化学にも役立つ量子力学
みなさんは、化学者という人にどんなイメージを持っていますか？
白衣を着て、フラスコや試験管を持ち、薬品を混ぜている、といったところでしょうか。

しかし、このイメージとはまったく違う化学者もいます。

それは、コンピュータを使って研究をする計算化学者。
分子はどんな構造をしているのか、化学反応の途中で何が起こっているのか、シミュレーションを用いて明らかにしています。

化学物質の特性を詳しく調べるためには、物質を構成する分子、さらに分子のパーツのひとつである電子の振る舞いを解析する必要があります。
しかし、電子は非常に小さく軽いため、我々の日常生活で見られる現象とは大きく異なる、不思議な振る舞いをします。
このような、非常に小さいスケールで起こる現象を司る物理法則が、「量子力学」です。

正確には知ることができない
量子力学の基本原理のひとつが、今回話題となった不確定性原理です。
この原理は、「位置と運動量などのペアとなる物理量の両方を同時に、ある精度以上に正確に決定することはできない」と言っています。
これを数式の形で表した「ハイゼンベルクの不等式」は、大学の物理では必ず登場する有名な式です。
この不確定性、質量の大きい日常生活では無視できますが、電子のように軽い粒子に対しては非常に重要です。

たとえば、位置を原子1個分の精度で測定する場合、速度の精度は人間では10^-26m/sですが、電子では10^6m/sにもなってしまうのです。

なぜこのようなことが起こるのでしょうか？
光を当てて物体の位置と運動量を測定する場合を考えてみましょう。

私たちは、日常生活でも、物体（車など）に当たって反射した光を見て物体の位置を知り、また、時間が経過した後の位置の変化から物体の運動の様子（速度）を知ることができます。
しかし、電子のように非常に軽い粒子は、測定用の光のエネルギーによって運動を大きく乱されてしまいます。
しかも、電子のように非常に小さいものの位置をできるだけ正確に測定するためには、非常に波長の短い（＝エネルギーの大きい）光を当てる必要があるので、運動量の乱れは非常に大きくなってしまうのです。

新事実の立役者は日本人
小さいスケールの世界で重要となる不確定性は、このように測定により物質の運動が影響を受けるということを考えることで理解することができます。
しかし、実は、小さいスケールの世界で見られる不確定性には、2種類あるのです。

まず、上で述べたように測定で電子が影響を受けることによる不確定性。
もうひとつは、電子自身が本質的に持つ不確定性です。

ここで、粒子自身の不確定性というのは、測定に関わらず、粒子の位置と運動量を正確に知ることができないということを意味します。

2003年、名古屋大学の小澤正直さんは、ハイゼンベルクの不等式に後者の不確定性を追加した修正版を発表しました。
そして、ハイゼンベルクが予測したよりも高い精度で2つの物理量のペアを測定することが可能だと予測しました。

そして今回、長谷川祐司さんの率いるウィーン工科大学のグループが、その小澤先生の理論の正しさを実験によって証明したのです。
ハイゼンベルクの不等式で示されているよりも高い精度で、2つの物理量のペアを測定することができました。

つまり、ハイゼンベルクの不等式は成り立たないけれど、小澤さんの立てた不等式は成り立つ、という実験結果を得たのです。

小さな世界の確率論
粒子自身が不確定性を持つなんて、日常の感覚からすると理解しがたいことですが、量子力学が司る小さいスケールの世界では、このように、私たちの常識から外れた不思議な現象がいろいろみられます。

たとえば、ある現象について、私たちはそれが起こる「確率」しか知ることができません。
確率は、日常生活でもなじみ深いものですが、小さいスケールの世界の確率と日常生活の確率には大きな違いがあります。

両者の確率を比較するため、日常生活の確率の代表例、コイン投げを考えてみましょう。
表が出るか裏が出るかは50％の確率、としか言えないと思っていませんか？

実は、コインの場合、投げた時点で結末は決まっています。

もし、投げた高さ、コインの質量、初速度、回転速度など細かい条件をすべて知ることができれば、表になるか裏になるかを正確に予測できます。
これに対して、量子力学の確率論では、どれほど情報を集めても確率でしかわからないのです。

確率論を含む量子力学の法則や公式が、なぜうまくいくのか、何を意味しているのか、その解釈には物理学者たちも頭を悩ませてきました。
アインシュタインは確率論の話が嫌いで、「神はサイコロを振らない」という言葉を残しています。
ともあれ、この確率論を含む量子力学を用いれば、小さいスケールの世界で実際に起こる現象を高精度に説明・予測することができます。
そして、ナノテクノロジー分野などで、新素材の解析や設計にもちゃんと貢献しているのです。（文・栢沼 愛）


