hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乱れのスペクトルによる非定常乱流火炎伝播機構のモデリング展開

予混合火炎が乱流場を球状に伝播するとき,火炎が小さいときは大小様々な乱れ渦に含まれるエネルギースペクトルのうち小さな渦のもののみが火炎に乱れとして作用し,火炎が大きくなるにつれて大きな渦までもが火炎に作用するとのモデルに基づく有効乱れ強さを提案し,球状伝播火炎伝播機構の解析を行った.火炎伝播中に乱流火炎面積や曲率などの火炎面の特性がどのように変化するのかを明らかにするとともに,乱流燃焼速度が有効乱れ強さとの関係を示した.予混合火炎が乱流場を球状に伝播するとき,火炎が小さいときは大小様々な乱れ渦に含まれるエネルギースペクトルのうち小さな渦のもののみが火炎に乱れとして作用し,火炎が大きくなるにつれて大きな渦までもが火炎に作用するとのモデルに基づく有効乱れ強さを提案し,球状伝播火炎伝播機構の解析を行った.火炎伝播中に乱流火炎面積や曲率などの火炎面の特性がどのように変化するのかを明らかにするとともに,乱流燃焼速度が有効乱れ強さとの関係を示した.研究代表者が示すように,予混合火炎が乱流場を球状に伝播するとき,その燃焼速度が伝播中に増大する.その原因は,火炎の大きさが小さいときは,大小様々な乱れ渦に含まれるエネルギースペクトルのうち小さな渦のもののみが火炎に乱れとして作用し,火炎が大きくなるにつれて大きな渦までもが火炎に作用するためであるものと考えられる.このような非定常乱流火炎の伝播機構を考えるには,従来のような乱れ場を代表する単一の乱れ強さ,スケールのみを考慮した検討のみでは不十分であると考え,乱れの空間スケールやエネルギースペクトルが伝播中の球状火炎にどのように作用するかを調べた.国内随一の高圧定容乱流燃焼装置を用い,まず,3次元PIV流速測定により得られた速度ベクトルより,乱れ成分についての空間相関関数を求めた.そして,乱れの波数エネルギースペクトルを得た.さらに,乱れの空間積分スケール,テイラーのマイクロスケールを算出した.つぎに,燃焼実験を行い,火炎伝播中の火炎半径と乱流燃焼速度を測定し,その時間変化を求めた.火炎には,その半径よりも小さな乱れ渦のみが作用するものとして,乱れの波数エネルギースペクトルのうち,火炎半径に相当する波数以上のエネルギーを有効乱れ強さとして,有効乱れ強さと燃焼速度との関係を調べた.その結果,伝播中の球状火炎の乱流燃焼速度は,本研究で用いた有効乱れ強さと強い相関を有し,有効乱れ強さの考え方が有用であることが明らかとなった.しかしながら,乱れ強さが異なる場合には,同一の有効乱れ強さにおいても乱流燃焼速度と層流燃焼速度の比は同一とならないことも明らかとなった.そこで,有効乱れ強さとテイラーのマイクロスケールに基づくレイノルズ数による検討を行った.これにより,伝播中の球状火炎の乱流燃焼速度は,有効乱れ強さを用いたレイノルズ数に強く結びついていることを見いだした.これまでに研究代表者が示してきた球状伝播する予混合乱流火炎の燃焼速度が伝播中に増大する原因を,有効乱れ強さと呼ぶ概念により解析した.この有効乱れ強さとは,大小様々な乱れ渦に含まれるエネルギースペクトルのうち火炎に乱れとして作用するエネルギーのみを考慮する乱れ強さとして定義した.すなわち,火炎の大きさが小さいときは,大小様々な乱れ渦に含まれるエネルギースペクトルのうち小さな渦のもののみが火炎に乱れとして作用し,火炎が大きくなるにつれて大きな渦までもが火炎に作用すると考える非定常乱流火炎の伝播機構を考えるには,従来のような乱れ場を代表する単一の乱れ強さ,スケールのみを考慮した検討のみでは不十分であると考え,有効乱れ強さの考えに基づき乱れの空間スケールやエネルギースペクトルが伝播中の球状火炎にどのように作用するかを調べるとともに,その解析結果により乱流火炎伝播のモデル化を試みたここでは,火炎には,その半径よりも小さな乱れ渦のみが作用するものとして,乱れの波数エネルギースペクトルのうち,火炎半径に相当する波数以上のエネルギーを有効乱れ強さとして,昨年度に引き続き国内随一の高圧定容乱流燃焼装置を用いて測定した火炎の乱流燃焼速度の解析を行ったその結果,伝播中の球状火炎の乱流燃焼速度は,平均的な乱れ強さの変化によらず,有効乱れ強さとテイラーのマイクロスケールに基づくレイノルズ数により整理できることを示した.さらに,有効乱れ強さが等しい場合には,層流火炎に作用する熱一拡散効果と乱流火炎の燃焼速度にも相関がある結果が得られたこの解析手法において有効乱れ強さを一定とする比較検討により,乱流燃焼速度に及ぼす熱-拡散効果の影響の単独での検討が可能になるものと期待されるこれらの知見は,今後ますます重要とされる実用的な乱流燃焼速度モデルを構築するうえで,有用な知見となるものと考えられる国内随一の高圧定容乱流燃焼装置を用いて,球状伝播する非定常予混合乱流火炎の断層写真撮影を行った.この断層写真により,火炎周長,局所の火炎曲率など乱流火炎面形状に関する特性を得た.また,乱流火炎の反応進行変数の分布を得た.本研究の目的は,定常バーナー乱流火炎などとは異なり,球状伝播火炎の乱流燃焼速度が伝播中に増大し続ける原因を明らかにするとともに,この球状伝播乱流火炎の伝播機構をモデリング手法を通じて明らかにすることであった.ここで,乱流燃焼速度は,乱れによる火炎面積の増大と,乱れによる火炎伸長に起因する局所火炎面燃焼速度の変化のふたつの要因により決定されているものと考えられる.

