hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
microRNAをtargetとした腎癌の診断マーカーと薬剤感受性に関する研究

我々は、ヒト由来の腎癌細胞株においてスニチニブ抵抗性株の作成に成功した。また、スニチニブ抵抗性株においてmicroRNA194-5p(miR194-5p)は、感受性株に比べて有意に発現低下を示すことを確認した。進行性腎癌の摘出腎組織において、腫瘍部ではmiR194-5pの発現が低下していることが確認され、パラフィン切片の免疫染色を用いて、miR194-5pとLAMP-2の発現に逆相関が確認されたことにより、LAMP-2の発現を負に制御しているmiR194-5pの発現が低下することで、腎細胞癌はスニチニブに対する抵抗性を獲得するというメカニズムの存在が示唆された。平成27年度の研究として予定していた「腎癌患者と良性腎腫瘍患者における血清中microRNA発現の網羅的解析」については、良性腎腫瘍(腎血管筋脂肪腫)患者が予定以上に集まらず、現在もサンプルを集積している最中である。それと並行して、平成28年度の研究予定であった「ヒト腎癌細胞株でのSunitinib感受性を決定するmicroRNAの同定」を予定より早めて開始した。6種類のヒト由来の腎癌細胞株を用いて、スニチニブ抵抗性株(IC50濃度でも安定して増殖する細胞株)の作成を試み、そのうち2種類においてスニチニブ抵抗性株の作成に成功した。さらに、これら2種の抵抗性株と感受性株(親株)を用いてmicroarrayを行い、microRNAの発現量を網羅的に解析することで、抵抗性株で有意に発現上昇または発現低下しているmicroRNAを複数同定した。さらに、これらのmicroRNAのうち、2種類の抵抗性株に共通した発現変化を示すmicroRNAを9個ピックアップした。それらをreal-time PCRで定量し、9個のうち7個のmicroRNAがmicroarrayの結果通りに、スニチニブ抵抗性株で発現上昇または低下していることを確認した。「腎癌患者と良性腎腫瘍患者における血清中microRNA発現の網羅的解析」については予定通りにサンプルが集積できていないため、やや遅れている。しかし、「ヒト腎癌細胞株でのSunitinib感受性を決定するmicroRNAの同定」については、ほぼ順調に進展していると思われる。平成27年度研究において、我々はスニチニブ抵抗性ACHNで感受性株(親株)に比べて4倍以上の発現低下を示したmicroRNA194-5p(miR194-5p)を同定した。また、データベースウェブサイトmiRDBにおいて、miR194-5pとリソソーム関連膜蛋白(LAMP)との関連が示唆されていたため、平成28年度はmiR194-5pとLAMP-2との関連を調査することとした。まず、抵抗性株にmimic miR194-5pで過剰発現させることにより抵抗性が改善するかどうかを調査した。その結果、miR194-5pを導入した細胞株では、基の抵抗性株と比較して、有意にIC50が低下することを確認した。次に、LAMP-2の発現に関する実験を行った。ACHNの抵抗性株と感受性株(親株)のタンパクを用いて、Western blottingを行った結果、抵抗性株では感受性株と比較してLAMP-2の発現が有意に上昇していた。また、抵抗性株とmiR194-5p過剰発現株で同様の比較を行った結果、miR194-5p過剰発現群ではLAMP-2の発現が有意に低下していた。これらの結果より、miR194-5pはLAMP-2の発現を負に制御している可能性が示唆された。続いて、臨床材料として進行性腎癌の摘出腎組織を用いてmiR194-5pの測定を行ったところ、腫瘍部では正常部と比較してmiR194-5pの発現が低下していることが確認された。さらに、パラフィン切片をLAMP-2で免疫染色した結果、miR194-5pとLAMP-2の発現に逆相関が認められた。スニチニブ抵抗性株の作成に予想以上の時間を要したことが原因と思われる。平成27年度の研究では、「ヒト腎癌細胞株でのSunitinib感受性を決定するmicroRNAの同定」を開始し、ヒト由来の腎癌細胞株(ACHN、RCC23)においてスニチニブ抵抗性株の作成に成功した。また、スニチニブ抵抗性ACHNにおいてmicroRNA194-5p(miR194-5p)は、感受性株(親株)に比べて4倍以上の発現低下を示すことを確認した。平成28年度の研究では、まずスニチニブ抵抗性株にmimic miR194-5pで過剰発現させることにより、有意にIC50が低下(抵抗性が改善)することを確認した。次に、抵抗性株では感受性株と比較してLAMP-2の発現が有意に上昇しており、miR194-5p過剰発現群ではLAMP-2の発現が有意に低下していたことから、miR194-5pがLAMP-2の発現を負に制御しているという仮説に到達した。また、進行性腎癌の摘出腎組織を用いて、腫瘍部では正常部と比較してmiR194-5pの発現が低下していることが確認され、パラフィン切片の免疫染色を用いて、miR194-5pとLAMP-2の発現に逆相関があることが確認されたことにより、LAMP-2の発現を負に制御しているmiR194-5pの発現が低下することで、腎細胞癌はスニチニブに対する抵抗性を獲得するというメカニズムの存在が示唆された。

平成29年度の研究では、これらの研究結果をAUA 2017や第76回日本癌学会学術総会等、国内および海外の複数の学会において発表した。また、これを論文化し海外のJournal(Anticancer Res.およびOncol Letters. )へ掲載された。我々は、ヒト由来の腎癌細胞株においてスニチニブ抵抗性株の作成に成功した。また、スニチニブ抵抗性株においてmicroRNA194-5p(miR194-5p)は、感受性株に比べて有意に発現低下を示すことを確認した。進行性腎癌の摘出腎組織において、腫瘍部ではmiR194-5pの発現が低下していることが確認され、パラフィン切片の免疫染色を用いて、miR194-5pとLAMP-2の発現に逆相関が確認されたことにより、LAMP-2の発現を負に制御しているmiR194-5pの発現が低下することで、腎細胞癌はスニチニブに対する抵抗性を獲得するというメカニズムの存在が示唆された。今後は「microRNAの発現量調節によるSunitinib感受性獲得の検証」を予定している。方法として、microRNAを搭載したレンチウイルスプラスミドベクターを用いて発現低下しているmicroRNAを過剰発現させる、またはsmall interferingRNAを用いて発現上昇しているmicroRNAを低下させることで、スニチニブ抵抗性株が元の感受性を取り戻すことを確認する実験を予定している。さらに、in vitroで得られた結果のin vivoへの応用として、実際に抵抗性株をマウス皮下に注射することでスニチニブ抵抗性モデルマウスを作成すること、今回発見したmicroRNAの発現量を調節することでスニチニブ感受性が得られることなどを検証する予定である。今後は、in vitroで得られた結果のin vivoへの応用として、実際に抵抗性株をマウス皮下に注射することでスニチニブ抵抗性モデルマウスを作成し、この中でmicroRNA194-5pの発現量を調節することでスニチニブ感受性が得られるかどうかを検証する予定である。泌尿器腫瘍当初予定していた「腎癌患者と良性腎腫瘍患者における血清中microRNA発現の網羅的解析」の研究が、サンプル集積不足のため開始できない状態にあるため。予定より論文の作成が遅れたために、その経費分が繰越となった。予定のサンプル数が集積されれば、「腎癌患者と良性腎腫瘍患者における血清中microRNA発現の網羅的解析」を開始する予定である。また、今後はマウスなどの動物を用いた実験を予定しているため、そちらにも使用予定である。論文投稿に必要な経費として使用する予定である。
食品加工におけるタンパク質架橋形成酵素の活用

