hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カナダの公用語政策と第二言語教育の連携についての調査・研究

連邦制を採用しているカナダの場合、教育は州政府の管轄で、かつ同一の州においても地区教育委員会や各学校レベルでもかなりの自由裁量が認められている。このように地方分権化が進んだ教育制度の中で連邦政府レベルの公用語政策と各学校現場で行われている第二言語教育の連携の実態を把握するためには、連邦政府・州政府・地域教育委員会・学校の間の協力関係を詳細に分析する必要があった。よってこの今回の研究ではそれぞれのレベルでの協力関係を集中的に観察・調査できるオンタリオ州のオタワ(カナダの首都)を調査対象地域とした。当地では、まず公用語長官局を訪問し、カナダの公用語政策についての聞き取り調査と関係資料の収集を実施した。さらに、公立小学校での第二言語としてのフランス語教育(FSL : French as a Second Language)の授業観察や教育委員会での聞き取り調査を中心としたフィールド調査を実施した。この現地調査によって、カナダの公用語政策とFSLの連携の実態をより把握することができた。具体的には、カナダ憲法と公用語法が公用語政策とFSLの連携に対する法律的基盤と社会的基盤を提供していると同時に、連邦政府も憲法と公用語法の理念に則り、州政府を通じて様々な形でFSLに財政支援を実施している実態が見えてきた。連携の具体的成果としてFSL教育、中でも高度なコミュニケーション能力の育成が期待されるイマージョン教育の拡大とカナダ国内での特に若者の間でのバイリンガル率の向上が指摘できるが、これらの結果が憲法と公用語法の理念をさらに強化するという循環サイクルの存在も指摘できた。英語を通しての国際的コミュニケーション能力の育成が緊急課題である日本の英語教育にとって貴重な示唆が多く得られた。研究初年度である本年度は、まず研究課題であるカナダの公用語政策と第二言語教育の連携について関係学術資料の収集を行った。次に、収集した資料の分析を行うことによって、カナダの公用語政策や第二言語教育についてのみならず、両者の連携についても理解を深めた。しかし、これら第二次資料からだけでは、公用語政策と第二言語教育の連携の実態を正確に把握することは困難であるため、平成12年1月8日から1月19日までの11日間、連邦政府レベルの公用語政策と各学校現場で行われている第二言語教育の連携の実態を把握するため、カナダでの現地調査を実施した。このように地方分権化が進んだ教育制度の中で連邦政府レベルの公用語政策と各学校現場で行われている第二言語教育の連携の実態を把握するためには、連邦政府・州政府・地域教育委員会・学校の間の協力関係を詳細に分析する必要がある。よってこの現地調査では、それぞれのレベルでの協力関係を集中的に観察・調査できるオンタリオ州のオタワ(カナダの首都)を訪問地に設定した。さらに、公立小学校での授業観察や教育委員会での聞き取り調査を中心としたフィールド調査を実施した。この現地調査によって、カナダの公用語政策と第二言語教育の連携の実態をより具体的に把握することができた。加えて、日本では入手不可能な第一次資料も数多く入手することができた。現在、それらを詳細に分成中であり、2年次での調査・研究の方向付けを行っているところである。なお、既に1年次での研究成果の一部をまとめ、学会誌に投稿中である。

このように地方分権化が進んだ教育制度の中で連邦政府レベルの公用語政策と各学校現場で行われている第二言語教育の連携の実態を把握するためには、連邦政府・州政府・地域教育委員会・学校の間の協力関係を詳細に分析する必要がある。そこで本年度も昨年度に引き続き、連邦政府レベルの公用語政策と各学校現場で行われている第二言語教育の連携の実態を把握するため、カナダでの現地調査を首都オタワを中心に実施した。本年度は連邦政府の公用語政策と学校現場での第2言語教育の接点に当たる教育委員会レベルでの聞き取り調査に主眼を置いた。その中でも特に、最近の学校カリキュラムの主流を形成しつつあるoutcomes-based education哲学に基づくカリキュラムの実体とそれと呼応する形で実施された州統一試験、並びにその試験結果の分析と公開を一手に引き受けている教育効果査定機関(Education Quality and Accountabilirty Office)の活動についての調査分析に多くの時間を割いた。具体的には、平成14年の6月と10月の2回、カナダを訪問し、これまでの研究のフィールドとしているオタワにある二つの教育委員会(オタワ・カールトン地区教育委員会とオタワ・カールトン・カトリック教育委員会)で聞き取り調査並びに資料収集を行った。また、カナダでも屈指の教育学部を有するオタワ大学の第二言語教育関係の専門家とも面会がかない、州統一試験に象徴される最近の教育アカウンタビリティー運動の背景についても有益な示唆を得ることができた。教育アカウンタビリティーの問題は我が国の教育界においても少しずつその重要性が認識されつつあるが、カナダの教育の場合はこの教育アカウンタビリティーへの取り組みが、単に評価の段階だけでなく、教育政策、カリキュラム、指導法、評価法など児童生徒の教育に関わるあらゆる面で組織的にかつ意欲的に取り組まれている実体が明らかになった。しかも、個々の地区教育委員会や学校のアカウンタビリティーに関する情報がインターネットのホームページを通じて一般に公開されており、教育アカウンタビリティーの分野では実に先進的な取り組みがなされている。新指導要録の実施に伴い、我が国においても教育評価の問題がクローズアップされ、その中で教育アカウンタビリティーへの関心も高まりつつあるが、カナダでの先進的取り組みは大いに参考になるものと思われる。なお、この2年間の研究の成果は平成14年度の四国英語教育学会、全国英語教育学会、日本カナダ学会おいて口頭発表の形で発表し、かつ、四国英語教育学会紀要と日本カナダ学会年報に論文が掲載され、掲載が予定されている。
宇宙ニュートリノ望遠鏡IceCubeによる最高エネルギー宇宙線起源の研究

