hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経細胞特異化の分子機構

神経回路の構築には、神経細胞の特異化やその制御が極めて正確に行われなければならない.我々は,ショウジョウバエ複眼の光受容細胞のニューロン分化において,核内リセプターCOUP-TFのショウジョウバエホモログであるSeven-upが,神経細胞数の恒常性維持に必須の働きをしていることを示した.ショウジョウバエ複眼において,ニューロンはEGFによって活性化されるrasシグナルによって誘導される.ニューロンになりうる性質を持っている細胞は多数存在するのに,各個眼には必ず8個のニューロンが誘導され,偏差は0である.拡散性の因子による誘導がこのような高い精度で行われるには,誘導を正に制御するだけでなく,シグナル経路を負に制御することが重要な寄与をしていると考えられる.我々はこの正確な誘導は,転写因子Seven-upが2種類のrasシグナル抑制因子の発現を細胞種特異的に制御することによって達成されていることを見いだした.Seven-upはR1/R3/R4/R6の4個のニューロンでのみ発現し,rasシグナルの抑制因子をコードするsprouty遺伝子の転写を抑制する.そのため,これらの細胞ではrasシグナル活性が上昇し,rasシグナル依存的に転写されるargos遺伝子の発現が上昇する,Argos蛋白質は,分泌されて周囲の細胞のEGF受容をおさえることによってニューロン分化を抑制する.Seven-up変異やsprouty変異などにおいてこのシステムが破綻すると個眼内の神経細胞の数はもはや一定ではなく,大きなばらつきが生じる.つまり、個眼の神経細胞数の恒常性は,細胞自立的な抑制と非自立的な抑制の拮抗作用により維持されている.昆虫の複眼が視覚器官として機能するためには,各個眼内に一定の数の光受容ニューロンが生み出され,それらが特定のニューロン種として正確に運命決定されなければならない.ショウジョウバエ核内リセプターSeven-upは光受容ニューロンの内4個(R3/R4/R1/R6)でのみ発現しており,R3/R4/R1/R6とR7タイプのニューロンの間の遺伝的スイッチとして光受容細胞のニューロン種特異化に中心的役割を果たしている.しかし,seven-up機能喪失型突然変異系統では,細胞自立的なニューロン種運命転換の症状の他に,細胞非自立的に過剰のニューロンが生成されるという症状が存在する.このことから,Seven-upはニューロン「種」決定だけでなく,ニューロン誘導を制御することによりニューロン「数」の調節にも機能していると考えられた.この分子機構を解析するため,光受容ニューロンの分化に必要なras/MAPKシグナル伝達経路の抑制因子に着目した.rasシグナルを細胞内で抑制するSprouty蛋白質は8個の光受容ニューロン(R1-R8)の中の特定の細胞(R2/R5/R7)で特に高レベルで発現する.我々は,Sproutyの細胞種特異的発現は,R3/R4/R1/R6でSeven-upがsprouty遺伝子の転写を抑制することによって達成されていることを見いだした.Sprouty発現レベルの差に起因するrasシグナルの細胞種特異的活性調節は,rasシグナルによって転写が活性化されるargos遺伝子の転写に反映される.実際,Seven-upを発現しない細胞(R2/R5/R7)においては,Sproutyによってrasシグナルが抑制されるため,argos遺伝子の発現が減少しており,sprouty変異ではR2/R5においてもargosの強い発現が持続することがわかった.argosはEGF様の分泌蛋白質をコードし,周囲の細胞が神経誘導分子EGFによってニューロンに特異化されるのを細胞非自立的に阻害する.これらの結果から,Seven-upはSproutyを介してargos遺伝子の転写調節を行うことにより,液性因子によるニューロン誘導の制御を司っていることが明らかになった.神経系の高度な機能は神経細胞の多様性に依存している.我々は,ショウジョウバエ複眼において光受容神経細胞のタイプを決定する遺伝的スイッチとして働く核内リセプターSeven-upの解析を中心に,神経細胞が特定のニューロンへと得意化される分子機構を解析している.Seven-upがどのようにして標的遺伝子を転写制御し,どのような下流因子を動かすことで特定のニューロンとしての分化を引き起こすことができるのかについて調べるために,Seven-upの標的遺伝子の探索を行った.Seven-upのリガンド結合ドメインは転写抑制活性を持つことが知られているため,Differential Display法を用いてseven-up遺伝子の機能欠失時に発現量が上昇する遺伝子を検索した.その結果,現在までに53の候補遺伝子が得られ,Seven-upの下流で転写因子や細胞骨格分子,細胞接着分子など様々な分子が機能することが示唆された.現在,その発現量の変化を発生中の複眼成虫原基で確認し,Seven-upの直接の標的遺伝子をしぼりこんでいる.また,Seven-up遺伝子は胚中枢神経系のニューロン前駆細胞の一部でも発現しているため,今年度よりseven-up機能欠失変異体の中枢神経系の症状解析も開始した.多種多様な神経細胞は,幹細胞的な性質を持つ細胞からの分裂で生み出される.ショウジョウバエの中枢神経系には神経芽細胞という幹細胞様の細胞が存在し,分裂によって神経芽細胞を自己複製しながら様々な神経細胞やグリア細胞を生み出す.こうして生じる神経細胞の運命は,その細胞が「神経芽細胞の何回目の分裂で生まれたか」に依存する.

