hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
末梢循環における血管平滑筋と内皮細胞の機械刺激受容伝達機構の分子薬理学的解明

(1)大脳動脈から単離した平滑筋細胞膜に膜伸展刺激(>30mmHg)を加えると、約20pSのコンダクタンスを有し組替え発現したTRPM4チャネルに酷似した特性を示す陽イオンチャネルが活性化された。(2)この活性化は、細胞内Ca^<2+>貯蔵部位の枯渇やリアノジン受容体阻害薬によって阻害された。他のグループの結果より、大脳動脈標本を用いてTRPM4蛋白質の発現を抑制すると、血管内圧上昇に伴う反射性血管径減少が著しく減弱することが報告されているので、本実験の結果は、膜伸展刺激が細胞内Ca貯蔵部位からのCa放出を誘発し、TRPM4チャネルを活性化することによって動脈細胞膜の脱分極を引き起こしていることを示している。血圧の調節には自律神経、ホルモン、オータコイド等、複数の因子が関与している。さらに機械刺激受容機構、例えば血管内皮細胞へのシェアストレス受容機構、血管の圧受容器を介する血圧反射、あるいは血管内圧の上昇による血管平滑筋の筋緊張の変化も血圧と血流の調節に重要な役割を果たしている。ことに血管内圧の上昇は血管平滑筋細胞の脱分極を引き起こし、これに引き続きジヒドロピリジン感受性の電位依存性Ca^<2+>チャネルが活性化され、細胞内Ca^<2+>濃度が上昇し血管平滑筋は収縮する。この現象はmyogenic toneとして古くから知られているが、その分子機構は不明である。近年張力感受性陽イオンチャネル(SAC)がこの機序に関与すると考えられている。しかし張力感受性陽イオンチャネル(SAC)の分子生物学的実体と活性化のメカニズムはほとんど分かってない。我々はラット大脳動脈平滑筋細胞(CAMs)に存在するTRPM4様陽イオンチャネルが細胞膜伸展刺激により活性化されることを発見した。すなわち大脳動脈平滑筋細胞において陰圧により約20pSの単一チャネルが活性化され、このチャネルはNa^+やCs^+を透過し、Gd^<3+>及びDIDSにより抑制された。この陰圧による効果は細胞膜分離により消失したが、細胞膜内面からのCa^<2+>の投与によりSACと同様の単一チャネル活性が回復した。TRPM4Bを過剰発現させたHEK293細胞においても、陰圧並びCa^<2+>により活性化される陽イオンチャネルが観察され、両者は大脳動脈平滑筋細胞におけるSACと酷似した生物物理学的、薬理学的性質を示した。これらの結果は、大脳動脈平滑筋細胞のTRPM4様チャネルは細胞膜伸展刺激により活性化され、機械刺激受容による細胞膜の脱分極とそれに付随する大脳動脈平滑筋細胞におけるCa^<2+>流入とそれに引き続く血管収縮に関与していることを強く示唆している。
Lactoferrinによる腟内環境改善および早産予防効果の検証

ラクトフェリン:Lactoferrin(LF)はヒト乳汁中や好中球に多量に含有される糖蛋白で、人体内に存在すPrebiotics(Natural Antibiotics)の一つである。LFは、抗菌・抗炎症性サイトカイン作用を有するが、Lactobacillusの発育を抑制しない。また、LFはUrinary Trypsin Inhibitor(UTI)とは異なり副作用がほぼ皆無であり安全性が極めて高い。上記の観点に立ち、我々はLFが早産予防に効果的な薬剤となる可能性が高いと考え、現在までに、LFの周産期領域における早産予防薬としての有用性を検討し報告してきた。本研究では今までの実績を踏まえて、特にLF腟錠をヒトに使用し、早産の予防・治療への応用及び予防の可能性、ヒトでの有用性ならびに安全性を検討し、ヒトでの有効性の機序を再確認する。我々は今までに、LFが周産期領域において早産予防薬としての有用性を有する可能性について、学会及び論文発表を数多く行ってきた。これらの今までの研究結果から、LFの投与が腟炎や頸管炎の治療に有効であり、さらには子宮内感染による脳障害の発生抑制効果を有する可能性が充分に示唆されています。これらをふまえて、今回、LF錠のヒトへの投与を行い、子宮頸管炎ないしは腟炎治療薬、ひいては早産予防薬としての臨床応用の可能性を更に具体的に検討し、その作用機序、有用性および安全性を明らかにすることとした。本報告書作成時で20例以上のヒトへの投与が終了しています。また、他施設からの共同研究実施依頼が増えつつあります。一部は学会発表および学術誌への投稿を行っています。今後も更に症例を増やしてく際には共同研究または研究協力という形を取っていただくことになります。今までの基礎的検討動物実験、ヒトへの試験投与(倫理委員会承認)を踏まえ、今後更に症例を重ねていく予定です。ヒトへのラクトフェリンの有効性は大いに示唆されると確信しておりますが、いずれはdouble blind(二重盲検比較試験)による検討を行いたいと考えています。対象となる症例数を増やすための方策として、他施設への患者紹介依頼、あるいは他施設からの研究協力の申し出の調整を行った結果、実際に必要物品を購入するタイミングが年度をまたぐ形となっております。引き続き、研究成果を最大限に出すために、研究費を効果的に使用する予定でおります。ご高配のほどお願い申し上げます。ラクトフェリン:Lactoferrin(LF)はヒト乳汁中や好中球に多量に含有される糖蛋白で、人体内に存在するPrebiotics(Natural Antibiotics)の一つである。なお、ヒトへの投与については当該施設の医の倫理委員会の承認を既に得ており、本報告書作成時で11例のヒトへの投与が終了しています。次第に対象となる患者数が増え、かつ他施設からの研究協力希望が複数件有り、対象患者数を増やすことが可能となってきている。

