hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
成体幹細胞を用いた血管新生・心筋再生による心不全治療に対する核医学的評価の有用性

骨髄単核細胞・末梢血単核細胞移植による虚血心筋血管新生治療の効果判定における核医学的評価の有用性の検討を行った。ラット60分虚血・再灌流モデルを作成、24時間後に^<99m>Tc-Tetrofosmin心筋SPECTと心臓超音波検査を行い、DiI標識骨髄単核細胞または末梢血単核細胞1x10^7個を左室腔内に注入した(各n=8)。生食投与群(n=8)も作成し、4週後に同様の検査を行った。心筋構成細胞にFITC標識免疫染色を施した。ガンマカメラで撮像した心筋SPECTからBull's Eye Mapを作成し、正常ラット10匹の心筋SPECTから作成したNormal Fileとの比較から求めたDefect Score、Severity Scoreは、骨髄単核細胞移植群で有意な改善(-36.4%,p=0.01;-24.3%,p=0.003)、末梢血単核細胞移植群で改善傾向(-18,5%,-13.9%)、生食投与群では増悪傾向(+13.9%,+4.8%)を認めた。虚血領域での血管内皮細胞数は、骨髄単核細胞移植群、末梢血単核細胞移植群で生食投与群に較べ有意に多かった(177±29,157±115,68±6/0.25mm^2)。免疫染色標本の観察から移植細胞の内皮細胞への分化が確認された。心臓超音波1検査での左室短縮率は、生食投与群で43.5%低下したが、骨髄単核細胞移植群、末梢血単核細胞移植群では14.5%、19.4%の低下に留まった。骨髄単核細胞移植群では、末梢血単核細胞移植群に比して心筋血流改善効果が優れており、左室の機能低下抑制も骨髄単核細胞移植群でより効果的であった。また、心筋血流シンチグラフィは、心筋梗塞後の左室機能低下を抑制する血管新生治療の効果判定に有用と考えられた。ラット60分虚血・再灌流モデルを作成、24時間後に^<99>mTc-Tetrofosmin心筋SPECTと心臓超音波検査を行い、DiI標識骨髄単核細胞または末梢血単核細胞1×10^7個を左室腔内に注入した(各n=8)。ガンマカメラで撮像した心筋SPECTからBull's Eye Mapを作成し、正常ラット10匹の心筋SPECTから作成したNormal Fileとの比較から求めたDefect Score, Severity Scoreは、骨髄単核細胞移植群で有意な改善(-36.4%, p=0.01; -24.3%, p=0.003)、末梢血単核細胞移植群で改善傾向(-18.5%, -13.9%)、生食投与群では憎悪傾向(+13.9%,+4.8%)を認めた。

虚血地域での血管内皮細胞数は、骨髄単核細胞移植群、末梢血単核細胞移植群で生食投与群に較べ有意に多かった(177±29,157±15,68±6/0.25mm^2)。免疫染色標本の観察から移植細胞の内皮細胞への分化が確認された。心臓超音波検査での左室短縮率は、生食投与群で43.5%低下したが、骨髄単核細胞移植群、末梢血単核細胞移植群では14.5%、19.4%の低下に留まった。骨髄単核細胞移植群では、末梢血単核細胞移植群に比して心筋血流改善効果が優れており、左室の機能低下抑制も骨髄単核細胞移植群でより効果的であった。また、心筋シンチグラフィと心臓超音波検査は、心筋梗塞後の左室機能低下を抑制する血管新生治療の効果判定に有用と考えられた。心筋梗塞モデルを用いて,移植した骨髄単核細胞から血管内皮細胞への分化増殖による脈管形成,引き続いて起こる血管新生の過程を放射性同位元素(RI)標識thymidine analogによりin-vivo imagingすることができるか検討を行った。thymidine analogで,thymidine同様DNA合成の基質となり,DNA合成を直接的に反映する3'-deoxy-3'-fluorothymidine(FLT)のRI標識体でこの細胞分化増殖過程を画像化することを試みるために,ラット60分虚血・再灌流モデルを作成,24時間後に骨髄単核細胞1×10^7個を左室腔内に注入,同容積の生食を投与する群も作成し,7日後に^<14>C-FLTを静注した後に心臓を摘出,短軸横断薄切片を作成してオートラジオグラフィおよび各種組織染色を行った。^<14>C-FLTの集積程度とKi-67陽性の増殖細胞数を比較し、両者に良好な相関関係がみられるか検討を行ったが,^<14>C-FLTが明らかに集積するものから有意な集積がみられないものまで個体間でばらつきが大きく、Ki-67陽性細胞数と^<14>C-FLTの集積程度の間には有意な相関がみられなかった。^<14>C-FLTが明らかに集積する領域には炎症細胞の浸潤が強く,^<14>C-FLTの集積が梗塞領域における炎症の強度,炎症細胞浸潤の程度に影響されている可能性が示唆された。また,同様のモデルを用いて梗塞24時間後に移植した骨髄単核細胞の体内動態と心筋への生着を非侵襲的に評価するため骨髄単核細胞を^<99m>Tc-exametazime(HM-PAO)で標識し,体外からガンマカメラを用いてイメージングする研究を現在進めている。細胞移植を心筋梗塞,再灌流治療後何病日目に行えば最も効果的であるか,何病日目までなら治療効果が期待できるかなどを検討していく予定である。(1)ラット心筋梗塞モデルを用いて,骨髄単核細胞を放射性同位元素(RI)標識することによって移植された単核細胞が心臓へ生着する過程が画像化できるか検討を行った。移植細胞の心臓への生着をin-vivo imagingできれば,心筋再生治療の初期成功を非侵襲的に評価できる検査法となり,再灌流治療後の心筋梗塞症例に対する細胞移植至適施行時期などを検討することが可能となると考えられた。実験は,ラット冠動脈左前下行枝を60分虚血・再灌流するモデルを用い,^<99m>Tc-exametazime (HM-PAO)により標識した骨髄単核細胞を梗塞24時間後に移植して,体外からのガンマカメラ撮像で心臓への生着を画像化することを目指した。しかし,画像上,RI標識単核細胞の虚血再灌流心への明らかな集積はみられず,ウエルカウンターでの測定でも無処置の心臓への集積と有意差が認められなかった。原因として,骨髄単核細胞の^<99m>Tc標識率が予想以上に低かった(約10-20%)ために,もともと極めて少ない虚血再灌流心に生着する骨髄単核細胞を画像化することができなかった可能性が考えられた。(2)移植した骨髄単核細胞が血管内皮細胞へ分化増殖する血管新生の過程をthymidine analogでthymidine同様DNA合成の基質となりDNA合成を反映する3'-deoxy-3'-fluorothymidine (FLT)の同位元素標識体で画像化することが可能か検討した。
中枢損傷部位の違いによる姿勢調節障害パターンの特定と有効なリハビリ介入方法の探索