従って,神経芽細胞は分裂毎に自らの個性を変えて行かねばならない.最近,神経芽細胞の細胞系譜の時間情報は,gap蛋白質群と呼ばれる転写因子のファミリーによって担われていることが明らかになった.神経芽細胞は分裂の度に異なるgap遺伝子を順次発現し,それによって子孫に分裂回数にリンクした運命を与えている.しかし,gap遺伝子のスイッチのタイミングは個体の発生ステージに依るのではなく,神経芽細胞毎に独自のスケジュールで起こる.従って,神経芽細胞の個性とgap遺伝の発現スイッチをリンクさせる遺伝的プログラムがあるはずである。我々は核内リセプター型の転写因子Seven-upがgap遺伝子ファミリーのスイッチングにきわめて重要な働きをしていることを見いだした.seven-up遺伝子は複眼において2種のニューロン間の遺伝的スイッチとして働くが,胚中枢神経系では神経芽細胞の細胞系譜の特定の時期にのみ発現する.seven-up変異胚ではgap遺伝子の発現パターンの正常なスイッチングが起こらず,神経芽細胞から生みだされる神経細胞でもgap遺伝子発現パターンの変化に対応した細胞運命の転換が起こっている.従って,Seven-upはgap遺伝子ファミリーの発現を制御することによって神経細胞の個性獲得を支配している可能性が高い.我々は,ショウジョウバエの中枢神経系において幹細胞的な性質を持つ神経芽細胞が,いかにして多くの種類の神経細胞を生み出すのかを解析している.神経芽細胞は分裂によって自己複製しながら多くの子孫を生み出し,様々な神経細胞やグリア細胞を含む細胞系譜を作り出す.分裂毎に異なる種類の細胞を生み出すためには,神経芽細胞は時間とともに自らの性質を変化させていかなければならない.それぞれの神経芽細胞に内在するこの「性質の変化」は,神経芽細胞がHunchback,Kruppel,PDMといった転写因子を順次発現していくことによって担われていることが知られている.しかし,いかにして神経芽細胞がこれらの転写因子の発現を切り替えていくのかは全くわかっていない.本年度はこの過程で核内リセプター型の転写因子Seven-upが極めて重要な役割を果たしていることを示した。seven-up遺伝子はショウジョウバエ胚腹部神経節のほとんどすべての神経芽細胞で発現する.しかし,その発現は神経芽細胞の細胞系譜の中で特定の時期に限られており,神経芽細胞に「時間情報」を提供する良い候補である.Seven-upの変異胚では複数の神経芽細胞系譜においてHunchbackからKruppelへの発現切り替えが正常に起こらず,神経芽細胞は正常型より長期間Hunchbackを発現し続けることがわかった.この異常の結果,これらの神経芽細胞は正しい細胞種多様性を作り出せず,本来細胞系譜の初期にのみ生み出す神経細胞種を過剰生産する。神経細胞の多様性を作り出すためには,神経芽細胞が幹細胞プログラムを修正し,完全な自己再生ではなく時間とともに性質を変化させることが必須である.Seven-up変異では,神経芽細胞が単純な幹細胞的性質を採ってしまうと解釈できる.つまり,Seven-upは幹細胞プログラム改変のための必須の因子である。神経回路の構築には、神経細胞の特異化やその制御が極めて正確に行われなければならない.
アフリカにおける低湿地帯の農業利用と環境保全に関する研究

最終年度の今年度は、昨年に引き続きタンザニア、ザンビア、ナイジェリア、ガーナにおいて現地調査を実施した。これらの成果は以下のとおりであった。ザンビアでは、前年に引き続きチネナ村のダンボ耕作農家の家計調査、耕作形態調査、労働力移動調査を行った。その結果、近年の構造調整計画の推進が、都市部からの人口流入を継続させ、ダンボの利用価値を高め、その集約的農業利用が加速してきている一方で、ダンボの利用方法(農牧間での)や土地の用益権をめぐって農民間での緊張が高まり、一部の農民が村を離れるという事態が発生していた。彼らは本来居住が禁止されている森林保護区の中に移住し、炭焼き職人を入れて新しいダンボの周辺の森林を広範囲に伐採・焼却している。これは、政治的変動に伴う政府の監視機能のマヒを利用した違法行為であり、ダンボ利用に対する政治的影響という点で注目される事態である。タンザニアのキリマンジャロ州およびアル-シャ州の2村では、山地農村における低湿地利用や伝統的灌漑制度に関する調査を行った。これらの地区においては一般耕地においてメイズが生産され、低湿地においてコーヒーや砂糖キビ、および野菜の栽培が見られる。低湿地へのアクセスの有無が、農家家計に大きな影響を与え、農外収入依存度の高低に影響を与えていることが判明した。しかし、山麓部には伝統的灌漑施設が見られ、この施設に隣接する一般耕地では乾季でもメイズやマメ、キャッサバなどの生産が可能で、このシステムの利用の可否も農業経営に大きな影響を与える可能性があることがわかった。現在のところ、これらの地域では未だ農産物の広域的流通は発達していない。したがってこれら低湿地や灌漑システムへのアクセスの有無は余り大きな所得格差形成因とはなっていないようである。しかし、この地においても商品作物への需要が高まれば、これらの役割はより一層高まることが予想される。ナイジェリアにおける現地調査では、ミドルベルトにあるイグビラ村における耕作形態の調査を実施した。構造調整計画の実施以降農村部に滞留しつつあった若年層たちは、長びく経済不況の中で徐々に農業生産へ深く関わり始めていることが明かとなった。かってキャッサバ栽培の増大という形の粗放化に向かっていた農業が、ヤム栽培の復活という労働集約化の方向に回帰している現象が見られた。しかしヤム栽培の拡大に伴う重労働の増分は、農業労働力に依存しており、集約化への回帰が単純な過去への回帰ではないことを示している。ガーナでは、アフリカでは珍しい経済的好況の下、農村部から都市への出稼ぎが増大していることが指摘されているが、農村部からの人口流出が農村部の農業生産にどのような影響を与えているのか確認することは出来なかった。ファダマに相当するボティ(エウェ語=河川低地)畑と高燥畑(アラバタ)との組み合わせで成り立っている食糧生産のなかで、新品種キャッサバの栽培が両畑において急速に普及していることがいくつかの調査地点で明らかになった。もしこれが、農村からの労働力流出と関連があるとすれば、これはナイジェリアで1970年代に見られた現象と同じ過程であるといえる。しかしこの点は今後の調査を待たなくてはならない。これらの調査結果は、近年の激しい政治的経済的変化に対して、アフリカの小農がいかなる対応をしたのか、その対応の中でダンボに代表される低湿地帯がどのような役割を果たしてきたのかを明らかにするものである。構造調整計画の実施や政治的変動を反映した規制や補助からの「開放」が、小農たちに低湿地帯の利用を強化させ、そのことが低湿地帯とその周辺部の環境に対して負荷を強めている可能性が大きい。このことは、農村社会の「脆弱性」の問題にも大きな影響を与えるものと思われる。

