hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己他者感覚に着目した技能遂行・習得メカニズムの探求

本研究課題では,自己や他者に関する主観的な身体の捉え方が技能動作に及ぼす影響について行動実験と計算モデルの手法により研究した.行動実験では,「個体単体」「個体+道具」「個体+個体」の3種類の場面において,動作者の身体の捉え方に依存して身体運動に客観的な差異が生じることを明らかにした.また,計算モデルでは,身体の捉え方や注意の向け方に依存して運動が変化する機序を説明する制御モデルを構築した.これらの結果は,主観的な知覚・認知の内容と客観的な運動特性との関係性を示すもので,技能習得の支援方法を検討する上での基盤的知見となる.本研究課題の主題は,「自己と他者の身体体制化」という観点から身体技能における感覚運動制御について検討し,動作やその感じ方に個人差が生じるメカニズムを計算モデルと行動実験により明らかにすることである.計算モデルについては,「身体の捉え方に応じて制御が変わる計算モデル」の実装に向けた原理的アイディアを整理した.具体的には,注意の向け方に応じて運動規範を切り替えるモデル,複数パーツから構成される身体の分割法と駆動法の違いが運動パフォーマンスに変化を生むモデルなどを考案した.行動実験については,以下の三つの課題についてそれぞれ下記の成果を得た.1個体単体の場合:歩行中の腰・膝・足関節の協調関係が歩行のフェーズに応じて変化する様子を明らかにした.この結果は,運動遂行において注意を要する部が変化するのに応じて身体体制化が動的に変化することを示すものである.このほか,身体への注意の向け方に応じて運動軌道や身体パーツ間の連動性にどのような変化が生じるか,また,ヒトがどのような物理量に注意を向けることができるかについても実験を行なった.2個体+道具の場合:水の入ったコップをもって静止立位する状況での関節間協調メカニズムを分析した.具体的には,振動する水平台を用いて被験者の足元を水平方向に振動させたときの身体動作を計測し,身体自由度の拘束が関節間協調に与える変化を非制御多様体解析(UCM解析)により調べた.その結果,利用可能な身体自由度が減少して運動課題が難しくなると関節間協調がより強く働くようになることを示唆する結果を得た.3個体+個体の場合:武術における稽古動作を対象として,仕手と受手の重心動揺の同期性について解析した.また,障碍者を対象とした構成的インタビューにより,介助者と被介助者における自己他者関係性が介助の質に与える実態について解析した.本研究の主題は,「身体体制化」という観点から身体技能における感覚運動制御について検討し,動作やその感じ方に個人差が生じるメカニズムを計算モデルと行動実験により明らかにすることである.今年度の成果は以下の通りである.計算モデルについては,昨年度に引き続き「身体の捉え方に応じて制御が変わる計算モデル」の構築を進めた.具体的には,注意の働きを運動の最適化規範や身体の分節方法に反映させる方式を定式化したほか,手先運動のばらつきを抑えるように複数の関節の動きを体制化できる神経回路網モデルを構築した.行動実験の三つの課題についてはそれぞれ以下の成果を得た.1個体単体の場合:「注意が身体動作に与える影響」について,手の捉え方を変えることで同じ姿勢を保つ際の筋活動が変化することを見出したほか,注意の向け方が関節間協調や腕の機械的インピーダンスに及ぼす影響を調べるために新たな計測装置を構築し予備実験を始めた.また,歩行運動に関して,フェーズに応じて注意を向けるべき身体部位が変わることに着目し,フェーズごとに股,膝,足関節の体制化が生じ体幹位置や足先高さが調整されていることを明らかにした.このほか,呼吸が運動遂行と強く連関していることを考慮し,楽器演奏と呼吸タイミングの関係性を解析した.2個体+道具の場合:自己の一部を「道具」と捉えることによる効果を検証するため,前腕や手を「操作対象」と捉えて腕を動かした条件と普通に動かした条件の間で筋活動や運動軌道の違いを調べる実験を開始した.3個体+個体の場合:介助動作において介助者が被介助者を自己の一部と感じることで望ましい介助をもたらすことに関するアンケート調査をさらに進めた.また,二者が協調的に行なう課題において,呼吸の同期がパフォーマンスの改善につながりうること,また,呼吸に動作の緩急情報が含まれていることを示唆する結果を得た.計算モデルの研究では,注意の効果を反映した計算モデルについては,数値実験によるモデルの動作の検証には至っていないが,運動の最適化規範や身体の分節方法などについての定式化を進めている.一方で,複数の関節の動きを体制化する点については神経回路網モデルを構築することができた.モデルの実装は当初より研究期間全体にわたって継続的に行なう計画であり,当初計画どおりに進んでいると考えている.行動実験については,個体+個体の場合について介助動作を模擬した行動実験を当初の予定どおりに行なうことができなかったものの,複数の題材を利用した実験が並行して進んでおり,全体として順調に進展している.本研究の主題は,「身体体制化」という観点から身体技能における感覚運動制御について検討し,動作やその感じ方に個人差が生じるメカニズムを計算モデルと行動実験により明らかにすることである.今年度の成果は以下の通りである.計算モデルについては,「身体の捉え方に応じて制御が変わるモデル」として,注意の向け方に応じて制御構造が変わるモデルを,運動計画理論における評価関数と解空間の組み換えに基づくモデルとしてまとめた.また,計算機実験により,注意の向け方が運動学習における汎化能力や運動性能に影響を及ぼす可能性があることを示唆する結果を得た.行動実験の三つの課題についてはそれぞれ以下の成果を得た.

