hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アストロサイト性虚血耐性の分子メカニズム解析

虚血耐性とは、あらかじめ短時間虚血(Preconditioning; PC)を経験しておくと、その後の長時間虚血に対する抵抗性が獲得される現象である。我々はこれまでに、PC後に活性化するアストロサイトで発現亢進するHIF-1αが虚血耐性獲得に重要であることを報告した。PC後のHIF-1α発現亢進は神経細胞とアストロサイトで認められるが、なぜ神経細胞ではなくアストロサイトのHIF-1αが重要であるかは不明であった。本研究により、神経細胞とアストロサイトでHIF-1αの発現メカニズムに違いがあることを見出し、この違いがアストロサイトHIF-1αの重要性を説明する上で鍵となることを明らかにした。虚血耐性とは、あらかじめ非侵襲的虚血(Preconditioning; PC)を経験しておくと、その後の侵襲的虚血に対する抵抗性が獲得される現象である。我々はこれまでに、PC後に活性化するアストロサイトが虚血耐性獲得に必須であること、その分子メカニズムとしてP2X7受容体/HIF-1α経路が関与していることを報告した。HIF-1α発現はPC後の神経細胞とアストロサイトで認められるが、なぜ神経細胞のHIF-1αではなく、アストロサイトのHIF-1αが虚血耐性獲得に関与するのか不明であった。今回、初代培養細胞を用いたin vitro実験と中大脳動脈閉塞(MCAO)モデルを用いたin vivo実験により、神経細胞とアストロサイトでHIF-1α発現メカニズムに違いがあること、これにより両者のHIF-1α上昇の時空間パターンに違いが生じ、よってアストロサイトHIF-1αのみが虚血耐性獲得に関与することを明らかにした。低酸素時、酸素依存的にHIF-1αを分解する酵素PHD2の阻害によりHIF-1αは蓄積し、複数の神経保護分子の産生が誘導されることが知られている。神経細胞はこのメカニズムを介してHIF-1αを発現亢進するのに対し、アストロサイトは殆どPHD2を発現していないために従来の経路は存在せず、その代わりにP2X7受容体依存的にHIF-1α発現を誘導した。MCAOモデルを用いたin vivo実験では、PCによって誘導される神経細胞HIF-1αの発現亢進は一過性であるのに対し、アストロサイトHIF-1α発現は遅発性であるが持続的であり、PC後少なくとも2週間は持続していた。従って、PHD2に制御される神経細胞の一過性HIF-1α上昇とは異なり、アストロサイトはP2X7受容体を介して持続的にHIF-1αを発現することで強力な神経保護効果をもたらし、虚血耐性を誘導することが示唆された。アストロサイト性虚血耐性の分子メカニズムの一端を明らかにすることができており、本研究は順調に進展している。脳虚血耐性とは、あらかじめ非侵襲的虚血(Preconditioning; PC)を経験しておくと、その後の侵襲的虚血に対する抵抗性が獲得される現象である。我々はこれまでにPC後に活性化するアストロサイトが虚血耐性獲得に重要であること、その分子メカニズムとしてP2X7/HIF-1α経路が関与していることを報告した。PC後のHIF-1α発現亢進は神経細胞とアストロサイトで認められるが、なぜ神経細胞由来のHIF-1αではなく、アストロサイトのHIF-1αが虚血耐性獲得に重要であるかは不明であった。今回、初代培養細胞を用いたin vitro実験と中大脳動脈閉塞(MCAO)モデルを用いたin vivo実験の検討により、神経細胞とアストロサイトでHIF-1αの発現メカニズムに違いがあることを見出し、この違いがアストロサイトHIF-1αの重要性を説明する上で鍵となることを明らかにした。低酸素時、酸素依存的にHIF-1αを分解する酵素PHD2の阻害によりHIF-1αは蓄積し、さまざまな神経保護分子の産生が誘導されることが知られている。神経細胞のHIF-1αはこのメカニズムを介して発現するのに対し、アストロサイトのHIF-1α発現は低酸素非依存的であり、その代わりにP2X7受容体に依存的であった。また、PHD2の発現レベルは、神経細胞と比較し、アストロサイトでは顕著に低かった。さらに、低酸素により誘導される神経細胞HIF-1αの発現亢進は一過性であるのに対し、P2X7受容体活性化によるアストロサイトHIF-1αの発現亢進は持続的であった。これらの結果から、アストロサイトHIF-1αはPHD2による分解を受けないため、発現が持続することが考えられた。以上のことから、アストロサイト性脳虚血耐性は、P2X7受容体を介する持続的なHIF-1α発現亢進により、神経保護効果を誘導することが示唆された。引き続き、アストロサイト性虚血耐性の分子メカニズム解析を行う。
尼門跡の文芸活動に関する基礎的研究―『源氏物語』享受を中心として―

