hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類性転換の脳と生殖腺の分子機構の解析

申請者は性転換魚の生理機構を調べるため実験を行い、以下の研究結果を得た。1、生体外卵巣培養による精巣への転換雌性先熟魚のベラを用いて、性転換における生殖腺の劇的変化すなわち卵巣から完全な精巣への変化が生体外において生殖腺単独で可能であるかについて調べた。ミツボシキュウセンの卵巣を断片化し、L-15培地に男性ホルモンのメチルテストステロン(MT)を加えた実験区と加えない対照区で3-4週間無菌的に培養した。その結果、実験区および対照区どちらにおいても組織培養開始3週間で卵の退行、消失に伴う精原細胞の増殖、精子形成のための減数分裂の移行、精細胞の分化が見られた。またMTを加えた実験区では4週間目に尾部を持つ成熟した精子の分化が確認された。すなわち生体外において性転換における卵巣から精巣への全過程を誘導することに世界で初めて成功した。2、生体外卵巣培養による精巣への転換の条件検討今後、生体外培養により卵巣から精巣への転換を効率良く誘導するために、培地の最適濃度、培地への添加物、pHについて検討した。2倍濃度のL-15では精巣組織の分化は見られなかった。培地に加える男性ホルモンとして、MTと同様に11KTでも性転換が誘導された。培地へ10%FBSのみを添加した場合とL-15培地に10%FBSとさらに各種アミノ酸とインスリンで栄養強化した場合で比較した。その結果、10%FBSのみを添加した場合においてむしろ効率よく性転換を誘導することが分かった。また、FBSに含まれている未知の物質の影響を調べるため、FBSをBSAに置き換えての培養も行った。その結果、FBS培地とBSA培地で性転換効率に違いは見られなかった。培地はpH7.27.6の広い範囲でも性転換を誘導することが可能であることが明らかになった。以上の培養条件に基づき各種ホルモンや環境ホルモン等の生殖腺への直接的影響等を調べている。申請者は先に申請した研究計画書に基づいて実験を行い、以下の研究結果を得た。1)脳で働く性ステロイド合成酵素遺伝子群のクローニングとその発現解析性転換はまず脳から始まるため脳内のステロイド合成が関与している可能性が高い.ベラの女性ホルモン合成酵素アロマターゼと男性ホルモン合成酵素11β-水酸化酵素の遺伝子発現を調べた。アロマターゼは二種類あり、脳と生殖腺での使い分けが示唆された。11β-水酸化酵素の遺伝子発現は脳で低く、精巣で高いことから、精巣で作られた男性ホルモンが脳に働いていると考えられた。男性ホルモンの受容体遺伝子の発現部位を脳内で調べた結果、二種類の受容体の発現は様々な神経ホルモン産性細胞の近傍で見られた.以上の結果から、性転換魚脳内における性ステロイドの重要性を示すことができた。本研究の結果は米国神経科学会14年度年会にて発表した。2)Doublesex/Mab-3 (DM)ドメイン遺伝子群のクローニングと生殖腺における発現解析メスからオスへ性転換途中のベラでは血中の女性ホルモンがまず減少し、その後男性ホルモンが増加する。これは生殖腺におけるアロマターゼおよび11β-水酸化酵素のリアルタイムPCR法を用いた遺伝子発現解析で分子レベルで起こっていることが分かった。さらに性ステロイド合成系のスィッチングのタイミングおよび分子メカニズムを知るために,性決定因子Doublesex/Mab-3 (DM)ドメイン遺伝子の発現解析を行った.DM遺伝子の発現は卵巣では殆ど見られず、精巣が発達してくる過程で上昇した。以上のように性転換の分子メカニズムの解明が進んだ。この結果は日本動物学会14年度年会にて発表した。3)性ステロイドおよびそのアンタゴニスト投与による遺伝子発現変化の解析各種ステロイドおよびステロイド阻害剤を用いて実験を進行中である。1)脳で働く性ステロイド合成酵素遺伝子群のクローニングとその発現解析前年度からの研究においてこの項目の目的はほぼ達成された。すなわち、女性ホルモン合成酵素アロマターゼ、男性ホルモン合成酵素11β-水酸化酵素、男性ホルモン受容体、それぞれの遺伝子発現解析により、ベラの性転換における性ステロイドの重要性を示すことができた。2)Doublesex/Mab-3(DM)ドメイン遺伝子群のクローニングと生殖腺における発現解析この項目についても前年度からの研究によってほぼ達成された。性決定因子DMドメイン遺伝子の発現は卵巣では殆ど見られず、精巣が発達してくる過程で上昇していた。またその発現部位が卵巣から精巣への変化に密接に関わっていたことから、DMドメイン遺伝子は卵巣から精巣へ性転換する際に鍵的な役割を持つことが示唆された。3)性ステロイドおよびそのアンタゴニスト投与による遺伝子発現変化の解析上記2項目は各遺伝子の発現が性転換と共に変化することを観察した。しかしこれらの研究結果は間接的なものであるため、性ステロイドと性転換、遺伝子発現を調べるためにはさらに直接的な方法をとる必要がある。そこで沖縄産ベラ科魚類のミツボシキュウセンのメスに、エストラジオールの合成を抑える薬剤(アロマターゼ阻害剤)を投与したところ、全てのメスにおいて性転換が誘導された。この効果はエストラジオールで補償されるため、女性ホルモンの減少が性転換の引き金となっていることが明らかになった。また、沖縄産ハタ科魚類カンモンハタのメスにアロマターゼ阻害剤を与えると、同様に性転換が誘導された。

このことから、異なる魚種でも基本的には共通した性転換機構を持っていることが示唆された。申請者は性転換魚の生理機構を調べるため実験を行い、以下の研究結果を得た。1、生体外卵巣培養による精巣への転換雌性先熟魚のベラを用いて、性転換における生殖腺の劇的変化すなわち卵巣から完全な精巣への変化が生体外において生殖腺単独で可能であるかについて調べた。ミツボシキュウセンの卵巣を断片化し、L-15培地に男性ホルモンのメチルテストステロン(MT)を加えた実験区と加えない対照区で3-4週間無菌的に培養した。その結果、実験区および対照区どちらにおいても組織培養開始3週間で卵の退行、消失に伴う精原細胞の増殖、精子形成のための減数分裂の移行、精細胞の分化が見られた。またMTを加えた実験区では4週間目に尾部を持つ成熟した精子の分化が確認された。すなわち生体外において性転換における卵巣から精巣への全過程を誘導することに世界で初めて成功した。2、生体外卵巣培養による精巣への転換の条件検討今後、生体外培養により卵巣から精巣への転換を効率良く誘導するために、培地の最適濃度、培地への添加物、pHについて検討した。2倍濃度のL-15では精巣組織の分化は見られなかった。培地に加える男性ホルモンとして、MTと同様に11KTでも性転換が誘導された。培地へ10%FBSのみを添加した場合とL-15培地に10%FBSとさらに各種アミノ酸とインスリンで栄養強化した場合で比較した。その結果、10%FBSのみを添加した場合においてむしろ効率よく性転換を誘導することが分かった。また、FBSに含まれている未知の物質の影響を調べるため、FBSをBSAに置き換えての培養も行った。その結果、FBS培地とBSA培地で性転換効率に違いは見られなかった。培地はpH7.27.6の広い範囲でも性転換を誘導することが可能であることが明らかになった。以上の培養条件に基づき各種ホルモンや環境ホルモン等の生殖腺への直接的影響等を調べている。
問題ある平文の暗号化を不可能とする暗号方式の実現に関する研究

