hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
相関光子による局在プラズモン誘起と2光子励起場への応用

本研究の目的は、量子相関光子がもつ同時性と金属ナノ構造による電場増強との相乗効果を利用して、分子系における2光子励起効率の更なる高効率化を可能とする2光子励起場の創成を目指すことにある。最終年度では、まず前年度に確立した理論、量子相関光子と局在プラズモンの相互作用ダイナミクスの時空間2光子パルス理論を用いて、局在プラズモン系によるエネルギー量子もつれ光子対の生成について解析した。十分に大きな金属ナノ構造体を反射構造を持つナノアンテナを形成するように配置することで、入射された2光子は効率良く量子もつれ光子対に変換されることを明らかにした。これは、局在プラズモン系において量子もつれを形成する機構が存在することを示しており、本研究の目的である量子もつれと局在プラズモンが両立する2光子反応場への応用が可能であることを示唆する重要な結果である。更に、入射光子対のパルス幅が短くなるほど、生成されるもつれ光子対のもつれ度が高くなり、しかも短パルス化されることが数値解析から分かった。この結果はブロードな帯域をもつエネルギー量子もつれ光子対の生成源としての可能性を示唆するもので有り、局在プラズモン系の新しい応用例の芽としても意義がある。次に、2光子励起場への応用例として、光合成系エネルギー移動における量子もつれ度を解析し、その役割を明らかにした。具体的には、紅色光合成細菌の集光体のエネルギー移動における量子もつれ度を解析し、量子もつれが初期の高速エネルギー移動に寄与していることを明らかにした。これは光合成系エネルギー移動を量子もつれ光子を用いて増強できる可能性を示唆する。エネルギー移動過程は、光合成系における重要な分子過程の一つであり、前年度および最終年度に得られたこれらの成果を組み合わせることで、局在プラズモンと量子もつれ光を用いた新しいエネルギー移動制御法の可能性が拓ける。本研究の目的は,量子相関光子がもつ同時性と金属ナノ構造による電場増強との相乗効果によって2光子励起効率の更なる高効率化を目指すことにある.当該年度ではまず,量子相関光子と局在プラズモンの相互作用とその量子ダイナミクスを解析するため,時空間2光子パルス理論を局在プラズモンの光学応答を取り扱える理論へと拡張した.これによりMaxwell方程式を用いた従来のプラズモン解析法では取り扱えない,光の量子性を加味した局在プラズモンの解析が可能となり,局在プラズモンによる量子相関光子の状態変化を実時間で逐次的に追うことが可能となる.更にこの理論は,いくつかの条件を施すことで,局在プラズモンの光学応答を従来の共振器QED理論の枠組みで議論することが可能であり,これまでに確立された手法がそのまま適用できる利点がある.次年度ではこの拡張理論を用いて局在プラズモンと量子相関光子のダイナミクスを詳細に解析する.さらに量子相関ナノデバイス開発の第一ステップとして,単一分子と局在プラズモンの相互作用を解析できる計算ツールを開発した.この計算法を用いれば,先の拡張理論を用いた解析に必要な局在プラズモンモードを任意の金属ナノ構造体に対して計算することが可能となる.また分子系と効率良く相互作用する金属ナノ構造体のデザイン解析など,従来の局在プラズモン応答解析においても重要なツールになると考えられる.本研究の目的は,金属ナノ構造を量子相関光子と物質の反応場に応用することで、量子相関光子の同時性とナノ構造による電場増強の相乗効果による2光子励起効率の更なる高効率化を目指すことにある.本研究が掲げるこの目的の達成には、量子相関光子と局在プラズモンの相互作用の正確な理解とそれを取り扱える理論の構築が前提となる.そこで本研究を効果的に進めるために,以下の3つ研究方針を立て研究を進めている.1つ目は局在プラズモンを取り扱える量子光学理論の構築,2つ目は量子相関光子による局在プラズモンの光学応答解析,そして3つ目は量子相関局在プラズモンによる分子系2光子励起効率の解析である.現在,1つ目の計画は既に達成されており,2つ目の計画もその解析に必要なツールが完成,また当初の予定にはなかったが複雑な金属ナノ構造体に対する局在プラズモンモードの解析ツールを開発した.さらにこれらの計画と並行して,量子相関光子によって誘起される分子系2光子励起過程の解析も行い,2光子励起効率に適した量子相関光子の量子状態も明らかにしている.このようにおおむね当初の計画通りに研究が進展している.次年度では当初の研究計画に従い,局在プラズモンの特性が十分に研究されている比較的単純な金属ナノ構造体を解析対象として,量子相関光子によって誘起される局在プラズモンダイナミクスを解析し、局在プラズモンと量子相関光子間のインタープレイを明らかにする.その後,局在プラズモンを反応場とした2光子励起を,まずは単純な3準位系原子モデルに対して解析し,古典2光子パルスによって励起された局在プラズモンに対する応答と比較することで2光子励起効率の違いを評価する.さらに分子系への応用を考え,分子振動状態を考慮した系へと解析モデルを拡張し,さらに可能なかぎり現実的な系へとその解析対象をシフトさせていく.

またこれらの研究と並行して,2光子励起効率の更なる増強の実現を目指し,金属ナノ構造のデザイン開発も行っていく予定である.研究を進めていく上で,その進捗状況に合わせ必要に応じて研究費を執行していった.当初の研究計画予定にはなかったが,任意の金属ナノ構造体に対する局在プラズモンモードの解析が可能な計算ツールの開発に取り組み,その開発に少し研究時間を割いた.そのため当初の見込み額と執行額は異なったが,研究計画・方針に変更はなく,前年度の研究費も含めて当初予定通りの計画を進めていく.
波浪中における船舶の転覆機構に関する基礎的研究

