hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンピュータとビデオの利用による外国語教育再編成の可能性

鈴木、松野、桐谷、大山の4名は共同開発した音声分析機を使って、英語の音声訓練のための基礎実験を行なった。特に聞き取り能力についての実験において、定冠詞不定冠詞の聞き取りに直前の音が大きな影響を与えること、また同じ音声条件の下でも文法の知識が聞き取りの補助になることが判明した。また音合成実験により、イントネーションとの関連で、音の強弱を修正するより音の長短を修正した方がネイティヴスピーカのインフォーマントにはよい印象を与えることを確認し、それを実際の教育に応用して効果があることが確かめられた。岡、高山は学生の英語能力と学習方法・動機との相関関係をアンケートによって調査し、英語/英語文化に関する関心が学外での大学の授業以外での英語学習に、特に会話の練習に結びつくことを確かめたが、さらにその会話の訓練がその他の言語能力の向上にも結びつき、いわゆる「おしゃべり」英語の概念を訂正しなければならないとの結論に達した竹内はフランス語のマラルメの文学作品のデータベース化と取り組みその情報公開について発表した。吉島、刈間は劇映画と取り組み、表現手段の文化的相違について研究した。同じ東洋映画でも中国の場合は日本とは基本的に違う「対称の調和」の画面構成原理に則っており、ために画面解釈にも基本的な差がでてくること、吉島は「七人の侍」とその西部劇版を比較し、後者の表現手段がたぶんに言語に依り、日本のそれは映像に負うことが多いことを具体的に検証した。さらに同じドイツ映画でも言語表現が多いもの、画像表現に多くを負うものの差が、映画を使ったドイツ語授業にいかなる教授法上の問題を起こすかを実際に授業の中で考察した。研究グループ共通課題として、本国で使用されているドイツ語、英語の教科書のテキストのデータベース化に取り組んでいる。主要三研究部門について1.イントネ-ション訓練装置の有効性;米語の基本的な12のイントネ-ションパタ-ンをそれぞれ異った英文に対し、米人に吹き込ませた録音を日本人大学生が模倣するとき、(1)録音を反復聴取して模倣するのと、本装置を利用してモデルと学習者両方のイントネ-ションを聴覚的だけでなく視覚的にも確かめ、比較しながら学習するのとで如何なる差があるかを男女3名ずつの学生について観察した。その結果、(1)聴解のみではなかなかモデルに近づかない被験者も視覚を併用すると短時間でモデルに近づける。(2)音声英語の力のある者でも音の高低の巾が米人に比して狭いが、その巾を拡げ一層モデルに近づける。(3) (1)(2)両方共指導者の適切な助言が効果的である、ことなどが判った。2.テキストデ-タ-の処理(1)カ-ツワイル光学読取り装置によるテキストデ-タベ-スの作成、言語別の文字・語彙上の特殊事情を克服するためのソフトの対比的研究および、インスト-ルを行った。(2)並行してフランス語のテキスト・デ-タ-を(イ)レシェランス読取り、(ロ)ダイアクリティクスを含む文字列検索、変化語形の認識と検査を目的としたプログラムの開発。3.テレビ・ドラマを用いたテ-プレコ-ダ-やパ-ソナルコンピュ-タ-による自習音声教材の作成。ハ-ドウェアとしては、録音テ-プとディスクを考え、既存のクロ-ズテスト作成ソフトを分析すると同時に、音声による聞き取りに適した独自のソフトの開発を試みた。台詞をネ-ティブスピ-カ-が朗読したものを素材として、内容に関する選択肢問題を主として作成した。研究グル-プ全体として、ドイツ語及び英語の言語的能力の段階性を分析するために、両言語の「国語」の教科書のテキストのデ-タベ-ス化を行なった。現在そのスペルチェックを行なっているところである。

日本における高等学校の英語の教科書のデ-タベ-ス化はすでに行なわれているので、情報を交換し、両者を比較をする予定である。ドイツ語に関しては日本の教科書が特殊な状況にあるので、そのデ-タベ-ス化の必要性については考慮中である。鈴木、松野、桐谷は、共同して開発した音声分析機を使って、英語の発音の矯正法開発のための基礎実験を行なった。native speakerに録音させた文を披実験者にまねさせ、それを録音し、分析機によって解析、個別音の長さ、強さ、イントネ-ションを操作し、native speakerのそれに修正したものをinformantに聞かせたところ、音の長さをnative speakerのそれに同調・修正したとき、いちばん英語の発音としての評価が高かった。これらの実験から、発音矯正のためのマニュアルの作成の見通しが得られると考えられる。松野はパラトグラフを用いて英語と日本語の調音位置の比較研究を行なった。竹内は、フランス語の文学作品をデ-タベ-ス化し、その検索プログラムを研究した。フランス語の場合、文学作品が教材として用いられることが多く、そのデ-タベ-ス化は重要である。吉島はドイツ語の劇映画を使って具体的な教授法を教室で実験した。映像及び音声(音楽等)をどう言語教育に結びつけていくかがそのテ-マであった。版権およびLD化の問題がクリア出来れば、将来コンピュ-タと連動させた、効果的な学習方法が開発可能である。鈴木、松野、桐谷、大山の4名は共同開発した音声分析機を使って、英語の音声訓練のための基礎実験を行なった。桐谷は特に聞き取り能力についての実験を行い、定冠詞、不定冠詞が直前の音によって聞き取りに大きな影響があることを突き止めた。但し同じ音の条件下でも文法の知識が聞き取りの補助になることも判明した。鈴木は前年度の研究成果に基づき、イントネ-ション訓練に際してイントネ-ション自体より音の長短に注意を向けさせることで大きな効果が得られることを確認した。岡、高山は学生の英語能力と学習方法・動機との相関関係をアンケ-トによって調査し、英語/英語文化に関する関心が学外での大学の授業以外での英語学習に、特に会話の練習に結びつくことを確かめたが、さらにその会話の訓練がその他の能力の向上にも結びつき、いわゆる「おしゃべり」英語の概念を訂正しなければならないとの結論に達した。竹内はフランス語のマラルメの文学作品のデ-タベ-ス化と取り組みその情報公開について発表した。吉島、刈間は劇映画と取り組み、表現手段の文化的相違について研究した。同じ東洋映画でも中国の場合は日本とは基本的に違う「対称の調和」の画面構成原理に則っており、ために画面解釈にも基本的な差がでてくること、吉島は「七人の侍」とその西部劇版を比較し、後者の表現手段がたぶんに言語に依り、日本のそれは映像に負うことが多いことを具体的に検証した。さらに同じドイツ語でも言語表現が多いもの、画像表現に多くを負うものの差が、映画を使ったドイツ語授業にいかなる教授法上の問題を起こすかを実際に授業の中で考察した。研究グル-プとしては、引続き本国で使用されているドイツ語、英語のデ-タベ-ス化に取り組んだ。
量子ウォークによるネットワークの構造解析に向けた研究

