hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内分泌撹乱物質の唾液腺癌の発生・形質転換への関与と関連レセプターの動態への対応

1.ラットのDMBA誘発顎下腺癌の形態形質転換におけるホルモンの関与を検索した。雌性ラットの顎下腺線癌誘発後あるいは誘発前に卵巣摘出やtamoxifen投与等、また、雄性ラットには精巣摘出後DMBA投与、Diethyllstilbestrol(DES)投与、DMBA投与完了後精果摘出などを行った。それぞれの処置により発癌過程および発癌後の腫瘍の組織像に種々の相異がみられ、類似した組織像においてもCK、PCNA、S-100蛋白、ERの発現動態に相異があり、形態形質転換や多彩な組織像の発現に性ステロイドホルモンの関与が強く示唆された。2.DMBA誘発ラット顎下腺線癌の形態形質転換の初期の過程において腫瘍組織のアポトーシス、その後再生が起こり、その間に多彩な組織像を呈する。その基礎的背景を明らかにするために実験を行った。1)唾液腺腫瘍には筋上皮細胞の動態が重要な役割を演じている。ラット萎縮唾液腺の再生過程における筋上皮細胞の増殖活性を比較検討した。舌下腺管を二重結紮し舌下腺に萎縮を誘導した。(結果)7日間の導管結紮でほとんどの腺房は消失したが多くの導管が残存した。結紮解除後3日目には新生した。未熟な腺房がみられ、経時的に数が増加し、成熟度も増した。アクチン陽性筋上皮細胞は一部を除いた残存導管、未熟および成熟した腺房の周囲に常に認められ、PCNA陽性筋上皮細胞は標識率1%前後、最高値は7日目の2.1%であった。筋上皮細胞は舌下腺萎縮過程で増殖活性が低くく、顎下腺では萎縮再生ともやや高い増殖活性を示した。萎縮耳下腺は筋上皮細胞の増殖活性は非常に高く、再生過程では低いとの報告がある。筋上皮細胞の動態は腫瘍の多彩性に影響を与えることが示唆された。2)唾液腺は導管障害が生じると萎縮し、多くは腺房がアポトーシスにより消失する。顎下腺の導管結紮による導管障害では、アポトーシス誘導系のひとつであるFas/Fasリガンド系により腺房アポトーシスが誘導され消失することが明らかになった。1.唾液腺腫瘍には筋上皮細胞の動態が重要な役割を演じている。結紮解除後3日目には新生した未熟な腺房がみられ、経時的に数が増加し、成熟度も増した。筋上皮細胞は舌下腺萎縮過程で増殖活性が低く、顎下腺では萎縮'再生ともやや高い増殖活性を示した。

2.発癌過程におけるホルモンの影響を検索した。精巣摘出後DMBA投与(A群)、DMBA投与完了後精果摘出(B群)、卵巣摘出後DBA投与(C群)、DMBA投与完了後卵巣摘出(D群)の4群とし、発癌後の組織像へのホルモンの影響を検索するためA群を精巣摘出後DMBA投与(A1群)、精巣摘出後DMBA+Diethyllstilbestrol(DES)投与(A2詳)の2群に、C群を卵巣摘出後DMBA投与(C1群)、卵巣摘出後DMBA+DES投与(C2群)の2群に分けた。estrogen receptor(ER)、PCNA、cytokeratin(CK)6,7,13、S-100蛋白の発現様式を検討した。精巣摘出や卵巣摘出、合成エストロゲンDESの投与により発癌過程および発癌後の腫瘍の組織像に種々の程度に相異がみられ、類似した組織像においてもCK、PCNA、S-100蛋白、ERの発現動態に相異がみられ、多彩な組織像の発現に性ステロイドホルモンの関与が強く示唆された。1)発癌過程における内分泌撹乱物質の影響を検索した。卵巣摘出後DMBA投与、DMBA投与完了後卵巣摘出の2群とし、発癌後の組織像へのホルモンの影響を検索するため、卵巣摘出後DMBA投与、卵巣摘出後DMBA+DES投与の2群に分けた。卵巣摘出、合成エストロゲンDESの投与により発癌過程および発癌後の腫瘍の組織像に種々の程度に相異がみられ、類似した組織像においてもCK、PCNA、S-100蛋白、ERの発現動態(消失、出現、数の増加など)との相異がみられ、多彩な組織像の発現に内分泌撹乱物質の影響の関与が示唆された。2)再生過程における筋上皮細胞の分布や形態変化。ラットに舌下腺導管7日間結紮、結紮除去後3日目に新生未熟腺房がみられ、以後、急速に増加し、成熟した。アクチン陽性を示す筋上皮細胞は常に小型の残存導管、新生して間もない未熟な腺房、成熟した腺房を取り囲むように存在し、再生過程で筋上皮細胞の分布変化は小さいが、その形態は腺房の分化に応じて変化することが示唆された。3)萎縮顎下腺におけるアポトーシスへのFas/Fasリガンドの関与。結紮後3-5日目に腺房は著しく減少し、多数のアポトーシス小体がみられた。7日目以降、残存した腺房は僅かで、導管は多く残存し、Fas陽性を示す腺房細胞とFasL陽性を示す導管細胞が3-5日目に比較的多く認められたが、以後、ともに減少傾向を示した。筋上皮細胞は、顎下腺では萎縮再生ともやや高い増殖活性を示した。筋上皮細胞の動態は腫瘍の多彩性に影響を与えることが示唆された。ラット萎縮顎下腺におけるアポトーシスにはFas/FasL系が関与していることが示唆された。
リュウキュウカジカガエルの島嶼生物学的研究：分布形成機構と適応進化の追究