本研究は、食品素材用タンパク質の分子間架橋構造を、酵素反応を利用することにより、量的および質的に変化させ、既存の加工食品をより優れたものにすること、および新しい嗜好特性をもつ加工食品を創製することを目指してなされた基盤研究である。今回は、タンパク質架橋形成酵素トランスグルタミナーゼによるダイズグリシニンのゲル化および形成されたゲルの特性について解析を行った。トランスグルタミナーゼによるゲル化の際に形成されるε-(γ-グルタミル)リジン架橋の数は、グリシニン分子の表面に存在するリジンおよびグルタミン残基の量と比例的関係を示し、熱処理したグリシニンは未処理のものに比べて架橋形成の程度が高かった。グリシニンの塩基性サブユニットは本架橋反応の基質となりにくいが、熱処理により酸性サブユニットと同様に架橋ゲル化の基質になりえた。グリシニンをN-エチルマレイミド存在下で熱処理すると紐状の細長い会合体をつくる。この会合体は、N-エチルマレイミド非存在下の熱処理でできる技分かれした小さなサイズのグリシニン会合体にくらべて、より高度な架橋ネットワーク構造を持つ弾力性のより強いゲルを形成した。リジン残基やグルタミン残基を異なるレベルで修飾したグリシニンについて、熱処理前後で架橋ゲル化を行い、形成されたゲルの物性を解析した。その結果、リジン残基やグルタミン残基の修飾度が高くなると形成されるゲルの粘弾性は低下するが、修飾したグリシニンをゲル化に先だって熱処理すると、形成されるゲルの粘弾がより高められた。以上の結果は、トランスグルタミナーゼの架橋反応により形成されてくるタンパク質ゲルの物性を支配する要因として、本酵素反応に関与し得るタンパク質分子のリジン残基とグルタミン残基の量、および基質となるタンパク質分子の形状が重要であることを示した。
光応用計測による食品の安全性計測システム

拡散反射赤外分光スペクトルによる農薬の残留濃度の検量線を評価し,さらに,未知試料の赤外スペクトルから,残留している可能性のある農薬種類を検索するスクリーニング技術開発のため,赤外スペクトルの特徴抽出法を検討した.さらに,これまで研究開発した拡散反射赤外分光・画像計測について食品の安全性計測への適用の観点から本研究を総括した.主な結果は以下のとおりである.(1)農薬の安全基準値が1ppm以上の農薬成分(殺虫剤フェンバレレートおよびマラチオン)については,拡散反射赤外スペクトルを用いたPLS検量モデルは検量誤差が0.1ppm0.2ppmであり,実用性が確認できた.(2)検量誤差を±0.1ppm以上に改善することが未達成であり,安全基準値が1ppm以下に設定された成分(殺虫剤メソミル,殺菌剤ベノミルほか)のPLS検量モデルは実用上の課題が残った.(3)赤外スペクトルの主成分ベクトルの内積値より,残留する可能性のある農薬成分の判別するアルゴリズムを試作した.モデルスペクトルを用いた場合の判別の正解率は90%を超えており,本手法の妥当性を確認した.(4)分光画像情報と,レタスなど青果物の「おいしさ」情報(官能量)およびクロロフィル量,糖濃度との対応を検討した結果,拡散反射分光画像により青果物の品質計測が可能であることを明らかにした.以上のことから,拡散反射赤外分光情報および赤外分光画像情報より,青果物など食品の安全性などの品質計測が可能であることが明らかとなり,食品生産・流通などの現場評価・計測への可能性を見出した.拡散反射赤外分光スペクトルによる農薬の残留濃度の検量線を評価し,さらに,未知試料の赤外スペクトルから,残留している可能性のある農薬種類を検索するスクリーニング技術開発のため,赤外スペクトルの特徴抽出法を検討した.さらに,これまで研究開発した拡散反射赤外分光・画像計測について食品の安全性計測への適用の観点から本研究を総括した.主な結果は以下のとおりである.(1)農薬の安全基準値が1ppm以上の農薬成分(殺虫剤フェンバレレートおよびマラチオン)については,拡散反射赤外スペクトルを用いたPLS検量モデルは検量誤差が0.1ppm0.2ppmであり,実用性が確認できた.(2)検量誤差を±0.1ppm以上に改善することが未達成であり,安全基準値が1ppm以下に設定された成分(殺虫剤メソミル,殺菌剤ベノミルほか)のPLS検量モデルは実用上の課題が残った.(3)赤外スペクトルの主成分ベクトルの内積値より,残留する可能性のある農薬成分の判別するアルゴリズムを試作した.モデルスペクトルを用いた場合の判別の正解率は90%を超えており,本手法の妥当性を確認した.(4)分光画像情報と,レタスなど青果物の「おいしさ」情報(官能量)およびクロロフィル量,糖濃度との対応を検討した結果,拡散反射分光画像により青果物の品質計測が可能であることを明らかにした.以上のことから,拡散反射赤外分光情報および赤外分光画像情報より,青果物など食品の安全性などの品質計測が可能であることが明らかとなり,食品生産・流通などの現場評価・計測への可能性を見出した.非接触で野菜など農産物の赤外吸収スペクトルと紫外・可視吸収スペクトルを測定するため、マイケルソン型干渉計・焦電検出器などから構成される拡散反射型赤外分光光度計および可視域の分光光度計を用い、ポリエチレン製モデル試料、レタスの葉やモモ(ネクタリン)などの実試料で実験的検討を行なった。主な結果は、以下のとおりである。(2)拡散反射赤外光のフーリエ変換スペクトル測定を実試料を(レタス葉)で行ない、環境ホルモンとして関心の高まっている殺虫剤(マラチオン、フェンバレレートなど)の計測を検討し、これらの特徴パターン抽出に基づく検量モデルを導出し、妥当性を考察した。(3)以上の実験的検討は、いずれも非接触かつこれまでのATR法よりも迅速に測定可能であり、波数分解能および積算はcm^<-1>,100回で約2分で測定が終了することが判明した。今後、拡散反射赤外スペクトル測定を効率的に行なう大型試料室・駆動制御方法の検討を継続し、本計測システムの妥当性および実用性を検討する。拡散反射型赤外分光法の農作物残留農薬計測への適用について、実栽培されたレタス類を試料として実験的検討を継続した。昨年度作成した残留農薬検量モデルの検証および安定性の評価を行うと共にさらに、新たに農作物(主にレタス類)を測定装置上に固定するためのサンプルホルダーおよび測定の安定・信頼化を図るための乾燥空気供給装置を用いて検討を行った。試料としてレタスの個体ごとの拡散反射赤外分光スペクトルの測定と農薬成分の化学測定を行い、この化学測定値を残留農薬濃度値とし、これを参照値(実測値)として、拡散反射スペクトルを用いた検量モデルから推算した残留農薬濃度予測値との比較検討を各農薬成分ごとに行った。得られた主な結果は以下のとおりである。(1)レタス1個体の測定時間は約3分であり、これは、全反射減衰赤外分光(ATR)の3倍強の効率である。(2)試作したサンプルホルダーおよび乾燥空気の供給により、スペクトルの安定的な測定が可能となった。

