hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前立線癌の高線量率小線源治療の精度向上に関する研究

平成15年度は針の移動の測定方法を確立し、金属片を基準にした場合、平均3.2mmの移動(針の抜け)が確認できた。また、その原因として患者の体動よりも、出血や浮腫にこる前立腺の腫大による可能性が高いことも予測された。その後さらに症例を車ね、当照射法の治療成績とともに針の移動が局所制御に及ぼす影響を検討した。対象は照射後2年以上経過した97例で内訳はLow risk群14例、Intermediate risk群27例、High risk群51例である。結果は全症例の2年生化学的無再発率(bNED)は82.9%で、因子別に分けるとGleason Score(GS)とリスク分類で有意差が認められた(GS別は6以下が94.4%に対し、7以上は6.7.8%、P=0.002、リスク分類別はL/I/Hがそれぞれ100%、88.6%、73.4%、P=0.36)。針の移動別による2年局所制御率は7mm未満(78例)が83.0%に対し、7mm以上(8例)は62.5%と、有意さは認められなかったものの(P=0.18)、針が抜けると局所制御が低下することが確認できた。針の移動に対する対策として、線源の停留点を前立腺上縁よりさらに5mm頭側に設定し、針が移動しても前立腺底部の線量が低下しないように留意した。また、初回照射時にアプリケータ針のテンプレート刺入部にマーキングを行なうことで、残りの照射時に個々の針が移動していないか確認できるように改善した。今後は以上の改良点二注意し、症例を重ねて局所制御の更なる向上を目指す予定である。前立腺癌の小線源治療期間中にアプリケータ針(以下針)の移動があると、計画通りの照射が不可能になる。当院では3日間の小線源治療期間中に計5回の照射を行なっており、各照射の前に模擬線源(18本)を挿入した腹部単純写真を撮影し、針の移動を確認している。今回、単純写真を利用して留置期間中の針の移動について検討した。平成12年11月から平成14年8月までに小線源治療が行なわれた30例を対象とした。左右の閉鎖孔下縁を通る線を基準とし、頭方向を+、尾方向を-として各照射間の針の移動距離を測定した。また、前立腺内に挿入してあるマーキング用金属片を基準にして同様に測定した。結果は、照射1回目から2回目の間で、針の平均移動距離は絶対値で2.6mmであった。同様に2-3回目1.8mm、3-4回目1.5mm、4-5回目1.1mm、1-5回目は3.4mmであった。頭尾方向への移動の平均(1回目を基準とした座標)は1-2回目-1.5mm、1-3回目-2.0mm、1-4回目-2.1mm、1-5回目-2.5mmであり、移動の方向は、尾側方向が主であるが、23.3%(7例)が頭側方向であった。一方向に5mm以上移動した症例の割合は33.3%(10例)であった。金属片を基準にした場合、1-5回目の絶対値の平均は4.1mmであった。当院では基準を恥骨結合ではなく、閉鎖孔下縁を通る線とし、X線束のずれによる測定誤差を少な<する工夫をした。針の移動は1回目から2回目の照射の間で大きく刺入および照射による浮腫が原因のひとつである可能性が示唆された。針の移動距離の測定では基準を閉鎖孔下緑と金属片のどちらでもよいと考えられた。平成14年度の研究の結果、閉鎖孔下縁を基準として測定した場合、針は平均下方へ2,5mmの移動があり、金属片を基準とした場合、下方へ3,2mmの移動が認められた。今年度はその原因を確認するため以下の測定を行なった。1:アプリケータ針とテンプレートのずれの測定針がテンプレートに刺入されている部位にマーキングし、照射期間中のテンプレートと針のずれを確認した。検討対象は10例だが、結果は1mm以内であり、テンプレート内で針が移動する可能性は極めて低いと考えられた。また、針と刺入部の皮膚面にもマークを付け、針がテンプレートごと移動していないか測定したが、ほとんど移動が無いことが確認された。よって、照射期間中の患者の固定状態は、針の移動に大きな影響は及ぼさないと考えられた。2:前立腺内に挿入したマーキング用金属片間の測定当院ではエコーガイド下で前立腺のapexおよびbaseに金属片を挿入し、照射範囲の決定に利用しているが、これを用い照射期間中の前立腺の動き(大きさ)を確認した。対象は33例で、組織内照射の直前に単純写真を撮影し、金属片の間の距離を測定した。また、その距離を各照射時期ごとに比較した。その結果、1回目から2回目の照射(1-2)の間隔(約16時間)では平均1.7mm、同様に2-3(約6時間):平均0.5mm、3-4(約18時間):平均0.1mm、4-5(約6時間):平均0.2mm、1-5(3日間):平均2.5mmであった。つまり3日間の照射期間中にapex-base間は平均2.5mm開く結果となった。また、1回目から2回目の間に開く距離がもっとも多いことも確認できた。

開く理由として針の刺入による浮腫や、前立腺内の出血、及び照射による浮腫が原因と考えられた。患者の固定やテンプレートの工夫で針の移動を制限するよりも、出血や浮腫の程度を把握し、治療計画の際に役立てや工夫が必要と考えられた。平成15年度は針の移動の測定方法を確立し、金属片を基準にした場合、平均3.2mmの移動(針の抜け)が確認できた。また、その原因として患者の体動よりも、出血や浮腫にこる前立腺の腫大による可能性が高いことも予測された。その後さらに症例を車ね、当照射法の治療成績とともに針の移動が局所制御に及ぼす影響を検討した。対象は照射後2年以上経過した97例で内訳はLow risk群14例、Intermediate risk群27例、High risk群51例である。結果は全症例の2年生化学的無再発率(bNED)は82.9%で、因子別に分けるとGleason Score(GS)とリスク分類で有意差が認められた(GS別は6以下が94.4%に対し、7以上は6.7.8%、P=0.002、リスク分類別はL/I/Hがそれぞれ100%、88.6%、73.4%、P=0.36)。針の移動別による2年局所制御率は7mm未満(78例)が83.0%に対し、7mm以上(8例)は62.5%と、有意さは認められなかったものの(P=0.18)、針が抜けると局所制御が低下することが確認できた。針の移動に対する対策として、線源の停留点を前立腺上縁よりさらに5mm頭側に設定し、針が移動しても前立腺底部の線量が低下しないように留意した。また、初回照射時にアプリケータ針のテンプレート刺入部にマーキングを行なうことで、残りの照射時に個々の針が移動していないか確認できるように改善した。今後は以上の改良点二注意し、症例を重ねて局所制御の更なる向上を目指す予定である。
大規模農地造成における降雨浸透による法面保護対策の研究