本年度は、マイクロサテライトマーカーを用いて、琉球列島および台湾で採集されたリュウキュウカジカガエル400個体の21座分の遺伝子型を決定した。これらのデータに基づき、本種の集団遺伝学的解析を行っている。また奄美、沖縄、台湾で採集した個体が繁殖し、幼生が得られたため、これらを用いて塩分・高温耐性を調べた。その結果、耐塩性は内陸に生息する一般的な両生類と同程度であることが明らかになった。一方、高温耐性実験では、いずれも平均40°C以上の温水でも生存することが明らかになった。これらの耐性実験の結果は論文にまとめ、現在投稿中である。また系統地理学的解析の結果と耐性実験の結果は、第35回菅平動物学セミナーにて発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は(1)リュウキュウカジカガエルのDNAサンプルの収集、(2)マイクロサテライトマーカーの開発と集団遺伝学的解析、(3)ミトコンドリア遺伝子に基づく系統解析、そして(4)生体実験を行った。(1)鹿児島県口之島から台湾にかけて、34地点からおよそ650個体分の組織サンプルを得た。(2)次世代シーケンサーを用いて14のマイクロサテライトマーカーを開発した。また、これらのマーカーを用いて各島の集団遺伝学的解析を行っている。(3)ミトコンドリアcytb遺伝子を用いて、系統地理学的解析を行った。台湾や石垣・西表島では複数の隠蔽種の存在が示唆された。一方で渡瀬線をはさんだトカラ列島と奄美大島の集団間では遺伝的差異がほとんど見られなかったことから、海を越えて分散した可能性が示唆された。(4)複数の島嶼集団に由来する幼生の塩分・高温耐性を調べた。いずれの集団においても、耐塩性は一般に報告されているカエル類と同等に低かったものの、高温耐性は著しく高いことが明らかになった。まず本種の系統地理学的な知見が得られたことで、本種の進化史の理解が大きく前進した。とくに、本種の洋上分散が示唆されたことは、本種の広域分布の形成要因を解明する上で重要である。次年度はマイクロサテライトマーカーを用いてより詳細に人口動態を明らかにする。また、彼らが洋上分散を果たしたと思われる地域には火山島が多く、他の爬虫両棲類は自然分布していない。これは本種が持っ高温耐性により温水が利用可能であったことと関連していると思われる。次年度はさらに、この高温耐性の責任遺伝子の特定と、その進化を明らかにする。当初の計画にある採集、生体の撮影、系統解析、マーカー開発、飼育実験がおおむね完了しているため。次年度は計画通り、集団遺伝学的解析と高温耐性の責任遺伝子の特定を行う。また、リュウキュウカジカガェルは当初、日本および台湾の集団を含め単一種であると想定して研究を計画・実施してきたが、系統解析の結果複数の隠蔽種が示唆された。そのため分類学的な整理が必要である。各集団の形態観察も行うことで、必要に応じて種の記載を行う。
イギリス現職教育にみる文学の省察的読みの力を育む対話型小中連繋学習指導プログラム

2018年度の研究進捗状況を報告いたします。1多言語文化共存社会を前提としたイギリスの義務教育における国語科教育の基本的な言語観の一つに、ナショナル・カリキュラム改訂、UKLA(United Kingdom Literacy Association)他による調査研究プロジェクト等に影響を与えてきた、ロンドン大学教育研究所、記号学および教授学教授、Gunther Kress氏のマルチモーダル社会記号論がある。言語のみならず、画像、音声、身体表現他、異なるモードを組合せ、学習者が意味を生成する過程そのものを重視する必要性を説いた"Multimodality:A socialsemioticapproach tocontemporary communication"(Routledge,2010)を訳出し、『マルチモダリティー今日のコミュニケーションにせまる社会記号論の試み』(溪水社、2018)を刊行した。この理論は、1990年以降の日英比較国語教育の動向を捉える基礎理論であり、本助成研究の基盤理論でもある。この基礎理論に基づき、マルチモーダル・アプローチから、イギリス義務教育における国語科学習指導は試行を重ねてきた。文学を軸とした対話の場の創造も、省察的読みの場も、モード間の関係思考力と無関係には展開して来なかった。そのありようを素描するための基礎理論でもある。2上記訳出作業を踏まえ、本研究課題とかかわらせ、研究論文「イギリス初等国語科教育における意味生成過程再考のこころみーマルチモーダル社会記号論の提言と実践的応用への試行」(『国語教育学研究誌』31号、2018,pp.169-178)をまとめた。本研究の目的は、イギリスの現職教育にみる文学の省察的読みの力の育成にかかわる対話型の学習指導プログラムを明らかにすることである。ここでいう「対話型」の背景には、多言語文化があり、異なる社会文化的価値観を有した指導者、学習者が、いかに文学言語を信頼し、共有する場を創造することで、省察的な読み手を育みうるかが問われている。2018年度には、その基盤理論であるGunther Kressの著書を訳出し、『マルチモダリティ』(溪水社)として世に問えたことは、日英比較国語教育の基礎研究資料としての価値のみならず、改訂学習指導要領が見据えている、AIとの共存を含む、2030年以降の異種混在共存社会への示唆の一つとなるものと考える。数年前からの訳出作業が形を得、本研究の確固たる基盤を表し得たことは、当初の計画を越えた成果であった。イギリスの現職教育にみる文学の省察的読みの力の育成にかかわる対話型の学習指導プログラムの具体の一つとして、小説の学習指導を取り上げる。Centre for Literacy in Primary Education (CLPE,小学校リテラシー教育センター)からEnglish & Media Centre(EMC、イギリス中等国語科教育センター)へと連動する現職教育プログラムに見る小説の学習指導の実践理論と方法、評価を、文献調査を中心に、『嵐が丘』他を事例として明らかにする。EMCのセンター長、指導主事他へのインタビューや授業参観を通して、小中連繋のありようについて、より実際的な探求の機会をもつ。これら考察の成果は、学会発表、研究論文等でし、省察の機会を持つ予定である。

イギリスの現職教育にみる文学の省察的読みの力の育成にかかわる対話型の学習指導プログラムの具体の一つとして、小説の学習指導を取り上げる。Centre for Literacy in Primary Education (CLPE,小学校リテラシー教育センター)からEnglish & Media Centre(EMC、イギリス中等国語科教育センター)へと連動する現職教育プログラムに見る小説の学習指導の実践理論と方法、評価を、文献調査を中心に、『嵐が丘』他を事例として明らかにする。EMCのセンター長、指導主事他へのインタビューや授業参観を通して、小中連繋のありようについて、より実際的な探求の機会をもつ。これら考察の成果は、学会発表、研究論文等でし、省察の機会を持つ予定である。2018年度から2019年度へ4,264円繰り越し、次年度使用額に組み込み、当初の予定に沿て、文献資料購入、イギリス出張費用を中心に使わせていただきたいと考えている。4,264円は、必要とした書籍代金には不足しており、消耗品等で使い切るべきであったかとも思われるが、次年度に繰り越し、より有効に使用できればと考えた。ご理解いただければ幸いである。
コラーゲン性基質における基礎質の重要性に関する超微構造的研究-とくに骨様象牙質と形成障害歯を材料として-

