hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地理空間情報科学をいかに開発経済学に融合出来るか

分析の過程で、Districtレベルのコントロール変数として地理空間情報を注意深く吟味し取り入れている状況である。第三にベトナムにおける産業特区形成による地元への経済的効果の検証を進めている。ベトナム統計局から必要な企業レベルおよび産業特区に関するミクロデータを入手し、住所情報から位置情報を検出し必要なデータ整備を行った。更には、地理的な非連続性を用いた計量経済学的分析などを援用し、鋭意分析を進めている。第四に、医療受診機関と家計の間の距離という地理的要因を考慮した上での医療保険料支払い意思額の決定要因を分析した論文が、国際的専門誌に掲載された。これまで、四つの異なった研究トピックに取り組めていることから、概ね順調に進展していると考えている。とりわけそのうちの一つのトピック(ベトナムにおける、医療受診機関と家計の間の距離という地理的要因を考慮した上での医療保険料支払い意思額の決定要因分析)に関しては、すでに国際的専門誌に論文掲載済みである。本研究課題においては、地理空間情報データをいかに上手くコンピューターを用いて処理する技能を磨くかが大きなテーマであるが、大学院レベルのGISソフトを用いる授業を聴講したり、自習を行いながら、研究を進めている次第である。しかしながら、データ処理の過程では困難も多く、研究が滞ることも多々ある。よって、時間的な余裕を十分に持って進めていくことが肝要だと考えている。幸いにも、他の三つのテーマに関しても、分析に耐えうるようなデータが整備されつつ、もしくは整備されており、分析は進捗している。「ベトナムの地域利益誘導的政治の検証」に関しては、データ分析が終わり、論文の体裁も整ってきている。よって、投稿に向けての準備を進めることができる段階である。「ベトナムにおける産業特区形成による地元への経済的効果の検証」のテーマに関しては、必要なデータクリーニング及びテクニカルな計量経済学的手法を用いた分析は一通り行い、論文の第一稿を鋭意執筆中である。ラオスにおける爆撃の経済への長期的な影響の分析に関しては、夜間光データの扱いや、分析単位(行政区レベルか、村レベルか、グリッドレベルか)等、今だ検討を要する課題が散見されるが、一つ一つ試していくことによって、分析を鋭意進める予定である。「ベトナムの地域利益誘導的政治の検証」に関する論文は国際的専門誌への投稿準備がほぼ整いつつあるので、準備が出来次第投稿を行う予定である。よって、投稿及び審査、改訂要求が来た際にはそれへの対応が今後の大きな課題となろう。「ベトナムにおける産業特区形成による地元への経済的効果の検証」のテーマに関しては、計量分析を精緻化すると共に論文を書き進め、ワーキングペーパーを完成させたい。特に、空間情報データを用いた際のインパクト評価の手法を用いるため、その完成度を高めて行きたい。そして更なる改訂を進めていく予定である。
Dkk1によるWntシグナル伝達の制御機構の解析

Wnt受容体であるLRP6が、Wnt3aによって脂質ラフトにおいて特異的にリン酸化されることを明らかとした。また、Wntシグナルに対して抑制的に作用するDkk1は内在性LRP6を非脂質ラフトに移行させてクラスリン依存性エンドサイトーシスを誘導した。さらにプロテオグリカンであるGlypican4は脂質ラフトに局在する時はβ-カテニン経路を活性化し、非脂質ラフトに局在する時はβ-カテニン経路を抑制する一方で、β-カテニン非依存性経路を活性化することを明らかとした。以上の知見はDkk1およびGlypican4によるWntシグナル伝達の制御機構の一端を明らかとしたものである。私共はこれまでに発癌に関連するWntシグナルが、その受容体であるLRP6やFrizzledのエンドサイトーシスにより制御されることを明らかにしている。本年度はDkk1によるWntシグナルの抑制機構について解析を行った。Wnt3a刺激によってLRP6はリン酸化されるが、このリン酸化は細胞膜上の脂質ラフトと呼ばれるシグナル伝達の場となるマイクロドメインで起きることを明らかにした。次にDkk1は脂質ラフトに局在する内在性LRP6を非脂質ラフト部位へ移行させ、クラスリン依存性エンドサイトーシスを誘導することを示した。これらの結果から、Dkk1はLRP6を脂質ラフトから非脂質ラフトへ移行させて、クラスリン依存性エンドサイトーシスを誘導することでWntシグナルを抑制することが示唆された。HEK293細胞に強制発現したLRP6-GFP、およびビオチン標識した内在性LRP6はDkk1刺激によりエンドサイトーシスされた。一方、LRP6-GFPと共にエンドサイトーシスされたDkk1はリソソームに輸送されて分解されることを示した。これまでに細胞表面に存在するプロテオグリカンの一つであるGlypicanがWntやDkk1の活性を制御することが報告されている。Glypican4は脂質ラフトと非脂質ラフトの両方に局在し、Wnt3aと結合することを示した。Glypican4はWnt3aシグナルを増強するが、非脂質ラフトにのみ局在する変異型Glypican4はWnt3aシグナルを抑制した。これらの結果から、Glypican4が脂質ラフトにWnt3aを集積して、そのシグナルを増強することが示唆された。来年度はGlypican4のWnt受容体のエンドサイトーシスやWnt-βカテニン非依存性経路における機能を解析する予定である。私共はこれまでに発癌に関連するWntシグナルの活性制御に、受容体であるLRP6のエンドサイトーシスが関与することを見出しており、Wnt3a刺激によって細胞膜上の脂質ラフトと呼ばれるマイクロドメインにおいて、LRP6がリン酸化されることを明らかとした。本年度は、脂質ラフトと非脂質ラフトの両方に局在するプロテオグリカンであるGlypican4(GPC4)によるWntシグナルの制御機構を解析した。GPC4はWnt3aおよび細胞運動を制御するWnt5aと結合したが、Wnt3aシグナルを抑制するDkk1とは結合しなかった。GPC4を発現する細胞をWnt3aで刺激すると、発現しない細胞と比較してLRP6のリン酸化とエンドサイトーシスは亢進したが、脂質ラフトに局在できないGPC4変異体の発現では抑制された。細胞をWnt3aで刺激するとAxin2 mRNAが増加し、これはDkk1やWnt5aにより抑制された。GPC4を発現するとWnt3aによるAxin2 mRNAの増加は亢進され、これはWnt5aの存在下では抑制されたがDkk1では抑制されなかった。これらの結果から、GPC4は脂質ラフトにWnt3aを集積することでLRP6のリン酸化やエンドサイトーシスを増強するが、GPC4と結合しないDkk1は集積されず、Dkk1の抑制作用はGPC4存在下では減弱されることが示唆された。GPC4を発現する細胞では、Wnt5aによるRacの活性化と受容体であるRor2のエンドサイトーシスが亢進し、脂質ラフトに局在できないGPC4変異体でも同様の結果が得られた。以上の結果から、GPC4は細胞膜上にWntを集積することで、脂質ラフトにおいてWnt3aシグナルを増強し、非脂質ラフトにおいてWnt5aシグナルを増強することが示唆された。
櫛描文原体の復元的研究

