hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クォークの閉じ込めとグルーオンの質量及び非可換幾何学における場の理論

1.クオークの閉じ込めとグルーオンの質量強い力を記述する量子色力学はクオークとグルーオン間のゲージ相互作用の理論である。ところでこの系の特徴は、実験的にはカラーと呼ばれる量子数がゼロでない粒子が観測にかからないという事である。特にクオークはその典型的な例であり、この性質をクオークの閉じ込めと称する。問題はこの性質を理論的に証明することである。さてゲージ理論ではそのラグランジアンはユニークではなく、通常ゲージパラメターと呼ばれる任意定数を含み、観測可能な量はこのパラメターに依存しないと考えられてきた。この研究では、これが本当かどうかを調べられたのである。量子電気力学ではこのパラメター独立性が成り立つが、量子色力学では実はパラメターの値が負の値を採る時には、それ以外の値を採る時と異なりカラーの閉じ込めが成立し、且つグルーオンの質量がゼロでない有限の値になる事が証明される。これがこの研究の結論である。2.非可換幾何学における場の理論非可換幾何学においては座標同士が量子揺動の為に可換ではなくなると考える。このような非可換座標の関数としての量子場はどのような性質を持つかを調べるのがこの研究の目的である。その為にここでは非可換座標を通常の可換座標と揺動部分との和として表し、通常の可換座標の場に揺動を注入するという方法で非可換場の理論を建設する。これは可換場から非可換場への写像に相当する。そこでこの揺動を量子的ずれと名付け、その数学的性質を調べ、それによって非可換場が可換場からどのようにずれるかを調べる。特に、非可換場に対するS行列がローレンツ不変性からどのようにずれるかに関する考察を行う。(1)非可換量子場以前よりヘルシンキ大学のグループと共に空間座標同士が非可換である時にどのような場の理論が建設されるかについて研究している。今まではこのような場合の理論を可換な空間座標に対応する場の理論で表現していたが、その結果空間座標の関数の積を作る時にWEYL-MOYAL積というものに書き換えなければならない事が知られていた。我々は非可換な空間座標を幾何学的で可換な座標と量子論的な揺らぎとの和として表現し、揺らぎの空間成分の間の交換関係を設定することによって当初の空間座標問の交換関係が満たされるようにした。さて通常の可換量子場、すなわち空間座標同士が可換な場合の理論において、空間座標と空間座標プラスゆらぎの和で置き換えると、今までに知られている非可換量子場の理論が再現出来ることを示した。但し、色々と微妙な問題があり、この置き換えをするには、対象となる物理量を自由場で表現してからそれぞれの自由場に対して置き換えをしなければならない。異なる手続きで置き換えをすると今までに知られている非可換量子場は得られない。この置き換えは実際にHEISENBERG場とS行列に対して行い、上記の結果が得られることが証明された。このゆらぎをQUANTUM SHIFTと命名した。(2)カラーの閉じ込めこれもヘルシンキ大学のグループとの共同研究である。量子色力学においてカラー量子数を持つ粒子の閉じ込めの研究をしているが現在の時点における新しい結果は、ゲージの選び方で閉じ込めが成立する時としない時があり、前者ではグルーオンは有限な質量を持ち、後者ではゼロとなるということが証明されたことである。1.非可換量子場空間座標同志が非可換でその交換子がc数である時に、その様な空間での場の量子論の研究が対象である。

この様な理論において非可換な空間座標を幾何学的で可換な座標と座標によらぬ量子論的なゆらぎ、すなわちQUANTUM SHIFT、との和として表現する事により今までに知られている非可換量子場の理論が再現できる事が既に示されている。そこで超対称性理論の様にGRASSMANN座標が存在する様な場合にも幾何学的で反可換な座標と座標によらぬゆらぎとの和として表現する事により非可換超対称理論が再現される事が新しく示された。さて非可換量子場においてはPOINCARE不変性が破れているが、その代わりにTWIST POINCARE不変性という性質があり、それのよって素粒子にスピンという性質を付与する事ができる。この議論はCOPRODUCTという数学的に複雑な道具を必要とするが、実はQUNTUM SHIFTを利用することによりTWIST POINCAREINVARIANCEという対称性が直感的にかつ数学的に簡潔に表現できる事が明らかになった。2.カラーの閉じ込めゲージ理論のおいては物理的な結果、例えば、素粒子の質量とか散乱断面積等の観測可能量はゲージの選び方によらないものと信じられてきた。しかしながら、ゲージ理論において種々なグリーン関数をゲージを特徴ずけるパラメターの複素関数とみなし、その依存性をくりこみ群の方程式を用いて調べてみると、複素平面上でしばしば関数が不連続となる線が存在する事に気が付く。この問題はQCDとQEDにおいて調べられた。その結果は、前者のおいては不連続線が存在し、その線の上と外側では全く異なる物理法則が成り立つ事が判明した。この事は特にカラーの閉じ込めの問題やグルーオンの質量の問題と密接に関係しており、重要な意義をもっている。また、後者のいいては不連続線は存在しない事が示される。1.ゲージ理論における閉じ込めゲージ理論では理論がゲージパラメター(gp)と称する任意定数を含んでいるが、摂動論においてはS行列のような物理量を計算すると、結果はgpに依存しない。このような時のgpの値の異なるゲージ理論は同値ゲージ類に属すると称する。これが摂動論を超えて無限次までの補正を取り入れると様子が変わってくる。二つのgpに対応する二つのゲージ理論が同値類に属するためにはグリーン関数がgpの関数として二つのgpを繋げるような解析接続ができなければならない。摂動論ではグリーン関数はgpの多項式になっているので解析接続が常に可能である。それに反して無限次までの補正を計算するにはくりこみ群の方法を用いる。その結果QCDにおいては複素gp平面に三つの異なる同値類が存在する事が示せる。それはgpが(1)ゼロ、(2)負の実数、(3)複素平面上のそれ以外の値という三つの場合に対応する。(1)と(2)では閉じ込めが成立するが、(3)では成立せず、摂動論の結果と性質が良く似ている。それに反してQEDでは同値類は一つしかなくて閉じ込めは成立しない。この結果が雑誌論文として発表されている。2.否可換座標に基く場の理論(NCQFT)WessとFioreは、NCQFTは通常の可換座標に基く場の理論CQFTであると主張しているが、それは誤りである事を証明できる。どのような点で彼等が誤りを冒したかを指摘する論文をヘルシンキ大學のグループと共同で準備中である。その為に我々が用いた方法は、非可換座標の関数である場を如何にして可換座標の関数として表現するかが基礎となっている。
妊娠期から継続的に行う父親のための母乳育児支援教育プログラムの開発