本研究においては、近年の緊迫した世界情勢を鑑み、高度に安全であると同時にテロリスト等による悪用を許すことのない情報通信ネットワークの確立を大きな目的とする。本研究においては、平文空間を制限可能な公開鍵暗号の設計、安全性評価、実装を行った。また、そのための基盤的理論の構築を行った。これらの成果は、国際会議や国際査読誌などで発表を行っている。特に、そのようなネットワーク社会において真に要求される全く新たな暗号技術の実現を目指す。現在、多くの研究者による活発な研究開発により、最新の暗号技術によって提供される安全性は極めて高度なレベルに達していると考えられる。その一方で、そのような技術は、テロリスト等が犯罪行為を行う際の情報伝達にも非常に有用な技術となっている。そのため、善意の利用者による正当な暗号技術の利用を制限するか、もしくは、テロリスト等による暗号技術の不正利用を黙認するかのどちらかをせざるを得ない状況である。この事態を根本的に解決する技術の創出が本研究の目標となる。三年計画の二年目である平成24年度においては、前年度において設計および安全性評価を行った、平文空間に関して動的な制限を加えることが可能な公開鍵暗号方式について、その問題点を検討し、それを克服するための基盤的理論の構築と、要素技術の設計を行った。本年度は、特に、検索可能暗号、関数暗号、ゼロ知識証明について研究を行い、これらの技術の拡張に基づく、本研究の目的を達成するための方針を明らかにした。これらの成果により、暗号理論分野全体において最も権威ある国際会議である、CRYPTO 2013や、同様に、公開鍵暗号分野において最も権威ある国際会議のひとつであるPKC 2012, 2013において、合計7件もの成果を発表している。これらの成果はいずれも、Springer-Verlag社のLecture Notes in Computer Scienceシリーズとしても出版がなされている。三年計画の最終年度である平成25年度においては、前年度までに設計と安全性評価を行った平文空間に関して動的な制限を加えることが可能な公開鍵暗号方式の設計について、実装の可能性について検討を行った。特に、楕円エルガマル暗号において平文空間を0,1のみに制限した方式について実装を行い、極めて高速に機能することを明らかにしている。また、この手法がある種のアプリケーションにおいて非常に有用な機能を提供することも示している。これらの成果については今後国際会議等での発表を検討している。これらの成果の他、上述の目標を達成する別の手段として、公開鍵暗号における復号結果の正当性の証明方法や、属性ベース暗号によるアクセス制御についても検討を行った。これらの成果は、国際査読誌International Journal of Information Securityや国際会議PKC 2014に採録されている。三年計画の初年度である平成23年度においては、公開鍵暗号全般、特に、キーワード検索可能暗号などの周辺分野について研究動向を調査し、得られた知見を元に提案方式のプロトタイプの設計を行った。具体的には、まず、実用的な公開鍵暗号を設計するための一般的手法を整理し、それに関する新たな方法論の提案を行った。さらに、それにより得られた知見を用いて、最終目標とする上記技術のプロトタイプとして、平文空間に関して動的な制限を加えることが可能な公開鍵暗号方式の設計を行った。これらの成果は、国際英文誌IEICE Trans. on Fundamentalsおよび国際会議IWSEC 2011(Springer-Verlag社Lecture Notes in Computer Scienceに収録)に採録されている。

研究計画においては、当初は平成23年度にはプロトタイプの実装実験までを予定していたが、実際にはプロトタイプの構成が理論的にも非常に高度なものとなったことから、実装よりも理論解析を中心に研究を進めている。特に、厳密な数学的安全性評価を行い、妥当な安全性定義の上で、同方式が証明可能安全性を持つことを示した。当初はある程度プロトタイプ実装も踏まえながら研究を行うことを予定していたが、研究の進展に伴い、本研究課題の理論的部分が暗号学的にも極めて重要でインパクトの大きいものであることが明らかとなったため、基盤理論の掘り下げに特に注力して、さらなる研究を進めている。そのような方針で研究を進めたところ、実際に多くのインパクトの大きい成果が得られ、これらはいずれも、暗号理論分野におけるトップ会議に採録がされている。このことから、本研究は、当初の計画以上に進展しているものと考えている。当初の研究計画において設計を予定していたプロトタイプが予想よりはるかに理論的に高度なものとして仕上がったため、そこからさらに多岐に渡る理論研究が派生し、学術的に興味深いさまざまな成果が得られており、平成24年度においては質・量とも一層高度な学術的成果が期待されている。平成24年度までにおいて、研究目的を達成するための基盤的理論の掘り下げに対して特に注力して研究を進め、多くのインパクトの高い成果を得たが、次年度もこれをさらに進展させる予定である。特に、これまでに得られた関数暗号、ゼロ知識証明に関する成果を拡張し、提案プロトコルの正規手順に従わない能動的な攻撃者に対しても安全となるような、公開鍵暗号における平文空間の制限手法の実現を目指す。プロトタイプがほぼ完成していることから実装研究の推進も検討しているが、上記の通り、理論的研究を推進することでより高度な理論的基盤を構築できそうであるため、研究メンバーの配置について主にそちらに集中させることで、質・量とも一層高度な理論的成果の創出を目論むものとする。また、その一方、研究メンバーの余力に応じて実装実験も適切に進めていく。前年度までの研究の進展を受け、現在も引き続き、研究目的の達成に向けての理論研究を進めており、すでにいくつかの具体的な成果が得られる見通しもついている。これらの成果を含め、次年度も当初想定していた以上に多くの学術的成果が得られるものと思われ、また、これらについては準備が整い次第逐次、国際会議などにおいて発表を行っていく予定である。そのため、本年度までの研究費のうち未使用分については、主に国際会議における発表のための旅費に充てていくことを予定している。次年度においては、上記の通りプロトタイプ設計から派生した理論研究を推し進め、確固たる理論的基盤を構築していくことが目標であり、本研究費はそれらの成果発表を行うための旅費や別刷り代に主に使用する。また、プロトタイプの実装実験用の計算機の購入費用にも充当する。次年度使用額は、平成23年度中に得られた未発表成果の発表のための旅費や別刷り代に主に使用する。
ポリシー・ターミネーションの研究