そこで,上述の目的を達成するために,まず,火炎伝播および混合気圧力が高くなるにつれて,火炎面積が乱流時に層流時からどの程度増加しているのかを,定量的に明らかにした.そして,これらの火炎面形状には,乱れのスペクトルに基づく空間スケールなどの特性が影響しているものとの考えに基づき,モデリング手法を適用して考察を行った.その結果,火炎伝播中の乱流燃焼速度増大は,おもに火炎の反応進行変数が火炎の半径方向の広い範囲に分布する大きなスケールでの変形に起因することが明らかとなった.また,混合気圧力が高くなると,火炎厚さと乱れ渦の最小スケールであるコルモゴロフスケールが小さくなり,小さなスケールの凹凸が火炎面に形成されるために燃焼速度が増大することを明らかにした.さらに,乱れによる火炎伸長に起因する局所火炎面燃焼速度の変化も,層流火炎の火炎伸長時の類推から,乱流カルロビッツ数を用いて定量的に予測できることを明らかにした.これらの知見は,今後ますます重要とされる実用的な乱流燃焼速度モデルを構築するうえで,有用な知見となるものと考えられる.
仮想世界におけるシミュレーションのためのコンテンツ作成共有基盤

本研究では,誰でも簡単に映像コンテンツを作成できる環境を用意し,自由に常識知識などを設定することで,ユーザが仮想世界においてものがものに及ぼす作用などをみることのできる学習支援のための基盤を開発する.2018年度は常識知識を用いることによりものに及ぼす作用を表現する方法について検討し論文にまとめた.プロトタイプとして作成したシステムはユーザの行動履歴と仮想世界におけるオブジェクトがインタラクションすることにより何らかの作用をもたらすものである.論文では,下記のようなシステムについて開発した.プレイヤのリアルタイムの感情とゲーム上での行動履歴を元に物語を生成するシステムを開発した.基本的なアイデアは以下の通りである.1)現実ではあり得ない不思議な道具を設定し,プレイヤがハンドコントローラーを用いてそれを体験する,2)プレイ中のプレイヤの表情認識をすることにより感情を取得する,3)プレイヤの感情に応じたリアクションに応じてコンテンツを出力する,4)プレイヤの行動と感情の履歴によりテキストを出力する.ユーザの行動や感情表現により,仮想空間へもたらされるものが異なって設定されており,異なる作用が展開される.ユーザが個別に設定をすることが可能なように現在のところは開発されていないため,その設定を設定できるようなものを今後開発していく必要がある.その他,ユーザが素材を組み合わせることにより簡単に学習コンテンツを作成できるようになシステムとして開発していく予定である.常識知識を設定することによりものがものに及ぼす作用の表現について検討したため.今後は学習コンテンツとして,自由にユーザが常識知識を設定することができ,学習素材として共有することが出来るようなシステムを作成していきたいと考えている.本研究では,誰でも簡単に映像コンテンツを作成できる環境を用意し,自由に常識知識などを設定することで,ユーザが仮想世界においてものがものに及ぼす作用などをみることのできる学習支援のための基盤を開発する.2018年度は常識知識を用いることによりものに及ぼす作用を表現する方法について検討し論文にまとめた.プロトタイプとして作成したシステムはユーザの行動履歴と仮想世界におけるオブジェクトがインタラクションすることにより何らかの作用をもたらすものである.論文では,下記のようなシステムについて開発した.プレイヤのリアルタイムの感情とゲーム上での行動履歴を元に物語を生成するシステムを開発した.基本的なアイデアは以下の通りである.1)現実ではあり得ない不思議な道具を設定し,プレイヤがハンドコントローラーを用いてそれを体験する,2)プレイ中のプレイヤの表情認識をすることにより感情を取得する,3)プレイヤの感情に応じたリアクションに応じてコンテンツを出力する,4)プレイヤの行動と感情の履歴によりテキストを出力する.ユーザの行動や感情表現により,仮想空間へもたらされるものが異なって設定されており,異なる作用が展開される.ユーザが個別に設定をすることが可能なように現在のところは開発されていないため,その設定を設定できるようなものを今後開発していく必要がある.その他,ユーザが素材を組み合わせることにより簡単に学習コンテンツを作成できるようになシステムとして開発していく予定である.常識知識を設定することによりものがものに及ぼす作用の表現について検討したため.今後は学習コンテンツとして,自由にユーザが常識知識を設定することができ,学習素材として共有することが出来るようなシステムを作成していきたいと考えている.来年度に必要な金額を使うため.
活動依存的シナプス前機能形成機構の解明

可溶性タンパク質の前シナプス特異的局在機構前シナプス部位に存在する可溶性タンパク質、Complexin II(CPX II)の前シナプス部位特異的局在機構解明のため、エピトープタグを付与したCPX IIをラット海馬神経初代培養細胞に導入し、その局在を観察した。局在の偏りを明らかにするため、共焦点レーザー顕微鏡で定量解析用画像を取得した。取得した画像を画像解析ソフトを応用した粒子解析手順を開発して解析し、CPX IIの神経軸策に偏った局在を明らかにした。さらに欠失変異をCPX IIに導入し、軸策に特異的に局在するために必要な領域の限定を行った。また、決定した最小領域をGFP遺伝子と結合し前脳で発現するトランスジェニックマウスを作製した。シナプス前タンパク質、SNAP-25のリン酸化SNAREタンパク質であるSNAP-25のSer187位でのリン酸化の機能を明らかにするため、ラット脳内でのリン酸化パターンを調べ、発生依存的にリン酸化が亢進することを見出した。また、in vivoで神経活動が活性化された場合に脱リン酸化方向に平衡が傾くことを明らかにした。リン酸化のSNARE複合体形成への影響を免疫沈降法、定量的ブロット法を用いて解析し、SNAP-25のリン酸化によってSNARE複合体の形成が増強されることを明らかにした。さらに遺伝子変異マウスの作成にも着手し、キメラマウスを介してSer187位がAlaに置換されたヘテロマウスを2ライン得た。得られた変異マウスを掛け合わせ、ある発生時期に特殊な表現形によって一部のマウスが死亡する事、半数のホモマウスが胎生致死になっていると考えられる結果を得た。またこれらの変異マウスでは確かにSNAP-25の発現は見られるが、リン酸化が見られないこと、RNAレベルでも確かに変異遺伝子座が存在していることを確認した。可溶性タンパク質の前シナプス特異的局在機構前シナプス部位に存在する可溶性タンパク質、Complexin II (CPX II)の前シナプス部位特異的局在機構解明のため、エピトープタグを付与したCPX IIをラット海馬神経初代培養細胞に導入し、その局在を観察した。

またこれらの変異マウスでは確かにSNAP-25の発現は見られるが、リン酸化が見られないこと、RNAレベルでも確かに変異遺伝子座が存在していることを確認した。可溶性タンパク質の前シナプス特異的局在機構前シナプス部位に存在する可溶性タンパク質、Complexin II(CPX II)の前シナプス部位特異的局在機構解明のため、エピトープタグを付与したCPX IIをラット海馬神経初代培養細胞に導入し、その局在を観察した。局在の偏りを明らかにするため、共焦点レーザー顕微鏡で定量解析用画像を取得した。取得した画像を画像解析ソフトを応用した粒子解析手順を開発して解析し、CPX IIの神経軸策に偏った局在を明らかにした。さらに欠失変異をCPX IIに導入し、軸策に特異的に局在するために必要な領域の限定を行った。また、決定した最小領域をGFP遺伝子と結合し前脳で発現するトランスジェニックマウスを作製した。シナプス前タンパク質、SNAP-25のリン酸化SNAREタンパク質であるSNAP-25のSer187位でのリン酸化の機能を明らかにするため、ラット脳内でのリン酸化パターンを調べ、発生依存的にリン酸化が亢進することを見出した。また、in vivoで神経活動が活性化された場合に脱リン酸化方向に平衡が傾くことを明らかにした。リン酸化のSNARE複合体形成への影響を免疫沈降法、定量的ブロット法を用いて解析し、SNAP-25のリン酸化によってSNARE複合体の形成が増強されることを明らかにした。さらに遺伝子変異マウスの作成にも着手し、キメラマウスを介してSer187位がAlaに置換されたヘテロマウスを2ライン得た。得られた変異マウスを掛け合わせ、ある発生時期に特殊な表現形によって一部のマウスが死亡する事、半数のホモマウスが胎生致死になっていると考えられる結果を得た。
異方性薄膜の弾性率テンソルの非接触共振計測と膜複合組織のマイクロメカニックス評価