これらの今までの研究結果から、LFの投与が腟炎や頸管炎の治療に有効であり、さらには子宮内感染による脳障害の発生抑制効果を有する可能性が充分に示唆されている。これらをふまえて、今回、LF錠のヒトへの投与を行い、子宮頸管炎ないしは腟炎治療薬、ひいては早産予防薬としての臨床応用の可能性を更に具体的に検討し、その作用機序、有用性および安全性を明らかにすることとした。本報告書作成時点で、ヒトへの投与については当該施設の医の倫理委員会の承認を既に得ており、本報告書作成時で15例のヒトへの投与が終了している。また、他施設からの共同研究実施依頼も数件ある。研究成果の一部は学会発表および学術誌への投稿を行っている。ラクトフェリン:Lactoferrin(LF)はヒト乳汁中や好中球に多量に含有される糖蛋白で、人体内に存在すPrebiotics(Natural Antibiotics)の一つである。LFは、抗菌・抗炎症性サイトカイン作用を有するが、Lactobacillusの発育を抑制しない。また、LFはUrinary Trypsin Inhibitor(UTI)とは異なり副作用がほぼ皆無であり安全性が極めて高い。上記の観点に立ち、我々はLFが早産予防に効果的な薬剤となる可能性が高いと考え、現在までに、LFの周産期領域における早産予防薬としての有用性を検討し報告してきた。本研究では今までの実績を踏まえて、特にLF腟錠をヒトに使用し、早産の予防・治療への応用及び予防の可能性、ヒトでの有用性ならびに安全性を検討し、ヒトでの有効性の機序を再確認する。我々は今までに、LFが周産期領域において早産予防薬としての有用性を有する可能性について、学会及び論文発表を数多く行ってきた。これらの今までの研究結果から、LFの投与が腟炎や頸管炎の治療に有効であり、さらには子宮内感染による脳障害の発生抑制効果を有する可能性が充分に示唆されています。本報告書作成時で20例以上のヒトへの投与が終了しています。また、他施設からの共同研究実施依頼が増えつつあります。一部は学会発表および学術誌への投稿を行っています。今後、更に症例を増やしてく際には共同研究または研究協力という形を取っていただくことになります。今までの基礎的検討動物実験、ヒトへの試験投与(倫理委員会承認)を踏まえ、今後更に症例を重ねていく予定です。ヒトへのラクトフェリンの有効性は大いに示唆されると確信しておりますが、いずれはdouble blind(二重盲検比較試験)による検討を行いたいと考えています。今後も更に症例を増やしていく際には共同研究または研究協力という形もとっていくことになる。今までの基礎的検討動物実験、ヒトへの試験投与(倫理委員会承認)を踏まえ、今後更に症例を重ねていく予定である。ヒトへのラクトフェリンの有効性は大いに示唆されると確信している。いずれはdouble blind(二重盲検比較試験)による検討を行いたいと考えている。今後も更に症例を増やしてく際には共同研究または研究協力という形を取っていただくことになります。
実滑走計測とシミュレーションを併用したスノーボード・ターンのメカニズム解明

本研究では実滑走におけるスノーボーダーの運動計測とターンのメカニズムを解明するためのシミュレーションモデル開発のために運動解析を行った.慣性センサ・地磁気センサを搭載した運動計測システムと6軸力センサを搭載した雪面反力計測システムを用いてスノーボーダーの運動計測と動力学的解析を行い,スノーボーダーが発揮している力について明らかにした.さらに,スノーボーダーの拘束感を軽減するために,小型力センサを搭載した新しい雪面反力計測システムの開発を行い,異なるスキル(初級者と上級者)のスノーボーダーによるターン中の雪面反力計測を行うことによりターンのシミュレーションモデルを開発するための重要な要素を得た.実際の雪面を滑走するスノーボーダーの運動計測を行うために,慣性センサ・地磁気センサを搭載した運動計測システムと6軸力センサを搭載した雪面反力計測システムを開発し,計測実験を行うことによって,カービングターンを行うスノーボーダーの運動情報を得ることができた.先行研究において,運動学的解析および動力学的解析を適用することにより,スノーボーダーの関節角度,関節トルクを推定し,それらを用いた運動解析を行っているが,本研究では,さらに閉ループ逆動力学解析を用いることにより,その運動を行うために最適な関節トルクの推定と実滑走情報との比較を行い,計算による最適値と実際の値とで大きな違いが出ることを明らかにした.さらに,小型力センサを搭載した雪面反力計測システムを開発し,検証実験により精度を確認した後に実滑走実験を行い,本システムの有効性を示した.本研究では実滑走におけるスノーボーダーの運動計測とターンのメカニズムを解明するためのシミュレーションモデル開発のために運動解析を行った.慣性センサ・地磁気センサを搭載した運動計測システムと6軸力センサを搭載した雪面反力計測システムを用いてスノーボーダーの運動計測と動力学的解析を行い,スノーボーダーが発揮している力について明らかにした.さらに,スノーボーダーの拘束感を軽減するために,小型力センサを搭載した新しい雪面反力計測システムの開発を行い,異なるスキル(初級者と上級者)のスノーボーダーによるターン中の雪面反力計測を行うことによりターンのシミュレーションモデルを開発するための重要な要素を得た.実際の雪面を滑走するスノーボーダーの運動を計測するためのシステムとして,慣性センサ・地磁気センサを搭載した運動計測システムと小型力センサを搭載した雪面反力計測システムの開発を行った.本年度の検証実験には,小型力センサを搭載した雪面反力計測の開発が間に合わなかったため,先行研究において開発した,6軸力センサを搭載した雪面反力計測システムを用いた.検証実験では,スノーボーダーの各身体部位(上体部,腰部,大腿部,下腿部,足部)に運動計測システムを取り付け,ビンディングとスノーボードの間に雪面反力計測システムを搭載したスノーボーダーによるカービングターンの計測実験を行い,各身体部位の角速度,加速度,磁場と雪面反力を得ることができた.得られた計測情報用いて,拡張カルマンフィルタを用いたセンサ・フュージョン,逆運動学を適用することによる姿勢情報,関節角度を推定し,慣性センサから得られる角速度,加速度や雪面反力を併用した逆動力学解析を行うことによって,関節トルクの推定を行い,関節トルクを用いたスノーボード・ターンの運動解析を行い,新たな運動の特徴を示した.本研究では,実滑走におけるスノーボード・ターンの運動計測・解析とシミュレーションモデルの要素開発及びターンのメカニズム解明について試みた.ターンのメカニズムを解明するためには,スノーボーダーがどのような操作を行い,ターンが行われているかについて計測・解析する必要がある.スノーボーダーの運動を計測するために,慣性センサ・地磁気センサを搭載し,スノーボーダーの各身体部位に取り付けることができるシステムを開発した.また,ターン中のスノーボードにかかる雪面反力を計測するために,スノーボード板とビンディングの間に複数の小型力センサを搭載し,6分力を計測可能なスノーボード用雪面反力計測システムの開発を行った.開発した計測システムを用いたスキルの異なるスノーボーダーによる運動計測やスノーボーダーの運動学的解析や雪面反力を用いた運動解析及びこれらの情報を組み合わせた動力学的解析を行い,効率の良いスノーボード・ターンを行うための指標について示すことができた.また,ターンを行うために重要な要素(板のたわみ等)について明らかにすることができ,これらの結果はスノーボード・ターンのシミュレーションに使用することができる.スポーツ工学開発した運動計測システムと雪面反力計測システムを用いることにより,実際の雪面を滑走するスノーボーダーの運動計測・解析を行うことができ,シミュレーションモデルを構築するために必要不可欠な実滑走情報を得ることができた.さらに,閉ループ逆動力学解析を行うことにより,シミュレーションにおいて問題となる最適値と実際の値との違いについても理解することができている.以上より,研究計画は概ね順調に進んでいる.慣性センサ・地磁気センサを搭載した運動計測システムの開発,ドリフト誤差を補正した姿勢情報を推定することができる,センサ・フュージョンを適用した姿勢情報,関節角度の推定,雪面反力計測を併用することにより関節トルクの推定が可能となり,検証実験によって得られた運動情報を解析した結果,新しい運動の特徴を示している.以上より,研究計画は概ね順調に進んでいる.スノーボード・ターンの3次元シミュレーションモデル開発を行うために必要な実滑走情報において,スノーボーダーの運動情報である関節角度,関節トルクについてはこれまでに得ることができているが,スノーボード板の特性等,未だ把握できていない要素があるためこれらを明らかにするための解析を行うとともにシミュレーションモデルの試作を行っていく.今年度の研究において開発した運動計測システム有線式であるため,スノーボーダーに若干の拘束を強いてしまう.

