hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組換えイネによる内分泌攪乱作用のあるフェノール系化合物の分解

本研究では有機塩素系化合物や農薬などフェノール系(芳香族系)化合物で汚染された土地を植物の力で浄化する技術の開発をめざした。具体的には、内分泌攪乱物質と考えられている多環芳香族を無毒化できる真菌類のパーオキシダーゼ系を発現させた組換えイネの育種をめざした。白色不朽菌のラッカーゼ、マンガンパーオキシダーゼは様々な汚染物質をラジカル反応によって分解あるいは重合化して無毒化することが知られている。そこで、カワラタケのラッカーゼ、マンガンパーオキシダーゼ遺伝子を、イネで高発現する改良型CaMV35Sプロモーターの下流にこれらの遺伝子をそれぞれつないでアグロバクテリウム法でイネ培養細胞に導入し、形質転換カルスを選抜した。このカルスを再分化培地に移してイネ植物体への再分化をおこなったが、カルスから植物体を再分化させる過程で組換えイネは枯死したことから、これらの発現はイネに毒性があることが示唆された。一方、塩素化多環芳香族の微生物分解過程で生じるクロロベンゾエートを分解する土壌細菌より、これらの分解系遺伝子のうち、クロロカテコールジオキシゲナーゼ遺伝子cbnAとクロロムコネートシクロイソメラーゼ遺伝子cbnBをイネに導入し、cbnA-cbnB両遺伝子をもつ形質転換イネを5系統得ることができた。両遺伝子の導入はPCR法で確認でき、さらにウエスタンブロッティングでcbnA,cbnBの発現を確認できた。クロロカテコール溶液に形質転換カルスを入れたところ、クロロカテコールが分解された。化学物質で汚染された土地をコストをかけずに浄化する技術開発が望まれている。そこで、植物の力を利用して汚染物質を除去するファイトレメディエーションに注目した。本研究では有機塩素系化合物や農薬などで汚染された土地を植物の力で浄化する技術を開発する。進化速度が速く、環境に適応して様々な代謝能力を持つ微生物の汚染物質分解除去能を植物に発現させることを企てた。植物は土壌中の栄養源を利用して、長時間にわたって生命活動を維持することから、汚染物質の無毒化が持続的に進むことになる。具体的には、多環芳香族の微生物分解過程で生じるクロロベンゾエートを分解する土壌細菌から、これらの分解系遺伝子を植物に導入し発現させる。すでに、イネでクロロベンゾエート分解過程の律速であるクロロカテコールを酸化する遺伝子の発現に成功している。土壌細菌Ralstonia eutrophaNH9株から得られたクロロカテコールジオキシゲナーゼ遺伝子cbnA,クロロムコネートシクロイソメラーゼ遺伝子cbnB遺伝子をそれぞれ高発現型プロモーターCaMV35S(E7131)の下流につなぎ、バイナリーベクターにのせてアグロバクテリウム法でイネに導入した。得られた植物体より全RNA、全蛋白質を抽出し、ノーザンブロッティングとウエスタンブロッティングで解析した。さらに誘導したカルスを用いてクロロカテコール溶液と数時間振とうし、上済みをHPLCで解析し、これら両遺伝子がイネ植物体の葉で発現していることを確認した。また、この植物体からカルスを誘導し、このカルスを用いてクロロカテコールの分解活性をHPLCで解析したところ、時間の経過と共にクロロカテコールのピークが減少し、分解物であるクロロムコン酸、ジエンラクトンが生成してくることが示された。
多文化社会ハワイにおける沖縄系、日系、中国系、コリア系の民族間交渉と文化創生

ハワイの沖縄系、日系、中国系、コリア系のコミュニティに入り込み、3年間、主として民族祭の参与観察およびインタビューを行った。その結果、(1)戦後ハワイでは次々と大きな民族祭が催されるようになったこと。(2)そしてそれがハワイの新たな文化として定着していること。(3)その背景には民族間の緊張があることなどを明らかにした。たとえば沖縄系は、日系と深い関係を続けながらも日系との差異を強調するオキナワンスタイルの民族祭を形成していった。なお、東北地方太平洋沖地震のために繰り越した現地調査を2011年夏に実施、所期の目的を達した。多民族社会ハワイにおける構成民族間の交流と文化創生の過程を、民族祭を中心としたフィールドワークによって明らかにするため、全メンバーが2008年8月から9月(一部2009年1月)各島に赴いた。白水は日系と沖縄系の周年祭の調査をオアフ島、ハワイ島において実施した。今回は特に、1985年に催された官約移民百年祭の調査研究に注力。エスニック・リーダーなどの変容工ージェントたちが主流社会との軋礫を避けながらも各種イベントやメディアを通していかに自民族イメージ確立のために働いたかを明らかにした。中野はハワイにおける中国系と他の民族集団との民族間交渉の実態を解明すべく、中国系民族祭「水仙祭」を分析し、主流社会の多様な文化要素が導入されるなど、文化的交渉が行なわれている実態を明らかにした。城田はハワイ島における先住ハワイアン系のフラの指導者への文化の継承に関するインタビューや、ハワイ観光局等におけるハワイにおける最大規模のイベントである「アロハ・フェスティバル」に関する情報の収集、さらにオアフ島における著名な民族イベントである「ハワイ・オキナワン・フェスティバル」の先住ハワイアンと沖縄系の芸能を通した交渉の観察など、基礎的かつ重要な資料収集および聞き取り調査を実施した。野入はブラジル・アルゼンチン沖縄移民100周年記念式典を参与観察し、島嶼型・集住型のハワイ・タイプの沖縄系ネットワークに対して、大陸型・拡散型のブラジル類型の存在を仮説的に示した。李は、コリア系移民の民族祭と食文化に表象される民族間交渉と文化創生について基礎的な調査研究を行ない、ハワイのコリア系民族祭の開催の経緯の概略を跡づけるとともに、コリアン民族祭以外のコリア系イベントを調査し、民族的イベントの位置づけを試みた。さらに、民族間交渉の越境性を明らかにするために、韓国の民族祭等の支援機関で資料収集とインタビュー調査を行った。多民族社会ハワイにおける構成民族間の交流・交渉と文化創生の過程を明らかにするため全員がハワイ(及び比較研究の地域)における調査に従事した。白水は2009年9月と2010年3月にそれぞれ2週間前後ハワイにおいて沖縄系、日系、コリア系そして主流社会の変容エージェント即ち活動家やメディアの送り手の調査を行い、さらに、2009年8月に、ハワイとの比較のために、ロサンジェルスで1週間、沖縄系、日系の活動家の調査を行った。その結果、変容エージェントがどのような生育体験のもとに、どのようなパースペクティブをもってローカル化を含む文化変容の促進に寄与しているかを仮説的に明らかにした。中野は中国系とフィリピン系の民族間関係の研究の為に、ホノルルにおいてハワイ大学や州立の図書館で資料収集をすすめると同時に、フィリピン系のエスニック・リーダーに対し聞き取り調査を行なった。城田は「マウイ・オキナワン・フェスティヴァル」における沖縄系と先住ハワイアン系の文化的アイテムの融合について調査を実施し、マウイ沖縄県人会およびマウイ沖縄文化会館における活動に関するインタビューや写真・文書資料の収集をおこなった。野入は、ハワイ在住経験のあるアメラジアンを対象に、沖縄でライフヒストリー調査を行い、越境と入り込み、家庭における言語・文化とヘゲモニーを中心に、ハワイと沖縄における「ローカルになること」の意味を分析した。また、マウイ島で帰米2世のインタビュー調査を行い、ディアスポラ体験と家族離散のデータを収集した。李はコリア移民の主流社会との関係に注目し、(1)民族祭で表象されたエスニック文化の文化資本化とその背景にある社会上昇志向、(2)コリアンの表象をめぐる歴史的変遷を検討した。現地での調査は、2009年7月に民族祭の調査を、2010年2月に資料収集およびインタビュー調査を行った。昨年度に引き続き、多民族社会ハワイにおける構成民族間の交流・交渉と文化創生の過程を明らかにするため全員がハワイ(及び比較研究の地域)における調査に従事した。白水は昨年度の研究で部分的に明らかにした変容エージェント即ち活動家やメディアの送り手の調査を行い、ローカル化を含む文化変容の促進に寄与している側面を浮き彫りにし、その成果を公表した(別掲)。中野は、中国系民族祭を通じた民族間関係の研究を継続した。22年度はとくに中国系新年祭「水仙祭」において、民族祭のキーパーソンへの聞き取り調査を行なった。

