hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
正標数の非可換ホッジ理論とクリスタリン構造

本研究「正標数の非可換ホッジ理論とクリスタリン構造」の研究目標は、非可換ホッジ理論を正標数の代数多様体、算術的多様体に拡張することである。この目的のため,本研究では高次元圏を用いたクリスタリントポスの構築に向けての一般論の研究を中心におこなってきた.特に高次のトポスの理論をクリスタリントポスの枠組みにあうように構築しなければならないが,高次のトポスの理論にもC. Simpsonのグループによる方法,B. Toenらによる方法,最近のJ. Lurieによる方法などいろいろある.本研究ではこれまでC. Simpsonの方法を中心に扱ってきたが,昨年発表されたJ. Lurieによるものがより,研究目的にあうものであるとの認識を得,それを中心に研究した.本研究で考察している高次トポス上の高次スタックによる代数幾何学の拡張は,クリスタリンホモトピーの研究のみならず,数論幾何や数理物理の分野においても近い将来必要不可欠のものとなると思われる.一方,研究の結果,高次のクリスタリン構造の記述には,従来の整数環上の定式化では不十分であるとの認識に至った.そこで昨年発表されたN. Durovのただ一つの元を持つ体F_1上の高次のトポス理論を構成するという発想を得た.この高次トポスの理論が構成できれば,数論でいう無限素点での情報をより直接的に有限素点での情報と統一的に扱うことができるようになることが期待できる.本研究「正標数の非可換ホッジ理論とクリスタリン構造」の研究目標は、非可換ホッジ理論を正標数の代数多様体、算術的多様体に拡張することである。この目的のため,本研究では高次元圏を用いたクリスタリントポスの構築に向けての一般論の研究を中心におこなってきた.特に高次のトポスの理論をクリスタリントポスの枠組みにあうように構築しなければならないが,高次のトポスの理論にもC. Simpsonのグループによる方法,B. Toenらによる方法,最近のJ. Lurieによる方法などいろいろある.本研究ではこれまでC. Simpsonの方法を中心に扱ってきたが,昨年発表されたJ. Lurieによるものがより,研究目的にあうものであるとの認識を得,それを中心に研究した.本研究で考察している高次トポス上の高次スタックによる代数幾何学の拡張は,クリスタリンホモトピーの研究のみならず,数論幾何や数理物理の分野においても近い将来必要不可欠のものとなると思われる.一方,研究の結果,高次のクリスタリン構造の記述には,従来の整数環上の定式化では不十分であるとの認識に至った.そこで昨年発表されたN. Durovのただ一つの元を持つ体F_1上の高次のトポス理論を構成するという発想を得た.この高次トポスの理論が構成できれば,数論でいう無限素点での情報をより直接的に有限素点での情報と統一的に扱うことができるようになることが期待できる.今年度は,本研究に関係する論文が数遍プレプリントとして公開されたが,その中でもC.SimpsonによるD加群の完全複体の無限大スタック上のホッジフィルトレーションに関する論文は,本研究にとって大変重要なものであった。残念なことにこのプレプリントにはほとんどの定理に完全な証明がなく,それを解読するのにかなりの時間を削こととなった当初の予定では,ベクトル層の理論を正標数の場合に完成させることが第一の目標であったが,今年度の研究の結果,それは必ずしも重要ではないということがわかってきた。それよりもむしろToenのホモトピー代数幾何学の手法を用いて考えて行くことが必要であると考えられる。そのため,研究のほとんどの時間をToenのこれまでの論文を理解することに充てた。そのためにホモトピー代数の研究を進め,それに関係する研究集会に参加,専門家と議論した。また,Simpsonが進めているようにこのような研究では,高次元圏論による高次ホモトピーの計算が必要となるが,それは人の手で行うには複雑すぎて計算機の利用が不可欠になってくると思われる。そのため,Simpsonなどは計算機による証明支援ソフトを用いているが,その利用法を学び,活用するためにパソコンと大きな図式を表示するためディスプレイを購入した。また,正標数の非可換ホッジ理論の研究にはホモトピー数学の理解が不可欠なので,その研究のために図書を多数購入した。昨年度発表されたC.SimpsonによるD加群の完全複体の無限大スタック上のホッジフィルトレーションに関する論文は,本研究にとって大変重要なものであるが,残念なことにこのプレプリントにはほとんどの定理に完全な証明がなく,それを解読するのにかなりの時間を費やした.さらに,ベクトル層の理論を正標数の場合に拡張するために,古典的なRobyの結果をベクトル層の理論に翻訳することにかなりの時間と労力を費やした.これらの研究のためホモトピーの専門家であり,ホモトピー数学にも詳しい京都大学の原田氏のもとを訪れることが必要であった.そのため当初予定していた物品費の多くを国内旅費に使わなければならなかった.物品費で購入することを予定していた本やソフトウェアの購入は今年度は見送り,来年度以降に使うことにした.また,新たに広島大学の伊藤氏と正標数での局面上の非可換ホッジ理論についての研究を初めることとなった.

この研究は非可換ホッジ理論とクリスタリン構造の関係を理解する上でのよい具体例を提供することになると期待している.非可換ホッジ理論は高次の代数的スタックの理論と密接な関係を持っており,それらはホモトピー数学と呼ばれる数学の新しい分野に属している.ホモトピー数学ではこれまでの数学で無視されていた同値関係を詳しく調べるもので非可換コホモロジーの理論を解釈する上で不可欠のものである.その対象は数学のあらゆる分野で手つかずのまま埋もれていることも多い.そのため関係がありそうな研究会に出席し,その分野の専門家との意見交換をした.これにも旅費を多く必要としたので,当初の計画とは予算の割り振りの面で大きく食い違ってしまった.本研究「正標数の非可換ホッジ理論とクリスタリン構造」の目標は、非可換ホッジ理論を正標数の代数多様体、算術的多様体に拡張することであった。この目的のため、19年度も引き続き「正標数の完全体上定義された非特異完備代数多様体とその上のF-isocrystalの淡中圏に対して定義されるスキーム的ホモトピー型(その局所系の圏が淡中圏に同値であるようなもの)の上のクリスタリン構造を調べてきた。また、当初予定していなかったが、19年度の4月にLurie氏による高次のトポス理論、またそれを利用した導来代数幾何学の論文が発表され、その内容が本研究に大変重要な関わり合いを持ちそうだということがわかった。そのため、19年度の前半はこれらの論文の研究にほとんどすべての時間を費やした。さらに、Durov氏の一般化された環概念の発見に関する論文も本研究と重要な関係を持ちそうだと思われたため、19年度後半はこの論文の研究に時間を費やした。これらの研究の結果当初の目的の達成は困難であったが、新たな視点が得られ、今後の研究に向けての大きな指針が得られた。
成熟社会に対応した自己恒常型都市公共建築物ネットワークの構築

