hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポジトロニウムを用いた硫酸酸性環境中の硫酸塩ナノ鉱物形成機構の微視的研究

硫酸酸性環境中の硫酸塩鉱物形成メカニズムは,環境への鉛溶出抑制に重要な役割を果たしていると考えられている。しかしながら,方鉛鉱から硫酸鉛鉱が形成されるメカニズムや生成環境に関する明確な記述はない。本研究では,研究代表者らがこれまで発展させてきた“ナノスケール空間(ナノ空間)を介した物質移行",“粒界・ナノ結晶粒・マトリックス拡散の概念を取り入れたナノ鉱物としての取り扱い"をベースに,硫酸酸性環境中の硫酸塩鉱物形成メカニズムにアプローチする。硫酸塩鉱物形成を,ナノ空間を介した物質拡散,ナノ空間内壁で局所的に発現する化学反応で記述できるmechanisticモデルの構築を目指す。昨年度まで,硫酸酸性環境下での反応時間を長くするにつれて,硫酸塩鉱が多量に生成していることがわかっている。陽電子寿命測定の結果からは,ナノボイド生成が硫酸塩鉱生成と関連していることが示唆された。最終年度にあたる平成30年度は,硫酸酸性環境下での反応時間を長くした試料(長時間実験後試料)について,種々の陽電子消滅実験によりナノ空間計測を推進した。併せて液相解析実験を推進し,両者の比較検討を行った。反応時間1日の試料について得られた陽電子寿命は100 ps(16%)と400 ps(84%)であり,これらは,硫酸塩鉱のマトリックス中,粒界に存在するナノボイドにおける陽電子寿命と推測される。反応時間を長くしても,マトリックス中,ナノボイドにおける陽電子寿命に有意な変化は見られなかった。局所的な電子密度に変化がないことを示している。一方で,マトリックス中における陽電子寿命の相対強度は,反応時間15時間では12%に減少した。同時に,ナノボイドにおける陽電子寿命の相対強度は88%に増加した。原子スケールの観点から,粒界に存在するナノボイドが硫酸塩鉱生成に関連していることが示唆された。本研究では,申請代表者らがこれまで発展させてきた“ナノスケール空間(ナノ空間)を介した物質移行",“粒界・ナノ結晶粒・マトリックス拡散の概念を取り入れたナノ鉱物としての取り扱い"をベースに,硫酸酸性環境中の硫酸塩鉱物形成メカニズムにアプローチする。初年度に当たる平成28年度は,様々な条件の硫酸酸性環境下において試料を作成・調整することに着手した。方鉛鉱と硫酸鉛鉱をステンレス圧力容器内のテフロン反応容器に封入し,一定期間放置するバッチ式により合成した試料について,硫酸塩鉱生成に伴うナノ組織や相の変化をXRD実験,FE-SEM観察により調べた。XRD実験の結果,全ての試料について,硫酸塩鉱と出発物質の方塩鉱が見出された。これらは,反応時間が長くなるほど,多量に生成した。同様の傾向が,FE-SE観察の結果からも見て取ることができた。本研究課題の内容は,大きく分けて硫酸酸性環境下での硫酸塩鉱物の調整,X線回折(XRD)実験や電解放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)観察による組織評価,ポジトロニウム分光法による空隙の調査である。初年度に当たる平成28年度は,様々な条件の硫酸酸性環境下における試料調整を行い,硫酸塩鉱生成に伴うナノ組織や相の変化をXRD実験,FE-SEM観察により調べた。試料は,方鉛鉱と硫酸鉛鉱をステンレス圧力容器内のテフロン反応容器に封入し,一定期間放置するバッチ式により合成した。硫酸濃度は,天然の地質環境よりもやや酸性の強い硫酸性環境を想定し,初期濃度を0.5 Mに設定した。反応温度は,天然の地表環境における熱水条件を想定し,110°Cに設定した。反応時間は1日,3日,7日,15日,20日とした。以上より,当初予定していた硫酸酸性環境下での硫酸塩鉱物の調整,XRD実験とFE-SEM観察による生成相の評価は順調に進んだと言える。現在までの達成度はおおむね順調と判断する。平成29年度は,硫酸酸性環境下で調整した試料に対して陽電子寿命測定法を用いてナノ空孔解析を推進した。反応時間1日の試料について得られた陽電子寿命は100 ps(16%)と400 ps(84%)であった。これらは,硫酸塩鉱のマトリックス中,ナノボイドにおける陽電子寿命と推測される。

昨年度行ったX線回折実験,電解放射型走査電子顕微鏡観察の結果から,硫酸酸性環境下での反応時間を長くするにつれて,硫酸塩鉱と出発物質の方塩鉱が多量に生成していることがわかっている。そのため,今回陽電子寿命測定によって見出されたナノスケールの局所構造は,硫酸塩鉱生成に付随して生成していることが推測される。同時係数ドップラー広がり計測を用いて陽電子消滅サイトの元素分析を行ったところ,消滅サイトは主に硫黄であることがわかった。本研究課題の内容は,大きく分けて硫酸酸性環境下での硫酸塩鉱物の調整,X線回折実験や電解放射型走査電子顕微鏡観察による組織評価,ポジトロニウム分光法による空隙の調査である。初年度に当たる平成28年度は,様々な条件の硫酸酸性環境下における試料調整を行い,硫酸塩鉱生成に伴うナノ組織や相の変化をX線回折実験,電解放射型走査電子顕微鏡観察により調べた。試料は,方鉛鉱と硫酸鉛鉱をステンレス圧力容器内のテフロン反応容器に封入し,一定期間放置するバッチ式により合成した。硫酸濃度は,天然の地質環境よりもやや酸性の強い硫酸性環境を想定し,初期濃度を0.5 Mに設定した。反応温度は,天然の地表環境における熱水条件を想定し,110°Cに設定した。反応時間は1日,3日,7日,15日,20日とした。X線回折実験の結果,全ての試料について,硫酸塩鉱と出発物質の方塩鉱が見出された。これらは,反応時間が長くなるほど,多量に生成した。同様の傾向が,電解放射型走査電子顕微鏡観察の結果からも見て取ることができた。初年度については,当初予定していた硫酸酸性環境下での硫酸塩鉱物の調整,X線回折実験と電解放射型走査電子顕微鏡観察による生成相の評価は順調に進んだと言える。平成29年度は,調達・調整した試料に対して陽電子寿命測定を推進した。反応時間1日の試料について得られた陽電子寿命は100 ps(16%)と400 ps(84%)であった。これらは,硫酸塩鉱のマトリックス中,ナノボイドにおける陽電子寿命と推測される。硫酸塩鉱中のマトリックス成分,ナノボイド成分が定量的に評価できたこと,さらにそれら近傍の元素情報が得られたことは,今後の物質移行研究に向けて意義がある。現在までの達成度はおおむね順調と判断する。硫酸酸性環境中の硫酸塩鉱物形成メカニズムは,環境への鉛溶出抑制に重要な役割を果たしていると考えられている。しかしながら,方鉛鉱から硫酸鉛鉱が形成されるメカニズムや生成環境に関する明確な記述はない。本研究では,研究代表者らがこれまで発展させてきた“ナノスケール空間(ナノ空間)を介した物質移行",“粒界・ナノ結晶粒・マトリックス拡散の概念を取り入れたナノ鉱物としての取り扱い"をベースに,硫酸酸性環境中の硫酸塩鉱物形成メカニズムにアプローチする。硫酸塩鉱物形成を,ナノ空間を介した物質拡散,ナノ空間内壁で局所的に発現する化学反応で記述できるmechanisticモデルの構築を目指す。昨年度まで,硫酸酸性環境下での反応時間を長くするにつれて,硫酸塩鉱が多量に生成していることがわかっている。
複合現実感技術による飛鳥京の復元

