hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
記憶機能の日内変動に関する認知学習心理学的研究

Wistar系ラット(オス、45週齢)の脳から海馬スライス標本を作製し、シャファー側副枝へのテスト刺激(0.1 Hz)に対するシナプス応答をCA1領域から細胞外記録した。安定したシナプス応答を確認後、NMDA型グルタミン酸受容体依存的な長期抑圧を誘導しうる低頻度刺激(1 Hz、15分間)を与え、その後60分間テスト刺激(0.1 Hz)に対するシナプス応答を記録した。実験開始時から終了までメラトニン(100 nM)を投与し続けるメラトニン群、およびメラトニンを投与しない統制群のシナプス応答を比較したところ、長期抑圧はメラトニン群でのみ生じたことから、メラトニンによって海馬長期抑圧の誘導が促進されることが明らかになった。次に、代謝型グルタミン酸受容体依存的に生じる長期抑圧への影響を調べるため、当該受容体の作用薬であるDHPG(40 uM)を10分間投与して長期抑圧を誘導した際の抑圧の程度をメラトニンの有無で比較したところ、この誘導条件下ではメラトニンの有無にかかわらず同程度の長期抑圧が誘導された。今回の実験により、NMDA受容体依存的に長期抑圧を誘導する経路にはメラトニンが促進的に関与するが、代謝型グルタミン酸受容体依存的な長期抑圧に対してはメラトニンが調節的作用を及ぼさないことが示唆された。生理心理学位置再認課題の日内変動におけるメラトニンの影響を調べるという平成25年度までの計画通りに進んでいる。本研究課題における平成25年度までの結果は、Behavioural Brain Research誌(256巻488493ページ, 2013年)掲載の原著論文において公表した。当初の予定通り、海馬依存性の学習課題を2種類用いて、4つの時間帯におけるラットの学習成績の比較を行うことができた。海馬依存性学習に特有の日内変動を見いだすことができたため、研究はおおむね順調に進展していると考える。海馬の長期増強の大きさにはメラトニンが抑制的に作用することをすでに私たちは見いだしているが(Neuroscience Research誌、69巻17ページ, 2011年)、もし位置再認課題の遂行に海馬の長期増強が必要ならば、平成25年度に見いだした結果は部分的に矛盾することになる(日中、メラトニン濃度をむしろ上昇させた方が成績が上昇している点。夜間における成績低下は矛盾しない)。一方、ドイツのグループによる近年の研究により、位置再認課題には海馬の長期増強ではなく長期抑圧の誘導が必要であることが示唆されている。記憶の日内変動のメカニズムを知るという本研究課題の完遂のためには、海馬シナプス可塑性とメラトニンとの関係をさらに詳細に調べることが不可欠と考え、平成26年度は、おもに電気生理学的手法を用い海馬の長期抑圧に及ぼすメラトニンの影響とその細胞内メカニズムの解明を目指す。海馬スライス標本をラットから作製し、長期抑圧を誘導すると考えられる条件の低頻度刺激を与えて生じるシナプス可塑性に対するメラトニンの効果を測定する。予備的実験はすでに開始している。また、もし長期抑圧にメラトニンが作用する場合には、その長期抑圧がNMDA受容体依存性のものなのか、代謝型グルタミン酸受容体を介したものなのかについて、薬理学的手法を併用して検討する。前年度の実験により、海馬依存性学習の日内変動について明らかにすることができたため、本年度以降はそのメカニズムの解明を目指した実験を行う。日内の時間帯による生体外部の環境変化は生体内物質の分泌量を変化させ、学習や記憶に影響を与えると考えられる。
エピゲノム解析とエピ遺伝学による反復配列動態制御機構の解明

抑制クロマチンの目印であるヒストンH3リジン9メチル化(H3K9me)を遺伝子から除くシロイヌナズナの酵素IBM1の効果をさまざまな変異体の背景でエピゲノム解析をすることにより調べた。その結果、この酵素は転写される配列から特異的にH3K9meを除き遺伝子と反復配列の分化に貢献することがわかった。また、DNA低メチル化状態で増殖するシロイヌナズナのトランスポゾンと配列の似たトランスポゾンをシロイヌナズナ近縁種で調べることで、動原体に特異的に飛び込むトランスポゾンを見いだした。また、別の可動性トランスポゾンの挙動を調べることで新奇の抗抑制因子を同定した。(1)ゲノムタイリングアレイを使うことにより、DNA低メチル化突然変異ddml (decrease in DNA methylation)やDNAメチル化酵素遺伝子の突然変異体でコピー数の増加するシロイヌナズナのトランスポゾンを複数同定している(Tsukahara et al Nature 2009)。本年度は、RNAi関連因子とddmlの二重変異体で増殖する因子を網羅的に調べた(Kobayashi et al未発表)。ddml下で転移するトランスポゾンの一つと配列の類似したトランスポゾンTal1は、シロイヌナズナの同属近縁種Arabidopsis lyrataでセントロメア領域に蓄積している。これがこのトランスポゾンの挿入部位特異性によるものかどうかを知るため、Tal1をシロイヌナズナに形質転換し、発現と転移を確認できた。転移部位の特異性について調べたい。また、別のトランスポゾンVANDAL21は、DNA型トランスポゾンであるMutatorrと類似の構造を持つが、両末端に逆位反復配列を持たない。このトランスポゾンをイネに形質転換したところ自律性因子として転移した(Fu et al論文準備中)。(2)抑制クロマチンの目印であるヒストンH3リジン9のメチル化を除去する働きのある因子IBM1 (increase in BONSAI methylation)の突然変異体の解析結果にもとづき、この脱メチル化が転写に依存するという説を提案した(Inagaki et al 2010 EMBOJ)。(1)DNA低メチル化状態でコピー数の増加するシロイヌナズナのレトロトランスポゾンを複数同定している(Tsukahara et al 2009 Nature)。このうちの一つと配列の類似したトランスポゾンTal1を形質転換したところ新たな転移がおこり、セントロメアの反復配列に特異的に挿入することがわかった(Tsukahara et al 2012 Genes Dev)。配列の違うセントロメアでも同じ挙動を示すことから、セントロメアのエピジェネティックな情報を認識していると推察される。また、DNA型トランスポゾンVANDAL21は既知の因子Mtatoerと似た転移酵素を持つが末端逆位配列を持たない。この因子は転写開始点付近に優先的に挿入する。また形質転換によってこの因子を活性化する実験系を構築した(未発表)。さらに、別のトランスポゾンで、セントロメア近傍のrDNA領域に特異的に挿入するものを見いだしているので(未発表)、これを制御する因子を探索している。(2)抑制クロマチンの目印であるヒストンH3リジン9のメチル化を除去する働きのある因子IBM1(increase in BONSAI methylation)の突然変異体の効果をゲノムワイドで調べている(Saze et al 2008Science, Miura et al 2009EMBO J, Inagaki etal 2010EMBO J)。ibm1変異体における発生異常表現型を抑圧する変異の中でDNAメチル化に影響しないものを見いだし、バルク分離集団のゲノムシークエンスにより、その原因遺伝子の候補を同定した。現在はその確認を進めている。(1)抑制クロマチンの目印であるヒストンH3リジン9のメチル化を除去する働きのある因子IBM1(increase in BONSAI methylation 1)の変異による効果をゲノムワイドに調べている。変異体の表現型解析から、IBM1タンパク質は転写される配列を標的にすることが示唆されていた(Inagaki et al 2010EMBO J)。IBM1タンパク質の局在をゲノムワイドに調べたところ、実際に転写される配列に分布することがわかった(未発表)。また、ibm1による発生異常を抑圧する変異を複数得ており、特にその一つはIBM1とは別のヒストン脱メチル化酵素をコードし、DNAメチル化に影響せずに発生異常を抑圧した(未発表)。(2)DNA低メチル化状態でコピー数の増加するシロイヌナズナのトランスポゾンを複数同定している(Tsukahara et al 2009 Nature)。このうちの一つVANDAL21のコードする因子がDNAメチル化の伴う抑制を解除する働きを持つことを示した(Fu et al EMBO J 2013)。

