hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
味覚誘発情動の神経回路基盤の解明と心の科学への展開

苦味と甘味感覚は対象的な情動を惹起し、苦味感覚は不快感を、甘味感覚は快的情動を惹起する。異なる味細胞で感知された苦味情報と甘味情報がいかに脳内ニューロンに伝えられ、対照的な情動が惹起されるかを明らかにするために、発生工学的アプローチを用いて苦味情報および甘味情報を伝えるニューロンの脳内局在を可視化し比較した。特に苦味情報を伝えるニューロンについて、活性制御機構・ニューロン種・感覚情報処理様式を解析した。橋結合腕傍核において苦味情報を伝えるニューロンは、後方medial側と前方external lateral側に分布し、この2種のニューロン群における異なる活性制御様式が明らかとなった。苦味受容味細胞に経ニューロン性トレーサー(WGA-DsRed)を発現するトランスジェニックマウスにおいて、苦味受容味細胞から移行したWGA-DsRedは延髄孤束核の後方部に存在するニューロンに移行し、さらに橋結合腕傍核のニューロンに移行する。延髄孤束核と橋結合腕傍核ニューロンにおいて、苦味受容味細胞から移行したWGA-DsRedにより標識されるニューロンが、口腔内の苦味情報を選択的に伝導し処理するか、他の味質や内臓感覚情報等も伝導し複数種の情報を統合処理するかを、各種刺激後に活性化されるニューロンを最初期遺伝子Zif268の発現を指標にして検出することにより探究した。WGA-DsRedにより標識される延髄孤束核ニューロンは、口腔内の苦味刺激により活性化されZif268の発現誘導が観察され、苦味刺激による神経応答を抑制することが報告されているallyl isothiocyanateの口腔内前投与は苦味刺激によるZif268の発現誘導を抑制した。一方、胃内への苦味物質投与はZif268の発現を惹起しないため、WGA-DsRedにより標識される延髄孤束核ニューロンは消化管での受容情報ではなく、口腔内の味細胞で受容された苦味情報を伝導処理することが示唆された。口腔内甘味刺激や腹腔内への塩化リチウム投与はZif268の発現を誘導せず、苦味受容味細胞から移行したWGA-DsRedにより標識される延髄孤束核ニューロンは、口腔内の味細胞で受容された苦味情報を選択的に伝導処理することが示唆された。一方、延髄孤束核からの情報を受け取る橋結合腕傍核のWGA-DsRed標識ニューロンにおいては、苦味情報を選択的に伝導するニューロンと、苦味情報とその他の内臓感覚等の情報を統合するニューロンが、後方medial側と前方external lateral側において異なる分布を示すことが示唆された。苦味を受容する味細胞に選択的に経ニューロン性トレーサー(WGA-DsRed)を発現するトランスジェニックマウスにおいて、苦味受容味細胞から移行したWGA-DsRedを受け取る苦味伝導路構成ニューロンの細胞体が橋結合腕傍核領域でどのような三次元的配置を示すかを、脳の連続切片からDsRedの蛍光を検出することにより解析した。橋結合腕傍核領域において苦味受容味細胞から移行したWGA-DsRedを受け取るニューロンは、後方のmedial側と前方のexternal lateral側に観察された。それらのWGA-DsRedにより標識されたニューロンの樹状突起構造を、WGA-DsRed標識ニューロンに蛍光色素lucifer yellowを注入することにより明らかにして分類を進めている。橋結合腕傍核の苦味伝導路構成ニューロンは樹状突起を多方向に伸張させる複雑な形態を有する。橋結合腕傍核領域の脳スライス標本において、苦味伝導路構成ニューロンの活性制御機構をホールセルパッチクランプ法を用い解析し、どのような神経伝達物質・神経修飾物質による入力をいかなる受容体により受容するかを解析した。後方medial側のニューロンはノルアドレナリンに反応性を示すとともに、神経伝達物質グルタミン酸の入力をAMPA受容体により受け取ることが観察された。前方external lateral側のニューロンはノルアドレナリンへの反応性を示さず、α-melanocyte stimulating hormoneにより活性化され、後方medial側の苦味伝導路構成ニューロンと前方external lateral側の苦味伝導路構成ニューロンでは、異なる神経伝達物質もしくは神経修飾物質によりシナプス伝達や伝達修飾が行われることが示唆された。苦味もしくは甘味受容味細胞に経ニューロン性トレーサー(WGA-DsRed)を発現する2系統のトランスジェニックマウスにおいて、苦味・甘味受容味細胞から移行したWGA-DsRedにより標識される苦味・甘味伝導路構成ニューロンの脳内三次元的空間配置と保有する細胞機能を解析した。橋結合腕傍核領域において、甘味受容味細胞から移行したWGA-DsRedを受け取る甘味伝導路構成ニューロンは前方medial側に観察される一方、苦味伝導路構成ニューロンは後方medial側と前方external lateral側に観察される。

後方medial側の苦味伝導路構成ニューロンをホールセルパッチクランプ法により解析すると、2種の減衰速度の異なる興奮性シナプス後電流(EPSC)が観察され、本ニューロンは神経伝達物質のグルタミン酸とノルアドレナリンによる入力をAMPA受容体とα1受容体を介して受け取り、それぞれ減衰速度の速いEPSCと遅いEPSCを誘発することが示唆された。また一部の苦味伝導路構成ニューロンにおいて、α1受容体遮断薬の投与は、減衰速度の早いEPSCの電流量を増大させることが観察され、ノルアドレナリンは本ニューロンのシナプス伝達入力に少なくとも2種の様式で関与することが示唆された。扁桃体において、苦味伝導路構成ニューロンはbasolateral amygdalaとbasomedial amygdalaに、甘味伝導路構成ニューロンはbasolateral amygdalaに観察され、両者の局在に一部重複がみられた。Medial amygdalaにおいて苦味伝導路構成ニューロンは甘味伝導路構成ニューロンに比べ後方に配置したが、Cortical amygdalaにおいては逆に、苦味伝導路構成ニューロンは甘味伝導路構成ニューロンに比べ前方に配置した。それらのニューロンの中で、異なるニューロン群が苦味と甘味刺激による対照的な情動連関行動の発現に関与することが考えられる。医歯薬学苦味受容味細胞から移行したWGA-DsRedにより標識される橋結合腕傍核ニューロンの細胞機能をホールセルパッチクランプ法を用い解析しており、後方medial側の苦味伝導路構成ニューロンと前方external lateral側の苦味伝導路構成ニューロンでは、ノルアドレナリンとα-melanocyte stimulating hormoneに対する反応性が異なることが観察され、異なる神経伝達物質もしくは神経修飾物質によりシナプス伝達や伝達修飾が行われることが示唆されている。ノルアドレナリンやα-melanocyte stimulating hormoneを放出し、後方medial側や前方external lateral側のニューロンに入力するニューロンの同定や、後方medial側や前方external lateral側のニューロンにおけるシナプス伝達機構および神経修飾物質による修飾機構を解明しようとしているが、WGA-DsRedにより蛍光標識されるニューロンの数が限定されており、限定されたニューロンの中でパッチクランプ記録を行うことが困難である。橋結合腕傍核領域の脳スライス標本において、苦味伝導路構成ニューロンの細胞機能をホールセルパッチクランプ法を用い解析し、シナプス伝達機構およびシナプス伝達がホルモンや神経修飾物質によりいかに調節されるかを解明しようとしているが、WGA-DsRedにより蛍光標識される苦味伝導路構成ニューロンの数が限定されており、その限定された数の中でパッチクランプ記録を行うことが困難であるため。
Single Cell Oilの新展開「機能性脂肪酸から構造脂質・機能性脂質へ」