(3)拡散反射法による残留農薬濃度誤差の標準偏差は、農薬成分の安全基準値の20%以下であり、安全性判定を行う上では充分な値であり、このことから、検量モデルの安定性は良好であると考えられる。(4)拡散反射法では、光の侵入深さが前記ATR法に比較して10^3倍となり、測定感度の点でも、向上することが確認された(殺菌剤ベノミルなど)。今後の課題として、本測定法の広範囲な農作物への適用の可非と測定の迅速化などの検討の他に自動判別技術の開発が望まれる。拡散反射型赤外分光法の農作物残留農薬計測への適用について、実栽培されたレタスを試料として実験的検討を継続した。さらに、拡散反射分光画像計測の農作物品質評価への適用について実験的に検討した。本年度の目標は、作成した残留農薬検量モデルの検証および安定性評価であり、対象とした農薬は、殺虫剤フェンバレレート、マラチオン、メソミル、および殺菌剤ベノミル、ノニルフェノールスルホン酸銅の5種類である。試料の栽培過程で、(1)農薬無散布、および(2)高度残留散布を計画して処理した(採取前日散布)。採取した試料ごとに拡散反射赤外分光スペクトルを測定し、測定したスペクトルと検量モデルを用いて(1)無散布処理群と(2)高度残留群の判別を行った。また、685nm1700nmの近赤外域におけるレタスの拡散反射分光画像を計測し、試料の内容成分変化と画像情報の対応関係を検討した。主な結果は以下のとおりである。(1)農薬成分が使用されていない無散布処理群の判別の正答率は9割を超えた。(2)高度な残留が確実な高度残留群の判別については安全基準以下と誤判別が約3割程度発生した。(3)レタスの685nmおよび1400nmにおける拡散反射分光画像から得られる平均輝度値を説明変数にした重回帰式によって、クロロフィル濃度が計測可能であることが判明した。この結果によって、分光画像計測の残留農薬計測あるいは品質計測への適用の可能性が確認できた。拡散反射赤外分光スペクトルによる農薬の残留濃度の検量線を評価し,さらに,未知試料の赤外スペクトルから,残留している可能性のある農薬種類を検索するスクリーニング技術開発のため,赤外スペクトルの特徴抽出法を検討した.さらに,これまで研究開発した拡散反射赤外分光・画像計測について食品の安全性計測への適用の観点から本研究を総括した.主な結果は以下のとおりである.(1)農薬の安全基準値が1ppm以上の農薬成分(殺虫剤フェンバレレートおよびマラチオン)については,拡散反射赤外スペクトルを用いたPLS検量モデルは検量誤差が0.1ppm0.2ppmであり,実用性が確認できた.(2)検量誤差を±0.1ppm以上に改善することが未達成であり,安全基準値が1ppm以下に設定された成分(殺虫剤メソミル,殺菌剤ベノミルほか)のPLS検量モデルは実用上の課題が残った.(3)赤外スペクトルの主成分ベクトルの内積値より,残留する可能性のある農薬成分の判別するアルゴリズムを試作した.モデルスペクトルを用いた場合の判別の正解率は90%を超えており,本手法の妥当性を確認した.(4)分光画像情報と,レタスなど青果物の「おいしさ」情報(官能量)およびクロロフィル量,糖濃度との対応を検討した結果,拡散反射分光画像により青果物の品質計測が可能であることを明らかにした.以上のことから,拡散反射赤外分光情報および赤外分光画像情報より,青果物など食品の安全性などの品質計測が可能であることが明らかとなり,食品生産・流通などの現場評価・計測への可能性を見出した.
フッ素ＭＲ画像法と光画像法によるアミロイドオリゴマーのｉｎ　ｖｉｖｏ病態解析

アルツハイマー病などの神経変性疾患に共通する脳内環境変化として異常蛋白の蓄積があり、その形成や伝搬機構の解明が診断治療法の開発にとって重要な鍵となる。アルツハイマー病で最も早期に起こる病理変化はAβ凝集体の出現であり、とくに神経毒性の強い可溶性Aβ凝集体がアルツハイマー病の発症に強く関与すると考えられている。我々は、これまで高磁場MR画像装置を用いてフッ素MR画像法によるアミロイドイメージング試薬の開発を推進してきた。その中でクルクミンを骨格とする化合物が、オリゴマーを含む可溶性Aβ凝集体に強く結合して強い蛍光を発することを発見した。本研究では、この技術を発展させ、フッ素MR画像法と光画像技術を組み合わせて可溶性Aβ凝集体をIn vivoで画像化する試薬と技術を開発することを試みた。まずAβ凝集体のみならずAβオリゴマーにも結合して画像化ができるShiga-Y5とAβ凝集体のみに強く結合するShiga-X22を開発した。ついでShiga-Y5とShiga-X22の混合液をAPP/PS1マウスに投与した。それぞれの化合物に固有のフッ素ケミカルシフト値を用いることで、2つの化合物それぞれのMR画像を得た。また、両者の画像の差分を算出することにより、Aβオリゴマーの候補画像を作成することに成功した。25年度が最終年度であるため、記入しない。アルツハイマー病で最も早期に出現する神経病理学的変化は、アミロイドベータペプチド(Aβ)凝集体の出現である。Aβ凝集体は、まずはAβモノマーが重合してアミロイドオリゴマーなどの可溶性Aβ凝集体を形成し、その後βシート構造をとって不溶化する。この中で最も神経毒性が強いのはアミロイドオリゴマーであると考えられてる。本研究では、アルツハイマー病のAβ凝集体など異常タンパク凝集体を画像化することなどにより、その動態を明らかにし、病態解明や診断治療法の開発に資することである。本年度は、次のような解析を行い成果を得た。1)我々は、これまで高磁場MR画像装置(7テスラ)を用いたフッ素MR画像法によるアミロイドイメージング試薬の開発を推進してきた。今回、βシート構造をとるAβ凝集体にのみ結合し、強いフッ素NMR信号を出すShiga-X(benzoxazoleを基本骨格に持つ)化合物を開発し、特許を出願した。これにより、すでに所有しているアミロイドオリゴマーにも結合するShiga-Y(クルクミンを基本骨格に持つ)化合物と比較することで、アミロイドオリゴマーのin vivo解析を行うための試薬がそろったことになる。新規Shiga-X化合物については、論文を作成中であるとともに国際アルツハイマー病会議2013で発表予定である。2)アミロイドオリゴマーに結合するフッ素MR画像用試薬をアルツハイマー病の遺伝子改変モデルマウスに経口投与すると治療効果を示すことを見いだし、特許出願した。論文を作製中である。3)Aβを放射性物質で標識し、ラット脳室内に投与後、脳からの排泄経路を検証した。その結果、血管を経ずに鼻腔に直接排泄されること、鼻腔に蓄積するAβ量は脳内老人斑量と正の相関をすることを見いだし、論文発表した。4)ペプチドを基本骨格とする新しい画像試薬の開発を行った。以下の点からおおむね順調に進展していると考える。1)アミロイドオリゴマーを画像化するための化合物の新規合成に成功して、アルツハイマー病遺伝子改変マウスでを用いての画像化に成功して特許を出願(特願2013-001948)できたことがまずあげられる。特許を優先したため論文は現在作製中であり、平成25年度中の受理を目指す。なお、本年7月に米国ボストン市で開催される国際アルツハイマー病会議2013で発表することが決まっている。2)アルツハイマー病の遺伝子組換え

