hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大腸菌プラスミドCo1EIDNAの複製開始点の構造特異性の研究

多くのレプリコンーDNAの自立的増殖単位-はtrarsに働くイニシエター(通常の場合は蛋白質)とcisに働くレプリケーター(通常の場合,複製開始点と同じ)とから成っている.しかし大腸菌のプラスミドColE1にはこのようなイエシエターはコードされておらず,複製開始点の上流555塩基の位置から合成されるRNA(RNAII)がそれに代わる機能を果す.このRNAは大腸菌の酵素RNaseHが存在する場合には,複製開始点でこの酵素により切断され, DNAポリメラーゼIのプライマーとして利用される.またRNaseHが存在しない場合には,非鋳型鎖でのDNA合成開始の活性化因子として働く.いずれの場合にも,このRNAがDNAの鋳型鎖と安定なハイブリッドを形成することが前提であり,そのためにはこのRNAが一次構造に基づいて適当な高次構造を形成することが必要である.我々は, RNaseH酵素活性を欠く宿主変異株を利用して,この2つの異なるメカニズムが働くのに必要なDNAの構造を検討してきた.先ず,野性株での複製にはRNaseHがRNAIIを切断する部位ではArichな配列が必要であるが,変異株での複製には必要ないこと,そしてこの部位より約20塩基上流に存在するG-richな配列は両株での複製に必須であることを報告した.更に他の部分についても同様な検討を行ない,野性株での複製能は180塩基上流付近でのごくわずかな構造変化-例えば,一塩基置換や数塩基の欠失など-によって消失するのに対して,変異株での複製能はその付近を含む82塩基対の欠失を受けてもなお保持されていることが明らかになった.このように,野性株での「RNaseH存在性」の複製には,変異株での「RNaseH非依存性(むしろ感受性)」の複製に比べて,複製開始に関わるDNA,従ってその転写産物であるRNAの構造がより厳密に保存されていることが必要であると結論される.多くのレプリコンーDNAの自立的増殖単位-はtrarsに働くイニシエター(通常の場合は蛋白質)とcisに働くレプリケーター(通常の場合,複製開始点と同じ)とから成っている.しかし大腸菌のプラスミドColE1にはこのようなイエシエターはコードされておらず,複製開始点の上流555塩基の位置から合成されるRNA(RNAII)がそれに代わる機能を果す.このRNAは大腸菌の酵素RNaseHが存在する場合には,複製開始点でこの酵素により切断され, DNAポリメラーゼIのプライマーとして利用される.またRNaseHが存在しない場合には,非鋳型鎖でのDNA合成開始の活性化因子として働く.いずれの場合にも,このRNAがDNAの鋳型鎖と安定なハイブリッドを形成することが前提であり,そのためにはこのRNAが一次構造に基づいて適当な高次構造を形成することが必要である.我々は, RNaseH酵素活性を欠く宿主変異株を利用して,この2つの異なるメカニズムが働くのに必要なDNAの構造を検討してきた.先ず,野性株での複製にはRNaseHがRNAIIを切断する部位ではArichな配列が必要であるが,変異株での複製には必要ないこと,そしてこの部位より約20塩基上流に存在するG-richな配列は両株での複製に必須であることを報告した.更に他の部分についても同様な検討を行ない,野性株での複製能は180塩基上流付近でのごくわずかな構造変化-例えば,一塩基置換や数塩基の欠失など-によって消失するのに対して,変異株での複製能はその付近を含む82塩基対の欠失を受けてもなお保持されていることが明らかになった.このように,野性株での「RNaseH存在性」の複製には,変異株での「RNaseH非依存性(むしろ感受性)」の複製に比べて,複製開始に関わるDNA,従ってその転写産物であるRNAの構造がより厳密に保存されていることが必要であると結論される.
ファン・ゴッホ、レンブラントを中心とする芸術家受容の制度論的研究

1.ファン・ゴッホ、レンブラント関連文献、資料、および映画、映像作品のビデテオ・ソフト収集。比較的制作年代の古いもので重要なものを収集あるいはコピーした。またBFI(British Film Institute)などからそれらの映画に関連する資料(記事、パンフレット。その他出版物)を収集した。レンブラント関係の主要文献のうち、特に受容史に関わるものを集めた。2.芸術家の受容に関する一般的文献等.ファン・ゴッホ、レンブラント以外の作家を扱った文献を集め、上記の文献とともに研究の基礎資料として利用した。音楽関係および最近の映像関係資料は高価なものが多く若干数を集めるにとどまった。3.美術作品の来歴等資料調査.ひろしま美術館所蔵のファン・ゴッホ作「ド-ビニ-の庭」、大原美術館所蔵のファン・ゴッホ作「アルピーユの道」について資料調査を行ない、在オランダの資料とも合わせて成果をまとめた。4.以上研究成果の一端を平成7年5月に、スウェーデンのルンド大学で開かれる国際学会“Interarts"で発表する予定である。
性差とミトコンドリアｂｉｏｇｅｎｅｓｉｓからみた肝発癌機構の解析

