hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己反映計算を用いた移動エージェント・システム

これを使わない場合、ユーザは、送られてきた移動エージェントを手動でディスクに保存、起動しなければならない。FlightManagerは、この一連の処理を自動化する。FlightManagerは、さらに、起動の際、Java言語のsecurity managerを用いて、エージェントが不審な挙動を示すと、実行を自動的に停止する。これにより、送られてきたエージェントを自動実行しても、セキュリティ上の危険が少なくなるようにしている。本研究の目的は、自己反映計算の技術を用いて効率的に移動エージェント・システムを実現することである。本研究では、電子メールを通信媒体とする移動エージェント・システムFlyingwareを開発した。Flyingwareの特徴は、第1に、自己反映計算の技術を用いて自動的に必要なプログラムを収集する機能があることである。第2の特徴は、電子メールのサーバとJava言語処理系さえあれば、他に特殊なサーバが不要であることである。Flyingwareは、他のノードに移動する時に、次に実行すべき状態を含んだバイトコードを生成する。本年度は、Flyingwareの内部で用いている自己反映計算の技術を発展させ、Addistantと呼ばれる自動分散化ツールを作成した。このツールの特徴は、構造自己反映計算と呼ばれる手法を用いて、Javaバイトコードを修正する点にある。また、自己反映計算の技術を、並列化コンパイラの実現にも適用した。この方法では、まず予備的な実行を行い、自分自身の振舞いを自己反映計算の技術で観測する。そこから得られた通信パタンを活用して、プログラムの最適化を行い、高速な並列プログラムを生成する。その他に本年度は、Flyingwareをより安全に実行するための実行環境を実現した。これは、システム・コールに対するラッパ/リファレンス・モニタSysGuardを用いる。また、ネットワーク越しに利用者認証情報を送ることでより強固なセキュリティを実現した。今後は、実現した移動エージェント・システムを携帯電話等の小型情報端末などでも動作させるように改良していきたい。
気泡流被覆水中サスペンション・ジェット脈動特性の解明および通気鞘の最適化

原子炉解体作業など水中構造物の切断に用いられる水中ウォータージェット工法を確立するため,気泡流被覆水中アブレシブ・サスペンション・ジェットの流れ構造および加工特性を調べる。本年度では,異なる噴流条件での通気鞘パイプ最適寸法を決定するため,3種類の通気リングを設けた鞘ヘッドを製作し,鞘内流れ構造の可視化観察およびジェット周りに形成された気泡クラウドと気層域の伸縮脈動特性の解析を行った。また,試作した通気ASJの水中切断能力を検証するため,加圧通気の場合の水中切断実験を行い,修正キャビテーション数による相対切断深さの変化を調べた。その結果,以下の知見を得た。(1)加圧通気によって修正キャビテーション数を0.01位低下させると,通気リングA(穴通気)を用いた場合は,気泡流に囲まれるジェットが形成されるが,リングBとリングC(隙間通気)を用いた場合は,ジェット周りに大きなキャビティが生成し,気層被覆水中ウォータージェットが形成される.(2)通気流量の増加に伴ってキャビテーション数が低下し,スタンドオフ距離X = 26 mmにおいては,σ_c≒0.0005-0.0008付近での水中切断深さは気中切断深さとほぼ同程度になる.しかし,X= 56 mmの場合,水中切断深さは最大になるが,気中切断深さには至らなかった.水中連続気層域の長さはL_c ≒(20-30)dと推定される.本年度研究計画として,(1)通気鞘パイプ最適寸法の決定,(2)通気ASJの水中切断能力の検証と二つの内容を予定し,ほぼ予定通り実施した。通気鞘パイプ最適寸法の決定について,3種類の通気リングを設けた鞘ヘッドを製作し,鞘内流れ構造の可視化観察を行い,鞘通気口構造の影響を解明した.また,通気ASJの水中切断能力について,加圧通気による修正キャビテーション数と相対切断深さの変化を解明した.ただし,通気鞘の幾何パラメータが多く,より安定した連続的気層域を形成させるため,鞘出口形状の影響をさらに調べる必要があり,次年度で行う予定である.本研究計画・方法に沿って,来年度は,(1)鞘内流れの可視化観察により鞘出口構造の影響を調べ,異なる噴流条件における通気鞘の構造と最適寸法を検討する.(2)自然吸引および加圧空気による通気ASJの水中切断実験を行い,通気ASJの水中切断能力を評価し,通気鞘の形状と最適寸法を決定する.さらに,水中ASJの使用条件とその指標を検討する。また,高圧噴射の場合,鞘内部および鞘出口近傍に気泡密集領域が形成され,その内部構造の観察が難しいので,ジェット噴射圧力を低減して可視化観察を行い,数値解析手法と連立して通気鞘の形状と寸法の最適化解析を進めていくと考える.原子炉解体作業など水中構造物の切断に用いられる水中ウォータージェット工法を確立するため,気泡流被覆水中アブレシブ・サスペンション・ジェット(ASJ)の流れ構造と脈動特性を調べた。本年度では,通気によってジェット周りに形成される気泡クラウドの伸縮や気泡流被覆水中ウォータージェットの脈動について,(1)通気鞘付きノズルシステムを用いて形成された気泡流被覆水中ウォータージェットの高速ビデオカメラ観察を行い,気泡流被覆ASJの挙動を類推して考察した。(2)PIV(Particle Image Velocimetry)を用いて気泡流被覆水中ウォータージェット速度分布の測定を試み,通気流量の影響を調べた。(1)鞘出口近傍に形成された気泡流被覆領域は周期的に膨張・収縮し,その周波数は通気流量の増加に伴って低下する。気泡流領域脈動の挙動を表すストローハル数は鞘内キャビティーのキャビテーション数に支配される。(2)加圧空気を供給すると鞘出口近傍に形成された気泡流領域の直径は急激に増加する。(3)通気鞘付きノズルを用いて形成される気泡流被覆水中ウォータージェット中心軸流速の減衰は緩やかになり,ウォータージェットの有効加工スタンドオフ距離の拡張に有効である。本年度研究計画として,(1)可視化実験用ノズルヘッドと通気鞘パイプの製作,(2)気泡流被覆水中ウォータージェットの高速ビデオカメラ観察および流れ場のPIV計測,(3)気泡流被覆ウォータージェットの数値解析モデルの改善と三つの内容を予定し,ほぼ予定通り実施した。ただし,高圧(5.0 MPa以上)で噴射された通気水中ウォータージェットに多くの気泡が含まれ,気泡表面での光反射によって速度場のPIVは非常に難しい。そのため,PIV実験および数値解析において,ジェット噴射圧力を0.5 MPa5.0 MPaに調整し,気泡流被覆水中ウォータージェットの流れ構造と流速分布を調べた。(1)加圧通気によって修正

