バイオ燃料電池アレイを開発し,さらなる高出力化を目指した.おむつに搭載して自己駆動しながら尿糖をセンシング可能なアレイについては,起電力2.65 V,最高出力347 uWが得られた.長時間安定した電力を得るために,紙を用いて電解液を連続的に供給する方法について検討を行った.また,電極面積を大きくし,さらに直列・並列に4つずつ電極を配置したバイオ燃料電池アレイ(大型バイオ燃料電池アレイ)を作製した.これにより,起電力2.5 V,出力が1 mWを実現できた.バイオ燃料電池とは,酵素を電極触媒に利用し,糖やアルコールさらには有機物廃液などのバイオマス資源を燃料とし直接発電する発電デバイスである.酵素反応は反応物に選択性があるため,他の燃料電池と比較して燃料のクロスオーバーといった問題は少ない.また,シンプルな構造で,室温での作動が可能である,安全性が高いといった利点がある.酵素は工業的に生産可能であり,資源という観点からも環境に優しい.携帯電子機器の電源,生体内埋め込み型医療デバイス用電源,ナノスケール機械のバイオ分子電池といった次世代型電源として,情報,通信,環境,医療といった分野での活躍が期待される.本研究では,紙を利用した印刷型ウェアラブルバイオ燃料電池の開発を行った.燃料としては,尿中の糖もしくは発汗によって体外に放出される乳酸を利用するものを目指した.前年度は,出力向上のためにMgO鋳型粒子を用いたバイオカソードの作製を行い,バイオ燃料電池の出力が大きく向上することがわかった.また,糖としてグルコースを燃料とするバイオ燃料電池アレイを試作し,起電力2.65 V,最高出力350 &#61549;Wを達成した.本年度は,MgO鋳型炭素を用いた多孔質炭素インクを用いたおむつ搭載型および絆創膏型のウェアラブルバイオ燃料電池を開発した.単セルの出力評価を行った結果,アノードをKB,カソードをMgOCで作製した電極で組み合わせた電池が一番高い出力を得られることがわかった.次に,最適化した反応部を用いておむつ電池を作製し,100 mMグルコース溶液を電池の中心部に5 mLキャストし測定を行ったところ,起電力3.2 V,最高出力600 uWが得られた.また,電池の出力の無線伝送試験に成功した.本研究では,紙を利用した印刷型ウェアラブルバイオ燃料電池の開発を行った.燃料としては,尿中の糖もしくは発汗によって体外に放出される乳酸を利用するものを目指した.前年度は,出力向上のためにMgO鋳型粒子を用いたバイオカソードの作製を行い,バイオ燃料電池の出力が大きく向上することがわかった.MgO鋳型炭素を用いた多孔質炭素インクを用いたおむつ搭載型および絆創膏型のウェアラブルバイオ燃料電池を開発した.アノードをKB,カソードをMgOCで作製した電極で組み合わせたおむつ電池を作製し,起電力3.2 V,最高出力600 uWが得られた.また,電池の出力の無線伝送試験に成功した.当初の目的である印刷型乳酸バイオ燃料電池を開発できただけではなく,尿糖やその他の糖分を燃料とする高出力なバイオ燃料電池アレイを実現できた.本バイオ燃料電池アレイは,LEDやブザーなどによって自己駆動型センシング可能なだけの出力を有する.また,無線伝送によるデータの送信も可能な出力となっている.次年度,本アレイをさらに改良することで新たな自己駆動型乳酸バイオセンシングシステムが構築できることが期待できる.電気分析化学転写シートを用いたバイオ燃料電池の作製を行う.

転写シート上にレジスト,炭素リード,多孔質炭素層,接着層と印刷した後に,皮膚に転写する.皮膚と接触する箇所においては,生体親和性のあるキトサンなどをさらにコーティングすることで酵素やメディエーターとの直接接触を防ぐ.さらに,in-situインピーダンス測定によって電池特性について解析する.申請者らがこれまでに開発したシステムを用いて,電池全体,アノードおよびカソードの同時in-situインピーダンス測定を行う.測定したインピーダンススペクトルを元に,伝送線モデル(等価回路)を用いて,発電しながらセル抵抗,アノードおよびカソードの電荷移動抵抗,二重層容量などについて評価し,電池構成,劣化挙動を評価する.この結果をフィードバックすることで,さらなる特性向上を目指す.当該年度は,バイオ燃料電池アレイの高出力化を行い,ウェアラブル乳酸電池アレイの開発を行っているが,ウェアラブル化するにアレイの電極構造のシミュレーションによる最適化を行う必要が生じた.このため当初予定していた実験の一部の年度内完了が困難となった.シミュレーションが終了次第,翌年度分として請求した助成金と合わせてウェアラブル乳酸電池の印刷用版の作製を行う.