＜参考文献＞
1) “Experimental demonstration of a universally valid error-disturbance uncertainty relation in spin measurements” J. Erhart et al., Nature Physics 8, 185-189 (2012)
2) “Universally valid reformulation of the Heisenberg uncertainty principle on noise and disturbance in measurement” M. Ozawa, Phys. Rev. A 67, 042105 (2003).
3) ケネス・W・フォード著、渡辺 正、黒田 和男 訳．不思議な量子．日本評論社（2005）
4) ブライアン・グリーン著、林 一、林 大 訳．エレガントな宇宙．草思社（2001）

人間だけが顔色をうかがう
人間が他者の行動を観察することでさまざまなことを学習しているのは、私たちの経験上明らかです。
模倣をしたり、行動自体を学んだりします。

それでは、私たちは何にポイントを置いて、他者の行動を観察しているのでしょうか？
私たち人間の観察の仕方は、他の霊長類と異なるのでしょうか？

このような人間の社会生活の根本に迫る疑問に答えるべく、京都大学の明和政子さんと平田聡さんは、生後8か月、12か月の人間の乳児と成人、そして大人のチンパンジーについて、観察時の視線を計測しました。
観察しているときに最も注目を浴びているポイントが、視線の動きで判明します。

実験では、被験者それぞれに、俳優がコップの中にジュースを注ぐという行動を、ビデオで見せることによって観察させました。
その結果、チンパンジーは一貫してジュースやコップなどの物体にのみ視線を集中させていまいた。
つまり、チンパンジーは物体の動きや、物体同士の関係に注目して他者の行動を観察していることがわかります。

一方、人間からは、物体だけでなく他者の顔への視線が、乳児・大人問わず、計測されました。
これは、人間は物体の物理的な挙動だけでなく、他者の表情を参照し、統合的に他者の行動を理解しようとしていることを示唆しています。

予測できるのは自分が出来ることだけ
チンパンジーと人間の大人との共通点もあります。
それは、未来を予測する視線です。

具体的には、コップにジュースを注ぐ前に、コップへと視線が移動しました。
これは、人間もチンパンジーも、物体の動きや物体同士の関係に注目して、他者の行動を予測しているからと推測することができます。

一方、8か月の乳児は、ジュースを注ぐ前からコップに視線を移すことはありませんでした。
12か月の乳児は、ジュースを注ぐ前にコップをちらちら見た程度でした。

霊長類の脳には、他者が行っている行動を観察したときに自分ができる行動にのみ反応する「ミラーニューロン」という神経細胞が存在しています。
このことから、8か月の乳児にはコップにジュースを注ぐという行動が困難なため、予測すべき行動が自分の脳内にイメージできないと考えることができます。
12か月の乳児は、コップを持つぐくらいの動作はできるので、予測すべき行動の一部を理解することが可能です。

つまり、発達段階に応じて、再現可能な行動が増え、その結果予測できる行動が増えると推測できます。
チンパンジーは、自分でコップにジュースを注ぐことができるので、物体の観察によって次の行動を予測できたことは「ミラーニューロン」の観点からも理解できます。

予測できないときは顔参照？
人間にとって、物体の観察から次の動きを予測する能力の低い乳児の頃は、他者の気持ちがうかがえる顔の参照が重要になります。

コップにジュースを注ぐ活動が終わった後、人間の大人は顔参照をすることはありません。
なぜなら、もうすでに行動の目的は達せられ、それ以上観察をする必要はないからです。
しかし、乳児の場合はジュースを注ぎ終わった後も、顔参照をし続けます。
乳児は、顔の表情から、絶えず学び続けていることが実験から示唆されています。

どの場面において、どんな表情から、何を学んでいるか？
ヒトの学びの詳細はまだ明らかになっていません。
チンパンジーと人間の違いをより詳細に調べることで、進化的に人間がどうやって顔から学習する様式を獲得したかがわかるかもしれません。
今回の研究で調べられなかった、チンパンジーの乳児が顔参照するかどうかも調査が必要でしょう。

より詳細な研究をすることで、人間に特徴的な学びが明らかになることが期待されます。
（文・武田 隆太）


＜参考文献＞
1) Myowa-Yamakoshi, M., Scola, C., and Hirata, S. Humans and chimpanzees attend differently to goal-directed actions. Nat Commun. 2012 Feb 21;3:693. doi: 10.1038/ncomms1695.
2) Rizzolatti G.. and Cattaneo L., The mirror neuron system.  Arch Neurol. 2009 May;66(5):557-60.

