hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人類学における不確実性をめぐる理論的視座の再構築

本研究の最終的な目標である、不確実性概念の理論的視座の構築は、研究代表者および研究分担者が参加する、関連する研究会などへの参加を通して、議論の洗練を試みた。人類学、および社会学の研究者との交流を通して、不確実性概念の理論的視座についての闊達な議論交換を行ってきた。議論交換では、不確実性を人類学的に論じるための理論的な視座として二つの点が絞られた。一つは、不確実性が立ち現れている状況を(過去訴求的に)所与として捉え、当事者がどのように問題としての不確実性に関わるかという視点からのアプローチである。もう一つの方向性としては、不確実性の立ち現れ自体を考察の対象にするものである。このように不確実性への視座を二つに分けた上で、本研究の研究メンバーは、前者のような、不確実性を解決すべき問題として捉えるというアプローチとは異なる議論のアリーナとして、後者の方向性の可能性の広がりを示すことを試みている。後者の方向性は、既存の研究では論じられてこなかったが、不確実性とは本来どのようなものであるのかを人類学的に考察する上で重要なものだと位置付けている。平成30年度も、各メンバーによる、不確実性に関わるフィールドワーク、および、文献を通した質的データ、また、先行研究資料を収集することを活動の柱とした。研究代表者を中心に各メンバーがそれらの作業を進めた。今年度は、6月に日本文化人類学会で研究代表者と分担者を含め、不確実性についての分科会で発表する。再来年度には、研究代表者と分担者が中心となって、『不確実性の人類学』(仮)を出版する計画があるため、それに向けて今年度内に、研究会の開催を予定している。本研究は、文化人類学における不確実性概念の理論的視座の構築を目指している。「リスク社会」といわれる現代社会について、近年、日常生活に潜む不確実性を排除し、自己の責任のもとでリスク管理を強いられる、不安に満ちた世界とする時代認識が広がりつつある。本研究のメンバーは、従来の「リスク社会」論的な、不確実性を排除し管理すべきものとしてのみ捉えるのではなく、不確実性の創造的側面、あるいは、必ずしも排除されるべきものとしてではない不確実性のあり方を再評価・再考する必要があると考えている。そのために、本研究では、(1)人類学と関連領域の不確実性についての文献を整理し、(2)各研究メンバーがそれぞれの研究対象において不確実性に関連する調査を実施し、それぞれの研究対象における不確実性の現れ方と不確実性概念を再考する。その上で、(3)研究会における議論を通して、不確実性を排除すべきものとしてのみ捉えるのではなく、その重層的で多面的な内実を整理し、人類学における分析概念として練り上げることを目指している。本研究の構想である、不確実性概念の理論的視座の構築は、関連する研究会等への参加を通して、議論の洗練を試みている。人類学の研究者らとの交流を通じて、本テーマに関する闊達な意見交換を推し進めることができた。現在、不確実性を、その1認識論的な側面と2存在論的な側面に分けて整理している。前者は、疑いやトラブルの源泉として捉えられる不確実性や希望をもたらす源泉となりうる不確実性がある。後者としては、当事者がどのように不確実な世界を立ち上げていくのか、という部分に注目している。初年度である平成29年度は、各メンバーによる、不確実性にかかわるフィールドワークを通じた質的データ、及び、先行の研究資料を収集することを活動の柱としており、研究代表者を中心に各メンバーがそれらの作業を順調に進めている。引き続き、各メンバーの資料収集、及び、質的データの収集を継続する。また、平成30年度は、宮城学院女子大学にて、外部からの発表者を呼んで研究会を開催することを計画している。

再来年度には、研究代表者と分担者が中心となって、『不確実性の人類学』(仮)を出版する計画があるため、それに向けて今年度内に、研究会の開催を予定している。研究代表者が、平成30年度内に公開予定だった研究成果を平成31年度7月に延期したため、それに伴い、資料収集と編集に関わる費用を使用しなかった。今年度は、それを予定通り資料収集編集の一部として充当する。研究代表者が購入する予定のデータの購入時期を、手続きなどの理由から、平成31年度へ持ち越したために、次年度使用額が生じた。
DNA障害に伴う核内クロストーク及び遺伝子発現の分子機序を基盤にした治療法の開発

我々はこれまで、シスプラチン感受性を左右する転写因子としてYB-1を報告してきた。このYB-1に関して更に解析を進め、その分子機序としてDNA修復との関連を検討した。YB-1のcDNAを用いて大腸菌での発現を行い、プルダウンアッセイを行った。その結果YB-1がPCNAと直接結合することを見いだし、in vivoにおいても結合が確認された。このことはDNA修復にYB-1が関与していることを示す。またYB-1はDNA結合能を持つことから、DNA損傷を認識するか否かをゲルシフトアッセイにて解析した所、YB-1による修復関連蛋白をリクルートする可能性が示唆された。また臨床腫瘍におけるYB-1の発現とその標的遺伝子の発現の相関についても検討し、骨肉腫においてはYB-1の核内発現とP-gpの発現が相関すること2)、しかし大腸癌や甲状腺癌においては正常部より癌部で発現が高かった。しかしP-gp発現との相関はなかったものの、TopoIIαやPCNAとの発現には正の相関があり増殖マーカーとしての有用性が示された。シスプラチン耐性での耐性関連遺伝子として新たにABCトランスポータースーパーファミリーのcMOAT2/MRP3の全長cDNAを単離して報告した。現在ディファレンシャルハイプリダイゼーション法にて新たに3クローンを分離して解析を進めている。薬剤ストレス応答もしくはDNA損傷により誘導される遺伝子についてはその解析を終えつつあり中心的役割を果たす転写遺伝子について最終的な同定作業を進めている。候補としてNF-Y、CTF、AP-2、p53等が挙げられ、更にそれらのリン酸化やアセチル化が関与する可能性が高いと考えられる。シスプラチン耐性細胞で過剰発現している遺伝子群のプロモーター解析の結果については現在論文準備中である。
筋萎縮性側索硬症2型原因遺伝子産物、ALS2の分子機能解析と制御因子の同定