本研究の目的は、一連の政第過程の最後に位置付けられる、政策の終焉=ポリシー・ターミネーションに関する理論的検討および実証研究を行うことである。最終年度にあたる平成16年度は、第1年度および第2年度に行った理論的検討を踏まえつつ、ケース・スタディに重点をおいて研究を進めた。主な対象としたのは、日本の公共事業、中でも、河川(ダムを含む)と道路に関係する公共事業である。河川関連の建設事業については、中止になった事例(中海干拓事業、千歳川放水路計画、矢作川河口堰、新月ダム、紀伊丹生川ダム、細川内ダム、高梁川総合開発事業、渡良瀬遊水地総合開発事業)と、事業に対する強力な反対意見があり、その継続が議論になりながらも中止にならない事例(吉野川第十堰、苫田ダム、川辺川ダム、徳山ダム、諌早湾干拓事業、沙流川総合開発事業)を比較考察することにより、事業の中止を導く要因を探った。また、これと平行して、道路建設事業に関しても検討を行った。研究代表者のこれまでの研究業との継続性から、公共事業の政策過程において、主要なアクターの一つである技術系行政官(主に土木技官)の役割の検討にも重点を置いている。日本の政策過程および技術系行政官の位置付けをより客観化するために、英国におけるそれらとの比較考察を試み、本年度は、英国交通省(Department of Transport)、道路庁(Highways Agency)、およびプロフェッショナル公務員の多くが加入する労働組合(RESPECT)の職員に対するインタビュー調査を実施した。本研究の初年度にあたる平成14年度は、中止や撤回といった政策の終焉(ポリシー・ターミネーション:PT)に関する理論的検討を中心に研究を進めた。本年度の研究内容としては、第一に、改策過程全体におけるPTの位置づけや、特に政策評価とPTとの関連を検討するために、近年発表された政策研究に関する文献の講読を進めた。政策の決定や評価の段階に比して、PTに関する関心や研究蓄積は未だ乏しい現状にあるため、本研究においてはPTに関する理論枠組みの構築がまず必要であり、既存の政策研究や事例からの示唆を得ながら、修正を重ねつつ進めている。第二に、事例研究を行う準備作業として、いくつかの事例に関する資料収集を行った。近年増えつつあるダム建設等の公共事業の中止の事例などは、理論的検討にも有効な視座を提供している。また事例研究に当たっては、研究代表者が過去に行った技官制度に関する研究(なお、この研究は、平成9、10、11年度文部省科学研究費補助金(特別研究員奨励費)による「行政とプロフェッション・プロフェッション団体との関係に関する研究」の一部である)の成果も取り入れ、政策過程に携わる主要アクターとしての技術系行政官の役割に留意した分析を行うことを検討している。本研究の目的は、一連の政策過程の最後に位置づけられる、政策の終焉=ポリシー・ターミネーションに関する理論的検討及び実証研究を行うことである。第二年目の平成15年度は、主に次の二つの課題に沿って研究を進めた。第一の課題は、前年度に行った、ポリシー・ターミネーションに関する理論的検討を受けてこれを継続し、最新の文献を講読することなどにより、分析の基礎となる理論枠組みの構築を行うことであった。そして、第二の課題は、主に日本の公共事業を対象としたケース・スタディのための資料を収集し、基礎的な調査を行うことであった。昨年度は、この研究に有効な題材を提供するケースとして、特に、中止されたダム建設のケースに関する調査を行ったが、本年度は、その他にも道路建設など広い分野の公共事業に関する調査も行うように努めた。理論枠組みの構築が、個別のケースの理解や整理に役立つ一方で、個別のケースを詳細に検討することによって、その理論枠組みを修正し、より精緻化することが可能になる。二つの課題は相互に関連しており、平行して進めることは効果的であった。また、ケースを検討する際には、公共事業の政策過程において主要アクターである族議員や中央省庁の技官などを含む政治と行政との関係、また地元の知事や市町村長などのアクターを焦点とする地方の問題などの論点にも留意した。特に、研究代表者のこれまでの研究業績との継続性から、中央省庁の技官に関する調査は重点的に行っている。

日本の政策過程および技術系行政官の位置付けをより客観化するために、英国におけるそれらとの比較考察を試み、本年度は、英国交通省(Department of Transport)、道路庁(Highways Agency)、およびプロフェッショナル公務員の多くが加入する労働組合(RESPECT)の職員に対するインタビュー調査を実施した。
高齢入院患者における筋内脂肪量の特徴の解明

近年の研究により、骨格筋内における脂肪組織(筋内脂肪)の増大は、身体機能の低下のみならず生存率の減少に繋がることが明らかとされている。しかし、今日までの筋内脂肪に関する調査は、主に地域在住高齢者を対象としており、高齢入院患者のそれらの特徴については十分に明らにはされていない。本研究は、高齢入院患者の筋内脂肪の特徴を調査することを目的としている。2018年度は、脳卒中患者を除く高齢入院患者103名を対象として、大腿四頭筋の筋内脂肪量と嚥下障害の程度との関連を調査した。大腿四頭筋の筋内脂肪量は超音波画像の筋輝度から評価した。嚥下障害の程度はFood Intake Level Scaleを用いて評価した。統計解析は、Food Intake Level Scaleを従属変数、大腿四頭筋筋輝度、大腿四頭筋筋厚、年齢、性別、Body mass index、投薬数、C-reactive protein、Geriatric Nutritional Risk Index、合併症、大腿部皮下脂肪厚、発症からの期間を独立変数とした重回帰分析を行った。結果、大腿四頭筋筋輝度(β=ー0.28)、投薬数(β=0.22)、Geriatric Nutritional Risk Index(β=0.27)、大腿部皮下脂肪厚(β=ー0.29)が有意にFood Intake Level Scaleに関連する変数として選択された。大腿四頭筋筋厚は有意な変数としては選択されなかった。これらの結果は、大腿四頭筋の筋内脂肪の増大は、大腿四頭筋の筋量の減少よりも高齢入院患者の重度嚥下障害に関連することを示した。高齢入院患者の嚥下障害の改善を図るためには、大腿四頭筋の筋内脂肪量を減少させることに焦点をあてることが重要となる可能性が示された。縦断データの取得に若干の不足が確認されるが、当初の計画通り、おおむね順調に進展している。最終年度となる2019年度は、高齢入院患者と地域在住高齢者における筋内脂肪量の量的比較を行うことで、高齢入院患者の筋内脂肪の量的特徴を明らかとしたい。さらに、高齢入院患者の大腿四頭筋の筋内脂肪量と栄養状態、歩行自立度、転帰先との関連を調査する予定である。骨格筋内における脂肪組織(筋内脂肪)の増大は、身体機能の低下のみならず生存率の低下を引き起こす要因であることが近年の研究で明らかとされている。しかし、今日までの筋内脂肪に関する調査は、主に地域在住高齢者を対象としており、入院高齢患者のそれらの特徴については明らにはされていない。本研究は、入院高齢患者の筋内脂肪の特徴を調査することを目的としている。本研究の主要評価は、急性期病棟および回復期リハビリテーション病棟に入院する65歳以上の高齢患者の大腿四頭筋の筋内脂肪量評価(超音波画像診断装置で評価)と設定している。その他評価項目としては、大腿四頭筋筋量、筋力、歩行自立度、日常生活自立度、栄養状態、嚥下状態および転帰先を設定している。評価時期は、入院時点、入院1ヵ月後、3ヵ月後、退院時または入院6ヵ月後を設定している。研究実施計画の初年度にあたる平成29年度は、127名のベースラインデータを取得することができた。しかし、縦断データ(入院1ヵ月後、3ヵ月後、退院時または入院6ヵ月後データ)に関しては、十分に得られていない。今後も引き続き、対象者データ(特に縦断データ)を取得していく予定である。平成30年度は、当初計画通り、入院高齢患者と地域在住高齢者における筋内脂肪の量的比較を行うことで、入院高齢患者の筋内脂肪の量的特徴を明らかとしたい。併せて、入院高齢者の筋内脂肪量と筋力、歩行自立度、日常生活自立度、栄養状態および嚥下状態との横断的関連性を調査したいと考える。平成31年度以降は、入院高齢者の筋内脂肪量の経時的変化、さらにそれら経時的変化と筋力、歩行自立度、栄養状態、嚥下状態、日常生活自立度の変化ならびに転帰先との関連を調査する予定である。対象者の取り込み、ベースラインデータの取得は円滑に行えているが、縦断データの取得が不十分である。

