hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼疾患病態形成分子（プロ）レニン受容体を標的にした低分子化合物による創薬探索

本研究課題では、受容体結合プロレニン系の中心に位置する(プロ)レニン受容体を標的にして、網羅的な低分子化合物スクリーニングによる創薬を視野に入れた基盤研究を展開する。一方、(プロ)レニン受容体はRAPSの活性化以外に、ATP依存性プロトンポンプVacuolar H+-ATPaseのアダプタータンパクとしての機能を有することが報告されている。さらに近年、我々の研究で明らかとなった(プロ)レニン受容体の網膜発生における細胞極性への関与、また糖代謝への関与など生理的機能への影響を最小限にしながら、プロレニンと(プロ)レニン受容体の結合阻害薬開発を行い、病態形成機序の解明・病態を抑制する治療戦略の確立を最終目標とする。さらに疾患動物モデルを用い、(プロ)レニン受容体の機能解明および生理的機能への影響を最小限にしながら慢性炎症病態を抑制する早期介入治療戦略を確立する。これまでに東京大学創薬機構より分与頂いた化合物ライブラリー約1万種類、北海道大学大学院薬学研究院創薬科学研究教育センター保有の既存薬ライブラリー約2千種類およびオリジナル化合物ライブラリー約2千種類を示差走査型蛍光定量法(Differential Scanning Fluorimetry, DSF)で一次スクリーニングを実施して、得られた化合物約30種類を二次スクリーニングとして表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance, SPR)による評価を行った。これにより絞り込みを行うことが出来た。得られた候補化合物は3次スクリーニングの実施を検討しており、さらに誘導体などの合成も検討している。さらに、RNA干渉と核酸有機化学の技術を駆使して(プロ)レニン受容体に対する特異的機能阻害薬[(P)RR-PshRNA]を新規に開発することに成功した。(P)RR-PshRNAは、代表的な二本鎖siRNAと同等の遺伝子発現抑制効果を示したが、生物学的安定性の向上が認められた。さらに正常マウスに(P)RR-PshRNAを硝子体投与したが、組織学的・電気生理学的な変化は認められなかった。また、複数の網脈絡膜疾患動物モデルマウスに投与したところ、網膜において惹起された炎症関連分子(単球走化性因子-1やインターロイキン-6など)の遺伝子発現の抑制が認められた。加齢黄斑変性や糖尿病網膜症は、主要な中途失明原因の網脈絡膜疾患であり、生活習慣病に合併した慢性炎症性疾患と位置づけられる。しかしながら、未だ根本的な治療法の開発・疾患発症機序の解明には至っていない。さらに、我々は組織RASの上流に(プロ)レニン受容体が存在し、プロレニンとの結合が組織RASの活性および(プロ)レニン受容体の細胞内伝達シグナル(ERK1/2活性化など)が網脈絡膜病態を惹起すること[受容体結合プロレニン系(RAPS)]を世界で初めて明らかにした。(プロ)レニン受容体によるこの2つの作用(組織RASの活性化およびRAS非依存型細胞内シグナル活性化)は眼組織のみならず腎臓や心臓などの病態モデルにおいても認められている。また、最近、我々は糖尿病網膜症などの患者より採取した臨床検体を用いた解析の結果、(プロ)レニン受容体は糖尿病網膜症、結膜リンパ腫などにおける疾患の進行に関与する重要な分子であることを示した。
発達期神経回路再編成の定量コネクトミクス解析

前年度の研究を発展させ、軸索刈込みにカスパーゼが機能しているという仮説を検証した。カスパーゼ3のドミナント・ネガティブ変異体遺伝子(C3DN)を中脳Edinger-Westphal核ニューロンに導入し、軸索において過剰発現した時の軸索分枝パターンをコントロールと比較した。その結果、6日胚(E6)のC3DN群において、分枝が減少し、分枝長が増大していることを見出した。すなわち、標的投射過程の軸索においては、分子数の増加と分枝長のホメオスターシスがあり、分子数の増大と分枝長の減少で特徴づけられるpathfinding modeと、分子数の減少と分枝長の増大をともなうtargeting modeの動的平衡状態にあること、およびカスパーゼ3の活性化により、targeting modeに傾くことが示唆された(Katow et al., Dev. Growth Diff, 2017, in press)。原核生物由来のNa+ポンプ型ロドプシンは、光遺伝学分子ツールとして、Cl-やH+などのイオン環境の影響を受けないとともに影響しないメリットがある(Kato et al., Nature, 2015)。しかし、膜発現効率が低い欠点があった。本研究においては、2種類のNa+ポンプ型ロドプシンをもとに、膜発現効率において改善された光遺伝学分子ツールを作製した(Hoque et al., PLoS ONE, 2016)。Cre-loxPシステムによりコンディショナルに明るい赤色蛍光タンパク質のtdTomatoを発現するレポーターラットを報告した(Igarashi et al., PLoS ONE, 2016)。In vivoニューロンにおいては、tdTomatoの極めて明るい蛍光が得られ、突起の形態や軸索の投射の解析に最適化されていた。以上の研究により、本新学術領域研究の促進に貢献した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究において、シナプス研究に長年用いられてきたニワトリ胚毛様体神経節を発達期の回路再編のモデルとし、まばら発現システムや組織透明化法などの最先端技術を総合することで、発達期の軸索間競合に対して遺伝子工学的に介入しつつ定量的に解析するコネクトミクス研究システムを確立した。その結果、8日胚(E8)では一つの毛様体ニューロンに対して多数のブートン状シナプスが形成されているが、E9-10にブートン状シナプスからカリックスへの発達が始まり、その後E11-12からカリックスを持たない軸索側枝が刈り込まれることで、E14までに分枝がなくカリックスを1つだけ持った単一の形態パターンに収束していくことを見出した。すなわち、分枝は各軸索間で均質に刈り込まれ、プレとポストがほぼ完全な1対1の接続となる。14日胚(E14)では1つの巨大な杯状シナプス(カリックス)が形成されるようになり、この過程においてシナプス除去が生じている。このように均質なネットワークの形成は、従来の競合ルールのみでは説明不可能である。本研究においては、数理モデルに基づいて、「ヘッブ則競合」「負のニューロトロフィズム」の2つのルールを仮説することにより、発達期の軸索刈込みが説明できることを明らかにした。本研究課題の遂行において、基盤となる実験システムを最適化し、発達期の軸索刈込みのルールを解明することに成功した(論文投稿中)。さらに、「活動電位発生頻度の高いシナプス前軸索は標的を寡占する」とする仮説を検証するにあたり、これらの技術を駆使し、発達期の軸索間競合に対して遺伝子工学的に介入する手法を評価した。NaChBacは閾値が低いバクテリア由来の電位依存性Na+チャネルだが、これをシナプス前ニューロンに強制発現することにより、活動電位の発生頻度が昂進することを確認した。また、内向き整流性K+チャネルのKir2.1を強制発現することにより静止膜電位が低下することで活動電位発生が抑制されることを確認した。これらの効果について、先述の手法により軸索発達過程を定量解析し、軸索間競合における神経活動の役割を考察する。軸索の小集団での機能分子の発現を操作し、その発達過程を定量的に評価することにより、軸索間競合による回路再編の基盤原理・分子メカニズムを解明する。

