hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガンマ線と近赤外可視偏光・分光の同時連続観測によるブレーザーの放射機構の研究

ブレーザー天体はジェットを伴う活動銀河の中でも、そのジェットを正面から観測している天体である。しかし、その放射の元となる電子の加速機構やジェットの構造はよく知られていない。これらを明らかにするためには、両放射成分の時間発展を精度よく調べる必要があり、私はガンマ線衛星フェルミと東広島天文台かなた望遠鏡による多波長同時観測により、ブレーザーの放射メカニズム、特に高エネルギー放射の起源を探ることを目指している。今年度は、ブレーザー天体CTA102の増光にあわせ光赤外線大学間連携を用いた多波長ToO観測を実施した。その結果、これまでほぼ観測例のない光度・色・偏光のhour-scaleでの短期変動を捉えた。結果は天文学会等で発表するとともにLetter論文がThe Astrophysical Journal誌から出版された(平成25年4月)。ガンマ線で検出されている数少ない狭輝線セイファート1型銀河(NLSy1) PMN J0948+0022の、近赤外線帯域・ガンマ線フレアに合わせ、かなた望遠鏡を用いたフォローアップ観測を実施した。この天体は、近年ジェットを持つことが確認された新しい種族の活動銀河核として注目されている天体であり、ジェヅトの形成機構解明に大きな知見をもたらすことが期待されている。かなた望遠鏡の観測により、数分数十分という非常に速く、可視光度と偏光度がきわめてよく相関した変動を検出した。これはNLSy1型のジェットにおいても、ブレーザージェットに極めて似た振る舞いが観測されることを示唆する。NLSy1型の天体で、このような変動をとらえたのは世界初であり、極めてインパクトの高い結果である。結果は国内外の学会で発表するとともに、Letter論文がThe Astrophysical Journal誌から出版された(平成25年9月)。(抄録なし)ブレーザーとはジェットを伴う活動銀河の中でも、特に、そのジェットを正面から観測している天体である。これらを明らかにするためには、両放射成分の時間発展を精度よく調べる必要がある。私はガンマ線衛星フェルミと東広島天文台かなた望遠鏡による多波長同時観測により、ブレーザーの放射メカニズム、特に高エネルギー放射の起源を探ることを目指している。今年度は、ブレーザー天体3C66Aの多波長同時観測結果について解析を進め、この天体における高エネルギー放射起源を探った。解析の結果、3C66Aにおいては、その高エネルギー放射起源が従来考えられてきた1つの放射領域からではなく、2つ以上の放射領域からの放射が重なって観測されているという示唆が得られた。従来から考えられてきた放射モデルのあり方に一石を投じるものであり、インパクトは非常に大きい。これらの結果はフェルミ衛星チームのミーティング、日本物理学会や日本天文学会において度重なる議論を重ねており、結果はほぼ固まりつつある。論文についてもほぼ執筆は完了しており、間もなく投稿できる段階にある。また、ブレーザー天体Mrk421においても同様に多波長同時観測の解析を進めている。この天体においては、高エネルギー帯域でのフレアを受け、即座にかなた望遠鏡でのフォローアップ観測を実施し、非常に密な多波長同時観測データを得た。解析の結果、高エネルギー帯域で活発な時期と静穏期では、可視偏光の振る舞いに差異があることを発見した。これは、ブレーザーからの放射メカニズムを探るうえで大きな足掛かりとなることが期待される.偏光の差異は日本天文学会にて報告するとともに、変動メカニズムの議論を進めている最中である。結果は論文に執筆中であり、近く投稿する予定である。また、より幅広い帯域での観測をめざし、新しい赤外線検出器の試験を行ってきた。試験の結果、天体観測に必要不可欠である低温下90K)において、素子が正常に駆動できることを確認し、新たな検出器開発への足掛かりを得ることができた。ブレーザーとはジェットを伴う活動銀河の中でも、特に、そのジェットを正面から観測している天体である。今年度は、ブレーザー天体3C 66Aの多波長同時観測結果について解析を進め、この天体における高エネルギー放射起源を探った。解析の結果、3C 66Aにおいては、その高エネルギー放射起源が従来考えられてきた1つの放射領域からではなく、2つ以上の放射領域からの放射が重なって観測されているという示唆が得られた。これらの結果は日本天文学会欧文研究報告誌に掲載された。また、ブレーザー天体CTA 102のガンマ線・近赤外線大増光を受け、光赤外線大学間連携を利用した即時多波長大規模フォローアップ観測を行った。その結果、可視光度・色・偏光度の数時間タイムスケールの同時変動を捉えた。これまで光度と偏光度の同時変化を捉えた観測例は世界的に見ても数例しか報告されておらず、その重要性は極めて高い。また、短期変動成分の偏光度は50%以上にも達し、理論的に予想される偏光度の上限に匹敵する。

これはブレーザーのジェット中で非常に磁場の揃った領域から放射が行われていることを示唆する重要なけっかである。これらの結果はTheAstrophysical Journal誌に投稿中である。次期赤外線同時観測装置は分光観測のファーストライトを迎え、性能評価・キャリブレーション方法を確立している最中である。加えて当初の目標であるブレーザー天体の近赤外線モニター観測に向け、そのサイエンス観測を開始した。ブレーザー天体はジェットを伴う活動銀河の中でも、そのジェットを正面から観測している天体である。しかし、その放射の元となる電子の加速機構やジェットの構造はよく知られていない。これらを明らかにするためには、両放射成分の時間発展を精度よく調べる必要があり、私はガンマ線衛星フェルミと東広島天文台かなた望遠鏡による多波長同時観測により、ブレーザーの放射メカニズム、特に高エネルギー放射の起源を探ることを目指している。今年度は、ブレーザー天体CTA102の増光にあわせ光赤外線大学間連携を用いた多波長ToO観測を実施した。その結果、これまでほぼ観測例のない光度・色・偏光のhour-scaleでの短期変動を捉えた。結果は天文学会等で発表するとともにLetter論文がThe Astrophysical Journal誌から出版された(平成25年4月)。ガンマ線で検出されている数少ない狭輝線セイファート1型銀河(NLSy1) PMN J0948+0022の、近赤外線帯域・ガンマ線フレアに合わせ、かなた望遠鏡を用いたフォローアップ観測を実施した。この天体は、近年ジェットを持つことが確認された新しい種族の活動銀河核として注目されている天体であり、ジェヅトの形成機構解明に大きな知見をもたらすことが期待されている。かなた望遠鏡の観測により、数分数十分という非常に速く、可視光度と偏光度がきわめてよく相関した変動を検出した。これはNLSy1型のジェットにおいても、ブレーザージェットに極めて似た振る舞いが観測されることを示唆する。NLSy1型の天体で、このような変動をとらえたのは世界初であり、極めてインパクトの高い結果である。結果は国内外の学会で発表するとともに、Letter論文がThe Astrophysical Journal誌から出版された(平成25年9月)。フェルミ衛星とかなた望遠鏡によるガンマ線・可視分光・偏光モニター観測は実施されているが、かなた望遠鏡運用チームからの要請で他の突発天体に時間が配分され、当初予定していたよりもブレーザー天体の観測時間が削減されてしまっている。加えて、可視・赤外線同時観測の装置の開発が遅れ、十分な数の天体をモニターできていないこともあり、計画は遅れ気味である。当初の計画より可視・赤外線同時観測の装置の開発が遅れていたこともあり、本来予定していた数ほどの天体の赤外分光モニターは実施できていないが、装置の初期評価を含め順調に観測を開始した。速やかに次期可視・赤外線同時観測装置の開発を進めるとともに、同時モニター観測を継続する。観測をより効率化するために、完全自動観測プログラムを作成しているところである。
多次元分光法を基礎とした電子移動反応系の理論解析 : 量子過程と緩和機構の協調と競合

