hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンクリート構造物の強度に及ぼす寸法効果と破壊進行領域の性状とに関する研究

1)強度に及ぼす部材寸法の影響について:寸法175×175×80mm(Sタイプ)、350×350×80mm(Mタイプ)、700×700×80mm(Lタイプ)という相似形で寸法の異なる3種類のコンパクトテンション型供試体を用いて、引張試験を行った結果、供試体寸法が大きくなるほど強度が減少することを確認した。その減少率は、供試体寸法が4倍になると12%16%であった。2)破壊進行領域の性状について:X線造影撮影法により、載荷中に供試体の一辺に設けたノッチ先端部からコンクリート内部に発生し、成長して行く微細ひび割れ群を検出するのに成功した。最大荷重時における微細ひび割れの発生状況を比較した結果、ひび割れの進行方向と直角方向の微細ひび割れ領域の幅は供試体寸法が大きくなってもその比率ほど大きくならないことが分かった。一方、その微細ひび割れ領域のひび割れ進行方向の長さは、供試体寸法が大きくなると、その寸法比よりもかなり大きな比率で増大する傾向があることが分かった。また、AE発生点は、ノッチの先端付近からノッチの長さ方向にある幅を持って進行し、AE発生領域を形成することが分かった。このAE発生領域の大きさは、幅、長さともにX線造影撮影法で得られた結果よりもかなり大きいことが分かった。最大荷重時において、供試体寸法の比が1:2であるのに、AE発生領域の幅の比は1:1.6であり、AE発生領域の長さの比は1:3.2となった。同じ条件でX線造影撮影法による微細ひび割れ発生領域幅の比は1:1.6であり、その領域長さの比は1:4.7となった。3)破壊エネルギーについて:最大荷重時までに破壊に消費されたエネルギーを検出された破壊進行領域の面積および体積で除した破壊エネルギーの値は、部材寸法が異なっても、ほぼ一定値となる傾向が見られた。1.強度に及ぼす寸法効果について寸法175×175×80mm,350×350×80mm、700×700×80mmという相似形で寸法の異なる3種類のコンパクトテンション型供試体を用いて、引張試験を行った結果、供試体寸法が大きくなるほど強度(最大荷重/破壊断面積)が減少することを確認した。その減少率は供試体寸法が4倍になると12%16%であった。また、コンクリートの圧縮強度が大きくなるほどその減少率は大きくなる傾向が見られた。2.破壊進行領域の性状について寸法効果試験と同じ形状寸法の供試体を用いてX線造影撮影法より、載荷中に供試体の一片に設けたノッチ先端部からコンクリート内部に発生し、成長していく微ひび割れの状況を検出することに成功した。それぞれの供試体における最大荷重時における微細ひび割れの発生状況を比較した結果、ひび割れの進行方向と直角方向の微細ひび割れ領域幅に及ぼす供試体寸法の影響はあまり大きくなかった。一方、その領域のひび割れ進行方向の長さは、供試寸法の比よりもかなり大きな率で増大する傾向があることが分かった。3.破壊エネルギーについて最大荷重時までに使用されたエネルギーを、X線造影撮影法によって得られた、そのときまでに発生した微細ひび割れ領域の断面積で除した値は、供試体の寸法が変化してもほぼ一定になる傾向が見られた。平成7年度は、6年度に引き続き相似形で寸法の異なるコンクリート引張供試体を用いて載荷試験を行い、載荷中に生じる破壊進行領域の性状とその時の荷重-開口変位曲線から得られる破壊に消費されたエネルギーとを調べる実験を行った。

破壊進行領域を調べる方法としては、主として、X線造影撮影法を用いた。しかし、研究の途中で、この方法で得られた微細ひび割れ発生領域の外周に、微細ひび割れとは明瞭には判別できない雲状の領域が見られることがあり、破壊進行領域はX線造影撮影法で検出されるものよりもさらに広いのではないかと推定された。そこで、本年度の実験計画を少し変更して、AE三次元位置評定試験をX線造影撮影実験と併せて行うことにより、コンクリートの破壊進行領域の性状を調べた。結果の概要は次の通りである。1)破壊進行領域の性状について:AEの発生は、荷重の初期から始まり、最大荷重のほぼ50%付近から急激に増加し、最大荷重を過ぎると増加が緩やかとなることが分かった。AE発生点は、ノッチの先端付近からノッチの長さ方向にある幅をもって進行し、AE発生領域を形成することが分かった。このAE発生領域の大きさは幅、長さともにX線造影撮影法で得られた結果よりもかなり大きいことが分かった。最大荷重時において、供試体寸法の比が1:2であるのに、AE発生領域幅の比は1:1.6であり、AE領域長さの比は1:3.2となった。また、同じ条件で、X線造影撮影による微細ひび割れ発生領域幅の比は1:1.6であり、その領域長さの比は1:4.7となった。2)破壊エネルギーについて:最大荷重時までに破壊に消費されたエネルギーを検出された破壊進行領域の面積及び体積で除した破棄エネルギーの値は、部材寸法が異なってもほぼ一定である傾向が見られた。
湖沼における従属及び半独立栄養性鞭毛藻の分布とその役割に関する基礎的研究

湖水の栄養レベルの異なる日本の31湖沼で、湖の表層水中に出現した細菌、ピコシアノバクテリア、真核性ピコプランクトン、鞭毛虫(藻)、そして繊毛虫の密度を水温が律速しない時期に調べ、湖水の栄養塩濃度との関係、または微小生物間の密度の関係を検討した。その結果、細菌の密度と繊毛虫の密度がともに全リン量、全窒素量、クロロフィルa量と正の相関を示し、TN:TP比と負の相関を示した。対数変換した繊毛虫の密度は対数変換したクロロフィルa量の一次回帰式で表せた。今回求めた細菌と繊毛虫の密度やそれらを表す回帰式は従来の報告値と大きく異なることがなかった。しかし、鞭毛虫の密度は過去の報告ほど高くはなく、従来報告されているように細菌の密度と密な関係は得られなかった。ハイビジョンカメラを用いることによって、湖水の栄養レベルの異なる日本の15湖沼に出現する原生動物相(鞭毛虫、鞭毛藻、繊毛虫、太陽虫、アメーバ)を初めて明らかにした。霞ケ浦に隔離水界を6基設置し、ハクレンの密度がプランクトン群集に与える影響について調べた。鞭毛虫の変動は、捕食者である枝角類と餌となる細菌の変動の双方によって有意に説明されたが、説明される変動の割合はわずかに9%足らずであった。鞭毛虫は、ピコシアノバクテリアを摂食することも知られているが、本実験ではピコシアノバクテリアは有意な説明変数には選ばれなかった。鞭毛藻の変動はハクレンの密度と溶存無機態窒素によって共に有意に説明された。しかし、係数の符号がそれぞれプラスとマイナスで、どちらも食物連鎖から予想される符号とは逆であった。ハクレンと鞭毛藻の正の関係は、間接的な因果関係に基づいていると考えられた。これまで湖沼生態系の構成要素として見落とされてきた鞭毛藻(10μm以下で葉緑体を持つ)と鞭毛虫(同じく葉緑体を持たない)について、様々な栄養段階の湖沼(32水域35地点:支こつ湖、洞爺湖、阿寒湖、網走湖、渡島大沼、十和田湖湖心、十和田湖子の口、中禅寺湖、湯の湖、木崎湖、中綱湖、青木湖、野尻湖、諏訪湖、女神湖、白樺湖、蓼科湖、猪名湖、琵琶湖、丸池、みどり池、琵琶湖北湖、琵琶湖南湖、湖山池、池田湖、鰻池、霞ヶ浦湖心、霞ヶ浦高浜中心、矢作ダム、秋神ダム、阿木川ダム、下小鳥ダム、御母衣ダム、高根ダム、岩屋ダム)での分布調査をおこなった。生物生産の活発な時期(春、秋の循環期と夏)の表層水について、微生物食物連鎖を構成する細菌、ピコファイトプランクトン、鞭毛藻(虫)、繊毛虫、植物プランクトン、動物プランクトンの密度を求め、栄養塩の分析を行った。細菌の密度やクロロフィルa量は湖の栄養度の指標である全リンの濃度と有意な正の相関を示したが、鞭毛藻、鞭毛虫はともに全リンの量と有意な相関は示さなかった。鞭毛藻の密度は全リンの濃度が0.05μg/l以上の富栄養湖、過栄養湖では5000cells/ml以下と少なかった。5000cells/mlを越えたのは青木湖、下小鳥ダム、木崎湖、鰻池、蓼科湖の8点のみであった。最大値は下小鳥ダム(全リンの平均値:0.011mg/l)5月の27800cells/mlであった。