本研究においては、2種類のNa+ポンプ型ロドプシンをもとに、膜発現効率において改善された光遺伝学分子ツールを作製した(Hoque et al., PLoS ONE, 2016)。Cre-loxPシステムによりコンディショナルに明るい赤色蛍光タンパク質のtdTomatoを発現するレポーターラットを報告した(Igarashi et al., PLoS ONE, 2016)。In vivoニューロンにおいては、tdTomatoの極めて明るい蛍光が得られ、突起の形態や軸索の投射の解析に最適化されていた。以上の研究により、本新学術領域研究の促進に貢献した。平成27年度に引き続き、NaChBacとKir2.1をシナプス前ニューロンに導入して軸索の小集団の活動を操作することで神経活動と軸索間競合の関与を解明する。また、「負のニューロトロフィズム」のメカニズムを分子レベルで解明する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
粒界ナノストイキオメトリーに基づく複合酸化物の組織制御と機能発現

酸化物多結晶体の粒界近傍ナノオーダーにおける構成カチオン比、すなわち粒界ナノストイキオメトリーを制御することにより、多結晶体の微細組織の制御および光学・電気伝導・力学特性の発現を図ることが可能となると考えられる。そこで、複合酸化物多結晶体において複合酸化物の粒界ナノストイキオメトリーの制御手法を確立すると共に、粒界ナノストイキオメトリーが多結晶体の微細組織および各種送現象に及ぼす影響を調べ、粒界ナノストイキオメトリーに基づいてこれらを制御する理論的指針を見出すことを目的とする。本研究目的を達成するためには、複合酸化物の粒界ナノストイキオメトリーを高度に制御する事と、粒界ナノストイキオメトリーと微細組織・各種輸送現象との相関を調査する事が必要である。また、各種特性の測定を併せて行い、粒界ナノストイキオメトリーと各種輸送現象との相関を明らかにしていく。粒界ナノストイキオメトリー制御型複合酸化物のモデルサンプルとして、AB204系スピネル(A/B:Mg/Al)不定比化合物を作製した。構成金属イオンの比率を0.1mol%1mol%のオーダーで変化させ、温度1100°C1800°Cで行い、点欠陥反応・イオン価数制御を目的として、高温大気炉、真空炉および雰囲気制御炉を適宜使用した。サンプルの焼結緻密化挙動および粒成長挙動から、酸化物多結晶体の微構造発達過程に及ぼすストイキオメトリーの効果を検証した。また、Y_2O_3母相系/Y_2O_3添加系酸化物多結晶体を例として製造・焼結環境が及ぼすストイキオメトリーへの効果についても調べ、電場/応力場印可に依存する点欠陥反応を示唆するデータならびに焼結性・粒成長をはじめとする微構造形成過程への影響を見出した。特に、こうしたナノストイキオメトリーの制御は焼結性向上に効果があることが判明した。平成23年度には、こうした知見を複合酸化物に適用する予定である。さらに、作製した試料の各種伝導特性(光学特性、イオン/電気伝導性)、力学特性を評価に着手し、種々の計測器を導入した。粒界ナノストイキオメトリー制御型複合酸化物のモデルサンプルとして、AB204系スピネル(A/B:Mg/Al、Mg/Si)不定比化合物を作製した。構成金属イオンの比率を0mol%4mol%で変化させ、温度1100°C1800°Cで焼結を行い、点欠陥反応・イオン価数制御を目的として、高温大気炉、真空炉および雰囲気制御炉を適宜使用した。また、昨年度の研究において明らかとなった、Y203母相系/Y203添加系酸化物多結晶体におけるストイキオメトリーの焼結緻密化への効果についても調べ、電場/応力場印可に依存する点欠陥反応を示唆するデータならびに焼結性・粒成長をはじめとする微構造形成過程への影響を調査した。その結果、結晶粒界ナノ領域において、単結晶および通常の多結晶とは異なる電子状態がナノストイキオメトリーの制御によって形成され、それが焼結緻密化速度の向上と相関があることが判明した。これは粒界固有の点欠陥のみならず、外場印可による点欠陥・原子間相互作用の制御が酸化物の高温物質輸送現象に有効に影響を及ぼすことを意味しており、酸化物の組織制御および機能発現の上で重要な知見が得られた。これらの結果は国内外の学会で(招待講演一件含む)発表したほか、欧文学術論文誌に掲載された。これらの成果をふまえ、粒界ナノストイキオメトリー制御型複合酸化物を作製し、大気および雰囲気制御下での焼結および粒成長挙動を調べると共に、ナノ領域の状態分析を試み、微構造および粒界ナノストイキオメトリーとの相関を検証するための基礎データ収集を図ることで、最終的に粒界ナノストイキオメトリーに基づく複合酸化物の組織制御と機能発現に関しての統一的理解を進めることが出来ると考えられる。前年度に引き続き、粒界ナノストイキオメトリー制御型複合酸化物のモデル材料として、MgSi2O4およびMgAl2O4スピネル不定比化合物を作製した。構成金属イオンの比率を0mol%4mol%で変化させ、温度1100°C1800°Cで焼結を行い、点欠陥反応・イオン価数制御を目的として、高温大気炉および真空炉を適宜使用した。