キャビテーション数を0.01位低下させると,通気リングA(穴通気)を用いた場合は,気泡流に囲まれるジェットが形成されるが,リングBとリングC(隙間通気)を用いた場合は,ジェット周りに大きなキャビティが生成し,気層被覆水中ウォータージェットが形成される.(2)通気流量の増加に伴ってキャビテーション数が低下し,スタンドオフ距離X = 26 mmにおいては,σ_c≒0.0005-0.0008付近での水中切断深さは気中切断深さとほぼ同程度になる.しかし,X= 56 mmの場合,水中切断深さは最大になるが,気中切断深さには至らなかった.水中連続気層域の長さはL_c ≒(20-30)dと推定される.本年度研究計画として,(1)通気鞘パイプ最適寸法の決定,(2)通気ASJの水中切断能力の検証と二つの内容を予定し,ほぼ予定通り実施した。通気鞘パイプ最適寸法の決定について,3種類の通気リングを設けた鞘ヘッドを製作し,鞘内流れ構造の可視化観察を行い,鞘通気口構造の影響を解明した.また,通気ASJの水中切断能力について,加圧通気による修正キャビテーション数と相対切断深さの変化を解明した.ただし,通気鞘の幾何パラメータが多く,より安定した連続的気層域を形成させるため,鞘出口形状の影響をさらに調べる必要があり,次年度で行う予定である.本研究計画・方法の通り,来年度は,(1)気泡流被覆水中ASJによる水中切断実験を行い,試作された通気鞘付きノズルによるASJの水中切断能力を評価する。(2)PIVおよび数値解析の手法を用いて気泡流被覆水中ウォータージェットの速度場および気泡流ボイド率分布を考察し,通気鞘の構造および通気流量の影響を調べる。その上,通気鞘の最適寸法を決定し,気泡流被覆水中ASJの使用条件を検討する。しかし,通気流量が大きい場合,鞘出口近傍に気泡密集領域が形成され,PIV計測が難しくなることが予測される。そのため,PIVの計測領域をさらに下流側へ調整し,数値解析手法と連立して流れ場の可視化解析を進めていくと考える。本研究計画・方法に沿って,来年度は,(1)鞘内流れの可視化観察により鞘出口構造の影響を調べ,異なる噴流条件における通気鞘の構造と最適寸法を検討する.(2)自然吸引および加圧空気による通気ASJの水中切断実験を行い,通気ASJの水中切断能力を評価し,通気鞘の形状と最適寸法を決定する.さらに,水中ASJの使用条件とその指標を検討する。また,高圧噴射の場合,鞘内部および鞘出口近傍に気泡密集領域が形成され,その内部構造の観察が難しいので,ジェット噴射圧力を低減して可視化観察を行い,数値解析手法と連立して通気鞘の形状と寸法の最適化解析を進めていくと考える.当初参加する予定の学会(日本ウォータージェット技術報告会)は平成30年2月から平成30年5月に延期され,当該学会に出席するための旅費の支出は次年度に変わった。また,一部実験用品の加工は予定より時間がかかり,実験部品費の支出は次年度に変わった。一部実験用品の加工は次年度に調整した。
膵β細胞におけるインスリン遺伝子の転写調節機構の解析

HIT-T15細胞(ハムスター膵β細胞株)にリン酸カルシウム法によりインスリン遺伝子のプロモーター(-339+112)をルシフェラ-セ遺伝子の上流に接続したレポーター・プラスミドを導入しtransient expressionの系で、その転写活性を検討した。細胞外ブドウ糖濃度を25mg/dl(G25)と300mg/dl(G300)で比較した。その結果、ブドウ糖負荷により野生型のレポーター・プラスミドでは3.7倍の転写活性の誘導が認められたが、同時にすべてのCREに変異を導入した変異型のレポーターでも4.9倍の活性の増強を認めた。次にHIT-T15細胞に比し良好なブドウ糖応答性を示すラット胎児の膵β細胞に、インスリン・プロモーターを組み込んだChloramphenicol Acetyl Transferase(CAT)プラスミドを電気穿孔法で導入し、同様にブドウ糖に対する反応を検討した。ブドウ糖濃度をG50とG300の2点として転写活性の誘導を比較すると、変異型プロモーターでは1.9倍にとどまるのに対し、野生型では13.4倍まで転写活性が誘導された。同時に2mM dibutylyl cAMPを負荷したところ、G50の条件下での転写活性の誘導は野生型で4.6倍、変異型で1.7倍となった。G300ではdibutylylcAMPによる転写活性の亢進は認めなかった。以上の結果から(1)ブドウ糖によるインスリン遺伝子誘導の一部はcAMPを介していること。(2)インスリン遺伝子のブドウ糖による転写調節には、CREを介する系と介さない系が混在していること。(3)HIT-T15細胞では変異型に比し野生型プロモーターのブドウ糖に対する応答性が低下しており、cAMPを介する情報伝達系の異常があること。が推測される。が推測される。平成5年度研究計画・方法に記載したごとく、単離胎児ラット膵β細胞に対する遺伝子導入の基礎的な検討より実験を開始した。使用する実験動物はウィスター系ラットであり、確定妊娠の母ラットより出産予定日の前日に胎児を取り出し、実験に供した。胎児ラットより膵蔵を摘出し、夾雑組織を取り除いた後に細片化し、コラゲナーゼ処理・trypsin-EDTA処理を行なって細胞を分散した。引続きPRMI1640培地で培養の後、Electroporationによる遺伝子導入実験を行った。Electroporationの条件として、175500V/4mmの電場と252500μFのcapacitanceを用いた。数回にわたり、遺伝子導入を試みた結果、試行の度に、至適条件は変化したが、175V-2500μFと450V-25μFの条件下では比較的安定した成績が得られた。並行して、Lipofectionによる遺伝子導入も試みたが、培地から血清を除くため、細胞を傷害する可能性があり、さらに、手技が煩雑なこと、試薬が高価なことなどから、以後の実験はElectroporation法で行うこととした。試薬の価格の問題が解消すれば、改めてLipofection法も検討すべきと考えられた。前記の条件を用いたElectroporation法による遺伝子導入の系を利用し、ヒト・インスリン遺伝子の転写調節領域のDNA断片をChloramphenicol Acetyltransferase(CAT)発現プラスミドに組み込んだものを胎児ラット膵β細胞に導入した。この実験ではCAT活性はdibutyryl cyclic AMP負荷により4.6倍に亢進し、さらにブドウ糖負荷により13.4倍の活性の亢進を認めた。

