hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
iPS細胞のソーティングに伴う損傷の評価：細胞ローリングカラムを用いた比較検討

抗体標識を伴わない“細胞ローリングカラム"を用いた細胞分離がiPS細胞の分化特性に与える影響を調査した。抗Flk1抗体固定化カラムの作製方法を検討した。カラムを用いて、iPS細胞を中胚葉細胞に分化させた細胞からFlk1陽性細胞を回収する条件を検討し、27%から49%までの異なるFlk1陽性率を有する細胞集団の分画に成功した。この細胞を心筋分化させたところ、Flk1陽性率が最も低い分画で分化がすすむ傾向が見られた。フローサイトメータで分離した場合だと、Flk1陽性細胞が心筋分化能を持つことが先行研究より報告されている。今回の結果は細胞分離方法の違いが細胞の分化特性に影響を与える可能性を示唆する。本研究は、抗体標識を伴わない細胞分離がiPS細胞の分化特性に与える影響を評価することを目的として、iPS細胞より分化誘導した中胚葉前駆細胞から“細胞ローリングカラム"を用いてFlk1陽性細胞集団を分離する実験系を構築し、本分離法が心筋分化特性に与える影響の評価を目指す。本年度は、リン脂質ポリマーをコートした抗体固定化カラム界面に抗Flk1抗体を固定化し、Flk1陽性細胞分離のためのカラムの作製をおこなった。また、iPS細胞より中胚葉前駆細胞を分化誘導し、フローサイトメーターを用いてFlk1陽性細胞の存在を確認した。本細胞を抗Flk1抗体固定化カラムに流し、位相差顕微鏡を用いてカラム表面上での細胞移動速度を評価したところ、抗Flk1抗体を固定化したカラムに中胚葉前駆細胞を流した条件のみで細胞移動速度の選択的な低下が観察された。以上の結果から、Flk1陽性細胞分離のためのカラム作製条件を決定した。また、蛍光標識抗Flk1抗体を固定化したカラムに中胚葉前駆細胞を流し、回収した細胞の膜表面を共焦点顕微鏡で観察した。回収した細胞表面には蛍光標識された抗体の存在は確認されず、以上から本実験条件によりラベルフリーで細胞分離する実験条件が確立できた。現在は、Flk1陽性細胞を心筋細胞分化へ誘導するための分化誘導条件を検討している。今後は、心筋分化のための培養条件を確立したうえで、細胞ローリングカラムを用いてラベルフリー分離したFlk1陽性細胞を分化誘導し、本分離法が心筋組織への分化特性に与える影響を、遺伝子発現量、拍動細胞の有無、細胞膜電位によって評価する。初年度の取り組みは、1カラムの作製条件・細胞分離のための処理条件の検討というデバイス面での取り組みと、2iPS細胞の中胚葉前駆細胞への分化・Flk1陽性細胞の心筋細胞への分化の分化条件検討の取り組みに分類できる。1については、細胞分離のための条件決定ができたのみならず、本細胞分離方法のラベルフリー性についても確認でとれ、想定していた以上の成果を得た。一方2の取り組みについては、初年度内に確立する予定をしていたFlk1陽性細胞の心筋分化条件が確定できていないため、今後遺伝子による解析を交えた早急な分化条件の確立を要する。当初より進捗状況が遅れている部分と先行している部分はあるものの、総合的にはおおむね順調に進呈しているものと自己評価する。抗体標識を伴わない“細胞ローリングカラム"を用いた細胞分離がiPS細胞の分化特性に与える影響を調査することを目的とする。iPS細胞から中胚葉前駆細胞を誘導したのち、2種類の方法(1細胞ローリングカラムと2フローサイトメーター)で分離したFlk1陽性/陰性細胞を心筋分化培養し、分離方法によって分化挙動が変わるか調べた。本年度は、前年度明らかとしたカラム作製条件をもとに、Flk1陽性細胞分離手技の確立と分離精度の向上を目指した。Flk1陽性中胚葉前駆細胞の分化誘導と、カラムを用いたFlk1陽性細胞の分画処理の手技検討を行うことで、異なるFlk1陽性細胞率(27%49%)の細胞分画の調製が可能となった。次にこの分画した細胞を心筋分化培養し、培養8日後の細胞増殖率と心筋分化マーカー(Gata4, Nkx2-5,心筋トロポニン)の遺伝子発現量を評価した。同時にフローサイトメーターを用いてFlk1陽性/陰性細胞を回収し、同様の手順で心筋分化評価を行った。フローサイトメーターで分離すると、拍動関連遺伝子の一つである心筋トロポニンの発現量は、Flk1陽性群が陰性群の約2倍の発現量を示した。一方、カラム処理した細胞はいずれの分画においても心筋トロポニンの発現量が低かったため、カラム処理細胞は心筋分化が進んでいないことがわかった。興味深いことに、カラム処理群では、むしろFlk1陰性細胞が多い分画で心筋前駆細胞マーカーであるGata4, Nkx2-5の発現量が高かった。この現象は、フローサイトメーターで分離したFlk1陽性/陰性細胞では見られない現象であった。細胞増殖率はカラム群の方がフローサイトメーター群より高かった。以上の結果より、細胞ローリングカラムとフローサイトメーターでは、分離後の細胞の分化・増殖特性が異なることが示された。

この細胞を心筋分化させたところ、Flk1陽性率が最も低い分画で分化がすすむ傾向が見られた。フローサイトメータで分離した場合だと、Flk1陽性細胞が心筋分化能を持つことが先行研究より報告されている。今回の結果は細胞分離方法の違いが細胞の分化特性に影響を与える可能性を示唆する。従来、ヘテロな細胞集団から目的細胞を回収する方法として抗体標識を伴った方法が広く利用されているが、この抗体標識は細胞の分化特性への影響が懸念されている。初年度の取り組みにより、細胞ローリングカラムを用いたFlk1陽性細胞の分離では抗体標識されないことが確認された。心筋分化誘導条件を確定するため、遺伝子解析による評価を交えながら、FACSAriaにより単離したFlk1陽性細胞の心筋分化誘導条件の早急な確立を目指す。誘導条件が確立しだい、細胞ローリングカラムを用いて単離したFlk1陽性細胞についても同様の心筋分化誘導実験を行い、FACSAriaで単離した場合との違いを比較する。医用生体工学,生体材料学上述の理由で、心筋分化誘導の培養条件が確定しなかったため、当該年度に予定していた細胞の分化誘導実験のための予算分を翌年度に使用することとなった。次年度は、分化誘導培養の条件検討実験に必要な、解析試薬や分化誘導を促進するための成長因子を購入することで、心筋分化誘導条件の早急な確立を目指す。その後、異なる分離条件を用いた心筋分化誘導実験に対して集中的に研究経費を充当して、効率的な成果創出を進める。
逆プロトン交換を用いた縦波型リーキー弾性表面波の低損失化と高周波フィルタへの応用

