hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アロマテースと性ステロイド受容体の制御による脳の性分化メカニズム

脳内アロマテース含有ニューロンの中心は、雌雄で性的二型性を示し性分化の臨界期に一致して発現ピークを迎える内側視索前野一扁桃体弓(mPOAM)の膨大なアロマテース含有ニューロンにあることが示された。サルやヒトを含む霊長類でもこのエストロゲン合成ニューロンが同領域で証明され、ここで芳香化されたエストロゲンこそが哺乳動物脳の男性化や生殖機能の分化や誘導に中心的役割を果たすことが示された。このラットmPOAMにおいて、成獣雄ではアロマテースとアンドロゲン受容体の発現は強くエストロゲン受容体の発現は弱い。雌では逆にアロマテースとアンドロゲン受容体の発現が弱くエストロゲン受容体の発現が強いという結果が得られた。生直後の雌雄の去勢実験では、成獣雌ではアロマテース、アンドロゲン受容体、エストロゲン受容体の発現パターンに大きな変化は見られなかったが、雄ではアロマテースとアンドロゲン受容体の発現が減弱し、エストロゲン受容体の発現が増強するという雌性化パターンが見られた。さらに生直後に去勢された雄が性成熟レベルに達した後、3種の性ステロイドをそれぞれ投与した結果、ジヒドロテストステロン投与はアロマテースとアンドロゲン受容体の発現を増強させるがエストロゲン受容体の発現にはあまり影響がなく、エストロゲン投与はアロマテースとアンドロゲン受容体の発現をやや増強する一方エストロゲン受容体の発現を強く減弱させ、テストステロンの投与はアロマテースとアンドロゲン受容体の発現を増強させエストロゲン受容体の発現を減弱させる結果が得られた。以上の結果より、mPOAMに発現するアロマテース、アンドロゲン受容体、エストロゲン受容体は性ステロイドにより強い制御を受け雌雄における発現パターンが決定され、特にテストステロンから芳香化されたエストロゲンがエストロゲン受容体をdown regulationし脱女性化を賚し、非芳香化テストステロンはアンドロゲン受容体自身をup-regulationして男性化を誘導するというアロマテースの性ステロイド受容体制御による性分化機構が示唆された。本年度は、in vivoの実験データの収集が中心となり、in vitroの実験は、神経培養の観察、データ解析のために必要な、落射蛍光微分干渉同時観察用万能倒立顕微鏡、CCDカメラ、イメージプロセッサ、データ解析装置らの機器購入と設置、および実験条件を決めるための予備実験にとどまった。in vivoの実験において、現在までのところ、正常ラットのmPO-AMニューロン群におけるアロマテ-ス、エストロゲン受容体、アンドロゲン受容体の発現の生後発達を免疫組織化学的に押さえ、雌雄の発現パターンの違いを明確にすることができている。その結果によると、生直後、雄でやや高いが雌雄ともに著明なアロマテ-スの発現は生後数日より徐々に落ち始め、三週目頃で成獣パターンとなり、雄では成獣でもまだかなりアロマテ-ス発現があるが、雌では発現がかなり落ちてしまうため著明な性差が明らかとなる。アンドロゲン受容体は、雄で視策前野の室周囲領域にわずかながら認められるも、一般に新生仔期には、mPO-AMでは雌雄ともにあまり発現していない。エストロゲン受容体は、内側視策前野に雌雄ともかなりの発現が認められるが、尾側で雌優位の発現の性差があり、分界条床核および内側扁桃体核では、(雌でやや高いが)雌雄ともに発現レベルが低い。

思春期を過ぎると今度は、雄でアンドロゲン受容体がmPO-AMに大量に発現し始め、雌でもかなりの発現はあるが、雄優位に著明な性差が明らかになる。エストロゲン受容体は、成獣になっても雌雄ともに基本的に新生仔期における発現と大差はないが、思春期以降、雌のmPO-AMでは、アロマテ-スが落ち始めると反対にエストロゲン受容体は雌特異的に発現が増強し始め、ここでの性差が顕著になることがわかった。また、雌の生直後に去勢された成獣におけるこれら三者の発現パターンは、雌性化することも示され、雄で性成熟レベルに達した後にエストロゲン、テストステロン、ジヒドロテストステロン投与での変化が明らかにされつつある。昨年度までの実験結果により、ラット脳内最大のエストロゲン合成ニューロン群が存在する内側視索前野一扁桃体弓(mPO-AM)において、成獣雄ではアロマテ-スとアンドロゲン受容体の発現が強くエストロゲン受容体の発現が弱く、雌では逆にアロマテ-スとアンドロゲン受容体の発現が弱くエストロゲン受容体の発現が強いという雌雄に特徴あるパターンを示すことがわかった。このことを踏まえ、本年度は生直後の雌雄の去勢実験が行われた。その結果、雌ではアロマテ-ス、アンドロゲン受容体、エストロゲン受容体の発現パターンに大きな変化は見られなかったが、雄ではアロマテ-スとアンドロゲン受容体の発現が減弱し、エストロゲン受容体の発現が増強するという発現パターンの雌性化が見られた。さらに生直後に去勢された雄が生成熟レベルに達した後、ジヒドロテストステロン、エストロゲン、テストステロン、をそれぞれ投与して三者の発現の変化を観察した結果、ジヒドロテストステロン投与はアロマテ-スとアンドロゲン受容体の発現を増強させるがエストロゲン受容体の発現にはあまり影響がなく、エストロゲン投与はアロマテ-スとアンドロゲン受容体の発現をやや増強する一方エストロゲン受容体の発現を強く減弱させ、テストステロンの投与はアロマテ-スとアンドロゲン受容体の発現を増強させエストロゲン受容体の発現を減弱させることがわかった。これらの結果より、mPO-AMに発現するアロマテ-ス、アンドロゲン受容体、エストロゲン受容体は性ステロイドにより強い制御を受け雌雄における発現パターンが決定され、性ステロイドとその受容体発現が脳の性分化の過程で重要な役割を果たすことが示された。また、その過程で生殖機能に関わるこの領域のアロマテ-スは、局所的なアンドロゲンとエストロゲン環境のレベル調節を介して性ステロイド受容体発現を間接的に制御することで、脳の性分化を方向付けしている可能性が強く示唆された。昨年度までのラットにおける実験結果により、生殖機能に関わる脳の性差の中心的領域で最大のエストロゲン合成ニューロン群が存在する内側視索前野-扁桃体弓(mPO-AM)において、アロマテース、アンドロゲン受容体、エストロゲン受容体の発現に特徴ある雌雄パターンがあり、これらが性ステロイドにより強い制御を受けることが示された。本年度は、昨年度までのデータを総括し、さらに確証するため生直後の雌雄の去勢実験が行われ、雄が性成熟レベルに達した後、ジヒドロテストステロン、エストロゲン、テストステロンをそれぞれ投与して三者の発現の変化を観察した。
新規テトラチエニルエテンによる二方向性フォトクロミズムと両性エレクトロクロミズム