学生による超小型人工衛星プロジェクトのための無線データ通信制御装置の開発

本研究では第1にCubeSat/CanSat用AX.25パケット通信制御装置(TNC)を開発し、8ビット汎用PSoCマイコンにBell202モデム機能とAX.25プロトコル処理機能を実装した安価で容易に自作できるTNCの製作キットを実現した。第2にCubesat/CanSatが送信するAX.25パケットデータを受信・解読する3種類のWindowsアプリケーションタイプのCubeSat/CanSat地上局用通信ソフトウェアをVisual Studio2008 C#を使用して開発した。本年度は第一にCubeSat/CanSat用の標準的な通信コンポーネントの調査・研究を行った。具体的にはCanSatに搭載するビーコン送信用TNCをPSoCマイコンを使用して設計・試作し、性能評価を行った。その結果、1個のPSoCマイコンにBell202モデム機能とAX.25UIフレーム生成機能を実装したPSoC-TNCで市販のTNCと同等の変調特性と送信動作を実現できることを確かめ。第二にCubeSat/CanSatのパケットテレメトリをリアルタイムに解読するWindowsアプリケーションソフトウェアを開発し、地上局ネットワークに対応させるためにTCP/IP通信機能を実装するとともに、クライアントプログラムとサーバプログラムに分離して分散処理を実現し、動作の高速化を図った。また、テレメトリ解読機能を拡張し、かつ、プラグ・イン化することで、容易に任意のCubeSat/CanSatのパケットデータを解読することができるようにした。今後の課題としてはモデムの復調機能とAX.25UIフレームの受信・解読機能の実装が挙げられる。解読機能に関しては先行研究でPICマイコン用のファームウェアを開発しているので、PSoCにこれを移植すれば実現できる。復調機能に関してはいくつかの選択肢があるが、アナログ信号処理もできるPSoCには遅延検波方式が適していると思われるので具体的なモジュール構成とアルゴリズムを検討している。復調・受信動作が実現できれば変調・送信機能と統合して1個のPSoCマイコンに実装し、実用的なCubeSat/CanSat用のTNCと無線データ通信ユニットのリファレンスモデルキットを完成させる。本年度の研究では第1に、超小型人工衛星の無線データ通信ユニットに搭載するSRLL Ver.2プロトコル用TNCのプロットタイプを開発した。TNCにはUSB通信モジュールを搭載したPIC18F2550マイコンを使用し、CCS-CコンパイラのCDCクラスライブラリを利用して受信ファームウェアを作成した。また、PSoCマイコンで構成されたBell202規格の受信用モデムを復調回路に採用した。開発TNCの性能評価実験を行い、USB通信機能、復調機能、解読機能の各機能がそれぞれ正常かつ実用的に動作することを確かめた。Bell202復調機能をPICマイコンに実装し、ワンチップ化することが今後の課題である。第2に、超小型人工衛星の送信データを受信し、解読や解析するための通信ソフトウェアの開発を行った。開発環境にはVisual Studio 2008 C#を使用したので動作環境として.Net Framework 2.0以上が必要になる。しかし、配布パッケージのファイルサイズが小さくインストールトラブルが発生しにくい、標準的なWindowsアプリケーションのGUIを備えるなどの利点がある。動作検証の結果、開発した3種類の通信ソフトはそれぞれ設計通りに動作し、超小型人工衛星のデータ受信・解読に使用できることを確かめた。これらのソフトはバイナリデータの受信や解読、地上局(受信装置)の自動運用やネットワーク環境への対応などに適した実践的な機能を備えているが、Windowsアプリケーションとしての基本的なGUIや操作性が統一されていない。これらを統一して実用性と汎用性を向上させた通信ソフトウェアの開発が今後の課題である。
相対論的高強度レーザーによる超強磁場発生とエネルギー輸送に関する理論モデルの構築

高強度レーザー光を高密度プラズマに照射した場合には、レーザー磁場強度に匹敵する準静な超強磁揚の発生が発生する。この強磁場によって、プラズマ中への電子輸送が強く制限される。本研究では、その強磁場の発生機構と、レーザー光の吸収およびプラズマ中へのエネルギー輸送に対する強磁場の影響を理解するための理論モデルを構築する。相対論的高強度レーザーによって発生する準静的な超強磁場はその空間位置がレーザー浸入領域にあるという特徴を持つ。このため、レーザー光の吸収に表面磁場が直接関与する。すなわち、レーザーとプラズマとの相互作用領域と、発生する磁場の領域を分離して考えることができないため、現象が強い非線形性を持つ。相対論的高強度レーザーとプラズマの相互作用に潜む非線形性を記述するモデルによる本質の抽出を試みる手助けとするため、1次元および2次元の相対論的電磁粒子シミュレーションコードを開発した。また、高エネルギー密度電子によるプラズマ表面における磁場発生に関する理論を簡易モデルを用いることにより構築した。開発したシミュレーションコードを用いて理論の適用範囲と問題点を明らかにした。その結果、自発的に発生した磁場に捕捉される電子に条件があることがわかった。また、発生する磁場強度および範囲のパラメータ依存性を明らかにした。