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超弦理論のソリトンのDynamicsと弦理論のDuality

弦理論は重力を含む自然界における全ての力の統一理論として有望視されているが、これまでいくつかあった無矛盾な模型は全てM理論という11次元で定義された膜の理論から導かれることが予想されている。M理論は量子化の問題など理論的な困難が多いが本研究ではそのいくつかの側面について研究を行った。大きな項目をあげると(1)ローレンツ対称性の検証(2)境界を持つ開いた膜を行列模型としてどのように離散化し量子化をおこなうのか(3)弦理論のソリトンであるjunctionのM理論的再解釈(4)通常は弦理論の境界を用いて議論されている非可換空間のM理論への拡張。(1)については今のところ古典的な計算のみであり量子論的な計算が今後望まれる。(4)については体積を不変にする変換の量子論的な実現という意味で数理物理学としても興味深いと思われる。弦理論が定義する時空はいわゆるリーマン幾何学とは根本的に違っており、ある極限ではConnesらが定義した非可換幾何学で記述されると予想されている。一旦空間を非可換化すると可換な理論では現れなかったようなソリトンが現れることがわかってきた。本研究ではこの非可換ソリトンのもつ幾何学的な側面をK理論という数学的な枠組みを通じて理解できるのではないかという提案を行った。またそれを拡張して非可換トーラス上に現れるソリトンの奇妙な振る舞いについて指摘を行った。また開いた弦を非可換時空で定義した場合、行列弦模型で記述されることがわかっているが、我々はその定式化を行った。量子重力、およびその発展形として超弦理論のソリトンとしていろいろな次元に広がりを持ついわゆるブレインというものが活発に研究されている。本研究ではブレインのdynamicsとして特にもっとも簡単な対象(0ブレイン)の運動を研究した。0ブレインのN体系の運動の方程式はU(N)の行列をベースにした行列模型で記述されていることが知られている。ここでNというパラメーターは11次元方向の運動量と解釈され、ラグランジアン自体は光錐ゲージをとったものであると考えられる。このため11次元空間の意味でのローレンツ対称性が明白ではなく、その検証は理論の整合性に関するもっとも重要なポイントであった。研究代表者は京都大学基礎物理学研究所の江沢潔氏、村上公一氏らとともに、この模型のローレンツ対称性を非常にあからさまな形で導いた。さらにそれを発展させて、この模型にあらわれるBPS状態がみたす一階の微分方程式を導きその一般解をもとめた。本来この模型はmembrane(膜)を記述すると思われていたが、BPS状態に限ると弦としての振る舞いが本質的であることをしてきた。また、この模型では5次元的な励起がソリトンとしてあらわれることが予想されていたが、納得行く形でその古典解が得られていなかった。本研究では、5次元的な励起がmembraneの端にあらわれるという性質を用いて開いた膜の運動を記述する新しい行列模型を提唱した。特にtensionがない弦のBPS状態を記述できたのは新しい発見であった。次にこの模型は膜を扱っていたが別のタイプの行列模型(IKKT模型と呼ばれるもの)では直接弦を扱うことが可能であるが、その模型で開いた弦を扱う方法も同様に開拓した。この模型はいわゆるDブレインを扱う場合に重要だと考えられている。あとこれは少し毛色が違うが、開いた弦で例外群などを記述しようと思うと三つ又の弦を導入しなくてはならないことが知られているが研究代表者は奥山氏とともにこの状態のBPS条件の簡単な導出方を発見した。超弦理論のソリトン励起は一般的にはp次元的に広がっており、その力学的性質はp+1次元の時空上で定義されたヤン・ミルズ理論で定義される。この記述法ではソリトンがN個ある場合には対応するヤン・ミルズ場のゲージ対称性はU(N)という群で定義される。

弦理論の非摂動的性質を調べる事はこのヤン・ミルズ理論の非摂動的性質を調べることに他ならない。さて、一旦U(N)にゲージ群を固定してしまうとソリトンの個数はNに固定されてしまうためソリトン自体の生成消滅を議論することが非常に困難になる。これはいわゆる第二量子化の問題であるが、現在までのところ納得いく形では定式化できなかった。本研究では数学のほうで研究が進んでいるHilbert schemeのアイディアを用いると、ソリトンの力学のトポロジカルな部分については量子化可能であることを発見した。つまり第二量子化された位相空間のトポロジカルに非自明なサイクルの分類が場の量子論の作用素で記述されることを示した。また、場の量子論に自然に表れる無限次元の対称性の生成子であるVirasoro代数の演算子がケミカルポテンシャルのパララメータの書き換えを記述することを議論した。さらにこの理論の分配関数の計算において低次元可解系に現れる、Calogero-Sutherland模型の固有関数が自然に現れることを議論した。これらの関数系はVirasoro代数やW代数と言った低次元可解系に現れる対称性の表現論で重要な役割を果たすことは良く知られており、弦理論のソリトンがこれらの対称性によってうまく記述できることを示唆するものである。弦理論の非摂動論的な側面の研究の一つの方向性として最近幾つかの模型に現れるタキオン場の果たす役割が注目されている。例えば超弦理論においてD-braneとanti-D braneが並行に並んでいる系を考えるとその二つのブレインの間を結ぶ開いた弦にはタキオンモードが発生する。このタキオンは二つのブレインの系が不安定であることを示唆しており、そのタキオンについての安定な真空を探すと2枚のDブレインが対消滅した状態を与えることが予想されている。この問題に関連して本年度は次の3つの方向へ研究を進めた。まずタキオンが現れる最も簡単な系としてbosonic stringを考え、対称性の破れに関連する一つのシナリオを提唱した。より具体的にはbosonic open stringは26次元では2^<13>=8192枚のD-braneを持たなければならないことが知られているが、これらのブレインの対消滅により10次元の時空では2^5=32枚のD-braneのみが生き残る真空が存在することを指摘した。これは超弦理論のもつ対称性と一致しており、bosonic弦と超弦のひとつのdualityを示す兆候ではないかという議論を行った。次にD-braneの厳密な取り扱いとして境界状態を用いる方法が知られている。この方法をbosonic弦の場合に適用しtachyon凝縮が起るという力学的な側面が境界状態ではどのように記述できるかを明らかにした。特にtorusコンパクト化された理論とorbifold理論の双体性がその背景にあることを証明した。またタキオン凝縮のもう一つの記述法として弦の場の理論の試みがある。これに関連して藤と共同でPermutation Orbifoldの上で定義された開いた弦のモデルについて境界状態などを定義し弦の場の理論との対応を考察している。開いた弦の場の理論は幾つかのタイプがあることが知られているがOrbifoldで記述されるのは光錐型のものである。
地殻応力永年変動