一昨年度に検討したテトラ(3-チエニル)エテン誘導体ではジアリールエテン型のフォトクロミズム(PC)や,1電子還元型のECE機構で進行するエレクトロクロミズム(EC)が観測された.しかし,ビシナルの関係にある二つのチエニル基の立体配置が結晶中ではパラレルであることが,問題として残った.そこで,昨年度はクーロン反発を利用した立体配置の制御を立案し,ピリジニウムカチオン性置換基を有するテトラ(3-チエニル)エテン誘導体[1^<4+>(BF_4^-)_4]の合成を検討した.その結果,対イオンをp-CH_3-C_6H_4SO_3^-とする安定性の高い塩としてこれを単離できたが,X線結晶構造解析による結晶中の立体配置を確認するには至っていない.また,結晶の光化学反応を検討したが,反応を確認するには至っていない.そのPCを溶液中で検討した結果,中性のテトラ(3-チエニル)エテン誘導体のそれとほぼ同じ挙動を確認した.また,ECに関しては還元型のECが期待されるが,その詳細は現在検討中である.また,1^<4+>(BF_4^-)_4の前駆体であるピリジル置換テトラ(3-チエニル)エテン誘導体を用いて固体発光化学を検討した.さらに本年度は,これまでとは異なるPC性,EC性を期待し,幾つかのビス(ジチエニルビニル)チオフェン誘導体(2)の合成に成功した.現在はそのPCとECの詳細を検討中である.また,昨年度に検討したヘキサアリールビスイミダゾール置換型1,5-ヘキサジエン(4)を用いた熱Cope転位(6電子ペリ環状反応)の機構については,論文を執筆し,Bull.Chem.Soc.Jpn.に発表した.昨年度に検討したテトラ(3-チエニル)エテン誘導体ではジアリールエテン型のフォトクロミズム(PC)や,1電子還元型のECE機構で進行するエレクトロクロミズム(EC)が観測された.しかし,ビシナルの関係にある二つのチエニル基の立体配置が結晶中ではパラレルであることが,問題として残った.そこで,本年度はクーロン反発を利用した立体配置の鋼御を立案し,ピリジニウムカチオン性置換基を有するテトラ(3-チエニル)エテン誘導体[1^<4+>(BF_4^-)_4]の合成を検討した.現在の所,その合成はほとんど達成できたが,単離には至っていない.今後は対イオンをp-CH_3-C_6H_4SO_3^-に替え,安定性の高い塩として単離し,そのPCとECを溶液および結晶中で検討する.また,別な型のECを期待し,テトラ(2-チエニル)エテン誘導体(2)の合成を検討した.現在の所,目的物の合成には至っていない.さらに,本研究では,熱Cope転位(6電子ペリ環状反応)の機構について検討するべく,ヘキサアリールビスイミダゾール置換型1,5-ヘキサジエン(3)を合成した.現在はESRでローフィルラジカル型の4の存在を確認すると共に,そのPC特性と熱反応性を詳細に検討中である.さらに本研究では,テトラチエニルシクロペンタジエノン(5)の合成した.これは,テトラチエニルエテン型の分子ではなく,ビス(ジチエニルエテン)型の分子であるが,テトラチエニルエテンより合成が容易で,しかもテトラチエニルエテンと同じように,PCとECの両方が期待できるので,今後それを検討する.さらにシクロペンタジエノンのケタール化反応では,予期しないことに,ビシクロ[2.1.0]ペンテン(ハウゼン)骨格の異性体(6)が主生成物として生成することが分かった.これもジチエニルエテン骨格を有することから,そのPCを今後検討する.一昨年度に検討したテトラ(3-チエニル)エテン誘導体ではジアリールエテン型のフォトクロミズム(PC)や,1電子還元型のECE機構で進行するエレクトロクロミズム(EC)が観測された.しかし,ビシナルの関係にある二つのチエニル基の立体配置が結晶中ではパラレルであることが,問題として残った.そこで,昨年度はクーロン反発を利用した立体配置の制御を立案し,ピリジニウムカチオン性置換基を有するテトラ(3-チエニル)エテン誘導体[1^<4+>(BF_4^-)_4]の合成を検討した.その結果,対イオンをp-CH_3-C_6H_4SO_3^-とする安定性の高い塩としてこれを単離できたが,X線結晶構造解析による結晶中の立体配置を確認するには至っていない.また,結晶の光化学反応を検討したが,反応を確認するには至っていない.そのPCを溶液中で検討した結果,中性のテトラ(3-チエニル)エテン誘導体のそれとほぼ同じ挙動を確認した.また,ECに関しては還元型のECが期待されるが,その詳細は現在検討中である.また,1^<4+>(BF_4^-)_4の前駆体であるピリジル置換テトラ(3-チエニル)エテン誘導体を用いて固体発光化学を検討した.さらに本年度は,これまでとは異なるPC性,EC性を期待し,幾つかのビス(ジチエニルビニル)チオフェン誘導体(2)の合成に成功した.現在はそのPCとECの詳細を検討中である.また,昨年度に検討したヘキサアリールビスイミダゾール置換型1,5-ヘキサジエン(4)を用いた熱Cope転位(6電子ペリ環状反応)の機構については,論文を執筆し,Bull.Chem.Soc.Jpn.に発表した.
皮質内嗅野-海馬間のインターラクション

ラットの海馬CA1錐体細胞は場所細胞として発火することが知られているが、場所細胞の発火に関する生理的機構についてはあまり研究されていない。これは、行動中の動物より膜電位測定が極めて困難であることに起因する。本研究の目的は、情報処理が行われている海馬CA1領域よりin vivoの状態で細胞内(intracellular)記録又は細胞並置(juxtacellular)記録を試行できる実験プロトコルを開発することである。具体的には、浅い麻酔状態で頭部を固定し、環境操作し、場所依存性発火の可能性を観測した。我々は、体重200300gの雄ラットへ接地電極とレファレンス電極を慢性的に後頭部にインプラントし、頭部固定用の金属片を頭蓋骨に装着した。手術後、27日の回復期間の後、吸引麻酔を施し、脳定位固定装置を用いて実験動物を固定した。神経活動の記録には、多点微小ワイヤテトロード電極またはシリコンプローブ多点電極(16チャンネル・テトロード仕様)を用いた。イソフルランは吸引を外してから5分程度で動物の行動が回復することから麻酔深度を短時間で調節できると考えられる。我々は、イソフルランの濃度を変化させることにより、海馬CA1領域の脳波の動態の変化を計測した。その結果、イソフルランの濃度を浅くしていくに応じて、シータ(θ)帯域の脳波パワーが大きくなることが確認された。次に、浅い麻酔状態で実験動物が所在する環境を回転させ、CA1錐体細胞層より神経活動を記録した。多点同時記録から抽出された単一細胞活動の解析の結果、環境操作が細胞群発火活動へ有意な変化を与えていることが確認された。
水中の有機酸分子及びイオンの並進・回転拡散係数の大小関係の反転

