hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＮＡＳＨにおけるマクロファージ鉄代謝の病態生理的意義の解明

肥満に伴う脂肪肝が進行すると、炎症と線維化を特徴とする非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)を発症する。NASHの発症には肝臓における鉄代謝の破綻が関与する可能性が提唱されているものの、実体は不明である。NASHでは、脂肪蓄積した肝実質細胞を炎症性マクロファージが取り囲む構造(王冠様構造)が出現し、王冠様構造を足場に線維化が起こる。本研究の目的は、1「マクロファージ鉄代謝が王冠様構造の形成ならびに王冠様構造を起点とした線維化」、及び、2「NASHの進行における炎症促進性/抑制性マクロファージの割合ならびに機能」に及ぼす影響を解明することである。今年度は、MC4R-KOマウスに高脂肪食を20週間負荷しNASHを誘導するモデルを利用し、2種類の動物実験を行った。第1に、デキストラン鉄の投与によりマクロファージ特異的に鉄負荷を行い、MC4R-KOマウスのNASH誘導において、マクロファージの鉄代謝を外因的に変化させた。第2に、磁気細胞分離ならびにFACSを利用し、肝臓マクロファージを細胞内鉄含量が高い集団と低い集団(Fe-hi、Fe-lo)に分離する実験系を確立できたため、高脂肪食負荷4週間、8週間、20週間後の各タイムポイントにおいてMC4R-KOマウス肝臓からFe-hi、Fe-loマクロファージを回収した。いくつかの炎症性マーカーの遺伝子発現はFe-hiマクロファージにおいて高く、マクロファージ特異的鉄負荷により肝臓において炎症関連因子が発現亢進することを見出した。したがって、肝臓マクロファージにおける細胞内鉄含量はNASHにおけるマクロファージの疾患特異性の獲得に関与する可能性が強く示唆された。さらに、Fe-hiとFe-loではマクロファージの機能に関わる因子の発現パターンが異なることを見出している。研究初年度の目標として、肝臓マクロファージを細胞内鉄含量により分類する方法を確立し、当研究室独自のNASHモデルを利用して、NASHの病態形成過程における肝臓マクロファージを、細胞内鉄含量に応じて分類しサンプリングすることを目指した。現在までに、肝臓には細胞内鉄含量の異なるマクロファージ集団が存在し、遺伝子発現の解析から、NASHの進行過程において、Fe-hi集団とFe-lo集団では炎症や線維化に関わる機能特性の変容様式が異なる可能性を見出している。『疾患組織では多彩なマクロファージ集団が存在し、疾患の進行を決定づける疾患特異的マクロファージ集団が存在する』とする近年提唱されている概念に照らし合わせて考えると、今年度得られた結果は、細胞内鉄含量を軸に、NASHにおける疾患特異的マクロファージ集団を同定し得る可能性を示唆する。以上を総合して判断すると、今年度の研究は、期待通り研究が進展したと判断できる。次年度は、今年度に実施した2実験の遺伝子発現パターンから、マクロファージ鉄代謝特異的なシグナル因子の候補を抽出し、マクロファージの「鉄代謝ー炎症調節機能ーNASH」の分子機構に迫る。さらに、動物実験の結果が一定の結論に達し次第、ヒトNASH肝の病理切片の解析を開始する。得られた結果を基に、ヒトNASH肝におけるマクロファージの鉄代謝ステータスと炎症調節機能の特徴が、王冠様構造の数や線維化の進行度と関係するのかを明らかにすることを目指す。

『疾患組織では多彩なマクロファージ集団が存在し、疾患の進行を決定づける疾患特異的マクロファージ集団が存在する』とする近年提唱されている概念に照らし合わせて考えると、今年度得られた結果は、細胞内鉄含量を軸に、NASHにおける疾患特異的マクロファージ集団を同定し得る可能性を示唆する。以上を総合して判断すると、今年度の研究は、期待通り研究が進展したと判断できる。次年度は、今年度に実施した2実験の遺伝子発現パターンから、マクロファージ鉄代謝特異的なシグナル因子の候補を抽出し、マクロファージの「鉄代謝ー炎症調節機能ーNASH」の分子機構に迫る。さらに、動物実験の結果が一定の結論に達し次第、ヒトNASH肝の病理切片の解析を開始する。得られた結果を基に、ヒトNASH肝におけるマクロファージの鉄代謝ステータスと炎症調節機能の特徴が、王冠様構造の数や線維化の進行度と関係するのかを明らかにすることを目指す。
差型結合共振に関する実験的研究