レーザー光から固体密度プラズマへのエネルギー輸送に関する簡易モデルによるスケーリング則の導出とシミュレーションによる検証を行った。本研究では、高強度レーザー光を高密度プラズマに照射した場合におけるレーザー磁場強度に匹敵する準静な超強磁場の発生機構と、その強磁場のレーザー光の吸収およびプラズマ中へのエネルギー輸送に対する影響を理解するための理論モデルを構築する。相対論的高強度レーザーとプラズマの相互作用に潜む非線形性を記述するモデルによる本質の抽出を試みる手助けとするため、2次元の相対論的電磁粒子シミュレーションコードを開発した。今後シミュレーション結果を参考に、レーザーエネルギーの吸収等の現象を支配する重要な過程を見つけ出し、その物理過程に基づいたモデルを構築する。その構築したモデルの検証を1次元あるいは2次元の粒子シミュレーションを用いることにより行う。カイネティック理論及びストキャスティック理論に基づき、高密度プラズマ中における準静的な超強磁場を伴った異常表皮効果に関するエネルギー吸収率の表式を導出した。この過程は、密度勾配が急峻な場合には非常に重要となる。
神経芽細胞腫の生物学的特性の統合的解析−有用なバイオマーカーの検索−

神経芽細胞腫の治療に有用なBiomarkerを見出すことを目的とし、本腫瘍の腫瘍特性を反映する諸因子について、凍結保存されている146腫瘍について検討した。1.サザン、ノザン法にてN-myc増幅を21例に有意な発現を46例に認めた。また、Trk A発現は72例に認めた。テロメア長(terminal restriction fragments)を測定した結果27例が8kb以下に短縮し、4例が15kb以上に延長していた。2.TRAP法にてテロメラーゼ活性を検討すると、140例(96%)に検出しそのうち32例が高活性腫瘍であった。活性の検出できなかった6例中4例が自然退縮した病期IVS症例であった。3.テロメラーゼRNA(hTR)をノザン法で、RT-PCR法で検討するとテロメラーゼ高活性腫瘍では発現レベルが高く有意の相関を認めた。4.核DNA量の測定から、aneuploidyが87例で、増殖細胞数が高い腫瘍がテロメラーゼ高活性であった。5.PCR法にて一番染色体短腕(1p)のLOHを検出したところ、informativeな78例中欠失を32例に検出し、terminalまで欠失した症例が18例であった。6.病理組織を嶋田分類で検討するとfavorableが84例、unfavorableが62例であった。臨床的に上記の結果を病期、予後との相関を検討したが組織分類はfavorableは予後良好であったがunfavorableには予後良好例と不良例が混在した。諸因子を多変量解析のするとテロメラーゼ活性レベルが予後不良因子であるN-myc増幅、増殖細胞数が高い腫瘍、1pLOHを吸収し、最もよい予後予測因子と考えられ、これの客観的かつ簡便な診断としてhTR発現の検討も有用と考えられた。以上から、テロメラーゼが神経芽細胞腫の悪性度のBiomarkerとしての有用で、今後診断および治療のターゲットとしての応用が期待される。
格子状クラスタープラズマの生成とレーザーとの相互作用に関する研究

本研究は,クラスターを格子状に配列させた状態に高強度レーザーを照射することでコヒ-レントな現象を発生させることを目指し,それに向けての格子状クラスター生成手法の確立と解析用のシミュレーションコードの開発を目的とした。レーザークラスター相互作用を解析するためのシミュレーションコード開発の成果としては,まず粒子間衝突過程と電離(衝突電離・電界電離)過程を含んだ効率の良い粒子コードの開発を行った。今回開発したコードにおいて,粒子間衝突効果はLangevin方程式を用いる方式により導入し,電離過程は電界電離がADK理論,衝突電離はLotzの公式を用いて導入した。開発したコードを用いてクラスターのエネルギー吸収や高速イオンのエネルギースペクトルなどを調べた。さらに, 3次元化と並列化による大規模化も行った。格子状クラスタープラズマ生成実験では,生成実験のためのモバイル真空チャンバーの製作を行った。製作したチャンバーは高さ約20cm,直径約20cmの円筒状である。プラズマ発生用,および微粒子プラズマ閉じ込め用の電極,エタノールガス導入機構,および微粒子供給装置を製作して取り付けた。またC60フラーレンのクラスターイオン生成実験のためのイオン源および回転電場型質量フィルタの製作を行い,イオン電流検出器を取り付けるためのXY可動ステージを購入した。これらの装置を用いて実験を行ったところ,微粒子プラズマの空間固定による格子状クラスターの生成は,直流放電ではうまくいかなったが,冷陰極放電管用の45kHzインバータを利用した高周波電源を用いることで成功した。今年度においては,レーザークラスター相互作用を解析するためのシミュレーションコード開発,格子状クラスター生成用実験装置の製作と動作確認,が主な成果である。レーザークラスター解析用のコードは拡張形のプラズマ粒子ユードであり,プラズマの微視的現象で用いられるものである。本研究では,この粒子コードに電離の効果(衝突電離・電界電離),および高密度状態時の衝突の効果を導入した。これは粒子コードが,元来低密度プラズマ用であり,高密度プラズマであるクラスタープラズマの解析には不十分だからである。今年度の研究で,電離・衝突の効果を導入することはほぼ成功し,これを用いて,レーザー光の共鳴吸収の効果を再計算することでその現象の確認と,無衝突計算との相違点を調べた。