本研究では、ラットの姿勢調節反応の特徴を抽出するため、新たな小動物用重心動揺計を開発し、傾斜外乱時の重心変動と四肢筋活動について健常及び脳損傷モデルを用いて検討した。床面の異なる傾斜方向と傾斜速度による影響を調査した結果、健常モデルでは傾斜角度の増加に伴う四肢筋活動と傾斜反対側への体重移動による姿勢補正がみられ、この反応パターンは傾斜速度の増加に伴い変化した。一方、片側感覚-運動野損傷モデルでは麻痺肢の反応遅延と健側肢及び体幹による代償がみられ、傾斜速度の増加に伴い姿勢調節障害は顕著となった。以上より、本研究の手法を用いることで種々の中枢損傷に伴う姿勢調節機能の評価が可能になると考えられた。本研究の目的は、ラット脳損傷モデルを用いて姿勢調節障害の特徴を定量的に明らかに、それらに対するリハビリ介入の効果を検討することである。これは、中枢神経損傷損傷による姿勢調節障害に対する的確なリハビリプログラムの開発のための基礎的データの提供につながる臨床的意義がある。このため、本研究では次の項目を計画している。1床面を一定速度で傾斜させた際の重心動揺を測定するラット用重心測定システム(ラット用重心動揺計、筋電図測定、動画記録)を構築する。2健常ラットおよび大脳皮質、視床、小脳のラット脳損傷モデルに対して、前後・左右方向の異なる傾斜角度における静的な姿勢保持(静的条件)での重心動揺、および前後・左右方向の異なる傾斜速度における傾斜反応時(傾斜条件)の重心動揺を測定する。更にワイヤー電極を用いた四肢の筋活動およびビデオによる動画を同時に記録する。3脳損傷に伴う姿勢調節障害の歩行運動への影響につい、トレッドミル歩行時の動作解析などを通して歩行運動の評価を実施する。4ラット脳損傷モデルに対してトレッドミル歩行練習を実施し、その効果について検討する。平成24年度は、ラット用重心測定システムの構築および健常ラットを用いた重心動揺と筋活動の同時計測など姿勢調節能力の評価データを取得した。ラット用重心動揺測定における測定精度を担保し、ラットを用いた生体による測定に耐えうるシステムの開発した。また、ラットなどの小動物を用いた床面傾斜による外乱刺激に対する特徴的な四肢・体幹の姿勢調節反応を抽出できた。異なる傾斜角度および傾斜速度などの刺激条件の違いから、代償的および予測的な姿勢を補正する反応の様々な出現パターンが確認された。これらを基に脳損傷モデルとの比較やリハビリ介入による効果を検証していく必要が考えられた。本研究の目的は、ラット脳損傷モデルを用いて姿勢調節障害の特徴を定量的に明らかにし、それらに対するリハビリ介入の効果を検討することである。これまで我々は、ラット用重心測定システムを構築し、生体を用いた測定に耐えうるシステムを開発した。平成25年度においては、ラット用重心測定システムを用いて健常ラットを前後・左右方向に傾斜させた際の重心変動と四肢の筋活動の同時計測による姿勢調節能力の評価を行った。加えて、四肢の筋活動の慢性記録を導入し、ラットの姿勢変化中の安定的な同時計測を可能とした。この結果、異なる床面傾斜による外乱刺激に対するラットの特徴的な四肢・体幹の姿勢調節反応がみられた。その特徴として、異なる傾斜角度および傾斜速度などの刺激条件の違いにより、代償的および予測的に姿勢を補正する反応と考えられる傾斜角度の増加に応じた体重移動や四肢の相同的な筋活動がみられた。この姿勢調節反応は傾斜速度の違いによりも傾斜角度に依存する傾向にあった。一方、ラットの脳損傷モデルでは、傾斜外乱に対して麻痺側肢の機能低下により著明な反応の遅延がみられ、健側肢と体幹による代償的な姿勢補正が行われていた。以上より、姿勢調節能力の向上を目指すリハビリテーションにおいて、姿勢調節反応の状態を定量的に捉え、介入方法として外乱刺激を用いる際の適切な刺激量を考慮する必要が考えられた。本研究の目的は,異なるラット脳損傷モデルを用いて姿勢調節障害の特徴を定量的に明らかにし,それらに対するリハビリ介入効果を検討することである.これは、中枢神経損傷損傷による姿勢調節障害に対する的確なリハビリプログラム開発のための基礎的データの提供につながると考える。そこで本研究では次の項目を計画した。(1)床面を一定速度で傾斜させた際の重心動揺を測定するラット用重心測定システム(ラット用重心動揺計、筋電図測定、動画記録)を構築する。(2)健常ラットおよび大脳皮質、視床、小脳を損傷させたラット脳損傷モデルに対して、前後・左右方向の異なる傾斜角度における静的な姿勢保持(静的条件)での重心動揺、および前後・左右方向の異なる傾斜速度における傾斜反応時(傾斜条件)の重心動揺を測定する。

(3)脳損傷に伴う姿勢調節障害の歩行運動への影響について検討する。このため、トレッドミル歩行時の動作の解析およびはしご歩行テストなどの歩行運動の評価を行う。(4)ラット脳損傷モデルに対してトレッドミル歩行練習を実施し、その効果について検討する。平成23年度は、ラット用重心測定システムを構築し、健常ラットを用いて静的および傾斜条件における重心動揺、筋活動、動画記録による姿勢調節能力の評価を進めている。結果の一部として、ラットは傾斜角度の増加に伴い、特に左右方向の傾斜時には積極的な四肢・体幹の姿勢調節反応を示した。また、その反応は傾斜速度の違いにより姿勢調節反応の出現および姿勢の補正が異なる状態を示していた。平成24年度の研究では、ラット用重心動揺計の開発と四肢の筋電図測定の両者による同時測定が可能となるシステム構築において、データの安定した抽出および測定精度を担保するため、その調整および準備に時間を要した。このため、計画していた研究スケジュールを変更するに至った。平成23年度の研究費交付決定について交付額の減額変更が行われる可能性があったため、測定システムの開発時期には、残額の送金決定の時期を考慮する必要があった。また、ラット用重心動揺計の測定機器の精度を担保するため、その調整および予備実験が必要となり、計画していたスケジュールを変更するに至った。平成25年度は、ラット脳損傷モデルを作製し、重心測定システムおよび歩行動作を中心とした行動学的評価を行い、これらに対する姿勢調節能力の回復に関する検討を行う。具体的には大脳皮質および小脳の吸引除去、視床の電気および化学的損傷を加えたラット脳損傷モデルを作製し、これらに対するラット用重心動揺計および筋電図学的測定を行う。その際、前後・左右に異なる傾斜刺激と傾斜速度による外乱を与え、脳損傷に伴う姿勢調節障害の評価を行う。併せて歩行動作の評価を行い、脳損傷に伴う姿勢調節障害の歩行動作への影響について検討する。加えて、脳損傷後、約数週間の歩行を中心としたトレーニングを実施し、リハビリ介入による効果も検証する。全ての測定が終了後、脳損傷の程度を確認するため組織学的に検討する。以上より、健常ラット群およびラット脳損傷モデル群(介入および非介入群)のデータを統計学的に比較・検討し、中枢神経損傷による姿勢調節障害の特徴および回復過程について考察する。これにより、異なる脳損傷による姿勢調節障害の特徴の違いを定量的に明らかにすると共に、そのメカニズムの解明およびリハビリ介入の有効性について明らかにしたい。平成24度以降は、異なるラット脳損傷モデルを作製し、重心測定システムおよび歩行動作の評価を行い、これらに対する姿勢調節能力の回復に関する検討を行う予定である。具体的には、大脳皮質感覚運動野および小脳は吸引除去による損傷、視床は直流電流の連続刺激による電気的損傷あるいはカイニン酸などによる化学的損傷を与えたラット脳損傷モデルを作製する。
地域における育児支援資源の効果的な配分と提供のための体制整備に関する研究

