hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
線条体局所神経回路における情報処理と運動学習

本研究の目標は運動学習において可塑的変化を生じる線条体内のコリン作動性ニューロンおよび中型有棘細胞をめぐる局所神経回路の生理学的性質を調べることであった。平成7年度は、まず線条体コリン作動性ニューロンがdirect pathwayおよびindirect pathwayの中型有棘細胞からどのような入力を受けるかについて調べた。その結果、コリン作動性ニューロンはdirect pathway、indirect pathway双方の中型有棘細胞から前者はサブスタンスP、後者はエンケファリンにより、相反的入力を受けることが明かとなった。両者ともGABA細胞なので早い応答としては同じ過分極性の応答、抑制であるが、その後約1分近くの長い脱分極(direct pathwayによる)あるいは過分極性(indirect pathwayによる)の応答を示した。平成8年度以降はコリン作動性ニューロンに対するドーパミンの作用を調べた。その結果、ドーパミン入力は線条体内のコリン作動性ニューロンに働いて、D5型受容体に働いて、adenylate cyclase系を活性化することにより、膜の脱分極をひき起こした。ドーパミンによるD5受容体の活性化による膜の脱分極は結果的に皮質や視床からの入力による発火の閾値を押し下げることになり、microdialysisで観察されたアセチルコリン放出の促進をひき起こす結果となるものと考えられる。以上の結果から、コリン作動性介在ニューロンはdirect pathwayおよびindirect pathwayの投射ニューロンから相反的入力を受け、その結果を再び投射ニューロンに出力すること、また、黒質からのドーパミン入力は直接このコリン作動性ニューロンからのアセチルコリンの放出をコントロールすることで、投射ニューロンの活動を制御していることが明らかとなった。線条体のふたつの投射経路には線条体黒質路と線条体淡蒼球路があり、このふたつの経路を担う線条体の中型有棘細胞はそれぞれ前者がGABAとサブスタンスPダイノ-フィンを、後者がGABAとエンケファリンを伝達物質として持つ。本研究では、それぞれの経路から放出されるサブスタンスPとエンケファリンが線条体内のどの細胞にどのように働くかについて調べた。実験は生後20日までのラットの線条体を含んだ脳切片を用い、線条体を構成する4種の主要な細胞、すなわち中型有棘細胞、大型無棘細胞、ソマトスタチン介在細胞、パルブアルブミン介在細胞をそれぞれ電気生理学的および組織学的に同定し、サブスタンスPおよびエンケファリンその他の関連物質をバスに投与して、生理学的性質を調べた。その結果、サブスタンスPに対しては全てのコリン作動性細胞と過半数のソマトスタチン細胞が興奮したが、他の2種類の細胞は全く応答しなかった。また線条体内においた刺激電極による電気刺激によってコリン作動性細胞に引き起こされたslow EPSPはサブスタンスPの拮抗物質で可逆的な阻害を受けた。中にはサブスタンスPの拮抗物質の投与により、逆にslow IPSPが現れる細胞もあり、そのIPSPの大きさは濃度依存的に増加した。従って、コリン作動性細胞にはslow EPSPとSIow IPSPを引き起こす相反する2種類の入力があることが判明した。SIow EPSPはサブスタンスPによると結論されたが、後者についてはまだ調べていない。エンケファリンはコリン作動性細胞を逆に抑制し、それは主としてδ受容体を介するもので、κやμ受容体の作動薬の効果は小さかった。以上の結果から、線条体からのふたつの投射系は同じコリン作動性細胞に対して黒質投射系はサブスタンスPを介して興奮、淡蒼球投射系はエンケファリンを介して抑制的に働くことがわかった。本研究の目的はラット線条体の薄切スライス標本を用いたスライスパッチクランプ法により、線条体内のコリン作動性ニューロンおよび中型有棘細胞をめぐる局所神経回路の生理学的性質を調べることである。

1997年度は、とくに線条体コリン作動性ニューロンに対して黒質からのドーパミン性入力がどのような働きを及ぼすかについて調べた。結果は、次の通りであった。(1)ドーパミンは殆ど全例で(1/26)直接コリン作動性ニューロンに働いて脱分極する。その脱分極は多くの場合(19/25)膜のコンダクタンスの増加を伴う。(2)ドーパミン受容体のD1/D5型のアゴニストは殆ど全例で(1/30)内向き電流を引き起こしたが、それには膜のコンダクタンスの増加を伴うもの(12/29)と減少を伴うもの(9/29)があった。(3)それに対して、D2/D3/D4型のアゴニストは過半数において(13/22)内向き電流を生じたが、外向き電流を生じる細胞も半数近くあった。両者とも殆どの場合膜のコンダクタンスの増加を伴っていた。adenylate cyclaseのactivatorであるforskolinは全例で内向き電流を引き起こしたが、やはり膜のコンダクタンスの増加を伴うもの(4/9)と減少を伴うもの(5/9)の2種類に分かれた。本研究の目的はラット線条体の薄切スライス標本を用いたスライスパッチクランプ法により、線条体内のコリン作動性ニューロンおよび中型有棘細胞をめぐる局所神経回路の生理学的性質を調べることである。最終年度の1998年度は、昨年に引き続いて、とくに線条体コリン作動性ニューロンに対して黒質からのドーパミン性入力がどのような働きを及ぼすかについて調べた。結果は、(1)ドーパミンは殆ど全例で直接コリン作動性ニューロンに働いて脱分極する。その脱分極はD1/D5型のアンタゴニストで阻害された。(2)ドーパミンおよびD1/D5型のアゴニストはKコンダクタンスの抑制と陽イオンコンダクタンスの増加を引き起こして内向き電流を生じた。(3)その作用はforskolinで模倣でき、かつadenylate cyclaseの阻害剤であるSQ22536によって阻害を受けた。(4)D2受容体の作用については複雑で、一般にその活性化によって、膜の脱分極を生じることが多いが、その後、大きな過分極を生じることがある。この機序については十分な解析はまだできていない。線条体内のコリン作動性ニューロンはD5型とD2型の2種類の受容体を持つので、以上のことから、ドーパミン入力は線条体内のコリン作動性ニューロンに働いて、D5型受容体に働いて、膜の脱分極を起こし、視床や皮質殻の入力による発火に対して促進的に働き、ひいてはアセチルコリンの放出を引き起こすと考えられる。この研究は、パーキンソン病の病態、およびドーパミン作動薬の作用様式に、これまで、知られていなかった経路をつけ加えるものである。
有機的生理活性を有する天然素材の歯科領域への臨床応用について

