hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳幹-中脳神経回路による報酬予測誤差生成機構の解析

中脳の黒質緻密部や腹側被蓋野のドーパミン細胞(DAcel1)は報酬との連合で学習された手がかり刺激や報酬に対してphasicなバースト応答をすることによって大脳基底核などに報酬予測誤差(報酬に対する予測と現実に得られた報酬の差)を送り,「強化学習におけるシナプス可塑性を制御していると考えられている.Dacellにおいて報酬予測誤差がどうやって計算されるかということは強化学習機構を解明する上'で最も重要な問題の一つであると思われる.Dacellはドーパミン放出によるシナプス可塑性の制御という形で強化学習に重要な役割を果たしており,さまざまな部位から興奮性,抑制性入力を受けているが,それぞれの入力信号の性質が明らかにされていないために,いまだに報酬予測誤差の計算過程がわかっていない.脚橋被蓋核(PPTN)は脳幹のもっとも主要なアセチルコリン性細胞の核であり,古くから睡眠覚醒の調節,運動制御,注意や学習と関係が深いと考えられてきた.また,DAcel1に対してPPTNが最も強力な興奮性入力を供給していることからPPTNからの興奮性入力が,Dacellにおける報酬予測誤差信号の生成に重要な役割を果たしていることが示唆される.本研究ではサルに手がかり刺激で報酬量を予測させるような視覚誘導性サッカードを行わせ,その時のPPTNのニューロン活動を記録し,報酬予測誤差に対するPPTNのニューロン活動の寄与を調べた.報酬予測サッカード課題中のサルPPTNニューロンの活動を記録すると.PPTNの独立したニューロン群で1)報酬予測の度合いによって大きさが変わる,cue呈示から始まり,サッカード運動あるいは報酬時まで続く持続的応答2)報酬予測の度合いに無関係で一時的な報酬に対する直接の反応がみられるという実験結果が得られた。本研究ではサッカード運動を指標として、中脳-脳幹の神経回路における感覚、運動、報酬信号による運動学習誤差信号生成の動的神経機構を明らかにすることを目的とした。中脳ドーパミン細胞(DAcell)は報酬で条件付けされたcueや報酬に対してphasicなバースト応答をすることによって大脳基底核などに報酬予測誤差を送って強化学習時のシナプス可塑性を制御していると考えられている。DAcellにおいて報酬予測誤差がどのように計算されるかということは、強化学習を解明する上で重要な問題である。DAcellはさまざまな部位から興奮性、抑制性入力を受けているが、それぞれの入力信号の性質が明らかにされていないために、未だに誤差信号の計算過程がわかっていない。DAcellに対して興奮性入力がなければDAcellはバースト応答をすることが困難であるため、特にDAcellに対する興奮性入力の重要性が浮かび上がってくる。脳幹脚橋被蓋核(PPTN)は、運動制御、注意や学習と関係が深いと考えられてきたが、特に、上丘やDAcellに強力に投射しており、DAcellにおける誤差信号生成に重要な役割を果たしていると考えられる。また、脳幹、中脳、大脳基底核で閉ループ回路が考えられるが、この神経回路の動的情報処理過程と強化学習の関係を明らかにしたい。最近申請者はサルを用いた生理実験でPPTNニューロンが、1)報酬予測の度合いに無関係に一定の報酬反応、2)報酬予測の度合いによって大きさが変わる短潜時のcue反応に続く持続的応答、そして3)ゆっくりと起きる報酬予測的な持続応答を示すという結果を得た。これらのニュー一ロン活動の時間波形を線形加算すると、強化学習理論におけるDAcellによって表現される、いわゆるTD誤差(R(t)+rV(t+1)-V(t):R(t)報酬信号、V(t)価値関数、0<r<1)が計算できたことからPPTNの入力がDAcellにおける誤差信号生成に重要な役割を果たしていると思われる。
熱流動制御による球殻の大量生成法の研究

申請者らの独自の発明に基づく気-液-液系中空液滴生成装置を用い,連続生成される中空液滴を急冷凝固させることによる固体球殻の大量生成法の研究を行った.気-液-液系装置は,円筒容器内に互いに混和しない2種類の液体を満たし,容器底部中央に設置したノズルから気体を垂直上方に噴出し,2種類の液体の水平液液界面からその内部に気体を含む中空液滴を連続的に生成する装置であり,生成後加速上昇運動する中空液滴を周囲流体の温度制御によってその上昇運動中に凝固させるものである.本研究によって,固体球殻生成装置内の熱対流場の最適制御方法,低抗係数などの中空液滴の基本的流動機構,熱物質伝達特性,変形挙動および界面振動特性などが明らかになった.これらは申請者らの独自に開発した数値解析アルゴリズムによるスーパーコンピュータを用いた解析によってなされ,特に,従来不明であった,比較的早い流動場での中空液滴の流動特性ならびに熱物質伝達特性をはじめて明らかにすることができた.さらに,解析結果の妥当性の検討は具体的に供試液体を広範囲に変えた実験によって行われた.これらの結果,装置の最適な熱流動制御方法が明らかになるとともに,実際の解析結果に基づいたデータによって装置を改良した結果,固体球殻の生成頻度を毎秒20個程度まで高めることができた.従来はせいぜい10個未満であったので,これは著しい装置性能の向上であると思われる.なお,上記の研究成果は本報告書の研究発表覧に記述したとおり,国内外の専門学会で公表され,高い評価を得ている.申請者らの独自の発明に基づく気-液-液系中空液滴生成装置を用い,連続生成される中空液滴を急冷凝固させることによる固体球殻の大量生成法の研究を行った.気-液-液系装置は,円筒容器内に互いに混和しない2種類の液体を満たし,容器底部中央に設置したノズルから気体を垂直上方に噴出し,2種類の液体の水平液液界面からその内部に気体を含む中空液滴を連続的に生成する装置であり,生成後加速上昇運動する中空液滴を周囲流体の温度制御によってその上昇運動中に凝固させるものである.本研究によって,固体球殻生成装置内の熱対流場の最適制御方法,低抗係数などの中空液滴の基本的流動機構,熱物質伝達特性,変形挙動および界面振動特性などが明らかになった.これらは申請者らの独自に開発した数値解析アルゴリズムによるスーパーコンピュータを用いた解析によってなされ,特に,従来不明であった,比較的早い流動場での中空液滴の流動特性ならびに熱物質伝達特性をはじめて明らかにすることができた.さらに,解析結果の妥当性の検討は具体的に供試液体を広範囲に変えた実験によって行われた.これらの結果,装置の最適な熱流動制御方法が明らかになるとともに,実際の解析結果に基づいたデータによって装置を改良した結果,固体球殻の生成頻度を毎秒20個程度まで高めることができた.従来はせいぜい10個未満であったので,これは著しい装置性能の向上であると思われる.なお,上記の研究成果は本報告書の研究発表覧に記述したとおり,国内外の専門学会で公表され,高い評価を得ている.本研究の目的は,従来の成果を基盤にして,互いに混ざり合わない二つの溶融液体と気体噴流で構成される中空液滴形成場を流動制御ならびに温度制御することによって,従来より数段高性能で高品質の球殻生成システムを3年度に亘って確立するとともに,高温融体の相転移を対象とする学問分野を新たに開拓することにある.すなわち,初年度にあたる本年度ではいくつかの高温融体の凝固界面の成長時間と溶融体の圧力,流量,温度などの関係を具体的に実測することにある.すなわち,流動する高温融体の基本的な相転移特性を解明するために,精度の高い計測法を確立している既存の融体回流水槽を利用して,下記の具体的研究項目を遂行した.まず,既存の回流試験装置の試験部に新たに試作した球殻生成槽を接続し,成分設計した凝固温度の異なる4種の溶融塩を用いて,高温状態の中空溶融体の相転移を伴う流動特性の可視化実験,凝固履歴(凝固界面の成長)と固液共存組成体の温度依存性の定量的評価を行った.次に,得られた中空液滴の直径および肉厚の制御方法と中空液滴の生成に適した液体物性の選定方法を実験によって具体的に定め,高品質球殻の生成法の基礎資料を蓄積した.さらに,中空液滴はその運動中,変形や振動を伴うので,前記の実験と平行して,その形状を移動境界値問題として理論解析し,その最も効果的な計算アルゴリズムを開発した.また,上記のアルゴリズムに基づいてスーパーコンピューターを用いた中空液滴の流動特性の数値シミュレーションを行った.以上,本年度はほぼ初期の目的を達成したものと信ずる.これらの成果は,本報書の研究発表覧に記述した通り,国内外の専門学会で公表されている.本研究は申請者らが独自に開発した気-液-液系中空液滴生成装置を用い,連続生成される中空液滴を急冷凝固させることによる固体球殻の大量生成法の研究を行った.これは従来,米国NASAが1985年に開発した方法に比べて,装置が著しく小型であり,その構造が簡単であるとともに,中空液滴を液体急冷するため,流体力学的な外力を中空液滴に加えやすく,その流動特性や凝固特性を制御できるという利点を持つ.

