hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
染色体機能を制御するコヒーシンタンパクの動態解析

本研究の目的は、染色体の高次構造制御を介し、染色体諸機能(分配、転写、組換え)に関与するコヒーシン(姉妹染色体分体間接着因子)分子およびSMC5/6分子の制御の分子機構を明らかにすることにある。特に、複製の結果生じる2つの姉妹染色体分体間の接着因子として分配に機能する場合と(異なるDNAの接着に機能する場合)、転写因子としてプロモーターとエンハンサー間の相互作業に機能する場合、この違いがコヒーシン分子そのものにあるのか、どのような制御の違いがあるのか、を明らかにすることを目的とした。昨年度に続き、本年度は、アセチル化の有無によって接着に使われているコヒーシンとループ構造形成に使われているコヒーシンの区別をつけようとした。シークエンサーにより判別する方法論(Hi-C法)とChip法との組み合わせにより先の二つの活性を判別すべく出芽酵母でHi-C法の導入に着手した。しかしながら、ゲノムサイズの大きさに依るためか出芽酵母では高次構造を有効に検出することができなかった。Smc5/6の分子機能に迫ることを目的とし、Smc5/6のゲノム上分布を説明するモデルを機械学習を用いて作成することも行った。ゲノム配列やゲノム上での位置に関する様々な特徴量を考慮することにより、ある程度の正確さ(AUC = 0.86)を持つ識別モデルが構築できている。この過程で、正確な識別にはSmc5/6結合部位に隣接する遺伝子の遺伝子長が重要であることが見出されており、これはSmc5/6の分子機能を考える上での大きな手がかりとなる知見である。29年度が最終年度であるため、記入しない。生命情報の基盤である染色体は、ゲノムDNAと数百から数銭のタンパクから構成される巨大複合体である。生命は基本的にゲノムDNA上の遺伝情報の転写、複製、分配、組換え、修復により運営されるが、染色体はまさにこれらの機能を忠実に行う多機能分子装置である。本研究の目的は、染色体の高次構造制御を介し、染色体諸機能(分配、転写、組換え)に関与するコヒーシン(姉妹染色体分体間接着因子)分子の制御の分子機構を明らかにすることにある。特に、複製の結果生じる2つの姉妹染色体分体間の接着因子として分配に機能する場合と(異なるDNAの接着に機能する場合)、転写因子としてプロモーターとエンハンサー間の相互作業に機能する場合(このような違いがコヒーシン分子そのものにあるのか、どのような制御の違いがあるのか、を明らかにする。今年度は、アセチル化の有無によって接着に使われているコヒーシンとループ構造形成に使われているコヒーシンの区別をつけようとした。しかしながら、アセチル化特異的な抗体を用いたChIP-seq法によっても両者に違いを見出すことができず、現在染色体の構造をシークエンサーにより判別する方法論(Hi-C法)とChip法との組み合わせにより先の二つの活性を判別しようと考えている。現在は酵母を用いた系で解析を進めているが、ヒトを用いた場合の方が高次構造などは検出しやすく今後酵母とヒトと両方の系で解析を行う予定である。姉妹染色分体間接着に寄与するコヒーシン複合体とクロマチンループを形成するコヒーシンを見分けるべくアセチル化されたコヒーシン(姉妹染色分体間接着に関与する)の局在部位を決定すべくChIP-qPCRに依る検証を行った。その結果、酵母では少なくとも全ての染色体に局在するコヒーシン複合体は、アセチル化されていることが判明した。現在までの結果では、アセチル化の有無がコヒーシンの局在に影響を与えることを示すデータは得られていない。今後はHi-Cなどの手法を取り入れ、ループ形成に寄与しているコヒーシンと姉妹染色分体間接着因子をシークエンス技法により見分ける方法を取り入れる。パイロット実験を開始している段階にある。
下水処理場の最終沈殿池における溶存態亜酸化窒素生成メカニズムの解明

下水処理場の最終沈殿池における溶存態亜酸化窒素(DN_2O)の生成メカニズムを解明するため,秋田県の流域下水道である大曲処理センターを対象とした水質調査を行った.なお亜酸化窒素(N_20)は二酸化炭素の約300倍温室効果能を持つ温室効果ガスであり,オゾン層破壊物質でもある.調査は2016年7月と11月に行った.下水処理場内の調査地点は流入原水,最初沈殿池流出水,反応槽(3箇所),最終沈殿池表層,消毒槽流出水とし,水サンプルの採取を行った.また, 11月調査では最終沈殿池の低層からも水サンプルを採取した.なお,最終沈殿池は円柱型で底部がすり鉢状になっており,水深が約3mある.採取した水サンプルからDN_2O, NH_4-N, NO_2-N, NO_3-N, COD_<cr>濃度などを測定し,調査現場でDO,水温, pHなどをセンサーを使用して直接測定した.その結果,反応槽におけるDN_2O濃度は, 7月が1.101.67μg/L, 11月が3.19715μg/Lであったのに対し,最終沈殿池のDN_2O濃度は7月が0.94μg/L, 11月が表層で542μg/L,低層で1440μg/Lであった.また, 7月は反応槽から最終沈殿池にかけてNH_4-N濃度の変化がほとんど見られなかったのに対して, 11月は反応槽平均濃度が6.21mg/L,最終沈殿池低層が4.46mg/Lと, 1.75mg/L減少した.このことから, 11月は最終沈殿池に流入したアンモニウムイオンが汚泥の沈降とともに硝化脱窒反応を起こし,その反応過程でDN_2Oが生成されたと考えられる.以上より,下水処理場の最終沈殿池では汚泥の沈降とともに硝化脱窒反応が進むことでDN_2Oが生成され,反応槽よりもDN_2Oが高濃度になる可能性が示唆された.また,その生成量は季節変動による水処理状況の変化によって異なると考えられる.下水処理場の最終沈殿池における溶存態亜酸化窒素(DN_2O)の生成メカニズムを解明するため,秋田県の流域下水道である大曲処理センターを対象とした水質調査を行った.なお亜酸化窒素(N_20)は二酸化炭素の約300倍温室効果能を持つ温室効果ガスであり,オゾン層破壊物質でもある.調査は2016年7月と11月に行った.下水処理場内の調査地点は流入原水,最初沈殿池流出水,反応槽(3箇所),最終沈殿池表層,消毒槽流出水とし,水サンプルの採取を行った.また, 11月調査では最終沈殿池の低層からも水サンプルを採取した.なお,最終沈殿池は円柱型で底部がすり鉢状になっており,水深が約3mある.採取した水サンプルからDN_2O, NH_4-N, NO_2-N, NO_3-N, COD_<cr>濃度などを測定し,調査現場でDO,水温, pHなどをセンサーを使用して直接測定した.その結果,反応槽におけるDN_2O濃度は, 7月が1.101.67μg/L, 11月が3.19715μg/Lであったのに対し,最終沈殿池のDN_2O濃度は7月が0.94μg/L, 11月が表層で542μg/L,低層で1440μg/Lであった.また, 7月は反応槽から最終沈殿池にかけてNH_4-N濃度の変化がほとんど見られなかったのに対して, 11月は反応槽平均濃度が6.21mg/L,最終沈殿池低層が4.46mg/Lと, 1.75mg/L減少した.このことから, 11月は最終沈殿池に流入したアンモニウムイオンが汚泥の沈降とともに硝化脱窒反応を起こし,その反応過程でDN_2Oが生成されたと考えられる.以上より,下水処理場の最終沈殿池では汚泥の沈降とともに硝化脱窒反応が進むことでDN_2Oが生成され,反応槽よりもDN_2Oが高濃度になる可能性が示唆された.また,その生成量は季節変動による水処理状況の変化によって異なると考えられる.
在宅重症心身障害児の育児と支援に関する研究

