hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
協働活動と脳科学：日本人教師の可能性

目標言語の母語話者の教師との比較を念頭に、非母語話者の教師(学習者と母語は共通)の潜在的可能性を探るため、主として、教室場面での新出語彙遭遇時の習得、及びスピーキングと協同作業の場面を想定し、行動データと脳血流デーを使用して調査した。語彙習得では、訳語を用いる方が、目標言語の類義語より、学習直後も約2週間の遅延後も概して効率的であることが示唆された。他方、スピーキングと共同作業では、実験装置の故障等がありデータ収集が最終年度の2月にまでかかり、この部分の分析はさらに進める必要があるが、予想以上に個人差等の影響が大きく、観測された差違を教師役の母語の特性にのみ帰すのはある程度困難と思われる。本研究は、協働活動と脳科学の重なりの観点から第2言語習得や外国語教育における、目標言語の非母語話者の教師、すなわち、学習者と共通する母語を持つ教師の可能性に焦点を当て、この分野で、これまであまり利用されてこなかった、脳画像処理の技術を応用することの可能性を探るものである。本年度は初年度であり、先行研究の調査と実験課題の設計とその予備的実施を中心に活動を行った。具体的には、第2言語習得に関連した協働課題として、(1)リスニング課題、(2)交互文章読み上げ課題、(3)スピーキング課題、(4)語彙推測課題、(5)語彙学習課題、(6)速聴課題、(7)その他を作成し、本研究の目的に対する適切性を検証するため、日本人の大学1、2年生10数名を対象としてパイロット実験を行った。このうち、(1)から(4)については、実験参加者がそれぞれの課題を行なう際、パートナーとなる教師役の人物を、目標言語の母語話者の場合と、非母語話者(=実験参加者とL1が共通な話者)の場合を設定した。その際、教師役の人物の母語話者と非母語話者の出現順序、課題の難易度、トピックの新密度等は、課題遂行時にできるだけカウンターバランスを取るように配慮した。脳血流の相対的増減のデータと併せて、行動データとして、リスニングにおける理解度テスト、スピーキングにおける産出語数、語彙推測課題における推測成功率、語彙学習における定着率等を測定した。あわせて、直後に半構造化インタビューを行い、質的データの入手にも努めた。実験機器、および、実験補助者の確保その他諸般の事情により、実際の実験は年度末3月の後半に行わざるを得なかったので、結果の解析は現在継続中である。本研究は、日本人英語学習者を中心にして、日本人教師の可能性を、脳科学の視点も利用して探求しようというものである。2014年度の実績としては、まず、2013年度末に行った1つの実験のデータを分析し、学習者がスピーキング等の言語課題を遂行する際、そのパートナーが学習者と同様の日本人である場合と英語母語話者である場合の脳血流の異同を比較した。その結果、一部で、スピーキングにおける課題の難易度で違いがある場合が見られた。これについては2014年10月の日本教科教育学会で報告した。また、2013年度末の実験について、英語の未知語の習得に関して、学習者の母語である日本語を使用した場合と目標言語である英語を使用した場合の脳血流の変化を検討した。左側頭を中心に比較した際、英語を用いた方が、脳血流が相対的に、より増大する傾向が見られた場合があったことについて、本年度末(2015年3月)の全米応用言語学会(AAAL)において発表した。ついで、2014年度当初には、昨年度末の脳血流を含む実験の補完的意味も含めて、未知語の語彙学習の部分について、脳血流の測定は含まない代わりに、比較的多数の学習者に実験に参加してもらうことをねらいとして、教室環境で基本的に昨年度の実験と同様、視覚提示した未知語の意味を音声で、日本語の訳語、英語の類義語、および、英語による定義の3つの方法で与えた場合の、提示直後と約2週間後の、意味の習得率を比較した。これらの部分については、それぞれ2014年6月の大学英語教育学会中部支部研究会と、2014年9月の日英・英語教育学会で報告した。さらに、2014年度後期においては、それまでの実験の結果等を参考にして、前期と同様教室環境において、前期の実験を一部修正した形で実験を行った。また、並行して、脳血流測定装置を用いた実験も試みた。本研究の目的は、これまで比較的利用されることの少なかった、脳科学の応用、特に、脳の画像イメージングの観点も考慮しつつ、英語の母語話者と比較した際の日本人英語教師の可能性を探求するものである。本年度は、(1)昨年度、実験装置が故障したことで、データ収集に問題が生じた実験の補填と関連する課題の実験を実施すること、および(2)これまでにもある程度その傾向が見られる、学習者と母語の言語文化を共有することのメリットについて、語彙学習とリスニングを中心とした課題に関してデータの収集と解析することを目指した。本来は(1)は年度前半に行うべきであったが、諸般の事情で、年度後半の10月から11月と年明け1月から2月に実施することになった。いずれも、スピーキングとリスニングの課題を含み、教師役を日本人が務めた場合と母語話者を務めた場合の比較を中心としている。他方(2)については主として年度前半に行った。

具体的には、日本人学習者に対して、通常教室における日本語の訳語と英語の同意語を用いた単語の記憶課題を実施した結果、訳語を使用する方が総体として定着率が良い傾向が見られた。また、聴解においては、速聴課題において脳血流から見た場合の母語使用の効果が見られた。研究全体のまとめとしては、研究の2年目の実験装置の故障により実験の相当部分が最終年度後半になってしまったためもあり、データの解析が不十分であるので、現時点では結果については慎重にならざるを得ないが、これまでのところ、日本人教師の可能性の1つとして、学習者の母語を利用できることで、語彙学習の面での行動データと脳血流からみた認知資源の効率的な使用の可能性が示唆されているように思われる。また、同様の傾向がリスニングにおいても垣間見られる。目標言語の母語話者の教師との比較を念頭に、非母語話者の教師(学習者と母語は共通)の潜在的可能性を探るため、主として、教室場面での新出語彙遭遇時の習得、及びスピーキングと協同作業の場面を想定し、行動データと脳血流デーを使用して調査した。語彙習得では、訳語を用いる方が、目標言語の類義語より、学習直後も約2週間の遅延後も概して効率的であることが示唆された。他方、スピーキングと共同作業では、実験装置の故障等がありデータ収集が最終年度の2月にまでかかり、この部分の分析はさらに進める必要があるが、予想以上に個人差等の影響が大きく、観測された差違を教師役の母語の特性にのみ帰すのはある程度困難と思われる。2014年の後半に、教室における実験と並行して、脳血流測定装置を用いて実験を行おうとしたところ、全く想定外のことであるが、装置が故障したため、修理と応分の負担をすることになった。