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マウス前立腺癌に対するIL-12遺伝子治療と放射線併用療法における抗腫瘍効果検討

マウス前立腺癌モデルに対するIL-12遺伝子治療と放射線治療との併用療法における抗腫瘍効果の検討を行った.In vitro実験系において,併用療法群における細胞数の減少, IL-12産出量の増加,アポトーシスの増加を認めた.In vivo実験系において,併用療法群における腫瘍増殖抑制効果を認めたマウス前立腺癌モデルに対するIL-12遺伝子治療と放射線治療との併用療法における抗腫瘍効果の検討を行った.In vitro実験系において,併用療法群における細胞数の減少, IL-12産出量の増加,アポトーシスの増加を認めた.In vivo実験系において,併用療法群における腫瘍増殖抑制効果を認めたマウス前立腺癌モデルに対するIL-12遺伝子治療と放射線併用療法における抗腫瘍効果を検討するため,マウス転移性前立腺癌細胞株である178-2BMAを用いたin vitro実験を行った.178-2BMAを10-cmプレートにて培養し,70%の細胞密度になった時点でマウスIL-12遺伝子発現アデノウイルスベクター及びマウスIL-12蛋白を感染させた.感染濃度はアデノウイルスベクターで0,25,50,100MOIとし,マウスIL-12蛋白で5ng/mlとした.感染24時間後に,各々の感染濃度の細胞に対し0,5,10,15Gyの照射量による放射線照射を行った.放射線照射後24時間-48時間の時点にて細胞数計測を行い,細胞毒性を評価した.細胞数は,高い感染濃度及び高い放射線照射量で減少する結果となった.放射線照射後48時間の時点においては,全てのベクター濃度及び放射線照射量の細胞より培養上清を回収し,ELISA法を用いてマウスIL-12産出量の定量を行った,また,100MOIの濃度でアデノウイルスベクターを感染させた細胞に同様に放射線照射を行い,放射線照射後48時間の時点にてTRIZOLを用いてRNAを抽出した.RT-PCR法によってRNAをcDNAに変換した後,アポトーシス関連遺伝子であるFas,Fas-L,及びTNF-αの同定を行った.同じく放射線照射後48時間の時点において,細胞をDAPIによって染色し,蛍光顕微鏡を用いたアポトーシスの計測を行った.放射線照射量の増加に伴い,アポトーシスの誘導が認められ,アポトーシス関連遺伝子も増加した.マウス前立腺癌モデルに対するIL-12遺伝子治療と放射線併用療法における抗腫瘍効果を検討するため,マウス転移性前立腺癌細胞株である178-2BMAを用いたin vitro実験及びin vivo実験を行った.In vitro実験は,細胞培養上清におけるELISA法を用いたマウスIL-12産出量の定量と,RNAを用いたアポトーシス関連遺伝子Fas,Fas-L,及びTNF-αの同定を行った.In vivo実験では,5×10^4個の178-2 BMAを50μ1のHBSSに溶解した後,マウスの右大腿根部皮下に接種し,マウス皮下腫瘍モデルを作成した.腫瘍の経時的変化を計測し,平均腫瘍径5mmの時点を治療開始とした.マウスIL-12遺伝子発現アデノウイルスベクターの治療至適濃度と放射線の治療至適照射量を決定するため,1×10^8,5×10^8,1×10^9PFUのベクター濃度における腫瘍増殖曲線と,5,10,15Gyの放射線照射量における腫瘍増殖曲線を各々作成した.結果,マウスIL-12遺伝子発現アデノウイルスベクターは5×10^8 PFUが治療至適濃度となり,放射線は5Gyが治療至適照射量となったため,以後に実験に用いた.前述したマウス皮下腫瘍モデルの平均腫瘍径が5mmの時点で5×10^8 PFUのマウスIL-12遺伝子発現アデノウイルスベクター及びコントロールベクターを腫瘍内に直接接種し,接種48時間後に5Gyの放射線照射を行った.治療群は,コントロールベクター,コントロールベクター+放射線治療,マウスIL-12遺伝子発現アデノウイルスベクター,マウスIL-12遺伝子発現アデノウイルスベクター+放射線治療の4群とし,腫瘍増殖曲線及びマウスの生存率を計測した近年、IL-12と放射線治療との相乗効果も報告されてきており,本研究ではこの点に着目し,マウス前立腺癌モデルに対するIL-12遺伝子発現アデノウイルスベクターを用いた遺伝子治療と放射線治療との併用療法における抗腫瘍効果の検討を目的とした研究と解析を行った。平成18年度,19年度に行ったIn vitro及びIn vivo実験で得られた結果の統計学的検討とIn vivo実験を引き続き行い、In vitro実験では,マウス転移性前立腺癌細胞株である178-2BMAを用いて,IL-12遺伝子発現アデノウイルスベクターを用いた遺伝子治療と放射線治療との併用療法における細胞毒性とアポトーシスを評価とした。IL-12遺伝子発現アデノウイルスベクターの感染効率と、同ベクターの細胞毒性については100MOI以下では優位なtoxicityを認めなかった。In vivo実験では,マウス転移性前立腺癌細胞株である178-2BMAを用いたマウス皮下腫瘍モデルにおいて,IL-12遺伝子発現アデノウイルスベクターを用いた遺伝子治療と放射線治療との併用療法における抗腫瘍効果を検討中である。
高次元複素力学系の無理的中立周期系とディオファントス近似の解析的研究

