hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北パキスタン諸言語の記述言語学的研究

3カティ語(インド・イラン語派ヌーリスタン語派)とカラーシャ語(インド・イラン語派インド語派)の調査は、前回(2008年)の調査の続きとして、主に反響語の調査と調査票からの例文収集を行った。所謂ダルド語群の東端が2のカシミーリー語、西端が3のカラーシャ語に当たる。成果公開は、国際学会で2回、国内学会で1回口頭発表をしたほか、英語で論文を執筆した。インド北西部ジャンムー・カシミール州で夏に反政府デモ、外出禁止令発布などがあり、パキスタンで1月の中頃に爆弾テロが続き、100余名が犠牲になるなど、政情不安があり、思うように現地調査を進められない。そういった場合に備えて用意した、別切り口での調査・研究を優先的に実施している部分があり、従って新規に得る知識が多いため、どうしても進度が低下した。但し、こうして得られた周縁的な情報は、後に必ず役に立つものであることは疑いがない。本研究課題の枠を超えて見れば、順調であるが、研究課題の中でだけ考えた場合には、遅れている。本年度は現地調査を6月(パキスタン北東部ギルギット・バルティスタン自治州フンザ・ナゲル県フンザ谷;12)と、7月(インド北西部ジャンムー・カシミール州スリナガル市;34)の計2度実施し、主に以下の内容で調査成果を挙げた。1ブルシャスキー語フンザ方言の語彙・物語収集を行った。2ドマーキ語の語彙・物語収集を行った。3ブルシャスキー語スリナガル方言の文法調査、語彙・物語収集を行った。4カシミーリー語の文法調査を行った。1ブルシャスキー語フンザ方言に関しては、物語、歴史語りの録音、録画を中心に、発話データを増やすことを目指した。前年度のスリナガル調査の際に聞き取った歴史語りと同じ史実について語って貰い、両側の歴史観の対比を試みようと考えたのだが、いずれも聞き及んだ記憶に頼っているわけではなく、台本となる歴史書が手許にあるらしく、大差はなかった。2ドマーキ語も発話データを増やすつもりで、物語の録音、録画を中心に進めた。10年振りくらいでナゲル谷のドマーキ語話者の元へも訪れ、物語を収集したが、同行していたフンザ方言話者に聞かせても半分ほどしか分からなかったとのことなので、方言差は予期していたよりも大きそうである。但し、ナゲル方言の男性話者は残り1名しかおらず、宗教的理由から女性話者とは会えないため、今後の調査の方針を早く、よく練らないと、ナゲル方言の詳細調査は難しいであろう。3スリナガル市のブルシャスキー語調査は前年度の続きであった。新たな発見としては、若年層が名詞クラスのシステムを大幅に違えていることの発見である。本来の体系の中の、「具象物」・「抽象物」という2クラスを、「動物」・「具象物」・「抽象物」という3クラスに再編していることが判明した。4カシミーリー語に関しては、節連結表現の調査を中心とした。成果公開は、国際学会で1回、国内学会・シンポジウムで2回口頭発表をした。インド北西部ジャンムー・カシミール州での昨年夏からの反政府運動、外出禁止令発布、パキスタン国内へのテロ組織「イスラーム国ホラサーン州(IS-KP)」の侵出など、政情不安があり、思うように現地調査を進められていない。「イスラーム国(IS)」のシリア、イランでの大きな変動があったため、アフガニスタンに中心拠点のある「IS-KP」の動向予測が難しくなり、大事を取って8月に予定していたパキスタン北西部への調査も取り止めた。本年度は現地調査を4月(パキスタン北東部ギルギット・バルティスタン自治州フンザ県フンザ谷)で一度だけ実施した。
渦相関法センサーとしてのメタンガス変動計の開発研究

地球温暖化の主な原因は二酸化炭素による温室効果であるが,それよりも微量であるにもかかわらず,1分子当たりの温暖化寄与率が大きいメタンガスの動向が注目されている。近年のメタンガス濃度の増加は著しく,世界各地でその動態解明の努力がはらわれている。しかしながら,現時点ではメタン収支に関する十分な理解が得られているとはいえない。例えば,メタンがどのような地表面からどの程度放出されているか,あるいは,どの程度吸収されているか,ということについてほとんど明らかではない。その主な理由は,大気中のメタンガス濃度が非常に低く,現在の測定器の技術的な限界があるためである。このような状況を鑑み,我々は開光路を有する高感度で,応答の早いメタンガス変動計を試作することにした。本研究の最終的な目的は,メタンの輸送量を最も仮定の少ない測定法である渦相関法で測定し、メタンガス濃度の変動機構と輸送機構を解明するとともに,メタン収支を明らかにすることである。そのため,本研究ではHe-Neレーザーを利用したメタン変動計の開発に精力を傾注した。試作たメタンガス変動計の主な特徴は次の通りである。(1)測定感度は15.6ppm/V,(2) S/N比はピーク値で0.6ppm,(3)感度は光源の乱れには関係ない,(4)開光路長は25cm,これは標準型の超音波風速計のスパン長と同じである。試作したメタンガス変動計は,実験室では上述のような性能を示したが,実際の野外条件下では, He-Neレーザー光源が不安定となり,動作が不安定となることがあった。今後も開光路方式のメタンガス変動計の開発をめざして研究を継続してゆく予定である。本年度は、開光路を有する高速、高感度のメタンガス変動計の開発に集中した。開発研究の手順にしたがって、明らかになった成果を述べる。1)メタンガス分子の赤外吸収スペクトルを測定し、3.39μm帯が利用可能であることを確かめた。さらに、3.39μm帯を構成している吸収線の波長を詳細に調べた。この結果、3.392μm吸収線がHe-Neレーザーの発振波長と一致しており、赤外光源としてHe-Neレーザーを使用できることがわかった。2)開光路の光学系を検討した。メタンガス分子の3.392μmの吸収量が小さいので、最低20mの光路長が必要なことがわかった。このため、曲率半径25cmの3枚の鏡を組み合わせた多重反射セルを設計した。赤外線の反射率を上げるために、鏡は全て金メッキした。3)サーミスターボロメーター、InSb検出器、電子冷却式PbSe検出器等の赤外検出器の特性を調べた。野外使用に耐える検出器の特性という観点から、感度6x10^5VW^<-1>を有する電子冷却式PbSe検出器を選定した。4)以上1)から3)までの基礎的研究の成果に基づき、光学系と電気系の設計を行った。試作したメタンガス変動計の性能は、次の通りである。これらの諸指標は、試作したメタンガス変動計が渦相関法センサーとしての性能を有していることを示している。しかし、今後は、He-Neレーザーの発振を安定させ、雑音レベルを更に小さくする必要がある。地球温暖化の主な原因は,二酸化炭素であるが,それよりも微量であるにもかかわらず,1分子当たりの温暖化寄与率が大きいメタンガスが注目されている。例えば,メタンがどのような地表面からどの程度放出されるか,あるいは,どの程度吸収されるか,ということについてほとんど明らかではない。