一方、鞭毛虫の密度は3000cells/ml以下であることが多く、これを越えたのは下小鳥ダム、鰻池、女神湖、みどり湖、蓼科湖、霞ヶ浦の7点で栄養レベルの高い湖でその密度は高くなることが観察された。最大値は女神湖(全リンの平均値:0.016mg/l)5月の9500cells/mlであった。湖水の栄養レベルの異なる日本の31湖沼34水域で、おのおのの湖の表層水中に出現した細菌、ピコシアノバクテリア、真核性ピコプランクトン、小型鞭毛虫(藻)(<20μm)、そして繊毛虫の密度を水温が律速しない時期(原則として春、夏、秋の3回)に調べ、湖水の栄養塩濃度との関係、または微小生物間の密度の関係を検討した。その結果、細菌の密度と繊毛虫の密度がともに全リン量、全窒素量、クロロフィルa量(全量、10μm<、2-10μm、2μm>)と正の相関を示し、TN:TP比と負の相関を示した。細菌の密度は全リン量とクロロフィルa量双方の重回帰式で表すことで最も高い決定係数が得られた。対数変換した繊毛虫の密度は対数変換したクロロフィルa量の一次回帰式で表せた。今回求めた細菌と繊毛虫の密度やそれらを表す回帰式は従来の報告値と大きく異なることはなかった。しかし、鞭毛虫の密度は過去の報告ほど高くはなく、従来報告されているように細菌の密度と密な関係は得られなかった。<2μmのクロロフィルa量はピコ植物プランクトンの密度と相関をもたなかったが、全栄養段階の水域でクロロフィルa全量および他の分画のクロロフィルa量と正の相関を示し、クロロフィルa全量に依存した値として現れる傾向が認められた。そのため、2μmのフィルターで濾過された分画のクロロフィルa量が何を表すのかが検討課題になった。各湖沼の対数変換したピコシアノバクテリアの密度の最大値は10^3cells ml^<-1>のオーダー以下の湖沼(湯の湖と丸池)を除外すると対数変換した全リン量と正の(r=0.40,n=32,P=0.021)、TN:TP比(r=-0.51,n=32,P=0.0028)と負の相関を示した。真核性ピコプランクトンは全リン量が7mg m^<-3>未満の貧栄養湖には出現しなかった。湖水の栄養レベルの異なる日本の31湖沼で、湖の表層水中に出現した細菌、ピコシアノバクテリア、真核性ピコプランクトン、鞭毛虫(藻)、そして繊毛虫の密度を水温が律速しない時期に調べ、湖水の栄養塩濃度との関係、または微小生物間の密度の関係を検討した。その結果、細菌の密度と繊毛虫の密度がともに全リン量、全窒素量、クロロフィルa量と正の相関を示し、TN:TP比と負の相関を示した。ハイビジョンカメラを用いることによって、湖水の栄養レベルの異なる日本の15湖沼に出現する原生動物相(鞭毛虫、鞭毛藻、繊毛虫、太陽虫、アメーバ)を初めて明らかにした。霞ケ浦に隔離水界を6基設置し、ハクレンの密度がプランクトン群集に与える影響について調べた。鞭毛虫の変動は、捕食者である枝角類と餌となる細菌の変動の双方によって有意に説明されたが、説明される変動の割合はわずかに9%足らずであった。鞭毛虫は、ピコシアノバクテリアを摂食することも知られているが、本実験ではピコシアノバクテリアは有意な説明変数には選ばれなかった。鞭毛藻の変動はハクレンの密度と溶存無機態窒素によって共に有意に説明された。しかし、係数の符号がそれぞれプラスとマイナスで、どちらも食物連鎖から予想される符号とは逆であった。ハクレンと鞭毛藻の正の関係は、間接的な因果関係に基づいていると考えられた。
超微細血管吻合を用いた新しい小臓器・複合組織移植実験モデルの技術確立と機能解析

