hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ネガティブな経験の般化を生じさせる認知過程についての実験的検討 -ヒューリスティックな処理によるのか過剰な情報処理によるのか-

第1実験パーソナリティテストを実施し、時間をあけて、そのフィードバックと偽ってボーガス・フィードバックを被験者に返却した。フィードバックの内容は一律に望ましくない内容にで、かつ対人関係の側面についてのフィードバックであった。そのフィードバックについて、当たっているか、役に立つかなどの評価を測定した。その際に、評定の前になぜそのようなフィードバックになったのか、理由を熟慮する条件、理由を考えずに即断する条件、特になにも指示しない条件(コントロール)を設けた。結果は、抑鬱的な人の方がネガティブなフィードバックを好意的に評定していたが、評定前の操作の影響は認められなかった。また、般化への影響も認められなかった。第2実験第1実験を受けて、熟慮条件とコントロール条件のみで実験を実施した。この操作の影響は、フィードバックが役に立つかどうかという評価について、熟慮条件では、抑鬱的な人と健常者に違いがなかったが、コントロール条件では、抑鬱的な人は好ましく評定していた。熟慮した結果抑鬱的反応が弱められた可能性が示唆された。しかし、般化への影響は認められなかった。第3実験達成課題の遂行に対し、成功・失敗のボーガス・フィードバックをし、その結果についての原因帰属、ムードなどを測定した。その際に熟慮条件とコントロール条件を設定した。結果として、抑鬱と熟慮の交互作用効果は、結果(成功・失敗)と関連しないところで生じていた。この点についてはさらなる検討が必要である。全体として、抑鬱的反応が熟慮に媒介されているという証拠は得られなかった。軽度抑鬱者が示すネガティブな経験の般化に貢献する認知過程として、ネガティブな事象に対する内的安定的な帰属の傾向があるとされるが、これまでのところ、なぜそのような帰属が生じるのかというメカニズムは明らかにされていない。本研究では、そのメカニズムとしてヒューリスティックな処理による可能性と過剰な情報処理による可能性の両者を検討した。本年度は、まず、これまでの先行研究の整理をおこない、実験方法-特に測定方法-の検討を行った。これまで帰属質問紙を用いて抑鬱傾向と帰属スタイルの関係を見る研究は多く行われてきたが、その際に被験者がどのような思考方法を採らせるか教示していなかった。そのために質問紙で得られた帰属スタイルがヒューリスティックな処理によって生じたものか、過剰な情報処理によって生じたものか特定できなかった。そこで、被験者に出来事を示し、そのような出来事が自分に起こるとしたらどのような理由によるのかを答えさせる際に、(1)特に教示をしない(2)できるだけ早く理由を考えるように教示(3)1分間理由を考え続けるように教示という3つの条件を設け、被験者が回答する理由を検討した。本実験の目的は、基礎的なデータの収集でもあるため、被験者には思いついたことをすべて口頭で回答させ、それを録音した。出来事は対人的なポジティブな出来事、対人的なネガティブな出来事、達成的なポジティブな出来事、達成的なネガティブな出来事、各15計60からなり、ランダムに被験者に呈示された。被験者の回答を出来事の種類、思考形態の教示条件ごとに整理し、抑鬱傾向と併せて検討したが、個人差が大きいことから予測したような思考法による明確な違いは見いだされなかった。測定方法を再考する必要性があると考えられる。また仮想場面によらない実験も実施する必要がある。
鉄系超伝導薄膜を用いた薄膜線材設計指針の提案

研究代表者が鉄系超伝導体用に独自に開発したパルスレーザー堆積法(PLD法)を用いることによって、MgOと(La,Sr)(Al,Ta)O_3の[001]-tiltバイクリスタル基板上(傾角θ_GB=345度)に、高品質Co添加BaFe_2As_2薄膜を作製した。そして粒界特性を明らかにするため、傾角粒界を介する部分にブリッジ構造を作製し、電流-電圧特性からその傾角粒界におけるJcを測定した。その結果、J_cは9度の粒界傾角まで1MA/cm^2以上の高い値を保持することが明らかとなった。以上の結果により、鉄系超伝導体は、面内配向度が9度以下の金属基板を使えば、高いJ_cを示す薄膜線材が実現可能であるという設計指針を提示することができた。研究代表者が鉄系超伝導体用に独自に開発したパルスレーザー堆積法(PLD法)を用いることによって、MgOと(La,Sr)(Al,Ta)O3の[001]-tiltバイクリスタル基板上(傾角θGB=345度)に、高品質Co添加BaFe2As2薄膜を作製した。そして粒界特性を明らかにするため、傾角粒界を介する部分にブリッジ構造を作製し、電流ー電圧特性からその傾角粒界における臨界電流密度(Jc)を測定した。その結果、Jcは9度の粒界傾角まで1 MA/cm2以上の高い値を保持することが明らかとなった。以上の結果により、鉄系超伝導体は、面内配向度が9度以下の金属基板を使えば、高いJcを示す薄膜線材が実現可能であるという設計指針を提示することができた。本研究課題「鉄系超伝導薄膜を用いた薄膜線材設計指針の提案」の目的は、鉄系超伝導体Co添加BaFe2As2の高品質なエピタキシャル薄膜を作製し、その粒界で臨界電流が受ける影響を明らかにすることによって、線材応用に必要な設計指針を提案することである。そこで、これまでに最適化してきたパルスレーザー堆積法を用いることによって、MgOと(La, Sr) (Al, Ta) O3のバイクリスタル基板上に、高品質Co添加BaFe2As2薄膜を作製した。そして粒界特性を明らかにするため、傾角粒界を介する部分にブリッジ構造(傾角粒界接合)を作製し、X線回折法と微細構造観察からその傾角粒界接合の品質を評価し、電流ー電圧特性からその傾角粒界における臨界電流密度を調査した。その結果、形成された接合はバイクリスタル基板の傾角の大きさと同じ角度で正確に制御することができており、また化学組成は均質で、異種化合物の粒界への析出は観察されなかった。そして、電流ー電圧特性を調べた結果、9度の傾角まではフラックスフロー型であったのに対し、それ以上から弱結合状態に起因するRSJ型への転移が観察された。その弱結合への転移である9度の傾角まで、臨界電流密度は1 MA/cm2以上の高い値を保持した。この臨界角9度という値は、銅酸化物の代表例であるYBCOの臨界角(35度)より大きい。以上の結果は、鉄系超伝導体は銅酸化物よりも、高磁場発生マグネット用の薄膜線材に応用する際には、かなり低いスペックである9度以下の配向度をもつ金属テープ基板でよいことを示唆している。目的の一つである傾角粒界接合の臨界電流特性の調査が終了し、強結合から弱結合への転移が起こる境目の傾角を明らかにすることができたため。臨界電流密度の臨界傾角のデータをもとに、既存の銅系線材用配向基板が、新材料である鉄系超伝導体の薄膜線材作製にも適用可能かどうかを調べる。主として、PLDターゲット合成に必要な原料試薬と薄膜成長基板等の消耗品に利用予定である。旅費に関しては、タイミングに応じて申し込みが可能な国内もしくは海外での会議に出席を予定している。
幼稚園・小学校・中学校をつなぐ理科のカリキュラム開発