次世代移動体通信の実現に向けて,LiNbO3結晶などの圧電性を利用した弾性表面波フィルタの高周波化が強く要請されている.縦波型リーキー弾性表面波は,高速で伝搬するために高周波化に有利であるが,損失が非常に大きい,本研究では,LiNbO3基板上に逆プロトン交換層を形成する,または高音速薄膜を装荷すると,縦波型リーキー弾性表面波のバルク波放射に起因する損失が格段に減少することを理論的,実験的に明らかにし,これまで困難であった低損失化を実現した.昨年度の研究において,縦波型リーキー弾性表面波(LLSAW)に対する結合係数の大きなXカット36°Y伝搬LiNbO3に逆プロトン交換法を用いて提案構造を形成すると,伝搬特性が格段に向上することを明らかにしたが,圧電性が回復しない領域が試料上に多いという問題点が明らかにされた.本年度はこの問題点の解決を最優先に研究を遂行した.研究成果を以下に示す.1.圧電性回復機構の探索:この問題点の要因は,自発分極が基板面内にあるXカット板を用いているため,逆プロトン交換時に自発分極がランダムに再配置される可能性が高い.そこで,自発分極が基板に垂直方向に近く,かつLLSAWに対してほどほどの結合係数をもつ128°Yカット90°X伝搬LiNbO3の3インチウエハ上に提案構造を作製し,LLSAWの伝搬特性を評価した.その結果,試料上全面に圧電性が回復した領域が形成されたことを明らかにした.2.光位相変調を用いた機能性の評価:自発分極のランダム化をより緩和させるために,初期プロトン交換後のアニーリング処理を検討した.ただし,アニーリング処理後には,埋め込みプロトン交換層が基板内部に拡散するため,表面波特性から逆プロトン交換層の圧電性を評価することは困難である.そこで,逆プロトン交換層を光導波路として光位相変調器を作製,位相変調特性より電気光学定数を測定することにより機能性を評価した.アニーリング処理により逆プロトン交換層の電気光学定数が3割程度増加することを明らかにした.しかし,バルク値の64%の値に留まった.縦波型リーキー弾性表面波(LLSAW)は,位相速度が速いSAW伝搬モードであるが,バルク波を基板内部に漏洩しながら伝搬するため,非常に大きな伝搬損失を有する.本研究ではこれまでにX-cut 36°Y LN基板上に逆プロトン交換層を有する構造を設けることにより,LLSAWの伝搬損失の格段の低減に成功した.しかし,分極が面内に平行なため,圧電性回復領域が試料上のごく一部にしか現れないという問題点がある.昨年度の研究において,自発分極が表面に垂直に近い基板に逆プロトン交換法を用いて提案構造を形成すると,圧電性が十分に回復することを明らかにしたので,本年度は引き続き基板カット角の検討を行った.また,基板上に高音速の薄膜を装荷することでもLLSAWの低損失化を実現した.これらの研究成果を以下に示す.1.基板カット角の検討:41°Yカット90°X伝搬LiNbO3を取り上げて,提案構造の理論解析を行った結果,逆プロトン交換層の深さがLLSAW波長の1/2付近のとき,伝搬減衰がゼロとなることがわかった.実際に提案構造を作製し,LLSAWの伝搬特性を評価した結果,3インチウエハ試料上全面に圧電性が回復した領域が形成されること,自由表面では0.1dB/波長以下の比較的小さい挿入損失が得られることを明らかにした.2.高音速薄膜装荷による低損失化:高音速薄膜材料として窒化アルミニウム(AlN)に着目し,理論解析によりゼロ伝搬減衰が得られることを明らかにした.Xカット36°Y伝搬LiNbO3上にアモルファスAlN薄膜を装荷し提案構造を作製,LLSAWの伝搬特性を評価した結果,膜厚が0.25波長のとき,伝搬損失が未装荷の場合の1/10に低減(0.03dB/波長)し,挿入損失が30 dBも格段に減少することを明らかにした.次世代移動体通信の実現に向けて,LiNbO3結晶などの圧電性を利用した弾性表面波フィルタの高周波化が強く要請されている.縦波型リーキー弾性表面波は,高速で伝搬するために高周波化に有利であるが,損失が非常に大きい,本研究では,LiNbO3基板上に逆プロトン交換層を形成する,または高音速薄膜を装荷すると,縦波型リーキー弾性表面波のバルク波放射に起因する損失が格段に減少することを理論的,実験的に明らかにし,これまで困難であった低損失化を実現した.情報通信の大容量化・多機能化に伴い,LiNbO3やLiTaO3の圧電性を利用した弾性表面波フィルタの低損失化・広帯域化が強く要請されている.本研究では,逆プロトン交換法によってLiNbO3基板内部に埋め込んだプロトン交換層を,高速伝搬する縦波型リーキー弾性表面波(LLSAW)の伝搬損失の原因となるバルク波の「トラップ層」として利用することにより,これまで困難であった低損失化を図り,現在の約2倍の周波数帯を利用する次世代携帯電話端末に適用可能な高周波・低損失・スプリアスフリー・高安定弾性表面波フィルタを実現させることを目的としている.本年度の実施内容と研究成果を以下に示す.

