hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体力学モデルとファジ-推論を使用した欠損補綴処置決定支援システムの開発

本研究では、歯の欠損を有する患者に対する補綴的な治療方法を決定する際の意思決定支援システムの開発を試みた。その基礎として、2次元ならびに3次元のバイオメカニカルモデル(有限要素モデル)を作成し、その患者固有の条件において治療方法によりどのように応力分布が異なるかの分析を行った。その結果2次元ならびに3次元の生体力学モデル(三次元有限要素モデル)上で各種条件での応力解析と臨床的な知見を比較し、シミュレーションの妥当性を検討した。特に下顎骨のモデルについてはドライスカルでの歪測定と比較することでその妥当性の検討を行い、2次元モデルでは3次元モデルに比較してやや結果が誇張された形で表現されることが明らかとなった。したがって生体力学モデルとして2次元、3次元のいずれに関しても利用は可能であるものの、その特性を考慮した利用方法が大切であることがわかった。モデルの例として下顎骨へのインプラント埋入が骨梁構造にどのように影響を与えるかを検討し、与える負荷と骨塩量との関係により異なった結果が得られることを確認した。また、顎骨等の口腔の残存組織の形態と機能を保全することを目的として、治療方法を推論して決定するシステムの開発を行った。この過程において、ファジ-理論を応用した。その結果、意思決定のための支援システムの基本構造を構成した。各症例に対する補綴処置方法選択に関する、ファジ-推論を利用した支援システムを開発した結果を応用した、感染症教育支援システムを構築し、実際の学生教育に利用した。また本年度の課題としていた形状取込システムならびに生体力学分析、顎運動分析の結果を支援システム内の適切な位置に容易に転送できるよう、両システムを改良し、結合させることを試みた結果、データの形式を整えることにより可能となること確認した。また、ファジ-推論を応用した推論エンジンをモジュールとしたシステムを開発しはじめたが、今後これによって多様なシステムの構築が可能になると期待される。これらのことから、ファジ-推論の過程に、生体力学モデルの結果を組込むことで帆適切な欠損補綴処置法を決定できるシステムが構築可能となった。そこで本研究の目的としては、義歯やインプラント(人工歯根)などの支持組織である顎骨の保全に焦点をおき、まず各種の補綴処置の違いによって生じる顎骨の表層ならびに内部の変化を生体力学モデルによってシミュレーションし、補綴物装着の予測を行い画像表示する。またこれまでの臨床的な経験をファジー論理に基づいたデータベースとして蓄積整理し、これを臨床データとシミュレーションの結果を照し合せることによって、その症例に関して長期的に最も適した補綴方法が対話形式で選択できるエキスパートシステム(支援システム)を作成し、その評価を行うことにある。本年度においては、まず小型カメラを用いて、口腔内を各方向より撮影しその映像を画像解析装置により処理することによって、歯ならびに軟組織の視覚的な情報をデータとして取込むことを試みた。次に高速三次元ディジタイザーを応用し、石膏模型上の歯列ならびに顎堤の形態を測定すし三次元データベースとして収納した。これらの処理データは、光磁気ディスクに転送してデータベースとして保存した。これらの三次元データをもとに、患者の口腔内外の二次元ならびに三次元の上下顎顎骨ならび周囲組織の構築を行い、これを生体力学モデル(有限要素モデル)として変換した。このモデル上で各種の補綴処置を行った場合の応力解析を行い、顎骨内外の形態変化(皮質骨の外形変化、海綿骨の分布ならびに構造化)についてシミュレーションを行った。

さらに、臨床例における補綴処置方法選択、意思決定の臨床的な経験則と科学的な根拠をファジー論理に基づいたデータベースとして整理することを試み、治療計画作成のためのエキスパートシステムの構築を試みた。以上の結果より、顎堤の吸収と顎骨内部での応力分布との関連が示めされ、このことを臨床的なデータと照合することによって対応する補綴処置決定のための判断基準へ利用できる可能性が示唆された。本年度は、まず前年度に行った口腔内データの取込ならびに画像処理の高速化をはかり、これらのデータを光ディスク画像記録装置または光磁気ディスクに転送し保存することを試み実用化のめどをたてた。さらに、高速三次元ディジタイザーを用いた石膏模型および頭蓋顔面の計測の精度、ならびに速度を改善するとともに、本装置によって取り込んだデータとCTやNMR等のデータとをワークステーション上で合成することをより簡便にする方法を検討した。一方生体力学モデルについては、二次元モデル上で天然歯の存在する顎骨の解剖学的な骨梁変化が推定できること確認し、インプラントや可撤性有床義歯による補綴処置を行った場合の変化についての検討を行った(インプラント学会にて発表)。さらに下顎骨の三次元モデルにおいてのシミュレーションの妥当性を検討した。その結果、生体においての組織(骨組織)の変化、改造現象が生体力学的なアルゴリズムを組込んだコンピュータシミュレーションで推定できる可能性を立証した。また、これらの知見を、臨床的な場面での判断基準として利用するのに論理プログラムと知識ベースとファジー推論を利用した支援システムを開発した。また、このシステムを用いることで診断結果がどのように変化するかについて検討した。その結果、判断基準にファジーの概念を組込むことで、より個人の考え方に即した支援システムを構築することが可能であることを確認した。本年度は前年に引続き2次元ならびに3次元の生体力学モデル(三次元有限要素モデル)上で各種条件での応力解析と臨床的な知見を比較し、シミュレーションの妥当性を検討した。特に下顎骨のモデルについてはドライスカルでの歪測定と比較することでその妥当性の検討を行い、2次元モデルでは3次元モデルに比較してやや結果が誇張された形で表現されることが明らかとなった。したがって生体力学モデルとして2次元、3次元のいずれに関しても利用は可能であるものの、その特性を考慮した利用方法が大切であることがわかった。モデルの例として下顎骨へのインプラント埋入が骨梁構造にどのように影響を与えるかを検討し、与える負荷と骨塩量との関係により異なった結果が得られることを確認した。また、各症例に対する補綴処置方法選択に関してする、ファジ-推論を利用した支援システムを開発するした結果を応用した、感染症教育支援システムを構築し、実際の学生教育に利用した。また本年度の課題としていた形状取込システムならびに生体力学分析、顎運動分析の結果を支援システム内の適切な位置に容易に転送できるよう、両システムを改良し結合させることを試みた結果、データの形式を整えることにより可能となることを確認した。
地下水の流況保全のための復水工法の設計法に関する研究