そこで,スノーボーダーの拘束を極力軽減させる,無線式の運動計測システムの開発と小型力センサを用いた雪面反力計測システムの開発を行う.今年度の研究成果より,関節角度,関節トルクを得ることは可能となったが,ターンのメカニズムを解明するために必要な運動情報を得ることはできていないため,スノーボーダーによる計測実験をより多く行う.シミュレーションモデルの開発については,今年度に得られた計測情報と次年度に実施する計測実験によって得られる情報を基に順動力学モデルの開発を行い,構築したモデルを用いたシミュレーションよりスノーボード・ターンのメカニズム解明を行う.今年度の実験では,雪面反力計測を必要最小限個数の小型力センサを用いて行ったためであり,より高精度かつ高速なターンの計測を行うためには,小型力センサの個数を増やす必要があるため,次年度の購入予算として使用する.物品については,スノーボード・ターンを行うための操作力を明らかにするために必要な雪面反力を計測するための小型力センサの追加購入に使用する.旅費は,これまでに得られたスノーボード・ターンの運動解析に関する研究成果をスポーツ工学関連の学会にて発表するために使用する.物品については,スノーボード・ターンを行うための操作力を明らかにするために必要な雪面反力を計測するための力センサ,無線式に改良した運動計測システムを構築するための電子機器,計測アプリケーションを構築するための機器(PC,PDA)を購入するために使用する.旅費については,今年度の研究成果にてスノーボード・ターンの新たな運動の特徴を示す重要な結果が得られているため,その成果発表をスポーツ工学関連の学会にて発表するための旅費として使用する.謝金については,異なるスキルのスノーボーダーによる計測実験や,異なるターンにおける計測実験を実施するため,被験者,実験補助者に対しての謝金として使用する.
カルコゲナイドスピネルCuRh_2S_4及びCuRh_2Se_4の超伝導

過去におけるスピネル型の化合物に関する研究は,磁性研究の観点から,フェリ磁性を中心に磁性を出現させる物質についての研究が主であった。我々は,次の三点を考慮して超伝導,および金属-絶縁体の研究を系統的に行った。;(1)結晶場も考慮して非磁性になるような元素の選択,(2)酸化物をカルコゲナイドに変えて,共有結合性を強め,伝導性を高める,(3)Aサイトの銅原子に注目し,Jahn-Teller効果を期待した。主たる結果は以下のとおりである。CuRh_2S_4は超伝導GLパラメータκ(0)=21,電子-格子結合定数λ-_<ep>=0.68をもつ典型的な第2種超伝導体であることが判明した。種々の性質はBCS理論で良く説明がつき,弱結合と中間結合の間に位置する物質であることが判明した。T_C直下で1/T_1のCoherence Peakも明瞭に観測される。LiTi_2O_4のディバイ温度が685Kであるのに対し,CuRh_2S_4では230Kと極端に小さくなることが主としてT_Cの減少を導く。CuRh_2S_4では陰イオンSの空隙で陽イオンがRattlingしているためと考えられる。スピネル型化合物において,AサイトはCuに固定して,Bサイトを+3価の状態でd電子6個のCo,Rh,Irを選択し,カルコゲナイドとすると,超伝導または金属-絶縁体転移が出現する。もし,金属-絶縁体転移を起こさないとすれば,CuIr_2S_4は,かなり高温で超伝導になると考えられる。種々の実験事実が判明しつつあるので,理論的な解明が必要である。
地域保健・医療・福祉包括ケアシステム推進のための支援システムの設計