結果、大腿四頭筋筋輝度(β=ー0.28)、投薬数(β=0.22)、Geriatric Nutritional Risk Index(β=0.27)、大腿部皮下脂肪厚(β=ー0.29)が有意にFood Intake Level Scaleに関連する変数として選択された。大腿四頭筋筋厚は有意な変数としては選択されなかった。これらの結果は、大腿四頭筋の筋内脂肪の増大は、大腿四頭筋の筋量の減少よりも高齢入院患者の重度嚥下障害に関連することを示した。高齢入院患者の嚥下障害の改善を図るためには、大腿四頭筋の筋内脂肪量を減少させることに焦点をあてることが重要となる可能性が示された。縦断データの取得に若干の不足が確認されるが、当初の計画通り、おおむね順調に進展している。平成30年度はベースラインデータを用いて、入院高齢患者の筋内脂肪の量的特徴と筋内脂肪量と筋力、歩行自立度、日常生活自立度、栄養状態および嚥下状態との横断的関連性を明らかとしたい。併せて、不足している縦断データの取得を重点的に行いたい。最終年度となる2019年度は、高齢入院患者と地域在住高齢者における筋内脂肪量の量的比較を行うことで、高齢入院患者の筋内脂肪の量的特徴を明らかとしたい。さらに、高齢入院患者の大腿四頭筋の筋内脂肪量と栄養状態、歩行自立度、転帰先との関連を調査する予定である。学会参加等で見込みで予算を確保していたが、予定よりも少額で済んだため、残額が生じた。残予算は、本研究に関わる消耗品の購入にあてる予定である。
開発の進む東南アジア熱帯の地域社会における生態系サービス利用量の決定機構の解明

最終年度にあたる本年度は、これまでの生物多様性の調査のデータを用いて、過去の森林率の現在の種多様性への影響ついて統計解析を行った。樹木においては種の形質が、森林率への応答への時間に関係しており、森林断片化のタイムラグ効果があることが示唆された。これまでの調査により、以下のような結果を得た。1生物資源:保存林では、樹木種、動物種の両方でアルファ多様性とベータ多様性ともに高く、絶滅危惧種も多く保持しているため、地域の生物多様性の貯蔵地としての役割があるといえる。一方、樹木種については、断片林の影響が顕在化するまでタイムラグが存在することが示唆された。住民によるラタンの利用については、聞き取り調査の結果、農村部では、周囲の森林からラタンを採取しており、利用する種多様性も高かった。一方都市部では、周囲からの採集量、利用する種数ともに農村部より低いことが分かった。都市部では、市場で加工ラタンなど代替品への転換が進んでおり、このような代替品の存在や市場へのアクセスの利便性により周囲の森林からの供給サービスの利用が減少することが考えられた。2水資源:地域住民は、伝統的には村の大河川の水を水源として利用している。聞き取り調査の結果、現在は多くの村(14/16村)に、保存林を水源とする水道管が存在していた。地域住民は、上流部の開発によって大河川が汚濁していると認識しており、保存林からの水の方が汚濁が少ないため安全であると考え、保存林の水をより利用していた。開発に伴う大河川水の水質の悪化により、代替である保存林の水源の需要が高まったと考えられる。これらの結果から、開発の影響により、生物資源はサービスの利用量が低下し、水資源はサービスのソースの変化が起きていることが明らかになった。これらの変化をもたらす要因として、社会環境とサービスの代替品の存在が直接的要因である可能性が示唆された。本研究では、生態系サービスとして、生物資源と水資源を対象とし、開発の需要と供給への影響を考慮して生態系サービスの利用量の決定機構を解明することを目的としている。対象地域は、マレーシア・サラワク州の開発が迫る2地域とする。本年度は主に生物資源の基盤となる生物多様性調査に重点を置き、各フィールドでの現地調査、観測の初期設定を行った。1生物資源:生物多様性の現状把握対象地域内の保存林(2地域、各8森林)において、それぞれ、16個、19個の50×50mの調査コドラートを設けてその中の胸高直径10cmのすべての樹木個体について記録した。結果として、それぞれ2548、3105樹木個体が出現し、543、524種に分類された。また、動物の種多様性を明らかにするために、カメラトラップを各地域17以上設置した。現在もモニタリング中である。2水資源生物資源の調査対象地において、地域の人々が生活用水として利用する水源(大河川(濁度は高いが一年を通して枯渇はしない)、保存林内の小さな河川(濁度は低いが乾季に枯渇する場合あり)の水質の変動を明らかにするため、2回サンプリングを行った。また、それぞれの水源の重要性についても村人に聞きとり調査を行った。種多様性調査は広範囲で、多くの労力が必要であったが、現地のカウンターパートの協力もあり達成することができた。水資源の利用量調査は、現地で計測可能な流量計が高価なことから、現在調査法の検討を進めている。本研究は、生態系サービスとして、生物資源と水資源を対象とし、開発の需要と供給への影響を考慮して生態系サービスの利用量の決定機構を解明することを目的としている。本年度は主に動物の種多様性調査と昨年度に取られた植物種多様性調査のデータ解析を行った。1生物資源:動物多様性の現状把握対象地域内の保存林(2地域、7, 8森林)において、それぞれの地域で20、23台のカメラトラップを設置して生息する動物種を観察した。結果、各地域において有効なカメラ稼働日数は合計5902、10763日・カメラであり、それぞれ合計28、21種類の哺乳動物(げっ歯類を除く)を観察した。どちらの地域でも、ブタオザル、ヒゲイノシシの個体数が多かったが、森林性の動物(マレーグマ等)も観察された。また、稀ではあるが絶滅が危惧されているボルネオヤマネコ、センザンコウなども観察された。統計解析の結果、周囲の森林率が低いほど種多様性が高かった。特に、地上性動物種、体サイズの小さな動物種でその傾向が強く、分散能力などが関連していることが考えられた。2水資源生物資源の調査対象地において、地域の人々が生活用水として利用する水源(大河川(濁度は高いが一年を通して枯渇はしない)、保存林内の小さな河川(濁度は低いが乾季に枯渇する場合あり)の水質の変動を明らかにするため、昨年度に引き続き2回サンプリングを行った。保存林からの水野利用量については、1村において数日間超音波流量計を設置して利用される水量を予備的に計測した。朝や夕方の時間に利用は多くなるという予想されたパタンがみられ、また日単位の総量なども明らかになった。