まず応力解析について総括すべく,理論的研究を行った.すなわち,応力解析のパラメータ空間の数学的構造を調べた(Yamaji and Sato, in press).これにより,断層データとパラメータ空間の構造との対応関係を明らかにした.また,断層の応力インバージョン法の能力と限界が明確になり,また,検出された応力の異同を定量的に述べる基準を提案した.応力を知るには,断層・岩脈・双晶といった変形構造が過去の手がかりだが,山路(2018)の出版で,歪みと変形に冠する一連の研究に区切りを付けた.また,各所で応力データを収集し,独自に開発した解析手法により,応力史を検討した.日本海拡大終了後,約5百万年間の東北日本弧における応力状態が,以前の応力解析法では不明確だったが,Haji et al. (in press)は,秋田県中部における岩脈と小断層の応力解析により,それが弱引張だったことを明らかにした.また,兵庫県北部でも,ほぼ同じ時代の引張応力を明らかにした(羽地・山路, 2018;羽地・山路, 2018地質学会).本州の内陸地震は日本海拡大期の断層が,現在の応力場で再活動することにより発生することがしばしばだが,これらの研究は,そうした地震活動を理解するための基礎的情報を加えたことになる.昨年度に引き続き,沖縄県で隆起珊瑚礁を切る小断層のデータを収集した.これまでに集めたデータを使って,最近数十万年間の応力場変遷を検討する予定である.それにより,十万年程度の時間スケールで,どのていど応力場が変化するかが明らかになるはずである.本科研費のはじめから研究していた菱刈鉱山の石英脈の研究を,本年度はじめに論文公表することができた(Faye et al., 2018).この研究では,南九州の最近数百万年間の応力場変遷を明らかにしたのみならず,金属鉱床を形成した熱水活動について,水圧の面から新たな光を当てた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。方解石双晶による応力解析では,まず,既存の電子顕微鏡にEBSD装置を装着し,計測環境を整えることができた.それと並行して方法論的研究を進めた.問題だったのは,複数の応力を経験した方解石サンプルからそれらの応力を分離検出する手法が,国際的にも未熟な状態であったことである.本研究でそれを解決し,将来公開するに足る解析ソフトウェアの基本部分を作り上げることができた(J. Struct. Geol.の論文2編).断層による応力解析では,更新世末の十万年程度の時間スケールで応力場変遷を明らかにしうる地域として,琉球列島南部において野外調査をおこなった.断層スリップデータを取集した.その結果,宮古島では,更新世後半に複数の応力状態を経験したことが判明した.西南日本のテクトニクスでは,フィリピン海プレートの運動方向の変遷を理解することが重要である.というのも,西南日本における更新世の応力場変遷が,それによって大きな影響を受けた可能性があるからである.本研究ではその手掛かりとすべく,房総半島と紀伊半島で小断層データを収集した.岩脈法による応力解析では,紀伊半島で鉱脈群からデータを収集した.また,解析手法では2011年に出版した論文の解析手法を高度化することができた(Island Arc誌論文).さらにまた,世界に向けて公開すべく,開発した解析ソフトウェアに使いやすいグラフィック・ユーザー・インターフェースを付加した.応力解析は科学研究のみならず,昨今は原発の審査にも利用されるようになった.こうした状況をふまえて,「応力解析フィールドキャンプ」と銘打って,地質学を専攻する他大学の学部生・大学院生および地質学系の組織に属する社会人,あわせて10名あまりを対象に,普及活動を行った.すなわち,断層解析と岩脈法による応力解析の原理と解析ソフトの利用法を解説し,また,それらのデータをとる方法を野外で実地に指導した.まず,方解石双晶による応力解析では,方法論的研究で世界の最先端となる解析手法を開発することに成功した.また,予定していたように,EBSD装置を電子顕微鏡に装着し,測定環境を整えることができた.小断層による応力解析では順調にデータを収集した.岩脈法による応力解析では,世界公開可能なソフトウェアを完成することができた.また,当初は予定になかった「応力解析フィールドキャンプ」を実施し,細心の応力解析手法を学生や専門家に教授することができた.岩脈法による応力解析では,兵庫県北部の岩脈群の調査,得られた岩脈データの応力解析,貫入岩のフィッショントラック年代測定を行った.岩脈と岩床から得られた方向データを,前年度に公開した解析ソフトウェアを得られた岩脈の方向データに適用したところ,岩床と岩脈との違いに応じてデータが2群に分かれることが明らかになった.しかし検出された応力状態の主軸方向の近似性と放射年代の近似性により,同一の応力下で岩脈と岩床が形成されたらしいことがわかった.このことで,応力解析における,岩床からの方向データの扱いを学ぶことができた.この地域では15Ma頃の日本海形成終了とともに応力状態が変化したと考えられてきたが,岩脈の方向データと本研究でえられたフィッショントラック年代をあわせると,定説となっているそのような変化がなかったことが明確になった.また,岩脈法応力解析を鹿児島県の金鉱脈に適用し,鉱床形成条件の検討を行った.