地域住民が健康で幸せな生活を送っていくためには,より良質の保健・医療・福祉(介護)サービスを提供する地域保健・医療・福祉包括ケアシステムの構築が重要になってくる。そこで,本研究では,システム工学,地域医療学,経営工学,および,情報工学の立場から地域保健・医療・福祉包括ケアシステムに関する調査・分析を進めるとともに,地域保健・医療・福祉包括ケアシステムのあるべき姿を把握し,本システムの推進・支援のために重要な役割を果たす「地域包括ケア総合推進システム」,「地域包括ケア支援情報ネットワークシステム」,および,「地域包括ケア評価支援情報システム」の設計・開発を実施した。地域住民が健康で幸せな生活を送っていくためには,より良質で一貫した保健・医療・福祉(介護)サービスを効果的かつ効率的に提供する地域保健・医療・福祉包括ケアシステムの構築が重要になってくる。そこで,本研究は,システム工学,地域医療学,経営工学,および,情報工学の立場から,地域包括ケアシステムのあるべき姿を把握し,本システムの推進・支援のために,本システムの主要要素(システム)である「地域包括ケア総合推進システム」,「地域包括ケア支援情報ネットワークシステム」,および,「地域包括ケア評価支援情報システム」の設計・開発・評価を行っていくことを目的としている。本年度においては,とくに「地域包括ケア総合推進システム」の設計を進めていくために,地域保健医療福祉従事者および関係者・研究者を対象に,地域包括ケアシステムに関する意識と推進状況・問題点等に関してのヒアリング調査およびアンケート調査分析を実施し,地域包括ケアシステムのあるべき姿と現状,および,関係者の意識実態について調査分析を行った。これら結果について学会等で報告を行った。さらに,この結果を活用して,地域包括ケアのシステム化課題,システム化理念・方針・目標および推進方策について設計を行い,「包括ケア総合推進システム」の概念,構造,および,導入方法について検討を行った。なお,本研究の調査結果では,保健医療福祉包括ケアシステムの推進は十分に推進されていないこと,市町村規模によりその推進状況と意識に大きな違いがあること,および,地域包括ケアシステムの推進に向けて地域性・推進状況・市町村規模等に配慮した地域包括ケア総合推進システムの構築が望ましいこと,等が明確になっている。地域住民が健康で幸せな生活を送っていくためには,より良質の保健・医療・福祉(介護)サービスを効率的かつ効果的に提供する地域保健・医療・福祉包括ケアシステムの構築が重要になってくる。また,この地域保健・医療・福祉包括ケアシステムを適切に運用・構築していくためには,そのシステムを情報面から適切に支援していくための情報ネットワークシステムおよびそのシステムを適切に評価し改善を促す地域包括ケア評価支援情報システムが不可欠である。そこで,本研究は,システム工学,地域医療学,経営工学,および,情報工学の立場から,地域包括ケアシステムのあるべき姿を把握し,本システムの推進・支援のために,本システムの主要要素(システム)である「地域包括ケア総合推進システム」,「地域包括ケア支援情報ネットワークシステム」および「地域包括ケア評価支援情報システム」の設計・開発・評価を行っていくことを目的としている。本年度は地域保健・医療・福祉包括ケアシステムを多角的に分析・評価し,それをもとに地域包括ケア総合推進システムの設計・利活用方法の提案等を行っている。また,地域総合推進システムの有効性,実用性ならび運用性を検証するために,保健医療福祉従事者・関係者および研究者にヒアリング調査を実施している。さらに,地域包括ケアシステムを情報面から支援する「地域包括ケア支援情報ネットワークシステム」の基本構想,基本構造,情報伝達方法等のシステム設計を実施している。なお,これらの研究成果の一部は学会発表されるとともに学会誌に掲載された。地域住民が健康で幸せな生活を送っていくためには,それぞれの地域内において,より良質の保健・医療・福祉(介護)サービス,すなわち包括ケアサービスを,「必要な時,必要な住民に,タイムリーに,そして効率的に」提供していくことが必要となってくる。そして,このためには,連続性・総合性・永続性の3条件に配慮した地域保健・医療・福祉包括ケアシステム(以下「地域包括ケアシステム」と呼ぶ)の構築とその円滑な運用が,各地域において不可欠な条件となってくる。この地域包括ケアシステムは,各地域固有の地域特性をはじめとする諸状況の変化に適応させながら,継続発展させていくことが重要である。そのためには,地域包括ケアシステムを総合的,継続的かつ客観的に計画・実施・評価していくための支援システムとして,「地域包括ケア総合推進システム」とその支援システム(とくに「包括ケア支援情報ネットワークシステム」,および,「地域包括ケア評価支援情報システム」)の開発と有効活用(効果的導入)が必要不可欠な条件となってくる。とくに,本年度は,地域包括ケアシステムを総合的かつ科学的に把握・分析および評価していくための「地域包括ケア評価支援システム」の開発と具体的な提案を実施してきた。さらに,これまでに実施してきだ地域包括ケアシステムに関する実態調査結果を利用して,「地域包括ケア評価支援システム」に基づいて自治体の地域包括ケアシステムの総合的な分析・評価を実施した。

これにより,地域包括ケアシステムにおける評価支援システムの位置づけ・役割等を述べ,評価の問題点・課題を整理するとともに,地域包括ケア評価支援システムの方針・機能・内容・方法・手順等について提案することができた。また,本システムに具体的な調査結果を適用してシステムを検証した結果,今後の課題・問題点等を明確することができている。
単一不純物制御シリコンナノエレクトロニクスに向けた原子スケール設計・評価技術創製

単一・少数不純物原子を含む極微細シリコンナノロッド、およびナノスタブ型トランジスタに対して、第一原理電子状態・非平衡量子輸送シミュレーションによる大規模解析を行い、ボーア半径と同程度のナノ構造内に埋め込まれたドーパント原子の電子状態と安定位置を解明した。実効的LUMO軌道の同定に際して、射影状態密度の空間分布と3次元波動関数可視化の手法を導入し、電極を備えたナノ構造内でのドナー電子束縛エネルギーの定量的評価に初めて成功した。More Moore型シリコンナノエレクトロニクスの今後の進展において最も深刻な課題となっている微細CMOSの少数ランダムドーパント揺らぎの問題に対し、密度汎関数理論と非平衡グリーン関数法に基づく第一原理シミュレーションを用い、シリコンナノロッド素子内でのドーパント原子の安定位置、および電子輸送特性との相関について解析を行った。今回の解析では、単一リンおよびボロン原子を有する直径1nm・長さ2nm(<110>方向)のシリコンナノロッド(表面は水素終端)を金ナノ電極(111)で挟んだ素子構造を用いた。単一ドーパント原子の位置を、ナノロッド中心から、(1)ロッド側面に向かう方向(Y方向)、および(2)ロッド端に向かう方向(Z方向)に移動させながら構造緩和計算を行い、形成エネルギーを計算することで構造安定性を解析した。その結果、ドーパント原子をY方向に動かした場合は、ロッド側面からシリコン1原子層内側の位置で形成エネルギーが極小となることから、これが安定位置であることがわかった。この結果は,シリコンナノドットに対してCantle等が報告している結果[1]と基本的に一致している。一方、Z方向に移動させた場合には、ロッド端近傍でドーパント原子に近接するシリコン・水素原子の顕著な位置の変化とともに形成エネルギーの大きな低下が見られた。更に、構造緩和計算の後、電子の状態密度および透過係数を計算し、単一ドーパントの位置とスペクトルの相関を解析した。リン原子をロッド中心に配置した場合、状態密度と透過係数にはフェルミ準位付近にピークが生じるが、リン原子をソース電極に向けてシフトするにつれて透過係数のピーク値は減少し、ロッド端からシリコン3原子内側の位置まで移動したところでピークはほぼ消失した。これはリン原子-ドレイン電極間距離の増大に伴い、トンネル確率が大きく低下したことによるものと考えられる。More Moore型シリコンナノエレクトロニクスの今後の進展において最も深刻な課題となっている微細CMOSチャネル内ランダムドーパントの問題に対して、密度汎関数理論と非平衡グリーン関数法に基づく第一原理シミュレーションを用い、今年度は、シリコンナノロッド・ナノプレート内の単一ドーパント原子および、単一ドナーとアクセプターを同時にドープした複合ドーピング系に対して、エネルギー準位、イオン化エネルギー、波動関数の空間分布、および輸送特性に注目して解析を行った。ナノ構造中におけるドーパント原子の電子状態はバルク中と大きく異なり、量子閉じ込め効果や誘電閉じ込め効果などに加え、限られた数のシリコン原子群とドナー原子が形成する混成軌道としての性質が支配的になると考えられる。今回のシミュレーションでは、長さをパラメータとした直径1nmのSiナノロッドと、幅2.2nm、長さ2.4nm、厚さ0.7nmのSiナノプレートにリンドナー原子を1個、中心にドープした構造の電子状態を、LCAO基底を用いた密度汎関数理論に基づく第一原理シミュレーションを用いて解析した。その結果、イオン化エネルギーは、バルクSiでの値45meVより10倍以上大きい600800meVであり、ボーア半径と同程度か、それ以下のチャネル長(<4nm)では、ほぼこの大きさで一定していることがわかった。これは、量子サイズ効果に起因する。またPDOSの空間分布を1原子単位で解析した結果、Pドナー基底状態は、バルクシリコン中の1S状態と異なって空間的異方性をもち、Pドナーを中心として<110>軸方向に伸びていることがわかった。その他の方位に対してはほとんど広がらず局在していることから、ドナーの電子状態は非対称に広がるということが見出された。これは、Si原子列に由来する誘電率の異方性による可能性が大きいと考えられる。本年度は、単一および少数不純物原子を含む極微細シリコンナノロッド型チャネルトランジスタ、およびナノスタブ型チャネルトランジスタに対して、(1)ボーア半径と同程度のシリコンナノチャネル構造内に埋め込まれたドナー原子・アクセプター原子の電子・正孔空間分布とイオン化エネルギー、(2)単一・少数ドナー原子とアクセプター原子を同時にドープ(複合ドーピング)した場合の、電子状態と構造安定性、およびドーパントペアリングの可能性、について検討を行った。シリコンナノ構造における実効的LUMO軌道(伝導に寄与する最低エネルギー準位)の同定に際して、射影状態密度(PDOS)の空間分布、および3次元波動関数可視化の2種類の方法を用いることで、Pドナー原子の深い束縛エネルギーの定量的評価に初めて成功した。またナノチャネル構造内のPドナー原子の位置と束縛エネルギーの相関を、量子閉じ込め効果と誘電閉じ込め効果の観点から明らかにした。