1個体単体の場合:身体分節に関する一つの例題として,腕を随意的に動かす条件と他者に導かれたと感じながら動かす条件のあいだで動作の違いを解析した.また,歩行運動において脚関節間の体制化が一周期の脚運動中の時期に応じて動的に変化していることを明らかにした.2個体+道具の場合:昨年度に構築したマニピュレータとDSPを組み込んだ計測装置を用いて,物を保持しているときの手先インピーダンスを計測し,特に,満杯のコップから水をこぼさないように保持しているときに手先剛性が減少することを見出した.この結果は被験者が手先やコップに関する視覚情報に基づいて身体姿勢を調整し手先振動を抑制していることを示唆している.3個体+個体の場合:介助動作において介助者が被介助者を自己の一部と感じるか否かに応じて介助者の動作が変化することを示す実験データを得た.また,接触する他者との関係性を絶つ効果があるといわれている武術的立位法の効果について,静止立位時の身体動揺を対象とした行動実験を行い,得られたデータに基づきその制御方策について検討した.構築した計算モデルの内容や原理は,研究期間中の検討を通じて変更を加えたために,計画当時に想定していたものと少し異なる内容になっているが,原理モデルの構築および行動実験の双方について成果が出て論文発表や学会発表ができていることから,全体としてはほぼ順調に進んでいると考えている.ただし,一部の課題については,当該課題を担当していた社会人大学院生が休学していたため,当初計画に比べてやや遅れている.本研究の主題は,「身体体制化」という観点から身体技能における感覚運動制御について検討し,動作に個人差が生じるメカニズムを計算モデルと行動実験により明らかにすることである.本年度の成果は以下の通りである.計算モデルについては,身体の感じ方や課題の捉え方を決定する認知プロセスが評価関数を定め,その評価関数の下で計測制御プロセスが運動指令を計画・実行するモデルを構築した.これにより,客観的には同じ課題であっても主観的な捉え方に応じて運動が変化するメカニズムに対し説明を与えた.行動実験のついては,三つのサブテーマについてそれぞれ以下の成果を得た.1個体単体の場合:自分の手を「自ら動かす条件」と「他者に導かれていると想像しながら動かす条件」とのあいだで身体軌道の違いを明らかにし,その機能的意味を検討した.このほか,歩行時に見られる脚関節間の体制化が走行に遷移すると着地時の衝撃を吸収するように変化することを見出し,課題内容に応じて身体体制化が変化することを示した.また,筋活動間の体制化を実現する学習制御モデルを構築し,構築したモデルが外乱や故障に対するロバスト性を向上させる可能性を示した.2個体+道具の場合:「道具に注意を向けるか」「自身の身体に注意を向けるか」によって運動軌道が変化すること,すなわち,物理的には同一の課題でも注意の向け方に依存して身体体制化が変化することを示した.また,ジャグリング動作を計測・解析し,動作の習熟につれて手先軌道が変化して楕円状の軌道を描くようになること,また,その軌道が一つの経由点をもつ躍度最小軌道で表現できること,その際に望ましい手先速度が得られるように腕の全関節が協調していることを明らかにした.
ジベレリン情報伝達におけるRGA/GAI相互作用因子の機能解析

本年度は、GAI相互作用因子GAF1の機能解析を行った。GAF1は、塩基配列特異的なDNA結合能を有するがほとんど転写活性化能を示さない。対照的にGAIは、DNA結合能を有さないがGAL4のDNA結合領域との融合タンパク質として発現させると非常に強い転写活性化能を示す。GAF1との相互作用因子を探索した結果、GAI/RGA蛋白質のほかに、WDリピート構造を有するWDRタンパク質が単離された。WDRは、転写抑制因子とされるWDリピートタンパク質と類似していた。GAF1は、転写活性化能を有するGAIタンパク質と転写抑制因子と考えられるWDタンパク質と結合することで、転写制御を行っている可能性が考えられた。そこで、酵母の系を用いてこれらのモデルを検証した。その結果、GAF1単独では、ほとんど転写活性化能を示さないのに対し、GAIをともに発現させると強い転写活性化能を示し、対照的にWDRを発現させると、この転写活性化が抑制されることが明らかとなった。また、E.coliで発現させた組み換えタンパク質をもちいたpull down assayを行った。その結果、GAF1におけるGAIとWDRの結合領域は、近接するが異なること。GAF1/GAI/WDの3量体を形成しうること。GAIは、GAF1に対してWDRよりも高い親和性を有することが明らかとなった。実際の植物体においてGA依存的に、GAI/RGAタンパク質が分解される事を考慮すると、GAF1は、RGA/GAIと相互作用し転写活性化因子として機能し、GAの投与によりRGA/GAIが分解されるとWDRと結合し転写が抑制されることが推察された。これらの結果をもとに、今後GAF1転写因子の標的遺伝子、植物体内におけるGAF1/GAI/WD複合体による転写制御機構を明らかにしていく。本年度は、GAI/RGA相互作用因子として、GAF1因子を単離し、RGA/GAIとの相互作用部位の同定および、GAF1の機能解析を行った。まず、pull down assayにより、GAF1とGAIの相互作用をタンパク質レベルで確認した。次に、酵母を用いた解析より、GAF1は、GAI類縁のRGA,RGL1,2,3のいずれにも結合すること、RGA/GAIとの相互作用には、17アミノ酸残基が必要であり、この領域を欠失させた変異体GAF1は、GAI/RGAと相互作用しないことを明らかとした。また、GAF1は、一次構造よりDNA結合能を有する転写因子と考えられた。ゲルシフト解析により、塩基配列特異性を持ったDNA結合能を有することを明らかとした。GAF1過剰発現体を作製し、その表現型を解析した結果、ジベレリン合成阻害剤存在下において、発芽、及び開花時期の促進が観察された。発芽、及び開花時期の制御には、ジベレリンが関与する事が知られており、GAF1はジベレリン信号伝達経路において、RGA/GAIの下流で機能する転写因子であると考えられる。今後、GAIと相互作用しない変異体GAF1等を用いて、RGA/GAIによるGAF1の機能制御機構を明らかにしていく。GAF1の標的遺伝子を探索するため、ジベレリン応答遺伝子および、花成制御遺伝子に焦点をあて、GAF1過剰発現体において、発現量が変化している遺伝子を探索している。現在までに、マイクロアレイ解析等によってGAF1転写因子の標的遺伝子の候補を複数単離している。GAF1結合配列等の情報をもとに、GAF1標的遺伝子の同定を行っている。また、GAF1遺伝子の機能解析の一環として相互作用因子を単離し、GAF1の機能調節機構についても解析を行っている。
ブタを用いた脳血管内治療トレーニングプログラムの開発