建設工事において、地下空間を対象とした工事が増加している。このような工事においては、地盤の種々の環境を保全しなければならない。特に、地下水の環境保全を目的にした、地下水の浸透を復水によって保全する工法は、従来より注目されてきたが、その設計方法は確立されたものではない。復水工法で大切なことは、地下水の浸透を長期的に同じ状態に保つこと、すなわち、復水工法の機能低下を最小限にすることである。そのために最も重要なことは浸透機能で目詰まりを起こさぬことである。したがって、どのような復水工法の設計をすれば、目詰まりが生じにくいかの設計手法を確立することが急務となって来ている。本研究では復水工法を用いる場合、最も問題となる復水機能の経時的な低下の大きな原因となっている復水井近傍での目詰まりに注目し、この復水機能の低減に効果があると考えられる満州井戸について検討を行った。満州井戸の水位変化に関する理論解としては、Hantush and Papadopulsの解がある。しかし、この解は定流量注入条件であり、実際の復水井では定水位注入であるため、この理論解を適用することは困難である。よって、横井戸の浸透状況を求めるため、有限要素法による3次元浸透解析を行い、復水工法のための注水による水位変化を解析し、理論解との比較を行った。さらに目詰まりの最大の原因となる満州井戸周辺の地盤内の動水勾配の分布状況を求めた。また、理論解と数値解析では求めることのできない横井戸周辺で発生する目詰まりについては、大型3次元土槽モデル実験によって横井戸周辺の動水勾配の分布や、目詰まりによる浸透状況の変化を求めた。これらの研究より目詰まりの生じない許容動水勾配を考慮した満州井戸の設計方法を確立した。復水工法を実施する広域の地下水位調査を、複数層内に分布する複数の水面を有する地下水のシミュレーションに必要な原位置の浸透特性を調査したデータ整理を行い、これをベースとして竹下が広域地下水の3次元の浸透解析を実施した。また、西垣は室内実験で、現地より不撹乱試料を採集し、長期定水位透水試験を実施して、種々の動水勾配による目詰まりの発生状況を供試体内の水頭分布の変化と流出流量の変化の測定より調査した。原位置では、揚水井を用いて、復水試験を実施し、流入流量の変化と、復水井近傍の観測井での水位変動を調査し、原位置での許容動水勾配を測定した。集水井、復水井周囲の動水勾配を低くするための工法である満州井戸工法、トレンチ・グラベル工法の設計での井戸径、集水、復水用の水平井戸径と長さ、またトレンチの長さとグラベルのピッチ等の具体的な設計のため、室内で3次元のモデル実験を実施し、その基本的な設計法を検討した。3次元の浸透解析により,実際に北海道の千歳川放水路を対象として、地下水保全が必要な領域を設定した。また、実際に不撹乱試料の長期定水位透水試験により、目詰まりを起こす許容動水勾配が0.3と判定した。原位置での試験研究は継続中である。また、満州井戸工法による水平井戸の長さ、ピッチに関しての理論的な方程式を導き、その有用性を検証した。

復水工法で大切なことは、地下水の浸透を長期的に同じ状態に保つこと、すなわち、復水工法の機能低下を最小限にすることである。そのために最も重要なことは浸透機能で目詰まりを起こさぬことである。したがって、どのような復水工法の設計をすれば、目詰まりが生じにくいかの設計手法を確立することが急務となって来ている。本研究では復水工法を用いる場合、最も問題となる復水機能の経時的な低下の大きな原因となっている復水井近傍での目詰まりに注目し、この復水機能の低減に効果があると考えられる満州井戸について検討を行った。満州井戸の水位変化に関する理論解としては、Hantush and Papadopulsの解がある。しかし、この解は定流量注入条件であり、実際の復水井では定水位注入であるため、この理論解を適用することは困難である。よって、横井戸の浸透状況を求めるため、有限要素法による3次元浸透解析を行い、復水工法のための注水による水位変化を解析し、理論解との比較を行った。さらに目詰まりの最大の原因となる満州井戸周辺の地盤内の動水勾配の分布状況を求めた。また、理論解と数値解析では求めることのできない横井戸周辺で発生する目詰まりについては、大型3次元土槽モデル実験によって横井戸周辺の動水勾配の分布や、目詰まりによる浸透状況の変化を求めた。これらの研究より目詰まりの生じない許容動水勾配を考慮した満州井戸の設計方法を確立した。
複合配位子金属錯体とDNAとの特異的な結合と反応

本研究では複合配位子として1)ブレオマイシン(Blm)およびデグリコペプロマイシン(dpe),2)アクリジン-ポリアミン,3)ヒスチジンを含んだポリペプチド,4)ビオロゲン-ポルフィリンなどの複合配位子を用いて,これらの金属錯体のDNAに対する結合構造や反応性を検討した。1)Fe(II)BlmはDNA上で2種類の異なった配向で結合しON-Fe(II)BlmではNOが強く立体的に束縛されて運動性が著しく抑制されていることを明らかにした。また糖鎖を含まないdpeの低スピンFe(III)錯体は不安定で不可逆学的に高スピン錯体に変化すること, Cu(II)dpeでは立体特異的な結合が出来ない事などを明らかにした。2)数種のアクリジン-ポリアミンの白金錯体については細胞毒性を調べシルプラチン以上の活性を明らかにすると共に,分子力場計算により錯体の結合構造を検討した。また銅(II)錯体についてはDNAファイバーESR分光法により銅(II)配位部位が室温付近で激しく運動ししていることを示した。4)ビオロゲン側鎖が4つ結合したポルフィリン銅(II)錯体はDNAと強く結合しDNA二重螺旋を架橋すること,側鎖が1つのときは錯体が不安定化し,DNA上ではポルフィリン環由来の化合物と銅(II)イオンが錯形成して結合していることが示された。以上の結果は研究成果報告書に示したように,学会誌論文として,あるいは国際及び国内のシンポジウムにおいて発表された。インターカレーターの機能を有するフェナントロリン,アクリジン,およびポルフィリンに種々の側鎖を導入した複合配位子を合成し,それらの銅(II)錯体とDNAとの相互作用をDNAファイバーESRにより検討した。アドリアマイシンモデル化合物を目指して合成された2-アミノ-1,10-フェナントロリンとグリシンの複合体や2,9-ジカルボキシル-1,10-フェナントロリンおよびそのエチレンジアミン複合体については,2-位のみの単独のアミノ酸側鎖は銅(II)配位部とDNAとの結合構造に影響を及ぼさないこと,それに対して2,9-位ジカルボキシル基は銅(II)配位平面を大きく歪ませ斜方対称の配位子場に変えるとともに,またそのエチレンジアミン誘導体では銅(II)イオンは容易にDNAへ移動することなどを明らかにし,結果を第47回錯体化学討論会において発表した。アクリジンと,エチレンジアミン及びジエチレントリアミン複合体の銅(II)錯体ではアクリジンはDNA上の銅配位平面の配向の乱雑さを増大させる傾向が認められた。また,アクリジン-エチレンジアミン白金錯体について種々の配向に対する分子力場計算を行い,この錯体の生理活性性との関連を考察した。この結果はInorg.Chim.Actaに印刷予定である。ビオローゲン側鎖を結合させたテトラピリジルポルフィリン錯体では、錯体濃度が高いときはDNA二重らせんが錯体によって架橋され溶液内でのDNAの凝集が急速に進行する。低濃度の溶液から調整されたDNAファイバーではポルフィリン面が塩基対面に平行に配向した成分が観測され、長鎖の側鎖を持つにも関わらず,ポルフィリン部位の挿入の可能性を指摘した。これらの結果は第74春季年会において発表予定である。本年度も引き続き1.ビオロゲンと水溶性ポルフィリンおよび,2.アクリジンとポリアミンの複合配位子を合成し,これらの銅錯体とDNAとの結合構造や反応を検討した。1.ビオローゲン側鎖が4つ結合しているポルフィリン錯体はポルフィリン環の一部がDNAの塩基対間にインターカレートし,側鎖のビオローゲンが何本かのDNAを架橋する構造をとることをすでに明らかにしが,さらにビオローゲン側鎖が1つ結合しているポルフィリン錯体を合成した。