附属学校園のなかで幼稚園と小学校の接続期の「理科」教育(生活科を含む)のカリキュラム作成の可能性についての話し合いをもとにその具体的な方法について今年度研究を進めた。幼稚園内では「自然とのかかわり/ものの性質への気付きの発達カリキュラム」作成のため、幼児の主体性を活かしながら、虫眼鏡や顕微鏡などを保育に取り入れ、虫、草木、土や砂、水、紙、箱などの素材、氷、砂糖や塩、金属など観察していった。その中での気付きやつぶやきを記録としてとり、3歳児から5歳児の思考の変遷をとらえる事例としてまとめた。また、小学校での生活科の時間の植物の栽培を一緒に行うこと通じ、幼児と児童の思いや行動の相違点を見取ったことが接続期の「気付きのカリキュラム」作成への視点を探る手掛かりとなった。更に、砂や土、塩や砂糖などを観察したことから、雨どいや板、バケツなどの遊具と組み合わせることでものの解け方の違いに気付いたり、粒の違いによって沈殿の層ができることや流れる距離の違いに気付いたりなど、小学校の理科につながる遊びの発見があった。園内でそうした遊びに適当な素材がどこにあるかを幼児が実際に遊ぶ中で見つけ出し、それを基に季節に応じた「かかわりマップ」の作成が継続して行われている。ものの解け方から派生し、大学の理科教育の准教授と連携し、自作のろ過器を使いろ過の実験を行った。様々なものを解かしたり身近なものを使ってろ過器を作ったりするなかで、試行錯誤や創意工夫が見られ、ものの性質の不思議さへ思いを募らせる幼児もいた。先進園とした視察した大阪教育大附属幼稚園でも学部教授との連携が行われており、幼稚園と学部との積極的な連携の必要性を感じた。
DNAビッグデータが開く作物-微生物共生型農業の展開

植物マイクロバイオームとは葉や根の表面や内部に生息する微生物群集を指し,近年植物の免疫機能や病害抵抗に大きな影響を与えている可能性が指摘され,世界的に注目を集めている。近年の遺伝子解析技術の飛躍的進歩は,短時間で安価にマイクロバイオームの構造や組成を解析することを可能にした。作物栽培では,年次的に同じ畑に異なる作物を栽培する(輪作)ことで,病害が抑制されることが経験的に知られている。輪作による病害防除は作物の多様性がもたらす土壌微生物叢の変化に起因すると考えられているが,その具体的メカニズムはほとんど分かっていない。本研究ではアブラナ科作物の根に感染するネコブ病をモデルとして,輪作条件を実験的に作り出し,次世代シークエンス技術が産み出すビッグデータを利用し,土壌と作物根のマイクロバイオームの構造変化がどのように病害を抑制するかを明らかにすることを目的として行った。2018年度は,輪作の影響を土壌微生物から解明する第一段階として,異なる作物が土壌微生物をどの程度変えることができるかを明らかにするために,20種類の作物を同一土壌で育て,根のマイクロバイオームの構造を比較した。7週間生育させた後,根のDNAを抽出し,細菌と真菌のリボソームRNA遺伝子の特異的配列をPCRで増幅後,次世代シークエンス(Illumina社製Miseq)により各部生物群の構成を比較した。その結果,作物の進化系統関係は細菌では根のマイクロバイオーム構成大きな影響を与えたが,真菌では影響が見られなかった。細菌では,一部の群,特にベータプロテオバクテリアが作物の系統関係の影響を強く受け,単子葉と双子葉の作物に顕著な差を生み出していることが分かった。このことから,真菌より細菌が作物の輪作による土壌病害防除に大きな影響を持つことが示唆された。これまでほとんど先行研究がない中で,本試験では異なる作物を栽培することで土壌微生物が大きく変化する可能性が明らかにできたことは,本研究を今後進める上では大きな前進である。特に,細菌と真菌という異なる微生物を比較した結果,真菌より細菌がより深く関与していることがわかり,今後の研究では細菌に焦点を当てて研究を進めればよいことがわかり,方向性も確定できた。2019年には,多様な20種類の作物を異なるポットで前作として栽培した土壌に,ハクサイを植え,同時に培養したネコブ菌を一緒に前作の異なるポット土壌に植え付け,ネコブ病を発病させる。2週間後から5週間の4回,ハクサイをサンプリングし,根に発病した根のこぶの大きさから病害度を4段階に分けて評価した後,土壌とハクサイの根からDNAを抽出し,細菌のDNAのみを特異的に増幅するプライマーを用い,PCRで細菌DNAを増幅する。土壌と根から抽出したDNAについて2回のPCRを行い,次世代シークエンス用のサンプルを準備する。1サンプル当たり約20万という大量のデータが得られる。得られたデータからDNAの配列に対応する種をデータベースから同定し,種ごとのDNAコピー数を得る。シークエンス解析から各配列の種同定までの一連の作業は専門業者に外注する。ネコブ病菌を特異的に増幅するプライマーが確立されているので,リアルタイムPCRで菌密度を推定する。得られた細菌DNAの大量データを塩基配列の解析を通じて,各細菌グループの相対比率を求めて,ネコブ病を抑制する細菌グループの特定を行い,輪作がどのように土壌病害の抑制に影響しているかのメカニズムを明らかにする。

特に,細菌と真菌という異なる微生物を比較した結果,真菌より細菌がより深く関与していることがわかり,今後の研究では細菌に焦点を当てて研究を進めればよいことがわかり,方向性も確定できた。2019年には,多様な20種類の作物を異なるポットで前作として栽培した土壌に,ハクサイを植え,同時に培養したネコブ菌を一緒に前作の異なるポット土壌に植え付け,ネコブ病を発病させる。2週間後から5週間の4回,ハクサイをサンプリングし,根に発病した根のこぶの大きさから病害度を4段階に分けて評価した後,土壌とハクサイの根からDNAを抽出し,細菌のDNAのみを特異的に増幅するプライマーを用い,PCRで細菌DNAを増幅する。土壌と根から抽出したDNAについて2回のPCRを行い,次世代シークエンス用のサンプルを準備する。1サンプル当たり約20万という大量のデータが得られる。得られたデータからDNAの配列に対応する種をデータベースから同定し,種ごとのDNAコピー数を得る。シークエンス解析から各配列の種同定までの一連の作業は専門業者に外注する。ネコブ病菌を特異的に増幅するプライマーが確立されているので,リアルタイムPCRで菌密度を推定する。得られた細菌DNAの大量データを塩基配列の解析を通じて,各細菌グループの相対比率を求めて,ネコブ病を抑制する細菌グループの特定を行い,輪作がどのように土壌病害の抑制に影響しているかのメカニズムを明らかにする。少額の金額のため,来年度の消耗品の購入にあてるために残した。
鋼製器具管理の標準化における指標データーの検証