本研究は,人為的に露出させたラット臼歯歯髄の自然治癒経過中に形成される実験的骨様象牙質,および咬合開始以前のラット切歯先端部に認められる生理的骨様象牙質の石灰化気質と,その形成に関与する細胞の超微構造を明らかにすることを目的として遂行されたものである.結果:骨様象牙質気質は,微細粒状の基礎質より成る部分(非コラゲン性基質)と,正規のコラゲン線維より成る部分(コラゲン性基質)の混成により成り立っている.非コラゲン性基質の形成には,細胞質小器官に富む大型の類円形ないし立方形細胞が関与している.この細胞は,偏在する核と発達したゴルジ装置,豊富な粗面小胞体をもち,アパタイト結晶を入れた細胞質小体(結晶含有小体)を有することが特徴である.またゴルジ要素は, cytosome-3,-4,-6および多胞小体と共に高い酸性ホスファターゼ活性を呈する.アルカリ性ホスファターゼ活性は主として細胞膜に局在しているが, cytosome-6にこれを認めることもある.上に記した結晶含有小体は,限界膜と細胞膜の融合により,あるいは細胞の変性崩壊により細胞外に放出され,骨様象牙質の非コラゲン性石灰化気質を構成するようになる.このような非コラゲン性石灰化基質と結晶含有小体は,酸性ムコ多糖体の硫酸基に由来すると考えられるSを多量に含んでいる.考察:以上の所見は,骨様象牙質の非コラゲン性基質は,コラゲン性基質と形成経路を異にし,しかもそれ自身石灰化し得ることを示している.同気質は,超微構造的にはコラゲン線維間を占めているいわゆる基礎質と同様のものである.従って,両者が同じ物質とすれば,今回の結果は,コラゲン性基質の石灰化には,コラゲン線維よりも,むしろ線維間基礎質が大きな役割を果たすという,われわれの従来の仮説を裏付けるものとすることができよう.本研究は,人為的に露出させたラット臼歯歯髄の自然治癒経過中に形成される実験的骨様象牙質,および咬合開始以前のラット切歯先端部に認められる生理的骨様象牙質の石灰化気質と,その形成に関与する細胞の超微構造を明らかにすることを目的として遂行されたものである.結果:骨様象牙質気質は,微細粒状の基礎質より成る部分(非コラゲン性基質)と,正規のコラゲン線維より成る部分(コラゲン性基質)の混成により成り立っている.非コラゲン性基質の形成には,細胞質小器官に富む大型の類円形ないし立方形細胞が関与している.この細胞は,偏在する核と発達したゴルジ装置,豊富な粗面小胞体をもち,アパタイト結晶を入れた細胞質小体(結晶含有小体)を有することが特徴である.またゴルジ要素は, cytosome-3,-4,-6および多胞小体と共に高い酸性ホスファターゼ活性を呈する.アルカリ性ホスファターゼ活性は主として細胞膜に局在しているが, cytosome-6にこれを認めることもある.上に記した結晶含有小体は,限界膜と細胞膜の融合により,あるいは細胞の変性崩壊により細胞外に放出され,骨様象牙質の非コラゲン性石灰化気質を構成するようになる.このような非コラゲン性石灰化基質と結晶含有小体は,酸性ムコ多糖体の硫酸基に由来すると考えられるSを多量に含んでいる.考察:以上の所見は,骨様象牙質の非コラゲン性基質は,コラゲン性基質と形成経路を異にし,しかもそれ自身石灰化し得ることを示している.同気質は,超微構造的にはコラゲン線維間を占めているいわゆる基礎質と同様のものである.従って,両者が同じ物質とすれば,今回の結果は,コラゲン性基質の石灰化には,コラゲン線維よりも,むしろ線維間基礎質が大きな役割を果たすという,われわれの従来の仮説を裏付けるものとすることができよう.本年度は、入為的に露出させたラット臼歯歯髄の自然治癒経過中に形成された骨様象牙質を、電子顕微鏡ならびに分析電子顕微鏡により検索した。実験的に形成された骨様象牙質の石灰化基質は、水酸アパタイト結晶を沈着させた球状石灰化物の融合より成り、その中に露髄時に圧入された象牙質削片を埋入している。球状石灰化物の有機性基質は、微細粒子から成る基礎質により構成され、コラゲン線維を含んでいない。球状石灰化物の融合の緊密な場合は、球状の輪郭を失ってそこに連続性の石灰化層を作るに至る。このような部分の有機性基質は、電子密度の異なる特異な層板構造を呈する。また球状石灰化物の融合に際し、各所に種々量の細胞成分や周囲のコラゲン線維を少量封入していく。細胞封入部は長く未石灰化領域として残るが、封入されたコラゲン線維はわずかながら石灰化する。しかしこれに基質小胞が関与することはない。損傷歯髄には細胞質小器官に富む大型の類円形細胞の出現が認められる。この細胞は内部に水酸アパタイト結晶を含む細胞質小体(結晶含有小体)を有することが特徴で、上記球状石灰化物は、結晶含有小体の限界膜と細胞膜との膜融合により、あるいはそれを含む細胞体の変性破壊により細胞外に放出されたもので、その後増大融合しつつ、象牙質削片をその中に埋入せしめて行く。

露髄時に圧入された象牙質削片の多くは、好中球と組織球の関与のもとに、ある程度まで細胞外で破壊されて変性象牙質削片となり、その後組織球(マクロファージ)の積極的貧食作用によって吸収され、残った一部のものが骨様象牙質の基質に組み込まれて行く。球状石灰化物は原生象牙質より高度に石灰化し、酸性ムコ多糖体の硫酸基に起因すると思われる多量のSを含んでいる。また類円形細胞の結晶含有小体も、同様Sに富んでいる。
消滅核種で解明する隕石母天体の形成・分化過程

国立極地研究所の南極隕石コレクションを中心として本研究に適する隕石を検討し,選定作業を行った。その結果,Asuka 881388(A881388),Asuka 881394(A881394),Asuka 87122(A87122),Piplia Kalanを選択した(いずれもユークライト)。これら'の隕石に関しては,すでに研磨薄片が作製してあるため,光学顕微鏡(OM),走査型電子顕微鏡(SEM),電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)による観察および化学組成分析を行い,以下のような結果が得られた。A881388,A87122,Piplia Kalanは,その岩石鉱物学的特徴から^<26>Alの存在の痕跡を確認できると考えられたが,A881388は,結晶質ではあるが,粒径が小さいため本研究の二次イオン質量分析法(SIMS)による局所分析には適さないことが分かった。SIMSを行うためには標準物質が必要となる。このため化学組成が均一であると考えられる斜長石としてフゴッペ産灰長石とスティルウオーター産灰長石を選択し,SIMS用研磨厚片試料を作製した。この厚片試料をOM, SEM, EPMAで観察および化学組成分析した結果,化学組成はAn99のほぼ均一な組成を持ち,SIMSの標準試料として適当であることが分かった。今回の測定においては,有意な^<26>Mgの過剰は検出できなかった。しかし,A881394についてはコンベンショナルな方法で(^<26>Al/^<27>Al)_0【approximately equal】1.18×10^<-6>という報告があり(Nyquist et al.,2003),これは,CAIの絶対年代を4567Ma,(^<26>Al/^<27>Al)_0を5×10^<-5>とすると4563Maに相当する。この結果から,ユークライト母天体(4ベスタ)は太陽系形成直後に集積し始め,数百万年以内に加熱・溶融して玄武岩質の火成岩が形成されたと考えられる。今後は局所分析による同位体比測定によってもこうした^<26>Mgの過剰が検出されると思われる。国立極地研究所南極隕石コレクションを中心として本研究に適する隕石を検討し,選定作業を行った。これらの隕石に関しては,すでに研磨薄片が作製してあるため,光学顕微鏡(OM),走査型電子顕微鏡(SEM),電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)で観察および化学組成分析を行い,以下のような結果が得られた。A881394は粗粒の集積岩ユークライトである。斜長石領域は長辺が2mm以上あり,それらは直径が0.1-0.44mmの丸みを帯びたより小さな結晶(最大で1×0.5mm)から成っている。これらの斜長石はユークライトとしては極めてAn成分に富んでいる(An97-98)。A87122は,大きさが2mm程度までの粗粒の輝石と斜長石の集合体である。斜長石のAn成分は88.1-94.2である。Piplia Kalanは他のユークライトに比べて斜長石中の包有物が大きく(5-10mm程度),その包有物は互いに離れたところに存在する。また,包有物が全くない領域も存在する。斜長石のAn成分は85-90である。これらの隕石は,その岩石鉱物学的特徴から^<26>Alの存在の痕跡を確認できると考えられる。当初,選択したA881388は,OMとSEMによる詳細な観察の結果,結晶質のユークライトではあるが,粒径が小さいため本研究の二次イオン質量分析(SIMS)による局所分析には適さないことが分かった。今後はSIMS分析のための標準物質の選定をした後,上に挙げた各試料の本測定に移る。