その主な理由は,大気中のメタンガス濃度が非常に低く,現在の測定器の技術的な限界があるためである。このような状況を鑑み,我々は開光路を有する高感度で,応答の早いメタンガス変動計を試作することにした。本研究の最終的な目的は,メタンの輸送量を最も仮定の少ない測定法である渦相関法で測定し,メタンガス濃度の変動機構と輸送機構を解明するとともに,メタン収支を明らかにすることである。そのため,本研究では,He-Neレーザーを利用したメタン変動計の開発に精力を傾注した。試作したメタンガス変動計の主な特性は次の通りである。(1)測定感度は15.6ppm/V,(2)S/N比はピーク値で0.6ppm,(3)感度は光源の乱れには関係ない。しかし,実際には,試作したメタンガス変動計は実験室では比較的安定に動作するが,野外の直射光の下ではHe-Neレーザー光源が不安定になるなど,さらに検討が必要な問題も残されている。今後も研究を継続してゆく予定である。
白金族抽出における外圏サイズ認識効果の解明及び新規分離試薬開発

塩酸溶液からのロジウム及びルテニウムの新規抽出分離系の開発のため、抽出メカニズム解析及び抽出剤構造の最適化を行った。X線吸収微細構造法と中性子小角散乱法による、アミド含有3級アミン抽出系の錯体構造解析では、ロジウムクロロ錯体の外圏において抽出剤との相互作用が生じていることが示唆された。また、N-2-エチルヘキシル-ビス(N,N-ジ-2-エチルヘキシル-エチルアミド)アミンが実験を行った抽出剤の中で最も実用的であることが分かった。N,N-二置換アミド含有3級アミン化合物について、アミド基が2個のビス型({RR'NC(O)CH_2}_2NR")7種類([R,R',R"]:[メチル,ヘキシル,ヘキシル][ブチル,ブチル,ヘキシル][ブチル,ブチル,2-エチルヘキシル][プロピル,プロピル,2-エチルヘキシル][ヘキシル,ヘキシル,ヘキシル][2-エチルヘキシル,2-エチルヘキシル,ブチル][2-エチルヘキシル,2-エチルヘキシル,2-エチルヘキシル])及び3個のトリス型({RR'NC(O)CH_2}_3N)5種類([R,R']:[メチル,ヘキシル][ブチル,ブチル][プロピル,プロピル][ヘキシル,ヘキシル][2-エチルヘキシル,2-エチルヘキシル])を用いて、アミドのN-置換基の構造変化による白金族金属の抽出率の変化について調べた。いずれの抽出剤も、(1)塩酸濃度0.5-10mol/Lにおいて、パラジウム及び白金をほぼ全量抽出、(2)ロジウム抽出率は塩酸濃度1-3mol/Lに最大値を示し、塩酸濃度の上昇に伴い著しく低下、(3)抽出したロジウムは10mol/Lで選択的に逆抽出可能、といった抽出挙動を示した。一方、側鎖の炭素数が少ない程、高いロジウム抽出率を示す傾向が得られた。塩酸溶液中のロジウムおよび白金をN,N-二置換アミド含有3級アミン化合物により抽出し作成した白金族錯体の内圏構造を調べたところ、いずれも塩酸溶液中および有機相中での白金族イオンの内圏構造に差異はみられず、イオン対型抽出であることが示唆された。この白金族錯体の外圏を含めた構造をX線散乱法により分析したところ、白金族錯体間に生じている排除体積効果を反映した散乱ピークが観測された。この排除体積効果は白金族のオクタヘドラル錯体の外圏で抽出試薬が相互作用を起こし、大きな会合構造がつくられた事が原因と考えられる。N-n-ヘキシル-ビス(N-メチル-N-n-オクチル-エチルアミド)アミン(BisAA)抽出系及びトリ-n-オクチルアミン(TOA)ーN,N'-ジメチル-N,N'-ジ-n-オクチル-チオジグリコールアミド(TDGA)協同抽出系における、塩酸溶液からのルテニウム及びロジウムの抽出挙動の比較を行った。いずれの抽出系も塩酸濃度5 M未満では、Rh(III)がRu(III)よりも高い抽出率を示すが、5 M以上ではRh(III)抽出率の大幅な減少によりRu(III)の抽出率が上回った。これは、Ru(III)クロロ錯体における塩化物イオンの方が同様のRh(III)錯体のそれに比べて、抽出剤分子等と交換し易いことを反映していると考えられる。また、米国オークリッジ国立研究所(ORNL)に設置されている中性子小角散乱装置(EQ-SANS)を用いて、(1)有機配位子BisAAーオクタノール混合溶液、(2)BisAAがオクタノール中で塩酸と相互作用した溶液及び(3)BisAAがロジウム及び白金のクロロアニオンを抽出したオクタノール溶液について測定を行った。それぞれの測定データを定量的に分析し比較することで、白金族クロロアニオンの抽出溶液についてその微視的構造を検討したところ、白金族イオンの内圏ではオクタへドラル型の白金族クロロアニオン錯体が形成され、その外側(外圏)においてBisAAと白金族クロロアニオン錯体とが相互作用して会合体をつくることが示唆された。得られた小角散乱プロファイルを定量的に解析したところ、外圏では約2分子のBisAAが楕円状のシェル層を形成しており、ナノサイズ(長軸:3 nm、短軸:0.6 nm)の粒子が溶液中に一様に分散していると推測される。アミン系抽出剤とスルフィド系抽出剤の混合溶媒を用いて、塩酸溶液中のロジウムの抽出挙動を調べた。アミン系抽出剤にはトリ-n-オクチルアミン(TOA)を、スルフィド系抽出剤にはジ-n-ヘキシルスルフィド(DHS)、N-メチル-N-n-オクチル-3-チアブチルアミド(3TBA)及びN,N'-ジメチル-N,N'-ジ-n-オクチル-チオジグリコールアミド(TDGA)を用いた。

