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アニオンテンプレーションを利用した二重らせん構築法の開発と有機分子触媒への応用

本年度は、前年度引き続きアニオンテンプレーションを実現するために最も重要な鍵段階であるアミド形成反応の最新技術の体得、およびそれを用いた高分子化合物の形成反応への応用を主に行った。当該研究分野において近年目覚ましい成果を上げているProf.Dr.Patrick Theato(Hamburg Universitat,Hamburg、ドイツ連邦共和国)指導の下、活性化エステルの合成法および活用法をマインツ大学およびハンブルグ大学(ドイツ連邦共和国)滞在中に体得した。具体的には、ペンタフルオロフェノキシエステル含有モノマーおよび新規活性化エステル含有モノマーの合成法および精製法の体得、さらには得られた活性化エステルを活用したアミド形成法の習得をした。さらに、Prof.Dr.Patrick Theatoと共にProgress in Polymer Science誌(Impact Factor=23.753)へ、活性化エステルを用いたアミド化反応の最新動向に関する総説の投稿を共同で行っている。また、上記研究結果をMacromolecules(アメリカ化学界)およびMacromolecular Rapid Communication(WILEY-VCH Verlag GmbH&Co)へファーストオーサーとして誌上発表を行った。また、Theato教授と共に1編の学術書へファーストオーサーとして共同執筆を終え、現在投稿中である。さらに、本研究で得られた結果を基に、アメリカ、韓国、台湾、日本で行われた学会にて口頭およびポスター発表を行った。以上より、本年度はアニオンテンプレーションに関する研究を遂行する上で非常に大きな役割を果たす精密合成法に関する最新知識の吸収および実験技術の体得を行った。従って、以上の結果より、本研究提案の実現に向けた礎を築けたと考えている。平成24年度分辞退平成24年度分辞退本年度は、アニオンテンプレーションを実現するために最も重要な鍵段階であるアミド形成反応の最新技術の体得、およびそれを用いた高分子化合物の形成反応への応用を主に行った。その目的を達成するため、当該研究分野において近年目覚ましい成果を上げているDr.Habil.Patrick Theato (Johannes Gutenberg-Universitat Mainz、ドイツ連邦共和国)指導の下、活性化エステルの合成法および活用法を体得した。具体的には、ペンタフルオロフェノキシエステル誘導体(PFP-ester)の合成法および精製法の体得、さらにはPFP-esterを活用したアミド形成法の習得をした。さらに、Dr.Habil.Patrick Theatoと共にProgress in Polymer Science誌(Impact Factor=23.753)へ、活性化エステルを用いたアミド化反応の最新動向に関する総説の投稿を共同で行っている。以上より、本年度はアニオンテンプレーションに関する研究を遂行する上で非常に大きな役割を果たすアミド化反応に関する最新知識の吸収および実験技術の体得を行った。従って、本年度は二重らせん構築法の開発と有機分子触媒への応用の実現に向けた、合成化学的な観点からの礎を築けたと考えている。平成24年度分辞退平成24年度分辞退
定時制高校におけるひきこもり生徒の行動や情緒の理解を促進するための質的な研究

本研究は、夜間定時制高校に在籍するひきこもり生徒や不登校などの実態があるひきこもりとなる可能性のある生徒に対する理解を促進する目的をもって行なわれた。本研究者は、対象と考えられるある生徒と学校現場において心理療法による援助を実施した。ひきこもりを予防し、卒業に至った生徒の足取りは「転移性治癒」と言えるものであったかもしれない。本研究者には現実の接点がある教師という側面があったので、退行が進み転移が深まり収拾がつかなくなるということはなかった。また、生徒の中で本研究者が教師と面接者と分裂が起きていたと考えられたが、教師と面接者という2重関係が一定のブレーキとなり、陰性転移が深まることなく、反面アクティング・アウトが悪化することにも繋がらなかった。分離不安の課題を持ったこの生徒が、面接のキャンセルという形で行動化したのをきっかけに担任教諭や本研究者の介入があり、卒業というあらかじめ設定された分離や喪失を前にして、転移や逆転移、コンテインとコンテインドのプロセスが夢などを通して表れた。卒業したこの生徒は、自動車学校に通い免許も取得しアルバイトもできるようになったことは、定時制高校をやり遂げたこととともに心理面接の成果とも言えるかもしれない。また、不登校を繰り返す生徒とその母親との並行面接を実施した。学校内外で対人関係から回避し撤退することを繰り返すこの生徒は、面接でも同様な回避・撤退を示した。並行面接を通して、このような行動の背景には家族の力動が影響していると考えられたが、退学という形の撤退によって支援の手立てが絶たれた。本研究者はひきこもりや不登校などの不適応を治すというよりも、生徒や面接室で何が起きているかを内省し洞察できるような場として面接をすすめた。また、学校外での専門的なスーパービジョンや事例検討会等を活用して精神分析的な理解を深めた。
がん患者のコントロール感覚を支える看護援助の検討

治療を受けたがん患者のコントロール感覚を明らかにするために、癌の診断で治療を受けた患者18名に対して個別に半構成的質問紙に基づく面接法でデータ収集を行った。データの逐語録を作成し、がん患者のコントロール感覚に関係する内容を抽出して分析を行った。対象となった患者は、男性13名と女性5名の合計18名で、年齢は45歳から81歳であった。全ての対象者が、癌という病名について主治医から説明を受けていた。治療を受けたがん患者のコントロール感覚は、「危ぶむ:治療効果や予後を心配すること」で、失われそうになるが、「見える:周囲の人との絆や回復の兆しあるいは自分らしさを見出せること」によって活力を得、さらに「感じる:治療の効果や安寧を実感できること」で取り戻されていくと考えられた。「見える」ための方略としては、〈支えを求める〉〈距離をおく〉〈情報を集める〉〈比較する〉〈従う〉〈解釈する〉〈対応方法を探す〉〈困難に立ち向かう〉〈いつも通りにする〉などがあった。これらの方略を用いながら、がん患者は自らの「危ぶみ」と闘いながら、治療の効果や安寧の「感じ」を取り戻すために、見えないことを「見える」ようにと奮闘していた。この研究から、がん患者のコントロール感覚を支えるためには、まず患者自身がどんなことを危ぶんでいるのかその体験を知ることが必要である。そして、患者自身がおかれている状況の肯定的な側面に目がいくように、患者自身が用いている方略を尊重しながら、患者が今体験している苦痛を除去し、環境を整え、適切な情報を提供することが求められるだろう。治療を受けたがん患者のコントロール感覚を明らかにするために以下のことを行った。まず、既存の文献を検討した結果から、がん患者のコントロール感覚を明らかにするために、できるだけ対象者の言葉で対象者自身の体験が語れるような半構成的質問紙を作成した。そして、癌の診断で治療を受けた患者5名に対して個別に半構成的質問紙に基づく面接法でデータ収集を行った。データの遂語録を作成し、がん患者のコントロール感覚に関係する内容を抽出して分析を行った。対象となった患者は、男性3名と女性2名の合計5名で、年齢は50歳から67歳であった。対象者の疾患と治療は子宮癌で手術後、放射線療法と化学療法を受けた患者が1名、肺癌で放射線療法と化学療法を受けた患者が3名、悪性リンパ腫でリンパ腫でリンパ腫摘出後、化学療法と放射線治療を受けた患者が1名であった。治療を受けたがん患者は、治療の効果を実感するとともに、副作用の恐怖あるいは再発の恐怖と闘っていた。そして「見えないものをいかに見えるようにするか」を様々な方法で達成することによって、自分自身のコントロール感覚をはたらかせようとしていた。次年度は、現在の分析をさらに進めながら、対象者数を20名程度まで増やして、「見えないものを見えるようにする」ための方略の内容やその要件に関して探究を進め、がん患者のコントロール感覚の構造を明らかにしていきたいと考えている。そして、どのような看護援助によって、がん患者のコントロール感覚が支えられるのかを検討していくことを計画している。
蛍光エネルギー移動測定による骨格筋の細いフィラメントのアトミックモデル構築