モデルマウスを用いた実験で、アミロイドオリゴマーに結合する化合物にアルツハイマー病の治療効果があることを見いだし、特許出願(特願2012-260046)できた。これは、診断ばかりでなく治療法の開発に繋がる成果である。この件も特許を優先したため論文は現在作製中であり、平成25年度中の受理を目指す。3)ベータアミロイドの脳内からの排泄経路やペプチドを基本とする画像化試薬の開発などを国際学術誌に発表した。現在、アミロイドオリゴマーを画像化するための化合物の新規合成に関する論文を作成中で、出来るだけ早く投稿し、平成25年度中の受理をめざす。研究面では、βシート構造をとるAβ凝集体にのみ結合し、強いフッ素NMR信号を出すShiga-X化合物を開発とアミロイドオリゴマーにも結合するShiga-Y化合物を遺伝子組換えモデルマウスに投与して画像を比較することにより、アミロイドオリゴマーの画像化に挑戦する。我々が開発し特許を出願したアルツハイマー病のMR画像診断化合物が、治療効果を持つことに関して、そのメカニズムに関する基礎実験を行った後、論文化を行う。25年度が最終年度であるため、記入しない。
障害児への動作法的発想による体育指導

障害児教育の養護・訓練に導入され、効果を上げている導作法を活かした効果的な体育指導の在り方とその効果について検討する。初年度にダウン症候群の児童を対象にして、運動上の問題点をVTRを用いて記録できる運動や状況においてのみ記録し、フォームなどの特徴的な動きの問題点と姿勢や、日常生活動作などの動きの問題点の動作・運動分析から関連を検討した。その結果、主に跳躍運動、平均台歩行に関しては、足先の踏み切る動作が弱く、さらに腰が退けて身体の伸びが不足すること、身体の軸の不全などが明らかになった。次年度は、抽出し探し出された跳躍運動上の問題点に対して、効果的に解決するための指導法、特に準備運動として動作法の効果を検討した。具体的な動作法として、腰を伸ばす課題や踏み動作課題を導入し、その効果をVTRと実際のパフォーマンスを用いて、分析を試みた。その結果、しかし、以下ような効果的な結果が姿勢・フォームやパフォーマンス(記録)などを通して示唆された。1,直立姿勢(側面)において、猫背や腰反りなどの歪みの軽減が見られた。2,足型では、荷重の3点が適切な位置に変容してきた。3,ベスト記録の更新が垂直跳びで9名中8名に、立ち幅跳びで9名中8名に見られた。4,跳躍運動の際のフォームに変容が見られた。身体の伸びが不十分なままでの踏切りや腰を引いた跳躍、腕肩による引き上げの減少が見られた。以上の検討から、障害児への適切な体育指導はスポーツ選手に対して行われるようにVTRなどを積極的に用いた分析的な観点から動作法を導入し行う必要性を痛感した。(夏休み中に実施した計測が、対象児の欠席、VTRの故障などによって不十分なものであったので、春休み中にデータの追加計測・分析を行い、報告書を作成する予定。)障害児教育の養護・訓練に導入され、効果を上げている導作法を活かした効果的な体育指導の在り方とその効果について検討する。)初年度(H7年度)の研究計画に従って、ダウン症児の運動上の特徴,問題点を把握する目的で、足・脚を中心とした跳躍運動に限定して、片足立ち、垂直跳び、立ち幅跳びのパフォーマンス(時間か距離)と立位姿勢、それぞれの運動時の全身フォームをビデオカメラで計測した。さらに、今回購入したCCDカメラによって足先の動きが計測されていた。対象となったダウン症児は、現在のところ男児11名と女児15名の計26名(4歳から10歳まで、平均6.8歳)であった。その内、立位不安定、課題理解・実施不十分な者6名が対象から外された。対象は今後さらに追加する予定である。パフォーマンスと運動上のフォームや動きの動作・運動分析の結果から、1)片足立ちの保持時間が右脚軸で平均3.01秒(SD=2.7)、左脚軸で平均3.19秒(SD=2.3)と両足とも短い。2)垂直跳びの距離が平均10.45cm(SD=25.1)と短い。3)立ち幅跳びが平均54.02cm(SD=25.1)と短い。また、4)正面、側面からの立位姿勢や片足立ち姿勢で歪みが見られる。5)垂直・立ち幅跳びにおいてフォームが悪く、力の伝わり方が効率的でない。6)足先で踏み切る動作が不十分であることなどがわかった。そこて、ダウン症児の足・脚の運動の問題点を検討したところ、跳ぶ際体の伸び動作が不十分、足先の踏み切る動作が不十分なためであると結果から過程し、動作法の発想に基づいた準備・補強運動の指導プログラムを計画し、数例のダウン症児に適用してその効果を検証し始めた。