萌芽的研究として提出した当該研究課題は、(1)観察的方法、(2)実験的方法、の2段階の研究遂行を企図していた。うち本年度は、時間的制約により観察的方法と、関連する文献資料収集、データ整理の実施にとどまった。具体的には、観察的方法としては、中部地方の東部(長野・埼玉県域)を中心とした中期弥生土器の櫛描文様の観察・記録作業を集中的に行った。これは、この地域が、東西日本の弥生文化の接触地域として、西日本弥生土器の象徴的文様である櫛描文様が受容されていく過程が、すなわち東日本への弥生文化の伝播を反映されていることが十分に予想されることと、単純で斉一的な西日本の櫛描文様に較べて、こうした周縁地域でのそれはかなりの退化と変容を遂げた多様な形状をとっており、文様としての性格や技術基盤を考察する上でより適当な地域と判断されるからである。観察結果は、文様モチーフの計量的分析も含めて実施し、現段階では原体構造の推定復元には至っていないが、目下その結果は集計・分析中であり、以後も追加調査を実施予定である。上記以外には、文様施文原体の復元研究にかかわる方法論の構築のために、時代・地域を問わず関連研究の文献資料の収集を実施したほか、良好な分析資料を把握すべく、中期弥生土器に関する出土資料報告類の収集も実施した。関連研究の検討からは、特に西アジア新石器時代の土器施文具に関する具体的な研究事例を多く把握することができ、弥生土器の施文原体の形状や施文技術の復元について極めて有効な参考事例となることが知られた。こうした出土資料に基づいた施文具の検討は、近年低湿地遺跡における有機物の遺存からわが国でも施文具の可能性のある木片などの出土品がわずかながら知られるようになってきており、文様の観察に加えて、こうした遺物の検討も、本研究には必須であると認識されるに至った。
金ナノ粒子のプラズモニック加熱によるナノスケール流体制御

ナノ・マイクロスケールの流路を含む微小流体デバイスは、様々な分野で広く利用されており、さらなる微小化や流量の精密制御は、単分子レベルでの検出・選別への展開の観点から期待されている。本研究は、ナノ・マイクロスケールの微小流路中で金ナノ粒子をレーザー加熱し、温度・圧力・表面張力勾配をつくりだすことで、微小空間の流れ場を制御することを目的としている。平成30年度は主に、微小流路のモデル系として、薄いカバーガラスを2枚張り合わせ、液層の厚さが5マイクロメートル前後のサンプルチャンバーを作製し実験を行った。実験では光学顕微鏡を用いて高分解能の対物レンズで試料を観察しつつ、同時にスポット直径3ミクロン前後まで集光したレーザーを金ナノ粒子の水分散液に照射し、局所的な温度上昇を誘起した。その結果、浮力が駆動する自然対流は流路の体積が小さすぎるために駆動されないが、レーザー強度を上げてナノ・マイクロサイズのバブルが形成すると、バブル界面の表面張力勾配によって高速なマランゴニ対流が駆動されることを見出した。よって微小流路中においても、金ナノ粒子の光加熱によって流れ場を制御できることが原理的には示された。他方で、レーザーの照射条件を適宜変更すると、薄いサンプルチャンバー内で金ナノ粒子が熱泳動する様子が観察された。熱泳動とは、個液界面が急峻な温度勾配に晒された際に駆動される熱浸透圧流による物質輸送であり、対流とは異なる。この熱泳動は、ナノ空間中での流れ場の制御および物質輸送に応用できる可能性があるため、今後さらなる検討を行うことを予定している。当初の計画では、フェムト秒レーザーを用いた多光子レーザー加工でガラス基板内部にナノ流路を作製する予定であった。しかし当該年度内に研究代表者が他機関に異動し、現機関では同等スペックのレーザーが利用できないため、ナノ流路の作製方法については再検討する必要がある。ただ、現在の微小流路のモデル系を用いた実験でもナノ流路中での流れ場制御に向けた知見は蓄積されており、研究の進展は概ね順調といえる。その他には、本研究のために必要な要素技術として、レーザーの照射スポットの局所的な温度を非接触に測定する手法を開発しすでに論文発表している。次年度は現環境でのナノ流路の作製方法を検討し、ナノスケールでの流体制御実験に取り組む。さらに、対流やナノバブル生成に加えて、平成30年度の検討で熱泳動も流れ場制御のためには有効な駆動力と考えられるので、これについても検討を行う。研究代表者が所属機関を異動したため、試料作製に用いる予定だったフェムト秒レーザーが使用できなくなり、試料作製の方法を再検討している。次年度使用額は本来、平成30年度に試料作製に充てることを予定していた。平成31年度は、作製方法を再検討した後に、繰り越した費用で試料原料を購入する。
新たに発見した生体時計調節蛋白質ニューロメジンUの時計調節機構について

これまでの研究においてニューロメジンU(NMU)のmRNA発現は視交叉上核腹内側部に、またニューロメジンS(NMS)mRNA発現は背外側部に局在していた。視交叉上核の細胞には光受容部と時計発振部に分別されるが、それらはバゾプレッシンとVIPニューロンからそれぞれ構成されている。そこで、NMUとNMSの免疫陽性細胞とバゾプレッシン、VIPに対する陽性細胞の関係を調べるため、それぞれの抗体で2重染色を行った。その結果、NMUやNMSの抗体ではこれらを検出することはできなかった。そこで、NMUとNMSを投与した時のcFos発現がバゾプレッシン、VIPのいずれに認められるかを検討した結果、バズプレッシン細胞に発現していることを確認できた。さらに、興味深いことに、NMUやNMS投与によるcFos発現は視索上核や室傍核のバゾプレッシン細胞にも発現した。そこで、バゾプレッシンに対するNMUやNMSの作用を検討した結果、NMUやNMSにより、バゾプレッシンの分泌が亢進すること、また夜間の尿量が減少することが判明した。この抗利尿作用はNMUよりもNMSの方が著しく強いものであった。以上の結果から、NMSが生理的にバゾプレッシンを介して尿量を調節していると推測された。また、NMSの摂食に対する機序について検討した。その結果、NMSの摂食抑制作用はNMUに比較すると極めて強く、作用は単一投与でも2日間に渡って継続した。次に、NMSによる摂食抑制機序を検討したところ、NMSの脳室内投与が室傍核においてCRHmRNAおよび弓状核においてPOMCmRNAを増加した。このことから、NMSの摂食抑制作用はNMUと異なり、弓状核POMC細胞にも作用していることが推測された。著者らは、一昨年、新規ペプチドのニューロメジンU(NMU)が生体時計部位の視交叉上核(SCN)に局在し、またその受容体もSCNに局在する事を明らかにした。この事実からNMUの時計機構へ関与の可能性が考えられた。そこで、この可能性を確証するため、自由継続リズムを示すラットに、NMUを脳室内投与し、自由継続行動リズムの位相変移への効果を検討した。その結果、NMUの投与時刻に依存して行動リズムの位相変位が認められた。特に、サーカディアン時間(CT)6時投与で位相前進が、また、CTO-3時の投与で位相後退が認められた。N柵の投与後には、SCNにおいてcFosの発現を認めた。次に、NMUのノックアウトマウスにおいて行動リズムを解析した。まず、12時間:12時間の明暗交代条件下では、12例中8例において、顕著なリズムが認められず(暗期に集中する行動リズムが認められなかった)、残り4例は暗期に集中した行動量のリズムが示された。一方、恒常暗下における自由継続リズムを解析したところ、パワースペクトラム解析において6例で約24時間のところにピークの発現が認められず、このことから、リズムの消失が推定された。残り6例中の5例は24時間の周期成分は確認されたが、行動量が減衰していた。また1例はワイルドと差の無いリズムを示した。以上の結果、ニューロメジンUは視交叉上核内において、光の同調機構および時計のリズム発信機構のいずれの機構にも関与していると推測された。(628字)これまでの研究においてニューロメジンU(NMU)のmRNA

