hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ADAMTSプロテアーゼによる細胞移動制御におけるリボソーム蛋白質の役割

MIG-17/ADAMTSプロテアーゼは細胞外マトリックスの制御を介して、線虫C. elegansの生殖巣リーダー細胞DTCの移動を制御する。本研究ではリボソームタンパク質RPL-20(G82R)の変異がなぜmig-17変異体のDTC移動異常を抑圧できるのかを追求した。依然として明確な回答は得られていないが、本研究から、RPL-20(G82R)によるmig-17の抑圧は翻訳開始制御には無関係であることが分かった。RPL-20(G82R)は分泌されず、何らかの分泌蛋白質を介してmig-17変異体の異常を抑制していることが示唆された。また、特にRPL-20の腸での働きが重要であることが分かった。1.RPL-20蛋白質の発現部位の解析: rpl-20遺伝子のコード領域にmCherryタグを融合したコンストラクトを作成し、発生過程における発現パターンを解析した。mCherryの蛍光は全身で見られたが、消化管で特に強く発現していた。細胞外に分泌されている可能性を考えたが、基底膜や体腔中のスカベンジャー細胞への局在は検出できなっかた。2.変異型RPL-20がサプレッサーとして機能する細胞の解析:我々はサプレッサー変異を持つrpl-20遺伝子を多コピーでmig-17変異体に導入すると、DTC移動異常をレスキューできることを見出している(未発表)。そこで、mig-17変異体において、サプレッサー変異を持つrpl-20遺伝子を種々の組織特異的プロモーターで発現した。その結果、DTC特異的(mig-24プロモーター)、筋肉特異的(myo-3プロモーター)、消化管特異的(elt-2プロモーター)のいずれで発現させた場合にも、DTC移動異常を抑制できることが分かった。また、消化管特異的に発現させると最も強い抑制が見られた。3.翻訳促進因子の関与の可能性を検討: DTCの移動方向はUNC-40/DCCやUNC-5などの受容体を介して、ガイド分子UNC-6/netrinにより制御されている。UNC-6はDTCの基底膜付近でこれらの受容体に働くと考えられるので、mig-17変異体による基底膜異常がUNC-6シグナルを乱し、その下流の翻訳機構に影響を及ぼしている可能性が考えられる。そこで、翻訳促進に関与するgcn-1およびpek-1変異体とmig-17の二重変異体を作成した。しかしながら、mig-17変異体のDTC移動異常は抑制されなかった。1.FBL-1およびNID-1の基底膜局在量の解析:我々のこれまでの研究から、MIG-17の働きにより、生殖巣基底膜にFBL-1/fibulin-1がリクルートされ、さらにFBL-1がNID-1/nidogenをリクルートすることを突き止めている。そこで、これらの基底膜分子の生殖巣基底膜への局在がrpl-20(tk73)変異によって影響を受けるのかを解析した。FBL-1C-Venusの局在はWTとrpl-20(tk73)で差が無かった。NID-1-GFPはWTに比べてmig-17(k174)変異体では局在が強くなっていた。興味深いことに、mig-17(k174); rpl-20(tk73)二重変異体では局在の強さは野生型と変わらなかった。この結果からmig-17変異体では生殖巣基底膜のNID-1-GFPに対する親和性が上昇しており、これがrpl-20変異により正常に回復することが分かった。これはrpl-20変異が生殖巣基底膜の性質に影響を与えていることを示唆する。当初の予定通り研究が進行した。(1)FBL-1およびNID-1の局在解析を行い、rpl-20変異がNID-1の生殖巣基底膜局在に影響を与えることを明らかにした。(2)野生型および変異型RPL-20にFLAGタグを付加し、免疫沈降法と質量分析法によって結合タンパク質の差異を明らかにした。1.野生型およびrpl-20変異体のポリソーム解析:線虫のADAMTSプロテアーゼであるMIG-17は生殖巣形態形成をリードするdistal tip cell (DTC)の移動を制御する。mig-17変異体ではDTCの蛇行・迷走表現型がみられ、生殖巣の形態が異常となる。興味深いことにmig-17変異体のDTC移動異常を抑制するサプレッサー変異として、リボソーム大サブユニットのコンポーネントであるrpl-20遺伝子のアミノ酸置換変異が得られた。rpl-20変異はmig-17の共同因子であるmig-18変異も抑制することができるが、DTC移動制御に関わる別のADAMTSであるgon-1の変異は抑制することはできない。平成28年度はrpl-20変異体の生化学的解析を行った。野生型およびrpl-20(tk73)変異体からショ糖密度勾配遠心分離によりポリソーム分画を行った。その結果、rpl-20変異体では60Sサブユニットの量が野生型に比べて大きく減少していることが分かった。また、ウエスタンブロット解析からRPL-20::mCherryはリボソームに取り込まれていることを確認した。これらの結果から、tk73変異によるアミノ酸置換が60Sサブユニットの形成に影響を与えていることが分かった。

野生型と変異体間でポリソームのプロファイルに大きな違いがあり、トランスクリプトーム解析を行っても意味のあるデータが得られないと予想されたため、本解析は中止した。MIG-17/ADAMTSプロテアーゼは細胞外マトリックスの制御を介して、線虫C. elegansの生殖巣リーダー細胞DTCの移動を制御する。本研究ではリボソームタンパク質RPL-20(G82R)の変異がなぜmig-17変異体のDTC移動異常を抑圧できるのかを追求した。依然として明確な回答は得られていないが、本研究から、RPL-20(G82R)によるmig-17の抑圧は翻訳開始制御には無関係であることが分かった。RPL-20(G82R)は分泌されず、何らかの分泌蛋白質を介してmig-17変異体の異常を抑制していることが示唆された。また、特にRPL-20の腸での働きが重要であることが分かった。mCherry::rpl-20遺伝子を作成し、エンドのプロモーターによる発現を検討した。RPL-20はリボソーム大サブユニット(60S)のコンポーネントであることから、この遺伝子が全身で発現していることは理屈に合っている。変異型rpl-20の組織特異的発現によるmig-17変異体のレスキュー実験は予定通り完了した。DTC、筋肉、消化管のいずれで発現させてもレスキューできるという結果は大変興味深い。mCherry-RPL-20が細胞外に分泌されているとの証拠は得られていないが、何らかの分泌因子を介して、サプレッションが起こっている可能性を示唆するものである。RPL-20に対する特異的抗体作成とこれを用いた解析を予定していたが、まだ達成できていない。平成28年度、補助事業の目的をより精緻に達成するため、野生型およびRPL-20変異体のそれぞれについて、ポリソーム解析を実施する。必要に応じて、マイクロアレイまたはRNAシークエンスにより、翻訳プロファイルの違いを比較する。RPL-20で特異的に翻訳が促進あるいは阻害されている遺伝子の同定を目指す。発生生物学我々のこれまでの研究から、MIG-17の働きにより、生殖巣基底膜にFBL-1/fibulin-1がリクルートされ、さらにFBL-1がNID-1/nidogenをリクルートすることを突き止めている。そこで、変異型rpl-20組織特異的発現が、これらの分泌タンパク質の発現や局在に影響を与えているかを検討する。また、野生型および変異型RPL-20にFLAGタグを付加し、免疫沈降法と質量分析法によって結合タンパク質の差異を明らかにする。RPL-20抗体の作製を行い、免疫染色、ウエスタンブロット等による内在性のタンパク質および変異型RPL-20の局在や発現量の解析を行う。平成27年度までに研究計画に即して研究を遂行したが、RPL-20による翻訳制御についてさらに深く追求することが必要と考えた。平成26年度にRPL-20タンパク質に対する特異的抗体作成とこれを用いた解析をする予定であったが、mCherry融合遺伝子による発現解析などに時間がかかり、達成できなかった。野生型およびRPL-20変異体のそれぞれについて、ポリソーム解析を実施する。
高周波単電子制御を用いた量子輸送ダイナミクスの研究