排気系はロータリーポンプで,0.1Pa程度まで圧力を下げることができる。この装置の真空度測定のためにワイドレンジゲージCC-10を備品として購入した。放電用の可変電圧電源を試作し,エタノールガスを用いて放電開始電圧のガス圧依存性を測定したところ,3040Pa付近で最低電圧約270Vで放電することが確認できた。今後放電パラメータを調整してプラズマ温度をさげ,気相→液相→固相の相転移を観測し,クーロン結晶の生成条件を定量的に決定して行きたいと考えている。またC60フラーレンのクラスターイオン生成実験のためのイオン源および回転電場型質量ブイルタの製作を行い,イオン電流検出器を取り付けるためのXY可動ステージを備品として購入した。今年度においては,レーザークラスター相互作用のためのシミュレーションコードの3次元化・並列化と実験結果との比較,クラスター生成用実験装置の改良と格子状クラスター生成実験,が主な成果である。シミュレーションコードについては,昨年度開発した衝突・電離過程を含んだ粒子コードの3次元化とそれに伴う並列化を行い,2次元シミュレーション結果との比較を行った。コードの3次元化は2次元に比べてメモリ量が飛躍的に増大するため,対称性を利用して低減した。さらに計算の並列性を高めるため,計算手法を改良して繰り返し計算の独立性を向上させた。完成したコードを用いて超短パルスレーザーを球状クラスターに照射した際の電子のエネルギー吸収率や発生する高速イオンのエネルギー分布を計算した。

この結果,2次元シミュレーションの結果に比べエネルギー吸収が低く,これに伴って高速イオンのエネルギー分布も異なることがわかった。格子状クラスタープラズマ生成実験では,昨年度完成したモバイル真空チャンバー内に設置した微粒子供給装置および放電ステージの改良と,放電用電源の改良を中心として行った。直流電源による放電ではうまく微粒子プラズマを空間に閉じこめることができなかったが,冷陰極放電管用の45kHzインバータを利用した高周波電源を用いて放電させることにより微粒子プラズマの空間固定に成功した。ただし電源の容量が足りず,10分程度しか放電を持続させることができなかったため格子状クラスタの写真撮影はできなかった。C60フラーレンのクラスターイオンビームに関しては昨年度完成した回転電場型質量フィルタの特性について基本的なデータを得ることができた。
地域医療への新規アクセス指標の地理的特性

医療資源の地域偏在の解消が地域医療の重要な課題になっている。地域偏在の指標として、単位地域ごとの人口比の地域間比較が用いられることが多いが、この方法では距離的な身近さは評価できない。効果的かつ効率的に地域医療が展開されるためには、住民の身近な地域の医療が欠かせない。距離的な近接性を考慮に入れた医療資源分布の指標の算出方法であるthe floatingcatchment area(FCA)法が存在するものの、日本での応用は少なく、特有の地理的特徴や、少子高齢化や医師不足等の課題を抱える日本で、本法の特性は明らかになっていない。本研究の目的はこれを明らかにすることである。これまでに、病院の地域分布に関して、人口対病院数とE2SFCA法とでは異なる特徴を反映していることを報告した(BMC Health Serv Res. 2017;17:438)。E2SFCA法と年齢調整E2SFCA法によるそれぞれのアクセシビリティ指標とではきわめて強い相関を認め、当初予定していた地域間の年齢構成の違いによる影響には利用できなかった。平成30年度には、全国を対象に人口対診療所数とE2SFCA法との比較をした。人口の多い市区町村では各指標はほぼ一致するものの、人口の少ない市区町村ではE2SFCA法では人口対診療所数のほぼ10分の1の値と一致した。人口対診療所数による比較では、人口の少ない市区町村で過大評価されてしまう可能性を示した(第58回全国国保地域医療学会、徳島)。次いで、在宅死の地域分布をE2SFCA法で示し、その指標をもとに空間集積分析した。在宅死について、有意に多い地区を認める一方で、有意に少ない地区は認めなかった(Medical Informatics Europe 2018, Sweden)。医療施設の地域分布、医療の帰結である在宅死の地域分布を示しうることを明らかにできた。本研究の目的は、地域医療への地理的アクセシビリティの新規指標の特性を明らかにすることである。海外で医療の地域偏在の指標に用いられているThe enhanced two-step floating catchment area(E2SFCA)法によるアクセシビリティ指標に注目した。この指標はいまだ日本では社会適用されていない。さらに、E2SFCA法は住民の年齢構成の違いを反映しないため、年齢の違いによる医療ニーズを十分に評価できていないという課題が残っている。そこで、本研究では、年齢調整E2SFCA法(A2SFCA法)を新たに開発し、これを全国区で適用することで、その指標の特性を明らかにしていくことを目的としている。E2SFCA法の算出には、地域医療機関の位置情報(緯度・経度)および属性情報(病床数・医師数)と、小地域レベルでの位置情報および属性情報(人口)と、それらの位置関係(相互の距離・移動時間)が必要である。そこで、研究初年度の平成28年度には、解析対象となる全国医療機関位置情報およびその属性情報、全国町丁字レベル位置情報およびその属性情報を入手し、地理分析可能なファイルで格納した。