その際、故障の原因と故障個所の特定や修理に関する方法、および、費用に関する措置等について、技術的にも事務的にも、最終的に決着するまで、相当時間がかかり、それ以降の実験等が、それ以降年度末まで、できなくなったため。英語教育学、応用言語学昨年度後半の実験装置の故障により、計画が遅れてしまっているので、昨年度後半に予定した分を今後できるだけ、前期で実施できることを期待している。それととともに、もともとの計画のうち、脳血流に関する部分を一部縮小して、これまでに得られた結果の補足的・補完的実験を、教室環境で行う方を拡張することも検討している。実験機器、目標言語の母語話者の実験協力者、実験補助者の確保、並びに、実験課題の作成が、それぞれ、当初の予想以上に困難で、時期的にも、年度末にならざるを得なかったため。2014年度後半、実験装置に故障が生じ、その応分の負担額が決定するのが諸般の事情で、年度の終わり近くになってしまい、残額が生じたことが分かった時点では、それ以降、2014年度内では、実験等を実施することが不可能であったため。、まず、初年度末のパイロットスタディの結果の解析に注力する。合わせて、語彙学習課題を中心に、脳血流を測定しない形での、フォローアップスタディを実施して、結果の解析の参考資料とする。これらの結果に基づき、第2年度の本実験の立案と実施に努める。元々の2015年度分の予算と合わせて、できるだけ2015年度の前期で、実験装置の借入等を行い、遅れている実験等を実行する方向で検討している。ほぼ、昨年度申請時の3年計画の計画通り(ただし、希望額より、各年度に与えられた金額に合わせて修正した額)に予算面からは執行している。417円の残額は執行時の軽微な余剰である。消耗品を中心に、差額を調整する。
下肢障害者歩行支援用インテリジェントロボットの方向意図同定法と運動制御法

擬似下肢障害者を対象として、自学習法を導入した距離型ファアジイ推論法を用いて、個体差に対応できる方向意図同定法を開発した。また、姿勢センサとにより転動を防止させる、下肢障害者から影響力及び地面から摩擦力に対応して、目標軌道の速度と加速度情報を利用するにより運動制御法の開発した。さらに、研究室で模倣する老人ホームなど実環境において、4人の擬似下肢障害者を対象とする実証実験を行った。被験者が歩行支援ロボットによる、目標位置まで移動する時、提案した制御法に基づいて、同定した下肢障害者の方向意図へ移動、本研究の運動法と方向意図の同定法の有効性を検証した。擬似下肢障害者を対象として、前腕からの力情報と方向意図の関連性を定量的に解析した、さらに慣性センサを被支援者の腰、膝と頭に装着し、傾き姿勢を測定した。力センサと慣性センサで測定した力情報及び姿勢情報から、被支援者が指定された方向に行こうとする時の方向意図との関連性を定量的に解析し、ファジイ推論の知識ベースを構築した。擬似下肢障害者を対象として、距離型ファジイ推論法を用いて、力情報から被支援者の方向意図を正確的に同定した、被支援者は歩行支援ロボットに乗り、目標位置へ移動した。また、力情報の個人特性に対応させる知識ベースを加え、同定精度を向上させ、擬似障碍者に対して、有効性も検証した。擬似下肢障害者の歩行支援システムの運動制御法の開発。下肢障害者からロボットの運動精度を下げる原因となっている、アムレスト下に力センサにより、被支援者からロボットへの作用力を測定、解析し、被支援者から作用力及び摩擦力に対応可能な運動制御法を開発した。さらに、目標軌道の速度と加速度情報を利用して、運動制御法を開発し、運動精度をさらに向上させた。また、さらに慣性センサを被支援者の腰と膝に装着し、傾き姿勢を測定し被支援者の歩行状態の認識方法を考えていた。平成27年度の研究の目的に対して、実施計画では大きく分けて1擬似下肢障害者を対象として、力情報及び姿勢と方向意図の関連性の定量解析、2力情報及び姿勢情報から、擬似下肢障害者の方向意図の同定、3被支援者の個体差を解析し、個体差に対応し、ファジイ学習法を導入しての意図同定方法の開発、4被支援者からロボットへの作用力及び摩擦力に対応する、運動制御法の開発、5被支援者の歩行状態を測定し、転倒を防止させる運動制御法の開発を実施する予定であった。現時点で1、2と4の課題に対して期待する結果が得られている。3と5に関しては、実験プロトコル設定の試行錯誤に時間がかかり、計画通りに実験を実施したが、データ解析が計画より遅れている。よって、評価区分を「やや遅れている」とした。ただし、既にデータ解析の手法を決定し、解析を進めている。本研究では、「老老介護」が大きな比率を占める社会において、歩行支援ロボットにより下肢障害者の自立した歩行を実現するため、下肢障害者の移動方向意図を高精度に同定する手法の開発と下肢障害者の影響力を考慮する方向意図に高精度に追従する運動制御法の開発に関する研究を実施した。まず、擬似下肢障害者を対象として、距離型ファアジイ推論法を用いて、姿勢・力情報から被支援者の方向意図を正確的に同定した。次に、被支援者の個体差を解析し、個体差に対応する、自学習法を導入する意図同定方法を開発し、同定精度をさらに向上させた。また、下肢障害者からロボットへの影響力を解析し、この影響力及び地面から摩擦力に対応して、目標軌道の速度と加速度情報を利用するにより運動制御法を開発し、運動精度保証した。さらに、姿勢センサとにより被支援者の傾き姿勢を測定するにより、転動を防止させる運動制御法の開発した。最後に、開発した擬似障害者を対象としたの方向意図同定法により得られた方向意図に目標として、開発した運動制御法を用いて擬似障碍者下肢障害者の直感に応じて、安全な目標位置へのサポートを実現した。研究室により模倣した老人ホームや住宅など実環境において、4人の擬似下肢障害者を対象とする実証実験を行い、安全性、操作性等について障害者の評価を受けた。擬似下肢障害者が歩行支援ロボットによる、目標位置まで移動する時、提案した制御法に基づいて、同定した下肢障害者の方向意図へ移動、本研究の運動法と方向意図の同定法の有効性を検証した。平成27年度の研究を続けている。まず平成27年度の研究目的に対して、被支援者の個体差を解析し、個体差に対応する、ファジイ学習法を導入する意図同定方法の開発と被支援者の歩行状態を測定し、転倒を防止させる運動制御法の開発を実施している。

また、平成27年度に得られた擬似障害者の方向意図に基づいて、歩行支援ロボット走行するの目標経路・軌道を計画する。開発した方向意図同定方法、目標経路・軌道を計画方法、と運動制御方法により、擬似障碍者下肢障害者の直感に応じて、安全な目標位置へのサポートを実現すること。最後に、老人ホームや住宅など実環境において、10人の下肢障害者を対象とする実証実験を行い、安全性、操作性等について障害者の評価を受ける。下肢障害者が歩行支援ロボットによる、目標位置まで移動する時、提案した制御法に基づいて、同定した下肢障害者の方向意図へ移動、本研究の運動法と方向意図の同定法の有効性を調べ、より実用的方向に向かって改善を重ねる。複合領域被支援者の歩行状態の測定が遅れたため、当所ジャイロ姿勢センサの購入を予定していたが、H28年度に購入することにした。転倒を防止させる運動制御法の開発ために、レンジセンサ、姿勢センサと加速度センサが必要となるため、その購入費用にあてる。その他、国内・国際学会への参加を予定している。