尼門跡寺院伝来作品のうちから、『源氏物語』享受史のなかに位置づけられる作品を選び、そこに描かれる女性像の変容の分析を通して、尼門跡寺院における物語享受の実態や、その女性像に時代や社会がいかに反映したかについて検討した。本研究では、尼門跡寺院伝来作品の制作に関与した可能性が高い近世天皇家の尼門跡に対する文芸活動の実態解明を目指した。また、尼僧自身が制作者あるいは書写者となった作品を取り上げ、『源氏物語』享受と仏教信仰の観点から、それぞれ分析した。尼門跡寺院伝来作品を、制作者・書写者・享受者それぞれの視点から捉え直し、尼門跡寺院における文芸活動の実態解明に努めた。本研究は、尼門跡伝来作品を、制作者・書写者・享受者それぞれの視点から捉え、近世期の尼門跡寺院における文芸活動の実態を明らかにすることを目指すものである。本年度は、曇華院蔵本『なよ竹物語絵巻』の詞書筆者を特定するための情報収集と、大聖寺門跡で書写された可能性が高い『恋路ゆかしき大将』における「法輪寺」の描かれ方に関する考察を中心に行った。曇華院蔵本『なよ竹物語絵巻』詞書筆者の特定に関しては、東京大学史料編纂所や国文学研究資料館が所蔵する作品・古記録を中心に調査し、詞書筆者と推定される人物らによる文芸活動に関する情報を収集した。また、本作品と同時代に成立した「源氏絵」を実見し、未だ明らかにされていない詞書筆者(11名中2名)を推定する手がかりを得た。さらに、近世期公家の日記類を調査し、詞書筆者らが天皇家周辺でいかなる文芸活動に関与していたかを明らかにする情報を得た。本調査結果は、次年度以降に紹介・発表する予定である。『恋路ゆかしき大将』における「法輪寺」の描かれ方に関しては、『法輪寺縁起』を中心に情報収集を行い、作品内部と作品外部における描かれ方の変遷についてそれぞれ検討した。本年度行った考察は、本作品の成立論に深く関わる内容であり、次年度以降、『恋路ゆかしき大将』成立論を考える際の一助となるものである。本年度は、尼門跡伝来作品を制作者の視点から捉えた考察を中心に行ったが、次年度は書写者・享受者の側にも重きを置きつつ、研究を進める予定である。平成28年度の情報収集結果は、研究計画に掲げた各テーマの結論を導き出せるものであると考えている。平成28年度の調査に基づき、各作品についての考察を継続して行う予定である。平成29年度は平成28年度に情報収集を行った曇華院蔵本『なよ竹物語絵巻』詞書筆者の特定について、引き続き調査・分析を行った。また、大聖寺で書写された可能性が高い『恋路ゆかしき大将』成立論に関しては、巻一における「法輪寺」の描かれ方に関する考察を中心に行った。特に、作中の「星の光」詠に焦点を当て、先行文学や『法輪寺縁起』との関連を考察した内容を平成30年7月に研究成果として発表する予定である。法華寺蔵『七草絵巻』(江戸時代成立)に関しては、その詞書や絵が江戸時代に流行した孝行譚と共通する部分を有することを明らかにした。本作品は従来、祝儀物に分類されていたが、孝行譚として位置づけ直し、『二十四孝』系説話と比較しつつ作品内容の特徴を確認した(国文学研究資料館「第41回国際日本文学研究集会」平成29年11月)。孝子説話図との詳細な比較および近世尼門跡における孝行譚の享受については、平成30年8月に研究成果として発表する予定である。このように、尼門跡伝来作品を制作者・書写者・享受者それぞれの観点から考察するとともに、作品を孝行譚として位置づけ直す等、これらの作品を近世期の文学史の中で捉え直す試みを行った。さらに研究を深化させ、今後の研究成果の公開に活かす予定である。尼門跡伝来作品のうち、研究対象としている各作品についての考察を継続して行う。平成29年度は、作品の書写者・享受者それぞれの視点からの分析も加える。曇華院門跡所蔵作品については、本年度の研究に加え、江戸時代の尼僧によって制作された漢詩集『曇華集』の注釈を行う。『恋路ゆかしき大将』については、「女性と仏教」という観点も視野に入れつつ、書写者の書写態度と作品に描かれた内容との関連性について考察する。29年度が最終年度であるため、記入しない。人文学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ガス惑星の大移動は生まれたてのS型小惑星を破壊したのか？

30年度は、1)普通コンドライト隕石中の高圧相の系統的調査、2)オリビンと輝石の高圧相であるリングウッダイトとメジャーライトの逆転移現象の解明、3)普通コンドライトを用いた衝撃銃実験、4)ウラン・鉛放射年代測定法の確立に取り組んだ。1)では、約150個の普通コンドライト隕石の調査を終えた。普通コンドライト隕石は、化学組成の違いで、H、L、LLに分けられる。さらに、母天体での熱変性度の違いで、岩石学タイプ3から6に分けられる。これらの系統的調査の結果、H、L、LLタイプ、さらにそれぞれの岩石学タイプでの高圧相の出現頻度と鉱物種の違いが明らかになった。また、衝撃溶融組織が、岩石学タイプにより異なることも明らかになった。2)では、普通コンドライト隕石中で起きている、リングウッダイトからオリビン、メジャーライトから輝石への逆転移メカニズムを解明した。リングウッダイトからオリビンへの逆転移は、核形成・粒成長メカニズムで進む。一方、メジャーライトから輝石への逆転移は、メジャーライトが一旦ガラス化し、そのガラスから輝石が形成される。また、高圧発生装置を用いて、リングウッダイトからオリビンへの逆転実験を行い、その場X線回折実験と試料の回収を行った。3)では、H3とL3タイプ普通コンドライト隕石を一段式衝撃銃で撃ち、試料を回収・観察するプロセスを確立した。30年度は、発生衝撃圧が10、20、30 GPaを目指した衝撃銃実験と、それらの試料回収・観察に成功した。4)では、アパタイトと炭酸塩岩を用いて、ウラン・鉛放射年代測定法の確立に向けた基礎実験に取り組んだ。30年度は、大きなトラブルもなく、研究課題は概ね順調に進捗した。31年度は、以下の1)4)の課題を推進する。1)普通コンドライト隕石中の高圧相の系統的調査で得られた結果を解析し、破壊的インパクト発生時の母天体内部での衝撃圧力分布を明らかにする。この解析結果は、母天体破壊モデル構築の重要なデータとなる。2)リングウッダイトとメジャーライトの逆転移現象の解明、特にカイネティクスの定量化に取り組む。3)衝撃銃実験をさらに行い、回収試料数を増やし、衝撃変性によるコンドリュールの塑性変形を明らかにする。4)ウラン・鉛放射年代測定法の確立に引き続き取り組むと同時に、1)の調査で得られた結果を基に、年代測定に呈する試料を抽出する。
水稲農業地帯における農村社会の変容と農家経営の再編

山形県内庄内地方の酒田市と鶴岡市を対象地として、大きく変貌しつつある農村社会の現況と家業経営体としての家の変容と再編の過程についての事例研究を、農村女性の生活と意識の実態に着目しながら進めてきた。その結果、日本有数の稲作地帯として全国的に見ればかなり恵まれた条件のもとにある庄内地方においても、今日の厳しい農業情勢のもとではもはやこれまでのやり方に安住することはできず、農家経営を維持するための経営上の様々な工夫を強いられている。このような経営上の工夫は、農家・農民生活を大きく変容させ、農村女性の生活と意識をもまた大きく変化させたことが、今回の調査から明らかにされた。兼業化が進行し、農外就労が拡大深化するなかで、今日の庄内地方における女性の就労形態として最も多いのは恒常的勤務に就く女性である。このような女性の増加は庄内地方の女性が恒常的勤務から得られる平均賃金180万円/年を基軸に農村女性の自己労働評価を可能にし、女性の労働の成果を家族成員に目に見えるかたちで示すことでその家族内での地位を向上させた。このような兼業化が進行する一方で、これまで水稲単作が支配的であった庄内地方においても、今日では水稲に加えてプラス・アルファ部門を積極的な収入源として位置づける複合経営化がある程度進展した。このような傾向は、あらたな女性農業者の誕生ともいうべき、従来の補助労働の域を越えたプラス・アルファ部門の基幹労働力として農業に専従する農村女性の出現をもたらした。このような農村女性の活躍に支えられた農家経営の再編によって、今日の庄内地方の農業が担われていることが、今回の調査から明らかにされたのである。さらに、このような農村女性が意欲的に活動することを阻む多くの問題状況も浮き彫りにされ、農村女性がその諸能力を十全に発揮しうる具体的な条件づくりの必要の緊急性が再確認された。
超高真空高温用質量分析計の試作