本研究は,衝突ジェット法により実現された定常ロイトカの作用する系において,空気ジェットを断続させることにより脈動ロイトカの作用する系を実現させ,創生された脈動非保存力によるフラッター型不安定の生起の確認を行ない,結合共振,特に差型結合共振の実験的検証を与えることを目的としていた.空気圧縮機,空気タンク,流量調節バルブおよびノズルからなる空気ジェット発生系に電磁バルブを付加して空気ジェットを断続させることにより脈動空気ジェットを創生した.関数発生器からの周波数信号によりバルブ駆動電流のオンオフをコントロールし,電磁バルブの開閉を行った:実現できた脈動力の波形は正強波状にはならなかったが,その周期性は実現できた.片持ち支持された柱の先端に取り付けたアタッチメントに脈動空気ジェットを衝突させることにより,脈動ロイトカを受ける非保存系を構成した.アタッチメント表面材にナイロン不縁布を用いることにより方向係数がほぼ0のロイトカを,また表面材としてガラス板を用いることにより,方向係数がほぼ1の系を実現できた.定常ロイトカの場合と同様に脈動力に対してもフラッター型不安定の生じることを確認した後,脈動周波数と脈動振幅の組み合わせに対して共振実験を行ない,共振領域の確認を行なった.方向係数が0の系に対して4つの共振領域を,方向係数が1に系に対して2つの共振領域を確認した.そこで,それぞれの領域の代表点において,成分周波数の分離をデュアルデイケードフィルターを用いて行なった結果,方向係数が0の系では一次の単純主共振,二次の単純主共振,二次の単純副共振および一次と二次の差型結合共振の4つの型の共振が,また方向係数が0の系では二次の単純副共振および一次と二次の和型結合共振の2つ型の共振であることが確認できた.さらに.実験結果は共振領域の理論予測を定性的に裏付けることが確認された.本研究は,衝突ジェット法により実現された定常ロイトカの作用する系において,空気ジェットを断続させることにより脈動ロイトカの作用する系を実現させ,創生された脈動非保存力によるフラッター型不安定の生起の確認を行ない,結合共振,特に差型結合共振の実験的検証を与えることを目的としていた.空気圧縮機,空気タンク,流量調節バルブおよびノズルからなる空気ジェット発生系に電磁バルブを付加して空気ジェットを断続させることにより脈動空気ジェットを創生した.関数発生器からの周波数信号によりバルブ駆動電流のオンオフをコントロールし,電磁バルブの開閉を行った:実現できた脈動力の波形は正強波状にはならなかったが,その周期性は実現できた.片持ち支持された柱の先端に取り付けたアタッチメントに脈動空気ジェットを衝突させることにより,脈動ロイトカを受ける非保存系を構成した.アタッチメント表面材にナイロン不縁布を用いることにより方向係数がほぼ0のロイトカを,また表面材としてガラス板を用いることにより,方向係数がほぼ1の系を実現できた.定常ロイトカの場合と同様に脈動力に対してもフラッター型不安定の生じることを確認した後,脈動周波数と脈動振幅の組み合わせに対して共振実験を行ない,共振領域の確認を行なった.方向係数が0の系に対して4つの共振領域を,方向係数が1に系に対して2つの共振領域を確認した.そこで,それぞれの領域の代表点において,成分周波数の分離をデュアルデイケードフィルターを用いて行なった結果,方向係数が0の系では一次の単純主共振,二次の単純主共振,二次の単純副共振および一次と二次の差型結合共振の4つの型の共振が,また方向係数が0の系では二次の単純副共振および一次と二次の和型結合共振の2つ型の共振であることが確認できた.さらに.実験結果は共振領域の理論予測を定性的に裏付けることが確認された.すでに、衝突ジェット法によりReutの問題を実験室レベルで実現することができた。結合共振現象を確認するためには、空気ジェットを断続させる必要がある。。このために、電磁弁、電磁弁制御装置、関数発生器からなる脈動発生装置を構築した。関数発生器により、脈動の周波数を変更する。電磁弁制御装置は、関数発生器の出力を電磁弁の開閉信号に変換するもので、増幅回路とレベルクロッシング機構からなる交流スイッチ回路である。こうして得られた脈動空気ジェットを片持ち支持された柱の先端に取り付けられた平板状アタッチメントに衝突させることにより、脈動Reut力を創生することができた。つぎに、得られた脈動空気力の検定を行った。すなわち、空気流量を一定にしたときに得られる脈動力の大きさを1Hzから7Hzに脈動周波数に対して測定した。得られた脈動力の波形は正弦派にはならなかったが、数秒後に定常状態になり、周期的な力が実現できた。また、一定成分と脈動振幅の大きさは同じであった。さらに、実現された脈動力の大きさは脈動周波数の増加と共に減少した。特にこの傾向は、空気流量が27.5l/minより大きい場合に顕著であり、空気流量が25l/min以下の場合、3Hz以上では脈動力の大きさはほぼ一定となった。こうして創生された脈動非保存力を片持ち支持された柱の先端に取り付けられた平板状アタッチメントに衝突させることにより、片持ち柱にフラッター型の不安定振動を起こさせることに成功した。初年度に構築された脈動空気ジェット発生装置を用いて、脈動ロイト力を受ける片持ち柱の共振実験を行った。

重力の影響を避けるため、片持ち柱は水平に設置され、天井からの細い糸により支えられた。柱の先端に取り付けた平板状アタッチメントの表面材を取り替えることにより、脈動力の非保存度を調整した。表面材としてナイロン不織布を用いることによりほぼ純粋なReut力を、また、表面材としてガラスを用いることにより保存力を創生できた。次に、時間とともに大きさの変化しない一定力の作用下における柱の固有振動数の測定を行った。アタッチメントを付けない柱の自由振動の固有振動数は1次:0.67Hz,2次:3.81Hzであった。さらに、ピン支持された柱の振子運動の対数減衰率より外部減衰係数を、片持ち支持された柱の一次自由振動の対数減衰率と先に得られた外部減衰係数より柱の内部減衰係数比を求めた。以上の準備の下で、空気ジェットの流量を固定し、脈動の周波数を1Hzから7Hzまで変化させて共振点を求める共振実験を行った。アタッチメントの表面材としてナイロン不織布を用いて得られたほぼ純粋なReut力の場合、四つの共振領域が確認された。また、表面材としてガラスを用いて得られる保存力の場合、二つの共振領域が確認できた。非接触変位計により得られた振動波形をロウパス・ハイパスフィルタにより一次モード成分と二次モード成分に分離することにより、表面材としてナイロン不織布を用いた場合、一次と二次の単純共振主領域および二次の単純共振副領域ならびに差型の結合共振領域であることが確認された。表面材としてガラスを用いた場合、二次の単純共振副領域ならびに和型の結合共振領域であることが確認された。さらに、ストロボ写真撮影を行うことにより、これらのことを確認した。
触媒的不斉Baylis-Hillman反応の開発とその活用に関する研究

触媒量の3級アミン存在下、アクリル酸エステルがアルデヒドと縮合してβ-ヒドロキシ-α-メチレンエステルを与えるBaylis-Hillman反応は、3級アミンが求核触媒として作用するユニークな反応様式とその合成化学的有用性から注目を集めている。本反応は上述の試薬の混合物を室温下放置するだけで進行するが、反応の終結には数週間から一カ月もの長時間を要するという問題点を含んでいる。しかし、基質および反応系のいずれにおいても極めて単純であることから、反応時間を短縮するとともに、高い光学純度を有する生成物を与える触媒を開発できれば極めて魅力的な不斉合成法が誕生することになる。我々は、水素結合の関与を機軸とする協同的多点相互作用による反応加速と不斉発現を期待して、水酸基を有するキラル3級アミンを合成し、それらの不斉触媒としての反応性を精査した。そしてごく最近、最高99%ee以上の光学純度で生成物が得られる触媒と反応系を見い出し、これより世界で初めて、高い一般性を有する触媒的不斉Baylis-Hillman反応を開発することに成功した(J.Am.Chem.Soc.,1999,121,10219-10220)。3級アミン存在下、電子吸引基で活性化されたアルケンとアルデヒドが縮合して、α-メチレン-β-ヒドロキシカルボニル化合物を与えるBailys-Hillman反応は、その簡便さと高効率性に加え、生成物の合成化学的有用性から、最近、その不斉反応への展開に関心が高まっている。本年度は不斉Bailys-Hillman反応を可能にする高エナンチオ選択的触媒の設計指針の確立を目的として種々のcinchonaアルカロイド誘導体を合成し、その不斉Bailys-Hillman反応を精査した。Bailys-Hillman反応の問題点として指摘されている反応速度の改善を図るために、まず、反応基質をp-ニトロベンズアルデヒド、触媒をDABCOに固定し、一連のアクリル酸誘導体についてその反応性を検討した。その結果、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピルアクリレートが最も良好な結果を与え、-70°Cという低温下でも反応は速やかに進行し、1時間以内に原料が消失することを見いだした。次いで、反応基質をp-ニトロベンズアルデヒドとヘキサフルオロイソプロピルアクリレートに固定し、キニーネ、およびキニジンから誘導した一連の化合物をキラルアミン触媒として、不斉Bailys-Hillman反応を検討した。反応温度および溶媒効果についても検討を重ねた結果、これまで92%eeを有する生成物を与える系を見い出すことに成功した。
眼表面におけるglutathione perioxidase 4の役割の解明

