hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前部視路障害に対するラット視神経投射の変化と機能的可塑性の関連

目的:眼球摘出または眼瞼縫合によって片側の視覚入力を生後10日で遮断されたラットのアデノシンA1とベンゾジアゼピン受容体の密度それにグルコース代謝を見る。方法:生後10日に、片側の眼球摘出または眼瞼縫合によっておこるアデノシンA1とベンゾジアゼピン受容体の密度それにグルコース代謝を上丘、外側膝状体および視覚領皮質でそれぞれ[11C]MPDX[11C]フルマゼニルおよび「14C」2-デオキシグルコースを標識薬剤としてオートラジオグラムで測定する。結果:眼球摘出では[11C]MPDXの上丘と外側膝状体の結合は減少し、[11C]フルマゼニル野上丘での結合が増加した。眼瞼縫合では[11C]フルマゼニル結合が20日後に減少した。「14C」2-デオキシグルコースの取込みは眼球摘出では1日めの上丘と外側膝状体以外にはどこでも減少せず、眼瞼縫合では処置後20日および55日の上丘と諸ちご55日の視覚領皮質で減少した。結論:眼球摘出後の説前性のアデノシンA1受容体の上丘と外側膝状体での減少は節後性のベンゾジアゼピン受容体の密度の反応性増加(upregulation)と関連している。視覚機能を支える神経構造の成長は生後10日では完成していない。眼球摘出に対する神経の反応は眼瞼縫合に対する反応とは全く違ったものであった。目的:生後10日の感受性期ラットの片眼摘出と片眼眼瞼縫合とが脳視覚関連領域に及ぼす影響を見るため、神経受容体密度と脳局所糖代謝量を測定した。方法:感受性期ラットに片眼摘出ないし片眼眼瞼縫合を行ない、adenosineA_1(AA_1-R)とbenzodiazepine受容体(BDZ-R)の各密度と脳糖代謝をby ex vivo autoradiograpmで評価した。AA_1-R、BDZ-R、糖代謝の各リガンドには[^<11>C]MPDX、[^<11C>flumazenil、[^<14>C]2-deoxyglucoseを用い、^<11>Cないし^<14>Cの特異的結合を上丘、外側膝状体、視覚領皮質で求めた。結果:眼球摘出によって上丘と外側膝状体のAA_1-Rが減少した。そして上丘のBDZ-Rは増加した。しかし、視覚領皮質のBDZ-R密度は変わらなかった。瞼裂縫合の20日後に視覚領のBDZ-R密度は増加したが、糖代謝は術後1日の上丘と外側膝状体以外では減少しなかった。そして、上丘では20日と55日、視覚領皮質では眼瞼縫合の術後55日で糖代謝が減少した。結論:上丘と外側膝状体での節前性シナプスマーカーであるAA_1受容体の減少は、節後性のbenzodiazepine受容体の増加にカップルしている。その両者は視覚情報遮断に反応するが、幼弱なラットでは糖代謝は眼球摘出でもほとんど変化しない。これは幼弱ラットでは視覚入力が視覚関連領域を充分には活性化していない事を示す。経験に依存したシナプスの成長が不完全なため眼瞼縫合でもに糖代謝の減少は鈍い。生後10日ではラットの視路は未だ完成されておらず、障害への反応も成長してからの反応とは全く異なったものである。【目的】成熟ラットでは片眼の眼瞼を縫合すると視交叉がほぼ全交叉なため左右の大脳視覚領の糖代謝に差が生ずる。しかし、出生後の上下瞼板の離開前に片眼を縫合するとこの左右差はほとんどあらわれない。そこで瞼裂縫合が左右の視覚領に代謝の左右差を持たないのがどの時期までであるかを見る目的で開瞼後の幼若ラットで片眼眼瞼縫合の脳糖代謝への影響を検討した。【方法】

新生児ラットの開眼後、1、2、3、5日のものの右眼瞼裂を縫合して術後1、2、5日の上丘、外側膝状体および視覚領皮質における糖代謝の左右差をex vivo autoradiographyにより測定し、その左右比を解析した。トレーサーは[^<14>C]DGまたは[^<18>F]FDGで、6週齢の成熟ラットをコントロールとした。【結果】開眼後1、2、3及び5日に眼瞼縫合した幼若ラットでは、術後1日および2日ではいずれの領域でも糖代謝の変化が無く、処置後5日の視覚領皮質にのみ5%の減少を見た(P<0.01,N=4)。6週齢ラツトでは、片眼遮断により糖代謝は視覚領皮質で処置後1日から11%低下し(P<0.01,N=4)その差は持続した。【考按と結論】成熟ラットで見られたような片眼眼瞼縫合による代謝の左右差は、開瞼-5日の感受性期早期のラツトではいずれも見られなかった。
胎生期における胚内体腔自由細胞の定性・定量細胞学的研究

初年度はマウスの胚内体腔とくに腹膜腔自由細胞を観察し,2年度は腹腔マクロファ-ジの起源を検討することを目的として,胎生期を遡り,胚外体腔,肝臓および卵黄嚢を主として準超薄片で光学レベルで観察した。1.胚内体腔自由細胞胎生期の腹膜腔には食胞を含む成熟マクロファ-ジなどの単核自由細胞が認められ,胎生後期にはこれに肥満細胞が加わる。胎生18日の腹膜腔の細胞構成は自由細胞の79.5%はマクロファ-ジ単球系細胞であり,20.5%が肥満細胞である。成熟動物の腹膜腔に見られる好中球やリンパ球は胎生期には認められない。肥満細胞が出現する以前の胎生15日より若い胎児では腹膜自由細胞は単核食採細胞系(MPS)で占められる。胎生11-13日の腹膜腔遊走細胞は大多数が細胞直径で9ー1μmの球形細胞で,核胞体比は0.7以下が多い。細胞表面からは多数の長い細胞質突起が見られ,胞体には食胞や多数の液胞が含まれ,成熟マクロファ-ジの形態の細胞が少なくない。2.胚外体腔単核自由細胞胎生11日以前では腹膜腔は胚外体腔に開き,胚内胚外の両体腔は連続している。胚外体腔には胎生10日から単核自由細胞が認められる。この単核細胞は腎臓形の核と細胞表面に多数の長い細胞質突起を有し,液胞を含むが,大型食胞は欠いている。このような単核細胞は最も早期では胎生9日の胚外体腔から認められる。これとよく似た形態の単核細胞は胎生9日の卵黄嚢の単核細胞には胚外体腔に比べるとやや小型で,核胞体比がより高い細胞も多く含まれる。この単核細胞が胎児腹膜腔の成熟マクロファ-ジの形態学レベルで認識できる最も早期の前駆細胞とみなされる。マウス胎児の胎生後期から中期にかけて、腹膜腔を遊走する自由細胞の細胞構成の変化を1.5μmメタクリレート樹脂切片で観察した。胎生各期の腹膜腔には食胞を含むマクロファージ系単核細胞が含まれる。胎生後期ではこれに肥満細胞が加わり、18日の細胞構成は79.5%はマクロファージ系単核細胞で、残りの20.5%は肥満細胞である。成熟動物の腹膜腔に見られるような好中球や好酸球、小リンパ球は胎児体腔には認められない。従って肥満細胞が出現する以前の(胎生15日以前)胎児では腹膜自由細胞はマクロファージなどいわゆる単核食細胞系(MPS)で占められる事になる。胎生11-13日の腹膜腔遊走細胞は、細胞直径が713μmにわたって分布し、大多数は直径が911μmの球形の細胞で、核胞体比は0.7以下の細胞が多い。細胞表面らかは多数の細長い細胞質突起が見られ、胞体には大型の食胞や多数の液胞が含まれ、成熟マクロファージの形態をとる細胞が少なくない。このようなマクロファージは腹膜腔のみならず、心膜腔、胸膜腔、神経管腔などにも同様に認められる。胎生15日になると腹膜腔には成熟マクロファージに加え、小型の単核細胞の比率が増加する。細胞直径の分布は、ピークが78μmで、核胞体比1.0以上の高値をとる細胞が増加する。