日立製作所製RM-6K型質量分析計の排気システムを次のように改善した。すなわちクヌーセンセル側の排気は、アルミニウム合金製磁気軸受式ターボ分子ポンプ(排気速度:340l/s)および直結型油回転ポンプを用い、イオン源側は排気速度125l/s、またアナライザーチューブ側は排気速度30l/sのアルミニウム製のイオンポンプによって排気を行った。また真空容器は磁極間に入る湾曲部を除いてすべてアルミニウム製にした。このように真空排気システムを改善することによって、5.3×【10^(-8)】Paの致達圧力が得られた。またバックグランドは、油拡散ポンプ使用時ではほとんどすべてのマスナンバーにバックグランドピークが観測されたが、本装置においてはわずかに【H_2】O,CO,【CO_2】によると思われる16,17,18,28,44などのピークのみが観測された。この装置によってクヌーセンセル内の銀の蒸気圧の測定を行った。分解能が約700の時、測定可能な最低圧力は3.7×【10^(-10)】a+mであり、分解能が550の時は1.8×【10^(-10)】a+mであった。銀のマスピークの付近には測定を妨害するバックグランドピークが存在しないので、より低分解能で測定することが可能であり、その場合にはより低い蒸気圧まで測定可能になると考えられる。また現在使用しているイオン電流増幅用の直流増幅器は老朽化しており、近い将来、買いかえの予定である。これによって、本装置の性能がより向上することが期待される。さらにまた、本装置では排気速度が大幅に増大した。これによって、室温から測定温度への昇温を、真空度の低下をあまり考慮せずに急速に行うことができるようになった。本装置は今後、高温における固体、とくに合金や化合物半導体の熱力学的性質の測定を予定しており、急速な昇温が可能になったことは、試料中の成分の表面濃度低下を防止するという点で大きなメリットである。
ヒトサイトメガロウイルスの体内動態と制御因子に関する研究

ヒトサイロメガロウイルス(CMV)に特異的に反応するリンパ球をフローサイトメトリーを用いて細胞内サイトカインを染色し解析した。末梢血単核球をFicoll-Hyque法により分離し、CMV抗原と抗CD28抗体を添加1時間後にbrefeldinを添加しさらに5時間培養した。培養後細胞表面抗原抗CD4またはCD8抗体で染色後膜表面を透過処理した後に、活性化リンパ球を抗CD69抗体、細胞内サイトカインを抗IFNγ、IL-2、TNF-α抗体で染色しフローサイトメトリーで解析した。健康成人ではCMV抗原に特異的に反応したCD4+リンパ球における細胞内IFNγ陽性細胞は0.1-0.6%、IL-2陽性細胞は0-0.01%、TNF-α陽性細胞は0.02-0.05%であった。CD8陽性細胞にはCMV抗原によっても細胞内にそれぞれのサイトカインは検出されなかった。本方法はCMV特異的CD4+リンパ球を定量的に解析でき、モニタリングすることが可能であることが確認された。
培養細胞系による急性肺血管内皮障害の機序と防御因子に関わる研究

(3)LxによるHPAEC内superoxide anionの生成促進は、xanthine oxidase阻害剤(アロプリノール)により、約50%抑制された。一方、cyclooxygenase阻害剤(インドメタシン)やNADPHoxidase阻害剤(アポシニン)では、抑制効果は認めなかった。(2)LxによるHPAEC障害において、アロプリノールの前処置によりその障害は抑制された。以上の結果より、急性肺障害とくにLxによる肺障害には、血管内皮細胞自体が生成するsuperoxide anionが関与することが示唆される。(1)Lxおよび好中球エラスターゼは、濃度依存性、反応時間依存性にHPAECを障害(%cytotoxicity)した。
多価不飽和脂肪酸の作用ドメイン解明から新規高トリグリセリド血症治療薬へ

転写因子SREBP-1は肝臓などで中性脂肪合成系の諸酵素の発現量制御を司っている転写調節因子である。多価不飽和脂肪酸は肝臓での中性脂肪合成を抑制することが古くから知られてきたが、研究代表者らは、多価不飽和脂肪酸(PUFA)のこの作用が、SREBP-1に対する抑制効果を介したものであることを発見した。本研究では、化合物ライブラリーのスクリーニングにより、PUFAと同様の機序で特異的に作用しPUFAよりもさらに強いSREBP-1抑制活性を持つ新規化合物を見つけ出すため、ハイスループットスクリーニングに必要な安定細胞株の樹立とそれを用いたアッセイ系の確立に成功した。転写因子SREBP-1 (sterol regulatory element-binding protein-1)は肝臓などで中性脂肪合成系の諸酵素の発現量制御を司っている転写調節因子である。多価不飽和脂肪酸は肝臓での中性脂肪合成を抑制することが古くから知られてきたが、申請者らは、多価不飽和脂肪酸(PUFA)のこの作用が、SREBP-1に対する抑制効果を介したものであることを発見し、報告してきた(Yahagi N. et al. J Biol Chem 274:35840, 1999)。SREBP-1は小胞体膜結合型の前駆体型蛋白としてまず作られ、その後、ゴルジ体に輸送されて、そこで2種類の切断酵素(蛋白分解酵素)の働きにより切断され、切り離されたN末端側が核内に運ばれて、転写因子としての働きを持つようになるが、我々は、この切断活性化プロセスがPUFAにより抑制されることを明らかにした(Takeuchi Y, Yahagi N, et al. J Biol Chem 285:11681, 2010)。また、その過程で、SREBP-1の切断活性化を生体内発光イメージング法で検出するアッセイ系を確立した。本研究では、上述の成果に基づき、化合物ライブラリーのスクリーニングにより、PUFAと同様の機序で特異的に作用しPUFAよりもさらに強いSREBP-1抑制活性を持つ新規化合物を見つけ出し、PUFAの作用機序にchemical biologyから迫るとともに、最終的には新規の高トリグリセリド血症治療薬の創薬を目指す。化合物スクリーニング系のセットアップが順調に進んでいるため。多価不飽和脂肪酸は肝臓での中性脂肪合成を抑制することが古くから知られてきたが、研究代表者らは、多価不飽和脂肪酸(PUFA)のこの作用が、SREBP-1に対する抑制効果を介したものであることを発見し、報告してきた(Yahagi N. et al. J Biol Chem 274:35840, 1999)。また、その過程で、SREBP-1の切断活性化を生体内発光イメージング法で検出するアッセイ系を試作した。本研究では、上述の成果に基づき、化合物ライブラリーのスクリーニングにより、PUFAと同様の機序で特異的に作用しPUFAよりもさらに強いSREBP-1抑制活性を持つ新規化合物を見つけ出すため、ハイスループットスクリーニングに必要な安定細胞株の樹立とそれを用いたアッセイ系の確立に成功した。本研究成果にもとづき、PUFAの作用機序にchemical biologyから迫るとともに、最終的には新規の高トリグリセリド血症治療薬の創薬を目指す。引き続き、化合物スクリーニング系のセットアップを行い、その後、化合物スクリーニングへと進める予定である。代謝学、栄養学、分子生物学
表現型多型に伴った行動多型を制御する神経回路とその形成機構の解明