本年度は次の3点に関して研究を行った。まず、既存の施設を改修して新たな機能を付加、あるいは機能転換をはかった公共施設を対象に、自己恒常型都市公共建築物ネットワークの構築に向けた基礎的知見を整理するための調査を行った。対象施設は神奈川県横浜市の公立小学校として、平成14年度までに用途変更が行われた全41校のうち、35事例に関して図面の収集とヒアリングを実施した。この結果として、小学校の用途変更における工事の特徴を、旧室空間の用途に着目した3類型によって整理できることを明らかにした。この類型ごとに必要となる工事の抽出は、今後の学校の機能転換にあたっての設計計画や工事計画に有益な知見をもたらすことが期待できる。続いて、地方自治体の所有する公共施設の全体像の把握に基づく公共建築物ネットワークの構築に向けた基礎的知見を得るために、東京都多摩市を対象として、市役所へのヒアリング、市の所有する公共施設の全数把握、市の総合計画・財政白書・廃校舎活用検討資料の分析に基づく市の方針のレビューを行なった。この結果として、高度経済成長期に多種多様な補助金によって建設された、機能が類似する多数の公共施設の維持管理が、成熟社会を迎えつつあるいま限界を越えつつあることが判明した。さらに多数の既存施設が今後の新たな公共建築物ネットワークを構築する基盤となり得ることを示した。さらに、図書館など書籍利用を例として、自宅、民間施設、公共施設などを都市機能の観点から統一的に扱った都市機能最適配置数理モデルを構築した。このモデルは、都市機能へのアクセシビリティと総コストのトレードオフの関係を表わすものである。このモデルにより、施設を1ヶ所のみに限定するのは、それが図書館であってもコストの点で不利であり、利用頻度に応じたネットワーク型配置が適切であることが判明した。本年度は次の2点に関して研究を行った。まず、既存の施設を改修して新たな機能を付加、あるいは機能転換をはかった公共施設を対象に、自己恒常型都市公共建築物ネットワークの構築に向けた基礎的知見を整理するための実地調査を行った。以下、調査対象施設ごとの調査の主題を示す。1)大分県宇目町役場庁舎:耐震性の補強と機能性の向上。2)大分県野津原町多世代交流プラザ:母子センターから多世代交流プラザへの転換。3)大分県緒方町役場庁舎:新旧の建物の効率的配置、将来増築計画。4)福岡県八女市多世代交流館21・共生の森:老人福祉センターから多世代交流館への転換。5)福岡県福岡市西陵公民館:耐震性の補強と機能性の向上。また、成熟情報杜会における公共施設の窓口サービスの最適提供形態を理論的に検討する基礎として、都市空間に立地するある特定の業務が物理的情報交換とインターネットを使用した情報交換を併用してなされるとき、従業者・消費者である住民の居住地と勤務地の組み合わせ、すなわち職住構造の最適解を求めた。そのとき新しく発生しつつある就業形態であるスモールオフィス・ホームオフィス、すなわちSOHOに着目し、特定の企業に通勤せず自宅で業務を行う就業者の増加を加味した分析を行った。このため、一次元都市を想定し理論的な分析をおこなった。この都市には住民が一様に分布しオフィスとSOHOがそれぞれ均等に立地している。住民はその一方に勤務し、業務情報交換と買い物を交通あるいはインターネット経由の通信によって行う。その結果、この都市では通勤交通、買い物交通、買い物通信、業務交通、業務通信が行われる。これら総コストを定式化して、それを業務交通が距離に影響されない場合とされる場合に分け最小化した。前者については厳密解が、後者については数値解が得られた。
次世代型水族館学習支援システム”ＧＬＡＳＳ　ＶＩＥＷＥＲ”の開発と研究

本研究では、透過型LCDを用いた「次世代型水族館学習支援システム“Glass Viewer"」の開発と実証実験を行っている。研究の結果、“Glass Viewer"は環境照度と水槽内部の照度差が重要であり、スマートフォン世代の来館者において、インターフェイス・デザインや操作性の検討が肝要であることが明らかとなった。本研究は、水族館という水生生物を生きた資料として扱う科学系博物館を基盤とし、子供たちが積極的に学習できるエデュテインメント志向の透過型液晶モニタ(以下、透過型LCD)を用いた体験型学習支援システムを設計・開発するものである。平成25年度は、前年度に行った国内外の先進的施設や関連研究の調査によって得られたそれら事例の問題点や課題点の抽出と分析結果を基礎に機器の設計と開発を行っている。具体的には、設置施設の水槽を計測し、実験段階の機器を組み込むための外装について、操作性や安全性等を想定した基礎設計を行っている。また、設置環境を想定し、透過液晶が輝度がどの段階で視認性が上がるのかを計測するために、輝度計(コニカミノルタLS-110)を用いた計測実験を実施した。さらに、機器上で稼働するシステムについても、開発段階で操作が可能にするための予備設置のための装置についても開発を行った。これらの予備実験を基礎データとして次年度へ向けた研究実験資料の構築を行なっている。平成24年度は、研究に関連したシステムの研究・分析として、国内外の先進的施設や関連研究について調査を行っており、それらの事例における問題点や課題点の抽出と分析を行っている。訪問した施設としては、(フランス)ルーブル美術館/ルーブル・ランス美術館/ポンピドゥー・センター、(石川県)金沢21世紀美術館、(沖縄)美ら海水族館を調査している。その他、関連論文や著書等についても調査を行った。また、それらの事例に関する分析データを基礎として、開発システムの基礎設計と開発を行っており、次年度へ向けた基礎研究資料の構築を行なっている。本研究は、水族館という水生生物を生きた資料として扱う科学系博物館を基盤とし、子供たちが積極的に学習できるエデュテインメント志向の透過型液晶モニタを用いた体験型学習支援システムを設計・開発するものである。最終年度である平成26年度は、前年度までに行った基本設計を引き継ぎ、これまで、国内外を視察調査することで得られた知見を詳細設計に活かすことで、実験機器の開発を行っている。具体的には、設置施設の水槽のサイズに合わせ、透過型液晶ディスプレイや赤外線によるタッチセンサー、稼働システムを内装したセットトップボックス、振動型スピーカー等を組み合わせた次世代型水族館学習支援システム“Glass Viewer"を開発している。完成した“Glass Viewer"はマリンワールド海の中道水族館に設置し、実証実験を行っている。被験者の操作ログや滞留ログなどの定量評価に加え、アンケートやインタビュー等による定性評価の実験データは詳細に分析し、国際学会にて発表するため論文執筆を行っている。教育工学当初の計画である平成24年度「国内外の先進事例の調査と分析、資料収集」として、国内外の先進事例について調査・研究を行うため、(フランス)ルーブル美術館/ルーブル・ランス美術館/ポンピドゥー・センター、(石川県)金沢21世紀美術館、(沖縄)美ら海水族館へ訪問している。特に、(フランス)ルーブル・ランス美術館は(石川県)金沢21世紀美術館と同じ設計者によって2012年12月に開館している。本施設では、これまで、国内の印刷大手企業である大日本印刷と共同で研究してきた先進的展示支援システムをはじめ、実験的とも言える新たな展示手法を駆使した美術館として、これからの国内外に向けた展示支援システムの大変貴重な基礎資料を収集することが出来た。また、これら貴重なデータを詳細に分析することで、次年度の機器開発に向けた基本設計における質の高い基礎データとしている。当初の計画である平成24年度「国内外の先進事例の調査と分析、資料収集」として、国内外の先進事例について調査・研究を行うため、(フランス)ルーブル美術館/ルーブル・ランス美術館/ポンピドゥー・センター、(石川県)金沢21世紀美術館、(沖縄)美ら海水族館へ訪問している。平成25年度は、前年度の関連施設における調査・研究による分析データを基礎としたシステムの基本設計をもとに、実験機器の開発を行っている。