この厚片試料をOM, SEM, EPMAで観察および化学組成分析した結果,化学組成はAn99のほぼ均一な組成を持ち,SIMSの標準試料として適当であることが分かった。今回の測定においては,有意な^<26>Mgの過剰は検出できなかった。しかし,A881394についてはコンベンショナルな方法で(^<26>Al/^<27>Al)_0【approximately equal】1.18×10^<-6>という報告があり(Nyquist et al.,2003),これは,CAIの絶対年代を4567Ma,(^<26>Al/^<27>Al)_0を5×10^<-5>とすると4563Maに相当する。この結果から,ユークライト母天体(4ベスタ)は太陽系形成直後に集積し始め,数百万年以内に加熱・溶融して玄武岩質の火成岩が形成されたと考えられる。今後は局所分析による同位体比測定によってもこうした^<26>Mgの過剰が検出されると思われる。
睡眠中の作働記憶容量強化メカニズムの解明

学習で得られた技能は、直後の睡眠中に無意識下で処理され強化されることが知られている。ヒトの高次脳機能である作働記憶も、学習後の睡眠中にその容量が増強し、睡眠中の前頭皮質活動の増加と関連性が高いことが明らかとなった。他方で、作働記憶容量の個人差は前頭前野背外側部の活動量と相関する自己覚醒能力の高さに影響を受ける傾向があり、NMDA作動薬の投与により学習に伴う作働記憶容量の増強が促進されることが明らかとなった。研究結果の有用性を向上させるために、fMRI・EEG同時計測装置の改良を行い、計測データの精度向上を得た。健康被験者を対象に昼間睡眠(Nap)がWM強化に与える行動特性面および背景脳活動への影響を検討中である。さらに、行動データ解析中に、新たにWM学習における個人差に強く課題学習時の自己覚醒能力差が影響していることをつきとめ、これに関わる脳活動との関連に関しても検討した。ヒトは睡眠中の眠気にあらがい、望ましい時刻に自己覚醒する能力を持っているが、これは睡眠中に限らず、覚醒中の眠気においても同様の自己覚醒能力を発揮する。認知課題遂行中の眠気にあらがい、適切に課題を遂行する能力には個人差が認められ、この能力差が学習達成度に強く影響している。さらに、前頭前野の背外側部がこの個人能力差を反映しており、WM課題のような難易度の高い課題においては前頭前野背外側部の活動が高まるほど、課題中の覚醒度が高まり、課題成績が向上する。他方で、難易度の低い課題においては、前頭前野背外側部の活動が高まるほど課題中の覚醒度は低下し、課題低下する。つまり前頭前野背外側部の活動が課題荷量に応じ適切に脳をコントロールし、課題遂行を促進させるになっていることが明らかとなり、これに関する論文を英文科学誌に投稿中である。本研究成果は、学習に関連した新たな個人能力の発見であり、この能力を向上させることが学習能力の向上及び、交代制勤務従事者等における、労働中の眠気への対処が強く求められる労働者のヒューマンエラーを減じ、作業効率を促進させる重要な要素であり、労働環境の改善以外の重要な対応策を生み出す可能性も示唆される。fMRI・EEG同時計測装置の改良および、研究データを蓄積している。健康被験者を対象に昼間睡眠(Nap)が作働記憶強化に与える行動特性および背景脳活動への影響を検討中である。昨年度に告した、作働記憶学習における個人差に日強く課題学習時の自己覚醒能力差の影響と、これに関わる脳活動に関する報告を国際科学誌に報告した。さらに、作働記憶学習の向上に関わる睡眠中、および覚醒時の脳の可朔性に関して新たな知見を得た。作働記憶学習はヒトの高次学習における重要な要素であるが、これまで知られている単純な手続き記憶および陳述記憶学習における性質とは大きく異なる基本的性質を持っていることが明らかになった。前述の手続き記憶や陳述記憶学習には主に睡眠中の神経学的な信号伝達強化過程が関与していことが明らかにされているが、作働記憶学習においてはこれに加え、覚醒中にも記憶強化の予備能を持っており、これがN-methyl-D-aspartate(NMDA)グルタミン酸レセプター作動薬により促進・顕在化され、より学習効果か高まり能力向上が得られることが分かった。これは、我々の長期目標である、ヒトの高次機能強化方法の開発を達成する上で極めて大きなインパクトを与る。この結果は現在、国際科学誌に投稿中である。一連の成果は、本課題の主目標である睡眠中の作働記憶容量強化メカニズムに関する知見の重要な要素であり、これらの蓄積により、科学的進歩が得られるのみならず、ヒトの高次能力のさらなる向上および、高次機能障害を負っている患者の認知リハビリテーションの有効性を高める可能性が示唆される。fMRI・EEG同時計測装置を改良し、本研究で計画していたデータをほぼすべて取り終えた。健康被験者における昼間睡眠(Nap)が作働記憶強化に与える行動特性および背景脳活動への影響を検討中である現在までの解析結果から、NapによってもWMCは増強されることを行動指標から確認した。しかし、その増強度は、先行研究と比較すると低かった。Nap中のポリグラフデータから睡眠構造に関して差を検討したところ、単純作業(RT)群と脳課題群とで有意な睡眠段階構造差は認められなかった。さらに、f-MRIを用いたNap中の脳機能画像解析の結果から、先行研究で示されている、特定の睡眠段階に関連した脳活動差は検出されなかった。一方で、全睡眠における前頭皮質領野活動にRT群と暇群間に有意傾向が確認されている。これは、睡眠中のWMC増強過程に関連する活動差である可能性が高い。本成果は、睡眠中の記憶増強を機能画像を用いて検討した初めてのものであり、今後さらに解析方法に工夫を加え詳細な性質を検討していく予定である。

