hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「満洲国」成立期教育政策の理念形成と現実過程の史的研究

1.まず本研究課題に関係する先行研究の蒐集と整理を行なった。次にその作業から、「満洲国」教育史分析のための方法論的視点を明らかにし、その成果を論文「『満洲国』教育研究の今日的意義」にまとめた。「満洲国」成立期の教育政策の理念形成を解明するためには、「満洲国」成立(1932年)以前の「満洲」教育期の政策を解明する必要があることが明らかになった。2.「満洲」教育期の日本側教育政策の実施主体は、関東庁と南満洲鉄道株式会社だった。両者は「満洲国」建国後も教育政策を継続するが、それに関する重要資料として満鉄教育研究所発行の月間誌『満洲鉄教育だより』があった。同誌は、これまでほとんど知られていない。そこで、『満鉄教育たより』の全巻(第1号第39号・1934年9月30日1937年11月15日)を蒐集し、その全てを復刻刊行した。3.「満洲」および「満洲国」に関する基本的教育行政資料に関しては、同朋大学の槻木瑞生が1991年に作成した目録(未発表)があることがわかった。今回、この目録を骨子として基礎資料の現物の蒐集を行ない、その中から最も重要な146点を選んで「満洲・満洲国」教育資料集成(全23巻)を作成した。収録資料は、1907年から1944年にかけて現地で発行されたものである。4.関係者・生存者へのインタビューについては、「満洲国」浜江省の国民学校主事をしていた佐々木東一氏、「満洲国」文教部の官僚だった後藤春吉氏ほかの所在を確認して連絡をとった段階である。5.「満洲国」教育史研究会を運営し、1992年8月24日と25日に東海大学校友会館にて第2回日中「満洲国」教育研究フォーラムを開催した。
放線菌における窒素固定の制御機構

フランキア(Frankia属)は窒素固定能を持つ放線菌であり、窒素固定に特化した球状構造体(ベシクル)を発達させる、窒素固定(nif)遺伝子の発現調節系が他の窒素固定細菌と異なる等の特有の性質を持つ。私たちは窒素固定の行えないフランキアの変異株を49単離した。それらはベシクルの数やサイズ、膜厚に異常を示した。また、ほとんどの変異株でnif遺伝子の発現が大幅に低下していた。よってこれらの変異株は、ベシクルの分化やnif遺伝子の転写制御に関わる遺伝子が変異していると考えられた。変異株と復帰変異株のゲノム解析を行うことにより、1つの変異株については変異原因遺伝子を特定することができた。ニトロソグアニジンを変異原として単離された、6株のフランキアCcI3株の窒素固定変異体候補の特徴づけを行った。すべての変異株は、アンモニアを含む培地では生育したが含まない最少培地で生育しなかった。4株について窒素固定活性を測定し、うち3株はほぼ活性がなかった。4株はベシクル形成に異常を示した。一部の株は、宿主植物との共生に異常を示した。γ線を変異原として用いて、約3200コロニーをスクリーニングした結果、新たな変異株候補を17株単離した。γ線はフランキアにおいて効率のよい変異原であることがわかった。ノーザンブロットにより窒素固定関連遺伝子のオペロン構造を決定しようと試みたが、発現量が低く明瞭なシグナルが得られなかったため、不完全な予測にとどまった。フランキアの形質転換を阻害していると考えられる、DNA分解酵素の特徴づけを行った。切断部位は不特定である、メチル化塩基をまったく含まないDNAも分解する、分解活性にはマグネシウムイオンとGTPの加水分解を要求する、クエン酸で活性が阻害されることなどがわかった。このような特徴をあわせもつ制限酵素はこれまで報告がない。イオン交換クロマトグラフィーにより、酵素を部分的に精製した。様々なフランキア株の粗抽出液を調べた結果、ハンノキグループ株はDNA分解活性を持たないことがわかった。フランキアACN14a株の継代培養液中に、異なるコロニー形状を示す2種類の細胞系統(AとS)が混在することを発見した。S型の株は宿主植物に根粒は着生するものの、窒素固定活性が低く、植物の生長を促進しなかった。細胞中の糖の組成を解析したところ、S型はA型に比べてマンノースと2-O-メチルマンノースの含量が低かった。後者は、細菌界でもフランキアが特異的に含む希少糖であり、細胞表層に存在することが分かっている。窒素固定能を持つ生物種は、真正細菌と古細菌のいくつかの分類グループに散在する。放線菌に属する窒素固定細菌フランキアは、理解のよく進んでいるプロテオバクテリアやシアノバクテリアの窒素固定種とは異なる特徴を示す。例えば、窒素固定専用のベシクル細胞を分化する、窒素源の欠乏に応答して窒素固定遺伝子群の転写を活性化するしくみが他のバクテリアとは異なる、樹木(マメ科植物は含まない)の根に根粒を形成して共生する、などである。本研究はこれらの形質に関わる遺伝子を順遺伝学的に同定することを目的とし、昨年度に単離した窒素固定変異株の詳細な特徴付けと、原因遺伝子の推定を行った。窒素固定変異株の一部はベシクル分化を行わず、それに必要な遺伝子が変異していると考えられた。ベシクル分化の変異株は、窒素固定遺伝子(nifE)の発現に異常を示したことから、nifE遺伝子の発現とベシクル分化の制御経路が重複している可能性が示唆された。窒素固定の変異株は宿主植物への共生能が低下していたとから窒素固定能と共生能を同時に支配する因子が存在する可能性がある。変異株とその復帰変異株のゲノム解析を行い、変異原因遺伝子の候補を見出した。コロニー形態が異なる変異型に関しては、細胞表層多糖の解析を行い、2つの型(A型とS型)でその構造が異なることが示唆された。S型はA型に比べて、共生および非共生状態で窒素固定活性が低かったことから、細胞表層多糖の構造が窒素固定能に影響を与えることが分かった。昨年度から引き続きニトロソグアニジンを用いて単離された6株の窒素固定変異株について表現型解析を行った。すべての株は窒素源を含まない最少培地(N-培地)で増殖せず、アセチレン還元活性を全く示さなかったことから、窒素固定能を失っていることを証明した。3株(N4H4、N6F4、N9D9)については、窒素固定専用細胞であるベシクルの分化に異常が見られた。窒素固定関連遺伝子(固定酵素関連のnifE、nifH、nifVと、ホパノイド合成関連のsdr、shc1)の発現をRT-PCRで調べたところ、上記3株はnifEの発現が見られなかった。このことからnifE遺伝子の発現とベシクル分化の制御経路が重複している可能性がある。これらの変異株は宿主植物モクマオウに対する根粒着生能が低下していた。特にN3H4株は全く根粒を着生しなかった。N3H4株の窒素固定能の復帰変異株(N3H4r4)は共生能も回復していた。よって、窒素固定能と共生能を同時に支配する因子が存在する可能性がある。すべての変異株とN3H4r4株のゲノム解析を行い、ゲノム中の突然変異をリストアップした。

