hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
C. L. R. ジェームズの地理的移動と身体文化論との関連性およびその影響

それぞれC. L. R.ジェームズによるクリケット論『境界を越えて』をキー・テクストとして、ジェームズによるクリケット論・身体文化論を俯瞰することを目的とした成果発表をおこない、以後の本研究課題において地理的移動との関係について個別的な考察を加えるための全体像を獲得することができた。そこでの論点は大きく分けて以下の3つに分類される。(1)トリニダード出身のクリケット選手によるトリニダードとイングランドでのプレイのジェームズによる描写は、文化人類学的な民族誌としての機能を果たしているという点。(2)ポストコロニアリズムの文脈では、トリニダードなどカリブ出身者の対宗主国(英国)との文化的関係(この場合はクリケットのプレイ)は奪用(re-appropriation)の一形態として解釈されることが多いが、ジェームズの解釈によると、それは時期と地域によって別様に捉える必要があるという点。(3)身体文化への着目は、自ずと言表可能なもの非言語コミュニケーションにおける可視的なものとの相違への考察が伴わざるを得ないという点。以上が、本年度の研究で導かれた考察の結果である。平成29年度研究実施計画に従って、資料収集と成果発表(およびそこに至るまでの文献分析)の双方において、おおむね順調に研究を進捗させることができた。まず、ロンドンのジョージ・パドモア研究所での資料の収集については、研究所にある資料が予想外に整理されていなかったことから、新聞および書簡については予定したほどの収集成果は得られなかったが、「研究実績の概要」に記したように、これまで調査した西インド大学図書館で入手不可能であったニュー・ビーコン・ブックスから出版された書籍や、C. L. R.ジェームズも関わっていたレイス・トゥデイからの出版物(ジェームズによる講演録)などを入手することができたので、今後の分析材料の獲得としては順調な成果を得られたといえる。また成果発表(およびそこに至るまでの文献分析)においても、4ヶ月で4回という集中的な負荷をかけると同時に、それぞれC. L. R.ジェームズによるクリケット論『境界を越えて』をキー・テクストとして、ジェームズによるクリケット論・身体文化論を俯瞰するという共通の目的を持っていたために、以後の本研究課題において地理的移動との関係について個別的な考察を加えるための全体像を獲得することができた。以上の理由から、研究はおおむね順調に進展していると言える。1.研究実施計画に記したとおり、ニューヨーク・パブリック・ライブラリーのションバーグ・センター資料室で、資料"Letters, 1939-1981(James to Webb, Transcriptions 1939-1946 Box 1"および"General Correspondence and Printed Matter, 1948-1981Box 2"を閲覧した。
人間の視覚情報処理のしくみを解明するための実験研究

(研究1)視野中のある領域の知覚される明るさは、その領域の周囲の輝度によって影響される。この明るさ対比現象に、誘導領域の奥行き(両眼視差)と運動が及ぼす影響を調べた。実験1ではテスト領域・比較領域が誘導領域に対し両眼視差なしの条件および交差視差を持った(手前に浮き出して見える)。結果は、明るさ対比はテスト領域・比較領域が誘導領域から運動と両眼視差の両方で分離されている場合に最も弱く、運動も両眼視差もない場合に最も強かった。運動と両眼視差の効果はほぼ加算的であった。実験2ではテスト領域・比較領域が誘導領域に対し非交差視差を持った(穴状に引っ込んで見える)。その結果、非交差視差は明るさ対比を増大させた。運動による抑制効果は実験1と同様であった。実験1と実験2の結果の差を説明するため「錯視的透明効果」(illusory transparency)を提唱した。(研究2)視覚記憶における色の有無の効果を調べた。比較的均質であり、色の自由度が高く、しかも言語化が困難である刺激画像として部屋インテリア写真240枚を用いた。実験1では、カラー画像の記憶はモノクロ画像よりもやや優れていた。記憶システム内で、色の表象が空間位置と結合しているかどうかを検証するため、実験2・3ではテスト時に写真の半数を左右反転することで、画像中の特徴の相対位置を変えず、絶対空間位置のみを変えた。結果は、左右反転はモノクロ画像の再認記憶には影響しなかったが、左右反転はカラー画像の記憶を低下させた。さらに、左右反転によるカラー画像の記憶低下は男性被験者のみが示し、女性被験者では左右反転の効果はほとんどなかった。これは視覚記憶システムにおける色と空間位置との役割が男女で異なることを示唆する。男性の視覚記憶は物体の空間的配置に重点を置き、しかも色表象は特定の空間位置と結合している。他方、女性み視覚記憶は空間位置から独立の物体そのものに媒介される傾向が強い。視野中のある領域の知覚される明るさは、その領域の周囲の輝度によって影響される。例えば周囲がより明るければ、その領域は実際より暗く見える。この明るさ対比現象において、テスト領域・比較領域と周囲の誘導領域との間の奥行き(両眼視差)と運動が及ぼす影響を調べた。実験1ではテスト領域・比較領域が誘導円に対し両眼視差なしの条件および交差視差を持った(手前に浮き出して見える)。結果は、明るさ対比はテスト領域・比較領域が背景から運動と両眼視差の両方で分離されている場合に最も弱く、運動も両眼視差もない場合に最も強かった。運動または両眼視差の片方だけの場合は、上記2つの中間であった。明るさ対比の抑制効果は運動よりも両眼視差の方がやや大きく、両者の効果はほぼ加算的であった。実験2ではテスト領域・比較領域が誘導円に対し両眼視差なしの条件および非交差視差を持った(穴状に引っ込んで見える)。その結果、明るさ対比はテスト領域・比較領域が背景から両眼視差で分離されている条件で強くなった。奥行きと運動の効果は互いにほぼ独立であった。実験1と実験2の結果の差は「錯視的透明効果」(illusory transparency)で説明される。