超微細血管吻合技術を用いて種々の小臓器移植モデルを作成し手法を改良した。ラットを用いた眼球移植モデルでは、血管柄付き末梢神経移植を中心に、手術手技の確立と評価を行った。末梢神経のドナーは正中神経と顔面神経を用いた。網膜への直接の神経縫合は技術的に困難であったため、強膜の小切開から神経断端を網膜下に差し込み、神経を埋入した。神経の伸長は認められたものの再生率は低かった。また血管吻合技術の改良をではレシピエント側とドナー側の血管口径差を解消するために小口径動脈の側端吻合を開発した。またカニクイザルを用いた子宮移植モデルでは、血管吻合の腰式に改良を加え、術式の単純化を図った。複数の同種複合組織移植モデルを同時進行で行った。眼球移植に関しては、血管柄付き顔面神経移植において手術手技の改善を図った。眼球の強膜を切開し顔面神経断端を正確に縫着することが手技的に困難を伴うため、神経断端を内部に押し込むように神経近位部を強膜に縫い付けることで、神経の接合を図った。子宮移植に関しては、滋賀医科大学動物実験センターにてカニクイザルを用いて同種子宮移植実験を慶応大学産婦人科と合同で行った。血管吻合の様式に改良を加え術式の単純化を図った。深部での操作や端側吻合を避け、浅い部分での端端吻合で、かつ最小限の血管吻合を行うこととした。迷走神経再生実験も胃食道外科と合同で行った。食道前面を走行する迷走神経の断端を胃壁内に埋入して縫着して迷走神経の胃壁への神経再生を図った。眼球移植における血管柄付き末梢神経移植を中心に、手術手技の改善と評価を行った。動物は主としてラットを用い、末梢神経のドナーは正中神経と顔面神経を用いた。網膜への直接の神経縫合は技術的に困難なため、強膜の小切開から神経断端を網膜下に差し込み、神経周膜を強膜に10-0、11-0ナイロンで縫い付けることで神経を埋入しているが、スリットをあける際に網膜が穿孔し硝子体が流出しやすかったため、手技的な改善を行った。またドナー神経の選択、挙上に関しても、神経断端に割をいれて開くことで断端を大きくし神経再生を促進する、神経弁を島状皮弁として移動性を増す等の改善を行い、血管柄付き神経から網膜への神経再生が示唆された。一方で末梢神経移植では、その遠位端を更に脳に接続する必要があるのが問題が残る。最近、国際学会にてラットを用いた同種眼球移植の報告がピッツバーグ大学形成外科からあり、直接研究者とコンタクトを取る機会を得た。動物種はラットで眼球を同種間で移植しており、ドナー側は開頭後、側頭骨を一部皮弁(眼球、眼窩内容、顔面皮膚を含む)側に付着させて視神経を長く採取し、レシピエント側は球後部で視神経を切断、皮弁神経と10-0ナイロン等で直接縫合することで視神経が外側膝状体まで神経が再生したとのことであった。しかし動眼神経等は縫合していないため視覚機能的評価はできていないとのことで、我々も今後は神経再生を組織学的検討から機能的評価を中心に行っていきたいと考えている。眼球移植における血管柄付き末梢神経移植を中心に、手術手技の確立と評価を行った。網膜への直接の神経縫合は技術的に困難なため、強膜の小切開から神経断端を網膜下に差し込み、神経周膜を強膜に10-0、11-0ナイロンで縫い付けることで神経を埋入した。スリットをあける際に網膜が穿孔し硝子体が流出しやすかったため、手技的な改善を行った。またドナー神経の選択、挙上に関しても改善を行った。視機能の評価法としては対光反射が考えられるが、縮瞳させるためには動眼神経の縫合が必要となる。しかし動眼神経の露出は頭蓋底での剥離が必要なため、手技的に困難であった。また血管吻合技術の改良を行った。小臓器移植において超微小血管吻合の際に、レシピエント側とドナー側の血管口径差が問題となる場合が多い。静脈に関しては血管の拡張性が高く、また血流が細→太のため血栓を生じにくいのに対し、動脈は拡張性が低い上に太→細への血流となるため血栓を生じやすい。同程度の口径の血管が術野に見つからないことも多く、存在しても剥離のため攣縮や損傷のリスクがある。動脈側端吻合法はこうした問題を解消できる方法ではあるが、過去の報告は大口径の血管についてのみの報告で、0.8mm以下の小口径動脈に関しての報告はなかったが、ラット大腿動脈に下腹壁動脈を11-0、12-0ナイロンにて側端吻合し、良好な開存性を保つことを確認した。本法は小臓器移植の血管吻合において有用な技法のひとつになると考えられた。以上、小臓器移植としての眼球移植は視機能再建は現時点では困難であるものの、血流維持・生着という観点では手技的に可能であると考えられた。

末梢神経のドナーは正中神経と顔面神経を用いた。網膜への直接の神経縫合は技術的に困難であったため、強膜の小切開から神経断端を網膜下に差し込み、神経を埋入した。神経の伸長は認められたものの再生率は低かった。また血管吻合技術の改良をではレシピエント側とドナー側の血管口径差を解消するために小口径動脈の側端吻合を開発した。またカニクイザルを用いた子宮移植モデルでは、血管吻合の腰式に改良を加え、術式の単純化を図った。組織学的検討では神経の伸長を認めたが、視覚の機能的評価は困難であった。視機能の評価法としては対光反射が考えられるが、これには視神経だけでなく、縮瞳させるために動眼神経も縫合する必要がある。しかし現在の我々の方法では動眼神経は同定、縫合していないため、評価できない点が課題である。再建外科移植動物としては、飼育の容易さやコストの面からやはりウサギよりラットが良いと思われた。また対光反射による視機能評価のために、動眼神経の縫合を行いたいと考えている。ラットでは動眼神経の露出は頭蓋底で行う必要があると思われ、手技的に可能かどうか、まずは解剖学的に検討したい。眼球移植に関しては神経の再生が見られたが再生率は低かった。網膜に移植神経がきれいに接合することが再生にとって重要であるが、網膜は非常に薄いため神経の接着面が狭く、神経の伸長が起こりにくかったと考えられる。移植神経の切断面を工夫し接着面を多くするようにすることが必要と考えられる。子宮移植に関しては、吻合部やその他の部位からの出血が多く、止血に難渋した。ヘパリン化や輸血のタイミングなどに問題が残ると考えられる。迷走神経縫合に関しては、胃壁内の神経を探すことが困難であったため胃壁内への埋め込みを試みたが、神経同士の縫合でないと再生率は低いと考えられるため、適切な候補となる神経を探す必要がある。眼球移植に関してはさらに手術手技の改善を図り再生率を高める工夫を行ったうえで、免疫組織化学染色を用いて神経再生を評価したいと考えている。子宮移植に関しては血管吻合が主たる問題であるため、吻合様式(端々か端側か)、吻合血管(深子宮動脈、卵巣動脈)、何本つなぐか(左右、子宮動脈、卵巣動脈があるがそのうち最低何本で全体の潅流が可能か)など、さらに検討を重ねていきたいと考えている。
産業クラスターにおけるソーシャル・キャピタルの国際比較研究

