hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
確率モデルを用いたＮｅｕｒｏＥｖｏｌｕｔｉｏｎの大規模化と楽曲検索への応用

精度の検証は,ベンチマーク問題を中心に今年度行う予定であったが,既存手法との比較,問題の規模を拡大したときのスケーラビリティに関しては,次年度で行う予定である.また,今年度は対外発表を行なっておらず,2013年度に国際会議を含め,発表する予定でありが,全体的な達成度としては,やや遅れている.今後は引き続き、確率モデルニューラルネットワークの改良と、パラメータなどの最適化を行い、実際の楽曲データ(楽譜データや音響データ)を入力としたときの性能の評価を行う。特に多声音楽を入力とした時の状態の数が組み合わせ的に増加してしまう問題について、DeepLearningのベクトル化や他の手法を活用することで解決を図る予定である。楽譜データに関しては、RWCデータベースやIMSLPサイトから一部を入手済みであり、引き続きデータベースの構築を進める。これらを使って、楽曲検索の枠組みを作る予定である。昨年度に実装したDeepLearningの手法を導入したネットワークの最適化について取り組み,楽曲検索に向けたモデルを構築する.現段階では,多声音楽の予測や採譜などの処理は現状では不十分であり,多声音楽を適切に表現可能なモデルは,採譜や伴奏,表情付けなど様々な応用が考えられる.多値入力,多値出力の楽曲の予測ではネットワークの形が自然である.昨年度で調査・実装したパーティクルフィルタを用いた音符トラッキングシステムを用いて音響データを対象とした,音楽情報の抽出を行う.上記のモデルに実際の楽曲データベースを用いて,大規模な楽曲検索システムを構築する.楽譜データ・音響データを国際楽譜ライブラリーIMSLP (http://imslp.org/wiki/), Project Gutenberg(http://www.gutenberg.org/wiki/)などからクロールし,データベースを構築する.WEBによる検索インタフェースを構築する.楽譜情報の一部や音響情報をクエリとした検索インタフェースを構築する.評価として,既知の楽曲の一部で検索した場合の検索結果から,精度を評価する.またインタフェースについては,使いやすさや結果の妥当性などの主観的評価を収集する.結果をまとめ,国内外の会議で発表を行う.当初の研究計画の通り,国内学会参加費,国外学会参加費,WEBデータベース作成,英文校正費,公開用WEBサーバ,その他に関して使用する.昨年度で検証が不十分だった精度の比較・検証をデータ収集サーバ等を購入して以下の事項を遂行する。1.最適なネットワークの構成の探索のプログラムの開発(昨年度行う予定であったデータ収集とネットワーク探索をサーバを用いて行う)、2.ベンチマーク問題を含む評価を行い、精度とスケーラビリティに関する評価を行う。
生体多光子励起イメージング技術を利用した胸部腫瘍の新規低侵襲診断装置の開発

癌腫の診断は主に病理検査によって行われるが、侵襲的で診断までに時間を要する。本研究は、多光子励起イメージング技術を用いた新たな低侵襲的癌診断技術を開発することを目的とした。また、この技術をマウスの肺癌細胞同所移植モデルに用いることで、肺腫瘍内における癌細胞と免疫細胞の動態や相互作用の解明を行い、より高度な生体内細胞動態を可視化することで、生体イメージングを用いた新たな癌診断法を確立する。
臨床におけるカテーテルケアのレベルと尿路感染との関係の解明

本年度は不適切なカテーテルケアと細菌尿との関係を調査するため、O大学医学部付属病院で3ヶ月間前向きにデータを収集した。計117名の患者の尿を週3回培養し、カテーテルケアの基準逸脱を観察した。平均年齢は60歳で、男性が54%をしめていた。病棟は、救命救急病棟が9割近くを占めており、他病棟は脳外科と神経内科であった。約半数の患者は気管内挿管をしており、殆どの患者がオムツを使用していた。カテーテル留置期間は平均が8日、中央値が5日であった。カテーテル関連尿路感染は17名に発生し、発生率はカテーテル留置期間1000日に対し、22であった。病原体はグラム染色では、グラム陽性球菌とグラム陰性桿菌が同じ割合であった。感染者17名のうち10名が抗菌剤が投与されていた。抗菌剤投与を受けていない患者は、全員がカテーテル関連尿路感染を発症したが、投与群の発生率は15/1000デバイスデイズで、有意な感染率の相違がみられた。尿路感染のリスク因子として、高血糖、低栄養、高齢、女性、尿量低下が示唆されたが、標本数が少ないため多変量解析によるリスク調整ができなかった。不適切なカテーテルケアの観察は、バッグと床の接触、カテーテルの屈曲、バッグが膀胱より高い位置、カテーテルの固定などを観察した。しかし、抗生剤を投与されていない患者は少なく、これらのケアと細菌尿との発生を分析できなかった。このため、実験研究として、バッグの排尿、口の汚染、使用しているゴム手袋の汚染による逆行性感染の実験を行うことにした。現在実験中である。臨床疫学調査結果は第22回日本環境感染学会で発表し、また本年度のInternational Council of Nursingでも発表予定である。関西5施設におけるカテーテル由来尿路感染(CAUTI)の調査結果を分析した。カテーテルを3日以上留置している患者を対象とした調査で、研究協力病棟は内科、整形外科、神経科、神経外科で、平均留置日数は27日であった。主な留置理由は、尿量のモニター(45%)、床上安静(20%),尿失禁(15%),創傷の保護(9%)であった。米国疾病対策センターの定義によるUTI感染率は、5施設間で12倍の差があり,主要な危険因子は便失禁であった。そこで便失禁患者にしぼりこみコックス比例ハザードを用いて分析すると、プレコネックテッドシステム(事前接続完全閉鎖型)を用いることと(RR=2.35)、毎日陰部洗浄すること(RR=2.49)が有意であった。カプラン・マイヤーの生存曲線でこれら2つの変数を分析すると、1週間から10日で感染率が有意に高くなった。この2つの変数に介入した場合の感染率の低下効果を人口寄与危険率で計算してみると、約5割であった。言い換えれば、プレコネックテッドシステムの導入と毎日陰部洗浄を行うことにより、UTI感染率が5割低下することが期待できる。その他の変数としては、有意には達しなかったが、尿の汚染のリスク、および交差感染のリスクとして挙げられるものは、管外汚染をおこしやすいケア(潤滑剤の使いまわし、採尿容器の使いまわし)、カテーテルのクランピング、粘膜損傷をおこしやすいケア(大きなカテーテルサイズ、カテーテルの未固定)であった。これらのケアの改善の必要性が示唆された。2005年度より、患者情報保護法が施行され、医療施設におけるデータ収集が困難になってきた。患者からの署名による承諾が必要となり、意識レベルの低い患者で家族の見舞いの少ない患者は研究参加への承諾を得ることができず、対象者数が低下した。現在実験中である。
ガングリオシドと細胞骨格タンパク質の相互作用の機構解明に関する研究