【目的】ラットを使用した動物実験にて、骨欠損部に填入されたキチン-キトサンの生体内における吸収過程をリゾチームをマーカーとして検討することにある。【材料および方法】6週令のWistar系雄性ラットおよび脱アセチル化度の異なる5種の綿状キチン-キトサン(0、35、50、70、100%)を用い、下顎骨下縁とオトガイ孔の間の骨表面から直径約1mm、深さ約1mmの円筒形骨窩洞を形成した後、窩洞内に填入した。術後1、2、3、4週間経過時に各々のラットを潅流固定した後、キチン-キトサンが填入されている部位を周囲の骨と共に注意深く摘出し低粘性アクリルレジンであるLR-Goldにて包埋した。厚さ約2μmの準超薄切片を作製し、トルイジンブルー染色、およびウサギ抗ラットリゾチーム抗体を用いてImmunogold-silver stainingを行い光学顕微鏡にて観察した。【結果】術後1週間経過時ではすべての脱アセチ化度のキチン-キトサンと関連してリゾチームが認められ、特に0%群に著明であった。また炎症性細胞浸渇は軽微であった。術後2週間以降はリゾチームの発現が経時的に減少しており、術後4週間経過時では脱アセチル化度100%群ではほとんど認められなかった。術後すべての経過期間において、脱アセチル化度が高くなるにしたがいリゾチームの発現が減少していた。【結論】キチン-キトサンは生体内酵素であるリゾチームと反応することによって、経時的に生理的吸収されることが示唆された。また、リゾチームの免疫染色の程度とキトサンの脱アセチル化度との間には関連性が認められた。本研究の目的は、ラットを使用した動物実験にて、骨欠損部に填入されたキチン-キトサンの生体内における吸収過程を明らかにすることであり、さらに、骨組織の創傷治癒過程を観察することによって、キチン-キトサンの骨誘導能を検討することである。本研究から次のようなことが示唆された。1.脱アセチル化度100%キチン・キトサン群における骨性創傷治癒は、コントロール群より速かった。2.脱アセチル化度100%キチン・キトサン群における新生骨は、術後12ヶ月経過時には、元来の骨レベルまでほぼ完全に修復され、その骨小柱構造もコントロール群と比較して規則正しかった。3.骨性創傷治癒において、脱アセチル化度35%および70%群は、コントロール群および100%キチン・キトサン群に比較して遅く、特に骨表層部では有意な相違が認められた。4.脱アセチル化度が大きくなるに従って、キトサンの生体内吸収および骨の創傷治癒が速いということが明らかになった。結論としてはラットにおける骨性創傷治癒に対してキチン・キトサンを用いた場合、脱アセチル化度70%以上のものが、術後9ヶ月以内に生体内吸収が認められる。抜歯術、歯根尖切除術および歯周外科手術のような歯科臨床応用において、脱アセチル化度の高いキチンーキトサンは、骨性創傷治癒促進効果を有する可能性が本研究から示唆された。しかしながら、キチン-キトサンの分解酵素であるリゾチームは、脱アセチル化度が大きいものに対しては、効果的でないと報告されており、今回の結果は他の要因が大きく影響している考えられる。
生体材料の骨芽細胞と免疫細胞に対する影響について

各種生体材料の骨芽細胞と免疫細胞に対する影響を解明するために、in vitroにおいて石灰化能を有するラット骨髄細胞を用いて材料表面での骨形成細胞の動態および石灰化過程、さらにリンパ球とマクロファージの免疫機能に及ぼす影響を検討し次のような結果を得た。骨芽細胞に関して、ラットより骨髄細胞を採取し水熱処理前後の酸化チタン、陽極酸化前のチタン、純チタン、生体活性ガラス上で細胞を培養し材料上での細胞の動態、石灰化の過程を検討した。その結果、すべての材料上で骨髄細胞は良好な親和性を示し、経時的に良好な細胞増殖と石灰化と思われる分化過程が観察された。これらの過程で生産された組織をEPMAによい原素分析すると、CaとPが観察されその濃度が経時的に増しているのが確認され、材料上で骨形成細胞による石灰化が進行していることが解明された。しかし、その過程は各材料によって速度と程度に差が観察された。最も石灰化の進行が早いのは生体活性ガラス、比較的遅いのが純チタンであり他の材料はその中間に位置していた。また、石灰化の程度に関しては生体活性ガラスがその過程において、石灰化組織の生成が早く生体活性ガラスから溶出するCaとPイオンの影響が考えられた。免疫細胞に関しては、水熱処理前後の酸化チタン、陽極酸化前のチタン、純チタンを被験材料としてリンパ球培養系からリンパ球の増殖を^3H-thymidineの取り込みにより検討し、各材料とも増殖に影響しないことが確認された。また、マクロファージ培養系から培養上清中のIL-1の活性を酵素免疫測定法(ELISA法)にて測定し、同様にマクロファージ活性に影響しないことが解明された。
傾斜型電子構造をもつ一次元共役多核錯体の合成と物性

本研究では、異なるレドックスユニットを共役鎖で連結した一次元のポテンシャル傾斜場の構造と物性を解明することを目的とし、本年度は、ドナーとしてフェロセン、アクセプターとしてキノンがπ共役結合した錯体について研究した。新化合物1-ferrocenylethynylanthraquinone(1),1-ferrocenyIethynylanthraquinone(2),1,8-diferrocenyl-anthraquinone(3),および1,8-diferrocenylanthraguinone(4)を合成し、1,2および3については、X線結晶構造解析を行った。その結果、1,3においては、フェロセニル基のCp環の面はアントラキノンの面とほぼ垂直であるが、2では両面がほぼ平行であるという大きな違いがみられた。Bu_4NClO_4/CH_2Cl_2中のサイクリックボルタモグラムにおいては、全錯体においてフェロセンとキノンに由来する酸化還元波が現れ、複核錯体3では、フェロセンサイト間の電子相互作用のために、フェロセンの2段の1電子酸化波が観測された。1のCH_2Cl_2溶液にCF_3COOHを加えていくと、アントラキノン部位の還元電位が貴側にシフトし、吸収スペクトルの変化からキノン部位とフェロセン部位の電荷移動相互作用が大きくなることを示した。さらに、CF_3SO_3Hとの1:1の反応により、アントラキノンのOにH^+が付加し、フェロセンサイトからの電子移動が起こることによって形成されるクムレニデン型錯体を合成単離した。3は、基本的に1と類似の挙動を示した。一方、2のプロトン存在下での挙動は上記錯体と大きく異なり、共役系の物性が置換位置に大きく依存することが示された。以上の結果より、キノン-フェロセン共役錯体においてはH^+付加と電子移動に伴い、ユニークな構造・物性変化が起こることが示された。
金属基複合材料の母材・強化材界面の剥離過程の解明とその解析手法の開発