また、これまでの研究によって明らかとなった、Y2O3母相系多結晶体におけるストイキオメトリーの焼結緻密化への効果についても調べ、電場/応力場印加時における焼結性・粒成長をはじめとする微構造形成過程への影響を調査した。その結果、粒界ナノ領域において、電場/応力場印加ならびに異種カチオン偏析に伴い、単結晶および通常の多結晶とは異なる電子状態が形成されており、それが焼結緻密化速度の向上と関係があることが判明した。またストイキオメトリー制御によってスピネルの蛍光特性に変化が認められた。特にTiドープMgAl2O4では、レアメタルを含まないにもかかわらず白色に近い蛍光を得ることが出来た。これらは粒界固有の点欠陥と共に、外場印加またはカチオン添加による点欠陥・原子間相互作用の生成・制御が酸化物の高温物質輸送現象ならびに各種物理特性に大きな影響を及ぼすことを意味しており、酸化物の組織制御および機能発現の上で重要な知見である。これらの結果は国内外の学会で(招待講演4件含む)発表したほか、欧文学術論文誌に掲載された。これらの成果から、粒界ナノストイキオメトリー制御に基づく複合酸化物の組織制御と機能発現に関して、新たな材料開発手法を提案する知見を得ることが出来た。研究目標の達成に向けて、ナノ領域でのストイキオメトリーの計測と、その各種伝導特性との相関を調べてきたが、おおむね予定通りであり、解析を進めるためには引き続き実験データの収集が必要である。こうした中で、電場/応力場印可によるナノストイキオメトリー制御が酸化物の焼結緻密化に有効であることが判明した事は予想を上回る成果であった。この知見を複合酸化物系に適用するべく、データの収集を図る必要があると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。粒界ナノストイキオメトリー制御型複合酸化物を作製し、大気および雰囲気制御下での焼結および粒成長挙動を調べる。また、各種伝導特性・力学特性の評価を行い、微構造および粒界ナノストイキオメトリーとの相関を検証するための基礎データ収集を図る。また、粒界ナノストイキオメトリーの状態分析を試み、各種伝導特性(光学特性、イオン/電気伝導性)、力学特性、粒界ナノストイキオメトリーとの相関を探る実験的根拠を収集する。
深海魚の化学感覚系とその行動制御の生理学的研究

深海域に棲息する動物のうち、無顎類、板鰓類、硬骨魚類、甲殻類からそれぞれ1種ずつを選び、各嗅覚系の形態比較と行動実験を行った。試魚として、静岡市興津沖水深300-600mにおいて捕獲したヌタウナギEptatretusburgeri、ホラアナゴSynaphobranchus affinisおよび熊野灘(水深300-400m)にて捕獲したホソフジクジラEtmopterus brachyurus、オオグソクムシBathynomusdoederleiniを用いた。形態観察として嗅板表面を走査型電子顕微鏡により観察し、摘出した脳、鼻腔組織の嗅神経および嗅索に脂溶性蛍光色素(DiI)を浸透させ嗅房、嗅球、終脳における嗅神経の走行を蛍光顕微鏡にて観察した。ホラアナゴ嗅神経束は他魚種よりも太く、嗅球に入力する前の段階で2本以上の分枝を形成していた。これは、嗅細胞数の多さと嗅球でのニオイ情報の処理能力の高さを示している。ホソフジクジラも同様にきわめて大きな嗅房、発達した嗅球を持っており、ニオイ情報の収集、処理能力は高いと推測された。ヌタウナギの鼻腔は7枚の大きな嗅板からなる嗅房を通り食道に連絡していた。嗅球は終脳と比較して大きく、一方延髄の味覚中枢は未発達であった。また、ヌタウナギとオオグソクムシを用いてニオイ刺激に対する行動観察を行った。特にオオグソクムシの実験では、動きのトラッキングを暗黒下において容易にしかも精密に行なうため、体の位置と向きを示す赤外線ダイオードフラッシャーおよび記録・解析用ソフトウェア(Windowsベース)を開発した。これにより、様々なニオイに対する深海生物の嗅覚行動の観察が容易にできるようになった。ヌタウナギ、オオグソクムシともにきわめて鋭敏な嗅覚感度を持つことも明らかとなった。深海域に生息する魚類の嗅覚系は索餌行動や繁殖行動において大きな役割を果たすと考えられる。本年度は、実験魚として駿河湾500-600m以深または富山湾300m以深において捕獲されたヘラツノザメDeania calcea、フトカラスザメEtmopterus princeps、ノロゲンゲAllolepis hollandi、クロゲンゲLycodes diapterus nakamurae、タナカゲンゲL.tanakae、コンゴウアナゴSimenchelys parasitica、およびホラアナゴSynaphobranchus affinisを用い、嗅覚器および関係脳組織の形態観察と電気生理学的および行動学的手法による嗅覚応答の測定を行った。また、深海域におけるスカベンジャーとして重要な生態学的地位を占めると考えられるオオグソクムシBathynomusdoderleiniも同様に用いた。ゲンゲ類の嗅覚器はきわめて単純な構造を持ち、嗅板は1枚のみであった。しかし、嗅板の両側には多くの繊毛・微絨毛嗅細胞が混在して見られた。他魚種と異なり、非感覚性繊毛はほとんど見られなかった。一方、アナゴ類の嗅覚系はよく発達しており、繊毛の密度は高く両生類のそれに近い形態であった。また、嗅神経束が2本以上の太い分枝を形成していた。これは、嗅覚情報の処理能力の高さを示している。サメ類の嗅上皮表面積、嗅球はさらに大きく、かつ嗅球における糸球体層が明瞭であって、発達した嗅覚情報の処理機構を持つことが明らかであった。また、アミノ酸に対するEOGおよび嗅球ニューロンのインパルスの記録を試み、サメ類もアミノ酸をニオイとして受容していることを確認した。オオグソクムシはサンマ魚肉に強く誘引され、本種吐しゃ物を忌避することがわかった。しかし、アミノ酸、胆汁酸塩に対する明らかな誘引、忌避行動は見られなかった。しかし、どのようなニオイがどのような行動を誘発するのかについては全く調べられていない。本年度は、電気生理学的実験に加えて、行動学的実験に有用であることが昨年度すでにわかっているムラサキヌタウナギE.okinoseanus、コンゴウアナゴS.parasitica、およびホラアナゴS.affinisを用い、これらの魚種が様々なニオイ刺激に対してどのような反応を示すのかを系統的に調べるための実験装置の構築を行なった。塩化ビニル製の長方形チェンバー(115×31×15cm)を設置し、チェンバー内(水中)とチェンバー上部に観察のための赤外線-カラー自動切り替えCCDカメラを設置した。観察は離れた実験室内で行なった。ニオイ溶液刺激放出ノズルを実験魚頭部に近づけ、人影によるストレス、学習を防ぐために実験室から遠隔操作により電磁弁のON, OFFを行ない刺激溶液の放出・停止を行なった。チェンバー内には絶えず飼育水を流し、緩やかな流水条件下で嗅覚刺激実験を行なった。ニオイ刺激溶液には蓄養中に餌として与えている魚肉抽出液、および種々のアミノ酸を用い、コントロールには何も含まれない飼育水を用いた。予備実験の結果、本装置を用いることにより上記魚種のニオイ刺激に対する反応が正確に記録できることがわかった。また、深海域におけるスカベンジャーとして重要な生態学的地位を占めると考えられるオオグソクムシB.doderleiniを用いた行動学的実験のための装置(円形チェンバー)も同時に開発した。完全な遮光環境下において行動を観察することを可能にするために赤外線発光ダイオードを用いたフラッシャーを自作し、背部に装着させて反応をトラッキングした。