γ線を用いて単離された変異株6種についても詳しい表現型解析を行った。まだすべての項目を完了していないが、全株が窒素固定能を失っていることは確認できた。コロニー形態の変異株については、昨年度行った実験を繰り返してデータ数を増やした。これにより、両型は宿主植物ヨーロッパハンノキに対してほぼ同程度の根粒を着生するが、S型を接種した植物はA型を接種した植物よりも窒素固定活性が低いことがはっきりした。またS型はA型よりN-培地での増殖が遅かったことから、非共生状態でも窒素固定活性が低いと考えられた。細胞表層多糖を精製し、含まれる単糖の組成を調べたところ、2つの型の間で明瞭な違いが見られた。ゲノム解析を行い、原因変異の候補を大まかにリストアップした。窒素固定とは大気中の窒素ガスをアンモニアに変換する反応だ。アンモニアは植物などの窒素養分となるので、生態系の維持に重要な役割を担う。窒素固定を行う生物種は、細菌のいくつかの分類グループに散在する。放線菌に属する窒素固定細菌フランキアは、理解のよく進んでいるプロテオバクテリア等の窒素固定種とは異なる特徴を示す。例えば、窒素固定専用の構造体(ベシクル)を分化する、窒素源の欠乏に応答して窒素固定遺伝子群の転写を活性化するしくみが他のバクテリアとは異なる、などである。本研究ではこれらの形質に関わる遺伝子を同定することを目的とし、窒素固定変異株の単離とその詳細な特徴付け、原因遺伝子の推定を行った。17種の変異株について、ベシクル形成数と窒素固定遺伝子nifEHVの発現を調べたところ、7株ではベシクル形成数が、5株ではnif遺伝子の発現が、野生株と比較して大幅に低下していた。5株ではベシクルのサイズが小さかった。これらの表現型をもとに変異株を3つのグループに分類した。クラス1変異株は、ベシクル形成とnif遺伝子発現の双方に欠陥を示し、ベシクル分化と窒素固定関連遺伝子の両方の制御を同時に司る遺伝子が変異していると考えられた。クラス2変異株は、nif遺伝子発現のみに欠陥を示し、これらの遺伝子の転写制御に関わる遺伝子が変異していると考えられた。クラス3変異株は、ベシクル形成・nif遺伝子発現ともに大きな異常は示さないものの、窒素固定を行えなかった。恐らく、ベシクル膜の酸素防御機能に異常があると予想された。変異原因遺伝子を同定するため、2種の変異株について復帰変異体を単離し、それらのゲノムを次世代シーケンスにより解析した。双方において、変異株と復帰株とで異なる塩基が見つかったことから、これらを含む遺伝子が変異表現型になんらかの関係を持つ可能性が考えられた。窒素固定変異株候補の表現型の詳細な解析を行った。調べた表現型は、液体培地での増殖速度、アセチレン還元活性、ベシクルの数と大きさ、窒素固定関連遺伝子(nifE、nifH、nifV)の発現である。18株(ニトロソグアニジン(NTG)由来の6株と、ガンマ線(GR)由来の12株)について行った。ベシクル数と遺伝子発現については、昨年度は定性的な解析にとどまっていたが、今年度は定量的な解析を行った。その結果、17株は窒素源を含まない液体培地での増殖とアセチレン還元活性に異常を示し、窒素固定能を失っていることが確認できた。野生株と比較して、7株ではベシクル数が、5株ではベシクルのサイズが、5株ではnif遺伝子の発現が大幅に低下していた。GR由来の2株についてはゲノム解析を行い、全ての変異塩基を特定した。
ネピアグラスの栽培による糞尿公害の回避と粗飼料の多収

ネピアグラスは吸肥力及び乾物生産力の高い牧草であり、畜産農家で生ずる糞尿をネピアグラスの圃場に投入することによって糞尿を処理すると同時にそれに伴う多肥によってネピアグラスの多収を期待できる。この期待を実証するとともにそれを可能とするネピアグラスの生育特性を明らかにする目的で、厩肥の年間全施用量が490ton/haに達する大量の厩肥施用に対する生育反応を検討した。上記の施用量以下では、ネピアグラス(以下,NAP)及び対象として調査したソルゴ-(SOR)ともに、生育に異常はなく、多肥による粗飼料の多収は実現された。しかし、厩肥施用量が多いほど肥料増施に対する増収率は低下する傾向があった。この増収率の変化に対して生産期間中の葉面積指数(LAI)が関係し、SORのLAIはNAPに比べて小さく、また、NAPにおいても刈り取り間隔を短くするとLAIが小さくなり、それぞれ、増収率の低下は弱まった。このLAIと増収率との関係は肥料増施による光合成・呼吸速度の変化と個体群内個葉の受光状況によると推察された。一方、肥料増施により、SORの根重は顕著に増大したが、NAPの根重は変化しなかった。このことも増収率の変化に関連すると思われたが、根重の変化の草種間差及び増収率との関連の機構は明らかに出来なかった。両草種の圃場ともに土壌中に無機態窒素が蓄積される傾向はなかったが、NAPでは上記の最大施肥量のもとで、窒素の過剰吸収と硝酸態窒素の蓄積が認められ、早期に生長を開始した一部の分げつの稈の硝酸態窒素の含有率は危険水準を越えた。このことも増収率の低下によるものと推察された。本研究の狙いを十分に達成するために、今後、増収率の低下についてその機構を解明し、打開策を検討する予定である。本年度は主として、ネピアグラスの品種ルクワナにおける牛糞尿の大量施用に対する生長反応を調査した。施用糞尿の総量は、多肥区で490ton/ha、中肥区で250ton/ha、少肥区で10ton/haであった。多肥区及び中肥区の施用量は一般農家の施用量に比べて著しく多かったが材料の生長に異常は認められなかった。しかし、植付け当年の材料であること、糞尿が緩効性の肥料であること、気象が異常であったこと及び9月3日の台風13号による被害のために刈り取ったことなどにより、地上部総乾物収量は多肥区と中肥区とで大差なく、多肥区で29.1ton/ha、中肥区で27.7ton/ha、少肥区で14.0ton/haにとどまった。次年度は、越冬した植物体の再生により生産が開始されるとともに本年度に施用した糞尿の分解が進むと予想され、各区の収量及び収量の区間差は本年度よりも大きくなると期待される。本年度の場合、各区とも、固体群生長速度は葉面積指数にほぼ比例し、過繁茂の状態には至らなかった。葉面積指数の区間差は、9月の刈り取りまでは主として茎数、刈り取り後は主として1茎当りの葉面積の差によるものであった。また、9月の刈り取り時における乾物重の根/茎葉比は、多肥区で0.051、中肥区で0.072、少肥区で0.124であり、根の茎葉生産効率は多肥の区ほど大きかった。