手術や処置で使用する鋼製器具は、従来、正確に個体管理することができなかった。本研究では、2次元シンボルが本体に直接刻印された鋼製器具を追跡管理することで、再生業務の可視化をおこなった。その結果、作業手順の標準化によって得られたデータは他施設でも基準値となり得ることが示唆された。また、鋼製器具の修理歴を把握することが、品質管理にとって重要であることが明らかとなり、本研究を基に学会からの提言として医療施設や販売仲介業者等へ広く注意喚起がなされることとなり、医療安全の質向上に寄与することができた。1.本研究では鋼製器具のトレーサビリティシステム標準化のための基盤となるデータを検証することが必須であり、まず、取得しているデータについて検証を行った。システムの運用で得られるデータは、各鋼製器具の再生等工程履歴(使用後回収、洗浄・消毒、組立、滅菌、払出、作業者は誰か)、使用履歴(いつ、誰に、何が使用されたか)、修理・廃棄履歴、資産状況である。追跡管理を目的としたシステムである以上、各鋼製器具の再生状況についてリアルタイムに、かつ、視覚的にシステム画面を通じて確認できることはすでに実証しているが、これら工程管理履歴から、各鋼製器具の再生処理に要する時間を集計することで、鋼製器具数と再生処理時間の相関関係が見られないか、また、見られれば効率的な運用に向けて、必要な鋼製器具数の算出もできるのではないかと考えられた。また、使用履歴および修理・廃棄履歴から、各鋼製器具の耐久性について評価できないかと考え使用回数と修理回数、あるいは、廃棄までの使用回数、使用年数について統計処理を行い検討した。これらデータについては、特に業務を実施管理する立場の研究協力者から学会にて発表を行った。2.上記1のように各取得データの検証について、当初、自施設のみのデータについて行ったが、標準化に向けては単一施設データのみでは集計方法、分析方法、考慮するべき要因に差異があると考えられるため、他施設とのデータ比較検証をおこなう事が必要であると考えた。そこで、当施設と同様のトレーサビリティシステムを導入している施設の協力を得て、各施設間におけるデータの差異、傾向等を検証するために各施設データを共有し、さらに、データの分析方法、可視化方法、標準化の基盤データの検証を進めることとした。システム運用により得られた各データを使用して、集計、分析をおこない、かつ、実作業上必要と思われる情報の可視化方法の検証を進めることができている。また、標準化へ向けての多施設間データ共有・検証をおこなう事ができており、概ね順調に進んでいると考える。1.本研究では、鋼製器具のトレーサビリティシステム標準化に向けた基盤データの検証に基づいて、多施設間で活用できる指標を提示することが目的であり、鋼製器具にまつわるデータを取得している。それは器具の再生に関する情報(使用後回収、洗浄・消毒、組立、滅菌、払出、作業者情報)や使用履歴(いつ、誰に、何が使用されたか)、器具の修理・廃棄履歴である。2.2年目の本年では、追跡管理運用データから、器具の適正管理をするための指標として使用できる事例や取得データの利活用によって今後の鋼製器具管理業務がどのようになっていくと考えられるかを、データの分析結果やシステム管理後の実務者における変化を元に学会発表をおこなった。これにより今後の追跡管理標準化の可能性を示唆することができた。また、鋼製器具の追跡管理の実状について、より標準的なシステム構築、および、器具管理に必要な識別子(UDI)の重要性について、病院施設だけでなく鋼製器具製造者やシステム開発者へ広く周知するために講演をおこなうとともに、医療経済の観点から見た鋼製器具の管理について教育講演をおこない、鋼製器具管理を多角的な視点で分析することの可能性、および、必要性に関して示すことができた。3.上記2のように、鋼製器具の追跡管理に関する取り組みの実例やデータ検証例について、広く周知をおこなってきているが、標準化へは複数施設間での検証が必要であり、他施設の協力のもと、相互に検証をすすめることとした。鋼製器具の追跡管理データについて、システム運用開始後から相当数取得でき、他施設との比較検討も進めることができるようになってきた。他施設とのデータ取得実績の違いから、一部、精度高く比較することはできていない部分もあるが、今後、継続してデータ検証をおこなう事ができる環境を整えられており、順調に進展していると考える。手術や処置で使用する鋼製器具は、従来、個体管理できていなかったため使用歴や再生処理歴、修復歴など十分に把握することが困難であった。本研究では、2次元シンボルを鋼製器具本体に直接刻印することで個体管理を可能とし、それらを追跡管理することで、再生業務の可視化をおこなった。その結果、鋼製器具の再生業務をリアルタイムにデータ化することで、再生状況をより詳細に把握すると共に、滅菌不良等の不具合が生じた際に、即座に保管先や使用の有無を把握することができるようになり、安全性の向上につながることを示した。また、鋼製器具は使用しなくとも洗浄・滅菌を繰り返すことで劣化が進む。手術に使う鋼製器具は術式に応じてセット化したコンテナセットを作成し、準備作業の負担軽減をおこなっているが、一度セット化してしまうと従来の管理方法では見直すことが困難であることから、未使用の鋼製器具の劣化を進めてしまうと考えられた。個体管理を通じてコンテナセット内の実使用状況を把握することで、セット内容の見直しや削減など、セットの適正化を実施する事が可能となり、器具の適正運用および効率化に寄与することを示した。

個体管理はまた、修理歴を正確に把握することが可能である。この履歴データは、各器具の耐久性を検証する際、重要な指標となる。添付文書では耐用年数等が示されているが、実際は使用回数あるいは再生回数に依存すると考えられ、器具の分類ごとに推定可能であることを示した。これにより鋼製器具を術中等での不慮の破損等の不具合が生じる前に更新することが可能となり、安全性の確保に有用であることが示唆された。さらに修理について検証を進めたところ、修理対象器具が当該製造メーカーに依頼され修理されることはごく一部であり、それ以外の多くが他業者に依頼され、その一部では適切に修理されていないという実態が明らかになった。手術や処置で使用する鋼製器具は、従来、正確に個体管理することができなかった。本研究では、2次元シンボルが本体に直接刻印された鋼製器具を追跡管理することで、再生業務の可視化をおこなった。その結果、作業手順の標準化によって得られたデータは他施設でも基準値となり得ることが示唆された。また、鋼製器具の修理歴を把握することが、品質管理にとって重要であることが明らかとなり、本研究を基に学会からの提言として医療施設や販売仲介業者等へ広く注意喚起がなされることとなり、医療安全の質向上に寄与することができた。多施設間共有データから、各種データの導出方法、分析方法、解釈、それらの可視化方法の検討を進めることが可能となっており、引き続き検証を進めていくとともに、学会等での発表を通じて広く意見交換を行い標準化へ向けて精査していく。次年度は最終年度にあたり、今まで取得したデータから種々の分析をおこなってきた結果をアウトプットすることを第一とし、さらに、施設間比較から鋼製器具管理の標準化へ向けたデータ指標化に対して評価をおこなう。医療管理学年度末に他施設とのデータ共有・検証のため出張を計画しており、その金額に不足が生じないように確保していたが、実費用が予定より少額だったため差額が生じた。予算内使用を意識し決済したため端数があわず、その差額分が残った。本差額を研究発表費用および情報収集費用として含め、使用する。本差額を研究発表費用として使用する。
特異点のフィルター付きブロウイングアップと接錐の代数幾何的性質