代数的閉かつ非自明な絶対値に対し完備な体上の次数2以上の1変数有理函数がBerkovich射影直線上に定める力学系に対し容量0の除外集合を許し定点の逐次引き戻しの定める離散測度が漸近的にFekete分布することを定量的に確立し、動標的に対する等分布性をディオファントス近似的に特徴付け確立した。一方で分岐軌道のディオファントス近似度の応用として有理函数の正則族の分岐カレントおよびその印付き分岐点の活動的カレントの近似に関するFavre--Dujardinの問題を超吸引的周期系の場合に解決した。Y. Okuyama, Fekete configuration, quantitativeequidistribution and wandering critical orbits in non-archimedean dynamics, Math. Z. (2013) 273:811-837においては、代数的閉かつ非自明なアルキメデス的または非アルキメデス的絶対値に対し完備な体上の次数2以上の一変数有理函数がベルコビッチ射影直線上に定める力学系に対し、容量0の除外集合を許して各点の重み付き逐次引き戻しの定める離散測度が漸近的にFekete分布することを分岐軌道の集積度を用いて定量的に確立し、併せて平均化逐次引き戻し測度に対する定量的等分布定理を数論的オーダー評価で容量0の除外集合を許して確立した。以上の結果を力学系的ディオファントス近似定理と組み合わせることにより、数体または函数体上で代数的例外集合のみを許した定量的数論等分布定理の純局所的証明をも与えることに成功した。複素力学系、数論複素および非アルキメデス的力学系のみならず一様擬正則写像の力学系に対しても等分布定理のディオファントス近似的理解が順調に進展しているため。複素力学系に現れるディオファントス近似的現象を通じて複素力学系の等分布定理の定量化の研究が力学系的対象と関連づけられながら順調に進展しているため。平成24、25年度に得られた結果を基にして、引き続き複素力学系の研究者のみならず、国内外のネヴァンリンナ理論、数論幾何、、非線型ポテンシャル論、複素多様体論、多変数函数論などの研究者と交流しながら、無理的中立周期系の解析的線型化問題を最良の形で解決することを最大の目的として研究を推進する。平成24年度に得られた結果を基にして、引き続き複素力学系の研究者のみならず、国内外のネヴァンリンナ理論、数論幾何、複素多様体論、多変数函数論などの研究者と交流しながら、無理的中立周期系の解析的線型化問題を最良の形で解決することを最大の目的として研究を推進する。平成26年度に開催される研究集会「Perspectives of Modern Complex Analysis」において複素力学系とネヴァンリンナ理論の横断的研究に関する研究打ち合わせ及び資料収集を行う必要が生じたため。今後の研究の推進方策に基づき、ネヴァンリンナの逆問題および最大欠如指数問題の両問題の完全解決で知られるPurdue大学のDavid Drasin教授を招聘し、複素力学系への応用という観点からネバンリンナ理論とディオファントス近似の類似を含む共同研究を行うことを計画している。
ジルコンの蛍光スペクトル

1.多機能顕微分光法の確立-吸収,蛍光励起・醗酵・寿命,熱蛍光-天然のものも,合成した結晶も微細な形のものが多い.これらを鏡下で観察と同時に標記のような情報が取れればこれらの研究の進展に好都合である.光源に通常の高圧ガスランプの他に, YAGレーザーを用いた.検出器は, -25°C位に冷却して雑音を減じた.信号処理はロックインアイプにボックスカー積分法も導入して,極微的な蛍光の検出と寿命の測定が可能になった.この手法をジルコンに適用して,その有用性を実証した.2.ジルコンの3つの蛍光タイプ産状の異なる約百種のジルコンを世界の有名な産地から収集した.これらの蛍光スペクトルを測定して解析し,それらの蛍光中心や発光メカニズムから, 3つの蛍光タイプを認識した.(1)ジルコンの蛍光タイプI-Dy^<3+>, Eu^<3+>, Sm^<3+>, Tm^<3+>の4f電子の遷移-ジルコンの微小均質領域10μm^2から上記の希土類元素が検出できた.これらは人工結晶に16種の希土類元素をドープした実験結果から確認された.Euについては熱中性子照射実験結果との対比から,鏡下で定量が可能であることを示した.(2)ジルコンの蛍光タイプII-U, Thの放射崩壊に伴うSiOラジカルーこのタイプは数MeVのエネルギーの荷電粒子(α,P)がジルコン中に標記のラジカルを作り,これらが蛍光中心となっていることを始めて実証した.この蛍光は熱によって消滅し,又,回復したり,結晶学的方位に敏感に対応する,紫外光に敏感であるなど特異な性質のあることを明らかにした.(3)ジルコンのタイプIII蛍光-不純物元素の電荷アンバランスーU^<3+>, P^<5+>やCa, Mnなどの作る電子-正孔中心が蛍光中心をなしている.天然では産出が珍である.1.多機能顕微分光法の確立-吸収,蛍光励起・醗酵・寿命,熱蛍光-天然のものも,合成した結晶も微細な形のものが多い.これらを鏡下で観察と同時に標記のような情報が取れればこれらの研究の進展に好都合である.光源に通常の高圧ガスランプの他に, YAGレーザーを用いた.検出器は, -25°C位に冷却して雑音を減じた.信号処理はロックインアイプにボックスカー積分法も導入して,極微的な蛍光の検出と寿命の測定が可能になった.この手法をジルコンに適用して,その有用性を実証した.2.ジルコンの3つの蛍光タイプ産状の異なる約百種のジルコンを世界の有名な産地から収集した.これらの蛍光スペクトルを測定して解析し,それらの蛍光中心や発光メカニズムから, 3つの蛍光タイプを認識した.(1)ジルコンの蛍光タイプI-Dy^<3+>, Eu^<3+>, Sm^<3+>, Tm^<3+>の4f電子の遷移-ジルコンの微小均質領域10μm^2から上記の希土類元素が検出できた.これらは人工結晶に16種の希土類元素をドープした実験結果から確認された.Euについては熱中性子照射実験結果との対比から,鏡下で定量が可能であることを示した.(2)ジルコンの蛍光タイプII-U, Thの放射崩壊に伴うSiOラジカルーこのタイプは数MeVのエネルギーの荷電粒子(α,P)がジルコン中に標記のラジカルを作り,これらが蛍光中心となっていることを始めて実証した.この蛍光は熱によって消滅し,又,回復したり,結晶学的方位に敏感に対応する,紫外光に敏感であるなど特異な性質のあることを明らかにした.(3)ジルコンのタイプIII蛍光-不純物元素の電荷アンバランスーU^<3+>, P^<5+>やCa, Mnなどの作る電子-正孔中心が蛍光中心をなしている.天然では産出が珍である.1.螢光測定法の開発ー微小な結晶の微弱な螢光や吸収スペクトルを、同一の光学系を用いて、高感度に測定できる手法をさらに発達させた。すなわち、広帯域の微小信号を増巾して、螢光寿命の測定が可能になり、一層の顕微分光法の向上ができた。この成果は日本鉱物学会で発表した。2.ジルコンの螢光測定についてージルコンは種々の微量元素を含み、それらは主に3つのタイプの螢光を発する。1つは希上類元素で、Dy、Tm、Eu、Smの順序で強い螢光を出す。これらの詳細については別記の論文に発表した。もう1つは原因が判然としなかったがuやThの放射崩壊に伴う結晶の不完全性に起因していることは、そのESR信号や熱的性質から推測できていた。今回、ジルコンに微量のCaをドープし、このCaを原子炉中で(η、α)反応でα崩壊させることによって、このタイプの螢光中心を人工制御することに成功した。このような現象はジルコンに限らず、種々の珪酸塩鉱物で起ることが判明した。しかも、この螢光は珪酸塩の重合度によって異なることが推定され、その中の金属元素には大きく影響を受けないらしい。このような実験仮説のもとに、多くの天然鉱物を用いて、中性子放射化実験を続行中である。

