hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
氷への物質の溶解の探究

より大きな水クラスターへの溶解と反応に発展させ、水クラスターの構造と溶解との関係を明らかにすることが今後の課題である。水クラスターのサイズ・温度と溶解との関係を系統的に調べるには至っていないが、金属酸化物クラスターが水や氷に溶解するために必要な構造を明らかにすることができた。水・氷の構造と溶解との関係を明らかにする上で、重要な成果が得られたと言える。サイズ・温度に応じて構造を多彩に変化させる水クラスターに着目し、氷への物質の溶解現象とその過程の解明を目指した。前年度までに設計・製作した装置を使用して水クラスターを生成して電子衝撃によりイオン化して検出し、水クラスターへの金属クラスターの溶解およびクラスター同士の反応実験を行った。金属クラスターと水クラスターとのクラスター同士の反応実験と平行して、金属クラスターや金属酸化物クラスターを水分子と一分子ずつ逐次的に反応させ、溶解(溶媒和)過程を調べる実験を行った。具体的には、銀、アルミニウム、セリウム、タンタルなどの金属から成るクラスターやその酸化物、窒化物を生成し、水分子が逐次的に吸着する様子を観測した。その結果、水への溶解に有利なクラスター構造を見出すとともに、水の吸着サイトはクラスター上に局在した半占軌道(SOMO)の位置に支配されることを明らかにした。さらに、水への溶解反応に加え、タンタルクラスター正イオンがアンモニアと逐次的に反応する様子を観測し、アンモニアへの物質の溶解過程を探究した。この反応では、アンモニア2分子毎に3分子の水素が脱離し、窒化タンタルが生成した。この窒化反応は、タンタルの形式的な酸化数が+5に達するまで、逐次的に進行することが分かった。+5価に達すると、その後はアンモニアは窒化タンタルクラスターに分子状に吸着し、溶媒和が進行した。一方で、同じ5族のバナジウム、ニオブは、3価の窒化クラスターイオンを生成することが知られている。理論計算の結果、金属の種類による窒化の程度の違いは、金属の電気陰性度に起因することが明らかとなった。クラスターの窒化の程度は安定に存在するバルク窒化物の組成とも対応している。つまり、固体金属窒化物の組成は、金属の電気陰性度に支配されることを見出した。気相の孤立金属化合物クラスターと水分子との逐次反応、また、水クラスターとの反応を観測することで、水や氷への物質の溶解と引き続く反応を原子・分子スケールで探究した。アルミニウムクラスター正イオン、鉱物クラスター負イオンへの水分子吸着と反応を調べ、水和と引き続く反応のメカニズムを明らかにした。さらに、水と同様に水素結合ネットワークを形成するアンモニアに着目し、タンタルクラスター正イオンへのアンモニアの逐次的な吸着(溶媒和)と、窒化のメカニズムを解明した。初年度は、当初の計画通り、装置の設計・製作と立ち上げを行った。一部の装置に納品の遅れが生じたが、概ね予定通りに進行した。納品が遅れている製品も、第2年度初頭には納品予定である。装置の立ち上げと平行して、金属クラスターの溶媒和の過程や液滴凍結の過程を探究することで、研究の進捗に遅れが出ないように進めた。従って、おおむね順調に進展していると評価した。
現代アメリカ文学におけるメディアと死の関係

本研究は、メディアの変容は世界を思考する身体技術の変容あるという認識のもとに、先行する文学周縁領域のメディア研究を踏まえたうえで、多様なるメディアがポストモダン時代の死への眼差しとどのように関わっているかを、広範に現代アメリカ文学の文学的想像力のなかに探ろうとするものである。初年度はコンピュータ、電話、映画、ラジオ、テレビ、インターネットといった電子メディアを中心に、次年度は巨大な消費の殿堂であるスーパー・マーケットやショッピング・モールといった消費メディアと、イメージの消費を促すポップアート、写真、広告など複製メディアに焦点を絞り、完成年度は時空感覚の喪失をもたらす高速道路や自動車、飛行機といった速度、交通メディアと、摩天楼、スタディアムといった空間メディアに注目しながら、メディアが実現するハイパー・リアリティーやシミュラクラといったものがいかに現実におけるノイズとしての死の隠蔽とそれに対する眼差しと関わるかという問題を中心に考察を進めた。その過程で、現在最も影響力のある現代アメリカ作家の一人、ドン・デリーロの作品群が、ベンヤミン的アウラに取って代わるポストモダン・アウラと言うべきスペクタクルの有りようと死への眼差しとの関係を解明しようとする本研究において、極めて重要な位置を占めることが判明した。後期資本主義における新たなる「群衆」の生成を背景に、自己増殖を繰り返してやまぬシミュラクラと死の神秘化についての分析を基軸に、本研究は、その成果を、「ノイズから『ホワイト・ノイズ』へ----死がメディアと交わるところ」『自己実現とアメリカ文学』(晃洋書房、1998)、「ポストモダン・オズワルド、ポストモダン・アウラ---JFK暗殺とドン・デリーロの『リブラ』」『英米研究』第23号(大阪外国語大学英米学会、1999)、並びに日本アメリカ文学会第37回全国大会の研究発表に基づく「『群衆』の時代と小説家の肖像---Mao IIにおける死とメディアの神話学」『藤井治彦先生退官記念論文集』(英宝社、2000)の三つの論文にまとめることができた。研究計画に従い本年度は,コンピュータ,電話,映画,ラジオ,テレビ,インターネットといった電子メディアに焦点を絞り,社会学,心理学,マスコミュニケイション論,情報論,メディア論などの文学の周辺領域の文献を広範に収集するとともに,現代アメリカ文学に登場するメディアをできるだけ多角的かつ包括的に分析することによって,メディアが実現するハイパー・リアリティやシミュラクラといったものがいかに現実におけるノイズとして死の隠蔽とそれへの恐怖の眼差しに関わるかという問題を中心に考察を進めた。その結果、高度情報化資本主義社会において,メディアを通して地球規模で生成される顔なき画一的な「群衆」というものの存在が,「現代アメリカ文学におけるメディアと死の関係」というテーマで研究を進めて行くうえで重要な鍵を握っていることが新たに発見できた。その成果を踏まえて,重要な現代アメリカ作家ドン・デリーロの文学『マオ||』を分析し,「群衆」の時代と小説家の肖像...『マオ||』における死とメディアの神話学,という論文にまとめることができた。今や「群衆」は国境を越え,万人を巻き込み,かつてない規模でいたるところに生起しつつある。そのように偏在し加速度的に膨張し続ける「群衆」というものの生成が,巨大な消費の殿堂であるスーパー・マーケットやショッピング・モ-ルといった消費メディアや,イメージの消費を促進する写真術や広告ポップ・アートなどの複製メディアとどのような関わりを持つのか,様々な文学テクストを俯瞰しつつ次年度においてさらに研究を進める予定である。