肝発がんの原因のひとつである酸化ストレスをを引き起こす活性酸素種(ROS)は主にミトコンドリアという細胞内器官で産生されるが、C型肝炎ウイルス(HCV)はミトコンドリアを傷害するだけでなく、ミトコンドリアの品質管理(mitophagy)も傷害して恒常的な酸化ストレスを引き起こすことを明らかにした。また、卵巣摘出(閉経モデル)のHCV遺伝子導入マウスでは卵巣摘出という酸化ストレスに対する代償的な抗酸化機構が抑制されることを明らかにした。一連の成績はHCV感染女性が高齢になると肝発がん率が上昇し、男性と差を認めなくなる臨床的事実を説明しうる機序のひとつと考えられる。C型肝炎ウイルス(HCV)起因性酸化ストレスに対するエストロゲンの効果を検討する目的で、4-6週齢のHCV全遺伝子を発現するトランスジェニックマウス(HCVTgM)とコントロールマウス(C57BL/6)に対して卵巣摘出(Ovx)を行い、Ovx群とSham群の4群(TgM-Ovx,TgM-Sham,nonTgM-Ovx,nonTgM-Sham)を設定し6ヶ月齢での肝組織、'酸化ストレス、ミトコンドリア障害を解析した。TgM-Ovx群は他の3群に比べて体重、ALT値、レプチン値が高く、肝内中性脂肪含有量と活性酸素種(ROS)産生量が高かった。Ovxにより惹起された酸化ストレスに対してコントロールマウスでは抗酸化能が代償性に上昇したが、TgM-OvxではSOD2,GPx1などの抗酸化酵素はむしろ低下する傾向に有り、これらの抗酸化酵素の発現を調整するミトコンドリア蛋白であるSIRT3の発現も低下していた。さらにSIRT3を制御するPGC1αの肝内発現量が有意に低下していた。以上の成績からHCVTgMにおいてエストロゲンは抗酸化的に作用するが、HCVタンパクは酸化ストレスに対する代償惟の抗酸化機能を抑制することで酸化ストレスを増幅すると考えられた。上記研究とは別にHCV蛋白がミトコンドリアの品質管理であるmitophagyに及ぼす影響についても検討を行った。HCV全遺伝子の組み込まれたレプリコン細胞を用いた解析において、HCVコア蛋白はmitophagyを制御する蛋白のひとつであるユビキチン結合酵素のParkinと結合することで、Parkinのミトコンドリアへの局在を阻害し、結果的にmitophagyを抑制することを明らかにした。この成績はHCVによるミトコンドリア障害に対してHCVがさらにミトコンドリアの品質管理をも阻害することを意味し、C型肝炎の病態、ひいては肝発癌機構に重要なインパクトを与えるものと考える。C型肝炎の肝発癌機構にミトコンドリア障害とそれに伴う酸化ストレスが重要な役割を果たすことはよく知られている。一方、ミトコンドリアは電子伝達系の酸化的リン酸化に伴う必然的な活性酸素種(ROS)産生のため、細胞内のレドックス制御の観点からSODなどの抗酸化機構が発達している。さらには障害ミトコンドリアによる更なる酸化ストレスを抑制するためミトコンドリアの選択的autophagy (mitophagy)機構が存在する。そこで、C型肝炎ウイルス(HCV)がmitophagyを抑制し、ミトコンドリアの品質管理も阻害することで酸化ストレスの持続と増幅を引き起こしているのではないかという仮説のもとに、HCV感染細胞ならびにHCVトランスジェニックマウス、HCV感染キメラマウスを使ってHCVがmitophagyに及ぼす影響について検討した。HCVタンパクのなかでコア蛋白のみがmitophagyの実行分子であり、E3 ubiquitin ligaseであるParkinと結合することでmitophagyを抑制することが明らかとなった。さらに、yeast two hybrid assayの結果からコア蛋白はParkinのN端側215アミノ酸領域と結合することが示された。一方、アミノ酸枯渇というmacroautophagy(一般的にautophagy)誘導条件ではHCVはautophagyをむしろ促進し、従来のHCVがautophagyを促進するという従来の報告と一致していた。さらに興味深いことにsiRNAでParkinの発現をknock outするとHCV増殖が抑制されたことから、HCVコア蛋白とParkinの結合はHCV増殖に何らかの役割を果たしていると考えられた。以上の成績は、C型肝炎の肝発癌機構における酸化ストレスの持続を説明しうる重要な病態と考えられた。ミトコンドリアbiogenesisの観点からミトコンドリアの晶質管理を行うmitophagy≧C型肝炎ウイルス(HCV)タンパクとの相互作用を検討したところ、HCVコア蛋白がmitophagyのkey moleculeのひとつであるParkinと結合し、mitophagyを抑制することを証明することができた。この研究成果は当初の予想していた以上のものであった。卵巣摘出HCVトランスジェニックマウスにおけるミトコンドリア障害の研究はほぼ計画通りに進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。卵巣摘出HCV

トランスジェニックマウスにおけるミトコンドリア障害の研究はほぼ順調に進んでいるが、HCVによる抗酸化機構の障害機序のより詳細な検討が必要と考えている。一方で、HCVによるミトコンドリア品質機構の障害、すなわちmitophagyの抑制機序については当初の予想以上に研究成果が得られている。HCVコア蛋白によるmitophagyの抑制がミトコンドリアのbiogenesisを抑制するのか否かについて明らかにしていく。また、mitophagyの抑制とアポトーシスとの関係について検討を行い、肝発癌過程における両者のクロストークの役割を明らかにする。25年度が最終年度であるため、記入しない。ミトコンドリア品質管理の障害、すなわちmitophagyの抑制とミトコンドリアのbiogenesisは完全に独立して制御されているのか、あるいは共通のシグナルが存在し、mitophagyの抑制はミトコンドリアbiogenesisの抑制に繋がるか否かについて明らかにしていきたいと考えている。
一分子生理学の立ち上げ:一個の分子機械の機能と構造変化の直接観察