インスリン遺伝子の転写調節領域内のcyclic AMP Respone Element(CRE)に点変異を導入したプラスミドではdbcAMPあるいはブドウ糖によるCAT活性の亢進は2倍以内に抑制され、インスリン遺伝子の高濃度ブドウ糖による誘導にはCREが強く関与し、この際、cAMPを介さない系が存在することが示された。HIT-T15細胞(ハムスター膵β細胞株)にリン酸カルシウム法によりインスリン遺伝子のプロモーター(-339+112)をルシフェラ-セ遺伝子の上流に接続したレポーター・プラスミドを導入しtransient expressionの系で、その転写活性を検討した。細胞外ブドウ糖濃度を25mg/dl(G25)と300mg/dl(G300)で比較した。その結果、ブドウ糖負荷により野生型のレポーター・プラスミドでは3.7倍の転写活性の誘導が認められたが、同時にすべてのCREに変異を導入した変異型のレポーターでも4.9倍の活性の増強を認めた。次にHIT-T15細胞に比し良好なブドウ糖応答性を示すラット胎児の膵β細胞に、インスリン・プロモーターを組み込んだChloramphenicol Acetyl Transferase(CAT)プラスミドを電気穿孔法で導入し、同様にブドウ糖に対する反応を検討した。ブドウ糖濃度をG50とG300の2点として転写活性の誘導を比較すると、変異型プロモーターでは1.9倍にとどまるのに対し、野生型では13.4倍まで転写活性が誘導された。同時に2mM dibutylyl cAMPを負荷したところ、G50の条件下での転写活性の誘導は野生型で4.6倍、変異型で1.7倍となった。G300ではdibutylyl cAMPによる転写活性の亢進は認めなかった。以上の結果から(1)ブドウ糖によるインスリン遺伝子誘導の一部はcAMPを介していること。(2)インスリン遺伝子のブドウ糖による転写調節には、CREを介する系と介さない系が混在していること。(3)HIT-T15細胞では変異型に比し野生型プロモーターのブドウ糖に対する応答性が低下しており、cAMPを介する情報伝達系の異常があること。が推測される。
自然の恵みと災いを実感するための理科野外学習「青空寺子屋」の開発

本研究は理科野外学習において自然の恵みと災いを実感し、理科学習を中心とした環境教育・防災教育の新しいスタイル及び学習プログラムを理科授業の中に確立することを目指して行った。本研究期間を通して数多くの小学校を中心とした島根県の学校において実践研究(授業)を行う事ができた。授業単元としては、小学校第5学年単元「流れる水のはたらき」、及び小学校第6学年単元「大地のつくりと変化」で延べ実践校数40校延べ児童数約1390人に研究授業を行う事ができた。本研究により、野外学習の中に防災教育や環境教育、故郷教育をデザインする野外学習教材とその指導法が確立した。本研究は理科野外学習において自然の恵みと災いを実感し、理科学習を中心とした環境教育・防災教育の新しいスタイル及び学習プログラムを理科授業の中に確立することを目的として行っている。平成27年度は、地域の小学校を中心に小学校第5学年単元「流れる水のはたらき」、及び小学校第6学年単元「大地のつくりと変化」の野外学習支援を多数行う事ができた。つまり、小学校に対しては、同単元目標を達成するとともに、如何に防災や環境についての意識付け・動機付けができるかについて、フィールドでの実際の生徒・児童の反応を観察することができ次年度への研究に繋げる事ができた。具体的には、小学校に対しては延べ12の公立学校と1つの附属学校の計456名に対して試行プログラムでの授業実践ができた。中学校に対しては1校15名に、高等学校に対しては3校47名に対して実践授業を行うことができた。プログラム化に供したフィールドは、平成27年度以前に「理科の野外学習」として活用した斐伊川及び島根半島を用いた。なお、島根半島は松江市から出雲市にかけて比較的広範囲をしめるため、学習地点として3カ所の地点選定と試行的な学習を実施することができた。3カ所は、松江市から近い2地点(須々海、および恵曇)、出雲市では1地点(小伊津)を調査選定して実施した。なお、斐伊川学習については、下流(出雲市)、中流(雲南市)、上流(奥出雲町)のそれぞれの地点を関連させ1日をかけての学習プログラムを開発することができた。ただし、フィールドとしては上述の斐伊川および島根半島に集中して実施したが、大山や三瓶、青野山といった地域での試行には及ばなかった。これらの成果の一部は、国内の2つの学会、また1つの国際学会にて発表することができた。目標としていた、公立学校に対する本プログラムを用いた野外学習を実施することができた。しかも、小・中・高等学校で延べ19校,児童・生徒数で518名に対して学習を行うことができるとともに、授業観察から研究資料として次年度以降へのデータを得る事ができた。また、それらを国内外の3つの学会にて公表する事ができた。本研究は理科野外学習において自然の恵みと災いを実感し、理科学習を中心とした環境教育・防災教育の新しいスタイル及び学習プログラムを理科授業の中に確立することを目指して行っている。平成28年度は、研究3ヶ年のうちの2年目にあたり基本的に初年度(平成27年度)に行った実践教育・研究を再実施・確認し、最終年度に向けての理論化に向けてのデータ収集が主な内容であった。具体的平成28年度は、地域の小学校を中心に小学校第5学年単元「流れる水のはたらき」、及び小学校第6学年単元「大地のつくりと変化」の野外学習支援を多数実施することをとおしてデータを収集することができた。つまり、小学校に対しては延べ18校619人に、高等学校に対しては延べ3校33名に実際の単元学習の中での野外学習を実践することができた。昨年度プログラム化に供したフィールドは昨年に引き続き島根半島は、松江市の須々海海岸の砂泥互層の地層、及び火山岩、また出雲市小伊津海岸のやはり砂泥互層の地層を用いた。また、河川学習においては雲南市出雲市にかけての斐伊川を用いて行った。地層学習では半日1日のプログラム化を、また川学習では1日を使ったプログラムをほぼ開発完成させることができた。ただ、大地の学習として、防災に関連した火山に関係した部分が比較的プログラム化・教材化が弱く、最終年度の課題として残っている。以上の学習については途中報告ながら、国内の3つの学会にて発表することができた。今年度は中学校に対しては実施できなかったが、昨年を越える児童・生徒数619人に対して授業実践を行う事ができた点は高く自己評価しているところである。昨年度と今年度の実践データは、主に児童・生徒の自由記述の感想文が主なものであるが、それらをもとに国内学会で発表できたことも大きく、来年度(最終年度)にむけたデータが揃いつつあると考えている。平成29年度は、研究3ヶ年のうちの最終年度にあたり基本的に過去2ヶ年(平成2728年度)に行った実践教育・研究を再実施・確認し、野外学習の実施と環境意識や防災意識への醸成に繋がったかの理論化・総括を行った。具体的に平成29年度は、実践研究の場としての地域の小学校を中心に小学校第5学年単元「流れる水のはたらき」、及び小学校第6学年単元「大地のつくりと変化」の野外学習支援を多数実施することをとおしてデータを収集することができた。