本研究では,(1)基板上に成膜した異方性ナノスケール薄膜のすべての独立な弾性定数を決定する非接触超音波共鳴法を確立し,(2)マイクロメカニックスモデルを応用してその弾性異方性を再現する膜組織の複合材料的評価を行うという2点を目的とした.これが達成されれば,膜構造への理解が深まり,さらに,成膜技術の改善に重要な知見を与えることが期待できる.また,先に挙げたSAWフィルターの設計ように,薄膜の弾性率テンソルが不可欠なアプリケーションも多く,実用的にも意義の深い成果が期待できる.本研究において提案したその基本的な測定原理は,薄膜/基板体の共鳴周波数(固有振動数)を測定して薄膜の弾性率を決定するというものである.様々な振動モードの共鳴周波数を測定することによって,異方性薄膜の独立な弾性定数をすべて決定するのである.平成15年においては,共鳴周波数から薄膜の弾性定数を全て決定するアルゴリズムを構築した.これはレーリー・リッツ法によって振動変位を多項式近似し,変分原理により未定定数を決定する手法である.膜厚方向には,薄膜と基板の界面においてひずみが不連続になることから,薄膜および基板を多数の層に分割し,一つの層内においては変位は線形的に変化するような基底関数を用いることで,界面におけるひずみの不連続を表現することに成功した.また,数値シミュレーションにより,基板厚さや膜厚の測定誤差などが薄膜の弾性率テンソルの測定結果に与える影響を調べ,実際に得られる弾性率の信頼性を検証した.その結果,膜厚が数%以内の誤差で決定することができれば,得られる弾性定数の誤差も数%以内であることが分かった.確立した計測法を用いてCVDダイヤモンド薄膜の弾性定数測定を行った.その結果,CVDダイヤモンド薄膜には顕著な弾性異方性が存在することが明らかとなった.例えば,薄膜の膜厚方向に関する弾性定数はバルクのダイヤモンドの値に近いが,面内方向の弾性定数はバルクの値よりも1020%小さい.この原因を特定するために,マイクロメカニックスと呼ばれる計算モデルを確立した.これによって,柱状の結晶粒の結晶粒界において不完全結合が存在することが示唆され,この不完全結合を考慮することによって測定結果を説明することができた.本研究では薄膜の異方性弾性定数の計測法の確立,および,弾性定数テンソルから薄膜組織を弾性的に評価することを目的としている.基本的な測定原理は,薄膜/基板体の共鳴周波数(固有振動数)を測定して薄膜の弾性率を決定するというものである.様々な振動モードの共鳴周波数を測定することによって,5つの独立な弾性定数をすべて決定することが可能である.平成14年度においては,スーパーヘテロダイン位相検出法を用い,また温度制御に注意することで,10^<-5>の精度で共鳴周波数を測定することのできるシステムを構築した.これにより,ナノスケール薄膜の弾性異方性は検出することができる準備が整った.また数値シミュレーションにより,基板厚さや膜厚の測定誤差などが薄膜の弾性率テンソルの測定結果に与える影響を調べ,実際に得られる弾性率の信頼性を検証した.その結果,膜厚が数%以内の誤差で決定することができれば,得られる弾性定数の誤差も数%以内であることが分かった.これらの知見に基づいてシリコン基板上に成膜した銅薄膜の弾性異方性を検出することに成功した本研究では,(1)基板上に成膜した異方性ナノスケール薄膜のすべての独立な弾性定数を決定する非接触超音波共鳴法を確立し,(2)マイクロメカニックスモデルを応用してその弾性異方性を再現する膜組織の複合材料的評価を行うという2点を目的とした.これが達成されれば,膜構造への理解が深まり,さらに,成膜技術の改善に重要な知見を与えることが期待できる.また,先に挙げたSAWフィルターの設計ように,薄膜の弾性率テンソルが不可欠なアプリケーションも多く,実用的にも意義の深い成果が期待できる.本研究において提案したその基本的な測定原理は,薄膜/基板体の共鳴周波数(固有振動数)を測定して薄膜の弾性率を決定するというものである.様々な振動モードの共鳴周波数を測定することによって,異方性薄膜の独立な弾性定数をすべて決定するのである.平成15年においては,共鳴周波数から薄膜の弾性定数を全て決定するアルゴリズムを構築した.これはレーリー・リッツ法によって振動変位を多項式近似し,変分原理により未定定数を決定する手法である.膜厚方向には,薄膜と基板の界面においてひずみが不連続になることから,薄膜および基板を多数の層に分割し,一つの層内においては変位は線形的に変化するような基底関数を用いることで,界面におけるひずみの不連続を表現することに成功した.また,数値シミュレーションにより,基板厚さや膜厚の測定誤差などが薄膜の弾性率テンソルの測定結果に与える影響を調べ,実際に得られる弾性率の信頼性を検証した.その結果,膜厚が数%以内の誤差で決定することができれば,得られる弾性定数の誤差も数%以内であることが分かった.確立した計測法を用いてCVDダイヤモンド薄膜の弾性定数測定を行った.その結果,CVDダイヤモンド薄膜には顕著な弾性異方性が存在することが明らかとなった.例えば,薄膜の膜厚方向に関する弾性定数はバルクのダイヤモンドの値に近いが,面内方向の弾性定数はバルクの値よりも1020%小さい.この原因を特定するために,マイクロメカニックスと呼ばれる計算モデルを確立した.