脳血管内治療は開頭手術を行わずにカテーテルを用いた遠隔操作による治療であるため低侵襲の治療法として急速に普及し、脳血管障害の治療では重要な役割を果たしている。但し微細な機材を使用し非常に繊細な操作を必要とするため、治療のリスクも低くなく、高度な治療技術を習得して安全な医療サービスを提供することが求められているにも関わらず、日常臨床では治療手技の習得は困難な状況におかれ、安全かつ有効な血管内治療トレーニング法の開発が求められている。動物を用いた治療訓練モデルが導入され、ブタの頚動脈に顕微鏡下に動脈瘤を作成して訓練に用いてきたが、準備に要する時間と労力が相当な負担となり、訓練モデルとして現実的ではないことが判明した。そこで、ブタの頸動脈にシリコン製の血管モデルを結合するhybridなvirtual脳循環モデルを作成し、血管内治療が可能なトレーニングモデルを作成した。このモデルでは大腿動脈からシースを挿入し、X線透視下にガイディングカテーテルを総頸動脈に進め、更にマイクロカテーテルをシリコン血管モデルに誘導する血管内治療の基本操作がすべて実践することができた。特に脳動脈瘤モデルではコイル塞栓術は実際の治療とほぼ同等の条件で技術訓練が可能となった。また同じコイルを何度も出し入れすることができ、異なったコイルを入れ変えることでコイルの特性を実感することができるという点では実際の治療よりも訓練の点では優れていると言える。さらに訓練中の放射線照射時間だけでなく、検者および被検者の放射線被曝線量を実際に測定することにより、技術習得だけでなく、放射線被曝軽減にも効果があることが判明した。血管内治療の治療成績向上だけでなく、医療安全の点からも本システムは有用であると考えられた。本システムの有効性が強く示唆されたが、改善すべき問題もあり、さらなる研究開発が必要である。1.ブタを用いた血管内治療基本手技モデル構築全身麻酔下にミニブタの大腿動脈に6Fr.シースイントロデューサーを留置するために、鼠径部を切開する手技は深部の剥離操作が難航したが、表在動脈を穿刺して大腿動脈に到達するルートが容易であることが判明した。これにより、6Fr-ガイディングカテーテルをガイドワイヤーを用いてX線透視下に総頸動脈に誘導する、脳血管内治療の基本手技を習得するモデルの基本構造ができるようになった。2.ブタを用いた血管内治療用デバイス操作モデル構築ブタの頚動脈に頚静脈を吻合して作成する動脈瘤モデルは作成に時間を要し、血栓化による自然閉塞の傾向が強いため効率が良くなかったが、シリコンチューブにヒトの脳動脈瘤を模したモデルを作成し、このシリコンモデルの一端をミニブタの総頚動脈に結合し、もう一方の端を反対側の総頚動脈に結合した脳循環モデルを作成。X線透視下での動脈瘤コイル塞栓術のトレーニングモデルとして実用可能となった。しかしシリコン内の抵抗のため、動脈瘤内の血流が遅延してしまい、血流が遮断するという問題点が生じた。この点については、シリコンモデルを動静脈短絡下に設置することで改善が望めるため。今後のモデルで実践する予定とした。3。開発したトレーニングモデルを用いたトレーニング効果の評価動物モデルの基本構造が作成できたが、実用できる完成されたモデルでないため、トレーニング効果を評価するに至っていない。震災の影響で実験が遅れたが、問題点に対する改善の目処がたっていることから今後のモデル作成で実践したい。1.ブタを用いた血管内治療基本手技モデル構築

全身麻酔下にミニブタの大腿動脈を穿刺して6Fr.シースイントロデューサーを留置し、6Fr.ガイディングカテーテルをガイドワイヤーを用いてX線透視下に総頸動脈に誘導し、マイクロカテーテルをマイクロガイドワイヤーと共に内頚動脈に進める操作を実践することにより、脳血管内治療の基本手技である選択的カニュレーション法を習得するができるようになった。これにより基本手技習得のためのトレーニングモデルが完成された。2.ブタを用いた血管内治療用デバイス操作モデル構築(1)シリコンチューブにヒトの脳動脈瘤を模したモデルを作成し、このシリコンモデルの一端をミニブタの総頚動脈に結合し、もう一方の端を頚静脈に結合した脳循環モデルを作成。実際の血液循環状態で脳動脈瘤内へのカニュレーション及び動脈瘤内へのコイル挿入、留置をX線透視下で行い、血管撮影を同時に行い画像評価を行うトレーニングプログラムが完成した。(2)ブタ頚動脈の血管壁にシリコン樹脂を注入して壁を肥厚させることにより頸動脈狭窄モデルを作成した。3.開発したトレーニングモデルを用いたトレーニング効果の評価脳神経血管内学会認定専門医と非専門医が動脈瘤モデルでのカニュレーションとコイル挿入を同様の環境下で行い、所要時間と術者被曝線量を測定した。非専門医の方が所要時間がやや長く、術者被曝線量はやや多い傾向を示したが対象人数が少ないため有意の差は認められなかった。1.ブタを用いた血管内治療基本手技モデル構築:全身麻酔下にミニブタの大腿動脈にシースイントロデューサーを留置し、6Fr.ガイディングカテーテルをガイドワイヤーを用いてX線透視下に総頸動脈に誘導し、マイクロカテーテルをガイドワイヤーと共に内頚動脈に進める操作は、実臨床で行われている血管内治療の基本手技とほぼ同様であり、基本手技習得のためのトレーニングモデルが完成された。2.ブタを用いた血管内治療用デバイス操作モデル構築:シリコン製脳動脈瘤モデルを作成し、このモデルをミニブタの総頚動脈と頚静脈の間に結合した脳循環モデルを作成。脳動脈瘤モデル内へのカニュレーション及び動脈瘤内へのコイル挿入、留置をX線透視下で行い、血管撮影を同時に行い画像評価を行うトレーニングプログラムが完成した。3.開発したトレーニングモデルを用いたトレーニング効果の評価:脳神経血管内学会認定専門医と非専門医が動脈瘤モデルでのカニュレーションとコイル挿入を同様の環境下で行い、所要時間と術者被曝線量を測定した。非専門医では専門医に比べて手術所要時間および透視時間が長く、術野および術者の被曝線量は明らかに高いことが判明した。トレーニングモデルとしては初期の目標を達成できるものを製作することができた。より完成度の高いモデルを作成するためには改善すべき点があり、より多くの実験が必要と考えられるが、震災の影響でブタの確保、動物麻酔医の確保に支障をきたし、実験計画に遅延が生じた。24年度が最終年度であるため、記入しない。ブタを使用したトレーニングモデルは、現時点では血管内治療手技習得のために非常に有用と考えられるが、動物を使用すること、血液を介した感染症、全身麻酔薬による術者への影響、などがあり、今後、動物を用いないファントムのみのトレーニングモデル、即ち、自動灌流装置を設置したシリコンモデルを作成しX線透視下に治療手技を習得するシステムを開発したい。
テトラチオテトラチアフルバレンによる分子造形-環状単、および二量体の合成

