hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内在性膜タンパク質の立体構造予測

一般に膜タンパク質(内在性膜タンパク質)の構造は,周囲の環境から強く制限を受けているため,すべて膜を横切る数本のヘリックスの束を基本とした構造となっている.しかも,ヘリックスを膜中に安定化させている力は疎水性相互作用であるということがわかっており,一次構造も非常に単純な特徴を備えているのである.したがって,膜タンパク質立体構造を決めるには二次構造のセグメントを知ることとヘリックス間の相互位置関係を明らかにすればよい.昨年度は一次構造の疎水性プロットと周期性プロットを用いて膜タンパク質の二次構造を高い信頼性で予測する方法を確立することができた.そこで本年度は三次構造に対応するヘリックス間結合に関する変性実験をバクテリオロドプシという典型的膜タンパク質を用いて行なった.変性の挙動を詳細に調べることにより,三次構造を作る結合がどういう性質のものであるかが明らかになると考えられるからである.実験の結果,少なくともバクテリオロドプシンの場合,ヘリックス間を結び付けているのは膜中の水素結合であるという評拠が得られた.これによって,最終的に三次構造を予測する可能性が現実のものとなってきた.最終年度はバクテリオロドプシンの立体構造モデルを構築し,より一般的な膜タンパク質立体構造予測のアルゴリズムに改良する予定である.膜タンパク質は多くの重要な生体機能を担っている。したがって、膜タンパク質の立体構造の形成機構が明らかになれば、生体機能の改善にもつながる大きな応用が開けるはずである。そこで本研究では、豊富な一次構造についてのデータベースを用いて膜タンパク質の立体構造を予測するためのアルゴリズムについて考察し、さらにそれを補強するための実験を行うことを目的としている。膜タンパク質構造を実験的に決定することが極端に困難な現状では、本研究は膜タンパク質構造に関する一つの有力な手段となる。一般に膜タンパク質(内在性膜タンパク質)の構造は、周囲の環境から強く制限を受けているため、すべて膜を横切る数本のヘリックスの束を基本とした構造となっている。しかもヘリックスを膜中に安定化させている力は疎水性相互作用であるということがわかっており、一次構造も非常に単純な特徴を備えているのである。これまでに行った実験をまとめると、第一にバクテリオロドプシンという典型的な膜タンパク質を用いて変性実験を行い、三次構造を作る結合が主として水素結合であるということがわかった。第二に種々の膜タンパク質の一次構造を解析した結果、ヘリックス間には水素結合ができていると考えざるを得ないことがわかった。つまり、三次構造はヘリックス間の水素結合でできており、立体構造予測には最適な水素結合ネットワークを構築すれば良いという方針が明かとなった。本年度はまとめの年であるので、おもに論文のまとめに力を注いだ。
心筋細胞の分化機構に関する分子生物学的研究

心筋細胞においては、その分化制御機構について不明な点が多く、その解明のためには新しい分化制御因子の検索が必要であると思われる。これまで、我々は分化制御機構の中でカルシウム結合蛋白質の関与を検索してきたが、その中でもS100蛋白質ファミリーの分化調節への関与が強く示唆されている。そこでラット心筋発生において細胞分裂増殖速度の変動の著しい16日目胎児、1日目と8日目新生児および成体の心筋を用い、mRNA differential displayにて発現が変動する遺伝子群を検討した。さらに変動を認めた遺伝子をその発現時期によりPattern1(胎児期優位)、Pattern2(新生児期優位)、Pattern3(成体優位)に分類した。これら各群の遺伝子についてNorthern analysisおよびin situ hybridizationにて発現変化を検討した結果、S100蛋白質ファミリー以外に、特に微小管結合性モーター分子であるKIF3(Pattern1)が16日目の胎児心筋に多く発現していることを見出した。また、さらに早期の心筋分化についてもP19胚性腫瘍細胞を用いて同様に解析を行った。その結果、新しい転写因子LZIP(bZIPファミリー)が0.5%DMSO処理することによりその発現量が増加し、DMSOfreeにするこにより減少することが明らかとなった。同時にラット心筋においても16日目の胎児に多く発現し出生直後より急激に減少し、成体ではほとんど発現していないことを見出した。現在16日目の胎児よりさらに早期の胎児における発現をin situハイブリダイゼーションにて解析中である。また、LZIPのDNA結合能はゲルよりactivatorであることが明らかとなった。今後、これら遺伝子群の心筋分化機構における役割を解析する。
ウイルスＲＮＡと宿主ＲＮＡによって調節される細胞機能制御のメカニズム

