hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞分裂時に紡錘体の形成と配向を制御する細胞極性蛋白質複合体の作用機構

多細胞生物の発生過程では、対称分裂と非対称分裂が協調して行われる。ショウジョウバエの神経幹細胞における非対称分裂では、Pins, Inscuteable, Mudからなる細胞極性蛋白質複合体がこの過程を制御することが知られており、これらのタンパク質は線虫から哺乳類に至るまで保存されている。本研究の目的は、哺乳類細胞の細胞周期における細胞極性蛋白質複合体の調節機構の解明である。昨年度までに、Mudの哺乳類ホモログであるNuMAと分裂期に協調して働く分子の探索を行い、新規なNuMA結合蛋白質(NuBP1)を同定していた。また、ヒト培養細胞であるHeLa細胞において、NuMAおよびNuBP1が分裂期特異的に紡錘体極に共局在することを明らかにしていた。本年度は、NuMA-NuBP1複合体形成の分裂期における役割を検討した。HeLa細胞において、RNA干渉法により内在性NuBP1の発現を抑制すると、双極性の紡錘体形成は阻害され単極性の紡錘体が形成され、紡錘体極へのNuMAの集積が減少した。更に、NuBP1の発現を抑制した細胞のうち、双極性の紡錘体を形成した細胞を観察したところ、紡錘体極へのNuMAの集積減少と共に、分裂中期における赤道面への染色体整列の阻害が見られた。同様の染色体整列阻害は、NuMAの発現を抑制させた細胞においても観察された。NuMAの紡錘体極への局在には、微小管上のモータータンパク質であるdyneinが関与することが知られている。そこで、内在性dyneinの発現を抑制すると、NuBP1は紡錘体極に局在するにも関わらず、NuMAの集積は見られなかった。これらの細胞においても、染色体整列が阻害されていた。以上の結果から、dyneinによって紡錘体極に運ばれたNuMAが、NuBP1と結合し紡錘体極にアンカーされることで染色体整列を制御すると考えられる。ショウジョウバエの神経幹細胞ではPins, Inscuteable, Mudからなる細胞極性蛋白質複合体が非対称分裂を制御すると考えられている。これらのタンパク質は線虫から哺乳類に至るまで保存されているが、哺乳類細胞の細胞周期における役割はよくわかっていない。本研究の目的は、分裂期における細胞極性蛋白質の調節機構を解明することである。本年度は、Mudの哺乳類ホモログであるNuMAと細胞分裂の過程で協調して働く分子の探索を行った。分裂期のHEK293細胞にNuMAを過剰発現させて免疫沈降し、共沈してきた蛋白質を質量分析法にて解析したところ、新規なNuMA結合蛋白質(NuBP1)を同定した。ヒト培養細胞であるHeLa細胞を用いて免疫沈降実験を行ったところ、内在性のNuMAにおいても分裂期特異的にNuBP1との結合が認められた。また、HeLa細胞においてNuMAおよびNuBP1の細胞内局在を細胞染色により観察したところ、分裂期の紡錘体極において両者が共局在することを明らかにした。さらに、RNA干渉法にて内在性NuBP1タンパク質の発現を抑制すると、紡錘体極へのNmMAの集積が減少した。これらの結果から、NuBP1はNuMAの紡錘体極へのリクルートに関与している可能性が考えられた。現在、NuMAとNuBP1の複合体形成が、紡錘体形成や細胞周期の進行にどのような役割を担っているかHeLa細胞を用いて更に解析を進めている。

以上の結果から、dyneinによって紡錘体極に運ばれたNuMAが、NuBP1と結合し紡錘体極にアンカーされることで染色体整列を制御すると考えられる。
ラット視床下部CRFmRNAの感染ストレスに対する応答へのNOSの関与

本研究において、我々はラット胎仔感染モデルを用い、胎仔脳におけるCRFおよびiNOSmRNAの発現、およびLipopolysaccaride(LPS)負荷に対する応答様式をin situ hybridization法を用いて検討した。妊娠20日において胎仔を帝王切開にて娩出させ,直ちに37°C,湿度100%のチャンバー内においた.LPS群(n=12)にはLPS(400μg/100g体重)を,対照群(n=12)には生食を投与し,さらに3時間保育した.帝王切開直後,および保育3時間後に胎仔を断頭し,胎仔脳をグルタールアルデヒドにて固定し凍結保存した脳の冠状断凍結切片作製後,CRFおよびiNOSについて^<35>S-UTP標識antisense RNA Probeを作製し,in site hybridization法を施行,その発現をOptical Densityを用い半定量した.さらに両群において血中コルチコステロンをRIA法にて測定した.その結果、CRFは視床下部室傍核にのみ発現し、LPSの刺激によりその発現は増強した。また、血中コルチコステロン分泌も増加した。一方、iNOSmRNAの発現は対照群では認められなかったが、LPS負荷により、脳弓下器官と脈絡叢で認められた。しかし室傍核では発現が認められなかった。以上のことより、胎齢20日のラット胎仔では、LPS感染ストレスに対して視床下部-下垂体-副腎系はすでに作働しているが、室傍核のiNOSmRNAがまだ発現していないことから、NOはLPS負荷に対するCRF分泌刺激における主たるストレス伝達経路ではないことが示唆された。本年度はウィスターラット胎仔における視床下部室傍核CRF,CRFレセプター1型およびiNOSmRNA発現の発生学的な検討を行った。CRF,CRFレセプター1型およびiNOSのmRNAの発現は,妊娠16-21日齢の母獣より帝王切開で取り出した胎仔から得られた脳をグルタールアルデヒドで固定し、^<35>Sで標識したantisenseRNAプローブを用いたin situ hybridization法を用いて検討した。その結果、CRFは18日齢にはすでに室傍核に発現していることが確認された。また、CRFレセプターは妊娠18日齢より大脳皮質のほぼ全域にわたって発現しているが、室傍核には発現していなかった。一方iNOSは室傍核には発現をみとめなかった、今後,LPSなどのストレス下に同様の検討を行い,室傍核のCRF,CRFレセプター1型およびiNOSのmRNAの発現の変化を検討していく予定である.我々はこれまで胎仔視床下部におけるCRF,及びCRFレセプター1型のmRNA発現範囲が成獣のそれとかわらないこと、視床下部室傍核におけるCRFレセプター1型mRNAの発現の、Lipopolysaccharide(LPS)に対するup regulationがないことなどを明らかにしてきた。本年度はウィスターラット胎仔視床下部におけるiNOSおよびnNOSのmRNA発現を検討する目的で,まずiNOS及びnNOSmRNAに対して^<35>Sで標識したantisense RNAプローブを作製した.nNOSに関してはかなりよいプローブができたが,iNOSのプローブが不良で、感度が今ひとつであった。妊娠19日の母獣にLipopolysaccharide(LPS)または生理的食塩水を腹腔内投与(400μg/100g体重)し、その3時間後にラットを断頭し、帝王切開にて胎仔をとりだした。12匹の胎仔より脳を摘出し、in situ hybridizaion法を実施した。nNOSは視床下部室傍核にてmRNA発現が認められたが、iNOSでは認められなかった。LPSに対しては、nNOSの発現は増加する傾向もあったが、有意な差は認められなかった。今後、iNOSのよりよいプローブの開発を進めるとともに、胎仔の数を増やして結果を検討していく予定である。