これと同時に、微量元素の放射化分折も試みている。3.ジルコンのESR信号ージルコンは地球上広く産する鉱物であり、これを用いてu-Ph法やフィショントラック法で、地質年代が求められている。ジルコンの螢光とESR強度が地質年代と比例関係にあることを実証した。α線やβ線による結晶の損傷は弱くて、試料を多量に使うESR法ではその信号を検出可能である。しかし、この比例関係には敏感でない、しかし、上記のα崩壊に伴うESR信号は強くて、他のα信号と明僚に異なることが判明した。これらの成果は学会や別記の論文、および米国スタンフォード大学での国際会議で公表された。
脊椎動物由来味覚受容体の構造機能連関を基盤とした味物質受容機構の体系的解析

近年、甘味・旨味や苦味といった味物質を受容する味覚受容体分子の存在が明らかとなり、味覚組織に発現する多くのGタンパク質共役型受容体が同定されたものの、各受容体に対するリガンドの解明については依然多くについて残されている。本研究課題においては味覚受容体の味物質受容機構の更なる理解のため、受容体の構造機能連関解析を基盤としてその機構を明らかにしようという目的で実施するものである。哺乳類以外の脊椎動物として魚類を選択し、データーべースより哺乳類由来味覚受容体(T1R・T2Rファミリー)と相同性を持っ配列の検索を行った。培養細胞発現系を用いて受容体候補分子を発現させ、呈味物質投与に対する応答を観察した。その結果、ゼブラフィッシュ・メダカに由来するT1Rを特定の組み合わせで共発現させることにより、L-アミノ酸を受容する受容体として機能することが判明した。受容するL-アミノ酸の種類は発現させる受容体の組み合わせによって異なっており、魚類においてはT1RによりL-アミノ酸を幅広く受容しうることが判明した。またゼブラフィッシュ由来のT2Rのうち、苦味物質であるデナトニウムを受容するものにっいて、細胞外ループ領域の点変異体を作製してデナトニウム受容能との相関を解析したところ、270番目に位置する残基が酸性アミノ酸である場合にはリガンドを受容するが、負電荷をなくすような変異を導入することによりリガンドに対する応答性が顕著に低下した。この部分はリガンド認識部位と比較的離れていることが想定され、細胞外ループ領域のリガンド受容に関わる新たな機能が推察された。近年、甘味・旨味や苦味といった味物質を受容する味覚受容体分子の存在が明らかとなり、味覚組織に発現する多くのGタンパク質共役型受容体が同定された。各受容体に対するリガンドについては多くについて不明であり、リガンド認識に関与する受容体側アミノ酸残基の特定という点においてはほとんど行われていない。本研究課題においては味覚受容体の受容機構の更なる理解のため、受容体の構造機能連関解析を基盤としてその機構を明らかにしようという目的で実施するものである。多種の脊椎動物由来味覚受容体候補遺伝子の機能解析を網羅的に行うことによりリガンド同定を行い、次いで同一リガンドを認識する受容体間におけるアミノ酸配列の共通性を基本に利用した構造機能連関解析を行っていく。哺乳類以外の脊椎動物のデーターベースより、哺乳類由来味覚受容体(T1R・T2Rファミリー)と相同性を持つ配列の検索を行った後、相同性が高いものを味覚受容体候補分子と定義し、PCRによりコード領域全長を取得した。培養細胞発現系を用いて獲得した味覚受容体候補分子を発現させ、哺乳類において呈味物質となる物質を投与した際に応答が見られるかどうかのスクリーニングを行った。現在、幾つかの味覚受容体候補分子において、アミノ酸や苦味物質(デナトニウム)に応答する受容体を見出すことに成功している。今後、濃度一応答曲線の作製・他の物質への応答の有無について、検証を行っていく。(604字)近年、甘味・旨味や苦味といった味物質を受容する味覚受容体分子の存在が明らかとなり、味覚組織に発現する多くのGタンパク質共役型受容体が同定されたものの、各受容体に対するリガンドの解明については依然多くについて残されている。
疑似可展面を用いた初期応力を有する曲面構造の設計法

ベジエ曲線を導線とする可展面を,可展条件を制約した最適化問題を解くことによって生成し,それらを接続して,さまざまな力学特性を考慮した自由曲面シェルの最適化が可能であることを示した。また,柔軟な梁部材を格子状に接合し,曲げ変形を与えることによって生成されるグリッドシェルを対象とし,離散的エラスティカモデルを用いた最適設計法を開発した。さらに,平面を変形させて生成される曲面について,曲面のガウス曲率とひずみの関係を導出し,ひずみの範囲を与えたときのガウス曲率の範囲を求める最適化問題を定式化して,簡単な2次曲面について検討した。1.ベジエ曲面による可展面の定義:ベジエ曲面を導線とする可展面を,可展条件を制約した最適化問題を解くことによって生成する方法を提案した。また,勾配の連続性を維持し,曲率の不連続性は許容して可展面を接続するための条件を導いた。最適化の過程で,まず許容解が存在することを確認するため,ダミーの単純な関数を目的関数として最適化することが有効であることを示した。提案した手法を用いて,さまざまな荷重条件の下での最大応力を最小化する可展面を求めて,形状の特徴を考察した。2.疑似可展面の定義:平面に微小な面内変形とねじり変形を与えて生成される曲面と,それらを接続して生成できる「疑似可展面」と定義した。また,平面の変形量の範囲を与えることにより,生成可能な曲面の局所的形状の範囲を,基本計量と主曲率を用いて定量的に表現するための基礎式を検討した。3.グリッドシェルの形状設計:複数の板に初期曲げを与えて接続し,拘束を解放することによって曲面を生成するための準備として,梁を曲げて接合することによって形成されるグリッドシェルの設計法を開発した。本手法は,梁が座屈した形状であるエラスティカを離散化した「離散的エラスティカモデル」に基づき,エネルギー最小化問題を解いて,曲げと軸力で自己釣合い状態にある形状を求めることができる。4.可展面を基準とする膜構造の設計法:膜構造は,平面裁断膜に面内変形と曲げを与えて生成される。また,面内変形は微小であるため,平面裁断膜を変形させて生成される膜曲面は,可展面に近いものと考えられる。そこで,上記1の方法で生成された可展面を平面に展開し,目標応力に適合するひずみを用いて縮小した平面を裁断図とする。この裁断図を張り合わせて得られる曲面の平均応力は,目標値に近いことを確認した。研究計画に記載した事項が概ね達成されている。1.可展面を接続した自由曲面シェルの形状最適化:ベジエ曲面を導線とする可展面を,可展条件を制約した最適化問題を解くことによって生成した。また,複数の可展面を接続し,さまざまな力学特性を考慮して最適化を実行することが可能であることを示した。以上の成果により,施工性を維持しつつ,力学特性に優れた自由曲面シェルの設計が可能となった。2.疑似可展面のひずみと曲率の関係:平面を変形させて生成される曲面について,曲面の主曲率とひずみの関係を導出した。また,ひずみの範囲を与えたときの主曲率の範囲を求める最適化問題を定式化し,簡単な2次曲面について検討した。3.グリッドシェルの形状設計:柔軟な梁部材を格子状に接合し,曲げ変形を与えることによって生成されるグリッドシェルの設計法を開発した。昨年度用いた「離散的エラスティカモデル」を発展させ,2方向に曲げを受ける空間内の離散的エラスティカモデルの形状を求めるための最適化問題を定式化した。また,簡単なグリッドシェルモデルの自己釣合い形状を求めて,本手法の有効性を確認した。4.可展面を基準とする膜構造の設計法:上記1の方法で生成された可展面を平面に展開し,目標応力に適合するひずみを用いて縮小した平面を裁断図とする方法を提案した。また,平面裁断図を境界に接合して形成される膜曲面の実際の応力が,目標値に近くなるように,裁断図形状を設計するための近似的手法を開発した。模型製作を通じて,本研究で提案する手法の妥当性を検証する。建築構造・材料購入を予定していたPCを他の経費で購入できたため。今年度は模型製作のための多くの経費を使用する。
大学における「アート・リソース」の活用に関する基礎的研究

