hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低温菌酵素の特性に基づく食品中の低温細菌の特異的増殖抑制に関する研究

続いて、低温細菌由来アラニンラセマーゼの菌体内における安定性を調べた。その結果、低温細菌由来のアラニンラセマーゼは常温細菌由来のものに比べ、菌体内においても35°C以上の温度で不活性化されることが判明し、精製酵素の熱安定性と一致した結果が得られた。また、細菌を低濃度(0.1%)のアルコールに懸濁した時、低温細菌の菌体内アラニンラセマーゼは、常温菌に比べ、著しく失活した。低温細菌のアラニンラセマーゼは、菌体内においてもエタノールに対する耐性が極端に低いことが明らかとなった。さらに、エタノールによる低温細菌の増殖抑制効果を調べた。その結果、低温細菌は常温細菌に比べ、低濃度のエタノールにより著しく増殖が抑制されることが判明した。なお、0.05%以下の低濃度の界面活性剤(SDS)によっても、エタノールと同様の増殖抑制効果が得られている。
北部九州における豊臣氏の支配と在地動向

豊臣秀吉による支配は、九州に近世的秩序をもたらした。たとえば、検地帳に多数の農民の名前が載せられることとなったこともその一証言である。天正15年(1587)および慶長6年(1601)豊前国宇佐郡高家村検地帳を紹介することができた。両検地帳を比較検討することによって、九州における中世から近世への移行期の実態を具体的に掌握することができた。すなわち、九州においては、土豪等の在地領主の力が強く、豊臣秀吉もすぐには、彼らを支配下に治めることはできなかった。天正15年、秀吉の重臣の黒田孝高は豊前国に入部したが、入部直後に土豪層による一揆が起こっている。黒田氏はその一揆とたたかいながら検地をおこなっている。しかし、その検地は主として近畿地方にみられるような生産高を把握したものではなく、収取高を把握したものである。全国的にみても太閣検地において収取高しか把握出来なかったことはまれな例といえよう。それは在地勢力の力が強かったことを物語っている。それに比して慶長6年検地においては生産高を把握している。なお、豊前国一揆は、在地領主層による検地反対一揆の性格を有するが、それは肥後国においても同じ状況であった。肥後国において有力な国人層による一揆が起こり、新しく入部してきた佐々成政は、その鎮圧に失敗し、秀吉より改易されている。その国人層を支えたものは主として血縁共同体である「衆」であった。その「衆」もそれぞれいくつかの共同体によって構成されており、その母体となったのは約一町歩以上を有する有力農民であった。豊臣秀吉による九州国分けの結果、豊前国の主たる地域は黒田孝高が領することとなった。黒田孝高は天正15(1587)年7月に入部したが、ほぼ時を同じくして領内検地を行っている。その際の検地帳を発見した私は、それの活字化を試みた。それは豊前国宇佐郡高家村検地帳であり、「天正15年8月10日御検地」の日付が記されている。管見のかぎり九州における太閤検地帳のなかで最も古い検地帳といえよう。本研究において、これを公に出来たことは大きな成果である。また高家村の現地調査を行ったことにより、史料で学んだ知識を確実に自分のものにすることが出来た。また、豊臣期における一揆のなかでも九州の一揆は大規模であり、その対策に豊臣政権は苦慮している。そのなかでも肥後国一揆は、規模・内容とも大きい。天正15年豊臣秀吉は、島津征圧を理由に九州へ入ってきたが、九州の統一には明国を服属させる問題があった。すなわち唐国までの領土拡張のための九州平定という考えがあった。これに立ち防がったのが肥後一揆等である。肥後の国衆一揆は、天正15年7月上旬から約半年間にわたって、肥後北東部の国衆である隈部親永・親安親子が首謀者となり、領主佐々成政の検地施行策に反対した一揆である。それは国衆と百姓が一味同心して起こした一揆である。百姓が一揆に参加した一事由として「寄合中」のもつ共同体の規制力があったと思われる。「寄合中」は肥後の各地にみられ、たとえば熊本市近郊の山上三名字という「衆」は「寄合中」によって構成されている。山上三名字衆の有力構成員である内田氏は19人・牛島氏は16人、田尻氏は12人から成るそれぞれの「寄合中」を構成していた。このように「衆」・「寄合中」を形成していたから、国衆・百姓が共に一揆に起ちあがることが出来たともいえよう。

たとえば、検地帳に多数の農民の名前が載せられることとなったこともその一証言である。慶長6年(1601)豊前の国宮佐郡高家村検地帳を本年度は紹介することができた(早稲田大学教育学部「学術研究38号」)。昨年度に紹介した、天正15年(1587)と同村の検地帳と比較研究することによって、九州における中世から近世への移行期の実態を具体的に掌握することができた。すなわち、九州においては、土豪等らの在地領主の力が強く、豊臣秀吉もすぐには、彼らを支配下に治めることはできなかった。秀吉の重臣で黒田孝高は豊前の国に入部したが、入部直後に土豪層による一揆がおこっている。黒田氏はその一揆とたたかいながら検地をおこなっている。しかし、その検地は主として近畿地方にみられるような生産高を把握したものではなく、収取高を把握したものである。全国的にみても太閤検地において収取高しか把握できなかったことはまれな例といえよう。それは在地勢力の力が強かったことを物語っている。それに比して慶長6年においては生産高を把握している。なお、豊前の国一揆は、在地領主層による検地反対一揆の性格を有するがそれは肥後の国においても同じ状況であった。肥後の国において有力な国人層による一揆がおこり、新しく入部してきた。佐々成政は、その失政により秀吉より改易されている。その国人層を支えたものは主として血縁共同体である「衆」であった。その「衆」もそれぞれいくつかの共同体によって構成されている。その母体となったのは一町歩以上を有する有力農民であった。
PSD95とNMDA受容体のシナプスクラスタリングへの癌抑制遺伝子APCの関与