また、それぞれの位置関係を分析するための地理情報システム(ArcGIS 10.4)を運用できる研究環境を整えた。まず、地理的アクセスの比較的安定した平地が広がる栃木県において、E2SFCA法によるアクセシビリティ指標を算出した。これを、従来の人口対病院数と比較検討した結果を論文にまとめ、関連英文誌に投稿した。また、国内外の研究会・学会で発表も行った。解析を進める中で発生した課題について小修正を加えながら、一定に研究成果を挙げ、研究は順調に遂行されている。次年度には、解析対象地域を拡大し、当初予定した年齢調整法の解析を進める。地域医療の地域偏在の解消に向けた開発の一助にしていく。本研究では地域医療への地理的アクセシビリティ指標を用いて、小地域レベルでの地域医療の地理的偏在の数値化およびその指標の特性を明らかにすることを目的としている。従来の地域医療の地域偏在の指標では、市町村が最小単位であった。本研究で用いた地理的アクセシビリティ指標では市町村単位より小さい町丁字レベルを地域単位として分析することができた。これによって、従来より細かい地域で地理的アクセシビリティを評価することができた。同一の市町村内部において地域医療へのアクセシビリティに違いがあり、市町村境界を超えて地域医療へのアクセシビリティに相同性があることが見受けられた。こうした特徴は、地域医療に関連する研究会・学会で発表し、論文にまとめられた(現在投稿中)。このような経過から、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。その一方で、いくつかの点で小修正が必要であった。一つ目は、当初予定していた全国区での解析は電算処理上の限界のため一度には進められないことがわかった。これは、都道府県単位ないし地方単位に分割することで対応することにした。二つ目は、年齢調整法による指標が、年齢調整前との間で意義のある違いがなかった。これが対象地域の個別の特性なのか、他の地域でも同じ特性なのか、次年度以降の解析で検討を進めていく。三つ目は、位置情報を地図上に示す場合の位置参照において一定の誤差があることがわかった。巨視的に扱う場合には結果に影響を及ぼすほどの誤差ではないものの、小地域で解析する場合には注意が必要になる。誤差を最小限にする工夫、解析結果が信用できる地域単位の範囲などの追加解析が検討される。さらに、当初予定していた地域医療データバンクの情報が組織の改組により利用不可となった。いずれも小修正することによって、研究本体の遂行への障壁となる課題ではない。

本研究の目的は、地域医療への地理的アクセシビリティの新規指標の特性を明らかにすることである。海外で医療の地域偏在の指標に用いられているThe enhanced two-step floating catchment are (E2SFCA)法によるアクセシビリティ指標に注目した。この指標はいまだ日本では社会適用されていない。そこで、本研究では、E2SFCA法をわが国で適用することで、その指標と特性を明らかにしていくことを目的としている。研究初年度の平成28年度には、解析対象となる全国医療機関位置情報およびその属性情報、全国町丁字レベル位置情報およびその属性情報を入手した。またこれらの地理情報を分析するための地理情報システムを運用できる研究環境を整えた。研究最終年度にあたる平成30年度には、これらアクセシビリティ指標の適用範囲を拡張し、その特徴と課題を明らかにする。地域医療の偏在の解消に向けた開発の一助にしていく。本研究では地域医療への地理的アクセシビリティ指標を用いて、小地域レベルでの地域医療の地理的偏在の数値化およびその指標の特性を明らかにすることを目的としている。当初予定していたE2SFCA法を用いることで従来の指標では最小単位とされていた市町村より細かい地域単位で地域特性を測定することができた。この結果を論文化した(Nakamura T, et al. BMC Health Serv Res 17:438, 2017)。以上の進捗から、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。医療資源の地域偏在の解消が地域医療の重要な課題になっている。地域偏在の指標として、単位地域ごとの人口比の地域間比較が用いられることが多いが、この方法では距離的な身近さは評価できない。効果的かつ効率的に地域医療が展開されるためには、住民の身近な地域の医療が欠かせない。距離的な近接性を考慮に入れた医療資源分布の指標の算出方法であるthe floatingcatchment area(FCA)法が存在するものの、日本での応用は少なく、特有の地理的特徴や、少子高齢化や医師不足等の課題を抱える日本で、本法の特性は明らかになっていない。本研究の目的はこれを明らかにすることである。これまでに、病院の地域分布に関して、人口対病院数とE2SFCA法とでは異なる特徴を反映していることを報告した(BMC Health Serv Res. 2017;17:438)。E2SFCA法と年齢調整E2SFCA法によるそれぞれのアクセシビリティ指標とではきわめて強い相関を認め、当初予定していた地域間の年齢構成の違いによる影響には利用できなかった。平成30年度には、全国を対象に人口対診療所数とE2SFCA法との比較をした。人口の多い市区町村では各指標はほぼ一致するものの、人口の少ない市区町村ではE2SFCA法では人口対診療所数のほぼ10分の1の値と一致した。