本研究では、スペクトルライン関数を使って応答関数を計算するのではなく、熱浴の自由度を縮約した密度行列の時間発展を、Brownianスペクトル関数から導いた階層運動方程式を使って計算することにより、3次の非線形応答関数を求めた。応答関数をポピュレーションタイム以外の時間についてFourier変換し、2次元スペクトルを得た。得られた2次元スペクトルには、分子内振動モードによる周期的な変化と、非断熱結合による弱いピークが現われた。本研究により、Brownianスペクトル関数から導かれた階層運動方程式を使うと、非断熱結合を含めて2次元スペクトルが計算できることが確認できた。以上は電子2状態系での計算だが、バクテリアの光合成反応系等の科学的に重要な系を扱うためには3状態系を考えることが必要である。電子基底状態、局所励起状態、電荷移動状態の3状態電子移動系において、2次元スペクトルに対して電子状態間の非断熱遷移が与える寄与を調べるため、電子3状態系の2次元スペクトルの計算を試みた。電子移動のエネルギーはeVオーダーであり、温度300Kの条件で縮約密度行列を計算するためには、非常に数の多い補助行列を用いなければならず、計算時間がかかるため、計算プログラムの改良が必要である。また、多次元分光の計算は計算時間が大変かかり、計算プログラムを並列化するなどの計算の工夫等も必要である。これらの点はまだ達成されておらず、これが現在のボトルネックになっている。
超低体温下での循環停止時間の安全限界の検討-急性期のapoptosisと長期遠隔期の細胞数による評価-

低体温循環停止法の脳に対する侵襲の度合い及び安全限界を検討する目的で、直腸温15°Cにおける90分・120分の循環停止後の犬モデルの脳組織変化及び120分の循環停止で起こる神経細胞のapoptosisを間欠的循環停止にて抑制できるかを検討した。[対象]体重10kg前後、年齢1歳前後のビーグル犬を用い行った。[方法]非開胸による体外循環下に直腸温を15°Cに下げ、60120分の循環停止及び20分循環停止10分再灌流のサイクルを6回行い合計120分の循環停止を行った。循環停止後は体外循環にて直腸温36°Cまで復温し体外循環を離脱した。翌日、神経学的評価を行った後に72時間に潅流固定し、嗅球・大脳皮質・海馬・小脳のNissl染色、Hematoxylin-Eosin染色、TUNEL法、電顕による組織学的評価を行った。[結果]翌日には全例歩行・摂食可能で神経学的異常を認めなかった。術後72時間後の犠牲死時点まで神経学的に異常なく生存した。120分循環停止後72時間において海馬錐体細胞(CA1領域)にTUNEL陽性細胞を認め電子顕微鏡にて核の膨化、濃縮等apoptosisの所見が認められた。他の犬においては脳の病理学的変化は認められなかった。間欠的120分循環停止後72時間において海馬錐体細胞(CA1領域)にTUNEL陽性細胞は認められなかった。[結論]超低体温循環停止法の脳に与える侵襲は犬において直腸温15°C・90分まで神経学的及び病理学的に認められず。120分において神経細胞のapoptosis誘発という形で発現すると考えられた。120分の循環停止を間欠的に行うことにより海馬錐体細胞(CA1領域)のapoptosis誘発は抑制されることが明らかになった。低体温循環停止法の脳に対する侵襲の度合い及び安全限界を検討する目的で、直腸温15°Cにおける90分・120分の循環停止後の犬モデルの脳組織変化を検討した。[方法]非開胸による体外循環下に直腸温を15°Cに下げ、60120分の循環停止を行った。翌日、神経学的評価を行った後に72時間に潅流固定し、嗅球・大脳皮質・海鳥・小脳のNissl染色、Hematoxylin-Eosin染色、TUNEL法、電顕による組織学的評価を行った。90分及び120分循環停止両群とも術後72時間後の犠牲死時点までまで神経学的に異常なく生存した。

低体温循環停止法の脳に対する侵襲の度合い及び安全限界を検討する目的で、昨年度までに直腸温15°Cにおける90分・120分の循環停止後の犬モデルの脳組織変化を検討し、超低体温循環停止法の脳に与える侵襲は犬において直腸温15°C・90分まで神経学的及び病理学的に認められず、120分において神経細胞のapoptosis誘発という形で発現するという結果を得た。それを踏まえて、今年度は120分の循環停止で起こる神経細胞のapoptosisを間欠的循環停止にて抑制できるかを検討した。[対象]体重10kg前後、年齢1歳前後のビーグル犬を用い行った。[方法]非開胸による体外循環下に直腸温を15°Cに下げ、20分循環停止10分再灌流のサイクルを6回行い合計120分の循環停止を行った。循環停止後は体外循環にて直腸温36°Cまで復温し体外循環を離脱した。翌日、神経学的評価を行った後に72時間に潅流固定し、嗅球・大脳皮質・海馬・小脳のNissl染色、Hematoxylin-Eosin染色、TUNEL法、電顕による組織学的評価を行った。[結果]翌日には全例歩行・摂食可能で神経学的異常を認めなかった。術後72時間後の犠牲死時点までまで神経学的に異常なく生存した。間欠的120分循環停止後72時間において海馬錐体細胞(CA1領域)にTUNEL陽性細胞は認められなかった。[結論]120分の循環停止を間欠的に行うことにより海馬錐体細胞(CA1領域)のapoptosis誘発は抑制されることが明らかになった。
4歳前後の幼児期にみられる認知発達の変化が後の記憶へ及ぼす影響