支援ニードのある親子に必要な支援が届けられてゆくために必要な要素を5つの自治体にヒアリングしたところ、自治体側で財源を用意できるか、支援の実際を届ける人を確保できるか、受け手がプログラム等にアクセスできるか、参加できるか等が明らかになった。また、支援の長期的効果を見てゆくには要保護児童数、虐待相談件数、不登校や非行相談などの行政報告が活用できることが分かった。首都圏近郊の市では、8.2%の3歳児が心理的な支援を必要とする状態にあることが分かった。問題例を把握してプログラムの実施につなげるシステムが充分働いておらず、プログラムの提供量も必要量より大幅に少ないことが明らかとなった。平成27年度においては、取組の浸透と評価を把握してゆくうえでの論点をヒアリングや文献レビューによって整理した。取り組みの浸透には、これまで積み上げてきたネットワークづくりと街づくりが重要であり、支援を必要な親に届ける上では、ニーズ把握と、届ける対象と出会えること、届けるための仕組みづくりとその継続性等が重要であることが分かった。取り組みが実践出来てゆく要件としては、自治体側で財源を用意できるか、支援の実際を届ける人を確保できるか、受け手がプログラム等にアクセスできるか、参加できるか等が明らかになった。さらに、住民がどうカバーできたのかを把握してゆくことが論点となり、取り組みの効果を評価するにあたっては、政策決定者に説得力があるような項目が重要となる事が分かった。これまでは、親自身の主観的な評価が主な効果指標として明らかにされてきたが、児童虐待件数、非行件数、不登校件数等が目に見えた効果として説得性がある指標であり、そのようなデータがどこにあるか、アクセスの方法などが問題となる。これらの基礎情報をもとに、4つの自治体にヒアリングを行った。4つの自治体において、子育て支援ニーズが強く感じた行政スタッフが親支援プログラムに出合い、予算取りを行ってゆくプロセスが明らかになった。安心こども基金の果たした役割が大きかったことが明らかとなった。評価指標の入手方法としては、行政報告を行う内容は、自治体がホームページに載せていることが明らかとなった。福祉関係では要保護児童数、虐待相談件数、不登校や非行相談は教育委員会の報告が活用できることが分かった。これらは、報告方法が変わることで年次推移が捉えにくい場合もあるが、細目などを精査することにより実態の把握に近づける。保護者に届けたプログラムの数については、自治体で把握できたので、今度必要とする親の数の把握と対照してゆけることが分かった。平成27年度に計画されていたことは、一部を残す形で実施することが出来た。対象地域の選定については、人口規模5万から10万の自治体を4か所選定できた。一方で1万、20万、100万の規模の自治体の選定が次年度の課題となった。同年度予定されていた養育困難児の発生率の算定においては、支援対象児の選定方法を4つの自治体から聞き取ったことで、発生率算定法やそのモデル化の考え方をある程度進めることができた。親支援ツールの実態把握については、対象自治体でほぼ計画通りに聞き取ることができた。さらに平成28年に計画されていた課題について一部実施することが出来た。どのような問題を抱える親にどのようなツールを提供できるかに関しては、聞き取り調査によってかなりの達成度の情報把握が出来た。各支援ツールの必要提供量の算定や育成すべき人材数の算定に関しては現行の提供状況や人材育成数について、対象自治体で把握した。各自治市でどのような算定根拠で支援提供や人材育成が行われたかを把握したことにより、算出モデルに関して考察を進めることができた。このように、平成27年度計画が一部積み残しになった一方、平成28年度計画の一部が実施できたことから、おおむね順調に進展していると判断された。平成27年度においては、文献レビューによって地域において支援ニードのある親子を数量的に把握し、必要量の支援を届けている海外における実績を整理した。人口5万10万程度の4つの自治体にヒアリングしたところ、必要な支援が届けられてゆくために必要な要素として、自治体側で財源を用意できるか、支援プログラムを届ける人を確保できるか、受け手がプログラム等にアクセスできるか、参加できるか等が明らかになった。また、子育て支援の取り組みの長期的効果を見てゆくには政策決定者に説得力があるような項目が好ましく、行政報告を行う自治体がホームページに載せている福祉方面では要保護児童数、虐待相談件数、教育方面では不登校や非行相談は教育委員会の報告が活用できることが分かった。これを受けて平成28年度には、前年度実施できなかった規模の自治体にヒアリングを行った。人口54万の東京都内自治体で聞き取ったところ、大規模な自治体では届けるべき対象が多数で広範囲に在住しているための困難が浮き彫りとなっていた。ヒアリングを行った5つの自治体に関して、すでに候補となっている長期効果の評価のための指標をweb上で収集した。毎年の公表結果を収集することは出来るが、推移を読み取って支援事業の効果の判定につなげてゆくのには、課題が多かった。人口規模に応じてばらつきが見られ、年次推移が読み取りにくく、また、推移がいかなる予防活動の効果であるかを論ずるには材料が不十分であった。説得性があって長期効果が把握しやすい指標を見つけ出してゆくための工夫が必要である。各支援ツールの必要提供量の算定に関し、算出モデルはすでにできているが、地域で実地の計算に不可欠である、地域の小児のメンタルヘルス指標であるSDQ(子どもの強みとむつかしさに関する指標)調査が必要である。

