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「周学期」児童の心理発達に関する教育生態学的研究

北海道大学教育学部附属乳幼児発達臨床センターの実験保育室に在籍している未就学幼児の園における生活と共同遊びの活動の様子、彼らの仲間関係・仲間集団の形成の過程を3年間にわたって継続観察を行った。この実験保育室では、二つの年齢段階の幼児(年長児・年少児)が一緒のクラスに編成されている異年齢混合保育の形態をとっていることと、子ども達の自主的な活動を重視した自由遊びを中心にした保育を行っている。このような保育環境の中では、子ども達の共同遊びを中心にした集団活動は彼らが自主的に展開する集団形成や人間関係の作り方に大きく依存してくることになる。このような保育環境の特殊性を積極的に研究の変数として取り込みながら、彼らの集団活動の展開の様子を小さな時間単位の中での具体的な活動の現れである対人的な相互作用の過程と、より大きな時間幅の中での観察を通して得ることができる彼らの対人関係の構造という二つの次元から明らかにしていくことを試みた。3年間に収集されたビデオ資料と今年度新たに観察・記録されたビデオ資料を用いて、彼らの対人的な相互作用の様子と対人関係の形成とその構造を分析し、仲間集団がどのように作られ、また変容していったのかその過程を明らかにした。これらの分析から明らかになったことは以下の諸点である。1、平成8、9、10年度にそれぞれ年長児であった男児集団は、各年度で異なる三者三様の集団形成の仕方をしていた。異年齢混合の集団の中では年長児の集団のあり様が全体の集団構成に大きく影響を与えるが、決まった集団構成の形成過程の規則性や遊び文化の継承といったことも見出せなかった。8年度の年長児だけの排他的な集団、9年度の二つの年齢グループが混在した集団、10年度の大きな年長児を中心にした集団と年長と年少の混在した小集団の併存といったものがみられた。2、これらの集団構成の仕方には、構成メンバーの子どもたちの特徴、そして各年齢集団の人数の大小が関係していることが推測された。1.北大幼児園の園児計23名を対象に自由遊び場面における子どもと保育者の関わり行動を2台のビデオを用いて繰り返し収録し、また2人の保育者を交えた保育カンファレンスを随時行うことにより、個々の対象児の行動・性格面の傾向や特徴を把握するとともに、子どもに関わる際の保育者の意図や子どもの反応の予測について協議し、子どもの個体的特性や環境条件とともに個別具体の場面における保育者の意図をも的確に把握して、子どもの行動と発達の姿を跡づけようとする「教育生態学」の視点の重要性と意義を確認した。2.北大幼児園の年長児計13名を対象に送迎時の母親と子どもの相互交渉場面を反復観察するとともにビデオに収録した。この結果、保育場面とは大きく異なる子どもの姿が把握されるとともに、親の口を通して語られる子ども像や親子関係とは異なる親子関係の実態が明らかになった。3.北大幼児園全園児と札幌市内のH幼稚園の年中及び年長児の母親を対象に発達期待や子ども観、「入学期トランジション」「究極の価値」などに関する項目を含む質問紙調査を実施し、発達期待では「身辺自立」や「集団参加」「意志伝達能力」等への期待が高いことを明らかにするとともに、年長児にとって小学校入学は「少しは意識する」程度のもので、「一日体験入学」も特に印象深い体験ではないことが明らかになった。

4.一つの「子ども変数」としての保育者による幼児の「共感性」評定尺度を作成し、北大幼児園園児全員について実施するとともに、評定尺度の「分かりやすさ・つけやすさ」の検討も行い、方法の洗練を図った。5.平成9年度においては「子ども変数」のデータを増やすとともに、小学校入学後の年長児の適応と発達の過程を追跡調査する予定である。北海道大学教育学部附属乳幼児発達臨床センターの実験保育室に在籍している未就学幼児の生活と共同遊びの過程、彼らの仲間関係と仲間集団の形成過程を昨年に引き続いて2年目の継続観察を行った。この実験保育室では、二つの異年齢段階の幼児(年長児と年少児)が一緒に保育を受けるという異年齢混合保育の形態を取っていることと、子どもたちの自主的な活動を重視した自由遊びを中心にた保育を行っている。このような保育環境の中では、子ども達自身の自発的な集団活動や対人関係の構築といったものが優勢になっていると考えられ、保育環境の特異性に視点を当てながら彼らの集団形成やそこで展開されている社会的相互作用の過程を明らかにしていくことが必要である。平成9年度には、昨年度収集されたビデオ資料と今年度新たに観察・記録されたビデオ資料を用いて共同遊びにおける社会的相互作用と仲間集団の形成過程について分析された。これらの分析から明らかになったことは以下の諸点である。1、平成8年度に年長児であった男児集団の中で4人の排他的な遊び集団が存在し、彼らは遊び道具や遊びのための空間の専有という方法を使って勢力を誇示するという方略を取っていた。この集団の中でフォロワ-の役割を演じている1名の男児について何故この子が集団から離れることができなかったか1年間の資料の分析を行ったが、同じ年長児男児の中ではこれ以外にまとまった他の集団が存在していなかったこともあって離脱して他の遊び集団を作っていくことはできないこと、年少児と集団を作っていくことは年齢という属性に基づいたアイデンテイテイとも抵触するために不可能であったことなどが推測された。2、平成8年度に年少児であった新参者の集団は、はじめはまとまった集団にはならず、一部が年長児集団に加わることなどを経過しながら、次第に同じ年齢同士の遊び集団を形成していった。ここににも年齢に帰属させたグループ・アイデンテイテイへの意識と形成が介在していた。北海道大学教育学部附属乳幼児発達臨床センターの実験保育室に在籍している未就学幼児の園における生活と共同遊びの活動の様子、彼らの仲間関係・仲間集団の形成の過程を昨年に引き続いて3年目の継続観察を行った。この実験保育室では、二つの年齢段階の幼児(年長児・年少児)が一緒のクラスに編成されている異年齢混合保育の形態をとっていることと、子ども達の自主的な活動を重視した自由遊びを中心にした保育を行っている。このような保育環境の中では、子ども達の共同遊びを中心にした集団活動は彼らが自主的に展開する集団形成や人間関係の作り方に大きく依存してくることになる。このような保育環境の特殊性を積極的に研究の変数として取り込みながら、彼らの集団活動の展開の様子を小さな時間単位の中での具体的な活動の現れである対人的な相互作用の過程と、より大きな時間幅の中での観察を通して得ることができる彼らの対人関係の構造という二つの次元から明らかにしていくことを試みた。平成10年度には、昨年収集されたビデオ資料と今年度新たに観察・記録されたビデオ資料を用いて、彼らの対人的な相互作用の様子と対人関係の形成とその構造を分析し、仲間集団がどのように作られ、また変容していったのかその過程を明らかにした。
超伝導体における準粒子の干渉、量子もつれの数理構造に関する研究

