hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
昆虫類の翅と鰓脚亜綱甲殻類の背甲との進化的関係の解明

研究代表者は、昆虫の背部平板状構造物である翅を発生させるために必須の3つの遺伝子が、ミジンコを始めとした鰓脚亜綱甲殻類の背部平板状構造物である背甲においても必須であることを見出し、この分子機構が甲殻類と昆虫類の共通祖先に既に存在していたことを明らかにした。また各種マーカー遺伝子の発現を昆虫と甲殻類で詳細に比較することによって、同じ分子機構を使いながら、昆虫の翅と甲殻類の背甲は全く独立に進化してきたことを示した。(1)RNA干渉法によるミジンコvgおよびsdを始めとした背甲形成関連遺伝子群の機能解析ミジンコの背甲形成関連遺伝子群vg, sd,およびwgの2本鎖RNAを初期胚内にマイクロインジェクションし、RNA干渉法によりそれらの遺伝子機能を抑制した場合に背甲形成にどのような影響があるのかを解析した。vg RNAi胚は初期ステージで発生が停止してしまったが、sdおよびwg RNAi胚では、後期ステージまでその発生が進んだ。これらの遺伝子のRNAi胚では、背甲部の周縁領域がほとんど伸長しておらず、不完全な背甲しか形成されなかった。またcDNAの重ならない、異なった領域から合成した二本鎖RNAを用いて同様に解析したところ、同じような表現形の胚が得られた。これらの結果から、ショウジョウバエの翅の周縁部伸長に必須なこれらの遺伝子が、ミジンコ背甲の発生においても、同じようにに周縁部の伸長に必須の役割を果たしていることを明らかにした。(2)ミジンコ形質転換法の開発と背甲形成関連遺伝子群の過剰発現ミジンコの形質転換法の確立を試みるために、形質転換のためのベクターをPiggyBacトランスポゾンを用いて作製した。(3)ミジンコVGおよびSDタンパク質の生化学的解析ミジンコVGおよびSDタンパク質の生化学的性質を解析するために、両組み換えタンパク質を大腸菌で発現させた。両者とも菌体内で多量の封入体を形成してしまったために、本年度は生化学的な解析にまでは至らなかった。(1)RNA干渉法によるミジンコvgおよびsdを始めとした背甲形成関連遺伝子群の機能解析ショウジョウバエ翅においては、SDおよびVG発現の開始と維持はWGの制御下にあることが知られているが、ミジンコにおいても同様の機構が存在しているかどうかは非常に興味深い問題である。そこで、ミジンコwg RNAi胚におけるSDおよびVGの発現を2重免疫染色法により解析した。その結果、強い表現形を示すwg RNAi胚においてもSDおよびVGの背甲の縁における発現は正常であり、ミジンコのVGおよびSDの発現の開始と維持は、ショウジョウバエと異なり、wgの制御下にないことを明らかにした。この結果は、ショウジョウバエの翅形成とミジンコの背形成には同じ遺伝子モジュールが使用されているが、両器官には進化的な相同性がないという事を強く示唆している。(2)ミジンコ形質転換法の開発と背甲形成関連遺伝子群の過剰発現昨年度中に作製したPiggyBacトランスポゾンを用いた形質転換ベクターをミジンコ胚にマイクロインジェクションし、ミジンコの形質転換法の確立を試みたが、残念ながら現在までに目的の形質転換体は得られていない。(3)ブラインシュリンプからのvgおよびsdのクローン化とその発現部位の同定ミジンコと同じ鰓脚亜綱に属するブラインシュリンプは背甲を持たないため"無甲目"に分類されているが、同目は進化の過程で背甲を失った可能性がある。そこでブラインシュリンプからsd遺伝子を単離し、ミジンコと同様にin situ hybridizationでそのmRNAの発現領域を解析したところ、胸部付属肢の腹側などで特異的な発現が観察されたが、背側体躯部における発現は全く見られなかった。また同タンパク質の発現を解析するために特異抗体を作製した。1)ミジンコ形質転換系の開発と背甲関連遺伝子群の過剰発現昨年度中に作製したオオミジンコのアクチンプロモーターと考えられるDNA断片を挿入したPiggyBacトランスポゾン由来の汎用ベクターに、オオミジンコのsdおよびvg遺伝子のcDNAを挿入して発現ベクターを構築した。転移酵素を発現するヘルパーベクターと共にこれらをオオミジンコ胚にマイクロインジェクションすることを試みたが、残念ながら目的の形質転換株を得ることは出来なかった。2)ミジンコおよびブラインシュリンプ以外の甲殻類生物からのvgおよびsdのクローン化とその発現部位の同定縮重プライマーを用いたPCRで、タマミジンコ、カブトエビ、ミステリークレイフィッシュ、カイミジンコからsd遺伝子断片を単離した。カブトエビのものに関しては、3'-および5'-RACEによりcDNAの全長配列を得た。カブトエビからは同様の方法で完全長Scr cDNA配列を得た。ただしvg遺伝子に関しては種間変異が大きいのか、これらの生物の相同遺伝子は単離できなかった。また各生物間で高度に保存されているSDタンパク質の配列を2種類選び、これらの配列に合わせて合成したペプチドに対するモノクローナル抗体の作製を試みた。

約100株のハイブリドーマ上清をスクリーニングした結果、ELISAやウエスタンブロッティングで使用可能なクローンを得ることは出来たが、ショウジョウバエ、プラインシュリンプ、ショウジョウバエ等の全胚に対する免疫染色で使用できるものを得ることは出来なかった。3)ミジンコおよびブラインシュリンプのvgおよびsd遺伝子のショウジョウバエ内における発現オオミジンコのsdおよびvgをショウジョウバエ内で発現可能なベクターを構築した。
角膜移植における組織適合性検査のDNA解析