ニューロパシックペインにおける交感神経遮断の分子生物学的意義

交感神経遮断のニューロパシックペインに対する効果の根拠を得るため、ラット脊髄神経結紮モデルを用いて後肢にニューロパシックペインを発生させ、交感神経遮断作用のあるクロニジンの脊髄くも膜下投与や腰部交感神経節切除の抗アロディニア作用を行動実験で検証した。クロニジンは用量依存性に抗アロディニア作用を示したが、同じく用量依存性を示すガバペンチンと脊髄くも膜下併用投与すると相乗作用を示した。ニューロパシックペインにおける脊髄Rexid II層での知覚ニューロンのシナプス伝達の変化、ならびに前述の薬剤や交感神経遮断の抗アロディニア作用との関連をin vivoパッチクランプ法で検討中である交感神経遮断のニューロパシックペインに対する効果の根拠を得るため、ラット脊髄神経結紮モデルを用いて後肢にニューロパシックペインを発生させ、交感神経遮断作用のあるクロニジンの脊髄くも膜下投与や腰部交感神経節切除の抗アロディニア作用を行動実験で検証した。ニューロパシックペインにおける脊髄Rexid II層での知覚ニューロンのシナプス伝達の変化、ならびに前述の薬剤や交感神経遮断の抗アロディニア作用との関連をin vivoパッチクランプ法で検討中であるこの研究の目的は、後肢にニューロパシックペインを発生させたラットで、腰部交感神経節切除や局所麻酔薬、α受容体遮断薬あるいはα_2受容体アゴニストなど交感神経ブロックに使用される薬剤投与、あるいはP2X4アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドの脊髄投与を行い、in vivo patch clamp法で知覚ニューロンのシナプス応答を検討して交感神経遮断のニューロパシックペインに対する効果の根拠を得ることである。I.ニューロバシックペインモデルの作成715週齢のWister系雄性ラット(体重200250g)を用い、交感神経の関与が大きいとされるChungのニューロパシックペインモデルを作成した。即ち1%セボフルレン/酸素で自発呼吸下に麻酔し、一側第5腰椎の横突起を除去し、L5神経根を椎間孔出口で5-0絹糸を用い結紮、切断した。この手技は麻酔時間を含む1時間以内に完了した。手術後、ラットの患肢にvon Freyフィラメントでの圧刺激、あるいはプロジェクション光源で熱刺激を加え、ラットが患肢を急にひっこめる動作をする閾値あるいは潜時を健肢と経時的に比較した。患肢にメカニカルアロディニアおよびサーマルアロディニアの出現が再現性をもって観察され、1-2週間後に反応のピークが生じた。ニューロパシックペインモデルの作成が確立した。II.くも膜下薬剤投与の抗アロディニア効果の検討このニューロパシックペインラットを用いて、無麻酔で25G針でL1/L2間を穿刺してくも膜下腔に到達し、ケタミン、リドカインを投与した。2時間の回復時間を置いた後、メカニカルアロディニアおよびサーマルアロディニアの評価を行った。III.腰部交感神経節切除のアロディニアに対する作用機序の検討手術後1週目にニューロパシックペインの出現したラットをセボフルレン/酸素で麻酔し人工呼吸下に開腹、患肢側のL2からL4の腰部交感神経節を摘出した。1週間後にメカニカルアロディニアおよびサーマルアロディニアの評価を行った。現在、II、IIIの実験については例数が少なく、安定した結果が得られていない。一定の傾向が得られるまで例数を増やす。この研究の的は、後肢にニューロバシックペインを発生させたラットで、腰部交感神経節切除局所麻酵薬、α受容体遮戦薬あるいはα_2受容体アゴニストなど交感神経ブロックに使用される薬剤投与、あるいはP2X4アンチセンスオリゴテオキシヌクレオチドの脊髄投与を行い、in vivo patch clamp法で知覚ニューロンのシナプス応答を検討して交感神経遮断のニューロパシックペインに対する効果の根拠を得ることである。I.ニューロパシックペインモデルの作成715週齢のwister系雄性ラット(体重200250g)を用い、交感神経の関与が大きいとされるchungのニューロパシックペインモデルを作成した。手術後、ラットの患肢にvon Freyフィラメントでの圧刺激、あるいはプロジェクション光源で熱刺激を加え、ラットが患肢を急にひっこめる動作をす閾値あるいは潜時を健肢と経時に比較した。II.くも膜下薬剤投与の抗アロディニア効果の検討ニューロパシックペインラット作成時に同時にL3/4の椎管間で小椎弓切除を行って脊髄硬膜嚢を露出し、硬膜、くも膜に小切開を加えてBahar方法で、PE-20に接続した細径のPE-10ポリエチレンカテーテルをくも膜下腔に留置固定した。

