hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パーキンソン病モデルラットの脳の形態学的ＭＲＩ解析と栄養因子による回復治療の検討

ラットの高解像度T2強調画像から、灰白質分画、白質分画、脳脊髄液分画の組織別確立マップを作製し、ヒトで広く使用されているvoxel-based morphometryによる脳形態画像の統計解析法を、ラットの脳画像解析においても可能にした。また、同法をラットのパーキンソン病モデル、輪回し運動モデル、心肺蘇生モデル、心筋梗塞モデルに適用し、実用性・有用性を実証する事で、同法が、前臨床の動物実験においても有用な画像診断ツールであることを示した。申請者のグループは、世界に先駆けてラット脳専用のin vivo MRIテンプレートを開発した。これにより、脳アトラスへの標準化、灰白質・白質への自動帰属など、これまでヒトのMRI研究で広く行われてきた統計解析が、ラットの脳を対象に行う事が可能となった。本研究では、我々の新規手法を用いて、パーキンソン病モデル動物の病態発症以前の連続的な脳委縮の過程を明らかにし、神経栄養因子(BDNF、CDNF、MANF)の頭蓋内・静脈内投与による脳保護治療の開発を試みる事を目的とする。パーキンソン病の動物病態モデルを用いて脳形態解析を行った報告例は存在せず、MRIによる連続した脳形態変化が明らかになれば、新たな実験切り口での臨床前評価の基盤技術を提供できる可能性がある。本研究では、再現性の高いパーキンソン病モデルである腹腔内ロテノン投与ラットモデルを使用した。このモデルでは、チロシン水酸化酵素の脱落に加え、α-シヌクレインやユビキチンの封入体が、黒質のドパミン性神経細胞で確認されている。更に古典的な運動機能の障害が、投薬後10日間の間に誘発される事が報告されている。しかし、ロテノンはミトコンドリアの機能を傷害する殺虫剤として用いられてきた経緯があり、ラットに直接投与する場合は、行動解析や組織染色を用いて、慎重に毒性を評価する必要がある。また、腹腔内注射の際のニードル位置や、ロテノンの溶解性、MRI実験に耐え得るような投与量の検討などの個別課題が想定される。したがって、初年度(平成24年度)は、ロテノンモデルの研究室内への導入を試み、当該年度である平成25年度は、前年度に検討した課題を踏まえて、実際のラットMRI計測実験を開始・実施した。本研究では、我々の新規手法を用いて、パーキンソン病モデル動物の病態発症以前の連続的な脳委縮の過程を明らかにし、神経栄養因子(BDNF、CDNF、MANF)の頭蓋内・静脈内投与による脳保護治療を試みる事を目的とする。研究の初年度では、パーキンソン病のラット病態モデルの研究室への導入を試みた。申請者の所属する研究分野では、研究室専用の飼育室を保有しており、慢性MRI実験の許可も得られているため、モデル作製のための化学薬品が揃えば、本研究を直ちに開始することが可能である。しかし、モデル作製に使用するロテノンはミトコンドリアの機能を傷害する殺虫剤として用いられてきた経緯があり、ラットに投与する場合は、行動解析や組織染色を用いて、慎重に毒性を評価する必要がある。また、パーキンソン病の病態モデル動物として使用するためには、α-シヌクレインやユビキチン等の封入体形成の確認が必要であり、ラットの遺伝的背景や飼育環境も含めて、多次元的に検討する必要がある。またMRI測定では、少なくとも30分から1時間の麻酔時間が必要であるため、48時間周期でのMRI測定に耐えうるようなMRI実験環境の構築も必要である。初年度は上記の検討課題を中心に取り組み、研究の基盤環境を整える事を目標とした。Braakらは、特発性パーキンソン病患者のシヌクレイン免疫染色画像を用いて、脳内における連鎖的な病態進行仮説、つまり延髄・橋被蓋・基底前脳・中間皮質・新皮質の順に、病変が拡散していく仮説を提唱している。本研究では、パーキンソン病のモデル動物を用いて、病態進行仮説であるBraak仮説を検証する事、また早期治療で重要となる病態発症以前の脳内萎縮メカニズムを明らかにする事、を目的とした。モデル動物には、ミトコンドリア阻害剤であるロテノンを腹腔内に投与するラットの動物モデルを用い、ロテノン投与前と投与開始後1週間のMRI画像を取得し、経時的な脳の形態変化を観測した(予備実験として実施)。MRI画像解析では、当研究室で開発したラットのアトラスMRIテンプレートを用いて、脳形態の統計画像解析法であるvoxel-based morphometry(VBM)法を適用した。縦断的なVBM解析の結果、ロテノン投与後1週間のラットの脳では、延髄や橋といった白質分画では無く、皮質を中心とする広範囲の灰白質分画に、有意な局所体積の減少が確認された。

特に、嗅結節、梨状皮質、島皮質、腹側海馬などに、顕著な灰白質体積の減少が確認された。つまり、ロテノンの投与モデルでは、Braak仮説で提唱されている延髄や橋ではなく、嗅覚に関わるとされる広範囲の皮質において、脳の萎縮が開始すると解釈できる。パーキンソン病患者では、運動症状が出現する46年前に嗅覚障害が出現することから、ロテノンの投与モデルは、パーキンソン病患者の初期症状を研究する動物モデルとして有用であることが示唆される。従来の動物モデルでは、ドパミン選択的な神経毒である6-OHDAを、脳の線条体に投与するモデルが広く使用されてきたが、ロテノン腹腔内投与モデルは、新たな脳内作用点での薬物治療開発に貢献できる可能性を示唆している。MRI計測は、ロテノン投与前(MRI撮像1回目)、ロテノン投与後1週間(MRI撮像2回目)、ロテノン投与後2週間(MRI撮像3回目)の計3回を行った。これまでに、コントロール群(ラット10匹)とパーキンソン病モデル群(ラット10匹)、それぞれのMRI撮像が完了している。実験日は、午前中に体重測定、行動解析(立ち上がり検査、ならびに動作緩慢・姿勢不安定・硬直の検査)、午後にMRI計測(約40分のT2強調画像撮像)を行った。MRIの撮像後は、死後脳の免疫組織染色解析を行うため、4%パラホルムアルデヒドによる脳の灌流固定を行った。取得したMRIデータ、ならびに行動データは、現在解析中である。縦断的なMRIデータに基づき、行動データとの相関解析や、組織染色データとの相関解析を行う予定である。本研究では、再現性の高いロテノンの腹腔内注射モデルを使用した(Cannon et al., Neurobiol Dis, 2009)。このモデルでは、チロシン水酸化酵素の脱落に加え、α-シヌクレインやユビキチンの封入体が、黒質のドパミン性神経細胞で確認されている。更に古典的な運動機能の障害が、投薬後10日間の間に誘発される事が報告されている。しかし、腹腔内注射の際のニードル位置や、ロテノンの溶解性、MRI実験に耐え得るような投与量の検討など、種々の検討課題が想定されるため、初年度はロテノンモデルの研究室内への導入を試みた。9ヶ月齢の雄のLewisラット、Wistarラット、Sprague-Dawleyラット、それぞれ2匹ずつに対して、3.0mg/kg/dayの投与量で、ロテノンを腹腔内注射した。その結果、文献に報告されているように、ロテノンを腹腔内投与すると、投与後7日目もしくは8日目に、顕著な体重変化に加えて、動作緩慢、姿勢不安定、歩行不安定などの、いわゆるパーキンソン様症状が観察された。さらにこれらの症状が観察されるまでの投与後7日目もしくは8日目以内では、イソフルレン麻酔下のMRIの撮像には(約30分ほど)、全く影響がない事が確認された。したがって、これらの結果から、ロテノンモデルの当研究室での再現に成功し、MRI実験に耐えうるような、パーキンソン病モデル動物の確立に成功したと結論付けた。最終年度である平成26年度は、前年度に得られた結果を踏まえて、脳の萎縮が観測された領域に、3種の神経栄養因子(BDNF、CDNF、MANF)の部位特異的な頭蓋内注入(もしくは全身性の静脈注入)を施し、病態群と治療群での比較MRI実験と比較行動解析実験を行う。実験のスケジュールやラットの匹数等の基準は、前年度の場合と同様である。
精子アクロゾーム酸性化機構の解析