本研究では量子探索アルゴリズムの高速計算を達成させるツールとしてまた物性物理の数理モデルとして研究されている量子ウォークと呼ばれるものの数理を研究した。特にグラフ上に量子ウォークを長時間走らせることによって、その空間構造を抽出することを目標に行った。長時間経過したときの無限グラフの上の量子ウォークを観測することによって、グラフのサイクルや縁が存在すると局在化と呼ばれる現象として、知らせてくれることがわかった。また局在化と同時に線型的拡がりと呼ばれる現象も同時に起こることがあり、ランダムウォークよりも時刻に対して二乗分だけ遠方に拡がる性質を有することも分かった。本研究の目的である、ネットワーク上の量子ウォークの固有値解析では、今後の量子ウォークによるネットワークの構造解析で重要になるような二つの重要な様相を発見した。一つ目は、量子ウォークの背後にあるセルオートマトンの存在を明らかにしたことである。このセルオートマトンは所謂、波動方程式の時空間離散版であることが分かった。このセルオートマトンの実軸上の固有値分布を単位円周上に射影したものが、まさに量子ウォークのスペクトルの一部分として、遺伝している。さらに残りのスペクトルは、グラフの閉路で生成されるホモロジカルな固有空間で特徴づけられることが分かった。これによって、例えば結晶格子上の量子ウォークの極限定理を導き出すことができ、遺伝部分の偏角のヘシアンが、量子ウォークの分布収束の密度関数を記述し、ホモロジカルな固有空間によって局在化が得られることを明らかにした。二つ目は、単位円周上の直交多項式(UCOP)において、量子ウォークの"弾道的拡がり"と呼ばれる新たな統計的な性質を導入し、Szego classと呼ばれるUCOPで、例えば定常過程の研究などでよく研究されているクラスと一対一の関係であることがほぼ証明できつつある。Schur係数が全体に渡って、異なる場合において、QWの極限分布を明示的に与えることができた初めての結果であると考えられる。Schur係数が一定のときは、所謂、連続な台を持つ今野関数で特徴づけられ、波動は線型的に拡がる。一方で我々のモデルではその線型的な拡がりはより強く、弾道的に拡がる。すなわちボトムでのデルタ関数で特徴づけられる。この弾道的拡がりが起こる為の必要十分条件が量子ウォークのSchur係数がSzego classに入るようにとることであることがL. Valazquez, F.A Grunbaum両氏との共同研究により明確なりつつあり、論文を執筆中である。本年度の主に3つのトピックに関する成果を報告する。1.量子ウォークの固有値写像:量子ウォークの有限グラフ上のランダムウォークからのスペクトル写像定理を、結晶格子にまで拡張した。このことから、ランダムウォークから遺伝する固有空間の直交補空間である、生まれてくる固有空間のグラフのサイクルによる幾何的な特徴づけに成功した。そしてこの生まれてくる固有空間によって、結晶格子において一か所の周りに高い確率で常に粒子が存在する量子ウォークの局在化と呼ばれる性質を証明した。さらに、ランダムウォークの遺伝する固有空間においては量子ウォークの時間に関して線型的に遠方へ拡がる性質に寄与していることを示した。2.グローヴァーウォークの正台:グローヴァーウォークの時間発展行列の2乗の正台から誘導される新しいタイプのグラフのゼータ関数を2サイクルと呼ばれる新しいパスの概念を導入することによって定義し、その零点に関する行列式表示や、スペクトル分解を行い、いくつかのグラフの幾何的な特徴量の抽出に成功した。3. CMV行列と量子ウォーク:複素平面の単位円周上の直交多項式に付随するローラン直交多項式で展開されるシューアのアルゴリズムと、非均一な媒体上の一次元上の量子ウォークの解析で用いられる母関数を用いた組み合わせ論的手法との間に一対一の関係を導き出した。ローラン直交多項式と複素列のシューア変数と呼ばれるものは一対一の関係にある。この応用として、シューア変数が一次関数的に0に減衰していく場合の量子ウォークの挙動について、解析的に導くことができた。今までの量子ウォークの研究では現れてこなかった、非自明に先ほどの線型的な拡がりよりもより強く、弾道的に遠方へ拡がっていきつつも、やはり原点周辺に局在化を与えるという興味深い結果を得ることができた。二つの事柄について主に実績を得た。(1)量子ウォークの単体複体上への拡張:グラフ上の量子ウォークにおいて、グラフにサイクルが存在することにより局在化と呼ばれる現象は起こる。高次のホモロジーに反応するという類推の下、境界作用素を定義して、単体複体上に拡張した新しい量子ウォークを提案した。主に数値計算によって、高次元の"輪っか"や、さらに"縁"に対しても局在化のような反応を示すことを観察することができた。(2)抽象的な量子ウォークの構成とその固有値解析:量子ウォークのクラスの中には、その固有値分布が背後にあるランダムウォークの固有値によって語れるクラスがある。この本質的な構造を追求するために、グラフも含むようなより抽象的な空間上のユニタリ作用素を提案した。それによると、この固有値写像を生み出す本質的な要因は、そのユニタリ作用素が、二つの異なる自己共役・ユニタリ作用素の積であるということがわかった。その副産物として、このクラスの量子ウォークのgeneratorを導出することができた。ある種の波動方程式を満たすことが分かった。

長時間経過したときの無限グラフの上の量子ウォークを観測することによって、グラフのサイクルや縁が存在すると局在化と呼ばれる現象として、知らせてくれることがわかった。また局在化と同時に線型的拡がりと呼ばれる現象も同時に起こることがあり、ランダムウォークよりも時刻に対して二乗分だけ遠方に拡がる性質を有することも分かった。本研究が掲げている、量子ウォークによるグラフの幾何的構造の抽出において、二つの事柄について明確することができた。1.有限グラフのサイクルによる幾何的な特徴づけ:有限グラフ上のランダムウォークからの固有値写像からでは反映されない、生まれてくる固有空間は、グラフの本質的サイクルで生成される。実は生まれてくる固有空間の次元はグローヴァーウォークでグラフが二部グラフでなければグラフのベッジ数の二倍になる。2.グラフのサイクルと量子ウォークの局在化:有限グラフ上のランダムウォークからの固有値写像定理を一般の結晶格子上のランダムウォークへ拡張することができたため、局在化という量子ウォーク特有の概念によってグラフのサイクルの存在の必要条件を与えることができた。量子ウォーク1.量子ウォークの固有値写像における有限グラフから無限グラフへの拡張。2.量子ウォークの局在化の要因について:今年度の成果によってグラフのサイクルの存在が一つの原因であることが判明したが、それ以外にもサイクルのない無限ツリーにおいても実は局在化が起こせる。これはグラフのある種の双曲性が起因していると考えられているが、これについてより精密な議論を与える。3.ユニタリ作用素から得られるグラフのクラス:量子ウォークのユニタリ時間発展作用素を一度グラフのことは忘れてより関数解析的な視点から拡張することができる。このような構成をしたときに、どのようなグラフが誘導されるのかについて考察する。4.セゲークラスと量子ウォーク:量子ウォークの弾道的ふるまいと単位円周上の直交多項式で盛んに展開されているセゲークラスと呼ばれる多項式との一対一対応を証明する。今年度の計画の一つであるCMV行列の観点から見た、量子ウォークの典型的な挙動を表すクラスUの特徴づけは、少しずつ進展しており、引き続き考察している。その考察の副産物として、弾道的拡がりと呼ばれる、クラスUを外れるモデルの極限定理を導き、さらにそれが、単位円周上の直交多項式でよく研究されているSzego classと呼ばれるクラスと強い繋がりがF.A.Grunbaum氏とL. Valazquez氏との共同研究により存在することが分かりつつある。また、結晶格子上でも二段階の極限定理を表すことが、固有値写像定理等を導入することで明らかにした。さらに、次年度に本格的に行う予定であった二つの研究に関して、進展があった。まず一つ目は、量子ウォークとは何かという本質的な問いに対する答えの一つに近づくことができた。量子ウォークの定義はランダムウォークの類推から、容易に理解できる。
側頭葉てんかんにおける海馬の解剖学的再構築