本研究の目的は、父親が母乳育児の支援者となるように教育するプログラムを作成することである。生後4か月の健康相談時に行った第一子を持つ父親への調査では、妊娠中の父親の母乳育児方針が母乳育児率と関連し、母乳育児を行う妻と子からの疎外感を抱く父親もいた。また、具体的な支援法を知っている者も少なかった。そこで、1)母乳の利点、2)リラックスの必要性、3)父親の母親へのソーシャルサポート、4)授乳方法、5)妊娠中の母乳育児の方針についての妻との話し合い、6)母乳育児をおこなう妻と子にネガティブな感じを抱くことについて、等からなる父親への支援プログラム案を作成し、修正を図り完成させた。平成24年度の研究目標は、平成23年度の研究結果から、父親の母乳育児支援プログラムを作成することであり、以下のプログラム構成および実施計画を立案した。平成24年度は、前年度おこなった生後4か月の第一子を持つ父親の母乳育児支援の研究結果を日本母性衛生学会で発表した。また、前年度の研究結果を踏まえて、1母乳育児の母子、家族への利点、2母乳育児の実際と生じやすい悩み、3具体的な母乳育児支援方法、4父親の母乳育児についてのネガティブな気持ち、5母乳育児について母親と話し合う機会をもつ、6母乳育児支援をしている父親へのサポートなどの項目で構成する妊娠中の父親への母乳育児支援教育プログラムを作成した。さらに、作成した妊娠中の父親への母乳育児支援プログラムを日本母性衛生学会での交流および母乳育児の専門家との意見交換で検討し、妊娠36週のバースプランを確認する時期にメールなどによるフォロープログラムを追加する修正を加えた。父親の母乳育児支援プログラムは、妊娠中に実施される両親学級受講者を対象におこなうこととし、両親学級終了後3040分程度母乳育児プログラムを実施し、その中で、父親と母親のグループに分かれてそれぞれの交流の場をつくり、母乳育児に対する考えや気持ちについてネガティブな気持ちを持つ父親もいるとの研究結果も提示しながら、意見交換をしてもらうことも含めた。また、妊娠36週にフォロープログラムを実施し、母乳育児に対する気持ちや方針について母親と話し合うきっかけを提供することとした。母乳育児支援プログラム実施前および産後2カ月、4カ月後での評価する調査については、父親および母親双方に調査することとし、回収率を上昇させるためにメールおよび電話等も利用することを計画した。平成25年度の研究目標は、平成24年度から引き続き、妊娠期から継続的に行う『父親の母親への母乳育児教育プログラム』の実施に向けて修正を加え、調査の準備をすることであった。1,教育プログラムの検討:研究分担者および研究協力者である母性領域の専門家(産科に勤務する助産師を含む)とともに教育プログラム内容の検討をおこなった。1母乳育児の母子・家族への利点、2母乳育児の実際と生じやすい悩み、3具体的な母乳育児支援方法、4父親の母乳育児についてのネガティブな気持ち、5母乳育児について母親と話し合う機会を持つ、6母乳育児をしている父親へのサポートで構成している。追加・修正の内容としては、2回目の介入で2母乳育児の実際と生じやすい悩みとして母乳不足感について説明し、3具体的な母乳育児支援方法の1つとして母乳量確保の評価情報を入れること、6母乳育児をしている父親へのサポートの一つとして、出産を契機として夫婦関係が悪化するいわゆる「産後クライシス」と呼ばれているものの要因などについても情報提供することとした。また、1回目の両親学級では、父親同士のコミュニケーションを図る時間を持つことを取り入れることとした。2,教育プログラムの実施準備:1)媒体の作成1妊娠期・・父親の母乳育児の方針および母親と話し合った後の母乳育児の方針、母乳育児に関するネガティブな気持ちなどの書き込み可能な『父さんの母乳育児支援手帳』を作成。2)協力施設での調査環境の情報収集と研究計画の立案をおこなった。母乳育児が継続されるよう父親が母親をソーシャルサポートするための教育プログラムを開発するために、今回第1段階として生後4か月の第1子を持つ父親の母乳育児に対する認識および母親へのソーシャルサポートと母乳育児の実態を明らかにすることを目的に自記式質問紙による調査をおこなった。結果、有効回答率62.6%(196名)であった。生後4か月時点での母乳育児の状況は、母乳栄養(人工乳以外の水分補足を含む)50.5%、人工乳使用栄養は49.5%で、母乳育児の知識のうち児にとっての母乳の意義や母乳分泌促進の方法では7割以上の父親が知っていると回答していたが、母乳量確保の評価では23割と乏しかった。母乳育児をする妻に対する気持ちは、「できるだけ妻の手助けがしたいと思う」と94.9%が回答していたが、「妻との性的な関係を妨げると思う」21.9%、「無用になったような疎外された感じがする」13.3%、「子どもに妻を取られたような気になる」では7.1%の父親が思うと回答していた。

母親へのソーシャルサポートは、79割の父親が実施していると回答していた。また、妊娠中に父親が「ぜひ母乳で育てたい」という方針を持っていると生後4か月時点で母乳栄養である割合が有意に高かった(P<0.005)。妊娠中に「ぜひ母乳で育てたい」という方針を持つ父親は、評価的サポートを実施している割合が有意に高かった(P<0.05)。今回、先行研究では父親を対象とした調査は散見するのみで、生後4か月の父親を対象とした実態調査の意義は大きい。結果から、妊娠中から母乳不足の見分け方の目安など母乳栄養に関する知識の父親への提供等と共に、母親と父親が母乳育児についての方針やソーシャルサポートについての役割期待と役割遂行に関する考えを述べ合い、調整する場を提供する教育的な支援プログラムの必要性が示唆された。本研究は、父親が母乳育児に対する理解を深め、その支援者となるように教育するプログラムを作成することである。生後4か月時の健康相談時に行った調査(199名の回答)では、母乳育児実施者は50.5%であり、その父親では「子供にとっての母乳の意義」や「母乳分泌促進の方法」「母乳育児が子供の感染予防に有効である」ことの周知率は高かったが、そのメカニズムなどを知っている割合は低かった。また、「母乳育児を行っているので、できるだけ妻の手助けをしたい」と考える割合も94.9%と高かったが、「母乳育児は妻との性的な関係を妨げると思う」者が21.9%や「母乳育児をしているので、子供に妻をとられたような感じで、自分は無用になったように思う」が13.39%あり、妻と子供からの疎外感を抱いている者もあり、具体的な支援法を知っている者も少なかった。そこで、父親に対する母乳育児支援プログラムとして、1)母乳の利点2)母乳分泌のメカニズム、3)父親の母親へのソーシャルサポートについて(妻が母乳育児に取り組むことを肯定的に認める:情緒的サポート、母乳外来を受診するように勧める:情報的サポート。など)、4)授乳方法、5)母乳育児について妻と話し合う時間をもつこと、6)母乳育児を行う妻にネガティブな感じを抱かず、関係を深めること、を課題としたプログラム案を作成した。作成した案について、母乳育児の専門家および現在母乳育児を行っている母親と父親からの意見を得て、修正を図り、完成させた。医歯薬学・看護学・生涯発達看護学平成24年度は、父親の母乳育児プログラムの作成および修正に充分な時間を費やした。また、調査施設の事情もあり調査研究の基盤を整えるのに時間がかかっていることから、平成25年度は、協力施設の拡大や対象者確保のための依頼の方法およびプログラムの評価についての調査方法を検討して、父親の母乳育児プログラムの実施および評価をおこなっていく予定である。平成25年度1年かけてプログラムの評価の基盤となる研究を実施することは可能であると考える。平成25年度の実施目標は、科学研究費申請書に従い平成24年度に引き続き"父親の母親への母乳育児支援プログラム"の作成と介入研究の協力施設の調査基盤をつくり、研究計画を立案することであった。研究協力者2名が産休および育児休暇を取得中であり、若干の遅れはあるものの"父親の母親への母乳育児支援プログラム
歯科心身症の治療と病態解明に関する研究

