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有孔虫殻の微量元素はなぜ種によって異なるのか-殻形成中の微細構造観察から迫る

石灰質有孔虫の殻に含まれる微量元素や同位体比は、環境に依存性して変化する為、古環境間接指標として広く応用されている。しかしその組成は種間の違いが大きい。その違いをもたらす要因はまだ分かっていない為、有孔虫殻の古環境間接指標としての信頼性向上を阻んできた。Mgの過多は殻形成過程に関連すると推測されている。そこで本研究では有孔虫が殻形成の際に有機膜で海水から隔絶した空間を作り、その中で石灰化を行うことに着目し『有孔虫殻の元素組成のばらつきは、膜状構造の水密性の違い、すなわち外界との隔絶の度合いの違いに起因する』という仮説を検証する為に、種によって大きく異なるMgの含有率と膜状構造の形態を比較する。石灰質有孔虫殻の微量元素組成・同位体がなぜ種によって異なるのかまだわかっていないが、プロキシーの信頼性向上の為にも細胞レベルでの元素の取り込みプロセスを理解する必要性がある。先行研究において石灰化時に殻形成部位と外界を隔絶する有機膜の存在が明らかになり、その有機膜の「水密性」が元素の取り込みに関与しているという仮説を立てた。本研究では有孔虫の殻形成プロセス解明のために殻形成中の試料を固定し、殻形成部位を覆う有機膜構造の違い、すなわち外界との「水密性」を殻のMg含有率の異なる3種の有孔虫で比較することを目的としている。本年度は研究対象としているMg含有率の異なる3種類の有孔虫(Cibicides属、Rosalina属、Planoglabratella属)を岩礁地から採取し、単離した。単離した有孔虫を飼育し、まずは殻形成を誘導する条件を検討した。Rosalina属では餌の与え方を工夫することで石灰化誘導させられることがわかった。Planoglabratella属では細胞内に盗葉緑体を保持している為、明暗サイクルの暗条件下において石灰化を開始することが多い事がわかった。Cibicides属においてはまだ石灰化誘導には至っていない状況である。石灰化誘導に成功した2属においては殻形成の全過程を把握する為に殻形成が始まるとその様子を倒立顕微鏡を用い詳細なタイムラプス観察を行った。また一部の試料を走査型電子顕微鏡観察用に生物固定行い、まとまった数が揃い次第順次、臨界点乾燥法を用い処理を行った。本年度はエジンバラで開催された国際有孔虫会議でポスター発表を行った。欧州地球科学連合の学会誌BiogeoscienceにAmmonia属における全殻形成過程の詳細なタイムラプス観察と走査型電子顕微鏡による殻形成部位を囲む有機膜構造の形成と炭酸カルシウムの沈着の様子をまとめた論文が掲載された。研究対象としているMg含有率の異なる有孔虫Cibicides属(Mg/Ca比で約5mmol/mol)とRosalina属(同20mmol/mol)、Planoglabratella属(同100mmol/mol)を岩礁地から採取し、有孔虫を単離した。単離した有孔虫をシャーレ内で飼育し、石灰化誘導条件を探索している。Biogeoscienceに報告したAmmonia属においては給餌するタイミングを工夫することで、複数個体をほぼ同時に石灰化誘導させることに成功している。Rosalina属においてはAmmonia属と同様の方法で、石灰化誘導を行えることがわかった。細胞内に盗葉緑体を保持しているPlanoglabratella属においては明暗サイクルの暗条件下で石灰化を開始することがわかった。Cibicides属においてはまだ誘導条件は定まっておらず、また石灰化の観察例も限定的である。その為、多くの個体を採取し誘導条件を探っている段階である。石灰化誘導を行い、殻形成が始まった個体が得られた後、全殻形成過程を把握するために、倒立顕微鏡を用いてタイムラプス観察を行っている。形成する殻の大きさにもよるが、殻形成にかかる時間はRosalina属では8時間程度、Planoglabratella属では24時間程度と属により大きく異なることがわかった。Rosalina属では殻形成の初期において新しく作られる殻の形に細胞質が露出し、その表面に炭酸カルシウムが沈着する様子が見られ、細胞質によって殻の形を決めているように見える。しかしPlanoglabratella属では、殻がしっかりと形成され、最終段階で細胞質が移動するなどの違いが観察された。また殻形成中の個体を一部生物固定し、走査型電子顕微鏡観察(SEM)用の処理を順次行っている。処理を行った一部試料はSEM観察を行い、有機膜の構造観察に着手した。1.石灰化誘導条件の検討と殻形成試料の処理今後は対象としている有孔虫をさらに飼育個体を増やし、石灰化中観察事例と観察個体数を増やす。具体的には現在石灰化誘導において順調なRosalina属及びPlanoglabratella属においては本年度最適化された条件下で飼育を行う。個体数を増やし、得られた石灰化誘導条件下で飼育し殻形成中の個体を多く得る。石灰化誘導条件がまだ見出せていないCibicides属においては、個体数を増やし条件を振って検討を行う。Cibicides属において石灰化誘導が難しいようであれば、同じくMg/Ca含有率の低いElphidium属に切り替えて実験を行うことを視野にいれている。Elphidium属においては石灰化誘導条件が定まりつつあり、付着性の小型珪藻を餌として密度濃く与えかつ明暗サイクルの暗条件下において石灰化が誘導されるという知見が得られつつある。引き続き殻形成の全体像把握のための詳細なタイムラプス観察を行う。