今年度の縦断的調査の結果データを処理した上で,最終年度として,縦断的調査の総まとめを行うとともに,併行して実施してきた横断的な調査データの結果と比較検討し十分な考察を行った。成果の一部については,論文に公表し(上原,2006),縦断的調査のまとめを「ナラティブの発達」の視点から,国内の学会で公表した(上原,2007)。今年度,データが加わることにより,次の点が新たに示唆された。第一に,年月の経過によって想起できるイベント数は減る傾向にあるが,環境の変化(学校の学年やクラスが変わる,引越しなど)をきっかけに変化前の出来事の想起量の減り方が大きいこと,第二に,何度も想起し語っているうちに変容するものがあること,第三に,確認できた事例数は少ないが,本来覚えていなかった体験を,体験時よりも時を経た後で見た写真やビデオの影響を受けて報告しているものがあること,である。3ヶ年を通じて得たデータをあわせて分析作業を行いまとめた結果,子どもは2,3歳頃から過去のエピソードを語り始めるが,あくまでその頃の語りは,幼児期初期の「語り」であり,その後の言語能力のみならず,コミュニケーション能力,現実認識,他認知能力の発達を経て,成人のような「ナラティブ」に近づいていくという発達の道筋が示唆された。また,乳幼児健忘という現象は早期からみられ,乳幼児健忘の原因に関わるメカニズムが,もっぱら純粋な「語り」能力(言語能力)にのみ依存するわけではないことが,本年度の調査・分析を通じて,確認することができた。小学生や幼児が,どれくらい自分の過去の出来事について覚えているのか,また,どのように自己の過去を認識しているのかについて,主に,縦断的なインタビュー調査により調べた。その結果,どの年齢帯の子どもにおいても,自覚的に遡って思い出せる一番古い記憶は,3,4歳頃である可能性が高いことが示され,成人のみならず,既に子どもの時期から乳幼児健忘(ある一定の乳幼児期の出来事を意識的に思い出せない現象)が存在することが示唆された(上原,2005)。「・・した」と過去形の文で報告できるようになる年齢が2,3歳頃であることを考慮すると,乳幼児健忘の原因は,過去の出来事を語るための言語能力(「語り(ナラティブ)」能力)の欠如ではないことが伺える。むしろ,自己の内面の意識化,過去という認識,自分が経験したという認識,などが関わり,エピソード記憶そのものの成立と関連しているように思われた。数人の子どもの縦断的データにあたり,4歳未満と4歳以降でみられた事例を詳細に調べ,過去の出来事の語り(エピソード報告)の様子について検討した結果,4歳未満では,明らかな間違いを含む報告が多いものの(想像上の話や伝聞情報を実体験として話すなど),4歳をすぎると,その報告はより正確になることが示された(Uehara,2005)。他の広範囲な認知能力でみられる4歳での劇的な発達変化と深い関係にあることが推測され,個々の4歳前後の変化がどういう関係にあるのか,引き続き検討したい。また,縦断的調査より,環境が変わる(幼稚園から小学校へ変わる,小学校のクラスが変わる,引っ越し等)と,変わる以前に経験した出来事について自ら語ることが極端に少なくなるという印象もある。周囲の環境の変化の視点からも,個人の過去の出来事の語りについて今後検討していく必要があると考える。作年度に続き,縦断的な調査により,小学生の幼少期の思い出について検討した。今年度は,思い出す出来事の時期,思い出す量の問題,出来事の語りの様子をもう少し詳しくみるとともに,子どもが思い出す内容をどうとらえているのかと子どもたちの現在の状況の関係について,新たな質問紙により検討した。その結果,昨年度の知見を支持するような結果を見い出すとともに,新たな傾向も見出しつつある。すなわち,自覚的に遡って思い出せる一番古い記憶は,3,4歳頃であり,その乳幼児健忘(3,4歳以前の出来事を意識的に思い出せないこと)の原因として,言語能力の欠如のみならず記憶能力や他の認知能力の発達が関係している可能性と,過去の想起の仕方に対象者間で共通するパターンがある可能性を見出した。縦断的な調査より,乳幼児健忘に広範囲な認知発達上の変化が関与している可能性が示唆されたため,今年度は,横断的な調査も複数行い,幼児期における広範囲な認知発達上の変化の追究に努めた。第一に,3歳から6歳の子どもたちを対象に同年齢集団内でのコミュニケーションの取り方を検討したところ,この時期の各年齢間でコミュニケーションの取り方に大きな差があることがわかり,その成果を国際学会で発表した(Uehara,2005)。第二に,幼児期における共同作業の行い方を主に性差の視点から検討した。この調査結果について中間報告をまとめた(上原ら,2006)。この調査については,さらなるデータの蓄積と詳細のデータ分析が今後も必要である。これまで,基礎的な認知能力の発達的変化を中心に追究してきたが,縦断的調査,横断的調査いずれにおいても,環境要因については十分に検討してこなかった。今後,環境要因の影響を視野に入れて,認知能力の発達的変化を検討し続けるとともに,縦断的な調査結果のまとめの作業に入りたいと考える。

成果の一部については,論文に公表し(上原,2006),縦断的調査のまとめを「ナラティブの発達」の視点から,国内の学会で公表した(上原,2007)。今年度,データが加わることにより,次の点が新たに示唆された。第一に,年月の経過によって想起できるイベント数は減る傾向にあるが,環境の変化(学校の学年やクラスが変わる,引越しなど)をきっかけに変化前の出来事の想起量の減り方が大きいこと,第二に,何度も想起し語っているうちに変容するものがあること,第三に,確認できた事例数は少ないが,本来覚えていなかった体験を,体験時よりも時を経た後で見た写真やビデオの影響を受けて報告しているものがあること,である。3ヶ年を通じて得たデータをあわせて分析作業を行いまとめた結果,子どもは2,3歳頃から過去のエピソードを語り始めるが,あくまでその頃の語りは,幼児期初期の「語り」であり,その後の言語能力のみならず,コミュニケーション能力,現実認識,他認知能力の発達を経て,成人のような「ナラティブ」に近づいていくという発達の道筋が示唆された。また,乳幼児健忘という現象は早期からみられ,乳幼児健忘の原因に関わるメカニズムが,もっぱら純粋な「語り」能力(言語能力)にのみ依存するわけではないことが,本年度の調査・分析を通じて,確認することができた。
頭頂連合野における視覚的空間知覚の神経機構