この錯体は,水溶液中,塩化物イオン存在下で安定に存在できず,DNA上では壊れたポルフィリン環由来の化合物とCu(II)イオンが錯形成し,錯体平面がDNAの塩基対面に平行になるように配向して結合していることを示した。また,どちらの錯体も,DNAファイバー上で非常に安定なラジカルが生成することがわかった。これらの結果の一部は1998年日本化学会春季年会において発表した。2.トリアミン錯体,(1)diethylenetriamine,(2)dipropylenetriamine,(3)l,4,7-triazacyciononane,(4)l,5,9-triazacyclododecane]のDNA-ファイバーESRの温度変化を詳細に測定したところ,錯体(1),(2),(3)では,室温付近で激しく運動していた成分が温度の低下に伴いDNA上で平面正方型(g//>g┻)の構造に固定されていく過程が観察され,錯体(4)は水溶液中では平面正方型の構造を形成しているがDNAと結合すると三方両錐型(g┻>g//)の構造に変化し,低温でもその構造が維持されることがわかった。diethyienetriamineやethylenediamineにアクリジンを導入した錆体について同様な測定を行った結果,Cu(II)配位部位の運動性には顕著な変化は見られなかったことから,銅配位構造が室温付近ではげしく動的に揺らいでいることが明らかになった。この結果は1998年錯体化学討論会において発表した。
非ウイルス的遺伝子導入法による自殺遺伝子幹細胞療法の開発とグリオーマ治療への応用

悪性グリオーマに対する単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSVtk)/ガンシクロビル(GCV)システムによる自殺遺伝子療法の遺伝子産物の輸送媒体として、腫瘍指向性を有する幹細胞を用いた自殺遺伝子幹細胞療法の検証を行っている。本研究ではHSVtk遺伝子を挿入したエピソーマルベクターを作成し、電気穿孔法で幹細胞に導入し、遺伝子挿入のない安全なTK幹細胞療法の開発と遺伝子産物の新規デリバリーシステムの開発を目的としている。前年度までにpreliminaryな実験としてマウスiPS細胞由来神経幹細胞へCAGプロモーター制御下にHSVtk遺伝子を発現するプラスミドベクターを電気穿孔法により遺伝子導入し、治療細胞のマウスグリオーマ細胞(GL261-luc)に対する遊走能とバイスタンダー効果をin vitroの実験で確認した。本年度はさらなるデータ集積のためマウスiPS細胞由来神経幹細胞で作成した治療細胞を用いてin vivo実験での検証を進めた。しかし検証の初期段階でマウスグリオーマ細胞(GL261-luc)がヌードマウスの脳内に安定して生着しないことが分かったため予備実験を終了し、予定通りin vivo実験での使用が実証されているヒトグリオーマ細胞(U87-luc)を用いたin vitro・in vivoバイスタンダー効果、遊走能の実験を進めた。また使用するヒト由来の幹細胞の培養系の確立と継代に伴う細胞形態の変化の確認を行った。またHSVtk遺伝子導入エピソーマルベクターの作成を進めているが、preliminaryな実験に使用したHSVtk遺伝子導入プラスミドと比較してベクターサイズが大きいため導入効率の向上に向けてエレクトロポレーションの条件検討を行っている。ヒト幹細胞にHSVtk遺伝子を配列したエピソーマルベクターを導入した治療細胞の作成を目指して、現在までpreliminaryなin vitroバイスタンダー効果の検証実験、エレクトロポレーションの幹細胞に与える影響に関する検証実験を実施し良好な結果を得ている。本実験データによりエレクトロポレーションによる遺伝子導入法の幹細胞に与える影響については、有効性を減じないことが実証された。またpreliminaryなin vitro実験ではマウスiPS細胞由来神経幹細胞を用いたが、ヒト幹細胞のソースとして脂肪幹細胞、神経幹細胞、歯髄幹細胞を用いるべく培養系の確立と継代数に関係した遺伝子導入のタイミング含めた検証を行っている最中である。また遺伝子導入効率が向上しない場合の対策として薬剤耐性遺伝子を導入したエピソーマルベクターの作成を行い、in vitro、in vivoの実験に速やかに移行できるよう準備中である。本年度中にエピソーマルベクター用いたHSVtk遺伝子導入ヒト幹細胞による自殺遺伝子療法のin vitro、in vivo実験を完遂させる。遺伝子導入効率の向上が得られない場合は薬剤選択による治療細胞のクローニングを行った上でin vitro、in vivo実験を並行して行う。in vitro実験はヒトグリオーマ細胞(U87-luc)に対する遊走能の評価とバイスタンダー効果の検証を行う。遊走能の検証には予備実験のデータを参考にMatrigel invasion chamberを用いた実験で確認する。またバイスタンダー効果を確認するため治療細胞とU87-lucを各割合で混合してガンシクロビル投与、非投与で比較し殺腫瘍効果を確認する。並行して治療細胞を用いたin vivo実験を進めていく。腫瘍形成抑制実験(in vivoバイスタンダー効果の評価)ではU87-luc(ルシフェラーゼ遺伝子が導入されており、バイオルミネッセンス法で腫瘍細胞数を発光強度で推定できる)に対し、治療細胞の比率を徐々に下げて混合した細胞液(1/41/64)をマウス脳内に共移植し、その後GCVまたはPBSを10日間腹腔内投与し、発光強度、生存期間を確認し、腫瘍形成抑制に必要な最小の治療細胞の比率を検証する。またin vivo遊走能の確認のためマウス右脳にU87-lucを移植し1週間後に対側の左脳に蛍光標識した治療細胞を移植し、その12週間後に脳の凍結切片を作成し蛍光免疫組織学的検査を行う。さらに腫瘍細胞のマウス脳内移植から1週間後に治療細胞を腫瘍内に移植し、ガンシクロビルを10日間腹腔内投与し生存期間を評価する腫瘍縮小実験(治療実験)や、同実験の組織切片を用いてホスファチジルセリンを指標とした正常脳組織のアポトーシスの評価を行い、安全性を確認する。悪性グリオーマに対する単純ヘルペスチミジンキナーゼ(HSVtk)/ガンシクロビルシステム(GCV)による自殺遺伝子療法の遺伝子産物の輸送体として、腫瘍指向性を有する幹細胞を用いた自殺遺伝子幹細胞療法の検証を行ってきており、本研究ではHSVtk遺伝子を挿入したエピソーマルベクターを作製し、電気穿孔法で幹細胞に導入し、遺伝子挿入のない安全なTK幹細胞療法の開発と遺伝子産物の新規デリバリーシステムの構築を目的とした。そこでpreliminaryな実験としてプラスミドベクターを用いて条件検討を行った。作成したプラスミドベクターはゲノムサイズが約7.5kbでCAGプロモーター制御下でHSVtk遺伝子を発現し、HSVtk遺伝子のレポーターとしてEGFP遺伝子を配列した。幹細胞源としてアデノウイルスベクターにより多能性誘導因子を体細胞内に一過性に発現させることで樹立されたマウスiPS細胞を使用し、レチノイン酸を添加することで神経幹細胞に分化誘導後に電気穿孔法を用いて、宿主ゲノムに外来遺伝子の挿入のない治療細胞の作成を行った。電気穿孔法による遺伝子導入においては様々な条件検討を重ね、40%程の導入効率を得た。腫瘍細胞の培養上清への治療細胞の遊走能に与えるエレクトロポレーションの影響を観察するため、Matrigel invasion chamberを用いた実験を行った。