本研究においては、大学ミュージアムだけに依拠しない形で、大学におけるアート・リソース、すなわち教育研究資源としての美術作品を、キャンパス内の施設において活用する方策を研究することを目指した。筑波大学、名古屋大学、九州大学に拠点を置き、三年間を通じて積極的に研究会や国際シンポジウムを開催し、研究交流を密にした結果、上記三大学を含めて各大学の教育研究環境の相異が明白となる一方で、そうした差異を超えて他の事例に学ぶことが多く、そこに連携の可能性があることが判明した。4本年度、本研究の全体計画は以下の通りである。(1)「アート・リソース」の位置づけについての実践的な調査研究:大学における「アート・リソース」とはなにかを問いかけ、その保存、管理、そして活用について考察すること。(2)「大学におけるアート・リソースの活用」に関するwebsiteの立ち上げと各班の研究活動状況の公表。(3)合同研究会と国際的な研究集会の開催。(1)については6月に開催したキックオフの合同研究会で、本研究の目的等を再確認した上、積極的に取り組むこととした。(2)については、計画通りに、本研究のwebsiteとしてhttp://www.geijutsu.tsukuba.ac.jp/satanaka/u/を立ち上げるとともに、twitterにも対応し、情報発信に努めた。(3)については、東日本大震災のため、準備段階では筑波大学での開催を予定していたが、海外からの研究者の招へいを容易にするために、会場を変更した結果、公開の国際研究集会「ミュージアムとしての大学キャンパス」と題して10月22日名古屋大学において開催した。そこでは、国内外の大学における大学ミュージアムあるいは、ミュージアムを持たない大学におけるアート・リソースの活用方法について報告された上で、研究分担者も討論者として参加して、大学におけるアート・リソースについての議論を深めた。また、11月12日には名古屋大学班においては、「アート・リソース活用のためのシステム」研究会を開催し、システム構築をテーマとして検討を行った。本年度は研究計画の最終年度にあたるため、従来の研究の集約を目指して活動を展開するとともに、その実績を土台として、今後の研究への展望についても議論を行った。その結果、新たに拠点を増強し、総合的な研究を目指して基盤研究(A)を申請することとなった。研究の集約としては2014年3月に研究代表者、研究分担者、連携研究者による研究成果を集めた研究報告書(51頁)を刊行し、3年にわたった研究を総括することになった。また毎年実施してきた国際シンポジウムについては、8月に九州大学創立五十周年記念講堂において「大学とミュージアム」というタイトルのもとに実施し、パトリック・フローレス(フィリピン大学)とアフマド・マシャディ(シンガポール大学)、さらに国内大学の関係者を討論者として招いて、大学におけるミュージアムのあり方について多面的に議論を進めた。このシンポジウムについては、上記の研究報告書に、フローレス、マシャディ、そして研究発表を行った三島美佐子による各論文を掲載した。また「アート・リソース」概念の普及を図るために、研究代表者五十殿と連携研究者寺門臨太郎は「総合大学における美術展示アート・ポリシー、「筑波アート」、アート・ストリート」と題して、大学博物館等協議会とともに開催される博物科学会(2013年5月、宮崎大学)での研究を発表を行った。本研究の目的は大学における教育研究資源として、美術に関連する「アート・リソース」をいかに活用し、大学の社会貢献に資するかを調査研究するものである。研究計画として1「大学における「アート・リソースの活用」に関するwebsiteの運営、2「キャンパス・ミュージアムとしての大学」における絵画・彫刻等の展示・公開方法の調査研究、3筑波大学内におけるパフォーマンスのアーカイブ化、4東アジアの大学におけるアート・リソース活用例の調査、5「アート・リソース活用のためのシステム」の実証実験と修正、6電子メディアとネットワークを利用した「アート・リソース」活用についての国際シンポジウムの開催を掲げた。1について研究活動の展開を発信しているが、発信力に改善の余地がある。2については2012年9月22日に筑波大学においてシンポジウム「ミュージアムとしての大学キャンパスII」を実施し、その成果を前年開催の「ミュージアムとしての大学キャンパス」(2011年10月22日名古屋大学)を含めて報告書にして公表した。3についても計画通りに実施した。4については台北芸術大学関渡美術館でアジア現代美術展「関渡ビエンナーレ」を調査し、さらに近年活発な活動が目立つシンガポールのラサール美術大学のICASを調査した。5については気づきをもたらす画像間のつながりに着目し、その研究成果を国際会議(オクスフォード,7月)に発表した。6については「アートリソースと情報・デザイン」と題し国際シンポジウムを2012年12月8日に名古屋大学で開催した。基調講演ではFHヨアネウム大学のカール・シュトッカー教授がネットワークの視点と連動させつつ情報デザインの意義と重要性について論じた。くわえて大学美術館のあらたな開設とそのデザイン、大学博物館における写真資源のアーカイヴ化とその活用を試みている事例報告が行われた。東日本大震災のために年度当初において若干混乱があったことはいなめないが、研究分担者、連携研究者の協力でその後は順調に進んでいる。

25年度が最終年度であるため、記入しない。ウェブサイトからの発信力に改善の余地があるが、それ以外の研究活動については、国際シンポジウムの開催、調査研究成果の公開、また各班の共同研究体制等において順調に進展している。本年度は各班のコミュニケーションを積極的に進めて、共通理解を深めることに努めたが、この方針は継続して維持し、「アート・リソース」という概念についてさらに検討を深めて、普及を図る。そのため、本研究による講演会・研究会を積極的に開くとともに、関係の学会・研究会等への参加によって情報発信力を強化することに努める。本研究については課題の解決に向けておおむね順調に進んでいるが、今後は各班の連絡をより密にして発信力を強化することを目指す。研究全体としては、今後目指すべき方向性が明確になりつつある。すなわち大学における「アート・リソース」の活用について、大学の社会貢献が積極的に求められる現状において研究の意義が増しており、今後は現在よりさらに地域や性格を異にする拠点を勘案した研究のネットワークを拡大して、これまでの基礎的な研究を土台として総合的な研究の段階に移行することが重要である。
イオンチャンネル開閉のダイナミックス