標題に掲げた問題に対して以下の進展があった。これらは、論文にて発表済みまたは、発表予定である。(1)代表者泊は、(a)局所環の重複度に関して、フィルトレーションの接錐のヒルベルト関数からの評価を2次元特異点に応用し、正則性の研究を行った。また、(b)一般次元の研究として、接錐の正則性問題、L^2多重種数(高次元)の下からの評価と等号成立の幾何学的特徴付けに関して進展があった。更に、(c)下からの評価問題での接錐の条件の緩和の問題の為の実験過程として、1次元被約特異点に対しL^2多重種数の類似物を定義し、フィルタードブロウイングアップの観点よりの評価および、発散に関する分類を得た。(d)また、2次元特異点の被約位数と代数的位数の逆線形不等式について、特異点解消過程よりの評価を得た。(e)近年の奥間智弘氏の研究と泊の古い研究を総合することで、ゴレンスタイン2次元楕円型の特異点解消過程による特徴づけが完成した。これらの研究では、分担者には常にアドバイスを受け、特に早川・岩瀬両氏とは多くの研究連絡をおこなったが、個別にも以下のような関連問題に於ける進展を得た。(2)早川は、3次元代数多様体上の端射線の収縮でできる双有理射で因子を1点に潰すもののうち,食い違い係数が1以下のものをすべて分類し、(3)岩瀬は、Gluck surgeryのある変種について、これまで半分の場合がトーラスに沿ったDehn surgeryになることを示していたが、残りの半分についても同様であることを明らかにした。(4)松浦は、古くから代数幾何学の基礎理論として研究されてきた代数的スタックについてアフィン性の判定、および同形問題について、これまでの結果の拡張を得た。(5)渡辺は、2,3次元のmultiplierイデアルと一般の整閉イデアルの関係に本質的進展をもたらした。標題に掲げた問題に対して、(1)代表者泊は、これまでの研究に引き続き、正規解析空間の特異点の局所環に幾何学的に定まる様々なフィルトレーションによるブロウイングアップを特異点解消と不変量の関係から研究を行った。本年度は、特にcurve singularityについての、多重種数を定義し、その観点から、通常特異点が一番やさしいクラスであることを示した。(2)早川は、3次元端末特異点に関して、以前構成した重み付きブローアップで得られる双有理射を応用して、フリップの存在定理の別証明、経済的特異点解消が必ずしも存在しない例の構成などを行った。(3)児玉は、アフィン空間と代数的トーラスの直積として得られる複素空間を、シュタイン多様体に対して、それらの自己同形群の位相群に関する複素解析によって双正則同形問題の解決によって特徴づけた。(4)岩瀬は、「円周と三次元球体との直積」と「二次元球体と二次元球面の直積」の境界連結和を四次元多様体から切り取り、境界の微分同相写像で貼り戻すことで新しい四次元多様体を得る操作について考察し、古典的な結び目に沿ったDehn手術に似た部分をGluck手術との"合成"であることを示した。これらは、論文として発表準備中である。標題に掲げた問題に対して、(1)代表者泊は、これまでの研究に引き続き、正規解析空間の特異点の局所環に幾何学的に定まる様々なフィルトレーショシによるブロウイングアップを、付随する接錐の不変量からの分類という観点から研究を行った。接錐の正則性問題、L^2多重種数(高次元)の下からの評価と等号成立の幾何学的特徴付けに関して進展があった。

また、下からの評価問題での接錐の条件の緩和の問題の為の実験過程として、1次元被約特異点に対しL^2多重種数の類似物を定義し、フィルタードブロウイングアップの観点よりの評価および、発散に関する分類を得た。また、2次元特異点の被約位数と代数的位数の逆線形不等式について、特異点解消過程よりの評価を得た。渡辺・福田の両氏らに常にアドバイスを受け、そして、早川・岩瀬両氏とは多くの研究連絡をおこなったが、個別にも以下のような関連問題に於ける進展を得た。(2)早川は、3次元代数多様体上の端射線の収縮でできる双有理射で因子を1点に潰すもののうち,食い違い係数が1以下のものをすべて分類した。(3)岩瀬は、Gluck surgeryのある変種について、昨年度までで半分の場合がトーラスに沿ったDehn surgeryになることが判明していたが、残りの半分についても同様であることを明らかにした。(4)松浦は、古くから代数幾何学の基礎理論として研究されてきた代数的スタックについてアフィン性の判定、および同形問題について、これまでの結果の拡張を得た。これらの結果は、論文にしての発表が準備されている。
銀河団進化過程における衝撃波と乱流磁場による宇宙線の加速