1.提案構造の作製・評価:LLSAWに対する結合係数の大きなXカット36°Y伝搬LiNbO3を基板として,逆プロトン交換法を用いて3インチウエハ上に提案構造を形成し,電極波長3.6μmの送受電極間,および共振子電極の周波数特性からLLSAWの伝搬特性を評価した.試料上の一部に,レイリー波の結合係数が未処理基板の約8割まで回復した「good領域」が存在すること,この「good領域」では,未処理試料と比較すると,自由表面の伝搬損失が約1/3に減少,挿入損失が大幅に低減,共振特性が格段に向上することを明らかにした.当初懸念されていたスプリアスは観測されなかった.2.圧電性回復機構の探索:圧電性が回復しない領域が試料上に多い要因として,逆プロトン交換時に自発分極がランダムに配置される可能性が高いことを明らかにした.そこで,初期プロトン交換時のLi+濃度を増加させて,逆プロトン交換時に核となる自発分極を残留させた結果,共振特性が格段に向上する共振子の個数が4倍に増加した.Xカットの基板に対して提案構造を作製することにより,これまで困難であった縦波型リーキー弾性表面波の低損失化を実証しているが,圧電性が回復しない領域が試料上に多いという問題点の解決を最優先に研究を遂行したため,当該年度に予定していた高周波帯における評価の実施には至らなかった.しかし,自発分極が垂直に近い基板に提案構造を適用することにより,圧電性が十分に回復することを明らかにしたので,今後の検討により,高周波・低損失・スプリアスフリー弾性表面波フィルタ用の基板構造の実現が見込まれる.以上の結果より,おおむね順調に進展しているといえる.提案構造を作製,評価することにより,これまで困難であった縦波型リーキー弾性表面波の低損失化を初めて実証した.しかし,圧電性が回復しない領域が試料上に多い問題点が新たに判明した.この要因として,逆プロトン交換時に自発分極がランダムに配置される可能性が高いこと,初期プロトン交換時のLi+濃度を増加させるとランダム化が緩和されることを明らかにしたので、今後の検討により,具体的な数値目標を有する高周波・低損失・スプリアスフリー・高安定弾性表面波フィルタの実現が見込まれる.なお,懸念していたスプリアスは観測されなかったため,当初予定していたプロトン濃度分布を傾斜化した構造は不要と判断し,検討しなかった.また,解決を優先すべき問題点が判明したため,当初予定していた,4層構造に対する解析と詳細な構造設計の実施には至らなかったが,以上の結果より,おおむね順調に進展しているといえる.自発分極が垂直に近く,かつLLSAWの結合係数が大きなカットの基板への提案構造の適用を検討する.理論解析により提案構造を設けたLN上を伝搬するLLSAWに対して,伝搬損失と結合係数を計算し,カットと伝搬方位を決定する.そのカットのLN基板に実際に逆プロトン交換法を用いて提案構造を作製,評価用電極を形成し,温度特性を含めた伝搬特性を評価,検討する.また,並行して,電界を印加しながら逆プロトン交換処理を行うことにより,Xカット基板における分極のランダム性を解消させる試みを行い,圧電性回復を検討する.これらの検討により,高周波帯の高周波・低損失・スプリアスフリーフィルタの試作と,その有効性の実証に繋げる.引き続き,圧電性回復に関する問題点の解決を最優先に研究を遂行する.初期プロトン交換時のLi+濃度をさらに増加させ,自発分極のランダム化をより緩和させるために,初期プロトン交換後のアニーリング処理を検討する.さらに,有限要素解析を利用した最適構造の探索を図る.これらの検討を統合して,具体的な数値目標の達成に繋げる.該当なし設備備品としてアニーリング処理に必要な電気炉の購入を検討しており,試薬等の消耗品購入,成果発表のための国内外旅費に使用する.
スイートコーンの雌穂肥大および穎果の登熟に及ぼす分げつの役割

スイートコーンは,主稈基部の節に23本の分げつが形成される.本研究ではこの分げつを着生した株の雌穂重が分げつを除去した株に比べて大きくなる要因を生理・生態学的観点から検討し,分げつの役割を明らかにしようとした.まず,分げつ着生株と除去株における乾物生産特性と登熟期間中の光合成速度,葉色,出液量などの変化を検討した.その結果,絹糸抽出時以降から分げつは分げつ自身の成長を抑制して,分げつの同化産物を主稈のシンク活性が大きい雌穂などの器官に分配していた.分げつ着生株では分げつ葉が加わることで個体の総葉面積が大きくなり,登熟期に分げつ葉で生産された同化産物が主稈,特に雌穂に転流することで,雌穂穎果の登熟が良く,雌穂重が大きくなったと考えられた.一方,主稈の葉の老化過程に着目してみると,分げつ着生株では登熟後期まで根が健全で,主稈葉の老化程度が小さく,高い光合成能力を維持していた.よって,主稈葉の同化産物が継続的に雌穂に供給されることも雌穂重が大きくなった要因の一つであると考えられた.次に,分げつ雄穂からの花粉が雌穂穎花の受粉,受精および登熟に及ぼす影響を検討した.その結果,主稈雄穂の花粉の飛散が終了する時期から分げつ雄穂の花粉は飛散を開始し,この花粉は受粉,受精および登熟能力を持っていることから,主稈雌穂の先端部穎花の受粉や受精に関与していた.従って,分げつは分げつで生産された同化産物を雌穂に転流する働き,主稈葉の老化を抑制する働き,雌穂先端部の穎花の不受精粒を少なくする働きを持っていることが示された.スイートコーンは,主稈基部の節に23本の分げつが形成される.本研究ではこの分げつを着生した株の雌穂重が分げつを除去した株に比べて大きくなる要因を生理・生態学的観点から検討し,分げつの役割を明らかにしようとした.まず,分げつ着生株と除去株における乾物生産特性と登熟期間中の光合成速度,葉色,出液量などの変化を検討した.その結果,絹糸抽出時以降から分げつは分げつ自身の成長を抑制して,分げつの同化産物を主稈のシンク活性が大きい雌穂などの器官に分配していた.分げつ着生株では分げつ葉が加わることで個体の総葉面積が大きくなり,登熟期に分げつ葉で生産された同化産物が主稈,特に雌穂に転流することで,雌穂穎果の登熟が良く,雌穂重が大きくなったと考えられた.一方,主稈の葉の老化過程に着目してみると,分げつ着生株では登熟後期まで根が健全で,主稈葉の老化程度が小さく,高い光合成能力を維持していた.よって,主稈葉の同化産物が継続的に雌穂に供給されることも雌穂重が大きくなった要因の一つであると考えられた.次に,分げつ雄穂からの花粉が雌穂穎花の受粉,受精および登熟に及ぼす影響を検討した.その結果,主稈雄穂の花粉の飛散が終了する時期から分げつ雄穂の花粉は飛散を開始し,この花粉は受粉,受精および登熟能力を持っていることから,主稈雌穂の先端部穎花の受粉や受精に関与していた.従って,分げつは分げつで生産された同化産物を雌穂に転流する働き,主稈葉の老化を抑制する働き,雌穂先端部の穎花の不受精粒を少なくする働きを持っていることが示された.スイ-トコーンは,主稈の基部から数本の分げつが発生する.