発現は視交叉上核腹内側部に、またニューロメジンS(NMS)mRNA発現は背外側部に局在していた。視交叉上核の細胞には光受容部と時計発振部に分別されるが、それらはバゾプレッシンとVIPニューロンからそれぞれ構成されている。そこで、NMUとNMSの免疫陽性細胞とバゾプレッシン、VIPに対する陽性細胞の関係を調べるため、それぞれの抗体で2重染色を行った。その結果、NMUやNMSの抗体ではこれらを検出することはできなかった。そこで、NMUとNMSを投与した時のcFos発現がバゾプレッシン、VIPのいずれに認められるかを検討した結果、バズプレッシン細胞に発現していることを確認できた。さらに、興味深いことに、NMUやNMS投与によるcFos発現は視索上核や室傍核のバゾプレッシン細胞にも発現した。そこで、バゾプレッシンに対するNMUやNMSの作用を検討した結果、NMUやNMSにより、バゾプレッシンの分泌が亢進すること、また夜間の尿量が減少することが判明した。この抗利尿作用はNMUよりもNMSの方が著しく強いものであった。以上の結果から、NMSが生理的にバゾプレッシンを介して尿量を調節していると推測された。
身体的コミュニケーションの引き込み原理に基づく生活基盤ヒューマンインタフェース

音声対話におけるうなずきや身振りなどの身体的リズムの引き込みをCGキャラクタやロボットなどのメディアに導入することで、身体的インタラクションを促進させ、一体感が実感できる身体的コミュニケーションシステムを研究開発した。本システム・技術は、メディアロボット・コンテンツ制作や携帯電話・インターネット等の音声対話インタフェース、音声認識ソフトへの導入など、広範囲な応用が容易に可能で、うなずく植物「ペコッぱ」など商品化した。身体的バーチャルコミュニケーションシステムで解明されたコミュニケーション特性や身体的コミュニケーションの引き込み原理を物理メディアのロボットや電子メディアに導入することで、人とかかわり、円滑なインタラクションがとれる身体的インタラクションシステムを開発展開している。具体的には、コミュニケーションにおける引き込みモデルとして話し手の音声に基づく聞き手のうなずきや身振りなどの身体反応モデルと発話音声に基づく話し手の身体動作モデルを拡張してコミュニケーション場の生成原理の解明に繋がる数理モデルとして構築し、本モデルを現有試作機のインタラクションロボットInterRobotおよび電子メディアInterActorに導入して、モデルの有効性を検証する合成的解析により、発話音声に基づく身体的インタラクションシステムを開発し、有効性を検証している。既にプロトタイプシステムについては官能評価によりシステムの有効性を示しているので、システムが発話者の音声特性に与える影響の解析など、システムのインタラクション効果を物理量として定量的に評価することで、システム開発へのフィードバックを行った。さらに、振動などの触覚情報により、うなずき反応を視覚提示だけでなく触覚提示したときの感覚統合効果についてもシステムを開発中で、その有効性を検証している。これらの成果の一部については、日本機械学会年次大会での基調講演「身体的コミュニケーション技術-心が通う身体的コミュニケーションシステムE-COSMICの開発を通して」、HCI International 2005でのテュートリアル講演「Innovations in Japan」等で紹介した。発話音声に基づいてうなずきや身振りなどの身体的リズムの引き込みをロボットやCGキャラクタのメディアに導入することで、対話者の身体性を共有してインタラクションを円滑にする身体的コミュニケーションシステムを開発し、引き込みによる身体的インタラクションの重要性を実証してきた。本年度は、とくに集団引き込み反応によって場を盛り上げる手法として、歌い手の音声に対して複数の手型3Dオブジェクトが身体的引き込み動作を行うことで、歌い手と聴き手が一体となって場が盛り上がり、演者のパフォーマンスを支援する仮想観客システムのプロトタイプを開発した。本システムは、2007年2月18日に岡山県天神山文化プラザで開催された「かいゆう展」フィナーレコンサートで実演した。またタイピングを音声入力と見立てて、タイピングに基づくコミュニケーション動作の生成モデルを構築し、キャラクタチャットへの導入により、タイピング駆動型身体引き込みキャラクタチャットシステムInterChatを開発した。これまでの音声入力インタフェースをタイピング入力インタフェースへと拡張した。さらに講演者がスクリーンの前に立ち説明を行うプレゼンテーションの形式を想定し、講演者の発話音声から典型的な聞き手のうなずき反応を主体とした身体的引き込み反応を視触覚情報として講演者と聴衆に提示することで、互いに引き込み、一体感が実感できるプレゼンテーション支援システムのコンセプトを提案し、聞き手インタラクションモデルを開発した。このモデルの身体的引き込み反応を視覚情報として提示するInterPointerと振動刺激として提示するInterVibrator、InterPointerとInterVibratorを統合した視触覚提示システムのプロトタイプを開発し、実際のプレゼンテーションを模擬した官能評価実験を行うことで、システムの有効性を示した。身体的コミュニケーションにおけるうなずきや身振りなどの身体的引き込みをコミュニケーション場の生成・制御に応用することで、一体感が実感できる身体的コミュニケーションシステムを研究開発している。まず身体的コミュニケーション場の解析に関する研究実績として、対話者相互のインタラクションが促進されると期待される条件下での身体的コミュニケーションを合成的に解析するために,身体的バーチャルコミュニケーションシステムにうなずき反応モデルを重畳したシステムを新たに開発した。さらに本システムを用いて対話者のアバタにうなずき反応モデルを重畳した場合と音声に基づいて複数のひまわりが引き込み反応する音声駆動型身体引き込み絵画をバーチャル空間に配置した場合について、身体的コミュニケーションを官能評価と行動解析により、身体的インタラクション効果を明らかにした。またその解析に基づくシステム開発の研究実績として、講演者の指示するオブジェクト(文字、ロゴ、図、グラフなど)が発話音声に対してうなずきなどの引き込み反応することで、講演者と聴講者の一体感や情報伝達効果を高め、思いと情報を円滑に伝えることのできるプレゼンテーションシステムのコンセプトを提案し、そのプロトタイプを講演者が容易に活用できる仕様で開発して、システムの有効性を示した。さらに昨年度開発したタイピング駆動型身体引き込みキャラクタチャットシステムInter Chatの評価実験のためのシステムを新たに開発し、テキストチャットとの比較評価実験を行いシステムの有効性を示した。本開発は、これまでの音声入力インタフェースをタイピング入力インタフェースへと応用範囲を飛躍的に拡張するもので、教育・福祉・エンタテインメントなど実用面でも場の盛り上がりを重視したシステムへの導入が容易である。(1)発話音声でオブジェクトとキャラクタが引き込み反応する身体的プレゼンテーションシステム