また、中国系とフィリピン系の民族間関係について、ハワイ大学図書館で歴史的資料を収集した。城田はハワイ二世ジョン・ヒロシ・シロタ原作で真珠湾攻撃前後のマウイ島のオキナワン一家をめぐる劇『ラッキイ・カム・ハワイ』が沖縄で2010年12月に上演されたのを観賞し、原作者、翻訳者、演出者、出演者たちに沖縄上演に関するインタビュー調査を実施し、ハワイと沖縄を繋ぐ移民史のリアリティーと移民演劇のリアリズム等に関する考察を行った。野入は、オアフ島でアメラジアンと帰米2世を対象とするライフヒストリー調査を行い、越境と入り込み、家庭における言語・文化とネットワークを中心に、ハワイにおいて、プランテーションの歴史を共有していないマイノリティーが「ローカルになること」の意味を分析した。李は、「コリアン・バー」報道事件の関係者への聞き取り調査を実施し、ハワイ社会のエスニック集団をめぐる表象問題の考察を行い、さらに「コリアン・バー」報道事件以後のコリア系のコミュニティの変化を明らかにした。以上、この共同研究の成果が白水編著『多文化社会ハワイのリアリティー:民族間交渉と文化創生』(御茶の水書房、2011年)である。なお、東北地方太平洋沖地震のために繰り越した現地調査を2011年夏に実施、所期の目的を達した。
近畿地方と四国におけるザトウムシ類数種の染色体交雑帯の配置パターンと系統地理学

ザトウムシ類の核型の地理的分化に関してこれまで調査が不十分であった近畿地方南部(和歌山県,三重県)と北部(京都府),四国各地,ならびに,これらの地理変異に関連のある中部地方各地などでザトウムシ類の染色体数の調査をおこない,ザトウムシ各種の多数の集団について新たに染色体数を把握し,その地理的分化パターンを把握した。成果の大きかったのはアカサビザトウムシGagrellula ferrugineaで,本種では調査した地域すべてで染色体数の顕著な地理的分化を確認しえた。そのうち,もっとも注目されるのは,四国北部の香川県高松市南部に成立する染色体数の異なる2集団(2n=12と2n=20)の同所的生息地の確認である。香川県全体および岡山・兵庫両県の瀬戸内側では,染色体数は西から東に向かって2n=12/14/16/20と交雑帯を形成しつつ連続的に変異するので,高松市南部でのこの分布の重なりは環状重複と解釈できた。ザトウムシ類の核型の地理的分化に関してこれまで未調査であった和歌山県および香川県の各地でザトウムシ各種の染色体数の調査をおこないそれぞれ次のような結果を得た:和歌山県:(1)アカサビザトウムシ:5集団で調査し,和泉葛城山と生石高原の2カ所が2n=16,それ以外(護摩壇山,護摩壇森林公園,狼乢山)が2n=14と,和歌山県内で本種の染色体数が地理的に分化していることを確認した。2n=16という染色体数は淡路島や六甲山地の集団と共通である。(2)ヒコナミザトウムシ:5集団で調査したが,染色体数は北から,和泉葛城山が2n=18,生石高原2n=18/19,護摩壇山2n=20/22,南部の熊野古道付近の狼乢山と百間渓谷2n-22と連続的に変異していた。(3)サトウナミザトウムシ:和泉葛城山では2n=16,和歌山県南部の2カ所では2n=18だった。香川県:アカサビザトウムシについて小豆島の2集団と香川県本土側の3集団(日下峠,大窪寺,相栗峠)で染色体を調べ,小豆島と香川県東部の2集団(日下峠,大窪寺)は,淡路島や市川以東の兵庫県本土南部と同じ2n=16で,核型も類似しているのに対し,大窪寺から直線距離でわずか13km西方の高松市塩江町相栗峠の集団は旭川以西の岡山県の集団と同じ2n=12を示すことを確認した。両核型間の差は大きく,どのような染色体再配列でこれらの差異がもたらされているかは推測できなかった。また,小豆島と日下峠の集団は兵庫県本州側と淡路島の集団と同様に歩脚腿節基部に黒紋が確認できるが,これらの西方に位置する大窪寺,相栗峠,琴平山ではこれが消失していた。香川県本土でのこの移行は,日下峠と香川県大窪寺の2地点間で急激におきており,両地点間で歩脚腿節基部の斑紋が漸次移行する可能性が示唆された。本年度は,昨年度までの調査で顕著な核型分化の存在が確認されたアカサビザトウムシについてその交雑帯の位置を特定することを主目的として,四国北部の17集団で本種の染色体数の調査をおこなった。その結果,次のような成果を得た:本種の染色体数は愛媛県では,高縄山系の高縄山・福見山が2n=12/13/14の集団内多型,石鎚山系の瓶ヶ森と土小屋が2n二18,四国カルストの天狗商原は2n=14,大野ケ原は2n=16だった。四国中央市の橡尾山では2n=13/14/15/18と集団内の変異が著しかった。香川県では,三木町奥山とさぬき市多和助光西以東は2n=16だが,高松市藤尾八幡富は2n=17/18の多型,虹ケ滝は2n=18,徳島県側の夏子で2n=20を示した。香川県西部の琴平山ともみの木峠は2n=12/13/14の集団内多型,相栗峠は2n=12で,香東川上流の塩江温泉付近で染色体数のギャップが大きかった。