しかし、この地においても商品作物への需要が高まれば、これらの役割はより一層高まることが予想される。ナイジェリアにおける現地調査では、ミドルベルトにあるイグビラ村における耕作形態の調査を実施した。構造調整計画の実施以降農村部に滞留しつつあった若年層たちは、長びく経済不況の中で徐々に農業生産へ深く関わり始めていることが明かとなった。かってキャッサバ栽培の増大という形の粗放化に向かっていた農業が、ヤム栽培の復活という労働集約化の方向に回帰している現象が見られた。しかしヤム栽培の拡大に伴う重労働の増分は、農業労働力に依存しており、集約化への回帰が単純な過去への回帰ではないことを示している。ガーナでは、アフリカでは珍しい経済的好況の下、農村部から都市への出稼ぎが増大していることが指摘されているが、農村部からの人口流出が農村部の農業生産にどのような影響を与えているのか確認することは出来なかった。ファダマに相当するボティ(エウェ語=河川低地)畑と高燥畑(アラバタ)との組み合わせで成り立っている食糧生産のなかで、新品種キャッサバの栽培が両畑において急速に普及していることがいくつかの調査地点で明らかになった。もしこれが、農村からの労働力流出と関連があるとすれば、これはナイジェリアで1970年代に見られた現象と同じ過程であるといえる。しかしこの点は今後の調査を待たなくてはならない。これらの調査結果は、近年の激しい政治的経済的変化に対して、アフリカの小農がいかなる対応をしたのか、その対応の中でダンボに代表される低湿地帯がどのような役割を果たしてきたのかを明らかにするものである。構造調整計画の実施や政治的変動を反映した規制や補助からの「開放」が、小農たちに低湿地帯の利用を強化させ、そのことが低湿地帯とその周辺部の環境に対して負荷を強めている可能性が大きい。このことは、農村社会の「脆弱性」の問題にも大きな影響を与えるものと思われる。ザンビアでは首都ルサカ北方約100kmにあるネチナ村において、耕作形態、農家家計調査、人口動態調査、土壌調査を実施した。その結果、この村の人口は現在も急速な人口増加を遂げており、低湿地帯のダンボ耕作も依然として盛んであることが明かとなった。ダンボ耕作は反収が高く、乾季の現金収入源として重要な土地であるとの認識が一層強くなり、木や有刺鉄線での耕地の囲い込みが急速に進展している。さらにカジョバ氏の調査によれば、ダンボ耕地の占有権をめぐる争いが発生しており人口増加によるダンボ耕地不足が深刻化していることも明らかとなった。ザンビアでは、構造調整計画の一環としてのメイズ販売の自由化が食糧生産に大きな影響を与えており、低湿地帯利用に拍車をかけているようである。タンザニアでは、キリマンジャロ州、アル-シャ州、ドドマ州、モロゴロ州の各地を訪問し、来年度以降の実態調査地点の選定のための予備調査を行った。その結果、ザンビアのダンボと同じ低湿地帯ムブガではダンボに比べ農業利用が盛んでないこと、それに対しキリマンジャロやアル-シャの山岳地帯においては、山地斜面上部から山麓低地にいたる垂直的土地利用の中で、一番乾燥している山麓低地がザンビアにおける河間高地の役割を担っているという逆転した形態がみられるという興味深い事実が明かとなった。
小中一貫教育校における教員のアイデンティティと専門的能力の明確化及び研修評価研究

平成30年度は,小中一貫教育を志向する学校を支援するための研修支援ツール(ハンドブック,WWW上の情報掲載)の開発,及び養成段階から小中一貫教育を意識した取組を志向する大学・大学院のプログラムなどを支援するツールの開発と運用評価を行った。まず小中一貫教育を志向する学校(義務教育学校含む)支援と関わっては,1)教職員研修に向けて,その準備やその留意点と関わる研究主任用のもの,2)教職員からの個別の声への対応や中学校区での実務的な業務を円滑に進めていくための教頭向けのもの,3)研究主任を支援し,中学校区としての取組を管理職間で作っていくことと関わる校長向けのもの,といった3つの研修ハンドブックの開発を行った。その運用評価の結果は,実際に開発した研修ハンドブックを持参しポスターセッションでその運用について質疑応答をした日本教育工学会の全国大会(東北大学),及び,これらの運用評価結果から見いだされた知見の総合考察の結果を発表した日本教師教育学会の全国大会(東京学芸大学)において,それぞれ成果発表を行った。次に養成段階から小中一貫教育を意識した取組を志向する大学・大学院のプログラムなどを支援するツールの開発と運用評価に関しては,研究担当者の所属する奈良教育大学の授業科目の中で,受講生の協力を得ながら進めた。平成28年から継続的に進めてきたICTの活用や情報活用能力の育成に目を向けた小中一貫の取り組み,中学校区でのカリキュラム・マネジメントの取り組み,小中学校を通した個別最適化学習の取り組み,に関わって,どのようなカリキュラムや方法の工夫が必要となるかを考え,模擬的に実践することを体験できるプログラムを開発し,その運用評価を受講者の意識調査や成果物(パフォーマンス評価)を用いて行った.このプログラム評価の結果は,研究論文(奈良教育大学の研究紀要等)にまとめた。予定通り研究を進めることができた。小中一貫教育を志向する学校を支援するための研修支援ハンドブックについて,研究主任,教頭,校長からは高評価を得た.しかし調査協力をいただいたA市の教職員全員,5,6年生と中学校1,2年生への質問紙調査の結果(平成31年1月末)を見ると,さらなる改善の必要性が見えてきた。また外部評価を求めたStirling大学のProfessor Mark Priestleyからも,「教員の主体性」へのさらなる配慮の必要性が指摘された(平成31年2月)。そのため教材のさらなる改善のため,日本学術振興会に研究延長(1年の研究延長)のお願いをするに到った。小中一貫教育を志向する学校を支援するために開発した研修支援ツールの改良を行い,その運用評価を進める。具体的には,昨年度の質問紙調査結果から明らかになったこと(教員の主体性を活かす配慮と取り組みの内容の改善,各中学校区間の取り組みの情報の共有に向けたWWWでの情報提供の仕掛けの工夫など)に基づき,改良を行い,それを用いた取り組みを,再びA市の協力を得ながら進める。そしてその運用評価の結果に基づき,平成28年度と29年度を通して得られてきた「小中一貫教育で成果を上げている小中学校教員のアイデンティティと専門的能力の明確化」の成果と合わせて,「各学校での研修、自治体主催の研修、及び教職大学院等で有効活用できるツール群」の成果としてまとめ,本研究全体の目的の達成を目指す。平成28年度は「小中学校教員のアイデンティティの明確化」「小中学校教員の専門的能力の明確化」「小中一貫教育推進校のリーダーの特性の明確化」の課題に焦点化して研究を進めた.まず「小中学校教員のアイデンティティの明確化」に関しては,教員のアイデンティティに関する国内の調査研究,教師教育者のアイデンティティに関する国内の調査研究のレビューを行った.また教員のアイデンティティに関する国際的な研究の動向の情報収集を行うためにヨーロッパ教育学会2016(アイルランドで8月に開催)に参加し,教員のアイデンティティに関する国内外の研究動向の整理を行った.続いて「小中学校教員の専門的能力の明確化」に関しては,教員の資質能力に関するスタンダード研究(米国のedTPA等)と初等中等教育段階にある子供に培いたい力,コンピテンシーに関する研究,及びその力を測る方法やその結果分析に関する研究成果(豪州の研究,学力調査に関する研究等)を比較検討し,子どもたちに期待されている力を育成することに対して求められる教員の専門的能力に関する多様な能力モデル,能力項目や指標を明らかにした.その成果は3つの論文にまとめることができた.また「小中一貫教育推進校のリーダーの特性の明確化」に関しては,先行的に小中一貫教育に取り組んできた4市の協力を得て,効果的な取組をしている学校(立地・規模などの調査全体のバランスも考慮しながら,各市2校を選定)への取材とリーダーの特性の明確化に向けた分析検討を行った.管理職を含む校内リーダーが意識的に取り組んでいる事例を1年を通じて取収し,そこで行われている取組のパターンの整理を行った.その成果は1つ論文にまとめることができた.上記3つの研究成果を通して,平成29年度に行う,「小中学校教員のアイデンティティおよび専門的能力」の質問紙の開発の基礎情報を収集整理をすることができた.本研究は,義務教育学校の制度化と関わって,「小中一貫教育で成果を上げている小中学校教員のアイデンティティと専門的能力を明確にし,各学校での研修,自治体主催の研修,及び教職大学院等で有効活用できるツール群」をデザインし,その開発及び運用評価をすることを目的としている.平成28年度は,平成29年度に実施予定の「小中学校教員のアイデンティティおよび専門的能力」に関する質問紙調査について基礎情報の収集整理と共に,予備調査を終えることができ,質問紙の枠組みを考える因子構造も明らかにすることができている.

