hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子不変量の性質と漸近的挙動

この研究は,三次元多様体の量子不変量の性質と漸近的挙動を調べることを目標としていた.本研究では,予想していた量子不変量の代数的な重要な性質を証明する事に成功した.以下が具体的成果である.物理学者Wittenによって提唱された,三次元多様体の量子不変量のうち,A_N型リー環に対応するSU(n)不変量に関しては,三次元多様体の絡み目表示を用いた,Turaev-wenzl,Kohno-Takata,Yokota等による,数学的定式化が知られている.Kohnoとの共同研究でSU(n)不変量から,より精密なPSU(n)不変量をとりだした.これらの不変量は,レベルと呼ばれる正の整数とある1の巾根tによってきまり,その値はtの平方根の有理関数として表わされる.以前の研究で,レンズ空間とザイフェルトホモロジー球面のPSU(n)不変量に対する明確な値を与えた.それは,不変量がtの多項式環に値をとることを暗示しており,少なくともホモロジー球面とよばれる三次元多様体族に関しては,不変量はtの多項式環に値をとるであろう,と予想されてきた.PSU(n)不変量に対しては,まずMurakamiによってこの事実が示されたが,証明は複雑な計算を必要とするため,その証明を一般のPSU(n)不変量に拡張するのは,不可能と思われた.ところが最近になってMasubaum-Robertsが,Temperley-Lieb代数の表現論を用いて,Murakamiの結果の簡単な別証明をあたえた.この研究では,Masubaum-Robertsをヒントに上の予想,つまり任意のnに対してPSU(n)不変量が,tの多項式環に値をとることの証明に成功した.基本的な流れはMasubaum-Robertsと同様で,与えられた三次元多様体とその鏡像の連結和の不変量を,Hecke環の表現論を用いて解析し,それがtの多項式環に値をとることを示す.あとはいくつかの数理的な議論を経由して,もとの三次元多様体の不変量もtの多項式環に値をとることがわかる.この研究は,三次元多様体の量子不変量の性質と漸近的挙動を調べることを目標としていた.本研究では,予想していた量子不変量の代数的な重要な性質を証明する事に成功した.以下が具体的成果である.物理学者Wittenによって提唱された,三次元多様体の量子不変量のうち,A_N型リー環に対応するSU(n)不変量に関しては,三次元多様体の絡み目表示を用いた,Turaev-wenzl,Kohno-Takata,Yokota等による,数学的定式化が知られている.Kohnoとの共同研究でSU(n)不変量から,より精密なPSU(n)不変量をとりだした.これらの不変量は,レベルと呼ばれる正の整数とある1の巾根tによってきまり,その値はtの平方根の有理関数として表わされる.以前の研究で,レンズ空間とザイフェルトホモロジー球面のPSU(n)不変量に対する明確な値を与えた.それは,不変量がtの多項式環に値をとることを暗示しており,少なくともホモロジー球面とよばれる三次元多様体族に関しては,不変量はtの多項式環に値をとるであろう,と予想されてきた.PSU(n)不変量に対しては,まずMurakamiによってこの事実が示されたが,証明は複雑な計算を必要とするため,その証明を一般のPSU(n)不変量に拡張するのは,不可能と思われた.ところが最近になってMasubaum-Robertsが,Temperley-Lieb代数の表現論を用いて,Murakamiの結果の簡単な別証明をあたえた.この研究では,Masubaum-Robertsをヒントに上の予想,つまり任意のnに対してPSU(n)不変量が,tの多項式環に値をとることの証明に成功した.基本的な流れはMasubaum-Robertsと同様で,与えられた三次元多様体とその鏡像の連結和の不変量を,Hecke環の表現論を用いて解析し,それがtの多項式環に値をとることを示す.あとはいくつかの数理的な議論を経由して,もとの三次元多様体の不変量もtの多項式環に値をとることがわかる.
聴覚障害児に読み書き習得評価のための項目作成に関する基礎的研究

本年度は、最終年度として、基礎的資料を得るためにこれまで行ってきた研究で得られた資料の分析、まとめの作業を行った。その内容は3つに分けることができる。第1は、小学校国語科教科書に使用されている語いの分類、集計である。国語科教科書の語いは読み書きの基礎となる学習語いとして位置づけられると考え、一部の助詞を除き、教科書の中に使用されているほぼ全ての語いについて単元、単元外を問わず分類、集計した。対象は、平成15年度版教科書(6社)の1年上から3年下、および3社の4年上から6年下までで、市販のデータベースソフトを用い、のべ語い数で約33万8千語についての分類、集計作業を行った。その結果、例えば、平均総語い数は、1年から5年にかけて増加し、1年から3年までの語い数の増加量は1年で約4千語であることなどが明らかとなった。第2は、聾学校の国語科指導場面におけるやりとりに関する検討である。複数教師ののべ29時限の授業場面について書き起こし、そこに含まれる発問の内容と児童の応答との関係などについて検討した。その結果、教師の発問数の全発言数に占める割合や発問・応答の内容について明らかとなった。併せて、学習前の教科書使用語いに関する手だてが読解指導に必要な場合が多いことが示唆された。第3は、米国、スウェーデンの聾学校における読み書き指導の実際と評価方法に関する検討である。特に米国の訪問校では、読み書きに焦点を当てたプログラムが実践され、児童の読解力を測定する手段として、聴覚障害児用向けの検査を用いた数量的な評価方法と、ポートフォリオ形式で児童の作品や様子を記録保存したものに基づく質的な評価方法とが併行して用いられていた。本年度は、従来より「わたりの指導」として指摘されている、幼稚部段階までの生活言語(話しことば)から、小学部入学後の教科書を中心とした学習において必要とされる学習言語(書きことば)への移行の困難さに着目し、現行の小学校国語科教科書に使用されている語彙について整理を行い、学習言語として必要となる書記言語の資料を得ることとした。小学校国語科教科書(6社)の1年から3年までを取り上げ、用いられている語彙について整理を行った。その際、これまで聴覚障害児の書記言語習得において困難を示すことが多いと指摘されてきた内容をふまえ、独立語だけでなく付属語である助詞、助動詞のいくつかのものも取り上げた。また、各単元素材で使用されている語彙だけでなく、単元以外の箇所で使用されている語彙についても対象とした。さらに、例えば名詞についても単に名詞として分類するだけでなく、固有名詞、代名詞、一般名詞といった学習上必要となると考えられる分類基準を設けたり、助詞や助動詞についても、厳密な文法的基準に基づいた整理というよりも、聴覚障害児の学習の過程で困難となると考えられるものという視点での分類を行った。上記のような基準に従って教科書に使用されている語彙について整理し、暫定版として延べ数で約15万語の語彙の整理を行った。本年度は、アメリカ合衆国およびスウェーデン王国の聾学校における読み書き指導と習得評価の実際について現地調査を実施するとともに、わが国の聾学校における国語科教科書を用いた国語科の授業場面での教師の発問内容と教科書の記述内容との関連について調査を実施した。前者の調査では、アメリカ中西部の3校の聾学校と大学、スウェーデンの2校の聾学校と大学を訪問し、手話を用いた書記言語獲得のための指導の実際と、書記言語習得の評価の内容や評価項目に関する資料を収集した。両国ともに近年は、聾学校に人工内耳装用児や補聴器装用児が入学してきており、特に個別に対応した指導の在り方と、書記言語習得のための指導方法確立が大きな課題となっていた。国の制度の違いがあり、同じ考えや方法をわが国に導入することはできないが、特にアメリカの某聾学校では、IEP(個別教育計画)の作成と密接に結びついて、読み書きに焦点を当てた指導や評価システムが構築されていた。それらも含めた各種の資料の分析、検討を通して、わが国にも適用可能な側面について示唆を得ることができるものと思われる。後者の調査では、実施の承諾を得られた国内の3校の聾学校を対象とし、実際に行われた国語科教科書を用いた授業場面を録画記録した。授業場面は大きく低学年と高学年に分け、それぞれ複数時間にわたる授業場面を記録した。授業の中での教師の発問のうち、教科書の記述内容に関連した発問について取り上げ、教科書の記述(書きことば)のどのような側面についての理解が、授業を展開するうえで求められるのかについて検討を行った。