筋肉の細いフィラメント成分であるアクチン、トロポミオシン、トロポニンのそれぞれ特異的な部位に蛍光エネルギードナー分子とエネルギーアクセプター分子をラベルした。それらドナー・アクセプター間の蛍光エネルギー移動効率を求めた。一方、アクチン、トロポミオシン、トロポニンの結晶構造からの原子座標を用いて、これら成分を、あらゆる配置をとらせて、座標計算から距離を求め、この距離から計算でもとめる蛍光エネルギー移動効率を求めて、実測値と比べ、もっとも実測値にあう配置を求めることにより、アクチン、トロポミオシン、トロポニンのアトミックモデルを構築した。筋肉の細いフィラメントの構成成分である、アクチン、トロポミオシン、トロポニンの各分子の結晶構造はすでに解明されているが、これら分子の超巨大集合体のフィラメント構造の詳細は明らかではない。トロポミオシンがアクチンフィラメントにどのように結合しているかの詳細を知る為に、アクチンとトロポミオシンの結晶構造座標を使い、蛍光エネルギー移動の測定値ともっともよくあう配置を計算機実験により求めることにより、トロポミオシンとアクチンフィラメント複合体のアトミックモデル作成を目指した。まず、トロポミオシンの蛍光エネルギー移動測定領域を146-174に区切り、146から174迄の残基7つ目ずつをシングルシステインにした変異トロポミオシンを調製し、これにエネルギー供与体を、アクチンのCys374,Gln41,結合ADPにそれぞれエネルギー受容体を結合させ、これら15ポイント間の蛍光エネルギー移動測定を行うことにより、アクチンートロポミオシン(region : 146-174)複合体アトミックモデルを作製した。更に、トロポミオシンの領域83-111においても同じようにシングルシステインを導入した変異トロポミオシンを調製し、これら15ポイント間の蛍光エネルギー移動測定を行い、この領域とアクチンフィラメントとのアトミックモデルを作成した。トロポミオシン全長とアクチンフィラメント複合体のアトミックモデルをめざし、蛍光エネルギー移動測定領域を更に、41-69と216-244の2つ増やしてこれら領域にシングルシステインを持つ変異トロポミオシンを調製し、これらを使っての蛍光エネルギー移動測定を行い、これら領域とアクチンフィラメントとのアトミックモデルを作成しつつある。本プロジェクトのアトミックモデル構築法はX線結晶構造解析ではなし得ない、巨大タンパク質複合体の高次構造解明の為の新しい手法を提供するものである。アクチンとトロポミオシンの結晶構造座標を使い、蛍光エネルギー移動の測定値ともっともよくあう配置を計算機実験により求めることにより、トロポミオシンとアクチンフィラメント複合体のアトミックモデル作成を目指した。前年度のアクチン-トロポミオシン(region:146-174)複合体アトミックモデルの作製に続き、トロポミオシンの領域41-69、83-111、181-209、216-244、251-279での蛍光エネルギー移動測定を行い、トロポミオシンのほぼ全長とアクチンフィラメント複合体のアトミックモデルを作成した。これら成果は2011年1月の生体運動合同班会議で報告し、また現在論文にまとめつつある。更に、トロポニンとアクチンとの結晶構造座標を使い、蛍光エネルギー移動の測定値ともっともよくあう配置を計算機実験により求めることにより、トロポニンとアクチンフィラメント複合体のアトミックモデル作成を目指した。この為、トロポニンの22の特定残基位置にシングルシステインをもつトロポニン変異体22サンプルを作製し、大腸菌で発現精製し、この22種類の残基の位置にそれぞれ蛍光色素を結合して、これらとアクチンとの蛍光エネルギー移動を測定し、蛍光エネルギー移動効率の値を得ることができた。これら値を使い、最終年度において、計算を行い、アクチンートロポニン複合体のアトミックモデルを完成することが可能となった。筋肉の細いフィラメントは、アクチン、トロポミオシン、トロポニンからなる。筋収縮制御メカニズムの解明は細いフィラメントの詳細構造を知る必要がある。構成成分の結晶構造は報告されているが、それら構成成分がどのように集合し、活性化においてどのように構造変化するのかについては不明である。本プロジェクトにおいては各構成成分の特異位置に導入したラベル間の蛍光エネルギー移動効率を求め、そのデータを基に骨格筋の細いフィラメントのアトミックモデルをつくり、筋収縮制御のメカニズムを明らかにしていく。

(1)トロポミオシンのアミノ酸配列で41-69,83-111,146-174,216-244,252-279の領域にそれぞれ5つのシングルシステインをもつトロポミオシン変異体を使い、アクチンのラベルとの間のFRET測定を行い、実験値と最もよく合致する配置を求め、トロポミオシンのこれら領域とアクチンとの複合体のアトミックモデルを作製した。(2)トロポニンコアドメインの結晶構造に含まれる残基の位置にシングルシステインをもつ17ヶの変異体TnC,Tn1,TnTを調製した。これらシングルシステインをもつトロポニン複合体を使い、アクチンのラベルとの間のFRET測定を行い、実験値と最も良く合うトロポニンコアドメインのアクチンフィラメント上の最適配置を得ることにより、トロポニンとアクチンとの複合体のアトミックモデルを作製した。(3)(1)と(2)のモデルを統合してアクチン-トロポミオシン-トロポニンコアドメインからなるアトミックモデルを作った。カルシウムの結合解離により、トロポニンートロポミオシン複合体がアクチンフィラメント上でどのような構造変化をするのかについてのアトミックレベルでの3次元像を得た。
代数多様体の変形に付随する幾何学と解析学