申請者がこれまで行ってきた自然免疫活性化機構に関する研究成果に基づき,RNAによって規定される生体防御の分子メカニズムや制御機構について,ウイルスRNAと宿主RNAの両方に視点を当てて解明することを目的とし,1直接作用(RNAの分解)と間接作用(RNA認識による免疫賦活)という2つの局面から追究すること,2宿主RNAを介する生体防御機構の制御について新しい仕組みを見出すことを目指した.1について,申請者らが独自に同定した自然免疫調節因子ZAPSに着目し,その機能制御がDEAD box RNAヘリカーゼp72によって行われている可能性について調べた.その結果,ZAPSは細胞質においてp72と共局在しタンパク中央部分で会合すること,さらにRIG-IによるIFN誘導をZAPS依存的に正に制御することを見出した.そのメカニズムとしてRIG-I-ZAPS複合体をp72が活性化することが考えられた.2について,通常非感染細胞においてはごくわずかなI型IFNを構成的に発現することが知られているがその詳細については明らかになっていない.そこで本研究では,構成的なIFNの発現制御機構を調べた.その結果,構成的なIFNの発現は,RIG-I-ZAPSの経路に依存していることを見出した.さらにRIG-Iに結合する宿主RNAが存在し,このRNAは自然免疫系を活性化することを見出した.今後非感染時においてRIG-Iに結合するRNAを網羅的に解析し,構成的なIFNの発現制御機構を明らかにする予定である.このような本申請研究によって,ウイルスRNAと宿主RNAの2つの観点から,RNAプログラムによって制御される生体防御機構を明らかにしたことは,感染症においてRNA制御という新しい研究領域の推進や,疾患治療における新たな治療標的を創出することに大いに貢献することが考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。ウイルスRNA(1)および宿主RNA(2)の両側面からのアプローチによって,これらのRNAが規定する生体防御機構の新しい分子メカニズムについて明らかにすることを計画した.1つ目については,昨年,独自に同定したRNAセンサーRIG-Iの新規調節因子ZAPSの,p72 DEAD box RNAヘリカーゼとの結合性についてRIG-Iヘリカーゼと比較して検討行った結果,RIG-Iとの結合性はRNA依存的に増強するのに対して,p72との結合性はRNA刺激がない条件下においても結合をみとめ,刺激による結合性の増強はなかった.次に,ZAPSのdeletion mutantを用いて,p72の結合部位について検討したところ,ZAPSのzincfinger領域を含むN末端側と結合することが明らかになった.現在p72側の結合部位についても検討を行っている.またp72の細胞内局在についても検討を行い,p72は主に核に局在することを見出した.さらにp72がRIG-I経路に与える影響についてsiRNAを用いた検討をHEK293T細胞において行ったところ,インフルエンザウイルスのゲノムRNAによって誘導されるIFN-βの誘導が,p72のsiRNAによって抑制されたことから,p72はRIG-I経路に対して負に作用していることが示唆された.今後,ウイルス感染における,このp72の役割について追究する予定である.2つ目については,宿主RNAを介する恒常的な生体防御機構を明らかにすべく検討した結果,RIG-IおよびZAPSの関連性を示唆する結果が得られた.現在,このRIG-I-ZAPSシグナルを活性化する内因性RNAを同定し,RNAによる新しい制御についてさらに詳細を検討している.申請者がこれまで行ってきた自然免疫活性化機構に関する研究成果に基づき,RNAによって規定される生体防御の分子メカニズムや制御機構について,ウイルスRNAと宿主RNAの両方に視点を当てて解明することを目的とし,1直接作用(RNAの分解)と間接作用(RNA認識による免疫賦活)という2つの局面から追究すること,2宿主RNAを介する生体防御機構の制御について新しい仕組みを見出すことを目指した.1について,申請者らが独自に同定した自然免疫調節因子ZAPSに着目し,その機能制御がDEAD box RNAヘリカーゼp72によって行われている可能性について調べた.その結果,ZAPSは細胞質においてp72と共局在しタンパク中央部分で会合すること,さらにRIG-IによるIFN誘導をZAPS依存的に正に制御することを見出した.そのメカニズムとしてRIG-I-ZAPS複合体をp72が活性化することが考えられた.2について,通常非感染細胞においてはごくわずかなI型IFNを構成的に発現することが知られているがその詳細については明らかになっていない.そこで本研究では,構成的なIFNの発現制御機構を調べた.その結果,構成的なIFNの発現は,RIG-I-ZAPSの経路に依存していることを見出した.さらにRIG-Iに結合する宿主RNAが存在し,このRNAは自然免疫系を活性化することを見出した.今後非感染時においてRIG-Iに結合するRNAを網羅的に解析し,構成的なIFNの発現制御機構を明らかにする予定である.このような本申請研究によって,ウイルスRNAと宿主RNAの2つの観点から,RNAプログラムによって制御される生体防御機構を明らかにしたことは,感染症においてRNA制御という新しい研究領域の推進や,疾患治療における新たな治療標的を創出することに大いに貢献することが考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の(1)「ウイルスRNA」の分解とその認識による免疫賦活を介する生体防御機構の解析

および(2)「宿主RNA」を介する恒常的な生体防御機構の証明という両方に視点を当てたアプローチによって,これらのRNAが規定する生体防御機構の分子メカニズムについて解明することを計画しているが,どちらの項目における予定していた実験もほぼ計画通り進んでいると判断したため.24年度が最終年度であるため、記入しない。現在,インフルエンザウイルス由来のRNAによるRIG-I活性化機構がRIG-Hのリガンドとして一般的に用いられる5'末端に三リン酸構造を有する合成RNA(3pRNA)とは異なっていることを見出しつつあり,ZAPSのp72ヘリカーゼ依存性の役割の解明過程において,この関連性についてもさらに検討を加える予定である.その他は,これまでの研究計画に変更や問題点は現時点において無く,予定通り次年度遂行することを考えている.
チームエンパワーメントの解明とその応用

本研究では、チーム・エンパワーメントの概念を明らかにするとともに、チーム・エンパワーメントの先行要因やその諸効果を明らかにした。チーム・エンパワーメントは、チームに有意味感や自己決定感、効力感、到達感のある状態のことである。そして、こうした状態に至るには、外部チームリーダーの行動等が関係していることが明らかになった。さらに、チーム・エンパワーメントにより、チームの創造性発揮も促進されることが予測されている。本年度は、チームエンパワーメント研究の背景・課題を明確にするとともに、チームエンパワーメントに関する文献サーベイとアイディア探索を行なった。詳細は、次の通りである。1チームエンパワーメント研究の背景課題を明確化チームで仕事をすることが多くなったことから、チームエンパワーメントが問題になっていること。また、チームエンパワーメントという集合的概念の成立可能性の探索という課題とチームエンパワーメントに関するモデル構築・検証という課題があることを指摘した。2チームエンパワーメントに関する文献サーベイチームエンパワーメントに関する文献は、エンパワーメント分野とチーム分野に散見されるが、本年度は主にエンパワーメント分野の文献をサーベイした。Kirkman&Rosen Mathieu,Gilson&Ruddyによる研究を中心にサーベイした。3チームエンパワーメントに関わるアイディア探索集合的概念の成立可能性を探る、またモデル構築を行なら上でのアイディアを得るために、熱力学の分野、ゲーム論の分野、ファイナンスの分野の文献サーベイ、学会参加を実施した。本年度は、チーム・エンパワーメントというコンセプトの検討を行ない、またチーム・エンパワーメントに関する理論サーベイを行ない、ラフな理論モデルの構築を試みた。残念ながら、理論モデルや仮説の検証作業までにはいたらなかった。チーム・エンパワーメントというコンセプトは、個人レベルのエンパワーメントを単純に拡張し用いられることが多く、個人レベルと同様に、社会学的な捉え方と心理学的な捉え方の2つがあることがわかった。しかし、いずれの捉え方にも様々な考え方があり、まだ確立した捉え方は見られない。また、チーム・エンパワーメントの理論サーベイを行なうと、経営学や組織論の分野では、その研究数は限られており、Kirkman&Rosenを中心に、ごく一部の研究者がその研究を行なっていることも見出した。そこで、経営学や組織論の分野を超え、他分野にも手を拡げサーベイを行ない、教育学(学校経営)の分野で、チーム・エンパワーメントの研究が行なわれていることも発見した。一方、このチーム・エンパワーメントと類似のコンセプトである集団的効力感やチーム効力感の研究数は数多くあり、サーベイすると効力感の研究内容が充実していることも把握した。集団的効力感やチーム効力感は、チーム・エンパワーメントというコンセプトの一部を扱ったものであり、より作業は困難をきわめるが、チーム・エンパワーメント研究の方に、今後、様々な可能性があるように思われる。チーム・エンパワーメントの理論モデルを見ると、チーム・エンパワーメントの先行要因→チーム・エンパワーメント→チーム・エンパワーメントの成果という3つの段階から成る理論モデルが中心となっているが、チーム・エンパワーメントとチーム・エンパワーメントの成果との間には、チーム・プロセスというもう一つの段階を組み込む方が、妥当であることもわかった。本年度はチーム・エンパワーメントに関わるモデルを構築し、その妥当性を検討した。様々な分野におけるチーム・エンパワーメント研究をサーベイした結果、チーム・エンパワーメントモデルを、1、チーム・エンパワーメントの先行要因、2、チーム・エンパワーメントそのもの、3、チーム・エンパワーメントのプロセス、4、チーム・エンパワーメントの諸成果という4つのステージから成り立つものと考えた。1、チーム・エンパワーメントの先行要因としては、主にチーム・リーダーの行動を取り上げ、チームの有意味感を高める行動、チームの自己決定感を高める行動、チームの効力感を高める行動という3つの次元に分けて捉えてみた。また、2、チーム・エンパワーメントそのものは、チームそのものの持つ有意味感、自己決定感、効力感、到達感の4つの次元から把握してみた。さらに、3.チーム・プロセスは、チーム・メンバー間のコミユニケーションや相互学習の頻度から捉えてみた。そして、4、テームの諸成果は、チームの業績やチームそのものの満足感、チームのイノベーション創出といった点から把握した。そして、こうしたチーム・エンパワーメントモデルに現実的な妥当性があるかどうかを確かめるために、本年度はスポーツテーム(甲子園出場の高校野球チーム、プロバスケットボールチーム)の監督やコーチにインタビューしてみた。その結果、リーダー行動のうち、チームの自己決定感を高める行動が、チーム・エンパワーメントそのものやチームの諸成果と大きく関係がありそうであることが確認された。数少ないチーム・エンパワーメントモデルの中で、本研究では独自のモデルが提示できた点、そしてそのモデルの妥当性をスポーツチームのインタビューによって確認できたのは、本研究の特徴であり意義である。
沿海埋立造成地の緑化と植生の維持管理手法の確立について