直立状態の船が風波浪中で大きな運動を強いられ、転覆に至る間にはある傾斜状態での運動を余儀なくされる。この状態から傾斜が増加するか減少するかは、傾斜状態での船体運動を推定し、運動特性を明らかにする必要がある。船体が傾斜した状態では、船体の縦運動と横運動が連成するので、この連成運動を説明できる運動方程式を確立することが重要である。ここでは、まず、この運動方程式について検討するとともに、傾斜船の波浪中での運動特性を把握するために試験水槽での模型実験を実施し縦運動と横運動の連成影響について調べた。その結果、船が傾斜した状態では、縦波中において、場合によっては比較的大きな横揺れが生じることが明らかになった。次に、転覆の主な要因の一つとして取り上げられる甲板上への海水打ち込みに着目し、ブルワークの高さと甲板上への打ち込み水の関係、また、打ち込み水と放水口の大きさの関係、それらと転覆の関係を調べる二次元柱状体を用いた実験的研究を行った。その結果、船の横安定性の判断は静復原挺曲線(静復原力曲線)を用いて行われているが、フルワーク高さの高低による部分的な静復原力の増減が波浪中における船の横安定性の優劣にはならないこと、ブルワークが高い程滞留水の増加を招き、転覆の要因となること、上下揺れ同調近傍の波で転覆し易いことを明らかにした。更に、甲板上への海水打ち込み限界波高を推定するための、船側における相対水位変動を求め実験結果と比較検討した。その結果、推定式の有効性が認められた。ここで、推定された海水打ち込み限界波高を利用して転覆実験を行ったが、定性的には二次元柱状体と同様な結果となり転覆の機構を考える上で貴重な結果が得られた。平成3年度には、主として次の三つの項目について研究を進めた。1.転覆の原因とみられる甲板上への海水打ち込み、打ち込み水の甲板上での挙動と復原性に及ぼす影響等についての検討と、それらを考慮して船舶が傾斜した場合の船体運動方程式の検討。2.上述の運動方程式を用いた転覆現象をシミュレ-トするためのコンピュ-タ・プログラムの作成。3.試験水槽において模型船による傾斜船の運動性能実験を実施し、傾斜状態での運動特性を把握するとともに、運動方程式の妥当性についての検討と、船舶の転覆現象を記述する運動方程式の確立のための基礎資料の収集。船体が傾斜した状態では、船体の上下揺れおよび縦揺れのいわゆる縦運動と、左右揺れ、横揺れおよび船首揺れのいわゆる横運動が連成することが知られているので、この連成運動を説明できる運動方程式を確立することは、傾斜船の波浪中の運動を論ずる上で最も重要である。この運動方程式については、理論上ではほぼ確立の状態に達しており、数値計算するためのプログラムを現在検討中である。傾斜船の波浪中での運動特性を把握するために、船長1.75mの模型船を用いた水槽実験では、満足のいくデ-タが得られた。得られた実験デ-タからも、傾斜状態の船体の波浪中の運動特性は直立状態とは明らかに異なり、縦運動と横運動の連成影響が明確に現れている。傾斜船の運動特性を明らかにするための研究は、理論上は数値計算プログラムの作成、検討の段階まで致達しており、実験上は今後検討すべきと考えられるいくつかの課題を残してほぼ満足のいくところまで致達している。平成4年度には、主として次の三つの項目について研究を進めた。1.転覆の原因とみられる甲板上への海水打ち込み、打ち込み水の甲板上での挙動と復原性に及ぼす影響等について、平成3年度に引続き検討した。

2.転覆現象をシミュレートするためのコンピュータ・プログラムについて修正と運動方程式の不備な点を検討した。3.試験水槽において二次元柱状体の模型船による転覆実験を実施し、復原力曲線、ブルワーク高さ、甲板上への打ち込み水とその滞留水が船舶の転覆とどの様な関係にあるかを検討した。船舶の、一般に、復原力が大きければ横安定性がよく、しかも、復原力消失角よりも大きく傾斜した場合に転覆が生じる。したがって、復原力曲線をもって船舶の横安定性を評価している。波浪中における船舶の横安定性についても、現在、静的な復原力曲線だけをもって判定しているが、これだけでは転覆現象の全てを説明することは出来ない。したがって、復原力曲線、ブルワーク高さ、甲板上への打ち込み水とその滞留水等が船舶の転覆とどの様な関係にあるかを検討しなければ、ならない。今年度の研究では、このような問題に着目して検討をした結果、今後検討すべきいくつかの課題を残してほぼ満足のいくところまで到達している。平成5年度には、主として次の項目について研究した。1)ブルワークが船の復原性を増加する側へ及ぼす影響と、船体甲板上へ打ち込まれた海水がブルワークにより滞留水となることにより復原性を劣化させる側へ及ぼす影響について検討した。2)試験水槽において漁船の模型船を用いて、規則的な横波中の実験を実施し、復原力曲線、ブルワーク高さ、ブルワークトップからの海水打ち込み限界波高、甲板上の滞留水の挙動等が船の転覆とどの様な関係にあるかを検討した。3)この研究の期間中に発生した第七蛭子丸の転覆事故の事故要因を調査し、その資料を得ると共に、その原因の一部を明らかにした。船舶の安全性を論ずる場合、ブルワークの存在は復原性あるいは横安定性に直接関わりのある物としては重視されない場合がしばしばある。これは、ブルワークに放水口が設けられているためであり、従って、静的には何等考慮することが出来ない。しかし、放水口が設けられ無かったり、小さい場合あるいは閉ざされている場合などは、ブルワークは復原性を増す側へ影響するが、海水が打ち込まれると復原性を劣化させ、危険側へ影響する。今年度は上述のいくつかの点をより明確にした。
ペプチドホルモンの分泌顆粒形成と分解機構（分泌顆粒の生涯）の解明