衝撃の瞬間は東南アジアで激写された！
場所はボルネオ島マレーシア領、東南アジアの熱帯雨林のことです。
島といっても、ボルネオは日本の2倍近くの面積があります。

このボルネオ島でウツボカズラの袋の中を調べてみると、哺乳類の排泄物が見つかりました。
このウツボカズラは捕虫葉の壺を地表近くにどっしりと配置するタイプで、捕虫葉は30センチメートルほどの高さにまで育ち、中は1リットルほどの消化液で満たされており、比較的に大型のものです。

このウツボカズラの近くで、オーストラリアとマレーシアの混合研究チームが、カメラをもって待ちかまえたところ、衝撃の瞬間は訪れました。
ネズミのような小動物が、ウツボカズラのふちに腰をおろして蓋に分泌された蜜をなめていたというのです。
そして、食事しながら糞を排泄します。食事中にご不浄へ用になるとは、人間社会ならば行儀が悪いと注意されそうですが、ウツボカズラの場合むしろ歓迎のようです。

ウツボカズラをめぐり小動物が昼夜ですみ分け
よくよく調べてみると、ボルネオでウツボカズラを訪れる小動物には、2種類いました。
昼間によく訪れるヤマツパイと、夜間によく訪れるタカネクマネズミです。
ヤマツパイとタカネクマネズミは、昼夜で生活時間を分けて競争を回避しながら共存してきたのでしょう。

ヤマツパイを含めツパイは、外見はネズミに似ていますが、分類学的に原始的なサルのなかまに近いとされる小動物です。
残念ながらツパイは日本に生息しませんが、国内にあるいくつかの動物園でその姿を見ることができます。
タカネクマネズミは、実験動物でおなじみのラットと同属に分類される、まさに正真正銘ネズミの仲間です。
タカネクマネズミに限ってはマレーシアに特有の種であるため、日本には分布しません。

どちらの小動物もボルネオ島で果物を食べる様子が観察されていました。
ウツボカズラの蜜はいくつかある餌のひとつなのでしょう。
ウツボカズラをめぐって風変わりな生態が明らかにされましたが、ヤマツパイとタカネクマネズミの両者には、ゆめゆめ足を滑らせて溺れ死ぬ大惨事とならないように、気をつけてもらいたいものです。

肉食系だけではないウツボカズラの多様な進化
ウツボカズラにも種類はいろいろで、雨水をよけるためにあるはずの蓋が退化し落ち葉をかき集めて消化する「草食系」ウツボカズラも見つかっています。
どうやら単純に「肉食系」ばかりというわけではなく、ウツボカズラそれぞれが独自に進化して環境に適応してきたようです。
トイレに進化したウツボカズラがボルネオ島で見つかっても不思議ではないでしょう。

ボルネオ島ではウツボカズラをめぐって複数の種類の動物がお互いに関わり合いを持って暮らしていました。
私たちは独自の進化を遂げた生物多様性をどう守っていくのか、園芸店のウツボカズラを眺めながら、ふと地球環境のそんな未来に思いをはせるのはいかがでしょうか。
（文・吉田 亮祐）


＜参考文献＞
1) "A Unique Resource Mutualism between the Giant Bornean Pitcher Plant, Nepenthes rajah, and Members of a Small Mammal Community" Melinda Greenwood et al. PLoS One 2011 DOI :10.1371/journal.pone.0021114.g003
2) "Tree shrew lavatories: a novel nitrogen sequestration strategy in a tropical pitcher plant" Clarke CM et al. Biology Letter 2009 DOI: 10.1098/rsbl.2009.0311
3) "Nutritional benefit from leaf litter utilization in the pitcher plant Nepenthes ampullaria" Andrej Pavlovic et al. Plant, Cell and Environment 2011 DOI: 10.1111/j.1365-3040.2011.02382.x

1 メートルの10 億分の1 というナノメートル（単位：nm）の世界では、1 ～ 100 ナノメートルの大きさの粒子は「ナノ粒子」と呼ばれ、特別な性質を持っています。
金ナノ粒子もそのひとつ。固体の状態では金色に光り輝きますが、金ナノ粒子になると、内部の電子が光と相互作用を起こして赤色になります。
絵の具と違って色褪せることがないため、何百年も昔から、教会に飾られる赤いステンドグラスとして使われています。

早稲田大学の井村考平さん率いる研究チームは、2011 年1 月に、この金ナノ粒子の新しい性質を発見しました。
直径100 nm の小さな穴に光を通そうとすると、穴の出口周辺に光がにじむだけで、光が通ることはありません。
しかし、ここに金ナノ粒子でできた直径150 nm の大きさの円盤のふたを近づけると、穴付近の光がまるで吸い寄せられるように円盤の周りにまとわりつくようになるのです。
光の強さは、ふたがない状態に比べて3 倍になることがわかりました。
これは、金ナノ粒子の光を吸収する性質によって、ふたがアンテナのような役割を果たし、穴付近の光を引き寄せたためだと考えられています。
通常では、ふたは物質を通過させない存在として知られていますが、ここでは「光のアンテナ」としても活躍していたのです。

