hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経伝達物質のＧ蛋白質共役型受容体刺激によるＥｒｂＢ４の制御とシナプス機能

ErbB4はシナプス機能に重要な役割を演じている。以前に、我々は、視床下部の神経細胞(GT1-7細胞)を用いて、ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)がErbB4をトランスに活性化することを見いだした。さらに、高濃度のGnRH処理ではErbB4が切断されることを見いだした。今回の検討で、ErbB4の活性化には、Gq/11タンパク質、PKC、PKD、FynおよびPYK2が関与することが明らかになった。これに対し、ErbB4の切断には、PKD、FynおよびPYK2は関与しないことが明らかになった。これらの結果は、二つの反応ではPKCの活性化後の分子機構が異なることを示唆している。報告者らは、培養神経株細胞であるGT1-7細胞を用いて、G蛋白質共役型受容体(GPCR)の中のゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)受容体の刺激により、ErbB4の活性化と限定分解という相反する現象が起こることを見いだした(J. Cell. Physiol., 2012)。今回、見いだした二つの現象の生理的意義と分子機構を検討した。1)GnRH刺激後のErbB4の活性化により、MAPキナーゼの中のERKが活性化された。また、GnRH刺激後の遺伝子発現の変化をDNAマイクロアレイにより検討した。その結果、ErbB4の活性化はERKの活性化を介して、遺伝子発現を変化させることが示唆された。また、ErbB4の分解により、ニューレグリン刺激によるERKの活性化が減弱した。すなわち、ErbB4の分解によりErbB4の脱感作が起こることが明らかになった。2)阻害剤およびsmall interfering RNAを用いて、反応に関与するGタンパク質を検討した。その結果、GqとG11がErbB4の活性化にも限定分解にも関与することが明らかになった。さらに、阻害剤およびsmall interfering RNAを用いた検討から、両反応にCキナーゼのデルタが強く関与すること、プロテインキナーゼDはERKの活性化には関与するが、ErbB4の限定分解には関与しないことが明らかになった。3)タンパク質分解酵素に対する阻害剤を用いた検討から、ErbB4の限定分解には、tumor necrosis-α-converting enzyme (TACE)が関与することが明らかになった。今回の研究から、GPCR刺激後のErbB4の制御に関与する主な分子が明らかになった。今後は、それぞれの分子の相互作用を明らかにすることで、様々な神経伝達物質によるErbB4の制御機構が明らかになるものと期待される。応募者らは、培養神経株細胞であるGT1-7細胞を用いて、G蛋白質共役型受容体{G-protein-coupled receptor (GPCR)}の一つであるゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)の短時間の刺激ではErbB4の活性化が起こり、長時間の刺激では、ErbB4の限定分解(切断)が起こることを見いだした。今回、1)細胞膜を貫通して存在するタンパク質のビオチン化実験により、細胞膜を貫通して存在するErbB4のみが選択的に切断されることが明らかになった。さらに、この切断後のErbB4の活性化薬の処理では、ErbB4の下流にあるMAPキナーゼの中のERKの活性化が起こらないことが確認された。すなわち、ErbB4が脱感作されることが明らかになった。2)ErbB4を切断する酵素を阻害薬と、siRNAを用いたノックダウン法により検討し、tumor necrosis factor-α-converting enzyme (TACE)が関与することが明らかになった。3)GnRH刺激後のErbB4の活性化と切断に関わる細胞内情報伝達機構について検討した。まず、関与するGタンパク質を、阻害薬とノックダウン法により検討し、どちらにもGq/11が関与することが明らかになった。4)さらに、ErbB4の活性化には、PKD、PYK2、Fynが関与するが、ErbB4の切断にはこれらの分子は関与しないことが明らかになった。これらの結果は、G q/11の活性化後の細胞内情報伝達機構がErbB4の活性化と限定分解では異なることを示唆している。応募者らは、培養神経株細胞であるGT1-7細胞を用いて、Gタンパク質共役型受容体の短時間の刺激ではErbB4の活性化が起こり、長時間の刺激では、ErbB4の限定分解が起こることを見いだした。今回、ErbB4の限定分解反応について、その生理的意義と細胞内情報伝達機構について検討した。(1)細胞膜に存在するErbB4が分解されるかを、細胞膜蛋白質ビオチン化法により検討した。

細胞膜外に露出したタンパク質のリシン残基のみをビオチン化した後に、GnRHで細胞を処理し、ビオチン化タンパク質を回収したところ、ビオチン化ErbB4が減少していた。すなわち、細胞膜に存在するErbB4が選択的に分解されることが明らかになった。(2) GnRH処理後に細胞を再度GnRHで処理すると、初回のGnRH処理に比べてERKのリン酸化が減少した。また、GnRH前処理後に、細胞をニューレグリン1で処理した場合のERKのリン酸化も著明に減少した。これらの結果から、ErbB4の限定分解により、ErbB4の脱感作が起こることが明らかになった。次に、GnRH処理からErbB4の限定分解にいたる細胞内情報伝達機構について検討した。(1)関与するGタンパク質を同定するために、薬理学的実験とsiRNAを用いたノックダウン実験を行った。その結果、調べた全てのGタンパク質は、本反応には関与しないことが明らかになった。対照実験として行ったErbB4の活性化反応には、G11タンパク質のみが関与することが明らかになった。(2)薬理学的実験により、反応にCキナーゼが関与することが明らかになった。さらに、ノックダウン実験により、関与するCキナーゼのアイソフォームを決定した。その結果、classicalタイプのCキナーゼは、ほとんど関与せず、novelタイプのCキナーゼが主に関与することが明らかになった。シナプス機能の分子基盤の理解には、神経伝達物質の刺激によって引き起こされる後シナプス部位での細胞内情報伝達機構の総合的な理解が必要である。後シナプス部位には、ErbB4が存在する。ErbB4は、heparin binding-EGF (HB-EGF)やニューレグリン1が結合することで活性化される。HB-EGFやニューレグリン1の前駆体は細胞膜に存在する。以前の研究から、GnRHの刺激によりそれらの前駆体が限定分解を受けて細胞膜から遊離し、ErbB4を活性化すると考えられる。当初の目的のように、GnRHの刺激後のHB-EGFやニューレグリン1の限定分解に至る分子機構がほぼ明らかになってきた。すなわち、GnRHの刺激によりGqとG11が活性化され、Cキナーゼのデルタの活性化に続いてPKDが活性化されて、HB-EGFやニューレグリン1の限定分解に至ると考えられる。また、SrcがGT1-7細胞では恒常的に活性化されていて、GnRHの刺激によりPYK2を活性化することを見いだした。活性化されたPYK2はHB-EGFやニューレグリン1の限定分解を促進させることを示唆する実験結果も得られた。ErbB4の限定分解に関しては、活性化されたCキナーゼのデルタがTACEによるErbB4の限定分解を促進させることが明らかになった。この反応にはPKDとPYK2は関与しないことも明らかになった。すなわち、ErbB4の活性化と限定分解の分子機構の違いが明らかになってきた。なお、GnRH受容体以外にGT1-7細胞が持つGPCRの刺激では、ErbB4の活性化は起こるが、ErbB4の限定分解はみられなかった。したがって、ErbB4の限定分解は、GnRH受容体の刺激に特異的な反応である可能性も考えられる。このために、当初計画していたGnRH以外の神経伝達物質の刺激によるErbB4の切断実験は進んでいない。
殺虫性蛋白質遺伝子を応用した環境インパクトの小さい害虫防除システムの開発