Wistar系ラットにカイニン酸(12mg/kg)を腹腔内投与し辺縁系重積発作を誘発した。6日後にネンブタール(50mg/kg)麻酔下で4%ホルムアルデヒドと2.5%グルタルアルデヒドの混合液で経心的に潅流固定し、全脳をパラフィン包埋した。パラフィン切片とクリオスタットによる凍結切片(4μm)を作製し、光顕的に30種のレクチンの染色性を示し検討した。次にマイクロスライサ-を用いて未凍結切片(40μm)を作製。光顕的に特徴的な所見を示したレクチンにつき包埋前染色を行い、四酸化オスミウムで後固定しエポン包埋した。超薄切片を作製しクエン酸鉛で染色、透過型電子顕微鏡下で反応部位を観察した。対照実験としてカイニン酸の代わりに生理食塩水を腹腔内投与した。結果>障害された細胞はほとんどのレクチン染色でビ慢性の陽性像を示した。HE染色で変性の明らかでない細胞でもレクチン染色の変化が検出されたが、明らかに細胞障害を示すものと示さない細胞が混在していた。細胞障害の分布の特徴としてもCA_3、CA_4は常に障害されたがCA_1の障害は一定しなかった。背側よりも腹側のほうが、尾側よりも頭側の方が顕著であった。また、CA_3の歯状回近傍では障害を免れていた。電顕的に障害細胞はアポトーシスに類似した形態像を示した。今後このカイニン酸腹腔内モデルを用いて海馬顆粒細胞層からの神経線維の発芽を検討し、順行性、逆行性マーカーを用いて海馬の解剖学的再構築の有無の検討を行う予定である。
マイクロ機能要素集積デバイスによるフィジカルマンマシンインタラクション

近年のマイクロマシン,MEMS研究の進展により,マイクロアクチュエータ,マイクロセンサ,マイクロコネクタ,マイクロ機構部品等々,各種のマイクロ機能要素が活用できる状況になってきた.本研究では,これらマイクロ機能要素を集積化することにより,人間と機械間の力学的インタラクションを実現し,高度なマンマシンインタフェイスを提供することを目的としている.平成14年度は,アクティブマウスとアクティブ多面体2種のデバイスを試作し,それぞれアプリケーションソフトウェアに組込んで適用試験を実施した.アクティブマウスに関しては,前年度試作したアクティブマウスを改良し,操作性および感度を大幅に向上させた.静電容量型の力センサ,振動型加速度センサ,マイクロギアドモータ,マイクロオムにホイールの搭載により,PC内の仮想物体の運動および力を直接感じることができた.アプリケーションとしては,バネーマスからなる力学シミュレータ,および,迷路通過問題に適用し,その有用性を確かめた.成果は,全国マルチメディア祭にも出展し,来場者の操作感想,応用アイディアをまとめた.アクティブ多面体に関しては,マイクロシリンダ,マイクロエンコーダ,マイクロボールジョイントを用いて4面体リンク機構を設計試作した.汎用機構解析ソフトウェアである,MSC Visual Nastran 4Dとのインタフェイスドライバも開発し,Visual Nastran 4D内に構築した4面体リンクと同じ力学的,運動学的特性を実現することに成功した.すなわち,PC内の仮想物体の形を変えたり,仮想物体の剛性や形を呈示することができた.近年のマイクロマシン,MEMS研究の進展により,マイクロアクチュエータ,マイクロセンサ,マイクロコネクタ,マイクロ機構部品等々,各種のマイクロ機能要素が活用できる状況になってきた.本研究では,これらマイクロ機能要素を集積化することにより,人間と機械間の力学的インタラクションを実現し,高度なマンマシンインタフェイスを提供することを目的としている.平成14年度は,アクティブマウスとアクティブ多面体2種のデバイスを試作し,それぞれアプリケーションソフトウェアに組込んで適用試験を実施した.アクティブマウスに関しては,前年度試作したアクティブマウスを改良し,操作性および感度を大幅に向上させた.静電容量型の力センサ,振動型加速度センサ,マイクロギアドモータ,マイクロオムにホイールの搭載により,PC内の仮想物体の運動および力を直接感じることができた.アプリケーションとしては,バネーマスからなる力学シミュレータ,および,迷路通過問題に適用し,その有用性を確かめた.成果は,全国マルチメディア祭にも出展し,来場者の操作感想,応用アイディアをまとめた.アクティブ多面体に関しては,マイクロシリンダ,マイクロエンコーダ,マイクロボールジョイントを用いて4面体リンク機構を設計試作した.汎用機構解析ソフトウェアである,MSC Visual Nastran 4Dとのインタフェイスドライバも開発し,Visual Nastran 4D内に構築した4面体リンクと同じ力学的,運動学的特性を実現することに成功した.すなわち,PC内の仮想物体の形を変えたり,仮想物体の剛性や形を呈示することができた.
ヨーロッパにおける暴動発生地区の実態と「領土的スティグマ化」の比較研究