中枢神経系における神経回路網は、神経細胞どうしのネットワークによって形成されており、その接合部位はシナプスと呼ばれる。記憶や学習といった脳高次機能の発現のためには、シナプスにおける情報伝達が正しく行われることが重要である。本研究では、癌抑制遺伝子APC(adenomatous polyposis coli)が、シナプス形成因子PSD95との相互作用を介して、情報受容を担う因子であるNMDA型受容体のシナプスへの輸送(トランスポート)と集積(クラスタリング)を制御することを、分子生物学的及び免疫細胞化学的手法によって明らかにすることを目的とした。平成15年度までに、APCはPSD95のシナプスへの集積と、NMDA受容体でなく、AMPA型受容体のシナプスへの集積を制御することを明らかにした。平成16年度は、さらにAPCのシナプス構築への関与について、APCタンパク質の発現を抑制するRNA interference法を用いて調べた。その結果、APCタンパク質の発現を抑制した神経細胞では、PSD95及びAMPA型受容体のシナプスへの集積が抑制されていた。APCタンパク質の発現を抑制した神経細胞では、情報伝達物質AMPAに対する反応性が有意に抑制を受けた。以上の結果は、APCのAMPA受容シナプス構築への関与の証拠を強固にするものである。以上の結果を生体レベルで反映できるかどうかを調べるために、APC遺伝子の一部を欠失したトランスジェニックマウス(Apc1638Tマウス)について、中枢神経系シナプスの構造を電子顕微鏡により調べた。Apc1638Tマウスの後シナプス肥厚部の厚さは、野生型のものと比較して、有意に薄くなっていた。以上の結果は、中枢神経系での癌抑制遺伝子APCによるグルタミン酸受容システム構築への関与をin vitro及び生体レベルで、示唆するものである。本研究では、癌抑制遺伝子APC(adenomatous polyposis coli)が、シナプス形成因子PSD-95との相互作用を介して、情報受容を担う因子であるNMDA型受容体のシナプスへの輸送(トランスポート)と集積(クラスタリング)を制御することを、分子生物学的及び免疫細胞化学的手法によって明らかにすることを目的とした。平成15年度は以下のことを明らかにした。1.ラット海馬由来神経細胞において、APCとPSD-95は相互作用していることを、分子生物学的及び免疫細胞化学的解析によって明らかにした。2.APCとPSD-95の相互作用のシナプス形成に対する意義を調べるために、APCとPSD-95の相互作用を阻害する分子GFP-APC C72を構築、神経細胞内に導入し、シナプス形成に対する影響を免疫細胞化学的解析により行った。(1)GFP-APC C72を導入した神経細胞では、GFPのみを導入したものと比較してPSD-95のシナプスへの集積が抑制されていた。(2)GFP-APC C72を導入した神経細胞では、GFPのみを導入したものと比較してNMDA型受容体のシナプスへの集積は変化なかった。しかし、NMDA受容体以外の情報受容を担う受容体因子、AMPA型受容体のシナプスへの集積が抑制されていた。3.さらに、AMPA受容機構がGFP-APC C72分子によって抑制を受けることを生理学的解析によって調べた。結果、GFP-APC C72を導入した神経細胞では、GFPのみを導入したものと比較して情報伝達物質AMPAに対する反応性が有意に抑制を受けた。
大腸がん・大腸腺腫の予防に関する多角的・総合的研究

われわれは大腸がんの一次予防のために、大腸腫瘍(腺腫・腺腫内がん)摘除後の腫瘍発生に関する無作為割付臨床試験(RCT)と併行して、大腸がん・大腸腺腫の症例対照研究、大腸腺腫患者のフォローアップ、栄養士集団の長期フォローアップ、有酸素運動集団のフォローアップなど多角的・総合的な研究を行っている。ここでは大腸腫瘍(腺腫・腺腫内がん)摘除後の腫瘍発生に関する無作為割付臨床試験(RCT)の進捗状況と中間結果について報告する。大腸腫瘍の内視鏡的摘除を受けた患者を、実験群・対象群に無作為に割付け、実験群には、a)総脂肪摂取抑制、b)n-6多価不飽和脂肪酸(n-6PUFA)(リノール酸など)を含む植物油摂取の抑制、c)魚介類摂取の勧奨、d)α-リノレン酸を多く含むしそ油摂取の勧奨、e)魚油摂取の勧奨を行い、対照群には総脂肪摂取抑制の介入を行っている。これまでに研究対象者58名(男44名、女14名)(実験群30名、対照群28名)について介入を実施した。血漿中総脂肪酸は実験群および対照群ともに減少していた。実験群では摂取を抑制したn-6PUFAは現象し、摂取を勧奨したn-3PUFAは上昇し、その結果、n-6PUFA/n-3PUFA、アラキドン酸(AA)/EPA、AA/DHAは低下していた。なお、プロトロンビン時間(%)および過酸化脂質は、副作用が出現するほどの値ではなかった。介入後12ヶ月におけるポリープ発見率は実験群75%、対照群は83%であり、ポリープ0個の者を含めずに算出した平均ポリープ数は実験群1.8個、対照群2.4個であった。また、ポリープ0個の場合は実験群25%、対照群17%であった。今後、対象数を増やし、コンプライアンスを維持し、中間マーカーの分析を試み、エンドポイントの解析に耐えうるデータ維持・管理を継続する必要がある。
レーザー過渡力学解析による細胞・組織内の応力テンソルの解明