平成19年度における研究目的は(1)在宅重症心身障害児のケアに携わっている看護師の意図している、親の育児の力を引き出す援助を明らかにする、(2)サポート環境の視点から海外の在宅障害児支援の状況と比較しながら、在宅重症障害児の育児支援につながるケアを考察する、の2点であった。(1)については、重症心身障害児施設で短期入所を行なっている施設の看護師5名に聞き取り調査を行った。その結果、在宅生活を継続するためには【親の子どもの反応への理解】と【子ども以外の家族の生活の継続】が必須条件であると看護師は考えていた。さらに親の育児の力を引き出すために意図している支援には、【子どもの安全を守る】【親の考えや方法を尊重する】【子どもの状況の解釈は親に委ねる】【家族全体の中に子どもを位置づける】【子どもの好きなことの実現を長期的目標に据える】が挙げられた。特に【子どもの状況の解釈は親に委ねる】ことは、親の育児の意欲と関係しているため、看護師の姿勢、反応への細やかな観察、情報の入手方法や提示の仕方、親と看護師の関係性等を踏まえて、支援のための要件を更に詳細に分析することが今後の課題である。(2)については昨年度調査を行なった、イギリスのブリストルのShared Care Network、Barnard財団の実践を考察した。在宅で医療の必要な児は、Foster Familyと呼ばれる有償ボランティアのサポート家族をもち、家族だけが育児の負担を負わないシステムが確立していた。Foster Familyは子どもの原家族、看護師、ソーシャルワーカーともパートナーシップをもつことが求められており、そのための専門的な研修、支援体制が確立されていた。家族が育児の力を見出し、在宅ケアを継続するためには、家族の負担に配慮した体制の整備が重要であり、安心して育児を分担できる体制を早急に実現する基盤の整備が我が国における課題と考える。平成18年度における研究目的は(1)在宅重症心身障害児を育てる母親及び父親の事例から、育児の力を見出す出来事及びそれに関連する要因を分析する、(2)サポート環境の視点から海外の在宅障害児支援の状況と比較しながら、在宅重症障害児の育児支援につながるケアを考察する、の2点であった。(1)については父親3名、母親5名、計8名の聞き取り調査を行った。子どもの主体を認識し反応を意味づけることが、母親及び父親にとって育児の力を見出す出来事となっており、これには子どもの身体的安定、社会とのつながり、他者からの言葉が関連する要因として挙げられた。さらに父親が育児の力を見出すためには、父親としての役割を果たすこと、仕事と家庭のバランスをとることが関与していた。母親及び父親が、子どもの主体を認識することと、その状況を解釈していく過程を支えることが重要と考えられた.(2)については在宅医療を推進してきた歴史をもつイギリス、ロンドンのホスピス・RICHARD HOUSE、研究・啓発を通じて在宅医療をサポートする事業を展開してきたShared Care Network、財団により組織的に事業を展開してきたBarnard財団を視察・調査した。在宅で医療の必要な児は、Foster Familyと呼ばれる有償ボランティアのサポート家族をもち、その家に滞在し、家族だけが育児の負担を負わないシステムが確立されていた。サポートネットワークを広げ、安全なケアを提供するための研究機関の役割は大きく、その提言は政策に反映されていた。医療・福祉・教育関係のスタッフがチームで児に関わり、看護師は医療ケアの知識・技術の教育的な役割を担っていた。以上より、重症心身障害児の家族が育児の力を見出し、在宅ケアを継続するためには、家族の負担に配慮した環境の整備が重要であり、研究の蓄積及び全国的なネットワークづくりが我が国における課題と考える。
政治的責務の研究による複合国境論の理論構築

本研究は、政治的責務を正当化する諸理論のうち、同意論(社会契約論)を検討することで、同意が自発的である条件を提示するために、同意論はベースラインたる自然状態論を必然的に包含することが示し、利益論(自然状態論)を検討することで、各領域に割り当てられた課題解決責任を、より適切に果たすがゆえに国家は正統性を持つことを示し、さらに国家は、多様な課題に応じてグローバルな重層的ネットワークを構築し、それによって課題を解決する必要があることを示した。古典的な国家の正当化論(政治的責務論)を再検討し、そこで得られた知見を元に、新しい世界秩序像である複合国境論を理論仮説として提示し検討することが、本研究の目的である。この目的のために平成20年度に注力したのは、(1)同意論(社会契約論)の再検討、(2)利益論(自然状態論)の検討、(3)関係的責務論の総括、(4)参加による権力統御の限界確定である。(1)社会契約論の意義を再検討すべく、同意がなぜ拘束するかの哲学的考察を行った。その結果得られた知見は、自然状態では約束を守る義務は存在しないというヒュームに反して黙約がなくても約束を守る義務は存在しうること、強制による契約も有効であるとの社会契約論の主張も十分理由があること、しかし居住や投票を暗黙の同意として捉えるのは困難であること、等である。その一部について研究報告を行った(2008.12東京法哲学研究会於法政大学)。(2)利益論(自然状態論)を検討すべく、ゲーム理論や古典的議論を精査した。その結果得られた知見は、短期的視点では国家は必要であること、国家の存在意義は利益供給のみならず法的状態の達成に求められること、等である。その一部について、日本法哲学会・学術大会(2008.11於学習院大学)において、「遵法義務の問題地平」と題するワークショップを開催し、他の研究者と共に報告・討論を行った。(3)関係的責務論を総括し、R・ドゥオーキンは純一性という理念の下で平等な存在として国民を捉えて政治的責務の正当化を試みているが、理論的に失敗しているという結論に至った(ARSP Beiheftに掲載予定)。(4)国民が政治的責務を負う国家が、健全に作動するための統治機構の条件として、参加に注目し、その限界を確認した。その成果は、C・サンスティーン教授を招いたセミナーに於ける討論(ARSP Beiheftに掲載予定)や被害者参加制度の検討に結実した。この目的のために平成21年度に注力したのは、(1)利益論(自然状態論)による国家権力正当化論の検討、(2)政治的責務と遵法義務の異同の検討、(3)同意論(社会契約論)及び関係的責務論の総括である。(1)国家の存在しない自然状態と比して国家がいかなる利益をもたらしているかを検討するため、国家刑罰権を否定的に捉えるリバタリアニズムの刑罰理論を批判的に考察した。その結果得られた知見は、個人権侵害の防止というよりは法的状態の回復のために刑罰が正当化されること、刑罰が過剰でもなく過少でもなく適正に科されるために処罰する責任が各国家に割り当てられること、等である。ここで得られた割当責任論は、グローバル・リスクに対処するための世界秩序構想において、政府ネットワーク論をさらに発展させた多層ネットワーク論として展開できることを確認した。(2)政治的責務と遵法義務の関連について検討し、国家に対する責務である政治的責務と法に対する義務である遵法義務が実は厳密に区別されるべきであること、但し遵法義務を果たすために政治的責務が正当化されうること、等を論証した。その一部について、法哲学社会哲学国際学会連合(IVR)世界大会(2009.9北京市)にて、Political Obligationと題するワークショップを企画・開催し、諸外国の研究者と共に報告・討論を行った。(3)政治的責務を正当化する議論である同意論(社会契約論)と関係的責務論を批判的に検討する研究をまとめ上げ、公刊した。この目的のために最終年度である平成22年度に注力したのは、グローバリゼーションが進行する時代における国家の役割の再定位である。特に、(1)新しい世界秩序の根拠、(2)新しい世界秩序において国家がしめるべき位置、について研究を行った。(1)人権を保障する責任を負うのは誰かという問題を設定し、人権は第一次的には国家に対する権利ではなく万人に対する権利として理解すべきこと、第二次的にはそれぞれの国家が人権を保障する責任を負っていることを示した。