その結果、例えば、平均総語い数は、1年から5年にかけて増加し、1年から3年までの語い数の増加量は1年で約4千語であることなどが明らかとなった。第2は、聾学校の国語科指導場面におけるやりとりに関する検討である。複数教師ののべ29時限の授業場面について書き起こし、そこに含まれる発問の内容と児童の応答との関係などについて検討した。その結果、教師の発問数の全発言数に占める割合や発問・応答の内容について明らかとなった。併せて、学習前の教科書使用語いに関する手だてが読解指導に必要な場合が多いことが示唆された。第3は、米国、スウェーデンの聾学校における読み書き指導の実際と評価方法に関する検討である。特に米国の訪問校では、読み書きに焦点を当てたプログラムが実践され、児童の読解力を測定する手段として、聴覚障害児用向けの検査を用いた数量的な評価方法と、ポートフォリオ形式で児童の作品や様子を記録保存したものに基づく質的な評価方法とが併行して用いられていた。
反事実的思考の発達に既有知識が及ぼす影響

反事実的思考とは「すでに起こった出来事とは,別の可能性を考える」ことである。本研究では,幼児期の反事実的思考の発達を検討するために,主に3つの実験を行った。一連の実験の結果は,「心理的な出来事でも,その下位領域(知識・感情)によって,反事実的思考の発達が異なること」,「感情に注目させた場合,幼児の反事実的思考が促進されること」,「幼児の反事実的思考が他者の感謝感情の理解と関連すること」を示した。これらの結果は,幼児期の反事実的思考の発達に関する新たな知見を提供した。平成27年度は心理的事象に関する下位領域に注目し,「感情に関する因果的連鎖」や「知識状態に関する因果的連鎖」についての反事実的思考の発達を検討した。実験では子ども園の3-6歳児34名(M = 58.47ヶ月)を対象として,各参加児に個別面接で2種類の反事実課題(感情課題2問・知識課題2問の合計4問)を行った。いずれの課題でも,はじめに,5つの場面からなる因果的連鎖(初期状態⇒原因事象I⇒結果状態I⇒原因事象II⇒結果状態II)を含んだ物語を読み聞かせた。たとえば,感情課題では「主人公は菓子を持って,庭で花を見て,嬉しい気持ちである⇒犬が花を踏む⇒主人公は悲しい気持ちになる⇒主人公はお菓子を落とす⇒主人公はとても悲しい気持ちになる」,知識課題では「主人公はある花と果物の色を知らない⇒兄が花の色を主人公に教える⇒主人公は花の色を知る⇒姉が果物の色を主人公に教える⇒主人公は花と果物の両方の色を知る」といった内容の物語があった。それぞれの物語の後,参加児に統制質問2問(物語の最初/最後の状況に関する質問),反事実質問(例:もし原因事象IIが異なっていたら,結果状態IIはどのようになっていたか?)を尋ねた。実験の予備的な分析の結果は,以下の通りである。1.全体的な課題の遂行は3-4歳群(正答率= 27.5%)より5-6歳群(正答率= 57.5%)で良かった。2.いずれの年齢群でも,各課題の遂行は,知識課題(全年齢の平均正答率= 38.0%)より感情課題(全年齢の平均正答率= 53.0%)で良かった。この実験は,同じ心理的領域に含まれる内容(感情,知識)であっても,幼児の反事実課題の遂行がそれぞれの内容(下位領域)によって異なることを示した。この結果は,反事実的思考の発達が全般的な能力だけでなく,知識等の他の要因に影響されている可能性を示唆している。平成27年度の実験では,物理領域や心理領域といった大きな知識領域だけでなく,同じ知識領域であっても,反事実的推論の発達が異なる可能性が示された。これは,平成28年度以降に「反事実的推論がいつ頃から可能になるのか?」という発達に関する基本的な問いにアプローチしていく上で,既有の知識状態を領域以外の観点でとらえる必要性を示唆するものであった。また,この実験以外に予備的な実験を行うと共に,平成27年度では先行研究を再度レビューし,別の観点での実験を構想中である。平成28年度は,心理的事象に関する下位領域(感情,知識状態)に注目して,幼児の反事実的思考の発達を検討した。実験Iでは,4-6歳児を対象に,平成27年度に作成した実験課題を部分的に改良した2種類の反事実課題(感情課題3問,知識課題3問)を行った。たとえば,感情課題では「主人公はお菓子を持って,庭で花を見て,嬉しい気持ち⇒犬が花を踏む⇒主人公は悲しい気持ち⇒主人公はお菓子を落とす⇒主人公はとても悲しい気持ち」,知識課題では「主人公はある花と果物の色を知らない⇒姉が花の色を教える⇒主人公は花の色を知る⇒姉が果物の色を教える⇒主人公は花と果物の両方の色を知る」といった内容の物語があった。それぞれの物語の後,参加児は統制質問2問と反事実質問を尋ねられた。予備的な分析の結果は以下の通りであった:1.課題遂行は4-5歳群(正答率= 36.3%)より5-6歳群(正答率= 54.0%)で良かった;2.課題遂行は知識課題(正答率= 29.3%)より感情課題(正答率= 61.3%)で良かった。実験IIでは,物語の主人公の感情状態に注目させることが幼児の反事実的思考を促進するかを検討した。具体的に,4-6歳児を対象に,実験Iと同様の手続きで感情課題を実施する場合(統制条件)と,物語の途中で主人公の感情状態に注目させながら感情課題を実施する場合(感情注目条件)での遂行を比較した。予備的な分析の結果は,以下の通りであった:1.課題遂行は4-5歳群(正答率= 27.0%)より5-6歳群(正答率= 49.3%)で良かった;2.課題遂行は統制条件(正答率= 31.3%)より感情注目条件(正答率= 46.0%)で良かった。これらの実験は,ヒトの感情状態に関してなら,幼児が反事実的に思考できることを示している。平成28年度の実験では,心理的事象の下位領域であっても反事実的思考の遂行が異なり,特に感情的な事象に関して幼児は反事実的に思考できることが示された。