平成20年度は主に平成19年度に開発した複合現実感(MR:Mixed Reality)システムにおける影付け平面,GPU(Graphics Processing Unit)を用いた高速陰影表現手法の評価および飛鳥京MRコンテンツの教育効果の評価をもとに論文を執筆し,学会誌への投稿を行った.また19年度に開発・検討したMRディスプレイ装置のプロトタイプを発展させ,裸眼立体視可能な3次元ディスプレイをMRシステムに組み込んだ.平成20年11月に奈良県明日香村で合成表示実験を行った結果,CG部分の立体視が可能となり,迫力のある合成映像を生成できることを確認した.さらに,従来からMR分野で問題とされていた前景物体によるCGモデルのオクルージョン(遮蔽)を解決する手法を開発した.提案手法では,実画像から前景領域の抽出と影領域の除去を行い,さらに画像中の位置座標から前景物体の奥行き推定を行う,前景領域の抽出については確率モデルに基づく手法を用い,色,コントラスト,時間的事前確率を用いて精度を高める.確率モデルにおけるエネルギー最小化にはグラフカットを用いる.また抽出した前景領域に対し,各画素の色度とカメラの分光感度特性から求められるlogF値を用いることにより,影領域の除去を行うことが可能である.最後に画素ごとの描画判定に利用されるステンシルバッファを用いて前景物体によるオクルージョンを考慮しながら仮想物体の重ね込みを行う.これによって,実物体と仮想物体のオクルージョンを正確に計算した合成画像を生成することができるようになった.まず複合現実感システムにおける光学的整合性を実現するために、影付け平面を用いた仮想物体の陰影表現手法を開発した.これによって実光源環境に対応した仮想物体のソフトシャドウを実時間で表現することが可能になり、合成画像の現実感を向上させることが可能になった.次に飛鳥京の復元CGモデルを製作した.特に6世紀後半の伝飛鳥板蓋宮III-B期、飛鳥浄御原宮と酒船石遺跡付近の詳細なCGモデルを作成した.さらに、多人数で同時に合成画像を鑑賞できる、新しいMRディスプレイ装置の試作を行った.特に大型の液晶モニタを用いた「三脚型」、小型の液晶モニタを用いた「ハンドヘルド型」、タブレットPCを用いた「タブレット型」の3種類のディスプレイ装置の試作を行った.これらの研究成果を踏まえ、平成19年11月2325日に奈良県明日香村現地でMRシステムの一般公開実験を行った.一般の観光客等を対象に飛鳥京MRコンテンツの教育効果を評価するための評価実験を行った結果、コンテンツは復元対象の空間的把握やMR技術への理解を高める上で有意な教育効果を持つことがわかった.また、コンテンツからユーザが受ける主観的な印象の調査を行い、評価に関する心理因子を抽出した結果、ユーザは合成画像における仮想物体の現実感や風景との調和を表す「現実感」、画像の魅力や迫力を表す「鮮烈さ」、おもしろさやインタラクティブ性に関わる「娯楽性」、の3つの因子によってコンテンツを評価していることがわかった.コンテンツに陰影を付加した場合はいずれの因子においても評価の向上が見られ、本研究で提案する陰影表現手法の有効性を確認することができた.平成20年度は主に平成19年度に開発した複合現実感(MR:Mixed Reality)システムにおける影付け平面,GPU(Graphics Processing Unit)を用いた高速陰影表現手法の評価および飛鳥京MRコンテンツの教育効果の評価をもとに論文を執筆し,学会誌への投稿を行った.また19年度に開発・検討したMRディスプレイ装置のプロトタイプを発展させ,裸眼立体視可能な3次元ディスプレイをMRシステムに組み込んだ.平成20年11月に奈良県明日香村で合成表示実験を行った結果,CG部分の立体視が可能となり,迫力のある合成映像を生成できることを確認した.さらに,従来からMR分野で問題とされていた前景物体によるCGモデルのオクルージョン(遮蔽)を解決する手法を開発した.提案手法では,実画像から前景領域の抽出と影領域の除去を行い,さらに画像中の位置座標から前景物体の奥行き推定を行う,前景領域の抽出については確率モデルに基づく手法を用い,色,コントラスト,時間的事前確率を用いて精度を高める.確率モデルにおけるエネルギー最小化にはグラフカットを用いる.また抽出した前景領域に対し,各画素の色度とカメラの分光感度特性から求められるlogF値を用いることにより,影領域の除去を行うことが可能である.最後に画素ごとの描画判定に利用されるステンシルバッファを用いて前景物体によるオクルージョンを考慮しながら仮想物体の重ね込みを行う.これによって,実物体と仮想物体のオクルージョンを正確に計算した合成画像を生成することができるようになった.
土壌中の芳香族塩素化合物生分解に寄与する各種微生物群の分解活性変化

芳香族塩素化合物クロロタロニル(2,4,5,6-tetrachloroisophthalonitrile,土壌殺菌剤)の土壌微生物による分解では、グラム陰性桿菌、グラム陽性球菌および糸状菌が分解菌として単離されているが、土壌中で実際に活性を示す主要な菌群が何かは明らかにされていなかった。本研究では、土壌中でのクロロタロニル分解に寄与する土壌微生物群の寄与率を明らかにすることを目的とし、研究を行った。土壌中でのクロロタロニル分解に対する土壌微生物群(細菌、糸状菌)の寄与率の測定法の確立を行った。グルコース等の糖以外に、アミノ酸、脂質、天然の培地成分(カザミノ酸やブイヨン、酵母エキスなど)の内で最大分解活性を与えたのはNutrient brothと酵母エキスを1:1で混合したものであった。次に、分解活性を仰制する抗生物質として、抗細菌用としてクロラムフェニコール、テトラサイクリン、アンピシリンの混合物、抗糸状菌用としてシクロヘキシミドが適していることを明らかにした。各土壌に対し、添加培地成分濃度および抗生物質濃度を最適化したところ、部分殺菌効果の影響を最小にしてクロロタロニル(初期濃度10mg/kg)分解の寄与率を測定することに成功した。培養時間は6時間で行った。寄与率は、細菌が約4割、糸状菌が6割であった。添加基質の種類により、活性化される土壌微生物群が異なることも明らかとなった。基質誘導法により各種分解菌群のバイオマスを測定することは、抗生物質の土壌中への均一混合の難しさから成功していない。この点が、課題として残された。
複数の財を競売する耐戦略性の動的なオークションデザインに関する研究

