hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冷却原子を用いた中性子過剰な低密度核物質の状態方程式

地球とは異なり、中性子星は主に超流動状態の中性子から成る巨大な量子星であると言われている。密度が核密度よりも十分小さい内殻領域では、中性子物質はレーザー冷却で実現される極低温フェルミ原子気体と近い物性を示す可能性が高い。本成果報告書では、中性子過剰な低密度核物質の物性解明を目的とした、極低温フェルミ原子気体実験による中性子物質の量子シミュレーションに関する研究を報告する。主な成果として、希薄中性子物質の熱力学特性、近距離粒子相関、及び状態方程式(EOS)が決定された。我々はまた、得られた中性子物質のEOSを用いて中性子星核物質のEOSを得るため、中性子星の内殻構造を計算する手法も確立させた。中性子星inner crust領域の低密度中性子物質の状態方程式(EOS)を決定する為、s波相互作用している極低温フェルミ原子気体の実現に成功し、フェルミ超流動状態が実現されていることを確認した。またEOS決定へ向け高分解能撮像システムのノイズレベルを大幅に減少させることに成功し、高精度にトラップ中のフェルミ原子気体の密度分布を評価できるようになった。原子数の定量的な評価も重要であり、撮像条件やCCDカメラの仕様を取り入れた高精度な原子数評価が行えるようになった。CCDカメラで得られる原子の密度分布はプローブ光方向に積分された情報だが、逆アーベル変換を用いる事により、元の三次元イメージを再構築できる準備が整った。さらに相互作用しているフェルミ粒子系の温度を測定する為、温度計として用いる原子の導入も行った。核子密度が高い領域に於いては、s波相互作用のみならず、p波相互作用も重要になってくる。冷却原子系を用いてp波超流動を実現するためにはp波フェッシュバッハ近傍における原子間相互作用パラメータの詳細を知る必要がある。特定の方向のトラップ周波数に共鳴するような周波数で光トラップ強度を変調することで、1軸方向だけ原子の運動エネルギーを増大させ、その運動エネルギーが他の軸方向に移る時間を測定した。運動エネルギーが他の軸に移るのは原子間の散乱が起源であるために、このエネルギーが変換される時間によって弾性散乱断面積が測定できる。この測定によりこれまで不明であった相互作用パラメータを決定することができた。中性子物質や非対称核物質の状態方程式に実験・観測から制限を与える可能性について理論的な研究も実施した。特に、低エネルギーの電気双極子(E1)共鳴状態のE1強度分布と状態方程式との関係を精密に調査し、安定線から遠く離れた原子核のデータから強い拘束を与える可能性を示唆した。強相関フェルミ粒子系の状態方程式を決定するには、トラップに捕獲されている原子の密度と温度を高精度に評価する必要がある。1マルチモードレーザーを用いた高安定光トラップ、2ボース・フェルミ混合超流動状態の実現、3トラップ中の原子数の絶対数評価が達成され、状態方程式の決定へ向け大きく進展した。それぞれの具体的な進展を以下に示す。1産業用の高出力マルチモードレーザーを用いた冷却原子の捕獲実験には、捕獲原子の動的不安定性がこれまで解決されていない問題であった。我々は様々な調査を行った結果、端面反射等による定在波発生と空気の流れによる屈折率変化が主な原因だという事を突き止めた。光学部品への垂直入射を避け、光路の空気の揺らぎを抑える事で解決した。2我々の研究ではフェルミオンが6Li、温度計原子がボソンの7Liである。フェルミオンはクーバー対を形成し超流動状態を実現し、ボソンはボース凝縮を相転移温度以下で実現するのは知られているが、その混合状態が安定に存在するかは自明ではない。我々は6Liと7Liの混合系を適切な蒸発冷却によって冷却する事により、両者が同時に凝縮状態にある混合超流動状態を実現した。本業績は本研究の目的とは直接関係しないが、新しい量子多体系の実現としては期待以上の成果である。今後物性研究に大きく貢献する事が期待される。3状態方程式決定で最も重要な測定量が粒子数と温度である。トラップ中に存在する極低温6Li原子の撮影には、i.軽い質量による大きな反跳ドップラーシフトとランダムウォーク、ii.高倍率によるCCD素子上での光子数減少、iii.高い光学密度、iv.非調和ポテンシャル、の四つの問題が存在する。局所的な熱力学量を高いS/Nで得るため、撮影条件の最適化と飽和強度、吸収断面積の定量評価を行った。これによりトラップ中の局所的な密度、圧力、化学ポテンシャルの定量評価が可能になった。(1)冷却原子実験による希薄中性子物質の状態方程式の決定:冷却フェルミ原子系が、希薄中性子物質と同じ温度領域、相互作用領域に属する事に注目し、冷却フェルミ原子系で中性子物質を実験的にシミュレートし、ゼロ温度極限における状態方程式を明らかにした。本研究は我々が開発した高精度な冷却原子の撮像システムと、トラップ系から一様系の物理量を抽出する厳密手法により達成された。本研究結果より、原子核理論と冷却原子実験が飽和核密度の半分の領域まで驚くほど良く一致していることが判った。つまり本研究によって、希薄な中性子物質はs波相互作用しているフェルミ気体として理解できることが明らかになった。(2)p波コンタクトの測定:p波コンタクトという物理量の測定から、p波相互作用しているフェルミ粒子気体の熱力学量の決定を目指している。我々はRF分光と運動量分布の測定という2つの独立の実験からp波コンタクトの決定を目指している。今年度はRF分光によってp波コンタクトの測定に成功した。