我々はこれまで胎仔視床下部におけるCRF,及びCRFレセプター1型のmRNA発現様式を検討してきた.すなわちラット胎仔脳では妊娠日齢15日目よりCRFmRNAは視床下部室傍核に限局,CRF-RmRNAは大脳皮質などにひろく発現しており,その発現様式が成獣のそれとかわらないことを見いだした.さらに成獣では視床下部室傍核におけるCRFレセプター1型mRNAの発現がLipopolysaccharide(LPS)負荷に対してup regulationが認められるが、胎仔においてはその変化が認められないことなどを明らかにしてきた。本年度はウィスターラット胎仔視床下部におけるiNOSおよびnNOSのmRNA発現を検討する目的で,まずiNOS及びnNOSmRNAに対して^<35>Sで標識したantisenseRNAプローブを作製した。妊娠21日の母獣を断頭し帝王切開にて胎仔をとりだし、LPSまたは生理的食塩水を腹腔内投与(400μg/100g体重)した。37°C、湿度100%のチャンバー内で保育後、6時間後にラットを断頭し脳を摘出、固定・凍結切片作製後nNOS,iNOSに対するin situ hybridization法を実施した。nNOSは視床下部室傍核にmRNA発現が認められたが、iNOSでは認められなかった。LPSに対しては、nNOSの発現は増加しなかった。今回の検討ではiNOSは十分な発現を認めなかったが,その原因としてiNOSのプローブの問題が否定できない.今後、iNOSのさらに良質なプローブの開発を進め,LPSに対する反応性を検討していく予定である。
高齢者の口腔乾燥症に関する研究

(唾液腺培養細胞増殖能に対する薬物の影響)1,顎下腺細胞培養唾液腺細胞の培養は、畠らの粘膜上皮細胞培養法に準じて、3T3細胞をfeeder layerとして用いた。(1)形態学的検討:培養上皮細胞は3T3細胞を排除しながら徐々に増殖し、培養20日目にはコンフルエントとなった。。培養細胞はPeriodic Acid Schiff(PAS)染色において陽性像を示した。また、透過型電子顕微鏡像においても、分泌顆粒を認めた。(2)免疫組織化学的検討:免疫染色により、培養細胞は抗アミラーゼ抗体ならびに一部の抗サイトケラチン抗体(Ck MNF,CkHMW)に陽性を示した。しかし、他の抗サイトケラチン抗体および抗ミオシン抗体には反応を認めなかった。2,増殖能の検討増殖能を検討するため、経時的な総細胞数の変化を計測した。また、プロモデオキシウリジン(BrdU)の取り込み能を用いた検討を行った。(1)細胞数の検討:細胞数は培養2日目より増加し、10日目以降プラトーとなった。3,薬物の影響抗利尿薬、Ca拮抗剤、ACE阻害剤、β遮断薬、ベンゾジアゼピンに対する影響を観察すべく実験を行っているが、薬物の濃度設定に問題があり、薬物の影響なのかアーチファクトなのか判断できない状態である。培養液の組成、薬物濃度に関しての検討が今後必要である。(唾液分泌量、唾液組成に対する薬物と加齢の影響)ウイスター系ラットを10週、50週目にCa拮抗剤を経口投与し、唾液腺重量、唾液採取、形態学的観察をを行った。10、50週では大きな変化は認めず、さらに長期間の飼育が必要であると考えている。平成9年度:唾液腺培養細胞増殖能に対する薬物の影響1,顎下腺細胞培養唾液腺細胞の培養は、畠らの粘膜上皮細胞培養法に準じて、3T3細胞をfeeder layerとして用いた。(1)形態学的検討培養上皮細胞は3T3細胞を排除しながら徐々に増殖し、培養20日日にはコンフルエントとなった。この時期には3T3細胞は完全に消失しており、2継代目からは上皮細胞のみの培養が可能となった。その後、35mm径培養デイッシュにて3T3細胞を用いず継代を行ったが、細胞は良好な増殖を示し8日でコンフルエントとなった。(2)免疫組織化学的検討免疫染色により、培養細胞は抗アミラーゼ抗体ならびに一部の抗サイトケラチン抗体(Ck MNF,Ck HMW)に陽性を示した。また、ブロモデオキシウリジン(BrdU)の取り込み能をを用いた検討も行った。(1)細胞数の検討細胞数は培養2日目より増加し、10日目以降プラトーとなった。※現在、コントロールのデータがそろい、薬物の影響に関する実験に入ったところである。。
特異なパイ共役分子を基盤とする高効率有機薄膜太陽電池の開発