TOAーDHS、TOAー3TBA、TOAーTDGAのすべての混合溶媒系におけるロジウム抽出率は、それぞれ単独で使用した場合の抽出率の和よりも大きく、協同効果を示すことが分かった。また、塩酸濃度2 Mにおいてロジウム抽出分配比のスロープ解析を行い、抽出錯体中のロジウムと各抽出剤の比を求めたところ、いずれもRh:TOA:スルフィド比は約1:2:1であることが示唆された。塩酸濃度2 Mにおけるロジウムの優勢な化学種はペンタクロロアニオンであることから、プロトン化したTOA2分子により電荷が中和され、スルフィドにより溶媒和抽出されていると推測される。FT-IRスペクトル測定では、TDGAのカルボニル伸縮振動のピーク(約1645 cm-1)に注目し、TOA-TDGA系におけるロジウム抽出前後のスペクトルを比較したところ、ロジウム抽出錯体では約1645 cm-1のピークに加え、1583 cm-1付近にもピークが生じた。ゆえにカルボニルの酸素原子が抽出錯体において何らかの相互作用に関与していると推測できる。また、中性子小角散乱法による抽出錯体溶液の測定により抽出錯体の構造を一部観察できたが、より詳細な情報を得るためには幅広い散乱角に渡るデータを得る必要があることが示された。抽出剤構造の変化による白金族抽出分離挙動および、オクタヘドラル錯体を形成するロジウムおよび白金抽出錯体の内圏構造の解明が進み、次年度から本格的に実施される予定のX線および中性子散乱実験のための基礎データを得ることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。ロジウムの抽出分配挙動の把握に関しては、単独抽出系(N,N-二置換アミド含有3級アミン化合物)及び混合抽出系(トリオクチルアミン+スルフィド系化合物)においてほぼ終了した。白金族抽出錯体の金属周辺構造についても明らかになっており、小角散乱法等による外圏構造解析をさらに行うことで、白金族抽出メカニズム及び分配特性の解明が可能となるところまで進展している。白金族オクタヘドラル抽出錯体の外圏構造特性を調べるために、X線および中性子散乱実験による構造解析を行い、抽出不活性種である白金族オクタヘドラル錯体に対し高い抽出率を有するN,N-二置換アミド含有3級アミン化合物の抽出機構の解明を目指すとともに、混合抽出剤による白金族抽出における協同効果の解明も進める。これまでは、白金族オクタヘドラル錯体として、ロジウムクロロ錯体を中心に実験を進めてきたが、ルテニウムに関しても抽出挙動等を調べ、ロジウムと比較することで、詳細に白金族イオンの分離特性を明らかにする。さらに、アミドーアミン系における白金族抽出錯体の外圏構造を明らかにし、これまでに得られた白金族抽出挙動及び抽出錯体の内圏構造情報と統合することで、この新規抽出系における特異な分離メカニズムを解明する。
大質量星の紫外線輻射輸送と超新星爆発の共存輻射流体モデル構築による銀河形成の研究

本研究は、銀河形成シミュレーションでは細かく分解できない星団形成領域周辺に着目をし、その領域で起きる物理過程、特に、紫外線輻射輸送と超新星爆発による爆風波の伝搬が共存するような状況を詳細に調べることで、後の銀河形成シミュレーションに応用できるフィードバックモデルの構築を目指す。また、銀河形成シミュレーションにて計算された原始銀河を解析するための新しいLya光子の輻射輸送コードの開発を行う。上記した数値シミュレーションを行うため、3次元輻射流体計算コードの準備を行った。中心光源から放出される電離光子の伝搬等のテスト計算(Iliev et al. 2006, 2009)を行い、矛盾のない結果を見ることができた。また、遠方の宇宙ではLAE(Lyaman Alpha Emitter)と呼ばれる、水素の放出するLya光子を非常に多く出す天体が見つかっており、原始銀河の非常に若い状態を見ていると言われている。そのような原始銀河からLya光子がどのような物理過程を経て脱出するのか、銀河内部のガスの温度や速度構造などといった物理量等を解析するために、Lya光子の輻射輸送コードを開発した。境界条件等の処方箋にまだ問題は残っているものの、(Neufeld 1990)等に見られる解析解を再現するような計算結果を示すことができた。今後は、銀河形成シミュレーションにて計算された銀河に本コードを適応し、観測されているLAEの物理や統計量と解析結果とを比較をすることによって銀河形成史の早い段階の解明に務める。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。銀河形成シミュレーションの分解能の制限により、形成された星団粒子からのフィードバックの扱い方によって形成される銀河の形態や物理量が大きく異なるという諸問題がある(Scannapieco et al. 2012)。特に本年度は、上記した数値シミュレーションをするため、紫外線輻射輸送、ガスの自己重力収縮、流体力学過程、化学進化等の物理過程を取り入れた3次元輻射流体計算コードの準備を行った。計算コードのテスト計算には(Iliev et al. 2006, 2009)にて行われている標準的なテスト計算を行い、矛盾のない結果を見ることができた。また、本研究で行うような輻射輸送計算では、光源は銀河形成シミュレーションにおける星団粒子を仮定するので、SSP(Simple Stellar Population)的なスペクトルとなることから、あるIMF(Initial Mass Function)と重元素量を仮定したSSPのスペクトルとその時間進化のデータを予め作っておく必要がある。その作成には、PEGASE(Fioc & Rocca-Volmerange 1997, 1999)を用いて計算を行い、各IMF、重元素量に対してのスペクトルの時間進化データを作成した。今後は、作成した輻射スペクトルのデータをコードに組み込み、本計算に進むつもりである。本研究課題の当初の計画よりやや遅れ気味なのは、計算コードの準備とテスト計算に時間がかかっていることにある。残るは、自分で作成した各々のSSPスペクトルのデータを計算コードに組み込み、テスト計算にて矛盾のない結果を出せたらコードの準備は終わる予定である。計算機資源の準備も整い、規模の多い計算も可能になったので、今後数ケ月以内に本計算に入れるように計算コードの準備に取り組んでいきたい。今後、輻射流体シミュレーションの本計算に入り、様々なIMF、重元素のパターンにて計算を行い、星団粒子周辺の星間ガスにて起こる物理現象を解析する。その後は、得られた結果を、銀河形成シミュレーションに応用するためにフィードバックモデルの構築に取り掛かると同時に、宇宙論的銀河形成シミュレーションができるような計算コード、初期条件の作成にとりかかる。

新たなフォードバックモデルを用いることで、銀河形成における諸問題、特に"銀河形態"に焦点をあて、形態分化の起源や、バルジ形成、Morphology-Density Relation(Dressler. 1980)などを司る物理プロセスの解明、理論モデルの構築に取り組む。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
出芽酵母Haa1による酢酸ストレス応答機構の解明と酢酸耐性酵母育種技術への応用