産業クラスターの環境適応力を明らかにすることが研究目標である。その地域におけるソーシャル・キャピタルの概念を仮説として設定したが、さらに企業家ネットワークだけではなく地域の人間関係やコミュニティの性質をさらに研究する必要があることがわかった。国際比較調査による研究によれば、ソーシャル・キャピタルだけではなく、産業クラスターにおける「企業間取引と地域コミュニティの二重性」の関係が重要であるとの知見を得た。今年度は本研究「産業クラスターにおけるソーシャル・キャピタルの国際比較研究」の初年度であり、最終的な研究成果のイメージと研究推進のスケジュールについて具体的に研究をどのように進めるかを確認した。本研究のテーマは企業家ネットワークの背後にあるソーシャル・キャピタルが産業クラスターの競争力や環境適応力に大きく影響しているという仮説を検証することにある。したがって、「ソーシャル・キャピタル」がキー・コンセプトであり、この概念をいかに定義し構成するかが本研究の意義を決定する。そこで本年度は「ソーシャル・キャピタル」に関する文献調査を進めながら、現実の産業クラスターや企業家ネットワークに関する調査を実施して、「ソーシャル・キャピタル」の理論的枠組みをモデル化することを試みてきた。同時に、その国際比較の調査研究を通して、実証研究にたえる「ソーシャル・キャピタル」のモデルを構築しようと研究を進めてきた。また、国内とヨーロッパの産業クラスターに関する調査を実施して、クラスター間、そして国別の企業家ネットワークの構造や機能について、類似と相違について分析した。たとえば、日本の産業クラスターにおける企業家は(地域の振興など)地域の課題解決には距離を置き、積極的にコミットしない行動をしているようにみえる。企業家ネットワークを形成する動機づけが、日本と海外のクラスターでは異なるのかもしれない。地域に関する意識の違いが存在するようにみえるが、それが産業クラスターの競争力にどうような影響を与えているのかも調査している。現在、今年度の調査研究の結果を精査しているおり、本研究を前提として来年度さらに深めたい。本年度、本研究「産業クラスターにおけるソーシャル・キャピタルの国際比較研究」を推進するために、フィールド調査を中心として国際比較調査を実施した。ソーシャル・キャピタルの概念はさまざまな研究で言及され、研究対象となってきたが、実証研究に耐える概念としてその定義にコンセンサスが得られているわけではない。しかし、本研究では、「ソーシャル・キャピタル」がキー・コンセプトであり、この概念をいかに定義し利用するかが本研究の意義を決定する。ソーシャル・キャピタルが確立しているように見える地域とそうでない地域を比較して、どのような社会的経済的な変数が異なるか、またソーシャル・キャピタルを研究するにあたってどのような変数を選択するべきかを検討してきた。国内とヨーロッパの産業クラスターの調査を実施して、クラスター間、そして国別の企業家ネットワークの構造や機能について、類似と相違について明らかにする必要があった。今年度、フィンランドの産業クラスターを調査し、産官学の協力体制の基盤、さらに地域のソーシャル・キャピタルの実体を再確認した。日本の産業クラスターや地域との類似性と相違点について、一定の知見を得たと思われる。近年、どの国でも産学官の連携をうたい文句にして政策を展開しているが、国々や地域ごとに実体は大きく異なり、その機能や成果に大きな影響を与えていることを確認できた。異なる地域や産業クラスターを比較するためのアンケート調査の前提となる仮説を設定する段階に到達したと考えている。現在、今年度の調査研究の結果を精査しているおり、最終年度の成果報告に向けて、来年度さらに研究を深めたい。産業クラスター(産業集積)の競争力や環境適応力を決定する重要な要因として,ソーシャル・キャピタルの役割を実証研究することが当研究の目的である。産業クラスターについては,理論的研究と実証研究が十分に連結されていない。それをソーシャル・キャピタルの概念を導入して,それを可能とするとともに,政策に活用できる理論としたい。ソーシャル・キャピタルについては,さまざまな視点から研究されているが,実証研究にたえる概念にまでは十分に高められているわけではない。しかし,本研究では信頼関係を15のパラメーターで指数化して,ソーシャル・キャピタルの代理変数として,産業クラスターの国際比較調査を進めている。イタリアのプラート,フィンランドのミッケルと日本の燕及び尾張一宮を対象として産業クラスターを比較調査してきた。産業クラスターは経済的な取引関係だけではなく,それがコミュニティとしてどのように機能するかが重要である。コミュニティの基盤となるのはソーシャル・キャピタルであり,その経済的な取引関係の効率性,そして競争力を支えるものはソーシャル・キャピタルである。この視点から見ると,産業クラスターの構成員からなるコミュニティの性格が重要であり,それがソーシャル・キャピタル度として表現される。産業クラスターのパフォーマンス,そしてその変化のメカニズムと構造をソーシャル・キャピタルと関連させて研究をまとめる。最終年度にあたり,残された調査を実施しながら,全体の理論構成をさらに明確にしてゆく。研究結果を報告書だけではなく,出版したいと考えている。産業クラスター(産業集積)の競争力や環境適応力を決定する重要な要因として、ソーシャル・キャピタルの役割を実証研究することが当研究の目的である。とくに、産業クラスターが外部市場環境や技術革新に適応しながら競争力を維持するメカニズムと仕組みを、国際比較調査することで明らかにした。

産業クラスター内部の企業家ネットワークの重要性はしばしば指摘されているが、これまでの研究の過程で、企業家ネットワークの背後にあるソーシャル・キャピタルが産業クラスターの競争力や環境適応力に大きく影響しているという仮説を設定した。この仮説を検証することが本研究の目的である。ソーシャル・キャピタルの概念を実証にたえるように確定することも必要であり、この予備的研究も本研究の重要な目的である。ソーシャル・キャピタルの本質は「信頼」であると考えられるが、山岸などの研究によって、実験心理学の観点から研究が進められてきた、従来の信頼の概念は必ずしも明確ではない。新しい視点を信頼、そしてソーシャル・キャピタルの概念に内容を与えることが必要であるように思われる。また、経済学の取引関係に適用されてきた信頼の概念とは整合的ではない。産業クラスターの環境適応力に関する議論を深めるためには、地域におけるソーシャル・キャピタルの概念や信頼の概念をさらに深める必要があり、これは企業家ネットワークだけではなく地域の入間関係やコミュニティの性質をさらに研究する必要があるだろう。国際比較調査による研究によれば、ソーシャル・キャピタルだけではなく、産業クラスターにおける「企業間取引と地域コミュニティの二重性」の関係が重要であることが明らかになった。
リニアモーターを利用した補助心臓装置の開発

