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カルシウムシグナルの発生と伝達に関する分子細胞生物学的研究

本研究の目的は、出芽酵母の性フェロモンによるカルシウムシグナルの発生と受容伝達の分子機構を明らかにすることである。前年度までに、Ca^<2+>の流入に欠損を持つmid1変異株とMID1遺伝子の分子生物学的研究、およびCa^<2+>シグナルの受容または伝達に欠損をもつと予想されるmid2変異株とmid5変異株の細胞生物学的解析を行った。本年度はMID1遺伝子産物を主な研究対象とした。その研究の結果、特筆すべきととして、MID1遺伝子産物をほ乳類培養細胞中に発現させ、パッチクランプ法にてその電気生理学的性質を調べたところ、MID1遺伝子産物はCa^<2+>透過性陽イオンチャネルとしてはたらくことを発見した。興味深いことに、MID1遺伝子産物はCa^<2+>イオンだけでなく、Na^+、K^+、Cs^+などの陽イオンも透過させる能力があるが、Ca^<2+>イオンが共存するとこれらの諸イオンの透過は起こらないことも明らかとなった。昨年度までの研究から、MID1遺伝子産物のアミノ酸配列は既知のイオンチャネルのそれとは相同性はないことが明らかとなっているので、本研究は、酵母におけるCa^<2+>透過性のイオンチャネルの発見として世界で初めてのことである。なお、この研究成果は、平成8年度日本生化学会・日本分子生物学会の合同年会のシンポジウムで発表し、現在論文投稿準備中である。
サブナノ秒パルスによる非熱平衡プラズマの形成とその医療応用

研究背景:非熱平衡プラズマは化学的活性種の生成場であり,これを生体に曝すことで抗癌作用や止血・創傷治癒に代表される医療効果が報告されている。医療効果の原因はプラズマ中の活性種であると考えられているが,その作用機構は未解明な部分が多く,医療効果の最適化や実用化の壁となっている。非熱平衡プラズマの形成:本研究は,ナノ秒パルスプラズマと呼ぶ新たな方式を提案し,高速なスイッチング電源の開発により非熱平衡プラズマの発生を実現した。この発生方式は,従来法と異なり放電ガスを選ばないため,生成される活性種の種類と発生量を幅広く変更することが出来る。また,金属電極を誘電体の被覆なしで使用できるため,複雑な電極構造やワイヤー上のコンパクトな設計が可能となり,内視鏡や電気メスなど既存デバイスへの適用が比較的容易にできるという特徴を持つ。癌細胞・マウス腫瘍へのプラズマ照射効果の検証:本プラズマ源の医療効果を検証するため,皮膚癌細胞とマウス腫瘍モデルによる実験を行った。皮膚癌細胞に対して,癌治療に有用だと考えられるアポトーシス細胞死を誘導することが分かった。マウスの皮膚腫瘍に5日間連続でプラズマ照射するで,一定程度の抗癌作用が得られた。以上より,独自のプラズマ発生方式を提案し,その治療効果を細胞・動物レベルで証明した。動物細胞への活性種の影響:照射対象から蒸散した水分の2次元分布をレーザー誘起蛍光法(LIF)により計測し,活性種の生成に影響を与える対象表面の湿度をガス流速により制御した。生体作用が強いと考えられる酸素原子O(3P),ヒドロキシルラジカルOH(X^2P),一酸化窒素NO(X^2P)をHF法により計測し,これらが細胞の生存率に与える影響を評価した。その結果,放電ガスの酸素濃度よりも対象表面の湿度環境に依存して生細胞数が減少しており,特にOHの投入量に相関がみられた。このように活性種と生体効果を定量的に議論した研究は世界初である。(抄録なし)本研究の目的は、既存の熱プラズマでは治療対象に熱的損傷を与えてしまうのに対し、極短時間のパルス放電プラズマを用いることで広範な生体に対しプラズマ医療の効果を実現すること。これに加えて、プラズマと生体間の相互作用を解明することである。上記の目的に対する研究計画として、初年度は極短パルス放電による非熱平衡プラズマの形成とその優位性の検証、次年度は非熱平衡プラズマの照射によるラジカル生成機構とその生体作用の解明を掲げている。本年は初年度であり、左記計画に示す初年度計画を達成するとともに、次年度の課題となるプラズマ中の活性種計測と生体相互作用の解明にも取り組み、初歩的な実験成果を収めることができた。具体的成果について、初年度計画に相当する『非熱平衡プラズマの形成』では、従来本研究室では不可能であった7ナノ秒程度のきわめて短いパルス状高電圧の形成を実現した。これにより、人体(外皮)に照射しても電気的・熱的に刺激が少ないプラズマの発生に成功した。この非熱平衡プラズマの形成は、これまで適用困難であった広範な生体組織に対してプラズマを使った医療効果を実現するために極めて重要な成果である。続いて、次年度計画である『非熱平衡プラズマの照射によるらラジカル生成機構とその生体作用の解明』について、レーザー誘起蛍光(LIF)法により、プラズマ中で最も反応性が高いと期待されるOHラジカルの生成機構を計測した。その結果、生体表面を模擬した水面上において通常よりも高いラジカル密度が観測されており、OHラジカルが本研究で対象とする生体作用の主体となっている可能性を示唆している。これは、これまで理解不能だったプラズマー生体間の相互作用、つまり『プラズマ中の何が生体に作用しているか』を解明するための大きな一歩であると考える。本研究の目的:既存の熱プラズマでは治療対象に熱的損傷を与えてしまうのに対し、極短時間のパルス放電プラズマを用いることで広範な生体に対しプラズマ医療の効果を実現すること。これに加えてプラズマと生体間の相互作用を解明することである。上記の目的に対する研究計画:1年目は極短パルス放電による非熱平衡プラズマの形成、2年目は非熱平衡プラズマの照射によるラジカル生成機構とその生体作用の解明、3年目はプラズマパラメータによる生体効果の最適化を掲げている。本年は2年目であり、左記のプラズマ照射時のOHラジカルの計測を終え、動物細胞への生体作用(アポトーシス)の誘導と原因要素の検討を行うことで、2年目の計画は概ね達成された。具体的成果:初年度の成果である『非熱平衡プラズマ』を寒天培地に照射した際に、表面温度の上昇は1.7度に抑制され、数度の温度上昇も許されない生体治療に対して本研究の非熱平衡プラズマが適用可能であることを定量的に示した。次に、動物細胞に『非熱平衡プラズマ』を照射することで、癌治療などに有益と考えられるアポトーシス細胞死の誘導を確認し、その原因が短寿命の化学的活性種およびイオンによって導かれることを特定した。加えてアポトーシス細胞死の発生割合が周囲のガスやパルス電圧波形に依存することを明らかにした。そして、プラズマ中で最も反応性が高く、上記細胞死の一因と考えられるOHラジカルについて2次元密度分布を計測した。このOHラジカル計測により、ラジカル密度が雰囲気ガス種やパルス電圧波形に依存することを特定した。これはこれまで理解不能だったプラズマー生体間の相互作用、つまり『プラズマ中の何が生体に作用しているか』を解明するための大きな一歩である。

