hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高性能AUVを核としたAUVネットワークによる海底の協調探査手法

本研究では,低コスト・高精度・高効率を同時に満たす海底探査システムを実現するために,自律型海中ロボット群(AUV群)による協調探査手法を提案する.1台の高性能なAUV(親機)を核とした音響ネットワークにより,低コストなAUV群(子機群)が高精度に測位しつつ,協調探査を実現する.本年度は親機を核とした子機の測位手法および親機に対する子機の位置制御手法を開発した.【親機を核とした子機の測位手法】3台のAUV"Tri-Dog 1"(以下TD), "Tri-TON"(以下TT), "Tri-TON 2"(以下TT2)に手法を実装した.TT2には対地速度計および3軸の光ファイバジャイロが搭載されているため,単独で高精度な測位が可能である.そのためTT2を親機として,TDとTTは子機として用いた.水槽にてプログラムの動作試験および性能評価を行った.鹿児島湾の熱水噴出域(水深200m)にてTT2とTTを展開し,2台は1kmを超える距離を自律航行することに成功した.本試験の結果解析を通じて,子機が単独で実現できる測位精度(誤差15m/km)を大幅に改善(誤差3m/km)できる結果が得られた.【子機の親機に対する位置制御手法】前項の手法開発において,子機が海流などの外乱により親機から離れてしまうことで,測位精度を維持できなくなることがわかった.そこで親機が自分の現在位置と目的地を各子機に送信し,子機はその情報をもとに親機に対する遅れを判断して加減速する手法を導入した.沼津の内浦湾(水深30m)においてTT2とTDを展開し,TDはTT2に対して所定の位置を維持しつつ自律航行できることを実証した.本手法導入前は,子機は親機に対して所定の位置から100m以上離れてしまうこともあったが,本手法により平均的に10m以内に制御できることを示した.また測位精度の安定性向上にもつながることを示した.親機を核とした測位手法を3台のAUVに実装し,水槽試験を通じて親機を基準として各子機が測位精度を向上できることを確認した.また鹿児島湾の熱水噴出域といった科学的にも重要なサイトにおいて実機による実証試験を行い,本手法の有効性を示す結果が得られた.以上により親機を核とした測位手法の基礎を確立できた.測位手法を開発する過程において,親機と子機の位置関係が測位精度の維持には重要であることがわかり,速度制御に基づく子機の位置制御手法を開発・実装した.本手法により,子機は海流などの外乱がある場合にも親機に対する位置を制御しつつ,測位精度を維持できることを海域試験を通じて実証した.結果,測位手法のロバスト性の向上を実現した.今後は親機を核としたAUV群の測位手法のスケーラビリティを向上させる.複数AUVの自律航行シミュレーションを通じて手法を開発し,子機の台数が増加しても測位精度を維持できることを実証する.また子機の低コスト化を目指して,製品化された低価格の遠隔操縦型ロボット(ROV)をAUVとして使用できるように自律航行プログラムを開発・実装する.そして子機の自律航行の動作試験を水槽で実施する.最終的に本子機とTT2(親機)との組み合わせで,水槽および海域での試験を通じて提案手法の有効性を実証する.本研究では,低コスト・高精度・高効率を同時に満たす海底探査システムを実現するために,自律型海中ロボット群(AUV群)による協調探査手法を提案する.1台の高性能なAUV(親機)を核とした音響ネットワークにより,低コストなAUV群(子機群)が高精度に測位しつつ,協調探査を実現する.本年度は親機を核とした子機の測位手法および親機に対する子機の位置制御手法を開発した.【親機を核とした子機の測位手法】3台のAUV"Tri-Dog 1"(以下TD), "Tri-TON"(以下TT), "Tri-TON 2"(以下TT2)に手法を実装した.TT2には対地速度計および3軸の光ファイバジャイロが搭載されているため,単独で高精度な測位が可能である.そのためTT2を親機として,TDとTTは子機として用いた.水槽にてプログラムの動作試験および性能評価を行った.鹿児島湾の熱水噴出域(水深200m)にてTT2とTTを展開し,2台は1kmを超える距離を自律航行することに成功した.本試験の結果解析を通じて,子機が単独で実現できる測位精度(誤差15m/km)を大幅に改善(誤差3m/km)できる結果が得られた.【子機の親機に対する位置制御手法】前項の手法開発において,子機が海流などの外乱により親機から離れてしまうことで,測位精度を維持できなくなることがわかった.そこで親機が自分の現在位置と目的地を各子機に送信し,子機はその情報をもとに親機に対する遅れを判断して加減速する手法を導入した.沼津の内浦湾(水深30m)においてTT2とTDを展開し,TDはTT2に対して所定の位置を維持しつつ自律航行できることを実証した.本手法導入前は,子機は親機に対して所定の位置から100m以上離れてしまうこともあったが,本手法により平均的に10m以内に制御できることを示した.また測位精度の安定性向上にもつながることを示した.親機を核とした測位手法を3台のAUVに実装し,水槽試験を通じて親機を基準として各子機が測位精度を向上できることを確認した.

また鹿児島湾の熱水噴出域といった科学的にも重要なサイトにおいて実機による実証試験を行い,本手法の有効性を示す結果が得られた.以上により親機を核とした測位手法の基礎を確立できた.測位手法を開発する過程において,親機と子機の位置関係が測位精度の維持には重要であることがわかり,速度制御に基づく子機の位置制御手法を開発・実装した.本手法により,子機は海流などの外乱がある場合にも親機に対する位置を制御しつつ,測位精度を維持できることを海域試験を通じて実証した.結果,測位手法のロバスト性の向上を実現した.今後は親機を核としたAUV群の測位手法のスケーラビリティを向上させる.複数AUVの自律航行シミュレーションを通じて手法を開発し,子機の台数が増加しても測位精度を維持できることを実証する.また子機の低コスト化を目指して,製品化された低価格の遠隔操縦型ロボット(ROV)をAUVとして使用できるように自律航行プログラムを開発・実装する.そして子機の自律航行の動作試験を水槽で実施する.最終的に本子機とTT2(親機)との組み合わせで,水槽および海域での試験を通じて提案手法の有効性を実証する.
日本海沿岸後期新生代層の層序と古環境の変遷

