hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クライン群とタイヒミュラー空間の大域幾何的研究

まずKlein群について,Thurstonが1980年代に提示した問題群を中心にして基本的な理論の構成の仕事を行った.その中で,Thurstonの未解決問題のうち2つを完全に解決することができた.そこで得た結果をもとに,Klein群の変形空間の器楽的研究を行った.変形空間の境界の位相構造について新しい知見をえるとともに,指標多様体の中での変形空間の力学系的性質の研究を進め,原始安定性の必要十分条件を得ることに成功した.Klein群の成果をTeichmuller空間の研究に応用し,様々なコンパクト化の共通の地盤としての,簡約化されたコンパクト化の研究を進めた.大鹿は自由分解不可能なクライン群の変形空間のトポロジーを研究し,特に境界におけるbumpingの起こる点をquasi-confbrmal変形をmoduloとして決定した.さらにBers境界を縮約してできる空間の構造と,その上の写像類群の作用についての研究を推し進めた.後者はThurstonが1980年代に提出した問題への答えになっている.また大鹿と相馬は共同でクライン群の幾何的極限の分類を完成させた.相馬はMcCulloughとの共同研究で,双曲的底軌道面を持つSeifert多様体に関するSmale予想を肯定的に解決した.これにより3次元多様体のSmale予想は完成したことになる.和田はTwisted Alexander polynomialに関する解決済みおよび未解決のいくつかの問題について整理し,国際研究集Twisted topological invariants and topology of low-dimensional manifoldsで発表した.遠藤は:Lefschetzファイバー空間におけるモノドロミーの置き換えと,4次元多様体の改変操作との関係を研究し,Lefschetzファイバー空間の新しい不変量を構成すべく,様々なアプローチを模索した.宮地はタイヒミュラー空間のGardiner-Masur閉包について研究した.すべてのタイヒミュラー測地線が収束することを示し,サーストン境界との比較を行った.さらに大鹿と共同でRiley sliceの境界の研究を行った.以上の結果は今年度行われた様々な研究集会において公表している.本年度は以下のような内容の研究を推進した.クライン群の変形空間の境界のreductionとその対称性の研究:Teichmuller空間のBers境界の中に含まれる擬等角変形空間をそれぞれ1点につぶして得られる商空間(reduced Bers boundary)を導入した.そこには写像類群のTeichmuller空間への作用が連続に拡張することを示した.さらにこの空間の対称群は,拡張された写像類群に完全に一致することを証明した.同様の商空間はTeichmuller ray compactificationでも考えられ,そこにも写像類群の作用が拡張し,対称群は拡張された写像類群に一致する.しかしこの2つの商空間は全く位相が異なり,2つの位相の間に強弱の関係もないことが分かった.Seifertファイバー空間のSmale予想の研究:基本群が無限群であるような,Seifertファイバー空間について,恒等写像とホモトピックな自己微分同相写像全体が作る空間は可縮であることを示した.これは球面についてのSmale予想の自然な拡張になっている.極値的長さによるタイヒミュラー空間のコンパクト化の分析とその応用:Gadniner-Masurによる,双曲的長さの代わりに,極値的長さを用いたTeichmuller空間のコンパクト化について,その境界の様子を詳しく調べた.その応用として,Ryodenの剛性定理の新しい証明を与えた.本年度は以下のような研究を行った.Teichmuller ray compactificatonのreductionの研究.Teichmullergeodesic raysの空間は基点ごとに異なり,基点の交換について,自然な同相関係は無いことが知られていた.今回,2つのraysの無限遠端点に対応するprojective foliationsが位相的に同じときに同一視して得られる空間: unmeasured foliation spaceを考え,その上には写像類群のTeichmuller空間への作用が自然に連続に拡張することを示した.Teichmuller空間の距離空間としての理解のため,Teichmuller距離のGromov積と交点数関数の関係を鑑みて,距離空間に作用する新しい写像の概念を導入した.この写像はGromov双曲空間に対しては境界に拡張するための条件を持つ写像であり,自然な写像であることが明らかになった.距離空間の一般論を展開して,Teichumuller空間の場合に適応して写像類群の新しい特徴付けを与えた.さらにこれを発展させ,単位円板からTeichumuller空間への正則写像について研究し,新しい剛性定理を得た.研究成果については,学術論文の他,国際研究集会,国内研究集会でも多く発表をしている.大鹿は,Bers境界の位相構造の解明,指標多様体の中のKlein群の変形空間の相対的位置,Klein群の極限集合の中のPatterson-Sullivan測度の剛性,Heegaard分解に伴う写像類群の部分群の双曲性とそのprojective lamination spaceへの作用などについて研究した.Bers境界については,Thurstonの予想であった,そのi位相構造の特徴づけを,修正をした上で,完全に解決した.指標多様体については,W. Jeon, I. Kim, C. Lecuireと共同で,変形空間の境界で原始的安定になる点の完全な特徴付けを与えた他,変形空間の全ての点が閉多様体に対応する外点の集積点となることを示した.極限集合のP-S測度については,W. Jeonと共同で,同型なKlein群は等角共役でない限り,Cannon-Thurston写像によって,P-S測度は互いに特異的になることを示した.

宮地は,タイヒミュラー空間の距離空間としての理解のため,タイヒミュラー距離のグロモフ積と交点数関数の関係を鑑みて距離空間に作用する新しい写像の概念を導入した.ここで定義された写像はグロモフ双曲空間に対しては境界に拡張するための条件を持つ写像であり自然な写像である.距離空間の一般論を展開して,タイヒミュラー空間の場合に適応して写像類群の新しい特徴付けを与えた.単位円板からタイヒミュラー空間への正則写像のについて研究して新しい剛性定理を得た.大鹿は,Klein群の列の発散に伴う,3次元多様体の退化の問題について,それを幾何的に実現する条件を決定した.また宮地,Vincent Albergeと共同で,Teichmuller空間の様々なコンパクト化の共通の共通の土台となるべき空間,null-set compactificationの概念を考え出し,それが写像類群の作用について剛性を持っていることを証明した.さらにChris Leninger, Woojin Jeon, Illia Kapovichと共同で,Gromov双曲群がconvergence groupとして作用していて,無限遠境界からのCannon-Thurston写像が定義されているとき,non-conical limit pointは常にC-T写像の非単射像になるかという従来から考えられていた問題に対して,否定的に決着をつけた.そしてもう一つの宮地との共同研究では,極致的長さの微分を交わり数で表す公式の新たな証明を与え,それの応用として,Thurston symplectic形式を用いたTeichmuller空間の埋め込みを与えた.最後にTeichmuller空間のコンパクト化や,Klein群の幾何的極限についてのこれまでの結果を総合する論文を執筆し,出版した.宮地は上の大鹿との共同研究の他,極致的長さを用いたTeichmuller空間の複素解析的研究を推し進めた.特にholomorphic discの剛性に関する結果を得た.さらにVincent Albergeとの共同で,Teichmuller discのhorocyclic flowのGardiner-Masur埋め込みでの漸近的振る舞いについての研究を進めた.まずKlein群について,Thurstonが1980年代に提示した問題群を中心にして基本的な理論の構成の仕事を行った.その中で,Thurstonの未解決問題のうち2つを完全に解決することができた.
イネ着色多様性の分子機構-基本着色遺伝子CおよびAの複対立系分化と遺伝子系譜