核胞体比の高い小型単核細胞の増加は、肝臓造血の発達と関連した現象と考えられる。胎生18日の腹膜単核細胞は、細胞直径の分布でピークは89μmにあるが、直径10μm以上の大型細胞が15日に比べると増加し、1215μmの自由細胞も認められるようになる。胎生期の腹膜自由細胞はMPS系細胞が主体で構成され、成熟マクロファージは肝臓造血以前から認めることができる。腹腔内には肝臓造血の発達と関連して小型細胞が出現・増加する。胎生12日に認められる成熟マクロファージの起源は胎生期を更に遡って観察する必要がある。昨年度の胎児腹膜腔に存在する自由細胞に関する観察に引続き、本年度は胎生期をさらに遡り、マウスの胚外体腔と卵黄嚢の単核細胞を1μmメタクリレ-ト切片を用いて光顕的に観察し、さらに肝臓類洞内マクロファ-ジの電顕レベルの解析を追加した。胎生11日以前のマウス胎児では胚内体腔である腹膜腔は卵黄嚢と羊膜によって囲まさる胚外体腔と連続している。羊膜腔や卵黄嚢腔には自由細胞は殆ど認められないが、胚外体腔には単核自由細胞が少数では有るが認められ、腹膜腔には胎生12日で食胞を有する成熟大型マクロファ-ジが出現し、胚外体腔では胎生10日で単核自由細胞が認められる。こき単核細胞は腎臓形の核と細胞表面に多数の長い突起が認められる。胞体には明調な液胞が時に認められるが、食胞を欠いている。自由細胞の細胞直径は8.4±0.9μmで核胞体比は0.5±0.2で10μm以上の細胞はわずか0.4%を占めるにすぎない。このような単核細胞は最も早期では胚外体腔に胎生9日で出現する。胎生9ー10日では肝臓造血はまだ始っていないから、この単核細胞の産生部位は肝臓以前の造血組織と関連する可能性が考えられる。胚外体腔の単核自由細胞とよく似た形態を有する単核細胞は卵黄嚢で胎生9日に認められる。卵黄血管中の単核細胞は胚外体腔と同様に腎臓形の核ならびに細胞表面に多数の突起が特徴で、細胞直径は6-9μmで胚外体腔細胞に比べると小型であり、核胞体比で1を越える単核細胞も多く含まれる。この自由細胞が胎生12日の胚外体腔や腹膜腔の成熟マクロファ-ジの形態学的に認識できる最も早期の前駆細胞とみなされる。肝臓造血発生の胎生11日の肝臓類洞内には成熟マイクロファ-ジに加えて、食胞は欠くが細胞微細構造はマクロファ-ジとよく似た形態を有する単核細胞が観察される。この細胞は細胞計量的にも卵黄嚢単核細胞と類似する。
In vitro肝細胞形態制御による高機能化肝グラフトの創製

○研究目的:皮下移植を目的とした共培養型肝グラフト作製において、移植後の肝細胞膨化の一因として支持細胞の強い伸縮特性によって肝細胞骨格に力学的な変形・負荷がかかることが考えられる。これらの背景から、肝グラフト作製時における肝細胞の力学的変形を抑制できれば、より良好な状態の皮下肝組織構築が達成できると着想した。本研究では、グラフト作製時の肝細胞形態に着目し、支持細胞の播種密度、培養日数を変えることによって、肝細胞の伸展の度合、肝細胞形態に及ぼす効果を評価する。○研究方法: 1、温度応答性培養皿上で支持細胞(ヒト皮膚由来線維芽細胞)を培養する。異なる播種密度条件を設定する。2、Wistarラットから初代肝細胞を分離し、支持細胞上に播種する。3、接着状態の肝細胞の伸展面積・形態変化、肝機能を評価する。○研究成果:肝細胞は、共培養ではどれも培養初期とほぼ同等の細胞面積を維持していたが、肝細胞のみの単培養では、培養経過に伴い細胞の肥大が確認された。また、細胞形態は、支持細胞の密度が高いほど肝細胞は培養初期に支持細胞形態に依存した紡錘状の伸展形態を示した。培養4日目の肝細胞の生存や毛細胆管構造をみると、いずれの支持細胞密度でも同程度であった。肝機能に関しては、高密度条件下では、アルブミン分泌活性が低下する傾向にあり、低中密度条件下では、高いアルブミン活性を発現していた。高密度状況下では、酸素・栄養素供給の阻害や、培養初期に紡錘状に引き延ばされたことが肝細胞ヘダメージを与え、一方で、低中密度条件下では、肝細胞の過剰な伸展が抑制され立体構造を維持したことが高機能化につながったと考えられる。密度変化により、肝細胞形態、機能発現に違いが見られ、肝グラフトを作製する上での支持細胞の密度条件設定は重要であると示唆された。
口腔バイオフィルムのメタボローム解析とその口腔健康指標として応用