本研究の目的は神経細胞の情報変換において主役を演じているイオンチャネルがどのように開閉を制御されているかを実験的・理論的に解明することである。本年度は最終年度であるので、前年度までの結果をふまえて、次の各項について重点的に研究を行ない、成果をとりまとめた。(1)感覚トランスダクションイオンチャネルの開閉のダイナミックスヒヨコ内耳有毛細胞の音・機械刺激受容チャネル(大森)とハエの唇弁味覚受容細胞における糖受容チャネル(木島)の開閉の制御機構を明らかにした。前者は感覚毛の変位角度に比例して開いているチャネルの数がふえる。しかし1つのチャネルは定常状態で開閉することはない。後者は糖や塩で直接開閉が制御され、定常状態で激しく開閉している。開閉速度は糖の種類によって異なる。(2)リガンド作動性イオンチャネル開閉の制御機構カエル知覚神経節細胞のGABA作動性【Cl^-】チャネル(赤池)、カエル終板と交感神経節のニコチン性アセチルコリン受容体チャネル(木島,久場)開閉機構をパッチクランプ法、急速潅流法等によって調べ,多チャネル解析法、定常平衡近似を用いて解析した協力性のあるサブユニットモデルで説明できた。カエル交感神経節のムスカリン性Ach受容体によって制御される【K^+】チャネルのセカンドメッセンジャーはジグリセトCキナーゼ系であることが明らかになった(久場)。(3)電位依存性チャネルの開閉機構心筋・骨格筋細胞に分布する内向き整流性【K^+】チャネルの内向き整流性は【Mg^(++)】イオンのブロックによって生じることが明らかになった。ブロックの機構を解析してこの【K^+】チャネルでは3コのチャネルが集って高い協力性を持つ複合体を形成していることが示唆された(野間)。
ラット延髄スライス標本による循環中枢ニューロンのグルタミン酸リセプターの研究

本研究は延髄循環中枢機構の細胞レベルでの解明に属する課題である。第Iの目標である延髄循環中枢神経細胞の特定はC-fos法により可能になりつつある。すなわち、循環調節入力は当該神経細胞を興奮させ、神経細胞核内にFos蛋白を出現させる。Fos蛋白はHRP反応でラベルされ、その分布が孤束核、網様体腹外側浅在野(尾側、頭側)、外側結合腕傍核などに鮮明に可視化された。この成果は平成5年3月の日本循環器学会のシンポジューム及び4月の日本生理学会のシンポジュームで発表する。さらに、C-fos法を脳スライスに応用するために、ラベル物質として蛍光色素の使用を現在テスト中である。第2の目標である延髄スライス標本から循環中枢神経細胞の電気的活動を記録することは100%酸素で飽和されたHEPES緩衝人工脳脊髄液を用いてスライス標本を潅流することで容易に実現できた。驚くべきことは、上記孤束核でも網様体腹外側浅在野でも多くの神経細胞がペースメーカー型の発射活動を示したことだった。本研究に先立っホールボデーの実験では、3種のグルタミン酸受容体アゴニストで網様体腹外側浅在野を刺激するとそれぞれ感受性を異にする循環・呼吸反応の誘発をみたが、ペースメーカー型神経細胞に関してはこれを裏付ける実験結果を得られなかった。従って、今後ペースメーカー型以外の循環中枢神経細胞でも上記のテストを拡大施行する必要がある。これを実現するために、第Iの目標でえられたC-fos法の応用は有効であると考えられる。
小径穴・溝形状および側壁粗さ測定用極小径ファイバスタイラス製作技術の確立

近年,微細金型,各種ノズル穴,半導体等の分野において,立体的で微細な三次元形状部品が増加しており,これらの計測技術の進展なしでは微細加工技術の高度化は実現できないことから,これらを精密に測定する重要性・ニーズは増加している.このような測定ニーズに応えるためには,極小径のスタイラスの製作技術およびスタイラスと測定対称面との接触を検知するセンシング技術の開発が必要となる.本研究では,穴内部形状や側壁微細粗さの測定要求を満たすために,先端が曲り鋭利なスタイラス(微細粗さ測定用の触針)や極小径の先端が球形状のスタイラス(形状測定用の触針)の開発を実施する.本年度は,CO2レーザ加工とウェットエッチングを用いることで1 μm以下の溝や穴を有する微細形状および粗さの両方が測定可能な2種類の極小径ファイバスタイラス製作技術の確立を目標とし研究を実施し,以下の成果を得た.ウェットエッチングを用いたシャフトの小径化手法に関しては,エッチング液温度と加工速度の関係を明らかにし,直径0.4 μmのシャフトを製作加工であることを確認した.この際,ゲルマニウムドープファイバ,ダブルクラッド光ファイバを用いるとエッチングが不均一となることを確認した.また,エッチング液表面とスタイラス間に生じる表面張力を利用したスタイラスシャフトの先鋭化手法に関しては目標の先端R0.1 μm以下であるR0.025 μmを達成した.H3031年度の目標として,スタイラスシャフトの小径化0.2 μm,の達成度として現状0.4 μmであり,H31年度には達成予定である.また,先鋭化の目標としては,先端R0.1 μm以下であるが,H30年度に0.025 μmを達成し目標をクリアしたため.H31年度は,スタイラス小径化0.2 μm(現状0.4 μm)を目標とし,より正確なエッチングレート算出のため,エッチング液濃度変化の詳細原因について検討する.また,CO2レーザを用いたスタイラス先端球成形および曲げ加工技術の開発を実施し,0.5 μmの先端球成形を目標としてCO2レーザ加工条件の最適化に取り組む予定である.近年,微細金型,各種ノズル穴,半導体等の分野において,立体的で微細な三次元形状部品が増加しており,これらの計測技術の進展なしでは微細加工技術の高度化は実現できないことから,これらを精密に測定する重要性・ニーズは増加している.このような測定ニーズに応えるためには,極小径のスタイラスの製作技術およびスタイラスと測定対称面との接触を検知するセンシング技術の開発が必要となる.本研究では,穴内部形状や側壁微細粗さの測定要求を満たすために,先端が曲り鋭利なスタイラス(微細粗さ測定用の触針)や極小径の先端が球形状のスタイラス(形状測定用の触針)の開発を実施する.本年度は,CO2レーザ加工とウェットエッチングを用いることで1 μm以下の溝や穴を有する微細形状および粗さの両方が測定可能な2種類の極小径ファイバスタイラス製作技術の確立を目標とし研究を実施し,以下の成果を得た.ウェットエッチングを用いたシャフトの小径化手法に関しては,エッチング液温度と加工速度の関係を明らかにし,直径0.4 μmのシャフトを製作加工であることを確認した.この際,ゲルマニウムドープファイバ,ダブルクラッド光ファイバを用いるとエッチングが不均一となることを確認した.また,エッチング液表面とスタイラス間に生じる表面張力を利用したスタイラスシャフトの先鋭化手法に関しては目標の先端R0.1 μm以下であるR0.025 μmを達成した.H3031年度の目標として,スタイラスシャフトの小径化0.2 μm,の達成度として現状0.4 μmであり,H31年度には達成予定である.また,先鋭化の目標としては,先端R0.1 μm以下であるが,H30年度に0.025 μmを達成し目標をクリアしたため.H31年度は,スタイラス小径化0.2 μm(現状0.4 μm)を目標とし,より正確なエッチングレート算出のため,エッチング液濃度変化の詳細原因について検討する.また,CO2レーザを用いたスタイラス先端球成形および曲げ加工技術の開発を実施し,0.5 μmの先端球成形を目標としてCO2レーザ加工条件の最適化に取り組む予定である.
人間の行動予測に基づく移動ロボットの運動計画