高強度のフェムト秒レーザーを顕微鏡で水媒体に集光すると、集光点では効率的な多光子吸収により爆発現象が誘導され、衝撃波が発生し、その力は近傍にある微小物体に衝撃力として作用する。本研究課題では、この衝撃力により、ゼブラフィッシュや培養細胞層などの生体組織試料およびその疑似試料に弾性変形を引き起こし、その弾性変形の時間変化を原子間力顕微鏡(AFM)により検出する手法を開発した。その計測感度が細胞レベルであることを実証した。さらに、実験結果を有限要素法による数値シミュレーションと照合し、生体組織に潜在する応力の起源を同定し、その振動挙動からその形状や弾性を推定する新手法を考案した。フェムト秒レーザー誘起衝撃力が微小生体試料に引き起こす運動をAFM探針のねじれ運動として検出できる精度についての基礎検討を行った。AMFの検出用レーザー、AFM探針、四分割フォトダイオード(QPD)の幾何配置より、AFM探針の縦方向の1nmの振れ幅の検出精度に対応するAFM探針のねじれ角は10^<-3>度であると見積もられた。つぎに有限要素法を用いた数値シミュレーションより、本実験で使用しているAFM探針にμN程度の力が作用したとき、10^<-3>度のねじれが生じることが示された。細胞程度大きさの微小生体材料に運動を引き起こすための力は州程度であるとされており、本実験装置により微小生体材料の運動を検出できることが示された。つぎに、顕微鏡下でAFM探針の横にフェムト秒レーザーを集光し、AFM探針のねじれ運動を誘導し、基礎検討の結果の妥当性を実験的に確かめた。AFM探針に対して衝撃力を作用させたときのQPDで検出されるレーザーの横方向の移動量より、μN程度の衝撃力がAFM探針に作用したとき、10^<-3>度のAFM探針のねじれが誘導されることが示された。つぎに、生体材料を用いた実験の前段階として、太さ280μm長さ500μmのナイロンワイヤー(NW)を顕微鏡下に配置して実験を行った。この実験では、NW、AFM探針、レーザー集光位置を独立して調整する必要があり、そのためにAFMヘッドを配置した顕微鏡ステージの上で、NWの位置を独立して調整できる手動ステージを構築した。NWを水に浸し、NWの脇50μm程度の位置にフェムト秒レーザーを集光し、衝撃力によりNWの弾性振動を誘起し、その弾性振動を10^<-3>度程度のAFM探針のねじれ運動として検出することに成功した。本年度はまず、植物生理学において代表的な植物試料として用いられているシロイヌナズナを対象として実験を進めた。シロイヌナズナの根の先端(根端)にAFM探針を接触させ、探針の移動量と探針の曲り量の関係(フォースカーブ)から根端の弾性と塑性を評価することに成功した。さらに、AFM探針が接触している根端の直下にフェムト秒レーザーを集光照射することにより、衝撃力を誘起し、それにより根端を過渡的に振動させることに成功し、その振動をAFM探針により検出することができた。AFM探針の振動は、プローブレーザーの四分割フォトダイオード上の電圧変位として検出され、その電圧変位はオシロスコープによりナノ秒の時間分解能で検出される。この電圧変位をAFM探針の位置変位に構成することができ、フェムト秒レーザー誘起衝撃力により根端は数10nm程度振動していることが分かった。この振動データを高速フーリエ変換することにより、根の振動スペクトルを得ることに成功した。ここでバネ定数の異なるAFM探針により計測した結果、振動スペクトルがAFM探針に依存する結果が得られた。この結果は、AFM探針の種類によっては、探針と根とが強く共鳴する場合があることが示しており、試料の弾性に合わせた探針を選択して実験を行うことが重要である。さらに、発生生物学において代表的な試料として用いられるゼブラフィッシュ胚を用いて実験を行い、シロイヌナズナの場合と同様に振動スペクトルを得ることに成功した。細胞壁を持たないゼブラフィッシュ胚は、シロイヌナズナの根に比べて圧倒的に柔らかく、バネ定数の低いAFM探針を使用することにより、適正な振動スペクトルを得ることに成功した。さらに、これらの試料で得られる振動スペクトルが、レーザー集光位置とAFM探針の位置関係に依存することが分かった。これまでにAFM探針により検出することに成功したゼブラフィッシュの発生初期胚とシロイヌナズナの根のフェムト秒レーザー衝撃力により誘導される振動波形の帰属を明らかにするために、本年度はこれらの生体試料に似たモデル試料を用いて実験を行い、シミュレーションによりその波形を解析した。モデル試料として、アルギン酸ナトリウムを水に滴下することによって得られる球状ゲルを作製した。この球状ゲルのサイズは100μmから1mm程度となり、ゼブラフィッシュの発生初期胚の直径やシロイヌナズナの根の太さに相当する。この球状ゲルにAFM探針を接触させ、その側面にフェムト秒レーザー衝撃力を作用させた結果、この球状ゲルにおいてもゼブラフィッシュの発生初期胚やシロイヌナズナの根と同様の特徴を示す振動波形がみられた。振動波形は、衝撃力の作用後の数10μ秒に細かな振動がみられ、その後に大きな振幅が観測される。この大きな振幅が現れる時間は、球状ゲルの直径とともに遅くなった。

有限要素法による物理シミュレーションにより、レーザー誘起衝撃力により誘導された球状ゲルの振動波形を再現することを試みた。球状ゲルのせん断弾性率と体積弾性率を調整することにより、実験で観測された同等の振動波形を再現することができた。つまり、ゼブラフィッシュの発生初期胚で観測されていた波形は、胚を包む膜組織である可能性が高い。またこれまでシロイヌナズナの根において振動波形に再現性がでない問題があったが、これはシロイヌナズナの根の組織表面の乾燥状態が、試料の保存状態により大きく左右されることに由来する可能性が示された。微細生体試料を本実験により評価する場合、表面の状態を考慮し、試料を固定する必要がある。さらに生体試料には球状ゲルにはみられない高周波の振動がみられた。これは組織を構成する細胞由来の振動である可能性が高い。これまでにゼブラフィッシュやシロイヌナズナなどの微小生体試料の弾性変形を、フェムト秒レーザー誘起衝撃力により誘導される微小試料のnmレベルの振動として、原子間力顕微鏡(AFM)により検出することに成功している。さらに、アルギン酸ナトリウムの微小ゲルを用いた実験と合わせて、固体全体の振動、表面弾性波、細胞などの微細構造に由来する振動に帰属されることが明らかになっている。本年度はまず、ブタジエンゴムに数10umの空孔がハニカム状に規則配列した疑似生体試料を用いたフィルム(ハニカムフィルム)を用いて実験を進めた。このハニカムフィルムに水を浸透させたものを疑似細胞組織とし、フェムト秒レーザー集光点とAFMによる検出点の関係による振動波形の位置依存性について調べた。顕微鏡下でフェムト秒レーザーをハニカムフィルムに直接集光し、フィルムに数100umの欠損を作製し、その周囲におけるレーザー集光点と検出点の位置を調節し、その位置依存性のある振動波形を検出することができた。位置に依存する波形は表面弾性波に帰属され、有限要素法による数値シミュレーションにより同様の依存性を再現できることができた。これは逆解析によるトモグラフィー解析ができることを示す結果である。さらに、細胞骨格であるアクチンフィラメントを薬剤により改変したゼブラフィッシュ胚を用いて実験を行い、胚の全体から細胞レベルの弾性変化を振動スペクトルの変化として検出することに成功した。本研究を通じて、微小な生体組織内に潜在する微小な応力変化とその空間分布を評価する新たなる計測手法を構築することができた。高強度のフェムト秒レーザーを顕微鏡で水媒体に集光すると、集光点では効率的な多光子吸収により爆発現象が誘導され、衝撃波が発生し、その力は近傍にある微小物体に衝撃力として作用する。本研究課題では、この衝撃力により、ゼブラフィッシュや培養細胞層などの生体組織試料およびその疑似試料に弾性変形を引き起こし、その弾性変形の時間変化を原子間力顕微鏡(AFM)により検出する手法を開発した。その計測感度が細胞レベルであることを実証した。さらに、実験結果を有限要素法による数値シミュレーションと照合し、生体組織に潜在する応力の起源を同定し、その振動挙動からその形状や弾性を推定する新手法を考案した。前年度の交付申請書に記載したとおり、本手法により得られる振動波形には、測定ごと、試料ごとのバラつきがあり、正確な解析を実現するためには、より再現性の高いデータを得て、その振動波形の帰属を明瞭にする必要があった。
強迫性障害患者の前頭葉及び認知機能に関する生理学的研究