(目的)眼表面疾患に活性酸素が関与することが知られている。活性酸素は細胞膜の脂質を酸化させ、過酸化脂質を生じさせる。過酸化脂質は有害な物質であり、様々な細胞においてその障害性が確認されている。Glutathione peroxidase 4(GPx4)は活性酸素により生じた過酸化脂質を直接還元できる細胞内の主要な抗酸化酵素である。本研究では、角膜上皮及び内皮細胞におけるGPx4の役割について検討した。(方法)不死化した角膜上皮細胞株および角膜内皮細胞株を培養し、GPx4に対するsiRNAを導入した。細胞障害に対するGPx4ノックダウンの影響をLDH活性及びAnnexinV染色により評価した。脂質の酸化は4-HNEの免疫染色により確認した。また、過酸化水素を培養液に添加し、酸化ストレスが起こす細胞障害に対するGPx4ノックダウンの影響についても検討した。またGPx4のプラスミドを各細胞に導入し、GPx4を過剰発現させ、細胞障害への影響を検討した。(結果)GPx4ノックダウン細胞はControl細胞に比べLDH活性及びAnnexinV陽性細胞率が有意に高い値を示した。また、GPx4のノックダウンにより4-HNEの増加が認められた。さらに、GPx4のノックダウンは過酸化水素により引き起こされる細胞障害を増強させた。GPx4の過剰発現は過酸化水素による細胞傷害を有意に減少させた。(結論)GPx4は角膜上皮細胞及び角膜内皮細胞における恒常性維持に必要な酵素であり、また過酸化水素等により引き起こされる酸化ストレス性の角膜障害に対し防御的役割を果たすことが示唆された。
マイクロチャンネルエピタキシを用いたSi上無転位GaAsの成長とレーザーの試作

次世代をになう大容量情報処理システムを構築するためには、光・電子集積回路(OEIC)がキーデバイスとなる。OEIC実現のためには、ヘテロエピタキシャル成長材料が大きな鍵を握る。ヘテロエピタキシャル成長では、結晶型、熱膨張係数などの材料パラメーターの違いにより、大量の転位、大きな残留応力、アンチフェーズドメイン等が発生し、良質の結晶を得ることは非常に難しい。本研究ではこの困難をマイクロチャンネルエピタキシー(MCE)という手法を用いることにより克服し、Si基板上に無転位のGaAs単結晶をヘテロエピタキシャル成長させること、さらには、この無転位GaAs層を基板として、レーザーダイオードを試作することを目的とした。最初に、MCE成長の最適化を行い、横方向成長幅(W)と成長層の厚さ(T)の比、W/T ratioを最大にする条件を求めた。また、マイクロチャンネル幅(S)も重要なパラメータであるが、これによってはW/T ratioが殆ど変化しないことがわかったので、Sとして機械的強度強く、熱伝導性にも優れた10-30μmを選んだ。面発光レーザーを作製するためのプロセス条件を検討した。特に、低抵抗なp-DBRの作製条件、Rheed振動を用いた精密なキャビティ共振波長の制御方法、レーザーアレイ構造に適するプロセス方法を中心に検討を加えた。最適化されたMCE条件によれば、Si基板を用いた場合でも片側100μm以上と十分な横幅のある無転位領域が得られた。この領域を用いレーザ構造を成長した場合、フォトルミネッセンス測定によると、GaAs基板上に成長したレーザ構造の光学特性に匹敵することが確かめられた。また、上記プロセスによる面発光レーザでは、電流注入動作時の誘導放出効果も確認された。Si基板上に無転位のGaAsを成長させる事は研究者の長年の夢であった。しかし、多数の研究者が長期にわたり研究してきたが、現在最も低転位の場合でも10^4/cm^2、通常10^610^7/cm^2もの転位が存在する。このような結晶を用いてはレーザーのような光素子を作製する事は出来ない。この問題を解決するため、われわれはマイクロチャネルエピタキシ(MCE)という方法を提案しているが、これを用いることによりシリコン基板上に無転位GaAsを成長させることに成功している。本年度は、このような無転位GaAs上に面発光レーザを作製する事を目標に、先ずMCE成長条件の最適化を行い、次にMCE層上に面発光レーザ作製するための様々な分子線エピタキシ実験を行った。先ず、成長条件の最適化であるが、成長温度、温度降下速度等の成長パラメータを変え、横方向成長幅(W)と成長層の厚さ(T)の比、W/Tratioを最大にする成長条件を求めた。また、マイクロチャネルの幅(S)も重要なパラメータであるが、これによってはW/T ratioは殆ど変化しないことがわかったので、Sとして機械的強度が強く、熱伝導も優れた1030μm幅を選んだ。このようなMCE層上に面発光レーザを形成するため、先ず、分布ブラッグ反射器(DBR)を作製した。n-DBRは比較的容易に出来るが、p-DBRは分子線エピタキシにおけるBeドープの問題があり簡単ではない。しかしBeの分布を工夫することにより低抵抗のp-DBRを作る事に成功した。現在これに電極をつけ電流注入動作を試みている。本年度は二つのマイクロチャネルからの横方向成長層が合体したときに形成される欠陥の問題、分子線エピタキシ(MBE)を用いたマイクロチャネルエピタキシおよびSi基板上に形成させたGaAsマイクロチャネルエピタキシ層を基板として面発光レーザ構造を製作し電流注入を行うための電極構造の改良に関する研究を行った。

先ず合体における欠陥発生については、InPをモデル材料とし液相エピタキシを用いて調べた。欠陥発生は合体が2点から始まる場合と一点から始まる場合で異なることが予想されるので、平行ラインシードの場合と、互いにある傾きを持った二つのラインシードからの合体を調べた。すると後者の場合は欠陥(転位)は発生せず、前者の場合には転位が発生することが明らかとなった。次にMBEを用いたマイクロチャネルエピタキシを試みた。通常のMBEでは選択成長が困難であること、横方向成長が困難であることから、本研究ではGa、Asの分子線を基板に対し低角度で入射する方法を新たに開発した。これにより選択成長が容易になり、かつ横方向成長も可能となった。くわしい実験の結果、マイクロチャネルの方向を低指数方位から10°程度傾け、Ga、Asビームをマイクロチャネルに垂直に入射するのが最も横方向成長を効果的に行うのに良い。さらにSi基板上にGaAsを成長させたものを基板としMBEでマイクロチャネルエピタキシを行ったところ、横方向成長が可能であることが判明した。液相エピキタシを用いたマイクロチャネルエピタキシではSi基板上に広い無転位領域を持つGaAs層が得られているので、この上に面発光レーザ構造を作製し、光をとり出す部分の電極構造を工夫し、電流注入と光のとり出しを可能にすることに成功した。
病態モデル細胞を用いたシグナル伝達破綻メカニズムの解明