また、表示画面の透過液晶の視認性について、水族館という特殊な環境での実装となるため、稼働環境の照度測定とそれらの基礎データを手がかりに、透過スクリーンの照度測定と輝度計測による見え方の実験を行っている。また、当初予定のICカードによる来館者用のデバイス装着に関しては、本体開発の完成を待って、次年度にて装備の予定である。平成26年度は、海の中道マリンワールドにて実装実験を行い、来館者の操作実験と操作ログによるルート提案のための基礎データ取得を行う予定である。また、実験で得たデータを元に機器の評価データ分析を行なう。平成24年度は、国内外の関連施設における調査・研究による分析データを基礎として、開発システムの基礎設計を行っており、平成25年度における開発としては、前年度の基礎設計データを元に、データ開示のシステム設計と公開用サーバを試験的に立ち上げ、その実装を行なう予定である。また、設置が可能となった段階で大学内にある開発拠点を実験予定の海の中道マリンワールドへと移送し、試験運用を行う予定である。平成25年度は、機器の開発とシステム開発に重きを置いていたため、当初予定のICカード実装は機器の完成度を検討し、次年度の26年度にて装着するよう予定を変更している。そのため、ICカードによるカードの実装費とそれに関連する開発人件費や機器費用について当初予定の金額を次年度に繰り越している。また、研究過程において稼働システムが経年によるOSテクノロジーの変化でWindowsOS環境ではなく、スマートフォンやタブレットPCにて使用されるAndroidOS環境で稼働するシステムが操作性や機能性で優れていることから設計を変更している。平成26年度は、Android環境構築のための機器やICカード実装のためのICカードリーダーやソフトウェア、開発機器導入のための人件費に費用を使用する。平成24年度において調査・分析作業の効率化を図ることで、作業人数を抑えることが出来ため、当初計画の予定額より実質の人件費に差額が生じている。この費用を次年度の開発費に繰り越す。平成24年度の調査・研究基礎データを資源とし、透過型LCD(透過型液晶モニタ)の開発とICカードを介した来館者の体験ログ情報の収集・分析システムによる新たな学習支援システムの詳細設計と機器開発を行う。1)透過型LCDを用いた次世代型学習支援システム:タッチパネル方式を採用した透過型LCDを水族館の水槽に設置し、ガラス面が透過した状態で、水生生物の動画・テキスト・音声情報等を主体的に操作しながら閲覧が可能となる学習支援システムの開発。2)ICカードを用いたサーバ連携システム:各水槽のコーナー別に用意されたICカードを来館者が1枚ずつ取得し、個人認証を行うことで、解析サーバに各個人のログ情報(徘徊行動ログ、滞留ログ、閲覧嗜好性ログ、来館頻度ログ等)が蓄積され、各個人のミュージアムリテラシーに準じ、来館者の嗜好性に合わせた最適な学習情報や学芸員側でデザインした「おすすめルート」の提案による誘導を可能とするシステムの開発。
シュードウリジン：新しいガンマーカーの探索

シュードウリジン(5-ribosyluracil、Ψ)は、質量に変化がない唯一の転写後修飾ヌクレオシドでウリジンとよく似ているために、これまで微量なRNAに適用できる有効な配列決定法がほとんどなかった。本研究では、Ψの質量分析(MS)に基づく新規な配列決定方法を開発した。この方法を応用することで、出芽酵母やヒトrRNA、ヒト核内低分子RNAに含まれるΨを同定した。この方法は、RNAのフェムトモル量のΨの直接的な決定を可能にするため、今後、広範なnon-cording RNAの構造/機能研究のための確実かつ有用なツールとして役立つことが期待された。シュードウリジン(5-ribosyluracil、Ψ)は、転写後RNA修飾によって生成される唯一の質量不変のヌクレオシドである。本年度は、RNA中のΨの直接的決定のための新規な質量分析(MS)ベースの方法を開発した。この方法は、衝突誘起解離MSによって生成されたΨ特異的二重脱水ヌクレオシドアニオン(m/z 207.04)の正確な測定によってΨを含むRNAを検出し、Ψのヌクレオチド配列中での位置を決定するLC-MSの方法である。本年度はまず、Ψを含むRNAとウリジンを含むRNAを複数合成し、Ψ特異イオンの出現をLC-MS/MS解析で確認した。また、Ψ特異イオンとRNA量の検量線を作成し、定量的な再現性を確認した。十分な精度(誤差10ppm以内)で観測することで、Ψを含まないRNAは全く検出されないことを明らかにした。この方法を適用することにより、実際に生体から精製した標準的なsnRNA中の既知のΨをすべて同定し、U5およびU6 snRNA中の未知の2つのΨを発見した。この方法によって、ピコモル量以下のRNA中のΨの直接的な解析が可能であることを明らかにした。これに加え、Ψを含む合成RNAを使って、RNA内でのΨの位置情報を取得するためのスキームを作り、RNA内に複数のウリジンが存在する場合でもΨの配列上での位置を特定できる方法として完成させた。化学合成したΨを含むRNAからプロダクトイオンm/z 207.04が得られることを確認し、さらに多様な配列をもったRNAから、その検出と定量が可能なことを見いだした。実際に生体から回収した試料でこの方法がワークすることも確認することができている。また、この結果を論文として出版した。血中や尿中に含まれるシュードウリジン(5-ribosyluracil、Ψ)モノマーはガンマーカーやガン治療の予後マーカーとして知られている。Ψモノマーは、ウリジンがオリゴマーRNAに取り込まれた後に修飾され、さらに分解されて生じる物質であり、細胞内に最も多く存在するRNAであるリボソームRNA(rRNA)に由来するものと考えられる。Ψは、質量に変化がない唯一の転写後修飾ヌクレオシドであるため、これまで有効な解析法がなかったが、昨年度の本研究によって質量分析(MS)に基づく新規な方法が得られ、rRNAに含まれる全Ψ修飾の同定が可能となった。本年度は、この方法を応用し、出芽酵母やヒトrRNAのΨを同定した。出芽酵母では、この方法で、25S rRNAの2345位に新たに見つかった未同定のシュードウリジンを含む47箇所のΨサイトを決定した。また、申請者は、snR9をU2345のΨ化に関与するsnoRNAとして同定し、このΨ化がU2345の2'-O-メチル化と同時転写および競合的に起こることを示した。次に、本方法と安定同位体Ψラベル法(未発表)とを組み合わせることで、ヒトrRNAから未同定の7箇所のΨを含む、104箇所のΨ化サイトを同定した。これらのΨは、ガンにおいて検出されるΨモノマーの起源と考えられた。この方法は、RNAのフェムトモル量のΨの直接的な同定を可能にするので、今後、広範なnon-cording RNAの構造/機能研究のための確実かつ有用なツールとして役立つことが期待された。今後は、ヒト細胞からリボソームRNAやtRNAを調製し、構築した方法でΨが含まれるRNAの位置を確認する。さらに複数回解析して分析系の安定性を評価し、疾患に関連した細胞を分析してΨマップを作成して、疾患とRNA中のΨの相関を調べる。生化学今年度は、本研究に関連する学内資金が潤沢にあったため、研究の遅延がない状態でありながら、経費の残額が生じた。次年度は、海外の細胞バンクから様々な初代培養細胞やがん細胞を購入して分析する予定がある。