他方、乾物収量の葉身比率及び硝酸態窒素含有率の面での飼料品質は多肥によって悪化する傾向はなかった。以上のように、ネピアグラスは糞尿の大量施用に対する耐性もしくは適正を備えていると推察される。この特性の機構を、現在分析中の本年度の資料及び次年度の実験結果を加えて解析するとともに、投入された窒素その他の養分の植物体による回収率及び圃場系外への逸失率などを、環境保全の観点から調査する予定である。本年度は,植付け第2年目のネピアグラス品種ルクワナを供試し,厩肥施用量と刈り取り間隔の各3段階の処理を組合せた処理区を設定して,厩肥の多施と刈り取りが乾物生産性に及ぼす影響を調べた。施用厩肥の生重総量は,多肥区で240ton/ha,中肥区で120ton/ha,少肥区で0ton/haとし,この総量を6回に分施した。各施肥区に,刈り取り間隔を1ヵ月,2ヵ月及び無刈りとする刈り取り間隔区を設けた。刈り取り高さは約15cmとした。多肥区及び中肥区の厩肥施用量は一般農家の施用量に比べて著しく多かったが材料の生長に異常は認められなかった。厩肥施用量が多いほど,また,刈り取り間隔が長いほど,各刈り取り時の乾物収量は大きく,年間の総乾物収量も同様の傾向であった。多肥・無刈り区の収量は26ton/haに達し,農家におけるトモウロコシ乾物収量の平均値約16ton/haに比べるとかなりの多収であった。従って,ネピアグラスの栽培と厩肥多施による粗飼料の多収の狙いはほぼ達せられたと云える。処理による生産性の相違は主として葉面積指数(LAI)の相違によるものであったが,刈り取り間隔が長くなると施肥量が中肥区のレベルでLAIは最大値に近くなり,それに伴って多肥の増収効果は小さくなった。刈り取り間隔が短い場合は,再生期間が短いためにLAIと収量がともに小さいが,多肥によりLAIの拡大が促進されて多肥の増収効果は大きかった。施肥量が多いほど多肥の増収効果が小さくなるとすれば,多肥による粗飼料の多大な増収は期待できないことになるので,多肥の増収効果の低減機構の解明と対策を今後検討しなければならない。これまでの解析結果によると,LAIの増大に限界があること及びLAIが大きいほど葉の相互遮蔽が強まることによって,多肥による個葉の光合成能力の増大が個体群の光合成に反映され難いことが,前述の機構の一つと推察された。
凍結ー融解過程を利用した酸性雨生成反応の基礎的研究

亜硝酸と溶存酸素の反応で硝酸を生成する反応が,凍結を行うことにより異常に進むことを見いだし,凍結による反応の促進効果および環境中における凍結過程の役割について研究を行った。凍結を行うと,氷結晶による反応物質の排除とその際に生じる電荷分離によって生じる静電気的な効果により反応物質が界面への吸着され,そして,氷結晶成長に伴う反応物質の高濃縮が起こって反応が促進されると考えると矛盾のないことがわかった。環境中における凍結過程による硝酸の生成,雨の酸性化についての研究では,自然界でも凍結が起これば反応が促進され亜硝酸から硝酸の生成が起こることがわかった。しかし,雨の中の亜硝酸イオン濃度は非常に低く,雨のpHに影響を及ぼすことはないことがわかった。霧については,大阪府と奈良県の境にある生駒山において得られた結果の中でpH3.1程度の時にも非常に高濃度の亜硝酸が検出され,この霧が凍結した場合,pHが0.1以上低下することもわかった。環境中で雨あるいは雲や霧が凍結する過程は,珍しいことではなく,そのことから考えても,硝酸イオンの生成経路として凍結が重要な役割を果たしていることが予想される。亜硝酸と溶存酸素の凍結時に起こる反応の反応機構について基礎的な検討を行った。まず、通常の速度論的手法を用い、つまり、偽一次反応条件下で反応物質の初期濃度を変化させて凍結による反応速度を求め、反応次数を求めた。その結果、溶存酸素濃度に対し1次、N(III)に対し1次となり、pHには依存しなかった。更に、詳しく調べた結果、亜硝酸に0.5次、亜硝酸イオンに0次となる結果が得られた。N(III)に1次、亜硝酸に0.5次という矛盾について調べた結果、初期濃度が異なると凍結時の反応場への濃縮効果が異なる事が分かり、さらに、この反応速度が凍結速度に比例する、つまり、凍結速度律速であることもわかった。つまり、反応次数を正しく求めるためには、凍結速度が律速とならないように速く凍結しなければならないことが分かった。電位差測定では十分に測定結果は得られなかったが、得られた定性的な結果と、凍結時の固液分離の結果および添加塩の効果などから、凍結による反応促進効果は氷結晶の成長時に起こるイオン分離に基づいて発生する静電場による反応場である固液界面への濃縮によるものであることが推察された。また、環境中における凍結の寄与について、酸性雨、霧、雪のサンプリングを行い、それらに含まれる亜硝酸の濃度を測定し、実験室内においてそのサンプルのバルクおよび霧状にしたものについて凍結を行い、硝酸への変化を調べた。その結果、試薬を用いて調整した試料と同程度の変化が起こり、霧状のものはバルクのものより反応が進むことが分かった。次年度は、初年度に得られた結果を定量的に取り扱い、上記の推論を確かなものにするとともに、環境中において凍結が化学反応にどの程度寄与するのか実際にフィールド測定する予定である。初年度の研究成果で凍結による反応促進効果は,氷成長時に起こるイオン分離に基づいて発生する静電気力による固液界面への濃縮によるものであることが推察された。本年度はこのことをさらに明らかにするために,反応を妨害する塩を加えたときと加えていないときの凍結途中の固-液分離を行ってそれぞれに含まれるイオンの濃度を求めた。その結果,凍結を妨害する塩を加えた場合は,氷相に陰イオンが陽イオンより多く含まれており,妨害塩を加えない場合は氷相の陽イオン濃度の方が高いことがわかった。これは界面に亜硝酸イオンを濃縮するのに氷相が正になっていることが必要であると予想したとおりであった。また,凍結速度律速であることを確かめるため,つまり,氷界面の大きさに関係していないことを確かめるために単結晶の氷を作製して反応を調べることを試みた。数多くの試みの中で完全な単結晶はできなかったものの,結晶の数の少ない氷を作製することができた。その結果,反応が大きく妨害されることがわかった。また,初年度に推察したように反応場が固-液界面であるということは,結晶粒界であるということができる。フィールド測定では,現地で霧を凍結しながらサンプリングを行うことには成功しなかったものの,得られた資料のうち数個に100mumol/L以上の亜硝酸イオンが検出された。