一方、ナノロッドチャネル中にP原子、B原子が各々1個ある場合に対しては、夫々のイオン化エネルギーがドーパント原子間距離に強く依存し、また特に両者が最近接位置にある場合には、個別のドーパント原子としての電子状態と大きく異なる状態となることがわかった。さらに、これらの第一原理計算による電子状態解析を、非平衡グリーン関数電子輸送シミュレーションと融合させ、単一・少数不純物原子をドープしたシリコンナノロッド・ナノスタブトランジスタの電子輸送特性と個別ドーパント配置との相関について解析を行った結果、実験的に得られている少数ドーパントトランジスタ動作温度のチャネル形状依存性データと整合性のあるシミュレーション結果を得た。本プロジェクトの主タスクである第一原理シミュレーションを用いた大規模解析(タスク[T1][T3])については、計画した本年度の目的をほぼクリアした。副タスクであるTip EnhancedRaman Spectroscopy(TERS)によるシリコンナノ構造中のドーパント検出(タスク[T2])については、シリコンナノワイヤ中でのi-Si/n+-Si界面の位置を同定することに成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度では、ボーア半径と同程度の極微シリコンナノロッド・ナノプレート内に埋め込まれたドナー原子・アクセプター原子の電子・正孔空間分布とイオン化エネルギーの解明、単一・少数ドナー原子とアクセプター原子を同時にドープ(複合ドーピング)した場合の電子状態と構造安定性、およびドーパントペアリングの可能性の解明を行う。また、英サザンプトン大学SNCの低温ティップエンハンストラマン分光(LT-TERS)技術と、ヘリウムイオン顕微鏡技術を併用して、サスペンデッド・シリコンナノロッドにおける個別ドーパントの配置と素子の電気特性相関の解明を試みる。
毒性金属曝露に対するストレスセンサーとしての小胞体の機能解明

毒性金属であるカドミウムは、近位尿細管障害を引き起こす。そこで、小胞体ストレス抑制剤サルブリナルがカドミウムによるヒトHK-2近位尿細管細胞アポトーシスを抑制するかどうかについて検討した。その結果、サルブリナルは、翻訳開始因子eIF2αのリン酸化を持続させ、細胞死シグナル伝達経路を抑制することにより、カドミウムによるHK-2細胞のアポトーシスを抑制した。小胞体は、毒性金属曝露に対するストレスセンサーとして機能する可能性がある。カドミウムや水銀など毒性金属曝露による小胞体ストレス応答の発生機序、シグナル伝達系、細胞障害および防御に関わる遺伝子・蛋白の解明を行い、環境汚染金属の新たな毒性発現の分子機構のみならず、毒性学の立場から小胞体の環境ストレスに対するセンサーとしての機能を明らかにすることを目的とする。平成21年度は、以下の研究成果を得た。1.塩化カドミウムを曝露した近位尿細管由来上皮細胞(ヒトHK-2細胞、ブタLLC-PK1細胞、マウスMCT細胞)において、Grp78蛋白、リン酸化型eIF2α蛋白、ATF4蛋白レベルは増加しており、カドミウム曝露による小胞体ストレス応答を認めた。2.eIF2α蛋白の脱リン酸化を抑制する化合物salubrinalを処理したHK-2細胞において、リン酸化型eIF2α蛋白レベルの増加を認めた。このsalubrinal処理は、塩化カドミウムを曝露したHK-2細胞およびLLC-PK1細胞の細胞死を著明に抑制した。従って、PERK→eIF2α経路はカドミウム曝露による近位尿細管障害を抑制する経路である可能性があると考えられた。3.塩化カドミウムおよび塩化第2水銀曝露は、マウスNIH3T3線維芽細胞において、小胞体シャペロンGrp78蛋白のみならず、分子シャペロンHSP70蛋白、HSP110(HSP105)蛋白の発現を誘導した。siRNAによるHSP110の発現抑制は、塩化カドミウムを曝露したNIH3T3細胞の細胞死を明らかに増強する結果は得られなかった。引き続き、小胞体シャペロンGrp78蛋白および分子シャペロンHSP110蛋白の発現誘導の毒性学的意義を検討する必要がある。カドミウム、無機水銀やトリブチルスズなど毒性金属化合物曝露による小胞体ストレス応答の発生機序、シグナル伝達系、細胞障害および防御に関わる遺伝子・蛋白の解明を行い、環境汚染金属の新たな毒性発現の分子機構のみならず、毒性学の立場から小胞体の環境ストレスに対するセンサーとしての機能を明らかにすることを目的とする。平成22年度は、以下の主な研究成果を得た。1.塩化カドミウムを曝露したヒトHK-2近位尿細管由来上皮細胞において、小胞体ストレス抑制化合物サルブリナル(salubrinal)処理は、アポトーシスの発生を抑制した。この時、カドミウム曝露によるリン酸化型eIF2α(eukaryotic translation initiation factor 2 subunit α)蛋白レベル増加の持続効果を認めたが、Grp78(78-kDa glucose-regulated protein)蛋白およびATF4蛋白レベルへの影響はなかった。一方、アポトーシス発生に関わるCHOP(C/EBP homologous protein)蛋白レベルは抑制された。引き続き、サルブリナル処理によるカドミウム誘導近位尿細管アポトーシス抑制の機序についての検討を要する。2.塩化カドミウムを曝露したヒトHK-2細胞において、Fosファミリー遺伝子の発現誘導が認められた。また、c-Fos Ser362、Ser374部位のリン酸化を伴うc-Fos蛋白の蓄積が生じた。c-Fos発現誘導とそのリン酸化は、ERKとp38経路が主要なシグナル伝達系であった。c-Fos蛋白蓄積には、Ser374部位リン酸化による安定化が重要であると考えられた。また、Ser362、Ser374両部位リン酸化は、カドミウム曝露により生じるAP-1/c-Fos DNA結合活性上昇に関与すると考えられた。毒性金属曝露による小胞体ストレス応答の発生機序、シグナル伝達系、細胞障害および防御に関わる遺伝子・蛋白の解明を行い、環境汚染金属の新たな毒性発現の分子機構のみならず、小胞体の環境ストレスに対するセンサーとしての機能を明らかにすることを目的とする。平成23年度は、カドミウム曝露によるヒトHK-2近位尿細管由来上皮細胞における小胞体ストレス応答に焦点を絞り、以下の主な研究成果を得た。1.塩化カドミウムを曝露したHK-2細胞において、小胞体ストレス抑制化合物サルブリナル(salubrinal)処理は、アポトーシスの発生を抑制することをTUNEL法、切断型PARPおよび非切断型カスパーゼ-3蛋白レベルの評価により明らかにした。一方、カドミウム曝露によるオートファジーは抑制されなかった。2.siRNAを用いたATF4ノックダウンHK-2細胞において、サルブリナルのカドミウム誘導アポトーシスに対する抑制効果は減弱した。