1.膵β細胞特異的フォグリン遺伝子欠損マウス(PhbKO)において、電子顕微鏡観察による膵β細胞の形態解析結果を総括した。PhbKOでは、1加齢性にインスリン顆粒の減少を認め、2顆粒内に見られるホルモン結晶以外の構造物の出現頻度においては差がなかったが、低電子密度凝集顆粒が減少していた。3リソソームとリポコンドリアの加齢性増加を認めたが、遺伝子間での数的変化はなかった。4中性糖検出反応により、リソソームのサイズと密度の増加を認めた。以上の結果は、先行研究が報告している全身性フォグリン欠損マウスにおける極めて顕著な膵β細胞の形態異常とは大きく異なり、全身性か膵β細胞特異的かで欠損効果が異なるものとして注目される(発表準備中)。2.セクレトグラニン3(Sg3)は内分泌細胞におけるペプチドホルモンの選別輸送において、プロホルモン凝集体を分泌顆粒内へ輸送する機能を持つ分子であり、従来より、ウサギポリクローナル抗体が用いられてきたため、共発現分子の解析に制約があった。そこで、免疫組織化学的解析により有効なツールを得ることを目的として、新規マウスモノクローナル抗体を作成した。得られたクローンにおいて、野生型マウス組織で検出された陽性シグナルがSg3遺伝子欠損マウスの組織では陰性であることが確認でき、本モノクローナル抗体の有用性が期待できる。3. Sg3がペプチドホルモン産生細胞の他に、神経、副腎などにおいて活性アミン産生細胞で発現していることを明らかにしている。副腎において、アドレナリン生合成酵素であるフェニルエタノールアミン-N-メチルトランスフェラーゼ(PNMT)との二重染色により、PNMT弱陽性細胞でのSg3が強い発現を認めたことから、ノルアドレナリン細胞での優位な発現が明らかとなった。一方、ソマトスタチンおよびVIPといったホルモン産生細胞との共発現は認められなかった。1.フォグリン遺伝子欠損(KO)マウスと野生型(WT)マウスの灌流固定後、実体顕微鏡下で膵臓より膵島組織片を採材し、エポン樹脂包埋した電子顕微鏡用標本を作成し、観察した。膵β細胞の形態評価法として、ホルモン顆粒中のインスリンペプチド凝集体以外の物質や低電子密度凝集物の蓄積頻度、及びリソソームの数的ないしは質的変化を指標とした。解析は、連携研究者のみが遺伝子型を把握しているブラインドテストにより実施し、現時点では遺伝子型と形態解析結果との対応は付けていないが、ペプチド凝集物以外の物質や低電子密度凝集物の蓄積頻度の増加やリソソームの数的増加ないしは質的変化(リポコンドリアの形成)において、マウスを2群にグルーピングすることができた。さらに、我々が解析によって得た知見は、競合する海外の研究グループが報告した先行データとは異なる結果を示しており、膵β細胞におけるフォグリン遺伝子の欠損効果及びフォグリンの生理学的機能の解釈において重要な示唆を与えている。2.膵β細胞を含む内分泌細胞の分泌顆粒膜に局在するフォグリンと顆粒膜タンパク質などの糖修飾との関連性について、KOマウスとWTマウスの膵β細胞における糖質の局在を電顕細胞化学的に解析した。コラゲナーゼ法により膵島を単離し、4%PFA-0.5%GAにて固定した後、LR-White樹脂包埋標本を作成した。中性糖の検出は、過ヨウ素酸ーチオカルボヒドラジドータンパク銀ー物理現像法により行い、観察した。両マウスともに、分泌顆粒膜やリソソームなどに中性糖陽性反応が認められた。分泌顆粒膜について比較したところ、その反応性に顕著な違いは認められなかったが、やや強い反応を示す細胞が遺伝子欠損マウスで多く観察された。また、リソソームに見られた陽性反応において、遺伝子欠損マウスでやや大きいものが多く認められた。1.フォグリン遺伝子欠損マウスにおける膵β細胞のインスリン顆粒の微細形態に関わる解析はおおむね順調に進んでおり、いくつかの新しい知見が得ている。特に、先行研究の研究結果との差異を明確にしたことの意義は大きく、違いの原因を明らかにする方向へと展開できる。また、過ヨウ素酸ーチオカルボヒドラジドータンパク銀ー物理現像法による中性糖の検出は、これまでに外分泌細胞の酵素原顆粒における報告しかなかったが、本研究によって初めて内分泌顆粒へ適応できた点は意義深い。2.フォグリン遺伝子欠損マウス及びSgIII遺伝子欠損マウスにおける内分泌組織の生化学的解析では、分泌顆粒のライフサイクルに関わるタンパク質群の発現量の変化を調べる計画であるが、フォグリン遺伝子欠損マウスにおいて、カテプシンサブタイプの発現変化を見出しているものの、プロセッシング酵素や亜鉛トランスポーターなど、その他の関連タンパク質の解析がやや遅れている。3. 2つの系統の遺伝子変異マウス同士を掛け合わせることによる分泌顆粒タンパク質の機能解析に用いる新たなマウスモデル系統の準備は遅れている。海外からの導入系統を計画している中で、個体化前の凍結卵の状態であることが、業者間との導入価格の調整において遅れたことに起因している。1.膵β細胞特異的フォグリン欠損マウス(PhbKO)において、その欠損がインスリン顆粒の密度低下やリソソームの形態変化を引き起こすのかについて解析した。我々の解析では、先行研究が示すドラスティックな形態異常(Diabetologia, 54:2347)とは異なっていた。より微細な形態変化を解析したところ、加齢個体で顆粒密度、ホルモン凝集物以外の物質を含む顆粒の割合および低電子密度顆粒内凝集物の蓄積頻度が低い傾向にあった。

リソソームの数的変化やリポコンドリア形成は顕著な変化を示さなかった。本結果は、フォグリンの欠損が膵β細胞に及ぼす影響について、先行研究とは異なる興味深い所見である(発表準備中)。2.膵β細胞の分泌顆粒膜局在タンパク質の糖修飾と顆粒成熟度との関連性を調べるため、中性糖反応を用いた糖質局在を電顕解析した。その結果、PhbKOで分泌顆粒膜、リソソーム、ゴルジ装置などに陽性反応が検出され、ハローのある目玉状顆粒の顆粒膜よりも、非目玉状顆粒の顆粒膜で強い反応を示した。一方、反応陽性を示すリソソームの密度が高い傾向が認められ、そのサイズも大きい傾向であった。また、Sg3遺伝子欠損マウス(Sg3KO)では、分泌顆粒膜とその周囲に陽性反応を示す細胞が観察された。本結果は、フォグリンがリソソーム、Sg3が分泌顆粒の構造に関与することを示すとともに、分泌顆粒で陽性反応を示すものの顆粒成熟度を推測する上で、興味深い。3.トランスゴルジネットワークを経由した分泌顆粒の誕生から成熟過に関わる分子機構について解析するための生化学的手法を検討した。細胞内小胞の膜融合に関わるSNAREタンパク質に注目し、特に、Syntaxin-6と複合体を形成するVAMPタンパク質について、組織解析が容易な外分泌組織を用い、内在性タンパク質を共免疫沈降法により解析する方法を確立した。1. PhbKOにおける膵β細胞のインスリン顆粒の微細形態に関わる解析はほぼ終了した。特に、先行研究との差異が明確となった。我々は、いくつかの微細な構造変化を明らかとし、先行研究の所見と関連する可能性のある点として、中性糖陽性反応を示すリソソームの密度上昇や大型化について示した。また、Sg3KOにおいて、分泌顆粒膜とその周囲および細胞質にやや強い陽性反応を示すことが観察された点は、Sg3が分泌顆粒の生成から成熟、老化などの過程に関わっていることを示唆する。2.分泌顆粒の誕生から成熟に関わる分子機構について、膜融合に関わるSNAREタンパク質の相互作用に注目し、外分泌組織を用いた内在性タンパク質の相互作用を検出する方法を確立した。特に、Syntaxin-6とVAMP4の相互作用は、各種分泌細胞に共通の分泌顆粒の成熟に関わる重要なマシナリーであると考えられる。3.亜鉛トランスポーター8の遺伝子欠損マウスを用いた解析は、海外からの導入を見送ったため、遂行できておらず、フォグリンおよびSg3両遺伝子欠損マウスを使用した解析をより深める研究計画を修正した。特に、Sg3の神経系細胞での発現に注目し、発現細胞種の同定と神経膠細胞における機能解析を進めている。Sg3KOはジーントラップ法によって作成されており、トラッピングベクターに挿入されたレポーター遺伝子(LacZ)の発現解析をタンパク発現と同時に行なっている。LacZの発現において、Sg3発現細胞(組織)での発現パターンと一致していることを確認した。また、発現細胞種の同定のため、Sg3のモノクローナル抗体の作成にも取り掛かっている。4. PhbKOおよびSg3KOにおける内分泌組織の生化学的解析において、プロセッシング酵素や亜鉛トランスポーターなど分泌顆粒内タンパク質の解析が遅れている。1.膵β細胞
重金属ストレスに対する細菌の防御機能と有害重金属イオンの除去に関する研究