これは,既有の知識状態が推論に影響する可能性を示すと共に,「なぜ感情状態についてなら,幼児は反事実的に思考できるのか?」という新たな問いを提案する結果であった。また,上記の実験以外に予備的な実験を行うと共に,平成28年度では先行研究を再度レビューし,来年度の実験を構想中である。平成29年度は,反事実的思考と感謝理解の関連に関する研究を実施した。実験では,4-6歳児を対象に,反事実課題3問と感情理解課題4問を実施した。反事実課題では「初期状態⇒原因事象⇒結果状態」という因果構造を持つ物語を読み聞かせた後,2つの統制質問(Now質問,Before質問)と反事実質問を尋ねた。例えば,「庭の机の上に,絵がある⇒風が吹く⇒絵が風に飛ばされ,木の上に乗る」といった物語を読み聞かせ,「絵は最初どこにあったか?」(Now質問),「絵は今,どこにあるか?」(Before質問),「もし風が吹かなかったら,絵はどこにあるか?」(反事実質問)を尋ねた。感謝理解物語では,「主人公に援助が必要な場面⇒他の援助者が主人公を助ける場面⇒その後,援助者が困っている場面」という構造を持つ物語を読み聞かせた後,主人公の感情,援助者への好意度や援助の有無について尋ねた。例えば,「主人公が公園で遊んでいる時,ハンカチを落としたことに気が付く⇒砂場で遊んでいた友達(援助者)が一緒にハンカチを探し,ハンカチが見つかる⇒友達の作っていた砂山が壊れている」という物語を読み聞かせ,「助けてくれた時,主人公はどんな気持ちか?」「友達が困っている時,助けてあげるか?」等を尋ねた。予備的な分析の結果,反事実的課題での遂行の良さは,「(主人公が持つ)援助後のポジティブ感情」の理解や全体的な感謝理解の高さと関連することが示された。この実験は,幼児期において,“もし援助者が助けてくれなかったら..."という反事実が,被援助後のポジティブ感情を増加させ,高度な感謝理解に繋がる可能性を示している。反事実的思考とは「すでに起こった出来事とは,別の可能性を考える」ことである。本研究では,幼児期の反事実的思考の発達を検討するために,主に3つの実験を行った。一連の実験の結果は,「心理的な出来事でも,その下位領域(知識・感情)によって,反事実的思考の発達が異なること」,「感情に注目させた場合,幼児の反事実的思考が促進されること」,「幼児の反事実的思考が他者の感謝感情の理解と関連すること」を示した。これらの結果は,幼児期の反事実的思考の発達に関する新たな知見を提供した。平成28年度には,以下の3つの実験を予定している。(1)本研究の反事実課題で使用してきた物理領域・心理領域の因果的事象に関して,幼児がどのような知識を持っているのかを検討する。(2)平成27年度の実験とは異なる要因を操作した物語を作成し,その物語に関する反事実質問を尋ね,発達による遂行差を検討する。(3)反事実的思考が他の思考の際にどのように使用されているのかを検討するため,反事実的思考と「感謝することの理解」の関連について検討する。平成29年度には,以下の3つの方向性を予定している。1.平成28年度の実験結果を踏まえて,追加の確証的な実験を行う。2.反事実的思考が他の思考の際にどのように使用されているかを検討する。現時点では,反事実的思考と「感謝することの理解」の関連についての実験を構想している。3.これまでの研究成果を学術論文としてまとめる。発達心理学平成27年度中は,日本発達心理学会での研究発表を予定していた。例年,この日本発達心理学会は3月に学会大会が開催されていた。
血中循環大腸癌細胞の捕捉と遺伝子解析による遠隔転移関連遺伝子の同定

癌の診療は、癌細胞内の遺伝子変異・発現情報に基づいた診療に急速にシフトしつつある。したがって、今後、簡便に、頻回に、癌細胞の遺伝子情報を取得する方法が必須となる。本研究では、簡便なポリマー樹脂CTCチップを応用したCTCの捕捉から遺伝子解析に研究を進め、大腸癌患者を対象に、捕捉したCTCのホットスポットの遺伝子変異の半網羅的解析とRNA発現状況の半網羅的解析を行い、それらと臨床情報とを統合して解析することで、真に遠隔転移惹起と相関する遺伝子変異・発現遺伝子セットを同定する。そのうえで、転移ドライバー分子を絞り込み、機能解析を加えて大腸癌遠隔転移責任分子を同定する。
数値解析を用いた渦電流探傷信号評価手法の開発

本研究では、渦電流探傷信号の検討には、高精度な渦電流解析により膨大な量のシミュレーションデータを作成する必要があるため、まず順解析の計算環境を整えた。効率的な解析には、最近のマルチコアCPU(マルチプロセッサ)を内蔵したパーソナルコンピュータを用いてOpenMPによる並列処理を行うのが効果的であることを確認し、これを用いた計算プログラムを開発した。また、効果的な励磁コイルの近似法を開発した。渦電流探傷信号の評価手法を検討するために、平板アルミニウムの裏面欠陥についてシミュレーションデータを作成して、表面上の二次元スキャンデータを渦電流探傷信号として整理した。探傷信号の高感度化について検討するために、シミュレーション手法に改良を加え、1つの励磁コイルによる渦電流解析結果に対して任意位置,任意形状の検出コイルによる探傷信号を計算できるようにするとともに、検出コイルの移動面における磁束分布を計算、観測できるようにして磁束分布に着目した検出コイルの配置を検討し、磁束分布に着目してコイル配置を検討すれば検出コイルの高感度化が可能なことを明らかにした。また、励磁コイルの配置も検出感度に影響を与えることも明らかにした。さらに、渦電流探傷信号の二次元スキャンデータから、二次元FFT、ウエーブレットなどの信号処理手法を用いて、欠陥の位置、大きさ、形状を推定するための有用な知見を得た。すなわち、二次元FFTを用いて求めた周波数領域における振幅は、欠陥形状の情報を持ち、位相は位置情報を持つことを確認し、これらが欠陥情報の推定に使用できることを明らかにした。しかし、周波数領域の位相情報は耐ノイズ特性が低いことが明らかになった。一方、ウエーブレソトは、ノイズ除去に効果があることを確認した。本研究で得られた成果は、渦電流探傷における高機能な探傷信号評価手法の開発に寄与できるものである。平成17年度は、渦電流探傷(ECT : Eddy Current Testing)における傷の同定法を確立するために、まず、順解析の計算環境を整え、実用的な解析手法を確立した。渦電流探傷問題は、高精度の渦電流解析を行う必要があり、高性能なパーソナルコンピュータを用いても膨大な計算時間が必要である。渦電流解析手法自体は既に確立しているが、高速に解析を行うために、2つの並列処理手法を検討した。PCクラスタとOpenMP(標準化されたマルチスレッド用プログラム群)による共有メモリを用いたマルチプロセッサによる並列処理である。最近のマルチプロセッサ(マルチコア)を用いたパーソナルコンピュータを用いるとOpenMPによる並列処理が効果的であることを確認し、これを用いた順解析手法を確立した。ECT信号のデータベースを作成するために、まず、様々なモデルで順解析を実施した。順解析を行う中で、他の研究機関で実施されている励磁コイル配置の工夫によるECT信号の改善法も試みるとともに、励磁法による渦電流分布およびECT信号の改善法を検討した。また、従来から使用されているパンケーキ型励磁コイルの配置と渦電流分布、ECT信号の関係についても検討し、探傷面に対して平行および垂直な場合について、渦電流分布、磁束分布の相違などの検討によって、渦電流分布の改善およびECT信号の高感度化のための様々な知見を得た。複数の励磁コイルを用いる場合についても検討し、配置の最適化により、ECT信号の改善が可能であることを確認した。さらに、渦電流分布の過渡的な変化にも着目し、その評価法およびECT信号への影響を検討した。また、海外の研究協力者であるハンガリーのブダペスト工科経済大学のグループとも連携をして、逆問題としてのアプローチを共同で行い、学会発表を行っている。平成18年度は、福山大学において合同で成果の検討を行う予定である。