地域特性を反映した木造建物の設計・生産システムの構築に関する研究

地域特性に応じた伝統構法木造建物の構造的特徴を見いだし、それらの持つ構造特性や耐震性能を明らかにすることにより、地域に残る伝統構法建物の保存や積極的活用、地域性を反映した新しい木造建物の設計・生産のシステム構築につなげることを目的として研究を行った。地域における典型的・代表的な建物・建物群に関しては、本年度は天草市牛深地区に存する伝統的構法による漁村型住宅8棟、および熊本市近郊に存する公民館建築を対象として構造調査を行い、各建物の持つ構造的・構法的特長や建物老朽度等について明らかにし、昨年度同様の形でデータの整理を行った。また、限界耐力計算法を用いてそれらの持つ耐震性能を評価すると共に、その性能向上の方法について検討を行った。構造実験に関しては、既存伝統構法建物の耐震性能を向上させる要素として考案した斜め貫に関して、その仕口部を対象として引張実験を行い、様々な仕様による仕口部の持つ構造特性や破壊性状を明らかにした。また、これらの持つ構造性能・耐力について比較を行うことにより、斜め貫を使用する際の耐力評価の手法に関して検討を行った。加えて、伝統和風住宅の内・外装仕上げに用いられる木ずり漆喰壁に関して、その構造特性を明らかにするために、軸組試験体5体を対象としてせん断力載荷実験を行った。その結果、伝統的構法による木造住宅の性能を向上させるのに十分な構造性能を保持していうることが明らかとなった。地域における針葉樹やい草などの農林産品を有効に利用した居住空間の機能性向上方策に関して、それぞれの分野における関係者が集まり検討を行った。その結果、スギ材を用いた応急仮設住宅の設計方法・構築方法、スギ材を用いたパネル取付による室内環境の向上、畳が持つ室内空間における機能性評価、畳を用いた避難所向け簡易ベッドの製作などを進めることになった。仮設住宅に関しては、地元針葉樹のストック・部材供給、仮設住宅の設計・施工法などについて検討を行い、実際にモデル建物を建設してその施工性・実現可能性について検討を行った。簡易ベッドに関しても、伝統的な手法を用いて設計を行い、実際に製作することにより施工性・快適性などについて検討を行った。熊本あるいはその近郊に存在する伝統的構法による建物に関して、地元の設計者・施工者からの意見を参考にしつつ、典型的・代表的な建物・建物群を抽出した。その中から当面の調査対象地域・建物として、熊本市旧市街地における商家・町屋群、熊本周辺の中山間地域に存在する民家建築群、天草市に存在する漁村建築群、県南の温泉地に存在する木造3階建て建物、熊本・山鹿に存在する造り酒屋などの大規模な木造建物を選定した。本年度は、熊本市旧市街地に存在する町屋建築10棟および周辺中山間地域である山都町に存在する民家建築5棟に関して現地における構造調査を行い、各建物の構造的・構法的特長、老朽度等についてデータの収集・整理を行った。また、得られたデータをもとに限界耐力計算を行い、それらの持つ耐震性の程度について検討を行った。構造実験に関しては、研究目的の趣旨に添った新たな実験対象を選定し、静的載荷実験を行うことにより構造特性を明らかにし、設計資料を整えることを目的に推進している。本年度は、伝統構法建物の主要な構造要素である通し貫を対象として、熊本で通常用いている仕様による仕口部(くさびなど)を持つ軸組について実験を行い、それらの持つ復元力特性や破壊性状を明らかにし、他の仕口仕様による軸組との比較を行った。加えて、既存伝統構法建物の持つ耐震性能を、振動性状を変化させることなく向上させる要素として斜め貫構法を考案し、それらの耐震性能を明らかにするために、斜め貫仕口部の引張試験および斜め貫を含む耐震要素のせん断力載荷試験を行った。さらには、これらの結果から、伝統構法軸組の持つ性能に最も適する仕口の仕様、既存建物への斜め貫の施工方法等について検討を行った。平成26年度は、地域に即した木造建物に適用可能な耐震要素として提案された「木ずり漆喰壁」に関して、漆喰厚やきずり間隔などを変化させて実験を行い、実用的な仕様について検討を行った。「格子壁」については、これまでに行われていなかった格子サイズ・格子間隔を対象として確認実験を行い、これまでの実験結果と総合して耐震性能向上に適した仕様について検討を行った。また、めり込み理論式を応用して格子壁の耐力評価手法を構築するとともに、この計算結果を用いて限界耐力計算を行うことにより、様々な格子に適用可能な耐震設計プロセスを構築した。地元の実務者・設計者との議論の中で課題とされた、吹き上げ力に対する軒の安全性評価については、地域で用いられている様々な垂木固定法を抽出し、吹き上げ力に相当する鉛直荷重を載荷する実験を行った。その結果を用いて想定される吹き上げ力に対する安全性の評価を行うとともに、垂木を留め付ける最適な仕様について検討を行った。地域における木造建物の構造特性に関しては、本年度は熊本市近郊に存する公民館建築や農村部の数棟の建物を対象として追加の構造調査を行い、限界耐力計算により耐震安全性を確認するとともに耐震補強に関して検討を行った。

全期間を通じては、地元の実務者・設計者との議論などを踏まえて、地域の木造建物の耐震性能向上に関して効果的な耐震要素を見いだし、それについて構造実験を行い、最適な仕様の決定、該当する要素を用いた際の性能評価法の構築を行った。また、地域の存在する様々な木造建物の構造調査を行い、構造特性の大まかな特徴を明らかにし、それぞれに応じた耐震性評価法・耐震性向上方法の検討を行った。さらには、いぐさや杉材などの地域産材を木造建物居住空間や仮設住宅に適用する方法を検討し、その際の様々な性能を評価することを試みた。建築構造学当初の研究計画に基づき、伝統構法による木造建物に関する構造調査および構造実験の双方について研究を遂行した。本年度は、十分な実験・調査態勢がとりにくかったこともあり、調査および実験の実施数については当初予定よりはやや少な目となった。従って、研究予算の執行についても遅れ気味となったが、最終年度に十分態勢を整えることが可能であるため、「おおむね順調」と評価した。当初の研究計画に基づき、全体的な研究推進のための枠組・フローの作成を行った。また、これに沿って構造調査および構造実験の双方について当面の計画を構築し、その一部について実施した。調査および実験の実施数については当初予定よりはやや少な目となり、結果の取りまとめについても現段階ではやや不十分な部分があるが、来年度に十分挽回は可能であるため、「おおむね順調」と評価した。