これまで、1生物資源については、対象地域内の保存林において樹木と動物の種多様性の観側を行うこと、2水資源について、大河川と保存林内の小さな河川の水質の変動を明らかにするためのサンプリングを計画しており、これらはおおむね順調に進行しているといえる。平成30年度はそれぞれのデータ解析を進める予定である。水資源の利用量につては予算の関係で縮小して調査を行い、そのデータをもとにパラメータとして研究を進める予定である。最終年度にあたる本年度は、これまでの生物多様性の調査のデータを用いて、過去の森林率の現在の種多様性への影響ついて統計解析を行った。樹木においては種の形質が、森林率への応答への時間に関係しており、森林断片化のタイムラグ効果があることが示唆された。これまでの調査により、以下のような結果を得た。1生物資源:保存林では、樹木種、動物種の両方でアルファ多様性とベータ多様性ともに高く、絶滅危惧種も多く保持しているため、地域の生物多様性の貯蔵地としての役割があるといえる。一方、樹木種については、断片林の影響が顕在化するまでタイムラグが存在することが示唆された。住民によるラタンの利用については、聞き取り調査の結果、農村部では、周囲の森林からラタンを採取しており、利用する種多様性も高かった。一方都市部では、周囲からの採集量、利用する種数ともに農村部より低いことが分かった。都市部では、市場で加工ラタンなど代替品への転換が進んでおり、このような代替品の存在や市場へのアクセスの利便性により周囲の森林からの供給サービスの利用が減少することが考えられた。2水資源:地域住民は、伝統的には村の大河川の水を水源として利用している。聞き取り調査の結果、現在は多くの村(14/16村)に、保存林を水源とする水道管が存在していた。地域住民は、上流部の開発によって大河川が汚濁していると認識しており、保存林からの水の方が汚濁が少ないため安全であると考え、保存林の水をより利用していた。開発に伴う大河川水の水質の悪化により、代替である保存林の水源の需要が高まったと考えられる。これらの結果から、開発の影響により、生物資源はサービスの利用量が低下し、水資源はサービスのソースの変化が起きていることが明らかになった。これらの変化をもたらす要因として、社会環境とサービスの代替品の存在が直接的要因である可能性が示唆された。1生物資源フィールド調査を継続する一方、各サイトの種多様性が、過去の森林率などの要因で決定されているのかについての統計解析によって明らかにする。また、対象2地域の各6村で地域住民に、生物資源の利用状況、それぞれの価値(需要)について聞き取り調査を行い、生物多様性と利用の関係も明らかにする。2水資源引き続き水のサンプリングを行い水質の変動を記録する一方、住民へのインタビューによって水源の利用状況、価値についても調査を行う。また、利用量については、流量計を設置することを考えていたが、安価な流量計では調査地での計測が難しいことが判明したため、現在別の方法を検討中である。降水量、水位データについてはサラワク河川局から入手し、対象区の流域における水資源供給ポテンシャルのモデルの検討を行う。これらのデータから、それぞれの生態系サービスの需要と供給ポテンシャルの関係性、さらに利用の程度の相関関係を解析する。1生物資源生物多様性の調査がほぼ完了したので、過去の森林率、森林のコネクティビティなどの要因が、現在の種多様性にどのように影響しているかを統計解析によって明らかにする。特に、植物・動物で種多様性と森林率との相関に傾向に違いがあることが考えられるため、。
野生遺伝子および外来遺伝子DNA導入マウスの系統化システムの開発とその基礎的研究

本研究は胚操作法を駆使して得られる遺伝子導入動物および近年新しい展開をみせつつある野生集団から近交系への遺伝子の導入によって作られた実験動物を,導入遺伝子の安定性を確かめながら動物実験に供給できるようになるまでのシステムを総合的に研究しようとするものである。そのためには,胚や配偶子の凍結保存,微生物や遺伝子のモニタリングシステムなど研究を支援するような研究開発にも力を入れる必要がある。これらの研究支援的研究はきわめて進展し,マウスを個体で維持する必要はなくなり,胚や配偶子の状態で液体チッ素で凍結しておくことができるようになった。その結果,スペ-スや労力が節約できるだけでなく,計画的に日時および量を決めて産仔を得ることが可能となった。このため,輸送も簡便で,一時に大量の個体を使った実験ができる。生物機能モデルおよびヒト疾患モデルとしては,ポリオウイルス受容体導入マウスがポリオウイルスに感受性であることが確かめられ,ヒトやサルにしか感染しなかったポリオウイルスをトランスジェニックマウスを使って感染症を研究できる道が開かれた。また色素性乾皮症(XP)の原因となる遺伝子(XPAC)を単離した後,この遺伝子を標的としてジ-ンタ-ゲッティングを行ったところ,紫外線に感受性の細胞を作ることができ,現在キメラマウスを作成したところである。このマウスからXPA欠損マウスが得られれば,皮膚がん発症のモデルとなることが期待できる。様々なモデルマウスを作るにも,まず遺伝子を同定し,地図を作ることが第一歩である。そこで本研究班では,ゲノムスキャンニング法の確立を行ない成功した。現在マウス遺伝子のうち約1000個のRFLP断片を得ることができた。以上のように今年度は,著しい成果が得られ,生物機能モデルおよびヒト疾患モデルの開発に目途をつけることができた。
マルチロボット協調による可変構造モバイルセンサネットワーク