本研究では、日本海沿岸地域を北から北海道北西部、北海道南西部、青森、秋田、山形、新潟、信州、西南日本の北陸、山陰の8地域に分け、後期新生代層の層序学的研究を実施した。最近進展した生物・火山灰・年代の各層序法を加味した岩相層序を確立し、各地域における地層の対比図を作成した。最終年度に各地の対比図に基づいて、日本海沿岸地域の新第三系対比表としてまとめた。これらの対比図を基にして、各地域において新第三紀の古地理図を作成した。古地理図は約100200万年間隔で描かれた。さらに、地域毎の古地理図を総合して、日本海沿岸地域の6葉の新第三紀古地理図を作成した。化石相(放散虫・有孔虫・軟体動物)、堆積相、構造相の観点から日本海沿岸地域あるいは古日本海の新第三紀における古環境について研究した。それらの成果の中でとくに重要な点を述べる。中期前期鮮新世の東北日本の海盆におけるタ-ビダイト相の研究が進展し、粗粒砕屑物の堆積作用あるいは海底扇状地形形成のモデルが提出された。泥質物の堆積盆における層相変化、その堆積場の環境・堆積速度などが解明された。また泥質岩中の有機物(ケロジェン)は堆積環境の復元に有効な資料となった。有孔虫・軟体動物・海棲哺乳動物化石群の時空分布が明らかにされ、その変遷史が考察された。海洋環境と古生物群の変遷から、古日本海における重要な海洋事件として、中期中新世初期における大海進・熱帯環境と熱帯群集の北上、中期中新世における島孤の隆起開始・温帯群集の成立・日本海の拡大深化・日本海的深海環境の成立、後期中新世における島孤・縁海の成立・太平洋地理区の出現、鮮新世中ごろにおける地殻変動・北方系群集の南下などであり、古環境の変化と生物群の変遷との関係が明らかになった。当初の研究計画にほぼ沿って実施され,本年度は日本海側の北海道から山陰地方までを北海道,東北,信越,北陸,山陰の5地域に分け分担し,各地域の層序(岩相,火山灰,微化石,古地磁気,年代)の確立と,地域内の対比に重点をおいて,調査・研究を実施し,現時点での対比試案をまとめることができた.この過程で岩相層序による従来の多くの研究では,時間面の設定がきわめて困難であり,あやまった対比や時代の推定がなされていることが,詳細に検討された各地において,化石層序,火山灰層序や年代測定の導入によって明らかにされてきた.さらに,地質事件・古環境などの問題についても明らかにされた.たとえば,前期中新世の年代と海成層の指摘,中期中新世の深海海盆に堆積した"硬質頁岩"および"黒色泥岩"の古生物学的,堆積学的,年代学的諸問題が注目,また,中期から後期中新世の時代の細分化と広域的な環境変化や地殻変動および海洋環境の変動の解明,そして鮮新世における拡大する海盆の古環境の解明は,今後の重要な課題になることが報告され,確認された.昭和62年10月4日ー7日に,金沢大学理学部および能登半島において報告討論集合・現地討論集会を実施した.17名の分担者から,各地の層序の調査状況とその成果が報告され,さらに一定のフォームにしたがった各地域内の対比案が各地域グループから提示され,討論された.このほか,年5回のニューズレーターと年度未に研究報告書「古日本海No.1」を発行した.

購入したパーソナルコンピューターは,情報および文献の整理に使用されている.日本海沿岸地域の新第三系の層序に関するおもな文献を整理した.当初の研究計画にほぼ沿って実施された。昨年度に引き続いて、日本海側の北海道から山陰地域までを東北日本の北海道、東北、信越と、西南日本の北陸、山陰の5地域にわけ分担し、各地域の層序の再検討と確立、年代決定、地層の対比に重点をおいて、調査・研究を実施した。その結果、各地域の岩相・層厚・化石・絶対年代を加えた対比表を更に充実することができ、最終年度には現段階での対比を完成させたい。とくに、各地におけるフィッショントラック年代値の測定増加、東北地方における放散虫層序の確立と対比、ナンノプランクトン層序による鮮新-更新統の対比、山岳・新潟地域における珪藻層序による時代の決定・対比・男鹿・秋田地域における層序・対比の再検討、長野地域における中新世の層序と年代など新しい知見が加えられた。古地理・古環境に関しては、堆積物中の有機物から堆積盆地の古環境の推定、珪質堆積物(珪藻土)の堆積環境の復元、タービダイト堆積物あるいは沿岸域の粗粒堆積物を解析して得られた堆積盆地の古地理の復元、有孔虫化石や大型化石による古環境・古地理の復元などが、各分担者によって行われた。古日本海の地史の解明を念頭において、これらの諸成果を年表および古地理図として表現する作業を来年度に予定している。昭和63年9月14日17日に、弘前大学理学部および弘前市周辺・津軽半島において、本年度の報告討論集会・現地討論集会を実施した。17名の分担者から各地の層序の調査結果および各分野からみた古日本海の環境・地理の変遷に関する研究成果が報告された。このほか、年4回のニュースレターと年度末に研究報告書「古日本海NO.2」を発行した。また、主な分野における古環境に関する文献リストを作成した。当初の研究計画に沿って実施された。昨年度に引き続いて、日本海側の北海道から山陰地域までを、東北日本の北海道北西部、北海道南西部、青森、秋田、山形、新潟、信州、西南日本の北陸、山陰の各地域に分け分担し、各地域ごとの層序をまとめ、地層の対比を行い、その結果を対比図として各地域ごとにまとめた。それらの対比図に基づいて、日本海沿岸地域の新第三系対比表を作成した。これらには最新の生物層序の研究成果、フィッショントラック年代値などが盛り込まれている。分担した各地域ごとに、新第三紀-前期更新世の古地理図を610葉にまとめた。これらに基づいて日本海沿岸地域の後期新生代の6つの時代の古地理図を描くことができた。放散虫、有孔虫、軟体動物、海棲哺乳動物などの化石の資料を基に、古日本海東縁域の古生物地理および古環境の変遷が考察された。また、堆積物中の有機物、珪質堆積岩(珪藻土)、タ-ビダイト成堆積岩あるいは沿岸域の粗粒堆積岩を解析して得られた諸資料から、古日本海東縁における海洋堆積物の形成環境ならびに堆積盆の形成・変遷などについて論じた。これらを総合し、古日本海の変遷史を考察した。平成元年8月27日31日に、新潟大学理学部佐渡臨海実験所および佐渡島において、本年度の報告討論集会・現地討論集会を実施した。分担者から各地での層序研究の成果および各分野からみた古日本海の環境・地理の変遷に関する研究成果が報告され討論された。このほか、秋田大学および富山大学にて各1回のワ-キンググル-プの会合を持ち、対比図ならびに古地理図について討議した。年2回のニュ-スレタ-と年度末に研究成果報告書「古日本海No.3」を発行した。
自由表面における高速スプラッシュ現象の相似則に関する実験的研究