本研究で対象とした各金属基複合材料(MMC)について得られた研究実績を以下に示す.1.繊維強化型MMC:一方向に配向したSiCウィスカで強化されたアルミニウムにおけるクリープ条件下での損傷過程について,ユニットセルモデルに基づいた有限要素法(FEM)を構築し,それを用いたシミュレーョンを行った.その結果,ウィスカ端面で損傷が発生し,端面から界面剥離が進行することが判明した.また,MMCの焼入れ過程に関する熱-力学的解析手法をFEMコードとして構築し,界面における残留応力を解析した.解析結果から,ボイドの形成およびその成長による損傷が界面に生じることが示唆された.2.粒子分散強化型MMC:SiC粒子を強化材,Al合金を母材とする粒子分散型MMCを遠心鋳造により創成し,鋳造条件が遠心力方向の強化粒子の分布特性に及ぼす影響について実験的に明らかにした.一方,遠心鋳造過程中の温度変動に伴う溶融マトリックス金属の凝固およびその中での粒子移動を考慮したFEMコードを構築した.本解析手法を用いて,遠心力方向の強化材分布および遠心鋳造後の残留応力に関して,遠心鋳造条件に対する依存性を解析した.得られた解析結果の妥当性を,実験結果との対応から実証した.3.表面改質型MMC:爆発溶射法によるセラミックスによる金属表面の改質に関して,被覆過程の温度場と残留応力場を解析するFEMコードを作成した.それを用いた解析結果から,被膜側には高い引張残留応力を生じることがわかった.さらに,アルミナを爆発溶射したSUS304鋼の円筒試験片を用いて2軸負荷試験を行い、被膜剥離の開始がMises型相当応力に支配されることが判明した.また,もう1つの表面改質法としてスパッタリング法を着目し,その被膜構造を解明するため分子動力学法による解析手法を提案した.解析の結果,被膜-母材界面の接合機構として投錨効果の影響が大きいことが示唆された.本研究で対象とした各金属基複合材料(MMC)について得られた研究実績を以下に示す.1.繊維強化型MMC:一方向に配向したSiCウィスカで強化されたアルミニウムにおけるクリープ条件下での損傷過程について,ユニットセルモデルに基づいた有限要素法(FEM)を構築し,それを用いたシミュレーョンを行った.その結果,ウィスカ端面で損傷が発生し,端面から界面剥離が進行することが判明した.また,MMCの焼入れ過程に関する熱-力学的解析手法をFEMコードとして構築し,界面における残留応力を解析した.解析結果から,ボイドの形成およびその成長による損傷が界面に生じることが示唆された.2.粒子分散強化型MMC:SiC粒子を強化材,Al合金を母材とする粒子分散型MMCを遠心鋳造により創成し,鋳造条件が遠心力方向の強化粒子の分布特性に及ぼす影響について実験的に明らかにした.一方,遠心鋳造過程中の温度変動に伴う溶融マトリックス金属の凝固およびその中での粒子移動を考慮したFEMコードを構築した.本解析手法を用いて,遠心力方向の強化材分布および遠心鋳造後の残留応力に関して,遠心鋳造条件に対する依存性を解析した.得られた解析結果の妥当性を,実験結果との対応から実証した.3.表面改質型MMC:爆発溶射法によるセラミックスによる金属表面の改質に関して,被覆過程の温度場と残留応力場を解析するFEMコードを作成した.それを用いた解析結果から,被膜側には高い引張残留応力を生じることがわかった.さらに,アルミナを爆発溶射したSUS304鋼の円筒試験片を用いて2軸負荷試験を行い、被膜剥離の開始がMises型相当応力に支配されることが判明した.また,もう1つの表面改質法としてスパッタリング法を着目し,その被膜構造を解明するため分子動力学法による解析手法を提案した.解析の結果,被膜-母材界面の接合機構として投錨効果の影響が大きいことが示唆された.本研究では,一方向に配向したSiCウィスカで強化されたアルミニウム基の金属基複合材料に関して,そのクリープ条件下で生じる母材の損傷過程について有限要素法を用いたシミュレーョンを行った.シミュレーションではウィスカ近傍での母材の損傷と応力の変化を評価する目的から,周期境界条件を適用したユニットセルモデルを適用した.アルミニウム母材に対しては弾性-クリープ変形を考慮し,ウィスカに対しては弾性変形のみを考えた.さらに,界面剥離のシミュレーションについては連続体損傷力学と有限要素法を組合わせた局所的接近法を用いた.すなわち,界面近傍における母材のクリープ損傷を界面剥離として扱った.シミュレーションでは,ユニットセルモデルにおける応力-ひずみ状態に対して軸対称ならびに平面ひずみの2種類の仮定を設定し,それぞれの仮定のもとで得られる応力分布ならびに損傷モードの違いについて考察した.その結果,以下のことが判明した.1.相当応力は母材のみがクリープするという仮定からウィスカ内で高くなり,ウィスカの端面には母材と強化材のポアソン比の違いに起因するせん断応力によって応力集中が見られた.2.軸対称および平面ひずみのいずれの仮定においても,ウィスカ端面で損傷が発生し,初めに端面で海面剥離が生じることが予測された.しかし,損傷の発生場所と進展方向には軸対称と平面ひずみのそれぞれ仮定による違いが認められた.3.本研究で行ったシミュレーション手法を用いることによって,界面剥離を考慮した巨視的クリープ曲線を得ることができた。本研究で対象とした各金属基複合材料(MMC)について得られた研究実績を以下に示す

.1.繊維強化型MMC:一方向に配向したSiCウィスカで強化されたアルミニウムにおけるクリープ条件下での損傷過程について,ユニットセルモデルに基づいた有限要素法(FEM)を構築し,それを用いたシミュレーョンを行った.その結果,ウィスカ端面で損傷が発生し、端面から界面剥離が進行することが判明した.また,MMCの焼入れ過程に関する熱-力学的解析手法をFEMコードとして構築し,界面における残留応力を解析した.解析結果から,ボイドの形成およびその成長による損傷が界面に生じることが示唆された.2.粒子分散強化型MMC:SiC粒子を強化材,Al合金を母材とする粒子分散型MMCを遠心鋳造により創成し,鋳造条件が遠心力方向の強化粒子の分布特性に及ぼす影響について実験的に明らかにした.一方,遠心鋳造過程中の温度変動に伴う溶融マトリックス金属の凝固およびその中での粒子移動を考慮したFEMコードを構築した.本解析手法を用いて,遠心力方向の強化材分布および遠心鋳造後の残留応力に関して,遠心鋳造条件に対する依存性を解析した.得られた解析結果の妥当性を,実験結果との対応から実証した.3.表面改質型MMC:爆発溶射法によるセラミックスによる金属表面の改質に関して,被覆過程の温度場と残留応力場を解析するFEMコードを作成した.それを用いた解析結果から,被膜側には高い引張残留応力を生じることがわかった.さらに,アルミナを爆発溶射したSUS304鋼の円筒試験片を用いて2軸負荷試験を行い,被膜剥離の開始がMises型相当応力に支配されることが判明した.また,もう1つの表面改質法としてスパッタリング法を着目し,その被膜構造を解明するため分子動力学法による解析手法を提案した.解析の結果,被膜-母材界面の接合機構として投錨効果の影響が大きいことが示唆された.
EC加盟に伴うスペイン農業構造の変化