セルロース系バイオマスを原料とする第二世代バイオエタノールの生産では、酢酸を主とする発酵阻害物質が生産性を大きく下げるという問題がある。私は転写因子をコードするHAA1遺伝子を制御することで、酵母の酢酸耐性を飛躍的に向上させる技術を開発した。本研究は、Haa1により転写制御を受ける多数の標的遺伝子の中から、酢酸耐性に主導的な役割を担う遺伝子を絞り込み、その知見を基にしてより安定した酢酸耐性酵母の育種技術を開発することを目的とする。昨年度までの研究により、Haa1がGPP2遺伝子(グリセロール3-リン酸フォスファターゼをコード)の発現誘導を介して細胞内にグリセロールを蓄積させることが、酵母の酢酸耐性化に極めて重要であることを見いだした。その一方で、Haa1依存的ではあるが、GPP2遺伝子を介さない別のグリセロール蓄積制御機構も存在することが示唆された。そこで、細胞内にグリセロールを蓄積するメカニズムとして、グリセロール合成の促進だけに囚われず、グリセロール分解や細胞外への排出の抑制の可能性についても検討することとした。すると、酢酸刺激を与えると、細胞膜タンパク質の一つであるFps1が、Haa1依存的に速やかに分解されることを見いだした。Fps1は細胞内から細胞外へグリセロールを通過させるチャネルであることが示唆されていることから、Haa1はFps1を積極的に分解することで、細胞内からのグリセロールの流出を抑制し、細胞内にグリセロールを貯め込むように働いているのではないかと考えている。本研究課題ではこれまでに、1)酢酸ストレスが加わると転写因子であるHaa1が活性化すること、2)Haa1の活性化により細胞内にグリセロールが蓄積すること、3)酵母の酢酸耐性には細胞内グリセロールの蓄積が不可欠であること、4)転写因子であるHaa1はグリセロール3-リン酸フォスファターゼをコードするGPP2遺伝子の転写活性化を介してグリセロール合成を促進すること、を明らかにしてきた。今年度はさらに、詳細な分子メカニズムはまだ不明であるが、5)細胞膜に局在するグリセロールチャネルのFps1が、Haa1の働きにより分解されることで、細胞内グリセロール濃度の上昇が引き起こされる、という新たな知見を得ることができた。これまでの結果より、酢酸ストレスにより活性化されたHaa1は、GPP2遺伝子の転写活性化とFps1タンパク質の分解という、それぞれ独立した別の経路に作用することが示された。つまり、Haa1はグリセロール生合成の活性化と、細胞外への流出阻害を協調的に制御することで、細胞内にグリセロールを蓄積させていると考えられる。今後は、転写因子であるHaa1が一体どのようにしてFps1タンパク質の分解を誘導するのか、その分子メカニズムについて明らかにすることを目指す。同時に、Fps1を標的とした新たな酢酸耐性化酵母の育種技術を確立することを試みる。また、グリセロールがどのようにして酢酸ストレスから細胞を守っているのか、そのメカニズムの解析も進める予定である。食料と競合しないセルロース系バイオマスを原料としたバイオエタノールの生産では、糖化処理に莫大なコストがかかることと、糖化液に酢酸を主とする発酵阻害物質が混在することが非常に大きな問題である。私は酵母に酢酸ストレス耐性能を持たせることで、この問題を解決しようとしている。バイオエタノールの製造に「酢酸耐性化酵母」をもちいることで、糖化液から酢酸を除去する必要が無くなるだけでなく、酢酸の強い抗菌作用により培地の滅菌という高コスト工程も省くことが可能になる。私はこれまでHAA1遺伝子の発現を制御することで酵母に酢酸耐性を付与する技術を開発してきた。この方法をもちいると、迅速かつ簡便に、酵母の酢酸耐性を飛躍的に向上させることができる。しかし、耐性化酵母の増殖が遅く、形質が安定しないことが欠点であった。その原因として、HAA1遺伝子がコードする転写因子の標的遺伝子の中に、細胞の増殖に悪影響を及ぼすものがあるのではないかと考えている。そこで本研究課題では、多数のHAA1標的の中から酢酸耐性に寄与するものを見つけ出し、より安定した酢酸耐性酵母の育種技術の開発に繋げることを目標としている。酵母の酢酸ストレス耐性機構の解析を進める過程で、酵母細胞が酢酸ストレスに応答して一過的に速やかに細胞内にグリセロールを蓄積する現象を見いだした。そこで、HAA1がこのグリセロール蓄積を誘導する可能性と、グリセロールの蓄積が酵母の酢酸耐性をもたらす可能性について検討した。その結果、酢酸ストレスに応答してHAA1がグリセロール合成酵素遺伝子の転写活性化を介して細胞内にグリセロール蓄積を誘導すること、およびこのグリセロールの蓄積が酢酸ストレス耐性に不可欠であることが明らかとなった。酢酸ストレスと細胞内グリセロールとの関係を明らかにする目的で、グリセロール合成欠損株およびグリセロール過剰生産株を作成し、酢酸に対する感受性を調べた。その結果、グリセロールを合成しない株は酢酸に対して感受性を示し、グリセロールを過剰に生産する株は酢酸に対して耐性を示した。従って、細胞内グリセロールの蓄積は酢酸耐性に必要不可欠であることが示された。また、HAA1遺伝子破壊株に酢酸ストレスを与えてもグリセロール蓄積は誘導されず、酢酸を含まない通常培地で培養したHAA1遺伝子過剰発現株の細胞内には多量のグリセロールが検出されたことから、酢酸ストレスで誘導されるグリセロール蓄積はHAA1による制御を受けていることが示唆された。

次に、HAA1がどのようにして細胞内にグリセロールを蓄積させるかについて調べたところ、酢酸ストレスを与えた酵母細胞では速やかにGPP2遺伝子の転写が誘導されること、この転写誘導にはHAA1の機能が必要なことが示された。また、HAA1遺伝子過剰発現株においては、酢酸ストレスがかからない条件下でもGPP2遺伝子が高発現していた。GPP2遺伝子はグリセロール生合成経路で非常に重要な酵素であるグリセロール3-リン酸フォスファターゼをコードすることがわかっている。以上の結果より、酢酸ストレスにより活性化されたHAA1がGPP2遺伝子の転写を誘導し、増加したグリセロール3-リン酸フォスファターゼによりグリセロール生合成が活性化されるというモデルを考えている。セルロース系バイオマスを原料とするバイオエタノールの生産では、糖化液に酢酸を主とする発酵阻害物質が混在することが大きな問題となっている。私は酵母に酢酸耐性能を持たせることでこの問題を解決しようと考え、酵母の転写因子をコードするHAA1遺伝子をもちいて酵母の酢酸耐性を飛躍的に向上させる技術の開発に成功した。本研究課題では、転写因子であるHAA1の標的遺伝子のうち、酢酸耐性に主導的な役割を担うものを見つけだし、増殖に対して悪影響を及ぼす因子を排除することで、より安定した酢酸耐性酵母の育種技術を開発することを目標としている。HAA1遺伝子の過剰発現が引き起こす酢酸耐性化には、細胞内グリセロールの蓄積が必要不可欠であることを明らかにした。また、活性化されたHAA1転写因子により発現が強く誘導される標的遺伝子の一つとして、グリセロール3-リン酸フォスファターゼをコードするGPP2遺伝子を同定した。グリセロール3-リン酸フォスファターゼはグリセロール生合成経路の鍵となる重要な酵素の一つであるため、HAA1による酢酸耐性化には、このGPP2遺伝子の発現誘導が主導的な役割を担っている可能性が示唆された。しかしながら、GPP2遺伝子を過剰発現しても、HAA1遺伝子の場合と同様な酢酸耐性化や細胞内グリセロールの蓄積は起こらなかった。また、野生型株と比べるとやや減少するものの、GPP2遺伝子を破壊した株においても酢酸ストレスに応答した細胞内グリセロールの蓄積が見いだされた。従って、HAA1の活性化により誘導される細胞内グリセロールの蓄積制御系において、GPP2遺伝子の転写活性化は一定の役割を担っているものの、それ以外にも未知の制御系が関与していることが示された。本研究課題の最初の難関は、HAA1遺伝子の過剰発現により生じる酢酸耐性化において、主導的な役割を担う具体的な因子を同定することであり、最悪の場合、酢酸耐性を担保する因子が見つからない可能性も想定していた。しかし幸いなことに、初年度の成果として、酢酸ストレスにより活性化されたHAA1が細胞内にグリセロールを蓄積させることと、蓄積したグリセロールが酢酸耐性に深く関与していることを明らかにすることができた。更に、HAA1は転写因子であることから、細胞内グリセロールの蓄積は何らかの遺伝子の転写活性化を介して制御されることが予想されたが、その候補遺伝子としてグリセロール生合成経路で働くGPP2遺伝子を見いだすことができた。
自閉症スペクトラム障害児に対する仲間関係の形成のための支援法の開発と効果の検討