研究計画に従い本年度は、巨大な消費の殿堂であるスーパー・マーケットやショッピング・モールといった消費メディアや、イメージの消費を促進する写真や広告やポップ・アートなどの複製メディアに焦点を絞り、社会学、心理学、マスコミュニケイション論、情報論、メディア論など文学の周辺領域の文献を広範に収集に努めるとともに、現代アメリカ文学に登場する消費、複製メディアをできるだけ包括的かつ多角的に分析することによって、それらが実現するハイパー・リアリティやシミュラクラといったものが、いかにポストモダン性を孕みながら、文学的想像力と相互交渉を持つかといった問題を中心に考察を進めた。その結果、高度情報化資本主義社会においては、「群衆」の生成と相まって、自己増殖を繰り返してやまぬオリジナルなきコピー、シミュラクラが、ベンヤミン的アウラに取って代わるポストモダン・アウラとでも言うべき妖しい光彩を放つことがわかった。そしてそのことを、現在最も影響力のある現代アメリカ作家の一人であるドン・デリーロのベストセラー『リブラ』のテクスト分析によって具体的に検証し、「ポストモダン・オズワルド、ポストモダン・アウラ---JFK暗殺とドン・デリーロの『リブラ』」という論文にまとめることができた。完成年度に当たる次年度は、これまでのメディア研究を総括するとともに、「廃棄」という新たな観点から、「現代アメリカ文学におけるメディアと死の関係」という本基盤研究のテーマを逆照射することによって、研究をさらに進めていく予定である。完成年度にあたる平成十一年度においては、これまでの二年間の研究成果を踏まえつつ、時空感覚の喪失をもたらす高速道路や自動車、飛行機といった速度、交通メディア並びに、都市空間、摩天楼、スタディアムといった空間メディアと文学との関係に関する考察を、様々な文学テクストの分析を通じて行う一方で、本研究計画の眼目である「現代アメリカ文学におけるメディアと死の関係」を、体系的にまとめる作業に入った。その過程で、電子、消費、複製、速度・空間のいずれのメディアの分野においても、ドン・デリーロの『アンダーワールド』(一九九七年)が、ベンヤミン的アウラに取って代わるポストモダン・アウラと言うべきスペクタクルの有りようと死への眼差しとの関係を解明しようとする本研究において極めて重要な位置を占めることが判明した。『アンダーワールド』に関する本研究の成果の一端は、平成十二年十月に同志社大学で開催される日本アメリカ文学会第三十九回全国大会シンポジウム「二つの世紀末--意識と表現」にてシンポジウム講師として発表する予定である。また本年度末には、本研究のテーマと密接に関連するドン・デリー口のペン・フォークナー賞受賞作『マオII』(一九九一年)の翻訳を終え、上梓することができた。
ホヤ配偶子におけるアロ認識の分子機構

ホヤにおける自家不和合性は、アロ認識にもとづく配偶子間相互作用の修飾・変調と考えることができる。卵黄膜除去卵は自家受精するので、アロ認識の結果修飾されるのは主に、ア)精子が卵黄膜に結合してからイ)先体反応の誘起を経て、ウ)卵黄膜を貫通するまでであると予想できる。すでにカタユウレイボヤでは、自家ではア)が起こらないことが知られている。本研究では、自家不和合性でしかも受精研究の優れた材料であるユウレイボヤ類およびマボヤを用い、(1)アロ認識の分子機構とその形成(2)ア)ウ)の分子機構とを解析し、概略次の様な知見を得た。(1)卵巣より得た一次卵母細胞を海水中で培養すると、テスト細胞の分離、卵核胞崩壊、受精能獲得、自家不和合性獲得がこの順で起る。自家不和合性獲得までに要する時間は、カタユウレイボヤでは13時間、マボヤでは1012時間であった。自家不和合性の獲得には瀘胞細胞(分離したものでも良い)の共存が必須である。(2)カタユウレイボヤでは、瀘胞細胞由来、タンニン酸好染性の薄い層が、卵黄膜最外層に沈着することと自家不和合性の獲得とが良く対応した。この層は、ライシンであるキモトリプシン様酵素で消化される層でもある。一方、精子を異個体由来の瀘胞細胞培養液で処理すると自家受精するようにが、用いた瀘胞細胞と同じ個体由来の卵に対する受精能に変化しなかった。これらの結果は、自家不和合性と先体反応とが密接に関係していることを示唆している。3)カタユウレイボヤの卵黄膜ライシンはキモトリプシン様酵素であることを見出し、この酵素を精製し、酵素学的性質を調べた。また精子卵融合には、Zn^<2+>依存性の金属プロテア-ゼが関与することを見出した。4)マボヤでは卵黄膜糖タンパク質のAsnー結合型糖鎖と精子αーLーフコシダ-ゼが結合に関与していることを明らかにした。ホヤにおける自家不稔性は、アロ認識にもとづく配偶子間相互作用、特にイ)精子が卵黄膜に結合してからロ)先体反応の誘起を経てハ)卵黄膜を貫通するまでの過程、の修飾・変調と考えることができる。本研究では、アロ認識の結果これらの過程が修飾・変調される機構を明らかにすることを目標として、優れた材料と考えられるカタユウレイボヤ、ユウレイボヤおよびマボヤを用い、(1)アロ認識の分子機構と(2)イ)ハ)の分子機構とを解析することにした。本年度に得た主な知見は、以下の通りである。1)マボヤでは、卵巣より得た一次卵母細胞を海水中で培養すると、先ずテスト細胞が分離し、ついで卵核胞が崩壊するが、受精能はない。さらに培養を続けると、自家、他家の区別無く受精可能となり、やがてさらに数時間たつと初めて自家不稔性となる。2)培養開始前に濾胞細胞を除いておくと、自家不稔性にならない。3)カタユウレイボヤでは、これらの変化は遥かに早く起り、培養開始後3時間の内に自家不稔性が完成する。