2006/2007年のシーズンまでに、IceCube検出器は計22本のストリングが建設され、2007年8月より完成時の約30%の体積でデータを取得し続けている。2007/2008年のシーズンでは、18本のストリングが完成し、昨年度の建設速度を更に凌ぐ勢いで進められた。データを解析する際、頻度の少ない高エネルギー事象を確実に取り出すため、膨大なバックグラウンドの除去が必要であるが、そのために、再構築された事象の始点と角度を用いて、その事象がIceCubeのターゲットボリューム内で起こった事象かどうかを判断するプログラムを開発し、シミュレーションデータと合わせて解析を進めた。昨年に引き続き、AMANDA-II、9ストリングIceCube(IC-9)での解析を進め、共同で論文を発表した。また、詳細に較正した光検出器(GoldenDOM)を南極へ送り出し、同様に氷中に設置されたスタンダードキャンドルである窒素レーザーからの信号のデータを合わせて、氷の特性を含めたデータの解析手法を構築すべく解析が進行中である。また、これまでに詳細な測定を行って来たPMTの較正に関する測定、解析の方法、及びデータ、系統誤差などをまとめた論文を近々発表する予定である。22005/2006のシーズンでIceCube検出器は計9本のストリングが建設され、全体の約10%が完成した。2006/2007のシーズンでは更に計22本が完成し、全体の約30%が完成に至っている。この間IceCube検出器の最初の年のパフォーマンスを報告した論文を始め、IceCubeの一部として稼動を続けているAMANDAのデータ解析を中心に共同で論文を発表した。従来の詳細なPMT絶対較正に加え、それら絶対較正されたPMTが内包されたIceCubeの基幹検出器であるDigital Optical Module(DOM)に対しても同様に絶対較正を施し、平成17年度には5個、平成18年度には8個の系統誤差7%以内で絶対較正したDOMを千葉大から南極へ発送、検出器の一部として設置され、順調にデータを取得している。これら絶対較正されたDOM(-Golden DOM-)は、氷中に設置された絶対較正された窒素レーザー光源と組み合わせた、氷の不定性等を調べるための測定・解析が進行中である。検出器内の超高エネルギーニュートリノの振る舞いをシミュレーションを用いて研究した。9ストリングの超高エネルギー領域のニュートリノのデータ解析に着手し、IceCube検出器の9本のストリングに対して上限値をつけるべく解析が進行中である。これらの報告をオーストラリア・アデレード大学におけるMulti TeV研究会招待講演及びメルボルン大学で行われたTEXAS相対論的宇宙論に関する国際会議でポスターで発表した。また、これら一連の研究成果を博士論文としてまとめた。
水素浸食を予知する高温型水素検出器の開発

セラミックセンサーとして、水素イオンのみを透過する個体電解質(SrCeO_3)を用いて、実プラントへの長期間連続測定、水素検出器としての測定条件、材料組織と水素透過挙動との関係等を調べ、以下のことが明らかとなった。(1)実プラント接着させる材料として、無機接着剤(アロンセラミック)が有効であることがわかった。(2)実プラントに本センサーを取り付けて長期間測定を試みた結果、2000時間以上にわたり安定に測定できることが分かった。(3)実プラントで測定した水素過程電流値から、その材料が水素浸食に対して安全域かあるいは危険域にあるかを解析した。(4)本センサーは材料の金属組織、炭化物の大きさ・分布の変化に対応して、透過水素を測定できることが分かった。(5)材料に結晶成長が進行している場合には結晶粒の大きさが透過水素量を支配し、結晶粒が進行していない場合には析出炭化物の大きさと分布が支配していることが分かった。プロトン導電性固体電解質(5mol%Yb_2O_3-SrCeO_3)を用いた高温型水素検出器を実プラントに装着して測定を行なうために、以下の検討を加えた。(1)実プラントに接着させる材料:無機接着剤が高温に耐えることが判明した。(2)水素引き抜き電位の決定:+0.8Vが良好であった。(3)連続測定:20日間の連続測定を実施し、測定が問題なく行なえることを実証した。(4)間欠測定:実プラントでは連続ではなく、間欠に測定されるので、それを試み何等問題がないことを確認した。(5)水素拡散係数の温度依存性の測定:水素透過電流は水素含有量と拡散係数の積に比例するので、前もって拡散係数の温度依存性を測定しておく必要がある。0.5Mo鋼、1.5Cr-0.5Mo鋼および1.5Cr-0.5Mo鋼について測定を行なった。いずれも測定値もArrheniusの関係を満足し、Cr量と共に小さくなった。(6)実プラントへの装着:三菱化学(株)黒崎事業所のアンモニアプラントに試験的に装着し、測定が可能であることを確認した。来年度から本格的な測定に入る。以上のように実プラントでの測定が可能であることを確認した。さらに、高温型水素検出器を簡略化するために、いろいろな試みを行なった。比較電極を試験極側に設置、金電極を用いたセンサー、比較電極をガラスで被覆などを試みた。現在のところいずれもうまくいっていないが、来年度も継続して検討する予定である。昨年度はプロトン導電性個体電解質(5mol%Yb_2O_3-SrCeO_3)を材料中を透過する水素の検出器として、実プラントに装着し、これが長期間作動することがわかった。そこで、今年度は以下の検討を行った。(1)実プラントのデータ整理:実プラントで得られた水素含有量を実験室ですでに求めていた同じ材料の水素拡散係数の温度依存性、ホール電流等を考慮して解析し、解析値を修正Nelson線図に点描した結果、実プラントの水素含有量は水素浸食を起こす量ではないことを明らかにした。(2)種々の材料の基礎データ:実プラントでは種々の組成を有する材料が使用されているため、それらの材料の基礎データ(水素拡散係数、水素透過電流、最適水素引き抜き電位等)を前もって知る必要がある。そこで、モリブデン量及びクロム量の関数として、基礎データを求めた。これにより、水素検出器の実プラントへの適用範囲が広くなった。(3)実プラントへの装着:昨年度とは別の会社のアンモニアプラントに水素検出器を装着し、同水素検出器の信頼性・適用性の確認を試みている。セラミックセンサーとして、水素イオンのみを透過する固体電解質(SrCeO_3)を用いて、実プラントヘの長期間連続測定、水素検出器としての測定条件、材料組織と水素透過挙動との関係等を調ベ、以下のことが明らかとなった。(1)実プラントに本センサーを取り付けて長期間測定を試みた結果、2000時間以上にわたり安定に測定できることが分かった。そして、実プラントで測定した水素透過電流値から、その材料が水素侵食に対して安全域かあるいは危険域にあるかを解析した。(2)本センサーは材料の金属組織、炭化物の大きさ・分布の変化に対応して、透過水素量を測定できることが分かった。(3)材料の結晶粒成長が進行している場合には結晶粒の大きさが透過水素量を支配し、結晶粒が進行していない場合には析出炭化物の大きさと分布が支配していることが分かった。
海半球ネットワーク:地球内部を覗く新しい目