【研究背景】現在の人工心臓装置はポンプ部(駆動部)が血液と接触するため、血栓塞栓症のリスクが高く,また血栓塞栓症を予防するための抗凝固療法にともなう出血性合併症の頻度が高く、長期の使用の障害となっている。一方、血液と接触しないタイプの補助心臓装置として、心臓周囲をバルーンでくるみ空気圧で心臓の周期に合わせて収縮を補助するAssist cup形式の補助心臓装置のアイデアがあるが、空気駆動方式のためバルーン・駆動装置を合わせた容積が大きく体内に植え込むことが困難で実用化されなかった。【研究実績】Assist cup形式のバルーンをネット方式に変更し、駆動源(アクチュエーター)として空気駆動からリニアモーターを用いる新たな補助心臓装置を考案した。大幅な容積低下が可能で、完全体内植え込み型の補助心臓システムの開発を目標としている。平成1516年度において、心尖からのびる8本のステントと、その間を牽引する網目状の繊維で形成されるAssist Netを作成した。網目状の繊維を心尖部にて束ねて、この繊維束を牽引・解放を繰り返すことで心臓を補助する。ラテックスゴムを用いて疑似心臓・循環システムを作成し、このAssist cupによる循環補助実験を行い、心臓の収縮が期待できない重症心不全においても十分な補助が可能であることを確認した。さらに1)Assistcupの実際の心臓に合わせた至適デザインの変更、2)リニアモーターの基本設計(必要出力および必要電力の算定、必要移動速度、移動距離の算定)を行った。平行して3)生体信号との同期作動のため補助心臓制御装置(Device controler, software)の開発を行った。心臓移植の対象となるような重症心不全患者のリニアモーターを用いた新たなタイプの補助心臓装置(Assist cup)の開発を目指して実験を始めている。平成15年度に心臓と接するAssist Cup(1リニアモーター型)の基本的構造設計を行った。具体的には擬似拡大心臓(200mlバルーンと循環回路)にAssist cupを装着しで出力実験を行うため、簡単なAssist cupを作成した。台形の円盤状木型(6cmx4cmx2cm)に四つのアルミ製薄版(1.5cmx15.0cm)を、ヒンジを介して固定した。アルミ薄板の先端に滑車をつけワイヤーを収縮中心の台形木型から牽引できるようにした。リニアモーターは日立金属リニアモーター(日立金属FP100)とリニアモーターコントローラ(FPD600)を購入予定している。リニアモーターコントロールソフトウエアを補助心臓装置用に利用できるように設計依頼している。平成16年度には補助心臓として必要なリニアモーターの出力特性を擬似心臓装置を用いて測定する予定である。さらに、アドリアマイシン豚心不全モデルを用いて実際の植え込み実験を行い、インピーダンスカテーテルを用いた心機能解析、3Dエコー、高速度ビデオカメラを用いての壁運動解析を行い、リニア-モーターによる至適なAssist条件を検討するする予定である。多数リニアモーター駆動によるAssist cupの基本設計も行う予定である。
装飾農園の変容にみるイギリス農業コミュニティの発展と継承

平成30年度は、当初の計画の通り18世紀における「装飾農園」の誕生と初期の発展について研究を進めた。また、夏季長期休暇にはおよそ2週間の現地調査及び資料収集を行った。詳細は、以下の通りである。まず、背景となる18世紀後半の農業の近代化について調査した。この時代はノーフォーク農法の開発に象徴されるようにイギリスの農業が近代化し始めた時期で、アーサー・ヤングの『農業年鑑』(1784年)や農業委員会の『農業委員会通信』(1797年)などに寄せられた様々な論考の中に近代化の問題点が考察できる。これと併行して、18世紀前半から登場していた風景式庭園に農業が持ち込まれる経緯についても考察した。この時代の造園主たちの多くは若き日にグランド・ツアーを経験しているが、彼らはイタリアにおいて数多くの庭園を訪問しており、そこでの体験が帰国後の自らの造園にいかされているケースが見られる。イタリアでの訪問先の中に、実際的な農業の要素が敷地内周縁部の農業施設だけではなく領主の本館にも導入されている庭園があり、夏季の現地調査においてその具体的な事例を確認し資料収集を行なった。さらに、イタリアの影響を受けたと考えられるジョン・プローの『装飾農園』(1795年)などを検証し、論文としてまとめた。この作品が出版されるより少し前にロイヤル・アカデミーが設立されたが、初代会長ジョシュア・レノルズの「第1講話」によればアカデミー設立の目的はイギリスの「装飾」を洗練させることだった。その影響を受けたと思われるこの作品においても、農園の本質的な部分である実際的な生産性だけではなく、建物の美観、即ち「装飾」性も極めて重要であるということが著者の基本方針であることを明らかにした。装飾農園に大きな影響を与えたと思われるイタリアのヴィラ・エモなどの庭園の現地調査や資料収集を行い、また、装飾農園の実態の一端を明らかにする文献資料であるプローの二つのパターン・ブック『田園建築』と『装飾農園』について詳細に検証できた。これら、イタリアの事例とその影響を受けたイギリスの建築書は、イギリスの装飾農園の18世紀における誕生と発展の過程を確認するための重要な指標であり、18世紀の装飾農園について明らかにするという計画段階での初年度の目標には近づくことができた。しかし、その背景となる農業の近代化自体については20世紀後半以降の歴史研究書のいくつかには当たれたが、第一次資料である『農業委員会通信』はまだ十分に解読できていない。『農業委員会通信』は前回の科研の研究「イギリス近代の村の発展における景観の意義」においてもその中に含まれる建築や村に関わる論考を取り上げたが、本書に掲載されている文章の多くは農業実践そのものに関わるものであり、そこに庭園と農業との結びつきを探る手がかりがある。しかし、その数が予想外に多いため未だ一部しか読めておらず、この方面での進展はやや遅れていると言える。まず、進展が遅れている18世紀における農業史の研究を進め、前年度分の研究計画を完了しておきたい。イギリスの農業革命の詳細については先行研究が多く、そのまとめが必要になる。特に、『農業委員会通信』の中で研究が進まなかった部分を補いたい。本年度の計画は、そのあとの18世紀末から19世紀初めにおける「装飾農園」の展開を対象としている。最初に、この時期のパターン・ブックなどの資料や実際の装飾農園の造園の動きについて考察する。フランス革命からナポレオン戦争時のイギリス農業の変化・発展については、多様な立場からの研究がなされていると予想できるので、資料収集を行いながら研究を進めていきたい。18世紀末から19世紀初めという時代は、ちょうどロマン派文学の隆盛期に重なる。この時期には、ロマン派詩人のコオルリッジのパンティソクラシー計画などに代表されるようなユートピア計画が現れた。それらの理論的根拠となったユートピア思想について、トマス・モアの思想からの変化を辿ってこの時代特有の理想郷論を考察し、さらにその実践例について調査していきたい。

その影響を受けたと思われるこの作品においても、農園の本質的な部分である実際的な生産性だけではなく、建物の美観、即ち「装飾」性も極めて重要であるということが著者の基本方針であることを明らかにした。装飾農園に大きな影響を与えたと思われるイタリアのヴィラ・エモなどの庭園の現地調査や資料収集を行い、また、装飾農園の実態の一端を明らかにする文献資料であるプローの二つのパターン・ブック『田園建築』と『装飾農園』について詳細に検証できた。これら、イタリアの事例とその影響を受けたイギリスの建築書は、イギリスの装飾農園の18世紀における誕生と発展の過程を確認するための重要な指標であり、18世紀の装飾農園について明らかにするという計画段階での初年度の目標には近づくことができた。しかし、その背景となる農業の近代化自体については20世紀後半以降の歴史研究書のいくつかには当たれたが、第一次資料である『農業委員会通信』はまだ十分に解読できていない。『農業委員会通信』は前回の科研の研究「イギリス近代の村の発展における景観の意義」においてもその中に含まれる建築や村に関わる論考を取り上げたが、本書に掲載されている文章の多くは農業実践そのものに関わるものであり、そこに庭園と農業との結びつきを探る手がかりがある。しかし、その数が予想外に多いため未だ一部しか読めておらず、この方面での進展はやや遅れていると言える。まず、進展が遅れている18世紀における農業史の研究を進め、前年度分の研究計画を完了しておきたい。イギリスの農業革命の詳細については先行研究が多く、そのまとめが必要になる。特に、『農業委員会通信』の中で研究が進まなかった部分を補いたい。本年度の計画は、そのあとの18世紀末から19世紀初めにおける「装飾農園」の展開を対象としている。最初に、この時期のパターン・ブックなどの資料や実際の装飾農園の造園の動きについて考察する。フランス革命からナポレオン戦争時のイギリス農業の変化・発展については、多様な立場からの研究がなされていると予想できるので、資料収集を行いながら研究を進めていきたい。18世紀末から19世紀初めという時代は、ちょうどロマン派文学の隆盛期に重なる。この時期には、ロマン派詩人のコオルリッジのパンティソクラシー計画などに代表されるようなユートピア計画が現れた。それらの理論的根拠となったユートピア思想について、トマス・モアの思想からの変化を辿ってこの時代特有の理想郷論を考察し、さらにその実践例について調査していきたい。夏季長期休暇の最中に海外において現地調査および資料収集を行なったが、当初の計画では3週間の滞在を予定していたのが諸事情により2週間にせざるをえなくなった。そのため、海外渡航費用が少し減額になった分、当初予算の幾分かを次年度の使用に回すことになった。来年度は、その使用額を文献資料の購入など、今年度の予定変更を補うために使用する予定である。
Ｗｅｂ数学学習システムの普及促進のための改良と汎用化