テトラチオテトラチアフルバレン(TT-TTF)による新規結晶配列の実現を目指し、TTFを-S(CH_2)nS-(n=2,3)で結んだシクロファン型の分子造形をもつ3つのTT-TTF誘導体を設計、その合成を試みた。1.1つのTTFの両サイドをを2本鎖で結んだものでは、前駆体の環状ビスオルトエステルの酸触媒によるカップリングによりTTFの中央2重結合を作る方法で、n=3の合成に成功した。これまでに知られている最も歪んだTTF骨格をもつ化合物である。2つのTTFの両サイドを4本の架橋で結んだ化合物には直行型、平行型の2種類がある。2.直行型の合成は幾つかのルートで成功したが、最も効率が良いのは大環状dmit4量体の2重カップリングによるもので、n=2,3のいずれも合成出来る。一方、TTFを出発物質として、短いステップでプロパンジセレノ鎖体の合成にも成功し、現在は収率向上の努力を続けている3.平行型では逆合成解析に基づき、考え得る殆ど全ての合成ルート(6ルート以上)を試みたが、その合成には成功せず、ポリマーまたは(直行型が生成可能の場合には)直行型のみが生成する結果となった。平行型に環化する前躯体/中間体の立体配座/配置がエネルギー的に不利なためと考えられ、平行型は本質的に困難な合成ターゲットであると判断される。今後は立体配座/配置を制御するための、しかし最終段階では除去可能な置換基を利用して、その合成に取り組みたいと考えている。4.プロパンジチオ、プロパンジセレノ鎖をもつ直行型の陽極酸化で得られるラジカル塩は、半導体ではあるが、設計どうりのほぼ等方的な伝導性を示す。また伝導性や磁性に興味ある圧力依存などが見いだされており、現在その研究が進行している。本研究で合成を目指したのは、テトラチオテトラチアフルバレン骨格を持つ3つの型のシクロファン13(番号は計画調書通り)である。テトラチオテトラチアフルバレン骨格1個を含む2架橋環状体1(メチレン数3)は、代替ルートを開発したが、当初のルートに勝るものではなかった。当初ルートは対応するジチオンから5段階、総収率10%以上に改善された。最も歪んだテトラチアフルバレンとして、現在そのX線構造解析が進行中である。テトラチオテトラチアフルバレン骨格2個を持つ交差型の4架橋体では、メチレン数2、および3(3a、b)の合成に成功した。最終段階で中央2重結合、あるいは側鎖炭素-硫黄結合の生成を行なう、併せて4つのルートを開発した。このうち、対応する大環状ケトントリチオンから亜リン酸トリエチルにより中央2重結合2個を生成させるルートが、大量合成には最も適した方法であった。3a、bのX線構造解析が終了した。3aは光度に歪んだ化合物であり、その歪みは、酸化電位、NMR化学シフト等にもはっきりと反映されていた。3bについては陽極酸化によりいくつかの塩が得られており、その物性の解明が進行している。テトラチオテトラチアフルバレン骨格2個を持つ平行型の4架橋体2は、調書で提案した以外にも、様々な方法でその合成を試みたが、未だ成功していない。それらの結果を総合的に考えると、i単純なメチレン鎖で結ぶ場合、優位立体配座の関係で、大環状体を形成する最後のステップが非常に不利になっている、iiテトラチオテトラチアフルバレンが接近する場合、交差型に近付く方が有利である、ことなどが主な理由と考えている。その合成には引続き努力している。

2つのテトラチアフルバレンを4本の架橋で結んだシクロファン型化合物には直行型、平行型の2種類がある。昨年度エチレンジチオ鎖およびプロパンジチオ鎖をもつ直行型の合成に成功したので、本年度は平行型の合成、また、直行型では両間距離や分子間相互作用を制御するため、架橋部を変化させたものの合成を試みた。1.平行型では逆合成解析に基づき、考え得る殆ど全ての合成ルート(6ルート以上)を試みたが、その合成には成功せず、ポリマーまたは(直行型が生成可能の場合には)直行型のみが生成する結果となった。平行型に環化する前駆体/中間体の立体配座/配置がエネルギー的に不利なためと考えられる。平行型は本質的に困難な合成ターゲットであると判断され、今後は立体配座/配置を制御するための,しかし最終段階では除去可能な置換基を利用して、その合成に取り組みたいと考えている。2.架橋部を変化させた直行型の合成では、ビスクロロメチルスルフィドやビスクロロメチルエーテルを用い、プロパンジチオ鎖の場合と同様な大環状体を経るルートを追究したが、クロロメチルチオ基、クロロメトキシ基をもつ中間体の精製の困難さから、目的を達することは出来なかった。現在そのような中間体を避けるルートで合成が進んでいる。一方、TTFを出発物質として、短いステップでプロパンジセレノ鎖体の合成に成功し、現在は収率向上の努力を続けている。3.プロパンジチオ鎖直行型の陽極酸化で得られるラジカル塩は半導体ではあるが、設計どうりのほぼ等方的な伝導性を示すほか、伝導性や磁性に興味ある圧力依存などが見いだされている。プロパンジセレノ鎖体も半導体ではあるものの、その性質は硫黄体に比べ望ましい方向に変化している。
パーキンソン病におけるパエル受容体の病態生理的役割の解明

常染色体劣性若年性パーキンソン病(AR-JP)の原因遺伝子産物Parkinは、タンパク質の分解にかかわるユビキチン・プロテアソーム経路のユビキチンリガーゼ(E3)の活性を持ち、AR-JPに見られる変異体ではE3活性が欠失または低下している。このことは、Parkinの基質の神経細胞への蓄積がAR-JPの原因であることを強く示唆する。我々がParkinの基質として同定した膜タンパク質Pael-Rは神経系培養細胞内で過剰発現させると、高度なユビキチン化とともに細胞死が観察される。この原因はPael-Rが折り畳み効率の低いタンパク質であり、折り畳みに失敗したミスフォールド化Pael-Rは小胞体関連分解(ERAD)で分解されるものの、発現量がERADの処理能力を超えると、小胞体及び細胞質に蓄積し小胞体ストレスを引き起こしてアポトーシスを生じさせるからと考えられる。これらの結果を踏まえ、AR-JPモデルマウスを作出する目的で、Pael-Rトランスジェニックマウス(Pael-R Tg)を作製した。Pael-R Tgでは軽度ながら、12ヶ月から選択的に黒質ドーパミンニューロンの脱落を認め、加齢マウスでは約25%の減少が観察された。Pael-R Tgでは、線条体中のドーパミンレベルが増加傾向を示し、DOPAC及びHVAレベルが有意に上昇した。更に、酸化的ストレスのマーカであるカルボニル化タンパク質の増加を認めた。Pael-Rのドーパミン合成・代謝に関与する機能を解析する目的で、Pael-Rの結合タンパク質を探った。Pael-RはVMAT2と結合し、VMAT2がシナプス小胞にドーパミンの取り込みを抑制することが明らかとなった。以上の結果から、Pael-R Tgにおけるドーパミン神経変性は、小胞体ストレス、酸化的ストレス、ドーパミン毒性が相乗的に作用して誘発されるものと考えられる。
スピン自由度を持つボーズ粒子系の数理物理学的研究

本年度の研究では、スピン自由度を持った量子多体系として最も基本的なものの1つである、spin-1 Bose-HubbardmodelにGutzwiller近似を適用した数値計算を行い、絶対零度と非零温度での相図を明らかにした。主な結果は以下の通りである。・絶対零度の相図:外部磁場がない系ではMott絶縁体相と超流動相の2つの相のみが見られたが、外部磁場下では、Mott絶縁体相に加えて、2つの超流動相が見られた。1つは磁化がない相であり、これを対応する連続系(光格子がない系)の場合の用語法に倣ってpolar相と呼ぶ。もう1つは外部磁場に対して垂直な磁化を持つ相であり、同様に、これをbroken-axisymmetry相と呼ぶ。・絶対零度の相図:2つの超流動相間の相転移は、87Rb(スピン依存相互作用が弱い)に対応するパラメーターでは連続であったが、7Li(スピン依存相互作用が強い)に対応するパラメーターでは不連続になることを見出した。この系に対応する連続系(光格子がない系)では、対応する2つの超流動相間の相転移は連続であり、大きく異なる。・非零温度の相図:7Liに対応するパラメーターと十分低い温度に対しては、絶対零度の場合と定性的に同様な相図が得られた。特に、2つの超流動相間の不連続な相転移が見られた。温度を上げていくと不連続相転移の領域は縮小することが分かった。以上の結果に基づき、実験的にこの不連続相転移を観測するために必要な条件についても考察を行った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本年度の研究では、スピン自由度を持った量子多体系として最も基本的なものの1つである、spin-1 Bose-Hubbard modelにGutzwiller近似を適用した数値計算を行い、絶対零度と非零温度での相図を明らかにした。
経営者の異質性と企業行動