本研究では、セミインタクト細胞リシール法(可逆的形質膜穿孔法)を駆使して病態モデル細胞を構築し、病態環境下におけるシグナル伝達の攪乱機構を解明することを目的とする。糖尿病モデルマウスdb/dbマウス肝臓の細胞質をセミインタクト細胞リシール法により導入した糖尿病モデルH4IIEC(ラット肝臓由来培養細胞)細胞を構築した。この糖尿病モデル肝細胞が病態を再現しているかどうか、インスリン応答性シグナル伝達を調べることにより検証した。インスリン刺激により誘起されるAktあるいはERKのリン酸化を指標として各シグナル伝達経路の活性化をWestern Blotにより調べたところ、興味深いことに糖尿病モデル肝細胞ではAktのリン酸化が特異的に阻害されていた。また、Aktシグナル伝達のダイナミクスを追跡するために、FRETベースのAktリン酸化可視化プローブEeveeのリコンビナントタンパク質を細胞質とともにリシール細胞に導入した。すると予想通り、糖尿病モデル肝細胞ではAktの活性化ダイナミクスが攪乱されていた。また、これまで発表した論文から、糖尿病細胞質存在下においては脂質ホスファチジルイノシトール-3-リン酸(PI3P)が減少をしていることを見いだしている。そこで、PI3P減少とAktシグナル伝達阻害との関連を検証するために、PI3P結合FYVEドメインのGST融合リコンビナントタンパク質(GST-2xFYVE)を細胞内に大量に導入しAktシグナル伝達への影響を調べた。すると、GST-2xFYVEはAktシグナル伝達を阻害することをWestern blotおよびダイナミクス可視化により確認することができた。以上の結果から、シグナル伝達阻害が再現された糖尿病モデル肝細胞を用い、細胞レベルでの病態関連因子解明の一例としてPI3P減少があることを示すことができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではセミインタクト細胞リシール法(可逆的形質膜穿孔法)を駆使して病態モデル細胞を構築し、病態環境下におけるシグナル伝達の撹乱機構を解明することを目的としている。まずプロトタイプとしてリシールHeLa細胞のセミインタクト(穿孔)化・リシール(再封入)化の条件検討を行った。最適化された条件の下で、細胞に糖尿病モデルマウスdb/dbマウス肝臓の細胞質を導入し、細胞内環境を糖尿病肝臓状態へと改変した。この細胞を糖尿病モデル細胞とし、コントロールの正常細胞(野生型肝臓細胞質導入細胞)とフェノタイプの差を比較検討した。特に形質膜のintegrityを検証する目的も含め、細胞内への物質取り込み過程エンドサイトーシスの3つの経路(1)トランスフェリンとその受容体複合体の形質膜→エンドソーム→形質膜へのリサイクリング経路、(2)コレラ毒素の形質膜→エンドソーム→ゴルジ体の逆行輸送、(3)EGF受容体の形質膜→エンドソーム→リソソームの分解経路を調べた。その結果、糖尿病モデル細胞ではコレラ毒素のゴルジ体への逆行輸送が遅延し、逆にEGF受容体の分解過程が早まっていることがわかった。EGF受容体分解の促進は、糖尿病モデル細胞におけるEGFシグナル伝達の規乱が起こりうることを示唆している。また、エンドソームに特異的に集積する脂質ホスファチジルイノシトールー3-ホスフェイトが糖尿病モデル細胞においてp38 MAPK依存的に消失していることもわかり、エンドサイトーシス過程撹乱の一因となる可能性が示唆された。以上の結果をまとめ、PLoSONE誌に報告した。本研究ではセミインタクト細胞リシール技術を用いて病態環境下におけるシグナル伝達の撹乱機構を解明することを目的としている。

ところがシグナル伝達解析を進めようとしたところ、セミインタクト・リシール処理により細胞ストレスが負荷されシグナル伝達に影響を与える可能性が出てきた。そこでストレス軽減の条件検討や評価を追加で行ったため、スケジュールが遅延することとなった。25年度が最終年度であるため、記入しない。現在までに、細胞ストレスが軽減できる条件を見つけることができている。その条件を基に計画通り病態モデル細胞の構築とシグナル伝達撹乱を解析し、さらにマイクロアレイ解析から病態関連因子探索を行う。また、確立した病態モデル細胞アッセイ系を用いて、病態関連因子の機能解析も遂行する予定である。
主張性の4要件理論の確証―トレーニング・プログラムの開発を中心として―

本研究の目的は次の3点である。第1の目的は4要件相互の関連の様相が実際の対人場面における認知・行動に与える影響を明らかにすること、第2の目的は4要件理論に基づく主張性トレーニングを確立すること、第3の目的は主張性研究領域・社会的スキル研究領域における、主張性の4要件理論の理論的位置づけを明らかにすることである。なお本研究では、主張性を「(1)素直な表現」「(2)情動制御」「(3)他者配慮」「(4)主体性」の4つの要件の視点から捉える。平成23年度は、第1の目的のための質問紙調査、第2の目的のためのトレーニング・プログラムの修正、第3の目的のための文献研究と質問紙調査、およびこれまでの研究をまとめた論文の執筆と投稿に取り組んだ。1.大学生94名に対して大学生が考える望ましい自己表現のあり方を検討することを目的とした質問紙調査を行った。その結果、相手の感情や状況に過剰に配慮せず、自らの意志に基づいて率直な自己表現をすることが望ましいと考えられていることが明らかになった。また、回答者自身の達成動機と親和動機及び他者意識についても測定したところ、大学生が考える望ましい自己表現には、自らの納得できることを成し遂げたいという動機と他者の内面に気を配る傾向が影響を及ぼしていた。2.すでに作成されていた「(3)他者配慮」と「(4)主体性」の内容を含むトレーニングのプログラムを大学生の集団に適用しやすく改編した。3.(1)主張性と攻撃性との概念上の相違に関する文献を整理したところ、両概念の弁別にあたっては、自己表現行動の背景にある欲求や動機づけの検討、行動の適切性の検討が必要になると考えられた。(2)大学生386名に対して、主張性の背後に存在すると仮定される相互尊重欲求と自己や適応との関連を明らかにするための質問紙調査を行った。友人の意見や行動に同調しようとする欲求ではなく、自他相互の意見を尊重し合いたいという欲求が、友人関係における適応感や肯定的な自己の捉え方を促進することが明らかになった。4.これまでに実施した研究を2件の論文として投稿した。一件は、主張性の4要件と攻撃性との間の曲線的な関連を明らかにした論文であり、主張性の4要件を測定する尺度の改訂版を作成し、4要件が攻撃性を介して精神的健康に及ぼす影響を検討した論文であった。第1の目的と第3の目的については、平成22年度から23年度までの研究においておおむね達成できたと考える。しかし、第2の目的である4要件理論に基づく主張性トレーニングの確立には至っていない。現時点で達成途上である第2の目的である4要件理論に基づく主張性トレーニングの確立については、トレーニング・プログラムの開発と一部のプログラムの試行がすでに行われている。第2の目的の達成のためには、一連のトレーニング・プログラムをすべて実施し、効果を検証することが必要となる。今後は作成したトレーニングを主に大学生を対象に実施し、トレーニング前後において効果の測定をすることを目指す。平成22年度は、第1の目的のための質問紙調査と第2の目的のためのトレーニング・プログラムの改編、第3の目的のための文献研究およびデータの再解析を実施した。1.大学生280名に対して質問紙調査を行った結果、「(3)他者配慮」が対人場面における相手への敵意的認知と関連することが見いだされた。調査を通して、今後の実験でも使用しやすい4要件尺度の簡略版が作成された。2.すでに作成されていた「(3)他者配慮」トレーニングのプログラムを大学生の集団に適用しやすく改編した。また、「(1)素直な表現」の内容を含むプログラムを作成し、大学生に対して心理学の授業内で試行した。その後、参加者の感想などを受けてプログラムの修正を行っている。3.リーダーシップと主張性に関する研究(Ames,2009など)を概観し、主張性と効果的なリーダーシップとの間にも曲線的な関係が見られることを見いだした。研究代表者がこれまでの調査で得たデータに、先行研究で使用された分析方法を適用して再分析を行ったところ、一部の要件と共感性・シャイネスとの間に曲線的関係が存在しており、分析方法を変えてもこれまでの研究と共通する知見が得られることを確認した。4.大学生68名に対して質問紙調査を実施し、昨年度実施した主張性の4要件と生活スタイルや自己との関連を捉える調査の追加データを収集した。