研究背景:非熱平衡プラズマは化学的活性種の生成場であり,これを生体に曝すことで抗癌作用や止血・創傷治癒に代表される医療効果が報告されている。医療効果の原因はプラズマ中の活性種であると考えられているが,その作用機構は未解明な部分が多く,医療効果の最適化や実用化の壁となっている。非熱平衡プラズマの形成:本研究は,ナノ秒パルスプラズマと呼ぶ新たな方式を提案し,高速なスイッチング電源の開発により非熱平衡プラズマの発生を実現した。この発生方式は,従来法と異なり放電ガスを選ばないため,生成される活性種の種類と発生量を幅広く変更することが出来る。また,金属電極を誘電体の被覆なしで使用できるため,複雑な電極構造やワイヤー上のコンパクトな設計が可能となり,内視鏡や電気メスなど既存デバイスへの適用が比較的容易にできるという特徴を持つ。癌細胞・マウス腫瘍へのプラズマ照射効果の検証:本プラズマ源の医療効果を検証するため,皮膚癌細胞とマウス腫瘍モデルによる実験を行った。皮膚癌細胞に対して,癌治療に有用だと考えられるアポトーシス細胞死を誘導することが分かった。マウスの皮膚腫瘍に5日間連続でプラズマ照射するで,一定程度の抗癌作用が得られた。以上より,独自のプラズマ発生方式を提案し,その治療効果を細胞・動物レベルで証明した。動物細胞への活性種の影響:照射対象から蒸散した水分の2次元分布をレーザー誘起蛍光法(LIF)により計測し,活性種の生成に影響を与える対象表面の湿度をガス流速により制御した。生体作用が強いと考えられる酸素原子O(3P),ヒドロキシルラジカルOH(X^2P),一酸化窒素NO(X^2P)をHF法により計測し,これらが細胞の生存率に与える影響を評価した。その結果,放電ガスの酸素濃度よりも対象表面の湿度環境に依存して生細胞数が減少しており,特にOHの投入量に相関がみられた。このように活性種と生体効果を定量的に議論した研究は世界初である。研究計画として、初年度は『極短パルス放電による非熱平衡プラズマの形成とその優位性の検証』、次年度は『非熱平衡プラズマの照射によるラジカル生成機構とその生体作用の解明』を掲げている。本年は初年度であり、左記計画に示す初年度計画を達成するとともに、次年度の課題となるプラズマ中の活性種計測と生体相互作用の解明にも取り組み、初歩的な実験成果を収めることができたため。2年目は研究計画として『非熱平衡プラズマの照射によるラジカル生成機構とその生体作用の解明』を掲げている。本年は2年目であり左記計画に示す2年目計画を概ね達成するとともに、動物細胞へのプラズマ照射実験を多分に行った結果、癌治療に有用だと考えられるアポトーシス細胞死の誘導要因について十分な考察を得ることができたため。今後は、プラズマ中に含まれる『どの化学的活性種(ラジカル)が生体作用をもたらすのか』、特にアポトーシスと呼ばれる細胞死を誘導する因子を特定したいと考えている。この因子を特定することで、ガン治療や低侵襲治療に対して従来法と異なる技術の提案が可能となる。具体的には、共同研究先の東京都市大学と連携してマウス線維芽細胞(NIH3T3)に対して、本研究で開発した非熱平衡プラズマを照射した際のアポトーシス作用を検証する。
リン酸化部位特異的抗体を用いたイオンチャネル制御機構の解析

イオンチャネルの膜内動態や機能の制御については、リン酸化などの細胞内代謝過程との深い関連が指摘されているが、その機序を詳細に解析したものは少ない。そこで本研究ではこのリン酸化と機能制御の相関を、最近のチャネル分子構造研究での成果と新しい電気生理の手法を結びつけた研究体勢によって推進を図ろうとする。本年度はラット脳Naチャネルについて、リン酸化部位指向性の抗ペプチド抗体を用いて電気生理学を含めたいくつかの実験によって、そのリン酸化に及ぼす影響について検討した。1.Naチャネルの一次構造上、リン酸化を受けると推定される複数のアミノ酸配列に対応したペプチドを合成し、これを抗原として抗ペプチド抗体を作成した。2.チャネル標品はcAMP依存性蛋白質リン酸化酵素(A-キナーゼ)によって無細胞系でもリン酸化を受けるが、作成した抗ペプチド抗体はこのリン酸化を阻害することが確かめられた。その阻害能はチャネル分子当り1モル相当であり、また阻害作用はエピトープ選択的であることも示された。3.ラット脳より抽出したNaチャネルをコードするmRNAをツメガエル卵母細胞に発現させて、抗体分子の効果を調べると、チャネル不活性化過程の昂進を抑えることが観察された。したがって、Naチャネルのリン酸化は、チャネル不活性化過程を促進する制御機構とみなすことができる。4.この抗体はブタ心筋のNaチャネルと推定される分子、及びウサギ骨格筋のCaチャネル分子とも弱い免疫交差性を示したが、その認識機構はエピトープ選択的ではなかった。
多様性時代の通常教室における子どもの行動アセスメントと早期支援モデルの実証研究