相栗峠のやや西方の竜王山では10個体中8個体が2n=12,2個体が2n=20を示し,中間の数は見つからなかったので,両者間に生殖隔離が成立している可能性が高い。岡山・兵庫両県の瀬戸内側では,染色体数は西から東に向かって2n=12/14/16/と交雑帯を形成しつつ段階的に変異するので,高松市南部付近での分布の重なりは環状重複と解釈できた。つまり,本種はこの地域で輪状種としてふるまっていると考えられる。香川県から愛媛県北部の高縄山系にかけての本種の東西方向の染色体数の分化は,この輪状重複を起こしている地域を別として,瀬戸内海を挟む中国地方でのそれとほぼ対応しており,これらの東西方向の分化は瀬戸内海形成以前に発達していたものと考えられる。昨年までの調査でアカサビザトウムシGagrellula ferrugineaにおいてみつかった染色体数あるいは色斑の連続的分化に起因すると考えられる環状重複現象の確証にとくに主眼をおき,日本各地の41集団((青森県3,静岡県19,長野県3,三重県3,鳥取県1,岡山県3,広島県3,山口県2,愛媛県1,高知県1)について,染色体調査をおこなった。四国にアカサビザトウムシと同所的に生息するクロザトウムシGagrellula sp.の20集団(愛媛県2,高知県17,徳島県1)についても調査した。まだすべての分析を終了していないが,主要な結果は次のとおりだった。静岡県では染色体数は西から東に向かって2n=12→14→16と増加し,その後再び16→14→12と減少することがわかった。天竜川,大井川,安倍川などの主要河川はいずれもこれらの分化に一定の役割を果たしている。ただし,天竜川より西側の地域では,予想されたほど川が厳密な境界にはなっておらず,染色体数多型の集団が目立った。長野県松本市西方の北陸型と関東型の同所的集団では前者が2n=4,後者が2n=16であることを確認した。染色体数は2本しか異ならないが,この同所的集団では大きく異なる色斑は,南周りで連続的に変異する。中四国では染色体数は瀬戸内海を挟んで中国地方側と四国側では対応するような変異を示すことがわかった。ただし,中国地方西側では愛媛県の中島では2n=14,対岸の山口県周防大島(屋代島)では2n=20で色斑も大きく異なっていた。高知県でアカサビザトウムシに交替して広域分布を示すクロザトウムシはこの地域内でいずれの集団も2n=20を示し,核型も安定していた。
ゲル３次元ネットワークの界面構造と溶媒保持力の関係

ゲル界面の厚さや緩和時間の知見を得るため、固体と接するゲル近傍の全ての物質の各成分分布を共焦点ラマン顕微鏡により測定した。キシレンとオクタンニトリルは完全混合し、12ーヒドロキシステアリン酸によりゲル化される。キシレンが完全濡れを示す固体表面近傍においてのみ、キシレンが200μm以上の距離にわたり過剰に存在し、固体からの距離に線形に減衰する分布が観察された。この過剰分布は、3時間以上かけてゆっくりと均一分布へと変化した。このとき、オクタンニトリルやゲル化剤は均一に分布していた。ゲル界面がサブミリメータの厚さと数時間の溶媒緩和時間を持つことが、今回、初めて確認された。ゲルの界面構造を解明するため、まず固体表面上でゾルからゲルに転移する際に見られる濡れの逆転現象を調べた。それまで調べていたpー、oー、mーキシレンに加え、ベンジルベンゾナートやウンデカノンでも逆転現象が観察できた。それらを総合すると、濡れの逆転と溶媒の融点に強い相関関係が確認でき、ゲルの溶媒保持力には溶媒の凝集エネルギーが大きく関与していることが改めて明らかとなった。混合溶媒系におけるゲル界面の構造研究を開始した。pーキシレンとオクタンニトリルはあらゆる比率で混合する。また、それぞれ単独や混合状態でも12ーヒドロキシステアリン酸(HSA)でゲル化される。これらの1:1混合溶媒を用いて、固体表面近傍でのHSAゲルの各成分濃度分布を共焦点ラマン顕微鏡を用いて、直接マッピングした。その結果、HSAとオクタンニトリルは均一に分布しているにも関わらず、pーキシレンはマイカ界面で濃度が高くなるような不均一分布をしているのが観察された。さらに、この不均一性は界面から100ミクロン以上の距離に及んでいた。完全に混合する液体が、ゲル中で分離しているのが観察されたのは初めてである。HSAを含まずゲルでない混合液体状態では、各溶媒とも均一に分布していたので、ゲルネットワークが不均一性に関与している。また、ゲル状態でも、テフロン界面では各成分は均一に分布していた。これは、マイカでは各液体成分に濡れの大きな差(pーキシレンは完全濡れ、オクタンニトリルは部分濡れを示す)があることで説明できる。これらの1:1混合溶媒のHSAゲルについて、各成分濃度分布を共焦点ラマン顕微鏡によりマッピングした結果、pーキシレンとオクタンニトリルの濃度比はマイカ界面に近づくにつれて距離に比例して増加しているのが観察された。さらに、この不均一性は界面から300ミクロン以上の距離に及んでいた。なぜ完全混合する2成分液体が固体界面近傍のゲル中では混ざらないのか、というメカニズムの解明を目的に研究を進めている。まず、この現象は単純な混合液体では起こらずゲルネットワークが必要であること、マイカ表面で発現するがテフロン表面では起こらないことが確認された。さらに、マイカ以外でもキシレンが完全濡れを示す表面なら発現することがわかった。キシレンの分布は常に距離に比例して変化するのであるが、その変化率はキシレンのモル比とともに非線形的に増加した。また、室温までの自然冷却速度でこの現象が確認できるが、冷却速度を下げると変化率が減少し、やがて均一分布を与えた。これらは、今回の不均一分布が熱平衡状態でなく、速度論的に凍結された状態であることを示している。完全混合する2成分液体が固体界面近傍のゲル中では混ざらない場合があり、その距離は300ミクロンと非常に長いことから、ゲルには「界面ゲル層」と呼ぶべきバルクのゲルとは異なる性質を示す層が存在することを見出した。ゲル表面から溶媒が漏れてこなかったり、ゲルの破壊強度を決めているのは、幾何学的な「ゲル表面」ではなく、界面ゲル層である可能性が出てきた。また、それぞれ単独や混合状態でも12ーヒドロキシステアリン酸でゲル化される。これらの1:1混合溶媒のゲルについて、各成分濃度分布を共焦点ラマン顕微鏡によりマッピングした結果、キシレンとニトリルの濃度比はマイカ界面に近づくにつれて距離に比例して増加しているのが観察された。さらに、この過剰分布は界面から300ミクロン以上の距離に及んでいた。この現象のメカニズム解明を目的に研究を進めた。まず、この現象は単純な混合液体では起こらずゲルネットワークが必要であることを確認した。過剰分布が距離に比例して変化するという結果はエントロピー的には極めて不利である。そこで、固定位置での成分分布の経時変化を追跡したところ、4時間かけて均一分布へと変化することが観察された。さらに、ゲル化速度を遅くすると変化率が減少し、やがて均一分布を与えた。これらは、過剰分布が熱平衡状態でなく、速度論的に安定な状態であることを示している。続いて、キシレンがマイカ近傍で過剰になる要因について、異種のシラン処理されたガラス基板表面でゲル化させた。