高速な自由表面現象として、浮体の自由表面への突入に伴うスプラッシュ現象や高速船まわりのスプレイ現象がある。模型試験により、特に小型の模型を用いてこれらの現象を可視化したとき、明らかに実際の現象とは異なって見える。例えば、波形が滑らかに見えたり、飛沫の飛び方の様子が異なって見えたりする。自由表面現象は一般に重力によって支配されているが、スケールの小さな現象に対しては表面張力が支配的になる場合がある。本研究では、小型模型まわりの高速自由表面現象の相似則に対する表面張力の影響として、水面への突入によるスプラッシュを対象に、相似模型に基づく実験的研究を実施する。コストや実験設備等の関係から実験は小型の模型で実施されることが多いが、本研究により小型模型による実際現象の把握が可能になることが期待される。本萌芽研究では研究内容を高速自由表面現象のスプラッシュ現象に絞って実施している。研究内容は概ね・自由落下模型による2次元スプラッシュ現象実験装置の計画・作成・シリーズ小型相似模型(三角柱他)の計画・作成・スプラッシュ現象の可視化方法および高速度カメラによる撮影方法の検討・界面活性剤を利用した表面張力除去手法の適用に関する検討・相似模型に基づく解析と相似則への表面張力影響の解析・スプラッシュ現象の高精度解析手法の検討であり、スプラッシュ現象を支配するパラメータとしてフルード数だけではなく、特に小型の模型の場合にはウェーバー数が重要になることが確認された。また、表面張力を無視できるウェーバー数の臨界値に相当するデータを得ることもできた。従って、本研究に基づく実験手法により、スプラッシュの実現象を小型模型により再現することが可能である。例えば、波形が滑らかに見えたり飛沫の飛び方の様子が異なって見えたりする。本年度の研究内容は概ね・自由落下模型による2次元スプラッシュ現象実験装置の計画・作成・シリーズ小型相似模型(当初は単純な三角柱模型)の計画・作成・スプラッシュ現象の可視化方法および高速度カメラによる撮影方法の検討・界面活性剤を利用した表面張力除去手法の適用に関する検討・単純相似模型に基づく解析と相似則への表面張力影響の解析・スプラッシュ現象の高精度解析手法の検討であり、スプラッシュ現象を支配するパラメータとしてフルード数だけではなく、特に小型の模型の場合にはウェーバー数が重要になることを確認した。次年度にはさらに複雑な形状によるスプラッシュ現象について検討していく予定である。
感染成立過程で発現する病原細菌遺伝子の網羅的解析法の開発

感染宿主内での病原細菌の遺伝子発現パターンを網羅的に解析できるIVET-IP (In vivo-expressed tag immunoprecipitation)法を開発した。この方法を用いて、ラットへの感染過程における気管支敗血症菌の遺伝子発現パターンを解析した。その結果、代表的な病原因子遺伝子の発現パターンが、これまでに知られている試験管内培養でのそれと全く異なることが明らかとなった。さらに、感染期間を通じて発現量が2倍以上増加する289の遺伝子領域を見出した。前年度までに確定した条件で、宿主への感染中の細菌の遺伝子発現プロファイルを網羅的に解析できるIVET-IP (In vivo-expressed tag immunoprecipitation)法を実施し、ラット気道に感染した気管支敗血症菌において発現される遺伝子の検出を試みた。それぞれ、感染1日、3日、9日、15日、30日目における遺伝子発現量を解析した。既知の病原性遺伝子群発現の経時変化に注目したところ,付着遺伝子fhaB,III型分泌機構関連遺伝子群(btrS, bopN, bopC)の感染中の恒常的な発現,付着遺伝子fim2の一過的な発現抑制と毒素遺伝子cyaAの一過的な発現誘導などが観察された。さらに感染期間を通じて発現量が2倍以上増加する289の遺伝子領域を見出した。これらのうち28領域が気管支敗血症菌に特有の遺伝子領域であった。28領域に存在する遺伝子の推定機能を調べたところ、6領域が転写関連因子、10領域が酵素、4領域が菌体外タンパク質、1領域が鉄利用関連遺伝子、7領域が不明であった。百日咳菌に存在せず、気管支敗血症菌感染時に特異的に発現上昇するこれらの領域の中に、気管支敗血症菌と百日咳菌の宿主特異性や病態の違いに関係する遺伝子が存在すると考えられる。また、感染期間中を通じて高度に発現する遺伝子のうち、気管支敗血症菌のみならず百日咳菌やパラ百日咳菌にも共通に存在する遺伝子がコードするタンパク質の中に、三菌種で共通に有用な防御抗原の候補の存在することが考えられた。気管支敗血症菌の、宿主への感染時に発現する遺伝子を網羅的に解析するIn vivo expressed tag-immunoprecipitation法(IVET-IP法)の確立のため、レポーターとなる、菌体表層タンパク質の検討をした。その結果、Mycタグペプチドを融合したBrkAタンパク質のオートトランスポータードメインがレポーターとして適していることがわかった。さらにMyc-BrkAの遺伝子の上流に既知のプロモーター配列を配置した本菌の組換え体をBvg+もしくはBvg-の条件で培養し、期待鳥にレポーターの発現が誘導されるか、あるいは抑制されるかどうか確かめた。さらに抗Myc抗体を用いた免疫沈降やフローサイトメーターによる分画等を検討した結果、抗Myc抗体を固定化した磁気ビーズを用いる方法が最も適当であることがわかった。さらに擬似的に動物組織と供試菌を混和して、組織から免疫沈降に供する菌体を効率よく回収する方法を検討した。また、気管支敗血症菌の遺伝子を網羅的に解析するためのマイクロアレイのデザインを決定(100 bp以上の距離のある遺伝子間領域、1469箇所についてセンス側とアンチセンス側それぞれ4種のプローブをアレイにコートした)した。マイクロアレイ解析実施のための必要な試料DNAの最小量、最小菌量、およびラットに感染させる際の実際の投与菌量および供試動物個体数を決定した。当該年度の研究実施計画の通りに研究を実施し、当初の目的は達成された。しかし、さらに著しい進捗を得られるまでには至らなかった。そのためには感染動物モデルを用いた実験を実施しなければならず、本年度はその準備で研究期間が終了した。上述のように、本年度に実施する感染動物モデルの作製のための準備が前年度でほぼ終了しているので、本年度の計画は順調に進むと見込むことができる。本年度の計画では、今後、前年度に決定したデザインで、気管支敗血症菌ゲノム断片を含んだライブラリを作製し、本菌の宿主となりうるラットに経鼻的に感染させる。任意の感染時期において、鼻腔、上部気道、下部気道、肺を取り出し、菌を回収してIVET-IPを実施し、網羅的に同定された遺伝子をリスト化する。当該年度中の研究において、マイクロアレイのプローブデザインが当初の予測よりも順調に達成できたので、本来それに充当するべく計上した研究費を次年度に使用することとした。次年度においては、本予算を次年度請求予算と合わせることにより、気管支敗血症菌を感染させるラットモデルの個体数を増やし、これに応じて多くのデータを収集する。このことにより、正確性が高くかつ再現性を確認した、動物個体内での本菌の遺伝子発現リストを作成することができると予想している。
食と衛生に関する理解の発達