初年度にダウン症候群の児童を対象にして、運動上の問題点をVTRを用いて記録できる運動や状況においてのみ記録し、フォームなどの特徴的な動きの問題点と姿勢や、日常生活動作などの動きの問題点の動作・運動分析から関連を検討した。その結果、主に跳躍運動、平均台歩行に関しては、足先の踏み切る動作が弱く、さらに腰が退けて身体の伸びが不足すること、身体の軸の不全などが明らかになった。今年度は、抽出し探し出された跳躍運動上の問題点に対して、効果的に解決するための指導法、特に準備運動として動作法の効果を検討した。具体的な動作法として、腰を伸ばす課題や踏み動作課題を導入し、その効果をVTRと実際のパフォーマンスを用いて、分析を試みた。その結果、夏休み中に実施した計測が、O-157の流行や観察対象児の欠席、VTRの故障などによって十分なものではなかった。しかし、以下のような効果的な結果が姿勢・フォームやパフォーマンス(記録)などを通して示唆された。1,直立姿勢(側面)において、猫背や腰反りなどの歪みの軽減が見られた。2,足型では、荷重の3点が適切な位置に変容してきた。3,片足立ちでは変容は見られなかった。4,ベスト記録の更新が垂直跳びで9名中8名(平均12.4cmから平均17.3cmへ)に、立ち幅跳びで9名中8名(平均67.0cmから平均76.4cmへ)に見られた。5,跳躍運動の際のフォームに変容が見られた。身体の伸びが不十分なままでの踏切りや腰を引いた跳躍、腕肩による引き上げの減少が見られた。夏休み中に不十分だったデータの追加計測・分析を春休み中に行い、報告書を作成する予定である。
水溶液プロセスによる金属酸ナノシート薄膜のボトムアップ合成

金属酸ナノシートは、厚さ数ナノメートルのシート状の形態をもつ二次元材料であり、その大きな構造異方性に起因した興味深い特性が期待される材料である。そのような特性を引き出すために、基板上に単層ナノシート薄膜を作製することが有用ではないかと考えた。我々はこれまでに、水溶液中で金属酸ナノシートをボトムアップ合成する方法を見出しており、このボトムアップ法でナノシート薄膜を作製することや、そのためのナノシート形態制御について検討した。その結果、チタン酸ナノシートゾルを面内方向に凝集させることによる、薄膜作製に有用な大きい多結晶ナノシートの合成法などを見出した。金属酸ナノシートは,厚さが数nmの金属酸層のことであり,高い構造異方性に起因する興味深い特性が期待される材料である。我々は,水溶液プロセスによる金属酸ナノシートのボトムアップ合成法を見出している。しかし,この合成法では面内方向に大きく成長した構造異方性の大きいナノシートが得られないという問題点があった。そこで,水溶液プロセスによる大きなナノシートの合成を検討した。また,この方法でナノシートを合成するために必要となる条件についても検討した。まず,大きなチタン酸ナノシートの合成を検討した。これまではチタンアルコキシドと水酸化テトラアルキルアンモニウムを水中で反応させてナノシートを合成してきたが,チタン源としてチタン錯体を用いた結果,約10 nm程度の面内サイズであったものが約100 nmまで大きくなった。さらに,ナノシートのゾル中の水酸化テトラアルキルアンモニウムの濃度制御により,ナノシートが面内方向に凝集した,モザイク構造をもつ,数十ミクロンの非常に大きい多結晶ナノシートが合成できた。つまり,従来,合成されているものと同等,またはそれ以上の大きさのナノシートが水溶液プロセスでも合成できることを明らかにした。次に,ナノシートが水溶液プロセスで合成できる条件を明らかにするために,コバルトイオンの酸化数を変化させてコバルト酸ナノシートの合成を検討した。その結果,原料となるコバルト酸のような金属酸の酸性度を大きくすることや,得られるナノシートがもつ負電荷を小さくすることがナノシートの生成に大きく寄与することが示唆された。また,これまでは1種類の陽イオンを含む金属酸ナノシートを合成してきたが,2種類の陽イオンをもつアルミノリン酸塩ナノシートの合成も検討した。その結果,2種類の陽イオンをもつメタロリン酸ナノシートもこの方法で合成できる可能性が示唆された。金属酸ナノシートは,高い構造異方性に起因する興味深い特性が期待される材料である。我々は,この金属酸ナノシートのボトムアップ合成法を見出している。ここでは,これまでにまだ検討していない種類のナノシートにこの合成法を応用することと,この合成法で得られるナノシートの形態を制御することを検討した。また,これらの検討をとおして,単層ナノシート薄膜作製の可能性に関する知見を得ることも目的とした。まず,いろいろなナノシートの合成においては,2つのタイプのナノシートを検討した。ひとつはコバルト酸とマンガン酸のナノシートである。これらの金属酸層がもつ負電荷を制御した結果,金属酸層の負電荷密度がある値より小さくなると層剥離によりナノシートが生成することが分かった。これは,これまでに合成した他の金属酸ナノシートについても適用できた。また,もう一つはアルミノリン酸ナノシートである。これまでナノシートを塩基性水溶液中で合成してきた。しかし,そのような条件で基板上に直接ナノシートを析出することにより単層薄膜を作製しようとすると,基板の種類が限られてしまう。そこで,中性条件でのナノシート合成を検討した結果,アルミノリン酸ナノシートが中性付近で合成できた。しかし,このナノシートは,ゲル中で結晶化した層状アルミノリン酸塩の層剥離により生成しており,基板上での析出による単層薄膜の作製への応用が難しいと考えられた。次に,ナノシートの形態制御であるが,イオン液体を溶媒として合成したチタン酸ナノシートの形態について調べた。その結果,面内サイズが数nmの非常に小さいナノシートが合成できた。水溶媒中での合成も含めて考えると,この方法では面内サイズが数nmから約100 nmのナノシートを合成できると分かった。この方法で合成できる大きなナノシートの基板への塗布を利用したナノシート薄膜作製を今後検討していく予定である。平成27年度までの予定は,我々が見出したナノシート合成法をいろいろな金属酸ナノシートへ応用することや,形態制御により大きなナノシートを作製することであった。また,単層ナノシート薄膜作製も検討し始める予定であった。まず,いろいろな金属酸ナノシートの合成であるが,コバルト酸とマンガン酸のナノシート合成により,ナノシート生成に必要となる条件を見出すことが出来た。また,2種類の陽イオンを含むナノシートの合成として,当初は層状ペロブスカイトのナノシート合成も検討する予定であったが,アルミノリン酸ナノシートについてのみ検討した。つまり,必要以上に検討するナノシートの種類を増やすのではなく,重要と思われるものについて詳しく検討した。特に,アルミノリン酸塩が中性条件で合成されるという特長を単層ナノシート薄膜作製に活かせるかという観点で検討して重要な知見が得られた。次に,ナノシートの形態制御についてであるが,イオン液体溶媒中で非常に小さいチタン酸ナノシートが合成されることが新たに分かった。小さいナノシートは光触媒などへの応用すると興味深いので,このような,想定していなかった物性評価についても今後検討する予定である。