つまり、小学校に対しては延べ16校約400人に、中学校に対しては1校60人に対して、高等学校に対しては延べ2校37人に実際の単元学習の中での野外学習を実践することができた。これまでのプログラム化に供したフィールドは島根半島は、松江市の須々海海岸の砂泥互層の地層、及び火山岩、また出雲市小伊津海岸のやはり砂泥互層の地層を用いた。また、河川学習においては雲南市出雲市にかけての斐伊川を用いて行い、それぞれ教材化に成功した。なお、地層学習では半日1日のプログラム化を、また川学習では1日を使ったプログラムをほぼ開発完成させた。以上の研究成果については理科教育学会の全国大会と中国支部大会、地学教育学会、日本教育大学研究集会、日本教職大学院研究集会の国内の5との学協会にて発表することができた。本研究は理科野外学習において自然の恵みと災いを実感し、理科学習を中心とした環境教育・防災教育の新しいスタイル及び学習プログラムを理科授業の中に確立することを目指して行った。本研究期間を通して数多くの小学校を中心とした島根県の学校において実践研究(授業)を行う事ができた。授業単元としては、小学校第5学年単元「流れる水のはたらき」、及び小学校第6学年単元「大地のつくりと変化」で延べ実践校数40校延べ児童数約1390人に研究授業を行う事ができた。本研究により、野外学習の中に防災教育や環境教育、故郷教育をデザインする野外学習教材とその指導法が確立した。今後の研究の進捗方策としては、初年度と同様の実践授業を継続実施し、地域の教育力の向上を目指すとともに、初年度に得られた児童・生徒の野外学習に対する反応などから、その効果について検証・議論を重ね、野外学習における環境や防災・減災の意識付け・動機付けがどのうような形でデザインされるかについて、研究を深める予定である。また、それらの知見をもとに、初年度実施の野外学習プログラムに修正・変更を加え、変更を加えた事による学習効果を明らかにすることを目指す。それらを踏まえ、地域の主に公立の小・中・高等学校における通常の理科授業の中に、環境や防災の要素を効果的に取り入れる方策を提示する。最終的には理科の単元目的を達成するとともに児童・生徒にとって環境リテラシーや防災・減災リテラシーが会わせて獲得できるような理科の授業デザインを考案し、それを地域の教員が活用できるようにする。今後の研究の推進方策としては、計画当初の予定に従い過去の2年間で収集した野外での児童・生徒の科学リテラシーや環境・防災リテラシーを高める教材の理論の確立を目指す事である。加えて、得られた理論に基づいた実践の授業の在り方を示すとともに、様々な状況に応じた野外学習の実施方法について全国の教員に発信し活用してもらう事である。具体的には最終年度の29年度は、過去2年間の野外学習を継続実施しながら、教員や教員を目指す学生・院生に本研究で明らかになった科学リテラシーや環境・防災リテラシーを高める野外学習について、実践授業の機会を設け野外学習における授業研究会、もしくは授業研修会としての性格を持たせて実施する。最終的には、理科野外学習のデザインを自然の恵みと災いを実感し学べるような教材・指導法として「青空寺子屋」と命名して全国の小・中・高等学校への普及を目指したい。理科教育購入物品のうち見積もりよりも安く購入ができたものがあったため1747円分の余剰金が生じました。
植物における菌根共生による環境適応の検証

種間交雑が認められているカシワとミズナラ合計45個体において根に共生する菌根菌群集を個体ごとに解析し、菌根菌群衆に個体変異があることを明らかにした。またRAD法によって供試植物個体のSNPマーカーを網羅的に解析し、植物個体ごとの遺伝的組成を明らかにした。これらのデータから各植物個体の遺伝的組成と共生する菌根菌群集との関連を解析したところ、植物個体の遺伝的組成が似ているほど担子菌類の種組成が似ていたが、子嚢菌類に関しては傾向は見られなかった。このことから、外生菌根を形成する担子菌類の共生はホスト植物の遺伝子との関連が示唆された。研究実績の概要(1600バイトまで、改行5回まで)植物は菌根菌との共生によってリンや窒素など成長に不可欠な栄養を効率良く獲得することができる。陸上植物種の90%以上が菌根菌と共生しており、菌根共生は植物の生存・成長にとって不可欠であると考えられている。菌根菌の種類によってホスト植物へ対する効果が異なるという知見が得られており、ホスト植物の適応度(成長や繁殖可能性)は共生する菌根菌のレパートリーによっても左右されることが予想される。本研究では、菌根共生の進化によって植物集団が生息地へ適応しているという仮説の検証を目指す。この菌根共生と呼ばれる共生において植物と菌根菌が互いにどの種と共生するかは、それぞれの遺伝的背景によってある程度決定されると考えられる。特定の環境条件でホスト植物の適応度を高める菌根菌があった場合、その菌と共生可能な遺伝的背景を持つ植物個体はその環境においてより多くの子孫を残すことができ、時間とともに、その菌との共生を可能にしている遺伝子が植物集団内に広がる。本研究では、菌根共生に関わる遺伝的領域を植物ゲノムの中から探索し、植物が菌根共生によって環境適応していることを集団遺伝学的解析によって検証する。現在までに、共生菌根菌のレパートリーが個体ごと、集団ごとに異なることを明らかにすることを目的に、同じ圃場内で多数の植物(アカマツ)を種子から成長させ菌根共生した実生サンプルを得た。共生菌根菌の解析を始める前に、各植物個体の根の形状や地上部のサイズなどを計測しデータを得た。植物は菌根菌との共生によってリンや窒素など成長に不可欠な栄養を効率良く獲得することができる。特定の菌根菌と植物との共生関係はこのように進化している可能性がある。しかし、植物ゲノムにおいて特定の菌根菌との共生を司る遺伝子は明らかになっていない。本研究では、菌根共生に関わる遺伝的領域を植物ゲノムの中から探索するため、互いに近縁種で野外において種間交雑が認められているカシワとミズナラ合計45個体において根に共生する菌根菌群集を個体ごとに解析し、菌根菌群集に個体変異があることを明らかにした。また、RAD法によって供試植物個体のSNPマーカーを網羅的に解析し、植物個体ごとの遺伝的組成を明らかにした。これらのデータから各植物個体の遺伝的組成と共生する菌根菌組成との関連を解析したところ、植物個体の遺伝的組成が似ているほど担子菌類の種組成が似ていたが、子嚢菌類に関しては傾向は見られなかった。このことから、外生菌根を形成する担子菌類の共生はホスト植物個体の遺伝子との関連が示唆された。本研究計画のスタート時、研究拠点を異動したことにより、研究計画を一部修正する必要性ができた。本研究では圃場で植物を育てる必要があったが、拠点を異動したことで、実験圃場の確保を1から始めることになった。そのため播種の時期が遅くなり、データ取得の可能な実生サンプルを得る時期が当初の計画よりも遅くなった。生態学データ取得の可能な実生サンプルの数は当初計画よりも少ないが、このまま共生菌根菌の解析を進める。この場合、検出可能な菌根菌の種数などは減る可能性もあるが、植物の遺伝子解析時には1個体毎のデータ精度が高くなるという利点がある。個体ごとの遺伝的組成のデータの精度が高くなるという利点を利用して、菌根共生に関わる遺伝子を探索する。