本研究は、新規課題の採択に伴い2004年6月14日をもって廃止することとなった。以下は、この時点までの研究実績である。未完成部分の多くは、新規課題に取り込んで完成させていく予定である。昨年度、磁気ピンセットを用いたF1-ATPaseの強制逆回転によるATP合成を報告したが、定量性にはまだまだ周題が多い。本来1回転に付き3個のATPができてもいいのだが、これまで一番よいデータでも2個程度にしかならなかった。一つの理由は、大きな磁気ビーズは抵抗が大きいため、ゆっくりしか回らないことにあった。そこで磁気ピンセットを改良し、磁力を上げたところ、同一回転速度においてより多くのATP合成が起きるようになった。また、ADP濃度を上げることも重要なことが分かってきた。現時点では実際に回転しているF1分子の数の見積もりにまだ大きな誤差があるため、1回転あたりの合成数に不確定さが残っているが、定量化の見通しが立ちつつある。F1の回転子であるγサブユニットの先端(F1の中に深く入り込んだ部分)を削っても回転にそれほどの支障がないという結果が他の研究室から出ているが、少なくとも我々の使っている好熱菌由来のF1の場合、さらに短く削ってしまってもちゃんと回転することが分かってきた。結晶構造からは、固定子サブユニット(α3β3の筒)との相互作用が示唆されている領域であり、意外な結果である。我々のF1の最高回転速度(ステップ中の瞬間速度でなく長時間にわたる平均速度)は毎分8000回転であることをすでに報告してあるが、これは室温(23度)でのものだった。好熱菌では至適温度が70度近辺なので、この温度に上げればもっと速く回る可能性がある。技術的な問題から回転の直接測定にはまだ成功していないが、加水分解活性の温度依存性の解析などから、70度における回転速度は室温の10倍をはるかに超えることが示唆された。一方低温側では回転が急速に遅くなり、全体として、回転機構には大きな温度依存性があるようである。F1の3つの結合部位に結合したヌクレオチドの数が1-2-1-...と変化しながら回転するのか(bi-site説)それとも2-3-2-3...なのか(tri-site説)、いまだに最終決着が付かないが、ATP加水分解速度のきちんとした解析から、bi-siteで全く活性がないという説(Seniorが提唱)は成り立ちそうもないことが分かりつつある。作業仮説として、実際のメカニズムはbi-siteとtri-siteの中間的な、結合ヌクレオチド数が常に2個である、というメカニズムを考えているが、ATP濃度にかかわらずこのメカニズムで回るのかどうか、まだ結論には至っていない。蛍光性ATPアナログや蛍光エネルギー移動を用いた研究を含め、様々な角度から実験的検討を進めている段階である。2.ミオシンVとミオシンVIの歩行機構2本足を使って歩くと考えられているミオシンVとミオシンVIの歩行機構につき研究を進めてきたが、昨年度は、ミオシンVより脚の短いミオシンVIのほうが歩幅が大きいという、一見矛盾する結果を報告した。他の研究室からミオシンVIの脚は実は長いという結果が出てきたので、我々の結果も基本的にはこれで説明できる。しかしミオシンVIの長い脚はおそらく柔らかく、後ろ向きに負荷がかかる状況では、従来提唱されてきた歩行機構に従えば逆行してしまうはずである。同様の問題を抱えたキネシンも含め、持ち上げた足の爪先の上げ下げが制御されるとすれば負荷に逆らった前進を説明できることを提唱した(爪先上下機構)。すなわち、爪先が下がっていれば後方でなく前方に着地しやすくなる(ヒトの歩行も同様)。従来のレバーアーム説は着地した方の足首の曲げのみに注目するが、持ち上げた足の足首の動きも同様に、あるいはそれ以上に、重要であるという説である。ミオシンVに関しては、歩行説を直接確かめるため、脚の動きを可視化する試みを始めた。これまでに、ラベルのための脚の遺伝的改変に成功した。単一分子回転モーターであるF1-ATPaseの回転子であるγサブユニットに、直径40nmの金粒子を結合させ、その動きを暗視野顕微鏡で観察することにより、このモーターの120°おきのステップ回転がさらに90°と30゚のサブステップに分かれていることを見いだした。90゚サブステップはATP結合により、30゚サブステップは分解生成物の解離により、駆動される。ATPの加水分解反応自身はたいした仕事をしない。これらの結果は、このモーターの逆回転によるATP合成をよく説明するとともに、ヌクレオチド駆動の分子機械一般のメカニズムにつき示唆を与えるものである。2.RNA合成酵素によるDNAの回転磁気ピンセットを利用した一分子観察により、RNA合成酵素がDNAの遺伝情報を転写する際に、右巻き螺旋であるDNAを螺旋方向に回転させることを示した。さらに、螺旋に完全に忠実に沿った回転かどうかの確認のため、回転と転写(RNA合成酵素によるDNAたぐり込み)の同時観察を試みている。3.ミオシンの双頭の役割2本足を交互に使って歩くと考えられているミオシンVにつき、アクチン線維上の歩行に伴う回転の検出の試みを開始した。歩幅、および両足を交互に使うかどうか、の情報が得られると期待される。4.リボソームの翻訳過程の可視化一分子観察のため、リボソームのガラス面への付着条件などの検討を開始した。磁気ピンセットにより磁気ビーズを結合させたF_1-ATPaseの回転を制御し、停止トルクを測ることを試みた。

今のところ絶対値に問題があるが、ATP結合を待つ位置近辺でトルクが小さくなるという結果が得られた。また、蛍光性ATPを用い、F_1-ATPaseへのATPの結合を可視化した。単に結合を見るだけでなく、偏光測定により3つの結合部位のどれに結合したのかも分かるようになった。(期待される)結合部位へのATPの結合に同期してステップ回転が起きること、蛍光ATPは2ステップ分の間結合しっぱなしであること、などが分かった。さらに、磁気ピンセットを用いてF_1-ATPaseを強引に回転させながら、どの角度で蛍光ATPが結合しどの角度で離れるかを測れるようになった。逆回転によるATP合成の証明も、めどが付きつつある。2.ミオシンVのアクチンの周りの回転2本足を使って歩くと考えられているミオシンVにつき、アクチン線維上の歩行に伴う回転の検出を試みた。2個の大きなビーズを橋渡しするようにアクチン線維を張っておき、その上を小さな双子ビーズを結合させたミオシンVが動くところを観察した。双子ビーズは左ねじのように回転しながら進んでいった。右巻きらせんのアクチン線維の上を左回転したというこの結果は、ミオシンVがアクチンのらせんに沿って滑るのでなく、大股に歩くことを示す。そのときの歩幅は34.8nmと見積もられた。3.リボソームの翻訳過程の可視化の試み観察に必要な長いmRNAの調製に成功した。翻訳に必要なたんぱく質の多くにRnaseが混入していることが分かったので、Rnase欠損大腸菌株を用いて新たにたんぱく質を発現させた。昨年度に引き続き、蛍光性ATP(Cy3-ATP)のF_1ATPaseへの結合と回転子であるγサブユニットに結合させたビーズのステップ回転の同時可視化を試みた。ATPによる回転は毎秒8000駒で高速撮影すると90度+30度のサブステップに分かれることをすでに報告したが、Cy3-ATP駆動の場合は、通常のビデオレート(毎秒30駒)でも80度+40度のサブステップが観察されることが分かった(80度と90度の違いが実験誤差かどうか微妙である)。そこでATPとCy3-ATPの混合物で回転を駆動しながらCy3-ATPの結合解離を観察することにより、80度サブステップのほうは(Cy3-)ATPの結合により直接駆動され、一方40度サブステップのほうは1つ前に結合されたATPにかかわる反応(ADPと燐酸への分解ないし燐酸の解離;ADPの解離ではない)がきっかけとなることが分かった。F_1の3つのATP結合部位のうちどこでのどういう化学反応が回転をどう駆動するかが分かりかけてきたことになる。また、γサブユニットに蛍光色素Cy5を特異的に結合させ、一方3つの駆動サブユニットβのうちただ1つのみにCy3を結合させ、Cy3からCy5への蛍光エネルギー移動を測定することにより、ATP待ち状態における両色素間の距離を見積もることができた。その結果は、知られているF_1の結晶構造からγを回転方向に30度進めたものに一致し、結晶構造がATP待ち状態でなくその手前、ちょうど90度(ないし80度)サブステップ後の状態に相当することが示唆された。
動作の学習のための動作情報保持の神経細胞・回路機構