栽培イネにみられる遺伝子多様化の分子的基礎を明らかにする目的で、アジア栽培-野生イネ複合体(O.sativa40系統、O.rufipogon40系統、計80系統)のA(アントシアニン活性化遺伝子)の候補遺伝子であるDER遺伝子(Dihydroflavonol 4-reductase)について、アウトグループとともに塩基配列を決定し、系統解析を行った。アウトグループの1つO.longistaminataでは、翻訳開始点の上流に複数のインデルがみられ、アントシアニン着色に対する抑制遺伝子(PS-3)への応答は、アジアイネにみられる応答とは明らかに異なっていた。また、異なるアレーレをもつNILにおける遺伝子発現(着色程度)は温度によっても違っていた。栽培品種で報告された異なるアレーレは、アミノ酸置換変異や終始コドンが高頻度に検出され、A遺伝子がDFR酵素をコードすることが判明した。日本型イネ品種の塩基多様度は、インド型品種や野生イネに比較して著しく低かった。ところが、日本型イネ品種におけるアミノ酸置換率はサイレント置換率より極めて高く(7.75)、アミノ酸変異が選択的に作用することを示唆した。注目すべき結果は、低温環境下で生育する北海道品種には、サイレント置換が検出されないにもかかわらず、アミノ酸置換変異が高頻度に見出され、地域特異的な多様化が起こっていることを意味することである。このことは、育種の過程で地域適応に向けて遺伝的多様化を人為的に実際に利用したことを明らかにしている。本研究は、イネにおける多様な着色様式に注目して、表現型多様性を獲得するに至る過程と遺伝的機構を明らかにして、新しい有用形質を創造するための育種的基盤を探索することを目的としている。本年度は、高橋(1957)により遺伝学的に実証されたイネアントシアニン着色基本遺伝子C、A両座の遺伝子系譜を調査した。C座は第6染色体上のOsC1に対応することが判明しているので、A座の連鎖分析を縁遠種(O.longistaminata)のA遺伝子のプロモーター領域にあるindelを利用して調査した。その結果、A遺伝子は第1染色体のDFR遺伝子と共分離することと、非着色の複対立遺伝子からストップコドンが検出されたことから、A遺伝子はDFR遺伝子に対応すると結論された。さらに、O.longistaminataがもつA遺伝子は、O.sativaで報告された抑制遺伝子の作用を受けない新たな対立遺伝子であることが判明した。次に、C座で43系統、A座では48系統で塩基配列を決定した。両座とも栽培型・野生祖先種間で異なるハプロタイプが見られ、C座では栽培型で変異が起こり、McDonald-Kreitmanテストからアミノ酸変異が選択される傾向を示し、A座でも、栽培型で新たな変異が生じていた。A遺伝子のプロモーター領域を比較したところ、著しい多型が系統間で検出された。その結果、日本型には明瞭なdimorphismが存在し、コシヒカリや北海道品種の中には起源の異なる遺伝子系譜をもつことが判明した。今後、近傍領域を含めて連鎖不平衡パターンを調査し、転写制御遺伝子としてのOsC1とアントシアニン合成酵素DFR遺伝子の表現型多様性への寄与を比較する。
弱束縛原子核における対相関と対移行反応

本研究の目的は、弱く束縛している中性子過剰核における核子間対相関の解明であった。これに関し、主として以下の研究成果を得た。1)ドリップ線を越えた非束縛原子核の2陽子放出崩壊及び2中性子放出崩壊は対相関を強く反映し、従って、放出2核子の角度相関等から双核子相関の情報を得ることができることを指摘した、2)中高エネルギーにおける不安定核の反応断面積の偶奇性が対相関に密接に関連する反ハロー効果の現れであることを明らかにした、3)クーロン障壁近傍のエネルギーにおける重イオン核融合反応に対して多核子移行反応を考慮した新たな模型を構築した。本研究の目的は、中性子過剰核における核子間に働く対相関とその対移行反応への影響を解明し、強い双中性子相関を実験的に探るための方法を研究することである。これに関連し、本年度は以下の研究成果を得た。1.軽い中性子過剰核を記述する際、芯原子核に2つの殻外中性子が付加した構造を持つ3体模型がしばしば用いられるが、これに対する1次元模型を構築した。この模型を用いて中性子過剰核の基底状態における双中性子相関をわかりやすい形で表現した。また、この模型を核力分解反応に適用し、分解反応に対する双中性子相関の果たす役割を明らかにした。この模型は、簡便な計算で中性子過剰核の3体ダイナミックスの本質を引き出すもので、中性子過剰核の構造と反応に対するより深い理解を得ることができる。2.陽子過剰核^<17>Neに対し、^<15>O+p+p構造を仮定した3体模型計算を行い、基底状態における2陽子間に働く対相関の役割を明らかにした。2陽子間に働くクーロン力は核力に比べて弱く、2陽子間にも中性子過剰核で見られる核子間の空間的相関、すなわち双陽子相関が存在することを明らかにした。3.核物質における対相関の果たす役割を議論した。対相関力の密度依存性のため、通常核密度付近では非圧縮率への影響は小さいが、低密度領域における核物質の状態方程式に大きな影響を与えることを明らかにした。「この他に、関連課題として、重イオン反応における非集団励起の効果、原子核の形状に対するハイペロンの不純物効果、原子核に対する相対論的アプローチにおける変分原理の適用法、に関する研究も行った。本研究の目的は、弱束縛中性子過剰核における核子間対相関とその対移行反応への影響を解明し、強い双中性子相関を実験的に探るための方法を探索することである。1.中性子過剰核の反応断面積(相互作用断面積)はしばしば、偶数の質量数を持つ原子核の断面積に比べて奇数の質量数を持つ原子核の断面積が大きくなるという偶奇効果を示す。この偶奇効果と対相関の関係を調べ、奇核における反応断面積の増大が原子核のハロー構造によること、及び、対相関により偶核の断面積が抑制されることを示した。更に、偶奇パラメーターを導入し、このパラメーターと中性子分離エネルギーとの間の相関を論じた。2.前年度構築した1次元3体模型を陽子過剰核に適用し、2陽子トンネル崩壊の解析を行い、2陽子がポテンシャル障壁をトンネルする際に系がどのように時間発展をするのかを明らかにした。3.陽子過剰核^<17>Neに対し、^<15>0+p+p構造を仮定した3体模型計算を行い、基底状態と同様に、励起状態においても2陽子間に働くクーロン力の効果は核力による対相関相互作用に比べて弱いことを明らかにした。4.中性子過剰核^<31>Neの構造を粒子回転子模型を用いて解析し、芯核^<30>Neの回転の効果を議論した。特に^<31>Ne核のクーロン分解反応の解析を行い、分解反応断面積の実験データから示唆される^<31>Ne核の構造を同定した。この他に、関連課題として、中重核領域におけるハイパー原子核の集団運動に対するラムダ粒子の不純物効果、ラムダ・ハイパー核に対する新しい相対論的模型の構築、中性子星の新しい観測データを用いた中性子星の構浩の解析、に関する研究も行った。原子核の存在限界を規定する中性子ドリップ線及び陽子ドリップ線の外にある非束縛原子核の2核子放出崩壊は、核子2つ分の変化を伴う現象という意味で、本研究の研究課題名にある対移行反応とも密接に関連する課題である。今年度は主にこの現象の解明を行い、以下の研究成果を得た。1)最近ミシガン州立大学で実験的に観測された26O核からの2中性子崩壊に関する実験データを3体模型を用いて解析した。崩壊スペクトルに対する対相関及びそれに起因するダイニュートロン相関の重要性を明らかにするとともに、ダイニュートロン相関のために2中性子が反対方向に放出される成分が増幅することを指摘した。この成果をPhys. Rev. C誌に発表するとともに、2013年9月に韓国で行われた国際ワークショップや2014年3月に行われた日本物理学会等で口頭発表を行った。