これまでに得られた構造調査の結果に加えて、対象地域を広げて新たに対象建物を選定し、調査データの補強を図る。これらのデータより、地域に共通する構造特性・耐震性能、あるいはこれらの地域差についてとりまとめを行う。構造実験に関しては、これまでの実験に加え、伝統構法の特長を生かした新たな耐震要素、および、既存伝統構法建物の耐震性向上に有効な要素の観点から、新たな要素の開発を行い、これを組み込んだ試験体を作成し、本年度同様に静的載荷実験によって、復元力特性や破壊性状等の構造特性を明らかにする。これらの結果に基づいて耐震性能評価法としてまとめ、地域における伝統構法建物の耐震性向上のための方策としてまとめる。また、当初研究目的に加え、地域産材の有効利用を図ると共に、居住空間の機能性を向上させるための方策について検討を行い、それぞれについて試験を行うことによって性能を評価し、さらには具体化の方策などについても検討を進めていく。本年度に得られた構造調査の結果を基にして、熊本における伝統構法による建物の構造特性の中間分析を行うとともに、調査方法に改良を加えると共に、新たに対象建物を選定し調査データの補強を図る。また、天草地方等に存在する漁村型の建物や伝統構法による大規模な建築についても調査対象の選定を進め、可能なものから調査を行う。構造実験に関しては、本年度の実験に加え、伝統構法の特長を生かした新たな耐震要素、および、既存伝統構法建物の耐震性向上に有効な要素の観点から、新たな要素の開発を行い、これを組み込んだ試験体を作成し、本年度同様に静的載荷実験によって、復元力特性や破壊性状等の構造特性を明らかにする。本年度は研究代表者の多忙および研究室学生の減少により、研究推進態勢がとりにくかったこともあり、構造実験および構造調査の実施件数が少なくなり、計画に記した予算が消化できなかったため。
動的シナプスを含む神経回路網のダイナミクスとその工学的応用の研究

皮質局所神経ネットワークの数理モデルを構築した。提案モデルは実験的に観測されている前頭前野ニューロンの活動の時系列を定性的に再現する。一時的に結合強度が変化するシナプス群(シナプス・アセンブリ)の概念を数理モデルとして明確にし、それが脳内での情報表現に大きく関わることを提案した。また動的シナプスを含む連想記憶ネットワークなど様々な条件でのシステムの解析に取り組み、その動力学特性を明らかにした。さらに神経ネットワークの数理モデル研究の知見を基に、プログラム可能な集積回路に連想記憶ネットワークを実装することで、神経ネットワークダイナミクスを工学的に応用するための基盤を確立した。近年の生理学の研究により、ニューロン間の信号伝達を担うシナプスの伝達効率が様々な要因により、短時間のうちに変化することが明らかになっている。そのような早いシナプスの1つに、連続した前シナプスニューロンの発火とともに信号伝達効率が一時的に減少、あるいは増大する短期的シナプス可塑性の性質を持った動的シナプスがある。これまでに単一の動的シナプスの特性はよく研究されている一方で、動的シナプスによる多数の結合を含む神経回路網の動力学特性、脳内の情報処理における役割に関しては未解明の部分が多い。本研究では、動的シナプスによる結合を持つ神経回路網の性質に着目し、動的シナプスを含む神経回路網の動力学特性、脳内の情報処理における役割の解明、工学的応用のための基盤を確立することを目指している。特に、大規模神経回路網モデルに関しては、スパイキング・ニューロンを基に動的シナプスを含む神経回路網モデルを構成し、生理実験データを踏まえてモデルの妥当性を検証、さらにその動力学的特性を解析する。神経回路網ダイナミクスの多面的な解析に関しては、平均場モデル・分岐構造解析などの手法を用いて、不均一に結合した神経回路網、スパースな結合を持つ連想記憶ネットワークの動力学特性を解析する。さらに工学応用に関する研究では、神経ダイナミクスを効率良くデジタル電子回路に実装するための設計論を用いて、早いシナプスを含む神経回路網をFPGAに実装し、その性能評価を行う。近年の生理学の研究により、神経細胞(ニューロン)間の信号伝達を担うシナプスの信号伝達公立が様々な要因により、短時間のうちに変化することが明らかになっている。そのようなシナプスの一つに、連続した前シナプスニューロンの発火とともに信号伝達効率が一時的に減少、あるいは増大する短期的シナプス可塑性の性質を持った動的シナプスがある。本研究では、動的シナプスによる結合を持つ神経回路網の性質に着目し、動的シナプスを含む神経回路網の動力学特性、脳内の情報処理における役割の解明、工学的応用のための基盤の確立に取り組んだ。大規模神経回路網モデルに関しては、スパイキング・ニューロンを基に動的シナプスを含む神経回路網モデルを構築し、生理学データと一致するモデルを提案し、脳の高次機能に関連する神経情報処理の機構を説明することが出来た。さらに神経回路網ダイナミクスをバイナリー・ニューロンモデルや平均場モデル・分岐構造解析の手法を用いた解析に取り組んだ。特に、スパースな結合を持つ連想記憶ネットワークの特性や、不均一に結合した神経回路網のダイナミクスの特性を明らかにした。さらに神経ダイナミクスの工学応用に関する研究では、神経回路網を電子回路(FPGA)に実装し、その性能評価を行った。さらに時系列情報処理において動的シナプスが短期記憶課題の性能向上に寄与することを示した。計算論的神経科学大規模神経回路網の解析においては、すでにモデルの構築・解析をほぼ完了し、国際会議でその成果を発表し、現在論文を準備している。神経回路網ダイナミクスの多面的な解析では、不均一なネットワーク構造、スパースな符号化に基づくネットワークに関して解析を行い、現在論文を準備中である。さらに工学応用に関してはすでに予備的な検証を開始しているため、おおむね順調に進展していると言える。今後は、これまでの神経回路網モデルの解析結果をまとめながら、動的シナプスの工学応用の可能性を追求していく。
歯の移動時の歯根膜細胞のmigrationと増齢的変化