平成23年度は、第1の目的のための質問紙調査、第2の目的のためのトレーニング・プログラムの修正、第3の目的のための文献研究と質問紙調査、およびこれまでの研究をまとめた論文の執筆と投稿に取り組んだ。1.大学生94名に対して大学生が考える望ましい自己表現のあり方を検討することを目的とした質問紙調査を行った。その結果、相手の感情や状況に過剰に配慮せず、自らの意志に基づいて率直な自己表現をすることが望ましいと考えられていることが明らかになった。また、回答者自身の達成動機と親和動機及び他者意識についても測定したところ、大学生が考える望ましい自己表現には、自らの納得できることを成し遂げたいという動機と他者の内面に気を配る傾向が影響を及ぼしていた。2.すでに作成されていた「(3)他者配慮」と「(4)主体性」の内容を含むトレーニングのプログラムを大学生の集団に適用しやすく改編した。3.(1)主張性と攻撃性との概念上の相違に関する文献を整理したところ、両概念の弁別にあたっては、自己表現行動の背景にある欲求や動機づけの検討、行動の適切性の検討が必要になると考えられた。(2)大学生386名に対して、主張性の背後に存在すると仮定される相互尊重欲求と自己や適応との関連を明らかにするための質問紙調査を行った。友人の意見や行動に同調しようとする欲求ではなく、自他相互の意見を尊重し合いたいという欲求が、友人関係における適応感や肯定的な自己の捉え方を促進することが明らかになった。4.これまでに実施した研究を2件の論文として投稿した。一件は、主張性の4要件と攻撃性との間の曲線的な関連を明らかにした論文であり、主張性の4要件を測定する尺度の改訂版を作成し、4要件が攻撃性を介して精神的健康に及ぼす影響を検討した論文であった。第1の目的と第3の目的については、平成22年度から23年度までの研究においておおむね達成できたと考える。しかし、第2の目的である4要件理論に基づく主張性トレーニングの確立には至っていない。現時点で達成途上である第2の目的である4要件理論に基づく主張性トレーニングの確立については、トレーニング・プログラムの開発と一部のプログラムの試行がすでに行われている。第2の目的の達成のためには、一連のトレーニング・プログラムをすべて実施し、効果を検証することが必要となる。今後は作成したトレーニングを主に大学生を対象に実施し、トレーニング前後において効果の測定をすることを目指す。
超硬合金の低温リサイクルプロセスに関する開発

本研究では、切削用工具として用いられる超硬合金(炭化タグステン)からのタングステンの酸化侵出に及ぼす電解浴(溶融塩)の温度の影響について、タングステンとその他の元素(コバルト、タンタルなど)を検討し、各種構成金属の侵出メカニズムの解明と侵出メカニズムの選択性についての検討を行うことを目的とした。溶融塩として水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの共晶塩を用いた。超硬合金中の各種元素の分離回収に関する影響を明らかにするめに平成29年では、平成28年度で観察された623Kよりも低い温度領域で生じた不動態形成に類似した電流変化(ピーク)について実験的検討を加えた。溶融塩のカチオンがタングステンならびにその他の元素の電解挙動に及ぼす影響は確認されなかった。573Kの電解浴温度条件下では、電解に伴ってアノードで生成する酸素ガスによるタングステン等の酸化侵出の可能性は低く、電極近傍の電解生成物であるタングステンの停滞による擬似的な挙動であることが明らかになった。平成30年度では、コバルトなどの元素の侵出挙動について実験的検討を行った。コバルトは、電解によってCoOもしくはCo2O3に酸化された後に溶解した。クロムは電解によってCr2O3に酸化された後に、六価クロムとして溶解した。これらの結果は、723Kでの電解挙動と異なっていた。タンタルは温度に依存せずに電解の有無にかかわらず水酸化物溶融塩に溶解した。超硬合金を623Kで電解した場合、同一の電解浴と電極を用いた場合、コバルトの酸化電位のピークが電解を重ねるごとに減少した。これらは、623Kでは、タングステンの酸化溶解が少ないためにコバルトの酸化による電流が相対的に大きくみえることに由来しているといえる。これらのことから、超硬合金からのタングステン侵出に対しての溶融塩の温度の影響は大きく、723K以上の温度で行うことが望ましいことが示唆された。本研究では、切削用工具として用いられる超硬合金(WCーCo)からのWの酸化侵出に及ぼす電解浴(溶融塩)の温度の影響について、Wとその他の元素(Co、Ta、Crなど)を検討し、各種構成金属の侵出メカニズムの解明と侵出メカニズムの選択性についての検討を行うことを目的とした。超硬合金中の各種元素の分離回収に関する影響を明らかにするめに平成28年では、電解浴の温度が各種構成金属の電気化学的侵出に及ぼす影響について実験的検討を行った。電解浴はAr雰囲気下でNaOHとKOHの共晶組成の混合塩(51.5mol%NaOHー48.5mol%KOH)を用い、電解浴温度が超硬合金構成元素の電気化学的挙動と侵出挙動を明らかにした。Wならびに超硬合金を陽極としたアノード分極曲線の測定では、623Kよりも低い温度領域では不動態形成に類似した電流変化を観察した。623K以上では白金を参照電極として測定した電位で、-1.0V付近から超硬合金ならびにWの酸化溶解に伴う電流の増加を確認した。超硬合金からWを侵出させるためには、623K以上での処理が必要であることが示された。その他の添加元素であるCoやTaは、温度の低下によって電流密度が低下する傾向があった。Coは、全ての温度で不動態形成を示す挙動を観察した。Crは電解浴の温度によって異なる挙動を示した。これは、Crが多くの価数を示すことから、各温度における安定な価数が異なっていることが予想される。これらのことから、623K以上で、超硬合金からWの選択的侵出の可能性が示唆された。電解浴の温度が各種構成金属の電気化学的侵出に及ぼす影響について実験的検討を行った。623K以上では白金を参照電極として測定した電位で、水素生成を均順とした電位で-1.0V付近から超硬合金ならびにWの酸化溶解に伴う電流の増加を確認した。

