hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小学校教育に最適化する学習管理システムの改良と教材コンテンツ共有環境の構築

小学校教育においては、様々な要因により現時点では学習管理システムLMSが普及はしていない。今後、教育の情報化がより進展し、ICTを活用して児童の学習を支援する取り組みが求められる。そこで、本研究では、オープンソースの学習管理システムであるMoodleを対象に、ユーザインタフェース文字列を児童向けに作成し、言語パックja_kidsとした。また、教諭が教材コンテンツを内製することを想定し、MoodleモジュールとPowerPointを利用した教材を試作した。さらにクラウドサービスと連携しモバイル端末を活用できる学習支援環境について検証した。本研究では、小学校教育における学習管理システム(LMS)の普及を目指すために、LMSのユーザインタフェースやシステムプログラムの改良を行い、さらにそのLMS上で利用できる教材コンテンツの内製化と共有および評価が行えるネットワークの構築を行い、教員養成課程をもつ大学と小学校との連携による実践的な取り組みも試行する。昨年度は、【インタフェースの改良に向けた分析と実装、小学校教諭らとの共通理解】に関わる内容を中心に研究を行った。今年度は、主に【最適化改良内容の公開と教材コンテンツの試作】について研究を行った。昨年度の成果として得られた言語パックやタブレット端末に最適化したテーマファイルをMoodleの国内コミュニティにて公開し、意見や他の案なども得た。小学校での利用を模索する他機関の研究者やMoodle利用者らから意見を求めることで、内容の再検討を行っていった。教材コンテンツについては、特定の学年・教科に的を絞った試作を行い、Moodle上での利用環境を構築した。学習指導要領に示される内容や既存の年間指導計画に基づき、教科書や関連教材の内容も参考のうえ、児童に提示する資料、小テストなどによってドリル的に学習を指導する内容、文章によって記述する意味、デジタルカメラなどで児童らに情報収集させた資料など、これまで紙媒体を中心としていたと思われる指導内容についてLMS上のコンテンツについてデザインした。本研究では小学校教育における学習管理システム(LMS)の普及を目指すために、LMSのユーザーインタフェースやシステムプログラムの改良を行い、さらにそのLMS上で利用できる教材コンテンツの内製化と共有および評価が行えるネットワークの構築を行い、教員養成課程をもつ大学と小学校との連携による実践的な取り組みも試行する。当該年度は、以下の【インタフェースの改良に向けた分析と実装、小学校教諭らとの共通理解】に関わる内容を中心に研究を行った。オープンソースで開発が続けられているLMSであるMoodleは、多言語に対応するため、言語パックという形でボタンやメニューやメッセージ、ヘルプ画面等の文字列が提供されている。小学校での利用を想定する場合、ユーザである児童の学年によって、UI文字列として利用できる漢字は限定的である。そこでまずrubyタグを文字列として含めることでルビを振る方法やWebの機能を活かし、divやspanタグのtitle属性に読みを埋め込む方法を試行した。今後タッチデバイスとの互換性も検討が必要である。一方、用語(熟語・単語・外来語)については、学年別の明確な指導要領による定めがないので、教科書等を参考にそのまま用いるのか平易な表現に替えるかを検討したが、最終的には小学校教諭の意見も参考に調整が必要である。今後の言語パック作成の見積もりとして、言語パック内の漢字・外来語の使用状況を自動的に確認スクリプトも作成した。また、LMSについて小学校教諭との共通理解をはかるため、県内外の小学校や研究会に参加し意見交換を行った。その結果、県内の1小学校において翌年度の利用実証に向けての計画を立てることができた。今後より具体的な機器の選定や対象授業での指導方法などについて検討する。一昨年度は、【インタフェースの改良に向けた分析と実装、小学校教諭らとの共通理解】に関わる内容を中心に研究を行った。昨年度は、主に「最適化改良内容の公開と教材コンテンツの試作】について研究を行った。当該年度は、昨年度から引き続きインタフェースの改良および教材コンテンツの制作を継続して研究を行った。インタフェース部分については、LMSの言語パックで用いる用語について追加を継続した。教材コンテンツについては、小学校低学年で学習する漢字を中心にその成り立ちを理解する教材を題材に、オーサリングソフトによるPowerPointおよびSCORM形式のコンテンツの制作を行った。その過程でインタラクティブ性の検討もあわせて行った。さらに、小学校現場でのLMSおよび学習教材の利用を想定し、タブレット型端末10台でのLMSへのアクセスや端末の一括管理について試行した。本研究では、小学校教育における学習管理システム(LMS)の普及を目指すために、LMSのユーザーインタフェースやシステムプログラムの改良を行い、さらにそのLMS上で利用できる教材コンテンツの内製化と共有および評価が行えるネットワークの構築を試行するものであったこれまで【インタフェースの改良】に関わる内容として、LMSの小学生向け言語パックで用いる用語の選択とフリガナ表示による試行を行った。その後、【教材コンテンツの試作】に関わる内容として、小学校低学年で学習する漢字を中心にその成り立ちを理解する教材を題材に、オーサリングソフト等によるSCORM形式のコンテンツの制作などを通して、コンテンツの内製化を現場教諭でも比較的容易に実現できることを確認した。また、現場でのLMSおよび学習教材の利用を想定し、タブレット型端末でのLMSへのアクセスや端末の一括管理について試行した。本年度は特に、小学校等で普及がすすみつつある汎用クラウドサービスとLMSとの連携部分の検証を中心に行った。

ファイルストレージに、PCに加えてスマートフォンやタブレット端末から容易にファイルを作成し、さらにそれらのファイルを学習における課題や成果物として、コース内で集約することが可能となる。これらの研究を通して、計画におけるシステム・コンテンツの側面については、一定の成果を得られたものと考えているが、小学校現場での運用実証については、計画後の運用体制の協力が難しく行うことが出来なかった。今後は、学習者用デジタル教科書などの利用を計画する行政機関や協力校との検討の機会を増やして実現したいと考えている。今後の研究の発展の方向性としては、学修成果物のLMSへの蓄積とそれをもとにした内省などを促すために、ポートフォリオ的側面の研究も進めたいと考えている。また学習履歴をもとにした教材のリコメンド機能などへの発展も検討したい。小学校教育においては、様々な要因により現時点では学習管理システムLMSが普及はしていない。今後、教育の情報化がより進展し、ICTを活用して児童の学習を支援する取り組みが求められる。そこで、本研究では、オープンソースの学習管理システムであるMoodleを対象に、ユーザインタフェース文字列を児童向けに作成し、言語パックja_kidsとした。また、教諭が教材コンテンツを内製することを想定し、MoodleモジュールとPowerPointを利用した教材を試作した。さらにクラウドサービスと連携しモバイル端末を活用できる学習支援環境について検証した。LMSであるMoodleのバージョンに対応した言語パックの充実やインタフェースの改良が不十分な点、また、制作する教材コンテンツの事例が不十分な点、小学校での利用実証を行えていない点などの理由による。教育工学エフォートの見直しを行い、現在達成不十分な点を改善する。また利用者がタブレット型端末で作成したファイルをクラウド経由でLMSに提出できる環境を整え、小学校授業などにおいて、容易に成果物を回収できる事を確認する。前年度から引き続き、LMSの言語パックやUIの更新を行っているが、その作業量が多いことから、完全な完成に至っていない。また、小学校現場での実証実践を進めるため、ハードウェア面においてサーバ用PCやタブレット端末、これらをネットワーク接続するための可搬式アクセスポイント等のネットワーク接続環境の構築を予定していたが、協力連携校との十分な検討を終えることができておらず、構築が行えていない。研究成果の公開については、国内発表にとどまり、海外での研究動向調査や発表が十分に行えなかった。
ケミカルヒートポンプ材料開発およびシステム評価