また、正義が妥当するのは国家内部のみであり、グローバルには妥当しないとするドゥオーキンの理論を検討し、その背景にあるのは国家の強制力の正当化という問題設定であること、その問題設定からしてもグローバルな正義を有意味に語りうることを示した。以上により、人権が世界秩序の根拠となりうることを示した。(2)グローバルな課題に対応して様々な規制を行う主体として、国際組織やNGOなどよりも依然として国家が適切であることを示した。その理由として、国家は他の主体と比べて、説明責任と統治能力の点で優れていることを指摘した。関連して、グローバル・リスクに対処するための世界秩序構想として、スローターの政府ネットワーク論を発展させた多層ネットワーク論を展開した。世界が課題領域に即してネットワークを構築して解決にあたるという構想を示した。
近縁外来種の侵入が在来種に与える生態・遺伝的影響に関する実証的研究

本研究は近縁外来種の侵入による在来種の絶滅を実験的に再現し,生態・行動学的手法と集団遺伝学的手法によりそのメカニズムを明らかにするものである。在来種ニッポンバラタナゴ(Rok)と近縁外来種タイリクバラタナゴ(Roo)を用いた水槽実験(Rok:6ペア;Roo:3ペア)により,亜種間における配偶行動と繁殖率の違い,各交配頻度と出現仔魚のタイプ別頻度を調べた。次に野外人口池(Rok:50ペア;Roo:5ペア)を用いた同様の実験により,仔魚の遺伝子型と遺伝子頻度の変化を追跡した。また,これらの結果を基にコンピューターシュミレーションも行い,Rooの侵入によるRokの絶滅条件を推定した。Rooは雄の配偶行動と雌の繁殖率においてRokに勝っていた。配偶行動の成功率は亜種間では低く,特にRoo(♀)×Rok(♂)において低かった。交配頻度はRok間において最も高く,次いで亜種間,Roo間となったが,仔魚のタイプ別頻度は雑種が最も高く,次いでRok,Rooとなった。また,雌の繁殖率について見ると,RooはRokの約6倍である事が判った。野外池において出現仔魚のタイプは雑種が最も多く,次いでRoo,Rokとなり,Rokは実験2年目以降,確認できなかった。雑種の頻度は年々増加し,3年目には96%に達した。遺伝子頻度について見るとRooの固有対立遺伝子は実験池の集団全体だけでなく雑種内においても増加し,その頻度は実験3年目には分析した全ての座において約70%に達した。以上からRooの侵入によるRokの絶滅は個体と遺伝子ではそれぞれ異なる要因により生じる可能性が示唆された。即ち,Rok個体の絶滅は,亜種間での繁殖率の違い,Roo雄の繁殖行動における優位性,初期発生における雑種強勢,亜種間での生殖前隔離ならびに雑種退行の欠如の4要因により生じる。これに対し,Rok遺伝子の消滅は遺伝子レベルにおける亜種間の適応度の違いにより生じる。なお,この事は上記の要因をベースとしたRooの初期個体数を変えたシミュレーションにおいても支持された。近縁外来種の侵入による在来種の絶滅メカニズムを明らかにするため,タイリクバラタナゴ(Roo:外来種)とニッポンバラタナゴ(Rok:在来種)の混合飼育試験を,人工池と水槽を用いて行った.野外実験は15m×5mの人口池にRok50ペア,Roo5ペア,産卵母貝であるイシガイ30個体を,水槽実験はRok8ペア,Roo4ペア,イシガイ5個体をそれぞれ加えて行った.最初に,水中カメラによる繁殖行動の観察を行い,亜種間での交配頻度を調べた.