精子アクロゾームの内腔酸性化に、液胞型プロトンATPaseがどのように関与しているかについて、まず、免疫組織学的に検討した。性成熟期のS.D.ラット精巣を、PLP液にて固定、抗ウシ液胞型プロトンATPase72kDサブユニット抗体を用いて、光学顕微鏡下にstrepto-avidin-biotin法による観察をおこなった。精細管において、精祖細胞から精子に至る、さまざまな細胞群(spermatogenesis)の内、減数分裂後、初期過程にある精子細胞(early spermatid)において強く反応が認められた。その細胞内局在は、核周囲の内の一部分に特異的にみられ、染色部分の中心は、円状に欠けているのが観察された。この円状に欠けた染色部分は初期過程のアクロゾームに相当すると思われ、アクロゾームの周囲に液胞型プロトンATPaseが多く存在し、内腔の酸性化をおこなっていることが示唆された。続いて、イムノゴールド法による免疫電子顕微鏡法により、より詳細な、精子細胞内の液胞型プロトンATPaseの局在を検討した。アクロゾーム外膜上および、ゴルジ装置トランス面とアクロゾーム間に反応がみられ、光学顕微鏡下の免疫染色の結果を裏付けるものであった。すなわち、精子細胞期において、アクロゾームの形成過程とともに、液胞型プロトンATPaseが発現し、アクロゾーム内腔にプロトンが輸送され、徐々に酸性化がおこなわれているものと考えられた。次に、精細管内細胞の細胞内画分に対して、イムノプロット法による液胞型プロトンATPaseの発現の検討を試みたが、分子量に相当する特異的バンドが得られず、現在さらなる検討を行っている。精子アクロゾームの内腔酸性化に、液胞型プロトンATPaseが関与しているか否かについて、性成熟期のラット精細管における液胞型プロトンATPaseの局在を、免疫組織学的に観察した。光学顕微鏡下においては、精細管の多様な細胞群の内、減数分裂後、初期過程にある精子細胞において強い反応がみられた。またその細胞内局在は、核の一部に接するような形でみられた。この時期の精子細胞は、アクロゾーム形成の始まりであり、液胞型プロトンATPaseの反応が強く認められたことは、アクロゾーム内腔酸性化に大きく関与していることが示唆された。次に、イムノゴールド法による免疫電子顕微鏡的に、精子細胞におけるより詳細な細胞内局在を検討した。その結果、アクロゾーム外膜上と、発達したゴルジ装置トランス面とアクロゾームの間に多くの反応が見られた。アクロゾームの形成過程とともに、液胞型プロトンATPaseが発現し、アクロゾーム内腔にプロトンを取り入れるように機能していると考えられた。平成10年度においては、精子細胞のうち、特にとの段階において液胞型プロトンATPaseが発現、機能しているのかを、生化学的手法を加え、さらに詳細に解析する予定である。また、並行して、液胞型プロトンATPaseに対する特異的阻害剤が、アクロゾーム内腔酸性化にどのような影響を及ぼすかを検討する。
チタン-メタラサイクルの形成とその反応性の解明

1.二価チタノセン存在下、(Z)-アルケニルスルホンにカルボニル化合物を作用させるとオキサチタナシクロペンタンを経由してアリルアルコールがE-選択的に生成した。アルキンを同様に作用させると、チタナシクロペンテンの形成を経て反応が進行し、共役ジエンが立体選択的に得られた。アセチレンカルボン酸誘導体やアルキニルホスホン酸エステルを用いた場合にもアルケニル化生成物が得られた。この反応をアルキニルスルホンに拡張することによりチタン-ビニルビニリデン錯体の調製法を開発した。これにカルボニル化合物を作用させるとアルケニルアレンがE-選択的に生成した。2.γ-クロロアリルスルフィドから様々な置換様式のチタナシクロブテンを合成し、その反応性を調べたところ、チタナシクロブテンはアルケニルカルベン錯体と平衡的に存在し、その平衡は置換様式に依存していることが明らかとなった。3.1,1-ジクロロシクロプロパン誘導体、マルチチオアセタールと二価チタノセンの反応により得られるチタン-シクロプロピリデン錯体、マルチカルベン錯体とカルボニル化合物との反応を検討したところ、オキサチタナシクロブタン中間体を経由して、相当するオレフィン化生成物が得られることが判った。4.チタン-アルキリデン錯体とアルキニルスルホンから形成されるチタナシクロブタンのβ脱離により生成するアレニルチタン化合物とケトンとの反応により、syn-第三級ホモプロパルジルアルコールが立体選択的に得られることが判った。また、シクロプロピリデン錯体とアルキンの反応により、シクロプロパン環がスピロ結合したチタナシクロブテンが生成することが判った。これらチタナサイクルの加水分解により、アルケニルシクロプロパンが得られた。これらの研究により4,5員環チタン-メタラサイクルの構造と反応性の相関を解明し、有機チタン化合物の化学に新しい分野を開くことができた。本年度は各種5、4員環チタナサイクルの形成とその反応性について検討し、以下の成果を得た。1.二価チタノセン、脱離基を持つアルケンおよび不飽和化合物から生成する5員環チタナサイクルを経由する炭素-炭素結合形性反応----二価チタノセン存在下、(Z)-アルケニルスルホンにアルテヒドを作用させるとオキサチタナシクロペンタンを経由してアリルアルコールがE-選択的に生成した。カルボニル化合物のかわりにアルキンを作用させると、チタナシクロペンテンの形成を経て反応が進行し、共役ジエンが立体選択的に得られた。この反応を脱離基であるスルホニル基を持つアルキニルスルホンに拡張すると、チタナシクロペンテンのβ脱離を伴う開環により生じたα-スルホニルジエニルチタン化合物がさらに二価チタノセンにより還元され、チタンービニルビニリデン錯体が生成した。α,β-不飽和カルボニル化合物を用いた場合にはジアルケニルアレンが得られた。2.γ-クロロアリルスルフィドと二価チタノセンの反応----γ-クロロアリルスルフィトから様々な置換様式のチタナシクロブテンを合成し、その反応性を調べた。その結果チタナシクロブテンは基本的にその原子価互変異性体であるアルケニルカルベン錯体と平衡的に存在し、その平衡は置換基の位置に依存していることが明らかとなった。3.チタン-シクロプロピリテン錯体、チタンマルチカルヘン錯体の生成と反応----

