hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水溶液中で機能するLewis酸を用いる炭素-炭素結合形成法の開拓

本研究は、有用物質の効率的化学合成法の開発を目指すものである。水溶液中で有効に機能する触媒の開発を最終目標として、触媒活性部位と基質結合部位とを合わせ持つオリゴアレーン型触媒の開発研究を行った。その結果、以下の3つの研究成果を得た。(1)オリゴアレーン類の効率的合成法として、二段階繰り返し合成法を開発した。(2)新規オリゴアレーン型触媒として、オリゴアレーン型ホスフィンとパラジウムとを組み合わせた触媒を開発した。(3)他の触媒を用いる位置選択的クロスカップリング反応の新法を開発した。これらの反応により、種々のベンゼン誘導体の効率的合成が可能となる。水系媒体中での有機合成反応は、従来主に用いられてきた有機溶媒中での合成反応と比較して、多くの利点を有する。例えば、水より貴重かつ有害な有機溶媒の使用を低減化でき、また、溶媒・反応基質等の脱水乾燥の必要が無いことから、簡便な操作で反応を行うことができる。水が不燃性であることから、安全に合成反応を行うことができる。さらに水中での反応は、有機溶媒中では実現できないユニークな反応性・選択性をしばしば示す。我々は以前より、水を反応媒体として用いる触媒的有機合成反応の開発研究を行ってきた。しかしながら、触媒効率が低い場合が多く、触媒系の抜本的改良が必要であると考えられる。そこで、自然界において水中で効率的に機能している触媒である酵素が種々のアミノ酸が連なったタンパク質を基本骨格としているように、本研究では、純人工的なユニットが連なったオリゴマー(オリゴアレーン)を基本骨格とする新触媒系を開発し、水中でのLewis酸触媒反応をはじめとする種々の触媒反応へと応用する計画である。本年度は以下の成果が得られた。種々のオリゴアレーン類を効率的に合成する手法を確立するために、「二段階繰り返し法」の開発研究を行った。これは、すでに確立されているポリペプチドの化学的合成法のアナロジーとも言える手法である。検討の結果、鈴木-宮浦クロスカップリングとトリフラート化という二段階を繰り返す合成法を確立した。その際、モノマー原料としてヒドロキシフェニルボロン酸類を用い、また、鈴木-宮浦クロスカップリング段階では、水-THF混合溶媒中、触媒として酢酸パラジウムとビフェニル型モノホスフィンを用いることが、鍵である。本手法により、今後種々のオリゴアレーン類が効率的に合成できるようになると期待できる。筆者らは以前より、水あるいは水/有機溶媒混合溶媒系を反応媒体として用いる触媒的有機合成反応の開発研究を行ってきた。一方、自然界において水中で効率的に機能している触媒である酵素は、種々のアミノ酸が連なったタンパク質を基本骨格としており、触媒活性部位と基質結合部位とを併せ持っている。そこで、このような酵素の基本的概念を人工的に再構築したシステムを創出することで、水中で有効に機能する触媒群を開発できるのではないかと考えた。本研究では、水中での触媒反応への展開を最終的な目標とし、純人工的なユニットが連なったオリゴマー(オリゴアレーン)を基本骨格とする新触媒系を開発する。平成18年度は主に、官能基化されたオリゴアレーン類の効率的合成法の開発研究を行った。種々の官能基を任意の位置に持つオリゴアレーン類の効率的合成法として、ヒドロキシフェニルボロン酸をモノマー単位とする二段階繰り返し合成法を昨年度に開発した。しかし、モノマー単位であるヒドロキシフェニルボロン酸が、ボロン酸無水物の形成などにより精製しにくいという問題点があった。そこで、モノマー単位として、ヒドロキシフェニルボロン酸のピナコールエステルを使用する手法を検討した。これらのピナコールエステルをモノマー単位として用いる二段階繰り返し合成法を検討したところ、室温で高収率で進行する反応条件を見出すことができ、種々の官能基を有するオリゴアレーンを容易に合成することができた。さらに、鈴木カップリングの代わりに、根岸カップリングを利用する二段階繰り返し合成法も開発した。したがって、水系媒体中で有機反応を加速する触媒の開発は、有機合成化学において重要な課題である。しかしながら、水系媒体中では多くの場合、触媒効率が低い場合が多く、触媒系の抜本的改良が必要である。そこで、このような酵素の基本的概念を人工的に再現したシステムを創出することで、水中で有効に機能する触媒群を開発できるのではないかと考えた。

本研究では、水中での触媒反応への展開を最終的な目標とし、純人工的なユニットが連なったオリゴマー(オリゴアレーン)を基本骨格とする新触媒系を開発している。平成19年度は主に、新規オリゴアレーン型触媒として、水酸基含有オリゴアレーン型ホスフィンと遷移金属からなる錯体を触媒とする選択的反応の開発研究を行った。その結果、従来型の触媒では達成困難な、位置選択的クロスカップリング反応の開発に成功した。本反応では、ジブロモフェノールおよびジブロモアニリンにおいて、グリニャール試薬とのクロスカップリングが水酸基やアミノ基のオルト位でのみ反応が進行する。本反応を用いることによって、これまでよりも短段階で、多置換ベンゼン類の効率的合成が可能となると期待できる。水を反応媒体として用いる有機合成反応は、従来主に用いられてきた有機溶媒中での合成反応と比較して、多くの利点を有する。したがって、水系媒体中で有機反応を加速する触媒の開発は、有機合成において重要な課題である。しかし、水系媒体中では多くの場合、触媒効率が低い場合が多く、触媒系の抜本的見直しが必要である。そこで筆者は、自然的概念を人工的に再現したシステムを創出することで、水中で有効に機能する触媒群を開発できるのではないかと考えた。平成20年度は主に、新規水酸基含有オリゴアレーン型ホスフィンを前年の研究に基づいて開発し、パラジウムと組み合わせることによって、改良型の位置選択的クロスカップリング反応を実現した。本反応では、ジブロモベンゼン類とグリニャール試薬とのクロスカップリングが水酸基やアミノ基のオルト位でのみ効率的に反応が進行する。更にこれらの研究から、フッ化ベンゼン類を基質とする位置選択的クロスカップリング反応の開発に至った。また、ニッケル触媒を用いる位置選択的クロスカップリング反応も開発できた。これらの研究は、位置選択的クロスカップリング反応の新たな領域を拓くものである。本研究の最終目標である「水中で有効に機能するオリゴアレーン触媒の開発」の実現には至っていないが、本研究成果は、オリゴアレーン型触媒開発の基盤的知見となるものである。本成果をもとに研究をさらに発展させることにより、様々な触媒が開発できるものと期待している。
表象形成の多様性、多重性、階層性-比較認知発達科学からのアプローチ-