合わせて殻形成中の個体はSEM観察用に生物固定する。2.走査型電子顕微鏡観察生物固定した殻形成中の試料に対し臨界点乾燥法を用いて電子顕微鏡観察用の試料処理を行う。処理後の試料はSEMを用いて殻形成部位の有機膜構造を観察し、Mg含有率の違う属ごとに、膜構造の水密性に違いがあるかを比較検討する。さらにSEM試料室内で集束イオンビーム(FIB)を使用し微細加工を施し、殻の横断面を得て殻形成部位の有機膜構造と沈着した炭酸カルシウム結晶の関係性を観察し、比較検討を行う。また得られた殻の横断面に対してEDSによる元素マッピングを行う予定である。本年度は特に走査型電子顕微鏡を使用した観察事例の蓄積に力を入れる。石灰質有孔虫の殻に含まれる微量元素や同位体比は、環境に依存性して変化する為、古環境間接指標として広く応用されている。しかしその組成は種間の違いが大きい。その違いをもたらす要因はまだ分かっていない為、有孔虫殻の古環境間接指標としての信頼性向上を阻んできた。Mgの過多は殻形成過程に関連すると推測されている。そこで本研究では有孔虫が殻形成の際に有機膜で海水から隔絶した空間を作り、その中で石灰化を行うことに着目し『有孔虫殻の元素組成のばらつきは、膜状構造の水密性の違い、すなわち外界との隔絶の度合いの違いに起因する』という仮説を検証する為に、種によって大きく異なるMgの含有率と膜状構造の形態を比較する。石灰質有孔虫殻の微量元素組成・同位体がなぜ種によって異なるのかまだわかっていないが、プロキシーの信頼性向上の為にも細胞レベルでの元素の取り込みプロセスを理解する必要性がある。先行研究において石灰化時に殻形成部位と外界を隔絶する有機膜の存在が明らかになり、その有機膜の「水密性」が元素の取り込みに関与しているという仮説を立てた。本研究では有孔虫の殻形成プロセス解明のために殻形成中の試料を固定し、殻形成部位を覆う有機膜構造の違い、すなわち外界との「水密性」を殻のMg含有率の異なる3種の有孔虫で比較することを目的としている。本年度は研究対象としているMg含有率の異なる3種類の有孔虫(Cibicides属、Rosalina属、Planoglabratella属)を岩礁地から採取し、単離した。単離した有孔虫を飼育し、まずは殻形成を誘導する条件を検討した。Rosalina属では餌の与え方を工夫することで石灰化誘導させられることがわかった。Planoglabratella属では細胞内に盗葉緑体を保持している為、明暗サイクルの暗条件下において石灰化を開始することが多い事がわかった。Cibicides属においてはまだ石灰化誘導には至っていない状況である。石灰化誘導に成功した2属においては殻形成の全過程を把握する為に殻形成が始まるとその様子を倒立顕微鏡を用い詳細なタイムラプス観察を行った。また一部の試料を走査型電子顕微鏡観察用に生物固定行い、まとまった数が揃い次第順次、臨界点乾燥法を用い処理を行った。本年度はエジンバラで開催された国際有孔虫会議でポスター発表を行った。
新規ホルモン誘導性転写因子GIOTとその関連因子GIPの性腺における役割

1, GIPの発現様式をNorthern blottingおよびRT-PCRにより検討したところ、GIPは視床下部-下垂体-性腺系にのみ発現が認められ、特に卵巣に強い発現が認められた。2,卵巣における発現局在をin situ hybridizationにより検討したところ、未成熟卵胞の顆粒膜細胞に発現が限局していた。3,GIPに対する特異的な抗体を作成し、卵巣におけるGIPタンパク質の発現を検討した結果、GIPタンパク質の発現が認められ、さらにその発現は核画分にのみ認められた。4,GFP-GIP融合タンパク質を作成し、細胞内局在を検討したところ、GIPは核に存在した。5,GIPの転写活性化能をmammalian GAL4 one-hybrid systemを用いて解析した結果、GIPは転写活性化能を有し、それはN末端の40アミノ酸に依存していた。これらの結果から、新規転写因子GIPは、未分化顆粒膜細胞において、標的遺伝子の転写を活性化することにより機能していることが示唆された。
もやもや病患者髄液中の血管新生因子発現動態の網羅的解析と血管新生療法への応用

「研究の目的」もやもや病の病態解明、術式選択、血管新生療法の開発に主眼をおき、虚血脳における血管新生との関与が推測される血管新生因子や細胞外マトリックス分解酵素(MMPs)発現を解析する。血行再建術後の臨床像と術後脳血流ならびに脳実質と脳血管の評価を行い、上記蛋白発現との関連を明らかにする。最終的にはラット虚血モデルを用い、候補蛋白導入による血管新生を含めた術後変化とこれら因子との関連を明らかにし、血管新生誘導療法への応用に基礎を確立することを目的とする。「本年度の研究実施状況」(1)もやもや病患者髄液中の血管新生関連蛋白ならびにMMPsの網羅的解析平成18年度に続きもやもや病患者30人の患者から血清を採集した(コントロールとして健常人からも採集)。ELISA法を用いて血清中のMMP-9に加えて今年度MMP-2, TIMP-1, TIMP-2の発現動態も検討した。結果として、MMP-9のみもやもや病患者において健常人と比較して有意な上昇を認めた。さらにもやもや病血行再建術中にくも膜組織を採集しMMP-9に対する免疫組織染色を行い、健常人と比較して有意な発現上昇を認めた。(2)もやもや病血行再建術を行った連続20側において術後急性期の脳血流(SPECT)と脳血管・脳実質の形態学的評価(MRI)を行った。術後3ケ月に脳灌流MRIにて術後血管新生と脳循環動態を評価した。もやもや病に対する血行再建術により脳虚血発作の消失、術後3ケ月のバイパスなどを介した血流改善が見られた。一方、術後急性期には吻合部に限局した血流上昇による一過性神経脱落症状や、稀に出血性変化を呈する症例が約25%に見られた。統計学的解析により成人例、出血発症例において症候性過灌流を呈しやすいことを初めて明らかにした。(3)ラットを用い間接血行再建術を模擬した実験系を立ち上げた。慢性虚血モデルにおける間接血行再建術による血管新生の再現性が得られなかった。「本年度の研究実施状況」(1)もやもや病患者髄液中の血管新生関連蛋白ならびにMMPsの網羅的解析もやもや病血行再建術中に10人の患者から髄液を採集した(コントロールとして未破裂脳動脈瘤患者からも採集)。ELISA法を用いて髄液中のMMPs発現動態を検討した。結果として、上記検体数では統計学的な有意な差は得られなかった。Protein Array法にて血管新生関連蛋白の解析を試みた。現在まで、候補蛋白の絞込みを行っており今後ELISAにて各蛋白についてコントロールと比較検討予定である。(2)もやもや病血行再建術を行った連続32側において術後急性期の脳血流(SPECT)と脳血管・脳実質の形態学的評価(MRI)を行った。術後3ヶ月に脳灌流MRIにて術後血管新生と脳循環動態を評価した。もやもや病に対する血行再建術により脳虚血発作の消失、術後3ヶ月のバイパスなどを介した血流改善が見られた。一方、術後急性期には吻合部に限局した血流上昇による一過性神経脱落症状を呈する症例が少なからずみられた。もやもや病術後に過灌流による一過性神経脱落症状が起こりうることを初めてシリーズにて明らかにした。今後、上記候補蛋白の導入による影響を検討予定である。

もやもや病に対する血行再建術により脳虚血発作の消失、術後3ケ月のバイパスなどを介した血流改善が見られた。一方、術後急性期には吻合部に限局した血流上昇による一過性神経脱落症状や、稀に出血性変化を呈する症例が約25%に見られた。統計学的解析により成人例、出血発症例において症候性過灌流を呈しやすいことを初めて明らかにした。(3)ラットを用い間接血行再建術を模擬した実験系を立ち上げた。慢性虚血モデルにおける間接血行再建術による血管新生の再現性が得られなかった。
家族性アミロイドーシスの発症機構と血清アミロイドP成分の関与-ジーンターゲティングによる解析