チタン-シクロプロピリテン錯体、マルチカルベン錯体をそれぞれ1,1-ジクロロシクロプロパン誘導体、マルチチオアセタールと二価チタノセンの反応により合成し、カルボニル化合物との反応を検討したところ、オキサチタナシクロブタン中間体を経由して、相当するオレフィン化生成物が得られることが分かった。本年度は各種5、4員環チタナサイクルの形成とその反応性について検討し、以下の成果を得た。1.不飽和化合物と二価チタノセンの反応によるチタナシクロペンテンの形成と分解アルケニルスルホンとアセチレンカルボン酸誘導体との反応による五員環チタナサイクルの形成と、その加水分解によるジエンカルボン酸誘導体の合成について検討した。エステルを用いた場合には、アルキンに由来する二重結合の立体選択性が発現しないのに対して、カルボン酸リチウムを用いると立体選択的に反応が進行した。アルキニルホスホン酸のアルケニル化反応も完全な立体選択性で進行することが判った。2.ジヘテロ原子化合物と二価チタノセンの反応による四、五員環チタナサイクルの形成ビス(フェニルチオ)メチル基が2あるいは4個置換したシランあるいはゲルマンに二価チタノセンを作用させると脱硫的還元反応が進行し、シラあるいはゲルマチタナサイクルが生成した。ゲルマニウム原子を中心に持つスピロ型メタラサイクルについてはX線結晶構造解析によりその構造を決定した。3.チタナシクロブテンの形成とその反応性チオアセタールから誘導されるチタン-アルキリデン錯体とアルキニルスルホンの反応によるチタナシクロブタンの形成とβ脱離により生成するプロパルジルチタン化合物とケトンとの反応により、syn-第三級ホモプロパルギルアルコールが立体選択的に得られることが判った。また、チタンーシクロプロピリデン錯体とアルキンの反応により、シクロプロパン環がスピロ結合したチタナシクロブテンが生成することが判った。ビシクロ[4.1.0]ヘプタンが置換したチタナシクロブテンは水や酸素に対しても安定であり、結晶として単離し、X線結晶構造解析によりその構造を決定することができた。これらチタナサイクルの加水分解により、合成中間体として有用なアルケニルシクロプロパンが得られた。
CVD法による炭化チタン系非酸化物セラミックスの耐熱鋼上への被覆

水を熱化学反応により分解して水素を製造するプロセスの中で"UT-3"が期待されている。"UT-3"ではBr_2やHBrなどの高腐食性ガスを1000K程度の高温に保つ過程を含んでいるため、装置材料の高温腐食は重要な課題である。装置材料としては、加工性に優れ、機械的強度の高い金属材料を用いる必要があるが、金属材料の耐食性は充分ではない。そこで本研究では耐食性の高い材料を開発することを目的として、CVD法によりステンレス鋼上に炭化チタン(TiC)を被覆し、そのBr_2-O_2雰囲気下における腐食機構を調べた。また、TiCよりも耐食耐熱性の高い炭化ケイ素(SiC)を複合化したTiC/SiC多層膜の最適合成条件および腐食挙動の検討を行った。まず、TiCl_4、CH_4およびH_2ガスを原料として、CVD法によりステンレス鋼(SUS304)上に合成温度を11731423K、原料ガス中のCH_4/TiCl_4比を0.1717の範囲で変化させ、TiC膜の最適合成条件を見い出した。次に、TiC膜を被覆したSUS304のBr_22-O_2雰囲気における腐食挙動を、腐食温度9731173K、臭素分圧04.4kPa、酸素分圧0.1597kPaの条件で、熱天秤を用いて調べた。TiC膜を被覆したSUS304では、TiC膜を被覆していないSUS304に比べて腐食による重量増加が著しく低下したが、TiC膜中にわずかに存在するマイクロクラックやピンホールなどの欠陥を通して下地のSUS304が腐食されることがわかった。そこで、TiC膜を被覆したSUS304上に(CH_3)_4Si+H_2およびCH_3SiCl_3+H_2を原料ガスとしてTiC/SiC多層膜を被覆した。なお、SUS304にTiC膜を被覆しないで直接SiC膜を被覆しようとしても、FeSi_2が多量に形成され、緻密な保護膜は形成されないことがわかった。TiC/SiC多層膜を被覆したSUS304のBr_2-O_2雰囲気下での腐食による重量変化を測定した結果、ほとんど重量変化が認められないものがあった。また、下地のSUS304の腐食も認められず、繰り返し腐食にもよく耐えることが明らかになった。
ワイドバンドエックス線撮像偏光検出器の開発と硬エックス線偏光観測