チンパンジーと各種鯨類を対象に様々な表象形成過程について比較認知科学の観点から検討した。特に、チンパンジーにおける視線計測、行為における自己認識、鯨類における社会的注意、視覚的個体認識について明らかにした。われわれを取り巻く世界を、われわれはどのように切り分け、どのように認識しているのか。この認知科学の根幹に関わる問題に「比較認知発達科学」という観点から答えるために、「多様性(Diversity)」、「多重性(Multiplicity, Multilayered)」、「階層性(Hierarchy)」をキーワードに検討を進める。すなわち、認知機能の根幹である「表象形成能力」について、多様な認知領域での表象形成過程を、「表象の多重性」と「表象の階層性」という観点から検討する。さらに、比較対象についても、ヒトを含む各種の霊長類と鯨類を対象に、比較対象の多様性と階層性に着目しつつ検討を進める。研究計画の中の個別のテーマは大きく以下に分類することができる。(1)チンパンジーにおける視覚認知(2)鯨類各種における視覚情報処理とその制約(3)霊長類および鯨類各種における視線追従と共同注意(4)チンパンジーおよび鯨類各種における自己映像認知チンパンジーと各種鯨類を対象に様々な表象形成過程について比較認知科学の観点から検討した。われわれはこの世界をどのように認識しているのか。この問いに答えるために表象形成の多様性、多重性、多層性という観点から、大型類人猿を中心としたヒト以外の霊長類や鯨類を対象に比較認知発達科学というアプローチで研究を進めてきた。今年度は各研究場面でのこれまでの成果を基盤とした新たな研究の展開と、新たな研究場面の立ち上げを行った。チンパンジーを中心とした研究では、顔認識、視線認識、奥行き知覚、情動認知、注意の問題などについて見本あわせ課題や視覚探索仮題を用いて検討を行った。その結果、チンパンジーでは顔を他物体からきわめて効率よく検出できること、情動的な場面の記憶が他の中立的な場面の記憶よりも優れていること、などが明らかとなった。また、絵画的奥行き知覚の種間比較や写真、絵などを用いたカテゴリ形成についても研究を進めている。さらに、新たな研究の展開を探るために、新しい反応入力装置としてトラックボールを、また、新しい行動指標として視線を検出するアイトラッカー装置への馴致なども進めている。これと並行して、鯨類での行動・認知研究を名古屋港水族館との共同研究としてスタートさせた。本年度は、バンドウイルカの視覚認知、ヒト訓練者のサインの理解、シャチにおける数の理解などの実験、各種鯨類の気質に関する特性論的評価やベルーガ乳幼児の行動発達の縦断的観察を名古屋港水族館の斉藤豊、上野友香、神田幸司、阿久根雄一郎、日登弘、内田至各氏らの協力のもと遂行した。今年度は各研究場面での昨年度の成果を基盤として新たな研究の展開をさらにすすめた。チンパンジーを中心とした研究では、顔認識、視線認識、身体知覚、奥行き知覚、情動認知、注意の問題などについて見本あわせ課題や視覚探索課題を用いて検討を行った。その結果、チンパンジーでは既知個体の顔の方が未知個体よりも見つけやすいこと、顔だけでなく「体」も他物体の中から見つけやすいことを見いだした。また、身体運動に現れる情動をどのように理解しているかについて見本あわせ課題や注視時間課題などを用いて検討した。さらに、トラックボールを用いた「sense of agency」の知覚に関する研究も進めてた。昨年度から導入したアイトラッカを用いた研究も軌道に乗り、成果を公表するにいたっている。鯨類での行動・認知研究に関しては、名古屋港水族館、京都大学野生動物センター、東北大学などと連携して研究を展開している。各種鯨類の気質に関する特性論的評価と性格遺伝子との対応、バンドウイルカの視覚認知、ヒト訓練者の識別、ベルーガ乳幼児の行動発達の縦断的観察などを名古屋港水族館の上野友香、斉藤豊、神田幸司、阿久根雄一郎、吉井誠、日登弘、祖一誠各氏らの協力のもと遂行した。この問いに口えるために表象形成の多様性、多重性、多層性という観点から、大型類人猿を中心としたヒト以外の霊長類や鯨類を対象に比較認知発達科学というアプローチで研究を進めてきた。今年度も各研究場面でのこれまでの成果を基盤として新たな研究の展開をさらにすすめた。特に本年度は、非拘束型のアイトラッカーを本格的にチンパンジーに導入し、視覚刺激を見ているときの視線計測やトラックボールを用いた認知課題遂行中の視線の計測に成功した。その結果、チンパンジーの視覚情報処理をこれまでとは違う視線の動きという観点から捉えることができた。各種鯨類の気質に関する特性論的評価と性格

遺伝子との対応、バンドウイルカの視覚認知、ヒト訓練者の識別、視覚的動作サインの弁別、ベルーガおよびカマイルカ乳幼児の行動発達の縦断的観察などを名古屋港水族館の上野友香、斉藤豊、神田幸司、阿久根雄一郎、吉井誠、日登弘、祖一誠各氏らの協力のもと遂行した。本年度は、最終年度であるため、これまでの研究をさらに展開させるとともに、取りまとめを行った。チンパンジーを対象にした研究では、自己身体の動作による環境への働きかけにおける行為の主体感の研究をさらに推し進めた。アイトラッカーを組み合わせての研究の結果、チンパンジーとヒトでは、行為の主体感を生み出す手がかりに違いがあることが示唆された。つまり、チンパンジーでは、行為の持つ目標指向性が重視されるのに対し、ヒトではそれだけでなく、運動学的な情報も利用していることが強く示唆された。また、2個体のチンパンジーによる身体動作の非意図的な同調過程について検討を行った。さらに、物体の運動方向の判断に及ぼす絵画的表現や物体の向きの効果についての検討も進めた。さらに、1個体のチンパンジーを対象に、装着型の視線計測装置の利用の馴致を行い、このようなアイトラッキングシステムがチンパンジーに適用可能であることが示された。イルカでの研究では、名古屋港水族館の上野友香、斉藤豊、小倉仁、原功次郎、日登弘、祖一誠各氏らの協力のもと以下の研究を遂行した。まず、プロジェクタースクリーンに投影されたトレーナーのサインの理解の実験を行った。スクリーン上のサイズを小さくすると、サインの応答しなくなった。これが視力の問題なのか、トレーナーのfamiliar sizeの知覚の問題なのかについて、今後さらに検討する必要がある。また、イルカの身体方向に対して様々な向きからサインを呈示し、それをどのように理解しているのかについての実験を行った。さらに、イルカについても2個体が同時に行う動作における非意図的な同調の過程についての実験を進めた。これらの成果を、学会や研究会等で積極的に発表するとともに、論文公表に向けての作業を進めている。
日本語と韓国語の連語構造の対照分析に基づいた韓国語教材の開発に関する研究