これまでに、講演者が指示する文字や図、ロゴなどのプレゼンテーションスライド上のオブジェクトが、講演者の音声に基づいてうなずきなどの引き込み反応することで、講演者と聴講者の一体感や情報伝達効果を高めるプレゼンテーションシステムのコンセプトを提案し、そのプロトタイプを開発してきた。本年度は、さらに講演者が指示するスライド上のオブジェクトや配置キャラクタが、講演者の音声に基づいて話し手動作や聞き手動作などの引き込み反応動作をすると共に、講演者のボタン押下タイミングでうなずき動作をする実用的な身体的プレゼンテーションシステムを開発し、プレゼンテーション支援への有効性を示した。(2)入力情報を同期表示するタイピング駆動型身体引き込みキャラクタチャットシステムこれまでに、タイピングから生成するキャラクタの身体動作によってインタラクションを支援する、タイピング駆動型身体引き込みキャラクタチャットシステムInter Chatを開発し、その有効性を示してきた。本年度は、さらにInter Chatでメッセージと身体動作が時間的に切り離されて伝達されている点に着目し、全ての参加者間で入力情報を同期表示することで、入力情報を伴ったキャラクタのインタラクションを確認することができる新たなキャラクタチャットシステムを開発して、その有効性を示した。
アンギオテンシンIIは、顎下神経節の興奮伝達物質である。

レニン-アンギオテンシン-アルドステロン系の一員として知られるアンギオテンシンIIは、中枢神経系および末梢神経系で神経伝達物質であることが知られている。申請者はこれまで以下のことを明らかにした。(1)アンギオテンシンII(AngII)は、ハムスター顎下神経節細胞のAT_1受容体を介して脱分極電位を発現する。(2)そのAngII脱分極は、膜抵抗の減少を伴う成分と膜抵抗の増加を伴う成分からなっている。(3)膜抵抗を減少する成分は、MチャネルとCa^<2+>活性化K^+チャネルの閉鎖によって生じる。(4)Ca^<2+>活性化K^+チャネルの抑制はAngIIによる高閾値活性化Ca^<2+>チャネル抑制の結果である。(5)ハムスター顎下神経節におけるL型、N型、およびP/Q型Ca^<2+>チャネルの割合は48、36、13%であるが、AngIIはAT_1受容体を介してL型、N型、およびP/Q型Ca^<2+>チャネルを抑制した。(6)AngIIによるCa^<2+>チャネルに対する抑制のIC_<50>は0.8μMであった。(7)AngIIによるCa^<2+>チャネルに対する抑制はカルシウムチャネルを一過性の強い脱分極刺激で活性化した後にも発現した。またこの抑制はカルシウムチャネルの電流-電圧曲線に変化をおよぼさなかった。すなわち電位非依存性様式の抑制であった。(8)AngIIによるCa^<2+>チャネルに対する抑制はG_<q/11>タイプGTP結合蛋白を介して情報伝達を行っているものであった。(9)AT_1受容体によるCa^<2+>チャネルに対する抑制は蛋白キナーゼCを介するものであり、蛋白キナーゼAとカルシウム・カルモデュリンキナーゼIIの関与はなかった。(10)蛋白キナーゼCはL型Ca^<2+>チャネルに対する抑制に関与し、N型、およびP/Q型Ca^<2+>チャネルに対してはGTP結合蛋白のβγサブユニットが関与していた。申請者は、これまで以下のことを明らかにした。(2)そのAngII脱分極は、膜抵抗の減少を伴なう成分と膜抵抗の増加を伴う成分からなっている。(4)Ca^<2+>活性化K+チャネルの抑制はAngIIによる高閾値活性化Ca^<2+>チャネル抑制の結果である。(5)高閾値活性化総Ca^<2+>電流を記録してL型、N型およびP/Q型Ca^<2+>電流を分離して、AngII(1μM)の効果を調べた結果は、次の通りであった。

L型Ca^<2+>電流は59%、N型Ca^<2+>電流は43%、P/Q型Ca^<2+>型は0%の抑制を受けた(ハムスター顎下神経節細胞の高閾値活性化総Ca^<2+>電流におけるL型,N型,P/Q型電流成分の割合は、それぞれ48%、36%および13%(Endoh and Suzuki,1998)であった)。(6)AngIIは、L型およびN型カルシウム電流を電位依存性に抑制した。(7)この抑制は、GTP結合蛋白のGβ、Gγサブユニットを介していた。(8)AT_1受容体特異的遮断薬ロサルタンの濃度依存性効果は、現在検討中である。(9)I-V曲線を描きAngIIの抑制効果の電位依存性の全体像の理解は、ほぼ検討を終了している。レニン-アンギオテンシン-アルドステロン系の一員として知られるアンギオテンシンIIは、中枢神経系および末梢神経系で神経伝達物質であることが知られている。申請者はこれまで以下のことを明らかにした。(1)アンギオテンシンII(AngII)は、ハムスター顎下神経節細胞のAT_1受容体を介して脱分極電位を発現する。(2)そのAngII脱分極は、膜抵抗の減少を伴う成分と膜抵抗の増加を伴う成分からなっている。(3)膜抵抗を減少する成分は、MチャネルとCa^<2+>活性化K^+チャネルの閉鎖によって生じる。(4)Ca^<2+>活性化K^+チャネルの抑制はAngIIによる高閾値活性化Ca^<2+>チャネル抑制の結果である。(5)ハムスター顎下神経節におけるL型、N型、およびP/Q型Ca^<2+>チャネルの割合は48、36、13%であるが、AngIIはAT_1受容体を介してL型、N型、およびP/Q型Ca^<2+>チャネルを抑制した。(6)AngIIによるCa^<2+>チャネルに対する抑制のIC_<50>は0.8μMであった。(7)AngIIによるCa^<2+>チャネルに対する抑制はカルシウムチャネルを一過性の強い脱分極刺激で活性化した後にも発現した。またこの抑制はカルシウムチャネルの電流-電圧曲線に変化をおよぼさなかった。すなわち電位非依存性様式の抑制であった。(8)AngIIによるCa^<2+>チャネルに対する抑制はGTP結合蛋白の阻害剤によって減少した。すなわちGTP結合蛋白を介する抑制であり、百日咳毒素によって阻害されずに、G_<q/11>の抗体の前処理で阻害されるものであった。すなわちG_<q/11>タイプGTP結合蛋白を介して情報伝達を行っているものであった。(10)AT_1受容体によるCa^<2+>チャネルに対する抑制は蛋白キナーゼCを介するものであり、蛋白キナーゼAとカルシウム・カルモデュリンキナーゼIIの関与はなかった。
MR画像による生体内標識幹細胞の無侵襲追跡技術と再生医療への応用