ナノの世界には、まだまだ多くの不思議があるかもしれません。
（文・武田 隆太）


取材協力：早稲田大学　井村 考平さん、自然科学研究機構　岡本 裕巳さん、北海道大学　三澤 弘明さん、上野 貢生さん

※『someone』2011夏号（vol.16）より転載。『someone』の他の記事はこちら から

2007年、世界で初めてヒトiPS細胞が誕生しました。
さまざまな組織や臓器の細胞に分化し、ほぼ無限に増殖する能力を持っています。
一般的には、皮ふや脂肪などの体内で大量に生産されている体細胞からつくられますが、麻酔をかけて採取するため、患者にかかる負担が大きく、オリジナルのiPS細胞の樹立までに約2か月半かかってしまうという問題がありました。

そこで、ジョナサンさんは健康診断の採血で手に入る血液に着目しました。血液の中では、赤血球など多くの細胞が日々新しくつくり変えられています。
その中で、白血球の一種であるTリンパ球に、細胞の初期化を引き起こす遺伝子を導入しました。しかし、うまくいきません。
試行錯誤の結果、培養液内で、血液中と同じように点在しているTリンパ球を1か所に集めて密度を高めることで、ついにiPS細胞を効率よくつくり出すことに成功しました。
しかも、樹立時間が1か月以上も短縮できるのです。

春の健康診断で、血液を採取される。そこからiPS細胞がつくられ培養され、円形のシャーレに、あなたの資産となる健康なときの細胞が保存されます。
そんな未来の銀行が設立されるかもしれません。
（文・ガン・ユー・テ・アンドリュー）

取材協力：シンガポール科学技術研究庁　ジョナサン・ローさん

※『someone』2012春号（vol.19）より転載。『someone』の他の記事はこちら から

ホヤに眠る金属資源の可能性
東北地方で多くの水揚げを誇り、宮城県だけで全国の8割以上を占めるホヤは、酢のものにして酒の肴として好まれる他、刺身やフライとしても調理され、食材として親しまれています。
あまり活発に動きませんが、れっきとした動物です。
「海のパイナップル」の別名のとおり、風変わりな見た目のホヤは、海底の岩場に定着して育つ生き物で、よく食用にされるマボヤは赤から橙の色彩をしています。

希少金属とされるバナジウムが、最大で海水の1000万倍に近い濃度で、ホヤに含まれることが知られています。
バナジウムを鉄鋼に加えると強靭さが増し、建築資材や機械部品にふさわしくなります。
鉄鋼への添加が消費量の8割以上を占める第1の用途ですが、バナジウム化合物は硫酸の製造など触媒としても、なくてはならない重要な役目を持っています。
電子部品や超伝導材料の分野でも研究や開発が続けられており、最先端の技術を支えるためにバナジウムは必要不可欠な金属元素です。

しかし、大規模に採掘が可能な鉱山はほとんど存在せず、バナジウムは供給に不安があり、戦争が起きて国際情勢が急変すると、輸入に頼っている日本はわずか60日分の国家備蓄だけでやりくりしなければならなくなります。
地中から掘り出すのではなく、海の生き物にヒントを得て、この安全保障の上でも重要な金属資源が手に入らないものか、注目を集め始めています。

バナジウム濃縮のしくみに相次ぐ新発見
生き物は無機元素を体内に取り込み利用しています。
たとえば、イネは土壌からケイ素を取り込み病害虫に抵抗するため葉に蓄えています。
私たちヒトをはじめとする脊椎動物に至っては、膨大な量のカルシウムを食べ物から取り込んで骨に蓄えています。

ホヤも、無機元素のバナジウムを海中から取り込んで体内に濃縮します。
この性質は1世紀ほど前から知られていました。
ホヤの血球細胞の中にタンパク質と結合してバナジウムが含まれていたことから、当時はヘモグロビンの鉄のように酸素を運ぶのだろうと推測されていたのです。

しかし、遺伝子やタンパク質を取り扱う技術が成熟した21世紀になると、このバナジウムが結合したタンパク質の機能は覆されてしまいます。
じつは、ただ結合するだけではなく、液胞と呼ばれる細胞内の膜構造へ取り込みやすい化学形態にバナジウムを変換する役割があるというのです。
残念ながら液胞に濃縮したバナジウムの機能は謎のままですが、2011年になってさらに、細胞質から液胞にバナジウムを運ぶ輸送体タンパク質と、その設計図を記した遺伝子の正体が判明しています。