「海半球ネットワーク」計画最終年度にあたって、ネットワークを最終的に整備し、データの解析から大きな成果を得た。ネットワークの建設で特筆すべきは、海底掘削点利用の広帯域地震観測点を予定通り3点完成し、世界で初めて海底掘削点を含む海域ネットワークを完成した点である。既に北西太平洋観測点(WP2)からは世界最長の海底広帯域地震計記録を回収し、そのS/Nの高さは実証済みである。それ以外にも陸域広帯域地震観測網、陸域電磁気観測網、海底電磁気観測網、GPS観測網、超伝導重力アレー、データセンターが完成し順調に稼働中である。また,研究期間中に海底広帯域地震および海底電磁気を組み合わせた「長期機動観測」という新しい観測技術を,世界に先駆けで開発し実用化した。この技術開発により固定観測網を補完してさらに一桁高い分解能で地球内部を詳しく調べるという,研究の今後進むべき方向の一つが明確に示された。問題はこうした観測網をどのように維持するかであり、この点は今も努力中である。データ解析の面でも著しい成果をあげており、特に地震学では(1)スタグナントスラブの概念の確立、(2)常時地球自由振動現象の発見、電磁気学では(3)核内トロイダル磁場とマントル不均質構造とのカップリングによる非双曲子磁場生成の説明(4)グローバルスケールの3次元電気伝導度トモグラフィーの実施、測地学では(5)西太平洋プレート運動の詳細解明などが特筆される。それ以外にも陸域広帯域地震観測網、陸域電磁気観測網、海底電磁気観測網、GPS観測網、超伝導重力アレー、データセンターが完成し順調に稼動中である。データ解析の面でも著しい成果をあげており、特に地震学では(1)スタグナントスラブの概念の確立、(2)常時地球自由振動現象の発見、電磁気学では(3)核内トロイダル磁場とマントル不均質構造とのカップリングによる非双極子磁場生成の説明(4)グローバルスケールの3次元電気伝導度トモグラフィーの実施、測地学では(5)西太平洋プレート運動の詳細解明などが特筆される。1総括班(1)総括班会議の年2回の開催(2)総括班事務局においてニュースレターの発行、ホームページによる情報交換(4)雑誌「地球」特集号:「海半球ネットワークその2」の発行(予定)2海洋島観測班(1班)(1)ポハン観測点(韓国)のテジョンへの移設と新システムへの変更(2)ジャヤプラ(インドネシア)観測点の開設(3)石垣島観測点の新システムへの交換(4)タガイタイ(フィリピン)観測点の移設と新システムへの切り替え(5)サハリン(ロシア)地域でのGPS繰り返し観測(6)カムチャッカ半島(ロシア)でのGPS繰り返し観測(7)インドネシアでのGPS繰り返し観測(8)地震観測点およびGPS観測点の保守点検3海洋底観測班(2班)(1)孔内地震観測システムの陸上試験機を整備し陸上設置の予備実験(セメント注入固化試験)を開始した。(2)孔内歪計の孔内リエントリ-試験装置を開発した。(3)海底長期観測点の事前調査を実施した(日本海溝,西太平洋)

(4)長期(>1ヶ月)海底広帯域地震・電磁気観測を西太平洋で同時に実施した。(2航海)(5)海底測地の準備を進め,水中音速の精密測定基礎実験を行った。4システム開発班(3班)(1)東太平洋海膨での電位磁力計3台回収と測定データの解析(2)海底4成分磁力計の製作と試験観測(3)超音波伝送装置の海底長期間試験観測(1年程度)(4)海底磁気観測点の決定と上部マントル不均質電磁気構造の推定(5)電場変動観測では、外部磁場誘導及び海洋起源の影響を取り除く方式を確立(6)海底圧力計によるアレー観測は数カ月程度の連続観測の実施(7)インドネシアに国内にある超伝導重力計1台を移設(8)高性能海底地震計を製作し、海底での試験観測(9)衛星通信装置で、海底でとられたデータを伝送する試験観測を数カ月実施(10)高性能超音波伝送装置を付けた観測装置を海底に設置し、伝送試験を実施(11)海洋島ネットワークによる磁場変動の観測では、新たに数地点の観測を開始(12)海底熱流量計を改良して半年から1年の長期測定を実施5データ処理班(4班)(1)旧ポセイドン地震観測網データの整理、編集、データベース化完了(2)海半球海洋島地震観測網のデータセンター開設(3)西太平洋GPS観測網(WING)のデータセンター開設(4)球対称電気伝導度モデル推定のためのソフトウエア完成、モデル構築(5)DSM法による球対称地球モデルに対する地震波形計算ソフトを完成(6)地球の常時自由振動現象の存在を確認、その励起源として大気のじょう乱を提唱1総括班(1)総括班会議の年2回の開催(2)総括班事務局においてニュースレターの発行、ホームページによる情報公開と情報交換(3)計画進捗状況報告書(1)(2)(3)(4)(5)の刊行(4)計画の見直しおよび平成11-12年度の長期臨時観測計画の策定2海洋島観測班(1班)(1)パラパット(インドネシア)観測点の改修:ポセイドン初期の観測点であったが、これを標準型のシステムに改修した。同時にGPS測位の連続観測を開始した。(2)ポンペイ(ミクロネシア)観測点の改修:標準型の観測システムに交換し、GPSによる測位の連続観測を始めた。(3)パラオ観測点の改修:広帯域地震計の標準システムへの交換を行った。(4)カメンスコエ(ロシア)観測点の保守・GPS観測を継続して行った。(5)海洋島(地震、GPS)観測点の保守点検を実施した。(6)フィリピン、インドネシアでGPS繰り返し観測を実施した(7)父島観測点の改修:広帯域地震観測システムを標準型に改修した。3海洋底観測班(2班)(1)海底孔内用実機(広帯域地震計・超感度体積歪計)を製作(2)海底孔内用実機による陸上孔内地震・歪観測を開始した。(3)海底広帯域地震・電磁気観測をより長期(1.5ヶ月を2回)に展開した(用船)。
生態系の揺らぎ応答関係と内部進化の実験的解明