固体素子で実現される量子もつれの供給源という観点にたち、とりわけその数理構造に注目し、超伝導準粒子の量子干渉効果および関連する事柄について研究をおこなった。とりわけd波超伝導などノード的準粒子の干渉効果について注目してしらべた。そのノード的準粒子が、超伝導渦が動いている状況でどのような輸送現象に帰結されるかに関して結論に至った。具体的にはこの場合でも、拡散型の方程式により現象が記述されることを示した。同時に、その拡散定数、渦のエントロピーを導出した。ここで従来の古典的な結果との違いを考える際に、クーパーペアの構造を反映した『異なったランダウ準位間の混成』を考慮することが本質的である。また対応する実験における留意点なども整理した。一方、ノードのある超伝導体に関しての知見を総説というかたちで現在準備中である。そこでは近年発見された多数の、ノードのある超伝導体のなかで2次元d波超伝導体の正確な位置付けに成功したと考えている。同時にハーフフィルド近傍における多体効果の一般的な帰結として正常相におけるノード的準粒子の発現に関する議論もおこなった。これらの成果はグラファイト層など、より一般のノード的準粒子の物理の研究にもうながる内容であると考えている。このような観点からノード的超伝導準粒子を中心にしたグラファイト層、有機導体までを視野にいれた総合的な立場から研究を推進していく基盤を構築した。具体的には欠陥のモデル化を対称性を基礎にして完成した。これを基礎に今後、局在および、量子ホール効果など強磁場による新しい量子効果を系統的に研究する端緒を見いだした。超伝導準粒子の量子干渉効果は、量子情報など現代的な応用をはじめとして、凝縮系物理学の中核的な話題である。今年度の研究においては、まず、その立脚点として、超伝導準粒子のふるまいを経路積分の立場から定式化することに成功した。この結果は国際会議で発表し、一部論文として投稿中である。また、この定式化により、量子スピンのエントロピーとの結びつきが明らかにもなる。このような観点から量子情報への応用および量子デバイスへの提案を今後おこなっていく予定である。また、以上のはなしは超伝導準粒子の一般論であるが、応用上重要な2次元d波超伝導に限定した場合、超伝導渦のまわりの干渉効果などの未解決問題と関連していて興味深い。またこの場合の議論は、ノード的な性格を持っているという点で共通しているグラファイトの物理などと関連してくるはずである。さらに一般的にこのような系における量子効果を分析するモデルとして非線形シグマ模型の量子効果にかんする考察もはじめた。具体的には、量子ゆらぎを標的空間の数論的な性質に還元させて考えるということを考えはじめた。さらに、以下の問題の応用に関する側面として非平衡超伝導の問題がある。これにたいするアプローチとして、古典多自由度系の非平衡物理も考察をはじめた。たとえばもっとも簡単な場合として内部自由度のある場合のCAを調べ始めた。その簡明さにもかかわらず、この場合豊かな協力現象がおこりえて、非平衡超伝導の問題に対しても示唆的であることを確認した。
金属の触媒作用を利用した半導体マイクロ・ナノ加工技術開拓のための基礎研究

シリコン基板上に、白金、金などの金属微粒子をのせ、フッ酸系水溶液に浸すと、微細な孔が形成される。これらの金属でできた針に正の電位をかけ、フッ酸中でシリコンに接触させても同様の現象が起こる。この時の電流と孔形成の関係を調べると、n型シリコンおよび比抵抗が大きいp型シリコンでは、接触部以外のシリコン表面の腐食はほとんど起こらす、制御よく孔や溝が形成された。これらの結果は、半導体の新たな微細加工技術開発のための基礎となるものである。銀、白金、金などの貴金属を触媒粒子(50nm-1μm)を用いたウエットプロセスにより、それらの粒子がシリコンに沈み込み、シリコンにそれら粒子サイズの細孔を形成できることを明らかにした。一方、1μmより大きな触媒粒子を用いた場合には、孔の形成は困難であった。1μmより大きな孔を形成する方法を検討し、小さな粒子の凝集体を用いることが有効であり、シリコン中に10-20μmの細孔を形成できることを明らかにした。その原因は、粒子集合体の場合、粒子間の隙間を通して、エッチング液がシリコンと触媒界面に容易に侵入できるためであると考えられる。また、同様のウエットプロセス条件において、白金ワイヤ、あるいは白金薄板を用いて、それをシリコンと接触させることにより、直線の細溝を形成させることを明らかにした。これらのプロセスにおける溶液中に加えるエッチング成分の濃度、温度等を最適化することにより、形成されるア孔のスペクト比を向上できることも明らかにした。シリコンに形成された孔に金属を充填することは、3次元的な配線を可能にする。そこで、上記の方法で形成された孔の先端には触媒粒子が残っていることを利用して、それを核にして、孔全体を金属で充填することにも成功した。また、ウエットエッチングの溶液条件を変えることにより、孔の形成とは逆に、触媒粒子の周囲を残して、触媒粒子から離れた部分を溶解させる現象、触媒粒子を使わなくても、シリコンに多数の窪みを形成する現象などを見出した。これまでの知見に基づき、シリコン基板上に触媒を堆積する場所を制御し、規則的な孔形成および任意の場所に孔を形成するための手法を開発することを目指した。その結果、ポリマービーズ(約3μm)をシリコン上に自己配列させ、その隙間に触媒を堆積る方法によって、シリコン基板上に規則的に配列した孔を形成させることに成功した。また、高精度マニュピュレーターを用いて、触媒をシリコン基板に接触させることにより、狙った位置に孔を形成できることを確認した。さらに、マニュピュレーターによって、触媒を動かしながらエッチング処理を行うことにより、シリコン基板上に、溝の描線を行うことにも成功した。簡易なインクジェットプリンターを用い、触媒金属のコロイド液をシリコン上に印刷し、触媒を堆積させることにより、簡便に孔のドットによるパターン形成を行うことにも成功した。触媒金属として、粒子ではなく、細線を用い、細線をシリコンに接触させて、電気化学的にシリコンに溝形成を行った。その結果、50μm程度の溝幅で容易に溝形成を行うことにも成功した。細孔への金属の充填のために、触媒粒子を用いて垂直に形成した孔に、電気化学的に銅を充填できることを明らかにした。その際、孔形成に利用した触媒粒子が、細孔の先端に残っており、鋼の堆積の核として有効に機能することも明らかになった。なお、シリコン以外の半導体として、他の材料にも取り組んだが、今のところ良好な加工条件は見出されていない。以上、全体としては、全く新たな化学的手法による半導体マイクロ・ナノサイズ加工のための技術開柘を、大きく前進できたと考えている。触媒反応を利用したウエットプロセスによるシリコンの微細加工技術開拓の基礎としで、触媒針を用い、その電位を外部から制御しながらそれをシリコンウエハに接触させ、シリコンへの孔形成過程を詳しく調べた。触媒針として直径100μmの細線を、金属の種類を変えて用いて孔形成を調べると、Ir, Pt, Pdにより良好な細孔が形成された。ある速度での孔形成を実現するための電位は、Pdが最も低く、IrとPtはほぼ同程度であった。このことは、Pdが孔形成の触媒能が強いことを示しているが、孔の形状を制御しにくいという問題があることが分かった。直径100μmPt針電極を用いて、シリコンウエハの特性と孔形成の関係を調べると、同じ電位においては、p型、n型によらず、ほぼ同じ速度で孔形成が起こることが確認された。ただし、p型のウエハに対しては、形成される孔に対して多くの電流が流れ、特に、比抵抗の小さいウエハについては、孔形成の電流効率は1%程度にまで低下した。一方、n型のウエハでは、電流効率が高く、1Ωcm以上の比抵抗のウエハについては、30%以上の電流効率となった。