本研究は、大規模畑地造成に伴う人工法面の安定に関する研究で、特に、降雨により法面崩壊が生じて困難な設計、施工と管理を強いられてきた、マサ土地域の大規模法面の安定に関して、行った研究である。研究を行った場所は、福島県郡山市郊外、阿武隈山地のマサ土地帯の農地造成地である。本造成地帯は、マサ土地山の山裾からの湧水を集め、水田灌漑水としていた農地で、このような地山を水田部に盛切り土することにより造成された大規模畑地地帯である。そのため、地山の湧水処理が適切に行われなかった場所では、法面崩壊の事故を招いている。本研究はこのような事故を未然に防ぐため盛切土内の雨水の浸透問題について次のように検討を加え、いくらかの知見を得たのでこれを以下に示す。マサ土の性質:盛土部・切土部自然含水比(%):14.89・8.25湿潤密度(g/cm^3):1.918・1.735乾燥密度(g/cm^3):1.508・1.606マサ土の乱さない状態の切土では透水性が究めて良好である。法尻には水が集まり易いので、せん断抵抗力は大きいけれども、盛切り土の境が法尻にあるような場所でマサ土の法面崩壊は発生し易い。従来考え方のような、谷の中心部迄は、雨水の浸透は少ないので、盲暗渠の位置は谷裾部に張り巡らせる必要がり、盲暗渠の布設されている法尻部に布団籠を設置すると法面安定に効果的であることが分かった。今年度は研究の初年度にあたり、計画通り進まなかった。それは、この研究は、雨水の浸透によって、法面内の土の中の水分状態がいかに変化するかについて知ることを主目的とし、野外の実際の農地造成現場に於いて、実験斜面を設定し、測定計器を設置する必要があった。しかし、今年度は、異常気象で梅雨期から秋雨期まで、毎日連続的に雨が降り続き、大幅に実験施設の設営が遅れた。従って、今年度の計画の内、70%程度の達成に留まった。各目標別に以下に述べる。(1)テンションメータの設置:平成元年度の梅雨期の前までには設置できることを目途に室内での計器の調整等を急いでいる。(2)電話回線の開設:今年度の後半になって開設できた。モデムにより現地と大学の研究室のコンピュータとのデータの交信ができた。(3)プログラムの開発:本研究には二本のプログラムの開発が必要である。一つには、現地の実験斜面に於ける測定データをパソコン通信により、大学の研究室内で収録するためのプログラムと収録したデータをXYプロッターやグラフィックデスプレィーに描くプログラムの開発が必要であるこのプログラムの開発は現在のころ20%程度の進行状況にあるので鋭意努力中である。二には、降雨による法面内の水分移動を予測するためのプログラムの開発である。この問題は有限要素方によるシミュレーションの問題として、昨年までにプログラムは既に開発が終っている。以後、現場との比較検討するため、解析のための入力パラメータとなる現地の克明な地形、地質のインプットデータ、すなわち、測量、スェーデン式コーン貫入試験による造成方面の密度差、土質的定数、現場透水試験による透水係数の測定などの調査測定を行なわなければならない。今年度の研究目的は、(1)造成法面の降雨浸透の様子を知るため、テンションメ-タを埋設し、法面の地盤中の土の水分張力を測定するためのシステムを構成すること(2)造成法面内の降雨の浸透の様子をシミレ-ションするためのコンピュ-タプログラムを開発することである。(1)については次のような研究を進めた。

このシステムを構築する研究のうちで、最も重要な実験技術の確立を必要とされることは、テンションメ-タ-を適切な位置に埋設する技術である。適切な位置は平面的な場所の選定と鉛直的な(深さ)の選定により決定される。前者はスエ-デン式サウ-ンデングを研究対象法面に対して61点実施し、盛土地盤と切土地盤の位置を知ることにより三次元形状を成している地質構成把握した。その結果を元に48本のテンションメ-タ-を層別、深度別に埋設した。そして、現在、土の水分張力の測定中である。(2)については今年度は解析プログラムの開発きため次の実験と解析を行った。ここで使用する解析プログラムは『有限要素法による飽和、不飽和浸透解析プログラムUNSAF』を改良して使用の予定であるのでこのプログラムの適用性について、室内の水槽砂モデル実験を実施した。その結果、実験値と解析値よい一致を見た。そこで福島県の三春地区の農地造成現場で行う測定と比較し、法面中の水分移動を予測することが次年度の課題である。本研究に使用した人工法面は、水平距離が15m、鉛直距離が7.5mの2割勾配を持っていて、大規模農地造成法面は農道含めて高さが約20mの約2.5割勾配の人工法面の一部である。法尻は約50cmの布団籠があり地山より5段積まれ、その背後に2.5mの高さに、その前面には2.0nの高さまで盛土を施工している。すると、地山法尻の布団籠部より湧水がみられ、布団籠の前面部は湿潤した場所となる。そのため、湿生植物(よし、がま、い、みずごけ)が繁茂している。このように法尻に出現した湿地帯の中で、盛土中央の法尻部はあまり湿潤してはいない。むしろ、谷部の左右端の切盛りの土の境からの湧水が多く観察された。これらを確かめるため、1m深地温測定による地下水探査の技術を適応し、地下水の流脈を探査した。その結果、前述の、法尻が盛土と切土の境になるような場所では、湧水があり、せん断強度が低下し、法面崩壊する。また、谷底の中央部においては、盛土工事以前に湧水地帯であった場所で、このような地盤に沿って、盛土工事以前の地形による地下水脈が、工事後にも存在することが予想された。そして、法面に向かって左側面の法尻部が平成元年四月頃、小規模の法面崩壊の事故が発生している。事後の調査により、このような場所は法尻に盛土切土の壊となり、そして、地下水流脈がある場所であることが分かった。このように地温による地下水探査法は地下水流脈の探査方法としては有効な手段であると思われる。法尻が盛土と切土の境となり、そして、地下水流脈の存在が法面崩壊が起こる場所と直接には断じ難いが、かなり危険性の高い場所であると思われる。このような、法尻崩壊の危険が予想される地点には布団籠を布設し、法尻からの地下水の速やかな排水と法の根固めの効果を期待することは、まさ土地帯の斜面防災上の基本的土技術と思われる。
不安定核RIビームによる中間エネルギー陽子弾性散乱を用いた核子密度分布の研究