21世紀、多様性の時代に入り、さまざまなニーズをもった子どもに対して教育現場で臨床心理学の専門的協力を要請される面が濃くなっている。本研究は、多様性時代の学校現場における子どもの行動アセスメントと早期支援モデルのあり方を検討したものである。研究活動の基盤となったモデルはエビデンスベース臨床心理学における科学者-実践家モデルである。本研究は3年間に亘り1000名以上の児童を対象に行われた。行動アセスメントの多様な観察法を用いて教室で見られる不適切な社会的行動、学業行動の具体例を記録し解析した。支援度の高い児童群と低い児童群では、作成した行動チェックリストに含まれるすべての行動項目において有意差が認められた。行動アセスメントのデータにもとづき、学校巡回相談を行い、対象児童の多様な適応問題への早期支援法の効果を実証的に検討した。研究者は2002年に開始した神戸市「通常の学級におけるLD等への特別支援事業」に参加し、巡回相談と研究を常時行えるシステムの構築を検討した。「教員補助者」として13名の大学院生と一部学部生を毎年5つの小学校に配置して実践活動の指導を行った。この事業は神戸市教育委員会、小中学校、大学、専門機関、専門家チームが連携体制を築き、通常学級に大学院生もしくは大学生を「教員補助者」として配置し、大学教員指導の下、児童生徒の支援を目的とする長期的な企画である。さらに、日本における教育制度や家族文化的背景を考慮するため、多様性と文化社会的配慮に関する研究も合わせて遂行し、成果は論文、出版物、国際学会、国内学会において多数の発表を行った。また、研究で得られた学校支援に関する知見を現場の専門家に広めるために、学会のワークショップや教員を対象とした研修会および支援対象校の教員研修会や学校巡回相談において多角的に講習した。神戸市の5つの小学校において通常学級における問題行動の実態調査を行った。学習上あるいは情緒・行動面において支援を必要とする児童の学級において、行動の機能アセスメントに基づき、問題行動の先行環境要因(A)、行動(B)、結果(C)の記述データを集めた。特に支援を必要とする児童について、問題行動を明らかにし、教室内で問題行動の出現に関与する要因を調べた。低学年で頻繁に認められた問題行動は、集団行動がとれない、指示に従えない、課題に集中できない、授業中たち歩く、手遊び、課題に取り組まない、チャイムが鳴っても教室にもどらない、姿勢が保てないなどである。これらのアセスメントデータに基づき、通常の教室で「教員補助者」(大学院生)は、明確な指示、行動モデリング、バーバル・ノンバーバルプロンプト、フィードバック、声かけによる励まし、などを使い児童の適切な行動を増やすための支援を行った。さらに、教師の研修会では、研究者がコンサルタントとしてABC機能アセスメント方式にういてワークショップを行い、教室で教員補助者が集めたデータを基に児童の問題行動の捉え方と対処法についてモデルを示した。行動アセスメントの記述データの集計に基づき、平成16年度は行動チェックリストを試行し、5つの小学校で定期的に行動アセスメントを実行する。支援方法に関しては、平成15年度のモデルの適用を続行する。平成15年度の成果は、通常学級でABC記述アセスメントを複数の児童に適用できること、文脈に沿った行動アセスメントに基づき問題を減らすための介入プログラムが学級ベースで可能であることが分かったことである。さらに担任と協働で教室全体のアセスメントと介入も可能であることが分かった。成果は、通常の教室における特別支援のあり方に貢献するものである。実践研究では、神戸市の3つの小学校で教員研修会を行い、教室における行動アセスメントの方法と実証に基づく児童への支援法について講習した。巡回相談は5つの学校で行った。

さらに特別支援を必要とする児童のIEP(個別教育プログラム)の導入についても検討を開始した。教室単位の介入においては、「通常学級において『めあてカード』による目標設定が授業準備行動に及ぼす効果」について検証結果をまとめた(道城、松見、井上、印刷中)。このように教育の多様性が強くなる中、日本の心理学の時代的背景については、図書、「The Handbookof International Psychology」(2004)に記した。平成17年度は、「通常教室における子どもの行動アセスメント」の最終段階として、5つの小学校の低学年、通常教室における児童の機能的・記述的行動アセスメントを継続する一方、平成16年度の観察データの集計を行った。結果、26項目よりなる「教室における行動チェックリスト」の最終版を完成した。26の行動は、児童が通常の学級で授業に参加していないときに記述観察された行動である。大学院生11名と学部生2名が「教員補助者」として通年毎週1日教室で支援を行ったが、3学期はこの「教室における行動チェックリスト」を用いて、支援に入った教室の行動パターンおよび教室で個別支援の対象になった児童と支援を必要としなかった児童の行動パターンを調べた(最終データ集計中)。通常の学級における特別支援の方法については、平成16年度の成果を踏まえ、今年度も学会(日本行動療法学会、日本心理臨床学会)のワークショップや教員を対象とした研修会(全国学校相談研究大会、京都学校相談研究大会、神戸市小学校教育研究会特別支援部)、および支援対象校の教員研修会と巡回相談において講習した。本基盤研究の枠内における通常教室における新たな実践研究は、学校の教員と協働して、修士論文研究や大学院研究プロジェクトとして教員補助者である大学院生が遂行し、筆者はそれを指導した。学級単位のソーシャルスキル訓練、抑うつを示す児童の社会的相互作用の行動分析、特定児童の問題行動の時系列・逐次分析の研究などがその例であるが、いずれも通常教室において行動的アプローチの導入が可能であることを示している。低学年における姿勢改善プロジェクトの成果は「行動分析学研究」(大対・野田・横山・松見)に採択され印刷中である。国際学会(International Applied Behavior Analysis Conference, Association for Applied Behavior Analysis)と国内・全国学会でも成果を発表した。このように、多様性が増す通常教室に行動アセスメントを導入することで、学校の協力の下、さまざまな実践的研究を遂行できるシステムを構築できたことは本基盤研究の大きな成果である。これらの実証研究の概念的基盤である「科学者-実践家モデル」については、図書「心理学の新しいかたち」(2005)(分担執筆)に記した。
細胞死によって誘導される脳梗塞後の神経修復メカニズム

梗塞に陥った脳組織では大量の脳細胞死が生じ、これに伴うダイイングコードとして、炎症を惹起する内因性組織因子(DAMPs: danger associated molecular patterns)が虚血壊死した脳組織から放出される。本研究では脳梗塞後の細胞死に伴う炎症が、どのように収束し、神経修復を開始するのかを解明することを目標として研究を実施した。脳梗塞後のDAMPsが組織から排除されるメカニズムを、培養細胞系を用いた分子スクリーニングによって探索した結果、DAMPsが脳内に浸潤したマクロファージの発現するスカベンジャー受容体(MSR1やMARCO)によって細胞内に取り込まれ、排除されることが明らかになった。脳梗塞後に誘導されるMSR1を高発現するマクロファージは神経修復因子IGF-1を産生する明確な修復細胞であった。ビタミンA誘導体AM80の投与によって、DAMPsの排除を促進し、炎症の収束を早めることを発見した(Shichita, et al. Nature Medicine 2017)。以上の研究成果は、無菌的炎症の収束を早める治療法が可能であることを実証している。無菌的炎症は、様々な臓器障害の病態に絡んでおり、従来の炎症抑制薬では治療効果を上げられないことも注目されていることから、炎症の収束を早める薬剤の開発によって様々な病態に有効な治療剤が開発されることが期待される。実際に、炎症は修復機転を誘導する要因の1つであることが予想される。脳内における修復細胞の解析からは、これらを誘導するために修復性の脳内環境が形成されることが明らかになりつつある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。脳梗塞後の大量の脳細胞死に伴うダイイングコードとして、虚血壊死に陥った脳組織で炎症を惹起する内因性組織因子(DAMPs: danger associated molecular patterns)が知られている。特に、脳梗塞後の炎症に寄与するDAMPsは、High mobility group box 1(HMGB1)、ペルオキシレドキシン(PRX)、S100A8/A9などのタンパク質である。これらのDAMPsが炎症組織から排除されることは、炎症の収束に重要であると考えられる。実際にDAMPsの排除は、脳梗塞内に浸潤したMSR1を高発現するマクロファージが担う。しかし、このような炎症収束のための分子メカニズムはまだ未解明の部分が多い。脳梗塞後の脳組織においてMSR1を高発現するマクロファージを誘導するメカニズムを探索したところ、マクロファージの分化にも重要な役割を持つ転写因子Mafbが、MSR1の高発現を誘導することが判明した。マクロファージ特異的にMafbを欠損したマウスでは、脳梗塞後のMSR1を高発現するマクロファージが観察されず、脳梗塞の病態が悪化した。一方で、Mafbを発現誘導する低分子化合物としてビタミンAの誘導体が知られており、レチノイン酸の核内受容体(RAR: retinoic acid receptor)はRXR(retinoid X receptor)とヘテロダイマーを形成することによってMafbを発現誘導する。脳梗塞モデルマウスにビタミンA誘導体の1つであるタミバロテン(AM80)を投与すると、脳内に浸潤したマクロファージのMafbの発現が上昇した。その結果として脳梗塞内のMSR1を高発現するマクロファージが増加し、炎症の収束を早めることができた(Shichita, et al. Nature Medicine 2017)。脳梗塞後の炎症の惹起に関わるダイイングコードとしてペルオキシレドキシンを同定し、この排除が脳梗塞後の無菌的炎症の収束に重要であることを証明できた。研究計画としては概ね予定通りに進捗している。脳梗塞においてMafbを介して炎症の収束を誘導するダイイングコードを検索する。
オンチップ・セロミクス計測技術を使った心筋構成細胞間の相互作用の検討