代表的プラーク細菌およびヒト・プラークを対象とした、キャピラリー電気泳動-飛行時間型質量分析計を用いたメタボローム解析法を確立した。本手法によって、プラーク細菌において、解糖系に加え、これまで不明であったクエン酸回路およびペントースリン酸回路に関する知見を得たほか、少量の口腔バイオフィルムでもメタボローム解析が可能であったことから、口腔バイオフィルムメタボローム解析結果を口腔健康指標に応用できる可能性が示された。本年度は、キャピラリー電気泳動(CE)-飛行時間型質量分析計(TOF-MS)を用いて、プラークバイオフィルムのメタボローム解析条件の確立を行った。スクロース洗口の前後でそれぞれ数十mgの歯肉縁上プラークを採取し、メタノール処理の後、抽出水溶液を濃縮し、CE-TOF-MSにて種々条件を変えて陰イオン分析を行った。解糖系及びクエン酸回路に関連する代謝中間体の内、数十種の中間体が同定・定量された。さらに、スクロース洗口前のサンプルからは、いわゆる"PEPポテンシャル"と呼ばれる糖の取り込みに関わる解糖系中間体が高濃度で検出された。一方、スクロース洗口後のサンプルからは、解糖系上流の中間体と乳酸を主体とする最終代謝産物が検出された。以上のことから、本解析条件を用いることで、プラークバイオフィル中に含まれる細菌叢の代謝中間体を微量定量解析できることが明らかになった。また、本結果は、従来までのプラークバイオフィルムを構成する代表的細菌を用いたin vitro研究の結果とほぼ一致しており、in vitroの研究結果から想定されていたプラークバイオフィルム構成細菌のスクロース代謝調節機構を裏付けるものと考えられた。今後は、陰イオンに加えて陽イオン及びヌクレオチドの解析条件を検討する予定である。本年度は、キャピラリー電気泳動(CE)-飛行時間型質量分析計(TOF-MS)を用いて、代表的プラーク細菌のメタボローム解析を行った。各種口腔球菌(Streptococcus mutansなど)を培養しグルコース及びスクロースの添加前と添加後経時的にメタボローム解析を試みた。1.細菌の糖代謝中間体を効率よく菌体内から抽出するために、冷却遠心法、酸処理法、熱処理法及びフィルター法を比較検討した。その結果フィルター法が最も抽出効率が良いことがわかった。すなわち、菌をメンブランフィルター(pore size=0.45μm)にて濾過し冷却脱イオン水で洗浄後、フィルターに残った細菌をフィルターごと冷却メタノールに浸して代謝を完全に止めると同時に菌体内中間体を抽出した。さらに、フィルターごと超音波を当てることで菌体内から極めて効率的に代謝中間体を抽出することができた。2.メタボローム解析の結果、多岐にわたる解糖系、クエン酸回路及びアミノ酸代謝に関連する代謝中間体、さらに各種ヌクレオチドが同定・定量された。これらの結果を、反応経過時間毎に代謝経路に再構築することで、糖代謝の全容とその動態を捉えることができた。解糖系代謝中間体の動態はこれまでの報告と一致していた。クエン酸回路代謝中間体、アミノ酸代謝中間体及び各種ヌクレオチドの動態は本研究により今回初めて明らかになった。昨年度までに確立したキャピラリー電気泳動(CE)-飛行時間型質量分析計(TOF-MS)を用い、(1)代表的プラーク細菌および(2)実際のヒト・プラークを対象としたメタボローム解析(解糖系、クエン酸回路およびペントースリン酸回路の網羅的代謝中間体解析)を行った。(1)代表的プラーク細菌のメタボローム解析各種口腔細菌(Streptococcus、Actinomyces、Lactobacillusなど)の菌懸濁液を作成し、グルコースの添加前後の経時的なメタボローム解析を試みた。グルコース代謝に関して、菌種間で類似点および特徴的な点がそれぞれ観察され、同じ酸産生菌でも代謝経路やその調節機構は異なることが示唆された。解糖系の結果は過去の研究結果と一致する部分が多く、本解析法の信頼性の高さを示しているものこと考えられた。一方、これまでクエン酸回路およびペントースリン酸回路代謝中間体についての知見はほとんどなく、本研究は、口腔細菌がグルコース代謝とともにこれらの回路を実際に利用している可能性を初めて示した。(2)ヒト・プラークのメタボローム解析ヒトの歯肉縁上プラークを、グルコース洗口前後に採取し、上記のメタボローム解析を試みた。これまで、試料が少量であるためメタボローム解析は難しいと考えられてきたが、本解析法を用いた結果、少量のプラーク中(10mg前後)からも、解糖系、クエン酸回路およびペントースリン酸回路の各種代謝中間体の同定・定量が可能であることが示された。プラークの糖代謝動態は、前述の口腔細菌の代謝動態に類似しており、実際のプラーク中でも、同様の糖代謝や糖代謝調節が行われていることが示唆された。また、プラークのメタボローム解析結果(メタボロームプロファイル)には個人差が見られたことから、メタボローム解析が個人の口腔微生物叢の代謝活性の指標、さらには口腔健康の指標となる可能性が考えられた。
2成分溶質の完全分離を可能とする部分循環型回転環状クロマトグラフィーの構築

従来、回転環状クロマトグラフィー(CRAC)による分離操作においては、クロマト充填層内の液流量およびクロマト充填層の回転速度を操作変数として、より高い分離能を与える適切な操作条件が探索される。しかし、そのようにして得られた操作条件は一般に液流量すなわち処理量が極めて小さく、工業的な観点からは不十分なものであることが多い。本研究では、この点を改善するため、充填層出口で回収される溶出液のうち、複数成分が混在しているものを充填層入口に循環させる、という新しい操作方法を考案した。充填層の入口および出口に36チャンネルの供給口と回収口をそれぞれ備えたCRAC装置を用いてイオン交換法による2成分アミノ酸(グルタミン酸とバリン)混合物の分離実験を行い、操作法の妥当性を検討した。循環を施すべきチャンネルは、循環操作を用いない予備実験および移動論方程式による数値シミュレーションの結果を検討することにより選択した。7つのチャンネルに対して循環操作を施すことにより、回収口における両アミノ酸の重畳領域は無くなり、完全分離が達成された。また、アミノ酸の最大回収濃度も、循環操作を用いない場合に比べて約30%向上した。充填層回転速度の影響についても考察した。循環を用いない場合、回転速度を減ずるとアミノ酸の回収濃度は向上するが、重畳領域が増え分離能は低下する。しかし、12個のチャンネルに対して循環操作を適用することにより、回収濃度をさらに約50%向上させつつ完全分離にも成功した。以上の研究結果については、アメリカ化学工学会1996年会において口頭発表し、さらに報文に纏めて現在Industrial and Engineering Chemistry, Researchに投稿中である。
脳タンパク質老化と認知症制御

我々は、脳のタンパク質の変異に着目し、認知症のメカニズムの解明および、認知症の予防や治療の発展に寄与することを目指した研究プロジェクトを平成26年度から平成30年度まで5年間に渡り推進してきた(代表祖父江元)。今回、本領域の研究活動をまとめ、脳タンパク質老化について学術領域としての体系化を図るとともに、社会的にも重要な意義を持つ認知症制御につながる領域の研究成果をまとめ、今後の治療開発へのさらなる展開を図る資料作成を行う。まとめた内容は、製本するとともに、電子媒体でもダウンロード出来るようにし、幅広い研究者や市民に渡るように努める。
咀嚼障害者の原因-探査法