大きなナノシートの合成については,平成26年に水溶媒中で興味深い結果が既に得られているので,それを薄膜作製に活かしていく予定である。最後に,単層ナノシート薄膜作製についてであるが,薄膜作製自体にはとりかかることはできなかった。しかし,ナノシートの生成挙動や形態制御について詳細に調べた結果,このナノシート合成法を薄膜作製に応用する場合,どのような手法が適しているかなどの基礎的な知見を得ることが出来た。以上のように,最終年度の検討課題である単層ナノシート薄膜作製やナノシートの物性評価を行う上で必要となる情報は十分得られており,おおむね順調に進展していると考えられる。金属酸ナノシートは、厚さがイオン数個分しかない構造異方性が非常に大きい材料であり、この高い構造異方性に起因した興味深い物性が期待される材料である。我々はこの金属酸ナノシートの簡便な水溶液プロセスによるボトムアップ合成法を見出している。ここでは、これまでにまだ検討していない種類のナノシートにこの合成法を応用することと、ナノシートの形態制御をとおしてナノシート薄膜を作製することを目的とした。また、この方法で得られたナノシート特有の物性を探索することも目的とした。まず、この合成法でいくつかの種類のナノシートを新たに合成した。特に28年度は、ナノシート生成に対するナノシートの負電荷密度の影響を詳細に検討し、小さな負電荷密度もつ結晶構造のナノシートが生成しやすいことが明らかにした。また、イオン液体を溶媒とした合成も検討し、水溶媒に比べてナノシートが合成できる条件は狭いものの、非常に小さいナノシートが合成できることが分かった。また、ナノシートの形態制御による薄膜化については、ナノシートを面内方向に優先的に凝集させることにより大きな多結晶ナノシートを作製できることを明らかにした。これを基板に塗布することによりナノシート薄膜コーティングも可能と考えられる。28年度は、この方法による緻密な多結晶ナノシートの作製に適した形態のチタン酸ナノシートの合成条件を見出した。このボトムアップ合成法は、小さなナノシートの合成に適していることが分かってきた。小さなナノシートは、表面積に対する端の長さの比が大きい。28年度は、カテコール類の有機配位子でチタン酸ナノシートの端の部分を優先的に化学修飾できることと、可視光吸収により配位子からナノシートへの電子移動が起こることを明らかにした。これにより、この方法で合成したナノシートが、配位子吸着を利用した可視光応答型光触媒に応用できる可能性が示唆された。金属酸ナノシートは、厚さ数ナノメートルのシート状の形態をもつ二次元材料であり、その大きな構造異方性に起因した興味深い特性が期待される材料である。そのような特性を引き出すために、基板上に単層ナノシート薄膜を作製することが有用ではないかと考えた。我々はこれまでに、水溶液中で金属酸ナノシートをボトムアップ合成する方法を見出しており、このボトムアップ法でナノシート薄膜を作製することや、そのためのナノシート形態制御について検討した。
ナノ組織自己形成型複合金属ガラスの生成機構

Cu_<60>(Zr or Hf)_<30>Ti_<10>金属ガラスの急冷ナノ組織の系統的な解析を行なった結果、高分解能透過電子顕微鏡観察、大角度暗視野観察(HAADF)やナノビームエネルギー分散X線分光分析法および小角散乱X線回折法によって急冷状態で数nm程度のナノ結晶組織の生成を確認した。このようなナノ組織の生成要因の考察、その結晶化過程ならびに機械的特性の調査を行った結果、Cu_<60>(Zr or Hf)_<30>Ti_<10>金属ガラスでは、ともに急冷状態で生成するナノ組織はマトリックスのガラス相よりもCuが多く含まれた立方晶の非平衡相であることがわかった。このことから、過剰に含まれているCuがナノ非平衡相の析出に寄与していることが考察されるとともに、液体状態でこのようなCu-richな強固なクラスターの生成が推測された。Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>金属ガラスの相変態過程においては、初晶結晶化過程ではナノ結晶が維持されたままマトリックスのガラス相から非平衡ナノCuZr相が析出することがわかった。このような2相のナノ非平衡相を持った組織では優れた機械的性質を示し、圧縮破断強度は急冷状態よりも増大することを明らかにした。一方、Cu_<60>Hf_<30>Ti_<10>金属ガラスでは結晶化初期過程においてナノ組織とガラス相がともに消失し、Cu_8Hf_3相が生成することがわかった。以上のような検討結果からナノ組織が自己形成する複合金属ガラスでは、非化学量論的組成をもった非平衡クラスターの形成が大きな形成要因となっていると考察されるとともに、このような複合金属ガラスでは、ガラス単相には見られないユニークな相変態と機械的性質を発現することを明らかにした。また、二十面体局所構造が安定に存在するZr_<65>Al_<7.5>Cu_<27.5>金属ガラスから結晶化のごく初期過程においてナノ準結晶が生成することも見出した。このことはガラス単相においても特異局所構造を用いたナノ組織形成が可能であることを示す結果と考えられる。本年度は、研究代表者が見いだしたCu_<60>(Zr or Hf)_<30>Ti_<10>金属ガラスの急冷ナノ組織の系統的な解析を行なった。これまで高分解能透過電子顕微鏡観察等によって確認されていた数nm程度のナノ結晶組を小角散乱X線回折によって解析した。その結果、透過電子顕微鏡観察組織と同程度の大きさの密度分布が存在することを確認した。これらの密度分布は、大角度暗視野観察(HAADF)やナノビームエネルギー分散X線分光分析法によって明らかとなっているナノ結晶とガラス相の組成差によるものと考えることができる。透過電子顕微鏡観察法は試料調整が必要であり、また局所的な組織観察であることからナノ組織の均一生成の証明には必ずしも適していなかった。しかし本年度行なった小角散乱X線回折法はいわゆる非破壊による解析であり、かつ広い領域の平均情報であるため、ナノ結晶組織が急冷合金中に均一微細に存在することを明確に示した結果であると考えられる。現在作製条件、特に冷却速度の影響によるナノ結晶組織の生成過程の変化を調査すべく、研究遂行中である。次年度はこれらの影響を明らかにし、ナノ組織の自己形成機構の解明を目指す予定である。