つまりテスト領域・比較領域が周囲の誘導領域に対し非交差視差を持つ(穴状に引っ込んで見える)条件では、誘導円パターンがテスト領域・比較領域上に主観的に延長され、部分的に透明フィルムのようにかぶさって見える。そこで、黒いパターンの透明フィルムを「通して見える」テスト領域(輝度一定)自体はより明るく知覚されるので、それにマッチさせるためには、白いパターンの透明フィルムを「通して見える」比較領域を、両眼視差のない場合より明るくする必要がある。そのために両眼視差無しまたは交差視差の場合より、明るさ対比が強くなったと考えられる。視覚記憶における色の有無の効果を調べた。刺激画像は、比較的均質であり、色の自由度が高く、しかも言語化が困難であるという条件を満たすものとして、240枚の部屋インテリアの写真を用いた。実験1では、学習時に提示された120枚の写真のうち半数はカラー、残りはモノクロであった。被験者は、各5秒間ずつ提示される写真を記憶するように教示された。30分間の休憩後、被験者は、提示済みの120枚と未提示の120枚の写真を一枚ずつランダム順に提示され、見覚えの有無を答えた。結果はカラー画像の記憶はモノクロ画像よりもやや優れていることがわかったが。記憶システム内で、色の表象が空間位置と結合しているかどうかを検証するため、実験2では記憶テスト時にカラー写真の半数とモノクロ写真の半数を左右反転して提示した。被験者は、オリジナル写真か左右反転にかかわらず見覚えがあるかどうかを答えた。結果は、左右反転はモノクロ画像の再認記憶には影響しなかったが、左右反転はカラー画像の記憶を低下させた。より詳しいデータ分析の結果、左右反転によるカラー画像の記憶低下は男性被験者のみが示し、女性被験者では左右反転の効果はほとんどないことが判明した。実験2では実験1と同様に意図的記憶課題を用いた。この性差は、男女の記憶ストラテジーの差(画像のどういう特徴に注目するかなど)によるものかもしれない。そこで、実験3では実験2と同じ刺激で偶発記憶課題を用いたが、実験2の結果が支持された。これは視覚記憶システムにおける色と空間位置との役割が男女で異なることを示唆する。男性の視覚記憶は物体の空間的配置に重点を置き、しかも色表象は特定の空間位置と結合している。他方、女性の視覚記憶は空間位置とは独立の物体そのものに媒介される傾向が強い。物体認識が視点不変(viewpoint-invariant)である限りにおいて女性のシーン(scene)再認は左右反転に影響されないと言える。
RNAワールドにおける階層的遺伝子発現制御機構の解明とその応用

炎症反応に関連するmicroRNA(miRNA)は、炎症制御並びに臓器線維化に関与すると考えられる。しかしながら、未だ炎症関連miRNAの同定は行われていない。本研究では、次世代シークエンサーを用いて、皮膚創傷治癒過程において発現誘導される既知及び未知miRNAを網羅的に同定した。さらに、組織学・分子細胞生物学・イメージング等様々な手法を用いて、炎症関連miRNAの同定及び機能解明を行った。本研究成果により、miRNAが司る炎症・組織修復の制御機構の一端を解明することが出来た。発生学領域において様々なモデル生物を用いた研究により、組織修復に限って炎症反応は必ずしも必要でなく、逆に組織線維化を導く増悪反応であると考えられているが、その分子メカニズムは明らかではない。これまでの研究により、既知の遺伝子についてはDNAチップなどを用いて、炎症反応に依存して発現誘導される遺伝子群が同定されてきた。その中でもオステオポンチンは、皮膚瘢痕形成に関与することが示され、炎症反応と組織修復の分子機構の一端が解明された。しかし、他の瘢痕形成関与遺伝子の存在が示唆されるので、詳細な解析を行う必要がある。近年、蛋白質に翻訳されないと考えられていた多数のDNA配列がncRNA(non-cording RNA)として転写され、蛋白質発現制御に関与していることが明らかになった。ncRNAの中でもmiRNA(microRNA)は、標的mRNAに作用して遺伝子発現制御に関与する分子として知られている。いくつかのmiRNAは、炎症反応特異的に誘導されることが報告されていることから、炎症反応により特異的に発現誘導されるmiRNAは、炎症反応だけでなく組織修復時に重要な役割を担っていると推察されるが、未だ同定及び機能解析がなされていない。そこで本研究では、miRNA及び既知遺伝子における遺伝子発現制御機構の全貌を明らかにするため、トランスクリプトーム解析を行い、組織修復及び炎症関連に関するmiRNAを抽出、発現細胞の同定を行った。今後は、抽出したmiRNA群の機能解析を行う予定である。皮膚創傷治癒過程は,炎症細胞浸潤主体の炎症期,再上皮化,肉芽形成,血管新生の増殖期,過剰に生産された細胞外基質が分解される成熟期からなる生体防御反応で,一連の過程は細胞表面やサイトカインを介した細胞間相互作用で制御されている.通常,創傷治癒後に瘢痕が残るが,胎生期の皮膚創傷修復部位では瘢痕が形成されず,皮膚組織が完全に再生する.この場合,創傷部位に炎症細胞の集簇が観察されないことから,炎症細胞が瘢痕形成に深く関与していると示唆されるが,その分子メカニズムは未だ明らかでない。平成21年度では次世代シーケンサーを用いて、マウス皮膚創傷治癒過程において発現誘導されるmiRNA(マイクロRNA)の網羅的同定に成功し,皮膚創傷治癒過程において発現誘導される既知miRNA群を335種類,miRNAと推測される未知のmiRNAを183種類同定することに成功した.本年度では,炎症反応に関連するmiRNAの抽出,発現細胞の同定を行った.定量PCR法を用いてさらに詳細な発現動態の解析を行った結果,炎症反応特異的に発現誘導される7種類のmiRNA群の抽出に成功した.さらに,miR-147は,受傷後1日目の皮膚損傷部に集簇している好中球に発現されていることが明らかとなった.本研究によって同定された炎症反応関連miRNAは,多数の炎症及び組織修復に関与する遺伝子に作用すると考えられることから,miRNAを介した遺伝子発現制御機構に重要な役割を果たしていると考えられる.今後は,更なる詳細な機能解析を行い,miRNAもしくは線維化関連遺伝子群を標的とした,新規治療法の確立を目指す.これまでの次世代シークエンサーを用いた解析により、マウス皮膚創傷治癒過程において発現誘導される300種類以上の既知microRNA(miRNA)及び約180種類の新規miRNA候補を同定した。さらに、炎症期に有意に発現誘導される7種類の炎症反応特異的miRNA(IR-miRNA)を抽出した。そこで本年度は、炎症反応が惹起されないPU.1遺伝子欠損(KO)マウスを用いて、詳細に検証を行った。その結果、抽出されたIR-miRNAは、PU.1 KO及びヘテロ(ht)マウス皮膚創傷部位では、コントロールマウスに比べ、有意に発現が減弱していることが明らかとなった。また、in situ hybridization法により、IR-miRNAは、炎症細胞(好中球・マクロファージ)において発現が認められた。また、IR-miRNAの標的遺伝子の同定を目的とし、DNAアレイ解析を行・った。その結果、IR-miRNA群は、主要な炎症性サイトカイン・ケモカイン類の発現抑制に関与していることが明らかとなった。さらに、アンチセンスオリゴ(ASODN)を用いて、マウス皮膚創傷部特異的にIR-miRNA発現抑制を行い、治癒の肉眼的解析を試みた。