大学における初年次数学教育において有効である数学eラーニングシステムをより普及させるため,その普及の障害と考えられるコンテンツの拡充とユーザーの利便性の観点から,システムに依存しない改良とコンテンツ開発環境の改善に取り組んだ.コンテンツ開発環境はシステムに大きく依存するが,各システムのコンテンツの構造の分析によって教材共有化に必要な数学eラーニングコンテンツの仕様(MeLCS)を提案するまでに至った.また学生の利用の利便性について,数式処理システムに依存するキー入力における利便性をはかるため,汎用的なソフトウェアキーボードの開発やタブレット用のアプリのプロトタイプ開発を行った.研究の目的は, Web数学学習システムのユーザーインターフェイス,コンテンツ(教材)の構造分析, CAS依存性の分析と教材の汎用化,教材の多目的利用がその主な趣旨である.この目的のために,問題入力システムの改良や学生の解答入力の改良,数式出力の改良などを年次目標として上げていた.当該年度においては,初年度に引き続き,本学のシステムであるMathOnWebをベースとした数学力評価システムの開発・改良において,問題入力システムの大幅な改良を行なった.この改良は, CAS依存文法以外にも必要であったさまざまな知識や開発技法の適用範囲を縮小し, CAS(Mathematica)の構文として動作するものを作製してシステムに投入することによりほぼ動作可能とすることができる.また, JavascriptによるLaTeX記法を可能にするMathJaxがwebMathematicaと混在可能であることを検証し,問題文の表記法について, LaTeX形式を汎用的に用いることができるように仕様を追加した.これにより複雑な手法を用いることなく問題文への数式表記が行うことが可能となっている.さらに, Javascriptによるキー入力支援(Keypad)を上記システムに導入し,解答入力における学生の心理的負担を軽減している.これらはMathOnWebでも利用可能である.また,問題データの汎用化とそのデータベースの作製については,現在比較的広く用いられていると考えられるSTACKと本学システムの問題データの構造の分析を行い,一般的なデータ構造を整理することができた.また,この分析に基づき,多目的利用についても, TeX内での計算処理などに用いるマクロの完成度を向上させ同目的に利用するための準備を行った.大学における数学教育に有効であると考えられるWebをベースとした数学学習システムについて,特に大阪府立大学において運用しているWeb数学学習システムと数学到達度評価システムについて,問題コンテンツおよびユーザーインターフェイスの改良と汎用化の研究を行った.具体的な研究実績は以下の通りである.Webをベースとする数学学習システムが一般に普及しない理由として,効果の検証が少ないために組織的な取組が行えず教員個人ベースでの取組が中心となってしまうことと学生の利便性がシステムによってまちまちで一般に学生が使おうとしない,効果があがらない,という悪循環に落ちいっていることが考えられる.それらを解消するための研究としてコンテンツの共有による教員負担の軽減化とユーザーインターフェイスの改良を目指した.現在比較的普及していると考えられるシステムにMoodleプラグインのSTACKがあるが, STACKと我々のシステムのコンテンツの構造を分析し,数学eラーニングのコンテンツ教材の構造を汎用的に解析して,幅広いシステムでの利用を目指したコンテンツ仕様の作成を提唱するに至った.目標としたサーバーの運用には至らなかったが,仕様についての提案は多くの研究者やCASベンダーの賛同も得られ今後の発展的展開の礎ができたと言ってよい.また,ユーザーの利便性について,キー入力に関するJavaScriptの開発など,システムに依存せず利用できるような環境ツールの作成を試み, H26年度からは実際に運用し学生の反応を今後確認して行ける段階まで研究が進んだ.ユーザーインターフェイスについてはさらにiPadなどのiOS端末における利便性を向上させるためのアプリ開発のプロトタイプの完成にまで至った.大学における初年次数学教育において有効である数学eラーニングシステムをより普及させるため,その普及の障害と考えられるコンテンツの拡充とユーザーの利便性の観点から,システムに依存しない改良とコンテンツ開発環境の改善に取り組んだ.コンテンツ開発環境はシステムに大きく依存するが,各システムのコンテンツの構造の分析によって教材共有化に必要な数学eラーニングコンテンツの仕様(MeLCS)を提案するまでに至った.また学生の利用の利便性について,数式処理システムに依存するキー入力における利便性をはかるため,汎用的なソフトウェアキーボードの開発やタブレット用のアプリのプロトタイプ開発を行った.研究の目的は, Web数学学習システム(以下現システム)をコンテンツ作成者(教員・管理者)と利用者(学生)の2つの立場から改良を加えることと,コンテンツ共用ができるようにするために,他の教育機関においても幅広く利用できるよう汎用化することである.所属機関において運用中の現システムは,開発業者に委託して改良することができる.今年度は主に,現システムを土台とし,大学教育推進プログラムの計画として行なわれた「数学到達度評価システム」の作成において改良を試みた.また,汎用化やシステム利用者の立場からのユーザーインターフェイス(以下UI)の改良について,基礎的な調査・研究・会合を行った.まず,上述の目的のうち,コンテンツ作成者の立場から「数学到達度評価システム」の問題作成機能の改良を考案し,開発・実現した.これにより,コンテンツの作成が一般教員にとって平易なものとなったと期待される.また, UIの改良として, Mathematicaのメーカーであるウルフラムのワークショップに参加し, iOSアプリとしての汎用化の可能性を調査した.ウルフラムによるiOSアプリには, UIとして重要な専用ソフトウェアキーボードが実装されており,これが本システムのUIにも適用できないかを検討した.また, Javascriptによる同様のソフトウェアキーボードも申請者独自に試作した.最後に汎用化の研究として,現システムのデータベース(以下DB)の構造が不明であるため,一般論として汎用化の方法やDBの構造を検討した.