本研究において最も重要な目的は、『電荷の有無はイオンと中性分子での回転拡散係数の大小関係の反転を引き起こすかを明らかにする』ことである。NMRを用いて、ギ酸分子及びそのイオンの並進・回転拡散係数を、1Mから1mMという、非常に低い濃度領域まで調べた。その結果、どの濃度濃度においても並進拡散係数はギ酸イオンの方が小さいのに対し、回転拡散係数は逆にギ酸イオンの方が1.8倍も大きいことを初めて明らかにした。このような逆転現象は、溶質の並進及び回転拡散係数を溶媒の粘度と溶質の排除体積によって説明する、流体力学的モデルの本質的な破たんを意味している。常温常圧下での測定に成功した後、更に高圧下での測定を遂行した。ギ酸分子とギ酸イオンの回転拡散係数の圧力依存性を、高圧NMR装置を用いて研究した。その結果、ギ酸分子の回転拡散係数は、無極性分子であるベンゼンと同様に、圧力増加と共に単調に減少した。これは、圧縮によって溶質-溶媒分子間の平均距離が小さくなり、斥力的相互作用が強くなるためと考えられる。これに対し、ギ酸イオンは、圧縮されているにも関わらず回転拡散係数はわずかに増加した。これは、水の水素結合構造が圧力によって歪められ、水素結合が弱められるためと考えられる。150MPa以上の圧力になると、密度増加に伴う斥力の増加によって回転拡散係数は減少に転じた。このような傾向は、より大きな溶質であるニトロメタンと硝酸イオンの組み合わせにおいてより顕著に見られることも確認した。圧力効果においても、中性分子とイオンでは大きく異なった。電荷の有無によって並進及び回転のダイナミクスが大きく異なることを実験的に明らかにした。これらの研究成果は多くの学会で報告し、また投稿論文としてまとめているところである。本年度は、大きく二つに分けた研究目的のうちの一つである『電荷の有無は、イオンと中性分子での回転拡散係数の大小関係の反転を引き起こすかを明らかにする』ことに主眼をおいた。その結果、どの濃度においても並進拡散係数はギ酸イオンの方が小さいのに対し、回転拡散係数は逆にギ酸イオンの方が1.8倍も大きいことを初めて明らかにした。理論的な説明にはまだ至っていないが、今後、計算機シミュレーションを用いて原因を明らかにする予定である。圧力効果においても、中性分子とイオンでは大きく異なることを明らかにした。これらの研究成果を、平成14年度の二つの学会において発表しており、更に投稿論文にまとめているところである。
Complex STR-DNAシステムにおける人種特異的遺伝マーカーの研究

Complex STR SystemのD11S488システムにおいて118人の日本人と167人の.中国人のrandom sampleを対象とした表現型出現頻度の調査では,246bpから298bpの間に日本人では11種,中国人では13種の表現型が検出され,その分布及び各型の出現頻度は日本人と中国人で似かよっていた.叉その際にみかけ上シングルバンドを示す表現型ホモである同鎖長異型の識別として,PCR-SSCP法・ダイレクトシークエンス法によるタイピングを行った結果,7種の表現型ホモの内,4種でタイピングが可能となった.次にD11S488対立遺伝子の日本人及び中国人の塩基配列とCaucasianのそれとの比較調査では日本人と中国人では同様の塩基配列が認められた.一方,Caucasianでは一部で異なっているものが検出され,人種識別マーカーとしての有用性が期待されたが,日本人及び中国人と同様の塩基配列を示す対立遺伝子も存在し,今後更なる調査が必要と思われた.叉日本人,中国人とCaucasianで塩基配列が異なる個所の簡便検出法として制限酵素切断によるタイピングを検討したが,同所を認識する制限酵素は見つからず,現状ではダイレクトシークエンス法が最も適していると思われた.HGHは日本人とモンゴル人,D21S11は日本人と中国人,D21S11は日本人,中国人,モンゴル人,Caucasianを対象にPCR法による多型領域の増幅を行い,電気泳動分離後,増幅バンドの検出を行った.続いて各々のバンドを対象にシークエンス解析を施したところ,各人種における多型領域の基本塩基配列が判明した.日本人及びモンゴル人おけるHGH対立遺伝子は,共通して3'末の(AAAG)のユニットにpoint mutationが認められ,(AAAG)ACAA(AG)(AAAG)(AG)(AAAG)(AAGG)(AAAG)となっている事が確証された.これは報告では認められず,現在,Caucasian試料を用いて解析中である.日本人及び中国人のHumD21S11対立遺伝子においてはこれまでの報告にない219bp(28.2型),223bp(29.2型),241bp(34型)である事が確認された.この結果から,日本人及び中国人においてCaucasianと対応しない7種類の対立遺伝子が発見された.D11S488においては報告されているBrowneのデータでは(AAAG)n(GAAG)nGAAAG(GAAG)_7GAAAG(GAAG)_<4-5>G(AAAG)_2GAAAG(GAAG)_<6-7>GAAAG(AAAG)_<2-3>を基本としているが,日本人およびモンゴル人においてGAAAG(GAAG)7ユニットは共通して確認されず,(AAAG)n(GAAG)nGAAAG(GAAG)_<4-5>G(AAAG)_2GAAAG(GAAAG)_<6-7>GAAAG(AAAG)_<2-3>を基本とする繰り返し配列を示していた.叉その他でも日本人とモンゴル人で欠失しているGAAAG(GAAG)ユニットが存在していることを確認できた.一方,GAAAG(GAAG)ユニットが認められるものが存在したが,(GAAG)部の繰り返し数は報告されている7回に限定されなかった.Complex STR SystemのD11S488システムにおいて118人の日本人と167人の.中国人のrandom sampleを対象とした表現型出現頻度の調査では,246bpから298bpの間に日本人では11種,中国人では13種の表現型が検出され,その分布及び各型の出現頻度は日本人と中国人で似かよっていた.叉その際にみかけ上シングルバンドを示す表現型ホモである同鎖長異型の識別として,PCR-SSCP法・ダイレクトシークエンス法によるタイピングを行った結果,7種の表現型ホモの内,4種でタイピングが可能となった.次にD11S488対立遺伝子の日本人及び中国人の塩基配列とCaucasianのそれとの比較調査では日本人と中国人では同様の塩基配列が認められた.一方,Caucasianでは一部で異なっているものが検出され,人種識別マーカーとしての有用性が期待されたが,日本人及び中国人と同様の塩基配列を示す対立遺伝子も存在し,今後更なる調査が必要と思われた.叉日本人,中国人とCaucasianで塩基配列が異なる個所の簡便検出法として制限酵素切断によるタイピングを検討したが,同所を認識する制限酵素は見つからず,現状ではダイレクトシークエンス法が最も適していると思われた.
タイのピロリ菌の遺伝子解析-病原因子と人類遺伝学的解析-