本研究では日韓対訳コーパスの分析を通して日本語と韓国語の連語構造の類似点と相違点を明らかにし、その結果を取り入れた韓国語の語彙教育方法論を提示することを目標として次の研究を行った。1.注釈つき韓日並列コーパスの完成対訳コーパスを韓国語(知能形形態素分析機)および日本語(茶笙)の形態素分析システムを用いて注釈し、韓国語を基準にして50万単語(3万7千文、2千件)の注釈つき韓日並列コーパスを完成した。2.韓国語コーパスからの連語構成の抽出注釈コーパスから得た高頻度語彙リストを中心語とし、エディターと専用ソフト「WordParcer」を利用し、各キーワードの前後5単語の頻度を抽出、t-スコアと相対情報を利用して連語構成のリストを導出した。ところが、このリストは、規模の小さいコーパスからの頻度情報に基づいたという問題点を抱えているので、その補充策として先行研究で提示された語彙的連語構成のリストを利用して、並列コーパスからの出現例を追加した。3.韓国語連語構成の類型分類韓国語の連語構成に対し2項構造のものから多項構造の連語構成を抽出した。そして、構成要素の文法的、語彙的特徴に基づき連語構成を文法的連語構成、範疇的連語構成、語彙的連語構成と3つの種類に分けた。4.韓日両言語の連語構成の対照並列コーパスから韓国語の連語構成の日本語訳を抽出し、その対応の類型別に分類した。1つの連語構成に1つの日本語訳が当てられる揚合もあるが、多数の韓-日ペアは1対多の対応関係である。さらに、各韓日ペアでの対応様相も調査してみた。5.連語情報の韓国語語彙学習への応用連語情報のうち、韓国語学習に応用しうる側面を類義語の用法、擬声・擬態語の用法、日本語の訳語のない韓国語語彙の用法、語順などをあげて検討した。それらをふまえ、韓国語学習用連語構成のリストを確定した。日韓対訳コーパスの分析で日本語と韓国語の連語構造の類似点と差を明らかにし、その結果を取り入れた韓国語の語彙教育方法論の提案を目標として今年度は次の研究を行った。1.対訳コーパスの整備国際文書標示標準(TEI)のSGMLを利用し、韓国語の新聞記事テクスト(100万語)とその日本語訳テクスト(5万文)で構成された対訳コーパス(parallel corpus)に文書の特性及び両言語のテクスト間の対応関係に対する情報を入力した。文書の特性においては、ジャンルによって語彙の用法や頻度が異なっていることに着目しジャンル別に下位分類を行なった。また、書き言葉に偏向している新聞記事コーパスを補うため話し言葉の資料として韓国ドラマのシナリオテクスト(10万語)とその日本語字幕テクストで構成された対訳コーパスを収集した。2.注釈コーパスの構築日本語テクストに対し形態素分析の前処理(文節単位の分かち書き)を行った。この処理によって形態素分析の正確度が向上するとともに連語の対応関係の自動分析もより容易になる。対訳コーパスを韓国語の形態素分析システム(知能形形態素分析機)および日本語の形態素分析システム(茶筌)を用いて注釈した。予想以上の誤分析が出たので、後処理を行い韓国語コーパスを基準にして20万語の注釈コーパスを確報した。

3.高頻度連語の抽出基準の模索連語構成の中心語が語形変化する語彙である場合(体言+助詞、用言語幹+語尾など)、各変化形をそれぞれ別の中心語として数えるか、或いは変化形を基本形に復元し全体を1つの中心語の用例として数えるかによって頻度調査の結果は大きく変わる。注釈コーパスの分析結果や先行研究の成果によると語彙使用が特定変化形に集中する傾向にある。これを踏まえ、基本形ではなく各変化形を中心語として扱うことにした。日韓対訳コーパスの分析を通して日本語と韓国語の連語構造の類似点と相違点を明らかにし、その結果を取り入れた韓国語の語彙教育方法論を提示することを目標として今年度は次の研究を行った。1.注釈コーパスの完成対訳コーパスを韓国語(知能形形態素分析機)および日本語(茶筌)の形態素分析システムを用いて注釈し、韓国語を基準にして50万単語(3万7千文、2千件)の注釈コーパスを完成した。2.韓国語コーパスからの連語構成の抽出●注釈コーパスから得た高頻度語彙リストを韓国国語院の選定した韓国語学習語彙リストに照らして約500語のキーワードリストを定めた。●エディターと専用ソフト<FileParcer>を利用し、各キーワードの前後5単語の頻度を抽出、キーワードとの統語的、意味的関係を反映して連語構成のリストを導出した。3.日本語コーパスから対訳構成の抽出日本語注釈コーパスから韓国語の連語構成の対訳語(構成)を抽出した。4.韓日両言語の連語構成の対照●韓国語の連語構成と日本語の対訳形を対応の類型別に分類し、連語構成-連語構成の対応ペアを抽出した。●通信総合研究所により開発、実用化された日本語共起辞書及びEDRコーパスを用いて日本語の連語構成の信頼性を検証した。●韓日連語構成-連語構成の対応ペアにおいて対応の様相を検討した。5.連語情報の韓国語語彙学習用教材の開発の応用●韓国語学習用連語構成のリストを確定した。●頻度、統語・意味的特徴、対応様相に基づき、各連語構成の学習レベルを決定した。●語彙学習教材の構成要素及び配列を考慮しテスト版を作成した。
Ca依存性ミトコンドリア膜アスパラギン酸・グルタミン酸輸送体の神経ネットワーク形成における役割

平成15年度に引き続いて、aralar-KOマウスについて解析を行い、以下の結果を得て、英文雑誌に投稿中である。1)脳、および坐骨神経から脂質を抽出し、薄層クロマトグラフィーでの解析を行った。脳からの脂質分析ではcholesterolやphosphatidylcholineなどのスポットには差異がないが、galatocerebrosideのスポットが著しい減少を示した。しかし坐骨神経からの脂質分析では差異を認めるスポットは存在しなかった。2)脂質成分の定量を行い、定量的にgalactocerebroside含量の低下を確認した。3)myelin中の脂質合成に重要な役割を演ずると考えられているN-acetylaspartateの含量が低下していることを見出した。4)さらに神経細胞の培養を行い、培養神経細胞中のN-acetylaspartate濃度がaralar-KOマウス由来の細胞では低下していることを明らかにした。5)脳内アミノ酸の定量を行っている。aspartateの低下にとどまらず、serine、glutamateなど多くのアミノ酸の低下を見出している。その後、ヘテロ接合体マウスの脳内アミノ酸にも変動が見られることから、ヘテロ接合体マウスにおいても何らかの異常を呈するものと考え、行動解析を行った。現在までに行った解析では明らかな差を見いだしていないが、2004年4月にAm.J.PsychiatrにSLC25A12が自閉症の原因遺伝子である可能性が示され、本研究の重要性と緊急性が高まっている。
プレオーガナイズド学習システムを礎としたARCS連鎖志向型習得モデルの構築