次年度にそれを行うための、アンケート調査票を完成させた。モデル地域の選定において、前年度、20万100万の規模の自治体の選定が積み残されたが、人口54万の東京都内自治体を聞き取り対象とすることができ、人口規模のバランスをより良い状況に近づけることが出来た。育児支援事業の長期効果が把握できて行政にも効果的であることがアピールできる指標を前年度までに見当をつけていたが、これについてweb上で検索して各自治体について各年につき詳細に収集できたことで、平成28年度における前進は明瞭であったと言える。収集したデータは地域ごと指標ごとにグラフ化することにより、情報を可視化することが出来たことで研究が進展した。各支援ツールの必要提供量の算定や育成すべき人材数の算定モデルを現場で応用してゆくためには、実際に問題のある親子の割合を地域で明らかにしてゆかなければならない。翌年度に調査を行う上での下準備として、地域の小児のメンタルヘルス指標であるSDQ(子どもの強みとむつかしさの指標)調査を行うための、アンケート調査票を完成させた。これらが実施できたことで、研究はおおむね順調に進行していると言える。文献レビューによって地域において支援ニードのある親子を数量的に把握し、必要量の支援を届けている海外における実績を整理した(平成27年度)。人口5万10万程度の4つの自治体と人口54万の大規模な自治体にヒアリングしたところ、必要な支援が届けられてゆくために必要な要素として、自治体側で財源を用意できるか、支援の実際を届ける人を確保できるか、受け手がプログラム等にアクセスできるか、参加できるか等が明らかになった(平成27,28年)。また、子育て支援の取り組みの長期的効果を示すような説得力がある評価指標項目が好ましく、自治体が行政調査結果としてホームページに載せている福祉関連の要保護児童数、虐待相談件数、教育関連の不登校や非行相談等の報告が活用できることが分かった。5つの自治体に関して、これらの指標をweb上で収集した(平成28年度)。人口規模に応じてばらつきが見られ、年次推移が読み取りにくかった。また、推移がいかなる予防活動の効果であるかを論ずるには材料が不十分であった。平成29年度には、A市内で行われている3歳児健診を受診した児の保護者に、地域の小児のメンタルヘルス指標であるSDQ(子どもの強みとむつかしさに関する指標)調査を行った(平成29年度)。約3か月かけて500件の調査票を配布したところ157件からの回答があり、13件8.2%の3歳児が、何らかの対応を必要とする臨床域にあることが分かった。この結果をもとに支援が必要な例は年間112人と試算され、グループプログラムの提供必要量は年間10回となる。A市では問題例をプログラムにつなげるためのシステムが充分働いておらず、ファシリテーターも近隣の市に1名いるに過ぎない。A市では、怒鳴らない子育て講座がすでに年間数回開催されているので、それによってある程度カバーされているものの、提供量が必要量より大幅に少ないことが明らかとなった。
超弦理論に基づくインフレーション宇宙の研究

弦理論に基づいたインフレーションモデルを構築しようとすると、一般的にはインフレーションを引き起こすスカラー場が複数となる。この特徴に注目し、複数のスカラー場によってインフレーションが駆動された場合に生成される宇宙論的揺らぎ(曲率揺らぎ)、特にそれらの長波長領域での発展を評価する為のフォーマリズムについて研究を行った。通常、宇宙論的揺らぎの長波長領域での解析においては、その基礎方程式において空間微分の影響は無視される。しかしながら、インフレーションを引き起こすスカラー場(インフラトン)の運動が急激に変化する場合などにおいては、空間微分の影響を無視できない事が知られている。このようなインフラトンの運動の急激な変化は、インフラトンが複数存在する時にはより自然に起こる事が期待され、それらの影響を正確に評価する事は、インフラトンの数の特定、ひいては弦理論的インフレーションモデルの検証につながる非常に重要な研究である。インフラトンが複数存在すると、その自由度の多さの為に単一場の場合とは大きく異なる手法が必要となったが、時間座標をうまく選んで基礎方程式を解く事により、空間微分の影響を含んだ宇宙論的揺らぎの一般解を構成する事に成功した。さらに本年は、宇宙論的揺らぎを評価する為に用いられてきた種々のフォーマリズムの関係、特にそれらの等価性を示した。宇宙論的揺らぎの長波長極限での振る舞いに特化したデルタNフォーマリズムや、物質場の発展方程式に基づいて宇宙論的揺らぎを評価しようとするコバリアントフォーマリズムなど、宇宙論的揺らぎを評価するフォーマリズムはいくつか存在する。これらの間の関係は線形理論の範囲ではよく理解されているが、非線形領域までの関係については明らかにされていなかった。そこで、一般座標変換に共変的な重力理論一般に適用できる、これらフォーマリズム間の等価性に関する証明を与えた。1、弦理論に基づいたインフレーションモデルにおける非ガウス性の研究について。宇宙創成期に起こったと考えられている、インフレーションと呼ばれる宇宙の加速膨張は、真空のエネルギーを担うスカラー場により引き起こされる。弦理論に基づいたインフレーションモデルの一つであるDブレーンインフレーションに注目し、それに対応するハイブリッドインフレーションモデルを考えた。スカラー場が一つの場合の解析は既に行ったが、Dブレーンインフレーションを考えると一般には複数のスカラー場が現れ、それらによる非ガウス性への影響を調べた。その結果複数のスカラー場が存在すると、観測可能なほど大きな非ガウス性が一般的に生成される事が分かった。この結果は、弦理論い示唆する多くのスカラー場の存在が非ガウス性を用いて観測的に議論できる可能性を示唆しており、非常に重要で有意義な結果である。2、「弦理論的ランドスケープ」に関する研究。弦理論の真空は「弦理論的ランドスケープ」と呼ばれ、大変多くの真空が存在し、それぞれの真空ではポテンシャルエネルギーは最小値を取る。この状況を宇宙論的に考えると、モジュライ場と呼ばれるスカラー場はある真空に落ち込んではトンネル効果により他の真空に移動し、移動を繰り返していったと考えられる。しかしながら弦理論の枠組みでは、スカラー場は真空、つまりポテンシャルの最小値に移動するのではなく、よりエネルギーの高いところに移動し、ポテンシャルを転がり落ち真空に到達すると考えられる。もしもこれらの影響が温度揺らぎのスペクトラムに現れれば、「弦理論的ランドスケープ」の観測的検証に関して大きな手がかりとなる。まず、これらの重力波への影響を調べた結果、一般に転がる影響は重力波のスペクトラムには現れないが、あるポテンシャルの形の場合にはそれらの影響が表れる事を発見した。宇宙マイクロ波背景輻射(CMB)の温度ゆらぎの統計性における非ガウス性が、インフレーションモデルの特定に関して有用な観測量であるとして近年注目を集めている。そこで、弦理論に基づいたインフレーションモデルにおける非ガウス性を明らかにすることにより、それらの観測可能性に関する研究をこれまで行ってきた。本年はさらに「観測可能性」に迫り、光子の発展に注目し研究を行った。これまで非ガウス性として計算されてきたものは、CMBが伝播を開始する時の宇宙の密度揺らぎ(曲率揺らぎ)の非ガウス性である。しかしながら我々が観測するのはCMBの温度揺らぎにおける非ガウス性であり、我々の観測するCMBには、光子の伝播の最中に伝搬する時空の揺らぎに起因した非ガウス性(二次的非ガウス性)が含まれる。もしも二次的非ガウス性が大きければ、それに始原非ガウス性が隠されて見えなくなる可能性がある。特にこれに関して、無視できない大きさの二次的非ガウス性が生成される可能性が近年指摘された。私は光子の分布関数の時間発展を記述する基礎方程式であるボルツマン方程式を、二次的非ガウス性に関係する摂動論の二次のオーダーまで一般的に書き下した。また導出した方程式のゲージ不変性を確かめ、種々の量のゲージ変換則を確かめた。線形理論においては観測される温度揺らぎの観測者依存性は、モノポール、ダイポールのみに現れる事が知られていたが、二次では全てのマルチポールが観測者依存性を持つことを確かめた。これにより温度揺らぎを計算する上で、どのような観測者が観測する温度揺らぎを求めたのか、またどのような観測者が観測する温度揺らぎを計算すべきかを慎重に扱う必要が出てきた。加えてこれまで知られていた観測者を変更した際の温度揺らぎの変換公式の間違いを見いだした。