今年度は代数的超曲面から出発して空間内をホイヘンスの原理に従って伝播する波面の幾何学に関して研究を行った。こうした波面が自由因子乃至は概自由因子を与えるための十分条件を書きだした。具体的に概自由因子を与えるような波面を構成するのはかなり困難なことではあるが、こうした因子の計算例もいくつか示した。これら波面の幾何学の研究過程において従順多項式といわれる多項式からなる族の変形理論を考察する必要が生じ、変形多項式に対する大域的なガウス・マニン系や判別集合の構造なども調べた。重み付き射影空間内の完全交叉多様体に対するミラー対称の研究において、超幾何方程式の解のうち周期積分としての意味づけが必ずしも出来ないようなものがミラー対称多様体の量子コホモロジーとして解釈されることが判明した。これはGivental'-Coates, Corti-Golyshevなど先行する研究と我々の結果の関係を明らかにする重要な一歩であるといえる。上記の研究結果のうち波面の幾何学に関するものはすでに雑誌に投稿し、ミラー対称に関わるものも近日中に論文を完成させて投稿する予定である.今年度は重み付き射影空間内のCalabi-Yau多様体のホモロジー的ミラー対称性に関して植田一石氏(大阪大)と共同研究を進め、次のような結果を得た。「重み付き射影空間内のCalabi-Yau多様体XのBatyrev-Borisovの意味のミラー対称に当たる完全交叉代数多様体Yの周期の満たす一般超幾何微分方程式のモノドロミー群はその2次不変式としてXの連接層の間のオイラー標数行列を持つ。」この結果はYとしてコンパクトではないアフィン多様体を考えその周期積分を議論している点で従来の枠組みに入りきらない現象を取り扱っているといえる。またこの研究の副産物として一般超幾何微分方程式の可約な大域モノドロミー表現に関する結果も得た。従来の研究はほとんど全てが既約表現に限定されていたため可約表現に関する新しい定理をいくつか考案する必要が生じたためである。完全交叉代数多様体のversal変形空間上に定義されるガウス・マニン系の研究の一応用として波面の幾何学の研究に関して一つの知見を得た。波面は判別式集合の或る多項式写像による引き戻しとして理解され、もともとの完全交叉代数多様体のversal変形の幾何学と多項式写像の幾何学がたがいに絡み合ってその基本的性質(自由因子性など)が決まることがわかった。またある種の特異な退化の仕方をする波面はJ.Damonらの言う概自由因子の例を与えることもわかった。上記の研究結果の論文の形による発表は現在準備中である。今年度はシベリア連邦大学のTimur Sadykov氏が日本学術振興会の外国人招へい研究者(短期)として熊本に滞在されたことを利用して、集中的にHorn型超幾何方程式系の解空間上のmonodromyの具体的な計算方法(特に接続行列を計算する方法)に関して研究を行った。これはGel'fand-Kapranov-Zelevinskiによる所謂GKZ型A-超幾何関数など多変数超幾何関数の理論への応用上重要な方程式系であり,ここでは解のMellin変換を用いての記述を基本的な方法論として採用した。変形されるべき完全交差型代数多様体の定義方程式のNewton多面体にまつわる組み合わせ論的言葉で以ってその周期積分のモノドロミー群を記述することが可能であるということがあるクラスの代数多様体に対しては確認できた。また方程式の特異集合=完全交差型代数多様体の判別式集合(または臨界値集合)の補集合の基本群に関する結果も得た。上記の研究結果のうち波面の幾何学に関するものはすでに雑誌に投稿し、ミラー対称に関わるものも近日中に論文を完成させて投稿する予定である.
葉の発生初期における葉緑体分化制御の分子機構

V_1に関しては、前年度までに、葉の発生初期のP4ステージに特異的に蓄積する葉緑体タンパク質遺伝子であることを明らかにした。本年度は以下のことがわかった。1)Blue-Native PAGEと抗V_1抗体を用いた解析から、V_1は70100kDa程度のタンパク質複合体の一員であることがわかった。2)v_1変異株においては葉緑体リボゾームRNA(16S rRNA,23S rRNA)の成熟化が阻害されており、v_1の葉緑体転写/翻訳阻害との関連が明らかとなった。3)P4ステージにおけるV_1タンパク質の蓄積量の変動をさらに詳しく調べたところ、P4初期において最も多く、クロロフィルおよびRubisCOの蓄積量が増大するP4後期にかけて、急激に減少し、P5ステージではほとんど蓄積しないことがわかった。4)V_1タンパク質の蓄積は低温処理(20°C)で誘導され、高温処理(30°C)で抑制されることがわかった。このことはv_1変異株の表現型(低温感受性)と矛盾しない。V_2に関しては、1)これまで、GFP融合タンパク質を用いた移送実験から、V_2遺伝子はミトコンドリア局在型の核酸合成酵素Guanylate kinase(Gmk)をコードすると結論づけていた。しかし抗V_2抗体を用いて各細胞画分におけるV_2の蓄積を詳細に調べたところ、葉緑体にも局在することがわかった。2)前年度に引き続き細胞質局在型Gmk遺伝子の解析を進めた。イネOGK1はV_2と異なり、ユビキタスに発現し、細胞質に局在することが明らかになった。2コピーあるシロイヌナズナのOGK1オルソログ(AGK1,AGK2)においては、両方とも機能しなければ胚致死になることが分かった。片方が機能阻害されると矮性を示すが、クロロシスを呈さなかったことから、葉緑体分化に関してはV_2と役割が異なると考えられる。以上の結果は論文にまとめ、投稿中である。本年度は、イネ葉緑体形成不全突然変異株virescent(v_1、v_2)を用いて、V_2の機能解析と、v_1の原因遺伝子の同定を重点的に進めた。1)移送実験および酵母ノックアウト株を用いた相補実験から、V_2遺伝子がミトコンドリアで機能するguanylate kinaseをコードすることを明らかにした。また、V_2タンパク質がguanylate kinase活性を持つことを確認した。2)v_2変異株におけるミトコンドリアの各種生理活性を測定した。v_2変異株においては、cytochrome c oxydaseの活性が野生株より減少していたが、フマラーゼ活性など他のパラメーターには野生株との顕著な差は見られなかった。ミトコンドリアのDNA含量や、細胞内のATP含量に関しても、V_2欠失の直接の影響は観察されなかった。3)RNAi法によりシロイヌナズナのV_2オルソログ遺伝子ノックダウン株を作製した。4)細胞質に局在する、既知の核酸合成経路を触媒すると考えられるguanylate kinase遺伝子の解析を行った。発現解析により、V_2と異なり、ユビキタスに発現していることが分かった。イネにおいてRNAi法によるノックダウンを試みたが完全なサイレンシング株は得られず、致死性であることが予想される。また、シロイヌナズナにおいては2コピーの遺伝子が存在するが、タグラインから得られたノックアウト株ではそれぞれ表現型は野生株とほとんど変わらないか、矮性を示した(ダブルノックアウト株は作成中)。強い矮性を示した個体においてもクロロシスを呈さなかったことから、V_2との役割の違いがあり、葉緑体分化に関する冗長性はないと推定される。5)V_1タンパクは葉緑体局在型の新規のタンパク質をコードしていることが示唆された。モチーフ検索から、バクテリアの転写・翻訳制御因子との関連が示唆された。6)抗体を作製し、発現解析を行ったところ、V_1タンパク質は約32kDaの分子量を持ち、発生初期の特定のステージ(P4)の葉で一過的かつ多量に蓄積することがわかった。