従って、小胞体ストレス応答シグナル伝達経路であるPERK-eIF2α経路により発現が調節されるATF4蛋白の発現は、サルブリナルによるカドミウム誘導アポトーシスに対する抑制効果出現のためには必要であることが明らかとなった。3.塩化カドミウム曝露HK-2細胞において、MAPキナーゼファミリーに属するJNK、p38およびERKのリン酸化が認められた。サルブリナル処理は、アポトーシス誘導に関わるMAPキナーゼであるJNKとp38のリン酸化レベルを減少させた。一方、生存シグナルとされるERK1/2のリン酸化レベルには変動をおよぼさなかった。従って、サルブリナルは細胞死に関わるシグナル伝達系を抑制することが明らかとなった。引き続き、JNKとp38の活性化を調節し、かつ、小胞体ストレス応答により活性化されるMAPキナーゼキナーゼキナーゼであるASKIへの作用についての検討を要する。
グラフマイナーアルゴリズムにおける双対概念の利用

辺素パス問題とはグラフ上で指定された頂点対を互いに辺を共有しないパスで繋ぐ問題であり,VLSI設計や交通網の応用を動機として研究されている.また,この問題は離散数学における深遠な理論であるグラフマイナー理論を用いて解決された点で理論的にも興味深い問題である.本研究では,辺素パス問題とその様々な関連問題に対して,ある種の双対性に注目することで効率的なアルゴリズムを与えた.辺素パス問題は,グラフマイナーアルゴリズムを用いて解決された最も有名な問題の一つである.多品種流問題は辺素パス問題をさらに拡張した問題であり,近似アルゴリズムが盛んに研究されている難解な問題である.理論計算機科学のトップ会議であるFOCS2013に採択された我々の論文"All-or-nothing multicommodity flow problem with bounded fractionality in planar graphs"においては,多品種流問題の一種である「平面グラフ上のAll-or-nothing多品種流問題」を対象とし,この問題に対して初めての定数近似アルゴリズムを提案した.本結果は,今回対象としている問題に対して,達成できる近似比の限界を明らかにするものである.本論文においては,「パスの本数」と「カットの大きさ」という互いに双対の関係にある二つの対象に関する議論を組み合わせることが,アルゴリズムの構築において最も重要なポイントとなっている.このように,グラフマイナーアルゴリズムと密接に関係している多品種流問題に対して,双対性を用いた近似アルゴリズムを構築しているという意味で,グラフマイナーアルゴリズムと双対性とを結びつける結果であると言え,本研究課題を進展させる結果であるといえる.今後はグラフマイナーアルゴリズムにおいて,より直接的に双対性を用いる手法の構築が求められる.過去に提案されている多項式時間アルゴリズムの多くは,「動的計画法に基づくもの」と「双対概念を利用したもの」の2種類に大別することができる.一方で,近年提案されているグラフマイナー理論に基づく多項式時間アルゴリズムは,これら2種類の枠組みに当てはまらない.本研究の目的は,グラフマイナー理論に基づく難解なアルゴリズムと,既存の枠組みである「動的計画法」や「双対概念」との関係を明らかにすることである.グラフマイナーアルゴリズムでは,「木幅」と「グリッド」と呼ばれる二つの概念が重要な役割を果たすので,研究の第一歩としてこれら二つの概念を双対の意味で解釈することを試みた.本年度の研究では「大きな木幅を持つグラフは大きなグリッドマイナーを含む」という関係について,従来の結果を改良する結果を与えた.具体的には,「2のΘ(r 2 log r)乗の木幅を持つグラフがサイズrグリッドマイナーを持つこと」を示しており,これはRobertson, Seymour, and Thomasによって1994年に与えられた2のΘ(r 5)乗のバウンドを改良するものである.また,グラフマイナーアルゴリズム自体の研究として,入力グラフのクラスを制限した場合における最大辺素パス問題に対する近似アルゴリズムや,S-cycleパッキング問題に対する固定パラメータアルゴリズムを提案した.それ以外に,与えられたグラフがk-リンク的かどうかを判定する問題に対するアルゴリズムを提案した.この問題は点素パス問題と深く関わる問題であるが,提案アルゴリズムはグラフマイナー理論に基づくものではなく,さらに「動的計画法」や「双対概念」も利用していないという意味で興味深いものである.辺素パス問題は,グラフマイナーアルゴリズムを用いて解決された最も有名な問題の一つである.辺素パス問題に対しては難解なアルゴリズムしか知られていない一方で,2点間を結ぶ辺素なパスをできるだけ多く詰め込む問題はよく知られた最大流アルゴリズムで容易に解くことができる.最大流アルゴリズムの鍵となるのは,最大流量と最小カット値が等しいという双対定理であり,このような双対性が複雑な設定に拡張できるか否かが,グラフマイナーアルゴリズムに双対性を取り入れる上で重要となってくる.通信ネットワークのトップ会議であるINFOCOM2014に採択された我々の論文"Max-flow min-cut theorem and faster algorithms in a circular disk failuremodel"においては,平面に埋め込まれたグラフ上で,指定された2点間を結ぶできるだけ多くのパスで,どの2本のパスも一定距離以上離れているものを見出す問題を扱った.この問題の多項式時間可解性は,2012年にNeumayerらによって未解決問題として提示されており,我々はこの未解決問題を最大最小定理を見出すことで肯定的に解決した.辺素パス問題は,グラフマイナーアルゴリズムを用いて解決された最も有名な問題の一つである.また,辺素パス問題は,奇数長の閉路を詰め込む問題に容易に帰着できることが知られており,この事実から奇数長閉路の詰め込み問題は理論計算機科学や離散数学において興味深い問題として認識されている.本年度,離散数学のトップジャーナルであるJournal of Combinatorial Theory, Series Bに採録された我々の論文"Edge-disjoint odd cycles in 4-edge-connected graphs"は,4辺連結グラフにおいて,奇数長閉路の詰め込み問題と奇数長閉路の被覆問題の間に,ある種の双対の関係が成り立つことを示している.4辺連結の仮定を置かないときにはこの双対関係は成り立たないことが知られており,本研究成果は,双対性が成り立つ場合と成り立たない場合の本質的な違いの解明に繋がるものであると考えられる.さらに,同じ議論を用いて,奇数長閉路の詰め込み問題に対して効率的なアルゴリズム(固定パラメーターアルゴリズム)を与えている.また,辺素パス問題に対する同様の結果である"The edge-disjoint pathsproblem in Eulerian graphsand 4-edge-connected graphs"も組合せ論のトップジャーナルであるCombinatoricaに採録された.