本装置も誘引、忌避行動の観察に有用であることが確認できた。深海域に棲息する動物のうち、無顎類、板鰓類、硬骨魚類、甲殻類からそれぞれ1種ずつを選び、各嗅覚系の形態比較と行動実験を行った。試魚として、静岡市興津沖水深300-600mにおいて捕獲したヌタウナギEptatretusburgeri、ホラアナゴSynaphobranchus affinisおよび熊野灘(水深300-400m)にて捕獲したホソフジクジラEtmopterus brachyurus、オオグソクムシBathynomusdoederleiniを用いた。形態観察として嗅板表面を走査型電子顕微鏡により観察し、摘出した脳、鼻腔組織の嗅神経および嗅索に脂溶性蛍光色素(DiI)を浸透させ嗅房、嗅球、終脳における嗅神経の走行を蛍光顕微鏡にて観察した。ホラアナゴ嗅神経束は他魚種よりも太く、嗅球に入力する前の段階で2本以上の分枝を形成していた。これは、嗅細胞数の多さと嗅球でのニオイ情報の処理能力の高さを示している。ホソフジクジラも同様にきわめて大きな嗅房、発達した嗅球を持っており、ニオイ情報の収集、処理能力は高いと推測された。ヌタウナギの鼻腔は7枚の大きな嗅板からなる嗅房を通り食道に連絡していた。嗅球は終脳と比較して大きく、一方延髄の味覚中枢は未発達であった。また、ヌタウナギとオオグソクムシを用いてニオイ刺激に対する行動観察を行った。特にオオグソクムシの実験では、動きのトラッキングを暗黒下において容易にしかも精密に行なうため、体の位置と向きを示す赤外線ダイオードフラッシャーおよび記録・解析用ソフトウェア(Windowsベース)を開発した。これにより、様々なニオイに対する深海生物の嗅覚行動の観察が容易にできるようになった。ヌタウナギ、オオグソクムシともにきわめて鋭敏な嗅覚感度を持つことも明らかとなった。
松果体ニューロステロイド合成の概日リズムとその生理機能の解析

本研究では鳥類を用いて松果体アロプレグナノロン合成の概日リズムとその生理機能を解析した。その結果、松果体ニューロステロイド合成は明暗環境下において概日リズムを示すことがわかった。さらに、不適切な光環境下においては松果体アロプレグナノロン合成が変容し、その結果、小脳において神経保護作用を持つPACAP遺伝子の発現低下を導くことを明らかにした。研究代表者のこれまでの研究により、脳に存在する内分泌器官である松果体が活発にステロイド(ニューロステロイド)を合成・分泌していることが明らかになっている。松果体で合成されたニューロステロイドは間脳や小脳に作用し、行動や脳の発達を制御していることも明らかにしている(Hatori et al. PNAS 2011, Haraguchi et al. PNAS 2012)。松果体はメラトニンや時計遺伝子を介して、生体リズム制御を行う器官である。そこで本研究課題では、松果体ニューロステロイド合成の概日リズムとその生理的意義の解明を目的とした。具体的には、(1)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムの解明、(2)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムを導く因子の同定、(3)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムは、どの様な生理機能と関与しているのかを明らかにすることの3項目の達成を目標としている。平成27年度の研究により、松果体で合成されるニューロステロイドが明確な概日リズムを示すこと、加えて松果体に発現しているステロイド合成酵素のmRNA発現にも概日リズムが存在することを明らかにした。さらにその概日リズムを導く因子を明らかにし、その因子により松果体ニューロステロイド合成が変動することも明らかにすることが出来た。そこで現在は、平成28年度の研究により松果体ニューロステロイド合成の概日リズムが生体にどの様な生理的な影響を及ぼすのかを明らかにすることを目標として解析を進めている。本研究課題の到達目標である3項目のうち、(1)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムの解明と(2)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムを導く因子の同定を終えた。松果体で合成されたニューロステロイドは間脳や小脳に作用し、行動や脳の発達を制御していることも明らかにしている。平成27年度の研究により、項目(1)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムの解明、項目(2)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムを導く因子の同定を達成している。そこで平成28年度の研究では、項目(3)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムは、どの様な生理機能と関与しているのかを明らかにすることを目標とした。その結果、松果体のニューロステロイドは、発達期の小脳において神経保護作用を持つペプチドホルモン(下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチドPACAP)のエピゲノム状態を制御することで、適切な脳の発育を促していることを明らかにした。現在、本研究課題の到達目標である3項目のうち、最後の1つである(3)松果体ニューロステロイド合成の概日リズムは、どの様な生理機能と関与しているのかを明らかにすることを目標として研究を進めている。また、研究成果の一部を国際誌へ投稿準備中である。神経内分泌
地球温暖化がウミガメ類の性比に与える影響の評価に関する研究