これら分げつを除去しないで栽培した個体は,分げつを除去した個体に比べて,穎果の登熟が良く,雌穂重が大きくなる.そこで,分げつの有無が雌穂重および穎果の登熟に及ぼす影響を乾物生産過程から検討した.分げつを着生した個体と分げつを除去した個体の主稈の乾物量は絹糸抽出後25日まで相違がなかったが,絹糸抽出後35日の乾物量には両区で相違がみられた.分げつを着生した個体では主稈葉における光合成能力が高く,登熟後期(絹糸抽出後25日から35日まで)に生産された同化産物は主に雌穂に分配していたが,分げつを除去した個体では登熟後期における主稈葉の光合成能力が低く,同化産物の雌穂への分配が少なかった.また,分げつの役割を根に着目して検討したところ,分げつを着生した個体では個体当たりの根量が多く,根の活性が大きいため,稈基部からの出液量も多く,根が登熟後期まで健全であった.しかし,分げつを除去した個体では分げつを切り離した部分が褐変し,十分に養水分を吸収できないため,登熟後期における稈基部からの出液量が少なかった.さらに,分げつを着生した個体は分げつの着生で根量や出液が多いので,根で生成されたサイトカイニンおよび根で吸収された窒素が地上部に移行し,葉の老化を抑制しているか否かを検討した.しかし,分げつを着生した個体の出液中のサイトカイニン量は分げつを除去した個体のそれよりもやや少なく,主稈葉の老化と出液中のサイトカイニン含量との関係は認められなかった.なお,出液中の窒素含量については現在分析中である.したがって,分げつを着生した個体では登熟後期まで根が健全で,主稈葉の光合成能力が高く維持され,この主稈葉で生産された同化産物が雌穂の穎果に継続的に供給されることで雌穂重が大きくなると考えられた.スイートコーンは,主稈基部の節に23本の分げつが形成される.本年度は分げつの役割を明らかにするため,`ピーター早生1号'を用いて,分げつを着生した株(着生株)と分げつを除去した株(除去株)の登熱期間における乾物生産特性および葉の葉色程度,光合成速度,主稈基部からの出液量,根量などを調査した.その結果,播種後87日(絹糸抽出後29日)に着生株を総乾物重および雌穂重は除去株のそれよりも著しく大きくなった.同化産物の分配および生長解析から,分げつ着生株の総乾物重が大きくなったのは,個体の葉面積が増加することが主な要因であった.また,絹糸抽出開始日以降から分げつで生産された同化産物の多くが雌穂に分配されることで,着生株の雌穂重が大きくなった.さらに,主稈葉を除去した株,雌穂を除去した株などの乾物の分配から,分げつの同化産物は主稈のシンク活性の大きい雌穂などの器官に分配されることがわかった.一方,着生株は除去株に比べて,根量が多く,発熟後期まで主稈基部からの出液量が多く,主稈葉の光合成速度も大きかった.よって,分げつは分げつの同化産物を雌穂に転流するだけでなく,主稈葉の老化を抑制する働きがあることがわかった.次に,分げつが旺盛な生育を示した株では,分げつの先端部に雄穂が形成され,この雄穂から花粉が飛散していることが観察されるので,分げつ雄穂からの花粉が雌穂頴花の受粉,受精および登熟に及ぼす影響を検討した.その結果,分げつ雄穂からの花粉は主稈雌穂の先端部頴花の不受精を少なくする役割を持っていることが示された.
若年性皮膚筋炎における抗MDA5抗体の炎症制御機構と間質性肺炎発症の解明

「若年性皮膚筋炎における抗MDA5抗体の炎症制御機構と間質性肺炎発症の解明」に関して現在研究を行っている。マウス(C57BL/6JJcl、BALB/c、MRL/MpJJmsSlc-lpr/lpr)を用いた実験では、サイトカイン(IL-2,IL18)、リコンビナントタンパクMDA5にて刺激したマウスの肺病理において間質性肺炎の作製を行っている。刺激に関しては投与量よりも、投与経路に影響がある。腹腔内投与より経鼻投与操作はうまくできており、肺に炎症は惹起できているまた、MDA5の刺激であるpolyICにても相乗実験を行っている。この実験において間質性肺炎を誘発できている。また、肺胞洗浄液においてもリンパ球や、分葉核球のみならず、マクロファージの誘導もできている。poly IC(経鼻投与)単独よりも、rIL-2,rIl-18,rMDA5を腹腔内投与したほうが、肺への炎症は強く発現している。現在、抗MDA5抗体、MDA5において間質性肺炎の発現状況と、相互免疫応答の実験を行っている。マクロファージ活性化においては、臨床におけるマクロファージ活性化症候群や若年性皮膚筋炎の患者の臨床経過をまとめ、血清学的にサイトカインを測定し間質性肺炎とマクロファージの因果関係を検討している。また、日本リウマチ学会や海外のリサーチカンファレンス等に参加することで情報の収集を行っている。フローサイトメトリーを用いたマクロファージの活性化測定のために抗体購入し準備を進めている。MDA5にて刺激したマウスの肺病理において間質性肺炎の作製を行っている。また、MDA5の刺激であるpolyICにても相乗実験を行っている。poly IC(経鼻投与)単独よりも、rIL-2,rIl-18,rMDA5を腹腔内投与したほうが、肺への炎症は強く発現している今後、マウス(C57BL/6JJcl、MRL/MpJJmsSlc-lpr/lpr)を用いた実験では、polyIC、MDA5、抗MDA5抗体にて刺激したマウスの肺病理において間質性肺炎の作製を引き続き行っていく。また、MDA5と抗MDA5抗体における炎症カスケードの解析のため、マウスより他単球を分離しサイトカインいて刺激、マクロファージまで分離培養する。抗MDA5抗体、MDA5において間質性肺炎の発現状況と、相互免疫応答の実験を行っていく。
熱ストレスによるStat3活性化と癌悪性化の可能性

ストレス応答は熱ショックタンパク質Hspの発現を介して細胞の恒常性維持に寄与する。一方、癌細胞においては温熱や薬剤に対して抵抗性を引き起こし治療の妨げとなる。これまでにHsp発現メカニズムの一つとしてStat3の関与を報告してきた。Stat3は固形癌をはじめ多くの癌で活性化し、転移をはじめとする癌悪性化を引き起こすが、熱ストレス時におけるStat3活性化と癌悪性化の関連は明らかでない。本年度は主に以下の結果を得た。(1)ヒト子宮頸部癌由来HeLa細胞を42°C処理すると、Stat3のTyr705が0.5-1時間をピークに一過性にリン酸されることを抗リン酸化Stat3(Tyr705)抗体を用いたウエスタンブロット解析により明らかにした。この42°C処理によるStat3リン酸化はStat3リン酸化阻害剤であるAG490やStattic処理により抑制された。(2) Stat3阻害剤AG490およびStatticを用いた検討により、熱ストレスによるStat3リン酸化が、HeLa細胞の温熱耐性化に必要であること、Hsp105, Hsp70, Hsp27の発現誘導を引き起こすことを明らかにした。Hsp105の温熱耐性獲得への寄与をHsp105ノックダウン細胞を用いて明らかにした。(3)熱ストレスによりStat3はTyr705だけでなくSer727もリン酸化されたが、他のStatファミリータンパク質やJAKチロシンキナーゼのリン酸化は観察されなかった。熱ストレスによるStat3活性化はリガンド依存的な経路と異なることが示唆された。熱ストレスによるStat3活性化がHspの発現を介して、がん細胞の温熱耐性化に寄与することを明らかにし、論文として報告した。Hsp発現を介した温熱耐性化以外の熱ストレスによるStat3活性化の生理的意義として、(1) Stat3標的遺伝子を介したEMT亢進、(2) VEGF発現を介した血管新生を想定している。次年度以降は、これらについて検討していく。実験に使用予定の物品を購入できていたことならびに一部の研究進捗状況の遅れにより、次年度使用額214,290円が生じた。次年度に実施予定のリアルタイムPCR試薬、抗体、siRNA、発現プラスミドなどの購入費にあてる。
鶏コクシジウムをモデルとした重要原虫の弱毒化分子機構の解明と毒力評価系の構築