今回は精神疾患についての精神生物学的な解明、特に反応及び行動の異常と考えられている神経症圏内の精神疾患について、その認知や反応的な特徴、それを生成する人格的背景などの生物学的機序の解明を目的とし、特異な認知障害を呈する強迫性障害患者をモデルとして、聴覚誘発性事象関連電位などを用いて、それらの認知及び概念学習機能について研究を行っている。対象者は大阪市立大学医学部付属病院に初診で来院し、同意を得られた、未治療でDSM-IIIRの強迫性障害の診断基準を満たすものとした。対象者には、来院時にYale-Brown Obsessive Compulsive Scale(Y-BOCS)とMaudsley Obsessional Compulsive Scale(MOCI)を用いて強迫症状の内容、程度、生活上の障害度などを評価した後に、Wisconsin card sorting test(WCST)とWechesler Adult Intelligence Scale(WAIS)により、脳内情報処理課程を評価した。その後に当科で所有する日本電気三栄のSYNAX ER 1100を用いて、認知機能を反映する電気的生理学的指標とされているP-300を、odd-ball課題を用いて導出した。治療的には、強迫性障害に有効と考えられているセロトニン再取り込み阻害作用を有するClomipramineを使用し、2週間おきにY-BOCSとMOCIによる強迫症状の改善度の評価を繰り返し、その改善度に併せて、P-300の導出を行っている。また強迫性障害患者群と、年齢や知的能力をできるだけ合わせ、同意を得た正常者を選び、正常対照群として同様の検査を行っている。現在のところ、継続中のものも含めて対象患者は10名である。これらの患者は、初診時のY-BOCSで22.3±7.2、MOCIで19.3±4.0と高得点で、正常対象者群に比し有意に高値を示した。また治療前のP-300に関しては、正常対照群に比して、潜時の短縮及び振幅の増大傾向が窺る。しかし対象者が少ないことやClomipramineに反応しない患者もおり、今後も例数を増しながら、経時的及び治療経過によるこれらの変化を更に検討、解析し、報告したいと考えている。
生涯にわたり、科学のおもしろさ・有用性を味わう子どもを育むカリキュラム試案の開発

1.研究の目的子どもたちが、小学校教育過程の中で、科学のよさを感じとり、その先への展望、そして、次世代に夢を描く姿を求めることを第一義とした。つまり、生涯にわたり、科学のおもしろさ・有用性を感じ、味わいつづける子どもを育むこと。そして、そのような子どもを育むためのカリキュラム試案を開発することを本研究の目的とした。(1)単元の開発への方向性1)科学的に追究する術を身につける子どもの姿を育むこと2)科学の有用性を実感したり,おもしろさを感じたりする子どもの姿を表出すること(2)育みたい子どもの姿の具体i)課題を明確にもとうとする姿ii)立てた課題を工夫しながら実験レベルにおとしていこうとする姿iii)条件を整えながら何度もくり返し実験を行い,データを集めていこうとする姿iv)追究から得た情報を整理し科学的に分析処理していこうとする姿v)実験用のモデルをていねいにつくっていこうとする姿vi)自分なりの考えをもち,他者に合意を得ていこうとする姿vii)科学することのおもしろさを体感しながら学ぼうとする姿viii)生活の中にあふれるものを,科学の目をもってみつめようとする姿2.研究の方法上述の目的をもとに実践研究を行った。研究の着眼点として、教師側、子ども側と整理することにした。教師側では、目的に迫るための素材選択、そして、それらを教材化すること。子ども側としては、学習の中でのコメントや記述に拠り所を求めた。3.研究成果あくまでも、実践研究としての結果であるため、子どもの事実から研究成果を示していくことにする。単元名教師側子ども側「生活の中の『風』を科学の目でみつめなおそう」「自然の彩りを科学しよう」生活の中で、いつでも吹いている。風だれもが感じたことのある風を素材として選択し、教材化することを試みた。子どものたちの経験値が大きく作用する、生活経験を最大限に活かすことができるものとした。「和色」を素材として選択し、教材化することを試みた。日本の伝統・文化を知り、日本人の自然に対する見方・考え方に触れ、光の特性にも迫るものとした。個々に追求し、得た情報をもとに話し合う場面において、モデルを用いながら考えを伝えようとする姿、水と風を比較し、流体としての概念を構築しようとしている姿が見られた。これは、iv)v)vi)の姿といえる。日本の伝統・文化を感じながらも、これまでの自然に対する見方・考え方をゆさぶられているような発言や記述が多く見られたこれは、vii)viii)の姿といえる。※「自然の彩りを科学しよう」は、日本理科教育学会四国支部大会(H22.12.11)、東北支部大会(H22.11.6)において発表済み。

日本の伝統・文化を感じながらも、これまでの自然に対する見方・考え方をゆさぶられているような発言や記述が多く見られたこれは、vii)viii)の姿といえる。※「自然の彩りを科学しよう」は、日本理科教育学会四国支部大会(H22.12.11)、東北支部大会(H22.11.6)において発表済み。
数値計算とコンピュータグラフィックスを援用した離散幾何解析の研究

本研究では,数値計算およびコンピュータグラフィックスを利用して,離散幾何解析の研究を行う.特に,離散幾何解析の中でも,三分岐離散曲面の解析に重点をおく.本研究では,三分岐離散曲面の「細分」を適切に定義し,その収束理論を展開する.応募者がこれまでに行ってきた研究では,三分岐離散曲面に対する曲率の定義を行い, Mackay型結晶(Schwarz P曲面の「離散化」と考えられる三分岐曲面)の細分を考察した.そこで,より一般の三分岐離散曲面を対象として,収束理論を展開して,そこであらわれる特異点と材料科学的な性質との関連を明らかにしたい.本研究では,数値計算およびコンピュータグラフィックスを利用して,離散幾何解析の研究を行う.特に,離散幾何解析の中でも,三分岐離散曲面の解析に重点をおく.本研究では,三分岐離散曲面の「細分」を適切に定義し,その収束理論を展開する.応募者がこれまでに行ってきた研究では,三分岐離散曲面に対する曲率の定義を行い, Mackay型結晶(Schwarz P曲面の「離散化」と考えられる三分岐曲面)の細分を考察した.そこで,より一般の三分岐離散曲面を対象として,収束理論を展開して,そこであらわれる特異点と材料科学的な性質との関連を明らかにしたい.
人口集中地区の変動過程からみた地方広域社会経済圏における都市ネットワークの類型化

本年度は研究目的を達成するため以下の方法で研究を行なった。(1)1985年度の国勢調査人口集中地区のデータベースを1980年分までのすでに作成済みのものに対応させて作成した。(2)1960年から1985年までの5年間5期の市街地変動状態をタイプ分けし全国で20万の1の地形図をベースに地図化を行なった。(3)国土庁の定住圏を単位として1985年までの人口変動と人口集中係数を計算し、これと人口集中地区分析の結果をあわせ、1)その国土の中における立地2)圏域の地理的構成3)定住圏内の都市の結合形態の3つとの関連で分析した。(4)このうに特に、大都市圏からはずれた地方都市とその周辺の小都市から構成される定住圏を都市ネットワークという視点から分析し、この25年における変動実態を類型化し、併せて、圏域単位での社会経済的諸指標との関連を分析した。(5)類型化たれたものの中から定住圏が複数連結して成立する広域的な社会経済圏のうち、東北仙台圏、北関東圏、九州熊本鹿児島圏を対象に現地調査と資料分析により、机上分析結果の検証と計画課題の抽出を行なった。以上の結果次の事項が明らかになった。(1)1960年から80年までの間に国土全体の社会経済的動向の中で大きな変動をうけていたそれぞれの人口集中地区が1960年から85年までの間に、立地の悪い小規模市街地の中に衰退に向かうものが多く存在する。(2)圏域全体と人口集中地区の関連では、人口集中地区が衰退しても農村への定住が進みつつあるものなど、必ずしも圏域全体と人口集中地区は相似的な変動をしているとは言いがたい。(3)農村部で本格的な車社会の定着とともに商業中心としてDIDの位置づけが大きく変動しつつあり、計画や都市つくりの成果などが、市街地変動に与える影響が強まりつつある傾向が見られる。
大規模に収集された開発データからのプロジェクト管理のための知見の導出