さらにp波超流動実現に最適な実験条件を探すため、3体ロス係数の温度依存性と相互作用強度依存性の測定を行い、ここから閾値則と3体ロス係数が散乱体積の何乗に依存するかという特性評価を行った。(3)中性子星地殻領域の理論計算:中性子星地殻領域では、超流動状態の中性子が周期的に並んだ原子核の影響を受けながら動き回っていると考えられている。周期的ポテンシャル中のフェルミ粒子系では、通常はBloch波動関数の周期性が現れるが、対凝縮による対ポテンシャルの効果によって倍周期や3倍周期といった状態が現れ、エネルギー的にも安定になる可能性を示唆した。原子核の密度汎関数理論における理論の不定生の大きさも評価した。特に、超重元素領域の実験データとの比較や、理論同士の比較によって、これを評価し、現在の密度汎関数の問題点を明らかにした。冷却原子実験で希薄中性子物質の状態方程式を決定するという、最重要課題を達成できた。装置の大きなトラブルも現在生じていないため、残りの計画も達成できると見込んでいる。物質波の大きさが粒子の大きさに比べ顕著になる量子系においては、相互作用ポテンシャルの厳密な形や質量等の粒子個別の個性はなくなり、量子性や統計性が粒子系の物理を支配する。この普遍的な原理に基づき、我々は極低温原子気体実験(以下冷却原子)により核子系の物理的性質の研究を進めている。今年度は以下の進展と成果が得られた。1s波相互作用:実験で得られている熱力学量をギャップ方程式に代入することにより、BCS-BECクロスオーバー領域の強く相互作用しているフェルミ粒子系の超流動ギャップが得られることを発見した。この結果により、フェルミ粒子系が強く相互作用していても、基底状態の波動関数は弱い相互作用領域で成り立つBCSの平均場とほぼ等しい状態を持っており、加えて超流動相に入れない超流動揺らぎが存在する事を明らかにした。さらに任意の相互作用領域で熱力学量を高精度に決定する手法を確立した。2p波相互作用:光格子ポテンシャルによって冷却原子を2次元的に閉じ込め,p波フェッシュバッハ共鳴を用いてp波分子を生成することにより,作られたp波分子の軌道角運動量の量子数を制御することに成功した。リチウム原子では軌道角運動量の量子数の異なるフェッシュバッハ共鳴の共鳴磁場が極めて近く,両者の分離が難しいために軌道角運動量の制御に成功した例はなかった。3理論研究:原子核のエネルギー汎関数を用いた計算で示唆される相関関係を用いて、冷却原子実験の結果から鉛208原子核の中性子スキン厚を評価し、最近の原子核実験と矛盾しない値であることが確認できた。低密度EOSが直接影響する対象として考えられる中性子星の内殻に現れると予想されているスラブ相に対して、厳密な境界条件を取り入れた自己無撞着バンド計算のコードを開発し数値計算を実行した。低密度においてこれまでの近似手法と有意な差が現れることがわかった。1.BCS-BECクロスオーバーにおける状態方程式(EOS)の研究:主な研究成果は高NA顕微鏡対物レンズを用いた分解能撮像システムの実現である。状態方程式の決定精度は冷却原子の撮影分解能で制限される。つまり高分解能撮像システムは本研究の要である。
日本列島における後期旧石器時代の社会構造の研究

武蔵野台地の関東ローム層第V層中に見られる石器群を主たる分析の対象とし、研究を進めた結果、以下の諸点が特異性としてとらえられた。また、当該期が、大きく新古2段階に細別されることも見通され、社会構造的な変化がこの間緩やかではあるが確実に進行したことが明らかになったと考える。1遺跡数の増加傾向。これは遺跡の機能差が顕著になった現れとして捉えられる。2石器製作技法の変化。所謂、西日本系の石器製作技法といったものと関東固有の製作技法との融合過程を追う事ができる。この背景には後述する使用石材の変化が大きく関与し、また、こういった異系統技術の流入の背景に比較的開放的な集団間のネットワークが読み取れると考える。3使用石器の変化。黒曜石の割合がやや低下し、チャート、安山岩の使用量が増加する。さらに黒曜石に関しては、信州産のものから、北関東や、伊豆産の黒曜石に原産地が変化している。今後安山岩など他の石材に関しても分析を広げるつもりではあるが、明らかな行動圏の変化が示されている。4大型礫群の構築。礫群自体の機能の問題など未だ研究不足ではあるが、民族誌等から、植物食との関係も含め今後検討する必要がある。生活様式の変化を示す可能性があろう。こういった点から、当該期においては、生態系の変化により、それ以前に成立していた個々の集団の行動圏が解体され、再構築されていく。そういった混迷のなかで、異系統の石器製作技法の知識が流入し、その一部が、使用石材の変化に応じ選択される。生態系の変化はおそらく生活様式の変化も導き、ある程度のベ-ズキャンプ的なものを有する遊動性の高い生活を促す。こういった個々の集団間の紐帯は、柔軟でかつ強固であったものと推測される。1遺跡数の増加傾向。3使用石器の変化。4大型礫群の構築。
細胞周期M期特異的な染色体動態を制御する分子メカニズムの研究

M期特異的染色体動態の制御に必須な役割を果たすコンデンシンは、五つのサブユニットから成る分子複合体である。組換えサブユニットを用いてコンデンシン複合体の発現・精製系の構築を試み、活性型の組換え複合体の再構成に成功した。さらにサブユニット欠失型およびATPase変異型複合体を再構成し野生型複合体と比較することにより、コンデンシンの機能発現におけるATP加水分解のサイクルとnon-SMCサブユニットの役割を明らかにした。細胞周期M期において起こる核膜崩壊、スピンドル形成そして染色体の凝縮と分配は、真核生物の細胞周期のランドマーク的イベントである。このようなM期特異的イベントは、G2期からM期への遷移時においてMPFキナーゼであるCdk1/サイクリンBの活性化をトリガーとして、さまざまな標的タンパク質のリン酸化反応を介して起こされると考えられている。これらのリン酸化はCdk1/サイクリンB単独によるものではなく、Cdk1とほぼ同時期に活性化されるM期キナーゼ群が協調しながら働くことによってもたらされる。本研究では、染色体の凝縮・分配というM期特異的な染色体動態を生み出すメカニズムを明らかにする目的で、染色体の凝縮と分配に必須なタンパク質複合体「コンデンシン」のM期特異的リン酸化による制御機構の解明を目指している。高等真核生物のコンデンシンは二つのホロ複合体コンデンシンIとコンデンシンIIが存在する。コンデンシンIとIIは共通の二つのSMCサブユニットと、IとIIそれぞれに特有の三つのnon SMCサブユニットからなるヘテロ五量体の複合体である。カエル卵抽出液から精製したコンデンシンの質量分析から、SMCサブユニットおよびコンデンシンIとIIのnon SMCサブユニットそれぞれにおいてM期特異的なリン酸化部位を同定した。さらにこれらのリン酸化部位を認識するリン酸化ペプチド抗体を作製し解析したところ、各々のリン酸化がM期に同時ではなく、異なるタイミングで起きていることが見出された。以上の結果はコンデンシンの活性がM期特異的リン酸化の単純なオン・オフによって制御されているのではなく、M期の中でも時期特異的、サブユニット特異的な複雑な制御を受けて機能することを示唆しており、M期染色体動態を制御する分子メカニズムを理解するうえできわめて重要だと考えられる。真核生物の遺伝情報を担うゲノムDNAは、細胞周期S期に複製されたのち、M期において高度に折り畳まれた凝縮染色体としてスピンドルのはたらきによって二つの娘細胞に分配される。細胞周期M期において起こる染色体の凝縮と分配を含む一連のM期特異的イベントは、Cdk1/サイクリンBおよびそれとほぼ同時期に活性化されるM期キナーゼ群による標的タンパク質のリン酸化を介して引き起こされると考えられている。本研究では、M期特異的な染色体動態を生み出すメカニズムを明らかにする目的で、染色体の凝縮と分配に必須なタンパク質複合体「コンデンシン」のM期特異的リン酸化による制御機構の解明を目指している。高等真核生物のコンデンシンは二つのホロ複合体コンデンシンIとコンデンシンIIが存在するが、これまでコンデンシンの生化学的解析は主に細胞から精製してきたnativeなタンパク質複合体を用いて行なわれてきた。これはコンデンシンがそれぞれ分子量約90-170キロダルトンの五つのサブユニットから成る巨大分子複合体であり、組換えタンパク質の発現・精製が容易で無かったためである。そこで我々は試験管内における組換え体を用いた生化学的解析を可能にする目的で、新たな組換えコンデンシン複合体の発現・精製系の構築を試み、その結果活性型複合体の再構成系確立に成功した。得られた再構成組換え複合体は、カエル卵細胞抽出液においてnativeタンパク質複合体と同様にM期特異的にリン酸化され、染色体の凝縮を引き起こすことができた。今回確立された組換えコンデンシン複合体の再構成系は、リン酸化によるコンデンシンの制御機構の解明のみならず、染色体の構築においてコンデンシンが果たす役割とその分子機能の全容解明に近付くためのきわめて重要な実験系であり、今後この系を中心に用いてさらに解析を進める予定である。真核生物のM期染色体構築に必須な役割を果たすコンデンシン複合体は、ATP結合モチーフを持つ2種のSMCコアサブユニットと、3種のnon-SMCサブユニットから成り立っている。コンデンシン複合体がいかにしてM期染色体の構築を担っているのか、その分子機構についてはまだ不明な点が多い。染色体の凝縮と分配を含む一連のM期特異的イベントは、Cdk1/サイクリンBおよびそれとほぼ同時期に活性化されるM期キナーゼ群による標的タンパク質のリン酸化を介して引き起こされると考えられ、コンデンシン複合体の場合も、non-SMCサブユニットがM期特異的にリン酸化されることが報告されている。しかしながら、生体内ではサブユニットを一つ欠失させるだけで細胞に致死的影響があるために詳細な機能解析は困難であり、各サブユニットがコンデンシンの機能において果たす役割を解明するための実験系の確立が必要とされていた。