本研究では移動ロボットをアドホックモバイルセンサネットワークのノードと見なし,ロボットの環境探査に伴い,相互の通信リンクの接続を維持するような自律的な自己位置配置をロボット間の分散協調によって実現するシステムを構築した.各ロボットの位置,シンクノードである操作パネルGUIに収集され,ディスプレイ上の任意のロボットを選択し,適当な地点へ向わせるためのマルチホップテレオペレーションシステムを実現した.本研究では移動ロボットをアドホックモバイルセンサネットワークのノードと見なし,ロボットの環境探査に伴い,相互の通信リンクの接続を維持するような自律的な自己位置配置をロボット間の分散協調によって実現するシステムを構築した.各ロボットの位置,シンクノードである操作パネルGUIに収集され,ディスプレイ上の任意のロボットを選択し,適当な地点へ向わせるためのマルチホップテレオペレーションシステムを実現した.本研究は,マルチロボットがアドホック無線ネットワークの一部をシームレスに形成し,ロボット自体による環境センシングと同時にネットワーク形態の維持と効率化を図る自律分散システムを構築することを目的とする.主な研究項目は以下の通りである.1.移動ロボットによるアドホックネットワークの構築と動的ルーティング形成複数移動ロボットによるアドホックネットワークのプラットフォームを構築する.2.環境センシングと通信リンク維持のための自律分散協調行動ロボット間の協調により環境センシングを行うロボットからの情報伝達を支援するシステムを構築する.3.アドホックネットワークを介した任意ロボットの遠隔操作システムを構成する任意のロボットのマルチホップ通信を介したテレオペレーションシステムを構築する.遠隔操作されるロボットの周囲にいるロボットやセンサが,そのロボットの状態に関するデータを収集,情報提示し,オペレータの操作支援を行うシステムを実現する.平成19年度は上記課題に対して,移動ロボット5台によりアドホック無線センサネットワークを構成し,基本的なシステムを構築した.移動ロボットの位置情報をマルチホップ通信により取得し,コントロールGUI上のマップにロボットの位置と通信リンク状況が描画される.GUI上の任意ロボットを選択し,マップ上の位置を指定することで指定されたロボットが移動し,他のロボットが移動するロボットとシンクノード間の通信リンクを維持するように自律的に移動し,AODVによる動的ルーティングも実装した.マルチホップテレオペレーションの基盤も構築し,本研究計画課題の7割程度が達成できた.本研究は,マルチロボットがアドホック無線ネットワークの一部をシームレスに形成し,ロボット自体による環境センシングと同時にネットワーク形態の維持と効率化を図るモバイルセンサを構築することを目的とする.本課題の主な研究項目は以下の通りである.1.複数ロボットによるモバイルアドホックセンサネットワークのプラットフォームを構築する.2.環境センシングと通信リンク維持のための自律分散協調行動により,環境センシングを行うロボットからの情報伝達を支援するシステムを構築する.3.ロボットの位置情報をアドホックネットワークを介して収拾し,GUI画面上に表示し,ディスプレイ上のロボットを選択し,移動地点を指定,情報収集に向かわせるマルチホップテレオペレーションを構築する平成19年度は上記課題に対して,移動ロボット5台によりアドホック無線センサネットワークを構成し基本的なシステムを構築した.平成20年度は各ロボットにパンチルトカメラを搭載し,環境認識能力の向上を図った.また関連研究として,大規模ワイヤレスセンサネットワークの自律分散型無線通信タイミング制御に関する研究も行っているが,本研究で構築したプラットフォームを用いて拡張実験を行った.従来のセンサネットワークはシンクノードは固定であるが,本研究では移動ロボットをシンクノードとして,フィールドを周回させた.約50個の固定ノードからなるアドホックワイヤレスセンサネットワークを実フィールドで設置し,ロボットの移動によって隣接する通信リンクが切り替わり,ルーティングトポロジーが動的に変化する.このような状況において,提案した自律分散通信タイミング制御方式のスループットがCSMAを越えるスループットを実現できることを実験的に検証した.
ダブルトランスジェニックマウスを用いた自己免疫性皮膚疾患の発症抑制メカニズム解析

自己免疫性皮膚疾患の発症およびその抑制メカニズムを解明することを目的に,チキンオブアルブミン(OVA)反応性T細胞レセプタートランスジェニック(Tg)マウスからCD8陽性T細胞を調整し,皮膚角化細胞の膜上にOVAを発現するK14-mOVA TgマウスおよびOVA反応性T細胞レセプターTgマウスとのダブルTgマウスに移植,皮膚、リンパ組織での変化を解析した。1.OVA反応性CD8陽性T細胞のK14-mOVATgマウス、K14-mOVAxOT-1ダブルTgマウス中における動態解析:OVA反応性CD8陽性T細胞レセプターTgマウス(OT-I Tgマウス)からCD8陽性T細胞を調整,蛍光標識した後,K14-mOVA TgマウスおよびダブルTgマウスの尾静脈から静注した。静注後,K14-mOVA Tgでは経時的な体重減少とGVHD類似の皮膚病変の発症がみられ、表在リンパ節のリンパ球フェノタイプを解析したところリンパ球活性化マーカーが陽性であった。一方ダブルTgマウスではK14-mOVA Tgでみられた体重変化、皮膚病変などは誘発されず、何らかの抑制メカニズムが働いていることが考えられた。2.K14-mOVAxOT-1ダブルTマウスでみられるOVA反応性T細胞活性抑制因子の同定:ダブルTgマウスを抗CD3,CD4,CD8,CD25モノクローナル抗体で処置した後にOT-I T細胞を移植した場合にGVHDを発症するかどうかについて検討した。抗CD3,CD4抗体で処置した場合にGVHDの発症が認められた。以上の結果から,ダブルTgマウスで認められた抑制メカニズムはCD3,CD4陽性細胞が役割をなしているものと考えられた。また、K14-mOVA TgおよびダブルTgマウスのリンパ節におけるCD3+,CD4-,CD8-T細胞の分布について検討したところ、ダブルTgマウスではCD3+,CD4-,CD8-T細胞の割合がK14-mOVA Tgと比較して有意に増えていた。以上の結果は、自己免疫性皮膚疾患の発症と抑制メカニズム解明の糸口になると考えられた。自己免疫性皮膚疾患の発症およびその抑制メカニズムを解明することを目的に,チキンオブアルブミン(OVA)反応性T細胞レセプタートランスジェニック(Tg)マウスからCD8陽性T細胞をそれぞれ調整し,皮膚角化細胞の膜上にのみモデル抗原であるOVAを発現するK14-mOVA TgマウスおよびOVA反応性T細胞レセプターTgマウスとのTgマウスにトランスファーし,皮膚、二次リンパ組織における変化の解析を行った。1.OVA反応性CD8陽性T細胞のK14-mOVATgマウス、K14-mOVAxOT-1ダブルTgマウス中における動態解析OVA反応性CD8陽性T細胞レセプターTgマウス(OT-I Tgマウス)からCD8陽性T細胞を調整,蛍光標識した後,K14-mOVA TgマウスおよびダブルTgマウスの尾静脈から静注した。静注後,経時的に体重変化,皮膚病変の発症の有無について検討したところ,K14-mOVA Tgでは経時的な体重減少とGVHD類似の皮膚病変の発症がみられ、表在リンパ節のリンパ球フェノタイプを解析したところリンパ球活性化マーカーが陽性であった。