結果はエレクトロポレーションを実施後day5の時点において繊維芽細胞と比較して有意な遊走能を認め、またエレクトロポレーション未実施の場合と同等の遊走能を認めた。次いでバイスタンダー効果の検証を行った。エレクトロポレーションを実施後day5に各割合で治療細胞とGL261細胞を混合し、ガンシクロビルを投与したところガンシクロビル非投与の場合と比較して1/16程度の治療細胞で有意に殺細胞効果を示した。ヒト間葉系幹細胞にHSVtk遺伝子を配列したエピソーマルベクターを導入した治療細胞の作成を目指して、現在までpreliminaryなin vtro実験を実施でき良好な結果を得ている。エレクトロポレーションによる遺伝子導入が幹細胞に与える影響についてのデータが集積されてきており、速やかにエピソーマルベクターによる遺伝子導入実験に移行できると予想される。ただ、使用したプラスミドベクターと比較して計画しているエピソーマルベクターのゲノムサイズが大きいため、遺伝子導入効率が低下する可能性がある。プラスミドベクターと比較して遺伝子導入効率が極端に低くなる場合は、自己増殖するエピソーマルベクターの特性を生かし、薬剤選択を行って治療細胞の発現効率を高める必要があるかもしれない。このため作成するエピソーマルベクターには薬剤耐性遺伝子を配列することとする。悪性グリオーマに対する単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HSVtk)/ガンシクロビル(GCV)システムによる自殺遺伝子療法の遺伝子産物の輸送媒体として、腫瘍指向性を有する幹細胞を用いた自殺遺伝子幹細胞療法の検証を行っている。本研究ではHSVtk遺伝子を挿入したエピソーマルベクターを作成し、電気穿孔法で幹細胞に導入し、遺伝子挿入のない安全なTK幹細胞療法の開発と遺伝子産物の新規デリバリーシステムの開発を目的としている。前年度までにpreliminaryな実験としてマウスiPS細胞由来神経幹細胞へCAGプロモーター制御下にHSVtk遺伝子を発現するプラスミドベクターを電気穿孔法により遺伝子導入し、治療細胞のマウスグリオーマ細胞(GL261-luc)に対する遊走能とバイスタンダー効果をin vitroの実験で確認した。本年度はさらなるデータ集積のためマウスiPS細胞由来神経幹細胞で作成した治療細胞を用いてin vivo実験での検証を進めた。しかし検証の初期段階でマウスグリオーマ細胞(GL261-luc)がヌードマウスの脳内に安定して生着しないことが分かったため予備実験を終了し、予定通りin vivo実験での使用が実証されているヒトグリオーマ細胞(U87-luc)を用いたin vitro・in vivoバイスタンダー効果、遊走能の実験を進めた。また使用するヒト由来の幹細胞の培養系の確立と継代に伴う細胞形態の変化の確認を行った。またHSVtk遺伝子導入
地中レーダーによる溶岩流の構造探査と噴出率及びその時間変化の一般的推定手法の開発

この研究は溶岩流の内部構造、特に溶岩チューブに着目し、その構造から噴出率を求める一般的な手法の開発を目的としている。特にインフレーションと呼ばれる流動機構に関連して、(1)熱く流動的な溶岩がインフレーション後も流動を続けることで内部に空洞が形成されるが、これが後に溶岩チューブとして観察されること、(2)溶岩の圧縮性は非常に小さく、チューブ内の流動は基本的にはポワズイユ流れと近似できること、(3)冷却殻を考慮した研究代表者の新しい理論及び実験(Miyamoto et al.,2001)は、溶岩チューブの複雑な3次元的構造が、噴出率に応じた径と分岐幅を持つことを強く示唆していること、という3点に注目した。しかし溶岩チューブは、特殊な場合を除けば天井部が崩落しない限り発見されないため、その構造を科学的に調査した例はほとんど無い。そこで天井部の岩盤も透過する電磁波を用いて地中を観察する、地中レーダー(またはレーダーサウンディング)と呼ばれる探査方法を検討した。地中レーダーは火山科学でほとんど利用された事が無いが、空洞(溶岩チューブ)は比誘電率が大きく異なるため、その深度や形状まで容易に探査できると考えられる。そこで本年度は、いわゆるレーダー方程式を用いた解析的手法により、溶岩チューブの探知を特に空中から広範囲を効率よく調査するために必要となる条件を見積もった。地中レーダーとして一般的なモノパルスレーダーは、探査深度や分解能の意味で都合が悪い。そこで直線状FM変調を検討した。また受信機を遅延相関方式とすることで、遮断周波数が低い積分器を用いることができ、高レンジ分解能と高S/Nが両立できる。溶岩チューブの直径を計測するには、少なくとも1m以下のレンジ分解能と数m以下の水平分解能が必要となる。周波数帯域を300-900MHz、パルス幅20μ秒、送信電力1Wの条件で、高度約100mから計測可能である事が明らかになった。ただしアンテナの半値幅によって、地表面からのノイズが多きくなり、上の見積もりに影響を与える可能性があり、この件は引き続き検討している。尚、研究代表者の海外派遣の決定を受け、初年度途中で研究費補助金を辞退する事となった。
ポジティブ心理学に基づいた学習効果向上に関する基礎研究