1986年にECに加盟したスペインを対象に,近年の農業構造の変化を把握することを目的にしているが,日が浅いこともあり全国的な構造変化は発現するに至っていない。しかし,萌芽的変貌はいくつかの農業部門,農業地域において散見される。加盟前後から農業を取り巻く機構・組織の整備や各部門・地域ごとに対応策が検討され,実行されてきているが,全体的には次のような特徴が指摘される。第1には,農業政策推進機構の整備であり,とくに地域農業の政策立案過程が定着したことである。EC共通農業政策を基調としつつ地方州政府の主導の下に研究機関,地方金融,農業団体も参画する地域農業振興が策定されるようになった。従来にはスペイン農業構造改善事業の推進機関として各州に設置されていた農業改革・発展センタ-(Instituto de Reforma y Desarrollo Agrario,IRyDA)や国立農業研修センタ-(Centro de Capacidad Agraria)等の諸機関が州政府へ移管されてきている。これは直接的にはスペイン農業の地域的多様性を踏まえたEC加盟に伴なう現実的な地域農業政策を必須としたことによるが,間接的には1978年憲法による地方自治への権限委譲の内実化のひとつでもある。第2には農業経営への多様な資本形態の参入と組織化の進展である。国内外の商業資本による直営農園や契約栽培が急速に普及してきている。「ロンドン向けレタス工場団地」と形容されるアルメリア県沿岸地域のハウス栽培がその典型であり,オレンジ,生食用葡萄やなしの主産地では結果する以前に出荷契約を締結する「樹木買い(Compro de arbol)」(青田買いに該当)が比重を占めてきている。また,これらの栽培には点滴農法が導入され,造園,灌水網の敷設から肥料・消毒剤の供給等の内外の農業資材メ-カ-が介入している。長期借入金の斡旋や資材供給系列化が急速に進行し,多様な「垂直的統合」が現われてきている。また,政府主導の農産物流通機構の合理化・近代化が進展し,産地集出荷市場・消費地市場が整備されてきている。商品生産地帯では搬入権を有しない零細農業経営体は協同組合や任意組合を経由しなければならず,輸出業務の事務委託を含めてそれらへの参加が増加してきている。スペインでは流通機構の合理化や協同化が著しく遅延していたが,EC加盟はそれらを大きく刺激してきている。第3に,EC加盟への対応に著しい地域差が生じている。地中海沿岸地域ではECという巨大な農産物市場が拡大されたことから,蔬菜・園芸の生産拡大が進行し,とくに冬季には「ヨ-ロッパの生鮮蔬菜園」を建設しつつある。共通農業政策の完全適用への移行期間であり,国内における生産調整を前にしてこうした国際競争力を有する部門では増反が著しく,結果的には産地間競合を激化させている。また,綿花,水稲部門では高位生産力地帯への産地移動が出現してきている。西南部ではその位置や自然条件から亜熱帯農産物,観葉植物の増植等の積極的な対応を展開している。EC諸国と比較した場合には穀物,酪農部門は生産力や生産費から劣位であり,これらを地域農業の基幹部門としてきた北西部や丘陵地域においては地域農業存続の危険性すら生じてきている。共通農業政策のひとつである「域内優先」によって穀物・飼料の主要輸入先を合衆国からEC余剰農産物へ変更してきているが,これらの地域ではEC諸国との競合が激化し,受動的・消極的対応としてEC補助金への期待や離農・廃農奨励金への傾斜が進行している。また,丘陵地域の振興策として狩猟観光地化の動きもある。各種の地域振興事業にEC地域開発基金が融資されてきている一方では,生産費のEC水準との比較から生産者価格の低下傾向が続くなかで,中堅的農業者を中心とする農業運動が活発化してきている。

「ロンドン向けレタス工場団地」と形容されるアルメリア県沿岸地域のハウス栽培がその典型であり,オレンジ,生食用葡萄やなしの主産地では結果する以前に出荷契約を締結する「樹木買い(Compro de arbol)」(青田買いに該当)が比重を占めてきている。また,これらの栽培には点滴農法が導入され,造園,灌水網の敷設から肥料・消毒剤の供給等の内外の農業資材メ-カ-が介入している。長期借入金の斡旋や資材供給系列化が急速に進行し,多様な「垂直的統合」が現われてきている。また,政府主導の農産物流通機構の合理化・近代化が進展し,産地集出荷市場・消費地市場が整備されてきている。商品生産地帯では搬入権を有しない零細農業経営体は協同組合や任意組合を経由しなければならず,輸出業務の事務委託を含めてそれらへの参加が増加してきている。スペインでは流通機構の合理化や協同化が著しく遅延していたが,EC加盟はそれらを大きく刺激してきている。第3に,EC加盟への対応に著しい地域差が生じている。地中海沿岸地域ではECという巨大な農産物市場が拡大されたことから,蔬菜・園芸の生産拡大が進行し,とくに冬季には「ヨ-ロッパの生鮮蔬菜園」を建設しつつある。共通農業政策の完全適用への移行期間であり,国内における生産調整を前にしてこうした国際競争力を有する部門では増反が著しく,結果的には産地間競合を激化させている。また,綿花,水稲部門では高位生産力地帯への産地移動が出現してきている。西南部ではその位置や自然条件から亜熱帯農産物,観葉植物の増植等の積極的な対応を展開している。EC諸国と比較した場合には穀物,酪農部門は生産力や生産費から劣位であり,これらを地域農業の基幹部門としてきた北西部や丘陵地域においては地域農業存続の危険性すら生じてきている。共通農業政策のひとつである「域内優先」によって穀物・飼料の主要輸入先を合衆国からEC余剰農産物へ変更してきているが,これらの地域ではEC諸国との競合が激化し,受動的・消極的対応としてEC補助金への期待や離農・廃農奨励金への傾斜が進行している。また,丘陵地域の振興策として狩猟観光地化の動きもある。各種の地域振興事業にEC地域開発基金が融資されてきている一方では,生産費のEC水準との比較から生産者価格の低下傾向が続くなかで,中堅的農業者を中心とする農業運動が活発化してきている。
悪臭を伴う進行皮膚露出乳癌に対する消臭および抗腫瘍治療の開発