歯科心身医学の体系を、病歴や愁訴のみならず病態生理に基づいた診断や治療法を積み上げる形で再構築するために、脳機能画像研究も盛り込んだ歯科心身症の治療と病態解明に関する臨床的研究を行った。本症の疾患概念規定・疾患分類の検討を繰り返し、治療アルゴリズムの構築を目指し、本症の診療ガイドラインのたたき台を策定した。さらにSPECTによる治療前後の脳血流評価の検討を行い、本症患者の高次中枢性病態の解明を試みた。脳機能画像研究(治療前後の比較検討など)による舌痛症の高次中枢性病態の解明を目的に、本年度は男性1例、女性1例についてSSRI(fluvoxamine)による治療前後におけるSPECTを施行し脳血流量評価を行った。女性例では初診時両側前頭葉前部から前部帯状回に軽度の血流低下が認められたが、治療後軽度改善が認められた。男性例では治療前も治療後も有意な脳血流の異常は認められなかった。今後さらに症例を増やして検討する予定である。第21回日本歯科心身医学会にて「歯科心身症に対する新しいアプローチ」という教育講演を行い、これまでの臨床研究を総括し、今後の方向性を論じた。各論的には、舌痛症に対するSSRI単剤とベンゾジアゼピンとの併用療法を比較検討し、第51回日本口腔外科学会総会にて「舌痛症に対するフルポキサミンとロフラゼプ酸エチルの併用療法」と題し発表した。さらに第11回日本心療内科学会総会にて「舌痛症のSSRI、SNRIへの反応性と無効例への対策について」発表を行った。これらの研究成果をまとめ、日歯心身誌に「歯科心身症としての舌痛症」という総説にまとめた。第16回日本有病者歯科医療学会では、「頻回の電話などで対応に苦慮した統合失調症の2例」と題し、歯科領域に混在する精神病圏の病態と対応について講演発表した。また第22回日本歯科心身医学会にて「歯科心身症の診断治療ガイドラインについて」というワークショップをオーガナイズした。1.疾患概念規定・疾患分類の検討;歯科心身症患者について、診療録などの臨床データをもとに「歯科心身症」の疾患概念、さらに診断基準の規定を試みた。第22回日本歯科心身医学会総会・学術大会ワークショップをオーガナイズし、本症の診断・治療ガイドラインについて議論を重ねた。全国的に治療者間・施設間格差もかなり大きいことが判明し、さらに実用的なものとなるよう検討を続けている。2.臨床統計的調査と整合性・試案の修正;当科新来患者に対して上記疾患概念や疾患分類試案を適用して、臨床統計的検討を行い、第184回日本口腔外科学会関東地方会にて発表した。本症の診断や治療法の選択が経験年数やトレーニングを受けたバックグラウンドなどの影響を受けやすいことが示唆された。3.治療アルゴリズム構築の試み;代表的な歯科心身症である舌痛症について、どのような症例にどのような薬剤を第一選択とすればよいか、また効果不十分な時には代替策としてどうすればよいかを検討し、第48回日本心身医学総会や19th World congress on psychosomatic medicineにて発表した。4.脳機能画像検査;舌痛症や非定型歯痛など歯科心身症6例に対し、SPECTによる脳血流評価を行った。まだ十分な症例数には達していないが、臨床的にはほぼ同様の病状でも脳機能画像的には個人差が大きいことが示唆され、症状に関与する脳内神経回路の多様性が推測された。5.疾患概念・疾患分類の見直し作業;最新の脳科学や神経薬理学的知見をも取り込みながら、文献的な裏づけとともにより臨床に即した本症の疾患概念・疾患分類の見直し作業を繰り返している。1.歯科心身症の疾患概念規定・疾患分類の検討・推敲については、舌痛症、非定型歯痛、咬合異常感(Phantom Bite Syndrome)に関して、臨床的特徴を抽出したチェックリストを作成し、今年度当科初診患者へ適用し、推敲を重ね、その妥当性について検討した。その結果を素案としてまとめ日本歯科心身医学会に発表した。さらに「歯科心身症」と「精神病」の違いが問題とされることが多いが、歯科心身症の精神科診断名に関して、精神科より紹介された約140名の疫学的データを解析した。その結果を次年度に学会発表の予定である。2.治療アルゴリズム構築の試みについては、高齢者の舌痛症に対するSelective Serotonin Reuptake Inhibitor (SSRI)の有効性を報告した。また非定型歯痛の治療についても論文化し、印刷中である。さらに舌痛症に対するSNRIの用量反応性などの臨床研究を実施し、論文にまとめる作業に入るところである。3.脳機能画像研究に関して、SPECT担当の放射線科医師の異動などによって若干進行が遅れた。結果の解釈が難しい面があり、現在のところ疾患特異的な所見より個人差の大きさが目立った結果となっている。さらに症例を増やして検討していく予定である。

4.歯科心身症診療ガイドラインの策定に関しては、まだevidenceとして確立するほどの知見やデータが不足しているが、できる限りの努力で集積されたデータから第23回日本歯科心身医学会総会ワークショップにて、代表的な歯科心身症に関する診断ガイドライン案を発表した。咬合に関連した歯科心身症などは各々の症例について画一的な治療が適切とは言えず、治療ガイドラインについてはさらに検討していく予定である。
注意の個人差を理解する：基礎研究から子育て支援の糸口をつかもう

