hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
LHC Phenomenology of SM/BSM Physics

2010年度においては、私は五本の論文を執筆した。同符号トップクォークの研究に関しては、我々はこの過程を、観測されているトップクォークの前後方非対称性アノマリーと関係づけた。Z'ゲージボソンがさらなるチャージを持たない場合、前後方非対称性を説明するための1シグマ領域は、Tevatronにおいてさえ、同符号トップクォーク生成の制限にかかる事を明らかにした。この予測は早期段階のLHCにおいてはさらに強力であり、近い将来に検証されると考えられる。また提案書に記した、ニュートリノ質量に関する研究も行った。我々は二つ目の標準模型singletを導入する事で、treeレベルでの質量が消える模型を提案した。また論文においては、この模型の背後の様々な対称性についても論じた。超対称性暗黒物質に関しては、我々は二つの研究課題に取り組んだ。二つとも、100GeV程の質量を持つ、軽いbino暗黒物質に関するものである。ここではボトムアップの手法を採用した:そのようなbinoによって暗黒物質の存在量を説明しようとする場合、加速器における超対称性探査において標準的な場合とは非常に異なる現象が起こりうるような、二つのシナリオが考えられる。一つ目では、レプトンの多くが検出されなくなるようなbino-winoの混合暗黒物質について調べた。二つ目の課題においては、我々はgluinoが非常に軽くなるが現在のあらゆる実験からの制限を回避するような、bino-gluinoの共消滅シナリオを考察した。multi-bジェット及び、大きくない消失横運動量によってbino-gluino共消滅を検証する事を我々は提唱した。
回転球面上の境界付き領域における2次元流体運動の基本性質の解明

海洋の風成循環を意識した2次元強制流体運動の数値実験を、回転球面上の流体領域が縦半球に限られる場合について行った。強制関数には、赤道で東風、中緯度で西風、極域で静止するような東西風強制を与える。このときの強制関数には、極値が3つ存在することから流体領域は4つのgyreに分かれる。このような4-gyre強制風に対して、強制力の変化に伴う流線パターンを観測し、流れの安定性を調べた。強制力が小さいと安定な西岸強化流が形成されるが、強制力が大きくなると定常な西岸強化流はホップ分岐で不安定化する。このときの局所不安定性の発生域は強制関数によらず同じであり、しかも内側2つの領域が特定の大きさの場合にのみ生じる。これは、3-gyre強制風(流体領域は北側から順に反時計回り、時計回り、反時計回り)の場合に、強制関数の形状に応じた流量が多い順に不安定化の発生域が変化する結果とは異なる。また、ベータ平面上における2-gyre強制風の場合には、安定な定常流はピッチフォーク分岐によって不安定化し、かつ、対称な形状は崩れるが、4-gyre強制風においては流れパターンの対称性は保たれることを見い出した。また、北極海の循環と仕組みを理解するために活用されている、回転球面上の極冠領域内における流体運動の数値計算も行った。2次元線形定常粘性流については厳密解が得られているので、ここでは、極冠境界上の対称な位置に流入口と流出口を与えて非線形定常解を数値的に求め、その解の周りの微小撹乱の時間発展を追跡して非線形定常解の安定性について調べた。数値的に得た非線形定常解は線形解と形状が異なる。また、流入出量が増すと、定常な非線形解はホップ分岐で不安定化することがわかった。このときの不安定性は、流体が流入口から入り、極域付近の出口側で渦を生じる部分で生じることを見出した。回転球面上の円領域が南半球の場合、境界付近で西風周極流が形成されることは今までの研究で示されている。このときの初期乱流場は、rigid境界条件を満たすようなファクターを含んでおり、初期値は関数形の影響を受けていた。そこで初期乱流場を均一に分散させるため、私はファクターの影響を境界近辺に限るような関数形を用いて同様な数値実験を行った。その結果、全ての初期値に対し極域で西風周極流が形成されることがわかった。さらに、同じ初期条件に対し、境界条件をslip(stress free)境界条件とした数値実験も行った。その結果、流れ領域に一様に広がる初期乱流場に対し、rigid境界条件の下では極域に西風周極流が形成されるが、stress free境界条件の下では周極流の向きが逆転し東風周極流が形成されることを見出した。これらの周極流の向きの違いは、rigid境界条件では境界における角運動量の選択的散逸と、stress free境界条件では角運動量の緯度再分配とそれぞれ関係することも示した。また、以前の研究で円領域が縦半球(半球の境界が経度線と一致)の場合は、流れのパターンが東から西へRossby波として移動することを示した。そこで、海洋の風成循環を意識した2次元強制運動を数値的に調べるため、Stommelによる西岸強化流を念頭において、北半球で西風、南半球で東風になるような東西風強制項を加えて数値実験を行った。その結果、強制力が弱いと静止していた流れ場から定常で安定な西岸強化流が形成されるが、強制力を増加していくと、解は、ホップ分岐で不安定化することがわかった。そこで、この分岐後の流れ場の振動部分を抜き出して求めた固有関数から振幅の局在箇所を求めて、局所不安定性の発生場所を特定したり、強制関数を変化させた場合についても同様な数値実験を行い、強制関数、局所不安定の発生域、東西風の形態の影響等について研究を進めている。回転球面上の境界付き領域が縦半球の場合、北半球で西風、南半球で東風になるような東西風強制項を加えた2次元強制運動の数値実験を昨年に引き続き行った。強制力が弱いと静止していた流れ場から定常で安定な3つのgyleから成る西岸強化流が形成され、強制力の大きさを増加していくと、解はホップ分岐で不安定化することを見出した。この分岐後の流れ場の振動部分の振幅は、一番北側のgyleの南西端で最大となり、つまり、振動振幅が局在化することから局所不安定性が発生していると考えられる。さらに、強制力を大きくすると、局所不安定性の発生域は一番南側のgyleの南西端にも出現し、異なる場所に振幅の極大を持つ高次不安定性が発生するといえる。この局所不安定性は流体が離岸する領域で発生していると考えられる。私は、また、強制関数を変えた場合についても同様な数値実験を行い、それぞれの強制関数の場合に強制力の大きさを変えると局所不安定性の発生域は空間的にも、周波数スペクトルでも分離できることを見出した。また、北極海における循環と仕組みを理解するために活用されている、回転球面上の極冠領域内における流体運動を数理的に調べる研究も行った。先行研究では、2次元線形定常粘性流において厳密解が得られている。