酸化チタンの光触媒効果を用いる事により、悪臭を軽減しエストロゲン感受性腫瘍である乳癌に対する抗腫瘍効果を検討し、安全で効果的な臨床応用を目指すことを目的とした。しかしながら、酸化チタンの光触媒作用には、エストロゲンの分解効果が報告されており、チタンによる直接的抗腫瘍効果を調べる前に、エストロゲン等の増殖因子が標的分子にした場合意味があるかいなかを明らかにした。しかしながら、酸化チタンの光触媒作用には、エストロゲンの分解効果がある事が報告されており(Environ Sci Technol 2001)、エストロゲン感受性腫瘍である乳癌に対する光触媒効果の使用は、癌種の中でその使用が最も効果的なものだと考える。われわれは、本助成をいただき、エストロゲン同様に乳癌増殖因子として知られ、その燐酸化酵素阻害剤がすでに実用化されているepidermalgrowthfactor (EGFR)とその阻害剤とに、まず興味を抱いた。従って、乳癌における酸化チタンの光触媒作用と癌との関係を明らかにする前に、EGFR阻害剤に対して高い感受性を示す条件を明らかにするために、最も解析のすすんでいる消化器癌を用いて明らかにすることを本年度の目的とした。EGFR阻害剤gefitinibは、突然変異症例には高い抗腫瘍効果を発揮することが知られている。そこで、(1)EGFR突然変異をLMDを用いて大腸癌33例と11株、胃癌40例と5株、食道癌15株について解析。(2)EGFR賦活化周辺分子機構としてMMP-7が知られるが、MMP-7発現時のgefitinibの有用性をMTT assayで、MMP-7による線維化に関与するTGF-betaの発現・活性をwestern、Smad4核内移行およびPAI-1/Luciferaseで調べた。(1)大腸癌4例(12%)に突然変異、胃癌2例と食道2株は多型を認めた。(2)大腸癌におけるMMP7発現とEGFRのリン酸化とは有意な相関を認めた(P<0.01)。gefitinib投与によりMMP7導入株は高い抗腫瘍効果を示すと考えられた。大腸癌においては、EGFR突然変異が存在する例やMMP7過剰発現例があり、gefitinibが適応となる可能性が示された。今後は、乳癌とEGFRの感受性(突然変異・MMP7発現)、光触媒チタンとEGFRとの関係について明らかにしたい。
低強度運動が海馬可塑性を増強する分子機構の解明：海馬アンドロゲンの役割

これまでに,運動による神経新生の促進効果はアンドロゲン受容体の拮抗薬投与に消失し、その効果は神経細胞の増殖ではなく、分化や生存に顕著であることを明らかにした。今年度は、海馬の神経幹細胞培養系を立ち上げ、アンドロゲンが神経分化に及ぼす影響について検証した。実験では、成体から採取した神経幹細胞にアンドロゲンの活性体であるDHT(dihydrotestosterone)を10nMもしくは1μM添加した。その結果、10nMを添加した時に、神経細胞のマーカーであるβIII-TubulinやアストロサイトのマーカーであるS100βおよびGFAPの遺伝子発現が高まった。この時、BDNF(脳由来神経栄養因子)やその受容体のTrkBも増加する傾向にあった。低強度運動が海馬の神経新生を高める背景には、アンドロゲンによるBDNF発現の増加が関与しているのかもしれない。培養実験に加え、昨年度の引き続きアンドロゲン受容体(AR)を神経特異的に欠損させた遺伝子改変(コンディショナルノックアウト:AR-CKO)マウスの作成を並行して行った。凍結胚から個体化したアンドロゲン受容体(AR)floxマウス(昨年度報告済)とNestin-Creマウスと交配し、神経特異的にAR受容体欠損したCKOマウスを作成を試みた。譲渡してもらったNestin-Creマウスの凍結胚が機能しない、交配がうまく進まないなど問題はあったが、最終的にタモキシフェン誘導性のAR-CKOマウスを得ることができた。今後、このAR-CKOマウスの例数を増やし、運動で増加する海馬神経新生におけるアンドロゲン受容体の役割を明らかにし、研究を発展させる。26年度が最終年度であるため、記入しない。運動は海馬の可塑性を高め学習や記憶力を向上させる。この運動効果の作用機序解明は、運動が筋同様に脳の可塑性を高めることを裏付け、脳機能を高める運動処方開発などへの貢献が期待される。これまでに、ストレスを伴わない低強度運動は精巣由来ではなく海馬神経細胞のアンドロゲン合成を高め、その傍分泌もしくは自己分泌を介して神経新生を促進することを明らかにした。しかし、神経新生は海馬の歯状回特異的に生じており、その他の下位領域(CA1など)における低強度運動の効果やその分子機構は不明である。そこで本年度は、海馬の神経スパインに着目し、低強度運動が海馬神経スパインに及ぼす影響とアンドロゲン作用について検証した。実験では、Wistar系雄性ラットをアンドロゲン受容体の拮抗薬投与群(Flu群)と溶媒投与群(Veh群)にわけ、各群をさらに安静群、低強度運動群の2群にわけた。ラットには神経神経を高める2週間の低強度(13.5m/min)のトレッドミル走運動を課した。トレーニング終了後、脳を摘出、2海馬を含む脳スライス(400um)を作成し、顕微鏡下で蛍光色素(Lucifer Yellow)を神経細胞に注入することで神経スパインを同定した。解析には神経樹状突起の分岐、スパイン位置および複雑なスパイン形態を特定し、3次元の共焦点顕微画像から自動的に高速解析できるスパイン形態解析ソフトSpiso-3D用いて神経スパイン解析を行った。まだ解析途中であるが、ストレスを感じない低強度の運動でも十分に海馬の神経スパイン数は増加し、その効果はアンドロゲン受容体の拮抗薬(フルタミド)によって阻害される傾向を見いだしている。今後さらに実験を重ねることで、運動で高まる神経スパインにおけるアンドロゲンの役割が明らかになることが期待される。

平成25年度はこれまでに習得した海馬神経新生の解析技術に加え、スパイン形態解析ソフト「Spiso-3D」用いた神経スパイン解析を行なった。まだ、検体数は多くはないが、概ね仮説(運動によるスパインの増加はアンドロゲンを介す)通りの結果を得ており、順調に進展していると言える。これまので研究成果より、低強度運動が海馬の可塑性(神経新生やスパイン)を高める分子機構としてアンドロゲンが主要な因子であることが明らかになった。アンドロゲン作用にっいてより詳細な検証を行うためには、受容体の拮抗薬投与ではなく、神経特異的にアンドロゲン受容体を欠損させた遺伝子改変動物が必要である。今後、アンドロゲン受容体のfloxマウスとCreマウスと交配させることでアンドロゲン受容体のコンディショナルノックアウトマウスを作成し、実験に供する予定である。
マイクロリアクタアレイによる超高密度タンパク質・ペプチド分子ライブラリの構築