その結果、IR-miRNAの発現抑制を施した創傷部位では、炎症の収束遅延が原因であると推察される、治癒遅延が観察された。従って、同定されたIR-miRNAは、皮膚創傷治癒部位における炎症制御に重要な役割を果たしていると推察される。今後は、in vivo解析を主体として、これらIR-miRNAの機能解析を詳細に行う予定である。
ヒストンの選択が規定する骨格筋再生メカニズムの解明

ヒストンバリアントH3.3は初期発生、分化における選択的遺伝子発現制御に不可欠な役割を担っている。近年、H3.3にアミノ酸配列の酷似した「H3.3サブバリアント」の存在が明らかとなった。中でもH3mm13は骨格筋幹細胞で発現することが示唆されたため、ノックアウト(KO)マウスを作成し骨格筋での機能解析を行なった。結果、KOマウスに形態上異常は見られず、また蛇毒を用いた筋再生実験においても野生型と比べ顕著な差は認められなかった。同様に、H3mm11といった他のH3.3サブバリアントのKOマウスも正常に出生することが明らかとなった。従って、これらH3.3サブバリアントは正常な発生、分化には必須でない可能性が示唆された。一方で、H3.3との高い配列類似性から、H3.3とサブバリアントでは互いを機能的に相補している可能性が考えられた。なお、H3.3サブバリアントにはH3mm13等とは異なり安定的にクロマチンに取り込まれないものも存在している。このうち、H3mm18を骨格筋芽細胞C2C12細胞に強制発現させたところ筋分化が抑制された。NIH3T3線維芽細胞にMyoDを強制発現させ骨格筋形質転換を誘導する系においてもH3mm18強制発現による筋分化抑制が観察された。また、生化学的解析から、H3mm18はH3.3特異的シャペロンであるDaxxと相互作用することが示唆された。以上のことから、H3mm18は自身はクロマチンに取り込まれないものの競合的にH3.3のクロマチンへの取り込みを阻害することで筋分化を負に制御する可能性が示唆された。予備検討ではH3mm13のKOマウスを用いた筋再生実験において再生能の低下が示唆されたが、筋横断面積や筋重量の測定といった詳細な解析を行なった結果、野生型と比較して顕著な差は認められなかった。同様に、CRISPR-Cas9システムを用いて骨格筋芽細胞C2C12細胞においてH3mm13のKO株を樹立したが、筋分化能に明確な差は見られなかった。従って、H3mm13は骨格筋の発生、分化には必須でない可能性が示唆された。そのため、H3mm11やH3mm13といった当初の解析対象以外のH3.3サブバリアントの機能についても解析を開始した。特にクロマチンに安定的に取り込まれないサブバリアントに着目し、C2C12細胞やNIH3T3細胞を用いて筋分化誘導実験を行なった。その結果、H3mm18の過剰発現が筋分化を阻害する可能性を見出した。RNA-seq解析から、H3mm18の過剰発現は筋分化誘導後の遺伝子発現を特異的に抑制する可能性が示唆された。また生化学的解析を進めた結果、H3mm18はH3.3特異的シャペロンであるDaxxと相互作用することが示唆された。以上のことから、H3mm18はシャペロンとの結合を介して競合的にH3.3のクロマチンへの取り込みを阻害する可能性が示唆された。H3mm11やH3mm13はH3.3と比較し2、3アミノ酸残基の違いのみを有しており、またH3.3と同様にクロマチンに安定的に取り込まれることが明らかとされている。そのため、KOマウスやKO細胞株において表現型が見られなかった原因として、H3.3が他のサブバリアントの機能を相補する可能性を考えた。このH3.3とサブバリアント間での機能相補性について検証するため、C2C12細胞やNIH3T3細胞を用いてH3.3のKO株の樹立およびsiRNAによるノックダウン(KD)実験を開始した。もし相互に機能相補性を有しているのであれば、H3.3のKO/KD細胞にH3mm11やH3mm13といったサブバリアントを発現させることでH3.3の機能をレスキューすることができるはずである。RNA-seqやChIP-seqにより、H3.3のKO/KDの遺伝子発現プロファイルやクロマチン構造への影響、そしてサブバリアントによる機能相補性について検討を行う。一方、H3mm18に関しては、培養細胞系を用いてH3mm18の過剰発現がクロマチン構造に及ぼす影響についてChIP-seq、ATAC-seq等により検討する。また、KOマウスを用いた筋再生実験についても実施予定であり、生理学的機能についても解析を行う。

このうち、H3mm18を骨格筋芽細胞C2C12細胞に強制発現させたところ筋分化が抑制された。NIH3T3線維芽細胞にMyoDを強制発現させ骨格筋形質転換を誘導する系においてもH3mm18強制発現による筋分化抑制が観察された。また、生化学的解析から、H3mm18はH3.3特異的シャペロンであるDaxxと相互作用することが示唆された。以上のことから、H3mm18は自身はクロマチンに取り込まれないものの競合的にH3.3のクロマチンへの取り込みを阻害することで筋分化を負に制御する可能性が示唆された。予備検討ではH3mm13のKOマウスを用いた筋再生実験において再生能の低下が示唆されたが、筋横断面積や筋重量の測定といった詳細な解析を行なった結果、野生型と比較して顕著な差は認められなかった。同様に、CRISPR-Cas9システムを用いて骨格筋芽細胞C2C12細胞においてH3mm13のKO株を樹立したが、筋分化能に明確な差は見られなかった。従って、H3mm13は骨格筋の発生、分化には必須でない可能性が示唆された。そのため、H3mm11やH3mm13といった当初の解析対象以外のH3.3サブバリアントの機能についても解析を開始した。特にクロマチンに安定的に取り込まれないサブバリアントに着目し、C2C12細胞やNIH3T3細胞を用いて筋分化誘導実験を行なった。その結果、H3mm18の過剰発現が筋分化を阻害する可能性を見出した。RNA-seq解析から、H3mm18の過剰発現は筋分化誘導後の遺伝子発現を特異的に抑制する可能性が示唆された。また生化学的解析を進めた結果、H3mm18はH3.3特異的シャペロンであるDaxxと相互作用することが示唆された。以上のことから、H3mm18はシャペロンとの結合を介して競合的にH3.3のクロマチンへの取り込みを阻害する可能性が示唆された。H3mm11やH3mm13はH3.3と比較し2、3アミノ酸残基の違いのみを有しており、またH3.3と同様にクロマチンに安定的に取り込まれることが明らかとされている。そのため、KOマウスやKO細胞株において表現型が見られなかった原因として、H3.3が他のサブバリアントの機能を相補する可能性を考えた。このH3.3とサブバリアント間での機能相補性について検証するため、C2C12細胞やNIH3T3細胞を用いてH3.3のKO株の樹立およびsiRNAによるノックダウン(KD)実験を開始した。もし相互に機能相補性を有しているのであれば、H3.3のKO/KD細胞にH3mm11やH3mm13といったサブバリアントを発現させることでH3.3の機能をレスキューすることができるはずである。RNA-seqやChIP-seqにより、H3.3のKO/KDの遺伝子発現プロファイルやクロマチン構造への影響、そしてサブバリアントによる機能相補性について検討を行う。一方、H3mm18に関しては、培養細胞系を用いてH3mm18の過剰発現がクロマチン構造に及ぼす影響についてChIP-seq、ATAC-seq等により検討する。また、KOマウスを用いた筋再生実験についても実施予定であり、生理学的機能についても解析を行う。
モーフィングを用いたペットロボットの目の印象変化の解析