その成果は,ある学会の学会誌に現在投稿中である.また,養成と研修を通じて,教員志望学生と現職教員が,小中一貫教育を意識化できるために,どのようなプログラムが求められるかに関して以下の研究も進めることができた.小柳和喜雄(2017)バリエーション理論を用いた養成プログラムの開発研究.日本教育大学協会研究年報第35集89-101.小柳和喜雄(2017)養成と研修の内容・方法の連続性と非連続性に関する関係考察.奈良教育大学教職大学院研究紀要学校教育実践研究第9号1-10.小柳和喜雄(2017)教職大学院における教員のためのICT活用指導力の育成プログラムの開発研究.奈良教育大学次世代教員養成センター研究紀要第3号11-21.以上のことから当初計画以上に進展していると判断した.平成29年度は,小中連携や一貫教育に取り組んでいる学校に対して,「小中教員のアイデンティティおよび専門的能力」を測る質問紙調査を通して,学校によってどのような傾向があるか分析を行った。また「小中一貫教育推進校で成果を上げている学校と困難を感じている学校」と「小中一貫教育を推進している教育委員会の研修」等の事例調査を行い,成果を上げている学校や成果を上げている委員会の研修には,どのような違いや特徴があるかを明らかにするように努めた.まず「小中教員のアイデンティティおよび専門的能力」に関しては,立地・規模・取り組んでからの年数ごとにどのような傾向があるか複数の地域の学校から協力を得て調査を行った.結果として,1)小中一貫教育を進める中で,授業への自信や満足感を感じていないのは,女性教員の方が多く,また小学校籍の教員にその傾向が見られること,2)教職アイデンティティにあいまいさや混乱を感じているのは,消極的な中学校籍の教員とむしろ積極的な女性教員であること,これは「職場の雰囲気」「同僚との関係」に問題を感じ,「学校改善」にも消極的である姿と関係があることが,明らかになった.その成果は論文にまとめることができた.そして「小中一貫教育推進校で成果を上げている学校と困難を感じている学校」と「小中一貫教育を推進している教育委員会の研修」に関しては,管理職や研究主任のリーダーシップだけでなく,教員一人一人のリーダーシップへどのように目を向けそれを引き出していくかが重要であること,そのためにはどのような取り組みが必要で,どのような調査方法が有効かを明らかにした.その成果を論文にまとめることができた.また,養成と研修を通じて,教員志望学生と現職教員が,小中一貫教育を意識化できるために,どのようなプログラムが求められるかに関しても,その成果を論文にまとめることができた.本研究の最終ゴールである「各学校での研修,自治体主催の研修,及び教職大学院等で有効活用できるツール群の開発」に向けて,必要となる「小中一貫教育で成果を上げている小中学校教員のアイデンティティと専門的能力」を調査を通じて明確にすることができていること.また「小中一貫教育推進校で成果を上げている学校と困難を感じている学校」の運営上の特徴,及び「小中一貫教育を推進している教育委員会の悩みどころ」
T細胞の異常から捉えた神経変性疾患の病態機序解明と新規治療法開発

神経変性疾患の病態機序における制御性T細胞の役割を解明することを目的として、筋萎縮性側索硬化症モデルマウスを用いて検討した。SOD1-G93ATgマウスをミッドカイン欠損マウスとの交配で作出したミッドカイン欠損/SOD1-G93A Tgマウスは、SOD1-G93A Tgマウスに比して有意な生存延長を認め、循環血中の制御性T細胞数および腰髄の運動ニューロン数の増加と活性化ミクログリアの抑制を認めた。以上の結果から、ミッドカインの阻害は末梢血中の制御性T細胞増加によるグリア炎症抑制を介して神経保護作用を発揮すると考えられ、神経変性疾患の新たな治療戦略となり得ることが示唆された。神経変性疾患の病態機序における活性化T細胞および制御性T細胞の役割を解明することを目的として、アルツハイマー病モデルマウスおよび筋萎縮性側索硬化症モデルマウスを用いて検討を開始した。まず、アルツハイマー病短期発症モデルとして、野生型ヒトアミロイドβペプチドを野生型およびミッドカイン欠損マウスの脳室内へ投与し、新奇物体認知試験にて認知機能を評価したが、改善は認められなかった。これについて、今回使用したモデルがアミロイドβの直接的な急性神経毒性を反映したモデルであり、神経外環境の変化を捉えるモデルとしては適していなかったことによる可能性が高いと考えられた。さらに、筋萎縮性側索硬化症モデルとして国際的に汎用されているSOD1-G93A Tgマウスをミッドカイン欠損マウスと交配して、ミッドカイン欠損/SOD1-G93A Tgマウスを作出し,病勢に対する影響について検討を行ったところ、有意な生存延長を認めた。予定していたモデルマウスの作出に成功しており、表現形の解析も順調に進んでいる。神経変性疾患に対する制御性T細胞を介したエフェクター細胞(とくに活性化T細胞)の抑制による治療効果について検討するために、アルツハイマー病モデルとして、野生型マウスとミッドカイン欠損(MK-KO)マウスに対してアミロイドβ脳室内注入を行い、また、筋萎縮性側索硬化症モデルとして、ヒト変異SOD1トランスジェニック(SOD1 Tg)マウスをMK-KOマウスへの戻し交配を通じて、SOD1 Tg/MK-KOマウスを作出した。アルツハイマー病モデルでは、行動解析として新奇物質認識試験、Y迷路、恐怖条件付け試験を行い、認知機能を評価したところ、野生型とMK-KOマウスとの間に認知行動試験の有意差が認められなかった。筋萎縮性側索硬化症モデルでは、表現型解析として、運動機能検査(ロータロッド試験、ワイヤーハンギング試験)と生存曲線解析を行ったところ、SOD1 Tg/MK-KOマウスでの生存延長効果が認められた。おおむね予定通り、筋萎縮性側索硬化症モデルとアルツハイマー病モデルでの治療効果の検証実験を進めている。神経変性疾患の病態機序における制御性T細胞の役割を解明することを目的として、アルツハイマー病モデルマウスおよび筋萎縮性側索硬化症モデルマウスを用いて検討した。次に、筋萎縮性側索硬化症モデルとしては、国際的に汎用されているSOD1-G93ATgマウスをミッドカイン欠損マウスと交配して、ミッドカイン欠損/SOD1-G93A Tgマウスを作出し,病勢に対する影響について検討を行ったところ、SOD1-G93A Tgマウスに比して有意な生存延長を認めた。また、循環血中の制御性T細胞数および腰髄の運動ニューロン数はSOD1-G93A Tgマウスに比して有意に増加しており、逆に腰髄の活性化ミクログリア数は有意に抑制されていた。アルツハイマー病モデルについては、緩徐進行性の認知障害を呈するアルツハイマー病の病態をより良く反映し、国際的にも汎用されているヒトAPP/PS1 Tgマウスとミッドカイン欠損マウスとの交配によって、ミッドカイン欠損/APP/PS1 Tgマウスを作出することで、さらなる検討を予定している。筋萎縮性側索硬化症モデルについては、生存延長効果の詳細な機序について引き続き検討を進める予定である。引き続き、有意な治療効果の認められた筋萎縮性側索硬化症モデルでの治療実験へ注力してゆく。神経内科学