詰め込み問題(パッキング)と被覆問題(カバーリング)は双対の関係にある最も基本的な形式の問題であり,奇数長閉路の詰め込み問題や辺素パス問題(すなわちパスの詰め込み問題)に対して効率的アルゴリズムを与えたことは本研究課題を進展させる成果であるといえる.また,特殊なグラフにおいてはグラフマイナーアルゴリズムの議論を単純化できることが証明の鍵となっており,グラフマイナー理論と双対性の両方を用いた結果であるといえる.このように研究成果は十分に得られている一方で,研究発表は学会開催時期などとの兼ね合いで十分できておらず,やや遅れているといえる.本研究の主な成果は辺素パス問題と関連する問題に対する効率的なアルゴリズムを与えたことである.辺素パス問題は,グラフマイナーアルゴリズムを用いて解決された最も有名な問題の一つである.本研究では,辺素パス問題やその一般化である多品種流問題の様々なケースに対して効率的なアルゴリズムの提案を行った.一例として,我々の論文"An improved approximation algorithm for the edge-disjoint paths problem with congestion two"においては,ある種の辺素パス問題に対して,既存の最良近似比を改善するアルゴリズムを与えている.また,辺素パス問題は,奇数長の閉路を詰め込む問題に容易に帰着できることが知られており,この事実から奇数長閉路の詰め込み問題も理論計算機科学や離散数学において興味深い問題として認識されている.論文"Edge-disjoint odd cycles in 4-edge-connected graphs"は,4辺連結グラフにおいて,奇数長閉路の詰め込み問題と奇数長閉路の被覆問題の間に,ある種の双対の関係が成り立つことを示している.4辺連結の仮定を置かないときにはこの双対関係は成り立たないことが知られており,本研究成果は,双対性が成り立つ場合と成り立たない場合の本質的な違いの解明に繋がるものであると考えられる.さらに,同じ議論を用いて,奇数長閉路の詰め込み問題に対して効率的なアルゴリズム(固定パラメーターアルゴリズム)を与えている.さらに,この成果を指定頂点を通る奇数長閉路の詰め込み問題に拡張した結果が論文"Packing edge-disjoint odd Eulerian subgraphs through prescribed vertices
光感応性ミスマッチ安定化分子の開発

前年度の研究により、2つのナフチリジン部位と光応答性基であるアゾベンゼンを複合化させた新規分子NCDAは、光感応性ミスマッチ安定化分子として機能することを見出した。本年度は、この光感応性ミスマッチ安定化分子の構造の最適化を図るとともに、ミスマッチDNAに対する結合特性を詳細な評価を行った。グアニン塩基を認識するナフチリジン部位とアゾベンゼン間のリンカー部位の長さ、およびアゾベンゼンの置換様式(パラ、メタ)が異なる5種類の誘導体を化学合成し、光応答性をDNA二本鎖融解温度測定により評価した。いずれの誘導体においても、シス/トランスのアゾベンゼン光異性化に応じた可逆性を示すとともに、360nm光照射後に生成するシス体において、430nm照射後のトランス体より優位なミスマッチDNAへの結合が確認された。なかでも、パラ置換アゾベンゼンとリンカー長が3メチレン単位からなるNCDA3が、最も優れた光応答性と結合特性を示した。NCDA3を用いて、ミスマッチDNAとの結合特性と光感応性を、質量分析による詳細な解析を行った。trans-NCDA3ではDNAとの複合体は観測されなかったが、光照射後、cis-NCDA3:DNA=2:1の複合体が確認された。NCDA3は2:1の安定な複合体を形成することにより、ミスマッチDNAの二本鎖構造を安定化することが明らかになった。以上の結果をもとに、金基板上に固定化したDNAの光による一本鎖/二本鎖構造変換を試み、表面プラズモン共鳴法を用いてDNA構造変換の観測に成功した。すなわち、光感応性ミスマッチ安定化分子NCDA3を用いることで、外部刺激である光による天然未修飾DNAの二本鎖形成の可逆制御を達成した。上記の研究成果は2007年アメリカ化学会誌に掲載された。光感応性ミスマッチ安定化分子の設計にあたり、我々の研究グループで既に開発に成功しているミスマッチ安定化分子を基本骨格として用いた。ミスマッチ安定化分子は2つの塩基認識部位をリンカー分子で連結した構造を有しており、例えばグアニン-グアニン(GG)ミスマッチを認識する分子は2つのナフチリジン部位を有する。この既存のミスマッチ安定化分子のリンカー部位に光感応性のアゾベンゼンの導入を行った。まずコンピューター計算を用いた分子モデリングにより、パラ位置換のアゾベンゼンを選び、アゾベンゼンとナフチリジンを結ぶリンカーの長さの最適構造を見積もった。分子モデリングより得られた構造に基づき、光感応性ミスマッチ安定化分子の化学合成を行った。得られた光感応性ミスマッチ安定化分子は基底状態ではほぼ100%のトランス体アゾベンゼンからなるが、360nmの光照射を行うと約50%がシス体に変換され、430nmの光照射を行うと完全にトランス体に再び変換されることがHPLC解析により明らかになった。光による可逆的なシス-トランス構造変換が確認されたので、続いてミスマッチ塩基対を含む様々なDNAの安定性を光感応性ミスマッチ安定化分子の存在下、二本鎖融解温度測定により見積もった。その結果、光照射前後におけるDNA二本鎖の安定性は、期待されたようにGGミスマッチを含むDNAにおいてのみ大きく変化することが確認された。すなわち、360nmの光照射により生成したシス体のみがミスマッチDNA二本鎖構造を安定化し、この過程は430nmの光と組み合わせることで可逆的に制御可能である。コンピューター計算による分子モデリングにより、基底状態のトランス体ではその剛直な構造から安定な複合体を形成できないが、360nmの光照射によりシス体に変換することによって、GGミスマッチを含むDNAへの結合に適した構造をとることが出来るものと示唆された。
磁気共鳴画像による半側空間無視に対するプリズム適応療法の効果の神経学的基盤の解明