(1)人間型ロボットの情緒豊かな行動生成に関する研究人間型ロボットに情緒豊かな行動を生成させるための基礎的な知見を得るために、文楽人形の動作を解析している。様々な機能と情緒の行動を文楽協会の人形遣いに生成して頂き、人形の各部の各時刻での位置と姿勢を計測した。これによって得られた時系列達を解析し、任意の機能と任意の情緒を有する行動時系列を生成することのできる時間発展の方程式を導こうとしている。具体的な成果としては、外生入力(source)を有する時変係数の確率的な時間発展の方程式(KM20-Langevin方程式)で文楽人形の行動時系列をmodelingし、時変係数とsource達を同定するalgorithmを理論的に導いた。またそのalgorithmに基づいて、文楽人形の行動時系列を特徴付ける時変の伝達関数や機能のsource,情緒のsource,確率的な揺らぎのsourceを同定するprogramを開発した。(2)画像情報に基づく人間の行動理解に関する研究ロボットが人間の行動を理解できるようにその視覚システムの開発を行った。2値化した人間の画像の時系列データから、その人間の行動を判断するシステムが開発された。昨年度に開発された「ペトリネットモデルによる人間の行動予測システム」を実環境で使用するための基盤が得られた事になる。具体的には、まずカメラによって撮像される領域を8個の部分領域に分割し、それぞれの部分領域中に人間が占める部分の重心に注目する。8個の部分領域の各時刻の重心からなる8本の時系列の組に注目するのである。種々の人間の行動を撮像し、種々の行動に対応する時系列の組を前もって求めておき、これらをテンプレートとする。未知の行動が撮像されたとき、これの時系列の組に上記のテンプレート達をあてはめ、行動の長さや開始時刻のばらつきまで考慮して、行動の内容を判断する。
護られ/創造された日本の伝統的身体文化研究

本研究では1年中行事など前近代から護られてきた「伝統的身体」、および2近代学校空間で創られた「近代的身体」に注目し、近代化という大きな「文化の波間」を経て日本人像とその身体観が如何に形成されてきたかを考察した。対象として1に関しては岡山市西大寺観音院の会陽習俗など前近代的要素(裸や争奪)を多く含む事例を、また2に関しては伝統校と呼ばれる大学や高校の運動部・応援団の育んだ文化性(バンカラ文化など)に注目し研究を進めた。研究成果としては時代が移り行く中で、たとえば文化財や学校文化などのように新たな意味を付与されながら「護られ/否定され/創られ」てきた日本人像とその身体観の一端が明らかになった。昨年度は、日本各地域の日常・祝祭における伝統的身体の現状を丹念に参与観察した。調査地は岡山県美作地方、岡山県岡山市、岩手県花巻市、岩手県奥州市、鳥取県鳥取市等、全国に知られる「裸祭り」の実施地域であり、本研究における研究地域としては最適の場所といえよう。まず参与観察に先立ち、祭りの行われない時期に事前研究を敢行し、調査地に伝わる言説の収集、および祭り実施時に行う調査の準備を実施。次に参与観察として祭り実施時期に当該地域に赴き、祭りのアーカイブを徹底的に行い、申請者が観察して得た疑問等をインフォーマントに改めて聞き取りし補充研究を実施している。本調査においては伝統的な身体の認識、風習など当該地域で独自に共有される身体観の詳細などのデータ収集が叶い、日常、非日常ともに総合的な身体観理解のためのデータ作りが実施された。ところで、参与観察に際してはIC録音機を用いたインタビュー音声記録を、またデジタルビデオ、デジタルカメラにて映像・画像の記録を行い、記録した音声・映像・画像はノート型パソコン・プリンタを用いてデータとして現地にて保存、打ち出しを行い、参与観察と並行しながら保存データの確認作業を敢行している。帰京後は参考文献を渉猟し、当該地域の伝統的な身体・スポーツ文化を網羅的に考察し、先行研究の蓄積を加味して日常および祝祭の世界での伝統的身体観を考察している。また同時に他の文化圏の身体文化との比較も積極的に試み、本研究の深化を試みている。あわせて、比較対象として同じ日本における近代化を境に形成された「バンカラ文化」としての身体研究を進めるべく、全国の学生応援団研究も進めている。調査に際して岩手県盛岡市、宮城県仙台市、埼玉県浦和市などを訪れて、伝統校に活きずくバンカラ文化の動態を調査研究している。2年目にあたる本年度は、初年度に続き各地域の日常・祝祭における「表象としての身体」の調査を継続した。本年度の調査は昨年度に引き続き岩手県、岡山県、鳥取県、沖縄県など東北から九州・沖縄まで広範囲に渡り実施され多くのデータを得ることができた。これら調査地は全国に知られるコンペティションを中心事とする祭りの実施地域であり、本研究における研究地域としては最適の場所である。本年度は昨年度得られた知見をベースに参与観察に先立つ事前研究を実施し、調査の準備を十分行っている。次に祭り実施時期に当該地域に赴き参与観察を行い、祭りのアーカイブを徹底的に行った。その後、申請者が祭りを観察して得た疑問等をインフォーマントに改めて聞き取りを行っている。特に今年度の調査では伝統的な身体の認識、風習など当該地域で共有される身体観の詳細などのデータ収集が行われ、日常、非日常ともに総合的な理解のデータ作りが進行した。また「近代以降の身体研究」として応援団の研究も実施された。今年度は、特に旧制中学の流れを汲む地方の「伝統校」に注目し岩手県、宮城県などで調査を行い、盛岡第一高等学校、仙台第一高等学校などにおいて日本を代表する名門校において応援団活動の参与観察を実施している。また、香川県高松第一高等学校においても調査を実施し、旧制中学の流れにない高校の実践状況の比較研究も行われた。あわせて大学における応援団研究では、特に上智大学応援団に注目し、一年を通して徹底的に活動に密着し応援団活動のアーカイブを敢行した。4月の入団式に始まり上南戦(6月)、夏合宿(9月)、荒鷲の集い(10月)、SOFEX(11月)、幹部交代式(12月)、春合宿(3月)、幹部壮行行事(3月)、卒業式(3月)等の参与観察を行っている。本研究はスポーツ人類学、文化人類学の研究方法による参与観察、および文献研究を通じて行われており、現地での参与観察は関係者への聞き取り調査、およびビデオ、カメラによる映像・画像の記録を中心に行われている。参与観察をベースに展開される本課題は、インフォーマントの予定等に左右されるところもあるが、彼らより大きな理解・協力をいただき、概ね調査計画通り順調に研究を進めている。本研究は年中行事など、いわゆる“伝統"的な文脈における「身体」、および近代以降「体育文化」を通して否定され/受け継がれてきた日本人の「伝統」的な身体を対象とし、その継承や変容過程を検証し「日本人」の身体を考察する事を目的とした。そもそも年中行事とは前近代の価値観が保持される空間であり継承される諸要素は“伝統文化"として位置付けられる。本研究では特に「裸祭(岡山県岡山市会陽習俗等)」や「喧嘩祭(岡山県真庭市喧嘩だんじり等)」など「裸や暴力」とも表現され「陋習」とも揶揄される前近代的な要素を含む年中行事に注目し、参与観察を通してそこに受け継がれる「身体への期待とその眼差し」を紐解くことになった。

