hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異種動物のin vivo環境を利用してヒト臓器を再構成する

ヒト正常膵管上皮細胞、胆管上皮細胞、胆嚢上皮細胞、肝実質細胞、肺胞上皮細胞、胃粘膜上皮細胞を単離培養後、HPV16 E6E7, MYC, RASの4遺伝子(EMR)をtetOffシステムを用いて導入する事でEMRの発現に依存して容易に培養可能な細胞株を得た。肝実質細胞を除いてEMRの発現に依存して1ヶ月以内にヌードマウス皮下移植により腫瘍を形成し、その後Doxを投与すると数日以内に退縮を開始した。腫瘍は病理学的に未分化腺がんを呈し、退縮後の組織にはいずれも、単層円柱上皮からなる腺管構造や腺管内粘液貯留など由来するヒトの臓器に類似する腺管構造を再現させることができた本研究は異種動物の体内環境を利用して、ヒト由来の正常上皮細胞から機能的な高次組織を再構築する系の開発を行う。これまでの研究成果を基に、研究期間内に以下のことを明らかにする。これまでに、ヒト正常膵管上皮細胞の他に、胆管上皮細胞・胆嚢上皮細胞・大腸上皮細胞・肺胞上皮細胞を単離し、HPV16 E6E7, MYC,活性型RAS遺伝子(EMR)をtetOffシステムで導入後in vitroで安定して培養できることを確認した。樹立した細胞をマウス皮下に移植すると、EMR遺伝子を発現誘導した時のみ腫瘍を形成した。腫瘍形成後ENR遺伝子をDOXの飲水添加によりシャットオフすることで、それぞれの正常組織に対応した組織構造が形成される事を確認した。一部については再構築されたヒト組織の構成細胞を免疫組織化学的に解析し、正常組織と同様の分化特異的遺伝子の発現が確認できた。種々のヒト上皮幹細胞の分離培養法の改良に成功し、ほぼ任意のヒト上皮細胞を長期培養できるようになった。これらをCDK4, cyclin D1, TERTの導入により不死化すること、HPV16 E6E7, MYC,活性型RAS遺伝子(EMR)をtetOffシステムによる導入によりコンディショナルに不死化(がん化)できるようになっている。ヒト正常膵管上皮細胞の他に、胆管上皮細胞、胆嚢上皮細胞、肺胞上皮細胞、胃粘膜上皮細胞、肝実質細胞を単離し安定培養後、HPV16 E6E7, MYC, RASの4遺伝子(EMR)をtetOffシステムを用いて導入することによりin vitroで活発に増殖し容易に培養可能な細胞株を得ることができた。またDoxycyclin(Dox)添加により遺伝子発現をシャットオフできることをWestern blotにより確認した。これらの細胞はDox添加により細胞増殖が遅くなり遺伝子導入前と同様の形態に戻った。これらの細胞をヌードマウス皮下に移植すると、胆管上皮細胞、胆嚢上皮細胞、肺胞上皮細胞、胃粘膜上皮細胞はEMRの発現に依存して1ヶ月以内に腫瘍を形成した。一方肝実質細胞についてはヌードマウス皮下、腎皮膜下とも移植を試みたが、今のところ腫瘍形成は観察されていない。腫瘍形成後のヌードマウスにDoxを投与するといずれの腫瘍も数日以内に退縮を開始した。できた腫瘍と退縮後の組織像をHE染色にて評価した。胆管上皮細胞、胆嚢上皮細胞、胃粘膜上皮細胞から形成した腫瘍はいずれも腺管構造を一部残し腺がんと診断できるものの病理学的には未分化腺がんと診断されるべきものであった。退縮後の組織にはいずれも単層円柱上皮からなる腺管構造を示し、胆管、胆のう、胃粘膜上皮とそれぞれの由来を思わせる構造や腺管内粘液貯留などを示した。肺胞上皮細胞由来の腫瘍は腺管構造をほとんど認めず、未分化腺がんの像を呈した。腫瘍退縮後の組織は単層円柱上皮からなる腺管構造が多数認められ、一部はClub細胞への分化を思わせる細胞も認められた。以上の結果より、ほぼ当初の計画通りコンディショナルにがん幹細胞と正常上皮細胞をDoxによりシャトルできる細胞を樹立し、ヌードマウス皮下で由来するヒトの臓器に類似する腺管構造を再現させることができた。腫瘍は病理学的に未分化腺がんを呈し、退縮後の組織にはいずれも、単層円柱上皮からなる腺管構造や腺管内粘液貯留など由来するヒトの臓器に類似する腺管構造を再現させることができた肝内胆管、血管内皮由来と思われる細胞の分離にも成功しており、来年度は混合培養によるスフェロイド形成とマウス移植によるヒト肝臓の高次組織構造の再構築を試みる予定である。膵臓のベータ細胞についても初期培養後、長期間維持培養することにも成功している。しかしインシュリン産生能を確認できないため、膵臓の高次構造の再構築のためにはさらなる培養法の改良が必要だと考えている。

最近iPSよりインシュリン産生細胞の生成と移植によるインシュリン産生が報告されており、これらを参考に成人ヒトベータ細胞の培養とコンディショナルな不死化(がん化)を進め、肝臓、膵臓の高次構造の再構築を優先して進めたい。ウイルス腫瘍学多数の免疫不全動物への移植を予定し70万円を前倒し請求ていたが、細胞培養法に進展があり今年度は細胞株の樹立を中心に進めたため、物品費の使用が少なくて済んだ。細胞株の樹立と解析は計画以上に進行しているため、前年度にできなかった樹立した細胞株の免疫不全動物への移植を中心に計画を進める。
強誘電体/絶縁膜/半導体ゲート構造における強誘電体層、絶縁層界面特性の改善