幼児が食事場面における衛生の規範とルールを環境とのどのような相互作用を経て獲得していくかを検討した。(1)幼児の衛生に関する理解と大人の働きかけを検討した結果,食べ物の汚染に関する幼児の理解は社会的に与えられる情報よりも精緻であることが示された。(2)沖縄の離島と東京の保育園の食事場面の比較を行った結果,食事場面の衛生習慣は社会的環境に深く根ざしていることが示唆された。(3)伝染性・非伝染性の病気とケガの区別に関する理解を検討したところ,4・5歳児でも病因について内在的正義を否定し,ウィルスや細菌との接触が病気を引き起こすという生物学的理解を有していることが示された。26年度は,保育園食事場面の観察と,27年度に実施予定である本実験の予備的実験を行った。(1)食事場面観察:都内と沖縄離島の保育園の1歳児クラスの食事場面を,年間通じて2週間に約1回(合計,都内保育園については24回,離島保育園については21回),観察を実施した。保育士と子どものやりとり,手洗い・配膳などの衛生習慣,食べ物の取り扱いについて分析を行った。どちらの保育園でも,午前中の遊び場面から食事場面への移行時に子どもが順守すべき習慣(衣類が汚れている場合には着替え・おむつ替え・石鹸を使っての手洗い・エプロンつけ・遊び空間と食事空間の物理的区別など)は,ある程度一致しており,また確立されていた。子どもがこれらの習慣に従わない場合,保育士が繰り返し注意を行い,順守するよう促すことも一致していた。その一方で,食事中に落ちた食べ物をどの範囲まで食べられるとみなすのか(edible area),食べ物や食具の他者との共有がどの程度まで許容されているか(sharing)をみていくと,地域差が示唆された。そこで,保育士と子ども(およびその家族)との人間関係に関する補足的な調査を実施し,edible areaやsharingの範囲における地域差を人間関係の質という点から考察した。(2)病気に関する理解の予備実験:幼児(35歳児)・小学生(2・5年生)・大学生を対象として,伝染性・非伝染性の病気およびケガの原因に関する理解をみるための実験を行った。各病気(あるいはケガ)の原因として,感染・体質・食習慣・睡眠習慣・内在的正義などの原因を提示し,それらが各病気(あるいはケガ)を引き起こすかどうか,判断を求めた。幼児でも内在的正義(お母さんの言いつけを破ったから病気になった)については否定したが,年少の子どもほど,それを除く原因は総じて肯定する傾向が高かった。27年度の研究実績は以下の2点にまとめらる。(1)食事場面観察データの論文化:前年度に東京都内・沖縄県多良間島で実施した保育園1歳児クラスの食事場面観察データの分析を行った。食べられるか否かの判断,食べ物や食具の共有の程度を東京・多良間島間で比較した結果,多良間島の方が食べられる領域が広いことが示された。この点を,社会的ネットワークの質的相違と絡めて議論した。(2)伝染性・非伝染性・ケガの相違に関する理解の検討:前年度に実施した予備実験を踏まえ,幼児・小学生・大学生に対する個別実験を行った結果,以下の3点が示された。(a)幼児でも内在的正義(病気の原因を不道徳な行為に求める思考)を支持しなかった。(b)児童期半ばすぎから,非伝染性の病気(アトピー性皮膚炎など)には体質が関与しているという理解がみられるようになった。(c)大人は,症状の程度とアレルギー性か否かによって,病気の原因を区別してとらえていた。(3)病気に関する情報源の選択に関する理解の検討:幼児から大学生に対する個別実験を行った結果,以下の2点が示された。(a)幼児は病気に関する情報源として身近な他者(母親や先生)と専門家(医師)を共に信頼していた。ただし,病気のメカニズムや薬といった専門的な事柄については専門家に,病気になったときの食べ物など日常的な事柄については母親により信頼を置くというように,両者を区別していた。(b)児童期に入ると専門家により大きな信頼を置くようになったが,大人はアレルギー性の病気については専門家より母親により信頼を置くというように,病気の種類に応じて情報源を選択していた。(4)食の世代間比較:大学生とその親世代(1960年代生まれ)を対象として,子どもの頃の食に関するイメージ調査を行った。その結果,食産業の変遷にともない,家庭の食が質的に変化していることが示された。前年度に実施した予備実験を踏まえ,3つの本実験を予定通り実施することができた。また,観察データについても論文化まで行うことができた。28年度は,以下の検討を行った。(1)病気に関する選択的信頼の検討:前年度に幼児から大学生を対象とした実験を行った結果,幼児でも,病気の治し方に関する情報源として身近な他者(母親や園の先生)と専門家(医師や看護師)を信頼していることが認められた。そこで28年度は,情報源の選択が,病気になったとき専門家に受診した経験があるかどうかによって相違があるか,検討した。3-4歳児32名を対象とする個別インタビュー実験を行い,まず,咳やかゆみなどで医師の診察を受けた経験があるかどうかを聞いた。その後に,前年度に実施した情報源の選択課題を行い,専門家に受診した経験の有無と病気の治し方に関する情報源の選択に関連があるかどうかをみた。その結果,両者の間に有意な関連性は認められなかった。