平成17年度は、渦電流探傷(ECT : Eddy Current Testing)における傷の同定法を確立するために、まず、順解析の計算環境を整え、実用的な解析手法を確立した。渦電流解析手法自体は既に確立しているが、高速に解析を行うために、最近のマルチプロセッサ(マルチコア)を用いたパーソナルコンピュータを用いるとOpenMPによる並列処理が効果的であることを確認し、これを用いた順解析手法を確立した。平成18年度は、まず前年度の成果を踏まえ、大量の順解析を高速に行うために有限要素法の並列計算プログラムを見直し、マルチコアプロセッサを用いた並列計算プロフラムの再構築を行った。その結果、様々な計算条件の大量の計算結果を効率よく得られるようになった。さらに、昨年度の励磁法による渦電流分布の改善およびECT信号の高感度化のための知見をもとに、様々な励磁コイルの条件および欠陥の条件について実験データのシミュレーションデータを作成した。シミュレーションデータは、平板アルミニウムの裏面欠陥について作成して表面での二次元スキャンデータとしてECT信号を整理し、その評価手法を検討した。二次元FFT、ウエーブレットなどの手法を用いて、欠陥位置、大きさ、形状等の推定を目標とした推定法を検討した。その結果は、平成19年度にまとめる予定である。平成19年度は、平成18年度と同様に実験データのシミュレーションデータを基に渦電流探傷信号の評価手法を検討した。シミュレーションデータは平板アルミニウムの裏面欠陥について作成して、表面上の二次元スキャンデータを渦電流探傷信号として整理し、その評価手法を検討した。ここでは、二次元FFT、ウエーブレットなどの手法を用いて、欠陥位置、大きさ、形状等の推定を目的とした渦電流探傷信号の評価を行い、本年度は、昨年度に得られた推定法に関する計算結果を系統的にまとめた。さらに、シミュレーションにより求めた二次元スキャンデータである渦電流探傷信号に検討を加え、探傷信号の高感度化について検討した。シミュレーション手法に改良を加え、1つの励磁コイルによる渦電流解析結果に対して任意位置、任意形状の検出コイルによる探傷信号を計算できるようにするとともに、検出コイルの移動面における磁束分布を計算・観測できるようにした。このプログラムにより、磁束分布に着目した検出コイルの配置を検討し、磁束分布に着目してコイル配置を検討すれば検出コイルの高感度化が可能なことを明らかにした。本年度の研究成果により、渦電流探傷信号の二次元スキャンデータから、二次元FFT、ウエーブレットなどの信号処理手法を用いて、欠陥の位置、形状を推定するための有用な知見を得ることができた。さらに、検出コイルの移動面における磁束分布を検討することにより、高感度な検出コイルの配置を求められることを明らかにした。これらの成果は、渦電流探傷における高機能な探傷信号評価手法の開発に寄与できるものである。
対人的楽観性に焦点を当てたメンタルヘルス改善のための統合的アプローチ法

本研究の目的は、対人的楽観性に焦点を当てたメンタルヘルス改善のための統合的アプローチ法を開発し、その効果を検討することである。本研究で取り上げる楽観性(楽観的)という概念については、Abramson, Seligman, & Teasdale(1978)が、無力感の対応策として楽観的な期待の必要性を論じたことに端を発し、そのネガティブな側面も含め数々の実証的な研究がなされてきた(e.g., Boyer、2006;Seligman、1991;戸ヶ崎・坂野、1993)。Seligman & Csikszentmihalyi(2000)が提唱したことで知られる「ポジティブ心理学」の重要な概念であり、心身の健康回復やストレス緩和にプラスの影響を及ぼすとされる(e.g.,藤南・園田, 1994;Umstattd, McAuley, Motl, & Rosengren, 2007)。近年、各種健康障害のリスクファクターとして、メンタルヘルスの悪化が危惧されており(Murray & Lopez,1996)、二次的な問題も大きい(Jane-Llopis et al., 2003)ことから、メンタルヘルス改善の重要性は高い(e.g.,Gillhamet al., 2000)ことが指摘されている。メンタルヘルス改善を目的としたプログラムは日本においても開発されており、一定の効果をあげている(e.g.,寺嶋他、2017;沢宮、2013)が、本研究では、人間の潜在的な可能性を拡げることをめざす、対人的楽観性に焦点を当てたメンタルヘルス改善のための統合的アプローチ法について検討を行っている。当該年度においては、これまでの研究で課題となったセラピーの脱落率を低めるため、動機づけ面接(MI)を導入し、その効果を明らかにする研究も継続して行っている。具体的には、変化への動機づけのアセスメントおよび動機づけ面接導入の効果について、明らかにする実験的検討である。人間の潜在的な可能性を拡げることをめざす、対人的楽観性に焦点を当てたメンタルヘルス改善のための統合的アプローチ法について継続して検討を行っており、おおむね予定通りに進展している。量的データにあわせ質的データも用い、効果を明らかにする研究をさらに継続して行っていく。(理由)初年度ということもあり、事前調査に予想外の日数を要したため。(使用計画)学会大会で成果発表を行う際の旅費等として用いる計画である。
リン原子の立体的および電子的柔軟性に基づく多核金属錯体の動的架橋構造