今年度は重イオン検出器系単体のテストを行うと共に、検出器全体を用いたテストを理研や放医研で行った。入射重イオン検出器に関しては、前年度に引き続き放医研で^{20}Oビームを用いて行った。ターゲット上の位置と角度を求めるためのMWDCを設計しテストを行った。測定条件としては数kHz環境下のもとσで0.1mm前後程度の分解能を必要とする。位置分解能はほぼ達成したものの検出効率は十分にあがらなかったので面構造を改良に再び測定を行い、改善を確認した。反跳陽子検出器系に関しては、エネルギー検出器となるNaI(Tl)の比較的高いエネルギー陽子を用いての分解能、位置依存性のテストを東北大学サイクロトロン加速器で78MeVの陽子ビームを用いて行った。この測定により弾性散乱実験で必要なNaI(Tl)のうち時間の制約もあり14本のうち3本しかテストできなかったが分解能としては実用に値することと、タンデム加速器での低エネルギーでの測定と矛盾ない位置依存性が見られることを示した。これらの結果を受け、理研においてArの一次ビームを用いて反跳粒子の測定を行った。装置として全体が動作することを確認し、弾性散乱と思われる角度とエネルギー相関を確認した。今年度末には放医研で^{20}Oの二次ビームを用いて測定を行った。予想以上に広がったビームを用いることによるバックグラウンドが大きくマシンタイム内では完全に除去できなかったが、陽子標的からと思われるイベントビームトラッキングや、反跳粒子系のdE-E-TOFにより確認しデータ収集を行った。また弾性散乱グループの代表としてこれまでのRCNPで行った実験の成果や今計画している不安定核研究に対して国際ワークショップで口頭発表を、アメリカの物理学会と合同で行われたJPS・APS合同物理学会でも口頭発表を一回ずつ、計2回行った。今年度研究計画が大幅に変更された。計画によると今年度ドイツGSIにて実験を行う予定であったが、現在資金のめどがたたないために我々のグループでは千葉県にある放射線医学総合研究所内にある重イオン加速器HIMACを用いて、不安定核陽子弾性散乱を行うことに方向を転換した。GSIで実験を行った場合と大きく異なるのはターゲット上での入射重イオンビームの位置、角度、運動量を精度良く求めるための検出器を開発することにある。そのことをふまえて今年度は検出器の開発を重点的に行った。重イオン検出器系に関して放医研HIMACにおいてテストを行った。我々のグループでは運動量を決めるために第一焦点面に位置検出器をおく必要がある。測定条件としてはカウントレート約1MHzの環境下のもとσで1mmの分解能を必要とする。今年度はPPACにArからの二次粒子を入射した。データ収集システムのトラブルもあり十分のデータをとれなかったが、数十kHzのビームに対して95%の検出効率とσにして0.7mmの位置分解能を得た。PPACは第一焦点面に検出器として必要条件を満たしている。反跳陽子検出器系に関しては、エネルギー検出器となるNaI(Tl)の低エネルギー陽子を用いての分解能、位置依存性のテストを京都大学タンデム加速器で行った。この測定により弾性散乱実験で必要なNaI(Tl)14本のうち12本を使用可能と判断した。二本を現在修理中である。また相互作用理解の為に大阪大学核物理研究センターRCNPにおいて相互作用の理解を進めるためにCaアイソトープとPbアイソトープの測定を行い、解析中ではある。また弾性散乱グループの代表としてこれまでのRCNPで行った実験の成果や今計画している不安定核研究に対して国内、国際ワークショップで口頭発表を一回ずつ、国際シンポジウムでポスター発表を一回の計三回行った。

また弾性散乱グループの代表としてこれまでのRCNPで行った実験の成果や今計画している不安定核研究に対して国際ワークショップで口頭発表を、アメリカの物理学会と合同で行われたJPS・APS合同物理学会でも口頭発表を一回ずつ、計2回行った。
iPS細胞由来再生心筋組織と心臓をインターフェイスする電子デバイス

培養組織によって不全に陥った神経筋器官の機能を再建するには、ホスト組織と移植組織のインターフェイス(IF)が必要である。本研究の目的は、この培養組織活動を制御する電子デバイスIFの開発である。研究の結果、多チャネルで任意の刺激パターンを生成できる集積型IFを開発した。このIFは、刺激電流を高い精度で制御でき、また刺激の時空間パターンを自由に設定できることから、今後の生理学実験を大きく加速することが期待できる。また刺激システムが集積化されていることから、システムを顕微鏡にセットし、培養組織を長時間連続的に刺激しその応答をモニターすることができる。iPS細胞から誘導された心筋細胞組織の活動を電気的な刺激によりコントロールできれば、再生医療が大きく発展する。このための研究のひとつの課題は、培養細胞組織に対し任意のパターンで電気刺激を与えることができる電子デバイス・システムの開発である.まず予備実験として、市販の単チャネル刺激装置を用いて、ラット心筋培養組織に対して急性に電気刺激を行った。しかしながら培養心筋、特に組織化された段階ではその効果はほとんどなかった.そこで培養の初期ステージから慢性的にパターン刺激を行うことが必要と結論し、刺激装置の開発に着手した.まず高インピーダンスの刺激電極に対応可能な多チャンネル電流パルス刺激集積回路のテストチップを設計・制作した.テストチップの性能を評価するために、高インピーダンス電極を用いて脳スライス標本に電気刺激を行う生理学実験を行い、十分な実用性能を有する事を実証した。またこのテストチップの評価結果を確認した上で、現在多チャネルで任意の刺激パターンをプログラプログラマブルに生成できる信号生成チップの設計までを完了した.刺激チップは,電流振幅を比較的高い分解能で設定することができ,また刺激パターンを自由度高く設定できることから、生理学実験において非常に有用であり、今後の実験を大きく加速することができる。また刺激システムが集積化されていることから,システムを顕微鏡にセットし、数10チャネルオーダーの多点刺激に対する培養中の組織の反応を、連続的にモニターすることができる。これらの成果については、一件の国際会議および3件の国内会議において発表を行なった。また現在国内の学術雑誌にフルペーパーを投稿中である。以上に加え当初の計画に沿って、培養心筋細胞の活動をコンピュータシミュレーションにより解析するための簡略化された数理モデルを作成中した。現在、モデルのパラメータの調整中である。近年、培養神経組織を不全に落ちいった臓器に移植し、臓器の機能を部分的にも再建する再生医療への期待が大きくなっている。但し単純な培養方法のみでは、補綴に適した機能をもつ組織になるとは限らない。特に、iPS細胞を用いて移植組織を再生する場合、培養組織を制御する技術が極めて重要となる。本研究の目的は、筋細胞や神経細胞などの興奮性細胞を培養して再生された組織の活動を、電気的刺激等の刺激によって制御するための基礎実験と、それに用いられる電子デバイスの設計・製作を行うことであった。今年度は、以下の成果を上げた。1昨年度に開発した集積型多チャネル電流パルス刺激システムを完成させた。さらにこのシステムを顕微鏡セットに組み込み、組織の活動をモニタしながら慢性的にパターン刺激を行えるように改良した。この装置を使って脳スライスの活動を電位感受性色素を用いてイメージングしながら、標本に対してパターン電気刺激を加える実験を行なった。その結果から、開発したシステムがほぼ設計どおり動作し、スライス組織をシステマチックに興奮させることができることを確認した。2培養組織の電気的活動を計測しながらフィードバック制御するための計測系を設計・製作した。この計測系は、市販の低雑音アンプ集積回路を用いて作成した。3以上により集積型の多点計測刺激システム、すなわちTissue-Computer-Tissue Interface (TCTI)回路のプロトタイプがほぼ完成した。このTCTI回路は、刺激パターンを生成する制御部モジュール、電流刺激ドライバーアンプ群モジュール、低ノイズ計測アンプモジュールおよび電力供給部から成る。制御モジュールはプログラマブルであり、計測アンプモジュールからの計測信号にもとづいて刺激パターンを生成することができる。本研究で開発したTCTI回路は、コンパクトであり、普及性が高い。心筋梗塞などにより機能不全に陥った心臓や、事故などによって損傷した神経組織の機能を再建する治療として,人工多能性幹細胞(iPS細胞)を用いて,心筋組織や神経組織を再生移植する方法が脚光を浴びている。本研究の目的は、再生組織の培養あるいは移植の段階において,ホスト組織と移植組織を機能的にインターフェイスするための多点電極電子デバイスシステム(生体組織-コンピュータインターフェイス)を開発することである。前年度までの動物実験の結果を受けて、多点電極から組織にシステマチックに電気刺激を与えることができる、集積型の電流刺激システムの設計と製作を行なった。まず多点電気刺激用の定電流駆動回路を集積回路により作成した(以下電流刺激チップと呼ぶ)。この電流刺激チップは、1チップあたり最大64チャネルの電極から、電流パルスの振幅、幅、間隔を変化させながら電流刺激を行うことができる。この電流刺激チップの性能を評価するために、マウス視覚野スライス標本に対して多点電流刺激を行い、その効果をCa感受性色素を用いたイメージング法により計測した。その結果、刺激チップは市販の大型定電流刺激装置以上に正確に電流パラメータを制御できることが分かった。さらにこの電流刺激チップを制御するために、マイクロプロセッサを組込んだ集積制御システムボードを作成し、これを電流刺激チップと接続した。現在このシステムの性能を評価している。iPS細胞などの遺伝子操作された細胞は、特殊実験室内かつクリーンベンチ内などにおいて取り扱われる。