新しいケミカルヒートポンプ材料を評価するにあたっては,熱出力密度(材料の単位重量あたりの熱出力量)が重要な指標となる.材料の候補である希土類複合水酸化物は,脱水反応熱の報告がなく,今までは熱出力密度を評価できなかった.そこで,本研究では希土類複合水酸化物の脱水反応熱を示差走査熱量測定により実測し,希土類ケミカルヒートポンプ材料の熱出力密度を評価した.脱水(吸熱〉反応温度が300°C,水和(発熱)反応温度が110°C,水蒸気分圧が7.4kPaの条件においては,ランタン(La)とイットリウム(Y)の複合水酸化物であるLaα50Yα50(OH)3が最も高い熱出力密度(282kJ kg^<-1>)を示すことを示した.本条件におけるLao茄Yo50(OH)3の熱出力密度は既往材料(Mg(OH)_2)の2倍以上であった.また,塩化リチウム修飾水酸化マグネシウム(Licl/Mg(OH)_2)系ケミカルヒートポンプのエクセルギー解析を行うためには,材料の脱水/水和反応速度に関する知見が必要である.本研究では,塩化リチウム修飾酸化マグネシウム(LiCl/MgO)の水和反応について速度論的検討を行った.熱重量測定の結果より,水蒸気分圧が57.8kPaの条件では,水和反応温度110-150°Cにおいては生成物層におけるH_2Oの拡散が総括の反応速度の律速段階であることを明らかにした.また,水蒸気分圧57.8kPa,水和反応温度180-200°Cにおいては塩化リチウムn水和物によるH_2Oの吸収が律速段階であることを明らかにした.以上の結果より,LiCl/MgOの水和反応速度式を提出した.新しいケミカルヒートポンプ材料を評価するにあたっては,熱出力密度(材料の単位重量あたりの熱出力量)が重要な指標となる.材料の候補である希土類複合水酸化物は,脱水反応熱の報告がなく,今までは熱出力密度を評価できなかった.そこで,本研究では希土類複合水酸化物の脱水反応熱を示差走査熱量測定により実測し,希土類ケミカルヒートポンプ材料の熱出力密度を評価した.脱水(吸熱〉反応温度が300°C,水和(発熱)反応温度が110°C,水蒸気分圧が7.4kPaの条件においては,ランタン(La)とイットリウム(Y)の複合水酸化物であるLaα50Yα50(OH)3が最も高い熱出力密度(282kJ kg^<-1>)を示すことを示した.本条件におけるLao茄Yo50(OH)3の熱出力密度は既往材料(Mg(OH)_2)の2倍以上であった.また,塩化リチウム修飾水酸化マグネシウム(Licl/Mg(OH)_2)系ケミカルヒートポンプのエクセルギー解析を行うためには,材料の脱水/水和反応速度に関する知見が必要である.本研究では,塩化リチウム修飾酸化マグネシウム(LiCl/MgO)の水和反応について速度論的検討を行った.熱重量測定の結果より,水蒸気分圧が57.8kPaの条件では,水和反応温度110-150°Cにおいては生成物層におけるH_2Oの拡散が総括の反応速度の律速段階であることを明らかにした.また,水蒸気分圧57.8kPa,水和反応温度180-200°Cにおいては塩化リチウムn水和物によるH_2Oの吸収が律速段階であることを明らかにした.以上の結果より,LiCl/MgOの水和反応速度式を提出した.
情動的言語刺激の知覚と記憶における大脳半球機能差に関する実験神経心理学的研究

本研究の目的は,情動的言語刺激(陽性情動語,陰性情動語,中性語)を視野分割提示法によって提示し,それらの視野優位性を知覚段階と記憶段階で比較することにより,言語刺激における情動的意味処理の大脳半球機能差について検討するところにあった。研究の結果は,以下のとおりである。陽性・陰性情動語処理の大脳半球機能差について検討した結果,陽性情動語と中性語の処理が左視野より右視野でよかったのに対し,陰性情動語では視野差がみられないことが示された。これらの結果は,言語刺激の情動的意味処理は,一般に左半球優位で行われるが,陰性情動処理に関しては右半球でもそれが可能であるを示唆している。陰性・陽性情動語の記憶と知覚における大脳半球機能差を左右視野連続提示法によって検討した結果,中性語の記憶は左視野より右視野がよいが,陽性語と陰性語の記憶では視野差のないこと,またこれらの語の知覚はいずれも左視野より右視野でよいことが示された。これらの結果は,情動語の知覚には左半球がより優位に関与しているが,情動語の記憶には右半球の関与が強まることを示唆している。情動語ストループ干渉について検討した結果,陽性語および陰性語が中性語よりストループ干渉率が高いこと,またこれらの語をストループ刺激として視野分割提示したときは,ストループ干渉率に視野差がないが,非ストループ刺激として提示したときは,左視野より右視野の処理のよいことが示された。これらの結果は,情動語のストループ干渉は左半球でより強く引き起こされている可能性を示唆している。以上のことから,言語刺激の情動的意味処理の知覚と記憶における大脳半球機能は,知覚段階では原則として左半球優位であるが,陰性情動処理は右半球でも可能なこと,そして記憶段階では半球差のないことから,情動的意味処理に関して相対的に右半球の関与が強まることが示された。本研究の目的は、情動的言語刺激と非情動的言語刺激を視野分割提示法によって提示し、それらの視野優位性を知覚段階と記憶段階で比較することによって、言語の情動的意味処理の大脳半球機能差について検討するところにある。それによって、言語の情動的意味が左右どちらの半球システムによって処理されているか、知覚と記憶のそれぞれの段階で明らかにすることを目的としている。本年度の研究では、まず、言語刺激処理の大脳半球機能差について基礎研究を行なった。その結果、言語刺激のエピソード記憶検索では、左半球の処理が右半球の処理より優れていること、また、言語刺激の意味記憶検索でも左半球が優れていることを明らかにした。これらの結果から、言語刺激処理がベースラインとして左半球優位を示し、それは知覚過程とともに記憶過程でもいえることを確認した。この基礎研究の結果に基づいて、次に、情動的言語刺激の知覚における大脳半球機能差について検討した。刺激として、陽性情動漢字、陰性情動漢字、中性漢字を用い、視野分割提示法によって提示した。その結果、陽性情動漢字と中性漢字は左半球優位を示すのに対し、陰性情動漢字では半球差がみられないことを明らかにした。刺激の情動的意味処理の大脳半球機能差については、これまで刺激の情動価にかかわらず右半球優位とする「右半球優位説」と、左半球は陽性情動処理優位、右半球は陰性情動処理優位とする「陽性・陰性情動価説」が提唱されている。