また、本年度はナノ準結晶が急冷段階で非晶質相中に自己形成するZr_<80>Pt_<20>合金の変形破壊挙動についても高分解能透過電子顕微鏡を用いた微細組織観察をもとに解析した。この結果、ナノ準結晶粒子間に存在する非晶質相に変形が集中し、ナノ準結晶粒子がその変形を阻害しているというこれまでの論を証明する観察結果を得た。昨年度報告したように、Cu_<60>(Zr or Hf)_<30>Ti_<10>金属ガラスの急冷ナノ組織の系統的な解析を行なった結果、高分解能透過電子顕微鏡観察、大角度暗視野観察(HAADF)やナノビームエネルギー分散X線分光分析法および小角散乱X線回折法によって急冷状態で数nm程度のナノ結晶組織が確認されていた。本年度はこのようなナノ組織の生成要因の考察、その結晶化過程ならびに機械的特性の調査を行った。Cu_<60>(Zr or Hf)_<30>Ti_<10>金属ガラスでは、ともに急冷状態で生成するナノ組織はマトリックスのガラス相よりもCuが多く含まれた立方晶の非平衡相であることがわかった。このことから、過剰に含まれているCuがナノ非平衡相の析出に寄与していることが考察されるとともに、液体状態でこのようなCu-richな強固なクラスターの生成が推測された。Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>金属ガラスの相変態過程においては、初晶結晶化過程ではナノ結晶が維持されたままマトリックスのガラス相から非平衡ナノCuZr相が析出することがわかった。このような2相のナノ非平衡相を持った組織では優れた機械的性質を示し、圧縮破断強度は急冷状態よりも増大する。一方、Cu_<60>Hf_<30>Ti_<10>金属ガラスでは結晶化初期過程においてナノ組織とガラス相がともに消失し、Cu_8Hf_3相が生成することがわかった。以上のような検討結果からナノ組織が自己形成する複合金属ガラスでは、ガラス単相には見られないユニークな相変態と機械的性質を発現することを明らかにした。また、二十面体局所構造が安定に存在するZr_<65>Al_<7.5>Cu<27.5>金属ガラスから結晶化のごく初期過程においてナノ準結晶が生成することも見出した。このことは特異局所構造を用いたナノ組織形成の有用性を示す結果と考えられる。
胚発生に関する転写制御因子とがん化の関連

原がん遺伝子N-myc、E2-box結合因子δEF1などの転写制御因子の作用を研究した。N-myc欠損マウス胚と正常胚との間のcDNAサブトラクションによって単離されたN-mycの制御標的遺伝子Ndr1についてN-myc蛋白質の作用を詳細に解析した。Ndr1遺伝子は上流10kbに位置するエンハンサーと、TATA-boxを持つプロモーターによって調節されていることが明らかになった。。N-myc:Maxヘテロダイマーがプロモーターに結合することによって、Ndr1遺伝子転写が抑制される。既知のc-mycの制御標的遺伝子がc-myc:Maxによって転写を活性化されることと対照的である。Ndr1は、動植物界に広く保存される細胞質の蛋白質であり、基本的な生理過程に関与していると推定される。N-mycの制御標的遺伝子が明かになったので、個々のMycに固有の制御機能を解析できるようになった。δEF1は、Znフィンガーとホメオドメインを持つ転写制御因子である。さまざまのエンハンサー中のE2-box配列にZn-フィンガーを介して結合して、転写活性化因子をE2-boxから排除するとともに、N末端側の転写抑制ドメインによって、エンハンサー全体を抑制することを明かにした。δEF1欠損マウスは2つの異なった組織に欠陥を生じる。(1)T細胞分化の異常。T細胞前駆体がほとんど胸腺に見いだせない。この表現型は、Null突然変異体のみならずにC末端Znフィンガーの欠失のみで生ずる。(2)Null突然変異体に見られる骨格形成の異常。表現型の解析などから、δEF1がBMP、GDFなどのリガンドによって活性化される受容体の下流に位置することが示唆された。がんの発生とその組織の変化には、胚発生期における転写制御機構が作用していることが多い。胚発生期における代表的な転写制御因子の幾つかの例について研究した。1)δEF1は、δ-クリスタリン・エンハンサーの抑制因子として同定された、分子量12万の蛋白質で、N-末端側に3個、C-末端側に4個の、C2H2タイプのZnフィンガーをクラスターとして持っている。δEF1はCACCTをコアとした塩基配列、特にE2-box(CACCTG)に結合する。δEF1が、bHLHによる転写活性化をE2-box特異的に競合的に抑制すること、また、δEF1が、以前から検出されていたE2-boxに特異的な抑制活性を説明するものであることを示した。マウス胚のなかでδEF1は、筋節、中枢神経系、神経堤、胸腺原基などでとくに強く発現されていた。個体の中でδEF1がどの組織のどの遺伝子と活性化因子を標的としているのかを明かにするために、δEF1突然変異体マウスを作成した。それらのマウスは、胸腺でTの細胞分化に異常を示した。2)N-myc欠損マウスを用いた解析の結果、N-myc発現はニューロン分化促進因子を介して幹細胞をプレニューロンの段階にまで導くが、その後の最終的な分化にはN-mycの発現低下が必須であると結論された。N-myc欠損ES細胞とβ-ガラクトシダーゼ標識マウス胚とのキメラをつくりN-myc遺伝子の組織形成への関与を解析した。N-myc欠損細胞の欠陥が細胞自律的である場合と非自律的な場合とを区別できた。がんの発生とその組織の変化には、肺発生期における転写制御機構が作用していることが多い。そのいくつかの例について研究している。δEF1は、bHLH型活性化因子の結合配列CACCTGなどに結合し、抑制効果を発揮する。ジーンターゲッティングによって、δEF1の2つのallelesを作成した。1つは、δEF1全体を欠失たもの。第2には、δEF1のZnフィンガーのうち、-末端側のフィンガーを欠失したものである。2つのalleleに共通してT細胞前駆体が減少し、また出生後成育可能な第2のalleleをもつホモ突然変異はT細胞リンフォーマを発症すした。転写制御因子N-mycを高発現する組織の多くは神経冠に由来している。神経冠細胞は、神経、グリア、色素細胞など多様な細胞種に分化する。N-mycは、最初すべての神経冠細胞で同等に発現されているが、神経細胞に分化する際に発現がさらに高まる。培養条件下、あるいは胚の中の神経冠でN-mycの強制的に高発現させ、その効果を分析した結果、N-mycの発現は神経冠細胞の神経細胞への分化の促進に加え、移動性の増大など、神経冠細胞の発生運命を多面的に制御していると結論された。N-mycの転写制御因子としての制御標的は明らかでなかった。そこで、正常胚とN-myc欠損胚の間で発現に大きな違いがある遺伝子のnRNA群をサブトラクション法で濃縮し、そのなかから、N-mycの制御下にある遺伝子の候補を単離した。その被制御遺伝子が細胞分化に関与すると推定された。がんの発生とその組織の変化には、胚発生期における転写制御機構が作用していることが多いという認識に立って、胚発生期における代表的な転写制御因子の幾つかの例について研究している。それらの転写制御因子としての特性の解明、転写制御因子欠損突然変異体マウスの作製、突然変異体マウスを用いた作用標的の解明、制御因子-作用標的系のがん組織における作動状況についての解析を順次行なっている。