方解石双晶による応力解析では,石油会社が新潟県で掘削したボーリングの複数深度のコア試料から,方解石脈や空隙を埋めた方解石をサンプリングした.そしてそれらから,双晶の方位データを取得し,前年度に開発した解析ソフトウェで処理し,検出される応力の深度による違いを検討した.また,双晶ラメラの厚さも測定することにより,方解石試料がこうむった歪みを計算する1970年代に提案された方法を適用し,検出される応力と歪みの関係を検討した.更新世末の十万年程度の時間スケールでの応力場変遷を明らかにすべく,琉球列島南部で地質調査を行い,小断層データをわれわれの持つ既存のデータセットに追加することができた.また,非常に若い隆起珊瑚礁にお方解石脈が存在することがわかった.それらに岩脈法応力解析を適用し,予察的には小断層解析と調和的な応力が得られた.岩脈法応力解析では,野外調査で得られた大量の実データに自ら開発した解析ソフトウェアを適用し,年代測定の結果とあわせて,調査地域を含む西南日本における応力場変遷についての定説をくつがえす,意味のある結果が得られた.また,岩脈だけでなく,岩床から得られたデータの扱いを学ぶことができた.双晶の応力解析では,単純な地史をたどった地域において,深度の異なるサンプルで応力解析することができ,手法の有効性をテストすることができ,肯定的な結果が得られた.また,琉球列島の研究では,これまで注目されたことのない,非常に若い隆起珊瑚礁で鉱物脈を発見し,小断層解析と並んで岩脈法応力解析が研究手段として有効であることがわかった.これらのことが進捗状況を判断する肯定的理由である.しかし,これらの結果の論文化が未完であることがマイナスの判断材料である.【菱刈金鉱脈】鹿児島県北部の菱刈鉱山は,今日も盛んに稼働している鉱山である.南九州の若い金鉱床形成において応力状態が重要だったことは指摘されていたが,どんな状態だったかは不明確だった.菱刈鉱山の約130万年前から50万年前までの間に形成された金鉱脈の方向データに,今回,平成28年の本研究で開発・公開した応力解析法を適用した.その結果,鉱脈形成時に正断層型応力と横ずれ断層型応力が働いていたことにが明らかになった.また,異なる深度の坑道から得たデータから鉱液の圧力勾配が推定され,深度に対してそれが,静水圧勾配とは異なる勾配を持つことが明らかになった.このことから,鉱脈群形成時の次のような動的過程が推定された.すなわち,鉱液からの鉱物の沈殿で岩盤の亀裂が閉塞し不透水層を形成するが,後続の鉱液の圧力により不透水層が破壊され,亀裂を生ずる.こうした過程が繰り返して,膨大な数の鉱脈が形成された.こうして,異なる深度の岩脈または鉱脈のデータから流体圧を推定する方法を開発した.【北但層群の岩脈群】中新世の前半に堆積した北但層群には,多数の岩脈や岩床が貫入している.それらから方向データを収集し,また,貫入年代を知るために放射年代測定を行った.その結果,従来は幅の広い岩脈とされていた貫入岩体が,ラコリスであることを明らかにした.また,ラコリス・岩床・岩脈が同じ時期に貫入したことがわかってきた.岩脈や岩床の方向データを解析することにより,それらの貫入が正断層型応力のもとでおこったことが明らかになた.【琉球弧南部の応力場変遷】琉球弧南部の隆起珊瑚礁で小断層データを収集し,第四紀末の応力場変遷を検討した.【方解石双晶の応力解析】
先端イメージング手法を用いた細胞核の配置メカニズムの解明

本研究課題の目的は、細胞核が細胞の中央に配置するメカニズムについて、米国Marine Biological Laboratory (MBL)・イメージンググループが保有する遠心偏光顕微鏡(CPM)や方向非依存微分干渉顕微鏡(OI-DIC)など、独自の先端イメージング手法を駆使して迫ることである。細胞核が細胞内で移動するメカニズムを明らかにするためには、細胞核の移動にかかる力を測定することが重要と考えた。予備的な結果から、これらの手法を用いることにより、細胞核が細胞内で移動する際の力を測定できることを見出している。MBLで研究を行うためには前年の12月に申し込みが必要であり、本課題により本格的にMBLに滞在するのは2019年度からと計画していた。2018年度に海外および国内での共同研究打ち合わせを計画していたが、2019年度以降の海外滞在に備え、インターネット会議等での打ち合わせに切り替えた。このように予算の使用に関しては当初計画から変更の必要があったものの、2019年度の渡航に向けた準備は順調に進み、2019年度の研究スペースのレンタル申し込み手続きも2018年度中に完了している。また、過去に取得した予備的データを分析し、関連分野の研究者と議論を重ね、渡航の際の実験計画についても入念に検討できた。さらに、JSPS-LEADSNET事業研究交流会にも参加し、国際共同研究全般に関するアドバイスももらった。当初の計画通り、2019年度での渡航先(米国Marine Biological Laboratory)への長期滞在に向けた研究スペースレンタルの申請を完了し、遠心偏光顕微鏡(CPM)が設置されている実験室を割り当てられることが決定した。この部屋は、方向非依存微分干渉顕微鏡(OI-DIC)が設置されている場所からも近く希望通りの場所である。また、2019年度での滞在に向けて、過去に取得した予備的データを分析し、実験計画を入念に検討した。計画通り、2019年度以降に数回に分けて、米国Marine Biological Laboratory (MBL)に渡航し、遠心偏光顕微鏡(CPM)や方向非依存微分干渉顕微鏡(OI-DIC)などの独自の先端イメージング手法を用いた細胞観察を行う。これにより、「動物細胞内で細胞核を動かすのに必要な力は何ニュートンで、その力を生み出すのにどのような分子群が、それぞれどの程度寄与しているのか?」「動物細胞内で細胞核を動かす際に細胞核が受ける抵抗力が、どのような分子群により規定されていて、それぞれどの程度寄与しているのか?」「動物細胞と植物細胞での核配置の機構はどこが共通で、どこが異なっているか?」と言う問いに答え、細胞核が細胞の中央に配置するメカニズムを明らかにし、論文発表を行う。予算の使用を2019年度以降の滞在用に確保するため、2018年度に計画していた海外および国内での共同研究打ち合わせは取りやめ、インターネット会議等での打ち合わせに切り替えた。
有機半導体におけるスピン流の直接観測に向けた二重磁気共鳴計測手法の開発

↑と↓のスピンが分極した状態が空間伝播することを意味する“スピン流"の研究が注目されている。本研究では、小さいスピン軌道相互作用によりスピン流伝播が有利と期待されている有機半導体に対して、直接スピン分極状態の姿を捉えるための二重磁気共鳴型スピン流観測システムを新規に構築し、有機素子におけるスピン流発生の証拠を直接示す。
植民地期東アジアの近代化と教育の展開-1930年代〜1950年代