殺虫性蛋白質遺伝子crylVAの転写調節を枯草菌胞子形成変異株を用いて調べ、crylVA遺伝子がspoIIID及びσ^Hに依存した調節を受けるなど他の殺虫性蛋白質遺伝子と比較してより複雑な発現制御下にあることを明らかにした。Bti細胞内で作動すると思われるこれらの調節因子をコードする遺伝子をクローニングして塩基配列を明らかにし、その存在を確認した。Btの殺虫性蛋白質はまず前駆体蛋白質(プロトキシン)として合成され、蛋白質集合体(クリスタル)としてBt細胞内に蓄積する。これは標的昆虫に摂食されると、中腸内で可溶化され、消化液中の蛋白質分解酵素によるプロセシングを受け、活性型に変換される。精製したCrylVA蛋白質(130kDaプロトキシン)をアカイエカの幼虫(ボウフラ)の中腸抽出液で処理し、プロセシングの過程をin vitroで追跡した。130kDaプロトキシンはまず60kDa中間体に変換され、これがさらに切断されて20kDaと45kDaが生じる。20kDa及び45kDa断片は会合体を形成しており、これが最終的な活性型分子として殺虫活性を発揮すると考えられる。一方、CrylVB蛋白質は、CrylVAと比べると、中腸抽出液処理をすると分解がより速く進行し、殺虫活性は直ちに失われた。プロセッシングの過程で殺虫活性を示す断片を同定することはできなかった。このことはCrylVAとCrylVBとでは活性化の過程におけるプロセッシングの役割が全く異なることを示している。殺虫性蛋白質CrylVAを発現するラン藻を作成するため、プラスミドベクターpFC1(グラム陰性菌の広宿主域プラスミドRSF1010由来)を用いてCrylVA遺伝子をラン藻Synechocystis PCC6803及びSynechococcus PCC7942に導入することを試みたが、これまでのところ安定なトランスフォーマントを得るに至っていない。現在、別のプラスミドベクターpUC303(Synechococcus PCC7942固有のプラスミドpUH24由来のシャトルベクター)を用いてCrylVA遺伝子をPCC7942 R2-Spc(プラスミドpUH24除去株)へ導入することを試みている。
アミロイド伝播核生成相におけるタンパク質分子の集合・秩序化メカニズムの解明

アミロイド線維の核形成反応は、アミロイドーシスや神経変性疾患などアミロイド線維の沈着が関与する疾病群の発症に深く関与すると考えられている。しかしながら、詳細な分子機構は不明であるため、本研究では、伝播性をもつ核が形成する際にどのようなタンパク質分子の会合が進行し秩序構造を形成するのかについてのメカニズムを明らかにすることを目的としている。H27年度は、これまでに見つけた線維前駆中間体を経由するインスリンの線維化経路に着目し、その初期段階に見られるタンパク質集合過程について時分割小角X線溶液散乱測定により追跡した。その結果、線維前駆中間体は柱状の形状をもつことと、線維前駆中間体が形成した後には、さらに集合化し構造発達する様子が明らかとなった。また、インスリン由来の30アミノ酸残基から成るアミロイド性ペプチドの線維化解析の結果、反応条件によっては比較的寿命の長い線維前駆中間体が観察できることを見つけた。この中間体は比較的均一なサイズを持っており、インスリンで見られた線維前駆中間体と同様にon-pathway中間体である可能性も期待される。また、連携研究者である神戸大学のルミアナツエンコヴァ教授の協力を得て、いくつかの塩の種類や濃度下でのインスリン線維化反応の近赤外吸収スペクトル測定を行った。その結果、アミロイド線維が形成される限りどのような条件下においても、核形成期の途中で水構造の変化が共通して見られる様子が確認された。27年度が最終年度であるため、記入しない。H27年度は、インスリンについて、アミロイド線維の形成途中で過渡的に生成する線維前駆中間体についての捕捉および基礎物性の解析結果をまとめた。具体的には、FTIR、AFM、細胞毒性の解析を通して、線維前駆中間体の未熟な構造特性を明らかにした。さらに、プロテアーゼ消化を用いた遷移前駆中間体のクロスβ構造形成部位の解析を行ったところ、核形成に重要な構造形成部位の存在を提案することができた。さらに、以上の結果をもとにインスリンと同様に中間体を捕捉観察できるか否かの検討に着手した。また、線維前駆中間体を経由したアミロイド線維形成反応経路について、小角X線溶液散乱法を用いて時分割観測し、前駆中間体が会合して成熟したアミロイド線維構造へと変化する様子を追跡した。同時に、連携研究者である神戸大学のルミアナツエンコヴァ教授の協力を得て近赤外分光法を用いた解析を実施し、インスリンアミロイド核形成反応の最中に特徴的な水由来のスペクトル変化が観察されることを確認した。線維前駆中間体を経由したアミロイド線維形成反応の発見を足掛かりに、小角X線溶液散乱によりアミロイド線維形成に伴うタンパク質の集合の様子を時系列で追跡するという新たな研究へと発展させることができた。今後の解析により、アミロイド線維構造が形成されるまでのタンパク質分子の初期集合メカニズムに迫りたいと考えている。さらに、核形成相の最中に水構造が変化するという現象も見つかり、水分子の挙動の解析が線維形成機構を理解するうえで新たな切り口になる可能性を期待している。時分割小角X線溶液散乱測定により、前駆中間体が集合したのちさらに構造発達させる様子が明らかになりつつあるので、さらに検討を進め、論文発表を行いたいと考えている。さらに、インスリン由来の30アミノ酸残基から成るアミロイド性ペプチドについても反応条件によって比較的寿命の長い線維前駆中間体が観察できることを見つけたので、線維形成初期のタンパク質分子会合の様子を観測できる新たな題材として検討を進めることを計画している。

さらにインスリンの核形成相の最中に見出された水構造の変化について、近赤外スペクトルの解析手法の検討や他の線維形成条件あるいはタンパク質での解析の実施を行うことでより詳細な解析を行い、核形成反応に対する水の貢献について検証を進める予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
東南極に記録された原生代火成活動の精査に基づく超大陸変遷史の解明