本研究では、タンパク質およびペプチドのアミノ酸配列をコードするDNA分子集団を希釈し、マイクロリアクター(ウェル)上に1分子/リアクターになるよう分散させ、そのDNA1分子をPCRにより増幅、続けて無細胞転写翻訳共役反応を行わせることで、タンパク質・ペプチド分子ライブラリーを構築する技術(SIMPLEX : single-molecule-PCR-linked in vitro expression)を開発し、さらにより高密度なアレイ上でのタンパク質分子ライブラリーの構築を目指して研究を行った。その結果、一段階PCRによる一分子PCR法の確立し、簡便化を実現した.得られるライプラリーは、各サンプルの合成量が非常に均一で従来法の生細胞を用いて得られるものより、遥かに質の高いものであることを示した.さらに多分子のPCRが可能であり、1つのウェルで多種類同時に合成およびアッセイできることをしめした。これらの成果により、非常にハイスループットなタンパク質・ペプチドライブラリー構築およびスクリーニングシステムであるSIMPLEX法を確立できたと考えている.このシステムを用いて、クラゲ蛍光タンパク質および抗体の変異体の取得に成功した.また1cm^2あたり10,000個の高集積化したチャンバーアレイ上でのタンパク質合成に成功し、高集積化への道を開いた.一方In vitro combinatorial mutagenesis法を開発し、変異ライブラリー取得においてタンパク質の立体構造情報に基づく変異箇所の限定および組み合わせ変異の導入が非常に効果的であることを、微生物リパーゼおよびGFPを例に示した.本研究では、タンパク質およびペプチドのアミノ酸配列をコードするDNA分子集団を希釈し、マイクロリアクター(ウェル)上に1分子/リアクターになるよう分散させ、そのDNA1分子をPCRにより増幅、続けて無細胞転写翻訳共役反応を行わせることで、タンパク質・ペプチド分子ライブラリーを構築する技術(SIMPLEX : single-molecule-PCR-linked in vitro expression)を開発し、さらにより高密度なアレイ上でのタンパク質分子ライブラリーの構築を目指して研究を行った。これらの成果により、非常にハイスループットなタンパク質・ペプチドライブラリー構築およびスクリーニングシステムであるSIMPLEX法を確立できたと考えている.このシステムを用いて、クラゲ蛍光タンパク質および抗体の変異体の取得に成功した.また1cm^2あたり10,000個の高集積化したチャンバーアレイ上でのタンパク質合成に成功し、高集積化への道を開いた.一方In vitro combinatorial mutagenesis法を開発し、変異ライブラリー取得においてタンパク質の立体構造情報に基づく変異箇所の限定および組み合わせ変異の導入が非常に効果的であることを、微生物リパーゼおよびGFPを例に示した.タンパク質およびペプチドのアミノ酸配列をコードするDNA分子集団を希釈し、マイクロリアクタ(ウェル)上に1分子/リアクタになるよう分散させ、そのDNA1分子をPCRにより増幅、続けて無細胞転写翻訳共役反応を行わせ、タンパク質・ペプチド分子ライブラリを構築する技術を開発することを目的として以下のような研究を行った。1)マイクロリアクタアレイ上での1分子PCRのに関する検討:ガラス基盤上に作製されたアレイ(容量0.45nl、1平方cm当たり1200ウェル)で、PCRを行い、TaqMan蛍光プローブにより検出したところ、DNA増幅が確認できた。2)無細胞タンパク質合成系によるタンパク質・ペプチドの合成に関する検討:非天然型アミノ酸(ニトロフェニルアラニン)を、クラゲ蛍光タンパク質の蛍光中心である66位に導入した蛋白質を大腸菌無細胞蛋白質合成系により合成した。次にこの残基と3次元的に接する148位と205位にランダム変異を導入し、一分子PCRにより384穴プレート上でクローン化し、スクリーニングを行った。66位にニトロフェニルアラニンを導入したライブラリーでは、蛍光を発する変異体は得られなかったが、66位が野生体と同じGFPのライブラリーを作製したところ、数種の野生体とは蛍光特性が異なるものが得られた。すなわち一分子PCRと無細胞タンパク質合成系によるライブラリーシステムが、有効に機能することを示した。同様な検討を分子内SS結合を有する一本鎖抗体で行ったところ、様々なアフィニティを示す抗体ライブラリーを384穴プレート上で構築することができた。なおこの際用いた大量の大腸菌S30抽出液はハイスピード冷却遠心機を用いて調製した。また、環状ペプチドを合成させるため、Twinシステムを用いて組み替えプラスミドを構築した。大腸菌に導入し誘導をかけて、キチンビーズにて精製後、環状化し高速液体クロマトグラフで解析した。タンパク質およびペプチドのアミノ酸配列をコードするDNA分子集団を希釈し、マイクロリアクタ(ウェル)上に1分子/リアクタになるよう分散させ、そのDNA1分子をPCRにより増幅、続けて無細胞転写翻訳共役反応を行わせることで、タンパク質・ペプチド分子ライブラリを構築する技術を開発することを目的として以下のような研究を行った。1)無細胞タンパク質合成系によるタンパク質・ペプチドの合成に関する検討:クラゲ蛍光タンパク質(GFPuv)の蛍光中心である66位と3次元的に接する148位と205位にランダム変異を導入し、一分子PCRにより384穴プレート上でクローン化し、スクリーニングを行ったところ、数種の元にしたGFPuvとは蛍光特性が異なるものが得られた。さらに得られた変異体の中にはGFPuvよりも蛍光の強い変異体が存在した。この変異についてはこれまでのところ報告例がなく、新規なものであると考えている。

さらにそれらを大腸菌にクローニングし、大量発現、精製し、その性質を詳細に調べた。その結果分子当たりの蛍光強度が強くなっていることが明らかとなった。特にpH5付近での蛍光強度は、野生型に比べるとかなり高く、細胞内pHセンサーなどへの応用が期待される。すなわちこれらの実験結果より全く生細胞を用いずにマイクロプレート上だけの反応で、優れた性質の蛋白質を作り出せることを示すことができた。2)ライブラリーの均一性に関する研究:通常機能を指標にしてアッセイする場合、蛋白質ライブラリーの合成量の均一性は重要である。合成量のばらつきが大きい場合、有効な変異体をノイズの中から選び出すのは困難だからである。そこで本手法によライブラリーの均一性について検討した。まず一分子PCRによる増幅DNAの均一性を調べたところ、その合成量のRSDは約20%であった。つぎにこれを鋳型とした蛋白質の合成量のRSDは約8%であった。これは同じ蛋白質の遺伝子を大腸菌に導入し、ライブラリーを作製した際に得られたRSD24%より、はるかに均一性に優れていた。このことは本ライブラリー構築法により、有効な変異体を効率よく選び出せることを示している。3)リパーゼの変異ライブラリーの検討:リパーゼの基質結合領域にPCRによるコンビナトリアル変異を導入し、マイクロプレート上で無細胞タンパク質合成により変異蛋白質を多数作製した。様々な炭素鎖を持つ基質に対する活性を調べたところ、特異性のことなるリパーゼが数種得られた。これにより基質結合部位を予測し、そこにセミランダム変異を与えることのよって、効率的に基質特異性の変わった酵素の獲得が可能であることを示すことができた。本研究では、タンパク質およびペプチドのアミノ酸配列をコードするDNA分子集団を希釈し、マイクロリアクター(ウェル)上に1分子/リアクターになるよう分散させ、そのDNA1分子をPCRにより増幅、続けて無細胞転写翻訳共役反応を行わせることで、タンパク質・ペプチド分子ライブラリーを構築する技術(SIMPLEX : single-molecule-PCR-linked in vitro expressions)を開発し、さらにより高密度なアレイ上でのタンパク質分子ライブラリーの構築を目指して研究を行った。以下に本年度の成果の概要を記す。1)ライブラリーサイズの拡大に関する検討:一分子PCRでは一つのウェルに平均1分子ずつ分配するため、分子が分配されないウェルも存在する。そこで1ウェル当たり多分子分配し、それを均一に増幅できるかどうかについて検討した。
拡張MHDモデルを用いた磁気ヘリシティ入射によるプラズマ電流駆動の理論構築