埋立造成地及び海岸林地の緑回復には,まず植栽林地の土壌改良が重要である。即ち林地土壌の理学性の改善が進み,植生の復元と生育に良好な影響を及ぼしている。(1)林地土壌の理学性改善で効果的であったのは,有機系改良剤と無機系改良剤の混合投与が最も効果的で,次いで有機系改良剤の単独投与,無機系改良剤の順となった。施用量については,植栽地単位面積当り,1m×1m×20cmに対して約1015kgの投与で植栽後の供試樹がほゞ100%の活着を示し,植栽後も正常な生育を続けることが認められた。ただ無機系改良剤のみの場合には,海塩風などによる生育障害が生ずる場合がある。(2)海底微細土壌(ヘドロ)に対する緑化手法としては,浚渫後可能な期間降水の湛水と排水を繰り返すことで,比較的簡単に除塩することが可能で,その後に植栽用土壌の客土が効果的であることがわかった。(3)沿海自然林地の緑復元には,林地表土の理学性の改善と表土の安定能を高めることで林木種子の播種で緑の回復の可能性が高いことが明らかになった。(4)沿海埋立造成地に植栽した樹木に対する,海塩の被害軽減については化学的処理,即ち樹葉に対してアスコルビン酸及び尿素液の散布が効果的であった。(5)降雨の酸性度は,現時点では植栽樹木の生育に直接影響は見られなかった。以上の様に,いずれの植栽地及び沿海林地においても,有機系,無機系改良剤を問わず供給することが植栽後の維持管理に効果的であった。今年度は研究当初年であり,試験地に試に供試用樹苗としてクロマツ,シャリンバイ,トベラ,マテバシイ,ネズミモチ,ヤマモモ,サンゴジュ,ハマヒサカキ等8種の緑化樹を植栽して,それぞれ沿海埋立地の特異環境下での生育特性を葉緑素量と葉温との関係で活性を計測中である。ことに植栽地に対して土壌改良剤混入区に於いて,その生育に特異な差が見られ,土壌改良と除塩の効果が見られた。特異な環境であればある程土壌改良の効果が明らかであることが判った。しかし,平成3年度に襲来した19号台風により生長の旺勢な個体程海塩の飛来により決定的な塩害発生を見るに至った。現在供試樹に現れた被害の回復手法を目下検討中であり,今後,この種の台風等による植栽木への海塩による被害発生防止策をまとめることが重要な調査研究項目と位置づけて実地試験を実施することになる。なお,平成3年度に於いては主として次の各項について実地調査を実施し,平成4年度以後に於いても継続することとなる。1,当初計画通り国立公園区域及び周辺自然林地の土壌環境調査即ち土壌の三相組成,表層土壌の安定能.2,海底ヘドロ埋立地に対する除塩方策と有機系改良剤の有効性について.3,各供試樹苗の海塩による被害程度別植生回復調査、4,赤外温度計による樹温と活勢並びに地表温度との関係について.以上平成3年度は年度途中で予想外の台風による海塩被害に見舞れたため植生回復手法と被害軽減のための維持管理手法も併せて目下実験中である。また,供試木の活勢調査と簡易クロロフィル計を使用して生育期と生育休止期にそれぞれ継続的に調査中で今後も定期的に計測し,樹木の活力度について何らかの対応指針を明らかにする。