環境に応答して同一の遺伝子型であっても複数の不連続な形態をとりうる「表現型多型」は,多くの種において行動の違いも付随する.しかし,環境に応答しながらどのように神経回路の変化がつくられ,異なる行動を制御しているのかはほとんどわかっていない.線虫Pristionchuspacificusでは口の形に表現型多型がみられ,それに伴って他の線虫に対する捕食行動とバクテリア食性という異なる摂食行動を示す.本研究ではまず2つの摂食行動がどのように制御されているか明らかにすることを目指した.これまでの研究により,P. pacificusの捕食行動には,神経伝達物質であるセロトニンが関わることが知られているが,セロトニンの下流でどのような神経回路が機能しているかは解明されていなかった.セロトニンの下流で機能する神経回路を同定するために,セロトニン受容体に着目した.CRISPR/Cas9ゲノム編集技術により,これまで知られている5つのセロトニン受容体すべての変異体を作出し,捕食行動のアッセイをおこなった.その結果一部のセロトニン受容体が捕食行動に重複して関与することを明らかにした.さらにセロトニン受容体の発現パターンを調べたところ,一部の咽頭神経でセロトニン受容体が発現していることを見出した.今後この神経細胞を遺伝学的に除去することでセロトニン受容体を発現する細胞が捕食行動を制御しているか,また口の形の表現型多型にともなってセロトニン神経回路に違いがみられるか明らかにしていく.トランスジェニック系統の作製の効率向上やゲノム編集技術によるノックイン法の確立など,研究計画の内容を進める上に不可欠な遺伝学的ツール開発にやや時間がかかっているが,当初の予定どおり変異体の作出や行動アッセイ,レポーター系統による発現解析をおこなっており,セロトニン神経回路に関する解析は進んでいる.これまでに作製したセロトニン受容体の変異体の行動解析を進める.またトランスジェニックレポーター系統の作出と発現解析を進め,セロトニン神経回路の捕食行動に関わる機能を明らかにする.さらに口の形の表現型多型に伴った神経系の違いの同定を進める.環境に応答して同一の遺伝子型であっても複数の不連続な形態をとりうる「表現型多型」は,多くの種において行動の違いも付随する.しかし,環境に応答しながらどのように神経回路の変化がつくられ,異なる行動を制御しているのかはほとんどわかっていない.線虫Pristionchuspacificusでは口の形に表現型多型がみられ,それに伴って他の線虫に対する捕食行動とバクテリア食性という異なる摂食行動を示す.本研究ではまず2つの摂食行動がどのように制御されているか明らかにすることを目指した.これまでの研究により,P. pacificusの捕食行動には,神経伝達物質であるセロトニンが関わることが知られているが,セロトニンの下流でどのような神経回路が機能しているかは解明されていなかった.セロトニンの下流で機能する神経回路を同定するために,セロトニン受容体に着目した.CRISPR/Cas9ゲノム編集技術により,これまで知られている5つのセロトニン受容体すべての変異体を作出し,捕食行動のアッセイをおこなった.その結果一部のセロトニン受容体が捕食行動に重複して関与することを明らかにした.さらにセロトニン受容体の発現パターンを調べたところ,一部の咽頭神経でセロトニン受容体が発現していることを見出した.今後この神経細胞を遺伝学的に除去することでセロトニン受容体を発現する細胞が捕食行動を制御しているか,また口の形の表現型多型にともなってセロトニン神経回路に違いがみられるか明らかにしていく.トランスジェニック系統の作製の効率向上やゲノム編集技術によるノックイン法の確立など,研究計画の内容を進める上に不可欠な遺伝学的ツール開発にやや時間がかかっているが,当初の予定どおり変異体の作出や行動アッセイ,レポーター系統による発現解析をおこなっており,セロトニン神経回路に関する解析は進んでいる.これまでに作製したセロトニン受容体の変異体の行動解析を進める.またトランスジェニックレポーター系統の作出と発現解析を進め,セロトニン神経回路の捕食行動に関わる機能を明らかにする.さらに口の形の表現型多型に伴った神経系の違いの同定を進める.当初予定していたより消耗品や物品の購入を抑えることができたため2018年度の使用額が減少した.2019年度はこれまで予定していた国際学会への参加費用に加え,線虫の飼育に必要なプレートなどの消耗品や分子生物学に必要な試薬の購入を予定している.
共鳴する「五感」：東アフリカ牧畜民における知覚の共同性に関する人類学的研究