本研究はネットワークを介した新たな遠隔的分散協調学習モデルの構築と、語学学習におけるその有効性の検証を目的とする。研究方法としては、語学学習において有効な協調学習の形態を検討し、小規模学習集団が遠隔的に自由な発話や相互支援、相互評価等が行える学習環境を構築した上で、そこでの学習者が協調的に課題に取り組む様子を観察した。そこでの検証においては、本システムの活用に適した設問や課題があることが確認され、さらに各学習者においてシステムの援用が適切となる学習レベルがあることも分かった。また、適切な実施を行なった場合には、学習への取り組みにおける優位性も確認された。ネットワーク活用型協調学習において学習意欲や学習効果に対する寄与が示されてきたが、情意分析の困難さやフリーライダーの存在など、問題点の指摘もあった。そこで、ネットワーク活用型協調学習を情・意・知の包括的な語学学習環境と見做した上で学習者の社会的存在感(貢献度)を向上させる方略を探ると共に、そこから学習者における互恵的語学学習環境の構築へと結びつけることを企図した。まず、調査結果から、以下のように学習の場という人的集合体としての学習コミュニティの要件が明らかになった。学習コンテクストを包括的に保存する必要性を生じさせることから、結果として学習コミュニティは、構成員の情・意・知を包括的に交流させ得る環境(吉田、2008)となり、学習者の社会的存在感を高める環境と位置付けられる。SNS(Social Networking Service)上の学習空間においては、情動的知能を裏付けとして、等価交換的な情・意・知の贈与から、リニアな贈答性をもった情・意・知へと発展するが、他者への信頼が知識共有を可能とし、さらに表出・共有された情意や知識に対して影響力のある他者が認知することにより、贈答的知の連結が起こりやすくなり(涌田、2008)、結果として社会的存在感を高める。また、社会的存在感はSNSの設計や評価において有用な観点ともなり得る。(山田、2010)したがって、SNS等のシステムを援用したCSCL(Computer Supported Collaborative Learning)においては、各学習者の貢献度の測定を通して社会的存在感の推定が可能となる。また、そこからシステムの評価も可能となる。これについては、発話情報分析によるグループ学習時の貢献度推定の可能性に関する指摘(大信田、2016)もあった。また、SCSLでの知識共有に関して、Web上に構築したホワイトボードを模した情報共有システムの有用性における知見(中村、2012)から、GUI(Graphical User Interface)の実装も検討したい。本研究初年度においては、近年の類似研究やICT(Information and Communication Technology)活用型教育実践の調査の結果、現在までに行ってきたシステム要件に関する考察においては、まだシステム構成要件が不十分であると考えられた。そのため、改めて本研究におけるシステム構築のための要諦を再検討することとした。したがって、システム構築のための要件定義を行う部分等に関しては2年目より行うこととし、今年度においては主に先行研究調査や文献調査をに重点をおいて、基礎的研究を行った。システム構築のための開発環境調査など、その他の研究進捗に関しては特段の遅れ等はなく、順調に推移した。自律学修を遠隔的かつ協調的に実施可能な学修環境を開発することが本研究の主目的であり、システムとしての具現化を目指した具体的な仕様の策定や要件定義へ資するさらなる継続的な調査を行った。その過程において、LTD(Learning through Discussion)そのものにおける意義や方法に関する事前の学修が必要(安永、2015)であることから、予め対面授業におけるLTD体験の必要性が明らかとなった。併せて、動機づけー方向づけ-内化-外化-批評-コントロールの学修サイクル(松下、2015)をシステム内での完結を求めず、サイクルのいかなる過程をシステムに担わせるかについて熟考が求められることとなった。以上に基づきシステム策定を行なった。まずは、学修者が英文で与えられた課題について相互に記入し合い、意見交換や互いの記入内容に対する評価がGUI(Graphical User Interface:)環境で直感的に行えるインタフェースの実装を第一の要件とした。そこではwiki形式で各人が記入したことが累積され、各人の記入内容が区別可能なこと、さらに各人の他者記入内容へのコメント付加により、遠隔的かつ双方向に協調学修が行えることを目指した。加えて、記入方法には自由描画も含めた上で要件定義を行なった。その上で、実際の工程と予算を鑑み、システムに包含できる機能の精選を行った結果、次のことが判明した。1)wiki形式で参加者がそれぞれに単語や文章、そしてその意味や問いへの解を協調的に導き出し、文章化することは可能であった。2)コメントを時系列に沿って記録することも可能である。一方、自由描画や部分的に下線の付記や註及び意見等を記入することは、予算等の事由より困難であることが明らかとなった。したがって、機能をさらに精選しつつも効果的機能を保持し得るシステムに向けてさらなる検討を行うこととなった。これまでの調査において、私立大学情報教育協会主催教育改革ICT戦略大会、教育ITソリューションEXPO等における出展等の調査に基づき援用可能なシステムの検討を重ねたが、既存システムにおいては、同時の書き込みができなかったり、コメントが付加できなかったりなど、現時点でも目的を達するにおいて十分な機能を有するシステムは見当たらなかったそのため、一からの開発を目指し、自律的協調学修を支援する学修環境についての要件定義と開発費用

見積を行なったが、その結果、サーバ構築費用に加え、ソフトウェア開発に関しても一部開発依頼を行うことが必要となり、本予算で全ての要件を満たすことは困難なことが明らかとなった。したがって、要件を再設定することが必要となったが、それについては現在策定中である。本研究はネットワークを介した遠隔的分散協調学習モデルを新たに構築し、語学学習での活用とその有効性の検証を目的とする。これまで遠隔教育の有用性に関する多くの研究や取り組みが行われてきた。(澁澤、2010)一方で近年のアクティブラーニング等における取組での知見から語学教育における協調学習の有用性も明らかとなった。(岡・久保田、2017)そこで、時や場所の制約を免れた遠隔的学習空間を創出し、そこでの協調学習方略の構築を目指した。そこでまず、語学学習で有効な協調学習の形態を考察し、その上で、それにふさわしい学習環境を検討した。協調学習を行うにあたって有効な単位は4名程度であることから(岡・久保田、2017)、その単位が自由に発話や相互支援等が行える環境とし、さらにそこでの成果を相互に評価できる仕組みも実装させた。また、自由なコミュニケーションのために、文章、図形、音声等を含む総合的な表現による意思疎通が行える電子ホワイトボードをWeb上に用意し、それと併行して学習者が相互に回答を行え、さらグループ間で相互評価が行えるオンライン・ソフトウェアを開発した。開発途上における開発協力関係者の訃報等から当初予定より大幅な遅延をきたし、完成が最終年度の1月中旬となったため、後期授業での検証が十分に行えないというトラブルに見舞われ、実質的な検証は事業最終年度から次年度へと跨いだ5月下旬までの期間に実施した。検証において、本システムが適した設問や課題があることが確認され、それは学習者の語学レベルから大きく乖離せず、能力をうまく活用できる範囲が有効であることが分かった。また、その範囲での設問を行うことで、課題によってはその後のテストにおいて個別学習とのスコアに有意な差が見られた。以上から、本研究で開発した学習方略の有用性が証明され、今後はさらに有用なシステム及び学習方略へと発展させていきたい。本研究はネットワークを介した新たな遠隔的分散協調学習モデルの構築と、語学学習におけるその有効性の検証を目的とする。研究方法としては、語学学習において有効な協調学習の形態を検討し、小規模学習集団が遠隔的に自由な発話や相互支援、相互評価等が行える学習環境を構築した上で、そこでの学習者が協調的に課題に取り組む様子を観察した。そこでの検証においては、本システムの活用に適した設問や課題があることが確認され、さらに各学習者においてシステムの援用が適切となる学習レベルがあることも分かった。また、適切な実施を行なった場合には、学習への取り組みにおける優位性も確認された。本研究2年目の目標としては、語学学習における自律的協調学習環境の構築とその試用によるデバッグ並びに知見獲得にある。
ショウジョウバエの適応に関する分子集団遺伝学的研究