Helicobacter pylori (ピロリ菌)感染による慢性炎症の持続が胃がん発症に重要な役割を果たしている。一方、タイでは胃がん発症率は本邦の1/10以下と非常に低く、その原因はピロリ菌感染による胃炎が非常に軽く、さらに胃粘膜萎縮、腸上皮化生が少ないことをタイ全土から採取した1,500検体を越える病理検体を用いた疫学研究で明らかにした。本研究では、生検組織と同時に採取し培養したピロリ菌の遺伝子解析により、"胃がんが少ない=胃炎が軽い"原因をピロリ菌病原遺伝子の面から明らかにすると共に、ピロリ菌のMulti Locus Sequence Typing (MLST)解析を始めとした分子疫学的解析手法により、タイ人の民族の成り立ちを明らかにすることを目的として研究をおこなった。メーソットのピロリ菌感染率は、55%であり、メーソットに住む4つの民族(モン族、カレン族、タイ族、タイーチャイニーズ族)間で感染率に差はなかった。ピロリ菌の毒性因子CagAの解析では、メーソットでは全体として強毒型の東アジア型CagAの割合が高く、タイ族、モン族、タイーチャイニーズ族では東アジア型CagAの割合が高く、カレン族では欧米型CagAの割合が高かった。さらに、ピロリ菌のMLST解析により4つの民族のうち、「モン族とタイ-チャイニーズ族の起源は中国にあり、カレン族はミャンマー由来であり、タイ民族の由来はこの研究では分からない」ことが明らかとなり、ピロリ菌解析を用いた分子疫学研究に進展が見られた。【研究の目的】Helicobacter pylori (ピロリ菌)感染による慢性炎症の持続が胃がん発症に重要な役割を果たしている。本研究では、生検組織と同時に採取し培養したピロリ菌の遺伝子解析により、"胃がんが少ない=胃炎が軽い"原因をピロリ菌病原遺伝子の面から明らかにすると共に、ピロリ菌のMulti Locus Sequence Typing (MLST)解析を始めとした分子疫学的解析手法により、タイ人の民族の成り立ちを明らかにする。【当該年度の研究成果の概要】i)ピロリ菌病原因子の解析生検組織から分離培養したピロリ菌からDNAを抽出し、vacA m1/m2, s1/s2, i1/i2,oipA on/off, dupA等の病原遺伝子の解析を行う。胃がん発症率の高い日本で分離されたピロリ菌の遺伝子タイプと比較することで病原性にかかわるピロリ菌の遺伝子タイプを同定した。MLST法は、ハウスキーピング遺伝子の遺伝子(arc, aroE, glpF, gmk, pta, tpi, yqiL)のシークエンス解析を行ことで、細菌の遺伝子型決定する方法である。これまでの研究の蓄積により、ピロリ菌は大きくhpEurope, hpEastAsia, hpAsia2, hpAfrica1, hpAfrica2, hpNEAfrica, hpSahul1の7つのタイプに分けられることが明らかになっている。タイのピロリ菌のタイピングを行い、そのルーツを探索した。当初予定していたとおり、i)ピロリ菌病原因子の解析、ii)Multi Locus Sequence Typing(MLST)解析を順調におこなうことができた。ii)Multi Locus Sequence Typing(MLST)解析では、胃がん発症率の高い日本で分離されたピロリ菌の遺伝子タイプと比較することで病原性にかかわるピロリ菌の遺伝子タイプを同定できた。一方、タイでは胃がん発症率は本邦の1/10以下と非常に低く、その原因はピロリ菌感染による胃炎が非常に弱く、さらに胃粘膜萎縮、腸上皮化生が少ないことをタイ全土から採取した1,500体を越える病理検体を用いた疫学研究で明らかにした。【該年度の研究成果の概要】タイ、ミャンマー国境にあるメーソットの少数民族を含めた住民から採取したピロリ菌株から抽出したDNAを用いて、Multi Locus Sequence Typing(MLST)解析を行った。メーソットは、モン族、カレン族、タイ人、タイー中国の4民族が住んでいる地域である。その結果、ピロリ菌の感染率は54.5% (158/289)であり、モン族、タイー中国民族、タイ族では東アジア型が優位(それぞれ96.0%、85.7%、62.7%)であったが、カレン族では欧米型が優位73.3%であった。MLST解析では、モン族とタイー中国民族ではhspEAsia型が優位(それぞれ92.0、85.7%)である一方でカレン族はhpAsia2が優位(86.7%)であった。これらのデータから、タイ人のピロリ菌の遺伝子型は民族によって異なっており、病原性にも関連していることが示唆された。

Helicobacter pylori (ピロリ菌)感染による慢性炎症の持続が胃がん発症に重要な役割を果たしている。一方、タイでは胃がん発症率は本邦の1/10以下と非常に低く、その原因はピロリ菌感染による胃炎が非常に軽く、さらに胃粘膜萎縮、腸上皮化生が少ないことをタイ全土から採取した1,500検体を越える病理検体を用いた疫学研究で明らかにした。本研究では、生検組織と同時に採取し培養したピロリ菌の遺伝子解析により、"胃がんが少ない=胃炎が軽い"原因をピロリ菌病原遺伝子の面から明らかにすると共に、ピロリ菌のMulti Locus Sequence Typing (MLST)解析を始めとした分子疫学的解析手法により、タイ人の民族の成り立ちを明らかにすることを目的として研究をおこなった。メーソットのピロリ菌感染率は、55%であり、メーソットに住む4つの民族(モン族、カレン族、タイ族、タイーチャイニーズ族)間で感染率に差はなかった。ピロリ菌の毒性因子CagAの解析では、メーソットでは全体として強毒型の東アジア型CagAの割合が高く、タイ族、モン族、タイーチャイニーズ族では東アジア型CagAの割合が高く、カレン族では欧米型CagAの割合が高かった。さらに、ピロリ菌のMLST解析により4つの民族のうち、「モン族とタイ-チャイニーズ族の起源は中国にあり、カレン族はミャンマー由来であり、タイ民族の由来はこの研究では分からない」ことが明らかとなり、ピロリ菌解析を用いた分子疫学研究に進展が見られた。当初予定していたとおり、タイ全土ならびにメーソットのピロリ菌の遺伝子解析をおこなう。具体的には、a) Multi Locus Sequence Typing(MLST)による人類遺伝学的解析により、タイピロリ菌のハウスキーピング遺伝子(arc, aroE, glpF, gmk, pta, tpi, yqiL)のシークエンス解析を行い、遺伝子型を決定する。これまでの研究の蓄積により、ピロリ菌は大きくhpEurope, hpEastAsia, hpAsia2, hpAfrica1, hpAfrica2, hpNEAfrica, hpSahul1の7つのタイプに分けられる(右図)ことが明らかになっている。タイピロリ菌のルーツを明らかにし、アジア各国の歴史、文化の研究に貢献する。さらに、b)遺伝子情報と臨床情報が統合されたデータベースの構築によるハイリスクピロリ菌の同定をおこなう。具体的には、性、年齢、内視鏡診断、既知の病原遺伝子の亜系分類およびに新しい病原遺伝子からなるデータベースを構築する。感染に続発する疾患の発症要因を解明し、ピロリ菌のなかで感染により続発性に重篤な疾患を引き起こすハイリスクピロリ菌を同定して、将来それらを標的とした除菌治療の開発や胃癌発症予防法の開発につなげる。遺伝子情報と臨床情報が統合されたデータベースの構築によるハイリスクピロリ菌の同定性、年齢、内視鏡診断、既知の病原遺伝子の系統分類およびに新しい病原遺伝子からなるデータベースを構築する。感染に続発する疾患の発症要因を解明し、ピロリ菌のなかで感染により続発性に重篤な疾患を引き起こすハイリスクピロリ菌を同定して、それらを標的とした除菌治療の開発や胃癌発症予防法の開発につなげる。
神経新生と血小板機能の接点に着目したアルコール関連気分障害の新規診断マーカー開発

