hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳幼児期のアフォーダンスの可視化による事故防止・発達支援システムの開発

本研究は,生後12ヶ月間の乳幼児の日常行為に現れるアフォーダンスを可視化し,家の中で生じる不慮の事故の予防と発達促進に役立たせることを目的とした。本年度(H30)は,(1)3カ国の縦断的観察の映像データ収集を完了し,ポルトガルと日本の乳幼児の撮影内容について運動発達の各マイルストーンの開始時期の確認,乳幼児が直に接触したモノや人の抽出,動作と姿勢の持続時間の記録を行なった。(2)アプリケーション開発と検証では,家の中にある日用品(家具や日用品等)に対する乳幼児の行為がAR動画として再生され,モノ毎,月齢毎の特徴的な変化が閲覧できるよう実装した。ユーザ(大人)に対して,より理解しやすく,さらに発達や事故予防に結びつく事例と参考情報を提供するアプリケーションを目指し,ユーザテストおよびインタビューを重ね,改良を行った。最後に,(1)と(2)を取りまとめ,(3)webシステム上で全ての記録を検索可能なデータベース(ベータ版)を作成した。本データベースは、日本とポルトガルにおける縦断的観察の事例(2754件)に基づく、乳幼児が家で接する400個以上のモノに関するテキストと線画によるアニメーションから成る。家環境における乳幼児とその周囲にあるモノや人とのインタラクションが表示可能である。現在は日本語,英語に対応している。今後,次年度より開始する継続研究において,3カ国全てのデータを反映させ,応用に向けた改良を加える中,ポルトガル語等,対応できる言語を増加することも検討中である。上記の内容は,国際学会,論文にて発表を行った。本研究は,「家」環境における生後12ヶ月間の乳幼児の日常行為に現れるアフォーダンスを可視化し,家の中で生じる事故防止と発達促進に役立たせることを目的とする。本年度(H28)は(1)新規の縦断的観察と分析,(2)拡張現実(AR)技術を用いたiOSアプリケーション開発と検証を進めた。(1)縦断的観察と分析日本とアメリカの2カ国で新たな乳幼児の協力を得た。乳幼児の自宅にて自発的な日常行為と対象物を撮影し,映像を記録した。本年度は日本1名,アメリカ2名の観察を開始し,来年度も引き続き新規協力者を予定している。これらのデータと本研究の土台となる前回の科研費採択課題で収集した日本12名,ポルトガル7名の乳幼児のデータが合わさることで,個人の縦断的過程だけでなく乳幼児間の比較も徐々に可能となってきた。国,地域,家族構成,間取り,日用品,家具等,乳幼児の周囲の「家」環境の共通点と相違点が明らかになりつつある。行為分析については,ビデオコーディングソフトDatavyuを用い,個々の分析目標の明確化とコーディングの精度の向上を目指し,事故や発達との関連性を検討した。(2)アプリケーション開発と検証(1)で収集した動画から観察頻度の高い10種の身の回りにあるもの(日用品や家具等)と関わる乳幼児の行為場面を抽出した。該当する動画をAR動画用に線画のアニメーションへ加工する作業を進めた。また,データ増加に伴い,より使いやすく且つ知見が得られるアプリケーションを目指す目的から,構造とUI/UXの変更を試案,新機能としては対象物へのアラート機能等を試作した。縦断的観察については,来年度も引き続き協力者を予定している。行為分析についても,新たに映像分析用のソフトを導入したことでコーディングの信頼性が高まった。また,分析過程でRubyを用いたことからプラグラミングの幅が広がり,最終年度の総合的なアプリケーション開発に活かしたいと考えている。iOSアプリケーション(iPhone,iPad)の開発については,本年度はObjective-CからSwiftへの移行を試行し動作確認が取れたため,来年度より全面的に移行させることを予定している。しかし画像処理を考慮した際,Swift開発環境は未だ十分であるとは言えない。また,データの増加に伴う新たな構造が必要であると考えられることから,来年度に向けた課題を見つけることができた。アニメーションの制作方法及び処理については,観察同様に時間がかかる工程であることから,効果が高くかつ効率の良い手法を求め試行した。本研究は,生後12ヶ月間の乳幼児の日常行為に現れるアフォーダンスを可視化し,家の中で生じる事故予防と発達促進に役立たせることを目的とする。本年度(H29)は,(1)家環境における新規の縦断的観察の実施と行動分析,(2)拡張現実(AR)技術を用いたiOSアプリケーション開発と検証を進めた。(1)縦断的観察と分析:H29年度は新たに日本の乳幼児2名の協力を得られた。また,来年度に向けて新たに日本とアメリカ各1名の協力者が見込まれている。分析については,本研究の土台となるこれまでの科研費採択課題で収集したデータと合わせ,3カ国(日本,ポルトガル,アメリカ)の乳幼児の基本情報(住居様式,マイルストーン等)をまとめた。日本で観察が終了している10名については合計1819セッションとなり,各セッションの日付,時間,内容,場所,対象物,危険・発達関連度を確認した。(2)アプリケーション開発と検証:ARモバイルアプリケーション開発は,Objective-CからSwiftへ移行し,ARについては複数の開発環境を比較した。2018年1月には米AppleのARプラットフォーム(ARKit)の機能拡張が発表されたため,来年度の導入に向け試作を進めた。データの増加に伴い新たな構造の作成が必要となり,観察の分析を基に複数案を検討した。