ソフトウェア開発のプロジェクトにおける混乱状態回避を目的として,プロジェクトに関するメトリクスから混乱するかどうかの診断手法を開発した.実際のソフトウェア開発プロジェクトにおいて収集されたメトリクスデータを利用して,その有効性を示した.ソフトウェア開発のプロジェクトにおける混乱状態回避を目的として,プロジェクトに関するメトリクスから混乱するかどうかの診断手法を開発した.実際のソフトウェア開発プロジェクトにおいて収集されたメトリクスデータを利用して,その有効性を示した.従来研究では、ベイズ識別器を利用してプロジェクトが失敗する(フィールドバグが多く発生する)ことの予測が開発後期(例えば出荷直前)になれば可能であった。ところが、これでは予測のタイミングが遅過ぎて、仮に予測できても、もはや手の打ち様がない。更に、多くのチェック項目についてのデータを要するため、そのオーバヘッドが実用化への大きな障壁になる。本研究では、人間ドックに似たプロジェクト管理方式の開発を目指す。具体的には、少ないチェック項目についての監視を早い時期から定期的に繰り返して実行する。危ういと予測された時だけ精密検査(多くのチェック項目のデータ収集)を行う。そのための研究課題として、チェック項目の総数を削減することになるが、それだけでなくチェック項目もプロジェクトの早い時期に判定可能なものへ制限することが必要になる。本年度は、ベイズ識別器による予測を前提として、定期的な監視の対象とするチェック項目(メトリクス)の候補の決定を行った。具体的には、独立行政法人情報処理推進機構のソフトウエア・エンジニアリング・センターから提供を受けたプロジェクトデータへの適用実験を行って、候補メトリクスを求めることに成功している。その検討の中で、使用するチェック項目の数と予測精度の間にトレードオフの関係が存在することを発見した。更に、メトリクス以外に、通常の見積もりに含まれるプロジェクトデータを利用すると予測精度の向上が見込まれることも明らかになった。なおメトリクスに対してはプロジェクト中にプロセスあるいはプロダクトデータが計測されるが、プロジェクトデータは見積もり時に一度算出されるだけである。本研究では,ソフトウェア開発の現場で収集されたデータを活用した先進的なプロジェクト管理手法の提案を目指している.我々が健康診断と精密検査(必要なら集中的な治療も含む)に分けて健康管理を行うことと同様に,ソフトウェアプロジェクトを効率的に管理する手法の開発を自指している今年度は,精密検査に対応する緊急監視モードにおける利用データの検討と分析手法の検討を行った.開発の現場で収集されるデータをそのまま利用して従来の分析手法を適用すると,プロジェクトの成否を50%程度の精度でしか予測できない.これは,1.混乱プロジェクトではデータ収集がうまくできず,未整理のままになっている,2.そうした未整理のデータを丸ごと利用している,ためであると考えられるそこで,次の2つの研究を行った1.欠損データの削減:不完全なデータの混入する割合を極力抑えることを目的として,多くのプロジェクトで記入されていないメトリクスを削除した.さらに,データ収集が十分に出来ていないプロジェクトのデータを削除した2.メトリクス数の大幅な削減:利用するメトリクスを本当に必要なものだけに限定することを目的として,相関ルールマイニングを利用した.その結果,78個のメトリクスを6個にまで削減した情報処理推進機構ソフトウェア・エンジニアリング・センターで収集されたソフトウェア開発プロジェクトデータに対する予測実験の結果,70%の精度が得られ,大幅な精度の向上に成功した本研究では,ソフトウェア開発プロジェクトに対する先進的プロジェクト管理法を開発するための知見を得ることを目指している.なお,本研究の特徴は一つの企業だけでなく複数の企業の開発現場で収集された大規模な開発データを利用することにある.そのため43.8%もの欠損が含まれているデータを相手にするので,本年度の目的は欠損率を変化させながら,最適なメトリクスの選択と予測精度の向上を実現することであった.なお,データは情報処理推進機構ソフトウェア・エンジニアリング・センター(IPA/SEC)から提供されたものを利用している.(1)目標とする欠損率を有するデータの作成:収集されたメトリクスデータを,欠損数の大きい順に並び替えた.引き続き,先頭から順番にメトリクスを削除して,データ全体の欠損率を目標値に近づけた.欠損率の妥当な値が事前には判明しないため,20%,15%,10%,5%,0%の5つを目標値に選んで以降の(2),(3)を検討した.(2)メトリクスの選択:(1)で求めた5種類のメトリクスデータ毎に,相関ルールマイニングを適用して,プロジェクト状況に大きな変化を与えるメトリクスの選択・抽出を行った.(3)予測精度の算出:(2)で選択したメトリクスに基づいて,(1)で求めたデータから切り出しを行った.引き続き,ベイズ識別器を適用して,予測精度を算出した.その結果,最も高い予測精度が得られたのは欠損率を10%とした場合で,7個のメトリクスが選択され,82.8%の精度であった.この精度の値は,欠損の削除やメトリクスの選択を行わないで予測を行う場合に比べ,十分に高い予測精度を示すものであった.
バーンアウトプロセスに基づく教師のメンタルヘルス自己評価システムの構築とその運用