本研究では、アルコール大量摂取による脳障害と気分障害の共通する病態基盤について、血小板細胞と神経幹細胞に共通する機能変化という視点から検討を行った。アルコールを血小板に処置するによって、血小板からの脳由来神経栄養因子(BDNF)遊離は抑制されることが示された。また、アルコールの併用処置が抗うつ薬(sertraline)による遊離促進効果を抑制することが認められた。FITCをラベルしたBDNFは、神経新生が行われる部位である海馬歯状回に取り込まれることが観察された。本研究は、アルコール大量摂取による脳障害と気分障害の共通する病態基盤について血小板細胞と神経幹細胞に共通する機能変化という視点から検討を行うものである。本年度は、ラットから採取した血小板を用いた検討を行った。神経細胞死は起こさないが、神経新生を抑制する濃度のエタノールを血小板に処置することで、血小板からの脳由来神経栄養因子(BDNF)の遊離が抑制されることを見出した。また、抗うつ薬であるSSRIの処置によって、血小板からのBDNF遊離は増加し、アルコールのBDNF抑制作用も軽減することが認められた。このような血小板からのBDNF遊離機能の変化が、アルコールによる神経細胞障害の機序になっている可能性および、抗うつ薬の作用機序の一つであることが示唆された。これまでに小胞体機能異常と気分障害の関連が報告されている。一方、我々は、アルコールによる神経新生抑制作用の細胞内機序として、小胞体の機能異常が関連していることを見出して報告してきた。上述のアルコールによる血小板からのBDNF遊離抑制作用においても、小胞体の機能変化が関連している可能性を考え、各種小胞体ストレスマーカー分子の検索を行っている。また、同じく細胞内小器官であるミトコンドリアもその機能障害と気分障害の病態と関連するという報告があり、ミトコンドリア関連の蛋白質に関しても同様に検索を行っている。当研究室では、アルコール慢性投与ラットおよび、アルコールと副腎皮質ステロイド投与による難治性うつ病モデルラットを作成して、行動解析を行った。今後においては、このモデル動物を用いた検討も行いたい。これまでの検討において、神経幹細胞の細胞死は起こさないが、神経新生を抑制する濃度のエタノールを血小板に処置することで、血小板からの脳由来神経栄養因子(BDNF)の遊離が抑制されることを見出してきた。これらの細胞内機序として、小胞体機能変化に着目して検討を進めている。これまでに気分障害の病態に小胞体機能異常と関連があることが報告されている。一方、我々は、アルコールによる神経新生抑制の細胞内機序として、小胞体の機能異常が関連していることを見出して報告してきた。神経幹細胞および血小板に小胞体ストレスとなるタプシガーギンなどを処置して、小胞体シャペロンであるGRP78の発現、血小板からのBDNF遊離量の変化などの検討を行うなど、小胞体ストレスと血小板機能変化の関連を調べている。今後は、うつ病モデルラットやうつ病患者からの血液を用いた検討も行う。本研究は、アルコール大量摂取による脳障害と気分障害の共通する病態基盤について血小板細胞と神経幹細胞に共通する脳機能変化という視点から検討を行った。近年、うつ病や統合失調症、アルコール依存症などの精神疾患患者において、血液中のBDNF量が減少しているという報告が続いている。これまでの我々の検討において、神経幹細胞の細胞死は起こさないまでも、神経新生を抑制する比較的低濃度のエタノールを血小板に処置することで、血小板からの脳由来神経栄養因子(BDNF)の遊離が抑制されることを報告してきた。また、抗うつ薬であるSSRIの処置によって、血小板からのBDNF遊離は増加し、アルコールのBDNF遊離抑制作用も軽減することが認められた。本研究から、血小板のBDNF遊離機能の変化がアルコールによる神経細胞障害の機序および、抗うつ薬の作用機序の一つである可能性が示唆された。一方我々は、アルコールによる神経新生抑制作用の細胞内機序として、小胞体の機能異常が関連していることを見出して報告を行っている。本研究では、血小板のBDNF遊離作用の細胞内機序として、小胞体ストレスと血小板機能変化との関連を調べた。本年度においては、血小板内の脳由来神経栄養因子(BDNF)の遊離作用とその細胞内機序について検討を行った。

当初の予定では、モデル動物の血小板解析を終えることになっていたが、これまでに十分な結果を出すには至っていない。精神医学引き続き、アルコールおよび各種ストレスによる血小板細胞の機能変化について検討を行う。これまで主に、小胞体ストレス関連分子に着目して検討を行ってきたが、アルコール投与で低下が示されているMAP kinase経路やPI-3 kinase経路などの細胞内情報伝達系の分子についても検討を行いたい。また、実際のヒト血小板を用いた検討も進める。本年度においては、血小板内の脳由来神経栄養因子(BDNF)に主に着目して、血小板の機能解析を行った。血小板内の機能変化の解析においては、小胞体ストレスマーカーやミトコンドリア蛋白質の検出の予備的検討を行った。当初の計画では、モデル動物の血小板解析をする予定であったが、作成に時間がかかり着手できていない。しかしながら、次年度に行う予定のヒト(健常者)の血小板の機能解析は、すでに着手して予備的検討を行っている。予定よりも、学会参加が少なかったため。引き続き、アルコールおよび各種ストレスによる血小板細胞の機能変化について検討を行う。これまで、脳由来神経栄養因子(BDNF)や、小胞体ストレス関連分子に着目して検討を行ってきたが、アルコールや各種ストレスで低下が示されているMAP kinase経路やPI-3 kinase経路の分子なども検討を行う。実際のヒト血小板を用いた検討を進め、アルコールによる精神神経障害の生物学的マーカーの開発を目指す。物品購入に使用する。予定していたよりも、使用する動物が少なかったため。物品購入に使用する。
深海環境における光学屈折特性の補償法と深海画像計測に関する研究