銀河団は,銀河が重力によって集まった天体です.銀河団内には銀河の他,高温・低密度のガス,磁場や宇宙線(エネルギーの高い電子や陽子)もあり,それらはX線・電波を用いた観測により研究されています.特に,宇宙線の起源はよくわかっていません.そこで本研究では,宇宙線が高エネルギーまで加速される物理過程について研究しました.その結果,従来の研究ではあまり考慮されてこなかった波長の長い磁場からの影響を考えると,より効率よく宇宙線を加速できる可能性のあることがわかりました.銀河団は,銀河が重力によって集まった天体です.銀河団内には銀河の他,高温・低密度のガス,磁場や宇宙線(エネルギーの高い電子や陽子)もあり,それらはX線・電波を用いた観測により研究されています.特に,宇宙線の起源はよくわかっていません.そこで本研究では,宇宙線が高エネルギーまで加速される物理過程について研究しました.その結果,従来の研究ではあまり考慮されてこなかった波長の長い磁場からの影響を考えると,より効率よく宇宙線を加速できる可能性のあることがわかりました.銀河団進化過程における粒子加速過程を明らかにする研究を行っている.プラズマ粒子の加速過程では,粒子と共鳴する電磁場の進化も同時に扱うことが重要である.本研究では,プラズマシミュレーションを行うことで粒子と電磁場の進化を同時に扱う.現在,銀河団の衝突にともなう粒子加速の可能性を探っている.陽子・電子からなる熱的プラズマが衝突する場合に生じるプラズマ現象についてシミュレーション等を用いて調べている.用いているのは,1次元プラズマシミュレーションコードである.途中経過をまとめる.例えば,衝撃波にともなう粒子加速過程であるサーフィン加速が生じるためには,2流体不安定による静電場の成長が必要である.そこで,プラズマの衝突にともなう2流体不安定について調べてみた.磁場のない(弱い)背景プラズマ中をそれと等温のビームプラズマが音速の3倍程度の相対速度でドリフトする場合,2流体不安定の条件(ドリフト速度が電子熱速度より十分大きい)を満たさず,不安定性は成長しない.不安定性成長のためには,ビームプラズマの温度を1/10程度以下にする,または,ドリフト速度を大きくするということが必要になる.しかし,そのような状況が銀河団で実現するか疑問が残る.衝突の境界面には,電子と陽子の熱速度の違いから衝突方向の静電場が生じる.波長は,デバイ長程度であり,強度は,背景に生じる電場の2倍程度である.この電場によって,電子は補足され,加速減速を繰り返す.このため分布関数が変形する.しかし,高エネルギー粒子の生成には結びつかない.衝突方向に垂直な弱い磁場を与えた場合,静電場方向の運動の抑制が見られるが,ほぼ同様な結果となる.銀河団進化過程における粒子加速過程を明らかにする研究を行っている.銀河団では,アルヴェン波や磁気音波からなる乱流磁場が効果的に宇宙線粒子を加速している可能性がある.本年度は特に,アルヴェン波による粒子加速の素過程に着目して研究を行った.アルヴェン波による粒子加速は,波と粒子の共鳴相互作用によるエネルギー拡散であり,加速効率はエネルギー空間での拡散係数D_<γγ>で決まる.準線形理論によると拡散係数には,波数k≧k_<res>2π/(ジャイロ半径)のアルヴェン波が寄与する.一方で,k<k_<res>の波も粒子散乱に寄与することが予想できる.そこで,テスト粒子シミュレーションを用いて,低波数(k<k_<res>)がエネルギー空間の拡散係数に影響するか調べた.テスト粒子シミュレーションは,電磁場を仮定し,粒子の運動方程式を解く方法である.今回,電磁場としてアルヴェン波の分散関係を持つ波を仮定した.多くの波数の波を重ね合わせることで乱流磁場を表現した.各波数の波の強度はパワーローで仮定した.はじめに,ローレンツ因子γ=2を持つ電子のエネルギー拡散を調べた.波数k≧k_<res>/4に背景磁場エネルギーの30%程度を与えた場合,D_<γγ>/Ω_<eO>6×10^<-6>程度の拡散を示した.これは,準線形理論で予想される値の数倍にあたり,低波数のアルヴェン波がエネルギー拡散に影響していると考えられる.次に,銀河団を想定し,γ=10000を持つ電子について調べた.背景磁場エネルギーの0.003%程度を,k≧k_<res>/60に相当する波数領域へ与え実験を行った.計算を行ったシミュレーション時間では,拡散が定常に達しなかったが,準線形理論で予想される拡散係数の数倍を得ている.今後の研究でこの拡散が加速につながるか調べていきたい.以上について,日本天文学会(2007年春季年会)で報告した.銀河団進化過程における粒子加速過程を明らかにする研究を行っている.アルヴェン波による粒子加速は,波と粒子の共鳴相互作用によるエネルギー拡散である.前年度は,テスト粒子法を用い,粒子のエネルギ温拡散をシミュレーションし,共鳴波数より低波数の波が加速に影響することを確認した.本年度は,以下の研究を行い,この間題について更に調べた. (1)低波数アルヴェン波を考慮したシミュレーションでは,計算時間内にエネルギー拡散が定常に達せず,拡散係数の時間的変動が見られた.また,拡散係数はアルヴェン波の初期位相に依ることがわかった.

これらは,低波数アルヴェン波は粒子との相互作用に時間がかかり,計算時間内では十分緩和しないためと考えられる.一方で,計算時間を長くすると,加速により粒子の平均エネルギーが大きく変化してくるため,あるエネルギーを持つ粒子の拡散係数を評価することが困難になる.目安となる拡散係数を評価するためには,初期位相を変えたシミュレーションを多数行い統計的に評価する必要があり,今後の課題である.(2)エネルギー空間における分布関数の進化について低波数アルヴェン波の影響を調べた.結果として以下の事がわかった,1)共鳴波数域にのみアルヴェン波がある場合は,準線形理論に基づく分布関数の進化と一致する.2)低波数アルヴェン波がある場合は,準線形理論に基づく分布関数より高エネルギーの粒子が多く分布する.(3)低波数アルヴェン波が加速に影響する原因を調べた.原因として以下の2つが考えられる,1)アルヴェン波にともなう微小電磁場によるresonance broadening,2)平均磁場に直交する粒子速度ベクトルと磁場ベクトルに位相差がある場合,共鳴波数より低波数の波と粒子が相互作用する.シミュレーションモデルについて前者を調べた所,この効果は効かないことがわかった.一方,後者は有効なことが確認できた.銀河団進化過程における粒子加速過程を明らかにする研究を行っている.アルヴェン波による粒子加速は,波と粒子の共鳴相互作用によるエネルギー拡散である.本研究では,テスト粒子シミュレーションを主に用い,加速過程を調べた.本年度は,以下の研究を行った.(1)プラズマ準線形理論によるとエネルギー拡散係数は共鳴波数域に含まれる磁場エネルギーに比例する.共鳴波数域の磁場強度を変化させたシミュレーションを行った結果,拡散係数は磁場エネルギーに比例し準線形理論と一致した.この際,波の初期位相を変えたシミュレーションを多数行い,統計的に拡散係数を評価した.一方,共鳴域の磁場エネルギーを一定に保ち,波数域を低波数にのばし乱流磁場のエネルギーを増やしていった場合,非線形効果により,拡散係数は準線形理論を上回る値を示した.非共鳴波数域の磁場強度が背景磁場程度に強い場合,共鳴域に背景磁場程度の乱流磁場を与えた場合と同程度のエネルギー拡散を示した.(2)銀河団における宇宙線電子のエネルギースペクトルを評価した.共鳴域より低波数のアルヴェン波によるエネルギー拡散係数をシミュレーションから評価し,宇宙線電子スペクトルの進化を計算した.宇宙線電子エネルギースペクトルを加速の有無で比較した所,エネルギー拡散を考慮したモデルでは考慮しないモデルより高エネルギーまで滑らかに分布することがわかった.(3)低波数のアルヴェン波によるピッチ角散乱が衝撃波統計加速に影響する可能性があるのでテスト粒子シミュレーションにより調べた.粒子と共鳴する波数域のみに磁場エネルギーを与えたモデルでは,理論から予想される加速効率と同程度であった.一方,共鳴波数より低波数にもアルヴェン波を与えた場合は,加速効率が理論予想を上回る可能性があることがわかった.
トロポニンT分子突然変異による遺伝性心筋症の病態発現機構の解明