X線偏光測定は、超新星残骸の磁場構造や、ブラックホールまわりの降着円盤の幾何学を知るための有効な観測手段と期待されながら、現状では未開拓の分野である。これを打破するために、X線ガンマ線偏光観測小型衛星PolariSを計画している。このための硬X線偏光撮像計の開発を行った。コンプトン散乱を検出原理とする偏光計をシンチレータと位置検出光電子増倍管を組み合わせて製作し、ソフトとハードの改良を行いつつ性能評価を実施した。1.3mmFWHMという位置分解能、50-60%のM値を達成し、従来50keVだった散乱偏光計のエネルギー下限を10-20keVまで下げることに成功した。X線偏光測定は、超新星残骸の磁場構造、ブラックホール降着円盤の幾何学など、これまでの撮像分光観測ではみえなかった天体の構造を明らかにする観測手段として、X線天文学の黎明期からその重要性が指摘されてきた。しかし、40年以上前のかに星雲からX線偏光が検出されて以来、他の天体からは有意な偏光検出がなされておらず、新たな進展が強く求められている。われわれは、これに対する一つの打開策として、X線ガンマ線偏光観測専用の小型衛星PolariS計画をすすめている。この計画の目的は、かに星雲の1/100の明るさの数10天体に関して、10-80keVの硬X線領域での偏光測定を実施することである。PolariS衛星の主観測装置は焦点距離を6mに小型化した硬X線望遠鏡と、その焦点面に設置する撮像偏光計である。本研究では、セグメント化されたシンチレータと位置検出型光電子増倍管をくみあわせた撮像偏光計を開発することにある。平成23年度(+繰越分)の研究で、光電子増倍管5台を使用した撮像偏光計のプロトモデルを製作した。中心の1台の光電子増倍管には、2.1mm角のプラスチックシンチレータ柱を8x8=64本並べて反射材をいれて組み上げたブロックを設置した。従来に比べて1/2の詳細度である。データ取得システムに関しては、ヘッドアンプからのデジタルデータ処理装置として、PCとUSB接続できる装置を使うとともに、QLソフトを開発し実験効率を向上させた。この偏光計プロトモデルとデータ取得システムを用いて、実験室内で発生させた22keV偏光X線に対する偏光検出性能を測定した。偏光測定性能因子Mはおよそ60%で、期待値に近いことを確認した。X線天体の偏光測定は、超新星残骸の磁場構造、ブラックホールの降着円盤の幾何学など、これまでの撮像分光観測ではみえなかった物理を明らかにする強力なツールである。本研究では、ワイドバンドのX線撮像偏光観測を目指す小型衛星PolariS計画を具体的目標にすえて、コンプトン散乱の異方性を原理とする硬X線撮像偏光検出器を開発している。平成23年度までに、プラスチックシンチレータ柱16本を位置検出型光電子増倍管を組み合わせたユニット1台を中心に、GSOシンチレータブロックを使用したユニット4台を配置し、硬X線撮像偏光検出器のプロトモデルを製作した。実験室で動作確認も完了していた。平成24年度の研究では、従来、4mm角16本だったプラスチックシンチレータを2mm角64本の細いものに変更する改良を行った。この構成によって硬X線偏光検出器としてはかつてない高い位置分解能を達成することができた。平成24年度の研究のもうひとつの進展は、この改良プロトモデルを放射光施設(KEK-PF)に持ち込み、10-80keVの範囲の偏光X線照射実験を実施したことである。この実験のために、検出器を回転しながら測定する装置、クイックルックソフトウェア、偏光度較正のための装置を開発した。実験の結果、我々の開発した硬X線撮像偏光検出器プロトモデルが10-80keVの範囲で偏光検出、位置検出能力をもつことを実証できた。偏光検出能力の指標であるM値は20-80keVの範囲で50-60%程度と目標性能に達している。ただし、プラスチックシンチレータにおけるコンンプトン反跳電子の検出効率は、低エネルギー側では十分高いといえず、今後の課題として残っている。また、焦点距離6mの硬X線ミラーに関してはシミュレーションでデザインを検討した。X線ガンマ偏光観測は、ブラックホールまわりの降着円盤の構造や超新星残骸の磁場を測定する新たな手法として、その本格的な実現が期待されている。本研究ではX線ガンマ線偏光観測に特化した小型衛星計画PolariSを具体的な目標に、硬X線望遠鏡の焦点面に設置する偏光撮像計の中心に開発を行った。偏光撮像計は、プラスチック、GSO二種類のシンチレータ柱と位置検出型光電子増倍管を組み合わせて構成している。

プラスチックシンチレータに入射したX線光子がコンプトン散乱を起こし反跳電子の信号を生じ、かつ、散乱光子が周囲に設置したGSOシンチレータで光電吸収され信号を生じた場合、X線の入射位置と散乱方向がわかる。これにより偏光測定するのが、動作原理である。昨年度までの研究で作成したモデルを使用し、10-80keVの範囲でM50%-60%という偏光測定能力をもつことを放射光実験で実証している。従来40-50keVだった散乱型X線偏光計のエネルギー下限を大幅に下げた。検出効率を高めるための信号処理の工夫にも成功し、さらに、Li散乱体をオプションとして使用する実験も行った。位置分解能は1.3mm(FWHM)と散乱型X線偏光計としては最高の性能である。X線検出過程のシミュレーションも実施し、実験結果をおよそ再現することも確認した。さらにシミュレーションを拡張し、宇宙環境でのバックグランド(ガンマ線、荷電粒子、中性子)に対して、この検出器の応答を評価した。何も対策をとらない場合、バックグランドレベルは、かに星雲からのX線イベントを超えてしまう。シールドの形状を工夫し、半同時計数を活用することで、かに星雲の10分の1以下におさえられる。特に反跳電子を検出するモードではかに星雲の100分の1以下におさえられることがわかり、PolariSの目標感度を達成できることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。X線天文学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初目的の一つである、撮像偏光計の開発に関しては平成23年度(+繰越分)の開発でプロトモデルを製作し、研究室内で偏光検出能力の評価まで行うことができた。得られた偏光検出能力も期待値に近く、位置分解能の向上も達成できたことから目的の主要部分は達成していると考える。ただし、振動耐性の検討は不十分であること、検出効率の面で改良の必要があり、今後の開発要素が残っている。研究開始当初は、衛星搭載目的の撮像偏光計の開発と平行して、気球搭載用偏光計を用いた偏光観測気球実験の準備を計画していた。しかし、気流、飛行経路の面で、上空での観測時間を確保するのが難しい状況が続いている。このため、衛星搭載用装置の開発に重点を置くことに決定した。以上の点から、当初の計画よりやや遅れていると評価とした。硬X線偏光撮像検出器の開発に関しては、当初計画より進んでいる点と遅れている点がある。当初計画より細いプラスチックシンチレータと、それにマッチする位置検出型光電子増倍管を利用することにより、位置分解能を2倍向上することに成功した。コンプトン散乱を原理とする硬X線用偏光計としてはかつてない高い位置分解能を達成したことは、計画を上回る成果である。開発した偏光撮像検出器を放射光施設に持ち込み、10-80keVの性能を検証したこと、その結果、偏光検出能力の指標M値として50-60%を得たことは、当初目標を達成したといえる。コンプトン反跳電子の検出効率は、現時点では十分高いとはいえないが、これを高めることが開発のポイントであることは認識していた。従って、この年度の達成度としては順当であると判断している。一方で、振動に耐える偏光計構造体の開発に関しては十分な設計、検証ができていない。
液体ワックスエステル供給源としてのイトヒキダラ肝臓の利用に関する研究