人類学において「人間とその周囲にある自然生態環境(本研究課題ではこれを「身の回り世界」と呼ぶ)との関わりあい」というテーマには膨大な研究蓄積がある。そうした中で,本研究課題は,東アフリカ牧畜民が「個」のレヴェルにおいて五感の統合作用を通じて感得した「身の回り世界」に在るさまざまな事物や事象をいかなる回路によって他者と共有しているのかについて,人類学的な視点・方法から解明することを目的としている。五感の諸機能とその統合性は人類の自然的,すなわち進化的基礎であると同時に文化・社会的構築でもあり,同じ五感を備えた身体的他者と社会的交渉をおこなうための基盤となる。一方,五感を構成する個々の知覚間には,他者と知覚内容を共有する際の共同性のあり方に差異があると予測される。こうしたことから,個体間に生じる「五感の共鳴」という身体的・社会的現象に着目して,牧畜民が他者と共有する環境の包括的全体像を,諸知覚の共同性の成立機序とその差異性の二側面から描出するためには,複数の牧畜社会において現地調査をおこない,比較検討することが有効な研究手法となる。上記の理由から,当初の計画では,平成27年度にケニアの牧畜民チャムスの現地調査を実施し,平成28年度にはウガンダの牧畜民ドドスの現地調査を,平成29年度はふたたびチャムスの現地調査を実施する予定であった。ところが,平成26年度のドドス調査の際にA型肝炎に罹患し,体調が回復しなかったため,平成27年度のチャムス調査を断念し,ドドス調査をおこなう予定であった平成28年度にチャムス調査をおこなった。この時点で平成29ないし30年度にドドス調査を計画したが,アプローチが難しく苛酷な乾燥地での調査の実施には身体的に不安が残り,いずれも断念した。そのため,国内で東アフリカの自然生態環境とその認知・認識等に関する情報収集や研究連絡打ち合わせに専念した。上記「研究実績の概要」でも触れたように,本来であれば,平成27年度にケニアの牧畜民チャムスを対象とする現地調査をおこない,平成28年度にチャムスとの比較のためにウガンダの牧畜民ドドスの現地調査をおこない,平成29年度にはふたたびチャムスの調査をおこなう予定であった。しかしながら,上記のとおり,身体的・体力的な理由から平成27年度にはチャムスの現地調査が実施できなかったため,これを平成28年度におこなった。これにともない,平成29年度ないし30年度にドドスの調査をおこなうことを計画していたが,同じく身体的・体力的な問題からこれを断念した。こうした理由から,平成28年度にチャムスの調査を実施したが,平成29年度ないし30年度に計画していた比較研究のためのドドスの現地調査は見送られることとなった。資金的にはドドス調査は可能であったが,ドドスの調査地はチャムスのそれよりもアプローチが長くかつ困難であり,厳しく苛酷な乾燥地における生活環境は劣悪であり,現地調査には万全の体調で臨む必要があるが,体調の回復が遅れていたためである。したがって,東アフリカ牧畜民の「身の回り世界」に対する「五感の共鳴」という現象について,チャムスにおけるフィールドデータを収集したものの,ドドスにおけるフィールドデータが得られていないため,当初の目的であった異なる民族間でこの現象に関する比較検討をする作業には至っていない。これを補完するため,平成29年度,30年度は国内において東アフリカの自然生態環境とその認知・認識等に関する情報・資料の収集や研究連絡打ち合わせ等をおこなったが,自らのフィールドデータという一次資料が得られていないため,実質的な比較研究を十分に行うことは難しい状況にあり,研究の進捗はやや遅れているといわざるを得ない。平成29年度および30年度に実施できなかったウガンダの牧畜民ドドスの現地調査をおこなうことを予定している。ただし,ドドスのフィールドは住み込みを基本とする現地調査をおこなうには極めて苛酷な乾燥地に位置するため,身体的・体力的な状態(フィールドで罹患した肝炎の病後の体力回復状況等)を勘案しながら、これに見合った期間(数週間1カ月程度)の調査を実施する。また,ドドスの居住地域や,ドドスのフィールドにたどり着くまでに通過する地域では,家畜の略奪を伴う隣接牧畜民族集団間における武力闘争が激化する事態が起こり得るため,状況次第では現地調査が不可能になる可能性もある。その際には,今一度,ケニアの牧畜民チャムスを対象とした調査に切り替えるなど,臨機応変に対応する。現地調査では,知覚という非言語的な経験を多分に含む,言語表現を媒介にしてそれを明示することが難しい対象にアプローチすることになるが,その際,インタビューやヒアリングによって言説データを重点的に収集する手法では限界がある。こうした条件に対し,人類学のもうひとつの主要な方法である参与観察に重点をおき,徹底的に人びとと行動をともにして,彼らと「身の回り世界」の経験を共有することを根拠に,知覚のありように迫りたい。アプローチがより困難な「五感の共鳴」,すなわち人びとの間で知覚の経験が共同性を獲得してゆく局面を把握するためには,調査対象を個体から人びとの「集まり」へ移すことが望ましい。そのために,日常生活や生業活動の場のみならず,儀礼や饗宴の場など,より多くの人びとが集まる場にも積極的に参加し,その一部始終を詳細に観察,記録し,とりわけ知覚に関連する発話や行為を克明に記録し,知覚が共有化される過程を辿る。人類学において「人間とその周囲にある生態環境(本研究課題ではこれを「身の回り世界」と呼ぶ)との関わりあい」というテーマには膨大な研究蓄積がある。

そうした中で、本研究課題は、東アフリカ牧畜民が「個」のレヴェルにおいて五感の統合作用を通じて感得した「身の回り世界」に在るさまざまな事物や事象をいかなる回路によって他者と共有しているのかについて、人類学的な視点・方法から解明することを目的としている。五感の諸機能とその統合性は人類の自然的、すなわち進化的基礎であると同時に文化・社会的構築でもあり、同じ五感を備えた身体的他者と社会的交渉をおこなうための基盤となる。一方、五感を構成する個々の知覚間には、他者と知覚内容を共有する際の共同性のあり方に差異があると予測される。こうしたことから、個体間に生じる「五感の共鳴」という身体的・社会的現象に着目して、牧畜民が他者と共有する環境の包括的全体像を、諸知覚の共同性の成立機序とその差異性の二側面から描出するためには、複数の牧畜社会において現地調査をおこない、比較検討することが有効な研究手法となる。上記の理由から、昨年度(平成27年度)は、本来であれば、ケニアの牧畜民チャムスを対象とする現地調査を3カ月程度実施する予定であった。だが、2014年(平成26年)におこなったウガンダの牧畜民ドドスにおける現地調査の際にA型肝炎に罹患し、帰国後に入院、治療をしたが、肝炎自体は治癒したものの、体重の大幅減等、体調はいまだ万全には回復せず、体力的に極めて過酷な乾燥地での東アフリカ牧畜民の現地調査は困難であると判断し、その実施を断念した。年度の前半は国内の諸研究機関における調査研究も体力的な理由からできなかったために文献研究に専念したが、年度の後半には生態人類学会に参加した機会等を用いて東アフリカの自然生態環境とその認知・認識等に関する調査研究をおこなった。上記、「研究実績の概要」でも触れたように、昨年度(平成27年度)は本来であれば、ケニアの牧畜民チャムスを対象とする3カ月程度の現地調査を実施する計画であった。しかしながら、上記のように身体的、体力的な理由から、東アフリカ牧畜民の住むアプローチが困難な乾燥地という過酷な環境での現地調査の実施は断念せざるを得なかった。また国内の諸研究機関における調査研究も前半期は、同じ理由から万全にはおこなえなかったため文献研究を中心におこなうにとどまった。後半期には次第に体力も回復傾向を見せたため、東アフリカの自然生態環境とその認知・認識等に関する知見や知識を持つ研究者から情報・資料を収集するといった調査研究をおこなったが、これらの調査研究で得られた情報・資料の整理、分析は、調査時期が年度の後半、特に年度末に集中したため、十分におこなうための時間的な余裕がなかった。人類学において「人間とその周囲にある自然生態環境(本研究課題ではこれを「身の回り世界」と呼ぶ)との関わりあい」というテーマには膨大な研究蓄積がある。そうした中で,本研究課題は,東アフリカ牧畜民が「個」のレヴェルにおいて五感の統合作用を通じて感得した「身の回り世界」に在るさまざまな事物や事象をいかなる回路によって他者と共有しているのかについて,人類学的な視点・方法から解明することを目的としている。五感の諸機能とその統合性は人類の自然的,すなわち進化的基礎であると同時に文化・社会的構築でもあり,同じ五感を備えた身体的他者と社会的交渉をおこなうための基盤となる。一方,五感を構成する個々の知覚間には,他者と知覚内容を共有する際の共同性のあり方に差異があると予測される。
膵島移植成否評価と膵神経内分泌腫瘍早期発見を可能にする新規超音波造影剤の開発