サンプル採取が困難な深海生態系の研究分野において、深海探査機が撮影するカメラ映像は重要かつ貴重な資料であり、この映像より深海生物の組成や構造の解明に尽力する。一方で、このような映像から把握できる内容には限界があり、特に深海生物の三次元形状やサイズ、特徴部位の長さや面積といった幾何的情報を正確に把握することは難しい。そこで本研究では、深海探査機が通常的に搭載可能な小型カメラを用いて、深海における光学屈折特性を保障したカメラモデルを設計し、これを用いたステレオ視技術により上記情報をミリ単位の精度にて取得する深海用映像システムを構築するとともに、実海域にておいてその実用性を示した。前年度に製作したカメラシステム(光学センサユニット+制御装置+照明装置)において当該光学センサユニットをステレオ配置し、同じく前年度構築したカメラモデルを用いたステレオ演算システムの効果を評価試験において検証した。また、同システムにより得られたステレオ視映像を適用したモザイクシステムを構築し、その機能性を評価試験において検証した。両試験結果より、当該各システムの効果及び実用性を確認した。撮影時におけるカメラ方位(撮影方位)及び姿勢(撮影姿勢)情報を外部センサより取得する系統を設計し、当該カメラシステムにて取得した画像とセンサ情報を同期記録する機能を構築した。その一方、移動体(海中探査機等)が搭載している外部センサの仕様に左右されることなく本研究を進捗させることを考え、制御装置内部に超小型の姿勢検出センサを新たに組み込み、これにより外部センサを要することなく電源供給以外は完全に独立したカメラシステムとした。これにより再構築されたカメラシステムの新機能(撮影画像の姿勢補正(座標変換))の精度を評価試験において検証し、その効果を確認した。上記機能を新たに組込むカメラシステムを台車に搭載し陸上試験を実施し、生成されたモザイク画の精度を確認した。同様に同カメラシステムを用いた水槽試験を実施し、生成されたモザイク画の精度、及び描画ソフトウェアの実用性を確認した。また本システムのステレオマッチング性能及びモザイクマッチング性能を検証するために、別システムにて撮影された海底画像を用いたシミュレーションを実施し、光学センサユニットと照明装置の最適使用条件を整理した。実環境に適したカメラ+レンズ(光学センサユニット)を選定及び購入し、カメラ格納用の耐圧容器+ビューポートを設計した。実用性を考慮し、耐圧深度を2,000mから3,000mに変更し、アルミニウム合金製の円筒型の耐圧容器及びアクリル製の円錐形のビューポートとした。当該容器の製作に関しては、予算状況を考慮し、既存の耐圧容器を流用できるよう、内部シャーシを製作した。海水密度の変化及び各媒質境界を経由する光学特性の変化、カメラ格納容器及びビューポートの水圧による微小変形を補償する補正パラメータを組み込むカメラ数学モデルを設計した。当該補正パラメータは、内部パラメータ行列と外部パラメータ行列を中継するパラメータ行列として透視投影行列に組込み、購入した光学センサユニットを用いて気中及び水中環境において、校正板を使用したパラメータ同定を実施した。また、海中におけるカメラ校正手法を考案し、内部パラメータのみを気中にて導出し、海中においてマニピュレータを使用することにより外部パラメータ及び補正パラメータを導出する手法の実用性を実験にて確認した。当該手法では、先端効果機に張付けた任意のマークを光学センサユニットにて撮影し、カメラ画像座標系と世界座標系との相関をマニピュレータの順運動学モデルを用いることにより定義する。マニピュレータ先端を立体的に移動させこの相関導出処理を繰返し行うことにより、校正板を用いることなく、海中にて周辺環境に応じたカメラ校正を実現させる。当該手法の基本アルゴリズムをプログラミングし、マニピュレータ実機を使用してその効果を検証した。カメラシステム(光学センサユニット/照明装置/姿勢検出センサ/制御装置)を製作し、深海における複雑な歪みを保障する深海用カメラモデルを設計した。また当該システムで得られたステレオ画像及び姿勢情報に対して深海用カメラモデルを適用したステレオマッチングによる3D画像生成機能を製作した。当該システムを遠隔操作型の海中探査機(ROV)に組み込む為のシステムインタフェース(通信I/F含む)、及びソフトウェアを設計・製作し、リモートにて当該システムを制御する機能を構築した。また、当該ROVの航法装置の出力(航行情報)を取得する機能を付加させ、ステレオ画像処理に適用するシステムを構築した。ROVに当該システムを搭載し、実海域において評価試験を実施した。最大水深約1000mの深度域においてROVを航行させ、当該システムを適用して海底面を連続撮影した。これにより得られたステレオ画像群、及びデータ群(航行情報)を使用したステレオ画像処理により、海底の3Dモザイク画を生成させた。生成された画像より3次元幾何学情報を計測する機能を構築し、海底に生息する微小生物や底生生物の幾何学情報(長さ/面積/傾斜)を計測し、その精度を検証した。また、これら実海域における知見により、カメラ制御パラメータ及びカメラモデルパラメータを調整した。一方、当該評価試験において、マッチングミスとなる環境・条件について整理し、ステレオ画像処理(ステレオマッチング)アルゴリズムを見直した。以上のことを実施することにより、当該システム及び各機能の実環境における汎用性及び実用性を向上させた。これまでの海域試験結果より得られた知見、及び画像精度から、平成26年度までに制作したカメラシステムの各パラメータの最適化を行った。また、深海における媒質境界での光軸の屈折と、水圧によるカメラシステム及びビューポートの微小変形に起因する複雑な画像歪みを補償するカメラモデルに対して、これまでの海域試験で得られた画像精度から、特に歪み補正パラメータの再検討を行った。