ALS2タンパク質機能解析を目的として、ALS2モデル動物(Als2ノックアウトマウス)から初代培養繊維芽細胞および初代培養神経細胞を樹立し、同腹の野生型マウスから樹立したそれぞれの細胞との細胞表現系を比較した。これまでに、Als2欠損によって、初代培養神経細胞の軸索伸長が遅延することが明らかとなっている。ALS2は膜輸送の初期過程を担うRab5の活性化因子であるため、Als2欠損神経細胞では、ALS2の機能喪失によって、細胞内膜輸送・物質輸送機能の異常が生じ、軸索伸長に影響を与えたものと考えられた。初代培養海馬神経細胞におけるALS2の細胞内局在を解析した結果、ALS2は神経成長円錐において、アクチン繊維に囲まれた大型のエンドソーム、マクロピノソームに局在することが明らかとなった。マクロピノソームは、マクロピノサイトーシスによって生じるエンドソームの一種である。そこで、ALS2がマクロピノサイトーシスに関与するもと考えられたため、Als2欠損マウスと同腹野生型マウス由来の初代培養大脳皮質神経細胞を用いて、HRPの取り込み量を比較した。HRPは細胞外液と共に非特異的に細胞内へ取り込まれるエンドサイトーシスマーカーであり、主にマクロピノサイトーシスよって細胞内に取り込まれる。また、マクロピノサイトーシスは、Rab5の活性化を必要とすることが知られている。その結果、Als2欠損初代培養大脳皮質神経細胞は、同腹野生型初代培養大脳皮質神経細胞と比較して、HRPの単位時間当たりの取り込み量(マクロピノサイトーシス活性)が有意に減少していることが明らかとなった。一方で、初代培養繊維芽細胞を用いて同様の実験を行ったところ、遺伝子型に対応したHRPの取り込み量の違いは見出せなかった。よって、ALS2は、神経細胞においてマクロピノサイトーシスを調節することが明らかとなった。ALS2原因遺伝子産物、ALS2は、細胞内において低分子量Gタンパク質Rab5を活性化し、細胞内物質輸送に関わる因子であることが報告されている。しかし、HeLa細胞内にALS2全長を過剰発現させてもエンドソームヘの局在頻度は低く、その融合は促進されない。一方、そのN末端に存在するRLDドメインを除いたALS2のC末領域は、エンドソームに局在するとともにエンドソーム融合を顕著に促進する。このように、ALS2はエンドソーム上に局在し、Rab5を活性化する活性化型と、細胞質に留まる不活性化型が存在し、その活性化および不活性化は、何らかのシグナル伝達因子によって制御されているものと考えられた。そこで、本研究は、ALS2の活性化・不活性化機構に関わる因子を同定することを目的として、ALS2に結合する因子の検索をYeast Tow Hybridスクリーニング法を用いて行った。ヒトALS2の断片を発現するbaitコンストラクトを20種類作製し、ヒト成人脳ライブラリーに対してスクリーニングを行った結果、複数のALS2結合候補因子のcDNAクローンを取得することに成功した。これらクローンの持つcDNAの配列についてデータベース検索を行ったところ、そのうちの2クローンはALS2自身のcDNAであることが明らかとなった。次に、免疫沈降方によってALS2同士の結合を確認したところ、ALS2同士が細胞内においても結合することが明らかとなった。また、ALS2の分子間結合能を消失させた変異体においては、Rab5活性化能が失われるとともに、エンドソームヘの局在も損なわれることが明らかとなった。よって、ALS2同士の結合はそれ自身のRab5活性化能および局在決定に必須であることが明らかとなった。ALS2タンパク質機能解析を目的として、ALS2モデル動物(Als2ノックアウトマウス)から初代培養繊維芽細胞および初代培養海馬神経細胞を樹立し、同腹の野生型マウスから樹立したそれぞれの細胞との細胞表現系を比較した。繊維芽細胞を用いて、Alexa-488標識EGFの細胞内輸送について観察したところ、Als2欠損マウスでは野生型マウス由来繊維芽細胞に比べ、EGF陽性のエンドソームの融合・輸送遅延を生じることが明らかとなった。また、Als2欠損マウスと同腹野生型マウス由来の初代培養海馬神経細胞を用いて、培養2日後(DIV2、Stage3)のそれぞれの細胞の幼若軸索の長さを測定した。その結果、Als2欠損マウス由来神経細胞の幼若軸索は、同腹野生型マウス由来神経細胞の幼若軸索と比較し、有意に短いことが明らかとなった。Als2の欠損によって、繊維芽細胞においてエンドソームの融合・輸送遅滞が観察されたことから、ALS2は細胞膜輸送・物質輸送の数ある物質輸送のステップの中で、エンドソームの融合・輸送に関わることが示唆された。また、神経細胞において軸索伸長に異常をきたすことから、ALS2の担う細胞内膜輸送・物質輸送等の機能は軸索伸張や形態形成に関わるものであると考えられた。加えて、ALS2活性化制御因子の同定を目的として行ったYeast Two-Hybridスクリーニングによって、ALS2結合候補因子として前年度に報告したALS2自身以外に、新たに6種類の結合候補因子を同定した。そこで、免疫沈降法を用いてそれぞれの候補因子とALS2との相互作用の確認を試みたが、すべての候補因子とALS2の特異的相互作用は認められなかった。

これまでに、Als2欠損によって、初代培養神経細胞の軸索伸長が遅延することが明らかとなっている。ALS2は膜輸送の初期過程を担うRab5の活性化因子であるため、Als2欠損神経細胞では、ALS2の機能喪失によって、細胞内膜輸送・物質輸送機能の異常が生じ、軸索伸長に影響を与えたものと考えられた。初代培養海馬神経細胞におけるALS2の細胞内局在を解析した結果、ALS2は神経成長円錐において、アクチン繊維に囲まれた大型のエンドソーム、マクロピノソームに局在することが明らかとなった。マクロピノソームは、マクロピノサイトーシスによって生じるエンドソームの一種である。そこで、ALS2がマクロピノサイトーシスに関与するもと考えられたため、Als2欠損マウスと同腹野生型マウス由来の初代培養大脳皮質神経細胞を用いて、HRPの取り込み量を比較した。HRPは細胞外液と共に非特異的に細胞内へ取り込まれるエンドサイトーシスマーカーであり、主にマクロピノサイトーシスよって細胞内に取り込まれる。また、マクロピノサイトーシスは、Rab5の活性化を必要とすることが知られている。その結果、Als2欠損初代培養大脳皮質神経細胞は、同腹野生型初代培養大脳皮質神経細胞と比較して、HRPの単位時間当たりの取り込み量(マクロピノサイトーシス活性)が有意に減少していることが明らかとなった。一方で、初代培養繊維芽細胞を用いて同様の実験を行ったところ、遺伝子型に対応したHRPの取り込み量の違いは見出せなかった。よって、ALS2は、神経細胞においてマクロピノサイトーシスを調節することが明らかとなった。
ヒト乳幼児四足歩行における歩容の個体発達に関する縦断的研究-最長7歳を目指して-