前年度に引き続き本年度は,中空液滴の流動特性や凝固特性を詳細に明らかにするため,亜硝酸塩系溶融塩など種々の融体を用いて,CCDカメラにより中空液滴の局所上昇速度,界面振動や変形,凝固特性,熱伝達特性および物質伝達特性に関する研究を理論ならびに実験の両面から研究した.すなわち,申請者らの独自に開発した数値解析アルゴリズムによって,スーパーコンピュータを用いて中空液滴の機能性の解析を行った.その結果,中空液滴の流動はその球状薄液膜の物性値や厚さを変えることによって,劇的に変化し,液膜の制御による流動,物質伝達の制御が可能であることを示した.以上,初年度に提起された問題点はほぼ解決され,研究が発展したものと信ずる.なお,上記の研究成果は本報告書の研究発表覧に記述したとおり,国内外の専門学会で公表され,良好な評価を得ている.
網構造をもつ超多自由度形状可変ロボットの研究

ホームロボットなど,将来,人間の生活環境で稼動する超多自由度ロボットの一例として,多数のアクチュエータと多対偶素節を連結して網構造を構成し,その構造を変化させてロボット全体の形状を環境に対して適応的に変化できる「網構造ロボット」を提案し,その総合法と運動制御法を考案して,ロボットの性能を評価することを目的として研究を行った.本研究で得られた主な成果は以下のとおりである.1.直動アクチュエータと多対偶素節を回転対偶を介して相互に接続して得られる平面網構造ロボットをモジュール構造とすることを提案し,モジュールの満足すべき機構学的条件を明らかにして数の総合を行った.得られた平面網構造モジュールを相互に接続し,12自由度13アクチュエータの,アクチュエータの運動に干渉を生じる平面網構造ロボットを総合した.2.総合した平面網構造ロボットを試作してその駆動制御系を構築し,ロボットの輪郭形状を3本の直線で近似して,それらの直線を運動させる輪郭形状制御を試みた結果,ロボットはアクチュエータの運動の干渉を回避しつつ,所望の運動を行うことを検証し,提案した平面網構造ロボットの有用性が確認できた.3.空間網構造を有するロボットとして,高剛性でかつ柔軟な運動が可能な,冗長複ループマニピュレータを提案した.その機構を等価対偶と多対偶素節の接続に置き換えて単純化し,さらに所望の自由度を有しつつすべてのアクチュエータを静止節に配置し,しかも対称な構造を有する機構を得る数の総合法を明らかにした.4.総合例として得られた8自由度複ループ空間マニピュレータの変位解析を行うための24元連立非線形方程式を導いた.ニュートン・ラプソン法による解析では収束解を得るには至らなかったが,試作機構模型による実験により,所望の冗長自由度を有することが確認され,この機構が柔軟な運動を行いうることがわかった.ホームロボットなど,将来,人間の生活環境で稼動する超多自由度ロボットの一例として,多数のアクチュエータと多対偶素節を連結して網構造を構成し,その構造を変化させてロボット全体の形状を環境に対して適応的に変化できる「網構造ロボット」を提案し,その総合法と運動制御法を考案して,ロボットの性能を評価することを目的として研究を行った.本研究で得られた主な成果は以下のとおりである.1.直動アクチュエータと多対偶素節を回転対偶を介して相互に接続して得られる平面網構造ロボットをモジュール構造とすることを提案し,モジュールの満足すべき機構学的条件を明らかにして数の総合を行った.得られた平面網構造モジュールを相互に接続し,12自由度13アクチュエータの,アクチュエータの運動に干渉を生じる平面網構造ロボットを総合した.2.総合した平面網構造ロボットを試作してその駆動制御系を構築し,ロボットの輪郭形状を3本の直線で近似して,それらの直線を運動させる輪郭形状制御を試みた結果,ロボットはアクチュエータの運動の干渉を回避しつつ,所望の運動を行うことを検証し,提案した平面網構造ロボットの有用性が確認できた.3.空間網構造を有するロボットとして,高剛性でかつ柔軟な運動が可能な,冗長複ループマニピュレータを提案した.その機構を等価対偶と多対偶素節の接続に置き換えて単純化し,さらに所望の自由度を有しつつすべてのアクチュエータを静止節に配置し,しかも対称な構造を有する機構を得る数の総合法を明らかにした.4.総合例として得られた8自由度複ループ空間マニピュレータの変位解析を行うための24元連立非線形方程式を導いた.ニュートン・ラプソン法による解析では収束解を得るには至らなかったが,試作機構模型による実験により,所望の冗長自由度を有することが確認され,この機構が柔軟な運動を行いうることがわかった.ホームロボットなど,人間の居住環境で稼動する超多自由度ロボットの一例として,多数のアクチュエータ自身が構造材を兼ねつつ相互に連結して網構造を構成し,アクチュエータの駆動によりその網構造を変形して,ロボット全体の形状を適応的に変化できる網構造形状可変ロボット機構を総合し,その制御則を確立することを研究目的とする.本年度は,平面網構造ロボットの機構総合を行い,その外形線の制御を試みた.得られた主な結果は以下の通りである.(1)網モジュールの総合:直動アクチュエータの両端に回転対偶を取り付けた素子と,多対偶素節を相互に連結する平面網構造ロボットを提案するとともに,その網構造の最小単位として「網モジュール」を定義し,その満足すべき機構学的条件を明らかに,総合手順を示した.具体的に,自由度13,アクチュエータ数14の網モジュールの総合を行った.(2)平面網構造ロボットの総合:(1)で得られたモジュールを相互に接続し,平面網構造ロボットを得る総合法を示した.具体的に,12自由度,13アクチュエータの平面網構造形態可変ロボットの総合を行った.(3)平面網構造ロボットの制御法の提案:出力節が多数ある超多自由度ロボットの制御方法の一例として,ロボットの外形を規定する直線を定義し,その直線の運動により,ロボットの運動を指定することとした.運動の干渉が生じるアクチュエータを選択してそれを受動的に制御することとし,まず外形規定直線に近接する対偶の位置を与えて,網モジュールの結合順に沿ってアクチュエータ入力を求める方法を明らかにした.