近年、ジアシルグリセロール(DG)は、その特異な栄養機能から新規機能性脂質として注目を集めている。そこで、高度不飽和脂肪酸含有トリアシルグリセロール(TG)を高生産する油糧微生物Mortierella alpina 1S-4株からジアシルグリセロールを特異的に蓄積する変異株の取得を試みた。野生株1S-4に変異処理を施した菌体からBligh-Dyer法により脂質を抽出した後、薄層クロマトグラフィー(TLC)と高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析するという2段階のスクリーニングを行った。その結果、脂質中のTGの割合が少なく、DGの含有量が高い変異株(KY1株)を取得した。2%グルコース、1%酵母エキスの液体培地にて、28°C、8日間培養して得られた変異株と親株1S-4について、TLCにてTG、DG、遊離脂肪酸、極性脂質(PL)を分画し、経時的に定量分析したところ、培養6日目にKY1株ではDG量が乾燥菌体1gあたり8.8mgに達し、同じ培養日数における親株のDG量(1.1mg/g乾燥菌体)を大きく上回った。また、PLも親株より多くなっており、親株の総脂質中のPL含有率は10%以下であるのに対し、KY1株においては培養8日目にPLが総脂質の35%に達した。なお、各脂質成分中の脂肪酸組成を分析したところ、親株とKY1株の間に大きな違いは見られなかった。KY1株は高度不飽和脂肪酸含有率の高いDGの生産に適した変異株であると考えられた。TGのacidolysisならびにglyceride synthesisによるグリセロールへの特異的脂肪酸の導入に有用なリパーゼの探索を行った結果、Pseudomonas fluoresoens HU380株、ならびに、P.flucresoens AK102株にユニークな脂肪酸特異性を示すリパーゼを見いだした。Candida antarctica由来固定化リパーゼによるトリアシルグリセロール(TG)加水分解の反応条件を制御することにより、TGの1位と3位のアシル基の結合を切断し特異的に2-モノアシルグリセロール(2-MG)を生成する方法を確立した。これにより生成した2-MGの脂肪酸組成を分析することにより、TGの2位の脂肪酸組成を特異的に解析することが可能となった。この手法を用いて、アラキドン酸高生産性糸状菌Mortierella alpina 1S-4株が発酵生産するTGの2位の脂肪酸組成の培養に伴う経時変化を調べた。その結果、TGにおける2位の脂肪酸組成はいずれの培養日数においても、飽和脂肪酸の割合が低く、オレイン酸(18:1ω9)やn-6系高度不飽和脂肪酸の割合が高くなっていた。このことから2位に高度不飽和脂肪酸が特異的に導入されていることが判明し、本糸状菌を用いるTGの発酵生産により、2位に高度不飽和脂肪酸を有する構造脂質の調製が可能であることが示された。M.alpina 1S-4株をニトロソグアニジンで変異処理することにより、triarachidonyl glycerol(Tri-AA)を特異的に高蓄積する変異株NJ915株を取得した。本変異株の主なTG分子種はTri-AA、palmitoyl-diarachidonyl glycerol、tetracosanoyl-diarachidonyl glycerolの3種と非常にシンプルなものであった。培養7日目のTri-AA含量は全TGの約77%に達し、その生産量は乾燥菌体1gあたり12.5mgであった。これらの結果から、本菌はTri-AAの選択的な生産に適した菌であることが判明した。TGのacidolysis

ならびにglyceride synthesisによるグリセロールへの特異的脂肪酸の導入に有用なリパーゼの探索を行った結果、Pseudomonas fluoresoens HU380株、ならびに、P.flucresoens AK102株にユニークな脂肪酸特異性を示すリパーゼを見いだした。
枯草菌内で複数のσ因子の活性を調節する蛋白質複合体の機能解析

(1)IspU及びYojH変異のspoVG-lacZ発現に与える影響IspU、YojHの各欠損変異と二重欠損変異、ならびにそれぞれの蛋白質のリン酸化状態をmimicするT220D変異のkinA-lacz発現に与える影響については前年度までに明らかにした。今年度はσ^H依存の他のマーカーとして、spoVG-lacZ発現に与える影響について調べた。その結果欠損変異の場合は、kinA-lacZ発現の場合と同様に負の影響を与え、IspUT220D変異の場合には、正の影響を及ぼすことを明らかにした。この結果はIspU及びYojHがσ^H活性を調節していることを強く示唆するものである。また、σ^B活性に負の影響を与えるRsbRT205D変異はspoVG-lacZ発現には何ら影響を与えないことも明らかにした。(2)IspU及びYojH欠損変異のσ^H遺伝子発現、蛋白質量に与える影響IspU欠損変異がσ^H遺伝子発現及びσ^H蛋白の蓄積には影響を与えないことを明らかにしているが、今回はσ^H活性に対してさらに大きな負の影響を与えるIspU, YojH二重変異株で同様の観察を行った。その結果、IspU, YojH二重変異の存在下でもσ^H遺伝子発現・σ^H蛋白蓄積には野生株と何ら変化がないことを明らかにした。以上の結果から、IspU及びYojHがσ^H因子の蛋白質レベルでの調節因子として機能することを強く示唆する結果を得た。
海氷減少化傾向の北極海における船舶の最短航海時間航路選択に関する基礎的研究