(本基盤研究の一連の成果の概要)強誘電体/絶縁膜/半導体ゲート構造の作製、評価および考察を当研究計画に沿って進めてきた結果、以下の重要な結果が得られた。2.強誘電体層中を流れる電流の存在が強誘電体層と絶縁体層境界界面に電荷の注入をもたらす結果、強誘電体に印加されている電界を次第に相殺するモデルを考案した。その結果、上記実験結果を定性的によく説明できた。3.新たに考案したイオン化ポテンシャル装置で、O_2アニール前後のSBT薄膜表面を評価し、エネルギーバンド状態の検討を行った結果、アニール前にはSBTへのリークはホール伝導の効果が大きく、アニール後ホールに対するバリアが1.6eVから2.0eVへと増大することを明らかにした。同アニールによりリーク電流が減少し、メモリ保持特性を改善することが出来るという当研究成果を支持できた。4.酸素アニール処理としてRapid Thermal Annealingの適用を進めた結果、1000°C、30秒の処理で保持時間を6x10^5秒(約1週間)以上、外挿推定保持時間として約3x10^7秒(約1年)の保持特性向上を確認できた。5.加圧(7気圧)酸素アニールによりSBT薄膜表面に(Bi_2O_2)^<2+>層とは異なるBi_xO_yが形成されたと推測された。加圧酸素アニールによるリーク電流低減の傾向は、このBi_xO_y形成による効果である可能性が高いと言える。我々は上記研究課題において、(金属/)強誘電体/絶縁膜/半導体ゲート構造(Metal-Ferroelectric/Insulator/Semiconductor:MFIS構造)を対象として実験的に不揮発性メモリ素子を作製・評価し各層の材料や製膜条件の検討によって特性向上を研究する一方、同構造の電気的特性を計算機で再現しメモリの保持に最適な構造を考察する理論的解析も行っている。特に本年度は強誘電体層としてSrBi_2Ta_2O_9(SBT)、さらにSr_2(Ta_<1-x>,Nb_x)_2O_7(STN)薄膜の検討を行い、それらを用い同構造を作製した後同ダイオードの各種特性の評価を行うと共に、MFIS構造のメモリ保持特性の理論解析について検討を進めた。これらの結果、両薄膜ともそれ自体のリーク電流がMFISダイオードのメモリ保持特性に強く影響することが示され、特にSBTの場合はプロセス処理によるリーク電流抑制により保持時間が1桁以上の2x10^4秒以上に改善されることが確認された。また同時に考案した強誘電体層中を流れる電流の存在が上部金属電極層と強誘電体層境界の界面に電荷の注入をもたらす結果、強誘電体に印加されている電界を次第に相殺するモデルによる計算機解析の結果は、上記実験結果を定性的によく説明できることが分かった。金属/強誘電体界面特性の改善が上記考察の結果から非常に重要であることが明らかになったが、"イオン化ポテンシャル"による同界面評価は非常に有効であり、その結果からの材料、界面処理の最適化を行うため同イオン化ポテンシャル法を現在検討中である。我々は上記研究課題において、(金属/)強誘電体/絶縁膜/半導体ゲート構造(Metal-Ferroelectric/Insulator/Semiconductor: MFIS構造)を対象として実験的に不揮発性メモリ素子を作製・評価し各層の材料や製膜条件の検討によって特性向上を研究する一方、同構造の電気的特性を計算機で再現しメモリの保持に最適な構造を考察する理論的解析も行っている。本年度は昨年度研究成果を受けて、SrBi_2Ta_2O_9(SBT)強誘電体薄膜を用いた上記構造で保持特性劣化要因を考察しつつ、酸素アニール処理で同膜質、界面特性、そして保持特性の改善を図った。

さらに上記構造の保持特性に大きな影響を及ぼすリーク特性を支配する強誘電体界面特性を、独自に試作したイオン化ポテンシャル装置により測定、評価して検討を進めた。これらの結果、上記の酸素アニール処理では、さらにRapid Themal Annealingの適用を図った結果、1000°C,30秒の処理で保持時間を1x10^5秒(28時間)以上へと昨年度から約1桁の改善が確認できた。またイオン化ポテンシャル装置を用いた評価では、O_2アニール前後のSBT薄膜表面のイオン化ポテンシャルを測定し、XPS測定の結果と合わせてエネルギーバンド図の考察を行った。その結果、アニール前にはSBTへのリークはホール伝導の効果が大きいことが示唆されたが、アニール後ホールに対するバリアが1.6eVから2.0eVへと増大することが明らかとなり、SBTを用いたMFIS構造にO_2アニール処理を施すことによって、リーク電流が減少し、メモリ保持特性を改善することが出来るという、昨年度来の我々の研究成果を支持する結果を得た。保持特性をさらに向上させるために、強誘電体薄膜の膜質、界面特性のさらなる改善・関連する知見が必要であり、そのための薄膜製法、薄膜処理プロセスとして酸素アニール、表面処理等の検討を、イオン化ポテンシャル法を有効に利用しつつ一層進めたい。(金属/)強誘電体/絶縁膜/半導体ゲート構造を対象として実験的に不揮発性メモリ素子を作製・評価し各層の材料や製膜条件の検討によって特性向上を研究した。SrBi_2Ta_2O_9(SBT)強誘電体薄膜を用いた上記構造で保持特性劣化要因を考察しつつ、酸素アニール処理で同膜質、界面特性、そして保持特性の改善を図り、さらに上記構造の保持特性に大きな影響を及ぼすリーク特性を支配する強誘電体界面特性を、独自に試作したイオン化ポテンシャル装置により測定、評価して検討を進めた。昨年に引続き上記の酸素アニール処理でRapid Thermal Annealingの適用を進めた結果、1000°C,30秒の処理で保持時間を6X10^5秒(1週間)以上、外挿推定保持時間として約3x10^7秒(1年)の保持特性向上を確認できた。実用要求仕様10年の一歩手前まで進展できた。そして同保持特性改善に有効であると考えられる酸素アニールがSBT薄膜に与える効果を、紫外線光電子分光法(UV-PYS)、およびX線光電子分光法(XPS)を用いて検討を進めた結果、酸素アニールによりSBT薄膜のFermi準位と真空準位との差が減少し、酸素アニール後は他の製法によるSBT薄膜とほぼ同様のFermiエネルギー5.55.6eVを持つことが示され、SBT薄膜のホールに対するSchottky伝導が酸素アニールにより減少する可能性を示した。またパイロクロア相を多く含むSBT薄膜ほど加圧酸素アニールによりFermi準位と真空準位との差が増加することが示された。加圧酸素アニールによりSBT薄膜表面に(Bi_2O_2)^<2+>層とは異なるBi_xO_yが形成されたと推測された。加圧酸素アニールによるリーク電流低減の傾向は、このBi_xO_y形成による効果がある可能性がある。以上のようにMFIS構造のゲート容量保持時間を約1年と大幅に改善し得た酸素アニール処理は、1)ホールに対するSchottky伝導の低減、2)SBT膜のリーク電流低減、という望ましい効果があることが示唆され、MFIS構造の記憶保持特性の改善に非常に有効であると結論できた。
算数科における集団討論の効果

本研究は、異分母分数の加算を題材として、選択肢を付した問題の提示により始まる集団討論のやり方(選択群)と児童が自発的に構成した答えをもとに行う集団討論のやり方(自発群)との間で、討論の展開やそこからの認知的所産がどう異なるかを検討した。被験者は、6つの小学校の4、5年生289名である。次のような結果が明らかにされた。(1)どちらの群でも、討論を通じて、大部分の児童が(実験者から正誤のフィードバックが与えられる前に)正答を知ることができた。(2)自発群の討論では、選択群に比べ、討論の過程で、特に正解に関してより多様な発言(説明や質問、反対意見、異なった問題での探究を含む)が引き出された。(3)自発群の児童は、転移テストの成績がより優れた傾向にあった。選択群が転移可能な知識の獲得という点で劣っていたのは、ライバルとなる選択肢が討論において容易に論破されるものであったため、党派的動機づけに基づく集団理解活動の分業がうまく機能しなかったためだと考えられた。算数科の授業において上で述べた2つのタイプの討論がそれぞれもつ長所と短所は次のようにまとめられる。選択群の条件での討論は、検討するべき考えが提示され、その意味でそこからの所産をある程度予測することができるが、正解がどれかが簡単にわかってしまう場合には、単調な検討に終わりやすい。自発群の条件での討論では、個人間の差異の解消のために討論が展開され、探究的な活動も見られるが、すべての子の考えが検討される保障がないという点で限界がある。二つの方法は、状況に応じて柔軟に使用することが必要であろう。
貴族共和制期ポーランドの政治文化