これによって,柱状の結晶粒の結晶粒界において不完全結合が存在することが示唆され,この不完全結合を考慮することによって測定結果を説明することができた.
ヒトと動物による人工文法の学習過程と脳機構

トリを訓練し、周波数の異なる3つの音を用いて音圧で大小のパターンをつくり、大大小と大小小の弁別をさせると、6羽中1羽のみこれを学んだ。この1羽について、他の刺激属性の要素を用いてテストしたところ、学習が般化した。これに続き、大脳高次聴覚野において単一神経細胞記録を測定する実験を行った。トリの歌から3つの音要素を切り出して組を作り、AABまたはABAのパターンで麻酔下で拘束したトリに聴かせて見た。AABのパターンを頻回、ABAのパターンをまれに聴かせると、特定の3音チャンクによく応答し、かつ他の組み合わせのチャンクにも応答する細胞が数パーセント見つかった。結果はトリが規則学習をすることを示す。本研究は、人間の持つ言語機能の基盤が、人間以外の動物でどう発現しているのかを、人工文法の知覚を手がかりとして行動レベルおよび脳機能レベルで比較検討しようとするものである。初年度は、研究の現状を把握するため文献調査とトリおよびヒトが単純な規則を学習するかどうかを調べるための行動実験を行った。文献調査の結果は1本の総説論文としてまとまり出版された。この総説の中で、鳥の歌が有限状態規則を超えるものではないこと、鳥の歌には人間の言語と同じ意味では階層構造が存在しないことを明らかにした(Berwick, Okanoya, Beckers & Bolhuis, 2011)。ヒトとトリを用いた比較行動研究においては、ABBとABAという単純な規則を、A,Bそれぞれを構成する音韻の特異性を超えたルールとして抽出できるかどうかを検討した。ヒトについては訓練段階ではフィードバックを与え、テストでは与えなかった。トリについてはオペラント条件づけで弁別を訓練し、テストでは強化のないプローブ刺激を提示した。ヒトにおいては、統計的に有意になるレベルで弁別は可能であったが、非常に難しかった。トリにおいては音韻に基づくに固執し、ルールに基づく弁別に至ることがなかった。これらの結果は、ヒトについては2012年に出版され(Sun, et al, 2012)、トリについては2012年3月の国際会議で発表された(Okanoya, et al, 2012)。ヒトにおいては行動に加えて脳波計測も行い、意識的に弁別できてなくても、ルール抽出に対応した脳波(N400)が検出できることを示した。これらに加え、トリについては条件づけによらない自然な発声行動の変化から刺激への順化・脱順化を測定する方法を試みた。この方法はそもそも刺激依存性があまりに高く、信頼できる方法として人工文法の弁別には利用できないことが判明した。本研究の目的は、ヒトと動物(特にトリ)による人工文法の学習に関わる能力と制約について行動学的・神経科学的に検討することであった。まず地鳴きという単音節の音声を用いAABというパターンとABAというパターンをヒトとトリ(ジュウシマツ)に学習させた結果、ヒトはパターンを元に学習していたが、トリは音韻を元に学習していたことがわかった。この結果は論文として発表した。次にトリの歌の要素を用いてAABとABBのパターンを作り学習させようとしたが、これを学んだトリはいなかった。そこで、周波数の異なる3つの音を用いて音圧で大小のパターンを作り、トリを訓練した。すると6羽中1羽のトリがこれを学んだ。この1羽について、他の刺激音声についてもテストしたところ、学習が般化した。この結果から、刺激の音圧次元でパターンを作ればトリでもこれを学習できることがわかった。これに続き、トリの大脳高次聴覚野において単一神経活動を測定する実験を行った。総計400ほどの音に応答する神経細胞を同定した。トリの歌から3つの音要素で組を作り、これらをAABまたはABAのパターンで聞かせてみた。AABの組み合わせを頻回、ABAの組み合わせをまれに提示すると、特定の3音チャンクに応答し、かつ他のチャンクにも応答する神経細胞が数パーセントあることがわかった。これら神経細胞の応答を組み合わせる仕組みがあれば、音列からルールを抽出するような計算も可能になろう。これに加え、ABBAおよびABABのパターン弁別を幼児に行わせることを試みた。パターンは単独ではなく意味を持たせた場合に学習は進展した。これらの結果の一部は国際学会で報告された。以上の結果に基づき、3本の総説論文を投稿し、うち2本が受理されている。平成24年度は、引き続き研究の現状を把握するための文献調査と、新たにトリとヒトを用いて埋め込み構造の学習をさせるための行動実験を行った。

並行して、ルール抽出を細胞レベルで理解するため、トリの高次聴覚野に多点電極を刺入して、オッドボール課題に対応する神経細胞があるかどうかを検討した。文献調査の結果は2本の総説論文としてまとまり、出版された。この総説の中で、動物における人工文法研究の問題点を指摘した(ten Cate & Okanoya, 2012)。そもそも意味を持たない記号の組み合わせからは階層構造は出来ないのではないか、という点である。ヒトとトリを用いた比較行動研究においては、ABBAとABABという単純な規則を学習させようとしている。ヒトは成人および10歳以下の児童も含む。児童を対象とした試験研究で、対称性を認知させるための要素を中央に埋め込むことで、この弁別が飛躍的に容易になることを発見した。すなわち、ABCBA、ABCABという弁別にすることである。この知見は現在総説論文として査読中である。また、この知見をトリに生かした実験を進めているところである。トリを用いた電気生理実験では、トリの高次聴覚野に順化・脱順化を示す神経細胞があり、これらの神経細胞はオッドボール課題に対応する応答をすることを発見した。これらの神経応答を利用して、より高次な規則抽出が可能かどうかを検討している。本研究の開始に合わせて、研究全般を推進するフルタイムの博士研究員を雇用する予定であったが、本研究に必要な言語学から生物学に至る能力と興味および挑戦的な課題をまかすに足る実績を持つ人物を選定することができなかったため、やむを得ずパートタイムの研究員や学生アルバイトを雇用して研究を開始した。このため、トリとヒトの共通課題としての埋め込み文法を用いた課題の確立が進まず、比較的単純な規則(ABBとABAの弁別)の学習から研究をスタートすることにした。しかしながら、この課題であってもトリとヒトの規則学習方略の差異が浮き彫りになり、興味深い成果を得たと言える。加えて開始した自然な発声行動による順化・脱順化法が刺激依存性が高いことから人工文法の弁別には不適切であることが判明したため、埋め込み規則の学習については、文献的な研究にとどまってしまった。今後は主にオペラント条件づけを手法としてヒトとトリの比較研究を進めるべきであるとの結論に達した。計画したような進捗状況とは言えないものの、研究の可能性と問題点が明確になったのは貴重な収穫であったと言えよう。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の開始に合わせて、研究全般を推進するフルタイムの博士研究員を雇用する予定であったが、本研究に必要な言語学から生物学に至る能力と興味および挑戦的な課題をまかすに足る実績を持つ人物を選定することができなかった。初年度の終わりにそのような人物を探すことができたので、この人物を研究員として雇用し、加えて、パートタイムの研究員や学生アルバイトを雇用して研究をよりいっそう進捗させた。初年度から引き続き行われたヒトとトリの単純なルール抽出(ABBとAABの弁別)についての論文が完成し、査読中である。今年度に入ってから、ヒトとトリにおいて比較可能な課題として埋め込み課題の弁別を進めている。
不斉リン原子を主鎖に有する新規光学活性高分子の創成及び高次構造の自在制御