1、持続的機械刺激を加えた歯根膜における新生細胞の分布について10週齢マウスの下顎左右第一臼歯にワイヤースプリングを装着して頬側方向に圧力を加え、8時間(3回/日)おきに^1Hthymidineを腹腔内に投与した。投与期間は、装着後から5日目まで、6日目から10日目まで、装着後から10日目までの3通りとした。同様の投与方法で10日間投与したマウスをコントロールとした。装置の装着後1日目から5日目には、新生細胞は主に歯頚部と根尖部の牽引部に現れ、最高標識指数は93%であった。6日目から10日目には、新生細胞は圧迫されていた領域に主に現れた。10日間連続投与した試料では各領域の標識指数は6596%%で、コントロール試料では48%であった。これらの結果から、歯根膜に持続的機械刺激が加えられた場合、新生細胞の出現時期は歯根膜の部位により異なるが、最終的には歯根膜の全ての部位において細胞の大部分が新生細胞に置き換わることにより新しい環境に適応していくことが示唆された.本研究結果は、鶴見歯学25巻2号に発表予定である。2、若いマウス(10週齢)と老齢マウス(1年齢)での歯の移動刺激に対する歯根膜細胞の応答についてマウスの下顎左右第一臼歯をワイヤースプリングで移動し、移動開始(1)8時間(2)16時間(3)24時間(4)32時間(5)40時間(6)48時間後に^1H-thymidineを腹腔内に投与した。その結果、若いマウスでは移動後16時間目の牽引側に初めてラベルされた細胞が観察され、標識指数は24時間目に最高値を示した。一方、老齢マウスでは、24時間目の牽引側に初めてラベルされた細胞が観察され、標識指数は実験期間中の48時間以内では明瞭なピークを示さなかった。このことから、老齢に伴うGO期の延長と細胞増殖活性の低下の可能性が示唆された。1.歯根膜細胞のcell migrationの有無についての検討10週齢のマウス下顎第一臼歯に装置を装着し歯の移動を行い、24時間後生理食塩水に溶かした3H-thymidine3.7Mbq(100μCi,0.5ml)を腹腔内に投与し、1時間後に灌流固定すると、根尖部牽引側に多数の3H-thymidineラベルの細胞が観察される。そこで投与から灌流固定までの時間を変え,3H-thymidineラベルの細胞のcell migrationの有無についての検討を行った。投与から固定までの時間は次の6群とした。(1)1日(2)4日(3)7日(4)10日(5)14日(6)21日既に本実験を終了し、現在データ解析中である。予備実験の結果では明確なcell migrationは確認できなかった.2、歯の移動時におけるヤングマウス(10週齢)と老齢マウス(1年齢)の48時間以内の歯根膜細胞の応答性の比較マウス下顎第一臼歯に装置を装着し歯の移動を行い、時間を変えて生理食塩水に溶かした3H-thymidine3.7Mbq(100μCi,0.5ml)を腹腔内に投与し、1時間後に灌流固定を行った。歯の移動開始後、3H-thymidine投与までの時間は次の8群とした。(1)3時間(2)6時間(3)9時間(4)12時間(5)16時間(6)24時間(7)48時間結果:ヤングマウスでは、牽引側で移動後16時間目に初めて増殖性細胞の出現が観察され、24時間目にLI(Labeling Index)は最大となった。これに対し、老齢マウスでは、牽引側でも16時間目には3H-thymidineラベルの細胞は観察されず、24時間目で初めて観察されたが、本実験期間中の48時間目までにLIの明瞭なピークは無かった。このことから老齢に伴うG0期の延長と細胞増殖活性の低下の可能性が考えられた。なお本研究結果は76th IADR(Nice,France)にて発表を予定している。これらの結果から、歯根膜に持続的機械刺激が加えられた場合、新生細胞の出現時期は歯根膜の部位により異なるが、最終的には歯根膜の全ての部位において細胞の大部分が新生細胞に置き換わることにより新しい環境に適応していくことが示唆された.

本研究結果は、鶴見歯学25巻2号に発表予定である。2、若いマウス(10週齢)と老齢マウス(1年齢)での歯の移動刺激に対する歯根膜細胞の応答についてマウスの下顎左右第一臼歯をワイヤースプリングで移動し、移動開始(1)8時間(2)16時間(3)24時間(4)32時間(5)40時間(6)48時間後に^1H-thymidineを腹腔内に投与した。その結果、若いマウスでは移動後16時間目の牽引側に初めてラベルされた細胞が観察され、標識指数は24時間目に最高値を示した。一方、老齢マウスでは、24時間目の牽引側に初めてラベルされた細胞が観察され、標識指数は実験期間中の48時間以内では明瞭なピークを示さなかった。このことから、老齢に伴うGO期の延長と細胞増殖活性の低下の可能性が示唆された。
天然由来白斑治療薬開発を目指したメラニン合成促進物質の探索と作用機序解析

尋常性白斑は、皮膚の基底層に分布するメラノサイトが何らかの原因で機能障害に陥りメラニンを供給できなくなることに起因する後天性疾患である。治療抵抗性かつ再発頻度も高い難治療性の色素異常症であるため、特に露出部位に生じた場合は患者のQOLを著しく低下させる。本研究は、より臨床にマッチした白斑治療薬創出を目標として、生薬エキス及び天然化合物ライブラリーからメラニン合成促進物質を探索し、活性成分の作用機序を解析した。1)甘草フラボノイドであるリクイリチン(LQ)及びリクイリチゲニン(LQG)がメラノーマ細胞においてメラニン合成促進活性を示すことを見出し、その作用機序を明らかにした。また、本研究室で作成したLQ及びLQGに対するモノクローナル抗体を用いて、LQやLQGの細胞内挙動、標的分子を解析した。2)辛夷エキスがメラノーマ細胞において高いメラニン合成促進活性を示すことを見出した。成分解析の結果、酢酸エチル画分から7種のリグナン類を単離同定し、中でも(+)-マグノリンの活性が高いことを見出した。さらに、ヒト皮膚3次元モデルにおいても酢酸エチル画分及び(+)-マグノリンはメラニン合成促進活性を示すことを確認した。3)辛夷エキスと同様に丁子エキスも高いメラニン合成促進活性を示すことを見出した。成分解析及び活性評価の結果、酢酸エチル画分に含まれる精油成分やトリテルペン類に活性を見出し、それらが協調してメラニン合成を誘導している可能性を明らかにした。4)天然化合物のスクリーニングにより、強いメラニン合成促進活性を示す化合物を探索した。そのうちマリアアザミの種子の主要成分であるシリビニンの作用機序を明らかにした。5)追加で実施した植物エキスのスクリーニングの結果、数種の植物の非薬用部位に高いメラニン合成促進活性を見出した。非薬用部位の有効活用に結び付く知見であり、今後の展開が期待される。1)マウスメラノーマB16-F1細胞及びヒトメラノーマHMV-II細胞において、代表的な甘草フラボノイドであるリクイリチンとそのアグリコンであるリクイリチゲニンが、メラニン合成誘導活性を持つことを見出した。これらのメラニン合成促進能は、Tyr、TRP-1、TRP-2のタンパク質発現上昇に起因することが示唆され、各種阻害剤を用いた解析の結果、p38およびPKAがMITFタンパク発現を制御していることが明らかとなった。標的分子同定のために、抗リクイリチン特異的モノクローナル抗体を1次抗体としたウエスタンブロッティングを行ったところ、35-38kDa付近にリクイリチン結合タンパク質が検出された。(論文投稿準備中)2)より強力なメラニン合成活性を示す薬用植物エキスおよび活性物質を発掘するために、B16-F1細胞を用いて85種の薬用植物エキススクリーニングを行った。その結果、強いメラニン合成活性を示す3種の薬用植物エキスが見つかり、そのうち1種の植物エキスから活性本体を同定した。