これらの結果に基づいて、触媒針とシリコンの接触箇所の周辺において、シリコンの電位分布が触媒針の電位、針と溶液界面の電気二重層、シリコンと溶液界面の電気二重層などにより決まっており、それらによってシリコンウエハの特性により、触媒針接触部分での溶解と、シリコン内への正孔注入の量的関係が変化するモデルを提唱した。孔の位置制御のために、マニュピュレーター付触媒針による加工装置を作製し、任意の形状の溝形成が行えることを実証した。触媒反応を利用したドライプロセスによる微細孔形成、およびSiCへの微細孔形成は、加工速度が遅く、さらに基本的な条件等の検討が必要であると判断した。
連続時間非線形景気循環モデルの推定とマクロ経済動学分析

本研究は,これまで経済理論上の展開および人工的な数値解析のみに分析が限られていたたカルドアモデル、グッドウィンモデルなどに代表される連続時間で定義される非線形微分方程式にもどつく経済動学モデルを,経済データによって実証分析可能な枠組みへの拡張を行い,またその実証分析を行った.自然科学とりわけ力学的視点から、非ガウス確率過程における非線形動学モデルを特徴付けるDiffusion過程と非線形時系列モデルとの関係が微分方程式の離散時間化と緊密に関係のあることに注目した「局所線形化法」による連続時非線形時系列モデルの統計的推測手続きが,近年,ことに自然科学のデータ解析の領域において盛んに研究されてきており,本研究においても,この局所線形化法を応用した.具体的には,まず決定論的非線形微分方程式モデル(経済理論モデル)を確率微分方程式による表現で明示し,その確率モデルに対し連続時間モデルの局所線形化による離散時間化の表現の導出を行い、さらに離散化されたモデルに関する統計的推測法を提案した.とくにグッドウィン,カルドアなどによって議論された内生的景気循環論のなかで使われるファン・デル・ポル型やレイリー型の非線形微分方程式が循環を表現するモデルとして意味をもつためには、方程式の係数間に制約がつくが、その制約が与えられたデータのもとで、どの程度成り立っているかを評価する統計的推測方法をベイズ統計学のアプローチにより提案し,あわせて分析に必要なモンテカルロ積分の効率的なアルゴリズムを提示した.また戦後のアメリカと日本に関するマクロ経済データを用いて実証分析を行ったが,経済理論的に非常に興味深井非線形現象であるリミット・サイクルの存在を支持する実証結果は得られなかった。このことにより抽象化された経済理論モデルの精緻化がさらに望まれることを確認した.本研究は,これまで経済理論上の展開および人工的な数値解析のみに分析が限られていたたカルドアモデル、グッドウィンモデルなどに代表される連続時間で定義される非線形微分方程式にもどつく経済動学モデルを,経済データによって実証分析可能な枠組みへの拡張を行い,またその実証分析を行った.自然科学とりわけ力学的視点から、非ガウス確率過程における非線形動学モデルを特徴付けるDiffusion過程と非線形時系列モデルとの関係が微分方程式の離散時間化と緊密に関係のあることに注目した「局所線形化法」による連続時非線形時系列モデルの統計的推測手続きが,近年,ことに自然科学のデータ解析の領域において盛んに研究されてきており,本研究においても,この局所線形化法を応用した.具体的には,まず決定論的非線形微分方程式モデル(経済理論モデル)を確率微分方程式による表現で明示し,その確率モデルに対し連続時間モデルの局所線形化による離散時間化の表現の導出を行い、さらに離散化されたモデルに関する統計的推測法を提案した.とくにグッドウィン,カルドアなどによって議論された内生的景気循環論のなかで使われるファン・デル・ポル型やレイリー型の非線形微分方程式が循環を表現するモデルとして意味をもつためには、方程式の係数間に制約がつくが、その制約が与えられたデータのもとで、どの程度成り立っているかを評価する統計的推測方法をベイズ統計学のアプローチにより提案し,あわせて分析に必要なモンテカルロ積分の効率的なアルゴリズムを提示した.また戦後のアメリカと日本に関するマクロ経済データを用いて実証分析を行ったが,経済理論的に非常に興味深井非線形現象であるリミット・サイクルの存在を支持する実証結果は得られなかった。このことにより抽象化された経済理論モデルの精緻化がさらに望まれることを確認した.
神経伝達物質放出の調節機構

これまでの我々の研究によって、Ca^<2+>キレ-ト剤BAPTAをカエル神経筋接合部のシナプス前神経末端内に負荷すると促通が著しく減少し、これはBAPTAのCa^<2+>緩衝作用によること、アミノ基修飾剤TNBS、高張条件等が引き起こす放出増大はBAPTAの影響を受けないこと、したがってこれらは、〔Ca^<2+>〕の増大によって起こるのではないことが明らかになっていた。本研究ではこの知見をもとに、以下の結果を得た。(1)BAPTAをシナプス前末端に負荷すると、このシンプスの可塑性として知られる4種の神経刺激後の放出増大のうち、速い促通は完全に消失した。これは、速い促通についてのB.Katzの'残存Ca^<2+>仮説'を強く支持している。他のゆっくり減衰する3種の放出増大:遅い促通、増進、増強、はBAPTA負荷によって全く変化しなかった。よってこの3種は〔Ca^<2+>〕とは独立な調節機構によって起こる。(3)細胞外液のCa^<2+>を除いた条件で神経刺激を行った場合も、微小終板電位(MEPP)の頻度の増大として、増進と増強がはっきりと観測され、両者はBAPTAの影響を全く受けなかった。従って刺激によって流入したCa^<2+>が何か間接的な影響を与えて増進し増強が起こっているのではない。(4)BAPTAの伝達物質放出過程に与える影響をさらに詳しく見るために、BAPTA負荷の時間経過を観察した。細胞外にBAPTAのアセトキシメチルエステル(BAPTAーAM)0.1mMを潅流すると、潅流開始後約20分で速い促通は消失した。大部分のシナプスで、低Ca^<2+>条件での神経刺激による放出量はBAPTAを負荷していっても変わらなかった。この結果は、`刺激に伴う放出は、刺激時に放出部位のCa^<2+>チャネルのすぐ近傍に生ずる〔Ca^<2+>〕のピ-クによってトリガ-され、この〔Ca^<2+>〕のピ-クはBAPTAの影響をほとんど受けない。'という仮説によって説明出来る。(5)上の仮説を確かめるため、Ca^<2+>チャネルの周りに生じる〔Ca^<2+>〕_iのピ-クと流入して細胞内に溜まる残存Ca^<2+>に対するBAPTA負荷の影響をコンピュ-タ-シミュレ-ションによって調べた。その結果上の仮説が正しいこと、残存Ca^<2+>はBAPTAによって効率よく除かれることがわかった。Ca^<2+>に独立に起こる3種の刺激後放出増大はこれまでの研究でそれぞれ別の機構で起こると考えられており、〔Ca^<2+>〕_iに独立な調節にはいろいろなものがあると思われる。現在アラキドン酸やCキナ-ゼ系がこの様な〔Ca^<2+>〕_iとは独立な調節に関与している可能性を示す予備的な結果を得ている。我々の結果に続いて最近いろいろなシナプスでCa^<2+>に独立な放出機構の存在が報告されるようになってきた。(5)上の仮説を確かめるため、Ca^<2+>チャネルの周りに生じる〔Ca^<2+>