(1)培養Tay-Sachs細胞およびGM2に対するモノクローナル抗体を使用し、間接蛍光抗体法によってGM2の細胞内局在を検討した。観察には、通常の蛍光顕微鏡及びレーザースキャン顕微鏡の両方を併用した。その結果、細胞内に多数のベシクル状の染色像が観察され、また、その周辺に繊維状の染色像が常に観察された。細胞の固定法には、(1)フォルマリン水溶液、(2)パラフォルムアルデヒド、(3)グルタールアルデヒド、(4)メタノールなどを用いたが、(1)および(4)を用いた固定の場合のみ、上記のベシクル状及び繊維状の構造の両方が明瞭に観察された((4)による固定は、微小管の構造保持に最も適していることが分かっている)。(2)次に、(1)で観察された繊維状の染色像が、細胞骨格構造かどうかを、GM2とチューブリンに対するモノクローナル抗体を用いた二重染色法により検討した。その結果、これらの繊維状構造は両抗体により二重染色されることが明らかになった。(3)(2)で観察された繊維状構造が微小管かどうかをさらに明確にするために、ノコダゾール(微小管を破壊し、数を少なくする)およびビンブラスチン(微小管の"結晶構造"を細胞内に作る)をTay-Sachs細胞に作用させ、(2)と同様に二重染色法により観察を行った。その結果、これらの操作により改変された微小管構造は、全てGM2抗体により染色され、細胞内で微小管とGM2が共局在していることが明らかにされた。(4)次に、タクソールを用いてTay-Sachs細胞から微小管を直接単離し、GM2が結合しているかどうかを検討した。その結果、ELISA法およびウェスタンブロッティング法により、単離・精製された微小管からGM2が検出された。また精製されたチューブリンダイマーにタクソールを加えて再構成した微小管に、外からGM2を加えたところ、GM2は微小管と結合することが明らかになった。
下行性痛覚抑制経路におけるD体アミノ酸の作用に関する研究

ホルマリンテストにおいてラット脳室内にDセリンをした結果、第一期、第二期の双方で有意に鎮痛効果が現れた。また、D-セリン結合部位の選択的アンタゴニストL-701,324によってこれらの効果が拮抗された。これらの結果は、脳内のN-メチル-アスパラギン酸(NMDA)受容体グリシン結合部位の亢進は急性痛および慢性痛に対する鎮痛効果があることを示唆された。D体アミノ酸が哺乳類において重要な生理作用を有することが認められたのは最近のことである。すなわち、哺乳類脳内に遊離型Dセリンが大量に存在すること、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体グリシン結合部位の内因性リガンドであることが明らかとなってきた。下行性疼痛抑制経路における大縫線核のグルタミン酸受容体を介してセロトニン系を亢進して鎮痛効果を発現することが知られているが、グルタミン酸受容体に作用する内因性リガンドは明らかにされていない。下行性疼痛抑制経路おけるDセリンの作用を明らかにする目的として、疼痛モデルラット(ホルマリン法)を用いてDセリンの鎮痛効果について検討した。その結果、ラット脳室内にDセリンを投与した結果急性痛(ホルマリンによる刺激)と炎症性疼痛(ホルマリン投与後10分目以降に現れる)のいずれの疼痛に対しても有意に鎮痛効果を現した。また、Dセリンによる鎮痛作用は用量依存的であり、NMDA受容体グリシン結合部位拮抗薬(L-701, 324)およびオピオイド受容体拮抗薬(ナロキソン)によって拮抗された。すなわち、Dセリン脳室内投与は急性痛のみならず、炎症性疼痛に対しても鎮痛効果を有することが明らかとなった。また、Dセリンの鎮痛効果はオピオイド受容体と連関していることが示唆された。本研究により下行性疼痛抑制経路におけるDセリンの作用が解明され、Dセリンに注目した新たな鎮痛薬が見いだされる可能性がある。下行性疼痛抑制経路おけるDセリンの作用を明らかにする目的として、Dセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(Srr)遺伝子およびタンバク質発現量、並びにDセリン量をin situハイブリダイゼーション法、免疫組織化学法により組織内分布を詳細に検討した。研究結果(1) Dセリン量:抗Dセリン抗体を用いた免疫組織化学法により組織内におけるSrr量を詳細に検討した。神経細胞においてDセリンは主に観察された。(2)Srr mRNA分布:in situ hybidization法により組織内におけるSrr mRNAを詳細に検討した。Srr mRNA発現全ての脳部位の神経細胞において観察された。(3)Srrタンバク質分布:免疫組織化学法により組織内におけるSrrを詳細に検討した。Srr発現は全ての脳部位の神経細胞において観察された。(4)大縫線核においてDセリンおよびSrr遺伝子、タンバク質発現量が高いことが明らかとなった。これまで、下行性疼痛抑制経路における大縫線核のグルタミン酸受容体を介してセロトニン系を亢進して鎮痛効果を発現することが知られているが、グルタミン酸受容体に作用する内因性リガンドは明らかにされていなかった。今回の研究結果により、下行性疼痛抑制経路においてDセリンと鎮痛効果が連関していることが示唆された。
新生児の非外傷性頭蓋内出血の治療に関する研究

1)当院NICVに収容された新生児のうち、非傷傷性と推定される頭蓋内出血を発症した65症例を対象として詳細な血液凝固検査を実施し、血液凝固系の異常が新生児の非外傷頭蓋内出血に、どの程度、いかなる形で関与しているかを検討した。その結果、汎発性血管内血液凝固症(PIC)が20例、ビタミンK欠乏性出血症が11例認められた。対象例の死亡率は、DIC確診例が93%、DIC疑診例が83%、ビタミンK欠乏性出血症が45%であり、血液凝固系に明らかな異常所見が認められなかった症例の死亡率26%と比べて著しく不良であった。すなわち、血液凝固系の異常は少くとも頭蓋内出血の大きな増悪因子であると考えられた(昭和61年度)。2)そこで、新生児DICとビタミンK欠乏性出血症の治療について検討を加えた。まずDICについては、我々がすでに発表している診断基準を一部改訂して簡便化し、Xシル酸ガベキサート(FOY)とヘパリンの有用性を比較した。その結果、血液凝固学的異常の改善には両者は同等の効果を示したが、臓器症状の改善はFOYの方がすぐれていた(昭和62年度)。さらにFOYで十分な効果が得られない症例にはアンチトロンビンIII濃縮製剤の併用が有効であることを明らかにした(昭和63年度)。3)ビタミンKは血液凝固阻止因子の産生にも関与する。そこでビタミンと投与に対する血液凝固因子と凝固阻止因子の反応態度を検討し、凝固系の変化が先行することを明らかにした。4)未熟児脳室内出血に対する第XIII因子濃縮製剤の予防効果を検討した。その結果、頭蓋内出血をきたし易い群(ハイリスク群)においては第XIII因子濃縮製剤の投与により頭蓋内出血の頻度が有意に減少した。とくに重症頭蓋内出血の減少が著しかった。1.産業医科大学病院新生児集中医療施設に入院したハイリスク児のうち、非外傷性と推定される頭蓋内出血を発症した65症例を対象として、血行動態と血液ガスの経時的測定を行うと共に、プロトロンビン時間、活性化部分トロンボプラスチン時間、ヘパプラスチンテスト、トロンボテスト、フィブリノゲン量、アンチトロンビン【III】、プロテインC、フィブリン体分解産物(D-ダイマー分画)、プラスミノゲン、【α_2】-プラスミンインヒビター、【α_2】プラスミンインヒビター・プラスミン複合体、血小板数、血小板全血凝集能、PIV-KA-【II】を含む血液凝固・線溶・血小板系の検査を頻回に実施した。2.65例の非外傷性頭蓋内出血の解析で、我々がすでに提唱した診断基準に従い、汎発性血管内血液凝固症(DIC)と診断されたのが20例(確診14例、疑診6例)、ビタミンK欠乏性出血症11例、脳腫瘍の破裂2例、脳血管の奇形2例、血管作働薬の投与が頭蓋内出血を惹き起こしたと推定される例が2例であった。一方、種々な検策にもかかわらず原因を特定することができなかったのが28例であった。3.対象例の死亡率は、DIC確診例93%、DIC疑診例83%、ビタミンK欠乏性出血症45%であり、血液凝固系に明らかな異常所見が認められなかった症例の26%に比して著しく不良であった。4.以上の成績は頭蓋内出血が起こったと臨床的に判断された時点に最も近いデータに基くものではあるが血液凝固異常が出血の原因とは断じ難い。