本研究全体としては、「研究の目的」、「研究実施計画」のとおり、27種の微生物を混合した実験生態系を用いて短期的な揺らぎと長期的な変化の関係を解析する。具体的には下記6項目を行うものである。「(1)多様性などをある程度保ち継代培養できる条件を4条件だけ探索する。(2) 4条件それぞれについて、約100の反復実験を行い、分散(短期的な揺らぎ)を測定する。(3) 4×100個の実験生態系を約100世代相当継代して長期変化を測定する(進化実験)。(4)実験生態系の様々なパラメタの変化から短期的揺らぎと長期変化の関係性を解析する。(5)進化実験の前後において大腸菌を単離し、遺伝子や表現型の変化を測定する。(6)以上を説明する数理モデルの構築を試みる。」この中で、2018年度には以下のように(1)(3)を行った。(1)培養条件の選択:実験生態系が比較的多様性を保ち安定となる条件を選ぶ。様々な条件(振盪と静置、光や温度の強度、炭素源濃度、その他栄養濃度など約400通り)を検討し、目的の条件を得た。(2)生態系の短期的な揺らぎを計測:上記4条件のそれぞれについて、24反復の培養を1週間行い、約40次元のそれぞれの測定量に対して分散を求めた。(3)継代培養:4条件の実験生態系を継代する。2018年度はこれの開始であり、2019年度に引き続いて100世代おこなえるよう、培養および継代方法や測定方法を確立した。なお、これらに加えて、(4)や(6)のためのデータ解析も進め、およその傾向や有用な具体的手法などがわかった。2018年度に得られた結果の各項目に関する詳細の進捗状況は以下である。(1)実験生態系が比較的多様性を保ち安定となる条件を見つけ出した。当初の予定にある条件に加え、2018年度での新学術会議においてコメントいただいた空気交換の有無も試した。地震の影響もあり当初の予定以上に様々な条件を試すことになって少し遅れたが、その分だけ理解は得られたため、全体の研究進捗のためにはむしろ良かったかもしれない。(2)生態系の短期的な揺らぎと、遷移過程での変化の関係を、以降のプレ実験の意味も含めて観測した。遷移過程での変化とは、27種をまぜた直後から、ある程度の安定状態に向かうまでの変化のことである。具体的には、48種類の異なる培養条件である実験生態系について調べた。なお揺らぎ応答理論は、この遷移過程での変化を記述するものでは無い。結果、やはり分散と変化に明確な関係は見られなかったが、統計上有意な相関はあった。少し想定とは異なって見えてきた結果であるが、これは有意義であるため、結果を整えて報告するよう進める。その他、これらの平均値や分散の関係などを調べた。(3)継代培養の方法を確立した。特に、手作業の継代によりブレがあったところを、ロボットを導入することによりWell間誤差が小さくなるようにした。また培養容器やシーリング、光の当て方など、できる限りWell間誤差がなくなるようにした。これにより継代を開始できるようになり、実際に行っている。(6)生態系内部のダイナミクスに関し、非線形力学理論に基づく数理手法を利用することで、実験データから生態系の状態変数それぞれの関係性を調べることができるようになった。予定にはなかったが、ダイナミクスを理解するうえで非常に強力なツールになる手ごたえを感じている。先述の各項目に関して、2019年度には以下を行う。(3)継代培養の続き。4条件×100反復の実験生態系を100世代相当継代し、継代による長期変化を測定する。最終的な変化だけでなく、多変量の連続的な変化もトレースする。さらに、現在計測しているパラメタに加えて、より有意義なパラメタを増やす予定である。具体的には、顕微鏡画像に深層学習を用いて、各生物を同定していくものである。例えば細菌の杆菌など、種の違いが形態にあられず、したがって人の目でも見分けられないようなものは見分けることができなかったが、それ以外は良好な結果を得られているため、生態系の状態をよりよく記述するパラメタを増加することができる。(4)継代初期状態における反復実験での各測定量の分散と、この長期変化の関係を解析する。すなわち、生態系レベルの階層に揺らぎ応答理論は適用可能なのかに答える。実際には、どういった測定量(状態量)がこの理論に従うのか、その適用範囲を解明する。(5)それぞれの生物は100世代程度継代されるが、大腸菌や酵母の過去の進化実験ではこの程度でもゲノムに変異が入ることが知られているため、進化が期待される(最初の変異は効果が高いことも知られている)。この生態系の中でのゲノム変化や単離後の表現型の変化を調べる。具体的には大規模解析支援を利用する。(6)生態系レベルの揺らぎ応答理論について、なぜその結果がえられたのか、生態系内部のダイナミクスを考慮した数理モデルを用いて、その理解を得る。具体的には、上記のデータ解析によりデータ駆動型の客観的モデルを得て、これを参考にして、実験結果を説明することができる主観的な動態力学モデルを構築することで、単純明快な理解に挑戦する。

本研究全体としては、「研究の目的」、「研究実施計画」のとおり、27種の微生物を混合した実験生態系を用いて短期的な揺らぎと長期的な変化の関係を解析する。具体的には下記6項目を行うものである。「(1)多様性などをある程度保ち継代培養できる条件を4条件だけ探索する。(2) 4条件それぞれについて、約100の反復実験を行い、分散(短期的な揺らぎ)を測定する。(3) 4×100個の実験生態系を約100世代相当継代して長期変化を測定する(進化実験)。(4)実験生態系の様々なパラメタの変化から短期的揺らぎと長期変化の関係性を解析する。(5)進化実験の前後において大腸菌を単離し、遺伝子や表現型の変化を測定する。(6)以上を説明する数理モデルの構築を試みる。」この中で、2018年度には以下のように(1)(3)を行った。(1)培養条件の選択:実験生態系が比較的多様性を保ち安定となる条件を選ぶ。様々な条件(振盪と静置、光や温度の強度、炭素源濃度、その他栄養濃度など約400通り)を検討し、目的の条件を得た。(2)生態系の短期的な揺らぎを計測:上記4条件のそれぞれについて、24反復の培養を1週間行い、約40次元のそれぞれの測定量に対して分散を求めた。(3)継代培養:4条件の実験生態系を継代する。2018年度はこれの開始であり、2019年度に引き続いて100世代おこなえるよう、培養および継代方法や測定方法を確立した。なお、これらに加えて、(4)や(6)のためのデータ解析も進め、およその傾向や有用な具体的手法などがわかった。2018年度に得られた結果の各項目に関する詳細の進捗状況は以下である。(1)実験生態系が比較的多様性を保ち安定となる条件を見つけ出した。当初の予定にある条件に加え、2018年度での新学術会議においてコメントいただいた空気交換の有無も試した。地震の影響もあり当初の予定以上に様々な条件を試すことになって少し遅れたが、その分だけ理解は得られたため、全体の研究進捗のためにはむしろ良かったかもしれない。(2)生態系の短期的な揺らぎと、遷移過程での変化の関係を、以降のプレ実験の意味も含めて観測した。遷移過程での変化とは、27種をまぜた直後から、ある程度の安定状態に向かうまでの変化のことである。具体的には、48種類の異なる培養条件である実験生態系について調べた。なお揺らぎ応答理論は、この遷移過程での変化を記述するものでは無い。結果、やはり分散と変化に明確な関係は見られなかったが、統計上有意な相関はあった。少し想定とは異なって見えてきた結果であるが、これは有意義であるため、結果を整えて報告するよう進める。その他、これらの平均値や分散の関係などを調べた。(3)継代培養の方法を確立した。特に、手作業の継代によりブレがあったところを、ロボットを導入することによりWell間誤差が小さくなるようにした。また培養容器やシーリング、光の当て方など、できる限りWell間誤差がなくなるようにした。これにより継代を開始できるようになり、実際に行っている。(6)生態系内部のダイナミクスに関し、非線形力学理論に基づく数理手法を利用することで、実験データから生態系の状態変数それぞれの関係性を調べることができるようになった。予定にはなかったが、ダイナミクスを理解するうえで非常に強力なツールになる手ごたえを感じている。先述の各項目に関して、2019年度には以下を行う。(3)継代培養の続き。
目的志向的な相互作用を含む集団移動系列・経路の解析手法の開発

複雑な動きをみせる生物などの群れでは、目的志向的な味方や外敵などの移動体との協力・逃避などの相互作用が起きている。一般に集団移動運動に関するデータ駆動的な解析手法においては、方法論的に明示的なモデルを仮定することが難しいため、未だ相互作用の性質を明らかにする決定的な方法論が確立されていない。そこで本研究では工学的な目標として、集団移動系列・経路データから相互作用を可視化して分類や予測を行う手法を開発し、その科学的な応用として、目的志向的な生物集団移動の機能や原理などを発見・理解することを目的とした研究を行う。
通信路容量に基づく光通信方式の受信過程の最適化に関する研究