次に貝から浮出した仔魚について,池・水槽共に定期的なサンプリングを行い,ミトコンドリアDNAの分析による母系判定とマイクロサテライトマーカー6遺伝子座の分析による交雑個体の判定を行った.配偶行動において亜種間での生殖的隔離は殆ど認められなかったが,Rooの雄はRokの雄と比べ繁殖行動において優位である傾向が認められた.雌の繁殖率について見ると,RooはRokの約6倍であることが判った.配偶行動の頻度は,Rok×Rok, Roo×Roo,亜種間の順に高かった.しかしながら,遺伝子鑑定における仔魚の個体数は,雑種,Roo, Rokの順に多く,配偶行動の頻度とは逆の結果となった.なお,ミトコンドリアDNAについて見ると,仔魚の約8割がRooであった.今回の実験から,RooによるRokの駆逐においては,Rooの繁殖率と雑種の生存率の高さに加え,Rokの母貝内における初期生存率の低さが主な要因であり,配偶行動における亜種間交配頻度の高さが必ずしも駆逐の主要因では無いことが示唆された.次年度は,配偶行動におけるRooとRokの雄の適応価の違いを定量化すると共に,野外人工池における遺伝子頻度の変化のモニタリングを継続することにより,遺伝子レベルでの外来種による在来種の駆逐の可能性を検証する.また,野外実験から得られたデーターを基に数理モデルを構築し,コンピューターシュミレーションによる在来種の個体群存続可能性分析を行い,外来種との交雑による在来種の駆逐条件を明らかにする.【目的と方法】本研究は,近縁外来種の侵入による在来種絶滅のメカニズムを生態・行動学的手法ならびに集団遺伝学的手法により明らかにするものである。本年度は,昨年度に引き続き,1)野外他におけるニッポンバラタナゴ(Rok)とタイリクバラタナゴ(Roo)の遺伝子頻度のモニタリング,2)水槽実験による亜種間の繁殖成功率の違い,3)Roo侵入によるRokの絶滅条件のコンピューターシュミレーションによる推定を試みた。【結果】1)ミトコンドリアDNA(mtDNA)とマイクロサテライト(MS)について調べたところ,0歳魚は全てRokとRooの雑種であり,Rokは全く確認されなかった。雑種の頻度は昨年の52%から96%に増加し,そのうち92%がF_2以降の個体であった。雑種の遺伝子組成について見るとRokのmtDNA頻度は24%,MSにおけるRokの固有対立遺伝子頻度は全ての座において50%以下となり,雑種においてRok遺伝子はRoo遺伝子に置換される可能性が高いことが判った。2)昨年度は,大阪産Rok個体における近交弱勢の存在が示唆された事から,本年度は近交弱勢を持たない九州産Rok個体を用い,Rooとの間で混合飼育実験を行った。繁殖行動においてはRok(♀)×Rok(♂)の頻度が最も高かったのに対し,浮出仔魚ではRok(♀)×Roo(♂)の頻度が最も高く,昨年とほぼ同様の結果となった。3)Rooの初期侵入個体数を変えた各シミュレーションにおいて,所要時間は異なるもののRokはいずれの条件においても最終的には絶滅するという結果が得られた。【考察】これら一連の実験結果から,Rooの侵入によるRokの絶滅は個体と遺伝子ではそれぞれ異なる要因により生じる可能性が示唆された。即ち,Rok個体の絶滅は,亜種間での繁殖率の違い,Roo雄の繁殖行動における優位性,初期発生における雑種強勢,亜種間での生殖前ならびに生殖後隔離の欠如の4要因により生じる。これに対し,Rok遺伝子の消滅は遺伝子レベルでの亜種間の適応度の違いにより生じる。
偏微分方程式の漸近解析に対する逆問題的手法の構築

n次元Euclid空間の有界領域上の半線型熱伝導方程式、Navier-Stokes方程式などに対する初期境界値問題について、Determining nodesと呼ばれる有界領域上の有限個の点からなる集合の存在を考察した。Determining nodesは時間大域的な解の漸近挙動の観測点からなる集合のことであり、もし存在すれば、Determining nodesでの解の漸近挙動から有界領域での解の漸近挙動を一意に決定することができる。本年度はBanach空間上の半線型放物型発展方程式に対する初期値問題について、Determining nodesのLp理論を構築した。Detemining nodesのLp理論を構築するために、まず、Lp上のSectorial作用素から誘導されるBanach空間とDetermining nodesとの関係を精査し、Lpのnode補間不等式を証明した。これより、n/2<p<∞とし、Lpのnode補間不等式と(Navier-Stokes初期値問題で用いられた儀我-宮川の)逐次近似法と同様の方法を用いて時刻tの重み付きLpノルムがtに関して一様有界となるようなDetemining nodesの存在を証明した。境界条件の多様性については、適当な境界条件を伴った線型化作用素がLpでSectorialかどうかを確認すれば十分となった。漸近挙動の収束率についても、tの重み付きLpノルムのtに関する一様有界性を用いて明らかにできた。このように、今年度は解析半群のLp理論を用いて初めてDetermining nodesのLp理論を構築することができ、偏微分方程式の漸近解析に対する逆問題的手法に関して年次計画で期待した以上の研究成果が得られた。(平成24年3月31日付け特別研究員(DC2)辞退予定)(平成24年3月31日付け特別研究員(DC2)辞退予定)n次元Euclid空間の有界領域上の半線型熱伝導方程式、Navier-Stokes方程式などに対する初期境界値問題について、Determining nodesと呼ばれる有界領域上の有限個の点からなる集合の存在を考察した。(平成24年3月31日付け特別研究員(DC2)辞退予定)(平成24年3月31日付け特別研究員(DC2)辞退予定)
非流暢性失語症における言語賦活領域に対する経頭蓋直流電気刺激の効果

脳卒中後に生じる言語機能障害の一つである失語症は、脳卒中後に生じる重大な後遺症の一つであり、社会復帰を妨げる障害要因の一つである。経頭蓋直流電気刺激(tDCS)前後に、画面上の絵を見てその名前を言うまでの反応時間の変化を調査することにより、呼称課題における脳の賦活部位を同定し、その部位にtDCSを行い合わせて言語訓練を行ううことにより、呼称反応時間の改善を認めた。患者ごとに、機能回復に関与する部位を同定し、その場所を賦活することにより、失語症の改善が見込まれる。脳卒中による慢性期非流暢性失語症における機能的言語課題賦活領域に対する経頭蓋直流電気刺激の効果を検討する為に、1)呼称課題における脳活動をNIRSおよびEEGにより計測、2)同定された賦活部位に対して、ナビゲーションシステムを利用したTMSを施行し、呼称課題反応時間の遅れを測定することにより、同部位の言語機能回復への役割を検討し、同部位の経頭蓋直流電気刺激と言語訓練の組合せによる呼称課題反応時間の変化を検討することを目的とする。実験1NIRS-EEGシステムによる言語課題賦活部位の同定に関して、コンピュータ画面上に表示された絵に対しての呼称課題(Picture-word matching test)施行時における脳血流ならびに脳波の変化をNIRSーEEGシステムにより脳卒中患者において評価する評価方法を確立。脳血流測定部位ならびに脳波測定における関心領域の設定を確立した。マルチトリガーシステムを用いた、音声表出反応時間の評価法を確立し、また確立された課題表示からの音声表出反応時間計測方法を用いて、脳卒中患者における計測を開始した。また、実験2TMSによる機能的賦活部位の同定に関しては、マルチトリガーシステムによる、画像表示をトリガーとして画像提示から100ms後に経頭蓋磁気刺激を施行し、音声反応時間の測定を施行し、その反応時間の変化を測定する手法を確立した。またナビゲーションシステムを用いるためのMRI画像設定条件を検討し、T1画像でのaxial画像を用い、1mm刻みでの画像条件を決定し、脳卒中患者における標的とする前頭前野、下前頭回の同定方法を確立した。また当該研究は倫理委員会での承認(20120069)を得て、UMIN臨床試験登録(UMIN000008467)も終了しており、現在研究参加者募集ならびに登録を行っている。脳卒中患者において、呼称課題時に賦活される脳領域を同定し、同部位への経頭蓋直流電気刺激を行い、経頭蓋直流電気刺激後に呼称課題の変化を検討。障害半球下前頭回へのanodal tDCSへの刺激で反応時間が短縮する例と、逆に非損傷半球へのanodal tDCSにより呼称反応時間が短縮する例を認めた。それぞれ、呼称反応時間を短縮させる刺激条件を用い、7日間の経頭蓋直流電気刺激と言語訓練を行うことにより、呼称反応時間の短縮、ならびに呼称課題テストの正答率の改善を認めた。本研究により、失語症における非侵襲的脳刺激治療においては患者ごとにその賦活部位を同定し、ナビゲーションシステムを用いて正確に刺激を行うことの重要性が示された。よって、脳卒中後の失語症治療における非侵襲的脳刺激治療においては、一律にある特定の部位を賦活する方法ではなく、患者個人における言語機能回復に関わる部位を同定し、その部位を効果的に賦活する「オーダーメード」の治療が必要であると考えられる。脳卒中による慢性期非流暢性失語症における機能的言語課題賦活領域に対する経頭蓋直流電気刺激の効果を検討する為に、1)呼称課題における脳活動をNIRSおよびEEGにより計測、2)同定された賦活部位に対して、ナビゲーションシステムを利用したTMSを施行し、呼称課題反応時間の遅れを測定することにより、同部位の言語機能回復への役割を検討することを目的とする。当該年度においてはまず実験(1)NIRS-EEGシステムによる言語課題賦活部位の同定に関して、コンピュータ画面上に表示された絵に対しての呼称課題(Picture-word matching test)施行時における脳血流ならびに脳波の変化をNIRSーEEGシステムにより評価する評価方法を確立。マルチトリガーシステムを用いた、音声表出反応時間の評価法を確立した。また確立された課題表示からの音声表出反応時間計測方法を用いて、健常人におけるコントロール値の計測を開始した。また、実験