特にRNA転写後修飾病の一種と目される先天性角化不全症の細胞は国内で入手が難しいため、海外からの取り寄せが必須。そのための細胞分譲・購入資金として次年度使用額は利用する予定である。
メカニカルストレスによる炎症反応性骨硬化における骨芽細胞内シグナル伝達系の解析

本研究で、メカニカルストレスと骨芽細胞の生物学的反応をシグナル伝達を含め検討した。細胞伸展装置(スカラテック)を用いて、正常ヒト骨芽細胞(三光純薬)に、1日4時間3日間、7%、0.25Hz周期的伸展刺激法によってOPGとsRANKL産生制御と、そのカスケードの関与に、一酸化窒素(NO)とp38MAPKの関与を見出し、NO発生剤(NOC18)、NO合成酵素阻害剤(L-NMMA)、p38MAPK阻害剤(SB250380)で前処理し、OPG、sRANKLの産生やmRNAの発現を解析した。1.NOとOPG、sRANKL産生関与の解析:静止した正常ヒト骨芽細胞(5x10^4細胞/ml)に、NOC18を0.1、1、10μg/ml濃度で刺激し48時間培養後、培養上清中のOPGは、産生抑制ばかりでなく、骨芽細胞の増殖抑制が認められた。また、静止したヒト骨芽細胞にL-NMMAを1、10、100μg/ml濃度ではOPGの産生に効果はなかった。また、伸展刺激を加えて、同様の解析を行った。正常ヒト骨芽細胞にL-NMMAを1、10、100μg/ml濃度で刺激と、伸展刺激を同時に加えた後、その細胞培養上清中のOPG、sRANKL産生量の影響に抑制増強効果はなかった。2.p38MAPKとOPG、sRANKL産生関与の解析:静置した骨芽細胞にSB250380を0.1、1、10μMの前処理は、濃度依存的にOPG産生が抑制した。これに、伸展刺激を加えた同様の解析は、培養上清中のOPGとsRANKLの濃度をELISAでは、周期的伸展刺激誘導性OPGはSB250380の濃度依存性に産生が抑制され、sRANKLはSB250380の濃度依存性に産生が亢進していた。同様に骨芽細胞内のmRNAの発現についてreal-time RT-PCR法で解析を行ったところ、同様の結果が得られた。3.結論:本研究により、メカニカルストレスによる骨リモデリングに骨芽細胞内p38MAPKの活性化が骨芽細胞からのOPGやRANKLなどの骨形成調節因子の産生制御が行われていることが明らかになった。今後、p38MAPKの上流、下流域のシグナル伝達経路の解析を行う計画である。申請者らは、細胞伸展装置(スカラテック社、当研究室所有)を用いて、正常ヒト骨芽細胞に、7%、0.25Hz周期的伸展刺激法によってOPG産生亢進とsRANKL産生抑制について報告さらに、そのカスケードの関与に、一酸化窒素(NO)とp38MAPKの関与を強く示唆する結果を得て報告した。正常ヒト骨芽細胞とその専用培地は、三光純薬から購入した。

今年度は、伸展刺激を加えない、静止した正常ヒト骨芽細胞に、NO発生剤(NOC18)、NO合成酵素阻害剤(L-NMMA)、P38MAPK阻害剤でそれぞれ添加し、特にOPG産生の効果についてELISAを用いて解析した。まず、NO産生下の解析では、静止した正常ヒト骨芽細胞(5x10^4細胞/ml)に、NO発生剤であるNOC18、0.1、1、10μg/ml濃度で刺激し48時間培養後、OPG産生抑制ばかりでなく、骨芽細胞の増殖抑制が認められた。また、静止したヒト骨芽細胞にNO合成酵素阻害剤-NMMA、1、10、100μg/ml濃度で刺激し培養したところ、これはOPGの産生に効果はなかった。次にP38MAPK阻害剤(SB250380)を10^<-7>、10^<-6>、10^<-5>μMで刺激し培養したところ、むしろ、濃度依存的にOPG産生が抑制された。ただ、10^<-5>μM SB250380は抑制が強いが、細胞毒性も考えられ、さらなる解析が必要である。これに、伸展刺激を加えて、同様の解析を行った。正常ヒト骨芽細胞にNOC18、0.1、1、10μg/ml濃度で刺激と、伸展刺激を同時に加えた後、その細胞培養上清中のOPG、sRANKL産生量の影響について解析したところ、抑制効果はなかった。今年度は、このことから、正常ヒト骨芽細胞から産生されるOPG産生の経路にはNOはあまり関係なく、むしろp38MAPK経路の関与が示唆された。来年度は、P38MAPK阻害剤を用いて、mRNAレベルでreal-time RT-PCRまたは、Northern blotting法を用いて、さらなる解析を行う。申請者らは、細胞伸展装置(スカラテック社、当研究室所有)を用いて、正常ヒト骨芽細胞に、7%、0.25Hz周期的伸展刺激法によってOPG産生亢進とsRANKL産生抑制について報告さらに、そのカスケードの関与に、一酸化窒素(NO)とp38MAPKの関与を強く示唆する結果を得て報告した。正常ヒト骨芽細胞とその専用培地は、三光純薬から購入した。本年度、周期的伸展刺激によりヒト骨芽細胞から産生されるOPGとsRANKL、RANKLの産生及び、骨芽細胞内mRNA発現の制御についてp38MAPKの関与について解析を行った。周期的伸展刺激を加える1時間前の骨芽細胞に0.1、1、10μM p38MAPK阻害剤(SB250380)をそれぞれ前処理行った後、1日4時間3日間、7%、0.25Hzの周期的伸展刺激を骨芽細胞に加え、その後2日間静置状態で培養した培養上清中のOPGとsRANKLの濃度をELISAで測定したところ、周期的伸展刺激誘導生OPGはSB250380の濃度依存性に産生が抑制され、sRANKLはSB250380の濃度依存性に産生が亢進していた。同様に骨芽細胞内のmRNAの発現についてreal-time RT-PCR法で解析を行ったところ、同様の結果が得られた。このことから、周期的伸展刺激による刺激は骨芽細胞内のp38MAPKを活性化させOPGのタンパクの産生、mRNAの発現を亢進させ、sRANKL産生とRANKLのmRNA発現を抑制することが推測された。このことから、メカニカルストレスによる骨リモデリングには、p38MAPKの活性化が重要であることが示唆された。
電気刺激を付加したジャンプトレーニングは跳躍能力やランニング効率を高めるか