先行研究では、経営者個人のリスク回避度と追加的な固有リスクの負担が原因で、企業がリスクを増加させる行動をとらなくなると指摘されてきた。しかし、これらの研究ではリスク回避度を測っておらず、このメカニズムの十分な検証はなされてこなかった。本研究の主たる目的は、アンケート調査を行うことで経営者のリスク回避度を直接的に計測し、経営者のリスク回避度と固有リスクの負担が原因で、企業はリスクを増加させる行動をとらなくなるのか、また、報酬体系によって経営者個人のリスク回避度の影響を軽減することができるのかを検証することである。前年度は、アンケートデータの整理と企業の投資行動に関する仮説の検証を行なった。検証の結果、経営幹部のリスク回避度が高ければ相対的に投資水準が低くなること、そして、凸型のペイオフを持つ報酬体系(例えば、ストックオプション)を導入することで、この影響は緩和されることが明らかになった。平成30年度は、学会やセミナーで得られたコメントを基に、コントロール変数を追加した分析やアンケート回答企業の代表性の確認などの追加分析を実施した。また、検証する仮説をより直接的に示すために理論モデルの構築を行った。これに加えて、企業行動に関する追加的なアンケート調査を行った。また、本研究の出発点となっている、経営幹部のリスク回避度や楽観度が企業投資行動に与える影響を分析した論文についても、コメントを踏まえて改定を行った。今後、これらの論文を国際査読誌に投稿する予定である。当初の計画よりも早い段階で、企業の経営幹部にアンケートをする機会を得ることができたため、平成29年度は、このアンケートデータの整理と、企業の投資行動に関する仮説の検証を行なった。検証の結果、サンプルサイズは小さいものの、経営幹部のリスク回避度が高ければ相対的に投資水準が低くなること、そして、凸型のペイオフを持つ報酬体系(例えば、ストックオプション)を導入することで、この影響は緩和されることが明らかになった。これは、経営幹部がリスク回避的であるほど、投資プロジェクトへの主観的な要求収益率が高いために過小投資問題が発生している可能性、そして、その過小投資問題を凸型のペイオフを持つ報酬体系が緩和する可能性を示唆している。以上の結果をまとめて、論文のドラフトを作成した。また、本研究の出発点となっている、経営幹部のリスク回避度や楽観度が企業投資行動に与える影響を分析した論文についても、国際査読誌に投稿した。サンプルサイズが小さいという問題があるものの、投資行動に関する実証分析の結果は概ね仮説を支持するものである。そのため、来年度中には、学会等で得られたコメントを反映させて改訂を行い、研究雑誌やディスカッションペーパーの形で公表できると予測される。これらのことから、おおむね順調に進展していると判断した。平成30年度は、学会等で得られたコメントを基に追加的な実証分析を行う。そして、論文のドラフトを改訂し、国際査読誌への投稿に向けて最終原稿を完成させる。平成29年度は、当初の予定とは異なるルートから企業の経営幹部にうまくアクセスする機会を得たため、アンケート調査費用について繰越額が生じた。平成30年度は、この繰越額を用いて、サンプルサイズを確保するために追加的なアンケート調査を行う予定である。また、統計解析ソフトの購入、国際学会報告のための旅費、論文の英文校正費用、投稿費用などに使用する予定である。
広域疎密センサーネットワークを実現するためのハイブリッド型データ収集基盤の研究

農場や牧場といった広大なエリアをセンサーネットワークでセンシングしようとする場合,コストの兼ね合いからシミュレーションのように多数のノードを配置することはできず,ノードに配置間隔が大きな疎密なセンサーネットワークになる.そこで,本研究では,人や自動車を媒介したセンサーネットワークを検討し,特に超音波センサーによるアクティブウェイクアップ型のすれちがい通信プロトコルについて研究と実装を行った農場や牧場といった広大なエリアをセンサーネットワークでセンシングしようとする場合,コストの兼ね合いからシミュレーションのように多数のノードを配置することはできず,ノードに配置間隔が大きな疎密なセンサーネットワークになる.そこで,本研究では,人や自動車を媒介したセンサーネットワークを検討し,特に超音波センサーによるアクティブウェイクアップ型のすれちがい通信プロトコルについて研究と実装を行った農場のように電源がとれない環境においては,無線センサーネットワークの利用可能時間を長くすることが重要な課題となっている.センサノードの電力消費抑制のためには,消費電力の主要因である送信電力の削減が有効となる.そこで,移動シンク(シンク:データ収集ノードのこと)を利用し通信回数を削減させる研究が行われている.中でも,移動シンクが固定経路を巡回するという前提で経路近辺のセンサノードをクラスタノードとしてツリー構造を構築する手法は,電力削減効果が大きいが移動シンクの巡回頻度により遅延が増大する場合がある.これまで遅延に関しては,あまり重要視されてきていなかったが,今後リアルタイムに農場の状況を把握したいという要求に対しては,遅延が重要となってくる.そこで,移動シンクを利用した無線センサネットワークにおいて,アプリケーションが要求する許容遅延時間内にデータを収集しつつ,通信回数を抑制するデータ収集方式を提案する.提案では,データの通信回数をできる限り少なくするためにセンサノードは移動シンクがデータを回収しにくるまで待つが,許容遅延時間内に回収が望めない場合はデータを回収が望めるセンサノードに転送する方法をとる.センサノードは移動シンクと次に接触する時間を予測するために、移動シンクとの過去の接触履歴を一定量メモリに保存しておき,移動シンクとの接触確率(収集確率)を算出する.各ノードは,一定時間毎に収集確率を求め,閾値を境にデータをバッファに蓄積しておくか,転送するかを判断する.データを転送する場合は,通信範囲内の近隣ノードにデータの許容遅延時間を含む制御パケットを送信し,収集確率の返信を待つ.近隣ノードに自身の収集確率より大きな収集確率を持つセンサノードが存在すれば,そのセンサノードにデータを送信する.今後は,提案方式に関して,シミュレーションにより性能評価を行っていく予定である.自然エネルギーで駆動するエナジーハーベストセンサーネットワークを実現することを目的として、本年度は、大きく以下の2つの課題に取り組んだ。我々の研究は、広大な農場にセシサーが疎密に配置されている状況を想定している。これは、茶畑農家などに実際にヒアリングした結果に基づいており、実際の環境では過去のセンサーネットワークの研究で前提とされるセンサ間めアドホック通信が成り立たないことを意味している。そこで、疎密に配置されたセンサー間をシンクノードが移動することによってデータを収集する移動シンク型センサーネットワークに着目している。1つ目の研究課題として、この移動シンク型センサーネットワークにおいて、データの遅延制約を考慮したデータ転送方式について、ネットワークシミューレータQualnetを用いた性能評価を行った。提案方式は、センシングデータの鮮度を保つためデータに遅延制約がもうけられている状況を想定し、遅延制約を守りつつ,消費電力を最小化する。評価の結果、従来方式と比較して、23%消費電力を低減できることを示した。また、2つ目の研究課題として、すれ違い時にデータを送るための仕組みに関して、実装および実験を含めた検証を行った。センサーノードは消費電力を低減するためにLow Duty Cycleと呼ばれる動作モードで動いており、大半をスリープ状態で過ごしている。そのため、移動シンクが近づいた際に、スリープを解除する仕組みが必要であるが、そこで多くの電力を消費する訳にはいかないため、センサーノードよりも低消費電力で駆動するウェクアップモジュールが必要である。我々は、さまざまな検討を経て、超音波センサーに決定し、Xbeeモジュールを搭載したセンサーノードに超音波セシサーを追加し、すれ違いによりセンサーノードを起動しデータを送受信できるかを検証した。実環境(農場)において、超音波センサーの取り付け角を変化させながら実験した結果、Wakeupはもちろん、十分なデータ通信が行えることを確認した。農場など広域な環境にセンサーが粗密に配置された環境において、低コストかつ永続的なセンシングを実現することを目的として、本年度は、大きく以下の2つの課題に取り組んだ。1つ目は、昨年度Alkasと呼ばれるやや高価なハードウェアを用いて実装していたセンサーノードを、より低コストなArduinoプラットフォームに移植すると共に、実際に農場に設置して、データを継続的に取得する実験を行った。Arduinoは数千円で購入可能な汎用マイコンボードであり、今回、我々の提案する超音波センサによるウェイクアップシステムとすれ違い通信を搭載したセンサーノードも移植に成功したことによって、大幅なコストダウンを実現できた。しかしながら、実際に農場に設置すると、霜などの影響で動作が安定しないことなども明らかになり、実用化を見すえた場合の課題も顕在化してきた。2つめは、自然エネルギーで駆動するエナジーハーベストセンサーネットワークを実現することを目的として、太陽光発電パネルと船舶向け風力発電のハイブリッド回路により上記Arduinoを永続的に駆動可能な回路を設計した。平均日照時間や風力発電の平均値を元にした消費電力見積もりの結果、提案回路はArduinoを自然エネルギーだけで半永久的に駆動可能であることを明らかにした。ただし、実環境では、両発電モジュールからの電力をいったん蓄積する蓄電池の劣化が激しく、実用化に向けてはバッテリーの選定、改善も必要であることが明らかになった。