(2)TMSによる機能的賦活部位の同定に関しては、マルチトリガーシステムによる、画像表示をトリガーとして画像提示から100ms後に経頭蓋磁気刺激を施行し、音声反応時間の測定を施行し、その反応時間の変化を測定する手法を確立した。またナビゲーションシステムを用いるためのMRI画像設定条件を検討し、T1画像でのaxial画像を用い、1mm刻みでの画像条件を決定し、標的とする前頭前野、下前頭回の同定方法を確立した。健常人だけでなく脳卒中患者における計測、評価手法も確立され、倫理審査承認、UMIN臨床試験登録も済み、現在参加者募集、登録が進行中であることより、研究計画は概ね順調に進んでいると考えられる。本年度は予算の執行に遅れを生じたが、機器の整備は順調に進み、評価手法が確立された。倫理審査も申請中であり、来年度より、症例を集めての研究への速やかな移行が可能となった。よって研究計画はおおむね順調に進んでいると考えられる倫理委員会の承認も得られ、参加者登録もすすんでおり、介入研究が進行中である。研究機器、研究体制、評価方法、手技が確立され、次年度からは、症例を順次募集し、症例数を増やしていく予定であり、予定どおり慢性期脳卒中患者におけるtDCSによる治療的介入効果の検討を行っていく予定である研究機器は概ね整備され、研究手法も確立され、次年度では主に研究費は研究消耗品および学会発表のための旅費ならびにデータ解析、論文作成のための費用を中心に使用する予定である研究機器は整備されたため、次年度では主に研究費は研究消耗品および学会発表のための旅費を中心に使用する予定である。
全吸収貫通型ゲルマニウム検出器による極限領域核の質量決定

不安定核の原子質量を10keV程度の精度で決定するために、特製貫通型ゲルマニウム検出器の外側に配置する同時計数用BGOシンチレーション検出器を新たに作成し、両者を併せて全吸収型検出器とし、その特性を測定するとともに崩壊エネルギーの測定・解析方法を検討した。このBGOシンチレータによってゲルマニウム検出器を透過あるいは散乱して出てくるγ線および制動放射線を検出し、同時計数あるいは反同時計数を行いゲルマニウム検出器内での全吸収エネルギースペクトルを得、崩壊エネルギーを決定することを目的としている。昨年までは比較的半減期の長い不安定核の測定のみであったが、今年度、京大原子炉に附置しているオンライン同位体分離装置(KUR-ISOL)の不安定核捕集用テープに差動排気系を整備して本検出器を設置し、短半減期の核分裂生成物の崩壊エネルギーの測定を可能にした。Rb、Csなど精度良く測定されている核種を測定し解析方法を検討した。スペクトルはモンテカルロシュミレーションEGS4を用いて検出器の応答関数を作成しアンフォールディング法によって解析し、散乱の影響およびエネルギー損失など検出器固有の特性を評価した結果、1次結果として20keV程度の精度で過去の評価値と一致することがわかった。質量数150近傍の希土類核は、BGOシンチレーション検出器による全吸収型検出器で既にいくつかの核種について崩壊エネルギーを測定し誤差100keV程度で決定している。今回、検出効率では劣るがエネルギー分解能では優る本検出器で^<153>Prを測定した結果、誤差の範囲で値は一致した。新核種のような収率の低いものは効率を優先しBGOで、収率が大きい核種については本検出器を用いるというように2種類の検出器を適切に使い分けて、未測定領域の崩壊エネルギーを測定することを計画している。不安定核の原子質量を10keV程度の精度で決定するために、すでに開発した貫通型ゲルマニウム検出器の外側に配置する同時計数用BGOシンチレーション検出器を新たに作成し、その特性を測定するとともに崩壊エネルギーの測定・解析方法を検討した。このBGOシンチレータによって、ゲルマニウム検出器を透過あるいは散乱して出てくるγ線、制動放射線を検出し、同時計数あるいは反同時計数を行いゲルマニウム検出器内で全吸収されたエネルギースペクトルを得、そこから崩壊エネルギーを決定することを目的としている。検出器の特性を京都大学原子炉実験所の原子炉を利用し、(n,γ)反応で生成する^<27>Mg、^<42>K、^<38>Cl、^<52>V、^<56>Mn、^<72>Ga、^<139>Ba、^<142>Prと標準線源^<90>Sr/Yを用いて25MeVの範囲で調べた。その結果、BGOが散乱線を検出する割合は70%程度であること、BGOと同時計数したスペクトルに1/0.7の係数を乗じて、シングルスペクトルから引くことによってゲルマニウム検出器による全吸収スペクトルを再現できることがわかった。また、モンテカルロシミュレーション(EGS4)を用いて単色電子線および単色γ線のアンフォールディングを行い、崩壊エネルギーを15keV程度の精度で決定できる解析手法を開発した。以上のオフライン実験を行いつつ、来年度へ向けたオンライン実験の準備として、京大原子炉のオンライン同位体分離装置に差動型真空排気装置を設計・設置した。本検出器を設置した状態で真空系のテスト、テープ式不安定核捕集装置の動作テストを行い、正常に作動していることを確認した。不安定核の原子質量を10keV程度の精度で決定するために、特製貫通型ゲルマニウム検出器の外側に配置する同時計数用