本研究はヨーロッパの暴動発生地区のメカニズムを把握するため、そこでみられる「領土的スティグマ化」(territorial stigmatization)の実態に注目し、そのプロセスを明らかにし、またそのコミュニティへの影響や、引き起こしている社会的帰結を経験的、かつ比較社会学的に明らかにした。具体的にパリ郊外とアムステルダム、マドリッドの荒廃地区の事例をとりあげた。本年度は(1)日本国内での関連資料の収集と読解、また具体的な調査計画の練り上げ、(2)在外研究先のフランスで、現地調査の具体的な準備と実施というかたちで研究をすすめた。(2)4月から7月までは、a.関連文献のレビュー、b.理論的枠組みの精錬、c.現地調査の準備(調査団体の選定、予備調査質問表の作成)を行った。作業過程において「移民と社会」研究会で具体的な問題点と課題について意見交換を行ったことが、特に質問表の作成と理論枠組みの精錬に大きく役立った。(2)(1)で得た知見をもとに、8月下旬9月中旬にパリ、アムステルダム、マドリッドにて、海外共同研究者であるアムステルダム自由大学ショパン准教授、マドリードコンプルテンセ大学ペレス研究員、フランス社会科学高等研究院博士課程ハリール氏との打ち合わせ、ならびに調査を予定している地域において事前調査を実施し、基礎データの収集に努めた。10月からは夏の調査で得たデータの解析を行い、三地域の共通点と相違点を整理して、比較分析の枠組みの構築を進めた。具体的には当該地区の現状を、社会・経済・民族・都市空間などの多様な側面から把握し、その地区の歴史的形成の過程を明らかにすることができた。国家や地方自治体がこれらと都市周縁層の集住地区の問題をどのように認識しているのか、またそれに対してどのような取り組みを行っているのかという問題意識の設定を行うことができた。この問題意識に基づいて、11月2月には在外研究の所属先であるフランス国立社会争点学際研究所(IRIS)にて都市暴動、社会的排除の専門家と意見交換を行い、調査に関する助言を受けるのと並行して、パリ郊外オルネー市にて都市周縁層居住地区にて聞き取り調査と参与観察をすすめた。さらに3月にはアムステルダムにおいて10日間の現地調査を行い、海外共同研究員の協力を得ながら当該地区の自治体、学校、警察、住民、NPO関係者を対象に聞き取りを実施し、荒廃地区が地域社会においてどのように認識されているのか、またそれが政策にどのような影響を与えているのかの一端が明らかになった。本年度は以下の二点を目指した。一点目は昨年度と引き続き、三国の荒廃地区の基本情報・データ収集を行い、共通点や相違点を整理して、比較分析の枠組みの基盤構築を目指した。具体的には当該地区の現状を、社会・経済・民族・都市空間などの多様な側面から把握し、その地区の歴史的形成の過程を理解する作業と、国や自治体がこれらの地区の問題をどのように認識しているのか、それに対してどのような取り組みを行っているのかを確認する作業を行った。二点目は、調査対象地とその周辺の地域社会との関係を調査し、「領土的スティグマ」の実態を明らかにした。具体的にはこれらの地区(とその住民)が周辺の地域(とその住民)とどのような関係にあり、これらの地区が地域社会全体でどのように認識されているのかを、メディア分析や住民の意識調査から考察し、「領土的スティグマ化」のプロセスを検討した。前半のフランス滞在期間中は、主要調査地であるパリ郊外の調査地区と近隣の住民に対して聞き取り調査を行った。さらに海外共同研究者と協議しながら、アムステルダムの基本情報の収集をすすめた。後半は調査データの整理と分析作業。またテープ起こし作業とデータの分類・分析を行った。平成二三年七月に繰り越して行った調査では海外共同研究者・協力者と会合をもち、データの分析・考察を行った。その結果、荒廃地区はその地区に固有の諸課題(貧困、失業、家庭崩壊、学業挫折、劣悪な住環境など)を抱えるだけでなく、地域社会において危険視されることによって生まれる新たな差別・弊害に直面していることがわかった。さらに、追加調査の必要について検討し、その準備作業を行った。本年度の目的は以下の二点であった。第一に、三国の調査対象地とその周辺の地域社会との関係を調べ、「領土的スティグマ」の実態を明らかにすること、第二に、この「スティグマ化」がもたらす社会的帰結の検討を行うことであった。そのため、年度の前半には、前年度に行った海外共同研究者との議論を受けて、調査結果の再検討をすすめた。さらに関連文献・資料に再度あたり、既存データの再検討を行って、本研究調査の分析と比較・検討を行った。また夏の追加調査の準備として、調査日程、方法、対象者を選定し、調査依頼を出す。海外の協力者とは進捗状況をインターネット・電話で随時報告しあった。その上で、8月に三週間の追加調査を行い、また9月には海外研究協力者との打ち合わせを実施して、総括に入るための準備を行った。年度後半は、追加調査データの整理と分析作業を行った。また関連分野の専門家から専門的知識の提供を受け、そこで得た知見を取り入れながら、報告成果をまとめた。

本研究の成果としては以下の二点があげられる。一つめが、これらの荒廃地区が周辺の地域(の関係性を明らかにしたことであり、具体的にはこれらの地区が「誰も足を踏み入れられない」「近づきたくない」など、地域社会全体できわめてネガティブな空間として認識され、そこの住民に対しても否定的なイメージがあり、それが相互作用を生み出し、その空間/領土に対する「スティグマ化」のプロセスが発生していることがわかった。二つめは、このような「領土的スティグマ化」のプロセスにおいて、その地区の住民が自ら自分の地区に対して恥など否定的な意識を内面化する傾向がみられ、それがコミュニティ内部で比較的諸資本を多く所有する層の外部流出を招き、コミュニティの弱体化、解体を促し、それがさらにスティグマ化を強化するという「負のスパイラル」のプロセスを明らかにした。
概念探究法による教科の統合を環境教育カリキュラムにおいて具体化するための一研究

昨年度の成果をふまえ次の3つの教材開発・実験授業を行った。(1)「琵琶湖の暮らしと水利用」(協力:木之本町立伊香具小学校、同北村譲治教諭、同5年生)(2)「井戸から京都を覗いてみよう」(協力:平安女学院中等部、同元由圭介教諭、同中学3年生)(3)「八幡堀」(協力:近江兄弟社高等学校、同今本暁講師、同高校3年生地理クラス)教材開発のためのフィールドワークとしは、(1)伊香具小学校区の水利用、(2)琵台湖疎水(3)八幅堀、八幡町の水利用などを行い、小学校5年生の社会科、中学校3年生の総合学習、高校3年生の地理の教材としてプランを開発した。教材開発を行う中で、そのキーコンセプトとして昨年度明らかにした生産・流通・消費・廃棄・還元の循環システムに加え、「風上」の概念に着目する必要性が明らかになった。それは客観的な生態系において循環システムを考えるだけでなく、自らの環境を「自己の延長」として主体的に捉える視点が、環境教育において重要だからである。歴史的に形成された暮らしの中に主体と環境が相互に関わり合いそれぞれの地域のおもむきをつくりあげている。この点をとらえるためにはどうしても「風土」という概念を導入せざるを得ない。この概念によってこそ、環境問題を客観的な生態系の危機ととらえるだけでなく、主体と環境との関わり合いの危機ととらえることができる。このように環境問題を「風土の危機」ととらえる視点こそ、環境問題を解決する主体として成長していく際に不可欠なのである。しかしながら、この風土というのは環境と同様に科学的な概念であるとともに、風景や景観と同様に感覚的に感じるという象徴的な概念でもある。この概念への着目は、従来の概念探究法の仕組み自体の改革を要求することになる。これは、風土の概念の小・中・高校の発達プロセスの解明、プランの発展とともに今後の課題として残された。今年度は教材開発のための以下(1)(7)のデータ・資料収集を行った。(1)屋久町及び上屋久町の環境行政関係の文書、(2)屋久島の開発と考古学的遺跡調査に関する資料、(3)屋久町及び上屋久町の小中学校・高校における環境教育の現状に関する資料、(4)屋久島の環境に関する文献、(5)屋久島の写真やビデオ等の画像データ、(6)屋久島の環境関連施設の作成した資料や環境教育プログラム。(7)ゼロエミッション構想関連の資料。また、8月29日9月4日において実施された屋久島調査は教材開発の視点や様々な資料が得られ有意義であった。特に屋久島在住の環境保護運動家への聞き取りは意味があった。また、琵琶湖に関連しても資料収集と実態調査を行った。特に千丈川のホタルを守る会の事務局長の森野氏への聞き取りは学校の環境教育と環境保護のための住民運動との連関を考える上で極めて有意義であった。同時に、理論的には、概念探究法によって教材を開発するためのキ-コンセプトとなる概念システムの研究を行った。現在のところ、生産・流通・消費・廃棄・還元の循環システムを屋久島と琵琶湖において構想することをキ-コンセプトとして研究を継続している。また、森林と海(湖)との関係、屋久島の森林における閉鎖性の生態系および琵琶湖の湖における閉鎖系の生態系の探究と比較、それぞれにおける固有種の存在なども教材開発のテーマとなる。
知識ベース推論による微地形・表層地盤分類を用いた災害危険度指標の構築