また、明治期以降学校空間において近代国家建築の途次に、身体を矯正しながら、育まれてきた身体にも注目し、近代化以降日本人の身体が西洋と前近代の価値の狭間で如何に混淆され、現在我々が「日本的」と評する身体観が形成・位置づけられていったのかを理解することも大きな目的であった。本研究では特に学校における運動部、応援団という存在に注目し研究を展開した。たとえば応援団とは明治期に登場して以来、常に「前時代的」な価値を堅守する傾向が強く、その変化・変容は非常に緩やかなものと言える。彼らはいまだに“バンカラ"文化と呼ばれる明治期に起こった和様折衷文化の色彩を色濃く遺しながら独自の文化を継承している。したがって彼らは学校空間で育まれ受け継がれる「日本の身体」を抽出するには非常に適した対象となった。研究結果として「前近代」から「近代」という時代に求められ、近代という価値に一部否定されながらも「文化財や学校文化」として意味を変容させながら逞しく活きずく姿と、そこに遺る「日本人の身体観や身体活動」の抽出に成功した。これらはすでに学会発表や研究論文として一部発表されており、広く社会に還元され始めている。本研究では1年中行事など前近代から護られてきた「伝統的身体」、および2近代学校空間で創られた「近代的身体」に注目し、近代化という大きな「文化の波間」を経て日本人像とその身体観が如何に形成されてきたかを考察した。対象として1に関しては岡山市西大寺観音院の会陽習俗など前近代的要素(裸や争奪)を多く含む事例を、また2に関しては伝統校と呼ばれる大学や高校の運動部・応援団の育んだ文化性(バンカラ文化など)に注目し研究を進めた。研究成果としては時代が移り行く中で、たとえば文化財や学校文化などのように新たな意味を付与されながら「護られ/否定され/創られ」てきた日本人像とその身体観の一端が明らかになった。昨年度に調査を行った岡山県美作地方、岡山県岡山市、岩手県花巻市、岩手県奥州市、鳥取県鳥取市等における祭りの調査において、当初期待していた予想以上のデータを得ることができた。特に祭りの参与観察、およびインフォーマントたちからのインタヴュー成果は本研究遂行に際し重要な知見を与えてくれるものであった。これらは、同時に祭りのアーカイブをさらに充実させる原資となるものであり、研究自体の充実に大きく寄与する可能性を持たせるものである。あわせて実施した「バンカラ文化」としての応援団研究においても、調査地である岩手県盛岡市、宮城県仙台市、埼玉県浦和市などで、訪れた伝統校に活きずくバンカラ文化の動態をアーカイヴすることに成功し、今後の研究の進捗に大きな期待ができる位置にあると思われる。最終年度に当たる来年度は過去二年の成果を踏まえて研究をまとめることになる。まず、1伝統行事における身体研究では最終的な参与観察を行い、蓄積した研究成果をまとめることになり、学会での発表や著書・論文執筆などを予定している。また2応援団研究では過去二年間に続き、こちらも大学、高等学校(旧制中学)での調査を継続することになる。あわせて、たとえば上智大学応援団などは留学生が在籍した経験等を有し、また、来年度も女子のリーダー部員が誕生する予定である。このように、応援団を取り巻く環境も日々大きく変化しており、これまでの応援団の在り方ととその変容過程(ジェンダーやクールジャパン的な視点)に関しても研究を進める予定である。
力発生部を複数集積化した大出力・大変位静電アクチュエ-タ

本研究では、複数の微細な力の発生要素を同一プロセスで集積化することにより、全体としてより大きな力や変位の取り出しが可能な、静電マイクロアクチュエ-タを開発することを目的とする。半導体微細加工プロセスにより、μmオ-ダの機械部品やモ-タを作る研究が注目を集めているが、最大の研究課題はプロセスと適合性が良く、また十分な出力を持つマイクロアクチュエ-タである。これを可能にするには、一つ一つでは小さな動きや力しか発生しない駆動要素を複数個、直並列に組み合わせて用いる必要がある。しかし従来は、基板と垂直な方向の動きしか出来なかったため、いくつもの駆動部を直列に重ねることは不可能だった。本研究では、基板と平行な方向の動きが可能で、しかも一つ一つの要素が比較的大きな力が発生できるような構造を工夫し、それを基板上に複数配列することでこの問題を解決する。今回製作したアクチュエ-タは、厚さ4μmの多結晶シリコンをフォトリソグラフィとエッチングで加工したもので、幅3μmの梁からなる可動部分と基板に固定した駆動電極と2.5μmのギャップで相対する長さ200μmの駆動部、2つの駆動部を向い合った頂点に付けたひし形の弾性変形部(パンタグラフ)、パンタグラフの複数つなげた両端を支える弾性支持部からなっている。パンタグラフは、一辺300μm程度の大きさで、直列に3連つなげたアクチュエ-タを試作した。駆動部に電圧を加え、パンタグラフを左右に引張ると、他の頂点が5μm変位することを確かめた。
脳機能イメージングによる小児から成人にかけての疲労メカニズムの解明