BGOシンチレーション検出器を新たに作成し、両者を併せて全吸収型検出器とし、その特性を測定するとともに崩壊エネルギーの測定・解析方法を検討した。このBGOシンチレータによってゲルマニウム検出器を透過あるいは散乱して出てくるγ線および制動放射線を検出し、同時計数あるいは反同時計数を行いゲルマニウム検出器内での全吸収エネルギースペクトルを得、崩壊エネルギーを決定することを目的としている。昨年までは比較的半減期の長い不安定核の測定のみであったが、今年度、京大原子炉に附置しているオンライン同位体分離装置(KUR-ISOL)の不安定核捕集用テープに差動排気系を整備して本検出器を設置し、短半減期の核分裂生成物の崩壊エネルギーの測定を可能にした。Rb、Csなど精度良く測定されている核種を測定し解析方法を検討した。スペクトルはモンテカルロシュミレーションEGS4を用いて検出器の応答関数を作成しアンフォールディング法によって解析し、散乱の影響およびエネルギー損失など検出器固有の特性を評価した結果、1次結果として20keV程度の精度で過去の評価値と一致することがわかった。質量数150近傍の希士類核は、BGOシンチレーション検出器による全吸収型検出器で既にいくつかの核種について崩壊エネルギーを測定し誤差100keV程度で決定している。今回、検出効率では劣るがエネルギー分解能では優る本検出器で^<153>Prを測定した結果、誤差の範囲で値は一致した。新核種のような収率の低いものは効率を優先しBGOで、収率が大きい核種については本検出器を用いるというように2種類の検出器を適切に使い分けて、未測定領域の崩壊エネルギーを測定することを計画している。
日・米・欧のイノベーション・システムの構造、産業政策の動向と三極の競争

以下のように、各エイジェントのリンケージを定義し、要素効率配分指向的国民経済と生産性上昇志向的国民経済という二つの分類をした。そして、これをベースに長期的視点から国民経済の競争力構造を分析した。つまり、政府が市場の失敗を排除し、自由競争を指向する国民経済は、将来の需要に対応した国民経済の産業構造へ移行する能力に欠けること、それに対して、成長を求めて止まない民間企業間の競争と調整、民間企業戦略と政府の政策との対立・調整のなかで「最適な」動態的競争が存在する国民経済は、長期的に生産力を向上させ、競争力を確保することができるということである。ここで、強調されるのは、政府の政策を極度に重視するのではなく、政策の政策と民間企業の競争状態による動態的な調整過程である。
トランスポーター制御による細菌恒常性維持機構の解明と新規治療戦略の開発

胆汁酸がRamR/Aの制御系を介して、多剤排出システムacrABとtolC遺伝子の発現を誘導することを明らかにした。多剤排出トランスポーターが、バイオフィルムの形成維持において重要な役割を担っていることを明らかにした。細菌体内で合成された鉄キレーターであるエンテロバクチンを、多剤排出トランスポーターが輸送している事実を突き止めた。メチルグリオキサールの多剤耐性緑膿菌に示す抗菌性や、消毒剤のトリクロ酸耐性における多剤排出トランスポーターの役割について明らかにした。細菌が保持するトランスポーター制御因子による胆汁酸認識機構を構造レベルで明らかにするとともに、トランスポーターの新たな基質を決定した。多剤排出トランスポーターは、細菌において多剤耐性化の原因になることが知られている。これら多剤排出トランスポーター遺伝子は、人類が抗菌薬を使用する前から存在しており、地球上の様々な環境に細菌が適応するために必要な最も基本的な生存戦略因子であると考えられる。しかし、多剤排出トランスポーターが細菌にとって生理的にどのような役割を担っているのかは、ほとんど明らかにされていない。本計画では環境適応や細菌多剤耐性化におけるトランスポーターの役割を明らかにすることにより、細菌感染症の新たな治療戦略につなげることを目的に研究を推進した。今年度は、宿主環境におけるトランスポーターの役割に注目して解析を進めた結果、胆汁酸がRamR/Aの制御ネットワークを介して、多剤排出システムをコードしているacrABとtolC遺伝子の発現を誘導し、サルモネラの耐性化を上昇させることを明らかにした(J Antimicrob Chemother誌にて発表)。また、大腸菌の多剤排出トランスポーターが、薬剤耐性だけでなく、バイオフィルムの形成維持において重要な役割を担っていることを明らかにした(Int J Antimicrob Agents誌にて発表)。また、鉄欠乏時に細菌体内で合成された鉄キレーターであるエンテロバクチンを、外環境から鉄を獲得するために多剤排出トランスポーターが輸送している事実を突き止めた(PLoS One誌にて発表)。また、薬剤耐性の観点から、メチルグリオキサールの多剤耐性緑膿菌に示す抗菌性(Front Microbiol誌にて発表)や、消毒剤のトリクロ酸耐性におけるサルモネラ多剤排出トランスポーターの役割について明らかにすることができた(Int J Antimicrob Agents誌にて発表)。これらトランスポーター遺伝子は、人類が抗菌薬を使用する前から細菌ゲノムにコードされており、地球上の様々な環境に細菌が適応するために必要な最も基本的な生存戦略因子であると考えられる。今年度は、主に、宿主相互作用におけるトランスポーターの役割を明らかにするため、免疫との関連について調べた。マクロファージからのサイトカイン産生誘導能は、サルモネラ野生株よりもトランスポーター欠損株の方が高いことが判明した。また、阻害剤を用いて調べた結果、トランスポーターの機能を阻害すると、マクロファージからのサイトカイン産生量が高くなることが分かり、Myd88ノックアウトマウスから採取されたマクロファージでは、サイトカイン産生誘導能の差が無くなった。2つのToll-like receptorが、サルモネラ野生株とトランスポーター遺伝子欠損株の間で生じる差を認識していることが分かった(論文投稿準備中)。この他にも、細菌が保持するトランスポーター制御因子による胆汁酸認識機構を構造レベルで明らかにし(論文投稿済・審査中)、フェノタイプマイクロアレイを用いて、トランスポーターの新たな基質を決定する(J Infect Chemother誌掲載予定)等の成果があった。また、細菌の排出トランスポーターの阻害候補化合物を得ることに成功した。これらの研究成果は、新たな耐性菌感染症の治療戦略につながることが高く期待できる。胆汁酸による多剤排出トランスポーターの誘導機構という新たな細菌多剤耐性メカニズムを明らかにするとともに、バイオフィルム形成維持や鉄キレーター排出といった、多剤排出トランスポーターが担う新たな生理機能の発見があった。これら研究成果は、今年度、複数の科学雑誌で報告することができ、当初の計画以上に研究が進展している。成果は、新たな耐性菌感染症の治療戦略につながることが高く期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。生体分子制御科学研究分野多剤排出トランスポーターが宿主環境中においてどのような生理機能を担っているのかは未知の部分が多く、今後は、宿主の保有している免疫機構からの回避において、細菌の多剤排出トランスポーターがどのような役割を担っているのかを明らかにする目的で、マクロファージのサイトカイン産生におよぼす影響を調べる。