4)ユウレイボヤ類では、精子一卵黄膜結合、先体反応ともにアロ認識による修飾を受けているが、マボヤでは後者のみが修飾されるらしい。5)アロ認識との係わりで、ホヤにおける多型現象を解析し、rDNAがその良い分子マ-カ-であることをすでに見出していたので、ユウレイボヤのcDNAライブラリ-を作り、マウスのrDNAをプロ-ブとしてユウレイボヤのrDNAを釣り出し、その部分塩基配列を計1,063塩基対決定した。6)カタユウレイボヤ精子の卵黄膜貫通には、精子のキモトリプシン様プロテア-ゼの活性が関与している。ホヤにおける自家不稔性は、アロ認識にもとづく配偶子間相互作用、特にイ)精子が卵黄膜に結合してからロ)先体反応の誘起を経てハ)卵黄膜を貫通するまでの過程、の修飾・変調と考えることができる。本研究では、優れた材料と考えられるカタユウレイボヤ、ユウレイボヤおよびマボヤを用い、(1)アロ認識の分子機構と(2)イ)ハ)の分子機構とを解析した。昨年度、自家不稔性の獲得には濾胞細胞由来の物質が重要であることなどを見出したが、今年度新たに得た主な知見は以下の通りである。1)カタユウレイボヤでは、濾胞細胞由来、タンニン酸好染性の薄い層が、卵黄膜最外層に沈着することと自家不稔性の獲得とが良く対応した。この層は、ライシンであるキモトリプシン様酵素で消化される層でもあるので、自家不稔性とライシンの作用、言い換えれば自家不稔性と先体反応とが密接に関係していることが示唆された。2)カタユウレイボヤでは、精子を異個体由来の濾胞細胞培養液で処理すると自家受精するようになる。しかし、精子を異個体由来の濾胞細胞培養液で処理しても、濾胞細胞と同じ個体由来の卵(精子から見れば異個体由来の卵)に対する受精能に変化は見られなかった。3)カタユウレイボヤの卵黄膜ライシンはキモトリプシン様酵素であることを見出し、この酵素を精製し、酸素学的性質を調べた。また、1)で述べたように、この酵素が卵黄膜最外層に作用することを見出した。4)カタユウレイボヤの精子一卵融合には、Zn^<2+>依存性の金属プロテア-ゼが関与することを見出した。5)マボヤで、精子の運動能と卵黄膜結合能とを分離して測定する方法を確立した。この方法を用いることにより、マボヤでは卵黄膜糖タンパク質のAsnー結合型糖鎖と精子αーLーフコシダ-ゼが結合に関与していることが確認された。
キンカチョウ歌学習を統合的に制御する生得的回路と獲得回路のスクラップ＆ビルド

ヒトが生後に言葉を聴いて言語を発達させるように、歌を学習するトリ、ソングバードも生後に親の歌を聴き覚え、これを模倣することで歌を学習する。ソングバードの一種であるキンカチョウは個々に違う歌を唄うにも拘らず、他の種のトリの歌を聴いてもこれを学習せず、キンカチョウの歌のみを生得的に選択し、これを学習する。つまり、このキンカチョウの歌学習は、生得的に決定している神経回路と、学習によって獲得する神経回路が相互的に機能することにより学習を制御していると考えられる。そこで本研究ではこの生得的神経回路と、学習により獲得する神経回路がどの様に経験に依存して統合され、歌学習を制御するのか明らかにする研究を行う。
環境指標生物であるミジンコの逆遺伝学的手法の開発:エコゲノミクスの新規アプローチ

ミジンコ類(枝角目甲殻類)は世界中の淡水に生息し、扱い易いことから生態学の研究に用いられてきた。我々は化学物質などの環境要因に応答する遺伝子を網羅的に解析するエコ(トキシコ)ゲノミクスを開始しているが、今後詳細に遺伝子機能解析を進めるには、導入遺伝子の発現を自在に制御することが必要不可欠である。本研究では遺伝的な交配実験系の開発について解析を行い、ミジンコは、複数の外部環境シグナルを統合して、単為生殖と有性生殖を切り替えることが分かった。また遺伝子導入法に改良を加えてその効率化を行った。これらの知見は、今後トランスジェニックミジンコ作出するための基礎的な知見として応用可能である。ミジンコ類は、動物プランクトンとして食物連鎖で重要であり、環境指標生物にも指定されている。我々はミジンコ類の中で最大級であるオオミジンコのESTを約5万決定し、マイクロアレイを作製して化学物質などの環境要因に応答する遺伝子を網羅的に解析するエコ(トキシコ)ゲノミクスを開始している。さらに我々はミジンコ類で初めてオオミジンコ卵への二重鎖RNAの微量注入によるRNAiを確立した。今後、詳細に遺伝子機能解析を進めるには、導入遺伝子の発現を自在に制御することが必要である。本年度は、主に、遺伝的な交配実験系の開発について解析を行った。オオミジンコは、自然環境条件により、単為生殖と有性生殖を使い分ける。光、温度、密度を調節し、一部のミジンコに雄が出ることが分かったが、1つのバロメーターを動かしただけでは、雄は生まれなかった。したがってミジンコは、複数の外部環境シグナルを統合して、単為生殖と有性生殖を切り替えることが分かった。また、tol2(主にゼブラフィッシュの研究で使われている)トランスポゾン及び、HSP70プロモーターを用いたトランスジェニックミジンコの作出を試みたが、このプロモーターを活性化させるためのヒートショックの条件ではミジンコの生存が難しい。そのため今後、ヒートショックの条件検討またはその他のプロモーターを使用する必要がある。さらに我々はミジンコ類で初めてオオミジンコ卵への二重鎖RNAの微量注入によるRNAiを確立したが、今後詳細に遺伝子機能解析を進めるには、導入遺伝子の発現を自在に制御することが必要であり、さらに永続的に遺伝子発現をコントロールできるようなトランスジェニックミジンコの作出が不可欠である。本研究では遺伝的な交配実験系の開発について解析を行った。光、温度、密度を調節することにより、100%には至らないものの一部のミジンコに雄が出る条件が分かった。さらにto12(主にゼブラフィッシュの研究で使われている)トランスポゾン及び、HSP70プロモーターを用いたトランスジェニックミジンコの作出を試みるために、HSP70プロモーターを活性化させるためのヒートショック条件を検討した。
統合失調症の社会機能回復－薬物・細胞併用療法は言語・共感性の脳回路を修復するか－