2) 6Be核の2陽子放出崩壊現象を3体模型を用いて解析した。その際、崩壊の様子を直感的に理解することができる時間依存アプローチを開発した。崩壊のQ値(崩壊前後の原子核の質量差)と崩壊幅を同時に再現するためにはダイプロトン相関が重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、二陽子の密度分布の時間発展を見ることにより、崩壊過程のダイナミックスを明らかにした。その結果、少なくとも崩壊過程の初期においては、初期状態にあったダイプロトン相関がそのまま保たれて2つの陽子が同じ方向に放出され、その後に終状態相互作用により2陽子が離れていく、という描像を得た。この成果は現在投稿論文を準備中であり、また、実際の計算を担当した大学院生が日本物理学会等で口頭発表を行った。これらの2核子放出現象の研究に加え、関連課題として、重イオン弾性散乱と核融合反応の関係、ハイパー核の反応断面積と縮み効果、ハイパー核の低励起双極子運動、に関する研究も行った。本研究の目的は、弱束縛中性子過剰核における核子間対相関とその対移行反応への影響を解明し、強い双中性子相関を実験的に探るための方法を探索することである。これに関連し、本年度は以下の研究成果を得た。1)昨年度に引き続き、中性子過剰核31Neの構造を粒子回転子模型を用いて解析し、芯核30Neの回転の効果を議論した。特に、この模型に基づき、グラウバー理論を用いて31Ne核の反応断面積の計算を行い、反応断面積に対する変形の効果を議論した。この計算により、昨年度行ったクーロン分解の解析で決定された配位は反応断面積に関しても実験データとコンシステントであることを確認した。2)11B核における11Li核のアイソバリック・アナログ状態に対する実験データを3体模型を用いて解析した。計算されたクーロン変位エネルギーは実験データをよく再現し、11Liの3体模型の妥当性が確認された。3)陽子-中性子対相互作用に関連し、19F_Lambda核の構造を3体模型を用いて記述し、励起状態から基底状態への電磁遷移確率がラムダ粒子の混入によりどのような影響を受けるのか議論した。6Li核でみられた事実と同様に、ラムダ粒子の混入により電磁遷移確率が小さくなるとともに、励起エネルギーも減少することを明らかにした。4)これに関連し、N=Z核のガモフ・テラー遷移の計算を準粒子乱雑位相法を用いて行い、テンソル力が重要な役割を果たしていることを明らかにした。5)この他に、関連課題として、低エネルギー重イオン核融合反応における非集団励起の効果、極低エネルギーにおける核融合断面積の抑制現象の解析、原子核の基底状態に対するグローバルな計算に適した対相関力の構築、に関する研究も行った。1次元3体模型を用いた計算のうち、2陽子放出現象の計算はほぼ目的に達成することができた。この計算を基に2中性子移行の計算を始められる見込みである。^<31>Ne核の反応断面積の計算に関しては、原子核が球形であるときの計算をまず行い、変形した原子核に対する対相関及び反応断面積の計算を行う準備がほぼ終了した。25年度が最終年度であるため、記入しない。
高速自動微分法の実用化と応用分野の開拓

本研究は,代表者伊理正夫が1983年に発案した高速自動微分法のためのソフトウェア試作と実際問題への応用を発展させ,実用技術として確立することを目的とした。本研究によって得られた成果をその目的に沿って述べると次のようになる。(1)プリプロセッサの改良:C++による処理系を試作し,既に製作してあったFORTRANによるものとともに改良を重ね,実験用ソフトウェアとしては一応の完成をみた。それらを移植し,種々の計算機上で高速自動微分法を利用可能にした。さらに,勾配の誤差も計算できるようにするなど改良を加えた。現在,サブル-チン等の副プログラムに対する処理,ベクトルプロセッサ向けの処理を導入すべく,処理系をさらに改良中である。(2)丸め誤差の推定の理論の厳密化,丸め誤差の推定値を積極的に利用する算法の開発・実験,実際的な問題への応用:理論的に従来の区間解析よりも優れていることを証明しただけでなく,応用時に問題になる計算グラフの作成方法の改良の必要性を指摘し,解決のためグラフの縮小法を開発した。実用面では,演算増幅器の直流解析などを例にした非線形方程式系解法への応用や,幾何的アルゴリズムを利用した地理的最適化問題に適用し,精度,速度,特に収束性を詳しく調べることを通じ,従来の方法に比べて高速自動微分法が有効であることを確認した。(3)高速自動微分法と数式処理システムとの融合:プリプロセッサが改良中であること,実用面での高速自動微分法の有効性の証明を精密に行なうのに時間と労力を費やしたため,この方面に関する研究は,完成しておらず,今後の課題として残された。上記の成果をふまえて,国際数理計画シンポジウム,京大数理解析研研究集会,情報処理学会研究会,SIAM Workshopなどでの発表,内外の研究者との交流を行い,本研究の成果が国際的に先導的地位にあることを確認した。本年度の研究成果は以下のとおりである。1.高速自動部微法を応用した区間解析の手法を提案した。これによれば、計算値に含まれる丸め誤差の絶対値の厳密かつ最適な上界を得ることができ、数値計算結果の品質を保証する「自己検証的な」算法を構築することもできる。従来の区間解析よりも我々の手法が優れていることを示す実験結果と合わせて、数理解析研究所共同研究集会、情報処理学会数値解析研究会で発表した。2.第13回国際数理計画シンポジウムに於て高速自動微分法の処理系について発表し、米国の自動微分法の研究者A.Griewankと研究交流を行なった。米国でもいくつかのグループが同様の研究を行なっていることが判明し、その中の何人かとは文献の交換なども行なったが、大規模の実際的な問題に対して2階偏導関数値まで計算できる処理系を持っているのは、まだ我々のところだけのようであり、この点で我々は一歩リードしているように思われる。3.Pascal-SCというプログラム言語の演算子オーバーロード機能を用いたA.Griewankによる処理系に対抗するものとして、プログラム言語C^<++>を用いて任意の階数の偏導関数値も計算できるように機能拡張した処理系を試作した。高階偏導関数値を必要とするような数値解法にこのC^<++>による処理系を適用し、数値実験を行なうことを計画中である。4.既に試作を完了しているFORTRANプリプロセッサの応用として、トランジスタ23個からなる演算増幅器の直流解折を例にとって、非線形方程式系解法への高速自動微分法の応用を進めている。