頭頂連合野の下頭頂小葉(PG野または7a野)の後部は空間視に関係する領域と考えられている。本研究では頭頂連合野で3次元空間内の対象の位置や運動をどのようにして識別しているかを明らかにするために次の三つのカテゴリーのニューロンの性質を調べた。1)奥行運動感受性ニューロン:下頭頂小葉の上側頭溝前壁(MST野)と頭頂間溝の底部(VIP野)に奥行運動に反応するニューロンが分布している。a)これらのニューロンは奥行運動の主な手がかりである像の大きさ変化と両眼視差変化のどちらか一方または両方に反応した。b)斜めの方向の奥行運動に反応するニューロンが見つかった。c)三次元空間内での方位選択性をコンピューターグラフィックスで調べた。2)奥行回転感受性ニューロン:MST野とその周辺で回転運動に選択的に反応するニューロン群が記録され、その大部分は奥行回転に反応した。a)これらのニューロンの最適回転面には水平、矢状、前額面の他に斜めの面があった。b)両眼視差の変化の他に単眼視の手がかりもありAmesの窓の錯視に対応する適方向の逆転が起こった。c)身体の回転が適刺激で視覚と平衡感覚を統合しているニューロンがあった。3)視軸方向識別ニューロン:円柱などの軸をある傾きにして見せた時に選択的に反応するニューロン群が後部頭頂間溝後壁に見つかった。a)ニューロンの反応は刺激の幅と長さの比によって変化し、三次元の方向選択性がある。b)尖端の向きによる選択性を示すものもあった。c)このニューロン群は手の運動の視覚的制御に関係が深い。以上の結果から頭頂連合野で三次元的な運動方向と軸方向の識別を行うニューロン群の性質と局在部位がほぼ明らかになった。今後三次元コンピューターグラフィックスを使って、手や身体の動作に必要な空間知覚の情報処理メカニズムを明らかにして行く予定である。物体の奥行運動を検出する視覚的手がかりとしては、網膜像の大きさ変化と両眼視差の変化の二つが重要である。これらの情報は頭頂連合野で統合されることにより意識にのぼる知覚を起こすと考えられる。本研究では慢性サルの頭頂連合野で奥行運動刺激に反応するニュ-ロンの活動を記憶し、偏光フィルタ-を利用した光刺激装置を用いて両眼視差の変化を大きさとの変化の刺激を独立して与えることによって、これらのニュ-ロンが奥行運動の手がかり刺激に対してどのように反応するか調べた。奥行運動に反応するニュ-ロンは頭頂連合野の後部(7a野)の上側頭溝後部前壁に分布していた。これらのニュ-ロンの中には主に大きさの変化に反応するものもあったが、両眼視差の変化に反応するものが多かった。両眼視差の変化に反応するニュ-ロンは、右眼と左眼に与えられる像の逆向きの運動の組合せに反応した。また、両眼を同時に刺激すると、単眼刺激のときの反応の単純な加重ではない著明な興奮と抑制の反応がみられた。このことは、反対方向の両眼視差の変化に反応するニュ-ロン相互の間に相反的な抑制の機構が存在することを示唆している。さらに、両眼視差の変化と大きさ変化を同時に与えた時に最もよく反応しどちらか一方では反応の弱いものがあり、これが真の奥行運動の検出に関与していると考えられる。視覚刺激の各要素に対する反応を定量的に調べるため、コンピュ-タ-グラフィクスを用いた刺激装置の開発を開始した。

白い背景の中に水色と紫の2つの矩形を出し、これを一方の目は赤、他方の目は緑のフィルタ-を通して見ると、それぞれ片方の矩形だけが黒く見える。2つの矩形の大きさを変化されながら水平距離を変えると黒い矩形が奥行運動をしているように見える。この方法により視覚的奥行運動刺激が可能となった。無麻酔サルの頭頂連合野には、物体の奥行運動や奥行回転運動に反応するニュ-ロンがあり、自己中心的空間の中での目標の距離と運動の知覚に関連があることが示唆されている。本研究では奥行運動感受性ニュ-ロンおよび奥行回転運動感受性ニュ-ロンの性質を調べた。奥行運動感受性ニュ-ロンの中には明るいところでの物体の奥行運動には反応するが、暗室内で物体だけを照明して奥行運動刺激を行なうと反応の見られないものがある。このようなニュ-ロンの中には視覚刺激装置によるスクリ-ン上の視差変化や大きさ変化の刺激には反応しないが、刺激の背景にランダムドットパタ-ンを表示すると視差変化や大きさ変化の刺激に反応するようになるものがあった。視差変化や大きさ変化だけで反応するニュ-ロンの中にも、背景を表示することにより反応が増強されるものがあった。このようなニュ-ロンは、物体と背景の相対運動による奥行運動の情報を受けているものと考えられる。また、正面方向の運動にはほとんど反応せず、左右ななめ方向の奥行運動に特異的に反応するものがみつかっており、三次元空間内での方向選択性があるものと考えられる。奥行回転運動感受性ニュ-ロンの中には近いところの刺激では棒とAmesの窓の奥行回転の適方向が等しいが、遠いところでの刺激ではAmesの窓の適方向が逆転するものがあった。このようなニュ-ロンは奥行回転の手がかりとして大きさの変化と視差の変化を用いていると考えられる。視覚による三次元空間内での位置や運動、視軸の変化の刺激を行うため、三次元ステレオスコピックワ-クステ-ションのプログラムを開始した。これまでのところ、毎秒20ー30コマ程度の速度で三次元的な直線、回転運動が表示できるようになった。物体の接近や離反という奥行運動の知覚は頭頂連合野で行われていると考えられる。奥行運動の主な手がかりとしては網膜像の大きさの変化と両眼視差の変化があり、この二つの要素が合わさって奥行運動の知覚をひき起こす。我々はこれまでに覚醒サルの頭頂連合野から単一ニュ-ロン活動記録法によって奥行運動感受性ニュ-ロ-ンを検索し、そのなかには、主に大きさ変化に反応するもの、主に両眼視差の変化に反応するもの、および両方に反応するものがあることを見いだした。さらに、大きさ変化、両眼視差変化それぞれの単独刺激ではほとんど反応せず、両方を組合せて刺激したときに最もよく反応するものを見つけ、頭頂連合野では階層的な処理によって奥行運動を検出している可能性があることを示した。組織標本を作製して記録部位を確認したところ、これらのニュ-ロンはおもに上側頭溝の深部のMST野周辺と頭頂間溝の深部のVIP野周辺から記録された。頭頂連合野の奥行運動感受性ニュ-ロンのうち、両眼視差変化に反応する大部分のニュ-ロンは正面方向、すなわち両眼の間を目指してくる運動によく反応したが、中には斜め方向、すなわち一方の眼あるいは頭の横の方への運動に選択的に反応するものがあった。このような三次元的方向選択性をもつニュ-ロンはおもにVIP野から記録された。
悪い還元を持つ代数多様体のｐ進コホモロジーとｐ進ポリログの研究