乳幼児期の注意機能の個人差と発達や育児支援との関連を明らかにしていくために,以下の3つの研究を柱とする複合的研究を行ってきた。・名古屋市立大学乳幼児実験室にて,注意解放機能を調べるために,非社会的な刺激(抽象図形)と社会的な刺激(ヒトの表情)を用いて,縦断的に眼球運動計測を行った。表情解放課題において月齢6か月と12か月について検討した結果,月齢にかかわらず恐怖表情には注意の定位が速いこと,月齢12か月では恐怖表情手掛かりからの注意解放が不良であることが示唆された。・Gazefinderは注視点分布計測技術により定量的に社会性発達を評価する装置であり、1歳半健診での使用が推奨されている。本研究ではこのGazefinderの測定値に,注意の発達がどのように関わるかを明らかにため、月齢6か月からの一般乳児(NBW)と、極低出生体重児((VLBW;出生時の頭蓋内出血等による脳神経学的な後遺症を持つ児は対象から除外するなどの参入条件を設けた)に対してこの検査を縦断的に行った(修正月齢12か月、18か月、24か月時)。その結果、NBW群に比べて、VLBWの全注視率は低かったが、指差しへの注視は、有意差がみられなかった。また、修正月齢12か月ごろは、模様やその他の刺激への注視率が高かったが、修正月齢18か月以降は有意差がみられなかった。・さらに,環境省エコチルの追加調査で,気質(i.e. Effortful Control)の発達について検討するとともに,発達障害の早期徴候として報告されている運動発達や運動パタンが一般児においてどの程度の頻度で認められるのかを検討した。今回、生後42か月では、気質と協調運動発達には関連性があることが確認され、また子どものEffortful Controlを高める育児や生育環境が、子どもの協調運動の発達を向上させる可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。エコチル追加調査に関しては,28年度後半から3歳半を対象に追加調査にはいった。現在まで326名の対象児の回答が回収,集計されている。子どもの協調運動発達評価尺度(Little-DCDQ)の指標(身体統制,微細運動,全般性協応性)と,子どもの気質次元(エフォートフル・コントロール(自己制御性)、負の情動性、高潮性)の間の相関を調べた結果,先行研究に一致して,運動機能とエフォートフル・コントロール間に有意な正の相関が認められた。これまで,気質などの心理的な発達と協調運動などの身体運動の発達は別々に研究が進められる傾向にあったが,今回の結果により,今後は両者の相互作用にも着眼し,子どもの心理や身体運動の発達を有機的なものととらえ理解や研究を進めていく重要性が示唆された。上記調査と並行して,地域の母子に協力を得て眼球運動計測を行った。GazeFinder(社会性発達評価課題)の42名のデータを横断的に分析した結果,月齢6か月でもおとなの静止画像では目をみる傾向があったが,月齢12か月,24か月に比べて全体に視点取得率が低く,口が動く場合に口を見る傾向が認められなかった。月齢6か月では月齢12か月,24か月に比べて,子どもへの関心も低かった。GzeFinderについてはこれまで月齢18か月以上の乳幼児で研究が進められおり,本結果は新しい年齢層における知見であると言える。その他,定位注意と脅威刺激の関係を,先行手掛かり法を用いて検討した。本研究では先行手掛かりとしてエックマンの表情刺激を用いた。乳幼児を対象にした新たな試みであるので,前年度までの実験結果を踏まえて,注視点から先行手掛かりまでの視角,先行手掛かり呈示までの時間間隔などを変えて,データを取得中である。本研究の目的遂行のためには,実験装置(Gazefinder)を研究室と病院外来にそれぞれ設置する必要があったが,経済的な事情から当初の予定の時期に入手することができなかった。したがって,エコチル調査以外の研究の進行はやや遅れている。・Gaze Finderについては,一般乳児群の月齢6か月,12か月,18か月,24か月時点での結果をまとめると,月齢6か月児は,幾何学模様とヒトのどちらをより注視するかという「選好動画」におけるヒトへの注視や,「ヒトの口がぱくぱく動く動画」でヒトの口に注視することが他月齢に比べて弱いことが分かった。また,対象児全体としてはヒトの口が動いたり話しかけられたりする際にヒトの口に注視が向かいやすい傾向が認められた。一方,月齢12か月の極低出生体重児では,「口がぱくぱく動く動画」に対する目への注視割合は一般乳児群と差はあまりないが,それ以外についてはいずれも一般乳児群より注視割合が低く,極低出生体重児群では一般乳児群に比べて注視する先が不安定な傾向にある可能性が示唆された。・注意課題を用いた眼球運動の計測においては,乳児においても恐怖刺激からの注意の解放が難しいことを示唆する結果が得られた。環境省エコチル調査以外については,協力者の引っ越しなど中断ケースを見込んで少し多めの協力者を計画していたが,その数に至るまでやや時間を要した。そのため,全体のデータを取り終えるのが,計画よりも遅れる。

・名古屋市立大学乳幼児実験室にて,注意解放機能を調べるために,非社会的な刺激(抽象図形)と社会的な刺激(ヒトの表情)を用いて,縦断的に眼球運動計測を行った。表情解放課題において月齢6か月と12か月について検討した結果,月齢にかかわらず恐怖表情には注意の定位が速いこと,月齢12か月では恐怖表情手掛かりからの注意解放が不良であることが示唆された。・Gazefinderは注視点分布計測技術により定量的に社会性発達を評価する装置であり、1歳半健診での使用が推奨されている。本研究ではこのGazefinderの測定値に,注意の発達がどのように関わるかを明らかにため、月齢6か月からの一般乳児(NBW)と、極低出生体重児((VLBW;出生時の頭蓋内出血等による脳神経学的な後遺症を持つ児は対象から除外するなどの参入条件を設けた)に対してこの検査を縦断的に行った(修正月齢12か月、18か月、24か月時)。その結果、NBW群に比べて、VLBWの全注視率は低かったが、指差しへの注視は、有意差がみられなかった。また、修正月齢12か月ごろは、模様やその他の刺激への注視率が高かったが、修正月齢18か月以降は有意差がみられなかった。・さらに,環境省エコチルの追加調査で,気質(i.e. Effortful Control)の発達について検討するとともに,発達障害の早期徴候として報告されている運動発達や運動パタンが一般児においてどの程度の頻度で認められるのかを検討した。今回、生後42か月では、気質と協調運動発達には関連性があることが確認され、また子どものEffortful Controlを高める育児や生育環境が、子どもの協調運動の発達を向上させる可能性が示唆された。開始は当初の計画よりも遅れたが,発達の研究であるので,今後はドロップアウトを防ぎながら計画通りにフォローしていく予定である。・環境省エコチル調査における42か月齢追加調査を引き続き行い,今年度は縦断研究としての学会発表も積極的に行う。・注意解放パラダイムを用いた眼球運動計測も前年度に引き続いて,縦断データを集積していく。・ゲイズファイダによる極低出生体重児のフォローも継続して,今年度は発達的な推移を一般乳児と比較検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ミセル溶液中における金属錯体生成の研究