統合失調症治療における重要な問題である,社会的機能の回復について,抗精神病薬が言語記憶と心の理論の神経回路に及ぼす影響を明らかにすることで,それを修復・再生する新たな治療手段を開発していくことを目指した。成体脳組織から調整した神経/グリア細胞を用いて,種々の非定型抗精神病薬が,いずれもMK-801で誘発される,NG2陽性細胞からGABA interneuronへの分化障害を抑制する効果を有すること,また,その作用にHSP90発現増加が関与することを突き止めた。薬剤の中には,oligodendrocyteへの分化も同時に促進させる作用を示すものもあり,その臨床効果の差異との関連に興味がもたれた。統合失調症では,幻覚・妄想などの陽性症状の問題に加え,注意,言語記憶,作業記憶,実行記憶,視覚・運動処理能力などの,幅広い“認知領域が障害"されており,これが,患者の職業的・社会的復帰の妨げになっていることが指摘されている。これまでに我々は,胎児期にpoly (I:C)を処置することによって作成した統合失調症モデル動物を用いて,神経幹細胞の経静脈的移植が,モデル動物の認知・行動異常を改善する可能性について報告をしてきた。初年度は,統合失調症モデル動物の脳内において,各薬物が移植細胞をどのような神経フェノタイプに分化させるかについて,胎仔脳,および成体海馬由来神経幹細胞を用いたin vitroでの比較解析を行った。MK801による神経幹細胞の神経分化障害は,第2/3世代抗精神病薬の併用処置によって抑制された。また,調べたいずれの抗精神病薬も,成体海馬由来神経幹細胞のGABA系神経への分化障害を抑制する効果を示したことから,これらの薬剤が統合失調症の病態脳の中で,GABA系神経の産生を促進させている可能性が考えられた。一方,2年目の研究で,成体脳においても,Oligodendrocyte,およびGABA系interneuronの新生を担っているNG2陽性細胞の分化機能がMK801の処置によって変化し,そのGABA interneuronの産生のみが特異的に減少することを示した。検討した3つの抗精神病薬は,いずれもMK-801によるPV陽性のGABA interneuronへの分化障害を抑制する効果を示し,その分子メカニズムとしてHeat Shock Protein変化の関与の関与を見出した。本研究の目的は,統合失調症治療における重要な問題である,職業的および社会的機能の回復について,抗精神病薬が言語記憶と心の理論の神経回路に及ぼす影響を明らかにすることで,それを修復・再生する新たな治療手段の開発へつなげていこうとするものです。初年度,及び2年目の研究では,成体脳組織から調整した細胞を用いたin vitro解析研究を進め,複数の非定型抗精神病薬が,いずれもNMDA受容体拮抗薬MK-801で誘発される,NG2陽性細胞からGABA interneuronへの分化障害を抑制する効果を有することを突き止めました。なかでも,olanzapineは,GABA interneuronに加え,oligodendrocyteへの分化も同時に促進させるという特徴的な作用を示し,この違いが薬剤の臨床効果発現の差異とどう関わるのかに興味がもたれました。3年目の研究では,それらの薬剤によるGABA interneuron産生促進効果の作用メカニズムとして,heat shock protein (HSP90)の発現増加の関与を明らかとしましたが,同時に検討した定型抗精神病薬のhaloperidolはGABA interneuron産生変化に影響を及ぼさず,また,HSP90発現はむしろ減少させる作用を示したことから,HSP90の発現変化を介した本作用と,非定型抗精神病薬による認知機能障害改善効果との関連が推察されました。さらに,我々はこれまでの検討で,神経幹細胞の経静脈的投与によって,統合失調症モデル動物の社会性認知行動の異常が改善されることを報告をしてきましたが,今回,幹細胞移植にolanzapineを併用処置することで,移植細胞がより高率に脳に移行・生存することを示し,臨床学的にも有用性が高い再生治療の確立の上でも,薬物・細胞併用療法の重要性につながる成果が得られたと考えている。統合失調症では,幻覚・妄想などの陽性症状の問題に加え,注意,言語記憶,作業記憶,実行記憶,視覚・運動処理能力などの,幅広い"認知領域が障害"されており,これが,患者の職業的・社会的復帰の妨げになっていることが指摘されている。最近の臨床学的知見から,統合失調症の第2/3世代抗精神病薬は,第1世代の薬剤と比較して,"社会性機能障害"の改善効果が高いこと,また,個々の薬剤が認知機能障害の異なったプロフィールを改善することが報告されている。しかしながら,各治療薬がどのような機序で特定の認知機能障害に影響を及ぼし得るのかについてはまだほとんど解明が進んでいない。

これまでに我々は,胎児期にpoly (I:C)を処置することによって作成した統合失調症モデル動物を用いて,神経幹細胞の経静脈的移植が,モデル動物の認知・行動異常を改善する可能性について報告をしてきた。初年度は,統合失調症モデル動物の脳内において,各薬物が移植細胞をどのような神経フェノタイプに分化させるかについて,胎仔脳,および成体海馬由来神経幹細胞を用いたin vitro統合失調症病態モデル系を用いて比較解析を行った。MK801による神経幹細胞の神経分化障害は,第2/3世代抗精神病薬の併用処置によって抑制されたことから,各薬剤の臨床での効果発現に,脳内の神経新生機能の活性化が何らかに関わっている可能性が推察された。また,調べたいずれの抗精神病薬も,成体海馬由来神経幹細胞のGABA系神経への分化障害を抑制する効果を示した。近年の報告から,統合失調症患者の脳における帯状回,扁桃体,海馬のGABA系インターニューロンの異常と社会性機能障害との関連が推察されている。これらの結果は,抗精神病薬による社会性機能の改善効果の発揮に,脳内のGABA系インターニューロンの修復が関係する可能性を示唆するものと考えられた。本研究の目的は,統合失調症治療における重要な問題である,職業的および社会的機能の回復について,言語記憶と心の理論の神経回路を調べる方法を確立し,それを修復・再生する新たな治療手段としての,薬物・ヒト細胞combined療法の可能性を検討・開発を進めることである。具体的には,1“言語記憶"と“共感性・心の理論"の神経回路を調べる方法を確立し,2それを修復・再生する新たな治療手段としての薬物・ヒト細胞併用療法の確立を目指す。本研究では,胎児期ストレス誘発統合失調症モデルラットを作成し,統合失調症治療薬と神経幹細胞の経静脈的移植の併用療法を実施し,病態モデル動物の社会的認知・行動異常の変化と,それに関連する脳内メカニズム変化の解析を行う。初年度は,in vitroの病態モデル系を用いて,抗精神病薬による神経動態変化(特にGABA interneuronへの分化動態)の方向性について検討することができた。2年目では,成体脳でのGABA interneuronの産生機構に対する抗精神病薬の影響を検討し,薬物・細胞combined療法における,社会的認知・行動障害の改善効果の脳内メカニズムとしてのGABA interneuron修復・再生の可能性を明らかとすることができた。しかしながら,統合失調症治療薬が,言語記憶機能にどのようなメカニズムで影響を及ぼしているかについて,脳構造的に音声学習可能な鳥類を用いて,その機能と関連神経回路の変化解析を試みる計画であり,鳥類を用いての,1治療薬投与による発声記憶機能変化の評価,2言語記憶関連領域(腹側被蓋野・被殻・尾状核)での細胞・分子変動解析を含む,言語記憶を司る神経回路の変化の解析について,検討結果を得るまでに至らず,達成度は100%とはならなかった。
ミュー粒子稀崩壊探索実験のさらなる高輝度化に向けたソフトウェアトリガーの開発