高分子の高次構造はその特性に大きく影響するため、光学活性高分子の合成やらせん構造の構築、さらに外部刺激による高次構造制御の研究が非常に活発に行われている。しかし、不斉ヘテロ原子を有する高分子の合成は皆無に等しい。本研究では、光学活性中心として不斉リン原子を用い、リン原子自身特有の性質である金属配位など、不斉炭素とは全く異なるヘテロ原子ゆえの特性を最大限活かした高分子の創成及び機能評価を目的として研究を行った。具体的には、不斉リン原子を有する化合物を段階的に反応させることでホモポリマーを合成することに成功し、得られた化合物の性質が低分子から、高分子の挙動へと変化していくさまを詳細に観測することに成功した。また、光学不活性なリン原子を有する化合物との比較により、リン原子周りの立体の規制が物性に大きく影響を与えることを見出した。また、不斉リン原子を有する共重合体として、キシレン誘導体、フェニレンエチニレン誘導体、アゾベンゼン誘導体を有するものを合成し不斉リン原子が高分子の高次構造へ与える影響について詳細に検討した。さらに、不斉リン原子を有する化合物を開始剤としたトリフェニルメチルメタクリレートのアニオン重合、不斉リン原子をコアに有するデンドリマーの合成にも成功し、円二色性スペクトル測定や、DSC測定、XRD測定によって、詳細に評価し、不斉リン原子が高分子の高次構造へ与える影響について検討を行った。不斉リン原子と遷移金属と錯形成を行い、高分子の不斉点を直接遷移金属と錯形成することにも成功した。また、モノマーの分子内環化によって合成されるリン原子含有6員環化合物、ホスファクラウンの単離にも成功し、その遷移金属錯体の合成にも成功した。高分子の高次構造はその特性に大きく影響するため、光学活性高分子の合成、さらに外部刺激による高次構造制御の研究が非常に活発に行われている。本研究では、光学活性中心として不斉リン原子を用い、リン原子自身の電子的特性や金属配位による高次構造変化など、不斉炭素とは全く異なるヘテロ原子ゆえの特性を最大限活かした高分子の創成及び機能評価を目的として研究を行った。具体的には、不斉リン原子を有する化合物を重合させることでホモポリマーを合成することに成功した。段階的な反応により分子鎖の異なるものを単離精製し、得られた化合物の性質が低分子から、高分子の挙動へと変化していくさまを詳細に観測することに成功した。また、高分子になるにつれ分子の高次構造によるキラリティーが発現することも見出した。さらに、不斉リン原子を有する化合物をキシレン誘導体、アゾベンゼンなどと共重合させることで、不斉リン原子を繰り返し単位として含む高分子を合成し、不斉リン原子が高分子の高次構造へ与える影響について検討を行った。得られた高分子の特性を、円二色性スペクトル測定や、DSC測定、XRD測定によって、詳細に評価したところ、共重合体のコモノマーの立体障害を制御することで、その高次構造にリン原子のキラリティーを反映させることに成功した。また、遷移金属と錯形成を行い、高分子の不斉点を直接遷移金属と錯形成することにも成功した。また、リン原子を有する環状化合物において、保護基としてリン原子についているホウ素を外すことにも成功した。さらに、光学不活性なリン化合物との比較により、リン原子周りの立体の規制が物性に大きく影響を与えることを見出した。このほか、不斉リン原子を有する化合物とキシレン誘導体、アゾベンゼンとの共重合体、さらに不斉リン原子を有する化合物を開始剤としたアニオン重合、不斉リン原子を有するデンドリマーの合成にも成功した。これら得られた高分子において、円二色性スペクトル測定や、DSC測定、XRD測定によって、詳細に評価し、不斉リン原子が高分子の高次構造へ与える影響について検討を行った。その結果、らせん構造など、高分子の高次構造にリン原子のキラリティーを反映させることに成功した。

具体的には、不斉リン原子を有する化合物を段階的に反応させることでホモポリマーを合成することに成功し、得られた化合物の性質が低分子から、高分子の挙動へと変化していくさまを詳細に観測することに成功した。また、光学不活性なリン原子を有する化合物との比較により、リン原子周りの立体の規制が物性に大きく影響を与えることを見出した。また、不斉リン原子を有する共重合体として、キシレン誘導体、フェニレンエチニレン誘導体、アゾベンゼン誘導体を有するものを合成し不斉リン原子が高分子の高次構造へ与える影響について詳細に検討した。さらに、不斉リン原子を有する化合物を開始剤としたトリフェニルメチルメタクリレートのアニオン重合、不斉リン原子をコアに有するデンドリマーの合成にも成功し、円二色性スペクトル測定や、DSC測定、XRD測定によって、詳細に評価し、不斉リン原子が高分子の高次構造へ与える影響について検討を行った。不斉リン原子と遷移金属と錯形成を行い、高分子の不斉点を直接遷移金属と錯形成することにも成功した。また、モノマーの分子内環化によって合成されるリン原子含有6員環化合物、ホスファクラウンの単離にも成功し、その遷移金属錯体の合成にも成功した。
アンギオテンシンIIによる炎症性サイトカイン産生促進機序に関する分子生物学的研究

近年私たちは、細菌性内毒素(lipopolysaccharide ; LPS)によるラットの肝臓・脾臓・脳でのinterleukin-1β(IL-1β)mRNAとIL-1βタンパクの産生にアンギオテンシンII (angiotensin II ; ANG II)とその1型受容体(AT_1受容体)が関与することを世界で初めて証明した。そこで昨年度から今年度にかけて私たちは、LPSが炎症性サイトカインmRNAを誘導する際に働く転写因子[nuclear factor-kB (NF-kB)とactivator protein-1 (AP-1)]が、ANG IIによるサイトカイン産生促進に関与する可能性を肝臓と脾臓で検討した。その結果、LPSによる肝臓のNF-kBの活性化は、ANG変換酵素(ACE)阻害薬及びAT_1受容体拮抗薬により有意に増強した。一方、AT_1受容体拮抗薬は、LPSによる脾臓のAP-1の活性化を促進した。以上の結果から、内因性のANG IIは転写因子の活性を抑制しているものと考えられる。LPSによる肝臓・脾臓でのIL-1βの産生に対するANG IIの促進作用には、転写因子の活性化が関与していないことが分かった。しかし、肝臓・脾臓などの臓器はマクロファージ系の細胞だけでなく複数の種類の細胞の集合体である。細胞によってANG IIの転写因子への作用が異なる可能性が想定されるので、細胞レベルでの検討が必要である。従って本年度はさらに、LPS刺激に応じてANG IIが転写因子の活性化を引き起こし、LPSと共にIL-1β産生を誘導する可能性をin vitroの実験系を用いて検討した。細胞培養系の確立から始めてマクロファージの培養に着手したが、明確な実験結果が得られず、結局本年度は細胞培養系の確立だけに終わった。来年度以降、この系を用いた検討を続けていく所存である。
複雑系強相関酸化物の加圧下での電子―原子構造変化の研究