今年度の研究実績はおおむね以下の2点に要約できる。1.複数の代替財と補完財を同時に効率的な競売する耐戦略性の動的なオークションメカニズムを提案し、その性能を吟味し、情報効率性とユーザーの便利性の観点から検討した。この新しいオークションはSun and Yang (2009)のオークションを改良し、「入札者にとって正直に入札するのが最良策になる」という優れた性質を持っている。さらに、この新しいオークションは入札者に対してプライバシー保存性を保ち、実行が容易である。このプロジェクトは上海財経大学Sun Ning教授の共同研究で「A strategy-proof double-track auction for complements and substitutes」の論文にまとめられている。この研究はオークション理論に大きな学術的な意味がある。2.標準オークション理論は、すべての競売人が彼の商品の評価値まで払う能力を持っていると仮定している。しかしながら、実際には、多くの競売人が常に一定の予算で制約されている。本プロジェクトは入札者が一定の予算で制約される場合に複数の非分割財を同時に競売するための動的なオークションメカニズムを開発し、その収束性と性質について考察した。特に、競争的均衡は存在しないかもしれないが、このオークションがコアイ配分を常に見つけることができることが証明された。この研究内容はAmsterdamのFree大学Gerard van der Laan教授とTilburg大学Dolf Talman教授の共同研究で今「An ascending multi-item core allocation auction with budget constrained bidders」の論文にまとめるところです。この研究はオークション市場の効率性、安定性および実用性に重要な意味がある。
カイコ人工飼料における窒素利用率の向上に関する研究

カイコが人工飼料を摂食し、消化吸収し、脱皮を繰り返して成長し、変態を遂げて繭を形作るまでの一連の過程において飼料組成と窒素の利用効率との関連を追求した。飼料のタンパク質並びにビタミンB6のレベルとカイコの成長並びに窒素利用効率との関連について研究し、タンパク質の多い飼料ではB6が多いほど成長も良く、飼料B6量がカイコ体液のアミノ酸プ-ルや体液タンパク質の泳動バンドに影響を与え、飼料のタンパク質レベルに適した量のB6を与えることによって、飼料効率が高まり、消化吸収されたタンパク質が体組織よりも繭に転換する率を高めること、すなわち、繭生産を増すことを明らかにした。飼料タンパク質の最適レベルについて検討する過程において、飼料の消化量と脱皮及び体液のエクジステロイド濃度とを比較したところ、脱皮は飼料全体の消化量よりも飼料タンパク質の消化量との関連が深いことがわかった。実験に用いた実用交雑種の4齢では、18mgのタンパク質を消化すると体液エクジステロイド濃度が上昇し、19mg消化すると脱皮できることを明らかにした。すなわち、カイコが幼虫に脱皮するとき、あるいは蛹に脱皮するために必要な最小限の飼料タンパク質濃度と飼料タンパク質の消化量を明らかにすることができた。消化吸収された飼料成分と呼吸との関係について検討し、摂取した栄養の量と呼吸商並びに非タンパク質呼吸商とを比較し、呼吸基質として消費される蛋白質、脂質及び炭水化物の比を明らかにした。実験に用いた実用交雑種の4齢幼虫において、呼吸基質として燃焼される物質の比はおよそ炭水化物70:脂質20:タンパク質10であった。なお、摂取されたタンパク質の約9%が呼吸基質として燃焼することが明らかにされた。稚蚕用人工飼料はすでに広く普及しており,技術的には一応の完成を見たといえよう.しかしながら壮蚕用飼料については未だ改良の余地が多く,特に人工飼料育蚕においては摂取栄養分の繭層への配分比率が桑葉育蚕に比して低く,飼料窒素の繭層への利用効率の向上が望まれている.そこで飼料組成の改良,飼育方法の改善等の手法を用いて人工飼料中の窒素の利用率の向上を目的として実験を行い以下の結果を得た.組成の異なる数種の人工飼料を用いて全齢人工飼料育を行い,得られた繭成績を比較したところ,飼料窒素の増給に伴ない,繭生産量が増加した.なお飼料の蛋白量30%で繭層重が最大となった.飼料効率を比較したところ,体質造成に関する飼料効率は飼料蛋白量との相関は見られず飼料食下量の多少と高い正の相関が認められた.繭層生産に関する飼料効率は飼料蛋白の多少並びに飼料蛋白の消化量の多少との間に正の相関が認められ,高蛋白飼料ほど繭層生産効率は高かったが体重に関しては有意な相関を得る事は出来なかった.ビタミンB_6の給与量と成長および繭生産との関係を比較したところ,飼料蛋白が多くなるほどB_6要求量が高り,蛋白4050%の区ではB_610100μg/g飼料の区で成長が良く,繭層量も多かった.飼料効率とB_6量の関係を見ると,体重に関しては相関は見られなかった.しかしながら,繭層生産に関しては,高蛋白飼料区においてB_6が多いほど繭層生産効率が高くなる傾向が認められた.飼料組成と耐病性について検討したところ,繭生産量が多く繭層が厚く耐病性の高い飼料組成を決定に致らなかった.カイコが人工飼料を摂食し、消化吸収し、脱皮を繰り返して成長し、変態を遂げて繭を形作るまでの一連の過程において飼料組成と窒素の利用効率との関連を追求した。人工飼料育を行ったカイコを用いて消化試験と呼吸量の測定を行い、同時に排泄窒素量を定量し、窒素収支を調べた。飼料の食下、消化量と呼吸量および呼吸商との関連、並びに呼吸商と窒素収支との関連について検討した。その結果、タンパク質20%、蔗糖10%、脂質3%を含む準合成飼料では呼吸商が0.91となり、呼吸基質の比はタンパク質、脂質、炭水化物がそれぞれ10:20:70であった。