1.C3H/Heマウスの血清アミロイドP成分(sap)遺伝子領域で、次のようなジーンターゲティングベクターを構築した。[5′flankingregion(約2kb)及び3′-flankingregion(約2.5kb)を含む全sap遺伝子の第2エクソンに、マウスの胚性幹(ES)細胞で発現するMC1プロモーターに接続したG418耐性遺伝子を挿入し、さらにMC1プロモーターに接続したヘルペスtk遺伝子を両端に接続したもの。]2.上記1.のベクターをマウスES細胞に導入して得たG418及びgancyclovirに耐性の約240個の細胞の各々からDNAを抽出した。3.上記2.のDNAの各々をEcoR1制限酵素で切断し、sap遺伝子の5′端をプローブとして、サザーンブロット法で遺伝子標的組み込みES細胞株を検索した。この方法では、内在性の正常sap遺伝子は、5.8kbのバンドとして、また、第2エクソンに挿入変異をもつsap遺伝子は、2.6kbのバンドとして検出される。約2.6kbのバンドを認めた6個のクローンについて、PCR法で、ジーンターゲティングの有無を調べた。しかし、変異遺伝子に特異的なフラグメントの増幅が無く、調べた約240個中には遺伝子標的組み込み細胞株は存在しないと結論した。我々は、先に同様の手法を用いてマウスES細胞のトランスサイレチン(ttr)遺伝子に挿入変異を導入した。この場合にはG418及びgancyclovirに耐性となった約130個の細胞のうち、6個が遺伝子標的組み込み株であった。今回の研究結果は、ttr遺伝子領域よりsap遺伝子領域の方がジーンターゲティングの効率が極めて低いことを示している。この点に関して、最近、宿主ES細胞の遺伝子で作製したベクターを用いると、ジーンターゲティングの効率が著しく高まることが報告された。そこで、ES細胞の由来した129/Sv//Evマウスのsap遺伝子で作製したベクターを用いることを計画し、準備を進めている。
KCNQ1チャネルのKCNE1会合による活性化遅延機構の電気・光生理学的解析

KCNQ1はKCNE1とともに不整脈の原因遺伝子として同定されたが、両者の複合体が構成する非常に遅いキネティクスをもったイオンチャネルは、臨床的な重要性のみならず生物物理学的にも興味深い研究対象として、過去10年にわたってさまざまな研究がなされてきた。しかしながら、KCNE1の会合による電位依存性の明らかな変化にも関わらず、電位センサーを構成するS4セグメントがイオンチャネル機能の修飾にどのように関与しているかについては、まったく報告がなかった。本研究は、KCNQ1の電位センサー領域に注目し、KCNE1が存在するときとしないときの電位センサーの動的構造変化を電気生理学的、光生理学的手法で捉え、KCNE1会合によるKCNQ1チャネルのゲーティング機構修飾のメカニズムを明らかにすることが目的であった。脱分極時、すなわち電位センサーが"up state"にあるときのみ細胞膜外に露出する場所である226番目のアラニンにシステイン変異を導入し(A226C)、システイン残基を修飾するMTSETまたはMTSESを投与し、膜電位依存的な電位センサーの動きについてKCNE1サブユニット存在下、非存在下での違いについて検討を行った。その結果、KCNE1存在下ではMTSによる修飾速度が約13倍遅くなることが明らかとなった、それに対してKCNE3とKCNQ1の複合体では修飾速度は膜電位に依存しなかった。これらの結果により、S4セグメントがKCNQ1チャネルのKCNEタンパク質による修飾に深く関与していることを初めて明らかにした。この成果はJournal of General Physiology誌に筆頭著者論文として発表した。研究の目的QT延長症候群の原因遺伝子でもある電位依存性カリウムチャネルの一種KCNQ1は、補助サブユニットKCNE1が加わることによって、電流量が数倍に増加するほか、活性化のキネティクスが100倍以上遅くなる。本研究は、KCNQ1の電位センサー領域に注目し、KCNE1が存在するときとしないときの電位センサーの動的構造変化を電気生理学的、光生理学的手法で捉え、KCNE1会合によるKCNQ1チャネルのゲーティング機構修飾のメカニズムを明らかにすることが目的である。1.MTSETによる電位センサーの膜電位依存的な動きの解析Shakerチャネルで行われた過去の実験を参考にS3-S4リンカーからS4にかけての何箇所かを対象に、システイン残基に置き換えた変異体のシリーズを作成した。システイン残基を修飾するMTSETまたはMTSESを投与し、膜電位依存的な電位センサーの動きについてKCNE1サブユニット存在下、非存在下での違いについて検討を行った。これによりKCNE1存在下では電位センサーの動きが13倍遅くなっていることを明らかにした。また同じくKCNEファミリーであるKCNE3存在下ではKCNQ1チャネルは開いたままのチャネルになるが、この状態では電位センサーが細胞外に向けて上がったままの状態であることも明らかにした。KCNEサブユニットにより、電位センサーの平衡が偏り、チャネルが開きにくくなったり、開きやすくなったりすることがわかった(第84回生理学会発表)。2.TMRMによる電位センサーの膜電位依存的な動きの解析1.での結果に基づき、電位センサーの動きをより直接的に観察するべく、TMRMの蛍光変化と電流を電位固定化で同時に観察するための測定機器を構築した。電位センサーの膜電位依存的な動きの解析を現在行っている。
数理物理に現れる偏微分方程式の解の形の研究

非線型偏微分方程式の解の漸近挙動の研究において、解の“形"に力点をおいて解析を試みている。方程式の解の族で、最大値ノルムに関して非有界なもの存在を仮定して、その漸近挙動を解析することにより、解の“形"を定性的に捉えようと試みた。考察の対象とした方程式は(1)半線形楕円型方程式(非線形項がべきや指数関数型)(2)半線形熱方程式(非線形項がべき型)(3)非線形シュレ-ディンガー方程式(非線形項がべき型ポテンシャルを持ちプランク定数をパラメータとして含む)の3タイプである。これらの問題に関して以下のことが得られた。1半線形熱方程式爆発点の集合ハウスドルフ次元を上から、空間次元、べき指数、及び爆発ノルムの指数を含む式で上から評価を与えた(研究発表の伊藤の論文)。2 (3)の非線形シュレ-ディンガー方程式の解をパラメータを含む変数変換を行うことにより凝集問題が(1)の非線形楕円形方程式の爆発問題に帰着できることが分かった。半線形楕円型方程式の爆発点の近傍における解の評価の結果から、或る種のエネルギーを有限に保った状態でプランク定数を0に近づけたときには、凝集点は有限個からなることが分かる。また凝集点の位置とポテンシャルとの間に密接な関係があることも分かった。(3)の解析で得られた結果は解の特異点の集合のハウスドルフ次元が0である場合だが、違う型の非線型項を持つ半線形楕円型方程式の問題では、遷移層、境界層などが現れ解の特異点の集合ハウスドルフ次元が0よりも大きくなる場合がある。より一般の非線形項を持つ場合に、爆発点や遷移層、境界層などの解の特異点の次元の評価およびそれらの点の位置の特徴付けを試みている。
アブラヤシ廃棄物の物質フローの解析と材料変換技術の開発