近年、北極海の海氷が減少化傾向であることから、北極海航路開通期間はさらに拡大されることが期待できる。そこで、海氷減少傾向の北極海の開通可能性を把握する基礎研究として、海氷・波浪の再解析データを用いて海氷減少傾向であった期間において北極海航路の航海シミュレーションを行った。海氷密接度が決められた値よりも大きい海域では航行できないとすると、概ね8月下旬から9月下旬にかけて北極海航路が開通することを示した(20072011年)。近年の北極海航路の海氷状態では、航海時間の短縮よりも北極海航路開通するための航路選択が重要であり、海氷状態による船舶沖待ちは北極海航路開通のために有効な方法である。海氷減少化傾向の北極海における「標準航路」の航海シミュレーションを構築した。この航海シミュレーションを用いて、北極海航路の航行可能条件は、海峡付近の海氷分布が重要であることがわかり、その海峡付近の海氷分布特性を調べた。それらの結果について学会発表、論文作成(査読中)を行った。北極海航路の航海シミュレーションを実行し、海氷減少傾向の北極海における船舶の航行可能性を調べた。最も厳しい航行可能な最大海氷密接度の航海シミュレーションでは、北極海航路の開通期間は8月下旬から9月下旬まであった。東方方面の航海において、船舶が東経90度辺りの海域を通過すれば、北極海航路を通過する傾向を示す。一方、西方面の航海において、船舶が東経150度辺りの海域を通過すれば、北極海航路を通過する傾向を示す。これらの結果は、ロシア本土と諸島から形成される海峡付近の海氷状況が航行可能期間に大きく影響を及ぼすことを示唆する。これまで船舶は常に目的地へ航行し続ける条件を設定したが、海氷は気象・海象によって変動するので、航路上に海氷が分布するとき船舶は待機しなければならない場合がある。それゆえ、船舶の待機を考慮した航海シミュレーションを構築し、それによる北極海航路開通の影響を調べた。航行可能な最大海氷密接度を上げると、船舶の待機を考慮した場合の北極海航路開通頻度は増加する。船舶の待機を考慮しない場合に対して考慮した場合における北極海航路開通頻度の増加分は、最も厳しい航行可能な最大海氷密接度の航海シミュレーションでは13回であった。ウェザールーティング(WR)が有効な海域の条件として、東西距離が長いこと、航路選択の可能な海域が広いことが挙げられる。将来の北極海の海氷がさらに減少すればWRの効果が期待できるかもしれないが、近年の北極海の海氷分布では航行可能な海域がまだ狭いので、北極海航路開通の重要な要素はロシア本土と諸島から形成される海峡周辺の海氷状況である。これまでの結果から航路選択による航海時間の短縮化よりも、航路を固定して上述した船舶の沖待ち及び船速の制御を考慮した航海が、総合的にみると最適な北極海航路の航海となると考えられる。航海シミュレーション海氷減少化傾向の北極海における「標準航路」の航海シミュレーションを構築した。そして、北極海及びその周辺における気候変動と北極海航路上の海氷分布の関係を調べ、北極海航路上の海峡付近における海氷分布が北極海航路開通の要因であることがわかった。その成果を発表及び論文作成(査読中)を行った。海氷減少化傾向の北極海における「最短航海時間航路」の航海シミュレーションを構築する。昨年度の研究成果から、北極海航路上の海峡付近における海氷分布が北極海航路開通の要因であることがわかったので、その海峡付近に海氷がある場合、他の周辺海域で航行できるかを上記のシミュレーションを用いて調べる。これらの研究結果について学会発表、論文作成を行う。予定した物品を旅費(北極海航路に関する研究情報収集)に変更したため。ワークステーションの消耗品を購入する。
Wiiリモコンを加速度センサーとして利用した体験的力学学習システム

学習観は教授法・授業シナリオ・教材・成績評価・学習スタイルに本質的な影響を及ぼす。物理教育の改善を目指して、先ず学習観を認知心理学における学習理論の変遷を基に確認した。その上で、科学的自然観(自然現象は少数の基本法則で記述できるという認識)の養成を目的とする力学教育の確立を目指して、Wiiリモコンを加速度センサーとして活用して、現象と法則・数式を紐付ける教材と授業シナリオを開発した。本年度は主に,力学現象と法則・数式を紐付け,現象をリアルに認識することを目的に,Wiiリモコンを加速度センサとして活用した加速度モニタリングソフト(Wii加速度メーター)の開発と改良に取り組んだ。自由落下・投げ上げ・振動・等速円運動など典型的運動に対するWii加速度メーターの応答性を確認し,加速度のリアルタイムモニタリングが実用的なレベルで可能であることが分かった。また,可視化の手法に関しては,現在加速度の3軸方向成分をそれぞれグラフ化し,リアルタイムに表示している。特定の方向成分に着目したい場合はそれのみを選択的に表示できるが,今後は成分のみならず加速度の大きさの表示も追加機能として検討する。さらに学習者の理解を深める効果を期待して,実物のWiiリモコンの姿勢をパソコン画面上に3次元表示する機能の追加について今後課題とする。次年度の「現象と法則・数式を紐付ける授業シナリオの制作と公開」を目指し,サーバー導入の検討を始めた。ハードウェアのみならず,授業シナリオの共有のためにどのような機能と環境を用意するか,そのための情報収集を実施した。特に,2010年12月の情報教育研究集会で出会った「オープンソース動画配信システムKaltura」は本プロジェクトで活用できるのではと考える。また,Wiiリモコンを活用した授業シナリオとその学習理論的意義について,2011年3月の応用物理学関係連合諸演会(神奈川工大)で発表した。本年度はまず,物理教育の改善のためには,物理教員がどのような学習観を持ち教育に携わっているかが重要であると判断し,学習とは何かを認知心理学における学習理論の変遷をベースに確認した。その上で,力学教育において「Wiiリモコンを活用した授業」の学習理論的意義について検討した。また,L.McDemottらによる,直接的な経験か観察をもとに,その題材の定性的な理解を発達させることから始めることで,概念的理解を促進し,機能的理解に至るという指摘に基づき「Wiiリモコンを活用した授業シナリオ」を再検討した。・7月:学習理論の調査と授業シナリオの制作・8月:サーバーの機種を選定し,サーバー導入計画制作・2011年10月:サーバーを購入して,まずWebサーバーを立ち上げて,Wiiリモコンソフトと授業シナリオを公開する準備を整えた。・2011年11月:応用物理教育分科会主催の第22回物理教育に関するシンポジウムにおいて「ピア・インストラクションを導入した講義・実験一体型授業シナリオ」と題して,これまでの物理教育の問題点を指摘し,学習理論の認識の重要性を解き,新たな講義と実験を一体化した授業形態を提案した。また,そのような学習シナリオを発表した。・2011年12月:大学ICT推進協議会で「WiiリモコンやAndroid Tabletのセンサーを活用した物理教育」と題し,学習理論に基づく学習観とそれを踏まえた授業シナリオの重要性を指摘した。そのような物理教育での事例として,本研究の授業シナリオとソフトを紹介した。・2012年3月:これまでの成果をまとめた論文を執筆中で「応用物理教育」に投稿予定である。また,次年度に構築予定の物理教員用Webシステムの機能を検討しオープンソース・ソフトウェアの選定を進めている.「学習とは何か」についての認識である学習観は教授手法・授業シナリオ・教材の開発・成績評価・学習スタイルに本質的な影響を及ぼすと考え,物理教育の改善のためは,先ず学習とは何かを認知心理学における学習理論の変遷をベースに確認し,それらを足場として物理学教育・学習を検討した。その上で,力学教育において「Wiiリモコンを活用した授業」の学習理論的意義と効果について検討した。千変万化する自然現象は少数の基本法則で記述できるという認識(科学的自然観)の養成を目的とする力学教育の確立を目指して,Wiiリモコンを加速度センサーとして活用して,現象と法則・数式を紐付ける教材と授業シナリオを開発した。その際には,学生が持つ既有知・素朴概念・誤概念に配慮するなど認知科学と学習理論の知見も考慮した。特に,L. McDemottらによる,直接的な経験か観察をもとに,その題材の定性的な理解を発達させることから始めることで,概念的理解を促進し,機能的理解に至るという指摘に基づき「Wiiリモコンを活用した授業シナリオ」を再検討した。Whリモコンを加速度センサーとして利用するためのアプリケーションの開発は計画通り進展している。また,授業シナリオの制作もおおむね順調である。しかし,当初の計画ではサーバーの導入と設定を8月9月を予定していたが,サーバー購入が2011年10月下旬となり,アプリケーションと授業シナリオの公開と共有のためのサーバーの公開が遅れている。また,サーバーに載せるWebアプリケーションの選定と運用テストにも手間取っている。先ずはWebサーバーとして運用を開始し,その後共有のためのWebアプリケーションの導入へとすすめることにした。