マイカおよびフェニルシラン表面上ではキシレンは完全濡れを示し、テフロンおよびオクタデシルシラン表面上では部分濡れを示す。ゲル中のキシレンは前者では過剰分布を有するが、後者では均一分布となった。また、キシレンのモル比を変えたときの接触角と過剰分布の傾きにはよい相関がみられた。よって、溶媒の選択的吸着が過剰の要因であることを示した。これらの結果から、ゲル界面は数百ミクロンの厚みを持ち、溶媒の緩和に数時間を要することがわかり、ゲルに保持された溶媒はゲル本体によって支えられていることが判明した。ゲル界面の厚さや緩和時間の知見を得るため、固体と接するゲル近傍の全ての物質の各成分分布を共焦点ラマン顕微鏡により測定した。キシレンとオクタンニトリルは完全混合し、12ーヒドロキシステアリン酸によりゲル化される。キシレンが完全濡れを示す固体表面近傍においてのみ、キシレンが200μm以上の距離にわたり過剰に存在し、固体からの距離に線形に減衰する分布が観察された。この過剰分布は、3時間以上かけてゆっくりと均一分布へと変化した。このとき、オクタンニトリルやゲル化剤は均一に分布していた。ゲル界面がサブミリメータの厚さと数時間の溶媒緩和時間を持つことが、今回、初めて確認された。混合溶媒系におけるゲル界面の不均一性は、予測していたものの、最初の組み合わせと条件で観察に成功するとは想定外であった。これは、完全に混合する液体はゲル中では均一に分布するという「常識」を覆す結果であり、ゲル熱力学の基本にかかわる発見である。キシレンが濃縮されているのは吸着したからと考えられる。しかしながら、ゲル中の液体拡散は禁止されているわけではないので、吸着状態が数百ミクロンに渡り保持される理由を解明していく。化学不均一分布を示す完全混合溶媒が見つかったので、その振る舞いをさまざまな熱力学的条件において研究する。まずは、観察された不均一分布が速度論的に凍結された状態なのか、熱力学的に安定な相なのかを検証する。ほぼ計画通りに使用できた。国内出張旅費が他の補助金より支出されたため、当初計画より少なくなったから。消耗品を購入する。海外の学会に参加する
亜社会性ハダニ類の繁殖システムの進化に関する血縁選択理論の実証的研究

平成2年度および平成3年度の2年にわたって西日本を中心としてケナガスゴモリハダニおよびススキスゴモリハダニの採集調査を行い,それらの採集個体を飼育して,実験的に雄の攻撃性の定量的測定を行った.その結果,以下のような事実が明らかとなった.1.2種の亜社会性ハダニ,ケナガスゴモリハダニとススキスゴモリハダニでは明らかに交尾システムが異なっており,前者では探索型一夫多妻制であるのに対し,後者ではハ-レム型一夫多妻制であることが判明した.2.ハ-レム型のススキスゴモリハダニにおいて,そのハ-レム獲得のための致死的争いの勝者は,第I脚の長い雄であることが実験的に明らかにされた.3.西日本を中心とした18地域の個体群を調査した結果,ススキスゴモリハダニの雄の攻撃行動には,個体群を採集した地域の冬の温度に相関した地理的変異が存在することが判明した.4.ススキスゴモリハダニの雄の形態,特に第I脚に攻撃性の地理的変異に平行した長さの変異がみとめられた.5.1の事実は,当該行動の進化が血縁選択によって生じたということを示す世界的にもきわめてめずらしい証拠であると結論された.6.2の事実は,攻撃性が血縁選択によって変化した結果,雄の繁殖システムが変化し,それによって雄の武装形質が性淘汰されたことを示すと結論され,これも野外個体群にはじめて発見された性淘汰の証拠であると結論された.7.副次的な成果として,これまで良好なスライド標本を作ることが困難であったダニ類の標本作成のために,きわめて簡便な固定方法の開発に成功した.8.上記の研究の成果は,国際生態学会議および国際行動学会議において発表するとともに,すでに2編の論文として公表し,さらに現在3編の原著論文にまとめて投稿中である.平成2年度および平成3年度の2年にわたって西日本を中心としてケナガスゴモリハダニおよびススキスゴモリハダニの採集調査を行い,それらの採集個体を飼育して,実験的に雄の攻撃性の定量的測定を行った.その結果,以下のような事実が明らかとなった.1.2種の亜社会性ハダニ,ケナガスゴモリハダニとススキスゴモリハダニでは明らかに交尾システムが異なっており,前者では探索型一夫多妻制であるのに対し,後者ではハ-レム型一夫多妻制であることが判明した.2.ハ-レム型のススキスゴモリハダニにおいて,そのハ-レム獲得のための致死的争いの勝者は,第I脚の長い雄であることが実験的に明らかにされた.3.西日本を中心とした18地域の個体群を調査した結果,ススキスゴモリハダニの雄の攻撃行動には,個体群を採集した地域の冬の温度に相関した地理的変異が存在することが判明した.4.ススキスゴモリハダニの雄の形態,特に第I脚に攻撃性の地理的変異に平行した長さの変異がみとめられた.5.1の事実は,当該行動の進化が血縁選択によって生じたということを示す世界的にもきわめてめずらしい証拠であると結論された.6.2の事実は,攻撃性が血縁選択によって変化した結果,雄の繁殖システムが変化し,それによって雄の武装形質が性淘汰されたことを示すと結論され,これも野外個体群にはじめて発見された性淘汰の証拠であると結論された.7.副次的な成果として,これまで良好なスライド標本を作ることが困難であったダニ類の標本作成のために,きわめて簡便な固定方法の開発に成功した.8.上記の研究の成果は,国際生態学会議および国際行動学会議において発表するとともに,すでに2編の論文として公表し,さらに現在3編の原著論文にまとめて投稿中である.本年度においては,ススキスゴモリハダニとケナガスゴモリハダニの2種を材料として,それぞれの近交弱勢の生起程度を14世代の母子交配によって測定した.その結果,ハ-レム型の繁殖システムをもつススキスゴモリハダニにおいて非ハ-レムのケナガスゴモリハダニよりも近交弱勢が強いこと,またその近交弱勢は,そのような弱勢因子が世代とともに血統から排除されることから弱い有害性をもつ劣性遺伝子によることが推定されるに至った.また,そのような弱勢が排除された結果,両種ともに極端な近交によってもその血統が正常に維持されることが判明した.上記の近交の血統および野生系統のアイソザイムについて,8月共同研究者を当大学に招請し,共同で電気泳動による分析を行った.その結果,外交配をしていると見られるススキスゴモリハダニにおいていくつかのエステラ-ゼ多型の存在が示唆され,今後その遺伝分析を行うことで,それが個体群の構造を明らかにする1つの手段として利用する道が開かれた.8月末から9月にかけて,ススキスゴモリハダニの主要分布地域において採集調査を実施し,その採集個体群の形態および行動を分析したところ,明らかに個体群間に雄の攻撃性の変異が存在すること,その変異は雄の第1脚の相対長と対応していることが明かとなった.この変異には,雄の越冬生態が関連しているという可能性について,現在分布地域における調査を継続している.