本研究は、ジャンプ中、活動している筋に経皮的電気刺激を付加するトレーニングが、跳躍能力やランニング効率を高めることができるかについて明らかにしようとするものである。また、本研究は、その跳躍能力の向上などが筋力の向上だけではなく、腱組織の機能向上によって生じることを狙って行われている。本年度は、腓腹筋に電気刺激を加えながらのジャンプトレーニングを他の筋群に電気刺激を加えながらのジャンプトレーニングと比較しながら、その跳躍高への効果を見る実験を行った。また、その効果の理由を筋力、腱硬度、運動感覚の変化などから明らかにしようと試みた。その結果、腓腹筋への電気刺激を伴うジャンプトレーニングは、足底屈力とともに腱硬度も高め、非常に「軽く」「弾む」運動感覚を伴った跳躍高の増加を導くことが明らかになった。なお、以前から、随意的なトレーニングと電気刺激トレーニングの併用は、運動のパフォーマンスを向上させることが知られていたが、その実施には多くの時間・トレーニング量が必要であった。しかし、本研究の方法は、わずか10分程度の時間しかかからず、跳躍能力を向上させる上で画期的なトレーニングになると考えられた。本年度に行われた研究結果の一部およびその関連研究は、台湾で行われたACK2018で既に口頭発表している。また、その成果は、新しいトレーニング方法として、複数の企業と共同して開発している機器とともに、2019年度に発表する予定である。予定していた実験は順調に実施することができ、そこで得られたデータの一部は解析を終え、学会でも発表することができた。現在は、ほぼ全てのデータ解析も終え、7月に行われる国際学会でその結果について発表する予定である(Accept済み)とともに、論文を作成している段階にある。実験により得られたデータに基づく論文の作成を進めるとともに、追加実験を行っていく予定である。ただし、所属機関が変わったことにより、測定機器などの不足など、環境の変化に伴ういくつかの問題を解決していく必要がある。初年度に購入予定の電気刺激機器の開発が遅れ、その購入ができなかった。ただし、その機器は本研究の結果に基づき開発されていることから、その機器(本年度5月ごろに完成予定)については借用しながら、所属機関が変わったことにより不足する機器を購入する予定である。
森林の環境浄化機能についての広域比較研究

地域の環境に応じて降水・エアロゾルなどの降下物の量と質が,種類や形態の異なる森林にどのような影響を与えるか,また森林からどのような水質・水量が流失するかを明らかにする目的で,昨年度の北海道,岐阜,近畿,山陰,中国地区に本年度は中国江西省南部とタイ国北部の照葉樹林森林集水域を加えて広域的研究を行った。また,森林の種類や土壌の違いが土壌水から渓流水に至る過程での水質形成におよぼす機構についての室内実験をあわせ行った。1.渓流水水質の広域的調査を通じて暖かさの指数に対応して調査地域を冷涼,暖温,熱帯の3地域に類別することが可能で,それぞれ特徴的な水質を示すことがわかった。Ca^<2+>,Mg^<2+>,NO_3^-,SO_4^<2->など渓流水の水質を特徴づけるイオン濃度は,冷涼地域と熱帯地域で低く,暖温地域で高くなる傾向を示した。冷涼地域では低温のため植物遺体の分解と岩石風化の進行が遅く,熱帯地域では分解は速く,生成物はただちに植物に吸収されて,土壌への浸透が少なく,風化は極端に進行しきっているためであると考えられる。2.島根県では,冬季降雪によるNa^+,C1^-,NO_3^-,SO_4^<2->の増加がみられたが,渓流水にまで影響することはなかった。また,隣接する集水域の渓流水質について調査した結果,成長の盛んな若齡林分では,成熟林分の渓流水より,養分物質濃度が低いことわかった。3.山口県徳山地区で大気降下物採取器により,降下物をエアロゾルによるものと降水にともなうものに分別して測定した結果,NO_3^-,SO_4^<2->など酸性雨の主成分は,乾性形態をとっていることが確認された。4.中国地方の数種類の森林土壌を用いて,重水,重窒素による土壌水の浸透速度を比較した。土壌母材と土壌構造により浸透速度は大きく変動した。5.土壌水,渓流水についての窒素自然同位対比測定の結果,多雨期の脱窒が渓流水の窒素濃度に大きい影響を及ぼしていることが判明した。地域の環境に応じて降水・エアロゾルなどの降下物の量と質が、種類や形態の異なる森林にどのような影響を与えるか、また森林からどのような質と量が流出するかを明らかにする目的で、近畿、中国、山陰地域において広域的に研究を行った。(1)滋賀県大津市の2集水域、岐阜県高山市の2集水域、北海道標茶町の3集水域、香川県高松市の4集水域で、降水と渓流水の水質を調べた。渓流水のNO_3^-濃度は集水域間で差が大きく、NH_4^-濃度はいずれの地域でも非常に低かった。降水中の無機態窒素濃度は高山市で高く、森林生態系への窒素供給量は多いが、渓流への流出濃度は低かった。大津市と高松市では降水よりも渓流水の濃度が高かった。したがって、降水中の濃度が高いほど流出水の濃度が高くなるとは言えなかった。(2)冬期の北西季節風を強く受ける島根県三瓶の落葉広葉樹林では降水および流出水の養分濃度と水量を測定し、集水域における物質の収支を求めた。その結果、降水の濃度は季節風の影響を受ける冬期に高くなるが、渓流水の濃度は年間を通してかなり安定していた。