本研究では以下5つの項目にわたって実験を行った。(1).キイロショウジョウバエ集団における制限酵素によるDNA多型の南北集団間の比較、本実験は第2染色体の生存力について南高北低のクラインがあることに対応するDNAの基礎を得ることを試みるために行った。アルコール脱水素酵素遺伝子を含む約11Kbの領域にわたり多数の系統にわたり、制限酵素地図を作製したが、南北間にnucleon diversityについて有意差は発見できなかった。このことは、DNAレベルの変異のほとんどが選択的にほぼ中立であることを意味する。(2).多型的逆位が集団に侵入して以来の世代数があまり経過していないことを利用して、逆位上に起こった生存に有利な突然変異の探索を行った。現在までのところ、ADH遺伝子座の下流の約3KbのDNA断片の挿入がこの条件を満たしている。(3).X染色体上に存在する遺伝子の産生する酵素〔グルコース6リン酸脱水素酵素(G6PD)および6ホスホグルコン酸脱水素酵素(6PGD)〕の比活性が第2染色体に蓄積された新生突然変異及び、自然集団に存在する変異遺伝子によって変更されるかどうかをテストしたが、同一遺伝子型の産生する酵素の比活性の分散が現われた。(4).αアミラーゼの誘発能の大小が個体の適応度と正の相関を示すことをすでに報告しているが、これをDNAレベルで調べるために、AMY遺伝子座の上流についてSouthern blot hybridizationテストなどを行っている。(5).トランスポゾンの1つであるP因子が米国のノースカロライナ州ローレー集団に侵入した時期を1984年に採集したデータを用いて逆算し、さらにその後の頻度の推移を解析した。P因子は集団に侵入と同時にその頻度を増すが、次第に突然変異によりQタイプとなり、トランスポーゼースの産生ができなくなる。さらにM'タイプへと変異し、トランスポーゼース,レプレッサー共に産生不能となる。
Aβオリゴマー仮説を検証する新しいアルツハイマー病モデルマウスの作製

本研究代表者は、前年度までに、APPE693Δ変異トランスジェニックマウスが8ヵ月齢頃からニューロン内にAβオリゴマーを蓄積し始め、シナプスの減少とともにシナプス機能低下や記憶障害が起こること、しかし24ヵ月齢でも老人斑を形成しないことを明らかにした。今年度は、このマウスで老人斑以外のアルツハイマー病の病理変化が起こるかどうかを免疫組織化学的に検討した。用いた抗体は異常リン酸化タウがPHF-1とMC1、ミクログリアがIba-1、アストロサイトがGEAP、ニューロンがNeuNである。その結果、このマウスの海馬(特にCA3領域)と大脳皮質において、8ヵ月齢頃からタウの異常リン酸化、12ヵ月齢頃からミクログリアの活性化、18ヵ月齢頃からアストロサイトの活性化、24ヵ月齢でニューロンの消失が認められた。以上の結果は、Aβオリゴマーだけでアルツハイマー病の病理変化が起こること、すなわち、Aβオリゴマーだけでアルツハイマー病が発症し進行し得ることを示唆している。さらに、老人斑はアルツハイマー病の発症・進行に必須ではないことも示唆された。本研究により、アルツハイマー病はAβオリゴマーによるシナプス機能障害で始まるとするオリゴマー仮説が実際の患者においても成立していること、老人斑よりもむしろAβオリゴマーが病理の発現に重要な働きをしている可能性があること、したがって今後の診断・治療法の開発においてはオリゴマーを標的とすべきことなどが示された。アルツハイマー病(AD)は、可溶性Aβオリゴマーによるシナプス機能障害で始まると信じられている。しかし、Aβオリゴマーが実際にヒトにおいてADを発症させているという証拠はなく、また、AβオリゴマーがADの病理にどの程度関与しているのかについては不明である。我々が家族性AD患者か照同定したアミロイド前駆体蛋白質(APP)の新しい変異(E693Δ)は、老人斑の形成なしに、Aβのオリゴマー化を促進することで病気を発症させていると考え照れ、上記の問題点を解明するための有用なツールとなることが期待された。そこで我々は、この変異型APPを発現するトランスジェニックマウスを作製し、その病理を野生型APPトランスジェニックマウスと比較することにより、AβオリゴマーのADにおける役割を調べることとした。このマウスは、8か月齢頃より、大脳皮質や海馬ニューロン内にAβオリゴマーが蓄積し始め、それとともにシナプスのマーカー蛋白質であるシナプトフィジンが減少し始めた。また、8か月齢において、海馬シナプスの長期増強の抑制やモリス水迷路での空間参照記憶の低下がみとめられた。一方、細胞外の老人斑は、24か月齢においても検出されなかった。これ照の結果は、以前に我々が報告した患者での観察結果とも合わせて考えると、AβオリゴマーだけでADが発症することを示唆しており、オリゴマー仮説を支持する有力な証拠となると考えられる。現在、このマウスを用いて、Aβオリゴマーの細胞内蓄積がタウのリン酸化やニューロンの脱落にどのような影響を与えるかを研究中である。
小児腎炎の非侵襲的組織診断方法の開発：MRI拡散テンソル画像による組織診断