本研究の結果は、情動的言語処理の場合、基礎研究でも示されたように、言語処理であるがゆえにベースラインとしては左半球優位を示すが、陰性情動言語処理については左半球優位がみられず、左右半球差がなくなることを示した。これは、右半球が陰性情動言語に対する処理システムをもっていることを示唆しており、二つの仮説をそれぞれ部分的に支持するものと解釈することができる。本研究の目的は、情動的言語刺激と非情動的言語刺激を視野分割提示法によって提示し、それらの視野優位性を知覚段階と記憶段階で比較することによって、言語の情動的意味処理の大脳半球機能差について検討するところにある。それによって、言語の情動的意味が左右どちらの半球システムによって処理されているか、知覚と記憶のそれぞれの段階で明らかにすることを目的としている。本年度の研究では、漢字の情動的意味処理における大脳半球機能差をストループ課題で検討するための基礎的研究を行なった。ストループ干渉とは、色と単語との意味が不一致な時に色命名を求めると、反応が困難になるという認知的葛藤現象のことをいう。本年度の実験1は、漢字および平仮名を用いたストループ課題を用いて、ストループ干渉の生ずる基礎的データを得ることを目的として行なった。その結果、仮名よりも漢字において色命名の反応時間が長いことが示された。すなわち、漢字材料においてより強いストループ干渉の起こることが明らかとなった。この結果は、大学生とともに小学生でもみられた。実験2では、視野分割提示法を用いて、実験1で得られたストループ効果の視野優位性について検討した。その結果、左視野と右視野でともにストループ干渉効果がみられたが、右視野のほうがより干渉効果が高かった。これは、左半球が言語処理の優位半球であり、右半球が非優位半球であることと関係していると考えられる。すなわち、言語処理優位半球である左半球は、ストループ課題における色命名反応の責任半球であり、その分、認知的葛藤がより強いために干渉効果が高くなったと考えられる。言語処理の非優位半球である右半球ではそのような葛藤が小さいために干渉効果が低かったと考えられる。これらの基礎的研究から、漢字の情動的意味処理における大脳半球機能差をストループ課題で検討することが可能となった。すなわち、情動を強く刺激する漢字刺激は、中性漢字刺激よりストループ干渉が大きいことが予測されるが、この干渉が左右半球で異なるかどうかを次年度の研究で検討する。本年度の研究では,陽性,陰性,中性の情動言語刺激を左右視野にストループ刺激として提示する方法,および左右視野に言語刺激を連続して提示する方法を用いて,言語の情動的意味処理の大脳半球機能差について検討した。実験1-aでは,これらの言語刺激を通常のストループ課題として与えて,言語の意味処理と色認知の葛藤現象を検証した。その結果,ストループ刺激として提示した情動漢字の干渉率について有意差がみられ,陽性漢字と陰性漢字は中性漢字より干渉率が高かった。ストループ干渉率からみると,陽性,陰性情動語はともに中性語より干渉率が大きく,陰陽の情動性の認知が色認知と葛藤を起こすことが示された。実験1-aの結果を基礎として,実験1-bでは情動語をストループ刺激として視野分割提示し,その干渉率から言語の情動的意味処理の大脳半球機能差を検討した。その結果,ストループ刺激として提示した情動漢字の干渉率について視野差はみられなかった。しかし,文字に色のつかない非ストループ刺激の反応時間では視野差がみられ,右視野が左視野より有意に処理が速かった。
生体内のアポトーシス細胞除去を促進する新規血漿因子の同定

アポトーシスをおこした細胞は、通常アポトーシス小体になり最終的にはマクロファージや隣接する食細胞によって、速やかに貪食除去される。この過程はあまり研究が進んでいないのが現状である。これまでの研究において血漿成分中の炎症性サイトカインや補体の一部がアポトーシス細胞の貪食機構に関与するのではないかと報告されているが、これらの因子は免疫機構による異物認識に関与するものであり、炎症を起こさない速やかな細胞除去がアポトーシスの本質であることを考慮すると、補体の関与はそれほど重要であるとは考えにくい。このような状況下、我々は血漿成分中にアポトーシス細胞を特異的に小体からさらに細かい形態変化を引き起こす活性が存在することを見いだした。さらに興味深いことにはこのように形態変化したアポトーシス小体とマクロファージを共存させるとマクロファージにより炎症性サイトカインの分泌なしに速やかに貪食除去された。これらの結果はアポトーシス細胞を特異的かつ速やかに除去するシステムが生体内のサイトカインや補体以外の血漿成分中に存在することを示唆され、このメカニズムこそが生体内でのアポトーシス細胞除去システムの本質である可能性が考えられる。今回、生体内のアポトーシス細胞除去を促す未知の血漿因子の同定を試みた結果、Glycosylphosphatidylinositol-specific phospholipase D(GPI-PLD)がその本体である可能性が示唆された。今後、GPI-PLDがどのようなメカニズムで特異的にアポトーシス細胞を認識し、形態変化を誘導し、貪食除去を促進するのかを解析したい。我々の研究室では以前より細胞内情報伝達機構におけるチロシンキナーゼの機能解析に従事してきた。とくに最近、酸化ストレスによるBリンパ球のアポトーシス制御機構においてチロシンキナーゼSykが重要な役割をしていることを証明してきた。一方、アポトーシスをおこした細胞は、通常アポトーシス小体になり最終的にはマクロファージや隣接する食細胞によって、速やかに貪食除去される。このような状況下、我々は血漿成分中にアポトーシス細胞を特異的にアポトーシス小体からさらに細かい形態変化を引き起こす活性が存在することを見いだした。これらの現象はアポトーシス細胞を特異的かつ速やかに除去する未知のシステムが生体内のサイトカインや補体以外の血漿成分中に存在していることを示唆しており、このメカニズムこそが生体内でのアポトーシス細胞除去システムの本質である可能性が考えられる。今回、我々は生体内のアポトーシス細胞除去を促す未知の血漿因子の同定を試みた。その結果、大変興味深いことに人の血漿画分からその機能がほとんど明らかにされていない既存の酵素が同定された。この酵素は血漿中においてHDLと結合していることが知られている。また、予備的な実験結果よりこの酵素がアポトーシス細胞のスキャベンジャー機構に関与していることが示唆された。現在、どのようなメカニズムで特異的にアポトーシス細胞を認識し、形態変化を誘導し、貪食除去を促進するのかを解析中である。
感覚と行動の統合による機械知能の発現機構の研究