研究経過これまでに確立したHLA-DNA解析法(PCR-RFLP法)を用いて、角膜移植のドナー、レシピエント81組のHLA-DR,DQ,DP抗原のHLAクラスII解析、およびそれらの臨床経過との関連の調査が終了した。81組のうち拒絶反応の危険性が高いハイリスク症例は51組で、うち18例(35.3%)で拒絶反応が発生していた。ハイリスクでない症例は30組で、うち6例(20.0%)で拒絶反応が発生していた。解析の結果、ハイリスク症例においては術後1年の時点で、HLA-DR,DQ,DP抗原の全てにマッチングのない症例は、少なくとも1つにマッチングのある症例に比べて、有意に拒絶反応の発生が少なかった(17%vs.50%,P=0.033)。HLA-DR,-DQ,-DP抗原の各々について検討すると、前2者ではマッチングと拒絶反応発症の間に有意な関連は認められなかったのに対し、DP抗原のマッチングの程度は、拒絶反応の発生と有意に関連していた。すなわち、ハイリスク症例において、HLA-DP抗原に少なくとも1つ以上のマッチングがある症例での拒絶反応発症率は7%であったのに対し、マッチングの無かった例では47%に発症が認められた(P=0.024)。また、免疫組織学的にHLA-DR,DQ,DP抗原が炎症のある角膜組織について発現していることが示された。HLAクラスI(HLA-A)抗原の解析は、症例数が少ないため拒絶反応に及ぼす影響については結論を得ることができなかった。研究の評価角膜移植におけるHLAクラスII抗原解析の意義について一層明らかにできた。これまで腎臓移植などでは、HLA-DR抗原の重要性が指摘されてきたが、HLA-DP抗原の重要性はどの臓器でもほとんど報告されていない。角膜移植の拒絶反応の発症頻度、時期が他臓器と異なることと考え併せると、今回の結果は、角膜移植の免疫学的独自性を示すものではないと思われた。角膜移植には、臓器移植のうちでは予後が良好であるが、拒絶反応による移植片の喪失が25-30%に生じている。今研究では他臓器移植で行われている組織適合性抗原(HGA)のマッチングが、角膜移植においても有用であるかをDNAタイピングにより検討した。研究の実施経過本研究ではまず、眼組織を材料としてタイピングが可能であるかについて検討、水晶体と硝子体を除く全ての組織よりDNAの湧出、HLA抗原のPCR法による増幅、RFLP法によるHLAタイピングが行え得ることを明かとした。次に上記方法に、基づいて角膜組織でのHLAクラスIIタイピングを実際に移植を行った症例について行った。これまでに全体で54例の臨床サンプルをドナー、レシピエント双方について調べた。そのうち29例は以前に移植を行った症例があるか、角膜内に2象限以上にわたって血管新生のある、いわゆる拒絶反応のハイリスクの症例で、残りの25例はこうしたリスクを持たない非ハイリスクの症例であった。その結果、非ハイリスクの症例では、解析を行ったDRB1, DQB1, DPB1の各抗原のマッチングの程度と拒絶反応の発症頻度の間に有意の相関を認めなかった。一方、ハイリスクの症例では、DRB1, DQB1抗原では相関を認めなかったものの、DPB1抗原では拒絶反応発症との関連を認めた。

すなわち、DPB1抗原のマッチングが全くない19例のうち、11例(57.9%)で拒絶反応が発症したが、マッチングが1または2抗原あった10例では1例(10%)に発症したのみであった(カイ2乗検定、P<0.05)。また、本年度において初めてHLAクラスI抗原のHLA-A抗原の解析をドナー、レシピエントあわせて45例に行った。症例数が少ないため拒絶反応との関連は明らかにはできなかったが、今後例数を増やして解析することによって新たな知見が得られる可能性が示された。研究経過これまでに確立したHLA-DNA解析法(PCR-RFLP法)を用いて、角膜移植のドナー、レシピエント81組のHLA-DR,DQ,DP抗原のHLAクラスII解析、およびそれらの臨床経過との関連の調査が終了した。81組のうち拒絶反応の危険性が高いハイリスク症例は51組で、うち18例(35.3%)で拒絶反応が発生していた。ハイリスクでない症例は30組で、うち6例(20.0%)で拒絶反応が発生していた。解析の結果、ハイリスク症例においては術後1年の時点で、HLA-DR,DQ,DP抗原の全てにマッチングのない症例は、少なくとも1つにマッチングのある症例に比べて、有意に拒絶反応の発生が少なかった(17%vs.50%,P=0.033)。HLA-DR,-DQ,-DP抗原の各々について検討すると、前2者ではマッチングと拒絶反応発症の間に有意な関連は認められなかったのに対し、DP抗原のマッチングの程度は、拒絶反応の発生と有意に関連していた。すなわち、ハイリスク症例において、HLA-DP抗原に少なくとも1つ以上のマッチングがある症例での拒絶反応発症率は7%であったのに対し、マッチングの無かった例では47%に発症が認められた(P=0.024)。また、免疫組織学的にHLA-DR,DQ,DP抗原が炎症のある角膜組織について発現していることが示された。HLAクラスI(HLA-A)抗原の解析は、症例数が少ないため拒絶反応に及ぼす影響については結論を得ることができなかった。研究の評価角膜移植におけるHLAクラスII抗原解析の意義について一層明らかにできた。これまで腎臓移植などでは、HLA-DR抗原の重要性が指摘されてきたが、HLA-DP抗原の重要性はどの臓器でもほとんど報告されていない。角膜移植の拒絶反応の発症頻度、時期が他臓器と異なることと考え併せると、今回の結果は、角膜移植の免疫学的独自性を示すものではないと思われた。
ベンゼン渡環拡張ポルフィリン類の合成とそのπ電子の挙動

申請者は、逆Diels-Alder反応によりπ電子系を融合させる方法を開発し、さまざまな高共役π電子系化合物の合成に成功してきた。この方法を用いてベンゼン環を内部や環系に融合した拡張ポルフィリン類の合成や様々な新規π電子系の構築に挑戦した。いかに結果を記す。1.前年までの研究でジヒドロビシクロ[2.2.2]オクタジエン(BCOD)渡環ヘキサフィリンを0.2%の収率で得ることに成功している。この収率向上のための条件検討を行ったが、良い条件を見つけるには至っていない。現在置換パターンを変えたもので合成の検討を行っている。2.BCOD環連結ジピロールは、アセトキシメチルピロールと反応することにより、ビス(ジピロメタン)とすることができた。これをアルデヒドと反応させることにより二重NC反転フロリンの電子系をもつ化合物の合成に成功し、この化合物の熱挙動を検討したが、逆Diels-Alder反応は進行しなかった。分解の条件を変えるために、7-オキソビシクロ[2.2.1]ヘプタジエン縮環ジピロールを合成したところ、室温でも容易に分解した。現在この骨格を有する二重NC反転フロリンの合成を行っている。3.BCODで連結されたBODIPY色素を加熱すると、容易にπ電子系の融合したBisBODIPYを合成することに成功した。この新しい色素は、近赤外に強い吸収を持つが、可視領域にはほとんど吸収を持たないことが分かった。近赤外選択的フィルター用の色素として大変有望であることが分かった。4.ポルフィセンやトリフィリンなどのポルフィリノイド色素の合成法を開発した。この方法を用いてベンゼン環を内部や環系に融合した拡張ポルフィリン類の合成に挑戦した。内部ベンゼン縮環ヘキサフィリンのπ電子系は、反芳香族となるはずであるがGaussian計算ではベンゼンとヘキサフィリンの二つの芳香族π電子系であると示唆された。一方、ルビリンの内部にベンゼン環を構築した内部ベンゼン縮環ルビリンの全π電子系も、やはり反芳香族であるが、2つの14π芳香族電子系の和であることが予測されている。これらの化合物とともに、これらの半分の単位である化合物類の合成を目指した。1.ジヒドロBCOD渡環ヘキサフィリンを0,2%の収率で得ることに成功した。現在この収率向上のための条件検討を行っている。2. BCOD環連結ジピロールは、アセトキシメチルピロールと反応することにより、ビス(ジピロメタン)とすることができた。これをアルデヒドと反応させることにより二重NC反転フロリンの電子系をもつ化合物の合成に成功した。この化合物のUVは非環状にもかかわらずポルフィリンと非常に似ており、Soret帯とQ帯様の吸収を有していた。これらの吸収は、TD-DFTとMCDにより、各々の電子遷移と関連付けることができた。この化合物の熱挙動を検討したところ、逆Diels-Alder反応は進行しなかった。本化合物を用いて、異なった電子状態からの分解π電子系拡張を試みる。3.分解の条件を変えるために、ビシクロ[2.2.1]ヘプタジエン-7-オン縮環ピロールの合成を行ったところ、室温でも容易に分解し、イソインドールを与えることを見出した。この構造を熱分解では合成しにくいπ電子系の構築を検討している。いかに結果を記す。
メタマテリアルのための動的電流密度汎関数理論の構築