1.目的:未利用の海洋生化学資源の新たな利用方法の開発の観点から、イトヒキダラの肝臓の有効利用をはかる事を目的とし、イトヒキダラ肝臓のワックスエステル(WE)含量、脂肪アルコール(AL)含量及びWEのAL組成と脂肪酸(FA)組成の化学的特性を明らかにし、WEの化粧品・医薬品等用途の為の基礎的知見を得る。2.計画:TLC・FID-TLC・GLC等の機器を用いて、次の試験を行う。(1)サイズの異なる多数のイトヒキダラ検体について、肝臓重量と肝油含量、肝臓中のWE含量及びAL含量間の相関性を検討し、イトヒキダラ肝臓からのWE収量並びにAL収量を求める。(2)WE組成及びWEを構成するAL成分とFA成分の化学特性を明らかにする。3.成果:40尾のイトヒキダラ検体において、肝臓は体重の10.3%に相当し、肝臓の74.0%が肝油であった。肝油は、多量のWE(73.6%)を含有した。肝油の35.4%が不ケン化物であり、AL成分は不ケン化物の98.8%を占めた。肝臓中のWE含量及びAL含量は、夫々、26.5g,12.6gであった。又、肝臓中のWE含量(Y,g)及びAL含量(Y',g)と肝臓重量(X,g)の間に、夫々Y=3.24+0.48X、(r=0.81)、Y'=1.55+0.23X(r=0.81)の相関式が得られた。WE組成は、【C_(38)】(23.8%),【C_(40)】(23.5%),【C_(42)】(15.6%)が主成分であった。又、AL組成は22:1(47.4%),20:1(27.3%),16:0(9.5%)を、FA組成は、18:1(26.9%),16:1(15.3%),20:1(9.6%),20:5(9.5%)をそれぞれ主成分とした。4.考察:イトヒキダラは、肝臓にWEを多量に含有する特異な種であった。現在のところ未利用のイトヒキダラは、有望な天然の液体WE及びALの新たな資源として期待される。今後は、さらに高純度WEの効果的な分離法の新しい技術の開発研究が望まれる。5.設備備品の利用状況:ロータリーエバポレーター及び赤外線水分計は、肝油とWE・AL・FA各成分の抽出・分画時の溶剤除去並びに検体組織の水分測定に利用し、活用している。6.発表:研究成果の発表は、下記のとうりである。

5.設備備品の利用状況:ロータリーエバポレーター及び赤外線水分計は、肝油とWE・AL・FA各成分の抽出・分画時の溶剤除去並びに検体組織の水分測定に利用し、活用している。6.発表:研究成果の発表は、下記のとうりである。
次世代シークエンサーを用いた癌細胞低酸素応答の多角的トランスクリプトーム解析

大腸がん細胞における低酸素刺激時の転写応答に着目して、次世代シークエンサーを共通の検出器として用いた様々な角度からのChIPSeqデータ、RNASeqデータを収集、解析した。その結果、低酸素刺激により実際のHIF-1の結合が誘導される以前から、多くの場合、クロマチンがオープン構造を示していることを見出し、細胞の系譜あるいは変遷を反映する形で、速やかな転写応答に必要な環境は、クロマチン構造として整備されている可能性を示唆することができた。本年度、大腸がん細胞における低酸素刺激時の転写応答に着目して収集された1億の転写開始点タグデータに対し、次世代シークエンサーを共通の検出器として用いた様々な角度からのChIP Seqデータを収集、解析した。特に、各網羅的な次世代シークエンサーデータの多角的統合的解析から、低酸素応答のマスター転写因子の一つである転写因子HIF-1の標的遺伝子を探索した。1%あるいは21%の酸素濃度下で培養したDLD1細胞を用いて1)HIF1の結合領域の同定(ChIP Seq法);2)転写因子(RNA polymerase II/HIF1/HIF2)結合領域の同定(ChIP Seq法);3)total RNAのショットガン解析(RNA Seq法)、について、データ収集と解析を行い、低酸素刺激におけるトランスクリプトーム像の変化を網羅的、定量的に記述、解明した。各試料について、次世代シークエンサー・イルミナGAを用いて、各試料につき1000万ずつ、合計2億程度(1レーン当たり1500万として、合計約2ラン(16レーン))の36bpのタグ配列を収集した。その結果、HIF-1の標的遺伝子のうちタンパク質をコードすると考えられるもの120種類、また選択的プロモーターを制御すると考えられるものを15種類、non-coding RNAを制御すると考えられるものを261種類同定することができた。また興味深いことに、低酸素刺激により実際のHIF-1の結合が誘導される以前から、多くの場合、クロマチンがオープン構造を示していた。細胞の系譜あるいは変遷を反映する形で、速やかな転写応答に必要な環境は、クロマチン構造として整備されている可能性を示唆することができた。本年度、大腸がん細胞における低酸素刺激時の転写応答に着目して収集された1)1億の転写開始点タグデータ(TSS Seq法による)およびについて、収集されたデータについて統合的解析を行い、低酸素刺激におけるトランスクリプトーム像の変化を網羅的、定量的に記述、解明を行った。その結果、低酸素刺激により実際のHIF-1の結合が誘導される以前から、多くの場合、クロマチンがオープン構造を示していることが明らかになった。これにより細胞の系譜あるいは変遷を反映する形で、速やかな転写応答に必要な環境は、クロマチン構造として整備されている可能性を示唆することができた。また同一の細胞系で低酸素刺激依存的なmiRNAを介した転写後遺伝子発現制御解析を行った。抗ago1/2抗体を用いたRIP Seq解析を行うことで、miRNAを介した遺伝子発現制御について網羅的データ収集を行った。免疫沈降を行ったRNAをsmall RNA Seqおよびtotal RNA Seq解析に用いることで、ago複合体に含まれるmiRNAとmRNAを同時に同定することが可能であることを示した。得られたRIP Seqデータの解析結果、低酸素刺激誘導的に応答すると思われるmiRNAを60種類、その標的mRNAを1000種類同定することができた。現在、これらのmRNAがどのような時系列でRNA分解あるいは翻訳抑制を受けるのかについて、個別遺伝子を標的とした解析を行っている。さらにこれまでに収集されたデータを統合的に計算機モデル化することにより、転写レベルでの調節と転写後調節あるいはmRNAの分解制御といった各段階を網羅する汎トランスクリプトーム的な遺伝子発現制御の解析を目指す。大腸がん細胞における低酸素刺激時の転写応答に着目して収集された1億の転写開始点タグデータに対し、次世代シークエンサーを共通の検出器として用いた様々な角度からのChIP Seqデータ、RNA Seqデータを収集、解析した。1%あるいは21%の酸素濃度下で培養したDLD1細胞を用いて1)低酸素応答のマスター転写因子の一つである転写因子HIF-1結合領域の同定(ChIP Seq法);2) RNA polymerase II結合部位および計8種類の代表的活性性、抑制性のヒストン修飾部位の同定(ChIP Seq法);3)total RNA(核、細胞質、ポリソーム画分)およびmiRNAのショットガン解析(RNA Seq法);4)RNA半減期の網羅的同定(BRIC Seq); 5)Ago1およびAgo2に結合するmiRNA、mRNAの同定(RIP Seq法)について、データ収集と解析を行い、低酸素刺激におけるトランスクリプトーム像の変化を網羅的、定量的に記述、解明した。各試料について、次世代シークエンサー・イルミナHiSeqを用いて、各試料につき1000万ずつ、合計10億程度の36bpのタグ配列を収集した。