なお、消化されたタンパク質の約10%が呼吸基質として燃焼されることがわかった。また準合成飼料からタンパク質、脂質、炭水化物をそれぞれ欠いた飼料で飼育したところ、呼吸商はタンパク欠如が1.16、脂質欠如が0.89、炭水化物欠如が0.76となり、それぞれ主たる呼吸基質を反映した結果となった。すなわち、飼料から消化吸収されたタンパク質の約10%が呼吸基質として体内に蓄積されずに消費され、その呼吸基質全体に占める比率は約10%であることが明らかとなった。タンパク質の利用率を向上させるためには呼吸基質として燃焼される比率を低下させる必要がある。人工飼料のタンパク含量と脱皮の関係を調べるため、飼料タンパク量を変えた飼料で実用公雑種の4〓幼虫を飼育し、タンパク消化量と脱皮の有無を検討した。その結果、飼料タンパク7%が脱皮のミニマムであった。また、4齢幼虫はタンパク消化量17mgで体液エクジステロイド濃度が上昇を開始し、タンパク消化量19mgで脱皮した。カイコ幼虫を炭水化物、脂質およびタンパク質の三種のうち一種を欠く飼料で飼育し、成長を観察し、ワ-ルブルグマノメ-タ-を用いて呼吸量を測定した。炭水化物欠除飼料区は呼吸商が低く、次いで脂質欠除区であり、タンパク質欠除区が最も高かった。4齢期の平均呼吸商は炭水化物欠除区0.78、脂質欠除区0.82、タンパク質欠除区1.01であった。すなわち、タンパク質欠除区では主として炭水化物が、脂質欠除区ではタンパク質と炭水化物が、また炭水化物欠除区では主としてタンパク質と脂質がそれぞれ呼吸基質として燃焼し、利用され、生命依持に用いられている事を示している。結論として、呼吸商の数字はカイコが生命維持に利用している物質の種類を正確に反映しているといえる。またそれらの値が飼料の質により左右されることが明らかにされた。一方、利用され燃焼される炭水化物、脂質、タンパク質の比率を推定し、タンパク質の利用される比率を低下させれば飼料窒素利用効率の向上をもたらすことができる。そこで、それぞれの区の排泄尿酸量を測定し、尿酸を生産するに要する酸素、生産した結果生じた炭酸ガスの量を算出した。それらの数値を呼吸の実測値から除し、いわゆる非タンパク質呼吸商、すなわち、タンパク質以外の物質の燃焼に起因する呼吸の部分を推定した。また、その非タンパク質呼吸商より脂質と炭水化物の燃焼比率を算出し、脂質、タンパク質および炭水化物3者の燃焼加率を推定した。その結果、実用多雑種の4齢準合成飼料育蚕では、炭水化物が7、脂質が2、タンパク質が1の割合で燃焼していることが明らかにされた。
第四紀環境変動に対するサンゴ礁・サンゴ礁生態系の応答の解明（COREF計画）

第四紀気候変動に対するサンゴ礁・サンゴ礁生態系の応答を明らかにするために,琉球列島に分布する第四系サンゴ礁複合体堆積物およびその下位に位置する泥質堆積物の堆積学的・古生物学的検討を行った.それらの検討結果と陸上生物の生物地理学的知見を組み合わせて,琉球列島の島嶼化を時系列で推定し,黒潮の流路を考察した.造礁サンゴ化石群集の群集組成の緯度変化である“群集勾配"を検討し,化石群集の保存状態は様々なtaphonomic biasを受けているため,現世群集ほどの顕著な勾配を示さないことを明らかにした.さらに,琉球列島に分布する石灰藻を検討し,現生および化石石灰藻相の特徴を記載した.Hole 4Bは,古宇利島の中央よりやや北に位置する同島で最も標高が高い地点から琉球層群を掘抜き,基盤岩(中生代付加帯堆積物)に達した.同地点は,琉球層群堆積時にはこの一帯で最も標高が高く,浅海相が断続的に堆積したと予想される地点である.今回の掘削により,何層ものサンゴ石灰岩が不連続面を挟んで堆積していることが確認された.一方,本部半島北部のHole 5Aおよび古宇利島西岸のHole 5Cは,琉球層群堆積時には低海水準時に浅海相が堆積した地点である.両地点の掘削により,目標とする浅海相のサンゴ石灰岩を採取することが出来た.なお,両地点の掘削は琉球層群の下位に位置する呉我層に達したが,同層は事前予想よりはるかに厚く,基盤岩には至らなかった.与那国島で掘削を行った3点は,琉球層群堆積時には浅海相と沖合相が交互に堆積した地点である.いずれの地点でも,琉球層群を掘抜き基盤岩(八重山層群)に達した.目標とした浅海層のサンゴ石灰岩は,非常に良い状態で採取され,掘削は成功と評価される.しかしながら,与那国島の琉球層群は断層で断たれてブロック化しており,ブロック間での岩相対比が困難であるため,地質図が公表されていない.このため,掘削試料間の岩相対比は現時点では不明であり,今後の検討課題として残った.以上の堆積物の解析には,新第三紀の終盤現在の北西太平洋における海洋環境変動や第四紀および現在の琉球列島サンゴ礁における生物相および堆積相の知見が欠かせない.このため,これまでに取得していたデータを解析し直し,論文としてまとめ,国際誌に投稿した.平成26年度は,トカラ列島の小宝島で5孔(Hole 2A,Hole 2B,Hole 2C,Hole 2E,Hole 2F)の掘削を行なった.Hole 2A,Hole 2B,Hole 2Cは島の北西側に位置し,NE-SW方向に伸びる海岸線に直交する測線上にあって,北西季節風の影響を受ける.これらの3地点では,16m25m(基盤岩を含む)が掘削された.得られた完新統サンゴ礁堆積物には複数の不整合面が認められた.これに対して,Hole 2EおよびHole 2Fは島の北側に位置し,前記3孔と同様にNE-SW方向に伸びる海岸線に直交する測線上にあるが,南東季節風の影響を受ける.これらの2地点の完新統サンゴ礁堆積物は著しく薄く,掘削深度は9m10m(基盤岩を含む)であった.完新統サンゴ礁堆積物は,全般的に多孔質で,未固結堆積物よりなる部分があるため,良好なコア試料が得られず,岩片化した部分があったのは残念であった.平成26年度に与那国島および本部半島・古宇利島で得られたコア試料中の造礁サンゴ化石群集の予察的検討結果を行なった結果,緯度による群集組成の変化は認められたものの,同一地点における時代による群集組成の変化は,ほとんど認められなかった.これは,非常に重要な知見であり,今後の研究における検証すべき作業仮説とする.また,平成26年度には,平成25年度に投稿した,海草藻場における堆積作用に関する論文,太平洋およびインド洋における過去1,400万年間の海洋環境変化(富栄養化)に関する論文が,それぞれ受理,受理・印刷済となった.また,伊良部島の造礁サンゴ化石群集に関する論文,黒潮および対馬海流の地史に関する論文をまとめ投稿した(前者は受理,後者は査読中).これらには,琉球列島のサンゴ礁・サンゴ礁生態系の地史を考察するうえで非常に重要なデータが含まれており,本研究の重要な成果である.本研究(COREF計画)は,琉球列島をフィールドとして第四紀気候変動に対するサンゴ礁およびサンゴ礁生態系の応答の解明を目的とするプロジェクトである.本科研費により,2013年度には与那国島と本部半島・古宇利島での,2014年度には小宝島での掘削が完了した.2015年には,国際陸上科学掘削計画(ICDP)の経費を用いて,徳之島で5孔の掘削を行う予定であったが,2016年度中に順延になった.COREF計画推進のためには,琉球列島の島々の地表に分布する第四紀サンゴ礁性堆積物(琉球層群)の層序を確立し,それらの分布を明らかにすること(=地質図を作成しておくこと)が必要である.