本研究は、首都圏東部地域を対象に、詳細な微地形分類の見直しと、地形・地盤構造に関わる地震危険度を定量化しようとしたものである。[イ]微地形分類古い時期の土地利用とその変化から微地形分類を求める手法の拡張を行った。まず、千葉県およびその周辺から、南関東へと検討対象を拡大し、古い時期の土地利用データのデジタイズ、衛星データの見直しによる現在の土地利用分類、地形分類のための知識ベースの拡張などを行った。これにより、南関東全域における解像度30mの微地形分類を作成した。[ロ]表層地盤分類微地形分類ごとの標準地盤モデルを用いた地震被害予測手法の拡張を行った。1つ目は、検討対象地域の拡大であり、千葉県全体を対象に標準地盤モデルを作成した。2つ目は、地盤情報データベースの拡充として、新たに約4000本のボーリングデータを収集した。3つ目は、標準地盤モデルを見直し、南関東を代表する3地形:台地、谷底平野、埋立地について、指標の抽出を行った。[ハ]表層地盤振動特性細かな微地形構造の変化が地震危険度に与える影響の評価として、千葉市を対象とする表層地盤の振動特性分布を求めた。地形が急変する場所など不整形地盤では増幅特性が異なる可能性があるため、地形効果についても検討した。具体的には、地形・地下構造が急変する場所を対象に・詳細な地盤調査、常時微動計測、地震観測、有限要素解析などを行った。[ニ]地震危険度指標の定式化以上に基づく災害危険度の検討として、人間の振舞いをモデル化したエージェントモデルに基づくシミュレーションを行うことにより、街区の避難危険度の評価を行った。その結果、地区における建物群の耐震化率、街区を構成する道路幅員、住民の避難経路に関する情報の不完全さ、などが当該地区に生活する住民の避難行動に大きく影響を与えることを示した。4項目からなる研究実施計画のうち、平成18年度は、[イ]および[ロ]を主として実施した。[ハ]および[ニ]についてはその準備を行った。[イ]最新のデータに基づく微地形分類本年度は、これまでの研究成果、すなわち、古い時期の土地利用とその変化から微地形分類を求める手法の拡張を行った。まず、千葉県およびその周辺から、南関東へと検討対象を拡大し、古い時期の土地利用データのデジタイズ、衛星データの見直しによる現在の散りよう分類の解析、地形分類のための知識ベースの拡張などを行った。結果として、南関東全域における解像度30mの微地形分類を作成することができた。[ロ]表層地盤分類これまでの研究では、千葉市を対象に、微地形分類ごとの標準地盤モデルを作成し、地震被害の予測を行った。本年度は、3つの拡張を行った。1つ目は、検討対象地域の拡大であり、千葉県全体を対象に標準地盤を用いた増幅率分布を求めた。2つ目は、地盤情報データベースの拡充として、新たに約4000本のボーリングデータを収集し、データベース化を進めた。3つ目は、標準地盤モデルの見直しとして、南関東を代表する3つの地形:台地、谷底平野、埋立地について、振動特性を支配する指標の抽出を行った。[ハ]表層地盤増幅特性常時微動計測や地震観測などにより、地下構造モデルの妥当性や適用限界を明らかにするため、新たな機器の導入により、既往の計測・観測システムの充実を図った。[ニ]地形・地盤構造に起因する地震危険度指標の定式化密集市街地における避難行動のシミュレーション解析を実施するにあたり、その準備として、比較的小規模の複数エージェント間における協調的振舞いのメカニズムについて検討を行った。

本研究は,首都圏東部地域を対象に,詳細な微地形分類の見直しと,地形・地盤構造に関わる地震危険度を定量化しようとするものである。平成19年度は以下の項目を実施した。また,得られた成果をとりまとめ,内外の研究発表会において公表・投稿した。[イ]最新のデータに基づく微地形分類:継続地盤情報データベース,微地形分類データベースの拡充を継続すると共に,微地形、地盤に関する知識ベースを再検討した。[ロ]表層地盤分類:継続[イ]で拡充した千葉市の地盤情報データベースに基づき,微地形分類ごとに標準的な地盤モデルを作成する手法を再検討した。また,千葉市を対象に,耐震設計で重要となる工学的基盤の深度分布を求めた。[ハ]表層地盤増幅特性細かな微地形構造の変化が地震危険度に与える影響の評価として,上記[ロ]の標準的地盤モデルを用い,千葉市を対象とする表層地盤の振動特性分布を求めた。この時,地形が急変する場所など不整形地盤では増幅特性が異なる可能性があるため,地形効果についても検討した。具体的には,地形、地下構造が急変する場所を対象に,詳細な地盤調査,常時微動計測,地震観測,有限要素解析などを集中的に行った。[二]地震危険度指標の定式化上記[ハ]の結果に基づく災害危険度の検討として,人間の振舞いをモデル化したエージェントモデルに基づくシミュレーション解析を行うことにより,街区の避難危険度の評価を行った。その結果,地区における建物群の耐震化率,街区を構成する道路幅員,住民の避難経路に関する情報の不完全さ,などが当該地区に生活する住民の避難行動に大きく影響を与えることを示した。
選択的オートファジーによる細胞内クリアランスの制御