弦理論に基づいたインフレーションモデルを構築しようとすると、一般的にはインフレーションを引き起こすスカラー場が複数となる。この特徴に注目し、複数のスカラー場によってインフレーションが駆動された場合に生成される宇宙論的揺らぎ(曲率揺らぎ)、特にそれらの長波長領域での発展を評価する為のフォーマリズムについて研究を行った。通常、宇宙論的揺らぎの長波長領域での解析においては、その基礎方程式において空間微分の影響は無視される。しかしながら、インフレーションを引き起こすスカラー場(インフラトン)の運動が急激に変化する場合などにおいては、空間微分の影響を無視できない事が知られている。このようなインフラトンの運動の急激な変化は、インフラトンが複数存在する時にはより自然に起こる事が期待され、それらの影響を正確に評価する事は、インフラトンの数の特定、ひいては弦理論的インフレーションモデルの検証につながる非常に重要な研究である。インフラトンが複数存在すると、その自由度の多さの為に単一場の場合とは大きく異なる手法が必要となったが、時間座標をうまく選んで基礎方程式を解く事により、空間微分の影響を含んだ宇宙論的揺らぎの一般解を構成する事に成功した。さらに本年は、宇宙論的揺らぎを評価する為に用いられてきた種々のフォーマリズムの関係、特にそれらの等価性を示した。宇宙論的揺らぎの長波長極限での振る舞いに特化したデルタNフォーマリズムや、物質場の発展方程式に基づいて宇宙論的揺らぎを評価しようとするコバリアントフォーマリズムなど、宇宙論的揺らぎを評価するフォーマリズムはいくつか存在する。これらの間の関係は線形理論の範囲ではよく理解されているが、非線形領域までの関係については明らかにされていなかった。そこで、一般座標変換に共変的な重力理論一般に適用できる、これらフォーマリズム間の等価性に関する証明を与えた。
複合電気刺激による感覚要素の抽出に基づく感覚表現マッピングの実現と応用手法の開発

本研究は感覚の性質に対する新たな評価方法として3種類の正弦波(2000Hz、250Hz、5Hz)を組み合わせた複合的電気刺激システムを考案し、その開発に取り組んでいる。昨年度までに開発したシステムはすべての操作を測定者らが個別に行うため、実験に際して精密な刺激電流の制御が不十分な問題も生じた。しかし、本システムを利用して電気刺激で様々な感覚の誘発が可能なことを実験的に確認できた。そこで、本年度は生体計測に必要なすべての操作をコンピュータ上で運用可能な専用ソフトウェアとハードウェアの開発に取り組んだ。コンピュータによるシステム制御は刺激電流のコントロールに加え、刺激パターンの構築やデータ管理など多くの問題点を改善できた。新たなシステムの開発後、健康なボランティア学生20名の前腕部を対象に様々な感覚の誘発を実験的に試みた。感覚に対する主観的評価は事前に文献などを調査して日本語版マクギル疼痛質問表の一部を理解しやすい表現へ改良して利用した。実験の結果、3種類の正弦波をそれぞれ単独刺激として与えると、5Hz、250Hz刺激では「拍動痛」、「電撃痛」が誘発されやすかった。一方、2000Hz刺激では疼痛感覚の発生が少なく、被験者の一部で痒みに類似した感覚を誘発した。次に、2種類または3種類の正弦波を組み合わせた複合刺激では、5Hzを含む場合に「拍動痛」が顕著に誘発されやすかった。また複合刺激の場合は負荷量が大きくなるため、単独刺激時には誘発されなかった「激痛」も一部観察できた。本研究で開発した刺激システムにより、従来は言語的に表現されていた感覚の性質を部分的に再現することが可能であった。本法の確立は疼痛感覚に対する新たな主観的な評価法になり得ると考えており、その実現に向けて今後は更なるデータ収集と分析を行うことを計画している。痛み感覚はマクギル疼痛質問表で提案されるように多数の言語表現が存在し、我々自身も日常生活の中で経験している。このうち、鋭い感覚や鈍い感覚は2種類の神経線維(Aδ線維とC線維)が誘発に関与する。しかし、痛みに関する他の言語表現と神経線維の関連性は不明であり、触圧覚の伝達を介するAβ線維も疼痛感覚の表現に一部関わっている可能性も考えられる。本研究は、3種類の神経線維(Aβ線維、Aδ線維およびC線維)の正弦波電流刺激に対する周波数特性を活かして、神経線維を単独であるいは複合的に刺激可能なシステムを開発して、痛みに関連する感覚の質を電気刺激により具体的に表現することを試みた。平成28年度は測定システムの設計および開発を重点的に実施した。3種類の神経線維のうち、Aβ線維は2000 Hz付近、Aδ線維は250 Hz付近、C線維は5Hz付近にそれぞれ良好な発火応答を示す。これらの特性を活かして、測定用刺激電流は発振器モジュールでそれぞれの周波数パターンとなる正弦波信号を構築した。本システムでは、周波数を固定した各正弦波刺激に対する知覚感度(Current Perception Threshold;CPT)を測定して、得られた閾値信号を1倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍の5段階で増幅可能な設計とした。これらの増幅信号は単独で出力させることや、複合的な信号として2つまたは3つの周波数パターンを組合せて同時に出力させることが可能である。試作システムを利用して3種類の周波数に対する知覚感度の測定や、2つまたは3つの周波数を組み合わせた複合刺激により痛み感覚に類似した感覚の質を誘発させることは十分可能であった。この結果、試作システムは新たな主観的な疼痛評価の1つになり得るかもしれない。平成28年度は、3種類の正弦波刺激電流を利用した痛みに関連する感覚の再現・評価を具現化するために、システムの設計および試作を中心に行った。3パターンの刺激電流に関して、本研究では5Hz、250Hzおよび2000Hzを基本とし、これらの周波数は市販の発振器モジュールを利用して構築した。発振器モジュールは既知の抵抗とコンデンサーの組み合わせから目的とする周波数を容易に設定することが可能である。本システムの試作段階では周波数を3パターンに固定したが、研究目的に合わせてこれらの周波数を容易に変更可能な設計に工夫した。本システムは、3種類の正弦波電流刺激を組み合わせることで複合的な刺激パターンを構築して、これを経皮的に通電して痛み感覚に関連する言語的表現を再現する。システムの試作段階では被験者の電気的な安全性確保を考慮してラジコン用DCバッテリーによる電源駆動を計画していたが、予備実験の結果、電源不足により疼痛痛覚の誘発に至らなかった。したがって、現行モデルのシステムでは駆動電源としてバッテリー電源からAC100Vへ変更した。ただし、商用交流と生体の間を完全に絶縁するために、アイソレーション電源を介して試作システムへ電源供給する仕組みとした。以上より、本研究の初年度以内に実測可能な段階までシステムを完成することができた。数名の被験者を対象に電気刺激による疼痛感覚の誘発を試みた結果、試作システムによる痛み感覚に類似した感覚の質を具体的に誘発させることが確認でき、新たな課題を発見した。例えば、同一刺激パターンでも被験者ごとで誘発される感覚の大きさや質が異なる点や、実用可能な複合刺激量は知覚感度のおよそ2倍までが限度であり、それ以上増幅した刺激は許容限界を超える可能性が確認できた。『痛みの質』に対する評価は、従来より“言葉"を利用した抽象的な表現で行われ、McGillPain Questionnaire(MPQ;マクギル疼痛質問表)はその代表例である。