そこで我々は、組換えサブユニットを用いたコンデンシンの生化学的解析を可能にする目的で、哺乳類コンデンシン複合体の発現・精製系の構築を試み、活性型の組換え複合体の再構成に成功した。この実験系の確立によって、五つのサブユニット全てが揃ったホロ複合体だけでなく、特定のnon-SMCサブユニットを一つあるいは複数欠失させたサブ複合体の解析が可能となった。ホロ複合体とサブ複合体とを比較解析することにより、染色体の凝縮およびコンデンシン複合体の染色体への標的化における各々のnon-SMCサブユニット独自の制御的役割を明らかにした。本研究で得られた成果は、染色体構築におけるコンデンシン複合体全体の分子機構の理解において、これまでに無かった新規な視点を与えるという意味できわめて重要である。また本研究で用いたアプローチはコンデンシン以外の巨大分子複合体の解析にも応用可能なものであり、将来における技術的な貢献も期待できる。
偏光保存・解消動的光散乱法を用いた結晶性高分子ゲル電解質の階層的ゲル化機構の解明

結晶性高分子であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)と有機溶媒であるプロピレンカーボネート(PC)からなる混合溶液は、高温から冷却することで物理ゲルを形成する。この種の物理ゲルは、リチウムイオンゲル電解質のバインダー等に積極的に用いられているが、ゲル化機構やゲル化条件に依存した力学物性の変化など、今後の物性向上に重要な基礎的知見がほとんど得られていなかった。本申請者は、光散乱実験と顕微鏡観察により、核生成型の相分離がPVDF/PCゲルの特異な球状ドメインを形成していることを明らかにし、さらに、ゲル化温度が高い程、PVDF/PCゲルの力学物性が向上することを明らかにした。結晶性高分子であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)と有機溶媒であるプロピレンカーボネート(PC)との混合溶液を試料とした。PVDF/PCゲルは球状ドメインの連結したゲル構造を形成するが、この特異な高次構造が相分離由来か、結晶化由来であるのかを解明するため、Hv・Vv光散乱実験を行った。溶解状態の140°Cからゲル化温度よりも十分に低い30°Cへの降温過程において、Vv光散乱の積分強度がHv光散乱の積分強度よりも高温側で優先的に増加することが見出された。これは、結晶化よりも密度揺らぎが優先的に出現したことを示唆しており、球状ドメインの形成に結晶化よりも密度揺らぎが重要であることを示唆している。また、温度ジャンプ実験を行ってVv光散乱の散乱プロファイルを調べると、スピノーダル分解に特徴的なピークは出現しなかった。さらに、各波数において、散乱強度の時間変化を調べると、散乱強度は時間の4乗に比例して増加した。以上の結果は、PVDF/PC溶液のゲル化過程で観測された密度揺らぎが核生成型の密度揺らぎであることを示唆している。また、顕微鏡を用いて球状ドメインのサイズ変化を調べると、球状ドメインの半径は時間の1乗に比例して増加しており、球状ドメインの粗大化過程が界面律速型であることを示唆している。本研究の主目的である動的光散乱を用いた、nmスケールからμmスケールに及ぶ階層的なゲル化過程の解明には、当初予定していた検出器の製造中止や機種選定、納期の遅れなどが重なり、本研究機関内に達成することはできなかった。しかし、ゲル化温度を制御したゲル化過程の研究から、ゲル化温度が増加するほど弾性率と破断強度、破断歪みが共に向上する、という力学物性に関するこれまでにない知見を確立してきており、結晶性高分子ゲルの基礎研究を多面的に展開することができた。ポリフッ化ビニリデン(PVDF)/プロピレンカーボネート(PC)溶液のゲル化過程をHv光散乱・Vv光散乱を用いて追跡した。140°Cから30°Cへの降温過程において、Vv光散乱の積分強度が高温側で優先的に増加することが観測された。これは密度揺らぎが結晶化よりも優先的に出現したことを意味しており、結晶化よりも密度揺らぎが球状ドメインの形成に重要なことが示唆される。また、140°Cから様々な温度へ温度ジャンプした際のVv光散乱のプロファイルを調べると、スピノーダル分解に特徴的な散乱ピークの出現は観測されなかった。各波数ベクトルにおける散乱強度の時間発展を調べると、時間の4乗に比例して増加した。これらの結果より、PVDF/PC系で出現した密度揺らぎはスピノーダル分解型ではなく核生成型であることが示唆される。さらに、各温度での球状ドメインの形成過程を顕微鏡を用いて観察した。その結果、球状ドメインの大きさは時間に比例して増大することが明らかになった。時間に比例したドメインの成長過程は高分子の結晶などで観察されており、界面律速型の成長機構であることが知られている。以上より、PVDF/PC系に見られた球状ドメインの特異な粗大化過程は界面律速型の成長機構であることが示唆される。一方、得られたゲルは力学的に非常に脆い。結晶性高分子においては、分子内または分子間に存在する絡み合いが高分子鎖の完全な結晶化を阻害する。そのため、熱処理を行い、高分子鎖により安定な結晶構造を形成させることで力学強度の向上を行った。融点近傍で1時間熱処理を行うと、破断応力が4倍、破断歪みが約2倍と大きく増加した。融点直下で熱処理を行うと、高分子鎖の分子運動性が増加し、結晶の部分融解の後、結晶構造がより安定な構造へと再結晶化・再秩序化したものと考えられる。結晶性高分子電解質ゲルのnmからμmまでの階層的な高次構造形成を解明するための偏光保存・解消