学習者の内部状態が,フレドリクソンのポジティビティとネガティビティの比率(P/N比)で測定をすることで,安定的に測定できることがわかった.そして,P/N比が高い(1を越える)学生と低い(1を越えない)学生の間で学習行動に違いが見られることがわかった.さらに,ポジティブ心理学が教えるポジティビティをあげる取組を学生に実行してもらったところ,ポジティビティがほとんど全員で向上していることがわかった.ただ,この結果は,この授業内の学習コミュニティがうまく機能していた結果とも考えられるので,取組とポジティビティ向上の因果関係は,今後のさらなる研究が必要である.学習者の内部状態が,フレドリクソンのポジティビティとネガティビティの比率(P/N比)で測定をすることで,安定的に測定できることがわかった.そして,P/N比が高い(1を越える)学生と低い(1を越えない)学生の間で学習行動に違いが見られることがわかった.さらに,ポジティブ心理学が教えるポジティビティをあげる取組を学生に実行してもらったところ,ポジティビティがほとんど全員で向上していることがわかった.ただ,この結果は,この授業内の学習コミュニティがうまく機能していた結果とも考えられるので,取組とポジティビティ向上の因果関係は,今後のさらなる研究が必要である.調書で記述した3つのポジティブ感情とネガティブ感情の比(P/N比)を測る指標(フレドリクソンの指標、日本語版PANAS、一般感情尺度)を検討し、フレドリクソンの指標を採用することとした。その理由は、日本語版PANASおよび一般感情尺度は、現在の感情の測定だが、フレドリクソンの指標は、1日の状態を示す指標であり、またそれを何日か実施し平均を取ることにより、比較的安定した結果を得ることができるからである。今年度は、フレドリクソンの指標を使い、15人の初年次ゼミの中で、1週間×2回(合計14回)のP/N比の測定を行った。その結果、フレドリクソンが指摘するP/N比が3(閾値)を越える学生は存在しなかったが、ポジティブ感情とネガティブ感情の分布に違いがみられることがわかった。ポジティブ感情は少ない学生から多い学生まで連続的に存在するが、ネガティブ感情に関しては、少ない学生と多い学生のクラスタにきれいに分かれることが分かった。これはフレドリクソンによっても指摘されていない結果であり、P/N比の文化的差異の可能性がある。ポジティブ感情、ネガティブ感情、およびP/N比と成績の関係も予備的に調べたが、特に相関がある項目は見つけられなかった、しかし、ある学習行動に関しては、ネガティブ感情の多い群(6人)と少ない群(9人)であきらかな違いがみられた。具体的には、2回目のP/N比測定のためのアンケートの回収率が、ネガティブ感情が多い群では低く(44.4%)、少ない群では高く(83.3%)なった。しかし、まだ事例数が少ないので、ネガティブ感情の多寡で分けるべきか、ネガティブ感情+ポジティブ感情(つまり一般的な感情)の多寡でわけるべきか判断できていない。ただ、学習行動と2つの感情の指標の間になんらかの関係がありそうだということは言えるのではないかと考えている。ポジティブ感情とネガティブ感情の比を測る指標としてひきつづきフレドリクソンの指標を使って計測した.今年度は,前期の新入生に対する必修の授業である導入ゼミと,後期の全学年対象の選択の授業である教養ゼミにおいて,フレドリクソンの指標の測定を行った.測定は,毎日1回,各10種類のポジティブ感情とネガティブ感情の強さを質問紙に記入し,7日分の平均値でポジティブ感情とネガティブ感情の値を算出した.研究初年度には,導入ゼミの開始時と終了時に測定したポジティブ感情とネガティブ感情は,ランダムにばらつき,特に特徴が認められな方が,研究2年目の今年は,導入セミの中で,ポジティブ感情を高めるためのトレーニングを行ったところ,15人中14人に,ポジティブ感情の指標に増加が見られた.ただ,この結果がポジティブ感情を高めるためのトレーニングによるものだとは,現時点では判断はできない.その理由は,今年度の導入セミは,グループワーク等が担当教員の目から見て比較的うまく行き,そのために導入ゼミメンバーのポジティブ感情の指標が増大した可能性もあるからである.ただ,もちろん,トレーニングにより,ポジティブ感情の指標が増大し,そのためにグループワークがうまく行ったという可能性もある.これらの点の解明をするために,今後も研究を発展させて行きたいと考えている.授業の成績とポジティブ感情,ネガティブ感情,およびその比との関係を調べたが,相関等関係は認められなかった.後期の教養ゼミでは,28人の受講生があり,そこでポジティブ感情を高める手法として,マインドフルネスを利用したMBSR(Mindfulness-Based Stress Reduction)の手法を利用した.教養ゼミでは,導入ゼミに比べて,学生の熱心さのばらつきが大きく,現在,熱心さでグループ分けをして,結果を分析している途中である.教育工学,学習科学本研究の目的は、ポジティブ心理学の知見に基づき,学習者のポジティビティが学習効果向上にどのように影響を及ぼすかを明らかにすることである。いいかえると、学習者の内面を整えることが、学習効果向上に結び付くかどうかを検証することである。具体的には、教育・学習分野におけるポジティビティを測定するのに適した方法を開発し、実際の授業の中で、ポジティビティを高める手法を適用しながら,学習効果の向上が図れるかどうかを検証することである。

現在までに、学習者のポジティブ感情(とネガティブ感情)を測定する指標を確定し、その指標でみると、日本人に大学生が大きく分けて2つのグループに分かれることを確認した。その指標と学習効果の関係はまだ明らかでないが、指標と学習行動の間には一定の関係がある可能性が存在することも確かめた。また、内発的学習意欲を測る指標は開発していないが、教学IRに関係するアンケート調査から、自主的に学習する学生タイプが特定されており、そのタイプに属する学生は内発的な動機づけが高いと考えられるので、このデータを利用することにより、P/N比と内発的な動機づけとの関係も明らかにすることができると考えている。本研究の今年度の目標は、P/N比を測定する指標を使いポジティビティと学習効果の関係を検証することである。昨年度、フレドリクソンの測定方法を用い15人の学生を対象に、P/N比を測定し、大きく分けて2つのグループに分かれることを確認した。また、P/N比の指標と、学習行動が関係する可能性があることが示唆できた。今年度は、これを発展させ、学習効果との関係を調べていく。また、測定する対象も100名程度まで増やし、結果の精度をあげていく。さらに、内発的動機づけとの関係を調べるため、教学IRデータとのクロスをとり、P/N比の指標と学習効果、P/N比の指標と内発的動機づけとの関係を明らかにしていく。そのために、必要であれば、相関分析、重回帰分析、SEM、ネットワーク分析、テキストマイニング等、統計的解析手法を駆使して行う。次年度使用額が生じた原因の一つは、メンバーが予定通り情報収集や発表のための出張に行けなかったためである(旅費)。また、当初予定していた大規模調査を、システム的な準備の必要性が認識されたため、昨年度の実施を延期したこともその原因の一つである(人件費・謝金)。今年度は、成果発表のための出張を多く行う(旅費)。また、大規模調査のためのシステムの準備に予算を利用する(物品費)。また、学習成果の測定のため、ビデオ映像も利用するので、ビデオからの文字起こし等(人件費・謝金)にも積極的に利用させていただく。
細胞外マトリックス蛋白質テネイシン・ファミリーの遺伝子破壊による機能解析