高効率な有機薄膜太陽電池の実現には、電子供与体と電子受容体が、それぞれナノサイズの集団として集積化し、幅広い接触面積をもって接合できる新規材料の開拓が重要となる。本研究では、電子供与性・受容性機能団の特異的な集積構造を分子レベルからデザインし、特異なパイ共役系を有する高性能な有機半導体群を構築することに成功した。さらに本研究過程において、高い電子受容性を有する新奇な平面分子が、キャリア輸送に最適なface-on配向を取る現象を偶然発見し、新奇な光電変換材料を開発した。本研究では、電子ドナー性およびアクセプター性機能団の集積構造を分子レベルでデザインし、高性能な光電変換材料の創製を目指している。本年度は、新奇なヘテロ環構造を有する平面電子アクセプターとしてIndancenetetraone骨格に二重結合を挟んでチオフェン環およびビチオフェン環を導入した化合物群を開発し、詳細な物性と構造の検討を行い、有機薄膜太陽電池への応用を試みた。その結果、サイクリックボルタンメトリと紫外可視吸収スペクトル測定により、これら化合物が、フラーレン誘導体と同様のLUMOエネルギー準位を有し、且つ可視部に大きな吸収を呈することを見出し、キャリア生成・電荷分離に最適な電子構造を持つことを明らかにした。またチオフェン環を導入した化合物においては、インジウムスズ酸化物(ITO)基板上に作製した銅フタロシアニンとの積層膜の斜入射X線回折でout-of-plane方向の測定を行ったところ、格子面間隔が3.34Aに帰属される回折ピークが広角側に観測され、フタロシアニン薄膜上でキャリア輸送に最適なface-on配向をとることを明らかにした。さらに、この化合物の電子輸送材料としての性能を評価するため、ドナー分子に銅フタロシアニンを用いて積層型薄膜太陽電池を作製し、擬似太陽光(AM1.5, 100 mW cm-2)照射下、大気曝露せずに太陽電池の評価を行ったところ、短絡電流密度(Jsc)= 1.07 mA cm-2,開放端電圧(Voc)= 0.55 V,フィルファクター(FF)= 0.30,変換効率(PCE)= 0.18 %の性能が観測され、新しい電子輸送材料の構造モチーフを提示した。本研究では、電子ドナー性および電子アクセプター性機能団の集積構造を分子レベルでデザインし、高性能な光電変換材料の創製を目指している。その一環として本年度は、昨年度開発したインダセンテトラオン骨格を有する電子アクセプター分子と、アルキル及びアルコキシ側鎖を導入した可溶性ビチオフェン骨格、ベンゾジチオフェン骨格及びフルオレン骨格を有する電子ドナー分子から構成される新奇なドナー/アクセプター型パイ共役系高分子化合物群を開発し、熱的安定性や光学特性、電気化学特性などの基礎物性調査と薄膜構造解析を行い、その薄膜状態のキャリア輸送特性とデバイスへの応用を評価した。その結果、サイクリックボルタンメトリーと紫外可視吸収スペクトル測定により、今回開発した高分子材料は、フラーレン誘導体と同様に高い電子親和性を有しながら、近赤外領域までの幅広い吸収を示し、電荷の生成と輸送に適した電子構造を持つことを明らかにした。また、示差走査熱量測定およびX線回折測定により、これら高分子材料は、強い分子間相互作用を有する結晶性の薄膜構造を取ることを見出した。さらに、レーザーフラッシュフォトリシス時間分解マイクロ波電動度測定法およびTime Of Flight法を用いて、溶液プロセスで作成した薄膜のキャリア移動度を検討したところ、アルキルフルオレン骨格およびアルキルビチオフェン骨格を有する高分子材料では、0.77および0.84 cm2/Vsという高い電子移動度が観測され、良好な光吸収特性を有する新奇な電子輸送材料の開発に成功した。その一環として、電子供与体であるジメトキシベンゼンをオルト位で急角度に複数連結したオルトフェニレン(OP)分子を構築し、そのコンホメーション解析を詳細に行った。その結果、このOP類は、末端に適切な官能基を有する場合のみ、疎溶媒効果によって、自己組織化が進行し、複数のパイ電子を高密度に含有する剛直なナノスケール状のラセン構造を形成することを見出した。この特異な高次構造体の動的特性は、主鎖を構成する芳香環のユニット数が増大するに連れて劇的に安定化し、右巻きおよび左巻きのラセン分子へと光学分割することも可能である。このような構造化および動的特性とリンクして、高次OP類は、これまでのパイ共役系化合物には見られないような光・電気化学特性を示し、非常に有効共役長の短いスルーボンド型のパイ共役系を有すると共に、強固な分子内相互作用に基づくエキシマ発光や、多段階かつ複数の可逆な酸化還元挙動を呈することを明らかにした。

さらに、この剛直かつ電子活性な集積構造体の光伝導特性を評価したところ、分子の鎖長が長くなるに連れて光伝導度は飛躍的に向上し、高次OP分子においては、1.40 cm2/Vsというアモルファスシリコンに匹敵する非常に高いキャリア移動度が達成され、新しい有機半導体の構造モチーフを提示した。以上の研究に加え、新奇なヘテロ環構造を有する平面電子アクセプターとして、縮環チアゾールとキノン骨格をハイブリットした新しいビルディングブロックを構築し、これら分子の基礎物性の評価と高分子化の検討を行った。計画当初の目的であった特異な電子ドナーおよび電子アクセプターの開発は順調に進んでおり、それら分子のコンホメーション解析や基礎物性の検討は終え、太陽電池の作成と性能評価に移行している。これまで、3次元構造を有する電子ドナー性のオルトフェニレン分子においては、自己集積化に基づいた特異的な光・電気化学的物性に関する研究成果が、2012年6月に米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」に掲載され、更に「JACS Spotlights」として取り上げられるなど、高い評価を得ている。一方、2次元構造を有する電子アクセプター分子においても、キャリアの生成と輸送および注入に適した電子構造と配向性が達成され、更に良好な太陽電池特性も観測されている。よって今後は、設計した分子の立体構造と分子間相互作用を最適化することにより、高効率なエネルギー変換を実現する有機半導体材料の創製が期待できる。初年度の目的であった特異な電子供与体および電子受容体群の構築は順調に進んでおり、それら分子のコンホメーション解析や基礎物性の検討を終えている。特に、3次元構造を有する電子ドナー性のオルトフェニレン分子は、自己集積化と関連して、非常に特異的な光・電子物性や優れた電荷輸送特性が達成されている。よって、分子の立体構造と分子間相互作用を協奏的に利用した戦略に基づき、高効率な光-電気エネルギー変換を実現する新規な有機半導体材料の創製が期待できる。これまでに合成した電子ドナーおよび電子アクセプター分子群の立体構造と分子間相互作用を最適化し、電荷キャリア輸送特性および光電変換特性の向上を図る。固体材料中におけるキャリア移動度は、これまでと同様に、レーザーフラッシュフォトリシス時間分解マイクロ波電動度測定法およびTime Of Flight法を用いて評価し、これら分子群を活性層に用いた有機薄膜太陽電池を作成し、薄膜構造の評価と電池性能試験を行う。また新たに開発した化合物群は、デバイス作製により有用な高分子化のためのアプローチを検討する。上記の物性評価で得られた結果は、分子設計にフィードバックし、コンポーネント分子の最適化を施しながら特性向上を目指す。さらにこれら分子群は、有機薄膜太陽電池ばかりでなく有機電解効果トランジスタの活性層としても非常に有望であるため、ドナー/アクセプター混合系に限らず、単一成分を用いてトランジスタを作製し、その評価を行う。混合系では最近注目を集めている両極性トランジスタとして機能する可能性も高く、発光でバイスへの応用など包括的な見地に立った展開を図る。初年度に合成した電子ドナーおよび電子アクセプター分子群の電荷キャリア輸送特性および光電変換特性を検討する。固体材料中におけるキャリア移動度は、レーザーフラッシュフォトリシス時間分解マイクロ波電動度測定法およびTime Of Flight法を用いて評価する。
低頻度の遺伝子多型に着目した血中脂質量多様性の人類遺伝学的研究