しかし抗V_2抗体を用いて各細胞画分におけるV_2の蓄積を詳細に調べたところ、葉緑体にも局在することがわかった。2)前年度に引き続き細胞質局在型Gmk遺伝子の解析を進めた。イネOGK1はV_2と異なり、ユビキタスに発現し、細胞質に局在することが明らかになった。2コピーあるシロイヌナズナのOGK1オルソログ(AGK1,AGK2)においては、両方とも機能しなければ胚致死になることが分かった。片方が機能阻害されると矮性を示すが、クロロシスを呈さなかったことから、葉緑体分化に関してはV_2と役割が異なると考えられる。以上の結果は論文にまとめ、投稿中である。
運動視差と両眼視差による奥行き処理における再帰的過程

視差情報の再帰的過程について調べるために,複数の視差が入れ子構造をもつような刺激について,それぞれの視差による奥行き知覚成立の時間を検討した.両眼視差の相互修飾現象,すなわちある対象の空間定位に寄与する両眼視差(周辺視差)が,その対象内の両眼視差(標的視差)による奥行き知覚に影響するという現象を利用し,2つの視差による奥行き知覚の成立時間を調べた.刺激全体の提示時間を変化させて見えを測定したところ,周辺視差による奥行きがより早く成立し,続いて標的視差による奥行きが修飾されることが示された.この時間特性を詳細に調べるため,相互修飾現象に類似した状況として,両眼視差による台座視差とテスト視差を含む刺激を使用して,2つの視差による奥行き弁別時間を恒常法により測定した.実験の結果,台座視差に比較すると,テスト視差による奥行き弁別時間が長かった.ただしこの場合,テスト視差の大きさが台座視差の弁別時間にわずかながら影響するという結果も得られた.以上の結果は,両眼視差情報処理において再帰的過程が存在することのほか,2つの視差情報が空間的に相互作用することを示唆する.そこで,相互修飾現象が視差情報の空間的相互作用に基づくものであるかどうかを検討するために,周辺視差と標的視差の視差量を独立に操作し,奥行き知覚への影響を調べた.その結果,周辺視差量は標的視差による奥行き知覚に強く影響するが,標的視差量の操作は周辺視差による奥行き知覚に影響しなかった.この結果は,2つの視差情報の単純な空間的相互作用で説明することは困難である.それよりも,周辺視差に関する計算結果が標的視差の計算に影響することを示しており,視差計算の再帰的な過程が存在することに一致すると考えられる.両眼立体視と運動視差による奥行き知覚の実験環境を設営した。まず、運動視差に関する実験を行った。これまでに複数の等しい運動視差刺激(標的刺激)の周辺に適当な運動視差情報を提示すると、標的刺激から知覚される奥行き量が変わるという現象を見出しており、この現象を追認した。また、この現象が生じる条件について検討した。標的刺激の視差量や奥行き形状、標的と周辺の刺激構成要素の関係などを操作したところ、標的の奥行き量が変化するという現象が生起する条件がある程度限定されたものであることがわかった。両眼視差手がかりについても、運動視差と同様に、等しい両眼視差刺激(標的刺激)の周辺に両眼視差情報を提示することにより、標的刺激から知覚される奥行き量が変わるかどうかを検討した。その結果、運動視差において知覚量の変化が見出されたものと同様の条件下では、明確な変化がみられなかった。これは、奥行き手がかりとしての運動視差と両眼視差の特性の違いと、両眼視差の有効性のためであると考えられる。ただし、両眼視差においても運動視差と同様の現象が生じる可能性は高い。実際、両眼視差についても、標的刺激を修飾するさまざまな奥行き手がかりを操作することにより、知覚量が変化する傾向がある。標的刺激を定義している手がかり以外の奥行き手がかりによって知覚奥行き量が修飾されることを考慮すると、視差情報に関するフィードバック的な処理は、個々の奥行き手がかりの処理経路内からではなく、奥行き手がかりから得られる上位の空間知覚表象をもとに行われている可能性が示唆される。複数の視差情報が入れ子構造にあるような刺激を用いることにより,両眼視差による奥行き知覚が,その刺激の空間定位に寄与する両眼視差情報により変化することを示唆した.まず,両眼視差情報を含む刺激(標的刺激)の絶対距離情報を一定とし,その空間内での見かけの位置が観察者からより遠くになるように両眼視差情報を操作することによって実現した場合に,標的刺激による奥行き検出閾が低くなる傾向を見出した.この結果は,背景領域が交差または非交差視差を持って全体的に運動し,それを標的刺激が(動的に)遮蔽するという操作により得たものである(査読なし論文誌にて発表).加えて,背景領域と標的刺激の間の両眼視差情報と動的遮蔽の手がかりを矛盾または整合させて組み合わせ,見かけの距離の変化をより強いものにすると,標的刺激による奥行き検出閾は同様に変化した(国内学会で発表).以上の結果により,両眼視差について,視差情報による対象の空間定位が,その対象が内包する視差情報の計算過程に寄与することが強く示唆される.このことは,対象間と対象内の2つの両眼視差情報が一方向または相互に影響しあうことを示唆している.この一方向または相互の寄与の様相を調べるために,上記で用いたものと同様の刺激において,刺激からの奥行き知覚が成立する時間特性を検討中である.そのための基礎実験としてペデスタル刺激(背景領域が視差をもっており,それに対してターゲット刺激がさらに視差を持つような刺激)を用いた両眼視差刺激について,奥行き弁別の時間特性に関する実験を行い,その結果を来年度の国際学会で発表する予定である.視差情報の再帰的過程について調べるために,複数の視差が入れ子構造をもつような刺激について,それぞれの視差による奥行き知覚成立の時間を検討した.両眼視差の相互修飾現象,すなわちある対象の空間定位に寄与する両眼視差(周辺視差)が,その対象内の両眼視差(標的視差)による奥行き知覚に影響するという現象を利用し,2つの視差による奥行き知覚の成立時間を調べた.刺激全体の提示時間を変化させて見えを測定したところ,周辺視差による奥行きがより早く成立し,続いて標的視差による奥行きが修飾されることが示された.