この4年間、乳幼児の四足歩行(四つ這い、高這い)をDVカメラにて縦断的に記録し、その歩容の個体発達過程をHildebrand(1966)の歩容グラフ上に記述することを試みた。目標とした7歳以上まで継続できたのは3名、5歳まで継続できたのは2名、3歳までは3名であった。以下結果の概略を記す。四つ這い開始当初の歩容は、Hildebrandが四足歩行の源泉とみなしたLS(DC), very slowの領域に分布した。以後速さを増しながらTrotに移行し、二足歩行開始頃はTrot, moderateの領域で熟達した四つ這いを行なった。二足歩行移行後は一時退行したが、2歳頃からまた速くなり、3歳頃には二足歩行開始頃の四つ這いを行なった。その後Diagonal SequenceとPaceの領域に向かうような二極分科を示すと思われ、その傾向は45歳頃に推測されるような兆しを見せ、6歳頃には判明するのではないかとの新しい知見を得た。高這いについては、それを必然的な移動手段として用いている乳児期の歩容は、何か規定を受けたかのように,LS(DC)の一定の範囲内にて分布したが、それ意外の高這いでは,自由度の大きい這い方をしていると思われる結果であり、今のところはまだ特定の発達パタンを見い出すには至っていない。乳幼児の四足歩行をDVカメラにて縦断的に記録し,その歩容の個体発達過程をHildebrand(1966)の歩容グラフ上に記述した。撮影の頻度は週1回及び二足歩行移行後は年36回程度を理想とした。今年度は新たに4名の乳児の記録を開始したが、うち2名は歩き初めてからの撮影となった。以前からの対象6名のうち継続できたのは24歳の5名であった。まず新規乳児の結果を述べる。1.女児Aの事例。生後37週で四つ這いを開始しその歩容は2週目もLS(diag.cpts.)-very slow(walk)で、2週目も同様で、現在進行形である。2.女児Bの事例。生後36週頃に四つ這いを開始しその3週目後頃より撮影を開始しLS-slow、二足歩行開始前はTrot-moderate、良く歩くようになってからはLS-slowであった。3.女児Cの事例。四つ這い開始しが生後43週と遅く好機を逸し、二足歩行開始直後から撮影となりLS-very slow,良く歩くようになってからはLS-slowであった。4.男児Dの事例。生後38週頃に四つ這いを開始しするもすぐに二足歩行に移行し、既に良く歩くようになった45週からの撮影でLSもしくはTrot-slowであった。次に以前からの継続幼児の結果を、前回の結果も加えて述べる。2歳以後はmoderateで共通。本年度も得られた歩容は全てLSとTrotのWalk(slow, moderate)の範囲内であった。なた四つ這い開始初期の歩容はLS-very slow、slowであり、Hildebrand(1976)が四足歩行の源泉とみなした領域内であった。これらは前回の結果と同様であった。撮影の頻度は週1回,二足歩行移行後は年36回程度を理想とした。今年度は新たに1名の記録を開始し,前からの対象10名のうち継続できたのは16歳の8名であった。1.男児Aの事例。生後39週に腹這いを,44週に四つ這いを開始した。解析可能な四つ這いは二足歩行開始の52週からで,その時の歩容はLS(diag.cpts.)-very slow(walk),良く歩くようになった54週はTrot-slowであった。2歳以後の速さはmoderateで共通。

2.女児Bの事例。前回四つ這いを開始の37週と翌38週でLS(diag.cpts.)-very slow,今回42週まで同様,伝い歩きを開始した43週から二足歩行開始前の52週までTrot-slowであった。6.女児Fの事例。前回3歳でTrot,今回3歳3月と3歳10月で同様にTrotであったが,LSではなくDSに向かう方向性であった。7.男児Gの事例。前回4歳から4歳半までLS。今回4歳9月と5歳半で同様であったが,LSの範囲を往来していた。8.女児Hの事例。前回4歳から4歳8月でTrot今回4歳11月と5歳3月でも同様であったが,DSに向かう方向性であった。乳幼児の四足歩行をDVカメラにて縦断的に記録し,その歩容の個体発達過程をHildebrand(1966)の歩容グラフ上に記述した。撮影の頻度は,今年度の対象は全て二足歩行に移行したため年25回程度を理想とした。前年度からの対象9名のうち継続観察できたのは7名であった。以下結果で,現在3歳未満の2児は少し詳しく述べる。2歳から6歳までの速さはmoderateで共通。6.女児Fの事例。前回4歳11月と5歳3月でTrot,今回5歳7月と6歳1月で僅かでは有るが全体を通じて初めてDS(diag.cpts.)の歩容が見受けられた。しかしその方向へ顕著には向かわず,6歳6月でTrotに戻った。7.男児Gの事例。前回5歳4月と6歳0月でLS(single foot)であった。今回6歳9月でも同様であったが,速さが僅かでは有るが全体を通じて初めてfastに至る場合も見受けられた。発達に伴い,大きくLS(diag.cpts.)とTrotに向かう2パターンが示唆され,更に6歳以降は,LS(single foot)やDS(diag.cpts.)に迄向かう,その2パターンがより強調され,それ迄とは異なる歩容を生じる能力を有する可能性が示唆された。撮影の頻度は年25回程度とした。前年度からの対象7名全て継続でき,そのうち3名が目標の7歳に達した。今年度は新たに1名の記録を開始したが,まずその新規乳児の結果を述べる。1.女児Aの事例。生後35週頃に腹這いを,39週に四つ這いを開始しその時の歩容はLS(diag.cpts.)-slow(walk),伝い歩き開始頃の42週も同様だがTrot寄り,二足歩行開始の56週はTrot-moderate。次に継続幼児の結果を,前回最後の結果の後に述べる。2歳以後の速さはmoderateで共通。3.女児Cの事例。前回2歳6月でLS(diag.cpts.),今回2歳9月,3歳0月,3歳4月も同様であった。5.女児Eの事例。前回4歳10月でLS(diag.cpts.)であったが,今回5歳11月でも同様で大差なかった。6.男児Gの事例。前回6歳3月でTrot。今回6歳7月と7歳0月と7歳3月でも同様にTrot。7.女児Hの事例。前回6歳5月でTrot,今回7歳0月で同様,7歳5月でTrotを越え僅かながらDS(diag.cpts.)に至った。
鬼ごっこを題材にしたジュニア世代の新規運動指導戦略法の構築に向けた基礎的研究