このときのpHは3前後であり,この雨が凍結することによりpHが0.1以上低下することがわかり,実際にも凍結過程が雨の酸性化に影響を及ぼしていることが明らかとなった。
亜熱帯地域の身近な自然環境を題材とした理科教員のための自然学習プログラムの開発

亜熱帯地域の身近な自然環境を題材とした理科教員のための学習プログラムを開発するために、教材として活用可能な動物についての調査研究を実施した。具体的には「身近な海辺に生息する動物の教材化」の材料として、潮間帯上縁部の満潮でも水没しない地点に生息するコンペイトウガイ、潮間帯に生息する身近な二枚貝のヒメアサリとイソハマグリ、さらに「身近な亜熱帯林に生息する動物の教材化」の材料として、身近な緑地に生息する土壌動物を対象に調査研究を行った。調査の結果、対象とした動物が教材として活用可能であることが明らかになった。亜熱帯地域の身近な自然環境を題材とした理科教員のための学習プログラムを開発するために、好適なフィールドと対象生物を選定するための調査研究を行った。今年度は、身近な海辺を対象に実施し、教材化に必要な基礎情報の集積を図った。具体的には、潮間帯上縁部の満潮でも水没しない地点に生息する「海水を嫌う海産巻貝」であるコンペイトウガイEchininus cumingii spinulosusを対象に調査を行った。本種は、水につからない場所に生息しているので、観察が容易であり、児童・生徒向けの教材として有望である。生息地内の岩礁において垂直分布を調査したところ、大潮時満潮位の位置よりも、1.5mから3.5m高い位置に生息していることが明らかになった。その分布は、2mから3mの範囲に集中しており、満潮時でもまったく冠水しない地点に生息していることは明かである。また、潮汐に伴う生息場所の移動行動についても明らかにするため、91個体にマーキングを行い5月から11月にかけて32回の観察(大潮時と小潮時、12時間または24時間観察)を行った(延べ観察個体数246個体)。その結果、1日の中で活動している個体の割合が最も大きい月は11月で、最も活動の小さい月は6月であったが、最も活発に活動している個体でも1日の最大移動距離は65.3cmで、移動が観察された個体(n=27)の平均移動距離は、12.9cmであった。また、その他の大部分の個体(n=219)は移動行動が見られず、本種は生息場所からほとんど移動しないことが示唆された。また、大潮時と小潮時を比較してもその活動の傾向に変化はなく、潮汐に対応して行動パターンを変えるような傾向は見られなかった。このように、本種は年間を通して限定された生息環境に存在するため、生息する海岸での発見が容易で、学校教育における野外観察等の教材として適していることが確認できた。亜熱帯地域の身近な自然環境を題材とした理科教員のための学習プログラムを開発するために,好適なフィールドと対象生物を選定するための調査研究を行った。今年度は,「土壌動物を用いた自然の豊かさ評価」の教材化に向けた調査を実施した。調査は教材等への活用を想定し,校外における実習等に適した都市公園である,沖縄県那覇市首里の北西部に位置する末吉公園を調査場所とし,人為的影響に差がある森林・人工林・草地の三地点を選定し,調査地点とした。各調査地点にそれぞれ三つ50×50cmの枠を設置し,ハンドソーティング法およびツルグレン法を併用して土壌動物の調査を3月,6月,9月,12月に行い,記録結果から各地点の自然の豊かさ指数等を求めた。調査の結果,全ての月において,自然の豊かさ評価の平均点の値は,草地<人工林<森林となり,植生調査による結果と同様の結果を得られ,「土壌動物を用いた自然の豊かさ評価」は,亜熱帯域である沖縄県でも年間を通して活用可能であることが示唆された。しかしながら,本調査の結果と,青木(2005)が示した評価得点の目安を比較すると,全体的に点数が低くなる傾向が得られた。このような傾向となった一因に,確認されなかった動物群や,逆に対象動物群ではないが頻繁に確認された動物群などの存在があると思われる。そのため,沖縄県のような亜熱帯域で,「土壌動物を用いた自然の豊かさ評価」を行う場合には,調査地域の環境をより正確に反映させる事ができる対象動物群の選定を改めて行う必要があるだろう。本調査結果から,亜熱帯地域に属する沖縄県において教材として活用するためには,対象動物群の組み換え等,改善の余地が残されていることが示唆された。今後も継続的に調査を行い,対象動物群の検討のための情報の蓄積が必要であると思われる。身近な自然体験を通して、多様な生物の営みについて実感を伴った理解を図るためには、野外観察のための優れた学習教材が必要である。しかし、亜熱帯の自然環境にある沖縄県では、参考となる教材がほとんどなく、なかなか対応できていないのが現状である。そのため、本研究では3年間の研究期間を通して、教材として活用可能な動物についての調査研究を実施した。身近な自然環境を学習するプログラムで動物を対象にする場合は、その動物が「生息地から移動せず、いつでもその場所に行けば確認できる」という生活様式である必要がある。具体的には「身近な海辺に生息する動物の教材化」の材料として、潮間帯上縁部の満潮でも水没しない地点に生息するコンペイトウガイEchininus cumingii spinulosus、潮間帯に生息する身近な二枚貝のヒメアサリ