この時間特性を詳細に調べるため,相互修飾現象に類似した状況として,両眼視差による台座視差とテスト視差を含む刺激を使用して,2つの視差による奥行き弁別時間を恒常法により測定した.実験の結果,台座視差に比較すると,テスト視差による奥行き弁別時間が長かった.ただしこの場合,テスト視差の大きさが台座視差の弁別時間にわずかながら影響するという結果も得られた.以上の結果は,両眼視差情報処理において再帰的過程が存在することのほか,2つの視差情報が空間的に相互作用することを示唆する.そこで,相互修飾現象が視差情報の空間的相互作用に基づくものであるかどうかを検討するために,周辺視差と標的視差の視差量を独立に操作し,奥行き知覚への影響を調べた.その結果,周辺視差量は標的視差による奥行き知覚に強く影響するが,標的視差量の操作は周辺視差による奥行き知覚に影響しなかった.この結果は,2つの視差情報の単純な空間的相互作用で説明することは困難である.それよりも,周辺視差に関する計算結果が標的視差の計算に影響することを示しており,視差計算の再帰的な過程が存在することに一致すると考えられる.
軸索内輸送を用いた神経回路網形式の分子機構に関する研究

神経回路の形成と維持に果たす細胞骨格の役割を明らかにするために、軸索内輸送現象を利用して、軸索細胞骨格の特徴とその動態の解析を試みた。細胞体からの高分子供給過程である軸索内輸送には、250-400mm/日の速度をもつ速い輸送と、数mm/日の遅い輸送という二種類の過程が区別される。速い輸送が膜成分を運ぶのに対して、遅い輸送は細胞骨格蛋白を運ぶので、遅い輸送の内容を詳しく分析することにより、生体内における細胞骨格の動態を把握できる。実験系として、ラット座骨神経を用い、細胞体の存在する脊髄前角または後根神経節に[35S]メチオニンを注入して、標識された細胞骨格蛋白の移動を観察するとともに、その溶解性を調べた結果、以下の各点が明らかになった。1)軸索チューブリンには、低温や微小管脱重合剤で可溶化されない軸索固有の安定重合型と、重合・脱重合平衡にあるダイナミック型の二つの状態が生化学的に区別される。遅い輸送にみられる二つの速度成分のうち、グループV(1mm/日)には安定重合型が、より速いグループ1V(3mm/日)にはダイナミック型が多い。2)強力な微小管安定化剤であるタクソールを神経鞘内に局所的に注入すると、その部位で軸索内に大量の微小管が出現する。このような状況下でも速い輸送はほとんど影響されないのに対して、チューブリンの輸送は完全に阻害され、注入部位にチューブリンが蓄積する。このように、細胞骨格は重合体のまま輸送されるとするこれまでの『構造仮説』とは反対に、脱重合型であるチューブリン・ダイマーが微小管の輸送型であると結論される。微小管と並んで軸索細胞骨格の主要エレメントであるアクチンとニューロフィラメント(NF)蛋白についても同様に、局所的脱重合脱重合型の輸送再重合というサイクルを繰り返して輸送されると考えられる。
２次元Ｘ線回折法による有機半導体薄膜生成過程のIn-situ構造解析

異なるアルキル鎖長を持つα,ω-クオターチオフェンを合成し,アルキル鎖長が薄膜の結晶成長に及ぼす効果を明らかにすることを目的として、放射光を用いた2次元すれすれ入射X線回折(2D-GIXD)実験を行った。試料としてアルキル基をもつCn-4T (n=0, 412)を合成し,SPring-8,BL19B2で薄膜形成過程のリアルタイム2D-GIXD測定を行った。明瞭なX線回折パターンが観測され、この回折パターンの解析によって,薄膜結晶の格子定数を決定した。その結果、Cn-4Tは、結晶構造に関し、C4C9までとC10以降の2つのグループに分類できることが判明した。有機薄膜形成過程の結晶成長機構を解明するため、放射光施設(SPring-8)に自作の真空蒸着装置を設置し、成膜中のリアルタイム2次元X線回折実験を行う。この方法により有機薄膜の初期層および膜の形成過程の結晶構造を解明することが可能となり、有機デバイスの特性を決定づける基板上の第1層目の構造や金属電極上の構造、さらにpn接合構造形成の過程の詳細を究明することができる。さらに、有機半導体の分子構造と成長機構の解明や結晶構造の膜厚依存性をX線回折より明らかにする。また、有機薄膜太陽電池形成過程のその場観察により、2成分系の有機半導体の結晶成長機構を明らかにし、有機電子デバイスの特性と構造の相関を解明ことを目的として以下の研究を行った。有機半導体薄膜の成長過程を解明するために、放射光X線を使ったリアルタイム斜入射2次元X線回折実験を行なった。具体的な研究として、以下の3項目を重点的に研究した。(1)絶縁膜上および金属電極上の有機半導体分子の結晶成長初期過程の解明(2)分子構造及び成膜条件が薄膜の構造に及ぼす効果の解明(3)有機(p型)/有機(n型)2元蒸着膜形成過程における構造評価。(1)と(2)は、有機デバイスにおいて電荷の授受や輸送が行われる重要な場所の分子の配向や構造を明らかにするものであり、(3)は有機薄膜太陽電池への応用を念頭にpn接合形成過程の解明を目指すものである。2D-GIXD法によって得られる実験結果より、有機半導体の成長機構や結晶構造形成に及ぼす分子構造(特にアルキル基)の効果が明らかとなった。今後さらに研究を進め、構造形成と物性の発現メカニズムの解明を目指している。27年度は装置の改良を行い、試料位置を熱膨張により変化させることなく、温度を-100°Cから200°Cまで変えることが出来る機能を開発した。これにより、有機薄膜作製中の放射光X線を用いた2次元X線回折実験を行うことが可能となった。有機トランジスタや有機太陽電池など、有機半導体材料を用いた電子デバイスは、軽く、やわらかく、成膜に必要とするエネルギーが比較的少ないという特徴がある。また大面積デバイスなどへの応用に向けて多くの期待が寄せられている。しかしながら、有機電子デバイスの実用化のためには、活性層中のキャリアの移動度をさらに向上させるとともに、個々の素子について再現性のある安定な動作を保証する必要がある。このために、多結晶性の有機半導体薄膜中の粒界密度をいかにして減らすか、金属電極との接触抵抗をいかにして減らすか、膜中の水分等の不純物を減らし、界面に形成される構造欠陥によるトラップ準位をいかにして減少させるか、という課題がある。これらの課題を解決するために、有機分子の基板上や電極との界面における詳細な構造を解明し、有機分子の配向、配列の制御する方法を確立し、単結晶の薄膜を作製する技術を開発する必要がある。そのために、有機薄膜の蒸着過程、とりわけ第一分子層が形成される前後の初期過程の膜の構造をリアルタイムで知ることにより成膜制御に関する極めて重要な情報が得られる。本研究では、有機薄膜形成過程の結晶成長機構を解明するため、放射光施設(SPring-8)に自作の真空蒸着装置を設置し、成膜中のリアルタイム2次元X線回折実験を行う。また、有機薄膜太陽電池形成過程のその場観察により、2成分系の有機半導体の結晶成長機構を明らかにし、有機電子デバイスの特性と構造の相関を解明する。27年度に開発した、熱膨張による試料位置の変動を低減させた試料ステージを用い、28年度は、C9-4TおよびC10ー4Tのin-situ 2D-GIXDの温度依存性の測定を行った。この実験により、それぞれの有機半導体において、液晶相が存在し、液晶相を経験にすることによって有機薄膜の結晶性が向上することを見出した。