平成28年度より、研究代表者が名古屋大学から横浜市立大学へ異動するため、資料・動物などの移送に向けた費用として繰り越したため。疾患モデルマウスの作出に予定よりも若干時間を要し、その年度内の解析個体数が減少したため。資料・動物などの名古屋大学から横浜市立大学への移送費として使用予定である。不足分の解析個体数を次年度で行うために使用する。
F_1F_0-ATPaseの分子構築とその制御機構の研究

F_1F_0-ATPaseは広く生物界に分布しており、多くの生物では、ATP合成酵素として機能している。しかし、酸化的リン酸化能のないenterococciのF_1F_0-ATPaseは、ATPの合成とは逆の反応を行い、細胞外にH^+を排出することにより、細胞内pHの調節をしている。そのため、本酵素の遺伝子の発現は、細胞内pHにより調節されている。そこで、この調節機構を遺伝子レベルで明らかにするために以下の研究を行った。まず、本酵素の遺伝子の全塩基配列を明らかにした。EnterococciのF_1F_0-ATPase operonの構造は他の生物と同じであったが、プロモーター部位の構造が異なっていた。この特異な構造を持つプロモーター部位が、pHによる発現調節に関与していることが予想された。そこで、このプロモーター部位をCAT(chloram-phenocol acetyltrasferase)遺伝子の上流に挿入し、CAT活性を指標にして、F_1F_0-ATPase遺伝子の転写活性を調べところ、このプロモーター部位は強い転写活性を持つことがわかったが、細胞内pHによる調節能はなかった。したがって、発現調節に関与する部位が別の位置に存在している可能性があり、今後はその部位の同定が必要である。次に、ATP合成を行っているbacilliのF_1F_0-ATPaseのサブユニットを持つhybrid酵素を作成した。bacilliのF_1F_0-ATPaseの性質はenterococciの酵素と異なるにも関わらず、hybrid酵素はenterococciの細胞内pHの調節を行うことがわかった。従って、酵素の性質に関係なく、酵素量が細胞内pHにより調節されれば、細胞内pHを調節することができる事がわかった。
組織論・学習論を援用した実験系ラボラトリーにおける知識生産実践のエスノグラフィ

本研究は、組織論や学習論の視角などを援用しながら、実験系のラボラトリーにおける科学的な知識生産の営みを記述・分析することを目的としている。その成果は、編著や諸論考に結実しており、また、更なる今後の取り組みへと展開しつつある。日本において実験系ラボを対象としたエスノグラフィックな試みがほとんどなされていない中で、研究大学院大学の実験系ラボラトリーにおけるストラテジー、日々の研究実践、知識の継承・発展などの動態を明らかにする本研究の成果は一定の意義を持つと自己評価している。本研究は、組織論や学習論の視角を援用しながら、実験系のラボラトリー(ラボ)における科学的な知識生産の営みを記述・分析することを目的とするエスノグラフィ研究の試みである。研究代表者と同じ大学院に属するバイオ系・実験系のラボの協力を仰ぎつつ、教員・院生・研究員・事務職員等へのインタビュー、実験室活動の観察などの調査を実施した。本年度ではとりわけ、外部環境(制度)とラボ組織との関係という視点から「成功」しているラボを把握しようとする試み、研究開発マネジメントの議論を援用して科学研究を捉える試み、ラボ組織の時間軸のミクロな変化についての事例分析の試みなど、ラボの現場、またそこで生起する事象を注意深く検討しつつ、本研究の目的を達成するべく、対象の把握・分析に努めた。その成果は、研究代表者が編集した小冊子『ラボラトリー=スタディーズをひらくために-日本における実験系ラボを対象とした社会科学研究の試みと課題』(JAIST Press、2009年3月31日)における4つの章、すなわち、「第3章実験系ラボラトリーにおける諸活動把握のための組織社会学的メモランダム-組織形態比較を中心に」、「第4章実験系ラボラトリーにおける電子化ツール導入の事例から-ラボ運営の理解の一助として」、「第5章実験系ラボラトリーの研究における不確実性をめぐって-予備的覚え書き」、「第6章大学における実験系ラボラトリーの「のれん分け」に関するノート-微視的事例分析」にまとめられた。本研究は、組織論や学習論の視角などを援用しながら、実験系のラボラトリーにおける科学的な知識生産の営みを記述・分析することを目的とするエスノグラフィ研究の試みである。研究代表者の勤務先に属するバイオ系・実験系のラボラトリーの協力を仰ぎつつ、教員・院生・研究員・事務職員等へのインタビュー、実験室活動の観察などの調査を実施することが主題である。ラボ組織の時間軸のミクロな変化についての事例分析の試みは、「実験系研究室における差異化と微視的変化をめぐって-大学院大学のバイオ系ラボラトリーの『のれん分け』の事例から」と題する論考として投稿・査読を経てジャーナル(九州人類学会報)に発表された。本年度も引き続き、科学技術社会論を専門とする研究者、科学技術に関心をもつ人類学・社会学の専門家たちと学会・研究会等で活発に議論を交わした。米国で開催された4S(The Society for Social Studies of Science)参加の機会を通じて、海外の研究者たちとも交流を広げ、国内でも、科学技術と人類学についてのセッションを組織するなどして(北陸人類学研究会)議論を重ねた。そうした議論を積み重ねる中で、実験系ラボラトリーと、産業界との関係やネットワークという観点の重要性についても考えが及ぶに至り、そうした観点から、今年度は、企業の研究組織(実験系ラボラトリーの出身者が働く企業や、研究代表者の勤務先に属する社会人学生の所属する企業の研究所)についての現場調査も合わせて行った。本研究は、組織論や学習論の視角などを援用しながら、実験系のラボラトリー(ラボ)における科学的な知識生産の営みを記述・分析することを目的とするエスノグラフィ研究の試みであった。22年度も引き続き、バイオ系ラボの比較・調査を継続した(勤務先、東京電機大学、英国Lancaster大学のラボ)。11月には指導院生(社会人)が「ライフサイエンス分野におけるラボラトリー=スタディーズの検討」という研究課題にて柿内賢信記念賞研究助成金を受賞(伊藤は共同研究者)し、バイオ・ライフサイエンス系研究の、他とは異なる個別性に留意しつつ、調査研究を更に前に進めることとなった。当該指導院生を含め、企業所属の研究者・実務者、およびバイオ系コンサルタント等と勉強会を通じ、政策との関わり、教育やラボ運営をめぐって議論のブラッシュアップを行った。また、共同調査している指導院生は、徒弟モデル・学校モデル・工場モデルの3つでラボを分析する方途を提案した修士論文を纏め、一定の評価を得た。なお、編著『ラボラトリー=スタディーズをひらくために』は、ニーズもあり、近々新装出版を予定している。
クロロフィル代謝の統合的理解と新展開