原生代に始まる超大陸の形成はSclavia/Superia (2.5Ga),Nuna/Columbia (1.8Ga),Rodinia (1.0Ga),Pan-African supercontinent (6.0Ga)と繰り返され,気圏・水圏の大規模循環や生命体活動にも影響した重要イベントである.最近,東南極リュツォ・ホルム岩体(全長約450km)の変花崗岩類から2510億年が報告され始めた.本課題ではこれらの成因論と年代論を基にして本地域における原生代テクトニクスの解明を目指す.またその結果に基づきながら地球規模の超大陸変遷史の解明に向けた議論を行う.初年度ではリュツォ・ホルム岩体の変花崗岩類のうち,6地点の露岩域から採取した試料を解析した.そこでは各試料の岩相・産状,鉱物組み合わせ・組織,および全岩化学組成を互いに比較し,岩石学的特徴の類似する試料をグルーピングして「幾つかの集団」に区分した.ここでの「集団」とは,同様のテクトニクス背景で形成された花崗岩グループを意図している.その結果,変花崗岩類は,未成熟火山弧タイプ,大陸内タイプ,海嶺由来タイプ,そして海洋地殻起源タイプに区分され,既存報告にはない複雑な地質学的背景が浮き彫りとなった.このことをより明確にするため,各タイプの代表的試料を選択して希土類元素(REE)分析を加えた.これにより,各タイプの記載的な特徴の違いをより鮮明にできた.また,次年度以降に主な研究作業となるICP-MS装置・TIMS装置の両分析に必要な大型超純水製造システムを整備して稼動できる状態とし,さらに,ICP-MS装置とレーザー装置(UP-213)とを連結するHeガスラインの設計・新設を完了し,かつこれら各装置の制御PCのシステムアップを実施した.これにより分析データの精度向上と取得速度向上が見込まれる.初年度の取り組みにより,全長450kmにおよぶ東南極リュツォ・ホルム岩体には異なるマグマ活動場で形成したと考えられる種々の変花崗岩類が混在することが明らかとなった.このことは各岩石試料に対して,(1)野外における岩相・貫入形態・包有岩などの特徴,(2)顕微鏡下における鉱物組み合わせ・組織の特徴,(3)蛍光X線分析装置(XRF)による主・微量成分の特徴を一次データとして同時解析することで明確になる事も分かった.また,ICP-MSを用いたREE分析により,各変花崗岩類の差異がより鮮明になる事も判明した.このことを踏まえて,次年度以降では,これらの解析・整理を岩体全域に拡大することが非常に大事であるという方向性をつけることができた.一方,岩体内部よりタイプ(マグマ活動場)の異なる変花崗岩グループが数多く見出され,これは研究当初に予想していなかった.成果としては大きく,よりよい議論を期待できる形となったが,想定以上に解析時間を要した.そのことでREE分析・Sr-Nd同位体比分析がやや遅れ気味に見える部分もある.この点は,初年度にICP-MS・TIMSの両分析に必要な大型超純水製造システムを整備・稼動できたことから,次年度以降に分析速度を向上させることで挽回可能と考えている.更に,年代論のためのジルコンUーPb年代測定に向けた,島根大学のICP-MS装置とレーザー装置(UP-213)とを連結するHeガスライン新設を完了し,かつこれら装置の制御PCのシステムアップを実施できた.研究二年次ではリュツォ・ホルム岩体で広域調査した全13露岩の変花崗岩類について上記の一次データを取得・整理する予定である(初年度は6露岩).内容は,岩相・産状,鉱物組み合わせ・組織,および全岩化学成分の特徴である.これらより岩体内に産する変花崗岩類を同一のテクトニクス背景で形成したと考えられる集団に区分する.さらに二年次では,初年度で先行研究した6露岩について成因解明の検討に入る.特に,1結晶過程,2マグマ混合と母岩の同化作用,3初性マグマの生成過程(特に起源物質と融解条件)を解析し,各花崗岩マグマ活動の背景にあったテクトニクスをより明確にする.また初年次より取り組んできた年代測定法の確立を目指す.三年次以降は変花崗岩類のマグマ成因論および年代論の解析を岩体全域に拡げて,リュツォ・ホルム岩体に記録された原生代火成活動史の解明を目指す.このことにより,Sclavia/Superia (2.5Ga),Nuna/Columbia (1.8Ga),Rodinia (1.0Ga),Pan-African supercontinent (6.0Ga)における超大陸形成期へのリュツォ・ホルム岩体の地質学的位置付けを解明し,これをもとに地球規模での超大陸変遷史解明に向けた議論を構築する.原生代に始まる超大陸の形成はSclavia/Superia (2.5Ga),Nuna/Columbia (1.8Ga),Rodinia (1.0Ga),Pan-African supercontinent (6.0Ga)と繰り返され,気圏・水圏の大規模循環や生命体活動にも影響した重要イベントである.最近,東南極リュツォ・ホルム岩体(全長約450km)の変花崗岩類から2510億年が報告され始めた.

本課題ではこれらの成因論と年代論を基にして本地域における原生代テクトニクスの解明を目指す.またその結果に基づきながら地球規模の超大陸変遷史の解明に向けた議論を行う.初年度ではリュツォ・ホルム岩体の変花崗岩類のうち,6地点の露岩域から採取した試料を解析した.そこでは各試料の岩相・産状,鉱物組み合わせ・組織,および全岩化学組成を互いに比較し,岩石学的特徴の類似する試料をグルーピングして「幾つかの集団」に区分した.ここでの「集団」とは,同様のテクトニクス背景で形成された花崗岩グループを意図している.その結果,変花崗岩類は,未成熟火山弧タイプ,大陸内タイプ,海嶺由来タイプ,そして海洋地殻起源タイプに区分され,既存報告にはない複雑な地質学的背景が浮き彫りとなった.このことをより明確にするため,各タイプの代表的試料を選択して希土類元素(REE)分析を加えた.これにより,各タイプの記載的な特徴の違いをより鮮明にできた.また,次年度以降に主な研究作業となるICP-MS装置・TIMS装置の両分析に必要な大型超純水製造システムを整備して稼動できる状態とし,さらに,ICP-MS装置とレーザー装置(UP-213)とを連結するHeガスラインの設計・新設を完了し,かつこれら各装置の制御PCのシステムアップを実施した.これにより分析データの精度向上と取得速度向上が見込まれる.初年度の取り組みにより,全長450kmにおよぶ東南極リュツォ・ホルム岩体には異なるマグマ活動場で形成したと考えられる種々の変花崗岩類が混在することが明らかとなった.このことは各岩石試料に対して,(1)野外における岩相・貫入形態・包有岩などの特徴,(2)顕微鏡下における鉱物組み合わせ・組織の特徴,(3)蛍光X線分析装置(XRF)による主・微量成分の特徴を一次データとして同時解析することで明確になる事も分かった.また,ICP-MSを用いたREE分析により,各変花崗岩類の差異がより鮮明になる事も判明した.このことを踏まえて,次年度以降では,これらの解析・整理を岩体全域に拡大することが非常に大事であるという方向性をつけることができた.一方,岩体内部よりタイプ(マグマ活動場)の異なる変花崗岩グループが数多く見出され,これは研究当初に予想していなかった.成果としては大きく,よりよい議論を期待できる形となったが,想定以上に解析時間を要した.そのことでREE分析・Sr-Nd同位体比分析がやや遅れ気味に見える部分もある.この点は,初年度にICP-MS・TIMSの両分析に必要な大型超純水製造システムを整備・稼動できたことから,次年度以降に分析速度を向上させることで挽回可能と考えている.更に,年代論のためのジルコンUーPb年代測定に向けた,島根大学のICP-MS装置とレーザー装置(UP-213)とを連結するHeガスライン新設を完了し,かつこれら装置の制御PCのシステムアップを実施できた.研究二年次ではリュツォ・ホルム岩体で広域調査した全13露岩の変花崗岩類について上記の一次データを取得・整理する予定である(初年度は6露岩).内容は,岩相・産状,鉱物組み合わせ・組織,および全岩化学成分の特徴である.これらより岩体内に産する変花崗岩類を同一のテクトニクス背景で形成したと考えられる集団に区分する.さらに二年次では,初年度で先行研究した6露岩について成因解明の検討に入る.特に,1結晶過程,2マグマ混合と母岩の同化作用,3初性マグマの生成過程(特に起源物質と融解条件)を解析し,各花崗岩マグマ活動の背景にあったテクトニクスをより明確にする.また初年次より取り組んできた年代測定法の確立を目指す.三年次以降は変花崗岩類のマグマ成因論および年代論の解析を岩体全域に拡げて,リュツォ・ホルム岩体に記録された原生代火成活動史の解明を目指す.
マイコバクテリアにおける細胞壁糖脂質生合成の制御とその破綻がもたらす生理的な影響