26年度に行ったことを以下に列挙する:(1)昨年度はメタマテリアルのための「動的電流密度汎関数理論」の開発を行った。この理論においては、内部電磁場は平均場近似を用いて電流密度と電荷密度の汎関数として与えられていた。メタマテリアルの電磁波応答を精度良く予言したい場合に、内部電磁場の記述は最も重要なポイントであり、平均場近似を用いない形でそこは記述したい。今年度は、昨年度の「動的電流密度汎関数理論」を改良して、内部電磁場も自己無撞着に決めることのできる理論を提案した。この改良は、密度汎関数理論における外場は内部電磁場も含んだ「与えられた場」として定式化が可能であるという事実が基礎となっている。(2)上記の新しい「動的電流密度汎関数理論」において開発すべき汎関数は、交換相関エネルギー汎関数のみである。交換相関エネルギーの近似形は、静的電流密度汎関数理論ではすでに開発済みである。この近似形を「動的電流密度汎関数理論」に借用する提案(AVEAの提案)を行った。(3)上記の新しい「動的電流密度汎関数理論」の静的極限での有効性の確認を行った。具体的には、時間に依存しない電磁場下での固体中電子の状態を計算する手法「磁場を含んだ相対論的強束縛近似法」を開発し、シリコン結晶の電子状態計算に適用した。エネルギー状態密度の磁場依存性に繰り返し模様が見られるなど、磁場下固体の電子状態特有の電子構造が確認された。また磁場下金属の電子状態計算にも適用し、ド・ハース-ファン・アルフェン効果(帯磁率が磁場に対して振動する現象)を第一原理的な立場から再考察した。いずれの結果も「動的電流密度汎関数理論」の静的極限での有効性を示すものであった。26年度が最終年度であるため、記入しない。メタマテリアルの電磁波に対する応答現象を考える上で重要な点は、メタマテリアル内部で生じた電磁場を適切に取り扱うことである。「動的電流密度汎関数理論」の構築(本研究課題の主目的)においてもそのことが問題となる。内部電磁場はミクロなマクスウェル方程式を介して系内部の電流密度と電荷密度に依存している。つまり、内部電磁場は電流密度と電荷密度の汎関数として与えられるべき量である。スタートのハミルトニアンに含まれる内部電磁場は、平均場近似を用いることで上記の汎関数の形にうまくまとめることが可能であることがわかった。これによって、「動的な拡張された制限つき探索理論」の処方箋を適用することが可能となった。すねわち、内部磁場の効果を含めた「動的電流密度汎関数理論」の構築が可能となりそれを実行した。本年度具体的に行ったことを以下に列挙する:1.「動的電流密度汎関数理論」における存在定理の証明をおこなった。すなわち、時間に依存した電流密度と電荷密度がある時刻の多電子状態を一意的に決める基本変数であることを証明した。2.時間依存シュレディンガー方程式を導くディラック・フレンケル変分原理が、電流密度と電荷密度による変分原理へ書き換え可能であることを証明した。3.静的な「拡張された制限つき探索理論」と同様に相互作用のない参照系を導入し、上記1,2で得た基本定理を使って、電流密度と電荷密度を正しく予言する有効一電子方程式を導いた。この方程式は数値計算が可能である。ある時刻の電流密度と電荷密度が、時間依存のシュレディンガー方程式を経ずとも得ることが可能となった。動的電流密度汎関数理論における基本的な2つの定理の証明を完了した。

さらにその定理を使って、電流密度と電荷密度を正しく予言する有効一電子方程式も導いた。当初研究計画には盛り込まなかった内部電磁場の効果についても、うまく取り込むことに成功した。以上、初年度の研究計画はおおむね達成したと判断できる。平成25年度に構築した「動的電流密度汎関数理論」をメタマテリアルへ適用する。そのためにまず、交換相関エネルギー汎関数の開発を行う。すでに「静的電流密度汎関数理論」における交換相関エネルギー汎関数の近似形は開発済みであり(Vorticity Expansion Approximation表式)、その知見をもとに開発を行う。次に具体的な数値計算のためのプログラム開発を行う。本研究では「動的電流密度汎関数理論」で与えられる物質場とミクロなマクスウェル方程式で与えられる電磁場を自己無撞着に決めなくてはならない。それぞれの場を決める個別のプログラムを開発し、それらを結合する自己無撞着のためのプログラムを開発する。最終段階で、開発したプログラムをメタマテリアルに適用する。メタマテリアルの新奇な物性について微視的な観点から(第一原理的に)議論する。
p53標的遺伝子の癌化における生理的機能の解析