産生誘導能の差が確認された場合は、Myd88やToll-like receptorノックアウトマウスから採取したマクロファージを用いて、どのTLRがトランスポーターによるマクロファージ産生抑制に関与していることを調べ、排出トランスポーターと免疫回避の関係について明らかにする。また、宿主環境物質がトランスポーターやその制御因子に結合しているのかを、生化学的に明らかにした上で、共結晶構造解析を行う予定である。多剤排出トランスポーターは多剤耐性化に関与し臨床的に問題となっていることから、その阻害剤検索は複数の企業でも行われている。トランスポーターが、多剤耐性化と細菌の病原性発現の両方に関与していることから考えると、トランスポーターを阻害することにより、細菌の病原性および薬剤耐性化が軽減される可能性がある。本計画では、多剤耐性菌による感染症克服を目的として、トランスポーター阻害剤による多剤耐性化と病原性の人工的制御法を開発する。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は、物品費と旅費が計画していたよりも支出が少なくなったため、次年度使用額が生じた。研究の推進には影響はない。次年度使用額は、主に細菌培養に必要な試薬等消耗品の購入として支出する予定である。
救急車システムの戦略的効率化についての研究

本研究では,救急車システムの効率化に資する研究について取り組んだ.研究期間最終年度の研究実施計画は,救急車システムの効率化に関する数値実験を継続し,それらの結果をまとめ報告することである.具体的な取り組みと活動は以下にまとめられる.1.各消防署では救急車の移動時間データを記録しているが,移動経路の情報は記録していない.そのため住宅地などの狭い道路と幹線道などの広い道路に速度差を付けるような詳細な速度の推定はできなかった.そこで数値地図を利用して詳細な速度推定を可能にする手法を提案し,各消防署が記録しているデータを有効利用できるよう工夫した.また,この研究は救急車以外の移動時間データにも適用可能な基盤的研究であり,国際会議INFORMS annual meetingや日本オペレーションズ・リサーチ学会SSORにて発表(SSOR Presentation Award敢闘賞受賞)した.2.救急車の配備場所の決定に古典的な配置問題を適用する場合について実験をおこなった.ある市における道路網や人口分布,現実の救急データなどを考慮し,メディアン問題やセンター問題,カバーリングなどを適用した.これらの近似解を救急車の配備場所と仮定し,Markov連鎖モデルを用いて現状の配備場所と詳細な比較をおこなった.この結果は,国際会議EUROや日本都市計画学会にて発表した.また,論文としてまとめ,日本都市計画学会都市計画論文集にて報告した.3.トリアージシステムや広域化計画などさまざまなモデルに対応するため,救急車システムのシミュレータを開発した.シミュレーションは直観的に理解し易いので,愛知・岐阜県内の複数の消防署員を招き,南山大学数理情報学研究科オープン・リサーチ・センター公開研究会にて研究成果の報告をおこなった.この研究会後,広域化計画が進行中のある市と救急車の配備計画について議論をおこなうことになった.これらの研究と活動が救急システムの効率化に繋がることを期待する.本研究では,救急車システムを戦略的に効率化するための方法について取り組んだ.研究費補助期間初年度の研究実施計画は,救急車システムの問題点についての実地調査とモデル化,これらを基に改善案を模索することである.これらの具体的な取り組みは,以下の3点にまとめられる.1.研究実施計画に基づき,消防白書などを参考に調査をおこなった.問題点の多くは,現場到着所要時間の遅延に集約されると考え,現場到着所要時間を求めるモデルを作成した.ランダムに発生する救急車の呼出しを表現するため,このモデルでは確率過程として連続時間型マルコフ連鎖を適用した.モデルは政策研究大学院大学の研究会にて発表した.この研究会には実際の消防署員も参加しており現場の意見を直接聞くこともできた.さらに,道路網を考慮してより具体的な数値例を取り扱った-この結果は論文として都市計画学会論文誌にて発表した.2.モデルを利用し救急車の配備場所について考察した.配置問題におけるメディアンやセンターなどさまざまな配置を救急車の配備場所と仮定して実験をおこなった.この実験では実際の市を例に取り,それぞれの配備を求めモデルにより現状の配備と比較した.これにより,それぞれの配備が持つ主な特徴についての知見が得られた.この結果の一部は都市計画学会中部支部などにて発表し,論文としても現在準備中である.3.管区の修正という視点から効率化について取り組んだ.実地調査にて,都市の道路事情は年々変化するが,管区は修正されないままという場合もあることがわかった.そこで,管区を修正した場合と現状との比較により,管区修正の効果(あるいは管区修正しないことの損失)を数値的に求める方法について取り組んだ.モデルから得られる平均現場到着所要時間の差を管区修正の効果と考え,数値計算をおこなった.この結果は現在論文として投稿準備中である.本研究では,救急車システムの効率化に資する研究について取り組んだ.研究期間最終年度の研究実施計画は,救急車システムの効率化に関する数値実験を継続し,それらの結果をまとめ報告することである.具体的な取り組みと活動は以下にまとめられる.1.各消防署では救急車の移動時間データを記録しているが,移動経路の情報は記録していない.そのため住宅地などの狭い道路と幹線道などの広い道路に速度差を付けるような詳細な速度の推定はできなかった.そこで数値地図を利用して詳細な速度推定を可能にする手法を提案し,各消防署が記録しているデータを有効利用できるよう工夫した.また,この研究は救急車以外の移動時間データにも適用可能な基盤的研究であり,国際会議INFORMS annual meetingや日本オペレーションズ・リサーチ学会SSORにて発表(SSOR Presentation Award敢闘賞受賞)した.2.救急車の配備場所の決定に古典的な配置問題を適用する場合について実験をおこなった.ある市における道路網や人口分布,現実の救急データなどを考慮し,メディアン問題やセンター問題,カバーリングなどを適用した.これらの近似解を救急車の配備場所と仮定し,Markov連鎖モデルを用いて現状の配備場所と詳細な比較をおこなった.この結果は,国際会議EUROや日本都市計画学会にて発表した.また,論文としてまとめ,日本都市計画学会都市計画論文集にて報告した.3.トリアージシステムや広域化計画などさまざまなモデルに対応するため,救急車システムのシミュレータを開発した.シミュレーションは直観的に理解し易いので,愛知・岐阜県内の複数の消防署員を招き,南山大学数理情報学研究科オープン・リサーチ・センター公開研究会にて研究成果の報告をおこなった.この研究会後,広域化計画が進行中のある市と救急車の配備計画について議論をおこなうことになった.これらの研究と活動が救急システムの効率化に繋がることを期待する.
植生を伴う流れの水理学的特性