これに対し、私は、極冠境界上で対称な位置に流入口と流出口を与え、線形解対応する非線形定常解を数値的に求め、その解の周りの微小撹乱の時間発展を追跡して非線形定常解の線形安定性を調べている。この研究は現在も進行中であるが、線形不安定となるパラメータ領域において流れの非線形時間発展を追跡したところ、実際に北極海の表層で観測されているような時計回りの還流に似た流れ場を見出した。海洋の風成循環を意識した2次元強制流体運動の数値実験を、回転球面上の流体領域が縦半球に限られる場合について行った。強制関数には、赤道で東風、中緯度で西風、極域で静止するような東西風強制を与える。このときの強制関数には、極値が3つ存在することから流体領域は4つのgyreに分かれる。このような4-gyre強制風に対して、強制力の変化に伴う流線パターンを観測し、流れの安定性を調べた。強制力が小さいと安定な西岸強化流が形成されるが、強制力が大きくなると定常な西岸強化流はホップ分岐で不安定化する。このときの局所不安定性の発生域は強制関数によらず同じであり、しかも内側2つの領域が特定の大きさの場合にのみ生じる。これは、3-gyre強制風(流体領域は北側から順に反時計回り、時計回り、反時計回り)の場合に、強制関数の形状に応じた流量が多い順に不安定化の発生域が変化する結果とは異なる。また、ベータ平面上における2-gyre強制風の場合には、安定な定常流はピッチフォーク分岐によって不安定化し、かつ、対称な形状は崩れるが、4-gyre強制風においては流れパターンの対称性は保たれることを見い出した。また、北極海の循環と仕組みを理解するために活用されている、回転球面上の極冠領域内における流体運動の数値計算も行った。2次元線形定常粘性流については厳密解が得られているので、ここでは、極冠境界上の対称な位置に流入口と流出口を与えて非線形定常解を数値的に求め、その解の周りの微小撹乱の時間発展を追跡して非線形定常解の安定性について調べた。数値的に得た非線形定常解は線形解と形状が異なる。また、流入出量が増すと、定常な非線形解はホップ分岐で不安定化することがわかった。このときの不安定性は、流体が流入口から入り、極域付近の出口側で渦を生じる部分で生じることを見出した。
社会的ハイリスク妊産婦のエンパワメント実現を支援可能とする地域社会の質

若年社会的ハイリスク妊産婦には虐待被害者の子どもが多く含まれることから,虐待を経験した社会的養護児童の子育ての社会化としての「地域養護活動」,すなわち児童養護施設児童の日常から離れた地域で児童と共に地域の暮らしを経験しながら施設職員や地域住民等が協働して児童を養護する活動,に関して3点明らかにした.1地域養護活動への参加を通して子どもは「認識が拡がる」経験をする.2所属意識が希薄な外集団を多様な視点で理解するようになるため,地域養護活動は社会的養護経験者の自立困難軽減に寄与する可能性がある.3地域養護活動を可能とする地域社会の質は,他者の助けを借りることを厭わない地域住民の行動様式にある.1若年の社会的ハイリスク妊産婦のエンパワメント実現を支援するためには,彼女らの自己肯定感を含む自己概念と相互信頼感の形成を支援する必要があることを明らかにした.その根拠は次のとおりである.2011年に提示した社会的ハイリスク妊産婦としての妊婦健診未受診妊産婦(6分類)から,高年の妊産婦を除く4分類の妊産婦を取り出し,彼女らが妊婦健診を受けないで出産に至った理由について,「生きている関係状況」の観点から検討を加えた結果,彼女らは被虐待の関係状況に生きてきたことがわかった.彼女らの被虐待の関係状況とは,価値観からの逸脱による「助けられていない」関係状況,心の交流欠如による「応答されていない」関係状況,関係の継続困難による「眼差されていない」関係状況,余裕のなさによる「護られていない」関係状況である.このような関係状況に生きてきた彼女らは,自己肯定感を含む自己概念と相互信頼感が十分に育まれてこなかったと言えるからである.2重篤な虐待を受けた社会的養護児童の育ちを,児童養護施設の職員と地域住民が協働で支える地域養護活動,すなわち,社会的養護児童の子育ての社会化をとおして,その活動に参加した社会的養護児童に自己肯定感を含む自己概念と相互信頼感が形成されていくことを明らかにした.その根拠は次のとおりである.地域養護活動の一環として行われているホームスティに関するエピソードを,社会的養護児童と彼女/彼らの育ちにかかわる「ひと・もの・こと」との関係に注目して検討を加えた結果,社会的養護児童の認識が変わることがわかった.認識が変わるということは,彼女/彼らが自らの生きてきた物語を編みなおすという主体的行為,すなわち,自らが生きている関係状況への主体的関与であるため,自己肯定感と相互信頼感に裏付けられたものと言えるからである.1研究対象地域で行われている地域養護活動の「ホームスティ」,及び,地域養護活動ではあるが,比較対象地域で行われている「転住」の参与観察を行った.また,地域養護活動に参加する2つの児童養護施設の職員に対する聞き取り調査を行った.2地域養護活動の参与観察で得た資料(エピソード記述)における「ひと・もの・こと」との関わりを主観的事実重視の観点から分析した.その結果,地域養護活動によって社会的養護児童の認識が拡がることがわかった.地域養護活動関係者の間で,地域養護活動を経験することにより子どもが「変わる」と言われてきたのは,子どもに「認識の拡がり」という主体的行為が生じることによるものであると明らかになった.なお,認識の拡がりとは,ある物事の本質や意義などに関する以前の理解を残しつつ,新たな本質や意義などに関する理解が加わり,その結果,以前の認識を包み込むようにして膨らんでいくことである.3子どもに関わるエピソードを同様の観点から分析した結果,子どもの認識に拡がりが生じた理由は,子どもが地域住民から「承認」を得たと感受できることによるものであることがわかった.4地域養護活動を通して子どもの認識に拡がりが生じることの意味について,集団に関する社会心理学の知見を援用して考察した.その結果,子どもが外集団と関わる経験となる地域養護活動では,社会的養護児童の好ましい経験の「一般化」と「強化」が生じる可能性が高い.その結果,地域養護活動を通した認識の拡がりという主体的行為は,例えば,児童養護施設外においても範囲を拡げて生じたり,施設退園後にも継続して生じたりする可能性がある.つまり,地域養護活動を通した子どもの認識の拡がりは,社会的養護児童にとって,自らが生きる世界に対する安心と信頼の感覚が回復することにつながり,子どものエンパワメント実現を可能にすることが明らかになった.若年の社会的ハイリスク妊産婦には虐待の被害者である子どもが多く含まれることから,虐待を経験した社会的養護児童の子育ての社会化である「地域養護活動」に関する調査を行った.研究期間を通して以下の3点が明らかになった.(1)地域養護活動への参与観察によるエピソード収集・分析により,児童養護施設で生活する社会的養護児童は,地域養護活動への参加を通して「認識が拡がる」という経験,すなわち、現実を多様な視点でとらえるようになることが明らかになった.(2)社会的養護児童の「認識が拡がる」ということの意義について,社会心理学の知見を援用して分析することにより,児童養護施設で生活する社会的養護児童は,地域養護活動における外集団との経験を一般化させることが明らかになった.また,彼女/彼らが世界に対する信頼や安心の感覚を感受する可能性が示唆された.(3)旧・沢内村(現・西和賀町)を事例として,地域住民らのインタビュー資料を分析することにより,地域住民の行動様式から浮かび上がる地域社会の質を明らかにした.これらは,虐待を経験した児童養護施設で生活する社会的養護児童の子育ち・子育てを支援可能とする地域社会の質であると言える.具体的には以下の6つである.