非イオン性界面活性剤のポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル(Brij35)の0.1moldm^<-3>水溶液中において、非イオン性配位子の18-クラウン-6(18C6)及びジシクロヘキシル-18-クラウン-6(dc-18C6)とアルカリ金属イオン及びアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンとの錯形成の熱力学的パラメーターをカロリメトリーにより決定した。その際、対イオンの効果についても検討するため、塩化物イオンと過塩素酸イオンをそれぞれ対イオンとし、支持電解質として塩化テトラエチルアンモニウムと過塩素酸テトラエチルアンモニウムを用いた測定を行った。塩化物イオンを対イオンとした際の18C6のBrij35ミセル溶液中における錯形成の熱力学的パラメーターは水溶液中における値とほぼ同じ値となり、これは対イオンである塩化物イオンの強い水和のため18-クラウン-6錯体がミセル中へほとんど分配しないためと考えられる。これに対し、過塩素酸イオンを対イオンとした場合にはミセル溶液中と水溶液中でカロリメトリーにより測定された熱量が異なり、これは18-クラウン-6錯体のミセル中への分配を考慮することにより説明できた。過塩素酸イオンは塩化物イオンより水との相互作用が弱いため、過塩素酸イオンを対イオンとした場合に18C6錯体のミセルへの分配が増大したと考えられる。dc-18C6は水に難溶であるが、0.1mol dm^<-3>のBrij35水溶液には0.05mol dm^<-3>以上の濃度に溶解することが分かった。これは、dc-18C6がミセル中に取り込まれることにより可溶化したためと考えられ、dc-18C6はミセル水溶液中においてそのほとんどがミセル中に取り込まれていると考えられる。また、dc-18C6とアルカリ金属イオンとのBrij35ミセル溶液中における錯形成の熱力学的パラメーターを決定し、水溶液中における18C6錯体の生成と比較することによりミセルが錯形成に及ぼす効果を検討した。
輝度増幅方式によるフェ-ズドアレイ半導体レ-ザ-光のビ-ム整形

フォトリフラクティブ結晶中の2光波混合による輝度増幅(光増幅)を用いた半導体レ-ザ-光のビ-ム整形法について、半導体レ-ザ-光源、フォトリフラクティブ結晶、増幅定数の測定法など基本的な研究を行なった。半導体レ-ザ-光源については、10チャンネル、総合出力0.2ワットのフェ-ズドアレイ半導体レ-ザ-を用い、各チャンネルからのビ-ムを干渉させ、コヒ-レンス性を確認した。また、2台の異なる半導体レ-ザ-をインジェクションロックの方式で結合し、2台からのレ-ザ-光を干渉させることにも成功した。これらの実験により、半導体レ-ザ-がフォトリフラクティブ効果を用いたビ-ム整形のために必要な基本的要件を満たすことが確かめられた。次に、フォトリフラクティブ結晶については、強誘電体であるチタン酸バリウムと半導体のリン化カリウムに対して、2光波混合の実験を行ない、増幅定数や応答速度を測定した。特に、リン化ガリウムはわれわれが見つけ出したフォトリフラクティブ結晶であり、高速応答性においてチタン酸バリウムに勝る特性を示すことが確かめられた。しかしフォトリフラクティブ効果の大きさについては強誘電体に劣るので、外部電界法などの導入が必要であり、現在この点について、研究を続行中である。チタン酸バリウムについては、ビ-ムファニング効果のため、従来の増幅定数測定法に問題のあることを見つけ、相互作用長変化法とよぶ新しい測定法を開発した。この方法を用いて測定したところ、従来法による測定値には、最大で2倍もの誤差があることが見つかった。
トランスポゾンスクリーニングによる子宮平滑筋肉腫のドライバー遺伝子同定と機能解析

子宮平滑筋肉腫は非常に悪性度の高い腫瘍であり、外科的手術可能な早期の症例を除いて確立された治療法が存在せず、また、希少悪性腫瘍である為に、その発症や転移の機序は不明な点が多い。我々は、今回、トランスポゾン挿入変異により子宮平滑筋肉腫を発生する新たなマウスモデルの作製に成功し、その発癌並びに血行性転移のドライバー遺伝子候補を多数同定した。本研究は、子宮平滑筋肉腫発症や転移の機序解明の為、これら遺伝子群の検証を行い、その臨床的意義を明らかにすることを目的としている。子宮平滑筋肉腫発症、肺転移に関するドライバー候補遺伝子について、再度gCIS解析を行い、トランスポゾン挿入部が有意に高頻度に生じている遺伝子、CIS遺伝子を同定した。平滑筋肉腫が発生した個体に置ける正常子宮ではCIS遺伝子は同定できなかったが、平滑筋肉腫発生に関する19CIS遺伝子、平滑筋肉腫の肺転移に関与する3CIS遺伝子を同定した。平滑筋肉腫のCIS遺伝子には有意に既知のガン遺伝子が含まれており(p=3.08E-17)、今回同定されたCIS遺伝子にこれまでに明らかとされていないガン遺伝子が含まれていることが期待される。これら19CIS遺伝子のうち、多くの腫瘍で認められた遺伝子についてトランスポゾン挿入パターンを検討したところ、センス鎖に殆どの挿入部位が集中する癌遺伝子パターンを示しており、これらの遺伝子についてvalidationを進めている。ヒト子宮平滑筋肉腫細胞株SK-UT1, SK-LMS1, SKNを使用し、siRNAを用いたノックダウンによって細胞増殖の抑制効果を確認した。また、細胞遊走能の低下、stemnessの抑制が起こることも確認した。また、当院での子宮平滑筋肉腫症例のパラフィンブロックを用いて原発腫瘍・転移巣組織の免疫染色を行い、同定された遺伝子とヒト腫瘍組織との関連性を検討している。子宮平滑筋肉腫発症に関与すると考えられる候補遺伝子の強制発現系については進行が遅れている。平滑筋肉腫肺転移に関与する遺伝子候補については、in vivo実験系による検証を開始し、in vitroにおいてそのメカニズムを検討している。本年度は、これまでの結果を検証、解析し、論文化を目指す。これらの結果は、同定された遺伝子がドライバー遺伝子として平滑筋肉腫の発症、進展に関与していることを強く示唆している。また、平滑筋肉腫のCIS遺伝子には優位に既知のガン遺伝子が含まれており(p=3.08E-17)、今回同定されたCIS遺伝子にこれまでに明らかとされていないガン遺伝子が含まれていることが期待される。子宮平滑筋肉腫発症に関与すると考えられる候補遺伝子のノックダウンによるin vitro実験については順調に進行しているが、強制発現系については進行が遅れている。また、肺転移に関与する遺伝子についての検証は開始したところである。