1.心筋トロポニンTΔK210拡張型心筋症ノックインマウスの解析心筋トロポニンTΔK210拡張型心筋症ノックインマウスの解析の結果、この変異のためにミオフィラメントのカルシウム感受性低下が起き、生体はそのために生じる心臓ポンプ機能の低下を心拡大と同時に様々なイオンチャネルやサルコメア蛋白質分子のリモデリングによって巧妙に代償しようとするが、皮肉なことにその結果致死的不整脈発生のリスクが著しく増加し突然死に至る確率が高くなることが明らかになった(Circ Res, in press)。このように、本研究室において世界で初めて作出に成功した拡張型心筋症ノックインマウスを使うことにより、心筋トロポニンTΔK210変異によって引き起こされるヒト拡張型心筋症の詳細な病態発現機構を解明するという当初の目標を達成することができた。2.新規ノックインマウスの作製肥大型および拡張型心筋症において実に多くの突然変異が心筋トロポニンTにおいて見つかっている。これまで肥大型あるいは拡張型心筋症という大別して2種類に分類されていたものが遺伝子変異から見ると実はかなり異なる病態をもつことが明らかになってきた。単一遺伝子病であってもその遺伝子の変異部位により予後や病態進行速度などがそれぞれ異なると考えられる。本年度の研究では、心筋トロポニンTミューテーションの中で肥大型心筋症を引き起こすI110FとS179F,拡張型心筋症を引き起こすR141WとA172Sに対するノックインマウスの作製に必要なターゲティングベクターすべての構築に成功した。S179Fに関してはさらにキメラマウスの作製まで完了することができ、肥大型心筋症ノックインマウスの作製に道を開くことができた。1.心筋トロポニンTΔK210拡張型心筋症ノックインマウスの解析マウス体内に発信機を埋め込みテレメトリーシステムによって心電図を長期間モニターすることによって、心筋トロポニンTΔK210拡張型心筋症ノックインマウスで高頻度に発生する突然死が心臓電気活動の異常によるのかどうかを確かめた。その結果、突然死する数時間前から心室性頻脈(Torsade de Pointes)を繰り返し発生し、最終的に心室細動に陥り死亡することが確認された。可能な限り多くの種類の突然変異を有するノックインマウスを作製し比較解析することで、将来究極のオーダーメード医療の実現に貢献できるものと思われる。本年度の研究では、心筋トロポニンTミューテーションの中で肥大型心筋症を引き起こすI110FとS179F,拡張型心筋症を引き起こすR141WとA172Sに対するノックインマウスの作製に必要なターゲティングベクターの構築を同時に進め、S179Fミューテーションに対するターゲティングベクターの構築に成功した。ひきつづき来年度の研究において、その他のミューテーションに対するターゲティングベクターの構築を行うとともに、ES細胞を用いてエレクトロポーレーションによるジーンターゲティングを行い、心筋トロポニンTS179F肥大型心筋症ノックインマウスの作製を行う。1.心筋トロポニンTΔK210拡張型心筋症ノックインマウスの解析心筋

トロポニンTΔK210拡張型心筋症ノックインマウスの解析の結果、この変異のためにミオフィラメントのカルシウム感受性低下が起き、生体はそのために生じる心臓ポンプ機能の低下を心拡大と同時に様々なイオンチャネルやサルコメア蛋白質分子のリモデリングによって巧妙に代償しようとするが、皮肉なことにその結果致死的不整脈発生のリスクが著しく増加し突然死に至る確率が高くなることが明らかになった(Circ Res, in press)。このように、本研究室において世界で初めて作出に成功した拡張型心筋症ノックインマウスを使うことにより、心筋トロポニンTΔK210変異によって引き起こされるヒト拡張型心筋症の詳細な病態発現機構を解明するという当初の目標を達成することができた。2.新規ノックインマウスの作製肥大型および拡張型心筋症において実に多くの突然変異が心筋トロポニンTにおいて見つかっている。これまで肥大型あるいは拡張型心筋症という大別して2種類に分類されていたものが遺伝子変異から見ると実はかなり異なる病態をもつことが明らかになってきた。単一遺伝子病であってもその遺伝子の変異部位により予後や病態進行速度などがそれぞれ異なると考えられる。本年度の研究では、心筋トロポニンTミューテーションの中で肥大型心筋症を引き起こすI110FとS179F,拡張型心筋症を引き起こすR141WとA172Sに対するノックインマウスの作製に必要なターゲティングベクターすべての構築に成功した。S179Fに関してはさらにキメラマウスの作製まで完了することができ、肥大型心筋症ノックインマウスの作製に道を開くことができた。
運動時の骨格筋酸素消費能と組織化学的特性との関係および運動と加齢によるその変化

2040歳の健康な男性持久性競技者(E群)と平均年齢60歳の男性で非鍛錬者である高齢者(O群),それぞれ6名を被検者に前脛骨筋の動的筋収縮時における骨格筋酸素消費能の測定を行った.^<31>P-MRS(核磁気共鳴分光法)により測定された前脛骨筋のPCrの安静時代謝速は,E群で1.21mM/min, O群で0.29mM/minであった.自作の運動負荷装置を利用して足関節背屈の最大随意収縮力(MVC)を測定し,各被検者の1040%MVCに相当する負荷を算出した.各負荷において5秒に1回の頻度で足関節背屈による等張性動的筋収縮を3分間実施し,前脛骨筋における筋酸素化レベルの変化をNIRS(筋赤外分光法)によって測定した.動的筋収縮の前および運動終了直後にカフを用いて一時的に前脛骨筋を虚血状態にし,安静時と運動終了直後の脱酸素化速度の比を算出した.この比に^<31>P-MRSで計測した安静時代謝速度とP/O_2比(5.5)を乗じ,酸素消費速度(μM/sec)を計算した.その結果,1030%MVCにかけて,酸素消費速度は若年非鍛錬者群(Y群,昨年度測定)と比較して,E群は高く,O群は低い結果となった.40%MVCではE群では30%MVCからさらに直線的に増加する傾向があったが,O群ではY群と同様に増加が鈍る傾向が認められた.ニードルバイオプシー法により採取した筋組織から分析された筋線維組成および毛細血管密度と酸素消費速度との関係は,E群ではいずれの項目とも有意な関係はなかったが,O群では毛細血管密度のみに有意な相関関係が認められた.2040歳の健康な男性非鍛錬者を被検者に6名を被検者に,前脛骨筋の動的筋収縮時における骨格筋酸素消費能の測定を行った.P^<31>-MRSにより測定された前脛骨筋のPCrの安静時代謝速は,平均値で0.41 mM/minであった.運動負荷装置を利用して足関節背屈の最大随意収縮力(MVC)を測定し,各被検者の1040%MVCに相当する負荷を算出した.各負荷において5秒に1回の頻度で足関節背屈による等張性動的筋収縮を3分間実施し,前脛骨筋における筋酸素化レベルの変化をNIRSによって測定した.動的筋収縮の前および運動終了直後にカフを用いて一時的に前脛骨筋を虚血状態にし,安静時と運動終了直後の脱酸素化速度の比を算出した.この比にP^<31>-MRSで計測した安静時代謝速度とP/O_2比(5.5)を乗じ,酸素消費速度(μM/sec)を計算した.その結果,1030%MVCにかけて,酸素消費速度は819μM/secへと直線的に増加したが,40%MVCでは22μM/secと増加の割合が低下する傾向が認められた.ニードルバイオプシー法により採取した筋組織から分析された筋線維組成および毛細血管密度は62.2 %STおよび343/mm^2であった.酸素消費速度と組織化学的特性との関係を検討したところ,酸素消費速度は筋線維組成よりも毛細血管密度と密接な関係にあることが認められた.2040歳の健康な男性持久性競技者(E群)と平均年齢60歳の男性で非鍛錬者である高齢者(O群),それぞれ6名を被検者に前脛骨筋の動的筋収縮時における骨格筋酸素消費能の測定を行った.^<31>P-MRS(核磁気共鳴分光法)により測定された前脛骨筋のPCrの安静時代謝速は,E群で1.21mM/min, O群で0.29mM/minであった.自作の運動負荷装置を利用して足関節背屈の最大随意収縮力(MVC)を測定し,各被検者の1040%MVCに相当する負荷を算出した.各負荷において5秒に1回の頻度で足関節背屈による等張性動的筋収縮を3分間実施し,前脛骨筋における筋酸素化レベルの変化をNIRS(筋赤外分光法)によって測定した.動的筋収縮の前および運動終了直後にカフを用いて一時的に前脛骨筋を虚血状態にし,安静時と運動終了直後の脱酸素化速度の比を算出した.この比に^<31>P-MRSで計測した安静時代謝速度とP/O_2比(5.5)を乗じ,酸素消費速度(μM/sec)を計算した.その結果,1030%MVCにかけて,酸素消費速度は若年非鍛錬者群(Y群,昨年度測定)と比較して,E群は高く,O群は低い結果となった.40%MVCではE群では30%MVCからさらに直線的に増加する傾向があったが,O群ではY群と同様に増加が鈍る傾向が認められた.ニードルバイオプシー法により採取した筋組織から分析された筋線維組成および毛細血管密度と酸素消費速度との関係は,E群ではいずれの項目とも有意な関係はなかったが,O群では毛細血管密度のみに有意な相関関係が認められた.
電子波フーリエ変換機能に基づく固体デバイス実現のための基礎研究