24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度は,Wii加速度メーター・ソフトとそれを活用した体験的力学授業シナリオをWebに公開する。また,授業シナリオと物理教材コンテンツの共有と意見交換の場をWeb上に構築する。また,ブログ,e-Leamingシステム,SNS,動画配信システム等を組み合わせて,物理教員用のWebシステムの構築を実施する。また,加速度センサー・磁気センサー・照度センサーを搭載したスマートフォンやtabletの普及が著しいので,それらのセンサーを活用した体験的な力学学習ソフトの開発にもチャレンジする、そして,本研究成果の広報を目的に,研究会で成果発表をする。
SCIDマウス移植皮膚片を用いた皮膚発癌実験系の開発

200nmol、20-METHYLCHOLANTHRENE(MCA)1.5μmolおよび1-METHYL-3-NITRO-1-NITROSOGUANIDINE(MNNG)1.5μmolをそれぞれ5匹、5匹、14匹および6匹のヒト皮膚移植SCIDマウスに週1回、マウスが衰弱あるいは死亡するまで塗布した。その結果それぞれの実験において27週目、25週目、25週目および30週目まで各がん原物質を塗布した時点で全てのマウスが死亡あるいは衰弱し、その時点までにヒト皮膚での発がんは確認できなかった。一方、対照群のマウス皮膚ではいずれの実験においても乳頭腫瘍の発生が確認された。そこで次に6匹のヒト皮膚移植SCIDマウスに、DMBA100nmol、BP100nmol、MCA1μmolならびにMNNG1μmolのいずれかを週1回交互に塗布しながら、紫外線(UV-B,302nm)を約12、480J/m^2/day、週5回照射する実験を行なった。その結果、がん原物質を塗布し始めてから22週目までにすべてのヒト皮膚移植SCIDマウスが衰弱あるいは死亡し、その時点までにヒト皮膚での腫瘍形成は認められなかったのに対し、対照群では13週目より腫瘍形成が認められた。このことよりSCIDマウスに移植したヒト皮膚での発がんは、マウス皮膚での発がんに比べて困難であることが判明した。
IgA腎症発症機転におけるIgA1 hinge部糖ペプチドの関与について

IgA腎症におけるIgA1自己凝集にヒンジ部糖ペプチドが介在する可能性を想定し以下の検討を行った。IgA腎症患者群(n=20)対象群(n=20)の血清よりそれぞれIgA1をjacalin-affinity columnを用いて分離した。患者群と対象群の間で正常血清IgAlに対する各群IgAlの結合性を比較検討した。患者群において25%に結合陽性例がみられ、対象群0%に比較して優位に高い陽性率を示した。陽性患者のうち特に結合性の高い症例を2例選択し以下の結合抑制実験を行った。IgA1-IgA1結合はIgA1により抑制されたが、IgA2、IgGによっては抑制されなかった。IgA1よりトリプシン処理により分離されたnativeヒンジ糖ペプチドを用いると、IgA1-IgA1結合は約70%抑制された。これらの結果はこの結合がIgA1ヒンジ部に特異的なものであることを示唆していた。また、IgA1ヒンジ部糖ペプチドの構成成分(20残基合成ヒンジペプチド、Ga1-Ga1NAc、Ga1、Ga1NAc、シアル酸)を用いると、合成ヒンジペプチドにより約70%と強く抑制され、Ga1-Ga1NAcでは約30%、Ga1、Ga1NAcでは約15%、シアル酸では全く抑制されなかった。これらの結果はIgA1自己凝集がヒンジ部のペプチドと、シアル酸以外の糖を含んだコア部分により介在されている事を示唆した。
中心地理論のナチ・ドイツ国土計画への応用に関する研究

1.ナチ・ドイツの国土計画に中心地理論が応用されていく最大の契機は、国土調査全国共同体研究所長のMeyer(ベルリン大学)の中心地理論への注目であったが、学位論文提出後のChristallerは、フライブルク大学のMetzらの急進的民族主義(volkisch)地理学者たちとつながりを持つようになり、それも媒介として、ナチ・ドイツの国土計画に参画していった。2.人口の不均等分布の解消のみならず、原料・食糧の効率的な調達・供給も目ざしていたナチ・ドイツの国土計画論では、国土全域の階層的編成が求められていたので、中心地に加え、開拓集落、工業集落をも構成要素とするChristallerの集落システム論(1938年のアムステルダムIGCで発表)は、その要請に答えうるものであった。3.1939年9月のポーランド占領後、東方占領地の集落再編計画に中心地理論は応用されようとしたが、ポーランド語文献によれば、それに先立ち、1937年にはポーランドと国境を接するシュレージェン地方において、防衛上の観点から、中心地網の整備案が、国土調査全国共同体研究所の命を受けたブレスラウ大学の地理学者たちによって作成されていた事実が判明した。4.関連文献の引用分析だけからは、中心地理論の他の学問分野の集落配置プランへの影響を厳密に捉えることができないので、他の学問分野の関連文献を詳細に読み込む必要がある。5.ナチ・ドイツに受容された中心地理論が、1939年以降、占領地ポーランドで実際に応用されていく過程については、Christallerの1940年代の論文等を検討することで解明されるであろう。今年度は主にドイツ語文献に基づきながら,中心地区理論がナチ・ドイツに受容されるまでの状況について検討した。それによると,Christallerは1932年に学位論文『南ドイツの中心地』を提出した後,1934年にペンク財団から助成金を得て,北方ラップランドへ調査旅行を行なっているが,彼はこれをきっかけにして,Penck, Volzらに代表されるベルリンやライプチヒの急進的民族主義(volkische)地理学者たちとつながりをもつようになった。1935-1937年には,ベルリン市政学研究所で歴史地理学者のVogelを助けてドイツ民族の生存圏に関する地図作成に携わった。そして1938年には,ナチスの地理学者で,Heideggerの後,フラクブルク大学の学長を務めたMetzの仲介により,同大学市政学研究所の助手の職を得,行政領域の在り方を考える行政地理学の分野を興そうとした。Metzはまた、1936年に開所した国土調査全国共同研究所フラクブルク大学支部長も努め,Christallerを西南ドイツの地域研究に参加させた。一方,国土調査全国共同研究所所長のMeyer(ベルリン大学)は1936年頃にChristallerと知り合い,彼の中心地理論に注目し,所内の研究グループの中に中心地を研究するグループを設け,座長のChristallerの下,国土計画への中心地理論の応用可能性を検討させた。地理学者のGeislerも参加していたグループ内では,中心地理論に対して賛否両論あったが,一定の評価を得、1939年9月のポーランド占領後は,東方占領地の集落再編計画に中心地理論は応用されようとした。ポーランド語文献によれば,それに先立ち,1937年にはポーランドと国境を接するシュレージェン地方において防衛上の観点から中心地網の整備案が,国土調査全国共同研究所の命を受けたブレスラウ工科大学の研究者たちによって作成されていた事実が判明した。今年度もドイツ語文献の精読を中心として、ナチ・ドイツにおける中心地理論の受容過程について検討した。1933年のテクストの書評は、従来の地理学史の中で語られてきたのとは異なり、必ずしも否定的なものではなく、例えば、当時のドイツの代表的な都市地理学者のDorriesの書評は中心地理論の応用可能性を大いに評価するものであった。