平成23年度実施の研究において、マンナンの長さの違いがマイコバクテリア菌体に与える生理的な影響について調べた。LM/LAMの構造に欠損がある変異株がMycobacterium smegmatisでも結核菌でも作製済みであったので、これらの変異株の表現型を詳細に調べた。細胞膜の構造については、透過型電子顕微鏡による観察、リン脂質などの膜の構成成分の構造や存在比などによって検討した。その結果、LM/LAM構造異常株において、細胞膜の構造的な異常や構成成分の存在比などの異常は見られなかったが、スメグマ菌において変異株が抗酸染色に陰性になることがわかり、βラクタム系の薬剤やバンコマイシンに対する感受性が亢進していることがわかった。また、ヒト単球由来のTHP1細胞などを用いた感染実験をスメグマ菌を用いて行った。すなわち貪食後、経時的に感染細胞をサンプリングし、宿主細胞内での生存をコロニー数を計測する事によってモニタリングした。その結果、変異株の宿主細胞による殺菌の速度が有意に速いことが観察された。また、当研究所では結核菌の動物感染実験は行えないため国立感染症研究所の連携研究者である小林和夫免疫部部長と阿戸学免疫部第二室長の協力を得てこれらの変異株のマウス感染実験を行った。感染後のマウスの生存率に差が見られるかを検討したところ、LM/LAMのマンナン主鎖の長さが短くなっている変異株でマウスの生存率が優位に高いことが観察された。
光によるガラスの局所力学評価

本研究課題では,ラマン散乱に基づく非破壊かつ短時間な材料評価を可能にするガラスの新規手法の開発を目的とした.化学強化ガラスにおいて,ラマンスペクトルおよびボソンピークより得られた短中距離構造の情報と強度特性との関連性を明らかにし,化学強化ガラスの局所的な易加工化およびレーザー照射による構造緩和機構に関する重要な知見を得た.また,ラマン散乱はガラスの物性および力学特性評価に有用であることを実証した.本研究課題は,非接触・顕微測定が可能である非弾性光散乱により,光波制御デバイスや携帯端末において重要な材料部材「ガラス」の力学/強度評価を非破壊・短時間で行うための評価プロセス開発を目指すものである.特に,物質の結合状態を反映するラマン散乱に着目し,本研究を深化することで,多成分系ガラスの本質(緩和・不均一性)の理解はもとより,ガラス製造分野への利用・応用が強く期待される.また,顕微システム/マッピングを駆使した「不均一性の可視化」を実現する基礎技術の確立を試みる.以下に得られた主な成果を記す.1.強化ガラスにおける構造緩和と1090 cm-1バンドのシフトとの相関を発見:現行のスマートフォンで使用されているガラスパネルの強化前後におけるラマン散乱測定を実施した結果,SiO4四面体の振動に関与するラマンピークが強化処理によって高波数へシフトすることを見出した.この現象を多成分系ケイ酸塩ガラスの構造モデルに基づき定性的に説明し,強化処理でガラスネットワーク中へ導入された大きなアルカリイオン種の置換(Na+→K+)が,Si-O-Si結合角の増加をもたらしたためと結論づけた.2.ラマンマッピングによる強化処理領域の可視化の基礎原理を確立した:強化ガラスへ赤外レーザーを照射することで構造緩和を引き起こし,強化前の状況を作り出した.その後,1090 cm-1付近のラマンバンドのマッピング測定を行った結果,応力存在(強化)領域と構造緩和(未強化)領域に対応するバンドのシフトを観測し,マッピングによる強化/未強化領域の可視化に成功した.強化ガラスにおける応力発生と関与するラマンバンドの振る舞いを明らかにしたこと,さらにそれを利用して強化/未強化領域に相当する応力マッピングに成功したことから,比較的順調な進捗と判断できる.化学強化ガラスの性能向上や加工・評価技術の問題解決に向けた研究開発が広くおこなわれており,強度を支配する深さ方向の短・中距離構造分布を知ることはガラス物理の観点からも重要である.本研究では,スマートフォンや太陽電池カバーガラスなどに利用される化学強化ガラス,およびその他応用上重要なケイ酸塩ガラスに対して,X線回折(XRD)およびラマン散乱測定を適用することで,ガラス材料への力学特性や機械強度の新規分析技術開拓および原理実証を研究課題とした.これまでに,現行の化学強化ガラスの強化前後において,SiO4四面体の振動に関与するラマンピークが強化処理によって高波数へシフトすることを見出している.赤外光であるCO2レーザーを強化後試料へスキャン照射することで,照射領域におけるラマンピークの低波数シフトを確認した.また,通常の強化ガラスでは,大きな内部応力による破壊によって機械的加工が困難であるが,レーザースキャン領域に沿ってローラー型ガラスカッターで切込みを導入後,二分割することに成功した.このように化学強化ガラスへのレーザー照射による局所的な易加工化および易加工領域の非破壊的検出を実証した.さらに,易加工化によりラマン散乱測定で観測される欠陥構造に由来するD2ピークとガラスの不均一性を反映するボソンピークに特異なふるまいが見られた.これに関し,強化前後におけるガラスの短中距離構造に着目することで,強化現象の本質を理解できるものと期待される.本研究課題では,ラマン散乱に基づく非破壊かつ短時間な材料評価を可能にするガラスの新規手法の開発を目的とした.化学強化ガラスにおいて,ラマンスペクトルおよびボソンピークより得られた短中距離構造の情報と強度特性との関連性を明らかにし,化学強化ガラスの局所的な易加工化およびレーザー照射による構造緩和機構に関する重要な知見を得た.また,ラマン散乱はガラスの物性および力学特性評価に有用であることを実証した.応力下での構造と弾性的性質を理解するために,ガラスへの応力付加システムを構築し微小領域の圧縮・引っ張り過程におけるガラスのラマン領域のその場観測を試みる.また,高強度・応力存在下において,低エネルギー振動であるボソンピークや準弾性領域のスペクトル変化も観察したい.無機材料化学
生体システムの力学的適応に関するバイオメカニクスとその工学的応用