本多点電流刺激システムは、超小型で顕微鏡等にも組み込み可能であり、iPS細胞を含む培養細胞・組織の電気的制御に広く普及することが期待される。また組み込まれた無線通信機能によって、外部装置からマイクロプロセッサを制御できるため、将来は完全埋植型の生体組織インターフェースにも応用が期待できる。培養組織によって不全に陥った神経筋器官の機能を再建するには、ホスト組織と移植組織のインターフェイス(IF)が必要である。本研究の目的は、この培養組織活動を制御する電子デバイスIFの開発である。研究の結果、多チャネルで任意の刺激パターンを生成できる集積型IFを開発した。このIFは、刺激電流を高い精度で制御でき、また刺激の時空間パターンを自由に設定できることから、今後の生理学実験を大きく加速することが期待できる。また刺激システムが集積化されていることから、システムを顕微鏡にセットし、培養組織を長時間連続的に刺激しその応答をモニターすることができる。この研究の中心課題は、再生された興奮性組織の活動を制御するために、長期間にわたってシステムチックな電気刺激を行うことができる電子回路(Tissue-Computer-Tissue Interface: TCTI)のプロトタイプを作成することであった。そのために当初の計画では、心筋細胞およびiPS由来の心筋細胞をシート状に培養し、組織化した試料に対する電気刺激効果を検証することもひとつの課題となっていた。しかしながら、組織化した試料を興奮させるためには、当初予測していたより大きな電流が必要となることが分かり、電子回路設計により多くの時間を費やすことになった。TCTI電子回路については、計画では市販の部品を組み合わせたプロトタイプ作成までがゴールであったが、同様の試みが海外でも始まっているという動向および国際的なインパクトを踏まえて、最初から集積回路化を目指しての実装にチャレンジした。開発したTCTI回路は、当初の計画を大きく上回る成果となった。一方でもうひとつの研究課題である、培養細胞系への電気刺激効果を調べる実験は、心筋細胞シートに関する限り、デバイスの設計製作を重点的に進めたために、十分な時間が取れなかった。ただし培養心筋組織に代わって、従来より研究室で扱いなれたいた脳スライスを試料として、TCTI回路による電流パターン刺激実験を行い、作製した回路が正常に作動することを確認することができ、一応の成果を上げることができた。以上、当初計画していた培養心筋細胞のパターン電気刺激効果の検証までにはいたらなかったが、計画になかった高性能TCTI回路を完成させることができ、この回路の有効性を示すことができたという状況から、研究はおおむね計画どおり順調に進展したと結論した。
脳性麻痺における認知障害:MRSおよびCSIによる検討

今回の研究の目的は、明らかな左右差は認めない両麻痺児に対し、single-boxel MRS (magnetic resonance spectroscopy)に加えN-acetylaspartate(NAA・Cr),creatine(Cr),choline(Cho)に関して引き続きCSIを施行し代謝画像を作成し、視覚空間認知障害の病態解明を行なった。疾患検査対象者は10歳の脳性麻痺児(痙性両麻痺:症例1)および学習障害を有するてんかん児(症例2)であり、両者とも高次機能障害を認めている。CSIは、シーメンス社製1.5ステラMR装置を用い、PRESS sequence,repitition time 2000-1500msec,echo time 144msec,voxel size 10x10x15mmにてCIを施行した。撮像時間は約12分である。コンソール上でNAA,Cr,Choの代謝画像を作成し、併せて各スペクトルの面積を自動解析した。2例の各種高次機能検査結果から推測される脳病変は、両側頭頂葉あるいは劣位半球の右側頭頂葉の障害が推測されたが、MRI,CSI検査では明らかな左右差が検出不能であった。その理由および今後の改善点として以下のことが考えられる。一般臨床機でのCSIの施行が可能となり、従来のsingle voxel法に比してその有用性は計り知れない。撮像時間は約12分であり実用に耐えうると考えられた。しかし空間分解能が不十分であること、脂肪の信号を除去するためにregion of interest(ROI)が深部白質に限られることが、大きな問題点である。今後は、phased array head coilの使用により空間分解能の向上を図り、脳性麻痺児の高次機能障害特に視覚認知や言語発達障害と脳内代謝物の関連を検討予定である。
測定の操作的性質に基づく量子古典混合系の数理構造の解明とその応用