検証としては,2013年から2017年までのユーザーインタビューの取りまとめ,現在のプロトタイプの機能の評価と今後の課題を確認した。以上の内容は,国際学会と本研究についてのインタビューの場にて報告した。本年度は,縦断的観察の実施と開発の土台となるデータの分析に最も時間を要した。観察では,観察期間と一致する協力者を求め,来年度も引き続き協力を予定している。分析については,現在までに観察が終了している日本の乳幼児10名の全セッションの内容のデータ化,対象となる場面の抽出,動作,場所,姿勢等についてコーディング作業を行い,変化を比較した。コーディングは映像を見ながらミリ秒単位で手動により行うため,当初予定よりも時間を割いた。正確を期すため,コーディングしたデータはRubyによるスクリプトでエラーチェックと出力を行っている。アプリケーション開発では,主に新たな構造や機能を検討した。特にARに関する技術やデバイスの変化が顕著であったため,来年度の導入に向け複数の試作を進めた。本研究は,生後12ヶ月間の乳幼児の日常行為に現れるアフォーダンスを可視化し,家の中で生じる不慮の事故の予防と発達促進に役立たせることを目的とした。本年度(H30)は,(1)3カ国の縦断的観察の映像データ収集を完了し,ポルトガルと日本の乳幼児の撮影内容について運動発達の各マイルストーンの開始時期の確認,乳幼児が直に接触したモノや人の抽出,動作と姿勢の持続時間の記録を行なった。(2)アプリケーション開発と検証では,家の中にある日用品(家具や日用品等)に対する乳幼児の行為がAR動画として再生され,モノ毎,月齢毎の特徴的な変化が閲覧できるよう実装した。ユーザ(大人)に対して,より理解しやすく,さらに発達や事故予防に結びつく事例と参考情報を提供するアプリケーションを目指し,ユーザテストおよびインタビューを重ね,改良を行った。最後に,(1)と(2)を取りまとめ,(3)webシステム上で全ての記録を検索可能なデータベース(ベータ版)を作成した。本データベースは、日本とポルトガルにおける縦断的観察の事例(2754件)に基づく、乳幼児が家で接する400個以上のモノに関するテキストと線画によるアニメーションから成る。家環境における乳幼児とその周囲にあるモノや人とのインタラクションが表示可能である。現在は日本語,英語に対応している。今後,次年度より開始する継続研究において,3カ国全てのデータを反映させ,応用に向けた改良を加える中,ポルトガル語等,対応できる言語を増加することも検討中である。上記の内容は,国際学会,論文にて発表を行った。来年度(H29)は,(1)縦断的観察の新規追加により,3カ国(日本,ポルトガル,アメリカ)の映像データ収集を完了する。(2)アプリケーション開発と検証においては,乳幼児の行為によって具現化される「家」環境におけるアフォーダンスを対象物・月齢ごとにアプリケーションに組み込む。同時に,データの追加に伴うアプリケーション構成の変更を行う。より使いやすく,家環境における乳幼児にとっての発達や事故防止に結びつく事例と参考情報を提供できるアプリケーションを目指す。
索道搬器などの回転運動に用いる液体動吸振器の研究

1993年に研究代表者らによって導かれた動吸振器による索道搬器の制振の理論をもとに,円弧軌道の上を質量体が走行する実用動吸振器が開発され,多くのスキーリフトやゴンドラに装着されてきた.その固有振動数は軌道半径で決まり,調整することはむずかしい.そこで,V字形,U字型のパイプのなかに水などの液体を入れた動吸振器について検討した.これだと,固有振動数は液体の量で調整することが可能である.まず,ゴンドラを模擬した振り子にV字形液体動吸振器を取り付けた場合について理論および実験で検討した.理論的に動吸振器の構造および取り付け位置と制振性能の関係を明らかにした.そして,動吸振器の最適な固有振動数と減衰係数を求めた.動吸振器を振動の中心,すなわち支点から固有周期で決まる等価振り子長さだけ下方の点,に取り付けると制振効果はない.そして,それより上下に離れると,その距離の2乗に比例して制振効果が現れる.また,動吸振器の構造としては,V字角のサインの2乗に比例する.すなわちVの角が広く,水平のパイプに近いほど制振効果は大きい.パイプの両端にノズルを取り付け,通過する空気の抵抗にて減衰を得た.この方法は簡単であるが,速度の2乗に比例した減衰が得られるので,減衰係数に振幅依存性が生じる.そこで,粘性の高い液体として水とグリセリンの混合液を用いた.実験では両者とも良い結果が得られた.そして,2人乗りリフトにV字形パイプの液体動吸振器を設置し,3周期でリフトの揺れを数分の一に減少させることができた.つぎに,U字管液体動吸振器を用いて,船とつり橋のローリングを制振を検討した.ゴンドラと同様に理論および模型実験にて,動吸振器の取り付け位置および構造と制振性能の関係を導き,両者とも実用に適することを明らかにした.1993年に研究代表者らによって導かれた動吸振器による索道搬器の制振の理論をもとに,円弧軌道の上を質量体が走行する実用動吸振器が開発され,多くのスキーリフトやゴンドラに装着されてきた.その固有振動数は軌道半径で決まり,調整することはむずかしい.そこで,V字形,U字型のパイプのなかに水などの液体を入れた動吸振器について検討した.これだと,固有振動数は液体の量で調整することが可能である.まず,ゴンドラを模擬した振り子にV字形液体動吸振器を取り付けた場合について理論および実験で検討した.理論的に動吸振器の構造および取り付け位置と制振性能の関係を明らかにした.そして,動吸振器の最適な固有振動数と減衰係数を求めた.動吸振器を振動の中心,すなわち支点から固有周期で決まる等価振り子長さだけ下方の点,に取り付けると制振効果はない.そして,それより上下に離れると,その距離の2乗に比例して制振効果が現れる.また,動吸振器の構造としては,V字角のサインの2乗に比例する.すなわちVの角が広く,水平のパイプに近いほど制振効果は大きい.パイプの両端にノズルを取り付け,通過する空気の抵抗にて減衰を得た.この方法は簡単であるが,速度の2乗に比例した減衰が得られるので,減衰係数に振幅依存性が生じる.そこで,粘性の高い液体として水とグリセリンの混合液を用いた.実験では両者とも良い結果が得られた.そして,2人乗りリフトにV字形パイプの液体動吸振器を設置し,3周期でリフトの揺れを数分の一に減少させることができた.つぎに,U字管液体動吸振器を用いて,船とつり橋のローリングを制振を検討した.ゴンドラと同様に理論および模型実験にて,動吸振器の取り付け位置および構造と制振性能の関係を導き,両者とも実用に適することを明らかにした.動吸振器の利用にあたっては,その固有振動数と減衰の調整の容易さと価格が重要なファクターとなる.そこで,それらが容易に調整でき,価格も従来の数分の一になりうる液体動吸振器について検討した.その結果以下のことが得られた.1)V字型,U字型,円弧型のパイプを用いた液体動吸振器の理論解析を行った.そして,動吸振器の固有振動数および減衰の最適値と,制振効果の指標となる等価質量比を求めた.等価質量比は動吸振器の形状および位置の簡易な関数として与えられた.2)V字型およびU字型液体動吸振器の固有振動数はその水量によって容易に調整できることはすでにわかっている.そこで,減衰を付加する方法について検討した.すなわち,パイプ端部にオリフィスを取り付けそこを通過する空気の粘性抵抗を利用する方法,パイプ内にオリフィスや金網などを設け液体の粘性抵抗を利用する方法,グリセリンを用いて液体の粘性を高くする方法について理論および実験にて検証した.その結果,前者は速度に対して非線形特性を持つが,いずれの場合も実用に値するものであることを確認した.3)上記動吸振器の小型モデルを作り,ゴンドラを模擬した振り子構造物に取り付け,制振効果について実験的に検証した.そして,理論どおりの制振効果を確認した.4)動吸振器の最適調整において,主系の最大コンプライアンスを最小にする動吸振器の固有振動数と減衰を求めるためのコンピュータプログラムを作成した.