膵島移植は重症糖尿病患者に対して行われる細胞移植療法である。膵島移植の成功には移植された多くの膵島が生着することが重要であるが、移植膵島の状態を直接的に評価する検査法は確立されていない。近年、画像検査により膵島の生着を評価する試みが進められてきた。今回は、膵島の生着と状態を造影超音波検査によって評価できるか検証した。糖尿病マウスに移植されたマウス膵島は造影剤の流入を受けてエコー輝度が上昇すること、膵島のエコー輝度と移植を受けたマウスの膵内分泌機能は相関することが明らかになった。造影超音波検査により移植膵島の生着と状態が評価できると考えられた。4種類のリン脂質よりリポソームを作成すること、超音波造影剤ガスパーフルオロカーボンを封入することに成功した。ポリエチレングリコール(PEG)修飾されたリポソームを作成し、オクトレオチドとともにインキュベートすることにより、リポソームの蛋白質重量が増加したことを確認した。これによりオクトレオチドがリポソームに結合できたと考えられた。このオクトレオチド結合リポソームと無処置のリポソームを用いた高周波超音波検査を正常血糖マウスに行い、膵臓の造影効果を評価した。膵臓はリポソーム投与後より1分以内にエコー輝度が上昇し、その後徐々に減少に転じた。一方、オクトレオチドの有無による造影効果の違いは明確ではなかった。また、糖尿病マウスに対する造影効果は正常血糖マウスと比べ大きな違いはなかった。以上より、糖尿病の有無は、少なくとも膵実質の障害がない限り膵臓の血流に大きな差違がないと考えられた。また、オクトレオチドの有無に造影効果の違いがないことについては、オクトレオチドが膵島に結合する機構は抗原抗体反応によるものであるが、造影剤は血流に乗って移動するため、抗原抗体反応を起こす前に造影剤が膵島から流れ、うまく結合できなかったためでないかと考えられた。ex vivoにおける膵島の超音波画像化実験に関しては、培養液の中の膵島は、高周波超音波検査で画像化することができた。このことにより、膵島と周囲のコントラスト差が大きければ、数100マイクロメートル程度の大きさである膵島を超音波検査で観察することは可能であることが明らかになった。造影剤による標識実験については未施行である。以上の結果を踏まえ、次年度も実験を進めていく。昨年度同様にリン脂質よりリポソームを作成し、超音波造影剤ガスであるパーフルオロカーボンを封入したナノメートルサイズの超音波造影剤を作成した。ソマトスタチンアナログであるオクトレオチドを結合させた剤型を引き続き作成し、腎被膜下膵島移植を受けたマウスに対して造影超音波検査を行ったが、造影後の移植膵島のエコー輝度の上昇は認められたものの、オクトレオチドの有無による膵島の造影効果の差は認められなかった。研究開始当初に期待した結果通りではなかったが、造影剤投与後の移植膵島のエコー輝度の上昇はすなわち、超音波造影剤が移植膵島に流入することを示す所見であると考えられた。そこで超音波検査と移植膵島の組織学的所見から膵島に造影剤の流入があったことを示すため、蛍光色素を結合させたリポソームを作成し、これを用いた造影超音波検査実験を開始した。同種同型腎被膜下膵島移植を受けた糖尿病マウスに対し、移植後14日、28日、56日に蛍光色素添加リポソームを尾静脈注入し、高周波超音波検査を施行した。移植膵島は集合体として腎被膜下に存在し、造影剤投与後より膵島集合体内部に速やかな造影剤の流入がエコー画像で確認できた。また、移植膵島のエコー輝度は数値化データ的にも上昇が認められた。造影剤投与後15分間移植膵島を観察したが、そのエコー輝度は徐々に低下しつつも投与前と比べ高いままで維持された。以上より、移植膵島の生着は、造影剤投与後のエコー輝度の上昇を確認することにより評価できると考えられた。移植膵島の生着を評価する検査としての超音波検査の有用性は本研究から証明されつつある。昨年度まで糖尿病マウスに同種同系腎被膜下膵島移植を行い、その尾静脈よりパーフルオロカーボン封入ナノバブル超音波造影剤を注入し、移植片の造影効果を評価する実験を行った。今年度は腎被膜下膵島移植により血糖値が正常化した、あるいは血糖の改善が不十分なマウスに造影超音波検査を行い、その造影効果に差異があることを評価する実験を行ったが、血糖が正常化したマウスの移植片が造影剤によって強く造影され、高エコー像として確認されたのに対し、血糖の改善効果が不十分なマウスの移植片は造影効果が弱く血糖正常化マウスに比べて低いエコー像として捉えられた。血糖正常化マウスの移植片のエコー輝度は数値化データ的にも血糖改善不十分マウスに比べて高値であった。また、血糖値と移植片とのエコー輝度との間には負の有意な相関が認められた。以上より、造影超音波検査は膵島移植を受けたマウスの内分泌機能を評価する上で有用であることが示された。

この3年間の研究を通して分かったことは、超音波造影剤に薬剤を付加することが可能であること、膵島を一箇所に固める移植法であれば超音波により膵島を画像化することができるということ、そして造影超音波検査が移植片の生着と状態、それに伴う耐糖能の評価に有用であることである。今後の展望としては膵島の生着に有用な薬剤を付加した治療的超音波造影剤の開発、より大型の動物への造影超音波検査の有効性の検証などを考えている。膵島移植は重症糖尿病患者に対して行われる細胞移植療法である。膵島移植の成功には移植された多くの膵島が生着することが重要であるが、移植膵島の状態を直接的に評価する検査法は確立されていない。近年、画像検査により膵島の生着を評価する試みが進められてきた。今回は、膵島の生着と状態を造影超音波検査によって評価できるか検証した。糖尿病マウスに移植されたマウス膵島は造影剤の流入を受けてエコー輝度が上昇すること、膵島のエコー輝度と移植を受けたマウスの膵内分泌機能は相関することが明らかになった。造影超音波検査により移植膵島の生着と状態が評価できると考えられた。計画の3課題のうち、1課題を遂行することができた。今後は、膵島移植後の耐糖能データが膵島のエコー輝度と相関するか検証する。また、造影剤が移植膵島に流入したのかを組織学的検討によっても検証する。膵島移植オクトレオチド結合リポソームが膵島に結合させることが難しいと考えられ、膵島移植実験に関しては膵島の生着を造影超音波検査で評価する実験に切り替えていく(2年時)。一方、膵神経内分泌腫瘍に関する実験に関しては、オクトレオチド結合リポソームを使用した造影超音波検査により、治療効果を評価する実験を進める予定である(3年時)。
発達期海馬での異シナプス性長期抑圧誘発におけるカンナビノイドの役割