DBの重要なポイントである単元間関連について,現システムの「線形代数」の利用実績ログからつまづきについて分析し,単元間の関連性を調査し,その結果を日本数学教育学会において論文発表した.ユーザが入力しやすいようにするためのマウス操作による入力については,キーパッド入力によりほぼ完了したと言えるが,タッチ操作などタブレット操作による方法については,アプリの作製を検討しているものの,技術的な力量の不足により現在そこまで至っていない.また, iPadなどでWebブラウザ上で動作させたときに専用キーパッドを導入する必要があるが,この作製もアプリにより実現を検討しているため進んでいない.教員の問題作成支援に関しては,モジュールとパラメータの組み合わせと文言の修正だけで問題を作成できる,というのが研究目的での目標であるが,ここまで単純化するには至っておらず,未だCASの文法に関する知見が必要とされる状況である.しかし, MathOnWebに関しては相当程度に単純化できており,深い知識がなくても複製して修正する等の方法で作成できる状況になっている.また,有料のCASやCAS自体が利用できないような組織や利用環境においても,システムを利用できることを目標としているが,現段階では有料のMathematicaおよび無料のMaximaを用いた両システムでの共通利用の目処が理論上たった段階である.最後に,「TeX/PDFの問題として出力する」および「Webアプレットとして活用する」という目的に関しては, TeXでの利用への準備はほぼできていると言える.しかし,タブレット端末などでの利用を想定したHTML5によるアプリ化などはまだ未着手なのが実情である.Web数学学習システムおよび数学到達度システム(以下システム)は現在所属機関において業者委託によって開発されている.これを, 23年度末あるいは24年度にかけてソースやDBの構造を公開してもらい,実際に改良に着手して行く予定であったが,システムの開発基盤である大学教育推進プログラムが打ち切りになったため,計画が変更され,次年度行う予定であった現システムの改良などが前倒しで行なわれることとなった.そのため,汎用化の研究の部分で予定を変更し, DB等については,別途システムとは別に設計し,現システムは他大学で運用されている類似のシステムとのコンテンツの共用化を目標に優先的に研究することとした.
Wirtingerの不等式の変種とその応用

4次対称群に対するWirtingerの不等式の証明についての検討をし,一般の有限コクセター群に対するWirtingerの不等式の形の予想を得た.更に,その証明の方針を立てた.オリジナルのGromovによるWirtingerの不等式はサイクルグラフ上の不等式であり,サイクルを正多角形としてユークリッド空間に埋め込んだ時に最適になるような不等式の族であった.有限コクセター群の場合には,予想される不等式は,コクセター群の幾何学的表現(つまり鏡映群としての表現)の表現空間に,コクセター群のケーリーグラフを同変写像で埋め込んだ時に最適となるような不等式の族になるであろうことは容易に想像がつくが,その係数を明示的に決定したというのが具体的な内容である.証明の大まかな流れは,我々が以前得たGromovのWirtingerの不等式に対する別証明と同様の方針によりできると考えられる.しかし,サイクルに比べてコクセター群のケーリーグラフはかなり複雑になるために,その中のどの点たちにどのようにCAT(0)不等式を適用すれば良いのかを見出すところが問題になる.これに対して我々が得たアイデアは,コクセター群の全ての元の,生成元の語としての表示を一つ固定し,この表示から定まるある4つの元に,幾何学的表現の時に最適となるようなパラメータでCAT(0)不等式を適用し,それらを足し合わせるというものである.4次対称群においては,このアイデアがきちんと機能することは確認した.漠然と予想していた結果が徐々に具体的な形で見えるようになってきたため.有限コクセター群に対して予想されるWirtingerの不等式の証明を完成させることが今後の研究の中心である.4次対称群の時の証明を見直すことで,一般の有限コクセター群にも適用できると考えられる指針を得ているので,これを元に計算を実行する.4次対称群に対するWirtingerの不等式の証明についての検討をし,一般の有限コクセター群に対するWirtingerの不等式の形の予想を得た.更に,その証明の方針を立てた.オリジナルのGromovによるWirtingerの不等式はサイクルグラフ上の不等式であり,サイクルを正多角形としてユークリッド空間に埋め込んだ時に最適になるような不等式の族であった.有限コクセター群の場合には,予想される不等式は,コクセター群の幾何学的表現(つまり鏡映群としての表現)の表現空間に,コクセター群のケーリーグラフを同変写像で埋め込んだ時に最適となるような不等式の族になるであろうことは容易に想像がつくが,その係数を明示的に決定したというのが具体的な内容である.証明の大まかな流れは,我々が以前得たGromovのWirtingerの不等式に対する別証明と同様の方針によりできると考えられる.しかし,サイクルに比べてコクセター群のケーリーグラフはかなり複雑になるために,その中のどの点たちにどのようにCAT(0)不等式を適用すれば良いのかを見出すところが問題になる.これに対して我々が得たアイデアは,コクセター群の全ての元の,生成元の語としての表示を一つ固定し,この表示から定まるある4つの元に,幾何学的表現の時に最適となるようなパラメータでCAT(0)不等式を適用し,それらを足し合わせるというものである.4次対称群においては,このアイデアがきちんと機能することは確認した.漠然と予想していた結果が徐々に具体的な形で見えるようになってきたため.有限コクセター群に対して予想されるWirtingerの不等式の証明を完成させることが今後の研究の中心である.4次対称群の時の証明を見直すことで,一般の有限コクセター群にも適用できると考えられる指針を得ているので,これを元に計算を実行する.
肝組織培養によるヒト伊東細胞の分離法についての研究

手術時得られた切除肝より比較的簡単に、しかも大量のヒト肝伊東細胞を分離する方法を確立した。1.方法:切除肝を細切し組織培養を行うと切片周囲に種々の細胞が増殖する。この細胞を8,13,18%metriamide溶液の三層比重遠心で上層、中層の境に集まる伊東細胞を多く含む細胞について伊東細胞の同定を行なった。伊東細胞の同定は光顕、電顕による形態学的検討、細胞内vitaminA含有脂肪滴の確認、retinol添加培養系でのretinolの取込にて行なった。また細胞中のdesmin陽性物質の存在を検討するため、培養細胞につきdesminに対する単および多抗体を用いてperoxidase antiperoxidase法による免疫組織化学的に染色を行なった。2.成績:(1)形態学的観察;三層比重遠心法により分離した細胞は光顕的には扁平、多足状で突起で互いに連なる。細胞内脂肪滴は培養組織周辺に伸展する細胞内には多数認められるが分離後には極く少数の細胞内にのみ認めない。電顕的には細胞内脂肪滴の存在、粗面小胞体の発達が特徴的でこれらの形態は従来から報告にあるヒトの伊東細胞について形態と極めて類似であった。(2)VitaminA蛍光の証明;蛍光顕微鏡下波長330nmの条件下で淡い蛍光が脂肪滴に一致して認めた。(3)Retinolの取込;retinol添加培養3日後には約80%の細胞内にvitaminAを含む脂肪滴の出現が見られた。(4)細胞内desminの証明;2ー4代継代培養した細胞内には核を中心にに拡がるdesmin陽性物質の存在が確認された。またこの方法では肝切片500mgから大略10^6個の細胞の採取が可能である。3,総括:ヒト伊東細胞を大量に分離する方法の報告は未だない。今後はこの方法にて分離したヒト伊東細胞を用いてヒトの肝線維化の機序を明らかにして行きたい。
昆虫の行動発現の神経生理機構に関わるNO/cGMPシグナルの役割