自給自足的な戦時経済を視野に入れつつあった1935年頃のナチ・ドイツの国土計画論では、効率的な原料・食糧の調達・供給の点で、国土全域を階層的に編成することが至上命令であり、中心地理論はまさにこの課題に答えるものであった。また、Christallerが座長を務めたナチ・ドイツの中心地研究グループに属していたFederの「新都市」プランにみられる都市内商業中心の階層構成は、中心地理論のアイデアに依拠している可能性があった。そして、中心地研究グループを主宰する直前の頃までのChristallerは、中心地に加え、農業開拓集落、工業集落をも構成要素とする集落システムを構想していた。中心地理論は、当時の他の学問分野において提唱された集落配置プランに広汎な影響を与えたことが推察されるが、関連文献において引用が明示されることが少なかったため、引用分析からはこの点を十分明らかにしえなかった。なお、混合中心地立地・配分モデルを用いた理論の検証には、理論上の中心地分布と現実の中心地分布との対応関係を精確に計測することが肝要なため、そのための測度の開発も行なった。
巨核芽球性白血病細胞株の分化誘導因子の精製

今回、いろいろな検体ソース(白血病細胞株の培養上清、再生不良性貧血患者尿、血小板減少家兎血しょう)より巨核芽球性白血病細胞株の分化を誘導する液性因子を精製した。スクリーニングとして(1)マウス巨核芽球性白血病細胞株L8057を用いたアセチルコリンエステラーゼ(AchE)発現法、(2)ヒト巨核芽球性白血病細胞株CMKを用いた糖蛋白(GP)llb/llla,lb発現法、(3)ヒト巨核芽球性白血病細胞株CMKを用いたS期導入率の測定、(4)マウス骨髄細胞のAchE発現法を用いた。種々の白血病細胞株の培養上清中には上記の4つのパラメータを用いて検討した結果、巨核芽球性白血病細胞株の分化を誘導する活性を見い出すことができなかったが、再生不良性貧血患者尿ならびに血小板減少家兎血しょう中には巨核芽球性白血病細胞株(CMK、L8057)を分化誘導する活性が認められた。上記の(1)、(2)、(3)のいずれかをもちいて精製を試みたものの、アッセイのたびに至適条件が異なるため、マウス骨髄細胞のAchE発現をもとに精製をすすめた。再生不良性貧血患者尿からの精製は材料量が少ないこともあって単一蛋白まで純化することはできなかった。が、血小板減少家兎血しょう中からは(1)硫安塩析5570%(2)WGLアフィニテイカラム(3)Blueセファロースカラム(4)Ni^<2+>カラム(5)(6)ゲルろ過カラムの6つのステップを用いて純度の高い物質が得られた。この物質は興味あることに成熟巨核球からの血小板産生を刺激することが判明した。現在この物質についてアミノ酸一次構造を決定しようとしている。目的:巨核芽球性白血病細胞株の分化誘導因子因子のスクリーニング方法ならびに材料:種々の細胞株の培養上清や家兎に抗血小板抗体を投与し血小板減少を引き起こした血漿を下記の2つの方法によって上記の因子活性をスクリーニングした。a.マウス巨核芽球性白血病細胞株であるL8057と上記培養上清あるいは血小板家兎血漿とを96穴のマイクロプレート上で3日間培養した。遠心後、上清を捨て、細胞にした発現したアセチルコリンエステラーゼ(AchE)の活性を測定した。b.マウス骨髄細胞から非付着非貧食細胞を精製し、上記の上清あるいは血小板家兎血漿とを96穴のマイクロプレート上で4日間培養した。遠心後、上清を捨て、細胞にした発現したAchEの活性を測定した。結果:種々の細胞株の培養上清中には、マウス巨核芽球性白血病細胞株であるL8057を分化成熟する活性は認められなかった。また、マウス骨髄細胞のAchEを発現させる活性は認められなかった。一方、血小板減少家兎血漿はL8057のみならずマウス骨髄細胞のAchE発現を刺激させる活性を認めた。そこで、血小板減少家兎血漿を硫安分画、レクチンカラムクロマトグラフィを用いて、部分精製を行ったところ、硫安分画55-80%、レクチンカラムクロマトグラフィ吸着分画にその活性を認めた。今後の方針:上記の2つのアッセイを用いて、血小板減少家兎血漿の精製を行っている。なお、最近発表されたmpl-ligndにはL8057のAchE発現を刺激させる活性を認めない。
ブラジルにおける各国移民の非同化適応戦略とトランスナショナリティに関する比較研究