大脳皮質前頭葉五層の錐体細胞の、錐体路と線条体に軸索を伸ばすサブタイプ(Corticopontine / pyramidal tract cells, CPn/PT細胞)、および、それと混在しており、線条体に投射するが錘体路には投射しない別のサブタイプ(Crossed corticostriatal cells, CCS細胞)について、形態データおよび生理データを元にした数理モデリングを進め、モデルの精緻化を行った。様々な大きさの一定電流入力に対する応答(発火の度合)に加えて、過分極性の電流を入力した際に見られる"sag"の性状についても焦点を当て、過分極によって活性化される陽イオンチャネル(hチャネル)の樹状突起上の密度分布などを含めて、それぞれのサブタイプにおける、細胞膜上のイオンチャネルの存在の度合いについて、チューニングを進めた。また、振動的な入力に対する応答について最近報告された研究も含め、文献上のデータ知見も参照し、それらを再現しうるパラメータの探索を行い、二つのサブタイプについてのモデルを得た。その上で、得られたモデルを用いて、尖端樹状突起に様々な周波数で集団的に振動する抑制性入力を加えた場合の応答をシミュレーションによって調べ、これら二つのサブタイプにどのような違いがあるかを検討した。さらにシミュレーションを進めて、二つのサブタイプが、動作の強化学習および制御において、いかなる役割を果たしているかについての示唆が得られることが期待される。また、以上と並行して、CS-TD仮説のヒトにおける実験的検証について、行動の結果として正・負のポイントが確率的に得られる課題の開発、およびモデルフィッティングを含めた解析法の検討を、試験的実施を含めて進めた。さらに研究を進め、仮説の妥当性について実験的示唆が得られることが期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。大脳皮質-大脳基底核-視床-大脳皮質ループが、価値・報酬の学習や、学習した価値に基づく意思決定・行動選択において大きな役割を果たしている可能性が示唆されてきた。大脳皮質前頭葉五層には、大脳基底核線条体に軸索を投射する錐体細胞として、錐体路および同側の線条体に軸索を伸ばすサブタイプ(Corticopontine / pyramidal tract cells, CPn/PT細胞)と、両側の線条体に投射するが錘体路には投射しない別のサブタイプ(Crossed corticostriatal cells, CCS細胞)が混在している。それら二つのサブタイプによって、樹状突起などの形態および発火特性が大きく異なることが明らかとなっている。そうした違いが、細胞の様々な入力に対する出力応答の様態・活動ダイナミクス、そして価値学習・価値に基づく意思決定などにおける機能にどのように関わりうるかを調べていくために、それら二つのサブタイプについて、樹状突起分枝を含む細胞形態の詳細なデータに基づく数理モデリングを遂行した。樹状突起各部の局所的な太さも活動ダイナミクスに少なからず影響を与えることが考えられたため、太さも含む詳細な再構成データに基づいて、NEURONシミュレータ(www.neuron.yale.edu/)を用いて二つのサブタイプのコンパートメントモデルを構築を進めた。また、以上と並行して、CS-TD仮説のヒトにおける実験的検証について、報酬・価値の学習を伴う課題のデザインおよび解析法の検討を行った。当初の計画通りに、大脳皮質から線条体に投射する異なるサブタイプの錐体細胞について形態データに基づくモデリングを進めることができるなど、概ね問題なく進展している。形態データに基づいて構築した細胞モデルについて、生理データ(電流入力における発火応答など)と照らし合わせて、パラメータのチューニングを行った上で、様々な入力に対する応答などについて調べていく。また、検証実験について、課題デザイン・解析法の検討を進め、課題を開発して実験・解析を行っていく。
吸水軟化による進行性破壊としての締った砂地盤における地震後液状化現象の解析

先般の阪神淡路大地震での広範囲かつ大規模な地盤の液状化は、液状化の起こり方に対するこれまでの教科書的理解を越えるものがいくつかあった。人工島のすべての砂が呆れるほどゆるい砂であったわけでは全然なく、また、目撃された液状化の多くは、地震後十数分もしてからようやく起こっており、液状化のすべてが、荷重がさった地震後には速やかに終息に向かったというのでは全然なかった。そこで、本研究ではなぜ飽和した密な砂地盤が地震後にようやく液状化(「遅れ破壊」)し、どのように数十分も継続して拡大してゆく(「進行性破壊」)のかを飽和した砂地盤の模型実験と数値計算により調べ、そのメカニズムを解明することが目的であった。はじめに、水槽内に入れた平面ひずみ室内模型砂地盤(深さ15cm、幅90cm)を中央部で固定矢板で仕切り、上流側で水を急速に載荷した後、水位を一定に保った。(この水深は緩速載荷の場合には浸透破壊する水深よりも僅かに高いが、急速載荷では破壊しなかった。)すると、約10秒後に砂地盤は「遅れ破壊」した。次に地盤厚さ等を模型実験のdimensionと合わせ、砂を過圧密土と見なして下負荷面カムクレイモデルを用いた水土連成の有限変形計算により、この密な砂地盤の遅れ破壊のシミュレーションを行った。その結果、計算でも地盤は水位を一定に保った後に十分な時間が経った後に「遅れ破壊」を示した。これらの実験と計算から、実際の密な砂地盤が、地震の終わったあとかなりの時間遅れでようやく破壊(もちろん液状化)し、破壊域の進展にも相当の時間を要した可能性があったと考察した。
多地点に設置されたマルチフィジックスセンサによる 橋梁の次世代モニタリング技術