データ取得の可能な実生サンプルを得る時期が遅れたために、実生の遺伝的組成解析ができなかった。そのために、遺伝的組成の解析で使用するための予算が残ってしまった。得られた実生サンプルの遺伝的組成を解析するため試薬代および外注費として使用する。
触媒反応と電気化学反応による新表面の合成

この1ー2年間に金属表面の変化が原子レベルで非常に良く分かるようになり、これまで表面の指導原理とも言える吸着やそれに伴う表面構造の概念とは本質的に異なる現象が直接見えるようになってきた。その中で最も重要な結果は、室温或いは基以上の温度では表面の金属原子があたかも反応物質の如く気相からの分子と反応し新しい分子を生成し、これが表面の原子配列構造に従って一定構造に配列する。この様な事実が次第にはっきりしてきたことにより、我々がWorking Hypothesisとして掲げてきた研究基本理忍である「表面は第3の反応性物質」とする概念はHypothesisから新しいConceptとして重要な意味を持つようになってきた。我々はこれまで「金属単結晶表面を低次元物質合成の場とし新物質あるいは新表面の合成」を目的とした装置の設計と開発を行ってきた。その一つとして超高真空系と溶液系を直結し金属単結晶表面に気相だけでなく液相から分子はイオンを吸着させたり、表面の金属原子と反応させ新しい化合物を合成すること、さらに単結晶表面での電気化学反応を可能にする装置を設計し制作してきた。ようやくWell Definedな金属単結晶表面を超高真空装置内で作成し、この表面を使って電気化学的な手法で金属イオンから金属原子を析出させる実験を行うことが出来るようになり、清浄なPt(100)表面[(5×20)構造]に水溶液からPhを析出させる実験をテスト反応として行い成功した。我々はすでにPtーRh合金単結晶表面を使ってその表面が極めて特異な触媒機能を発揮する機構を明らかにしてきた。電析(UPD)により生成するRh/Pt(100)表面の構造及び機能を調べる予定で実験を進めている。
ヒト味細胞における味覚受容体mRNA発現量解析による味覚機構の解明

本研究費の申請以降、味覚受容体に関してさまざまな研究が世界的に発表されてきた。その結果、味覚受容体は甘味とうまみはT1R1、T1R2そしてT1R3により感受され、苦味はT2R系の受容体により感受されることが明らかになってきた。また、NIBCのデータベースからヒトの味覚受容体のSNPsも発見されており、味覚障害の研究も大きく進歩しているように見受けられる。しかしながら、本研究費申請時に記載したように、ヒトの舌においてどのような味覚受容体が発現しているかに関してはT2R16以外の発現は明らかにされていない。本研究では、まず、ヒトの舌における味覚受容体の発現を検討する目的で、できるだけ非侵襲的な組織採取法を考案した。それは舌表面を擦過して細胞を採取する方法であり、茸状乳頭付近を擦過したのでは味覚受容体の発現している細胞を採取することはできないが、葉状乳頭付近の舌を擦過することにより味覚受容体が発現している細胞を採取することに成功した。11例の正常味覚者より採取した舌細胞を用いてT1RとT2R系のmRNAの発現を、PCRを用いて検討した結果、T1R系の発現を確認することはできなかったが、T2R系受容体のmRNAの発現を確認することに成功した。その結果、正常味覚者における味覚受容体mRNAの発現は、T2R3、T2R8、T2R 9、T2R 10、T2R 13そしてT2R 16で70%以上の確率で発現を確認し、それぞれの発現率は、82%、91%、100%、91%、73%そして91%であった。また、味覚異常者ではこれらの受容体mRNAの発現が大幅に抑制されており、特に亜鉛欠乏による味覚異常者で、その程度が顕著であった。治療により味覚が回復した症例では受容体mRNA発現が正常例とほぼ同様となった。現在ヒトゲノム解析から味覚受容体候補遺伝子が現在60種類程度推察され、これら候補遺伝子の機能発現系を作成し呈味物質を投与する研究が行われているが、この方法論では、味覚の候補受容体に対するリガンドを決定するに過ぎず、これらの受容体をどのように駆使して味覚を受容しているのかを明らかにすることはできない。そこで、申請者らは味覚の最も発達しているヒトを対象とし、正常者と味覚障害者の味覚受容体mRNA発現パターンを解析することにより、味覚障害の種類と受容体mRNA発現パターンを定量的に関連付けることを目的として、本研究を申請した。正常ボランティアと味覚障害患者を用いて濾紙ディスク法を行った。5段階の濃度の呈味物質(甘み、うまみ、苦味、塩味、酸味)をしみこませた直径5mmの濾紙を舌に乗せ、どのような味をどの濃度で感じるかを被験者から聞き取りスコア化し、被験者の味覚を定量化した。味覚が濾紙ディスク法により定量化された被験者から、葉状乳頭付近を擦過デバイスにて3-5回擦過して味細胞を採取し、total RNAを抽出した。Total RNA 0.65μgをrandom primer(Invitrogen)とともにSuper Script III(Invitrogen)で逆転写反応を行い20μlのcDNA反応液とし、得られた反応液0.5μlをテンプレートにしてPCRを施行した。今年度は、日本大学医学部付属板橋病院味覚専門外来を受診した初診の味覚異常患者40名、また、正常ボランティアに関しては30名よりデータを採集した。現在、採集したmRNAをPCRにて解析中であり、興味ある知見が得られているところである。
炭素繊維強化炭素複合材料製超高温タービンディスクの開発研究