本研究は強相関酸化物及び強相関系合金の加圧下での電子及び原子構造変化を研究することを目的としている。強相関酸化物の中でも低次元伝導面を有するPrBa_2Cu_4O_8酸化物及びRuSr_2GdCu_2O_8酸化物超伝導体、Fe_2Val合金についてさまざまな研究を行い以下のような成果を得た。(1)PrBa_2Cu_4O_8酸化物の高圧酸素合成を行い多結晶体合成に成功した。そしてこの物質の圧力下での物性測定を行った。さらに単結晶の育成にも成功した。そしてこれらの電気抵抗の結晶異方性を調べることによりこの物質の金属的伝導はCuO_2面によるものであることが明らかとなった。またこの単結晶の精密な結晶構造を明らかにした。さらに角度分解光電子分光測定によりこれら物質の電子構造も明らかにした。さらに加圧下ではその伝導機構の違いがより顕著になることが明らかとなった。(2)RuSr_2GdCu_2O_8酸化物超伝導体において強磁性と超伝導が共存することを明らかにし、この強磁性の影響で超伝導の圧力依存性が小さい可能性があることを示した。さらにこの物質の詳細な結晶構造解析も行い強磁性出現の機構を結晶学的立場から示唆した。(3)3d遷移金属強相関物質であるFe_2VAl合金の単結晶の合成に成功しその物性を明らかにした。これによりこの物質が巨大磁気抵抗効果を示すのはFeクラスターによることが明らかになった。また組成をコントロールすることにより大きな熱電能も観測された。さらに高分解能光電子分光測定により電子構造を明らかにした。これによるとフェルミレベル近傍に擬ギャップ構造を有していることが明らかになった。本研究は強相関酸化物および強相関系合金の加圧下での電子及び原子構造変化を研究することを目的としている。本年度は強相関酸化物の中でも低次元伝導面を有するPrBa_2Cu_4O_8酸化物についてさまざまな研究を行い以下のような成果を得た。(1)これまで多結晶体しか得られなかったPrBa_2Cu_4O_8酸化物の単結晶合成に世界で始めて成功した。そして電気抵抗の結晶異方性を調べることによりこの物質の金属的伝導はCuO2面によるものであることが明らかとなった。(2)PrBa_2Cu_4O_8酸化物のCuサイトをNi及びZnで置換した試料について圧力下での電気抵抗及び磁化率を測定し、その物性の変化を明らかにした。(3)PrBa_2Cu_4O_8酸化物について放射光を用いてダイヤモンドアンビルを使った加圧下での粉末回折実験を行い良質な強度データを得ることに成功した。これを用いて精密構造解析を行い電子密度分布の変化を解析することに成功した。(4)3d遷移金属強相関物質であるFe_2VAl合金の単結晶の合成に成功しその物性を明らかにした。これらの成果を基に次年度では加圧下での精密構造解析の方法をより確かなものにするとともに、強相関酸化物としてPrBa_2Cu_4O_8酸化物に加え超伝導物質であるLa_<2-x>Sr_xCuO_4についても加圧下での精密構造解析を試みる。さらに3d遷移金属強相関物質であるFe_2VAl合金についても加圧下での物性を解明する。本年度は強相関酸化物の中でも低次元伝導面を有するPrBa_2Cu_4O_8酸化物及びLa_<2-x>Sr_xCuO

_4酸化物超伝導体、Fe_2VAl合金についてさまざまな研究を行い以下のような成果を得た。(1)PrBa_2Cu_4O_8酸化物の単結晶を育成し電気抵抗の結晶異方性を調べることによりこの物質の金属的伝導はCuO2面によるものであることが明らかとなった。またこの単結晶の精密な結晶構造を明らかにした。さらに角度分解光電子分光測定によりこれら物質の電子構造も明らかにした。(2)La_<2-x>Sr_xCuO_4酸化物超伝導体について放射光を用いてダイヤモンドアンビルを使った加圧下での粉末回折実験を行い良質な強度データを得ることに成功した。これを用いて精密構造解析を行い電子密度分布の変化を解析することに成功した。(3)3d遷移金属強相関物質であるFe_2VAl合金の単結晶の合成に成功しその物性を明らかにした。これによりこの物質が巨大磁気抵抗効果を示すのはFeクラスターによることが明らかになった。また組成をコントロールすることにより大きな熱電能も観測された。同様の傾向はFe_2TiSn系でも起こった。これらの成果を基に次年度では加圧下での精密構造解析の方法をより確かなものにするとともに、強相関酸化物としてPrBa_2Cu_4O_8酸化物及び超伝導物質である、La_<2-x>Sr_xCuO_4についてより詳細な加圧下での精密構造解析を試みる。さらに3d遷移金属強相関物質であるFe_2VAl合金に加えFe_2TiSnについても加圧下での物性を解明する。そしてこれらの結果を総合的にまとめ報告する。本研究は強相関酸化物及び強相関系合金の加圧下での電子及び原子構造変化を研究することを目的としている。本年度は強相関酸化物の中でも低次元伝導面を有するPrBa_2Cu_4O_8酸化物及びRuSr_2GdCu_2O_8酸化物超伝導体、Fe_2VAl合金についてさまざまな研究を行い以下のような成果を得た。(1)PrBa_2Cu_4O_8酸化物の単結晶を育成し電気抵抗の結晶異方性を調べることによりこの物質の金属的伝導はCu02面によるものであることが明らかとなった。(2)RuSr_2GdCu_2O_8酸化物超伝導体において強磁性と超伝導が共存することを明らかにし、この強磁性の影響で超伝導の圧力依存性が小さい可能性があることを示した。さらにこの系でp型n型を制御することに成功し、電子構造に擬ギャップが存在することを示した。
構造用鉄系超弾性合金　－形状記憶材料の新展開―