動物が状況に応じて適切に行動を選択し発現する神経生理機構の解明を目指してきた.一酸化窒素(NO)は神経伝達の修飾機構に関与するばかりではく,学習や記憶の基盤となる神経の可塑性に重要な役割を担う生理活性物質である.行動の切り換えや発現の神経生理機構においてNO/cGMPシグナルの中枢神経系での役割について昆虫をモデル動物として行動学実験,薬理学実験,生化学実験を行った.コオロギの喧嘩行動の切り換えと発現機構にはNO/cGMPカスケードが関与することが薬理行動学実験から明らかになってきた.そこで,NOの脳内発現機構を調べる第一段階として,コオロギのNO合成酵素mRNAの塩基配列を部分配列を決定し結果をGenBankに登録した(AB245472).この結果を基にin situ hybridization法によりNOS細胞の局在を調査中である.また,行動学的な実験では,行動履歴が行動発現にいかに関与するのかを雌雄の行動パタンを比較しながら検討してきた.これまで,オスのコオロギの喧嘩行動については多くの研究者が研究を行ってきたが,メス同士の喧嘩行動についてはよく知られていなかった.今回,メスのコオロギ同士も,オス同様に喧嘩をすることが行動学実験から証明することができた.オスのコオロギは相手の体表物質によって喧嘩行動を解発するが,メスでは別の信号が鍵刺激になることが示唆された.さらに,喧嘩行動のパタンはオスと類似することから,喧嘩を発現する脳内回路はオスとメスでは共有していると考えられ,今後は,その神経回路がいかに選択されて行動が発現するかを調べる必要が生じた.我々ヒトを含め、すべての動物は状況に応じて即座に適切な行動をとることで様々な環境に適応し進化してきた。「いかにして状況に応じた適切な行動を発現するのか」、その神経生理機構の解明を目指している。一酸化窒素(NO)は神経伝達の修飾機構に関与するばかりではく、学習や記憶の基盤となる神経の可塑性に重要な役割を担う生理活性物質でるが、NO-cGMPカスケードの中枢神経系での役割について詳細は未だ不明である。状況に応じて行動を切換える際の神経生理機構を解明するには、神経の可塑性や神経伝達の修飾作用の生理機構を解明することが必須である。昆虫の同定可能な神経回路網において、NOがどの様な役割を担っているか明らかにすることで、行動発現・切換えの神経生理機構を解明する。共同プロジェクトでは、コオロギとミツバチをモデル動物として採用し、フェロモンに対する行動応答と学習、記憶に関与する一酸化窒素の役割を解明している。個々の個体の行動は、以前の経験によりどの様に修飾され切替わるのか、昆虫のフェロモン行動をモデル系として研究を遂行している。プロジェクトは本年度9月から始まり、現在進行中であるが、その成果は、1.行動学的な実験により、フェロモン行動が経験学習により修飾を受けること、2.NO-cGMPカスケードがその経験学習に関与することが明らかになってきた。さらに、脳のどの領域で発現しているか解明するため、NO合成酵素、可溶性グアニル酸シクラーゼの抗体を作成しているところである。あらゆる動物は環境の変化に実時間で対応できるような適応的行動をとることができる.これは,動物が進化の過程で適応機構のひとつとして獲得した神経系の働きによるものである.したがって,動物が,いかにして状況に応じた適切な行動を発現するのか,その神経生理機構を理解することで,動物が進化の過程で獲得した情報処理機構を理解することにつながる.状況に応じて行動を切換える際の神経生理機構を解明するには,神経の可塑性や神経伝達の修飾作用の生理機構を解明することが必須である.昆虫の同定可能な神経回路網において,一酸化窒素(NO)がどの様な役割を担っているか明らかにし,行動発現・切り替えの神経生理機構を解明するため研究を続けてきた.共同プロジェクトでは,コオロギやミツバチをモデル動物として採用し,喧嘩行動と学習,記憶に関与するNOの役割を解明しようとしている.これまでに,雌コオロギの喧嘩行動と,雄コオロギの喧嘩行動の発現機構について行動学的な研究を進めてきた.そして,雌雄の行動発現パターンを比較するとで,雌雄の喧嘩行動発現にかかわる脳内の行動プログラム抽出機構について検討中である.一方,喧嘩行動の記憶にはNO/cGMPカスケードが関与することがわかってきた.しかし,NO合成酵素(NOS)の局在については未だ議論の余地が残っている.そこで,NOS塩基配列を決定し(NCBI AB245472),現在,コオロギの脳内における発現様式を確認中である.これにより,これまでに得られた組織学的手法により一酸化酵素産生細胞の局在についてより詳細に議論できるようになる.動物が状況に応じて適切に行動を選択し発現する神経生理機構の解明を目指してきた.一酸化窒素(NO)は神経伝達の修飾機構に関与するばかりではく,学習や記憶の基盤となる神経の可塑性に重要な役割を担う生理活性物質である.行動の切り換えや発現の神経生理機構においてNO/cGMPシグナルの中枢神経系での役割について昆虫をモデル動物として行動学実験,薬理学実験,生化学実験を行った.コオロギの喧嘩行動の切り換えと発現機構にはNO/cGMPカスケードが関与することが薬理行動学実験から明らかになってきた.

そこで,NOの脳内発現機構を調べる第一段階として,コオロギのNO合成酵素mRNAの塩基配列を部分配列を決定し結果をGenBankに登録した(AB245472).この結果を基にin situ hybridization法によりNOS細胞の局在を調査中である.また,行動学的な実験では,行動履歴が行動発現にいかに関与するのかを雌雄の行動パタンを比較しながら検討してきた.これまで,オスのコオロギの喧嘩行動については多くの研究者が研究を行ってきたが,メス同士の喧嘩行動についてはよく知られていなかった.今回,メスのコオロギ同士も,オス同様に喧嘩をすることが行動学実験から証明することができた.オスのコオロギは相手の体表物質によって喧嘩行動を解発するが,メスでは別の信号が鍵刺激になることが示唆された.さらに,喧嘩行動のパタンはオスと類似することから,喧嘩を発現する脳内回路はオスとメスでは共有していると考えられ,今後は,その神経回路がいかに選択されて行動が発現するかを調べる必要が生じた.