(4)平面網構造ロボットの試作および実験:DCモータとボールねじからなる直動アクチュエータを用いた平面網構造ロボットを試作し,提案した制御則に従って,形状変化の位置決め制御実験を行い,所望の動作を確認した.ホームロボットなど,将来,人間の生活環境で稼動する超多自由度ロボットの一例として,多数のアクチュエータと多対偶素節を連結して網構造を構成し,その構造を変化させてロボット全体の形状を環境に対して適応的に変化できる「網構造ロボット」を提案し,その設計法と運動制御法を考案して,ロボットの性能を評価することを目的とする.本年度は,平面網構造ロボットのモジュールの解析とそれに基づく運動制御,ならびに空間網構造ロボットの総合と変位解析を主眼とした研究を行った.得られた主な成果は以下のとおりである.(1)平面網構造ロボットのモジュールの運動解析昨年度までに総合した,直動アクチュエータと多対偶素節を回転対偶で接続して構成される網構造モジュールを順次接続した平面網構造ロボットについて,各モジュールの順運動学解析と逆運動学解析を行い,アクチュエータ運動の干渉を考慮しつつモジュールの運動順序に従ってロボット全体の運動決定を行うアルゴリズムを示した.(2)平面網構造ロボットの冗長性運動制御実験試作した平面網構造ロボットの直動アクチュエータの位置制御系を改良して,機構の全アクチュエータの同時高速駆動を実現した.そして,前項のモジュールに基づくロボット全体の運動制御を行い,アクチュエータの運動干渉が避けつつ,ロボット全体の外形輪郭形状を3本の直線に倣わせる運動制御に成功した.(3)冗長閉ループ空間マニピュレータの総合と変位解析空間網構造ロボットの基礎的な構成例として,冗長自由度を有する空間閉ループマニピュレータを提案し,その数の総合手法を明らかにするとともに,その総合例である8自由度マニピュレータの変位解析を試み,運動制御の可能性について考察した.以上,前年度の結果と併せ,提案した網構造ロボットの有用性を示した.
グレリンの自律神経作用を応用した循環器代謝疾患における橋渡し研究

心筋梗塞急性期にグレリンを一回皮下投与することで、その後の生存率と心機能が顕著に改善した。また、交感神経過緊張を抑制され、重症不整脈が減少していた。逆にグレリンを欠損した動物では、心筋梗塞後の生存率が低下しており、交感神経が異常に活性化していた。これらの事実より、胃から分泌されるホルモンが末梢神経求心路と延髄を介して心血管系を制御するというユニークな`消化管-神経-心臓連関'を証明した。自律神経系は、種々の疾患においてその発症・病態・予後・治療に密接に関係していることが明らかになっている。本研究では、内因性ペプチドホルモンであるグレリンの自律神経調節作用を実験動物およびヒトにおいて明らかにし、自律神経が病態を大きく修飾する疾患におけるグレリン投与効果を検証する。本年度は、以下の成果を得た。心筋梗塞モデル動物の冠動脈閉塞急性期にグレリンを一回皮下投与することでその後の生存率と心機能が顕著に改善することを見いだした。さらに、このグレリンの効果は急性期の交感神経過緊張を抑制することで発揮されると考えられた。また、この効果は重症不整脈の明らかな改善を伴っておりその機序の一端としてコネキシンの安定化が関与することが示唆されている。次に、内因性グレリンの自律神経活性に及ぼす生理的・病態生理的意義を検討する目的で、グレリン遺伝子欠損マウスに心筋梗塞モデルを作製し、心拍変動解析を用いて心臓自律神経活性におけるグレリンの生理的・病態生理的意義を検討しており、データ蓄積・解析中である。最後にヒト糖尿病・喫煙・肥満・高血圧・脂質異常症など動脈硬化ハイリスク群において血中グレリン濃度と心血管合併症や頸動脈エコーによる内膜中膜複合体厚など動脈硬化指数との関連を断面解析したところ、朝食前の血中グレリン濃度はこれらの動脈硬化関連因子と有意な相関を認めなかったが、朝食前後の血中グレリン濃度の低下パターンと糖尿病罹患歴や細小血管障害とが相関する傾向を認めた。さらに自律神経機能障害との関連を解析中である。これらを通じて、「胃から分泌されるホルモンが末梢神経求心路と延髄を介して心血管系を制御するというユニークな'消化管-神経-心臓連関'」を証明し、新たな治療薬としての開発に繋げる目的に向けてさらに研究を継続する予定である。・グレリン皮下投与製剤化-本研究ではヒト病態における持続治療としてのグレリン開発を目指しておりこの目的のためには皮下投与が簡便である。これまでに、皮下投与用グレリンの製剤化を行った。臨床試験薬に関する手順書を作成して製剤化し、臨床試験薬管理者のもとで管理する体制を構築した。・グレリン皮下投与研究プロトコールの作成-本研究では人におけるグレリンの神経作用を解析するが、自律神経の活性は個人差が大きくまた被験薬がオープンラベルであればその影響が考えられるため、研究計画としては2重盲検クロスオーバー試験を策定した。・MemCalc法を用いた自律神経機能解析法の確立-自律神経異常と、心不全、冠動脈疾患、急性心筋梗塞による死亡率との関連が言われている。自律神経に対するグレリンの作用を検討するため、非線形かつ非定常な波形信号の解析の際に最も有効な解析手法であるMemCalc法を用いて自律神経障害を検出する方法を糖尿病患者にて確立した。・内因性グレリンの自律神経活性に及ぼす生理的・病態生理的意義-グレリン遺伝子欠損マウスに病態モデルを作製し、心拍変動解析を用いて心臓自律神経活性におけるグレリンの生理的・病態生理的意義を検討するとともに、生存率・心血管機能における内因性グレリンの意義を研究しているが、現在までにグレリンの欠損した動物では、交感神経活性が高くまた心筋梗塞後の生存率が低いことを明らかにしている。・グレリン類似物の治療的効果の検討-ヘキサレリンは成長ホルモンの分泌促進活性をもつ合成ペプチドであるが、グレリンの受容体に結合してその作用を発揮することが知られている。ヘキサレリン皮下投与の自律神経活性や種々の病態における心機能に及ぼす効果の検討から、この化合物がグレリン類似の心保護作用を有することが示唆されている。心筋梗塞モデル動物の冠動脈閉塞急性期に経口投与可能なグレリン受容体刺激薬であるヘキサレリンを一回投与することで慢性期の心機能が有意に改善した。また、ヘキサレリン投与群では、血中ノルエピネフリンとドーパミン濃度の増加が抑制されており、また心拍変動解析からみた交感神経の抑制を伴っていた。これらの結果より、グレリン受容体刺激薬の経口単回投与の自律神経調節を介した心臓保護効果が証明された。