本研究は、Fe-Ni-Co-Al(FNCA)基およびFe-Mn-Al(FMA)基合金が抱える材料学的諸問題(特に線材・棒材化)を解決し、建築・土木や機械・自動車産業で求められる比較的大型かつ低廉な構造用超弾性部材への適用を目指す。これらの目的を達成するために、本年度は以下の研究を行った。1粒界析出の抑制では、状態図計算や実験の結果NiAl相の相安定性を低下させることで析出を抑制することは困難であり、FNCATB合金では粒界析出を抑制することが現実的に不可能であることが判明した。一方、FMAN合金では、油焼入れなど冷却速度を制御することで割れがある程度抑制できることが判明した。2整合析出制御では、FNCATB合金、FMAN合金共に、510nm程度のナノ析出サイズにおいて超弾性特性が最も良好であることが判明した。また、室温時効の影響は殆ど無いことを確認した。3結晶粒径および集合組織制御では、FNCATB合金では異常粒成長は殆ど生じないことが判明する一方、FMAN合金の単結晶化に取り組み10cm程度の結晶粒を得るためのサイクル熱処理条件を明らかにした。また、超弾性特性の結晶方位依存性が強いことも分かった。4実用可能性評価では、前年度サイクル熱処理中の酸化防止のために作製したFMANにCrを添加した合金について、その超弾性特性を評価した。その結果、Cr添加材では超弾性応力の温度依存性が殆ど消失することが判明した。5析出型超弾性であるFe合金の基本特性をより深く理解するために、規則型超弾性であるCu系、TiNi系についても特に析出に関連した研究を行い、析出の超弾性への影響を調査した。1粒界析出の抑制に関しては、FMAN合金において粒界破壊の防止についての糸口がつかめた。2整合析出制御に関しては、当初計画の通り最も良好な析出サイズを明確にできた。3結晶粒径および集合組織制御に関しては、当初計画の通りFMAN合金において大きな単結晶を得ることができた。4実用可能性評価に関しては、Cr添加材を用いることで大気中でのサイクル熱処理に関しての対策の糸口が得られた。今まで得られた結果から、FNCATB合金では粒界析出の問題解決は容易ではなく、異常粒成長の利用も難しいことが判明した。そこで最終年度であるH31年度は、研究対象をFMAN系に絞り込み、FMAN合金において残された課題の解決を図る。1粒界析出の抑制:粒界破壊の抑制についてはおおよそ解決の糸口が見えてきたが、単結晶でも焼入れ中に試料表面からへき開破壊する場合も見られることが分かった。今年度は、最終熱処理や焼入れ条件についてさらに検討しこの様なクラックの導入を防止する方法を確立する。2整合析出制御: FMAN合金において、超弾性の繰返し特性を調査したところ、10回程度で劣化することが判明している。そこで、析出物の量やサイズを精密にコントロールし、100回以上繰り返し可能なレベルまで疲労特性の向上を図る。3結晶粒径および集合組織制御:FMAN合金の単結晶化に取り組み30cm以上結晶粒を得るためのサイクル熱処理条件を明らかにする。また、超弾性特性に大きな影響を及ぼす結晶方位制御について加工熱処理条件を変えて調査する。4実用可能性評価:共同研究をしている素材メーカーに製造技術の移転を行い、量産体制の確立を支援する。また、名古屋大学、宇都宮大学と共同で土木・建築部材への具体的な用途を検討する。5Fe系以外への適用:析出型超弾性の特性理解が進んできたので、規則型超弾性であるCu系超弾性合金にナノ析出させることで規則型+析出型ハイブリッドタイプの超弾性合金とし、その繰り返し特性について調査する。本研究は、析出強化を通してFe系で初めて室温超弾性を実現したFe-Ni-Co-Al基系およびFe-Mn-Al-Ni系超弾性合金を対象に、現状これらの合金系が共通して抱える諸問題(粒界脆化、低超弾性歪、低繰り返し特性)を解決したうえで制震部材等への実用化を目指している。平成27年度には、既存の熱力学データベースを用いた計算状態図(CALPHAD)法によりFe-Ni-Co-Al-Ti系状態図を計算し、脆化を招く粒界析出相を不安定化させる合金組成を探索した。その結果、AlとTi濃度の比率に関わらず、粒界を脆くするβ(もしくはNi2AlTi-ホイスラー)相の出現は不可避的であることが判明した。また、マルテンサイト変態温度に及ぼす添加元素の影響について系統的な調査を行い、今後の合金設計のための指針を得た。この結果を踏まえ、今後の研究には、集合組織によりβ相を抑制可能な板材と不可能な線材に分けて研究を進めていく必要が生じた。また、本合金系について繰り返し熱処理による異常粒成長の発現の可否について調査したが、明確な出現は見られなかった。これは、従来の異常粒成長は、bccマトリックスへのfcc析出相を利用していたのに対し、本系ではfccマトリクスにbcc析出相だからであると解釈される。一方、Fe-Mn-Al-Ni系に関しては、結晶粒界強度に及ぼす微量添加元素(B,C,Si等)の影響について調査したが、特に有効な添加元素を見出すことは出来なかった。しかし、異常粒成長に関してはその兆候が見られた。(1)粒界析出の抑制について:予定通り、既存の熱力学データベースを用いた計算状態図(CALPHAD)法によりFe-Ni-Co-Al-Ti系状態図を計算すると共に、実験との比較を行うことができた。

一方、Fe-Mn-Al-Ni系に関しては、予定通り結晶粒界強度に及ぼす微量添加元素(B,C,Si等)の影響について調査した。(2)整合析出組織の制御について:Fe-Ni-Co-Al-Ti系の時効熱処理とマルテンサイト変態温度や変態ヒステリシスの関係を調査することができた。(3)結晶粒組織制御について:Fe-Ni-Co-Al-Ti系について、予定通り繰り返し熱処理による異常粒成長の発現の可否について調査し、異常粒成長は起こしづらいことを明らかにした。一方、Fe-Mn-Al-Ni系に関しては異常粒成長が得られることを確認することができた。1.粒界析出の抑制:FNCATi合金の相安定性を評価する目的で既存熱力学データベース(TCNI5)を使用して相平衡を計算したところ、β相の安定性を過剰に高く評価していることが判明した。そこで、β相の安定性を修正した上で再計算し固溶温度を正しく計算することができるようになった。また、計算の結果、如何なるAl/Ti組成比であっても脆性析出相を抑制することは困難であることが判明した。以上より、延性改善のため、今後はβ相の安定性を前提とした組織制御を実施するべきとの指針が得られた。また、マルテンサイト変態の制御を目的とした第3世代CALPHAD法に基づくFe-Mn-Al-Ni系データベース構築を始めることとし、Fe-Al系を対象に、確定していない部分の実験的決定を行った。2.整合析出組織制御:計算状態図によると、γ'形成元素であるAlやTaを増やすことでγ'相の存在分率が高まり、時効による硬度の上昇が期待できる。600°Cの時効時間によるFNCATaB合金の硬度変化を調査したところ、Taの添加により著しい硬度の上昇が得られた。また、硬さの上昇は、時効温度が高いほど急激に生じ、変態温度も高くなる傾向が見られた。以上の研究により、FNCATaB合金の最適組成及び最適熱処理が確定できた。3.結晶粒組織制御と超弾性評価:異常粒成長現象をFMAN合金に適用し、本現象を利用できることを証明するとともに、当初の目標4mmを大きく超える30mmの単結晶の作製に成功した。また、低温域サイクル熱処理でサブグレインの傾斜角を増大させると著しく成長が早まることから、駆動力がサブグレインエネルギーであることを初めて明らかにした。粒成長させたバンブー組織材においてγ相の粒界析出を利用することで、FMAN合金の延性が向上することもわかった。材料設計の指針となる相安定性の検討を行うため、熱力学データベースの整備を計画、実験データをもとに検討した結果、既存データベースの改良により相安定性を予測が可能となった。これにより新たに第3世代CALPHADを取り入れるための研究を実施する事が出来た。整合析出組織制御においては、FNCATaB系及びFNCATiB系において超弾性を得るのに不可欠な時効条件を明らかにする事が出来た。FNCATaB系とFMAN系との組織的比較検討を行う事ができ、順調に研究が進展した。また、実験及び上述の熱力学計算の結果、脆化の原因となるβ相を化学的自由エネルギーの観点で完全に不安定化することは出来ない事が判明した。しかし、新たにβ相は集合組織の形成に重要な役割を果たしている事が判明し、組織制御に不可欠である事がわかった。
マウス亜種間の生殖隔離に関わる遺伝子群の同定と生殖隔離の遺伝的メカニズムの解明