前年度投稿した人工分子系における伝導電子の干渉の論文は、PRBに出版された。本論文はファノ効果と呼ばれる共鳴準位と連続準位が並列に存在する系に対する透過波の干渉現象の普遍性を報告するものである。また本論文は、制御性が高く伝導電子の干渉が伝導を支配するメゾスコピック系でなくては達成されたなかったものである。一方で、量子系における非平衡現象を探索する道具として単電子源の研究を引き続き行った。前年度に開発したデバイス作製法には、レジストと基板の間に腐食液が侵入するため二次元電子系が侵されてしまい、低温において伝導がなくなるという欠点があることが判明した。そのため、腐食液に高い耐性を持つフォトレジストを用いたサブマイクロオーダーの構造を作製する技術と素早くデバイス作製を完了させる手法を確立した。作製した1um×20umの細線上に金属細線を蒸着することで、単電子源デバイスを作製した。作製したデバイスを申請者を含めた共同研究者とともに作製した測定系を用いて、デバイスに送った高周波(100-400MHz程度)に応答して高周波の一周期に決まった数(1-3)の電子を放出するデバイスを作製することに成功した。作製したデバイスの構造は分光測定や実時間測定が可能な構造となっており、単電子源の放出電子や時間分布などの今後必要となってくる放出電子の特性を測定することが可能となっている。今後これらの測定を行い、量子系の非平衡現象を探索する手法の確立を目指す。上記の単電子源は今まで報告されてこなかった方法で作製された。現在、今回開発した手法とその実用性についての論文を投稿準備中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。メゾスコピック系における量子伝導のダイナミクスを解明するにあたり、物理的描像が明瞭な単電子源を研究した。受け入れ研究室である大阪大学にはそのような研究をしておらずノウハウがないため、産業技術総合研究所と英国National Physical Laboratoryを訪問し研修を受け高周波を用いた測定について実地を以って習得した。以後、産業技術研究所における研究、National Physical Laboratoryにおける研究、大阪大学における研究の順に述べてゆく。産業技術研究所において、量子ドットの保有する電荷数の変化を高速で検出する研究に取り組んだ。単一電子遷移のダイナミクスを直接的に解き明かすことが可能であり、フィードバック制御を行うことで非常に精度の高い電流源を実現させることが可能になる。研究員の指導の下、サンプルホルダの回路設計や素子作製・測定を行い、高周波信号の反射を用いて電荷遷移を検出することに成功した。この測定の際に二重量子ドットにおけるファノ効果という現象を観測し、論文執筆を行った。現在本論文は査読を受けている最中である。National Physical Laboratoryは単電子操作の研究において、世界でも最先端の研究を行っている。最先端の技術を習得すべく、伝導電子の波動関数の波束を直接的に測定可能な二粒子干渉実験に取り組んだ。このためには、二つの単電子源から放出される電子のエネルギーとタイミングがそろう必要がある。NPL所属の研究員の指導の下、測定系の作製、プログラミングなどを行い、放出された電子の分光測定と放出タイミング及びそれらの同期を行った。大阪大学ではこれらの経験をもとに、自身が構築した測定系の評価のためのデバイス作製の準備を行った。行ったことは、フォトリソマスクの作製と微細構造を作りこむためのエッチング技術の確立である。一年目の目標は、単電子デバイスの作製とその評価であった。これらの目標はその全てを大阪大学でなされたわけではないが、おおむね達成された。また、申請当初には予定されていなかった産総研における単電子デバイスの電荷遷移の検出も行った。以下、単電子デバイスの作製、単電子デバイスの評価、産総研における研究の順について述べる。単電子デバイスの作製において酸化剤と酸を用いた微細構造のエッチングは、部分的な集中した腐食などが起こるため所望の構造を得ることができなく課題であった。従来の酸化剤と酸の混合液に基板を入れ腐食させるのではなく、酸化剤と酸に基板を交互に入れることで所望の構造を得ることができるようになった。この背景には産総研で培われた薬品に関する知識が大きな寄与をしている。この技術を用いてデバイス作製して次年度の研究を行う。単電子デバイスの評価には、分光測定と放出タイミングの測定が行われる。大阪大学では上記のサンプル作製の難点が早々に解決しなかったのもあり、NPLにて確立された世界最先端の技術を学ぶことにした。単電子源の分光測定と実時間測定についてだけでなく、サンプルホルダやデバイスの設計思想、プログラミングなど高周波測定技術と良い研究環境に関して学習した。産総研では研究実施概要で述べたように、量子ドットにおける電子遷移の検出を行った。この研究で高周波回路の設計や共振回路、高周波回路において気を付けることを学習した。測定結果の一部を論文にまとめ投稿し、現在査読を受けている。論文執筆のため、ほかの事項について進行に遅れが出た。