鶏コクシジウム症はEimeria属原虫の感染によって起こり、下痢を主徴とする。感染鶏は重篤例では血便を呈し死亡するため、生産現場における影響は極めて大きい。本原虫の野外株(強毒株)を雛に経口投与し、糞中に早期に出現するオーシストを選択的に回収し、これを数十代継代することで弱毒化することが知られている。この方法に準じてEimeria tenella強毒株を雛で20代継代した。その結果、強毒株で致死量の2倍に相当する原虫を投与しても宿主は病態を発現せず、本株の弱毒化に成功したことを確認した。継代により弱毒化された株について、病理組織学的解析を行ったところ、病態発現ステージとなる第2代無性生殖期のシゾントが早期に出現し、かつシゾント長は約1/2と縮小していた。また、0、5、10、15および20代継代後のオーシストを回収し、ゲノムDNAを抽出後、Illumina HiSeqにより塩基配列を決定し、1.3億リード(約13,000Mbp)0.4億リード(約4,000Mbp)を得ることができた。公開されているE. tenellaの全ゲノム情報をリファレンス配列とし、5株のリード配列をマッピングした。その結果、リファレンス株と比較して、1塩基置換等の変異が認められた箇所は計112,271個であった。さらに各継代株についてマッピングされたリード数からVariant Allele Frequency (VAF)を算出し、0代から20代にかけてVAFが20%以上変動している箇所を決定した。塩基配列に変異のあった遺伝子領域についてアノテーション付けを行い、アミノ酸レベルでも変異のある領域を抽出した。これら変異のある遺伝素が、弱度化に関わる責任遺伝子である可能性が示唆された。フィールドで使用されているワクチン株と親株の比較ゲノム解析において、そのデータ処理および統計処理に少々遅延が生じている。鶏コクシジウムでは、感染鶏から早期に糞便中に排出されるオーシストを回収し、これを幼雛で数十代継代することで早熟化し、弱毒化できることが知られている。弱毒株では腸管内での致死ステージである無性生殖期の増殖性が著しく減退することが推察される。本研究では、他種Apicomplexa門重要原虫を含め、次世代の弱毒化原虫によるワクチン開発に寄与すべく、鶏コクシジウム原虫を用いて、弱毒化分子機構の解明を目指す。本年度は、鶏に寄生し、最も病原性の高いEimeria tenellaについて弱毒株を作出した。E. tenella強毒株を元株とし、20代の継代を行ったところ、プレパテントピリオドは約20時間短縮され、感染鶏において血便症状が消失または著しく減退した。継代的に病理組織学的解析を行ったところ、無性生殖期の欠落は認められず、病態発現ステージとなる第2代無性生殖期のシゾントが早期に出現し、かつ虫体長は約1/2へと縮小していた。20代目継代株における盲腸粘膜層の炎症および出血の程度は減弱されていることが示唆された。Eimeria原虫の弱毒化は第2代シゾントの早期出現および縮小化に起因することが分かった。現在、継代的なゲノム比較解析および第2代シゾント期におけるトランスクリプトーム解析を準備中である。Eimeria tenellaの弱毒化過程における生活環を詳細に同定することができた。また、次年度に実施予定である、比較ゲノム解析に向けた準備も順調に進んでいる。鶏コクシジウム症は下痢を主徴とし、Eimeria属原虫の感染によって起こる。感染鶏は重篤例では血便を呈し死亡するため、生産現場における影響は大きい。本原虫の野外株を幼雛に経口投与し、糞便中に早期に出現するオーシストを選択的に回収し、これを数十代継代することで弱毒化することが知られている。昨年度は、幼雛にて20代の継代を行ったところ、オーシストの排出が、20時間短縮さた。また、その株を新たに幼雛に投与しても、盲腸粘膜層の炎症および出血の程度は減弱されることが確認された。感染盲腸の組織病理学的解析により、病原性に起因する第2代シゾントが盲腸粘膜において早期に出現し、かつ縮小していることを見出した。本年度は、元株とこの20代継代株の胞子形成オーシストからゲノムDNAを抽出し、Illumina HiSeqにより塩基配列を決定し、1.3億リード(約13,000Mbp)0.4億リード(約4,000Mbp)を得ることができた。各リードを公開されているE. tenellaの全ゲノム情報をリファレンス配列とし、これらの株のリード配列をマッピングした。その結果、リファレンス株と比較して、1塩基置換が認められた箇所を多数決定できた。それぞれの継代株についてマッピングされたリード数からVariant Allele Frequency (VAF)を算出し、元株と20代継代株でVAFが3倍以上に変動している箇所を選定している。また、それぞれの変異箇所の遺伝子のアノテーション付けを行なっているところである。次世代シークエンサーを用いて、弱毒株の継代前後における塩基配列を決定し、多数のリードを得た。また、この間の変異箇所も同定できた。

感染鶏は重篤例では血便を呈し死亡するため、生産現場における影響は極めて大きい。本原虫の野外株(強毒株)を雛に経口投与し、糞中に早期に出現するオーシストを選択的に回収し、これを数十代継代することで弱毒化することが知られている。この方法に準じてEimeria tenella強毒株を雛で20代継代した。その結果、強毒株で致死量の2倍に相当する原虫を投与しても宿主は病態を発現せず、本株の弱毒化に成功したことを確認した。継代により弱毒化された株について、病理組織学的解析を行ったところ、病態発現ステージとなる第2代無性生殖期のシゾントが早期に出現し、かつシゾント長は約1/2と縮小していた。また、0、5、10、15および20代継代後のオーシストを回収し、ゲノムDNAを抽出後、Illumina HiSeqにより塩基配列を決定し、1.3億リード(約13,000Mbp)0.4億リード(約4,000Mbp)を得ることができた。公開されているE. tenellaの全ゲノム情報をリファレンス配列とし、5株のリード配列をマッピングした。その結果、リファレンス株と比較して、1塩基置換等の変異が認められた箇所は計112,271個であった。さらに各継代株についてマッピングされたリード数からVariant Allele Frequency (VAF)を算出し、0代から20代にかけてVAFが20%以上変動している箇所を決定した。塩基配列に変異のあった遺伝子領域についてアノテーション付けを行い、アミノ酸レベルでも変異のある領域を抽出した。これら変異のある遺伝素が、弱度化に関わる責任遺伝子である可能性が示唆された。フィールドで使用されているワクチン株と親株の比較ゲノム解析において、そのデータ処理および統計処理に少々遅延が生じている。次年度は、弱毒化過程における比較ゲノム解析および第2代シゾント期におけるトランスクリプトーム解析等を準備、実施する予定である。次年度は、弱毒化の各段階、つまり5, 10, 15代継代株についても、塩基配列を決定し、同程度のリードを得て、マッピングを行う予定である。これまでの継代的な病理組織学的解析により、前半では第2代シゾントの早熟化が進み、後半はシゾントの大きさの縮小が進んでいると考えられる。これにより、変異の程度を各段階において決定できると期待される。ゲノム解析や原虫株の性状解析等、年度内での解析終了が見込めなかったため。計画時よりもマッピング等のゲノム解析に多くの時間が費やされたため、年度内での解析終了が見込めなかったため。複数株の比較ゲノム解析において、データ処理および統計処理に少々遅延が生じている。最終年度は、継代により作出した5株の弱毒化株とフィールド株について、比較ゲノム解析を進め、Variant Allele Frequency (VAF)を算出し、責任遺伝子の同定を進める予定である。上記の解析実施に充てる
オーロラ爆発の解明に向けた電離圏駆動理論と観測データ解析の融合研究