37日の回復期を置いた後、メカニカルアロディニアおよびサーマメルアロディニアの評価を行い、ガバペンチン1、10、30、100μg、クロニジン5、15、30、50、100μgをカテーテルを通じてテハミルトンシリンジンを用いてくも膜下に投与し、15、30、45、60、90、120分後に抗アロディニア作用を検討した。また、得られたおのおのの薬剤のED50の比率で2剤を混合し、濃度を変えて2剤の同時投与時の抗アロディニア作用の相互を作用につして検討した。クロニジンの脊髄くも膜下巣独投与でのED50は17.8±1.8・g(n=6)、ガバペンチンの脊髄くも膜下単独投与でのED50は49.9±5.0・g(n=6)てあった。クロニジンとガバペンチン併用投与のED50はクロニジン3.5±0.6・・g、ガバポンチン9.8±1.5・・gで(n=6)、isobologramのadditivelineより下方にあり、2剤はsynergisticに作用すると考えられた。この研究の目的は、後肢にニューロパシックペインを発生させたラットで、腰部交感神経節切除や抗アロディニア作用が示唆される薬剤の脊髄くも膜下投与、あるいはP2X4アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドの脊髄投与を行い行動実験で検証するとともに、in vivoパッチクランプ法で知覚ニューロンのシナプス伝導を検討して交感神経遮断のニューロパシックペインに対する効果の根拠を得ることである。I.ニューロパシックペインモデルの作成とくも膜下薬剤投与の抗アロディニア効果の検討715週齢のSD系雄性ラット(体重200250g)を用い、交感神経の関与が大きいとされるChungのニューロパシックペインモデルを作成した。1%セボフルレン/酸素で自発呼吸下に麻酔し、一側L5神経根を椎間孔出口で5-0絹糸を用い結紮した。同時にL3/4の椎間よりBaharらの方法で細径のポリエチレンカテーテルをくも膜下腔に留置固定した。手術後、ラットの患肢にvon Freyフィラメントで圧刺激、あるいはプロジェクション光源で熱刺激を加え、ラットが患肢を急にひっこめる動作をする閾値あるいは潜時を測定した。機械アロディニアに対し熱アロディニアは顕著でなかったので、前者のみ検討した。手術後37日の回復期を置いた後、ガバペンチン1,10,30,100μg,クロニジン5,15,30,50,100μgをくも膜下に留置したカテーテルより投与し、15,30,45,60,90,120分後に抗アロディニア作用を検討した。また、得られたおのおのの薬剤のED50の比率で2剤を混合し、濃度を変えて2剤同時投与時の抗アロディニア作用について検討した。クロニジンの脊髄くも膜下単独投与でのED50は17.8±1.8g、ガバペンチンの脊髄くも膜下単独投与でのED50は49.9±5.0gであり、クロニジンとガバペンチン併用投与のED50はクロニジン3.5±0.6・g、ガバペンチン9.8±1.5・gで、isobologramのadditivelineより下方にあり、2剤はsynergisticに作用すると考えられた。Rexedの第II層でin vivoパッチクランプ法でピペット内液の組成と保持電圧を変える事によりEPSCとIPSCを測定でき、足底刺激時の変化を検討する。波形解析によりampliitudeはpost synaptic、fequencyはpresynapticの変化を表す。II層へは脊髄表面に潅流させた薬剤も容易に浸透するのでその効果も検証するが、数多くの試行にもかかわらず安定し
磁場による細胞動態の分子機構

高レベル実験用ELF装置の製作については、周波数50Hz、最大出力400mTの可変磁石を用いた。この磁石の磁場空間に細胞培養可能な培養器を内蔵した。実験用低レベルELF装置の製作については、可変で最大出力5mTのヘルムホルツコイルを用いた。1.ヒト由来培養樹立細胞(Saos-2)を用いた。突然変異誘発を検索する遺伝子座として、ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HPRT)遺伝子を選んだ。無処理ならびに400mTのELF曝露により出現した6-チアグアニン(6-TG)抵抗性細胞に関して、各クローンからmRNAを取り、RT-PCR法によりHPRTのcDNAを得て、シークエンス(塩基配列分析)を行った。突然変異のスペクトラムを解析した結果、塩基置換、部分欠失(スプライシングエラーを含む)、完全欠失ならびに挿入のすべてにおいて、擬曝露ならびにELF曝露ともに差は見られず、ELF特有の突然変異は観察されなかった。2.核受容体スーパーファミリーで転写因子の1つと考えられているNOR-1(neuron derived orphan receptor 1)遺伝子に注目し、電磁場影響を検討した。400mT磁場曝露によりNOR-1の遺伝子発現は約6時間を最大として一過性に増大した。400mT磁場曝露と刺激剤(フォルスコリン)の併用によりNOR-1遺伝子発現はさらに増大した。また、PKCの阻害剤処理により、400mT磁場の遺伝子発現誘発効果は抑制された。これらの結果は、400mTという超強力な磁場が細胞のシグナル伝達を刺激し、NOR-1遺伝子の発現を増大させていることを示唆している。しかしながら、5mTで行った場合、鋭敏なNOR-1遺伝子でも全く磁場に対する応答を示さなかった。つまり、磁場のNOR-1遺伝子発現誘発効果は少なくともそのしきい値は5mTまたはそれ以上の磁束密度であると結論づけることができる。この磁石の磁場空間に細胞培養可能な培養器を内臓した。この磁場発生装置を内部シールド型細胞培養器に内臓した。以上の装置を用いて高レベルELFによる遺伝子突然変異誘発に関して突然変異のスペクトラムについて解析を行い、また、遺伝子発現については400mTの高レベルELF曝露で陽性効果の明らかになったラット褐色細胞腫由来のPC12-VG細胞を用いてベータガラクトシダーゼ遺伝子の発現効果を5mTELF曝露で検討し、以下の知見を得た。突然変異誘発を検索する遺伝子座として、これまで放射線や化学物質による突然変異誘発機構解明に利用され、明らかとなっているピポキサンチングアニンホスホリンボシルトランスフェラーゼ(HPRT)遺伝子を選んだ。無処理ならびに400mTのELF曝露により出現した6-チオグアニン(6-TG)抵抗性細胞に関して、それぞれ10個以上のクローンを分離し、各クローンからmRNAを取り、RT-PCR法によりHPRTのcDNAを得て、シークエンス(塩基配列分析)を行った。突然変異のスペクトラムを解析した結果、塩基置換、部分欠失(スプライシングエラーを含む)、完全欠失ならびに挿入のすべてにおいて、偽曝露ならびにELF曝露ともに差は見られず、ELF特有の突然変異は観察されなかった。