「日本のウミガメの性比算定」:東京都小笠原諸島において現在産生されるアオウミガメ幼体の性比を推定するため、8つの砂浜の温度データを記録した。その値を基に性比を算定したところ、小笠原では時空間的に産生される幼体の性比が異なることが明らかとなった。また外部形態測定と血中テストステロン濃度測定を用いて岩手県三陸沿岸域に来遊するアカウミガメ(n=48)の性比を算定したところ、小型個体の性比はメスに偏る一方、大型個体の性比はオスに偏る結果となった。「孵卵温度がウミガメの特性に与える影響の解明」:高知県下で産卵したアカウミガメの卵を孵卵器に収容し、低温もしくは高温で孵卵した。そして屋内に設置した脱出槽に孵化直前のタイミングで埋め、幼体に脱出を経験させた。これらの泳力を測定したところ、高温孵卵群の持続能は低かった。また、東京都小笠原諸島で産卵したアオウミガメの卵を小笠原海洋センター内の孵化場に埋め、日向(高温)もしくは日陰(低温)で孵卵した。脱出後の幼体を観察した結果、日陰群と比較し日向群は、小さいサイズ及び低い運動性を示した。さらに日向群の未吸収卵黄は大きく、この卵黄が大きい個体は成長率が低かった。「ウミガメの食性の雌雄差の検証」:小笠原で捕獲されたアオウミガメ成体の肉片中窒素・炭素安定同位体比を測定し、値が既知である餌生物の安定同位体比を基にSIARモデルを用いて個体ごとの主要餌生物を推定した。結果、メスと比較しオスの方が有意に底生生物を主要餌生物とする割合が高かった。また食性と密接に関係する腸内細菌叢を解析したところ、門、目、科、属レベルにおいて雌雄差が認められる腸内細菌が確認された。以上より、アオウミガメ成体において食性に雌雄差がある可能性が示された。以上を含む2年間の成果は、気候変動下におけるウミガメの性比に関する保全策考案に寄与するものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ウミガメは、孵卵温度が高温でメス、低温でオスが産生される温度依存性決定様式を持つ海生爬虫類である。また爬虫類において、孵卵温度は性別だけではなく、幼体の運動性等の生存率に関する項目に影響を与えることが知られている。以上のことから、地球温暖化がウミガメの性比に与える影響が懸念されており、孵卵温度調節や性比を基にした保全海域の選定等の保全策立案が求められている。本研究では温暖化がウミガメの性比に与える影響の全体像の把握・評価を目的とし、(1)日本のウミガメの性比算定、(2)孵卵温度がウミガメの生存率に関する項目に与える影響解明、及び(3)簡易的なウミガメの性判別法の探索を行う。そしてそれらの結果と既往研究の知見を基に、適切な保全策の提案を行う。平成29年度の研究実績を以下に記す。(1)-1小笠原諸島のアオウミガメ幼体の性比を算定するため、産卵巣温度とその産卵巣の性比を照合し、砂浜温度測定による性比算定式の作成を試みた。また平成30年の小笠原の性比を算定するため、8つの浜に温度ロガーを設置した。(1)-2外部形態測定とテストステロン濃度測定を用いて、三陸沿岸域(n=153)と土佐湾(n=18)に来遊するアカウミガメ成長個体の性別を判別し、それぞれの地域の性比を算定した。結果、三陸沿岸域はオスに偏る性比を示すのに対し、土佐湾はメスに偏る性比を示した。(2)高知海岸及び名古屋港水族館にて産卵されたアカウミガメの卵を孵卵器に収容し、様々な温度を経験させ、孵化後の幼体を観察した。結果、高温で孵卵すると泳力の持続能及び成長率が低下すること、及び鱗板配列奇形が誘発されることを明らかにした。(3)簡易的なウミガメの性判別法確立のため、容易に測定可能で性ホルモンと関連のあるヘマトクリット(Hct)値の性差を検証した。結果、アカウミガメ成長個体ではオスの方が有意に高いHct値を示した。平成29年度は当初の予定通り研究を進めることができた。小笠原の幼体の性比算定に関して、低温孵卵の産卵巣のサンプリングが不十分であったために、砂浜の温度データを用いたアオウミガメ幼体の性比算定式の精度が現状高くはないと考えられるが、次年度のサンプリングで性比算定式の精度が格段に向上すると予想している。また、各地の成長個体の性比や孵卵温度がウミガメの生存率に関する項目に与える影響、ヘマトクリット値の性差を明らかにすることができたことは、期待通りの成果である。これらの結果を総合的に鑑みて、研究はおおむね順調に進展していると判断した。

また外部形態測定と血中テストステロン濃度測定を用いて岩手県三陸沿岸域に来遊するアカウミガメ(n=48)の性比を算定したところ、小型個体の性比はメスに偏る一方、大型個体の性比はオスに偏る結果となった。「孵卵温度がウミガメの特性に与える影響の解明」:高知県下で産卵したアカウミガメの卵を孵卵器に収容し、低温もしくは高温で孵卵した。そして屋内に設置した脱出槽に孵化直前のタイミングで埋め、幼体に脱出を経験させた。これらの泳力を測定したところ、高温孵卵群の持続能は低かった。また、東京都小笠原諸島で産卵したアオウミガメの卵を小笠原海洋センター内の孵化場に埋め、日向(高温)もしくは日陰(低温)で孵卵した。脱出後の幼体を観察した結果、日陰群と比較し日向群は、小さいサイズ及び低い運動性を示した。さらに日向群の未吸収卵黄は大きく、この卵黄が大きい個体は成長率が低かった。「ウミガメの食性の雌雄差の検証」:小笠原で捕獲されたアオウミガメ成体の肉片中窒素・炭素安定同位体比を測定し、値が既知である餌生物の安定同位体比を基にSIARモデルを用いて個体ごとの主要餌生物を推定した。結果、メスと比較しオスの方が有意に底生生物を主要餌生物とする割合が高かった。また食性と密接に関係する腸内細菌叢を解析したところ、門、目、科、属レベルにおいて雌雄差が認められる腸内細菌が確認された。以上より、アオウミガメ成体において食性に雌雄差がある可能性が示された。以上を含む2年間の成果は、気候変動下におけるウミガメの性比に関する保全策考案に寄与するものである。小笠原のアオウミガメの幼体の性比に関して、昨年度サンプリングが不十分であった低温孵卵巣のサンプリングを行い、性比算定式の精度を向上させるほか、砂浜の温度データを用いて、現在産生される小笠原のアオウミガメの性比を算定する。成長個体の性比に関して、地域間で性比が異なることは、雌雄で回遊生態が異なることを示唆している。そこで、この生態の一端を明らかにするために、成長個体の安定同位体比測定を用いた食性分析や遺伝子情報の解析等を検討している。孵卵温度がウミガメ幼体の生存率に関する項目に与える影響解明に関して、昨年度までは孵卵器内で孵化した幼体を用いていた。しかし、自然界で幼体は砂浜表面に這い出す「脱出」というプロセスを経るため、昨年度までの研究では自然界の状態を完全に再現できているとは言えない。そこで次年度は、孵卵温度の影響に加え、脱出の有無が幼体の運動性等に与える影響を調べていきたい。また、これまでの孵卵温度の実験ではアカウミガメを対象としていたが、アオウミガメに関しても同様の実験を行う予定である。その他に関して、平成29年度に得られたデータの確度を上げるため、引き続きサンプル数を増やす予定である。そして、2年間で得られたデータと既往研究の知見を基に温暖化がウミガメの性比に与える影響の全体像の把握・評価を行い、ウミガメの性比に関する適切な保全策の提案を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
条件付き項書き換えシステムにおける帰納的定理と基底合流性に関する研究