p62は様々な細胞内シグナル伝達分子と相互作用し、その足場タンパク質として機能している。このp62の細胞内存在量は基底レベルのオートファジーによる恒常的かつ選択的な分解で制御されている。酵母Atg8pは、オートファゴソームの膜形成に機能するだけでなく、オートファジーの分解基質やそのレセプタータンパク質との相互作用を通して選択的オートファジーにおいても重要な役割を担うタンパク質として知られている。p62に関してもAtg8p動物ホモログのLC3と直接相互作用することで、積極的にオートファゴソームに取り込まれ、リソソーム分解へ導かれている。酵母Atg8pの動物ホモログには、LC3A、LC3B、LC3C、GABARAP、GABARAPL1、GABARAPL2の6つが存在し、それらはアミノ酸配列の相同性から、さらにLC3とGABARAPの2つのファミリーに大別される。LC3、GABARAPともにオートファゴソームの膜へ局在するが、その機能の重複や特異性については十分に理解されていない。今回、我々がおこなった相互作用解析の結果、p62はGABARAPよりLC3と強く相互作用する結果が得られた。また、siRNAを用いてLC3とGABARAPファミリーの遺伝子発現をノックダウンしたところ、全てをノックダウンした細胞では、恒常的オートファジーによるバルク蛋白分解の遅延が認められた。興味深いことに、LC3とGABARAPファミリーの各々のノックダウンでは、恒常的オートファジーの分解活性は正常であるにもかかわらず、LC3単独のノックダウン細胞でのみp62の蓄積が見られた。以上の結果は、通常状態で作動している恒常的オートファジーにおいて、LC3とGABARAPはオートファゴソーム形成に関しては機能重複を示す一方、p62の選択的オートファジー分解は、主としてLC3との相互作用を介して遂行されることを表している。P62の選択的オートファジーは、オートファゴソーム膜タンパク質LC3と相互作用するためのLC3認識アミノ酸配列(DDDWTHL)を必要とし、このアミノ酸配列に変異を持つp62はオートファゴソームへの取り込みが著しく低下されることが細胞内での発現実験で確かめられている。構造予測モデルからLC3のホモログであるGATE-16も、LC3と同様にp62と結合しうることが示唆されており、リコンビナントを使ったプルダウン実験では、p62がGATE-16とも相互作用することが実証されている。しかし、P62のオートファゴソームへの取り込みに、LC3だけでなくGATE-16も関与しているかは明らかにされていない。P62の選択的オートファジーのメカニズムを解明するために、今回、LC3認識アミノ酸配列をペプチド合成し、LC3とGATE-16の精製タンパクを用いた等温滴定熱量測定を行った。その結果、p62とLC3の結合は、P62とGATE-16との結合に比べ、結合定数が高く、自由エネルギー変化、エンタルピー変化の熱力学パラメータも結合に有利であることを示していた。以上の結果は、細胞内においてもLC3とp62の結合体が優先的に生じることを示唆しており、大部分のp62はLC3との結合を介してオートファジーで分解されていると考えられる。LC3結合タンパク質にはp62以外にもオートファジーの選択的基質と予想されるタンパク質としてNbr1、Alfyなどが知られている。細胞内で過剰発現させたLC3とGATE16に結合するタンパク質を調べたところ、Nbr1やAlfyはLC3よりもGATE-16との親和性が高かった。

以上の結果から、オートファゴソームに局在するLC3やGATE-16のタンパク質は、オートファゴソーム形成の役割に加えて、基質受容体として機能することで、選択的オートファジーの基質選択に深く関ると予想される。P62はLC3との結合を介してオートファゴソームへ選択的に取り込まれ分解される。前年までの研究から、LC3がGATE-16より、p62との親和性が高く、それが基質認識において重要な要素となることが示唆されていた。また、p62とLC3の複合体の立体構造をベースにp62とGABARAP複合体の立体構造を新たにPC上で構築し、両者を比較したところ、GABARAPに比べLC3とp62の相互作用が有利であることも示された。哺乳動物のAtg8familyはアミノ酸配列の相同性からLC3とGABARAPの2つのグループに分類される。本年度は、LC3,GABARAPのそれぞれのグループをノックダウンさせることで、p62の代謝に与える影響を調べた。HEK293細胞のAtg8familyの発現をRT-PCRで解析したところ、LC3のグループではLC3Bのみが発現し、GABARAPのグループは、GABARAP,GABARAPL1,GABARAPL2の全てが発現していた。そこで、HEK293のAtg8 familyのノックダウンをsiRNAを用いておこなったところ、LC3Bのみのノックダウンでp62の分解が強く阻害された。免疫染色でAtg8 familyタンパク質の細胞内局在を観察したところ、大部分のp62の凝集体でLC3Bが共局在がみられた。その一方で、GABARAPfamilyタンパクとp62の共局在は一部であった。飢餓条件下では、LC3B,GABARAPfamilyタンパクは細胞質内で多数のドットを形成し、そのほとんどがオートファゴソームに存在することが知られている。したがって、先の結果は、少なくとも栄養条件下で起きている恒常的オートファジーを介したp62の代謝に関しては、主にLC3がp62をオートファゴソームへ繋ぎ止めるアダプターもしくはレセプターの役割を担うことを示している。これらの研究結果については現在、論文投稿準備中である。LC3は酵母Atg8の動物ホモログであり、オートファゴソーム膜に局在し、p62と直接相互作用することでオートファジーによるp62の選択分解を可能にしている。Atg8の動物ホモログにはLC3A,LC3B,LC3C,GABARAP,GABARAPL1,GABARAPL2(GATE-16)が存在し、アミノ酸の相同性からLC3とGABARAPの2つのサブファミリーに分類される。すでにHEK293TのAtg8ホモログはLC3B, GABARAP, GABARAPL1,GABARAPL2が発現していることがウェスタンブロットで示されていたが、今回、デジタルPCRによる絶対定量でも立証した。siRNAを用いた解析では、HEK293TのLC3Bをノックダウンすることでp62の分解が強く阻害がされる。また、蛍光免疫染色による局在解析では、p62凝集体の大部分にLC3Bが共局在する一方、GABARAPfamilyタンパクの共局在は一部である。GABARAPと比較してLC3とp62の間の親和性の高さは、立体構造モデリングやカロリーメーターでの結合解析、およびプルダウンアッセイの結果でも示されている。
総合的研究手法による大脳視覚野形成機構の解明