しかし、MPQは評価・診断に時間を要すること、また国や地域、言語の種類、人種など様々な要因が痛みの表現に影響を与える問題も指摘されている。このような背景に基づき、本研究では痛みの“質(種類)"を具体的に定量化することを目的に電気刺激を利用した評価システムの開発に取り組んでいる。痛みを含む体性感覚はAβ線維、Aδ線維およびC線維を介して中枢神経系へ伝達され、知覚される。これらの神経線維は異なる感覚情報を伝達することに加え、正弦波電流刺激に対して、Aβ線維は2000 Hz付近、Aδ線維は250 Hz付近、C線維は5Hz付近にそれぞれ良好な発火応答を示す特徴がある。このような特性を活かして、昨年度、本研究では3種類の周波数パターンを単独または複合的に出力可能な電気刺激装置を開発した。平成29年度は開発システムの実用性と現状の問題点を把握することを目的に2種類の生体計測を実施した。まず、40名(男女各20名)の健常な被験者を対象に3種類の周波数パターンで単独刺激を行い、電流知覚閾値、疼痛知覚閾値および疼痛耐性閾値を計測した。実験の結果、それぞれの閾値は周波数に依存した変化や性差を認め、過去の研究報告と一致した。次に、健常な被験者20名(男女各10名)を対象に3つの周波数を単独刺激、2種類または3種類の複合刺激としてそれぞれ出力させ、これらの刺激で誘発される疼痛感覚を主観的アンケートと比較検討して分類評価を試みた。実験の結果、被験者には刺激パターンに依存して誘発される主観的な疼痛感覚が明確に異なることを確認した。本研究は3つの周波数パターンから構成される複合的な電気刺激を可能とした計測システムを開発し、電気刺激による皮膚感覚の主観的表現の具現化を目指している。昨年度、試作システムは実測可能な段階まで概ね完成した。平成29年度は試作システムによる生体計測を中心とした実験を行い、現行モデルの有用性や問題点を確認した。1.電気刺激に対する知覚感度について本システムは被験者ごとの電流知覚閾値(Current Perception Threshold; CPT)を測定して、その値を基準に疼痛感覚誘発時の刺激量を決定する。そのため、3種類の正弦波(2000Hz、250Hz、5Hz)に対するCPT測定は本法において重要な鍵となる。生体計測の結果、CPTは高い周波数ほど増大し、また男性に比べて女性で低い傾向を認めた。これらの結果は過去の類似研究と一致しており、開発した電気刺激システムの知覚感度の計測は十分可能であることが確認できた。2.試作システムによる疼痛感覚の誘発について疼痛感覚の誘発実験では、3種類の周波数を組み合わせた電気刺激を経皮的に行い、知覚された感覚を日本語版マクギル疼痛質問表(主観的アンケート)と比較検証させた。単独刺激の場合、250Hzと5Hzでは負荷量の増大に伴い、「突き刺さる」や「鋭い」という痛み感覚が顕著に現れた。また、5Hzでは「焼け付く」痛みも一部の被験者で確認された。一方、2000Hzではほとんど痛みが誘発されなかった。複合刺激の場合、様々な疼痛感覚が混在して誘発され、刺激パターンに対応する痛みの質(種類)を詳細に分類するところまでには至らなかった。
中世住宅の成立と展開に関する研究

1.中世住宅史の全体像を描くために、都市や集落の歴史を含め「環境文化」という新しい観点に立ち、広い視野から、既往の研究を整理・再検討し、また新たな知見を加えて「環境文化の中世史」として通史を叙述した。2.京都の巨大都市化、それにともなう自然との関係の変質が、いかに住宅の空間構成とその変化に反映したかを検討することを目指した研究では、とくに都市生活と周辺の山との相互作用に焦点を合わせて史料収集を行ない、都市と山との多彩な関係を明らかにした。その成果のいくつかを列挙すると、(1)都城の選地にあたって三山ないし五山が鎮めの山として重要な意味を持った。また平安京においてはとくに道教の思想とかかわって南山の占める意味が大きかった。こうした古代的な選地は院政期までは行われた。(2)住宅の空間構成においても、都市の選地と同様の思想のもと、苑池の南方に南山が築かれた。3.これまで権門の邸宅における接客というと、正月大饗や任大臣大饗などの公的な饗宴が注目され、日常的な接客空間あるいは身分の枠を越えた雑談の場についてそれほど重視されなかった。本研究では室町幕府将軍の邸宅である室町殿、とくに六代足利義教の室町殿の壇所が雑談の場として機能したこと、それが政治の場としても大きな意味をもつに至ったことを明らかにした。4.これまでに収集した中世住宅史関連の文献・資料・史料・指図などのデータを機械可読化し、中世住宅史研究支援データベースを構築した。(1)公武寺社のそれぞれにみられる固有の性質、またその格差を明らかにすることを目指した研究では、洛中御所と山荘御所とのちがい、施設構成にみる権門の特質、寝殿の規模に応じた平面、外観形式の変化の様相を調べており、とくに小規模寝殿の平面変化とその社会的広がりについて新たな史実を見出しつつある。(2)権門の拠点である京都が巨大化するにともなった自然との関係の変化また住空間構成の変化に関して、とくに都市生活と周辺の山との相互作用に集点を合せて史料収集を行い、都市と山との多彩な関連を明らかにしつつある。(3)中世都市領主の家産的な居住地形成と居住形態について祇園社を事例として個別研究を進めている。(4)荘園に少なからず存在した寺庵と惣堂の平面形式を明らかにすることができた。京都荘園の一つ植松庄の琳阿弥邸が寺庵として寄進されたことはよく知られているが、寺庵や惣堂を明らかにすることを通して、在地の居住の実態に迫ることを試みている。以上の研究を進めるとともに、中世住宅史の全体像を描く試みを行ない、一応の概論を作成した。これは、研究会で配布し、研究者の批判をまっている。1.南北朝・室町時代における権門一般住宅の特質の究明を目指した研究では、従来の知見を再検討することを意図し、近年新史料が出た院家の住宅と、発掘資料の増加している地方武家屋敷について史料を収集し、検討を加えている。2.京都の巨大都市化、それにともなう自然との関係の変質が、いかに住宅の空間構成とその変化に反映したかを検討することを目指した研究では、前年度に引き続いてとくに都市生活と周辺の山との相互作用に焦点を合わせて史料収集を行ない、都市と山との多彩な関係を明らかにした。こうした古代的な選地は院政期までは行なわれた。