次に、内因性グレリンの自律神経活性に及ぼす生理的・病態生理的意義を検討する目的で、グレリン遺伝子を欠損したマウスに心筋梗塞モデルを作製し、心拍変動解析を用いて心臓自律神経活性におけるグレリンの生理的・病態生理的意義を検討したところ、慢性期の生存率が野生型動物に比較して有意に低下しており、交感神経の異常な活性化を伴っていた。また、このグレリン欠損動物の心筋梗塞後の表現型は、β遮断薬やグレリンの投与により野生型動物と同程度に回復した。さらに、健康成人に対するグレリン静脈内投与の心臓自律神経機能に与える影響と安全性を検討する臨床試験を施行し、グレリン投与の安全性と交感神経抑制効果を人においても証明した。これらの事実より、胃から分泌されるホルモンが末梢神経求心路と延髄を介して心血管系を制御するというユニークな`消化管-神経-心臓連関'を証明した。26年度が最終年度であるため、記入しない。循環器代謝学26年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトにおける血中グレリン濃度が個々人でのばらつきが多く、当初想定した以上に人数が必要であることが判明したため、この点において計画の見直しが必要であるが、後は概ね計画通りに進展している。本研究の目的は、「内因性ペプチドホルモンであるグレリンの自律神経調節作用をヒトにおいて明らかにし自律神経が病態を大きく修飾する疾患におけるグレリン投与効果を検証する」ことにあるが、これまでにヒトグレリン皮下投与に向けて、研究プロトコールを作成し、グレリン皮下投与製剤化を行ってきた。また、MemCalc法を用いた自律神経機能解析法の確立も臨床的に確立しており、実際の研究開始に向けて準備が整ったと考えられる。基礎的検討においても、内因性グレリンの自律神経活性に及ぼす生理的・病態生理的意義やグレリン類似物の治療的効果の検討を継続しており、成果を論文発表できた。申請時の研究計画通りに進める。最終年度は、これまでに準備した臨床研究計画のとおり、被験者の説明同意を得て臨床的なグレリン皮下投与の自律神経系の活性に対する効果を検討する。また、グレリンの心臓保護効果の機序に関しても基礎的検討を進める。上述のように当初計画以上の被験者が必要と考えられるため、さらにヒトにおける検討は参加数を増やして継続する。当初3月までに臨床研究登録を開始する予定であったが、倫理委員会承認に時間がかかったことにより、4月以降に持ちこしたため。計画通りに症例登録と臨床研究の遂行を進める。
空主語パラメータの研究

本研究の目的は空主語パラメータを分解かつ再構築することで空主語パラメータ「肥大化」の問題を解決し、言語理論の深化及び発展に寄与することにある。19年度は欧米語のproとは異なる表層照応形である日本語の空項(argument ellipsis)とその関連現象の研究を行った。特に自由語順(scrambling)から主語の表層削除現象を導出することが理論的にも経験的にも困難であると主張した。この主張は以下3点の19年度の研究結果に依拠するものである。(1)様々な形で、Hale(1983)の(非)階層性パラメータの基本的考え方、すなわち、投射原理の適用の仕方が言語により異なるという洞察を再定式化しようとする試みが行われているが、日本語の自由語順と空項を単独のパラメータにより捉えることが難しいことを明らかにし、非階層性という類型論的分類自体を精査する必要性を指摘した。(2)主題役割素性の強弱により自由語順と日本語の空主語(argument ellipsis)導出することにも経験的に問題があることを指摘した。したがって、Oku(1998)のnull argument分析の根幹である、日本語の空項は欧米語のproとは異なる表層照応形であるという主張を基盤に研究を進めるべきであり、現存するデータでは、global parameter的視点から日本語の空項を捉えるのは不可能であることを指摘した。(3)上述の(1)及び(2)に共通する概念的主張は連鎖(chain)がインターフェイスにおいて有意義な解釈単位として機能しないということであり、この主張は、Inclusivenessを仮定したミニマリスト・プログラムの方向性を支持するものである生成文法におけるパラメータという概念の導入は言語学史上かつてない視点をもたらした。とりわけ、単一のパラメータが複数の一見異なる現象と関係している可能性を予測しうる点で、パラメータの導入は比較統語論における類型論的相関関係の記述に関し新たな視点を切り開いたといえよう。しかしながら、パラメータの導入は、本質的には相容れない文法現象を単一のパラメータに帰着させ、言語現象の本質を曖昧模糊とさせる危険を常に孕んでいる。この点においてパラメータの導入は諸刃の剣であり、個々のパラメータの経験的妥当性を検証することが理論全体の健全さを保つために必要となる。本研究の目的は、Hyams(1982)以来、いくつかの定式化が試みられてきた空主語パラメータの関連現象を洗いなおすという作業を通して、このパラメータの肥大という問題の解決法を探ることにある。本年度は、定動詞第二位と空主語を中心に研究を進め、定動詞第二位言語に見られる空主語に対するAdams(1987),Roberts(1992)、Vance(1997)に代表される先行研究が抱えるジレンマを解消した。具体的には、古代フランス語の空主語がproではなくPFインターフェイスにおける主語の削除現象であると主張し、空主語が空主語パラメータとは無関係に存在しうることを明らかにした。この主張は、現代ゲルマン及びスカンジナビア諸語の一般化、古代ギリシャ語やサンスクリット語に見られる韻律パターンからも支持されうるであろう。そして、この主張は以下3点の理論的可能性を支持することとなるであろう。(1)Oku(1998),Saito(2003)に代表されるnull argumentsの研究、(2)定動詞第二位の現象がPFの現象であるというChomsky(1994)及びBoskovic(2001)の主張、(3)通時的に観察されたロマンス諸語の"skewed pro"はそもそもイタリア語などに見られるproではない。(これらの成果の一部を、第23回日本英語学会(於九州大学)にて報告した。)主語パラメータ自体の肥大化の問題を解決することを目的としている。本年度はその研究をもとにVerb-secondとreferential proが両立しないという前年度研究の観察が一般化として成立しうるか否かに重点を置くことで、屈折形態の豊かさを基にした空主語の分布の説明を再定式化する可能性を追求した。この可能性は先行研究で問題であったIceland語に代表される屈折形態が豊かであるにもかかわらずreferential proを許さない言語の存在を予測できる。具体的作業として、以下、二つに従事した。(1)ProのidentificationをVerb-secondが阻止するという観察の妥当性の調査を行った。(2)何故ProのidentilicationをVerb-secondが阻止するのかを明らかに。(1)に関して、潜在的な反例がSanskmit(Vedic Sanskrit)であることを突き止め、現在調査中である。おそらくこの言語のcliticの複雑な分布が干渉要因となっている可能性があり、その点を考慮すべきであるという見解をとっている。(2)に関して、Complementizerの特性を利用した分析を模索した。より具体的には、近年のミニマリズムの主張に従い、strong phase headが各操作をいわば主導することでphase内の計算が行われるという仮説を追求し、phase-headと従来の機能範疇が協働する場合の条件が何であるのかを考察した。しかしながら、この可能性を追求するために、West Germanic諸語(West Flemish, Bavarian等)のComplementizer Agreementを調査した。これらの言語のpleonastic proの分布から、顕在的なComplementizer Agreementを基にすると干渉要因が多すぎることが分かった。