六価クロムは生体毒性が強く、突然変異誘発性もある。六価クロムは主として細菌の硫酸能動輸送系を経由して細胞内に入り込み、その強力な酸化能により蛋白質や核酸を酸化して自らは三価クロムに還元される。本研究の目的は細菌の六価クロムストレス防御機能の骨組みと、それを利用した有害六価クロムの生物処理の可能性を探ることである。膜輸送調節型の防御機能は好気条件下での六価クロム耐性細菌にほぼ共通した防御機能であり、緑膿菌Pseudomonasaeruginosa臨床株由来のプラスミドpUM505(約90kb)よりこれを支配する遺伝子(chrA)を初めてクロ-ニングした。塩基配列の決定により膜輸送調節型の防御機能は単一の遺伝子(chrA:1250bp)に支配されていることが解った。六価クロム還元型の防御機能は腸内細胞Enterobacter cloacae H01株に見いだされた。Enterobacter cloacae H01株は嫌気条件下でのみ六価クロムを三価クロムに変換した。六価クロムの三価クロムへの変換にともない細胞外に水酸化クロムの白色沈澱が形成され、培養液は黄色から白色に変化するとともに濁度が増加した。六価クロムの三価クロムへの還元はまた電子スピン共鳴法(EPR)によっても確認された。透過型電顕により細胞外に電子密度の高い沈澱物の存在が観察されたが、X線解析の結果この沈澱物がもっぱら金属クロムを含むこと及び細胞内にはクロムの蓄積が見られないことが解った。六価クロムの三価クロムへの変換機能は細胞内膜に局在していた。Enterobacter cloacae H01株から調製した反転していない膜小胞にアスコルビン酸-PMSを電子供与体として加えると速やかな六価クロムの三価クロムへの変換が認められた。本菌による六価クロムの三価クロムへの変換は細胞外表面で行われるため、細胞にはクロムが蓄積しなかった。したがって細菌を生体触媒として何度も繰り返し利用できることも解った。
東南アジアにおける高リスク侵入性人獣共通感染症の疫学調査

本研究は、動物や食品を介してわが国に侵入する可能性の高い人獣共通感染症の病原体に関する浸潤状況を、わが国と関連の深いアジアの国々で調査するものである。1.狂犬病ウイルス(1)インドネシア:感染イヌ及びサルの脳材料からN遺伝子が検出され、その塩基配列は中国やフィリピンでの流行株に類似した。(2)ベトナム:コウモリ脳材料から全くN遺伝子は検出されなかったが、イヌ血清において狂犬病ウイルスに対する中和抗体が認められた。2.Q熱リケッチア(1)タイ:ニワトリ及びウシ血清から抗体が検出され、ダニからコクシエラDNAを検出した。(2)インドネシア:ウシとニワトリ血清から抗体が検出された。(3)ベトナム:ウシとニウトリ血清から抗体が検出され、臓器からコクシエラDNAが検出された。3.薬剤耐性菌(1)タイ:ニワトリから多剤耐性腸球菌が多数分離された。(2)インドネシア:ニワトリから多剤耐性腸球菌が分離され、医療で問題視されるバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)も多数分離された。(3)ベトナム:ウシとニワトリから多剤耐生腸球菌が多数分離された。以上の成績から、わが国を取り巻くアジア各国では、今回調査した人獣共通感染症の病原体が蔓延しており、動物や食品を介してわが国に侵入する可能性が高いものと考えられた。本研究は、動物や食品を介してわが国に侵入する可能性の高い病原体である狂犬病ウイルス、Q熱リケッチア、バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)を調査対象とし、今年度はタイ国における侵淫状況を調査した。2006年1月411日にタイ国に赴き、チュラロンコーン大学獣医学部の協力を得て本調査を実施した。1狂犬病ウイルス:本調査には狂犬病罹患犬の脳材料を必要とし、厚生省や農業協同組合省の協力が不可欠である。しかし、折りしもタイ国で猛威を振るっている鳥インフルエンザ対策に全省をあげて取り組んでいる最中のため、我々の調査に協力を得ることができなかった。次年度については、このような事態に陥らないように早めに対応したいと考えている。2 Q熱リケッチア:共同研究者が、事前に屠場から牛113頭及び鶏120羽の脾臓、及び牛に寄生したマダニ141匹を採取していた。そこで、家畜伝染病予防法上、わが国に持ち込むことができない脾臓についてDNAを抽出し、エタノール浸漬したマダニともども日本に持ち帰った。さらに既に採取されていた牛および鶏血清を用いてQ熱リケッチアに対する抗体を蛍光抗体法で検出したところ、牛4例および鶏1例に陽性例が認められ、タイ国で飼育される牛および鶏がQ熱リケッチアを保有する可能性が示唆された。現在、持ち帰った材料について、遺伝子検出法により病原体の有無を検査している。3 VRE:共同研究者が、事前にタイ国で飼育されている鶏100羽から糞便を採取していた。そこで、今回、糞便を腸球菌分離用培地及びVREを標的としたバンコマイシン加培地に接種して菌分離を行った。その結果、163株の腸球菌様細菌が分離されたが、VREは分離されなかった。そこで、以前共同研究者が分離した鶏由来VREの分与を受けた。現在、分離菌株の同定を行うとともに、VREの各種性状を調べている。本研究は、動物や食品を介してわが国に侵入する可能性の高い病原体である狂犬病ウイルス、Q熱リケッチア、バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)を調査対象とし、今年度はインドネシアにおける侵淫状況を調査した。2007年3月4日14日にインドネシアに赴き、インドネシア国動物医薬品検査所の協力を得て本調査を実施した。我々が到着するまでに農業省所轄の7箇所のDIC(日本でいう家畜保健衛生所)から検査材料を収集していた。

1.狂犬病ウイルス:狂犬病罹患犬脳97検体、コウモリ脳32検体、サル脳3検体が収集されており、検体からRNAを抽出し、c-DNAに変換した。今後は、分子疫学的に解析する。2.Q熱リケッチア:インドネシア全土から収集されていた牛血液140検体と鶏血液139検体については、Q熱リケッチアに対する抗体価を間接蛍光抗体法で測定したところ、牛で15%、鶏で5%の陽性例が認められた。また、牛脾臓97検体、肝臓41検体、及び鶏脾臓119検体、肝臓20検体からDNAを抽出した。今後、遺伝子増幅法を用いて病原体の有無を検査する予定である。3.VRE:インドネシア全土から収集された牛糞便135検体と、鶏糞便144検体から腸球菌と大腸菌を分離した。今後は、菌種の同定と薬剤感受性検査、さらには耐性遺伝子を解析する予定である。なお、DNA検体と分離菌株をインドネシア国外に運び出そうとしたところ、出国時の動物検疫検査において、検体に関わる書類の不備を指摘され国外に持ち出すことができなかった。現在、インドネシア動物医薬品検査所が検体を日本に送るため鋭意努力している。本研究は、動物や食品を介してわが国に侵入する可能性の高い人獣共通感染症の病原体に関する浸潤状況を、わが国と関連の深いアジアの国々で調査するものである。今年度は、ベトナムにおける調査を実施した。また、昨年度にインドネシアの国内事情により通関が遅れた検体(菌株、DNA)の調査も併せて実施した。1.狂犬病ウイルス(1)ベトナム:リッサ属特異的N遺伝子は、脳材料から全く検出されなかった。一方、11%のイヌ血清において狂犬病ウイルスに対する中和抗体が認められた。(2)インドネシア:感染イヌ及びサルの脳材料の22%からN遺伝子が検出され、その塩基配列は中国やフィリピンでの流行株に類似した。2.Q熱リケッチア(1)ベトナム:ウシ血清の34%とニワトリ血清の21%が特異抗体を保有していた。(2)インドネシア:ウシ血清の15%とニワトリ血清の5%が特異抗体を保有していた。3.薬剤耐性菌(1)ベトナム:ウシとニワトリから207株の大腸菌と166株の腸球菌が分離された。(2)インドネシア:ニワトリ由来腸球菌の97%が多剤耐性菌であり、医療で問題視されるバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)も多数分離された。VREは全てvanA遺伝子を保有していた。以上の成績から、わが国を取り巻くアジア各国では、今回調査した人獣共通感染症の病原体が蔓延しており、動物や食品を介してわが国に侵入する可能性が高いものと考えられた。
タイミング制御が支える音韻的作動記憶と長期音韻知識の相互作用