本研究では、生活習慣の異なるアジア・太平洋地域の人類集団について、血清脂質量と関連する遺伝子多型・変異を調査し、その人類生物学的意義を探った。その結果、1)脂肪酸不飽和化酵素遺伝子の多型が血中脂質量に及ぼす効果が、モンゴル人と日本人で劇的に異なっており、これが食事中の不飽和脂肪酸組成の差異に起因する可能性を見出した。2)高脂血症抵抗性多型であるMLXIPL遺伝子のGln241His多型が、中央アジアの遊牧民族を起源とする幾つかの人類集団で高い頻度で存在しており、脂質がエネルギー源として優勢な遊牧生活において、同多型が適応的であることを示した。3)各種リポタンパク質受容体としてはたらくスカベンジャー受容体ファミリー遺伝子の再塩基配列決定を通して、タイ人では東アジア人・オセアニア人と比して多型・変異サイトが豊富に存在していることが明らかになった。これにより、マラリア抵抗性と脂質代謝との関連性についての新たな知見を加えた。4)さらに、血清脂質を標的とした関連解析では、性別や年齢に加えて内臓脂肪蓄積の程度を一致させた集団を用いることで、遺伝子多型・変異を効率よく検出できることを示した。中性脂肪とコレステロールは動脈硬化症の危険因子としての負の側面が強調されているが、本来はヒトの生理活動に必要不可欠な分子であり、人類の適応放散において重要な役割を果たしていたものと考えられる。本研究では、アジア・太平洋地域の人類集団における脂質特性と遺伝子多型の関連性について、近年にその生物学的・臨床的意義に注目が集まっているrare variantに特に着目した解析を展開している。21年度は、日本人を中心とした23,000人以上のアジア・オセアニア人を調査し、血中の中性脂肪およびコレステロール量にMLXIPL,ANGPTL3,TRIB1,GALNT2,SORT1,FADS1の遺伝的多型が関与していることを示した。さらに、FADS1は、日本人とモンゴル人との間で血中脂質量への効果が非常に異なることが明らかになった。FADS1は不飽和脂肪酸の代謝に重要な酵素をコードしており、食事中の脂肪酸組成が大きく異なる日本人とモンゴル人との間で相違が見出されたことは、遺伝子栄養学的に興味深い発見である。さらに、同遺伝子は空腹時血糖値などの糖代謝パラメータとも強く関連しており、メタボリック症候群の遺伝的素因としても重要であることが予測される。また、中性脂肪量と強く関連していたMLXIPLのGln241His多型の分布を全世界の人類集団で調査したところ、モンゴル人、チベット人などの遊牧を生業としてきた中央アジアの人類集団は、低い中性脂肪量と関連するHisアレルを周辺の人類集団よりも高い頻度で有している事を明らかにした。これは、高脂肪食に強く依存する遊牧生活を通して高脂血症抵抗性が獲得されたことを示唆する結果であり、現在はさらに詳細な調査を続行している。また脂質代謝に関わる幾つかの遺伝子について、日本人、モンゴル人、タイ人、パラオ人の4集団各100名程度について全コード領域のresequencingを行い、血清脂質量に強く関連するrare variantsの調査を行っている。現在までに、コレステロール逆輸送系路に関与するSCARB1でタイ人特異的なフレームシフト多型の存在をなど確認している。平成22年度は、各種アポリポタンパク質遺伝子、クラスBスカベンジャー受容体ファミリー、アンギオポイエチン様因子ファミリーなど血清脂質量との関連が指摘されている遺伝子群について、日本人・モンゴル人・中国人・パラオ人というそれぞれ異なる遺伝的背景および生活習慣を有する人類集団を対象に変改配列の解析を行い、多くの多型・変異を同定した。特に、クラス2スカベンジャー受容体ファミリーに属するCD36およびSCARB1遺伝子については、各集団95190人を対象とした再塩基配列決定が終了しており、合計26サイトの多型部位を同定した。そのうち15サイトについては新規に同定されたもので、各集団におけるマイナーアレル頻度が5%以下のレアバリアントであった。

興味深いことに、両遺伝子ともタイ人集団において多型サイトの出現率が最も高く、非同義多型およびフレームシフトにつながる欠失多型のサイト数もタイ人で最も多かった。クラスBスカベンジャー受容体は各種リポタンパク質の代謝に重要であり、これらのレアバリアントはタイ人に特徴的な高い血中総コレステロール量・LDLコレステロール量の遺伝的背景の一部であると考えられる。またCD36およびSCARB1はそれぞれ個別の経路でマラリア原虫の感染・増幅に利用されていることから、これらのバリアントが同集団におけるマラリア抵抗性に寄与している可能性が考えられる。
適応進化と生態系ネットワークのフィードバック機構の解明

アブラムシとグンバイの食害がセイタカアワダチソウの繁殖と訪花者群集に与える影響を調べた。グンバイは花数と花蜜量を減少させたが、アブラムシは増加させた。花数の増加は訪花者を増加させた。アブラムシは種子数を増加させたが、グンバイは減少させた。遺伝マーカーによりセイタカの起源を推定した。日本のセイタカは北米南東部に起源すること、侵入後の遺伝子流動により遺伝的多様性が維持されていることがわかった。北海道と本州由来のセイタカ遺伝子型の多様性効果と選択効果を調べた。セイタカの成長には多様性効果はなかったが、選択効果が北海道の遺伝子型で見られた。一方、アブラムシの数には遺伝子型の多様性効果が検出された。セイタカアワダチソウ上の昆虫群集の構造を調査した。セイタカアワダチソウヒゲナガアブラムシは季節を通して昆虫群集を大きく規定していた。特にアリと植物の形質の変化を介した間接効果が、アブラムシと共存している春の昆虫だけでなく、アブラムシがいなくなった秋の昆虫の個体数にも影響を与えていた。これにより、アブラムシによる植物を介する間接効果が時間的に棲み分けている春と秋の群集を繋ぐこと、アブラムシがアワダチソウ上の群集ネットワークのキーストン種であることがわかった。アメリカと日本のセイタカアワダチソウを滋賀とミネソタの実験圃場に植え、植食性昆虫群集を比較した。植食性昆虫の密度と種数について、滋賀では日本のアワダチソウの方がアメリカに比べて有意に増加した。一方、アメリカでは逆に日本のアワダチソウの方がアメリカに比べて密度と種数は有意に低下した。この結果は、日本とアメリカの植食性昆虫がそれぞれの地域に生育するアワダチソウの遺伝子型に適応していることを示唆している。アワダチソウグンバイの密度と食害レベルを日本各地の55カ所で調査した。グンバイの密度と食害はグンバイの定着年数が長くなるほど低下する傾向が見られた。また各地域のアワダチソウの倍数性を調べたところ、いずれも6倍体であった。原産地の北米では2、4、6倍体が分布しており、日本に侵入したのが6倍体のみか、6倍体だけが定着に成功した可能性が考えられる。さらに、アワダチソウの分子集団遺伝学的解析に不可欠なマイクロサテライトマーカーを開発した。アワダチソウの北海道への侵入状況、特に道北地域への分布拡大状況を明らかにするため、野外調査を行った。その結果、旭川近郊にアワダチソウ群落が確認され、道北地域の幌加内町や苫前町にもアワダチソウが定着していることがはじめて明らかになった。また、アブラムシもこれらの地域で定着していることが確認された。植食者(セイタカアワダチソウヒゲナガアブラムシおよびアワダチソウグンバイ)による食害がセイタカアワダチソウの花形質の変化を通して、アワダチソウの繁殖成功と訪花者に与える影響を圃場実験によって調べ、以下の結果を得た。(1)グンバイによる食害は花数と花蜜量を減少させた。(2)アブラムシによる食害は花数と花蜜量を増加させた。(3)花数の増加は送粉者だけでなく、盗蜜者や花食者も増加させた。(4)盗蜜者や花食者の結実種子数に対する効果は送粉者より小さかった。(5)アブラムシはアワダチソウの当年種子数を増加させたが、グンバイは減少させた。日本に侵入したセイタカアワダチソウの起源を推定するために、日米の集団を対象に中立遺伝マーカーを用いた集団遺伝学的解析を行なった。これによって、日本のアワダチソウは北米南東部の集団に起源すること、日本には2回以上の侵入がおこったこと、侵入後の遺伝子流動によって遺伝的多様性が維持されていることがわかった。外来植物の分布拡大とそれに追随する外来植食性昆虫の定着プロセスを明らかにするため、セイタカアワダチソウの分布拡大の前線である北海道北部で圃場実験を行った。南方由来の遺伝子型も北方由来の遺伝子型もいずれも冬季の生残率は100%で、亜寒帯気候は生存には影響しなかった。アワダチソウに定着するアブラムシの個体数は、各年ともにアワダチソウの遺伝子型によって異なっていた。分布拡大の前線域では、異なる場所から異なる遺伝子型のアブラムシが毎年確率的に飛来しており、植物と昆虫の遺伝子型のマッチングが外来昆虫の分布拡大に大きく貢献すると考えられた。この仮説を検証するため、分子マーカーによる検討を開始した。圃場のアワダチソウからアブラムシを採集し、近縁種での増幅が確認されているマイクロサテライトマーカーを用いて増幅した結果、8つのマーカーについて増幅が確認できた。セイタカアワダチソウ(以下セイタカと呼ぶ)の食害の年次をまたいだ履歴効果が花形質や繁殖努力に果たす役割を明らかにするために、前年と当年にアブラムシまたはグンバイの食害を受けた植物の、花数と強制受粉による結実率を比較した。その結果、前年と当年の食害は繁殖に対する資源投資配分を変えること、前年に食害を受けた植物では、植食者の種類にかかわらず、花数は茎直径の増加に伴い指数関数的に増加することが分かった。