教師のバーンアウト予防のために、項目反応理論(IRT)にもとづく適応型のチェックテストを作成した。学校現場に即した内容であり,web上でチェックを行うことが可能であり,個々の教師に応じた質問項目が選ばれるシステムであるため,チェックする項目数が少なくなっている。多忙を極める学校現場において簡便に行うことができ,すぐに結果のフィードバックがあることから,学校現場での利便性が高いシステムである。また世界中で幅広く用いられているバーンアウト尺度のMBI-ES尺度を日本語に訳した。諸外国の教師と本邦の教師のメンタルヘルスの比較を今後行うことができると考えられる。教師用自己評価システムを作成するために、平成25年度は項目反応理論(IRT)にもとづく適応型のチェックテストの項目の選定を行った。教師のバーンアウトに関する尺度やストレッサー尺度、ストレス反応尺度など様々な尺度を参考に、研究者メンバーで54項目を選んだ。この項目について公立小学校、中学校に勤務する教師835名に調査を行い、さらに抑うつ尺度であるSDSと、精神疾患全般をスクリーニングするK6尺度もあわせて調査を行った。SDSとK6尺度との関連から、適応型チェックテスト用の項目として4因子、35項目を暫定版尺度として採用した。この35項目をもとに、定期的に実施できるIRTにもとづくプログラムを現在作成中である。マスラックバーンアウト尺度の教師向け尺度である。アメリカのMindGarden社が版権を所有しているため、日本語版の翻訳申請を行い許可を得て、MBI-ES尺度の日本語版として登録を行った。またこの尺度と精神的健康度を測定するGHQ尺度、教職に対するやりがい尺度、感情労働尺度との関係を小・中学校に勤務する教師515名に調査したところ、GHQ尺度の起死念慮うつ傾向はMBI-ES尺度の脱人格化得点、GHQ尺度の他の5つの尺度(一般的疾患症状、身体的症状、睡眠障害、不安と気分変調、社会的活動障害)はMBI-ES尺度の情緒的消耗感得点と関連が高いことが示された。MBI-ES尺度の個人的達成感の減退とGHQ尺度とは高い関連はみられず、情緒的消耗感、脱人格化とは異なる影響を及ぼしていることが明らかとなった。世界中で多く用いられているこのMBI-ES尺度を用いることで諸外国の教師と本邦の教師のメンタルヘルスの比較を今後行うことができると考えられる。平成24年度においては,教師用自己評価システム(以下チェックテストと表記)を作成するための項目の選定を行った。まず,小,中学校の教師10人を対象に,バーンアウトの予防,対策についてどのようなことが有効であるか,また精神的に大変だったときにどのように乗り越えてきたかについてインタビューを行った。教師がこれまでの教職経験をふり返り,メンタルヘルスについて自由に語られるライフヒストリーから,教師のメンタルヘルスが悪化に関連する要因と症状,有効な対応策について,共通性と個別性を明らかにすることを目的とした。バーンアウト尺度,精神的健康尺度(GHQ-30)の尺度にも答えてもらい,大変だったときの健康状態についても検討した。さらに,各種ストレス関係尺度の検討と各種ストレス反応を低減させる要因の検討を行った。具体的には小,中学校それぞれの教師に,バーンアウト尺度,精神的健康尺度(GHQ-30),感情労働尺度を用いた調査を実施した。関東甲信越地方のA市の教育委員会に協力していただき,市内のすべての小・中学校教師を対象に調査を行った。バーンアウト尺度と精神的健康尺度(GHQ-30)の関係及び感情労働尺度との関係の検討を行った。以上のインタビュー及び調査の結果をもとに,さらには先行研究における尺度も参考にして,適応型チェックテストを作成する上で,どのような項目が適しているか,項目の選定を行った。53項目を予備項目として選定し,項目の精選を行っている。教師用自己評価システムを作成するために,項目反応理論(IRT)にもとづく適応型のチェックテストの項目の選定を行った。様々な尺度を参考に,研究者メンバーで54項目を選んだ。この項目について公立小学校,中学校に勤務する教師835名に調査を行い,抑うつ尺度であるSDSと,精神疾患全般をスクリーニングするK6尺度もあわせて調査を行った。SDSとK6尺度との関連から,適応型チェックテスト用の項目として32項目を暫定版尺度として採用した。この32項目をもとに,項目反応理論に基づく自己評価システムを作成し,3県、約200名の先生方に運用を依頼し,効果を測定した。K6尺度では特に問題なしという点数であっても,チェックテストにおいては要注意となる点数が見られることも多く,学校現場にあわせたチェックテストを用いたことにより,早期発見できる可能性が示唆された。

また世界中で幅広く用いられているバーンアウト尺度のMBI-ES尺度を日本語に訳した。マスラックバーンアウト尺度の教師向け尺度である。アメリカのMindGarden社が版権を所有しているため,日本語版の翻訳申請を行い,許可を得て,MBI-ES尺度の日本語版として登録を行った。上記の研究の結果としては,教師のバーンアウトの予防・介入の最初のステップとして,教師自らがバーンアウト状態を把握するための自己評価システムを開発したところが画期的である。web上でチェックを行うことが可能であること,個々の教師に応じた質問項目が選ばれるシステムであるため,チェックする項目数が少なくなることなどから,多忙を極める学校現場において簡便に行うことができ,さらには前回のチェックとの比較を行うことができ,すぐに結果のフィードバックがあることから,学校現場での利便性が高いシステムである。臨床心理学IRTにもとづく暫定版のプログラムの完成には至っていないが、現在プログラムを作成中であり、平成26年度にはプログラムを実施する予定であるため。当初の計画では平成24年度において、小,中学校それぞれの教師に,ストレス反応尺度を中心としたストレス関係尺度を実施し,チェックテストを作成するにあたって適した尺度の検討を行うことを予定していた。またさらには,小,中学校教師を対象にバーンアウトを含む,ストレス反応を低減させうる様々な要因の検討を行うことを計画していた。平成24年度においては,様々なストレス尺度を実施する前に,現職の小中学校それぞれの教師にまずインタビュー調査を行い,具体的な項目を検討することを行った。その上でチェックテストを作成するために,バーンアウト尺度やストレス尺度などの調査研究を行った。ストレス反応を低減させうる様々な要因の検討を行うことはまだ不十分ではあるが,インタビュー調査を行うことにより,チェックテストの項目の選定を進めることができたことから,上記の達成度とした。IRTにもとづく暫定版教師用適応型チェックテストを作成し、調査協力をお願いした公立小学校、中学校において複数回、定期的に実施する。その結果をふまえて、改良を行い、チェックテストの、学校を単位とした職場におけるラインケアへの応用可能性を検討する。平成24年度の研究において得られた知見を基に,小,中学校教師が自分自身のストレス状態を簡単に把握できるチェックテストを作成する。現在項目の選定を行ったが,現職の小・中学校の教師を対象に項目の精選をさらに行う。項目の精選を行ったあとに,数県にまたがる規模で小・中学校教師を対象に各種ストレス尺度と暫定版チェックテストの調査を行う。この調査結果をもとに適応型テストを作成する予定である。さらにチェックテストのフィードバックの文言を検討し,暫定版のチェックテストを作成する。教師用自己評価システムを作成するために、小学校、中学校教師に調査を行い、項目反応理論(IRT)にもとづく適応型のチェックテストの項目の選定を行ったが、プログラム自体の開発が遅れており、プログラム作成費用を次年度に使用することになったため。教師用自己評価システムを作成する費用として用いる予定である。
マルトトリオシル配糖体合成酵素における糖転移反応の分子基盤と応用展開