音韻的作動記憶における音韻系列の保持メカニズムと長期音韻知識の相互作用を、タイミング制御を軸に検討した。記銘すべき非単語に含まれるバイモーラ頻度と各モーラの提示タイミングを操作した直後系列再生実験によって、音韻的作動記憶における長期音韻知識の運用には、提示タイミングが重要であることを示した。非単語を用いたヘッブ反復の操作に加え、リスト内の各系列位置における非単語の生起頻度を長期間の学習中に操作し、系列再生へのその影響を検討した。その結果、ヘッブ反復学習とは別に位置生起頻度の効果が現れてくることが示された。音韻系列の長期学習と保持メカニズムが複合的かつ多層的であることを示した。本研究の目的は、「音韻的作動記憶における音韻系列の保持メカニズム」と「長期音韻知識」の相互作用を、タイミング制御を軸にモデル化することにある。昨年度は、記銘すべき非単語に含まれるバイモーラ頻度(日本語においてある2つの言語音が連続して出現する頻度)と、各モーラの提示タイミングを操作した直後系列再生実験によって、音韻的作動記憶における長期音韻知識の運用には、提示タイミングが重要であることを示した。この昨年度の研究では、実際の日本語における頻度を操作することで、間接的に長期記憶の影響を検討したが、そうした自然言語の特徴を用いた材料には多くの要因が交絡する。そのため、本年度は、実験室ににおいて長期的知識を形成させ、種々の要因を統制した材料を作成することで、問題の解決を試みた。具体的には、非単語を用いたヘッブ反復効果実験によって、音韻的作動記憶の長期音韻知識形成への貢献を検討した。ヘッブ反復効果とは、直後系列再生の実験中に、同一リストが他のリストを間に挟みながら繰り返し提示されると、その反復されたリストの系列再生の成績が向上するという現象である。この効果は、我々の長期音韻学習の基盤となるものと考えられている。一方で、近年、こうしたヘッブ反復効果は特殊な現象であり、昨年度用いられたようなバイモーラの学習には、別のタイプの頻度学習が関わっている可能性が指摘されてきている。そのため、本年度は、ヘッブ反復の操作に加え、2つの非単語が連続して生起する頻度、および、リスト内の位置における非単語の生起頻度を3日間の学習中に操作し、系列再生へのその影響も検討した。その結果、ヘッブ反復学習とは別に連続生起頻度の効果と位置生起頻度の効果が学習の結果現れてくることを発見した。本研究の目的は、「音韻的作動記憶における音韻系列の保持メカニズム」と「長期音韻知識」の相互作用を、音韻のタイミング制御を軸にモデル化することにある。平成25年度は、記銘すべき非単語に含まれるバイモーラ頻度(日本語においてある2つの言語音が連続して出現する頻度)と、各モーラの提示タイミングを操作した直後系列再生実験によって、音韻的作動記憶における長期音韻知識の運用には、提示タイミングが重要であることを示した。自然言語の特徴を用いた材料には多くの要因が交絡すことをふまえ、平成26年度には、実験室において長期的知識を形成し、種々の要因を統制した材料を作成することで、問題の解決を試みた。一方で、近年、こうしたヘッブ反復効果は特殊な現象であり、バイモーラの学習には、別のタイプ頻度学習が関わっている可能性が指摘されてきた。平成27年度に行った実験において、ヘッブ反復の操作に加え、リスト内の位置における非単語の生起頻度を長期間の学習中に操作し、系列再生へのその影響も検討したところ、ヘッブ反復学習とは別に位置生起頻度の効果が学習の結果現れてくることが示された。これらの結果は、音韻系列の保持メカニズムが当初考えられていたよりも複雑で、多層的であることを示している。本研究では、音韻的作動記憶と長期音韻知識の相互作用をタイミング制御を軸としてモデル化するという目的に向けて、3つのステップを設定している。平成25年度には、「長期音韻知識が音韻的作動記憶における音韻系列情報保持を支える場合」、平成26年度には、「音韻的作動記憶の機能が長期音韻知識の形成に貢献する場合」のタイミング制御の役割について検討した。研究実績の概要で示した通り、非単語を用いたヘッブ反復学習のパラダイムを用いて検討したところ、リスト全体に見られるヘッブ反復効果とは別に、位置生起頻度の効果が得られた。位置生起頻度の効果は、提示の位置、すなわちリスト内での提示タイミングの学習を反映しており、この効果は、長期音韻知識の形成過程を考える際にきわめて重要である。平成27年度は、「音韻的作動記憶と長期音韻知識の相互作用をタイミング制御を軸としてモデル化する」という目的を、特に、平成26年度に得られた、当初計画されていたものとは異なるタイミングの効果を含めて追求した。これらの現象を確立するため、ヘッブ反復効果と位置生起頻度の効果を同一実験内で独立に取り出すための実験を実施し、その現象を厳密な実験操作統制下において再現することに成功した。これらのデータは、英文原稿としてまとめられ、理論化の後、国際誌に投稿されている。