本研究では、オーロラ帯の磁気flux tubeを伝播するシアアルヴェン波の非線形発展を厳密に追跡するシミュレーションコードを開発した。初期条件としてアーク状構造の沿磁力線電流を与えた非線形シミュレーションを行った。臨界値(25 mV/m)を超えたとき、シアアルヴェン波が対流駆動型不安定を起こし、アークがスプリットし、オーロラ渦列が形成することを実証した。アルヴェン速度の電離圏・磁気圏キャビティを考慮した非線形シミュレーションを行った。シアアルヴェン波が電離圏キャビティ領域に捕捉されること、ハイブリッドアルヴェン共鳴モードが励起し、磁気赤道で強い流れ場の二次不安定を起こすことを示した。本研究では、オーロラ帯の磁気flux tube全体をダイナミックに伝播するシアアルヴェン波の非線形発展を厳密に追跡するシミュレーションコードを開発した。磁気圏部分には簡略化磁気流体モデルを用いた。一方、電離圏部分は、その厚みがアルヴェン波の波長より十分短いことから一層で近似し、二流体方程式を用いた。オーロラアークの発展を十分追跡できる水平スケール(70 km四方)をとり、磁力線方向は電離圏から磁気赤道までをとる3次元座標系を設定した。(I)初期条件としてアーク状構造のポテンシャルを与えた場合の非線形シミュレーション:臨界値(25 mV/m)を超えたとき、シアアルヴェン波が対流駆動型不安定性を起こし、その非線形発展の中で、オーロラ渦列が自然に形成することを証明した。オーロラアークがすぐに極側へ伝播しつつ、スプリットする様子が見られた。下向き電流の部分で渦列が形成し、2つのアークが変形して渦列に取り込まれた。最終的に、渦列は極側に拡大し、その先端部における電流値は、観測に匹敵する1-10 μA/m2にまで発達した。(II)磁力線方向のアルヴェン速度の電離圏・磁気圏キャビティを考慮した非線形シミュレーション:短波長のシアアルヴェン波が電離圏キャビティ領域(高度6千-1万km)に捕捉されること、また、その波のエネルギーが磁気赤道側に透過し、強い流れ場の二次的不安定性を起こすことを証明した。電離圏アルヴェン共鳴モードが励起し、アークが細かい構造にスプリットする様子が見られた。磁気赤道側に波の一部が伝わり、同様の構造を作った。やがてハイブリッドアルヴェン共鳴モードが励起した。流れのシアがある臨界値(背景の対流速度)を超えたとき、磁気赤道で二次的不安定による渦構造が形成した。この流れ場揺動の値は、200 km/sに達した。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究を行う過程において、詰めるべき新たな課題がいくつか出てきたが、当初計画した通り、(I)オーロラの渦列構造の再現、(II)ハイブリッドアルヴェン共鳴モードの働きに関する二編の論文を出版できたので、研究はおおむね順調に進展している。

プラズマ物理学本研究課題において、オーロラ爆発現象を理解していく上で基盤となる「シアアルヴェン波の非線形発展」を記述するシミュレーションコードは開発できた。今後の研究で詰めるべき課題として、(I)オーロラの粒子加速を引き起こす慣性アルヴェン波の励起過程に関するシミュレーション(II)アルヴェン-磁気音波、バルーニングモード結合のシミュレーション(III)磁気圏-電離圏結合、オーロラと沿磁力線電流との関係についての理論的解析を行っていく必要があると考えている。これらの課題への対応策として、(I)と(II)ではさらなるシミュレーションコード改良を行う。(I)では、電離圏キャビティ領域での電子慣性効果を取り入れたモデル改良をする。さらに、慣性アルヴェン波による電子の加速の様子をみるためのモンテカルロテスト粒子コードの開発である。これを基に、電離圏での「オーロラ粒子による電離度」をデータベース化する。(II)では、磁気音波を扱うため、方程式二つ(電子の圧力方程式とイオンの平行方向の運動方程式)を新たに用意する。バルーニングモードを扱うために、磁気赤道付近での磁場の引き伸し効果を考慮した座標系を設定してシミュレーションを行う。26年度が最終年度であるため、記入しない。
多孔質体内熱流動の直結数値シミュレーションと巨視的モデリング