麻酔下で,成熟家兎の膝蓋骨に高分子繊維の糸を通し,これに動的負荷試験装置の油圧サーボアクチェ-タを接続し,膝蓋腱に一定の繰り返し負荷を作用させた.アクチュエータに取り付けたロードセルと変位計測器から,膝蓋腱に作用する荷重ならびに変位を計測し,これらの信号を制御装置に取り込み,クローズドループ制御方式によりアクチェ-タを安定に制御した.繰り返し負荷の最大荷重は100N,150N,200N,最小荷重は10N,繰り返し周波数は4Hz,繰り返し数は3000とした.この繰り返し負荷を1日に1回,2週間作用させた後,家兎を屠殺した.膝関節から膝蓋骨-膝蓋腱-脛骨複合体を取り出し,膝蓋骨と脛骨をアルミニウム製のカップの中にレジンで固定して,引張試験機に取り付けた.試験は37°Cの生理食塩水中で,引張速度20mm/minで行った.ひずみは膝蓋腱の表面に染料(ニグロシン)で描いたマーカー間の距離をVideo dimension analyzerで計測することにより求めた.最大荷重100N,150Nの繰り返し負荷により,膝蓋腱の引張強度は減少し,断面積が増大する傾向が現れたが,有意差は認められなかった.また腱全体の強度(最大荷重)にも有意な変化は現れなかった.一方,最大荷重200Nの繰り返し負荷では,断面積は増大したが,引張強度が著しく減少したため,最大荷重は有意に減少した.通常の運動中に膝蓋腱に生体内で作用する張力のピーク値は約83Nであるので,本実験で設定した繰り返し負荷の最大荷重100N,150N,200Nは,ピーク張力のそれぞれ1.2,1.8,2.4倍に相当することになる.このことから,膝蓋腱は通常作用する負荷の約2倍以下の過負荷に対しては正常に適応できることが明らかになった.麻酔下で,成熟家兎の膝蓋骨に高分子繊維の糸を通し,これに動的負荷試験装置の油圧サーボアクチェ-タを接続し,膝蓋腱に一定の繰り返し負荷を作用させた.アクチュエータに取り付けたロードセルと変位計測器から,膝蓋腱に作用する荷重ならびに変位を計測し,これらの信号を制御装置に取り込み,クローズドループ制御方式によりアクチェ-タを安定に制御した.繰り返し負荷の最大荷重は100N,150N,200N,最小荷重は10N,繰り返し周波数は4Hz,繰り返し数は3000とした.この繰り返し負荷を1日に1回,2週間作用させた後,家兎を屠殺した.膝関節から膝蓋骨-膝蓋腱-脛骨複合体を取り出し,膝蓋骨と脛骨をアルミニウム製のカップの中にレジンで固定して,引張試験機に取り付けた.試験は37°Cの生理食塩水中で,引張速度20mm/minで行った.ひずみは膝蓋腱の表面に染料(ニグロシン)で描いたマーカー間の距離をVideo dimension analyzerで計測することにより求めた.最大荷重100N,150Nの繰り返し負荷により,膝蓋腱の引張強度は減少し,断面積が増大する傾向が現れたが,有意差は認められなかった.また腱全体の強度(最大荷重)にも有意な変化は現れなかった.一方,最大荷重200Nの繰り返し負荷では,断面積は増大したが,引張強度が著しく減少したため,最大荷重は有意に減少した.通常の運動中に膝蓋腱に生体内で作用する張力のピーク値は約83Nであるので,本実験で設定した繰り返し負荷の最大荷重100N,150N,200Nは,ピーク張力のそれぞれ1.2,1.8,2.4倍に相当することになる.このことから,膝蓋腱は通常作用する負荷の約2倍以下の過負荷に対しては正常に適応できることが明らかになった.
脳卒中上肢リハビリ支援のためのバイラテラルマスタスレーブ型ロボット装具の開発