胚性幹(ES)細胞、ならびに、骨髄など成体から採取する幹細胞の分化・誘導技術の進展によって、再生医療への期待が高まっている。こうした新しい治療法を安全にかつ正確に遂行するには、治療の進行が的確に、かつ、連続的に確認でき、そして、治療の効果が正確に判定できる体内透視技術が必要となる。本研究では、臨床画像診断に用いられるMR画像法を元に移植細胞を生体内で可視化する技術を開発した。磁気共鳴画像(MRI)による標識細胞の検出効率を高めるために、2テスラならびに7テスラ動物実験用MR装置にマイクロ・イメージング用システムを導入し、マウス、ラットをはじめ、サルまでの多彩な動物で、標識移植細胞の追跡を行えるようにMR装置の整備を行った。また、培養細胞へのMR標識剤の導入について、常磁性標識剤の検索と細胞内への導入の最適条件の検索をおこなった。MR常磁性標識剤には市販の超常磁性鉄を含む造影剤、さらには、磁気素材用の鉄製剤を種々試用した。実験細胞としてはアストロサイトやミクログリアなどの培養細胞、ならびに、骨髄の幹細胞を使用し、常磁性標識剤の細胞内導入を試みた。細胞への導入には、センダイウイルスの膜エンベロープ(HVJ-E)を主として用いたが、ポリ-L-リジンも、市販されている種々の遺伝子導入試薬に比べると、効率よく細胞のMR標識化ができることを見出した。このような常磁性MR標識の導入効率は、鉄染色法NMRのT_1とT_2、ならびに、MR画像のコントラストで検討した。同時に標識化細胞の長期間培養により、これら標識は細胞増殖に影響を及ぼさないことも明らかになった。細胞内に導入された3価Feイオンは染色法にて確認し、また、Feイオン濃度は分光学的手法より計測できた。また、脳組織標本においても、同様の鉄イオン染色を行い、MR画像との位置の比較対応をおこなった。このようなMR画像による細胞追跡に加え、近赤外蛍光色素を用いた小動物体内での細胞追跡技法の開発を開始した。このため、近赤外マクロ・イメージング・システムを導入し、合成した蛍光色素プローブが効率良く検出できることを確認した。前年度に導入されたマイクロイメージングシステムとマウスの脳に特化した信号検出器の製作により、サルをはじめ小動物のマウスまで、多様な動物の高精細の磁気共鳴画像(MRI)が得られるようになった。この動物実験用MRシステムを活用し、磁気標識移植細胞の追跡を行った。今年度は細胞標識剤の新たな開発をてがけた。これまで、標識剤には超常磁性酸化鉄のナノ粒子(SPIO)である市販のMR陰性造影剤を用いてきたが、細胞内での長期にわたる滞留により、被覆のデキストランが変性し、鉄製剤が暴露する可能性がある。この結果、鉄イオンが細胞質内に溶解し、過酸化物を誘発して細胞に毒性を与える危険性が危惧された。そこで、新たにシリカの薄層でコーティングされた磁気ナノ粒子を利用することに至った。このナノ粒子は、培養液との親和性はないものの、短時間では水への分散性が良く、この間にウイルスの膜エンベロープへ取り込ませることにより、目的の細胞へ輸送することができた。ことに、我々がこれまでに開発してきた、センダイウイルスのベクターは、磁気粒子の輸送効率が非常に良く、アストロサイトやPC12などの神経系細胞の標識が可能であった。また、ラットやマウス脳内への移植後のMRIによる検出の効率も、市販の造影剤と遜色がなく、7テスラMRIにて数少ない標識細胞を鋭敏に検出できることが明らかとなった。但し、この磁気粒子の皮膜は酸性では溶解せず、組織の染色では検出が難しい。実験細胞としてはミクログリアを取り上げ、アルツハイマー病モデルのラットに応用した。MR造影剤であるSPIOで標識したミクログリアを静脈から投与すると、アミロイドβが投与された脳の部位に選択的に集まり、反対側の生理食塩を投与した部位やその他の脳全体には、特異な集積は観察されなかった。この結果、ミクログリアが老人斑に選択的に集積することが確認された。前年度に導入されたマイクロイメージングシステムに引き続き、サルをはじめ中型動物用の信号検出器を開発し、多様な動物の高精細の磁気共鳴画像(MRI)が得られるようになった。今年度は細胞標識のための新たなシリカをベースにしたナノ素材の開発をてがけた。通常、標識剤には市販のMR陰性造影剤である超常磁性酸化鉄のナノ粒子(SPIO)を用いてきたが、細胞内での長期にわたる滞留では、細胞さらには生体への毒性が危惧されている。そこで、新たにSPIOを核(コア)に、シリカのゾルで被覆するナノ粒子を開発した。そして、シリカ被覆には可視光から近赤外光の波長を持つ様々な蛍光色素をドープすることがき、ケージング効果による蛍光の強度や蛍光漂泊の抑制など、長期にわたってMRと蛍光観察が続けられる標識剤を得た。