この結果、前年に食害を受けた植物はサイズに依存して、小さい場合は生存のために資源を残すよう、大きい場合はできるだけ繁殖するよう、資源投資を変えている可能性が示唆された。また、花粉が十分にある場合には、サイズにかかわらず資源を積極的に種子生産に投資するが、前年に食害を受けた場合には投資を控えていると考えられた。侵入植物における分布拡大における適応の貢献を明らかにするために、セイタカの遺伝的変異を操作した圃場実験を行った。北海道由来と本州由来の計12タイプのセイタカ遺伝子型株を1, 4, 8個の遺伝子型数にして、北海道型と本州型の頻度を変えて植栽した。その結果、セイタカの成長に遺伝子型の多様性効果は検出されなかったが、選択効果が北海道型の頻度によって変化した。北海道型の頻度が高くなるにつれて選択効果が正から負へ逆転した。このことは、本州型に比べて北海道型で異なる遺伝子型間で抑制的に働く相互作用がより強い可能性を示唆している。一方、アブラムシはセイタカの遺伝子型の多様性が高いほど増加した。アブラムシは北海道型に定着しやすく、アブラムシの局所適応が示唆されたが、多様区では北海道型の上で減少し、本州型の上で増加した。侵入植物の分布最前線では、植物の遺伝子型間の直接作用と植食者を介した見かけの競争の二つの相互作用を通した適応が強く働いている可能性がある。アブラムシとグンバイの食害がセイタカアワダチソウの繁殖と訪花者群集に与える影響を調べた。グンバイは花数と花蜜量を減少させたが、アブラムシは増加させた。花数の増加は訪花者を増加させた。アブラムシは種子数を増加させたが、グンバイは減少させた。遺伝マーカーによりセイタカの起源を推定した。日本のセイタカは北米南東部に起源すること、侵入後の遺伝子流動により遺伝的多様性が維持されていることがわかった。北海道と本州由来のセイタカ遺伝子型の多様性効果と選択効果を調べた。セイタカの成長には多様性効果はなかったが、選択効果が北海道の遺伝子型で見られた。一方、アブラムシの数には遺伝子型の多様性効果が検出された。植食者による食害はセイタカアワダチソウの繁殖成功に負の影響を与えるだけでなく、間接的に正の影響も与える可能性があり、この繁殖成功に対する植食効果の逆転現象という結果は、植物の形質進化に対する間接相互作用の効果が植食者の種に依存していることを世界に先駆けて示したものである。このため植食者の種やギルドに注目することにより、植物と植食者間の間接相互作用の理解に大きく貢献できる可能性が開かれた。日本に侵入したセイタカアワダチソウの起源集団の特定は、日米のアワダチソウと昆虫群集ネットワークを比較する本プロジェクトを推進する上で大きな成果である。さらに、日米のアワダチソウを用いた相互移植実験のより正確な実験デザインと得られたデータの解釈の妥当性を検討する上で、不可欠な知見である。「植物と昆虫の相互作用における両者の遺伝子型のマッチングが外来昆虫の分布拡大を促進する」という仮説を検証することにより、生物間相互作用の遺伝的側面を重視する「生態進化ダイナミクス」と「侵入生物の保全生態学」の研究分野の融合を達成する可能性が開かれた。27年度が最終年度であるため、記入しない。群集生態学平成26年度では成果概要で示したように、セイタカアワダチソウ上の昆虫群集ネットワークの実態と繁殖成功度の関係、日本に侵入した起源集団の特定、セイタカの分布拡大と外来昆虫の役割について興味深い結果が多数得られた。これらの成果を今年度の実験計画に活かすとともに、学会や論文等で公表する準備を進めている。
特異な統計モデルに対するリサンプリング法の適用に関する研究