腎生検による病理組織診断は腎炎治療に不可欠だが侵襲が大きく合併症リスクも高い。小児では生検に鎮静を要するなど負担が成人よりも大きい。MR拡散テンソル画像(DTI)は生内水分子の拡散量と方向を画像化する手法である。DTIを用いたTractography(TG)は水分子拡散の異方性を追跡する方法で、中枢神経領域では白質の神経線維走行を可視化できるため、脳外科手術のシミュレーションなどへの応用が進んでいる。本研究では小児腎炎患者でTGを描出し、描出された線維の数と長さは腎の線維化の程度と逆相関する可能性が示唆された。TGは造影剤不要で繰り返し施行可能であり、腎線維化の経時的な追跡に有用と考えられる。検討症例の概要:今年度は9例の小児腎疾患患者(IgA腎症4例、紫斑病腎炎2例、半月体形成性腎炎1例、巣状糸球体硬化症1例、minor glomerular abnormality1例)で検討した。診断は各症例で作成した病理標本をもとに、3人の小児腎臓病医が行った。解析方法の開発状況:正常対照群により、撮像時間を最小限にしつつ撮像データの品質を保つことが可能なMRI撮像のプロトコールを決定した。匿名化したデータを研究者が共有し、画像解析の処理速度を向上させるため、解析用のサーバを設計・設置した。解析結果の概要:患者群の検討で、正常群と同様に画像データが得られること、尿所見と実際の拡散テンソル画像所見が相関することを確認した。これにより、拡散テンソル画像は小児腎疾患で治療効果の判定に有用であることが示唆された。検討した症例の概要:今年度は新たに12例の小児腎疾患患者(IgA腎症2例、紫斑病腎炎1例、膜性増殖性腎炎1例、Alport症候群1例、ネフロン癆1例、微小変化型4例、急性糸球体腎炎1例、minor glomerular abnormality1例)を検討した。解析方法の開発状況:腎は肝臓や周囲臓器と接するほか、尿管も接続しているため、周囲臓器のデータを消去して腎臓のみのデータによる解析を行う必要がある。これには、画像全体から腎単独のデータを分離する必要があるが、スライス数が多く、手作業では画像の量が多く大変煩雑である。このため、研究代表者が2015年7月から8月にかけてStanford大学に出張し、Stanford大学小児腎臓科および放射線科と共同研究を開始した。米国滞在中に腎像の組織抽出が自動アルゴリズムで行えることを確認した。現在も定期的に日米でテレビ会議を行いながら、研究を継続中である。解析結果の概要:患者群において、治療により尿所見が改善した症例では、実際の拡散テンソル画像所見も改善しており、症例数は少ないものの拡散テンソル画像と尿所見との間に相関関係があることが示唆された。本結果は平成28年7月に開催される、日本小児腎臓病学会学術総会で発表予定である。1年間に検討した症例数は当初見込み8例に対して実際は12例であり、1年間の研究期間内に目標を超える症例数で検討できた。また、昨年度からの累計は21例となり、最終年度に撮像を行う症例数とあわせて、統計学的な検討を行うために十分な症例数を確保できる見通しである。また、全例で検討に十分な品質の画像データを得ることができた。検討した症例の概要:今年度は新たに6例の小児腎炎患者(IgA腎症1例、紫斑病腎炎2例、巣状糸球体硬化症1例、リポ蛋白糸球体症1例、ループス腎炎1例)を検討した。診断は各症例の病理標本をもとに行った。解析方法の開発状況:TGの前に腎を他臓器から分離するプロセス(segmentation)は、バックグラウンドや周囲臓器からの影響を排除し、純粋に腎単独のtractography (TG)を得る上で必須のため、今年度も米国Stanford大学小児腎臓科と放射線科との共同研究を継続し、segmentation処理を自動化するソフトの開発を継続した。右腎ではsegmentationができたものの、左腎は脾臓との分離が脾・腎コントラストが類似していること、脾臓自身がTGを描出できる組織であることから、脾・腎間でTGがfusionする現象を解決できず、左腎のsegmentationは依然困難となっている。解析結果の概要:患者群において、治療により尿所見が改善した症例では、実際の拡散テンソル画像所見も改善していることから、TGと尿所見が有意に相関することがしめされた。研究実績の発信:本年度の成果は2016年7月に開催された日本小児腎臓病学会学術総会で発表(口演)した。本研究と並行し、静態腎シンチグラフィーが腎機能を反映すること、腎のTGでもネフロン数すなわち腎機能を反映しうることから、小児先天性尿路奇形の患児を対象に腎TGと腎静態シンチグラフィーとの関連を検討した。その結果解像度、被爆、侵襲、造影剤の全ての点で、腎TGの優位性が示された。本結果も2017年4月の日本小児科学会学術集会で発表したほか、2017年5月の日本腎臓学会学術総会で発表予定である。本課題研究期間(20142016年度)の3年間で計29回の解析データを得ることができ、本研究課題申請時における3年間の目標症例数20例を大きく上回った。

また腎生検およびMRI撮影に伴うトラブルも発生せず、課題自体の遂行は当初の計画以上に遂行していると考えられる。その一方で左腎のsegmentation処理が困難で、3年間の期間内で解決することが時間的に厳しかったことから、いったん右腎のみのデータで検討することで論文化をはかったものの、左右の腎でのDTIの差がないことを示すように要求された。このため、論文受理にむけて日米共同研究を継続し、左腎のsegmentaionの自動化法を開発することとし、研究期間を1年間延長する必要が生じた。以上から、プロジェクト全体の評価としては「やや遅れている」とした。検討した症例の概要:今年度は新規発症の小児腎炎患者4例(IgA腎症1例、紫斑病性腎炎1例、minor glomerular abnormalities2例)と出生後の腎被膜下梗塞病変による腎萎縮1例、計5例を加えた総数24例のデータをもとに再検討した。本研究では本来左右の腎別にTractography (TG)で描出される線維の数と長さの差を検討する予定であった。しかし、右腎はTGがほとんど描出されない肝臓と接しているため、腎を他臓器から分離するプロセス=segmentationの処理なくTGの描出が可能だったのに対し、左腎と接する脾臓はTGで描出される線維数が多く、左腎を脾臓の領域から分離する必要があった。TG描出に要する画像数がDICOMで533枚と多く、画像を1枚づつ手作業で処理する方法では処理に膨大な時間を要することから、当初の論文ではsegmentationが容易な右腎のTGデータのみをもとに投稿したが、Editorからは左右の腎との間でTGによる線維の本数・長さに優位差がないことを示すよう、改訂を求めらた。このため、研究期間を1年間延長し、手作業ではなくsegmentationを自動処理するソフトを開発して作業を効率化し、左右の腎でTGによる線維の本数・長さを検討することとした。Stanford大学小児腎臓科と放射線科、Washington大学との共同研究により、deep learningによる処理アルゴリズムを開発し、segmentaionをほぼ自動化することが可能になった。研究実績の発信:本年度までの成果は2017年4月に開催された日本小児科学会学術集会で発表(口演)するとともにに、2017年5月の日本腎臓学会学術総会で発表(口演)した。自動segmentationプロセスにめどがついたことから、論文も2018年中に投稿の予定である。腎生検による病理組織診断は腎炎治療に不可欠だが侵襲が大きく合併症リスクも高い。小児では生検に鎮静を要するなど負担が成人よりも大きい。MR拡散テンソル画像(DTI)は生内水分子の拡散量と方向を画像化する手法である。DTIを用いたTractography(TG)は水分子拡散の異方性を追跡する方法で、中枢神経領域では白質の神経線維走行を可視化できるため、脳外科手術のシミュレーションなどへの応用が進んでいる。本研究では小児腎炎患者でTGを描出し、描出された線維の数と長さは腎の線維化の程度と逆相関する可能性が示唆された。TGは造影剤不要で繰り返し施行可能であり、腎線維化の経時的な追跡に有用と考えられる。1年間に検討した症例数は当初見込み8例に対して実際は9例であり、研究期間内に十分な症例数が確保できる見通しが得られた。MRI撮像のプロトコールも確立し、全例で検討に十分な品質の画像データを得ることができた。
聴覚障害乳幼児と保護者に対する最早期教育的支援プログラムの開発