慢性的な疾患がなく,通常の生活を送っている幼児については,専門家に受診した経験があるからといって,病気の治し方に関する情報源として専門家である医師により大きな信頼を寄せるとは限らないことが示された。(2)大学生の食調査:前年度に実施した大学生とその親世代における食の思い出調査,大学生を対象とした食写真調査,さらに家族生活と食に関する統計データを分析し,『若者たちの食卓』を刊行した。日本における食の変貌は食の外部化や簡便化に加え,核家族化の進行,女性の高学歴化と社会進出,さらには長時間労働の常態化といった社会の大きな変化の中に位置づけるべき現象であることを論じた。幼児が食事場面における衛生の規範とルールを環境とのどのような相互作用を経て獲得していくかを検討した。(1)幼児の衛生に関する理解と大人の働きかけを検討した結果,食べ物の汚染に関する幼児の理解は社会的に与えられる情報よりも精緻であることが示された。(2)沖縄の離島と東京の保育園の食事場面の比較を行った結果,食事場面の衛生習慣は社会的環境に深く根ざしていることが示唆された。(3)伝染性・非伝染性の病気とケガの区別に関する理解を検討したところ,4・5歳児でも病因について内在的正義を否定し,ウィルスや細菌との接触が病気を引き起こすという生物学的理解を有していることが示された。初年度に計画していた観察,および27年度実施予定の本実験の予備実験を行うことができた。最終年度にあたる28年度は,病因に関する理解について,子どもと大人の思考の連続性,科学的・非科学的思考の共存性を検討する実験を実施する予定である。すでに予備実験は終えており,28年度中に本実験を行い,論文化まで行うことを目標としている。発達心理学27・28年度は,26年度に実施した観察データの分析と,病気・衛生習慣に関する理解をみるための実験を実施予定である。(1)観察データの分析:26年度は保育士と子どもの言語的やりとりと衛生習慣,食事中の食べ物・食具の取り扱いを分析した。27年度以降は,病気や汚染の予防に関連したモノ(石鹸・手拭き・エプロン・食器・食具・テーブル・消毒薬など)がどの程度準備されているか,どのように配置されているかを分析し,モノの配置と移動を空間的・時系列的なマップとして表す分析を行う予定である。食と衛生に関する理解の発達において,環境構成がどのような役割を果たすのかという点から検討を行う。(2)食と衛生に関する理解の実験的検討:26年度に実施した予備実験データを踏まえ,本実験の課題を作成し,幼児(4・5歳児),小学生(2・5年生),大学生,乳幼児をもつ母親に対して実験を行う。検討する問題は,次の3点である。(a)病気の特性に応じた理解:病気の特性(伝染性・非伝染性・ケガ)に応じて,病気の原因と治療プロセスについて分化された理解を有しているかどうか。(b)科学的説明と非科学的説明の共存:西欧近代的医療に依拠した科学的説明と,社会文化的に伝承されている非科学的(魔術的)理解の共存が,発達にともなってどのように変化するか。(c)病気に関する選択的心理(selective trust):子どもは乳児期より既に,情報源を主体的に取捨選択しながら知識を獲得していくが,病気に関する情報源として誰を信頼するのか,またそこに発達的変化はあるのか。
1919〜1933年間におけるナチ党の社会的基盤

1.ナチ党は,正式には国民社会主義ドイツ労働者党という.ドレクスラーは,労働者層の地位向上(=「社会主義」)によってこそ,彼らを「国民」(反ユダヤ主義がとりつく)の中へ統合できると考え, 1919年にナチ党を創立し,ヒトラーは,この理念に共鳴して入党した.従ってナチ党には労働者獲得の姿勢は鮮明であり,とりわけ28年以降,「ナチ経営細胞機構」の結成を通じて工場労働者獲得の実践が本格化し,一定の成功を収める.2.ヒトラーは, 1920年代頭初よりドイツ民権の扶養構想を模索しはじめ, 2528年にかけて工業製品輸出=食料輸入の道を否認し,国外に食料自給の「生存圏」を実力で奪取する構想へと致達する.この過程で彼の思想の中に社会ダーウィン主義がとり込まれるとともに,農民を民族の生命力の「若返りの泉」とみなす農業ロマン主義が入り込み,農民層重視の方向が出現する.農民層獲得の方向は, 30年以降,ダレーによって実践へと移される.3.「国民」の社会的編成案は, 1930年頭初からヴァーゲナーにより構想されはじめ,彼は,とりわけ手工業者・小商店主に社会的安定と調和を保障する体制(職能身分的コーポラティズム)の実現に努力する.ナチ党の手工業者・小商店主獲得の実践が本格化するのは30年代以降であり,これに大きな成功を収める.4.本研究で確認できたのは,ナチ・イデオロギーとは国民社会主義,反ユダヤ主義,社会ダーウィン主義,農業ロマン主義,職能身分的コーポラティズムから構成される複合イデオロギーであり,この複合イデオロギーにふさわしくナチ党の社会的基盤は多面的であった.ナチ党は,通説のごとく中間層の支持に立脚する運動ではなく,広く労働者の支持をもとり込む「国民政党」という社会的性格をおびていたのである.1.ナチ党は,正式には国民社会主義ドイツ労働者党という.ドレクスラーは,労働者層の地位向上(=「社会主義」)によってこそ,彼らを「国民」(反ユダヤ主義がとりつく)の中へ統合できると考え, 1919年にナチ党を創立し,ヒトラーは,この理念に共鳴して入党した.従ってナチ党には労働者獲得の姿勢は鮮明であり,とりわけ28年以降,「ナチ経営細胞機構」の結成を通じて工場労働者獲得の実践が本格化し,一定の成功を収める.2.ヒトラーは, 1920年代頭初よりドイツ民権の扶養構想を模索しはじめ, 2528年にかけて工業製品輸出=食料輸入の道を否認し,国外に食料自給の「生存圏」を実力で奪取する構想へと致達する.この過程で彼の思想の中に社会ダーウィン主義がとり込まれるとともに,農民を民族の生命力の「若返りの泉」とみなす農業ロマン主義が入り込み,農民層重視の方向が出現する.農民層獲得の方向は, 30年以降,ダレーによって実践へと移される.3.「国民」の社会的編成案は, 1930年頭初からヴァーゲナーにより構想されはじめ,彼は,とりわけ手工業者・小商店主に社会的安定と調和を保障する体制(職能身分的コーポラティズム)の実現に努力する.ナチ党の手工業者・小商店主獲得の実践が本格化するのは30年代以降であり,これに大きな成功を収める.4.本研究で確認できたのは,ナチ・イデオロギーとは国民社会主義,反ユダヤ主義,社会ダーウィン主義,農業ロマン主義,職能身分的コーポラティズムから構成される複合イデオロギーであり,この複合イデオロギーにふさわしくナチ党の社会的基盤は多面的であった.ナチ党は,通説のごとく中間層の支持に立脚する運動ではなく,広く労働者の支持をもとり込む「国民政党」という社会的性格をおびていたのである.
ゼオライト触媒を用いたアルカンの分子状酸素による低温酸化

アルカンのチタノシリケート触媒は穏和な条件でアルカンの酸化を起こすが、この場合、末端メチル基は酸化されない。そこでチタン以外の遷移金属を骨格に含んだゼオライトとしてバナジウムを含んだゼオライトVS-2(ZSM-11型)を、Si(OEt)4、VCl3を原料とし、Bu4NOHをテンプレートとして合成することができた。VS-2のホトルミネッセンススペクトルでは4配位のバナジルV=O種に基づく発光が観測された。さらに、(0-0)と(0-1)バンド遷移間のエネルギー幅は二次微分から950cm-1と求まり、IRの結果と一致した。この発光はバナジウムを含浸担持したシリカライト-2にはほとんど観察されない。また、TS-2では4配位のチタニルTi=O種に基づく発光が見られない。これらの結果から、IRスペクトルにおけるチタノシリケートの960cm-1の吸収はSi-O-defectによるもので、バナドシリケートの965cm-1の吸収はV=Oによるものと結論できる。VS-2を触媒としたヘキサンの過酸化水素による酸化反応ではd位の酸化により末端アルコールおよびアルデヒドが30%を越える選択率で生成した。溶媒としてアセトニトリルを用いることにより反応速度に向上が見られた。シリカライトにバナジウムを含浸した触媒では酸化反応はほとんど起こらず、IR、フォトルミネッセンスの結果とよい対応を示した。VS-2はアルケンのエポキシ化も起こすが、2-アルケン/1-アルケンの酸化速度の比がチタノシリケートに比べて小さく、チタノシリケートの活性酸素種に比べて親電子性が弱いことが示唆された。
マルチスケール分析を用いた脳内環境変化による本能行動修飾の神経機構の解明