本総合研究では、平成7年度から発足する重点領域研究「感覚と行動の統合による機械知能の発現機構の研究」の研究実施計画を策定し、速やかに研究を立ち上げ、かつ、効果的に実施するための準備を行った。1計画研究各班の研究内容について相互に討議し詳細な実施計画を策定した。(1)総括班:各班の研究を有機的に連携するための具体策の策定、及び、研究全体の基盤を固めるための共通ツール開発計画。(2)技能の力学的理解:手先技量や作業のための感覚統合の知能に対し外界との相互作用の力学的解明を通じて見通しを与えるための研究計画策定。(3)感覚と行動による実環境の理解:実時間の視覚と柔軟な制御行動の密な結合など、実世界で知的行動を発現するもととなる新しい感覚研究パラダイムの研究計画策定。(4)人間機械協調システム:人間と機械の従来にはなかった新しい協調関係の発現および人間機械協調システムの新パラダイム探究のための研究計画策定。(5)生物型自立システム:動物や昆虫単体および群のように、生物のようなしなやかさを発揮する知能と自律性の発現機構の研究計画策定。2研究領域全体にわたり共通の基盤として使用される、機器、ツール及びソフトウエア等に関する機能仕様の調査、検討、および詳細設計を行った。対象としたものは次年度向けに次の2点であり、平成7年度研究開始後直ちに利用可能とすべく準備を完了した。(1)汎用高速視覚システムの重点領域使用の設計と開発の具体的段取りの決定。(2)脚型移動ロボットの設計および製作準備本総合研究では、平成7年度から発足する重点領域研究「感覚と行動の統合による機械知能の発現機構の研究」の研究実施計画を策定し、速やかに研究を立ち上げ、かつ、効果的に実施するための準備を行った。(2)脚型移動ロボットの設計および製作準備
アフリカ資源国における資源の呪いの外的要因に関する理論と実証

本研究の目的は、天然資源、特に原油を産出するサハラ以南アフリカの発展途上国のマクロ経済が、国際原油価格というチャネルを通じ、国際経済や国際金融市場からどのような影響を受けているかを計量分析の手法を用いて明らかにすることである。本年度の研究では前年度までの研究に基づき、国際原油価格がナイジェリア国内のマクロ経済に与える影響を、構造ベクトル自己回帰モデルにより分析した。また同分析を論文としてまとめたものを2012年春の日本金融学会において報告した。さらにそこで得たコメントを反映させたものを英語論文としてワーキングペーパーとするとともに、海外の学術誌へ投稿中である。なお、このナイジェリアに関する分析から派生した、ナイジェリア国内における石油燃料への補助金の問題に関してはショートペーパーをまとめ、2012年アフリカ学会において報告した。また、経済発展の途上にある産油国からの資本の流出の大きさに着目し、産油国と非産油国、およびアフリカ諸国を含む13力国における資本逃避の規定要因について、時系列パネルデータ分析を行った。さらに、産油国やサハラ以南アフリカ諸国の経済成長へ貿易相手国の経済が与える影響に焦点を当て、産油国30力国、サハラ以南アフリカ29力国に関し、時系列パネルデータを用いた分析を行った。上記のうち、特に産油国からの資本逃避と資本流出に関しては、現在天然資源への投資熱が高まるアフリカ諸国の経済について再考を促すものであることから重要であると考えられ、さらに研究を深めて発表する予定である。また以上の研究を博士論文としてまとめ、2013年3月に博士号(経済学)を取得した。本年度の研究では、国際石油価格変動とアフリカ資源国の政府歳入の関係、および石油価格形成メカニズムの推移、原油先物市場の役割を明らかにすることが目標であった。この過程において、研究対象国をサハラ以南アフリカの代表的な産油国であるナイジェリアに絞り、データの蒐集、整理、分析を行った。ナイジェリアは2000年以降、国際的な資源価格の高騰やエネルギー需要のひっ迫などによって世界経済からの影響を強く受けている典型的な資源経済であり、事例として取り上げるのは意義があると考えた。現段階の研究結果からは、ナイジェリアがインドネシア、マレーシアやイランなど、アフリカ以外の経済発展途上にある産油国と共通の経済的問題を抱えていることが明らかになっている。特に、国際原油価格の変動や不確実性の増加から国内マクロ経済が受ける影響に対処するため政府および中央銀行がとる行動、とらない行動が明らかになる一方で、産油国内の燃料補助金の存在がもつ影響について更なる分析が必要なことが明らかになった。現在から来年度にかけては、この点を新たな視点に加え分析を進める。なお、本年度は当初計画していたように千葉のアジア経済研究所図書館におけるナイジェリア統計資料の蒐集を、2011年9月25日-28日と2012年2月15日-18日の二度にわたって行い貴重なデータを得て、現在、整理分析を行っている。本年度内においては、当初の計画どおり二つのテーマに取り組むことができた。また、その研究成果を次年度の春に二つの学会で報告する準備が進んでおり、研究はおおむね順調である。次年度では二つの学会(日本金融学会、アフリカ学会)において報告を行う予定であり、本年度の研究成果に対するコメントを得て、改善、発展させ公表準備を進めるとともに、博士論文の取りまとめを行う。本来であれば、研究対象であるナイジェリアへ視察に行くことで分析対象への理解を深められるが、現地が政情不安定であるため、当初代替策として考えていたように旧宗主国であるイギリスでの資料や文献蒐集を行う。また、日本国内でナイジェリアに詳しい研究者を訪ね、コメントや示唆を得たいと考えている。
パラダイム転換にもとづく「親性」生成に関する総合的研究

子育て問題激増の中、これまでの研究と実践には養育の責任主体としての親の発達の観点、母性・父性を包摂する「親性」研究が欠落している。心理学研究に散見されるが教育学で親性研究は皆無である。子ども養育の親としての資質を「親性」と考えれば親性に関する研究が欠かせない。この課題への応答のため、教育学パラダイムを転換させ、哲学・歴史学・人間関係学・比較教育学・幼児教育学・脳科学・メディア学等諸学を総合し、1「親性」生成の社会的機制や人の関係性・共同性、歴史過程の解明、2成果を実践に繋ぐ方略、3「親性」を組み込んだ生涯発達の新たな教育学を創出し、研究と実践現場とを往還する新学術モデルを創出する。
結晶性高分子ブレンドのナノ構造制御に関する研究