〕_iのピ-クと流入して細胞内に溜まる残存Ca^<2+>に対するBAPTA負荷の影響をコンピュ-タ-シミュレ-ションによって調べた。その結果上の仮説が正しいこと、残存Ca^<2+>はBAPTAによって効率よく除かれることがわかった。Ca^<2+>に独立に起こる3種の刺激後放出増大はこれまでの研究でそれぞれ別の機構で起こると考えられており、〔Ca^<2+>〕_iに独立な調節にはいろいろなものがあると思われる。現在アラキドン酸やCキナ-ゼ系がこの様な〔Ca^<2+>〕_iとは独立な調節に関与している可能性を示す予備的な結果を得ている。我々の結果に続いて最近いろいろなシナプスでCa^<2+>に独立な放出機構の存在が報告されるようになってきた。(1)カエルの神経筋接合部でみられる4種の刺激後放出増大のうち速い促通は残存Ca^<2+>によって起こり、他の遅い3種の過程は細胞内Ca^<2+>と独立に起こることをBAPTAを神経末端内に負荷して示した。計算機シュミレ-ションによって減衰の遅い過程ほどBAPTAの影響を受け易いことがわかったので、おそい3種の過程が放出部位のCa^<2+>増大によって起こっている可能性はほとんど無くなった。(2)細胞内記録法によってEPPと促通の大きさ、MEPPの頻度を同時に測定しながら、BAPTAのアセトキシメチルエステルを潅流し、カエル神経筋接合部神経末端にBAPTAが負荷されていく時間経過を調べた。速い促通はBAPTA負荷開始後約20分でほぼ完全に消失した。MEPPの頻度は負荷前後でほとんど変化しなかった。これは静止レベルのCa^<2+>濃度がBAPTAを負荷しても変わらないことを示唆している。EPPの大きさはBAPTAの負荷過程でほとんど変化しないか、または最初促通の消失と共に少し減少するが、その後は変化しないという驚くべき結果を得た。この結果はCa^<2+>チャネルのごく近傍のCa^<2+>濃度が放出のトリガ-に効いていてこれはBAPTAの影響を受けにくいと考えると理解できる。(3)上の結果を確かめるためにCa^<2+>チャネル近傍のCa^<2+>濃度の分布がBAPTAを負荷したときどう変化するかを簡単な神経末端のモデルをつくって計算機シミュレ-ションを行った。その結果チャネルの近傍ではBAPTAの影響は小さいことと、放出部位の残存Ca^<2+>は非常に効率よくBAPTAによって除かれて速い促通の消失をよく説明できることが明らかになった。(4)Quin2、Fura2、等の蛍光インディケ-タ-を末端内に負荷した。Quin2は容易に負荷できるがFura2は負荷できる条件が見つからなかった。これまでの我々の研究によって、Ca^<2+>キレ-ト剤BAPTAをカエル神経筋接合部のシナプス前神経末端内に負荷すると促通が著しく減少し、これはBAPTAのCa^<2+>緩衝作用によること、アミノ基修飾剤TNBS,高張条件等が引き起こす放出増大はBAPTAの影響を受けないこと、したがってこれらは、[Ca^<2+>]_iの増大によって起こるのではないことが明らかになっていた。本研究ではこの知見をもとに、以下の結果を得た。
脳活動特徴空間の構築によるオンライン授業視聴中の学習状態の可視化

本研究では、オンライン授業視聴中の受講者の脳活動を脳活動特徴空間にマッピングし、その遷移ダイナミクスを「学習パス」として構成することで受講者の学習中の脳内状態を可視化する手法を開発する。近年の情報技術の発展により教育コンテンツのオンライン化(オープンエデュケーション)が進み、世界的にもオンライン授業が広く普及しつつある。日本でも高等教育改革が進められる中で、アクティブラーニングや生涯学習がキーワードとなり、オンライン授業の重要性が高まっている。本研究では、同一の授業内容が再現性を持って提供されるオンライン授業を主眼として、教育活動に関わる脳活動データ解析を行うことで、「教育と学習」という認知脳科学の未開拓の重要問題を扱う技術的枠組みを提供する。2017年度は受講者の脳活動を特徴空間にマッピングするための技術として、近赤外分光法(NIRS)で計測した脳活動データを被験者間相関(ISC)が最大化されるように主成分分析(PCA)を行う手法を検討したが、2018年度はこれを脳波(EEG)データへ拡張した。実験では、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを用いたミックスドリアリティ(MR)環境下で協調作業を行っている2者の脳活動を同時計測してISCを計算したところ、単独作業時よりも協調作業時のほうがISCが高くなるという結果を得た。また音楽(J-POP)を聴いているときの脳活動を計測してISCを計算したところ、ISCが高いほどその音楽の年間チャートのランキングも高いという相関が見いだされた。これらの結果は、協調作業やその題材の質が高いほどISCも高まることを示唆しており、動画授業においてもISCが高いほど理解度が高いという仮説を導くことができる。今後はこの仮説を検証するために、ISCを用いて動画授業の有効度の解析を進めていく予定である。本研究の中心的な技術であるPCAを用いた被験者間相関解析(ISC)手法を開発することができ、いくつかのアプリケーションでその有効性を確かめることができた。またNIRSだけでなく脳波でも同様の結果を得ることができた。2019年度には、これまでの成果を応用して、動画授業の有効性を確かめるための実験を行う。さらに動画授業の全体としての評価のほかに、時系列的にISCを計算することによって被験者の学習状態を「学習パス」として可視化する手法の開発を行う。本研究では、同一の授業内容が再現性を持って提供されるオンライン授業の特性に着目した脳活動データ解析を行うことで、「教育と学習」という認知脳科学の未開拓の重要問題を扱う技術的枠組みを提供する。H29年度は受講者の脳活動を特徴空間にマッピングするための技術として、学習状態を適切に反映した特徴空間を構築するために、脳波データを被験者間相関(ISC)が最大化されるように主成分分析(PCA)を行う手法を検討した。ISC解析とは、従来の構造化された実験課題からある機能を担う脳領野を同定するのではなく、映画視聴など実験用に特に構造化されていない刺激を呈示したときの脳活動を計測し、被験者間の脳活動相関をベースにモデルフリーで課題に関連のある脳活動を特定する解析手法のことである。本実験では、授業動画を作成し、これを試聴しているときの脳活動計測を近赤外分光法(NIRS)を用いて行った。その結果、前頭前野などいくつかの脳領野で被験者間に共通する脳活動を見出した。今後はこの成分を用いた学習パス生成方法へと応用していく予定である。本研究で継続的に用いる動画授業を作成し、研究室内研修システムの雛形を作成することができた。またこれを用いた脳活動計測実験も実施し、順調な成果を得ることができた。