Ruditapes variegataとイソハマグリAtactodea striata、さらに「身近な亜熱帯林に生息する動物の教材化」の材料として、身近な緑地に生息する土壌動物を対象に調査研究を行った。最終年度は、潮間帯に生息する埋在性二枚貝であるヒメアサリとイソハマグリの調査を実施した。調査の結果、イソハマグリは主に砂浜海岸で見られるが、その生息には、特定の海岸タイプ(開放的・保護的・包囲的)や底質の粒度組成、季節風などの風向きの条件が影響している事が明らかになった。また、ヒメアサリは主に干潟に生息しているが、その生息環境はイソハマグリに比べて限定されていることが明らかになり、教材として使用するには、ヒメアサリが適していることが明らかになった。また、小学校での授業実践として、小学校第3学年理科において「身近な地域の海岸で生き物を見つけよう」と単元名を設定して授業を実施し、教材の効果を確認した。亜熱帯地域の身近な自然環境を題材とした理科教員のための学習プログラムを開発するために、教材として活用可能な動物についての調査研究を実施した。具体的には「身近な海辺に生息する動物の教材化」の材料として、潮間帯上縁部の満潮でも水没しない地点に生息するコンペイトウガイ、潮間帯に生息する身近な二枚貝のヒメアサリとイソハマグリ、さらに「身近な亜熱帯林に生息する動物の教材化」の材料として、身近な緑地に生息する土壌動物を対象に調査研究を行った。調査の結果、対象とした動物が教材として活用可能であることが明らかになった。学習プログラムに必要な基礎研究として,身近な海辺と森林を対象に教材として有望な動物を選定し調査を行う計画であるが,初年度は、身近な海辺環境である潮間帯に生息するコンペイトウガイの沖縄島内での観察適地の選定や観察地での水平・垂直分布の状況,行動パターンに対する潮汐の影響等について調査を進めることができた。今年度は,身近な森林に生息する動物として土壌動物を対象に調査を行い,「土壌動物を用いた自然の豊かさ評価」が,沖縄県の自然環境でも活用可能であるか検証を行った。調査の結果,全ての月において,自然の豊かさ評価の平均点の値は,草地<人工林<森林となり,植生調査による結果と同様の結果を得られ,「土壌動物を用いた自然の豊かさ評価」は,亜熱帯域である沖縄県でも年間を通して活用可能であることが示唆された。これまでの研究によって,身近な海辺と森林を対象に教材として有望な動物についての研究が進み,教材として活用するために必要な基盤情報(観察に適した生息場所,教材化に必要な生態・行動に関する知見等)が順調に蓄積されている。科学教育身近な森林に生息する動物として土壌動物を対象に調査を行った結果。「土壌動物を用いた自然の豊かさ評価」は,亜熱帯域である沖縄県でも年間を通して活用可能であることが示唆されたため,この結果をもとに身近な自然を学習するプログラムのひとつとして,「土壌動物を用いた自然の豊かさ評価」を活用可能であることが明らかになった。しかしながら,もともと暖温帯での実施を想定としたこの評価方法は,沖縄県のような亜熱帯域での活用には注意が必要なことも明らかになった。そのため,今後も調査を継続し,確認されなかった動物群や,逆に対象動物群ではないが頻繁に確認された動物群などについての情報を集積・整理し,亜熱帯域である沖縄県でも活用可能な教材とするための検討を進める。また、身近な海辺の生物を教材化するために,初年度実施した岩礁海岸だけではなく,砂浜海岸での活用が可能な生物についての検討を進め、教材化に向けての調査を継続していく。
乳児をもつ母親の育児肯定感を高める親子体操プログラムの開発

本研究の目的は、乳児をもつ母親の育児肯定感を高める親子体操プログラムの開発とその効果検証である。乳児とその母親を対象に、子どもの成長発達にあわせたベビーマッサージ・エクササイズや母子のふれあいと産後の身体を考慮した母子体操を歌の活用など継続しやすい工夫をし、同一対象者に3回実施した。結果、唾液アミラーゼ値と不安感が有意に低下し、快感情やリラックス感が有意に向上した。プログラム継続の理由には、母子関係や母親自身への効果の実感、習得の容易さ等があげられた。プログラム参加による母親への効果が確認でき、さらに母子関係や母親の心身健康状態を良好に維持させる可能性も示唆された。平成25年度は、平成24年度に行った面接調査の結果をふまえ親子体操プログラムを改良し介入調査を行った。調査1として、生後36か月の乳児をもつ母親19名を対象に、母と子でふれあう親子体操プログラムを実施した。母親の育児肯定感、育児負担感、精神的効果、ストレス反応の視点でその効果を調査した。プログラムは、3回1コース、58組/回、613日毎に、60分/回程度で実施した。プログラムの内容は、ベビーマッサージ・エクササイズおよび母子体操とし、親子でふれあいながら実施できる内容を選定した。プログラムの評価として、質問紙[産褥期育児生活肯定感尺度(島田ら,2003)、MCLーS.2 (橋本ら,2011)]や唾液アミラーゼ(唾液アミラーゼモニター,ニプロ)による調査をプログラム前後に行い、比較した。プログラム前後では、運動による精神的効果や、唾液アミラーゼ値の低下がみられることを把握した。調査2として、介入プログラム終了後1か月毎に母親の育児肯定感、育児負担感、プログラム内容の継続状況等について質問紙調査による横断調査を実施している。現在までの結果、プログラム内容の一部を継続して実施していること、プログラム参加によって何らかの肯定的変化を認識していることを把握できた。また、調査3として、介入プログラム終了後6か月の時期にプログラム内容の継続状況とその理由、育児肯定感に影響する内容、育児期にある女性の運動の継続にかかわる要因等について面接調査を実施予定である。本研究は、乳児をもつ母親の育児肯定感を高める親子体操プログラムの開発とその効果の検証を目的としている。平成24年度は、調査1として、生後58か月の乳児をもつ母親9名を対象に、親子体操プログラム試案を実施し、母親の育児肯定感、育児負担感、精神的効果、ストレス反応の視点でその効果を調査した。プログラム試案は、25組/回、514日毎に計3回、45分/回程度で実施し、介入前後に質問紙[産褥期育児生活肯定感尺度(島田ら,2003)、MCLーS.2 (橋本ら,2011)]や唾液アミラーゼ(唾液アミラーゼモニター,ニプロ)]による調査を行った。介入前後の比較では、産褥期育児生活肯定感尺度の総得点やMCLーS.2の快感情、リラックス感、不安感の得点にそれぞれ変化がみらえた。唾液アミラーゼ値やその他のデータも含めて現在分析中である。3回目の介入プログラム終了時に開催日時や会場環境、プログラム内容についてグループインタビューを実施し、プログラムに関するニーズを対象者の特徴とともに把握した。今後は、介入プログラム終了後3か月および6か月の時期にプログラム内容の継続状況、育児生活についての質問紙調査を実施するとともに、終了後6か月の時期にはプログラム内容の継続にかかわる要因について面接調査も実施していく。これらの結果を多角的に分析し、対象者の特徴やニーズをふまえた介入プログラムを母性看護学研究者や運動指導の専門家の意見をもとに検討していく。本研究の目的は、乳児をもつ母親とその子どもを対象とした、母親の育児肯定感を高める親子体操プログラムの開発とその効果の検証である。平成26年度は、平成25年12月平成26年3月に実施した改良版親子体操プログラム実施前後の結果分析および実施後の質問紙調査およびグループインタビューを実施した。改良版親子体操プログラム参加者は、生後36か月の乳児とその母親19組であった。調査1として、プログラム1回目3回目の各回実施前後に感情状態等の質問紙調査と唾液アミラーゼ測定を実施した。プログラム各回ともに実施後は有意に快感情やリラックス感の向上および不安感の低下がみられた。調査2として、プログラム終了後1か月毎に、母親の育児肯定感、育児負担感、プログラム内容の継続状況等について横断的に質問紙調査を実施した。育児肯定感、育児負担感に大きな変化はなく、プログラム内容の実施は終了後3か月頃から実施者は減少するが6割以上の母親が何らか内容を母子なりに工夫しつつ実施していた。調査3として、介入プログラム終了後6か月の時期にプログラム参加による効果やプログラム内容の継続に関わる要因等について面接調査を実施した。その結果、参加者は母子関係や自分自身の身体・心理面での効果を実感し、継続に関わる要因を「習得の容易さ」、「時間の有効活用」等と認識していることを把握した。平成27年度、プログラム終了後の横断的調査を実施した。育児肯定感に差はなく、プログラム終了後12か月時はベビーマッサージ11名(57.9%)、体操6名(31.6%)が実施、歌を用いた内容が多く歌の活用が継続に有効と考えられた。親子体操プログラムに参加した生後26か月の乳児とその母親19組を対象に、調査13を実施した。調査1プログラム各回実施前後に質問紙調査と唾液アミラーゼ測定を行った。