このナノシリカ粒子は、短時間では水への分散性が良く、この間にウイルスの膜エンベロープへ取り込ませることにより、目的の細胞へ輸送することができた。ことに、我々がこれまでに開発してきた、センダイウイルスのベクターは、シリカ磁気・蛍光粒子の輸送効率が良く、HeLa、293FTなどの培養細胞の標識ができた。また、この標識細胞をラットやマウスへ移植後のMRIによる検出の効率も、これまでの市販の造影剤と遜色がなく、7テスラMRIにて数少ない標識細胞を鋭敏に検出できることが明らかとなった。近赤外蛍光による生体計測も可能になった。実験細胞としては昨年度と同様にミクログリアを取り上げ、アルツハイマー病モデルのラットに応用した。MR造影剤であるSPIOで標識したミクログリアを脳室へ投与すると、アミロイドβが蓄積した部位に選択的に集まりことが分かった。昨年度はから合成を手掛けたMR、光計測用バイ、モーダル細胞標識のためのシリカをベースにしたナノ素材を開発した。これまでのMR標識剤には市販のMR陰性造影剤である超常磁性酸化鉄のナノ粒子(SPIO)が利用されてきたが,細胞内での長期にわたる滞留では,細胞さらには生体への毒性が危惧され,長期間の継続観察には適さなかった。そこで,SPIOを核(コア)に,シリカのゾルで被覆する直径50-100nmのナノ粒子を作成した。このシリカ被覆には可視光から近赤外光の蛍光波長を持っ,フルオロセイン(FITC),Cy3,Cy5,Cy5,5,Cy7など多様な色素をドープさせた。このナノシリカ粒子は,表面の電荷を調整することにより,水への分散性がきわめて良く,遺伝子導入に用いられるセンダイウイルスのベクターへ取り込ませることにより,様々な細胞の壁内へ効率よく移送することができた。実験細胞としては様々な腫瘍細胞を取り上げ,NIH3T3,HTC116,HeLa,293FTなどの培養細胞の標識が達成できた。これらシリカナノ粒子の細胞に対する影響をMTT法で調べた結果,軽度の毒性は検出されるものの,数週間に及ぶ細胞追跡の計測には支障がなかった。また,この標識細胞をマウスへ移植後のMRIによる検出の効率も,これまでの市販の造影剤と遜色がなく,7テスラMRIにて数少ない標識細胞を鋭敏に検出できることが明らかとなった。さらに,Cy5.5およびCy7の色素を含有する標識では,近赤外蛍光による生体計測も可能になった。細胞標識用にシリカをベースにした磁性と蛍光の信号機能を併せ持つMR・近赤外(NIR)両用の標識ナノ素材の開発を手がけた。このナノ素材の粒子径制御は出発物質のケイ酸化合物と脱水縮合剤のアンモニウムの濃度、ならびに、溶媒体積の調整で可能になり、30nm-1・mの粒子径を持つ任意のナノ粒子が合成できるようになった。さらに、最大輝度の蛍光を発するようにシリカ層内の色素濃度を検索し、また、MRI追跡が最も容易になるように常磁性酸化鉄の仕込み量を最適化した。この標識剤は有機系蛍光色素を採用したため、可視領域の緑色(520nm)から近赤外領域、850nmに至る広範囲の蛍光色素が選択でき、細胞レベルから生体での細胞標識に利用できる。このナノシリカ粒子は水への親和性が極めて高く、生体への適合性にも優れていることが分かった。
中性子と光をプローブとした多成分系ソフトマターのメゾスケール時空間解析

本研究では、「中性子と光をプローブとした多成分系ソフトマターのメゾスケール時空間解析」という研究課題に基づき、主に中性子小角散乱法と動的光散乱法を駆使し、多成分ソフトマターの静的動的構造に関する研究を行った。具体的には、クレイと高分子から成る無機有機ハイブリット物質である「ナノコンポジット(NC)ゲル」の詳細な構造を、コントラスト変調中性子小角散乱法を用いる事で詳細に解析した。また、多糖類の一種であるプルランにコレステロール基を修飾させることで形成されるナノサイズの微粒子(内部がゲル状のナノ微粒子であることから「ナノゲル」と呼ばれる)の構造と機能化に関する研究を、同様に中性子小角散乱法と動的光散乱法を用いて行った。中性子をプローブとして用いる場合、重水素(^2D)と軽水素(^1H)に対する中性子の散乱能が大きく異なる事を利用し、系内のHとDとの置換率をコントロールする事で、コントラスト変調法が容易に行う事が可能である。つまり、多成分系において、その構造を変える事無く散乱コントラストのみを変調させ、観測された散乱強度から各成分の散乱寄与を分離し、各成分の静的動的構造の詳細を明らかにする事が出来る。本研究に於いては、NCゲルの微細構造解析にこの手法を用い、高分子とクレイとの間の作用する選択的な相互作用を抽出する事に成功した。また、ナノゲルのキャラクタリゼーション、及びナノゲルに反応性官能基を導入しナノゲル同士を架橋させてマクロゲルを合成する過程とその構造に関する研究を中性子小角散乱法と動的光散乱法を用いて明らかにし、形成されるマクロゲルの構造不均一性を定量的に評価した。
白血病細胞の糖代謝特性の解明とそれに基づく新規治療戦略の展開

細胞のエネルギーは、主に糖を基にして産生される。一般に、糖の代謝には酸素が利用されるが、がん細胞では酸素を用いない特殊な形式をとる。この研究では、血液腫瘍を対象として、これらの細胞における糖利用の特徴を明らかにし、新しい治療方法へ結びつけることを目標とした。その結果、悪性リンパ腫細胞では、糖代謝酵素であるヘキソキナーゼの機能を抑制することによって、放射線治療への反応性を増加させうることが分かった。白血病細胞における糖代謝特性を検討するために、ヒト白血病細胞株UT-7/TPOを用い、Thrombopoietin(TPO)で刺激を行ったさいの解糖系酵素の発現や糖代謝に伴う活性酸素の産生の変化について検討を行った。以下の事項を明らかにした。(1)TPOはグルコースの細胞内取り込みに関わるGlucosetransporter1(GLUT1)の発現を誘導した。また、これはGLUT1の合成を促進するのではなく、細胞表面への移行が上昇するためであることが分かった。(2)TPOにより、UT-7/TPO細胞での活性酸素産生が上昇した。また、GLUT1の阻害剤や解糖系の律速酵素であるHexokinaseに対する阻害剤を用いることにより、活性酸素産生は完全に抑制された。また、ミトコンドリアの電子伝達系の阻害剤を用いた場合にも同様な結果が得られた。我々はTPO刺激により転写因子HIF-1が活性化されることを報告しているが(Kirito,K.etal.Blood2005),上記のいずれの阻害剤はHIF-1の活性化を抑制していた。(4)転写因子HIF-1の機能をsiRNAで阻害するとPDK1の発現上昇はみられなくなり、また活性酸素の産生が遷延することが観察された。以上の結果より、TPOは糖代謝を亢進させ、それに伴いミトコンドリアからの活性酸素が上昇するが、これによりHIF-1が活性されPDK-1が誘導されることによって、過剰な活性酸素の産生が抑制されるというフィードバック機構が存在していることが示唆された。このフィードバック機構の生物学的な意義や、白血病治療における標的となる可能性についてさらに探求を行う。最近、HIF-1は糖代謝経路の方向性の決定において重要な機能を果たす糖代謝酵素Pyruvate dehydrogenase kinase-1(PDK-1)の発現を誘導することが明らかになった。PDK-1は、糖代謝経路をミトコンドリアでの酸化的リン酸化から乳酸代謝経路ヘシフトさせ、ミトコンドリアでの酸化的リン酸化を抑制することにより、ミトコンドリアでの活性酸素産生を抑制する。これより、低酸素状態において、HIF-1はPDK-1の誘導を介して、低酸素状態における過剰な活性酸素産生を抑制する機能を持つこと、すなわち活性酸素に対する防御システムとしても機能することが想定された。このような知見に基づいて、我々は、HIF-1は低酸素のみならずサイトカイン刺激後の活性酸素産生にも抑制的に機能することを予想した。この仮説を検証するために、thrombopoietin(TPO)依存性細胞株UT-7/TPOを用い、まず、TPOがPDK-1の誘導を行うかについて調べた。その結果、TPOによるPDK-1の誘導が確認された。HIF-1阻害剤であるEchinomycinやsiRNAを用いHIF-1αの発現を抑制した場合にはPDK-1の発現は抑制された。これより、TPOによるPDK-1の誘導はHIF-1を介したものであることがわかった。次いで、PDK-1がTPO刺激後の活性酸素産生に及ぼす影響を検討した。その結果、HIF-1αをノックダウンしたクローンではTPO刺激後のROS産生の遷延化を認めた。また、PDK-1の阻害剤であるDichlroacetate処理やsiRNAによりPDK-1の発現を抑制した場合にも、TPO刺激後の活性酸素産生が遷延した。これらの結果より、HIF-1によるPDK-1の発現誘導はTPO刺激に伴う活性酸素産生をオフにするための機構として作用することが示唆された。
モジュラー曲線の基本群の相対的冪単完備化と非可換モチーフ