573Kの電解浴温度条件下でタングステンをアノードとして定電位電解を行ったところ、不動態を形成したと思われる電位ではアノード表面にタングステン酸化合物と思われる白色の析出物が確認され、電流が短時間で流れなくなった。酸化生成物としてタングステン酸イオンが生成するため、タングステン酸ナトリウムを添加してアノード分極曲線を測定した。タングステン酸ナトリウムの添加に伴ってアノード分極曲線のピーク後の電流が低くなる傾向が示された。そのため、タングステンの侵出に伴って生成するタングステン酸イオンが電極近傍に蓄積することで電解を阻害することが示唆される。本研究で当初想定していた電解に伴ってアノードで生成する酸素ガスがタングステン等の酸化侵出に直接的に影響を及ぼす可能性は低いといえる。これらのことから、電極近傍の電解生成物の拡散処理を行うことで電解浴温度が低い場合でも電解は可能といえる。本研究の目的では、低温領域での酸化タングステン等の酸化侵出メカニズムに及ぼす影響について実験的に明らかにすることを目的とした。当初はアノードで生成する酸素ガスが酸化侵出に寄与していると予想していたが、アノード近傍での酸化生成物の拡散が電解を律速させていることがタングステンの酸化実験の結果から明らかになった。そのため、当初の想定した酸化侵出メカニズムと異なるが、主たる対象元素であるタングステンの酸化侵出メカニズムを解明したことからおおむね順調に研究は進んでいるといえる。本研究では、切削用工具として用いられる超硬合金(炭化タグステン)からのタングステンの酸化侵出に及ぼす電解浴(溶融塩)の温度の影響について、タングステンとその他の元素(コバルト、タンタルなど)を検討し、各種構成金属の侵出メカニズムの解明と侵出メカニズムの選択性についての検討を行うことを目的とした。溶融塩として水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの共晶塩を用いた。超硬合金中の各種元素の分離回収に関する影響を明らかにするめに平成29年では、平成28年度で観察された623Kよりも低い温度領域で生じた不動態形成に類似した電流変化(ピーク)について実験的検討を加えた。溶融塩のカチオンがタングステンならびにその他の元素の電解挙動に及ぼす影響は確認されなかった。573Kの電解浴温度条件下では、電解に伴ってアノードで生成する酸素ガスによるタングステン等の酸化侵出の可能性は低く、電極近傍の電解生成物であるタングステンの停滞による擬似的な挙動であることが明らかになった。平成30年度では、コバルトなどの元素の侵出挙動について実験的検討を行った。コバルトは、電解によってCoOもしくはCo2O3に酸化された後に溶解した。クロムは電解によってCr2O3に酸化された後に、六価クロムとして溶解した。これらの結果は、723Kでの電解挙動と異なっていた。タンタルは温度に依存せずに電解の有無にかかわらず水酸化物溶融塩に溶解した。超硬合金を623Kで電解した場合、同一の電解浴と電極を用いた場合、コバルトの酸化電位のピークが電解を重ねるごとに減少した。これらは、623Kでは、タングステンの酸化溶解が少ないためにコバルトの酸化による電流が相対的に大きくみえることに由来しているといえる。これらのことから、超硬合金からのタングステン侵出に対しての溶融塩の温度の影響は大きく、723K以上の温度で行うことが望ましいことが示唆された。
子どもの心を動かす音楽科教育のあり方についての脳科学を基盤とした検証と授業実証