動的光散乱装置は、土台となるゴニオシステムを確立し、ALV社製のマルチプルタウコリレータを購入した段階になり、装置の開発はおおむね順調に進展している。μmスケールの構造形成に関しては静的光散乱、顕微鏡観察を用いて昨年度実施した。得られた結果はPVDF/PC溶液のゲル化過程における結晶化と相分離の競合過程を理解する上で非常に重要なものであった。また、この結果は今後の動的光散乱の結果を理解するうえでも非常に有用になると期待できる。さらに、上記のゲル化過程の解明の結果を発展させ、力学物性においてもPVDF/PCゲルの特異な挙動を明らかにしている。特に、融点近傍で熱処理を行うことで、力学強度が大幅に増加することを見出しており、PVDF/PCゲルの特異な構造、物性に関しての理解が順調に進んでいる。偏光保存・解消動的光散乱装置を完成させ、PVDF/PCゲルのnmからμmまでの階層的な高次構造形成を詳細に解明する。次年度には、従来よりも量子効率に優れたアバランシェフォトダイオードの購入が可能になり、ゲル化前の溶液状態においても、優れた統計データの取得が可能になる。これにより、ゲル化温度や濃度、溶媒に依存した(i)ゲル化前における網目クラスターや結晶の成長、(ii)ゲル化点の決定や網目鎖密度、(iii)ゲル化後の網目サイズ、及び網目や結晶の構造不均一性を明らかにする。また、時分割FT-IRと広角・小角X線散乱の測定を行い、高分子間及び高分子と溶媒との相互作用に着目した数Å数十nmに及ぶ微細構造変化の詳細を明らかにする。この結果を上記の結果と併せることで、階層的なゲル化機構を包括的に理解する。さらに、リチウム塩添加による高分子鎖のコンフォメーション変化に依存したゲル化機構の解明を行う。得られた結晶や網目サイズ及びゲル中の構造不均一性とイオン伝導度との関係を明らかにし、イオン伝導度向上に重要な構造因子を求める。偏光保存・解消動的光散乱装置を完成させるために、従来よりも量子効率に優れたアバランシェフォトダイオードを購入する。昨年度は予定していた検出器が在庫切れのために入手することができなかったが、より量子効率の高い検出器が購入可能となったため、そちらの検出器を購入する。また、既に購入した石英製のキュベットは厚みが想定よりも大きくばらつきもあり、レーザー強度の低下やノイズの発生源になっており、こちらもより薄く、厚みや表面の均一性が高いものを購入する予定である。さらに、バックグラウンドの除去や温度安定性を高めるため、温度調節精度の高い恒温水循環装置を購入する予定である。
住空間における視聴覚環境による共在性の構築とその生理心理的効果の検討