このようにバナジウム濃縮のキープレーヤーが続々と発見されているのです。

受け継がれる、ホヤのDNA
バナジウムを濃縮する理由にせまる「なぜ？」は神秘のベールに包まれたままであり解明にもうしばらく時間がかかりそうです。
一方、バナジウムを濃縮するしくみに迫る「どのように？」はここ10年で飛躍的に明らかになりました。
細胞に取り込みやすくするためにバナジウムと結合するタンパク質や、細胞の内部にバナジウムを運び入れるタンパク質など、最近になってわかってきたものを上手く使えば、ホヤの持つしくみを真似て、希少金属回収の夢を果たすことができるかもしれません。

実際に、遺伝子操作が容易な大腸菌に対して、バナジウムと結合するタンパク質の遺伝子を導入したところ、バナジウムを体内に蓄積したとのことです。
大腸菌は培養技術も洗練されており、ホヤの遺伝子のように特別な機能を持った生物界のスーパースターを一堂に集めて活躍させようと思ったら、大腸菌はもってこいの舞台です。
2011年に明らかにされたばかりのバナジウム輸送体など、さらにたくさんの遺伝子を導入すれば、より金属回収に適した大腸菌株を作出できることでしょう。
ホヤの遺伝子が海を越えて、培養工場に受け継がれる日が近いかもしれません。（文・吉田 亮祐）

＜参考文献＞
1) Toshiyuki Hamada et al. "Solution Structure of Vanabin2, a Vanadium(IV)-Binding Protein from the Vanadium-Rich Ascidian Ascidia sydneiensis samea" J. Am. Chem. Soc. 2005 DOI: 10.1021/ja042687j
2) Tatsuya Ueki et al. "A novel vanadium transporter of the Nramp family expressed at the vacuole of vanadium-accumulating cells of the ascidian Ascidia sydneiensis samea" Biochim. Biophys. Acta 2011 DOI: 10.1016/j.bbagen.2010.12.006

医療ミスの教訓から電子処方箋を試す
医療機関で、医師や医療スタッフが手術、注射、麻酔などで患者に不適切な処置をして起こる医療ミスは、めずらしい事故ではありません。

日本では正確な件数が把握されていませんが、アメリカでは年間約44,000～98,000人が医療ミスで死亡しているという報告例があります。
この年間死者数は、乳がん、エイズ、自動車事故を上回っていて、医療ミスは死因の上位にランキングされているのです。

患者への薬の分量や種類などを間違える、または薬の副作用・相互作用や患者のアレルギーの知識が十分でなかったために起こる「投薬ミス」は主な医療ミスのひとつで、年間数千人が亡くなっています。

この投薬ミスの解消に有効なのが、「電子処方箋システム」です。

これまでの紙の処方箋は、患者への薬の投与方法を医師が記入していましたが、電子処方箋では医師がネットワーク上に患者への薬の処方を入力します。
ネットワーク上で情報を見ることで、医療スタッフと医師が治療方針をすぐに共有できるのがメリットのひとつです。
電子カルテと組み合わせると、外来患者は病院や医師を代えても、患者の状態と前の医師の治療方法を新しい医師がすぐに確認して治療を引き継ぐことができます。
入院患者の場合は病院内で処方箋を回す必要がなくなるので、医師が投薬方針を決めたら医療スタッフがすぐに患者へ投与する薬を準備できるようになります。

大病院の現場に導入
入院患者用の電子処方箋システムは約10年前に開発されて、一部の医療機関では導入・運用もされています。
しかしそれぞれが独自に開発した自家製システムを使っていて、開発費用の高さや新システム導入の新たなトラブルを恐れる消極的な病院には、導入はとてもハードルが高い状態でした。

そこで、ニューサウスウェールズ大学のJohanna Westbrook教授らの研究グループは、民間のソフトウェア会社が開発した汎用的な入院患者用の電子処方箋システムを試験的に導入してその効果をはっきりさせる目的で、シドニー市の2 つの大きな教育病院で実験を行いました。

実験前、この2つの病院A、Bでは、入院患者へ投薬する際には、医師が紙の処方箋に記入してスタッフに指示を出す方法で行っていました。

病院Aには4つの病棟（高齢者1、高齢者2、呼吸器、血管/腎臓）があり、あらかじめすべての病棟で投薬ミスの件数と5段階の危険度（1：患者にほぼ影響がない、2：他の医療関係者の診断や処置が求められる、3：一時的な身体機能の低下や入院の延長や外科手術につながる、4：身体機能の喪失、5：患者の死亡）を集計したあと、高齢者病棟のひとつだけに電子処方箋システムを導入して、導入後にも集計します。
残りの3病棟にはシステムを導入しないで、同じ病院の中で比較するためのデータを集計しました。
病院Bには精神科と心臓病の2つの病棟があり、両病棟にも電子処方箋システムを導入して導入前後の投薬ミスの件数と危険度を集計しています。