1歳未満の聴覚障害乳幼児及び保護者に対する教育的支援プログラムを開発することを目的とした。そこで、事例研究を中心に3つの領域における支援について検討した。まず、聴覚的支援については、聴覚検査時の様々な聴性行動の観察(保護者記録のとの関連)、補聴器の適切なフィッテイィング並びに活用支援、さらには日常生活における聴覚学習支援が検討された。特に保護者記録の中にみられる乳幼児の日常生活での音に対する反応(例えばある音にびっくりする、関心を示すなど)は、聴力検査での聴性行動を判断するために有効な指標となることが明らかにされた。2番目に、発達的支援については、きこえ(聴覚)の発達だけではなく、保護者と乳幼児のコミュニケーション関係が促進されるための支援、乳幼児の精神面、行動面をどのようにみるかという保護者に示唆する支援が重要であることが明確となった。3番目に、保護者支援については、聴覚障害に対する理解に対する支援、乳幼児と保護者間の交わり及びコミュニケーションの支援及び聴覚、その他の健康面での支援が重要な要素として検討された。さらに、新生児聴覚検査で聴覚障害と診断された直後の子どもと保護者に対する支援については、初回の相談の重要性、教育的支援については保護者・子どもの関係作りにおける支援の重要性、多方面領域からの支援については領域間の調整の必要性が課題として出された。さらにプログラムの1つとして聴覚障害乳幼児と保護者の支援に関わる担当者が、教育的支援を行う際に必要とされる手順を構築した。本研究は、1歳未満の聴覚障害乳幼児及に保護者に対する教育的支援プログラムを開発することを目的とする。今年度は、次に示す方法でプログラム開発のための基礎資料収集を行った。○1歳未満の聴覚障害乳幼児の聴性行動、聴力レベルの分析及び全体的(運動面、心理面)な発達の評価を行い聴覚障害乳幼児及び保護者に対する教育的支援の検討を行った。○国内の聾学校における乳幼児教育相談の現状を訪間によって収集し、教育的支援プログラム開発の基礎資料とした。その結果、以下のような知見が得られた。○聴覚障害乳幼児及び保護者に対する教育的支援においては、聴覚的支援(援助)、発達的支援(援助)、保護者支援(援助)の3つが挙げられた。聴覚的支援については聴覚の評価、補聴器の装用に対する援助、発達的支援は運動、行動及び言語など乳幼児のあらゆる行動の捉え方を保護者とともに確認し、発達を促すような助言すること、保護者支援については聴覚障害の理解及び子どもへのかかわり、コミュニケーションの仕方に関する助言が重要な要素としてそれぞれ検討された。○聾学校における乳幼児教育相談の現状については、近年の新生児聴覚検査実施要領の施行により、1歳未満の乳幼児に関するきこえの相談が増加する傾向にあり、聾学校としても医療機関など関係諸機関と密接な連携をとりつつ、乳幼児及び保護者に対する教育的支援を行っている。さらに聴覚障害のみならぬ、聴覚障害以外の障害を併せ有する乳幼児に対する支援も新たな課題として出てきている。○新生児聴力検査後の対応、保護者支援などについて国内外の文献を通して考察を行った。○国内の聾学校における乳幼児教育相談の現状を訪問によって収集し、教育的支援プログラム開発の基礎資料とした。○新生児聴覚検査で聴覚障害と診断された直後の子どもと保護者に対する支援については、初回の相談の重要性、教育的支援については保護者・子どもの関係作りにおける支援の重要性・多方面領域からの支援については領域間の調整の必要性が課題として出された。○聾学校における乳幼児教育相談の現状については、(1)初回の相談の対応次第で保護者の聾学校に対する印象が決まること(初回の相談の重要性)、(2)保護者支援のあり方がケースに応じて多種多様な形態であること、

(3)聴力の評価は聴力検査のみならず、日常生活でのきこえの状況をみながら対応していくこと、そして(4)関係諸機関との連携についてはそれぞれの担当者があるケースの状況について共通理解を図る必要があることが出された。1歳未満の聴覚障害乳幼児及び保護者に対する教育的支援プログラムを開発することを目的とする。今年度は、次に示す方法でプログラム開発のための基礎資料収集を行った。○昨年に引き続き国内の聾学校における乳幼児教育相談の現状を訪問によって収集し、教育的支援プログラム開発の基礎資料とした。○保護者記録と聴力検査の際の聴性行動記録との関連を検証した。○乳幼児と保護者に対するコミュニケーション及び発達支援について検討を行なった。その結果以下のような知見が得られた。○新生児聴覚検査で聴覚障害と診断された直後の子どもと保護者に対する支援については、初回の相談の重要性、教育的支援については保護者・子どもの関係作りにおける支援の重要性、多方面領域からの支援については領域間の調整の必要性が課題として出された。○保護者記録の中にみられる乳幼児の日常生活での音に対する反応(例えばある音にびっくりする、関心を示すなど)は、聴力検査での聴性行動を判断するために有効な指標となることが明らかにされた。○コミュニケーション及び発達支援についてはきこえ(聴覚)の発達だけではなく、保護者と乳幼児のコミュニケーション関係が促進されるための支援、乳幼児の精神面、行動面をどのようにみるかという保護者に示唆する支援が重要であることが明確となった。さらにプログラムの1つとして聴覚障害乳幼児と保護者の支援に関わる担当者が、教育的支援を行う際に必要とされる手順を構築した。
軸索の形態維持におけるmilton遺伝子の分子多様性について