本研究の目的は、なるべく簡単な機構でしかも人の注意を引くことが出来るペットロボット用の目の実現をめざして、目のデフォルメの程度により、注目される度合いが制御可能であることを明らかにすることであり、今年度は以下の研究成果をあげた。1.各種パラメータの決定:(1)目の大きさ及び配置については、ロボットの頭の外形として一般的に用いられる、丸、正方形、長方形に対して、前年度の分析により得られた境目付近の画像の横軸の長さを基準として、等倍、半分、1/4の大きさとしたものを目の画像の中心と外形の中心が一致するよう貼り付け、主観評価実験を行い、多重比較による統計手法で処理した結果、等倍の物を目の画像の中心と外形の中心が一致するように配置するのが良いことが判明した。(2)目の形態については、人間が喜怒の表情をした時の目の画像と単純画像とをモーフィングし、前年度の分析により得られた境目のモーフィング度に当たる画像および、その前後の画像を取り出し、主観評価実験を行い、多重比較による統計手法で処理した結果、モーフィング度が人間の目に近い方が、喜怒の判別結果が良いことが判明した。(3)傾きの最大角度については、前年度の分析により得られた境目のモーフィング度に当たる画像を水平面に対して傾きを10度ずつ変えて呈示し、主観評価実験を行い、多重比較による統計手法で処理した結果、傾斜角が40度までは同一の画像と認識されることが判明した。2.試作機による評価:決定した各パラメータによる喜怒の表情の目をつけたロボットの頭部を作成し、傾斜角40度以内の頭部を呈示した時に、試作した頭部を被験者が注視する時間の長さを計測した。また、対照実験として単純な形の目をつけたロボットの頭部を呈示した時の頭部の注視時間を計測し、比較検討した結果、モーフィングを施した目での注視時間の伸びが確認でき、注目される度合いが制御可能であることが示唆された。本研究の目的は、なるべく簡単な機構でしかも人の注意を引くことが出来るペットロボット用の目の実現をめざし、人がデフォルメされた目の画像を、どの程度まで顔の部品である目と認識するのかを定量的に明らかにすることである。上記の目的に対し、今年度は以下の研究成果をあげた。1)主観評価の計測および分析:ペットロボットの目として一般的に用いられている円、楕円等の単純図形の画像と人間の自然な目の画像との間で多段階のモーフィングを施した画像を用意し、どの程度のモーフィング度合いまで「目」として認識されるかという主観評価実験を行い、その結果を多重比較による統計手法で処理することで、目とその他(例えば図形)に分類される境目を決定した。2)f-MRIによる脳内活動の解析:主観評価により得られた傾向を基に最適と思われる呈示画像を用いて、主観評価を行った被験者に対してf-MRIを用いた脳内活動の解析を行い、呈示画像が資格情報として処理される際の脳内活動を数値化することで、意識が介在しない客観評価を行った。3)主観評価と客観評価の関連性についての分析:主観評価において、同一呈示画像に対して、同一傾向の判断を示した複数の被験者の脳内活動部位の重複する部分をもとめることにより、同一呈示画像に対して異なる傾向の判断をした被験者群間における脳内活動の差異についての分析を行った。また、数値化された客観評価の平均と標準偏差を計算し、主観評価における画像の認知度との間の類似性について分析を行い、客観評価における目とその他(図形)に分類される境目について検討した。
脳機能計測・行動観察・授業設計分析に基づく学習者に応じた数学教材中の図利用の研究

本研究では、脳波および脳血流動態の分析に基づき、KETpicによる高品質な描画を高等数学教育の教材で用いることによる効果を客観的に評価し、効果的な授業設計に生かすための知見を得ることを目指した。主に脳内の腑活機序の追跡によって、思考活動の種類や進展を把握できる可能性を明らかにし、それに基づいて、三角関数のグラフや空間曲面の形状を把握する上での学習者の脳機能について、いくつかの重要な知見を得ることができた。この結果は、実験授業の実施とその状況に関する統計的な分析の結果と整合的である。加えて、高品質な描画をするための今後有望な手段として、動的幾何ソフトとの連携によるパッケージの開発を開始した。(1)KETpicによる図入り教材作成と実験授業の試行実施KETpicを用いて作成された教材の効果を、実際に使用する授業場面で確認することが本研究の大きな目的の一つであることから、KETpicの特徴を生かした教材を作成することを集中的に試みることとした。このため、「KETpic教材作成熱海ワークショップ」(10月12日14日)、研究集会「数学・統計教育における教材開発とその評価」(下関・1月11日)、「KETpic教材作成全国ワークショップ」(松江・3月12日14日)などを開催し、日頃の授業ニーズに基づき教材作成を実施した。作成された教材のうち、「区分求積法」に関するものは、学習者への定着が難しいテーマについて、その躓きの原因がどこにあるのか追究するための系統的な実験授業に用いられており、学習者の反応に基づいて教材を改良していくことで、本研究の目的の一つであるdocumentational approachの好個の実施例となりつつある。また、「指数とべき」に関するものは下記脳機能計測のタスクとして利用され、今後の研究に向けた一つの切り口を得る手がかりとなっている。(2)脳機能計測による教材の学習者への働きかけに関する検証前年度実施した、「三角関数のグラフ描画」をタスクとしたNIRS計測の結果につき分析を行い、描画への学習者のアプローチに応じて大脳表面の賦活機序に特徴的な差異が現れることが示唆された。また、前年度試行的に行った脳波計測で差異がみられた、3次元の曲面の形状把握タスク(面画と線画の違い)についてNIRS計測を行い、その結果を分析中である。また、こうした基礎的な実験に加え、より実践的な教材を用いた脳波計測を試行し、これまで想定していなかった「感性解析」の手法を用いることで、教材の学習者への働きかけにつき一定の知見が得られる可能性が示唆されるに至っている。(1)KETpicによる図入り教材を用いた実験授業の設計と試行実施KETpicやその背景となる数式処理システムで作成された教材を用いることによる教育効果を確認し、今後予定される授業設計分析に結びつけるため、高専1・2年生を対象とした実験授業を計画し、試行的に実施した。テーマとしては、正確な図の利用が学習者の理解にとって決め手となると想定された「極座標表示された曲線」と「三角関数の合成」を取り上げ、KETpicにより作成された教材とそれ以外の教材を用いた授業を別個に実施し、前者の教育効果を検証することを試みた。対象学生の解答したシートを分析すると同時に、解答時の状況を観察したが、前者の授業に参加した学生の一部が、未習であるはずの合成された関数のグラフを的確に予想するなど、相当程度の効果を確認することができた。以上の結果については、英文の論文にまとめ、今後予定される国際会議で発表する予定である。(2)脳機能計測による学習者の思考プロセスの追跡前項で述べたような教育効果を客観的に検証する枠組みの構築をめざし、上記の2つのタスクを中心に、より基本的なタスクを交えた脳機能計測を実施した。計測には脳波計、および光トポグラフィ(NIRS)計測装置を用い、計測データをフラクタル解析することにより、一定の知見を得ることを目指した。その結果、同一の問題を数値的に与えた場合と文字式により与えた場合、また、3次元の曲面の形状把握タスクにおいて面画を用いた場合と線画を用いた場合のそれぞれで、学習者脳波に発生する分散特性に特徴的な差が生じることを確認した。また、前者のタスクについてNIRS計測を行ったところ、脳内の賦活機序に一定の差異を見出した。さらに、前項の2つのタスクについてもNIRS計測を実施し、現在得られたデータを分析中であるが、学習者の思考プロセスに応じた差が見出されつつある状況である。(1)脳機能計測によって得られた知見の分析前年度、長岡技術科学大学でNIRSを用いて行った、3次元空間内の曲面を面画と線画のそれそれで描いた場合の、学習者の脳機能の差異を確認する実験の結果について分析した。