その結果、低酸素刺激により実際のHIF-1の結合が誘導される以前から、多くの場合、クロマチンがオープン構造を示していることを見出し、細胞の系譜あるいは変遷を反映する形で、速やかな転写応答に必要な環境は、クロマチン構造として整備されている可能性を示唆することができた。また、クロマチン状態とRNAの局在状態の推移医またRNAの分解効率を比較することにより低酸素刺激における遺伝子の発現制御が転写後制御により行われている例を見出した。本研究が遺伝子発現制御を汎トランスクリプトームレベルで解析した初めての研究成果であると考えている。当初の計画通り、研究開始2年目までに癌細胞の低酸素応用におけるクロマチン状態、トランスクリプトーム状態の変化について、次世代シークエンサーを用いた網羅的なデータ収集を完了することができた。ただし、その成果公開としての論文化が完了していないこと、また収集されたデータに対して、一定の生物学的解釈を与えるべき計算機モデルの構築に関する試みに着手できていないことを考えると今後一層の努力が必要があると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。クロマチン状態の変化がいかにしてトランスクリプトーム状態の変化をもらたすのか、その計算機モデルの構築、数理的理解を試みるに際し、情報解析あるいは数学の専門家の助言を仰ぐ。京都大学の矢田哲士准教授とは別途、プロモータ配列からの活性予測モデルの構築で共同研究を推進しており、本研究のモデル化についてもどのような計算機手法が有効であるのか適切な助言を仰げると考えている。
音声対話形式による日本語教育支援(CAI)システムの研究

平成6年度の研究においては、日本語をはじめとする語学教育の初等教育の部分の省力下と、自習の反復練習を可能にするCAIシステムの開発の基礎的な研究を行った。目的指向型のタスク設定の研究では、大学周辺の日常学生生活における、実場面での音声対話データの収集と分析を行い、その結果から、目的指向型のタスクを設定した場合、少数の語彙で1つのタスクの音声対話をまかなえる可能性が示された。音韻辞書の構築の研究では、複数の記述層を持つ階層的記述を提案し、現行のIPAの数値コード化の欠点を指摘し、カテゴリー単位に数値を割当てる新たな数値コード化が望ましいという提案を行った。音声インターフェースの構築の研究では、ワークステーション上の標準的なウィンドウシステムであるX Window System上でグラフィカルユーザーインターフェース(GUI)を利用した音声分析表示システムの開発を行った。利用者の発声した音声の周波数解析はマウス操作によって、時間軸上の任意の2点間に対して、1288192ポイントの範囲内で任意に指定することができ、音響解析として、サウンド・スペクトログラフ機能を利用してフォルマント構造を表示することが可能になり、調音との対応関係を理解することが可能になる。この音声分析表示システムは日本語教育支援システムの発音訓練過程において威力を発揮するものと期待される。来年度は、さらに研究の進展をはかり、音声データベースを内蔵し、音声入出力を利用する語学教育支援システムの実現を目指したいと思う。最終的には、上記の研究の成果をまって、音声対話形式による日本語初等教育支援(CAI)システムの完成を目指し、次世代知的CAI開発への道を開きたいと考えている。
社会システムにおける協力関係の実現と発展-ゲーム理論的分析

社会システムでは、異なる目的を追求する複数の行動主体(個人や企業組織・国家など)の間で利害の対立と協力の可能性が混在する。本研究では、それぞれ自己の目的を追求する行動主体の間でいかにして協力関係が実現し、さらに安定なものとして発展していくかを、ゲーム理論の方法論を用いて解明した。特に、社会システムを構成する複数の行動主体間で協力を実現するためにどのような交渉が行なわれ、交渉の結果、主体間でどのような協力が実現するかを分析した。分析の特徴としては、提案、応答、再提案が繰り返される交渉の動学プロセスを展開形ゲームの表現形式を用いて定式化し、交渉ゲームの非協力均衡点を分析することにより協力が実現する条件を解明した点である。これまでに協力ゲームの理論ではさまざまな解概念が提示されているが、本研究では最も代表的な解概念であるコアに注目した。主要結果は、コアが本研究で提示した交渉モデルの定常均衡点によって実現されることを証明したことである。この成果によって、協力が実現するためには社会システムにおける交渉のルールなどの制度的要因ばかりでなく、行動主体の行動パターン(戦略)の複雑さも重要な要因であることが明らかになった。過去の交渉結果への依存度が大きい複雑な行動パターンのもとでは協力関係は必ずしも実現されない。また、上記で得られた理論的成果を公共財を含む経済システムに適用し、経済主体の自発的な協力によって公共財が生産、蓄積されていくプロセスを分析した。さらに、人口、生産技術、公共財ストックが経済主体の協力関係の発展にどのような影響を与えるかを考察した。今後の課題は、行動主体自身による社会システムの構造変革を分析しシステム構造の発展過程を解明することにある。
細胞分化系列の理解に基づく肺癌幹細胞の形成維持機構の解析