本研究の目的は、「音韻的作動記憶における音韻系列の保持メカニズム」と「長期音韻知識」の相互作用を、音韻のタイミング制御を軸にモデル化することにある。平成25年度は、記銘すべき非単語に含まれるバイモーラ頻度(日本語においてある2つの言語音が連続して出現する頻度)と、各モーラの提示タイミングを操作した直後系列再生実験によって、音韻的作動記憶における長期音韻知識の運用には、提示タイミングが重要であることを示した。自然言語の特徴を用いた材料には多くの要因が交絡すことをふまえ、平成26年度には、実験室において長期的知識を形成し、種々の要因を統制した材料を作成することで、問題の解決を試みた。具体的には、非単語を用いたヘッブ反復効果実験によって、音韻的作動記憶の長期音韻知識形成への貢献を検討した。H27年度には、ヘッブ反復の操作に加え、リスト内の各系列位置における非単語の生起頻度を長期間の学習中に操作し、系列再生へのその影響も検討した。その結果、ヘッブ反復学習とは別に位置生起頻度の効果が学習の結果現れてくることが示された。H28年度は、これらの成果を、長期音韻学習の2要素モデルとして国際心理学会におけるシンポジウムで報告するとともに、提示タイミングを操作したヘッブ反復実験を実施し、位置生起頻度の学習に与える提示タイミングの効果を検討した。その結果、提示タイミング以外に、参加者個人が自己生成するタイミングが学習パターンに大きな影響を与えることが判明し、音韻系列の長期学習と保持メカニズムが複合的かつ多層的であること、また、そうした自発的タイミング制御を心理学モデルに組み込むことの重要性が示された。音韻的作動記憶における音韻系列の保持メカニズムと長期音韻知識の相互作用を、タイミング制御を軸に検討した。記銘すべき非単語に含まれるバイモーラ頻度と各モーラの提示タイミングを操作した直後系列再生実験によって、音韻的作動記憶における長期音韻知識の運用には、提示タイミングが重要であることを示した。非単語を用いたヘッブ反復の操作に加え、リスト内の各系列位置における非単語の生起頻度を長期間の学習中に操作し、系列再生へのその影響を検討した。その結果、ヘッブ反復学習とは別に位置生起頻度の効果が現れてくることが示された。音韻系列の長期学習と保持メカニズムが複合的かつ多層的であることを示した。本研究では、音韻的作動記憶と長期音韻知識の相互作用をタイミング制御を軸としてモデル化するという目的に向けて、3つのステップを設定している。平成26年度には、「音韻的作動記憶の機能が長期音韻知識の形成に貢献する場合」のタイミング制御の役割について検討することを目的としていた。研究実績の概要で示した通り、非単語を用いたヘッブ反復学習のパラダイムを用いて検討したところ、ヘッブ反復効果とは別に、連続生起頻度の効果と位置生起頻度の効果が得られた。連続生起頻度の効果は、提示の位置とは独立しているが、位置生起頻度の効果は、提示の位置、すなわちリスト内での提示タイミングの学習を反映しており、これらの2つの効果は、長期音韻知識の形成過程を考える際にきわめて重要である。すなわち、平成26年度には、当初計画されていたものとは異なるタイミングの効果、およびリスト内位置とは独立した連続生起頻度の効果をヘッブ反復学習パラダイムにおいて発見した。
レス・古土壌分析によるチベット高原の隆起とアジアモンスーンの関係の解明

本年度は,中国西部における研究,チベット高原の東北部の蘭州付近においてレス・古土壌の高精度解析をおこなった.その結果を,同じ地域で並行してすでに調査されている湖成堆積物,氷河地形・河川地形とそれらの堆積物などの調査結果データと対比し,モンスーン変動の動態(とくに降水量変動),および,それとヒマラヤ・チベット山塊の隆起との関係をも解明した.とくに,レスの堆積が盛んな寒冷期に着目し,最終氷期から完新世にかけての寒冷化・乾燥化の程度の比較した以下に結果を示す.ヒマラヤ/チベット高原以東のいくつかの東アジアの湖沼・レス堆積物についてみると,北緯3545度以北ではヤンガードリアスやハインリッヒイベントなどの現象が認められるが,完新世のヒプシサーマル期は明瞭ではない.これに対して,北緯3545度以南では逆に前者は明瞭ではなく後者が明瞭に現われる.しかも,偏西風によって日本列島に降下した風成塵変動から,ベーリング期におけるチベット山塊周辺の温暖湿潤化(植生の前進)はグリーンランド氷床コアにおける温暖化に先行している可能性がある.このチベット高原周辺の乾湿変動を引き起こしたものはモンスーン変動であり,チベット高原以東の気候変動が大気変動に由来し,かつ北大西洋を発現地とする変動に先行する可能性がある.これは,ヒマラヤ/チベット山塊の間欠的な隆起上昇がグローバルな環境変動のトリガーである可能性を暗示する.中国甘粛省蘭州のレス古土壌堆積物の編年を行い、過去7万年間のアジアモンスーン変動の解明を目的とした.本年度は蘭州の堆積物以外に、韓国済州島のマール堆積物と東京多摩の関東ローム層について堆積学的検討を行って、過去の夏季モンスーン変動を明らかにした.その結果、以下のことが明らかになった.過去7万年間のグリーンランドの氷床コア(GISP2)の酸素同位体比変動と韓国済州島の泥炭堆積物の分光反射率データとの関係は、夏季のアジアモンスーン活動の指標である分光反射率がGISP2の酸素同位体比と同期して変動しており、ヤンガードリアスやハインリッヒイベントなどの突然かつ急激な寒冷イベントも認められることを示している.また、GISP2の酸素同位体対比と蘭州における風成塵フラックス(mg/cm2yr)の関係は、冬季のアジアモンスーンと北大西洋における気候変動との関係を示しており、冬季モンスーンの強まりが夏季モンスーンの弱まりに先行すること、グローバルな寒冷化における冬季モンスーンのレスポンスは急激であるのに対して、温暖化時期にはゆっくりしている.陸上堆積物についてのわれわれの研究グループの他の研究結果として、以下の3点があげられる.1)分光反射率データから、蘭州のレス古土壌堆積物においてH1からH6にあたるハインリッヒイベントとヤンガードリアスの層準が認定された.2)レス古土壌堆積物における初磁化率と風成塵量の変化は夏季および冬季のアジアモンスーン変動を復元する上で役立つPROXYになる.3)韓国済州島と中国蘭州では、ハインリッヒイベントや8.2kaイベント時には乾燥化が進行し、ヤンガードリアスの時期には降水量が増加した.海洋や湖沼の堆積物に比べて、編年の問題や欠層の可能性が指摘されていたレス-古土壌堆積物やローム層について、層準対比による編年方法を用いて、採取した試料の予察的な機器分析を行った.その結果、中国のレス-古土壌堆積物と関東ローム層の両者においてアジアモンスーン変動などの環境変動が検出できる可能性が極めて高いことが指摘できた.本年度は,中国西部における研究,チベット高原の東北部の蘭州付近においてレス・古土壌の高精度解析をおこなった.その結果を,同じ地域で並行してすでに調査されている湖成堆積物,氷河地形・河川地形とそれらの堆積物などの調査結果データと対比し,モンスーン変動の動態(とくに降水量変動),および,それとヒマラヤ・チベット山塊の隆起との関係をも解明した.とくに,レスの堆積が盛んな寒冷期に着目し,最終氷期から完新世にかけての寒冷化・乾燥化の程度の比較した以下に結果を示す.ヒマラヤ/チベット高原以東のいくつかの東アジアの湖沼・レス堆積物についてみると,北緯3545度以北ではヤンガードリアスやハインリッヒイベントなどの現象が認められるが,完新世のヒプシサーマル期は明瞭ではない.これに対して,北緯3545度以南では逆に前者は明瞭ではなく後者が明瞭に現われる.しかも,偏西風によって日本列島に降下した風成塵変動から,ベーリング期におけるチベット山塊周辺の温暖湿潤化(植生の前進)はグリーンランド氷床コアにおける温暖化に先行している可能性がある.このチベット高原周辺の乾湿変動を引き起こしたものはモンスーン変動であり,チベット高原以東の気候変動が大気変動に由来し,かつ北大西洋を発現地とする変動に先行する可能性がある.これは,ヒマラヤ/チベット山塊の間欠的な隆起上昇がグローバルな環境変動のトリガーである可能性を暗示する.
オホーツク海・ベーリング海における混合と物質循環の解明