1.オイルパーム廃棄物のマテリアルフローの解析インドネシアジャワ島のオイルパーム植栽地および油搾出工場を閉鎖系ケーススタディモデルとした昨年度の調査を基に、マテリアルフローを解析した。その結果、トランクおよびフロンドは林地にコンポストとして還元する一方、空菓房(EFB)のより付加価値の高い材料あるいはケミカルへの変換技術を開発することが有効であることを明らかにした。2.オイルパーム廃棄物の材料変換技術の開発植物長繊維用配向装置を新たに開発し、これをEFB繊維に適用して、配向性中密度ファイバーボードの製造技術を開発した。オイルパームを用いた木質セメントボードの製造に新たに開発した二酸化炭素養生法を適用することによって、オイルパーム抽出成分のセメント硬化阻害を改善すると同時に迅速硬化が可能であるために、著しい生産性の向上をもたらすことを明らかにした。3.オイルパーム廃棄物のバイオマス変換技術の開発EFBの白色腐朽菌を用いた酵素糖化を行い、成分利用へ行うための前処理技術を開発した。白色腐朽菌によるリグニン分解酵素の生産にEFBを適用した。1.オイルパーム廃棄物のマテリアルフローの解析アブラヤシの植物繊維資源としては、植林地に残されるトランクおよびフロンド、油搾出工場で排出される空果房(EFB)が存在する。インドネシアジャワ島ならびに半島マレーシアについて、それぞれ一つのオイルパーム植栽地および油搾出工場を閉鎖係ケーススタディモデルに選び、マテリアルフローを調査した。現在、これらの資源はほとんど未利用であるが、植栽地ならびに油搾出工場のマテリアルフローを検討すると、トランクおよびフロンドは林地にコンポストとして還元し、EFBのみを利用の対象とするほうが合理的である。2.オイルパーム廃棄物のリサイクル利用技術の開発1)オイルパームEFBを用いた配向性中密度ファイバーボード(MDF)の製造技術の開発植物長繊維配向装置を新たに開発し、これをEFB繊維に適用して、配向性中密度ファイバーボードの製造を試みた。その結果、平均配向角は20度以下に達し、イソシアネート樹脂接着剤を添加した密度800kg/m^3のMDFの配向方向曲げ強度は53MPa、曲げヤング率は3.7GPaの値が得られた。2)オイルパームフロンドセメントボードの製造技術の開発フロンドのセメント硬化阻害性を調べ、硬化促進剤を添加しない場合には、水和反応が著しく遅れ、常法ではボード強度が十分発現しないこと、一方、促進剤としてMgCl_2を58%添加することによって、これが改善されることを明らかにした。他方、MgCl_2添加量の増加に伴い、寸法安定性が低下する。オイルパームフロンドセメントボードの製造に新たに開発した二酸化炭素養生法を適用した。その結果、硬化促進剤無添加の製造条件下で強度・寸法安定性共に優れたボードが製造でき、迅速硬化が可能であるために、著しい生産性の向上をもたらすことが判明した。その結果、トランクおよびフロンドは林地にコンポストとして還元する一方、空菓房(EFB)のより付加価値の高い材料あるいは.ケミカルヘの変換技術を開発することが有効であることを明らかにした。
クロマグロ仔魚の輸送過程と初期生残に影響を及ぼす環境要因に関する数値計算学的研究

超高解像度海洋大循環モデルの流動場・水温データを用いて、産卵海域を石垣島南部、琉球列島北部、沖縄本島・南大東島南部、奄美東部に区分して粒子追跡実験を行った。石垣島南部海域の仔魚は、15日目までは産卵海域に滞留するが、その後は30%程度が黒潮に取り込まれ、25日後には日本沿岸に到達した。これは、この海域での産卵が、仔魚期における滞留と、豊富な餌が期待できる日本沿岸への低いエネルギーコストでの輸送を可能にしていることを示している。一方、黒潮流路付近の琉球列島北部海域では、少なくとも産卵後15日には日本沿岸の低水温海域に到達するが、仔魚が経験する水温変化は他の海域と比較して大きく、最大で2.5°Cにも達した。この場合には前期仔魚期間を通じて、適水温海域に留まることは難しく、高い生残は期待できない。沖縄本島・南大東島南部海域では、25日齢までに日本沿岸に到達することはなく当該海域に留まる可能性が高い。稚魚に変態する段階で急速な成長を伴うことから、日本沿岸と比較して生物生産性が低い産卵海域に留まると、仔魚にとって高水温による速い成長は期待できるものの、餌不足により稚魚期に成長できなくなる可能性がある。奄美東部海域では、沿岸に輸送される仔魚の割合は沖縄南部での黒潮分枝流の発達程度に依存し、分枝流の流量が少ない場合には産卵場に留まるが、多い場合には約25日で生残に不適な黒潮続流域まで輸送されてしまう可能性が高いことが分かった。以上から、産卵海域でも海域によっては仔魚が輸送過程で経験する水温は大きく異なり、高水温海域に一定期間滞留した後に素早く沿岸へ輸送される可能性の高い石垣島南部海域での産卵が、生残に最適と考えられた。クロマグロの産卵場・期が他のマグロ類に比べて限定される理由について、輸送・拡散モデルを用いて卵・仔稚魚の日本沿岸の温帯海域への輸送過程を明らかにすることにより検討した。(独)海洋研究開発機構で開発された超高解像度海洋大循環モデル、Ocean General Circulation Model for the EarthSimulator(月別・水平0.1°グリッド)を用いた。2030°N,120140°Eで1°ごとに擬似粒子を投入し、19502003年6月より90日間の輸送過程を調べた。粒子投入6090日後までに本州太平洋岸に到達したものを生残した稚魚とみなした。水温データは海上保安庁・日本海洋データセンターの1°ごとに平均化されたものを用いた。結果の概要を以下に示す。135°E以西で投入した粒子は黒潮に取り込まれ、その後32°N以北に輸送される傾向にあったのに対し、135°E以東・25°N以南に投入した粒子の多くは、90日を経過した時点でも黒潮には取り込まれず、結局日本沿岸に輸送されることはなかった。このことから、クロマグロは南西諸島東方の限られた海域で産卵し、発生直後の遊泳能力の乏しい浮遊期に、うまく黒潮に取り込まれることで、少ないエネルギーコストで温帯海域に逃れる戦略を採っているものと考えられた。さらに、産卵場およびその年生まれの本種が最初に来遊するとされる高知沖の水温の経月変動を調べた結果、7・8月の産卵場付近の水温は30°C近くなる一方で、10月以降の高知沖の水温は急激に低下することから、本種は5・6月ごろに産卵活動を行わなければ、産卵場では仔魚は高水温のために,日本沿岸では低水温のために死滅してしまうことが示唆された。
既存アーカイブおよび無形文化財の活用によるVRコンテンツの博物館展示支援