1ポーランド貴族(シュラフタ)の政治文化を考察する前提となる関連文献の調査・収集をおこなった。対象とした資料は、(1)ポーランド内外の研究状況を把握するために必要な研究書・専門雑誌のバックナンバー、(2)政治文化研究の方法論に関する文献、(3)シュラフタの政治意識や政治理念の分析の素材となる一次史料(回想録、日記、議事録、政治的論考など)、(4)貴族共和制期のポーランドに関連する個別研究文献、に分けられる。2 16世紀のシュラフタの政治改革運動の中核となった「法の執行」運動を中心に、先行研究の整理と一次史料の検討をおこなった。とりわけ16世紀半ばに議会の内外で重要な争点となっていた軍事・財政改革の動向に注目し、当時のシュラフタの軍政改革論の事例としてアンジェイ・フリチ=モドジェフスキとヤン・タルノフスキの軍事改革構想を具体的に分析した。検討の結果は、「16世紀ポーランドのふたつの戦争論」(『人文学報』第78号掲載)として発表した。財政改革の具体的成果である「領地の執行」の構想と実態の解明が今後の課題として残されている。3 17世紀のシュラフタの政治意識の分析の素材として、当時のシュラフタの日記・回想録(アルプレヒト・スタニスワフ・ラジヴィウ、ボグスワフ・ラジヴィウ、ヤン・パセク、ヤン・アントニ・フラポヴィェツキ、ヤン・ヴワディスワフ・ポチョブト・オドラニェツキら)の読解に着手した。今後、議会文書や政治パンフレットなども視野に入れながら、これらの史料の検討をさらに進めていく予定である。
悪性神経膠腫のアクアポリン１発現意義の解明と機能制御による新規治療への応用

AQP1の発現は神経膠腫の腫瘍悪性度に比例することが知られている。AQP1の発現意義に関してはエネルギー源であるグルコースの代謝(解糖系)により乳酸アシドーシスが生じ、それによる細胞性浮腫を緩和するためにAQP1が増加、さらに周囲の血管新生を促進することが報告されている。血管新生は脳腫瘍増大に関与する最大の要因であるが、その制御因子に関して解糖系に関連した報告は少ない。本研究は悪性神経膠腫細胞におけるAQP1の発現意義および細胞機能への影響を解明し、AQP1の発現量や機能を制御することで腫瘍の増殖能・浸潤能・遊走能、さらには血管新生を抑制する、新たな治療戦略としての可能性を見出すものである。
高い信頼性を有する電子選挙システムの構成

民主主義的な手続きに基づく健全な電子社会を確立するために、現在必要とされる制約を可能な限り除去した、高い信頼性を有する電子選挙システムを構築することに取り組んだ。まず、公開検証型電子投票を、暗号技術の危殆化による過去の投票内容の暴露の危険性という観点から考察し、暗号の危殆化にも対応した安全な公開検証型投票方式の構成方法を示した。そして、電子選挙における投票時刻に着目し、投票し直しを許すことによる買収や強制への耐性の向上効果について検討をおこなった。更に、投票内容が正しく処理されたことを確認するための仕組みについても考察を行った。電子投票は電子社会における重要な技術といえるが、現在も完全には解決仕切れていない課題(制約)が幾つも存在するため、本研究では、それらの制約を可能な限り取り除いた、高い信頼性を有する電子選挙システムを構築することに取り組んでいる。投票者が自己の投票内容のみならず、全ての投票内容が正しく集計されていることを確認できる(全体検証を実施する)公開検証型電子投票が現在までに考案されているが、この既存の公開検証型電子投票の多くは、利用している暗号技術の危殆化に伴う、過去の投票内容の暴露の危険性を考慮し切れていない。このため、投票の実施された時点では、プライバシーが守られていても、攻撃アルゴリズムの進展などにより、利用されていた暗号が安全でなくなり、投票行動に係わるプライバシーが保てなくなる危険性が残ってしまう。このことは、逆に、投票行動に少なからぬ影響を与える恐れさえ秘めており、事前に、暗号危殆化について十分に配慮のなされた電子投票方式を構成する必要性を示唆している。そこで本研究では、公開検証型電子投票を、暗号技術の危殆化による過去の投票内容の暴露の危険性という観点から考察した。そして、暗号の危殆化に対応した既存の公開検証型投票方式は、通信量の増加や保有データ量の増加などが起こるため、そのようなデメリットのない準同型性に基づく方式において、匿名マルチパーティ計算の手法を組み合わせることにより、暗号の危殆化にも対応した安全な公開検証型投票方式を構成できることを示した。投票には、票の買収や脅迫という問題が潜在的に存在しく現在の投票方式であっても、投票用紙を巧みに持ち帰らせることにより、後続の投票者に特定の候補者へ投票するように仕向ける不正行為が起こりえる。ブラジルなどでは、この投票用紙の持ち帰りに起因する票の買収を防ぐために、電子投票を導入し、一定の成果を得ている。しかし、この電子投票は、投票所へ出向くという点で、従来からの形態を踏襲したものといえ、将来的には、投票所に出向く制約を取り除いた安全かつ正確な電子投票方式の実現が望まれる。ところが、このような電子投票方式を構成すると、投票ボックスや投票の立会人などの、物理的な抑止がなくなり、買収・脅迫の問題が顕在化することが懸念される。そこで本研究では、投票所へ出向かない形式の投票方式において、票の買収や脅迫への耐性を高める技術について考察を行った。暗号を用いた既存の買収対策である、レシートフリー性を用いた方式は、盗聴不可能な通信路の存在が必要となるため、構成にコストが掛かる。一方、盗聴不可能な通信路を用いない佐古らが学術論文賞向けに提案している上書き可能な投票形態に関して、この形態を用いることにより、買収者・脅迫者が傍に居て投票行動を監視している間は対策とならないが、監視が解けた後は、投票し直すことにより、買収や脅迫への耐性を持たせることができることを指摘した。そして、投票タイミングに着目することにより、投票行為が監視下に置かれないようにする仕組みについて検討を行った。民主主義的な手続きに基づく健全な電子社会を構築していくために、不正のない電子選挙システムは欠かすことができない技術といえ、現在必要とされる制約を可能な限り除去した、高い信頼性を有する電子選挙システムを構築することに取り組んでいる。本年度は、投票内容が正しく処理されたことを確認・保障する仕組みと買収・脅迫への対策という電子選挙の信頼性向上技術について引き続き検討を行った。電子選挙には、投票を受け付ける投票機や投票データを集計する装置、投票データを保管管理する機器及び投票データが正しく処理されたことを検証可能とするログ管理装置が存在する。電子選挙のプロトコルは、これらの装置の信頼性について何らかの仮定をおいていることが多いため、電子選挙のシステム全体としての安全性を保証するためには、これらの装置が正しく動作しないことを想定して対策を立てることが求められる。そこで、投票者が投票内容に関する受領書を受け取ることを通して信頼性を高めようとするアプローチにおいて受領書が正当であることを簡易に確認することができる仕組みについて検討を行うと共に、ログ管理装置と買収・脅迫対策の仕組みについて検討を行った。