またゲノムワイドのDNAメチル化解析の結果、この因子によるDNA脱メチル化はVANDAL21に類似したトランスポゾンに特異的におこることがわかった。しかしながら、この抗抑制タンパク質は他のVANDALトランスポゾンにもコードされている。このうちの一つを発現させることにより、やはり特異的な転写脱抑制が引き起こせた(未発表)。(1)DNA低メチル化状態でコピー数の増加するシロイヌナズナのレトロトランスポゾンを複数同定している(Tsukahara et al 2009 Nature)。このうちの一つVANDAL21は、既知の因子Mutaterと似た転移酵素を持つが末端逆位配列を持たない。この因子がDNAメチル化のともなう抑制を解除する働きを持つタンパク質をコードすることを明らかにした(論文投稿中)。また別の一つと配列の類似したトランスポゾンTal1を形質転換したところ新たな転移がおこり、セントロメアの反復配列に特異的に挿入することがわかった(Tsukahara et al 2012 Genes Dev)。配列の違うセントロメアでも同じ挙動を示すことから、セントロメアのエピジェネティックな情報を認識していると推察される。(2)抑制クロマチンの目印であるヒストンH3リジン9のメチル化を除去する働きのある因子IBM1(increase in BONSAI methylation)の突然変異体の効果をゲノムワイドで調べている(Saze et al 2008Science, Miura et al 2009EMBO J, Inagaki etal 2010EMBO J)。ibm1変異体における発生異常表現型を抑圧する変異の中でDNAメチル化に影響しないものを見いだした。本年度はこのヒストン修飾についてもゲノムワイドに調べ、H3K9のメチル化が影響されないことがわかった。他のヒストン修飾についても現在調べている。エピジェネティクス、植物遺伝学多くの生物でセントロメアには反復配列が多く分布するがその形成機構や効果についてはほとんどわかっていなかった。今回セントロメアに特異的に挿入する因子がみつかったことで、これらの研究が可能になった。他にも特徴的な因子が複数同定できており、今後の展開が期待できる。また、遺伝子からヘテロクロマチンを排除する因子であるIBM1の表現型を抑圧する新奇因子が同定できた。これは、この新たな経路の理解を進める大きい進展と考える。当初予定していた研究は順調に進展している。これに加え、DNAメチル化の伴うトランスポゾン抑制に対抗してDNAメチル化と転写の脱抑制を行う因子を同定している。これは予想外の発見であり、この因子の作用機構を知るための研究を開始している。また、遺伝子から、ヘテロクロマチンの目印を取り除く活性のなくなったibm1変異体においても正常な発生を行う新奇変異を同定した。
心臓手術における虚血再潅流障害とPARP阻害薬の心筋保護効果についての研究

心臓外科手術において、大動脈遮断解除後の心筋虚血再灌流障害は、患者の予後を左右する大きな問題である。再灌流障害によるDNA損傷の修復に必要なエネルギーをコントロールする事を目的として、PARP阻害薬を投与する事により有効な心筋保護法を確立する事を目標として実験研究を行った。研究方法であるが、ラット摘出心にて、Krebs-Henseleit液によるLangendorff灌流を行い、従来から使用されていた心筋保護液のSt.Thomas液にて90分簡心停止させたコントロール群と、St.Thomas液に100・M及び10・M PARP阻害薬を添加し投与したPARP阻害薬添加群に分け、再灌流時の、心機能、心筋逸脱酵素を測定した。再灌流後心筋標本を採取し、酸化ストレス・マーカーである8-OHdG及び心筋内NAD^+値を測定し、酸化障害の程度、核ならび細胞の傷害を形態的かつ計量的に評価した。以上より、PARP阻害薬をSt.Thomas液に加える事により、DNA修復に要するエネルギー消費を軽減し、結果として、再灌流時の酸化ストレスを軽減しうる事を証明すると同時に、さらに有効な心筋保護法となり得る事を示した。<目的>心筋虚血再灌流においてPARP阻害薬を投与する事により、DNA修復に必要なエネルギーコントロールすることが可能である。そこで、開心術時の心筋保護液にPARP阻害薬を加えることにより、より有効な心筋保護法を確立することを目標としている。<方法>SDラット使用し、その摘出心を、Krebs-Henseleit液をもちいてLangendorff灌流をおこない、従来から使用されていた心筋保護液のSt.Thomas液にて90分間外科的心停止をさせた群と、St.Thomas液にPARP阻害薬を添加し投与した群に分け、再灌流時の、心機能、心筋逸脱酵素を測定した。再灌流後心筋標本を採取し、8-OHdGindex及び心筋内NAD^+値を測定し、酸化障害の程度、核ならび細胞の傷害を形態的かつ計量的に評価し、PARP阻害薬を添加した心筋保護液の有効性を検討した。<結果>PARP阻害薬を添加群において、再灌流後20分のdP/dTは有意に改善しており(p<0.01)、約120%の回復率であった。心筋逸脱酵素(CPK,GOT)の値は有意に低値であった(p<0.01)。心筋内NAD^+値は、有意に高値であった(0.21±0.02 vs 0.80±0.02p<0.01)。さらに酸化ストレス指標である8-HdG indexは有意に低かった(91.2±25.0 vs 36.3±7.2p<0.01)。以上より、PARP阻害薬をSt.Thomas液に加える事により、さらに有効な開心術時の心筋保護法となり得る事を示した。今後、大動物における、人工心肺を実際に用いた実験にて、PARP阻害薬添加心筋保護液の有効性を検討して行く必要があると考えられる。研究方法であるが、ラット摘出心にて、Krebs-Henseleit液によるLangendorff灌流を行い、従来から使用されていた心筋保護液のSt.Thomas液にて90分間心停止させたコントロール群と、St.Thomas液に100μM及び10μM PARP阻害薬を添加し投与したPARP阻害薬添加群に分け、再灌流時の、心機能、心筋逸脱酵素を測定した。
z偏光による電子スピン操作