さらに海風により持ち込まれる海塩量の実態を定期的に計測し樹苗の維持管理手法を確立することとする.前年度に引き続き、試験植栽してあるクロマツ他5樹種(平成3年度台風被害で2樹種は計測不能となる)について、当初計画どおり葉緑素計を用いて葉緑素量及び簡易放射温度計を使用して、葉温を経時的に測り、沿海埋立地という特異な環境条件下での供試樹の活勢を調ベ、経年生長量を前年に引継ぎ計測した。当該埋立地の様な特異な環境条件での植栽で、最も重要な解決点は植栽地の土壊条件であることがいまゝでの調査研究で明らかになった。そこでの対応策として、一番効果的であったことは、有機系改良剤に添加剤として高分子吸湿剤(土壊水分の保特能の増大に効果的である)の施用が有効であることが明らかとなった。一方、平成3年度に襲来した19号台風による供試樹の被害回復手法については、海塩風による着葉の被害面積率が30%以下程度の場合には、自然回復が十分に見込るも、海塩風被害が30%以上に達している様な個体は、今までの実験からアスコルビン酸2000PPM程度の溶液と尿素2%溶液の葉面散布が効果的であった。即ち、被害発生直後と冬期の終りに、被害樹全体に日没後か、早朝に同溶液の散布が適格な効果が見込るため、目下植栽木の被害回復の現況調査中である。たゞ今年度は比較的温暖な気温のため早期に、結果が現らわれるものと期待している。一方、当初計画通り国立公園区域及び周辺海岸林地の土壊環境調査を実施するとともに、主要景観木、即ち後継樹の自然発生状態を経時的に調ベることとして、クロマツ後継樹の自然発生と、その消長について定期的に観察し、一方で天然下種量についてリタートラップのランダムな設置で、経年的な調査を行い、稚苗の消長を明確にすることが出来た。以上のことについて総合的に考察し、次年度も調査して、樹苗の特殊環境林地における撫育管理手法を確立する。沿海埋立地の早期緑化はもとより,瀬戸内海国立公園区域及び海岸自然林地の緑が急激に衰退している現在、早期に緑回復のための基礎調査とその対策が急がれている。そこで本研究では埋立地土壌及び海岸自然林地の表層上の理学性を調べ、まずそれぞれの土壌表土の安定能の確保の重要性から土壌改良剤の供給により安定能を高めるために有機系改良剤及び無機系改良剤を施用して各緑化樹の植栽並びにその後の生育の実態を調べた。ことに海塩の影響による生育障害の発生実態,即ち塩害の最初に認められる樹葉について経時的に調べ,活着状況,植栽後の生育の実態を明らかにした。一方沿海自然林地では表層上の安定能を確保するため,無機系改良剤(保水剤を含む)及び有機系改良剤を投与した後,緑化樹及び林木種子の播種調査を実施し,それぞれの発芽と生育の実態を調べ,当該埋立地及び海岸自然林地に対する適性緑化木を見い出すこととした。さらに調査研究の最終年でもあったが,特に海岸自然林地における天然下種更新の可能性の解明が重要であることに着目して,海岸自然林地に於ける林木種子の生産実態を明らかにし,さらに天然下種による稚苗の発生状況及びその後の消長について実態を明らかにした。また塩害の被害軽減手法についても明らかにした。沿海埋立地土壌の海塩の実態を経年的に検討し,特に海底へドロによる基盤整備区域についてはモデル的に降水による除塩効果を検討した。その実態は降雨の一時的湛水と排水を繰り返すことにより比較検討を実施し,それぞれ効果的であることを明らかにした。
「問題作りからの学習」を題材とした協調学習の知的支援環境

本研究においては,(1)個別作問支援モジュール,(2)問題集作りにおける問題共有場,(3)相互出題における問題共有場,(4)協調支援モジュール,の基本設計を終了し,統合された知的協調学習支援環境のプロトタイプを実現した.以下,それぞれのモジュールについて述べる.(1)個別作問支援モジュール:本モジュールは,(a)作問インタフェイス,(b)問題診断機能,(c)誤り修正支援機能,(d)学習者モデル作成機能,より構成される.学習者モデルは,個々の学習者が作成できた問題のクラスと作成された具体的な問題によって構成される.この学習者モデルは協調支援モジュールに提供され,グループ形成に利用される.(2)「問題集作り」としての問題共有場:ここでは,複数の学習者が自分たちの作った問題を持ちより,一つの「問題集」を作成することを協調作業のテーマとする問題共有場である.(3)相互出題としての問題共有場:ここでは,二名の学習者がお互いに問題を出題しあって対戦する形の協調作業を題材とする.相手にとってなるべく難しい問題を作ろうとすることにより,作問への動機を維持するだけでなく,より幅広い観点からの問題作りが促進されることが期待できる.(4)協調支援モジュール:本協調支援モジュールは,(i)学習者モデルを利用した適切な能力レベルの学習グループの形成,(ii)問題集作りにおける問題系列診断および診断結果に基づく不具体の指摘,(iii)相互出題における審判,(iv)協調学習を円滑に進める上で必要となる問題の作成誘導,といった機能を有する.本研究においては,(1)個別作問支援モジュール,(2)問題集作りにおける問題共有場,(3)相互出題における問題共有場,(4)協調支援モジュール,の基本設計を終了し,統合された知的協調学習支援環境のプロトタイプを実現した.以下,それぞれのモジュールについて述べる.(1)個別作問支援モジュール:本モジュールは,(a)作問インタフェイス,(b)問題診断機能,(c)誤り修正支援機能,(d)学習者モデル作成機能,より構成される.学習者モデルは,個々の学習者が作成できた問題のクラスと作成された具体的な問題によって構成される.この学習者モデルは協調支援モジュールに提供され,グループ形成に利用される.(2)「問題集作り」としての問題共有場:ここでは,複数の学習者が自分たちの作った問題を持ちより,一つの「問題集」を作成することを協調作業のテーマとする問題共有場である.(3)相互出題としての問題共有場:ここでは,二名の学習者がお互いに問題を出題しあって対戦する形の協調作業を題材とする.相手にとってなるべく難しい問題を作ろうとすることにより,作問への動機を維持するだけでなく,より幅広い観点からの問題作りが促進されることが期待できる.(4)協調支援モジュール:本協調支援モジュールは,(i)学習者モデルを利用した適切な能力レベルの学習グループの形成,(ii)問題集作りにおける問題系列診断および診断結果に基づく不具体の指摘,(iii)相互出題における審判,(iv)協調学習を円滑に進める上で必要となる問題の作成誘導,といった機能を有する.本年度においては,(1)個別作問支援モジュール,(2)問題集作りにおける問題共有場,(3)相互出題における問題共有場,(4)協調支援モジュール,の基本設計を終了し,統合された知的協調学習支援環境のプロトタイプを実現した.以下,それぞれのモジュールについて述べる.(1)個別作問支援モジュール:本モジュールは,(a)作問インタフェイス,(b)問題診断機能,(c)誤り修正支援機能,(d)学習者モデル作成機能,より構成される.学習者モデルは,個々の学習者が作成できた問題のクラスと作成された具体的な問題によって構成される.この学習者モデルは協調支援モジュールに提供され,グループ形成に利用される.(2)「問題集作り」としての問題共有場:ここでは,複数の学習者が自分たちの作った問題を持ちより,一つの「問題集」を作成することを協調作業のテーマとする問題共有場である.(3)相互出題としての問題共有場:ここでは,二名の学習者がお互いに問題を出題しあって対戦する形の協調作業を題材とする.相手にとってなるべく難しい問題を作ろうとすることにより,作問への動機を維持するだけでなく,より幅広い観点からの問題作りが促進されることが期待できる.(4)協調支援モジュール:本協調支援モジュールは,(i)学習者モデルを利用した適切な能力レベルの学習グループの形成,(ii)問題集作りにおける問題系列診断および診断結果に基づく不具体の指摘,(iii)相互出題における審判,(iv)協調学習を円滑に進める上で必要となる問題の作成誘導,といった機能を有する.本研究においては,「問題作りからの学習」を題材とした協調学習の知的支援環境の概念設計・構成モジュールの実現,構成モジュールの統合による学習環境の実現,を行った.以下では,実現した構成モジュールについて述べる.(I)個別作問支援モジュール:本モジュールは,(a)作問インタフェイス,(b)問題診断機能,(c)誤り修正支援機能,(d)学習者モデル作成機能,より構成される.学習者モデルは,個々の学習者が作成できた問題のクラスと作成された具体的な問題によって構成される.この学習者モデルは協調支援モジュールに提供され,グループ形成に利用される.(II)「問題集作り」としての問題共有場:ここでは,複数の学習者が自分たちの作った問題を持ちより,一つの「問題集」を作成することを協調作業のテーマとする問題共有場である.(III)相互出題としての問題共有場:

ここでは,二名の学習者がお互いに問題を出題しあって対戦する形の協調作業を題材とする.相手にとってなるべく難しい問題を作ろうとすることにより,作問への動機を維持するだけでなく,より幅広い観点からの問題作りが促進されることが期待できる.(IV)協調支援モジュール:本協調支援モジュールは,(i)学習者モデルを利用した適切な能力レベルの学習グループの形成,(ii)問題集作りにおける問題系列診断および診断結果に基づく不具体の指摘,(iii)相互出題における審判,(iv)協調学習を円滑に進める上で必要となる問題の作成誘導,といった機能を有する.これらの構成モジュールを統合し,協調学習支援環境として機能することを確認した。実際の現場における運用・評価は,今後の課題として残されている.
硝酸・硫酸両イオンの山地渓流への流出に及ぼす土壌中の水みちと塩類分布の影響

本研究では、山地において雨水が溪流水になる際の水質変化過程における硝酸・硫酸両イオンの挙動を明らかにすることを目的とする。愛媛県の石手川源流部で二つの小集水域(伐採跡地と造林地)を選び、1985年4月より10日に一度ずつ溪流水を採取して化学分析に供した。6月中旬からは量水堰と雨量計を設置して、水収支も測定した。また、多数の降雨について雨水の化学分析を行うとともに、降雨に伴う溪流水量と水質の経時的変化も検討した。さらに、集水域に多数のテンシオメーターを埋設して、1週間に一度の割合で土壌の水分状態を検討した。以上の調査により次の結果が得られた。1.雨水は年間を通して、硫酸・硝酸両イオンを主成分とする酸性雨であった。2.溪流水の硫酸イオン濃度は、平均して雨水中の濃度の6倍であり、二つの集水域間で差がなく、季節的変化もみられなかった。3.溪流水の硝酸イオン濃度については、造林地では平均して雨水の5倍程度で季節的変化も小さかったが、伐採跡地では雨水の30倍近くの高濃度を示し、季節的変化がみられた。4.伐採跡地において、溪流水質変化の基本型として、硝酸イオン濃度と炭酸水素イオン濃度が高い負の相関関係をもって、一直線上を季節的に移動する関係が認められたが、造林地では単に炭酸水素イオン濃度の季節的変化としてとらえられた。5.4の関係に加えて、溶存ケイ酸濃度と土壌の水分状態の変化を考慮すると、溪流水質の生成過程に、1年間のサイクルをもった時期的区分が認められた。6.河川水質を考えるうえでは、特に流量が多い梅雨明けから秋雨までと、流量は少いがPHが酸性に傾く冬期の水質生成過程の詳細な検討が今後の課題である。
輸送蛋白に関わる蛋白尿発症機序の解明

ポドサイトのみ本輸送蛋白を特異的にノックアウトするマウスに、LPS投与により尿蛋白を惹起させる系(蛋白尿惹起モデル)を導入して、本輸送蛋白の生体内における機能を検討したが、尿中アルブミン量において一定の結果を得られなかった。誘導剤(タモキシフェン)投与により全身の本輸送蛋白を時期特異的に欠損誘導可能なマウスを作成して、タモキシフェン投与したところ、明らかな体重増加不良を認めた。また、腸管粘膜上皮には異形腺管を認めた。24ー25年度に行った研究で、輸送蛋白Aが腎糸球体のポドサイトにおいて尿蛋白の発症にin vivoで関わっているかを確かめるために、6ー7週齢、14ー15週齢のNPHS2-creをもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウス(ポドサイト特異的に輸送蛋白Aが欠損しているマウス)で尿蛋白を測定したところ有意な所見がえられなかった。in vivoでは通常、代償作用なども存在し、異常がでにくい状況になっている可能性があることから、26年度は、マウスにLPSを投与することにより、意図的に尿蛋白を惹起させ、その状況下で尿蛋白量に差がでるかどうかを確かめることにした。輸送蛋白AのfloxホモマウスでNPHS2-creをもつマウスともたないマウスをかけあわせることにより、同時に輸送蛋白AのfloxホモマウスでNPHS2-creをもつマウスとNPHS2-creをもたないマウスを3匹ずつ作成し、同時にLPSの腹腔内投与を行った。このため、個体間の差は少ないと考えられた。それらを代謝ゲージで蓄尿し、尿中アルブミンクレアチニンを測定した。ポドサイト特異的に輸送蛋白Aが欠損していると考えられるNPHS2-creをもつマウス群で、NPHS2-creをもたないマウス群に比較して、LPS投与24時間後の尿中アルブミンがやや多い傾向がみられたが、尿中アルブミン量の個体間の差が大きく、匹数を増やして、同様の実験を行うことを計画している。輸送蛋白Aが腎糸球体のポドサイトにおいて尿蛋白の発症にin vivoで関わっているかどうかを確かめるために、NPHS2-creをもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウス(ポドサイト特異的に輸送蛋白Aが欠損しているマウス)での尿蛋白の測定を行ったが有意な所見が得られなかったことから、LPSを投与して尿蛋白を惹起させ、尿蛋白量の比較を行った。平成26年度にNPHS2-creをもつマウス3匹ともたないマウス3匹で明らかな差がみられなかったことから平成27年度も引き続き同様の実験を行った。しかし、現時点で、一定の傾向はみられていない。一方、輸送蛋白AのfloxホモマウスとB6.Cg-Tg(CAG-cre/Esr1*)5Amc/Jをかけ合わせて、CAG-cre/Esr1をもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウスを作成した。CAG-cre/Esr1をもつ輸送蛋白AのfloxホモマウスとCAG-cre/Esr1をもたない輸送蛋白Aのfloxホモマウスに対して同時にタモキシフェンを投与することにより、タモキシフェンの投与後より、CAG-cre/Esr1をもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウスにおいてのみ全身の輸送蛋白Aが欠損することになり、両者を比較をすることで当該時期の輸送蛋白Aの機能が明らかとなる。まず、成長過程にあるマウスにタモキシフェンを投与し、胎児期における輸送蛋白Aの機能は温存したままで、成長期における輸送蛋白Aの欠損をこころみたところ、CAG-cre/Esr1をもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウスでは、タモキシフェン投与後に明らかな体重減少が認められ、消化管の組織でも大きな変化が認められた。LPS投与実験に関しては、一定の傾向はみられていないが、CAG-cre/Esr1をもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウスの作成は成功し、表現型に差が認められた。輸送蛋白Aは、ポドシンの細胞膜への輸送に関係すると考え、in vivoでの機能解析のためにマウスを作成した。輸送蛋白Aのfloxホモマウスを作成し、ポドシンのプロモーターを有し糸球体上皮細胞特異的にCreを発現するB6.Cg-Tg(NPHS2-cre)295Lbh/Jとかけ合わせ、NPHS2-creをもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウス(NPHS2-con-KOマウス)を作成した。このマウスは発生段階から糸球体上皮細胞特異的に輸送蛋白Aの発現が抑制される。NPHS2-con-KOマウスでは、コントロールと比べて蛋白尿の程度に明らかな差はなかった。LPSを投与して尿蛋白を惹起させるモデルも使用したが、現時点では一定の結果をえられていない。一方、タモキシフェン投与により全身の組織でCreを発現できるB6.Cg-Tg(CAG-cre/Esr1*)5Amc/Jと輸送蛋白Aのfloxホモマウスをかけ合わせて、タモキシフェン投与後より全身の輸送蛋白Aの発現を抑制できるマウス(CAG/E-con-KOマウス)も作成した。マウスにタモキシフェンを投与したところ、コントロール(Creをもたないマウス)と比較して明らかな体重減少を認めた。解剖したところ、腸管粘膜上皮に異形腺管を認めた。心臓肺などには病理組織学的に明らかな異常は認めなかった。また、タモキシフェン投与後、間隔を空けてシスプラチンを投与したところ、近位尿細管障害を認めた。