5.国際的にも我々の手法およびそれと同等のものの価値が認められつつあり、今後とも実用化へ向けて処理系の整備、応用分野の開拓の研究が必要であることを確認した。1)計算が大規模な関数にも高速自動微分法(FAD)を適用するためには、より少ないメモリでFADを行なう必要がある。我々は計算グラフ作成の段階を詳しく研究することにより、問題点を明確にした。そして、グラフ縮小法を開発し、それらの問題点の一部を解決した。現在、より一層の改良に向け、研究中である。2)プリプロセッサ(言語表現を含む)の開発に関しては、一応の完成をみたが、さらなる改良を目指している。また、オペレ-タオ-バロ-ドを用いる方向でも探求している。3)種々の計算機上でFADが利用可能となるようにプリプロセッサの移植などを行い、VAX,Sun,PC-9801などにおいてもFADが利用できるようにした。その結果、小規模な問題はパ-ソナルコンピュ-タ上で扱えるようになるなど、FADの利用範囲が広がった。4)幾何的アルゴリズムを利用した地理的最適化問題にFADの適用を試みた。プログラム化の作業が格段に容易になったのはもちろん、結果として、解が高精度になり、また、ある程度の精度の解なら従来より高速に求まり、精度を上げると計算速度の差は更に開くことが明らかになった。計算精度、速度ともに優れた解法がえられたといえる。5)FADへの関心が内外共に高まり、来年1月、米国工業数学・応用数学会によるFADに関する国際ワ-クショップの開催が具体化した。我々も出席者を出し、研究発表と研究交流をする予定である。6)本研究の進展にあたり、ワ-クステ-ションの能力が限界に近づいたため、ワ-クステ-ション周辺の増強を行った。本補助金からは、主にマニュアル代を支出した。このため、当初予定のパ-ソナルコンピュ-タ用ハ-ドディスクの購入は断念したが、ワ-クステ-ションの能力向上により開発と実験の環境は強化され研究の効率はあがった。平成元年度に引続いて,プリプロセッサの一層の改良を目指して,サブル-チン等の副プログラムに対する処理,ベクトルプロセッサ向けの処理の方法を考察した.また,新たに,勾配の誤差も計算できるようにした.本研究の応用的側面として,幾何的アルゴリズムを利用した地理的最適化問題に高速自動微分法を適用することを試み,その効力を調べた.従来の解法と高速自動微分法を用いた解法とについて,それらの収束性を詳しく調べ,高速自動微分法の有効性を確認した.これには相当量の時間と労力を費やし,満足のいく結果が得られたが,反面,計画のうち,高速自動微分法と現存の数式処理システムとの融合,大型計算機へのプリプロセッサの移植の2点に関してだけは,本年度中には十分な実績をあげることができなかった.
金属ナノ粒子／半導体ヘテロ界面の精密設計に基づく可視光利用型ファインケミカル合成