癌抑制遺伝子p53は、標的遺伝子が有する特異的なDNA配列に結合し、その転写活性を制御する転写因子である。多くの癌において検出されるp53の変異がそのDNA結合領域に集中していることから、p53の癌化抑制能は、標的遺伝子に対する発現制御を介して発揮されると考えられる。現在までにp53により発現誘導を受ける遺伝子は多数報告されているが、癌で変異が認められるものや、変異マウスにおいて癌が多発するなど癌化への関与が強く示唆されるものはほとんどない。そこで、真に癌化への関与が認められるp53標的遺伝子に焦点をあてた研究を現在行っている。そのため、遺伝子のスクリーニングにおいて、従来の、p53の過剰発現による発現変動を見たcDNAマイクロアレーのデータに加え、臨床検体を用いた各種癌での遺伝子発現プロファイルを検討項目に加えた。現在解析を進めている候補遺伝子の内の1つは、肺癌などにおいて発現が亢進していた。さらに、解析の結果、Senescenceの過程で発現上昇する遺伝子であることがわかった。H2O2は生体内に通常存在しており、またヒト線維芽細胞株に細胞老化を引き起こすことが知られている。そこでH2O2で刺激した際の発現量を検討したところ、この遺伝子は時間とともに顕著な発現誘導を示した。またこの発現誘導は、p53を抑制することにより阻害されたことから、p53を介したSenescence誘導に関与している可能性が示唆された。さらに、ORF内のアミノ酸置換を伴う一塩基多型について、コンストラクトを作製し免疫染色を行ったところ、グルタミンからグルタミン酸への置換により、細胞膜および分泌小胞と思われるドット状の染色像が認められなくなった。これらより、一塩基多型がタンパク質の分泌に影響を与える可能性が示唆された。今後、癌の発症率とSNPの相関について検討する予定である。これらから、p53の変異による発癌機構の解明には、p53標的遺伝子の単離およびその機能解析が不可欠であると考え、新規標的遺伝子の同定を継続して行ってきた。現在までにp53により発現誘導を受ける遺伝子は多数報告されている。しかし、これまでp53標的遺伝子として単離された遺伝子の内、癌で変異が認められるものや、変異マウスにおいて癌が多発するなど癌化への関与が強く示唆されるものはほとんどない。そこで、これまで充分になされてこなかった、真に癌化への関与が認められるp53標的遺伝子に焦点をあてた研究を現在行っている。まず、遺伝子のスクリーニングにおいて、従来の、p53の過剰発現による発現変動を見たcDNAマイクロアレーのデータに加え、臨床検体を用いた各種癌での遺伝子発現プロファイルを検討項目に加えることを考えた。現在までに、p53依存的に発現誘導され、さらに臨床検体の癌組織において発現が上昇または低下しているp53標的候補遺伝子が複数スクリーニングされている。現在、これら候補遺伝子の内、機能未知のESTを含む3遺伝子について機能解析を進めている。また、他のp53標的候補遺伝子群においては、ゲノム配列上にp53結合配列を検索し、44遺伝子について、レポーターアッセイによりp53による転写活性化を受けることを確認した。これら44遺伝子はp53標的遺伝子である可能性が高いと考え、癌部での発現を検討する予定である。また、癌化抑制能への寄与を検討するため、細胞増殖およびアポトーシスといった現象に対する関与を調べる予定である。まず、遺伝子のスクリーニングにおいて、従来の、p53の過剰発現による発現変動を見たcDNAマイクロアレーのデータに加え、臨床検体を用いた各種癌での遺伝子発現プロファイルを検討項目に加えた。現在解析を進めている候補遺伝子の内の1つは、過剰肇現系およびsiRNAを用いた発現抑制系において、p53依存的なアポトーシス誘導およびアノイキス誘導に関与することを証明した。また、大腸癌の臨床検体において、正常細胞と比較し癌細胞で顕著に発現低下レていることが明らかとなった。この発現低下には、p53の変異に加え、プロモーター領域の高頻度のメチル化が一因となっていることがわかった。さらに、大腸癌細胞株および大腸癌組織においてそれぞれ1例ずつ変異を確認した。大腸癌細胞株において認めた変異によって、アミノ酸置換が生じた結果、細胞内局在が変化し機能を喪失する可能性が示唆された。

癌抑制遺伝子p53は、標的遺伝子が有する特異的なDNA配列に結合し、その転写活性を制御する転写因子である。多くの癌において検出されるp53の変異がそのDNA結合領域に集中していることから、p53の癌化抑制能は、標的遺伝子に対する発現制御を介して発揮されると考えられる。現在までにp53により発現誘導を受ける遺伝子は多数報告されているが、癌で変異が認められるものや、変異マウスにおいて癌が多発するなど癌化への関与が強く示唆されるものはほとんどない。そこで、真に癌化への関与が認められるp53標的遺伝子に焦点をあてた研究を現在行っている。そのため、遺伝子のスクリーニングにおいて、従来の、p53の過剰発現による発現変動を見たcDNAマイクロアレーのデータに加え、臨床検体を用いた各種癌での遺伝子発現プロファイルを検討項目に加えた。現在解析を進めている候補遺伝子の内の1つは、肺癌などにおいて発現が亢進していた。さらに、解析の結果、Senescenceの過程で発現上昇する遺伝子であることがわかった。H2O2は生体内に通常存在しており、またヒト線維芽細胞株に細胞老化を引き起こすことが知られている。そこでH2O2で刺激した際の発現量を検討したところ、この遺伝子は時間とともに顕著な発現誘導を示した。またこの発現誘導は、p53を抑制することにより阻害されたことから、p53を介したSenescence誘導に関与している可能性が示唆された。さらに、ORF内のアミノ酸置換を伴う一塩基多型について、コンストラクトを作製し免疫染色を行ったところ、グルタミンからグルタミン酸への置換により、細胞膜および分泌小胞と思われるドット状の染色像が認められなくなった。これらより、一塩基多型がタンパク質の分泌に影響を与える可能性が示唆された。今後、癌の発症率とSNPの相関について検討する予定である。
固体電解質燃料電池の電極設計

(1)著者らの開発した電極固定化法により、1000°Cの高温下でも電極材料(Ni)の焼結による分極特性の変化の影響を受けず、再現性の高いデータを得ることができた。(2)水素燃料極の電極インピーダンスは、電極反応の抵抗に起因する部分R1と固定化に用いた溶射膜の膜厚とともに増加する部分R2とに分けられることが分かった。(3)R1におよぼすNi膜厚の影響を調べた結果、R1は1mum<Ni膜厚<12mumの間で一定値を示した。このことからNi燃料極の電極反応場は、少なくとも三相界面から1mum以内のごく三相界面近傍に限られることが分かった。(4)R1は水蒸気分圧(0.010atm<pH_2O<0.317atm)の-1/2乗に比例し、水素分圧(0.03atm<PH_2<0.98atm)には影響を受けなかった。この結果は、水素、水蒸気のLangmuir型の吸着平衡、電荷移動律速のメカニズムで説明できることが分かった。(5)R2は水蒸気分圧の-1乗に比例し、またその大きさの温度依存性はほとんど見られなかった。このことからR2は溶射膜中の水蒸気の拡散抵抗に起因するものであることが分かった。Ni燃料極で得られた電極インピーダンスプロットは、潰れた円弧形状や連なった二つの円弧の形状を示した。これらのプロットは著者らが従来提案している電極インピーダンス等値回路で精度良くシシュレートできた。この等値回路が、白金、空気極だけでなくNi、燃料極にも適用できるものであることが分かった。
初年次教育としてのフレッシュマンキャンプが大学生活へ与える影響