電子波コヒーレンス解明に向け、電子波発生層/バリスティック伝搬層/波面変調層/コレクタ層構造を走査探針/金薄層/i-InP/i-GaInAs/i-InP/δドープ層/i-InP/n-GaInAsで構成し、走査探針からホットエレクトロンを注入し、コレクタ電流を検出することを目指した。これに必要な金/InPの良好なショットキー特性を硫化アンモニウム処理により達成した(ショットキー障壁(SB)高さ0.64eV)。さらにSBコンタクトを40μm角という微小面積に制限し、金膜厚は5nmと極薄で、さらに金表面がAs-Depo.で清浄に保たれるデバイスプロセスを考案して作製した。これらにより探針を2次元走査し、コレクタ電流の2次元分布を描画し、回折現象を観測し、回折特性から波面広がりを評価してホットエレクトロンコヒーレンスを解明する実験準備を整えた。モンテカルロならびに量子FDTDにより電子波伝搬シミュレーションを行い、最適構造・測定条件を得、その時に信号がノイズの3倍となり、信号検出が可能なことを理論的に明らかにした。コヒーレントフォノンとコヒーレントホットエレクトロンの相互作用を理論的に研究した。InPにZnO薄膜を5nm堆積させた構造で膜厚方向に400GHz、1Vを加えた時、有限要素解析より縦波変位振幅は2pm、変形ポテンシャル値と結合波近似理論より、ブラッグ反射による阻止帯幅は8.3meVで室温で観測可能との見通しを得た。ただし400GHzで1V印加は現状の回路技術では厳しい。そこで比較的容易な100GHzでの実験条件を探った。ホットエレクトロンエネルギーを適切に同調し77Kでブラッグ反射現象観測の可能性が明らかになった。実験を具体化できるようにした。
稲属の感光性に関する作物学的研究

本研究は稲が原産地から分布範囲を次第に拡大してきた過程に於いて、果した感光性の役割のうち、残された未解決の点を明らかにする目的で行ったものである。1.感光性と不感光性の種別判定(12時間明期)の実験では、栽培種の約70%、野性種の99%が感光性を示した。しかし反応の感度には種間及び地域間で非常に大きな開きがあった。2.限界日長時間の概要(1015時間明期日長条件)の実験では、原産地の緯度とほゞ平行的に、高緯度分布系統ほど長いことが判った。地域内の変異は、地域,種などによて大きく異なる。バングラデッシュで採集された3集団のうち、アッサムに隣接した地点の集団が、非常に大きな集団内変異を示したことが特筆される。なお分化を継続していることは注目すべき現象である。3.短日感応開始期に対する苗齢効果(20日苗齢40日苗齢)の実験では、栽培種に比較して野生種では、明らかに開始期が遅いこと、及びその変異は敏感な反応帯で連続的であった。4.短日感応最少必要日数(1日30日間処理区)の実験では、最少8日であった。この数値は、従来の知見に比較して栽培種ではやゝ多く、野生種では少なく、種間の変異は少なかった。5.短日処理累積効果(1日30日段階に長日処理条件を挿入)の実験では、高緯度地方原産の系統ほど累積効果が大きく、栽培種と野生種では大きな違いは無いことが、明らかにされた。6.本研究により、稲属の進化や系統分化に果した感光性の役割と、幾多の栽培環境との関連とを明らかにすることが出来た。本研究は稲が原産地から分布範囲を次第に拡大してきた過程に於いて、果した感光性の役割のうち、未解決の点を明らかにする目的で行ったものである。1.感光性と不感光性の類別判定(12時間明期)の実験では、栽培種の約70%、野生種の99%が感光性を示した。しかし反応の感度には非常に大きな開きがあった。地域内の変異は、地域、種などによて大きく異る。注目すべきことは、バングラデッシュで採集された3集団のうち、アッサムに隣接した地点の集団が、非常に大きな集団内変異を示したことである。3.短日感応開始期に対する苗齢効果(20日苗齢40日苗齢)の実験では、栽培種に比較して野生種では、明らかに開始期が遅いこと、及びその変異は連続的であることが判った。この数値は、従来の知見に比較して栽培種ではやゝ多く、野生種では少ないと判断された。5.短日処理累積効果(1日30日段階に長日処理条件を挿入)の実験では、高緯度地方原産の系統ほど累積効果が大きが、栽培種と野生種では大きな違いが無いことが、ほゞ明らかにされた。6.次年度は、本年度に得られた結果を踏まえて、類似の方法を基本として改良を加え、更に詳細に実験を継続する計画である。

1.感光性と不感光性の類別判定(12時間明期)の実験では、栽培種の約70%、野生種の99%が感光性を示した。しかし反応の感度には種間及び地域間で非常に大きな開きがあった。2.限界日長時間の概要(1015時間明期日長条件)の実験では、原産地の緯度とほゞ平行的に、高緯度分布系統ほど長いことが判った。地域内の変異は、地域,種などによて大きく異る。バングラディシュで採集された3集団のうち、アッサムに隣接した地点の集団が、非常に大きな集団内変異を示したことが特筆される。なお分化を継続していることは注目すべき現象である。3.短日感応開始期に対する苗齢効果(20日苗齢40日苗齢)の実験では、栽培種に比較して野生種では、明らかに開始期が遅いこと、及びその変異は敏感な反応帯で連続的であった。4.短日感応最少必要日数(1日30日間処理区)の実験では、最少8日であった。この数値は、従来の知見に比較して栽培種ではやゝ多く、野生種では少なく、種間の変異は少なかった。5.短日処理累積効果(1日30日段階に長日処理条件を挿入)の実験では、高緯度地方原産の系統ほど累積効果が大きく、栽培種と野生種では大きな違いは無いことが、明らかにされた。6.本研究により、稲属の進化や系統分化に果した感光性の役割と、幾多の栽培環境との関連とを明らかにすることが出来た。
微小重力環境下における脳循環制御に関する研究