このために、多結晶性の有機半導体薄膜中の粒界密度をいかにして減らすか、金属電極との接触抵抗をいかにして減らすか、膜中の水分等の不純物を減らし、界面に形成される構造欠陥によるトラップ準位をいかにして減少させるか、という課題がある。これらの課題を解決するために、有機分子の基板上や電極との界面における詳細な構造を解明し、有機分子の配向、配列の制御する方法を確立し、単結晶の薄膜を作製する技術を開発する必要がある。そのために、有機薄膜の蒸着過程、とりわけ第一分子層が形成される前後の初期過程の膜の構造をリアルタイムで知ることにより成膜制御に関する極めて重要な情報が得られる。本研究では、有機薄膜形成過程の結晶成長機構を解明するため、放射光施設(SPring-8)に自作の真空蒸着装置を設置し、成膜中のリアルタイム2次元X線回折実験を行った。この方法により有機薄膜の初期層および膜の形成過程の結晶構造を解明することが可能となり、有機デバイスの特性を決定づける基板上の第1層目の構造や金属電極上の構造、さらにpn接合構造形成の過程の詳細を究明すること可能となった。さらに、有機半導体の分子構造と成長機構の解明や結晶構造の膜厚依存性をX線回折より明らかにした。また、有機薄膜太陽電池形用材料の開発と薄膜の構造解析により、有機電子デバイスの特性と構造の相関を明らかにした。異なるアルキル鎖長を持つα,ω-クオターチオフェンを合成し,アルキル鎖長が薄膜の結晶成長に及ぼす効果を明らかにすることを目的として、放射光を用いた2次元すれすれ入射X線回折(2D-GIXD)実験を行った。試料としてアルキル基をもつCn-4T (n=0, 412)を合成し,SPring-8,BL19B2で薄膜形成過程のリアルタイム2D-GIXD測定を行った。明瞭なX線回折パターンが観測され、この回折パターンの解析によって,薄膜結晶の格子定数を決定した。その結果、Cn-4Tは、結晶構造に関し、C4C9までとC10以降の2つのグループに分類できることが判明した。28年度は、成膜装置の改良と計測技術の高度化を行い、有機分子薄膜形成機構の詳細な解明を目指す。また、前年度の課題を引き続き発展させ、有機半導体薄膜の結晶成長に及ぼす温度の効果の詳細をリアルタイム観測によって解明する。また、2元蒸着や有機p/n多層膜の形成実験や、電圧印可時の有機半導体薄膜の構造解明にも取り組み、有機デバイスの劣化のメカニズムの解明に挑む。並行して、第一原理計算による電子着構造の計算機実験を行い、理論的解明を目指す。29年度は、計測技術の高度化を行い、有機分子薄膜形成機構の詳細な解明を目指す。前年度の課題を引き続き発展させ、有機半導体薄膜の結晶成長に及ぼす温度の効果の詳細をリアルタイム観測によって解明する。また、2元蒸着や有機p/n多層膜の形成実験や、電圧印可時の有機半導体薄膜の構造解明にも取り組む。有機材料工学
繰返し応力下の岩石のAEの実験的研究ー群発地震への潮汐の影響に関連して

1980年の伊豆半島東方沖群発地震において,その最盛期に地震発生と海洋潮汐の間に著しい相関が認められた。このような地震と潮位との関係を明らかにするために,岩石試料に繰返し荷重を加えた場合の微小破壊振動(AE)の発生特性を実験的に研究した。伊豆半島沖の群発地震は地下のマグマの貫入による引張り破壊によって起こると考えられるので,本実験では岩石の角柱試料に4点曲げの方法で引張応力を加えた。荷重のかけ方は潮汐に類似の正弦型とし,繰返し荷重の振幅を次々と増大させ,それぞれ100回以上の繰返し荷重測定を行った。その主な結果は,(1)AEは,荷重の増加過程と減少過程の両方で発生するが,特に,荷重振幅の小さい場合の初期には増加過程で発生する。(2)繰返し荷重の振幅が比較的小さい場合には,ある特定の応力レベルで発生し,AEの振幅の大きさがほぼ一定となる。つまり,AEファミリーの発生が見られ,破壊面のstick slipによって発生したと見られる。(3)繰返し荷重の振幅が大きくなると,AEの振幅分布は石本-飯田の式で表わすことができる。これは微小破壊によるAEの発生が卓越することを示す。今回の結果から,岩石の繰返し応力下で発生するAEの発生は,き裂進展と,破面の食い違い面でのstickslipによるとの結論を得た。今回の実験の結果を見ると,群発地震の場合といくつかの点で共通点が見られる。(1)活動のピークが最大応力時と必ずしも一致しない。(2)特定の応力レベルで繰返し活発な活動が見られ,地震ファミリーが発生する。(3)群発地震では,応力増加過程で活発な活動が見られたが,これは実験において,荷重振幅が比較的小さい場合の初期に見られた傾向と一致する。この様に,今回の結果は,地震と潮汐との関係を解明する上で重要な手がかりを与えるものである。繰返し応力の荷重方式として当初せん断負荷を計画したが,一様なせん断力を加えるのは容易でないことが判明した。群発地震の多くが地下マグマのintrusionによる引張破壊で起ることを推定し,曲げ負画装置を用いた繰返し引張り応力を加える方式に変更した。供試岩石には,花崗岩2種類と花崗閃緑岩の3つを選び,30×40×150mmの角柱の試験片とした。曲げ試験は4点曲げ方式として,試験片に適当な荷重レベル(以下,先行荷重という)までの荷重を負荷した後,除荷一再負荷を繰返し,この操作を試験片が破断するまで,先行荷重レベルを少しづつ増して行った。岩石の引張応力負荷に伴うAEの,1次元AE標定法を用いた測定によるAE特性は以下のように要約できる。(1)いずれの岩石試験片においても,AEの発生が始る応力は破断荷重の20%以下というかなり低い応力レベルであり,また,繰返し負荷に対するAEの発生状況はほぼ同じである。(2)先行荷重が試験片の破断荷重より十分に低いレベルであるときには,カイザ-効果が明瞭に認められる。(3)先行荷重が破断荷重に対してあるレベルに達すると,荷重除荷の過程においてもAEの発生が生じ,この条件下ではカイザ-効果は著しく崩れる。以上のように,これまでなされていなかった岩石の引張りによる繰返し応力下のAEの活動度の変化について,新しい知見が得られた。