また、見積時には平均を用いているため、今後、連続的な天候不順なども考慮して行く必要があると考えられる。当初の計画の通り、1年目でさまざまな検討と方針の決定を行い、本年度(2年目)ではすれ違い通信に関して、シミュレーションによる性能評価はもちろん、実際にエナジーハーベストセンサーノードを試作し、低消費電力な超音波を使って、すれ違いによるWake upが可能であることを確認できたシミュレーションにより理論的な評価だけ無く、次年度に向けてハードウェアに関しても実験基盤ができたということで、純情に推移していると評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、シミュレーションで評価した方式は、遅延制約付きルーティングに重きを置いており、実際に制作したハードウェア(超音波を使ったWake up方式)や実環境での自然エネルギーの推移は考慮されていない。最終年度では、より実用性を高めるために、それらを考慮した性能評価を行うとともに、試作ノードの台数を増やし、実環境において、総合的にどの程度データを収集可能であるか、気候にどの程度影響を受けるかを分析し、システムにフィードバックする予定である。また、成果として、論文や国際会議にも投稿予定である。
南西諸島出土人骨の形質人類学的・人類遺伝学的研究

頭蓋の形態小変異や遺伝子の研究者から疑問が提示された、南西諸島人の成り立ちを総合的に解明するために、形質人類学、人類遺伝学、先史学の研究者による本研究プロジェクトが組織された。初年度は、2回の班会議を千葉と沖縄で開催し、各研究分担者は相互の情報交換を行うとともに、これまでの研究状況の報告と総合討論を行った。2年目は前年度に調整した課題について、各研究分担者が独自に研究を進めた。その結果、現在までに以下のような知見が得られている。形質:1)沖縄先史時代人は、全体的にサイズが小さく、頭型は過短頭、また顔の高径が著しく低いという特徴を持つことが明らかになった。また、それらの特徴は、種子島弥生人や奄美諸島の弥生人にも共通するものであることが分かった。2)沖縄諸島においてみられた先史時代と中世以降の間の明瞭な形質の時代差が奄美諸島においても認められることが明らかになった。3)頭蓋の計測および非計測形質について南西諸島人の再検討を行った結果、一般的に近縁であると考えられている北海道のアイヌと南西諸島現代人が、それぞれ、独自の特徴を持つ集団であることが明らかになった。南西諸島現代人を特徴づけるのは顔面の平坦性であった。ミトコンドリアDNA:東アジアの5人類集団のミトコンドリアDNAの分析からは、日本人の起源に関する仮説のうち、混血説を指示する結果が得られ、また、一般的に近縁と考えられている南西諸島人とアイヌが、大陸からの渡来があった頃には、すでに別の集団を形成していたことが示された。先史学:各時代の遺跡数の変化のパターンを分析した結果、ひとが沖縄に適応できたのは縄文後期であることが示唆された。10月に千葉市において第一回班会議を開催した。班会議では、各分担者の役割について再確認し、新たに必要なデータやこれまでに得られているデータで相互利用が可能なデータ等について調整を行った。土肥を中心に沖縄県内で得られた人骨の整理を行った。その際、人骨の整理を能率良く行うために、学生アルバイトを雇用した。2月に沖縄において第二回班会議を開催した。各分担者はそれぞれ、これまでの研究状況を報告し、全員で総合的なディスカッションを行った。研究報告のタイトルは以下のとおりである。1.室来聰「現代人の起源と日本人の起源」2.土肥直美・平田幸男他「沖縄地方出土人骨の形態的変異性」3.峰和治「奄美諸島出土人骨の調査から」4.百々幸雄・土肥直美・近藤修「沖縄本島人頭蓋計測値の多変量解析(予報)」5.高宮広土「沖縄本島先史時代におけるヒトの適応過程」また、来年度の研究打ち合わせを行い、秋に沖縄で公開研究発表会を開催することを決定した。班会議の後、宝来、高宮、土肥は琉球大学医学部、その他において分析資料の収集を行った。1.土肥は沖縄県内の人骨資料からDNA解析用のサンプル採集を行った。2.峰は奄美諸島の人骨資料からDNA解析用のサンプル採集を行った。3.土肥を中心に沖縄県内で得られた人骨の整理を行った。4.宝来は人骨サンプルのDNA解析を行った。5.10月に百々・土肥・高宮は佐賀で行われた第50回連合大会において、合同の研究発表を行った。