本年度の主な成果は、Veronika Ertl氏との共同研究における、サントミックコホモロジーの比較定理である。具体的には、p進整数環上の良いコンパクト化を持つ強半安定対数スキームに対して、サントミックコホモロジーのクリスタリン構成とリジッド構成の間に標準的な比較同型が存在することを証明した。クリスタリン構成ではコホモロジー理論的に重要な性質が多く知られており、一方リジッド構成は解析的な計算に適している為、今回の結果は、本研究課題の将来的な目標であるp進L関数の特殊値への応用上、非常に有用である。この定理における「良いコンパクト化を持つ」という条件は、本研究課題への応用上は充分一般的な条件である。また、リジッドサントミックコホモロジーの関手性の証明にギャップを発見し、その再証明も行った。これは当初の研究計画には含まれていなかったが、関手性はコホモロジー理論として当然要請される性質なので、本研究課題において不可欠な内容である。一方、前年に計画していたダガー空間に対するリジッドサントミックコホモロジーの構成は、現状得られている枠組みでは困難であることが分かった。これについては、対数過収束景の理論を整備することで将来的にアプローチが可能になると期待できる。また、p進理論のプロトタイプとして坂内健一氏らとの混合プレクティックHodge理論の共同研究も並行して行い、本年度は古典的ポリログのDeligne-Beilinsonコホモロジー類の具体的な表示を与えることに成功した。これは専門家の間ではある程度推測されていた結果だが、対数Dolbeaultコホモロジーを用いて数学的に正当化した先行研究は知られていないと思われる。当面の目標であるプレクティックポリログの計算はこの結果の一般化にあたるため、今回の結果は今後本質的に新しい成果を得る為の第一段階に相当する。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.第一目標であった対数リジッドサントミックレギュレーターを構成した。これはp進ポリログを研究する上で非常に基本的かつ重要な道具である。2.対数リジッドコホモロジー理論の改良に着手した。まず、積構造とモノドロミー作用を同時に持つ対数リジッド複体を新たに構成することで、対数リジッドサントミックコホモロジーに自然な積構造が定義できた。また、弱形式スキームの射の平滑性やエタール性の考察を進めたことで、滑らかなダガー空間がエタール局所的に強半安定モデルを持つことが証明できる見込みである。現在細部を検証中だが、この結果を認めると、滑らかなダガー空間に対してに対してフロベニウス作用、モノドロミー作用と積構造を持つ複体が定義できる。この複体と従来の対数リジッド複体が擬同型になることは、関手性の証明で用いた議論を使って証明できると考えており、現在取り組んでいる。3.対数リジッドサントミックコホモロジーの係数理論を構築するために、対数過収束景を導入し、対数過収束コホモロジーと対数過収束結晶を定義した。対数過収束コホモロジーは対数リジッドコホモロジーと同型になることが期待でき、対数過収束景はその係数理論を与える。これらはまだ整理するべき問題が多く、特に、基礎環上アディックでない弱形式スキームの理論の構築が本質的な課題である。4.プレクティックHodge理論に関して慶應大学の坂内健一氏、萩原啓氏、山本修司氏、九州大学の小林真一氏、大阪大学の安田正大氏と共同研究を行い、混合プレクティックHodge構造のフィルター付き加群としての特徴付けと、拡大群の計算に関する結果を与えた。P進ポリログの研究においても多様体の次元が高い場合はプレクティック構造が有効な道具になると期待できるため、プレクティックHodge理論と複素ポリログへの応用を研究することは本研究課題にとっても有意義だと考えている。先に、計画通りあるいはそれ以上に進展したと考えられる部分を挙げる。まず、対数リジッドサントミックレギュレーターの構成は、計画した通り今年度の早い段階で完成した。対数リジッドコホモロジーの積構造は計画当初に考慮していない問題であったが、非常に基本的な性質として要求されるべき問題であり、応用上も重要なため、解決できたことは予定以上の進展と言える。係数理論については、既知の理論の類似物として対数過収束景の理論を導入することで、当初申請者の持っていたアイデアとは異なる方針を得られた。当初考えていた計画とは異なる方針になるが、より自然で筋の良い方針を得られた為、前向きに捉えている。プレクティックHodge理論では、本研究課題で培った技術を用いて、特に拡大群の計算について大きく貢献できた。当初はポリログ理論の技術を習得する上で複素ポリログの退化の研究を候補としていたが、プレクティックHodge理論のポリログへの応用を研究することも目的には適っており、ある程度の結果も得られたので、予定以上の進展だと考えている。次に、当初より遅れている点を挙げる。対数リジッドコホモロジー理論の改良として、今年度中にダガー空間に対して適切な対数リジッドコホモロジーを構成する予定だったが、まだ検証途中の部分が残っており、予定より遅れている。また、本来今年度取り組む予定であったNekovar・Niziolのサントミックコホモロジーとの比較については、4月の打ち合わせ以降メールで議論をしていたVeronika Ertl氏が次年度から慶應義塾大学に着任するため、次年度に本格的に取り組むよう予定を変更した。

論文は計画当時投稿していたものが却下された後、今年度得られた結果を加えて改良し書き直しているが、未だまとまっておらず、予定より大きく遅れている。以上の状況を総合して、概ね想定していた程度の進捗だと評価する。本年度の主な成果は、Veronika Ertl氏との共同研究における、サントミックコホモロジーの比較定理である。具体的には、p進整数環上の良いコンパクト化を持つ強半安定対数スキームに対して、サントミックコホモロジーのクリスタリン構成とリジッド構成の間に標準的な比較同型が存在することを証明した。クリスタリン構成ではコホモロジー理論的に重要な性質が多く知られており、一方リジッド構成は解析的な計算に適している為、今回の結果は、本研究課題の将来的な目標であるp進L関数の特殊値への応用上、非常に有用である。この定理における「良いコンパクト化を持つ」という条件は、本研究課題への応用上は充分一般的な条件である。また、リジッドサントミックコホモロジーの関手性の証明にギャップを発見し、その再証明も行った。これは当初の研究計画には含まれていなかったが、関手性はコホモロジー理論として当然要請される性質なので、本研究課題において不可欠な内容である。一方、前年に計画していたダガー空間に対するリジッドサントミックコホモロジーの構成は、現状得られている枠組みでは困難であることが分かった。これについては、対数過収束景の理論を整備することで将来的にアプローチが可能になると期待できる。また、p進理論のプロトタイプとして坂内健一氏らとの混合プレクティックHodge理論の共同研究も並行して行い、本年度は古典的ポリログのDeligne-Beilinsonコホモロジー類の具体的な表示を与えることに成功した。これは専門家の間ではある程度推測されていた結果だが、対数Dolbeaultコホモロジーを用いて数学的に正当化した先行研究は知られていないと思われる。当面の目標であるプレクティックポリログの計算はこの結果の一般化にあたるため、今回の結果は今後本質的に新しい成果を得る為の第一段階に相当する。まずダガー空間に対する対数リジッドコホモロジーの構成についての検証を引き続き進める。概ね目処は立っているのでできる限り早く完成させる。また、Nekovar・Niziolのサントミックコホモロジーとの比較について、Veronika Ertl氏との共同研究を本格的に開始する。境界付き対数スキームの結晶コホモロジーを構成するアイデアと、曲線の場合への帰着を試みるアイデアがあるので、それぞれの手法が実現可能かどうか考察を進める。今年度は、多様体が射影的な場合での比較定理を証明を目標とする。対数過収束コホモロジーと係数理論については、アディックでない弱形式スキームの理論を適切に構築することが本質的な課題である。ファーバー積や閉部分スキームに沿った弱完備化などの構成方法の候補は既にあり、証明すべき命題もいくつか整理できているので、当面はその証明に取り掛かる。Tate曲線のp進レギュレーターの具体的な計算にも取り掛かりたいと考えているが、コホモロジー理論の整備を優先し、研究状況に応じて着手する。これらに並行してプレクティックHodge理論に関する共同研究も引き続き進める。
大容量光ストレージの研究