19年度は欧米語のproとは異なる表層照応形である日本語の空項(argument ellipsis)とその関連現象の研究を行った。特に自由語順(scrambling)から主語の表層削除現象を導出することが理論的にも経験的にも困難であると主張した。この主張は以下3点の19年度の研究結果に依拠するものである。(1)様々な形で、Hale(1983)の(非)階層性パラメータの基本的考え方、すなわち、投射原理の適用の仕方が言語により異なるという洞察を再定式化しようとする試みが行われているが、日本語の自由語順と空項を単独のパラメータにより捉えることが難しいことを明らかにし、非階層性という類型論的分類自体を精査する必要性を指摘した。(2)主題役割素性の強弱により自由語順と日本語の空主語(argument ellipsis)導出することにも経験的に問題があることを指摘した。したがって、Oku(1998)のnull argument分析の根幹である、日本語の空項は欧米語のproとは異なる表層照応形であるという主張を基盤に研究を進めるべきであり、現存するデータでは、global parameter的視点から日本語の空項を捉えるのは不可能であることを指摘した。(3)上述の(1)及び(2)に共通する概念的主張は連鎖(chain)がインターフェイスにおいて有意義な解釈単位として機能しないということであり、この主張は、Inclusivenessを仮定したミニマリスト・プログラムの方向性を支持するものである
電気光学効果を用いた超高速偏光変調・偏光操作デバイスの研究

光の偏光状態の制御は、光通信・計測・分光等さまざまな分野において重要な技術である。高速に偏光状態を制御するためには、2つの偏光成分間の位相整合と、光波と高速変調信号の速度整合とを同時に取らねばならない。本研究では、2偏光成分間の位相整合のための短周期分極反転構造と、光波と変調信号の速度整合のための長周期分極反転構造を組み合わせた二重周期分極反転構造を用いた新しい高速偏光制御デバイスを提案した。試作の結果、15GHz帯における基本動作実験に成功し、その有用性を実証した光の偏光状態の制御は、光通信・計測・分光等さまざまな分野において重要な技術である。試作の結果、15GHz帯における基本動作実験に成功し、その有用性を実証した本研究は、研究代表者がかねてから研究を進めてきた"強誘電体分極反転構造を用いた電気光学変調技術"を用いて、DCからマイクロ波・ミリ波帯において動作可能な新しい小型高性能偏光変調・偏光操作デバイスを開発することを目的とするものである。本年度は下記の研究成果を得た。1.高速偏光変調デバイスの動作解析・設計単一モード直線導波路とコプレーナー型進行波型変調電極を用いた高速偏光変調デバイスの設計を行なった。基板材料には、z-cut LiTaO_3を用いて、電気光学テンソル成分r_<51>を利用した高速偏光変調の動作解析を行った。基板の屈折率の分散(材料分散)と光導波路による分散(構造分散)を考慮して、分極反転周期、光導波路、電極構造と変調作用の関係を求め、予想される特性を明らかにした。2.分極反転構造と両偏光導波可能な光導波路の作製これまでに、LiNbO_3やLiTaO_3などを用いた分極反転構造光導波路デバイスが報告されているが、そのほとんどは、プロトン交換導波路をベースとしている。しかし、プロトン交換導波路は単一偏光のみ導波可能であり、偏光制御デバイスへの適用は困難である。また、市販のLiNbO_3導波型電気光学変調器に用いられているチタン拡散法では、1000°C以上での熱拡散処理が必要であり、キュリー点が700°C程度であるLiTaO_3への適用は難しい。そこで、本研究では、両偏光が導波可能で600°C程度の熱処理で作製可能なニッケル拡散光導波路を採用した。ニッケル厚さ、熱拡散条件と導波特性の関係を詳細に調べて、低損失な単一モード導波路を作製するための条件、さらに、ニッケル拡散導波路に分極反転構造を作製するための条件を見出した。3.デバイス試作、動作実験設計に基づいてプロトタイプデバイスを試作した。動作実験の結果、波長633nmにおいて基本偏光変調動作の確認に成功した。本研究は、研究代表者がかねてから研究を進めてきた"強誘電体分極反転構造を用いた電気光学変調技術"を用いて、DCからマイクロ波・ミリ波帯において動作可能な新しい小型高性能偏光変調・偏光操作デバイスを開発することを目的とするものである。1.二重周期分極反転偏光変調デバイスの動作解析・設計マイクロ波ミリ波帯の高速電気信号を用いて高能率に偏光変調を行うために、二重周期分極反転構造を利用した新しいタイプの高速偏光変調デバイスを提案した。このデバイスは、二重周期分極反転構造を用いることにより、高速偏光変調において重要である直交する2偏光成分間の擬似位相整合(QPM)と、光波と変調波間の擬似速度整合(QVM)とを同時に達成して、高速で高能率な偏光変調を可能とするものである。基板材料として、z-cut LiNbO_3あるいはz-cut LiTaO_3を用いた場合について、デバイスの動作解析を行ない、予想される特性を明らかにした。特に、z-cut LiTaO_3を用いると、動作光波長範囲の広い偏光変調デバイスを実現できることを示した。さらに、プロトタイプデバイスとして15GHz帯で動作する偏光変調デバイスの設計を行った。2.デバイス試作、動作実験設計したプロトタイプ高速偏光変調デバイスを試作した。動作実験の結果、光波波長633nm、変調周波数15GHzにおいて基本変調動作の確認に成功した。また、試作デバイスの変調周波数特性の評価も行い、理論特性との良い一致を見た。本研究は、研究代表者がかねてから研究を進めてきた“強誘電体分極反転構造を用いた電気光学変調技術"を用いて、DCからマイクロ波・ミリ波帯において動作可能な新しい小型高性能偏光変調・偏光操作デバイスを開発することを目的とするものである。1.高性能偏光分離素子の特性解析・設計高速偏光変調により生成された偏光方向の異なるサイドバンド成分を分離するための偏光分離素子の動作解析を行った。