本研究は、炭素繊維強化炭素基(C/C)複合材料に関して将来宇宙輸送体用エンジンのタービンディスクへの適用の可能性を明らかにしようとしたもので、C/C複合材料を高速回転体へ適用したときの設計基準を明らかにすると共に、高速回転時の問題点と対策を議論したC/C複合材料は内部欠陥を多量に含んでいる材料である。C/C複合材料円盤を高速回転させると、繊維束単位の小さな飛散が低速回転で多量に発生し、このため回転不釣り合いと大きな震動が誘発される。従ってタービン性能を向上させるためには繊維束飛散を抑制することが決定的に重要になる。そこで、この飛散現象を詳細に観察して繊維束飛散の発生機構を明らかにすると共に、飛散現象をモデル化して諸パラメータの影響を定量的に示した。結論として、周方向の繊維束を蛇行させないことが最も有効な対策であり、周方向の繊維束を蛇行させない様にして作製したC/Cディスクは宇宙輸送体用エンジンのタービンディスクとして使用し得ることを示した。タービンディスクには高い引張応力が作用する。従って、タービンディスクの特性向上には高引張強度材料の開発が必要になる。そこで、引張破壊機構を議論し、線維/マトリックス界面の接着強度を低下させ線維強度の劣化を保護することで800MPa以上の引張強度を有する直交積層C/C複合材料が得られることを示した。タービンディスクは当然高温で使用され、震動荷重を受ける。そこでクリープを含めたC/C複合材料の高温強度と疲労特性を取得し、C/C複合材料は1800°C以上で顕著なクリープを起こし、これ以上の高温での適用には問題があること、また繰り返し荷重を負荷しても9割程度までの強度低下しか生じることはなく疲労に関しては実用上大きな問題はないこと等を明らかにした。更に、三次元強化のC/C複合材料は高靱性とほぼ完全なノッチ不敏感性を示すことを示した。この結果、C/C複合材料性のタービンディスクの設計に当たり、局所的な応力集中をほぼ無視し得るというC/C複合材料性使用上の大きな利点が明らかにされた本研究は、炭素繊維強化炭素基(C/C)複合材料に関して将来宇宙輸送体用エンジンのタービンディスクへの適用の可能性を明らかにしようとしたもので、C/C複合材料を高速回転体へ適用したときの設計基準を明らかにすると共に、高速回転時の問題点と対策を議論したC/C複合材料は内部欠陥を多量に含んでいる材料である。この結果、C/C複合材料性のタービンディスクの設計に当たり、局所的な応力集中をほぼ無視し得るというC/C複合材料性使用上の大きな利点が明らかにされた小型回転試験機を用いて、x-y-z3次元繊維強化炭素繊維強化炭素(3DC/C)を高速回転し、破壊挙動を調べた。予想される破壊はマトリックスの飛散、繊維の飛散である。これらの微小破壊は回転不釣り合いを引き起こす可能性がある。さらに、削りだしによるブレード作製の可能性を探る上でも重要な現象である。3DC/Cの表面での回転周速度約500m/sで3DC/Cの分断破壊が生じて回転試験を中断した。破壊が生じた試験片の表面の観察からはマトリックスの飛散は生じていないことが明らかとなった。同時にマトリックス飛散についての解析的検討を行った結果、必要以上に大きな繊維束を使用しない限り、マトリックス飛散は生じないと考えられた。繊維の飛散についても今回の実験の範囲では発生しなかった。解析上は表面に加工などによる不連続な繊維束が存在した場合は繊維束の飛散が生じると考えられた。しかし、今回の実験では500m/sと言う非常に大きい速度まで回転できたことから課題として残っているが十分克服可能であると考えられた。また、積層型C/Cを用いて回転分断破壊現象を整理した。静的な引張試験と対応させたところ、周方向平均応力が支配的な内径:

外径が0.7:1程度の部分でも破壊発生時の周方向平均応力は静的な強度よりも小さな値となった。これは、C/C自身の回転バランスを整えていないために発生したものであり、実測したC/Cの不釣り合いによる遠心力増分を加味すると静的引張強度と破壊時の平均周方向応力がほぼ同一となり、引張試験と同様の平均応力破壊基準が有効であることが確かめられた。内径が外径に比べて小さい場合は応力集中の効果が発生していることが分かったが、破壊基準については検討中である。静的な負荷条件に対する3次元繊維強化C/Cの変形及び破壊挙動を調べるために、3次元繊維強化C/C平板の引張試験を行った。強度は420MPaであり、昨年度行った回転破壊試験の際に予想された周方向平均応力400MPaと近い値となり、周方向平均応力は3次元強化C/Cであっても破壊のしきい値として用いることが出来ると考えられた。破壊回転数を高くするには、引張強度を大きくすることが有効であることが明らかとなった。また、室温での引張-引張疲労試験の結果、疲労試験後の残留強度は低下していないことが明らかとなった。S-N関係を取得し、疲労中に弾性率の低下などが見られないこと、疲労限は引張強度の90%程度となり、ばらつきの最低値と近い値なり、強度低下はほとんどしないと考えられた。繊維束の飛散現象について、破壊のモデル化と定量化を実行した。その結果、飛散現象は繊維束端部に発生する応力集中による、繊維束のはく離によって起こると予想された。飛散防止策として、繊維束層の厚さを小さくすること、繊維束間の接着力を大きくすることが有効であることが明らかとなった。飛散発生に伴う、振動増加を測定した。発生する振動は回転数に同期した成分であり、振れ周り振動であると考えられ、増加傾向は飛散による回転不釣り合いの増加によると推定され、振動増加の近似モデルを検討し定量化を行った。今後はさらに精度の良い解析を実行する予定である。飛散防止策として、部分SiC化を考え、金属Si含浸、気相合成の2つの方法を用いて、表面近傍の繊維束間のマトリックスをSiC化することを試み、昨年度作製した円板試験片に2つの処理を実行した飛散防止実証試験片を作製した。回転試験は引き続き来年度行う予定である。前年に行った、各種静的試験及び、回転試験、疲労試験結果を統合し、3次元強化C/C円板の特性向上を考察した。昨年度までの検討結果から、回転体の強度は静的な引張強度で記述出来ること、C/Cの疲労限界は平均強度の約90%であること、高速回転試験時に表面付近の繊維束がはく離し飛び出す現象が発生することが明らかとなった。得られた知見を元に材料プロセスの見直しを行いr-q-z3次元強化C/C厚肉円板の2次試作を行った。同様のプロセスを用いてx-y-z平板C/Cを作製した。また、飛散防止手法の検討のために表面近傍の部分SiC化を行った。ガス反応による手法と溶融Siの含浸による手法を実施し、円板の外周部をSiC化した。ガスによる手法では飛散開始回転数を向上することが出来なかった。一方、溶融Siの含浸による手法の場合は回転数の向上が見られた。ガスによる手法では特性の改善が行われなかった理由は、SiC化された領域が繊維束1個分以上に広がっていないことが原因であると推定された。
シリコン基板上の室温連続発振面発光レーザーに関する研究