心臓は個々の心筋細胞および非心筋細胞から構成されているが、全体としては機能的合胞体として機能している。個々の心筋細胞間の興奮伝播にはgap junctionが大きな役割を果たしていると考えられている。現在心筋細胞の機能解析法として、in vitro系においては心筋細胞をプラスチックプレート上で培養する方法が用いられている。最初は個々の細胞がそれぞれ独立したリズムで拍動しているが、徐々に同期し集団として拍動するようになる。しかしこの方法では、接着後の細胞間の相互作用をmassとしてしか見ることが出来ず、また心筋細胞と非心筋細胞の分離培養は基本的に不可能であった。我々は微細加工技術を用いて、マイクロチップ上に「1細胞レベル」で細胞ネットワークを構築して計測する「オンチップ・セロミクス計測システム」を導入した。本培養系を用いると、Cell sorting systemによって分離・同定された個々の細胞をチップ上で培養し、細胞レベルでの相互作用を観察することが可能である。心筋細胞を非接着性のアガロース上で数時間浮遊培養しても拍動しなかったが、微細加工を施した接着性の足場となるマイクロチャンバー内で培養することにより、1細胞でも拍動を開始した。また、それぞれ自動拍動能を持つ心筋細胞でネットワークを作成すると拍動の同期現象が認められ、免疫組織学的手法で検討した結果、細胞間にコネキシン43の発現が認められ、細胞間の同期現象にGAP結合が関与していることが明らかとなった。次にβ-agonistであるイソプロテレノールを添加すると、濃度依存的に拍動頻度が増加し、その影響は薬物をwash outすると、直ちに消失した。またイソプロテレノール添加時においても、接着した心筋細胞間の同期性は保たれていた。最後に、ネットワークを構成する心筋細胞数の違い(1、2、4、9細胞)による拍動同期の変化を検討した。心筋細胞の拍動同期は2細胞以上で生じ、細胞数が増えても認められた。また、細胞数が増えるにしたがい、拍動間隔の揺らぎ(バラツキ)が小さくなることも明らかとなった。本研究の目的は、通常の分散培養では解析不可能であった、心筋構成細胞間の相互作用を「オンチップ・セロミクス計測システム」を用いて、詳細に知ることである。そこで、まずラット心筋細胞を用いて、心筋細胞の拍動同期に細胞の接着が必要であるかを検討した。心筋細胞を非接着性のアガロース上で数時間浮遊培養しても拍動しなかったが、微細加工を施した接着性の足場となるマイクロチャンバー内で培養することにより、1細胞でも拍動を始めることが明らかとなった。また、それぞれ自動拍動能を持つ心筋細胞でネットワークを作成すると、拍動の同期現象が認められた。同期現象が認められた細胞を免疫組織学的手法で検討した結果、細胞間にコネキシン43の発現が認められ、細胞間の同期現象にGAP結合が関与していることが明らかとなった。次に、ネットワークを構成する心筋細胞数の違い(1、2、4、9細胞)による拍動同期の変化を検討した。心筋細胞の拍動同期は2細胞以上で生じ、この拍動同期現象は細胞数が増えても認められた。つまり、同期している細胞数が多いほど、拍動が安定していくものと考えられる。

今後は、オンチップ培養にてネットワークが安定化するために必要な細胞数の検討、オンチップ培養と分散培養の拍動、薬物反応の違い、そして最終的にはオンチップ培養を用いて心筋構成細胞間の相互作用を検討する予定である。本研究の目的は、通常の分散培養では解析不可能であった、心筋構成細胞間の相互作用を「オンチップ・セロミクス計測システム」を用いて、詳細に観察することである。まず、ラット心筋細胞を用いて、心筋細胞の拍動同期に細胞の接着が必要であるか否かを検討した。心筋細胞を非接着性のアガロース上で数時間浮遊培養しても拍動しなかったが、微細加工を施した接着性の足場となるマイクロチャンバー内で培養することにより、1細胞でも拍動を開始することが明らかとなった。また、それぞれ自動拍動能を持つ心筋細胞でネットワークを作成すると、拍動の同期現象が認められた。同期現象が認められた細胞を免疫組織学的手法で検討した結果、細胞間にコネキシン43の発現が認められ、細胞間の同期現象にGAP結合が関与していることが明らかとなった。次に薬物添加時の反応について検討を行った。交感神経β-agonistであるイソプロテレノールを添加すると、濃度依存的に拍動頻度が増加し、その影響は薬物をwash outすると、直ちに消失することが確認できた。またイソプロテレノール添加時においても、接着した心筋細胞間の同期性が保たれる事も確認できた。最後に、ネットワークを構成する心筋細胞数の違い(1、2、4、9細胞)による拍動同期の変化を検討した。心筋細胞の拍動同期は2細胞以上で生じ、この拍動同期現象は細胞数が増えても認められた。また、細胞数が増えるにしたがい、拍動間隔の揺らぎ(バラツキ)が小さくなることも明らかとなった。つまり、同期している細胞数が多いほど、全体としての拍動が安定していくものと考えられる。
茅資源の伝統的利用技術に着目した持続的建築生産のトレーニングプログラムの実践