これらの結果は、協調作業やその題材の質が高いほどISCも高まることを示唆しており、動画授業においてもISCが高いほど理解度が高いという仮説を導くことができる。今後はこの仮説を検証するために、ISCを用いて動画授業の有効度の解析を進めていく予定である。本研究の中心的な技術であるPCAを用いた被験者間相関解析(ISC)手法を開発することができ、いくつかのアプリケーションでその有効性を確かめることができた。またNIRSだけでなく脳波でも同様の結果を得ることができた。H29年度に行った予備実験の成果を応用して、被験者の学習曲線を可視化するための指標を特定する実験を進めていく。特にNIRSだけでなく脳波を用いた実験を行い、指標となり得る脳活動を特定する。これを用いて、各被験者の学習状態を「学習パス」として可視化するシステムの開発を行う。2019年度には、これまでの成果を応用して、動画授業の有効性を確かめるための実験を行う。さらに動画授業の全体としての評価のほかに、時系列的にISCを計算することによって被験者の学習状態を「学習パス」として可視化する手法の開発を行う。当初予定していた学会発表への投稿が間に合わず、その分の旅費が残ってしまった。来年度、他の適切な学会へ投稿し、発表を行う。そのための旅費として使用する予定である。当初予定していた学会での発表を見送ったため、その分の旅費が残ってしまった。次年度、適切な学会へ投稿して発表を行う。
染色体GC含量を制御するミュ-テ-タ-遺伝子(mut T)の分子遺伝学的研究

生物界に現存するゲノムDNAのGC含量は、広い範囲(25%75%)に分布している。しかし進化の過程における。このGC含量の大きな変動の要因について現在でも未知のままである。我々はこの要因の一つとして考えられる大腸菌ミュ-テ-タ-(mutT)遺伝子の解析を進めてきた。というのは、このミュ-テ-タ-は、A:T→C:Gへの一方向のトランスバ-ジョン型変異みのを上昇させるからである。実際、mutTミュ-テ-タ-株の長時間培養により、その染色体GC含量が増加することが確認されているからである。我々はこのMutTタンパク質の酵素活性を同定することから、A:T→C:Gへの特異的なトランスバ-ジョン変異生成の分子レベルでの機構を知ることができると考えた。そのため、mutT遺伝子をクロ-ニングし、その遺伝子構造を明らかにするとともに、MutTタンパク質を過剰生産させ、その精製を行った。この精製試料を用いて生化学的解析を行い、以下の結果を得た。上記トランスバ-ジョン変異生成の中間体として、dA:dGミスマッチ塩基対が予想される。実際、立体異性体のanti型dAMPとsyn型dGMPとがワトソン-クリック型塩基対合を形成しうるとするモデルが提出されている。このミスマッチをDNAポリメ-ラゼIIIが、実際形成できることを確かめた。つまりテンプレ-トにpoly(dA)、プライマ-にpoly(dT)、基質としてdGTPのみを用いた時、低頻度ながらdGMPの取込みが認められた。驚ろいたことに、この取込みを精製MutTタンパク質が完全に抑制することを見出した。この実験は、mutT変異株の表現型をよく説明できる。つまりMutTタンパク質が前駆体の中にあるsyn型dGTP分子を認識し、分解(dGTPase)していると考えると全て説明できる。その後の結果もこの予想とよく一致した。ただ現時点で、syn型dGTPではなく、微量のdGTP類似分子の存在と関与を否定はできていない。
ダイナミカル・ヤン・バクスター写像の代数幾何学的側面の研究

量子ダイナミカル・ヤン・バクスター方程式の写像解であるダイナミカル・ヤン・バクスター写像から双亜代数を構成し,そのダイナミカル表現全体がテンソル圏をなすことを証明した.前テンソル圏での余代数的対象として双亜代数が捉えられることを示し,結果として,双亜代数のこのような圏論的性質がダイナミカル表現のなすテンソル圏を生み出すことを明確にした.また,主等質空間を用いてダイナミカル・ヤン・バクスター写像を構成した.量子ダイナミカル・ヤン・バクスター方程式の写像解であるダイナミカル・ヤン・バクスター写像から双亜代数を構成し,そのダイナミカル表現全体がテンソル圏をなすことを証明した.前テンソル圏での余代数的対象として双亜代数が捉えられることを示し,結果として,双亜代数のこのような圏論的性質がダイナミカル表現のなすテンソル圏を生み出すことを明確にした.また,主等質空間を用いてダイナミカル・ヤン・バクスター写像を構成した.当該年度に実施した研究の成果は以下の通りである.1.ダイナミカル・ヤン・バクスター写像に付随して量子代数を構成した.2.上記量子代数を一般化して,(H, X)-双亜代数(bialgebroid)という概念を新たに導入した.3. (H, X)-双亜代数のダイナミカル表現全体のなす圏(category)がテンソル園であることを示した.4.ダイナミカル・ヤン・バクスター写像から構成した量子代数のダイナミカル表現全体のなすテンソル園と,このダイナミカル・ヤン・バクスター写像から定まるL-作用素(L-operator)全体のなすテンソル園が,テンソル園として同型であることを示した.1で構成した量子代数は,Lu, Takeuchi, Xuにより導入された双亜代数の例を与えている.さらにこの例は,Etingof-Varchenkoにより定義されたh-双亜代数とは異なり,双次数付き代数(bigraded algebra)とはならないという特徴を持つ.この代数は,双次数に関する斉次元全体のなす部分空間の直和とは必ずしもならないのである.このような量子代数の例はいままでに構成されていなかった.たま,4は,ダイナミカル・ヤン・バクスター写像に付随したL作用素全体のなすテンソル圏を,ある代数の表現全体のなすテンソル圏として表すことができるということを意味している.この点,数理物理だけではなく,圏論的に見ても意義深い.以上,当該年度の研究成果は,ダイナミカル・ヤン・バクスター写像が,量子(ダイナミカル・)ヤン・バクスター方程式に関連して得られている代数構造の多くの部分を生み出していることを示している.ダイナミカル・ヤン・バクスター写像,及びそれの満たす方程式は,よい一般化を与えているのである.現在,この研究成果を論文誌に投稿するべくまとめているところである.ダイナミカル・ヤン・バクスター写像に付随した双亜代数(bialgebroid)に関する前年度の研究成果を発表しようと準備しているどき,研究代表者は,その証明に圏論的な概念が極めて重要な役割を果たしていることに気付いた.本年度は,主として,この新たな視点から前年度の研究成果を捉え直した.結果として,前年度の研究成果をより拡張することに成功した.当該年度に実施した研究の成果は以下の通りである.1.前年度に導入した(H, X)-双亜代数という概念を一般化するため,前テンソル圏(pre-tensor category)という概念を新たに導入した.2.双亜代数は,ある性質を持つ代数のなす圏で特定の性質を持つ対象objectとしてれる.これに対応する前テンソル圏での対象として,圏論的双亜代数(categorical bialgebroid)を導入した.3.前テンソル圈,ならびに圏論的双亜代数に加えて,前テンソル関手(pre-tensor functor)という概念も導入し, (H, X)-双亜代数のダイナミカル表現全体がテンソル圏をなすことを,より圏論的に証明した.上で紹介した前テンソル圏,圏論的双亜代数という概念の萌芽,すでに, XA-双代数(xA-bialgebra)の定義に見られる.本研究では,それを前テンソル圏,圏論的双亜代数として明示し,さらに,前テンソル関手という概念と合わせて,前テンソル圏の圏諭的双亜代数がテンソル圏を生み出す能力を持つことを示した.当該年度に実施した研究の主要な成果は以下の通りである.1.主等質空間を用いたダイナミカル・ヤン・バクスター写像の構成.筑波大学竹内光弘氏の指摘を発展させ,主等質空間からダイナミカル・ヤン・バクスター写像を構成することに成功した.主等質空間は変形量子化の観点からも注目され始めた研究対象で,本研究成果は,これと可積分系における重要な研究対象であるヤン・バクスター方程式を結びつけた点で重要である.現在は,この構成をあるテンソル圏での代数として実現することを目指している.2.本補助金による今までの成果の公表.(1)[Journal of Algebra 323 (2010)の一部]ダイナミカル・ヤン・バクスター写像に付随した双亜代数を構成し,この代数に付随したダイナミカル表現全体がテンソル圏をなすことを証明した.さらには,それらに圏論的な証明を与えた.(2)[数理解析研究所講究録1647]ダイナミカル・ヤン・バクスター写像の構成に関し詳細な証明を付して他の研究の便を図った.