言語と教育をめぐる日本の植民地政策が各植民地の戦後に及ぼした遺産及び被植民者による主体的選択としての受容の実態を明確に示した。植民地近代化そのものを巡って植民地権力と被植民者との相克が見られると同時に、学校による規律と秩序の形成・維持などは戦後権力によって政治的に再利用されたが、演歌・短歌・俳句・美術などは被植民者が主体的に受容した面があり、戦後の再生はむしろ再創造として捉えるべきことが示された。1.出張など磯田一雄:台湾で研究協力者陳氏と打ち合わせ、中央研究院、真理大学台湾文学資料館、国家図書館台湾文館などで調査、「牛津文学奨受賞黄霊芝」国際学術研討会、および、「戦前戦後台湾文学及び語学教育」国際学術研討会にて報告。小島勝:台湾にて研究協力者陳氏と打ち合わせ、元台湾省立師範学校付属小学校などを訪問、成功大学図書館および資料室、国立台湾図書館中央分館などで調査。華立:中国アモイにて資料収集と調査三ツ井崇:ソウル大学図書館、国立国会図書館などで、朝鮮における言語的近代の展開と解放後の動向など関する調査。韓国朝鮮文化研究会第7回大会、2007年度韓国社会言語学会・国立国語院共同国際学術大会で報告。新保敦子:中国内蒙古フフホトにて資料収集、現地調査。内海愛子:韓国及びインドネシアにて、太平洋戦争被害者に関する調査。2.資料収集、国内調査など渡部宗助、弘谷多喜男、槻木瑞生、佐藤由美:資料収集、及び日本国内における調査、3.研究合宿(2006年12月):1)研究発表(1)前田均『台湾高齢層の日本語による創作・言論活動(2)新保敦子「満蒙政権下でのモンゴル族教育」(3)佐藤由美「植民地期の留学生についての今後の研究の進め方」(4)玄善允「私と済州島」(5)磯田一雄「日本統治期台湾における日語短詩文藝と国語教育」2)2007年度に計画している国際シンポジウム「東アジアの植民地期「近代化」と戦後」の概要と実行委員会の構成決定4.シンポジウム実行委員会(磯田、小島、前田、玄)(2007年2月):シンポジウム趣旨、スケジュールなど概要決定以上1.海外出張など(1)小島勝(2007年9月2日7日)第二次大戦直後に台湾に残った「留用」日本人の子供の教育に関する関係資料の収集及び聞き取り。(2)内海愛子(2008年1月21日1月24日)日本占領下の韓国における学校教育に関する現地調査。資料収集と聞き取り(3)三ツ井崇(2007年8月24日8月31日)韓国学世界大会などにおける報告、及び韓国国立国会図書館などにおける資料調査(4)玄善允(2008年1月30日2月4日)第二次大戦終末期及び終戦直後における済州島における教育に関する資料調査及び聞き取り2.国内における資料収集など:槻木瑞生(2008年2月16日17日)朝日新聞大阪本社、戦時中の大陸における写真『富士倉庫資料』の調査、2月24日27日名古屋東別院などで、「満州開教資料調査」など。3.研究合宿2007年7月14日15日(大阪、ホテルアウイーナ)下記シンポジウム関連中間発表と質疑(磯田一雄、前田均、佐藤由美、内海愛子、弘谷多喜夫、新保敦子、三ツ井崇、華立、小島勝、渡部宗助)4.国際シンポジウム「東アジアの植民地期「近代化」と戦後」2007年9月16日大阪国際交流センター:海外の研究協力者3名(台湾2名、韓国1名)を招き、論文発表6件、そして研究代表者、分担者全員参加による質疑応答など。シンポジウムの成果を、大阪経済法科大学アジア研究所紀要「東アジア研究49号」の特集号として公表した。1930年代50年代の東アジア社会における「近代化」による社会変動と教育の展開を総合的・構造的に把握するために、19年度に開催した国際シンポジウム「東アジアの植民地期〈近代化〉と戦後」の成果を継承・発展させるために、20年度には総括論文集の作成刊行を目標として研究活動を継続し、完成にこぎつけた。その内容は、以下の通りである。(1)まえがき磯田一雄第一部「満州・満州国」における教育の位相(2)日本の教育学とアジア(槻木瑞生)(3)日本軍占領下のモンゴル人女子青年教育(新保敦子)(4)治外法権撤廃による在満日本人教育の変貌(磯田一雄)第二部植民地朝鮮・台湾における言語・文化の「近代化」をめぐる相克(5)植民地朝鮮における言語運動と支配権力(三ツ井崇)(6)戦後旧植民地における日本語の残存使用(前田均)(7)植民地期台湾における日本語短詩文藝と国語教育(磯田一雄)(8)日本統治下朝鮮留学生にとっての「近代化」(佐藤由美)

(9)同じ演歌を歌いながら(陳培豊)第三部皇民化期の規律・訓練の教育と戦後(10)朝鮮の植民地学校の規律とナショナリズム(呉成哲)(11)大東亜戦争期と戦後反共復国戦争期台湾における学校行事(許佩賢)(12)戦時下「生活指導」「修練体操」と戦後教育改革についての一考察(磯田一雄)(13)近代日本の教育方法(佐藤誠)第四部関連する諸領域の問題(14)戦後の台湾における経済発展と日本植民地支配の教育遺産(弘谷多喜夫)(15)台湾における「留用」日本人児童生徒の教育の展開と近代化(小島勝)(16)植民地地域交流史研究に関する一考察(玄善允)(17)学校教育と軍動員(内海愛子)以上
トポロジカルソリトンで見る余剰次元とトポロジカル物質

「物質や宇宙がどのように出来ているのか?」を追求すると空間次元が3より多い方が理論として筋が良いという場合が多々ある。高次元中で我々が住む特別な3次元空間がどのように生じ、また我々が余剰次元の方向を認知できないのは何故かを説明する必要があるが、その問いに自然な答えを与えるのがトポロジーであるということを本研究で明らかにしたい。また高次元と言っても雲を掴むような話なので、その存在を実際の物質の中で確かめる方法を提案することが本研究計画の目的である。3次元より大きな高次元と現実の物質を同じ視点から眺めるツールとしてトポロジカル・ソリトンが有効であることを示すことで自然法則のより深い理解につなげる。
眼炎症疾患におけるmicroRNAの機能解析