本研究では申請者らが開発した三次元熱流体解析コードを用いて、多案質体の微細構造内の熱流動の詳細を捕らえるべく直接シミュレーションを実施し、実験データと直接シミュレーション結果との比較・検討を行った。多孔質構造体モデルとして、規則的に配列された無限の二次元角柱群、円柱群、三次元立方体群、球群を考え、微視的支配方程式を用いた直接数値シミュレーションを実施した。気孔率、レイノルズ数、巨視的流れ方向を種々変え計算を行い、これらの微視的結果を空間平均することで巨視的圧力勾配とダルシー速度の関係、すなわち透過率を純理論的に求めた。さらに、高気孔率下または高速流で問題となる多孔質体慣性効果および熱分散効果についても構造体モデルを適用しForchheimer係数および見かけの熱伝導率を純理論的に求めた。また、工業的応用においては非ヒュートン流体性が無視しえない状況を踏まえて、べき乗則流体を想定した数値実験も行った。これらの数値計算結果を検証すべく、CMC流体をガラスビーズ球充填流路に導き圧力測定を実施した。本実験データおよび既存の種々の経験式と本理論計算結果との比較をとおし;本構造体モデルに基づく透過率の計算結果はニュートン流体においてはErgunの半経験式と、非ニュートン流体においてはChristopher-Middlemanの半経験式と良好な一致を示すこと;多孔質慣性効果に関するForchheimer係数はNakayama-Shenoyの予想どおり、べき指数(非ニュートン性)に依存しないが、巨視的流れの方向に強く依存すること;多孔質体慣性に対する気孔率の効果は二次元モデルにおいて初めて表現することができること;高ペクレ数下において純理論的に求めた熱分散に起因する見かけの熱伝導率はペクレ数に比例し、実験結果と良好な一致を示すこと;等の有用な知見が得られた。差分法による三次元コンピュータ・プログラムを作成し,多孔質体の微細構造内の流動の詳細を捕らえるべく一連の直接数値シミュレーションを実施した。以前、実施した二次元計算結果との比較・検討を通して,三次元計算結果を空間平均し求めた透過率は二次元のそれを良く一致する;予測される透過率は特定の構造体モデルの幾何学性に依らず代表寸法と気孔率のみの関数となる;三次元モデルは二次元モデルで表現しえない多孔質体慣性効果の関数依存性をうまく表現しうるものもその絶対値は実験値の1/3程度と低めに予測される;等の知見を得た。多孔質体慣性項の絶対値が低目に見積もられる点についてはさらなる検討を要する。構造体の規則性を緩和した新しい三次元モデルによる計算の実施を考えている。さらに、高気孔率下また高速流で問題となる多孔質体慣性効果および熱分散効果についても構造体モデルを適用しForchheimer係数および見かけの熱伝導率を純理論的に求めた。また、工業的応用においては非ニュートン流体性が無視しえない状況を踏まえて、べき乗則流体を想定した数値実験も行った。本実験データおよび既存の種々の経験式と本理論計算結果との比較をとおし;

本構造体モデルに基づく透過率の計算結果はニュートン流体においてはErgunの半経験式と、非ニュートン流体においてはChristopher-Middlemanの半経験式と良好な一致を示すこと;多孔質慣性効果に関するForchheimer係数はNakayama-Shenoyの予想どおり、べき指数(非ニュートン性)に依存しないが、巨視的流れの方向に強く依存すること;多孔質体慣性に対する気孔率の効果は二次元モデルにおいて初めて表現することができること;高ペクレ数下において純理論的に求めた熱分散に起因する見かけの熱伝導率はペクレ数に比例し、実験結果と良好な一致を示すこと;等の有用な知見が得られた。
多様な流木堆積過程を検討可能な流木対策工設計支援システムの構築

流木による災害を軽減するための流木対策工の設計に対し,河道における様々な流木堆積パターンを検討可能な実用的解析法の構築が求められている.既往の解析法は,流木を剛体(変形なし)として扱うモデルが提案されてきた.しかし,実際に河道を流下する流木群には,幼木など変形する流木が存在し,それらが橋脚や太い流木に絡むことで堆積物を大きくし,災害危険度を増すことがあり,流木の堆積過程を検討する上で,流木の曲げ変形を無視することは出来ない.本研究では,剛体流木および曲げ変形する流木の堆積過程を検討可能な三次元流木解析モデルを開発する.剛体・曲げ変形の両流木材料を用いた流木実験を実施し,本解析法を検証することで,流木群の流下・堆積過程,河道閉塞による水位上昇などに対して十分な説明力を有する解析法を構築する.一年目は,解析法の概略の構築が主な研究目的である.構築した解析法は,一般河道での流木対策工の設計に役立つ実用的なモデルとするため,流体解析は一般河道への適用を考えた一般座標系平面二次元洪水流解析を用いた.流木は,三次元個別要素法を基盤として,剛体流木の表現には剛体連結モデルを,また曲げ変形を伴う流木は外力の作用によって生じる曲げ変形過程を再現できるように拡張個別要素法を適用することで,剛体・曲げ変形の両流木特性を表現できるモデルとした.剛体モデル解析法の検証として,当初予定にはなかったが,既存の流木捕捉施設への適用を行い,一般河道に対する解析法の精度向上を図った.当初,直線水路を用いた室内実験を一年目に行う予定であったが,代表者が昨年一年間,海外へ留学したため,直線水路実験に関しては二年目に繰り越して実施する.貯木池実験の施設は,一年目に大まかな製作を終え,予定通り二年目に実験を行う予定である.一年目の主な目的であったプログラムの構築に関しては,おおむね予定通り,概略を完成することができた.しかし,代表者が一年間海外留学していたことで,解析法の精度を詳細に検討するための室内実験はこれからであり,その点は若干の遅れが生じた.ただし,実際に設置されている貯木施設のデータを用いて,一般河道に対する解析法の適用性を検証できたことで,プログラムや適用する係数などに対して様々な課題が明らかになったことは,今後の研究を深める良いきっかけになったと考えられる.また,海外留学の間,構築したプログラムを用いて,流木以外の河道流下物への適用を行い,その有用性と課題を見出すことができた.このように,当初予定とは少し異なるが,解析法に対する多面的な検討を行えたことで,当解析法の構築に対しての課題が明らかになり,これから実施する室内実験に関しても,より明確な課題をもって取り組むことができ,より汎用性があり,信頼されるプログラムを構築できる可能性が高まった.二年目は,一年目で実施できなかった直線水路の実験から行い,直線水路実験で得られたデータをもとに,構築した解析法の検証を実施する.当初計画では,剛体,曲げ変形の材料を混在して行う実験をメインに考えていたが,解析法の精度をアップさせるため(各係数の詳細な検証を行うため)に,剛体,曲げ変形材料の各材料を単独で用いた場合の実験を多く実施する.この実験への適用により解析法の精度を確かめるとともに,必要であれば解析法の見直しを行う.また,貯木池を有する模型水路での実験を実施し,流木の流下軌跡,貯木池への侵入量,流木止への堆積過程などについてデータを収集する.構築した解析法を貯木池実験データに適用することで,解析結果との比較検証を行い,流木対策工の設計ツールとして機能するように解析法の精度向上を進める.三年目は,様々な実験データを用いた検証を進め,剛体,曲げ変形流木で構成される流木群の流下・堆積過程,流木堆積による水位上昇を再現でき,流木対策工の設計に有用な解析法の完成を目指す.その上で,解析プログラムの解説書等を作成し,流木対策工設計支援システムとして研究者,技術者に広く利用していただく.流木による災害を軽減するための流木対策工の設計に対し,河道における様々な流木堆積パターンを検討可能な実用的解析法の構築が求められている.既往の解析法は,流木を剛体(変形なし)として扱うモデルが提案されてきた.