前年度に開発したデバイス作製法には、レジストと基板の間に腐食液が侵入するため二次元電子系が侵されてしまい、低温において伝導がなくなるという欠点があることが判明した。そのため、腐食液に高い耐性を持つフォトレジストを用いたサブマイクロオーダーの構造を作製する技術と素早くデバイス作製を完了させる手法を確立した。作製した1um×20umの細線上に金属細線を蒸着することで、単電子源デバイスを作製した。作製したデバイスを申請者を含めた共同研究者とともに作製した測定系を用いて、デバイスに送った高周波(100-400MHz程度)に応答して高周波の一周期に決まった数(1-3)の電子を放出するデバイスを作製することに成功した。作製したデバイスの構造は分光測定や実時間測定が可能な構造となっており、単電子源の放出電子や時間分布などの今後必要となってくる放出電子の特性を測定することが可能となっている。今後これらの測定を行い、量子系の非平衡現象を探索する手法の確立を目指す。上記の単電子源は今まで報告されてこなかった方法で作製された。現在、今回開発した手法とその実用性についての論文を投稿準備中である。新しく開発したデバイス作製法とNPLで習得した分光測定を用いて、デバイス作製とその評価を行う。実時間測定には非常に高い精度で同期した高周波信号発生器が必要となるため、現状の測定装置ではとても実現不可能なことがNPLでの経験で分かったためである。NPLにて動作方法をすでに習得済みの単電子デバイスを用いて、すでに構築した測定系の評価を行う。確認事項は、高周波を単電子デバイスに送り単一電子を操作することができたか、また生成された電流を自作したIVコンバータで測定することができるか、放出電子の分光測定を行い放出された電子のエネルギー分布を測定することである。単電子デバイスの動作を確認した後、二つの単電子源を用いた二粒子干渉実験を当初予定していた。しかしこれには高精度に同期した高周波信号発生器が必要となり、これらは非常に高価なため別の研究目標を定めることにした。それは、位置と運動量の不確定性に着目した単電子デバイスの分光測定である。分光測定には高周波信号源一台と定電圧源数台のみが必要なので、追加の装置を購入する必要がないためである。この測定を行うためにはデバイス構造を測定系確認用のデバイスから一新する必要があるため、実際にサンプルを作製したときに気が付いた不満点を解消した新しいフォトリソマスクを設計する。この測定を通して量子力学において重要な共役な物理量の不確定性が単電子源において実現しているのか調べる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
種雄牛の繁殖能力を評価する方法の開発

ウシ精子の性状を評価する新しい方法として,精子が発情期の子宮頚管粘液へ侵入する距離を測定する粘液侵入試験が試みられているが,これまでの試験方法が多少煩雑であったのでこれを簡便化した.また,多量で均一な粘液を確保するためには,混合する採取個体の数を多くするよりはむしろ,粘液を混合する前に凍結-融解を試み,凍結-融解後に粘稠性の低下しない粘液を選別して混合することにより均一な粘液を多量に確保できる可能性を見い出した.次に,一般精液検査あるいは粘液侵入試験で異常が認められないにも拘らず人工授精後の受胎率が低下した黒毛和種種雄牛(低受胎の個体)の凍結-融解精液について,カルシウムイオノホア(A23187)に対する精子の反応性を調べる試験(A23187負荷試験)を行った.その結果,受胎率の正常な種雄牛に比べ低受胎の個体は,Ca^<2+>とA23187による先体反応の誘起が遅く,低かった.このことから,一般精液検査または粘液侵入試験では発見できない異常をA23187負荷試験によって見い出され,この試験が新しい検査として有効であることが示唆された.さらに,同様にCa^<2+>とA23187で精子を刺激し,先体反応を調節する第2のメッセンジャーとして知られるジアシルグリセロール(1,2-DAG)の生成を調べ,先体反応の誘起が低下する機構を検討した.その結果,いずれの精子も1,2-DAGが生成されたが,正常な精子よりも低受胎の個体の精子の方が,培養0分における1,2-DAG量が多かった.従って,先体反応の誘起される前のDAG量が,先体反応の誘起が低下することと関連のある可能性が考えられた.今後,低受胎の精子の先体反応における分子機構を解明することは興味深い.複数の発情期にあるホルスタイン種雌牛より子宮頚管粘液を採取し,混合して凍結保存した.混合前の粘液を採取した個体別に同様の方法で凍結保存し,混合が精子の侵入に及ぼす影響を調べた.その結果,採取個体別の粘液より混合した粘液への精子の侵入距離が長い傾向にあり,また混合粘液の異なる作成の間で精子の侵入距離に差のあることが明かとなった.今後この差を回避し,一定して均一な粘液を供給できる方法を調べ,多数の異なる種雄牛の精子の侵入距離を比較できるような方法を確立する予定である.1頭の雌牛より採取した粘液を使用して,子宮頚管粘液侵入試験を行ったところ,受胎率が正常以下の凍結-融解精液については侵入距離が低下した.凍結-融解前の希釈精液を洗浄した後Ca^<2+>およびCa^<2+>イオノホア(A23187)を添加した培養液中で培養し,一定時間後固定し顕微鏡下で精子の先体を観察し先体反応誘起率を測定した.その結果,A23187により牛精子の先体反応が時間に依存して増加することが明かとなった.次年度においては,凍結融解した精液のA23187による先体反応誘起率およびDAG生成量の変化を調べ,正常な受胎率を持つ精液と正常以下のそれと比較し,A23187負荷試験の有効性を調べると共に,この試験と粘液侵入試験が新しい精液検査方法として利用できるか否かについて検討する.ウシ精子の性状を評価する新しい方法として,精子が発情期の子宮頚管粘液へ侵入する距離を測定する粘液侵入試験が試みられているが,これまでの試験方法が多少煩雑であったのでこれを簡便化した.また,多量で均一な粘液を確保するためには,混合する採取個体の数を多くするよりはむしろ,粘液を混合する前に凍結-融解を試み,凍結-融解後に粘稠性の低下しない粘液を選別して混合することにより均一な粘液を多量に確保できる可能性を見い出した.次に,一般精液検査あるいは粘液侵入試験で異常が認められないにも拘らず人工授精後の受胎率が低下した黒毛和種種雄牛(低受胎の個体)の凍結-融解精液について,カルシウムイオノホア(A23187)に対する精子の反応性を調べる試験(A23187負荷試験)を行った.その結果,受胎率の正常な種雄牛に比べ低受胎の個体は,Ca^<2+>とA23187による先体反応の誘起が遅く,低かった.このことから,一般精液検査または粘液侵入試験では発見できない異常をA23187負荷試験によって見い出され,この試験が新しい検査として有効であることが示唆された.さらに,同様にCa^<2+>とA23187で精子を刺激し,先体反応を調節する第2のメッセンジャーとして知られるジアシルグリセロール(1,2-DAG)の生成を調べ,先体反応の誘起が低下する機構を検討した.その結果,いずれの精子も1,2-DAGが生成されたが,正常な精子よりも低受胎の個体の精子の方が,培養0分における1,2-DAG量が多かった.従って,先体反応の誘起される前のDAG量が,先体反応の誘起が低下することと関連のある可能性が考えられた.今後,低受胎の精子の先体反応における分子機構を解明することは興味深い.
日本生まれの定住外国人幼児の認知発達の特徴：子どもの育ちに合った支援を目指して