項書き換えシステムは,形式手法に基づくソフトウェア構成・検証技術の基礎を与える重要な計算モデルである.帰納的定理は,項書き換えシステムをプログラムとして見做したときに成立する性質に対応し,基底合流性は,項書き換えシステムの解析において重要な解の一意性を保証する性質である.条件付き項書き換えシステムは,ホーン節論理の書き換えシステムによるモデル化であり,関数型プログラムのモデルとして,応用上重要な拡張である.本研究は,条件付き項書き換えシステムにおける帰納的定理および基底合流性の自動証明・検証理論の基盤構築および証明・検証ツールの実現を目標としている.本年度は,まず3型指向式条件付き項書き換えシステムにおけるホーン節帰納的定理の自動証明法について取り組んだ.与えられた指向式条件付き項書き換えシステムをアンラベリング変換を用いて項書き換えシステムへ変換し,帰納的定理を項書き換えシステムで証明したときに,どのような条件のもとで,その証明手続きの正しさが成立するのかという問題についての理論的な検討を行った.さらに,書き換え帰納法のおいて,与えられた式がホーン節の場合に適用できるような推論規則を検討した.実装についても取り組み,等式定理の場合と異なり,どのようなヒューリスティクスを適用すればよいかはあまり自明ではないことが判明した.また,ホーン節帰納的定理の反駁証明や,書き換え帰納法の対話的定理証明器を用いた形式化,また,従来の発散鑑定法では補題の生成が困難な場合の補題生成法,さらに,帰納的定理の決定手続きを書き換え帰納法において利用する手法などについても検討を行なった.さまざまな条件付き項書き換えシステムの体系が知られているが,なかでも,3型指向式条件付き項書き換えシステムは,関数型プログラム言語のモデルとして最も自然なものである.3型指向式条件付き項書き換えシステムのアンラベリング変換において変換前の条件付き項書き換えシステムと変換後の項付き項書き換えシステムとの等価性を保証する条件がいくつか知られている.また,ホーン節等式論理で定理であることと,3型指向式条件付き項書き換えシステムによる書き換えで変換可能であることは,ギャップがあり,このギャップがないときに論理性が成立するというが,論理性を保証する条件がいくつか知られている.また,書き換え帰納法を適用するためにも,項書き換えシステムはいくつかの条件を満たす必要がある.これらの複数の条件を比較検討し,うまくすべての条件を満たし,実用性もそれほど損われないような条件を見いだすことが出来た.次に,書き換え帰納法において,ホーン節帰納的定理を扱うための拡張について検討を行なった.まず,検討を行なうためにいくつかの自然な例を構築し,これらを用いて,どのように証明ができるか検討を行なった.そして,書き換え帰納法の3つの推論規則をそれぞれホーン節の条件部へ適用する場合に,どのような変更が必要になるかを検討することで3つの推論規則を考案した.これらの推論規則を適用することでいくつかの例において証明ができることを確認した.次に,これらの規則を実装した帰納的定理自動証明システムを実装した.しかし,等式定理の場合と異なり,推論規則の適用の仕方にどのようなヒューリスティクスを用いればよいかはあまり自明ではないことが判明した.これらのことから,理論基盤の構築には一定の成果が得られたと考えている.しかし,実際の証明システムの構築技術には,さらなる検討が必要と考えられる.現在用いている書き換え帰納法は,基本的な書き換え帰納法であるが,より強力な書き換え帰納法も筆者らにより考案されている.より強力な自動証明システムを実現するためには,それを利用することが必要である.より詳細なヒューリスティクスを検討にあたっては,まずこの実装を進めてより強力な基本システムを確立する必要があると考えられる.また,新しい補題生成法を考案する過程で,補題の生成法においては規則的な発散系列の観測がまず必要であることがわかった.したがって,ホーン節帰納的定理の書き換え帰納法においても,うまく規則的な発散系列が生成できるような推論規則の適用も重要であると考えられる.ホーン節帰納的定理の反駁証明,書き換え帰納法の対話的定理証明器を用いた形式化,新しい補題生成法,帰納的定理の決定手続きを書き換え帰納法において利用する手法などについては,今後より検討を進めて,強力なホーン節帰納的定理証明法の実現に繋げていく必要がある.また,条件付き書き換えシステムの基底合流性に必要となる条件付き書き換えシステムの危険対解析についても調査を進める必要がある.これには条件項書き換えシステムの合流性解析や階層合流性の解析が参考になると考えており,より詳細な調査を進める必要がある.また,条件項書き換えシステムの合流性解析については,従来,項書き換えシステムの一意正規化可能性と非常に関連があることが知られており,項書き換えシステムの一意正規化可能性についても調査,研究を進める必要がある.また,書き換え帰納法を適用するための前提条件の1つである十分完全性についても,項書き換えシステムではその理論が従来得られているが,条件付き項書き換えシステムでは基本的な理論があまりない.アンラベリング変換を利用して,条件付き項書き換えシステムの十分完全性を解析する手法を検討することも課題である.項書き換えシステムは,形式手法に基づくソフトウェア構成・検証技術の基礎を与える重要な計算モデルである.帰納的定理は,項書き換えシステムをプログラムとして見做したときに成立する性質に対応し,基底合流性は,項書き換えシステムの解析において重要な解の一意性を保証する性質である.条件付き項書き換えシステムは,ホーン節論理の書き換えシステムによるモデル化であり,関数型プログラムのモデルとして,応用上重要な拡張である.本研究は,条件付き項書き換えシステムにおける帰納的定理および基底合流性の自動証明・検証理論の基盤構築および証明・検証ツールの実現を目標としている.

本年度は,まず3型指向式条件付き項書き換えシステムにおけるホーン節帰納的定理の自動証明法について取り組んだ.与えられた指向式条件付き項書き換えシステムをアンラベリング変換を用いて項書き換えシステムへ変換し,帰納的定理を項書き換えシステムで証明したときに,どのような条件のもとで,その証明手続きの正しさが成立するのかという問題についての理論的な検討を行った.さらに,書き換え帰納法のおいて,与えられた式がホーン節の場合に適用できるような推論規則を検討した.実装についても取り組み,等式定理の場合と異なり,どのようなヒューリスティクスを適用すればよいかはあまり自明ではないことが判明した.また,ホーン節帰納的定理の反駁証明や,書き換え帰納法の対話的定理証明器を用いた形式化,また,従来の発散鑑定法では補題の生成が困難な場合の補題生成法,さらに,帰納的定理の決定手続きを書き換え帰納法において利用する手法などについても検討を行なった.さまざまな条件付き項書き換えシステムの体系が知られているが,なかでも,3型指向式条件付き項書き換えシステムは,関数型プログラム言語のモデルとして最も自然なものである.3型指向式条件付き項書き換えシステムのアンラベリング変換において変換前の条件付き項書き換えシステムと変換後の項付き項書き換えシステムとの等価性を保証する条件がいくつか知られている.また,ホーン節等式論理で定理であることと,3型指向式条件付き項書き換えシステムによる書き換えで変換可能であることは,ギャップがあり,このギャップがないときに論理性が成立するというが,論理性を保証する条件がいくつか知られている.また,書き換え帰納法を適用するためにも,項書き換えシステムはいくつかの条件を満たす必要がある.これらの複数の条件を比較検討し,うまくすべての条件を満たし,実用性もそれほど損われないような条件を見いだすことが出来た.次に,書き換え帰納法において,ホーン節帰納的定理を扱うための拡張について検討を行なった.まず,検討を行なうためにいくつかの自然な例を構築し,これらを用いて,どのように証明ができるか検討を行なった.そして,書き換え帰納法の3つの推論規則をそれぞれホーン節の条件部へ適用する場合に,どのような変更が必要になるかを検討することで3つの推論規則を考案した.これらの推論規則を適用することでいくつかの例において証明ができることを確認した.次に,これらの規則を実装した帰納的定理自動証明システムを実装した.しかし,等式定理の場合と異なり,推論規則の適用の仕方にどのようなヒューリスティクスを用いればよいかはあまり自明ではないことが判明した.これらのことから,理論基盤の構築には一定の成果が得られたと考えている.
無機ナノチューブによる刺激応答性材料の設計を目指した分子技術の創出