微小重力負荷時に誘起される脳循環動態変化と頭蓋内圧変化の関連性を明らかにすることを目的とし、ラットおよびウサギを用いた動物モデルを確立する実験を行った。脳血流量の測定には、レーザードップラー法を用いた。覚醒時の脳血流を測るために、動物の大脳皮質内にシングルファイバープローブを慢性的に埋め込んだ。手術後1週間の回復期をおいて、実験当日は無麻酔下に動物を測定用のジャケットに入れて懸垂し、無痛性に脳血流の連続記録を行った。微小重力負荷は、水平線から尾部の方を30度挙上するhead down tilt(HDT)によるシュミレーションを用いた。始め30分間水平位で基準値の測定を行った後、1時間HDTを負荷し、その後30分間回復期の経過を観察した。ラットの実験では、HDT負荷前の基準値を100%とすると、HDT30分後の脳血流量は106±3%、60分後は108±4%、HDT終了30分後には103±4%であった。これらの変化は、定性的には予測されたとうりであったが、変化量は予想より少なかった。原因として懸垂した後肢が心臓の高さと比べて高くなっていない点が考えられ、ラットの体位を背臥位にした後HDTを負荷する、あるいはHDTの角度を変えるなどの工夫が必要と思われる。ウサギの実験では、測定中に体動によりデータの収集が困難になったり、埋め込んだプローブを自力で曲げてしまうなどの障害が生じた。測定法方に改善が必要である。本研究は、まだ初期段階であり、今後頭蓋内圧の同時測定を行い、脳血流変化との関係を検討したいと考えている。ヒトを対象とした模擬微小重力シュミレーション(6度HDT)実験の結果、長期のHDT負荷中には徐々に頭蓋内圧が上昇していくことが示唆されており、この現象のメカニズムの解明には動物モデルの確立が不可欠である。
葉の細胞数をモニターする情報の実体とその器官サイズ制御における役割の解明

本研究は葉の細胞増殖がある種の突然変異により抑制されると、分化過程における細胞伸長が促進される「補償作用」の分子機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、補償作用が細胞自律的あるいは、非自律的に引き起こされるのかどうかを、Cre/Loxを利用した系を用いて解析した。まず、サイクリン依存性キナーゼインヒビターであるKRP2にGFP(KRP2-3xGFP)を3つタンデムに連結したキメラ遺伝子を、シロイヌナズナ野生株で過剰発現させると、補償作用が誘導された。次に、ヒートショック誘導性のCreによって、KRP2-3xGFPの発現を誘導(KRP2-3xGFP-ON)、抑制(KRP2-3xGFP-OFF)できるようにした形質転換体を作成した。葉の発生途上で、KRP2-3xGFP-ONを持つセクターを誘導し、葉が完全展開した後に補償作用の誘導の有無を検討した。すると、そのようなセクターでは補償作用が確かに誘導されたが、野生株のセクターでは誘導されなかった。これと同様に、KRP2-3xGFP-OFFを用い、葉の発生途上でKRP2の発現を消去し、野生型に戻ったセクターでは、補償作用が誘導されておらず、引続きKRP2-3xGFPを発現し続けているセクターでは、補償作用が誘導されていた。これらの結果から、KRP2の過剰発現によって引き起こされる補償作用は、細胞自律的に誘導されていることが明らかになった。これと同様の実験を転写コアクチベーターをコードするANGUSTIFOLIA3(AN3)を用いて行った。ここでは、AN3-3xGFPをヒートショックおよびCre依存的に誘導するコンストラクトをan3変異株背景に導入した。An3は典型的な補償作用を示すが、AN3-3xGFPを発現するセクターでは、それを発現していないan3セクターとの共存時に、部分的な補償作用を示すことが示唆された。この結果は、KRP2を用いた場合とは対照的であり、補償作用の誘導機構に、細胞自律的、非自律的経路の両方が存在することが示唆された。本年度は、単独では軽微な細胞数の減少を示すが、補償作用を誘発しないoligocellula (oli)変異株群を用いた解析を行った。異なるoli変異株を交配し様々な2重変異株を作製したところ、細胞数の更なる減少とともに過剰な細胞伸長が誘導されることが明らかになった。従って、補償作用の誘導には細胞数のある程度以下への減少が必要であることが示唆された。さらに、単独で補償作用を示すangustifolia3 (an3)とoli変異株を交配したところ、多くのoli変異がan3の細胞数をさらに低下させ、それに応じ細胞伸長を促進する効果を持つことが明らかになった。このことは、an3とoli変異が影響を与える細胞増殖経路が、補償作用誘導性において何らかの類似性を示すものである。そこで、oli変異株の原因遺伝子の同定を進めたところ、oli7変異株においてAt5939740に23塩基の欠失を見いだした。この遺伝子のT-DNA挿入変異はoli7と同様の表現型を示したことから、At5939740はOLI7遺伝子であると結論した。OLI7は真核型リボゾームのサブユニットの一つであるRPL5bをコードしていた。この結果は、リボソームの機能低下がもたらす細胞増殖能の低下が、補償作用を引き起こす要因の一つであることを示唆している。一方、oli1 an3 2重変異株は、細胞数と細胞サイズについてan3と同様の表現型を示したことから、OLI1およびAN3は同一の細胞増殖制御系で働く因子であることが示唆された。なお、細胞増殖能の異なるキメラクローンを作出するために必要なベクターはほぼ構築が完了し、このうち一部は、植物への形質転換も完了した。これまでに、変異株になって初めて補償作用を示すoligocellula (oli)変異株群のうち、oli7がリボソームタンパクの一つであるRPL5Bをコードすることを見いだしていた。本年度は、OLI2がリボソームRNAの修飾に関わるNOP2様タンパクを、OLI5がOLI7パラログであるRPL5Aをコードすることを明らかにした。一方、補償作用を示すan3において発現レベルが低下した遺伝子として、RNA結合モチーフを持つ機能未知のタンパク(GDP1と命名)を見いだし、その機能欠損変異株が、葉の形、細胞増殖能の低下、さらにan3背景における補償作用の促進効果の点で、oli2, oli5, oli7と類似した表現型を示すことを明らかにした。さらに、oli7 gdp12重変異株の表現型は、単独変異株が示す表現型とほぼ等しく、これらの因子が同一の遺伝経路で働くことが示唆された。興味深いことに、GDP1の発現はoli7背景で低下しておりGDP1がOLI7よりも下流で働くことが示唆された。一般的に、リボソームタンパクの欠損変異が示す表現型は、その表現型が翻訳の全般的な低下によるものなのか、特異的な因子の発現異常によるものなのかを区別することは難しい。