その結果、面画において概して学習者の認知がより容易であること、認知が正しく進んだケースで最終段階に「作業記憶」領域が賦活されること、線画を用いた場合に「体性感覚」領域の賦活がしばしば認められることを確認した。以上の結果は、学習者に曲面の局所構造の把握についていかにトレーニングさせたらよいかということについて、示唆する点を多く含む。この他、分担者である中川がこれまで用いてきた「感性解析」の方法により、学習者の理解が進んだ時点の前後で、脳波シグナルのパターンにいかなる変化が生じるか追跡する実験を行った。その結果、理解が進んだ直後の時点で、一部の部位の脳波シグナルの分散特性が「同期的」な傾向を強く示すことが示唆された。ただし、この結果が脳機能のいかなる動きを反映したものであるかという点については、確定的な結論を導くことが困難であった。(2)高等数学教材中の図利用による教育効果の検証前項の脳機能計測に基づく検証と同時に、実際の授業でKETpicを用いて作成した図入り教材を用いた授業を多数実施し、統計的手法を用いた分析を行った。その結果、一口に「図の正確さ」といっても、それがもたらす教育的効果には多様な側面が含まれることがわかってきた。一例として、学習者のパフォーマンスが問題となりやすい「三角関数のグラフ」をテーマとした授業においては、「グラフのパターン」のような大域的な特性を把握させる上では一般的な数式処理ソフトによる描画でも十分効果的であるのに対し、「極値」などの関数の局所的な振る舞いを把握させる上では、KETpicによる描画ならではの効果がありうることが示唆された。数学教育従前の研究で、実際の授業に近い計測環境と複雑なタスク設計を求められる高等数学レベルにおいて学習者の脳機能の動きを追跡することは非常に困難であった中、昨年度から本年度にかけた本研究において、当該レベルのタスクを用いた脳波・脳血流の計測を行い、脳機能の動きを動的に把握した上で、そこから一定の知見をさらに見出せたことは注目に値すると考えられる。特に「三角関数のグラフ描画」に関する知見は、学習者への定着が難しい当該テーマについて、一つの指針を与える可能性があると考えられる。また、現在分析が進んでいる3次元の曲面形状の認知における「線画と面画の違い」について一定の成果が得られれば、数学教育はもとより、広く教育全般にとって課題となっている画像情報の利用効果について大きな知見となり得る。また、「感性解析」というこれまであまり注目してこなかった分析手法によって、教材の学習者への働きかけという、アプローチの難しかった課題について大きな糸口がつかめつつある。実験授業については、学習者からのレスポンスに応じてその認知を助けるべく授業設計を進化させていかれるような題材の選定が難しかったが、本年度実施した「区分求積法」をテーマとした試行をもとにして、さらなる進展が期待できる状態である。ただし、我々が中心に据える「高品質な図のもたらす教育効果」という観点からすると、不十分な点も否めないため、今後テーマ選択の幅を広げつつ、学習者のレスポンスを授業設計にいかにフィードバックするかという点について、さらに実践を積み重ねる必要がある。これまで、学習者の脳機能の動きを動的に把握することは、脳機能計測の技術的制約から困難であった。これは、日常に近い計測環境と複雑なタスク設計を求められる高等数学レベルにおいてはなおさらであったと考えられる。
ヒト腎細胞癌でマイクロRNAに制御される標的遺伝子と遺伝子ネットワークの検討