平成30年度は、「(A)調査研究」としては、香川県・愛媛県において茅葺き技術・茅場・茅を利用する生活技術について現地調査を行った。「(B)プログラムの実践」としては、茅葺き施工のプログラムの実践を行った。研究期間全体では、「(A)調査研究」としては、四国を中心に、茅を利用する生活技術や茅資源の定量的な把握を行った。特に、今後現代社会で茅の利用を継続する上での各地の課題整理を総合的に行うことができた点で意義が大きかった。それは、茅という資源の不足や、茅を扱う地域固有の技術の損失、担い手の不足等であり、特に、大量の茅を必要とする茅葺き屋根の維持管理に際し、各地でそれらの課題を抱えていることが分かった。本研究では、各地で個別の解決が試みられている実情を整理し、近隣県の協力によりそれらを補う仕組みを構築し、不足要素を補完し合うことによる継承の可能性を明らかにした。その結果を踏まえ、担い手の育成も兼ねた「(B)プログラムの実践」としては、資源を利用する生活技術の習得希望者に対し、茅場の育成、茅刈り、乾燥、屋根葺きという一連の関連技術の習得プログラムを大学主催にて実施した。参加者へのアンケートの結果、技術的知識が十分得られなくても体験の面白さや交流に対する評価が高いことが分かった。また、関連技術にも続けて参加することで関心が広がる傾向が見られ、一連の作業を経験するプログラムの意義が確認された。茅葺きの施工という最も難易度が高いと思われたプログラムでも、簡易工作物に用いられた簡便な施工方法を採用したことで、短時間でのプログラムの実施が可能であることを実証できた。今後、持続可能な資源利用の普及を図る上で、汎用性の高い実践的研究になった。茅を利用する生活技術の調査に関しては、対象地域の1つの徳島県貞光家賀道上に加え、新たに茅葺き職人が見つかった高知県梼原町上本村、香川県小豆島町肥土山でも同様の調査を行った。家賀道上では、個人で維持する茅利用の方法を明らかにできた。家賀道上は肥料用の草を収集する個人所有のコエカリノ(肥刈り野)に紛れるススキを各戸で蓄えて屋根を葺いた集落で、そのススキは冬季の強風対策の大垣としても2次利用されていたことが分かった。現在は職人1名が約1反の近隣の休耕田を茅場に変えることで、集落最後の茅葺きとなった自宅を個人で維持していた。上本村では、職人集団で維持する茅利用が見られた。同集落は1970年頃までは住民の相互扶助で茅資源を利用していたが、現在は茅葺き職人67名が元牧場を茅場にして10日かけて15001600把の茅を採集するようになっていた。肥土山では、住民の新しい相互扶助の形成が見られた。肥土山はもともと個々の家族で3反ほどの茅場を維持していた集落だが、近年茅葺きの農村歌舞伎舞台の葺き替えに際し、新たに近隣の約7反の土手を茅場にし、茅刈りや葺き替えを住民の相互扶助で行うようになったと分かった。簡易工作物での茅利用に関しては、予定の6地域のうち大分の湯の花製造のための小屋と兵庫のウド小屋の調査を行った。これらの成果により、未解明な茅葺きの技術的幅を示すことができると考える。茅利用プログラムの実践に関しては、試験的に四国各地で6回のワークショップを開催し、参加者へのアンケートによりその効果を検証した。その結果、技術的知識が十分得られなくても体験の面白さや交流に対する評価が高い傾向、また、回を重ねることで関連する他の行事に関心を持つ傾向、が見られ、持続可能な資源利用を目指すプログラムの考案に向けた重要な知見を得ることができた。調査研究に関しては、予定通り1茅利用を維持する際の課題の整理、2利用技術の調査、3資源調査、のすべてに着手し、対象地域の1つであった徳島県貞光家賀道上に加えて高知県梼原町上本村、香川県小豆島町肥土山についても調査を実施できた。また、茅利用プログラムの実践に関しても試験的に四国各地で6回のワークショップを開催し、ワークショップへの様々な協力者も開拓する事ができた。以上のように、本研究で想定した様々な研究内容に一通り着手したことで、調査方法の妥当性の検証、実施可能性の検証、想定される結果の確認ができたため、今後は事例調査を増やし、今年度見られた課題を解決する事で順調に進展すると思われる。ただ、次年度以降、全国の他の事例調査と平行してもう1つの対象地域である三好市祖谷山村落合の調査を行うため、2年目のスケジュールがタイトである点、予算の関係上データロガーを用いた温熱環境評価を中止した点で「おおむね順調に進展している」と評価した。平成28年4月1日平成29年3月31日の間、産休・育休の取得に伴い職場を休職したため、平成28年度は全期間において対外的な研究活動を行うことはできなかった。そのため、研究計画のうち「(A)調査研究」については、平成27年度までに現地調査を終えていた徳島県貞光家賀道上・高知県梼原町上本村・香川県小豆島肥土山の集落調査、および、大分県別府市の湯の花小屋・兵庫県三田市のウド小屋の調査、の解析を進めるのに留まり、新たな調査はできなかった。「(B)プログラムの実践」については、平成28年9月から実施を予定していたが、これも平成28年度は実施を見合わせた。

大分県別府市の湯の花小屋は、適度な排湿と保温性を必要とする特別な小屋であったため現在まで茅葺きが維持されていた。その逆葺きの稲藁の屋根は、茅と稲藁を使い分けてその性能要求を満たすという特徴があった。下地は150mm程の厚い茅の層(ハダガヤ)を断熱層とし、表面の屋根葺き材に雨仕舞のよい逆葺きの稲藁(ホコ)を用いていた。20年は持つという下地の茅の層(ハダガヤ)は交換せず、耐久性には劣るが薄くても雨仕舞のいい表面の逆葺きの稲藁(ホコ)だけを3年で更新するという維持管理を行っていた。茅と藁を組み合わせることで、葺き替えの手間と材料の節約が可能になっていた。兵庫県三田市のウド小屋は、稲藁を逆葺きにした屋根で、葺き厚がわずか45mm程度で、最も薄い部類の茅葺きとみられた。屋根は稲藁の苫1層で、棟も含めすべての固定法は稲藁数本でねじって留めるという素朴な構法であった。小屋組に垂木はなく、屋根・壁共に桟に苫を留めただけの「吊る」ともいえる共通の構法でつくられていた。調査を行ったA家の場合、苫は解体後に部分補修をすることで56年まで繰り返し使用され、内部で使われたソクワラやタバワラと共に保管され、最後はすべて堆肥化されることが分かった。平成28年4月1日平成29年3月31日の間、産休・育休の取得に伴い職場を休職したため、平成28年度は現地調査やプログラムの運営といった研究活動を行うことはできなかった。そのため、平成27年度までに行った現地調査の解析を中心に研究を行なった。本研究の成果を担保する上で、研究計画に記載した現地調査や茅資源を利用するプログラムの運営という研究方法の変更はできないため、平成28年度と平成29年度に予定していた現地調査やプログラムの運営は、平成29年度の1年間で実施できるものに変更する。平成27年度の調査は順調であったため、研究期間全体で総合的に判断し、「やや遅れている」と評価した。平成29年10月平成30年2月の間、産休および育児休業を取得したため、その間研究が中断した。そのため、平成30年度まで期間を延長した。研究計画の「(A)調査研究」に関しては、瀬戸内のタバコ乾燥小屋に使用された茅葺きの構法を、実測と資料に基づき明らかにした。特に、新規の写真資料により広島式とみられる越屋根を持つ茅葺きのタバコ乾燥小屋の存在が明らかになったのが大きな成果であった。昭和6年のタバコ乾燥小屋の建築に関する指導書では、越屋根のない広島式は排気力に乏しいと述べ、特に広島式で夫婦建とする場合は排気を促進するために小規模の越屋根を設ける必要があるとされていた。建坪が大きい場合には排湿を促進する目的で越屋根を設けた可能性が高く、折衷式の試作のような茅葺きが存在していたことが明らかになった。また、四国南西部に多数残存する小規模な茶堂の茅葺きの構法について調査を行った。茶堂は、主屋と同様の技術で葺かれることが分かったが、棟に関しては、ススキや杉皮を用いて簡単に仕舞をする素朴な技術が確認された。また、茅葺きの主屋が3棟残存していた愛媛県松野町にて調査を行い、南予の茅葺き技術としての主屋と簡易な建物との差異を確認した。さらに、藁葺きの主屋の茅葺き構法を確認するため、松山平野の愛媛県伊予市にて角屋の藁葺きの貴重な残存事例であったT家住宅主屋の調査を行い、規模の拡大過程や屋根が直屋から角屋になるまでの過程を明らかにした。研究計画の「(B)プログラムの実践」に関しては、単発での香川大学の構内にて藁葺きの小屋を制作するワークショップを実施し、参加者に対してアンケート調査を行った。
手話と日本語のバイリンガル家庭におけるバイリンガル児の言語使用