揺動する水生植物が存在する水路において、その植物による流れ特性を平均流速、乱れ強度およびレイノルズ応力の測定とその理論的解析とを比較することによって解析した。また、流れによる植物の変形と流速との関係を、植物の物理的特性、すなわち曲げ剛性との関係で解析した。実験で使用した水生植物は、佐賀地方で多く見られる「くろも」と「やなぎも」である。実験は長さ7m,高さ0.4m、幅0.4mの水路で、水路中央部0.9mに等間隔に植物を配置させ、それぞれ流れと植物の長さを変えて実施した。本研究では、流れは等流状態で植物の揺動による効果は陰的に他のパラメータに含ませるモデルを考えた。また、水性植物の流れによる変形は静力学に基づいて基礎方程式をたてた。流れの場は、水生植物内の流れとその外部の流れに分けて方程式をたてた。植物内部では、流水阻害がおこり、それにより流れの逓減や乱れの逓減がおこるため、レイノルズ応力と粘性によるセン断力を、植物外の流れに対してはレイノルズ応力のみを考える。実験値と理論値との比較はほぼ満足できる結果をえた。植物の流れによる変形は、流水中の植物に作用する抵抗力が植物の射影面積と流速の2乗に比例すること、植物の任意点における曲げモーメントと植物の変形量の関係を静力学的に考慮することから基礎式をたてた。実験結果は理論値をよく再現した。なお、現在植物群による底質の移動・堆積現象について実験を継続している。水路に繁茂する水草が流れにおよぼす影響を佐賀市内を流れる多布施川中流域において調べた。水路は水面幅約7mの台形水路で、観測当日の水深は約0.6mである。繁茂している水生植物の多くは「クロモ」であり、それに「ヤナギモ」が僅かに混ざっている。断面全体では、水草が極端に少ない部分が存在し、そこがミオのようになっている。この部分では流速が速く砂の堆積もみられない。主流向の変動流速の乱れの強さは主流の平均流速の18%にも達している。また鉛直方向の乱れ強度は主流方向の乱れ強度より約20%大きい結果がでた。このミオ部の変動流速のスペクトル解析では、主流方向で0.06Hz、鉛直方向で0.05Hzにピークがあるが顕著なものではない。水草の繁茂している下流での流れの特徴は、鉛直方向の流れにおいて乱れが非常に抑制されるされることである。2種類の水草では「クロモ」下流の方が「ヤナギモ」下流より乱れの抑制率が大きい。これは「クロモ」は「ヤナギモ」より幹が太く、葉が輪生していて、しかも剛性が強いためである。水草「クロモ」の下流での変動流速のスペクトル解析では、主流方向・鉛直方向いずれも0.067Hzで卓越し、パワーも他の周波数より非常に大きい。この値は「クロモ」の揺動周期を目測した値819秒とほぼ一致している。すなわち「クロモ」は水平方向にも鉛直方向にも非常に周期性の強い揺れ方をしていることがわかる。一方「ヤナギモ」下流では主流方向で0.084Hz、鉛直方向で0.15Hzが卓越しているが、「クロモ」ほど顕著ではない。「ヤナギモ」は幹が細く、葉も単葉で長く柔らかいため流れによって複雑に揺れるためであろう。繁茂している水草を約10mに渡って、取り除いて測定した結果、主流方向の乱れのスペクトルでは顕著なピークは見られない。鉛直方向の乱れのスペクトルでは水草がある場合よりピークが高周波側に移動することがわかった。屈撓性を有する植物が流れの中に存在する場合、植物自身が流速の増大とともに屈曲を増し、さらには揺動が加わることにより、流れは極めて複雑となる。

このような流れ場に対する理論的アプローチでは運動方程式中に流れの抵抗を表す項(流体自身から見れば付加応力に対応する項)が導入されなければならないが、植物の動的特性を基礎式に陽的に組み入れることは不可能に近い。そこで本研究では、流れは等流定常状態で、植物の揺動による効果は陰的に他のパラメータに含ませるモデルを考えた。また、植物の流れによる変形は静力学に基づいて基礎方程式をたてた。実験は、佐賀地方の沈水性植物の大半を占める「くろも」と「やなぎも」を実験水路(長さ7m,幅0.4m,高さ0.4m)に持ち込み、それぞれ流れと植物の長さを変えて実施した。まず、流れの場は、植物群落内の流れとその外部の流れに分ける。植物内部の領域では、流水阻害がおこり、それにより流れの逓減や乱れの逓減が予想されるため、剪断力としてはReynolds応力だけでなく、粘性による剪断力をも考慮することとした。植物群域外の流れに対しては、植物による抗力と粘性による剪断力を無視した形で基礎式を誘導した。実験結果と理論値との比較は、ほぼ満足できる結果をえた。植物の物理系に関しては次の方法で基礎式をたてた。すなわち、流水中の植物に作用する抵抗力は植物の射影面積と流速の2乗に比例すること、植物の任意点における曲げモーメントと植物の変形量の関係を静力学的に考慮するとの仮定から基礎式を作り、数値解析を行った。実験結果は理論値をほぼ再現した。なお、現在植物群による底質の移動・堆積現象については、実験を継続している。
前頭連合野-視床間結合の機能的役割に関する研究

前頭連合野の研究で用いられてきた課題を用いて視床ニューロン活動を分析すると同時に、前頭連合野ニューロンの活動パターンと比較することにより、視床ニューロンの作業記憶への関与、ならびに前頭連合野との機能的関係を明らかにしようと試みた。視覚刺激が提示された位置へ3秒の遅延後に眼球運動をする課題と、手がかり刺激が提示された位置から90度時計回り方向へ眼球運動をする課題を行なっているサルの視床内側部より約400個のニューロン活動を記録し、分析すると同時に、同一課題を用いて前頭連合野から記録されたニューロン活動の特徴と比較した。その結果、前頭連合野で観察された課題関連活動と同様の活動が視床でも記録されたが、課題関連活動の出現比率には大きな違いが見出された。すなわち、遅延期間活動を示すニューロンの比率には大きな違いはなかったが、視床では、前頭連合野に比べて視覚応答ニューロンの比率は低く、また、反応期に多くのニューロンがpre-saccadic活動を示した。また、遅延期間活動や眼球運動関連活動では、前頭連合野ニューロンの大部分が方向選択性を示したのに対して、視床ニューロンでは全方向性の活動を示すものが約半数を占めた。さらに、両課題での活動を同一ニューロンで比較することにより課題関連活動が表象する情報を調べたところ、遅延期間活動では、前頭連合野と同様に、大部分が視覚情報を表象し、少数が運動情報を表象していたが、運動関連活動ではほとんどが運動情報を表象していた。このように、視床内側部も作業記憶の遂行に関与すること、さらに、視床内側部のニューロン活動と前頭連合野のニューロン活動に類似性が見られることから、線維結合から示唆される両領域間の蜜な機能的関係の存在が明らかになった。しかし同時に、両領域のニューロン活動に明らかな違いも見出された。今後、このような活動パターンの違いがどのような機能的意味をもつのかを明らかにしていきたい。