脳卒中運動治療の基本となる骨盤運動を基軸とし,療法士がバイラテラル制御により力覚を感じながら運動促通するための到達把持運動治療用の骨盤運動支援用双方向力覚フィードバックロボット装具の開発を行なった。ロボットシステムでは外乱オブザーバ・加速度型のバイラテラル制御により精密な双方向力覚を可能とした。本研究では当初のハンドルとスレーブデバイスである骨盤ロボット装具に加え、もう一台骨盤ロボット装具を備えることで、療法士がそれを装着しながら患者へ運動提示可能とした。無線センサ化把持ブロックについては、ロボットとの協調と並び単独運用の効果が期待されたため、健常者50名での把持様式の解析を行なった。本研究の目的は,脳卒中後における運動療法という力覚を特に使用する医療手技を,双方向力覚フィードバックを用いてロボット化するシステムを開発することである.特に到達把持運動は体幹運動を含む運動と捉え,骨盤運動を基軸とした到達把持運動のリハビリ支援ロボットを開発する.まず、H27年度実施予定である力覚センサ併用の加速度型バイラテラル制御の導入に関して、外乱オブザーバ等の実装に有利な低減速比のアクチュエータならびに高分解能のエンコーダ(回転角度計)を用いたロボット装具を開発し、自作のコンパクトな力センサを用いることで、既存マスタハンドルとの間で加速度型バイラテラル制御実装した。また、旧骨盤ロボット装具についても改良を加え、2台のロボット装具間での力覚フィードバックマスタスレーブを実現するとともに、ハンドルと併せて3者間同時でのマルチラテラル制御を実装した。これら3者間は互いに同時に運動の提示が可能であり、観察者、療法士、患者の3者の力覚を同時測定可能なシステムである。次に、到達把持のための加速度センサならびにタッチセンサ内装の無線化把持物についても、専用の電子基板を開発するとともに、省電力化を検討し、10ms間隔のリアルタイムかつ多量のデータ通信を行ないながら、300点程度への到達把持運動の連続試験が可能となった。また運動開始合図のランプが組込まれており、制御コンピュータよりリアルタイムでの制御が可能である。以上まとめると、1加速度制御型バイラテラル制御による双方向力覚提示可能なマスタスレーブロボット装具の開発、2運動開始ランプ、3軸加速度センサ、タッチセンサ内装の無線化把持物の開発、を実現するとともに、H27年度に開発過程において療法士等とともに新規に見いだした、3マスタハンドル、療法士用ロボット装具、患者用ロボット装具における3者間マルチラテラル制御の実装を行なった。当初の申請書において予定された、力覚センサ併用の加速度型バイラテラル制御をマスタスレーブロボット装具に実装するとともに、到達把持リハビリ用のセンサ内装無線化把持物の開発を行なった。これらは当初の予定通り実施された。申請書に記したように療法士らは双方向力覚提示型ロボット装具を、療法士の感覚増強デバイスとする見方も示しており、その際には、反力だけでなく運動大きさの拡大提示が重要であると考えている。現在は予備試験により、運動角度を拡大することも一つの感覚増強となり得る見識を得ており、今後とも的確な運動提示方法を検討する。この運動提示方法は初年度であるH27年度末より開始したが引続き検討すべき項目である。また、センサ内装無線化把持物は単体での運用により、到達把持平面の場所と各種運動時間パラメータを健常者で取得した。これにより健常者での運動のばらつきなどの知見を得た。脳卒中後の運動では空間認識能力の障害による運動への影響も大きいと考えられており、今後とも定量化把持物によるリハビリの解析は発展すると期待される。本ロボット装具の開発にあたり、マスタハンドルと患者用スレーブだけでなく、新たに療法士への装着の可能性を見いだした。療法士は患者の側面や前面において到達把持運動リハビリを行なうがその際に患者が療法士の運動を見て、動作に関するミラーニューロンが賦活する可能性がある。療法士が動作を患者に見せながらロボットにより患者の力覚を把握するとともに力覚提示することが可能となり、このような試みは本ロボット装具を用いて始めて可能となるものであると考えている。申請時点では考慮していなかったがこの新たな試みについても、本研究で進めていく予定である。本研究では、脳卒中後の運動療法におけるリハビリテーション支援のためのロボットシステムを開発することである。その中で、骨盤運動はリハビリテーションの中で最初に治療を行なうメニューであることに着目し、骨盤運動ハンドリングを双方向力覚フィードバックを有するマスタスレーブシステムにより行なうシステムを提案する。H27年度に初期モデルの開発を行なった外乱オブザーバを使用したバイラテラル制御型ロボット装具について、H28年度は療法士によるハンドリングを行い、ロボットを介することによる促通手法の力覚のリアルタイム視覚化を行なった。また、被験者と療法士がそれぞれ各ロボット装具を対面にて装着し、ロボット装具間における双方向力覚フィードバックにより、対面に座る被験者に全身協調運動としての到達把持運動様式を視覚により提示しながらのリハビリテーションシステムの提案が可能であることを確認した。一方、到達把持リハビリのための無線センサ化把持物についてはH27年度開発の開始合図用LED、加速度センサ、タッチセンサに加え、H28年度は床面距離センサを追加した専用基板を開発し、各センサに対し閾値を設定することで外部トリガ出力を与えることで、経頭蓋磁気刺激装置等といったリハビリ専用外部機器と連携したリハビリシステムへの拡張を行なった。これらロボットやセンサ化システムにより、力の定量定期解析とともに正確な時間刻みによる定量的なリハビリの可能性が示された。

これらのシステム構築の上、双方向力覚フィードバック型ロボット装具と無線センサ化把持物の同時運用システムとして制御ソフトウェアを拡張し、床反力を含めた当初の目的の一つであった骨盤運動と到達把持物を連携した脳卒中リハビリテーション支援ロボットシステムとして構成した。H28年度について、H27年度に動作可能となった双方向力覚を有する骨盤運動支援用ロボット装具について、療法士によるロボットの操作を開始した。本システムのような全く新規のシステムにおいては、どのようにこれを使用すればよいかが一つの課題となると考えられる。本システムは双方向力覚を有するため、患者装着のロボット装具に対し、操作用ハンドルや療法士用ロボット装具により、被験者の状態を力覚により感知しながら運動と力のリアルタイムモニタリングおよび介入が可能であったため、運動そのものに対しては有用なシステムであるとの見解を得た。一方、無線センサ化把持物については、療法士らの提案の下でロボット装具との連携とならび、経頭蓋磁気刺激といったその他のリハビリ介入システムとの連携が求められ、運動療法では外部刺激のタイミングが重要となる場面がある。このように正確なタイミングと外部刺激を加えながら、被験者に対し正確なハンドリングを行なう事は、ロボット装具システムを用いて初めて実現可能となると考えられる。一方、胸郭部まで含めた体幹への介入のためのロボットシステムの拡張は現状の骨盤運動支援システムからの拡張については十分に達成されていない。しかし、申請者らはこれまでに骨盤+胸郭側屈・回旋・屈曲、肩甲骨運動まで含めた運動を能動的に制御可能なロボット装具を開発しており、5年間にわたり現在においても研究協力者の所属するリハビリテーション病院にて患者の回復程度のモニタリングおよび、測定時点での到達把持様式の解析に使用している実績がある。特に無線センサ化把持物の開発を要望に応じて先行して開発を進めてきたが、既存の肩甲骨体幹ロボット装具機構を改良し双方向力覚を有する骨盤体幹ロボット装具へ発展させる予定である。H29年度においては、双方向力覚を有する骨盤運動支援用ロボット装具がリハビリ時の手技を運動量・力ともに記録可能である特性を活用し、療法士等の手技をより明確にするために、非専門者と専門者である療法士においてロボット操作の視覚化を行なった。非専門者において装着者に対してリハビリ様動作を行なうようロボットを操作したときに、軌道はスムースに見えるものの、力に関しては操作者と装着者の間で力が互いに振動しあう様子が見られた。一方、専門者である療法士はロボットの操作のみではなく、通常の治療時に患者の状態や声かけ等を駆使するように装着者へ対応し、非専門者がロボットのバイラテラル操作で装着者身体運動を試みるのに対し、装着者の自発的運動と全身協調運動の結果として、骨盤運動が行なわれるという側面が考察された。
超大型浮体構造物防食状態診断・管理システムに関する研究