自閉症スペクトラム障害(ASD)の子どもに対する仲間関係支援プログラムを開発し、効果を検証した。本支援法は、学齢期のASD児が2人1組になり、一定期間活動を共にする「バディ・システム」を特徴とする。この支援法による介入の後、向社会性の指標において、介入を受けた群(介入群)は受けなかった群(統制群)に比べ有意な改善が認められた。また、子ども同士の遊び場面においては、介入群では社会的相互作用の生起が統制群に比べ有意に増加した。これらの結果より、ASD児において、特定の仲間と一定期間活動を共にする経験は、社会的相互作用と共感的で利他的な行動を促進する可能性が示唆された。本研究は、高機能の自閉症スペクトラム障害(ASD)児に対する仲間関係の支援プログラムを開発することと、そのプログラムによる介入効果を検証することを目的とし、ASDの小学生を対象とし、介入の有無と仲間関係、社会性、情動、行動の変化の関係について検討する。「子どもの強さと困難さアンケート(SDQ)」(保護者評価)、「子どもの行動チェックリスト(CBCL)」(保護者評価)、「子どものQOL尺度」(本人評価と保護者評価)などの質問紙と、遊び場面でのASD児同士の相互作用の分析を介入効果の評価測度とした。平成24年度は介入群10名に支援プログラムを実施するとともに、それまでに収集できたデータによって仲間関係の促進に関与する要因や本プログラムによる介入の効果に関する予備的分析を行った。まず、SDQとCBCLにおける変化量の分析から、介入期前後のスコアを介入群と非介入群の間で比較し、「向社会性」の指標において介入効果が明らかとなった。また、バディ(ペアになって活動する仲間)との遊び場面における相互作用の変化をビデオ分析した結果、介入群では介入後に相互作用の量的増加がみられるとともに、低レベルの相互作用から、アイコンタクト、共有、他児への関心、手助けなどポジティブな相互作用の生起へと質的変化が認められた。そして、CBCLとQOL尺度の分析から、不安/抑うつが少ないとウェルビーイングの感覚が高まり、それが友達関係での満足感にもつながるというモデルが得られた。特定の仲間とペアになって活動する「バディ・システム」による支援は本研究の独自な着想である。特定のバディとの一定期間持続する共同活動が仲間関係の形成や社会性の発達に効果をもち、精神的健康や適応的行動の改善にもつながる、という知見は、それが検証されるとASD児の対人関係支援の理論・方法論として国際的にもインパクトがあると考えられる。本研究は、自閉症スペクトラム障害(ASD)の子どもに対する仲間関係支援プログラムを開発し、その効果を検証することを目的とした。本プログラムは、学齢期のASD児を2人1組にして同じペアの子ども同士で一定期間活動を共にする「バディ・システム」を特徴とする。効果の検証法としては、質問紙による評価として、コミュニケーションと社会性および精神的健康面の指標として、CBCL(子どもの行動チェックリスト)とSDQ(子どもの強さと困難さアンケート)を実施し、行動観察による評価として、ペア同士の遊び場面での相互作用行動を分類し集計した。そして、介入を行った群と行わなかった統制群の間で、それらの指標のスコアを統計的に比較した。最終年度は、前年度に行ったデータの予備的分析に引き続き、さらに介入事例数を増やして、効果を検討した。質問紙においては、予備的分析の結果と同様、SDQ「向社会性」においてのみ、介入群は統制群に比べ有意に大きなスコアの上昇が認められた。この下位尺度は他者への自発的な気遣い、共有、手助け、親切さなどを評価するものである。また、ペアの子ども同士の遊び場面の相互作用においては、場面設定による違いはあるものの、介入群では、相手を見る、接近する、アイコンタクト、笑顔などの行動の生起が増加した。それに対し、統制群では、そのような行動の増加はみられなかった。最終年度までの全てのデータの分析の結果、ASD児において、一定期間持続する特定の仲間との2人組での活動は、他児との自発的でポジティブな関わりを生起させ、さらに共感的で利他的な行動を促進する効果をもつことが、客観的な指標を用いた非介入統制群との統計的比較を通して検証できた。この知見はASD児の社会性とコミュニケーションにおける効果的な発達支援法についてのエビデンスとなり、特別支援教育の根拠に基づく実践に寄与するものと考えられる。本研究の目的は、自閉症スペクトラム障害(ASD)児に対する仲間関係の支援プログラムを開発することと、その効果を検証することである。そのために、知的障害のないASDの小学生を対象とし、介入の有無と仲間関係、社会性、情動、行動の変化との関係について検討する。SDQやCBCLなどの質問紙と自由場面でのASD児同士の相互交渉の分析を介入効果の評価のための主な測度とした。