本研究では、金属ナノ粒子/半導体酸化物触媒により、金属ナノ粒子の可視光吸収に基づく光触媒反応を進行させ、太陽光エネルギーを効率よく利用してファインケミカルを合成する新技術の開発に取り組んだ。白金(Pt)ナノ粒子は、バンド間遷移に基づく可視光吸収によりホットエレクトロンを生成するが、その光触媒反応への応用はこれまで行われていない。本論文では、Ptナノ粒子の可視光吸収に着目し、Ptナノ粒子/半導体酸化物へテロ接合系による高効率な可視光応答型光触媒を開発した。金属ナノ粒子/半導体酸化物からなるヘテロ相界面を有する光触媒により、金属ナノ粒子の局在プラズモン共鳴に基づく可視光吸収と半導体への電子注入を進行させ、ファインケミカルを合成する新触媒プロセスを開発する。相界面の緻密設計による高効率電荷分離の実現、ならびに相界面近傍への還元サイトの導入による新物質変換反応への展開を通して、太陽エネルギーの化学エネルギーへの高効率変換を図る。これらの研究を通して、従来の触媒プロセスでは達成の困難な高難度の有機合成を、安価かつ安全な試薬を用いて、常温・常圧下、有害な廃棄物を出さずに進行させるクリーンプロセスを実現する。平成26年度は、以下の新触媒により物質変換を達成した。1) Ptナノ粒子を二酸化チタン(TiO2)に担持した光触媒による、可視光照射下におけるアニリンの酸素酸化反応(ニトロソベンゼン生成)、2) Ptナノ粒子を担持したグラファイト状窒化炭素光触媒による可視光照射下での水からの水素生成反応、3)シリカに担持した酸化鉄光触媒による、ヒドラジンを還元剤とするニトロ化合物のアニリンへの光触媒型還元反応、4)P25TiO2によるニトロ化合物とアルコールからのワンポットイミン合成、5) Pdナノ粒子を担持したTiO2光触媒による、ニトロ化合物とアルコールからの二級アミン合成、6) Pdナノ粒子を担持したTiO2光触媒による、アゾベンゼン類とアルコールからの二級アミン合成、などを達成した。特に、1)、2)では、金属ナノ粒子の光吸収にもとづく半導体への電子注入により、電荷分離状態が形成され、光触媒反応を効率よく進行させることができることを明らかにした。平成27年度は、Ptナノ粒子を酸化タンタル(Ta2O5)に担持した触媒による可視光酸素化反応を行った。Ptナノ粒子はバンド間遷移に基づく幅広い可視光吸収(800 nm)を示す。Ptナノ粒子の可視光吸収により生成した励起電子(Hot electron)は半導体担体に注入されることなく、O2分子を表面で効率よく活性化する。この活性化されたO2分子がアルコールなどの基質を効率よく酸化することを見出した。本反応での550nmの励起波長における酸素酸化反応の量子収率は20%を超え、極めて効率よく光エネルギーを化学エネルギーに変換できることが分かった。このような高活性は、Ptナノ粒子とTa2O5の強い接合によりPtナノ粒子の電子密度が極めて大きくなり、Ptナノ粒子の可視光吸収によるHot electronの生成が促進されるためであることを種々の分光分析により明らかにした。Ptナノ粒子を担持したTa2O5により可視光酸素酸化反応を効率よく進行させることができることを明らかにした。半導体酸化物上でのナノ粒子の機能に関する知見が蓄積されてきており、今後の研究課題を順調にクリアできる感触を得ている。それゆえ、区分2に該当すると判断できる。相界面の緻密設計による高効率電荷分離の実現ならびに相界面近傍への還元サイトの導入による新物質変換反応への展開を通して、太陽エネルギーの化学エネルギーへの高効率変換を図る。これらの研究を通して、従来の触媒プロセスでは達成の困難な高難度の有機合成を、常温・常圧下、有害な廃棄物を出さずに進行させるクリーンプロセスを実現する。平成28年度は、Auナノ粒子をP25二酸化チタン粒子に担持した触媒による可視光酸素化反応を行った。Auナノ粒子はバンド内遷移に基づく可視光吸収(800 nm)を示す。Auナノ粒子の可視光吸収により生成した励起電子(Hot electron)は、二酸化チタンとの界面に形成されるショットキーバリアを乗り越えて二酸化チタンの伝導帯に注入され、電荷分離する。そのため、Au粒子上で酸化反応が、二酸化チタン上で還元反応が進行することにより光触媒反応が進行する。種々の二酸化チタン上にAuナノ粒子を担持して光触媒反応を行ったところ、P25二酸化チタンに載せた場合に著しく高活性が発現することを見出した。P25二酸化チタンを形成するアナターゼおよびルチル粒子を単離して詳細を調べたところ、アナターゼ粒子にAuを乗せた場合に著しい活性が発現することを見出した。P25

アナターゼ粒子表面には、露出したTi4+種が特異的に多く存在することが分かった。これらのTi4+種がAuナノ粒子の負電荷を中和することにより、正電荷からなる空乏層を狭め、ショットキーバリアを通り抜ける「トンネル効果」によりAuナノ粒子から二酸化チタンへの電子注入を進めることを明らかにした。本研究では、金属ナノ粒子/半導体酸化物触媒により、金属ナノ粒子の可視光吸収に基づく光触媒反応を進行させ、太陽光エネルギーを効率よく利用してファインケミカルを合成する新技術の開発に取り組んだ。白金(Pt)ナノ粒子は、バンド間遷移に基づく可視光吸収によりホットエレクトロンを生成するが、その光触媒反応への応用はこれまで行われていない。本論文では、Ptナノ粒子の可視光吸収に着目し、Ptナノ粒子/半導体酸化物へテロ接合系による高効率な可視光応答型光触媒を開発した。Ptナノ粒子を担持したTiO2により可視光酸素酸化反応を効率よく進行させることができることを明らかにした。半導体酸化物上でのナノ粒子の機能に関する知見が蓄積されてきており、今後の研究課題を順調にクリアできる感触を得ている。それゆえ、区分2に該当すると判断できる。これまでの研究により、Pt、AuおよびPdナノ粒子の光触媒特性を明らかにしてきたため、これらの知見は多く蓄積されてきている。特に、Ptナノ粒子に関しては、従来よく研究されてきたAuナノ粒子を上回る活性が発現することが明らかにされ始めている。特に、半導体上のカチオン種が可視光活性を発現する要因となることを明らかにし始めており、このような性質をうまく使うことにより、新たな性質を発現する可能性が極めて高い。これらの新規光触媒に関する基礎解析を行った上、物質変換反応への展開を図る。28年度が最終年度であるため、記入しない。光触媒これまでの研究により、Pt、AuおよびPdナノ粒子の光触媒特性を明らかにしてきたため、これらの知見は多く蓄積されてきている。そのため、今後はPtナノ粒子触媒の設計と触媒機能の解明に努める。特に、半導体上のルイス酸点が可視光活性を発現する要因となることを明らかにし始めており、このような性質をうまく使うことにより、新たな性質を発現する可能性が極めて高い。
ホメオボックス転写因子CDX2及びCDX1の消化管腫瘍への関与とその分子的機序