本研究では室町幕府将軍の邸宅室町殿、とくに六代足利義教の室町殿の壇所が雑談の場として機能したこと、それが政治の場としても大きな意味をもつに至ったことを明らかにした。4.中世住宅史研究支援データベースを構築するために、文献・資料・史料・指図の収集とデータ入力を行なった。
把持運動における視覚的予測と運動計画に関する研究

本年度は,把持運動における視覚的予測と運動計画に関する研究として,予測的粘弾性調節メカニズムを用いた学習制御モデルの生理学的妥当性の実験的検証,および把持運動と到達運動の動的相互作用に関する計算論的アプローチの2テーマについて研究を行った.以下に研究成果の概要を報告する.1.予測的粘弾性調節メカニズムを用いた学習制御モデルの実験的検証人の視覚・運動制御系における制御ループの時間遅れが大きいため,単純なフィードバック制御では正確に運動することができない.このため,内部モデルを用いたフィードフォワード制御や予測のメカニズムが必要不可欠である.さらに,運動タスクを巧みに実行するためには,対象物との動的相互作用を考慮して腕の柔らかさ(粘弾性)などを適切に調節する必要がある.この観点から,腕の粘弾性の予測的調節メカニズム,および順モデルと逆モデルを持つ学習制御モデルを構築した.この学習制御モデルの人の運動制御メカニズムとしての妥当性を検証するために,腕の運動計測結果と学習制御モデルを用いたシミュレーション結果を比較検討した.この結果,シミュレーションにより,学習前および学習後の腕の運動が見事に再現できることを示し,我々が構築した予測的粘弾性調節メカニズムをもつ学習制御モデルの妥当性を実験的に確かめた.さらに,本研究により,運動中の手先に与えられる負荷(対象物把持等)は逆モデルではなく,順モデルで補償していることも明らかになった.これらの結果は人の運動学習メカニズムを解明する上で非常に重要な結果である.2.把持運動と到達運動の動的相互作用従来より,対象物の視覚情報を操作することにより,把持運動(手の運動)と到達運動(腕の運動)の相互作用について様々な観点から調べられてきた.しかし,これらの研究により明らかにされた相互作用には対象物認識などの視覚情報処理が含まれており,制御系間の相互作用について明らかにされてこなかった.この観点からHaggerdらは運動中の腕に力学的外乱を与えることにより,到達運動から把持運動への影響について詳細に調べた.しかし,把持運動から到達運動への影響については調べられていない.この観点から,本研究では,運動中の指先に力学的外乱を与えることにより,把持運動から到達運動への影響について詳細に調べた.この結果,運動中間付近までに与えられた外乱は到達運動に影響を及ぼさなかった.この結果は把持運動から到達運動への影響無いとする。Aribiらの仮説と一致している.しかし,運動後半に与えられた外乱は到達運動に影響を及ぼした.この事実は把持運動メカニズムの計算モデルを構築する上で非常に重要な結果である.本年度は,把持運動における視覚的予測と運動計画に関する研究として,予測的粘弾性調節メカニズムを用いた学習制御モデルの生理学的妥当性の実験的検証,および把持運動と到達運動の動的相互作用に関する計算論的アプローチの2テーマについて研究を行った.以下に研究成果の概要を報告する.1.予測的粘弾性調節メカニズムを用いた学習制御モデルの実験的検証人の視覚・運動制御系における制御ループの時間遅れが大きいため,単純なフィードバック制御では正確に運動することができない.このため,内部モデルを用いたフィードフォワード制御や予測のメカニズムが必要不可欠である.さらに,運動タスクを巧みに実行するためには,対象物との動的相互作用を考慮して腕の柔らかさ(粘弾性)などを適切に調節する必要がある.この観点から,腕の粘弾性の予測的調節メカニズム,および順モデルと逆モデルを持つ学習制御モデルを構築した.この学習制御モデルの人の運動制御メカニズムとしての妥当性を検証するために,腕の運動計測結果と学習制御モデルを用いたシミュレーション結果を比較検討した.この結果,シミュレーションにより,学習前および学習後の腕の運動が見事に再現できることを示し,我々が構築した予測的粘弾性調節メカニズムをもつ学習制御モデルの妥当性を実験的に確かめた.さらに,本研究により,運動中の手先に与えられる負荷(対象物把持等)は逆モデルではなく,順モデルで補償していることも明らかになった.これらの結果は人の運動学習メカニズムを解明する上で非常に重要な結果である.2.把持運動と到達運動の動的相互作用従来より,対象物の視覚情報を操作することにより,把持運動(手の運動)と到達運動(腕の運動)の相互作用について様々な観点から調べられてきた.しかし,これらの研究により明らかにされた相互作用には対象物認識などの視覚情報処理が含まれており,制御系間の相互作用について明らかにされてこなかった.この観点からHaggerdらは運動中の腕に力学的外乱を与えることにより,到達運動から把持運動への影響について詳細に調べた.しかし,把持運動から到達運動への影響については調べられていない.この観点から,本研究では,運動中の指先に力学的外乱を与えることにより,把持運動から到達運動への影響について詳細に調べた.この結果,運動中間付近までに与えられた外乱は到達運動に影響を及ぼさなかった.この結果は把持運動から到達運動への影響無いとする。Aribiらの仮説と一致している.しかし,運動後半に与えられた外乱は到達運動に影響を及ぼした.この事実は把持運動メカニズムの計算モデルを構築する上で非常に重要な結果である.本年度は,把持運動における予測的調節メカニズムについて調べる基礎的実験として,把持運動における把持力生成メカニズムを調べるための計測実験と腕運動における予測的調節メカニズムについて調べる計測実験を行った.・把持力生成メカニズム本実験では,力覚提示装置(PHANToM2台)を用いて,対象物の負荷力に粘性負荷を負荷することにより3種類の負荷力をもつ対象物を実現した.