平成23年度は、介入群8名に研究代表者らが開発したASD児のための仲間関係の形成に向けた「バディ・システム」による支援プログラムを介入群に実施するとともに、介入前後の同時期に介入群とともに24名の介入を行わない統制群において対象児の行動観察と記録を行うとともに、保護者に質問紙への回答を依頼した。また、平成23年度の時点で収集できている臨床データを用いて介入効果に関する予備的分析を行った。子どもの強さと困難さの指標であるSDQのスコアを介入前後で比較したところ、総合スコアの平均得点は支援後に減少し、全般的な改善がみられた。下位項目毎にみると「仲間関係の問題」「向社会性」「情緒」で多くの対象児に改善がみられた。特定の子ども同士をペアにして活動の単位とする「バディ・システム」による支援の枠組は本研究の独自な着想である。特定のバディとの一定期間の持続的な活動が他児との仲間関係の形成や社会性の発達に効果をもち、精神的健康や適応的行動の改善にもつながる、という仮説はASD児の対人関係支援の理論と方法としてオリジナリティが高く、教育的・臨床的な意義が大きい。平成24年度の介入終了後に行う予定の全データの統計解析の結果、仮説が支持されると、国際的にもインパクトのある重要な知見になると考えられる。平成24年度には、研究代表者らが開発したASD児のための仲間関係の形成に向けた支援プログラムを介入群の児童に対して実施するとともに、介入前と後に保護者に対して、対象児の情緒、行動、仲間関係、向社会性などについてSDQを、社会性、適応的行動、精神的健康などについてCBCLを実施した。また、生活、友達関係、家庭、学校などの満足感について「子どものQOL尺度」を実施した。QOL尺度は対象児本人にも実施した。そして、バディとしてペアになった子ども同士の遊び場面での相互作用の観察とVTR録画を介入前後と、すべての介入セッションにおいて行った。平成24年度は年度当初の計画通り、介入群10名に支援プログラムを実施し、前年度と合わせるとASD児の介入データは18名分となった。また、平成24年10月に、平成23年度に介入を行った児童について、介入終了半年後のフォローアップ評価として質問紙による調査を実施した。また、平成24年度までに収集できたデータから本プログラムによる介入効果に関する予備的分析と仲間関係の促進に関与する要因の分析を行った。まず、SDQとCBCLにおける介入期前後のスコアの変化量を介入群と非介入群の間で比較した。そして、バディ(ペアになって活動する仲間)との遊び場面における相互作用の変化をコーディングし、量的・質的な分析を行った。さらに、CBCLとQOL尺度のスコアから、共分散構造分析によって、仲間関係と社会性、適応的行動や精神的健康の相互関係についてのモデルを得た。その他、仲間関係に影響する重要な要因である心の理論の発達的変化に関する検討も行った。平成24年度までのこれらの研究成果は、国内学会(日本特殊教育学会、日本児童青年精神医学会、日本発達心理学会)と、国際学会(IACAPAP World Congress:世界児童青年精神医学会議,フランス)で発表した。
「欠損化」を鍵とするチオラト金属クラスターの合理的集積化

本研究計画では,安定な分子骨格構造を示す多核金属錯体を研究対象に選び,元来の配位飽和構造を反応性の高い配位不飽和構造へと誘導する合成手法の新規開拓を目指した.その結果,発光性金(I)二核錯体カチオン([Au2(dppm)3]2+)の加熱による固相配位子脱離反応と球状ロジウム(III)-亜鉛(II)八核クラスターカチオン([Rh4Zn4(aet)12O]6+)への過剰量の配位子添加によるロジウム引き抜き反応という2つの新規反応を見出した.本研究計画では、優れた安定性をもつ硫黄架橋金属クラスター化合物を積極的に「欠損化」し、反応サイトとして活用する新たな手法の開発を目指している。平成27年度では、まず、欠損化反応に耐えうる安定外殻をもつクラスターを得るため、錯体配位子の分子設計と合成に取り組んだ。含硫アミノ酸であるD-ペニシラミン、L-システインを素材に、窒素部位を連結した誘導体(N,N'-ethylenebis(D-penicillamine)、N,N'-ethylenebis(L-cysteine))を合成し、さらに、これらを配位子として八面体型コバルト(III)イオンや平面型ニッケル(II)イオンとの錯形成を試みた。その結果、2つのチオラト硫黄ドナーをもつ錯体配位子([M(L)]n-)の合成、単離に成功している。引き続き、これらの錯体配位子は、11族金属イオンである、銅(I)イオンとの反応性を調査しており、いくつかのクラスター錯体の合成にも成功している。また、含硫アミノ酸類のみをもつ単純な錯体配位子だけではなく、ジホスフィン類と含硫アミノ酸の両方を配位子としてもつ白金(II)錯体配位子([Pt(dppp)(L-cys)])およびパラジウム(II)錯体配位子([Pd(dppp)(L-cys)])も新たに合成、単離している。この錯体に関する実験の過程で、[Pt(dppp)(L-cys)]が、メタノール蒸気に暴露した場合にのみ強い黄色発光を呈することを偶然見出した。このようなTurn-On型のメタノール応答型のベーポクロミック発光は極めて珍しく、発光材料の観点からも興味深い成果であると考えている。既に必要な安定なチオラト単核錯体の合成は達成しており、これらを原料として、クラスター形成反応も順調に調査を進めている。また、生成物の一部は目的とする構造欠損を有する金属クラスター類であり、合成戦略にも問題はないと考えている。平成28年度では、多核金属錯体の配位子の一部を脱離させ、欠損型構造へと導くため、固体状態の化合物に対して化学刺激を加える検討を行った。まず、含硫アミノ酸D-ペニシラミンとジホスフィンtrans-dppeeを含むチオラト架橋六核錯体[Au4Ni2(D-pen)4(trans-dppee)2]に対して過塩素酸を添加することにより、過塩素酸を固体中に包摂した結晶を合成した。この結晶に対して、化学刺激剤としてアンモニアを添加したところ、金属錯体の配位子部分は脱離せず、アンモニアが固体中の過塩素酸により中和されてしまうことが分かった。この中は反応は可逆であり、また単結晶を保持したまま進行する珍しい系であることが明らかになった。次に、金イオンに対して1.5当量のジホスフィンdppm(Bis(diphenylphosphino)methane)を反応させることにより、3つのdppmを架橋配位子として含むケージ型の金(I)二核錯体[Au2(dppm)3]2+を含む結晶性固体を合成した。この錯体の結晶を130度で加熱した所、金二核錯体構造を保ったまま3つのうち1つのジホスフィンが配位結合から外れ、欠損型錯体[Au2(dppm)2]2+を形成することが分かった。以上の結果から、欠損構造を形成するためには、加熱反応が有効であることが確認された。なお、上記金化合物は固体状態で発光量子収率がほぼ100%の極めて強い発光を示すことが明らかになっており、発光材料の観点からも興味深い結果であった。以上、本年度は欠損型構造を導く新たな手法を見出した。安定なチオラト単核錯体の合成とクラスター形成反応の合成は順調に進んでおり、数種の欠損型構造を含む化合物を得ることにも成功している。しかしながら、欠損型構造を含む生成物の同定と性質解明は完了しておらず、追求を継続する必要がある。平成29年度では、多核金属クラスターカチオンに対して過剰な配位子を添加することにより、欠損型構造への誘導する合成戦略を検討した。まず、アザキャップ型N3S3六座配位子(L)からなる硫黄架橋五核錯体カチオン[Co2Ag3(L)2]3+に対してヨードメタンを添加したところ、アザキャップ型配位子の3つのチオラト基のうち2つがメチル化された、コバルト単核錯体[Co(L-Me2)]2+が選択的に形成されることがわかった。この錯体は、チオラト基とチオエーテル基を併せ持つコバルト錯体の最初の例である。