また、選挙規模と選挙システムの関係を解明するために、大規模から小規模までの異なる規模を持つ組織向けの電子選挙を取り上げ、匿名性の侵害や不正カウントなどの不正が発生する可能性を考察し、準同型暗号、ミックスネット、ブラインド署名などの要素技術との関係を含めて、システムに求められる要件について検討を行った。
エレクトロポレーション法を用いた新たな肝細胞癌に対する遺伝子治療の開発

1.エレクトロポレーションによる遺伝子導入:C3Hマウス由来の肝細胞癌株MH134を皮下に接種し、マウス肝細胞癌モデルとした。タングステン製の針電極2本を腫瘍の両端に刺し、中央にLusiferase遺伝子100μgを注入し、矩形波の電圧・矩形時間・回数を変え、遺伝子導入の至適条件を定量的に検討した結果、150V・50msec・10回であった。CAG promoterにIL-12p35とIL-12p40を同時に組み込んだIL-12プラスミドを作製し、上記至適条件でマウス両側皮下腫瘍モデルの右側腫瘍のみに導入した。マウス血中IL-12及びIFN-γの有意な上昇を認め、導入腫瘍のみならず、対側無治療腫瘍の増殖も有意に抑制した。腫瘍内リンパ球(TIL)をFACSにて解析した所、NK細胞、CD4-T細胞、CD8-T細胞の腫瘍内浸潤を認め、脾細胞のCTLアッセイにて腫瘍特異的免疫の獲得を認めた。更に、CD34陽性腫瘍内血管の増生も抑制していた(Cancer Res.in prcss)。3.TRAIL遺伝子による治療効果:CMV promoterに、TRAIL遺伝子を組み込んだTRAILプラスミドを作製し、上記マウスモデル・上記至適条件にて右側腫瘍のみに導入した。TRAILの免疫染色にて、約80%の癌細胞へのTRAIL導入を確認し、血清蛋白のWesternにて、28日間にわたる血中TRAILの上昇を認めた。導入腫瘍のみならず、対側無治療腫瘍の増殖も有意に抑制し、TUNEL染色にて10%程度の癌細胞のアポトーシスを確認した。問題とされているTRAILの肝障害に関しても検討し、血中ALTの一過性の上昇を認めるものの、肝組織のHE染色/TUNEL染色では有意な変化は認めなかった。
赤外線衛星観測によって解き明かす星形成活動にともなった有機分子進化の全貌

本研究では、星形成領域内でのPAH(多環芳香族炭化水素)の物理状態の空間変化と、その周囲の星間環境を明らかにし、PAH進化をコントロールする要因を解明することを目的としている。メインとなるPAH観測データの解析として、中間赤外線帯におけるPAHのスペクトルマッピング観測(波長5-15μm)のデータ収集と基本的な解析を行なった。Spitzer望遠鏡のデータアーカイブをくまなくチェックしたところ、26箇所の星形成領域のデータが本PAH研究用に使用可能ということがわかった。これらの各データに対して、3次元のスペクトルキューブを作成する作業を行った。これにより、PAHの空間変化を議論するための基礎となる、スペクトル情報をそろえた。上記で選んだ星形成領域に対する、他波長データセットの構築を行なった。まず、近赤外線帯に存在するBrγ、Paβ輝線をねらったナローバンドフィルターの開発と、それを用いた試験観測を行なった。共同研究者、メーカーとの打ち合わせを重ね、ナローバンドフィルターを製作した。実験室で透過率の確認測定を行なった後、南アフリカIRSF望遠鏡に持ち込み、試験観測を行なった。残念ながら、2枚のフィルターを用いて本格的な観測を始めるタイミングで、観測装置(IRSF/SIRIUS)に不具合が発生し、視野の一部の領域が観測できなくなってしまった。この対応のため、1年近く観測の進捗がない期間が発生した。そのため、データ取得が3年目まで持ち越されることになった。これと並行して、星形成領域に付随する分子雲のジオメトリーを明らかにするため、CO観測データの収集も継続的に進めている。2枚のナローバンドフィルターを用いたフォローアップ観測が遅れている。これは、2枚のフィルターのうち1枚の製作に想定以上に時間がかかったことと、観測装置にトラブルが発生し、その対応に時間がかかったこと、が直接的な原因として挙げられる。また、南アフリカへの渡航・観測は1回あたりが長期間に及ぶため(3週間程度)、柔軟にスケジュールできなかったことも原因として挙げられる。全体的な進捗の遅れを考慮し、当初の26天体から、比較的Spitzerの中間赤外線スペクトルマッピングサイズの大きな天体のみ(3-4天体)に絞って議論を行う方向で検討している。大規模なPAH観測が行われている領域にエフォートを集中させることで、科学成果に結びつきやすくする。メインとなるPAH観測データの解析として、中間赤外線帯におけるPAHのスペクトルマッピング観測(波長5-15μm)のデータ収集を行なった。これは研究計画時に想定していた数(15領域程度)より多い。これらの領域に対する本格的なデータ解析は、2年目に予定している。また、上記で選んだ星形成領域に対する、他波長データセットの構築を行なった。これらの輝線はHII領域から放射されるものであり、PAHの励起源となるUV環境をトレースすることが出来る。このフィルターを制作したことにより、既存のフィルターと組み合わせ、星形成領域におけるUV環境を定量的に議論できるようになった。加えて、星形成領域に付随する、分子雲のジオメトリーを明らかにするため、CO観測データ(特に野辺山45m銀河面サーベイ、ALMA)の収集も進めている。2枚のナローバンドフィルターのうち、Paβ用フィルターは予定通り製作と試験観測まで終了したが、Brγ用フィルターはまだ試験観測が行えていない。このため、予定していたフォローアップ観測がやや遅れている。これには、メーカーでの製作に想定以上に時間がかかったこと、南アフリカへの渡航の機会が限られること、観測装置のトラブルが重なったことが理由として挙げられる。