2010年度入学生に対してフレッシュマンキャンプ前、後、6か月後、2年後と調査をおこなった。主な結果としては、大学適応の主要な要素ととらえたSocial Provision(社会的被支援)がキャンプを通して獲得され、それが半年後、2年後にも維持されていた。また、半年後ではSPが主要な大学適応の要素であることが確認されたが、2年後ではSP以外にも成績や健康など他にもさまざまな要素が大学適応にとっては重要となっていることが明らかになった。平成22年度の研究として、予備調査結果や国内外の関連文献を参考とし、調査用紙の作成・修正を行った。海外の調査用紙からの修正を行ったため、文化的背景や翻訳などについての課題が多く、因子分析などにおいて望ましい結果が出なかった。そのため、本調査においても調査用紙修正の課題が残ったままの実施となった。また、実験デザインの変更を決定した。修正した調査用紙を用い、4月のフレッシュマンキャンプの事前、事後、6ヵ月後に調査を行い、データを収集した。その結果は現在分析中であり、現時点においては、さらなる調査用紙の改良の必要性が認められている。そのため、急遽他大学学生への調査を実施した。大学の特質が大きく違うことなどを考慮したうえで、分析を進め、調査用紙のさらなる改正と、今後の調査計画を確定していきたい。また、予備調査結果や本研究結果から、学内紀要へ原著論文を投稿し、掲載された。22年度のデータも分析を続け、論文へと発展させていく予定である。情報収集や学会発表のための海外への出向も予定していたが、妊娠のため、出向計画は取りやめとなり、国内にての研究活動のみを行うこととなった。なお、本年度は出産のため、科研費の申請を休止し、23年度予定の研究を24年度へと延期することとなった。これまでに収集したデータの分析を進めるとともに、次年度に研究再開するための準備は継続していく予定である。本研究は、2か年計画の下、初年次教育としてのフレッシュマンキャンプがその後の大学生活へ与える影響を明らかにすることであった。2010年度入学制に対して入学時、フレッシュマンキャンプ後、6か月後、2年後と2年間にわたり、social provisionと大学適応状況、また関連要因と考えられるものを調査した。海外の調査用紙を用いているため、尺度の妥当性・信頼性の検討、尺度の修正のため、他大学でのデータ収集も行った。さらに、修正版調査用紙を用いて、2012年入学生に対してもデータ収集を行った。分析はまだ継続中であるが、現時点での研究結果のは以下のようにまとめられる。(1)フレッシュマンキャンプ体験を通して、大学生のsocial provisionは向上し、6か月後、2年後にも維持されていた。(2)大学生のsocial provisionは大学適応と有意な正の相関がみられ、よりsocial provisionが高い学生のほうが、より大学生活に適応していることが明らかになった。(3)入学後6か月においては、大学適応において、social provisionが最も重要な要因であることが明らかになったが、2年後は成績や健康状態などより多様な要因の影響が大きいことが明らかとなった。(4)調査用紙については、日本人の文化的な影響が示唆され、さらなる修正の必要性が明らかになった。他大学データとの比較など、さらなる分析結果を反映させ、改善する必要がある。(5)2012年度入学生については、追跡調査をする必要がある。今後、結果を反映し、より効果的な初年次教育へと活用していくことが求められる。24年度が最終年度であるため、記入しない。
エピタキシャル薄膜による異方性ナノコンポジット磁石の形成に関する研究

(a)磁化容易軸が面内に向いたエピタキシャルSmCo5/Fe-Co多層膜の形成技術、および、(b) RT5型規則合金(R:希土類金属、T:遷移金属)のRをGd、Y、そしてTをCoとしたGdCo5、YCo5合金、および、RをSmそしてTをNiとしたSmNi5合金の形成技術開発を行い、ナノコンポジット磁石構造対応の多層エピタキシャル磁性膜の形成基礎技術を構築した。省エネルギー化推進のために、高磁気エネルギー積と磁気特性の高耐熱性を持つモータ用永久磁石の開発が求められており、資源問題も考慮した材料設計を行う必要がある。異方性ナノコンポジット磁石方式は、希土類元素の使用量を低減でき、構成材料の選択幅が広いという特徴を持つ。しかしながら、特性発揮のためには、硬質と軟質磁性材料の構造制御が必要となる。本課題では、基板とその上に形成する材料の原子レベルでの相互作用により結晶構造と結晶方位を高度制御するエピタキシャル薄膜成長を活用し、高磁気異方性を持つRT5型希土類ー遷移金属合金と高飽和磁束密度を持つFe基合金との多層膜として、異方性ナノコンポジット磁石を形成し、材料構成と形成技術の基礎構築を図ることを目的とする。平成26年度は、単結晶基板上に各種Fe基合金単層膜を形成する技術、および、Fe基合金層上にSmCo5合金層を形成する技術について検討を行った。bcc(100)もしくはbcc(211)配向したエピタキシャルFe基合金層を単結晶基板上に形成することにより、これらの層上において、それぞれ、基板面と平行な結晶面が(11-20)もしくは(1-100)となり、磁化容易軸である[0001]方向が膜面内に向いたエピタキシャルSmCo5層を形成できることが分かった。更に、これらの磁性二層膜上においても、bcc(100)もしくはbcc(211)面配向したFe基合金層を形成できることが分かった。異方性ナノコンポジット磁石多層膜に向けたFe基合金とSmCo5合金との積層構造の基礎が明らかになった。また、RT5合金のTサイトをNiで置換したSmNi5合金に対しても、面内方向に磁化容易軸を制御した状態でエピタキシャル単層膜を形成する技術を明らかにし、RT5層の磁気特性の制御範囲拡大の可能性を示した。薄膜形成技術を用いて異方性ナノコンポジット磁石の基礎検討を行った。構成材料として、高磁気異方性を持つRT5型希土類ー遷移金属合金と高飽和磁化を持つFe基合金を用いた。(a)RT5合金の材料拡張性、(b)RT5合金とFe基合金の積層構造を調べた。(a)遷移金属(T)としてCo、希土類金属(R)としてSm、Gd、Yを用いて材料拡張性を検討した。bcc(100)配向させた金属下地層上で、磁化容易軸[0001]が膜面内にあり、(11-20)が基板面と平行なエピタキシャルSmCo5,GdCo5,YCo5膜の形成技術を開発した。SmCo5およびGdCo5合金では、bcc(211)配向下地層を用いて、[0001]方位が面内にあり(1-100)が基板面と平行なエピタキシャル膜の形成も可能である事を見出した。一方、YCo5合金の場合、類似条件ではエピタキシャル膜が得られなかった。RT5構造を持つ膜の形成条件はR元素の種類に依存することが分かった。(b)硬磁性材料としてSmCo5合金、高飽和磁化を持つ軟磁性材料としてFe-Co合金を用いて多層エピタキシャル膜の形成条件を検討した。積層膜形成過程を反射高速電子回折法で計測し、積層数の増加に伴いSm-Co/Fe-Co界面で非晶質相が介在する傾向があることが分かった。これらの知見に基づき、ナノコンポジット磁石構造対応の多層膜形成条件の明確化を図った。平成27年度に実施した研究により、RT5合金のR元素の拡張性が明らかになるとともに、Fe-Co膜との積層化における課題を明確化することができた。前年度までにRT5合金のT元素の材料拡張性を検討済である。RおよびT元素の選択もしくは多元化により結晶性に優れた多層エピタキシャル磁性膜の形成可能性が増大した。また磁気特性制御性も大きいため、本検討技術はナノコンポジット磁石形成基本技術として高い可能性を持つ。エピタキシャル薄膜成長によりFe基合金層とSmCo5合金層のそれぞれの結晶方位を制御することにより、膜面内に磁化容易軸が向いたSmCo5合金/Fe基合金の二層膜およびFe基合金/SmCo5合金/Fe基合金の三層膜を形成できることを明らかにした。また、TサイトをNiで置換したRT5合金に対してもエピタキシャル単層膜形成技術を明らかにした。RT5