特に,全単射1-コサイクルを用いたヤン・バクスター写像の構成と比較しながらダイナミカル・ヤン・バクスター写像の構成を説明した.(3)[Proceedings of NoMaP(Web上で公開)]ダイナミカル・ヤン・バクスター写像の圏論的な記述を記した.集合全体のなす圏Setの射やテンソル積の定義を変更して得られるテンソル圏での組紐関係式を満たす射がダイナミカル・ヤン・バクスター写像であることを示した.これら成果の公表により,ダイナミカル・ヤン・バクスター写像に関する他の研究(他大学の大学院生による修士論文;他大学の研究者との共同研究)につながった.
救命センターにおける医療関連感染症の解明と制御（分子疫学検査を用いた多施設研究）

3施設の救命救急センターで検出されたMRSAに対して、POT法を用いて分子疫学検査を実施する体制を構築した(各施設の代表研究者を通じて、各施設の倫理委委員会に書類を提出し研究開始の許可を得た。来年度の研究予定を提示し具体的な検体採取の日程と結果報告のスケジュールを確認した。)問題点として、倫理委員会の見解として、患者から分離されたMRSAは患者の持ち物であり、保存には本人もしくは内諾者の文書による事前同意が必要との見解が出たことである。事後や死亡後にMRSAが分離培養されることも珍しくないことから、全患者に本研究の事前同意を得ることは現実的ではなく、事前同意は困難と判断した。患者から検出されたMRSAを菌株保存マイクロバンクで冷凍保存する予定であったが、実施できなくなったことから、MRSAの保存は困難となった。保存ができなくなった事で、POT法以外の分子疫学検査や毒素産生能の評価は困難となった。医療従事者からの検体採取に関して倫理委員会からの許可に時間を要したが、各施設での倫理委員会を通過し、平成31年度より検体採取可能な段階となった。患者検体のMRSAで追加の分子疫学検査や毒素産生能を検査できないことから、医療従事者から分離されたMRSAに関してもPOT法以外の検査をする意義が乏しく、POT法のみによる分子疫学検査を行う方針とした。参加予定の救命救急センターは7施設であったが、担当者の移動や倫理委員会の兼ね合いで3施設に規模を縮小して継続する方針とした。今後は、各施設の結果を照らし合わせることで救命センターでの院内感染の実態を明らかにする。観戦予防順守率、MRSA検出率、抗MRSA薬の使用料、などについての情報を収集し解析する。研究担当者の移動に伴い、新たな施設での倫理委員会との協議に時間を要したため。参加可能な3つの救命救急センターとの連携は取れており、病棟スタッフからの検体採取とMRSAの同定を開始し、同定されたMRSAに対して分子疫学検査POT法を実施する予定としている。検体採取が可能となれば順調に研究を推進できるものと考えている。本研究は、救命救急センターにおける医療関連感染症の現状を明らかにし、新たな感染対策を構築することを目的とした多施設研究であり、医療関連感染症の原因となるMRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)を主なターゲットの細菌とした研究を予定している。研究方法の概要は、積極的監視培養によりや臨床培養により入院中の患者から検出されたMRSAに分子疫学検査(POT法)を追加することでMRSAの遺伝子型を同定する。また、医療従事者の鼻腔や環境の培養を定期的に採取し検出されたMRSAに対しても患者から検出されたMRSAと同様にPOT法を実施する。菌株同士の遺伝子型を比較し医療感染感染症を明らかにするものである。本研究は、関西医科大学附属病院高度救命救急センターをはじめ、関西医科大学附属総合医療センター、大阪大学医学部附属病院、大阪府立急性期総合医療センターなど複数の救命救急センターに入院する全患者を対象としている。平成29年度においては、各救命救急センター代表者に研究内容を説明し周知徹底を行い、倫理委員会への資料の提出の準備、検体収集手順の確率、検体やMRSAの移送手順の確立、培養手順の確認、POT法の施行手順についての確認を行うことで研究の基盤の構築を行なった。施設におけるMRSAの検出状況や院内感染が疑われる事例に対しての後ろ向きの検討を行うことで研究開始に向けて接触感染予防対策の現状確認・周知徹底を行なった。当初予定されていた初年度の菌株の収集作業については次年度以降に繰り越しとなった。倫理委員会の通過、各病院との連携に時間を必要としているため、菌株収集までに時間を必要としている。人を対象とする倫理指針の改定に伴い、当初予定されていた研究計画では倫理委員会の許可を得ることが困難であり、研究計画の見直しが必要であった。各施設への説明会は開催できており研究内容の周知は行うことが出来ている。