われわれは、14q32領域に存在する刷り込み遺伝子GTL2遺伝子と同じであり、GTL2と同様epigeneticsで制御を受けている可能性が示唆されたmir-127について重点的に解析をおこなった。すなわちsiRNAによるノックダウンシステムを腎癌細胞株において作成し得られたWild株とノックダウン株についてマイクロアレイを行い、さらにその結果をRT-PCRおよびノーザンブロットでの確認を行った。この結果14q32領域の5つのmiR(miR-433,miR-127,miR-299,miR-134, miR-154)の発現が腎癌細胞株で高頻度に消失している(83%)ことを明らかとした。しかしながら、腎癌発生に寄与するmiRとその標的遺伝子の同定にまでは至っておらず今後の検討が必要とされる。また,miR発現を制御する機構についてもDNAメチル化だけではなくヒストンのメチル化・アセチル化の検討が必要と考えられた。われわれは,第14番染色体長腕,14q32に存在する刷り込み型遺伝子DLK1が脊細胞癌の癌抑制遺伝子としての機能を有することを既に報告し,また腎細胞癌におけるDLK1の不活化にはDLK1自身のプ白モーター領域や5'領域ではなくD:LK1の相補的刷り込み運伝子であるGTL2上流のメチレ化が重要であることが,明らかしてきた。今年度はGTL2遺伝子の制御に関わる上流因子としてのマイクuRNAについて検討した。具体的にはmiR-127,miR-134,miR-154,mfR-299の腎癌における発現レベルの検討およびAZA-C,TSAによるmiRNA発現解析を14種類のヒト腎細胞癌由来株を用いて検討した。これによりmir-127の発現パターンは14q32領域に存在する刷り込み遺伝子GTL2遺伝子と同じであり,GTL2と同様epigeneticsで制御を受けている可能性が示唆された。そこで,AZA-C処理を行った腎細胞癌株のうちDLK1のre-expressionを認めたものについてmir-127,134,154,299,433の発現を検討したへが何れもre-eXpressionは認められなかった。また,14q32領域以外のmicroRNAの発現に変化をきたしている可能性もありarrayによる発現解析を行った。しかし,薬剤処理によって発現量が増加したmicroRNAは数少なく,この結果から腎癌細胞株においてmicroRNAはDNAメチル化だけではなくそれ以外の機構により制御されている可能性が示唆された。われわれは、第14番染色体長腕、14q32に存在する刷り込み型遺伝子DLK1が腎細胞癌の癌抑制遺伝子としての機能を有することを既に報告し、また腎細胞癌におけるDLK1の不活化にはDLK1自身のプロモーター領域や5'領域ではなくDLK1の相補的刷り込み遺伝子であるGTL2上流のメチル化が重要であることが、明らかしてきた。これまでの研究より明らかとなった14q32領域に存在する刷り込み遺伝子GTL2遺伝子と同じであり、GTL2と同様epigeneticsで制御を受けている可能性が示唆されたmir-127について重点的に解析をおこなった。現在のところmir-127によって制御される遺伝子として腎細胞癌株を通じて一致したものを確認中である。
金属錯体修飾粘土カラムによる光学分割法の開発

本研究では、粘土鉱物とイオン交換付加物を充てん剤に用いて高速液体カラムクロマトグラフィー(HPLC)を行い、有用な光学活性有機分子を迅速かつ多量に得る方法を開発することを目的とした。まず山岸・松下は、今まで行って来た基礎実験をもとに適用できる化合物の範囲を広げるために〔Ru(phen)_3〕^<2+>のほかに〔Ru(bpy)_3〕^<2+>あるいは〔Co(phen)_3〕^<2+>で修飾したカラムについて種々の光学活性有機化合物の分割を試みた。その結果、〔Ru(bpy)_3〕^<2+>については〔Ru(phen)_3〕^<2+>と同様に有効な分割が得られること、さらに両者で選択性が反転する場合があることが解った。この結果から、粘土面上での不斉識別に関する重要な知見が得られた。〔Co(phen)_3〕^<2+>修飾カラムは上記の2つに比べてあまり高い分割能は得られなかった。これはこの錯体が3価であるため粘土面上での吸着密度が低いためであると推定された。大津は、分取用カラム(φ200mm(i_1d_1)×300mm)を作製し、種々の金属錯体の大量分割を行った。その結果、例えば、〔Ru(acac)_3〕の光学活性体を12gのオーダーで得ることが出来た。この化合物は非線形素子材料として注目を集めている。山岸・松下は、アミノ酸誘導体の分割を試みた。その結果、ジニトロベンゾイル化した各種のアミノ酸エステルを分割することができた。吸着の平衡定数を広い温度範囲で求めた結果、立体選択的吸着におけるエンタルピー変化とエントロピー変化を求めた。これより不斉識別では、エントロピーが主要であることが示された。同様な研究は、アミト酸のダイマー(ジペプチド)についても行われた。山岸は、モンテ・カルロ法を用いたシミュレーション法によって粘土面上における金属錯体の吸着、錯体間の相互作用を調べた。本研究は,光学活性な金属錯体でイオン交換した粘土複合体を充てん剤に用いて,我々の生活に不可欠な薬剤,生理活性物質を光学分割することをめざしたものである。光学活性な〔Ru(phen)_3〕^<2+>,〔Ru(bpy)_3〕^<2+>の光学分割法を確立し,それらによってイオン交換した粘土カラムによる種々のラセミ混合物の分割を試み,分割条件の最適化を試みた。第1に行ったのは,〔Co(acac)_2(aa)〕(aa=アミノ酸)の型の中性金属錯体の分割である。aa(アミノ酸)の残基の種類によって分割の撰択性が逆転することが見出された。この結果から,分割におけるRu錯体とCo錯体との会合の機構が提示された。これは,光学分割における分子キラリティ-の識別機構を明確にした例として大きな効果と考えられる。次に行ったのは,アミノ酸の誘導体の光学分割である。すなわち,アミノ酸のアミノ基、カルボキシル基をそれぞれジニトロベンゾイル化,エステル化することによって,本カラムで光学分割しやすい形にした後光学分割を試みた。各種アミノ酸について吸着のエンタルピ-ΔH,エントロピ-ΔSを求めた。その結果光学分割におけるキラリティ-識別において,分割されるアミノ酸分子の残基が大きく影響することがわかった。

分割機構の詳細をより明らかにするために,粘土の存在しない均一溶媒系において,アミノ酸誘導体と〔Ru(phen)_3〕^<2+>との会合状態をNMR法によって調べた。その結果,アミノ酸の-NH基のHが金属錯体のキラリティ-によって選択的に相互作用していることが見出された。同様なことが粘土カラム上においても起っていると推定される。本年度は最終年度として研究をまとめるために以下のことを行った。(1)アミノ酸誘導体の光学分割の試みと分離パラメーターの決定アミノ酸の光学分割は実用的にも,又アミノ酸分析法の開発の上でも非常に重要な問題である。本研究では粘土カラムによる分割の可能性を調べるために,種々のアミノ酸,アミノ酸エステルおよびベンゾイル化アミノ酸エステルの分割を試みた。その結果,ジニトロベンゾイル化されたアミノ酸エステルが非常に効率よくメタノール溶媒によって分割されることが見出された。分離係数の温度依存性を求め、それから吸着の勢力学的パラメーター△H,-△Sを定めた。この結果,-△Sがアミノ酸の側鎖によって大きく変わることがわかった。つまりこのカラムの立体選択性は,吸着時のアミノ酸分子と粘土面との間の立体的相互作用のために生じることを支持している。又,この立体な相互作用の詳細を明らかにするため重アセトニトリル中でΛ-[Ru(pben)_3]^<2+>とアミノ酸分子との共存下でのNMRスペクトルをとった。その結果、アミノ酸のアミノ基のHが金属錯体との相互作用で大きく変わることがわかった。アミノ基がアミノ酸側の作用点であることがわかった。(2)アラニルアラニン誘導体の光学分割同様なことをジペプチドであるアラニルアラニン誘導体について調べた。アミノ酸が2量化するとによって分離能がさらに高まることがわかった。又,DD体,DL体,LD体,LL体を比較してみると,分離パラメーターは2つの不斉炭素の内で最初のアミノ基に近い方の炭素の絶対配置に大きく依及することがわかった。(3)粘土面と金属錯体の相互作用の理論的研究モンテ・カルロ法を用いて粘土のシリケート面と金属錯体との相互作用をシミュレートした。
移動度劣化のない高誘電率ゲート絶縁膜MOSFETの作製および移動度の解析