しかし、少なくとも血液凝固異常が頭蓋内出血の増悪因子となっている可能性は強く示唆され、血液凝固系の管理が新生児非外傷性頭蓋内出血の予後の改善に重要なことが明らかにされた。そこで死亡率がとくに高いDICとビタミンK欠乏性出血症の予防と治療に重点を置き、今後の研究を進めてゆく計画である。昭和61年度の研究において,血液凝固線溶系の管理が新生児非外傷性頭蓋内出血の予後の改善に重要なことを明らかにした.そこで昭和62年度は,産業医科大学病院新生児集中医療施設に入院したハイリスク新生児を対象として,汎発性血管内血液凝固症(DIC)の診断・治療ならびに非外傷性頭蓋内出血の予防に関する検討を行い,以下の成績を得た.1.我々がすでに発表している新生児DICの診断基準を一部改訂し, FDPの測定値にD-dimerを組込むことにより簡便化した.2.上記診断基準に従い, DICあるいはDIC疑いと診断された18例の新生児を対象として,メシル酸ガベキサートとヘパリンの投与効果を比較検討した.投与効果は,臓器症状の改善度(神前五郎他,医学のあゆみ124:144,1983)と,血液凝固学的検査所見の改善度(白幡聡他,小児科診療43:945,1980)の両面から判定した.その結果,血液凝固学的異常の改善には両者は同等の効果を示したが,臓器症状の改善効果はメシル酸ガベキサートの単独投与群において良い成績が得られた.新生児のDICに対しては積極的な補充療法とともに1.22.0mg/kg/hrのメシル酸ガベキサートを投与すべきである.3.人工換気療法施行例で在胎37週未満あるいは出産時体重2000g未満,人工換気療法非施行例で在胎33週未満あるいは出生時体重1500g未満,のいずれかの条件を満たした48例を対象として,出生後6時間以内に第XIII因子濃縮製剤を投与された24例(投与群)と非投与の24例の,脳室内出血の頻度を比較検討した.脳室内出血の頻度は,投与群13%,非投与群29%であった.脳室内出血のリスクの高い症例に限って比較した結果では,非投与群の83%に対して投与群は20%であり,両者の間に有意差が認められた.以上の成績から未熟児脳室内出血の予防に第XIII因子製剤の投与が有効なことが示唆された.昭和62年の予備的研究により未熟児の非外傷性頭蓋内出血の予防ないしは重症化の阻止に第XIII因子濃縮製剤が有効なことが示唆された。そこでさらに症例数を増やし、比較対照試験により第XIII因子濃縮製剤の有用性を検証した。また、新生児DICの治療にアンチトロンビンIII濃縮製剤を導入し、新生児に対する至適投与法について検討を加えた。成績(1)当院NICVに収容された新生児のうち、【○!1】人工換気療法施行例で在胎37週未満あるいは出生時体重2000g未満の症例、【○!2】人工換気療法非施行例で在胎33週未満あるいは出生時体重1500g未満の症例、のいずれかの条件を満たした未熟児を対象として出生後6時間以内に第XIII因子濃縮製剤を投与した。その結果、頭蓋内出血をきたし易い群(ハイリスク群)においては第XIII因子濃縮製剤の投与により頭蓋内出血の頻度が有意に減少した。とくに重症頭蓋内出血の頻度が著しく減少し、第XIII因子濃度製剤の投与群では頭蓋内出血による死亡例が有意に低下した。以上の成績は、第XIII因子製剤がハイリスク児の予後の改善に寄与する可能性を強く示唆している(shirahata A et al:Blut.in press、金子光延、他:小児科、in press)(2)メシル酸ガベキサートでコントロールできなかった新生児の重症DICに対して、アンチトロンビンIII濃縮製剤を投与したところ、一割の症例でDICの改善が観察された。とくにアンチトロンビン血濃縮製剤は凝固系の正常化を促進した。
レーザビーム制御用ドメイン反転電気光学素子

比較的厚い電気光学結晶におけるドメイン反転の技術を開発し,それによって光共振器にも挿入可能な疑似速度整合形マイクロ波電気光学変調器および光偏向器などを試作して評価することを目的として研究を進めた.まず,3mm以上の厚さの電気光学結晶のドメイン反転を目標に,高温真空中および高温油中での直流電界印加によるLiTaO_3結晶のドメイン反転実験を行った.その結果,温度の上昇にともなって,結晶の抵抗が低下し漏洩電流が増大するための,常温時に見られた特定の電界での電流の増大と反転終了にともなう分極反転電流の減少が明確ではなくなることが明らかとなった.温度が570K程度で最大厚さ2mm程度まで反転が確認できたが,温度上昇にともなって反転部の界面が本来非反転の領域に侵出してゆき,反転形状の制御が困難となり,今後はこの制御が課題である.常温の高電界印加により作成できる結晶の厚さは結晶破壊電圧である25KVによって制限された約1.3mmであったが,現状ではこの厚さまでならば結晶性の点からも実用的なドメイン反転電気光学素子を作成できる.次に高出力レーザービーム制御用電気光学位相変調器の試作と実験を行った.大口径高出力レーザービームの照射一様性を改善するため,ビーム形状を保存したままマイクロ波で大振幅位相変調を行う素子を先の研究成果に基づいて開発した.結晶に厚さ1.25mmのLiTaO_3を用い,周期分極反転によって9.4GHzで動作する疑似速度整合形電気光学位相変調器である.この素子はレーザー核融合用ターゲット照射の一様性を改善するための素子としてターゲット照射実験に用いられ,大振幅マイクロ波変調が照射一様性改善に有効であることを示すことができた.ドメイン反転電気光学素子はその他にも多くの応用が期待できる.比較的厚い電気光学結晶におけるドメイン反転の技術を開発し,それによって光共振器にも挿入可能な疑似速度整合形マイクロ波電気光学変調器および光偏向器などを試作して評価することを目的として研究を進めた.まず,3mm以上の厚さの電気光学結晶のドメイン反転を目標に,高温真空中および高温油中での直流電界印加によるLiTaO_3結晶のドメイン反転実験を行った.その結果,温度の上昇にともなって,結晶の抵抗が低下し漏洩電流が増大するための,常温時に見られた特定の電界での電流の増大と反転終了にともなう分極反転電流の減少が明確ではなくなることが明らかとなった.温度が570K程度で最大厚さ2mm程度まで反転が確認できたが,温度上昇にともなって反転部の界面が本来非反転の領域に侵出してゆき,反転形状の制御が困難となり,今後はこの制御が課題である.常温の高電界印加により作成できる結晶の厚さは結晶破壊電圧である25KVによって制限された約1.3mmであったが,現状ではこの厚さまでならば結晶性の点からも実用的なドメイン反転電気光学素子を作成できる.次に高出力レーザービーム制御用電気光学位相変調器の試作と実験を行った.大口径高出力レーザービームの照射一様性を改善するため,ビーム形状を保存したままマイクロ波で大振幅位相変調を行う素子を先の研究成果に基づいて開発した.結晶に厚さ1.25mmのLiTaO_3を用い,周期分極反転によって9.4GHzで動作する疑似速度整合形電気光学位相変調器である.この素子はレーザー核融合用ターゲット照射の一様性を改善するための素子としてターゲット照射実験に用いられ,大振幅マイクロ波変調が照射一様性改善に有効であることを示すことができた.ドメイン反転電気光学素子はその他にも多くの応用が期待できる.
遷移金属イオンと有機分子間の相互作用