クロロフィル代謝は植物にとって必須の代謝系である。本研究では、1クロロフィル代謝に関わる全遺伝子の同定、2調節機構の解明、3クロロフィル代謝の多機能性の解明、4クロロフィル代謝経路の誕生と進化の解明、5応用研究への展開を目的に研究を進めた。その結果、クロロフィル代謝で、最後まで不明であった酵素、Mg-脱離酵素の同定に成功した。一方、進化の過程でどのように新しい代謝系が誕生するかは、生物進化の中心的な課題である。この課題にクロロフィル代謝経路を材料に進めた。その結果、酵素が持っている広い基質特性と柔軟な反応性が、新しい代謝経路の誕生に重要な役割を担っていることを見出した。本研究では、(1)クロロフィル代謝に関わる全遺伝子の同定、(2)調節機構の解明、(3)クロロフィル代謝の多機能性の解明、(4)クロロフィル代謝経路の誕生と進化の解明、(5)応用研究への展開を目的としているが、本年度は、(2)と(4)に焦点を当てて取り組んだ。1.クロロフィル代謝の制御(目的(2))クロロフィルb合成酵素CAOは三つのドメイン(制御ドメイン、リンカードメイン、触媒ドメイン)からなっている。制御ドメインは、負のフィードバックによるクロロフィルb合成調節とクロロフィルbのLHCへの優先的分配に関与していると考えられる。制御ドメインのどの部分がこれらの機能と関連するのかを明らかするため、まず、制御ドメインの構造予測を行った。その結果、制御ドメインはさらに4つのサブドメインに分けられることが解った。そこで、これらのサブドメインを欠損させた制御ドメインにGFPを融合したものを、シロイヌナズナの野生型とクロロフィルb欠損株(chl-1)に導入し、蓄積するタンパク質の量を調べた。その結果、クロロフィルb認識に関わっているのは、1番目のサブドメインであること、2番目のドメインはプロテアーゼの認識、4番目のドメインは分解を誘導する機能を持っていることが解った。2.クロロフィル代謝経路の誕生と進化の解明(目的(4))CAOはRieskeセンターと非ヘム鉄を持った、オキシゲナーゼであり、メチル基をフォルミル基に転換する。このファミリーに属する全てのオキシゲナーゼでは、単一のタンパク質にこれら2つのモチーフが存在する。ところが、プラシノ藻に属するマイクロモナスでは、CAOが2つのサブユニットに分かれ、それぞれRieskeセンターと非ヘム鉄を持っている。生化学的な解析から、二つのサブユニットが複合体を形成し、クロロフィルbの合成に関わっていることを明らかにした。このように、マイクロモナスが特別のCAOを持っているのは、その特殊な色素系と関連していると考えられる。1クロロフィル代謝に関わる全遺伝子の同定、2調節機構の解明、3クロロフィル代謝経路の誕生と進化の解明に焦点を当てて研究を行った。1Mg脱離酵素の同定にむけて: Mg脱離酵素がなければ、Pheophytinが合成されない。Pheophytinは光化学系IIの必須の成分であるため、Mg脱離酵素を失った植物は光化学系IIを形成できないはずである。そこで、クラミドモナスの変異株10万をスクリーニングして、光化学系IIに変異が起こった株(Fv/Fmが低い)のうち、88株についてタグが挿入されているゲノム上の場所を決定した。その中の幾つかは、光化学系IIの形成を担う既知の遺伝子や機能不明な遺伝子が含まれていた。その中で、Mg脱離酵素の候補となる遺伝子に変異のある株が得られた。この株は、光化学系IIの形成が正常に進まなかった。2クロロフィル代謝の調節機構:クロロフィルaとbはクロロフィルサイクルの4つの酵素CAO、CBR、HCARによって相互に転換される。そこで、これらの酵素タンパク質の蓄積がどのように調節されているかを調べた。ます、CAOの過剰発現を行い、クロロフィルbを通常より多く蓄積する植物を作製した。このとき、CBR(NOLとNYC1)、HCARの蓄積を抗体で調べたところ、NYC1のみ蓄積が誘導されていた。蛍光の解析を行ったところ、機能しないLHCIIがNYC1の蓄積を誘導していることが示唆された。3クロロフィル代謝経路の誕生と進化の解明:クロロフィル代謝に関わるDVR, HCARの進化を調べた。その結果、真核緑色植物や2次共生生物にしかないクロロフィル代謝活性が、既に部分的にシアノバクテリアに存在していることを示し、代謝系の進化に酵素のPromiscuousな活性が重要な役割を果たしたことを明らかにした。平成26年度は、以下の二つの課題に焦点を当てた。1Mg脱離酵素の同定に向けてMg-脱離酵素はクロロフィル分解において最初の反応を担い、光化学系II形成においては電荷分離を担う重要な分子であるPheophytinを供給する。この酵素は光合成の形成と分解において極めて重要な役割を担っているが、その実態は不明であった。