本研究は、消化管特異的に発現するホメオボックス転写因子CDX2及びCDX1の消化管腫瘍における役割を解明し、新たな治療法開発の手がかりを見つけることを目的とした。本研究の成果として、改良型のChIP(Chromatin immunoprecipitation、クロマチン免疫沈降)スクリーニング法を用いて、SLC5A8及びPLEKHG1をCDX1・CDX2の新規標的遺伝子として同定した。Cdxの標的遺伝子とされる遺伝子には、腸上皮細胞の形質発現に必要なタンパクをコードするものが多く、分化や癌化に直接関与しうるものは少ない。SLC5A8のコードするタンパクは、酪酸などの短鎖脂肪酸を細胞内に取り込むNa+共役型トランスポーターで、大腸癌においてその発現が低下しその発現は予後と相関することなどから、SLC5A8は癌抑制遺伝子の候補とされている。酪酸は、大腸上皮細胞の主要なエネルギー源となる一方で、ヒストン脱アセチル酵素阻害薬として作用し多様な遺伝子の発現に影響を与える。大腸癌の発生、悪性化におけるCdx、SLC5A8、酪酸の相互作用が分子レベルで解明されることが期待される。PLEKHG1がコードするタンパクは、そのアミノ酸配列からRho/Rac/Cdc42ファミリーに対するGEF活性を持つDb1ファミリーに属すると考えられるが、この分子に関する研究報告は存在しない。今後、腸上皮細胞の分化、腸管腫瘍の発生、悪性化においてPLEKHG1が果たす役割を解明したい。一方、全てのCdxファミリー転写因子のホメオドメイン内でその前後の配列が保存されているスレオニン残基がPKCζによってリン酸化されることを見出し、この残基のリン酸化がCdx2の2量体形成に関与する可能性を示した。今後、腸管での細胞分化、腫瘍発生におけるCdxとPKCシグナルとの相互作用の役割が解明されることが期待される。本研究計画は、消化管特異的に発現するホメオボックス転写因子CDX2及びCDX1の消化管腫瘍形成における役割を解明し、新たな治療法開発の手がかりを見つけることを目指す。CDX2の直接の標的遺伝子を同定するため、FLAG-CDX2を安定的に発現するDLD-1大腸癌細胞株を用いて、抗FLAG抗体M2アガロースビーズによるクロマチン免疫沈降を行った。免疫沈降されたDNA断片をクローニングし、シークエンス解析により近傍の遺伝子との位置関係、CDX結合配列の有無を検討し、22個を候補遺伝子とした。次にこれらのDNA断片をルシフェラーゼレポーターベクターに挿入し、レポータージーンアッセイによりCDX2依存性のエンハンサー活性を調べた結果、6個のDNA断片が既知のCDX2標的遺伝子GKLFのエンハンサー領域と同程度以上の活性を示し、さらに7個のDNA断片が有意な活性を示した。また、FLAG-CDX1を用いて同様にクロマチン免疫沈降法によるスクリーニングを行ったところ、大腸癌の癌抑制遺伝子候補とされている遺伝子のプロモーター領域を含む断片が単離された。この遺伝子の発現は、CDX1を強制発現させた細胞で誘導されることから、CDX1の標的遺伝子である可能性が強く示唆された。今後これらの遺伝子についてさらに解析を進める。一方、Tet-offシステムによりFLAG-CDX2を誘導的に発現できる系を大腸癌細胞株で構築したところ、FLAG-CDX2が強い増殖抑制能を持つことが示された。細胞周期に与える影響など、この増殖抑制の分子的機序について解析を進めている。また、抗FLAG抗体による免疫沈降でFLAG-CDX2と共沈するタンパク質を、質量分析により複数同定した。これらのタンパク質のCDX2の機能における役割についても今後検討する。

本研究計画は、消化管特異的に発現するホメオボックス転写因子CDX2及びCDX1の消化管腫瘍における役割を解明し、新たな治療法開発の手がかりを見つけることを目的とする。前年度に、クロマチン免疫沈降(ChlP)法を用いたスクリーニングにより、CDX2及びCDX1の標的遺伝子候補を複数同定した。その中でも大腸癌の癌抑制遺伝子候補とされ、酪酸(butyrate)などの短鎖脂肪酸のトランスポーターをコードするSLC5A8(solute carrier family 5,member 8)については、ChlPスクリーニングで得られた断片にそのプロモーター領域が含まれていた。今年度は、SLC5A8プロモーター中のCDX結合コンセンサス配列を欠失あるいは変異させるとレポーターアッセイにおけるCDX依存性の転写活性化が阻害されること、CDX1あるいはCDX2を強制発現させた大腸癌細胞株においてSLC5A8の発現が誘導されること、SLC5A8が強い細胞増殖抑制能をもつことを見出した。また、ChlPスクリーニングにより同定していた他の標的遺伝子候補のうち、Dblファミリーに属するタンパクをコードする新規遺伝子について、CDX2の強制発現によりその発現が誘導されること、Caco2大腸癌細胞株の分化を誘導すると内在性CDX2の発現に続いてこの遺伝子の発現が誘導されることを見出した。一方、CDX2及びCDX1のホメオドメイン内に存在し、Drosophilaのcaudalに至るまでCDXファミリーのホメオドメインに種の壁を越えて保存されているスレオニン残基が、PKCζによってリン酸化されることを見出した。今後、これらの標的遺伝子の機能とCDXの癌抑制遺伝子的作用における役割について解析を進めるとともに、CDXホメオドメインリン酸化の生理的意義について検討する。これまでに、改良型のChIP(Chromatin immunoprecipitation)スクリーニング法を用いて、CDX1及びCDX2の新規標的遺伝子候補としてSLC5A8及びPLEKHG1を同定した。SLC5A8のコードするタンパクは、短鎖脂肪酸を細胞内に取り込むトランスポーターで、大腸癌の癌抑制遺伝子候補として報告されている。前年度までに、ヒト大腸癌細胞株HCT116にCDX1またはCDX2を強制発現させるとSLC5A8の発現が誘導されること、ChIPスクリーニングで同定された領域のCDX結合配列がその発現制御に関与することを示した。今年度は、大腸癌細胞株T84でCDX2をノックダウンするとSLC5A8の発現が減少すること、HT29細胞とCaco2細胞において酪酸ナトリウムがSLC5A8の発現を誘導することを見出した。一方、PLEKHG1がコードするタンパクは、Rho/Rac/Cdc42ファミリーの低分子量GTP結合タンパクに対するGEF活性を持つDblファミリーに属する。
運動リズムの伝搬機能が運動学習事態に貢献する可能性