リン架橋[1.1]フェロセノファンは,キレートとして有用であることが判ったが,実用的な観点からは,リン上を種々の置換基に変えられることも重要な点である。そこで,種々の誘導体の原料として有用な、リン上にClをもつものの合成を検討した。まず,フェロセンの上下のCp環にP(NEt_2)_2を導入し次いでそれぞれのアミノ基を1つずつクロル化した。このようにして得たものにたいして,まずCpをリンに結合させ次いでFe^<2+>を導入して2番目のフェロセンユニットを構築した。得られた[1.1]フェロセノファンは各種NMRで同定し,anti体についてはX線解析でも構造を確認した。生成物のantiとsynの比は5:4であった。次に,リン上のアミノ基をクロル化するためにHClとの反応を行った。この反応は,出発にsynとantiの混合物を用いたにもかかわらず,単一の異性体を与えた。この生成物の^<13>C{^1H}NMRを測定したところ,Cp環のipso-Cがtripletとして観測された。これは,P同士が空間をとおして強くカップリングし,見かけ上ipsoCが2つのPと等価にカップリングした結果である。このことは,生成物がsyn体である明確な証拠である。通常,antiからsynへの異性化には加熱を必要とするが,クロロホスフィン類に関しては,HClと反応して5配位を経由することで室温でも速やかに立体反転を起こすことが知られている。従って,合成段階で系中に共存するHClによって,より安定なsyn体への異性化が併発したものと解釈できる。このようにして得られた,synのクロロホスフィン体に対して,アリール化,アルキル化,およびアミノ化を試みたところ,期待どおりsynの構造を保持したまま進行し,一連の置換基を有するリン架橋[1.1]フェロセノファンを合成することが出来た。ホスフィノボラン(R_2P=BR_2)は,ホウ素とリンとの間にπ結合を有する。このπ結合は、アルケンに比べると弱く、容易に開裂して多量体を生じる。このため、ホスフィノボラン(R_2P=BR_2)は、P-Bを骨格とする無機ポリマーの原料として注目されている。今回我々は、リン上の置換基をCpFe(CO)_2としたメタラホスフィノボランCpFe(CO)_2P(Ph)-BCl_2の合成を試みた。その結果、メダラホスフィノボランそのものは単離できなかったが、これを中間体として経たと考えられる2量体の合成に成功した。X線解析の結果より、この2量体では,2つの鉄フラグメントがP_2B_24員環によって架橋された構造をしていることが判った。現在この4員環骨格の開裂を利用した単量体化あるいは、ポリマー化について検討している。2つのメタルフラグメントを近傍に配置するために、リン配位子を架橋とすることは,広く行われているが、P-P直接結合を架橋にした例は比較的限られている。この原因はP-P結合が比較的切れ易いことにある。そこで、新たな架橋配位子として、ナフタレン骨格でP-P結合を補強した配位子1,2-dihydro-1,2-diphenyl-naphtho[1,8-c, d]1,2-diphospholeを合成し、2核錯体合成へ利用した。この配位子はP-P結合に対して2つのフェニル基がtrans配置となっていた。この配位子を用いて、右に示した方法により2つのリン上にM(CO)_5フラグメント(M=Cr, Mo, W)を導入すると2つのメタルフラグメントがcisおよびtrans配置となった2核錯体が得られた。これらの錯体における架橋部は、期待したとおりの熱的安定性を示した。

従って,合成段階で系中に共存するHClによって,より安定なsyn体への異性化が併発したものと解釈できる。このようにして得られた,synのクロロホスフィン体に対して,アリール化,アルキル化,およびアミノ化を試みたところ,期待どおりsynの構造を保持したまま進行し,一連の置換基を有するリン架橋[1.1]フェロセノファンを合成することが出来た。
磁場印加PLD法による半導体／絶縁体超格子薄膜の自発的生成と巨大熱電特性

ダイナミックオーロラPLD法を用いて、磁場中でチタン酸ストロンチウム単結晶基板上に作製したニオブまたはランタンをドープしたチタン酸ストロンチウム薄膜とコバルト酸ランタンストロンチウム薄膜のエピタキシャル成長薄膜のいずれについても、自発的な超格子構造の生成が生じた。これらの薄膜に共通する事項として、熱電性能指数は超格子構造の周期が小さくなるにつれて高くなることが見いだされた。このことは、周期が短くなるにつれてキャリアがドープされている層の膜厚が薄くなり、2次元電子ガス構造に近づいていくことを示唆し、人工超格子薄膜で高い熱電性能指数が報告されている構造と類似した構造が自発的に生成することを示す。ドーパント(ニオブまたはランタン)をドープした導電性を有するチタン酸ストロンチウム薄膜に対して成膜時に磁場を印加することにより自発的に超格子構造が生成するかどうか調べた。その結果、ニオブをドープしたチタン酸ストロンチウム薄膜についてもランタンをドープしたチタン酸ストロンチウムについても自発的に超格子構造が生成することを見いだした。これらの薄膜は(001)方位のチタン酸ストロンチウム単結晶上に作製したが、薄膜の面内の格子定数は基板の面内の格子定数と一致するコヒーレント成長であることが明らかになった。この現象はランタンをドープしたチタン酸ストロンチウム薄膜でも同様であった。ニオブをドープした系については、膜厚方向に周期的にチタンとニオブの明確な濃度の振動が認められ、自発的な超格子構造の生成がスピノーダル分解による相分離であることが明らかになった。一方、自発的に超格子構造が生成する組成はペロブスカイト構造のAサイトとBサイトの比が約1.31.4とAサイト過剰組成であったが、この組成では薄膜の電気伝導度が小さかった。これに対して、ランタンをドープした系ではランタンの添加量が高くなった。一方で、これらの薄膜では超格子の周期が小さくならなかったため、当初予測していた2次元電子ガスが生じず、熱電性能はあまり高くならなかった。この薄膜は温度の上昇に伴い熱電性能が高くなる傾向を示し、673Kにおいて無次元性能指数ZT=0.002という値を示した。当初の計画通り、ニオブまたはランタンをドープしたチタン酸ストロンチウム薄膜では成膜時に磁場を印加することにより自発的に超格子構造が生成することは認められたが、一方で電気伝導度が低く、超格子構造の周期を制御させるところまでは至らなかった。このため、今後はチタン酸ストロンチウムと同じペロブスカイト構造を有し、電気伝導度がチタン酸ストロンチウムよりも高いコバルト酸ランタンストロンチウム薄膜について研究を進めることとした。なお、研究の途中で成膜に使っていたエキシマレーザーが故障し、製造メーカーから修理が難しいと言われたため、以降の実験はNd:YAGレーザーを用いることにした。当初の計画ではチタン酸ストロンチウムにランタンまたはニオブをドープした半導体のチタン酸ストロンチウム薄膜について自発的な超格子生成を目指していたが、自発的な超格子の生成に必要なAサイト過剰組成のチタン酸ストロンチウムにニオブやランタンをドープしても電気伝導度があまり大きくならなかった。そこで、当初の系に加えて電気伝導度が高いコバルト酸ランタンストロンチウム薄膜についても実験を行い、自発的に超格子構造が生成する薄膜組成と成膜条件を検討した。成膜時に印加する磁場の強さを1600Gに固定した際に、Sr量と(La+Sr)/Co比を系統的に変化させたところ、自発的に超格子構造が生成する範囲はSr量が概ね12-20%、(LA+Sr)/Co比が1.1-1.3の極めて狭い領域に限られることが明らかになった。既往の研究から、人工超格子薄膜における熱電特性は超格子の周期が小さく、2次元電子ガス状態に近づくほど高くなる報告がある。このため、本研究では自発的に生成する超格子構造の周期を小さくする方法を検討した。磁場中のPLD法で自発的超格子構造が生成する原因はイオンが基板に衝突することによるionpingement効果にあると私どもは考えている。このため、成膜時に印加する磁場の強度を弱めるとスピノーダル分解における組成波の伝搬距離が小さくなるために自発的に生成する超格子の周期は小さくなるだろうと考えた。実際、磁場の印加強度が2000Gの場合には周期は28nm程度と大きかったが、800Gでは約6nmまで低下した。なお、印加磁場をさらに小さくすると自発的な超格子構造の生成は認められなくなった。これは、自発的な超格子構造の生成に必要な磁場強度には閾値があることを示唆する。平成27年7月に、自発的に生成する超格子薄膜の作製に使っていたエキシマレーザーに不測の故障が生じたが、業者から故障箇所の特定は困難であると言われたため、当初計画になかったNd:YAGレーザーを用いて薄膜の作製を行う必要性が生じた。このため、成膜条件が大きく変わってしまい、Nd:YAGレーザーを用いて自発的に超格子構造が生成する薄膜の生成条件を確立するのに3ヶ月を要したが、その後の研究は大きなトラブルもなく、順調に進行している。