西部北太平洋が豊かな恵みを生み出している背景には、オホーツク海やベーリング海などの縁辺海が密接に関係して起こる、海水と栄養物質の循環が大きく関わっていると考えられる。しかし、これまでの研究では、縁辺海を含めた北太平洋の物質循環・生物生産システムの全体像を捉えるには至っていない。このシステムの全体像を明らかにするために、「栄養物質の豊富な中深層水がどこでどれだけ湧昇し、どのような経路で表層の生態系に供給されているか」について、北太平洋周辺の北方縁辺海と親潮を経由して北太平洋へと至る長大な物質循環システムを考慮しつつ解明する。2018年度は、7月-9月にかけて、親潮の源流域と考えられる西部ベーリング海から西部北太平洋に至る栄養物質循環像を明らかにすることを目的に、大規模な観測航海を実施した。低温科学研究所・環オホーツク観測研究センター、東京大学海洋研究所、FERHRIが中心となり、国内外合わせて全16研究機関、総勢45名の研究者が参加した。この航海では、ロシアの排他的経済水域内の観測を実施するためにFERHRIが所有する調査船「Professor Multanovskiy号」が使用された。2018年7月23日、各研究機関から31名(日本側25名+ロシア側6名)の研究者が船に乗り込み、調査船が小樽から出港した。この航海では基礎的な水塊構造や流れを把握するための水温、塩分、流速、乱流混合などの物理パラメータから、植物プランクトン、栄養物質、化学トレーサー、堆積物など生物・化学パラメータに至る多角的な観測を実施した。計画されたほぼすべての測点からデータやサンプルの取得に成功している。今後、この航海で得られたサンプルを分析しデータを解析することで、北太平洋周辺の北方縁辺海と親潮を経由して北太平洋へと至る長大な物質循環システムを明らかにしていく。本計画班の研究は、1親潮源流域における栄養物質の下層からの供給過程の定量評価、2栄養物質の起源と水平移送過程、3栄養物質循環と基礎生産のリンケージの3つの柱から成り立っている。2018年度までに親潮域上流のロシア船航海を実施して、1と2に関わる観測が完了した。1についてはアリューシャン海峡、クリル海峡全般の総合的なデータセットが集まり、予定よりも早くデータの解析に着手している。2についてもロシア領海内も含めたネオジム同位体比トレーサーのデータを集めることが出来ており、これまで情報が皆無であった領域の情報を集めることが出来ている。1および2の情報を3と結びつけて栄養物質循環と基礎生産のリンケージを解明する点においても、2018年度までに、衛星から基礎生産を見積もるアルゴリズムの高度化、衛星から見積もった基礎生産過程のフェノロジーを抽出し、栄養物質の供給過程との対比ができるまでに解析が進んでいる。2018年度終了までの進捗状況としては、栄養物質循環と基礎生産のリンケージに既に着手できている分、計画以上に進展していると言える。2018年度までに実施した観測結果・データ解析結果をとりまとめ、縁辺海やその周辺における大規模湧昇が、栄養物質をどれだけ中深層から表層に回帰させ、その後、どのように栄養物質が輸送されて西部北太平洋の基礎生産に繋がっているのかを定量的に評価する。最終的には基礎生産の維持機構を含めた北太平洋の物質循環の3次元全体像を把握することを目指す。これらの結果から得られた成果は、北太平洋の豊かな水産資源の維持管理や持続的な利用、また将来の長期変動予測などに繋げ、科学的な知見として社会に発信する。本研究では、親潮源流域の混合過程を含めた西部北太平洋における栄養物質の3次元循環像を明らかにし、基礎生産過程とのリンケージを解明することを目指す。本年度は、親潮源流域である東カムチャツカ海流域のサンプルの分析、北太平洋の溶存鉄データセットの整備、水塊の水平移送と混合を検討するめのNd同位体比測定機器の整備、Nd同位体比(143Nd/144Nd)の測定、光学観測機器の整備と衛星による基礎生産推定アルゴリズムの高度化、基礎生産制御過程の検討を実施した。東カムチャツカ海流域から得られたデータを含めて、縁辺海を含む西部北太平洋の鉄・栄養塩データセットを整備した。このデータセットを用いて当該海域の栄養物質の3次元循環像の構築に着手した。現時点の解析結果から、縁辺海周辺から西部北太平洋中層に東カムチャツカ海流・親潮を通じて広範囲に鉄が移送されている事が示唆された。また、西経170度線上において、赤道域からベーリング海までの表面海水中のNd同位体比分布を調べた結果、表面海水の水塊構造に対応して同位体比が変化していることが示された。東シナ海において大陸地殻の影響を受けた表面水の影響が黒潮・黒潮続流により、西経170度付近まで及んでいる可能性があることが示された。さらに、クリル諸島およびカムチャッカ周辺海域における現場データを利用し、衛星による基礎生産の推定精度を検証した結果、過去に開発した光吸収ベースの基礎生産アルゴリズムの当海域における平均二乗誤差(RMSE)は0.287であり、推定値が現場測定値の2倍または1/2の範囲にあり、十分な精度で基礎生産が推定できることが明らかとなった。初年度に達成目標としていた、3次元循環像の構築のための北太平洋溶存鉄濃度のデータ整備、トレーサーの分析体制の整備、基礎生産見積もりのための光学観測の機器の導入などは順調に実施された。