細胞外マトリックスタンパク質・テネイシン(:TN-C)は初期発生及び器官形成時に顕著に発現する細胞外マトリックスタンパク質として知られ、形態形成に重要な役割を演じると考えられている。生体内でのTN-Cの機能を知る目的で、理化学研究所のグループによりジーン・ターゲティング法でTN-C欠損マウスが構築された。ところが予想に反し、TN-C欠損マウスは正常に器官形成が進行し成体に成長することが明らかとなった。そのような状況の時に相次いで二種類のテネイシン様分子が見いだされた。一つはスイス、ドイツのグループにより中枢神経系特異的に発現するテネイシン様分子でレストリクチンあるいはJ1-160/180と名付けられ、最近テネイシンR(TN-R)と改名された。もう一種類は、我々により主要組織適合性抗原遺伝子群(MHC)のクラスIII領域に遺伝子を見い出されたテネイシンX(TN-X)である。従来から研究されているTN-Cそして新たに見いだされたTN-X及びTN-Rより成るテネイシンファミリーとして総合的に理解することが、これらの機能を考えるうえで重要となってきた。我々はテネイシンファミリーの総合理解の目的で、平成7年度にスイス国バ-ゼルにあるフリードリッヒ・ミ-シャー研究所に所属するChiquet-Ehrismann博士と共同研究を行なった。我々は、TN-Xの機能解析の目的で、以下のようにTN-X欠損マウスを作成した。ES細胞由来のゲノミック・ライブラリーより、TN-X遺伝子の5'プロモタ-領域及び5'コーディング領域の約30kbのクローニングを行い、相同領域の異なった3種類のターゲティング・ベクターの構築を行なった。次にエレクトロポレーション法によりES細胞にターゲティングベクターの導入を行ない、相同組換えを起こした複数個のES細胞を得た。この相同組換えの起きたES細胞を用い、インジェクション法によりキメラマウスの作成を行なった。どの独立したES細胞由来のキメラマウスにおいても、ES細胞の寄与の低いキメラマウスは得られたが、寄与の高いキメラマウスは得られず胎児期の13日目から16日目の期間に死ぬことが明らかとなった。この時期の正常胎児においてはTN-Xは心臓で特に強い発現が見られることを見いだしている。キメラマウスの胎児期においてどうして致死に至ったかをさらに詳細に検討する必要があるが、現在2つの可能性を考えている。1つ目の可能性としては心臓などのTN-Xの発現の多い器官のTN-X欠損細胞では、TN-X量が半分になるため異常が生じた可能性、2つ目としてはターゲティングベクターとしてPGKプロモーター及び翻訳終始コドン付きのNeo耐性遺伝子を翻訳開始コドンを含む領域に変換したものを用いたため、強力なPGKプロモーターより合成されたdominant negativeタイプの変異をもった異常TN-Xが多量に作られその結果として致死に至った可能性が考えられる。Chiquet-Ehrismann博士はTN-Xの遺伝子発現の制御機構に関する研究を行なった。TN-Xは繊維芽細胞などの非上皮細胞のみならず、腎癌由来RenCa細胞や神経膠種由来の203gliomaなどの上皮(癌)由来細胞にも発現が認められた。これらの培養細胞におけるTN-X発現に関わる分子を明らかにするため、既存のTN-C発現誘導因子であるTGF-b、HGF、PDGF、EGF、bFGFを、また抑制因子として知られているglucocorticoidを培養細胞に添加しTN-X蛋白産生の変化を調べた。TN-X発現は血清濃度に依存して発現誘導が見られたが、上記のどの因子に対しても発現誘導は認められなかった。しかしながらglucocorticoidにより強いTN-Xの発現抑制が見られた。これらのことによりTN-X遺伝子の発現制御機構はTN-Cのそれとは異なっていることが明らかとなった。現在この現象がin vivoでも見られるかどうかを癌細胞のヌードマウスへの移植実験で調べているところである。今後さらにChiquet-Ehrismann博士と連絡を密にし、テネイシンファミリーの機能解明に迫りたい。TN-X遺伝子のイントロン部位に大型のCpGアイランドの存在を見いだしており、このCpGアイランドの遺伝子発現の制御におけ役割が興味深い。Dr.BirdはCpGアイランドの発見者であり、その構造と機能に関する研究成果が蓄積している。連絡を密に取りながら、TN-X遺伝子の大型CpGアイランド部位の機能破壊実験を進めている。以上の研究成果の一部は、既に外国専門雑誌(Journal of Cell Science)に受理され、現在印刷中である。

従来から研究されているTN-Cそして新たに見いだされたTN-X及びTN-Rより成るテネイシンファミリーとして総合的に理解することが、これらの機能を考えるうえで重要となってきた。我々はテネイシンファミリーの総合理解の目的で、平成7年度にスイス国バ-ゼルにあるフリードリッヒ・ミ-シャー研究所に所属するChiquet-Ehrismann博士と共同研究を行なった。我々は、TN-Xの機能解析の目的で、以下のようにTN-X欠損マウスを作成した。ES細胞由来のゲノミック・ライブラリーより、TN-X遺伝子の5'プロモタ-領域及び5'コーディング領域の約30kbのクローニングを行い、相同領域の異なった3種類のターゲティング・ベクターの構築を行なった。次にエレクトロポレーション法によりES細胞にターゲティングベクターの導入を行ない、相同組換えを起こした複数個のES細胞を得た。この相同組換えの起きたES細胞を用い、インジェクション法によりキメラマウスの作成を行なった。どの独立したES細胞由来のキメラマウスにおいても、ES細胞の寄与の低いキメラマウスは得られたが、寄与の高いキメラマウスは得られず胎児期の13日目から16日目の期間に死ぬことが明らかとなった。この時期の正常胎児においてはTN-Xは心臓で特に強い発現が見られることを見いだしている。キメラマウスの胎児期においてどうして致死に至ったかをさらに詳細に検討する必要があるが、現在2つの可能性を考えている。1つ目の可能性としては心臓などのTN-Xの発現の多い器官のTN-X欠損細胞では、TN-X量が半分になるため異常が生じた可能性、2つ目としてはターゲティングベクターとしてPGKプロモーター及び翻訳終始コドン付きのNeo耐性遺伝子を翻訳開始コドンを含む領域に変換したものを用いたため、強力なPGKプロモーターより合成されたdominant negativeタイプの変異をもった異常TN-Xが多量に作られその結果として致死に至った可能性が考えられる。Chiquet-Ehrismann博士はTN-Xの遺伝子発現の制御機構に関する研究を行なった。TN-Xは繊維芽細胞などの非上皮細胞のみならず、腎癌由来RenCa細胞や神経膠種由来の203gliomaなどの上皮(癌)由来細胞にも発現が認められた。これらの培養細胞におけるTN-X発現に関わる分子を明らかにするため、既存のTN-C発現誘導因子であるTGF-b、HGF、PDGF、EGF、bFGFを、また抑制因子として知られているglucocorticoidを培養細胞に添加しTN-X蛋白産生の変化を調べた。TN-X発現は血清濃度に依存して発現誘導が見られたが、上記のどの因子に対しても発現誘導は認められなかった。しかしながらglucocorticoidにより強いTN-Xの発現抑制が見られた。これらのことによりTN-X遺伝子の発現制御機構はTN-Cのそれとは異なっていることが明らかとなった。現在この現象がin vivoでも見られるかどうかを癌細胞のヌードマウスへの移植実験で調べているところである。今後さらにChiquet-Ehrismann博士と連絡を密にし、テネイシンファミリーの機能解明に迫りたい。
リン酸化シグナリング解析手法の確立とシグナル研究への展開