ミュー粒子の稀崩壊探索は標準模型を超えた新物理の検証に有効であり,これまでの探索感度を10倍向上させた新しい実験MEG IIが始まろうとしている。しかし,ビーム強度の向上と検出器の細分化により増大するデータ量の取り扱いが実験感度を制限する状況にある。そこで,並列化と詳細な事象再構成により高効率・高精度な事象選別を可能にするソフトウェアトリガーを開発しMEG II実験に導入することで,安定した高効率データ収集を保障し実験感度を最大化することが本研究の目的である。最終年度は,これまでにくみ上げたDAQ・解析システムのボトルネックとなっている個所を同定し,システムの改善に取り組んだ。計算機ノード・ストレージ間を高い信頼性と低いレイテンシーを確保する100 Gbpsのネットワークシステムに増強することでMEG II実験での運用に耐えうるシステムを実現した。また,コンテナ技術をDAQ・解析フレームワークに導入し,拡張性・移植性・保守性を高めることに成功した。年度後半には全検出器をインストールした,本実験と同等のビーム強度での試験ランを実施し,システムの運用と検出器のデータ情報を得た。このデータをもとに再構成アルゴリズムと較正手法の研究を進め,前年度まで課題となっていたノイズの理解・除去と陽電子再構成効率および計算時間の改善を達成した。一方,共同研究者により進められているデータ収集回路の開発が遅れたため,当初計画していたMEG II実験の開始は次年度になる。今後,本研究で開発したシステムを本実験に適用していく。本研究はMEG II実験において安定した効率の良いDAQを達成することを第一の目標としている。初年度である当該年度は,MEG II実験のDAQおよび解析システムのハードウェア・ソフトウェアの準備・試験を実施した。まず、解析およびストレージシステムをPSI研究所のスタッフと協力して構築し,その上にジョブ管理システムやデータベースなど基本となるプログラムを立ち上げた。自動でデータをチェック・バックアップ・解析する環境を整えた。9月から12月にかけてMEG II実験の試験ランが実施されたのに合わせて,オンラインシステムからの自動データ転送システムを開発・試験した。300MB/sの転送を安定に実現した。試験ランでは読出し回路の数の制限から本実験の1/8ほどのチャンネル数のみのデータ取得であったので,最終的なデータ量での転送試験は次年度となるが,達成した転送速度はMEG IIにおいて十分である。オンラインでのデータ削減が重要となるが,データ削減手法に必要な実データの理解が進んだ。ノイズの理解とソフトウェアトリガー上での削減手法の確立に成功した。これにより,効率よいデータ選別が可能となる。また,高時間分解能の達成に重要なチャンネル間の同期手法(精度20 ps)を確立し,これもソフトウェアトリガー上オンラインで適用できることを示した。解析ソフトウェアの開発は試験ランデータとシミュレーションをあわせて進めた。実データを用いた較正手法の開発がすすみ,データ取得後すぐに較正パラメータを導出し,オンライン上で反映させる準備が整った。再構成アルゴリズムはシミュレーションにより評価し,ハードウェアトリガーよりも高精度でイベント再構成するアルゴリズムが開発された。ただし,陽電子の再構成は効率と計算時間に関して,オンラインで実装するにはさらなる改善が必要となっている。当該年度の研究計画の主な目標であったDAQシステムや解析システムの開発・環境設定を予定通りおこない,試験ランを通した試験も順調に進めることができたため。試験ラン時は研究代表者がPSI研究所に滞在し,現地のオンラインおよび計算機担当研究者らと直接議論・調査をすることで効率よく開発を進めることができた。取得されたデータは想定よりノイズが大きく,このままではデータ削減とイベント選別に影響を与えることになるが,その後の詳細な調査によりソフトウェアトリガーシステム上でノイズを除去する手法を開発するなど対処がすすんだ。(回路の改善によりノイズを除去する研究も並行で進められており,次年度のデータ収集時には想定レベルになると期待されている。)ミュー粒子の稀崩壊探索は標準模型を超えた新物理の検証に有効であり,これまでの探索感度を10倍向上させた新しい実験MEG IIが始まろうとしている。最終年度となる平成30年度はソフトウェアトリガーシステムの構築に向けて研究を進める。DAQシステムをMEG II実験本番用のものにアップグレードし,その上にソフトウェアートリガーシステムを実装する。

読出し回路の開発が遅れており,年末になるまでは読出しチャンネル数が少ない状態(全体の1/5)で試験を進める。当該年度に開発したノイズ削減とデータ選別アルゴリズムを実際にオンラインで適用する試験をMEG IIエンジニアリングランに先立って実施する。30年度にはじめて運用されるドリフトチェンバーのデータの理解を進め,較正手法とデータ削減手法を開発する。読出し回路のチャンネル数がそろい次第,ガンマ線検出器の性能評価ランを実施し,そのデータを用いてソフトウェアトリガーシステムの性能・データ圧縮率を見積もる。ドリフトチェンバーを用いた陽電子トラッキングは引き続きシミュレーションを用いた開発を進め,現状課題となっている再構成効率の改善とパターン認識の高速化を進める。共同研究者により開発されているデータ収集回路の開発が遅れたため,最終形に近い形でのDAQ試験ができなかった。そのため,新しい計算機システムでの試験は実施せず既存のシステムで対応した。次年度で計画している最終システムの計算機資源購入に合算して用いる予定である。
HE_<11>モード伝送系に用いるグレーティング偏波器の開発

本研究の目的は、電子サイクロトロン加熱(ECH)のためのHE_<11>モードによる高パワー長距離伝送系に取り付け可能なグレーディング偏波器の開発である。研究実績は以下の通りである。1)コルゲート偏波器での入射波と反射波の関係はグレーティングのピッチ・幅・深さ及びコルゲート板の回転角に強く依存する。数値計算コードを作成し、一枚のコルゲート板で任意の楕円回転角が得られるよう、グレーティングのパラメタを決定することができた。また、コルゲート板の回転角に対する依存性を求めることができた。この数値計算をもとにグレーティング偏波器を実際に試作した。2)現在、京都大学ヘリオトロン核融合研究センター所有のヘリオトロンE装置には、106GHz ECHシステムが設置されている。今回、試作したグレーティング偏波器をこのECHシステムに適用してみたところ伝送系の真空を維持することができ、かつ偏波方向を変えられるようにコルゲート板を回転させることができた。実際に200kW ECHパワーを入射してみたところ、アークの問題も生じなかった。これにより、グレーティング偏波器が高パワーHE_<11>モード伝送系に適用できることを示せた。3)グレーティング偏波器を用いたECHパワーの偏波面制御の目的の一つは、プラズマでのパワー吸収分布を最適化することである。しかしながら、ヘリオトロンEやLHDのようなヘリカル系では強い磁気シア-が存在するためモード結合の問題が生じてしまい、単純な入射は適さない。幾何光学近似がもはや有効でないので磁気シア-の効果を入れた2階常微分方程式を解き、パワー吸収率の変化を調べた。その結果、1回吸収に最も適した入射条件を求めることができた。残念ながら、今年度中にはグレーティング偏波器による偏波制御実験ができなかったが、今後の実験と数値計算結果との比較により、ECHの為の最適入射条件と磁気シア-の効果が評価できるものと大いに期待される。
DNA型ウイルスの細胞内への取り込み機構と感染成立の関係