本研究は鬼ごっこの種目特性を運動強度の観点から明らかにすることを目的とした。単純なおいかけっこを軸とした“おいかけ鬼"をベースに「対抗」、「陣地」、「道具」の要素を付け加えた“氷鬼"、“ケイドロ"、“しっぽ鬼"の4つ種目をGPSから得られるパフォーマンスデータと心拍計から得られる生理的応答の二つのデータから総合的に運動強度を推定し、各鬼ごっこの種目特性について考察を行った。本研究は体育やスポーツ現場において活用されている鬼ごっこに注目し、その鬼ごっこが有する運動学的特性を明らかにすることで、効果的な運動プログラムや指導法の開発と提案を行うための基礎的な資料を得ることを目的としている。28年度はサッカースクールに通う小学校3年生15名の男子を対象に、「おいかけ鬼」、「氷鬼」、「ケイドロ」の3種類の鬼ごっこをそれぞれ3分間実施し、計測を行った。対象者にはGPS(Advanced Sport Instrument社)と心拍計(Polar社)を装着し、総移動距離、移動速度毎の移動距離、平均心拍数、心拍帯別活動時間等を測定した。またそれぞれの鬼ごっこをビデオカメラで撮影し、子どもたちの動きの特徴についても分析を行った。得られた結果は以下の通りである。1.総移動距離においてはおいかけ鬼(348.3±35.1m)が氷鬼(287.4±28.1m)とケイドロ(251.6±42.8m)よりも有意に高い値を示した。2.平均心拍数においては氷鬼がおいかけ鬼とケイドロよりも有意に高い値を示した。また心拍帯別活動時間において有意差はなかったものの、3種類の鬼ごっこともに総活動時間の約60%以上を90%HRmaxで活動していたことが明らかになった。3.子どもたちの動きは曲線的な動きが多く、サイドステップやバックペダルといったステップを駆使したカッティング動作はあまりみうけられなかった。またその曲線的な行動は鬼としてプレーしている際に顕著に現れることが明らかとなった。以上の結果により鬼ごっこは高い運動強度でプレーされており、その運動強度はルールを変更することで変化していくことが示唆された。また指導介入を行うことで、トレーニングやウォーミングアップ中に動き作り(ステップワーク)に着目した指導を行っていくことでより効果的なプログラムの展開が可能であることが示唆された。28年度の研究目的はGPS機器と心拍計を用いて複数の鬼ごっこの運動学的特性を明らかにすることであった。3つの鬼ごっこで実施し、データの収集および解析が予定通り終了している。現在は今年度の研究課題に向けて協力クラブと子どもたちと日程調整を進めている。今年度の実験の課題として、計測機器の装着が挙げられる。予備実験において実際に子ども達に機器を装着させたところ、特にGPS機器のヴェストが大人サイズであったためにプレーの妨げになり、またプレー中に不快感を示す子どもたちが多く見受けられた。ヴェストの着用に改良を重ねて、子どもたちに大きな身体的および心理的な負担なく装着できるレベルにはなったものの快適な実験環境を維持するために今後も改良を行っていく予定である。本研究の目的はスポーツ科学的手法を用いて小学生を対象にしっぽがある時と無い時の鬼ごっこ中の動きを分析し,鬼ごっこにおける“しっぽ"の役割を明らかにすることを目的とする.山梨県内のY小学校に通う中学年(3,4年生)15名と高学年(5,6年生)18名の計33名を被験者とし,内データ欠損のなかった17名(男子12名,女子5名)を分析対象とした.被験者の通う小学校が独自に行っている放課後教室のスポーツ教室内で実験を行った.被験者にはGPS機器を装着し,「おいかけ鬼」と「しっぽ鬼」を実施した.得られたトラッキングデータから総移動距離,移動速度毎の移動距離,加速・減速回数,移動軌跡(ヒートマップ)を算出し比較検討を行った.得られた結果は以下の通りである.1.総移動距離においては「おいかけ鬼」が有意に高値を示した. 2.5つに区分したスピードゾーンの移動距離においては,おいかけ鬼は速い速度帯において高値を示した.3.加速と減速回数においてもおいかけ鬼が有意に高値を示した.4.しっぽ鬼のプレー時においてはコートの端付近での滞在時間が長くなる傾向にあることが明らかとなった.二つの鬼ごっこで異なる戦略行動がとられていたことが示唆された.「しっぽ鬼」においては背後を撮られないような「駆け引き」を伴う活動に従事することになり,全体的な移動距離の低下など運動強度の低減につながったと考えられる.様々な鬼ごっこを組み合わせることで動きだけではなく,状況判断能力を育むことも可能であると考えられる.しっぽ鬼に関しては見ることの意識付けにもつながり,状況判断能力の向上や不用意な衝突や転倒によるケガのリスクも低減可能であると考えられる.本研究は鬼ごっこの種目特性を運動強度の観点から明らかにすることを目的とした。28年度の研究結果から、鬼ごっこは比較的高い運動強度を保たれる一方でルールの変更により運動強度が変化することが示唆された。

今回題材とした鬼ごっこは最も一般的な「おいかけ鬼」からチームの要素を加えた「氷鬼」、そしてそれに陣地の要素を加えた「ケイドロ」の3種類鬼ごっこで検討を行った。29年度の研究課題として、これらの鬼ごっことは異なった要素、特に道具を用いて行う「しっぽ鬼」の種目特性の検討を行っていく。しっぽ鬼はしっぽに見立てた布(ビブス)を背後につけてその“しっぽ"を取り合う鬼ごっこである。従来の“タッチ"をすることで成立していた鬼ごっこと比較し子どもたちの観察行動やポジショニング、間合いの取り方が異なることが予想される。さらには、「しっぽ鬼」と「氷鬼」といった具合に二つの異なる鬼ごっこを組み合わせることによる動きの変化についても測定を行い、ルールのバリエーションに伴う運動学的な特性の変化について検討してく。具体的には、28年度の研究と同様にGPSと心拍計を用いて計測を行う。ビデオカメラによる動作分析では従来のステップ動作やカッティング動作に加えて、「しっぽ」をつけることにより発現する特異的な動作の抽出を試みることで種目特性を明らかにし、鬼ごっこの指導方法を考察していくための基礎的資料を収集することを目的とする。29年度が最終年度であるため、記入しない。トレーニング学29年度が最終年度であるため、記入しない。
トランスポゾンを利用した線虫C.elegans遺伝子破壊システムの開発

C.elegansは、ゲノムDNAの大部分がYAC及びコスミドの整列ライブラリーとしてクローニングされ、既に全塩基配列決定が開始されている。また全cDNAの単離も精力的に進められており、最もゲノム解析の進んだ生物種の一つである。次の段階としては、遺伝子を機能へと結び付けることが重要であり、その一手段として遺伝子破壊による表現型の解析が考えられる。C.elegansのmutator株は約300コピーのトランスポゾンTc1を持ち、様々な遺伝子への挿入突然変異体が知られている。そこで、mutator株を約100個体ずつプールして培養し、そのF1集団より作成した突然変異体バンクより、PCR法を用いて目的遺伝子にトランスポゾンの挿入した個体を見いだす方法を開発した。mutator株RW7097(mut-6)より作成した768プール(総計約80,000個体に相当)のバンクでは、調べた13遺伝子に対し7遺伝子で9種のTc1挿入株を得た。mutator株MT3126(mut-2)の192プール(総計約20,000個体に相当)よりなるバンクからは、調べた6遺伝子中4遺伝子において計5株を得ることができた。単位ゲノム領域への1プール当りTc1挿入株を得る割合はMT3126株の方が高いことが明らかとなり、このバンクでは約4kbpのゲノム領域に対し1個のTc1挿入株が期待できる。C.elegansの遺伝子の多くは4kbp以上の大きさを持つので、ほぼ任意の遺伝子に対してトランスポゾン挿入株を得ることができると思われる。Tc1挿入株中unc-22遺伝子への挿入ホモ接合体では特徴的な表現型(twicher)を見いだせた。それ以外ではイントロンへ挿入した場合を含め、生存率、形態、運動には異常を見いだせなかった。これらTc1挿入株より確実な遺伝子破壊個体を得るため、Tc1の転移に伴い近傍領域の高頻度な欠失が生じることを利用して遺伝子欠失変異体を作成し、詳細な表現型の解析が必要である。
偏微分方程式の解の定性的研究