1993年に研究代表者らによって導かれた動吸振器による索道搬器の制振の理論をもとに,円弧軌道の上を質量体が走行する実用動吸振器が開発され,多くのスキーリフトやゴンドラに装着されてきた.その固有振動数は軌道半径で決まり,調整することはむずがしい.そこで,V字形,U字型のパイプのなかに水などの液体を入れた動吸振器について検討した.これだと,固有振動数は液体の量で調整することが可能である.まず,ゴンドラを模擬した振り子にV字形液体動吸振器を取り付けた場合について理論および実験で検討した.理論的に動吸振器の構造および取り付け位置と制振性能の関係を明らかにした.そして,動吸振器の最適な固有振動数と減衰係数を求めた.動吸振器を振動の中心,すなわち支点から固有周期で決まる等価振り子長さだけ下方の点,に取り付けると制振効果はない.そして,それより上下に離れると,その距離の2乗に比例して制振効果が現れる.また,動吸振器の構造としては,V字角のサインの2乗に比例する.すなわちVの角が広く,水平のパイプに近いほど制振効果は大きい.パイプの両端にノズルを取り付け,通過する空気の抵抗にて減衰を得た.この方法は簡単であるが,速度の2乗に比例した減衰が得られるので,減衰係数に振幅依存性が生じる.そこで,粘性の高い液体として水とグリセリンの混合液を用いた.実験では両者とも良い結果が得られた.つぎに,U字管液体動吸振器を用いて,船とつり橋のローリングを制振を検討した.ゴンドラと同様に理論および模型実験にて,動吸振器の取り付け位置および構造と制振性能の関係を導き,両者とも実用に適することを明らかにした.
自立成長氷晶とマイクロ波を利用した内部加熱可能な多孔質マイクロハニカムの創製

研究代表者は、種々の湿潤ゲルや、ナノ粒子を含む湿潤ゲルを、方向性を持たせて凍結することで、マイクロハニカム状に成型されたモノリス体が作製可能であることを見出した。本研究では、氷晶テンプレート法と名付けたこの手法とマイクロ波加熱を併用し、(1)材料内に触媒能や吸着能を提供する活性点が高密度で存在する、(2)材料全体を無駄なく利用するために材料内の拡散距離が短い、(3)材料をカラム等に充填して使用する際の圧力損失が低い、(4)短時間で高効率な加熱が可能である、(5)材料を積層しても構造を維持できる強度がある、といった特徴を全て具備するような、理想に近い構造を有する多孔質材料の成型体の創製を目指して実施した。(1)(3)については昨年度に達成しており、本年度は(4)、(5)について検討を行った。SiC粒子、ゼオライト(MS4A)粒子を分散させて作製したシリカのマイクロハニカム状モノリス体に水を含ませ、マイクロ波照射により乾燥を行った。水はマイクロ波の吸収効率が高いため、粒子を添加せずに作製したモノリス体と比較して、粒子を含むモノリス体の乾燥に要する時間はあまり変化しなかったが、粒子を含むモノリス体は乾燥完了後温度が低下していったのに対し、MS4Aを含む試料は乾燥後、さらに温度を上げることが可能となった。これにより粒子添加によりモノリス体のマイクロ波照射による短時間再生が可能になるものと考えられる。モノリス体の強度に関しては、加熱の方法によらず、最終的に到達する温度でほぼ決まることが分かった。またマイクロ波照射による焼結についても検討を行ったところ、わずかな量のMS4A粒子をバインダーに利用してアルミナ粒子を焼結できることが確認できた。内部加熱可能なマイクロハニカムの創製には、まずは粒子状の多孔質材料とマイクロ波吸収率の高い材料の粒子を混合したゾルをゲル化させ、両粒子が均一に分散された湿潤ゲルを準備した。これに一定速度で低温の恒温槽に挿入させることで一方向に凍結し、粒子混合湿潤ゲルをマイクロハニカム状に成型した(氷晶テンプレート法)。その後、解凍、乾燥により試料を完成させた。多孔質材料のモデル物質には種々の材料が利用可能であるが、今回はマイクロ波吸収率が低いSiO_2で構成され、触媒や吸着剤として広く利用されているハイシリカY型ゼオライトをモデル物質に使用した。マイクロ波を良好に吸収する材料には当初SiCを使用する予定であったが、これに加えMS5Aの微粒子についても検討を行った。シリカゾルにハイシリカゼオライトやSiC、MS5A等の微粒子を混合してゲル化させ、得られたゲルに氷晶テンプレート法を適用することで、マイクロハニカム状の成型体が得られることが確認できた。これにマイクロ波を照射することでSiCやMS5Aを含まない同様な材料と比較して短時間に昇温させることが可能であることが確認できた。SiCよりもMS5Aを混合させた方が効果が高かった。さらた、通常は水の沸点程度にしか昇温することができないが、今回作製した材料はそれよりも非常に高い温度まで昇温できることが分かった。よって材料の乾燥のみならず、再生等もマイクロ波で簡単に実施できる可能性が示唆された。
幼児のためのアプローチカリキュラム「言葉領域モデルプログラム」の開発と運用

研究期間(3年間)における1年目として、まず幼小接続期にある年長児の言葉の力(言語力)の実態を調査した。調査協力を得た本学の系列幼稚園(H幼稚園112名)とT市の公立こども園2園(113名)計225名を対象とした。言語力調査に使用したテストは、筑波大学附属聴覚特別支援学校幼稚部にて長年に渡って使用された「幼児児童読書力テスト(幼少年教育研究所編)」を活用した。どの園も2回実施した。H幼稚園では、保育環境のうち言語環境に着目し、教員を対象とする研修会や「読み書き」の必要条件となる「音韻意識」や「語彙」を拡充する遊びの提供を行い、言語力テストの1回目と2回目の結果を比較することによって、「音節の分解」がT市のこども園より顕著に伸びていることを確認した。また、H幼稚園での1回目の言語力テストで、知的には問題がないにもかかわらず「音韻意識」の獲得と「文字認知」が低得点であった幼児2名を対象として、言語指導を行った。通常の方法では文字認知がすすまない幼児に、ひらがなのパーツで認知をすすめる「ひらがなパズル」の教材を開発し、試行した。その結果、夏季休業中の17回で、一部特殊音節を除くひらがなの「読み」がほぼできるようになった。年長児期には、就学後に発覚するLD児が潜在している。その兆候としては、「ひらがなに全く興味を示さず、読み書きができない」「音韻意識の獲得が不十分」「図形の弁別が苦手」などが予測される。「幼児児童読書力テスト」は、1972年に標準化されており、現代の幼児の言語力はそこからさらに良くなっていることがうかがえたが、依然として読書力段階点が評価1・2に属する幼児の割合はほとんど変らないことが示唆された。「発達性読み書き障害」の幼児は、この中に含まれていると思われる。2018年度は、現代の年長児の言語力の概観をつかみ、LD予備軍である年長児に対する教材開発が行えた。アプローチカリキュラムの実情は、今年度リサーチする必要があるが、年長児の言語力の実態を標準化された言語力テストによって把握することができた。現在、幼児教育施設において言語力テストを実施することは、様々なハードルがあり実現が困難である。年長児の言語力の概要が把握できたことは、本研究にとっては大きな一歩である。また、実際に、園の教員を対象に研修を実施することによって、就学後に必要となる言語力を育むための知識や支援方法・遊び・活動を実践的に教員が身につけ、幼児に試行していくことができた。教員向けのアンケートから、その実態や意義、課題を確認することにより、具体的な「言葉領域モデルカリキュラム」の構築につなげることができる。また、言語力テストの結果をもとに、夏季休業中に2名の幼児の言語指導を行った。この際、聴覚障害児教育の言語指導スキルを活用し、2人とも成果をあげることができた。個別に開発した支援教材は、幼児教育施設での遊びとして提供できる可能性が高い。言語力テストの結果から、「文字認知低群」と「文字認知達成群」の下位テスト項目「語の理解」「図形の弁別」「音節の分解」「音節の抽出」「文の理解」全てに有意差(1%水準)があることがわかった。年長児の文字認知を遊びながらすすめていく教材や活動を開発し、教育課程において組み込み実践することで検証を行う。また、言語力は就学後の読解力の基礎となることから、北欧の幼児教育施設における「言葉」領域の実践や教材、プログラムを視察し、日本における幼児教育に応用できるものを取り入れたい。今後は、「言葉領域モデルプログラム」開発に向けて、具体的な教材や活動内容のコンテンツ開発を中心に研究するとともに、年長児期において「発達性読み書き障害」の可能性がうかがえた幼児の追跡調査を行い、文字認知の支援により「読み書き」が可能になった時期による就学後の教科学習の困難性の差異について調査したい。