本研究の目的は、近年国内でも増加傾向にありながら、これまで実証的研究がほとんどなされてこなかった定住外国人子弟の乳幼児期の言語および認知発達の特性を明らかにすることから、エビデンスに基づく教育現場での支援につなげることである。国内の定住外国人の中で最も人数が多い日系ブラジル人児童と日本人児童を対象に、言語発達調査、心の理論などの社会的発達調査、実行機能発達調査などを実施した。その結果、日系ブラジル人5歳児は、母語であるポルトガル語も教育言語である日本語も年齢相応のレベルよりも遅れており、その影響で心の理論の発達の遅れが見られること、しかし実行機能には遅れが見られないことが明らかとなった。本研究の目的は、近年国内でも増加傾向にありながら、これまで実証的研究がほとんどなされてこなかった定住外国人子弟の乳幼児期の言語および認知発達の特性を明らかにし、就学後の学校適応との関連を検証することから、エビデンスに基づく教育現場での支援につなげることである。とくに、1定住外国人子弟の就学前の言語・認知能力、社会的スキル、家庭生活環境のプロフィールを質問紙、会話データ分析、実験により明らかにすること、2そのプロフィールと参加児童の就学後の学校生活への適応および日本語の学習成果との間に一貫性があるかを検証し、その結果を教育的指針となり得る提言としてまとめることの二つを柱とするものである。平成27年度は、国内の定住外国人の中で人数が最も多い日系ブラジル人児童と日本人児童を対象に、言語発達調査、心の理論などの社会性発達調査、実行機能発達調査を実施した。当初の計画通り、ブラジル人児童と日本人児童の発達調査を実施することができ、結果をまとめるところまでできたことから。以下の二つをその柱とする。(1)定住外国人子弟の就学前の言語・認知能力、社会的スキル、家庭生活環境のプロフィールを質問紙、会話データ分析、実験により明らかにする。(2)そのプロフィールと参加児童の就学後の学校生活への適応および日本語の学習成果との間に一貫性があるかを検証し、その結果を教育的指針となり得る提言としてまとめる。本年度は平成27年度にとったデータをまとめて学会で発表するとともに、論文としてまとめた。またブラジル人の母親を対象に、子どもの絵本読み聞かせに関する質問紙調査を実施した。平成27年度に実施した実験的調査の結果を解析し、学会で発表し、貴重なフィードバックを得ることができた。また新たに定住外国人家庭の絵本の読み聞かせに関する調査を実施することができた。本年度は平成28年度にとったデータをまとめて学会で発表するとともに、論文としてまとめた。またブラジル人母子の会話の様子を録音録画し、書き起こしを進めた。本年度は、昨年収集した調査結果を論文化し、投稿することを予定している。さらにブラジル人児童の言語認知発達と家庭環境の関係を調査するため、質問紙による調査と母子の絵本読みの様子をビデオにとり、分析する計画である。年度末には学会発表を予定している。定住外国人家庭の絵本の読み聞かせの頻度は日本人家庭よりも低いことがわかってきたが、実際の読み聞かせのスタイルについてはわからないことが多いので、ブラジル人母子に協力を得て、読み聞かせ場面での自然発話のデータを収集する計画である。発達心理学平成27年度に予定していた調査のうち、参加者の都合で自然会話データ収集を実施することができなかったため、28年度に持ち越された。そのため、自然会話データ収集で必要となる実験補助者の旅費、および実験補助者と書き起こし担当者の謝金分が次年度に使用されることになった。絵本の読み聞かせのデータ収集をする計画であったが、ブラジル人母子との日程調整が予定通りに行かず、次年度にデータ収集が延期されたため。平成28年度前期に自然会話データ収集と書き起こし、後期に分析を実施する計画である。それぞれの作業担当者の謝金はそれに合わせて支払われることになる。

次年度前半に日程調整をし、夏期からブラジル人母子の絵本読み聞かせ場面のデータ収集を行い、行動やジェスチャーなどの分析および書き起しを進める。
貿易協定の変化に迅速に対応できる輪作体系確立のための生物・物理・経済学的研究

我が国が、農産物需要の多くを依存する国々との間で行っている自由貿易協定締結交渉は、いずれもその行方が予測できない。従って、国内における主要作物の生産を将来にわたってまで効率的に行える環境を確保するためには、どのような市場環境の変化にも迅速に対応できる生産システムを予め準備しておくことが重要である。本研究は、我が国の農地を対象として、(1)そのような生産システムの開発に寄与し得る生物物理モデルの開発、(2)開発されたモデルを実際に活用した、様々な貿易パターン下での最適な作付体系の導出、および(3)政策目標として各品目の生産量のベクトルが外生的に与えられた際に、最小費用でその目標を実現するための制度設計、の三点を目的とするものである。プロジェクト4年目である平成29年度の生物物理学的研究としては、昨年度までの作物生育実験にて収集したデータを基に、引き続き作物生育モデルを我が国における分析に資する設計に拡張する作業を行った。拡張においてはAPSIMモデルの作物モジュールと土壌モジュールをベースとしながらも、我が国の気候・土壌・品種を考慮しアルゴリズムに改変を加えた。また、設計されたモデルの信頼性を、モデルからの出力値を公刊されている圃場実験の結果と比較することにより評価した。経済学的研究としては、昨年度までに定義した北関東と南関東における典型的農家の数的特徴を上記で設計した作物生育モデルのパラメターおよび経営戦略ルールとして利用した上で、この枠組を確率的生物経済モデルに結合することにより、典型的農家のタイプ毎に、様々な経済環境下での北関東・南関東各地における最適な輪作体系および品種・施肥パターン等の栽培方法を導出した。なお、研究代表者の海外異動に伴う科研費応募資格の喪失を事由に、本研究は平成30年2月をもって廃止された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、我が国の水田及び転水田を主な対象として、(1)そのような生産システムの開発に寄与し得る生物物理モデルの開発、(2)開発されたモデルを実際に活用した、様々な貿易パターン下での最適な作付体系の導出、および(3)政策目標として各品目の生産量のベクトルが外生的に与えられた際に、最小費用でその目標を実現するための制度設計、の三点を目的とするものである。プロジェクト1年目の平成26年度は、生物物理学研究として、東京大学西東京フィールドの実験圃場において、食用稲・パン用硬質小麦・麺用軟質小麦を用いた生育実験を行った。ここでは、モデル設計に必要な情報、即ちフェノロジー的観点からみた生育ステージの進展速度、バイオマス量の変化、植物体窒素量等に関するデータを詳細に収集した他、天候データおよび土壌データの時系列変化をロガーにより記録した。収穫された作物については、今後、品質検査を行うことが予定されている。また、経済学的研究として、関税障壁が取り除かれたときの市場価格の変化を予測する応用一般均衡分析(Hartel, 1997)の枠組みを用いた分析を行った。ここでは、現在交渉中の自由貿易協定が一つのみ締結された場合、および複数締結された場合のそれぞれについて、我が国の国内市場における作物価格および投入財価格を確率分布として予測した。プロジェクト2年目である平成27年度の生物物理学研究としては、引き続き東京大学西東京フィールドの実験圃場において生育実験を行った。ここでは食用稲・パン用硬質小麦・麺用軟質小麦・大豆を用い、モデル設計に必要な情報、即ちフェノロジー的観点からみた生育ステージの進展速度、バイオマス量の変化、植物体窒素量等に関するデータを詳細に収集した他、天候データおよび土壌データの時系列変化をロガーにより記録し、また収穫された作物について品質検査を行った。また経済学的研究としては、引き続き関税障壁が取り除かれたときの市場価格の変化を予測する応用一般均衡分析(Hartel, 1997)の枠組みを用いた分析を行った。加えて、次年度以降に全国各地の典型的農家を地域およびタイプ毎に定義するための準備として、全国の気象観測地点における気象・土壌および地形データを地理情報システム上に整理した。生物物理学研究、経済学的研究のいずれとも研究計画調書作成時に想定された速度で進んでおり、当初研究目的の達成が見込まれる。