本年度は,多重量子井戸(MQW)におけるスピン緩和時間の温度依存性から電子及び正孔スピンの特徴を測定・考察し,その知見を結合量子井戸(CQW)でのスピン緩和時間評価に用いることにより,CQW内での電子及び正孔スピン緩和時間の評価を行った.またこれらに並行して,空間位相変調器(SLM)を用いたz偏光形成のための光学系の構築を行った.はじめに,幅4, 8, 12 nmの量子井戸が20層積層されたMQWを用いて,円偏光,直線偏光におけるスピン緩和時間の温度依存性測定を行った.円偏光と直線偏光により形成された偏光成分はそれぞれ異なる温度依存性を示したことから,円偏光と直線偏光により形成されるスピン状態には大きな違いがあり,形成されたスピンが受ける緩和機構も異なることが実験的に明らかになった.次に,同様の手法をCQWに適用することで,CQW中の正孔がもたらすスピン緩和時間への影響を考察した.CQWの測定結果からも円偏光励起により二段階の緩和が確認できたが,CQW幅15 nm井戸での長い緩和時間は温度とともに増加していることから,MQW同様DP効果に従う電子スピン緩和時間であること,CQW幅10 nm井戸での長い緩和時間は温度増加に対して減少傾向が見られることから,価電子帯のバンドミキシングの影響を受けた正孔スピン緩和時間であることが推定された.MQW中では十数ピコ秒程度だった正孔スピン緩和時間が,電子スピンの影響を排除したCQW幅10 nm井戸中では200 ps程度まで長くなっていることが分かった.以上より,試料構造を工夫することにより,正孔スピン緩和時間制御が可能であることが分かった.スピンの重ね合わせの制御においては正孔スピンが重要であるため,スピン間相互作用を利用したz偏光によるスピン及びその重ね合わせの操作においても非常に重要な知見を得ることが出来た.本年度は光の進行方向(z方向)に電場の振動成分を持つz偏光の形成のための実験系の構築を行った.また,ポンプ&プローブ法による時間分解測定における励起偏光を変えることにより,電子,正孔スピン緩和の評価を行い,z偏光を用いた場合の基礎データの収集を行った.さらに,ポンプ&プローブ法により結合量子井戸(CQW)の評価も行い,z偏光と組み合わせてスピン操作するために必要な知見を得た.偏光・時間分解ポンプ&プローブ測定では,円偏光,直線偏光におけるスピン偏極とその緩和時間の測定を行った.井戸幅4, 8, 12 nmのGaAs/AlGaAs多重量子井戸を測定に用いた.円偏光励起(ポンプ)と直線偏光励起で異なる緩和時間が観測された.直線偏光ポンプでは,井戸幅の増加(量子閉じ込めエネルギーの減少)とともにスピン緩和時間は減少したのに対して,円偏光ポンプでは増加した.直線偏光ポンプでは軽い正孔(LH)と重い正孔(HH)状態の混合効果がスピン緩和に対して支配的であるが,円偏光ポンプでは別の効果(Dyakonov-Perel'機構)が支配的であることを示唆する結果を得た.このように,円偏光と直線偏光により形成されるスピン状態には大きな違いがあり,形成されたスピンが受ける緩和機構も異なることが実験的に明らかになった.z偏光を用いる場合も影響を受ける緩和機構が異なることが予想される.また,井戸幅の異なる(10 nmと15 nm)二つの量子井戸が11 nmの障壁層で弱く結合したCQWにおけるスピン緩和の評価も行った.10 nmの量子井戸に励起された電子スピンは波動関数の染み出しにより15 nmの量子井戸へと流れ込み,閉じ込めの強い正孔スピンだけが10 nmに取り残されると考えられる.これにより,電子と正孔の交換相互作用が減少し,正孔スピンの緩和時間が大きく変化する事を示唆する結果を得た.当初は初年度は空間位相変調器を用いたz偏光の形成に取り組む予定であったが,採択が半年遅れ,予算も申請よりも減額されたため,購入物品の再検討,研究実施計画の見直しを行った.初めに既に構築済みのポンプ&プローブ測定系の改良と励起偏光によるスピン緩和機構の変化の整理から着手した.これは2年度目以降に取り組む予定であったが,前倒しで行った.具体的なz偏光の形成は2年度目以降に行う予定である.以上から,半期の採択遅れと,実施順番が前後しているため当初の予定とは異なるが,2年半の全研究期間で考えればおおむね順調に進展していると考えられる.本年度は測定に用いるポンプ&プローブ測定系の構築と,この系を用いた電子と正孔のスピン緩和の評価を行った.また,光の進行方向(z方向)に電場の振動成分を持つz偏光の形成に関する計算を行い,z偏光を用いたスピン操作に必要な条件を,ビームの集光点における電場の計算により解析した.井戸幅の異なる二つの量子井戸が障壁層を挟み弱く結合した結合量子井戸(CQW)における,電子と正孔スピンのスピン緩和測定を偏光・時間分解ポンプ&プローブ測定により行った.昨年度とは異なる井戸幅と障壁層幅を持つCQWを測定し,結果を比較することにより,エネルギーの高い井戸に正孔スピンだけが取り残されていること,電子が低いエネルギーの井戸へトンネル効果で移動する時間までに正孔スピンの偏極が保たれていれば,正孔のスピン緩和時間が長くなることが確認された.