本研究の目的として、環境からの刺激によって、柔軟に再構築できる中枢神経系の発達段階に伴って特異的に発現する遺伝子群をマイクロアレイに並べ、「臨界期」網羅的gene chip解析を目指した。特定の細胞種に働く形態形成分子を調べ、また可塑性に必要な抑制性介在細胞を確認し、脳機能発現の仕組みを分子生物学的および神経生理学的アプローチの統合的研究にて解明した。例えば、Otx2ホメオタンパク質の新しい作用機構やミエリンに代表される臨界期「ブレーキ」の発見は、成熟動物に可塑性を再開させる鍵となった。ヒトをはじめとする哺乳類の中枢神経系は出生時には未熟で、生後の発達初期に自己の経験を通じて急速に成熟していく。例えば、生後の発達初期に短期間の片眼遮断を行うと、その眼の視力は極度に低下し、遮断しなかった眼からの入力が構造的にも機能的にも優位になる一方、成熟動物では、片眼遮断によって眼優位の変化を引き起こすことが極めて困難である。近年、大脳皮質内の特有な抑制系(GAD65)を操作することにより、自己の経験や環境に応じてシナプスがダイナミックに繋ぎかえられる視覚経路の「臨界期」を本来より早めたり、可塑性の失われた動物に臨界期を誘導したりと、自由に操作できるようになった。そこで、この眼優位性に関する可塑性の現れる限られた時期に焦点をあて、発達段階に伴って特異的に発現する遺伝子群16,000クラスターを用い、これらをマイクロアレイに並べgenechip作成と電気生理学的・解剖学的解析を行った。臨界期を迎えないGAD65遺伝子欠損マウスや暗室で飼育した動物の遺伝子レベルを比較したところ、臨界期の終了過程に伴って現れる、神経成長を阻害するいくつかのミエリン要因が明らかになった。具体的に、MAG、PLPやMBPのミエリン要因が顕著に現れ、これらの標的となるNOGO受容体の伝達阻害、あるいは局所的脱ミエリン化を行い、機能的変化から形態的固定化に移行する臨界期過程を逆流させた。脳の発達と一生を通しての学習機構とをつなぐための情報を蓄積し、成熟動物に発達期の可塑性を生理学的に取り戻すことに成功した。哺乳類の中枢神経系は出生時には未熟で、生後の発達初期に自己の経験を通じて急速に成熟していく。この時期の大脳では神経可塑性(神経回路を組み替える能力)を持った細胞群が数多く存在し、外界からの刺激に応じて盛んに神経回路の再構築を行っている。脳機能解明の鍵となる、機能発現の分子機構解明を目指す本研究では、発達段階に特異的に発現する遺伝子群を体系的に解析するものである。モデル動物を用い、生後の発達初期に短期間の片眼遮断を行うと、遮断しなかった眼から大脳への入力が構造的にも機能的にも優位になることが知られている。しかしその一方で、成熟動物では、片眼遮断によって眼優位の変化を引き起こすことが極めて困難である。この眼優位性に関する可塑性の「臨界期」に焦点をあて、発達段階に伴って特異的に発現する視覚大脳皮質の遺伝子群16,000クラスターのマウス完全長cDNAをマイクロアレイに並べgenechip作成と解析を行う。これまでの探索の結果、多くの非蛋白コーディングRNAが明らかとなり、臨界期の終了過程に係わるエピジェニック制御が示唆された。今回、発達に伴うピストンのアセチル化やDNAメチル化の低下、これらの視覚経験依存的制御を確認し、成熟動物へのピストン脱アセチル化の阻害剤投与により、眼優位性の可塑的変化の再開に成功した。来年度は引き続き、細胞及び回路の可塑性を抑える、「ブレーキ」的効果の新概念の仕組みを、分子生物学的および神経生理学的アプローチによる統合的研究によって解明する。本研究の目的として、特定の細胞種に働く形態形成分子を調べ、また可塑性に必要な抑制性介在細胞を確認し、脳機能発現の仕組みを分子生物学的および神経生理学的アプローチの統合的研究により解明する。哺乳類の中枢神経系は出生時には未熟で、生後の発達初期に自己の経験を通じて急速に脳機能を発現していく。そこで、発達段階に伴って特異的に発現する視覚大脳皮質の遺伝子群16,000クラスターのマウス完全長cDNAをマイクロアレイに並べgenechip作成と網羅的解析を行う(論文投稿中)。(1)可塑性を抑える非蛋白コーディングRNAの同定これまでのDNA探索の結果、多くの非蛋白コーディングRNAが明らかとなり、臨界期の終了過程に係わるエピジェネティック制御を追究した。具体的に、発達に伴うヒストンのアセチル化やDNAメチル化の低下、これらの視覚経験依存的制御を確認し、成熟動物へのヒストン脱アセチル化の阻害剤投与により、眼優位性の可塑的変化の再開に成功した。(論文投稿準備中)(2)眼優位可塑性の細胞内解析(理研・脳センター深井朋樹先生との共同研究)

マウス大脳視覚野のin vivo単一細胞内記録手法を確立し、個々の細胞に対する入力・出力を同時に比較することで、眼優位性が大脳視覚野の神経細胞内で増幅されることを明らかにした。さらに、GABAA受容体の阻害剤を細胞内注入し、眼優位性の形成にダイナミックな抑制性入力の可塑性が不可欠であることが分かり、より正確な大脳局所神経回路の数理モデルの作製が可能となった。(論文投稿中)本研究の目的として、脳が経験に応じて神経回路の組換えや再構成を行う単一細胞内での転写因子の発現変化が及ぼす影響を明らかにし、個体行動と単一細胞内の遺伝子発現とを直接結び付ける。特定の細胞種に働く形態形成分子を調べ、また可塑性に必要な抑制性介在細胞を確認し、脳機能発現の仕組みを分子生物学的および神経生理学的アプローチの統合的研究により解明する。哺乳類の中枢神経系は出生時には未熟で、生後の発達初期に自己の経験を通じて急速に脳機能を発現していく。これまでに、この発達「臨界期」には視覚野皮質に存在するGABA作動性ニューロンの成熟が重要であることを明らかにしている。その中でも、特にパルブアルブミン含有(PV)細胞は、主に錐体細胞の細胞体にシナプスを形成していることから、シナプス可塑性に必要とされる発火の制御に理想的である。そこで、PV細胞に注目し、細胞特異的にGFP標識したノックインマウスから、Fluorescence-activated cell sorting(FACS)法を用いて臨界期(28日齢前後)におけるPV細胞を短時間で分離する手法を開発した(論文投稿中)。発達段階に伴って特異的に発現する視覚大脳皮質の遺伝子群16,000クラスターのマウス完全長cDNAマイクロアレイを作製し、数万個のPV細胞から抽出されたRNAを網羅的に調べた(PlessyらPLoS ONE, 2008)。おもしろいことに、胎生期に脳を作る遺伝子Otx2が、生後の経験に応じて脳を発達させる働きを持つことを発見した(杉山らCell, 2008)。このOtx2によって作られるOtx2ホメオタンパク質は、視覚経験によって網膜から大脳へと運ばれ、PV細胞の中に蓄積されることにより、その機能を成熟させる役割を持ち、視覚野の臨界期を促すことがわかった。哺乳類の中枢神経系は、生後の特定の時期に環境からの刺激によって、柔軟に再構築できる。本研究の目的として、この「臨界期」の発達段階に伴って特異的に発現する遺伝子群、16,000クラスターのマウス完全長cDNAをマイクロアレイに並べ、網羅的gene chip解析を目指した。視覚大脳皮質のモデルにおいて、各候補遺伝子の機能を、薬理学的手法、siRNA局所注入法あるいは遺伝子改変マウスを用いることで阻害し、その影響を測定した。特定の細胞種に働く形態形成分子を調べ、また可塑性に必要な抑制性介在細胞を確認し、脳機能発現の仕組みを分子生物学的および神経生理学的アプローチの統合的研究にて解明した。本年度は、発達臨界期の「引き金」である、特定のGABA細胞、パルブアルブミン(PV)細胞におけるHsc70シャペロン蛋白と、その結合因子であるKv3.1チャネル機能を同定した。尚、Kv3.1遺伝子機能を阻害したPV細胞の高頻度発火の異常、また大脳視覚野における可塑性の低下と機能回復を電気生理学的に確認した。この結果、「臨界期」の謎の解明は、弱視だけでなく、PV細胞に関係する統合失調症や自閉症などの精神疾患の治療などにも新しい知見をもたらすことが期待できる。
核移行シグナルをつけたAkt/PKBによる抗心不全作用に関する研究