一方ダブルTgマウスではK14-mOVA Tgでみられた体重変化、皮膚病変などは誘発されず、何らかの抑制メカニズムが働いていることが考えられた。2.K14-mOVAxOT-1ダブルTgマウスでみられるOVA反応性T細胞活性抑制因子の同定次にダブルTgマウスを抗CD4,CD8,CD25,CTLA-4モノクローナル抗体で処置した後にOT-I T細胞を移植した場合にGVHDを発症するかどうかについて検討した。その結果,抗CD8,CD25モノクローナル抗体でダブルTgマウスを処置した場合はやはりGVHDの発症は認められなかったが,抗CD4,CTLA-4抗体で処置した場合にGVHDの発症が認められた。以上の結果から,ダブルTgマウスで認められた抑制メカニズムはCD4陽性,CTLA-4陽性細胞が主たる役割をなしているものと考えられた。今後はダブルTgマウスの各リンパ球分画を解析し,自己免疫性皮膚疾患の発症を抑制するメカニズムをさらに解明していく.自己免疫性皮膚疾患の発症およびその抑制メカニズムを解明することを目的に,チキンオブアルブミン(OVA)反応性T細胞レセプタートランスジェニック(Tg)マウスからCD8陽性T細胞をそれぞれ調整し,皮膚角化細胞の膜上にのみモデル抗原であるOVAを発現するK14-mOVA TgマウスおよびOVA反応性T細胞レセプターTgマウスとのダブルTgマウスにトランスファーし,皮膚、二次リンパ組織における変化の解析を行った。1.K14-mOVAxOT-1ダブルTgマウスでみられるOVA反応性T細胞活性抑制因子の同定ダブルTgマウスを抗CD3,CD4,CD8,CD25モノクローナル抗体で処置した後にOT-I T細胞を移植した場合にGVHDを発症するかどうかについて検討した。その結果,抗CD3,CD4抗体で処置した場合にGVHDの発症が認められた。以上の結果から,ダブルTgマウスで認められた抑制メカニズムはCD3,CD4陽性細胞が役割をなしているものと考えられた。また、最近他の実験系にてCD3+,CD4-,CD8-T細胞が抑制的に働くとの報告があることから、K14-mOVA TgおよびダブルTgマウスのリンパ節におけるCD3+,CD4-,CD8-T細胞の分布について検討したところ、ダブルTgマウスではCD3+,CD4-,CD8-T細胞の割合がK14-mOVA Tgと比較して有意に増えていた。2.in vitroでの細胞増殖、サイトカイン産生の検討以上の結果は、自己免疫性皮膚疾患の発症とその抑制メカニズムの解明の糸口になる知見と考えられる。今後さらに研究を進めていくことで、新たな治療法の開発へとつながる実験系の樹立が期待された。
パターン形成における細胞間相互作用を司る分子の同定

1.2A型タンパク質ホスファターゼの欠損による細胞運命の転換ショウジョウバエの遺伝子twinsは、2A型タンパク質ホスファターゼ(Protein Phosphatase 2A)の調節サブユニットをコードしている。twins変異株では、末梢神経系の神経細胞になるべき細胞が、他のタイプの細胞に分化していた。調節サブユニットの欠失のためにホスファターゼ活性の制御が攪乱され、その結果細胞運命が転換することが示された。変異体の中枢神経系にも著しい構造異常が検出できた。PP2Aのいずれのサブユニットも神経系や上皮組織に広く分布し、細胞質に局在した。2.ショウジョウバエのカドヘリン相同分子の同定カドヘリンを介するカルシウムイオン依存性の細胞間接着は、脊椎動物の形態形成に重要な役割を果たしていることが示唆されている。我々が以前分離したショウジョウバエのカドヘリン結合分子は、150kDの糖蛋白質(p150)と複合体を形成していた。このp150をコードするcDNAの構造を決定した結果から、p150をショウジョウバエのカドヘリン分子であると結論した。このカドヘリンは主に上皮系で発現されているので、脊椎動物のEカドヘリンに対応する分子と考え、DEカドヘリンと命名した。DEカドヘリンは無脊椎動物で初めて同定されたカドヘリンである。
カリマンタン島カハヤン川の金採掘に伴う水銀汚染の実態調査

インドネシアのカリマン島のカハヤン川流域では金採掘が活発であり、下流に位置する中央カリマンタン州の州都のパランカラヤ市では、金採掘に伴う水銀汚染が社会問題となっている。本研究では、カハヤン川と主な支川であるルンガン川について、河川水、底質、魚の水銀濃度の調査を行い、汚染レベルの調査を実施した。カハヤン川ではパランカラヤの上流約100kmのツバングミリまで、ルンガン川ではカハヤン川流入地点から約50km上流のムングクバルまでの問で、本川と支川で行った。河川水の総水銀濃度は、200ng/L以下であり、インドネシアの環境基準の1000ng/Lよりは低かった。濃度の高い場所は、金採掘の盛んな地域の支川であり、金採掘近傍の地域では高濃度になる可能性があることがわかった。河川底質の総水銀濃度は0.010.1mg-Hg/kg-DWであり、他の汚染地域と比べて高くなかった。魚中の濃度は0.020.5mg-Hg/kgであり、特に底生魚のナマズの一種で高かった。最高濃度は、厚生労働省が発表した「妊婦への魚介類の摂食と水銀に関する注意事項」で2週に一度の摂食が望ましいとされる魚と同程度の濃度(注意が必要な魚の4段階のレベルで上から3番目)であった。カハヤン川沿いには部落が点在し、農業と漁業により自給自足的な生活をしている。イスラム教徒の割合が高く豚肉と牛肉は食べないため、魚は鶏肉とともに重要なタンパク源となっている。これらのことから、現時点では金採掘に伴う水銀排出による河川の水銀汚染が深刻な状況までに至っていないと考えられるが、魚を通して、人体への影響が懸念される状況であり、今後のさらなるモニタリングが必要な状況であった。インドネシアのカリマンタン島セントラルカリマンタンにおいて、2005年7月29日、10月713日、12月1726日の計3回の調査を実施した。現地では、パランカラヤ大学を拠点として、カハヤン川上流で、スピードボードで行くことが可能な最上流のツバングミニからパランカラヤまでの間の本川で13ヶ所の調査地点を決めた。また、金採掘が活発な支川についても調査地点とした。これらの地点は、調査時に緯度、経度を観測し、毎回同じ場所で採水等を行うようにした。調査地点では、pH、EC等の測定を行うとともに、水銀測定用の試料の採水と採泥を行った。7月のサンプルは日本に持ち帰り、公定法に基づいて分析を行った。その結果、カハヤン川の河川水中の総水銀濃度は0.05μg/L以下と日本の環境基準の0.5μg/Lの1/10以下であり、カハヤン川の河川水中の水銀濃度に関しては、問題がなかった。しかし、支川の総水銀濃度は本川に比べて高く0.20.3μg/Lであり、支川の上流では、日本の環境基準を超える地点があることも予想され、金採掘が活発な地域では、水銀汚染が懸念される。カハヤン川の本川中の底泥中の総水銀濃度は、0.010.1mg-Hg/kg-DWであり、他の汚染地域と比べて高くなかった。これらのことから、現時点では、河川の水銀による汚染が深刻な状況までに至っていないと考えられる。パランカラヤ大学に加熱気化方式の水銀分析計を持ち込み、現地で水銀測定が可能なように、標準試料の作成方法の指導や精度管理を行い、ほぼ現地で総水銀濃度が測定できるようになった。