モジュラー曲線とは,レベル付き楕円曲線のモジュライのことであり,その相対的冪単基本群とは,モジュラー曲線上の相対的に冪単な局所系を分類するような淡中基本群である.本研究の目的は, (1)モジュラー曲線の相対的冪単基本群のモチーフ的構成を行う,(2)(1)によりモチーフ的に構成された相対的冪単基本群の混合テイト商の具体的な構造を決定する,(3) (2)の結果を用いて,楕円モジュラー尖点形式に付随するガロワ表現の研究を行う.特に,そのガロワ表現の「non-critical twist」のガロワ・コホモロジーの計算を行う,という三つの部分から構成されていた.本年度はこのうちの一つ目の目的を達成するために,一般的な代数多様体の相対的冪単基本群のコホモロジー的構成について研究を行った.そして,モジュラー曲線よりも広いクラスの代数多様体の相対的冪単基本群に対して,基本群の基点が通常の点に由来する場合に限り,その関数環であるホップ代数が自然にNoriの混合モチーフの構造を持つことを示した.証明には, Arapuraによる代数多様体上のモチーフ的層の理論,特に高次順像の理論を用いた.本年度の結果は, DeligneとGoncharovによってなされた,代数体上の有理的な多様体に対する冪単基本群の混合テイトモチーフのレベルでの構成の弱い一般化とみなせる. Deligne-Goncharovの結果が多重ゼータ値の理論に応用があったように,本年度の研究もモジュラー曲線上の周期の研究に応用できるのではないかと期待できる.本研究で重要だったのは, Arapuraによるモチーフ的層の理論であったが,検討の結果Arapuraの該当論文に重大な欠陥が複数見つかった.その結果,当論文の修正の為に多くの時間を費やさねばならなかった.最終的には欲しい部分までは修正が完了したため,一つ目の問題についてはある程度の進展があった.一方その修正の時間がかかった分だけ,本来であれば研究目的の(2), (3)に着手する為の時間が割かれてしまい,それら二つの問題については殆ど触れることができなかった.以上から本研究の進展はやや遅れている,と判断できる.今後は,二つ目の問題である,相対的冪単基本群の最大混合テイト商について研究を進める.そのためには,まず相対的冪単基本群の基点が通常の点ではなく,接ベクトル由来である場合のモチーフ的構成について研究を進める.より具体的には,この構成はAyoubによるモチーフ的隣接サイクルの理論と関係が深そうであるので,まず該当論文について研究を行い,応用可能かについて検討を行う.また, 2018年度の研究成果の応用,特にモジュラー曲線上の周期の研究への応用,がないかについて研究を行う.特に興味深いのは,保型形式に由来する多重L値の研究との関連性であるので,まず関連する先行研究について調査を行う.モジュラー曲線とは,レベル付き楕円曲線のモジュライのことであり,その相対的冪単基本群とは,モジュラー曲線上の相対的に冪単な局所系を分類するような淡中基本群である.本研究の目的は, (1)モジュラー曲線の相対的冪単基本群のモチーフ的構成を行う,(2)(1)によりモチーフ的に構成された相対的冪単基本群の混合テイト商の具体的な構造を決定する,(3) (2)の結果を用いて,楕円モジュラー尖点形式に付随するガロワ表現の研究を行う.特に,そのガロワ表現の「non-critical twist」のガロワ・コホモロジーの計算を行う,という三つの部分から構成されていた.本年度はこのうちの一つ目の目的を達成するために,一般的な代数多様体の相対的冪単基本群のコホモロジー的構成について研究を行った.そして,モジュラー曲線よりも広いクラスの代数多様体の相対的冪単基本群に対して,基本群の基点が通常の点に由来する場合に限り,その関数環であるホップ代数が自然にNoriの混合モチーフの構造を持つことを示した.証明には, Arapuraによる代数多様体上のモチーフ的層の理論,特に高次順像の理論を用いた.本年度の結果は, DeligneとGoncharovによってなされた,代数体上の有理的な多様体に対する冪単基本群の混合テイトモチーフのレベルでの構成の弱い一般化とみなせる. Deligne-Goncharovの結果が多重ゼータ値の理論に応用があったように,本年度の研究もモジュラー曲線上の周期の研究に応用できるのではないかと期待できる.本研究で重要だったのは, Arapuraによるモチーフ的層の理論であったが,検討の結果Arapuraの該当論文に重大な欠陥が複数見つかった.その結果,当論文の修正の為に多くの時間を費やさねばならなかった.最終的には欲しい部分までは修正が完了したため,一つ目の問題についてはある程度の進展があった.一方その修正の時間がかかった分だけ,本来であれば研究目的の(2), (3)に着手する為の時間が割かれてしまい,それら二つの問題については殆ど触れることができなかった.以上から本研究の進展はやや遅れている,と判断できる.