TE・TM両偏光モードが導波可能なニッケル拡散導波路と、TM(TE)偏光のみが導波可能なプロトン交換導波路を用いてY分岐導波路型素子を構成して、広い動作波長範囲にわたって高い偏光分離比を得るための条件を、ビーム伝搬法を用いて詳細に解析した。その結果、分岐角度1/2001/300radとすれば、30dB以上の消光比が得られることを明らかにした。さらに、基板としてz-cutLiTaO3を用いた場合について、予想される特性を明らかにして、波長1.55μm帯で動作する偏光分離素子の設計を行った。2.偏光分離素子の試作、動作実験設計した偏光分離素子を試作した。ニッケル拡散光導波路作製のためのニッケル薄膜の成膜条件を改良して、従来に比べて遅い成膜速度(0.005nm/s)で作製した薄膜を用いたところ、従来のものに比べて低損失な光導波路(伝搬損失4dB/mm⇒3dB/mm)を得ることに成功した。さらに、ニッケル拡散光導波路とプロトン交換光導波路を用いたY分岐導波路素子の作製も行った。2種の光導波路作製プロセスでの相互干渉があることがわかり、設計どおりの消光比を得るには到らなかったが、高性能偏光変調・操作デバイスを得るための基本実験データを得ることができた。
入力地震動をパラメタとした簡易震動実験手法の開発に関する研究

入力地震動をパラメタとした振動実験を実現するため,鉄筋コンクリート(以下,RC)造部材を模擬し,試験体製作に伴う経費および労力を節減する超縮小模型による簡易振動実験手法開発を行った.最初の課題は,RC造部材の復元力特性を模擬する材料の検索であったが,単一材料でそのようなものは見つからなかった.そこで,主筋のみを配し,横補強筋の代わりに高靭性繊維補強セメント複合材料(HPFRCC)を用いた超小型模型を作成し,RC造部材の復元力特性を模擬できるかどうか検討した.その結果,HPFRCCを用いた超縮小模型でRC造部材の復元力特性を充分に模擬できることがわかった.そして,HPFRCCの調合条件,繊維量,主筋,試験体端部の固定法などを変えることにより,復元力特性を変化させ,制御できることができることがわかった.また,曲げ耐力,降伏剛性などは,RC造に用いられる略算式や曲げ解析で算定したものとほぼ対応した.よって,HPFRCCを用いた超縮小模型によってRC造を充分に模擬できることが確認された.そして,HPFRCCを用いた超縮小模型を用いて入力地震動の振幅,周期特性を様々に変化させた振動実験を行って,入力地震動の性質とRC構造の損傷の関係について検討を行った.その結果,従来地震応答解析では確認されていた,試験体の損傷(応答変形)は,その等価周期(ほぼ試験体の弾性周期の3倍程度)における入力地震動の弾性応答スペクトルの値と強い相関がある,ということが振動実験でも確認された.入力地震動をパラメタとした振動実験を実現するため,鉄筋コンクリート(以下,RC)造部材を模擬し,試験体製作に伴う経費および労力を節減する超縮小模型による簡易振動実験手法開発を行った.最初の課題は,RC造部材の復元力特性を模擬する材料の検索であったが,単一材料でそのようなものは見つからなかった.そこで,主筋のみを配し,横補強筋の代わりに高靭性繊維補強セメント複合材料(HPFRCC)を用いた超小型模型を作成し,RC造部材の復元力特性を模擬できるかどうか検討した.その結果,HPFRCCを用いた超縮小模型でRC造部材の復元力特性を充分に模擬できることがわかった.そして,HPFRCCの調合条件,繊維量,主筋,試験体端部の固定法などを変えることにより,復元力特性を変化させ,制御できることができることがわかった.また,曲げ耐力,降伏剛性などは,RC造に用いられる略算式や曲げ解析で算定したものとほぼ対応した.よって,HPFRCCを用いた超縮小模型によってRC造を充分に模擬できることが確認された.そして,HPFRCCを用いた超縮小模型を用いて入力地震動の振幅,周期特性を様々に変化させた振動実験を行って,入力地震動の性質とRC構造の損傷の関係について検討を行った.その結果,従来地震応答解析では確認されていた,試験体の損傷(応答変形)は,その等価周期(ほぼ試験体の弾性周期の3倍程度)における入力地震動の弾性応答スペクトルの値と強い相関がある,ということが振動実験でも確認された.まず鉄筋コンクリート部材のように降伏までに徐々に剛性が低下し、降伏後に履歴ループを描く単一材料を合成樹脂系のものから探したが,残念ながら見つけることができなかった.そこで,補強繊維に横補強筋の役割をもたせ,繊維補強コンクリートを用いて鉄筋コンクリート造を模擬する試験体を作製することにした.試験体は,型枠に端部の鉄板および主筋を配し,繊維補強コンクリートを打つだけなのでその数が35体であるにもかかわらず,非常に簡易に作成することができる.主筋に様々な加工をし,様々な鉄筋コンクリートの復元力特性を再現できるかどうかが課題となる.今年度は,スリップの再現を主たる目的とした.試験体のパラメタとしては,主筋にネジ鋼を使用した場合をプロトタイプとし,ストローを被せて付着を低減,あるいは丸鋼を用いた場合にスリップ状の復元力特性が得られるか,試験体端部鉄板の内部のネジ切り加工が必要かである.振動実験は1本柱とし,柱頭柱脚の水平面を維持するための建研式の加力治具を作成した.本来の実験予定は9月であったが,振動台が故障修理というアクシデントが生じてしまい,実験実施が2月にずれ込んだが,何とか今年度中に行うことができた.実験は,最初は端部が鉄板1枚では,充分な剛性が得られなかったが,端部を補強することにより,本作成方法による簡易試験体においても,充分に鉄筋コンクリート造を模擬する復元力特性が得られた.付着を低減した試験体は,期待通りスリップが生じ,そのような加工によって想定する復元力特性を再現できることがわかった.ただし,端部鉄板内部のネジ切り加工の有無については,ネジ切り加工がないと主筋が抜け出してしまった.端部鉄板内部のネジ切り加工は,やや手間がかかるため,試験体製作の簡易性を勘案すると,この部分の施工をどうするかが課題となった.入力地震動をパラメタとした振動実験を実現するため,RC部材を模擬し,試験体製作に伴う経費および労力を節減するHPFRCCを用いた超縮小模型による簡易振動実験手法開発を行った.その第一段階として実際にHPFRCCを用いた超小型模型を作成した.超小型模型は,HPFRCCの調合条件,繊維量,主筋(ネジ鋼,丸鋼,丸鋼にストローを被覆,プレテンションを付加),試験体端部の固定法(スタブ,鉄板)などをパラメタとした.そして,復元力特性を把握するための振幅が徐々に増大する漸増サイン波を入力した振動実験を行い,その復元力特性発現について検討した.