細胞内プロテインキナーゼの発現量とリン酸化状態を解析するため、マルチPK抗体とPhos-tagを組み合わせた新手法を開発した。ヒト前骨髄性白血病細胞HL-60を用いた解析により、抗がん剤耐性に関わるキナーゼの同定や細胞の分化に関わるキナーゼを検出した。これらの研究から、開発した新手法が細胞内プロテインキナーゼの解析を通して様々な生命現象や疾病の解明に有用であることが明らかとなった。細胞内情報伝達において重要な役割を果たすプロテインキナーゼ(PK)は、タンパク質のリン酸化を介して、多様な生命現象に関与している。哺乳動物のPKは500種類以上の知られており、状況に応じてその活性が調節されている。従って、細胞内でのPKの全体像を解析することができれば、生命現象の基本メカニズムの解明や、疾病の原因究明において非常に重要な意味を持つ。我々はこれまでにPK間で高度に保存された領域を認識することで幅広いPKを検出できるマルチPK抗体を作製した。この抗体を用いることで細胞内PKの発現をプロファイルすることが可能である。多くのPKは上流のPKや自己によるリン酸化でその活性が制御されることから、PKの活性とリン酸化は密接に関係している。そこで、リン酸化タンパク質をシフトアップバンドとして検出可能であるPhos-tag SDS-PAGEでタンパク質を分離後、マルチPK抗体を用いたウエスタンブロット解析を行うことで、細胞内PKの発現量と活性を同時に捉える手法を考案した。当該年度においては、まず上記手法における電気泳動などの各種条件の設定を完了させた。この条件を用いて細胞内PKのリン酸動態の解析に進んだ。INS-1細胞に50% FBSやホスファターゼ阻害剤であるオカダ酸を処理し、代表的なPKであるPKAのリン酸化動態を解析した。細胞内PKAをPhos-tag SDS-PAGEを用いて解析したところ、定常状態のPKAは約50%がリン酸化されており、オカダ酸処理によって100%がリン酸化フォームとなることが判明した。この時、マルチPK抗体を用いることで、このPKAのリン酸化動態に加え多数のPKバンドを同時に検出することができた。これらの結果より、新たに考案した手法を用いることにより、細胞内PKのリン酸化動態を捉えることが可能であることが示唆された。細胞内情報伝達において重要な役割を果たすプロテインキナーゼは、タンパク質のリン酸化を介してその機能を制御することにより、多様な生命現象に関与している。哺乳動物のプロテインキナーゼは500種類以上報告されており、状況に応じてその発現量、活性、細胞内局在などが制御されている。従って、細胞内プロテインキナーゼの全体像を解析することができれば、様々な生命現象や疾病の原因解明において重要な意味を持つ。このような背景の中、我々はプロテインキナーゼを幅広く認識できるモノクローナル抗体としてマルチPK抗体を作製した。この抗体を用いることで細胞内プロテインキナーゼの発現量をプロファイルすることが可能である。これらの多くのプロテインキナーゼの活性は上流のキナーゼや自身によるリン酸化によって制御されることが知られている。そこで、リン酸化タンパク質をシフトアップバンドとして検出できるPhos-tag SDS-PAGEとマルチPK抗体を組み合わすことにより、プロテインキナーゼの発現量とそのリン酸化状態(活性化状態)をプロファイルする手法を開発した(sugiyama et al., MethodsX 2, 469-474, 2015)。ヒト前骨髄性白血病細胞に様々なキナーゼを標的とする抗がん剤を3日間処理し、細胞内プロテインキナーゼを前述の方法で解析したところ、多数のキナーゼの発現量が変化するだけでなく、そのリン酸化状態が顕著に変動することを明らかとした。このうち、Vandetanibという抗がん剤を処理し、最も顕著にリン酸化状態が変動していたキナーゼがSykであることを見出した。これらのことから、本手法は、マルチ標的型の抗がん剤の主標的を見出せるだけでなく、細胞内プロテインキナーゼの動態を解析する上で非常に有効な手法であることが示唆される。本研究の基盤となる、マルチPK抗体とPhos-tag SDS-PAGEを組み合わせた細胞内プロテインキナーゼの動態解析法を確立し、2015年に学術雑誌MethodsXにて報告した。加えて、本手法を用いた、抗がん剤の標的解析についても併せて報告した。そのため、本研究課題はおおむね順調に進展している。プロテインキナーゼの多くは、その活性が上流のキナーゼや自身によるリン酸化によって制御されることが知られている。