加えて、海域試験時におけるハードウェアコンフィギュレーションの不保持に対応するために、特に外部パラメータ行列の自動調整機能を組み込んだ。当該システムで得られたステレオ3D画像及び撮影姿勢情報から、3Dモザイク画像を生成する機能を再構築した。当該機能において、時系列的に隣り合う各ステレオ3D画像のマッチング対応点を増加させるために、動的にシャッタースピード及び撮影周期を制御する機能を組み込んだ。遠隔操縦型無人探査機に当該システムを搭載し、海域試験を実施した。水深数百メートル海域の深海底において、高度12メートルをROVが航行することにより、連続的に海底を撮影した。これより得られた各画像をステレオ演算処理することにより、ステレオ3D画像を生成し、さらにこれをモザイク演算処理することにより、3Dモザイク画像を生成することを確認した。生成した画像より、3次元幾何学情報を計測する機能を構築し、その精度を確認した。昨年度までの当該システムの結果と比較して、ステレオ演算性能、モザイク演算性能、幾何学情報精度が、向上していることを確認した。当該システムの実用性を確認したことにより、当該システムの自律型無人探査機への適用について検討した。海底に展開予定のAUV用長期観測用ステーションにおいて、AUVへ常備する観測装置として当該システムを適用するための各仕様について設計した。以上までの成果、取り組みに対して適宜まとめ、国内発表3件、国外発表2件を行った。サンプル採取が困難な深海生態系の研究分野において、深海探査機が撮影するカメラ映像は重要かつ貴重な資料であり、この映像より深海生物の組成や構造の解明に尽力する。一方で、このような映像から把握できる内容には限界があり、特に深海生物の三次元形状やサイズ、特徴部位の長さや面積といった幾何的情報を正確に把握することは難しい。そこで本研究では、深海探査機が通常的に搭載可能な小型カメラを用いて、深海における光学屈折特性を保障したカメラモデルを設計し、これを用いたステレオ視技術により上記情報をミリ単位の精度にて取得する深海用映像システムを構築するとともに、実海域にておいてその実用性を示した。各システム、各機能の製作をほぼ全て製作し、基本的な調整も終了している。また、当該システム、機能を海中探査機等に適用し、実海域において様々なステレオ画像を取得することで、各システム、各機能だけでなく、S/Wの最適化を図った。特に実海域試験より得られた結果より、画像処理アルゴリズムの問題点を抽出し、ステレオマッチング手法を再検討した。これにより、より詳細かつ高精度な深海底の3D可視化が実現された。
地方交付税制度の評価と改革

本研究では、現行の地域間財政調整制度である地方交付税制度の地域間財政力格差是正効果と経済厚生効果(地域住民の効用を高める効果)を評価した上で、地方交付税の財源となっている国税収入を地方に移譲することを前提として、地域間の協議を通じて、地域間で財源の再分配を行う「地方財政調整基金制度」を提案し、同制度の地域間財政力格差是正効果や経済厚生効果が、地方交付税制度と匹敵する以上に優れていることを、実験経済学手法を用いて明らかにした。本研究に関し、平成18年度中に行った研究内容は次の通りである。(1)地方交付税制度の地域間財政力格差是正効果の計測に係るデータの収集『国税庁統計年報書』所収の都道府県別国税徴収額データを電子データとして入力し、標記の効果計測のための基礎データを整備した。(2)地方交付税制度および「地方財政調整基金制度」の経済厚生効果計測のための方法の確立伊多波教授らの先行研究を参考として、地域住民の効用最大化行動から、地方交付税制度や「地方財政調整基金制度」の存在が、地域住民およびその総体としての国民全体の経済厚生に及ぼす効果の計測方法を、図解と簡単な微分積分法によって導くことができることを明らかにした。(3)「地方財政調整基金制度」の性能に関する意志決定実験システムの設計と試行実験の実施研究分担者の鎌田の着想に基づき、Windows XPの共有ファイル機能を利用した完全にクローズドな無線LAN実験システムを構築し、自治体の首長ないしは財政当局者に擬した8名および11名の学部学生を被験者とする、「地方財政調整基金制度」下での基金への拠出金決定実験を試行した。これらの試行実験を通じて、共有ファイル(エクセルファイル)の作成方法に関して改善すべき点や、10名以上の被験者(クライアント・コンピュータ)を含む無線LANシステムを構築するにはサーバーソフトや専用のサーバーマシンが必要となるごとが分かり、より多数の被験者を対象とする本格実験のためのシステム設計上の問題点が明らかとなった。以上のように、平成18年度には、本研究の基礎をなす作業を3点にわたって進め、方法の確立や問題点の摘出に一定の成果を上げたが、地域間財政力格差是正効果や厚生効果の計測あるいは、「地方財政調整基金制度」の性能の検証には至らず、学術論文の公表という形での成果報告は行っていない。本研究に関し、平成19年度中に行った研究内容は次の通りである。(1)地方交付税制度の地域間財政力格差是正効果の計測『国税庁統計年報書』所収の都道府県別国税徴収額データ及び『地方財政統計年報』所収の都道府県別(市町村分を含む)地方税収、交付税額等のデータを用いて、平成17年度につき、地方交付税制度がどの程度の住民一人当たり地方一般財源の再分配効果を有しているかを、垂直的不平等度のみならず、水平的不平等度も計測しうるM.A.Kingの開発した尺度を用いて計測した。(2)「地方財政調整基金制度」の性能に関する意思決定実験の実施平成18年度に実施した試行実験での問題点を是正しつつ、自治体の首長ないしは財政当局者に擬した10名の学部学生を被験者とする、「地方財政調整基金制度」下での基金への拠出金決定実験を実施した。(3)意思決定実験結果にもとづく「地方財政調整基金制度」の地域間財政力格差是正効果の計測上記(2)の意思決定実験結果(被験者の示した基金への拠出額の再分配前地方一般財源に対す割合;拠出率)をもとに、同制度下での各都道府県(市町村分を含む)の再分配後一般財源額を求め、このデータを用いて、「地方財政調整基金制度」の地域間財政力格差是正効果をKingの尺度によって計測した。その結果、「地方財政調整基金制度」は、一人当たり地方一般財源の都道府県間分布に関し、水平的不平等をほとんど引き起こすことなく、地方交付税制度以上に都道府県間の財政力格差を是正しうることが明らかとなった。この分析結果は、研究成果欄に記載の論文にまとめられている。本研究に関し、平成20年度に実施した研究内容は次の通りである。1.地方交付税制度および地方財政調整基金制度の経済厚生効果計測の方法の検討と試算図解と通常の微分積分法を用いて導出した経済厚生効果の計測式(伊多波教授によって提示された等価変分による経済厚生効果の計測式)にもとづいて、地方交付税制度や本研究で提案している地方財政調整基金制度が存在することによる各都道府県別の地域住民の経済厚生の向上効果を試算した。試算の結果は、基金制度の方が交付税制度より財源額を変更する効果が小さいため、都道府県間の経済厚生向上効果の格差は、基金制度の方が小さくなるというものであった。ただし、本研究での経済厚生効果の計測は、財政調整制度が存在しない場合の各地域での就業者数や消費水準の推計を必要とし、この推計に関し、比較的多数の都道府県で、財源変化額に関する係数の推定値が、理論的期待とは異なる符号を持ち、経済厚生効果の推計結果の信頼性に問題を生じさせるものであった。

2.各地域の拠出額に限度を設けた上での基金制度の性能を検討するための意思決定実験の実施地方財政調整基金制度において、各地域が、基礎的財政需要を賄うために必要な財源部分につ射手は、基金への拠出に当てることはできないとした場合においても、地域間の協議によっで基金制度が円滑に運営され、地方交付税制度に匹敵する財源再分配効果を発揮しうるか否かを検討するための意思決定実験を実実質施した。実験の結果、基金への拠出額にこのような制限を加え、再分配前財源の乏しい地域が、基金への拠出に関する協議に実質的に参加できない状況の下では、基金が集めうる再分配財源が限定され、再分配前財源の豊かな地城の拠出へのインセンティブも弱まるため、基金制度の円滑な運営は期待できず、この制度の財源再分配効果も非常に弱いものになることが、明らかにされた。この実験的研究の内容は、研究成果欄に記載の論文にまとめられている。なお、本年度の研究の遂行にあたっては、次の3氏に連携研究者として協力いただいた。四日市大学経済学部教授稲垣秀夫氏(平成21年度より、和歌山大学経済学部教授)名城大学都市情報学部教授鎌田繁則氏名城大学都市情報学部教授赤木博文氏
持続的環境利用システムとしての市場・政府・コモンズに関する比較研究