これら19CIS遺伝子のうち、多くの腫瘍で認められた遺伝子についてトランスポゾン挿入パターンを検討したところ、センス鎖に殆どの挿入部位が集中する癌遺伝子パターンを示しており、これらの遺伝子についてvalidationを進めている。ヒト子宮平滑筋肉腫細胞株SK-UT1, SK-LMS1, SKNを使用し、siRNAを用いたノックダウンによって細胞増殖の抑制効果を確認した。また、細胞遊走能の低下、stemnessの抑制が起こることも確認した。また、当院での子宮平滑筋肉腫症例のパラフィンブロックを用いて原発腫瘍・転移巣組織の免疫染色を行い、同定された遺伝子とヒト腫瘍組織との関連性を検討している。子宮平滑筋肉腫発症に関与すると考えられる候補遺伝子の強制発現系については進行が遅れている。平滑筋肉腫肺転移に関与する遺伝子候補については、in vivo実験系による検証を開始し、in vitroにおいてそのメカニズムを検討している。子宮平滑筋肉腫発症に関与する候補遺伝子のノックダウンによる腫瘍抑制効果をin vivoで実証するために、xenograft実験を行う予定である。また、ヒト子宮平滑筋肉腫について、候補遺伝子の発現を免疫染色などを行なって評価する予定である。肺転移に関与する候補遺伝子についての検証も並行して進めていきたい。本年度は、これまでの結果を検証、解析し、論文化を目指す。
高分子・超分子ポリマー溶液系における会合体形成とレオロジー挙動

本研究課題では,各種高分子・超分子溶液の会合体特性とレオロジーとの間の関係を分子論に立脚して理解することを最終的な目的としている。本年度は、以下の3種類の系中で形成される会合体構造を、種々の方法により調査しそれらの特徴的なレオロジー挙動との関係を明らかにする目的で研究を行った。(1)両親媒性高分子電解質(ランダム共重合体)が水溶液中で形成するミセル昨年度までに得られた両親媒性ランダム共重合体のミセル構造についてアトミスティックな構造についての知見を得るために、ある両親媒性ランダム共重合体1本鎖の塩水溶液中での全原子分子動力学計算を行った。得られたシミュレーション結果は、これまでの実験結果を説明するモデルとして提案された「最小ループサイズの花形ミセルモデル」とほぼ矛盾のないことが判明した。(2)水素結合能を有する低分子ゲル化剤が有機溶媒中で形成する長鎖会合体N, N', N"-tris(3,7-dimethyloctyl)-benzene-1,3,5-tricarboxamide(DO_3B)/n-decane(C_<10>)の超分子ポリマー構造を特徴づけるセグメントサイズ、すなわちDO_3Bが水素結合の欠陥無しに形成するセグメント中に含まれるDO_3Bの平均個数N_sを、非線形粘弾性挙動、線形域の平坦弾性率、および誘電緩和挙動から決定した。最終的に三種類の方法で得られた結果を総合評価すると、DO_3Bの超分子ポリマーはN_s30でセグメントを形成し、その中には-から二箇所程度水素結合の欠陥による屈曲点が存在すると結論付けられた。(3)高分子酸と高分子アミン間で形成される高分子複合体ポリアクリル酸ナトリウムとポリビニルアミン塩酸塩の中性水溶液を混合して形成されるポリイオンコンプレックスの会合数と構造を、光散乱法により調べた。形成されたコンプレックスは、両高分子の混合比に著しく依存し、カルボキシ基とアンモニウム基が等モルに近づくほど会合数が大きくなり、また混合の仕方にも依存することが判明した。得られた実験結果に基づき、コンプレックス形成機構について考察した。両親媒性高分子電解質と両親媒性低分子が溶液中で形成するミセル・超分子の会合体特性と溶液レオロジーとの間の関係を分子論に理解する目的で研究を行った。(1)ドデシル基で疎水化されたポリアクリル酸ナトリウムと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウムとドデシルメタクリルアミドのランダム共重合体の0.1M NaCl水溶液中は、ある高分子濃度以上で粘度が著しく増加した。光散乱測定と蛍光測定の結果より、希薄水溶液中で両共重合体は複数の高分子鎖が会合して単核の花形ミセルを形成しているが、全ての疎水基が疎水性コア内に取り込まれているわけではなく、ループ鎖上にも疎水基が存在するととが判明した。さらに、動的光散乱測定から得られた速い緩和成分の自己拡散係数は、粘度が急激に増加するのと呼応して急激に減少した。高分子濃度の増加に伴って、花形ミセル間のランダム会合が進むと仮定し、カスケード理論とMartinの式を用いて、高分子濃度の増加に伴う速い緩和成分の自己拡散係数の減少と水溶液粘度の増加を定量的かつ矛盾なく説明できた。
リーマン対称空間上の古典解析と超局所解析