本研究は、通信路容量を評価基準とした光通信システムの受信方式の最適化を目的とするものであり、基本的な成果を得るとともに、それを応用した研究において成果を得た。ここでは、その基本的な成果について報告する。通信路容量は実用面において通信路符号化と密接な関係がある。量子信号の通信路符号化に関する研究として、線形従属な信号の符号化法として、同じ信号を二回続けて送信するときに、二つの信号を二回に分けて受信する(逐次測定)より、二つの信号を一つの信号として一括に測定する(結合測定)ことにより相互情報量を増化することができることが示されている(Phys.Rev.Lett.vol.66,1119,1991)。多くの通信システムでは線形独立の信号を用いており、線形従属の信号を用いることは少ない。そこで、本研究では二元線形独立な信号について同じ信号を連続して伝送する場合の逐次測定と結合測定により得られる相互情報量を比較することにより、線形独立な信号では逐次、結合測定のどちらにおいても等しい相互情報量が得られることを示した。本研究では、三次拡大以上の信号においても同様の結果が得られることを示した。ところで、二元信号に対する最大相互情報量は、最小誤り率を達成する受信機で得られることが明らかにされており、また、このような受信機の実現法も明らかにされている(例えば、Dolinar受信機)。これらの事実と本研究結果より、同じ信号を連続して送る符号化を用いた光通信方式では、誤り率を最小にする受信機により最大相互情報量が得られることが明らかになった。なお、より一般的な符号化を施した量子信号の相互情報量を最大にする研究は未解決であり、今後、検討していく予定である。また、上述の研究成果を応用することにより、光通信系における光の量子性を利用した新しい暗号方式である量子暗号鍵配送方式の安全性の解析を行った。
VDT作業およびシースルー視作業の眼自律神経系に及ぼす影響

ホログラフィック・シースループラウザは、日常視空間での視作業中に、投影されたホログラフィーによる別の画面を同時に見るといういわば二重の視作業を行うものであるが、14年度に使用した刺激装置のホログラフィック・シースループラウザはモノクロ画面で、現在汎用されているVDT画面に対応するものではなかった。そこで、15年度は新たに開発されたフルカラーのホログラフィー画面の刺激を用い、さらにVDT作業における労働衛生管理のためのガイドラインに適合するよう50分間の映像負荷(14年度は60分間)とした。そして、正常有償被験者12名において右眼にのみこの映像負荷を行い、負荷前後の両眼それぞれの屈折、瞳孔反応、調節緊張反応および調節弛緩反応を測定した。その結果、右眼の全屈折値は負荷前-0.58±0.13Dで、負荷後の屈折値は-0.85±1.02Dで、両者に有意の変化を認めなかった。単位時間当たりの緊張量を含む調節の動特性でも、瞳孔反応の全てのパラメータでも有意の変化を示さなかった。14年度のモノクロ映像の60分間の負荷実験により、負荷眼である右眼の屈折での有意の近視化と調節動特性の一つのパラメータでの過緊張化を認めた。しかし、15年度の実験により市販化実用モデルに近いフルカラー映像では労働衛生管理のためのガイドラインを遵守する限り、有意の近視化や過緊張状態をもたらすおそれのないことが証明された。今年度新たに導入した赤外線電子瞳孔計に,リバース結線型のケーブルを接続して,瞳孔反応をオンラインでパソコンで処理できるシステムを開発した.このシステムを用いて,まず正常有償被験者20名(平均年齢24.1歳)で,光刺激に対する瞳孔反応の9種のパラメータの正常値を求めた.また,同じ正常被験者に赤外線オプトメータを用いて,調節緊張に関する7種,さらに調節弛緩に関する7種のパラメータの正常値を求めた.次いで,ホログラフィック・シースループラウザに投影する1時間の映像プログラムを作製した.この映像プログラムを正常被験者20名の右眼に装用させたシースループラウザに投影し,これを1時間注視させ,映像負荷とした.そして,この負荷前後の正常被験者の両眼それぞれの屈折,瞳孔反応,調節緊張反応および調節弛緩反応を測定した.その結果,右眼の屈折値は負荷前-1.34D+/-1.24Dであり,負荷後の屈折値は-1.66+/-1.28Dで有意の変化(p=0.012)を認め,調節の動特性では単位時間当たりの緊張量で有意の変化を認めた.一方,映像を負荷しなかった左眼では,屈折値には変化は認めなかったものの,やはり調節動特性の1つのパラメータで過緊張状態を示した.しかし,瞳孔反応では全てのパラメータで負荷前後に有意差を認めなかった.今年度の実験では,ホログラフィック・シースループラウザを用いたウエアラブル・コンピュータの1時間の装用負荷で,負荷直後に軽度ではあるが屈折値および調節緊張反応で有意の変化を認めるものの,瞳孔反応には全く変化を認めなかった.平成15年度は,さらにこの屈折値や調節反応の変化が負荷からどの程度持続するかも検討し,VDT作業やシースルー視作業が眼自律神経系にどのような影響を及ぼしているかを検証する.ホログラフィック・シースループラウザは,日常視空間での視作業中に,投影されたホログラフィーによる別の画面を同時に見るといういわば二重の視作業を行うものであるが,昨年度に使用した刺激装置のホログラフィック・シースループラウザはモノクロ画面で,現在汎用されているVDT画面に対応するものではなかった.そこで,今年度は新たに開発されたフルカラーのホログラフィー画面の刺激を用い,さらにVDT作業における労働衛生管理のためのガイドラインに適合するよう50分間の映像負荷(昨年度は60分間)とした.そして,正常有償被験者

12名において右眼にのみこの映像負荷を行い,負荷前後の両眼それぞれの屈折,瞳孔反応,調節緊張反応および調節弛緩反応を測定した.その結果,右眼の全屈折値は負荷前-0.58±0.13Dで,負荷後の屈折値は-0.85±1.02Dで,両者に有意の変化を認めなかった.単位時間当たりの緊張量を含む調節の動特性でも,瞳孔反応の全てのパラメータでも有意の変化を示さなかった.昨年度のモノクロ映像の60分間の負荷実験により,負荷眼である右眼の屈折での有意の近視化と調節動特性の1つのパラメータでの過緊張化を認めた.しかし,今年度の実験により市販化実用モデルに近いフルカラー映像では,労働衛生管理のためのガイドラインを遵守する限り,有意の近視化や過緊張状態をもたらすおそれのないことが証明された.
日米共同研究によるバレット食道の発生ならびに抑制機序の解明