このれらのデ-タは当初予想した通り,ケナガスゴモリハダニの雄の繁殖システムが,雄の分散性を通した血縁選択の下にあることを強く示唆しており,一連のデ-タを整理して,近い将来論文として公表する準備に入っている.本年度は,平成2年度の西日本を中心とした採取調査と実験の成果を踏まえて,北海道内および九州において材料(ススキスゴモリハダニ)の追加採集を行い,さらに依頼等によって入手した多くの地域個体群における,同ハダニの雄の攻撃行動の実験的検討を継続した。同時に,気象庁のアメダスデ-タの検索を行い,全採集地の温度条件を検討した.また,この調査に当たって,ハダニの標本を形態測定用に良好に作成するために,新しい固定方法の開発を併せて実施した.その結果,以下のような事実が明らかとなった.1.西日本を中心とした18地域の個体群を調査した結果,ススキスゴモリハダニの雄の攻撃行動には,個体群を採集した地域の冬の温度に相関した地理的変異が存在することが判明した.2.ススキスゴモリハダニの雄の形態,特に第I脚に攻撃性の地理的変異に平行した長さの変異がみとめられた.3.1の事実は,当該行動の進化が血縁選択によって生じたということを示す世界的にもきわめてめずらしい証拠であると結論された.4.2の事実は,攻撃性が血縁選択によって変化した結果,雄の繁殖システムが変化し,それによって雄の武装形質が性淘汰されたことを示すと結論され,これも野外個体群にはじめて発見された性淘汰の証拠であると結論された.5.副次的な成果として,これまで良好なスライド標本を作ることが困難であったダニ類の標本作成のために,きわめて簡便な固定方法の開発に成功した.6.上記の研究の成果は,国際行動学会議において発表するとともに,平成2年度に論文として公表した分に加えて,現在3編の原著論文にまとめて投稿中である.
生涯学習社会における民間外国語教育施設の在り方に関する調査研究

生涯学習社会における民間外国語教育施設の在り方に関する調査研究も最終年度を迎え、今までに実施した「外国語教育施設実態調査」及び「外国語学習に関するニーズ調査」の分析結果にもとづいて、問題点をより鮮明にするためにヒヤリング調査を実施した。ヒヤリング調査にあたって、最も重要な質問項目の設定にかなりの時間を要した。下記の内容で平成7年6月9月に実施し(1)ヒヤリング内容....学校の沿革・教育方針・特色、受講生の特色、学習目的の変化、教員の採用方法、採用基準、研修方法、教員の評価、カリキュラム編成、カリキュラムの特色、クラス(レベル)編成及び学生相談、学習成果の評価方法、地方自治体や企業との連携について、経営者の現在の課題及び将来の展望。(2)ヒヤリング対象者....施設経営者又は責任者、教育担当責任者。(3)方法....研究委員1名と必要ならばアシスタントとして外国語学部の大学院生1名。(4)対象施設....株式会社、個人、学校法人の12施設。(5)地域....北海道1、仙台1、東京3、名古屋1、大阪1、中国1、四国1、九州1。ヒヤリング内容については、「外国語学校ヒヤリング調査表」に個々の学校と面接記録、面接者による座談会記録を資料として添付した。学習ニーズに対応するカリキュラム、教育方法、学習成果の評価、教材の開発、どれを取り上げても民間教育施設・個々の学校の独自制にまかされているのが現状であり、逆にそれを統一した規格にすることが英会話学校の発展につながるのかどうか議論の必要があるとは思えるが、全国外国語教育振興協会の加盟校としての英検やTOEICに代わる学習成果の評価テストが開発されれば生涯学習社会における民間外国語教育施設の望ましい発展につながるのではと思える。この報告書にもとづき民間の外国語教育施設の健全な発展が促進される事を期待し、課題研究の完結とする。民間外国語教育施設全体の健全な発展が図られる自主ルール(民間外国語教育施設の運営に関するガイドライン)を策定し、文部省・通産省に報告を行った(資料1、2)。一方、多様な学習ニーズに対応するカリキュラム、教育方法のあり方、教員の採用、研修のあり方などのついての検討に資するため、学習者に対するアンケート調査項目の検討に入った。学習者が最も多い7月末迄に回収完了を目標に急ピッチでその作業が行われた。調査項目は、1)現在利用している外国語教育施設での学習実態-学習期間、利用開始のきっかけ、利用の理由、学習情報入手経路、カウンセリングの有無、受講コースでの学習実態、クラスでの学習実態。2)利用外国語施設についての満足度-教材、カリキュラム、講師の資質、クラス人数、レベル設定。3)今後の学習意向の外国語学習ニーズ-外国語学習の継続意向とその理由、新たに学習したい語学の有無。4)関連する背景・個人属性等である。全国外国語教育振興協会の加盟校26校の利用者1500名(調査地域は全国)に対し、語学種類、利用者構成、地域についての配慮を行い割り当てた。1000標本の回収を目標に当初1300名を26校に割り当てたが達成できず、さらに200名を追加した。有効回収数998標本(有効回収率66.5%)集計・分析作業に着手した。当初、単純集計のみ考えていたが、分析結果を委員会で検討した結果、クロス集計の必要性を感じ再度作業に着手した。外国語学習に関するニーズ調査報告書(資料3)は完了した。今後はヒヤリング等を含む実態調査を含めて課題研究を完結させたい。下記の内容で平成7年6月9月に実施し(1)ヒヤリング内容・・・学校の沿革・教育方針・特色、受講生の特色、学習目的の変化、教員の採用方法、採用基準、研修方法、教員の評価、カリキュラム編成、カリキュラムの特色、クラス(レベル)編成及び学生相談、学習成果の評価方法、地方自治体や企業との連携について、経営者の現在の課題及び将来の展望。(2)ヒヤリング対象者・・・施設経営者又は責任者、教育担当責任者。(3)方法・・・研究委員1名と必要ならばアシスタントとして外国語学部の大学院生1名。(4)対象施設・・・株式会社、個人、学校法人の12施設。(5)地域・・・北海道1、仙台1、東京3、名古屋1、大阪1、中国1、四国1、九州1。学習ニーズに対応するカリキュラム、教育方法、学習成果の評価、教材の開発、どれを取り上げても民間教育施設・個々の学校の独自制にまかされているのが現状であり、逆にそれを統一した規格にすることが英会話学校の発展につながるかどうか議論の必要があるとは思えるが、全国外国語教育振興会の加盟校としての英検やTOEICに代わる学習成果の評価テストが開発されれば生涯学習社会における民間外国語教育施設の望ましい発展につながるのではと思える。