研究計画に従い、『共在性』の構成要因についての視聴覚情報モデルの構築を行うことを目的として検討を行った。2室間に設置可能な音声・映像の入出力システム『擬似窓』システムを用い、立位時の体動の周期的変動に注目し、異なる周期で呈示される視聴覚刺激に暴露されている環境下での体動の加速度の変化について検討した。その結果、自発的な発声や腕振り動作を立位で行わせた場合、視聴覚情報いずれの視聴時にも3s周期程度での緩やかな音声・視覚刺激の変動周期において、体動に引き込みが生じやすいことがわかった。3s周期前後の緩やかな周期的体動や会話間隔は、実コミュニケーションでも多く観察されることから、コミュニケーション時に生じている体動の変化や音の変化が、視聴覚刺激との引き込みやすさを生む手がかり情報となっている可能性が考えられる。また、環境情報に対する注意状態が、引き込みの有無で変化するかについて検討するために、自己発声に呼応して音声が出力される『こだまの森』システムを構築し、自律的に生じる環境音と、主体と引き込み関係にある音声に対する選択的注意についての実験を行なった。その結果、400ms程度の短い周期で生じる音声に注意が向けられる一方、自己発声に起因して生じる音声に対しても選択的注意が生じる傾向が認められた。これらの結果から、自然な体動周期を『擬似窓』上で伝達した場合、背景に体動周期を強くマスキングするような周期的な情報がない場合には、体動に周期的情報に対する引き込みが生じる可能性が示された。『共在性』の構成要因として、視聴覚刺激の周期的変動情報が、物理的に見出された。そのため、おおむね順調に進捗していると判断される。すなわち、体動周期に近い緩やかな音・映像の変動周期が体動に引き込みを生じさせ、また環境下で主体の発声と引き込み関係にある音声情報に対して選択的注意が生じる場合があることが確認された。これにより、画像や音声の高精度な情報伝達なしでも、体動の周期的変動情報が伝達されれば物理的な『共在性』は引き込みにより生じる可能性が示された。低い情報伝達性能でも『共在性』・『共在感覚』が伝達されうる視聴覚情報の呈示条件を探索するために、『擬似窓』でつないだ2室間の音・映像・その双方による異なる情報伝達条件条件における、コミュニケーション時の体動周期の伝達・引き込み・主観評価について検討する。周期的変動情報が、いずれの呈示方法により優位に伝達されるかについて検討を行い、実空間コミュニケーションとの比較から、体動周期情報の伝達による気配感のテレイグジスタンス性能について検討を行う。研究計画に従い、1視聴覚情報伝搬装置の構築、2『共在感覚』に関わると予想される環境情報の絞り込みを行った。1については、2室間に設置可能な音声・映像の入出力システム『擬似窓』を構築した。構築したシステムは、マイク・ビデオカメラから入力した音声・映像をPC内で画像フィルタ・出力遅延プログラムにより加工し、モニタ・スピーカから出力するシステムを双方向で構築し、同期をとるものである。2については予備調査として、日常生活で感じられる『共在感覚』についてディスカッションを行い、『共在感覚』の環境側の手がかり情報のうちテンポ情報に着目した。『擬似窓』システムの片方向を用い、モニタ・スピーカからテンポの異なる視聴覚刺激を呈示し、これらの視聴覚刺激のある環境に対する印象評価をさせた。媒体を映像、音、映像+音とする3種類の実験を行った。その結果、テンポを刻む聴覚情報がある環境下で自発的に発声を行なっている場合、800ms程度のテンポで同じ場にいる感覚が高くなる傾向が認められた。2者間の発話の間合いが800ms程度であることから、人と人のインタラクションにみられるテンポ情報が、同じ場に居る感覚を生じさせる環境情報要因である可能性が考えられる。また、実空間での2者間のインタラクションと場の関係について検討するため、場を構成する環境条件として対人距離に注目し、2者間の距離、2者の向き、インタラクションの有無(じゃんけんをする、しない)において、主観評価及び体動の加速度測定を行った。主観評価の結果、距離の延長とともに同じ場に居る感覚は弱まるが、じゃんけん時にその傾向は抑制されることがわかった。また2者間の体動に相互相関が認められ、その時間遅れや周期性に、距離、向き、インタラクションの有無による異なる特徴が認められた。申請書で示した視聴覚情報伝搬装置の構築、及び『共在感覚』に関わると予想される環境情報の絞り込みを行うことができたため、概ね順調に進展していると判断される。主観評価実験の結果、人の会話や動作に関わるテンポ情報のある環境で自身も行動することで、主観的には『共在感覚』を得られている可能性が示唆され、その際音声情報が視覚情報より『共在感覚』を高める傾向が認められている。また実空間でのインタラクション実験では環境情報(この場合個体間距離)の変化により個体間の動作の相互相関(引き込み)が変化している。さらに『共在感覚』とは何かという点についてメンバー間で議論を行い、その結果、人の存在の認識→コミュニケーション可能である状況、の2段階の認知構造が仮説的モデルとして得られている。住空間における視聴覚環境による共在性の構築においては、以上から体動や会話に近いテンポ情報、聴覚的手がかり情報により人の存在の認識→コミュニケーション可能である状況の判断を経て『共在感覚』が得られるという仮説的モデルが立てられる。

今後は仮説の検証のために、主観評価だけでなく体動の引き込みという観点から『共在性』の成立を検討していく。研究計画に従い、『共在性』の構成要因についての視聴覚情報モデルの構築を行うことを目的として検討を行った。2室間に設置可能な音声・映像の入出力システム『擬似窓』システムを用い、立位時の体動の周期的変動に注目し、異なる周期で呈示される視聴覚刺激に暴露されている環境下での体動の加速度の変化について検討した。その結果、自発的な発声や腕振り動作を立位で行わせた場合、視聴覚情報いずれの視聴時にも3s周期程度での緩やかな音声・視覚刺激の変動周期において、体動に引き込みが生じやすいことがわかった。3s周期前後の緩やかな周期的体動や会話間隔は、実コミュニケーションでも多く観察されることから、コミュニケーション時に生じている体動の変化や音の変化が、視聴覚刺激との引き込みやすさを生む手がかり情報となっている可能性が考えられる。また、環境情報に対する注意状態が、引き込みの有無で変化するかについて検討するために、自己発声に呼応して音声が出力される『こだまの森』システムを構築し、自律的に生じる環境音と、主体と引き込み関係にある音声に対する選択的注意についての実験を行なった。その結果、400ms程度の短い周期で生じる音声に注意が向けられる一方、自己発声に起因して生じる音声に対しても選択的注意が生じる傾向が認められた。これらの結果から、自然な体動周期を『擬似窓』上で伝達した場合、背景に体動周期を強くマスキングするような周期的な情報がない場合には、体動に周期的情報に対する引き込みが生じる可能性が示された。『共在性』の構成要因として、視聴覚刺激の周期的変動情報が、物理的に見出された。そのため、おおむね順調に進捗していると判断される。すなわち、体動周期に近い緩やかな音・映像の変動周期が体動に引き込みを生じさせ、また環境下で主体の発声と引き込み関係にある音声情報に対して選択的注意が生じる場合があることが確認された。これにより、画像や音声の高精度な情報伝達なしでも、体動の周期的変動情報が伝達されれば物理的な『共在性』は引き込みにより生じる可能性が示された。テンポ情報の伝達に注目した『共在性』成立に関わる視聴覚情報モデルの構築を行う。平成29年度に作成した『擬似窓』システムにより、視聴覚により伝達されるテンポ情報と個体間の体動の引き込みと主観的な『共在感覚』の関係について検討する。その際、テンポ情報の『共在性』情報伝達性能について検討するために、『擬似窓』により体動、音声の伝達を遅延させる条件についても検討する。また生理応答として脳波、体動の加速度測定を行い、離れた室空間で『擬似窓』システム越しに過ごす場合の体動の引き込みや気分について測定する。低い情報伝達性能でも『共在性』・『共在感覚』が伝達されうる視聴覚情報の呈示条件を探索するために、『擬似窓』でつないだ2室間の音・映像・その双方による異なる情報伝達条件条件における、コミュニケーション時の体動周期の伝達・引き込み・主観評価について検討する。周期的変動情報が、いずれの呈示方法により優位に伝達されるかについて検討を行い、実空間コミュニケーションとの比較から、体動周期情報の伝達による気配感のテレイグジスタンス性能について検討を行う。音声・映像の入出力システムのうち、基本的な仕様に絞り構築したため、次年度使用額が生じている。
微小環境を伴うヒト膵オルガノイドの再構成に基づく新規膵癌薬剤評価系の構築