従って、国内における主要作物の生産を将来にわたってまで効率的に行える環境を確保するためには、どのような市場環境の変化にも迅速に対応できる生産システムを予め準備しておくことが重要である。本研究は、我が国の農地を対象として、(1)そのような生産システムの開発に寄与し得る生物物理モデルの開発、(2)開発されたモデルを実際に活用した、様々な貿易パターン下での最適な作付体系の導出、および(3)政策目標として各品目の生産量のベクトルが外生的に与えられた際に、最小費用でその目標を実現するための制度設計、の三点を目的とするものである。プロジェクト3年目である平成28年度の生物物理学研究としては、作物生育実験の結果を基に、天候・土壌・品種・播種時期・施肥パターンを入力値に、収量および様々な品質パラメータを出力値に持つ作物生育モデルを、我が国における夏作物と冬作物の輪作の分析に資する設計に拡張する作業を開始した。拡張においては温帯における作物の生育予想に優れたAPSIMモデルの作物モジュールと土壌モジュールをベースとしながらも、我が国の気候・土壌・品種を考慮し、特に生育ステージの進展・土壌水分計算・植物体内の窒素分配のアルゴリズムに関してプログラムコードに改変を加えた。また経済学的研究としては、昨年度までに収集したデータを基に、北関東と南関東における典型的農家を地域およびタイプ毎に定義する作業を開始した。その上で、上記で設計した作物生育モデルを確率的生物経済モデルに結合することにより、典型的農家のタイプ毎に、様々な経済環境下での北関東・南関東各地における最適な輪作体系および品種・施肥パターン等の栽培方法を導出するための方法的枠組みを整えた。生物物理学研究、経済学的研究のいずれとも研究計画調書作成時に想定された速度で進んでおり、当初研究目的の達成が見込まれる。我が国が、農産物需要の多くを依存する国々との間で行っている自由貿易協定締結交渉は、いずれもその行方が予測できない。プロジェクト4年目である平成29年度の生物物理学的研究としては、昨年度までの作物生育実験にて収集したデータを基に、引き続き作物生育モデルを我が国における分析に資する設計に拡張する作業を行った。拡張においてはAPSIMモデルの作物モジュールと土壌モジュールをベースとしながらも、我が国の気候・土壌・品種を考慮しアルゴリズムに改変を加えた。また、設計されたモデルの信頼性を、モデルからの出力値を公刊されている圃場実験の結果と比較することにより評価した。
知的障害者のデス・エデュケーションの可能性

知的障害者は身近な人の老いや死を体験することで、自分の老いや死を意識するようになり不安を抱いていた。不安を和らげるために、周りの友人や職員を含む他者との対話、特に老いや死後をイメージする、思い出などを話せる日常生活が必要であった。その基盤として、具体的な学習の機会と共感関係の形成が重要であることが分かった。知的障害者の老いや看取り、死をも視野に入れた取り組みが必要であり、制度的な整備が急がれる。本研究の目的は知的障害者が自分と身近な人の老いや死を意識し不安を感じていることを本人の語りから明らかにし、当事者としてそれらと向き合うための心理・社会的援助の方法および内容をデス・エデュケーションとして構築することである。2010年度は知的障害者へのインタビューを実施しつつ、A施設の取り組みを明らかにした。また、先行研究の検索より、知的障害者のためのデス・エデュケーション構築の必要性について明らかにした。老いや死への不安を感じる人は10年前より増えており、「歩けなくなる」、「仕事できなくなる」などを理由として挙げている。その一方で、「運動したい」、「仕事続けたい」、「仕方がない」などと老いとの付き合い方を探り、「誰でも」、「神様が決める」、「生まれ変わる」といった自然な流れとして死を受け止めようとする語りがみられた。それらと関連して、「○○さんから言われた」と語る人が複数おり、家族、友達、職員などの言葉かけが影響を与えていることが分かった。これは、日々の生活の中での肯定的に語り合える人との関係の重要性を示唆している。そのような関係を可能にするA施設は、(1)老いや死にたいする学習以前に日常的な施設内の学習機会が用意されている、(2)相談員による不安を語る機会がある、(3)様々なクラブ活動がある中で、お経クラブという活動を通して亡くなった人を供養する、など、不安や疑問と向き合える取り組みがなされていたことで、共感し確認し合える関係性が築かれていたためと考えられる。先行研究の検索においては、知的障害者の生涯学習の必要性に触れたものはあるが、老年期の生涯学習については報告されていない。A施設の取り組みは施設内の学習として限定されており、意識的に取り組む施設だから可能だといえる。他施設や地域に暮らす知的障害者が老いや死の不安と付き合っていけるようデス・エデュケーションの体系化をさらに検討していく必要性がある。本研究の目的は、知的障害者本人の老いや死に対する不安を明らかにし、日常的に求められるサポートとしてデス・エデュケーションの構築を試みるものである。本年度は、知的障害者本人が老いや死について不安を語っているA施設の職員を対象にアンケートと個別インタビューを行った。昨年度のA施設入所者らのインタビュー結果では、共感できる友人関係・個別インタビュー・グループワークが不安解消に役立ち、職員の言葉がけが影響を与えていた。職員へのアンケートは入所者の看取りと死について、個別インタビューは入所者の老いと死について聞き取った。アンケートの回答から、職員が入所者の死を体験した際、悲しみや喪失感、人間の定めへの自覚といった感情を抱いていることが分かった。職員は死別体験をした入所者の喪失感と不安にも気づいており、日常の言葉かけの難しさを実感していた。その中で、声をかける、話を聞くなどと、職員が入所者の不安解消に努めている日常が明らかになった。また、入所者らが身近な人の死を乗り越えるには、(1)周りの友人や職員を含む他者との対話、特に死後をイメージする、または思い出などを話す日常、(2)死別を体験して葬儀や別れの会などといった具体的な段階を経験することで可能になると回答している。施設での看取りは、長年暮らし、友人がいる場所として、看取りを行うことが望ましいと認識しつつも、制度的なバックアップのない現状を課題と挙げた。個別の聞き取りでは、入所者と職員が仕事上の関わりを超えた関係性を形成されていることが分かった。血縁関係のない職員が老いていく入所者の変化に驚き納得できなかったこと、変化に対応するために苦心したことなどを語っている。知的障害者のデス・エデュケーションを構築するためには、日常の細やかな対応ができるよう充分な人的配置が急がれ、制度的な整備が求められる。日常をサポートする職員にとって、知的障害者らの老いや死に対する不安をどのように軽減していくか、専門的なスキルと方法の学習が課題である。
大脳発生において神経系前駆細胞が分化運命転換のタイミングを決めるメカニズムの解明