量子情報理論において量子論の特徴を最大限に活用するためには,量子系のみならず古典系およびそれらの混合系に対する情報理論的な性質を深く理解することが重要である。近年,少数個の直観的な原理のみを用いて量子系と古典系の数理構造を導出できることが示され,両系に対する理解が深まっている。一方,量子古典混合系の数理構造については同様の原理のみから導出するには至っていない。本研究では,量子測定が持つ操作的な性質に着目して原理を構築することで本系の数理構造を導出できる可能性があるという着想を得た。直観的な原理から量子古典混合系の数理構造を導出し,本系の情報理論的な性質について理解を深めることをめざす。
長波長紫外光によるアントシアニン生成誘導機構の解析

1.アントシアニン生成の誘導についてのよりよい培養条件および光照射条件:培養細胞に紫外光を照射してから24時間後にすでにアントシアニンを生成している細胞を選択することを繰り返して行うとともに、培養および光照射条件に検討を加えた。その結果、Eランプ(310nmλmax)による3分間の照射(4.4w・m^<-2>)で、2448時間後にはアントシアニン生成量を測定できる系が確立できた。また、ショ糖濃度4%としたMS培地に移植後56日目に光照射することが最も有効であった。色素生成は赤色光、青色光では全く誘導されず紫外光照射が必須であること、赤色光は、紫外光照射の前、後照射ともアントシアニン生成量を増幅すること、青色光は前照射では増幅するが後照射では全く影響のないことが明らかになった。今後、赤および青色の光がどの過程に関与しているかを調べていく。2.CHS・mRNAの光照射による量的変動:アントシアニンを生成せず、また、CHS・活性もみられない暗所で培養した細胞には、CHS・mRNAは全く検出されなかったが、光照射後CHS活性が上昇する細胞でははっきりとその存在が認められ、CHS活性の誘導がトランスクリプションレベルの制御であることが明らかになった。Eランプ照射(4.4w・m^<-2>、3分間)でCHS・mRNAは3時間後にはわずかに検出され、その後急速に増加して9時間でピークに達した。以後減少して15時間後にはほとんど検出されなかった。3.アントシアニン生成の誘導におよぼす単色光の影響:基礎生物学研究所の大型スペクトルグラフにより、単色光でのアントシアニン生成の誘導効果を測定した。得られた入射光量子数・反応曲線の比較では、300nm近辺の波長の光の効果が最も大きかった。また、可視光域ではアントシアニン生成は誘導されないことも明らかになった。アントシアニン生成についての作用スペクトルと同時にCHS・mRNA生成の作用スペクトルの測定を現在続けて行っている。
住民の微量元素獲得から見た土地利用と環境適応の統合的研究

本研究は、野生動植物からの微量元素/栄養素摂取における利用種類と獲得場所の特徴および生業活動の特徴を明らかにすることと、環境から健康に至る総合的な研究方法の確立を目的とした。調査では、日常の食生活バリエーション、摂取食物種類とその摂取部位および量を把握した。土地利用、生業活動、集落史を明らかにし、多様な動植物自然資源の種類および獲得方法・場所の特徴を考察した。自然環境の違いと生業バリエーションによる獲得微量元素の特徴、食生活微量元素摂取における生物種類の組み合わせによる食物構成が明らかとなった。また、微量元素獲得における多種類の野生動植物と獲得範囲の土地条件の重要性を実証することができた。微量元素は人体の機能を作ったり、生物体を構成し生理的機能を営むのに欠かせない。多量元素に対して微量元素は従来測定や分析が困難であったが、近年分析装置の開発や方法の進展に伴って、人体へ働きの解明も進み、健康維持、増進への活用の可能性が期待されている。微量元素は、自然(土壌・水)から食物を媒介することによって人体に摂取される。本研究は、次の4点を課題として設定し、地理学、環境化学、人類生態学、農業生態学の協働により、実証的に解明する研究調査方法の確立とそれに基づいた解明を目的とする。具体的には、1)食物獲得の場所性と土地利用:資源獲得に対して、どういう範囲で動くのかそれぞれの選択要因、2)微量元素摂取の季節性:利用資源の季節性による摂取状況の変動とそれへの対処、3)適応の選択性:微量元素摂取に対して、積極的な選択を指向するのか、身体的な適応で不足分を補うのか、活動傾向を明らかにする、4)人文社会自然諸科学の実証的協働研究の方法論の確立、により自然利用の食生活体系と微量元素の物質循環を結びつけた持続的環境利用モデルを提示することをめざしている。本年度は、現地調査実施のための予備調査をラオスで実施し今後の研究協力体制を構築してきた。また、研究会および調査対象地の一つであるジンバブエの研究協力者らを日本に招聘し、ワークショップを開催した。これにより、調査テーマについて1)住民の食べている食物の種類と量を明らかにし、食事全体での位置づけ、流通における経済価値を明らかにする方法論の検討、2)摂取量の栄養・健康的貢献および物質循環を明らかにする調査方法の検討、3)資源の生態と環境条件(土壌・植生)を住民の土地利用とを絡めて明らかにし、微量元素の循環モデルを作成する手順の確認、4)物質循環と人間生活の持続性のメカニズムを検討する議論、を行ない、次年度以降の実証調査計画をたてた。本研究は、野生動植物の食物摂取を通じた自然からの微量元素摂取に着目して食物獲得の場所性と土地利用および資源獲得の特徴を明らかにすることと、ミクロかつ総合的な対象の研究方法の確立を目的とした。本年度はこれまでの調査成果をもとに、個別野生生物の微量元素からみた特徴とパプアニューギニアでの1年間にわたる住民の食事・生業活動のデータを集計しデータベース作成をおこなった。これまでの研究で微量元素摂取に役立つと考えられる野生食料資源の一つとして昆虫があげられることがわかった。そこで調査対象地の一つであるジンバブエにおいて住民の食料源として特徴づけられるガの幼虫2種、シロアリ、アリ、カメムシの成分分析を行い、11種の微量元素含有を明らかにし、論文として公表した。また、昆虫に関しては、世界的にあらたな有用食料資源として注目されているが摂取の実態に即した研究がみられず概念的な議論に留まっていることに対して、本研究ではミクロかつインテンシブな本調査によって得られるデータと注目点から栄養成分に関する実証的考察を行い、種による違い、環境差に留意することが必要であり、食生活全体を通じた摂取量も含めて、実態に応じた資源化の視点が必要であることを明らかにし、国際学会発表および論文公表をおこなった。パプアニューギニアでは、食生活と物質循環を特徴づける基盤となるサゴ林の物質循環を明らかにした。また、収集した住民の1年間にわたる食事摂取状況について、住民属性・活動・日付・品目から分析できるようにデータ入力およびデータベース作成を行った。ラオスでは、土地開発(森林伐採、都市化)、生活変化による野生食物資源利用の変化を調査し、水田および周辺での物質循環にかかわる複合的土地利用形態と多様な生物資源利用を明らかにし、学会発表、論文公表をおこなった。現地調査地である、ラオス、パプアニューギニアについてはデータを蓄積し、個別分析を実施し、総合考察への準備を進めており順調である。ジンバブエでは事例集落を設定インテンシブな住民の食生活調査を実施する予定で、これまで準備および予備調査を進めてきたが、現地の調査許可を得るのに難航し、2年度目に調査を実施できなかった。そのため実証データが得られないでいる。本研究は、野生動植物の食物摂取を通じた自然からの微量元素摂取に着目して食物獲得の場所性と土地利用および生物資源獲得の特徴を明らかにすることと、ミクロかつ総合的な対象の研究方法の確立を目的とした。本年度は、これまでの調査成果の分析考察を共同研究会およびそれぞれの研究活動において進めるとともに南アフリカ共和国での共同現地調査を実施した。同地での現地調査では、本研究課題の主食バリエーションの違いに着目して摂取微量元素およびその獲得戦略についてすでに調査を実施してきた、コメ、サゴヤシ、についでトウモロコシおよび雑穀を主食とする人びとの食生活と食物資源の利用実態および健康状態を明らかにした。南部アフリカ地域の中でも伝統的な生活が営まれるリンポポ州マクヤ地区を調査地として選定し、2040歳の女性住民を対象とし、身体測定ならびに基礎健康診断をともに肥満・貧血程度から健康状態を把握した。