プレリミナリーだが、コントロールと比較して血清クレアチニン値が高い傾向にあった。動物実験施設の改修に伴い、研究に使用していたマウスをすべて屠殺し、改修後に凍結保存していた胚から新しくマウスを作成し、そのマウスを交配させて実験を再開したため、同じ条件のマウスを多く使用する実験を実行するのが遅れている。輸送蛋白Aは、ポドシンの細胞膜への輸送に関係すると考え、in vivoでの機能解析のためにマウスを作成した。輸送蛋白Aのfloxホモマウスを作成し、ポドシンのプロモーターを有し糸球体上皮細胞特異的にCreを発現するB6.Cg-Tg(NPHS2-cre)295Lbh/Jとかけ合わせ、NPHS2-creをもつ輸送蛋白Aのfloxホモマウス(NPHS2-con-KOマウス)を作成した。このマウスは発生段階から糸球体上皮細胞特異的に輸送蛋白Aの発現が抑制される。NPHS2-con-KOマウスでは、コントロールと比べて蛋白尿の程度に明らかな差はなかった。LPSを投与して尿蛋白を惹起させるモデルも使用したが、現時点では一定の結果をえられていない。一方、タモキシフェン投与により全身の組織でCreを発現できるB6.Cg-Tg(CAG-cre/Esr1*)5Amc/Jと輸送蛋白Aのfloxホモマウスをかけ合わせて、タモキシフェン投与後より全身の輸送蛋白Aの発現を抑制できるマウス(CAG/E-con-KOマウス)も作成した。マウスにタモキシフェンを投与したところ、コントロール(Creをもたないマウス)と比較して明らかな体重減少を認めた。解剖したところ、腸管粘膜上皮に異形腺管を認めた。輸送蛋白Aの消化管における免疫染色の結果では、CAG/E-con-KOマウスはTMX1回の投与で4日間消化管での発現が抑制された。心臓肺などには病理組織学的に明らかな異常は認めなかった。また、タモキシフェン投与後、間隔を空けてシスプラチンを投与したところ、近位尿細管障害を認めた。ポドサイトのみ本輸送蛋白を特異的にノックアウトするマウスに、LPS投与により尿蛋白を惹起させる系(蛋白尿惹起モデル)を導入して、本輸送蛋白の生体内における機能を検討したが、尿中アルブミン量において一定の結果を得られなかった。誘導剤(タモキシフェン)投与により全身の本輸送蛋白を時期特異的に欠損誘導可能なマウスを作成して、タモキシフェン投与したところ、明らかな体重増加不良を認めた。また、腸管粘膜上皮には異形腺管を認めた。実験対象マウスの作成に時間がかかることとLPS投与によりマウスが死亡したため時間経過によって、どういう変化をおこしていくのかを同じ条件のマウスを多く使用することで明らかにしていく。医歯薬学ポドサイト特異的に輸送蛋白Aが欠損しているマウスに対するLPS投与実験のラージスケールでの実施平成28年度に行う予定であった実験を平成27年度に行ったため、平成28年度分を平成27年度に前倒ししており、これはその残りである。動物実験施設の改修に伴い、研究に使用していたマウスをすべて屠殺し、改修後に凍結保存していた胚から新しくマウスを作成し、そのマウスを交配させて実験を再開したため。LPS投与によりマウスが死亡したため、実験計画を変更し、LPSの量やマウスの週齢などの条件をかえながら実験を行ったため、時間を要し、ラージスケールでの実験を次年度行うことになったため。
心筋梗塞におけるマトリックスメタロプロティナーゼ活性の変化

心筋梗塞後の非梗塞部のremodelingにMatrix metalloproteinase (MMP)活性の変化が関与すると考え、心筋梗塞時のMMP活性の変化とそれに対するAngiotensin II (AII)、Tumor necrosis factor (TNF)の影響を検討するため以下の検討を行った。【方法】ラットを用いACE阻害薬投与梗塞群(ACEIMI:n=8)、ヒドララシジ投与梗塞群(HYDMI:n=7)、抗TNF抗体投与梗塞群(TNFMI:n=7)、薬剤非投与梗塞群(NMI:n=8)、非梗塞対群(C:n=8)で検討した。ACE阻害薬はdelaprilを20mg/Kg/day、ヒドララジンは40mg/Kg/dayを梗塞作製前3日より、抗TNF抗体は100μgを梗塞前日に投与した。心筋梗塞は左冠動脈を結紮し作製し、対照群は偽手術を行った。梗塞後24時間に心臓を摘出し、非梗塞部である心室中隔のMMP活性をFITC標準コラーゲンI(CI)を基質としてその分解反応を用い測定した。【考案及び今後の研究予定】今回の結果は心筋梗塞時急性期では、CIを分解するMMP活性は低下しており、ACE阻害薬、抗TNF抗体はその変化を抑制した。このことは心筋梗塞時に上昇するとされるAII、TNFが心筋梗塞時のMMP活性の変化の一因と考えられる。しかしながら以前の報告ではAII、TNFはコラーゲンの分解、生成に相反する作用を持つことが知られており、さらに検討をすすめる必要がある。また現在、心筋梗塞後のremodelingとMMP活性の変化の関係を実験検討中である。
in vivoイメージングを用いたリンパ輸送機能定量的評価法の確立