(特許出願に向けて大学本部へ発明届提出済み)さらにその作用機序を解析したところ、PKAを介したCREBおよびp38の活性化により、MITFのタンパク発現を誘導することでTyr、TRP-1、TRP-2のタンパク質発現を惹起していることが示唆された。3)B16-F1細胞を用いて約200種の天然化合物ライブラリーのメラニン合成活性スクリーニングを行ったところ、5種の天然化合物に強い活性を見出した。現在、構造活性相関および作用機序解析を行っている。パイロットサンプルである甘草フラボノイドのメラニン合成誘導活性とその作用機序解析に関する研究はほぼ完了している。また、メラニン合成活性を示す薬用植物エキスおよび天然化合物の探索を目的としたスクリーニングの結果、当初予定していたよりも強い活性を示すエキスおよび天然化合物が多く見つかった。そのうち一部はすでに特許出願に向けて学内手続を完了しており、おおむね順調に進展していると考えている。我々はこれまでに、甘草フラボノイドであるリクイリチンとそのアグリコンであるリクイリチゲニンがメラニン合成促進活性を示すことを見出している。前年度より進めている生薬エキスおよび天然化合物ライブラリーのスクリーニングの結果、リクイリチンやリクイリチゲニンよりさらに強力な活性を持つ化合物の存在が示唆された。今年度は、活性の高かったエキスからの活性成分の単離・同定、および単離成分の培養細胞を用いた分子作用機序解明やヒト皮膚3次元モデルでの活性確認を中心に行った。1)強力なメラニン合成促進物質探索を目的として、約80種の生薬のメタノールエキスを作製し、マウス及びヒトメラノーマ細胞を用いてスクリーニングを行った結果、3種類の生薬エキスがB16-F1及びHMV-IIにおいて約3倍のメラニン合成促進活性を示すことを見出した。そのうち今年度は、辛夷において詳細な解析を進めた。辛夷の酢酸エチル画分が強いメラニン合成促進活性を有することに着目し、同画分から7種のリグナン類を単離・同定した。これらのうち、活性及び含量が高かった(+)-magnolinの分子作用機序を解析したところ、(+)-magnolinによりリン酸化されたp38及びPKAはCREBのリン酸化誘導を介する経路もしくは直接的にMITFの発現を誘導することで、Tyr、TRP-1、TRP-2の発現を高めていることが示唆された。さらにヒト皮膚3次元モデルにおいても、酢酸エチル画分および(+)-magnolinのメラニン合成促進活性を確認した。

2)約250種の天然化合物のスクリーニング結果から、数種の天然化合物が強いメラニン合成促進活性や細胞内Tyr活性化を高めることを見出した。これらの活性の高かった化合物の構造活性相関を解析した。さらに、活性の高かった天然化合物の中からマリアアザミの主要成分であるシリビニンについて詳細な解析を行い、分子作用機序を解明した。生薬エキスライブラリーのスクリーニングを終了し、活性の高かったエキスのうち、辛夷において活性成分の単離・同定、さらに詳細な分子作用機序解明やヒト皮膚3次元モデルでの解析を終了した。この結果は、すでに特許出願している。さらに、天然化合物ライブラリーのスクリーニングから得られた数種の活性化合物のうち、シリビニンの分子作用機序を解明した。また、メラニン保有へアレスマウスでのメラニン合成活性の確認実験もすでに開始しており、活性を確認するための条件検討を進めている。以上のことから、当初の計画通りおおむね順調に進展していると言える。尋常性白斑は、皮膚の基底層に分布するメラノサイトが何らかの原因で機能障害に陥りメラニンを供給できなくなることに起因する後天性疾患である。治療抵抗性かつ再発頻度も高い難治療性の色素異常症であるため、特に露出部位に生じた場合は患者のQOLを著しく低下させる。本研究は、より臨床にマッチした白斑治療薬創出を目標として、生薬エキス及び天然化合物ライブラリーからメラニン合成促進物質を探索し、活性成分の作用機序を解析した。1)甘草フラボノイドであるリクイリチン(LQ)及びリクイリチゲニン(LQG)がメラノーマ細胞においてメラニン合成促進活性を示すことを見出し、その作用機序を明らかにした。また、本研究室で作成したLQ及びLQGに対するモノクローナル抗体を用いて、LQやLQGの細胞内挙動、標的分子を解析した。2)辛夷エキスがメラノーマ細胞において高いメラニン合成促進活性を示すことを見出した。成分解析の結果、酢酸エチル画分から7種のリグナン類を単離同定し、中でも(+)-マグノリンの活性が高いことを見出した。さらに、ヒト皮膚3次元モデルにおいても酢酸エチル画分及び(+)-マグノリンはメラニン合成促進活性を示すことを確認した。3)辛夷エキスと同様に丁子エキスも高いメラニン合成促進活性を示すことを見出した。成分解析及び活性評価の結果、酢酸エチル画分に含まれる精油成分やトリテルペン類に活性を見出し、それらが協調してメラニン合成を誘導している可能性を明らかにした。4)天然化合物のスクリーニングにより、強いメラニン合成促進活性を示す化合物を探索した。そのうちマリアアザミの種子の主要成分であるシリビニンの作用機序を明らかにした。5)追加で実施した植物エキスのスクリーニングの結果、数種の植物の非薬用部位に高いメラニン合成促進活性を見出した。非薬用部位の有効活用に結び付く知見であり、今後の展開が期待される。メラニン保有マウスやより生体に近いヒト皮膚3次元モデルにおいて、スクリーニングの結果得られた候補エキスおよび候補化合物のメラニン合成促進作用を検証する。薬用植物エキススクリーニングの結果、3種の薬用植物エキスが見つかり、そのうち2種のエキスの活性本体は同定していないため、これらの解析を進める。
エマルションを利用する貴金属超微粒子内包バードゲージ型ゼオライト新規合成法の開発

本研究の目的は,ゼオライト結晶によって金属超微粒子が被覆された,鳥籠型(バードゲージ型)ゼオライトの新規合成法の開発である.ロジウム(Rh)の錯体超微粒子をエマルション中で作製し,同超微粒子を核としてMFIゼオライト層を形成させた.その結果,粒子サイズ約23nmのRh超微粒子がMFI型ゼオライトに被覆されたバードケージ型構造を確認した.同微粒子は,500700°Cの高温雰囲気でもRh超微粒子の高い耐シンタリング性を有することが明らかとなった.内包されたRhは酸化還元されることから,分子のアクセスが可能であり,Rh以外にプラチナにおいても同様の構造の材料の合成に成功した.本研究の目的は,ゼオライト結晶によって金属超微粒子が被覆された,鳥籠型(バードゲージ型)ゼオライトの新規合成法の開発である.ロジウム(Rh)の錯体超微粒子をエマルション中で作製し,同超微粒子を核としてMFIゼオライト層を形成させた.その結果,粒子サイズ約23nmのRh超微粒子がMFI型ゼオライトに被覆されたバードケージ型構造を確認した.同微粒子は,500700°Cの高温雰囲気でもRh超微粒子の高い耐シンタリング性を有することが明らかとなった.内包されたRhは酸化還元されることから,分子のアクセスが可能であり,Rh以外にプラチナにおいても同様の構造の材料の合成に成功した.