相溶性の結晶性/結晶性高分子ブレンドおよびナノ分散した非相溶性の高分子ブレンドを対象にラメラ繰り返し構造の配列制御および結晶配向の制御を行った。相溶性の結晶性高分子/結晶性高分子ブレンドでは、延伸や流動配向によりラメラ繰返し構造を配列制御し、さらに配向結晶化を利用して、結晶配向の制御を行った。その結果、各成分の分子軸が互いに直交した直交配向構造や各成分が流動方向に交互に積層した交互積層型のラメラ繰り返し構造の配向構造などを形成した。非相溶性の高分子ブレンドでは、延伸によりシリンダー状に変形した相構造において低融点を結晶化することにより結晶配向を制御し、成分の直交配向や傾斜配向などの結晶配向構造の形成に成功した。さらに、相構造のサイズやドメインサイズが結晶配向に及ぼす影響を明らかにし、配向結晶化の機構を検討した。また、結晶配向の構造制御が、二次元的な強度や引裂き強度などの力学物性の向上へ寄与することを明らかにした。相溶性の結晶性/結晶性高分子ブレンドおよびナノ分散ブレンドを対象にラメラ繰り返し構造の配列制御および結晶配向の制御を行った。1.相溶性結晶性/結晶性高分子のラメラ繰り返し構造には、両成分のラメラが交互に積層した交互積層型のラメラ繰返し構造とミクロフィブリル間に偏析した相互偏析型のラメラ繰り返し構造とが存在する。ポリ(1,4-ブチレンサクシネート)(PBSU)/ポリフッ化ビニリデン(PVDF)ブレンドを凹凸金型間でプレスして流動配向することによりこれらのラメラ繰り返し構造の配向膜を作製した。流動温度が150°C以下では相互偏析型あるいは中間型(分子鎖の一部が他成分のラメラ間に侵入した構造)のラメラ繰り返し構造の配向膜が、また流動温度が150°C以上では交互積層型のラメラ繰り返し構造が形成した。低融点成分であるPBSUの結晶配向は、ラメラ繰返し構造により変化し、相互偏析型および中間型のラメラ構造ではPBSUの結晶軸が流動方向に垂直に配向し、PVDFとPBSUの結晶軸の直交配向構造が形成した。また交互積層型のラメラ構造ではPBSUの結晶c軸は流動方向に平行に配向した。2.ポリフッ化ビニリデン(PVDF)/ポリアミド(PA)のナノ分散ブレンドについて、延伸膜中での結晶配向制御を行い、ドメインサイズが結晶配向に及ぼす影響を明らかにした。PVDFが伸張した微細ドメイン内(径200-500nm)で結晶化するときに、PVDFの結晶成長軸であるb軸がシリンダー状ドメインの長軸方向(延伸方向)に配向した。さらに、ドメインサイズが大きいPVDF/PA11ブレンドの結果と比較することにより、ドメインサイズがPVDFの結晶配向とその配向機構に及ぼす影響を明らかにした。3.ポリアミド/エチレンーメタクリル酸共重合体(PE-PMAA)ブレンドについて、成分間の反応の可能性、モルホロジー観察および力学物性について検討した。相溶性の結晶性高分子/結晶性高分子ブレンドおよびナノ分散ブレンドを対象にラメラ繰り返し構造の配列制御および結晶配向の制御を行った。(1)相溶性ブレンド相溶性の結晶性高分子/結晶性高分子のラメラ繰り返し構造には、両成分のラメラが交互に積層した交互積層型のラメラ繰返し構造とミクロフィブリル問に偏析した相互偏析型のラメラ繰り返し構造とが存在する。平成19年度は、ポリフッ化ビニリデン/ポリ(3-ヒドロキシブチレート)(PVDF/PHB)ブレンドおよびポリフッ化ビニリデン/ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-ヒドロキシバレレート)(PVDF/PHB-co-HV)ブレンドおよびブレンドを対象に、延伸膜の熱処理や流動配向によりラメラ繰り返し構造の配列制御と結晶配向の制御を行った。その結果、PVDF/PHB=30/70ブレンドの延伸膜では、延伸比の増加に伴い交互積層型から相互偏析型のラメラ構造へ転移することが明らかになった。また、PVDF/PHB-co-PHVの流動配向膜では、流動温度の上昇に伴いラメラ繰り返し構造が、相互偏析型から交互積層型へ変化した。これらのブレンド系において、相互偏析型のラメラ繰り返し構造内では、PHBの結晶c軸(分子鎖方向)が垂直方向に配向した直交配向構造が形成されるが、交互積層型のラメラ繰り返し構造においては、PHBの結晶c軸が延伸(流動)方向に配向した平行配向構造がされることが示された。

(2)ナノ分散ブレンドポリ(エチレン-co-メタクリル酸)(PEPMA)/ナイロン11(PA11)の反応性ブレンドについて、延伸申膜中の伸張したドメイン中でポリエチレンを融解・再結晶化することにより、ポリエチレン(PE)の結晶配向を制御した。その結果、PEの結晶b軸が垂直方向に配向し、結晶a軸が延伸方向に配向した直交配向構造が出現した。相溶性の結晶性高分子/結晶性高分子ブレンドおよびナノ分散ブレンドを対象としてナノ構造制御の研究を進めた。(1)相溶性結晶性高分子/結晶性高分子ブレンド相溶性高分子ブレンドであるポリフッ化ビニリデン/ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-ヒドロキシバレレート)(PVDF/PHBHV)は、広い組成域で交互積層型のラメラ繰り返し構造(PVDFのラメラとPHBHVのラメラが交互に積層した構造)の配向膜を形成する。PVDF/PHBHVにおいては、最初にPVDFの結晶化か起こり、次にPVDFのラメラ間でPHBHVが結晶化する。そこで、組成を変化することにより、交互積層型ラメラ繰り返し構造におけるPHBHV層の厚さを変化し、PHBHVの配向結晶化に及ぼすサイズ効果を解析した。PVDF/PHBHV=70/30では、PHBHVのα晶の結晶c軸(分子鎖方向)が流動方向に配向した。PHBHV層が厚いPVDF/PHBHV=60/40では、PHBHVの結晶配向か乱れたのに対し、PHBHV層の厚さが薄いPVDF/PHBHV=85/15では、PHBHVの結晶化度が顕著に減少した。(2)ナノ分散ブレンドポリプロピレン/無水マレイン酸変性ポリプロピレン/ナイロンの反応性ナノ分散ブレンドについて、延伸膜中の伸張したドメイン中でポリプロピレン(PP)を融解・再結晶化し、PPの結晶配向を制御した。徐冷試料ではPP結晶のa*配向(a*軸が延伸方向へ配向する)とc-軸配向か混在するが、200°Cから氷水中に投下した急冷試料では[101]軸が延伸方向に配向した傾斜配向が出現した。また、PP/PA6ブレンドの配向結晶化試料の力学特性を評価し、配向制御が二次元的な強度の向上に寄与することを確認した。(3)本研究課題において、結晶性高分子ブレンドの構造制御を進め、いくつかの新規な結晶配向を形成するとともに、配向結晶化による構造形成の機構を検討した。また、結晶配向の構造制御が、二次元的な強度や引き裂き強度などの力学物性の向上へ寄与することを明らかにした。以上のように、概ね当初の目標を達成して平成20年度で研究を終了した。
浅海域を対象としたアマモ群落現存量の定量化手法の検討