これは電子と正孔が空間的に分離したことにより,電子・正孔交換層が作用が弱くなったためと考えられる.また,ポンプ&プローブ測定では発光(PL)測定とは異なり,電子か正孔どちらか,井戸に残されたキャリアのスピン状態を検出できることが確認できた.これは研究課題の目的であるスピン操作をCQWの二つの井戸を用いて行い,観測する過程で非常に重要な知見である.更に,多重量子井戸(MQW)を用いて,直線偏光励起により形成されるスピン重ね合わせ状態の緩和機構についても実験・考察を行った.緩和時間の温度依存性を測定したところ,直線偏光で形成されるスピン偏極は主に正孔スピンの重ね合わせの位相の緩和により支配されていることが分かった.上記のCQWを用いてスピン操作を行う際にも正孔スピンの影響が重要であることが分かった.当初購入予定であった空間位相変調器は予算の減額により購入できなくなったため,別予算で割り当て,z偏光を作るための偏光の調整を行った.昨年は採択が半年遅れたため,z偏光の形成は本年度の課題としたが,空間位相変調器の手配の遅れもあり,z偏光の形成には至っていない.ただ,並行してレンズ集光点における電場の解析も行っており,次年度に向けた取り組みは進んでいる.また,z偏光形成後のスピン操作において重要な役割を示す結合量子井戸(CQW)におけるスピン緩和については,ポンプ&プローブ測定系の構築とともに多くの知見が得られており,2年半全体の研究機関で考えれば概ね順調に進展していると考えられる.本年度は,多重量子井戸(MQW)におけるスピン緩和時間の温度依存性から電子及び正孔スピンの特徴を測定・考察し,その知見を結合量子井戸(CQW)でのスピン緩和時間評価に用いることにより,CQW内での電子及び正孔スピン緩和時間の評価を行った.またこれらに並行して,空間位相変調器(SLM)を用いたz偏光形成のための光学系の構築を行った.はじめに,幅4, 8, 12 nmの量子井戸が20層積層されたMQWを用いて,円偏光,直線偏光におけるスピン緩和時間の温度依存性測定を行った.円偏光と直線偏光により形成された偏光成分はそれぞれ異なる温度依存性を示したことから,円偏光と直線偏光により形成されるスピン状態には大きな違いがあり,形成されたスピンが受ける緩和機構も異なることが実験的に明らかになった.次に,同様の手法をCQWに適用することで,CQW中の正孔がもたらすスピン緩和時間への影響を考察した.CQWの測定結果からも円偏光励起により二段階の緩和が確認できたが,CQW幅15 nm井戸での長い緩和時間は温度とともに増加していることから,MQW同様DP効果に従う電子スピン緩和時間であること,CQW幅10 nm井戸での長い緩和時間は温度増加に対して減少傾向が見られることから,価電子帯のバンドミキシングの影響を受けた正孔スピン緩和時間であることが推定された.MQW中では十数ピコ秒程度だった正孔スピン緩和時間が,電子スピンの影響を排除したCQW幅10 nm井戸中では200 ps程度まで長くなっていることが分かった.以上より,試料構造を工夫することにより,正孔スピン緩和時間制御が可能であることが分かった.スピンの重ね合わせの制御においては正孔スピンが重要であるため,スピン間相互作用を利用したz偏光によるスピン及びその重ね合わせの操作においても非常に重要な知見を得ることが出来た.当初は空間位相変調器(SLM)を本研究課題の予算で購入を予定していたが減額のため購入ができなくなった.
絹織物用原糸・織物の防しわ性向上による新素材開発に関する研究

絹の新規用途拡大のため絹素材のもつ防しわ性に乏しい点を改善し優れた防しわ性を附与することは極めて重要なことであり,特にわが邦の気象条件からも高湿度雰囲気下での防しわ性を向上し,さらに湿防しわ性を附与することによってWashableな絹素材を提供し絹需要を促進することは極めて重要であり,この意味からも新素材開発研究は緊急な課題である.本研究はこのような観点に立って研究を展開した.樹脂として尿素系の4種を供試し,この中でDMEUおよびDMDHEUがЧ_3(外部粘性), E_2(遅延弾性)供に大きく防しわ性に優れることを明らかにし,防しわ性向上のためにはЧ_3とE_2を大きくし, Ч_2(内部粘性)はむしろ抑えた方が防しわ性向上には必要なことがわかった.また各湿度雰囲気下での樹脂処理濃度ならびに付加張力と防しわ性との関係から, DMEUは高湿度雰囲気での防しわ性が大きく処理濃度10%のとき最大の防しわ性を示し,またDMDHEUでは高湿度雰囲気で樹脂処理濃度が高く付加張力が増大する程防しわ性が大きく,特に25%樹脂処理が高い防しわ性を示した.また熱処理温度の上昇にともなって5%, 10%の場合両樹脂共にいずれも防しわ向上度(△S)は高くなり,処理温度の上昇が樹脂の硬化を完全にしていることを樹脂含浸ろ紙のねじり剛性率の温度依存性の実験から確めた.またDMDHEUの方が防しわ性が高く130150°Cが最適熱処理温度であることを明らかにした.ついで樹脂加工工程中の予備乾燥につき検討し,予備乾燥をおこなわないいわゆるWet curing(Flash drying)が樹脂浴の低濃度で湿防しわ性が優れることを明らかにした.また樹脂加工絹の空中および水中におけるガラス転移温度の差△Tgの測定からもDMDHEUはDMEUに比べその差が小さく湿防しわ性に優れることを明らかにし, △Tgが湿防しわ性の有用な尺度となることがわかった.絹の新規用途拡大のため絹素材のもつ防しわ性に乏しい点を改善し優れた防しわ性を附与することは極めて重要なことであり,特にわが邦の気象条件からも高湿度雰囲気下での防しわ性を向上し,さらに湿防しわ性を附与することによってWashableな絹素材を提供し絹需要を促進することは極めて重要であり,この意味からも新素材開発研究は緊急な課題である.本研究はこのような観点に立って研究を展開した.樹脂として尿素系の4種を供試し,この中でDMEUおよびDMDHEUがЧ_3(外部粘性), E_2(遅延弾性)供に大きく防しわ性に優れることを明らかにし,防しわ性向上のためにはЧ_3とE_2を大きくし, Ч_2(内部粘性)はむしろ抑えた方が防しわ性向上には必要なことがわかった.また各湿度雰囲気下での樹脂処理濃度ならびに付加張力と防しわ性との関係から, DMEUは高湿度雰囲気での防しわ性が大きく処理濃度10%のとき最大の防しわ性を示し,またDMDHEUでは高湿度雰囲気で樹脂処理濃度が高く付加張力が増大する程防しわ性が大きく,特に25%樹脂処理が高い防しわ性を示した.また熱処理温度の上昇にともなって5%, 10%の場合両樹脂共にいずれも防しわ向上度(△S)は高くなり,処理温度の上昇が樹脂の硬化を完全にしていることを樹脂含浸ろ紙のねじり剛性率の温度依存性の実験から確めた.またDMDHEUの方が防しわ性が高く130150°Cが最適熱処理温度であることを明らかにした.ついで樹脂加工工程中の予備乾燥につき検討し,予備乾燥をおこなわないいわゆるWet curing(Flash drying)が樹脂浴の低濃度で湿防しわ性が優れることを明らかにした.また樹脂加工絹の空中および水中におけるガラス転移温度の差△Tgの測定からもDMDHEUはDMEUに比べその差が小さく湿防しわ性に優れることを明らかにし, △Tgが湿防しわ性の有用な尺度となることがわかった.絹の新規用途拡大のため絹素材のもつ防しわ性に乏しい点を改善し優れた防しわ性を附与することは極めて重要である。特にわが邦の気象環境条件を考慮し高湿度雰囲気下での防しわ性を向上させることは極めて重要な課題である。本研究はこのような観点から尿素系樹脂のうちDMEUおよびDMDHEUを供試し、熱処理工程における熱処理温度および張力変化が防しわ性にどの様に影響するか、特に高湿度における防しわ性について樹脂の絹繊維内部における在り方に関係する1架橋結合間の平均のアミノ酸残基数などとの関連から追求した。その結果熱処理温度は両樹脂共に樹脂濃度5%,10%の場合いずれも熱処理温度の上昇に伴って防しわ向上度(ΔS)は高くなる。これは熱処理温度の上昇に伴い繊維内の樹脂の硬化がより完全になるためと考えられる。さらにΔSと熱処理の関係ではDMEUは直線関係が見られるが、DMDHEUでは変曲点がありある温度で急激に樹脂の硬化が進むことが考えられ樹脂含浸濾紙のねじり剛性率の温度依存性からも確かめられた。またDMDHEUの方が防しわ性が高く、130150°Cが最適熱処理温度であることがわかった。