病棟ごとのデータを平等に比較するために、集計したデータは入院100日あたりの投薬ミス件数に計算しました。

新システムの効果はどれほど？
電子処方箋システムを導入する前は、6つの病棟では約2,000人分の入院があり、10,000件以上の投薬ミスが記録され、入院患者1人あたり約6件もの投薬ミスがあったことがわかりました。
投薬ミスの原因は、全体の73.6％が記入内容の不明瞭・不完全や、判読不能の文字など、医師の処方箋の記入ミスで、残りの26.4％がスタッフの処方ミスでした。

電子処方箋システムを導入したあとは、3病棟とも医師の指示によるミスの件数が大幅に下がっています。
システム導入後の医師による投薬指示のミスは、導入前の1/20～1/10にまで発生件数が減少しました。
また医師の指示のミスによる危険度3以上の投薬ミスも、導入する前は81件ありましたが、導入してからは3件にまで減りました。
これらは統計学的にも、発生件数に明確な違いがあることが確認できています。

一方、スタッフによる薬の処方ミスについては、電子処方箋システムを導入しても明確な違いを確認することができませんでした。

今後のさらなる改良に期待しよう
今回の研究では、電子処方箋システムは医師がスタッフに出す投薬指示ミスを減らすために、大いに効果があることが明らかになりました。
しかし、投薬ミスは依然として発生しており、0にすることはできませんでした。
特に、スタッフによる処方ミスには、電子処方箋システムの効果が今回は確認できていません。

これは、現在の入院患者用の電子処方箋システムが、医療スタッフにとってはまだメリットが少ない状態であり、スタッフの再教育やシステムに改良の余地があることを意味します。
私たち市民が安心して医療サービスを受けるために、医療機関の努力と、ソフトウェア会社の電子処方箋システムの今後の改良に期待したいところです。（文・黒澤 勝彦）


＜参考文献＞
1) J. M. Corrigan et al., To Err is Human: Building A Safer Health System, Report of Institute of Medicine of National Academies, http://www.iom.edu/Reports/1999/To-Err-is-Human-Building-A-Safer-Health-System.aspx (1999)
2) A. Lotfizadeh, E-prescription systems may reduce costly and dangerous medication-related errors, http://www.patexia.com/feed/e-prescription-systems-may-reduce-costly-and-dangerous-medication-related-errors-2719 (2012)
3) J. I. Westbrook et al., Effects of Two Commercial Electronic Prescribing Systems on Prescribing Error Rates in Hospital In- Patients: A Before and After Study, Plos One Med, vol. 9(1), e1001164 (2012)

犬のおねだりが運動を習慣化する
これまで妊婦さんには、運動不足にならないで健康でいるために水泳、エアロビクス、テニスなどのスポーツをすることが推奨されてきました。
しかしこれらのスポーツをするには、そのための運動施設まで出かけないと活発に体を動かすことができないため、おっくうになりやすいのが難点でした。

一方、犬をペットとして飼っている場合は、犬自体が散歩に行きたがって妊婦さんに定期的な運動をおねだりするようになることが利点です。
また夫や子どもたちが会社や学校に行っている昼間に犬と散歩をする習慣をつけておくと、より効果的に運動習慣が身につく効果が期待できるのです。

今回の研究を行ったのは、犬と人間のネットワークの専門家であるリバプール大学のCarri Westgarth氏を中心とした研究チーム。
妊婦さんの健康状態を分析する目的で、1990年と1991年にイギリスの約14,000人を対象に調査を行いました。

妊娠18週と32週の妊婦さんにアンケートを行い、妊娠中の運動量、妊娠前の身長と体重、ペットを飼っているかどうかとペットの種類を尋ねています。
妊娠前の身長と体重のデータは、BMI（Body Mass Index: 体格指数）を計算して妊娠中の体重を推定するために使用しました。
BMIは国によって評価基準が異なりますが、この調査では25.0未満が普通、25.0～29.9が太り気味、30.0以上が肥満としています。
また妊婦さんの健康状態は家庭事情も考慮しないといけませんので、家族の人数、子どもの数、妊娠中の勤務状態などについても調べました。

犬のおかげで延びる運動時間
調査をした約14,000人の妊婦さんのうち、ペットに関する質問に約13,000人が回答しました。
全体の約半数の妊婦さんがペットを飼っていると答え、約4分の1が1匹以上の犬を飼っていることが確認されています。