出生直後の幼若な脳組織では、GABA等の"抑制系シナプス"の発達が乏しい上に、細胞内塩素イオン濃度が高い為にGABAシナプスが興奮性として機能する等、神経興奮が起こりやすいと考えられており、実際ヒトにおいても例えば"熱性けいれん"のような幼児における脳の過興奮が生じやすいのは、このような背景があると思われる。そこで私たちは発達期海馬において、いわゆる"抑制系シナプス"以外の、興奮を抑えるシステムがあるのではないかと考え、大麻の内因性成分であるエンドカンナビノイドに注目した。発達期海馬においてシナプス後部でのPKAを介する長期増強があることは以前報告したが(Yasuda, et. al.,2003)、このときエンドカンナビノイドによって異シナプス性長期抑圧が見られる。これは生後0-1週海馬に強く発現しており、特に0週(生後2-5日)においては長期増強自体をマスクしてしまう。これは上記の乏しい"抑制性シナプス"の代わりに組織の過興奮を押さえる仕組みであると考える。生後一週(生後7-10日)になると長期増強はエンドカンナビノイドの抑制を受けなくなるが、これは神経終末あるいは軸索の活動によってプレシナプスにおいてPKAが活性化されて、エンドカンナビノイドから守る役割をしていることを示唆する結果を得た。このように発達期海馬においては、エンドカンナビノイドとPKAのバランスで興奮性が制御されている。もう一点は上記の異シナプス性長期抑圧は、意外なことにfiber volleyの減少を伴っていた。カンナビノイド受容体は比較的成熟した海馬ではfiber volleyの変化を起こさないと言う論文もあるが、未熟な海馬では少し事情が異なるようで、例えばMAPK阻害剤存在下では高頻度刺激のあとにfiber volleyの増大が見られる(未発表)。Fiber volleyの減少はバリウムや4-APといったカリウムチャネル拮抗剤で阻害されるので、カリウムチャネルの活性化によって生じていることが示唆された。成熟海馬におけるシナプス伝達の可塑性は、海馬で行われている学習・記憶のメカニズムの一つであり、電気生理学・薬理学的方法のみならず、近年分子生物学的手法も導入されてこれまで精力的に研究されてきた。一方幼若期の可塑性は、未熟な脳組織が活動依存的に神経結合を再構築する、具体的にはよく活動するシナプス結合を残す、あるいは強化し、あまり活動しないシナプスを除去、または結合を弱めることによって神経回路を成熟させるメカニズムであると考えられている。近年申請者は、発達期海馬においては成熟海馬で見られるカルシウム・カルモジュリン依存性タンパクキナーゼによって生じる強い長期増強は発現しておらず、プロテインキナーゼAを介する弱い長期増強が発現していることを報告した(Yasuda et al.,2003)。さらに幼若期には、この弱い長期増強に伴って異シナプス性長期抑圧が発現していることを見いだした。抑制の発達していない幼若期に強い長期増強によって過度の興奮を起こさないで、かつ活動のより高いシナプスを相対的に強化するメカニズムであると考えられ、上記の活動依存的な神経結合の再構築に非常に重要であると考えられる。この異シナプス性長期抑圧は(1)若い動物であるほど抑圧の程度が大きく、(2)生後数週間にわたって観察されるが、発達とともに減弱し消失する。(3)逆行性シグナルであるカンナビノイド受容体が関与していて、(4)一部のシナプスに高頻度入力を受けた神経細胞の、入力の少ないシナプスだけではなく、別の近傍の細胞間に広がっていることを示す結果を得た。以上の結果を現在まとめて論文として雑誌に投稿する予定である。幼若期海馬に見られるシナプス可塑性は、よく活動するシナプス結合を残す、あるいは強化し、あまり活動しないシナプスを除去ないし結合を弱めることによって神経回路を成熟させるメカニズムであると考えられている。近年申請者は、幼若な海馬においては成熟海馬で見られるCaMKII依存性の強いLTPは発現しておらず、PKAを介する弱いLTPが発現していることを報告した(Yasuda et al.,Nature Neurosci.,2003)。さらに幼若期には、この弱いLTPに伴ってカンナピノイド(CB)受容体を介する異シナプス性長期抑圧(LTD)が発現していることを見いだした。GABA等によるシナプス抑制の発達していない幼若期に強いLTPによって過度の興奮を起こさないで、かつ活動のより高いシナプスを相対的に強化するメカニズムであると考えられ、上記の活動依存的な神経結合の再構築に非常に重要であると考えられる。そこで本研究課題では、CB受容体による異シナプス性LTD発生のメカニズム、および幼若期の海馬神経回路発達におけるこの異シナプス性LTDの役割を明らかにすることを最終目標にした。はじめに幼若海馬における異シナプス性LTDの誘発、及びその発現に関与しているCB受容体の上流・下流の分子をさらに詳細に明らかにすることにし、薬理学的手法によって、以下のような結果を得た。(1)CB受容体の短期間(10分程度)活性化は、異シナプス性長期抑圧の誘発に必要であるが、それ以上の長期間の活性化は長期抑圧の維持に不必要、(2)代謝型グルタミン酸受容体の活性化が必要、(3)シナプス前線維(presynaptic fiber)の興奮性低下が長期抑圧に関与している。出生直後の幼若な脳組織では、GABA等の"抑制系シナプス"の発達が乏しい上に、細胞内塩素イオン濃度が高い為にGABA

シナプスが興奮性として機能する等、神経興奮が起こりやすいと考えられており、実際ヒトにおいても例えば"熱性けいれん"のような幼児における脳の過興奮が生じやすいのは、このような背景があると思われる。そこで私たちは発達期海馬において、いわゆる"抑制系シナプス"以外の、興奮を抑えるシステムがあるのではないかと考え、大麻の内因性成分であるエンドカンナビノイドに注目した。発達期海馬においてシナプス後部でのPKAを介する長期増強があることは以前報告したが(Yasuda, et. al.,2003)、このときエンドカンナビノイドによって異シナプス性長期抑圧が見られる。これは生後0-1週海馬に強く発現しており、特に0週(生後2-5日)においては長期増強自体をマスクしてしまう。これは上記の乏しい"抑制性シナプス"の代わりに組織の過興奮を押さえる仕組みであると考える。生後一週(生後7-10日)になると長期増強はエンドカンナビノイドの抑制を受けなくなるが、これは神経終末あるいは軸索の活動によってプレシナプスにおいてPKAが活性化されて、エンドカンナビノイドから守る役割をしていることを示唆する結果を得た。このように発達期海馬においては、エンドカンナビノイドとPKAのバランスで興奮性が制御されている。もう一点は上記の異シナプス性長期抑圧は、意外なことにfiber volleyの減少を伴っていた。カンナビノイド受容体は比較的成熟した海馬ではfiber volleyの変化を起こさないと言う論文もあるが、未熟な海馬では少し事情が異なるようで、例えばMAPK阻害剤存在下では高頻度刺激のあとにfiber volleyの増大が見られる(未発表)。Fiber volleyの減少はバリウムや4-APといったカリウムチャネル拮抗剤で阻害されるので、カリウムチャネルの活性化によって生じていることが示唆された。
電離圏リアルタイム３次元トモグラフィーへの挑戦