半側空間無視(無視)に対するプリズム適応(PA)療法の効果メカニズム解明のため、核磁気共鳴画像(MRI)で注意ネットワークの安静時機能的結合(FC)を測定し、PAによる変化を検証した。健常者21名で単回のPA課題を行い、前後と1時間後の安静時FC、無視患者1名で1日1回10日間のPA療法を施行し、前後と2週間後の安静時FCを測定した。その結果、健常者ではPA後一時的に右頭頂間溝-前頭眼野のFC低下・右前帯状皮質-前頭眼野のFC上昇を認めた。無視患者ではPA療法後により注意ネットワークの複数の部位で変化を認めた。これらより、PA療法が注意ネットワークの機能的結合を変化させることが示唆された。本年度は健常者10名に対し、プリズム適応課題前後での安静時FCを撮像し、プリズム適応によるafter effectと安静時FCの関係を比較した。これにより、半側空間無視患者との比較を行う上でのコントロールデータを得るとともに、健常者でのプリズム適応課題により、脳内ネットワークがどのように変化するかを検証した。結果、短時間のプリズム適応課題により、健常者でも安静時FCに変化が認められ、その変化はプリズム適応の強さと関係していることが明らかとなった。具体的には、プリズム適応前後で、脳内の視覚-運動ネットワークに属する各部位の機能連関が減弱する傾向があった。これは、プリズムによる視覚的外乱に適応する過程で、既存の視覚-運動ネットワークの機能連関が崩れ、新たなネットワークを模索するような状態が生じた結果である可能性が考えられた。さらに、課題終了後1時間後に撮像した結果では、after effectが消失した群ではネットワークの状態が定常に戻っており、after effectが長時間残存した群では機能連関が減弱した状態が保持されていた。これにより、視覚-運動ネットワークの変化はプリズム適応によって引き起こされたものであり、健常者ではafter effectの消失とともにネットワークも定常状態に戻ることが示唆された。また、半側空間無視患者1名で10日間のプリズム適応療法を行い、介入前後での臨床評価、安静時FCの撮像を行った。本年度の研究で、健常者で短時間のプリズム適応課題のような視覚-運動協調課題によりにより、脳内ネットワークの状態を変化させ得ることが示唆された。この結果は、半側空間無視に対するプリズム適応療法の効果機序に関して、脳内ネットワークの活性化が関与するという当初の仮説と矛盾しないものであり、初年度の成果としては妥当なものと考えられる。また、患者リクルートなどの体制が整い、半側空間無視患者での研究も開始しており、概ね計画が順調に進行していると判断した。本年度は健常者でのプリズム適応課題前後の安静時機能結合(resting-state functional connectivity: rsFC)の解析をさらに進め、左右の腹側注意ネットワーク、背側注意ネットワーク、小脳などの間のrsFCの変化に着目した。結果、左右の大脳半球間、右大脳半球内、左右の小脳間などにrsFCの変化を見出した。特に、右半球内の腹側ー背側注意ネットワークの間では、プリズム適応が消失した後もrsFCの変化が残存している部位もあり、脳内の変化が長時間保持される可能性が示唆された。これは、半側空間無視患者においてプリズム適応療法後、長期間の改善が認められることと矛盾せず、今回見出された機能結合部位を中心に半側空間無視患者でのrsFCの解析を進めることにより、今後のプリズム適応療法のメカニズムの解明に役立つ可能性があると考えられる。また、半側空間無視患者5名において7ー10日間のプリズム適応療法を施行し、臨床指標の改善、eye-trackerを用いた視線解析、タッチパネルを用いた視覚探索課題の施行戦略の変化、rsFCの撮像などを行った。結果、プリズム適応療法により、従来報告されている臨床指標の改善のみならず、日常生活活動中の注視範囲の改善、視覚探索の効化など、従来報告されていない臨床指標の変化の背景となる行動変化を確認できた。以上の成果の一部を、第50回日本作業療法学会、第46回日本臨床神経生理学会学術大会、第57回日本神経学会学術大会などで発表した。本年度までの研究で、健常者において短時間のプリズム適応により、脳内の機能結合が変化し、一部は長期間持続することが示唆された。この結果は半側空間無視に対するプリズム適応の効果メカニズムとして、脳内ネットワークの活性化と結合変化が関与するという仮説と矛盾しないものである。また、半側空間無視患者に対するプリズム適応療法も症例数を増やしており、また、eye trackerやタッチパネルなど新たな評価システムも導入され、より詳細な効果検証が可能となっている。健常者20名において、新しい系でプリズム適応課題前、直後、及び1時間後にfMRIを撮像し、安静時機能結合(resting-state functional connectivity: rsFC)の変化を検証した。その結果、プリズム結合課題後に右大脳半球の頭頂間溝と前頭眼野の間のrsFCの減少、右大脳半球の前帯状皮質と前頭眼野のrsFCの増加を認めた。この変化はプリズム適応後1時間後には消失していた。頭頂間溝と前頭眼野はともに背側注意経路に属しており、前帯状皮質は背側注意経路の機能の調整を行うことが知られており、プリズム適応は帯状皮質を介して背側注意経路の機能を変化させる可能性が示唆された。