次に、単純なアミノチオレート型配位子である2-aminoethanethiolate (aet)をもつ硫黄架橋八核クラスター錯体カチオン[Rh4Zn4O(aet)12]6+に対して、含硫アミノ酸の一種であるD-ペニシラミン(D-H2pen)を添加したところ、八核クラスター錯体カチオンからロジウム(III)イオンの一部が引き抜かれ、D-ペニシラミンが配位した、トリスチオラト型ロジウム(III)単核錯体アニオン([Rh(D-pen)3]3-)が生成することが明らかになった。さらに、生じた単核錯体と八核クラスター錯体が塩形成し、錯体同士のイオン結晶[Rh4Zn4O(aet)12][Rh(D-pen)3](NO3)3を形成することがわかった。興味深いことに、このイオン結晶中、八核クラスター錯体カチオンとロジウム(III)単核錯体アニオンはいずれもΛ型配置のロジウム(III)イオンから構成され、不斉選択的な反応が進行していることが明らかになった。以上、本年度は硫黄架橋多核錯体に配位子の反応させることにより、非架橋チオラト基を有する少核数錯体へと誘導可能であることを明らかにした。本研究計画では,安定な分子骨格構造を示す多核金属錯体を研究対象に選び,元来の配位飽和構造を反応性の高い配位不飽和構造へと誘導する合成手法の新規開拓を目指した.その結果,発光性金(I)二核錯体カチオン([Au2(dppm)3]2+)の加熱による固相配位子脱離反応と球状ロジウム(III)-亜鉛(II)八核クラスターカチオン([Rh4Zn4(aet)12O]6+)への過剰量の配位子添加によるロジウム引き抜き反応という2つの新規反応を見出した.平成28年度は、平成27年度中に観測している欠損部位をもつ金属クラスター錯体の単離および同定を急ぎ、早期にそれらの構造特性や反応性の調査に進む。結晶構造決定にこだわらず、NMRや質量スペクトル測定法を用いた溶液研究を軸に据えて、研究の加速を図る。次年度は、これまでに観測している欠損部位をもつ金属クラスター錯体の単離および同定を急ぎ、それらの構造特性や反応性の調査を完了する。特に欠損部位と金属イオンあるいは金属ユニットとの反応調査を重点的に実施し、欠損型化合物の反応特性を早急に明らかにする。錯体化学、超分子化学平成27年度中の学術論文投稿に関する支出が英文校閲見送りなどの都合で当初計画よりも少なくなったほか、日程見直しなどにより出張経費負担も当初見込みよりも少額で済み、直接経費の使用額に残額が生じた。本年度中に、欠損型クラスターを得るための有効な手法として、過剰のハロゲン化物イオンを用いる方法を見出した。子の方法により得られた数種の化合物の調査が完了していないため、本年度中の成果発表を次年度に持ち越すことにした。このため、予算の一部を次年度に繰り越すことになった。前述のとおり、平成28年度は各種分光分析を軸に研究を展開する計画である。その際、平成27年度の余剰金を利用して外部依頼分析を積極的に実施し、研究の加速を図る。また、研究スピードアップに伴う消耗品の増加分を支えるために物品費としても使用する。前述の化合物について、反応性の調査のための経費と論文および学会発表のための経費として使用する。
マルチコプター空撮と三次元モデルを活用したマングローブ林保全研究

研究目的:日本はマングローブ植生の分布北限にあたるが、その70%は西表島に分布している。しかし昨年、西表島のマングローブ林内で大規模な樹木倒壊が複数箇所で発生し、種子散布が少なく稚樹更新が進んでいないことが林野庁西表森林生態系保全センターの巡検で明らかになった。そのためこの樹木倒壊の被害状況と原因を把握し、自然再生の見込みを判断した上で早急に対策を講じる必要があるが、限られた人員による従来の調査方法では限界があるため、正確かつ効率的に被害の全容を把握する手法が求められている。本研究ではマルチコプターとSfM (Structure from motion)技術を組み合わせることにより、倒壊被害を受けたマングローブ林の被害状況を把握するだけでなく、健全なマングローブ林の現況も同時に把握し、広域に渡るマングローブ林のモニタリングと保全の為の技術を開発することを目的とした。研究方法:西表島の仲間川、船浦湾において、マングローブ林の上空150メートルからマルチコプターによる空撮を実施し、解像度素5センチ未満の高解像度画像データを大量に取得した。得られたデータからSfM-MVSによる三次元モデリングと高精度Digital Surface Model (DSM)を作成し、立木と倒壊樹木の樹高及び直径を推計した。得られた推計データを1978年空中写真と2012年空中写真と対比することにより、今回の樹木倒壊の被害規模と原因、稚樹成長の度合いを解析した。更に現地踏査を実施し、植生およびその生育環境(地盤、地質、水文)の現状を明らかにした。研究成果:本研究によりマングローブ林を中心とした広域の高精細な鳥瞰データを得ることが出来、そのデータと現地踏査の結果から正確な被害規模と稚樹の生育状況が明らかとなった。被災地では被災前よりも地盤高が下がっており、既存種の稚樹の定着が困難なことが予想された。以上の結果を元に林野庁と今後の対策を検討する。
アリにおける集団運動モードと集団機能の自律的発生機構の解明