肺癌細胞株からSphere形成細胞を樹立し、遺伝子発現解析や腫瘍原性解析によりこのSphere形成細胞が癌幹細胞としての特性を持つことが確認された。また神経内分泌マーカーも発現しており、Sphere形成に伴う細胞分化系列の可塑性も示唆された。更に神経内分泌分化系列を誘導するASH1をTet誘導システムで発現させるとSphere形成の促進も一部の細胞株で見られ、ASH1シグナルと肺癌幹細胞形成との関連性も示唆された。またASH1に制御されるlincRNAの肺癌幹細胞形成への寄与も示唆された。昨年度は代表的Sphere細胞の遺伝子発現解析を行ったが、今年度は、Sphere細胞を更に2種類追加し、microarrayによる遺伝子発現profile解析を進めた。新たに検討したSphere細胞でもOct-4、Nanog、ALDH1等の幹細胞マーカーとされる分子の発現亢進が見られた。また、幹細胞で活性化するシグナルの一つであるNotchシグナルの活性化が示唆された。このような遺伝子発現profileから、新たに検討したSphere細胞もがん幹細胞の性質を持つことが示唆された。また、神経内分泌マーカーの発現亢進や、肺腺癌マーカーNkx2-1の発現低下も見られ、Sphere形成に伴い細胞分化系列のシフトが起こっていることが示唆された。同時に蛋白をコードしないlincRNAの発現も検討した。検討した3種のSphere細胞では発現上昇するlincRNAが約800個見出され、この中のおよそ30%のlincRNAが、共通して発現上昇していることが判明した。また神経内分泌分化を誘導する転写因子ASH1によって発現制御されるlincRNA群を見出し、機能解析を進めているが、これらASH1により制御されるlincRNAの中でも、Sphere細胞で共通して発現亢進しているlincRNAが見出された。これらの結果からSphere細胞の形成・維持にlincRNAが関与する可能性が示唆された。またASH1のTet発現誘導ベクターを、肺癌細胞株5種・正常気道上皮由来細胞株2種に導入してSphere形成を行い、ASH1シグナルとSphere形成能との関連を検討した。その結果、2種類の細胞株でSphere形成が促進され、1種類の細胞株では抑制が見られた。残り4種類では著明な差異は見られなかった。部分的にではあるが、神経内分泌分化とSphere形成能との関連が示唆された。昨年度までの解析で、神経内分泌分化を誘導する転写因子ASH1によって発現制御されるlincRNA群を見出し、これらASH1により制御されるlincRNAの中から、複数のSphere細胞で共通して発現亢進しているlincRNAとして、ASH1-upregulated lincRNA-3 (AU-linc3)及びAU-linc6 (Lab name)を同定した。この知見によりASH1シグナルがlincRNAを介して肺癌幹細胞の形成・維持に関与する可能性が示唆された。そこで今年度は、その可能性を検討するために、AU-linc3及びAU-linc6の機能解析をRNAi法を用いて行った。これらAU-lincの発現が亢進したSphere細胞の親細胞である肺癌細胞株にAU-linc3及びAU-linc6に対するsiRNAを導入し、癌幹細胞との関連が想定されているSide population (SP)分画に対する作用を検討した。するとAU-lincのノックダウンにより、SP分画がAU-linc3で最大40%、AU-linc6で最大80%の減少が見られた。対照として、がん幹細胞維持に関与することが知られているYAP1及びTAZのノックダウンを行い、SP分画が同様に減少することを確認している。また、これらのAU-lincのノックダウンは細胞増殖に関しても強い抑制的な作用が見られた。これらの結果は、肺癌幹細胞の形成・維持に、lincRNAを介してASH1シグナルが関与する可能性が示唆され、本研究の目的である神経内分泌という肺癌の細胞系列と肺癌幹細胞形成との関連が示唆された。今後、AU-linc3及びAU-linc6の強制発現によるSP分画・Sphere形成能・造腫瘍能等に対する作用及び、これらlincRNAに結合する蛋白分子群の探索を進めたい。肺癌幹細胞候補としての肺癌Sphere形成細胞の特性を検討した。13個の肺癌細胞株と1個の正常気道上皮由来細胞株でSphere培養を行い、約2/3の細胞株でSphere形成細胞を得た。癌幹細胞マーカーの検討では、一部でCD133発現誘導・ALDH活性亢進がみられた。次に代表的なSphere形成細胞を用いて、免疫不全マウスに移植したところ、Sphere細胞で造腫瘍能の亢進が見られた。これらの結果は、Sphere形成細胞が癌幹細胞様の特性を持ち、同時に細胞株毎の多様性も示唆され、重要な所見である。また、この代表的Sphere形成細胞からRNAを抽出してmicroarray解析による遺伝子発現profileを解析した。その結果Sphere形成細胞ではHedgehog・Wntシグナルの活性化が見られ、癌幹細胞性維持に関わる可能性が示唆された。

一方、Sphere形成における肺癌細胞分化系列の関与を検討するために、神経内分泌分化を誘導するASH1遺伝子のTet誘導ベクターを作成して、細胞分化系列の異なる3種(腺癌・扁平上皮癌・大細胞癌)の肺癌細胞に導入した。扁平上皮癌細胞株で、ASH1によりSphere形成の促進が見られ、肺腺癌細胞株でも、Sphere形成の促進が軽度見られた。一方大細胞肺癌細胞株では、ASH1によりSphere形成の抑制が見られた。このような結果は、肺癌幹細胞誘導においてASH1が関わる細胞分化系列の重要性を示唆している。当初の計画通りに、蓄積したSphere細胞を追加して用い、Sphere細胞の遺伝子発現解析を更に進めた。新たなSphere細胞でも幹細胞様の遺伝子発現が見られ、またSphere形成に伴い細胞分化系列のシフトが起こっていることが示唆された。同時にこれらの解析から幹細胞マーカーとして有用なマーカーも示唆されている。またがん幹細胞形成にlincRNAが関与する可能性も示唆された。ASH1のTet誘導ベクターを用いたSphere形成への影響も更に検討を進めた。またがん幹細胞との比較のために、正常気道上皮由来細胞株からSphere細胞も作成した。これらはすべて当初の予定通りであり、順調に進展していると考えられる。当初の予定通りに、多数のSphere形成細胞を樹立し、幹細胞マーカー発現・造腫瘍能を解析した。また遺伝子発現profile解析を進めて、癌幹細胞性維持にかかわるシグナルを検討した。また同様に、当初の予定通りにASH1のTet誘導ベクターを用い、ASH1シグナルとSphere形成能との関連を解析している。ASH1のTet発現誘導ベクター導入によりSphere形成が促進される細胞株が、当初の予想よりも少なく、次年度に使用する研究費が生じた。今後は、今までの研究で遺伝子発現からがん幹細胞様特性を持つと考えられたSphere細胞に関して、造腫瘍能・細胞マーカー等の解析を進める。また現在得られている、ASH1のTet誘導ベクターを導入したSphere細胞で、ASH1の発現誘導On・Off間で比較して遺伝子発現解析を行い、ASH1シグナルのSphere形成への関与を詳細に検討していく。更に比較のために正常気道上皮由来細胞株のSphere細胞も遺伝子発現等を検討していく。またSphere細胞で発現亢進しているlincRNAの機能を、ASH1に制御されるlincRNAを中心に解析していく。Sphere形成細胞間の多様性が多いことが判明し、当該年度では当初予定よりもSphere形成細胞の蓄積を優先したので、当該研究費が生じた。今後の研究で、蓄積したSphere形成細胞を用いて、細胞マーカー・造腫瘍能・遺伝子発現Profile等の解析を進める。癌幹細胞との比較のために、正常気道上皮細胞株BEAS2B由来のSphere形成細胞も探索する。
報酬予測による行動調節の神経回路メカニズムをドパミン神経系から解明する