本研究の目的は偏微分方程式のCauchy問題の解の局所一意性の解明であり本問題の解決の重要性は申請時強調しておいた.その成立の可否は考察する関数空間と作用素の関係において規定される。即ち,ある関数空間(可微分関数族,GEVREY級関数族その他)に対し,その上の作用素(双曲型,楕円型等)の満たすべき条件を考察するすることが求められていたのである.そして,そのうちでも特に初期面で方程式の型が安定していない作用素に対し局所一意性が成立するかどうかを考察することが当面の目的であった.本研究に対する補助金の成果として,1階方程式系に対し局所一意性定理が成立するための十分条件を得たのでここに報告する.1階方程式系に対する問題を考察の対象とする.この種の方程式は作用素が安定しているときには多くの研究結果があるが,初期面で不安定な場合の研究は少ない.我々は主部の作用素としての対称部分と非対称部分にある仮定をおくことにより可微分関数族において局所一意性定理が成立することを確かめることができた.証明は従来の変数変換と積分不等式に依るが重み関数を新たに導入することよりなされる.単独方程式に対しては無限階可微分族について類似の結果がいくつか知られているが,解の微分可能性をどの程度仮定すれば局所一意性が成立するかの問題に部分的解答を与えたものとして興味ある結果と思う.さらにこの方法で単独方程式についてもシャープな結果が出せるものと考えている.又,楕円型作用素に対する一意接続性定理も同様の設定のもとに考察できることが解ることを最後に付け加えておく.本研究の目的は偏微分方程式のCauchy問題の解の局所一意性の解明であり本問題の解決の重要性は申請時強調しておいた.その成立の可否は考察する関数空間と作用素の関係において規定される。即ち,ある関数空間(可微分関数族,GEVREY級関数族その他)に対し,その上の作用素(双曲型,楕円型等)の満たすべき条件を考察するすることが求められていたのである.そして,そのうちでも特に初期面で方程式の型が安定していない作用素に対し局所一意性が成立するかどうかを考察することが当面の目的であった.本研究に対する補助金の成果として,1階方程式系に対し局所一意性定理が成立するための十分条件を得たのでここに報告する.1階方程式系に対する問題を考察の対象とする.この種の方程式は作用素が安定しているときには多くの研究結果があるが,初期面で不安定な場合の研究は少ない.我々は主部の作用素としての対称部分と非対称部分にある仮定をおくことにより可微分関数族において局所一意性定理が成立することを確かめることができた.証明は従来の変数変換と積分不等式に依るが重み関数を新たに導入することよりなされる.単独方程式に対しては無限階可微分族について類似の結果がいくつか知られているが,解の微分可能性をどの程度仮定すれば局所一意性が成立するかの問題に部分的解答を与えたものとして興味ある結果と思う.さらにこの方法で単独方程式についてもシャープな結果が出せるものと考えている.又,楕円型作用素に対する一意接続性定理も同様の設定のもとに考察できることが解ることを最後に付け加えておく.
協同的学習を通じた子どもの自律的な思考・表現を深化させる理科授業システムの開発

本研究では,協同的な学習を通じた子どもの自律的な思考・表現の促進に関わる理科授業デザインについて検討した。特に,自律的な学習活動の中心機能として,メタ認知に着目し,協同学習の過程におけるその変容を分析した。具体的には,学習論としてEfrklides,A(2009)の主張するメタ認知の多面的アプローチに関する理論を,また教授論としてKahn,S(2007,2008)が提起する協同的なモデル構築に関する教授の視点に着目し,具体的な授業デザインの枠組みを構築した。結果として,授業実践を通じて,構築した授業デザインの枠組みが,子どもの自律的な思考・表現の育成に効果的に機能することが明らかとなった。近年,子どもの自律的な思考・表現を育成するための教授方略の確立が急務となっている。本研究では,子どもの思考過程で稼働する表象(脳内におけるイメージや数式などの表現活動)に着目し,子どもが協同的な学習を通じてこれを自律的に操作できるような理科授業システムの開発を目指している。研究初年度では,まず自律的な学習の具現化に関わる要素としてメタ認知に着目し,これの協同的な学習を通じての変容過程を分析した。具体的には,Anastasia,E.(2009)が提起する個人のメタ認知に対する社会的レベルの影響を考慮したメタ認知の多面的モデルに着目し,これを理科学習の立場から捉え直した。その上で,Khan,S.(2008)の提起する理科における協同学習を通じたモデル構築プロセスに関する理論を援用して,社会的相互作用の活性化を通じたメタ認知の機能拡充のための教授論的視点を構想した。結果として,まず課題解決に関わる自分なりのモデル構築を実施することで,既有の表象ネットワークを稼働させた個人内部でのメタ認知の活性化が観られた。その上で,協同的な学習による課題解決を通じたメタ認知の相対化の過程の成立によって,子どもは表象ネットワークの修正や再構成を行い,メタ認知的モニタリングとコントロールの質を高めていることが明らかとなった。協同的なモデル構築過程では,教師による的確なモデル評価を通じた足場作りが不可欠であった。これら社会的な相互作用とメタ認知の変容との関連を表象ネットワークモデルと対応付けて分析することによって,子どもの自律的な科学概念構築過程の一部を明らかにすることが可能となった。本年度は,これまでの研究で開発した社会的相互作用過程におけるメタ認知機能の変容を捉えるモデル並びにメタ認知の機能拡充のための教授論的視点の有用性について,高等学校化学の授業を事例に検証した。結果として,以下の諸点が明らかとなった。(1)課題解決に関わる自分なりの根拠に基づくモデル構築を実施することによって,既有の表象を稼働させた個人内部でのメタ認知の活性化が見られた。(2)協同的な学習による課題解決を通じたメタ認知の相対化の過程を構築することによって,子どもは表象の修正や再構成を行いメタ認知的モニタリングとコントロールの質を高めていることが明らかとなった。(3)a)自己の考えに基づきモデルを構築する,b)グループ内や他のグループの考えを参考として拡張モデルを構築する,c)課題解決に機能するモデルを選択し評価する,といった3つの視点を教師は重視することによって,協同学習を通じたメタ認知の機能の高次化を促進させることが可能となった。本研究では,協同的学習を通じた子どもの自律的な思考・表現を深化させる理科授業デザインについて検討した。具体的には,自律的な思考・表現を具体化するための中心機能としてメタ認知に着目し,その個人内部での情報処理過程を精査することに加え,教師や他者との相互作用の影響を考慮した。そこでは,学習論としてEfklides,A(2009)の主張するメタ認知の多面的アプローチに関する理論を援用し,理科授業における社会的相互作用過程を通じたメタ認知の変容過程について理論化した。加えて,Kahn,S(2007)が提起する理科における協同的なモデル構築に関する教授方略に着目した。これらの諸理論を踏まえ,小中学校および高等学校における理科授業実践の分析を通じて,具体的な授業デザインの要素の抽出を行った。結果として,予想や仮説の設定場面において,既習事項や日常経験に基づき,それを具体的に表現させることによって,特にメタ認知的活動におけるモニタリング過程の活性化が見られた。また考察場面では,実験結果に関する情報のモニタリング結果に基づき,子どもが解決が困難な事項と判断した場合,他者の認知やメタ認知の情報のモニタリングを促すことによって,自己のメタ認知の内容を俯瞰し,より高次な認知処理過程が生起することが明らかとなった。この中で,子どもは自分なりのモデルの構築,その修正や再構築が促され,自ら主体的に思考・表現する活動を促進させた。これまでに開発した協同学習を通じてのメタ認知機能の質的向上を促す教授的視点に基づき,高等学校化学の授業による検証を行い,その有効性を確認することができた。