本年度は、パラナ州の代表的な移民集団であるドイツ系、イタリア系、オランダ系、日系、ウクライナ系、ポーランド系の主要な移住地を訪問して、それぞれの移民史や移住地の経済・社会・文化的特性に関する現地調査を行い、移民関係資料を収集した。とくにドイツ系に関しては、今回多数の移住地を訪問したことで、同州にはプロイセン、ロシア、オーストリア=ハンガリー帝国、ユーゴスラビアなどから、それぞれ異なる時代に移住したさまざまな出自の「民族ドイツ人」が集まっていることが明らかになった。また、多様な移民集団が集住するカストロ市とその周辺地域で詳細な現地調査を行った結果、各移民集団の特性および移民集団間の関係性に関するデータや資料が入手できた。ドイツ系では、ルーテル教会の1899年以降の洗礼・堅信、結婚、葬儀、行事等の教会記録を入手した。またテラ・ノーヴァ移住地では、ドイツ系移民の祖国との紐帯、宗教と入植地との関係、人口動態、農業経営の変遷、他移民集団との関係、ドイツ文化の継承などに関する聞き取り調査と資料収集ができた。オランダ系では、毎年カストロランダ市で開催される世界最大級の畜産市「アグロレイテ」を見学し、彼らの近代的な酪農経営の実態を調査することで、移民史的には後発部隊のオランダ系が、本地域はもとよりブラジル全体の畜産業の発展に果たした重要な役割が明らかになった。また、カランベイ市のブラジル・オランダ文化協会では、彼らの祖国との緊密な交流や、オランダ文化の継承に対する積極的な姿勢が感知された。日系では、戦後のコチア移民の本地域への流入や、彼らがジャガイモ栽培を中心に当地の農業に果たした役割などについて、ドイツ・オランダ系移民との関係性も視野に入れながら、カストロ文化体育協会とウニカストロ(日系農業組合)で聞き取り調査や議事録の分析を進めた。当初の計画通り、本年度はブラジル南部諸州(パラナ・サンタカタリーナ・リオグランデドスル州)、とりわけその中でもさまざまな外国移民の集住地となったパラナ州を事例に、19世紀以降の各移民集団の入植史や現状を詳しく把握することができた。また、カストロ市とその周辺地域を対象に、メンバーそれぞれが分担して、ドイツ系、オランダ系、日系移民の移住史や経済・社会・文化的特性、祖国との結びつき、移民集団間のつながりなどについて、本格的な現地調査を始動させ、多くの一次資料やデータを収集することができた。これらの資料やデータの分析・考察を加速化させることで、今後検討すべき重要な調査テーマが絞り込まれ、次年度現地調査のさらなる深化を期待することができる。次年度以降も、所期の計画通りに現地調査と分析を進めていく予定である。すなわち、ドイツ系、オランダ系、日系移民の調査に関しては、今年度の現地調査で入手した資料やデータの分析を鋭意進め、次年度中に学会での研究発表や論文執筆を行う。そのうえで、あと12年を目途に、各移民集団の調査を終え研究をまとめる。一方、まだ詳細な現地調査を実施していないイタリア系、ポーランド系、ウクライナ系などの移民集団に関しては、再来年度以降現地調査に着手すべく、来年度中に調査計画を練る予定である。

これらの資料やデータの分析・考察を加速化させることで、今後検討すべき重要な調査テーマが絞り込まれ、次年度現地調査のさらなる深化を期待することができる。次年度以降も、所期の計画通りに現地調査と分析を進めていく予定である。すなわち、ドイツ系、オランダ系、日系移民の調査に関しては、今年度の現地調査で入手した資料やデータの分析を鋭意進め、次年度中に学会での研究発表や論文執筆を行う。そのうえで、あと12年を目途に、各移民集団の調査を終え研究をまとめる。一方、まだ詳細な現地調査を実施していないイタリア系、ポーランド系、ウクライナ系などの移民集団に関しては、再来年度以降現地調査に着手すべく、来年度中に調査計画を練る予定である。
Li⊆B⊂O∩圧電結晶育成と超高周波表面波デバイスへの応用

電気機械結合係数が大きく、室温付近で遅延時間零温度係数を有する新しい表面波材料【L_(12)】【B_4】【O_7】(LBO)の研究により得られた成果は、1.結晶は直径自動制御(ADC)されたRF加熱式チョクラルスキ法により育成された。LBOのように低融点で蒸気圧が高く、高粘性材料の結晶育成においては、融液内に溶け込んでいる吸収ガスは融液が結晶化する際に固液界面に放出され、界面近傍の液相ではこの吸収ガス量が過飽和となっており巨視的欠陥である気泡を形成する。これらを除去するには融液内の対流を自然対流から強制対流が支配的である状態にする必要がある。即ち種子結晶の高速回転により、結晶下の融液は強制対流によって外側に逃げるので、吸収ガスの過飽和な融液で形成される気泡は結晶中に混入されることはない。本研究に於ては最適結晶回転速度は約38rpmであった。又結晶系自動制御のアルゴリズムの改良により直径変動の少ない結晶が得られた。これにより従来1mm/hであった育成速度を1.7mm/hにまで高めることができた。2.実側したLBOの基本材料定数を用いて理論的にバルク波及び表面波の零TCFあるいはTCDを有する結晶基板方位並びに伝搬方向を明らかにし、側定結果と比較検討した。その結果両者は良く一致している事を示した。バルク波振動子(YZW)-30゚,(YZW)-54゚,(YZW)-68゚付近においてそれぞれ厚み縦振動の基本モード,厚みすべり振動の基本モード,厚み縦及びすべり振動の3次モードの共振周波数零温度係数が得られることを明らかにした。3.表面波デバイスとして零TCDを有する方位及び伝搬方向は(0゚,78゚,90゚),(0゚,90゚,78゚),(45゚,90゚,90゚)基板であり、【Ks^2】は0.8-1%である。この内(45゚,90゚,90゚)基板が表面波デバィスを作製する上で重要である事を共振周波数及びTCDのλμθ角度依存性から考察した。次に(45゚90゚90゚)の基板を用いたキャビティ型の表面波共振子を作製した。共振周波数の温度係数は殆ど零であり、共振子の機械的品質係数Qは3400と優れた特性を示した。
酸化状態識別キレート吸着剤の創製と有害金属スペシエーションへの適用

セレン種の化学種別自動定量を目指して、ビスムチオールII担持樹脂カラムを組み入れたフローインジェクション分析システムを設計し、その性能を評価した。なお、検出には、硫化物によるメチレンブルーの還元反応に対するセレン(IV)の接触反応を利用した。構築した操作法は以下のとおりである:フローインジェクション分析システムは、内径0.5mmのPTFEチューブとダイフロン製のコネクターを用いて構成した。キャリヤーである0.1M塩酸の流れに六方バルブを用いて試料溶液を注入し、Se(IV)をビスムチオールII担持樹脂カラム(50×2mm)に吸着させる。続いてバルブを切り換え、0.01Mペニシラミン/0.1M塩酸溶液を用いてカラムに吸着しているSe(IV)を溶離し、sulfide-sulfite溶液及びメチレンブルー(MB)溶液と混合し、分光検出器により波長665nmにおけるMBの吸光度の減少をモニターする。Se(IV)とSe(VI)の両者を含む試料では、上記のようにして先ずSe(IV)のみを測定する。次いで、試料中のSe(VI)は塩酸溶液として煮沸、Se(IV)へ還元した後、全セレンの測定を行い、差からSe(VI)を算出する。Se(IV)について得られる検量線は2次式で近似できる。1回の測定時間は5分弱であり、0.5μg Se(IV)/mlを4回測定したときの相対標準偏差は2%以下である。また、ブランク測定の標準偏差(n=10)の3倍として求めた検出限界は8ng Se/mlである。なお、試料溶液を20ml連続してシステムに注入することによって5ng/Lの測定が可能である。本測定法を地下水を用いた添加回収実験に適用したところ、回収率、再現性ともに良好な結果を得ることができた。よって、本法は様々な試料中のセレンのスペシエーションへの適用が期待できる。キレート試薬ビスムチオールIIをアセトン溶液とし、これに強塩基性陰イオン交換樹脂Bio-Rad AG1を加えて混合、アセトンを蒸発除去した。これを水及びメタノールで洗浄後、風乾した。元素分析の結果、この樹脂は、1gあたり0.2mmolのビスムチオールIIを担持していた。この樹脂に高濃度の塩酸を接触させても試薬が脱離しないことから、ビスムチオールIIは陰イオン交換吸着よりも物理吸着によって陰イオン交換樹脂に保持されているものと推定される。上記のビスムチオールII担持樹脂をガラスカラムに詰め、2M塩酸でコンデショニングした後、セレン(IV)及びセレン(VI)の2M塩酸溶液を流した。その結果、セレン(IV)はカラムに吸着されたのに対し、セレン(VI)はカラムに吸着されずに素通りした。このことから、ビスムチオールII担持樹脂によりセレン(IV)とセレン(VI)は容易に分離できることを確認できた。また、樹脂に吸着されたセレン(IV)は、0.1Mペニシラミンにより溶離できることを確認した。なお、セレン(VI)は塩酸溶液として煮沸すれば簡単にセレン(IV)に還元することができるので、セレン(IV)とセレン(VI)の合量を求めたい場合には、試料溶液を塩酸で煮沸後カラムに通して全セレンを吸着させ、ペニシラミンで溶離回収すればよいことになる。現在,セレン種の自動分別定量を目指して,ビスムチオールII担持樹脂カラムを組み入れたフローインジェクション分析システムを設計中である。