本研究では,子どもの心を動かすことができるような音楽科教育のあり方について,脳科学からの検討を試みた。歌唱や鑑賞の具体的な授業場面を想定し,活動に伴う脳内のヘモグロビン濃度の変化をNIRSまたはfMRIを用いて計測し,そのデータをもとに考察を行った。その結果,歌唱の場面では,一人で歌う時より複数の人の声に合わせて歌う時の方が,脳内の賦活部位が拡がり,ブロードマン22野および25野,大脳基底核あたりが関与する可能性が高いことなどを指摘した。本研究では,音楽教育の具体的な場面を想定し,これまで以上に,音楽で子どもたちの心を動かすことができるような指導法を仮説として考案し,その仮説をNIRS(Near Infra-Red Spectoroscopy)及びfMRI(functional Magnetic Resonance Imaging)を用いて実験的に検証する。NIRSは,脳内のヘモグロビン濃度の変化をリアルタイムに計測することができる装置で,本研究では計48chで計測することができる光トポグラフィ装置と,前頭部のみであるが計22chで計測することができる携帯型のウェアラブル光トポグラフィ装置を用いた。fMRIは,臨床磁気共鳴装置と呼ばれる非侵襲的に脳機能局在を視覚化することができる装置で,本研究では専門機関の協力を得て実験を行った。平成23年度の実験内容は,(1)歌唱指導の場面で,「ピアノ伴奏+旋律の楽器音」で歌うときと,「ピアノ伴奏+旋律の歌声」で歌うときの比較実験,(2)歌唱指導の場面で,教師が生徒の前に立って歌うときと,教師が生徒の後ろに立って歌うときの比較実験,(3)歌唱指導の場面で,簡単な歌を歌詞の朗読を聞いて覚えるときと,歌を聴いて覚えるときの比較実験,(4)特徴をもつ複数の楽曲を鑑賞し,その違いが脳内の脳血流にどのような影響を及ぼすかを検討する実験,(5)鑑賞指導の場面で,映像があるときと,映像がないときの比較実験,(6)同一曲内で曲調の変化が大きい楽曲を用いたときの脳内の血流量の変化を検討する実験などを行った。いずれもNIRSを用いた実験をベースとし,(3)については,fMRIを用いた実験を試行的に行った。(4)については,対照的な感情価をもつ2つの作品を取り上げ,NIRSを用いての脳活動計測を行った結果,前頭部の前頭前皮質周辺の酸素化ヘモグロビン濃度に特徴が見られる可能性があることを指摘した。プラスイメージの強い曲の方が,酸素化ヘモグロビン濃度が低下するという特徴である。なお,右側頭部や左側頭部においては,その特徴は見られなかった。音楽科教育の具体的な場面を想定しての実験で,平成24年度は歌唱の分野に注目し,一人で歌う時と複数の声に合わせて歌う時の脳内の活動部位の違いを明らかにするために,fMRI(functional Magnetic Resonance Imaging)を用いた実験を行った。平成25年度は,その結果を受けて,NIRS(Near Infra- Red Spectroscopy)を用いた実験を行った。NIRSは,脳内のヘモグロビン濃度の変化をリアルタイムに計測することができる装置で,本研究では計48chで計測することができる光トポグラフィ装置を用いた。歌唱共通教材の前半8小節を用いて,I「ピアノ伴奏のみ」,II「ピアノ伴奏+一人の歌声」,III「ピアノ伴奏+複数の歌声」という三つのタスクについて,前頭部は22ch,側頭部は各12chで計測した。各部位のoxy-Hbの加算平均値データをもとに分散分析を行った結果,前頭部,左側頭部,右側頭部ともに,5%水準で有意差がみられた。ピアノ伴奏のみより,一人の歌声または複数の歌声の方が,前頭部,右側頭部,左側頭部のoxy-Hbが増加することが明らかとなった。前頭部においては,ピアノ伴奏のみ,一人の歌声,複数の歌声の順に,oxy-Hbが増加する傾向がみられ,声を合わせて歌う時は,ピアノ伴奏のみを聞いて歌う時より,脳内の賦活部位が拡がるという特徴をみることができた。平成24年度の結果と合わせて考察すると,ブロードマン22野,ブロードマン25野および大脳基底核あたりが関与している可能性が高いことが明らかとなった。その他,鑑賞領域におけるNIRSを用いた実験では,ある楽曲をリラックスして感覚的に鑑賞するときと楽曲の構造に関わる認知的な鑑賞をするときの比較や,ある楽曲を通して鑑賞するときに,楽曲の変化が脳内の活動にどのような影響を与えるか等についての検討を行った。本研究では,経験的に語られることが多かった音楽教育のあり方について,脳科学からの検証を試みている。刺激に対する脳の賦活部位を機能画像として描写することができるfMRI(functional Magnetic Resonance Imaging)を用いての実験を行った。実験を行うにあたっては倫理審査を受け,被験者一人一人からインフォームド・コンセントを得た。専門機関の協力を得て実験を行った。

歌唱活動における伴奏の違いに関わる実験では,小学校の共通教材「夕焼け小焼け」を歌う場面で,「ピアノ伴奏のみ」で歌うとき,「ピアノ伴奏+一人の歌声」に合わせて歌うとき,「ピアノ伴奏+複数の歌声」に合わせて歌うときでは,脳機能局在にどのような違いがあるのかについて検証を行った。ブロック型の課題提示プログラムを組んだ。伴奏を聴きながら歌うという活動に対して,これらの音源を聴くのみというタスクも設定し,解析場面で差分データを用いた。脳機能画像解析の場面ではSPMを使用した。今回は被験者の人数が限られていたため,集団分析を行うことができなかったが,個人解析の結果,いずれの被験者も「ピアノ伴奏+複数の歌声」に合わせて歌うときには,上側頭回の聴覚皮質(41野,42野)を含めて脳内の賦活部位が広がるという傾向がみられた。質問紙調査の結果も「ピアノ伴奏+複数の歌声」にあわせて歌うことが心地よいと感じたという被験者が多かった。たとえば,新しい曲を練習する場面で,音楽教師一人の範唱で練習を進めていくことが多いが,教師一人の歌声よりも複数の人の歌声の方が,子どもたちが歌いやすいという可能性もある。機能局在の詳細については,現在解析中である。NIRSを用いた実験では,携帯型のウェアラブル光トポグラフィ装置を購入することができ,実際の授業場面を想定しての実験を開始することができた。fMRIを用いての実験は,専門機関の協力を得て,試験的ではあるが実験に入ることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度は主としてNIRSを用いた実験,平成24年度は主としてfMRIを用いた実験を行うことができた。いずれも高額な装置であるため,長期的な使用はできず限られた実験内容となっている。音楽教育における実際の授業場面を想定し,複数の仮説を設定し実験に入ったが,NIRSやfMRIを用いた実験では被験者数が限られてしまうこともあり,その特徴を見いだすまでには,膨大な時間がかかることが予想される。今後は仮説を限定し,被験者数を増やすなどの工夫を試みたいと考えている。平成25年度は本研究のまとめの年度となるため,NIRSおよびfMRIを併用した実験を行いたいと考えている。当初予定していた子どもたちを被験者とすることについては,学校長の同意を得られなかったため,大学生を被験者として実験を行う予定である。
温暖化で台風頻度・強度が変われば森林生態系はどう変わる？