6.今年度は、予算も少なかったため、当初予定していた班会議は行わず、各分担者独自の調査や研究を充実させることにした。今年度は各自の調査・研究に重点をおいたが、情報の交換は学会発表などを通じて十分に行うことができ、また、全体の進行具合もお互いに確認することができた。特に、mtDNAの解析結果と骨形態の分析結果が矛盾するものではないことが確かめられたのは大きな収穫であった。DNA解析用のサンプルは、奄美地方については先史時代と近世のものを採取することができたが、沖縄では祖先崇拝の土地柄から困難な問題があり、思うようには進まなかった。しかし、グスク時代以降のサンプルについては、先島から沖縄地方までのものを採取することができたので、結果は十分に期待できるものと思われる。DNA解析は、少し時間をかけてサンプリングを充実させ、今後とも共同研究は継続させていく予定である。
淡水域における三者系生物間情報化学物質の機能と構造の解明

カエル類の幼生は、捕食者の匂い(情報化学物質)を感知し、行動や形態を変化させて被食を回避する。しかし、その情報化学物質の機能と構造はほとんど明らかにされていない。本研究における達成課題は、1、情報化学物質によるカエル幼生の行動変化を数値的に指標化する生物検定法の確立および情報化学物質の精製と単離、2、三者系における情報化学物質を介した生物間相互作用(ケミカルコミュニケーション)の効果の解明、3、幼生の防御行動のメカニズムの解明である。本年度に明らかになった知見を以下に記す(課題2、3は昨年度までに達成済)。1、ギンヤンマAnax partenope juliusの幼虫(ヤゴ)の飼育水を化学的に処理して、ニホンアマガエルHylajaponicaとツチガエルRana(Rugosa)rugosaの幼生に与える生物検定を行ない、カエル2種の活動時間を減少させる防御行動を誘導するヤゴ由来の情報化学物質の性質を調べた。その結果、ニホンアマガエルは脂肪親和性の性質をもたない難揮発性の化学物質に対して反応を示した。一方ツチガエルは、低脂肪親和性で難揮発性の化学物質に対して反応した。このことから、ヤゴ由来の情報化学物質によって、カエル2種は類似した防御行動を示すが、その行動を誘導する化学物質は異なる性質をもつことが明らかになった。これまでの淡水域における捕食者と被食者のケミカルコミュニケーションに関する研究は、ほとんどが情報化学物質に対する被食者の防御反応についての生態学的なものであった。しかし、本研究では情報化学物質の化学的な特性にまである程度踏み込んだ検討を行なった。今後は高速液体クロマトグラフ(HPLC)などによる更なる情報化学物質の精製を進め、核磁気共鳴法(NMR)などを用いて構造決定を行なう必要がある。カエル類の幼生は、捕食者由来の情報化学物質を感知し、行動や形態を変化させて被食を回避することが知られている。しかしながらどのような性質をもつ化学物質を受容しているのかはこれまで明らかにされていない。本研究における達成課題は、1、情報化学物質を受けて示すカエル幼生の行動変化を数値的に指標化する生物検定法の確立および情報化学物質の精製と単離、2、三者系におけるケミカルコミュニケーションの効果の解明、3、幼生の捕食者回避行動メカニズムの解明である。これまでに明らかになった知見を以下に記す。1、ギンヤンマAnax partenope juliusの幼虫(ヤゴ)あるいはキンギョCarassius auratusvar.の飼育水を幼生1頭入れた容器に流し込む生物検定を行なった結果、ニホンアマガエルHyla japonicaでは各飼育水を与えたときにそれぞれ活動時間が有意に減少し、ツチガエルRana rugosaではヤゴの飼育水を与えたときのみ活動時間が減少した。このことから、捕食者飼育水には幼生の行動を変化させる情報化学物質が存在し、キンギョ由来の情報化学物質による反応はカエル2種で異なることを明らかにした。さらに、生物検定と化学分析によりヤゴ由来の情報化学物質は、1日冷凍しても失活しない難揮発性の物質であることが示唆される結果を得た。2、ヤゴと幼生を共に飼育している環境にキンギョの飼育水を加えたときと加えなかったときでヤゴに捕食される幼生の個体数を調べた結果、キンギョの飼育水を加えたときにニホンアマガエルではヤゴに捕食される割合が増加したのに対して、ツチガエルでは捕食される割合に変化はみられなかった。このことから、キンギョ由来の情報化学物質はヤゴと幼生の捕食被食関係を変化させ、またその効果はカエル2類で異なることを明らかにした。今後、確立した生物検定法を用いて情報化学物質の精製・単離作業を進めるとともに、捕食者回避行動メカニズムの解明を行なう。しかし、情報化学物質の機能と構造はほとんど明らかにされていない。本研究における達成課題は、1、情報化学物質によるカエル幼生の行動変化を数値的に指標化する生物検定法の確立および情報化学物質の精製と単離、2、三者系におけるケミカルコミュニケーションの効果の解明、3、幼生の被食回避行動メカニズムの解明である。本年度に明らかになった知見を以下に記す(課題2は昨年度までに達成済)。1、ギンヤンマAnax partenope juliusの幼虫(ヤゴ)の飼育水を化学的に処理して、ツチガエルRana(Rugosa)rugosa幼生に与える生物検定を行なった結果、ヤゴ由来の情報化学物質は、難揮発性で弱い疎水性をもち、陽イオン性の物質であることが示唆された。また高速液体クロマトグラフ(HPLC)による分析結果から、ベンゼン環をもつ化合物であることが示唆された。今後はHPLCによる分析を進め、核磁気共鳴法(NMR)などを用いて構造決定を行なう。3、ヤゴ由来の化学物質の受容によるニホンアマガエルHyla japonica幼生の行動変化が、被食回避に適応的であるかどうかを調べた。その結果、化学物質を受容していない場合と比べて、化学物質を受容した場合では、幼生が攻撃されるまでの時間が顕著に長く、攻撃される頻度が少なかった。攻撃されたときの幼生の状態を調べると、幼生が水底で動いているときにヤゴは頻繁に攻撃したことから、化学物質を受容した幼生は活動時間を低下させることによって、ヤゴに発見されにくく、攻撃される頻度が減少したと考えられる。