これまでの研究によってMg-脱離酵素と予想される候補遺伝子をシロイヌナズナに恒常的に発現させると光化学系の形成が阻害された。また、一過的に発現させると、素早くクロロフィルが分解し、同時にPheophytinが蓄積することを見出した。また、シアノバクテリアにこの遺伝子を導入すると、クロロフィルの分解とPheophytinとPheophorbideの蓄積が見られた。これらは中心金属を失った色素であることを考えると、この候補遺伝子はMg-脱離酵素であることを強く示唆している。そこで、この遺伝子の組み換えタンパク質を作製し、Mg離脱活性を調べたところ、僅かながらその活性が認められた。一方、この遺伝子のクラミドモナスの変異株ではPheophytinの量が減少するとともに、光化学系IIの蓄積が抑制された。これらの結果は、候補遺伝子がMg-脱離酵素遺伝子であることを強く示唆しており、この酵素の最終的な同定に近づいたと考えられる。今後、信頼できる活性の測定条件を開発し、基質特異性や反応条件を調べることが必要である。また、金属を引き抜く酵素は、本酵素が初めての例である。そのため、この酵素反応(おそらくプロトン付加反応)における中心的なモチーフを調べることも重要である。2クロロフィル代謝の調節機構引き続きNYC1の蓄積制御機構の解明に取り組んだ。様々な変異株を用いた結果、NYC1の蓄積はFeedfowardな制御を受けていることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。植物生理学26年度が最終年度であるため、記入しない。クロロフィル代謝経路の酵素の同定や調節機構の解明のためのスクリーニングが順調に進み、クロロフィル分解の調節と経路に関してある程度結論が導けたことから、本研究課題の開始年度としては、おおむね順調と判断できる。Mg脱離酵素の同定までは至らなかったが、その候補遺伝子を特定できたこと、またNYC1の蓄積機構の解明に糸口を付けたこと、さらにクロロフィル代謝の進化に関して仮説を提案できたことなどから、おおむね順調と判断した。おおむね計画通り研究を推進する。クラミドモナスを用いた変異株のスクリーニングで、幾つか重要な株が得られたので、この解析にある程度重点を置く。おおむね計画通り推進する。特に、Mg脱離酵素の同定に全力を傾ける。昨年度、作製したクラミドモナスのタグライン10万株をスクリーニングし、有望な変異株を200単離した。単離した200株全ての原因遺伝子を決めるため、膨大な数のPCR、シークエンスを行う予定である。経費はこの目的に使用する。遺伝子同定のためプライマーを発注する予定であったが、実験の遅れのため年度内に購入することができなかった。実験の目処は立っており、繰越額については4月中に全て使用する見込み。
空気流による非接触把持機器の開発

カップ(ここでは非接触把持機器のことを言う)の内側の環状出口からの軸方向噴流(A噴流と呼ぶ)と旋回噴流(一定方向の噴流でB噴流と呼ぶ)の合成噴流および外側の環状出口からのB噴流の逆方向旋回噴流(C噴流と呼ぶ)の3つの流れの圧力と流量を制御できる空気圧装置を製作した。A噴流のみの状態では、ワークは回転しその回転方向が分からないために、B噴流で人為的に一定の方向に非常に小さな回転をかける。その後、噴出方向がB噴流と逆方向に設置されたC噴流を用いて回転を止めるように流量を与える。本装置を用いて、ワーク(カップで持ち上げる物体のこと)に対して,A噴流によりワークを引き上げ非接触で把持し、B噴流で人為的に一定方向に小さな回転をかけ、C噴流でB噴流と逆回転噴流を発生させることにより回転を止めることができる。この原理に従って、種々のカップを製作して実験を行った結果、3.4gの円柱状の薄いワークに対して、流量がA,B噴流で約100リットル/min,C噴流が約5リットル/minで、カップとワークの隙間は0.1mm程度で、ワークの振動はなく非接触無回転で把持できた。さらに、内側の環状出口と外側の環状出口の距離をある程度取った方が、両方の流れの干渉が抑えられ安定した把持ができることが分かった。一方、非接触状態で滑り落ちないメカニズムを解明するために、三次元圧縮性流れを仮定し、ナビエ・ストークスの運動方程式と連続の式などを用いて流動解析を行った。その結果、ワークが中心軸からずれた場合、C噴流によるワークの側面にかかる圧力による力の違いにより、ワークが中心軸方向に戻り落下が防止されることが分かった。従って、この落下防止のメカニズムを用いて今後のカップの設計開発が期待できる。昨年度の実施状況報告により、平成29年度はおおむね順調に進展した。平成30年度の予定では、まず簡略化されたカップからの流出流れからワークの周囲の流れまでの解析を2次元流れで仮定して行い、乱流モデルの比較等を行い、その後、複雑な3次元流れの解析に進み実際の現象の解析に近づけるつもりであった。しかしながら、研究時間を短縮するために、当初から3次元圧縮性流れを仮定した解析を行い、ワークの側面にかかる圧力分布を求め、ワークが中心軸方向に戻り落下が防止されるメカニズムを解明できた。従って、平成30年度の主な到達目標であったコンピュータによる流体解析によってワークが中心軸からずれた場合に中心軸方向へ戻る要因がワークの側面にかかるある力分布の不均衡によるワークの側面が受ける力であったことが判明し、予定通りに進んでいる。これまでの研究で、あるワークに対してカップの中心軸から半径方向にずれた状態でワークが把持され、そのずれた位置はC噴流を流出する外側の環状噴流の位置に関係していることが分かった。理想的には、ずれない状態で把持できることが望ましいので、ワークの半径をC噴流の環状出口の半径程度に小さくしたワークを数種類製作して、ワークがずれることなくカップの中心軸付近で把持できるか検証を行う。もし、その検証ができれば、あるワークが与えられた場合に、それを非接触無回転で把持するためにはカップのC噴流の環状出口の半径をワークの半径付近になるように製作すればいいことになる。この現象のメカニズムを平成30年度に開発された三次元圧縮性流れの数値計算プログラムを用いて検討して、種々の大きさの薄厚の円柱状のワークに対するカップの設計指針を得る。さらに、実際の搬送装置を想定して、速度を変更してカップ移動中の把持の状況を把握し、把持搬送するための移動速度等の制約を求める。最後に、開発されたカップの布などへの応用についても検討する。空気の供給源にレシプロコンプレッサを使用し、エアフィルタ、ミストセパレータ、手動弁、減圧弁、流量計、圧力計などを用いて、カップへの3系統の空気の供給装置を製作した。次に、これまでのベルヌーイ法によるディフューザー効果を持つカップを用いた実験結果と二重旋回流による無回転把持に関する実験結果をもとに、新たなカップの設計製作を行った.さらに、把持の様子を観察するためにカップを固定する装置を製作して、カップにワークを把持させワークの回転と横滑り落下を防止できた状態の把持の様子をビデオカメラで撮影して、カップとワークのギャップを計測し、ワークの振動の様子を撮影した。一方、吸引力を測定する装置をロードセルを用いて製作し、カップとワークのギャップを変化させ吸引力を測定した。今年度の主な実績を以下に示す。ある条件下で,従来のベルヌーイホルダーにベルヌーイ旋回流れとその外側にボルテックス流れを加えることで,完全非接触で落下することなく、かつ無回転でワークを把持することができた。主な結果と結論を以下にまとめる.1.従来のベルヌーイ法によるカップに、ベルヌーイ旋回流れを付加させることで、落下することなく、ワークを所望の方向に回転させることができた。2.上述の1.に加えて、ベルヌーイの旋回流れの外側にボルテックス流れを付加させることで,ベルヌーイ流れによる回転を相殺することができ,完全非接触かつ無回転でワークを把持することができた.3.カップの底面のディフューザーの形状設計は,非接触把持できるか否かに大きく影響する.ディフューザーの角度は5°付近でも、半径方向距離が9mm、高さが0.75mmのものは非接触把持できたが,他の形状では落下した。