わが国では,長年ろう学校において手話の使用が禁止されてきた.現在,手話を容認するろう学校も出てきたが,手話のできない教師も存在するなど積極的な導入とは言い難い.そのような中, 2005年にろう児をもつ親たちが日本手話で授業を受ける選択権を訴えた「ろう児の人権救済申立」を日本弁護士連合会に起こした.訴えを起こした親たちは,日本手話こそがろう児にとって100%理解できる言語であると認識し,日本手話を学び家庭でも手話での養育を行っている.このように近年,日本手話での養育を行う「手話家庭」は出現し始めてきた.手話家庭では「ろう児にとって日本手話が必要不可欠なものである」という信念の基,家庭に日本手話を取り入れているわけだが,ろう児の兄弟姉妹にあたる聞こえる子どもに対してそれがどう影響していくのかには確信が持てていない.聞こえる子どもへの影響に対する不安が,家庭での手話での養育の導入,ろう児を手話で育てていくかどうかという重要な決定の判断材料の一部となっていることは紛れもない事実である.しかし,その不安に答えるような学術的な研究は筆者がこれまで行ってきたもの以外皆無である.そこで,本研究ではろう児をもつ家庭が家庭内の言語使用を検討する際の一助となるべく手話家庭を訪問し参与観察・ビデオ収集を行った.そして, 3軒4名のバイリンガル児の言語使用を中心に計93日分の手話家庭の会話データを収集することができた.これらは今後,手話と日本語のバイリンガル児の言語使用を分析するための貴重なデータとなるであろう.わが国では,長年ろう学校において手話の使用が禁止されてきた.現在,手話を容認するろう学校も出てきたが,手話のできない教師も存在するなど積極的な導入とは言い難い.そのような中, 2005年にろう児をもつ親たちが日本手話で授業を受ける選択権を訴えた「ろう児の人権救済申立」を日本弁護士連合会に起こした.訴えを起こした親たちは,日本手話こそがろう児にとって100%理解できる言語であると認識し,日本手話を学び家庭でも手話での養育を行っている.このように近年,日本手話での養育を行う「手話家庭」は出現し始めてきた.手話家庭では「ろう児にとって日本手話が必要不可欠なものである」という信念の基,家庭に日本手話を取り入れているわけだが,ろう児の兄弟姉妹にあたる聞こえる子どもに対してそれがどう影響していくのかには確信が持てていない.聞こえる子どもへの影響に対する不安が,家庭での手話での養育の導入,ろう児を手話で育てていくかどうかという重要な決定の判断材料の一部となっていることは紛れもない事実である.しかし,その不安に答えるような学術的な研究は筆者がこれまで行ってきたもの以外皆無である.そこで,本研究ではろう児をもつ家庭が家庭内の言語使用を検討する際の一助となるべく手話家庭を訪問し参与観察・ビデオ収集を行った.そして, 3軒4名のバイリンガル児の言語使用を中心に計93日分の手話家庭の会話データを収集することができた.これらは今後,手話と日本語のバイリンガル児の言語使用を分析するための貴重なデータとなるであろう.
強化と予測に果たす前頭連合野の役割

人でもなにか好ましいことが起こることを「期待」するように、サルもこれからおいしい食べ物が貰える、という場合にはそれを「期待」することが知られている。また、エサが貰えることが期待できない場合には、「報酬がないことを予期する」という過程があることも明らかになっている。ニューロン活動のレベルでも、「特定の報酬の期待」、あるいは「特定の報酬がないことの予期」に関係した活動を示すニューロンが前頭連合野の背外側部と呼ばれる部位に存在することが示されている。前頭眼窩野は前頭連合野の腹側部に広がる領野であり、種々の感覚情報と、扁桃核、視床下部などからの動機づけ情報を統合することにより刺激-報酬間の連合や情動に関係していると考えられている。そこで、報酬により関係が深いと考えられる前頭眼窩野においても、「報酬期待」に関係したニューロン活動は見られるのか、また報酬関連活動に背外側部のものと違いが見られるか、という点を明らかにする研究に取り組んだ。その結果、サルの前頭眼窩野には「特定の報酬の予測に関係するニューロン」、「報酬と無報酬の違いの予測に関係するニューロン」、「好む報酬と好まない報酬の違いの予測に関係するニューロン」、という3つのタイプのニューロンが見出された。前頭眼窩野ニューロンの報酬予測関連活動は、背外側部のものに比べて動物の報酬に対するモチベーションに強く依存していることが明らかになり、「特定の報酬」というよりは「特定の報酬価」を予測する機能に関係していることが示唆された。こうした性質は、動物がその行動により次にどのような結果が得られるのかを予測・期待する機能に関係しており、前頭眼窩野は動物の目標志向行動に重要な役割を果たしていると考えられる。
熱進化する微惑星の衝突破壊と小惑星・氷衛星の多様性の起源