また、化学物質を受容した幼生はすばやく遠くへ泳ぎ、ヤゴが接近しにくいことがわかった。以上の結果から、化学物質の受容による幼生の行動変化は生存に有利な適応的反応であることが明らかになった。カエル類の幼生は、捕食者の匂い(情報化学物質)を感知し、行動や形態を変化させて被食を回避する。しかし、その情報化学物質の機能と構造はほとんど明らかにされていない。本研究における達成課題は、1、情報化学物質によるカエル幼生の行動変化を数値的に指標化する生物検定法の確立および情報化学物質の精製と単離、2、三者系における情報化学物質を介した生物間相互作用(ケミカルコミュニケーション)の効果の解明、3、幼生の防御行動のメカニズムの解明である。本年度に明らかになった知見を以下に記す(課題2、3は昨年度までに達成済)。1、ギンヤンマAnax partenope juliusの幼虫(ヤゴ)の飼育水を化学的に処理して、ニホンアマガエルHylajaponicaとツチガエルRana(Rugosa)rugosaの幼生に与える生物検定を行ない、カエル2種の活動時間を減少させる防御行動を誘導するヤゴ由来の情報化学物質の性質を調べた。その結果、ニホンアマガエルは脂肪親和性の性質をもたない難揮発性の化学物質に対して反応を示した。一方ツチガエルは、低脂肪親和性で難揮発性の化学物質に対して反応した。このことから、ヤゴ由来の情報化学物質によって、カエル2種は類似した防御行動を示すが、その行動を誘導する化学物質は異なる性質をもつことが明らかになった。これまでの淡水域における捕食者と被食者のケミカルコミュニケーションに関する研究は、ほとんどが情報化学物質に対する被食者の防御反応についての生態学的なものであった。しかし、本研究では情報化学物質の化学的な特性にまである程度踏み込んだ検討を行なった。今後は高速液体クロマトグラフ(HPLC)などによる更なる情報化学物質の精製を進め、核磁気共鳴法(NMR)などを用いて構造決定を行なう必要がある。
放射線照射により胃がん幹細胞に生じる免疫学的プロファイルの変化

本研究では、放射線照射ががん幹細胞の免疫学的プロファイルにどのような変化をもたらすかを明らかにするために、以下の3つの実験を計画する。1.胃がん幹細胞におけるPD-L1およびMHCクラスI分子発現等の検討2.放射線照射を受けた胃がん幹細胞におけるPD-L1およびMHCクラスI分子発現等の変化3.患者検体による治療効果と胃がん幹細胞および胃がん幹細胞由来免疫制御因子との相関分析本研究では、放射線照射ががん幹細胞の免疫学的プロファイルにどのような変化をもたらすかを明らかにするために、以下の3つの実験を計画する。1.胃がん幹細胞におけるPD-L1およびMHCクラスI分子発現等の検討2.放射線照射を受けた胃がん幹細胞におけるPD-L1およびMHCクラスI分子発現等の変化3.患者検体による治療効果と胃がん幹細胞および胃がん幹細胞由来免疫制御因子との相関分析
大型植食動物による被食圧に対する植物の反応

本研究では、大台ケ原山においてニホンジカによる被食圧下で分布を拡大しつつあるミヤコザサを材料に、植物の耐被食戦略を検討した。前年度までの研究により、「シカによる被食圧下にあるササは接触刺激を認識して小型化し、その結果植物体各部の窒素濃度の増大・光合成装置の増加により光合成能力が向上し、その結果として小型化(=受光面積の縮小)に伴う光合成物質生産の低下が補償される」、という可能性が示唆された。18年度はこの「接触形態形成に端を発する連鎖反応による補償光合成」の可能性をさらに検討した。1.小型化の意義:シカによる被食圧下にあるササ群落内に、プロテクトケージを用いて様々な高さのササのパッチを作製した後ケージを撤去し、シカの食害による葉の損失速度を測定した。その結果、周囲よりわずかに背が高くなると葉の損失が急増することから、小型化は集中的な食害の回避に必須であることが分かった。2.稈密度:大台ケ原山正木峠周辺のササ群落の当年稈密度は、防鹿柵外で約3000本/m^2、防鹿柵内(シカから5年にわたり保護)では約1200本/m^2であった。プロテクトケージを、時期をずらして設置したところ、当年稈の密度は前年の初夏(6月から7月頃)に決定されることが示唆された。柵外における稈密度の増大は、食害回避のための個々の稈の小型化のもとで群落レベルでの物質生産速度を維持することに貢献していると推察される。3.シカによる被食圧のかわりに接触刺激のみを与えてササを栽培した場合にも、小型化と光合成能力の増大が誘導された。しかし、窒素含量の増加は認められなかった。この原因としては、生育環境(野外では強光条件下、栽培実験では弱光・貧栄養条件下)、あるいは変化の方向性(野外実験では大型化に伴う変化、栽培実験では小型化に伴う変化)の影響が考えられた。現在、これらの点を検討するための野外実験および栽培実験を開始している。本研究では大台ヶ原山においてニホンジカによる被食圧下で分布を拡大しつつあるミヤコザサを材料に、防鹿柵あるいはプロテクトケージ内外のササの性質を比較することによってその対被食戦略を検討した。被食圧から解放されたササは例外なく大型化し、窒素含量および光合成能力が低下した。このことから逆に、被食圧に対するササの応答は小型化、窒素含量および光合成能力の向上であると結論できる。防鹿柵外のササは実際の食害の有無に関わらず小型化していることから、傷害は小型化の誘導に必須ではない。また、プロテクトケージ内のササは周囲とは不連続に大型化することから、地下茎や揮発性物質を通じた情報伝達の可能性も低い。従って、ササは個々の地上稈に対して加えられる接触や踏み付けなどの物理的刺激に反応して小型化している(接触形態形成)と推察された。プロテクトケージを時期をずらして設置することによって様々なサイズのササを作成すると、植物体サイズと葉の窒素含量との間に負の、窒素含量と光合成能力との間には正の相関が認められた。小型化したササは葉だけではなく全器官において窒素含量が増大していることから、利用可能な窒素資源の量がほぼ一定のまま植物体が小型化した結果、植物体中の窒素濃度が必然的に増大したという可能性が示唆された。また、小型化したササは含窒素光合成関連装置の含量も高く、全窒素含量の増大は光合成関連装置の増加を介して光合成能力を向上させている可能性が示唆された。以上の結果から、ミヤコザサは被食圧下では接触刺激を認識して小型化し、集中的な食害を回避するとともに、小型化>植物体各部の窒素濃度増大>光合成関連装置の増加>光合成能力の向上、という連鎖反応を通じて葉面積の縮小による光合成物質生産の低下を補償している可能性が示唆された。現在、こうした連鎖反応を実験的に再現するため、ミヤコザサの栽培を開始している。

柵外における稈密度の増大は、食害回避のための個々の稈の小型化のもとで群落レベルでの物質生産速度を維持することに貢献していると推察される。3.シカによる被食圧のかわりに接触刺激のみを与えてササを栽培した場合にも、小型化と光合成能力の増大が誘導された。しかし、窒素含量の増加は認められなかった。この原因としては、生育環境(野外では強光条件下、栽培実験では弱光・貧栄養条件下)、あるいは変化の方向性(野外実験では大型化に伴う変化、栽培実験では小型化に伴う変化)の影響が考えられた。現在、これらの点を検討するための野外実験および栽培実験を開始している。