[目的]Akt/protein kinase Bは心筋細胞における生存シグナル伝達の中心をなす。これまで心不全治療を目的としたAkt遺伝子導入の研究は、恒常活性型Akt(myr-Akt)を用いて行われてきたが、myr-Aktは細胞質内で生理的範囲を逸脱したkinase activityを示し、そのtransgenic mouse(TG)は肥大形心筋症を呈して突然死してしまう。抗apoptosis作用の中心が核に存在する事実より、昨年我々は野生型Aktに核移行signalをつけたadenovirusを作成し、in vitroで低酸素や低血糖に対して有意な抗apoptosis作用を示すことを報告した。今回我々は心臓特異的にAkt/nucを発現させたTGを作成し、Akt/nuc TGが心肥大に及ぼす影響および心筋梗塞に対して有効な心筋保護効果を示すかを検討したので報告する。[方法と結果]α-MHC gene promoterを用いてcellular Akt遺伝子の3'末端に核移行シグナルをつけたTG mouseを作成したところ、Akt/nuc TGは正常に発育し、心臓/体重比はcontrolと比較して有意差は無かった。組織所見でも個々の心筋細胞の肥大や間質の変化は見られなかった。生後3か月に左冠動脈の結紮を行ったところ、sham operation群(n=7)に比べてAkt/nuc TG群(n=15)では有意な梗塞巣の縮小が観察された(p=0.00082)。またthoracic aortabandingによる圧負荷modelを作成したところ、術後10週においてcontrolに比べて心肥大を抑制するのが観察された。[考案]Akt/nucはin vivoにおいても心肥大をきたすこと無く有効な心筋保護効果を発揮することから、将来心不全に対する安全かつ有効な遺伝子治療法として応用できる可能性が示唆された。心不全の発症および進展にはアポトーシスによる心筋細胞死が関与していると考えられている。IGF-1やPDGFなどの様々な成長因子は、心筋細胞においてPI3-kinaseやAktを介して心筋細胞を生存維持に導く。Aktを細胞内で強制発現させて心筋細胞をapoptosisから保護する試みはこれまでにもなされてきた。Wild typeのAktを心筋細胞で強制発現させてもkinase activityは極めて低く抗apoptosis作用を示さない事実から、恒常活性型Aktが広く用いられてきた。しかし恒常活性型Aktは各種のストレスに対して有意にapoptosisを抑制するものの、癌化シグナルに基づく生理的範囲を超えた著しいkinase activityのために、心臓に遺伝子導入すると肥大型心筋症をきたしマウスは突然死してしまう。そのため恒常活性型Aktを慢性心不全の遺伝子治療に用いることにはできない。そこで我々はAktの最も重要なtargetが核である事実より、Aktを核内で発現させるために正常型(wild type)Aktの3'末端に核移行シグナル(NLS)をつけ、心筋特異的に発現するトランスジェニックマウス(Akt-nuc)を作成した。Akt/nucは心肥大をきたすことなく正常に発育し、虚血-再還流障害モデルにおいて心筋梗塞巣を有意に縮小した。またマウスに胸部大動脈縮窄による心肥大を誘発させると、Akt/nucでは対照に比べて心肥大が抑制されることが確認された。この心肥大抑制効果としては、Akt/nucマウスの心筋細胞では対照に比べてANPの発現が上昇しており、ANPが心肥大抑制効果に働いている可能性が示唆された。共同研究者とともに論文を投稿中である。セリンスレオニンキナーゼであるAktは、心筋細胞が様々なストレスによりアポトーシスに陥る過程を抑制する。

抗心不全療法の候補として注目されているが、通常用いられる恒常活性型Aktは生理的範囲を著しく上回るキナーゼ活性により著しい心肥大をきたしてしまう。生理的状態下ではAktは核内で発現する事実から、我々は野生型Aktに核移行シグナルを付加したマウス(Akt/nuc)を作成した。Akt/nucは核内で生理的範囲の活性を示し、その心機能は対照群より良好な収縮-拡張能を示し、心肥大を引き起こすことなく虚血-再還流による心筋細胞死を抑制した。またAkt/nucは、胸部大動脈圧縮窄による急性期心肥大を、ANPを介した作用で抑制するとともに、遠隔期での心収縮率を改善させて死亡率を減少させた。さらにAkt/nucではc-kit, Nkx2.5陽性心筋幹細胞の有意な増加も認められた。Akt/nucは心筋細胞核内におけるAktの様々な作用を明らかにする良い動物モデルであるとともに、慢性心不全の治療に有効に応用できる可能性が示唆された。この成果は、Proc Natl Acad Sci USA.2006 Aug 8;103(32):11946-51に発表した。
食物硬度の差異が顎関節の成長発達に及ぼす影響に関する病理組織学的研究

食物硬度の差異が顎関節の成長発達に及ぼす影響を検索する目的で以下の研究を行った。1.生後3週齢のWistar系雄ラットを屠殺するある一定期間前にEDTA鉛を投与し,顎関節内のEDTAの沈着状況を観察し,鉛によるラベリングがラット顎関節の成長発達の指標となるかを検討した。2.生後3週齢のWistar系雄ラットを,軟性食(粉末食)及び硬性食(固形食)の2群に分け飼育し,屠殺前にEDTA鉛によるラベリングを行い,屠殺後ラット顎関節を通法に従い切片標本を作成し,鉛ラベリング線を中心に検鏡した。結果1.ラット腹腔内に投与されたEDTA鉛は顎関節内にも徐々に沈着し,投与1時間では軟骨細胞層と骨組織との移行部,すなわち軟骨細胞層のhypertrophic zoneの肥大細胞間基質内に沈着した。2.経時的にラベリング線は骨組織内に相対的に移動し,骨梁の改造現象に伴って次第に明瞭でなくなってしまう。3.ラベリング線は投与後5日までは明瞭なことから,ラット顎関節の成長量を5日まで測定可能である。4.軟性食(粉末食),及び硬性食(固形食)の2群間において実験期間12週まで有意な体重差は認められなかった。また,ラット顎関節の組織標本において成長量,成長方向,成長様式に,2群間で差異が認められるかを検討中である。