蛍光色素をIRDye PEGに変更し、健常動物における条件検討を行った。IRDye PEGの1.0pmol/μl1.0×10-4pmol/μlのPBSによる希釈系列を作成、全身麻酔下のウィスター系ラット後肢の足背にディスポーザブルシリンジとディスポーザブル30G針で10μl100μl皮内注射し、in vivoイメージングシステムで経時的に蛍光強度を測定した。1.0×10-3pmol/μl以下は蛍光をほとんど検出出来なかった。また1.0pmol/μl1.0×10-2pmol/μlでは、蛍光強度を検出できても、注入後2時間経過しても蛍光強度の低下は認めなかった。そこで、in vivoイメージングシステムの倍率を上げ、絞りを絞って再度測定を行ったが、注入後1.5時間経過しても蛍光強度の低下は認めなかった。リンパ流を促進する目的でIRDye PEGの溶媒にBSAを添加したり、溶媒をH2Oに変更したりしたが、注入後1.5時間経過しても蛍光強度は低下しなかった。そこで、微量注射用のマイクロシリンジとディスポーザブル30G針を用いて投与量を減らしさらなる条件検討を行った。1.0pmol/μlを1μl注入したところ、注入後1時間くらいまで蛍光強度は低下しその後はプラトーになった。その後、実験動物をBALB/Cマウスに変更し条件検討を続けた。101.0pmol/μlを1μl皮内注射し、注入後1時間くらいまでは蛍光強度は低下しその後はプラトーになることが分かった。しかし、マイクロシリンジの死腔とプランジャーの問題から注入量が安定せず、PTFEチッププランジャーのマイクロシリンジに変更したところ、注入量が増え、専用の26G針に変わったためか、結果が安定しなくなった。まずはin vivoイメージングによるリンパ輸送機能定量のために適した蛍光物質の検討を行った。インドシアニングリーンは臨床でも使用されている安全性の確立した物質であるが、体内でアルブミン等と結合しなければ蛍光を発しない。そのため注入後に蛍光強度が安定せず、定量には適していないことが予備実験でも分かっていた。そこで、アルブミンとの混合液を注入することを考え、アルブミンの希釈系列とインドシアニングリーンを混合し、結合の飽和点を探索した。インドシアニングリーンが0.025mg/mlに対し10%BSA、インドシアニングリーン0.0025mg/mlに対し1%BSA程度で飽和している事が分かった。しかし、飽和したインドシアニングリーン・BSA混合液でも注入後の蛍光強度は安定しなかった。これは、実際の体内ではアルブミンよりもリポ蛋白と結合しているといわれており、それが原因ではないかと考えられた。IRDye 800PEGは長波長の蛍光を発する物質であり、透過性も高く、リンパ輸送機能には適していると考えられたが、高価で保存期間も短いため、探索的実験に大量に使用していては実験継続が困難であると考え、断念した。FITCデキストランは比較的安価で長期保存後も安定しており、波長は短いものの体表面に残存する蛍光物質の強度を測定するだけであればIRDyeと遜色なく使用可能であった。ただし、体毛の自家蛍光との干渉が問題になるため、十分な除毛や遮蔽が重要出あることも分かった。現在、FITCデキストランを用いて、リンパ輸送機能定量のための注入濃度や注入量の条件検討を行っているところである。蛍光物質の注入条件検討中であり、ある程度結果は出てきているが、条件を確立するには至っていない。理想的な蛍光物質の検討にやや時間を要した。In vivoイメージングに用いる蛍光物質として、FITCデキストランの使用を前提として条件を検討してきた。しかし、蛍光波長の問題から自家蛍光との干渉の問題や、将来的な臨床応用の観点などから、再度インドシアニングリーンの可能性を検討し直した。以前、インドシアニングリーンとアルブミンの結合と蛍光強度の関係を検討したが、注入後の蛍光強度が安定せず断念した。しかし、皮内に注入されたインドシアニングリーンはアルブミンよりもリポ蛋白と結合していると言われているため、ヒト血清を用いてインドシアニングリーンの蛍光強度を測定した。採血し、1時間室温で静置したのち遠心分離し上清を血清として回収した。この血清とインドシアニングリーンの希釈系列とを混合し、蛍光プレートリーダーにて蛍光強度および吸光度を測定した。その結果、血清100μlに対し0.0050.01mg/mlのインドシアニングリーン1μlで飽和することが分かった。また、この血清とインドシアニングリーンの飽和混合液を足部皮内に注入し臨床用の蛍光カメラPDE(浜松フォトニクス)にて観察し、蛍光強度を測定した。その結果、運動によりリンパ流が促進されると注入部位に残存するインドシアニングリーンの蛍光強度がより早期に減弱することが分かった。また、血清ではなく生食で希釈したインドシアニングリーンの場合は、1時間から1時間半くらいかけて蛍光強度は増強し、その後はプラトーのまま翌日もほとんど減弱してなかった。理想的な蛍光物質の検討に時間を要しているIn vivoイメージングに用いる蛍光物質を当初予定していたFITCデキストランから、自家蛍光の影響の少ないインドシアニングリーンに変更し、測定の条件検討を行っているところだった。しかし、動物実験教育訓練の有効期限が2016年3月末で切れることとなった。ところが、動物実験教育訓練の講習が臨床業務の手術と重なりなかなか再受講ができなかった。