熱進化により内部構造を持った微惑星が衝突破壊を起こすことによって,様々な組成や密度を持った小惑星・衛星を形成したと考えられる.本研究では,氷微惑星の圧密・焼結過程とその結果形成した多様な空隙率を持つ氷小天体の衝突破壊過程を実験的に研究し,氷小天体の空隙率分布と衝突破壊強度の空隙率依存性を明らかにした.また層構造を持つ岩石微惑星の表層に形成される衝突クレーターと微小天体の典型であるラブルパイル(岩塊集積)天体の衝突過程について実験的に研究し,クレーター形成に対する層構造の影響と衝突破壊過程に対する岩塊数や岩塊サイズの影響を明らかにした.熱進化により内部構造を持った微惑星が衝突破壊を起こすことによって,様々な組成や密度を持った小惑星・衛星を形成したと考えられる.本研究では,氷微惑星の圧密・焼結過程とその結果形成した多様な空隙率を持つ氷小天体の衝突破壊過程を実験的に研究し,氷小天体の空隙率分布と衝突破壊強度の空隙率依存性を明らかにした.また層構造を持つ岩石微惑星の表層に形成される衝突クレーターと微小天体の典型であるラブルパイル(岩塊集積)天体の衝突過程について実験的に研究し,クレーター形成に対する層構造の影響と衝突破壊過程に対する岩塊数や岩塊サイズの影響を明らかにした.本年度は岩石微惑星と氷微惑星に関する衝突破壊実験を開始した。岩石微惑星に関しては、熱進化の初期状態であるシリケイトコア・高空隙率マントルを模擬した試料を用いて実験を行った。コアにはガラス、マントルには石膏を用い、コア・マントルの質量比を系統的に変化させて、衝突速度24km/sで衝突実験を行った。高速度カメラによるその場観察及び衝突破片の代表的値である反対点速度の計測を行い、実験後には試料の回収し破片の質量分布を計測した。その結果、この層構造試料の衝突破壊強度は、コア・マントル質量比(R)により大きく変化することがわかった。特にコア部分の破壊条件は、Rとエネルギー密度(Q)でQ=Q^*R^2のように表すことができた。ここでQ^*はガラスの衝突破壊強度である。この関係はコアとマントルへのエネルギー分配と密接に関係しており、コアへのエネルギー分配率がf=R^<2.6>と書き表せることから説明できる。氷微惑星に関しては,高空隙率マントルを模擬した雪の衝突破壊実験を系統的に行った.雪強度はその焼結度により大きく変化する.そこで空隙率40%の雪試料が焼結時間と伴に引っ張り強度が変化する様子を調べた.そして引っ張り強度(σ)が時間(t)と伴にσt^<0.2>に従って増加することを明らかにした.この引っ張り強度は焼結度を表す良い指標であると考えられ,衝突破壊強度とほぼ比例関係にあることが分かった.また,コア部分の氷・シリカ圧密試料の作成方法を確立するため,氷・シリカ混合物の圧密実験を行った.空隙率40%以上の粉末混合物を温度-10°C-70°Cで圧密して圧力と密度の関係を調べた.その結果,シリカの体積含有率が30%を超えると30MPaかけても10%以上の空隙が残ることが分かった.来年度はこの結果を整理した実験式を用いて衝突実験に必要なコア試料を作成する.本年度は,氷微惑星の衝突破壊に対する空隙率の影響と岩石層構造天体にできる衝突クレーターに関する実験を行った.氷微惑星の衝突実験においては,50%を超える高い空隙率を実現するために数十μmの氷微粒子を用いて試料を作成した.その結果,空隙率4070%の広い範囲で雪試料を準備することができた.この雪試料を1時間から1ヶ月間-15°Cで焼結させることにより,衝突破壊強度の焼結度と空隙率の依存性を調べた.実験では,どの空隙率でも焼結時間の違いによる引っ張り強度や音速の違いは見られなかった.衝突破壊強度に関しても焼結時間の違いは観察できなかった.一方,空隙率が違うと引っ張り強度は1桁以上変化し,また音速も空隙率が30%から60%に減少すると半分ほどに減少した.衝突破壊強度に関しては,引っ張り破壊強度ほどの大きな変化はなく,空隙率の増加とともに微減した程度であった.しかしながら,衝突のモードは空隙率により大きく変化した.空隙率60%以上では,弾丸の潜り込みが激しくなるので,それによって,低速度衝突では弾丸の付着が起こり,中速度では弾丸の突き抜けのような減少が現れた.一方,クレーター形成実験においては,まず,層構造を持たない玄武岩及びモルタルブロックに実験を行った.その結果、クレーター直径はエネルギーの0.36乗、深さはエネルギーの0.35乗(モルタルは0.28乗)に比例することが分かった.玄武岩をモルタル層で覆った層構造試料に対して充分に大きな衝突エネルギーを与えるとこの構造を反映した同心円型クレーターが形成することが分かった.その深さは、モルタル層庫(T)と玄武岩に形成されるピットの深さ(d_b)の和で表される.d_bはTが厚いほど浅くなり、その変化は弾丸が試料に衝突する際の運動モデルを仮定することによりd_b/d_<b0>=(1-T/d_m)^<1.62>となることが分かった(d_<b0>=層構造のない玄武岩上に形成される

クレーター深さ,d_m=層構造のないモルタル上に形成されるクレーター深さ).本年度は,氷微惑星の初期進化において重要な高空隙率氷天体の衝突合体過程を調べた.熱進化による圧密焼結を想定して空隙率を70%から40%に変化させた雪試料を用いて衝突実験を行った.さらに,この雪試料の力学的強度を精密に求めるために定歪速度引張り変形実験を行い,それらの引張り強度の計測を行った.その結果,衝突速度30490m/s,弾丸・標的質量比0.050.01において,衝突様式を4つに分類し,それらの領域の空隙率依存性を明らかにした.特に衝突合体領域は,弾丸・標的質量比く0.1でしか存在できないことがわかった.また,雪の引張り強度の計測では,引張強度は充填率の3.4乗に比例することが明らかになった.この結果を用いて衝突破壊のスケール則の改良を試みた.これらの実験に加えて,熱進化が進んだ岩石マントルー鉄コア模擬試料の衝突破壊強度の計測とマントルーコア間のエネルギー分配に関する研究を行った.その結果,シリケイトコア・高空隙率マントルの場合と同じく,鉄コアの破壊条件(Q_t:平均エネルギー密度)は,鉄の衝突破壊強度Q_<core>*とコア・マントル質量比R_<cm>を用いて,Q_t=Q_<core>*・R_<cm>^<-n>と表すことができることがわかった.しかしながら,nは1程度となりシリケイトコアの場合の2よりもかなり小さくなった.これは,鉄コアの場合,マントルによるコア保護機能があまり効かないことを意味している.最後に,熱進化が充分に進んだ天体の衝突再集積により形成されるラブルパイル天体の衝突破壊に関する実験を行った.特に,ラブルパイルの構成要素自身の破壊が及ぼす衝突破壊過程への影響を調べた.その結果,構成要素と弾丸のサイズが近い場合には,要素自身の破壊によりエネルギーが消費され,衝撃波の伝播が大きく妨げられることが分かった.従ってラブルパイル天体は,衝突破壊に際して容易に再集積が起こる可能性がある
新規恐怖反応異常マウスで切り拓く恐怖感情と意志力のダイナミクス