研究目的:近年,水産資源の減少,赤潮・貧酸素水塊の頻発等の弊害が生じ,その一因としてアマモ場の各種機能の損失が指摘されている.申請者は,八代海の東沿岸域に位置する野坂の浦を対象に,点在するアマモ群落の生育条件について環境要因との関連性について検討した.その結果,底質の粒径,含泥率,夏季の平均水温,流速等の関連性が確認された.しかし,アマモ群落領域の測定は干出した干潟で目視を中心に実施し,浅海域のアマモ場の確認は実施できず全域での検討は実施していない.そこで本研究では浅海域を対象にアマモ群落の現存量の定量化を目的として,簡易的な手法であるGPS魚群探知機(以下, GPS魚探)及び小型水中ビデオカメラを用いた調査手法を検討した.研究方法:アマモ生育域観測の対象域は, 2013年夏季に調査した八代海東岸に位置する野坂の浦であり,観測時期は,アマモ繁茂期の7月18日20日及び衰退期である10月18日20日とした. 7月アマモ繁茂期では,アマモ生育域の境界調査をGPS魚探とスキューバによる目視観測によって実施した.その際,アマモ株数の観測は, 1×1m枠内の株数を目視で確認しGPS魚探の反射高度と比較検討し,その水平,標高の誤差を平面座標値等で確認した.また10月の衰退期では, 7月の結果を整理し浅海域を対象に, GPS魚探を中心に観測を実施した.なお,ビデオカメラでの撮影は,浮泥の巻き上げの影響が強く鮮明な画像が得られなかったため,デジタルカメラの画像を一部使用した.研究成果:本研究で得られた成果を下記に示す.なお, GPS魚探ソナーの反射強度データのバイナリデータの書式が不明確のため,アマモ株数との定式化は不可能であった.そのため, GPS魚探の再生画像からアマモ生育域の位置を平面座標で特定した.1.繁茂期における生育域でのスキューバによる目視によるアマモ株数は,平均15本/m2であった.2.目視とGPS魚探によるアマモ境界を比較した結果,水平距離及び標高の平均誤差は,水平約3m,標高約0.5mが確認された.3.上記の結果を踏まえ,過去に調査した干出の生育域を満潮時にGPS魚探で調査した結果,生育域面積が1.5倍2.0倍に拡大している事が確認できた.研究目的:近年,水産資源の減少,赤潮・貧酸素水塊の頻発等の弊害が生じ,その一因としてアマモ場の各種機能の損失が指摘されている.申請者は,八代海の東沿岸域に位置する野坂の浦を対象に,点在するアマモ群落の生育条件について環境要因との関連性について検討した.その結果,底質の粒径,含泥率,夏季の平均水温,流速等の関連性が確認された.しかし,アマモ群落領域の測定は干出した干潟で目視を中心に実施し,浅海域のアマモ場の確認は実施できず全域での検討は実施していない.そこで本研究では浅海域を対象にアマモ群落の現存量の定量化を目的として,簡易的な手法であるGPS魚群探知機(以下, GPS魚探)及び小型水中ビデオカメラを用いた調査手法を検討した.研究方法:アマモ生育域観測の対象域は, 2013年夏季に調査した八代海東岸に位置する野坂の浦であり,観測時期は,アマモ繁茂期の7月18日20日及び衰退期である10月18日20日とした. 7月アマモ繁茂期では,アマモ生育域の境界調査をGPS魚探とスキューバによる目視観測によって実施した.その際,アマモ株数の観測は, 1×1m枠内の株数を目視で確認しGPS魚探の反射高度と比較検討し,その水平,標高の誤差を平面座標値等で確認した.また10月の衰退期では, 7月の結果を整理し浅海域を対象に, GPS魚探を中心に観測を実施した.なお,ビデオカメラでの撮影は,浮泥の巻き上げの影響が強く鮮明な画像が得られなかったため,デジタルカメラの画像を一部使用した.研究成果:本研究で得られた成果を下記に示す.なお, GPS魚探ソナーの反射強度データのバイナリデータの書式が不明確のため,アマモ株数との定式化は不可能であった.そのため, GPS魚探の再生画像からアマモ生育域の位置を平面座標で特定した.1.繁茂期における生育域でのスキューバによる目視によるアマモ株数は,平均15本/m2であった.2.目視とGPS魚探によるアマモ境界を比較した結果,水平距離及び標高の平均誤差は,水平約3m,標高約0.5mが確認された.3.上記の結果を踏まえ,過去に調査した干出の生育域を満潮時にGPS魚探で調査した結果,生育域面積が1.5倍2.0倍に拡大している事が確認できた.
高強度・高延伸性を有する高性能ゲルの分子機構の解明