妊娠18週の妊婦さんのうち、犬を飼っている妊婦さんは週に1回以上の活発な運動をする確立が、飼っていない人より27％高いことが分かりました。
また1週間の活発な運動時間でデータを分類しても、犬を飼っている妊婦さんの方が3時間以上の活発な運動をする確率が、飼ってない人より53％高い結果となりました。
運動の内容を確認してみたところ、1週間に2～6時間の活発な散歩をする確率が犬を飼っている妊婦さんの方が43％高く、7時間以上では80％高いことが分かりました。
妊娠32週の妊婦さんを対象とした調査結果でも、同じような傾向を確認することができています。

統計学的にこれらの差を検証しても意味がある差だとわかりました。
妊婦さんは、犬を飼っているとより活発な運動をする傾向にあり、運動の時間もより長くなると言うことができます。

犬と私たちの生活をもう一度考えてみよう
今回の研究は、ペットの犬と妊婦さんの運動の関係に注目している点がユニークです。
犬は人間と一緒に暮らすようになった最初の動物と考えられており、古くから番犬や狩猟犬として私たちの生活にとても役立っていますが、今回の研究結果から妊婦さんの健康促進にも貢献して胎児の健康にも役立っていると言えます。

もちろん犬はペットであり家族の一員なので、エサをあげたりフンを始末したりして世話をしないといけませんが、その世話も体を動かす機会のひとつと考えることができれば、妊婦さんが犬を飼うメリットはありそうですね。
みなさんも、犬と私たちの生活の関係をもう一度考えてみてもいいのではないでしょうか。（文・黒澤 勝彦）


＜参考文献＞
1) C. Westgarth et al., Dog Ownership during Pregnancy, Maternal Activity, and Obesity: A Cross-Sectional Study, Plos One, vol. 7(2), e31315 (2012)

古くて新しい発酵乳製品
ヨーグルトの源流にあたる食べ物は、ブルガリアをはじめ世界に古くから存在したものの、食べやすく改良されて世界に流通し始めたのは、意外とつい最近のことです。
今でこそ、コンビニエンスストアからスーパーマーケット、あるいは自宅の冷蔵庫からレストランのデザートまで、ヨーグルトはおなじみの存在ですが、一般に普及したのは、日本国内でも戦後だいぶ経ったあとのことのようです。
そんな古くて新しい食べ物であるヨーグルトは、健康食品のひとつとして注目され、日本国内でも各社のヨーグルト製品が厚生労働省の特定保健用食品として認可されています。

健康効果の秘訣はどこに！？
ヨーグルトは、腸の調子を整えることで健康な生活を助けるとされています。
実際に、ヨーグルトを食べると腸の細胞がはりのある元気な状態になることが知られています。
そんなヨーグルトの有効成分に関する報告が、立て続けに出たのは2011年夏のこと。

ひとつめの報告は、ヒトの培養細胞を用いて、細胞を活性酸素などのストレスから保護する機能を持った成分として、ヨーグルト菌の培養液からポリリン酸を単離したというものです。
実際に、ポリリン酸のみをマウスに与えたところ、腸の細胞どうしが密着して健康な状態に保たれました。
もうひとつの報告は、ヨーグルト菌を与えるとマウスで増えるポリアミンについて、数万から数十万の遺伝子発現すべてを一度に調べることができるDNAマイクロアレイという方法を使い、マウスの遺伝子発現パターンから有効成分を確認したというものです。
腸内細菌の比率が変化し、マウスの体内でポリアミンが増えると、腸がはりのある健康な状態に保たれました。

ひとつじゃなかった有効成分
ポリリン酸もポリアミンも健康成分と聞いたとき、私は「えっ！ひとつじゃないの？」と思いました。
有効成分と聞くと、サプリメントのラベルのように、わかりやすくバンッとひとつだけあるかのようにイメージしていたためです。
しかし、漢方薬のように、複数の成分が混ぜ合わさっているからこそ、成分どうしで相乗効果して効き目が増す例もあります。
そう考えると、ヨーグルトの効果はヨーグルトによるもので、確かにポリリン酸やポリアミンはなければならない成分ですが、それだけですべてというわけではないのかもしれません。

紹介した2つの研究ですが、独立してそれぞれ実験し統計処理しているはずにもかかわらず、「マウスのエサにヨーグルト菌を混ぜて与えると寿命が延びる」という結果が出ています。
どんな因果関係が間にあっても、これはれっきとした実験結果です。
有効成分が何か考えるのも確かに大切ですが、マウスを使った実験結果のように、ヨーグルトを食べれば私たちも健康に長生きできるのかもしれません。
（文・吉田 亮祐）