ついで、生活状況と日常の食事把握をもとに、食生活バリエーションを明らかにし、さらに10世帯を選定し陰膳調査を実施して摂取食物種類とその摂取部位および量を把握した。健康診断受診者から少量の毛髪を採集し、体内への微量元素摂取を明らかにするための資料を得た。そして同地の土地利用、生業活動、集落史を聞き取りおよび参与観察によって明らかにし、集落・農地周辺および山地での多様な動植物自然資源の種類および獲得方法・場所を明らかにした。とくに雨季の昆虫、野草、果実等、バリエーションの豊富な生物について、そして同地の農耕・居住地選択において特徴的なシロアリ・アリ塚利用についての知見を得た。ラオスでは、調査を継続しているドンクワイ村において雨季の生業・食生活について、ラオス国立農林業研究所との協働で調査を実施し、野生食物についての栄養分析を行った。本研究は、野生動植物からの微量元素/栄養素摂取における利用種類と獲得場所の特徴および生業活動の特徴を明らかにすることと、環境から健康に至る総合的な研究方法の確立を目的とした。調査では、日常の食生活バリエーション、摂取食物種類とその摂取部位および量を把握した。土地利用、生業活動、集落史を明らかにし、多様な動植物自然資源の種類および獲得方法・場所の特徴を考察した。自然環境の違いと生業バリエーションによる獲得微量元素の特徴、食生活微量元素摂取における生物種類の組み合わせによる食物構成が明らかとなった。また、微量元素獲得における多種類の野生動植物と獲得範囲の土地条件の重要性を実証することができた。今年度予定したジンバブエでの現地調査が、現地の都合により実施困難となったため調査できなかった。調査許可取得で難航しているジンバブエの現地調査にかわり、同様もしくはそれ以上に本研究の目的に適う好条件の生活と環境条件の良好な調査地を南アフリカ北部での予備調査により得ることができた。ここは、本研究に先立つジェネラルサーベイを行った時点で候補地にすることも考えていたところで、関係するリンポポ大学とも調査の協働体制ができている。2015年3月に調査とともに同大学で討議した結果、ジンバブエに比べ調査許可を得やすいことがわかった。すでに調査内容や体制のフォーマットはできているので、日程と人員調整によって対応可能である。適切な時期に現地調査を実施し、結果の分析に本年度後半に力を注ぎ、本研究において重要な比較研究の一つとして成果を提示できるよう努める。パプアニューギニアついては、データベースをもとに、食生活の特徴と、住民の生活行動、土地利用との関連の分析を進める。ラオスについては、補足調査を実施し、分析精度を高めることに努める。28年度が最終年度であるため、記入しない。地理学ジンバブエ側研究協力者を日本に招聘し、ワークショップを開催し、次年度の現地調査日程を雨季で条件の良い12月に定めた。十分な余裕をもって計画と調査許可申請を進めていく。2015年度に予定していたジンバブエでの実地調査ができなくなったため。
大振幅な分子振動の高精度実空間イメージング