この対応のため、1年近く観測の進捗がない期間が発生した。そのため、データ取得が3年目まで持ち越されることになった。これと並行して、星形成領域に付随する分子雲のジオメトリーを明らかにするため、CO観測データの収集も継続的に進めている。2枚のナローバンドフィルターを用いたフォローアップ観測が遅れている。これは、2枚のフィルターのうち1枚の製作に想定以上に時間がかかったことと、観測装置にトラブルが発生し、その対応に時間がかかったこと、が直接的な原因として挙げられる。また、南アフリカへの渡航・観測は1回あたりが長期間に及ぶため(3週間程度)、柔軟にスケジュールできなかったことも原因として挙げられる。PAHデータ解析においては、1年目に選んだターゲットに対する本格的な解析をスタートし、PAH物理状態のマップを導出する。また、Paβ、Brγ輝線のフォローアップ観測をスタートし、他波長データの収集を加速させる。最終的に、PAH進化の要因を議論する際には、PAHのマップだけでなく他波長のデータがあることが非常に重要となる。そのため、1年目でのフィルター製作と試験観測の遅れを考慮し、ターゲットの大きさを条件として、議論する天体を26天体から減らすことも検討する。全体的な進捗の遅れを考慮し、当初の26天体から、比較的Spitzerの中間赤外線スペクトルマッピングサイズの大きな天体のみ(3-4天体)に絞って議論を行う方向で検討している。大規模なPAH観測が行われている領域にエフォートを集中させることで、科学成果に結びつきやすくする。当初の想定よりも、フィルター製作費用が安く抑えられたため。次年度以降の南アフリカ渡航費用、研究成果発表費用として使用する。南アフリカへの観測のための長期渡航(3週間)を、観測装置のトラブルの影響で2019年5月に延期することになったため。渡航時の旅費として使用する予定。
確率論のスペクトル論的研究

ランダム行列(GUE)の固有値のなすランダム場のスケーリング極限としてあらわれるランダム場の一般化についての研究と,そのランダム場を可逆測度とする時間発展の研究を主に行なった.局所的トレース族に属する非負定値積分作用素のスペクトル半径が1以下のとき,フレドホルム行列式をラプラス変換とするランダム場が一意的に存在することが知られている.特別な場合はフェルミオンを記述するランダム場となり,フェルミオンランダム場と呼ばれる.特に底空間がZ^dなどの離散空間の場合には自然に上の条件を満たすことが示され,そのランダム場はある{0,1}^<Z^d>上の確率測度と同一視される.さらに積分作用素が畳み込み作用素であるときには,Z^dの空間的な平行移動に関して不変な確率測度が得られる.この確率測度に関して,混合性,エントロピー,ギブス性などのエルゴード論的性質を主に研究した.また,この確率測度を可逆測度とする時間発展(グラウバーダイナミクス)の構成も行なった.この構成のためには,各サイトにおける0と1のフリップ率が必然的に長距離相関を持つものを考える必要がある.長距離相関を持つ場合は短距離相関のフリップ率を持つ時間発展の構成に比べるとやさしくないが,フェルミオンランダム場の構造を用いてその証明を行なった.また構成されたグラウバーダイナミクスに対して,積分作用素が恒等作用素の定数倍に近いという条件のもと,時間的エルゴード性を示す対数ソボレフ不等式も証明した.ランダム行列GUEの固有値のなすランダム場の一般化についての研究と,無限グラフ上の磁場付きシュレーディンガー作用素のスペクトルの構造と固有関数との関係についての研究を主に行なった.局所的にトレース族に属する積分作用素のフレドホルム行列式をラプラス変換とするランダム場は,特別な場合フェルミオンを記述するランダム場としてとらえられる.このランダム場は最近では様々な立場から研究されるようになってきた.本研究においては,その対極に存在するボゾンを記述するランダム場も同じ枠組のもとで論じることができることを示した.さらにラプラス変換の中に1パラメータを導入することによって,フェルミオンとボゾンを特別な例とするあらたなランダム場の存在も示唆した.特に,あるパラメータにおけるランダム場は無相関であるポアソンランダム場が対応することもわかった.この研究の過程で,有限次元の行列に対する行列式の一般化となる量が自然に定義され,その性質についてもランダム場の立場から調べた.アーベル群が作用するような周期的な格子上の離散的ラプラシアンの問題は,直積分によって分解すると,本質的に有限グラフ上の磁場付き離散的シュレーディンガー作用素の問題を考えることに帰着するが,群の作用がない場合はこの方法は適用できない.本研究では,無限グラフ上の磁場付き離散的作用素に対して,グラフの体積と表面積の増大度に着目すると,ある性質については弱い意味で周期的な場合と同様の議論ができることがある.特にこの観点から弱ブロッホ性という性質について研究した.ランダム行列(GUE)の固有値のなすランダム場のスケーリング極限としてあらわれるランダム場の一般化についての研究と,そのランダム場を可逆測度とする時間発展の研究を主に行なった.局所的トレース族に属する非負定値積分作用素のスペクトル半径が1以下のとき,フレドホルム行列式をラプラス変換とするランダム場が一意的に存在することが知られている.特別な場合はフェルミオンを記述するランダム場となり,フェルミオンランダム場と呼ばれる.特に底空間がZ^dなどの離散空間の場合には自然に上の条件を満たすことが示され,そのランダム場はある{0,1}^<Z^d>上の確率測度と同一視される.さらに積分作用素が畳み込み作用素であるときには,Z^dの空間的な平行移動に関して不変な確率測度が得られる.この確率測度に関して,混合性,エントロピー,ギブス性などのエルゴード論的性質を主に研究した.また,この確率測度を可逆測度とする時間発展(グラウバーダイナミクス)の構成も行なった.この構成のためには,各サイトにおける0と1のフリップ率が必然的に長距離相関を持つものを考える必要がある.長距離相関を持つ場合は短距離相関のフリップ率を持つ時間発展の構成に比べるとやさしくないが,フェルミオンランダム場の構造を用いてその証明を行なった.また構成されたグラウバーダイナミクスに対して,積分作用素が恒等作用素の定数倍に近いという条件のもと,時間的エルゴード性を示す対数ソボレフ不等式も証明した.
共役系高分子簿膜電極のキャリア注入による三次非線形光学効果の増強

電子が一次元に閉じ込められた特殊な電子構造を持つ共役系高分子を用い、光や電気により励起子やポーラロン等の素励起を生成させ、光学物性を極限時空間で行うことを目的とした。具体的には以下の点について検討した。(1)励起状態非線型光学:共役系高分子であるポリアルキルチオフェンの固体簿膜を分子線蒸着法やスピンコート法により基板上に作成し、フェムト秒光パルス励起により三次非線型光学効果の増強について検討した。空気下で重合した共役長の短いポリマー(ユニット数10以下)では光パルス励起により縮退四光波混合強度が大きく増強するのに対し、脱気化で重合した共役長の長いポィマ-(ユニット数200程度)では光り励起により変化は見られなかった。以上の結果は、共役系高分子の一次元鎖の構造(有効共役長)が励起状態における光非線形性に大きな影響を及ぼすことを示しており非線形性の光励起増強係数が有効共役長に依存する"量子サイズ効果"を始めて観測することができた。(2)共役系高分子のフエムト秒ナノメートル光機能:超高速光パルス技術とナノテクノロジーを融合させた"フェムト秒近接場光学顕微鏡"の開発と有機量子構造の局所非線形分光を目的としてナノメートルの空間分解能を持つ近接場光学顕微鏡を制作した。シアフォースの光学的検出により試料とプローブチップの距離制御を行った。標準サンプルの測定から空間分解能は、50nm程度であることを確認した。
心肝連関因子としての鉄代謝異常関連分子の意義解明とその測定の臨床検査医学的応用