1自ら発信することが大事である.2他人事にしない・されない.3みんなで考える.4無理をしすぎないでおこなう.5憶測で物事を決めない.6役に立つものは活用する.以上のような行動様式は,地域養護活動を通して「隠れたカリキュラム」として社会的養護児童に伝わると考えられる.その結果,彼女/彼らが「他者の力を借りるとなんとかなるかもしれない」「困ったときには他者に助けを求めればよい」と思えるようになれば,これらの行動様式は,社会的養護経験者の自立を阻む要因である「孤立感」を軽減する可能性が高いと言える.若年社会的ハイリスク妊産婦には虐待被害者の子どもが多く含まれることから,虐待を経験した社会的養護児童の子育ての社会化としての「地域養護活動」,すなわち児童養護施設児童の日常から離れた地域で児童と共に地域の暮らしを経験しながら施設職員や地域住民等が協働して児童を養護する活動,に関して3点明らかにした.1地域養護活動への参加を通して子どもは「認識が拡がる」経験をする.2所属意識が希薄な外集団を多様な視点で理解するようになるため,地域養護活動は社会的養護経験者の自立困難軽減に寄与する可能性がある.3地域養護活動を可能とする地域社会の質は,他者の助けを借りることを厭わない地域住民の行動様式にある.1研究対象地域、および比較対象地域における地域養護活動の参与観察,及び,地域養護活動関係者からの聞き取り調査をひととおり終えた.フィールドノーツをもとにして子どもと「ひと・もの・こと」との関わりが見える複数の場面をエピソード記述し,すでにエピソードの分析に着手している.2地域養護活動を通して社会的養護児童に認識の拡がりが起こっていることが明らかになった.加えて,なぜ対象地域では認識の拡がりが起こるのか,また,認識の拡がりは社会的養護児童にとってどのような意味があるのかについて考察した.3研究対象地域の質を明らかにするために参考となる文献資料の収集を終えた.4社会的ハイリスク妊産婦になりやすい,虐待を受けた社会的養護児童への聞き取り調査に着手し,現在も,継続した調査を行っている.社会福祉学1地域養護活動における子どもの認識の拡がりは,子どもが地域住民から「承認」を得たと感受できることによるものである.このことから,当該地域で子どもが経験する承認の内実を明らかにし,子どもが承認されたと感受できるような地域住民の行動を引き起こす要素に注目して地域の質を抽出する.2これまでの研究結果,及び,1で明らかになったことをふまえ,当該地域にて科研報告会を開く予定である(11月15日開催予定).報告会は,児童養護施設職員,里親等の社会的養護の実践者のみならず,同テーマに関心のある学生等にも広く参加を募る参加者100人規模のもの,及び,対象地域の公民館等で行う小規模なものとの2種類を予定している.研究結果の中間的なまとめを行い,報告会参加者に配布する資料の作成を行う.3上記2に記した前者の報告会ではシンポジストを交えた意見交換,また後者の報告会では地域住民と膝を突き合わせた形での意見交換を予定している.これらの意見交換で得られた地域住民の声を分析し,研究全体のまとめを行う.
溜池ストックマネジメントのための性能劣化モデルの構築と劣化予測システムの開発

溜池を対象として,そのストックマネジメントに不可欠である機能診断手法の確立と劣化予測システムの開発を試みた。愛媛県の漏水のある3か所の溜池を調査対象とし,比抵抗電気探査と表面波探査を実施した。この2つの探査結果を有機的に結合させるために,自己組織化マップSOMを用いた。2つの探査結果に高水位時と低水位時における比抵抗値の変化率を加えることで,堤体内の土質を自動的かつ客観的に推定することができた。また,漏水対策として実施されたグラウト充填領域の推定に本手法を適用し,その出来形を評価した。さらに,モンテカルロフィルタにより地盤内の劣化箇所を予測する手法を提案した。農業水利構造物のストックマネジメントは,適切な維持管理,効率的な更新整備により,既存ストックの有効活用の観点から長寿命化をはかり,ライフサイクルコストを低減するものであり,社会的要請も大きい.しかしながら,現時点においてストックマネジメントの対象は,コンクリート構造物が主体であり,土構造物を対象としたものはほとんどない.これは,土構造物の性能劣化診断および性能劣化予測がコンクリート構造物のそれと比較して困難であるからに他ならない.本研究では,ストックマネジメントのための土構造物,特に溜池の性能劣化予測システムの確立を目指すものである.本研究は,次のステップに従い,研究を進める.ステップ1:非破壊検査による溜池堤体の計測システムの構築,ステップ2:溜池性能劣化の総合的診断技術の確立,ステップ3:溜池性能劣化モデルの構築,ステップ4:溜池性能劣化予測モデルの再構築,ステップ5:GISによる溜池性能劣化予測システムの開発である.本年度は,上記5ステップのうち,「ステップ1非破壊検査による溜池堤体の計測システムの構築」として,溜池の満水時と水位低下時に比抵抗電気探査と高精度表面波探査を実施し,堤体の地盤強度,土質および貯水による含水比の変化を捉えた.また,空間統計学のKrigingを用い,それぞれの探査方法の長所を補間することにより探査結果をより高精度にするとともに,溜池堤体内の状態を把握するための合理的な計測システムを構築した.本研究は,ストックマネジメントのための土構造物,特に溜池の性能劣化予測システムの確立を目指すものである.本研究は,次のステップに従い,研究を進めている.ステップ1:非破壊検査による溜池堤体の計測システムの構築,ステップ2:溜池性能劣化の総合的診断技術の確立,ステップ3:溜池性能劣化モデルの構築,ステップ4:溜池性能劣化予測モデルの再構築,ステップ5:GISによる溜池性能劣化予測システムの開発である.本年度は,上記5ステップのうち,「ステップ1非破壊検査による溜池堤体の計測システムの構築」として,溜池の満水時と水位低下時に比抵抗電気探査と高精度表面波探査を実施し,堤体の地盤強度,土質および貯水による含水比の変化を捉えた,また,複数の物理探査結果を有機的に結びつけるために,自己組織化マップを導入し,溜池堤体内の状態を把握できるようにした.自己組織化マップはニューラルネットワークの一種で,高次元のデータを持つ入力データを,類似度によって二次元のマップ上に写像し,データ間のユークリッド距離が近いほど2つのデータは類似していると判断する.自己組織化マップは教師信号を必要とせず,データ中の特徴を自動的に抽出できるため,その導入により合理的な計測システムが構築できる.さらに,「ステップ2:溜池性能劣化の総合的診断技術の確立」として,モンテカルロフィルタを用いた地盤劣化領域の推定手法を開発した.モンテカルロフィルタは感度行列を計算する必要がなく,非線形な物理現象をそのままの形で定式化することができるため,溜池の性能劣化を評価する際に極めて有効である.本年度は,比抵抗電気探査と高精度表面波探査結果を用いて,グラウト充填領域の推定を行った.ため池の漏水対策の一つとして堤体への遮水グラウト工法がある.グラウトの出来形を評価する場合,ボーリングのような線的な調査ではなく,面的に捉えられる探査方法が望まれる.ここでは,グラウトが施工されたため池堤体で表面波および比抵抗電気探査を行い,得られたS波速度V_s,比抵抗値ρ_a,貯水位の変化による比抵抗変化率rの3つのパラメータから,自己組織化マップSOMによるグラウト充填領域および土質の推定を行った.グラウトは堤体内の間隙を埋めるように充填されるため,堤体内の間隙が減少する.そこで,測線Aにおける高水位時(WL=30.43m)と低水位時(WL=25.64m)におけるρ_aを測定し,その変化率rを求めた.貯水位以外の計測条件はすべて同一であるため,結果が異なる地点は堤体内の間隙を水が移動したことによる影響であると考えられる.