本年度は、主に対象物に適したインタフェースおよび展示手法の検討と、博物館における展示を目指したアプリケーションの試作を行った。1.カロムというビリヤードとおはじきを組み合わせたような遊びのデジタル化を行い、Leap Motionを用いてカロムをインタラクティブに遊ぶことができるシステムを開発した。玉を弾くジェスチャから玉の速さと向きを算出し、物理シミュレーションにより他の玉との衝突を再現した。また、ポイントの加減算、ミスに応じたペナルティの処理等のルールを導入し、カロムの細かいルールを知らずとも遊べるようにした。イベント等で実際に体験してもらい、コンセプトの有用性を確認した。2.VR空間における操作インタフェースの検討として、Oculus Touchコントローラを用いて和装時の振る舞いを体験するシステムと、携帯型HMDであるOculus Goを用いて救命救急の振る舞いを学習するシステムの試作を行った。また、AR技術を用いたシステムとして、舎利容器の側面の舞人をタブレット端末のカメラで認識することで、舞人の3DCGを画像の前に重畳表示するシステムを開発した。舞人のCGモデルにはモーションデータを付与し、当時の踊りに近い踊りを鑑賞できるようにした。3.無形文化財のアーカイブの拡充として、少林寺拳法の組演武のモーションデータを2人同時に取得し、これを用いたアプリケーションとして、組演武作成システムと、VRを用いた組演武体験システムの試作を行った。4.昨年度、国立歴史民俗博物館の企画展「デジタルで楽しむ歴史資料」において展示した江戸時代のすごろくの遊び支援システムとHMDとWiiリモコンを用いた蒔絵万年筆の閲覧システムについて、来館者による聞き取り調査の分析とシステムの動作ログの分析を行った。また、「展示解説音声ガイド」を作成し、企画展示「日本の中世文書」に出展した。様々なデバイスや技術を用いたアプリケーションの試作を行うことができたため。開発したシステムを実際の展示で活用できるかどうかは博物館の展観内容によるため、常設展示での活用が難しい場合は、短期間のイベントとして評価実験を行うことを予定している。本年度は、博物館が所有する既存アーカイブの活用方法の検討と、対象物に適した操作インタフェースの検討を行った。さらに実際の企画展において、開発したシステムの運用実験および来館者による評価実験を行った。1.既存アーカイブの活用方法として、回転体として表現できる万年筆の3次元復元手法について検討した。既存データとして万年筆の撮影画像から求めた半径データと展開画像を使用し、半径データから作成した本体形状のカーブを回転させることで万年筆の3D形状を自動生成するアルゴリズムを考案した。さらに、この3D形状に万年筆の展開画像をテクスチャとして貼り付けることで、20本の万年筆の3DCG再現を試みた。2.主にヘッドマウントディスプレイ(HMD)を用いたVR空間における操作インタフェースの検討を行った。万年筆を直感的に操作するために棒型デバイスとしてWiiリモコンを使用し、ユーザの操作に対応して万年筆の3DCGが同様に回転するシステムを開発した。さらにHMDを用いた新たな操作方法として、頭の向きで表示する万年筆の種類を変更できるようにした。また、筋電センサおよびOculus Touchコントローラを用いたアプリケーションの試作を行い、博物館展示での活用可能性について検討を行った。3.国立歴史民俗博物館の企画展「デジタルで楽しむ歴史資料」において、江戸時代のすごろくの遊び支援システムとHMDとWiiリモコンを用いた蒔絵万年筆の閲覧システムを常設展示し、運用実験を行った。各システムは動作ログを取得できるように改良し、来館者の反応を見ながらインタフェースの改善を行った。また、3日間に渡って博物館の来館者による聞き取り調査を実施し、システムの有用性の評価を行った。既に開発したシステムを企画展で実際に使用し、来館者による評価実験を行っているが、企画展の内容に合わせて限定したものとなっているため。

2017年度は研究内容に合う企画展の展観があったため、博物館における常設展示での運用実験および来館者による評価実験を優先した。今後は評価結果の分析やシステムの動作ログの分析を行いつつ、他のコンテンツへの対応や新たなシステムの提案を目指す。開発したシステムを実際の展示で活用できるかどうかは博物館の展観内容によるため、常設展示での活用が難しい場合は、短期間のイベントとして評価実験を行うことを予定している。残額が発生したが、少額で使用しにくいため次年度の旅費等に上乗せして使用する。論文誌への投稿を行ったが年度内に採択には至らなかったため残額が生じた。次年度に再投稿を目指す。鈴木卓治・小島道裕「展示解説音声ガイド」(企画展示「日本の中世文書」に出展)
皮膚損傷治癒過程におけるアポトーシス関連因子の動態解析