これまでG3Amy遺伝子の大腸菌を用いた発現系では,ペリプラズム画分からの発現産物の精製に再現性が得られず,変異酵素の調製に問題があった。そこで,Brevibacellusを宿主とした分泌発現系を用いたところ,培養上清中に生産量は多くないものの確かにG3Amyの生産が見られることがわかった。この系ではN末端側にHis-tagを付加した形で生産されるので,アフィニティ精製を行うことで,比較的効率良く組換え酵素の調製が可能となり,またHis-tagが付加された発現産物の立体構造もこれまで得られたものと同様であることをX線結晶構造解析によって確認した。新たな発現系で調製したL191R変異酵素のkinetic解析を試みた。糖転移反応のkinetic解析を行う上で,糖供与体であるデンプンが糖受容体ともなり得ることが大きな問題となっていたが,予備検討の結果,マルトペンタオース(G5)を糖供与体かつ糖受容体とすることで,シンプルにkinetic解析を行うことが可能であることが明らかとなった。G5を基質とした場合,加水分解反応ではG2とG3が生成されるのに対して,糖転移反応ではG8とG2が生成されることになる。HPAEC-PADを用いて生成するオリゴ糖を定量する際にG2,G3とG8を同時に定量するのが難しいことから,G3を加水分解反応産物,G2生成量からG3生成量を除した値を糖転移反応産物量として検討を行っているところである。また,ダイズイソフラボンをアグリコンとしてG3配糖体の合成を試みた。その結果,GenisteinやDaidzeinに対して直接配糖化することはできなかったが,Daidzinに対してはG3が付加した後,糖鎖部分が非特異的な加水分解を受けることでG2やG3配糖体が生成することがわかった。アグリコンを直接配糖化できなかった原因としてアグリコンの溶解度の低さが考えられた。今年度は大腸菌発現系の問題の影響で変異酵素の調製が滞ってしまったために,研究計画で予定していた(3)アグリコン特異的転移活性上昇変異酵素の取得と,(4)G3Amyにおける加水分解反応/糖転移反応を運命づけるスイッチング機構の解明,(5)糖受容体特異性に関与するアミノ酸の同定とG3配糖体合成酵素のfine tuningについて研究を進めることができなかった。しかし,発現系の問題がほぼ解消されたことで,酸塩基触媒並びに求核残基を破壊したL191R変異酵素の基質との複合体のX線結晶構造解析を行える下地が整った。また,L191Rの糖転移活性を定量的に評価するための評価系を構築できたことで,各種変異酵素の評価を行うことが可能となった。実際,L191R変異酵素の加水分解反応および糖転移反応におけるpH profileを構築した評価系で検討したところ,当初の加水分解反応と糖転移反応とで異なった反応条件によって得られていたpH profileとは異なったものとなり,より正確な評価を行うことができるようになったと考えられる。さらに,(6)G3配糖体合成条件の最適化と大量合成について,ダイズイソフラボンをG3配糖化のターゲットとして検討を加えた。結果としてアグリコンをダイレクトに配糖化することはできなかったが,その原因がアグリコンの溶解度が低すぎることによることがわかった。以上のように,今年度の研究で,G3Amy変異酵素の調製が滞りなく行えるようになり,さらに加水分解活性と糖転移活性の評価系の構築にも成功したことから,予定した実験項目全てを実施することはできなかったが,次年度に向けて準備を整えることができたと考えている。新しい発現系を用いて酸塩基触媒並びに求核残基を破壊したL191R変異酵素(L191R/D225N/E256Q)を調製し,基質との複合体のX線結晶構造解析を行うことで,L191Rの糖転移活性における役割を明らかにする。また,糖受容体と相互作用するアミノ酸残基や触媒反応を進行させるための「G3Amyにおける加水分解反応/糖転移反応を運命づけるスイッチング」に関する分子機構について知見を得るために,Loop F258-G260がさらにflexibleになるような変異を導入することで,糖転移活性が上昇する可能性が考えられたことから,このLoop自身,あるいはこのLoopと相互作用している領域にアミノ酸置換を導入する予定である。また, G3Amy WTのX線結晶構造解析結果について論文発表するとともに,WTおよびL191R変異酵素の加水分解活性/糖転移活性のKinetic解析についても論文発表する予定である。さらに,研究計画にも挙げている,(7)G2およびG4,G5配糖体合成酵素の設計と配糖体の合成についても検討を加え,科学研究費補助金研究としてまとめる予定である。アルカリ条件下でG3Amy WTのX線結晶構造解析を行った。pH 8.2の沈殿剤に浸漬した5つの立体構造から,+側Subsiteを構成するLoop F258-G260のB-factorが増大していることがわかった。またこのLoopは酸/塩基触媒E256と隣接しており,アルカリ条件下ではE256の向きがわずかに変化していた。E256は糖転移反応が起こる際のAcceptorへの求核攻撃を担っているためLoop F258-G260に引っ張られることによるわずかな向きの変化が糖転移活性に関与している可能性が考えられた。

変異酵素L191Rの糖転移活性上昇のメカニズムを解明するために,L191RとL191R/D225A(D225:求核触媒)の様々な状態のX線結晶構造解析を行った。L191R-apo,L191R-G3複合体の解析から,R191側鎖は活性部位方向へ柔軟に動くことが可能であり,AcceptorがSubsite -1付近に導入されるのを補助している可能性が考えられた。L191R/D225A-G3-G4 complexの解析からは,R191側鎖がSubsite -2に位置するGlc残基とSubsite +1,+2に位置するGlc残基と同時に相互作用していることがわかった。またL191R/D225A-G6複合体の解析から,R191側鎖の位置は特定できなかったがLoop F258-G260がG6を認識し後退している様子を確認した。これらの結果から,Loop F258-G260の柔軟性を向上させる変異を導入することで,さらに糖転移活性が上昇した変異酵素作製の可能性が考えられた。また加水分解反応におけるWTとL191RのKinetic解析から,L191Rの触媒効率はWTの2倍であることがわかり,L191Rが示す糖転移活性の高さは加水分解活性の低下による影響ではないことが判明した。今年度は研究計画で予定していた(1)G3Amy-L191R変異酵素における糖転移活性上昇機構の解明と,(2)加水分解活性および糖転移活性のpH依存性の解明について検討を加えた。アルカリ条件下でG3Amy WTのX線結晶解析を行うことで,アルカリ条件下ではLoop F258-G260の揺らぎが大きくなり,その結果として酸/塩基触媒E256の側鎖の向きが変化し,そのことが糖転移活性に関与している可能性が考えられ,アルカリ条件下で糖転移活性が上昇する原因の一端を明らかにすることができた。また,L191RおよびL191R/D225Aの様々な状態のX線結晶解析を行うことで,R191側鎖がSubsite -2に位置するGlc残基とSubsite +1,+2に位置するGlc残基と同時に相互作用していること,Loop F258-G260が基質結合に伴って柔軟に動いていることがわかり,これらがL191Rの糖転移活性上昇の原因であることを突きとめた。以上のように,今年度の研究で,G3Amyの糖転移活性について求めていた知見を得ることができ,予定していた実験項目をほぼ予定通りに進行することができていると考えている。これまでG3Amy遺伝子の大腸菌を用いた発現系では,ペリプラズム画分からの発現産物の精製に再現性が得られず,変異酵素の調製に問題があった。そこで,Brevibacellusを宿主とした分泌発現系を用いたところ,培養上清中に生産量は多くないものの確かにG3Amyの生産が見られることがわかった。この系ではN末端側にHis-tagを付加した形で生産されるので,アフィニティ精製を行うことで,比較的効率良く組換え酵素の調製が可能となり,またHis-tagが付加された発現産物の立体構造もこれまで得られたものと同様であることをX線結晶構造解析によって確認した。新たな発現系で調製したL191R変異酵素のkinetic解析を試みた。糖転移反応のkinetic
英語発信力向上のためのプロジェクト型外国語学習：有効性と上達の要因