育児肯定感はプログラム前後で総得点、下位項目に有意差は認めなかったが、MCLーS.2は、実施後に有意に快感情・リラックス感の向上、不安感の低下がみられた(z=-3.448-2.418,p=0.0010.016)。唾液アミラーゼ値は、実施前55.8±46.1kIU/L、実施後39.0±29.6kIU/L、実施後に有意に低下した(z=-2.833,p=0.005)。調査2プログラム終了後1か月毎に横断調査を実施した結果、育児肯定感に大きな変化はなく、プログラム実施は終了後3か月頃から実施者は減少するが、母子なりに工夫しつつ継続し、12か月後も約6割が実施していた。調査3介入プログラム終了後6か月時、プログラム参加による効果やプログラム内容の継続に関わる要因等について面接調査を実施した。その結果、母子関係や母親自身の身体・心理面での効果を実感し、継続に関わる要因を覚えやすい等の「習得の容易さ」、だっこや児をあやす等の育児動作に合わせ、部分的にも実施可能等の「時間の有効活用」等の認識がみられた。以上から、親子体操プログラムはストレス活性の低下、ポジティブ感情の向上等一定の効果を把握できた。また、プログラム内容の継続は母子関係や母親の心身の健康状態を良好に維持させる可能性も示唆された。本研究の目的は、乳児をもつ母親の育児肯定感を高める親子体操プログラムの開発とその効果検証である。乳児とその母親を対象に、子どもの成長発達にあわせたベビーマッサージ・エクササイズや母子のふれあいと産後の身体を考慮した母子体操を歌の活用など継続しやすい工夫をし、同一対象者に3回実施した。結果、唾液アミラーゼ値と不安感が有意に低下し、快感情やリラックス感が有意に向上した。プログラム継続の理由には、母子関係や母親自身への効果の実感、習得の容易さ等があげられた。プログラム参加による母親への効果が確認でき、さらに母子関係や母親の心身健康状態を良好に維持させる可能性も示唆された。平成26年度は、平成25年12月平成26年3月に実施した乳児をもつ母親における親子体操プログラムについて、12か月間横断的な質問紙調査を実施および実施後6か月に面接調査を実施した。プログラム試案の結果分析から改良版の作成や評価項目の決定に時間を要しプログラム改良版の実施時期が遅れた。また、行動変容(継続)の視点で評価するため12か月間の調査を計画したことにより、質問紙の回収が平成27年4月に終了し、現在結果分析中である。平成27年度は、介入プログラム終了後の調査について分析・まとめを行うとともに、学会発表やHPでの結果の公表を行う。看護学平成27年度は、親子体操プログラムの効果について結果を分析・まとめる。具体的には、(1)プログラム終了後1か月毎の調査を、母親の育児肯定感、育児負担感、プログラム内容の継続状況について分析し、その効果を検討する。(2)プログラム終了後6か月に実施した面接調査の結果とともに、プログラム効果の検証、育児期にある母子に対する子育て支援について検討する。
σ-π相互作用とβ位の硫黄原子がカルボアニオン類縁体に及ぼす安定化効果

カルボアニオンが隣接する硫黄原子によって安定化される機構については古くからのP-dπ共鳴と、アニオンのP軌道とα(c-s)結合の友結合性軌道とのα-π相互作用のいずれであるかに関して、現在まで決定的な証拠となる実験的事実は得られていない。本研究は、後者のα-π相互作用の重要性を実験の面から確めることを目的としている。まづα-π相互作用が有効に作用するための立体化学の面での必要条件を検討するため、アニオン軌道の代用として、二つの適当なπ電子系を選び、これらを架橋鎖で結び、その架橋鎖の結合距離が歪のない通常値からどの程度長くなるかをα-π相互作用の目安とした。実際には、アントラセンと種々のブタジェンとの光〔4+4〕付加体の構造をX線構造解析より求め、π電子系とα電子系が互いに立体的に平行に配置する配座をもつ化合物だけに、α結合の伸長が観察され、σ-π相互作用の立体配座依存性が証明された。次に、アニオン軌道の代用としてHOMOのエネルギーの高いアズレン環を選び、これに直結した-【CH_2】-SR基のC-S結合とアズレンのπ電子系が平行な配置をとり得る、ジチア〔3.3〕アズレノファン類のX線構造解析を行い、σ-π相互作用とC-S結合距離の関係について検討を行った。HOMOのエネルギー準位の低いベンゼン環やピリジン環を組合わせたアズレノファン類においては、アズレノ環に隣接したC-S結合が、ベンゼン環ピリジン環に隣接するC-S結合に比較して、平均で0.02【A!°】程度長くなっていることから、【α^*】軌道のエネルギーにより近いπ軌道が有効に相互作用することが示された。更に、チオフェン環を含んだアズレノファン類も合成し同様に検討した所、チオフェン環のπ電子系はC-S結合と平行にならないため、σ-π相互作用が有効に働かない事が、X線構造解析により確められた。
側頭葉の階層的情報処理メカニズムの解明

本研究では,大脳皮質の神経回路網の構造とそれが機能するメカニズムを明らかにすることにある。そのため,既存の研究による知識の蓄積がある,視覚系の情報処理に関わる神経回路網を解明する。視覚情報は網膜に点のように敷きつめられた視細胞にとらえられ,点の情報として分解される。その後,外側膝状体を経て大脳皮質の視覚1次野へと伝えられる。大脳皮質で処理されるにしたがって,ニューロンが応答する視覚刺激も,線あるいは輪郭やエッジなど,点を統合した形になってくる。そして側頭葉の下側頭皮質では,ニューロンがさらに複雑な図形に応答することが知られており,形態知覚の最終段階の情報処理が行われるとされてきた。近年,応募者らは,顔を視覚刺激とした実験で,サル側頭葉の単一ニューロンがまずヒトかサルかという情報を処理し,それから個体や表情の違いについての情報を処理していることを明らかにした。さらに,最近応募者ら独自の理論的研究により,この時間的なダイナミクスを持った階層的な情報処理を可能にする神経回路をモデル化した。本年度は,この独自のモデルの妥当性を神経科学的研究によって検証するため,連合記憶条件下でのニューロン活動にモデルを適用するための基礎的データを収集した。霊長類(サル)に連合記憶課題をトレーニングし,行動実験および,単一ニューロン活動の記録実験を行った。下側頭皮質でニューロン活動を記録したところ,視覚刺激の物理的特徴をコードするニューロンと記憶情報をコードするニューロンが存在することを明らかにした。本研究では、大脳皮質の神経回路網の構造とそれが機能するメカニズムを明らかにすることにある。そのため、既存の研究による知識の蓄積がある、視覚系の情報処理に関わる神経回路網を解明する。視覚情報は網膜に点のように敷きつめられた視細胞にとらえられ、点の情報として分解される。その後、外側膝状体を経て大脳皮質の視覚1次野へと伝えられる。大脳皮質で処理されるにしたがって、ニューロンが応答する視覚刺激も、線あるいは輪郭やエッジなど、点を統合した形になってくる。そして側頭葉の下側頭皮質では、ニューロンがさらに複雑な図形に応答することが知られており、形態知覚の最終段階の情報処理が行われるとされてきた。近年、応募者らは、顔を視覚刺激とした実験で、サル側頭葉の単一ニューロンがまずヒトかサルかという情報を処理し、それから個体や表情の違いについての情報を処理していることを明らかにした。さらに、最近応募者ら独自の理論的研究により、この時間的なダイナミクスを持った階層的な情報処理を可能にする神経回路をモデル化した。本年度は、この独自のモデルの妥当性を神経科学的研究によって検証するための準備を行った。霊長類の側頭葉でニューロン活動を記録するため、実験セットアップを完成させ、注視課題を用いてサルを訓練した。ニューロン活動記録のために外科的手術を行った。また、ニューロン活動の解析については手法を改良し、クラスタリングと次元圧縮を同時に実行するアルゴリズムを開発し、国内外の学会で発表した。
免疫複合体による組織障害に対する、各種細胞接着分子の相対的役割の解析