平成30年度は,クレイ分散水溶液中でポリイソプロピルアクリルアミドを重合させることによって形成されたナノコンポジットゲル及び剛直な高分子と柔軟な高分子の相互貫入型ネットワークであるダブルネットワークゲルの力学物性に関する研究を行った.ナノコンポジットゲルに関しては,高分子と円盤状粒子から構成されるネットワークの構造と力学物性に関して粗視化分子動力学シミュレーションを用いて計算し,ナノコンポジットゲルの高強度化の基本メカニズムについて明らかにした.円盤状粒子と高分子間の水素結合によりネットワークは密な架橋構造を形成し,高いヤング率と破断伸度を示した.特に高い破断伸度に対して高分子の分子量が重要であることが分かった.低伸長比の一軸伸長変形下ではネットワークの架橋構造は維持され,応力が伸長比に対してほぼ線形に増加することが示された.一方,高伸長比では吸着した高分子鎖が円盤状粒子より引き剥がされることで,多数の短い架橋鎖が少数の長い架橋鎖に変化し,応力の増加が抑制されることが分かった..計算結果は報告されている実験結果と定性的に一致した.ダブルネットワークゲルに関しては,ラジカル重合をモデル化して,剛直な高分子から成る第1ネットワークと柔軟な高分子からなる第2ネットワークが相互貫入型したネットワークを作成し,粗視化分子動力学シミュレーションを用いて,ダブルネットワークゲルの伸長時の構造と力学物性について解析を行った.第1ネットワークを密に,第2ネットワークを非常に疎に架橋することで,伸長時の第1ネットワークの犠牲結合としての効果が向上することが分かった.ネットワーク間に相互作用を導入したモデルにより力学物性が向上し,実験系の傾向により近い応力ひずみ曲線が得られ,ダブルネットワークゲルの高強度機構には,ネットワーク間の親和性が重要であることが示唆された.本研究課題では,申請者が会合性高分子の形成する物理架橋ゲルの粘弾性的性質を研究するために発展させてきた「組み替えネットワーク理論」と分子動力学シミュレーション(Molecular Dynamics for Associating Polymers: MDAP)法を,最近急速に研究・開発が進んでいる高強度・高延伸性を有する高性能ゲル(環動ゲル,テトラPEGゲル,ダブルネットワークゲル,ナノコンポジットゲルなど)に適用し,これらの系で特徴的な力学物性を生み出している分子論的メカニズムを解明することを目的としており,これまでの研究で以下の成果を得た.平成28年度は,ポリエチレングリコール鎖にシクロデキストリンが包接したポリロタキサンを架橋して形成した環動ゲルの力学物性と溶媒透過性の分子機構に関する研究を行った.力学物性に関しては,分子シミュレーションと理論解析により二軸伸長時の応力挙動の研究を行い,化学架橋ゲルでは鎖の伸びきり効果のためにガウス鎖の結果から大きく外れること,環動ゲルの二軸伸長時の応力挙動は架橋点の移動によりガウス鎖の結果と近くなることが分かった.溶媒透過性に関しては,シミュレーションにより,系中のゲルの架橋率を変えて異なる圧力勾配に対する流速を計算した.ある閾値となる圧力勾配を境に流速が急激に増加するという実験の傾向と一致する結果が得られた.シミュレーション結果を詳細に解析したところ,流速が大きい領域では,シクロデキストリンが鎖に沿って移動することにより長い部分鎖の割合が増加し,ネットワークに大きな穴のあいた構造が形成されることが分かった.平成28年度は,PEG(ポリエチレングリコール)鎖にシクロデキストリン(CD)が包接したポリロタキサンを架橋して形成した環動ゲルの力学物性と溶媒透過性の分子機構に関する研究を行った.シミュレーションでは高分子鎖をバネ・ビーズモデルで表した.PEGが貫通しているシクロデキストリンを架橋用ビーズで表した.これを非線形バネで主鎖ビーズのプリミティブパスにつなげることで,架橋用ビーズは鎖上を動くことができる.異なるポリマーに属する架橋用ビーズ同士を非線形バネでつなげることで架橋した.このモデルを用いて,ブラウニアン・ダイナミクス法により二段階の二軸伸張を行って応力を計算した.ここで,架橋ビーズが主鎖に沿って滑るモデルをslipモデル,滑らないモデルをnon-slipモデルと呼ぶ.シミュレーションの結果,non-slipモデルはneo-Hookeanモデルから上に外れた形をしており,一方slipモデルはneo-Hookeanモデルとほぼ同じ形を示した.この傾向は実験の二軸伸張の応力測定の結果と一致している.次に理論モデルによる解析を行った.正四面体の4つの頂点にそれぞれの両端が固定されている2本の高分子鎖を考え,2本の高分子鎖の中間点をつなげたモデルをnon-slipモデル,高分子鎖を十分に小さい径を持つリングで束ねたモデルをslipモデルとする.理論解析の結果,鎖の伸びきり効果を導入するとnon-slipモデルとslipモデルの差が顕著に表れるということがわかった.溶媒透過性に関しては,系中のゲルの架橋率を変えて,異なる圧力勾配に対する流速vを計算した.ある圧力勾配を境にvが急激に増加し,実験の傾向と一致した.流速が大きい領域では,CDの動きにより長い部分鎖の割合が増え,ネットワークに大きな穴のあいた構造が形成されることが分かった.本研究課題では,申請者が会合性高分子の形成する物理架橋ゲルの粘弾性的性質を研究するために発展させてきた「組み替えネットワーク理論」と分子動力学シミュレーション(Molecular Dynamics for Associating Polymers: MDAP)法を,最近急速に研究・開発が進んでいる高強度・高延伸性を有する高性能ゲル(環動ゲル,テトラPEGゲル,ダブルネットワークゲル,ナノコンポジットゲルなど)に適用し,これらの系で特徴的な力学物性を生み出している分子論的メカニズムを解明することを目的としており,これまでの研究で以下の成果を得た.

平成29年度は,4分岐のプレポリマーの末端間を反応させることで形成されるテトラPEGゲルの構造と力学物性に関する研究を行った.分子シミュレーションにより一軸伸長時の応力を計算し,ラジカル重合で作成したゲル,プレポリマーを末端結合で作成したゲルなどと比較し,テトラPEGゲルモデルの弾性率が最も大きいことが分かった.これがネットワーク構造の違いに起因すると考え,ネットワーク構造中の弾性的に有効な部分鎖の数を計算したところ,テトラPEGゲルが他の方法で作成したゲルに比べて弾性有効鎖密度が高く,より効果的に架橋鎖が形成されていることが分かった.更に,高濃度で作成したテトラPEGゲルと末端結合ゲルの弾性率が,アフィンネットワーク理論から予測される値よりも大きくなることを見出した.この原因が部分鎖同士のトポロジカルな拘束にあると考え,これを架橋点間を部分鎖間のすり抜けを禁止した状態で最短の部分鎖で結び,部分鎖間の接触点数を評価するという方法で計算した.その結果,テトラPEGゲル及び末端結合ゲルでトポロジカルの拘束による寄与が弾性率に大きな影響を与えていることが分かった.平成28年度は,PEG(ポリエチレングリコール)鎖にシクロデキストリン(CD)が包接したポリロタキサンを架橋して形成した環動ゲルの力学物性と溶媒透過性の分子機構に関する研究を行い,平成29年度は,4分岐のプレポリマーの末端間を反応させることで形成されるテトラPEGゲルの構造と力学物性に関する研究を行った.この2つの研究テーマに関しては,高強度・高延伸性に関する分子機構の解明に成功しており,これらの成果は現在投稿準備中である.また,クレイ分散水溶液中でポリイソプロピルアクリルアミドを重合させることによって形成されるナノコンポジット(NC)ゲルの力学物性に関しても,分子シミュレーションによる予備的検討が順調に進んでおり,研究計画全体としておおむね順調に進展している.平成30年度は,クレイ分散水溶液中でポリイソプロピルアクリルアミドを重合させることによって形成されたナノコンポジットゲル及び剛直な高分子と柔軟な高分子の相互貫入型ネットワークであるダブルネットワークゲルの力学物性に関する研究を行った.ナノコンポジットゲルに関しては,高分子と円盤状粒子から構成されるネットワークの構造と力学物性に関して粗視化分子動力学シミュレーションを用いて計算し,ナノコンポジットゲルの高強度化の基本メカニズムについて明らかにした.円盤状粒子と高分子間の水素結合によりネットワークは密な架橋構造を形成し,高いヤング率と破断伸度を示した.特に高い破断伸度に対して高分子の分子量が重要であることが分かった.低伸長比の一軸伸長変形下ではネットワークの架橋構造は維持され,応力が伸長比に対してほぼ線形に増加することが示された.一方,高伸長比では吸着した高分子鎖が円盤状粒子より引き剥がされることで,多数の短い架橋鎖が少数の長い架橋鎖に変化し,応力の増加が抑制されることが分かった..
ゼブラフィッシュ遊泳速度を制御するMLR-後脳-脊髄神経回路の解明