非コンパクト型リーマン対称空間上の分散型方程式の解に対する時間大域的平滑化評価について考察した.非コンパクト型リーマン対称空間の具体例としては双曲空間,有界対称領域などがあげられる.一般に,シュレディンガー発展方程式を代表例とする分散型方程式は有限伝播性を持たず,解の特異性が,主表象から生成されるハミルトン流に沿って,速度無限大で伝播する.ハミルトン流がコンパクト集合に捕捉されない場合,時間平均を取ることで解の滑らかさが初期値よりも上がり,平滑化効果と呼ばれる現象が起こる.本研究では,昨年度得られたラプラス-ベルトラミ作用素に対する重み付きレゾルベント評価を一般の斉次楕円型フーリエマルチプライアーに拡張し,付随する分散型方程式に対する時間大域的平滑化評価を得た.また,低周波数を込めた評価においては,擬次元という自然数がマルチプライアーの階数の上限として現れ,この上限が最適であることがわかった.この結果から,非補足条件が満たされている場合には解の低周波数に対する時間大域的平滑化評価に底空間の幾何学的特性が現れることが推測できる.また,非コンパクト型リーマン対称空間に付随するルート系が,正定数倍のルートが自身に限るルートに対し,その多重度が2以上という条件を満たす場合に,実数値短距離型のポテンシャルにより定義されるシュレディンガー作用素に対して本質的スペクトルに埋め込まれた固有値の非存在と,付随する分散型方程式の解に対する時間大域的平滑化評価を得た.非コンパクト型対称空間上の球対称定係数実主要型擬微分作用素に対する時間大域的平滑化評価について考察した.一般に,シュレディンガー発展方程式を代表例とする分散型方程式は有限伝播性を持たず,解の特異性が主表象から生成されるハミルトン流に沿って,速度無限大で伝播する.ハミルトン流がコンパクト集合に捕捉されない場合,時間平均を取ることで解の滑らかさが初期値よりも上がり,平滑化効果と呼ばれる現象が起こる.ユークリッド空間上の分散型方程式に対する時間大域的平滑化評価については,様々な先行研究があるが,より一般の,非コンパクト完備リーマン多様体上で同様の評価が成り立つか,ユークリッド空間との違いがあるかについては,ほとんど知られていない.本研究では,Helgasonにより定義,整備された対称空間上のFourier変換とRadon変換を用いる事で,実ランク1の非コンパクト型対称空間上で時間大域的平滑化評価を得る事が出来た.又,実ランクが一般の場合にはRadon変換の楕円性が成り立たず,別の議論が必要になる事がわかった.修士論文で得られた結果を整備,一部拡張し,論文を執筆し査読付きの雑誌に投稿した.又,対称錐上の大域的擬微分作用素の理論を習得した.一般の非コンパクトな対称空間上では,大域的擬微分作用素の理論はまだ無いが,対称錐上では,Jordan代数の構造を生かした大域的擬微分作用素の理論がUnterbergerらにより,整備されていて,偏微分方程式の超局所解析などへの応用が期待できる.非コンパクト型リーマン対称空間上の不変実主要型擬微分作用素に対する時間大域的平滑化評価について考察した.非コンパクト型リーマン対称空間の具体例としては双曲空間,有界対称領域などがあげられる.一般に,シュレディンガー発展方程式を代表例とする分散型方程式は有限伝播性を持たず,解の特異性が,主表象から生成されるハミルトン流に沿って,速度無限大で伝播する.ハミルトン流がコンパクト集合に捕捉されない場合,時間平均を取ることで解の滑らかさが初期値よりも上がり,平滑化効果と呼ばれる現象が起こる.これまで,ユークリッド空間以外の非コンパクト完備リーマン多様体上で時間大域的平滑化評価が成り立つかどうかはほとんど知られていなかった.本研究では,一般の非コンパクト型リーマン対称空間のラプラス-ベルトラミ作用素に対する,重み付きレゾルベント評価(Type-I,-II),およびそれらに付随する,シュレディンガー発展方程式の解に対する時間大域的-空間局所的平滑化評価を得ることができた.Abe1変換が測地距離に関する重み付きL^2空間からの連続作用素となることと,J.-Ph.Ankerにより得られたRieszポテンシャルの評価を用いることで,Euclid空間と同じレゾルベント評価を得ることができた.Abe1変換の連続性はHarish-Chandra c-関数の表示式であるGindikin-Karpelevicの公式と、擬微分作用素のWeyl-Hormander対応を用いて,二進分解した作用素のノルムの増大度を評価することで証明される.又,二次元Euclid空間では低周波数までこめた,Type-IIのレゾルベント評価は成り立たないことが知られているが,二次元実双曲空間上では成り立つことが分かった.非コンパクト型リーマン対称空間上の分散型方程式の解に対する時間大域的平滑化評価について考察した.非コンパクト型リーマン対称空間の具体例としては双曲空間,有界対称領域などがあげられる.一般に,シュレディンガー発展方程式を代表例とする分散型方程式は有限伝播性を持たず,解の特異性が,主表象から生成されるハミルトン流に沿って,速度無限大で伝播する.ハミルトン流がコンパクト集合に捕捉されない場合,時間平均を取ることで解の滑らかさが初期値よりも上がり,平滑化効果と呼ばれる現象が起こる.本研究では,昨年度得られたラプラス-ベルトラミ作用素に対する重み付きレゾルベント評価を一般の斉次楕円型フーリエマルチプライアーに拡張し,付随する分散型方程式に対する時間大域的平滑化評価を得た.また,低周波数を込めた評価においては,擬次元という自然数がマルチプライアーの階数の上限として現れ,この上限が最適であることがわかった.

この結果から,非補足条件が満たされている場合には解の低周波数に対する時間大域的平滑化評価に底空間の幾何学的特性が現れることが推測できる.また,非コンパクト型リーマン対称空間に付随するルート系が,正定数倍のルートが自身に限るルートに対し,その多重度が2以上という条件を満たす場合に,実数値短距離型のポテンシャルにより定義されるシュレディンガー作用素に対して本質的スペクトルに埋め込まれた固有値の非存在と,付随する分散型方程式の解に対する時間大域的平滑化評価を得た.
研究開発活動の国際化と文化的多様性による知識創造のメカニズムに関する研究

1:日本9社、米国7社、EU5社、韓国1社、合計22社のエレクトロニクス系多国籍企業の研究開発活動がどの程度国際的に展開されているかを検証した。これら企業が米国で取得した特許、ならびに米国で発行されたこれら企業所属の研究者発表論文を発明者所属機関国籍および発表者諸国期間国籍で見た場合、1980年以降5年ごとに検索した結果、どの企業も例外なく国際化が進展してきていることが判明した。2:これら分析対象企業エレクトロニクス系22社のケースが他の産業の多国籍企業にも適応しうるかどうかは今後の課題である。しかしながら、研究開発ないし技術開発活動に多様な国籍の研究者(技術者)が関与してきていることは否定し得ない傾向であるように思われる。ちなみにIBM社の2000年米国発行論文検索によると、研究者所属機関国籍は28に及んでいる。ただし、今回のもうひとつの研究課題である中心的プロジェクト・リーダーの所属機関国籍をどのように摘出するか、および国籍と文化的多様性との関連をどのように定量化するかについてはいまだ模索中である。平成14年度は、エレクトロニクス系多国籍企業22社(日本9社、米国7社、EU5社、韓国1社)が米国で発表した科学技術論文および米国認可特許の1980年,1985年,1990年,1995年,および2000年の5ヵ年分の検索を終了した。論文本数合計約1万4千本、特許件数合計約4万5千件におよぶ検索作業の結果、これら企業が発表した科学技術論文に共著者(Co-Author)として共同研究に参加した研究者の所属機関国籍、および米国特許の発明者所属機関国籍そしてその動向が判明した。上記の検索結果から明らかとなった点は、(1)これら22社の研究開発の国際化は1社の例外もなく確実に進展してきたこと、しかも(2)単に国際化が進展してきたのみならず、関係した所属機関の国籍が多様化してきたこと、そして(3)共同研究の形態も2カ国間から多国間に渡る国際的ネットワーク型へと移行してきていることであった。これらの研究成果は3月初旬にResearch Technology Management誌に投稿し、Acceptanceの有無を待っている段階となっている。さらに、同じ内容で本年6月にカナダで開催されるAJBS学会で報告予定となっている。現在、これらの研究開発の成果に関与した所属機関国籍をどのような手法を用いて文化圏ごとに分類し直すかを検討中である。例えば、IBM社の研究開発の国際化の程度を2000年発行の研究論文でみた場合には、著者の所属機関国籍はおよそ31カ国におよんでいる。これらの諸国を文化圏ごとに分類しなおした場合に、どのような文化圏が研究開発成果にどの程度の貢献をしているのかをクラスター分析を通して時系列的に明らかにしていく予定である。
絶滅腕足類の殻形態:その流体力学的効果による受動的採餌流の形成機構と採餌効率