本研究ではぶどう膜炎におけるmicroRNA (miRNA)の作用について検討するためヒトぶどう膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)、エンドトキシン誘導実験的ぶどう膜炎(EIU)を用いてmiRNAの発現を比較・検討した。その結果、EAUとEIUの両方の炎症極期の眼局所にてmiRNA-146b、223などの発現が共通して上昇、一方でmiRNA-124などのmiRNAの発現が共通して低下しており、病態の異なるぶどう膜炎において共通のmiRNAがぶどう膜炎の病態制御に関与している可能性が示唆された。本結果からmiRNAを介した新しい治療法の開発へと繋がることが期待される。近年、18-25塩基からなるmicroRNA (miRNA)が標的mRNAの発現を制御することで発生・分化などの様々な生命現象を制御していることが明らかとなってきた。最近、我々はぶどう膜炎の病態におけるmiRNAの役割について検討するためヒト難治性ぶどう膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)を用いてEAUの発症初期、炎症極期、消退期におけるmiRNAの発現について検討を行った。その結果、炎症極期ではmiR-223、miR-142-5p、miR-146aなどのmiRNAの発現上昇がみられた。一方で、miRNA-181a、183、124、331の4つのmiRNAの発現が免疫後14日目で低下していることを確認した。そこで本研究課題ではEAUの病態を抑制的に制御することが予想されるmiRNA-124とmiR-146に着目し、これらのmiRNAをEAUを発症したラットの眼内に投与することでEAUの抑制効果が得られるか検討することを目的とした。平成26年度はEAUの発症初期にmiR-124を硝子体内に投与し、EAUの臨床スコアを評価した。実験群として1)EAU誘導のみの群(無処置群)、2)EAU誘導+control miRNA投与群、3) EAU誘導+miR-124投与群の3群を作成し、炎症初期である免疫後11日目で硝子体内投与を行った。免疫後13日目、15日目においてEAUの臨床スコアを評価したところ、3群間に有意差は認められなかった。また免疫後17日目の臨床スコアでは無処置群は平均2.25点、control miRNA投与群で平均2.20点、miR-124投与群では平均1.40点と低い傾向はあったものの有意差は認められなかった。今後はmiR-124の他に抗炎症効果が期待されるmir-146aやmir-181aの硝子体投与によりEAUの炎症抑制効果がみられるか検討を行う。近年、18-25塩基からなるmicroRNA (miRNA)が標的mRNAの発現を制御することで発生・分化などの様々な生命現象を制御することが報告されている。我々はぶどう膜炎の病態におけるmiRNAの作用について検討するためヒト難治性ぶどう膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)を用いてEAUの発症初期、炎症極期、消退期におけるmiRNAの発現について検討を行った。その結果、炎症極期ではmiRNA-223、miRNA-142-5p、miRNA-146aなどのmiRNAの発現上昇がみられた。さらに定量PCRにて発現変動を確認したところ、miRNA-223、146aは免疫後14日目に発現のピークを示し、21日目には低下した。miRNA-181aは免疫後7、14、21日目において免疫前に比較して発現の低下がみられた。平成27年度は上記の発現変動のみられたmiRNAの中で発現上昇のみられたmiRNA-223、および146a、発現低下のみられたmiR-181aの網膜内における局在についてIn situ hybridization (ISH)法を用いて検討した。その結果、無処置ラットの網膜では内顆粒層を中心にmiRNA-223、および146aの発現が観察され、さらにEAUの炎症極期である免疫後14日目の網膜では内顆粒層に加えて眼内に浸潤した炎症細胞を主体にmiRNA-223、および146aの発現がみられた。一方、miRNA-181は無処置ラットの網膜、およびで免疫後14日目の網膜の内顆粒層には発現が確認された(Br J Ophthalmol、2016;100:425-31)。以上の結果からmiRNAがEAUの病態に関与している可能性が示唆された。平成27年度は実験的自己免疫性ぶどう膜炎(EAU)を用いて1) miRNA-146の硝子体内投与によるEAUの抑制効果の検討、およびmiRNA-146の局在について免疫組織染色にて検討、2) miRNA-181の硝子体内投与によるEAUの抑制効果の検討、およびmiRNA-181の局在の検討、3)エンドトキシン誘導実験的ぶどう膜炎(EIU)における虹彩組織中のmiRNAの網羅的発現解析の3点の実験を予定した。

1)、2)についてISH法にてmiRNA-146a、223、181の発現を確認したところ、無処置ラットの網膜では内顆粒層を中心にmiRNAー146aの発現が観察され、さらにEAUの炎症極期である免疫後14日目の網膜では内顆粒層に加えて眼内に浸潤した炎症細胞を主体にmiRNA-223、および146aの発現がみられた。一方、miRNA-181は無処置ラットの網膜、およびで免疫後14日目の網膜の内顆粒層には発現が確認された。さらに免疫後14日目で前房水を採取しIL-1、MCP-1の発現をELISA法にて測定したところ免疫直前に比較して有意に上昇していた(Br J Ophthalmol、2016;100:425-31)。miRNA-146aおよびmiRNA-181aの硝子体注入によるEAUの抑制効果を評価する実験は上記ISHの実験に時間を要したため実施に至らなかった。我々はぶどう膜炎におけるmicroRNA (miRNA)の作用について検討するためヒト難治性ぶどう膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)、エンドトキシン誘導実験的ぶどう膜炎(EIU)を用いてmiRNAの発現についてマイクロアレイの手法を用いて検討を行った。その結果、EAUの炎症極期ではmiRNA-223、146a、146bなどの発現上昇、一方で、miRNA-181a、124などの発現が低下しており、これらのmiRNAの局在をIn situ hybridization (ISH)法を用いて検討したところ、miRNA-223、146aがEAUの炎症極期(免疫後14日目)の網膜の内顆粒層、眼内に浸潤した炎症細胞を主体に発現がみられた。一方miRNA-181は無処置ラットの網膜、および免疫後14日目の網膜の内顆粒層に発現していた(Br J Ophthalmol、2016;100:425-31)。またEIUの炎症極期(リポポリサッカロイド:LPS投与後12時間後)の虹彩・毛様体においてmiRNA-146b、206、155などの発現上昇、一方でmiRNA-499, 124などのmiRNAの発現が低下しており、これらの結果はTaqMan Array MicroRNA Cardsを用いた解析でも同様であった。EAUとEIUで共通して発現上昇がみられたmiRNA-146bはLPS刺激によるToll-like receptor 4 (TLR4)を介したシグナル経路を抑制する作用があることが知られている。またEAUとEIUで共通して発現の低下がみられたmiRNA-124も抗炎症作用を有するM2マクロファージへの誘導効果を有することが報告されていることから、病態の異なる2つのぶどう膜炎のモデルにおいて共通のmiRNAがぶどう膜炎の病態制御に関与している可能性が示唆された。本研究ではぶどう膜炎におけるmicroRNA (miRNA)の作用について検討するためヒトぶどう膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)、エンドトキシン誘導実験的ぶどう膜炎(EIU)を用いてmiRNAの発現を比較・検討した。その結果、EAUとEIUの両方の炎症極期の眼局所にてmiRNA-146b、223などの発現が共通して上昇、一方でmiRNA-124などのmiRNAの発現が共通して低下しており、病態の異なるぶどう膜炎において共通のmiRNAがぶどう膜炎の病態制御に関与している可能性が示唆された。本結果からmiRNAを介した新しい治療法の開発へと繋がることが期待される。平成26年度の実験計画では難治性ぶどう膜網膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜炎(EAU)を用いて1)定量PCRを用いたmiRNAの発現解析の検討、2)miRNA-124の硝子体内投与後の眼内組織内におけるmiR-124の局在の検討、3) miRNA-124の硝子体内投与によるEAUの抑制効果の検討、
対人葛藤方略におよぼす文化、関係性、および可変的自己認知の影響