ミトコンドリアの順行輸送に関与するmilton遺伝子の異なるalternative splicing axonの変異により、軸索変性、軸索の異常伸長と全く異なる表現型を示す。本研究から両変異体における軸索形態の異常は、単一のアイソフォームの異常によるものでなく、複数のアイソフォームが相互に関与しているものであることが示唆された。また、両変異体においてミトコンドリアの軸索輸送に異常が確認されたが、ミトコンドリアの輸送異常だけでは軸索の形態に異常が認められなかったことから、他の分子の軸索輸送異常により軸索の形態が破綻することが示唆された。今後、輸送障害が生じている分子を同定することによって、軸索変性の分子機序解明に貢献できるものと考える。軸索の形成、維持は神経機能や神経細胞の生存に必須であり、神経変性性疾患の症状の多くの発生には軸索変性が寄与している。本研究課題は、軸索の形態がどのような分子メカニズムで維持されているのか明らかにすることを目指すものである。申請者は、ミトコンドリアの軸索輸送に必要不可欠であるmilton遺伝子の変異により軸索の形態に異常が認められることを明らかにしている。同じmilton遺伝子でも、異なるalternative splicing axonの変異により、軸索変性(379A株)、軸索の異常伸長(69A株)と全く異なる表現型を示すことから、milton遺伝子の分子多様性と軸索の形態維持との関係に焦点を当て研究を進めてきた。mito-GFPを用いたミトコンドリアの局在を検討した結果、379A株と69A株の両変異体において、ミトコンドリアの軸索輸送に異常が確認された。すなわち、ミトコンドリアの輸送異常は両変異体でおきていることから、両変異体の表現型の違いはミトコンドリアの輸送とは別のイベントの違いにより生じていることが示唆された。ゲノムデーターべース解析より、milton遺伝子はalternative splicingにより4種のアイソフォームが存在することが明らかとなった。両変異体の変異部位は、異なるalternative splicing axonに存在することから考えても、各アイソフォームで異なる機能を有し、またミトコンドリアの輸送以外の機能も有することが本実験より明らかとなった。各アイソフォームの機能を明らかにするために、これまで2種のアイソフォームのcDNA全長のクローニングに成功し、現在、残りの2種のクローニングを行っているところである。今後、シングルアイソフォームでのレスキュー実験を行うことで、アイソフォームによる機能性の違いがあるのか検討していきたい。申請者は、milton遺伝子の変異により軸索の形態に異常が認められることを明らかにしており、同じmilton遺伝子でも、異なるalternative splicing axonの変異により、軸索変性(379A株)、軸索の異常伸長(69A株)と全く異なる表現型を示すことから、milton遺伝子の分子多様性と軸索の形態維持との関係に焦点を当て研究を進めてきた。miltonには少なくとも4種のアイソフォームが存在することが明らかとなっており、平成21年度は2種のcDNA全長(milton-a, milton-c)のクローニングを行い、平成22年度では、残り2種についてcDNA全長のクローニングを試み、milton-bのcDNA全長のクローニングし成功した。引き続き、クローニングした3種のアイソフォームのトランスジェニックハエを作成し、379A株、69A株とそれぞれクロスさせレスキュー実験を行ったが、全てのアイソフォームにおいて両変異体のフェノタイプをレスキューされることが明らかとなった。また、各アイソフォーム(milton-a, milton-c)に特異的RNAiトランスジェニックハエを作製後、光受容細胞に特異的なプロモーターであるGMR・Gal4のハエとクロスさせ、産まれてくるF1の光受容細胞の軸索を観察することで、アイソフォームの機能性の差異について検討したが、シングルアイソフォームの欠失のみでは、軸索の形態に異常が生じないことが明らかとなった。以上のことから、379A株と69A株における軸索の形態異常は、milton遺伝子の単一のアイソフォームの異常によるものでなく、複数のアイソフォームが相互に関与していることが示唆され、今後、複数種のアイソフォームを欠失する実験の必要性があると考えている。
二成分系複合酸化物触媒の設計に関する基礎研究

本研究の目的は、複合酸化物の触媒設計に関して、触媒活性とその物理化学的性質との関連を明らかにして、設計に対する指針を得ることにあった。数多い複合酸化物の中で、触媒として良く用いられるペロブスカイト型複合酸化物について、メタンの酸化反応をテスト反応として用い検討した結果、次のことが明かとなった。1.複合酸化物の調製法と触媒活性の関連について、SrCeO_3を用いて検討した。調製時の固相反応温度の高いものほど単位表面積当りのC_2,CO_x生成速度が大きく、触媒の単位表面積当りの活性点の数が変化していることが判った。SrCeO_3においては、見かけの反応速度定数と塩基量の間に直線関係があるという知見が得られ、メタン酸化反応の活性点がCO_2が700°C以下で脱離する低い強度領域の塩基性点であることが示唆された。2.BaCeO_3とLaCeO_3のAサイトをLiで置換することにより、メタンの酸化触媒活性は最大2倍に増加した。LaCeO_3では、置換率の増加と共に触媒活性は増大し、価数の減少による酸素空格子が寄与していることが示唆された。BaCeO_3では、Liの寄与が大きいことが判った。以上のいずれの触媒も、メタンの酸化カップリング反応活性と完全酸化反応の活性は、ほぼパラレルに変化をした。3.Ceを含むペロブスカイト型酸化物は高活性であるが、Ceの一部が3価に還元され、しかもその表面には多量の炭酸塩が存在することが判った。ペロブスカイト型酸化物の酸素空孔または、O^ーが高活性を与えることが示唆された。300500°Cで脱離する酸素が反応に関与し、これは格子の酸素に由来する。また、活性点は、塩基性点であると示唆された。4.触媒の結晶中の酸素と各金属イオンの間の結合距離の変化と、触媒活性の間には明瞭な相関関係は認められなかった。1.複合酸化物の調製法として、金属イオンを蓚酸で共沈させる方法が有効であったが、その後の熱処理法が触媒活性を左右する重要なファクタ-であることが判った。そこで、ペロブスカイト型酸化物であるSrCeO_3触媒を用いて検討を行った。ペロブスカイト型構造とするためには、高温で固相反応を行わせなければならないが、反応温度を変えて酸化反応の触媒活性との関連を検討した。固相反応温度を上げると、触媒のBET比表面積は減少するが、触媒の単位表面積当りの活性は増大した。各触媒の反応速度式は変化せず、見かけの速度定数の大きさが変化することが判った。また、反応の活性化エネルギ-も処理温度によって変化しないことが判った。従って、触媒の活性サイトは、どの触媒も同じであるが、その数が処理温度によって変化することが判った。また、その活性サイトに関して、CO_2の昇温脱離によって検討したところ、塩基性点であることが判った。2.触媒のキャラクタリゼ-ション法について、CeをBサイトにもつペロブスカイト型酸化物を用いて検討した。複合酸化物の光電子分光(XPS)スペクトルから各原子の組成比を求めることは一般に難しいが、表面を化学的に清浄化することによって、満足の行く結果を得ることができた。単一酸化物CeO_2において手法を確立し、複合酸化物に適用したところ、触媒表面ではA/Bが1以上になることが示された。