したがってグラウトが間隙に充填されている場合には,グラウトがない場所と比べて水の移動が活発に行われないこと,そもそも間隙が少ないことが考えられるため,貯水位の変化によるρaの変化は少ないはずである.すなわち,V_s,ρ_aに,rを組み合わせて解析することにより,堤体の含水率を反映させた分類ができることになる.また,自己組織化マップSOMの利用により,3次元以上のデータが扱えることになり,より高精度でかつ多種類の探査データを同時に考慮することが可能なシステムを開発することができた.また,飽和-不飽和浸透流と熱移動のカップリング解析結果と1m深の地温データからモンテカルロフィルタを用いたデータ同化を適用し,溜池の性能劣化を評価する手法を開発した.
光合成能の獲得に伴う色素体およびミトコンドリアの転写-複製活性の変化とその制御機構

本研究は、単離色素体核・ミトコンドリア核を用いたin vitro転写/DNA合成系を活用し、特にDNAおよびRNAポリメラーゼに注目しつつ、(1)これらオルガネラのDNA複製/転写系が互いにどのような影響を及ぼしつつ進化してきたか、(2)植物細胞の増殖・分化過程(特に光合成機能獲得過程)において両オルガネラの複製/転写機能がどのような機構により統合的に制御されているか解明することを目的とする.今年度は、色素体およびミトコンドリアのDNAポリメラーゼの性質の比較ならびに細胞増殖・分化過程におけるオルガネラDNA合成活性の変化について重点的に解析を行った.主要成果は以下のとおりである.1.タバコ培養細胞BY-2から単離した原色素体核およびミトコンドリア核はDNA合成活性を保持していた.ゲル内アッセイの結果、両オルガネラ核はいずれも見かけの分子量約116kDaのDNAポリメラーゼを含んでおり、各種クロマトグラフィーにおける挙動も含めて両DNAポリメラーゼの性質は酷似していることが確認された.この結果は、DNAポリメラーゼもT7ファージ型の色素体/ミトコンドリアRNAポリメラーゼのように、オルガネラ間での共通化という方向へ進化してきた可能性を示唆する.2. DAPI蛍光顕微鏡観察、定量的サザンハイブリダイゼーション、チミジンのアナログであるBrdUの取り込み、ならびに単離オルガネラ核のin vitroDNA合成活性の測定等の手法を用いた解析の結果、タバコ培養細胞BY-2の増殖過程において、色素体とミトコンドリアのDNA合成活性は植え継ぎ後36時間でほぼ同時に活性化されるが、活性が低下するタイミングは若干異なることが示された.アサガオ花粉およびイネ子葉鞘における観察の結果も、色素体とミトコンドリアのDNAの増加・減少は、互いに独立に制御され得ることを示した.本研究は、単離色素体核・ミトコンドリア核を用いたin vitro転写/DNA合成系を活用し、特にDNAおよびRNAポリメラーゼに注目しつつ、(1)これらオルガネラのDNA複製/転写系が互いにどのような影響を及ぼしつつ進化してきたか、(2)植物細胞の増殖・分化過程(特に光合成機能獲得過程)において両オルガネラの複製/転写機能がどのような機構により統合的に制御されているか解明することを目的とする.今年度は、色素体およびミトコンドリアのDNAポリメラーゼの性質の比較ならびに細胞増殖・分化過程におけるオルガネラDNA合成活性の変化について重点的に解析を行った.主要成果は以下のとおりである.1.タバコ培養細胞BY-2から単離した原色素体核およびミトコンドリア核はDNA合成活性を保持していた.ゲル内アッセイの結果、両オルガネラ核はいずれも見かけの分子量約116kDaのDNAポリメラーゼを含んでおり、各種クロマトグラフィーにおける挙動も含めて両DNAポリメラーゼの性質は酷似していることが確認された.この結果は、DNAポリメラーゼもT7ファージ型の色素体/ミトコンドリアRNAポリメラーゼのように、オルガネラ間での共通化という方向へ進化してきた可能性を示唆する.2. DAPI蛍光顕微鏡観察、定量的サザンハイブリダイゼーション、チミジンのアナログであるBrdUの取り込み、ならびに単離オルガネラ核のin vitroDNA合成活性の測定等の手法を用いた解析の結果、タバコ培養細胞BY-2の増殖過程において、色素体とミトコンドリアのDNA合成活性は植え継ぎ後36時間でほぼ同時に活性化されるが、活性が低下するタイミングは若干異なることが示された.アサガオ花粉およびイネ子葉鞘における観察の結果も、色素体とミトコンドリアのDNAの増加・減少は、互いに独立に制御され得ることを示した.
脂質超分子構造の形成メカニズム