脳内環境が行動を修飾する神経機構の理解のために,カイコガのフェロモン情報処理系を対象に,神経修飾物質セロトニンに関する解析を行った.セロトニン合成酵素遺伝子のプロモータを利用し,フェロモン情報処理の前運動中枢である側副葉に分枝するセロトニン分泌細胞を標識した遺伝子組換え系統を得た.本系統を利用した,光遺伝学的手法によるセロトニン作用機構の解析の要素技術として,生体を局所的に光刺激が可能なシステムを構築した.並行して,新たなフェロモン情報処理機構として,触角葉において,フェロモンの絶対濃度情報が,過去に受けた匂いに対する相対濃度情報に変換され高次へ出力されることを見出した.脳内環境が行動を修飾する神経機構の理解のために,カイコガのフェロモン情報処理系を対象に,神経修飾物質セロトニンに関する解析を行った.セロトニン合成酵素遺伝子のプロモータを利用し,フェロモン情報処理の前運動中枢である側副葉に分枝するセロトニン分泌細胞を標識した遺伝子組換え系統を得た.本系統を利用した,光遺伝学的手法によるセロトニン作用機構の解析の要素技術として,生体を局所的に光刺激が可能なシステムを構築した.並行して,新たなフェロモン情報処理機構として,触角葉において,フェロモンの絶対濃度情報が,過去に受けた匂いに対する相対濃度情報に変換され高次へ出力されることを見出した.本研究では、カイコガのフェロモン源定位行動とその情報処理系を対象とし,セロトニンの分泌による脳内環境の変化がもたらす基本回路の特性変化を,マルチスケールな手法により機能的に分析することで,脳内環境が行動を修飾する神経機構を明らかにし,環境に適応的な行動発現の基本原理を解明することを目的とする.本年度はまず脳内のセロトニン分泌細胞の入出力領域のマップの構築を目的として、セロトニン合成酵素の一つであるトリプトファン水酸化酵素遺伝子(BmTRH)のタンパク質翻訳領域の上流配列約3.7kbをプロモーターとしてGAL4を発現する遺伝子組換えカイコガ(BmTRH-GAL4)の作出を行った。BmTRH-GAL4系統をUAS-GFP系統と交配し、オス成虫の脳におけるGFP標識細胞の分布を解析した結果、脳のさまざまな領域でGFP標識細胞が観察された。GFP標識細胞とセロトニン免疫陽性細胞の分布と比較したところ、BmTRH-GAL4/UAS.GFP系統はセロトニン免疫陽性細胞の一部でGFPを発現することが示唆された。これは、キイロショウジョウバエ以外の昆虫種で、遺伝子組換えにより脳内の生体アミン分泌細胞で外来遺伝子の発現に成功した初めての例である。一方で、特にフェロモン情報処理に重要な領域である触角葉、キノコ体、側副葉と呼ばれる領域に分枝するセロトニン分泌細胞ではGFPの発現は確認できなかった。これらの結果から、本年度に作出した系統だけでは、セロトニン分泌細胞の網羅的なマップの構築は困難であることがわかった。そのため、次年度では本年度作出した系統を用いた入出力マップの構築、機能分析と並行して、プロモーター領域を変更したBmTRH-GAL4系統や、他のセロトニン合成酵素遺伝子のプロモーターを利用したGAL4系統を作出する予定である。本研究では、カイコガのフェロモン源定位行動とその情報処理系を対象とし,セロトニンの分泌による脳内環境の変化がもたらす基本回路の特性変化を,マルチスケールな手法により機能的に分析することで,脳内環境が行動を修飾する神経機構を明らかにし,環境に適応的な行動発現の基本原理を解明することを目的とする.本年度は前年度に引き続き、脳内のセロトニン分泌細胞の入出力領域のマップの構築を目的として、セロトニン合成酵素の一つであるトリプトファン水酸化酵素遺伝子(BmTRH)のプロモーターを利用して、GAL4-UASシステムによりセロトニン分泌細胞でGFPを発現する遺伝子組換えカイコガ系統(BmTRH-GAL4/UAS-GFP)を複数作出した。オス成虫の脳におけるGFP標識細胞の分布を解析した結果、作出した系統の一つにおいて、前年度に得られた系統のGFP標識細胞に加えて、フェロモン情報処理の前運動中枢である側副葉に分枝する両側性のセロトニン分泌細胞群でGFPの発現が検出された。側副葉は、本研究におけるセロトニンによるフェロモン情報処理修飾の主要なターゲット領域の一つである。そこで、次年度では前年度および本年度作出した系統を用いてセロトニン分泌細胞の入出力マップを完成させるとともに、機能分析に関しては特に側副葉に分枝するセロトニン分泌細胞を中心に進め、行動を修飾する神経機構を明らかにする計画である。また上記の系統作出と並行して、セロトニン分泌細胞の生理計測や神経活動の制御に向けた予備的検討として、前年度作出した遺伝子組換え系統を用いて、カルシウム感受性蛍光タンパク質やチャネルロドプシン2を発現する遺伝子組換え系統を作出し、これらの系統の個体が正常に成虫まで成育することを確認した。本研究では,カイコガのフェロモン源定位行動とその情報処理系を対象とし,脳内環境が行動を修飾する神経機構を明らかにし,環境に適応的な行動発現の基本原理を解明することを目的とする.まず前年度に作出した,セロトニン合成酵素(トリプトファン水酸化酵素遺伝子)のプロモーター下でGFPを発現する系統の解析を実施した.前年度,本系統で観察された,側副葉に分枝する両側性の神経細胞の詳細な構造を調べるために,蛍光抗体染色法によりGFP蛍光の増感を試みた.