in vivoにおいて神経系前駆細胞特異的にEzh1の機能を阻害するために、採用初年度(23年度)にCre-loxPシステムによるEzh1の条件的ノックアウトマウスの作製を行い、終了した。そこで24年度はこのマウスを用い、神経系前駆細胞特異的にEzh1をノックアウトし、アストロサイト産生期においてもニューロン産生が継続するかを検討した。Ezh1 flox/flox Nestin-Creマウスを用いて、神経系前駆細胞特異的にEzh1をノックアウトし発生後期に産生されるニューロンの数に与える影響を調べた。発生後期に産生される表層ニューロンマーカーであるCux1の染色を行った所、予備的な結果ではあるが、Cux1強陽性細胞の数が増加する傾向が見られた。この結果から、Ezh1がCux1強陽性表層ニューロンの産生を抑制している可能性が考えられる。また、PcGがニューロン分化関連遺伝子群を抑制するメカニズムについて検討した。PcGによるターゲット遺伝子の抑制には、PcG構成因子Ring1BによるヒストンH2AK119ユビキチン化修飾(H2Aub)が重要な働きをすると考えられてきたが、PcGによる遺伝子発現抑制におけるH2Aubの必要性は未だ不明な点が多い。そこで、神経系前駆細胞におけるPcGによるニューロン分化関連遺伝子群の抑制にRing1BによるH2Aubが必要かを検討した。その結果、野生型Ring1BだけではなくRing1BのH2Aub修飾触媒活性を欠損させたRing1B(I53A/D56K)変異体の過剰発現によっても、Ring1B欠損によるニューロン分化関連遺伝子群の脱抑制がキャンセルされ、発現抑制が回復した。H2Aub修飾とPRC1による遺伝子発現抑制には高い相関が見られているが、今回の結果から、PcGによるニューロン分化関連遺伝子群の発現抑制には、Ring1BのヒストンH2AK119ユビキチン化修飾触媒活性は必要ない事が示唆された。採用初年度(23年度)に作製を終えたマウスを用いてin vivo神経系前駆細胞においてEzh1の遺伝子破壊を行い、(計画通り)Ezh1遺伝子破壊に成功している。さらに、表層ニューロンマーカー強陽性細胞が増加するという結果を得ている。加えて、(計画外の)ポリコーム群タンパク質(PcG)によるニューロン分化関連遺伝子群の発現抑制にRing1BのヒストンH2AK119ユビキチン化修飾(H2Aub)触媒活性は必要ないという非常に新規性の高い知見を得た。本研究において、Ring1BによるH2Aub触媒活性の必要性を正確に評価する為に新しくRing1Bの変異体を作製し、新たにRing1A/B双方を欠損させた神経系前駆細胞を用いたレスキュー実験の系を立ち上げた。Ezh1のノックアウトマウスを用いて、in vivoにおいてEzh1がニューロン産生期の終了のタイミングを決定するかをさらに詳細に検討する。具体的には、発生時期依存的かつ神経系前駆細胞特異的にEzh1遺伝子をノックアウトし、Ezh1の発現量の上昇が各層ニューロンの分化運命転換のタイミングを決めるかを検討する予定である。さらに、PcGがニューロン分化関連遺伝子群を抑制するメカニズムとして、H2Aub非依存的な遺伝子発現抑制機構について検討を行う。これまで、PcGの遺伝子発現抑制機構としてクロマチンを凝縮させることで転写因子のクロマチンへの結合を阻害することが知られている。そこで、PcGがニューロン分化関連遺伝子座においてクロマチンの凝集状態を変えることで遺伝子発現抑制を引き起こしているか検討する予定である。in vivoにおいて神経系前駆細胞特異的にEzh1の機能を阻害するために、Cre-loxPシステムによるEzh1の条件的ノックアウトマウスの作製を行った。さらに、発生時期依存的にEzh1の遺伝子をノックアウトするためにNestin-CreERT2マウスとの交配も行い、神経系前駆細胞特異的かつ発生時期依存的にEzh1遺伝子をノックアウト出来るマウスを得た。また、神経系前駆細胞がニューロン産生を終了するメカニズムについて検討した。アストロサイト産生期においてPcGがニューロン分化関連遺伝子群を抑制することが明らかになっていたが、PcGがどのようにしてニューロン分化関連遺伝子群を抑制するかは分かっていなかった。PcGのターゲット遺伝子とPcG構成因子の一つであるRing1Bによって触媒されるヒストンH2AK119ユビキチン化修飾量には正の相関が見られる事から、PcGはヒストンH2AK119ユビキチン化修飾を介してターゲット遺伝子の抑制を行うと考えられてきた。しかし、一方で、PcGはヒストンH2AK119ユビキチン化修飾非依存的にHox遺伝子群の抑制を引き起こすことも示唆されており、PcGによるターゲット遺伝子の発現抑制におけるヒストンH2AK119ユビキチン化修飾の必要性は議論の余地が残されている。そこで、PcGによるニューロン分化関連遺伝子群の抑制に、ヒストンH2AK119ユビキチン化修飾が必要かを検討した。その結果、PcGによるニューロン分化関連遺伝子群の発現抑制に、Ring1BのヒストンH2AK119ユビキチン化修飾触媒活性は必要ない事を示唆する結果を得た。今回見出した、cluster化していない発生関連遺伝子群においてRing1BのヒストンH2AK119ユビキチン化修飾触媒活性が必要ではないという知見は、これまで報告されていない全く新しい知見である。in vivoにおいて神経系前駆