脂質が構造の基盤を形成するドメイン(脂質超分子構造)である脂肪滴、オートファゴソーム、脂質ドメインについて研究を行った。その結果として、1)肝細胞において脂肪滴局在分子UBXD8を欠損するマウスではリポ蛋白質の分泌に異常が生じ、特異な脂肪肝が起こること、2)オートファゴソームに必須の膜脂質であるホスファチジルイノシトール3燐酸が、出芽酵母と哺乳類細胞では全く異なる分布を示すこと、3)代表的な燐脂質であるホスファチジルコリンの細胞膜両葉への分布(非対称性)が出芽酵母と哺乳類細胞では異なること、などを明らかにした。1)代表的な脂質超分子構造である脂肪滴と小胞体との接合部においてUBXD8とDerlin-1が相互作用し、脂質付加後のApoBの逆行輸送、ユビキチン化、プロテアソーム分解を行う機構が存在することを明らかにした。この機構がin vivoの生理的条件下でも作動することを検証するため、動物実験モデルの構築に着手し、初期的なデータを得る段階まで到達した。さらに検証を継続し、平成25年度中に成果をまとめる予定である。3)急速凍結・凍結割断レプリカ標識法(QF-FRL法)でホスファチジルセリンを標識するためのプローブを精製し、使用可能性について検索した。標識特異性を上げ、感度を増強するための条件について検討し、ほぼ満足すべき結果を得た。細胞試料についての応用を開始し、種々の条件での変動についてデータを収集している。4)QF-FRL法で他の膜脂質を標識するための新たなプローブを獲得するため、化合物ライブラリーを検索し、複数の候補分子を得た。凍結割断レプリカを用いた特異性の検証を開始、継続中である。5)アルキン基を付加した膜脂質の前駆体アナログを酵母細胞に取り込ませ、凍結割断レプリカ上でクリック反応を用いて検出する方法について検討した。前駆体アナログは本来のアナログと全く同様に取り込まれ、細胞増殖に影響を与えないこと、標識は前駆体アナログ依存性に起こることを確認した。これを用いることにより従来の方法では分からなかった生体膜の新たな非対称性が判明した。オートファゴソームの形成に必須であることが知られている膜脂質ホスファチジルイノシトール3燐酸(PI3P)の局在について、急速凍結・凍結割断レプリカ標識法を用いて解析した。オートファジーを誘導した酵母、哺乳類細胞を急速凍結し、凍結割断レプリカを作製し、p40phoxのPXドメインをプローブとして標識して電子顕微鏡観察した。標識特異性については異なるホスフォイノシチドを含むリポソームを同様に処理、標識して確認した。解析の結果、酵母のオートファゴソームおよびオートファジー小体では、PI3Pが膜の細胞質側よりも閉鎖空間側(2枚のオートファゴソーム膜の間にある閉鎖空間に面した側)により多く存在するのに対し、哺乳類細胞ではオートファゴソーム膜の細胞質側に限局して存在し、酵母と対照的な分布を示すことが明らかになった。酵母オートファゴソームのPI3Pの非対称性分布は、細胞質に存在する2つのPI3P脱燐酸化酵素を欠損させた変異株(slj3Δymr1Δ)では消失した。この結果から、酵母オートファゴソームではもともと対称性に存在するPI3Pのうち、細胞質側のPI3Pが分解されることによって非対称性分布が完成すると推測された。閉鎖空間側にPI3Pが生じる機構に関しては、フリッパーゼによる輸送、膜新生過程での内在化などが関与する可能性がある。今回の研究結果は酵母と哺乳類細胞のオートファジー膜形成の過程に大きな違いがあることを示唆している。オートファジー膜形成機構を解明するためには閉鎖空間側にPI3Pが生じるメカニズムを解析することが重要な鍵になると考えられる。Adipocyte triglyceride (ATGL)はトリグリセリドの加水分解に関わる主要な酵素である。Arf1-COPI系はATGLの脂肪滴へのリクルートに関与することが知られているが、その作用場所や制御機構は明らかでない。我々はArf-GAP機能を持つと推測されているELMOD2が脂肪滴に存在することを見出し、ATGL分布との関係について検索した。ELMOD2の発現をRNAiでノックダウンすると脂肪滴に局在するATGLは増加し、トリグリセリドは減少した。このELMOD2-RNAiによる効果はsiRNAと結合しない野生型ELMOD2 cDNAを導入するとキャンセルされたが、Arf-GAP活性を欠く変異型ELMOD2 cDNAの導入は効果がなかった。ELMOD2は脂肪滴だけでなく小胞体、ミトコンドリアにも分布したが、脂肪滴への局在に限ってパルミトイル化が必要であった。パルミトイル化されないELMOD

2変異体はELMOD2-RNAiの効果を抑制できず、脂肪滴へのターゲッティングがELMOD2の機能発現に必須であることが明らかになった。これらの結果はELMOD2がArf1-COPI系を調節することによってATGLの輸送を制御していることを示唆する。最近の報告で明らかになったようにArf1-COPI系は脂肪滴表層からの小さな脂肪滴(microLD)の出芽を誘導し、それによって生じる脂肪滴表層の脂質一重層のdefectがATGLのリクルートを促進すると考えられている。ELMOD2はArf-GAPとして脂肪滴でのArf1-COPI系の機能を調節し、それによって脂肪滴上のATGL量を制御すると推測される。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の2つの柱である「QF-FRL法を高度化し、膜脂質ドメインと細胞機能の関連を解明する」、「遺伝子操作マウス、酵母を用いて脂肪滴、オートファゴソームの形成メカニズムを解明する」のいずれにおいても着実に計画が進行し、計画年度内に研究目的が達成できる見込みがあるため。膜脂質の局在を独自に開発した新たな電子顕微鏡の方法で解析し、オートファジー膜について新しい知見を得ることができたため。当初の研究計画に沿って、次年度の研究を進める。今年度すでに進行中の研究については成果をできるだけ早くにとりまとめ、論文として発表する予定である。本年度の研究ではホスファチジルイノシトール3燐酸が閉鎖空間側(内腔側)に出現することが明らかになったが、その分子メカニズムは不明である。この機構を追究することは、オートファジー膜形成の根本的なメカニズムの解明につながることが期待できるので今後の研究ではこの点に焦点をあてて解析を進める予定である。年度末に購入し、本研究費で支払いを行う予定であった試薬の納入が遅れ、新年度にずれ込んだため。すでに試薬は発注済みであり、納品後ただちに研究に使用する予定である。
コンクリートの圧密特性及び透水・脱水工法による品質改善効果予測に関する実験的研究