前癌病変と考えられる特殊腸上皮化生(SIM群)とSIMのない円柱上皮化生(CLE群)に発現する種々の分子異常を解析し、PPI治療に対する分子異常の変化について検討した。その結果、両群におけるmicrosatelliteinstability(MSI)および4遺伝子(hMLH1、p16、E-cadherin、APC)のpromoter領域のメチル化異常の頻度に差を認めなかった。また、SIMと特異的に反応するDas-1抗体の反応性はCLE群に比べてSIM群で有意に高かった。PPI投与群ではMSIとp16、E-cadherin、APC遺伝子のメチル化異常は消失したが、PPI非投与群ではその傾向はなかった。すなわち、CLEにもSIMと同等の分子異常が存在することから、SIMのみならずCLEも前癌病変と考えられた。さらに、これらの分子異常の頻度は米国から報告とほぼ同等であったことから日本人と米国人のBEの性質は類似しており、分子マーカーの変化からPPI投与はBEの進展を抑制する可能性があると考えられた。本研究は、内視鏡検査の施行前に、バレット食道を認めた場合に生検を行い、DNA解析を行うとする同意書を得てから行うため、症例の集積に時間がかかっている。その中で、9例の解析を行った。1)エントリーされた症例は、全てshort segmentバレット食道であった。また9例中、4例(44.4%)に特殊腸上皮化生(SIM)を認めた。2)ゲノム不安定性は2例(22.2%)に認めた。4) SIM群(n=4)とSIMを認めない群(CLE群、n=5)でのゲノム不安定性とメチル化の頻度を比較すると、両群間に差を認めなかった。5) SIM群の背景粘膜の粘液形質は、SIM部分ではMUC2、CDX2陽性の腸型形質であり、CLE群ではMUC6陽性の胃型形質であった。6) H.pylori感染例(n=3)と非感染例(n=6)の比較においても差を認めていない。これらの中で2例に対して除菌治療を行い、H.pylori陰性例の4例に対してPPI投与を行い経過観察中である。7) Barrett食道癌細胞株(OE19、OE33)を入手し、現在、種々のpH条件での上記分子マーカーの発現の変化について検討中であるが、良好な結果が得られていない。今後、CagA陽性H.pylori株とco-cultureし、同様の手法で研究する予定である。今後、生検材料を用いた、これらの分子マーカーの変化を1年後に解析する予定である。同時に、現在も症例を集積中であり、現段階では24例の症例をエントリーし、解析中である。本研究は、バレット食道の生検標本からDNA解析を行うため、本邦でのバレット食道の頻度が少ないことを考えると症例の集積に時間がかかっている。これまで50例のバレット食道症例を登録し、27例の解析を行った。これらの多くはshort scgmentバレット食道であった。このうち、ゲノム不安定性(Microsatellite instability,MSI)を25.9%に認めた。また、解析可能であった中で、プロモーター領域のメチル化異常はhMLHl3.8%、p16 23.1%、E-cadherin 19.2%、APC 53.8%に認めた。特殊腸上皮化生(SIM)とSIMのない円柱上皮化生(CLE)でのMSIとそれぞれの遺伝子におけるメチル化異常の頻度は、ρ16でのメチル化異常を除き、差を認めなかった。しかし、ρ16遺伝子のメチル化異常はSIMでのみ認められ、CLEには認めなかった(p<0.05)。また、H.pylori感染の有無によるこれらの発現の頻度に差は認めなかった。以上の結果は、SIMやH.pylori感染の有無にかかわらずバレット粘膜には分子異常を認め、ρ16のメチル化異常はSIMにおいて高頻度に発現するメチル化異常である可能性がある。H.pylori除菌1年後の分子マーカーの変化を検討できた症例では、MSIの消失を認めたがメチル化異常には変化はなかった。今後、さらに多くの症例の集積が必要である。【具体的内容】65名のBE患者(LSBE3例、男性49例)を対象とした。

BE粘膜からの生検で特殊腸上皮化生(SIM)を認めた場合はSIMから(SIM群)、認めなかった場合には円柱上皮化生(CLE)から(CLE群)LCMを用いて選択的にDNAを抽出した。1.SIM群は35例、CLE群30例であった。2.SIM群とCLE群のMicrosatellite instability(MSI)は28.6%と23.3%に認めた。また、メチル化異常は、hMLH1遺伝子では2.9%と3.3%、p16遺伝子では20.0%と16.7%、E-cadherin遺伝子では14.3%と10.0%、APC遺伝子では28.6%と43.3%に認め、いずれの遺伝子においてもメチル化異常の頻度はSIM群とCLE群との間に差を認めなかった。また、Das-1抗体との反応性は、それぞれ77.1%と16.7%でありSIM群で有意に高かった(p<0.0001)。3.SIM群とCLE群でH. pylori(Hp)感染の有無別に各分子マーカーとDas-1反応性を比較したが有意差を認めなかった。4.無作為介入試験の登録例は、PPI投与群(n=4)vs PPI非投与群(n=5)、Hp除菌群(n=2)vs非除菌群(n=2)であった。PPI投与群ではMSIとp16、E-cadherin、APC遺伝子のメチル化異常はすべて消失していたが、PPI非投与群ではその傾向はなかった。Hp除菌群と非除菌群では差を認めなかった。【意義】1.本邦のBE患者(SIM群)も米国と同様にDas-1反応性は高率であった。2.CLE群での分子異常はSIM群と同等に認められ、CLE群も前癌病変と考えられた。3.PPI投与によりBEでの分子異常は低下する可能性がある。【重要性】日本人のBEも米国人と類似しており、PPI投与はBEの進展を抑制する可能性がある。本邦でのバレット食道の頻度が少ないうえ、本試験への登録に躊躇する患者が多く、研究が遅れている。また、米国人でのバレット食道の解析を当施設で行う予定であったが、米国施設での倫理的問題があり解析ができていない状況である。24年度が最終年度であるため、記入しない。介入試験の内、酸分泌抑制剤(PPI)の内服の介入試験は症例の集積が悪く中止を考えている。H.pylori除菌の介入試験は、当施設で早期胃癌の内視鏡治療後の患者を対象にした介入試験を同時に行っているため、それらの患者でバレット食道を認めた患者を本研究対象に含め、進行が可能である。
離散システムの解析アルゴリズムに関する数学的研究