2000年代に入ってから,琉球列島の多くの島々で,琉球層群の層序が明らかにされたが,まだ空白域が多く残されている.このような状況に鑑み,2015年度には,地表に分布する琉球層群の調査を行った.調査域は,宮古島の西方にある多良間島および沖縄本島の金武町一帯である.多良間島では,琉球層群の層序を確立し,その下位に位置する多良間砂層の年代を石灰質ナンノ化石生層序により,0.450.99 Maと決定することができた.しかし,同時期には,すでに沖縄トラフは開いていたはずであり,この石英に富んだ堆積物のソースをどこに求めるかという疑問が残っている.一方,金武町一帯の琉球層群の調査により,徳之島から沖縄本島南部に分布する琉球層群の調査がほぼ完了し,全域に共通する統一層序を確立することができた.2015年9月には,藻類化石の専門家を集めて,「第11回国際化石藻類学会」を沖縄で開催した.参加者は,日本を含む55国から13名と少なかったが,本プロジェクトの概要を説明し,これまでの研究成果を議論する予定時間を取ることでき,無節サンゴモの分類やさまざまな時間スケールの環境変動に対するサンゴ礁およびサンゴ礁生態系の応答について,極めて内容の濃い議論を行うことができた.予定通り,2013年度には与那国島と本部半島・古宇利島の掘削が,2014年度には小宝島の掘削が完了した.2015年度に実施すべき徳之島での掘削は,1年ずれ込んでしまったが,2016年に行う予定であった地表踏査を前倒しで実施し,2013年度および2014年度の掘削試料のルーティン分析も順調に進行している.よって,研究計画は概ね順調に進んでいると総括できる.データの取得と同時進行で進めるべき必要がある研究成果の公表に関しては, 2014年度には3編の,2015年度には4編の論文が国際誌に公表されている.多良間島および沖縄本島の金武町一帯の琉球層群の層序に関する論文は,ほぼ完成しているが,コア試料および露頭で確認すべき点があり,これを確認し次第,投稿予定である.さらに,琉球列島におけるサンゴ礁形成史を軸に,地球科学の面白さを後進や市民に伝える単行本の執筆を大手出版社から依頼されており,この執筆を始めた.よって,成果の公表も,概ね順調と考えている.本研究(COREF計画)は,琉球列島をフィールドとして第四紀気候変動に対するサンゴ礁およびサンゴ礁生態系の応答の解明を目的とするプロジェクトである.本科研費により,2013年度には与那国島と本部半島・古宇利島での,2014年度には小宝島での掘削が完了した.国際陸上科学掘削計画(ICDP)の経費を用いて行う予定であった,徳之島での掘削は,日欧間で研究方針に関して合意を形成することができず,本科研費の期間内に実施することができなかった.しかし,COREF計画自体には,大きな研究の進展があった.2016年9月の日本地質学会第123年学術大会(2016年桜上水大会)において,日本・韓国・台湾の琉球列島の陸上・海洋地質および生物地理の研究者を招聘し,国際シンポジウム「Geological and paleogeographical evolution of the Ryukyu Islands in the late Cenozoic」を開催した.本シンポジウムでは,地質学的観点に基づく構造発達史と分子系統に基づく生物地理の変遷の間に存在する不一致点を洗い出し,今後の学際的国際共同研究の方向性を確立することができた.2016年11月には,高知大学海洋コア総合研究センターで,与那国島,本部半島・古宇利島,小宝島で掘削したコア試料に関して,集中分析を行い,非常に重要な成果を得ることができた.第四紀気候変動に対するサンゴ礁・サンゴ礁生態系の応答を明らかにするために,琉球列島に分布する第四系サンゴ礁複合体堆積物およびその下位に位置する泥質堆積物の堆積学的・古生物学的検討を行った.それらの検討結果と陸上生物の生物地理学的知見を組み合わせて,琉球列島の島嶼化を時系列で推定し,黒潮の流路を考察した.造礁サンゴ
植物の窒素利用戦略における系統内変異を表現する遺伝的制約と生態的制約の評価

本研究では、環境変異に対する植物の分布機構と窒素利用戦略の挙動機構について、生態生理学的な視点からの統合的解釈を目的としており、とくに窒素生産性と窒素滞留時間について、環境変異に沿った種内・種間・生活型内・生活型間の挙動を明らかにし、さらに室内操作実験で両パラメータにおける表現型可塑性の評価を目指している。研究初年度となる今年度は主にフィールドでの調査が予定され、北海道東部地域を中心とした観測プロットを研究計画に従い設置したが、北海道各地に記録的な被害をもたらした台風18号の影響により、植物体のサンプリングにおいて著しい支障をきたした。イソツツジ・ホロムイツツジ・ヒメシャクナゲなどの小中型植物については、強風により大多数のリターおよびリタートラップ自体が消失した。唯一ハンノキに関しては、被害が比較的軽微に留まり、予定した調査を遂行することができた。ハンノキ種内の挙動として、より多くの窒素を体内に取り込める環境下では、窒素生産性が低く窒素滞留時間が長くなる傾向が認められた。また、窒素吸収量が明らかに制限されている環境下では、高い窒素生産性が示され、短い窒素滞留時間が認められた。一般に、富栄養環境に優占分布する落葉植物は高い窒素生産性もち、貧栄養環境に優占分布する常緑植物は長い窒素滞留時間をもつことが生活型間の挙動として知られている。従って、養分環境に沿った窒素生産性・窒素滞留時間の種内挙動は、これまで提唱されてきた生活型間での挙動と全く逆になることが示唆された。
神経細胞-アストロサイト間相互作用の新たな地平:L―セリンの神経栄養活性