遷移金属イオンと有機分子間の結合相互作用の本質の理解を目的として、気相における銅イオンと有機分子間の結合エネルギーに及ぼす構造効果を解析した。本研究では結合部位の構造が一定に保持され、有機分子の金属イオンに対する配位能の変動が電子的効果だけに依存する系としてアセトフェノン及びピリジンの銅イオンに対する気相塩基性度GB(Cu^+)に及ぼす置換基効果を解析し、共有結合相互作用が支配的なプロトン塩基性度GB(H)及び静電的相互作用の基準となるリチウムカチオン塩基性度GB(Li)との比較から銅イオン-有機分子間の相互作用の特性を検討した。アセトフェノンのGB(Cu)に及ぼす置換基効果の解析は、GB(H)に比較して共鳴効果の寄与が23%低下しているに対して、GB(Li)の置換基効果では37%の低下を示した。また、GB(Cu)の1分子当たりの置換基効果の大きさはGB(H)に対して0.62に低下したが、対応するGB(Li)に比較すると1.20倍大きい。同じ結果はピリジンの置換基効果においても観測され、銅イオンとの会合によるアセトフェノンのカルボニル炭素あるいはピリジンの窒素原子上の陽電荷の生成がリチウムカチオン会合体より大きいことを示した。また、分子内2配位による環構造の会合体イオンを与えるMeO(CH2)nOMeのGB(Cu)はnが4から9に変わると10kcal/molの増大を示した。一方、GB(Li)では2kcal/molにすぎないことが見いだされ、銅イオン会合体ではO-Cu-O結合の直線性が会合体イオンの安定性に重要であることを示唆している。これはDFT理論計算から得た会合体イオンの最適化構造の特徴に一致した。これらの事実から、銅-酸素及び銅-窒素結合エネルギーには静電的相互作用が支配的であるが、共有結合相互作用も重要な寄与をしていることが結論された。遷移金属イオン-有機分子間相互作用の本質を解明することを目的として、本年度は、気相におけるアセトフェノン及びピリジン誘導体の銅イオン親和力の決定と対応する銅イオン会合体の構造的特性の理論計算を行った。アセトフェノン誘導体の銅イオン親和力に及ぼす置換基効果は対応するプロトン親和力に比較して30%小さく、またπ-電子供与基の共鳴効果の寄与の低下が明らかになった。この結果は銅イオンとカルボニル酸素原子間の共有結合性の低下を示唆し、静電的相互作用が支配的であるリチウムイオン親和力との比較から、銅イオン酸素間の結合はプロトンとリチウムイオンとの中間的性格を有することが結論された。ピリジン誘導体の銅イオン親和力の置換基効果はリチウムイオン親和力に類似し、静電的寄与の重要性を示唆したが、ピリジンだけでなく他の窒素塩基や酸素塩基を含めた検討では、銅イオン親和力はリチウムイオン親和力に対して有機分子の種類に依存して大きく分散したプロットを示したのに対して、プロトン親和力との間では分散挙動は小さく、銅イオンと窒素原子間の相互作用においても共有結合的性格が含まれることが示唆された。この結論は理論計算から得た会合体イオンの構造的特性に一致した。つまり、ピリジン誘導体の会合体イオンにおけるN-H, N-Li, N-Cuの結合距離に及ぼす置換基効果はN-Cu結合はN-HとN-Liの中間的挙動を示した。金属イオンと中性分子間の結合特性の解析には結合エネルギーに及ぼす置換基効果の大きさと同時に、金属イオン親和力とプロトン親和力の比較の際に観測される有機分子の種類に依存した分散パターンの解析が重要であることが明らかになった。分散挙動の原因には種々の要因が考えられるが,その詳細の解明を現在進めている。遷移金属イオンと有機分子間の結合

相互作用本質の理解を目的として、気相における銅イオンと有機分子間の結合エネルギーに及ぼす構造効果を解析した。本研究では結合部位の構造が一定に保持され・有機分子の金属イオンに対する配位能の変動が電子的効果だけに依存する系としてアセトフェノン及びピリジンの銅イオンに対する気相塩基性度GB(Cu^+)に及ぼす置換基効果を解析し・対応するプロトン塩基性度GB(H^+)及びリチウムカチオン塩基性度GB(Li^+)との比較から銅イオン-有機分子間の相互作用の特性を検討した。アセトフェノンのGB(Cu^+)に及ぼす置換基効果の解析は、GB(H^+)に比較して共鳴効果の寄与が23%低下しているに対して、GB(Li^+)の置換基効果では37%の低下を示した。また、GB(Cu^+)の1分子当たりの置換基効果の大きさはGB(H^+)に対して0.62に低下したが、対応するGB(Li^+)に比較すると1.20倍大きい。同じ結果はピリジンの置換基効果においても観測され、銅イオンとの会合によるアセトフェノンのカルボニル炭素あるいはピリジンの窒素原子上の陽電荷の生成がリチウムカチオン会合体より大きいことを示した。また、分子内2配位による環構造の会合体イオンを与えるα,ω-ジメトキシアルカンのGB(Cu^+)の構造依存性はGB(Li^+)より大きいことが見いだされた。これらの結果から銅-酸素及び銅-窒素結合エネルギーには静電的相互作用が支配的であるが、共有結合相互作用も重要な寄与をしていることが結論された。また、DFT理論計算から得た会合体イオンの最適化構造におけるO-Cu(N-Cu)の結合距離に及ぼす置換基効果はO-H(N-H),O-Li(N-Li)の中間的挙動を示し、実験結果から導かれた銅イオンと有機分子間の結合エネルギーと構造的特性の関連性が明確になった。
メロン遺伝資源を活用した日持ち性に関する分子生物学的解析