合金とFe基合金との積層構造の基礎解明およびRT5合金の構成元素の選択範囲拡大のいずれに対しても、当初の計画通り研究が進展している。工学平成27年度は、RT5合金のR元素の選択範囲の拡大を試み、Sm以外の希土類金属で置換したRCo5合金に対してエピタキシャル単層膜形成機構を調べる。そして、形成技術構築を行ったRT5合金とFe基合金を組み合わせた多層膜を形成する。ナノコンポジット磁石の構成材料、構造、および、磁気特性との相関関係を調べ、材料選択による構造特性の違いを考慮した上で、磁気特性の制御範囲の拡張性について検討を行う。
リ-マン空間内の部分多様体について

リ-マン空間内の部分多様体についての研究結果を、各分野ごとに以下の様に報告します。1.微分幾何学の分野に於いては、研究代表者と研究分担者の荻上紘一氏が複素射影空間内の実超曲面について、正の正側曲率を持つ超曲面の研究を行ない、興味ある結果『正則曲率が正で、且つ、その最大値がある主由率方向で取っていれば、A_1型実超曲面である』を得た。これと平行して、研究代表者は奇守恒教授(韓国)と共同で複素定曲率空間内の実超曲面について、リッチ曲率がある条件を満たすものを分類した。更に、研究代表者はエルガン氏(トルコ)と共同でアダマ-ル空間内の凸超曲面の特徴付けの問題もほぼ解決した。2.代数学の分野に於いては、岩永恭雄氏が佐藤英雄氏と共同研究で非可環Gorenstein環の構造を環が2次元以下の単列環になる場合に決定した。また、一般の環に対しても興味がある特徴付けを行なった。3.ゼ-タ関数に関する研究では、松岡楽氏がリ-マンゼ-タ関数のオイラ-の方法を改良して、ある条件下で一般級数の値の計算を行なった。4.確率論の分野に於いては、田沢紘一郎氏がξーSemigroupのArithmeticsについて研究し、興味ある結果を得た。
白金族からみた鉄隕石形成過程の新展開

本研究では、白金族元素およびレニウム(いずれも鉄隕石1グラム中に百万分の数g程度含まれている)を分析対象元素として取り上げ、その存在度分別の様子から金属質隕石の形成過程・化学的進化過程を明らかにすることを目標とした。分析法としては、レーザー試料導入システム(Laser Ablation System)を組み合わせた超微量元素分析装置(ICP質量分析計、東京工業大学現有装置)を用いた。本研究では、分析の空間分解能を高めるためにレーザービームを1215ミクロンにまで絞り込んだ紫外レーザーを用いた。レーザーを絞り込んでいるため、固体試料から採取される試料量が少なくなってしまったが、(従来の20分の1以下)、この問題に対しては、分析装置の高感度化で対処した。装置の高感度化は、プラズマガスに微少量の窒素を混入させること、そしてイオン引きだし部の真空度を向上させることにより実現でき、従来の分析装置のおよそ20倍の元素検出感度が得られた。(Hirata and Nesbitt,1995)。本研究で開発した分析手法により、いくつかの鉄隕石のカマサイト相(α)とテ-ナイト相(γ)の間の白金族およびレニウムの分配の様子を調べたところ、白金族元素の分配は、′′イオン半径′′により決定されている可能性が指摘された(Hirata and Nesbitt,1997)。これは、白金族元素が原子半径あるいは融点に基づいて分配されている、とする従来の考えと異なる新しい知見である。さらに、本研究では、Canyon Diablo鉄隕石に含まれているインクルージョンの中に、過去に溶融した可能性のある金属相が見つかり、その中の6種の白金族元素およびレニウムをレーザーICP質量分析法により分析したところ、白金族元素の存在度は、やはりイオン半径に応じて分別されていることも分かった。本研究で得られた白金族元素の分配データは、白金族元素およびレニウムの元素分配機構に対して基礎的な知見を提供することとなり、今後、これらの元素の存在度から金属相の分化過程について全く新しい地球科学が展開できる可能性がでてきた。本研究では、白金族元素を分析対象元素として取り上げ、金属質物質の形成過程・化学的進化過程を明らかにすることを目標とする。本年度は、超微量元素分析装置(ICP質量分析計、東京工業大学現有装置)を用い、鉄隕石試料中の白金族元素の存在度(1グラム中に百万分の数g程度含まれている)を検出する試みをおこなった。その結果、現行のICP質量分析計では、隕石試料中の白金族元素の定量に際しては十分な感度が得られず、元素検出感度の向上が必要であることが明らかとなった。そこで本研究では、イメージ炉を用いた瞬間蒸発試料導入法を開発し、プラズマイオン源に対する白金族試料の導入効率を高めるとともに、アルゴンプラズマガスに微量の窒素を混合することにより元素のイオン化効率を高めることに成功した。これにより、白金族元素の検出感度は、1020倍程度改善され、鉄隕石中の全白金族元素を検出することができた。平成8年度には、高感度化したICP質量分析計を用いて、白金族元素の定量・鉱物間での分配の様子をしらべることにより、隕石の熱的進化過程を解明したい。

本研究では、分析の空間分解能を高めるためにレーザービームを1215ミクロンにまで絞り込んだ紫外レーサーを用いた。レーザーを絞り込んでいるため、固体試料から採取される試料量が少なくなってしまったが、(従来の20分の1以下)、この問題に対しては、分析装置の高感度化で対処した。装置の高感度化は、プラズマガスに微少量の窒素を混入させること、そしてイオン引きだし部の真空度を向上させることにより実現でき、従来の分析装置のおよそ20倍の元素検出感度が得られた(Hirata and Nesbitt,1995)。本研究で開発した分析手法により、いくつかの鉄隕石のカマサイト相(α)とテ-ナイト相(γ)の間の白金族およびレニウムの分配の様子を調べたところ、白金族元素の分配は、′′イオン半径′′により決定されている可能性が指摘された(Hirata and Nesbitt,1997)。これは、白金族元素が原子半径あるいは融点に基づいて分配されている、とする従来の考えと異なる新しい知見である。さらに、本研究では、Canyon Diablo鉄隕石に含まれているインクルージョンの中に、過去に溶融した可能性のある金属相が見つかり、その中の6種の白金族元素およびレニウムをレーザーICP質量分析法により分析したところ、白金族元素の存在度は、やはりイオン半径に応じて分別されていることも分かった。本研究で得られた白金族元素の分配データは、白金族元素およびレニウムの元素分配機構に対して基礎的な知見を提供することとなり、今後、これらの元素の存在度から金属相に分化過程について全く新しい地球科学が展開できる可能性がでてきた。
児童の認知空間における都市の「ゆがみ」にもとづいた災害時避難経路の設定手法