血管炎は、免疫複合体の血管壁への沈着によってしばしば惹起される。この免疫複合体病の動物モデルとしては、アルサス反応が広く用いられている。アルサス反応の誘発には好中球や肥満細胞の浸潤が必須であるが、これら炎症細胞の局所への浸潤は複数の細胞接着分子によって制御されている。どの細胞接着分子を抑制すれば、どの程度の治療効果が期待できるかを予想するためには、個々の細胞接着分子の相対的な関与を系統的に検討する必要がある。今回の解析では、E-selectin-/- P-selectin-/-、L-selectin/ICAM-1-/-マウスに抗P-、E-selectin抗体を組み合わせて、皮膚アルサス反応の抑制程度を検討した。野生型マウスに比べ、P-selectin-/-マウスでは浮腫と紫斑は有意に抑制されたが、E-selectin-/-マウスでは抑制されなかった。E-selectin-/-マウスでさらにP-selectinを抑制すると、P-selectin-/-マウスだけでなくL-selectin/ICAM-1-/-マウスと比較しても有意な抑制が認められた。L-selectin/ICAM-1-/-マウスでE-、P-selectin両方を抑制すると浮腫と紫斑は完全に抑制された。これらの炎症反応の抑制は、好中球や肥満細胞浸潤の減少とも相関していた。同様の好中球や肥満細胞の浸潤減少は腹腔内のアルサス反応でも認められ、TNF-αやIL-6産生減少と相関していた。以上より、E-、P-selectinはアルサス反応の惹起において主要な役割を担っており、さらにすべてのselectin分子とICAM-1を抑制することによって、アルサス反応は100%抑制されることが明らかとなった。これらの結果は血管炎に対してこれら細胞接着分子を抑制する治療を行う上で、重要な基礎的情報となりうると考えられる。皮膚における免疫複合体によるアルサス反応は、ニワトリ卵白アルブミンに対するウサギlgG型抗体および陰性コントロールとして精製ウサギlgGをマウスの皮内に注射し、その直後に抗原であるニワトリ卵白アルブミンをマウス尾静脈から静注し、皮内で免疫複合体を形成させることによって惹起した。免疫複合体形成4時間後の皮膚の浮腫はE-selectinノックアウトマウスでは正常であったが、P-selectinノックアウトマウスでは野生型マウスと比較して有意に減少しており、その抑制はL-selectin/IGAM-1ダブルノックアウトと同程度であった(約50%)。抗E-selectin抗体や抗P-selectin抗体投与による抑制効果は、E-selectinノックアウトマウスやP-selectinノックアウトマウスにおける抑制とそれぞれほぼ同等であった。E-selectinノックアウトマウスに抗P-selectin抗体を投与すると、約80%の抑制がみられた。さらに、L-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトに抗P-selectin抗体と抗E-selectin抗体を投与すると、皮膚の浮腫は完全に抑制された。同様の結果は8時間後の紫斑形成でも認められた。これらの皮膚の浮腫や紫斑形成の抑制は、皮膚への好中球や肥満細胞の浸潤の抑制程度と相関していた。特に、L-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトに抗P-selectin抗体と抗E-selectin抗体を投与した場合、好中球浸潤は残存していたが、肥満細胞浸潤はほぼ完全に抑制されていたことより、アルサス反応の抑制には肥満細胞の浸潤の抑制が重要であることが示唆された。以上より、皮膚アルサス反応には様々な細胞接着分子が共同して関与していることが示された。

昨年度は皮膚アルサス反応におけるセレクチンおよびICAM-1の役割を解析した。今年度は、同じアルサス反応であっても、それが惹起される組織が異なると、細胞接着分子の関与の程度が異なる可能性が考えられるため、腹腔内でもアルサス反応を惹起し解析した。ニワトリ卵白アルブミンに対するウサギIgG型抗体および陰性コントロールとして精製ウサギIgGをマウス腹腔内に注射、その直後に抗原であるニワトリ卵白アルブミンをマウス尾静脈から静注し、腹腔内にて免疫複合体を形成させ、炎症を惹起させた。免疫複合体4時間後および8時間後の腹腔内への好中球浸潤はL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトと、抗P-selectin抗体を投与したE-selectinノックアウトマウスでは同程度に抑制され、L-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトに抗P-selectin抗体と抗E-selectin抗体を投与した場合に最も強く抑制された。肥満細胞浸潤についてはP-selectinノックアウトマウスとL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトでは同程度に抑制され、次いで抗P-selectin抗体を投与したE-selectinノックアウトマウスであり、やはりL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトに抗P-selectin抗体と抗E-selectin抗体を投与した場合に最も強く抑制された。さらに、腹腔中へのIL-6産生およびTNF-α産生もL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトに抗P-selectin抗体と抗E-selectin抗体を投与した場合に最も強く抑制された。以上より、皮膚アルサス反応と同様に腹腔内アルサス反応でも様々な細胞接着分子が共同して関与していることが示された。
通信路分極現象に基づいた誤り訂正符号とその復号法