本年度は、B2メロンの棚持ち性関連要因の精査および棚持ち性の異なるメロンの統合的解析を中心に、以下の結果を得ている。1)B2メロンの棚持ち性に関連する要因の精査:B2メロンが持つエチレン低感受性に関して、その遺伝様式を精査した結果、B2x春系3号の交配F1系統では、腐敗の発生などがない正常な果実においてはエチレン低感受性を観察され、この性質が優性であることが確認された。以前のF2世代の結果より、複数の遺伝子座が関わる量的な形質であることが示唆されていたが、F2後代の内、特に、エチレン感受性の高い数系統(棚持ち性が悪い)と、エチレン感受性の低い数系統(棚持ち性が良い)について、それぞれF3後代のエチレン感受性を調査したところ、寄与率の大きな遺伝子座の存在の可能性が示唆された。細胞壁分解に関わる遺伝子の網羅的な発現解析では、Cm-PG1およびCm-Exp5とエチレン感受性の高低(棚持ち性の良し悪し)との間の関連性が示唆された。2)棚持ち性およびその要因が異なるメロン系統の統合解析:B2、ハニーデューとも棚持ちが良いが、B2は外生エチレンによる軟化の誘導がなく、自己触媒的エチレン生成は示す。一方、ハニーデューは自己触媒的エチレン生成能が欠損しており、外生エチレンには反応して軟化するというように、エチレンに対する応答性が異なっており、それぞれの形質につながるシグナル要因の解析が期待できる。棚持ちの悪いメロンである春系3号、シャランテも含めた、シークエンスデータの統合的解析の結果、Cm-PG1およびCm-Exp5はエチレンによる軟化の挙動と一致した発現を示した。シグナル因子の候補としていたNAC遺伝子群などのエチレン応答の違いとの関連性が低くかった。一方では、ハニーデューxシャランテのF2後代における遺伝解析の結果、自己触媒的エチレン生成の有無と関連性を示す領域が見つかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、申請グループが保有するメロン遺伝資源を活用し、公開されたメロン全ゲノム配列や次世代シークエンサーによる解析手法と組合せ、収穫後の日持ち性に関連する遺伝子の同定を目的としている。本年度には以下の成果が得られた。I)B2メロンが持つ日持ち性の向上に関わる遺伝的変異の探索:メロンのエチレン信号伝達関連因子に関して、網羅的な解析を実施した。B2において春3など通常のメロンと比べて、エチレンシグナル伝達系因子に違いが見いだされなかった。一方で、B2に外生的にエチレンと同じ作用を持つプロピレンを処理したところ、自己触媒的エチレン生成は誘導されるにも関わらず、軟化は誘導されずプロピレン存在下でも日持ち性が良いことが明らかとなった。II)ハミウリが持つ日持ち性向上因子の遺伝的、分子生物学的同定:ハミウリとシャランテの交配後代の中に、自己触媒的エチレン誘導および軟化とも抑制されている系統と自己触媒的エチレン誘導は起こるにも関わらず軟化抑制されている2種類の系統が見出された。日持ち性の良い系統を選抜しつつシャランテへの戻し交雑を繰返しBC2F2世代まで得られている。III)ハネーデューが持つ日持ち性向上因子の分子生物学的解析:ハネーデューおよびシャランテのRNA-Seqによる網羅的発現解析を実施した。無処理の果実、エチレン処理した果実、エチレン作用性阻害剤1-MCPを処理した果実の解析を用いて解析した結果、細胞質分解関連タンパク質、エチレン情報伝達系、転写因子群を含むに様々なタンパク質をコードする遺伝子に関して、その発現制御のエチレン依存性とともに、日持ち性と関連した違いを示す候補遺伝子が見出された。VI)幅広い系統に応用可能なメロン遺伝子組換え体の作成法の確立およびその活用:シャランテにおいて葉切片からの再生系が明らかとなっており、選抜マーカーの調査を進める準備が整った。本研究では、申請グループが保有するメロン遺伝資源を活用し、公開されたメロン全ゲノムや次世代シークエンサーによる解析手法と組合せ、収穫後の日持ち性に関連する遺伝子の同定を目的としている。1)B2メロンが持つ日持ち性の向上に関わる遺伝的変異の探索:B2は通常のメロンである春3と比べ、外生的にエチレンと同じ作用をもつプロピレンを処理しても軟化が進行しない。このサンプルに関して代表的な軟化関連遺伝子PGの発現解析を実施したところ春3と大きな差はなかった。また、両者の交配F2世代に関して、プロピレン存在下における軟化速度に関する分離を調査したところ、量的な分離を示した。2)ハミウリ持つ日持ち性向上因子の遺伝的、分子生物学的同定:ハミウリとシャランテの交配後代の中に、自己触媒的エチレン誘導および軟化とも抑制されている系統とエチレン誘導は起こるにも関わらず軟化抑制されている2種類の系統が見出されており、シャランテへの戻し交雑を繰返しつつ、日持ち性の良い系統の選抜を継続した。現在、BC3F2世代まで得られている。3)ハネーデューが持つ日持ち性向上因子の分子生物学的解析:ハネデューとシャランテに関して、軟化関連遺伝子と転写因子に絞り、より詳細なRNA-Seqデータの解析を進めた。ハネーデューxシャランテのF2後代を100系統育成し、その外生プロピレン処理への反応に関して、表現型を調査した。さらに、すべての系統に関して、Genotyping By Sequencing (GBS)解析を開始した。