咀嚼障害が発現したとき、まず、その症状を引き起こした原因を特定することが必要である。しかし、下顎の運動は2か所の関節のきわめて複雑な協調作用によっておこなわれているため、正確に原因を特定することは困難である。従来は多くの場合、咀嚼時の下顎切歯部の運動軌跡を分析する方法がとられてきたが、そこで異常なバターンが認められても、そこから正確な原因を特定することは困難であった。また、咀嚼時の筋電図を記録する方法も考えられるが、従来の解析方法では同じく原因を特定することができなかった。そこで、私は咀嚼には咀嚼側と非咀嚼側との多くの筋群の協調運動によっておこなわれることに注目し、咀嚼時の筋群の筋電図を記録し、最大開口位から次の最大開口位までを一咀嚼周期とし、さらに、一咀嚼周期を20等分し、活動量時間を加味した分析をおこなった。また、単一の食品だけでなく咀嚼パターンの異なるであろう3種類の食品を咀嚼させた。そこで、このシステムを直接ヒトを対象にしたデーター分析をおこなうことも考えたが、まず動物実験をして、開発したシステムがヒトを対象に使用できるか否かを検索するために、まず家兎でこのシステムの可否を判定した。実験結果の詳細については小冊子に示しているとおりであるが、同一の筋でも食品の性状によって活動量にも、また最大の活動を示す時期にも微妙な違いが認められたし、当然のことながら他の咀嚼筋群との相関性にも違いが認められることも多かった。また、従来、咀嚼には深部筋が重要な役割を果たしていると言われてきたが、実際に咀嚼時の深部筋の活動に言及している報告はほとんどない。本研究では咬筋の深部前方都および後方部の活動パターンを記録し、それらの筋と他の咀嚼筋群との相関性を解明した。以上のことから、本研究で得られた結果から、本システムは、ヒトに対しても十分対応できるものと確信する。申請書類において述べたように、平成12年度の目標は咀嚼に障害を持つひとに対する検査方法が安全にしかも間違いなくおこなえるように電極を目標の筋に挿入できるよう実験動物(家兎)でテストを十分に繰り返し、それと同時にすでに作成したプログラムが十分に作動するか否かを判断することである。そこで、プログラムが十分に使用できるか否かを確かめるだけではなく、何らかの新データーを得るために、咀嚼時の作業側と非作業側との筋活動量を測定し、その比較をした。この点については、過去、幾多の報告があるが表層筋についての報告ばかりで、深部筋をも含んだ詳細な報告はない。実験の新知見として、家兎にPelletを咀嚼させたとき、1.測定したどの咀嚼筋においても作業側の活動量は非作業側の活動量よりも大きかった。

2.作業側において比較的大きく活動したのは内側翼突筋で、以下、咬筋深部前方部(内側翼突筋の84%)、咬筋浅部(同83%)、咬筋深部後方部(同70%)、顎二腹筋(同67%)で活動量が最も小さかったのは外側翼突筋(同16%)であった。これに対して3.非咀嚼側での活動量は内側翼突筋、咬筋深部前方部、顎二腹筋、咬筋浅部の順で、これらの筋の活動量は作業側のそれぞれの筋の4555%であった。しかし、咬筋深部後方部は作業側の同筋のわずか20%程度しか活動しなかった。また、4.従来、咀嚼時に最も大きな力を発揮すると考えられてきた咬筋浅部よりも、内側翼突筋や咬筋深部前方部のほうが大きく放電することも判明した。表記の研究において、平成12年度の成果として外側翼突筋、内側翼突筋、咬筋深部前方部・咬筋深部後方部、咬筋浅部、顎二腹筋の固形飼料咀噛時の咀価側および非咀嚼側の筋活動量の比較を報告した。平成13年度は平成12年度の成果をふまえ、各筋群間の相関について検討し、以下の結果を得た。1.外側翼突筋および顎二腹筋の開口筋群では、咀嚼側、非咀嚼側に関係なくすべての筋が高い相関を示した。2.咀嚼側の閉口筋群においては、咬筋中央部と内側翼突筋とが高い相関を示した。しかし、深部咬筋の前方部および後方部は同側の内側翼突筋と咬筋中央部と相関したが、同側の深部咬筋前方部と深部咬筋後方部とはほとんど相関しなかった。このことから、深部咬筋の前方部と後方部とは閉口時に同時に機能することは共通しているが、それぞれ独自の機能を持っていると考えられる。3.咀嚼側と非咀嚼側との閉口筋群については、咀嚼側の内側翼突筋および咬筋中央部は、非咀嚼側の同名筋と高い相関を示した。咀嚼側の深部咬筋の前方部および後方部も非咀嚼側の内側翼突筋および咬筋中央部と相関したが、相関の程度は後方部の力が強かった。すなわち、咀嚼側と非咀嚼側との閉口筋群の相関の特徴は、1)両側の深部咬筋前方部の相関はきわめて低い。2)非咀嚼側の深部咬筋後方部は咀嚼側の深部咬筋後方部とは相関するが、咀嚼側の他の閉口筋群とは全く相関しない。4.咀嚼側の深部咬筋前方部は開口相の初期にも短期間ではあるがしかし、開口相での深部咬筋前方部の活動量は、同時期に活動している外側翌突筋や顎二腹筋とは相関しなかった(0.1程度)。5.開口筋群と閉口筋群との筋活動量は、まったく相関しなかった。平成14年度の研究目標は、平成12年度および平成13年度の成果をふまえ、咬筋深部の前方部および後方部の他筋群との相関から、これらの筋の機能を明らかにすることである。咬筋深部の前方部は活動のパターンとして、閉口相で活動することは当然であるが、咀嚼側の同筋は閉口筋の一部であるにもかかわらず、開口相の前半に一過性ではあるがきわめて大きく活動する。この筋は同側の筋群とはそれほど大きいとは言えないが相関はするが、後方部とはほとんど相関しない。そして、反対側の内側翼突筋や咬筋浅部などとは相関するが、同名筋や深部の後方部とはほとんど相関しない。すなわち、前方部と後方部とはほとんど相関しない。一方、咬筋深部の後方部は、活動のパターンとしては閉口相だけに活動し、特に変わった活動パターンは認められない。しかし、相関に関しては、咀嚼側の同筋は同側の筋群とはそれほど大きいとは言えないが相関はするが、前方部と同様に後方部と前方部とはほとんど相関しない。それに対して、反対側の深部前方部とはかなり高く相関し、もちろん、他の閉口筋群である内側翼突筋、咬筋浅部および同名筋ともかなり高い割合で相関する。以上のことから、活動のパターンおよび相関の実態からみて、深部の咬筋前方部と後方部とは同名筋の一部ではあるが、かなりその機能には相違があると思われる。そこで、以上の活動パターンおよび相関から、咬筋深部の前方部および後方部の役割を推測してみる。普通に咀嚼をしているとき、口腔内に残存している食品の量および粘性などの性質によって最大に開口する位置が異なるが、咀嚼側の深部咬筋前方部は下顎骨をその位置へ誘導する役割を果たしているのではないかと想像できる。すなわち、咀嚼時の開口位へのサイドシフトの位置をコントロールしているのではないかと思われる。
遺伝子重複によるゲノム進化の解明