皮膚の創傷治癒過程におけるアポトーシス関連因子の動態について検索して,以下のような成果を得た.Fas及びFas Lは,両者とも好中球には局在せず,マクロファージや線維芽細胞の細胞膜や細胞質にFas及びFas L陽性所見が認められた.特に,マクロファージや線維芽細胞では,Fas又はFas L単独で陽性を示すものと,両者ともに陽性を示すものとが混在していた.また,Fas及びFas Lの発現量は,受傷後6日目で最大となることから,Fas-Fas L系を介したアポトーシスが,創傷治癒過程の増殖期に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.2.ヒト皮膚損傷とc-Jun及びc-Fosヒト皮膚損傷を試料として,c-Jun及びc-Fosの組織・細胞レベルでの局在を免疫組織化学的に検討した.受傷後1日未満では,一部の好中球の核にc-Jun及びc-Fos陽性所見が認められた.受傷後1日以上では,マクロファージや線維芽細胞の核に陽性所見が認められた.c-Jun及びc-Fos陽性率は受傷後1日未満の損傷では低く,受傷後1日から顕著に増加し,受傷7日で最高に達した.これらの結果はc-Jun及びc-Fosが皮膚創傷治癒,特に細胞増殖と密接な関係のあることを示唆している.3.ヒト皮膚損傷とPCNA及びLewis-Y抗原(Le^y)ヒト皮膚損傷を試料としてPCNA及びLeyの組織・細胞レベルでの局在を免疫組織化学的に検討した.PCNAについてはc-Jun及びc-Fosと同様の結果を得た.Le^yについては,好中球の細胞表面に陽性所見が認められ,マクロファージや線維芽細胞に明らかな陽性所見は認められなかった.本年度は,実験的にマウスに作成した皮膚損傷の治癒過程におけるアポトーシス関連因子特に,Fas抗原(Fas)及びFasリガンド(Fas-L)について,二重免疫染色法により,同一切片におけるFas及びFas-Lの発現細胞について検討した.【材料及び方法】8週齢雄性マウスの背部皮膚に,長さ約1cmの切創を作成した.重傷後0.5,3,6,12,24,72,144,192及び240時間目にマウスを屠殺し,損傷部皮膚を採取した.凍結切片(5μm厚)を作成し,冷アセトンで10分間固定した後,抗Fas-L抗体及びアルカリホスファターゼ(AP)標識二次抗体を反応させ,Vector^〓Blueにより発色(青色)を行った.引き続いて,各抗体の抗原性及びAPを失活させるため切片をマイクロウエーブ照射下でクエン酸緩衝液(pH6.0)に浸漬(90-95°C,10分)した後,抗Fas抗体及びAP標識二次抗体を反応させVector^〓redにより発色(赤色)を行った.【結果及び考察】重傷後12時間までの急性炎症期では,好中球主体の炎症細胞浸潤を認めたが,これら好中球はFas及びFas-Lともに陰性であった.重傷後24時間目からはマクロファージの浸潤が著明となり,これらマクロファージの細胞膜や細胞質にFas及びFas-L陽性所見を認めた.また,重傷72時間目からは線維芽細胞の増殖や肉芽組織形成が観察され,線維芽細胞の線維膜や細胞質にFas及びFas-Lの局在を認めた.さらに,これらのマクロファージや線維芽細胞にはFas又はFas-L単独で陽性を示すもの以外に,両者が陽性を示す細胞とが混在して認められ,Fas-Fas-L系を介したアポトーシスが皮膚の損傷治癒過程に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.皮膚の創傷治癒過程におけるアポトーシス関連因子の動態について検索して,以下のような成果を得た.Fas及びFas Lは,両者とも好中球には局在せず,マクロファージや線維芽細胞の細胞膜や細胞質にFas及びFas L陽性所見が認められた.特に,マクロファージや線維芽細胞では,Fas又はFas L単独で陽性を示すものと,両者ともに陽性を示すものとが混在していた.また,Fas及びFas Lの発現量は,受傷後6日目で最大となることから,Fas-Fas L系を介したアポトーシスが,創傷治癒過程の増殖期に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.2.ヒト皮膚損傷とc-Jun及びc-Fosヒト皮膚損傷を試料として,c-Jun及びc-Fosの組織・細胞レベルでの局在を免疫組織化学的に検討した.受傷後1日未満では,一部の好中球の核にc-Jun及びc-Fos陽性所見が認められた.受傷後1日以上では,マクロファージや線維芽細胞の核に陽性所見が認められた.c-Jun及びc-Fos陽性率は受傷後1日未満の損傷では低く,受傷後1日から顕著に増加し,受傷7日で最高に達した.これらの結果はc-Jun及びc-Fosが皮膚創傷治癒,特に細胞増殖と密接な関係のあることを示唆している.3.ヒト皮膚損傷とPCNA及びLewis-Y抗原(Le^y)ヒト皮膚損傷を試料としてPCNA及びLeyの組織・細胞レベルでの局在を免疫組織化学的に検討した.PCNAについてはc-Jun及びc-Fosと同様の結果を得た.Le^yについては,好中球の細胞表面に陽性所見が認められ,マクロファージや線維芽細胞に明らかな陽性所見は認められなかった.
トラフグに寄生虫感受性をもたらすタンパク質の探索

トラフグの鰓に寄生するがクサフグにはしない寄生虫は、トラフグ鰓に特異的に存在する分子を認識していると考え、2次元電気泳動およびサブトラクティブPCR法により、候補分子の探索を行った。2次元電気泳動の結果、種特異的に認められるスポットが複数個見つかった。LC-MS/MSにより、両者ともに9、計18スポットについて同定できた。サブトラクティブPCR法ではこれまでに計350個の候補配列を得た。細胞表面ディスプレイ法による、候補分子のさらなる絞り込みにまでは至らなかったが、今回用いた実験手法に起因する様々な問題点を洗い出すことができ、今後さらに研究を進める上での重要な基礎的知見を得ることができた。本年度はまず、2次元電気泳動の条件の最適化を行った。1次元目には、昨年度はpH3-10という広い分画範囲のゲルを用いたが、ほとんどのスポットが塩基性よりの部分に存在していたことから、分画範囲がpH5-8のゲルを用いることにした。その結果、スポットの分離を改善することができた。次に2次元目のゲルを7.5%または12.5%として泳動を行ったところ、それぞれ高分子側および低分子側のスポットの分離を改善することができた。こうしてトラフグ、クサフグ鰓由来のタンパク質の分離を行い染色後のゲルの比較を行ったところ、これらの種に特異的なスポットをそれぞれ13、21個新たに得ることができた。これらのうち13および16スポットを切り出しトリプシンによる断片化後、LC-MS/MSによる同定を試みた。その結果両者ともに9、計18スポットについて同定することができた。このうち膜タンパク質については昆虫細胞表面に提示させ、エラムシ虫体表面に存在する膜タンパク質との相互作用を調べることを目指した。これに先立ち調べた、コントロール分子同士の相互作用は検出することができなかった。膜タンパク質を可溶化するために加えた界面活性剤が原因であると考えられ、濃度などの条件検討を行ったが結果は改善せず、本手法の適用を断念せざるを得なかった。酵母細胞を用いた系は界面活性剤に対する耐性があるため、この実験系を適用すれば本問題は解決できると考えられる。可溶性タンパク質については、組み換え体を用いてエラムシ幼生の誘引活性の有無を調べる予定であったが、今回得られた候補には分泌タンパク質は含まれておらず、実施するまでには至らなかった。以上、候補分子の活性を調べることによるさらなる絞り込みには至らなかったが、実験手法に起因する問題点を洗い出すことができ、今後さらに研究を進める上での重要な知見を得ることができた。Heterobothriumokamotoiはトラフグの鰓に寄生するが、近縁種のクサフグでは寄生できない。このような感受性の違いはこれら2種の鰓に存在するタンパク質の種類や量の違いによってもたらされていることが想定される。そこで、2次元電気泳動によるタンパク質発現パターンの違いや、サブトラクション法による遺伝子発現量の差を検出することによって、そのような分子の探索を行うこととした。はじめに2次元電気泳動に供するサンプル調製法を検討し、膜タンパク質を含むと考えられる画分を得た。これをpH3-10のアガロースゲルを用いた等電点電気泳動で分離後、5-20%のグラジェントゲルを用いたSDS-PAGEにより展開を行った。まずトラフグ、クサフグ各3個体からそれぞれサンプルを調製して2次元電気泳動に供し、各種内における個体差の有無について検討を行った。その結果、いずれの種の場合でもスポットのパターンに大きな個体差は認められないことが示された。このことから種間の比較を行う場合には任意の個体由来のサンプル同士を用いても問題ないと考えられたが、念のため各種3個体ずつからサンプルを調製し、等タンパク質量を混合したものを用いることとした。このようにして両種のスポットのパターンを比較したところ、ほとんどのタンパク質のスポットが一致していたが、それぞれの種に特異的に認められるスポットが複数個存在することが明らかとなった。本年度はクサフグ特異的な1スポットとトラフグ特異的な5スポットについて、トリプシン消化産物をMALDI-TOF/TOFで分析することで同定を試みた。その結果、クサフグの1スポットとトラフグの5スポットについて同定に至った。サブトラクション法ではこれまでに計350個の、トラフグあるいはクサフグ特異的な部分配列の候補配列を得ることができ、真の陽性と確認されたクローンも得られた。本年度はまず2次元電気泳動の条件についての知見が得られた。また、さらに実験条件を検討をしなければならない部分があることも明らかとなってきた。