4)メロン遺伝子組換え体作成法の確立:シャランテにおいて葉切片からの再生系が明らかとなっており、選抜マーカーとして、従来のカナマイシン耐性に加えて、Bar遺伝子によるバスタ耐性による選抜を目指し、確認用マーカーとしてGFPを付加したコンストラクトを作成した。以下のように、すべての項目において、目標はほぼ達成されるとともに、次年度以降のさらなる解析の準備が進んでいる。1)B2メロンが持つ日持ち性の向上に関わる遺伝的変異の探索:予定通りにB2からのRNAの抽出やRNA-seqのためのサンプルの準備ができている。B2は軟化が進行しないにも関わらず、代表的な軟化関連遺伝子PGの発現解析に差はなく、今後、同じサンプルを用いたRNA-seq解析よりこれまで報告のない新たな重要な軟化関連遺伝子が見つかることが期待される。2)ハミウリ持つ日持ち性向上因子の遺伝的、分子生物学的同定:予定通りに、日持ち性は良いが遺伝的バックグラウンドがシャランテに近い系統の育成が進んでいる。交配後代の中に、日持ち性の良い2種類の系統が見出されているというのは、予想外に嬉しい新しい展開である。今後、さらにシャランテへの戻し交雑を継続により、最終的にはRe-seqによる棚持ち性に関連する因子の同定に繋がる集団が育成できると考えられる。3)ハネーデューが持つ日持ち性向上因子の分子生物学的解析:予定通りに、ハネーデューとシャランテのRNA-seqの解析が進んでいる。さらに、ハネーデューxシャランテのF2後代100系統の育成とその表現型を調査を完了し、すべての系統に関して、DNAを抽出し、Genotyping By Sequencing (GBS)解析を開始できている。4)メロン遺伝子組換え体作成法の確立:選抜マーカーとして、従来のカナマイシン耐性による選抜に加えて、Bar遺伝子によるバスタ耐性による選抜を目指したコンストラクトを作成した。選抜試験に関しては、予想以上に再生が遅く、若干、遅れている。本研究では、申請グループが保有するメロン遺伝資源を活用し、公開されたメロン全ゲノムや次世代シークエンサーによる解析手法と組合せた、日持ち性に関する研究を目的としている。本年度には以下の結果が得られた。1)B2メロンが持つ日持ち性の向上に関わる遺伝的変異の探索: B2は外生的にエチレンを処理しても、軟化は誘導されず、日持ち性が良いことが明らかとなった。そこで、通常のメロン春系3号とのRNA-Seq解析による網羅的な発現比較を進めた。2)ハミウリが持つ日持ち性向上因子の遺伝的、分子生物学的同定:ハミウリとシャランテの交配後代の中に、a)自己触媒的エチレン誘導および軟化とも抑制される系統とb)軟化のみ抑制される2タイプの日持ち性の良い系統が見出された。これらをシャランテへ戻し交雑を継続しつつ、日持ち性の良い系統の選抜した。現在、BC4F2世代まで得られているがタイプaの後代からタイプbの個体が出現することなどが明らかとなった。3)ハネーデューが持つ日持ち性向上因子の分子生物学的解析:ハネーデューとシャランテのRNA-Seq比較より、発現パターンの異なる細胞壁分解関連酵素遺伝子や転写因子が見つかった。ハネーデューとシャランテの交配F2
パーリ大蔵経のデータベース化による文献学的研究-自動読み取りシステムを用いて-

1.パーリデータベースの構築研究代表者と分担者は、Association for Pali Text Inputting(=APTI,代表江島恵教(本研究分担者))の活動を通じて、データ入力と、校正作業を継続した。APTI会員は本年10名増加して36名に達した.本年度実績は下記のとおり.2.データベース作成マニュアル4種のマニュアルを作成した.(1)「APTIへの誘い」(2)「RECOGINITA PLUS使用法」,(3)「OCRデータ処理手順」,(4)「インド学研究とコンピュータ利用」.3.サンスクリットデータ処理システムほぼ完成した.4.研究用プログラムの開発と研究韻律分析プログラムは高島淳助教授(東京外国語大学)の協力によってほぼ完成した.これを利用した研究論文1篇を発表した.(裏面「研究発表」参照)1.パーリデータベースの構築研究代表者と分担者は、Association for Pali Text Inputting(=APTI,代表江島恵教(本研究分担者))の活動を通じて、データ入力と、校正作業を継続した。APTI会員は本年10名増加して36名に達した.本年度実績は下記のとおり.2.データベース作成マニュアル4種のマニュアルを作成した.(1)「APTIへの誘い」(2)「RECOGINITA PLUS使用法」,(3)「OCRデータ処理手順」,(4)「インド学研究とコンピュータ利用」.3.サンスクリットデータ処理システムほぼ完成した.4.研究用プログラムの開発と研究韻律分析プログラムは高島淳助教授(東京外国語大学)の協力によってほぼ完成した.これを利用した研究論文1篇を発表した.(裏面「研究発表」参照)1.データベースの作成研究代表者と分担者は、Association for Pali Text Inputting(=APTI,代表江島恵教(本研究分担者))の活動を通じて、OCR(自動読みとり装置)によるデータの入力と、その分担校正の作業を続けている。本年度入力されたテキストは以下の通り:このうち、1.2.3.は2次校正まで終了。他は校正中である。2.サンスクリットデータ処理システムの構築パーリの処理システムは研究代表者が既にほぼ完成したのであるが、サンスクリット本のOCRデータの処理については今回、Abhisamay〓la〓k〓r〓lok〓-praj〓〓p〓ramit〓vy〓khy〓(=APV)の入力を機に作成することにした。8割がたの完成を見ている。3.データを用いての研究研究代表者はSuttanipataとDhammapadaのデータベースを用い、その語彙、語形、音韻、韻律に関する研究を遂行中であり、その中間発表を行った(1994年1月7日、愛知学院大学)。4.韻律分析プログラムの開発研究代表者は既に国立民族学博物館において、サンクリット、パーリの韻律分析プログラムを開発したのであるが、このプログラムは大変よくできてはいるが、処理速度の遅さが欠点であった。そこでパーソナルコンピュータ上で機能し、処理速度も100倍程度早いプログラムを高島淳助教授(東京外国語大学)の協力によって開発中である。1.パーリデータベースの構築研究代表者と分担者は、Association for Pali Text Inputting(=APTI,代表江島惠教(本研究分担者)の活動を通じて、データ入力と、校正作業を継続した。APTI会員は本年10年増加して36名に達した。本年度実績は下記のとおり。2.データベース作成マニュアル4種のマニュアルを作成した。(1)「APTIへの誘い」(2)「RECOGINITA PLUS使用法」,(3)「OCRデータ処理手順」,(4)「インド学研究とコンピュータ利用」。3.サンスクリットデータ処理システムほぼ完成した。4.研究用プログラムの開発と研究韻律分析プログラムは高島淳助教授(東京外国語大学)の協力によってほぼ完成した。これを利用した研究論文1篇を発表した。(裏面「研究発表」参照)
ペロブスカイトエンジニアリング:化学結合制御による新規非鉛強誘電体の設計