この研究では,子供たちが自分たちの住む街や地区に対して,感覚的・心理的に認知している形状と,現実空間の形状との違いを「ゆがみ」として抽出する。これをもとに,現在設定されてる災害時の避難経路と避難場所を検証する。まず,発達段階を考慮して主に小学校高学年の児童を対象に,保護者等に対する主旨説明から同意と協力を得て調査・分析をおこない「ゆがみ」を明らかにする。さらに,通学路等のよく利用する街路や,心に残る建物や樹木あるいは地形など,心理的な街の構造を把握することで,これまでの災害時の避難等における課題点をまとめる。最終的には,対象地区について子供たちが避難しやすい避難計画の設定手法を提案する。
日本書紀・続日本紀と日本天文学の発達

日本書紀と続日本紀にある日食・月食・星食・流星等の天文記録を詳細に調べ,地球自転変動等を考慮する現代の天文学の手法により,それらの天文記録の真偽を明らかにした.その結果,7世紀に日本で観測天文学が始まったこと,7世紀の観測天文学は進歩と衰退が繰り返されたこと,さらに7世紀の終わりから8世紀全体にかけて観測が記録されなくなり,7世紀の終わりに観測天文学が衰退し,天文学に対する態度が変化したことが明らかになった.日本書紀と続日本紀にある日食・月食・星食・流星等の天文記録を詳細に調べ,地球自転変動等を考慮する現代の天文学の手法により,それらの天文記録の真偽を明らかにした.その結果,7世紀に日本で観測天文学が始まったこと,7世紀の観測天文学は進歩と衰退が繰り返されたこと,さらに7世紀の終わりから8世紀全体にかけて観測が記録されなくなり,7世紀の終わりに観測天文学が衰退し,天文学に対する態度が変化したことが明らかになった.国文学者の森博達(1991)は日本書紀を,歌謡の漢文の文体から,巻毎にα群(正しい漢文で書かれた巻の群)とβ群(漢文に倭習の見られる巻の群)に分類した。我々は河鰭・谷川・相馬(2002)において,当時の地球自転速度変動を考慮し,日本書紀の天文記録について,α群とβ群で信頼性に違いがあることを主張した。α群の記録は信頼性に乏しいがβ群の記録は信頼できるというものである。これに対し,歴史学者の細井浩志(2007)は群によって信頼性は変わらないと主張した。そこで我々は今回の研究で,晴天率や観測数の統計を援用して日本書紀の天文記録をさらに詳細に調査し,我々の主張を強める次の結果を得た。細井が古代の日食の計算法が渡邊敏夫(1979)や斉藤国治(1982)によりほぼ完成したとしているのは全くの誤解である。α群には天文記録は少なく,観測されたと言える記録はひとつもない。β群には,天文記録が多く,そのうちの約半数は実際に生じたことが現在の天体運動理論と地球自転変動の知識から計算で確認できる。そして,それらは日本での観測であるとしか考えられないものと,記録の用字・用法から日本での観測であると推論できるものに分類できる。残りは現在の知識からでは観測であることが確認できない,局所的な現象である。持統紀の日食記録は観測に対応しないことが確認できた。持統紀には惑星同士の接近の記録が1つあり,これは観測であると考えられるが,最接近の現象を見逃しているのは不審である。日本の観測天文学は7世紀に始まった。飛鳥時代は,日本において天文・自然現象の記録が初めて行われるようになった時代である。しかし,それらの記録は必ずしも真の記録とは限らない.古代の天文記録の真偽を確かめるためには当時の地球自転角パラメータΔTの値を正確に知る必要がある.我々はすでに日食記録からそれを求めてきたが,さらにその精度を上げるため,紀元1年から600年までの中国における掩蔽の記録を調査し,日食の記録から得られるΔTの値と比較しながら,その真偽を確かめつつ,当時のΔTの値の精度を上げた.中国の春秋時代の日食についても調査した.その結果は2009年8月にブラジル・リオデジャネイロで行われた国際天文学連合総会における第41コミッションの会合で発表するとともに,国立天文台で開いた研究会の集録にも発表した.日本書紀の最後の紀である持統天皇紀(西暦686-697)から続日本紀(西暦697-791)には日食記事が多く現れる.しかし,それらの多くは日本で見えたはずのないもので,予報で書かれたものであることがはっきりしている.ただし,そのほとんどは,その記録の年月日に地球上のどこかで日食が起きていたのである.不思議なのは,記録されているものが必ずしも世界的に見て食分の大きいものではないという点である.この点について調査するには,当時どのように日食を予報していたのかを解明する必要がある.そのため,日本で最初の暦法である元嘉暦について,中国の宋書に書かれている解説を読んで調査を開始した.元嘉暦法で採用している朔望月の長さはすでにかなり正確なこと,月の運動の中心差も現代の値に近いものが採用されていることなど,これまでに元嘉暦法について判明した事実は2009年12月に国立天文台で我々が主催した第3回天文学史研究会と,2010年1月に岩手県奥州市の奥州宇宙遊学館で行われた宇宙遊学館第2回ワークショップで発表した.当該年度は平成20・21年度に行った日本書紀と続日本紀の天文記録に関する研究を継続・発展させ,7世紀に日本で観測天文学が始まったが,7世紀の終わりから8世紀にかけて観測が記録されなくなり,7世紀の終わりに観測天文学が衰退し,天文学に対する態度が変化したことを明らかにした.また,日本書紀に掲載されている天の磐戸の記事について,これが紀元後の日食を現わしていると仮定するとその日食候補がかなり絞られることを示した,我々の研究をさらに発展させるため,神道学を専攻している國學院大學の特別研究生・渡辺瑞穂子氏を交えて元嘉暦の勉強会を継続し,合わせて儀鳳暦の勉強会をも開始した。

同氏とは日本書紀の巻の分類についても共同研究を行い,従来のα・β群とは異なる「地天泰」群の分類を提唱した2010年9月に国立天文台で行った第7回東洋天文学史国際会議(ICOA-7)では相馬が実行委員会委員長を務めた.その会議には11カ国から約60名の天文学史研究者が集まり,研究発表や議論が活発に行われ,東洋の古記録等についても情報交換が行われた.その会議において,相馬が古代の掩蔽記録から得られる地球自転速度変動について,谷川が古代において日食がどのように記憶されるかについて,それぞれ講演した第4回天文学史研究会を2011年1月に国立天文台で行い,その場に韓国のYong Bok Lee氏とSang-Hyeon Ahn氏,インドのMayank Vahia氏を招いて,韓国やインドの日食等の古記録について講演していただくとともに,それらについて情報交換を行った
超音波を指標としたラットにおけるストレス評価系の確立