参加予定の救命救急センターは7施設であったが、担当者の移動や倫理委員会の兼ね合いで3施設に規模を縮小して継続する方針とした。今後は、各施設の結果を照らし合わせることで救命センターでの院内感染の実態を明らかにする。観戦予防順守率、MRSA検出率、抗MRSA薬の使用料、などについての情報を収集し解析する。研究担当者の移動に伴い、新たな施設での倫理委員会との協議に時間を要したため。各施設との連携は得られており、倫理委員会との話し合いが進めば研究は予定通り行うことが可能である。次年度は各救命救急センターからMRSAを集めPOT法を行い、結果を解析する。参加可能な3つの救命救急センターとの連携は取れており、病棟スタッフからの検体採取とMRSAの同定を開始し、同定されたMRSAに対して分子疫学検査POT法を実施する予定としている。検体採取が可能となれば順調に研究を推進できるものと考えている。別記のごとく研究の進行に遅れを来しており予定されていた菌株の収集、培養、分子疫学検査(POT法)の実施や菌株の保存を行うことが出来ていないため、予定されていた試薬の購入費用が次年度に繰り越しとなった。菌株の収集開始に伴い、次年度施行される検査と合わせ、今年度使用予定の研究計画とともに当初の予定通りの計画を進めいていく予定である。研究が遅れており、延長申請を行っているため。
蛍光ナノ粒子を用いた細胞内人工複合体構築と細胞機能制御への挑戦

申請者らはこれまで、細胞膜透過能と目的分子との特異的結合能を持たない蛍光ナノ粒子(量子ドット)に独自の工夫を施すことによって、細胞内の任意のタンパク質を標識して一分子挙動計測を可能とする実験系を複数構築し、細胞機能解析に利用してきた。本研究では、これらの手法を応用することによって、量子ドットを核として複数・異種のタンパク質を集積させた「人工複合体」を細胞内に構築できるナノ材料を創生し、これを用いた細胞機能制御の可能性を探索することを目的とした。本年度は昨年度に引き続き、細胞内の異なる部位に局在し機能することが知られる複数の異なるタンパク質をそれぞれHaloTag融合タンパク質あるいはSNAPtag融合タンパク質として発現させ、ここにHaloTagタンパク質あるいはSNAPtagタンパク質を特異的に認識する低分子リガンドを異なる混合比にて結合させた量子ドットを導入した。そして、単一種のHaloTag融合タンパク質あるいはSNAPtag融合タンパク質を発現させた場合と比較しながら、これら量子ドットの細胞内挙動を一分子ナノ計測し、その差異を調べた。その結果、複数・異種のタンパク質が同一量子ドット上に存在することによってわずかに挙動の差異が観察された例も存在したものの、多くの場合には顕著な局在・挙動変化を誘導することは困難であった。ある特定の条件下では上記目的の達成は可能であると考えられるものの、幅広い分子群を対象とする普遍的な方法論としては解決すべき点が多く存在することを示唆する。申請者らはこれまで、細胞膜透過能と目的分子との特異的結合能を持たない蛍光ナノ粒子(量子ドット)に独自の工夫を施すことによって、細胞内のタンパク質を標識して一分子挙動計測を可能とする実験系を複数構築してきた。本研究では、これらの手法を応用することによって、量子ドットを核として複数・異種タンパク質を集積させた「人工複合体」を細胞内において構築できるナノ材料を創製し、これを用いた細胞機能制御の可能性を探索することを目的とした。本年度は、細胞内の異なる部位に局在することが知られる複数異種のタンパク質をHaloTag融合タンパク質として発現させ、ここにHaloTagタンパク質を特異的に認識する低分子リガンドを多数結合させた量子ドットを導入し、単一種のHaloTagタンパク質を発現させた場合と比較しながら局在や挙動への影響の有無について計測を行った。対象タンパク質の種類や量子ドット上に結合する低分子リガンド数を複数変化させながら計測を行ったが、残念ながら現在までに顕著な局在・挙動変化を誘導する組み合わせは見つけられていない。この原因として、現在の条件では局在や挙動を変化させるための条件設定がおそらくは不適切であるものと考えられ、今後対象タンパク質や低分子リガンド数にさらなる検討を加えていく必要がある。なお、申請者は本年度中に東北大学・学際科学フロンティア研究所から北里大学・医学部へと異動した。現在までに本研究で用いる顕微鏡システムは再セットアップが完了している。現在までに予想していたような挙動・局在変化は誘導できていない。単一量子ドット上への低分子リガンドの結合様式や対象タンパク質の選定を変化させることによって条件の最適化を試みる。申請者は本年度中に北里大学医学部へ異動した。課題着手に先立ち研究環境整備を優先的に行ったため、次年度使用額が生じた。なお、翌年度分として請求した助成金と合わせ、試薬購入など課題遂行にかかる各種セットアップに要する経費として使用する予定である。
変位カスケ-ド損傷形成時に発生する衝撃波の損傷構造発達への寄与

金属材料を高速イオン及び中性子で照射すると入射粒子と金属構成原子が衝突して"第一ノックオン原子(PKA)"が発生する。PKAは結晶中の原子と衝突してこれらを弾き出し中心部が高濃度の原子空孔よりなり、その周囲を格子間原子がマントル状に取り囲んでいる"変位カスケ-ド損傷"が形成する。このカスケ-ド損傷がイオン・中性子照射損傷の基本単位である。カスケ-ド損傷形成時には中心部の原子はかなりの運動エネルギ-を持つようになるので瞬時的に溶解した状態になりその中心部の温度は数万度にも達する。この溶融した領域は通常のイオン・中性子照射損傷ではほぼ十ナノ・メ-トルの大きさでありこれらの過程は10psec以内に完了する。これらのカスケ-ド損傷形成時の瞬時の溶融による局所的体積膨張による歪を緩和するためにカスケ-ド損傷部表面より衝撃波が発生しすると考えられる。本研究の目的は(1)金属の物理的な性質を非常によい精度で再現できる原子挿入法(EAM)による多体ポテンシャルを組み込んでおり、結晶中を高速で走るイオンの核内電子散乱によるエネルギ-損失及び電子ーフォノン散乱によるエルルギ-散免過程をLangevin方程式により組み込んでいる分子動力学(MD)法により、一つの原子をPKAエネルギ-で飛び出さしての状態よりスタ-トしてMD計算により変位カスケ-ド損傷形成過程をコンピュ-タ-計算によりシミュレ-ションするものである。カスケ-ド損傷形成時の衝撃波の発生とその波の伝搬と減衰、及び以前に形成している変位カスケ-ド損傷構造の構造緩和に与える影響につき調べる。MDコ-ドはMOLDYーDASK(T.de la Rubia and M. W. Guinan in LLNL)を用いた。今年度はCRAYー2にて1keVのPKAエネルギ-のカスケ-ド損傷形成を計算した。計算結果はグラフィック表示してム-ビ-化している。来年度以降実用に重要な高いPKAエネルギ-に対する損傷計算を実施する。
ラット心形成遺伝子(CSX)の発現および機能解析