今年度は、2006年8月1524日、2007年1月7日14日、2月18日25日の3回現地調査を実施した。その他、9月には、パランカラヤ大学で開催されたシンポジウムにおいて、中央カリマンタンの水銀汚染に関する発表を行った。8月は乾季、1月と2月は雨季で、水位が低下時と上昇時のサンプルの採取が行えた。水位が低下しているときには、若干濃度は高いもののカハヤン川本川の河川水中の総水銀濃度は前年度の調査と同様に、0.05μg/L以下と日本の環境基準の0.5μg/Lの1/10以下であった。しかし、金採掘の盛んな地域の支川では0.2μg/L程度の濃度も観測され、金採掘近傍の地域では高濃度になる可能性があることがわかった。河川底質の総水銀濃度は、昨年と同様に0.010.1mg-Hg/kg-DWであり、他の汚染地域と比べて高くなかった。魚中の濃度は0.020.5mg-Hg/kgであり、特に底生魚のナマズの一種で高かった。最高濃度は、厚生労働省が発表した「妊婦への魚介類の摂食と水銀に関する注意事項」で2週に一度の摂食が望ましいとされる魚と同程度の濃度(注意が必要な魚の4段階のレベルで上から3番目)であった。カハヤン川沿いには部落が点在し、農業と漁業により自給自足的な生活をしている。イスラム教徒の割合が高く豚肉と牛肉は食べないため、魚は鶏肉とともに重要なタンパク源となっている。これらのことから、現時点では金採掘に伴う水銀排出による河川の水銀汚染が深刻な状況までに至っていないと考えられるが、魚を通して、人体への影響が懸念される状況であり、今後のさらなるモニタリングが必要な状況であった。
ニューラルネットワークを用いた知識の獲得・抽出のための遠隔教育システム

本研究の目的は、教師、大学、大人のための遠隔教育システムを構築し、その可能性と効果を探究することである。教育の対象者は、情報処理の知識を広げたい大学生と大学院生そして、会社員である。また、先端的アイディアと新技術を利活用することを望む教師も本研究の対象である。現在社会では知識と情報処理の重要性は増加しており、次世代を担う者がこれに対応できるよう教育しなければならない。しかし、教師が新しい技術への対応を教えるためには、教師もそのことについて学習しなければならない。さらに、より年長の者に対しても新しい技術について学ぶチャンスを与えることは望ましいことである。本計画は上記のような教育を実現するものである。まず、ルーマニア・日本の間で実現させ、次の段階として他の国々との間でも実現するよう計画している。上記に述べたように、ルーマニアとの協同研究体制はすでに整っている。本研究はまた、コミュニケーションの最適化に対するエージェント技術適用の可能性を探るものでもある。本プロジェクトの最終目的は、適応的な知識処理そして知識抽出をおこなう遠隔教育システムを提供することである。本研究は、継続的なユーザからのフィードバックとそれに基づく改良とのくりかえしをおこなうことで遂行された。このような方式をすることで、常にシステムの状態・性能・限界を把握することが可能となり、開発効率を高めることにつながる。適応性の実現は最も高度な技術である。そこでまずは適用性を持たないシステムをベータバージョンとして作成すた。試作とテストをくりかえす形式で開発を進めることは、エラーの早期発見につながる。
大脳聴覚野の錐体細胞のシナプス特異的なLTD誘発メカニズム

聴覚学習には聴覚野可塑性が重要であるが、可塑性として長期増強(LTP)とともに長期抑圧(LTD)が重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では成熟ラット聴覚野スライス標本を用いLTDとその誘発メカニズムにつき以下の点を明らかにした。1)電場電位およびEPSPのLTDIII層電場電位、および錐体細胞EPSPはIV層低頻度刺激によりLTDを起こした。これらのLTD誘発にNMDAレセプター(NMDAR)と代謝調節型グルタミン酸受容体(mGluR)両者が関与していることが判った。2)入力線維とグルタミン酸受容体聴覚野III層錐体細胞への入力には視床内側膝状体線維の他、対側聴覚野、連合野など他皮質からの線維、錐体細胞軸索側枝などがある。これら入力シナプスの違いによりLTDを誘発するグルタミン酸受容体が異なるか、スライスの作製方向を工夫し各入力を独立に刺激して検討した。その結果、内側膝状体入力シナプスではmGluR依存性、他皮質からの入力シナプスや皮質水平結合シナプスではNMDAR依存性であることが判った。さらに、内側膝状体線維を変性させた聴覚野スライスではmGluR依存性LTDが認められず、視床入力シナプスLTDがmGluR依存性であることが確かめられた。3)mGluRサブタイプgroupIのmGluR5がLTDに関与することが示唆された。4)Ca^<2+>チャンネル依存性LTD聴覚野LTDは電位感受性Ca^<2+>チャンネルに依存していなかった。しかし、内側膝状体線維変性聴覚野スライスではnifedipine感受性Ca^<2+>チャンネル依存性LTDが誘発されるようになった。以上より聴覚野LTD誘発に関与するグルタミン酸受容体は視床入力シナプスと錐体細胞入力のシナプスで異なり、さらにCa^<2+>チャンネルの関与が入力によりダイナミックに制御されていることが判った。聴覚野LTDは電位感受性Ca^<2+>チャンネルに依存していなかった。聴覚学習には聴覚野の可塑性が重要と考えられているが、可塑性として長期増強(LTP)とともに長期抑圧(LTD)が重要な役割を果たしていると思われる。本研究では成熟ラット聴覚野スライス標本を用いLTDにつき以下の点を明らかにした。1)電場電位および錘体細胞EPSPのLTDIII層の電場電位、およびperforated patch記録による錘体細胞EPSPはIV層低頻度刺激によりLTDを起こした。これらのLTDはNMDAレセプター(NMDAR)の阻害剤であるD-APVと代謝調節型グルタミン酸受容体(mGluR)の阻害剤であるMCPGの同時投与でブロックされ、LTD誘発にNMDARとmGluRが関与していることが判った。2)入力線維とグルタミン酸受容体聴覚野III層錐体細胞への入力には視床内側膝状体からの線維の他、対側聴覚野、連合野など他皮質からの線維、および皮質内錐体細胞軸索側枝などがある。これら入力シナプスの違いによりLTDに関与するグルタミン酸受容体が違うか、作成スライスの方向を工夫し検討した。その結果、LTDは内側膝状体からのシナプスではmGluRを介して、他皮質からの入力シナプスや皮質内水平結合シナプスではNMDARを介して起こることが判った。