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
重いクォークを含む系の精密解析と標準模型を越える可能性:摂動論的QCDの新展開

標準模型の検証ならびにそれを越える模型の手がかりを得るという観点から,QCDの理論的予言精度の向上は現在最重要課題の一つとなっている。本研究では重いクォークならびに"重い状態"を含む現象に対し,摂動論的扱いの適用範囲をQCDの因子化定理に従って厳密に検討するとともに,QCDの予言精度の向上を目指した。1.B中間子の崩壊過程に現れる光円錐波動関数,形状関数について詳細に調べ,これらの非摂動的部分に対し理論的に強い制限が課せられることを明らかにした。また,高次フォック状態を無視する近似で,解析的な解が得られることも示した。2.J/ψ粒子生成過程は,非相対論的近似を用いて考察できることが知られている。偏極陽子・陽子散乱におけるDouble(二個の)J/ψ粒子生成から偏極グルオン分布を測定できることを指摘した。RHICでの精度の高い偏極実験でこの成果が役立つことが期待される。3.重粒子生成・崩壊に対するQCDならびに電弱補正に関し,トンプクォーク生成過程を詳細に検討した。崩壊粒子の角分布の計算、高エネルギーでは電弱補正が無視できないこと等,極めて重要な結果を得ることができた。4.QCDの理論的予言精度の向上という観点からDrell-Yan過程に対するQCD補正を系統的に考察し,新たな観測量の提言を行った。5.重いクォークに対する非相対論的有効理論は,数値的アプローチでも非常に重要である。その有効理論を格子ゲージ理論で扱う上での理論的問題を明らかにするとともに,重いクォークを含むカレントの格子摂動計算等の考察を行った。B中間子の崩壊等を議論する上で理論的予言の精度を上げた点重要な成果である。標準模型を越える模型の手がかりを得るという観点から、量子色力学(QCD)の予言精度を上げるべく、摂動・非摂動両側面から様々な研究がなされている。中でも、RHICに代表される新しい実験計画を念頭に置いたハドロン構造に関する考察、トップクォークに代表される重いクォークを含む系に対する摂動・非摂動的取扱の研究は近年着実な成果を上げている。本研究では、重いクォークを含んだハドロンに対する非相対論的有効理論を用いたアプローチを重点的に調べた。近年、B中間子のハドロン崩壊に摂動論的QCDの手法が適用でき、ハドロンの光円錐波動関数を用いて記述できる可能性が指摘されている。軽い中間子の光円錐波動関数の解析は既に多くあるが、Bのような、重いクォークを一つ含む中間子は殆んど調べられておらず、今後の発展において重要な課題である。.光円錐波動関数は、演算子恒等式を用いて、その独立な形状因子に強い制限をつけることができる。この方法と、クォークが重い場合の有効理論を組み合わせることにより、高次のフォック状態を無視した近似で、波動関数が束縛エネルギーをパラメータとして完全に解けることを見出した。Bの崩壊を議論する上で、極めて重要な結果であると考えられる。(参考文献3-4)構造関数に関しては、RHIC等の新しい実験計画を視野に入れ、横構造関数の統一的取扱い(参考文献1)、標準模型の検証に関する考察も行った。(参考文献2)。電弱理論で、「輻射ゼロ」と呼ばれる現象が知られているが、これを実験的に検証することは困難であると思われていた。しかし、予定されているRHICのエネルギー領域での偏極ピームの実験では、この現象が観測される可能性を見出した。理由は、電弱理論では偏極したクォークのみが反応に関与するので、偏極ビームは有利であること、'また、このエネルギー領域ではQCD補正が小さいことにある。量子色力学(QCD)の予言精度を上げることは、標準模型の検証およびそれを越える模型の手がかりを得るという観点から現在最も重要な研究課題である。

中でもRHICならびに次期大型加速器計画を念頭に置いたQCDの詳細な検討、B中間子にかかわる重いクォークを含む系に対する摂動・非摂動的取り扱いの研究は近年目覚しい成果を挙げている。(総合報告、参考論文3)本研究では重いクォークを含んだハドロンに対する非相対論的有効理論を用いた解析、ならびに新しい加速器実験に関わる物理現象の解明を目指した。まず昨年度に引き続き、B中間子の光円錐波動関数に対し非相対論的有効理論を適用し、軽いクォークの横運動量分布を考察した。この分布関数についても高次フォック状態を無視する近似で解析的に解が得られることを見出した(参考文献1,5)。Bの崩壊における冪補正を考察する上で重要な情報を与える成果である。RHIC等の新しい実験に対する考察としては(1)偏極過程でのJ/Ψ粒子生成(2)横偏極過程でのDrell-Yan過程を取り上げた。J/Ψ粒子は重いチャームクォークの束縛状態であり、ここでも非相対論的近似が有効である。RHICでJ/Ψ粒子生成を観測することにより偏極陽子内のグルオン分布の情報が得られることを指摘した(参考論文2)。RHICの偏極実験では陽子の構造に関しかつてない情報が得られるものと期待されている。そこで、横偏極陽子・陽子消滅におけるDrell-Yan過程での偏極レプトン生成に対するQCD補正を考察した(参考論文4,6)。この成果は今後の実験計画に対し一石を投じたものと考えている。量子色力学(QCD)の理論的予言精度は、標準模型の検証およびそれを越える模型の手がかりを得るという観点から現在重要な問題となっている。中でも、理論的不定性を減らすべく、QCD高次効果の詳細な検討、B中間子等、重いクォークを含む系に対する摂動・非摂動的取り扱いの研究は近年目覚しい成果を挙げている。(総合報告、参考論文2)本研究では重いクォークを含んだハドロンに対する非相対論的有効理論を用いた解析、ならぴに新しい加速器実験で想定される物理現象の解明を目指した。まず、B中間子の光円錐波動関数に対し非相対論的有効理論を適用し、軽いクォークの横運動量分布を考察した昨年度の成果(参考論文1)を発展させ、B中間子の包含崩壊に現れる構造関数を考察した。構造関数についても高次フォック状態を無視する近似で解析的に解が得られることを示した。様々なB崩壊を理解する上で重要な進歩である。成果は現在論文に取りまとめ中である。RHIC等の新しい実験に対する考察としては、昨年に引き続き(1)偏極過程でのJ/Ψ粒子生成、また(2)横偏極過程でのDrell-Yan過程を取り上げた。偏極陽子内のグルオン分布の情報を得るために、J/Ψ粒子生成を観測することが有効であることを指摘した(参考論文5)。昨年の縦偏極での成果(参考論文3,6)を発展させ、横偏極陽子・陽子消滅におけるレプトン対の横運動量分布に対するソフトグルオン効果を取り入れた解析を行った。この成果は今後の実験結果解析の上で重要な役割を果たすものと考えられる。