その兆候としては、「ひらがなに全く興味を示さず、読み書きができない」「音韻意識の獲得が不十分」「図形の弁別が苦手」などが予測される。「幼児児童読書力テスト」は、1972年に標準化されており、現代の幼児の言語力はそこからさらに良くなっていることがうかがえたが、依然として読書力段階点が評価1・2に属する幼児の割合はほとんど変らないことが示唆された。「発達性読み書き障害」の幼児は、この中に含まれていると思われる。2018年度は、現代の年長児の言語力の概観をつかみ、LD予備軍である年長児に対する教材開発が行えた。アプローチカリキュラムの実情は、今年度リサーチする必要があるが、年長児の言語力の実態を標準化された言語力テストによって把握することができた。現在、幼児教育施設において言語力テストを実施することは、様々なハードルがあり実現が困難である。年長児の言語力の概要が把握できたことは、本研究にとっては大きな一歩である。また、実際に、園の教員を対象に研修を実施することによって、就学後に必要となる言語力を育むための知識や支援方法・遊び・活動を実践的に教員が身につけ、幼児に試行していくことができた。教員向けのアンケートから、その実態や意義、課題を確認することにより、具体的な「言葉領域モデルカリキュラム」の構築につなげることができる。また、言語力テストの結果をもとに、夏季休業中に2名の幼児の言語指導を行った。この際、聴覚障害児教育の言語指導スキルを活用し、2人とも成果をあげることができた。個別に開発した支援教材は、幼児教育施設での遊びとして提供できる可能性が高い。言語力テストの結果から、「文字認知低群」と「文字認知達成群」の下位テスト項目「語の理解」「図形の弁別」「音節の分解」「音節の抽出」「文の理解」全てに有意差(1%水準)があることがわかった。年長児の文字認知を遊びながらすすめていく教材や活動を開発し、教育課程において組み込み実践することで検証を行う。また、言語力は就学後の読解力の基礎となることから、北欧の幼児教育施設における「言葉」領域の実践や教材、プログラムを視察し、日本における幼児教育に応用できるものを取り入れたい。今後は、「言葉領域モデルプログラム」開発に向けて、具体的な教材や活動内容のコンテンツ開発を中心に研究するとともに、年長児期において「発達性読み書き障害」の可能性がうかがえた幼児の追跡調査を行い、文字認知の支援により「読み書き」が可能になった時期による就学後の教科学習の困難性の差異について調査したい。幼児向けESDについての視察として、北欧(スウェーデン・フィンランド)の幼児教育施設を訪問する。持続可能な社会の担い手を育む教育には、発達障害幼児の早期発見・早期支援・障害予防も含まれる。北欧諸国は、OECDのPISA調査に含まれる読解力リテラシーでは注目に値する国である。幼児期に、どのような「言葉領域」のプログラムを展開しているのか、視察をとおして学び、日本に導入できるものを活用したいと考えている。特に、幼小接続期にあたる就学前の幼児への「文字認知」をどのようにとらえ、カリキュラムに組み込んでいるのかを視察したい。そのため、8月28日9月6日までの期間(10日間:移動日含む)、スウェーデン・フィンランドの2カ国を訪問し、幼児教育施設・小学校・特別支援教育の施設を視察する。費用は、渡航費・移動費・宿泊費・食費をあわせて45万円くらいの見込みである。
複雑な感覚運動システムにおける適応・予測的バランス制御へのゲシュタルト的アプローチ