平成13年度は以下のプロジェクトを遂行した。まず動物細胞でのL-セリン合成を触媒する酵素3PGDHのアストロサイト特異的な転写制御機構を明らかにすることを目的に、マウス3PGDH遺伝子5'-上流非翻訳配列でアストロサイト特異的な発現調節を支配している領域を検討した。同遺伝子5'-上流非翻訳配列の段階的な欠失体をレポーター遺伝子につなぎ、その転写活性を検討することによって、転写開始点から1.8kbから1.6kbにある約200bpの配列がアストロサイトでの高い転写活性に必要であることを明らかにした。この配列にはアストロサイトから抽出した核蛋白質が結合することをゲルーシフトアッセイで確認した。現在、蛋白質が結合する領域をフットプリンティング法で検討している。また、トランスジェニックマウスを作成し、これらの領域がin vivoでもアストロサイト特異的なプロモーター活性を持つか否か組織学的に検討している。次に、中枢神経細胞のL-セリン依存的な生存が、その合成酵素である3PGDHの発現欠損に起因することを証明するために、神経細胞に異所的に3PGDH cDNAを強制発現させるトランスジェニックマウスの作製を行った。小脳プルキンエ細胞特異的L7プロモーター支配下で3PGDH cDNAを発現するように発現ベクターを構築し、さらにバイシストロニックにGFPを発現できるようにした。現在、トランスジーンを持つ14系統のマウスが誕生しており、プルキンエ細胞特異的に3PGDH蛋白質を発現している系統を選択中である。また、マウス3PGDH遺伝子の塩基配列解析の結果をもとに、相同組み替えによる遺伝子破壊を起こすためのターゲッティングベクターを2種類構築した。今後それらを相同組み替えを起こした胚性幹細胞の作成に用いる予定である。平成12年度は申請時に計画していた2種類のプロジェクトを遂行した。1、3PGDHの発現パターンを改変したトランスジェニックマウスの作製中枢神経細胞のL-セリン依存的な生存が、その合成酵素である3PGDHの発現欠損に起因することを証明するために、神経細胞に異所的に3PGDH cDNAを強制発現させるトランスジェニックマウスの作製を行った。当初、神経細胞での発現を誘導するプロモーターとして、神経特異的エノラーゼ遺伝子プロモーター支配下での発現を計画していた。しかし、予備実験でそのプロモーター領域が神経細胞だけでなく培養アストロサイトにおいても無視できない非特異的な転写活性化を起こすことが判明した。実験をより厳密に行うために、最もL-セリン依存性が強い中枢神経細胞のひとつがプルキンエ細胞であるという我々の発見をもとに(Furuya et al.,2000)、この細胞で3PGDH cDNAを異所的に発現させ、外来性L-セリン依存的な生存への影響を培養、個体レベルで検討することに計画を変更した。外来性DNAは、プルキンエ細胞特異的L7プロモーター支配下で3PGDH cDNAを発現するようにし、さらにバイシストロニックにGFPを発現できるように構築した。初代培養系でこの外来性DNAが発現していることを確認しており、現在、外来性DNAが導入されたマウス個体を選抜中である。平成13年度の早い時期には、解析の候補となる系統が確立できるものと予想される。2、マウス3PGDH遺伝子構造とプロモーター領域の解析既に得られているBAC cloneから3PGDH遺伝子領域を確定し、塩基配列の解析からその遺伝子構造を明らかにした。またレポーター遺伝子アッセイの手法を用い、3PGDH遺伝子上流でアストロサイト特異的な発現調節を支配している領域が転写開始点から2kb以内にあることを明らかにした。現在、段階的に推定プロモーター領域を欠失させて、それらの転写レベルを検討している。平成13年度は主に3種類のプロジェクトを遂行した。

まず動物細胞でのL-セリン合成を触媒する酵素3PGDHのアストロサイト特異的な転写制御機構を明らかにすることを目的に、マウス3PGDH遺伝子5'-上流非翻訳配列でアストロサイト特異的な発現調節を支配している領域を検討した。同遺伝子5'-上流非翻訳配列の段階的な欠失体をレポーター遺伝子につなぎ、その転写活性を検討することによって、転写開始点から1.8kbから1.6kbにある約200bpの配列がアストロサイトでの高い転写活性に必要であることを明らかにした。この配列にはアストロサイトから抽出した核蛋白質が結合することをゲルーシフトアッセイで確認した。現在、蛋白質が結合する領域をフットプリンティング法で検討している。また、トランスジェニックマウスを作成し、これらの領域がin vivoでもアストロサイト特異的なプロモーター活性を持つか否か組織学的に検討している。次に、中枢神経細胞のL-セリン依存的な生存が、その合成酵素である3PGDHの発現欠損に起因することを証明するために、神経細胞に異所的に3PGDH cDNAを強制発現させるトランスジェニックマウスの作製を行った。小脳プルキンエ細胞特異的L7プロモーター支配下で3PGDH cDNAを発現するように発現ベクターを構築し、さらにバイシストロニックにGFPを発現できるようにした。現在、トランスジーンを持つ14系統のマウスが誕生しており、プルキンエ細胞特異的に3PGDH蛋白質を発現している系統を選択中である。また、マウス3PGDH遺伝子の塩基配列解析の結果をもとに、相同組み替えによる遺伝子破壊を起こすためのターゲッティングベクターを2種類構築した。今後、それらを相同組み替えを起こした胚性幹細胞の作成に用いる予定である。
CD4陽性T細胞におけるTGF-beta3産生の意義と誘導機構の解明

末梢で誘導されるLAG3+Tregは、その免疫抑制能にTGF-beta3が重要であることが報告されている。申請者らは、IL-27が、マウスナイーブCD4陽性細胞に、TGF-beta3を誘導し免疫抑制能を付与することを報告していた。IL-27はp28とEbi3のヘテロダイマーで、p28、Ebi3はそれぞれ単独の作用を持つことが示唆されている。興味深いことに、IL-27+IL-6+p28+Ebi3の組み合わせでTGF-beta3のmRNA産生が最も強力に誘導されることが見出され、p28, Ebi3欠損マウスではLAG3+TregにおけるTGF-beta3 mRNA発現が著明に抑制されていた。本研究の目的はマウスナイーブCD4陽性T細胞にTGF-β3産生を効率的に誘導する刺激条件をIL-27を中心に探索すると共に、既に申請者らはIL-6もCD4陽性T細胞にTGF-β3を誘導するという結果を得ていることから、IL-27とIL-6のTGF-β3誘導の差異について検討することにある。平成27年度はTGF-β3のmRNAレベルでの発現亢進と、LAG3+ Tregを特徴づける転写因子Egr2のmRNAレベルでの発現亢進が、IL-27+IL-6+p28+Ebi3の組み合わせで得られることを明らかにした。p28とEbi3のそれぞれの欠損マウスではLAG3+ Tregが著明に減少し、Egr2およびTGF-β3を発現するLAG3+ Tregが殆ど認められないことも、これらIL-27を形成するヘテロダイマー各分子それぞれの重要性が示唆される。更に、CD4陽性T細胞刺激条件のうち、p28単独、Ebi3単独ではTGF-β3のmRNAレベルの発現亢進は認めないことから、これらの分子はIL-27ないしIL-6を介するシグナル伝達系を調整する形で機能している可能性が考えられた。一方で、CD4陽性T細胞の培養上清のELISAによる検討では、タンパクレベルでのTGF-β3の発現はIL-6刺激単独刺激が最も強くTGF-β3産生を誘導し、そのレベルはIL-27単独刺激の4-6倍に相当することが明らかになった。興味深いことに、IL-6にp28やEbi3あるいは、その両者を加えてもTGF-β3の産生量に大きな変化は認めない一方で、一定濃度のIL-6にIL-27を添加すると、用量依存的にTGF-β3の産生が低下する現象が認められた。現段階では、現象論に留まるものの、まずはTGF-β3を効率的に誘導する条件を絞り込むという当初の目標は達成しており、計画は概ね順調に進展していると考える。本研究の目的は、当研究室で同定していた、CD4陽性CD25陰性LAG3陽性Egr2陽性新規制御性T細胞(以下LAG3+Tregと表記)の免疫制御能に、サイトカインTGF-beta3が重要な役割を果たしていることが示されたことから、マウス、ナイーブCD4陽性T細胞にTGF-beta3産生を効率的に誘導する刺激条件の探索を行うことにあった。既に申請者らはIL-27が転写因子Egr2を誘導し抑制性サイトカインIL-10産生を促すことで、CD4陽性T細胞に免疫抑制能を付与することを報告していたことから、IL-27を中心とした探索と、既に得ていたIL-6もCD4陽性T細胞にTGF-beta3を誘導するという知見から、IL-27とIL-6のTGF-beta3誘導の差異についても検討することとした。TGF-beta3のmRNA発現と、LAG3+ Tregを特徴づける転写因子Egr2のmRNA発現亢進は、IL-27+IL-6+p28+Ebi3の組み合わせで強く誘導され、IL-27の構成因子であるp28とEbi3のそれぞれの欠損マウスではLAG3+ Tregが著明に減少し、Egr2およびTGF-beta3を発現するLAG3+ Tregが殆ど認められないことから、ヘテロダイマー各分子それぞれの重要性が示唆された。更に、p28単独、Ebi3単独ではTGF-beta3のmRNAレベルの発現亢進は認めないことから、これらの分子は単独ではIL-27ないしIL-6を介するシグナル伝達系を調整する形で機能している可能性が考えられた。一方で、培養上清のELISAによる検討では、TGF-beta3の発現はIL-6刺激単独刺激が最も強くIL-27単独刺激の4-6倍に相当することが明らかになった。誘導されたT細胞の免疫抑制活性の検討により、IL-6刺激により誘導されたT細胞は制御能をもたないことが示された。