これにより蛍光強度の増加はみられたものの,GFP発現量が十分でなく,結果として詳細な分枝パターンの同定にはいたらなかった.並行して,同プロモーター下で光感受性イオンチャネルであるチャネルロドプシン2(ChR2)を発現する系統を作出するとともに,脳内のChR2発現細胞をねらって刺激するために,青色光を特定のパターンで照射できる刺激系の開発を進めた.組換え系統および刺激系の確立にはいたったものの,これらの系の確立に想定より長期間を要したため,光刺激による特定のセロトニン分泌細胞の機能解析にはいたらなかった.今後これらの技術を利用して,速やかに機能解析を実施したい.また,研究の過程で,(1)フェロモン情報処理の主要回路の一つでありセロトニンの作用領域である触角葉の神経回路において,フェロモンの個々のフィラメントの絶対濃度情報が,過去に受けた匂いに対する相対濃度情報に変換されて高次へ出力されること(Fujiwara et al., 2014),(2)フェロモン源探索行動のパターンを修飾する機構として,行動状態に依存して視覚情報(オプティックフロー)を利用していること,(Pansopha et al., 2014)を見出した.なお本研究に関連して,原著論文を3報,総説を2報,著書を1冊,発表するとともに,国内外の学会において成果の発表を行った.26年度が最終年度であるため、記入しない。神経行動学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度セロトニン合成酵素の一つであるトリプトファン水酸化酵素遺伝子のプロモーター下でGFPを発現する組換えカイコガの作出に成功したものの、GFPの発現が既知のセロトニン分泌細胞を網羅していないことや、発現レベルが高くなく、電気生理学的な実験に供するのが困難であった。そのため再度遺伝子組換えカイコガの作出を行う必要が生じたため、やや計画に遅れが生じている。当初の計画では、本年度中にカルシウム感受性蛍光タンパク質GCaMPを利用したカルシウムイメージング法によるセロトニン分泌細胞の活動計測およびセロトニンの分泌による神経活動への影響を調べるとともに、光感受性イオンチャネルであるチャネルロドプシン2(ChR2)を利用したセロトニン分泌の制御とその神経活動への影響を調べる予定であった。このために、セロトニン合成酵素遺伝子のプロモーターを用いて前年度に作出した遺伝子組換えカイコガ系統を利用してGAL4-UASシステムにより、一部のセロトニン分泌細胞でGCaMPやChR2を発現する系統の作出には成功したものの、これらの系統ではフェロモン情報処理におけるセロトニンの主要なターゲット領域である触角葉、キノコ体、側副葉では導入遺伝子の発現が認められなかった。そのため、これらのターゲット領域で外来遺伝子の発現が可能なセロトニン合成酵素遺伝子のプロモーター系統を新たに作出する必要が生じたため、計画にやや遅れが生じた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度作出した遺伝子組換え系統を利用して、形態や機能の詳細な分析を進めるとともに、トリプトファン水酸化酵素遺伝子のプロモーター領域を改変した遺伝子組換えカイコガの作出や、セロトニン合成経路の他の酵素遺伝子のプロモーターを利用して、全セロトニン分泌細胞を網羅的に分析できる遺伝子組換えカイコガを作出することで研究を推進する。前年度および本年度作出した遺伝子組換え系統を利用して、形態や機能の詳細な分析を進める。
SLE患者における症状管理のための日々の疲労感変動測定尺度の開発

慢性疾患患者における日本語版疲労感測定尺度は、日本語版MFIがよく使用されている。しかし寛解期の患者を対象としているため疲労感は天井効果を示している。一方、FISは多くの疾患で信頼性・妥当性が検証されており、天井効果が少ない。しかし項目数が40と多く、記入する患者の負担が大きい。米国では、多発性硬化症患者に多くみられる21項目版MFISを開発した。MFISは過去1か月間の疲労感を測定する尺度であるが、日々の変動を測定する8項目版も開発されている。SLEに特化した疲労感尺度は欧米諸国でも開発されておらず、本尺度の開発により、疲労感のトリガー要因や変動の実態についての国際比較研究も可能となる。
髄膜炎菌の宿主細胞侵入性に関与する新規病原因子の探索

髄膜炎菌は数ある髄膜炎菌起炎菌の中で唯一流行性髄膜炎を起す危険な菌であり、英国やノルウェー、カナダといった欧米の髄膜炎菌性髄膜炎の多発国を中心にその研究が進められている。一方で細菌の解析の主流を占めてきた分子生物学的手法は髄膜炎菌ではまだ未開発の部分が多く、それが髄膜炎菌の研究の推進の障害の一つであった。報告者は前年度において分子生物学的手法を髄膜炎菌の解析に適用するために人工プラスミドの髄膜炎菌への導入法を世界で初めて確立した(H.Takahashi and H.Watanabe, Microbiolgy,2002)。その確立した手法を用いて髄膜炎の新規病原因子の探索を試みた結果、通常の臨床医学では髄膜炎菌の確定マーカーとして一般的に認識されているγ-glutamy1 aminopeptidase(GGT)の病原性への関与の可能性を見出し、遺伝学的、生化学的解析を行なった。その結果、髄膜炎菌GGTは細胞内で発現後、プロセシングを受け、大小の二つのサブユニットから構成されることが明らかとなった。さらに培養細胞を用いた細胞への感染ステップやラット血清中での成育への関与が薄いことを示唆する1次データを得たが、髄液を模倣した人工培地では髄膜炎菌の成育にGGTが重要な役割を担っていることが推測された。以上の結果から髄膜炎菌のGGTは髄液などの環境中での成育に関与する生理学的機能やその病原性に関与することが示唆された。またGGTの臨床医学上のGGTの分類マーカーとしての役割の再検討及び天然GGT変異体の解析を目的として現在までに単離されて髄膜炎菌株約250株のGGT活性を測定した。その結果、3株でGGT活性の欠失が認められた。1株はそれぞれ挿入変異(Takahashi et al., J.Clin.Microbiol.,2002)、残り二株は点変異をGGT遺伝子内に保持していることを明らかにし、更なる分子タイピングの解析結果からそれらが独立な変異イベントによって起こった可能性を示唆した(投稿中)。さらに保存株の中からtetaracycline高度耐性株を見い出し、それが今までナイセリア属菌では報告されていなかったtetB遺伝子による耐性株であることを明らかにした(Takahashi et al., Antimicrob.Agents Chemother.,2002)。髄膜炎菌は数ある髄膜炎菌起炎菌の中で唯一流行性髄膜炎を起す危険な菌であり、英国やノルウェーといった欧米の髄膜炎菌性髄膜炎の多発国を中心にその研究が進められている。そこで報告者は分子生物学的手法としては最も常識的なプラスミドの髄膜炎菌への適用を試みた。適用可能なプラスミドを探索し、その導入法と共に様々な条件下で検討を行なった。その結果、腸内細菌を中心として広く保持能力のあるIncQ Broad host range vector, pGSS33が導入可能であることを発見した。さらにその導入方法に関しては自然形質転換法やエレクトロポーレーション法を試みたが、いずれも良好な結果は得られず、唯一形質転換大腸菌株を供与株とした三親接合法でのみpGSS33の導入が可能であることを見出した。さらにはその条件の最適化を行い、10^<-5>程度の実用的効率化に成功した。さらに上記の確立した手法を用いて髄膜炎の新規病原因子の探索を試みた結果、通常の臨床医学では髄膜炎菌の確定マーカーとして一般的に認識されているγ-glutamyl aminopeptidase (GGT)の病原性への関与の可能性を見出し、解析を行なった。その結果、宿主細胞への感染ステップへの関与は認められなかったが、GGTは髄液などのシステインが限られた環境中で成育する上でγ-glutamyl peptidesからシステインを取り出して供給する生理学的機能を保持し、その病原性への関与も示唆された(投稿準備中)。