Si基板上に有機金属気相成長法(MOCVD)法により二段階成長法を用いて20層のAIAs/GaAs半導体多層膜をn側反射鏡とする面発光レーザーの試作を行い、その特性評価を行った。室温・パルス動作において、しきい値電流=79mA(しきい値電流密度=4.9kA/cm^2)、発振波長860nm、半値幅0.28nmで発振するSi基板上面発光レーザーの試作に成功した。このAIAa/GaAs半導体多層膜の反射率は93%であった。また、ニ段階成長法を用いて作製したSi基板上面発光レーザーでは、透過型電子顕微鏡及び原子間力顕微鏡の観察結果から、成長初期過程でGaAsが三次元(島状)成長するため、平坦な表面及びAIAs/GaAs半導体多層膜のへテロ量子界面が得られないことが明らかになった。また、オージェ分光法を用いた組成分析の結果から、AIAs/GaAsヘテロ量子界面では、急峻な組成プロファイルが得られていないことが明らかになった。今後、原子レベルで平坦で、急峻な組成プロファイルを持つ高反射率の半導体多層膜反射鏡を作製することにより、室温・連続発振及び特性の改善が可能になると考えられる。
情報リテラシー育成のための方策の研究-情報リテラシー教育の効果分析-

11年度には小・中学の生徒と教師、PC講座等の受講生とインストラクターに対して詳細面接を実施した。それによって得られた知見に基づいて12年度に小学5年生415名と中学2年生482名(東京23区の公立校からなるべく代表サンプルになるように抽出)、企業等主催の成人向けPC講座・スクールの受講者401名(NHKなどの機関のうち協力をしてくれた5機関からのサンプルで代表性はない)に対して調査を実施。<小・中学生調査>(1)情報に関する知識は当然中学生の方が小学生より多い。男子の方が女子より知識あり。(2)小学生、中学生とも、大多数がPC好き。(3)コンピュータ操作に限って情報リテラシーを見ると、中学生になると分散が大きくなり、早くも能力の格差が生じてきている。(4)情報に関する知識もコンピュータ操作能力も、家族がPC利用者であると高くなる。つまり身近にできる人を置くことが重要。(5)一般に教科の成績と情報リテラシーは相関あり。これは、情報リテラシーも学業成績と同様に一般的知的能力によって規定されていることを示唆。また教科の好き嫌いでは小学生では算数、社会、中学生では国語、社会、理科が関係あり。(6)学校や家でPCを使うものほど、またINを利用するものほどリテラシーが高い。因果は双方向的であろうが、とにかく使用させることが重要。<成人調査>(1)性、年齢に関係なく受講者の約90%がすでにPCを使用。10年以上前からのものも16%いる。文書作成、IN、ゲームが多い。(2)「仕事で必要」がきっかけ。(3)IN、メールは75%がすでに利用。PC関連知識は高い。(4)PC以外の家庭用情報機器操作能力は男>女、若年>高年。(5)学習者の大多数はPC好き。ただ、用語が難しいと不満あり。(6)INやメール使用、若年、ビデオや電卓操作、データベース作成や写真等修正希望、読書、理科・英語好き、友人が利用、etc.がリテラシー向上の重要な条件。PC関連知識は高い。当初の計画どおり,情報リテラシーの規定要因を探るための詳細面接調査を行った。調査対象群および人数は以下の通り(括弧内は計画書記載数)。小・中学校生徒23(1020),同教師3(78),成人対象情報教育受講生7(46),同インストラクター9(24)。なお,テーマ,対象,面接方法の特性を考慮し,面接者として社会情報学専攻の大学院生2,臨床心理学専攻の大学院生3,元NHK放送記者1の協力を得た。情報リテラシーを向上させるために多少なりとも操作可能である変数に関する主たる知見を次に記す。1.小・中学生の情報リテラシー:(1)学校での情報教育のハード,ソフトの充実(自由に使用できる機器の配置;利用可能時間の拡大:教師の指導能力向上;学年,教科間の連携;生徒会,各種委員会,クラブ活動などの教科外活動強化;「勉強」と切り離した自主的利用の推進),(2)背景的能力向上(一般的学力向上;知的関心領域拡大;コミュニケーション欲求,探索・調査欲求喚起;アルファベット拒否反応解消),(3)家庭で「自由」に使用できる機器設置,(4)親の態度の改善(「成績」と直接関連づけるべきではないという認識を形成)(5)身近(必ずしも家庭内でなくてもよい)に相談する相手をつくる。2.成人の情報リテラシー:

(1)必要性・有効性(仕事,再就職,社交,自己向上)の強調による学習意欲の強化;(2)公共サービスや商取引での安全性,日常生活での利便についての不安や疑心の解消,(3)適切な教育技法の利用(家庭の機器と同一機器使用;懇切丁寧な指導;マニュアルの改良;グループ学習の利用),(4)アフターケア(質問対応;再学習支援),(5)学習強化のための「仲間」集団の形成。平成12度はこれらの知見に基づいた量的調査を行い,情報リテラシー促進のための方策の発見に努める。小学5年生415名と中学2年生482名(いずれも東京23区の公立校からなるべく代表サンプルになるように抽出した)、企業や自治体等主催の成人向けPC講座・スクールの受講者401名(NHKなどの機関のうち協力をしてくれた5機関からのサンプルで代表性はない)に対して調査を行った。以下に主要な結果を列記する。<小・中学生調査>(1)情報に関する知識は当然中学生の方が小学生より多い。また男子の方が女子より知識がある。(2)小学生、中学生とも、大多数がPC好きである。(3)コンピュータ操作に限って情報リテラシーを見ると、中学生になると分散が大きくなり、早くも能力の格差が生じてきていることがわかる。(4)情報に関する知識もコンピュータ操作能力も、家族がPC利用者であると高くなる。つまり身近にできる人を置くことが重要である。(5)一般に教科の成績と情報リテラシーは高い相関がある。これは、情報リテラシーも学業成績と同様に一般的知的能力によって規定されていることを示唆する。また教科の好き嫌いでは小学生では算数、社会、中学生では国語、社会、理科が関係がある。(6)学校や家でPCを使うものほど、また、INを利用するものほど、リテラシーが高い。因果は双方向的であろうが、とにかく使用させることが重要であるといえよう。<成人調査>(1)性、年齢に関係なく受講者の約90%がすでにPCを使用している。10年以上前からのものも16%いる。文書作成、IN、ゲームが多い。(2)「仕事で必要」がきっかけである。(3)IN、メールは75%がすでに利用。PC関連知識は高い。(4)PC以外の家庭用情報機器操作能力は男>女、若年>高年。(5)学習者の大多数はPC好き。ただ、用語が難しいと不満あり。(6)INやメール使用、若年、ビデオや電卓操作、データベース作成や写真等修正希望、読書、理科・英語好き、友人が利用、etc.がリテラシー向上の重要な条件である。
サッケード眼球運動における適応促通の神経機構