しかし,実際に河道を流下する流木群には,幼木など変形する流木が存在し,それらが橋脚や太い流木に絡むことで堆積物を大きくし,災害危険度を増すことがあり,流木の堆積過程を検討する上で,流木の曲げ変形を無視することは出来ない.本研究では,剛体流木および曲げ変形する流木の堆積過程を検討可能な三次元流木解析モデルを開発する.剛体・曲げ変形の両流木材料を用いた流木実験を実施し,本解析法を検証することで,流木群の流下・堆積過程,河道閉塞による水位上昇などに対して十分な説明力を有する解析法を構築する.一年目は,解析法の概略の構築が主な研究目的である.構築した解析法は,一般河道での流木対策工の設計に役立つ実用的なモデルとするため,流体解析は一般河道への適用を考えた一般座標系平面二次元洪水流解析を用いた.流木は,三次元個別要素法を基盤として,剛体流木の表現には剛体連結モデルを,また曲げ変形を伴う流木は外力の作用によって生じる曲げ変形過程を再現できるように拡張個別要素法を適用することで,剛体・曲げ変形の両流木特性を表現できるモデルとした.剛体モデル解析法の検証として,当初予定にはなかったが,既存の流木捕捉施設への適用を行い,一般河道に対する解析法の精度向上を図った.当初,直線水路を用いた室内実験を一年目に行う予定であったが,代表者が昨年一年間,海外へ留学したため,直線水路実験に関しては二年目に繰り越して実施する.貯木池実験の施設は,一年目に大まかな製作を終え,予定通り二年目に実験を行う予定である.一年目の主な目的であったプログラムの構築に関しては,おおむね予定通り,概略を完成することができた.しかし,代表者が一年間海外留学していたことで,解析法の精度を詳細に検討するための室内実験はこれからであり,その点は若干の遅れが生じた.ただし,実際に設置されている貯木施設のデータを用いて,一般河道に対する解析法の適用性を検証できたことで,プログラムや適用する係数などに対して様々な課題が明らかになったことは,今後の研究を深める良いきっかけになったと考えられる.また,海外留学の間,構築したプログラムを用いて,流木以外の河道流下物への適用を行い,その有用性と課題を見出すことができた.このように,当初予定とは少し異なるが,解析法に対する多面的な検討を行えたことで,当解析法の構築に対しての課題が明らかになり,これから実施する室内実験に関しても,より明確な課題をもって取り組むことができ,より汎用性があり,信頼されるプログラムを構築できる可能性が高まった.二年目は,一年目で実施できなかった直線水路の実験から行い,直線水路実験で得られたデータをもとに,構築した解析法の検証を実施する.当初計画では,剛体,曲げ変形の材料を混在して行う実験をメインに考えていたが,解析法の精度をアップさせるため(各係数の詳細な検証を行うため)に,剛体,曲げ変形材料の各材料を単独で用いた場合の実験を多く実施する.この実験への適用により解析法の精度を確かめるとともに,必要であれば解析法の見直しを行う.また,貯木池を有する模型水路での実験を実施し,流木の流下軌跡,貯木池への侵入量,流木止への堆積過程などについてデータを収集する.構築した解析法を貯木池実験データに適用することで,解析結果との比較検証を行い,流木対策工の設計ツールとして機能するように解析法の精度向上を進める.三年目は,様々な実験データを用いた検証を進め,剛体,曲げ変形流木で構成される流木群の流下・堆積過程,流木堆積による水位上昇を再現でき,流木対策工の設計に有用な解析法の完成を目指す.その上で,解析プログラムの解説書等を作成し,流木対策工設計支援システムとして研究者,技術者に広く利用していただく.昨年度一年間,代表者が海外留学したため,直線水路の実験準備(それに関わる費用の支出)ができなかった.今年度早々に直線水路に関する実験設備の準備を進め,残額は4月にほとんど支出した.
顕在及び潜在運動学習における文脈干渉

本研究においては、顕在及び潜在学習条件で文脈干渉効果が発現するかについて検討することを目的に2つの実験を行った。まず、実験1においては、被験者32名を顕在学習群と潜在学習群に分け、コンピュータ・ディスプレイ上を左から右にランダムな上下運動を行いながら移動するターゲットをカーソルによって追跡するというトラッキング課題を行わせた。ディスプレイは左からセグメントA、B、Cの3区域に分類されており、セグメントBにおいては、ターゲットは2通りのパターンのみで移動し、顕在学習群のみがそれに関する教示を受けた。また、各群の被験者の半数はセグメントBに同一のパターンが30試行連続呈示されてから、もう1つのパターンが30試行連続呈示されるというブロック条件で行い、残りの半数はセグメントBに2つのパターンが交互に合計60試行に渡って呈示されるというシリアル条件で習得を行った。10分間の保持期間の後、保持テスト、アンケートへの回答、再認テストを行った。実験結果は、セグメントBのエラーが他のランダムなセグメントのエラーに比較して、顕在、潜在に関わらず習得と保持において有意に少ないことを示した。アンケートと再認テストの結果は潜在学習群の全ての被験者がセグメントBのパターンに気付かなかったことを示した。また、顕在、潜在の両群において、ブロック条件とシリアル条件に有意な差が認められなかった。しかし、顕在学習群においては、文脈干渉効果発現の傾向が見られた為、実験2において保持期間を1日に伸ばし、実験1と同様の実験を行った。実験2の結果も実験1の結果と同様に、潜在学習の発現は認められたが、顕在と潜在の両群において、文脈干渉効果の発現は認められなかった。これは潜在条件を作るために必要なランダムなセグメントが、プロック条件の文脈干渉のレベルを引き上げた為と考えられる。文脈干渉効果が顕在及び洗剤学習条件において発現するかについて検討するための予備実験を行った。予備実験においては,32名の被験者を顕在学習群と潜在学習群に分け、コンピュータ・ディスプレイ上を左から右にランダムな上下運動を行いながら移動するターゲットを、被験者のマウス操作によるカ-ソルで追跡する課題を学習させた。ただし、ディプレイの中央部においてはターゲットは2通りのみのパターンで移動し、それは顕在学習群のみに教示された。また、各群の被験者の半数は中央部に同一パターンが連続呈示されるブロック条件で,残りの半数は中央部に2つのパターンが交互に呈示されるシリアル条件で習得試行を行った。10分間の保持期間の後,保持テスト,アンケートへの解答,再認テストを行った。実験の結果は,中央部の繰り返し追跡されたパターンが他のランダムなパターンに比較して,習得と保持テストにおいて少ない追跡エラーを示した。そしてこれは顕在,潜在の両群において同様であった。また,アンケートと再認テストの結果によれば,潜在群の被験者全てが中央部のパターンに意識的な気づきを示さなかった。これは特定のパターンの追跡運動が潜在的に学習されたことを示す。一方,文脈干渉に関しては,顕在,潜在の両群においてブロック条件とシリアル条件に統計的に有意な差が認められなかった。しかし,顕在群においては,習得ではブロック条件が保持テストではシリアル条件が優れたパフォーマンスを示すという文脈干渉効果の傾向が観察された。これは文脈干渉は顕在条件では起こるが潜在条件では起こらないことの可能性を示唆し,今後の実験における検討を待つ。