生物の種分化において重要な生殖隔離が形成される過程やその遺伝的基盤については未だ明らかでない部分が多い。マウスの亜種分化を例に生殖隔離を研究した本研究では、生殖隔離に関わるX染色体と常染色体上の遺伝子群の詳細なマッピングに成功し、その遺伝的基盤の解明に一歩踏み込むことができた。また、減数分裂期の細胞周期チェックポイント機構が生殖隔離の形成に深く関わっており、このことはマウスのみならず幅広く生物に共通する特徴である可能性がある。生殖能力を欠いたX染色体コンソミック系統C57BL/6J-ChrX^<MSM>の雄の精子形成期において,第一減数分裂前期のパキテン期に,本来起こるはずの性染色体の不活性化が不完全であることが予備実験により示されていたが,その原因を解明するため,免疫細胞染色などの手法を用いて研究を行った。その結果,第一減数分裂前期のレプトテン期,ザイゴテン期までは異常が認められなかったが,パキテン期において,相同染色体間の対合の異常や,ヘテロクロマチン化した性染色体に多数のタンパクが集積して形成されるsex body(またはXY body)の形成異常が起こっていることが明らかになった。よって,C57BL/6J-ChrX^<MSM>で性染色体の不活性化が起こらないのは,この異常なsex bodyのためであると考えられる。さらに,対合不全や異常なsexbody形成などにより,第一減数分裂前期のチェックポイントの制御を受け,アポトーシスによって異常な精母細胞が除かれていることが示された。これによりC57BL/6J-ChrX^<MSM>の精母細胞は半減し,以前より分かっていたC57BL/6J-ChrX^<MSM>の精子数が顕著に少ないという表現型を説明することができた。同様の表現型は,他の野生系統を用いた交配によるF1雑種でも認められたため,減数分裂期におけるこれらの現象が,生殖隔離を引き起こす一般的なメカニズムのひとつである可能性が示された。またこれらの現象に関わる原因遺伝子については,X染色体をセントロメア側とテロメア側に二分してさらに詳細なマッピングを実施したところ,セントロメア側にある原因遺伝子の存在領域をさらに絞り込むことができた。今後は,この領域に存在する候補原因遺伝子を含んだBACを用いて,トランスジェニックを行い,原因遺伝子としての絞り込みを行う予定である。今から約100万年前に分岐したとされるマウス亜種のMus musculusdomesticusとM. m. musculusの間に形成された生殖隔離の遺伝的基盤を明らかにするため研究を行った。実際には、これらの亜種間の生殖隔離を反映しオスで生殖能力が欠失するコンソミック系統B6-ChrX^<MSM>を用い、原因遺伝子群の探索と遺伝子機能を知るための詳細な表現型解析を行った。以前の解析から、X染色体に連鎖した原因遺伝子は、単一ではなく複数存在することが示唆されていたが、X染色体のテロメア側とセントロメア側の二つの領域で独立にQTL解析を行ったところ、二カ所の比較的短い領域にQTLを絞り込むことに成功した。これらの候補領域は、数種類の遺伝子が増幅してクラスターを形成している領域で、しかも精子形成期に高く発現する遺伝子が集中していることから、特定の染色体領域の発現調節が系統間で異なることが生殖隔離に関係している可能性が示された。また、B6-ChrX^<MSM>の表現型解析から、精子形成の減数分裂期において、細胞周期の二カ所のチェックポイント、すなわちDNA合成期への移行時(GI/Sチェックポイント)と第一減数分裂中期への移行時(パキテンチェックポイント)に、細胞周期の抑止が顕著におこっていることが明らかになった。そこで、様々な系統を用いて生殖隔離を起こしたF1個体を作製し、同様の解析を行ったところ、上記のチェックポイントに加えさらに第一減数分裂中期から後期への移行時(スピンドルチェックポイント)でも細胞周期の抑止を起こす個体が認められた。以上の結果から、異なる系統由来のゲノムが混じったことによって生じた遺伝子発現の揺らぎや遺伝子多型などは、減数分裂期の3箇所のチェックポイントでモニタリングされ、異常が見られた場合にはすぐに細胞周期の抑止が引き起こされると考えられた。チェックポイント機構は、メスよりオスでより厳密に働いていることが知られており、哺乳類において生殖隔離がオスに早くあらわれることと関連している可能性がある。
川崎病病態に関与する自己抗原の検索

川崎病は1967年に発表された乳幼児の急性熱性疾患で、中小動脈に炎症が認められるが、なかでも特に冠状動脈瘤が形成され、冠状動脈血栓による心筋梗塞または動脈瘤破裂により死亡する例が存在する。しかし、その病因因子は明らかになっていない。本研究では、川崎病の発症機構及びその病態に関与する免疫学的な要因を明らかにするため、患者血清中に産生される抗体が認識する抗原をcDNA発現クローニング法により同定した。臍帯血管内皮細胞を初代培養し、これをTNFαで刺激後に回収し、cDNAの材料とした。このcDNAをファージにパッケージングしてcDNA発現ライブラリーを作製した。抗バクテリア抗体・抗ファージ抗体を除去した川崎病患者血清でスクリーニングしてIgG抗体認識抗原を単離した。現在、四名の川崎病患者血清でのスクリーニングを終え、患者Iからは25個、患者IIからは10個、患者IIIからは26個、患者IVからは8個、合計69個の陽性クローンを得た。インサートcDNAの塩基配列の検索の結果、46種類の遺伝子を同定した。そのうち既知の遣伝子は34種類であり、それらは細胞骨格、シグナル伝達、酵素などさまざまな蛋白をコードする遺伝子であった。トロポミオシンが患者Iと患者IIIで同時に同定され、特に患者IIIでは、26クローン中17クローンで同定された。また、抗原プロセッシングに関与するプロテアソームが患者Iでユビキチン関連蛋白が患者IとIIIで同定された。現在、同定された抗原が自己抗体あるいは抗筋抗体によるものかを検討するため、正常心臓組織より作製したcDNAライブラリーを用いてスクリーニングを行っている。また、抗原処理に関与する蛋白が同定されたことは、細胞内抗原処理機構のなんらかの異常を示唆するとともに川崎病急性期の末梢血でのCD14/CD16単球/マクロファージの活性化の事実との関連性を示唆した。