本成果は睡眠中の脳活動に外的修飾を行うことにより、ヒトのさらなる能力開発に応用できる可能性を秘めている。さらに、様々な精神疾患の発症予防法、治療法の開発に応用できる可能性をも示唆し、健常者のさらなる知能発達および精神疾患発症脆弱性を持った個人の健康増進に重要な知見を提供する。今後本成果は国際科学誌への投稿および、マスコミや当施設のホームページ上で成果を報告し、専門家および国民に広く情報公開していく予定である。
位相表現による注意機構を備えた畳み込みニューラルネットワークの構築

本研究は脳の情報処理の中でも特に視覚野の動作原理に根ざした計算機上での効率的な情報処理を目指すものである.前年度からの継続研究対象として,本年度はVariational Autoencoder (VAE)が示す推論の集団的なダイナミクスを数値に解析した.具体的には,手書き数字の画像データのように学習データにクラスター構造が内在するとき,推論の時間発展に伴って集団的なダイナミクスが低次元の非線形な部分空間に引き込まれていることを明らかにした.また,データセットにクラスター構造にとどまらない潜在的な階層構造が陽に仮定できる場合に特化した生成モデルの開発も行った.近年,自然言語処理の分野において木構造のような階層性のあるデータの双曲空間への埋め込みが重点的に研究されている.双曲空間は負の曲率を持つ曲がった空間である.これまで決定論的な状況でのみ利用されてきた双曲空間への埋め込みについて,勾配ベースの学習に利用しやすい双曲空間上の確率分布を提案することで,その確率変数を潜在変数とするVAEへ拡張を行った.さらに高次元空間での時間ダイナミクスの解析手法として近年Dynamic Mode Decomposition (DMD)という手法が注目を集めている.推論のダイナミクスのさらなる解析を視野に入れて,DMDを用いてダイナミクスのデータから抽出した基底の候補から重要なものを選択する枠組みの開発を行った.これまでの結果をまとめて,2件の国内学会で発表を行った.また1本の査読有り英文国際学会誌へ採択され,現在1本の査読有り英文学会誌への投稿を準備中である.申請時の年次計画では,視覚的注意に代表されるような生物で実現されている柔軟な情報処理をモデル化し,畳み込みニューラルネットワーク(CNN)に組み込むことが本年度の目標であった.そこで,生物の柔軟な情報処理を計算機で実現するために生物の脳と深層ニューラルネットワークにおける情報処理の機序の相同性を比較する必要があると考えた.研究の結果,本年度が対象としたVAEはその情報処理の機序に工学的に意義のあると考えられる生物との相同性が見られたため,CNNの開発よりもVAEに焦点を当てて研究を進めた.VAEの推論のダイナミクスに関して,前年度は個々の推論の平均的な挙動を個別に解析したが,本年度はその集団的なダイナミクスについても解析を行った.また,今後集団的なダイナミクスをより詳細に解析するための解析手法についても合わせて研究を行った.さらにVAEの推論のダイナミクスにとどまらず,典型的なデータセットの構造に即したVAEのモデル自体の拡張も行った.これらの観点から,本研究は概ね順調に進展していると言える.当初の年次計画では,採用第3年目は生物の情報処理機構を模したCNNモデルの実応用を想定していた.しかし,前述の通り研究を進める中で深層生成モデルにおいて興味深い現象を発見したため,今後も引き続き深層生成モデルに関しての研究を進める.近年になって生物の情報処理に着想を得た深層生成モデルの研究が多数行われていることからも,本研究の方向性が重要であると考える.そこで,採用第3年目はこれまで行ってきたVAEの推論のダイナミクスに関して引き続き解析を行うだけでなく,深層生成モデルについてより包括的に研究を行う予定である.本研究は生物の脳,特に視覚情報を処理する視覚野の動作原理に根ざした計算機上での効率的な情報処理を目指すものである.特に,生物における視覚的注意に代表されるような,自身の内部状態や事前知識に依存した情報処理に着目する.本年度は計算機上での視覚情報処理と言える画像データに対する深層生成モデルを対象として,その情報処理のダイナミクスを研究した.本年度は深層生成モデルの中で代表的な1つであるVariational Autoencoder (VAE)におけるデータの推論のダイナミクスを手書き文字数字のデータセットを用いて調べた.VAEはデータの空間から潜在変数の空間に写像するエンコーダーとその逆写像のデコーダーの双方向結合を持つ自己符号化器型の深層生成モデルである.このVAEに対してノイズを含む画像を初期入力として与え,エンコードとデコードを繰り返した際の推論の時間ダイナミクスを解析した.数値実験の結果,入力画像としてノイズを付加した訓練データを与えた際に,潜在空間での活動パターンがデータに内在するクラスターの中心,概念,に急速に接近したあと低速に離脱する現象を発見した.この現象は,推論初期では訓練データの中心,つまり典型的だが抽象的な画像を推論し,推論後期にはより具体的な画像を推論していることを意味し,神経科学の知見との相同性が確認された.また,今後深層ニューラルネットワークのモデルを含めた高次元の活動データを解析するため,ニューロンの応答特性である受容野を効率的に推定する研究も行った.受容野はより入力に近い層からの入力の和,つまり少数の基底で表されるという仮定を置くことで,ノイズの多いデータから受容野を推定する枠組みを構築した.これまでの結果をまとめて国内学会4件における発表を行った.また現在1件の査読有り英文学会誌へ投稿中である.本研究の目的は,生物の脳,特に視覚情報を処理する視覚野の動作原理に根ざした計算機上での効率的な情報処理の実現であった.当初の計画では,視覚的注意に代表されるような生物で実現されている柔軟な情報処理をモデル化し,畳み込みニューラルネットワークに組み込むことが本年度の目標であった.