2.低レベルELFによる遺伝子発現誘発への影響に関して、ヒトVIP遺伝子のプロモーターとベータガラクトシダーゼ遺伝子を結合したキメラ遺伝子を導入したラット褐色細胞腫由来の培養細胞(PC12-VG)を用いて、磁場密度5mTで曝露し、径時的にPC12-VG細胞のベータガラクトシダーゼ活性を測定した。その結果、400mTという高磁束密度で認められた遺伝子発現の誘導が5mTでは観察されなかった。従って、ELF曝露によるベータガラクトシダーゼ遺伝子発現については、しきい値の存在が示唆され、それは5mTを超えるものであろうと推測する。高レベル実験用ELF装置の製作については、周波数50Hz、最大出力400mTの可変磁石を用いた。この磁石の磁場空間に細胞培養可能な培養器を内蔵した。実験用低レベルELF装置の製作については、可変で最大出力5mTのへルムホルツコイルを用いた。種々の刺激に対して非常に鋭敏に反応する、核受容体スーパファミリーで転写因子の1つと考えられているNOR-1(neuron derived orphan receptor 1)遺伝子に注目し、電磁場影響を検討した。400mT磁場曝露によりNOR-1の遺伝子発現は約6時間を最大として一過性に増大した。この遺伝子発現は、PKAやPKCのシグナル伝達経路刺激剤、フォルスコリンやTPA処理により誘導される。400mT磁場曝露とこれら刺激剤の併用によりNOR-1遺伝子発現はさらに増大した。また、PKCの阻害剤、カルフォスチンCやカルシウムイオン流入阻害剤、ニフェジピンとダントロレンの処理により、400mT磁場の遺伝子発現誘発効果は抑制された。これらの結果は、400mTという超強力な磁場が細胞のシグナル伝達を刺激し、NOR-1遺伝子の発現を増大させていることを示唆している。しかしながら、同様な実験を磁束密度5mTで行った場合、鋭敏なNOR-1遺伝子でも全く磁場に対する応答を示さなかった。つまり、磁場のNOR-1遺伝子発現誘発効果にはしきい値のあることが示唆され、少なくともそのしきい値は5mTまたはそれ以上の磁束密度であると結論づけることができる。
神経保護活性TIC類の直截的合成法の確立とその脳機能探索プローブ設計への応用

リチウムエノラートに過剰量のヘキサメチルホスホリックトリアミド(HMPA)を添加するとアルキル化反応の反応性および選択性が著しく向上することが知られている。本研究代表者らはこれまでに有機合成化学史上の謎であった、この「HMPAの効果」を分子機構的に解明すべく、シクロペンタノンリチウムエノラートを基本エノラートとして溶液構造と速度論的解析から「二量体の関与」という従来の常識を覆す画期的結論を導きだした。一方、本研究を遂行している鈴木正昭教授研究室では、これまでにプロスタサイクリン(PGI_2)の新規安定人口類縁体15R-TICおよび15-deoxy-TICの脳機能改善効果が示された。一方、^<11>C短寿命放射性核種を導入したTIC誘導体が合成され、陽電子放射断層画像撮影(PET)法を用いた脳科学研究が展開されている。今後、脳虚血後遺症やアルツハイマー病治療薬開発に向けた創薬研究の展開が予定されている。現地点では、これらTIC類はイソカルバサイクリンを経由するかCoreyラクトンを出発原料とした多段階合成により供給されるが、本研究課題の遂行にはTIC類の大量供給法の確立が不可欠である。そこで、これまでのエノラート化学の研究から得られた新知見を適用して、TIC類の大量供給の合成戦略の要となる「3成分連結プロスタグランジン(PG)合成法」の高効率合成法の確立をめざして研究を行った。その結果、選択的反応の実現において添加剤として不可欠であった毒性の高いHMPAを排除し、さらに過剰量必要であった成分を1当量に抑えた反応系を設計し、短時間、高収率でPG基本炭素骨格を構築することに成功した。今後、本研究において確立した手法に基づきTIC類縁体を大量供給し、血液脳関門透過特性を示すPG誘導体の設計・合成を行う予定である。
マルチタスクを支える前頭葉と皮質下の連携機構の解明

本研究では「マルチタスクの柔軟性を支える前頭葉ネットワークの仕組みを細胞レベルで解明すること」を目標にして、マルチタスクで必要となる主な機能として1任意に選ばれた行動課題を展望記憶として符号化して記憶2背景課題中、展望記憶は維持3背景課題中に展望課題の条件が出現したら展望課題に切り替える。これらの認知機能に関わる皮質間ネットワーク、皮質ー皮質下(基底核と海馬)のネットワークに着目してこれらマルチタスクのメカニズムを解明する。多点計測、イメージングとして、回路の光操作により解明する。