海上石油備蓄基地の貯油タンクや海上浮体式空港のような超大型浮体式構造物においては,防食塗装とアルミ合金犠牲陽極との併用による複合防食システムを施工し,防食電位モニタリングを実施しながら必要に応じるメンテナンスを行うことにより,長寿命化が図られると考えている。従って,ROVを用いて構造物近傍海水中での電位分布を計測することによるその没水部表面の防食状態および防食システムの劣化挙動を常に把握し,より合理的な補修工事を実施することにより防食システムの機能を確保するのは防食電位モニタリングシステムの開発目的となっている。そこで本研究では,超大型浮体式構造物について,水中電位計測に基づく防食状態および防食システムの劣化挙動の評価プロセスを確立した上で,更に超大型浮体式構造物における複合防食システムを効率的に維持・管理する手法について検討した。研究成果の要約は以下の通りである。(1)海上石油備蓄タンクにおける複合防食(塗装+電気防食)システムについての実測データに基づいて,防食電流に影響される塗膜の劣化モデルを検討した。(2)海上石油貯蓄タンクでは,没水部表面における塗膜の劣化挙動を考慮した防食システムの経時変化を追跡シミュレーション解析することに基づいて,メンテナンスフリー複合防食システムを検討した。(3)超大型浮体式構造物の複合防食システムにおいては,構造物没水部表面における塗膜の局部的な異常劣化が起こるために,それに応じるズーミング解析手法を開発し,塗膜の局部的な劣化・剥離を水中電位計測により検出する準則を検討した。(4)防食電位モニタリングにより,塗膜の平均劣化,犠牲陽極の衰耗,塗膜の局部的な異常劣化(剥離等)および犠牲陽極の脱落・欠損状況を診断しながら防食状態を監視し,超大型浮体式構造物における複合防食システムを効率的に維持・管理する手法提案した。従って,ROVを用いて構造物近傍海水中での電位分布を計測することでその没水部表面の防食状態および複合防食システムの劣化挙動を常に把握してより合理的な補修工事を実施することによって複合防食システムの機能を確保するのは防食電位モニタリングシステムの開発目的となっている。そこで本研究では,大型浮体式構造物について,水中電位計測に基づく防食状態および防食システムの劣化挙動の評価プロセスを確立した上で,さらに海上貯油タンクにおける複合防食についての評価基準を明らかにした。(1)メガフロートの実験モデルにおける複合防食システムについてシミュレーション解析を行った結果,大型浮体式構造物における複合防食システムに適用できるシミュレーション解析の一般的なアプローチを確認した。(2)構造物近傍海水中での電位分布は構造物没水部表面の防食状態に良く対応することを明らかにした。(3)アノード直下水中電位の値および深さ方向における電位の変化は,塗膜の劣化状態およびアノードの消耗挙動に良く対応することを明らかにした。(4)海上備蓄基地の貯油タンクにおける複合防食システムについては,その近傍海水中での電位分布と,塗膜の劣化状態およびアノードの消耗挙動との相関関係をそれぞれ求めた。即ち,水中計測電位に基づく貯油タンク没水部表面の防食状態および複合防食システムの劣化挙動の評価基準を明確にした。
咀嚼・呼吸に関わる顎運動の中枢制御と生後変化

三叉神経運動核(Vmo)は閉口筋運動ニューロン領野の背外側亜核(Vmo.dl)と開口筋運動ニューロン領野腹内側亜核(Vmo.vm)に区別される。また、Vmoの周囲300μm(SVmo)には咀嚼リズム形成に関連する前運動ニューロンが存在する。これらの運動ニューロンの活動は、延髄の縫線核細胞によって修飾され、その神経回路の伝達物質としてサブスタンスPとセロトニンが知られ、多くのサブスタンスPとセロトニンは同一の軸索終末内に共存しているとされている。しかしながら、それらの生後変化については不明な点が多い。そこでVmoの各領域における、サブスタンスPとセロトニン陽性終末およびそれらの受容体(NK1,5HT1a,1b)の分布様相および生後変化について免疫組織化学染色法などの形態学的手法を中心とした検討を行った。その結果、サブスタンスPとセロトニン陽性終末はそれぞれ3領域ともに、出生後から増加し、生後7日に最高値を示した後、徐々に減少していた。また、3領域間の分布密度は、胎生19日と生後0日ではVmo.vmの密度が最も高く、以下SVmo、Vmo.dlの順であったのに対し、生後4日以降ではすべての日齢でSVmo、Vmo.vm、Vmo.dlの順に高密度を示した。これらの結果は、下顎運動に関わる中枢神経系には、咀嚼機能の獲得や、胎盤呼吸から肺呼吸への変化などの出生直後の環境に対応した生後変化がみられることを示していると考えられた。サブスタンスP・セロトニン共存終末については、3領域ともすべての日齢でセロトニンを含有する終末の89%以上がサブスタンスPと共存していたことから、出生前後を通じて一定の生理的役割を担っていることが示唆された。一方、受容体(NK1,5HT1a,1b)については、3領域ともに生後4日でやや発現量が多い傾向がみられた。本研究では、三叉神経運動核およびその周囲における各種neuro-transmitterあるいはその受容体の生後変化を中心に明らかにすることを目的としている。本年度は、三叉神経運動核およびその周囲に投射するサブスタンスP陽性軸索終末とセロトニン陽性軸索終末の分布様相の違いと生後変化について検討した。その結果、サブスタンスP陽性軸索終末とセロトニン陽性軸索終末の分布様相および生後変化は極めて類似していた。すなわち両者の分布密度は出生後より増加し、生後7日をピークに減少していた。また三叉神経運動核内よりその周囲で分布密度は高く、三叉神経運動核内では、背外側亜核より腹内側亜核で分布密度が高い傾向がみられた。現在、電子顕微鏡下でサブスタンスPおよびセロトニン陽性軸索終末の超微細構造について検討している。本年度は、免疫組織化学染色法とReal Time PCR法を用いて、三叉神経運動核(Vmo)の背外側亜核(Vmo.dl)と腹内側亜核(Vmo.vm)およびVmoの周囲(SVmo)の3領域におけるサブスタンスPとセロトニンに対応する受容体(NK1,5-HT1A,5-HT1B)の発現量の生後変化について検討した。1.免疫組織化学染色胎生19日、出生0日、3日、7日、14日、21日、5週、10週のWistar系ラットを用いた。深麻酔下で灌流固定を行い、脳幹と脊髄の一部を取り出し、厚さ30μmの連続切片を作製した。1次抗体を抗NK1抗体とする一連の免疫組織化学反応を行った。