無機ナノチューブイモゴライト:IGを元とした新規刺激応答材料を創製することを目的に下記項目を達成した。(1)IGと有機高分子網目の複合による刺激応答性高強度ゲルについて、有機高分子化学構造による物性制御に成功した。(2)IGと二官能性有機酸(DA)によるチクソトロピー性ゲルについてDAの化学構造による物性制御を達成しゲルのチクソトロピー発現メカニズムを明らかにした。また溶媒のイオン液体への置換を通じ電気伝導性に優れたチクソトロピー制素材として応用できることを見出した。(3)IGとDAによるチクソトロピー性ゲルについて流動によるIG配向構造付与と相互侵入網目形成を通じ異方性高強度ゲルへと導いた。本年度は無機ナノチューブイモゴライト(IG)と有機高分子を複合し、化学構造に応じた望みの力学強度/刺激応答性を併せ持つ高強度ハイドロゲル(IG gel)を合成した。これまでの研究でIGと重合性有機酸アクリルアミド(AAm)を水中で混合した後AAmを重合させ可逆的な無秩序/秩序構造転移を起こすIG gelを合成した。本ゲルでは高分子鎖(PolyAAm)が有機酸官能基を通じIGと相互作用しているため、IGと組み合わせる有機酸の官能基を適切に選択すればIGと有機酸の相互作用に応じた望みの力学強度や刺激応答性を持つゲルが合成できると期待される。本系ではアクリル酸(AA) /ヒドロキシエチルアクリレート(HEA) /ビニルホスホン酸(VPA) / 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)をIG存在下で重合し高強度ゲルの合成を試みた。結果AA, HEAとIGの組み合わせにおいて高強度IG gelが得られた。更にAA / HEAの共重合によりAA / HEA組成比に応じた力学強度を示すIG gelを合成した。加えて「IGを特に強く相互作用するカルボン酸を持つAA」と「IGと相互作用を示さないが熱に応答し体積相転移を示す高分子鎖を形成するN-イソプロピルアクリルアミド(NIPA)」をIG存在下で共重合し、IG-AA間相互作用による高い力学強度を持ちながらもNIPAによる熱応答性体積相転移を示す多元刺激応答性IG gelを得た。上記に加えてIGと二官能性有機酸(DA)から成るチクソトロピー性ゲルについてクライオ電子顕微鏡法ないし時分割X線散乱法により構造評価をおこなった。結果ゲル内部ではDAが表面に付着したIGの集合体(クラスター)がネットワークを形成しており、クラスター⇔ネットワークの衝撃/整置による構造転移がチクソトロピー性に寄与することを見出した。本年度は主に二官能性有機酸によるチクソトロピー性イモゴライトゲルの物性制御について研究した。申請者はこれまでにイモゴライト(IG)と二官能性有機酸(DA)を水中で混合し、IGによるネットワークから成る高速なチクソトロピー能を示すゲルを得た。本年度はIGと各種DAから成るチクソトロピー性ゲルの力学物性や構造を系統的に評価した。結果としてIGとDAから成る網目構造形成速度がチクソトロピー能をに関わることが明らかとなった。反応速度係数の評価より、DA分子構造の違いによる水素結合形成能に従い網目構造形成速度が決まることが示唆された。ゲルの構造をX線散乱+電子顕微鏡法より評価したところ、ゲルはDAに覆われたIGから成り固ー液相転移においてはIGの交差状クラスターによる網目構造の崩壊ー再構築がおこっていることを明らかにした。これが高速な可逆的固ー液転移を引き起こしていると示唆された。加えて次年度実施予定であった流動によるチクソトロピー性ゲルへの配向構造付与もおこなった。衝撃を加え液化したゲルに対し流動を与えた後静値することでセンチメートルスケールでIGが一軸配向したゲルが得られた。また「DAへの不斉炭素導入によりチクソトロピー性ゲル全体にキラル秩序を導入できる」「溶媒をイオン液体としてもチクソトロピー性ゲルが得られる」という予備的結果も発見された。当初予定していた「二官能性有機酸によるチクソトロピー性イモゴライトゲルの物性制御」が達成でき、チクソトロピー性をゲルに与える構造を発現する反応速度論的メカニズムを明らかにできた。加えて次年度の実施を予定していた「二官能性有機酸によるチクソトロピー性イモゴライトゲルへの配向構造付与」についても着手ができ、更にその過程で二官能性有機酸への不斉導入によるチクソトロピー性ゲルキラリティー発現とイオン液体を溶媒としたチクソトロピー性イモゴライトゲル形成についても発見できたことを受け、計画以上に研究が進展しており、当初予期していなかった斬新な研究成果が得られていると判断する。本年度は主に二官能性有機酸によるチクソトロピー性イモゴライトゲルの異方構造化・高強度化を達成した。加えて溶媒のイオン液体への置換による電解質素材への応用を志向した。前年度までに申請者はイモゴライトと二官能性有機酸を水中で混合し、イモゴライトによるネットワークから成る高速なチクソトロピー性を示すゲルを得た。本年度は本チクソトロピー性イモゴライトゲルの機能化を果たすため下記二項目を達成した。第一に衝撃を加え液化させたイモゴライトゲルに対しずりを加えイモゴライトナノファイバーを流動配向させた後静値し、異方構造が維持されたゲルを得た。複屈折測定および小角X線散乱よりゲル流動速度とイモゴライト配向度の相関を明らかにした。また不斉炭素を持つ二官能性有機酸によるイモゴライトゲルに同様の配向処理を施すことで有機酸のキラリティーに従ったイモゴライトらせん配向を持つゲルを創製した。