国土地理院によるGPS観測網GEONETを活用した日本上空の電離圏電子密度の3次元トモグラフィー解析の高度化を目的とする。4年間にわたる研究から、1)拘束付き最小二乗法を用いた3次元トモグラフィー解析プログラムを開発し、TEC絶対値の推定から最終結果までを自動化することに成功した。2)電子航法研究所が取得している全国200受信点からのリアルタイム値(1秒値)をもとに15分毎でレイテンシが5分間の3次元トモグラフィに基づくリアルタイムデータサービスを実現した。3)スーパーコンピュータによる大量データの解析システムを構築した。4)トモグラフィー解析結果と他の観測データの統計的な比較を実施した。GPS衛星からの測位電波を利用して電離圏全電子数(Total Electron Content; TEC)が計測できる。いわゆるGPS-TECと呼ばれる計測技術である。本研究では、国土地理院が全国1200点以上に展開しているGPS観測網GEONETのデータを用いた3次元トモグラフィーを用いて、わが国上空の電離圏3次元モニタリングの実現を目指す。本研究の課題は以下の3点である。課題1「3次元トモグラフィー解析手法の熟成」自動トモグラフィー解析の安定性向上と高速化をはかる。課題2「3次元電離圏構造のデータベース化」1997年から現在まで蓄積されてきたGPS-TECデータを全てトモグラフィー解析することで、約11年周期を示す太陽活動度に対する電離圏変動などの研究を可能にする。課題3「電離圏3次元リアルタイム・モニタリング」GEONETから得られるGPS-TECの1秒値を用いたリアルタイムシステムを構築し公開する。平成26年度は以下の研究を実施した。(1)まず本研究の課題1に取り組んで、解析手法の安定化・高速化を推進した。具体的には、トモグラフィー解析プログラムをPython言語に移植すると共に改良を目指した。既存プログラムの小さな問題点を改良するとともに、粗行列の計算を高速化するライブラリーを利用することで高速化を達成した。(2)次に本研究が課題3として掲げる「リアルタイム・モニタリング開発」に取り組んだ。具体的には、電子航法研究所が運営を始めたGPS-TECに基づくリアルタイム電離圏擾乱モニタリングにトモグラフィー解析を組み込む方法の検討とプログラム実装を進めた。以上の研究開発を促進するため、2015年1月に台湾からC.-H. Chen博士を招へいして開発合宿を実施した。GPS衛星からの測位電波を利用して電離圏全電子数(Total Electron Content; TEC)が計測できる、GPS-TECと呼ばれる計測技術がある。本課題では、国土地理院が全国1200点以上に展開しているGPS観測網GEONETのデータを用いた3次元トモグラフィー解析を用いて、わが国上空の電離圏電子密度の3次元モニタリングの実現を目指す。課題2「3次元電離圏構造のデータベース化」1997年から現在まで蓄積されてきたGPS-TECデータをすべてトモグラフィー解析することで、約11年周期を示す太陽活動度に対する電離圏変動などの研究を可能にする。平成27年度には以下の研究を実施した。(1)課題1についてPython言語に移植された拘束付き最小二乗法によるトモグラフィー解析プログラムの安定度の向上に取り組んだ。さらにトモグラフィー解析の前段階として必要となる、GPS衛星と受信機のバイアス推定プログラムの開発に取り組み、疎行列ルーチンの利用によって従来プログラムに比して計算時間を大幅に削減することに成功した。(2)この成果をもとに課題3のリアルタイムシステムの開発に取り組んだ。電子航法研究所では、GEONETの内の全国200点から1秒値を得ている。これを利用することとし、15分ごとにトモグラフィー解析結果を得ることを目標とした。(1)による計算時間の削減の結果、データ取得からトモグラフィー解析までの処理時間を10分間以下とすることに成功し、15分ごとに解析するという目標が達成された。電子航法研究所に整備した専用計算機を用いて、年度末にリアルタイムサービスを開始した。平成27年度中に課題1と課題3を終えてリアルタイムサービスの開始にこぎつけることができた。備考に示すURLからデータサービスを開始している。本課題に関連して、拘束付き最小二乗法によるトモグラフィー解析によって、波長が数100kmである中規模電離圏擾乱が解像可能であることが示された(Chen et al., 2016)。また台湾のVHFレーダーと與邦国島に設置された大気光イメージャを用いて、中規模電離圏擾乱の空間構造の研究が行われた(Lin et al., 2016)。課題

2「3次元電離圏構造のデータベース化」1997年から現在まで蓄積されてきたGPS-TECデータをすべてトモグラフィー解析することで、約11年周期を示す太陽活動度に対する電離圏変動などの研究を可能にする。課題3「電離圏3次元リアルタイム・モニタリング」GEONETから得られるGPS-TECの1秒値を用いたリアルタイムシステムを構築し公開する。平成28年度には以下の研究を実施した。(1)課題1については平成27年度までに開発された解析プログラムの安定度の向上等に引き続き取り組んだ。1回の改正気時間は最短で5分程度まで向上した。(2)課題3のリアルタイム・解析システムについて、4月から実際のデータに基づくリアルタイム解析(15分毎、解析時間10分以下)をスタートさせ、インターネット上で結果の公表を始めた(http://www.enri.go.jp/cnspub/tomo3/)。さらに、観測データのweb表示の開発にも取り組んだ。(3)課題2の過去データの解析とデータベース化について、Pythonによる解析プログラムを京都大学のスーパーコンピュータに移植することに成功し、性能評価を実施した。(4)これまでの研究成果について、論文発表と学会発表を積極的に行った。特にイタリア・トリエステで開催されたBeacon Satellite Symposium2017では、リアルタイム・トモグラフィー解析が高く評価され、プレゼンテーションアワードが与えられた。平成28年度中に課題1と課題3を終了してリアルタイムサービスを実施済みである。既存データの解析についても、超多並列のスーパーコンピュータを利用することで、大量データの解析が可能であることを明らかにし、Python言語で記述されている解析プログラムの委嘱までを終了している。大量データの解析の入り口に差し掛かったところまでの進捗を得ている。GPS衛星からの測位電波を利用して電離圏全電子数(Total Electron Content; TEC)が計測できる、GPS-TECと呼ばれる計測技術がある。本課題では、国土地理院が全国1200点以上に展開しているGPS観測網GEONETのデータを用いた3次元トモグラフィー解析を用いて、わが国上空の電離圏電子密度の3次元モニタリングの実現を目指す。本研究の課題は以下の3点である。課題1「3次元トモグラフィー解析手法の熟成」自動トモグラフィー解析の安定性向上と高速化をはかる。課題2「3次元電離圏構造のデータベース化」1997年から現在まで蓄積されてきたGPS-TECデータをすべてトモグラフィー解析することで、約11年周期を示す太陽活動度に対する電離圏変動などの研究を可能にする。課題