興味深いことに、IL-27+IL-6+p28+Ebi3の組み合わせでTGF-beta3のmRNA産生が最も強力に誘導されることが見出され、p28, Ebi3欠損マウスではLAG3+TregにおけるTGF-beta3 mRNA発現が著明に抑制されていた。TGF-β3は、2012年にTh17細胞から産生されると同時に、病原性の高いTh17細胞を誘導するという点で免疫学的に注目されたサイトカインであるが、申請者らはその免疫抑制能について報告しており、今後自己免疫疾患の新たな治療戦略を築く上で、その詳細な産生・作用メカニズムの解明が期待される。平成28年度は、マウスで得られた知見のヒトへの応用の可能性について検討することを目標とする。ヒトSLE患者と健常人のCD4陽性T細胞を中心としたリンパ球サブセットにおいて、IL-27やIL-6のシグナル伝達系の違いを検証する。膠原病
チタン合金の極低温疲労破壊機構の研究

Tiー6Alー4V合金の極低温疲労強度と破壊機構を明らかにするためαーβ圧延ー焼なまし板材の曲げ疲労試験およびき裂伝播試験を77Kにおいて行うと共に、表面、縦断面および破面観察を合わせ行い、以下の結果が得られた。(1)77Kにおけるき裂発生は、表面のα相粒内でおこり主として粒内を伝播する。10^5回の寿命に対応する応力レベルの場合、内部からのき裂発生はみられなかった。(2)77K、293Kいずれの場合にも低速伝ぱ域はα結晶粒に相当する微細なファセットを特徴とする凹凸からなる破面を呈した。伝播速度の増加とともにプラト-からなる破面に変化した。77Kにおけるこの破面は293Kのそれと比べ平坦であった。高速域では明瞭なストライエ-ションがいずれの場合にも観察された。極低温の場合のみに最終破断に近い領域で,き裂伝播方向の細長い脆性的な溝状模様が観察された。(3)極低温での伝播速度は293Kのものと比べて1/21/4とかなり小さく、とくに低速伝ぱ域においてそれが著しい。77Kでは高、低両伝ぱ速度域を通じてき裂開閉口レベルが室温の場合より高いこと、また有効応力拡大係数幅に対するき裂伝播速度の関係は温度に関係なく一本の曲線に整理されることなどが判明した。(4)縦断面の観察によると、77Kにおける内部へのき裂伝播経路は、低伝ぱ速度域では組織敏感となり、顕著な分岐が認められた。(5)超高圧透過電子顕微鏡により、77Kにおける低伝播速度域でのき裂周辺のα相粒内に柱面すべり面上にならんだ転位列が観察された。き裂先端ごく近傍の転位組織観察については、き裂面酸化皮膜が研磨液ジェットを乱し良好な試料が作製できなかった。引き続きアトムシンニング法を用いて観察を試みる。α(h.c.p.)およびβ(b.c.c.)2相からなるTiー6Alー4V合金焼なまし板材からCT試験片を作成し77Kおよび室温にて疲労き裂進展試験を行うと共に,これと関連するいくつかの測定,観察を合わせ行い以下の結果が得られた.1.Ti合金ではこれまで極低温と室温とで伝ぱ速度に余り差異が無いとする断片的な報告がなされていたが,本材料においては極低温での伝播速度が室温のものと比べて1/21/4とかなり小さいこと,とくに低速伝ぱ域においてそれが著しいことが明らかにされた.従来の結果との違いは組成,熱処理などによる微視組織の違いに基づくものと考えられる.試作した極低温用クリップゲ-ジを用いたコンプライアンス測定からき裂開閉口が同時に測定され,低温では高,低両伝ぱ速度域を通じてき裂開閉口レベルが室温の場合より高いことが判明した.2.光学顕微鏡によるき裂経路の観察によると,極低温でとくに低伝ぱ速度域において著しいき裂の分岐が認められた.超高電圧透過電子顕微鏡によるき裂先端周辺の転位組織観察についてはき裂進展試験と並行して試料を作成しつつあるが,研究代表者の転任(平成2年10月)に伴う時間的な遅れから,本報告書をまとめる時点では結果が得られなかった.来年度のき裂発生に関する諸観察に先立ち,最優先課題としたい.3.SEMを用いた疲労き裂進展後の破断面形態の観察によれば温度条件による顕著な差異は認められなかった.室温,極低温いずれの場合にも低速伝ぱ域はα結晶粒に相当する平坦なファセットを特徴とする結晶学的な凹凸からなる破面を呈した.