本年度得られた、トラフグとクサフグの間で存在量の異なる鰓由来タンパク質スポットのいくつかに関して、同定に至ったとともに、同定できなかった2スポットに関しても内部部分アミノ酸配列が得られていることから、分子生物学的手法によって全長の配列を決めることで同定できそうである。このように、2次元電気泳動法と質量分析計による解析を組み合わせるという方法がトラフグの場合でも有効であることが明らかとなった。このような研究結果は、本年度研究をさらに進めていく上で不可欠なものである。また、このような現状は、研究計画策定時に想定していた通りの進捗状況であるため、おおむね順調に進展しているものと考えられる。本年度は2次元電気泳動によってトラフグとクサフグの種間で存在量に違いのあるタンパク質の同定が行えることが確認された。本年度は分離pHおよび分子量範囲を狭めることで、さらに多くの違いのあるスポットを得る。これと並行して質量分析計によるタンパク質の同定を行ってゆくことで、寄生虫特異性と関与しうる候補タンパク質の数を増やしてゆく。また、昨年度は特に膜タンパク質に絞って実験を進めてきたが、本年度は可溶性タンパク質にも範囲を広げて、種間で存在量の異なるタンパク質の同定を目指してゆく。これらとは別に、トラフグ鰓由来タンパク質をビオチン化したエラムシHetrerobothrium okamotoi由来のタンパク質と反応させ、アビジンを利用した免疫沈降を行うことで、相互作用するタンパク質を生化学的手法によっても得ることを目指す。このようにして得られた候補タンパク質を細胞表面ディスプレイ法によって昆虫細胞表面に発現させ、H. okamotoi由来のタンパク質と実際に結合しうるかどうかについて検討を行う。さらに、組み換えタンパク質を作製してこれらを寒天片に吸収させ、マイクロプレートのウェル内にH. okamotoiの幼生とともに加えて幼生が誘引されるかどうかを調べる。2次元電気泳動に必要な試薬類の購入に使用する。また、生化学的実験に用いる試薬類の購入にも使用する。一方、質量分析計によるタンパク質の同定は外注にて行うため、これらの分析に多くの部分を使用する予定である。
異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニング効果の検討と実践

本研究では、通常とは異なる酸素濃度の環境(低酸素環境、高酸素環境)を用いて、スプリント能力の向上に役立つトレーニング方法の開発について検討した。その結果、低酸素環境下における全力ペダリング運動は、通常の環境に比べて、筋のエネルギー代謝に影響(負荷)を与え、スプリントパフォーマンスを改善する可能性が示された。しかし、その効果には個人差が大きいため、今後、さらに検討していく必要がある。本研究の目的は,異なる酸素濃度(低酸素,高酸素)環境を用いて,スプリント能力の向上に役立つトレーニング方法について明らかにすること,および日本選手の国際競技力の向上に向け、世界に先駆けて実践することである。この目的を達成するため、本研究では,以下の課題を設定している。研究課題1異なる酸素濃度環境下におけるスプリント運動の負荷特性研究課題2異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニング効果の検討研究課題3異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニングの実践このうち,平成20年度は,主に研究課題1について検討した。具体的には,男子学生5名を対象として,低酸素環境下(酸素分圧14.5%)、高酸素環境下(酸素分圧30.0%)および常酸素環境下において自転車エルゴメータを用いた30秒間の全力ペダリング運動を実施させた。運動の前後に,筋バイオプシー法による筋サンプルの採取を実施することによって筋中エネルギー基質の変化を比較した。その結果,低酸素環境下と常酸素環境下との間には発揮パワーに差が認められなかったが、高酸素環境下における発揮パワーは、低酸素環境下および常酸素環境下に比べて高値を示す傾向にあった。一方、低酸素環境下におけるペダリング直後の筋中乳酸濃度は、高酸素環境下および常酸素環境下に比べて高値を示す傾向にあった。これらの結果から,高酸素環境下は常酸素環境下に比べて、骨格筋に大きなメカニカルストレス(物理的な負荷)を与えることができ、一方、低酸素環境下は常酸素環境下に比べて、代謝的な負荷を与えることのできる可能性が示された。ただし、これらの結果は、少ない被検者数の中で得られたものであるため、今後さらに検討していく必要がある。研究課題1異なる酸素濃度環境下におけるスプリント運動の負荷特性研究課題2異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニング効果の検討研究課題3異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニングの実践このうち,平成21年度は,主に研究課題1および2について検討した。具体的には,男子学生12名を対象として,低酸素環境下(酸素分圧14.5%)および常酸素環境下において自転車エルゴメータを用いた30秒間の全力ペダリング運動を実施させた(研究課題1)。その結果,低酸素環境下におけるペダリング直後の筋中乳酸濃度は、常酸素環境下に比べて高値を示す傾向にあったことから、低酸素環境下は常酸素環境下に比べて、同じ全力運動であってもより大きな代謝的負荷を与えることのできる可能性が示された。一方、被検者のうち6名については、低酸素環境(3名)または常酸素環境(3名)において、全力ペダリング運動を用いた4週間のトレーニング(週2回)を実施させた(研究課題2)。トレーニングの前後に上記と同様の運動テストを実施し、その効果について検討した。その結果,低酸素環境下のトレーニングによって、発揮パワーが向上する傾向がみられたため、今後、被検者数を増やしてさらに検討していく予定である。本研究の目的は,異なる酸素濃度(低酸素,高酸素)環境を用いて,スプリント能力の向上に役立つトレーニング方法について明らかにすることであった。この目的を達成するため、本研究では,以下の課題を設定した。研究課題1異なる酸素濃度環境下におけるスプリント運動の負荷特性研究課題2異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニング効果の検討研究課題3異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニングの実践このうち,平成22年度は,主に研究課題2および研究課題3について検討した。具体的には,男子学生15名を対象として,低酸素環境(6名)、高酸素環境(4名)または常酸素環境(5名)において、全力ペダリング運動を用いた4週間のトレーニング(週2回)を実施させた(研究課題2)。トレーニングの前後に、自転車エルゴメータを用いた30秒間の全力ペダリング運動を実施させ、ペダリングパワーの変化について調べた。その結果,被験者の最高パワーおよび平均パワーは、低酸素トレーニング群が最も高い伸び率を示した。一方、高酸素トレーニング群においては、最高パワーのみ向上する傾向を示し、運動後における血中乳酸濃度が他の群よりも高い傾向を示した。