観測されたデータがどのような集団に属しているかがはっきりしている場合には、どの方法を使って解析すればよいか、また、その手法がどのような性質を持っているかがよく判っている。一方、データの属する集団の形状によっては、今までに使われている手法がそのままでは使えない場合があることも判ってきた。そのような場合に、データを繰返し使って解析をする手法がどのくらい有効であるかを、数値実験と、理論の両面から考察した。本年度は特定の特異モデルに対してブートストラップ法を適用し、モデルの形状やサンプルサイズを変えて様々な条件で数値実験を行い、ブートストラップ法による母数の推定、信頼区間の構成およびモデル選択に関する性能と漸近的な挙動および適用限界に関する数値的な検討を行った。モデルとして用いたものは(1)ブートストラップ法による変化点問題の信頼領域の構成、(2)ブートストラップ法による三層ニューラルネットワークのモデル同定とモデル選択、の二つである。これらの問題は正則モデルの部分問題としては実現されないクラスに属し、理論的にも未解決の領域が多い問題である。ブートストラップ法を用いた変化点問題の信頼領域の構成においては、変化点前後のモデルの形状によって、信頼領域の構成が大きく影響を受けることが数値的に示された。また、モデルの分散が未知の攪乱母数である場合には、母分散の大きさ、および、その推定方法もまた、信頼領域の構成に大きく影響することが観察された。ブートストラップ法を用いたニューラルネットワークのモデル同定においては、通常、中間層の素子数を十分に大きなモデルを用意して、複雑な入出力関係を実現することを目的としている。しかし、真のモデルが比較的少数の中間層からなるネットワークである場合には、ブートストラップ法によるモデルの同定が不安定になり、十分大きなサンプルサイズがある場合であっても、十分な推定精度が得られない可能性がある。また、ブートストラップ法を用いたモデルの選択においても、精度よく真のモデルが選択されるケースは限られていることが、数値実験の結果から予想される。これらの知見は特定の特異モデルによる数値実験からの知見であり、どの程度一般性をもって成り立つことであるかは、更に大規模な数値実験や理論的な検討が必要であり、現在、研究を進めている。1.特異なモデルに対するブートストラップ法の適用に関する理論的考察回帰分析の変化点推定問題に関して、ブートストラップ法の適用に関する理論的考察およびその数値的な検討を行った。その結果、変化点推定問題においては、漸近的な性質がモデルの分散の大きさによって大きな影響を受けることが数値実験により示された。また、モデルの幾何学的な性質と推定精度の関係に関する考察を行った。2.特異なモデルに対するブートストラップ法の適用の数値的検討多項分布において、生起確率が極端に小さな値をもつモデルにおいて、ブートストラップ法を適用すし、その性質を数値実験により明らかにした。生起確率が低い場合、その事象は観測されない場合が多く、単純な方法では生起確率は0としてリサンプリングを行うことになり、高い推定精度を得ることができない。そのため、他の事象の推定確率に影響を与えない範囲で、小さな生起確率を所与として与える方法について検討を行った。また、ブートストラップ法を用いた忘却機能のあるニューラルネットワークのモデル選択に関する数値実験を行い、標本の大きさ、モデルの複雑さとモデル選択の性能の関係を考察した。その結果、モデル選択の精度に関する影響は、モデルの複雑さが最も大きいことを明らかにした。3.特異なモデルの信頼区間構成に対するブートストラップ法の適用変化点推定問題において、ブートストラップ法を用いた信頼区間の構成に関する数値的な検討を行った。その結果、標本の大きさや加法的雑音の分散が信頼区間の構成に与える影響が、単純な回帰問題よりも大きくなることが見出された。1.特異なモデルに対するブーとストラップ法の適用に関する理論的および数値的考察疎な多項分布に対する、ブートストラップ法の適用に関する理論的考察およびその数値的な検討を行った。その結果、生起確率が低い事象のパラメータ推定が大きな影響を受けることが示された。これらのことは数値実験でも確認された。2.正則化判別分析タイプの新たな判別方法に関する研究母集団の分散共分散行列が特異に近い場合や、ある母集団からのサンプルサイズが他の母集団からのサンプルサイズに比較して極端に小さい場合などは、分散共分散行列の推定の精度が落ちるため、従来手法である線形判別分析や非線形判別分析を適用することが困難であった。正則化判別分析を用いることで、このような特異なモデルに対してもよい判別性能が得られるが、パラメータの推定が困難であるという欠点があった。正則化判別分析をベイズ統計の立場から定式化することにより、正則化判別とは異なるタイプの判別方法を提案した。また、情報量規準に基づくパラメータ選択法を提案し、従来よりも誤判別率の低い判別法が可能となることを示した。3.最近隣法におけるブートストラップ法の適用パターン認識などで用いられる最近隣法において、あるデータ点から最近隣までの距離の分布をブートストラップ法により求める研究を行った。最近隣までの距離は極値分布により理論的に求めることができる。極値分布のパラメータ推定にブートストラップ法を用いることにより、最近隣までの距離を精度よく推定することが可能になった。

1.正則化判別分析の誤判別率に関する研究従来の判別手法では十分な判別性能が得られない特異、または特異に近い統計モデルに対しても適用可能な正則化判別分析の誤判別率に関する検討を行った。数値実験により正規母集団に対しては既存手法に対して誤判別率が小さくなることを示した。また、正則化判別分析が、母集団の形状に対してどのような影響を受けるかを検討した。代表的な非正規性の尺度として歪度と尖度を用い、これらを変化させた非正規母集団からのサンプルによる誤判別率を数値的に求め、判別性能の比較を行った結果、提案手法である情報量規準を用いた。正則化判別分析を用いることにより、母集団が正規分布の仮定を満たさない場合でも、既在手法と比較して誤判別率を小さく抑えることが観察された。一方で、既存手法の多くは母集団の形状に敏感であり、仮定と合致しない判別手法を用いた場合には、誤判別率が著しく悪くなるこども観察された。2.最近隣法におけるブートストラップ法の適用に関する研究パターン認識や機械学習において用いられる際近隣法にブートストラップ法を用いるための基礎的な検討を行った。データマイニングなどで分析対象となるデータは特徴数に対してサンプルサイズが小さく、疎なデータ構造をもつものが多い。こうした場合には、データの距離構造をなるべく保存したまま、低次元空間に射影して分析することにより、計算量を削減する効果が期待できる。そのため、射影されたデータ間の距離の分布をリサンプリングにより推定し、その分布に基づいて際近隣を精度よく求める手法を提案した。また、極値分布の性質を用いて推定のバイアスを補正することで、推定精度が向上することが数値実験により示された。
模型用ジェットエンジンを用いたガスタービン発電教材の開発

本研究は、初等・中等教育おいて理科に関心を抱くことに重点をおき、かつ安全に運用可能な理科教育に用いるガスタービン発電教材の開発が目的である。1、圧縮空気による模型用ジェットエンジン教材安全性を考慮し、模型用ジェットエンジンに燃料を使用せず、安価なコンプレッサーを用いて4.0Mpaの圧縮空気で回転させ、タービンが定常に回転することが確認できた。また、圧縮空気の圧力と模型用ジェットエンジンの回転数の関係を調べ、回転数を制御できることが分かった。さらに、ジェットエンジン特有の回転音が確認でき、初等・中等教育の児童、生徒等にとって、非常に興味の引く教材と成りうる可能性を示せた。また、GUIにより教材として取り扱いが簡便な、圧縮空気の圧力制御と回転数をリアルタイムで計測するシステムを開発した。2、車載ターボチャーヂャーの有効性模型用ジェットエンジンを分解するのは困難であったため、車載ターボチャージャーの検討を行った。車載ターボチャーヂャーは、入手性に優れており、模型用ジェットエンジンよりも安価である。さらに、模型用ジェットエンジンと同様に圧縮空気を用いて回転させて、定常及び回転数の制御が行えることが確認できた。したがって、車載ターボチャーヂャーは教材化において、非常に有効であることがわかった。3、大出力熱風ヒーターの検討安全に模型用ジェットエンジンの自立運転を行うために、大出力熱風ヒーターの検討を行った。大出力熱風ヒーターでは、空気流量と空気圧力、ヒーター加熱量の関係が密接に関係しており、本研究の範囲において、単一のヒーターでは、制御が困難であることが分かった。したがって、空気流量と空気圧力、ヒーター加熱量に関して、綿密に調査する必要性が分かった。4、発電出力計測装置及び接続方法の検討発電実験のためにモーターで回転させた三相交流PM同期発電機に接続する抵抗負荷を変化させて出力特性の測定を行い、発電できることが確認できた。また、発電機と模型用ジェットエンジンの接続方法は、模型用ジェットエンジンの圧縮機の加工を提案した。
プロジェクトゼロに学ぶ学習過程の可視化と図工美術科の授業研究の支援システムの構築