離散システムの特性や動的挙動を計算機を用いて解析するためのアルゴリズムを提唱し、またそのアルゴリズムの収束性などについて研究するのが中心課題である。離散システムのうち特に定数係数線形連続システムを計算機向きに離散近似したシステムを対称とする。当初は適切なアルゴリズムによりシステムの殆どの特性が解明できると考えていたが、アルゴリズムの収束性を初めとして諸性質にシステムの可到達性(可制御性とほぼ同値)、可観測性、それらの一般化の可安定性、可検出性が深く関与することがわかってきたので次を研究した。1.離散近似系としては最もよく使われる0次ホ-ルドによるものを考え、元の連続システムが可安定性・可検出性を持つとき、対応する離散システムが可安定性・可検出性を保存する必要十分条件を求めた。2.システムの観測と制御を計算機で実行する事を考慮して、制御入力に時間遅れを持つ連続システムが可安定性・可検出性を持つとき、0次ホ-ルドによる離散近似系がそれらの性質を保存する必要十分条件を求めた。3.(1)開区間上のとつ関数の並べ換えがとつ関数となる条件は何か。(2)フ-リエ級数の収束の同値定理について。(3)フ-リエ級数のcontractionと絶対総和法について。が上の1、2の研究と関係して問題となることがわかってきたが、これらについても解決することができた。4.上記は信州大学および科研費での出張先の大学での研究討論により深化・発展され、日本数学会、研究集会「Martingaleとその応用」、実解析セミナ-、応用函数解析シンポジウムで講演し、研究発表欄の様な論文となった。またその続編を執筆すべく研究中である。
小児期におけるプロラクチンの動態と分泌に関する研究

prolactin(PRL)はヒトにおける乳汁分泌作用を主とし,他の動物では羊水保持,成長因子,水電解質バランスにも重要な役割を果たしていることが知られている。本研究では新生児期の種々の病態における成熟児及び未熟児のPRLの動態を通して,その生理的発達や役割を検討する目的で行なった。在胎28週以降37週以前の未熟児では,血中PRL濃度は在胎週数と共に増加し,在胎37週以降の成熟児で最も高値となり,その後増加が停滞した。出生後約24時間は高値が持続しその後漸減しはじめ,生後6ケ月以降は成人男性と近似値をとった。prolactinは成長ホルモンと構造が類似しているものの,prolactinの成長因子としての役割は確認できなかった。また,prolactinの視床下部-下垂体系分泌抑制機構が生後徐々に発達してくることが示唆された。成熟児仮死では仮死のないものと比較し有意に高値遷延を示したが,未熟児仮死では有意差を認めなかった。これは成熟児分娩仮死による低酸素状態が,下垂体門脈系を障害し,視床下部よりの抑制的支配が障害されたためと考えられた。未熟児ではprolactin inhibiting factor(PIF)による抑制的支配がまだ未発達段階で,視床下部-下垂体系への影響も少ないためと考えられた。本年度は更にこの研究を発展させ,小児の痙攣性疾患でプロラクチンが高値をとることを発見し,その分泌調節機構のどのようなfactorが働いているのか,特にTRHとの関係を検討している。
水稲有機栽培における米ぬか散布のコナギ抑草機構の解明

水稲有機栽培における米ぬか散布によるコナギ抑草効果の機構を解明するため、抑草効果に対する温度や光、コナギ種子の休眠状態の影響、抑草効果と相関を示す土壌表層溶液中のイオン化合物の探索、および相関を示した芳香族カルボン酸のコナギ発芽阻害活性を調べた。その結果、抑草効果は温度と必ずしも相関せず、休眠状態とも明瞭な関係が認められなかった。一方で土壌表層溶液中の3-フェニルプロピオン酸(3PPA)濃度に抑草効果との相関が認められた。しかし3PPAにはコナギ発芽阻害活性があるものの、土壌溶液中の濃度レベルでは阻害活性が無いことが明らかとなった。本年は、各種環境条件における抑草効果の評価として、土壌、時期および遮光が抑草効果に与える影響を評価した。また抑草効果を示す候補物質の探索として、室内実験で各種芳香族カルボン酸水溶液の希釈系列を作り、コナギの発芽試験を行って、各化合物の発芽抑制効果を調査した。土壌の影響については、水稲有機栽培を5年間行った土壌と2年間行った土壌とをワグネルポット試験で比較し、5年間行った土壌で高い抑草効果が得られた。この結果は圃場における雑草抑制効果とよく一致した。時期の影響については、移植時期の早い試験区で高い抑草効果が認められ、本年はこれまでと異なる結果となった。この結果を過去の気象条件も含めて解析したところ、降水量が関係している可能性が考えられた。すなわち、これまでは米ぬか処理後の1週間に10-30mmの降雨があったが、本年の早い移植時期の試験区では処理後の降雨が全くなかった。おそらく、水深が浅いこと、あるいはオーバーフローの無いことにより抑草効果が高まったものと考えられた。遮光の影響については、前年までと同様に遮光によって高い抑草効果が認められたが、遮光の効果も水深あるいはオーバーフローとの関連性をもとに再検討する必要が考えられた。各化合物の発芽抑制効果については、5種類の芳香族カルボン酸についてコナギの発芽抑制効果を調査したが、本年産および前年産のコナギ種子の発芽率が試験反復間で大きく変動したため、前年までの試験結果の再現性も得ることができず、実験が進展しなかった。以上、本年度の結果から、水稲有機栽培の連作期間が長い土壌中に、想定される抑草物質が多く存在する可能性が示唆され、一方で抑草効果は水深あるいはオーバーフローの影響を強く受ける可能性が示唆された。コナギの発芽試験については、再現性の高い実験系の確立が必要となった。本年は1)各種環境条件における抑草効果の評価として、時期および土壌とコナギ種子休眠性が抑草効果を与える影響を評価した。また2)抑草効果を示す候補物質の探索として、室内実験でモデル的に米ぬか混入土壌溶液を作成し、その土壌溶液のコナギ発芽抑制効果と土壌溶液中の芳香族カルボン酸濃度との関係を調査した。また芳香族カルボン酸類の水溶液中でコナギ発芽試験を行い、各化合物の発芽抑制効果も調査した。米ぬか散布のコナギ抑草効果は土壌によって効果が大きく異なったが、ほとんどの土壌で時期が遅いほどコナギ抑制効果が高まる傾向が認められた。種子休眠性の影響については、同じ発芽指数を示す場合でもコナギ抑草効果が大きく異なったため、その影響は明らかでなかった。コナギ抑草効果を示す候補物質として、有機物混入後の土壌中に生成される水稲根阻害物質として報告のある芳香族カルボン酸類を解析した。米ぬかの効果が異なる土壌を用い、米ぬか散布後に抽出した土壌溶液中で発芽試験を行うとともに安息香酸、2-フェニルプロピオン酸、3-フェニルプロピオン酸および4-フェニル酪酸の濃度を測定した。この結果3-フェニルプロピオン酸の濃度が土壌溶液間で最も大きく変動し、3-フェニルプロピオン酸が15μM以上の濃度では発芽率が0%となる一方で、検出されなかった土壌溶液では発芽率が70%以上の高い値を示した。安息香酸もやや似た傾向が認められたが、2-フェニルプロピオン酸と4-フェニル酪酸では明らかな傾向が認められなかった。4種類の芳香族カルボン酸溶液のコナギ発芽抑制効果は、3-フェニルプロピオン酸の発芽阻害活性が最も高く、50μMで20%にまでコナギ発芽率を低下させた。しかし、10μMの3-フェニルプロピオン酸濃度では発芽阻害活性がほとんど見られず、土壌溶液の発芽阻害効果を3-フェニルプロピオン酸だけで説明することは出来なかった。本年は、各種環境条件における抑草効果の評価として、土壌、米ぬか散布時期、遮光の影響に加えて水深と降雨の影響を評価した。抑草効果を示す候補物質の探索として、米ぬかの効果の異なる土壌の米ぬか散布後の土壌表層溶液を1週間毎に4週間目まで採取し、土壌表層