近年、ラットにストレス刺激を加えると超音波を発することが明らかとなった。そこで本研究は、超音波の発声がラットにおける新たな客観的ストレス評価系として応用可能かどうかを検討するための基礎的データの収集を目的とした。その結果、ストレス刺激に対する超音波の発声は、週齢、離乳後の社会環境、性別などに影響されることがわかり、こられを考慮することが超音波を指標としたラットにおけるストレス評価系の確立に重要であることが示された。近年、実験動物であるラットにストレスを加えると22kHz callsと呼ばれる特徴的な超音波を発することが明らかとなり、新たなストレス指標として注目されている。そこで本研究では、22kHz callsの発生を指標としたラットにおける客観的ストレス評価系確立の可能性を検討する一環として、集団における社会環境がストレス反応としての超音波の発生に及ぼす影響を解明することを目的とした。先行研究では、離乳後約半年間飼育した時点での雄ラットの社会環境(優位、劣位、および単独)に対応して22kHz callsの発生時間に差が認められることが明らかとなっている。具体的には、優位個体に比べ劣位個体では22kHz callsの発生時間が有意に長く、単独個体ではほとんど観察されなかった。そこで平成22年度の本研究では、そのような差異が離乳後のどの段階で生じるのか、すなわち「臨界期」を解明することを目的とした。実験手順としては、先行研究同様、まず離乳後2匹ずつペアで飼育する群と1匹のみ単独で飼育する群をそれぞれ用意し、その各々について離乳後2週間毎に一定のストレス付加に対する22kHz callsを測定することで、どの時点でその発生時間に差異が生じるのかを調べた。その結果、8週齢以降にそのような差異が観察された。この時期は雄ラットにおける性成熟に合致しており、成長に伴う社会的優劣関係の構築と22kHz callsの発生時間との関連性が示唆された。以上の結果は、同等のストレス付加にも関わらず社会環境を背景として雄ラットの22kHz calls発生時間に差が生じることを継時的観測によって初めて明らかにした点にその意義があり、このことは22kHz callsをラットのストレス状態の指標として用いる際にその週齢と社会的環境を同時に考慮する必要性があることを示した点で重要であると考えられた。近年、実験動物であるラットにストレスを加えると22-kHz callsと呼ばれる超音波を発することが明らかとなり、新たなストレス指標として注目されている。本研究の目的は、22-kHz callsの発生を指標としたラットにおける新たな客観的ストレス評価系確立の可能性を検討することである。本年度における研究成果の第一は、成長に伴う22-kHz callsの変化と身体サイズとの関連性を明らかにしたことである。4週齢から性成熟後の12週齢まで継時的に22-kHz callsを記録した結果、ラットの成長ととともに周波数は減少し、声道長の成長と強い負の相関を示すことが明らかとなった。成果の第二は、雄ラットの社会的飼育環境が22-kHz callsに及ぼす影響を明らかにしたことである。先行研究によって、長期間にわたる単独飼育はストレス誘発性の22-kHz callsを減少させることが示されていたため、その臨界期を調べたところ、性成熟後の12週齢以降で単独飼育とペア飼育に明確な差が認められることがわかってきた。成果の第三は、22-kHz callsの発生におけるテストステロンの関与を明らかにしたことである。すなわち、ストレス誘発性22-kHz callsの発生は去勢によって有意に減少するが、去勢ラットに長期テストステロン処置を施すと通常の雄ラットと同程度に22-kHz callsの発生が認められ、テストステロンがストレス誘因性22-kHz callsの発生に重要な役割を果たすことが示唆された。以上の結果は、週齢、社会環境、および内分泌状態を背景として雄ラットの22-kHz callsに差が生じることを初めて明らかにした点にその意義があり、このことは22-kHzcallsをラットのストレス指標として新たに導入する際に考慮すべき条件の一端を示した点で重要であると考えられた。近年、実験動物であるラットに嫌悪刺激を加えると超音波を発することが明らかとなり、新たなストレス指標として注目されている。本研究の目的は、このようなストレス誘因性超音波の発声を指標としたラットにおける新たな客観的ストレス評価系確立の可能性を検討することである。本年度における研究成果の第一は、前年度の成果により示唆されていた、ストレス誘因性超音波の性差を裏付ける結果が得られたことである。すなわち、ストレス誘因性超音波を雌雄間で比較したところ、性周期に関わらず雌での発声は著しく少ないことが明らかとなり、さらに、ストレス誘因性超音波発声の神経メカニズムにはテストステロンを背景とした雌雄差があることが示唆された。研究成果の第二は、ラット警報フェロモンがストレス誘因性超音波の発声に及ぼす影響が明らかとなったことである。

ラット警報フェロモンはストレス刺激を受けたラットの肛門周囲部から発せられる化学物質で、それを受容した別のラットの不安レベルを高めることからストレス誘因性超音波の発声を増加することが示唆されていた。第三の成果は、「社会的絆」を司る神経伝達物質として知られるオキシトシンとストレス誘因性超音波の発声との関連性についてその一端が明らかとなり、今後の発展的研究へとつながる有用な知見を得たことである。最後に、第四の成果として、ラットの超音波発声における社会的コミュニケーションの重要性を検討した研究では、発情雌ラットを呈示した際に雄ラットが発する超音波の発声には複数飼いによる雄ラット間のコミュニケーション行動が影響を及ぼすことが示された。これらの成果は、ラットの超音波発声に関する今までにない新たな基礎データを得た点に意義があり、超音波の発声を指標としたストレス評価系の確立を一歩前進させた点で重要であると考えられた。本研究の研究代表者は本研究開始後数ヵ月のちに所属研究機関を移動したため、一年目において研究目標の達成に若干の遅れが生じた。しかしながら、二年目である本年度に行った数々の実験結果から、査読有の雑誌論文1報と学会発表1報を業績として残す進展がみられ、さらに、最終年度に向けて少なくとも雑誌論文2報と学会発表2報に相当するデータがすでにまとまりつつあるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。過去2年間の研究過程をとおして、研究目標を達成するために必要と考えられる、効果的な実験手技ならびに手順、効率的な実験データの収集ならびに解析方法、および今後の検証対象はすでに確固たるものがほぼ完成しつつある。したがって、最終年度を迎えるにあたって最優先の今後の研究の推進方策は、それらに忠実に則り実績を積み重ねることである。そして、研究当初の所属研究機関の移動や実験の条件選定において生じた若干の遅れを取り戻すとともに、限られた時間内で本研究の次のステップにつながる突破口となるような重要研究対象を吟味して選択し、本研究の目標を達成すべく実験を重ねることである。