光学顕微鏡および画像解析用コンピューターにて、三叉神経運動細胞に発現するNK1および5-HTの生後変化について観察した。その結果、NK1受容体の発現量はSVmo、Vmo.vm、Vmo.dlの順に多かったものの、生後変化については生後4日目で最高値を示した。5-HT1Aおよび5-HT1Bについても検討中である。実験には胎生19日、生後0、4、7、14日齢のWistar系ラットを(各1015匹)用いた。人工脳脊髄液内で脳幹を無傷で摘出し、マイクロスライサーにてVmoを含む高さの連続切片(厚さ30μm)を作製した。実体顕微鏡・赤外線透視下でVmoを含むSVmoを切り出し、液体窒素にて瞬間凍結させた。切り出した組織からmRNAを抽出し、Reverse Transcriptase-PCRによりcDNAを合成した。合成したcDNAを用いて、Real Time PCRを行い、3領域のNK1受容体mRNA総量について解析した。その結果、5-HT1Aと5-HT1Bでは明らかな生後変化を認めなかったのに対して、NK1では生後4日に最高値を示した。三叉神経運動ニューロンの活動は、セロトニンやサブスタンスPなどの神経調節物資によって修飾され、それらの機能は、出生前後の環境変化に対応して変化すると考えられている。平成15、16年度は、三叉神経運動核におけるセロトニンとサブスタンスP陽性軸索終末や、それらの受容体(5-HT、NK1)の生後変化について、主にタンパクレベルでの研究を行った。本年度は、In situハイブリダイゼーション法によって5-HTIa、Ib、IIcおよびNK1受容体の遺伝子レベルでの生後変化について検討するとともに、電気生理学的手法によってセロトニンとサブスタンスPが、三叉神経運動ニューロンに与える生理作用とその生後変化についても解析した。1.In situハイブリダイゼーション法による5-HTおよびNK1受容体の生後変化の検討実験には胎生19日、生後0、4、7、14、21、28、70日齢のWistar系ラットを用いる。脳幹を無傷で摘出し、瞬間凍結させた後、マイクロスライサーにて三叉神経運動核を含む高さの新鮮凍結連続切片を作製した。ハイブリダイゼーション反応を行い、発色反応後に、中性赤にて弱染色する。各日齢における5-HTIa、Ib、IIcおよびNK1に標識された細胞率を算出し、生後変化について検討した。その結果、5-HTIa、Ib、IIcおよびNK1はともに生後4日に発現量が多くなる傾向がみられたが、統計学的有意差は認めなかった。2.電気生理学的手法による生理作用の解析実験には新生仔ラット(生後0,4,7日)を用いた。マイクロスライサーにて橋の生スライス標本を作製し、記録チャンバー内に固定した。三叉神経運動ニューロンにセロトニンあるいはサブスタンスPが与える効果についてin vitroで記録するとともに、それらの生後変化について検討した。その結果、電気生理学的な生後変化を認めなかった。
琉球列島先史・原史時代における環境と文化の変遷に関する実証的研究

琉球列島先史・原史時代における環境と文化の変遷を実証的に検証するために二本の柱を軸として研究を実施した。まず、糸満市に所在するフェンサ城貝塚の発掘調査である。本遺跡は、貝塚時代後期後半からグスク時代にかけての遺跡であり、両時期における環境と文化の変遷を理解するために、学際的なチームで臨んだ。その結果、両時期に環境と文化が激変していた事を解明した。次に、本研究の目的を達成するために、計9回の研究会を開催した。この研究は若手を中心とし、北は種子島から南は先島諸島までカバーし、学際的および国際的な研究会であった。これらの発表を通して当該地域の考古学が世界的にみて大変重要な地域である事が確認された。本研究の目的の一つは,狩猟採集から農耕への変遷およびそれぞれの生業文化と島嶼環境への相互作用を理解する事である。そのために、研究代表者高宮広土は、奄美・沖縄諸島に所在する中里遺跡,川嶺辻遺跡,勝連城,森川原遺跡等で植物遺体の回収とその分析を実施した。その結果,先史時代には狩猟採集民(世界的には大変まれな現象)、グスク時代には農耕民が存在した事を支持するデータを得た。また、黒住耐二は、一陣長崎鼻遺跡,西原海岸遺跡,具志川島遺跡群において貝類をサンプルし、先史・原史時代における貝類利用および古環境の復元を試みた。特に,黒住による微小貝分析をもとに古環境を復元する手法は,当該地域において唯一古環境を復元できる手段である。その結果,世界の他の島々と比較して,先史時代における人間集団の環境への影響は小さかったことが判明しつつある。新里貴之は当該地域における時間軸を設定するために,考古学では鍵となる土器編年の確立を試みている。また、新里貴之を中心に,琉球列島では著名な遺跡であるフェンサグスク貝塚の発掘調査を実施した。狩猟採集から農耕への変遷を理解するには大変貴重な遺跡である。この発掘調査には,黒住耐二や脊椎動物分析の第一人者で研究協力者の樋泉岳二や高宮広土も参加し,自然遺物の貝集を実施した。マーク・ハドソンは、考古学的には空白地帯である先島(宮古島)の長墓遺跡より出土した自然遺物の分析を実施した。当該遺跡の年代を明らかにするために,炭素十四年代やイノシシのDNA分析等、新たな方法で先島の先史時代を理解しようとしている。また、琉球列島における環境史および文化史を理解するために将来有望な若手考古学者15人ほど、加えて動物考古学者,当該地域の重要な資源となったサンゴ礁形成を研究する地理学者,海外から当該地域の先史時代を研究する世界的な人類学者らに呼びかけ,大規模な研究会を2度開催した。島嶼環境はヒトの集団と彼らを取りまく環境の相互作用を理解するためには最も理想的な空間である。さらに、ヒトの集団が島嶼環境に適応すると環境破壊あるいは環境の劣悪化が引き起こされる事が他の島々から報告されている。しかしながら、琉球列島の島々においては、先史・原史時代の人々が環境にどのような影響を与え、また環境にどのように左右されたのかについてはまったく解明されていない。この問題を解明するために、高宮は農耕のはじまりを検討した。ナガラバル東貝塚や小ハネ遺跡等において植物遺体の回収と同定を試みた。また、フェンサグスク貝塚においては花粉分析用に土壌をサンプリングした。さらに、奄美・沖縄諸島において最古の穀物遺体と考えられていたイネ、オオムギおよびアワを直接炭素十四年代測定したことにより、それらの年代を明らかにした。その結果、約1000年前に農耕が始まった事が判明した。新里は、以下の3つの柱を目的とし、フェンサグスク貝塚第2次調査を実施した。1)VIトレンチの継続発掘調査、2)崖上地区での新トレンチ調査、および3)近世貝塚の調査。その結果、1)からは多くの貝類や人骨を回収し、2)では、マガキガイやシャコガイを主体とする貝溜まりが検出され、3)では、グスク時代から近世にかけての食性の変遷が得られる可能性が高い事を確認した。ハドソンは、宮古島長墓遺跡での発掘調査を今年も実施した。最も遺物が検出されたトレンチ1をさらに掘り下げ、最下層の第7層から人骨や貝殻が検出された。今後、動物遺体等を分析していく予定である。黒住は古環境復元のため、フェンサグスク貝塚において、貝塚時代後期後半、グスク時代、および近世の貝層から土壌をサンプルし、現在処理中である。処理後、3つの時代の陸域環境の変遷を検討する事が可能と思われる。