磁化プラズマの緩和状態を予測するテイラーの理論は、磁場閉じ込めプラズマや太陽表面プラズマなどで観察される磁場構造をおおまかに説明できる理論として重要である。ただし、このテイラー緩和状態は磁気ヘリシティ(磁力線のねじれを表す物理量)よりもエネルギーが速く散逸するという単純な仮説のもとに導かれており、どのような場合にどの程度この仮説が成り立つのかは明示化されていない。特に、磁気ヘリシティとエネルギーを外部から供給し続けることで、どのような緩和状態が維持できるのかは実験的に興味深い問題であるが、磁気リコネクションを介した乱流および散逸の過程は複雑であり、数値シミュレーションに頼った解析が必要となる。このような数値解析ではしばしば「プラズマ圧力をゼロとしつつ、密度を一様」と近似したゼロベータMHDモデルが用いられてきた。しかし、この近似は磁場が弱い場所では局所的に破綻する上に、エネルギーが保存しない系となってしまい、正確な物理を議論するには限界がある。一方で、圧縮性のMHD方程式をそのまま解くと、プラズマ周辺部の密度が真空と呼べるほど薄くなり、MHDモデル自体も破綻してしまうという問題がある。本研究では、特にこの周辺部において2流体効果を含んだMHD方程式へと拡張することが有効であると考え、拡張MHDモデルの数値解析を行っている。特に電子慣性効果を含んだ拡張MHDでは、真空領域も数値的に安定に解けることがわかった。しかし、電子慣性を考慮するとエネルギーを保存するような境界条件を課すことが困難であった。これに対し、ゲージ条件をうまく選ぶことで数値的にも実装可能な境界条件を導くことに成功した。さらに、電子慣性効果により、磁気ヘリシティの代わりに「正準ヘリシティー」が外部コイルの誘導電圧によって入射されることがわかった。電子慣性効果を考慮した拡張MHD方程式の定式化はすでに行われていたが、具体的にこれを数値的に解く上で、境界条件の与え方が自明でないことに気付いた。特に電流が壁を通過してしまうと、エネルギーが保存しなくなるため、壁に垂直方向の成分をゼロにするような境界条件を課すのが数学的に困難であった。これについては解決の見込みはたったので、今後数値計算は行えるようになった。また、利用している大型並列計算機が4月から新しいシステムに置き換えられ、これまで行っていたOpenMPによるスレッド並列では大規模な計算ができなくなってしまった。これについては、一般的なMPI通信によるプロセス並列ができるようにコードを書き換えている所である。電子慣性効果を含めた拡張MHDの定式化は境界条件まで含めて解決できたので、こうした二流体効果によって緩和現象やヘリシティの保存則がどのように影響を受けるのかを調べていく。特に、磁気ヘリシティではなく、「正準ヘリシティー」が保存するはずなので、古典的なテイラー緩和理論との違いに着目する。将来の核融合炉として期待されるトカマク型プラズマ閉じ込め装置では、誘導起電力によって直接トロイダル電流を駆動するため、発電炉としては定常運転ではなく、パルス運転になってしまうことが危惧されている。そこで、非誘導電流を定常的に維持するための方法の一つとして、交流電圧印加による磁気ヘリシティ入射で電流を駆動する研究が注目を集めている。しかし、電流駆動効率を決める要因が理論的に明らかではなく、本研究ではその基本的な物理を解明することを目的としている。本年度は、円柱プラズマ(直線トカマク)に対して交流電圧を用いた磁気ヘリシティ入射を行う直接数値シミュレーションコードを開発した。半径方向にはコンパクト差分法、方位角方向と軸方向にはスペクトル法を用い、時間発展には半陰解法を用いた。境界条件として電圧を印加しなければならないため、磁場の代わりにベクトルポテンシャルを用いた定式化やゲージの選び方に特別な工夫が必要となった。現在の所、支配方程式としては非圧縮の抵抗性MHD方程式を解けるような計算コードになっている。Lundquist数が10の4乗程度以上であれば、テイラー緩和理論が予測するような緩和状態が円柱プラズマの内部で形成されることを数値的に確認した。ただし、適度なガイド磁場が存在している必要があることがわかった。具体的には、ガイド磁場が弱すぎるとテイラー緩和状態が頻繁に壊れてしまい、ガイド磁場が強すぎると磁気ヘリシティが内部まで侵入できないことがわかった。定量的な理論予測は現在進行中だが、単純なヘリシティバランスを仮定することによって、ある程度数値計算結果を説明できる理論予測式を得ることに成功している。シミュレーションコードの開発が計画通りに進んでおり、計算結果も徐々に出るようになってきた。実験装置内で磁化プラズマの緩和状態を形成・維持するためには、外部から磁気ヘリシティを入射する必要がある。抵抗性MHD理論によれば、トーラス容器内のプラズマへは、外部コイルによって誘導されるトロイダル電圧とポロイダル電圧の組み合わせによって、磁気ヘリシティを入射できる。トカマクのように一定のトロイダル電圧を与えるのがDC磁気ヘリシティ入射であるのに対し、トロイダル電圧とポロイダル電圧を共に振動させて、平均的に磁気ヘリシティを入射する方法をAC磁気ヘリシティ入射と呼ぶ。このような磁気ヘリシティ入射に伴うMHD現象の理論シミュレーション研究ではしばしば「プラズマ圧力をゼロとしつつ、密度を一様」と仮定したゼロベータ近似モデルが用いられてきた。しかし、磁気ヘリシティ入射の際には、導体壁近傍における磁場と電流との外積による電磁気力が内向きに働く傾向があり、プラズマが圧縮されて周辺部が真空に近い状態になることが理論的に予想される。ところが、圧縮性や真空を考慮した数値計算は困難であり、それが緩和過程へどう影響するかも理解されていない。