一般住民における潜在性心筋傷害と心電図上見られる左室肥大所見との関連を検討した。心電図に見られる左室肥大所見は心筋障害マーカーとしての血中心筋トロポニン濃度の変化と関連することを明らかとした。また、中心血圧および上腕血圧は血中心筋トロポニン濃度に相関した。以上から血中心筋トロポニン濃度は総合的に潜在性の心筋傷害のマーカーとして使用できる可能性を明らかとした。また、自己血貯血患者で血中マイクロRNA122レベルとヘモグロビン濃度など血液学的指標との関係を検討した。マイクロRNA122レベルは貯血による血中ヘモグロビン濃度の変化とある程度の関連がみられた。また、マイクロRNA488の血中レベルは酸化ストレスを反映し、冠動脈の機能異常や動脈硬化症のバイオマーカーとなる可能性を検討した。これらの因子の基礎データは、本研究において微小心筋傷害マーカーとして血中トロポニン濃度の測定が有用であり、非トランスフェリン結合鉄non-transferrin-bound iron (NTBI)との関係について、臨床検査医学的応用を検討する妥当性を裏付けるものと考えられた。鉄代謝異常関連因子として血液中のトランスフェリンに結合しないフリーな非トランスフェリン結合鉄NTBIの臨床検査機器を用いた測定の妥当性の検討を進めている。NTBIは生体に有害となる鉄の存在形式と考えられ、NTBIの測定は臨床的に鉄が生体におよぼす影響をとらえるうえで重要であるという仮説をさらに検証している。分担研究者らはすでに安定かつ高感度にNTBIを測定する方法を確立し、より正確な健常人のNTBI値を算出することに成功してきている。肝疾患や循環器疾患を有する患者において健常人と同様に、安定かつ高感度にNTBIを測定しうるかを、検討を重ねてきている。また、臨床検査室に実装しうる検査機器を用いて実用的に供しうるスピードでリアルタイムな鉄動態を反映して測定可能かも検討している。肝疾患や循環器疾患の患者において体内の鉄動態を把握する新しい指標としての血清NTBI値の可能性についてこれまでに報告された病態とNTBIとの関係も含めて研究をすすめる。肝線維化の指標となるMac-2 bindingprotein糖鎖修飾異性体や非アルコール性脂肪性肝疾患(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)や非アルコール性脂肪肝炎(nonalcoholic steatohepatitis, NASH)と関連が深い肝臓の線維化を予測できるFib4 indexとNTBIとの関係を検討する。また、鉄代謝異常関連因子としてのNTBIと代謝症候群との関係を検討する。具体的にはNTBIと代謝症候群との関係はメタボリックシンドロームの患者で検討する。鉄代謝異常関連因子としてのNTBIと微小心筋傷害との関連は血中心筋トロポニン濃度の測定およびNTBIと心機能との関連は血中BNP濃度の測定により検討する。以上により鉄代謝異常と心疾患、肝疾患との関係を総合的に明らかとする。過去に心血管イベントの既往、心電図でST-T異常、頻発性不整脈のない対象で、心筋障害の指標として血中心筋トロポニン濃度、心機能の指標として血中BNP濃度を測定し、メタボリックシンドロームとその構成因子との関連性を検討する。メタボリックシンドロームの有無による血中トロポニン濃度、血中BNP濃度は両群間で差を認めるか解析する。腹囲、血圧、脂質、糖代謝いずれかの異常を呈する対象は各々の異常を呈さない対象に比べ血中トロポニン濃度や血中BNP濃度が高いかを評価する。もし差があれば、腹囲を中心として、腹囲と他の1構成因子のみの異常を呈する非メタボリックシンドロームでの血中トロポニン濃度やBNP濃度は、メタボシックシンドロームでみられるレベルより低いかをさらに解析する。本研究の目的は本邦において健康診断の受診者に高率にみられる肥満、インスリン抵抗性を背景とした非アルコール性脂肪性肝疾患(nonalcoholic fatty liver disease; NAFLD)での心血管疾患の解析である。肝疾患では過剰鉄はフリー鉄として酸化ストレスを増加する。一方、動脈硬化巣には鉄が過剰に存在する。本研究は代謝異常を背景とした肝疾患と心血管疾患は鉄代謝異常を共通基盤に持つことに着目した。脂肪肝・肝線維化の程度、酸化ストレスと動脈硬化症の重症度との関係を時空間的に解析する。脂肪肝の合併が動脈硬化病変を進展させる病態を、我々が開発した迅速臨床検査法を用いて、鉄代謝の視点から解明する。心血管疾患と肝疾患を「心肝連関」として有機的にリンクさせ迅速に解析する方法を確立し、臨床検査に新たなパラダイムを切り拓き、得られた成果の社会実装と社会還元の可能性を探索することを目指している。倫理委員会の承認を取得し、心疾患の解析、肝疾患の解析、および鉄代謝の評価系の準備を行い、研究を進めていくための準備が進行している。分担研究者らの協力により、リアルタイムな鉄動態を反映する迅速臨床検査法の運用、および超音波検査法を用いたエラストグラフィーの運用を確認した。しかしながらデータ登録を行う予定であったものの、いまだ十分なデータ登録はできていない。倫理委員会の承認を得た後に、対象患者の負担を減らすため診療科医師や臨床検査技師と円滑に研究を進めていくための運用について話し合い準備を進めている。鉄代謝の評価について分担研究者らは、赤球ヘモグロビン等量(RET-He)の健常人でのデータ解析を行っている。