集水域の物質収支は窒素についてはプラスとなり、ミネラルについてはマイナスとなった。(3)岡山市の広葉樹二次林では降水およびリターフォールにより林床へ供給される物質濃度を測定するとともに林床有機物の状態が土壌中での物質の移動ならびに窒素の固定量に及ぼす影響を測定した。その結果、林床有機物の除去によって土壌中での物質の移動の仕方が異なり、土壌中での窒素の固定量が減少することが明らかになった。また、土壌の母材の違いが土壌中での物質の動態に影響を及ぼすことも明らかにした。これらの成果をふまえて、次年度は森林における物質の動態を生物地球化学的観点から追求し、環境保全に望ましい森林の施業に対しても環境科学的な面から指針を提示する。地域の環境に応じて降水・エアロゾルなどの降下物の量と質が,種類や形態の異なる森林にどのような影響を与えるか,また森林からどのような質と量が流失するかを省南部とタイ国北部の照葉樹林森林集水域を加えて広域的研究を行った。(1)渓流水水質の広域的調査を通じて暖かさの指数を対応して調査地域を冷涼,暖温,熱帯の3地域に類別することが可能でそれぞれ特徴的な水質を示すことがわかった。Ca^<2+>,Mg^<2+>,NO_3^-,SO_4^<2->など渓流水の水質を特徴づけるイオン濃度は,冷涼地域と熱帯地域で低く,暖温地域で高くなる傾向を示した。冷涼地域では低温のため有機物の分解と岩石風化の進行が遅く,熱帯地域では速い分解生成物がただちに植物に吸収されて,土壌への浸透が少なく,風化は極端に進行しきっているためであると考えられる。(2)山口県徳山地区で大気降下物採取器により,降下物をエアロゾルによるものと降水にともなうものに分別して測定した結果,NO^-_3,SO^<2->_4など酸性雨の主成分は,乾性形態をとっていることが確認された。(3)山陰地区で隣接する集水域の渓流水質について調査した結果,成長の盛んな若齢林分では,成熟林分の渓流水より,養分物質濃度が低いことわかった。(4)中国地方の数種類の森林土壌における重水,重窒素による土壌水の浸透速度を比較した。土壌母材と土壌構造により浸透速度は大きく変動した。(5)土壌水,渓流水についての窒素自然同位対比測定の結果,多雨期の脱窒が渓流水の窒素濃度に大きい影響を及ぼしていることが判明した。
記憶の脳内メカニズムの解明とその応用-手続き記憶を中心として-

学習の正の転移に関わる脳活動について:fMRI研究<はじめに>私たちの認知機能は事前に経験してきた事柄を活用して環境の変化に適応する柔軟性を備えている。学習の場面では、一定の系列(順番)に従ってできるだけ早くボタンを押すことを学習した後に系列を変えて再度ボタン押しを学習するような状況が考えられる。再学習において前回よりも効率的にボタン押し学習がなされた場合は先行する経験が後の学習にプラスの効果を及ぼしたといえる。このような現象は"学習の正の転移"と呼ばれ、学習心理学の中では長い間研究されてきたが、その神経基盤は未だに明らかになっていない。そこで本研究では系列学習課題を用いて学習の正の転移に関連して賦活する脳部位を明らかにすることを目的とした。<方法>被験者:右利き健常大学生13名。課題:実験条件として1から4の数字をランダムに10個並べた系列(ex,2142132321)を3種類と、統制条件用の系列(1234123412)を用意した。10個の数字は1つずつ100ms(ISI:200ms)提示され、被験者は提示後に数字に対応したボタンをできるだけ早く、正確に押すよう教示された。各条件を18試行行って1ランとし、本実験では全部で9ラン行った。実験条件に用いた系列は3ランごとに異なるものを用いた。撮像と解析:課題遂行中の脳活動をBlock-designed fMRIを用いて計測し、解析にはSPM2を使用した。<結果>ボタン押しに要した時間と正確性は第16ランに比べて第79ランで有意に向上した。賦活データでは右側の黒質と縁上回において、実験条件においてのみ第16ランに比べて第79ランで有意に賦活していることが示された。<考察>学習の正の転移が生じている条件においては黒質-線条体系と頭頂葉領域(縁上回)が重要な役割を果たしていることが考えられる。鏡像文字を読む技能の習得には、複数の神経ネットワーク(視覚背側系・腹側系、小脳、線条体)の関与が示唆されている。しかしながら、学習にともなう各脳部位の活動変化は明らかではない。本研究では、鏡像文字の判読技能を修得している際の脳活動を4回に分けて測定し、その変化を比較検討した。方法:15人の健常者を対象に鏡像文字判読課題を施行し、その際の脳活動を3テスラMRIを用いて測定した。実験では、正像文字と鏡像文字を被験者に提示し、意味のある単語(real word)か意味のない単語(non-word)かについてボタン押しによって判定させた。被験者は上述の実験に3回連続して参加し、4週間後にも同様の実験に1回参加した。結果:文字刺激が提示されてから被験者がボタンを押すまでの反応時間を2要因分散分析で検討した結果、交互作用が有意であった(p<0.05)。鏡像文字に対する反応時間のみ実験を繰り返すことによって有意に減少した(p<0.01)。鏡像文字条件において有意な活動をみとめたすべての領域についてROI解析を行った。その結果、両側紡錘状回(BA19)、左下後頭回、右小脳虫部において有意な活動の減少を認めた。左縁上回では第2、3ランにおいて有意な活動の増加を認めた。右視床は1ヵ月後の再実験においてのみ高い活動を示した。右の中前頭回(BA9)、左補足運動野、右紡錘状回(BA37)、左紡錘状回(BA18)および左小脳半球では第1と第4ランにおいて有意な活動の増加を示した。まとめ:我々の実験によって、鏡像文字判読の学習初期には、視覚腹側系(紡錘状回、下後頭回)および小脳虫部が重要であり、中期から後期には視覚背側系(縁上回)が重要な役割を担っていることが示された。このような活動の変化は学習に伴う方略の変化を反映していると考えられる。一方で、視床は獲得した技能の保持に重要であることが示唆された。意味プライミング効果によって生起されるカテゴリー特異的な脳活動についてfMRIによる研究<はじめに>多くの先行研究によって、意味記憶はカテゴリーごとに脳内に局在していることが指摘されてきた。側頭葉の後方から頭頂葉では、身体部位を中心に道具や家具など私たちの生活空間を構成するカテゴリーが集まっている。仮に、脳内の局在に空間的な配置が関係しているとすれば、衣服に関する処理も身体や道具と近い領域で行われている可能性が高い。そこで本研究では、意味プライミング課題を用いて、(1)身体、(2)衣服、(3)道具に対し特異的に活動する脳領域を特定し、各カテゴリーの局在と空間配置との関連性を検討した。<方法>被験者:右利き健常大学生21名、課題:3つのカテゴリーそれぞれに対して意味プライミング実験を実施した。実験では、プライマーの提示後に意味的に関連のあるターゲットを用いた単語完成課題が行われるプライミング条件(くぎ→か□□ち)と、固視点の後に単語完成課題を行うnon-プライミング条件(+→のこ□□)を行った。撮像と解析:課題遂行中の脳活動をevent-related fMRIを用いて計測し、解析にはSPM2を使用した。