本研究では単に圧縮性MHD方程式を解くだけでなく、真空領域の形成も考慮して磁気ヘリシティ入射の数値シミュレーションを行った。密度がゼロになる所では自然に電流もゼロになるようにするため、(i)電気抵抗を一定ではなく、密度に反比例して増大させる手法(ii)微小な電子慣性効果を導入する手法の二通りを用いた。その結果、真空領域ではエネルギーの散逸はないが、ヘリシティーの散逸が起きることがわかり、圧縮性を考慮することで古典的なテイラー緩和理論から逸脱することが予想される。より物理的に正しいプラズマの挙動を見るためには、従来から用いられてきたゼロベータ近似モデルでは不十分である可能性に気付いた。そこで、圧縮性や真空領域まで考慮したモデル方程式も解くことにした。さらに、当初から計画していた電子慣性効果によるモデルの拡張も、この段階で必要となり、成果のとりまとめよりもコード開発を先行させた。磁化プラズマの緩和状態を予測するテイラーの理論は、磁場閉じ込めプラズマや太陽表面プラズマなどで観察される磁場構造をおおまかに説明できる理論として重要である。ただし、このテイラー緩和状態は磁気ヘリシティ(磁力線のねじれを表す物理量)よりもエネルギーが速く散逸するという単純な仮説のもとに導かれており、どのような場合にどの程度この仮説が成り立つのかは明示化されていない。特に、磁気ヘリシティとエネルギーを外部から供給し続けることで、どのような緩和状態が維持できるのかは実験的に興味深い問題であるが、磁気リコネクションを介した乱流および散逸の過程は複雑であり、数値シミュレーションに頼った解析が必要となる。このような数値解析ではしばしば「プラズマ圧力をゼロとしつつ、密度を一様」と近似したゼロベータMHDモデルが用いられてきた。しかし、この近似は磁場が弱い場所では局所的に破綻する上に、エネルギーが保存しない系となってしまい、正確な物理を議論するには限界がある。一方で、圧縮性のMHD方程式をそのまま解くと、プラズマ周辺部の密度が真空と呼べるほど薄くなり、MHDモデル自体も破綻してしまうという問題がある。本研究では、特にこの周辺部において2流体効果を含んだMHD方程式へと拡張することが有効であると考え、拡張MHDモデルの数値解析を行っている。特に電子慣性効果を含んだ拡張MHDでは、真空領域も数値的に安定に解けることがわかった。しかし、電子慣性を考慮するとエネルギーを保存するような境界条件を課すことが困難であった。これに対し、ゲージ条件をうまく選ぶことで数値的にも実装可能な境界条件を導くことに成功した。さらに、電子慣性効果により、磁気ヘリシティの代わりに「正準ヘリシティー」が外部コイルの誘導電圧によって入射されることがわかった。電子慣性効果を考慮した拡張MHD方程式の定式化はすでに行われていたが、具体的にこれを数値的に解く上で、境界条件の与え方が自明でないことに気付いた。
日本・アルバータ州における科学・社会学の中等統合教育改革プロジェクト

「21世紀後半を指向した新しい文理融合カリキュラムの模索」を図る研究のひとつとして、本学と姉妹校であるカナダのアルバータ大学教育学部の研究者とともに、「地球市民(World CitizenshipまたはGlobal Citizenship)」という概念を中心概念として研究を進めてきた。昨年度、共同研究者のDr. David Bladesがアルバータ大学からブリティッシュ・コロンビア州のビクトリア大学に転任されたことから、デジタルビデオカメラをアルバータ大学とビクトリア大学に2台ずつ配布し、日本の高等学校とカナダの高等学校をつなげるための予備交信を試みた、しかしながら、ビクトリア大学のほとんどはマッキントッシュがほとんどであり、互換性というもんだが生じた。その一方で、昨年度カナダ側の論文発表はあったので、今年度は、今までの成果を日本科学教育学会で発表した。さらに、理科と社会科の融合カリキュラムの基本フィロソフィである「地球市民教育」関連の文献の収集検討を試みた。昨年度、平成16年2月にビクトリア大学を再び訪れ、問題店を洗い出し、今後の研究の打ち合わせを行ない、平成16年度の基盤研究Bにつなげる、今後の共同研究も約束ができた。この結果、基盤研究Bに合格でき、更なる研究へと門を開くことになった。本研究は「21世紀後半を指向した新しい文理融合カリキュラムの模索」を図る研究のひとつとして、本学と姉妹校であるカナダのアルバータ大学教育学部の教官とともに、「地球市民(World CitizenshipまたはGlobal Citizenship)」という概念を中心概念として研究を進めてきた。まず、アルバータ州エドモントン市と静岡県にある高校を訪れ、同様の内容で、アンケート調査を行った。「地球社会の責任ある一員になること」と題したアンケートで現在存在する地球規模の様々なイシューズ(解答が複雑で見つからなかったり、複数個の解答がありえる問題)に関する2カ国の高校生の意識調査が終了し、比較がなされた。わかったことは基本的に極めて類似した結果が得られたことである。そしてくいろいろな国々の高校生とこれらの地球規模のイシューズについて議論したいと願っていることが明らかになった。本データに関する発表を北京市とトロント市でのそれぞれの学会で発表をした。このアンケートの分析を進めると同時に、平成15年度に実現を予定している、インターネットを介した簡易会議システムの構築のため必要な機器の購入を行った。また、それぞれの大学のIT関係の設備の確認を行い、簡易会議システムの他にどのような会議システムの構築が可能かどうかについても確認がとれた。さらに、それぞれの大学において、地球市民の理念と科学教育学、杜会科教育学における理論的裏づけの検討と、関係論文の収集および分析が行われた。「21世紀後半を指向した新しい文理融合カリキュラムの模索」を図る研究のひとつとして、本学と姉妹校であるカナダのアルバータ大学教育学部の教官とともに、「地球市民(World CitizenshipまたはGlobal Citizenship)」という概念を中心概念として研究を進めてきた。今年度は、共同研究者のDr.David Bladesがアルバータ大学からブリティッシュ・コロンビア州のビクトリア大学に転任されたことから、デジタルビデオカメラをアルバータ大学とビクトリア大学に2台ずつ配布した。そして、日本の高等学校とカナダの高等学校をつなげるための予備交信を試みた。次に、カナダ側で発表はあったが日本側でまた発表ができなかったので、今までの成果を日本科学教育学会で発表した。インターネットを介した簡易会議システムの構築のため必要な機器の購入を行い2つの大学に郵送したが、思うように進まないので、平成16年2月にビクトリア大学を再び訪れ、問題点を洗い出し、今後の研究の打ち合わせを行った。そのとき、ビクトリア大学周辺の小学校、中学校、高等学校を訪問することができた。また、今後の共同研究も約束ができた。さらに、それぞれの大学において、地球市民の理念と科学教育学、社会科教育学における理論的裏づけの検討と、関係論文の収集および分析が行われた。