環境資源の持続的利用における市場システム、政府システム、コモンズ・システムという3つのシステムの比較研究を行い、それぞれの役割・機能と最適な組み合わせについて検討した。日本の森林資源を対象とした研究では、産業としての林業に依拠した日本の森林管理組織は、私的所有であれ国有であれ、またコモンズであっても、持続的森林管理主体としては不十分であることが分かった。その結果、従来の木材生産という市場財の収穫のみを森林管理の目的とするのではなく、森林の公益的機能保持を目的とするために、木材市場の動向に左右されない森林の新しい価値付けを行っているボランティアの充実が必要であるという結論に達した。次に、環境規制と経済主体の自発的な環境管理行動との関係について研究を行った。排出基準に基づく直接規制は、分権的に使用され一律でない排出基準が適用されるとき、静学的にも動学的にも効率的になる可能性を有しているが、こうした一律でない排出基準は、規制の公平性を損なう可能性が大きいという問題点もある。一方、市場的手法の1つである排出課徴金制度は静学的効率性を達成できるが、環境目標を達成するのは難しく、動学的効率性という点でも必ずしも優れているとは言えない。また、今日では、情報公開や環境会計の導入などによる企業行動への自主的・ボランティア的手段も用いられている。こうした手段は効率性という点で優れているといえる。市場システム、政府システム、コモンズ・システムという3つのシステムのうち、効率性という点ではコモンズ・システムが優れているが、公平性は政府システムが優れている。このようにこれらのシステムは単独ではうまく機能しないため、3つを組み合わせた複合型規制が有効である。ただ、これらの中で、従来は政府システムの割合が大きかったので、今後は市場システムやコモンズ・システムの活用が重要となってくる。今年度は、日本の森林資源管理を対象とし、市場システム、政府システム、コモンズ・システムの比較研究を行った。まず、日本の森林資源の状態と各システムで代表的な既存の管理主体がおかれている経営状態を分析した。その際、市場システムでは林家を、政府システムとしては国有林野事業を、コモンズ・システムとしては入会林野が近代化された形態である生産森林組合を対象とした。その結果、日本の森林管理システムは林業を中心としており、持続的管理が行われない森林資源の増加をもたらしていることが明らかとなった。現行の森林資源管理システムでは森林管理の充実は望めないことから、新しい森林管理システムを構築することが必要である。このため本研究では、近年、進展してきたコモンズ型資源管理や非営利セクターに関する研究をふまえ、新しい森林管理システムとして地域共同体に基礎をおく現代的コモンズ型資源管理についても研究をおこなった。その結果、従来の木材生産という市場財の収穫のみを森林管理の目的とするのではなく、森林の公益的機能保持を目的とするために、木材市場の動向に左右されない森林の新しい価値付けを行っているボランティアの充実が必要であることが明らかとなった。従来のE.Ostromらが行った伝統的なコモンズの存続条件に関する研究を発展させ、資源の状態と管理主体の状態をふまえて、非営利セクター(ボランティア)からの現代的コモンズの再生条件・再生過程に焦点をあてたことが今年度の研究成果である。今後、より詳細な現代的コモンズの条件を、実際の活動、主体間の関係から得ることが課題である。今年度は経済主体の自発的な環境管理がとのうような合理性に基づくのか,森林管理制度と大気環境管理制度を事前に研究を行った。森林管理については森林ボランティアに焦点を当て、その成立条件を検討した。具体的な事例として広島県の生産森林組合がボランティア活動を受け入れるまでの経緯を調査した。

その結果、ボランティア団体と生産森林組合双方が直接交渉するのではなく、自治体がボランティアの技術向上や生産森林組合との交渉を担当し、調整役として大きな役割を果たしていたことが明らかになった。生産森林組合とボランティア団体間の取引費用を低下させることが、森林ボランティア成立の条件であることが分かった。次に、大気環境管理では、1970年前後の北九州市・八幡製鉄所のSOx対策をとりあげ、どのような経営判断に基づいて公害対策が実施されたかについて検討を行った。従来、SOx対策が成功した社会経済的要因については、政府の直接規制が有効に機能したこと等が指摘されてきたが、企業行動にどのような合理性があったかについては不明であった。分析の結果、スモック警報下で生産調整を行うのではなく、低硫黄燃料へ転換しスモッグ警報が発令されないような環境を作り出すという方法が、経営的に見て合理的な選択肢であったことが明らかとなった。この背景には、企業努力とその成果との関係を明確にし、不確実性やフリーライダーを排除し、政府と企業及び企業間に存在した取引費用を低下させる制度の存在が考えられる。適切な制度設計を行えば個々の経済主体の合理的な判断により環境管理が行われることを実証したことが本年度の成果である。次年度は大気環境管理制度等を事例とし、環境規制と経済主体の環境管理行動との関係を分析し、コモンズ管理における適切な制度設計のあり方を検討する。今年度は、過去2年間の研究成果を踏まえ、最終年度におけるまとめを行うため、大気環境資源を事例とし、環境規制と経済主体の自発的な環境管理行動との関係を明らかにすることを目的に研究を行った。排出基準に基づく直接規制は、分権的に使用され一律でない排出基準が適用されるとき、静学的にも動学的にも効率的になる可能性を有している。ただし、こうした一律でない排出基準は、規制の公平性を損なう可能性が大きいという問題点もある。また、こうした可能性を具体化するためには、分権的な規制実施と同時に、規制機関が汚染の状況と汚染者を把握している必要があり、高い組織的・技術的能力と財政資金的裏付けが前提となる。一方、市場的手法の1つである排出課徴金制度は静学的効率性を達成できるが、環境目標を達成するのは難しく、動学的効率性という点でも必ずしも優れているとは言えない。また、モニタリング費用などの規制実施費用は直接規制以上である可能性がある。しかし、実際の運用が直接規制の強化と並行してなされると、効率的に環境改善がすすみうる。また、今日では、直接規制と市場的手法だけでなく、情報公開や環境会計の導入などによる企業行動への自主的・ボランティア的手段も用いられている。こうした手段は効率性という点で優れている。以上の研究から、以下のような結論を得た。市場システム、政府システム、コモンズ・システムという3つのシステムのうち、効率性という点ではコモンズ・システムが優れているが、公平性は政府システムが優れている。このようにこれらのシステムは単独ではうまく機能しないため、3つを組み合わせた複合型規制が有効である。