本研究は、ヒト膵癌を対象とするin vitro薬剤評価系の確立に向け、腫瘍微小環境を有するヒト膵癌組織を人為的に再構成するための基盤技術を確立することを目的としている。初年度において、膵癌細胞株と間葉系細胞の三次元共培養により、膵癌オルガノイドの再構成が可能であることを見いだした。そこで、本年度は、膵癌オルガノイドを均質に製造するための培養系の検討、および、膵癌オルガノイド内の膵癌細胞数を評価するための手法の検討を進めた。底面に小型のディンプルを有した培養プレート(マルチウェル型)上に膵癌細胞、間質細胞(間葉系細胞、血管内皮細胞)を播種したところ、個々のウェル内に配置された各ディンプル内で、三次元的な膵癌オルガノイドが形成されることが確認された。再構成された膵癌オルガノイドのサイズをイメージング解析によって評価したところ、均質なサイズのオルガノイドが形成されていることを確認した。これらの検討により、均質なサイズの膵癌オルガノイドを大量に作出するための基盤技術を確立した。また、膵癌オルガノイドを対象とする薬剤評価に向け、オルガノイド内の膵癌細胞数を定量的に評価するための検討を進めた。ルシフェラーゼ遺伝子を膵癌細胞でのみ発現させることにより、ルシフェラーゼアッセイ系を用いて膵癌オルガノイド内の膵癌細胞数を評価できる条件を確立した。これにより、膵癌オルガノイドを対象とする薬剤評価のための基盤技術を確立した。本年度は、膵癌オルガノイドを用いた薬剤感受性評価系の開発を進めた。申請者らが先に確立しているヒトiPS細胞由来肝芽(hiPSC肝芽)創出技術を膵癌オルガノイドの再構成に応用することにより、均質なサイズの膵癌オルガノイドを大量に作出するための培養系を確立することが出来た。さらに、癌オルガノイド中の膵癌細胞数を評価するためのイメージング解析系を構築した。これらにより、膵癌オルガノイドを対象とする薬剤評価のための解析基盤が確立した。概ね、当初計画通りに進めることができた。本年度に確立した膵癌オルガノイドの再構成法および膵癌細胞数の評価法を薬剤評価に応用する。膵癌オルガノイドの薬剤アッセイにより、オルガノイド再構成法の有用性や課題を抽出しながら、スループットの高い薬剤アッセイ系の確立を進める。既に本年度において、ルシフェラーゼ遺伝子導入膵癌細胞を用いることにより、膵癌オルガノイド内の膵癌細胞数を定量的に評価できることを確認している。次年度においては、更に簡便な評価手法を検討し、膵癌オルガノイドの抗がん剤感受性等を効率良く評価するためのプラットフォームの確立を目指す。本研究では、ヒト膵癌を対象とするin vitro薬剤評価系の確立に向けて、腫瘍微少環境を有するヒト膵癌組織を人為的に再構成するための基盤技術を確立することを目的としている。研究初年度では、我々が先行研究において確立した実質細胞と間葉系細胞の三次元共培養技術が膵癌の再構成に適応可能か否かの検証を行った。はじめに、膵癌の代表的な細胞株(CFPAC-1, PANC-1, CAPAN-2等)とストロマ細胞(血管内皮細胞・間葉系細胞)を三次元的に共培養し、膵癌オルガノイドが再構成されるか否かを評価した。三次元共培養早期から細胞凝集が生じ、立体的な細胞業集塊(膵癌オルガノイド)が形成された。膵癌オルガノイド内では間葉系細胞に被覆された血管内皮細胞のネットワーク様構造が形成されていた。膵癌オルガノイドを免疫不全マウスに移植したところ、間質豊富なゼノグラフトが形成されることが確認された。移植の対照群(膵癌細胞のみの移植群)では、間質に乏しいゼノグラフトは形成されることが確認された。次いで、ゼノグラフトを対象として膵癌の代表的な治療薬(ゲムシタビン)の薬剤感受性を評価した。その結果、膵癌オルガノイド移植群は膵癌細胞単独移植群と比べて、高い薬剤抵抗性を示すことが明らかとなった。以上より、ヒト膵癌の微小環境を再構成するための基盤技術を確立した。次いで、癌オルガノイドのin vitro薬剤感受性を評価した。ルシフェラーゼ遺伝子を導入した膵癌細胞株を樹立し、ストロマ細胞との共培養により膵癌オルガノイドを作製し、抗癌剤への抵抗性を評価した。その結果、膵癌細胞単独培養群と比べて膵癌オルガノイドはin vitroにおいて、様々な薬剤に対して抵抗性を示すことが確認された。以上より、in vitroおよびin vivoにおいて膵癌の治療抵抗性を再現する評価系を確立した。本年度の当初計画は、(1)膵癌細胞とストロマ細胞との三次元培養技術の確立、(2)膵癌に特徴的な豊富な間質を伴う膵癌オルガノイドの創出技術の確立としていた。項目(1)については、我々が先行研究において確立した実質細胞と間葉系細胞の三次元共培養技術を活用し、培養条件を最適化することにより膵癌オルガノイドの創出技術を速やかに構築することができた。項目(2)については、項目(1)での細胞混合比の検討と移植実験を有機的に連動させた結果、比較的スムーズに進めることができた。