理論的貢献:二つの論文(Lungarella and Sporns,2006;Sporns, Karnowski and Lungarella,2006)の中で,我々はどのように感覚-運動の相互作用と身体の形態が,神経制御アーキテクチャによって,統計的な秩序と情報構造を感覚入力の中に誘導するかを示した.また,どのようにセンサ-神経ユニット-効果器間の情報の流れが環境との相互作用によって活発に形作られるかも示した.より具体的には,実際のロボットとシミュレーション上のロボットから集められた感覚運動データの解析を行い,情報構造の存在と,動的にカップリングされた感覚運動系の活動によって誘発された有向性の情報の流れの存在を明らかにした.これらの感覚-運動ネットワーク中の情報構造と情報の流れは,a)空間的,時間的に顕著であり,b)学習によって影響され,c)身体の形態によって変化することを発見した.応用的貢献1:情報構造が,行動の形成や協調の増加を導くような進化原理として役目を果たしうるかということに対し,我々は行動的かつ情報理論的コスト関数に従うシミュレーション上のクリーチャを用いて協調行動を進化させることによって,問題に取り組んだ(Sporns and Lungarella,2006).結果,情報構造の最大化は,協調行動の生成において高い効果があることを示しており,能動的に生成された情報構造が持つ,身体性を持った認知における潜在的で中心的な役割について更なる立証を与えている.以前に発表した論文(Lungarella and Sporns,2005;Neuroinformatics)で提案したツールから離れ,我々は新しく発見・発明されたツール群を適用した(応用的貢献2.参照).本プロジェクトの最終的な目的は、自律探索を通して脳・身体・環境の相互作用を利用する事が可能な人工システムの開発である。このような知能や知的な振る舞いの創発と発達、特に運動能力・技能の獲得のためには、脳・身体・環境の相互作用を定量的に理解する事が鍵になる。「情報構造」の生成能力は身体性に基づく人工知能の根本原理となる。センサのチャンネル間やモータデータ間に存在する冗長性、センサ情報の次元圧縮性、情報の複雑性と統合性により定義される局所的特徴と大域的パターン(つまり、視覚におけるエッジと形)などに、情報構造が現れてくる事を実験により示した。センサリ・モータデータの情報構造のより深い理解のため、単変量・多変量解析ツールをMatlabツールボックスとして構成し、これらの統計的手法が、ロボットにおける顕著性に基づく注意行動(saliency-based attentional behavior)にどのように応用できるかを例示し、さらに、身体が運動・行動してゆく過程で情報構造が生成される事を示した。また、ロボット・有機体の形態を考慮する事は情報の構造化において非常に重要であり、身体機構のデザインや、素材の選定など、身体における適切な形態設計が擬似受動歩行の制御を容易にする事を示した。現在、これらの実験結果に基づき、ロボットの形態は運動生成機構へと伝達されたセンサデータに構造をもたらし、その効果・構造は情報理論により定量化可能であるとする仮説を立てている。上述したいくつかの実験結果は情報理論的なアプローチの有効性を示唆する。そのため、最終的な統合システムとして、「バランス感覚」の創発システムを構築してゆく過程で、姿勢制御とバランス維持という問題を情報理論の観点から捉え直す。特に、ゲシュタルト的なアプローチに沿って、局所的に同期し、なおかつ大域的にも統合されているという性質を、ロボットの形態と運動制御機構に着目し、説明してゆく事を試みる。このようなアプローチによって、発達的ロボティクスのデザイン原理の導出が期待される。研究の最終的なゴールは,感覚運動パターンの自律探索を通して脳・身体・環境間の相互作用を利用する戦略を発見するような人工システムの開発である.このような相互作用は一貫的・協調的・知的な行動の創発に重要である.これまでに行った研究は,互いに関連して大きく三つに類別できる:1)感覚-運動データの情報構造をさらに特徴づけるために,多変量でマルチスケールな指標をいくつか提案し例証した.それらの結果は,身体-制御構造-環境の相互作用が,様々な機能レベル,空間スケール,時間スケールにおける統計的な規則と情報構造を誘導することを示している.2)「身体を持つエージェントは,環境から受動的に感覚情報を取り込むのではなく,環境で行動することで取り込むのだ.つまりエージェントは情報を積極的に構造化し選択し,利用する」というのが,我々が発表し議論した適応行動の基本原理である(Lungarella etal.,2006など).このことから,協調した活動は神経活動に影響を与えるといえる.(3)発表論文(Lungarella etal.,2005; Sporns and Lungarella,2006)では,局所的な特徴と大域的なパターンの存在が,「結合」と「複雑さ」という基準によってどのように同定・定量化されるかを示した.ウェーブレット解析に基づく優れた手法を用いた同様な取り組み(Pitti et al.,2005; Pitti et al.,2006)では,身体性と感覚運動系のダイナミクスが,大域的なスケールだけでなく局所的な構造にもつながっていることが示されている.

もうひとつの重要なことがらは,感覚刺激の構造化されたパターンは,身体と感覚運動系の相互作用だけでなく,身体形態に基づくダイナミクスと環境との間の相互作用の結果でもあるということである.理論的貢献:二つの論文(Lungarella and Sporns,2006;Sporns, Karnowski and Lungarella,2006)の中で,我々はどのように感覚-運動の相互作用と身体の形態が,神経制御アーキテクチャによって,統計的な秩序と情報構造を感覚入力の中に誘導するかを示した.また,どのようにセンサ-神経ユニット-効果器間の情報の流れが環境との相互作用によって活発に形作られるかも示した.より具体的には,実際のロボットとシミュレーション上のロボットから集められた感覚運動データの解析を行い,情報構造の存在と,動的にカップリングされた感覚運動系の活動によって誘発された有向性の情報の流れの存在を明らかにした.これらの感覚-運動ネットワーク中の情報構造と情報の流れは,a)空間的,時間的に顕著であり,b)学習によって影響され,c)身体の形態によって変化することを発見した.応用的貢献1:情報構造が,行動の形成や協調の増加を導くような進化原理として役目を果たしうるかということに対し,我々は行動的かつ情報理論的コスト関数に従うシミュレーション上のクリーチャを用いて協調行動を進化させることによって,問題に取り組んだ(Sporns and Lungarella,2006).結果,情報構造の最大化は,協調行動の生成において高い効果があることを示しており,能動的に生成された情報構造が持つ,身体性を持った認知における潜在的で中心的な役割について更なる立証を与えている.以前に発表した論文(Lungarella and Sporns,2005;Neuroinformatics)で提案したツールから離れ,我々は新しく発見・発明されたツール群を適用した(応用的貢献2.参照).
ジアリールヨードニウムの機能を生かした複素環類の遷移金属フリー１工程合成法の開発