Wi-Fiと呼ばれる無線LANで相互接続性を認証された機器は,小規模なネットワーク環境が手軽に構築できる.本研究では,研究代表者らがこれまでに構築した橋梁用MEMSセンサ計測装置にワイヤレス通信機器を組み合わせることによって,多地点に配置されたセンサノードによる橋梁の高度モニタリング技術を開発した.ここでは,大量の計測データを一元処理して構造物全体の動的挙動を表示するシステムの開発を目指し,その一つの応用例として,橋梁の動的応答を3次元的に可視化するシステムを検証した.各点で得られた加速度情報を数値積分して変位を求め,これを橋梁CAD上にマッピングすることで,動的挙動の3次元可視化を行った.また,3次元可視化結果に狭帯域の周波数フィルタを作用させることで,振動モードの抽出に成功した.これらは,大規模固有値解析による数値解析からも検証され,本手法の有用性が示された.Wi-Fiと呼ばれる無線LANで相互接続性を認証された機器は,小規模なネットワーク環境が手軽に構築できる.本研究では,研究代表者らがこれまでに構築した橋梁用MEMSセンサ計測装置にワイヤレス通信機器を組み合わせることによって,多地点に配置されたセンサノードによる橋梁の高度モニタリング技術を開発した.ここでは,大量の計測データを一元処理して構造物全体の動的挙動を表示するシステムの開発を目指し,その一つの応用例として,橋梁の動的応答を3次元的に可視化するシステムを検証した.各点で得られた加速度情報を数値積分して変位を求め,これを橋梁CAD上にマッピングすることで,動的挙動の3次元可視化を行った.また,3次元可視化結果に狭帯域の周波数フィルタを作用させることで,振動モードの抽出に成功した.これらは,大規模固有値解析による数値解析からも検証され,本手法の有用性が示された.本課題の目的は,研究代表者らがこれまでに構築した橋梁用MEMSセンサ計測システムにWi-Fi機器を組み合わせることによって,多地点に配置されたセンサを用いた橋梁のモニタリング技術を構築することである.数多くのモニタリングの研究が報告されているが,多点で計測されたデータを一元処理して構造物全体の特性を表示するシステムの構築までは至っていない.そこで,本課題では,計測データをCADの位置情報に組み入れることによって,構造物のモニタリング状況を3次元可視化表示する.H22年度は,各パラメータのうち「振動」に着目して研究を行った.土木橋梁における交通振動のような低い加速度領域(100Gal以下)でも,市販のMEMSセンサを用いて正確な測定ができるようにキャリブレーションを行い,ノイズの軽減を試みた.また,変形状態を3次元的に可視化するためには3軸の変位が必要であるので,MEMSセンサで得られた加速度を変位に変換するためのデジタルフィルタを設計した.本年度は10機の無線センサノードを自作した.各ノードで受信された加速度波形を無線機能によって基地局ノートPCにデータ転送する.各ノードの位置情報をCADから作成したポリゴン上に当てはめ,各位置における変位データをマッピングさせた.これによって,橋梁の動特性を3次元的に可視化して表示するプロトタイプを作成した.本課題の目的は,MEMSセンサとWi-Fi機器を組み合わせることによって無線センサノードを多数製作し,多地点で得られた情報を元に橋梁の動態計測技術を構築することである.ここでは,多点で計測された高サンプル数のデータを一元処理し,構造物全体の動特性を3次元的に可視化表示する.H23年度は,(1)大量データを処理するプラットフォームの開発,(2)動態表示のための3Dステイタスビューアの開発,(3)大学構内の計測実験の3点を行った.(1)1つの無線センサノードから転送されるデータ(加速度等の時間域データ)は,波形を表現し得るだけのサンプリングレートを有していなければならない.従って,高サンプルの多点データを瞬時に処理・表示するソフトウエア(プラットフォーム)の開発を行った.ここでは,LabVIEWを用いた.16基の無線センサノードの同期をとるためにGPS信号を用いた.これによって,高サンプル点のデータを精度良く同期できた.(2)橋梁の計測点の状態を元に,橋梁全体を3次元可視化するツールを開発した.ここでは,予め橋梁のCADデータ等からポリゴンを作成し,これに多点計測データをマッピングさせて,橋梁の状態を3次元的に可視化した.(3)大学の建物と建物を結ぶ渡り廊下(桁橋)について,本システムを用いた計測実験および計測データの解析を行った.この結果,桁橋の動態が3次元的に可視化できた.また,この可視化結果を基に桁橋の固有振動モードの抽出にも成功した.Wi-Fiで相互接続性を認証された機器は,小規模なネットワーク環境が手軽に構築できる.本申請では,MEMSセンサにWi-Fi機器を組み合わせることによって,多地点に配置されたセンサノードを用いた橋梁のモニタリング技術の構築を目的とする.個々のセンサは小型であるために,1つのノードに様々な物理センサ(加速度,音響,温度等)が設置できる.センサノードは複数個製作し,これを無線機能によって基地局のノートPCにデータ転送する.橋梁の形状データ(CADやレーザー計測図)からポリゴンを作成し,これに転送した計測データをマッピングさせ,橋梁の動態を3次元的に可視化するシステムを開発する.昨年度までに,加速度,温度・湿度センサを搭載した無線センサノードを16基作製した.H24年度は,実際の橋梁において本システムの検証を行った.(1)実際の橋梁における計測実験本年度は歩道橋の振動に着目して試験を行った.

愛媛県松山市の歩道橋にて,人の跳躍・着地によって振動を発生させ,それを16基のノードにて加速度を計測した.数値積分によって加速度を変位に変換し,それをCAD上にマッピングすることによって,振動による歩道橋の変形を3次元可視化した.この結果,振動現象を視覚的に映像化できた.また,狭帯域のバンドフィルタを作用させることで,固有振動モードを抽出することができた.(2)振動固有値解析との比較上記(1)によって固有振動モードおよび固有振動数が抽出できた.この固有振動モードの妥当性を検証するために大規模固有値解析(Lanczos法)を実施した.ここでは手法の高速化・大規模化を検討し,道路橋の形状を厳密に反映した解析を行った.この結果,実験値および計測値は良好な一致を示した.今後は道路橋へ適用すること,他の物理センサとの併用を模索しながら,次世代維持管理システムの構築へとつなげて行きたい.当初は,無線センサノードの製作と,橋梁の動態可視化が主な目的であったが,それらを予定通り遂行しただけでなく,橋梁の動態可視化結果を基に,橋梁の振動モードを抽出する新たな手法が構築できそうである.H24年度に精力的に取り組む予定であるが,当初の予定以上に進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,開発した無線センサ計測システムおよび可視化ツールを,実際の橋梁振動計測に応用することを試みる.また,振動モード同定にも応用し,橋梁のメンテナンスツールとしての有用性を検証する.最終年度はシステムの検証がメインであり,研究の方針や計画に変更はない,24年度が最終年度であるため、記入しない。
γδT細胞の発達分化と生体内生理的機能の解明

生物性免疫の主役を演ずる細胞性免疫の主役を演ずるαβT細胞の発達分化や生体内生理学機能がよく解明されているのに対し、γδT細胞についてはよく分かっていない。マウス腸管の上皮細胞層には多数の腸管上皮細胞γδT細胞(γδ-IEL)が分布し、上皮細胞の発達分化を性の方向に制御することを明らかにした。次にγδ-IEL前駆細胞が発達分化する新しい腸管粘膜リンパ組織クルプトパッチ(cryptopatch;CP)を同定することに成功し、CP内でIEL特有のCD8ααおよびαEβ7 integrinの発現が決定されること、CD4ε鎖の転写やT細胞レセプター(TCR)遺伝子の再構成が進行することを明らかにすることができた。一方、TCR-TCR-α^<-1->(α^<-1->)マウスはTCR-β^<-1->(β^<-1->)マウスと比較して極めて高頻度に炎症性脹疾患(IBD)を発症する。16週令頃より、体重減少、下痢及びしばしば脱肛が認められ、大腸粘膜の著しい肥厚とリンパ球浸潤を伴うが、小腸は比較的正常に保たれている。WTマウス小腸に分布するαβ-IELとγδ-IEL(γδ-IELでは系統差が見られる)は共にin vitroで細胞傷害(CTL)活性を発揮し、IFNγ産生する。WTのIEL(ほぼ同数のαβ-IELとγδ-IELが存在する)、β^<-1->のIEL(γδ-IELのみ存在する)及びα^<-1->のIEL(極めて少数のββホモダイマーを発現するIELと多数のγδ-IELが存在する)のγδ-IELに的をしぼってIBD発症以前の8週令マウスから20週令マウスまでのCTL活性とIFNγ産生を追求した。β^<-1->マウスγδ-IELの両機能はWTマウスγδ-IELに比べて著しく低下するが、α^<-1->マウスγδ-IELの両機能は逆に著しく亢進することが判明した。大腸γδ-IELについても同様の知見が得られたことより、α^<-1->マウスのγδ-IEL機能亢進はIBD発症の起因となることが提示された。無菌α^<-1->マウスはIBDを発症しないことに着目して、各種ノートバイオートα^<-1->マウスのγδ-IEL機能とIBD発症を追究中である。