その結果,超縮小模型でも従来のRC造と同様の復元力特性が得られ,配筋,調合などの試験体の様々な詳細を変化させることにより復元力特性を変化させることができることがわかった.また,曲げ耐力,降伏剛性などは,RC造に用いられる略算式や曲げ解析で算定したものとほぼ対応した.よって,HPFRCCを用いた超縮小模型によってRC造を充分に模擬できることが確認された.そして,HPFRCCを用いた超縮小模型を用いて入力地震動の振幅,周期特性を様々に変化させた振動実験を行って,入力地震動の性質とRC構造の損傷の関係について検討を行った.その結果,従来地震応答解析では確認されていた,試験体の損傷(応答変形)は,その等価周期(ほぼ試験体の弾性周期の3倍程度)における入力地震動の弾性応答スペクトルの値と強い相関がある,ということが振動実験でも確認された.
地球回転と地球内部の密度不連続・非断熱密度分布・粘性率の研究

本研究目的はGlacial Rebound(数万年スケール)に応答した地球回転速度の変化や極移動に,地球内部の粘性率分布・670kmの密度不連続面・上部マントルに存在する非断熱密度分布がどのような影響をもたらすかを定量的に評価することである.地球表層の質量再分配に伴う地球内部の変形は,粘弾性応力と浮力のバランスで決定される.当然,Glacial Reboundに関係する極移動や地球回転速度の時間変化は,上部マントルの非断熱密度変化や密度不連続面の応答の情報を含んでいるはずである.この研究において,これらの非断熱密度変化が地球のレスポンスにどのように影響を及ぼすかを定量的に調べ,次数2(波長がほぼ2万kmで地球回転に関係した次数)の変形において最も大きいことを明らかにした.これらの成果を踏まえ,過去2万年間の氷床融解に伴う極移動の計算を行った.その結果極移動は670km密度不連続面の変形モード(M1モード)とリソスフェアの粘性率に強く依存することを明らかにした.リソスフェアの粘性率に依存することは,fluid tidal Love number (k_<f'>)に強く依存することを意味している.M1モードの強度をΔk_2とおくと,その相対強度はΔk_2/k_fで表わされる.リソスフェアが弾性体の時のΔk_2/k_fは,粘弾性体の時の値に比べ大きく,M1モードの効果がみかけ上大きく見積もられる.これらの研究により,今まで極移動は下部マントルの粘性率とリソスフェアの厚さに依存し,地球回転速度は下部マントルのみに依存するとされてきたが,本研究により,どちらも下部マントルの粘性率のみに依存することが明らかになった.本研究目的はGlacial Rebound(数万年スケール)に応答した地球回転速度の変化や極移動に,地球内部の粘性率分布・670kmの密度不連続面・上部マントルに存在する非断熱密度分布がどのような影響をもたらすかを定量的に評価することである.地球表層の質量再分配に伴う地球内部の変形は,粘弾性応力と浮力のバランスで決定される.当然,Glacial Reboundに関係する極移動や地球回転速度の時間変化は,上部マントルの非断熱密度変化や密度不連続面の応答の情報を含んでいるはずである.この研究において,これらの非断熱密度変化が地球のレスポンスにどのように影響を及ぼすかを定量的に調べ,次数2(波長がほぼ2万kmで地球回転に関係した次数)の変形において最も大きいことを明らかにした.これらの成果を踏まえ,過去2万年間の氷床融解に伴う極移動の計算を行った.その結果極移動は670km密度不連続面の変形モード(M1モード)とリソスフェアの粘性率に強く依存することを明らかにした.リソスフェアの粘性率に依存することは,fluid tidal Love number (k_<f'>)に強く依存することを意味している.M1モードの強度をΔk_2とおくと,その相対強度はΔk_2/k_fで表わされる.リソスフェアが弾性体の時のΔk_2/k_fは,粘弾性体の時の値に比べ大きく,M1モードの効果がみかけ上大きく見積もられる.これらの研究により,今まで極移動は下部マントルの粘性率とリソスフェアの厚さに依存し,地球回転速度は下部マントルのみに依存するとされてきたが,本研究により,どちらも下部マントルの粘性率のみに依存することが明らかになった.本研究の目的は,Glacial Rebound(数万年スケール)に応答した地球回転速度の時間変化や極運動に,地球内部の粘性分布・670kmの密度不連続面・上部マントルに存在する非断熱密度変化がどのような影響をもたらすかを定量的に評価することである.その結果をもとに,マントル対流の時間スケールに対するこれらの影響を考察する.地球表層の質量再分配に伴う地球内部の変形は,粘弾性断生応力と浮力のバランスで決定される.当然,Glacial Reboundに関係する極移動や地球回転速度の時間変化は,上部マントルの非断熱密度変化や密度不連続面の応答の情報を含んでいるはずである.今年度は,これらの非断熱密度変化が地球のレスポンスにどのように影響を及ぼすかの研究を進めて,この非断熱密度変化の影響は,次数2(波長がほぼ2万km地球回転に関係した次数)の変形において最も大きいことを明らかにした。これらの成果を踏まえ,過去2万年間の氷床融解に伴う地球の極移動の計算プログラムの作成および極移動の計算を行った。その結果,極移動は670km密度不連続面の変形モードとリソスフェアの粘性率に強く依存することを明らかにした。つまり、670km密度不連続とリソスフェアの緩和モードには、trade-offの関係があることが判明した。これらの結果はGeophysical Journal Internatoalに現在投稿中である。なお、南極の氷床の融解歴史に関しても研究を進めている。本研究目的は、Glacial Rebound (数万年スケール)に応答した地球回転速度の時間変化や極運動に、地球内部の粘性分布・670kmの密度不連続面・上部マントルに存在する非断熱密度変化がどのような影響をもたらすかを定量的に評価することである。その結果をもとに、マントル対流の時間スケールに対するこれらの影響を考察する。地球表層の質量再分配に伴う地球内部の変形は、粘弾性応力と浮力のバランスで決定される。