特にこの中で,(2),(3)の現象が認められることから,それらの現象のクライテリオンを与えることなど,AEを用いることによって,実験室内において,繰返し応力の変化である潮汐によって地震の発生がトリガ-されるメカニズムを明らかにする重要な手掛りが得られ,次年度の研究に展開できる。なお,1991年12月25日27日の伊東沖の小規模群発地震においても潮汐との明瞭な関係が観測された。1980年の伊豆半島東方沖群発地震において,その最盛期に地震発生と海洋潮汐の間に著しい相関が認められた。このような地震と潮位との関係を明らかにするために,岩石試料に繰返し荷重を加えた場合の微小破壊振動(AE)の発生特性を実験的に研究した。伊豆半島沖の群発地震は地下のマグマの貫入による引張り破壊によって起こると考えられるので,本実験では岩石の角柱試料に4点曲げの方法で引張応力を加えた。荷重のかけ方は潮汐に類似の正弦型とし,繰返し荷重の振幅を次々と増大させ,それぞれ100回以上の繰返し荷重測定を行った。その主な結果は,(1)AEは,荷重の増加過程と減少過程の両方で発生するが,特に,荷重振幅の小さい場合の初期には増加過程で発生する。(2)繰返し荷重の振幅が比較的小さい場合には,ある特定の応力レベルで発生し,AEの振幅の大きさがほぼ一定となる。つまり,AEファミリーの発生が見られ,破壊面のstick slipによって発生したと見られる。(3)繰返し荷重の振幅が大きくなると,AEの振幅分布は石本-飯田の式で表わすことができる。これは微小破壊によるAEの発生が卓越することを示す。今回の結果から,岩石の繰返し応力下で発生するAEの発生は,き裂進展と,破面の食い違い面でのstickslipによるとの結論を得た。今回の実験の結果を見ると,群発地震の場合といくつかの点で共通点が見られる。(1)活動のピークが最大応力時と必ずしも一致しない。(2)特定の応力レベルで繰返し活発が見られ,地震ファミリーが発生する。(3)群発地震では,応力増加過程で活発な活動が見られたが,これは実験において,荷重振幅が比較的小さい場合の初期に見られた傾向と一致する。この様に,今回の結果は,地震と潮汐との関係を解明する上で重要な手がかりを与えるものである。
U(1)格子ゲージ・ヒッグスモデルの相構造と磁力線・磁気単極子の力学

光学格子上の冷却原子系を用いてU(1)格子ゲージ・ヒッグスモデルを量子シミュレーションする方法を提案し,実験で期待される結果を予想した。この方法は1,2,3次元いずれの光学格子にも適用可能で,サイト間密度-密度相互作用を持つ拡張ボースハバードモデルと異方的相互作用を持つU(1)ゲージ・ヒッグスモデルの対応を与える。また,実験での指針を得るため,ゲージモデルの相構造を数値シミュレーションで求め,原子系のパラメータで相構造を表した。さらに,グロス・ピタエフスキー方程式を用いて系の時間発展を解析した。1次元系に対しては,電気力線の力学に関するシュウインガー機構の動的版と見なせる現象を観測した。H26年度の研究実績は別項「研究発表・雑誌論文」の論文(1),及びプレプリント論文(1)では凝縮系物理学研究者向けに格子ゲージ理論を現代的観点からレヴューし,その強磁性・超伝導物質系への応用を概説した。この論文は広く一般に格子ゲージ理論・模型の重要性を喚起するのみならず,本研究のゲージ理論的側面を一般的観点からより深く理解し,研究を強力に推し進めるためにも役だつものとなった。論文(2)では,2次元光格子上の冷却原子系を格子ゲージモデルのシミュレータとして作動させるための具体的条件(特に密度・密度相互作用)を吟味し,実際に実現可能な実験の設定を複数提案した。また,原子系の時間発展力学を記述するGP方程式を導出し,その解の振る舞いを調べた。H26年度の本研究の目的・計画は,非等方格子ゲージヒッグスモデルについて(A)その相構造を平均場理論やMCシミュレーションにより決定する,(B)その力学を記述するGP方程式を導出し,解析する,の2点であった。(A),(B)ともに空間2次元の場合については論文(2)で結果を示すことが出来た。論文(2)で得られた結果を見ると,平衡状態の相構造と非平衡状態の相境界は定性的には一致しているが,定量的にはかなりのズレがある。これは非線形・非平衡系の振る舞いは観測量に強く依存する,というもっともらしい仮説の一例を与える点で重要である。H27年度の研究実績は以下の3項目(A-C)にまとめられる。(A)「研究発表・雑誌論文」の論文(1):ここでは我々の論文Phys. Rev. Lett. 111, 115303 (2013)の結果「冷却原子系である3次元拡張ボースハバードモデルによって3+1次元U(1)格子ゲージヒッグスモデルの量子シミュレーションが可能である」を,実現がより容易と思われる空間2次元の場合について応用し,2+1次元ゲージヒッグスモデルの(a)相構造,(b) Gross-Pitaevskii方程式による電気力線の時間変化,(c)双極子相互作用による実験系の提案,を行った。これら(a-c)は実際に実験系でゲージ理論の性質を理解するための具体的指針となる重要な結果である。本研究の重要な背景はPhys. Rev. Lett. 111, 115303 (2013)の結果「冷却原子系の標準モデルである拡張ボースハバードモデルは適当な条件の下でU(1)格子ゲージヒッグスモデルと等価であり,従ってゲージ理論の量子シミュレーションが可能である」と言う事実であり,研究のメインテーマは「実験のガイド,助けに成るようにU(1)格子ゲージヒッグスモデルの静的,動的側面をできるだけ詳しく調べる」というものである。これまでのところ,空間1,2,3次元のすべての系について(a)相構造,(b)電気力線の時間変化,(c)実験系の提案,を調べて来た。また,当初懸念されていたゲージ理論の時間発展を記述するGross-Pitaevskii方程式の定式化については,冷却原子系で直接従来の扱いを実行すれば事足りることもわかった。その意味では研究はほぼ順調に進展している。H28年度の研究実績はH27年度の項目(B,C)を引き継いだ以下の2項目(B',C')にまとめられる。(B')「研究発表・雑誌論文」(1):我々の論文Phys. Rev. Lett.111, 115303 (2013)の結果をもとに「3次元冷却原子系(拡張ボースハバードモデル)の実験で3+1次元U(1)格子ゲージヒッグスモデルの量子シミュレーションを行うための準備を整える」という目的のため, (i)実験系でのパラメータ空間での詳細な相構造,(ii) Gross-Pitaevskii方程式による電気力線(原子密度)の時間変化,(iii)双極子相互作用等による実験系の提案,を行った。これら(i-iii)は実際の実験でゲージ理論の性質を理解するための具体的指針となる。また,電気力線,磁気単極子の空間分布を具体的に計算し,閉じ込め相,ヒッグス相などのゲージ力学の諸相の特徴の理解に役立つことを見た。(C')「研究発表・雑誌論文」(2):上述のPRL論文の手法をさらに実験が容易と思われる空間1次元の系に応用し,(B')同様に(i-iii)の3点について結果を出した。また1次元拡張ボースハバードモデルはそれ自身興味をもたれているため,ゲージ理論との対応枠を超えた領域でも相構造等を解析した。