本研究の目的は,透水・脱水工法を行ったコンクリートについて,これまでに研究代表者が提案した改良型透水・脱水モデルの適用範囲を拡張し,表層からの品質改善効果を定量的に評価・推定することができるモデルを構築することである。交付申請書に記載した研究実施計画では,初年度である当該年度に改良型圧密試験装置を作製し,フレッシュコンクリートに先立ち,フレッシュモルタルの圧密特性を明らかにする予定であった。しかし,コンクリートの基本調合の検討,他学科と共有している実験室の使用状況,研究室の体制などを総合的に判断し,研究2年目および3年目に予定していた,真空脱水コンクリートおよび透水性型枠コンクリートの実大供試体を用いた大型の実験を先行して行うこととした。具体的には,真空脱水コンクリート(510mm×510mm×高さ180mm)および透水性型枠コンクリート(幅350mm×厚さ150mm×高さ1000mm)の実大供試体をそれぞれ作製し,材齢3日で脱型した後,材齢21日以降に実大供試体1体につき,密度・圧縮強度試験用3本,調合推定用1本,促進中性化試験用15本の合計19本のφ60.5mmコア供試体をコアドリルにより採取した。密度・圧縮強度試験用コアを用いて,気中質量,直径および高さを計測して密度を算出し,その後,圧縮強度試験を実施した。促進中性化試験用コアは,促進中性化試験装置に入れ,促進中性化試験を継続中である。調合推定用コアからは厚さ3mmのスライス試料を切り出し,セメント協会・コンクリート専門委員会報告F-18に準じて調合推定を行った。併せて,次年度に向け,交付額を考慮した改良型圧密試験装置の図面を作成し,それに装着する土圧計,変位計などの型番をリストアップして下準備を行った。なお,真空脱水コンクリートの実大供試体を用いた実験については,実験結果を取りまとめ,成果報告を行った。交付申請書に記載した研究実施時期の入れ替えを行い,改良型圧密試験装置の作製に先行して,実大供試体を用いた大型の実験を実施したが,本研究全体の遂行に及ぼす影響はほとんどない。また,市内の試験所にある促進中性化試験装置を無料で使用することができたため,コンクリート極表層の品質改善効果を,当初計画していなかった促進中性化試験により検討することができた。以上のように,研究の推進方策について変更は生じているが,総合的に判断すると,おおむね順調に進展していると考えられる。交付申請書において初年度に行う計画であった内容を実施する。すなわち,改良型圧密試験装置を作製し,既報のモルタルの調合条件について圧密試験を行い,その結果と既報の結果を比較し,装置の修正・改良などを行う。次いで,水セメント比,セメント種類,細骨材率,スランプ,粗骨材かさ容積,粗骨材最大寸法といったコンクリートの調合条件がフレッシュコンクリートの圧密特性に及ぼす影響を明らかにする。併せて,硬化後の圧密試験供試体から,密度・圧縮強度試験用コアおよび調合推定用コアをそれぞれ採取し,圧縮強度試験および調合推定を実施し,圧縮強度分布およびセメント水比分布を明らかにする。

また,市内の試験所にある促進中性化試験装置を無料で使用することができたため,コンクリート極表層の品質改善効果を,当初計画していなかった促進中性化試験により検討することができた。以上のように,研究の推進方策について変更は生じているが,総合的に判断すると,おおむね順調に進展していると考えられる。交付申請書において初年度に行う計画であった内容を実施する。すなわち,改良型圧密試験装置を作製し,既報のモルタルの調合条件について圧密試験を行い,その結果と既報の結果を比較し,装置の修正・改良などを行う。次いで,水セメント比,セメント種類,細骨材率,スランプ,粗骨材かさ容積,粗骨材最大寸法といったコンクリートの調合条件がフレッシュコンクリートの圧密特性に及ぼす影響を明らかにする。併せて,硬化後の圧密試験供試体から,密度・圧縮強度試験用コアおよび調合推定用コアをそれぞれ採取し,圧縮強度試験および調合推定を実施し,圧縮強度分布およびセメント水比分布を明らかにする。交付申請書に記載した研究実施計画では,初年度である当該年度に改良型圧密試験装置を作製するための費用を計上していたが,研究実施時期の入れ替えを行い,それより大幅に計上額の少ない,真空脱水コンクリートおよび透水性型枠コンクリートの実大供試体を用いた実験を先行して実施したためである。次年度は,改良型圧密試験装置を作製するため,当該年度の余剰額を使用する計画である。
非拘束・環境重畳型ヒューマンインタフェースの開発と応用

デジタル画像機器と広帯域ネットワークの爆発的普及により、遠隔地間のコミュニケーションは動画像化・双方向化・実時間化の途上にあり、従来の音声や書面・図面による意図の伝達に比べ、より直感的かつ効率的なコミュニケーションが可能となっている。特に実存する事物に関する情報伝達については映像の果たす役割は大きく、特に土木・建築作業の管理や組立作業のように立体的な概念の伝達を必要とする分野では、遠隔地間での協同作業の可能性が拡がっている。そこで本研究課題では、遠隔協同作業のなかでも、実環境中に既に存在する物体に対して何らかの作業を行う者に対し、遠隔地から作業手順の指示やアドバイスを与えるための遠隔指示システムに関して検討した。また,遠隔地から情報を入力する手段や,情報を抽象化して表示する手法に関しても検討を行った.液晶プロジェクタとカメラより構成されたレンジファインダで作業空間の3次元形状を計測し、これより生成したCGモデルを遠隔地へ伝送することにより、指示者は作業対象の様子を任意の方向から観察することが出来る。また、指示者が操作画面上に指示を書き込むと、液晶プロジェクタより作業対象上へその指示が投影される。対象の3次元形状を得ていること、カメラ・プロジェクタのパラメータを同定していることにより、対象の形状や指示者がCGを観察する方位等とは無関係に、正確な位置に指示を投影することが可能である。指示は対象上に直接投影されるため、作業者はHMD等の機器を装着せずに自由に作業を行うことが可能である。また、複数のカメラと液晶プロジェクタを物体周囲に配置することにより対象の全周形状計測と全周への指示を可能とし、また作業者による投影光の隠蔽にも対応している。さらに、シーン中の任意形状物体を移動するための指示や、形状が既知の物体をシーン中に新たに配置するための位置合わせ指示も行うことが出来る。
作業用機械部材の運動位置検出法の開発研究

本研究は、油圧式アクチュエータのピストン・ロッドについて、あらかじめその長さ方向に一定間隔をもつ磁気目盛を着磁しておき、これをシリンダの頚口部にとりつけた磁気センサによってロッドの通過に伴って得られる電圧パルスに変換し、それを計数することによってピストン・ロッドのせり出し長さが常にわかるような信号を得る方法を開発しようとするものである。ロッドの着磁は、外部の電磁石に取り付けた磁極片によってロッドに局部的な磁束を通しその結果生じた残留磁化を磁気目盛とするので、まず最も効果的な着磁を行う様式の選定を行った。その結果厚さ510mmの磁極片によってロッドの同一横断面において中心角が60°程度になる位置に一対の磁極を形成させるのが着磁にもその読み出しにも適することが見出された。つぎに、ロッドの長手方向にはある限度以内の間隔で目盛を細密に順次着磁していくと、着磁用の磁束によってその一つ前の位置の既着の磁化が減磁されるためその間隔は40mm以上としておくことが実用的であると認めた。着磁された磁気目盛の読み出しには、ホール素子を用いてロッド表面に垂直な空間漏洩磁束を検出するが、この素子を直線上に3個隣接させて配置し、それぞれ2素子ずつの出力をコンパレータによって比較弁別して方形波に変換する。このようにして得られた電圧はピストン・ロッドの出入りに伴って2相方形波となり、この研究の目的に適合するように設計した論理回路を用いることによって、着磁間隔の1/4の距離分解能を持つ計数可能なパルスに変換できるとともにロッドの出入りの方向も与えるので、加減算カウンタによって距離を表示させることができるとの結果を得た。なお、使用中の停電などの対策としては計数値を電池バックアップ式の半導体メモリに収納しながら使用するのが最も適すると考えられる。
超臨界スラグ流システムでの相分離によるリポソーム表面架橋と薬物キャリアへの展開