第一の目標である、「従来のベルヌーイホルダーにベルヌーイ旋回流れとその外側にボルテックス流れを加えることで,完全非接触で落下することなく、かつ無回転でワークを把持すること」は、新たに設計開発したカップによりある条件下で達成できた。その中の具体的な目標である「カップとワークのギャップは4gワーク把持時で0.2mm以上、流量は120リットル/min、ワークの重力方向の振動振幅は±0.05mm以下を満たす」に関しては、カップとワークのギャップは3.4gのワーク把持時で0.1mm程度、流量は5リットル/min、ワークの重力方向の振動はほぼ無かった。従って、流量を増やし、カップとワークのギャップをもう少し増加させる必要がある。カップ(ここでは非接触把持機器のことを言う)の内側の環状出口からの軸方向噴流(A噴流と呼ぶ)と旋回噴流(一定方向の噴流でB噴流と呼ぶ)の合成噴流および外側の環状出口からのB噴流の逆方向旋回噴流(C噴流と呼ぶ)の3つの流れの圧力と流量を制御できる空気圧装置を製作した。A噴流のみの状態では、ワークは回転しその回転方向が分からないために、B噴流で人為的に一定の方向に非常に小さな回転をかける。その後、噴出方向がB噴流と逆方向に設置されたC噴流を用いて回転を止めるように流量を与える。本装置を用いて、ワーク(カップで持ち上げる物体のこと)に対して,A噴流によりワークを引き上げ非接触で把持し、B噴流で人為的に一定方向に小さな回転をかけ、C噴流でB噴流と逆回転噴流を発生させることにより回転を止めることができる。この原理に従って、種々のカップを製作して実験を行った結果、3.4gの円柱状の薄いワークに対して、流量がA,B噴流で約100リットル/min,C噴流が約5リットル/minで、カップとワークの隙間は0.1mm程度で、ワークの振動はなく非接触無回転で把持できた。さらに、内側の環状出口と外側の環状出口の距離をある程度取った方が、両方の流れの干渉が抑えられ安定した把持ができることが分かった。一方、非接触状態で滑り落ちないメカニズムを解明するために、三次元圧縮性流れを仮定し、ナビエ・ストークスの運動方程式と連続の式などを用いて流動解析を行った。その結果、ワークが中心軸からずれた場合、C噴流によるワークの側面にかかる圧力による力の違いにより、ワークが中心軸方向に戻り落下が防止されることが分かった。従って、この落下防止のメカニズムを用いて今後のカップの設計開発が期待できる。昨年度の実施状況報告により、平成29年度はおおむね順調に進展した。平成30年度の予定では、まず簡略化されたカップからの流出流れからワークの周囲の流れまでの解析を2次元流れで仮定して行い、乱流モデルの比較等を行い、その後、複雑な3次元流れの解析に進み実際の現象の解析に近づけるつもりであった。しかしながら、研究時間を短縮するために、当初から3次元圧縮性流れを仮定した解析を行い、ワークの側面にかかる圧力分布を求め、ワークが中心軸方向に戻り落下が防止されるメカニズムを解明できた。従って、平成30年度の主な到達目標であったコンピュータによる流体解析によってワークが中心軸からずれた場合に中心軸方向へ戻る要因がワークの側面にかかるある力分布の不均衡によるワークの側面が受ける力であったことが判明し、予定通りに進んでいる。
正立方体の持つ情報表現力の開拓とその社会的活用法に関する研究

本研究の目的は、立方体が潜在的に持つ情報表現力を開拓し、大量の情報を格納する「コンテナ」と「情報表現ビュアー」を構築すること、およびその社会的活用方法を提示することである。この目的に対し、独自に着想したKACHINA CUBEシステムを開発・運用することでアプローチした。そして、KACHINA CUBEが(1)裁判過程の視覚化(2)地域アーカイブの構築(3)政策情報の可視化などに有用であることが明らかになった。この目的に対し、独自に着想したKACHINA CUBEシステムを開発・運用するなかで、実践的な成果を提出していく。平成22年度は、1)システム面の改良と機能追加、および2)「裁判過程の可視化」に力点をおき研究を進めた。1)については、「立方体型情報ビュアー」において立方体をより柔軟に操作できるように三次元グラフィックの改善をおこなったほか、初心者でも無理なく使用できるようUIの改良をおこなった。また、今後、複数のプログラマーによる開発を容易にするため内部的構造のリファクタリングをおこない、大幅に拡張性を向上させた。2)については、法学者、心理学者、弁護士らとのネットワーク構築を継続していくなかで、いくつかの実験的システム運用をおこなった。裁判員制度の導入にともない検察や弁護士といった専門家だけでなく、一般の市民も被告人の供述などの裁判過程で発生する大量の資料を解釈しなくてはならない状況が生じており、そうした人々が多量の資料を解釈する際の支援ツールとして、KACHINA CUBEに対する期待が高まっていることが確認された。加えて、実用的な情報システムの構築には、実際に裁判を抱えている弁護士団との連携が不可欠であることが明らかになった。これを踏まえ、実際に裁判を抱えている弁護士団等のニーズをもとにした機能実装をおこなうこととした。学術的なアウトプットとしては、情報系の国際会議において3度の研究発表をおこなったほか、法学系の研究会での報告を1度おこなった。また、オーストラリア・シドニー大学に2ヶ月間滞在し、ビジュアライゼーションについての共同研究をおこない、今後、本研究を国際展開させるための土台を構築した。平成23年度も、前年度に引き続き、KACHINA CUBEシステムの開発と運用に力点をおき、研究活動を展開した。以下、開発と運用に分けて研究成果を報告したい。【開発面の成果】これまで、Webブラウザ上での本格的な3次元表現は、高負荷であるため、システムとしての実用性を考慮すると導入が困難であった。したがって、KACHINA CUBEではこれまで独自の「擬似的な3次元表現」を採用してきた。この方法を用いることで、Web環境でも軽快な動作が可能になる反面、5つのアングルからしかキューブを閲覧できないという大きな表現的制約が存在していた。今後、キューブ型ビュアーの可能性を開拓していくためには、軽快な動作を保ちつつ、この制約を取り除くことが重要であり、23年度はこの課題の解決に力点がおかれた。結果として、Away3Dという3次元ライブラリを使用することにより、この問題を解消する方法を見いだした。これは本システムにとって大きな前進であり、キューブの入れ子構造の実現など、抜本的な機能拡充の可能性が開かれた。【運用面の成果】平成23年度は、より社会的意義の高い適用フィールドが模索され、政策決定支援や震災復興支援に関する取り組みを行った。政策決定支援における運用では、ゲーミングシミュレーションによって得られたデータをKACHINA CUBEよって可視化することで、様々なアクターおよびプレイヤーの相互作用を視覚的に把握しながら政策決定を行う手法が考案された。また、震災復興支援における運用では、震災時に発生する大量の情報を共有するための情報インフラとしてKACHINA CUBEを機能させるための手法の構築が進められた。