再生専用型のホログラフィックメモリを実現するため,深さの異なるピットパターンを用いた位相多値記録方式を検討した.従来のROM方式では,多重度が向上しなかったため,新たにピット深さ方向に多値記録を行う方式を検討した.サンプル作製については,電子ビームカッティング技術を用いて深さ方向に8階調を作成できることを明らかにした.再生シミュレーションについては,位相ダイバーシティ・ホモダイン検出のシミュレーションを行った.位相を8値で分離再生できることを確認した.今後さらに実験およびシミュレーションの精度を向上させ,記録容量の向上を図る.再生専用型のホログラフィックメモリを実現するため,深さの異なるピットパターンを用いた位相多値記録方式を検討した.従来のROM方式では,多重度が向上しなかったため,新たにピット深さ方向に多値記録を行う方式を検討した.サンプル作製については,電子ビームカッティング技術を用いて深さ方向に8階調を作成できることを明らかにした.再生シミュレーションについては,位相ダイバーシティ・ホモダイン検出のシミュレーションを行った.位相を8値で分離再生できることを確認した.今後さらに実験およびシミュレーションの精度を向上させ,記録容量の向上を図る.本研究の目的は,ホログラムメモリの技術領域において,ROM(再生専用型)型メモリを実現することである.従来この種の分野におけるROM型メモリは,記録されたホログラムの再生および密着した光反応樹脂への転写によって形成されていた.このような作成方法では,大量生産性に劣りかつ再生を繰り返すことによるノイズの蓄積が課題として存在する.このような課題を克服するため,本研究では,従来のCDあるいはDVDの大量作製技術であるスタンパによるインジェクション法で生産が可能な計算機ホログラムを記録情報とする.これにより,低コスト,かつ高信号対雑音比が実現可能なROM型ホログラムメモリが実現できると考えている.計算機ホログラムでは,本来アナログ情報であるホログラム干渉縞をデジタルコードに変換する.例えば,振幅情報は微小ピクセルサイズの中にカッティングするピットの数を変更することによって,数ビットの階調の振幅情報を記録する.位相情報は,位相量に応じて微小ピクセルないにカッティングされるピットの位置を数ビットの階調で変化させる.この原理により,ディスクに記録される情報はCDなどと同等なピット形状で,振幅と位相情報が同時に記録されることになる.今年度は,計算機ホログラムによる原盤へのカッティングパターンをシミュレーションする数値解析技術を確立した.記録情報に位相コード(アダマール行列による)を導入することにより,多重に蓄積した計算機ホログラムを分離再生する技術の確立を図り,再生シミュレーション上,原理確認を実証できた.今後はこれらの研究成果をさらに発展させ,具体的に多重ホログラムのサンプル作製と再生実験を行い,実験的にも原理の実証を図る.本研究の目的は,ホログラムメモリにおいて記録型と同様な方法で再生可能なROM型メモリを開発することにある.従来の光ディスクメモリであるCD,DVDなどと同様な製造方法が可能で大量生産に適した方式を検討している.従来のこの分野におけるROM型メモリは,記録されたホログラムの再生および密着した光反応樹脂への転写によって形成されていた.このような作製方法では,大量生産に劣りかつ再生を繰り返すことによるノイズの蓄積が課題として存在する.これらの欠点を克服するため,計算機ホログラムを情報とするROM型メモリを検討した.このようなROM型ホログラムメモリとしての計算機ホログラム情報を蓄積情報とする方式において,カッティングパターンの設計・シミュレーション方法を検討し,ソフトウエアの完成に至っている.具体的な情報量として,記録型と同程度な容量を必要とするため,多重方式の適用が必要である.今回,位相コード多重方式を検討したが,大容量化に見合うだけの多重度が得られなかった.原因は,クロストークなどにより十分な信号対雑音比を得ることができなかったためである.そのため.多重方式の再検討を進めた.現在波長多重方式の多層化技術を検討しており,その設計シミュレーション技術の確立を図っている.さらに回折効率を向上させるため,DOE方式を取り入れた情報パターンの検討を進めている.基本的な設計シミュレーション方式の検討を開始し,サンプル作製を検討している段階にある.再生専用型のホログラフィックメモリを実現するため、深さの異なるピットパターンを用いた位相多値記録方式を検討した。従来のROM方式では、多重度が向上しなかったため、新たにピット深さ方向に多値記録を行う方式を検討した。今年度はサンプル作製の検討および再生シミュレーションの検討を行った。サンプル作製については、電子ビームカッティング技術を用いて深さ方向に8階調を作製できることが明らかとなった。カッティングについては、さらに16階調を目指した検討を進めており、作製精度等を今後明らかにする。再生シミュレーションについては、位相ダイバーシティ・ホモダイン検出のシミュレーションを行った。位相を8値で分離再生できることを原理的には確認した。ただし、ピット部と平坦部の面積比が小さいと信号検出が十分には行われないことを確認した。信号検出においては、十分な信号対雑音比を得るためのカッティングパターンの最適化が必要であり、さらに継続して検討を進める。位相多値に関しては、振幅変調による多値記録に比べて差動検出が可能であり、信号対雑音比の向上が期待できる。一方ではピット作製技術に高精度のカッティング技術が要請され、技術の評価については,信号検出と作製技術の両面から性能評価を行う必要がある。

いずれにしても、ホログラムメモリのROM化に当たっては、従来のアナログパターンの転写技術では大量生産、低コスト化は困難であり、本研究で示した計算機ホログラムの考え方に基づくピットパターンによる表現が製造的に最適であり、今後さらに大容量化に向けて研究を進めていく。
階層的分子モデリングによる生体膜融合過程の研究