ついで各湿度雰囲気(低,中,高)下での樹脂処理液濃度ならびに付加張力と防しわ性との関係について追求し、DMEUは高湿度雰囲気での防しわ性が大きく樹脂処理液濃度10%のとき最も防しわ牲が大きいことがわかった。DMDHEUでは低湿度雰囲気下では低濃度の方が防しわ性が高く、高濃度になるほど防しわ性は低下することがわかった。この挙動は中湿度雰囲気下でも同様であった。高湿度雰囲気下では樹脂処理濃度が高く付加張力が増大するほど防しわ度が大きくなり、特に25%樹脂液処理が高い防しわ性を示した。また架橋度は張力が大きいほど増加することがわかった。また防しわ向上度(ΔS)と架橋度の関係からΔSの大きいものは概して架橋度が高くなることもわかった。
風化に伴う地形構成物質の物性変化

伊豆七島・神津島の溶岩円頂丘をつくる流紋岩,および房総半島の海成侵食段丘面下の風化帯や秩父盆地の河成侵食段丘面下の風化帯についての物性変化の計測を精力的に行った.すなわち,(1)まず野外において,噴出年代が既知の神津島の流紋岩,あるいは離水年代が既知の,秩父地方の荒川の河岸段丘や,房総半島の海岸段丘上で,未風化の基板岩石(主に,砂岩・泥岩・凝灰岩などの堆積岩)からその上部に形成されている表層風化岩までの一連の現場物性測定(弾性波伝播速度,土壌硬度,シュミットロックハンマー反発値,現場透水試験など)を行うとともに,それぞれの岩石の試料採取を行った.(2)野外で採取したこれらの試料を実験室に持ち帰り,それぞれの密度,比重,弾性波伝播速度,透水係数,間隙径分布,比表面積などの物理的性質,一軸圧縮強度,引張強度などの力学的性質,薄片観察やX線回折分析,電子顕微鏡などによる鉱物学的性質,EPMA(X線マイクロアナライザー)や蛍光X線分析などによる化学的性質などを計測した.これらの測定の結果,以下のことがわかった.(1)風化帯は,野外観察や間隙径分布などの物理的性質などをもとにすると,おおまかには,強風化帯・中風化帯・弱風化帯とに分けられる.(2)風化層厚(Z)と風化時間(t)との間の関係は,Z=αt^βと表され,ある地点における風化速度は,時間の経過とともに徐々に減速する.(3)各風化帯の層厚は,風化時間だけでなく,未風化部の岩石物性や地形・水文・気候条件などの風化環境にも大きく影響されている.伊豆七島・神津島の溶岩円頂丘をつくる流紋岩,および房総半島の海成侵食段丘面下の風化帯や秩父盆地の河成侵食段丘面下の風化帯についての物性変化の計測を精力的に行った.すなわち,(1)まず野外において,噴出年代が既知の神津島の流紋岩,あるいは離水年代が既知の,秩父地方の荒川の河岸段丘や,房総半島の海岸段丘上で,未風化の基板岩石(主に,砂岩・泥岩・凝灰岩などの堆積岩)からその上部に形成されている表層風化岩までの一連の現場物性測定(弾性波伝播速度,土壌硬度,シュミットロックハンマー反発値,現場透水試験など)を行うとともに,それぞれの岩石の試料採取を行った.(2)野外で採取したこれらの試料を実験室に持ち帰り,それぞれの密度,比重,弾性波伝播速度,透水係数,間隙径分布,比表面積などの物理的性質,一軸圧縮強度,引張強度などの力学的性質,薄片観察やX線回折分析,電子顕微鏡などによる鉱物学的性質,EPMA(X線マイクロアナライザー)や蛍光X線分析などによる化学的性質などを計測した.これらの測定の結果,以下のことがわかった.(1)風化帯は,野外観察や間隙径分布などの物理的性質などをもとにすると,おおまかには,強風化帯・中風化帯・弱風化帯とに分けられる.(2)風化層厚(Z)と風化時間(t)との間の関係は,Z=αt^βと表され,ある地点における風化速度は,時間の経過とともに徐々に減速する.(3)各風化帯の層厚は,風化時間だけでなく,未風化部の岩石物性や地形・水文・気候条件などの風化環境にも大きく影響されている.房総半島の海成侵食段丘面下の風化帯や秩父盆地の河成侵食段丘面下の風化帯についての物性変化の計測を精力的に行った.すなわち,(1)まず野外において,離水年代が既知の,秩父地方の荒川の河岸段丘や,房総半島の海岸段丘上で,未風化の基盤岩石(主に,砂岩・泥岩・凝灰岩などの堆積岩)からその上部に形成されている表層風化岩までの一連の現場物性測定(弾性波伝播速度,土壌硬度,シュミットロックハンマー反発値,現場透水試験など)を行うとともに,それぞれの岩石の試料採取を行った.(2)野外で採取したこれらの試料を実験室に持ち帰り,それぞれの密度,比重,弾性波伝播速度,透水係数,間隙径分布,比表面積などの物理的物質,一軸圧縮強度,引張強度などの力学的性質,薄片観察やX線回折分析,電子顕微鏡などによる鉱物学的性質,EPMA(X線マイクロアナライザー)や蛍光X線分析などによる化学的性質などを計測した.これらの測定の結果,以下のことがわかった.(1)風化帯は,野外観察や間隙径分布などの物理的性質などをもとにすると,おおまかには,強風化帯・中風化帯・弱風化帯とに分けられる.(2)風化層厚(Z)と風化時間(t)との間の関係は,Z=αt^βと表され,ある地点における風化速度は,時間の経過とともに徐々に減速する.(3)各風化帯の層厚は,風化時間だけでなく,未風化部の岩石物性や地形・水文・気候条件などの風化環境にも大きく影響されている.