運動学習のメカニズムの解明は、システム神経科学の中心課題の一つである。本研究は随意運動学習のモデルとして眼球運動の適応学習の一つであるサッケード適応を取り上げ、その神経機構の一端を明らかにすることを目的とした。先行研究により、小脳虫部皮質およびその投射を受ける室頂核がサッケード適応に重要な役割を果たすことが強く示唆されてきた。このことを裏付ける証拠として、適応の際に行動変化の時間経過に相関して室頂核のニューロン活動が変化することが明らかにされている。しかし、この小脳出力信号の変化がどのような経路で外眼筋運動ニューロンに伝達され、サッケード振幅を変化させるかはまだ解明されていない。本研究では、室頂核から投射を受けることが解剖学的に示唆されている橋網様体の抑制性バーストニューロン(Inhibitory Burst Neuron, IBN)に注目した。IBNは同側へのサッケードに先行してバースト発火し、反対側の外転神経核ニューロンを抑制することで、同側へのサッケードを増強すると考えられている。しかし、多くのIBNは、対側へのサッケード時にも弱い活動を示すが、主動筋運動ニューロンを抑制するこの活動の意味は不明である。本研究ではこの活動が室頂核に由来する可能性を考え、IBNに伝えられた室頂核ニューロンの活動の変化が、主動筋運動ニューロン(agonist)への抑制の程度を変化させ、サッケード振幅に影響を及ぼすという作業仮説を検証した。実験にはアイコイルを装着し、適応課題を訓練したアカゲザル2頭を用いた。単一IBNの細胞外記録を維持しながら、サッケード適応を誘発し、対側へのサッケード時のスパイク数の変化を解析した。2頭合計43IBNの連続記録に成功した。適応前の対側へのサッケードに1発以上のスパイクを示したIBNは29、残り14IBNは発火しなかった。適応にともない、29IBN中の半数にあたる14IBNのスパイク数は有意に増加し、その半数の7IBNの発火の開始時点は早まった。一方、適応前に発火しなかった14IBNは、適応後も発火を示すことはなかった。以上の結果から、一部のIBNの活動は適応に伴い変化することが示され、室頂核の活動はこれらのIBNを経由して運動ニューロンに伝えられていることが示唆された。サッケードは、正確に視覚目標をとらえる急速眼球運動で、この正確さは、病気や老化などで一時的に失われても、修復機構が働き回復する。この機構は、サッケード適応と呼ばれ、随意運動学習のモデルとして注目されてきた。昨年度、サッケード適応を繰り返し行うと適応効率が上昇すること、この適応促通は先行する適応の範囲内のみで誘発されることを発見し、適応中に学習痕跡が形成されている可能性を示した。さらに、この学習痕跡はエラーゼロのサッケードを繰り返し行うことにより消去されることも示した。今年度はこの結果をまとめ国内外の学会に発表するとともに、論文に投稿した。今年度は、この適応効率の上昇のメカニズムを明らかにするための2つの実験・解析を行った。まず1つ目は、上記の実験によるサッケードの特性(持続時間と速度)を解析した。適応促通を引き起こす痕跡の存在下と消去された後ではサッケードの特性に違いがあることを示した。痕跡存在下ではサッケードの速度は速くなったが、痕跡が消去された後は、速度はもとに戻った。この結果は、エラーゼロのサッケードを繰り返し行うことにより痕跡が消去され、サッケード系をリセットすることをさらに強く示唆する。2つ目は、水平のサッケードを適応させた後に、斜めのサッケードを適応させる実験を行った。水平成分と垂直成分に分けて解析したところ、水平成分が優位に促通されていた。垂直のサッケードを適応させた後に、斜めのサッケードを適応させる実験を行うと、垂直成分が優位に促通されていた。これにより適応促通を引き起こす可塑的変化が、サッケードの運動指令をコードする部位で起きていることが示唆された。現在は、電気生理学的手法を併せて研究を進めている。今年度は、適応促通の空間的特性を調べるために、二種の条件を用いた。一方では、コントロール適応で水平サッケードを適応させ、テスト適応で斜めのサッケードを適応させた(水平適応先行実験、n=11)。もう一方では、コントロール適応で垂直のサッケードを適応させた後、テスト適応で斜めのサッケードを適応させた(垂直適応先行実験、n=11)。テスト適応の水平成分のゲイン変化率は水平適応先行群の方が垂直適応先行群よりも大きく、垂直成分のゲイン変化率は垂直適応先行群の方が大きかった。

このサッケード適応促通の空間的特性をサッケード適応の空間的特性と比較するために、両者の実験でコントロール適応の直後にテスト適応と同じサッケードを記録し、その水平成分、垂直成分を解析した。水平適応先行群では水平成分の、垂直適応先行群では垂直成分のゲインに変化が認められた。以上の結果から、促通効果には方向選択性があり、かつサッケード適応の方向選択性とよく似ていることが示された。この類似性は、サッケード適応とその促通を引き起こす可塑的変化が共通の部位で起こっていることを示唆していると考えられた。現在は、電気生理学的手法を併せて研究を進めている。運動学習のメカニズムの解明は、システム神経科学の中心課題の一つである。本研究は随意運動学習のモデルとして眼球運動の適応学習の一つであるサッケード適応を取り上げ、その神経機構の一端を明らかにすることを目的とした。先行研究により、小脳虫部皮質およびその投射を受ける室頂核がサッケード適応に重要な役割を果たすことが強く示唆されてきた。このことを裏付ける証拠として、適応の際に行動変化の時間経過に相関して室頂核のニューロン活動が変化することが明らかにされている。しかし、この小脳出力信号の変化がどのような経路で外眼筋運動ニューロンに伝達され、サッケード振幅を変化させるかはまだ解明されていない。本研究では、室頂核から投射を受けることが解剖学的に示唆されている橋網様体の抑制性バーストニューロン(Inhibitory Burst Neuron, IBN)に注目した。IBNは同側へのサッケードに先行してバースト発火し、反対側の外転神経核ニューロンを抑制することで、同側へのサッケードを増強すると考えられている。しかし、多くのIBNは、対側へのサッケード時にも弱い活動を示すが、主動筋運動ニューロンを抑制するこの活動の意味は不明である。本研究ではこの活動が室頂核に由来する可能性を考え、IBNに伝えられた室頂核ニューロンの活動の変化が、主動筋運動ニューロン(agonist)への抑制の程度を変化させ、サッケード振幅に影響を及ぼすという作業仮説を検証した。実験にはアイコイルを装着し、適応課題を訓練したアカゲザル2頭を用いた。単一IBNの細胞外記録を維持しながら、サッケード適応を誘発し、対側へのサッケード時のスパイク数の変化を解析した。2頭合計43IBNの連続記録に成功した。適応前の対側へのサッケードに1発以上のスパイクを示したIBNは29、残り14IBNは発火しなかった。適応にともない、29IBN中の半数にあたる14IBNのスパイク数は有意に増加し、その半数の7IBNの発火の開始時点は早まった。一方、適応前に発火しなかった14IBNは、適応後も発火を示すことはなかった。以上の結果から、一部のIBNの活動は適応に伴い変化することが示され、室頂核の活動はこれらのIBNを経由して運動ニューロンに伝えられていることが示唆された。