そこで生物の柔軟な情報処理を計算機,特に近年発展の著しい深層ニューラルネットワークで実現するためには,生物の脳と深層ニューラルネットワークにおける情報処理の機序の相同性を比較する必要があると考え,本年度はこれを研究し,その情報処理の機序の生物との相同性や工学的意義について明らかにした.研究の結果,VAEでは学習データにクラスター構造が内在するとき,潜在空間での活動パターンが訓練データに内在するクラスターの中心,概念,に急速に接近したあと低速に離脱する現象を発見した.この結果からVAEにおける推論時の時間経過にデータの階層性が反映されていることを示唆し,神経科学で知られていた視覚野の情報処理機構との関連が見られた.当初は注意に代表される情報処理のメカニズムを作り込んでモデルに導入することを計画していたが,学習されたニューラルネットワークが自然に柔軟な情報処理を実現していることを明らかにした.普遍的な自己符号化器型の構造で柔軟な情報処理が実現されていることを明らかにしたという点において当初の計画以上に進展しているといえる.本研究は脳の情報処理の中でも特に視覚野の動作原理に根ざした計算機上での効率的な情報処理を目指すものである.前年度からの継続研究対象として,本年度はVariational Autoencoder (VAE)が示す推論の集団的なダイナミクスを数値に解析した.具体的には,手書き数字の画像データのように学習データにクラスター構造が内在するとき,推論の時間発展に伴って集団的なダイナミクスが低次元の非線形な部分空間に引き込まれていることを明らかにした.また,データセットにクラスター構造にとどまらない潜在的な階層構造が陽に仮定できる場合に特化した生成モデルの開発も行った.近年,自然言語処理の分野において木構造のような階層性のあるデータの双曲空間への埋め込みが重点的に研究されている.双曲空間は負の曲率を持つ曲がった空間である.これまで決定論的な状況でのみ利用されてきた双曲空間への埋め込みについて,勾配ベースの学習に利用しやすい双曲空間上の確率分布を提案することで,その確率変数を潜在変数とするVAEへ拡張を行った.さらに高次元空間での時間ダイナミクスの解析手法として近年Dynamic Mode Decomposition (DMD)という手法が注目を集めている.推論のダイナミクスのさらなる解析を視野に入れて,DMDを用いてダイナミクスのデータから抽出した基底の候補から重要なものを選択する枠組みの開発を行った.これまでの結果をまとめて,2件の国内学会で発表を行った.また1本の査読有り英文国際学会誌へ採択され,現在1本の査読有り英文学会誌への投稿を準備中である.申請時の年次計画では,視覚的注意に代表されるような生物で実現されている柔軟な情報処理をモデル化し,畳み込みニューラルネットワーク(CNN)に組み込むことが本年度の目標であった.そこで,生物の柔軟な情報処理を計算機で実現するために生物の脳と深層ニューラルネットワークにおける情報処理の機序の相同性を比較する必要があると考えた.研究の結果,本年度が対象としたVAEはその情報処理の機序に工学的に意義のあると考えられる生物との相同性が見られたため,CNNの開発よりもVAEに焦点を当てて研究を進めた.VAEの推論のダイナミクスに関して,前年度は個々の推論の平均的な挙動を個別に解析したが,本年度はその集団的なダイナミクスについても解析を行った.
相転移の確率過程の立場からの研究

媒質からの影響を表すパラメーターβ>0を導入する(統計力学で言う「逆温度に相当」)。このとき、空間1, 2次元では任意のβ>0で高分子の局在が起る。一方空間3次元、あるいはそれ以上では、相転移が起る。つまり、ある臨界値β_cが存在し、β< β_cでは拡散相、β> β_cで局在相となる。ランダムウォークやブラウン運動は理論物理/化学の領域で高分子の数学模型として用いられることがある。特に多数の高分子が相互作用によって引き付けあう様子、或は溶媒中の不純物が高分子の形状に与える影響は興味深い。不思議なことにこうした現象は統計物理の他の問題(濡れ転移、結晶の成長、浸透理論での最速通過、...)と類似していて、背後には共通の数学的構造が潜んでいると期待される。筆者達の目標はこうした数学的構造をランダムウォークやブラウン運動に基づいた模型を用いて描き出すことである。この分野で筆者達が得た主な成果は以下の通りである。・互いの間に吸着力が働く複数のランダムウォーク(friendly walkers)についての局在/非局在相転移[2,3].吸着力の強さをパラメーターβで表したとき、ある臨界値β_cの前後でランダムウォーク達の長時間挙動に質的な差が生じること。β<β_cではあたかも吸着力が働いていないかのように自由に行動するがβ<β_cでは互いに遠ざかることなく固まって行動する。・溶媒中の不純物が高分子の形状に与える影響をランダムウォーク[1]、ブラウン運動の模型を使って解析。不純物が強い揚合、その影響がランダムウォークや、ブラウン運動の通常とは異なる特異な長時間挙動として現われることを示す。・互いの間に吸着力が働く複数のランダムウォーク(friendly walkers)についての局在/非局在相転移[2,3].吸着力の強さをパラメーターβで表したとき、ある臨界値βc:の前後でランダムウォーク達の長時間挙動に質的な差が生じること。β<βcではあたかも吸着力が働いていないかのように自由に行動するがβ>βcでは互いに遠ざかることなく固まって行動する。不純物が強い場合、その影響がランダムウォークや、ブラウン運動の通常とは異なる特異な長時間挙動として現われることを示す。筆者達の目標はこうした数学的構造をランダムウォークやブラウン運動に基づいた模型を用いで描き出すことである。平成19年度はランダム媒質内の分枝ランダムウォークについて研究した。主な成果は以下の通りである。・ランダムウォークの次元が3以上、かつ媒質が「あまりランダムでない」とき、粒子の密度は中心極限定理に従う(diffusive behavior)。また、2粒子が同じ格子点を占める確率(replica overlap)は時刻tに対しt^-<d/2>の早さで減衰する(delocalization).・一方、ランダムウォークの次元が2以下、あるいは、媒質が「十分にランダムな」とき、時刻tがどんなに大きくても、極端に密度の高い箇所が現れ、replica overlapは減衰しない(localization).ランダムウォークやブラウン運動は理論物理/化学の領域で高分子の数学模型として用いられることがある。平成20年度はランダム媒質内の分枝ランダムウォークについて研究した。

また、2粒子が同じ格子点を占める確率(replica overlap)は時刻tに対しt^<-d/2>の早さで減衰する(delocalization).・一方、ランダムウォークの次元が2以下、あるいは、媒質が「十分にランダムな」とき、時刻tがどんなに大きくても、極端に密度の高い箇所が現れ、replica overlapは減衰しない(localization).
分子内アリル化を基盤とする海産毒シガトキシンおよびブレビシンの合成研究