本研究の目的はHigh-k/Si直接形成とキャリア移動度低下抑制を可能とするHigh-kゲートスタック構造を実験的に検証することである。広く研究されているHf系材料は、移動度低下抑制のためSiO2界面層を挿入しているが、SiO2界面層が微細化の下限界を引き上げてしまう。またHf系材料の場合、絶縁膜堆積後の熱処理によってSiO2界面層が成長してしまいSiO2等価換算膜厚(EOT)が増加してしまう。これまでに我々はLa203という材料をゲート絶縁膜に用いることで、SiO2界面層のないHigh-k/Si直接形成が可能であることを実験的に見出した。本年度は800度という高温で熱処理を行うことで、La203/Si界面にLa-silicateを形成し界面準位をDit=1,6x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]まで低減できることを明らかにした。従来のSiO2/Si界面に比べるとまだ大きな値であるが、計算によりもとめた理想C-V曲線と実験結果が完全に一致する結果を得た。この結果、MOSFETの移動度の改善が見られた。これは良好なLa-silicate/Si界面が形成されていることを示唆している。さらなる移動度向上を目指し、800度の熱処理後に稀釈酸素雰囲気中熱処理によるLa-silicate中への酸素導入を試みた。High-k膜はイオン性が強く本質的に酸素欠陥が形成されやすい。この酸素欠陥が移動度低下の大きな原因であると考えられる。最適なデバイス構造およびプロセス条件下では、La-silicateの増膜は確認されずに、移動度を改善することに成功した。さらに800度の高温熱処理中のEOT増加を抑制するために、金属電極上にSiを堆積した。これは熱処理中のsilicate反応が酸素によって引き起こるために、外部雰囲気からの過剰な酸素混入をSi堆積層によって抑制するためである。この実験により、EOTの低減と良好な界面特性の両立を可能にした。さらに本手法を用いて作製したnMOSFETの移動度は世界最高クラスの値を示した。これまでに我々はLa2O3という材料をゲート絶縁膜に用いることで、SiO2界面層のないHigh-k/Si直接形成が可能であることを実験的に見出した。我々は、まず、La2O3/Si直接形成の界面特性を評価しキャリア移動度にどのような影響が生じるかを実験的に検証する事を試みた。界面特性の指標となる界面準位をチャージポンピング法によって測定すると、Dit=25x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]程度であることがわかった。従来のSiO2/Si界面に比べると一桁ほど大きいが、他の文献値と比較すると比較的低い値である。物理分析の結果から熱処理後、La2O3はシリコン基板との反応によってLa-シリケートになる事が明らかになった。したがってLa-シリケート/Si界面は比較的良好な特性を示すことがわかった。測定から得られた界面準位、Dit=25x10^<11>[cm^<-2>eV^<1>]がキャリア移動度にどの程度影響を及ぼすかという問題に取り組んだ。界面準位によるキャリア移動度低下量を見積もるために作製したMOSFETに電気的ストレスを印加し意図的に界面準位を増加させた。意図的に増加させた界面準位の量は2x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]である。ストレス印加前後のキャリア移動度を比較すると、界面準位や固定電荷によるクーロン散乱が支配的な低実効電界領域では、2x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]の界面準位に起因するキャリア移動度低下量は約30%程度であることがわかった。したがってHigh-k/Si直接形成の場合でも、低実効電界領域のキャリア移動度低下は主に膜中の固定電荷による影響が大きいことがわかった。そして、界面特性の指標となる界面準位をチャージポンピング法によって測定すると、Dit=25x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]程度であることがわかった。

物理分析の結果から熱処理後、La2O3はシリコン基板との反応によってLa-シリケートになる事が明らかになり、La-シリケート/Si界面は比較的良好な特性を示すことがわかった。界面準位によるキャリア移動度低下量を見積もるために作製したMOSFETに電気的ストレスを印加し意図的に界面準位を増加させた。意図的に増加させた界面準位の量は2x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]である。ストレス印加前後のキャリア移動度を比較すると、2x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]の界面準位に起因するキャリア移動度低下量は約30%程度であることがわかった。したがってキャリア移動度低下は主に膜中の固定電荷による影響が大きいことがわかった。さらにpMOSFETの研究を行っている。Laシリケートを用いたpMOSFETはHigh-k固有の性質のために閾値電圧が上昇してしまう。閾値電圧を下げるために希釈酸素雰囲気中熱処理を行った結果、0.5V程度閾値を下げることに成功した。これは酸素導入によってタングステン電極の仕事関数が増加したためと考えられる。この成果からpMOSFETのキャリア移動度の解析が可能になると考えられる。本研究の目的はHigh-k/Si直接形成とキャリア移動度低下抑制を可能とするHigh-kゲートスタック構造を実験的に検証することである。広く研究されているHf系材料は、移動度低下抑制のためSiO2界面層を挿入しているが、SiO2界面層が微細化の下限界を引き上げてしまう。またHf系材料の場合、絶縁膜堆積後の熱処理によってSiO2界面層が成長してしまいSiO2等価換算膜厚(EOT)が増加してしまう。これまでに我々はLa203という材料をゲート絶縁膜に用いることで、SiO2界面層のないHigh-k/Si直接形成が可能であることを実験的に見出した。本年度は800度という高温で熱処理を行うことで、La203/Si界面にLa-silicateを形成し界面準位をDit=1,6x10^<11>[cm^<-2>eV^<-1>]まで低減できることを明らかにした。従来のSiO2/Si界面に比べるとまだ大きな値であるが、計算によりもとめた理想C-V曲線と実験結果が完全に一致する結果を得た。この結果、MOSFETの移動度の改善が見られた。これは良好なLa-silicate/Si界面が形成されていることを示唆している。さらなる移動度向上を目指し、800度の熱処理後に稀釈酸素雰囲気中熱処理によるLa-silicate中への酸素導入を試みた。High-k膜はイオン性が強く本質的に酸素欠陥が形成されやすい。この酸素欠陥が移動度低下の大きな原因であると考えられる。最適なデバイス構造およびプロセス条件下では、La-silicateの増膜は確認されずに、移動度を改善することに成功した。さらに800度の高温熱処理中のEOT増加を抑制するために、金属電極上にSiを堆積した。これは熱処理中のsilicate反応が酸素によって引き起こるために、外部雰囲気からの過剰な酸素混入をSi堆積層によって抑制するためである。この実験により、EOTの低減と良好な界面特性の両立を可能にした。さらに本手法を用いて作製したnMOSFETの移動度は世界最高クラスの値を示した。
樹枝状結晶の先端はいつも丸いか?-ファセット面とラフ面で囲まれた樹枝の枝分かれ-