伊豆七島・神津島の溶岩円頂丘をつくる流紋岩,および房総半島の海成侵食段丘面下の風化帯や秩父盆地の河成侵食段丘面下の風化帯についての物性変化の計測を精力的に行った.すなわち,(1)まず野外において,噴出年代が既知の神津島の流紋岩,あるいは離水年代が既知の,秩父地方の荒川の河岸段丘や,房総半島の海岸段丘上で,未風化の基盤岩石(主に,砂岩・泥岩・凝灰岩などの堆積岩)からその上部に形成されている表層風化岩までの一連の現場物性測定(弾性波伝播速度,土壌硬度,シュミットロックハンマー反発値,現場透水試験など)を行うとともに,それぞれの岩石の試料採取を行った.(2)野外で採取したこれらの試料を実験室に持ち帰り,それぞれの密度,比重,弾性波伝播速度,透水係数,間隙径分布,比表面積などの物理的性質,一軸圧縮強度,引張強度などの力学的性質,薄片観察やX線回折分析,電子顕微鏡などによる鉱物学的性質,EPMA(X線マイクロアナライザー)や蛍光X線分析などによる化学的性質などを計測した.これらの測定の結果,以下のことがわかった.(1)風化帯は,野外観察や間隙径分布などの物理的性質などをもとにすると,おおまかには,強風化帯・中風化帯・弱風化帯とに分けられる.(2)風化層厚(Z)と風化時間(t)との間の関係は,Z=αt^βと表され,ある地点における風化速度は,時間の経過とともに徐々に減速する.(3)各風化帯の層厚は,風化時間だけでなく,未風化部の岩石物性や地形・水文・気候条件などの風化環境にも大きく影響されている.
延喜・天暦時代の宮廷儀式の研究

研究課題を遂行するための基礎的調査として本朝月令、延喜式、新儀式の写本調査を行い、次の成果を得た。1、本朝月令の諸本16本の伝来と書写系統を明らかにした。その結果、宮内庁書陵部所蔵九条家旧蔵本と尊経閣文庫所蔵旧金沢文庫本の二本が中世に遡る古写本であり、とりわけ九条家旧蔵本が鎌倉時代に遡る最古写本であり、近世の諸写本の祖本とみられること、近世の諸写本は二系統に分かれること、しかし今日流布する群書類従本はその二系統のいづれとも異なる字句の異同を示しており、しかも明らかに訂正を必要とする字句が散見し、改めて校定し直す必要があることを確認した。2、上記の点を踏まえ、本朝月令の校定本を新たに作成した。これによって本朝月令に引用されている平安時代中期までに存在した典籍の本文校定及び逸文蒐集に貢献するであろうし、儀式行事の成立と由縁を考察する上により正確な資料を提供することになろう。3、延喜式の頭注標目「弘」「貞」「延」のうち、少なくとも金剛寺本中務省式にみえるものは、信頼してよいと考えられる。4、新儀式の8本の写本を調査したが、いづれも近世の写本であり、今のところ新たな知見を加えるまでには至らなかった。個別の儀式行事そのものについては、宇多天皇朝の成立と説かれる「元旦四方拝」、延喜式成立前後、光孝天皇朝には成立していたと説かれる「一代一度の仁王会」は、いづれも既に嵯峨天皇朝の弘仁式段階で宮廷儀礼として成立していたことを明らかにした。その他、延喜天暦期の儀式行事の実態を把握するために、当該期を中心とした関係記事を編年的に整理して、今後の研究の基礎的データを蓄積した。本年度は、以下の基礎的調査と史料収集・整理及び考察を行った。1、延喜式古写本のうち天野山金剛寺所蔵本を直接調査し、金剛寺本についてはすべて写真撮影をした。九条家本、吉田家本、武田祐吉博士旧蔵本については複製本によって新訂増補国史大系・神道大系本との異同を調査した。2、新儀式は、内閣文庫旧蔵四本(現国立公文書館)、尊経閣文庫本、国会図書館所蔵本を調査し、群書類従本との異同を調査した。また新儀式補逸についても神宮文庫本・本居宣長記念館本を調査記録した。3、本朝月令は、尊経閣文庫本を再調査し、裏書及び補綴形態より原文書の形態を推定した。4、儀式は、尊経閣文庫本二本、内閣文庫本旧蔵本六本を調査したが、新たな知見を得ていない。なお、尊経閣文庫本政事要略を再調査し、「儀式貞観」の書名表記が旧金沢文庫本に存在することより、伝本儀式が、少なくとも平安時代末には貞観のものと認識されていたことを確認した。5、後世における内裏儀式・内裏式・儀式の引用状況を、平安時代末までを限って悉皆的に調査し、伝本との異同とその理由を検討した。同時に、行事項目ごとに西宮記・北山抄との儀礼上の相違と相違の生じた理由や背景について考察した。6、光孝天皇朝から醍醐天皇朝までの儀式関係記事を、編年順を基本にカード型データベースを作成した。以上は、本来の研究課題を遂行するために基礎的調査作業であり、いづれも未完であるが、次年度以降においてその成果を逐次発表していく予定である。本年度は、以下の基礎調査と史料整理、校訂及び考察を行った。

1、本朝月令について、宮内庁書陵部に所蔵する鷹司家旧蔵本・勢多章甫旧蔵本及び国立公文書館所蔵に所蔵する内閣文庫本三本(紅葉山文庫旧蔵本、林家旧蔵本、享保年中献上本系本)を再調査するとともに、新たに宮内庁書陵部所蔵の九条家旧蔵本を調査した。その結果、九条家旧蔵本は建武3年以前、おそらくは鎌倉時代に溯る書写本で、現存する本朝月令諸本中の最古写本であり、しかも近世に転写された11本の諸本の祖本にあたると考えられることを確認した。2、上記の諸本のほかに建武年間前後に抄出書写された前田尊経閣文庫本をはじめ、これまで調査した本朝月令の諸本16本について紹介し、その書写系統及び伝来の過程を考察した。拙稿「本朝月令の諸本」(『皇學館大学神道研究所紀要』15、平成11年3月)3、1・2の基礎的調査と考察を踏まえ、新しく本朝月令の校訂本を作成した。これは現在流布している群書類従本、新校群書類従本にはテクストとして問題点が少なくないことを考慮してのことである。これによって、本朝月令に引用されている平安時代中期まで存在した典籍の本文校訂及び古書珍籍の正しい逸文拾遺に貢献するであろうし、本研究課題の推進にも有益であると思われる。4、延喜天暦期の儀式の特徴を考察するためには、その前代との比較を必要とするので特に清和天皇から光孝天皇朝までの朝廷儀礼の実態も視野に入れ、関係記事の基礎的データを収拾整理した。当該期の宮廷儀式の変化は、内侍と蔵人の職能の変化発展と密接に関わりがあるとみられるが、史料的な限界もあるものの今後の課題である。
冬虫夏草菌シアル酸結合性レクチンを用いた糖尿病性インスリンレセプターの回復技術