生物は非常に長い時間をかけて進化し、複雑なシステムを作り上げてきた。複雑なシステムを生み出すメカニズムとして、遺伝子重複が有力なプロセスの一つであると考えられてきた。遺伝子が重複し新規機能を獲得するプロセスの理解は、生物進化のまさに根源部分の理解につながる。本研究では、集団遺伝学の理論およびゲノムデータ解析を用い、新規機能遺伝子誕生のメカニズムを研究した。重複した遺伝子に働く遺伝子変換や自然選択の効果を取り入れることのできるシミュレーションプログラムを開発し、重複遺伝子およびその周辺領域の遺伝的変異パターンと自然選択の検出方法について研究を行った。特に自然選択に関しては、重複遺伝子内部よりも周辺領域の変異パターンを利用した方が検出しやすいことを明らかにした。本研究の結果は、今後の更なるゲノムデータ解析に応用されることが期待される。本研究では、遺伝子の重複によって新たな機能を持った遺伝子が誕生し、ゲノムが進化するプロセスを解明する。そして最終的に、表現型の進化とゲノムの進化を結びつけることを目的としている。本年度は、以下の各課題について研究をすすめた。1、Teshima and Innan (2008)で発表された研究結果に基づき、ヒトのゲノムデータを網羅的に解析して、重複した後に新規機能を獲得したと考えられる重複遺伝子の同定を試みており、現在も継続中である。2、自然選択は生物の適応進化に重要な働きをする。しかし、自然選択の影響を受けたゲノム領域において観察される遺伝的変異の量とパターンを理論的に求めることは難しく、シミュレーションを行う必要がある。そこでプログラムのソースを改変することなく、比較的簡単に誰でもシミュレーションを行うことができるアプリケーションを開発し、発表した。3、イネのデータ解析を行い、その表現型(開花時間)に対して、それを制御する遺伝子群の寄与を定量的に解析し、発表した。どのようにしてこのシステムが出来上がったのか、未だ明らかではない。これまでにも様々なメカニズムが考えられてきたが、遺伝子の重複とその後に引き続く機能獲得がゲノム進化の最も基本的なプロセスであると考えられている。しかし、重複をおこした遺伝子の多くの場合は進化に寄与することなく、集団から失われてしまう。重複した遺伝子が集団中に広まり、新しい機能を獲得するためには、自然選択の影響を受けることが重要であると考えられている。しかし、自然選択の影響を調べることは簡単なことではない。そこでわたしは、重複遺伝子に働く自然選択の影響を調べることができるように、遺伝子系図学を応用したシミュレーションプログラムを開発した。時間をさかのぼるにつれ、サンプル中の遺伝子が共通祖先にたどり着くプロセスをシミュレートするものである。重複遺伝子に働く自然選択の影響を考慮したプログラムはこれまでに作られておらず、この点において本研究は新しい。このプログラムを用いて、重複遺伝子が誕生してからの時間経過とともに、周辺の遺伝的変異量がどのように変化するかを調べた。その結果は北海道大学で行われた遺伝学会において発表した。さらに、データから自然選択の影響を統計的に導きだすためのテストを考案し、その検出力についても研究を行った。また、重複遺伝子間に働く遺伝子変換は、その影響を適切に理解しておかなければ、データ解析において誤った解釈を導きうる。遺伝子変換が重複遺伝子の配列情報に及ぼす影響について、日本進化学会ワークショップにおいて講演を行った。生物は進化的タイムスケールで徐々に新たな機能を獲得し、結果として現在見られるような多様かつ複雑な存在になったものと考えられる。このように複雑な生物の機能は、もとを遡れば、ゲノムにおける新規遺伝子の獲得に端を発するものと言える。本研究は、生物が遺伝子重複を通して新規機能を獲得するメカニズムを理論的に研究し、それによって実際の重複遺伝子がどりようなメカニズムのもとで進化してきたかを明らかにすることを目的としてきた。本年度は、これまでに開発を行ったシミュレーションプログラムを用いて、重複遺伝子内および近傍の領域に蓄積する遺伝的変異について詳細に調べた。重複遺伝子に蓄積する遺伝的変異は突然変異・自然選択・遺伝子変換といった様々なメカニズムの影響を受けて形成される。それらの影響を、実際のデータから分離・特定することで進化メカニズムを明らかにしようとするのが多くの研究者の目指しているところである。特に重複遺伝子を持つことは生物の生存に有利に働くという考えもあるため、本研究では重複を持ったゲノムに対して有利な自然選択が働いた場合について特に詳細な研究を行った。その結果、重複遺伝子内部よりもそのごく近傍の領域を調べた方が自然選択の影響を検出しすいことが明らかになった。これは他の研究者が指摘していない新しい発見であった。自然選択の影響について、その検出率についても詳細に調べた。これら一連の研究の結果は、今後さらに進められるであろうゲノムレベルの重複データの解析に重要な知見を提供するであろう。さらにここで開発したシミュレーションプログラムも解析ツールとしても有効に用いられるであろうと考えている。
接続助詞の関係的意味に基づく日本語談話理解システムに関する研究

本研究では、昨年に引続き、因果関係を表す日本語の複文の意味を分析した。本年度特に中心に検討したのは、視点と動機の観点からの分析である。昨年度は、接続助詞「ので」および「のに」で接続される複文のうち、従属節の述語が「悲しい」などの主観を表す述語の場合について分析した。そして、これらの場合は、従属節において記述される事態から強く影響を受けた経験者あるいはその状況を観察した観察者という意味役割が主節の主語になるという観察を行なった。これにより、従属節ないしは主節において省略された主語の指示対象を決めることができるようになった。本年度は、これを拡張し、従属節および主節で「やる」「くれる」などの授受補助動詞が使用され、視点が影響してくる場合について検討した。この結果、次の制約が得られた。1.従属節で授受補助動詞が使われていると、それから受益者といる役割が設定され、それが主節の主語になる。2.従属節の記述と常識によって主節の主語が決まる場合がある。例えば、「仕事をしたので疲れた」では、従属節は感情や感覚を記述していないので、経験者は設定されないが、常識により主節と従属節の主語が一致するという読みが得られる。3.主節で授受補助動詞が使われていると、「主節と従属節で視点が一貫していなくてはならない」という制約がある。さらに、これらの読みの間の優先順位は、主節の主語に一致しやすいものが次の順であることが分かった。経験者<観察者<常識によってわかる人物<受益者。さらに、これらに優先して3.の視点の一貫性についての制約が働くことも明らかになった。これらの制約を利用した日本語複文理解システムを購入したワークステーションによって試作した。
ネットワークゲームによる大規模都市公園の計画シミュレーションと計画者の選好特性