今年度の目標は,絶滅した二枚貝様の底生無脊椎動物腕足類スピリファー類における流体力学的特性を,受動的な採餌水流の形成メカニズムの点から明らかにし,鍵となる殻の形質の最適性を検討することであった.初年度の研究によって,スピリファー類が受動的採餌水流を効果的に発生させるには,殻の正中線上にある湾曲部サルカスが重要な役割を果たしていることがわかっている.したがって,このサルカスの発達具合が微妙に異なれば,流入の強さも異なる可能性が考えられる.そこで,サルカスがどのような制約条件のもと最適化されていたのか検討するために,サルカスの発達具合を変化させたモデルを用いて流体解析を行った.サルカスを完全に欠如させたモデルで解析を行った結果,流入流出関係が逆転するだけでなく,殻内側で生じるはずの渦流が効果的に形成されることはなかった.また.サルカスの深さを3段階に変化させたモデルを用いて解析を行った結果,開口部における圧力差は,サルカスが深いほど大きくなることが明らかとなった.一方,殻内側の理想的流体挙動である渦状旋回流は,3段階のサルカス全てのモデルで形成されることがわかった.しかしながら深いサルカスおよび浅いサルカスとしたモデルにおける渦状旋回流の流速は,周辺流速の違いに応じて不安定であった.これら一連の結果は,より深いサルカスであれば,高い圧力差を発生しやすい上,力強い流入を可能にすることを意味する.その一方で力強い流入は,殻内側で受動的な採餌を行う上で不都合であった可能性が高い.さらに深いサルカスは,自然環境下で見られるような周辺水流の速度変化に対して過敏に機能するため,受動的採餌を行う上では不利であったと考えられる.結果的に,スピリファー類のサルカス形態は,受動的採餌を行うために,流水環境に対する機能と軟体部の最適濾過条件の関係によって制約を受けている可能性が示唆される.古生代に特異の腕足類における流体力学的特性を明らかにする上で,初年度の目標は,受動的採餌流の形成機構と殻形態の関係を力学的に理解することであった.その計画通り,流水装置と模型を用いた実験および数値流体シミュレーションを用いて,スピリファー形態型腕足類の殻形態の持つ流体力学的な機能特性を見出すことに成功した.スピリファー類の中空模型を用いた流水実験の結果,殻の側方口から水が流出する傾向が認められた.同時に,殻の内側で旋回流を発生させた.この旋回流は,スピリファー類の持つ螺旋状の採餌器官を取り巻く流れとなるため,受動的な採餌を行ううえで都合が良い.したがってスビリファー類の殻形態は,殻内側で渦状旋回流を形成するための適応形態であったと考えられる.さらに,数値流体解析を行った結果,スピリファー類に特徴的な殻中央部分の湾曲形状であるサルカス付近で圧力が増加し,サルカス開口部から強く流入することがわかった.一方,実験によって可視化された殻内側の旋回流は,スピリファー類の触手が配列した螺旋状の採餌器官と同調する螺旋状の旋回流であることがわかった.一連の結果から,サルカスは,殻内側で生じる受動的な螺旋状の採餌流を形成するための流入領域として,高い圧力を発生させる機能を持つことが解明された.これらの研究成果によって,第二年度に行う予定の「殻形態の採餌効率」を進める上での下地が整ったと言える.この研究は腕足動物を題材としているが,異なる生物においても生物の形態を機能的特性から包括的に評価できる可能性を秘めた,モデル研究となるであろう.以上の点を鑑みると,研究成果は独創性・萌芽性に富み,今後の進化古生物学の新しい発展に寄与したと言える。今年度の目標は,絶滅した二枚貝様の底生無脊椎動物腕足類スピリファー類における流体力学的特性を,受動的な採餌水流の形成メカニズムの点から明らかにし,鍵となる殻の形質の最適性を検討することであった.初年度の研究によって,スピリファー類が受動的採餌水流を効果的に発生させるには,殻の正中線上にある湾曲部サルカスが重要な役割を果たしていることがわかっている.したがって,このサルカスの発達具合が微妙に異なれば,流入の強さも異なる可能性が考えられる.そこで,サルカスがどのような制約条件のもと最適化されていたのか検討するために,サルカスの発達具合を変化させたモデルを用いて流体解析を行った.サルカスを完全に欠如させたモデルで解析を行った結果,流入流出関係が逆転するだけでなく,殻内側で生じるはずの渦流が効果的に形成されることはなかった.また.サルカスの深さを3段階に変化させたモデルを用いて解析を行った結果,開口部における圧力差は,サルカスが深いほど大きくなることが明らかとなった.一方,殻内側の理想的流体挙動である渦状旋回流は,3段階のサルカス全てのモデルで形成されることがわかった.しかしながら深いサルカスおよび浅いサルカスとしたモデルにおける渦状旋回流の流速は,周辺流速の違いに応じて不安定であった.これら一連の結果は,より深いサルカスであれば,高い圧力差を発生しやすい上,力強い流入を可能にすることを意味する.その一方で力強い流入は,殻内側で受動的な採餌を行う上で不都合であった可能性が高い.さらに深いサルカスは,自然環境下で見られるような周辺水流の速度変化に対して過敏に機能するため,受動的採餌を行う上では不利であったと考えられる.

結果的に,スピリファー類のサルカス形態は,受動的採餌を行うために,流水環境に対する機能と軟体部の最適濾過条件の関係によって制約を受けている可能性が示唆される.
随意運動制御の予測的自己組織化

これまでの研究で、ヒトの歩行運動は、神経回路網で生成されたリズムと、ある環境下での身体の動きのリズムとの引き込みを通じて自己組織的に生成されることがわかっている。本研究では、ヒトの歩行運動に関して、神経筋骨格系を単なる自己組織系とみなすだけでなく、自己組織系の内部の拘束条件の積極的な変化を、環境の変化や運動の目標に応じた予測的な制御と結び付けることで、随意運動制御の原理を探った。筋骨格系のダイナミクスをあらわす運動方程式と神経系のダイナミクスをあらわす微分方程式から構成されるモデルを構築し、歩行中の障害物回避の計算機実験を行なった。神経系には新たに、一過的運動制御系(DM)を導入した。DMには基本的な歩行パターンの生成を担うリズム生成系の情報と、視覚系から得られると仮定した障害物に関する情報とを統合し、一過的に基本的な歩行パターンを変更させる役割を持たせた。その結果、障害物に関する情報とを統合し、一過的に基本的な歩行パターンを変更させる役割を持たせた。その結果、障害物に衝突する直前の歩幅の調節や、障害物をまたぐのに必要な運動軌跡の変更などを行なう能力が明らかになり、任意の場所に置かれ障害物を回避できることがわかった。この結果は、人間で行なった実験に関する文献と定性的な一致を見た。また、似たようなタスク中のネコで調べられている大脳運動野の働きが、DMの働きに対応するすることが示唆された。さらに、適切な運動の変化を起こすためには、アフォーダンス理論が主張するような障害物のある場所に到達するまでの時間だけではなく、歩行の位相や歩行周期が必要であることが本研究から示唆された。