DNA型ウイルスによる細胞感染の過程のうち、ウイルス粒子の細胞への吸着から核への侵入、ウイルス初期遺伝子の発現までの感染初期過程は感染に必須の過程であるにもかかわらずその解析が進んでいない。本研究では、SV40をモデルウイルスとして、感染初期過程において感染成立に重要な役割を果たす細胞性の因子を明らかにした。CV-1細胞を用いて調製したSV40の粗ウイルス液からウイルス粒子を精製する過程でBSC-1細胞に対する感染価が著明に減少した。ところが、この精製ウイルス液にCV-1細胞の抽出液を加えると感染価が粗ウイルス液のレベルまで回復した。この活性は、細胞膜由来のリン脂質によるものであり、その活性の主体は、フォスファチジルセリンとフォスファチジルエタノールアミンであった。これらのリン脂質はウイルス粒子と結合することによってウイルスの細胞膜への吸着の効率を上昇させると考えられた。吸着したウイルス粒子はエンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれた。種々の細胞内器官機能の阻害剤による感染阻止効果の検討により、取り込まれたウイルス粒子の核への運搬には、マイクロチュブルスが重要な役割を果たしていることが示唆された。一方、マイクロフィラメントやライソゾームの機能は感染成立に必要ではないことが示唆された。他のDNA型ウイルスの感染初期過程の解析を試みたが、感染成立のマーカーとなる初期遺伝子産物を検出するために有用な抗体が現在のところないことが判明した。そこでアデノウイルス12型の初期遺伝子であるE1A遺伝子の塩基配列より想定されるペプチドを合成し、これをラビット及びマウスに免疫することにより抗血清、モノクローナル抗体を作製した。今後、これらの抗体を用いアデノウイルスの感染初期過程をSV40と同様に解析し、それぞれの感染初期過程に共通の因子、または特異的な因子を明らかにする予定である。2年の研究期間の1年目として以下に述べる実験系の整備を行った.1.ポリマーウイルスLP147株,マウスアデノウイルスFL株を,マウスの細胞株のC3H2K, BALB/3T3,及び初代細胞としてマウス腎細胞(BMK)に感染させ,ウイルスの増殖効率,増殖の時間経過,吸着の条件を決定した.ウイルスの定量に適切な細胞株とウイルス液つくりの条件,ウイルスの安定性等の条件を整えた.ワクシニアウイルスは,その定量法とウイルス液作りをサルの腎細胞(CV-1またはBSC-1)で行い,条件を設定した.当研究所で細胞の性格ずけが完了しているラット3Y1繊維芽細胞における感染では,ワクシニアウイルスがよく増殖し,次いでヘルペスウイルスであった.マウスアデノウイルス,ポリオーマウイルスは増殖しなかった.2.感染初期過程を電子顕微鏡で観察するため,単層培養したウイルス感染細胞をそのまま基質ごと切削し超薄切片を作る方法を開発した.3.ウイルスの感染を早い段階で検出し定量化するため,ウイルスの初期抗原やウイルス粒子抗原に対する抗体をもちいた蛍光抗体法の有用と考え,新しく作る一方,既存の抗体の使用を検討しているが,ワクシニアウイルスではウイルス粒子に対する抗体を蛍光抗体法で使用することはこの研究の条件では難しいことが分かった.<反省>SV40以外のウイルスでは,上記のように感染の早い段階での感染成立のマーカーの検出が難しい事が判った.蛍光抗体法により初期蛋白の検出を試みているが,抗原陽性率の判定の難しさ,あるいはその同調性の悪さが原因であると思われる.より良い抗体の取得が必要と考えられる.次年度はこれらの系と方法を用いて感染初期過程の分析を行う.1年目(昨年度)に行った実験系の整備の段階で、細胞感染の初期における感染成立の検出がSV40では可能であるがその他のDNA型ウイルスでは困難であることが明らかとなった。本年度は、SV40による細胞感染の初期過程の解析を行った。

またヒトアデノウイルス12型による感染過程の解析に必要な抗体の作製を行った。1.SV40の核内感染成立に及ぼす細胞質内構造と機能:ウイルス感染初期過程が細胞による外来性異物取り込みの機能と類似することに注目し、異物取り込み機構阻害剤によるSV40感染阻止効果を検討した。(1)モネンシン、コルセミド、アマンタジンがSV40感染成立をそれぞれ異なる初期過程で阻止した。電子顕微鏡による観察により、ほとんどのウイルス粒子がエンドサイトーシスで取り込まれることが判明した。モネンシンはウイルス粒子の取り込みの非常に初期の過程を、コルセミドはエンドゾームがマイクロチュブルスに沿って核に運搬される過程を阻害することが示唆された。アマンタジンはウイルスの初期蛋白の合成を阻害していた。(2)ライソゾームのpHを上昇させる薬剤(クロロキン、メチルアミン等)は感染成立の効率に影響を与えなかった。以上の結果より、SV40は細胞に吸着後ライソゾームによる不活化や分解を避けながら上記の細胞機能を利用し核に侵入することが示唆された。2.アデノウイルス12型による細胞感染の成立を感染初期に検出定量するために、SV40と同様にウイルス初期蛋白に対する抗体を用いた蛍光抗体法を試みたが既存の抗体では検出感度が低く実用に耐えないことが分かった。そこでアデノウイルス12型の初期遺伝子であるEIA遺伝子の塩基配列により想定されるペプチドを合成した。これらをウサギ及びマウスに免疫することにより抗血清及びモノクローナル抗体を作製し、現在その有用性を検討している。
「鰾形状vs圧力の関係」への水産音響学的新たなアプローチ

圧力に対する鰾の形状変化を計測し,鉛直移動に関わる特性を検討した。加圧容器内に活きた状態でサンプルを投入し,加圧状態での鰾形状を軟X線撮影装置で観測した。この実験によって「圧力に対する鰾形状変化の特性」を入手し,圧力別すなわち深度別に音響理論散乱モデルによるTS推定を行った。本研究によりこれまで未知であった「圧力変化とTS変動の関係」について,定量的な情報を得ることができた。これまで得られてきたカタクチイワシ鰾の軟X線画像をとりまとめ,圧力のかからない表層における標準的な鰾形状を求めた。この形状を基準にすることで加圧した状態での形状変化量を評価することが可能になった。この成果については,2007年度海洋音響学会研究発表会において口頭発表した。また,これまで未測定であった,被鱗体長10cm以上のカタクチイワシのターゲットストレングス測定も実施した。この実験で得られた平均TSと体長の関係は,体長10cm未満の個体の測定から得られた回帰直線を延長したものと良く一致していた。このことから,カタクイチイワシの平均TSと体長の関係は,体長範囲を拡張しても同一の回帰式で適用可能であることがわかった。この場合,被鱗体長1cmあたりの規準化平均TSは-64.5dBという値になった。この成果については,平成19年度日本水産学会秋季大会において口頭発表した。一方,2007年7月にスケトウダラ当歳魚を北海道函館市南茅部町の定置網で捕獲し,活魚の状態で水産工学研究所まで輸送した。ビニル袋に酸素を注入した状態で梱包し,航空機で輸送したが,これまでどおり9割以上の高い生存率であった。これらのサンプルは,現在,水産工学研究所の飼育水槽で成長させている。最も大きい個体で尾叉長20cm程度まで成長しており,実験に用いることのできる段階に至った。さらに,実験システムにっいては,既存の加圧容器システムに本課題予算で購入した圧力コントローラを導入し,より細かな加圧コントロールが可能なシステムに進化させた。圧力に対する鰾の形状変化を計測し,典型的な開鰾魚と閉鰾魚の鉛直移動に関わる特性を比較した.加圧容器内に活きた状態でサンプルを投入し,加圧状態での鰾形状を軟X線撮影装置で観測した.この結果から,開鰾魚,閉鰾魚それぞれの「圧力に対する鰾形状変化の特性」と,「定常状態の鰾」に戻るプロセスについて検討した.昨年度から進めてきた「加圧観測システム」に改善を加え,観察手法を完成し,これまでに予備的に得られた開鰾魚(カタクチイワシ)と閉鰾魚(スケトウダラ)の鰾の特性とTSの関係についてとりまとめた.実験から得られた結果については,ICES主催のシンポジウムSEAFACTSにおいて公表した.閉鰾魚であるスケトウダラの鰾は圧力に対して一様に変化しないという特性を明らかにし,これに関する成果については,Swimbladders Under Pressure: Anatomical and Acoustic Responses by Walleye Pollockの演題で共著者として発表した.また,開鰾魚であるカタクチイワシについては,実験水槽において深度を変化させてTS測定を行い,深度とTSの関係を実測した.この成果については,同シンポジウムにおいてTarget Strength Measurements of Japanese Anchovy(Engraulis Japonicas) and Consideration of its Depth Dependenceの題でポスター発表した.本研究によりこれまで未知であった「圧力変化とTS変動の関係」について,定量的な情報を得ることができた.今後も研究を進めていく.
大気中および水中の超微粒子のサンプリング法と化学計測法の開発