開設以来30年以上を経過した国営公園などの大規模都市公園においては、施設の老朽化・社会的陳腐化などにより、当初の設置目的を失いつつある現状にある。そこで、公園の再整備計画を立案する必要があるが、計画者の公園に対する自然環境や集客力に関する投資価値判断に違いがあり、最適な計画案を予算とイメージを連動させながら立案する方法論が未整備である。本研究の目的は、ネットワークゲームにより大規模都市公園を計画できるシステムを構築することである。国営沖縄記念公園海洋博覧会地区を対象に、現実の施設内容と整備費用を、公園の整備図書などに基づき初期値としてセットし、様々なリニューアルメニューを整備水準と必要な単価に応じて設定して、それを計画者が自由に画面上で選定し、配置し直すことにより、リアルタイムに整備費と整備期間に応じた計画案をネットワーク上で操作できるシステムが構築できた。ネットワークゲームは1.配置エンジン(公園の地形や施設配置の操作)2.パラメータエンジン(様々な施設の規模・形態・単価・整備ランクなどのメニューデータ)3.ビジュアライゼーションエンジン(計画案の3DCG景観シミュレーション)の3つのエンジンを独立した構造としたため、それぞれを入れ替えることにより、様々な公園に応用できる利点がある。実際に被験者にゲームを操作してもらい、そのログを分析することにより、被験者がどのタイミングでどのような施設をどのような整備水準と単価で設定したかが判明し、同時に行う被験者の公園に対する価値判断アンケートと対応させることにより、計画者の公園再生案に関する選好特性が分析できる。本研究期間においては以上の技術的な成果を得たが、計画者の属性に応じた選好特性の総合的な分析と評価については今後の課題とする。本研究の大目的は,国営公園に代表される大規模公園に関して,長期的で大規模な拡張・改善・修理・維侍・機能更新・運営などを「公園再開発」としてとらえ,その合理的計画案策定を支援するコンピュータシステムを用いた方法論を開発することである。その際,単に景観をCGなどにより可視化するだけのシステムではなく,対立する様々な価値観とコストとのバランスを確認しながら,多様な主体(プレイヤー)の主観的評価と計画案を蓄積し,それらを比較しながら,妥当な計画案に収束させてゆく公園再開発シミュレーションゲームとして提案するものである。国営沖縄記念公園海洋博覧会地区をケーススタディに,上記機能を持つシステムを開発し,動作を確認した。ゲームは,システム的に選択・配置エンジン,パラメータ・エンジン,ビジュアライゼーション・エンジン,およびデータベース・エンジンの4つの独立したエンジンより構成される。エンジンの入れ替えや拡充,補修が個別に可能であり,ゲームの性能をエンジンごとに向上させていくこともできる。そのシステムを用いて多様な価値観を持つプレイヤーが計画案作成を行い,逐一その行動過程を各種価値観パラメータ,コストや施設グレード,施設整備順序などのデータをログとして蓄積できることが確認できた。現在,これまでの実験結果からゲーム操作上のインタラクティブなインターフェースの改良,公園施設メニューの追加などシステムの改良を加えつつある。以上の成果について、日本造園学会誌ランドスケープ研究において、査読済論文として掲載が決定した。設置後30年を経過した国営沖縄記念公園をモデルとして、インターネット上で公園の再開発ができるシミュレーションゲームを開発した。システムはMacromedia Flash MX 2004を用いて構築し、インターネットhttp://www.psg2005.comにて公開した。ゲームの基本構造は、公園施設の選択・配置エンジン、パラメータ決定エンジン、ビジュアライゼーションエンジン、データベースエンジンより成り、応用性と可変性を高める工夫を行っている。対象公園のパラメータは国土交通省より提供を受け、地形・施設配置、施設規模、コストなどを入力した。ビジュアライゼーションは3DCGにより行い、立体的に任意の視点から拡大縮小して見ることができる。データベースとして、公園施設として可能性のある施設を網羅したメニュー(分類・種類・アイコン・グレード・規模・コスト原単位など)を格納した。シミュレーション

ゲームは公園運営を5年間40億円で行うと仮定し、公園施設の任意の撤去・新設・増築・補修などを行うものである。その結果は15人分ログとして蓄積できた。内容については現在解析中である。ゲームの動作は、ほぼ実用レベルにあると確認できた。以上の研究成果については、2006年5月日本造園学会全国大会において、審査論文および口頭発表により発表した。また、日本造園学会の公園の運営管理に関する特集において、「将来を見据えた公園管理運営のあり方」として本研究の途中経過について報告した。(論文採択決定・現在印刷中)昨年度までに開発した、大規模都市公園(国営沖縄記念公園海洋博覧会地区)のインターネットによるネットワークゲームのインターフェース(特に、データのセーブ、メニューの選択方法、アイテム選択取り消し方法など)を改善し、さらなる運用を図った。東京都におけるこれまでに公開した都市公園78箇所の134年間の設置経緯を調査し、公園の年齢別の経年変化とそれに応じた管理方針のあり方について考察した。その結果、公園の経年的変化を(1)乳児期(2)幼児期(3)小児期(4)少年期(5)青年期(6)壮年期(7)中年期(8)初老期(9)前期高齢期(10)後期高齢期(11)超高齢期のように、人間の年齢アナロジー化して、それに応じた対応を考慮することが必要であると結論した。これは本研究において公園の存在意義に関する評価判断という選好特性に相当する部分である。この研究成果については、日本造園学会において「公園管理の評価とあり方」特集において発表した。また、本研究のネットワークゲームはその原理の一部にGIS手法を用いているが、国のGIS政策である「GISアクションプログラム2010」における課題について分析した。その結果、GISの技術的な基礎部分については公園計画などに利用できるレベルまでに達しているが、情報の取得・加工など運用面での課題が多く、実際の利活用場面をさらに推進する必要があることが分かった。以上、これまでの研究成果について、最終年度の研究成果報告書としてとりまとめた。
環境政策の長期的な産業構造に与える影響に関する理論・実証研究