自動血球分析装置で迅速に測定可能であり、リアルタイムな鉄動態を反映することで、鉄欠乏の際にRET-Heは低値を示すかを検討してきた。肝臓の線維化の指標となるMac-2 binding protein糖鎖修飾異性体の測定用機器は購入済みである。分担研究者による少数例を対象とした検討では、Mac-2 binding protein糖鎖修飾異性体とエラストグラフィー、生理機能検査における動脈硬化の指標との強い関係は認められていない。一般住民における潜在性心筋傷害と心電図上見られる左室肥大所見との関連を検討した。心電図に見られる左室肥大所見は心筋障害マーカーとしての血中心筋トロポニン濃度の変化と関連することを明らかとした。また、中心血圧および上腕血圧は血中心筋トロポニン濃度に相関した。以上から血中心筋トロポニン濃度は総合的に潜在性の心筋傷害のマーカーとして使用できる可能性を明らかとした。また、自己血貯血患者で血中マイクロRNA122レベルとヘモグロビン濃度など血液学的指標との関係を検討した。マイクロRNA122レベルは貯血による血中ヘモグロビン濃度の変化とある程度の関連がみられた。また、マイクロRNA488の血中レベルは酸化ストレスを反映し、冠動脈の機能異常や動脈硬化症のバイオマーカーとなる可能性を検討した。これらの因子の基礎データは、本研究において微小心筋傷害マーカーとして血中トロポニン濃度の測定が有用であり、非トランスフェリン結合鉄non-transferrin-bound iron (NTBI)との関係について、臨床検査医学的応用を検討する妥当性を裏付けるものと考えられた。鉄代謝異常関連因子として血液中のトランスフェリンに結合しないフリーな非トランスフェリン結合鉄NTBIの臨床検査機器を用いた測定の妥当性の検討を進めている。NTBIは生体に有害となる鉄の存在形式と考えられ、NTBIの測定は臨床的に鉄が生体におよぼす影響をとらえるうえで重要であるという仮説をさらに検証している。分担研究者らはすでに安定かつ高感度にNTBIを測定する方法を確立し、より正確な健常人のNTBI値を算出することに成功してきている。肝疾患や循環器疾患を有する患者において健常人と同様に、安定かつ高感度にNTBIを測定しうるかを、検討を重ねてきている。また、臨床検査室に実装しうる検査機器を用いて実用的に供しうるスピードでリアルタイムな鉄動態を反映して測定可能かも検討している。今後エントリーを開始し、データを登録し研究を進めていく。鉄代謝は酸化ストレスのマーカーとの関係を、症例数を増やして検討する予定である。また症例数を増やしてMac-2 bindingprotein糖鎖修飾異性体と脈波伝播速度や頸動脈硬化など諸指標との相関を検討する。また、エラストグラフィーのみならず、非アルコール性脂肪性肝疾患(nonalcoholic fatty liver disease; NAFLD) fibrosis scoreと心機能や動脈硬化の諸指標との関係も検討する。肝疾患や循環器疾患の患者において体内の鉄動態を把握する新しい指標としての血清NTBI値の可能性についてこれまでに報告された病態とNTBIとの関係も含めて研究をすすめる。
マウスの身体像錯覚課題を用いた発達障害の認知神経基盤の解明

発達障害における身体性の障害メカニズムを解明するため、マウスの身体像錯覚等を用いた行動実験、免疫組織化学やin vivo蛍光イメージング等による時空間的な側面から、自閉症モデルマウスでの変化を明らかにする。平成30年度は、行動実験、免疫組織化学を用いたc-Fosイメージングの解析とともに、in vivo蛍光イメージングのセットアップ・予備実験を進めた。行動実験では、映像遅延装置により、行為主体感が身体所有感に及ぼす影響を調査した(H30.8動物心理学会)。また自己身体の動きだけでなく、他者身体の動きについても、マウスの弁別能力を評価し論文発表した。マウスの歩行を表現した動画(バイオロジカルモーション)と、その配置をランダマイズした動画(スクランブル)を提示すると、マウスは、後者が提示された領域に多くとどまる。ラバーテイル応答が生じる同期条件(WT)では、島皮質,一次体性感覚野,後部頭頂皮質では活動依存性に発現するc-Fos発現細胞が有意に多い。これに対してCaps2-KOマウス(自閉症モデル)では、後部頭頂皮質のc-Fos発現が弱いことがわかった(H31.3 FAOPS2019)。in vivo蛍光イメージングについて、昨年度セットアップを行なった蛍光顕微鏡・冷却CCDカメラを用いて、予備実験を実施した。H30年度には、覚醒下の計測を可能にするため、防音室でのセットアップを行ない、慢性実験での手技獲得に努めた。これまでの研究から、自閉スペクトラム症者で、身体像の錯覚が障害される原因として、多感覚統合の多様性、とりわけ固有感覚重視の傾向が示唆されている。本課題で取り組んでいるマウスの身体像錯覚でも、モデルマウスにおける後部頭頂皮質等での感覚統合の不全が示唆された。今後も比較認知的な観点からの検討を深め、発達障害における身体性の障害の機序解明を目指す。身体像錯覚に対して、1)免疫組織化学(c-Fosイメージング)により、野生型マウスでの後部頭頂皮質の関与と、自閉症モデルマウスでの活動低下が示唆された、2)映像遅延装置とディスプレイを用いた行動実験課題により、行為主体感の評価への拡張、3)in vivo蛍光イメージングのセットアップ(慢性実験の準備)などの点で研究が概ね順調に進展していると考えている。当初計画にもとづいて研究を進める。身体意識のうち、行為主体感が身体所有感に及ぼす影響について、マウスでの特徴を明らかにし、比較認知的な検討をおこないつつ、行動実験課題の改良とin vivo蛍光イメージングのセットアップを重点的に進めることで、身体像錯覚の基盤と障害のメカニズムを明らかにする。発達障害における身体像の障害メカニズムを解明するため、マウスの身体像錯覚(ラバーテイル応答,Wada et al., 2016 J Neurosci)と自閉症モデルマウスでの変化に対して免疫組織化学やフラビン蛍光イメージング等による時空間的な側面から、その解明を目指す。平成29年度は、自閉症モデル動物の行動解析ならびに免疫組織化学を用いたc-Fosイメージングを実施した。野生型(WT)マウスでは、ラバーテイル応答が生じるのに対して、自閉症モデルマウス(CAPS2 KO)では生じない。一方、モデルマウスでも自身の尾を把持されたときの応答はWTマウスと同様であった。CAPS2 KOマウスの感覚は正常とされており、身体像に関わる感覚統合の障害が示唆された。一方、オキシトシン投与の効果は、予備実験では、はっきりしなかった。c-Fosの免疫染色切片に対して、広く計数(c-Fosイメージング)を行い、定量的に解析した。その結果、ラバーテイル応答が生じる同期条件(WT)では、島皮質,一次体性感覚野,後部頭頂皮質でのc-Fos発現細胞が有意に多いことが明らかとなった。これらの成果について動物心理学会、日本生理学会にて発表するとともに、論文とりまとめの準備を進めた。一方、蛍光イメージングを実施するために、手技習得とともに、セットアップを実施した。予備実験の結果、セットアップした実験系で、フラビン蛍光の計測が可能であることを確認した。また、ラバーテイル課題中の計測についても試行錯誤し、検討を深めた。本課題で取り組んでいるマウスの身体像錯覚も同様の解釈ができる。そのため比較認知的な観点から、ヒトでも感覚統合や身体像に関わる錯覚の評価を進めた。身体像錯覚に対して、オキシトシン投与が顕著な効果を生み出さなかったなど仮説とは異なる結果となった場面もあったものの、1)免疫組織化学(c-Fosイメージングや多重染色)を行い、後部頭頂皮質の関与が示唆された、2)ディスプレイを用いた行動実験系の構築、3)蛍光イメージングのセットアップと予備実験(計測)の成功などの点で研究が概ね順調に進展していると考えている。