生体膜融合の分子プロセスの解明のため、全原子モデルを元に定量的粗視化分子モデルを作成し、ベシクルなどの曲率を持った膜間の相互作用や膜融合の解析を分子シミュレーションによって行い、さらに自由エネルギー障壁を解析した。膜を構成する脂質分子種やペプチドによる膜融合への影響を明らかにすると同時に、膜の線張力、曲げ弾性係数などを分子系から定量的に測定する手法開発を行い、これによって連続体モデルと分子シミュレーションの結果の比較を行い、膜弾性理論は融合エネルギーを定性的に説明できるが、定量性はなく分子のコンフォメーションの変化による影響が大きいことを示唆された。膜融合における脂質組成の影響を調べるため、開発した双極性脂質の粗視化分子モデルを用い、ベシクル-ベシクル間の相互作用を自由エネルギー計算によって調べた。その結果、脂質の自発曲率やヘッドグループの官能基によって、ベシクル間相互作用が大きく変わり、ホスファチジルコリン(PC)をヘッドグループに持つDMPCベシクル間は単純な斥力相互作用を示したが、ホスファチジルエタノールアミン(PE)をヘッドグルーブに持つDOPEベシクル間ではコンタクトの距離で引力相互作用を示した。この結果はジャイアントベシクル間で観測された実験結果と一致し、PE膜間で付着性を示すことがわかった。さらにPC/PEの混合系ではベシクルが押しつけられたときにその変形の自由エネルギーが低くなることが分かった。これは変形によって膜の曲率が変化するにつれて、膜面内で自発曲率の異なるPCとPEが非一様に分布することによってもたらされる特徴で、混合系では、一般に膜の柔軟性が上がり強い外力に対してもエネルギー損を少なくできることが分かった。なお、付着したPEベシクル間も融合プロセスの進展はみられなかった。そのため、融合中間体(ベシクル外膜間が繋がった状態)を人工的に形成させ、そのストーク構造の安定性を観測した。PEベシクル間のストークは成長し中央に逆ミセル相を作ったのに対し、PCベシクルのストークは不安定で消滅した。PC/PE混合系ではPEがストークのネックの部分に集まることでストーク構造が安定となった。このように融合過程は脂質種によって大きく影響を受け、また混合系では融合中間体が安定に保たれやすいことが分かった。この他、ホスファチジルセリン(PS)とカルシウム系の全原子シミュレーションを行ったが、点電荷モデルではカルシウムと脂質極性基の相互作用が強すぎる可能性が示された。Ca2+と周辺分子との相互作用を量子化学計算により測定し、力場と比較する研究にも着手した。水分子との相互作用には問題が見られなかったが、今後ヘッドグループとCa2+との相互作用などの確認が必要である。融合中間体であるストーク構造を経由する膜融合プロセスに沿って自由エネルギー障壁の高さを精度良く見積もる分子シミュレーション手法の開発に成功した。本手法では、シリンダーやリング形状をした外部ポテンシャルを導入し、脂質膜の局所的な親水・疎水界面を制御することで2枚膜からストーク形成を経て、融合ポア形成に至るすべてのプロセスを追跡することを可能とした。この計算には、融合過程を制御するいくつかの制御パラメータが必要であるが、各パラメータの適切な選択についても検討し、最小エネルギー経路(近傍)をたどる融合自由エネルギーの定量的な評価手法として確立することができた。開発した自由エネルギー計算手法を用い、1脂質混合系におけるエタノールアミン(PE)系脂質の役割、2膜の曲率の影響を明らかにした。1については、ホスファチジルコリン(PC)のみで構成される脂質膜間融合と、PC/PE(1:1)の混合膜での融合の自由エネルギーを比較した。融合の自由エネルギー障壁はPEが入ることによって著しく低下し、中間状態のストーク構造の安定性も高める結果となった。主な理由は融合プロセスにおいて生じる負曲率表面にPEが集積することによって、膜弾性エネルギー損を低減するためと考えられる。また、2については、平面膜間の融合とベシクル間の融合の自由エネルギーを変化することによって評価することができた。平面膜においては、ストーク形成、融合ポア形成にかけてほとんど自由エネルギーが増加していく傾向であったが、ベシクル間ではストークや融合ポアの自由エネルギーは低くなった。弾性体理論から予測される傾向と良く一致したが、弾性エネルギーのみでは自由エネルギー変化をおよそ3倍程度に過大評価する傾向がみられた。連続体理論では考慮されない脂質分子の主に疎水鎖のコンフォメーション変化の寄与が大きい。膜融合過程をストーク中間体形成過程、ストーク中間体から融合細孔形成の2段階に分けて、それぞれの過程の自由エネルギー計算を試みた。前者は2つの脂質二重層の外膜同士がつながる過程であり、後者は内膜同士がつながる過程である。これらの過程における膜の変形を特徴づける反応経路を探索するため、外部条件を変更することによって融合を進める試行分子動力学(MD)計算を繰り返し行った。観測に基づいて得られた反応経路を用いて、自由エネルギー障壁の見積もりを熱力学積分法により実行した。

その結果、自由エネルギー障壁の高さは脂質組成比、融合する脂質二重層間距離、曲率などに依存して大きく変わることを明らかにした。膜融合過程における膜の変形(弾性)エネルギーの解析は大きなベシクル間の膜融合を特徴付ける上で大変重要である。連続体弾性理論による解析を分子シミュレーションと結びつけるため、MDから弾性係数を精度よく求める手法を開発した。曲げ弾性係数の見積もりには外場を用いた曲げに対する膜の応答(平均力)を観測する手法を開発した。直感的に実験とのよい対応を示す手法であり、数値的な収束もよく、粗視化分子モデルによる計算も良好な値を示した。さらに、融合の膜変形過程でより重要なガウス弾性係数を求める手法の開発にも成功した。ストレス分布の解析から弾性係数を算出するが、ストレスを球座標系で計算することでベシクルなどの曲がった膜の弾性係数の見積もりを可能とした。これにより、弾性係数の曲率依存性をMDから直接解析可能となった。粗視化分子モデル開発についても進展した。特にタンパク質モデルの構築及び高精度化に着手し、側鎖セグメントのモデルの改良を行った。水溶液及びアルカン中における側鎖セグメント2量体の会合自由エネルギーについて、まず全原子モデルでの計算を系統的に実行し、その結果を再現するような粗視化モデルを構築した。膜融合の起こりやすさの膜構成脂質種やペプチドによる変化を分子論的に特徴付けるため、本プロジェクトで開発した計算手法を用いて自由エネルギー解析を行った。反応座標としてストーク形成を介した融合過程を想定し解析を行った。脂質分子構造として、ヘッドグループにPE(ホスファチジルエタノールアミン)、疎水部には不飽和鎖を持つことがどちらも融合の自由エネルギー障壁低下に寄与することがわかった。PEの影響として水和エネルギーが通常の脂質よりも小さいことが原因として指摘されてきたが、本解析はPE膜の負の自発曲率による弾性エネルギーの利得による融合促進効果が大きいという結論を得た。この解析には連続体モデルとの比較が必要であり、連続体モデルへのマッピングに必要な膜系のストレス解析を実装したプログラムの公開も行った(Comput. Phys. Comm. 2015)。ペプチドの影響を解析するため、膜タンパクの粗視化を行い、既存の脂質モデルに適合したモデルを完成させた。この粗視化モデルはアミノ酸の側鎖の脂質膜内における自由エネルギー変化、膜内での複数のタンパク質についてその位置や方向、会合自由エネルギーについて、全原子モデルや実験値を再現する。この粗視化モデルを用いて、融合ペプチド、ヘマグルチニン(HA)の働きを検討した。HAを2枚の膜間に添加するとストークモデルに沿った融合過程の自由エネルギー障壁は予想に反し上昇した。HAは膜表面へ吸着後、膜に正の曲率を誘起することがわかった。さらに35分子のHAが膜細孔の縁に吸着し、膜細孔を安定化することがわかった。この結果は、HAはSNARE
牛プロトテカ性乳房炎に対する防除法の確立