<結果>non-プライミング条件に比べプライミング条件において有意な活動を示した領域は、(1)身体:右上・中側頭回、左角回(両側39野)、(2)衣服:右縁上回(40野)、(3)道具:両側中側頭回(37・39野)であった。<考察>(1)身体、(2)衣服、(3)道具の3つのカテゴリーに対し特異的に活動する脳領域は側頭葉後方から頭頂葉領域に集中していた。同領域におけるカテゴリーの局在は身体部位(自身)を中心に衣服、道具、家具などが配置されている可能性が高く、カテゴリー間の空間的なつながりが重要なのかもしれない。また、身体部位や道具に対するカテゴリー特異性は両側、衣服に対する特異性は右側優位に存在することが示唆された。学習の正の転移に関わる脳活動について:fMRI研究<はじめに>私たちの認知機能は事前に経験してきた事柄を活用して環境の変化に適応する柔軟性を備えている。学習の場面では、一定の系列(順番)に従ってできるだけ早くボタンを押すことを学習した後に系列を変えて再度ボタン押しを学習するような状況が考えられる。再学習において前回よりも効率的にボタン押し学習がなされた場合は先行する経験が後の学習にプラスの効果を及ぼしたといえる。このような現象は"学習の正の転移"と呼ばれ、学習心理学の中では長い間研究されてきたが、その神経基盤は未だに明らかになっていない。そこで本研究では系列学習課題を用いて学習の正の転移に関連して賦活する脳部位を明らかにすることを目的とした。<方法>被験者:右利き健常大学生13名。課題:実験条件として1から4の数字をランダムに10個並べた系列(ex,2142132321)を3種類と、統制条件用の系列(1234123412)を用意した。10個の数字は1つずつ100ms(ISI:200ms)提示され、被験者は提示後に数字に対応したボタンをできるだけ早く、正確に押すよう教示された。各条件を18試行行って1ランとし、本実験では全部で9ラン行った。実験条件に用いた系列は3ランごとに異なるものを用いた。撮像と解析:課題遂行中の脳活動をBlock-designed fMRIを用いて計測し、解析にはSPM2を使用した。<結果>ボタン押しに要した時間と正確性は第16ランに比べて第79ランで有意に向上した。賦活データでは右側の黒質と縁上回において、実験条件においてのみ第16ランに比べて第79ランで有意に賦活していることが示された。<考察>学習の正の転移が生じている条件においては黒質-線条体系と頭頂葉領域(縁上回)が重要な役割を果たしていることが考えられる。
天文観測で探る宇宙論的相転移の歴史の解明

初期宇宙での相転移現象が残す観測的な証拠を探ることを目的として研究を行った。一つ目の研究として、宇宙論的位相欠陥と呼ばれる相転移の残留物を通して観測おを行う研究を紹介する。前年度から継続して行ったテクスチャーと呼ばれる宇宙論的位相欠陥が作り出す重力レンズ効果と呼ばれる光が重力により曲げられる効果について論文にまとめ投稿した。テクスチャーが生成する重力レンズ効果として、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)と呼ばれるビックバンの残光が受ける重力レンズ(CMB lensing)と、銀河の光が受ける重力レンズ効果(cosmic shear)を宇宙論的摂動論を用いて計算した。本研究では、標準的な宇宙論では生成されない揺らぎの成分ベクトル・テンソルモードの揺らぎに着目し、CMB lensingとcosmic shearのベクトル・テンソルモードのみから生成される成分、CMB lensing curl modeとcosmic shear B modeの観測量とその観測可能性を見積もった。結果として理想的なCMB lensingの観測が実現するならばPlanck衛生によるCMBの観測結果から得られる制限より5倍程度強い制限を得られることを示した。また、cosmic shearについては単位視野あたりの銀河の数を増やすより、より深く観測することで効率的に感度が増すことを示した。次に、観測データから直接的に初期宇宙の相転移現象の証拠を見つけることを目的とした研究について紹介する。前年度から継続して行ったPlanck衛生によるCMBの温度揺らぎ観測から初期のパワースペクトルの形を探る研究を論文にまとめて投稿した。本研究では初期スペクトルの振動モデルを用いてMarkov Chain Monte Carlo法のもとMBの観測データから直接的に多重極子l=120程度に局所的な振動が存在することを示唆した。29年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙論的位相欠陥と観測量を結びつけるため、本年度は宇宙論的位相欠陥による初期磁場生成に焦点をあて重点的に研究を行った。現在宇宙に存在する磁場は初期磁場を種として発展してきたと考えられており、その生成メカニズムは大まかに天体物理起源と宇宙論的起源の二種類がある。本年度は宇宙論的起源の初期磁場生成メカニズムの一つとして新しく、宇宙論的位相欠陥による初期磁場生成を提案した。始めに昨年度から継続して研究してきたテクスチャーと呼ばれる位相欠陥が生成する初期磁場についてその生成メカニズムと生成される磁場の特性を論文にまとめた。ここでは特に初期宇宙での光子とバリオンの強結合状態が磁場生成に対して大きな役割を果たし、磁場の成長とスケール依存性を決定していることが判明した。次に宇宙論的位相欠陥の一種である宇宙ひもについても、初期磁場の生成を調べ、論文にまとめた。宇宙ひもについてもテクスチャーと同様のメカニズムによって磁場が生成されるため、バリオンと光子が宇宙初期に強結合状態にあることが、磁場生成に大きな役割を担っていた。ただし、宇宙ひもによる初期磁場生成の場合、宇宙ひもが作り出す光子やバリオンの揺らぎの発展の時間依存性等が一意に確定しないため、テクスチャーほど明確に磁場の発展を記述することができないことが分かった。これらの宇宙論的位相欠陥による初期磁場は宇宙論的スケールで生成され、銀河団やフィラメント、ボイドと言った宇宙論的スケールの構造に付随する磁場の種になった初期磁場として有力な候補の一つである。研究計画では一つの宇宙論的位相欠陥に着目し、それが引き起こす物理現象を一つ一つ解析し観測量と結びつけた後に、その手法を用いて他の位相欠陥について研究を進めていく予定であった。しかし、宇宙論的位相欠陥全般が引き起こす物理現象を見極め、物理現象ごとにそれぞれの位相欠陥について研究していく手法をとることで、研究の順序は入れ替わることとなったが、効率よく研究を進められているように思う。これにより、研究内容の纏まりは非常によくなったが、多様な位相欠陥の研究とN体計算や磁場入りのシミュレーションと言った手法の習得の習得の順序が入れ替わっているため、手法の習得自体は若干遅れている。初期宇宙の相転移を探るため、宇宙ひもやテクスチャーと言った相転移の結果宇宙空間に特殊な領域である宇宙論的位相欠陥の観測可能性を探っている。まず、宇宙ひもと呼ばれるひも状の高エネルギー領域についての成果を説明する。宇宙ひもの形状は環状のloopと輪になっておらず伸びているinfinite stringの二種類が存在する。今回我々はinfinite stringに着目し、そこから放出される重力波の観測可能性を調べた。これらのinfinite stringはネットワーク状に分布しており、重力波はkinkと呼ばれる尖った構造が歪んだinfinite string上を伝搬することで放出される。我々が観測し得る重力波はinfinite stringのネットワーク構造とkinkの尖り具合や分布に依存しており、これらを統合的に数値計算を用いて解くことで、infinite strin由来の重力波の大きさや振動数依存性を見積もることができた。これにより、将来的にinfinite string由来の重力波がaLIGOやDECIGOといったレーザー干渉計の実験で直接観測されうることが示唆された。次に、テクスチャーと呼ばれる形のない特殊な領域について成果を説明する。今回はテクスチャーが作る重力場の歪みに着目し、宇宙マイクロ波背景放射を歪める効果や、銀河の像を歪める効果を見積もることで、将来観測によるテクスチャーの観測可能性を議論した。これにより、SKAなどの電波でのサーベイ観測やスバルなどによる可視光でのサーベイ観測により、テクスチャーが構成されたエネルギー領域によっては、テクスチャーのシグナルが観測され得ることが判明した。