科学教育協同的な学習へのICT機器(特に電子黒板やタブレット端末)の活用による自律的な理科学習の成立を志向した授業開発を実施する予定である。研究初年度では,協同的なメタ認知の内実を表象ネットワークモデルを援用することによって,その情報処理過程を明らかにすることができた。特に,Anastasia,E.(2009)が提起するメタ認知の多面的モデルを導入により,これまで不明瞭であった社会的な相互作用によるメタ認知の変容過程を理論的に説明することが可能となった。その上で,協同的な学習を促進する教授方略を構築し,授業実践を通じてその有効性を検証することできた。授業記録の補助による人件費の支出が生じなかったことによる。社会的な相互作用を通じたメタ認知の活性化に関わり,今後の研究では表象の移行過程への影響をより詳細に検討する予定である。具体的には,表象には活動的表象,映像的表象,記号的表象の3タイプがあるが,これらの相互連関過程に対するメタ認知の機能について明らかにする。これによって,協同的な学習を通じた自律的な思考・表現の内実,ならびにその活性化のための方略を導出することができると考えている。論文の掲載決定に伴い,ページ超過代金の請求がなされる予定であるため,これに充当する予定である。当初予定した人件費の支出が生じなかったことによる。授業記録のアシスタントに関わり,人件費が発生する可能性があるため,これに充当する予定である。
親鸞理解の変遷についての総合的研究―江戸時代注釈と聖徳太子信仰の分析を中心として

本年度は聖徳太子像を所蔵する寺院・博物館・美術館への調査を積極的に行った。研究代表者は研究分担者の松尾剛次とともに4月に埼玉県行田市、5月に石川県の寺院の聖徳太子孝養像・南無太子像の調査を行った。研究代表者は8月に愛知県三河地方、9月、10月に大阪府・奈良県の寺院、12月に福井県嶺北地方の寺院を訪れ、初期浄土真宗および聖徳太子関連寺院における聖徳太子像などを確認した。また12月に修復中・被災により従来と異なる安置をしている京都の浄土真宗本山を訪れ、現在の聖徳太子像の安置様式を確認した。また関連して石川県立歴史博物館・奈良国立博物館・泉屋博古館・四天王寺宝物館等の展示を観覧し、福井県立美術館での聞き取りを行い、資料の収集につとめた。また研究代表者の所属大学には所蔵されない図録を取り寄せ閲覧した。以上の調査と資料の収集を交互に行うことを基礎として、初期浄土真宗における聖徳太子像の受容・光明本の成立について、浄土真宗外の資料をも考察した先行研究を確認しながら、近年見落とされている点や厨子との深い関連を確認することができた。また研究論文の収集により江戸時代における親鸞書簡の受容状況をふまえると研究代表者の仮説を補完する知見を得ることができた。その他に研究代表者は中国・北京大学、台湾・台湾大学(佛光大学との共催の国際学会)において本研究に関連する基礎的研究発表を行った。研究分担者の松尾剛次は本研究成果の一部として『鎌倉新仏教論と叡尊教団』(法蔵館)を2019年3月に出版した。平成28年度は、採用時との兼ね合いもあり、主に研究組織の体制整備、調整や各種申し入れを中心として実施した。採用時から一月に一度ほど定期的に、本研究の基礎となる、仏教における真理表現についての研究会を京都市内の私立大学や奈良市の東大寺総合文化センターにおいて実施・参加し、3月15日にはドイツからの研究者による研究発表を行った。2017年3月末には、仏教における真理表現に関連して、研究代表者は「道とはなにかー「平常心是道」の源流を尋ねて」という題目の論文を3月に刊行した。論文の刊行は研究代表者が編者になっているため、刊行元の京都大学人文科学研究所において刊行・研究の打ち合わせを行った。2017年2月中旬より3月初めまでドイツに出張し、ミュンヘン大学において、共同で翻訳者となっている日本仏教文献のドイツ語訳の校正を行い、また研究の打ち合わせを行った。2017年3月26日には日仏東洋学会において「近代初期日本および中国における『宗教』という用語の導入について」という題目で発表を行った。研究分担者の松尾剛次は聖徳太子信仰研究の成果の一部として『中世叡尊教団の全国的展開』(法蔵館)を3月に出版し、次年度5月初旬に実施する福井県における真宗寺院(越前四箇本山)の調査の打ち合わせを行った。次年度6月末から7月初めに武蔵野大学で開催される国際真宗学会のパネル発表のため、大谷大学において連携研究者と打ち合わせを行い、申込を行った。『真宗史料集成』『真宗全書』に所載される江戸時代刊行の文献や目録について整理を行うための整備をおこなった。10月からの採用となったため、申請時の研究計画・体制を見直すこととなり、若干の計画の遅れが生じたが、研究分担者と早々に打ち合わせを行い、次年度以降の研究体制や発表計画を調えていくこととなった。次年度の5月4日6日には研究分担者とともに福井県において聖徳太子像の調査を実施する予定であり、6月30日7月2日には海外から研究者を招聘し、また連携研究者とともに武蔵野大学で開催される国際真宗学会においてパネル発表を行う(研究分担者は個人発表)。『真宗史料集成』をもとに談義本の刊行や現在の所蔵整理も行っていく。同学会は浄土真宗の国際的な研究者が一堂に会する学会であり、そこで研究代表者・研究分担者の研究成果を発表して、広く周知されるとともに一定の評価を得たのは特筆できる成果と言える。5月には福井県の浄土真宗の本山などに安置されている聖徳太子像およびその安置形式について現地調査を行った。鎌倉期の聖徳太子像について知見がある研究分担者とともに直接確認することができた。また寺院の縁起として聖徳太子信仰についての聞き取りも行うことができ、太子信仰の広がりの多様な一面を確認することが出来た。また次年度に実施予定の埼玉県と調査の残された福井県における聖徳太子像の調査について年度末に調整を行った。本研究の基礎理解のために行っている研究会を実施し、また海外の研究者と浄土教研究の情報交換を行い、浄土教における世界観を新たな角度から認識し、さらに仏典のデータベースを調査していく中で、浄土教の重要な用語である「至誠心」と「真実」との関係を仏教史の中で広く理解することができた。前半期は調査および学会発表を行うことができ、順調な状況であった。後半期は海外の奨学金申込のための準備をするために時間を要したが、本研究の基礎的理解に関わるものとなったと考えている。親鸞についての一般書についても新しい視点の研究を広く周知してもらうためにその構想を進めている。年度末には福井県における未見となった聖徳太子像の調査のための調整を行った。