今後は,二つ目の問題である,相対的冪単基本群の最大混合テイト商について研究を進める.そのためには,まず相対的冪単基本群の基点が通常の点ではなく,接ベクトル由来である場合のモチーフ的構成について研究を進める.より具体的には,この構成はAyoubによるモチーフ的隣接サイクルの理論と関係が深そうであるので,まず該当論文について研究を行い,応用可能かについて検討を行う.また, 2018年度の研究成果の応用,特にモジュラー曲線上の周期の研究への応用,がないかについて研究を行う.特に興味深いのは,保型形式に由来する多重L値の研究との関連性であるので,まず関連する先行研究について調査を行う.研究資料として図書の購入を見込んでいたが,本年度中に手元に届かないと分かった為,翌年度に繰り越すこととなった.次年度使用額は,前年度購入予定であった図書の購入にあてる.
太陽系外惑星撮像のための新しい干渉方式の提案

私は、提案代表者(Principal Investigator:PI)として、すばる望遠鏡につづく次世代の大型望遠鏡において地球類似惑星の直接観測を行う装置、Second-Earth Imager for TMT(SEIT)を提案している。2011年度の目標は、SEITのサイエンス・観測方式のコンセプトを確立することであった。そこで、共同研究者らと議論を進めて、地球類似惑星の直接観測に関する技術的な目処をつけ、さらにその性能に基づいて評価した結果、100程度の近傍の低温度星の周りで地球類似惑星の直接観測ができることを示した。さらに、SEITで観測可能な帯域にある「1.27umの酸素吸収線」に着目すれば、その発見された惑星の大気分光から惑星の生命存在の有無にアプローチすることが可能であることが分かった。そこで、実現可能性について評価する為に、酸素吸収線検出のノイズである、地球大気からの酸素輝線の放射強度についてすばる望遠鏡の近赤外線分光撮像装置で取得されたデータを用いて調べた。地球大気の酸素輝線の強度は、これまでに考えられてきた、OH夜光のような「日変動ではなく」、「時間変動」であることが分かり、夜24時を過ぎれば地球大気からの酸素輝線の影響をほぼ受けず、酸素吸収線の検出が可能である事が分かった。同様に近傍星について評価すれば、100天体の周りで5時間の積分時間で酸素吸収線の検出が可能である。一方、観測方式の実証を行う為に、天文台で新たにテストベッドを作り、観測方式が正しいことを実験的に示した。これらの成果は、技術的内容とサイエンスの内容とに分けて論文を提出する予定である。以上のように、SEITの技術方式、サイエンスともにコンセプトを固める事ができた。十分に2011年度の目標を達成する事ができた。先の研究実績の概要で示したように、2011年度の目標はSEITのユニークな技術開発、及び目指すサイエンスを確立し、SEITの価値を高めることにあった。このように2011年度の目標はおおむね達成できたと考えている。今後の研究の進め方として、まず本成果を論文として出来るだけ早く出版することが重要であると考えている。一方で、技術的コンセプトは確立したものの、それを実験的に検証することが必要である。そこで、共同研究者らと実験により実証を行い、実験室での開発に目処がついた段階で、実際の望遠鏡に搭載し、コンセプトを検証する事が大事である。1995年に太陽以外の恒星を周回する惑星(系外惑星)が発見されて以来、現在までに500以上の系外惑星が発見されている。またNASAのケプラー衛星のトランジット法によりハビタブルゾーンにある地球型惑星候補が次々と発見された。ハビタブルな「1」地球質量の惑星の発見は時間の問題であろう。従って、系外惑星研究における次の最大のマイルストーンは、ハビタブルな地球型惑星の直接撮像及びその惑星上の大気分光を通した生命兆候の発見である。このような背景において、私は次の2つの研究を2010年度実施した。ひとつは世界初の地球型惑星の直接撮像の提案である。2018年以降に次世代の超巨大望遠鏡がファーストライトを迎える予定である。その望遠鏡に私たちが創案した新しい観測手法を組み合わせることによって地球型惑星が検出できることが分かった(掲載論文3を参照)。それとは別に、私はNASAとESAが計画する赤外線宇宙干渉計による地球型惑星の直接検出及び惑星大気分光のための新しい手法を考案した。本手法は従来の手法に比べて、より惑星を直接検出し易く、さらに高い波長比分解能で分光観測を可能にする。その結果、従来の手法では波長比分解能の制限により検出できなかった、生命活動の兆候であるアンモニア、メタンなどの吸収線までも検出することが可能になった(掲載論文1を参照)。私たちは数値シミュレーションを行い、その結果10pcにある「1」地球質量の疑似地球をたった半日で検出し、さらにその大気を波長比分解能100で40日間の積分時間により検出できることを示した。本研究の与えるインパクトは、赤外線宇宙干渉計の能力を飛躍させたこと及び、日本が技術的に本計画に参加できることを示したことである。

同様に近傍星について評価すれば、100天体の周りで5時間の積分時間で酸素吸収線の検出が可能である。一方、観測方式の実証を行う為に、天文台で新たにテストベッドを作り、観測方式が正しいことを実験的に示した。これらの成果は、技術的内容とサイエンスの内容とに分けて論文を提出する予定である。以上のように、SEITの技術方式、サイエンスともにコンセプトを固める事ができた。十分に2011年度の目標を達成する事ができた。先の研究実績の概要で示したように、2011年度の目標はSEITのユニークな技術開発、及び目指すサイエンスを確立し、SEITの価値を高めることにあった。このように2011年度の目標はおおむね達成できたと考えている。今後の研究の進め方として、まず本成果を論文として出来るだけ早く出版することが重要であると考えている。一方で、技術的コンセプトは確立したものの、それを実験的に検証することが必要である。そこで、共同研究者らと実験により実証を行い、実験室での開発に目処がついた段階で、実際の望遠鏡に搭載し、コンセプトを検証する事が大事である。
モバイルメディアを利用した教室と教室外の体験の場を「つなぐ」教材開発とその効果

研究目的:学習者にとって日常の学びの場である教室空間に,非日常の学習の場である学校外の素材をモバイルメディアによって中継を行い,その映像を授業においてリアルな教材として利用する教材開発を行い,その効果及び学習活動を行っている学習者の意識が体験の場とつながるための条件を調査する。研究方法:本研究で対象としている教材の場合,学習者が臨場感をどのように感じているかが重要であるため,教材の効果としての臨場感の調査用紙を学習後に実施する。まず教材の効果を調査するため,小学校5年生社会科の学習において,放牧場と教室を中継で結んで見たり聞いたりする中継場面と中継をもとに教室で話し合う場面,まとめる場面の学習活動を展開し,学習後,直接体験,ビデオ視聴,教師による説明との比較した臨場感の調査を行う。次につなぐ条件を明らかにするために,小学校3年生社会科の学習において,スーパーマーケットを素材とした教材開発を行い,事前の関わりの高さの違いによる臨場感の比較を行う。研究成果:現地とつなぐ中継場面において,中継映像と直接体験,ビデオ視聴,教師による説明とを相対的に比較したところ,中継映像は直接体験に継ぐ高い効果がみられた。しかし,中継をもとにした話し合う場面,まとめる場面では,この差がほとんどみられなかった。次に,中継される映像のコンテンツの特性に対する学習者の関わりの高さと臨場感との関係を調べたところ,事前の学習者の関わりが高いコンテンツであるほど,話し合う場面,整理する場面で,高い臨場感の効果が見られることが示唆された。このことから,現地と教室とを結ぶ中継映像を教材化する場合,教室と現地と結ぶのみならず,学習者の教材に対する意味や意義(教材レリバンス)において関わりが深いコンテンツという条件を加味することによって高い効果が得られるものと考えられる。