細胞特異的にEzh1の機能を阻害するために、採用初年度(23年度)にCre-loxPシステムによるEzh1の条件的ノックアウトマウスの作製を行い、終了した。そこで24年度はこのマウスを用い、神経系前駆細胞特異的にEzh1をノックアウトし、アストロサイト産生期においてもニューロン産生が継続するかを検討した。Ezh1 flox/flox Nestin-Creマウスを用いて、神経系前駆細胞特異的にEzh1をノックアウトし発生後期に産生されるニューロンの数に与える影響を調べた。発生後期に産生される表層ニューロンマーカーであるCux1の染色を行った所、予備的な結果ではあるが、Cux1強陽性細胞の数が増加する傾向が見られた。この結果から、Ezh1がCux1強陽性表層ニューロンの産生を抑制している可能性が考えられる。また、PcGがニューロン分化関連遺伝子群を抑制するメカニズムについて検討した。PcGによるターゲット遺伝子の抑制には、PcG構成因子Ring1BによるヒストンH2AK119ユビキチン化修飾(H2Aub)が重要な働きをすると考えられてきたが、PcGによる遺伝子発現抑制におけるH2Aubの必要性は未だ不明な点が多い。そこで、神経系前駆細胞におけるPcGによるニューロン分化関連遺伝子群の抑制にRing1BによるH2Aubが必要かを検討した。その結果、野生型Ring1BだけではなくRing1BのH2Aub修飾触媒活性を欠損させたRing1B(I53A/D56K)変異体の過剰発現によっても、Ring1B欠損によるニューロン分化関連遺伝子群の脱抑制がキャンセルされ、発現抑制が回復した。H2Aub修飾とPRC1による遺伝子発現抑制には高い相関が見られているが、今回の結果から、PcGによるニューロン分化関連遺伝子群の発現抑制には、Ring1BのヒストンH2AK119ユビキチン化修飾触媒活性は必要ない事が示唆された。Cre-loxPシステムによるEzh1の条件的ノックアウトマウスの作製が計画通り終了し、さらに、(計画外の)神経系前駆細胞特異的かつ発生時期依存的にEzh1遺伝子を破壊出来るマウスの作製まで終了した。また、PcGによるニューロン分化関連遺伝子の抑制にはRing1BのヒストンH2AK119ユビキチン化修飾触媒活性が必要ではないという新しい知見を得た。採用初年度(23年度)に作製を終えたマウスを用いてin vivo神経系前駆細胞においてEzh1の遺伝子破壊を行い、(計画通り)Ezh1遺伝子破壊に成功している。さらに、表層ニューロンマーカー強陽性細胞が増加するという結果を得ている。加えて、(計画外の)ポリコーム群タンパク質(PcG)によるニューロン分化関連遺伝子群の発現抑制にRing1BのヒストンH2AK119ユビキチン化修飾(H2Aub)触媒活性は必要ないという非常に新規性の高い知見を得た。本研究において、Ring1BによるH2Aub触媒活性の必要性を正確に評価する為に新しくRing1Bの変異体を作製し、新たにRing1A/B双方を欠損させた神経系前駆細胞を用いたレスキュー実験の系を立ち上げた。昨年度の研究によって、神経系前駆細胞特異的かつ発生時期
電位依存性カルシウムチャンネルにおけるイオン選択性の構造的基盤に関する研究

Caチャンネルは脱分極をCa流入へと変換することにより多様な細胞機能の発現に寄与しており、電気生理学、薬理学的性質により複数のタイプに分類されている。Caチャンネルの関与する細胞機能の分子機構の解明には正しい分類は不可欠である。今年度は神経CaチャンネルBIcDNAに加えBII及びBIIIチャンネルcDNAのクローン化に成功した。これら3つのCaチャンネルはサブファミリーを形成しており、他方のDHP感受性L-タイプサブファミリーと供にジーンファミリーを構成していることが明らかになった。さらにはDHP感受性Caチャンネル欠損のmdgマウスより調製した筋管細胞の核にBIIIcDNAを注入したところ、W-CgTX感受性N-タイプCa電流が観察された。CaチャンネルはCaイオンに対して、他のイオンが生理的条件下でより高濃度で共存するのにもかかわらず、高い選択性及び透過性を有する。遺伝子工学に電気生理学を併用し、この機能特性の構造的基盤を明らかにした。すなわち、第3及び第4の分子内繰り返し単位それぞれの疎水性膜貫通セグメントS5-S6間におけるSS2領域のグルタミン酸をグルタミンに置換することによって、二価カチオンに対する選択性が強く減少した。置換効果は第3の単位における変異の方がより著しく、高閥値Caチャンネルに選択的なポアブロッカーであるCdに対する感受性も強く減少させた(約200分の1)。これらの結果は4つの繰り返し単位のSS2領域がチャンネルポアの形成に異なった寄与をしている可能性を示唆している。
血管構築弾性素材の自己集合組織化と弾性機能:正常および老化モデルによる解析

1.今年度に得られた成果血管構築素材であるエラスチンの弾性発現の基礎となる分子構造は、細胞外空間でのエラスチン前駆体の自己集合組織過程に於て形成されるが、この過程を試験管内で人工的に再現し、正常および老化エラスチンを模したモデルペプチドの自己集合組織化特性を検討した。まず正常モデルペプチドと老化モデルペプチドの作製した。すなわち正常モデルペプチドとしてエラスチンの弾性発現部位ペプチド配列であるポリペンタペプチド(Gly^3-Val^4-Gly^5-Val^1-Pro^2)n(以下Val-pppと略す)を大量に合成し、老化モデルペプチドとして上記の4位Val残基にG/u又はLysを約4%導入した4%Glu-PPP又は4%Lys-PPPを大量に合成した。ついでVal-PPPの自己集合化の様式を濁度(400nm)測定、示差走査熱量測定、円偏光二色性測定、NMR測定に基づき、分子の運動性、分子の高次構造、熱量変化、水分子との相互作用、イオン種の効果等を検討した。その結果、Val-PPPは温度上昇に伴い自己集合し、温度降下に伴い自己脱集合し、その過程は完全に可逆的であること、分子間疎水的相互作用が自己集合の駆動力であること、自己集合の熱量変化は吸熱反応であること、水と親和性(粘着性)の高いMg存在下では自己集合時には大きな熱量変化が要求されることなどが示唆された。さらに自己集合に伴って分子はほどけた構造から折りたたまれた規則構造へと変化し、その際,3位のGly残基の運動性は束縛されるが、5位のGly残基の運動性はあまり束縛されないことが判明し、5位Gly残基付近の配列の可動性が弾性発現の要因である可能性が示唆された。2、今後の研究の展開老化モデルペプチドを用いて、自己集合組織過程、弾性機能低下およびその構造変化をバイオメカニクスの立場から解析する。
超人スポーツのための個人別環境身体ダイナミクス同定技術と身体能力拡張技術の研究