トレランスファクターに基づく従来の新物質探索でなく、トレランスファクターが1よりも小さな物質群も対象にした新しい指針に基づいて新物質を探索した。その結果、強誘電性の発現でペロブスカイトのAサイトイオンが重要な役割を果たす物質群を複数個見出すとともにいくつかの既知の化合物について全く新しい強誘電性発現に関する描像を提案した。また薄膜作製により、従来の枠組みを超えた全く新しい物質合成の手法を提案した。本研究の目的は物質開発で行き詰った感のある強誘電体・圧電体材料の設計指針を根本から見直し、材料開発に関する新しい戦略を提案し、その新戦略に基づいた物質設計により新規材料を合成、評価、検証することにある。本年度は巨大な分極を持ちうる反強誘電体AgNbO_3の強誘電材料のマトリックスとしての適否を調べるとともに、相対的に小さなイオンをA-サイトに導入することによって生ずるオフセンターダイポールの役割も考慮しつつ、共有結合性を制御して固溶体を作製した。具体的には反強誘電体AgNbO_3とイルメナイト型強誘電体LiNbO_3の固溶体(1)、反強誘電体AgNbO_3と反強磁性・強誘電体であるBiFeO_3あるいは強磁性・強誘電体BiMnO_3との固溶(2)、および、強誘電体BiFeO_3, BiMnO_3とLiNbO_3の固溶体(3)を作製して構造と物性を調べた。本年度は本系における更に詳細な強誘電性発現のメカニズムを単結晶を用いて測定し、またフォノンに関する第一原理計算(ファインセラミックス研究センターと共同研究)を通して、本系におけるソフトモードの挙動を解析した。BiFeO_3に関しては、単結晶に対する光散乱実験を行い、強誘電性のメカニズムの解明を行った。(2)、(3)に関しては単結晶を合成して物性の解明を試みた。またレーザーアブレーション装置を導入し、上述のエピタキシャル薄膜、および超格子薄膜作製に着手した。本年度得られた結果を要約すると以下の通りとなる。(1)BiFeO系単結晶の相転移系列について、誘電測定、およびラマンスペクトル測定により検討した結果、従来の高温での相転移の報告が間違っていることを明らかにした。また、希土類置換による状態図が従来の報告と異なることを見い出した。(2)Ca置換BaTiO_3系の大きな分極状態に関するメカニズムについてオフセンターの立場から議論し、Aサイトに導入したオフセンターが化合物の対称性によっては極めて有効な強誘電性を高める手段となり得ることを明らかにした。(3)新たな強誘電体候補物質としてAgTaO_3を見い出した。本物質は(2)の結果に基づき、オフセンターイオンとしてLiを導入することにより、強誘電体化することを確認した。(4)前年度導入した薄膜形成装置を立ち上げ、展型的なペロブスカイト型酸化物の完全エピタキシャル薄膜作製条件を見い出し、次年度に向けた超薄膜超格子作製に関するロードマップを得た。(5)2年間の結果をまとめ、新物質合成戦略の見直しを行うとともに、ペロブスカイト型酸化物におけるA,Bサイトの果たす役割を明確化し、本研究のタイトルである化学結合がペロブスカイト型強誘電体で果たす役割について、第一原理計算の結果をもとに、明らかにした。これらの結果をもとに、新規非鉛強誘電体の設計が、化学結合を意識すれば十分可能なことが結論された。最後に、最終年度に向けて、戦略の修正と問題点の洗い出しを終了した。本年度'はペロブスカイトエンジニアリング'の仕上げとして、以下の研究項目を実施した。(1)Aサイトを修飾することによる新規強誘電体の設計指針の構築と実証トレランスファクターがIよりも小さい系で強誘電性を発現させるには、Aイオンと酸素、Aイオンのオフセンターを積極的に利用する以外には方法がないことを実証するために、昨年度発見した新規強誘電体系Ag_<1-x>Li_xTaO_3系の誘電挙動を詳細に調べ、量子常誘電体→ダイポールガラス→強誘電体の相変化を光散乱と電気測定および第一原理計算により検証し、これま瞹昧であった誘電体における相転移系列、特に散漫相転移のメカニズムについても、モデルを提示した。(2)非鉛系強誘電体薄膜の誘電特性薄膜化することにより、極めて大きな誘電率と分極が期待される(Ba,Ca)Tio_3系、エピタキシャル歪みを利用したCaTiO_3/SrTiO_3系極薄膜の強誘電体化、および(Ca、Sr)TiO_3/SrTiO_3薄膜の相転移挙動について詳細に議論を行った。(3)リラクサー系の相転移のメカニズム昨年度我々が提示した鉛系リラクサーのナノ相分離モデルを検証し、これまでいわゆるリラクサーとして一括りに分類されてきた物質系を再定義した。(4)国際会議の主催

第10回日本-ロシアーバルト3国-独立国家共同体強誘電体会議を主催し、世界を代表する著名な科学者を招待し、本テーマに関する考え方を提示することによって、ペロブスカイトエンジニアリングの概念の普及を図った。
特殊教育とインクルーシブ教育の創造的融合による特別支援教育革新のための総合的研究

研究の目的本研究の目的は、現代の障害児教育における世界の標準となっているインクルーシブ教育と、障害児教育の原型である特殊教育について、その歴史的・社会的・文化的・教育的文脈を把握したうえで、日本の現在の障害児教育制度である特別支援教育の意義と問題点を抉出し、かつ改善項目を提案し、特別支援教育を世界的なレベルに革新する可能性を提示することである。(1)特別支援教育の理論的・実践的瑕疵と、教育改革の国際的な標準であるインクルーシブ教育論に潜在する理論的・実践的欠陥とを究明したうえで、特殊教育の遺産の批判的な継承、インクルーシブ教育の理念と実践方法の修正、日本の文化的・社会的文脈を創造的に融合し、日本的なインクルーシブ教育を構築することを目ざす。(2)従来の外国研究の輸入学的な現状を打開し、日本の特別支援教育の現実を改善する教育学的方策を、理念・制度・教育課程を中心に具体的に提案する。本研究は、特殊教育とインクルーシブ教育の創造的融合によって、特別支援教育を革新するための理念と基本的な制度設計を総合的に行うことを意図して開始された。本年度はその基礎作業として、特別支援教育が内包する理論的・実践的瑕疵を中心に、インクルーシブ教育との対照において検討した。この検討によって特別支援教育が特殊教育の単なる革新に終わるのか、インクルーシブ教育が提起しているような通常教育の変革をもたらすような制度になりうるのかが焦点になるが、現段階では、特別支援教育はその理念に基づいて制度が十分に練り上げられているとはいえず、特殊教育の革新として展開されていると評価できる。なにゆえに特別支援教育の可能性が十分に生かされていない状況になっているのかについての理由は、特別支援教育に関与する行政・研究・実践等の各レベルにおいて、インクルーシブ教育の理念が必ずしも正確に理解されていないこと、とりわけ特別支援教育が通常教育との緊張関係において構想・実行されていないこと、特別支援教育が、これまで軽視されてきた軽度発達障害に重点がおいていること、特殊教育の遺産継承が特別支援教育における新しい理念の整合において進められていないこと、特別支援教育の理念の実体化が障害種別によって差異があることが明らかにされた。以上の問題は、これまでの特殊教育学・障害児教育学の体質の反映でもある。すなわち、特別支援教育の可能性を開花させるには、理念・計画構想・実行の各段階において、特殊教育学・障害児教育の体質を改善し、体質の一因になっている断片的な輸入学的発想を克服することを考えなければならないということでもある。本年度は、下記の項目に基づいて検討した。1.特別支援教育制度の革新性およびその可能性と制約、2.学校教育の最終目的とそれを達成するための基本機能、3.特殊教育における教師教育の成果と問題等について、詳細た検討、または基本的デザイン設定を行った。障害児教育の社会的位置め歴史的変化について、障害種別によって異なる経緯があったことを再確認したうえで、『障害科学は何か』においては、障害、特別支援教育が内包する理論的・実践的瑕疵を中心に、インクルーシブ教育との対照において検討した。今年度は、研究課題に関係する下位テーマについて多角的に検討したので、最終年度のまとめに向けて体制を整えることができた。それを要約すれば以下の通りである。1.障害児教育の目的と本質という時代と理念によって展開してきた基本的問題は、二つの問題を含んでいる。それは理念の形式化と実践からの乖離である。この問題の解明がある程度進んだ。