なお当初計画のNbまたはLaドープのチタン酸ストロンチウム薄膜では電気伝導度が小さく、それゆえ熱電特性が小さくなることが予想されたため、電気伝導度が高いコバルト酸ランタンストロンチウム系でも実験を行い、同様に自発的に超格子構造が生成することが明らかになった。また、自発的に超格子構造が生成する組成範囲と、成膜時に印加する磁場の範囲のいわば"状態図"も得られつつある。このため、概ね良好に進展していると判断した。平成29年度は自発的に超格子構造が生成したコバルト酸ランタンストロンチウム薄膜の熱電特性におよぼす超格子の周期の関係について重点的に管球を行った。その結果、成膜時に磁場を印加していない、自発的な超格子構造の生成が生成していない薄膜と比べて、成膜時に磁場を印加して20nmの超格子周期を有する薄膜ではゼーベック係数が向上し、周期10nmの薄膜ではさらにゼーベック係数が高くなることが明らかになった。これは、超格子構造の周期を小さくしていくことで2次元電子ガス構造に近づくことを示唆する。一方、電気伝導度は超格子構造の周期に対して依存しなかった。そこで、作製した自発的に超格子構造が生成している薄膜を成膜後に550°Cで20分間種々の酸素圧力下で時効したところ、酸素圧力の増加とともに電気伝導度が増加することが明らかになった。これは作製した薄膜がp-型の特性を有していることを示す。ゼーベック係数と電気伝導度の温度依存性測定から、ゼーベック係数は温度に対してほとんど一定であるのに対して、電気伝導度はほぼ直線的に増加することが明らかになった。これらの結果、無次元性能指数Zの値は温度とともに単調に増加し、860KにおいてZTは0.0001となった。自発的に超格子構造が生成している薄膜の断面のTEM観察から、ペロブスカイト構造におけるA/B比の値は三角関数のように周期的に変化し、特にコバルトの存在量が大きく膜厚方向に沿って変調していることが明らかになった。このように、自発的に生成した超格子構造を有する薄膜の熱電特性と超格子周期との関係を明らかにした。ダイナミックオーロラPLD法を用いて、磁場中でチタン酸ストロンチウム単結晶基板上に作製したニオブまたはランタンをドープしたチタン酸ストロンチウム薄膜とコバルト酸ランタンストロンチウム薄膜のエピタキシャル成長薄膜のいずれについても、自発的な超格子構造の生成が生じた。これらの薄膜に共通する事項として、熱電性能指数は超格子構造の周期が小さくなるにつれて高くなることが見いだされた。このことは、周期が短くなるにつれてキャリアがドープされている層の膜厚が薄くなり、2次元電子ガス構造に近づいていくことを示唆し、人工超格子薄膜で高い熱電性能指数が報告されている構造と類似した構造が自発的に生成することを示す。今後は、コバルト酸ランタンストロンチウム系の薄膜に対して自発的に超格子構造が生成した薄膜について成膜条件と超格子の周期の関係やそれらが電気特性や熱電特性におよぼす影響の解明を目指していく。今後は、自発的に生成する超格子薄膜の熱電特性におよぼす超格子周期の関係を明らかにするとともに、熱電特性の温度依存性を解明する。合わせて、自発的に超格子構造が生成した薄膜の断面TEM観察と組成の膜厚依存性を調べることにより、自発的な超格子生成のメカニズムに解明を行っていく予定である。さらには、このような成膜中の磁場印加に誘起されるスピノーダル分解に関する材料科学の構築を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。電子セラミックス薄膜の作製と評価29年度が最終年度であるため、記入しない。
非歯原性組織由来細胞のみからなる歯胚の作製