海洋産の渦鞭毛藻が生産するポリ環状エーテル類は、その特異な構造と強力な生理活性から魅力的な合成ターゲットとして興味が持たれている。また、これらの化合物は天然からは極微量しか得られず、生理活性に関する詳細な研究が行われていないため、化学合成による試料供給が重要な課題となっている。本研究では、分子内アリル化反応と閉環メタセシス反応を用いたポリ環状エーテルの収束的合成について検討を行った。本研究では、海洋産の渦鞭毛藻が生産するポリ環状エーテル類の量的供給および生理括性発現機構の解明を目的とし、その実用的な合成ルートの開発について検討した。これらの化合物は、イオンチャンネルに作用して様々な生理活性を示すことが知られており、その活性発現機構とともに、チャンネル研究のための分子フローブとしても注目されている。しかし、多くは超微量成分であるため、十分な研究が行われていないのが実情である。本研究では、ルイス酸による分子内アリル化反応とグラブス触媒による閉環メタセシスを組み合わせた収束的合成法を活用し、ポリ環状ユーテル類の効率的全合成を目指す。まず、シガトキシンCTX3Cの合成について検討した。この化合物は、珊瑚礁海域で頻発する大規模な食中毒シガテラの原因毒である。文献記載の方法で合成したAB環部に相当するカルボン酸セグメントを文献記載の方法により合成した。8員環エーテルであるE環部セグメントについてはアルドール縮合および閉環メタセシスを用いた文献記載の方法に加え、新たにアリルスズとアルデヒドとの分子内縮合反応を洛用した立体選択的合成法の二種類の合成ルートを検討した。合成したAB環部カルボン酸セグメントおよびE環部アルコールセグメントをエステル縮合した後、数段階の操作を経て環化前駆体へと変換した。この化合物にルイス酸を作用させたところ、分子内アリル化反応が進行し、目的の環化体を良好な収率で得ることができた。得られた化合物に対してグラプス触媒を作用させて閉環メタセシスを行い、分子左側部分であるA-E環部を合成することができた本研究では、海洋産の渦鞭毛藻が生産するポリ環状エーテル類の量的供給および生理活性発現機構の解明を目的とし、その実用的な合成ルートの開発について検討した。これらの化合物は、イオンチャンネルに作用して様々な生理活性を示すことが知られており、その活性発現機構とともに、チャンネル研究のための分子プローブとしても注目されている。本研究では、ルイス酸による分子内アリル化反応とグラブス触媒による閉環メタセシスを組み合わせた収束的合成法を活用し、ポリ環状エーテル類の効率的全合成を目指す。本年度は、引き続きシガトキシンの合成研究を進め、分子右側のフラグメントであるH-M環部の合成について検討した。まず、アスコルビン酸より文献記載の方法で合成した不飽和エステルに対して有機銅反応剤の付加およびエステルエノラートのアルキル化によって2つのメチル基を立体選択的に導入した。さらに増炭した後に、カルボニル基を導入、続いて酸処理によってアセトナイド保護の除去とスピロアセタール化を行い、LM環部を合成した。Evansアルドールによって炭素鎖を導入後、ヨウ化サマリウムに夜ラジカル環化によって7員環を構築した。このようにして合成したKLM環部と別途合成したH環部をエステル縮合した後に、数段階の操作でアリルスズを有する環化前駆体へと変換した。これに対してルイス酸を作用させることで分内アリル化を行い、J環を構築した。さらに閉環メタセシス反応によって8員環を構築し、目的のH-M環部の合成を達成した。本研究では、海洋産の渦鞭毛藻が生産するポリ環状エーテル類の量的供給および生理活性発現機構の解明を目的とし、その実用的な合成ルートの開発について検討した。これまでの研究において、分子右側のフラグメントであるH-M環部の合成を完了している。そこで本年度は分子左側の相当するA-E環フラグメントの改良合成について検討した。これまではAB環部カルボン酸とE環部アルコールをエステル縮合によって連結した後にアリルスズ部位を導入し、鍵反応である分子内アリル化行っていたが、今回この合成ルートの見直しを行った。具体的には、AB環部セグメントにあらかじめアリルスズ部位を導入しておくことにより、エステル縮合後の反応操作を短縮し、工程数の削減と総収率の大幅な改善を図ることに成功した。この改良合成ルートの確立により、A-E環セグメントの量的供給を達成することができた。

また、これら二大フラグメントの連結を念頭に、モデル化合物としてEFGH環部の収束的合成を検討し、これまでと同様に分子内アリル化ー閉環メタセシスを用いる方法が有効であることを確認した。当初の計画通り、2年目においてシガトキシンの全合成に必要な左右二大フラグメントの合成に成功している。鍵反応である分子内アリル化がこのような大きな分子にも適用できるかどうかが懸念されたが、期待通り立体選択的な反応が進行し、目的化合物を得ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の課題としては、それぞれのフラグメントの合成ルートを精査し、大量スケールでの合成による量的供給を行うことである。同時に、合成した左右フラグメントの連結についても検討する。これについては、構造を簡略化したモデル化合物を用いて予備実験を行い、最適化を行う。この知見をもとにシガトキシンの全合成を達成する。
血管老化制御因子の解明

アルファシヌクレインは家族性パーキンソン病の原因遺伝子であり、主として脳に発現しているが、赤血球や血小板などにも発現が認められ血中濃度も測定可能である。我々は住民健診のサンプルを用いてこのアルファシヌクレイン濃度を測定したところ、年齢ともに血中濃度が低下すること、血中濃度が低いほどインスリン抵抗性(HOMA-IR)であることが示唆された。アルファシヌクレイン欠損マウスは高脂肪食負荷下では野生型マウスに比べて軽度の肥満とインスリン抵抗性・耐糖能異常を認めた。一方、閉塞性動脈硬化症(ASO)の候補遺伝子として同定したOSBPL10の機能解析として、遺伝子多型と臨床データの比較解析を行ったところ、OSBPL10の遺伝子多型と血中悪玉コレステロールとの間に有意な相関を認めた。本研究では、「動脈硬化と脱ユビキチン化酵素の関連」を足がかりに、(1)ヒト集団におけるαシヌクレイン(SCNA)濃度測定の意義、(2)血管老化におけるSCNAの役割、(3)血管における老化関連因子を検討するとともに、「抗血管老化」を実践する治療標的の同定を目指していた研究を遂行した。1.生活習慣病におけるαシヌクレイン(SCNA)の役割解明日本有数の疫学研究である端野・壮瞥町の血清サンプルを用いてSCNAの血中濃度測定を実施したところ、非常に興味深いことに年齢と逆相関を示し、血圧、脂質異常、肥満(Body mass index)、耐糖能異常、肥満などのメタボリック症候群の項目との関連が認められた。SCNA遺伝子ノックアウトマウスを用いた解析では、高脂肪食下で肥満を呈し、耐糖能試験やインスリン負荷試験などで代謝への影響においても増悪が認められた。さらに動脈硬化マウスであるApoE欠損マウスを交配を行い、SNCA/ApoEダブルノックアウトマウスを作成して、動脈硬化の促進作用を検討した。本研究では、「動脈硬化と脱ユビキチン化酵素の関連」の研究成果を基盤として、(1)ヒト臨床検体でのαシヌクレイン(SCNA)濃度測定の意義、(2)血管老化におけるSCNAの役割、(3)血管における老化関連因子を検討するとともに、「抗血管老化」を実践する治療標的の同定を目指していた研究を遂行した。1.生活習慣病におけるαシヌクレイン(SCNA)の役割解明日本有数の疫学研究である端野・壮瞥町の血清サンプルを用いてSCNAの血中濃度測定を実施したところ、ヘモグロビン・ヘマトクリットと正の相関を示し、血圧・インスリン値と負の相関を示した。また加齢とともにSNCAの血中濃度が減少することをマウスおよびヒト臨床サンプルで確認した。3.老化関連因子の動脈硬化への影響の検証老化関連因子としてKlotho・ラミンAに着目し、早老症原因遺伝子の機能解析を継続中である。本研究では、「動脈硬化と脱ユビキチン化酵素の関連」の研究成果を基盤として、1ヒト臨床検体でのαシヌクレイン(SCNA)濃度測定の意義、2血管老化におけるSCNAの役割、3血管における老化関連因子を検討するとともに、「抗血管老化」を実践する治療標的の同定を目指していた研究を遂行した。1.生活習慣病におけるαシヌクレイン(SCNA)の役割解明:日本有数の疫学研究である端野・壮瞥町の血清サンプルを用いてSCNAの血中濃度測定を実施したところ、ヘモグロビン・ヘマトクリットと正の相関を示し、血圧・インスリン値と負の相関を示した。本研究では、「動脈硬化と脱ユビキチン化酵素の関連」の研究成果を基盤として、1ヒト臨床検体でのαシヌクレイン(SNCA)濃度測定の意義、2血管老化におけるSCNAの役割、3血管における老化関連因子を検討するとともに、「抗血管老化」を実践する治療標的の同定を目指していた研究を遂行した。1.生活習慣病におけるαシヌクレイン(SCNA)の役割解明:日本有数の疫学研究である端野・壮瞥町の血清サンプルを用いてSCNAの血中濃度測定を実施したところ、血中インスリン値と負の相関を示した。また加齢とともにSNCAの血中濃度が減少することから、SNCA欠損マウスを用いて耐糖能などを評価した。通常食ではSNCAは野生型と変化は認めないが、高脂肪食負荷によりより肥満になり耐糖能も悪化していた。老化関連因子の動脈硬化への影響の検証:老化関連因子としてKlotho・ラミンAに着目し、早老症原因遺伝子を探索的に検討した。2013年度になり予定通りに推移している。24年度が最終年度であるため、記入しない。計画通りに遂行する。
アクティブラーニングで活用できるウェブベースの年表協同作成ツールの研究開発