1.ラットCsxの単離とシークエンスラットCsx(心臓特異ホメオボックス遺伝子)の単離と,シークエンスを行った.得られたラットCsx-cDNAは1.8Kbで,塩基配列,アミノ酸配列ともに,マウスCsxと高い相同性を示した.また,ラットCsxの発現に関しては,ラットから心臓・肺・精巣などの種々の組織よりRNAを抽出してRT-PCR法で観察したが,その発現が心臓に強く,ラットにおいてもCsxは心形成に重要な働きをしていると考えられた.ラットCsxのマッピングに関しては,単離したラットCsx-cDNAを用いて,FISH(Fluorescence in situ hybridization)用probeを作成した.またラット染色体標本を作製し,FISH法を行い,分析の結果第4あるいは5染色体上に存在することはわかったが,遺伝子座位の決定までにはいたっていない.今後さらに,prometaphase期のラット染色体標本の作成と,FISH用ラットCsx-probeの濃度の検討などが必要と考える.C-CAM4はC-CAMアイソザイムのなかで唯一膜貫通部を欠き,soleble typeと考えられる.in situ hybridization法の結果,rat胎盤の胎仔由来と思われるspongiotrophoblastに強い発現がみられ,胎盤形成および胎仔の発育に深く関わっている可能性がある.また,ヒト胎盤でもC-CAM4 homologueの発現を認め,同様の機能を持つことが示唆される.一方adult ratでは子宮,卵巣にも発現がみられ,胎盤からの発現と相互に関わっているものと思われる.1.ラットCsxの単離とシークエンスラットCsx(心臓特異ホメオボックス遺伝子)の単離と,シークエンスを行った.得られたラットCsx-cDNAは1.8Kbで,塩基配列,アミノ酸配列ともに,マウスCsxと高い相同性を示した.また,ラットCsxの発現に関しては,ラットから心臓・肺・精巣などの種々の組織よりRNAを抽出してRT-PCR法で観察したが,その発現が心臓に強く,ラットにおいてもCsxは心形成に重要な働きをしていると考えられた.ラットCsxのマッピングに関しては,単離したラットCsx-cDNAを用いて,FISH(Fluorescence in situ hybridization)用probeを作成した.またラット染色体標本を作製し,FISH法を行い,分析の結果第4あるいは5染色体上に存在することはわかったが,遺伝子座位の決定までにはいたっていない.今後さらに,prometaphase期のラット染色体標本の作成と,FISH用ラットCsx-probeの濃度の検討などが必要と考える.C-CAM4はC-CAMアイソザイムのなかで唯一膜貫通部を欠き,soleble typeと考えられる.in situ hybridization法の結果,rat胎盤の胎仔由来と思われるspongiotrophoblastに強い発現がみられ,胎盤形成および胎仔の発育に深く関わっている可能性がある.また,ヒト胎盤でもC-CAM4 homologueの発現を認め,同様の機能を持つことが示唆される.一方adult ratでは子宮,卵巣にも発現がみられ,胎盤からの発現と相互に関わっているものと思われる.1.心臓特異的ホメオボックス遺伝子(Csx)(3)R-Csxは核酸,アミノ酸配列ともにマウスCsxとの高い相同性を示した.(5)ratでもfetal stageからadult stageに至るまで発現がみられた.(6)ヒト心臓からもCsxは単離されマウスCsxとの高い相同性があり,ヒト心臓の形成にも大きく関与していることが考えられた.2.cell-cell adhesion molecule(C-CAM)のアイソザイム(1)Csxをを解析中にrat胚のある特定の時期に発現する遺伝子を見いだした.(2)cDNAの塩基配列はC-CAMの第一ドメインと95%の相同性を有しており,142個のアミノ酸から構成されていた.(3)これまで発見されたC-CAMのアイソザイムと異なり細胞内領域と膜貫通部を欠き遊離型であった.(4)adult ratにおいては小腸,腎,脾,肺,卵巣,子宮に発現がみられた.(5)ratfetal stageにおいてはday14から発現がみられ,何らかの発生に関与していることが示唆された.また他のアイソザイムとの相互関与も考えられた.1.心臓特異的ホメオボックス遺伝子(Csx)(3)R-Csxは核酸,アミノ酸配列ともにマウスCsxとの高い相同性を示していた.(5)ratでもfetal stageからadult stageに至るまで発現がみられた.(6)ratでもCsxは心臓の極く初期の形態形成および形態維持において主要な役割を果たしているものと考えられた。(1)Csxを解析中にrat胚のある特定の時期に発現する遺伝子を見いだした.(2)cDNAの塩基配列はC-CAMの第一ドメインと95%の相同性を有しており,142個のアミノ酸から構成されていた.(3)これまで発見されたC-CAMのアイソザイムと異なり細胞内領域と膜貫通部を欠き遊離型であった.(4)in situ hybridization法の結果,胎盤の胎仔由来と思われるspomgiotrophoblastに強い発現をみとめた。(5)embryoでは肝臓,神経管に軽度,軟骨組織,頭部間葉細胞,肺間葉細胞および腸管間葉細胞に中等度の発現がみられた.(6)C-CAM4は胎盤形成に深く関与している可能性があり,また間葉細胞の発生,分化にも関わっている可能性が示唆された。

1.ラットCsxの単離とシークエンスラットcsx(心臓特異ホメオボックス遺伝子)の単離と,シークエンスを行った.得られたラットCsx-cDNAは1.8kbで,塩基配列,アミノ酸配列ともに,マウスCsxと高い相同性を示した.また,ラットCsxの発現に関しては,ラットから心臓・肺・精巣などの種々の組織よりRNAを抽出してRT-PCR法で観察したが,その発現が心臓に強く,ラットにおいてもCsxは心形成に重要な働きをしていると考えられた.ラットCsxのマッピングに関しては,単離したラットCsx-cDNAを用いて,FISH(Fluores cence insitu hybridization)用probeを作成した.またラット染色体標本を作製し,FISH法を行い,分析の結果第4あるいは5染色体上に存在することはわかったが,遺伝子座位の決定までにはいたっていない.今後さらに,prometaphase期のラット染色体標本の作成と,FISH用ラットCsx-probeの濃度の検討などが必要と考える.C-CAM4はc-CAMアイソザイムのなかで唯一膜貫通部を欠き,soleble typeと考えられる.in situ hybridization法の結果,rat胎盤の胎仔由来と思われるspongiotrophoblastに強い発現がみられ,胎盤形成および胎仔の発育に深く関わっている可能性がある.また,ヒト胎盤でもC-CAM4 homologueの発現を認め,同様の機能を持つことが示唆される.一方adult ratでは子宮,卵巣にも発現がみられ,胎盤からの発現と相互に関わっているものと思われる.