ハーバード・プロジェクト・ゼロとレッジョエミリアによる共同の研究Making Learning Visibleプロジェクトにみられる記録法を授業分析に活かすための調査を行った。具体的には、学習過程を視覚化するために「文脈状況を考慮した評価」を使う方法としてドキュメンテーションとポートフォリオの用い方、学習の可視化について調査した。この調査に基づき、見えない学習過程を具体的に「可視化」する問題解決を処理する方法について授業分析の支援システムの構築、学びをどのように可視化することができるのかをMLVProjectから得た知見と、ガードナーの「文脈状況を考慮した評価」の知見をもとに検証を行った。研究成果として授業研究の分析方法として応用できる支援システムの実践化の試行を行い、他教科とは異なった図工科・美術科特有の発想や構想を働かせる場面での<文脈><場>及び<状況>を考慮した多様な評価方法とパフォーマンス評価の特殊性と「可視化」というアプローチの方法の開発の必要性があるという結論を得た。初年度の研究実施計画にそってハーバード・プロジェクト・ゼロを訪れ、ハワード・ガードナー教授、マーラ・クレチャウスキー氏、ベン・マルデル氏と会い、Making Learning Visibleプロジェクトにおける「学習の可視化」および「ドキュメンテーションの用い方」を調査した。ハーバード大学教育学大学院のガードナー教授には、プロジェクト・ゼロとイタリア、レッジョ・エミリア幼児学校との関連性、MLVの内容について質問を行った。クレチャウスキー氏、マルデル氏からは、ドキュメンテーションとポートフォリオの関連性について、実際に長年、中心的に関わった過程でのMLVの内容について調査し、プロジェクト・ゼロおよびレッジョ・エミリア関連の資料を収集した。また、プロジェクト・ゼロが、実際にMLVの実践を行っているマサチューセッツ州Medfordにあるタフツ大学附属Eliot-Peason幼児学校を視察し、同校校長リー・キーナン氏にMLVの実践について質問を行い、Eliot-Peason幼児学校での、授業分析の手法を調査した。見えない学びの過程を具体的に「学習の可視化」する方法について、多様な評価方法と文脈による「可視化」といった意義のある調査研究となった。また、メトロポリタン美術館の教育部門Teacher Resource Center、およびMOMA近代美術館にて関連資料の収集を行った。以上、今回の調査で得たドキュメンテーションによる有効な「学習の可視化」の研究方法であり、図工・美術教育における授業研究の方法として応用できる点でも重要性が認められよう。初年度のMLVプロジェクトの実践とプロジェクト・ゼロ等の現地調査での成果をもとに、二年目である本年度、第一の研究内容はドキュメンテーションのノウハウを援用した具体的な「授業研究の方法」の研究を遂行した。他教科でも問題とされているパフォーマンス評価の解釈を参照しつつ、プロジェクト・ゼロのハワード・ガードナーの認知的見解をもとに「学習の可視化」の多様な視点からの評価が、<文脈><場面><状況>を考慮した美術教育でのパフォーマンス評価について研究し、海外の事例の研究を行うことが出来た(論文を学会誌に発表)。図工・美術科の授業研究は体系化されていない部分が多く、本研究によりコンピテンス自体は見えないが、見えるのはパフォーマンスであり、多くの状況でパフォーマンスによって可視化される方法としてのドキュメンテーションの意味合いが明確化された。授業分析の方法「学習の可視化」の多様な視点からの評価という点でも、今後、教育現場に応用できるという重要な意義を見いだせた。第二の研究内容は、授業の評価方法について、ドキュメンテーションとポートフォリオの比較を行い相違点と両者を併用する可能性の研究を行った。図工・美術科の評価方法は他教科に比べ曖昧さの多いといった問題点があるが、両者を併用することでオーセンティック評価としての「学習の可視化」の研究に対する重要性が見いだせた。(博士論文・第7章5節で著述し、発表した)。また、アメリカ教育学会(第23回大会)でのシンポジウム「テーマ:アメリカの個性化教育の理念と方法を活かす」(招待パネリストとして)ではMLVプロジェクトの実践とプロジェクト・ゼロの諸理論について研究成果を発表でき多くの同学会員よりポジティブな評価を得ることができた。初年度、および2年度の成果を反影させた、図工・美術科においてハーバード・プロジェクト・ゼロの行っているMLV(Making Learning Visible)プロジェクトの成果を援用することで実際に使える具体的な「学習の可視化」のできる「授業研究の支援システム」の「理論」から「実践化」へのデザインを試行した。

代表者・池内の所属する埼玉大学教育学部の附属小学校(3年目も研究協力を得ている)の図画工作科の教員たちの協力のもとに、ドキュメンテーションとポートフォリオの両者を併用し、10月、附属小学校の教員たちと、図工科における発想や構想を働かせる場面の<文脈><場面><状況>を考慮し、それらを抽出し、タブレット端末等を活用して過程を蓄積することによって、他者との比較、自己の振り返りを行うとともに、言語活動、映像による作品の制作過程を示し、タブレット端末等を活用してドキュメンテーション化する試みにより、<文脈><場面><状況>における発話の分析、授業分析などがより明確化できるようになった。2月、附属小学校の協力を得て、成果を反影する授業研究会を行った。また、平成24年度埼玉大学教育学部附属中学校教育研究協議会においても「学習指導要領と評価:可視化とパフォーマンス評価」というテーマで学習指導要領と、学習の可視化、ハフォーマンス評価という視点よりこれまでの成果の講演を行った。以上、本年度の成果として、見えない学習・思考の過程を具体的に「学習の可視化」する方法について、多様な評価方法と文脈による「可視化」といった意義のある調査研究となり、授業研究の分析方法として応用でき支援システムとして有用性が認められた。授業の評価方法について、ドキュメンテーションとポートフォリオの相違点の調査、両者を併用する可能性の研究を行った。両者の中でパフォーマンス評価をどのように具現化していくのかという研究を進め、学会誌、博士論文、シンポジウム(招待パネリストとして)成果を発表できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度、前年度の図工・美術科におけMLVプロジェクト訪問の成果を総合的に活かした、ドキュメンテーションを援用した実際に使える具体的な「学習の可視化」のできる「授業研究の支援システム」の「理論」から「実践化」へのデザインの着手を行う。67月、代表者・池内の所属する埼玉大学教育学部の附属小学校(2年目も研究協力を得ている)の図画工作科の教員たちの協力のもとに、昨年度の成果である、ドキュメンテーションとポートフォリオの両者を併用し、パフォーマンス評価の具現化を行った授業分析を試行し、ビデオ撮影等を行う。8-10月、附属小学校の教員たちと具体的な授業研究のデザインを改善点を検討する。図画工作科における<文脈><場面><状況>を考慮した「学習の可視化」の授業研究の「支援システムの構築」の具体例の作成を行う。11月、実践した授業分析のビデオ等をもとに意見交換の機会をもち授業分析法に修正を加える。改良後の作成された、パフォーマンス評価の具現化を行った授業分析を、成果を学会誌等で発表公表し、関連学会の会員からも広く意見を求める。
シロイヌナズナを用いた高等植物の刺激受容およびシグナル伝達機構の分子遺伝学的研究