研究代表者は8月に愛知県三河地方、9月、10月に大阪府・奈良県の寺院、12月に福井県嶺北地方の寺院を訪れ、初期浄土真宗および聖徳太子関連寺院における聖徳太子像などを確認した。また12月に修復中・被災により従来と異なる安置をしている京都の浄土真宗本山を訪れ、現在の聖徳太子像の安置様式を確認した。また関連して石川県立歴史博物館・奈良国立博物館・泉屋博古館・四天王寺宝物館等の展示を観覧し、福井県立美術館での聞き取りを行い、資料の収集につとめた。また研究代表者の所属大学には所蔵されない図録を取り寄せ閲覧した。以上の調査と資料の収集を交互に行うことを基礎として、初期浄土真宗における聖徳太子像の受容・光明本の成立について、浄土真宗外の資料をも考察した先行研究を確認しながら、近年見落とされている点や厨子との深い関連を確認することができた。また研究論文の収集により江戸時代における親鸞書簡の受容状況をふまえると研究代表者の仮説を補完する知見を得ることができた。その他に研究代表者は中国・北京大学、台湾・台湾大学(佛光大学との共催の国際学会)において本研究に関連する基礎的研究発表を行った。研究分担者の松尾剛次は本研究成果の一部として『鎌倉新仏教論と叡尊教団』(法蔵館)を2019年3月に出版した。期間外ではあるが昨年夏に研究代表者はミュンヘン大学より招聘を受け、空海の『声字実相義』のドイツ語訳を共同で行った。その際に得たつながりを元に、本研究を国際的な協力を得ながら推進するため、ヨーロッパ・台湾の研究者との交流を行っていく。国際真宗学会においてはパネル発表を行うとともに、研究者との交流を図り、本研究を国際的に実施していく環境整備を行う。5月に行う予定である真宗越前四箇本山調査を踏まえ、真宗における聖徳太子像奉安の様式について、律宗などとの全体像の中で位置づけをはかる。次年度初めに埼玉県にある聖徳太子像の調査を行うための調整を行った。次年度は最終年度であるため、研究を取りまとめるために研究分担者と早期に協議するとともに聖徳太子像の調査を進める。国際的な研究を推進するために海外の研究者とも連絡をとっていく。10月に採用となったため、研究計画を早急に見直したが、基金化されているため、無理な出費はせず、次年度以降の執行とした。また年度末の3月に研究を実施したため、実際には次年度使用額は低く抑えられている。本研究が初年度中途の採用となったため、予算を調整をしながら研究を行っている。最終年度に使用できるよう研究分担者と計画を確認しながら運用している。研究計画を再考し、次年度以降に執行していく。
対人競技のフェイント動作における偽装の重要点

本研究では,選手が通常動作を偽装する動作によって相手の誤反応を導いた後に目的動作に切り替える一連の認知・運動技能を「フェイント動作」と呼ぶ.フェイント動作はあらゆる対人競技でみられる重要かつ有効な対人技能である.しかし,有効なフェイント動作の重要点はほとんど解明されていない.本研究では,1対1の対人競技である剣道におけるイベントのフェイント動作を対象にして偽装の動作の重要点を解明する.本研究では,選手が通常動作を偽装する動作によって相手の誤反応を導いた後に目的動作に切り替える一連の認知・運動技能を「フェイント動作」と呼ぶ.フェイント動作はあらゆる対人競技でみられる重要かつ有効な対人技能である.しかし,有効なフェイント動作の重要点はほとんど解明されていない.本研究では,1対1の対人競技である剣道におけるイベントのフェイント動作を対象にして偽装の動作の重要点を解明する.
史上最大の生物大量絶滅の原因の探究

約2億5000万年前の古生代/中生代境界におきた地球史上で最大規模の生物大量絶滅の原因を解明することを目的として本研究計画を遂行した。具体的には大量絶滅を引き起こしたグローバルな環境の変化を連続的に記録した、世界で最も連続性が高くかつ新鮮な地層試料を確保することと、その詳報な化学/年代分析を目標とした。2年間に及ぶ計画の初年度は、事前の文献調査で絞り込んだ試料採取地点である中国南部の浙江省Meishan地域および四川省Shanxi地域、Chaotien地域、Huaying地域、Lianfengya地域の5地域へ12-1月に代表者を含む日本人研究者4名と中国側研究者が出かけ、野外調査と予備岩石試料採集を行った。現地での地層の露出状況およびボーリング機材の搬入条件などに基づき、ボ-リングによる連続試料採取地として、四川省Chaotien地域を選択した。2年度は7-8月に、代表者を含む日本人研究者3名が、四川省Chaotien地域へ赴き、四川省鉱産局ボーリング隊に依頼して総延長260mに及ぶ連続コア試料をボーリングした。同時に、周囲の地表に露出する地層について精査し、岩石・化石試料の採取を行った。総重量5トンに及ぶ試料は、北京経由で輸送され、秋に東京に配送された。この大量の連続試料について、整形を施した後、名古屋大学の走査型X線分析顕微鏡を用いて分析を開始した。室内での分析作業は始まったばかりであるが、2年間の野外調査および室内研究で、以下のことが明らかになった。四川省Chaotien地域には古生代ペルム紀末から中生代トリアス紀初頭の地層が、ほぼ完全に連続して産し、両年代の境界部には多数の火山灰層が挟まれている。各種化石種の消長と火山灰の挟在に高い相関があり、大量絶滅の原因を異常火山活動起源のグローバル環境変化と推定するプル-ムの冬仮説を強く支持する。史上最大規模の生物大量絶滅がおきた古生代/中生代(P/T)境界事件の原因を解明するために、世界で最も連続的な地層記録が保存されている中国南部、揚子地塊の研究をおこなった。まず平成10年7月に北京市で中国科学院の地質学者と調査計画について予備折衝を行い、同年12月から翌1月にかけて3週間、中国南部の浙江省および四川省において野外地質調査を行った。特に大量絶滅およびその当時の地球表層環境の変化がよく記録された地層が露出する5地域のセクション(浙江省・メイシャン、四川省・シャンスー、チャオティエン、ファンイン、リャンフェンヤ)について詳しく調査し、総量で約500kgの岩石試料を採取した。その結果、P/T境界周辺および最末期ペルム紀(古生代)の地層中に、相当数の火山灰層が挟まれていることを確認した。詳細は今後の化学分析結果を待たねばならないが、この事実は、P/T境界頃に異常に大規模な火山活動がおきたこと、さらにそれがマントル内で活動するスーパープルームに起源をもち、結果として生物の大量絶滅や超酸素欠乏事件といったグローバル環境変化を引きおこしたことを示唆する。したがって研究代表者が提案している「プルームの冬」仮説を積極的に支持する証拠とみなされる。本年度の調査の結果、四川省のセクションが予定している学術ポーリングの場所として最適であることが判明した。したがって来年度はその地点で地下から最も新鮮な岩石試料を完全に連続的に採取し、持ち帰ったポーリング試料の年代および化学組成を様々な手法を用いて分析し、上記の仮説の妥当性を証明してゆく予定である。