生涯学習社会における民間外国語教育施設の在り方に関する調査研究も最終年度を迎え、今までに実施した「外国語教育施設実態調査」及び「外国語学習に関するニーズ調査」の分析結果にもとづいて、問題点をより鮮明にするためにヒヤリング調査を実施した。ヒヤリング調査にあたって、最も重要な質問項目の設定にかなりの時間を要した。下記の内容で平成7年6月9月に実施し(1)ヒヤリング内容....学校の沿革・教育方針・特色、受講生の特色、学習目的の変化、教員の採用方法、採用基準、研修方法、教員の評価、カリキュラム編成、カリキュラムの特色、クラス(レベル)編成及び学生相談、学習成果の評価方法、地方自治体や企業との連携について、経営者の現在の課題及び将来の展望。(2)ヒヤリング対象者....施設経営者又は責任者、教育担当責任者。(3)方法....研究委員1名と必要ならばアシスタントとして外国語学部の大学院生1名。(4)対象施設....株式会社、個人、学校法人の12施設。(5)地域....北海道1、仙台1、東京3、名古屋1、大阪1、中国1、四国1、九州1。ヒヤリング内容については、「外国語学校ヒヤリング調査表」に個々の学校と面接記録、面接者による座談会記録を資料として添付した。学習ニーズに対応するカリキュラム、教育方法、学習成果の評価、教材の開発、どれを取り上げても民間教育施設・個々の学校の独自制にまかされているのが現状であり、逆にそれを統一した規格にすることが英会話学校の発展につながるのかどうか議論の必要があるとは思えるが、全国外国語教育振興協会の加盟校としての英検やTOEICに代わる学習成果の評価テストが開発されれば生涯学習社会における民間外国語教育施設の望ましい発展につながるのではと思える。この報告書にもとづき民間の外国語教育施設の健全な発展が促進される事を期待し、課題研究の完結とする。
技術科教員の自律的能力形成を支援する認定試験制度の開発と検証

本研究の目的は,技術科教員が持つ課題意識を実証的に明らかにするとともに,教員が目標を設定して自律的に研鑽を行うことを奨励する認定・評価制度を開発・試行することである。その結果,(1)技術科教員への調査によって,技術科授業の計画・実施に関連する知識・指導力と,授業の省察に関連する環境への課題意識の実態や構造を把握し,「授業や教室の管理」,「学習指導・評価の計画と実践」など5要因を特定した。また,(2)現職技術科教員の奨励・表彰制度となる試験制度についての開発を行い,目的,方法,審査項目,評価基準などの要綱を作成した後,審査の試行を行い,妥当性を検証することができた。初任教員の段階での実践的な課題意識を勘案した【上位修得基準】を設定するために,(1)標準的な指導能力をもつ初任者技術科教員の課題意識の明確化と(2)技術科の各学習内容における上級レベルの専門的能力の特定を行った。(1)標準的な指導能力をもつ初任者技術科教員の課題意識の明確化日本産業技術教育学会が主催する認定試験を学部・大学院在学中に合格済みであり,標準的な指導能力を有していると考えられる中学校技術科教員を対象者として,初任者の段階における教科指導への課題意識に対する調査を行った。具体的には大学・大学院を卒業して教職に就き,数年の現職経験を経る中で抱いた教科指導に対する課題認識について明確にすることを試みた。(2)技術科の各学習内容における上級レベルの専門的能力の特定技術科の学習内容に関する上級レベルの専門的能力を特定することを試みた。ここでは,日本産業技術教育学会が示す【標準修得基準】を参考にして,技術科の内容を教える「上級レベル」の資質・能力について精緻化することを目指した。また,次段階の手順である【上位修得基準】作成を見通し,専門的知識・技能に偏らず,教材製作や授業実践に関わる実践的能力を特定することを試みた。初任者教員が中堅教員になるために志向するべき資質・能力を理論的・実証的に明らかにするとともに,初任者教員が修得すべき資質・能力に関する目標を自発的に設定し研鑽を行い,結果に基づいて省察することを奨励する認定・評価制度を,学術団体との連携・協働を通して開発・試行し,技術科教員が資質・能力を高めていく道筋を明確にすることを目的としている。当該年度では,教員の課題意識と専門的能力の対応付けによる【上位修得基準】作成を行った。中でも(1)初任者教員の課題意識と(2)専門的能力特定の成果に基づいて,技術科の指導能力を認定・評価するための【上位修得基準】を作成することを中心とした。まず,各内容を実践的指導能力を評価するための適確な能力概念を設定し,各学習内容の専門的知識・技能を教員の実践的指導能力として明確にした。そして,能力概念への到達度を判断する基準化を行った。さらに,国際技術・工学教育者学会(ITEEA)が実施する教員表彰・奨励制度など,教員の評価・認定制度に関わる資料提供や確認を行い,設定する【上位修得基準】に対する質的な検討を行った。また,受験者が現職教員であることを勘案して,実践的教授能力を確かめるための筆記試験,作品や教材の構成能力を測定する実技試験,それらを体現する実際の授業観察などの出題形式から,現職教員に対する認定試験としての実現可能性を検討し,上級レベルの指導能力を認定・評価するための【上位修得基準】に沿った試験問題の設計と開発を試験的に作成した。予定どおりの調査,データの収集ができているため。本年度は,専門的能力特定の成果に基づいて,技術科の指導能力を認定・評価するために作成した【上位修得基準】に基づいた現職技術科教員の奨励・表彰制度となる試験制度(目的,方法,審査項目,評価基準などの要綱)の試行を行い,認定制度の問題点や継続的実施のための課題・改善点を探ることを目的とした。試行した試験制度の概略を次に示す。試験は,一次試験としての書類審査と二次試験としての授業審査とした。一次試験を合格したものが二次試験を受験することができることとした。一次試験:書類審査は,原則として二次試験で審査・観察の対象となる授業に関連した学習指導や学習評価に関する課題に基づいて行った。授業の目標・内容や題材は受験者が任意に設定させた。二次試験:授業審査は,受験者が一次試験の提出書類により指定した授業の観察によって行った。生徒が主体的に取り組む学習活動を含めた授業を対象とした(一方的な講義形式のみで構成される授業は審査の対象としない)。審査対象の授業は50分もしくは100分とした。評価と合否判定については,学習指導や学習評価に関する審査書類について,審査員が評価項目に基づき審査した。なお,様式は本認定試験募集時に評価項目と併せて公表した。記入内容に不足や誤りがある場合には修正を求めた。授業審査の評価は,書類審査で示された授業の実施を,審査員が評価項目に基づいて行った。なお,実施における審査ができない場合は,指定の方法で録画された受験者の授業を,審査員が評価項目に基づき審査した。書類審査,授業審査の両方に合格した者を認定試験(授業計画・実践)の合格者とした。不合格者には,審査結果とその経過を文書で説明した。試行の結果,審査項目や提出書類の書式などを検討し,今後の実施に対する妥当性を検証することができた。