さらに培養細胞を用いた細胞への感染ステップやラット血清中での成育への関与が薄いことを示唆する1次データを得たが、髄液を模倣した人工培地では髄膜炎菌の成育にGGTが重要な役割を担っていることが推測された。以上の結果から髄膜炎菌のGGTは髄液などの環境中での成育に関与する生理学的機能やその病原性に関与することが示唆された。またGGTの臨床医学上のGGTの分類マーカーとしての役割の再検討及び天然GGT変異体の解析を目的として現在までに単離されて髄膜炎菌株約250株のGGT活性を測定した。その結果、3株でGGT活性の欠失が認められた。1株はそれぞれ挿入変異(Takahashi et al., J.Clin.Microbiol.,2002)、残り二株は点変異をGGT遺伝子内に保持していることを明らかにし、更なる分子タイピングの解析結果からそれらが独立な変異イベントによって起こった可能性を示唆した(投稿中)。さらに保存株の中からtetaracycline高度耐性株を見い出し、それが今までナイセリア属菌では報告されていなかったtetB遺伝子による耐性株であることを明らかにした(Takahashi et al., Antimicrob.Agents Chemother.,2002)。
大脳皮質神経細胞が移動する過程で軸索伸展と移動の方向を知る分子機構の解明

我々のこれまでの研究から、皮質神経細胞の大部分は多極性細胞として脳室下帯(SVZ)に一過性に留まる多段階的な移動過程を示すことが明らかとなった。しかし、多極性細胞を経ることの意義は、いまだ明らかではない。多極性細胞は、移動方向と直行する接線方向に軸索様の突起を伸ばすことから、周囲の微小環境を感知し、軸索伸展方向を決定する時期であると考えられた。このような観点から、SVZに発現する受容体タンパク質をスクリーニングし、15種類の遺伝子を同定した。この内、10個は軸索ガイダンスに関わることがすでに分かっている遺伝子であった。18年度は、その内の1つであるRobo2に関して重点的な解析を行った。In situ hybridization法では、Robo2 mRNAは妊娠15.5(E15.5)においてはSVZから中間帯(IZ)に、E16.5以降はこれらに加えて皮質板(CP)に発現が広がることが観察された。一方、Robo2タンパク質の免疫染色による観察では、E16.5でもCPに発現が認められず、IZの軸索束が非常に強く染色された。このようなmRNAとタンパク質の分布の違いから、移動神経細胞がCPに侵入するころには、Robo2タンパク質は軸索ヘトランスポートされることが示唆された。この時期、Robo2の反発性リガンドであるSlit1はCPの深層に発現していることから、以下の作業仮説が考えられた。Robo2は、多極性細胞の時期には細胞体全体に発現していて、Slit1からの反発性シグナルによってCPへの進入が妨げられている。多極性細胞において軸索が確立すると、Robo2は軸索へトランスポートされ、細胞体から消失し、CP内への進入が可能になる。電気穿孔法により、Robo2を強制発現させると移動が障害され、この仮説と矛盾しない。申請者らは、哺乳類大脳皮質発生過程において脳室帯で誕生した神経細胞の90%以上は脳室下帯を中間目的地として移動し(Phase I)、その場で留まって接線方向に突起を伸ばす多極性細胞となった後(Phase II)、双極性細胞へと変化し、放射状グリアを足場として移動すること(Phase III)を見出した。しかし、神経細胞が移動過程で多極性細胞となる理由は明らかになっていない。申請者らは、Phase IIにおいて軸索の伸展が開始されること、その後、放射方向の極性を回復し、移動を再開することから、多極性細胞には軸索伸展の方向決定と、移動再開時における移動方向決定という2つの大きな役割があるという仮説に至った。その分子的実体を捉えることは、この仮説を実証する最も有効な方法と考え、外界の情報を受けるための受容体タンパク質に注目したスクリーニングを開始した。研究開始時に、PCRベースの網羅的遺伝子発現プロファイリング法であるHiCEP法により292種類の分子、また多極性細胞を多く含む集団からのシグナルシークエンストラップ法(SST法)により103種類のタンパク質を同定していたが、17年度はさらにSSTによるスクリーニングを行い、さらに73種類の候補遺伝子を追加した。さらに17年度はこれらの候補分子に関して、大規模in situ hybridizationを行い、19種類の遺伝子に関して多極性細胞の存在するSVZに発現が確認された。興味深いことに、これらの中には、すでに軸索ガイダンスに関与することが知られている分子が多数含まれていた。各候補分子に対するshort interference RNA (siRNA)ベクターと、さらにいくつかの候補分子に関してはドミナントネガティブ変異体を発現するベクターを構築し、移動と軸索の方向性に関する機能解析を開始した。

我々のこれまでの研究から、皮質神経細胞の大部分は多極性細胞として脳室下帯(SVZ)に一過性に留まる多段階的な移動過程を示すことが明らかとなった。しかし、多極性細胞を経ることの意義は、いまだ明らかではない。多極性細胞は、移動方向と直行する接線方向に軸索様の突起を伸ばすことから、周囲の徴小環境を感知し、軸索伸展方向を決定する時期であると考えられた。このような観点から、SVZに発現する受容体タンパク質をスクリーニングし、19種類の遺伝子を同定した。18年度は、その内の1つであるRobo2に関して重点的な解析を行った。In situhybridization法では、Robo2 mRNAは妊娠15.5(E15.5)においてはSVZから中間帯(IZ)に、E16.5以降はこれらに加えて皮質板(CP)に発現が広がることが観察された。一方、Robo2タンパク質の免疫染色による観察では、E16.5でもCPに発現が認められず、IZの軸索束が非常に強く染色された。SVZにおいては、Robo2タンパク質は、多極性細胞の周囲を縁取るように局在しており、多極性細胞が実際にRobo2タンパク質を発現していることを示唆した。また、mRNAとタンパク質の分布の違いから、移動神経細胞がCPに侵入するころには、Robo2タンパク質は軸索へトランスポートされることが示唆された。この時期、Robo2の反発性リガンドであるSlitlはCPの深層に発現していることから、以下の作業仮説が考えられた。Robo2は、多極性細胞の時期には細胞体全体に発現していて、Slit1からの反発性シグナルによってCPへの進入が妨げられている。多極性細胞において軸索が確立すると、Robo2は軸索ヘトランスポートされ、細胞体から消失し、CP内への進入が可能になる。電気穿孔法により、Robo2を強制発現させると移動が障害され、この仮説と矛盾しない。