分子ふるい能と固体酸性を有するゼオライトは,形状選択的触媒として広く利用されている.さらに,イオン交換サイトにヘテロ原子を導入することで,ゼオライトに水素化能を賦与することができる.一方,イオン交換法の問題点としては,1)反応中に,イオン交換サイトからの担持金属が脱離,シンタリングによる凝集が進行する,2)結晶外表面に貴金属原子の凝集体が存在する場合,分子ふるい効果が発現しない,という問題がある.これらの問題に対する解決案としては,超微粒子状態の貴金属をゼオライト結晶内に内包させる方法が挙げられる.本研究では,ゼオライト結晶によって貴金属超微粒子が被覆された,鳥籠型(バードゲージ型)ゼオライトの新規合成法の開発と,同バードゲージ型ゼオライトの触媒反応への展開である.1)貴金属超微粒子をゼオライトによって包接したバードゲージ型ゼオライト合成として,先ずエマルション中でロジウム錯体を調製した.同錯体が分散したエマルション溶液にゼオライト合成用のシリカ源と構造規定剤を投入し,水熱合成することで,ロジウム超微粒子が固定化されたバードゲージ型ゼオライトの合成を試みた.バードゲージ型ゼオライト合成における重要な点は,貴金属超微粒子とゼオライトを含むシリカ種の親和性である.エマルション中のロジウム錯体超微粒子を厚さ数nm程度のシリカで被覆した後,ゼオライト原料を投入し,水熱合成することで,バードゲージ型ゼオライトの合成が可能であることを見出した.同法により,粒子サイズ約23nmのロジウム超微粒子が固定化されたMFI型ゼオライトの調製に成功した.2)熱的安定性の評価として,調製したバードゲージ型ロジウム/ゼオライトを,500°C900°Cで焼成し,ロジウム粒子径を透過型電子顕微鏡で観察した.その結果,ロジウム粒子径は焼成前とほぼ同じであり,優れた熱的安定性を示すことを明らかにした.ゼオライトのイオン交換サイトにヘテロ原子を担持することで,ゼオライトに様々な活性を賦与することができる.一方,反応中に担持金属成分のシンタリングが容易に進行することが問題である.そこで,超微粒子状金属触媒成分をゼオライト結晶内に内包させる方法を着想した.本研究では,ゼオライト結晶によって金属超微粒子が被覆された,鳥籠型(バードゲージ型)ゼオライトの新規合成法の開発である.ロジウム(Rh),白金(Pt),金(Au)の各超微粒子をエマルション中で作製し,同超微粒子がゼオライトによって包接されたバードゲージ型ゼオライト合成を検討した.各貴金属超微粒子が分散したエマルション溶液にゼオライト合成用のシリカ源と構造規定剤を投入し,水熱合成を行った.バードゲージ型ゼオライト合成における重要な点は,金属超微粒子とゼオライトを含むシリカ種の親和性であり,エマルション中の超微粒子を厚さ数nm程度のシリカで被覆した後,ゼオライト原料を投入し,水熱合成することで,バードゲージ型ゼオライトの合成が可能であることを見出した.同法により,粒子サイズ約23nmのRh超微粒子やPt超微粒子を内包したMFI型ゼオライトの調製に成功した.一方,Auに関しては,ゼオライト層の形成は可能であるが合成中に金微粒子の凝集が観察された.また,ゼオライト層の構成元素としては,Siと酸素以外にAlとFeの導入が可能であることを明らかにした.熱的安定性の評価として,Rh超微粒子内包バードゲージ型ゼオライトを500°C700°Cで焼成し,ロジウム粒子径を透過型電子顕微鏡で観察した.その結果,ロジウム粒子径は焼成前とほぼ同じであり,優れた熱的安定性を示した.ロジウム超微粒子内包バードゲージ型ゼオライトによる芳香族の水素化反応を実施したところ,同触媒は水素化能を有することが示された.化学工学

1)貴金属超微粒子のゼオライトによる包接,バードゲージ型ゼオライト合成貴金属超微粒子としては,ロジウム(Rh)を検討した.貴金属超微粒子が分散したエマルション溶液を合成し,同エマルション溶液に以下の手順を施し,バードゲージ型ゼオライトを調製した.手順1)ロジウム錯体超微粒子が分散したエマルション溶液にシリカ源を添加し,シリカ包接貴金属錯体超微粒子の形成,手順2)ゼオライト母液水溶液を添加し,シリカ包接貴金属錯体超微粒子を核としてゼオライトを形成.エマルション中に貴金属塩水溶液と微粒子調製剤を投入した.ヒドラジン,水素化ホウ素ナトリウム,各種アミンを検討した結果,ロジウムの場合ではヒドラジンが適していた.ロジウムーヒドラジン錯体超微粒子が分散したエマルション溶液にシリカ源を投入し,同錯体超微粒子がシリカによって包接された微粒子を合成した.シリカ包接錯体超微粒子が分散した溶液にゼオライト合成原料を投入し,水熱合成することにより,ロジウム超微粒子がMFI型ゼオライト微粒子に内包されたバードゲージ型ゼオライトの合成に成功した.以上より,当初の計画を達成できた.2)バードゲージ型ゼオライトの触媒への展開粒子サイズ約23nmのロジウム超微粒子がMFI型ゼオライトにより包接されたバードゲージ型ロジウム/ゼオライトを,500°C900°Cで焼成した.ロジウム粒子径を透過型電子顕微鏡で観察した結果,ロジウム粒子径は焼成前とほぼ同じであり,優れた熱的安定性を示すことを明らかにした.さらに,同バードゲージ型ゼオライトをシクロヘキサンの水素化反応へ適応し,同触媒は水素化能を有することを明らかにした.以上より,当初の計画を達成できた.今後は,ゼオライト層の厚さ,ロジウム担持量,プラチナへの展開を検討する.(平成26年度)1)貴金属超微粒子のゼオライトによる包接,バードゲージ型ゼオライト合成平成25年度の研究により,貴金属超微粒子がMFI型ゼオライトによって内包されたバードゲージ型ゼオライトの調製法を確立した.平成26年度では,同法を発展させ,先ず,1内包される貴金属超微粒子として,プラチナを検討する.ここでは,エマルション中での微粒子形成剤の探索が重要となる.次いで,2ゼオライト層として,シリカ以外にアルミニウム,もしくは鉄原子がゼオライト骨格に組み込まれた,MFI型ゼオライトの調製を検討する.これに関しては,代表者らはゼオライト骨格構造への鉄,コバルトなどのヘテロ原子導入技術を有している.これまでのノウハウをバードゲージゼオライト合成へ展開する.そして,平成25年度に実施した水素化能と併せて,固体酸性質の評価を実施する.2)バードゲージ型ゼオライトの触媒への展開ゼオライト層を形成するMFI型ゼオライトの細孔径は0.55nmであるため,水素分子とベンゼン分子は結晶細孔内に侵入し,内部の貴金属と接触することができる.一方,トリメチルベンゼンはゼオライト細孔径よりも分子サイズが大きい.そこで,Pt,Rh等の貴金属超微粒子が内包されたバードゲージ型ゼオライトをベンゼンの選択的水素化反応に展開し,水素化活性と分子ふるい能を実証する.平成25年度では,常圧系において水素化活性試験を実施した.平成26年度は,より水素化が進行する加圧系について,貴金属内包バードゲージゼオライトの水素化能を検証する.