本研究では台風頻度、被害量、回復速度の3つのサブモデルから繰り返される台風条件下の森林動態予測モデルを作成し、撹乱の影響を評価した。過去の気象データや長期モニタリングデータを基にパラメータを決定した。作成したモデルで現在の台風頻度で照葉樹林群落が300年間推移した場合の個体群動態を試算した。主要樹種は微増タイプ、減少タイプ、急増タイプの3つに分類できた。台風の頻度が増加した場合の影響を推定した結果、現在の台風頻度に比べ全グループが個体数を減らしたが、その程度はグループ間で異なった。台風の頻度・強度の変化は照葉樹林の主要樹種の組成や優占度に影響すると考えられた。本研究は、地球温暖化で突発的気象現象の台風の強度・頻度が変化する場合の森林群落への量的・質的な影響を解明することを目的とする。フィールド調査では撹乱後の回復の評価のために上層群落のモニタリングを綾および屋久島の照葉樹林において実施した。大きな台風撹乱から20年経過した時点の回復状況に関するデータおよび、今後の台風被害状況を把握する初期状態を把握することが出来た。被害に関する解析では2007年以降の最大風速と被害量との間に明瞭な関係がみられず、齊藤・佐藤(2007)が示したように、被害量は主に最大週間風速に左右されるという従来の報告ほど単純ではないことを明らかにした。風速以外のより複雑な要因の検討が必要で、従来の関係式の改善の必要性を指摘した。また、強風頻度に関する解析では1985年までの気象データで推定したに結果に比べ、瞬間風速30m/s未満の風の発生確率は近年小さくなる傾向がみられた。逆に瞬間風速2030m/sの風の発生確率は上昇傾向であった。瞬間風速3040m/sの風の発生確率も若干上昇傾向で、それ以上の強風は明瞭な傾向がみられなかった。本研究は、地球温暖化で突発的気象現象である台風の強度・頻度が変化する場合の森林群落への量的・質的な影響を解明することを目的とする。今年度のフィールド調査では台風撹乱後の回復過程に関連して、次世代の上層階層を担うと期待される稚樹群のセンサスを屋久島の照葉樹林において実施した。前回の2009年時の調査と比べ、全体的に稚樹数が減少しており、シカの影響が増大したと考えられた。今後台風撹乱後の回復課程においてもシカの影響が出てくることが懸念された。また、綾試験地においても1haの面積で個体群センサスを実施し、H26年度の台風による被害状況を確認した。H26度は特に大きい台風もなく、顕著な被害はみられなかった。シミュレーションモデルに関しては、おおよその骨格を構築し、中国で開催された第6回東アジア生態学会においてその概要を発表した。本研究は、地球温暖化により突発的気象現象である台風の頻度・強度が変化する場合の森林群落への量的質的な影響を評価することを目的とする。今年度は最寄りの宮崎地方気象台で最大瞬間風速30m/sを越える強風が一度記録されたが、対象調査地の定期モニタリングでは特に大きな被害は確認出来なかった。現状の枯死に関するサブモデルと回復に関するサブモデルの関係のままでは百年後に数オーダー異なるスケールで個体数が増加する計算結果となる種もみられた。実際にこれまでの観測期間だけのデータでは同様の回復速度であった。一方で、胸高直径5cm以上のサイズクラスの回復速度は胸高直径5cm未満のサイズクラスの稚樹の量に大きく影響される点も指摘した。観測期間中では実際、稚樹数が豊富であった種の回復速度が大きかった。しかし、前年度の屋久島における稚樹の調査でも明らかになったようにシカの影響など様々な要因で稚樹数は大きく変動する。このように稚樹の動態も反映させることにより回復に関するサブモデルの改善が図られると考えられる。稚樹の動態も新たな稚樹サイズクラスへのリクルート数、枯死数、上層サイズクラスへの進級数等によって決まる。これまで実施してきており稚樹に関するモニタリングデータを用いて、稚樹の動態モデルの開発が必要と考えられた。H27年度もフィールド調査として予定していた綾試験地の成木(胸高直径5cm以上)のモニタリングを実施した。H28年度に稚樹の調査を実施する予定であるが、これまでの解析結果から、個体群全体の動態に及ぼす稚樹量の影響が非常に大きいと判明し、H27年度予定していた萌芽の調査を次年度にまわし、成木センサスを実施している調査区画全域でより詳細に稚樹センサスを実施する計画とする。回復に関するサブモデルにおいて稚樹量を反映させたものに改善するなど、全体の予測モデルにおいて高度化する方向が明らかになった。先ずフィールド調査として樹木センサスを継続し、枯死数、進級数のデータを追加し,昨年度までに構築した台風影響を組み込んだ森林動態予測モデルの改良を行った。調査対象地の最寄りの宮崎地方気象台におけるこれまでの風速データから現在の台風頻度・強度をモデル化し、ランダムサンプリングにより各年の最大瞬間風速年最大値を試算し、この先300年分の推移を推定した。そして樹木被害および幹数回復に関するサブモデルを用いて各年の風速試算値から枯死数(強風の影響による枯死を含む)および対象サイズクラスへの進級数を推定した。これらを統合して現在の台風頻度・強度で300年間推移した場合の個体群動態をそれぞれの樹種で予測した。

主要樹種はA:微増タイプ(イスノキなど)、B:減少タイプ(アカガシ、タブノキなど)、C:急増タイプ(ヤブニッケイなど)の3つにグループ分けできた。次に強風頻度・強度を表すモデルにおいて、1.強風頻度が増えるケース(最大瞬間風速年最大値30m/s以上の頻度が従来の1.3倍)、2.全体の強風頻度は減るが強い台風が増えるケース(同値30m/s以上の頻度が従来の64%で、40m/s以上の頻度が従来の2.3倍)を想定し、同様に各樹種の個体群動態を推定した。強風頻度・強度の変化の2つのケースの間で影響の仕方に大きな違いはみられなかった。いずれのグループも現在の台風の頻度・強度と比較すると、個体数を減らす方向に作用した。ただ、グループ間で違いが見られ、Aタイプには影響が小さいのに対し、Cタイプの影響が大きく、Bタイプはその中間程度であった。このように強風の頻度・強度の変化は現在の照葉樹林を構成する主要な樹種の組成や優占度に影響すると考えられた。本研究では台風頻度、被害量、回復速度の3つのサブモデルから繰り返される台風条件下の森林動態予測モデルを作成し、撹乱の影響を評価した。過去の気象データや長期モニタリングデータを基にパラメータを決定した。作成したモデルで現在の台風頻度で照葉樹林群落が300年間推移した場合の個体群動態を試算した。主要樹種は微増タイプ、減少タイプ、急増タイプの3つに分類できた。台風の頻度が増加した場合の影響を推定した結果、現在の台風頻度に比べ全グループが個体数を減らしたが、その程度はグループ間で異なった。台風の頻度・強度の変化は照葉樹林の主要樹種の組成や優占度に影響すると考えられた。H26年度研究計画にあった綾試験地での成木の個体群センサスと屋久島試験地での稚樹センサスは予定通り実施した。フィールド調査に関しては予定通り進捗している。また、シミュレーションモデルに関しても、H26年度研究計画通り、暫定的ながら各サブモデルを組み合わせた全体の骨格モデルを構築した。現時点のモデルを用いた個体群動態の予測では個体数が過大となる種もみられるが、各サブモデルにおける問題点や修正が必要な点を整理し、次年度のモデルの高度化に関する方向性が見えてきた。以上のことから、全体的に申請書の計画通りに順調に進捗しているといえる。詳細な稚樹センサスを実施すると共にその結果を反映させたモデルに改善する。そのモデルを用いて、台風の頻度が大きくなる場合や頻度は変わらず強さだけが大きくなる場合など様々なシナリオにおいて、各種の個体群動態を予測し森林への量的・質的な影響を評価する。28年度が最終年度であるため、記入しない。造林学、森林生態学H27年度にはフィールド調査として引き続き綾試験地の成木の毎木センサスを実施し、毎年の台風による被害状況や回復量に関するデータを蓄積する。また、回復に大きく影響すると考えられる萌芽の調査も実施する。H26年度に骨格を構築した全体モデルのなかの各サブモデルにおいて、影響の大きい要因を精査し、必要に応じて変数を選択し予測性の高いモデルに改良する。平成25年度研究計画にあった成木のセンサスは予定通り実施した。稚樹センサスについては、参加メンバーで検討した結果毎年行う必要はないという結論になり、次回はH26年度に屋久島において実施することにした。フィールド調査については概ね順調に進捗している。