本研究は対人葛藤方略の選好を、文化、関係性とを自己認識の違いによって説明しようとするものであった。対人葛藤方略について、これまで文化の違いについて理論的な説明が不足していることから、本研究では独自のモデルを検討した。研究1では日本、中国(マカオ)、アメリカおよびカナダの大学生を対象者とし、文化と関係性(親密性高・低)が、自己観と自意識を介して、愛人葛藤方略の選好を影響するモデルを検証した。その結果特に文化による違いは確認されなかった。また、研究2ではSRMを使って対人葛藤方略が個人の特定の選好か、関係性によって異なるのかを検討した結果、傾向性として関係性効果がうかがえた。24年度の実績を時系列的にまとめる。まず、5月にはアメリカ国際コミュニケーション学会(International Communication Association)年次大会(於フェニックス市)本研究に関する、「Conflict? What conflict?」と題したシンポジウムを開催した。本研究これまでの成果を、研究協力者の森泉哲氏および中津川智美氏とそれぞれ発表した。また、シンポジウムの前には、カリフォルニア州立大学を訪問し、本研究について対人葛藤研究の第一人者のStella Ting-Toomey教授と面談し、研究についての意見交換を行った。また、アメリカのデータ収集について、同大学のTenzin Dorjee助教授およびPeter Lee講師と打ち合わせを行った。9月にはグループダイナミックス学会年次大会(於京都大学)において、Jianxin Zhang中国科学院教授と面談し、中国のデータ収集についての打ち合わせを行い、Noraini Noorマレーシア国際イスラム大学教授に本研究についての意見交換を行った。10月には葛藤方略予測モデルを検証するため、日米加中において調査を開始し、収集したデータを研究補助者により、データ入力・コーディング・分析を行った。しかし、結果は不十分であり、サンプリングの偏りなどの問題点から、データ収集は次年度にも継続するつもりである。11月には社会心理学会年次大会(於つくば市)に参加し、本研究に関する発表を聴き、それぞれの研究者と意見交換を行った。また、東京大学図書館において、資料収集を行った。25年度は、24年度の進度の遅れのため、調査の一部を引き続き実施した。研究1のデータ収集が終わり、現時点で分析が終わるまで至っていないが、終了次第論文執筆にかかる予定である。一方、研究2のほうは、SRMの調査を実施するため、アメリカのデータ収集において、倫理審査の通過が困難を来たし、また中国でのデータ収集の見込みが困難になった。そのため、最終年度を超えて現在でも本研究を継続している。25年度の活動は以下の通りである。まず、6月にはアメリカ国際コミュニケーション学会(International Communication Association)年次大会(於英国ロンドン市)において本研究に関する発表を招待シンポジウムで行った。本研究これまでの成果を含み、日本人の対人コミュニケーションの特徴について話をした。7月には日本グループダイナミックス学会年次大会において本研究に関連する最新の研究発表を聴き、資料収集を行った。8月にはアジア社会心理学会(於ジョグジャカルタ)に参加し、Jianxin Zhang中国科学院教授およびNoraini Noorマレーシア国際イスラム大学教授と本研究についての意見交換を、研究協力者のLi Liu氏とデータ収集の打ち合わせを行い、本研究に関連する発表の資料収集を行った。9月から12月にかけては、葛藤方略予測モデルを検証するため、日米加中において追加データー収集を行った。その結果の一部を3月のAsian Conference on Psychology and Behavioral Science第4回大会(ACP於大阪市)において発表した。23年との研究実績を時系列的にまとめる。まず、5月に研究分担者と会合を開き、実施計画について協議した。6月には調査票の原型を準備し、その後海外の研究協力者にそれをもとに調査実施の協力を求めた。7月には中国でのアジア社会心理学会大会において、雲南師範大学のJianxin Zhang氏と面会し、研究協力の約束を得た。8月にはカリフォルニア大学サンタバーバラ校において、Paolo Gardinali氏と面談し、ウェブサイトにおけるオンライン調査法のシステム構築についての話をした。また、カリフォルニア大学フラートン校において、Stella Ting-Toomey氏およびTenzin Dorjee氏から研究協力の約束を得た。1月には先だって最も厳しいと思われるアメリカにおける倫理審査に向けて、審査委員であるGardinali氏に予備審査を行ってもらった。その結果、重大な問題が生じたため、研究計画の見直しが必要となった。倫理問題としては、項目の内容が一部不快感を喚起する可能性があることと、項目数が過多のため回答者の疲労が懸念されるという内容であった。この問題に対応するため、本研究の目的を損なうことなく、項目の調整を現在検討中であり、近日中に本審査を受ける予定である。アメリカに続いて、他国でも同様の審査を申請する。

まだ具体的な成果はまだ得られていないものの、24年度には2つの研究を実施予定であり、後れを取り戻す予定である。をもって現在研究計画を調整中であり、それに合わせて他国での調査実施計画を立てる段階まで来ている。25年度に実施できなかったSRM(Social Relation Model)にもとづく調査を26年度中に、日本で実施した。有意な結果に至るまでのサンプリングが集まらなかったが、個人の特徴よりも、相手との関係性の要因が強いことが分かった。また、研究1の日中米加の可変的自己の葛藤モデルの検証に関してはデータ収集を終了し、初期の分析を行った。各文化のサンプル数の偏りがあるため、統計的に有意な結果に至ってないため、今後データ収集を助成期間外でも行っていく。回収率を高めるため、オンライン回答形式の質問紙システム、Qualtricsに加入したため、調査参加者数の増加は期待できる。26年度中の主な研究活動を時系列的にまとめると、4ー5月中に中国のデータを収集した。8月には日本社会心理学会大会において、関連研究に関する資料収集を行った。9月ー10月にはカナダのデータ収集を行い、カリフォルニア州立大学において研究協力者と意見交換を行った。1月ー2月はアメリカでのデータ収集を行った。助成期間中の本研究の結果をまとめると、以下のことが分かった。1)文化と無関係に、人は相手との親密性および地位格差によって対人葛藤方略を変える傾向がうかがえた;2)文化とは無関係に、文化的自己観、自意識のいずれも葛藤方略の選好に大きな影響はなかった;3)葛藤方略の選好をもっとも強く説明する変数は関係性の特徴であり、相手との関係の在り方が最も重要である;4)日本人に限定的ではあるが、SRMの分析から行為者効果やパートナー効果よりも、関係性効果がもっとも葛藤方略の選好を説明できる傾向がある以上の結果はまだ暫定的であり、今後データを増やすことによって、確証されることが期待される。社会心理学各国でのサンプリングが一様ではなく、サンプリングの偏りが生じている。SESや性別の構成のバランスが均質ではなく、また人数に関してもばらつきがある。このため、研究結果がまだ十分に出ておらず、今後さらにデータ収集を継続する必要がある。複数の国において調査を実施する上での予想できる範囲内の問題でもある。最終年度、25年度には研究2の実現に困難にあたり、研究進度が遅れている。集団内のメンバー間の相互評定を求める課題が、カリフォルニア大学の倫理審査に引っ掛かり、計画の実現が難しくなったが、データ収集のサイトをカリフォルニア州立大学に変え、申請が受理されたので研究期間を延期してデータ収集を行う。
神経・身体・環境の構造的制約が発達を導く胎児から新生児に至る構成的発達研究