他者を観察-模倣するという運動学習事態において、運動リズムが他者に伝染することを明らかにした。ただし、この伝染効果はパフォーマンスに直接影響を及ぼす変化はなく、運動の始まりと終わりを規定するような動作実行時における時間的フレームへの伝染であった。また集団におけるグループ・リズムは確かに存在することを確認した。しかし、そのグループ・リズムが如何にして形成されたかという機序については、更なる実証実験が必要である。初年度は,本研究の目的を達成するための基盤づくりと位置づけ,(1)実際の運動・スポーツ活動から運動リズムの時間的分節構造を抽出するフィールド実験の実施と,(2)運動リズムの定義に対する検証実験(実験室実験)を可能にする研究環境の整備に焦点を置いていた.(1)実際の運動・スポーツ活動にみる運動リズムの振舞いについて(フィールド実験)運動リズムの時間的分節構造を運動リズムの安定性という観点から評価し,熟練者と未熟練者で比較した.その際,この研究では1名の被験者が単独で運動リズムを表出する運動課題の振舞いと,2名の被験者が一組のペアとなり運動リズムを表出する運動課題の振舞いに分けて検証した.前者の課題には,幾つかの課題候補から,近隣スイミング・スクールの協力を得て,水泳のクロール泳法を採用し,小学校高学年13名の児童を対象に実験を行った.その結果,熟練者の運動リズムが安定していること,運動リズムが水泳のパフォーマンス水準を規定する制御パラメータであることが考察できた、また,より詳細な分析が必要なものの,水泳の技能が上達するに従い運動リズムが形成され,各個人固有の運動リズムに発達する様相にアプローチできるデータを獲得した.この成果は,紀要論文に投稿し掲載された.一方,後者の課題には,近隣の高等学校の協力を得て,対面によるキャッチ・ボールを運動課題に採用した.熟練者に野球部,未熟練者に陸上競技部の協力を仰いだ.実験は終了し,今年3月にデータ分析を完了させた.(2)運動リズムの定義に対する検証実験について(実験室実験)当該年度に執行可能な補助金の98%を,この検証実験のシステム整備に配した.実験システムの構築は,10月下旬に完成し,サンプル・データによる分析マクロの作成段階にある.1.グループ・リズムの存在2名の被験者が1組となり成立するキャッチボールの運動課題を採用し,画像解析による時間的分節構造の抽出を経て,運動リズムの振舞を個人,ペア単位,そして集団の水準で分析した。このとき被験者は,キャッチボールを習慣化している集団として硬式野球部同士がペアに,又その対照群として陸上競技部同士がペアになるよう配慮されていた。その結果,硬式野球部同士のペアは,個人レベルやペア間でみるボール保有時間に変動が小さく,集団としても統一された時間スケール(集団で共有する時間的分節構造)を有していることが明らかとなった。2.BGM(集団に対する音響刺激)を用いた幼児における身体活動量増加の試み園内に流すBGMの遅速条件が園児の身体活動量に与える影響を検証する機会を得た。当初研究計画にはなかったものの,半年に及ぶ交渉の末,K市の私立幼稚園の全面協力を得ることができた。先行研究によれば,速いBGM条件下で人間は運動頻度や運動量ともに増加傾向を示すことが報告されていた。しかし本実験の結果は,速いBGM条件下になるほど園児の身体活動量が低下する傾向が示された。成人と幼児では音響刺激に対する反応が異なる可能性を指摘した。3.運動リズム再生課題にみる履歴現象の相違ある共通する周期的な音響刺激が呈示されたのち,12個のボールを籠に投げ入れる運動課題(運動産出課題)に従事したグループと動作を伴わず10秒を正確に再生する課題(時間再生課題)に従事したグループで,各々の課題から導出された実測時間とその変動性を比較した。その結果,2つの実験で呈示した音響刺激が同一であったにも関わらず,動作を伴う運動産出課題では運動実行時間が短縮し,その一方で動作を伴わない時間再生課題は延長した。共通の音響刺激が呈示された場合でも,動作を伴うか・動作を伴わないかによって運動リズムの再生履歴は相反することが明らかとなった。1.運動リズムの伝搬バスケットボールをゴールに向けて12本連続してシュートするフリースロー課題を10週にわたり要求した.被験者らは実験に先立ち,12本のシュートに要した時間(課題遂行時間)に基づき,2つのグループに振り分けられた.課題遂行時間が短い被験者から順にフリースロー課題に従事するF群と課題遂行時間が長い被験者から課題に従事するS群であった.その結果,当初両群とも平均で約70秒であった課題遂行時間は,F群で約50秒まで短縮した.他方,S群の課題遂行時間は,約90秒まで遅延した.多重比較の結果からも,測定週を経る毎に統計量は高くなり,両群の差は拡大した.以上の結果は,観察対象の運動テンポが速ければ後続者の運動テンポは速く,遅ければ遅くなることを示している.つまり,運動リズムが他者に伝搬したことを確認した.

2.運動リズムから身体知への挑戦的アプローチ本研究では,短距離選手(スプリンター群)とバレーボール選手(バレーボール群)を被験者に,循環運動である100mと200mの8割走によるインターバル・トレーニングを5週にわたり実施し,疾走時におけるピッチとストライド長を分析した.その結果,スプリンター群はバレーボール群より,疾走タイムとストライド長が有意に優れていることが示されたが,時間的分節能力であるピッチには有意差は認められなかった.この結果を受けて,さらに詳細な分析を実施したところ,スプリンター群は身長が高くなれば高いほど,ストライドが長くなるという正の相関を示すが,バレーボール群は身長が高くとも低くともストライド長は常に190cm前後で分布していることを確認した.それ故,このバレーボール群にみるストライド長の自己拘束性という振舞こそが,長年9m×9mという比較的狭小空間の中でスポーツ活動に従事してきた人間の身体知の一側面ではないかと考察した.運動リズムが他者に伝搬する現象学的側面を捉える試みは計画以上の進展があった。現在,投稿論文は4編(うち1編は院生との共著),執筆中のものを含めれば5編となる。一方,上述成果に比べれば,運動リズムの制御過程について,力と時間スケールの変数で検証する基礎実験が遅滞している。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の変更はない。本研究課題名である「運動リズムの伝搬機能が運動学習事態に貢献する可能性」は,現在執筆中の論文により総括する。研究を遂行する上での問題点として,近年,指先タッピング課題を用いた力発揮とタイミングの研究から,両変数は独立制御されている可能性が指摘されている。この指摘に挑戦すべく,平成22年度は実験システム構築及び分析マクロ作成に時間と経費を充当した。平成23年度はプレ実験を繰り返し,得られたサンプルデータによる省察を行った。しかし先行研究と同様な実験結果を見出すことができていない。近隣大学に所属する研究者らに協力を仰ぎ,実験手続きの再考・精査,現行実験システムと分析マクロの徹底的な再検証に着手する予定である。
細胞増殖の調節(特にG1期とG2期で)に関与するヒト遺伝子のクローニング