1.発茅後1週間目のシロイヌナズナの茅生えの胚軸細胞に、3個の遺伝子(カナマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、βーグルクロナ-ゼ遺伝子)を持ったアグロバクテリア(EHA101株)を感染させ、総計約800株のトランスジェニック植物を作製した。これらの植物体を培養鉢に移し、それぞれの植物体から自家受精した種子(T2種子)を集めた。2.これらのT2種子を寒天培地上にまき、(1)茎や根の重力屈性、(2)光屈性、(3)根の障害物回避反応、(4)植物ホルモン(特にオ-キシン)に対する感受性などが異常になった突然変異体を選抜した。また、花や葉の形態異常突然異体を探した。3.これまでに、植物体がわい性になる株を2株、子葉の葉緑体形成が異常になったものを2株、根の光屈性が異常になったもの1株を見いだした。4.これらの突然変異体候補株について、(1)ゲノム内に挿入されたTーDNAのコピ-数、(2)変異遺伝子のマッピング、をおこっている。また、同様の異常が子孫植物に遺伝するパタ-ンを解析している。
情報発信主体の擬態化による参加型センシング手法

本研究は、一般ユーザ自身が持つスマート端末を活用し、都市地域の情報を取得可能とする参加型センシングにおいて、情報発信主体の擬態化というアプローチを採用することで、ユーザプライバシ問題とユーザのセンシング参加への動機づけ問題を同時に解決することを目的とした。本研究の結果、擬態化の対象をセンシング対象空間の特徴を有したキャラクタ(ロケーション・モンスターと呼ぶ)とすることにより、上述した問題解決とともに、キャラクタのコレクション等ゲーム性の付与による楽しさの向上、空間およびそのコミュニティへの愛着の向上を実現する。また、本研究が対象とする参加型センシングの手法を応用し、実際の都市運用の効率化を目指し、神奈川県藤沢市において職員参加型センシングを構築し、その効果と利点・欠点を評価することとし、さらに、本研究で取得する情報を含む都市センシング情報のスケーラブルかつアクセス権を考慮した情報基盤の構築を目指した。擬態化を用いた参加型センシングに関して、iOS及びAndroidアプリケーションとして実装を行い、キャンパスおよび藤沢市において実験を行った。結果、本提案手法が提案手法を利用しない場合より、ユーザの情報発信に関するモチベーションが向上し、また情報の質も変化させられることがわかった。これらの手法を論文としてまとめ、発表を行い、情報処理学会UBI研究会優秀論文賞および2018年度山下記念研究賞を受賞した。また、本研究に付随し実施を行った行政職員を対象とした参加型センシングシステムに関する論文は、その有用性から情報処理学会DICOMO2018において優秀論文賞を受賞した。更に、本研究の基盤として構築した情報流通基盤システムは、情報処理学会MBL研究会において優秀論文賞を受賞した。上記のように、本研究成果は受賞を含め高く評価されるとともに、実際の社会の課題解決に寄与することが示された。本研究は、一般ユーザ自身が持つスマート端末を活用し、都市地域の情報を取得可能とする参加型センシングにおいて、情報発信主体の擬態化というアプローチを採用することで、ユーザプライバシ問題とユーザのセンシング参加への動機づけ問題を同時に解決することを目的とする。擬態化の対象をセンシング対象空間の特徴を有したキャラクタ(ロケーション・モンスターと呼ぶ)とすることにより、上述した問題解決とともに、キャラクタのコレクション等ゲーム性の付与による楽しさの向上、空間およびそのコミュニティへの愛着の向上を実現する。本研究では、擬態化方式に基づいた参加型センシング手法が人々の情報発信意欲をいかに向上させうるか、実際のシステム開発と長期的な実験によって明らかにした上で、都市での実運用を目指す。研究初年度は、提案したモデルに基づき、スマートフォンアプリケーション「ロケーションモンスター」のプロトタイプを構築し、大学キャンパス内において既存参加型センシング手法と比較実験を行った。結果、本研究の仮説に基づいた、参加型センシング時における動機づけの問題、プライバシ保護の問題、情報の質の操作、に対して、本研究の提案モデルが一定の寄与を果たすことが明らかとなった。また、本研究の提案モデルの理論的側面を明らかとするため、社会学理論の観点より調査を行った。結果、ドラマツルギー理論やポライトネス理論等の社会学理論によって本研究が提案するモデルがユーザに影響しうるコミュニケーション特性を説明可能であることが明らかとなり、これらの理論のさらなる応用により提案モデルを更に洗練させうる可能性が示唆された。本研究の成果は情報処理学会ユビキタスコンピューティング学会他、国際学会においても講演を行い、前者の学会では発表の中より選ばれる優秀論文賞を受賞した。当初の計画であった提案モデルによるプロトタイプ作成、またキャンパス内での比較実験を遂行し、研究成果を論文にまとめ発表を行うことができた。また、当初の計画になかった社会学理論における提案モデルの位置づけの整理や、藤沢市における一般ユーザを対象とした大規模実験に関しても一部行うことができ、その結果を現在国際学会へ向け論文準備中である。これらのことより、当初の計画以上に進展していると評価できる。キャンパス内における既存参加型センシング手法との比較実験では、19-30歳の学生を中心とした34名を対象に、既存モデル17名、提案モデル17名とわけ、1ヶ月に渡る実験を行った。総発信数は提案モデルが153件、既存モデルが114件で提案モデルの方が34%多い結果となった。そのうち、PointOfInterest内からの発言は提案モデル(すなわちモンスターとしての発信)は72件(47%)であったのに対し、既存モデルは24件(21%)であった。すなわち、提案モデルがその場所からの情報発信の動機づけに寄与していることが示唆された。また、既存モデルと提案モデルにおいて、ユーザ間のコミュニケーションの量・質を分析した結果、既存モデルが多(遠隔ユーザ)対多(その場のユーザ)を意識したコミュニケーションであった一方、提案モデルでは、多対1のシンプルなコミュニケーションとなることが見受けられ、この観測事象は当初の想定にはない良い影響をもたらすことが明らかとなった。また、本提案モデルの議論過程で得られた参加型センシング手法に基づき、一般市民だけでなく自治体職員を対象としたシステムの構築・実験・論文発表も行うことができた。研究の計画、当初の提案モデルの想定にはなかった影響が実験結果より見受けられ、提案モデルの有効性が評価できた。