約2億5000万年前の古生代/中生代境界におきた地球史上で最大規模の生物大量絶滅の原因を解明することを目的として本研究計画を遂行した。昨年度の予備調査の結果をもとに、平成11年度は、7-8月に、代表者を含む日本人研究者3名(磯崎、松田、酒井)および研究協力者1名(久保)が、北京の中国地質科学研究所の姚建新教授とともに四川省Chaotien地域へ赴き、四川省鉱産局所属の101ボーリング隊に依頼して総延長260mに及ぶ連続コア試料をボーリングした。同時に、周囲の地表に露出する地層、さらにこれらの地層の西方延長が露出するShanxi地域においても精査し、大量の岩石・化石試料の採取を行った。総量5トンに及ぶ試料は、北京経由で輸送され、秋に東京に配送された。その後、この大量の連続試料について、整理し、岩石カッターで標本整形を施した後、岩相を解析するために岩石薄片の作成や、(名古屋大学の走査型X線分析顕微鏡を用いた)微量化学分析を開始した。室内での分析作業は始まったばかりであるが、2年間の野外調査およびこれまでの室内研究で、以下のことが明らかになった。四川省Chaotien地域には古生代ペルム紀末から中生代トリアス紀初頭の地層が、ほぼ完全に連続して産し、豊富に産する化石(古生代型アンモナイト)から正確な年代決定がなされた。また古生代/中生代境界付近およびペルム系上部には多数の火山灰層が挟まれている。各種化石種の消長と火山灰の挟在に高い相関があり、また石灰岩の化学組成も大きく変化する。これらの事実は大量絶滅の原因を異常火山活動起源のグローバル環境変化と推定するプルームの冬仮説を強く支持する。
時系列情報から再構成する多原子分子ダイナミクスと本質的部分の抽出

生物・化学における様々な現象は、多数の原子・分子から成る集団の複雑な“動き"である。しかし、実際の現象においてはこれらの多数の原子の詳細な動きが全て同じぐらい重要というわけではなく、系を代表する少数個の変数が存在し、それらによって規則的な形で現象が決定付けられていると予想される。本研究では、多数の原子から成る集団から一部の自由度を取り出して観測した場合の、その観測量の時間変化の原理、また現象にとって重要な部分を記述するための変数について、その概念の構築、データからの抽出手法、および性質について解明する理論的考察を行った。今年度は,前年度に着想を得たエネルギー地形概念の再考に関する研究を,「射影」の観点からさらに考察し深化させた.ここで言う「射影」とは,多数の自由度を有する系から特定の少数の変数を選択し,その変数の運動のみを取り扱う事である.射影先の変数の選択の問題や,系が本来有する多次元的な性質が射影によって失われるなどの問題がある.本研究課題では,射影された運動の情報から,現象を記述するのに本来必要な実効的な自由度を回復する手法を追求している.前年度までの手法は,系と環境との相互作用が線形近似できる場合を主に取り扱っていたが,今年度は環境自由度が大きな非線形性を持つ場合にも適用できる手法について着想を得て発表した.これにより,最初に選んだ変数とは大きく異なる方向に複数の安定状態を持つような場合においても,その状態間遷移を正しく取り出すことが可能になった.さらに,本研究課題で用いている手法を,より具体的な系である塩化ナトリウム水溶液中のイオン会合の問題へ適用する研究に着手した.水溶液中で塩化物イオンとナトリウムイオンが会合したり解離したりする過程は,単純に両イオン間の距離を変数とした1次元のエネルギー地形では上手く記述する事が出来ず,溶媒の再配置に対応する自由度を追加して考慮する必要があることが先行研究によって示唆されており,溶媒の影響下で進行する化学減少を研究する上で重要な系となっている.本研究では,イオン間距離を出発点とし,上記の非線形な実行自由度を抽出する手法を適用して,溶媒和を記述していると考えられる実行自由度を構成し,2次元のエネルギー地形を書く事が出来た.この研究成果は,年度末に行われた日本物理学会のシンポジウムで発表した.生物・化学における様々な現象は、多数の原子・分子から成る集団の複雑な“動き"である。凝縮相の化学反応(生体分子Met-enkephalinの構造転移)について全原子レベルの分子動力学シミュレーションを行い、末端間距離の時系列を得た。得られた時系列から、それの従う運動方程式を一般化ランジュバン方程式の形で抽出した。求めた摩擦核の関数形を解析し、13個の実効的な環境モードを抽出した。このことは、溶媒を含めて2000個以上の原子から成る系が、本質的には14個の力学変数で記述可能であることを示している。見出された環境モードは、全てfs領域の振動モードであった。一方で、この分子の構造転移は実際にはns程度の遅いスケールで起こっており、上述の速い環境モードが必ずしも構造転移に本質的に影響しているとは限らないと考えられた。そこで、遅い運動モードだけを取り出す手法として、末端間距離の時系列の移動平均を取り、これを与えられた時系列と見なして同じ解析を行った。末端間距離の移動平均が従う一般化ランジュバン方程式は、元のものとは大きく異なり、特に摩擦核には5つの遅いモードが新たに現れた。この結果により、複雑な系の実質的な自由度の数と性質は、同じ系でも着目する現象の時間スケールによって大きく異なる事が判明した。また、着目する時間スケールを変えると、摩擦核だけでなくエネルギー地形も変化することが見出された。この考察を進めるうえで、エネルギー地形概念の見直しが必要であることが分かり、その数学的定式化を行った。特に、系が受ける力の期待値を反映する「平均力ポテンシャル」と、平衡分布を与える「自由エネルギー地形」とは、通常の座標では一致するが、局所時間平均を取った物理量では、その差異が顕著になることを示した。複雑な系における特定の物理量の時系列から,少数の本質的なモードを取り出す手法の開発を引き続き推進した。昨年度の報告書で,残された課題として「抽出した2自由度をよりよく表現する座標への変換」と「一般化ランジュバン方程式中のランダム力をも取り込んだ実効自由度概念の構築」を挙げたが,それらについて今年度の研究で解決を得た。「抽出した2自由度をよりよく表現する座標への変換」については,塩化ナトリウムの水溶液中でのイオン会合について,本研究での解析で得た2自由度のエネルギー地形について解析を進め,運動エネルギーの表式が対角に近くなるように座標を取り直すことで運動をイメージしやすいエネルギー地形を得た。横軸であるイオン間距離に対して実際の反応経路が斜めに傾いている様子が見出され,イオン間距離の変化に対して溶媒の再配置を表すもう一つの自由度が強く相互作用していることが明らかになった。この結果は,第8回分子科学討論会で発表した。