新たに同定したマウス腸管リンパ組織であるクリプトパッチには胸腺外で発達分化して腸管粘膜最前線、すなわち腸管上皮層に分布する上皮細胞間T細胞(intestinalintraepithelial T lymphocytes:IEL)の前駆細胞が集積することを明らかにした(Science28:275-278,1998)。マウスIELにはαβ型T細胞抗原受容体(TCR)を保持するαβ-IEL(4070%)とγδ型TCR保持するγδ-IEL(3060%)が存在し、その大多数はCD8ααホモダイマーを発現する。さらに両IELは最終的な機能T細胞にまで分化しており、その細胞質内には多くの顆粒が存在するとともに、ex vivoでキラーT細胞(CTL)活性が検出される。αβ-IELとγδ-IELの腸管粘膜局所、すなわちクリプトパッチでの発達分化機構の詳細は未解明であるが、本研究で得られた新知見によってαβT細胞が存在しないβ^<-1->マウスではγδ-IELのCTL活性やin vivoでのIFNγ産生が消失すること、これに対しβ^<dim>T細胞が少数存在するα^<-1->マウスではγδ-IELのCTL活性やin vivoでのIFNγ産生が逆に著しく亢進することすることが明らかとなった。一方、γδT細胞が存在しないδ-1-マウスのαβ-IELのCTL活性やin vivoでのIFNγ産生は正常であった。これらの結果は腸管粘膜でのγδ-IEL機能亢進がβ^<dim>T細胞に依存することを示しており、α-1-マウスに見られる炎症性腸疾患の機序解明に重要な新知見と考えられる(Proc.Natl.Acad.Sci.USA;in press)。マウス腸管の上皮細胞層には膨大な数のγδT細胞が分布する(γδ-IEL)。γδT細胞の生体内生理的機能は未解明であるが、γδ-IELのほぼすべては特異なCD8αα分子を発現し、胸腺非依存性に腸管粘膜局所で発達分化することが明らかにされている。我々は通常マウスから精製したαβ-IELとγδ-IELがin vitroでキラーT細胞(CTL)活性を発揮するのに対して、無菌マウスではαβ-IELのCTL活性のみが消失し、γδ-IELのCTL機能は保たれることを明らかにした。近年、T細胞抗原レセプター(TCR)遺伝子β鎖ミュータント(β^<-1->)マウスとTCR-α鎖ミュータント(α^<-1->)マウス双方のIELは、ほぼすべてγδ-IELであるにもかかわらず、α^<-1->マウスが16週令頃より高頻度に炎症性腸疾患(IBD)を発症することが明らかにされている。我々は8週令から20週令までのβ^<-1->マウスとα^<-1->のγδ-IELについて、そのCTL活性と抗γδ-TCR単クローン抗体刺激によるin vitroIFN-γ産生能を検索した。その結果β^<-1->マウスγδ-IELのCTL及びIFN-γ産生機能は著しく低下し、正常wildーtypeマウスγδ-IELよりはるかに減弱するのに対してα^<-1->マウスγδ-IELの両機能はIBD発症以前より著明に亢進することが判明した。γδ-IELの発揮するCTL活性は腸管上皮細胞を傷害(標的抗原は未解明)して排除することによって上皮細胞の新生をうながすことが提示されている。今回得られた知見によって、α^<-1->マウスの腸管上皮細胞に、弱齢期より異変が引起こされていることを示唆するとともに、γδ-IELがIBD発症防御的に働く可能性が提示された。
抽象化学系のふるまいに関する研究

抽象化学系(Abstract Rewriting System on Multisets(ARMS))の挙動の解析、ARMSを用いた、新しい分子コンピューティングのモデルである膜計算モデルを提案し、その挙動と数学的性質を解析した。ARMSの挙動の解析については、自発的化学反応として生体システムとの関連が研究されているベロウソフージャボチンスキー反応の数理モデルの1つブルセレータモデルのシミュレーションを行い、ホップ分岐現象が再現できることを確認した。また、ARMSに一般に用いることが可能な振動現象のパラメータを発見し、そのパラメータが複雑系での重要な概念の一つである「カオスの淵」と深い関係があることをも発見した。また、反応に用いている化学物質のうち1つを界面活性剤のような膜物質とみなし、その濃度によって膜の生成、消滅が生じる系(Active Cell System(ACS))を構築した。ACSでは膜内の膜物質は時間とともに消失するように定義してあるため、各々の計算細胞系(膜に包まれた化学反応系)は外部から流入する化学物質を用いて膜物質を生産しつづける必要があり、自然に代謝様の現象が創発することが確認された。また、これらの計算細胞系内では淘汰進化が生じることも確認できた。また、膜分裂の際に反応規則に突然変異を加え、娘細胞に突然変異が入った反応規則を遺伝させていく系の実験では、最初は膜物質を多く作る反応規則が進化的に有利で大部分を占めているが、細胞が内部構造をつくるにつれ膜物質をあまりつくらない反応規則へと進化することが見られた。これは、細胞内部に膜の消滅により膜物質をつくる内部構造が出現するためである。こうした、単純な細胞から機能が出現してくる現象をも確認することができた。研究をすすめている抽象化学反応系(以下ではARMS)に膜の概念を導入し膜計算モデル(Active Cell System(ACS))を構築した.膜は任意に定義された抽象化学物質(界面活性剤に対応する)の濃度がある閾値を超えると生成される.計算機実験を通してACS内に出現する細胞内に細胞周期様の現象が出現することを発見し,また,化学反応の種類によって細胞の状態をクラス分けすることに成功した.また,ACSを用いた疑似的な化学進化の計算機実験においてランダムに生成された細胞が淘汰進化をうけ,いくつかのグループを形成することを発見し,その進化過程がウイルス進化と類似していることがわかった.また,細胞分裂時に疑似的な触媒に突然変異を加えたところ,単純な構造から内部構造をもつ細胞に進化するに従い,触媒の膜物質生成能力が低くなることを発見した.また,この疑似的な触媒を遺伝的プログラミング的手法へ応用し,足し算を行う疑似的な細胞を生成することに成功した.本システムとほぼ同様の数学モデルがG.Paun(ルーマニアアカデミー数学研究所上級研究員)によっても提案されていることを知り(P Systems),以降共同研究を行っている.そして,ある種のACSの計算能力がチューリングマシンと同等であるなどの成果をあげた.また,高林純示(京都大学農学研究科助教授)とARMSを3者(植物,食植者,補食者)化学生態系モデル解析に用い,食害をうけた植物が発する化学物質が3者系の共存に重要な役割を果たしている可能性を示唆した.昨年度まで研究をすすめてきた抽象化学系ARMSに膜の概念を導入した。導入は、抽象化学系内の化学物質のうち1つを膜物質(界面活性剤のようなもの)とみなし、系内の化学反応により膜物質の濃度が増加すると膜が生成するようにして行った。さらに、膜内の膜物質は時間とともに消滅する条件を加えその結果、細胞内部での化学反応により膜物質を生成し自らの膜を維持するようなかたちで「代謝」を行う細胞が自発的に出現してきた。また、細胞内の膜物質の増加にともないランダムな大きさに細胞分裂を起こすようにすると、進化様の現象が出現した。これは、膜を維持することが選択、膜のランダムな大きさへの分裂が突然変異に対応しているためである。