プロジェクト型外国語学習(Project Based Language Learning)がどのぐらい日本人英語学習者のスピーキング能力に影響を及ぼせられるかを教育実験で確認する。又、チームワーク(TEAM Qの点数)や授業の設定(発表の回数、グループの人数など)がどのぐらい英語のスピーキング能力の向上に影響を与えるかを統計分析で調査する。
刺激応答性高分子ゲルを用いた光反応ダイナミックスの精密制御

本研究においては、近赤外レーザー光(1064nm)の照射によりレーザー誘起相転移を示すマイクロメートルサイズのポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)ゲルを光反応制御のための環境場として用い、その親水・疎水的環境や、物質透過性を近赤外レーザ光によって制御し、そこで生起する光反応ダイナミックスを精密に制御する方式を確立することを目的としている。本研究を推進するために、平成6年度は申請組織が現有するレーザー捕捉・分光・反応システムに高性能分光器を導入し、蛍光プローブ法によりレーザー誘起相転移にともなう微小PNIPAMゲルの環境変化を検討した。さらに、ゲルの相転移に与える近赤外レーザー光の放射圧の影響についても検討を加えた。1-アニリノナフタレン-8-スルホン酸(ANS)は、微視的な極性変化に応答する蛍光プローブである。このANSを含む水溶液中で微小PNIPAMゲルのレーザー誘起相転移にともなうANSの蛍光スペクトル変化を観測したところ、収縮した部位からのみ470nm付近に発光極大を持つ高強度の蛍光スペクトルが観測された。これは室温において親水的な性質を有するPNIPAMゲルが、レーザー誘起相転移により疎水的環境に変化したことを示すものであり、近赤外レーザー光により光反応の環境場の性質を局所的に制御できることを示唆している。また、近赤外レーザー光の照射により発熱をともなわない重水中で、微小PNIPAMゲルに1064nmレーザー光を照射しながら、ゲルの体積変化を観測したところ、通常35°Cで起きる相転移が26°Cで観測された。これは、26°Cにおいて既に不安定な状態にあるPNIPAMゲルに近赤外レーザー光の光圧が作用し収縮が誘起されたものと考えられ、光-熱モードではなく、光圧モードによりゲルの相転移、すなわち環境場の制御が可能であることを示している。
学習による線虫の行動パターンの切り替えの分子メカニズムの解明

(1)ジアセチルレセブターを用いた回路解析NaCl刺激と飢餓刺激を組み合わせることによりNaClへの化学走性が低下するという連合学習のアッセイ系を用いて可塑性の研究を進めている。この解析のため、ジアセチルレセプターodr-10遺伝子を個々の感覚神経に発現させることを計画したが、発現させたレセプターは機能しなかった。(2)化学走性の可塑性に関するDAF-2の役割インシュリンレセプター/IGF-IIレセプターのホモログであるdaf-2の変異体が、上記の連合学習のアッセイ系で欠損を示した。PI3キナーゼをコードし、daf-2の下流で働くことのわかっているage-1の変異体で調べたところ、同様の学習欠損を示した。さらに、インシュリン様のペプチドをコードするins-1遺伝子の欠損変異体で、やはり学習欠損が見られた。また、化学走性の可塑性に必要な神経を神経欠損変異体を用いて検討したところ、この系に感覚神経AWB, ASHは必要ないことが分かった。(3)嗅覚可塑性におけるRas-MAPK経路の機能上記嗅覚可塑性は単なる感覚神経レベルの感覚順応ではなく介在神経の機能を介したものであることを示す結果を得た。すなわち、線虫を嗅覚神経AWAで受容されるピラジンに曝すことにより、嗅覚神経AWCで受容されるベンズアルデヒドなどへの化学走性が低下した。AWC, AWAの双方から入力を受ける介在神経AIYが機能欠損するttx-3変異体はこの可塑性に欠損を示した。さらに、AWCへの匂い刺激により、AIY神経でMAPKが活性化した。活性化型RasをAIYに発現させると嗅覚可塑性の欠損が見られた。以上のことから、匂い刺激により嗅覚神経からの入力によりAIYでRas-MAPK経路が活性化され、AIYの機能により匂いへの行動が変化すると考えられる。線虫C.elegansは一連の化学物質を感知し、それに近寄って行く化学走性といわれる行動を示す。我々は化学走性に関する連合学習と考えられる現象を見いだした。すなわち、NaClなどの水溶性誘引物質存在下で飢餓を経験させると、その物質に対する正の化学走性がなくなり、逆に忌避行動を示すようになる。この化学走性の可塑性に欠損のある変異体として、JN683,osm-12,daf-2などを見いだしている。このうち、daf-2遺伝子は、インシュリン/IGF-Iレセプターに相同な蛋白質をコードし、耐性幼虫(dauer larva)と呼ばれる発生ステージへの切り替えに関与している。他のdaf変異体についても学習能を調べてみたところ、強い学習欠損はdaf-2にだけ見られ、インシュリン系が学習に密接に関連していることが示唆された。daf-2の温度感受性変異体を用いて温度シフト実験を行ったところ、条件付けの際よりも、条件付けの後に化学走性行動を行う際にDAF-2の機能が重要であることが分かった。一方、我々は線虫のRas-MAPキナーゼシグナル伝達系が匂い物質の感受(嗅覚)に重要な機能を果たすことを見いだしている。今回、匂い物質への化学走性の可塑性の現象を見いだした。すなわち、濃い匂い物質に短時間線虫を浸すと、その匂い物質への化学走性が消失し、弱い忌避行動を示すようになった。Ras-MAPキナーゼシグナル伝達系の変異体は、この可塑性(仮に嗅覚抑圧と呼ぶ)に強い欠損を示した。変異体を用いた実験より、線虫の嗅覚神経のうち、誘引行動を引き起こすAWC神経と、忌避行動を引き起こすAWB神経、さらにAWCに支配される介在神経AIYがこの行動に必要であることがわかった。介在神経AIYの機能を介して誘引行動と忌避行動のバランスが制御されていると推定される。

さらに、AWCへの匂い刺激により、AIY神経でMAPKが活性化した。活性化型RasをAIYに発現させると嗅覚可塑性の欠損が見られた。以上のことから、匂い刺激により嗅覚神経からの入力によりAIYでRas-MAPK経路が活性化され、AIYの機能により匂いへの行動が変化すると考えられる。