近年、各国の環境政策は、実に多様な形態を取るようになってきている。本研究では、「環境政策のデザインの違いによって、長期的な企業の生産性分布、財価格、汚染価格、社会厚生等の重要な経済変数がどのような影響を受けるのか」、という疑問に焦点を当て、理論・実証分析を行った。生産性の異なる企業が多様な財を生産し不完全競争を行うような経済モデルを構築することで、環境政策が経済に及ぼす影響に関する経済学的メカニズムを明確に把握することが出来た。本研究の成果の一部は、同分野におけるトップの学術誌に掲載されている。更に、国際貿易を考慮した多国間モデルへの拡張や日本のエコカー減税の政策効果に関する実証分析も行った。平成25年度には、主に四つの研究実績を得た。(1) Melitz (Econometrica, 2003)の動学的一般均衡モデルをベースにCopeland-Taylor型の生産関数を導入し、異なる環境政策が一産業内の生産性分布・企業総数に与える影響を解析的・理論的に分析した。研究結果を纏めた論文は、ハワイ大学経済学部のWorking Paperとして出版されている。また、経済学における最難関の学術誌であるAmerican Economic Review (AER)に投稿し、残念ながら、査読者の評価は不採択2、修正・再稿1と掲載には至らなかったものの、貴重なコメントを頂く事が出来た。現在、修正稿を執筆中である。(2) AERの査読者のコメントが新たな研究の方向性を示唆するものであった為、示唆をベースに新たな研究に着手した。モデルの基本構造は同じであるが、排出権の条件付配分方法と産業内・産業間の生産性分布に着目した分析を行った。研究結果を纏めた論文は、近日中にハワイ大学のWorking Paperとして出版される予定である。(3)研究補助者を雇用し、日本における窯業・鉄鋼・化学の三つの汚染集約産業に関して、事業所レベルのCO2汚染量と従業員数のデータを収集・整備してもらった。(4)日本のエコカー減税・補助金が、消費者の新車需要の変動を通じてCO2汚染に与える影響を実証的に分析した。BLP (Econometrica, 1995)によって提示されたRandom-Coefficients Logitモデルによって消費者需要を推定した。(4)に関しては、元々の研究計画に組み入れていなかったが、本研究課題の主目的である日本の環境政策と産業構造の関係を明らかにする為に有益な研究であり、本研究課題の派生的研究として位置付けている。平成26年度には、主に三つの研究実績を得た。(1)排出権市場政策が施行された場合に、排出権の配分方法の違い(オークション方式、恒久的配分方式、閉鎖条項付配分方式、産出量比例型(OBA型)配分方式)によって産業内・産業間の企業生産性や市場の均衡価格がどのような影響を受けるのかという疑問に関して、Melitz(Econometrica, 2003)の動学的一般均衡モデルをベースにした理論モデルを構築し解析を行った。研究結果は、一橋大学経済制度研究センターのワーキングペーパーとして刊行され、更に、Journal of the Association of Environmental and Resource Economists (JAERE)にも受理され正式に登載される運びとなった。(2)地球温暖化対策に向けた近年の国際的アーキテクチャは、CDMや二国間クレジット等の不完全な排出権取引市場と国内の環境税や排出権取引とが多国間で並存する様相を示している。この様な国際的環境政策群の影響を整合的に分析する為に、財市場と排出権市場双方に国際貿易が存在し、各市場均衡が同時的に決定されるようなモデルへと拡張を行った。排出権供給における国際間の非協力的な競合(Copeland and Taylor, AER, 1995)という要素を盛り込む事で、各国の汚染排出量を内生化する事に成功している。これらの研究結果を纏めた論文は、平成27年度中にワーキングペーパーとして刊行したいと考えている。(3)本研究課題の派生的研究として、日本のエコカー減税・補助金が新車需要およびCO2排出量に与えた政策効果に関する実証分析を平成25年度にスタートさせたが、平成26年度には研究結果を論文に纏め、東京経済研究センターのワーキングペーパーとして刊行した。応用ミクロ経済学、環境経済学、応用計量分析交付申請書に記載した当初の研究計画では、上述の(1)に相当する研究の実施だけで精一杯の予定であったにも関わらず、計画通り重要な理論結果が得られただけでなく、更に二つの派生論文に着手し、双方とも論文として完成しつつある。また、平成26年度に予定していたデータの収集・整備に関しても前倒しで進めており、有る程度の目処が付きつつ有る。以上の事から、「当初の計画以上に進展している」と評価させて頂いた。

平成26年度には、上述(1)(3)の研究論文の更なる推敲と精緻化を行う一方、以下の二つの研究課題を進める予定である。1多国間モデルへの拡張:地球温暖化対策に向けた近年の国際的アーキテクチャは、CDMや二国間クレジット等の不完全な排出量取引市場と環境税や排出量取引とが多国間で並存する傾向を示している。この様な国際的環境政策群の影響を整合的に分析する為には、財市場と排出量市場双方に国際貿易が存在し、各市場の均衡が同時に決定されるようなモデルを考慮する必要がある。したがって、平成26年度には、モデルの拡張と異なる国際的環境政策の分析を行う。このような研究は、既往研究で重要性が指摘されているにも関わらず、難易度の高さからいまだに蓄積の少ない分野である事から、平成26年度のエフォートの多くを占める事が予想される。2実証研究の準備:上述(4)のデータ整備の過程から、日本の汚染集約産業の企業分布が理論予測に概ね合致する一方、従業員当りの汚染排出量に顕著な企業間分布が存在する事が明らかになってきた。これは、理論モデルの新たな方向性を示唆するばかりでなく、実証研究としての大きな可能性を示唆するものである。国際貿易の分野では、Bernard et al. (AER, 2003)やEaton et al. (Econometrica, 2011)の様に、Melitzの理論モデルを実証的に推定可能なモデルに修正し、モデルのパラメターを推定する事で、モデルの理論予測とデータで観察される経済行動の整合性を検証する研究や、貿易障壁の変動といった政策変数の影響を定量的に推定する試みがなされている。この様なアプローチは、本研究でも十分適用可能であると考えられる。平成26年度は、データ整備を更に進めつつ、実証研究の方向性を見極める予定である。二つ国際学会の発表が決定していたが、次年度開催予定の環境経済学者の世界大会への参加を考慮し、一つに関しては共著者である樽井氏に発表して頂き、もう一つの発表に関してはキャンセルする事とした為。次年度の直接経費約105万円を、以下のように使用する予定である。1アジア・アメリカ・ヨーロッパ環境資源経済学会合同の世界大会(WCERE)が6月にトルコで開催予定であり、上述の(2)及び(4)の論文の口頭発表が決定している。その為の大会参加費(9万円)・渡航費(30万円)・滞在費(6万円)を含めて約45万円の支出を予定している。2実証研究に向けたデータの収集・整備・分析の本格的な作業の為に、東京工業大学の博士課程の学生を研究補助者として雇う予定である。その為の謝金として約40万円(16週間分給与)を支払う予定としている。3まだ具体的な学会は決定していないが、上記大会とは別に国内学会発表用の旅行費・滞在費として約10万円を予定している。4最後に、データ収集・整備・分析の際に必要となる未確定の予備的経費(データ・ライセンス、ソフトウェア、資料代、研究補助員のPCや雇用延長等)として、10万円ほど予算に組み入れている。
重い電子系Ce化合物の磁場誘起による非フェルミ液体的挙動