リポソームは,内部に独立した水相を保有し,生体適合性が優れていることから,薬物キャリアとして広く注目されている.一方,回分式の非効率製造や製品中の有機溶媒残留が問題となっている.本研究では,新規のリポソーム連続製造プロセスを提案し,効率的で高機能性を有するリポソーム製造を目指している.具体的には,超臨界二酸化炭素を主溶媒とした製造機構により,有機溶媒使用量・残留量の削減を図るとともに,マイクロ流路を利用して流通式製造を可能とすることで,大量製造および品質の均一化を実現する.これまでに,マイクロ流路を利用した製造装置を用いたリポソームの作製およびその性質制御に取り組んできた.本手法で作製されたサンプルを,透過型電子顕微鏡(TEM)により撮影したところ,直径200 nm以下の球体状の構造体が確認できた.この構造体を含む分散溶液を透析後に高速液体クロマトグラフィーにて分析したところ,構造体内部に一定量の薬物が内包されていることが明らかとなった.これらの結果から,本法によりリポソームが製造可能であることが示された.また,原料物質の流量を変化させることで作製されたリポソームの性質を制御しようと試みた.リン脂質溶液の流量と薬物水溶液の流量を変化させることで,リポソームの直径を100から300 nmの範囲で制御することに成功した.さらに,生分解性高分子キトサンによるリポソームの機能化にも取り組んだ.作製されたリポソームとキトサン溶液を混合したのちに,リポソームの表面電位を動的光散乱法により測定したところ,キトサンの添加量に応じて制御可能であることが明らかとなった.本年度は,リポソーム/キトサン複合体の性質評価・制御に取り組む.キトサン/リポソーム複合体とリポソーム単体の安定性を比較し,必要に応じてキトサンとリポソーム表面をトリポリリン酸により架橋することで構造の強化を図る.これまでに,マイクロ流路と超臨界二酸化炭素を利用したフロープロセスを用いて,リポソームの作製およびその性質制御に取り組んできた.本手法では,まずリン脂質の酢酸エチル溶液と超臨界二酸化炭素で均一相を形成させ,この混合物と薬物水溶液を混合することで,水/超臨界二酸化炭素エマルションを作製した.その後,エマルション相と水相によりマイクロ流路内でスラグ流を形成させることで,リポソームを作製した.超臨界相とリポソームを含む液相は,気液分離後にそれぞれ連続的に系から取り出すことで連続的なリポソーム製造を実現した.本手法で作製された構造体の外見を,透過型電子顕微鏡により撮影したところ,直径200 nm以下の球体状の構造体が確認できた.さらに,動的光散乱法による測定からも構造体の直径は200 nm程度であることが確認された.この構造体を含む分散溶液を透析後に高速液体クロマトグラフィーにて分析し,薬物の濃度を測定したところ,構造体内部に一定量の薬物が内包されていることが明らかとなった.これらの結果から,本法によりリポソームが製造可能であることが示された.また,原料物質を含む溶液の流量を変化させることで作製されたリポソームの性質を制御しようと試みた.リン脂質を酢酸エチルに溶解させた溶液の量とチモロールマレイン酸塩水溶液の流量を変化させることで,リポソームの直径を100から300 nmの範囲で制御することに成功した.さらに,生分解性高分子キトサンによるリポソームの機能化にも取り組んだ.作製されたリポソームとキトサン溶液高圧条件下で混合した後に,リポソームの表面電位を動的光散乱法により測定したところ,キトサンの添加量によってその表面電位が-30から80 mVの範囲で制御可能であることが示された.これらの結果から,当初の計画通り機能性リポソームの大量製造が可能なプロセスの提案ができたと考えられる.本年度は,リポソームの機能化およびリポソーム/キトサン複合体の性質評価・制御に取り組む.これまでに,リポソームの製造およびその性質制御が可能であることを示したが,リポソーム単体では利用価値が低いため,生分解性高分子のキトサンを用いた機能性リポソームの作製を行う.これまでに,キトサンの添加によりリポソームの表面電位が制御可能であることを明らかにしたが,その構造安定性は未確認である.そこで,キトサン/リポソーム複合体の安定性を評価し,必要に応じてキトサンとリポソーム表面をトリポリリン酸により架橋することで構造の強化を図る.リポソーム表面電位は,動的光散乱法によるゼータ電位測定により評価し,安定性は動的光散乱法によるリポソーム径の経時変化測定により評価する.また,透過型電子顕微鏡を用いた構造観察も行い,形成されたリポソーム形状も評価する.一方で,薬物送達機構の確立を念頭に置いた,薬物放出速度制御にも取り組む.薬物放出速度は,リポソーム径,リポソーム構成物質および薬物種により影響されると考えられるが,特にリポソームを構成するリン脂質種による放出速度制御を目指す.また,未知の薬物種に対しても放出速度制御を可能とするために,分子情報を利用した理論計算を利用した放出速度推算にも取り組む.