この3年間の研究を通して、小児から成人にかけての疲労メカニズムの検討をした。対象は、小児慢性疲労症候群、成人の慢性疲労症候群および8時間の急性精神的疲労を負荷した健常成人の3群とした。小児と成人の疲労状態を表す共通因子は、心電図や加速度脈波(指先から得られた脈波信号の2回微分波形)測定解析により過剰な交感神経活動状態であることと、パソコンの画面上にランダムに配置された125の数字を順番になるべく速く正確に追従するAdvanced trail making testの反応時間は低下することから、注意の選択性の機能低下状態であることが明らかとなった。小児と成人で、共通の脳機能イメージング研究を実施することはできなかったが、小児慢性疲労症候群は脳波(事象関連電位)解析により、脳の情報処理速度および脳活動レベルが低下していることが分かった。成人の慢性疲労症候群も同様に、脳の活動レベルが低下していることがファンクショナルMRI (fMRI)の測定解析により認められた。以上をまとめると、疲労時には、小児と成人に共通して脳の情報処理機能の低下、特に注意機能の低下に伴い、作業能率の低下が引き起こされる可能性が示唆された。また、疲労と意欲に関する質問紙調査の結果から、成人、小児共に疲労度が高ければ意欲も低く、両者は表裏一体の関係にあることが分かってきた。fMRIを用いた先行研究で頻繁に使われる金銭的報酬により賦活される外発的な意欲ではなく、課題の達成感や満足感により賦活される内発的な意欲に着目し、成人のみの結果ではあるが、学習意欲が高いほど、大脳基底核をより賦活させ課題を遂行していることが分かった。これらの結果より、疲労による脳活動低下レベルと意欲中枢の活動レベルを併せて検討することで、疲労と意欲の神経ネットワークが明らかになると考えられる。健常成人10名を対象に肉体的な作業によって誘発される疲労ではなくて、例えばパソコンを用いた単調な作業を繰り返し行うことで誘発される疲労(精神的疲労)を課し、急性精神的疲労状態を形成する試験デザインを考案した。実際の疲労負荷には前頭葉機能の動員を要するテストを用いた。被験者はインフォームドコンセントを承諾した上で、約一ヶ月のタイムインターバルを経て精神的疲労負荷試験とリラックス試験の2回の試験に参加した。いずれの試験においても、試験前後における静脈採血を行い、疲労バイオマーカーの抽出を検討した。また、指先から得られた脈波信号の2回微分波形(加速度脈波)による自律神経機能評価や、ディスプレイ上のある対象物を追従するAdvanced Trail Making Test (ATMT)を用いて作業能率評価も合わせて行い、精神的疲労を多面的に評価検討した。いずれの被験者も疲労負荷試験後において疲弊していると答え、負荷翌日のアンケート調査の結果からも、未だに疲れが残存している状態であることも確認し、非常にシビアな疲労負荷試験であったことの正当性が得られた。加速度脈波の周波数解析の結果から、負荷後の自律神経機能は過剰な交換神経活動状態に陥っていることがわかった。また血液中の疲労バイオマーカー候補物質として、アミノ酸の中でも特に必須アミノ酸の分枝鎖アミノ酸や芳香族アミノ酸が挙げられ、いずれのアミノ酸も精神的疲労により著名に減少することがわかった。またATMTの結果から、精神的疲労による作業能率の低下はみられなかったが、おそらくこれらのパフォーマンスを維持するために、代償的に過剰な交感神経活動の亢進やアミノ酸を利用亢進していることが示唆された。慢性的な疲労状態にある慢性疲労症候群は、健常成人と比して顕著に脳の反応性が低下していることがわかってきた(本年度の論文業績参照)。しかしながら、疲労は、達成感、集中力や意欲といった因子と関連することが知られており、今年度は疲労と表裏一体の関係にあると思われる意欲の神経基盤、すなわち意欲関連脳部位を、機能的磁気共鳴画像(ファンクショナルMRI)を用いて明らかにすることを目的とした。先行研究における脳機能イメージング法を用いた意欲実験では、金銭的報酬時の脳の反応性と、金銭的報酬を与えられない時の脳の反応性の差を比較している。しかしながら、金銭的報酬が、今後、小児を対象とした意欲実験を進めていく上で、教育的あるいは社会的にも意欲を賦活させるための好ましい報酬ではないことは明らかである。そこで今回、我々は、健常成人14名を対象に、金銭的報酬または成績的報酬を与えられたときのワーキングメモリ課題遂行中の脳の反応性を比較検討した。金銭的報酬時には、先行研究と同様に、大脳基底核の賦活がみられた。成績的報酬時には、自己記入式質問票による学習意欲度と大脳基底核の賦活度の間に正の相関がみられた。以上のことから、成績的報酬の感受性には個人差があり、もともと学習意欲の高いヒトほどその感受性が強く、大脳基底核の賦活が亢進するという新たな知見が得られた。健常成人14名を対象に、入浴による疲労回復効果の検証実験を行った。4時間の精神的疲労負荷後、マッサージ入浴を行うと主観的疲労感と血液中のコルチゾール値が低下し、リラックス効果がみられた。また、腰筋硬度も低下し、腰のこりがほぐれることがわかった。入浴前後にワーキングメモリ機能を評価すると、入浴後に明らかにその機能が回復していることがわかった。以上のことから、入浴による心身の疲労回復効果をある程度明らかにすることができた。

小児と成人の疲労状態を表す共通因子は、心電図や加速度脈波(指先から得られた脈波信号の2回微分波形)測定解析により過剰な交感神経活動状態であることと、パソコンの画面上にランダムに配置された125の数字を順番になるべく速く正確に追従するAdvanced trail making testの反応時間は低下することから、注意の選択性の機能低下状態であることが明らかとなった。小児と成人で、共通の脳機能イメージング研究を実施することはできなかったが、小児慢性疲労症候群は脳波(事象関連電位)解析により、脳の情報処理速度および脳活動レベルが低下していることが分かった。成人の慢性疲労症候群も同様に、脳の活動レベルが低下していることがファンクショナルMRI (fMRI)の測定解析により認められた。以上をまとめると、疲労時には、小児と成人に共通して脳の情報処理機能の低下、特に注意機能の低下に伴い、作業能率の低下が引き起こされる可能性が示唆された。また、疲労と意欲に関する質問紙調査の結果から、成人、小児共に疲労度が高ければ意欲も低く、両者は表裏一体の関係にあることが分かってきた。fMRIを用いた先行研究で頻繁に使われる金銭的報酬により賦活される外発的な意欲ではなく、課題の達成感や満足感により賦活される内発的な意欲に着目し、成人のみの結果ではあるが、学習意欲が高いほど、大脳基底核をより賦活させ課題を遂行していることが分かった。これらの結果より、疲労による脳活動低下レベルと意欲中枢の活動レベルを併せて検討することで、疲労と意欲の神経ネットワークが明らかになると考えられる。