マウスの歩行を表現した動画(バイオロジカルモーション)と、その配置をランダマイズした動画(スクランブル)を提示すると、マウスは、後者が提示された領域に多くとどまる。ラバーテイル応答が生じる同期条件(WT)では、島皮質,一次体性感覚野,後部頭頂皮質では活動依存性に発現するc-Fos発現細胞が有意に多い。これに対してCaps2-KOマウス(自閉症モデル)では、後部頭頂皮質のc-Fos発現が弱いことがわかった(H31.3 FAOPS2019)。in vivo蛍光イメージングについて、昨年度セットアップを行なった蛍光顕微鏡・冷却CCDカメラを用いて、予備実験を実施した。H30年度には、覚醒下の計測を可能にするため、防音室でのセットアップを行ない、慢性実験での手技獲得に努めた。これまでの研究から、自閉スペクトラム症者で、身体像の錯覚が障害される原因として、多感覚統合の多様性、とりわけ固有感覚重視の傾向が示唆されている。本課題で取り組んでいるマウスの身体像錯覚でも、モデルマウスにおける後部頭頂皮質等での感覚統合の不全が示唆された。今後も比較認知的な観点からの検討を深め、発達障害における身体性の障害の機序解明を目指す。身体像錯覚に対して、1)免疫組織化学(c-Fosイメージング)により、野生型マウスでの後部頭頂皮質の関与と、自閉症モデルマウスでの活動低下が示唆された、2)映像遅延装置とディスプレイを用いた行動実験課題により、行為主体感の評価への拡張、3)in vivo蛍光イメージングのセットアップ(慢性実験の準備)などの点で研究が概ね順調に進展していると考えている。当初計画にもとづいて研究を進める。特に、身体像錯覚に関する行動実験課題の改良と蛍光イメージングのセットアップを重点的に進めることで、身体像錯覚の基盤と障害のメカニズムを明らかにする。一方、昨年度の予備検討の結果、投与効果が顕著でなかったオキシトシン介入実験については、実験条件の再検討を行う。身体意識のうち、行為主体感が身体所有感に及ぼす影響について、マウスでの特徴を明らかにし、比較認知的な検討をおこないつつ、行動実験課題の改良とin vivo蛍光イメージングのセットアップを重点的に進めることで、身体像錯覚の基盤と障害のメカニズムを明らかにする。
太陽近傍とは異なった環境下での星形成過程の理論的研究

将来の大望遠鏡による観測の指針とすることを目指し、形成期銀河の環境である低金属度ガス中での星形成過程を理論的に考察した。まずは重元素を全く含まない宇宙最初の星の形成過程を化学反応・輻射過程を取り組んだ三次元流体シミュレーションを用いて調べ、宇宙最初の星が太陽の100倍を越える巨大なものであったことを発見した。またこのような星が連星となり条件などについても考察した。次に第二世代以降の星形成の際に重要となる、微量の重元素の効果についても調べ、どの程度の重元素があれば太陽と同じくらいの小さい星が生まれるのか考察し、そのためには星間微粒子の存在が必要であることを見出した。現在の星には炭素以上の重元素が豊富に(質量にして2%ほど)存在するのであるが、これらの重元素は宇宙の歴史を通じて、星の中で徐々に合成されてきたものである。それゆえ、宇宙最初の星の形成の際には重元素が全くなく、それ以後の星の形成の場合にも、銀河形成期には重元素量が非常に少なかったものと考えられている。そこで、本年度の研究では、このように重元素が少ない環境での星形成過程を調べた。まず重元素を含まない始原ガスからの星形成過程を宇宙論的な初期条件から始めて、化学・輻射といった素過程を詳細に取り扱いながら3次元流体計算を行うことにより宇宙最初の星のもととなる高密度コアの収縮過程を調べた。これは、この種の計算例の中では、これまででもっとも高密度まで進化を追ったものである。次に始原ガスからの星の形成の際に、どのくらいの大きさの磁場が存在すると、原始星ジェットを引き起こすのか、その値を定量的に示した。微量の重元素がある場合の星形成に関しても研究を行った。星形成を行う高密度コアが収縮する際の温度進化は、多様な流体現象の原因となり重要である。これまでの低重元素量ガスの熱進化の解析では、星間ダストの性質として、現在の星間媒質中のもの(AGB星起源)と同じものを仮定してきたが、宇宙初期では超新星起源のダストが主となるため、よくない仮定である。そこで、我々は宇宙初代星の超新星から形成されたダストのモデルを用いて、そのようなダストを含む気体の熱進化を調べた。その結果、AGB星起源のダストよりも少量でも輻射冷却、分子形成といった過程に重要となることがわかった。さらにダストによる冷却が起こる際に、高密度コアが分裂する条件に関しても流体計算を行うことで調べた。これにより、わずか(太陽の10万分の1程度)な重元素量でも、その多くがダストに凝縮している場合には低質量星形成が可能であることが見出された。銀河形成期の星間媒質中には、重元素が現在よりも少なかったと考えられている。そのようなガスが収縮して星になる際の、熱・化学進化過程に関して研究した。低金属量ガスの球対称崩壊モデルに基づき、化学進化の計算には、水素、ヘリウムに加えて重水素、炭素、酸素原子およびそれらから成る分子の形成と放射冷却をとりいれた。またダストによる熱放射の効果もとりいれ、収縮崩壊するガス雲の熱進化を様々な金属量に対して調べた。金属を含まない始原ガスの場合も計算し、詳細に比較した。熱的進化過程は収縮・分裂といった動的過程に影響を与え、その結果、形成される星の典型的質量を決めると考えられる。我々は上記の熱進化の計算結果を用いて、星形成コアの分裂過程を3次元流体シミュレーションを用いて解析し、各金属量においてガス雲が分裂にいたる質量スケールを計算した。特に、どの程度の重元素があれば低質量星形成が可能になるのかという問題に関して議論し、小質量ガス塊の形成にはダストの存在が本質的であることを指摘した。これらの結果は既に当該年度の論文として出版されている。宇宙初期の原始銀河中と現在の銀河糸の星形成領域とでは、カスの重元素量が大きく異なる。そこで、銀河形成の素過程となる、低金属度環境下での星形成過程を調べた。まずは重元素を全く含まないガスから形成される、宇宙最初の星の形成過程について、化学反応、輻射過程を取り組んだ三次元流体シミュレーションを用いて調べ、それが100太陽質量を越える超大質量星となることを示した。また、これら宇宙最初の星が連星となる場合はガンマ線バーストの親星となりうるなど重要であるので、初代星の連星形成の可能性についても調べ、初期の星形成雲が極めて小さな角運動量をもつ場合を除き、連星は普遍的に形成されることを明らかにした。しかしながら、これら宇宙初期の大質量星は当面観測が不可能であり、そのため理論の検証は困難である。そこで、観測との比較が可能な近傍の星形成領域における大質量星形成過程についてもモデル化を行い数十太陽質量の原始星の降着進化過程およびその観測的性質を調べ、このような大質量星の形成が可能となる降着率範囲を見出した。

加えて、銀河形成時に星と同時に誕生すると思われる超大質量ブラックホール形成過程についても考察した。代表的な形成シナリオの一つである、強い輻射場中での単一ガス雲収縮過程が機能する為には、僅かの星間微粒子も存在してはいけないことを見出した!なお以上の結果は査読つきの字術誌に投稿され、掲載もしくは掲載決定されている。