2.特殊教育から特別支援教育の制度的転換について、その歴史的背景と制度的枠組み並びに欧米的基準との比較を行った。とりわけ、第一の検討項目は、日本の障害児教育の特長と弱点を明らかにするうえで、さらに第三の検討項目は、日本の障害児教育が輸入学的極梏から離脱するうえで必須の問題である。欧米的基準と日本・障害児教育の距離とその実体を測るための一つの方法は、類似の条件を共有する地域を含めた総合的比較であり、その意味で韓国との研究交流を進めた。3.特別支援教育の政策的意図の達成を左右する一つの問題は教師教育の成否である。そのためには、特殊教育における教師教育の失敗あるいは不完全さの私的ではなく、その理由を解明する必要がある。4.国際的標準としてのインクルーシブ教育を参照しつつも、日本の歴史的・文化的・社会的文脈に合わせた理念と内容検討が不可欠である。本研究は、特殊教育とインクルーシブ教育の創造的融合によって、特別支援教育を革新するための理念と基本的な制度設計を総合的に行うことを意図して開始された。今年度は最終年度に当たり、詳細な報告書を作成した。その要点は以下の通りである。特別支援教育は、新しい理念と方法を備えた制度であるが、それが真価を発揮するには、特殊教育とインクルーシブ教育(運動)から、その限界・制約を率直に認識し解消するとともに、長所を継承し、あるいは積極的に摂取しなければならない。それが可能となるには、先進国だけでなく日本の歴史の再検討とインクルーシブ教育運動の文脈を正確に認識する必要がある。特別支援教育は、特殊教育の問題点を解消するだけの新・障害児教育なのか、インクルーシブ教育の革新性と長所なるべき日本的文脈を融合した、普遍性をもつ障害児教育となりうるのか、現時点では曖昧である。問題点の率直で正確な認識と問題点の解消が達成されれば、世界をリードできる障害児教育制度になる可能性がある。そのための条件の一つが専門性の明確化と専門性の継承のシステムであることは自明であるが、特別支援教育の一特徴である教職や外部専門家との協働を可能とする条件並びにシステムの開発こそ必要であり、試行的な考え方を提示した。また専門性に関する基本的な考え方を特別支援教育制度体制において改めて確認しておくことが必要であり、知的障害、視覚障害、聴覚障害について検討したが、専門性の到達点についてはさまざまな研究があるものの、専門性たる根拠についての解明は今後の課題となっている。
シナプスの選択的強化・除去を制御する神経活動とその分子基盤の解明

本研究では、生後発達期におこるシナプスの選択的強化・除去(シナプス刈り込み)を制御するシグナル分子を同定することを目指した。このようなシグナル分子を同定するために、本研究では、シナプス刈り込みのメカニズム解明に先導的役割を果たしている小脳の登上線維-プルキンエ細胞シナプスに着目し、申請者が開発したレンチウィルスノックダウンベクターと延髄-小脳の共培養標本を用い、登上線維-プルキンエ細胞シナプスの刈り込みに関わるシグナル分子を探索した。その結果、活動依存性分子Arcとセマフォリンファミリーの2つの分子、Sema3AとSema7Aがシナプス刈り込みを制御していることが明らかとなった。人を含む動物の神経回路は、各個体の経験や置かれた環境により再編成されることが知られている。その細胞レベルでの変化として、神経活動に依存したシナプス結合の強化あるいは除去(シナプス刈り込み)がある。本研究では、神経活動がシナプス刈り込みを制御する原理を分子のレベルで理解することを目指している。この目的を達成するため、シナプス刈り込みのメカニズム解明に有用なモデル系である小脳の登上線維ープルキンエ細胞シナプスを用いた。本年度は、ポストシナプス細胞であるプルキンエ細胞の神経活動ならびに分子の活動が登上線維ープルキンエ細胞シナプスを強化・除去する過程の分子基盤を明らかにすることを目指した。多くの遺伝子をスクリーニングするために、以前開発した登上線維の起始細胞がある下オリーブ核と小脳の共培養系を用いた。この系とレンチウィルスによるRNA干渉ノックダウン法を組み合わせ、ポストシナプス細胞であるプルキンエ細胞で発現する遺伝子の機能を解析した。本年度は、約50種類の遺伝子に関して、シナプス刈り込みへの関与を解析した。その結果、最初期遺伝であるactivity-regulated cytoskeleton-associated protein (Arc)、Semaphorin3A、Semaphorin7Aをノックダウンした時にシナプス刈り込みの異常が見られた。さらに、Arcの神経活動依存性を調べた結果、Arcの発現はプルキンエ細胞の神経活動に依存して増加することが見出された。このArcの発現増加は、P/Qタイプ電位依存性カルシウムチャネル(P/Q VDCC)の阻害剤の存在下では見られなかった。これらのことから神経活動によりP/Q VDCCが活性化し、活性化したP/Q VDCCを通り細胞内に入ってきたカルシウムによりArcの転写が活性化され、Arcの発現が増加する可能性が考えられる。その増加したArcが不要な登上線維シナプスを除去し、成熟した登上線維ープルキンエ細胞シナプスの回路が完成することが示唆された。生まれたばかりの動物の脳には成熟動物の脳と比較して、過剰にシナプスが存在する。生後の発達の過程において,このうち必要なシナプスは強化・維持され,不要なシナプスは除去される。この過程は“シナプス刈り込み"とよばれており,生後の発達期において、生育環境に適応するように神経回路を最適化する仕組みと考えられている。これまでの研究により、シナプス刈り込みにはシナプス後部の神経細胞の神経活動や分子が必要なことが証明されている。しかし、シナプス後部の神経細胞の神経活動や分子がどのようにしてシナプス前部に働きかけ、シナプスを強化・維持するあるいは除去するのかは不明であった。このようなシグナル分子を同定するために、本研究では、シナプス刈り込みのメカニズム解明に先導的役割を果たしている小脳の登上線維ープルキンエ細胞シナプスに着目し、申請者が開発したレンチウィルスノックダウンベクターと延髄ー小脳の共培養標本を用い、登上線維ープルキンエ細胞シナプスの刈り込みに関わるシグナル分子を探索した。その結果、神経活動依存性分子Arcとセマフォリンファミリーの2つの分子、Sema3AとSema7Aが候補にあがった。そこで生後発達期のマウス小脳でArc, Sema3A, Sema7Aの発現をノックダウンすることで、さらに解析を進めた。その結果、Arcはプルキンエ細胞の神経活動に依存して発現が上昇し、生後13日目以降のシナプス除去を促進し、Sema3Aは生後8日目から登上線維シナプスを強化・維持し、Sema7Aは生後15日目から弱い登上線維のシナプス除去を促進していることが明らとなった。さらに、Sema3AとSema7Aはシナプス後部の細胞であるプルキンエ細胞からシナプス前部である登上線維に直接シグナルを伝え、シナプスを強化、除去している逆行性シグナル分子であることが見出された。神経生理学今年度、シナプス刈り込みに関わる遺伝子を3個同定した。この結果は、これまでのノックアウトマウスを用いた研究と比較して、非常に効率良く関与する分子を同定できていることを意味している。さらに、同定した分子とこれまで関与が知られていた分子との関係も明らかにできている。これらのことから、予想されるより大幅に進展していると言える。