重い電子系反強磁性体Ce_7Ni_3(T_<N1>=1.8K、T_<N2>=0.7K)の磁場誘起による非フェルミ液体的挙動の出現を確かめる事が本研究の目的である。このために、固相電解法を施して純良化した単結晶試料の電気抵抗、比熱、磁化を10Tまでの磁場下で測定した。それらの研究で得られた成果は以下の通りである。1.電気抵抗は二段の磁気転移に起因する異常を示した後、0.02Kで90110μΩcmの大きな値を示した。磁化容易軸であるc軸方向に磁場を0.5Tまで印加すると、T_<N1>,T_<N2>における電気抵抗と比熱の異常は消失した。しかし、磁化困難軸であるa軸方向に磁場を加えてもT_<N1>の異常は6T付近まで残る事がわかった。0.35Kでのc軸方向の縦磁気抵抗が9.5Tで-55%にも達する事は大きな残留抵抗の原因がスピン揺らぎによる強い散乱であることを示唆する。2.c軸方向の磁場を増加すると、1T以上で0.50.6K付近に2次相転移を思わせる比熱の異常が出現した。同じ磁場と温度で電気抵抗も急減した。さらに、磁化の温度変化が折れ曲がることから、この物質は1T以上で磁場誘起の磁気転移を示すことがわかった。3.c軸方向に0.51.0Tの磁場を加えた時、比熱を温度で割った値C/Tは1K以下で-1nTに比例して増大するいわゆる非フェルミ液体的挙動を示した。重い電子系反強磁性体Ce_7Ni_3(六方晶Th_7Fe_3型構造)の磁場誘起による非フェルミ液体的挙動の出現を確かめるために、固相電解法を施して純良化した単結晶試料の電気抵抗と比熱を10Tまでの磁場下で測定した。1.電気抵抗は1.8Kと0.7Kでの二段の磁気転移に起因する異常を示した後、0.35Kで130140μΩcmの大きな値を示した。磁化容易軸であるc軸方向の縦磁気抵抗は、0.2T付近でメタ磁性転移に起因して急減した後も大きく減少し、0.35K、9Tで-55%という大きな値を示した。10K以下のホール係数の温度変化はスキュー散乱に起因する異常ホール効果が支配的であった。また、中性子回折実験によれば、1.8K以下で3つの異なるCeサイトが大きさの異なるモーメントを持つ非整合なスピン密度波状態が実現する。これらのことからCe_7Ni_3の大きな残留抵抗は非整合なスピン密度波状態にともなうスピン揺らぎに起因すると考えられる。2.0.5Tでの電気抵抗は4K以下で温度と共に減少したが、0.35Kでも110μΩcm程度の大きな値を示す。電気抵抗に非フェルミ液体的挙動が出現するかどうかを確かめるために、0.05Kまでの電気抵抗測定を計画中である。3.0.35Kにおける比熱の温度比C/Tの値はメタ磁性転移点付近で急激に増大した。このことは磁気秩序が磁場によって消失する近傍でスピン揺らぎが大きくなっていることを示唆する。
ICTを活用した遠隔理科実験の利活用実践研究

実験が子どもの理解度に与える影響は大きいが、実際には実験を行う題目は少なく、高校ではほとんど実施されていない。この現状の改善策として、インターネットを通した遠隔操作、観察できる実験装置の開発を行うことにした。まず、学校現場で行われている実験の状況を調査し、その結果から陰極線の実験と気柱の共鳴実験装置を開発した。実際に高校現場で実践し、その効果を検証した。平成18年度より取り組んできた、小・中学校における科学実験教室の実施状況調査と課題の抽出結果を論文の形で報告すると共に、県内および福岡県の小・中学校で行われている理科実験の状況とニーズについて聞き取り調査を行った。その結果理科実験の教育効果が検証され、どのような実験が現場では実施困難で、遠隔実験が有効と考えられるかについて検討を行った。同時に小・中学校で行われている力学分野の実験教材の開発と実践を行い、成果を論文にまとめた。ここでは、研究室の卒業研究の学生が実際に小・中学校に赴き、グループ毎に新たに設計した実験装置を製作させ、実験を行うことにより、力のつり合いについての児童・生徒の理解を深めさせるという成果が得られた。遠隔実験装置として陰極線の実験装置を製作し、その成果を論文にまとめたものを平成20年度4月に発表した。ここではすでに購入済みのインターフェースボックスを使用して、動画像と制御ボタンが一つの実行画面で観察・操作できるようにした。実際に使用する場合には小・中学校に整備されている豊の国ハイパーネットワークの教育用VLANに載せる必要があるため、観察に必要な解像度は維持しつつも、リアルタイムの動画像が遅延なく送受信出来るように帯域を小さくおさえるように工夫をした。さらに本経費で遠隔制御に必要なインターフェースボックス等の必要機器を揃え、さらに気柱の共鳴の遠隔実験装置を製作した。理科離れの原因として、担当教員の理科に対するスキルの高さが一番大きいことがわかった。また、授業の理解度と実験の実施状況に大きな相関があるという独自調査結果に基づき、遠隔理科実験を利活用する環境を整備し、利活用による効果を検証することを研究目的としている。a.遠隔制御実験装置の複数校への設置【計画・方法】平成20年度には、遠隔実験装置設置校を2校を選定した。遠隔実験装置として開発が望まれる機器についての聞き取り調査を行い、調査結果から実験装置の開発計画を行った。b.実証検証【計画・方法】製作した実験装置を協力校に実際に授業で使用してもらい、使用した場合と使用しなかった場合とで教育的効果の検証を行うための準備として協力校への調査を行った。効果的な使用法について協力校の教員と協議するが、同時に提案も行った。【研究組織の必要性・妥当性】主に研究分担者1が主に協力校との打ち合わせと授業での活用法について企画と助言を担当する。a.実証検証と報告書の作成による公開【計画・方法】平成19・20年度に行った授業を受けて、効果的な使用法について協力校の教員と協議し、提案としてまとめた。報告書は現在編集中である。【研究組織の必要性・妥当性】全担当者がそれぞれの専門性を活かして協議結果をまとめ、今後の展開の可能性について検討した。