高等教育の学生の主体的な参加が求められる授業(アクティブラーニング)における、年表作成を通した学習活動を支援するための年表ツールの開発を行った。具体的には、(1)年表データの協同での入力および表示機能を持ち、また(2)タブレット型デバイスで動作および操作可能であるという要件を満たす年表ツールを開発した。協同作業時の安定動作等が課題として残っている。高等教育のアクティブラーニングにおける、学生による年表作成を通した学生活動を支援するための年表ツールの設計とプロトタイプの開発を行った。将来的には、1つの時系列データベースを元にして、探求や発見を促すような様々な表現の年表を作成できる機能や、利用者間での共有や相互比較、個別学習機能などを組み込む予定である。今年度の実績として具体的には、研究費減額にともないツールの自主開発を行うこととし、まず技術調査を通して最適な開発技術の検討をし、開発上の容易さ、利用者の環境構築の簡便さの観点から、PHP、SQLite等をべースとすることを決定した。また将来的にはネットワークに接続されていない状況においても動作可能となることも視野に含めた設計を行った。次に、テストサーバおよび開発環境を整備し、プロトタイプのコーディングおよび動作テストを行った。自主開発により工期が延長したため、今年度のプロトタイプの開発は、年表共有機能、個別学習機能以外のものにとどまった。また、形成的評価に関しては来年度の課題とした。あわせて、関連する既存ツールの整理を行い、多様な時系列情報を取り扱うことが可能となるよう、かつ教育目的での年表作成という観点から望ましい時系列情報の形式であるように、設計の基本方針をまとめて学会発表を行った。このほか、アクティブラーニングの実践事例について報告する研究発表2件において、開発中のツールについて報告した。高等教育のアクティブラーニングにおける、学生による年表作成を通した学習活動を支援するための年表ツールのプロトタイプの評価と再設計を行った。今年度はまず、研究代表者の所属機関の異動にともない利用できる既存の開発環境および評価フィールドが変化したため、物品購入により環境構築を行った。その上でプロトタイプの形成的評価を行った。形成的評価の結果から、ツールの日常的な利用を考慮すると、ツール機能の高度化よりも、将来的な学習環境としての電子ノートの普及を踏まえて、年表ツールが電子ノートシステムと連携することがより重要であるという方針が得られた。また、普段から持ち歩け、より簡便な利用が可能なモバイルデバイス上での利用により機能を有効に活用できるという見通しが得られた。そこで、次世代のモバイル学習端末として注目されるタブレット型デバイスを対象とした総合的な電子ノートソフトを構想した上で、年表ツールのインターフェイスの再設計をしたものをプロトタイプ2として、その開発の途中まで行った。再設計に伴い、ツールの位置づけを明確にするため、教室を含めた総合的な次世代の高等教育の学習環境や、デジタル教材におけるマルチメディア要素について考察を行い、雑誌・図書等で発表を行った。また、ツールが利用される具体的状況として初等中等教育も視野に入れ、学生1人1台のノートPC環境を先行的に実証実験しているフューチャースクールでの観察を行い、将来的な学習環境での学生のノートに代替するラーニングツールの要件について検討を始めた。高等教育のアクティブラーニングにおける、学生による年表作成を通した学習活動を支援するための年表ツールの開発を行った。具体的には、昨年度の形成的評価の結果から得た、(1)ツール機能の高度化よりも、将来的な学習環境としての電子ノートの普及を踏まえた、年表ツールが電子ノートシステムと連携できるような機能を持ち、また、(2)ツールの日常的な利用を考慮し、次世代のモバイル学習端末として注目されるタブレット型デバイスで動作および操作可能であるという要件を満たす、年表ツールのインターフェイスの再設計をしたものをプロトタイプ2として開発を行った。また、授業での試用を経て、学生へのインタビューを通して形成的評価を行った。計画では、形成的評価の結果を反映したプロトタイプ3の設計を予定していたが、プロトタイプ2の動作安定化のための開発作業が長引いたため、プロトタイプ3の設計は次年度以降に持ち越すこととなった。また協同作業時のパフォーマンスの向上が課題として残っている。なお、評価に先立ち、ツールの評価方法を明確にするため、教材開発研究のレビュー論文を作成した(公表は次年度の予定)。また昨年度に引き続き、ツールが利用される具体的状況として初等中等教育も視野に入れ、学生1人1台のノートPC環境を先行的に実証実験しているフユーチャースクールでの観察を行い、将来的な学習環境での学生のノートに代替するラーニングツールの要件について検討を行った。