高速域では明瞭なストライエ-ションがいずれの場合にも観察された.極低温の場合のみに最終破断に近い領域で,局所的なストレッチドゾ-ンのような細長い伸長デインプルが観察された.未完成の組織観察結果と上記のそれらを総合して,本材料の極低温疲労き裂進展についてその機構をまとめたい.Tiー6Alー4Vの合金極低温疲労強度と破壊機構を明らかにするためαーβ圧延ー焼なまし板材の曲げ疲労試験およびき裂伝播試験を77Kにおいて行うと共に、表面、縦断面および破面観察を合わせ行い、以下の結果が得られた。(1)77Kにおけるき裂発生は、表面のα相粒内でおこり主として粒内を伝播する。10^5回の寿命に対応する応力レベルの場合、内部からのき裂発生はみられなかった。(2)77K、293Kいずれの場合にも低速伝ぱ域はα結晶粒に相当する細荘なファセットを特徴とする凹凸からなる破面を呈した。伝播速度の増加とともにプラト-からなる破面に変化した。77Kにおけるこの破面は293Kのそれと比べ平坦であった。高速域では明瞭なストライエ-ションがいずれの場合にも観察された。極低温の場合のみに最終破断に近い領域で,き裂伝播方向の細長い脆性的な溝状模様が観察された。(3)極低温での伝播速度は293Kのものと比べて1/21/4とかなり小さく、とくに低速伝ぱ域においてそれが著しい。77Kでは高、低両伝ぱ速度域を通じてき裂開閉口レベルが室温の場合より高いこと、また有効応力拡大係数幅に対するき裂伝播速度の関係は温度に関係なく一本の曲線に整理されることなどが判明した。(4)縦断面の観察によると、77Kにおける内部へのき裂伝播経路は、低伝ぱ速度域では組織敏感となり、顕著な分岐が認められた。(5)超高圧透過電子顕微鏡により、77Kにおける低伝播速度域でのき裂周辺のα相粒内に柱面すべり面上にならんだ転位列が観察された。き裂先端ごく近傍の転位組織観察については、き裂面酸化皮膜が研磨液ジェットを乱し良好な試料が作製できなかった。引き続きアトムシンニング法を用いて観察を試みる。
運動方式と高次認知機能における改善度との相関

本研究の主たる目的が、高次脳機能に対する長期間運動の影響を明らかにすることなので、サルを用い、運動器を使ってサルに随意性下肢運動を一定期間行わせることにより、学習能力の向上(或いは学習期間の短縮)が見られるか否かを検討した。「さる運動装置」(BK-ERG-901)は三菱電機エンジニアリング株式会社との共同により、平成17年6月にほぼ完成した。運動器の開発期間中に、もう一つの研究目的、色弁別(A)及び空間認知(B)の脳内機構に関する研究をサルを用いて行った。Aの場合は、2つの異なる色刺激を与え、一方をgo刺激(サルが運動すると報酬を貰える)、他方をnogo刺激(運動してもしなくても報酬は貰えない)とする色光弁別課題に習熟するまでの間、慢性埋め込み電極を用いて大脳皮質フィールド電位を記録した。分析の結果、nogo刺激には運動をしないという判断・決定に関連の電位(大脳皮質の表面が陰性で深部が陽性の電位であり、nogo電位として既に報告済み)は前頭前野以外の皮質領野(頭頂連合野を含む)に出現しないことがわかった。Bにおいては、空間認知課題(空間の左右2ヶ所の一方をgo刺激、他方をnogo刺激として同色の光刺激を使用)の学習過程についてAの場合と同様の検討を行ったが、頭頂連合野(7野)において空間の左右の位置弁別が行われた後、前頭前野において運動するべきか否かの判断・決定の行われることが判明した。上記の運動装置完成後は、その装置で慢性電極の埋め込まれた別のサルに約7ヶ月間随意性下肢運動を行わせた。その後、サルが視覚刺激、或いは聴覚刺激に応じて手でレバー上げ運動(視覚始動性上肢運動、或いは聴覚始動性上肢運動)を行うようになるまでの学習過程中、電位記録と行動観察を行ったところ、他のサル(当該訓練を行っていないサル)より明らかに短期間でそれらの運動に習熟することが判明した。サルを訓練して視覚刺激に応じてレバー上げ運動が出来る(視覚始動性運動)ようになった後、麻酔下で手術をし、多くの大脳皮質の表面と表面から2-3mm深部に電極を埋め込んだ。手術から回復後、サルに2つの異なる色刺激を与え、一方をgo刺激(サルが運動すると報酬を貰える)、他方をnogo刺激(運動してもしなくても報酬は貰えない)とする色光弁別課題に習熟するまでの間、慢性埋め込み電極を用いて大脳皮質フイールド電位を記録した。空間認知課題(空間の左右2ヶ所の一方をgo刺激、他方をnogo刺激として同色の光刺激を使用)の学習過程についても色光弁別課題の場合と同様の検討を行ったところ、頭頂連合野(7野)において空間の左右の位置弁別が行われた後、前頭前野において運動するべきか否かの判断・決定の行われることが判明した。一方、空間認知課題時におけるサルの血流状態の測定が行えるよう、非侵襲性にヒトの血管径や血流量の測定を行えると言われている超音波血流計(日本光電製;QFM-21)のサルへの応用を試みた。市販されている大小2種類の血流プローベの中、サルでの測定には小さいプローベしか使えず、しかも頚動脈以外の小さな動脈の測定には適さないことがわかった。

さらに本課題の遂行に必要な「さる運動装置」(BK-ERG-901)については、三菱電機エンジニアリング株式会社と共同してひとまず出来上がり、その装置にサルをつけて訓練を始めた。しかし未だ充分に良い装置とは考えられないので、質・量の両面から適切な運動をサルに行わせることの出来る装置をめざして目下試行錯誤を繰り返している。前年度から三菱電機エンジニアリング株式会社と共同で「さる運動装置」(BK-ERG-901)の開発を強力に行ってきたが、本年6月にほぼ完成した。本装置はサルの下肢運動の運動速度、運動量(回転数)および運動消費カロリーを測定し得るが、それらの運動評価システムをサルの運動訓練の強化に用いることができるよう工夫されている。一方、サルを麻酔下で手術し、種々の大脳皮質の表面と2-3mm深部に電極を埋め込んだ。手術から回復後、前腕皮膚に触覚刺激を与え、埋め込み電極により体性感覚誘発電位を記録した。さらにサルが触覚刺激に応じてレバー上げ運動を行う(体性感覚始動性上肢運動)ようになるまでの学習過程中、大脳皮質フイールド電位を記録し、分析した。そのサルには「さる運動装置」による下肢運動の訓練を本装置の開発初期からほぼ毎日長期間行わせたが、装置完成後からは一日の消費カロリーが徐々に増加し、遂に高齢者の一日分の消費カロリーにほぼ相当する運動を行えるようになった。これは高齢者の活動量モデルとしてサルを使用できるということを示唆しており、今後、多方面での有効活用が期待される。下肢運動の長期連続訓練による高次認知機能への影響を体性感覚誘発電位、および新上肢運動の学習能力に着目して検討した。新運動としてサルに視覚刺激、或いは聴覚刺激に応じてレバー上げ運動(視覚始動性上肢運動、或いは聴覚始動性上肢運動)を行わせた。体性感覚誘発電位についてだが、当該訓練前にはみられなかった表面-陰性、深部-陽性の短潜時電位が頭頂連合野に出現することがわかった。さらに視覚始動性上肢運動および聴覚始動性上肢運動の何れの学習においても他のサル(当該訓練を行っていないサル)より短い期間しか要しないことが判明した。これは下肢運動の訓練が学習能力の向上など高次認知機能の向上に有用なことを示唆する。