赤ちゃんのGeneral movements(GMs)のモデルとして、神経系を非線形振動子の複雑ネットワークとし、身体モデルと結合したシミュレーションにより振る舞いを観察した結果、条件によりに運動の多様性が変化することがわかった。この多様性はネットワーク条件や身体との相互作用により変化し、GMsのU字発達現象や発達障碍リスク児における複雑性の減少との関連が示唆される。また、大規模スパイクニューラルネットワークのシミュレーションでは自閉症スペクトラム障碍に見られる脳波の複雑性減少が局所結合の強いネットワークで観察された。これらの結果は神経系の所与の構造的制約が発達過程へ与える影響を示唆している。身体と環境との相互作用を促し身体の外部ダイナミクスを露にすると考えられる、胎児・新生児の目的のない滑らかで乱雑な運動「General Movements」をリアルな脊髄延髄系シミュレーションにより実現した。これは、Izhikevich 2008が提案している神経細胞の反応を再現するスパイキングニューロンモデルを用いて延髄系に存在しGeneral Movementsを発生させていると言われている神経振動子を模したモデルである。簡易な筋骨格モデルと結合し動作させる事で、Taga et al.1999で新生児の運動計測の解析を適用する事で、モデルが新生児のGeneral Movementsの特性を良く再現している事を示した。また、胎児モデルと接続して動作する事も確認した。この成果は、物理的制約を持つ環境と身体と運動により相互作用して発達する詳細で大規模な脳神経系モデルを開発する基礎となるものである。内部ダイナミクスのモデルとして提案する複雑ネットワークにより接続された非線形振動子ネットワークと身体との結合系による行動創発についても検討を行った。ヒトの脳内のネットワークはスケールフリーネットワークやスモールワールドネットワーク等であることが示されているが、従来のカオス結合系としての行動創発モデルはそのような内部ネットワークがなかった。そこで、複雑ネットワークを組み込む事で創発する行動の多様性が増加することが分かった。また、ネットワークと身体の接続の結合強度をパラメータで変化させたところ多様な行動創発のためには適切な結合強度を設定しなければならない事が分かった。これは、本研究がターゲットとしている、胎児や新生児の行動が複雑な運動から単純になり、再び複雑になるというU字発達を再現する際に重要な成果である。つまり、神経系と身体系のバランスが失われたときに行動の多様性が失われると見る事ができる。このバランスの調整メカニズムの解明が次の課題である。子宮内を含む環境とのインタラクションに必須な圧覚を検出する触覚細胞をIzhikevich 2003によるスパイキングモデルによりモデル化した。モデルのパラーメータはFreeman et al 1982で示されている生理学的なSlow adaptive型の触覚細胞の反応特性を模すようにパラメータを全探索的に調整して得られた。これにより触覚細胞の押し込み量に対する立ち上がり特性や立ち上がり後の線形な反応、周波数に対する応答が再現できた。触覚細胞モデルについて適切に設定されたパラメータと不適切なパラメータを比較するため、先年度に開発したGeneral Movementsを発生させるスパイキングニューロンによる神経振動子モデルに接続して筋骨格モデルを運動させた。この実験により、触覚情報が適切に運動を修飾するかどうかを確かめた結果、適切なモデルのみ運動を修飾する事ができた。100万個のスパイキングニューロンモデルをMPI(Massage Passing Interface)により並列化し、本プロジェクトで購入したブレードサーバ上での動作させ、大幅な計算速度向上を確認した。この詳細大規模な神経系モデルから自発的な脳波様の信号生成を確認した。複数のスパイキングニューラルネットワークを異なる複雑ネットワークにより接続し、振る舞いを解析した。その結果、異なるネットワークに特有の活動の違いを見出した。複数のヒト脳のMRIデータをDTI(拡散テンソル解析)により解析し、ニューラルネットワークモデルに適用可能な脳のネットワーク構造を抽出した。新生児のGeneral Movementを解析するための基礎研究として、赤ちゃんの運動を深度センサで取得した際の3次元時系列データを解析可能とする4次元高次局所自己相関特徴を開発した。ヒト運動のパターン認識で高い認識率を得ることができたため、General Movement解析にも有用であると考えられる。当初考えていなかった進展として新しい統計的因果性解析手法として混合確率的偏正準相関分析を提案した。この手法は異なる複数の因果性を含む信号の関係を手動のセグメンテーションなしに自動抽出できる手法であり、ニューラルネットワークの解析に使用することで発達的なネットワークの変化の解析に使用することができると考えられる。本年度は、脳の構造的制約が導く脳活動や身体運動の特徴についてシミュレーション結果の解析を通じて明らかにした。本プロジェクトで提案している非線形振動子の複雑ネットワークと身体によるインタラクションからの多様な運動が創発されるモデルでは、身体運動の持続性と脳活動という側面から統計モデルに基づいて解析し、安定な運動ではネットワークが局所的なサブネットワークに分かれ独立して活動しているのに対して、不安定な運動ではネットワークが全体として活動していることがわかった。また、スパイキングニューラルネットワークを複雑ネットワークにより接続した研究では生成された信号の複雑さがネットワークの構成により異なっていることがわかった。この研究では、スモールワールドネットワークを構築するためのWatts-Strogutzモデルを用いてパラメータを変化させることで円環状のレギュラーネットワークからスモールワールドネットワーク、ランダムネットワークまでを複数構築して比較した。ランダム入力を与えてSTDP(Spike-Timing-Dependent-Plasticity)則により自己組織化を行った上で、入力を切った後の自発活動を信号の複雑性を解析するためのMuti-scale Entropy(MSE)により解析したところ、レギュラーネットワークにおいて複雑性の低下が見られた。