本研究の目的は,技術科教員が持つ課題意識を実証的に明らかにするとともに,教員が目標を設定して自律的に研鑽を行うことを奨励する認定・評価制度を開発・試行することである。その結果,(1)技術科教員への調査によって,技術科授業の計画・実施に関連する知識・指導力と,授業の省察に関連する環境への課題意識の実態や構造を把握し,「授業や教室の管理」,「学習指導・評価の計画と実践」など5要因を特定した。また,(2)現職技術科教員の奨励・表彰制度となる試験制度についての開発を行い,目的,方法,審査項目,評価基準などの要綱を作成した後,審査の試行を行い,妥当性を検証することができた。予備調査を実施し,技術科の学習内容に関する上級レベルの専門的能力を特定することを試みることができているため。平成28年度には【上位修得基準】に基づく認定試験制度の試行を行い,認定制度の問題点や継続的実施のための課題・改善点を探る。過去に行われた【標準修得基準】に基づく技術科教員指導能力認定試験の合格者を多く輩出している大学を主担当として,それぞれの県内で対象となる技術科教員を選定する。試験の実施後には試験方法や問題の妥当性などを検討・確認するとともに,実施体制の在り方についても検証を行う。また,日本産業技術教育学会において,これらの認定試験制度の開発と実施に対して広く意見を聞くための広報活動を行い,制度に対する拡充・発展の機運を高める。さらに,【上位修得基準】に基づく認定試験の体制整備に対して依頼を行い,学会の主催事業として継続実施することを通して,技術科教員の資質・能力育成に対する全国規模の制度として確立することを目指す。教科教育学教員の課題意識と専門的能力の対応付けによる【上位修得基準】作成を行う。(1)初任者教員の課題意識と(2)専門的能力特定の成果に基づいて,技術科の指導能力を認定・評価するための【上位修得基準】を作成する。ここでは,各学習内容の専門的知識・技能を教員の実践的指導能力として明確化することを試みる。その際に,各内容を専門領域とする分担者により,実践的指導能力を評価するための適確な能力概念を設定する。また,教職経験の豊富な分担者により,能力概念への到達度を判断する基準化について検討する。さらに,国内・海外の教員養成を専門領域とする分担者により,国際技術・工学教育者学会(ITEEA)が実施する教員表彰・奨励制度など,教員の評価・認定制度に関わる資料提供や確認を行い,設定する【上位修得基準】に対する質的な検討を行う。これらの活動は日本産業技術教育学会と連携・協働して行い,最終的には中核的・指導的役割を担う教員を認定する【上位修得基準】として学会が提案し,学会会員などに印刷・配布する。本年度,会議を2回行い,その2回分の旅費を配分しているが,分担者のうち1名は,都合により会議に1度欠席している。分担者のうち2名は,別予算において出席している。また,安価なパック旅行を使うなどしており,その額が残金として残ったことが大きい。また,2名の分担者は,予定物品の購入の際,予定価格より安価で済んだことにより,残金が生じた。それらを本年度無理に使用しなかったため次年度使用額が生じた。本年度,会議を2回行い,その2回分の旅費を配分していたが,分担者のうち2名は,都合により会議に1度欠席しており,その額が残金として残ったことが大きい。
日常的文脈での協同推論過程における素朴理論の修正過程とその促進要因の検討

今年度は,主にこれまでのデータの分析とその成果を論文として公表することに最も力を入れた.具体的には,前年度に「心理学研究」に投稿したが採択されなかった研究のデータを全面的に再分析し,新たな論文として「認知科学」誌に再投稿した.その他,関連研究領域の動向とその理論的考察を行った展望論文を「心理学評論」誌に投稿し,まもなく採択の見込みである.さらに,これまでの研究では,ほとんど明らかにされてこなかった,話し合いを通しての素朴な考えの修正とそれをもたらした具体的な談話過程との結びつきを詳細に明らかにした論文を欧州の"Argumentation"誌に投稿した.本年度,投稿した論文と学会等で発表した研究は,以下の通りである.1.雑誌論文としての発表(平成16年3月現在,全て審査中)富田英司・丸野俊一思考としてのアーギュメント研究の現在心理学評論富田英司・丸野俊一日常的な協同問題解決における思考進展過程の探索的研究2.関連学会等での発表富田英司・丸野俊一議論における探索方略と個人の素朴な説明の変化との関わり日本教育心理学第45回総会大阪大学2003年8月.今年度は,既に収集したデータの再分析を行うと共に,新たにデータ収集を行った.分析の結果,議論においては「主張内容を他者から積極的に解釈されることが個人の素朴理論の修正を促進すること」及び「反論のもたらす効果には男女差があり,男性においてのみ他者から反論を受けることに素朴理論修正の効果がみられる」ことが示唆された.以下に,今年度の全ての研究発表を記す.1.雑誌論文としての発表平成15年3月現在,雑誌論文での発表には至っていないが,分析結果を「心理学研究」誌に2月15日付けで投稿し,目下査読中である.表題は「話し合いを通した素朴な説明の変化に関わる発話の種類:日常的思考への談話的アプローチ」である.2.関連学会での発表関連学会での発表は以下の通りである.以下に加えて,米国のCognitive Science Society主催(2003年7月開催)のカンファレンスに発表するための小論文を投稿し,目下審査中である.富田英司・丸野俊一・加藤和生2002行動についての素朴な説明は議論を通してどのように変化するのか日本教育心理学会第44回総会富田英司・丸野俊一・加藤和生2002個人の持つ素朴な説明モードはどの程度安定しているか日本心理学会第66回大会3.ワークショップでの話題提供日本心理学会第66回大会ワークショップ「大学教育の中でのディスカッションの意義と役割」(企画者:丸野俊一)にて話題提供を行った.今年度は,主にこれまでのデータの分析とその成果を論文として公表することに最も力を入れた.具体的には,前年度に「心理学研究」に投稿したが採択されなかった研究のデータを全面的に再分析し,新たな論文として「認知科学」誌に再投稿した.その他,関連研究領域の動向とその理論的考察を行った展望論文を「心理学評論」誌に投稿し,まもなく採択の見込みである.さらに,これまでの研究では,ほとんど明らかにされてこなかった,話し合いを通しての素朴な考えの修正とそれをもたらした具体的な談話過程との結びつきを詳細に明らかにした論文を欧州の"Argumentation"誌に投稿した.本年度,投稿した論文と学会等で発表した研究は,以下の通りである.1.雑誌論文としての発表(平成16年3月現在,全て審査中)富田英司・丸野俊一思考としてのアーギュメント研究の現在心理学評論富田英司・丸野俊一日常的な協同問題解決における思考進展過程の探索的研究2.関連学会等での発表富田英司・丸野俊一議論における探索方略と個人の素朴な説明の変化との関わり日本教育心理学第45回総会大阪大学2003年8月.
線条体ネットワークの状態遷移に対する自発カルシウムリズムの寄与