細胞増殖の調節はG1期とG2期でなされる. G1期では細胞は細胞密度,培地の栄養状態,増殖因子の有無などで細胞複製を止めるか否かを決定する.癌化した細胞で,このG1期における調節機構が決落していることはよく知られており,細胞の癌化と密接に関連している.したがってG1期における細胞複製の研究は細胞癌化のメカニズムを知る上で重要な意味がある.これまでに癌遺伝子の研究からかなりのことがG1期についてわかっているがG1期全体を明らかにするには,ほど遠い.我達はG1期の細胞複製に必須な機構をこの過程に欠損を持つ温度感受性変異株を用いて組織的に研究している.本年度はこの手始めとしてヒトX染色体に由来して, G1期からS期への移行に必須なヒト遺伝子とそのcDNAをクローンした.クローンされたcDNAは1554個のアミノ酸からなる分子量178, 768ダルトンのタンパク質をコードしていた.興味あることに,このタンパク質はc端に120個のアミノ酸からなる配列が2回繰り返した構造を持ち,この繰り返し配列の直前に核タンパク質に特有な核への移行シグナルがあった.このcDNAは温度感受性変異株tsBN462を相補する活性としてクローンされたものであるが,同じcDNAがこの変異株と同じ相補グループに属するts13株をも相補した.現在,クローンされたcDNAの産物に対する抗体を作って細胞内での局在,機能を研究することを計画している.G2期もまたG2期と同様に細胞にとって大切な細胞複製の調節を行っている.G2期の調節はG2期のものに比らべて単純であり細胞複製の調節を分るレベルで研究するよいモデルとなる.我達は, G2期での調節に異常を持つ2個の変異株を分離しており,その変異の機構を分子レベルで研究している.細胞増殖の調節はG1期とG2期でなされる. G1期では細胞は細胞密度,培地の栄養状態,増殖因子の有無などで細胞複製を止めるか否かを決定する.癌化した細胞で,このG1期における調節機構が決落していることはよく知られており,細胞の癌化と密接に関連している.したがってG1期における細胞複製の研究は細胞癌化のメカニズムを知る上で重要な意味がある.これまでに癌遺伝子の研究からかなりのことがG1期についてわかっているがG1期全体を明らかにするには,ほど遠い.我達はG1期の細胞複製に必須な機構をこの過程に欠損を持つ温度感受性変異株を用いて組織的に研究している.本年度はこの手始めとしてヒトX染色体に由来して, G1期からS期への移行に必須なヒト遺伝子とそのcDNAをクローンした.クローンされたcDNAは1554個のアミノ酸からなる分子量178, 768ダルトンのタンパク質をコードしていた.興味あることに,このタンパク質はc端に120個のアミノ酸からなる配列が2回繰り返した構造を持ち,この繰り返し配列の直前に核タンパク質に特有な核への移行シグナルがあった.このcDNAは温度感受性変異株tsBN462を相補する活性としてクローンされたものであるが,同じcDNAがこの変異株と同じ相補グループに属するts13株をも相補した.現在,クローンされたcDNAの産物に対する抗体を作って細胞内での局在,機能を研究することを計画している.G2期もまたG2期と同様に細胞にとって大切な細胞複製の調節を行っている.G2期の調節はG2期のものに比らべて単純であり細胞複製の調節を分るレベルで研究するよいモデルとなる.我達は, G2期での調節に異常を持つ2個の変異株を分離しており,その変異の機構を分子レベルで研究している.
カリキュラムに基づいた学習の習得を測定する大規模テストと分析モデルとの対応の研究

カリキュラムに基づいた学力調査において、異なるカリキュラムの状況を背景に持った集団間の比較を行う際に、この違いを考慮した分析を行った。国内の学力調査の分析の結果、調査実施の時期が項目の特性にわずかではあるが影響を与えていることが示唆された。国際的な学力調査の分析の結果、特に知識領域において、項目の内容が国のカリキュラムに含まれていないことに伴って解きにくい状況が見られ易くなることが示唆された。本研究では、調査対象が学校(学級)に属する児童生徒である場合のように、その構造が階層的である学習に関するテストについての既存のデータの再分析を行う。その際には、分析モデルについて、上記のようなデータの階層性とカリキュラムの実施状況等について何らかの形で考慮できるように拡張されたモデルを用いる。本研究は、カリキュラムの実施状況等の違いを考慮した場合と考慮しなかった場合での分析結果の異同等を示し、分析モデルの妥当性について検討することを主に目指すものである。本年度は、全国規模で児童生徒を抽出して行われた学力に関するテストにおける各項目の内容が、当該調査の実施時の学年以前に履修済みと考えられる場合と、実施時の学年で履修されると考えられる場合で、各項目の難しさに関する母数について、学校間レベルでの散らばりに違いが見られるかを検討する研究を行っている。仮説としては、学校に属する児童生徒を対象としたテストにおいて、各項目の内容が前年度までに履修済みであるものより、実施時の学年時に履修されるものの方が、項目の難しさに関する母数について、学校間レベルでの散らばりが大きいであろうということが挙げられる。これは、前者よりも後者の方が、調査実施時期での履修状況についても学校間レベルでの散らばりが大きい可能性が高いためである。このことを検討するために、学校間レベルでの各項目の独自分散を推定できる既存のマルチレベルのカテゴリカル因子分析モデルを用いて、上記の特徴をもった実データの分析を部分的に行った。本年度は、昨年度より引き続き、全国規模で児童生徒を抽出して行われた学力に関するテストにおける各項目の内容が、当該調査の実施時の学年以前に履修済みと考えられる場合と、実施時の学年で履修されると考えられる場合で、能力特性によらない学校間レベルでの各項目独自の散らばりに違いが見られるかを検討する研究を行った。学校に属する児童生徒を対象としたテストにおいて、各項目の内容が前年度までに履修済みであるものより、実施時の学年時に履修されるものの方が、上記の散らばりが認められやすいであろうということが仮説として挙げられる。このことを検討するために、学校間レベルでの各項目の独自分散を推定できるマルチレベルのカテゴリカル因子分析モデルを用いて、上記の特徴をもった実データの分析を行った。また、シミュレーション研究としてある条件下で人工データを発生させ、母数が適切に推定されるかについての検討も行った。さらに、本研究のもう一つの主要な課題として設定していたTIMSSの公開データを用いた研究については、変数の整理や分析モデルの検討を部分的に進めた。昨年度に引き続き、全国規模で児童生徒を抽出して行われた学力に関する算数・数学のテストにおける各項目の内容が、当該調査の実施時の学年以前に履修済みと考えられる場合と、実施時の学年で履修されると考えられる場合で、能力特性によらない学校間レベルでの各項目独自の散らばりに違いが見られるかを検討した研究を行った。この結果、前者より後者の方が、この散らばりが認められる項目の数の割合が大きいということが示された。ただし、複数のデータの間で結果は一貫していたものの、両者の間の差は必ずしも大きくはなく、また領域や内容及び問題の形式について焦点化したデータ分析を行ったため、結果の一般化可能性について課題が残された。さらに、TIMSS調査において、各項目におけるカリキュラムの被覆状況の国間での違いに着目した研究を行った。

具体的には、TIMSS2007理科調査(物理領域)のデータを用いて、同じ出題項目でもその統計的な特性が国間で異なることをモデル化し、データの階層性を考慮した上で分析を行い、各項目のカリキュラムの被覆状況の国間での異同によって分析結果を整理した。この結果、特に知識領域において、日本のみカリキュラムに含まれていないことに伴って、能力特性が同水準であっても日本の生徒にとってより解きにくい場合がみられるようになることが示唆された。交付申請書の本年度の研究実施計画にほぼ沿って実施することができたため、おおむね順調に進展しているものと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究のもう一つの主要な課題として設定していたTIMSSの公開データを用いた研究を進める。その際には、各テスト項目が自国・地域のカリキュラムに含まれているかどうかについて各国・地域が回答しており、この対応を示した結果は公表されているため、この情報をカリキュラムの実施状況等を表す変数として用いることとする。