また、膜分裂の際に反応規則に突然変異を加え、娘細胞に突然変異の入った反応規則を遺伝させてゆく系の実験からは機能分化様の現象がみられた。また、京都大学農学部の高林純示らとの共同研究では、彼らが現在研究を行っている化学生態系をARMSを用いて解析した。この系は植物-害虫-天敵の3者系であり、従来の生態学のモデルとは異なり植物が食害を受けた場合に食害をうけている害虫を駆除するのに適切な天敵を化学物質(匂い物質)をもちいて呼ぶことにより、積極的に自己防御を行う系である。この系の解析から従来まで、化学物質が害虫には進化的に不利である思われていたが、実は進化的に有利に働く場合があることを発見した。この結果はその後、高林らのチームによって実験生態学的に実証された。
単一真核緑藻クロレラの各種遺伝子のクローン化

本研究は単一真核緑藻クロレラの細胞増殖に関与する遺伝子のクローニングを目指した。RuBisCO、rRNA、ヒストン等の遺伝子を検索後、細胞増殖に密接に関連するプロトオンコジーン遺伝子の探索に進んだ。比較的穏和なハイグリダイゼーションの条件でクロレラゲノムDNAライブラリーより、2種のv-myc様DNA断片を検出、その一つをクローン化し、塩基配列を決定した。このv-myc様DNA断片は、4.8Kの長さであるが、λ組換ファージからプラスミドにサブクローンする際、全体では成功せず、2つのDNA断片に分けることによって初めて成功した。各種脊椎動物のc-myc、v-mycの遺伝子構造を参照、CMDのFicketテスト、ORF領域、エンハンサー様配列、ポリA+mRNAとのハイブリダイゼーションの状況等を考慮し、三つのエクソン、二つのイントロン、脊椎動物で高く保存されているBox A、Box B部等を推定し、三つのChlorella mycモデルを提案した。これらモデルで、既報の全てのc-mycに共通な、エクソン2での高いGC含量(岩村による)が見出された。細胞周期各段階にある細胞のポリA+mRNAは小麦胚芽無細胞蛋白合成系で翻訳された。そしてG1後期からS直前期にかけてポリA+mRNA量は増加し、後者ではより高分子及び塩基性の蛋白が急増した。クロレラv-myc様DNA断片(CMD)をプローブとして、CMDの転写産物を解析した結果、この転写産物は、細胞周期全体を通じて存在し、特にS直前期に上昇した。以上の事実により、クロレラv-myc様DNA断片はCh-mycの可能性があり、今後の研究により、c-myc機能の解明にも役立つと考えられる。1.クロレラプロトオンコジーンの検索ー無性的な分裂増殖のみで、所謂分化現象の見られぬ眞核細胞には、細胞の分裂増殖に必須なオンコジーン存在すべきであるとの観点から、v-myc,v-abl,v-H-rasv-K-ras,v-myb等のオンコジーンと相同なクロレラ遺伝子の検索を試みた。クロレラゲノムDNAライブラリー中には、v-mycに比較的強く、v-ablには弱く、v-rasにはかすかにハイブリダイズするDNA断片を検出した。このうち、v-mycに相同なクロレラDNA断片(約5Kb)については、十分に検討し、クローン化を行ひ、これを二つの断片とした各々についてクローン化に成功した。目下、これらについて、更に断片化し、それらの塩基配列を決定する実験を行なっている。2.クロレラヒストン遺伝子ークロレラゲノムDNAライブラリー中にウニヒストン遺伝子と相同なDNA断片を検出した。3.クロレラ葉緑体遺伝子ー手持ちのクロレラゲノムDNAライブラリー中には、葉緑体遺伝子,γbcL(ルビスユ大サブユニット蛋白),aApA(ATP合成酵素),psbA(チラコイド膜蛋白)に相同なDNA断片を確実に検出することは出来なかった。16S-23SrDNAについては、ゲノムDNAライブラリー及び、クロレラ全細胞DNA(激しい機械的破碎による)制限酵素断片中に、やゝ不確実な点もあるが、トウモロコシのそれと相同なDNA断片のあることが判った。ゲノムDNAライブラリーは再調製して、更にこれら遺伝子のクローン化を試みる予定である。4.レーザー式マイクロインジエクター使用の試みー本機の試用により、クロレラ細胞を、現在迄に試みた方法のうちで最も穏和に破碎し得る可能性が示された。從って、本機の使用により、葉緑体遺伝子を無損傷で抽出することも可能と考えている。(1)クロレラのν-mycオンコジーン様

DNA断片ニワトリν-mycオンコジーンを用い,クロレラDNAライブラリーから探索したクロレラDNA断片(DCAB-DNA)は,そのままではクローン化せず,大きく二部分(DCA断片とB断片)に分けて初めてクローン化に成功した.全体で4833bpの2のDNA断片の二つのストランド(DBとBD)のうち, DBの塩基配列の方が,より一般的(高等生物的)なmycオンコジーン類似の,三エクソン二イントロン構造を仮定し易い.次いで,クロレラ細胞よりmRNAを抽出,クローン化DNAとホモロガスなmRNAを探索した.得られたポリA+mRNA中に,全DCAB-DNAとハイブリダイズするものは検出困難であったが,クローン化の時と同様DCA断片とB断片に切断した場合,これらとハイブリダイズするポリA+mRNAが検出できた.従ってこのmRNAはDCA-とB-断片の互いに隣接する部位近辺にホモロジーを持ち,又DCAB-DNA自体はポリAシグナルはないことから見て, DCAB-DNAはクロレラmyc様DNAの一部であり,まだポリAシグナルその他を含む部位がこの4833bpの外の領域に存在する可能性が考えられる.更に,クロレラの同調培養法によるセルサイクルの3時間毎の各段階についてこのポリA+mRNA量を調べた結果, T6とT9(初期,前中期)に最大であった.今後更に構造を検討する.(2)クロレラDNA中に, RuBisCo大サブユニット遺伝子,ヒストン遺伝子を検出した.今後これらをクローン化する.(3)レーザー式マイクロイジェクターを利用して先に低分子色素の投入には成功し,テトラサイクリン耐性遺伝子を含むプラスミドDNAをクロレラ細胞に導入する実験を試みたが,現在迄の所ポジティブな結果を得ていない.今後他プラスミドを試みる.I.クロレラ細胞周期におけるポリA+mRNAの変動前年度までにクローン化したクロレラv-myc様DNA断片(CMD)が果たして細胞内で遺伝子として機能しているか否かは、Ch-mycとしての最も重要な問題点である。我々はこのため、まずクロレラ細胞のポリA+mRNAの精製及びその蛋白翻訳活性、更にこれらの細胞周期における変動について検討した。その結果、(1)オリゴdTセルロースに吸着されるポリA+mRNAは、小麦胚芽無細胞蛋白合成系で効率よく翻訳される。(2)このポリA+mRNA量は葉緑体DNA、核DNA合成期に急激に増大する。又、その蛋白翻訳活性はG1期から核DNA合成直前期(葉緑体DNA合成期)にかけて最も高い。(3)翻訳産物を二次元電気泳動で分析すると、G1期と葉緑体DNA合成期とでは質的に異なり、後者では塩基性かつ分子量の大きい蛋白が著るしく増加した。この基礎に立ってCh-mycの転写について検討した。ポリA+mRNAに対し、CMDBの二つのサブクローン(4.8Kb断片をサブクローンするにあたり、2つに分けてはじめて成功した。)のうちS2の方がS1よりかなり強くハイブリダイズした。S1+S2及びCMDB全断片(入組換ファージより単離)をプローブとしてCMDB転写産物を検出したところ、これが核DNA合成直前期に最も多量に存在し、I.の結果からみても、これがこの時期に蛋白に翻訳されている可能性は高い。種々の動物のC-myc DNAとの塩基配列の比較検討により、CMDB中にC-mycとしての遺伝子構造モデルが推定された。
身近な森林の短期的・継続的なストレスコーピング機能の解明とその高度発揮方策の提言