1.大気中の超微粒子クーロン力による超微粒子のサンプリングについては、同軸円形の捕集電極にコロナ放電で発生させたイオンと帯電エアロゾルを通し、通過した粒子を正コロナバーストパルスによって検出し、また移動度の差を利用する粒径別サンプリング装置を試作する際の指針を得た。試作した単分散エアロゾル発生装置による金属塩粒子のエアロゾルをICPで発光させ、一定の粒径に対して一定のスペクトル線強度が得られることを確認し、電燈スイッチ部から発生する銅微粒子がプラズマでパルス状に発光することを認めた。微粒子中の有機化合物の順相HPLCによる分離、成分検索のためにカラムクロマトまたはHPLCによる分取画分の高分解能GC分離を行い、保持指標と質量スペクトルから同定を行った。超微粒子個々の表面分析法としては、岩塩上に真空蒸着した非晶質シリコン基板上の直径約50Åの金の超微粒子結晶の格子像を観察し、さらに微粒子形成の機構を原子レベルで動的に観察する。また試作液体ガリウムイオン源を用いるサブミクロンSIMSのための多元素同時検出器の基本的性能チェックをし、イオン検出系の動作確認、パルス計数方式とマルチチャンネル同時計数方式に基づく測定、検出システムの空間分解能(質量分解能)M/ΔM=300を確認した。2.水中の超微粒子水中で負電荷をもったフミン物質と無機コロイドをDEAE-Sephadex A-25カラムに吸着分離し、通りぬけた正電荷をもった無機コロイド(鉄、アルミニウムの含水酸化物)を0.015-μmメンブレンフィルターに捕集する簡単、迅速、再現性のよい方法と遠心分離法による粒度分画方法を開発した。また無機リン化合物を分解する生物起源の酵素担持微粒子(細胞、細胞破砕片、遊離酵素)の加水分解反応の速度(活性)をモリブデン(【V】)-モリブデン(【VI】)検出試薬を用いるHPLCとFIAにより迅速に計測した。
二重振幅変調励起を用いた蛍光寿命分光画像計測法

本研究は、測定時間の大幅な短縮をはかりかつ分光強度パターンと蛍光寿命パターンを同時測定するため,光源の二重振幅変調と高速撮像素子としてのイメージインテンシファイヤーの利得変調方式を併用した検出器内部ヘテロダイン検出法を考案し,その理論的解析を行なった。さらに,装置の試作を行い、装置の動作確認を行なった。まず、イ)高速撮像素子としてのイメージインテンシファイヤー、ロ)レーザ、ハ)2台のAO変調器、ニ)3種類の変調用正弦波発信器,ホ)タイミング回路、ヘ)I.I.の蛍光面画像撮像用CCDカメラ、ト)パソコンからなる装置の試作を行った。レーザとしては小型空冷アルゴンイオンレーザを用い、2個の直列に配置したAO変調器を二重に正弦波変調を行い、蛍光試料を変調励起する。この変調信号とわずかに異なる変調信号でイメージインテンシファイヤーの利得変調を行った。2個のAO変調器(No.0とNo.1)のうちNo.1のAO変調器はNo.0のAO変調器(変調周波数f_0=20.0000MHz)とイメージインテンシファイヤーの利得変調周波数(f_2=19.9990MHz)の差の周波数(f_1=1kHz)の正弦波で変調される。たとえ,f_0,f_2の周波数が時間的に若干変動してもf_1は常にf_0とf_2の差となるように,ミキサー回路を用いた。この結果CCDからは,No.1のAO変調器による変調をOFFにすることにより,通常のDC蛍光像が得られる。また,No.1のAO変調器による変調がONの状態におけるCCDの蛍光像から,OFF時の蛍光像信号を差し引くことにより,蛍光寿命情報すなわち蛍光寿命パターンが一括して得られる。アクリジンオレンジ等標準蛍光試料測定により,nsオーダの蛍光寿命が計測可能であることが分かった。蛍光像信号のSN比向上が今後の課題である。二次元的広がりをもった試料について、分光測定による蛍光化学種の同定と、その化学種毎の濃度分布計測においてスペクトル強度情報の他に蛍光寿命情報の追加は、演算処理の速度・精度を多いに向上させるものと考える。一般にこのような蛍光寿命分布の測定においては、パルス光源で試料をスポット励起し、引き続き生ずる蛍光を高速検出器で、x-y方向の走査を行ないながら測定するという方式がとられる。この走査方式は観測時間が長く、信号利用率が低いという欠点を有する。本研究は(1)励起光源の二重振幅変調とイメージインテンシファイヤ撮像素子(I.I.撮像素子)の内部利得変調を用いることにより、x-y走査を行うことなく、nsの分解時間で二次元の蛍光寿命情報を瞬時に得ること、(2)分光パターン計測に、蛍光寿命情報を追加し、スペクトル測定のみでは不可能な蛍光化学種の分布分析の演算処理速度を改善した新しい分析法の開発にある。本年度は主に装置の試作に重点をおいた研究を行なった。I.I.撮像素子、レーザー、AO変調器、変調用発信器、タイミング制御回路、CCDカメラ、パソコンからなる測定装置の製作を行なった。ここでI.I.撮像素子については本科学研究費で購入した近接型I.I.撮像素子を利得変調モードで動作させるための変調回路等を自作し、約20MHzの利得変調周波数での特性測定を行なった。変調用電極としてI.I.撮像素子の光電面電極およびチャンネルプレート電極を用いて利得変調の効果を調べた。いずれも利得変調が可能であることを確認した。効率の点から光電面電極が変調電極として望ましいことが分かった。