2017年9月に、ようやく動物実験教育訓練の再受講ができた。その間に動物実験計画書の有効期限も失効することとなった。動物実験計画書の提出には動物実験教育訓練の受講が必要であったため、この間は動物実験計画書を提出することが出来なかった。再受講後に、動物実験計画書を提出し直した。その後、岡山大学動物実験委員会の委員のチェックを受け、動物実験計画書の修正を重ね、2018年2月にようやく動物実験の承認を得ることができた。本研究はほとんど全て動物実験で行う必要があるため、この間は全く研究が進まなかった。そのため、研究期間を次年度まで延長することとした。今後はインドシアニングリーンを用いた条件検討を進める予定である。ただし、インドシアニングリーンのウォッシュアウトが不良で研究が進まない場合は予算の許す範囲となってしまうが、IRDye PEGへの変更も検討する必要がある。測定の条件が決定すれば、鬱血モデル、虚血モデル、リンパ浮腫モデルにおけるリンパ輸送機能の測定を行い、本法の有効性、妥当性を検討する予定である。動物実験教育訓練の有効期限切れに伴い、動物実験教育訓練再受講および動物実験計画書の再提出に時間を要し、研究が進まなかったため。蛍光色素をIRDye PEGに変更し、健常動物における条件検討を行った。IRDye PEGの1.0pmol/μl1.0×10-4pmol/μlのPBSによる希釈系列を作成、全身麻酔下のウィスター系ラット後肢の足背にディスポーザブルシリンジとディスポーザブル30G針で10μl100μl皮内注射し、in vivoイメージングシステムで経時的に蛍光強度を測定した。1.0×10-3pmol/μl以下は蛍光をほとんど検出出来なかった。また1.0pmol/μl1.0×10-2pmol/μlでは、蛍光強度を検出できても、注入後2時間経過しても蛍光強度の低下は認めなかった。そこで、in vivoイメージングシステムの倍率を上げ、絞りを絞って再度測定を行ったが、注入後1.5時間経過しても蛍光強度の低下は認めなかった。リンパ流を促進する目的でIRDye PEGの溶媒にBSAを添加したり、溶媒をH2Oに変更したりしたが、注入後1.5時間経過しても蛍光強度は低下しなかった。そこで、微量注射用のマイクロシリンジとディスポーザブル30G針を用いて投与量を減らしさらなる条件検討を行った。1.0pmol/μlを1μl注入したところ、注入後1時間くらいまで蛍光強度は低下しその後はプラトーになった。その後、実験動物をBALB/Cマウスに変更し条件検討を続けた。101.0pmol/μlを1μl皮内注射し、注入後1時間くらいまでは蛍光強度は低下しその後はプラトーになることが分かった。しかし、マイクロシリンジの死腔とプランジャーの問題から注入量が安定せず、PTFEチッププランジャーのマイクロシリンジに変更したところ、注入量が増え、専用の26G針に変わったためか、結果が安定しなくなった。実験計画に沿って、FITCデキストランの注入条件を検討し、確立する。さらに、各種動物モデルにおけるリンパ流を定量する。
非平衡プラズマの強相関乱流

今までの研究により成果が充実し、強相関乱流の性質の理解や実験による確認法等の研究が大きく進んだ。圧力勾配駆動揺動や平行流駆動揺動の複数が共存・競合する過程について研究を進め形成構造の研究を進めた。具体的な例として、密度勾配乱流により速度不均一が生じ、二重連結流が生まれることが示され、それと同時に、速度勾配駆動不安定性により粒子流束が生まれることも実証してきた。そうした考えを大型実験装置での実験・観測へ適用し、発見を導く研究にも着手した。当初計画に従い、複数の揺動や流れの干渉と競合、実空間での非線形散逸率の理論と実験との比較、粒子や運動量の流束の観測と因果関係の検定、などの課題に研究成果が得られて来た。流れ場の変動と乱流塊の移送メカニズムに関する研究も進めた、非線形構造である振動型の帯状流によって、乱流塊が捕捉され長い距離を搬送される現象も解析し、大域的な輸送現象の理解へと波及効果を示した。非平衡性について加熱エネルギー源や密度補給源まで取り入れ、より広い自由度まで含めた研究への発展を始めた。一例として、粒子補給という非平衡性によって生み出される乱流揺動を解析した。閉じ込め装置容器の材料や給気法が主プラズマの閉じ込めに影響することは何十年来知られていたが、従来、未解明であった。この研究は、そうした未解明の問題に取り組む新たな糸口となると期待される。さらには、「乱流局在」(プラズマ中の周方向の一部分に乱流が局在する)の可能性を総覧し、それによって生み出される流れや強相関乱流状態のレビューを出版し、今後の実験計画の指針を提供した。また、展望論文'Where is the frontier for frontrunners?'を発表し、今後の創造的な研究の可能性を広範に論じ、研究者への指針を与えた。従来の成果による描像を大型実験装置へ適用した。予想以上に進展して居ると結論する。最終年度を迎え、従来の成果をとりまとめさらに広い状況へ適用し、成果の発信につとめる。今までの研究により成果が充実し、強相関乱流の性質や実験による確認法等の研究が大きく進んだ。当初計画に従い、複数の揺動や流れの干渉と競合、非線形散逸率の理論と実験との比較、粒子や運動量の流束の観測と因果関係の検定、などの課題に研究成果が得られて来た。クロスバイスペクトルに着目した実験研究法のレビューも出版した。「乱流局在」の可能性やそれがもたらす研究新領域のレビューも出版した。大型装置への適用も開始した。今年度には、従来の成果をとりまとめつつ、密度勾配や磁場方向流れ場勾配が駆動する揺動(ドリフト波やD'Angeloモード)、そしてメソスケールやマクロスケールをもつ揺動が混在する多スケール乱流が発達する問題を取り扱い、研究対象もさらに一般化し、幅広い状況を対象に理論研究を展開する。状態の遷移や選択則を、流れによる揺動塊の移送の効果を含めて評価する方法を検討する。大型実験装置への応用としては、例えば、従来未解明だったtype-IIIELM (edge localized modes)を説明する理論を検討する。そこでは、流れ場が対称性を破り、ストリーマーのような局在構造を作り、帯状流構造と競合する可能性がある。こうした状況の研究も駆動する。本研究計画の成果に基づき、大型閉じ込め実験装置での複数の流れ勾配の競合による新たな動的応答の可能性が指摘され、実験研究・観測を指導している。それらの国際的共同実験研究のとりまとめにも寄与する。理論・実験等について得られた成果を取りまとめ、成果の発信に努める。平成27年度は、まず研究の全体設計を行った。研究の体系的構想、研究者チームの役割分担、年次計画の確認をメンバー全体で共有した。全体計画は理論、シミュレーション、実験において、(1)多スケールの揺動と多種の流束を含み、お互いの相関の強い系の乱流理論を発展させる。(2)乱流計測シミュレータを使い、多スケールの揺動と多種の流束を含む系について、動的な乱流の観測及び解析法を提示する。(3)密度、速度、電場等の乱流揺動を同時に大域計測する。などの個別計画から構成される。多種の巨視的で自由エネルギー源となるスカラー場及びベクトル場が自発的に生成、競合、消滅し干渉し合う「強相関乱流」という概念を確立することを目指している。具体的には、以下の研究に着手した。理論研究では、強相関乱流のminimal modelとして、密度勾配が駆動するドリフト波と平行流れ場が駆動するD'Angeloモードが共存する系を考察し、両者が競合および恊働するその動力学解析を行うために輸送の干渉や散逸率を用いて定式化した。