一般的な樹枝状結晶の成長モデルでは、樹枝の先端部の形の決まり方は表面(界面)の曲率によるギブストムソン効果による融点降下と熱拡散場との相互作用によるとされる。これは、界面が完全に荒れた(ラフな)面で界面カイネティクスの効果が完全に無視できる場合にあたる。しかし、実際の樹枝状結晶では、ファセット面で囲まれる場合やファセット面とラフ面が共存する場合など、非常に複雑である。その典型が空気中で水蒸気から成長する雪の結晶や過冷却水中で成長する氷結晶などである。特に、特殊な寒冷な環境に住む魚や昆虫の体内に含まれる不凍糖タンパク質を不純物として含む過冷却水中のなか氷の樹枝状結晶を成長させると、ファセットで囲まれた樹枝状結晶が生成される。これは、界面に不凍糖タンパク質が吸着することにより、界面での結晶成長カイネティクスの効果が増強され、さらに異方性が強くなる。すなわち、不純物効果により純水中の丸い先端部を持つ樹枝がファセット面で囲まれた樹枝に変換された。一般に、不純物の界面吸着は、界面の荒れを誘起しファセット面をラフ面に変化させると考えられており、この結果はまったく逆の現象を観察したことになる。すなわち、不純物効果により界面のsmoothing効果が生じる場合を明らかにした。この現象は、タンパク質などの巨大分子が不純物として作用する場合に特有で、無機結晶や生体内結晶に対する新しい結晶成長制御のメカニズムとしてきわめて注目される。今後、新しい結晶成長にともなうパターン形成の研究分野として発展する可能性が高く、さらなる研究の進展を図る必要がある。樹枝状結晶の成長モデルは、樹枝の先端部がつねにラフな界面であり、表面(界面)の曲率によるギブストムソン効果による融点降下と熱拡散場との相互作用によって先端形状が決まるということをベースに組み立てられている。しかし、樹枝状結晶の典型である雪の結晶では、ファセット面で囲まれた場合と丸いラフ面で囲まれた場合がある。今年度は、まず新しい拡散型の人工雪結晶成長装置を開発した。この装置では、装置の直径と高さのアスペクト比が5:1になるように設計された。これにより、安定して水蒸気の過飽和条件を作り出すことが可能になった。この装置により、-15度Cにおいて過飽和度を変化させながら雪結晶の成長実験を行った。その結果、ファセット面で囲まれた樹枝先端からラフな面で囲まれた丸い界面への遷移が実際に起こっても良いことを示唆する結果を得た。今後、過飽和度の定量化と雪結晶の3次元解析を可能にするための干渉光学系を構築する予定であり、これらにより次年度は樹枝状結晶パターンが遷移する臨界条件を決定するための実験を実施する。一方、特殊な蛋白質(不凍タンパク質タイプI)を含む過冷却水中で氷の樹枝状結晶を成長させると、樹枝状結晶が厚みが極端に大きい"リボン状"樹枝結晶が生成することを発見した。このような形状の樹枝状結晶は、氷の結晶は言うまでも無く、他の物質の樹枝状成長パターンでも従来全く報告されたことの無く、本研究課題でなされた新発見である。このような樹枝状パターンは、従来の結晶成長モデルでは全く取り扱いが困難である。次年度は、この結晶についても、さらに生成条件を確定するための実験を行う。
細胞の形態変化に伴う細胞膜新生に関する研究

細胞では移動運動に伴って細胞膜のダイナミックな変動が起こる。先端部では細胞膜が拡大し、それ以外の後端部では縮小する。先端部での細胞膜拡大は細胞膜の前駆体の開口放出によるものであると考えられているが、前駆体の構造的実態はこれまで示されていない。私は粘菌変形体に含まれる直径約5ミクロンの小胞(Slime vesicleスライム小胞以下SV)の開口放出と細胞膜拡大の共役について詳細な検討を加え、その結果以下に述べるようにSVが拡大する細胞膜の前駆体で有る可能が示された。本研究の準備段階で私は細胞膜の前駆体が蛍光脂質ロ-ダミンフォスファチジルエタノールアミン(Rh-PE)と結合することを見いだしていた。抗Rh抗体を用いて電子顕微鏡レベルでRh-PEによって染色される構造を同定した。さらに前駆体が細胞膜と融合することを確認した。前駆体内部にはスライムと呼ばれる粘液質の細胞外基質が含まれていた。次年度では個々のSVの開口放出が仮足の微小な突出領域のそれぞれと対応していることを確認した。移動運動するアメーバの仮足の先端部には多くの種類の小胞構造が存在するが、SVのみが透明層に入り込む。そこでSVは細胞の縁に向かって移動し、消失する。消失に続いて突出が起こる。突出部は光学顕微鏡と電子顕微鏡によってアクチン繊維を含むことが分かった。精製したECMに対して作製した抗ECM抗体はSVを染色した。細胞外に分泌されたECMも抗体によって認識された。高倍率での観察ではSVが細胞膜近傍で高密度に存在し、電子顕微鏡の観察とよく一致した。SVの数は細胞をGTP-gSで処理する事により半減した。同時に細胞表面積の増加速度も約50%減少した。SVの形態に変化が見られた。GTP-gS処理によりSV表面から中空の膜が管状に突き出し、管の端にはclathrin coatが多数見られた。以上の結果から仮足の突出がSVの開口放出によって量子的に起こり、そういった微小の突出の総和が細胞膜の拡大のすべてである可能性が示唆される。すなわちアメーバ細胞が移動運動するとき、仮足部でのアクチンの重合による仮足の突出に必要な細胞膜成分はすべてSVによって供給される可能性である。内容物が細胞外マトリックスであるSVの開口放出と仮足伸長が共役していることは合目的である。微細構造的に同定した細胞膜の前駆体は、光学顕微鏡でも観察可能なほど大きいため生きた細胞での膜融合や細胞膜拡大のダイナミックスの解析に適しており、系として将来性があると思われる。内容物が細胞外基質であったことも興味深い。以上の内容を日本細胞生物学会第47(長崎)、48回(仙台)大会運動班班会議(大阪)等で報告した。