この対象物を初期位置まで持ち上げ,その状態での把持力(初期把持力)を変化させることにより,把持力と負荷力の関係について解析・評価した.この結果,初期把持力が変化しても把持力の大きさだけが変化し,そのプロファイルは初期把持力に関係なくほぼ一定となることが明らかになった.さらに,それぞれの負荷力のプロファイルを考慮して把持力が生成されていることも明らかにした.以上の結果から,人は対象物を把持して操作するとき,予測した負荷力を考慮して把持力のプロファイルを生成するモジュールと把持力の大きさを決定するモジュールが独立に存在している可能性を示している.・予測的調節メカニズム本実験では,タイミングが重要となる視覚運動課題を用いて,タイミングに合わせて運動するときの腕の筋電信号を計測・評価した.この結果,学習初期には体性感覚情報に基づいた反射的メカニズムにより腕の拈弾性が調節されているが,学習が進行するにつれて,予測的メカニズムに徐々に移行することが示された.また,この学習過程において,総筋活動量が徐々に少なくなり,学習後には少ない筋活動で課題が達成できるようになった.さらに,運動誤差(手先振動の振幅)と屈筋と伸筋の同時活動度(拈弾性に対応)が線形関係にあることも示した.この結果は,我々が以前から提案してきた拈弾性調節スキームによる予測結果と一致し,我々のスキームの妥当性を支持している.本年度は・予測的粘弾性調節メカニズムを用いた学習制御モデルの生理学的妥当性の実験的検証,および把持運動と到達運動の動的相互作用に関する計算論的アプローチの2テーマについて研究を行った.以下で概要を報告する.1.予測的粘弾性調節メカニズムを用いた学習制御モデルの実験的検証人の視覚・運動制御系における制御ループの時間遅れが大きいため,単純なフィードバック制御では正確に運動することができない.このため,内部モデルを用いたフィードフォワード制御や予測のメカニズムが必要不可欠である.さらに,運動タスクを巧みに実行するためには,対象物との動的相互作用を考慮して腕の柔らかさ(粘弾性)などを適切に調節する必要がある.この観点から,腕の粘弾性の予測的調節メカニズム,および順モデルと逆モデルを持つ学習制御モデルを構築した.この学習制御モデルの人の運動制御メカニズムとしての妥当性を検証するために,腕の運動計測結果と学習制御モデルを用いたシミュレーション結果を比較検討した.この結果,シミュレーションにより,学習前および学習後の腕の運動が見事に再現できることを示し,我々が構築した予測的粘弾性調節メカニズムをもつ学習制御モデルの妥当性を実験的に確かめた.さらに,本研究により,運動中の手先に与えられる負荷(対象物把持等)は逆モデルではなく,順モデルで補償していることも明らかになった.これらの結果は人の運動学習メカニズムを解明する上で非常に重要な結果である.
ヒノキ人工林としての繰り返し利用が林地土壌と成長量に及ぼす影響の評価

ヒノキ林として林地を利用し続けていくことが、その場所の土壌や林木の成長に及ぼす影響を明らかにするために、かつて50年前(1世代目の時代)に土壌調査が行われ、現在2世代目の樹種としてヒノキが植えられている7つの林分で再び土壌調査と毎木調査を行った。これらの林分では、ヒノキ林としてしばしば問題視される表土流亡などは起きていなかったが、過去の土壌に比べて表層土壌の交換性カルシウムやマグネシウムが明らかに減少していた。ただし2世代目ヒノキの成長が低下しているということは無かった。ヒノキ人工林は林床植生が発達せず表土が移動しやすいことや、土壌が酸性化しやすいとされることから、世代を重ねることで林地土壌生産力の低下を懸念する声がしばしば聞かれる。本研究はヒノキ林施業の持続可能性の観点からこうした説が事実かどうか確認することを目的に調査を行っている。今年度は、一つの斜面に隣接するヒノキとスギの2世代目の林分(いの町本川、海抜900m、約40年生、傾斜2535°)において、斜面上部・中部・下部のそれぞれ3カ所ずつ表層土壌を採取してpH、塩基飽和度、炭素、窒素の分析を行い、ヒノキ林に特徴的な特性が見られるかどうかについて検討した。土壌断面の特徴は、ヒノキ林ではA0層が少なく鉱質土壌が露出していたが、スギ林はA0層が厚く堆積していた。またA層の厚さについては両林分の間に大きな差は見られなかった。表層土壌(05cm)のpHは、斜面上部・中部・下部の順に、ヒノキ林では3.92、4.43、3.94、スギ林では3.72、3.85、4.14で、両林分ともにpHは低かった。塩基飽和度はヒノキ林で2.05.0%、スギ林で2.66.8%と両林分ともに非常に小さかった。一方、表層土壌の炭素量・窒素量はヒノキ林で13.716.3tC/ha・0.841.08tN/ha、スギ林で20.120.5tC/ha・1.011.50tN/haで、ヒノキ林における表層土壌の炭素・窒素量はスギ林に比べて小さかった。この調査地においてはヒノキ林の表層土壌pH、塩基飽和度は同程度でヒノキ林の方がとくに酸性化が進行しているという事実はなかった。しかし、ヒノキ林の表層土壌の炭素・窒素量についてはスギ林に比べて小さく、その傾向は斜面下部ほど顕著であった。ヒノキ人工林は、土壌が酸性化しやすいとされることや急傾斜地で表土移動量が多いとされることなどから、世代を重ねることで林地土壌生産力の低下を懸念する声がしばしば聞かれる。本研究はヒノキ人工林について、持続可能な林業の観点から、こうした懸念が事実なのかどうか確認することを目的に調査を行っている。今年度は、これまでに土壌炭素の分析を進めることができた調査地(ヒノキ43地点、スギ21地点)の結果を用いて、樹種および斜面傾斜度の違いが表層土壌(0ー30cm)の炭素量(土壌有機物量)に及ぼす影響について検討した。ヒノキ林における堆積有機物量(平均値±SD)は6.4±4.5 t/haで、スギ林の14.0±8.3 t/haに比べて明らかに少なかった。ただし両樹種とも傾斜度によって堆積有機物量が大きく異なることはなかった。一方、表層土壌に蓄積している炭素量については、傾斜度別(020°、2035°、35°以上)に平均値で示すと、ヒノキ林では120.0、82.1、67.9 t C/ha、スギ林では82.8、75.5、77.7 t C/ha(ヒノキ林における調査地点数は傾斜度の順にそれぞれ2、20、21、スギ林は4、7、8)となり、これまでのところ、スギ林では斜面傾斜度の影響はほとんど見られない一方で、ヒノキ林ではとくに急斜面において表層土壌の炭素量が明らかに小さいという結果となっている。この結果は、これまで既往研究で指摘されてきた急斜面のヒノキ林では表土移動量が多いことと関連した事象と考えられ、このような結果となった理由の一つは、実際に調査したスギ林では堆積有機物が表土をほぼ覆い尽くすほど存在していたのに対し、ヒノキ林ではその量が少ないために表土を雨滴衝撃から守る被覆効果が小さかったためと考えられた。日本では1900年前後に大面積の造林が行われ、現在これらの多くが2世代目となっている。ヒノキ人工林は40年生まで林床植生が発達せず表土が移動しやすいことや土壌が酸性化しやすいという知見もあることから、世代を重ねることで林地土壌生産力の低下を懸念する意見が多い。本研究はこうした点を明らかにすることを目的としている。