それに加えて、実際に観測で新たなデータセットの収集も行われ、当初の予定以上の進捗が得られたと考える。本計画班では、親潮源流域の混合過程を含めた西部北太平洋における栄養物質の3次元循環像を明らかにし、基礎生産過程とのリンケージを解明することを目指す。下記にH28年度の研究活動の実績を記す。栄養物質の3次元循環像の構築については、これまでに親潮源流域である東カムチャツカ海流域のサンプルの分析、北太平洋の溶存鉄データセットを整備し、オホーツク海やベーリング海などの北方の縁辺海が、西部北太平洋の栄養物質(鉄・栄養塩)循環に果たす役割を抽出してきた。特に親潮源流域から栄養物質を広く北太平洋に運ぶ北太平洋中層水(North Pacific Intermediate Water:NPIW)の役割の重要性が明らかになってきた。これらを証拠づける為に、水塊の水平移送と混合を検討するトレーサーとしてNd同位体比測定体制を整え、Nd同位体比(143Nd/144Nd)の測定を、北太平洋の広範囲にわたって実施した。西経170度線上において、赤道域からベーリング海までの表面海水中のNd同位体比分布を調べた結果、表面海水の水塊構造に対応して同位体比が変化していることが示された。東シナ海において大陸地殻の影響を受けた表面水の影響が黒潮・黒潮続流により、西経170度付近まで及んでいる可能性があることが示された。さらに、東経165°線上の南北測線における鉛直断面分布、北緯47°線上の東西測線における鉛直断面分布を明らかにし、アリューシャン列島やカムチャッカ半島を起源とするマントル由来物質が付加される過程を調べる上で重要な情報を得た。さらに、光学観測機器を用いて衛星による基礎生産推定アルゴリズムの高度化、基礎生産制御過程の検討を実施し、西部北太平洋の基礎生産の季節変動の特徴を研究対象海域毎に抽出した。今後、基礎生産の季節変動を、栄養物質の3次元循環像と結びつけて解釈していく知見を整えた。本研究で目指す栄養物質の3次元循環像の構築に着手し、順調にデータの解析とが進められている。Nd同位体分析も確立され、データ分析が順調に進められている。また基礎生産アルゴリズムも構築し、基礎生産過程の変動解析を予定より前倒しで進めることができている。本研究では、西部北太平洋周辺でおこる鉛直混合が、どこで、どれだけ中深層から表層に栄養塩を回帰させるのか、その後、どのように鉄分と混合しながら西部北太平洋に輸送されていくのか?を明らかにし、西部北太平洋の3次元栄養物質循環像を構築することを目的としている。また、得られた栄養物質循環像と衛星基礎生産情報を統合し、基礎生産を生み出すプロセスを明らかにする事を目指している。本年度の成果として次に示すものが複数上げられる。1)白鳳丸KH-17-3次航海において北太平洋亜寒帯東西の溶存鉄濃度観測を実施し、アラスカ湾の微量栄養物質分布を新たに取得した。2)Nd同位体や微量元素(亜鉛)の測定をすすめ、西部北太平洋亜寒帯の水塊を形成過程を解析した。3)白鳳丸KH-17-5次航海において、北太平洋中層水やモード水など西部北太平洋の水塊特性と微量栄養物質移送過程を理解するための観測を実施した。4)衛星データを使用し、西部北太平洋亜寒帯域における基礎生産Phenologyを基にしたGeographyの解析を実施。
身体化による言語理解に関する神経基盤の解明

本年度の研究内容は大きく以下の3つに分けられる.(1)文理解における主語の役割に関する研究「AがBを押している」「BがAに押されている」といったように,われわれは同じ情景を異なる主語によって言語化することが可能である.このように主語を切り替えて情景を理解し直すとき,脳がどのように働いているかをfMRI実験により検討した.その結果,下前頭回三角部,楔前部,そして右上中心前溝といわれる領域が主語の切り替えにおいて重要であることを示した.(2)複文理解における階層構造の処理に関する研究階層的な中央埋め込み構造を持つ複文(例.「CをBにしかられたAはけとばした」)の理解に関するfMRI実験を行った.こうした文の理解中の脳活動をfMRIによって計測したところ,左上中心前溝,左下前頭回三角部,左側頭頭頂接合部,左下頭頂小葉といった領域が階層構造の処理に重要であることがわかった.さらに,特に左下前頭回三角部と左上中心前溝の相互結合が中央埋め込み構造の処理において主要な役割を果たすことを明らかにした.(3)単文理解における意味情報の統合メカニズムの研究単文理解における情報統合が脳内でどのように行われているかということをEEG実験により検討した.脳内において,物体の表象は側頭葉下部,運動行為の表象は前頭葉下部,人名などの表象は側頭葉前部,といったように,語彙的情報は脳内で分散的に表現されていることが多くの先行研究から示唆されてきた.しかし,これらの情報がどのように統合され,文という統一された意味表象を形成するのかについてはほとんど明らかにされて来なかった.本研究はEEGを用いた実験を行い,言語の意味的統合が領域間の位相同期によって実現されるという仮説を検証した.その結果,文の意味的統合には3-4Hz帯域での前頭ー頭頂付近の位相同期が関わっていることを明らかにした.今年度は脳内の背外側前頭前野と呼ばれる脳領域が言語理解において果たす役割に関して研究を進めた.この領域はワーキングメモリにおける注意のコントロールに関与しているといわれている.実施した研究内容は大きく以下の2つに分けられる.これらの問題について機能的核磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて研究を行い,国内学会および国際学会にて口頭発表を行った.1.文理解における主語の役割に関する研究主語は文における統語的な機能のひとつであるが,これには注意という非言語的な認知メカニズムと大きく関わっている可能性が近年の言語学研究によって指摘されている.このような背景に基づき,日本語の文を理解してその意味をワーキングメモリに保持された視覚的情景にマッピングさせる課題を実施した.この実験により,課題遂行時に情景中のどの対象に注意が向けられるかは提示文の主語によって決定されることが分かった.さらに,このような注意のコントロールにより右背外側前頭前野という領域が賦活されることがfMRI計測により明らかにされた.本年度はこの成果について国際学会にて口頭発表を行い,査読付きプロシーディングスに論文を発表した.2.複文理解における階層構造の処理に関する研究階層的な構造をうまく処理することはヒト以外の動物にはかなり困難であることが知られており,言語のようなヒト固有の能力について中心的な役割を果たすのではないかと考えられている.しかしながら階層的構造の処理を行うための詳細な認知的メカニズムにほとんど不明であった.本研究はこのような処理において,ワーキングメモリにおける注意の制御機構溺重要な役割を示すことを実験的に検証した.具体的には階層的な中央埋め込み構造を持つ複文(例.「AはBにしかられたCをけとばした」)の読解課題を被験者に行ってもらい,理解中の脳活動をfMRIによって計測した.その結果,文中の主節,従属節といった階層を適切に切り替えるためには,左背外側前頭前野という領域が重要であることが分かった.本研究の成果については国内学会で発表を行い,学会誌に論文を発表した.本研究についてはさらに学会発表の内容に基づいた論文を執筆中であり,近日中に国際学術誌へ投稿する予定である.本年度の研究内容は大きく以下の3つに分けられる.(1)文理解における主語の役割に関する研究「AがBを押している」「BがAに押されている」といったように,われわれは同じ情景を異なる主語によって言語化することが可能である.このように主語を切り替えて情景を理解し直すとき,脳がどのように働いているかをfMRI実験により検討した.その結果,下前頭回三角部,楔前部,そして右上中心前溝といわれる領域が主語の切り替えにおいて重要であることを示した.(2)複文理解における階層構造の処理に関する研究階層的な中央埋め込み構造を持つ複文(例.「CをBにしかられたAはけとばした」)の理解に関するfMRI実験を行った.こうした文の理解中の脳活動をfMRIによって計測したところ,左上中心前溝,左下前頭回三角部,左側頭頭頂接合部,左下頭頂小葉といった領域が階層構造の処理に重要であることがわかった.さらに,特に左下前頭回三角部と左上中心前溝の相互結合が中央埋め込み構造の処理において主要な役割を果たすことを明らかにした.(3)単文理解における意味情報の統合メカニズムの研究単文理解における情報統合が脳内でどのように行われているかということをEEG実験により検討した.脳内において,物体の表象は側頭葉下部,運動行為の表象は前頭葉下部,人名などの表象は側頭葉前部,といったように,語彙的情報は脳内で分散的に表現されていることが多くの先行研究から示唆されてきた.