Ca2+は重要なシグナル伝達分子である。線条体ニューロンとアストロサイトの双方で遅い自発Ca2+リズムを発見した。IP3受容体、mGluR5の阻害によりCa2+リズムは阻害された。つまり、mGluR5-IP3信号伝達経路がCa2+リズムに寄与している。この自発Ca2+リズムはニューロン・アストロサイトを含む多細胞間で同期していた。従って、Ca2+リズムはニューロン-グリア相互作用に関連している可能性がある。また、シミュレーションにより、Ca2+リズムがCa2+依存性K+チャネルを介して、線条体の投射ニューロンの発火特性を変化させることが示唆された。線条体で発見された非常に遅い時間経過を持つ自発カルシウムリズムの発生機構およびその機能を解明するために、イメージング実験、シミュレーション実験を行い、以下の成果を得た。i)自発カルシウムリズム発生メカニズムの同定IP3受容体の阻害、代謝型グルタミン酸受容体5型の阻害により、自発カルシウムリズムが抑制された。このことから、代謝型グルタミン酸受容体- IP3受容体のシグナル伝達経路が自発カルシウムリズムの発生に関与していることが明らかとなった。また、この自発カルシウムリズムは細胞間で同期していることを見出した。この同期回数は活動電位の阻害により減少した。このことは、本研究で対象としている遅いカルシウム濃度変化でも細胞間で同期していることを示しただけでなく、活動電位依存性のプロセスが、自発カルシウムリズムを調節していることを示唆している。ii)モデル細胞を用いたcalcium-clampシミュレーション実験自発カルシウムリズムはカルシウム依存性カリウムチャネルを介して、ニューロンの発火特性を変化させていることが考えられる。この仮説を検証するために、生理学的に尤もらしい線条体投射ニューロンモデルを作成し、実験で得られた自発カルシウムリズムの時系列データにより細胞体のカルシウム濃度を固定する“calcium-clamp"シミュレーションを行った。平成24年度は昨年度作成したモデル細胞に、発火に伴う細胞外からのカルシウム流入、細胞内でのカルシウム拡散、さらに、そのカルシウムの排出機構等の、細胞内カルシウムダイナミクスに関わる分子機構をモデル細胞に導入した。その結果、自発カルシウムリズムがカルシウム依存性カリウムチャネルのうち、SKチャネルを介して、ニューロンの発火特性を変化させていることが示唆された。大脳基底核線条体において、脳の内部状態を規定しているであろう“遅い"カルシウム濃度変化(カルシウム振動)の特徴を明らかにし、発生機構およびその機能を解明するために、イメージング実験、シミュレーション実験を行い、以下の成果を得た。i)自発カルシウム振動発生細胞種の同定、および発生メカニズムの同定:アストロサイトに蛍光タンパク質GFPを発現する遺伝子組換えマウス(GFAP-GFPマウス)の線条体スライス標本を用いて、細胞種を同定した上でカルシウムイメージング実験を行ったところ、ニューロン・アストロサイトの双方でカルシウム振動が発生していることが明らかとなった。このカルシウム振動は、IP3受容体の阻害、代謝型グルタミン酸受容体5型(mGluR5)の阻害により抑制されたことから、mGluR5 - IP3受容体のシグナル伝達経路が自発カルシウムリズムの発生に関与していることが明らかとなった。ii)自発カルシウム振動の同期性:モンテカルロ法による多細胞間の相関解析により、このカルシウム振動は多細胞間で同期していることを見出した。また、この同期回数は活動電位の阻害により減少した。このことは、本研究で対象としている遅いカルシウム濃度変化でも細胞間で同期していることを示しただけでなく、活動電位依存性のプロセスが、自発カルシウム振動を調節していることを示唆している。iii)自発カルシウム振動の生理的意義:mGluR5がパーキンソン病の症状に関与していることが報告されている。本研究の対象になっている遅いカルシウム振動はmGluR5を阻害することにより消失することから、線条体における遅いカルシウム振動がパーキンソン病に関与している可能性が考えられる。細胞内情報伝達物質であるカルシウムが細胞の状態遷移を引き起こす因子であるという仮説の基に、線条体で発見された非常に遅い時間経過を持つ自発カルシウムリズムの発生機構及び、状態遷移との関係を明らかにするために、イメージング実験、シミュレーションを行い、以下の成果を得た。i)GABAニューロン、アストロサイトにおけるカルシウムリズムの計測・解析:アストロサイトにGFPを発現しているGFAP-GFPマウスの線条体スライス標本を用いて、自発カルシウムリズムの特徴を明らかにすることにより、研究の基盤を確立した。また、線条体の90%以上を占めるGABAニューロンにGFPを発現しているGAD67-GFPノックインマウスの線条体スライス標本を用いた実験により、ニューロンで自発カルシウムリズムが発生していることを確認した。ii)自発カルシウムリズム発生メカニズムの同定: IP3受容体の阻害、代謝型グルタミン酸受容体5型の阻害により、自発カルシウムリズムが抑制された。

このことから、代謝型グルタミン酸受容体-PLC-IP3受容体の系が自発カルシウムリズムの発生に関与していることが示唆された。iii)モデル細胞を用いたcalcium-clampシミュレーション実験:自発カルシウムリズムはカルシウム依存性カリウムチャネルを介して、ニューロンの発火特性を変化させていることが考えられる。この仮説を検証するために、生理学的に尤もらしい線条体投射ニューロンモデルを作成し、実験で得られた自発カルシウムリズムの時系列データにより細胞体のカルシウム濃度を固定する"calcium-clamp"シミュレーションを行った。その結果、自発カルシウムリズムがカルシウム依存性カリウムチャネルを介して、ニューロンの発火特性を変化させていることが示唆された。交付申請書に記載した研究計画のうち、「カルシウムリズムとドーパミンとの関係の解明」及び「自発カルシウムリズムと細胞の入出力特性との関係の解明」以外は全て達成した。特に、自発カルシウムリズムに関与している代謝型グルタミン酸受容体のタイプを薬理学的に決定したこと、自発カルシウムリズムに細胞間の同期があることを見出したことの意義は大きく、論文投稿を行った。これに加えて、上述の未達成の課題も現在進行中であるため、概ね順調に進展していると判断した。交付申請書に記載した研究計画のうち、「カルシウムリズムとドーパミンとの関係の解明」以外は全て達成した。この未達成の課題も現在進行中であり、概ね順調に進展していると判断した。これまでの研究をさらに進めると共に、以下の研究を行う。・線条体における自発カルシウムリズムとドーパミンとの関係の解明カルシウムリズム計測と同時に炭素電極によるドーパミン量測定を行い、ドーパミンとCa2+リズムとの関係を精査する。・自発カルシウムリズムと細胞の入出力特性との関係の解明細胞内カルシウムの状態により、細胞の静止膜電位あるいは入出力特性が変化することを検証するため、多細胞カルシウムイメージングと同時に、パッチクランプ法を用いて、静止膜電位、発火頻度などの入出力特性、皮質ー線条体間シナプス伝達を計測し、細胞内カルシウム濃度と、ニューロンの活動性及び入出力特性との関係を明らかにする。なお、ホールセルパッチにより、自発カルシウムリズムが消失する場合は、ルーズパッチによる活動電位計測法を用いる。なお、これらの電気生理実験は、これまで得られたシミュレーション実験結果を基に計画し、細胞内カルシウムが神経ネットワークの状態遷移どのように関わるのかの解明を目指す。平成23年度の研究をさらに進めると共に、以下の研究を行う。・線条体における自発カルシウムリズムとドーパミンとの関係の解明薬理学実験により、Ca2+リズムに関わるドーパミン受容体を分子的に同定する。