これは、大脳皮質のローカルな結合が多くグローバルな結合が少なく、MSEによる脳活動解析で複雑性が低下していると考えられる自閉症スペクトラム障害(ASD)の傾向と一致する結果であった。これはグローバルな構造に基づく自己組織化がミクロな構造と活動に影響を与える一例であり、今後のASDの理解を助けると考える。赤ちゃんのGeneral movements(GMs)のモデルとして、神経系を非線形振動子の複雑ネットワークとし、身体モデルと結合したシミュレーションにより振る舞いを観察した結果、条件によりに運動の多様性が変化することがわかった。この多様性はネットワーク条件や身体との相互作用により変化し、GMsのU字発達現象や発達障碍リスク児における複雑性の減少との関連が示唆される。また、大規模スパイクニューラルネットワークのシミュレーションでは自閉症スペクトラム障碍に見られる脳波の複雑性減少が局所結合の強いネットワークで観察された。これらの結果は神経系の所与の構造的制約が発達過程へ与える影響を示唆している。データ解析のための新規手法開発の必要が生じたため、当初目的には含まれなかった研究を行った。そのため当初の計画の進捗からやや遅れている。最終年度では、3年間に行った研究を集大成して発達モデルを提案し、その振る舞いを新規解析手法により検証する。27年度が最終年度であるため、記入しない。構成論的発達科学本年度はこれまでの成果を統合し、U字発達の再現を試みる。神経系内の相互作用、身体環境間の相互作用、神経系と身体・環境の相互作用が変化することにより運動の複雑性がU字型に変化するという仮説のもと、条件を変化させた時の運動の複雑性の変化を調査する。また、実際の赤ちゃんのGeneral Movementsを解析し、そこで得られた運動発達の経過とシミュレーション結果を比較して、ヒトの運動発達メカニズムを考察する。モデルはスパイキングニューロンにより抹消・脊髄・脳幹・大脳を構成し、胎児・新生児の全身筋骨格モデルと接続する。その際にヒト頭部MRIのDTI(拡散テンソル解析)により取得した白質繊維の情報を用いて大脳ネットワークを構築する。髄鞘の発達に伴う信号伝達の時間遅れの変化などの条件を変化させる等により運動がどのように変化するかを観察する。
気候プロキシの包括的理解に向けた同位体大気海洋結合モデル構築

同位体大気海洋結合モデルを構築した。衛星観測による水蒸気同位体比データをモデル結果と比較し、鉛直構造や水平輸送過程との関連を調べた。その結果、雲粒や雨滴からの再蒸発過程に伴う同位体交換が特に西部太平洋及び海洋大陸における対流圏中層の水蒸気同位体比に影響していることを見出した。また、同位体海洋モデルによって表現される海水同位体比とサンゴ同位体比と比較する手法を確立し、簡素な鉛直一次元モデルであっても年々及び季節変動を再現することは可能であるが、大河川の河口部やデルタ地域などでは海洋大循環による影響が大きいことを明らかにした。さらに同位体データ同化システムを世界で初めて構築した。10篇の査読付き論文の出版、9件(研究代表者が発表したもののみ)の発表によく表れているように、極めて生産性の高い年度を過ごすことができた。また年度当初に、アンサンブル平均場を直接再解析における拘束条件として使用できないことが判明したが、「単一メンバー修正法」を開発することによりこの問題をクリアし、無事に1871年から2008年までの「20世紀同位体再解析」を完成させることができた。これらの成果は次年度以降に論文化していく予定である。この約140年間のデータを用いて、氷帽アイスコア・サンゴ・樹木セルロースの酸素・水素同位体比との比較を行った。特にサンゴと樹木セルロースの同位体比について、モデルと観測の時系列データが比較可能となったのはこの研究が初めてのことである。その結果、1960年以降の降水同位体比は、過去の類似研究と同程度の信頼性で再現されていることが確認できた。氷帽アイスコアに関しては、降水よりは再現精度がやや劣化することが確認できた。その原因は、主に空間解像度に依存する高山での循環場の再現性能の低さと降水後の素過程(融解や雪の巻き上げ等)の影響が大きいと考えられる。サンゴ殻の炭酸カルシウムに含まれる酸素同位体比から得られる海水酸素同位体比について、モデルから求めたものと比較すると、特に降水量が多い場所で精度よく再現できることが明らかになった。降水量の少ない場所では、モデルに含まれていない素過程が影響(例えば海流の変化や河川からの淡水流入)を与えているということを示唆している。一方、セルロースの酸素同位体比は降水の影響に加えて相対湿度と水蒸気の同位体比の影響が強く表れることが分かった。17篇の査読付き論文の出版、9件の発表(研究代表者が発表したもののみ;うち4件が招待講演)によく表れているように、極めて生産性の高い年度を過ごすことができた。特筆したい成果としては、水同位体比データ同化の理想実験の成功である。モデルとして同位体大気大循環モデルIsoGSM(Yoshimura et al., 2008)、データ同化手法として局所アンサンブル変換カルマンフィルターLETKF(Miyoshi and Yamane, 2006)を用いた。モデルの1つのリアリゼーションを真値とした理想実験を使い、同位体比データを投入することによる風速・気温といった大気力学場に及ぼす影響を定量化した。その結果、風速や気温が与えられている場合にさらに同位体比データを同化すると、気温や風速を含むすべての変数について解析精度の改善が見られた。また、風速や気温の観測がなく水蒸気同位体比のみを投入した場合には、何も観測データがない場合と比較して、全ての変数において解析精度の劇的な向上が見られた。つまり、水蒸気同位体比場を気候モデルへの制約として与えることにより、水蒸気同位体比場だけではなく、大気循環場が拘束されるということである。もちろん、大気観測において同位体比のみが存在するというような状況は現在においてはあり得ないが、観測史以前の過去にさかのぼると同位体情報のみが存在するということもあり得る。これからクリアすべき課題は山積しているが、同位体データを用いた過去の気候場の復元という命題に取り組むための準備を整えつつある。最終年度にふさわしく、数多くの成果が得られた。まず、水同位体を導入した大気海洋結合モデルのプロトタイプが完成した。ただし、この結合モデルを用いた論文等の出版は本プロジェクトの数年後になると考えている。次に、同位体大気モデルを単体で用いた研究について述べる。衛星観測による水蒸気同位体比データをモデルシミュレーションと比較し、鉛直構造や水平輸送過程との関連を調べた。特に韓国Jeju島で得られた地表面観測データとも組み合わせた研究(Lee Z. et al., 2013)や中国大陸におけるアジアモンスーン変動と同位体シグナルの地理的変遷に関した研究(Liu et al., 2013)を行った。