共鳴的に励起させた分子振動の実空間観測は、これまでなされたことがない。本研究では、これを実現することを目的として方法論と装置開発を行う。研究初年度である平成30年度では、方法論を確立するためにシミュレーションプログラムの開発を行った。今回対象とする分子振動は、基本的な有機化学反応であるSn2反応にも関わりのある反転振動を対象とした。反転振動の中でもアンモニアの反転振動は、MASERにも利用されている重要な反応である。エネルギー空間における分光観測はこれまで多数報告があるが、その一方で実空間観測はこれまでなされていなかった。分子の空間配座を対象とした実空間観測の手法として、クーロン爆発イメージング法が挙げられる。この手法では主に分子配向に対する観測が行われていた。アンモニアの反転振動でも、大きくアンモニアの向きが変化することが予想されており、実空間で振動していくアンモニアを可視化できると着想した。アンモニアの反転振動に共鳴するマイクロ波を照射すると振動波束が生成される。初期量子状態の違いにより逆位相な波束も混在してしまうため、波束生成時には量子状態が分離されている必要がある。また、マイクロ波を照射する際は、イメージング観測用の電極を通過させる必要があるため、マイクロ波が歪むことが懸念された。これらの問題を解決することで、本研究の目的である分子振動の実空間観測が達成可能であると想定している。量子状態の分別には不均一電場を利用する。対応するシミュレーションプログラムの作成を行い、量子状態が分離することを確認しており現在装置の実装に向けた交渉を行っている。一方でマイクロ波の検討はまだ十分に行えていない。二次元空間でシミュレーションを行ったところ、電極により電場が歪むことが示唆されており、今後電極形状を含めた最適化が必要である。概要にも書いたとおり、本観測実験を実現するためにはマイクロ波照射とアンモニアの量子状態選別が不可欠である。不均一電場を用いたアンモニアの量子状態選別は、過去にも実験例が多くあるが、その多くが6重極型の量子状態選別器であった。この量子状態選別器では、観測対象とする量子状態をよく集めることができる一方で、ポールの配列や実装が非常に難しいという難点もある。そこで、本研究ではデフレクタータイプの電極を用いた量子状態選別器を導入することにした。この量子状態選別器は、量子状態ごとに進行方向を曲げることで量子状態を分離する装置であり、電極が2つで済む点から作成やメンテナンスが簡便であることが期待される。シミュレーション計算を行い、デフレクタータイプの電極を用いることでアンモニア分子の飛行軌道を曲げることで振動の量子状態を分離できることを確認している。この装置を作るに当たり、所属しているグループではほとんど知見がなかったため、韓国で同様の電極を用いた実験を行っているグループを訪問し、現地で見学を行い装置の細かな設計や運用について情報収集を行った。ここで得た情報をもとに設計の修正を行い製作工場との図面のやり取りを開始している。早ければ今年度前半には装置が完成して試験的な実験を開始する予定である。この実験では、アンモニアの電子遷移に共鳴する周波数のレーザー光を利用したイオン化実験を行う予定であり、実験に必要な光学素子の収集も開始したところである。今後、最初に終わらせたい内容として、電極の実物化がある。図面を通して工場と電極についてのやり取りを開始しているわけだが、まだ実際に電極として納品されるまでには時間がかかることが予想される。そのため、これについての検討が最も優先事項の高い事柄になると予想される。また、これと同時にマイクロ波の照射経路も問題になると予想される。現在マイクロ波のシミュレーションを行うためにシミュレーターの作成を開始しており、3次元空間への拡張と、GPUを利用するような拡張を行う予定である。これにより、マイクロ波電場の正確なシミュレーションができる他、計算の高速化も見込めるものと考えている。現在マイクロ波を照射する機構として2つほど様式を検討している。一つはホーンアンテナとプラスチックレンズを組み合わせたレンズアンテナ系であり、これを作成するための道具についても収集を開始している。また、もう一つの様式はマイクロ波を閉じ込めるようにイオンレンズ全体を囲むような配置を行うことであり、こちらではイオンレンズ全体を含めた最適化を検討していく必要がある。これらの検討と同時に、真空中に配置する素子を入れるためのチャンバーについても検討を進めていく予定である。マイクロ波の照射方法によるところもあるが、レーザーを通過させるポート、分子やイオンが通過するポート、マイクロ波が通過するポートの計6つほどポートが必要となると考えられる。グループが所持しているチャンバーで対処可能でなかった場合は、設計と発注が必要となるため、電極作成を詰める傍らチャンバーの設計も行う必要がある。

アンモニアの反転振動でも、大きくアンモニアの向きが変化することが予想されており、実空間で振動していくアンモニアを可視化できると着想した。アンモニアの反転振動に共鳴するマイクロ波を照射すると振動波束が生成される。初期量子状態の違いにより逆位相な波束も混在してしまうため、波束生成時には量子状態が分離されている必要がある。また、マイクロ波を照射する際は、イメージング観測用の電極を通過させる必要があるため、マイクロ波が歪むことが懸念された。これらの問題を解決することで、本研究の目的である分子振動の実空間観測が達成可能であると想定している。量子状態の分別には不均一電場を利用する。対応するシミュレーションプログラムの作成を行い、量子状態が分離することを確認しており現在装置の実装に向けた交渉を行っている。一方でマイクロ波の検討はまだ十分に行えていない。二次元空間でシミュレーションを行ったところ、電極により電場が歪むことが示唆されており、今後電極形状を含めた最適化が必要である。概要にも書いたとおり、本観測実験を実現するためにはマイクロ波照射とアンモニアの量子状態選別が不可欠である。不均一電場を用いたアンモニアの量子状態選別は、過去にも実験例が多くあるが、その多くが6重極型の量子状態選別器であった。この量子状態選別器では、観測対象とする量子状態をよく集めることができる一方で、ポールの配列や実装が非常に難しいという難点もある。そこで、本研究ではデフレクタータイプの電極を用いた量子状態選別器を導入することにした。この量子状態選別器は、量子状態ごとに進行方向を曲げることで量子状態を分離する装置であり、電極が2つで済む点から作成やメンテナンスが簡便であることが期待される。シミュレーション計算を行い、デフレクタータイプの電極を用いることでアンモニア分子の飛行軌道を曲げることで振動の量子状態を分離できることを確認している。この装置を作るに当たり、所属しているグループではほとんど知見がなかったため、韓国で同様の電極を用いた実験を行っているグループを訪問し、現地で見学を行い装置の細かな設計や運用について情報収集を行った。ここで得た情報をもとに設計の修正を行い製作工場との図面のやり取りを開始している。早ければ今年度前半には装置が完成して試験的な実験を開始する予定である。この実験では、アンモニアの電子遷移に共鳴する周波数のレーザー光を利用したイオン化実験を行う予定であり、実験に必要な光学素子の収集も開始したところである。今後、最初に終わらせたい内容として、電極の実物化がある。図面を通して工場と電極についてのやり取りを開始しているわけだが、まだ実際に電極として納品されるまでには時間がかかることが予想される。そのため、これについての検討が最も優先事項の高い事柄になると予想される。また、これと同時にマイクロ波の照射経路も問題になると予想される。
近接場走査型光学顕微鏡によるナノ電気泳動