SP6はSP/KLF転写因子ファミリーに属する転写因子タンパクである。このファミリーに属するタンパクは、3つtandemに並んだzincfingerモチーフをそのC末端に持つ特徴を有する。SP/KLFファミリーは、胚発生時の組織形成に重要な役割を果たす事が知られており、SP6は歯、手足の指、毛、肺の正常発生に必要である事が知られている。歯の形成においては、SP6は、エナメル形成、象牙質の結晶の形成のみならず、歯の本数をも変化させる働きを持つ。そのため、SP6の機能の理解をする事が、歯の再生のための基礎研究として、重要と考えられる。歯の再生のための基礎的知見としてのSP6の機能解析のために、SP6トランスジェニックラットの解析を行ったところ、切歯エナメル芽細胞の分化において、Pigmentation stageからPigment release stagoへの移行が当該ラットにおいて妨げられている事が判明した。当該ステージにおけるエナメル芽細胞の電子顕微鏡による観察からは、このステージでの特徴的な現象である、細胞内鉄色素顆粒(フェリチン-鉄複合体と考えられている)のリソソームへの移動が行われているものの、色素の消化の段階が阻害されている事が示唆された。SP6によるリソソーム機能の障害をin vitroで再現するべく、数種類の細胞株に鉄を取り込ませ、細胞内フェリチンの増減により、リソソーム機能の解析を検討したところである。歯の形成に重要な働きを示す転写因子SP6の機能を表現型レベルでとらえる事で、歯の再生の基礎的知見の蓄積に貢献すると考えられる。歯の再生のための基礎的知見としてのSP6の機能解析のために、SP6トランスジェニックラットの解析を行った。我々は、当該ラットにおいて、切歯の色が異常になる事を発見した。つまり、SP6の異所性の発現が歯の形成機構のいずれかとリンクし、それを阻害する事を示唆している。詳細な解析の結果、Pigmentation stageのエナメル芽細胞で異所性のSP6の発現が認められており、Pigmentation stageからPigment release stageへの移行が当該ラットにおいて妨げられている事が判明した。このように、異所性のSP6の発現によって、歯の形成に必須の役割を果たすエナメル芽細胞の分化を阻害する事は、細胞内でのこの遺伝子の厳密な調節が歯の正常発生に必要である事を示唆し、歯の再生医療においても、当該遺伝子の厳密な調節を必要とする事を示せた。上記の成果を近日投稿予定である。
脂質ラフトにおける膜活性型アミロイドβ蛋白の形成と防御

アルツハイマー病発症の第一段階は可溶性アミロイドβ蛋白(Aβ)の毒性型凝集体への変換と神経細胞への沈着であり、この過程の分子機構の解明とその防御は、本疾患の予防・治療法の開発にとってきわめて重要である。我々は、膜の脂質ラフトにおいて、コレステロール依存的に形成されるガングリオシドのクラスターを可溶性Abetaが認識して結合し、凝集核となるガングリオシド結合型Aβが形成されるとの仮説を立てている。まず、nativeおよび色素(DAC)ラベルAβ-(1-40)を用い、水中およびGM1ガングリオシド/コレステロール/スフィンゴミエリンからなるラフト様膜中で生成するAβ凝集体の特性を解析した。フーリエ変換赤外分光法および蛍光法により、水中およびラフト様膜中で生成する凝集体はともにβシート構造をとるものの,同一の構造ではないことが示唆された。また、水中で生成するAβ凝集体は膜には結合せず,凝集体から解離したモノマーがラフト様膜にのみ結合することが明らかとなった。次に、本研究費で購入した細胞培養装置を用い、ラフト様膜存在下、PC12細胞に対し毒性を示すAβ種が形成されることを見いだした。さらに、ラフト様膜へのAbeta結合を防御する物質の検索を行ったところ、rifampicin、nordihidroguaiaretic acid、[Gly14]-humanin (HUM)に結合抑制効果が見られた。
植物の組織形成を規定するリン酸とピロリン酸の濃度バランス

2015年度、下記の成果を得た。(1) H+-PPase機能欠失株では、硝酸のみが窒素源の場合は本葉が顕著に萎縮するが、アンモニアを添加すると表現型は軽減する。壊死の起こる位置はPPiが多く発生する細胞分裂の盛んな組織であり、表現型は酵母のsPPaseにより相補されることから、アンモニアを含まない培地では、とくにH+-PPaseが葉のPPi代謝において重要な役割を担うことが明らかにした。(2) H+-PPaseは、植物生育初期のPPi代謝において大きな役割をもち、機能欠損は子葉や胚軸に表現型を示す。加えて、破壊株及び過剰発現株を用いた解析により、後期成長においてもPPiの分解を介して植物の生育に寄与していることを明らかにした。(3)細胞質可溶性PPaseの多重破壊株には顕著な表現型がなく、細胞質PPiの分解においてはH+-PPaseの働きに優位性があることが明らかとなった。顕著な表現型を示すfugu5-1ppa1二重破壊株では、低浸透圧による根端の破裂がみられ、細胞壁の強度が低下し形態への影響が発生していると推測している。さらに、fugu5-1ppa1では異所的にデンプンが蓄積していることを発見し、特に外部よりショ糖を添加した場合はデンプンの量が著しく増加していた。WT、fugu5-1、ppa1、fugu5-1ppa1株の胚軸のメタボローム解析を行い、有意差のある代謝産物を多数同定した。その結果より、糖新生、細胞壁合成に用いられるべき糖ヌクレオチドがPPiの蓄積によって阻害され、表現型につながっている、という仮説を立てた。27年度が最終年度であるため、記入しない。無機代謝産物であるピロリン酸は、その濃度変化によって代謝機能、組織形成、形態形成に極めて大きな影響を与えることを見出した。ピロリン酸は、DNA、RNA、タンパク質、細胞壁の生合成、脂肪の代謝の過程で生ずる代謝副産物である。したがってピロリン酸を反応系から除去できなければ、上記の高分子合成は停止・抑制される。植物のピロリン酸代謝の調節の破綻が異常をもたらすことを示す知見を対象として、ピロリン酸とその加水分解酵素のバランスを実験的に検証することとした。ピロリン酸を無機リン酸(Pi)に加水分解するのは液胞膜H+輸送性ピロホスファターゼ(H+-PPase)と可溶性ピロホスファターゼ(可溶性PPase)であり、両酵素がPPi濃度を調節している。H+-PPaseと可溶性PPaseの機能欠失株は、根とシュートの生育不全、本葉の萎縮、花弁の萎縮などの表現型を示すことを見出した。個別成果を簡潔に記す。(1)液胞膜H+-PPaseと5種の可溶性PPaseについて、単一機能欠失株、多重機能欠失株を作成し、それぞれの表現型を解析し、顕著な形態異常を示す多重機能欠失株を見出した。(2)今後の研究展開に必要な可溶性PPaseに特異的な抗体を調製し、植物の各組織で可溶性PPaseを検出し、組織別の量的差異を明らかにした。(3)液胞膜H+-PPase機能欠失株では、硝酸のみが窒素源の場合は本葉が顕著に萎縮するが、アンモニアを添加すると表現型は軽減することを見出し、それぞれの状態の植物組織での可溶性PPaseの量と存在様式に差異のあることを明らかにした。(4)液胞膜H+-PPaseに単量体型緑色蛍光タンパク質(GFP)を適切な部位に導入することにより、H+-PPaseとしての機能を失うことなく、かつ、GFPの二量体化に人為的影響を排除したH+-PPaseの標識化に成功した。