具体的には,理論計算により得られた分子間相互作用を利用し,リポソーム構成物質および対象薬物間の分子間相互作用を計算する.得られた結果と,分子サイズ,リポソーム径をもとに薬物放出速度を推算するモデルを構築し,未知の薬物種に対しても薬物送達機構のデザインを可能とする.薬物放出速度の測定は,リン酸緩衝液中での透析の後,高速液体クロマトグラフィーを用いて行い,理論計算は分子構造のみを入力値として分子情報を得ることができるConductor-like screening modelによる量子化学計算を利用する.リポソームは,内部に独立した水相を保有し,生体適合性が優れていることから,薬物キャリアとして広く注目されている.一方,回分式の非効率製造や製品中の有機溶媒残留が問題となっている.本研究では,新規のリポソーム連続製造プロセスを提案し,効率的で高機能性を有するリポソーム製造を目指している.具体的には,超臨界二酸化炭素を主溶媒とした製造機構により,有機溶媒使用量・残留量の削減を図るとともに,マイクロ流路を利用して流通式製造を可能とすることで,大量製造および品質の均一化を実現する.これまでに,マイクロ流路を利用した製造装置を用いたリポソームの作製およびその性質制御に取り組んできた.本手法で作製されたサンプルを,透過型電子顕微鏡(TEM)により撮影したところ,直径200 nm以下の球体状の構造体が確認できた.この構造体を含む分散溶液を透析後に高速液体クロマトグラフィーにて分析したところ,構造体内部に一定量の薬物が内包されていることが明らかとなった.これらの結果から,本法によりリポソームが製造可能であることが示された.また,原料物質の流量を変化させることで作製されたリポソームの性質を制御しようと試みた.リン脂質溶液の流量と薬物水溶液の流量を変化させることで,リポソームの直径を100から300 nmの範囲で制御することに成功した.さらに,生分解性高分子キトサンによるリポソームの機能化にも取り組んだ.作製されたリポソームとキトサン溶液を混合したのちに,リポソームの表面電位を動的光散乱法により測定したところ,キトサンの添加量に応じて制御可能であることが明らかとなった.本年度は,リポソーム/キトサン複合体の性質評価・制御に取り組む.キトサン/リポソーム複合体とリポソーム単体の安定性を比較し,必要に応じてキトサンとリポソーム表面をトリポリリン酸により架橋することで構造の強化を図る.これまでに,マイクロ流路と超臨界二酸化炭素を利用したフロープロセスを用いて,リポソームの作製およびその性質制御に取り組んできた.本手法では,まずリン脂質の酢酸エチル溶液と超臨界二酸化炭素で均一相を形成させ,この混合物と薬物水溶液を混合することで,水/超臨界二酸化炭素エマルションを作製した.その後,エマルション相と水相によりマイクロ流路内でスラグ流を形成させることで,リポソームを作製した.超臨界相とリポソームを含む液相は,気液分離後にそれぞれ連続的に系から取り出すことで連続的なリポソーム製造を実現した.本手法で作製された構造体の外見を,透過型電子顕微鏡により撮影したところ,直径200 nm以下の球体状の構造体が確認できた.さらに,動的光散乱法による測定からも構造体の直径は200 nm程度であることが確認された.この構造体を含む分散溶液を透析後に高速液体クロマトグラフィーにて分析し,薬物の濃度を測定したところ,構造体内部に一定量の薬物が内包されていることが明らかとなった.これらの結果から,本法によりリポソームが製造可能であることが示された.また,原料物質を含む溶液の流量を変化させることで作製されたリポソームの性質を制御しようと試みた.リン脂質を酢酸エチルに溶解させた溶液の量とチモロールマレイン酸塩水溶液の流量を変化させることで,リポソームの直径を100から300 nmの範囲で制御することに成功した.
概日リズムの光同調に及ぼす混色光の効果―神経基盤を探る―

ヒトにマウスにおける内因性光感受性網膜神経細胞の混色光に対する光応答性について検討した。その結果、明順応下においたマウスでは、錐体視細胞からの間接的なシナプス入力による光反応の修飾が認められ、単色光に比べ混色光に強い光反応を示した。一方で、暗順応下にあるヒトでは桿体視細胞からの間接的なシナプス入力の存在が推定されたものの、マウスで見られたような混色光による光反応の増強は認められなかった。また、マウスの剥離網膜標本を用いて、網膜電図の記録を行った。この結果、視感度、フリッカー応答性および薬理学的性質の点から、内因性光感受性網膜神経細胞の光反応性を反映すると考えられる波形成分の同定に成功した。研究代表者の研究実績は次のとおりである。マウスの視交叉上核への光入力における内因性光感受性網膜神経節細胞と視細胞の影響を調べたところ、内因性光感受性網膜神経節細胞の最大分光感度である480nmの短波長光のみを照射するよりむしろマウスのUV錐体視細胞の最大分光波長である360nmの短波長光も480nmの短波長光に混色させたほうが、視交叉上核のニューロン活動が顕著に高まることを見出した。また、in vitro網膜標本において、内因性光感受性網膜神経節細胞からの集合電位をERG法により測定することに成功し、最大分光感度波長も480nmであることをあきらかにしている。今後、この実験系も併用して、研究を進めていく予定である。一方、研究分担者の研究実績は次のとおりである。ヒトの視交叉上核への光入力における内因性光感受性網膜神経節細胞と視細胞の影響を調べるため、前年度に引き続いて、単色光(波長の範囲:440 nm600 nm)に対する瞳孔反射測定を行い、データを蓄積した。光刺激中の縮瞳率に関する刺激応答曲線より導出した分光感度曲線は、杆体視細胞と錐体視細胞から内因性光感受性網膜神経節細胞へ入力がある場合の既往研究の結果と同様に、単一の視物質の吸光度テンプレートで表せない傾向にあった。また、加法性を検討するため、2つの単色光を組み合わせた光刺激に対する瞳孔反射測定を開始した。概日リズムの光同調における混色光の効果に関して、マウスを対象に、転写因子の発現を指標にして、視交叉上核ニューロンの混色光反応性の詳細な解析を行った。この結果、視交叉上核ニューロンは、単色光よりむしろ混色光に強い感受性を有することが確認された。また、内因性光感受性網膜神経節細胞の詳細な生理学的性質を明らかにするために、カルシウムイメージング法を用いた混色光刺激実験系を構築した。当初、LEDと干渉フィルターを用いた簡素な混色光照射システムを試作したものの、内因性光感受性網膜神経節細胞に対し十分に光刺激を行うには照度が不足することがわかった。このため、水銀キセノンランプを光源に用いた光路システムを新たに構築することによって、初期の目的を達成することができた。また、カルシウムイメージング法に加えホールセルパッチクランプ法を併用するシステムを構築した。今後、本装置を使って、内因性光感受性網膜神経節細胞の混色光受容メカニズムを詳細に検討していきたい。一方、ヒトの内因性光感受性網膜神経節細胞と視細胞の相互作用を調べるため、波長の異なる単色光(波長の範囲:440 nm600 nm)に対する瞳孔反射を測定した。研究当初に設定した実験方法では、光刺激量の範囲が限定的で、瞳孔反射の分光応答特性を検討するには不十分であることが判明した。従って、実験方法を見直して光刺激量の範囲を拡大すると共に、被験者に負担を与えずに効率的にデータを収集できる方法に改善した。これよりデータの収集と解析を行い、また、混色光を用いる実験方法を検討した。本年度はマウスとヒトにおいて、混色光に対する内因性光感受性網膜神経節細胞の光反応性について調べた。マウスにおいて、昨年度視交叉上核のニューロンが単色光に比べ混色光に対して強い反応を示すことを報告した。本年度はセロトニン神経系に属し、視交叉上核と神経回路を形成することにより概日リズムの光同調を調節する背側縫線核のニューロンの光反応性について調べた。その結果、背側縫線核のニューロンも、単色光に比べ混色光に強い光反応性を有することがわかった。また、申請者らはマウスの剥離網膜標本において網膜電図の記録を試みた。外科的・薬理学的にすべての錐体視細胞および桿体視細胞の機能を完全に損なったマウス網膜では通常網膜電図は消失すると考えられる。