3-アリール-2-プロピン-1-オールにジアリールヨードニウムを作用させてO-アリール化し、続いてNISとBF3を作用させると4-アリール-3-ヨードクロメンを生じ、3-アリール-2-プロピン-1-オール由来のN-トシル-3-アリール-2-プロピニル-1-アミンにジアリールヨードニウムを作用させてN-アリール化し、続いてNISとBF3を作用させると4-アリール-3-ヨードキノリンを生じた。3-アリール-2-プロピン酸にジアリールヨードニウムを作用させてO-アリール化し、続いてTBABとNa2S2O8を作用させると、4-アリール-3-ブロモクマリンを生じた。これらの反応はすべて1工程反応である。種々の末端アルキンにnBuLiを作用させてアセチリド塩を調整し、ホルムアルデヒドに付加させて、種々の対応するプロパルギルアルコールを合成した。続いて、これらプロパルギルアルコールをtBuONa存在下で種々のジアリールヨードニウム塩でO-アリール化し、生じたO-アリールプロパルギルエーテルをBF3存在下でNIS(N-iodosuccinimide)を作用させて、Friedel-Crafts反応様式のヨード環化反応による6員環状エーテルである3-ヨードクロメン(3-iodochromene)の1工程合成(ワンポット合成)を検討した。その結果、種々のプロパルギルアルコールから対応する3-ヨードクロメンを、金属類を用いないで、高収率且つ1工程で得られることを見出した。さらに、得られた3-ヨードクロメンを亜鉛でヨウ素を還元してクロメンに、三酸化クロムやDDQ(2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone)で酸化してクマリンに、パラジウム触媒存在下のカップリング反応を行うことにより、ヨウ素を芳香環あるいはアルキン鎖に効率的に置換できることも見出した。これらクロメンやクマリンは多くの天然物や生理活性物質の骨格に見られる化合物であり、本法は、これらの環境負荷削減した効率的合成法としての利用が期待できる。なお、本法はグラムスケールの合成にも適用できることを確立した。これらの成果は2016年3月の日本化学会春季年会で発表するとともに、アメリカ化学会誌からも発表した。当初の計画通りに研究を遂行し、有益な成果が得られた。これらの成果は2016年3月の日本化学会年会で発表するとともに、アメリカ化学会誌である国際的学術誌のOrganic Lettersに発表した.キノリン誘導体には、多くの生物活性あるいは薬理活性の化合物がある。そこで、プロパルギルアルコールのヒドロキシ基をN-トシルアミドに置換した誘導体を合成した。次に、得られたN-(プロパルギル)トシルアミドに塩基存在下でジフェニルヨードニウム塩を作用させることにより、N-(プロパルギル)-N-(フェニル)トシルアミドを形成させ、続いてNIS (N-iodosuccinimide)とBF3を用いたヨード環化反応により、4-フェニル-3-ヨードキノリンが1工程で得られることを見出した。これを基に、種々のN-(3-アリールプロパルギル)トシルアミド、あるいはN-(3-アルキルプロパルギル)トシルアミドと、種々のジアリールヨードニウム塩を用いて同様の反応を行なったところ、対応する種々の4-アリール-3-ヨードキノリン誘導体や4-アルキル-3-ヨードキノリン誘導体を高収率且つ1工程で得られることが分かった。また、得られた4-フェニル-3-ヨードキノリンを亜鉛で還元すると4-フェニルキノリンが得られ、4-フェニル-3-ヨードキノリンに過酸化物とエーテルを作用させると、キノリン骨格の2-位にエーテル鎖を導入したキノリン誘導体が得られた。さらに、4-フェニル-3-ヨードキノリンに、パラジウム触媒存在下で末端アルキンや末端アルケンを作用させると、キノリン骨格の3-位にアルキニル鎖やアルケニル鎖を容易に導入できることが分かった。つまり、本手法を用いることにより、N-(3-アリールプロパルギル)トシルアミド、あるいはN-(3-アルキルプロパルギル)トシルアミドから、種々の4-アリールキノリン誘導体あるいは4-アルキルキノリン誘導体を効率的に得られることが分かった。種々のN-(プロパルギル)トシルアミドとジアリールヨードニウム塩の反応、続くNIS (N-iodosuccinimide)とBF3を用いたヨード環化反応により、キノリン誘導体の効率的1工程合成法が確立でき、これらの成果を3月開催の日本化学会春季年会で発表した。さらに、これらの成果は論文として学術誌へ5月に投稿予定であり、8月開催の日本プロセス化学会シンポジウムでも発表予定である。クマリン誘導体は植物由来の天然物にも数多く含まれ、それらの多くが生理活性あるいは薬理活性を有する。そこで、種々の3-アリール-2-プロピン酸に塩基存在下でジフェニルヨードニウム塩を作用させることにより、O-フェニル-3-アリール-2-プロピン酸エステルとし、続いて、臭化テトラブチルアンモニウムとK2S2O8を加えて加温することにより、ラジカル反応で、種々の4-アリール-3-ブロモクマリン誘導体を効率的に得られることを見出した。同様に、種々の3-アリール-2-プロピン酸に、塩基存在下で4-位を置換したジアリールヨードニウム塩を作用させることにより、O-アリール-3-アリール-2-

プロピン酸エステルとし、続いて、臭化テトラブチルアンモニウムとK2S2O8を加えて加温することにより、種々の7-位を置換した4-アリール-3-ブロモクマリン誘導体を効率的に得られることも見出した。本法は、遷移金属類を用いない、且つ容易に入手あるいは合成可能な3-アリール-2-プロピン酸から、種々の4-アリール-3-ブロモクマリン誘導体の効率的1工程合成法である。また、得られた4-アリール-3-ブロモクマリンを還元すると、4-アリールクマリンを、パラジウム触媒存在下でHeckカップリング反応、Suzuki-Miyauraカップリング反応、及びSonogashiraカップリング反応を用いることにより、そのC-Br結合を種々のC-C結合をもつクマリン誘導体へ誘導できることが分かった。さらに、銅触媒存在下のカップリング反応で、そのC-Br結合を種々のC-NあるいはC-S結合をもつクマリン誘導体へ誘導できることも分かった。3-アリール-2-プロピン-1-オールにジアリールヨードニウムを作用させてO-アリール化し、続いてNISとBF3を作用させると4-アリール-3-ヨードクロメンを生じ、3-アリール-2-プロピン-1-オール由来のN-トシル-3-アリール-2-プロピニル-1-アミンにジアリールヨードニウムを作用させてN-アリール化し、続いてNISとBF3を作用させると4-アリール-3-ヨードキノリンを生じた。3-アリール-2-プロピン酸にジアリールヨードニウムを作用させてO-アリール化し、続いてTBABとNa2S2O8を作用させると、4-アリール-3-ブロモクマリンを生じた。これらの反応はすべて1工程反応である。アザクマリン、ベンゾフラン、及びインドールは多くに天然物や生理活性化合物の基本骨格となっている。このことから、当初の計画通り、初年度の成果をもとにプロパルギルアルコールとジアルールヨードニウム塩を用いたベンゾフラン骨格の環境負荷削減した1工程合成反応、及びプロパルギルアミンとジアリールヨードミウム塩を用いたアザクマリン骨格やインドール骨格の環境負荷削減した1工程合成反応の確立を展開する。多くのイソキノリン誘導体には生物活性、あるいは薬理活性の化合物がある。そこで、今後はアルキニル(フェニル)ヨードニウム塩の合成法を確立し、これを用いてN-(ベンジル)トシルアミドを塩基存在下でN-アルキニル化したN-(アルキニル)-N-(ベンジル)トシルアミドに誘導し、続いてNIS (N-iodosuccinimide)とBF3を用いたヨード環化反応により、4-アリール-3-ヨードイソキノリン誘導体の効率的1工程合成法を確立する。有機化学
混合原子価酸化物Fe_2BO_4の電荷秩序配列