上述のように、液胞膜H+輸送性ピロホスファターゼ(H+-PPase)と可溶性ピロホスファターゼ(可溶性PPase)に注目し、H+-PPaseと可溶性PPaseの機能欠失株の解析を予定通りに進めることができ、根とシュートの生育不全、本葉の萎縮、花弁の萎縮などの表現型を示すことを見出した。その他、今後の実験研究に必要不可欠な可溶性PPaseに対する特異抗体を調製し、反応性を検定することができた。そして、液胞膜H+-PPaseの機能を失うことなく、GFPの二量体化に人為的影響を排除したH+-PPaseの標識化に成功し、細胞分裂後から伸長成長した細胞における液胞の挙動を解析できる方法を確立した。27年度が最終年度であるため、記入しない。(1)液胞膜H+-PPaseと5種のsPPaseの多重機能欠失株の表現型解析:組織での異常細胞の形態を精査し電子顕微鏡解析および共焦点レーザ顕微鏡像でのデータから定性、可能であれば定量解析を試みる。発現遺伝子の特性、代謝産物の特徴も含めた解析の準備をする。(2)H+-PPase機能欠失株ではリン酸過剰で本葉が萎縮する現象の機構解明:成長しつつある本葉をPi含有培地に接触させると組織内Pi濃度が上昇し、液胞膜H+-PPase欠失株では本葉の顕著な萎縮が見られる。葉の先端部にある排水組織からPiが取り入れられると推測している。細胞内Piの高濃度化が、PPiの加水分解を化学平衡論的に抑制するためと予測しており、PPiとPi濃度を定量して検証する。培地に過剰Piを与えた場合との比較も進める。(3)H+-PPase機能欠失株表現型に影響する硝酸とアンモニア栄養の差異: H+-PPase欠失株は、硝酸が窒素源の場合は本葉が顕著に萎縮するが、アンモニアを添加すると表現型は軽減する。H+-PPaseはPPiの加水分解とその反応と共役するプロトン能動輸送の2つの異なる役割を担っている。硝酸とアンモニアは、アミノ酸としてN原子が取り込まれるまでの代謝経路が異なり、硝酸をN源とする場合は、アミノ酸への取込み過程でより多くのエネルギーが必要となる。つまり、成長にはアンモニア栄養が好都合である。成長の促進が過剰PPiの消費を促進し、負担を軽減している可能性がある。この点に加えて、硝酸がPiあるいはPPiの膜輸送あるいはPPi代謝に影響している可能性もある。これらの点を生化学的な知見をもとに実験的に解析する。
MAPKリン酸化シグナルのイメージングによる線虫の環境応答行動の研究

動物が環境変化を察知し、その情報を処理し、適応するという一連の環境応答の過程において、MAPK分子は中心的な役割を担うことが遺伝学的、生化学的に明らかにされてきている。しかしその一方で、生きた動物体内のMAPK活性化動態は未解明であった。そこで本研究では環境応答行動を示すモデル生物の線虫を用いて、昨年度までに味覚神経のMAPK活性をイメージングすることに世界で初めて成功していた。本年度はこの系を用いて、MAPK活性を制御する上流経路の特定とその活性化の特性を解析した。まず、サイクリックヌクレオチド依存性チャネルが抑制された変異株(TAX-4株)を用いて感覚刺激に依存したMAPK活性化を検討した。その結果、野生株で観察されたMAPK活性化がこの変異株では抑制されていることがわかった。この変異株では神経興奮を起こす各チャネル活性が抑制されるため、神経興奮とMAPK活性との関連が示唆された。そこで、神経活動のマーカーであるカルシウムシグナルとの時間的関連を調べた結果、MAPKは神経興奮とほぼ同期して活性が上昇していた。イメージングの定量性の良さを生かし、刺激の「持続時間や頻度」とMAPK活性との対応を定量解析した。すると、MAPK活性は神経興奮に依存しながらも、予想外に、一過的な神経興奮だけでは弱いキナーゼ活性しか誘導されず、むしろ、持続的な刺激や高頻度の繰り返し刺激によって強い活性化を生じるという特異的な制御を受けていることが明らかになった。神経興奮の持続時間や頻度は記憶形成や学習行動の鍵となるファクターであるが、学習過程において、一過的な神経興奮の「頻度」の情報を持続的な「神経機能の変化」へと変換する分子的機序は未解明である。本研究結果からこの変換過程にMAPK分子が関与する可能性が示唆された。本研究は、生きた動物体内でのストレス応答MAPキナーゼ(以下MAPK)活性のリアルタイムイメージングを行うことにより、環境応答の行動を作り出す過程でMAPK分子がどのように機能しているのかを解明することを目的とする。そのために、まず、生きた動物体内でシグナルを可視化するためのFRETプローブの作成および改良を行った。まず、プローブのシグナル/ノイズ比をあげるために、代表者が過去に作成したMAP3K活性を可視化するプローブの蛍光タンパクを他の同じ色の蛍光タンパクと置換し、もっとも高感度のものを選別し、新たなMAP3K活性可視化プローブを作成した。また、MAP3Kの下流MAPK分子についても可視化プローブを新たに作成し、3種類の候補プローブを得ることに成功した。これらも同様の蛍光タンパクの置換を行って、高感度のプローブを得た。次に、これらのプローブを染色体外に持たせた線虫において、発現の有無、毒性の有無を検討した。そのために、細胞の表皮、感覚神経、運動神経などに発現させるプロモータを線虫ゲノムから回収、および、他の研究者からの譲渡により、得て、線虫体内の任意の場所で任意のプローブを発現させるベクターを作成した。このベクターを試験し、線虫体内の神経や腸管などで蛍光を観察できることを確認した。これまで生きた動物細胞でストレスキナーゼのシグナルを実時間に可視化した例は他にほぼ皆無であり、高感度のMAPKシグナルのプローブを確立したことで、動物体内でのシグナル検出を目指すための核となる基盤技術を得た。上記の成果の一部を論文に発表した(MCB2009, Tomida et. al)。
砂層の液状化の効果に着目したシートフロー状砂移動機構

1.変動圧付加振動流場でのシートフロー状砂移動に関する実験現有の循環型振動流装置に新たに変動空気圧発生装置(設備備品)を付加することにより、高波浪時の漂砂現象を再現し、砂層内に発生する間隙水圧のシートフロー状砂移動への効果に着目した実験を行い、主に次の点が明らかとなった。(1)地盤内の間隙水圧変動は、変動周期が短いほど、地盤の深い位置ほど、水圧変動振幅は小さく、位相遅れが大きいことがわかった。(2)変動圧付加振動流場では、ゆるい地盤状態の場合初期に深い層まで砂移動が発生し、かなり速く地盤が密な状態に変化し、初期に比較すると砂移動が弱くなることがわかった。(3)変動圧付加振動流場での砂移動は、振動流のみによる場合よりも激しくなることがわかった。2.地盤内の間隙水圧変動に関する理論解析砂移動がない(振動流なし)場合の間隙水圧に関する山本の理論を適用し、実験値と比較検討し、主に以下の点が明らかとなった。(1)砂移動がない場合の間隙水圧変動は、山本の理論で説明できることがわかった。(2)変動圧付加振動流場での間隙水圧変動は、圧力変動のみの場合よりも小さくなることがわかった。