全国から採集した冬虫夏草菌より子実体を培養し、レクチン精製のための培養条件を検討した。胞子を採取し人工培地で培養し、菌糸体の分泌した代謝液をフリーズドライ(FD)乾燥を行った。冬虫夏草菌のFDを緩衝液に溶解して得た粗抽出液を赤血球に加え、凝集活性位を認めた。それを培養細胞に加えると、シアル酸含有糖鎖を多く発現する膵臓癌など、一部の細胞の増殖抑制効果が示された。FD抽出液がもつ細胞凝集や増殖抑制活性は、糖タンパク質(フェツイン・顎下腺ムチン)の共存により阻害された。FD抽出液中からレクチン活性を精製するため、糖鎖固定化カラムに通過させ、糖を含む緩衝液で溶出して複数のタンパク質を認めた。FD抽出液中の糖鎖結合性の特長を明らかにするため、糖鎖アレイ解析を準備した。まず冬虫夏草菌FD抽出液と同様に、顎下腺ムチン特異的な抗乳がん細胞活性を持つシアル酸結合性レクチンSBLを用いて、糖鎖アレイ解析を行い、結合性のプロファイルデータを得た。冬虫夏草菌の培養に関してカイコに直接移植する方法と人工培地を用いた培養方法を検討した。サナギタケやハナサナギタケはカイコと人工培地を用いる方法が、ベニイロクチキムシタケやコブガタアリタケは人工培地による培養条件が効果的であり、以下の実験は、人工培地を用いた培養法で行うことにした。サナギタケ、ベニイロクチキムシタケ、コブガタアリタケの菌糸体から分泌される代謝液を集め、これをフリーズドライ(FD)した粉末を調製した。FDを可溶性した粗抽出液を調製し、これをがん細胞、正常細胞に加えると、一部のがん細胞に凝集活性と抗腫瘍効果が示された。一方、これまでに試みた正常細胞では増殖の変化は見られなかった。この凝集活性と抗腫瘍活性は、顎下腺ムチン、フェツインの共存で阻害され、これらの糖タンパク質糖鎖の構造を介して増殖制御の行われていることが示唆された。レクチンの精製を行う目的で、有機溶媒による二層分配により分画し、レクチン活性を多く含む分画を得て、上記の抗腫瘍細胞活性も認めた。シアル酸結合性レクチンの標準的な糖鎖結合特異性を知るため、その一種であるSBLを用いて、糖鎖アレイ解析を行い、結合性のプロファイルデータを得た。マウス前肥満細胞よりインスリン抵抗性糖尿病状態にした細胞を作成し、冬虫夏草FD抽出液を加え、細胞増殖への影響を測定する。さらに細胞表面のGM3糖脂質とインスリンレセプターの発現量の変化を測定する。冬虫夏草FD抽出液の糖鎖結合プロファイル解析を行い、SBLなど既存のシアル酸結合性レクチンの糖鎖結合性と比較する。得られた糖鎖結合性プロファイル結果を参考に、冬虫夏草からレクチンを精製する効果的な方法を検討する。

さらに細胞表面のGM3糖脂質とインスリンレセプターの発現量の変化を測定する。冬虫夏草FD抽出液の糖鎖結合プロファイル解析を行い、SBLなど既存のシアル酸結合性レクチンの糖鎖結合性と比較する。得られた糖鎖結合性プロファイル結果を参考に、冬虫夏草からレクチンを精製する効果的な方法を検討する。次年度使用額が生じた理由当初学生と一緒に冬虫夏草の採取に行く予定で学生用の旅費、人件費を計上していたが、天候等の影響により冬虫夏草の採取時期が遅れ、研究代表者本人と会社スタッフで採取に行ったことから人件費、謝金が0となった。次年度使用額の使用計画数か所の場所へ冬虫夏草の採取にいく予定のため、旅費、人件費として計上する。また国内外の学会参加費も支出予定である。
高速・高精度・高位置分解能複屈折測定法による有機非線形光学材料の残留歪みの計測

種々の非線形光学効果の応答が大きく、かつ高速性を有する有機非線形光学材料を波長変換素子として利用する際、位相整合のために、材料に存在する複屈折位相差を高精度に決定する必要がある.このため、本研究では、高精度、高速かつ高位置分解能で複屈折を測定できる計測法を開発し、同材料の高精度波面マニピュレーションを実現するための素子作製の指針を提供することを目的とした.そこで、二周波左右円偏光を同時発振できる軸ゼーマンレーザを光源とする高速複屈折測定法を開発し、0.1度のリターデーションを100μ秒で計測可能であることを明らかにした.さらに、本計測法を用いて毎秒3000回転で回転する光磁気ディスク基板に残留する複屈折分布を計測できることを確認し、本手法が従来にない短時間でかつ高精度に測定できることがわかった.また、面内の測定位置分解能を向上させるためには、集束レンズによってレーザビームをしぼるのが一般的である.しかし開発した装置と対物レンズを組み合わせて、位置分解能を改善したところ、対物レンズに、測定量に匹敵する複屈折が残留していることが分かった.そこで、シミュレーションと実験によってレンズに残留する複屈折の影響を低減できることを明らかにし、実際に、50μm以下の測定領域を高精度に複屈折測定が可能であることが確認された.以上の結果より、本研究によって有機非線形光学材料に残留する複屈折を高精度、高位置分解能で測定できるシステムを実現でき、今後の有機非線形光学材料の評価に有益な除法を提供できると期待される.種々の非線形光学効果の応答が大きく、かつ高速性を有する有機非線形光学材料を波長変換素子として利用する際、位相整合のために、材料に存在する複屈折位相差を高精度に決定する必要がある.このため、本研究では、高精度、高速かつ高位置分解能で複屈折を測定できる計測法を開発し、同材料の高精度波面マニピュレーションを実現するための素子作製の指針を提供することを目的とした.そこで、二周波左右円偏光を同時発振できる軸ゼーマンレーザを光源とする高速複屈折測定法を開発し、0.1度のリターデーションを100μ秒で計測可能であることを明らかにした.さらに、本計測法を用いて毎秒3000回転で回転する光磁気ディスク基板に残留する複屈折分布を計測できることを確認し、本手法が従来にない短時間でかつ高精度に測定できることがわかった.また、面内の測定位置分解能を向上させるためには、集束レンズによってレーザビームをしぼるのが一般的である.しかし開発した装置と対物レンズを組み合わせて、位置分解能を改善したところ、対物レンズに、測定量に匹敵する複屈折が残留していることが分かった.そこで、シミュレーションと実験によってレンズに残留する複屈折の影響を低減できることを明らかにし、実際に、50μm以下の測定領域を高精度に複屈折測定が可能であることが確認された.以上の結果より、本研究によって有機非線形光学材料に残留する複屈折を高精度、高位置分解能で測定できるシステムを実現でき、今後の有機非線形光学材料の評価に有益な除法を提供できると期待される.
非線形波動・分散型方程式の幾何学的対称性と弱解の構造