放射光X線回折,中性子回折,および電子線回折による結晶構造解析とメスバウアー分光の与える四重極分裂を相補的に用いる事で,混合原子価酸化物Fe_2BO_4低温相(317K以下)の結晶構造および電荷秩序配列を調べた。主な研究結果を以下の4項目にまとめる。(1)良質結晶の合成:多結晶試料,中性子回折用の^<11>Bを用いた多結晶試料,およびFZ法により単結晶を合成した。(2)メスバウアー分光による電荷秩序配列および磁気構造の評価;Fe核の感じる四重極分裂により電荷秩序配列を検討した。既存モデルでは測定値を説明出来ず,電荷秩序配列パターン,あるいは構造パラメーターに問題がある事が分かった。また,低温・磁場中での測定により,磁気モーメントの向きを調べた。キャント磁性,あるいはらせん磁性と考えられる。(3)多結晶粉末を用いた回折実験:放射光X線回折では,超格子反射は見つからなかったが,室温から転移点近傍で格子定数の温度変化に異常を見いだした。一方,中性子回折では,超格子反射と思われる弱い反射が観測され,α軸方向に2倍周期を持った空間群を仮定して構造解析を行った。その結果,平均ボンド距離の違いにより,電荷秩序配列を示唆する結果が得られた。更に,酸素の熱振動因子がα軸方向に伸びた形である事も判明した。(4)単結晶試料の電子顕微鏡観察:室温においてα軸方向への2倍周期を示す超格子反射が明瞭に観察され,温度上昇に伴い,その超格子構造が不整合構造になり,その後消失する事が判明した。今後は,空間群の決定,電荷秩序配列パターンの決定を行うことがテーマとなる。また,磁気構造に関しても検討を行う事が課題として残っている。本年度は,多結晶試料を用いた測定・解析と単結晶合成を行った。以下の6項目にまとめる。(1)良質のFe_2BO_4多結晶試料の合成石英封入法により良質の多結晶試料を合成した。粉末中性子回折用に^<11>Bを用いた試料も合成した。(中村)(2)多結晶Fe_2BO_4のメスバウアー分光測定常磁性状態・反強磁性状態での四重極分裂等のパラメーターの大きさと温度変化を正確に求めた。(中村)(3)多結晶試料の回折実験高分解能中性子回折(及川),放射光X線回折(池田,下村)により,超格子反射の有無,結晶の対称性,電荷秩序配列を検討した。超格子反射は見っかっていないが,転移点付近で,格子の温度変化に異常を見出した。(4)核四重極分裂の計算ペロブスカイト型Mn酸化物をモデル物質として,核四重極分裂が局所構造の検出に有効である事示した。この手法を本系にも適用し,既存の結晶構造・電荷配列秩序のモデルでは,核四重極分裂の実験値を説明出来ない事を示した。(中村)(5)磁気構造の検討ネール点以下で,磁場下でのメスバウアー分光測定を行い,磁気モーメントの向きを調べた。(中村)(6)単結晶試料の合成卓上型単結晶育成装置の購入し,各種雰囲気制御下でのFZ法により,単結晶試料の合成を試みた。長さ数100μm程度の針状結晶が得られた。(中村)これらの成果の一部は,Intemational Conference on Magnetism 2006(Kyoto),日本物理学会において口頭発表を行い,英文論文3報として発表した。

今後は,単結晶を用いて,超格子反射探し,電荷秩序配列の検討を中心に研究を進める。併せて,磁気構造の検討も行う予定である。本年度は,FZ法により合成した単結晶試料の評価・電子顕微鏡観察,^11Bアイソトープを用いて合成した多結晶試料による中性子粉末パターンの解析を行った。まず,合成した単結晶を用いてメスバウアー分光を行ったところ,これまでの多結晶試料に比して吸収線が非常に鋭く,結晶性が明らかに良い事が確認された。電子顕微鏡観察においては,α軸方向への2倍周期を示す超格子反射が明瞭に観察され,温度上昇に伴い,その超格子構造が不整合構造になり,その後消失する事が判明した。これらは,輸送現象・メスバウアー分光・放射光による格子定数の温度変化等の示唆する電荷秩序配列一無秩序化転移と良く対応している。空間群の決定を目指し,高分解能電子顕微鏡観察も試みたが,電子線による試料劣化を抑える事が難しく,現在までのところ成功には至っていない。また,中性子粉末パターンの解析においては,α軸方向への2倍周期を取り込んだ構造モデルを仮定し,リートベルト解析を行ったところ,平均ボンド距離の違いにより,電荷秩序配列を示唆する結果が得られた。更に,酸素の熱振動因子がα軸方向に伸びた形である事も判明した。これらを基に,空間群の決定,電荷秩序配列パターンの決定を行うことが今後のテーマとなる。これらの成果の「部は英文論文2件,国内学会発表4件,として発表した。また,2008年1月26日には「Fe_2BO_4研究会」を開催し,共同研究者らが一堂に会して,磁性・メスバウアー分光・誘電率・輸送現象,および構造解析の立場で研究発表を行った。
日本における候補者ウェブサイトの実証分析

2007年参院選における候補者ウェブサイト調査によって、以下のことが明らかにされた。第1に、中小政党よりも大政党からの候補者が、そして新人候補よりも現職がより高い確率でサイトを開設している。第2に、有権者が投票意思決定のためにアクセスしている可能性は否定できない。候補者サイトへのアクセス数の増加は、その候補者への投票を増加させることが統計分析により確かめられた。2007年7月29日に実施された参議院選挙に際して、(1)候補者ウェブサイトの調査、および(2)インターネットを通じた選挙情報獲得行動に関する有権者へのサーベイ調査、を実施した。2007年度前半は、これらの調査における方法の適切性についての研究、ウェブサイトを対象とする内容分析の項目選定、質問項目の選定、具体的な質問文の作成を主とする研究活動を行った。候補者ウェブサイトの調査については、377名の候補者中ウェブサイトを開設していた297名(78.77パーセント)のサイトを対象として、内容分析を行った。さらに、アクセスカウンターを設置していた78のサイト2007年7月10日から8月2日までの24日間に毎日アクセスを行って、その数値を1日ごとに記録する作業を行った。結果として、68のサイトから調査期間内のアクセス数データを入手することができた。有権者へのサーべイ調査は、8月3日から8月5日の間に回答者が質問フォームが用意されたウェブサイトへアクセスすることによって行われた。対象は、選挙期間内に候補者ウェブサイトへアクセスしたことがある有権者である。実施は株式会社マクロミルに委託した。その結果として、721名から回答が得られた。2007年度後半においては、これらのデータを用いた分析を行う準備作業を完了させて、分析作業にも取りかかっている。その目的は、参議院選挙の選挙期間中に、候補者ウェブサイトへのアクセスにはどのようなパターンが見いだせるのか、そしてインターネット・ユーザーがどのような目的で候補者もしくは議員のウェブサイトにアクセスしているのかを明らかにすることである。調査データの分析については、来年度についても継続される。「研究の目的」および「研究実施計画」で示したように、本研究の課題は以下の3つであった。(1)2007年参議院選挙における候補者のウェブサイトの開設に影響を及ぼしている要因を数量分析によって明らかにすること。(2)参議院選挙の選挙期間中に、候補者ウェブサイトへのアクセスにどのようなパターンがあるかを明らかにすること。(3)インターネット・ユーザーがどのような目的で候補者もしくは議員のウェブサイトにアクセスしているのかを、アンケート調査によって明らかにすること。(1)については、中小政党よりも大政党からの候補者が、そして新人候補よりも現職がより高い確率でサイトを開設していることが統計的に確かめられた。(2)については、選挙期間開始から投票日に向けて、候補者サイトへのアクセス数は増加していく傾向にあること、ただし、アクセス数のピークは投票日ではなくその翌日にあることが確かめられた。これは、D.D'Alessioがアメリカの選挙で見いだしたパターンとは異なり、有権者は投票意思決定よりも単にニュース情報を収集するためにサイトにアクセスする傾向があることを示唆している。しかしながら、(3)の調査によって、有権者が投票意思決定のためにアクセスしている可能性は否定できないことが示された。これをさらに検証するために、得票を従属変数として2段階最小二乗法を用いた分析を行った結果、候補者サイトへのアクセス数の増加は、その候補者への投票に有意な正の影響を及ぼしていたことが明らかになった。これは、わが国の選挙においても、インターネットの影響が重要になりつつあること示唆している。
三叉神経系における神経伝達機構の形態学的研究ー各種ペプチドおよびアミノ酸の役割ー