本年度は、特に原がん遺伝子の一つN-mycを中心として研究をすすめ、Mycファミリーの個々の作用とその特異性を明かにする研究の端緒を開いた。1.多くの標的遺伝子組換えマウスで、その表現型の出現がマウスの遺伝的背景に依存することが知られている。本年度N-mycの欠損をC57B1/6系統に導入すると、これまでに観察されていた異常に加えて、眼の形成異常と脊髄脳室層の過形成が観察されるようになった。2.N-mycとL-mycは機能的重複が示唆されていた。その発現の重複、L-myc欠損マウスが全く異常を示さないことなどが根拠になっていた。そこでN-myc、L-myc2重突然変異体を作製したところ、N-myc単独の突然変異体と全く差がなく、機能的重複は否定された。3.N-myc欠損胚で発現が上昇する遺伝子として単離されたNdrl遺伝子を解析したところ、プロモーター上流側に、Myc:Max結合配列が多数存在し、またこのプロモーターはN-myc:Maxによって抑制された。原がん遺伝子N-myc、E2-box結合因子δEF1などの転写制御因子の作用を研究した。N-myc欠損マウス胚と正常胚との間のcDNAサブトラクションによって単離されたN-mycの制御標的遺伝子Ndr1についてN-myc蛋白質の作用を詳細に解析した。Ndr1遺伝子は上流10kbに位置するエンハンサーと、TATA-boxを持つプロモーターによって調節されていることが明らかになった。。N-myc:Maxヘテロダイマーがプロモーターに結合することによって、Ndr1遺伝子転写が抑制される。既知のc-mycの制御標的遺伝子がc-myc:Maxによって転写を活性化されることと対照的である。Ndr1は、動植物界に広く保存される細胞質の蛋白質であり、基本的な生理過程に関与していると推定される。N-mycの制御標的遺伝子が明かになったので、個々のMycに固有の制御機能を解析できるようになった。δEF1は、Znフィンガーとホメオドメインを持つ転写制御因子である。さまざまのエンハンサー中のE2-box配列にZn-フィンガーを介して結合して、転写活性化因子をE2-boxから排除するとともに、N末端側の転写抑制ドメインによって、エンハンサー全体を抑制することを明かにした。δEF1欠損マウスは2つの異なった組織に欠陥を生じる。(1)T細胞分化の異常。T細胞前駆体がほとんど胸腺に見いだせない。この表現型は、Null突然変異体のみならずにC末端Znフィンガーの欠失のみで生ずる。(2)Null突然変異体に見られる骨格形成の異常。表現型の解析などから、δEF1がBMP、GDFなどのリガンドによって活性化される受容体の下流に位置することが示唆された。
算数・数学の学習を支える言語的・非言語的表象の発達

本年度の研究計画では,計算時のfMRIデータの解析および心理学実験の実施を予定していた.しかし,筆者が所属している日本数学協会が学会として重点的に取り組む研究テーマに暗算を選んだことと,暗算教育に関する戦前の希少本を偶然入手したことから,研究の方向を若干変更し,学校での暗算教育に研究の焦点を当てることにした.中島安治郎『診断学的暗算の実践体系』は,昭和11年にモナスから出版された.戦前の尋常科6学年での暗算教育について,非常に綿密な研究と実践が記されている. Webcat Plusで大学図書館でのこの書籍の所蔵状況を調べてみたところ,わずか6大学で所蔵されているにすぎなかった.この著作をこのまま埋もれさせておくのは非常に残念なので,中島による暗算教育体系と,現在の暗算教育への利用を研究することにした.最初に,この著作全体を概観し,中島による暗算の教育と研究がどのようなものであったかを把握した.標準テストによる教育診断や,反応時間などを指標とした心理学実験に基づく暗算課題の難易評価といった,さまざまな特徴が明らかになった.この研究成果を日本数学協会の年次大会で報告した.この年次大会では中国での暗算教育の報告が2件なされ,今後中島の暗算教育との比較検討を行うことになった.この著作を,筆者が作成している「電子アーカイブ」に収録することにした.ページをスキャンした画像ファイルでなく,テキスト形式で公開を行っている.現在,第1章のテキスト化が完了している.数式を含んだ著作であるため,ウェブページで数式を表示するためにMathMLを採用した.日本ではMathMLの利用法はまだあまり知られていないため,これを解説した論文を日本数学協会論文集に発表した.あわせて,ウェブページ作成のためのテンプレー卜を用意し,ウェブで公開した.本研究の最終的な目的は,正の数・負の数の加法・減法における,言語的・非言語的表象の役割を明らかにすることである.正の数・負の数の加法・減法において,正しい計算の習得に困難を示した中学1年生の事例から研究を始めた.認知的課題分析によって可能な解法を明らかにし,誤りの観察からこの生徒がどのようなバグ・ルールを用いているかを同定した.さらに,SNARC効果を利用して,この学習者が持つ心的数直線が十分に成熟したものではないことを明らかにした.知識と表象についてのこういったアセスメントに基づいて,もっとも効果的と思われる教授介入を行った.この事例は,正の数・負の数の加法・減法における困難の一因が,非言語的表象である心的数直線の未成熟にあることを示唆する.次に,最終的にどのような計算方略が獲得されるのかを明らかにするため,大学生を被験者として計算課題を行った.ある特定の計算方略を用いたときに,問題のタイプによって計算時間にどのような差が生じるのかの予測を導いた.数え上げのような加数の大きさによって反応時間が変化する方略や,減法を加法に直す時間を要する代数和の方略(これは中学の教科書で教えられる方略である)は用いられていないことが示された.獲得される計算方略を同定するために,さらに実験を行う予定である.現在,計算課題とSNARC課題を用いたfMRI実験が進行中である.いわゆる言語野の活動と,心的数直線に関与しているとされる頭頂間溝や上頭頂小葉の活動に注目して,この課題の遂行に用いられている表象を明らかにしたい.本研究の最終的な目的は,算数・数学課題の解決や,算数・数学的概念の理解に,言語的表象と非言語的表象がいかに関わっているかを明らかにすることである.昨年度に行った中学生の事例研究において,正の数・負の数の加法・減法における困難の一因が,非言語的表象である心的数直線の未成熟にあることが示唆された.そこで,今年度は,正の数・負の数の計算課題に,言語的表象と非言語的表象の両方が関わっているという証拠を得るための実験を行った.正の数・負の数の加法・減法を実行中の脳活動をfMRIで測定すれば,いわゆる言語野の活動と,心的数直線に関与しているとされる頭頂間溝や上頭頂小葉の活動が見られるのではないかと考えた.この計算課題を正しく実行できる大学生のサンプルにおいてこうした脳活動が認められれば,少なくとも最終的には,言語的表象と非言語的表象の両方がこの課題の解決に関わっているといえる.計算課題とあわせて,数の大小比較を遂行中の脳活動もfMRIで測定した.数の大小判断には非言語的表象である数的数直線が関与するので,このときの脳活動と比較することで,計算課題の遂行において非言語的表象がどの程度使用されるのかを明らかにすることができると考えられる.現在,実験が終了し,データ解析を行っている.今年度は実験の実施がすべてで,成果公表ができなかった.来年度は実験の結果を発表する予定である.本年度の研究計画では,計算時のfMRIデータの解析および心理学実験の実施を予定していた.しかし,筆者が所属している日本数学協会が学会として重点的に取り組む研究テーマに暗算を選んだことと,暗算教育に関する戦前の希少本を偶然入手したことから,研究の方向を若干変更し,学校での暗算教育に研究の焦点を当てることにした.中島安治郎