一方、競輪選手3名を対象として、低酸素環境および高酸素環境を用いた週2回のスプリントトレーニングを行った(研究課題3)。その結果、ペダリングパワーに有意な変化はまだ認められていないが、スプリント後半のパワー持続能力が向上した気がするなどの内証報告が得られており、今後、さらに追跡していく必要がある。以上のことから、本研究では、異なる酸素濃度環境を用いたスプリントトレーニングが、ペダリングパフォーマンスを改善する可能性が示された。しかし、その効果には個人差が大きいため、今後、酸素濃度及びトレーニング強度を調節するなどして、さらに検討していく必要があるものと考えられる。
多変数フーリエ級数の収束問題とガウスの円問題

多変数フーリエ級数の収束問題について、研究代表者と倉坪茂彦、大坪和弥が、原点中心の球の定義関数のフーリエ級数に対して用いた方法、すなわち、フーリエ級数をGibbs (Gibbs-Wilbraham)現象、Pinsky現象、倉坪現象の3つに分解する方法を用いて、研究を進めた。Taylarが用いた2次元波動方程式の基本解を高次元に一般化した関数を用いて考察し、昨年度用いた手法、すなわち、「Hardyの等式」を拡張した「或る等式」を出発点とし、等式をつないで丁寧に式変形を積み重ねることにより、フーリエ級数とフーリエ積分の誤差を分解して、格子点問題に結びつけるという手法を、さらに深化させることにより、倉坪現象に関連する項とガウスの円問題との関係が明確になった。これは、2次元、3次元の低次元の場合に、倉坪現象に関連する項の各点における収束発散と、その点を中心とした格子点問題の評価とが完全に一致するという結果である。さらに、より一般の関数についても、「Hardyの等式」を拡張した「或る等式」を確立するための研究に着手した。ガウスの円問題について数値実験を行った。スーパーコンピュータを試用するとともに、本格的に利用するための準備として、パソコンでアルゴリズムの研究を行った。Lune and Wattel (1990)の先行研究で用いられたアルゴリズムを大幅に改良し、当時のIBMコンピュータの結果を上回る結果をパソコンで得ることができた。スーパーコンピュータを本格的に用いる準備が整った。茨城大学図書館ライブラリーホールで研究集会「調和解析セミナー」を開催し、12の講演と28名の参加者を得て、議論を行うとともに、最新の研究情報を収集することができた。当初の目的であった、多変数フーリエ級数の収束問題と格子点問題との関係が、明確になった。数値実験に関しても、スーパーコンピュータを本格的に用いるめどがついた。多変数フーリエ級数の収束問題について、初年度には、2次元波動方程式の基本解を高次元に一般化した関数を用いて考察し、Gibbs (Gibbs-Wilbraham)現象、Pinsky現象、倉坪現象の3つに分解する方法を用いることにより、収束発散についてかなり詳細な結果が得られ、さらに2年目は、この方法を深化させて、倉坪現象に関連する項とガウスの円問題との関係を明確にすることができた。最終年度は、これを検証するとともに、スーパーコンピュータを用いた数値実験を本格的に行い、その結果も含めて論文としてまとめる。また、より一般の関数についても、「Hardyの等式」を拡張した「或る等式」を確立するための研究を行う。得られた結果は国内外の研究集会で発表し、議論をフィードバックするとともに、成果を取りまとめる。特に4次元での倉坪現象について、球の定義関数ではなく、Taylarが用いた2次元波動方程式の基本解を高次元に一般化した関数を用いて考察し、得られた結果がほぼ整理できたので、数値計算による実験結果とともにまとめるべく論文を執筆中である。さらに、より一般の次元についても、Gibbs (Gibbs-Wilbraham)現象、Pinsky現象、倉坪現象の3つに分解する方法を用いることにより、収束発散についてかなり詳細な結果が得られてきた。具体的には、「Hardyの等式」を拡張した「或る等式」を出発点とし、等式をつないで丁寧に式変形を積み重ねることにより、フーリエ級数とフーリエ積分の誤差を分解して、格子点問題に結びつけるという手法を用いるものであり、これにより、考察する関数の連続性や発散状況と、そのフーリエ級数の球形部分和が呈するGibbs (Gibbs-Wilbraham)現象、Pinsky現象、倉坪現象との関連性、収束や一様収束との関連性等ついて、次元との関係も含めて具体的にわかってきた。また、倉坪現象と格子点問題との関係についても、Gaussの円問題との関連も含めて部分的に明らかになってきた。これは関数の変数の次元が2次元、3次元の低次元の場合も含んでいる。4次元での倉坪現象について、球の定義関数ではなく、Taylarが用いた2次元波動方程式の基本解を高次元に一般化した関数を用いて考察し、得られた結果がほぼ整理できた。より一般の次元についても、考察する関数の連続性や発散状況と、そのフーリエ級数の球形部分和が呈するGibbs (Gibbs-Wilbraham)現象、Pinsky現象、倉坪現象との関連性、収束や一様収束との関連性等ついて、次元との関係も含めて具体的にわかってきた。また、2次元、3次元の低次元の場合も含めて、倉坪現象と格子点問題との関係についても、Gaussの円問題との関連も含めて部分的に明らかになってきた。Taylarが用いた