・実フィールド環境での運動計測・提示技術開発:360度全天周カメラを搭載したDroneでスポーツフィールドを空中撮影する技術を研究した.第1は広範囲なスポーツフィールドの矩形領域を動的に認識し,その中に存在するプレイヤーとボールを認識する技術である.具体的にはDroneに軽量なPCを搭載し,最低限の画像処理をDroneで処理することで,実時間性を確保した.第2は得られた全天周カメラ映像を効率的に提示するディスプレイである.これには半透明な凹型半球ディスプレイを使用することで,進行方向だけでなく前後左右下を同時に閲覧することを可能とした.・実フィールド環境での能力拡張技術開発:昨年度までに開発した実験室/実フィールド環境での情報計測技術・情報提示技術・介入技術を統合し,実際の超人スポーツゲームをデザイン,実施した.ここでは上記情報計測・提示・介入技術に加え,参加者の身体能力・環境身体ダイナミクスにもとづいた戦術・戦略レベルでの能力拡張・ゲームデザインを行うことにより,グループでの広域オープンフィールド競技を実現した.また本技術の応用展開として,参加者のみでなく観覧者への運動・情報提示・介入技術を開発し,観覧者の臨場感の向上と共に観覧者と参加者のインタラクションによるモチベーションの向上を試みた.具体的には,EC2018にて超人PKのデモンストレーションを行った.ここでは,人工筋でキック力をサポートする+キックによる風切り音およびゴール時の衝撃音を拡大してフィードバックした.それにより,自分が環境に対して行ったアクションの結果が大きく認知され,自分があたかも超人になったかのような感覚を得る.我々はこれを"超人感"と定義した.本デモンストレーションは,NHKニュースチェック11および千葉テレビウィークリー千葉により取材を受け,放映された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,幅広い身体特性の人が一緒にスポーツ参加できるシステム構築を目標として,環境と身体の相互作用である「環境身体ダイナミクス」を解明して運動・認識能力を拡張する技術の研究である.そのために,1運動計測・感覚刺激・コントロールシステムの開発,2超人スポーツ競技のルール策定,3超人スポーツにおけるヒトの運動解析技術を開発している.本年度は,これらを実験室環境で行うことを目標に研究を遂行した.1として,運動計測としてボールカメラを開発し,様々な環境下で並進・回転するボールから撮影される映像をスタビライズする技術を開発した.また感覚刺激として,振動介入システムを開発し,身体上に配置した振動子を様々なパターンで振動させることで情報提示や無意識の運動変化を生じさせる技術を開発した.そしてコントロールシステムとして,ドローンウェアを開発し,高出力ドローンについて,アクチュエータの選定や制御実験を行った.また2として,超人スポーツ競技のルール策定のため,ARドッヂボールおよびスポーツ応援拡張技術の開発を行った.これは様々なレベルのプレイヤが参加するゲームにおいて同じレベルでプレイできるようルールの調整を行う枠組みとなり,身体環境ダイナミクスのコントロール則の決定に活用される.そして3として,デジタルアスリートモデルを構築した.ヒトの解剖学的形状にもとづいてボリューメトリック皮膚・筋骨格モデルを構築し,産総研で開発されるヒト中心設計のためのシミュレーション環境"DhaibaWorks"上でリアルタイムにヒトの運動の計測・解析・可視化を可能とした.またOpenSimとの連携により体性感覚情報推定を実現した.これは,運動・感覚能力拡張の際の感覚刺激と運動変容をつなぐモデルとして活用される.本年度は,1運動計測・感覚刺激・コントロールシステムの開発,2超人スポーツ競技のルール策定,3超人スポーツにおけるヒトの運動解析技術について,これらを実験室環境で行うことを目標とし,それらを遂行した.・超人スポーツ競技実現のための実フィールドデバイスの開発:超人スポーツ競技において実フィールドにおいて身体環境ダイナミクスをコントロールするためのデバイスを開発した.昨年度までの成果に加え,環境のコントロールについて,人工筋肉を用いて身体に力フィードバックを実現するシステムの基礎研究を行った.具体的には細型のMcKibben型人工筋肉を用いて上半身用ジャケットを開発し,その応答性能を調査した.さらに,スポーツにおけるユビキタスな情報提供を目的とし,Droneを利用した移動型ディスプレイを開発した.具体的にはDroneに位置姿勢認識用の光学式マーカを付け,これをモーショントラッカーで追跡し,得られた位置姿勢情報に基づきDroneのプロペラ部分に地上からプロジェクタにより映像を投影した.・超人スポーツ競技実現のためのプレイおよび応援ルールの開発:超人スポーツ競技において競技経験者,未経験者がともに同じレベルでプレイできるよう,またモチベーションをコントロールできるよう,ルールを設定するシステムを構築した.またプレイレベルやプレイ内容に応じた応援システムを開発することで,両プレイヤの同様のモチベーション向上を実現した.・超人スポーツ競技実現のためのデータベース構築:身体環境ダイナミクスを解明し,同じレベルでプレイできるよう制御するモデルを構築するために,身体運動,接触力,デバイスの運動を同時に計測する実験環境を整備した.そして,身体環境ダイナミクスのモデルを構築し,運動・感覚能力の変化による運動パフォーマンスのシミュレーションを実現した.具体的には,ヒトの走行をシンプルな運動表現モデルで表現し,環境が変化した際の関節負荷の変化や,装具が変化した際のパフォーマンスの変化の推定を実現した.本年度は,1超人スポーツ競技実現のための実フィールドデバイスの開発,2超人スポーツ競技実現のためのプレイおよび応援ルールの開発,3超人スポーツ競技実現のための身体環境ダイナミクスモデルについて研究を遂行した.・実フィールド環境での運動計測・提示技術開発:360度全天周カメラを搭載したDroneでスポーツフィールドを空中撮影する技術を研究した.第1は広範囲なスポーツフィールドの矩形領域を動的に認識し,その中に存在するプレイヤーとボールを認識する技術である.