また、PPD、PPTmRNAとFos様タンパクが刺激側TNCのみならず反対側TNCでもその増加を認め、三叉神経系の侵害情報が反対側のTNCにも伝達されることを示唆し、Fos様タンパクが三叉神経I枝領域への刺激によりTNCの腹側、III枝領域への刺激によりTNCの背側、II枝領域への刺激によりそれらの中間領域で増加し、侵害情報が刺激部位によりTNCの異なる部位に入力されることが明らかとなった。グルタメート生成酵素であるグルタミネースの三叉神経系における分布を観察したところ主知覚核、脊髄路核吻側亜核、TNCに分布し、さらにTNC辺縁層のニューロンは視床に投射することが明らかとなった。このことより、三叉神経を介する知覚伝達系において、その二次ニューロンの多くはグルタメート作動性であると思われる。また、グルタメートリセプターのNMDAR_1、GluR_5の各サブユニットmRNA、およびGABA_Aリセプターのβ_2、γ_1、γ_2サブユニットmRNAが三叉神経節に存在することが明らかになり、脊髄路核においてグルタメートやGABAが一次ニューロンをpresynapticに制御していることを示唆した。本年度はグルタメ-トと各種ペプチドについて検討した。まずグルタメ-トの生成酵素であるグルタミネ-スに対する特異的なモノクロ-ナル抗体を用いて、三叉神経系におけるグルタメ-ト産生ニュ-ロンの分布を明らかにした。グルタメ-ト産生ニュ-ロンは主知覚核・脊髄路核吻側亜核に広汎に分布し、脊髄路核尾側亜核では辺縁層に認められ、視床や小脳に逆行性トレ-サ-Fluoro Goldを注入するとこれらの細胞が標識された。また、尾側亜辺縁層の細胞は専ら視床に投射することがわかった。以上より、三叉神経を介する知覚伝達系において、その二次ニュ-ロンの多くはグルタメ-ト作動性であると思われる。一方、脊髄路核尾側亜核の辺縁層と膠様層には、各種ペプチドを含むニュ-ロンが多数分布し、痛覚の抑制に働いていると考えられている。今回我々は、痛覚刺激を与えた時にこれらのペプチドの産生がどのように変化するかということをin situハイブリダイゼ-ション法を用いて検討した。眼角部・上口唇・下顎などに、5%フォルマリン0.05mlを皮下注したところ、注射部位に対応する尾側亜核の表層部の細胞においてエンケファリン前駆体、ダイノルフィン前駆体、ガラニン前駆体のmRNAの増加が観察された。注射後6時間でピ-クに達した。しかし、CCK、ソマトスタチン、タキキニン前駆体のmRNAは全く変化を示さなかった。一方、熱刺激(52°Cの湯に耳を20秒間浸漬)では、いずれのペプチド前駆体のmRNAも増加を示さなかった。今後、痛み刺激の種類・強さなどの条件を変えて同様の検討を行い、痛覚伝達におけるそれぞれのペプチドの働きの違いを明らかにしていきたい。ラットの右上口唇にホルマリンを注入して疼痛刺激を与え、三叉神経脊髄路核尾側亜核(TNC)におけるpreprodynorphin(PPD),preprogalanin(PPG),preprotachykinin A (PPT),preprosomatostatin(PPSS),preprocholecystokinin(PPCCK)mRNAの発現とその時間経過をin situ hybridization法により検討した。さらに、右眼窩上部と右顎下部にホルマリン注入による刺激を与え、PPD mRNAの分布についても観察した。ホルマリン注入によりPPD、PPG、PPT mRNAは刺激側TNCのI、II層で増加が認められ、刺激後6時間までの増加が著しく、その後は減少を示し、48時間後でも増加を認めた。さらに、PPD mPNAは対側でもわずかながら増加を示した。これに対し、PPSS mRNA、PPCCK mRNAは刺激側と対側で明らかな差を示さなかった。眼窩上部に刺激を加えた場合、PPD mRNAは刺激側TNCの腹側で増加し、顎下部に刺激を加えた場合、背側で増加を認めた。これらのことより、dynorphin,galanin,tachykininは痛覚情報の伝達、あるいはその修飾に関与していることが示された。

上口唇へのホルマリン注入例において、対側のTNCでもPPD mRNAの増加が認められたことにより、顔面のこの領域の一次知覚ニュ-ロンが反対側のTNCにも投射している可能性を示唆し、顔面からの痛覚情報は刺激を受けた部位により、それぞれTNCの特定の領域に入力されることが示された。なお、PPSS、PPCCK mRNAは本研究の実験条件ではその発現に変化がみられず、somatostatinとcholecystokininは前述の三種のペプチドとは異なった役割を担っている可能性が示された。ラットの片側上口唇にホルマリンを注入して疼痛刺激を与え、三叉神経脊髄路核尾側亜核(TNC)におけるpreprodynorphin(PPD)、preprotachykinin A(PPT)mRNAの発現をin situ hybridization法により検討した。また、片側の上口唇、眼窩上部、顎下部にホルマリン注入による刺激を与え、Fosタンパク(Fos)の分布を酵素抗体法により観察した。疼痛刺激によりPPD、PPT mRNAは刺激側TNCだけでなく、反対側TNCのI、II層でも増加を認めた。Fosもまた刺激により刺激側TNCだけでなく反対側TNCでも増加を認めた。眼窩上部への刺激によりTNCの腹側で、顎下部への刺激によりTNCの背側で、そして上口唇への刺激によりそれらの中間部でそれぞれ刺激側、そして刺激側ほどではないが反対側でも増加を認めた。これらのことより、顔面のこの領域の一次知覚ニューロンが反対側のTNCにも投射している可能性を示唆し、顔面からの痛覚情報は刺激を受けた部位により、それぞれTNCの特定の領域に入力されることを示した。また、転写調節因子のNGFI-AとNGFI-BのmRNAをin situhybridization法により検討したところ、これらも顔面領域への疼痛刺激によりTNCの表層で増加し、何らかの転写を調節していることを示唆した。さらに、GABA_Aリセプターとグルタメートリセプターの各種サブユニットのmRNAを三叉神経節においてin situ hybridization法により検討したところ、GABA_Aリセプターではβ_2、γ_1、γ_2、グルタメートリセプターではNMDAR_1、GluR_2、GluR_5の各サブユニットが存在することが明らかになった。このことより、三叉神経は脊髄路核においてGABAやグルタメートによりpresynapticな制御を受けていることを示唆した。