＜参考文献＞
1) Shuichi Segawa et al. “Probiotic-Derived Polyphosphate Enhances the Epithelial Barrier Function and Maintains Intestinal Homeostasis through Integrin–p38 MAPK Pathway” PLoS ONE 2011 DOI: 10.1371/journal.pone.0023278
2) Mitsuharu Matsumoto et al. “Longevity in Mice Is Promoted by Probiotic-Induced Suppression of Colonic Senescence Dependent on Upregulation of Gut Bacterial Polyamine Production” PLoS ONE 2011 DOI: 10.1371/journal.pone.0023652

子どもの「海馬」の体積と親子の愛情関係
子どもの神経・精神医学が専門のワシントン大学のJoan Luby博士を中心とする研究グループは、子どもの脳の「海馬」という部分に注目しました。
海馬は、脳の記憶や空間学習能力に関わる重要な部分。
マウスを使って親の愛情と脳の成長の関係を調べた実験では、実験後にマウスを解剖すると、親の愛情を感じることができるグループの方が、子どもマウスの海馬が成長することが確認されています。
しかし、人間の場合は、実験後に脳を解剖するわけにはいきません。
そこでLuby博士らは、7歳から13歳の子供達の頭の中をMRI（Magnetic Resonance Imaging: 核磁気共鳴画像法）で画像解析して、立体的な海馬の大きさを求めることにしました。

研究グループは、10年前にセントルイス市街地の保育園や幼稚園に通う3歳から6歳までの子どもたちの「うつ」の前兆について研究を初めています。
MRIで海馬の大きさを調べたのは同じ子どもたちで、聞き取り調査からそれぞれの抑うつ状態や、母親の愛情の注がれ方などに点数をつけました。

また、事前に親の了承をもらって、親子関係に関するさまざまな心理テストを行いました。
たとえば、母親と子どもの2人で、誰もいない部屋の中に入ります。
部屋の中には、子どもが喜びそうなプレゼントの箱が、すぐ手の届く場所に置いてあります。
子どもは当然、箱を開けてもらいたがりますが、8分間は開封を待たなければなりません。
研究グループは、この部屋の中の様子をビデオカメラで撮影し、8分の間に母親がどのように子どもをしつけて箱を開けるのを待たせたか、8分後に子どもがプレゼントの箱を開けるのに母親がどのくらい手伝ったかを点数化するための資料にします。

このようなテストは親子関係を良く知っている人がスコア付けを行うとテストの結果が片寄ってしまうので、スコア付けだけはその親子のことをまったく知らない第三者に依頼しました。

何が海馬の成長に関係している？
研究グループはまず、子どもたちのデータを、抑うつスコアの高いグループと低いグループの2種類に分類して、データを解析しました。

2つのグループで海馬の体積を比較したところ、統計学的に決定的な違いはありませんでした。
そこで、データをさらに解析して、「抑うつスコア」以外にグループ分けできるデータの種類を調べたところ、「母親の手伝いスコア」がグループ分けに利用できるデータであることがわかりました。
したがって、子どもたちのデータは、抑うつスコアが高い／低いと、母親の手伝いスコアが高い／低いの組み合わせで、合計4グループに分けられることになります。

これらのデータを使って海馬の大きさを比べてみたところ、母親の手伝いスコアが高くて抑うつスコアが低いグループは海馬の平均体積がもっとも大きいことがわかりました。
このグループの平均体積は母親の手伝いスコアが低いグループよりも明らかに大きく、平均体積の差は10％以上もあったのです。

一方、抑うつスコアが高くても母親の手伝いスコアが高ければ海馬の平均体積はそれほど小さくならず、統計学的にも一番大きいグループと差がありませんでした。

健全な「脳」の育成が、社会を健全にする
MRIという体内の器官を立体的に測定する技術が発達したことにより、はじめて人間の母親の愛情が子どもの脳の成長に対する影響が、今回の研究で明らかになりました。

研究グループは、今回の研究結果をもとに、幼児期の子どもたちのサポート体制と、母親への子育て教育の指導プログラムの一層の強化を政府に求めています。
海馬は脳の中でも記憶に重要な部分であり、ほかにも感情制御やストレスの調整、健全な社会適応性などに関連していると考えられています。
そのため、それらのサポート体制やプログラムは公衆衛生的に有益であるといえるのです。

実際に政府が社会的にそれらの制度を整備するには、さらに広範囲で大規模な調査結果が必要でしょう。
しかし、この研究結果を知った大人は、社会制度が整うまで自信を持って子どもたちに接することができるはずです。
子どもたちの「脳」の成長のためにも、愛情の表し方について一度考えてみるのもいいかもしれません。（文・黒澤 勝彦）


＜参考文献＞
1)    J. L. Luby et al., Maternal support in early childhood predicts larger hippocampal volumes at school age, Proceeding of National Academy of Science of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.1118003109, (2012)