初年度において、膵癌細胞株と間葉系細胞の三次元共培養により、膵癌オルガノイドの再構成が可能であることを見いだした。そこで、本年度は、膵癌オルガノイドを均質に製造するための培養系の検討、および、膵癌オルガノイド内の膵癌細胞数を評価するための手法の検討を進めた。底面に小型のディンプルを有した培養プレート(マルチウェル型)上に膵癌細胞、間質細胞(間葉系細胞、血管内皮細胞)を播種したところ、個々のウェル内に配置された各ディンプル内で、三次元的な膵癌オルガノイドが形成されることが確認された。再構成された膵癌オルガノイドのサイズをイメージング解析によって評価したところ、均質なサイズのオルガノイドが形成されていることを確認した。これらの検討により、均質なサイズの膵癌オルガノイドを大量に作出するための基盤技術を確立した。また、膵癌オルガノイドを対象とする薬剤評価に向け、オルガノイド内の膵癌細胞数を定量的に評価するための検討を進めた。ルシフェラーゼ遺伝子を膵癌細胞でのみ発現させることにより、ルシフェラーゼアッセイ系を用いて膵癌オルガノイド内の膵癌細胞数を評価できる条件を確立した。これにより、膵癌オルガノイドを対象とする薬剤評価のための基盤技術を確立した。本年度は、膵癌オルガノイドを用いた薬剤感受性評価系の開発を進めた。申請者らが先に確立しているヒトiPS細胞由来肝芽(hiPSC肝芽)創出技術を膵癌オルガノイドの再構成に応用することにより、均質なサイズの膵癌オルガノイドを大量に作出するための培養系を確立することが出来た。さらに、癌オルガノイド中の膵癌細胞数を評価するためのイメージング解析系を構築した。これらにより、膵癌オルガノイドを対象とする薬剤評価のための解析基盤が確立した。概ね、当初計画通りに進めることができた。本年度に確立した、ヒト膵癌オルガノイドの再構成法を活用し、スループットの高いヒト膵癌の薬剤評価系を確立するための検討を進める。具体的には、マルチウエルプレート(96 wellや386 well等)の培養皿上で膵癌オルガノイドイトを再構成するための条件検討に取り組む。小型で均質なサイズの膵癌オルガノイドを安定的に再構成する手法を確立することにより、安定性・再現性の高い薬剤評価系を確立する。また、現時点においてはマルチウエルプレート内で培養した膵癌オルガノイドの薬剤感受性を効率よく評価する手法が確立されておらず、薬剤評価を確立する上での課題となっている。そこで、培養皿の全域から顕微鏡画像を取得しイメージングにより薬剤感受性を評価する手法などの網羅性とスループットを兼ね備えた細胞評価法の確立を進める。以上を平行して進めながら、癌微小環境を伴う膵癌オルガノイドを用いた新規薬剤アッセイ系の確立を進める。本年度に確立した膵癌オルガノイドの再構成法および膵癌細胞数の評価法を薬剤評価に応用する。膵癌オルガノイドの薬剤アッセイにより、オルガノイド再構成法の有用性や課題を抽出しながら、スループットの高い薬剤アッセイ系の確立を進める。既に本年度において、ルシフェラーゼ遺伝子導入膵癌細胞を用いることにより、膵癌オルガノイド内の膵癌細胞数を定量的に評価できることを確認している。次年度においては、更に簡便な評価手法を検討し、膵癌オルガノイドの抗がん剤感受性等を効率良く評価するためのプラットフォームの確立を目指す。研究の過程で膵癌オルガノイドの薬剤評価を効率よく実施するために有益な培養条件が明らかとなった。
慢性関節リウマチ滑膜細胞の特定サブセットの機能解析と選択的遺伝子治療への応用-接着分子の発現・機能と細胞周期、細胞死関連分子からのアプローチ-

慢性関節リウマチ(RA)は、関節滑膜を病変の主座とする進行性炎症疾患であり、滑膜細胞は、滑膜炎症の進展・遷延化において中心的役割を担う。まず、ICAM-1の発現の相違によるRA滑膜細胞の機能特性を解析した。RA患者滑膜細胞の細胞表面抗原を解析した結果、ICAM-1高発現(ICAM-1^<high>)細胞から低発現(ICAM-1^<low>)細胞まで幅広く分布したので、滑膜細胞をin vitroで亜分類し、各々の細胞画分の機能的特性を解析した。その結果、ICAM-1^<high>滑膜細胞は、p53/p21に誘導されるCdk6等のチロシンリン酸化によって細胞周期が停止し細胞死に至る細胞群で、ICAM-1^<low>滑膜細胞は、極めて増殖活性の高い細胞群であった。即ち、ICAM-1^<low>滑膜細胞は、滑膜の増殖・肥厚の制御に於いて的確な標的となる細胞群である可能性が示唆された。次に、RA滑膜線維芽細胞に過剰発現するCD44の細胞機能特性における役割を解明した。滑膜細胞において特異抗体による架橋や滑膜基質に大量に存在する低分子量ヒアルロン酸によるCD44刺激を介するシグナルは、VCAM-1とFasの発現を誘導してT細胞との接着を増強させ、その結果Fas/FasLを介する細胞死を誘導した。生体内では滑膜細胞は、細胞外基質に囲まれ常時刺激を受容するが、同時に、RA滑膜中の可溶性VCAM-1や可溶性Fas等の分子によりCD44からの刺激を介する細胞死が阻害され、滑膜細胞の増殖、滑膜炎の遷延化、関節破壊などの病態が進行する可能性がある。これらの研究成果は、病態論のみならず、治療戦略の展開においても、RAを考え直す一つの動機を提供することが出来ればと期待される。慢性関節リウマチ(RA)は、関節滑膜をその病変の主座とする慢性持続性、且つ進行性破壊性の炎症疾患であり、滑膜細胞は、滑膜炎症の進展・遷延化において中心的な役割を担う。本年度は、ICAM-1の発現の相違により、細胞周期に着目してRA滑膜細胞の機能特性を解明した。RA患者滑膜細胞の細胞表面抗原を解析した結果、ICAM-1高発現(ICAM-1^<high>)細胞から低発現(ICAM-1^<low>)細胞まで幅広く分布した。そこで、滑膜細胞をICAM-1抗体結合ビーズを用いてICAM-1^<igh>、及びICAM-1^<low>滑膜細胞に亜分類し、各々の細胞画分の機能的特性の差異を解析した。ICAM-1^<high>滑膜細胞は、ICAM-1^<low>滑膜細胞に比しTNF-α高産生性で、VCAM-1,CD80,CD86を高発現した。しかし、ICAM-1^<high>滑膜細胞は、ICAM-1^<low>滑膜細胞に比し、殆ど増殖せずに大部分はG_0/G_1期に留まり、p53/p21の増加とCdk6の低下、Cdk6のキナーゼ活性の低下、種々の蛋白質の高度チロシンリン酸化を認めた。また、ICAM-1^<high>滑膜細胞では,Fasの発現増強とBcl-2の発現低下を認めた。これに対して、ICAM-1^<low>滑膜細胞は極めて増殖活性が強く、さらに、ICAM-1^<low>

滑膜細胞にIL-1βやTNF-αを添加するとICAM-1^<high>滑膜細胞に分化した。以上、ICAM-1^<high>滑膜細胞は、サイトカイン高産生性、T細胞と高接着性で、RA滑膜炎の病態形成において重要な役割を担う細胞群であるが、p53/p21に誘導されるCdk6等のチロシンリン酸化によって細胞周期の停止に陥っている可能性、及び、ICAM-1^<low>滑膜細胞のICAM-1^<high>滑膜細胞への分化を阻害することのRA滑膜炎制御における重要性が示唆された。慢性関節リウマチ(RA)は、関節滑膜を病変の主座とする進行性炎症疾患であり、滑膜細胞は、滑膜炎症の進展・遷延化において中心的役割を担う。本年度は、滑膜細胞に過剰発現するCD44のRA滑膜細胞機能特性における役割を解明した。RA滑膜線維芽細胞においてCD44刺激を介するシグナルは、VCAM-1とFasの発現を誘導してT細胞との接着を増強させ、その接着の結果Fas/FasLを介するアポトーシスを誘導した。また、滑膜基質に大量に存在する低分子量ヒアルロン酸によるCD44刺激も、滑膜線維芽細胞にT細胞との接着増強とアポトーシスを齎した。即ち、少なくとも遷延化(慢性化)した滑膜においては、T細胞は滑膜細胞にアポトーシスを誘導し、滑膜線維芽細胞の増殖を抑制して、病態の沈静化に働くものと考えられる。RA滑膜内には可溶性VCAM-1や可溶性Fasの存在が報告されるが、これらの分子が産生された際にはむしろ滑膜細胞とT細胞の相互作用を阻害して、CD44からの刺激を介する一連の反応が全うされずに、滑膜炎の遷延化、関節破壊などの病態が進行する可能性がある。これらの研究成果は、病態論のみならず、治療戦略の展開においても、RAを考え直す一つの動機を提供することが出来ればと期待される。
ブラジル北東部における土地利用・水利用の変遷と生態系の地域的変化