研究分担者の中西はシカゴ大学のSchlag氏とともに,非線形波動方程式および非線形シュレディンガー方程式に対し,基底状態の近傍にある解の大域的挙動を研究した.同氏が1999年に開発したMorawetz型の評価式とKenig-Merleによって提唱された最小爆発解論法をあわせることにより,基底状態よりエネルギー準位が高い解に対しても,大域的漸近挙動を決定することに成功した.基底状態の近傍とはいえ,基底状態よりエネルギーが高い一般解の大域的漸近挙動を決定した研究はこれが初めてである.また,研究代表者の堤は,数理解析研究所の宮路智行氏および広島大学の大西勇氏と共同で,Lugiato-Lefever方程式の定常解の漸近安定性を研究した.Lugiato-Lefever方程式は,定数外力と減衰項を持つ非線形シュレディンガー方程式であり,ハミルトン系としての構造を持たないため,従来の研究方法は必ずしも有効ではなかった.非線形放物型方程式の場合,解析半群の正則性と生成作用素の分数べきの理論を適用することにより,定常解の漸近安定性が得られていた.しかし,これらの理論は非線形波動・分散型方程式に対しては適用できない.今回は,定常解の近傍における線形化作用素の精密な解析を行ない,複素ポテンシャルを持つ線形シュレディンガー方程式に対するStrichartz評価式を証明することにより漸近安定性の証明に成功した.研究分担者の中西はシカゴ大学のSchlag氏とともに,非線形波動方程式および非線形シュレディンガー方程式に対し,基底状態の近傍にある解の大域的挙動を研究した.同氏が1999年に開発したMorawetz型の評価式とKenig-Merleによって提唱された最小爆発解論法をあわせることにより,基底状態よりエネルギー準位が高い解に対しても,大域的漸近挙動を決定することに成功した.基底状態の近傍とはいえ,基底状態よりエネルギーが高い一般解の大域的漸近挙動を決定した研究はこれが初めてである.また,研究代表者の堤は,数理解析研究所の宮路智行氏および広島大学の大西勇氏と共同で,Lugiato-Lefever方程式の定常解の漸近安定性を研究した.Lugiato-Lefever方程式は,定数外力と減衰項を持つ非線形シュレディンガー方程式であり,ハミルトン系としての構造を持たないため,従来の研究方法は必ずしも有効ではなかった.非線形放物型方程式の場合,解析半群の正則性と生成作用素の分数べきの理論を適用することにより,定常解の漸近安定性が得られていた.しかし,これらの理論は非線形波動・分散型方程式に対しては適用できない.今回は,定常解の近傍における線形化作用素の精密な解析を行ない,複素ポテンシャルを持つ線形シュレディンガー方程式に対するStrichartz評価式を証明することにより漸近安定性の証明に成功した.
素粒子物理における「階層性・自然性問題」の超弦理論・量子重力理論による解決

本年度は、1ane-wave行列模型に対して、近年注目を集めている経路積分のlocalizationと呼ばれる手法を用いることで、plane-wave行列模型の物理量を厳密に計算し、M理論や超弦理論の物理をplane-wave行列模型から厳密に解析した。このような非摂動的な厳密計算は、plane-wave行列模型がM理論を記述する極限はplane-wave行列模型の強結合極限であり、このような非摂動的な厳密計算は、M理論への極限を調べる上で重要な意義がある。得られた結果を具体的に述べると、まずplane-wave行列模型の分配関数および超対称性を保つある演算子の期待値を厳密に得ることに成功した。そして、plane-wave行列模型から得られたその結果を用いて、1+2次元の超対称Yang-Mills理論、1+3次元の超対称Yang-Mills理論の分配関数、NS5ブレーン上の理論の物理量を得ることにも成功した。なお、本研究は京都大学の伊敷吾郎氏、浅野侑磨氏、島崎信二氏らとの共同研究である。別の研究として、T-foldと呼ばれる超弦理論に現れる非幾何学的な時空の研究について取り組んだ。T-foldでは、異なるパッチをつなぎ合わせる際に、単なる座標変換ではなくより一般化された変換を許すが、このことに関連して、T-foldではパッチとパッチの間に「ブレーン電荷」が存在すると解釈することも可能であることがわかった。このような新しい見方はT-foldやU-toldの性質の解明に有用である。なお、本研究は酒谷雄峰氏(京都産業大学)との共同研究に基づく。今年度の研究で行った行列模型の非摂動的な厳密計算は、超弦理論の定量的な理解を与えてくれるという点で大きな意義がある。また、T-foldの研究も非幾何学的時空の理解へ向けて有用であると期待できる。超弦理論で現れる非幾何学的な背景の理解は、これまでのところの研究は古典的かつ低エネルギー極限の記述に限られているという点で不十分である。その問題を解決する第一歩として、非幾何学的な背景における弦の作用(この候補としては通常の南部-後藤作用を拡張させたものが考えられる)の完成を目指す。研究1.超弦理論の背景にはnon geometricな背景が自然と現れる。本研究では、あるnon geometricな背景まわりで、周期的に運動する弦を解析して、弦の巻きつき数と運動量の変化を調べた。このようなgeometryは、double field theoryと呼ばれる、通常の時空の10次元に、さらに巻き付き数に対応する10次元空間を加えた、20次元の背景で定式化された理論を用いると自然に記述できる。実際、今回のnongeometricな背景は、通常の意味ではisometryはないものの、一般化された意味でisometryをもつことが示せる。また、double化された時空のworldsheetの理論は、double sigma modelと呼ばれるsigma modelで記述されるので、この拡張されたsigma modelの解を構成した。研究2.M理論はTypeIIA超弦理論の強結合極限として定義されており、低エネルギーでは11次元超重力理論によって記述されるが、いまだにその全容は明らかでない。。M理論の直接的な定義を与える試みとして、非摂動的定式化としてPlane Wave Matrix Model(PWMM)という行列量子力学系が提唱されている。本研究では、PWMMの分配関数を、近年注目を集めている経路積分の局所化の方法によって、厳密に計算した。また、時間1次元上で定義されたPWMMから、1+2次元の超対称Yang-Mills理論、1+3次元の超対称Yang-Mills理論の分配関数を得ることにも成功した。このように行列の自由度から高次元時空を構成することは、行列による超弦理論の定式化を考える上でも重要である。PPWMMからM理論を記述する極限は強結合極限であり、このような非摂動的な厳密計算は、M理論への極限を調べる上で重要な意義がある。

本研究ではこの第一ステップとして、摂動部分に関しては厳密な結果を与えることに成功したので、大きな進展につながると考える。今年度の研究で行った行列模型の非摂動的な厳密計算は、超弦理論の定量的な理解を与えてくれるという点で大きな意義がある。また、T-foldの研究も非幾何学的時空の理解へ向けて有用であると期待できる。今後は行列模型から超弦理論の双対性を理解・解明することに取り組む。特にPlanewave matrix modelのインスタントン効果を正しく評価することができれば、超弦理論・M理論の非摂動な側面の理解の進展につながるので、それを目指す。また、超弦理論におけるT-foldなどの非幾何学的な多様体の役割を明らかにするとともに、その行列模型における実現を目指す。超弦理論で現れる非幾何学的な背景の理解は、これまでのところの研究は古典的かつ低エネルギー極限の記述に限られているという点で不十分である。その問題を解決する第一歩として、非幾何学的な背景における弦の作用(この候補としては通常の南部-後藤作用を拡張させたものが考えられる)の完成を目指す。