本年度では、上記の手法を更に発展させ、等電点電気泳動をりようしたPhos-tag 2D-PAGEとマルチPK抗体を組み合わせたプロテインキナーゼ動態のプロファイル法の開発に着手した。ヒト前骨髄性白血病細胞をホルボールエステルで処理してマクロファージ様に分化させた際に変化するチロシンキナーゼの発現とリン酸化状態を解析したところ、様々な抗体反応スポットの変化が確認された。これらのことから、本手法は、細胞内プロテインキナーゼの動態をプロファイリングする上で非常に有効な手法であることが示唆される。細胞内プロテインキナーゼの発現量とリン酸化状態を解析するため、マルチPK抗体とPhos-tagを組み合わせた新手法を開発した。ヒト前骨髄性白血病細胞HL-60を用いた解析により、抗がん剤耐性に関わるキナーゼの同定や細胞の分化に関わるキナーゼを検出した。これらの研究から、開発した新手法が細胞内プロテインキナーゼの解析を通して様々な生命現象や疾病の解明に有用であることが明らかとなった。本年度の研究計画では、まずマルチPK抗体とPhos-tagを組み合わせた細胞内プロテインキナーゼ(PK)の新規解析手法の条件設定を行う。そして、細胞に多様な刺激を与え、その際の細胞内PKのリン酸化動態を捉えることを目的にしている。本年度の研究により、マルチPK抗体とPhos-tag SDS-PAGEを組み合わせた手法の条件設定は完了した。また、INS-1細胞に様々な処理を行った際の細胞内PKAのリン酸化動態を含む多数のPKの動態をマルチPK抗体を用いることで捉えることができた。そのため、これらの目的はいずれも達成されていることから、本研究はおおむね順調に進展している。今回報告した手法では一次元の電気泳動を活用した方法を報告している。しかしながら、一次元の電気泳動では多数のバンドのリン酸化シフトを同時に検出してしまうため、どのバンドがシフトアップしているか判断がつかないという問題点が生じる。そのため、一次元目に等電点分離を行う手法を用いた二次元電気泳動法を用いた解析を進めることで、この問題の解決できると考えた。そのため、今後は本手法の発展型として二次元電気泳動を用いた解析法を開発していく。生化学通常の一次元の電気泳動で細胞抽出液中のタンパク質を分離し、マルチPK抗体を用いてプロテインキナーゼ(PK)を検出すると多数のバンドを検出することができるが、多数のリン酸化PKを含む細胞抽出液をPhos-tag SDS-PAGEを用いて解析すると多くのバンドがシフトアップするため、どのPKのバンドがシフトアップしているか判断がつかなくなるという問題点が生じる。そこで、まず一次元目として等電点分離を行い、各PKを異なるpHで分離する。次に、二次元目としてPhos-tag電気泳動を用いることにより、各PKのリン酸化フォームをシフトアップスポットとして分離する。分離したタンパク質をマルチPK抗体を用いたウエスタンブロットにて解析することで、どのPKのスポットがリン酸化しているかを決定する。
認知症高齢者に対するアウトリーチ支援：二者関係で生じる困難と求められるスキル

近年、医療や介護などのサービスを自ら求めず、生活の困難を深める認知症高齢者に対するアウトリーチ支援が広がりつつある。だが、訪問に対する拒否など、実際の援助では相応の困難が生じることも少なくない。そこで本研究は、地域包括支援センター職員を対象に、自ら支援を求めない認知症高齢者に対するアウトリーチ支援の実践についてインタビュー調査を行う。特に、認知症高齢者との二者関係に焦点化し、支援上の困難とその対処について明らかにする。その知見をもとに、アウトリーチ支援を担う援助職に求められるスキルを同定する。本研究から得られる知見は、認知症高齢者へのアウトリーチ支援技術の発展に貢献しうるものと考えられる。
アフリカ疎開林帯における焼畑農耕社会の内発的発展をめぐる生態人類学的研究

ザンビア国北部州の疎開林帯に住むベンバ族を対象とし、伝統的な焼畑耕作(チテメネ耕作)と、新たに普及しつつある半常畑耕作をめぐって、農業生態学的調査と社会生態学的調査を実施した。また、農産物と乾燥魚の交換などを通じて、ベンバと恒常的な関係をもつバングウェウル・スワンプ域の半農半漁民、および、タンザニア国の疎開林帯に住む農耕民トングウェ族、マテンゴ族、ニャムウェジ族の比較調査を進めた。これらの調査から、地域の生態と伝統に根ざした持続可能な農業生産と内発的発展の可能性を考察する基礎的資料を得た。その主要な研究成果は以下のようにまとめることができる。1、ベンバ農耕システムの変容と安定のメカニズム:チテメネ耕作と呼ばれる特異な焼畑農耕に強く依存し、自給的な農業によって生活していたベンバの村むらでは、1986年以降に急速に半常畑耕作を導入して換金作物のトウモロコシの栽培をはじめ、急激な生活の変容期を経験した。それは、ネガティブ・フィードバックとして働いていた伝統社会における平準化機構が、ポジティブ・フィードバックに切り替わり、村レベルと国家レベルの社会経済的な動態が同調する過程であった。その後、村内では世代の交代を背景として、世帯間の耕作規模の差異化を推し進める社会的過程と、他方で、その差異を平準化する過程が交錯し、焼畑と半常畑が併存する安定した農業システムを形成しつつある。このようなプロセスとメカニズムの詳細が明らかになり、また、経済の自由化政策が遠隔地の村での農業におよぼす影響について解析が進んだ。2、チテメネの生態:チテメネ耕作の大きな特徴は、疎開林の木に登ってすべて枝を切り落とし、焼畑耕地の6倍以上の伐採域から中心部に枝葉を集め、そこに火入れする点にある。フィールドと実験室をつなぐ研究によって、その農法は、耕地に灰を添加しつつ焼土効果・乾土効果を引き出し、また雑草や虫害を防除することなどが解明された。チテメネは輪作・混作を組み込んだ農法であり、主要作物であるシコクビエは3t/ha(穂重)、キャッサバは2t3t/ha(塊根部)程度と、高い生産力を保持していることが明らかになった。チテメネ耕作は、疎開林の貧栄養土壌のもとで持続的な生産を確保する農法であることを示す調査結果を得た。3、チテメネを支える民俗知識と世界観:チテメネに関わるベンバの民俗知識や儀礼について多くの資料を得た。疎開林の木に登って枝を伐採する作業は、祖霊に対して焼畑開墾の了解を求める行為であり、火入れは、「熱さ」と「冷たさ」をめぐるコスモロジーと深く連動している。チテメネと主要作物のシコクビエは、ベンバのアイデンティティを支えているのだが、それらについての知識や世界観は世代間で大きな差異を示しつつある。こうした状況と農業システムの変容との相互関係が解明された。4、環境利用の動態:ラインセクト法・コードラート法による植生調査や、航空写真・衛星画像の解析により、チテメネ耕作が疎開林に与えるインパクトや、疎開林の更新過程の資料を得た。その結果、伐採地では14年後、耕作地では30年後に疎開林の再利用が可能になることや、出造り耕作などによって疎開林の分散利用がはかられてきたこと、半常畑耕作の進展や、政府が入植者を募って開墾を進めるプロジェクトが開始され、環境利用のパターンが変化しつつあることなど、環境利用の実態と動態について詳細な分析を進めることができた。5、疎開林帯に住む諸民族の比較研究の進展:川辺林などの森林を開墾するトングウェ、疎開林を草地に変えて集約的な農業を営むマテンゴ、キャッサバのマウンド栽培と漁労の複合的生業を営むバングエウェル・スワンプの半農半漁民、疎開林の更新を前提として焼畑農耕を保持するベンバについての資料が集積され、疎開林帯における在来農業と、それを支える農耕民社会がもつ潜在力についての研究が進展した。