本研究課題は,1989年度から1990年度の3年間にわたる現地調査を中心に実施された。第1年度は,半乾燥地域北部地域のカンピナグランデ,パトス,モッソロ,フォルタレ-ザ,キジャダを拠点として気候,植生,水文,農業を中心に調査と資料収集が行われた。気候に関しては,SUDENEにおける降水量資料の収集,カ-チンガ内での地温測定をした。降水量資料は帰国後日々を変化を中心に解析された。水文関係は,10の大容量貯水池内の電気伝導度と水温の鉛直分布の観測が実施され,層状構造のあることが発見された。さらに,小さな貯水池を中心に,雨季から乾季に向けての水質や周辺土じょうの塩性化の状況を調べた。植生については群落の種の構成等の調査とともに,年輪解析のためのサンプルを採集した。さらに,母岩・土じょう・樹木の14の化学成分を分析し,分配率を調べた。農業の調査は,貯水池からの潅漑農業について土地利用の状況と栽培作物の年サイクルについて調査した。第2年度は,サンフランシスコ中流ペトロリ-ナを拠点とし,調査を実施した。気候関係は気象資料の収集を実施,水文関係は小容量貯水池の水収支の観測さらに大容量貯水池1つについ電気伝導度,水温の鉛直分布を調べ三層構造を見出した。植生調査は,二地点で詳細な生態調査を実施するとともに,年輪解析用のサンプルを採集した。そして,年水不足量及び年水貯留量に対する樹木の反応の速さや水ストレスに対する耐久力を調べた。また,カ-チンガを構成する38種の利用の状況を調査した。その結果,牛・山羊・羊が好みとする樹種さらに,木材,木炭,薪あるいはフェンス等に使用される樹子の状況が判明した。農業関係は,サンフランシスコ河谷開発公社のプロジェクトを中心に潅漑による大・中・小規模農業について詳細な調査を実施した。さらに,サンフランシスコ河に築造されたソブラジ-ニョ貯水池の多目的な水利用についても調査した。第2年度は,ブラジル調査に先立って,アメリカ合衆国カリフォルニヤ大学バ-クレ-校アリゾナ大学乾燥地域研究所において関係研究者と研究交流をするとともに資料・文献を収集した。第3年度は,熱帯季節林地帯(Zona da Mata)を中心に調査した。気候に関しては,日雨量及び一日3回の降水資料を収集した。また,各地で土地利用と土じょうの関係を知るための土じょうのサンプルを集めた。水文は,この地帯の生活用水の状況を調査をし,内陸半乾燥地域におけるそれとの比較を行った。農業関係は,この地域で古くから開発されて来たサトウキビ裁培を詳細に調査し,石油ショック以後の急速な拡大の構造を明らかにした。また,アウガロ-バの植林計画やその実態についても調査した。なお,第3年度は,ポルトガルおよびスペインにおいて十分とはいえないが古文書や古地図の収集を行った。以上3ヶ年に亘る調査研究の結果,多くの新しい事実がわかった。たとえば,気候に関して干ばつの常襲地域のノルデステではあるが,北部ノルデステと南部ノルデステでは全く異なること,そして北部ノルデステはSSTの変動と密接に関係のあることなどか明らかにされたし,また,沿岸部As気候の地域でも,その冬雨の原因がSSTと気温の差に基づくものと寒冷前線によるもののあることが明らかになった。また,カ-チンガ群落の遷移とその遷移過程にある構成種に関し水収支と相対年輪生長幅の関係からその構成がかなり明らかにされた。また,カ-チンガ群落を構成する樹種38種について牛・山羊・羊の最も好むものが,それぞれ異なること,また薪や木炭などに最も多く使用される樹種も数種に限られているなどが明らかになった。

また,カ-チンガを構成する38種の利用の状況を調査した。その結果,牛・山羊・羊が好みとする樹種さらに,木材,木炭,薪あるいはフェンス等に使用される樹子の状況が判明した。農業関係は,サンフランシスコ河谷開発公社のプロジェクトを中心に潅漑による大・中・小規模農業について詳細な調査を実施した。さらに,サンフランシスコ河に築造されたソブラジ-ニョ貯水池の多目的な水利用についても調査した。第2年度は,ブラジル調査に先立って,アメリカ合衆国カリフォルニヤ大学バ-クレ-校アリゾナ大学乾燥地域研究所において関係研究者と研究交流をするとともに資料・文献を収集した。第3年度は,熱帯季節林地帯(Zona da Mata)を中心に調査した。気候に関しては,日雨量及び一日3回の降水資料を収集した。また,各地で土地利用と土じょうの関係を知るための土じょうのサンプルを集めた。水文は,この地帯の生活用水の状況を調査をし,内陸半乾燥地域におけるそれとの比較を行った。農業関係は,この地域で古くから開発されて来たサトウキビ裁培を詳細に調査し,石油ショック以後の急速な拡大の構造を明らかにした。また,アウガロ-バの植林計画やその実態についても調査した。なお,第3年度は,ポルトガルおよびスペインにおいて十分とはいえないが古文書や古地図の収集を行った。以上3ヶ年に亘る調査研究の結果,多くの新しい事実がわかった。たとえば,気候に関して干ばつの常襲地域のノルデステではあるが,北部ノルデステと南部ノルデステでは全く異なること,そして北部ノルデステはSSTの変動と密接に関係のあることなどか明らかにされたし,また,沿岸部As気候の地域でも,その冬雨の原因がSSTと気温の差に基づくものと寒冷前線によるもののあることが明らかになった。また,カ-チンガ群落の遷移とその遷移過程にある構成種に関し水収支と相対年輪生長幅の関係からその構成がかなり明らかにされた。また,カ-チンガ群落を構成する樹種38種について牛・山羊・羊の最も好むものが,それぞれ異なること,また薪や木炭などに最も多く使用される樹種も数種に限られているなどが明らかになった。