本研究は、まず、ナノ空間での電気泳動に応用できる近接場走査光学顕微鏡(NSOM)の試作を行い、それを用いて、蛍光ラベル化したポリマー粒子や生体試料の分離分析およびナノスケールの空間分解能での物質移動分離の様子のモニターリングを行うことを目的とした。さらに、本研究で製作したNSOM装置を用いて、ナノメートルオーダーでの微小空間における光化学反応の検出と、光化学反応を用いた屈折率制御材料や蛍光制御材料の開発、およびそれらの材料を用いた屈折率変化や蛍光のナノパターニングの実現を目指した。まず、高分子観察用のNSOMを改造し、クロマトグラフィーや電気泳動をしながら観察できるような以下の性能を持つNSOMユニットの試作を行った。NSOM下で、観察できる幅3mm、長さ25mm、深さ150μmの液体セルを作成し、このセルに燐酸緩衝液水溶液をみたし、直径500nmの色素をドープしたポリスチレンラテックスを浮かせて、電気泳動条件で位置を移動させてNSOMでラテックス粒子の蛍光イメージを観測した。また、ポリスチレンゲルラテックスの表面上にポリ-N-イソプロピルアクリルアミド鎖の網目をつくったコアシェル型の微粒子についても、このNSOM系で単一微粒子の蛍光イメージの観測に成功した。さらに、光反応による屈折率制御材料や蛍光制御材料の開発とそれらのナノパターニングも実施しつつある。分離分析装置の集積化に対する興味が近年高まっている。本研究の目的は、ナノメートルオーダーの空間分解能を持つ近接場走査光学顕微鏡(NSOM)を用いてナノ空間電気泳動を実現することであり、チップの小型化の際には、どのような検出方法をとるかが本質的な問題となる。従来の分離分析素子においては、試料の検出や定量には光吸収や蛍光を利用する光学的な方法が用いられている。ところが素子の集積化が進むにつれて、光を用いた通常の検出方法では、空間分解能が波長によって制限されるという原理的な制約にぶつかる。近接場光学顕微鏡は、光の波長を超えた分解能を持つ顕微分光法として注目されており、NSOMをチップ上の電気泳動の検出装置に応用することは集積度を飛躍的に向上させる可能性をもっている。本研究では、まず、ナノ空間での電気泳動に応用できるNSOMの試作を行い、それを用いて、蛍光ラベル化したポリマー粒子や生体試料の分離分析およびナノスケールの空間分解能での物質移動分離の様子のモニターリングを行いつつある。本年度は、研究代表者らが東京大学で開発してきた高分子観察用NSOMを改造し、クロマトグラフィーや電気泳動をしながら観察できるような以下の性能を持つNSOMユニットの試作を行いつつある。(1)固液界面や、ゲルのような柔らかい物質の表面を測定できる。(2)セルは温度や湿度が制御できるよう密閉とする。(3)外部から液体を導入したり、高電圧を加えられるような端子を設ける。(4)数十ミクロン四方の走査範囲を10分程度で観察できる(高速)。現在のところ、流動させることができるようにした液体セル中の固液界面で、蛍光色素をもつやわらかいポリスチレンラテックスの単一分子の観察には成功し、電気泳動しながら観察できるようにするための諸条件の検討を行っているところである。この試作装置を用いて、研究室で開発中の環境応答性高分子微粒子や、光応答性デンドリマーなどの微粒子が、ナノ電気泳動で使われるような外場のある微少空間でどのように振る舞うか、調べる予定である。

近接場光学顕微鏡は、光の波長を超えた分解能を持つ顕微分光法として注目されており、NSOMをチップ上の電気泳動の検出装置に応用することは集積度を飛躍的に向上させる可能性をもっている。本研究では、まず、ナノ空間での電気泳動に応用できるNSOMの試作を行い、それを用いて、蛍光ラベル化したポリマー粒子や生体試料の分離分析およびナノスケールの空間分解能での物質移動分離の様子のモニターリングを行いつつある。本年度は、研究代表者らが東京大学で開発してきた高分子観察用NSOMを改造し、クロマトグラフィーや電気泳動をしながら観察できるような以下の性能を持つNSOMユニットの試作を行い、以下のような実験結果を得ている。NSOM下で、観察できる幅3mm、長さ25mm、深さ150μmの液体セルを作成し、このセルに燐酸緩衝液水溶液をみたし、直径500nmの色素をドープしたポリスチレンラテックスを浮かせて、電気泳動条件で位置を移動させてNSOMでラテックス粒子の蛍光イメージを観測した。粒径は、約2μmとなり、粒子が固液界面でゆるく束縛されてブラウン運動でゆらいでいることを示している。また、ポリスチレンゲルラテックスの表面上にポリNイソプロピルアクリルアミド鎖の網目をつくったコアシェル型の微粒子についても、このNSOM系で単一微粒子の蛍光イメージの観測に成功した。
サケ科魚類における繁殖行動の遺伝に関する技術開発

動物の行動が遺伝するかどうかという研究は、進化生物学においてきわめて重要であるが、その多くはジョウジョウバエ等の小動物で行われてきた。本研究は、行動観察が困難でかつ大型の動物の一つであるサケ・マスを用いて、その繁殖行動の遺伝的研究の技術開発を行おうとするものである。本年度は、総延長10mに達する魚類行動観察用の大型水槽を、申請者が所属するセンターの職員の協力を得て建設した。本水槽を用いて、以下のような結果を得た。1.本水槽は、大型魚類の繁殖および摂食行動の観察に有効であることが確かめられた。2.いくつかのサケ科魚類では、河川残留型において産卵行動中の著しい体色の黒化が観察されている。サクラマス(Oncorhynchus masou)において、メスの行動、残留型間の攻撃行動が残留型の体色の黒化にどのように影響するか調べた。残留型はメスの産卵行動の進行につれ著しく黒化した。残留型間の闘争においては体サイズが大きく、活発で高順位の個体ほど黒化の程度が大きかった。このことから残留型の体色の黒化には、体サイズ依存的な残留型の強さが大きな要因になっていると考えられた。また、体色の黒化と繁殖成功は正に相関する傾向が認められた。3.然別湖産サクラマス(降湖型サイズ小)と洞爺湖産サクラマス(同大)の産卵行動を比較した。然別湖産降湖型オスは用いた11尾中2尾に、残留型(スニーカー)への強い攻撃行動が観察されたが、洞爺湖産降湖型オスではすべての個体が強い攻撃行動を示さなかった(N=12)。両個体群間において行動の違いが生じた要因として、(1)残留型と降湖型のサイズの違い、(2)行動様式の遺伝的差が考えられた。本年度は、特にいままでに申請者らが記録してきたサケ科魚類の繁殖行動のビデオと既に報告されている論文を用いて、それらの行動に個体群ごとに違いがあるかどうかを明らかにしようと試みた。結果は以下の通りである。ミヤベイワナ(オショロコマの1地方個体群)とアラスカ産オショロコマの産卵行動を比較した。ミヤベイワナの河川残留型には雌の放卵直後に活発な卵食行動が観察された。しかし、アラスカ地方のオショロコマではこの卵食行動がほとんどみられないか、たいへん少なかった。この繁殖の際の食卵行動の頻度の差は選択によって生じた可能性が強く、遺伝的基盤を持つ可能性が大きいことを示唆した。また、ミヤベイワナ雌はこの残留型の卵食行動に対抗して、産卵回数を減らす傾向にあったが、アラスカ産のオショロコマではこうした傾向は認められなかった。また、本年度は、総延長10mに達する魚類行動観察用の大型水槽の設計を試み、現在申請者が所属するセンターの職員によってその建設が進みつつある。本水槽はグラスゴー大学フィールドセンターが所有する大型水槽を参考として設計された物であり、一定の流速を持ち、深さも最大70cmを維持できるようになっていることから、大型サケ科魚類から小型の水生生物の繁殖行動や摂食行動などの観察に適していると考えられる。現在のところ、14年度4月までに設置できる予定である。