計48名の男子学生を被験者として、短期的・継続的なストレス低減効果を調べる調査票を用いて、森林浴の短期的および継続的なストレス低減効果の調査・分析を行った。結果的に、長期的な森林浴のストレス低減効果については明確な結果が得られなかったが、森林浴の前後で複数の心理指標が改善されるなど、短期的な森林浴効果と個々人の特性との関係が明らかにされた。図書として高度発揮方策についての提案を行った。本研究では、日常的なストレス対処方略(コーピング)に資する装置として身近な森林を捉え、現地実験およびアンケート調査によって、身近な森林環境における(1)短期的および(2)継続的なストレス低減効果を明らかにする。また、同時に、オーソライズされた調査票を用いて、全被験者の日常的な■生活習慣、■レジリエンス(回復性)、■QOL(生活の質)、■エフィカシー(効力感)、■コヒアレンス(首尾一貫感覚)等のコーピング指標を調べる。さらに、継続的なストレス低減効果と各コーピング指標との関係を分析することで、日常生活の延長線上において、身近な森林における森林浴が(3)人々の心理的な平穏の維持や改善に与える機序(ストレスコーピング機能)について解明するとともに、(4)ストレス低減効果のさらなる高度発揮を可能とする活用プログラムおよび空間整備の方略について提言を行うことである。H22年度は文献収集、調査票の作成、購入など実験調査の準備を行う。さらにストレス低減効果を調べるために、数十名の被験者に、都市近郊にある身近な森林にてPOMSを用いた森林浴実験(森林浴前後の比較)を実施し、短期的な心理的ストレス低減効果を測定するのが目的であった。研究を進めた結果、予定通りに、文献収集、調査票の作成、購入など実験調査の準備は終了した。また、30名の被験者に対して、短期的なストレスコーピング効果を調べるための調査を実施したので、順次分析していく予定である。実際の森林環境にて調査をおこなった。調査地として、奈良県吉野町、大分県大分市など、4ヶ所の散策に適した平坦な森林環境を選択し、公募により男子大学生および大学院生、計48名を調査の参加者として依頼した。短期的・継続的なストレス低減効果については、前年度に準備した(1)プロフィール調査票、(2)POMS(以上、(1)、(2):ストレス低減効果調査票)を使って調べた。さらに、(3)生活習慣病予防、(4)レジリエンス、(5)ストレスコーピング、(6)QOL(以上、(3)(6):コーピング指標調査票)を同一の被験者にあらかじめ実施して、ストレスコーピングの程度について調べた。平成23年度は森林浴の短期的および継続的なストレス低減効果の分析を行ったところ、森林浴の前後で複数の心理的指標が改善されるなど、短期的および継続的な森林浴効果が明らかにされた。その成果の一部を平成23年度日本造園学会全国大会(11月14日・東京農業大学・口頭発表)にて学会発表を行った。また、平成24年度以降は、短期的および継続的な心理的ストレス低減効果に着目し、各コーピング指標との関係について調べる予定である。この分析をおこなうことで、ストレス低減効果のさらなる高度発揮を可能とする、活用プログラムおよび空間整備の方略を提示することが可能になるだろう。最終的には、全国各地の森林セラピー基地または都市公園などにて、効率的な業務計画、規格制定への貢献に繋がるような知見を導くような成果を目指したい。平成23年度までに、実際の森林環境にて調査をおこなった。調査地として、奈良県吉野町、大分県大分市など、4ヶ所の散策に適した森林を選択し、公募により男子大学生および大学院生、計48名を調査の参加者として依頼した。短期的・継続的なストレス低減効果を調べる調査票については、前年度に準備した1プロフィール調査票、2POMS(以上、1、2:ストレス低減効果調査票)を使用して調査を行った。さらに、個々人の3生活習慣、4レジリエンス、5ストレスコーピング、6QOL(以上、36:コーピング指標調査票)を同一の被験者にあらかじめ実施して、ストレスコーピングの程度について調べた。平成24年度は森林浴の短期的および継続的なストレス低減効果の分析を行った。結果的に、森林浴の前後で複数の心理的指標が改善されるなど、短期的な森林浴効果が明らかにされた。しかし、その一方で、長期的な森林浴のストレス低減効果については明確な結果が得られなかった。これについては、(効果を調べるための)出口となる心理的指標(調査票)について、さらに精査して他の調査票を使用するなどして、改めて実験プロトコルを組み立て、研究を行う必要があることが示唆された。また、ストレス低減効果と各コーピン指標との関係を調べることで、ストレス低減効果のさらなる高度発揮を可能とする、活用プログラムおよび空間整備の方略を提示することが可能になった。その成果は、「エビデンスからみた森林浴のストレス低減効果と今後の展開(新興医学出版)」として、図書として出版された。

今後、これらの成果を基軸として、全国各地の森林セラピー基地または都市公園などにて、効率的な業務計画、規格制定への貢献に繋がることを目指したい。平成23年度までに予定通り実験が終了しており、現在分析をおこなう状態にある。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り短期的および継続的効果の分析を進め、結果から言及可能な範囲で高度発揮方策についての提言をおこなう。