これらは初期宇宙での相転移が現在の宇宙に与え得る影響を定量的に見積もった研究であり、将来的な観測による宇宙史の解明には必要不可欠な準備であると言える。今年度は宇宙ひもやテクスチャーといった、初期宇宙の相転移の名残である宇宙論的位相欠陥のシグナルが、重力波や重力レンズ効果といった観測量を通して観測可能であることを示すことができた。宇宙ひもについては、重力波の観測可能性に関する論文が出版済みで、さらに現在はY-junctionという三又構造がある宇宙ひもについても重力波を計算を行っており、これは29年度中には論文として投稿する予定である。また、テクスチャーについても宇宙マイクロ波背景放射に対する銀河の重力レンズ効果や、銀河に対する重力レンズ効果を見積りを終えており、論文をsubmit済みである。初期宇宙での相転移現象が残す観測的な証拠を探ることを目的として研究を行った。一つ目の研究として、宇宙論的位相欠陥と呼ばれる相転移の残留物を通して観測おを行う研究を紹介する。前年度から継続して行ったテクスチャーと呼ばれる宇宙論的位相欠陥が作り出す重力レンズ効果と呼ばれる光が重力により曲げられる効果について論文にまとめ投稿した。テクスチャーが生成する重力レンズ効果として、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)と呼ばれるビックバンの残光が受ける重力レンズ(CMB lensing)と、銀河の光が受ける重力レンズ効果(cosmic shear)を宇宙論的摂動論を用いて計算した。本研究では、標準的な宇宙論では生成されない揺らぎの成分ベクトル・テンソルモードの揺らぎに着目し、CMB lensingとcosmic shearのベクトル・テンソルモードのみから生成される成分、CMB lensing curl modeとcosmic shear B modeの観測量とその観測可能性を見積もった。結果として理想的なCMB lensingの観測が実現するならばPlanck衛生によるCMBの観測結果から得られる制限より5倍程度強い制限を得られることを示した。また、cosmic shearについては単位視野あたりの銀河の数を増やすより、より深く観測することで効率的に感度が増すことを示した。次に、観測データから直接的に初期宇宙の相転移現象の証拠を見つけることを目的とした研究について紹介する。前年度から継続して行ったPlanck衛生によるCMBの温度揺らぎ観測から初期のパワースペクトルの形を探る研究を論文にまとめて投稿した。本研究では初期スペクトルの振動モデルを用いてMarkov Chain Monte Carlo法のもとMBの観測データから直接的に多重極子l=120程度に局所的な振動が存在することを示唆した。二年時は、まず、現在着手している宇宙論的位相欠陥の一種である宇宙ひもによる重力波の生成の研究を共同研究者と共に完成させる。
中央省庁組織の制度設計に関する研究

本研究の目的は、1990年代以降の日本における中央省庁組織の制度設計過程の分析を通じて、行政組織の制度設計に関するこれまでの通説的見解を批判的に検討し、わが国における中央省庁組織の設計に対する規定要因を明らかにすることである。上記目的を達成するために、本研究では、数理モデルや統計的分析方法を用いた海外の関連先行研究の知見を摂取しながら、1990年代以降の日本の中央省庁組織を対象とした国家行政組織の制度設計に対して一貫した説明を可能とする行政学の理論モデルの構築を試みる。以上のような研究目的・目標にもとづき、本年度は日本の中央省庁組織のデータセットを作成し、当該データセットを用いた統計的分析の結果を国内学会及び国際学会で報告した。また、金融監督庁や金融再生員会、消費者庁、復興庁を対象とした事例の比較研究を行い、各組織の制度設計の帰結(組織の自律性の程度)には、与野党間での合意調達にかかる政治的取引費用(コンセンサス・コスト)の大きさが関係していることを改めて確認し、その研究成果を単著の学術書『政治権力と行政組織ー中央省庁の日本型制度設計』(勁草書房、2019年3月)としてまとめ、公刊した。上記業績において示した知見は、アメリカ政治学を中心とする従来の官僚制研究で支持されてきた通説を覆すものであり、日本行政の研究に限らず行政学全般の理論発展に大きく貢献するものである。また、中央省庁の制度設計過程を緻密に追跡し具体的に記述した本業績は、機構管理等の行政実務においても参照され得る記録としての価値を有するものである。本研究の主たる成果として事例研究の結果を単著の学術書にまとめ公刊できたことから、ほぼ予定どおりの進捗状況と考えられる。なお、中央省庁のデータセットに基づく統計的分析の成果については、次年度に論文として公表することにした。また、中央省庁組織研究の延長として人事の観点からの官僚制研究も行い、その成果の一部を共編著の書籍の一部として公刊した。引き続き中央省庁のデータセットに基づく統計的分析を行い、事例研究によって構築した理論モデルの精緻化を試みる。加えて、組織研究を補完する形で、官僚人事を対象とした官僚制研究を行う。また、上記目的を達成するために、本研究では、数理モデルや統計的分析方法を用いた海外の関連先行研究の知見を摂取しながら、1990年代以降の日本の中央省庁組織を対象とした国家行政組織の制度設計に対して一貫した説明を可能とする行政学の理論モデルの構築を試みる。以上のような研究目的・目標にもとづき、本年度は事例研究として、復興庁の制度設計過程を分析した。当該事例の分析にあたっては、まず、組織の制度設計に携わった関係者による論稿や関連する先行研究をもとに文献調査を行いながら、復興庁の制度設計をめぐる政治過程を詳細に観察した。また、観察にあたっては、与野党アクターの行動に焦点をあてた政治サイドからの考察だけでなく、行政サイドである官僚の活動についても把握するため、文献調査を補完する形で関係者(関係法令の立案に携わった行政官)へのインタヴュー調査も実施した。当該調査および分析により、復興庁の制度設計の帰結(組織の自律性の程度)には、与野党間での合意調達にかかる政治的取引費用の大きさが関係していることを確認し、本研究の目指す、国家行政組織の制度設計に関する理論モデルの構築作業を進展させることができた。さらに、中央省庁組織の制度設計に関わる官僚の選好を把握するため、一部省庁を対象とした官僚制研究を行った。本年度に実施を予定していた復興庁の分析を完了することができ、また本研究を進める中で得た研究成果を国内学会および国際学会において報告したため、ほぼ予定どおりの進捗状況と考えられる。なお、復興庁の事例研究をまとめた研究成果については、次年度に論文として公表することにした。