脊椎動物の移動運動を制御する主要な経路のひとつに、中脳歩行誘発野(MLR)-後脳-脊髄という経路がある。この経路は移動運動の速度制御にも関与する可能性がある。しかし、この経路がどのような種類の神経細胞により構成されているか、詳細は分かっていない。本研究では、比較的単純な神経系を持ち、分子遺伝学的な解析が容易なゼブラフィッシュを実験に用いて、この問題を解決することを試みた。しかし、結論として、事業期間内にゼブラフィッシュのMLRニューロンを特定できず、MLR-後脳-脊髄の経路を解明することはできなかった。しかし、その過程で新たなトランスジェニックフィッシュ作製方法の開発という成果を上げた。脊椎動物のロコモーションを制御する主要な経路のひとつに、中脳歩行誘発野(MLR)-後脳-脊髄という経路がある。MLRを電気刺激すると、ロコモーションが始まり、刺激の強度に応じてその速度が変化することから、MLRはロコモーションの速度制御にも関与すると考えられる。MLR-後脳-脊髄経路の研究は数多いが、MLRからの情報が後脳、脊髄のどの細胞を介して、どのような情報処理をされているのか、詳細は未解明である。本研究の目的は、ゼブラフィッシュ幼魚の実験操作上の利点を活かして、この経路を明らかにすることである。本年度は、ゼブラフィッシュ幼魚で未同定であるMLRの同定マーカーとして使用可能と予想していた転写因子の一つを発現するニューロンの解析を行った。このニューロンがMLRであることを証明するために、光遺伝学ツールであるチャネルロドプシンをこのニューロンに発現する魚を作製し、光により強制的に活動させた。しかし、予想に反して、一定の条件下ではロコモーションが誘起されるものの、信頼性が低く、刺激強度と遊泳速度の関連性もなかった。さらに、このニューロンはMLRからの投射を受けることが強く予想されるニューロン群には投射せず、別のロコモーションに関わるニューロン群に投射している可能性が高いことが分かった。この結果はこのニューロン群は、MLRではないことを示しており、本年度の目的であったゼブラフィッシュ幼魚のMLR同定は成功しなかった。そのため、今後、MLRの同定のために新たな遺伝子組み換え魚を作製する必要が生じた。一方、新しく登場したゲノム編集技術CRISPRを用いて、以前の技術より容易に遺伝子組み換え魚を作製できることを示唆する報告が2013年にあったため、本研究における遺伝子組み換え魚作製をサポートする目的で、CRISPRによる遺伝子組み換え魚作製技術を新たに確立し、論文を発表した。MLRを電気刺激するとロコモーションが始まり、刺激の強度に応じてその速度が変化することから、MLRはロコモーションの速度制御にも関与すると考えられる。平成26年度に解析したMLRの候補ニューロンが、MLRニューロンではないことが示されたため、平成27年度は新たなMLR候補ニューロンを同定するためのトランスジェニックゼブラフィッシュを作製した。この際には、平成26年度に新たに開発したCRISPR/Cas9法を用いたトランスジェニックゼブラフィッシュ作製技術を使用した。続いて、作製したトランスジェニックゼブラフィッシュを使用して、MLRの候補ニューロンが実際にMLRニューロンであるかを調べるための光遺伝学実験を行う予定であった。しかし、この実験に使用するデジタルマイクロディバイスを用いて、任意の場所に光照射を行うことのできる特殊な顕微鏡が故障し、計画通りに実験を進めることが困難になった。予想外の困難があり、実施計画が遅れたため、補助事業期間の延長を申請し、承認された。当初計画では平成27年度はゼブラフィッシュ幼魚におけるMLの特定と遊泳中の活動解析、MLRから入力を受ける後脳ニューロンの異なる遊泳速度での活動解析を行う予定であった。しかし、研究実績の概要に記したとおり、これらの解析に必要な光遺伝学実験に必要なデジタルマイクロデバイスを用いて、任意の場所に光照射を行う顕微鏡が故障し、計画通りに実験を進めることが困難になったため。ゼブラフィッシュでは、MLRの位置は未確定である。MLRのニューロンを同定するために、他の種との比較からMLRと予想される付近にあるニューロンを転写因子の発現を利用して同定したトランスジェニックフィッシュを作製した。この魚のイメージングや光遺伝学の実験を行った結果、このニューロンはロコモーション時に活動したが、結論としては、このニューロンはMLRのニューロンではないことが判明した。

続いて、MLRの位置を推定するためにアセチルコリン作動性ニューロンを可視化したトランスジェニックフィッシュを作製した。MLRはアセチルコリン作動性のニューロンを含む神経核の近傍にあることが他の生物種で知られているためである。最終年度には、作製した魚の解析を行っているが、事業期間内にMLRの位置を特定するには至っていない。なお、本研究の遂行に必要なトランスジェニックフィッシュを作製するために、CRISPRによるゲノム編集技術を応用したノックインフィッシュ作製方法を新たに確立し、平成26年度に論文を発表した。この方法は従来に比べ、はるかに簡便、高効率にトランスジェニックフィッシュを作製できる方法であり、多数の研究者に使われ始めている。脊椎動物の移動運動を制御する主要な経路のひとつに、中脳歩行誘発野(MLR)-後脳-脊髄という経路がある。この経路は移動運動の速度制御にも関与する可能性がある。しかし、この経路がどのような種類の神経細胞により構成されているか、詳細は分かっていない。本研究では、比較的単純な神経系を持ち、分子遺伝学的な解析が容易なゼブラフィッシュを実験に用いて、この問題を解決することを試みた。しかし、結論として、事業期間内にゼブラフィッシュのMLRニューロンを特定できず、MLR-後脳-脊髄の経路を解明することはできなかった。しかし、その過程で新たなトランスジェニックフィッシュ作製方法の開発という成果を上げた。当初の計画では、本年度は、「ゼブラフィッシュ幼魚におけるMLRの特定と遊泳中の活動解析」、「MLRから入力を受ける後脳ニューロンの異なる遊泳速度での活動解析」を行う予定であった。しかし、研究実績の概要に記した通り、ゼブラフィッシュ幼魚におけるMLRの同定に成功していない。当初、MLRと予想していたニューロンの解析と、遺伝子組み換え魚の新たな作製方法の確立に時間を費やしたため、後脳ニューロンの解析は行えなかった。そのため、達成度としてはやや遅れていると考えている。MLRニューロンを同定するために、新しく作成したトランスジェニックフィッシュの遊泳中のカルシウムイメージングを行う。MLRから入力を受ける後脳ニューロンの異なる遊泳速度での活動のイメージング解析を行う。光遺伝学実験に必要な顕微鏡の修理は目途がつかないため、イメージング解析を行った後も使えない状態である場合、精度は低くなるがピンホールなどを使って、限定的な光照射を試みる。神経科学MLRを同定するために、遊泳中幼魚の脳で、カルシウムイメージングを行う。ゼブラフィッシュ幼魚の全脳イメージングは既に報告があるが、報告されているデータでは解像度が低く、また全てのニューロンでイメージングを行っているため、MLR領域の同定は難しい。中脳領域のニューロン集団を同定できる複数の遺伝子組み換え魚を作製し、従来の報告より、限られたニューロン集団で、限られた領域のイメージングを行い、MLRを同定し、解析を行う。MLRから入力を受ける後脳ニューロンの異なる遊泳速度での活動解析に関しては、当初計画通り行う。現在までの進捗状況で記したように、研究機器の故障のため計画の進行が遅れているため、次年度使用額が生じた。