(B',C')での電気力線の研究では,シュウィンガー機構に類似の現象が観測され,通常の静的な描像とは異なるゲージ理論の動的な性質の一側面を捉えることができた。ここで使ったGross-Pitaevskii方程式は閉じ込め相での使用に考慮の余地があり,切断ウイグナー近似をもとにした研究を進展させる予定である。さらに最終年度では1ー3すべての次元での電気力線の解析を優先させたため,磁気単極子・磁力線の時間変化の解析は結果をまとめる時間が不足であった。今後の研究に引き継ぐ予定である。光学格子上の冷却原子系を用いてU(1)格子ゲージ・ヒッグスモデルを量子シミュレーションする方法を提案し,実験で期待される結果を予想した。この方法は1,2,3次元いずれの光学格子にも適用可能で,サイト間密度-密度相互作用を持つ拡張ボースハバードモデルと異方的相互作用を持つU(1)ゲージ・ヒッグスモデルの対応を与える。また,実験での指針を得るため,ゲージモデルの相構造を数値シミュレーションで求め,原子系のパラメータで相構造を表した。さらに,グロス・ピタエフスキー方程式を用いて系の時間発展を解析した。1次元系に対しては,電気力線の力学に関するシュウインガー機構の動的版と見なせる現象を観測した。計画ではまず空間3次元の非等方格子ゲージヒッグスモデルとそのシミュレータとしての冷却原子系についての解析を進める予定であった。しかし,まず実際に実現可能なシミュレータを考察した結果,空間2次元の系がより容易に実現すると思われ,その解析に大部分の時間を使った(研究実績の概要中の論文(2))。そのため3次元系の解析が後回しになったのが若干の遅延の理由である。空間3次元の系については研究実績の概要中の課題(A), (B)ともに2次元と同様の解析が可能であることを確認した段階にあり,解析の結果を得るには至っていない。「現在までの進捗状況」でも述べたように,1,2,3次元のすべての系について(a)相構造,(b)電気力線の時間変化,(c)実験系の提案,について結果が出そろった。今後の具体的方針の一つとしては,電気力線とともにゲージ理論の性質を理解するために重要な概念である磁力線,磁気単極子の静的,動的性質を性質を調べていく予定である。さらには,相構造や電気力線,磁力線の時間変化にとどまらず,ゲージ理論の動力学的性質を特徴付けるような物理量の探求とその振る舞いの評価も行いたい。ひとたび量子シミュレーションの実験が始まればそれらの振る舞いはたちどころに知ることができる。前もっての予想を示すことが理論の役割と言える。凝縮系物理学理論空間2次元の系については結果が得られたので引き継き,計画通りに空間3次元の系について解析を進める。また,2大研究課題「相構造」と「磁力線と磁気単極子の力学」の後者の2年目の計画である「GP方程式の磁力線と磁気単極子による記述」については,必ずしも実行の必要性がないことがわかった。これは,通常の等方密度相互作用のある原子系に対するGP方程式で渦糸の力学を間接的に調べる手法が,論文(2)で用いた非等方密度相互作用のある原子系のGP方程式の場合にも適用可能であることがわかったためである。この点は研究を順調に進める助けになると思われる。物品費の一部(データ保存用ネットワークHDD)を機種変更した際,研究代表者の当初の見積もりより価格が下がったため。次年度,専門的知識の供給を受ける際,より詳細な知識を受けるための増額分とする計画である。
血流依存性リモデリングにおける内弾性板ギャップは血管新生の性格を持つ

我々が平成14年から15年に家兎総頸動脈の血流を増大する実験モデルで発見した新しい所見は1)内皮細胞の著しい増殖が内弾性板ギャップ出現の前に生じること、2)血流増大による動脈の拡張性のリモデリングの過程で生じる内弾性板ギャップの発生直前に内皮細胞と中膜平滑筋細胞が接触すること、3)内弾性板ギャップの出現は内皮細胞と中膜平滑筋細胞が増殖することにより生じる可能性を明らかにしたこと、4)発生した内弾性板ギャップは血流減少により消失することはなく、むしろそのギャップを通り内膜へ平滑筋細胞が増殖遊走することである。たしかに内皮細胞の増殖が直接にギャップ形成をすることは力学的に困難があった、しかし今回我々が確かめた平滑筋細胞による内弾性板へのストレスはこの困難を解決する重要な鍵であると考えられた。さらに血流増大によるリモデリングにおいて内皮細胞の著しい活性化が生じ、MMP2,MMP9,MT-MMP, TGF-beta等が上昇していることを明らかにした。この変化は毛細血管新生での変化と類似していた。さらにこの血流依存性のリモデリングが繰り返されると内膜への平滑筋細胞の増殖遊走が積み重なり、あたかも動脈硬化症と似てくることを明らかにした。また血流依存性リモデリングにおいて、初期の内皮細胞増殖時期に内皮細胞そのものが骨髄由来の内皮細胞祖先細胞に大きく依存していることがわかった。この発見は今まで毛細血管新生において確認されてきたが、動脈内皮細胞での確認ははじめてである。現在精力的に骨髄由来の内皮細胞研究を血流増大リモデリングモデルで研究している。すでに口演発表したが、学会誌で発表する計画である我々が平成14年から15年に家兎総頸動脈の血流を増大する実験モデルで発見した新しい所見は1)内皮細胞の著しい増殖が内弾性板ギャップ出現の前に生じること、2)血流増大による動脈の拡張性のリモデリングの過程で生じる内弾性板ギャップの発生直前に内皮細胞と中膜平滑筋細胞が接触すること、3)内弾性板ギャップの出現は内皮細胞と中膜平滑筋細胞が増殖することにより生じる可能性を明らかにしたこと、4)発生した内弾性板ギャップは血流減少により消失することはなく、むしろそのギャップを通り内膜へ平滑筋細胞が増殖遊走することである。すでに口演発表したが、学会誌で発表する計画である平成13年度までに血流増大による動脈の拡張性のリモデリングのはじまりは内弾性板ギャップの出現であり、拡張の進展はギャップの拡張であり、内皮細胞が増殖が鍵であることがわかっていた。平成14年度の新しい知見は血流増大による動脈の拡張性のリモデリングの過程で生じる内弾性板ギャップの発生直前に内皮細胞と中膜平滑筋細胞が接触することを発見し内弾性板ギャップの発生メカニズムの解明の端緒を明らかにできたことである。内皮細胞単独の増殖により内弾性板ギャップが発生すると考えると、力学的な困難があった。しかし内皮細胞が平滑筋細胞と接触しているくとが明らかになると平滑筋細胞によるストレスが内弾性板のリモデリングに関与していることになり問題は解決する可能性が示唆された。さらに血流増大ドよる動脈の拡張性のリモデリングにおいて内皮細胞の著しい活性作が生じMMP2, MMP9, MT-MMP, TGF-beta等が上昇していることを明らかにし、このような内皮細胞の変化が毛細血管における血管新生と極めて類似した活性化であることを示した。またリモデリングした動脈の血流を減少させると中膜の平滑筋細胞が増殖遊走し内膜肥厚が生じることを明らかにし、この血流変化による動脈のリモデリングが動脈硬化症と密接に関連していることをあきらかにした。また内皮細胞の増殖のメカニズムをin situの動物実験で追求していく過程で、内皮細胞そのものが骨髄細胞から大きく依存していることがわかってきた。さらに血流増大した動脈において内皮細胞の増殖がin situの幹細胞を介して生じている可能性が示唆された。また骨格筋における毛細血管新生が血流増大により生じ、内皮細胞の芽がそのはじまりであることを証明した。