Polar符号やLDPC符号などを含む一般のグラフィカルモデルであるファクターグラフについて研究した。ファクターグラフの分配関数の計算は様々な分野で中心的な問題であり、LDPC符号の周辺事後確率の計算や制約充足問題の解の個数の数え上げなどにあたるものである。分配関数の計算には一般に指数の時間が必要であるが、効率的で精度のよい近似としてべーテ近似が統計物理の分野で知られている。またべーテ近似はヒューリスティックな近似法として情報理論でもよく知られている確率伝搬法と関わりがあることが最近知られている。2006年に分配関数のべーテ近似と真の分配関数との間にある厳密な等式がChertkovとChernyakによって得られた。この等式は分配関数のべーテ近似と真の分配関数の比が一般化ループと呼ばれる構造に関する和として表現されている。この結果はアルファベットが2元の場合にのみ得られていて多元へ一般化する場合には等式が一つに定まらないという問題があった。我々はこの問題を解決して等式の多元アルファベットへの一般化を得た。その際に等式を一つに定めることなく等式を情報幾何の道具を使って表現しており、等式の自由度は「指数型分布族における十分統計量の選び方」という形で表されている。この等式はべーテ近似の誤差の評価及びべーテ近似の改善の両方の面から有用であると考えられる。また一方でべーテ近似の新しい改善として漸近ベーテ近似を提案した。これは2010年にVontobelによって得られたグラフカバーに基づくべーテ近似の特徴付けをより詳細に考察することによって得られたものである。漸近べーテ近似とは分配関数の通常のべーテ近似と真の分配関数の比をエッジゼータ関数によって近似することである。エッジゼータ関数は大偏差原理のより詳細な解析と渡辺、福水らによるべーテ自由エネルギーのヘシアン行列の行列式の解析から導かれるものである。上の一般化された等式によって漸近べーテ近似の評価をすることができ、エッジゼータ関数は一般化ループの中でも特に単純なものをすべてのグラフカバーについて数え上げていることが分かった。その結果ある条件の下では通常のべーテ近似よりも精度のよい近似となっていることが分かった。漸近べーテ近似は統計物理、情報理論、計算機科学などべーテ近似が用いられる様々な場面で使うことができるためそれらへの応用を考えていきたい。ファクターグラフは従来優れた誤り訂正符号である低密度パリティ検査(LDPC)符号を表現するのに使われる一方、研究テーマであるpolar符号を表現する場合にも有用な一般的なモデルである。一般のファクターグラフの分配関数の計算は統計物理における中心的な問題である。分配関数を計算することができれば様々な物理量の統計量を計算することができる。しかし一般に分配関数の計算はNP困難である。一方分配関数の漸近的な挙動を解析する「数学的正当性のない」手法としてレプリカ法が知られている。レプリカ法は経験的に正しい結果を与えることが知られている。また、このレプリカ法の結果はレプリカ対称仮定のもとでグラフが木の場合に厳密な近似であるベーテ近似と等価であることが知られている。ファクターグラフのタイプの理論を用いることでレプリカ対称解がベーテ自由エネルギーの最小化問題として書けることを示した。この結果はVontobelがベーテ自由エネルギーの新しい特徴付けのために用いたファクターグラフのタイプの理論を用いることで得られた。Vontobelの結果では任意の固定されたファクターグラフについてランダムなグラフカバーを考えることでベーテ自由エネルギーが導出されたが、我々の結果ではランダムに構成されるファクターグラフについて自然にベーテ自由エネルギーが導出される。また近年注目されている空間結合符号の分配関数についての研究も行なった。これはスイスの研究室に滞在しているときの研究で上記のレプリカ法の解析の動機につながった。平均場モデルと呼ばれる一様な構造を持つモデルに対してレプリカ法を用いて分配関数の指数部を計算する手法が知られているが準指数的な挙動を計算する研究は少ない。我々の先行研究として分配関数の指数部がベーテ自由エネルギーの最小値として表現できることが分かっているが、我々の最近の研究で分配関数の定数部がベーテ自由エネルギーのヘシアンの行列式を用いて表現できることが分かった。この結果は有限サイズのファクターグラフを考えた場合の分配関数の補正として用いることができる。工学上の問題は常に有限サイズなのでこの結果は非常に有用であると考えられる。また相転移を示すモデルについてはスケーリング解析と呼ばれる相転移点付近での物理量の挙動の解析の役に立つと考えられる。スケーリング解析は誤り訂正符号など応用上重要である。また一方でベーテ自由エネルギーのヘシアンはグラフのゼータ関数を用いて表現できることが知られているのでその方向からの研究も興味深いと思われる。

分配関数の計算には一般に指数の時間が必要であるが、効率的で精度のよい近似としてべーテ近似が統計物理の分野で知られている。またべーテ近似はヒューリスティックな近似法として情報理論でもよく知られている確率伝搬法と関わりがあることが最近知られている。2006年に分配関数のべーテ近似と真の分配関数との間にある厳密な等式がChertkovとChernyakによって得られた。この等式は分配関数のべーテ近似と真の分配関数の比が一般化ループと呼ばれる構造に関する和として表現されている。この結果はアルファベットが2元の場合にのみ得られていて多元へ一般化する場合には等式が一つに定まらないという問題があった。我々はこの問題を解決して等式の多元アルファベットへの一般化を得た。その際に等式を一つに定めることなく等式を情報幾何の道具を使って表現しており、等式の自由度は「指数型分布族における十分統計量の選び方」という形で表されている。この等式はべーテ近似の誤差の評価及びべーテ近似の改善の両方の面から有用であると考えられる。また一方でべーテ近似の新しい改善として漸近ベーテ近似を提案した。これは2010年にVontobelによって得られたグラフカバーに基づくべーテ近似の特徴付けをより詳細に考察することによって得られたものである。漸近べーテ近似とは分配関数の通常のべーテ近似と真の分配関数の比をエッジゼータ関数によって近似することである。エッジゼータ関数は大偏差原理のより詳細な解析と渡辺、福水らによるべーテ自由エネルギーのヘシアン行列の行列式の解析から導かれるものである。上の一般化された等式によって漸近べーテ近似の評価をすることができ、エッジゼータ関数は一般化ループの中でも特に単純なものをすべてのグラフカバーについて数え上げていることが分かった。その結果ある条件の下では通常のべーテ近似よりも精度のよい近似となっていることが分かった。漸近べーテ近似は統計物理、情報理論、計算機科学などべーテ近似が用いられる様々な場面で使うことができるためそれらへの応用を考えていきたい。一般のファクターグラフの分配関数とベーテ自由エネルギーの関係についての結果が得られたから。しかし一方で研究テーマであるpolar符号に関する固有の結果はまだ得られていない。一般のファクターグラフについてベーテ自由エネルギーが真の分配関数の良い近似になる条件を考える。それにはVontobelのグラフカバーを用いたベーテ自由エネルギーの特徴付け及びChertkov and Chernyakのloop calclusの方法が有効であると考えている。また一方で我々の結果を用いて相転移を示すモデルのスケーリング解析をするつもりである。Polar符号は再帰的な構造を持つファクターグラフを用いて表現されるので何か固有の結果が得られる可能性があるのでそのことについて考察する。