・プロトテカ性乳房炎の分子疫学調査プロトテカ感染牛乳汁160、バルク乳285、腸管内糞便821、飲料水478、他動物糞便4、体液(ルーメン、全血、尿)12、環境(ミルカー、牛床、飼料)89の計1849検体から分離および遺伝子解析を完了した。結果、乳汁サンプルのほとんどが病原遺伝子型とされるgenotype 2(gt2)と同定された。一方、環境サンプルは非病原遺伝子型とされるgenotype 1(gt1)が約70%、gt2が約30%と同定された。また、子牛糞便中からもgt2が検出された。以上から、感染源は腸管内糞便および乳汁であることが示唆され、それらからの汚染により拡大すること可能性が考えられた。また、子牛糞便から検出されたことから、殺藻処理を行っていない初乳、母乳からの感染が示唆された。今回の大規模疫学調査により、本症の感染源、感染経路が初めて提示された。・薬剤感受性試験および試作ワクチンによる防除の検討使用全抗菌薬はgt2ではgt1に比較して低感受性を示した。Gt2の感受性結果は藻株の由来に関わらず一定であり、ゲンタマイシン、アムホテリシン-Bは感受性を示したが、乳汁への残留性から使用は困難であった。以上から、薬剤による本藻の治療は困難であることが確認された。そこで、不活化ワクチン株を作製、成牛および子牛に接種し、作製ELISAにより抗体価を測定し、防除の検討を行った。感染牛血清は、非感染牛と比較して有意に高い抗体価を示し、良好な再現性を得たことから、作製ELISAの有用性を確認した。さらにワクチン接種牛の抗体価を測定した結果、1.0 x 108 cells/mLの二回接種において、8週後までカットオフ値を超えた抗体価を確認した。以上からワクチンによる新たな防除の可能性を提示した。本研究成果は学術集会にて発表を行い、現在学術論文への投稿準備中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度は、PCR法を用いたプロトテカ性乳房炎の迅速診断法の確立およびプロトテカの分子疫学調査を計画した。現在までの本藻類検出およびGenotype鑑別法では、分離培養から同定までに長時間要し、多検体処理に不向きであること、コストなどが課題であった。そこで、18S Ribosomal DNAシークエンスから、既存の判別領域と異なる位置にプロトテカ特異的プライマーを設計した。続いて、細菌等の同定において迅速かつ簡便に遺伝子多型鑑別を行えるHigh Resoluhon Melting real-time PCR (PCR-HRM)法を、本藻類Genotype鑑別に適用し、その有用性を検討した。PC-HRM解析により、各Genotypeはそれぞれ異なる熱解離曲線を示した。また、蛍光強度50%における平均解離温度に有意差が認められた(0.4°C、p<0.01)。以上の結果から、PCR-HRMは、塩基配列の相違およびGC含量を明確に反映し、Genotype鑑別に有用であることが示唆された。また、従来法に比較し、約3時間での鑑別が可能、手技の簡便さおよび多検体処理が可能であることから、迅速診断法としての有用性が示唆された。分子疫学調査においては、環境サンプル(糞便、飲料水、牛床、ミルカー、他動物糞便など)を18農家から計1379検体、感染牛乳汁を約40農家から160検体の採取、分離および遺伝子解析を完了した。また、愛知県内農場(約300件)のバルクサンプルを採取、感染牛発生農家のスクリーニングを完了した。乳汁サンプルのほとんどが病原遺伝子型とされるGenotype 2と同定された。一方、環境サンプルは非病原遺伝子型とされるGenotype 1が約70%、Gemtype 2が約30%と同定された。環境サンプルを含めた大規模疫学調査は、世界的に初であり、感染源の推定に重要な結果を得た。Gt2の感受性

結果は藻株の由来に関わらず一定であり、ゲンタマイシン、アムホテリシン-Bは感受性を示したが、乳汁への残留性から使用は困難であった。以上から、薬剤による本藻の治療は困難であることが確認された。そこで、不活化ワクチン株を作製、成牛および子牛に接種し、作製ELISAにより抗体価を測定し、防除の検討を行った。感染牛血清は、非感染牛と比較して有意に高い抗体価を示し、良好な再現性を得たことから、作製ELISAの有用性を確認した。さらにワクチン接種牛の抗体価を測定した結果、1.0 x 108 cells/mLの二回接種において、8週後までカットオフ値を超えた抗体価を確認した。以上からワクチンによる新たな防除の可能性を提示した。本研究成果は学術集会にて発表を行い、現在学術論文への投稿準備中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。現在までに、PCR法を用いたプロトテカの迅速診断法の確立を終え、分離株に対する鑑別の有用性を確認した。また、分子疫学調査において、目標検体数以上の採材および遺伝子解析について終了いるため、作成した研究計画に準じた進行ができていると考える。今後、現在までの採材データのまとめを行う。各サンプルの分離率および遺伝子型分類から、感染源となり得るサンプルに対するオッズ比などを算出し、感染源の推定を行う。感染牛より分離された株については、当初の計画通りに感受性試験を行い、使用可能な薬剤の選定を行っていく。
革新的高速分光による高感度リアルタイム分光イメージングの構築と非侵襲診断への展開

近年、高精細な分光画像を高速に取得できる分光イメージング技術の実現が医療、農業など様々な分野において期待されている。本研究は、高い透過率を有する高速波長可変分光フィルターと、高感度・広ダイナミックレンジ・広光波長帯域を有するグローバルシャッタCMOSイメージングセンサ技術を確立し、高速に高精細分光画像が取得可能な、超小型・リアルタイム分光イメージングシステムを構築する。本研究成果により、ウェアラブル端末による運転者の生体情報の取得など新たな応用の創出が期待される。
環境規制と企業の環境技術開発に関する経済理論研究

本研究課題では、2つの個別研究プロジェクトを設定する。第一プロジェクトでは、産業組織論において研究が進んできた参入阻止モデルの枠組みを応用し、先進的な企業による環境技術開発が参入阻止として機能する条件を導出する。第二プロジェクトでは、企業内プロセス・イノベーションモデルを応用し、政府による最適な環境規制強化スピードを導出する。