なお、検出には、メチレンブルーの還元反応に対するセレンの接触反応を利用する。本検出法は高感度であり,様々な試料中のセレンのスペシエーションへの適用が期待できる。セレン種の自動分別定量を目指して,ビスムチオールII担持樹脂カラムを組み入れたフローインジェクション分析システムを設計し、その性能を評価した。なお、検出には、メチレンブルーの還元反応に対するセレンの接触反応を利用することとした。構築した操作法は以下のとおりである:フローインジェクション分析システムは、内径0.5mmのPTFEチューブとダイフロン製のコネクターを用いて構成した。キャリヤーである0.1M塩酸の流れに六方バルブを用いて試料溶液を注入し、Se(IV)をビスムチオーII担持樹脂カラム(50×2mm)に吸着させる。続いてバルブを切り換え、0.01Mペニシラミン/0.1M塩酸溶液で吸着しているSe(IV)を溶離し、sulfide-sulfite溶液及びメチレンブルー(MB)溶液と混合し、分光検出器により波長665nmにおけるMBの吸光度の減少をモニターする。Se(IV)とSe(VI)の両者を含む試料では、上記のようにして先ずSe(IV)のみを測定する。次いで、試料中のSe(VI)を塩酸溶液として煮沸、Se(IV)へ還元した後,全セレンの測定を行い、差からSe(VI)を算出する。Se(IV)について得られる検量線は2次式で近似できる。1回の測定時間は5分弱であり、0.5μgSe(IV)/mlを4回測定したときの相対標準偏差は2%以下である。また、ブランク測定の標準偏差(n=10)の3倍として求めた検出限界は8ngSe/mlである。本測定法は高感度であり,様々な試料中のセレンのスペシエーションへの適用が期待できる。セレン種の化学種別自動定量を目指して、ビスムチオールII担持樹脂カラムを組み入れたフローインジェクション分析システムを設計し、その性能を評価した。なお、検出には、硫化物によるメチレンブルーの還元反応に対するセレン(IV)の接触反応を利用した。0.1M塩酸溶液とした試料の一定量をシステムに注入し、Se(IV)をビスムチオールII担持樹脂カラム(50×2mm)に吸着させる。0.1M塩酸でカラムを洗浄した後バルブを切り換え、0.01Mペニシラミン/0.1M塩酸溶液を用いてカラムに吸着しているSe(IV)を溶離し、sulfide-sulfite溶液及びメチレンブルー(MB)溶液と混合し、分光検出器により波長665nmにおけるMBの吸光度の減少をモニターする。次いで、試料中のSe(VI)は塩酸溶液として煮沸、Se(IV)へ還元した後、全セレンの測定を行い、差からSe(VI)を算出する。本法のSe(IV)の定量範囲は20ng900ngであり、検出限界は6.7ngである。また、注入試料体積を20mlとしたとき1時間あたり約10回の測定ができる。100ngSe(IV)を10回測定したときの相対標準偏差は1.8%、600ngSe(IV)を10回測定したときの相対標準偏差は0.8%であった。本測定法を地下水を用いた添加回収実験に適用したところ、定量的な回収率が得られ、再現性も良好であった。
電子ビーム積層造形法を利用した革新的な高靭性タングステン材料の研究

電子ビーム積層造形法によるタングステン材の製造を実現するための基礎実験を実施している。東北大において真空中で電子ビームで溶融焼結するための照射実験を実施している。シングルビードでの溶融試験を完了した。引き続いて、単層溶融のための照射実験を計画している。並行して、積層に必要な流動性の確認および電気抵抗の測定を実施した。真空中のレーザー溶融積層実験を開始した。単層溶融には成功したが、溶融板は脆く破損しやすいことが明らかになった。複数レイヤの積層実験を計画している。タングステン粉末を積層する場合の流動性が良くないため顕微鏡による観察を行っている。また、電子ビーム照射時に有害なスモーク発生の原因となる電気抵抗特性の温度依存性の調査を行っている。真空中でのレーザーによる溶融は単層溶融を終え、多層積層実験へ移行する準備が出来た。電子ビーム積層に関しては、多層積層に必要な条件を確定する。一方で、真空中でのレーザーによる多層積層実験を行う。東北大において真空中で電子ビームで溶融焼結するための照射実験を実施した。現段階では、適切な照射条件は得られていないが、引き続き照射実験を行い、最適化を行う。溶融積層のためには原材料粉末の不純物濃度が大きな影響を与えるため、粉末処理が与える影響を調査している。また、溶融した試料の評価法に関しても基礎検討を行っている。より簡便に積層造形を行う手法として真空中のレーザー溶融積層実験を視野に入れ基礎検討を開始した。また、国際会議、国内学会において成果公表を行うと共に、研究内容に関する紹介記事を執筆した。タングステンの積層造形に向けて、基礎実験として照射実験を継続している。粉末や評価に関する調査も進んでおり。成果の公表も積極的に行っている。引き続き、電子ビームによる積層造形実験を行い、最適な条件を見出す。真空中でのレーザー積層造形実験を行う。製造した試料に関して、HIP法等の焼結による強度変化の影響等も計画している。積極的な成果公開を計画している。大量の粉末を用いて積層造形を計画していたが、基礎実験の際には基礎検討を重ねた結果、少量の粉末を事前に焼結して溶融条件を決定する手法を見出したために粉末の購入量を節約する事が出来た。電子ビーム積層造形法に関しては、基礎研究の結果、粉末の流動性の課題と電気抵抗の高さの課題が判明した。引き続いて、課題の解決に向けた研究を展開する。真空中でのレーザー積層造形法に関しては、単層溶融を完了したが、積層造形試験を開始したところ装置の故障が判明したため、計画の延長が必要となった。
重力理論と宇宙構造