今年度は過去100万年間の氷床サイクルに伴う地球の極移動の計算プログラムの作成および極移動の計算を行った。永年変化に関する極移動は、表層荷重及びそれに対する固体地球の変形によるターム(荷重ターム)と、地球回転変動によるターム(回転ターム)によっていて、マントルの粘性が一様モデルに近い時回転タームが効いていることを明らかにした。一様モデルの時は、極移動は670km密度不連続面の変形モードとリソスフェアの粘性率に強く依存することを定量的に示した。これらは氷床サイクルの時間スケールが、670km密度不連続の緩和モード(M1)とリソスフェアのマックスウェル緩和時間とほぼ等しいことによることによる。また、それぞれのモードは慣性モーメントの変化に関しては逆の効果を生じることを明らかにし、Geophysical Journal Internatonalに現在投稿中である。なお、地球回転の観測量から、南極の氷床の融解歴史や現在の両極の氷床のマスバランスの研究を進めている。地球表層の質量再分配に伴う地球内部の変形は,粘弾性応力と浮力のバランスで決定される.当然,Glacial Reboundに関係する極移動や地球回転速度の時間変化は,上部マントルの非断熱密度変化や密度不連続面の応答の情報を含んでいるはずである.この研究において,これらの非断熱密度変化が地球のレスポンスにどのように影響を及ぼすかを定量的に調べ,次数2(波長がほぼ2万kmで地球回転に関係した次数)の変形において最も大きいことを明らかにし,論文として公表した.これらの成果を踏まえ,過去2万年間の氷床融解に伴う地球の極移動の計算プログラムの作成及び極移動の計算を行った.その結果,極移動は670km密度不連続面の変形モード(M1モード)とリソスフェアの粘性率に強く依存することを明らかにした.リソスフェアの粘性率に依存することは,fluid tidal Love number (k_f, t→∞の時のtidal Love number)に強く依存することを意味している.リソスフェアが弾性体のときのk_fは,粘弾性体の時の値に比べ有意に小さい.M1モードの強度をΔk_2とおくと,その強度はΔk_2/k_fで表現される.リソスフェアが弾性体の時のΔk_2/k_fは,粘弾性体の時の値に比べ大きく,M1モードの効果がみかけ上大きく見積もられる.これらの研究により,今まで極移動は下部マントルの粘性率とリソスフェアの厚さに依存し,地球回転速度は下部マントルのみに依存するとされてきたが,本研究によりどちらも下部マントルの粘性率のみに依存することが明らかになった.本結果は現在国際誌(Earth and Planetary Science Letters)に投稿中である.
天然物基本骨格合成酵素の構造と機能解析

微生物や植物の生産する天然物は、医薬品をはじめとする有用物質の探索源、供給源として最も有望視されるケミカルプールである。本研究では、天然物の中でも最も構造多様性に富むポリケタイドおよびトリテルペンの基本骨格構築にかかわる生合成酵素を取り上げ、精密な機能解析を基盤とした分子多様性の創出を試みた。(ポリケタイド合成酵素の機能解析)各種糸状菌より相同性を利用したPCR法およびライブラリースクリーニングを組み合わせ、新規I型ポリケタイド合成酵素遺伝子を多数クローニングし、異種糸状菌あるいは酵母における発現系を利用して酵素機能を同定した。これらの研究から、糸状菌のメラニン生合成に新系路の存在することを見いだした。また、変異導入酵素の機能解析から、新たな機能を持つドメインの存在も明らかにしている。植物、バクテリア由来のIII型ポリケタイド合成酵素についても、新規酵素遺伝子をクローニングしたほか、各種変異導入酵素を作成し、基質・生成物特異性制御に関わるアミノ酸残基の特定に成功した。(トリテルペン合成酵素の機能解析)各種トリテルペン生産植物より30種を越えるOSC cDNAをクローニングし、酵母での発現により酵素機能の同定を行い、そのうち3種は新規の生成物特異的酵素であった。このほか、単子葉植物からは初の複数の生成物を与える多機能型酵素を同定した。また、モデル植物であるシロイヌナズナからは13種中8種のトリテルペン合成酵素をクローニングし酵素機能の解析を行った。これらの酵素が生成するトリテルペン骨格は同定されたものだけでも25種を越えており、そのうち少なくとも3種は新規のトリテルペン骨格であった。本研究で得られた成果は、機能ゲノム学的アプローチにより効率良く新規天然物を探索することが可能であることを示しており、また、遺伝子組み換え技術による希少有用天然物の安定大量供給への道を開くものである。A.fumigatus由來alb1遺伝子の全長ORFを異種糸状菌発現用プラスミドベクターのα-アミラーゼプロモーター下流に組み込み、A.oryzaeに形質転換・導入した。形質転換株の発現誘導菌体より、生産化合物を抽出、単離精製、各種スペクトルによる構造解析を行ったところ、A.nidulans由来のポリケタイド合成酵素WAの産物と全く同一のナフトピロンであった。一方、A.fumigatusゲノム上alb1遺伝子の近傍に存在するayg1遺伝子の破壊株を作製したところ、その胞子は、本来の黒色ではなくA.nidulansに類似した緑色を呈した。これらの結果から、Alb1pとAyg1pの両タンパクが本来の黒色色素生合成に関与するものと想定し、上記と同様の方法でalb1とayg1両遺伝子をA.oryzaeで共発現させた。その生産化合物を単離構造解析したところ、他の糸状菌における黒色メラニンの生合成中間体として確立されている1,3,6,8-テトラヒドロキシナフタレンと同定した。以上の結果から、Aspergillusfumigatusにおいては、単独ではヘプタケタイド合成酵素として機能するAlb1pがAyg1pと協同することにより、ペンタケタイドである1,3,6,8-テトラヒドロキシナフタレンを与え、これがA.fumigatus胞子のDHN-メラニン黒色色素の中間体となっていると結論した。糸状菌還元型ポリケタイド合成酵素遺伝子として既にクローニングされているロバスタチンおよびT-トキシン生合成のPKSの配列をもとに、縮重入りプライマーをデザインし、ソラナピロン生産株A.solani548のゲノムDNAを鋳型にPCRを行い、約900bpの断片を得た。