更にイモゴライトゲルに重合性有機分子+架橋剤を混合後、上記手順に従い流動配向を施したゲルに対しUV光を照射することで異方構造を維持した高強度ゲルを得た。本ゲルはイモゴライト配向に従った電気化学的・力学的異方性を示した。第二にイモゴライトゲルの溶媒を水からイオン液体に置換することで、イモゴライトゲルへ熱的安定性と電気伝導性の付与を試みた。イオン液体を溶媒とするイモゴライトゲルはチクソトロピー性を示しかつ-80°C200°Cで相転移を示さないという熱的安定性を示した。本イモゴライトゲルはイオン液体単体同様のイオン伝導性を持つため、自由成形可能な新規擬固体電解質としての応用が期待される。期間全体の研究を通して無機ナノチューブイモゴライトによる刺激応答材料の設計に資する分子技術の創出を達成し、更にこれを異方性材料へと展開した。加えて当初の予定になかったキラル材料・擬固体電解質材料としての応用可能性を示すことに成功した。無機ナノチューブイモゴライト:IGを元とした新規刺激応答材料を創製することを目的に下記項目を達成した。(1)IGと有機高分子網目の複合による刺激応答性高強度ゲルについて、有機高分子化学構造による物性制御に成功した。(2)IGと二官能性有機酸(DA)によるチクソトロピー性ゲルについてDAの化学構造による物性制御を達成しゲルのチクソトロピー発現メカニズムを明らかにした。また溶媒のイオン液体への置換を通じ電気伝導性に優れたチクソトロピー制素材として応用できることを見出した。(3)IGとDAによるチクソトロピー性ゲルについて流動によるIG配向構造付与と相互侵入網目形成を通じ異方性高強度ゲルへと導いた。当初予定していた「イモゴライトと有機高分子による高強度ゲルの物性制御」に加え、平成27年に実施を予定していた「イモゴライトと二官能性有機酸によるチクソトロピー性ゲルの物性制御」の一部であるチクソトロピー性ゲルの構造評価についても着手できたことも受け、研究は順調に進展していると判断する。平成27年度で作成した配向構造含有チクソトロピー性イモゴライトゲルに対し相互侵入網目構造を導入し、異方物理特性を持つ高強度ゲルを創製する。本ゲルについて力学強度・光学特性・電気化学特性を前年度購入した粘度計などを用いて評価する。加えて二官能性有機酸への不斉炭素導入によりキラリティーを発現したチクソトロピー性イモゴライトゲルについて流動配向による超分子キラル秩序発現を狙う。更に溶媒を水からイオン液体に置換したチクソトロピー性イモゴライトゲルについてイオン伝導能を評価し、擬固体性状電解質としての応用可能性を検討する。高分子物理・コロイド化学平成26年度において、次年度以降に必要となる構造評価技術であるクライオ電子顕微鏡法ないし時分割X線散乱法に関する実験セットアップが定まったため、本知見を元として研究を推進していく。チクソトロピー性イモゴライトゲルの物性制御に当たっての粘弾性評価は本年度購入した粘度計を始めとした機材を用いて遂行していく。当該年度で当初の推測を超えた実験進行および招待講演に纏わる渡航による物品費・旅費の支出があったため、前期・後期で前倒し申請をおこなった。
相互予期に基づく群れ行動の研究

まずミナミコメツキガニが群れとして忌避領域へ創発的に侵入する実験を行った。「研究の目的」にそって群れ形成力を明らかにしようとする実験である。近年群れ研究では少しずつ群れの運動解析が行われつつあるが、実験的に群れ形成に関する相互作用を探る研究はまだまだ少ない。そこで我々が従来から扱っているミナミコメツキガニにおいて、小さな群れがみせる水に対する忌避行動と、大きく密集した群れがあえて忌避領域である水の中へ侵入する行動を実験的に示したものである。この創発現象は一般的な群れモデルでは説明が困難である一方、我々が従来から提案している個体が互いに運動を予期し合う群れモデルによって簡単に再現できる。本研究は論文としてまとめられた。また群れの探索に関する研究を行った。多くの群れに関する論文において、群れが作られる理由に群れとしての探索が挙げられるが、具体的な研究はほとんどされていない。本研究ではこの問題に挑むためまず新たなランダムウォークのモデルを提案した。また、ミナミコメツキガニの実験装置内における挙動を解析し、群れ全体としての探索行動パターンを見いだした。本研究は国際会議プロシーディングとしてまとめられた。さらに現在典型的な群れ行動をとるアユの稚魚を用いた運動解析を行っている。現在群れの運動解析はムクドリの群れなどを中心に行われているが、制御された環境下で行われたものは少ない。我々はアユの群れを、匹数を変えながらタンクの中で泳がせ、その様子をビデオカメラで撮影した後、解析ソフトを利用して個体識別された座標データを得た。そのデータから従来重要とされてきた群れの内部構造が複数確認された。特に、個体間での接近時間において冪則が確認されたが、これは群れの形状に依らず現れ、群れ形成・維持に極めて重要な意味をもたらすと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は(1)ミナミコメツキガニが群れとして忌避領域へ創発的に侵入する実験;(2)アユの群れの運動解析;(3)ランダムウォークのモデルに関する研究を行った。(1)これは「研究の目的」にそって群れ形成力を明らかにしようとする実験である。この創発現象は一般的な群れモデルでは説明が困難である一方、我々が従来から提案しているエージェントが互いに運動を予期し合う群れモデルによって簡単に再現できる。(2)本研究は研究計画においてはミナミコメツキガニにおいて行われる予定であったが、解析方法の困難さから今年度は、筑波大学の新里氏と共にアユの稚魚を用いて行われた。我々はアユの群れを匹数を変えながらタンクの中で泳がせ、その様子をビデオカメラで撮影した後、解析ソフトを利用して個体識別された座標データを得た。特に、個体間での接近時間において幕則が確認されたが、これは群れの形状に依らず現れ、群れ形成・維持に極めて重要な意味をもたらすと考えられる。(3)多くの群れに関する論文において、群れが作られる理由に群れとしての探索が挙げられるが、具体的な研究はほとんどされていない。本研究ではこの問題に挑むためまず新たなランダムウォークのモデルを提案している。今後実際の群れを一個として見た時の挙動と、本モデルを照らし合わせる予定である。

特に、個体間での接近時間において冪則が確認されたが、これは群れの形状に依らず現れ、群れ形成・維持に極めて重要な意味をもたらすと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画における運動解析について、ミナミコメツキガニの群れを使ってはうまく行かなかったため、アユの群れに切り替えられた。しかしそれ以外では順調であるといえる。上記のようにミナミコメツキガニの群れの運動解析において困難さが見られた。アユの群れは画像解析が容易である一方でミナミコメツキガニの群れは、実験の対象としては非常に扱いやすい。そのため今度は、運動解析をアユの群れ,行動実験をミナミコメツキガニの群れで行う予定である。