宇宙構造には"大域的"と"局所的"の2種類の問題がある.大域構造は現在の地平線を越える宇宙全体構造の問題であり,これは宇宙の量子的創成とそれに続くインフレーションのシナリオに関係していると考えられている.局所構造の問題は,密度ゆらぎの起源と,バリオン物質のみならずダーク物質についてもその密度構造を知ることである.一方,重力を含む弦理論のような試みは,一般相対論の修正を導出する可能性をもっている.こうした研究の状況を考慮して,この研究計画では上記ふたつの意味の構造を重力理論との関係で検討することを目的とした.この研究計画で研究された課題は次のようなものを含む.1.量子重力:Wheeler-DeWitt方程式に基き宇宙時間を導入する方法.量子論的ブラックホールの波動関数.2.高次曲率項に基づく重力理論:カオス的インフレーションモデルの新しい性質.ブラックホールの構造.非線型重力波.3.宇宙モデル:多次元ミックスマスター宇宙. Nariai-Kantowski時空.4.インフレーション:閉じた宇宙におけるカオス的インフレーションモデル.インフレーション過程によるバリオン生成.再加熱過程による等曲率ゆらぎの生成と粒子反粒子の空間的分離.5.ダーク物質と元素合成:レプトン数とHe, Li量.崩壊粒子による宇宙背景輻射スペクトルのずれ.6.構造の形成:ゲージ不変形式による等温ゆらぎの成長.コスミックストリングによる銀河形成と渦状銀河の回転速度.崩壊粒子優勢な宇宙モデルとIRASのデータの比較.総括的には,これらの研究によって,当初考えられていた課題よりはるかに多様な可能性が気づかれた.宇宙構造には"大域的"と"局所的"の2種類の問題がある.大域構造は現在の地平線を越える宇宙全体構造の問題であり,これは宇宙の量子的創成とそれに続くインフレーションのシナリオに関係していると考えられている.局所構造の問題は,密度ゆらぎの起源と,バリオン物質のみならずダーク物質についてもその密度構造を知ることである.一方,重力を含む弦理論のような試みは,一般相対論の修正を導出する可能性をもっている.こうした研究の状況を考慮して,この研究計画では上記ふたつの意味の構造を重力理論との関係で検討することを目的とした.この研究計画で研究された課題は次のようなものを含む.1.量子重力:Wheeler-DeWitt方程式に基き宇宙時間を導入する方法.量子論的ブラックホールの波動関数.2.高次曲率項に基づく重力理論:カオス的インフレーションモデルの新しい性質.ブラックホールの構造.非線型重力波.3.宇宙モデル:多次元ミックスマスター宇宙. Nariai-Kantowski時空.4.インフレーション:閉じた宇宙におけるカオス的インフレーションモデル.インフレーション過程によるバリオン生成.再加熱過程による等曲率ゆらぎの生成と粒子反粒子の空間的分離.5.ダーク物質と元素合成:レプトン数とHe, Li量.崩壊粒子による宇宙背景輻射スペクトルのずれ.6.構造の形成:ゲージ不変形式による等温ゆらぎの成長.コスミックストリングによる銀河形成と渦状銀河の回転速度.崩壊粒子優勢な宇宙モデルとIRASのデータの比較.総括的には,これらの研究によって,当初考えられていた課題よりはるかに多様な可能性が気づかれた.本研究では、量子重力理論と相互作用の統一理論の観点から、宇宙構造の形成について次のようなことを明らかにした。宇宙の大域的な一様等方性を説明するインフレーションは、多次元空間理論に基づいて、いろいろな機構で起こり得ることが示された。また、それらの機構や現在の宇宙の膨張則を得ることは、素粒子の相互作用の構造に強く依存していることが明らかになった。宇宙の初期条件を議論するには量子重力理論が不可欠となるが、重力理論はゲージ対称性のために、量子化の際、時間概念の導入が困難になる。これに対して、ゲージを固定することによって時間を導入するアプローチが展開された。しかし、量子宇宙論には、宇宙の波動関数と観測の問題等、古典的宇宙描像への移行に関連する課題が残されている。一方、宇宙の局所構造のもととなる密度ゆらぎの発生や成長を膨張宇宙において考えるには、座標変換に対して不変な取り扱いが必要である。この方法の定式化の整備がなされ、インフレーション期,宇宙の晴れ上がり期,非等方宇宙モデル等に対して適用された。これらの研究により、ゲージ不変な物理量が明確に取り出せるようになった。観測量との比較に関しては、インフレーション期でのバリオン数生成や、軽元素生成量から、素粒子論のパラメーターに対する制限が与えられた。また、大統一理論で予想されるコスミック・ストリングが存在すれば、宇宙黒体輻射の等方性と矛盾することなく、銀河のスケール,距離相関,回転曲線等の観測データを説明し得る可能性が明らかになった。宇宙構造の形成は、大域的,局所的ともに統一理論に強く依存している。ゆえに、素粒子論と宇宙論は今後も相互に示唆を与えながら発展させなければならない。
前頭皮質回路の単位構造の解析

前脳基底部からの大脳皮質へのコリン作動性入力は皮質の周期的・同期的活動に影響する。アセチルコリンの皮質活動への作用は、興奮性の投射ニューロンである錐体細胞だけでなく、抑制性のGABA作働性介在ニューロンである非錐体細胞も介すると考えられている。皮質内のGABAによる抑制がアセチルコリンによってどのような影響を受けるかを調べるために、スライス標本でラットの前頭皮質細胞からホールセル記録を行い、コリン作働性のアゴニストであるカルバコールやムスカリンによってGABA作働性の抑制性シナプス電流がどのように変化をするかを検討した。カルバコールやムスカリンは抑制性電流の頻度を上昇させたが、増加の時間的パターンには二種類あることがわかった。一つはアゴニストを与えている間、増加した抑制性電流がほぼ一定頻度で出現するもので、もう一つは抑制性電流が平均して0.2ヘルツで周期的に増大するものである。後者の周期的に起きる抑制性電流のバーストの持続は平均2.2秒で、バーストの中の単一シナプス電流の頻度は24ヘルツであった。どちらの抑制性電流の増加は、ムスカリン受容体、M1受容体の拮抗薬でそれぞれ抑えられたが、興奮性グルタミン酸受容体の拮抗薬では影響を受けなかった。近傍にある二個の皮質細胞の周期的増加は、バーストの開始や終了はずれることがあるがほぼ同期していた。一方、二個の細胞のバースト中の個々のシナプス電流の開始点の相互相関を調べると低かった。従って、複数のGABAニューロンがバースト期間中に同期して発火するが、バーストを起こすGABAニューロン間でスパイク発射レベルの時間的同期はしていないと考えられる。皮質の抑制性ニューロン群には、興奮性ニューロンとは独立に0.1から0.3ヘルツのリズムをつくる機構が皮質内に内在的にあると考えられる。