ＡＴＰのエネルギー総括研究

この新学術領域研究では、水と生体分子の相互作用エネルギーの変化が反応系の全自由エネルギー変化に対する寄与を解析の中心において、すなわち、水を「主役」としてATPのエネルギー論とATP駆動タンパク質によるエネルギー変換メカニズムを追求する研究を遂行した。そのために本総括研究では、、計画研究9名(2008-2012)と公募研究前期(2009-2010)24名、後期(2011-2012)が21名のメンバーがそれぞれの能力を最大限発揮できるよう、メンバー間の情報交流のための領域会議、研究会、国際ワークショップ、国内シンポジウム・国際シンポジウムを開催し、とくに領域内メンバーの実質的共同研究の推進に力をいれ、領域内評価委員のアドバイスを積極的に取り入れつつ運営・推進活動を行ってきた。2013年度はこれまでの5年間の研究結果をまとめ、成果を一般に公開するため、5月21日公開講座「生命のエネルギー物質ATPとは何か?」を東京品川の京都大学東京オフィスにて開催した。さらに、新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」終了公開シンポジウムを平成25年5月22日KKRホテル東京にて開催した。とくに、量子化学と統計力学によるATP加水分解の自由エネルギー解析、ATPと水の役割からみたABCトランスポーターの機能発現機構、F1-ATPaseモーターによるATPエネルギー変換、ATP系およびタンパク質系に対する溶媒和効果の全原子自由エネルギー解析、生体系における自己組織化およびATP駆動蛋白質機能発現の統一的理解、ATP駆動タンパク質周りの水の変化とエネルギー論について、本領域研究の顕著な成果として公表した。領域ホームページにも活動内容を公開してきた。これらの成果をとりまとめて事後評価報告書を作成し審査を受けた。その審査結果は、当初の目標をこえる優れた成果がでたものとしてA+の評価を受けることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。ATP(アデノシン三リン酸)は生命系のエネルギーの供給と需要の媒体であるが、その有効性の真の理解、すなわち、化学-力学エネルギー変換の分子論は未確立である。本領域は、物質科学と生命科学の両方にまたがる根本課題に取り組む。生命系存続の環境母体である「水」を主役とし、構造論・機能論に立脚した新しいエネルギー論の分子的基盤構築を目指し、既存の概念にとらわれない学際的研究領域を新たに開拓する。このためには、異なる分野の「融合」による新たな方法論の展開と次世代育成が不可欠である。計画研究のほかに幅広い分野からのユニークな公募研究を糾合して、理論的研究と実験的研究とを緊密に組織化して推進している。基本的な研究戦略:第1に実験と理論でATP等低分子の化学反応前後の物質の水和自由エネルギーを正確に求める。その計算に必要な新たな手法の開発も含む。第2にヌクレオチドと種々のタンパク質の結合の自由エネルギーの内部構成を実験と理論両面から調べる。第3にヌクレオチド加水分解酵素の機能について、水和を含めたエネルギー論の観点で実施する研究を行う。「ATPのエネルギーとは何か?」この根本課題に対し計画研究と公募研究を合わせて延べ43大学・研究機関のメンバーが参画して取り組んだ。本総括研究は、領域会議・研究会等を毎年開催しメンバーの意思統一と共同研究の推進を図り、数多くの共著論文として結実した。さらに若手育成にも力を入れ、国際面でも国際シンポジウム等を開催し海外研究者との交流を深めた。アウトリーチとして、サイエンスカフェ・公開シンポジウム・公開講座・ホームページ等により最新の情報提供を行ってきた。「水を主役としたATPエネルギー変換」を解明するための領域研究が開始した。12月3日に福岡国際会議場で開催された日本生物物理学会第46回年会において学会会員に対し広くこの領域研究の趣旨を伝え、そこで対象とする課題を対象としたシンポジウムを開催した。このシンポジウムには200名を超す参加者とともにこの古くて新しい問題について討論し、この問題の重要性をアピールすることができた。広報活動の一環として、本領域の活動を紹介するホームページを立ち上げた。さっそくこの生物物理学会の年会シンポジウムにおける講演概要を掲載し、本領域がめざす目標の公示と、公募研究にもとめる内容に関する情報を随時更新する態勢で提供を始めた。12月13日には東京慈恵会医科大学において開催された「筋生理の集い」において、領域研究の紹介として総括班から3名が発表しPRを行った。1月22日には、中央大学駿河台記念館において、第1回公開シンポジウムを開催した。ここでは、本領域で進めている計画研究の主要研究内容について発表を行い、公募研究に応募を考えている研究者に対して公開可能な詳しい情報を提供した。3月17-19日には仙台秋保で第1回研究会を開催し、総括班員/計画班員による研究進捗状況の詳しい報告と計画班メンバーおよび連携研究員・研究協力者間の討論を行い2009年度の主要計画を策定した。総括班活動:4月に京都で6月に東京で運営会議、7月10-11日にヨーロッパの溶液化学のリーダーの一人Jungwirth教授を招いて国際ワークショップを開催し、ATPエネルギーにおける水の役割に関する討論を行い相互理解を深めた。9月8-10日には、採択されたばかりの公募研究のメンバーを集めた領域全体会議を開催し、計画班、公募班の全メンバーに対し、本領域がめざすものの相互理解と、メンバー間の密な連携の推進を周知した。この場では、方法論の基礎からメンバーの最新の研究状況をもとに議論を行った。これを契機に共同研究を含めた実質的交流と、研究支援の必要性について現場の情報を収集した。