励起用Arレーザー光路中に直列に配置した2台のAO変調器を20MHz,およびI.I.撮像素子変調周波数との差周波数で二重変調し、寿命(位相)情報が検出可能であることが分かった。二次元的広がりをもった試料について、分光測定による蛍光化学種の同定と、その化学種毎の濃度分布計測においてスペクトル強度情報の他に蛍光寿命情報の追加は、演算処理の速度・精度を多いに向上させるものと考える。一般にこのような蛍光寿命分布の測定においては、パルス光源で試料をスポット励起し、引き続き生ずる蛍光を高速検出器で、x-y方向の走査を行ないながら測定するという方式がとられる。この走査方式は観測時間が長く、信号利用率が低いという欠点を有する。研究目的は,励起光源の二重振幅変調とイメージインテンシファイヤ(I.I.撮像素子)の内部利得変調を用いることにより、x-y走査を行うことなく、nsの分解時間で二次元の蛍光寿命情報を瞬時に得ること、分光パターン計測に、蛍光寿命情報を加えて、分析の精度を向上することにある。本年度は昨年度に引き続き装置の製作に重点をおいた研究を行なった。変調用電極としてI.I.撮像素子の光電面電極およびチャンネルプレート入出力側電極を用いて利得変調の効果を調べた。いずれも電極に加える変調信号の振幅が15V_<P-P>で利得変調が可能でありことが分かった。しかし効率や利得の安定性等を考慮すると光電面電極を変調電極として用いるのが望ましいことが分かった。直列配置されたAO変調器およびI.I.撮像素子の変調のため、3種類の変調用発信器が必要であるが,そのうち,1個のAO変調器は,他の2つの変調周波数の差周波数で駆動する必要があり,両者の変調信号のミッキシングにより発生させた。アクリジンオレンジおよびルブレンの濃度10^<-4>Mエタノール溶液を用いて装置の動作の検証実験を行なった結果,nsオーダーの分解時間が得られた。しかし,位相分解蛍光画像測定のSN比向上が今後の課題である。
Kardar-Parisi-Zhang 方程式の確率解析的研究

Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)方程式とは、揺動を伴う界面の成長を記述する非線形確率偏微分方程式である。数学的には発散項を含み不良設定になるが、これを除去する繰り込みの手法がフィールズ賞受賞者Hairerにより提唱され意味付けが可能となった。本研究では、KPZ方程式および多成分がカップルしたKPZ方程式の定常測度を特定し、方程式の時間大域的可解性を示した。さらに、関連する相互作用無限粒子系の行列式構造を新たに見出すなどの研究を行った。Kardar-Parisi-Zhang (KPZ)方程式の研究は、昨年のICMでフィールズ賞受賞者を出すなど、大きな注目を集めている。KPZ方程式は、界面成長を記述するHamilton-Jacobi型の非線形確率偏微分方程式である。この方程式には、界面の高さ関数の空間微分(界面の傾き)の2乗を含む非線形項と時空ホワイトノイズとよばれる確率項(揺動項)が現れるが、両者は協調せず、そのままでは意味のある解を持ち得ない。つまり、非線形項は発散(無限大)を含むのである。しかし、その(形式)解のCole-Hopf変換を考えると、乗法的確率熱方程式に帰着される。研究代表者の舟木は、このようにして得られるCole-Hopf解の不変測度について調べた。その主要なアイデアは、不変測度を本質的に変えないようにノイズおよび非線形項の近似列を構成することにある。この近似列に対する極限操作の下で、KPZ方程式に特有の定数1/24が現れることを発見した。さらに、近似のレベルではあるが、この結果を多成分がカップルしたKPZ方程式へと拡張することに成功した。研究分担者の笹本は、q-TASEPと呼ばれる排他過程の一般化として、粒子の移動確率にq-Hahn直交多項式の重み関数が現れる過程を導入し、その性質を議論した。また非対称な反射型相互作用を持つブラウン運動粒子系に対し、双対性を用いることにより、カレントの母関数がフレドホルム行列式の形に書けることを見出した。Kardar-Parisi-Zhang (KPZ)方程式の研究は、一昨年の国際数学者会議においてフィールズ賞受賞者を生み出した後、世界的な規模で爆発的に進展している。この方程式は、非線形項と時空ホワイトノイズとよばれる確率項の非協調性により、そのままでは数学的に意味のある解を持たず、非線形項からの発散の除去が必要不可欠である。研究代表者の舟木は、多成分がカップルしたKPZ方程式についての解析を深めた。この方程式は、流体力学揺動理論において重要な役割を果たし、保存則を複数個持つような系からスケール極限の下で導かれると考えられている。非線形項は発散を含み、ノイズ項の近似および繰り込みの操作が必要である。本年度は、単純な近似を行った場合と、不変測度の解析に適した近似を行った場合の、繰り込みの違いをパラコントロール理論を用いて解析した。スカラー値単独のKPZ方程式の場合に得られた定数1/24に相当する定数を多成分KPZ方程式の場合に求めることに成功した。研究分担者の笹本は、量子群に関連する代数的構造を用いることにより、自己双対性を持つ非対称多体拡散模型を構成した。これは適当な極限においてKMPモデルとして知られる熱輸送模型の非対称版も含んでいる。また、O'Connell-Yorモデルと呼ばれる有限温度ポリマー模型に対し、ランダム行列理論に現れるのと同様な行列式構造があることを見出した。パラコントロール理論の創始者であるGubinelli教授(ボン大学)との議論を通し、多成分がカップルしたKPZ方程式に関する研究を進展させることができた。また、ポリマー模型において新たに行列式構造があることを見出した。揺動を伴う界面成長を記述するKardar-Parisi-Zhang (KPZ)方程式の研究は、2014年の国際数学者会議においてフィールズ賞受賞者を生み出し、その後も世界的な規模で爆発的な勢いで進展している。これは一種の確率偏微分方程式であるが、非線形項と時空ホワイトノイズとよばれる確率項は協調せず、非線形項に対し繰り込みと呼ばれる発散を除去する操作を行うことが不可欠である。本研究は研究代表者と研究分担者の協力の下に実施しているが、以下では各テーマを主導した研究者ごとに研究実績を述べる。研究代表者の舟木は、昨年度に引き続き、流体力学揺動理論において重要な役割を果たすと予想される多成分がカップルしたKPZ方程式に関する研究を、擬被制御解析を用いて進展させた。特に、非線形項のカップリング定数が3重線形性とよばれる対称性の条件を満たせば、拡散係数による修正を加えた多次元ウィナー測度が定常測度であり、この測度についてほとんどすべての初期値に対し多成分KPZ方程式、正確には、その微分に対する方程式は大域的適切性を持つことを示した。これと最近のHairer-Mattinglyによる強フェラー性の結果とを組み合わせれば、すべての初期値に対する大域的適切性が得られる。これは星野壮登氏との共同研究である。研究分担者の笹本は、q-TASEPと呼ばれる非対称単純排他過程の一種に対し、その定常状態における粒子の位置の揺らぎが長時間極限においてBaik-Rainsと呼ばれる分布で与えられることを示した。またそのスケール極限として定常的なポリマー模型やKPZ方程式の解析を行った。さらに対称単純排他過程における粒子の位置の大偏差を決定する研究も行った。