個々が単純な情報処理しか出来ず、全体を統括するリーダーもいないアリ集団が、なぜ、状況に応じて複雑な協調運動や可変的役割分担を行い、高度な機能を持ちうるのかを、採餌に関する定量的実験と数理モデリングによって検証した。その結果、次のことが判明した:1.同一コロニー内のアリに採餌頻度に関する階層が存在する。2.コロニーから採餌頻度の高いアリの集団を取り除いた場合、コロニー内に残ったアリが採餌活動を補填する。3.採餌頻度の順位付けは、短期間では大きく変化しないが、長期間では大きく変動する。このことは、従来広く信じられてきた反応閾値モデルの見直しを要請する。代表者はこれまでアリの採餌行動の数理模型を構成し、アリ集団の中に極端にフェロモンへの走性が弱く化学走性に基づく採餌行動で間違いを生じるような「強鈍感アリ」を正常アリ集団中に一定数混ぜることで、集団としての採餌効率が増加することを示して来た。本年度の研究では、さらに「鈍感アリ」の混入のさせ方について、(上記のように)極端な「強鈍感アリ」を正常アリ集団の一部に混入させる「2極集団」のみが常に最適でなく、給餌環境を系統的に変化させることで、中間度の化学走性を持つ「弱鈍感アリ」のみで構成された「一様弱鈍感集団」が最適集団となる場合も生じることを明らかにし、国際会議(AROB 20)で発表し、会議録にも採録された。並行して、代表者と分担者は、上記数理模型を構築する際に用いたアリの走行に関する基本ルールの一つ---時々刻々の進行方向の決定に関しての化学情報(フェロモン)優と視覚情報の優先度の切り替え---についての実験的な検証結果を欧文著書の一章として執筆した。これらは、アリ集団のダイナミクスと採餌という機能を関連させる問題に,「ゆらぎ」という概念を付加し、さらに、集団における「ゆらぎのあり方」の問題を考察することにあたる。アリが「社会的昆虫」の代表例として種々の複雑な機能を発現する際、リーダー無しの自発的・可塑的な役割分担が重要であるという観点の研究は近年多くなされてきたが、アリの集団採餌において、有効な「ゆらぎのあり方」、いいかえれば、集団内の「ゆらぎに関する役割分担」が論じられたことは、申請者が知る限り過去になかった。その一点においても、本研究の意義は大きい。本年度の研究のセールスポイントの一つは、西森と秋野が技術協力関係を結んだ企業で開発中の世界最小レベル(一辺0.5mm)微小RFIDチップ・情報読み取りセンサー・PCを連動させることで、大量のアリの個別行動履歴を追跡しデータ化できる個体認識自動計測システム(以下自動計測系)を新たに構築することであった。RFIDチップやセンサーなどは企業側の開発であったが、アリの行動に合致した様々な実験プロトコルの設計、個別のアリへのチップ貼付、計測ソフトの開発や最適化など、多くの技術的課題を克服しつつあり、試作実験系は完成し簡単な労働データが得られ始めた。具体的には、多数のアリからなるコロニー内での各アリの一定期間中の採餌頻度をデータ化することに成功し、次のことが(少数サンプルによる予備段階であるが)判明した。1.採餌頻度はアリの個体に依存して異なる。すなわち採餌に関しての勤労度の階層が存在する。2.コロニーから採餌頻度の低いアリの集団や高いアリをの集団を取り除いた場合、コロニー内に残ったアリが除かれたアリ集団の採餌行動様式を補填し、これによって、コロニーとしての採餌頻度分布の概形は大きく変化しない。3.採餌頻度の順位付けは、短期間(数日)では大きく変化しないが、長期間(月単位)を経て大きく変動する。これらのうち1,2の事項は、従来の実験結果を支持するものであるが、本研究で導入した自動計測系により、きわめて効率的なデータ採取が可能となった。また3の事項は、アリの労働分業の機構を表すモデルとして、従来広く信じらてきた反応閾値モデルの見直しの必要性を示唆するものと言える。従来構築困難と考えられてきた、集団内での各アリの個別行動を長期間自動計測する新システムが構築されつつある。これは、共同研究契約を結んだ企業で開発中の世界で最小レベルのRFIDチップを用いて初めて可能となった世界最新の計測システムである。本システムを用いて、本年度は、小規模ではあるものの具体的なアリの集団行動データを取得し解析することに成功し、アリの小コロニーにおける採餌に関するリーダー無しの役割自律制御機構の一部を見ることができるようになった。その結果、研究実績の概要欄で記した予備的な考察に至った。ただし、現時点では計測データの規模は十分ではなく、今後より大規模のデータ収集が必要となり、また得られたデータの解析のための手法の開拓と、データ解析の展開、および数理モデルを介した現象の本質的理解も今後の課題として残っている。本研究の基本目的は、一定の複雑さを内包する要素からなる集団の運動--主としてアリの集団行動ーを行動実験、データ解析、理論モデルの作成と解析、化学分析などの手法の組み合わせにより、定量的に考察し、個の運動や機能と集団としての運動や機能の中に非自明な関係を見いだし、その本質的機構を抽出・記述することである。研究期間を通して、我々はコロニー内の全てのアリにID付き微小チップを貼付し、巣と採餌アリーナを結ぶゲート通過時刻を自動計測する、新しい長時間個別活動自動計測システムを開発することに成功した。その結果、i)

従来広く信じられてきた、アリの活動度の個体間の差異が、時間的に固定されているのではなく、時間的に変化すること。ii)各個体の活動度の変化がコロニー内の個体ごとに独立に起こるのではなく、「ある日を境に活動メンバーがまとまって入れ替わる」などの協調的活動度変化が見られること。が明らかになった。これらの結果は、複数の国際会議で発表し会議録に掲載された。さらに、多くの関連学会で発表した。並行して、アリの複雑な集団的運動を部分的に模倣すると期待される微小生物系(ミドリムシ)無生物系(水面に浮かべた樟脳粒子系)の自己駆動粒子系に関して、それぞれ新しいタイプの集団運動を発見した。とくに前者に関しては、光に関する感受性を調べ、ミドリムシの集団運動と走光性の関係に新しい知見を与えた。後者に関しては、アリ集団と同様の集団的間欠運動の起源を部分的に明らかにした。前者については国際誌に論文が掲載され、後者については関連学会で発表された。個々が単純な情報処理しか出来ず、全体を統括するリーダーもいないアリ集団が、なぜ、状況に応じて複雑な協調運動や可変的役割分担を行い、高度な機能を持ちうるのかを、採餌に関する定量的実験と数理モデリングによって検証した。その結果、次のことが判明した:1.同一コロニー内のアリに採餌頻度に関する階層が存在する。2.コロニーから採餌頻度の高いアリの集団を取り除いた場合、コロニー内に残ったアリが採餌活動を補填する。3.採餌頻度の順位付けは、短期間では大きく変化しないが、長期間では大きく変動する。このことは、従来広く信じられてきた反応閾値モデルの見直しを要請する。アリ集団の採餌行動におけるゆらぎの利用(集団内にフェロモン感受性の鈍感なアリを混入することの効用)について、数理模型によって集団のダイナミクスを表現し、その数値計算と理論解析を通じて、アリ集団における「ゆらぎの役割」の説明をすることに成功した。さらに国際会議と会議録を通じて海外に発信したことを、順調な研究の進展と考えた。また、上記模型を構築する際に用いた、アリの走行に関する基本ルールの一つ--走行方向の決定に関しての化学情報(フェロモン)優先と視覚情報優先の切り替え--についての実験的な検証結果を欧文著書の一章として執筆したことも、一定の研究の進展と見なした。一方で、アリの集団行動の実証研究はまだ十分でなく、27年度から、アリに微小チップを貼付け、個体行動を自動計測し長期間データを継続的に蓄積する技術を導入し、定量的な考察を行う計画である。今年度まで構築された個体別行動計測システムを使用・改良し、より大きなシステムでの計測を行う、そしてここから得られた十分な量のデータから、アリのコロニーにおける個体レベルでの行動と群れ行動の関連性を調べ上げる。特に、採餌や緊急避難時を中心とした様々な状況での、各タスクに対する活動度ランク、個体間の活動度相関などを明らかにする。さらに、個体間の活動相関から、個体間の相互情報量を算出し、個体レベルでの情報伝達の正確さ・冗長性などを推定する。さらに、活動の時間相関に応じて、システムをクラスター分解し、得られたクラスター間の情報伝搬も定量化する。これらは、アリコロニーにおける、階層をともなったモノと知の流れの構造を調べる初の試みとなる。また、コロニーから、活動の高い/低いアリを除去した場合の、活動度分布の変化/維持の様子を見る。