意思決定を方向付ける情報生成過程における海馬、前頭前皮質、脳梁膨大後部皮質の相互作用を検討した。最適な意思決定の手がかりとなる外的刺激は複合的な感覚刺激であることの方が多いため、種々の異なる感覚入力を統合して、そこから手がかりという一つの情報を内的に形成するという、情報生成の過程が最適な意思決定には必要であると考えられる。しかしながら、多くの研究は行動を方向付ける手がかりとして単一の感覚刺激を用いているため、このような情報生成に関する神経基盤については未だに不明な点が多い。この問題に取り組むために、本研究において音とにおいの組み合わせを弁別するラットの海馬、前頭前皮質、脳梁膨大後部皮質から局所場電位およびスパイク活動を同時に記録した。これにより、当初計画していた海馬と前頭前皮質からの2点同時記録よりもさらに包括的な脳内ネットワークのダイナミクスを検討することが可能になった。この3点同時記録実験によって、以下の結果を明らかにした。第一に、三つ全ての部位から、複数の刺激から生成された組み合わせという情報を表象するニューロン、組み合わせニューロン、を発見した。第二に、これらのニューロンの数は非常に少ないが、集団的活動として捉えた時、そのダイナミクスは組み合わせ情報依存に変移していた。第三に、脳部位ごとにニューロン集団は特有の活動パターンを持っていた。第四に、前頭前皮質より課題遂行中にガンマ波が観察された。第五に、海馬と膨大後部皮質からは定常的にシータ波が観察され、これらのシータ波は課題遂行中にのみ同期していた。最後に、前頭前皮質のガンマ波の振幅はこれらのシータ波の特定位相で増減することが分かった。以上の結果より、情報生成のために海馬、前頭前皮質、脳梁膨大後部皮質が包括的な集団に組織化されることが示唆され、これらの過程に部位間オシレーションの同期が寄与することが示された。27年度が最終年度であるため、記入しない。1、より重要な示唆を得ることのできる新たな行動課題の開発に成功した。2、その行動課題遂行中のラットにおいて、シリコンプローブを用いた大規模細胞外記録することに成功した。3、北米神経科学会(SFN)において研究成果を発表した。1、重要な機能を果たすと考えられる複数の脳部位から同時に神経活動を記録していく。それにより、複数部位における相互作用の神経メカニズムを明らかにしていく。2、記録した部位の活動を光遺伝学的手法を用いることで操作し、部位それぞれがどのような役割を持つかをより明確に検討していく。
教員養成段階における参加体験型環境教育カリキュラム開発のための実践的研究

4ヶ年間の本研究の成果は、6つの授業実践事例を通して教員養成段階における参加体験型環境教育カリキュラム開発の可能性を示し、それを報告書としてまとめたことである。その内容は以下の通りである。(1)「アウトドア活動型環境教育」である。自然環境の中で子どもと共に遊び、自然を楽しむことをことを通して、自然体験を豊かにすることを目的とするものである。(2)「動物飼育体験型環境教育」である。獣医師と連携して動物と触れ合う活動を通して、生命尊重の意識や動物の飼育飼育環境について学ぶことを目的とするものである。(3)「栽培活動体験型環境教育」である。プランターでの草花栽培を通して、自然環境を整えることの意義や草花栽培の意義について学ぶことを目的とするものである。(4)「社会調査・授業開発型環境教育」である。これは、新潟水俣病についての調査を通して、授業ブランを作成することを目的としたものである。(5)「環境間題・実践調査体験型環境教育」である。これは佐渡におけるトキブロジェクトとそれに関わる実践を調査することを通して、環境問題とその実践の取り組みを検討することを目的としたものである。(6)「社会参加授業理論検討型環境教育」である。これは社会参加の立場に立つ授業理論を分析・検討することを目的としたものである。本研究は平成15年度から平成18年度までの4年間にわたる実践的研究であり、本年度はその第1年次であった。本年度は4点の達成目標を掲げたが、それは以下の2つ内容に集約され、概ねそれらの目標を達成することができた。(1)教員養成段階における環境教育カリキュラムの実態調査実態調査として、鹿児島大学農学部と教育学部の連携による野外体験活動プログラムについての聞き取り調査を実施した。農学部の演習林を活用し、農学部学生と教育学部学生が共同で夏休みに子ども自然体験教室を運営するプログラムであり、前期の講義や演習・討議を踏まえて取り組むものである。教員養成のための環境教育カリキュラム構築に他学部の持つ施設や人的資との交流・協力が有効であるとの知見を得た。(2)参加体験型環境教育カリキュラム構築のための複数プログラムの立案・実施・振り返り1)実践協力団体として、新潟市東地区公民館、十日町市立水沢中学校との打合せを実施した。東地区公民館とは、今年度から「親子自然体験教室」に学部学生を参加させることで、また、水沢中学校とは昨年度の活動実績を受けて、「学校林活動」に学部1.2次学生を参加させることで話し合いを持った。2)今年度は、3つの型の参加体験型環境教育プログラムを実施した。(1)東地区公民館主催の「親子自然体験教室」は、<自然環境体験型プログラム>であった。5月から9月までの4回にわたり、野外炊飯、里山散策、森林事業体験、川遊び、キャンプファイヤー等の活動を実施し、そこに学生13名が幼児・児童及びその保護者と共に参加して、自然環境体験の意味について学ぶ機会を設けた。(2)水沢中学校の「学校林活動」は、学校林の下草刈りに生徒・保護者・教職員と共に参加するもので、これは<自然環境保全活動・作業体験型プログラム>であり、森林保全活動の意味を体験的に学ぶものとして位置づけた。更に、(3)佐渡のトキ野生復帰プロジェクトとの関わりで、佐渡の小中学校における環境教育内容と棚田復元活動・棚田ビオトープ作りの地域活動についての<地域調査体験型プログラム>を実施した。3)これらの活動を振り返り、現在、今年度の成果と次年度への課題をまとめる段階にある。本研究は、平成15年度から平成18年度までの4年間に渡る実践的研究であり、本年度はその第2年次であった。本年度は3点の達成目標を掲げたが、それは以下の2つの内容に集約され、概ねそれらの目標を達成することが出来た。(1)参加体験型環境教育カリキュラム構築のための複数プログラムの立案・実施・振り返り1)実践協力団体として、新潟市東地区公民館、地球環境学校等(上越市)との打合せをした。東地区公民館とは、昨年度の活動実績を受けて、「親子自然体験教室」に学部1.2年生を参加させることで話し合いを持った。