溶液中の芳香族カルボン酸濃度を定量した。コナギ種子のバイオアッセイ系として安定した発芽試験系を確立するとともに、その試験系を使ってコナギ発芽抑制活性を測定した。抑草効果に対して水深と降雨の影響はほとんど認められなかった。土壌表層溶液の測定では、米ぬか散布後2週間目の3-フェニルプロピオン酸に顕著な差異があった。コナギの発芽試験は、1.5mLのチューブに10粒から20粒を入れて30°C恒温12時間明条件あるいは25°C/15°C変温12時間明条件で試験を行うと安定した評価が可能であった。この系では種子表面の殺菌の有無が発芽率に影響を及ぼさなかった。5種の芳香族カルボン酸の中では3-フェニルプロピオン酸の阻害活性が最も高かったが、土壌表層溶液で認められた濃度では高い活性が認められなかった。5種の芳香族カルボン酸の組み合わせの活性を調べると、ほとんどの組み合わせで相乗効果が認められた。ただし土壌表層溶液中で認められた濃度の組み合わせでは高い発芽阻害活性が認められず、更に別の要因が関わっていると考えられた。以上、研究期間を通した成果として、抑草効果に与える各種環境条件の影響が明らかになるとともに、抑草効果と高い相関を示す物質として3-フェニルプロピオン酸が同定された。しかしコナギ発芽阻害効果の認められた芳香族カルボン酸類について、土壌溶液中で認められた濃度で加えて発芽試験をしたところ、発芽阻害効果は再現されなかった。今後は更に複合的な要因を仮定して、解析を進める必要があると考えられる。雑草科学本年は土壌溶液中の芳香族カルボン酸類の定量分析を行う予定であったが、分析装置のGC-MSが故障し、代替分析機器も手配できなかったため、分析が全く進展しなかった。コナギの発芽試験においても、材料に用いたコナギ種子の発芽率が試験反復間で大きく変動したため、再現性のある実験系の確立から行うこととなった。一方、前年までの試験で休眠性が抑草効果に大きく影響しないことが示唆されており、また本年の結果では光条件について水深やオーバーフローとの関連性が示唆されたことから、抑草効果に影響する環境要因の解析は順調に進展したと言える。1)各種環境条件における抑草効果については、遅い時期における抑草効果の向上が、コナギ種子の休眠性の推移と強く関連しないことが明らかとなり、抑草効果と種子の休眠性との関係については当初の予定より早く示唆が得られたと考える。また2)抑草効果を示す候補物質の探索では、当初の計画では網羅的に有機酸等を調べる予定であったが、予定よりも早く芳香族カルボン酸類の中にコナギ発芽抑制活性の高いものが見つかった。さらに平成25年度に行う予定であった3)コナギ種子のバイオアッセイについては、1年前倒しで芳香族カルボン酸類で既に実験を開始しており、3-フェニルプロピオン酸で有益なデータが得られている。候補物質が実測値の範囲でコナギの発芽を抑制しないのは想定していたとおりであり、今後、この類似化合物との混合溶液や二価鉄等との相乗的な作用を仮定することで、候補となる化合物群を比較的早く同定できる可能性がある。一方、温度条件や光条件を厳密に管理する実験は出来ておらず、平成25年度以降に温度条件や光条件と抑草効果との関係を明らかにする必要がある。また屋外試験における土壌溶液における芳香族カルボン酸類の定量はまだ進んでおらず、これも平成25年度以降に解析を進める予定である。
大脳皮質神経細胞の選別機構

1.発生時期依存的に脳室帯で発現量を変化させる分子群の同定脳室帯で産生された大脳皮質神経細胞は、辺縁帯直下まで移動しなくても、その誕生時期に依存して選別凝集する運命を有することを見いだした。そこで、各時期のマウス胎生期大脳皮質の皮質板及び脳室帯からRNAを調整し、GeneChip解析によって、胎生14日(E14)または16日(E16)の少なくとも一方において脳室帯側で皮質板側より多く発現している分子を検索した。その結果、3,985個のクローンが同定された。これらを、E12、14、16の三段階での脳室帯における発現量を比較して分類した。これらについては、論文及びweb上にて公開した。2.細胞選別を再現性良く実現させる条件の検索と皮質形成における意義マウス胎生期大脳皮質細胞の再凝集培養実験において、E14生まれの神経細胞(将来第IV層)は、その後に生まれる神経細胞(将来第II/III層)と混合培養しても、また、E14より以前に生まれた神経細胞(将来第V層を構成)と混合培養しても、再凝集塊の中心近くに選別凝集することを見いだした。このように、異なる2種の細胞が再凝集塊を作る際に、再現性良く一方が常に中心近くに、他方が表面近くに選別配置されるのは、いかなる機構により、それは皮質層形成においていかなる意義を有するのかを明らかにするため、コンピューターシミュレーションを試みた。その結果、細胞が自律的に特定の方向へのpreference(隣接するどの細胞間隙をより好んで侵入するか)を有しつつ移動することが、上記の内と外のパターンで再現性良く選別凝集が起こる上で重要であることが示唆された。そこで次に、細胞のこの性質が皮質形成においていかなる意義を有するかを明らかにするため、皮質形成のシミュレーションを行った。その結果、層構造形成において重要な意義を有することが示唆された。少なくともマウス胎生14日(E14)生まれの大脳皮質神経細胞は、辺縁帯直下まで移動しなくても、その誕生時期に依存して選別凝集する傾向を有することが示唆された。また、リーリン及びそのシグナル伝達分子の欠損マウスを使った実験により、この特異的凝集能は、リーリンシグナルとは独立に獲得されることが示唆された。そこでさらに、この機構を担う分子基盤を同定することを目標に、胎生期大脳皮質を皮質板、中間帯、脳室帯に三分割する方法を確立し、皮質板及び脳室帯からRNAを調整した。それらを用いてGeneChip解析を行い、脳室帯側で多く発現している分子を検索した。この中には、様々な分子が含まれていたが、本研究では細胞間相互作用に関わる分子に注目しているため、まず、任意のcDNA配列について、塩基配列データベースに自動的に検索をかけ、蛋白質をコードするものをピックアップした上で、さらに分泌シグナル配列または膜貫通ドメインを有する分子を予想するプログラムに自動的に検索をかけ、少なくとも一方で陽性と判定されるクローンを自動同定するプログラムを独自に開発した。これにより、候補分子の数を絞った。さらに絞り込みを行うため、Fantom(「マウス完全長cDNAクローンセット」)の配列データベースとGeneChipデータから得られたクローン群とのマッチングを行い、まずはFantomに含まれているクローンから全てin situ hybridization法による解析を進めた。その結果、脳室帯特異的に発現する分泌性または膜貫通分子として、数十の候補分子を同定することができた。