hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己組織化によるナノELデバイスの開発

本研究の目的はマイクロパターン化した高感度有機発光ダイオードの作製であった。マイクロパターンは、ホール輸送材料の希薄溶液の蒸発を用いたディウェッティングによる自己組織化によって作製することができた。有機導電体の分子配列はマイクロドーム中で制御できることがわかったため、発光効率を高めることができた。具体的に得られた結果は次の通りである:1.希薄溶液をディウェッティングするとアモルファスなマイクロ滴が作製できる。アニーリングによって有機材料が結晶化する。結晶形態はアニーリングの温度や超音波を加える時間の長さによって制御できることがわかった。2.低い仕事函数を持つ金属や錯体を電子注入層で用いると、有機発光ダイオードの発光効率が上がることがわかった。3.新たに合成したアリールアミンやトリアジン化合物はホールや電子輸送材料として利用できることがわかった。これらの材料の中にはアニーリング後にマイクロ結晶の配列を持つものもある。4.高い熱伝導率を持つ基板とマイクロ電極を用いてサンプルには1万アンペア/平方センチを超える高密度の電流を測定することができた。5.ホール輸送材料はディウェッティングによってマイクロパターン化される。そのサンプルに電子輸送材料と電極とを真空蒸着させることにより有機発光ダイオードを作製した。光学顕微鏡観察により、ホール輸送材料のマイクロドームが発光することがわかった。ホール輸送材料のマイクロドームサンプルをアニーリングし、上記のように作製したダイオードは通常の4倍の発光強度を持つことがわかった。基板上のいわゆる「マイクロドーム」中に閉じ込められた色素の配向性と集合体をナノスケールで制御する新しいアプローチを使用している。そのマイクロドームは希薄な溶液からキャスティングすることで簡単に形成される。キャスティング溶液の「ディウェッティング」という自己組織化によって、狭いサイズ分布を持ったドームを作製することが可能となった。ディウェッティングは全く純粋に一般的な物理的プロセスであり、従って多くの異なった化合物から様々なマイクロドームを作製することができるのである。「電子発光材料の安定化」有機発光ダイオードで良く使われているTPDのホール輸送材料は薄膜中で結晶化するが、結晶化するとデバイスの機能性は弱くなる。TPDのマイクロドーム構造を作製することで、アモルファス状態は安定になり、発光デバイスを作製することができる。しかし、デバイスの表面に占めるドームの割合は20%程度であり、デバイスの全体の明るさは減少する。「光機能性材料の結晶制御」様々な低分子光機能性材料のマイクロドームの作製が可能になった、例えばテトラフェニルベンジジン、ルブレン等。キャスティング後にどのような環境を与えるかによって、異なった凝集体(アモルファス、単結晶、多結晶、ファイバー)を作ることができる。顕微分光器観察によって、一つ一つのマイクロドームの特徴が明らかになる。そして多くの場合、化合物の光学特性は集合状態によって決まり、時にはマイクロドームのサイズに左右されることもある。【本研究の目的】:1)ディウェッティング現象を用いて単独の色素集合体を作製し、集合体のサイズと光学特性の関係を明らかにする。2)さらに、分子の自己組織化を利用して、二次元配列を持つマイクロメーターサイズの色素パターンを作成する。その結果、それぞれの集合体は微少な光源になりその集合体パターンは新しいフォトニクス効果を持つことになる。【研究成果】:低分子マイクロドーム作製:ディウェッティングは全く純粋に一般的な物理的プロセスであり、従って多くの異なった化合物から様々なマイクロドームを作製することができるのである。2.1.有機発光ダイオードで良く使われているTPDのホール輸送材料は薄膜中で結晶化するが、結晶化するとデバイスの機能性は弱くなる。2.2.様々な低分子光機能性材料のマイクロドームの作製が可能になった。キャスティング後のアニーリング条件を変えることにより、異なった凝集体(アモルファス、単結晶、多結晶、ファイバー)を作ることができた。顕微分光器観察によって、一つ一つのマイクロドームの特徴が分かり、組織と物性の関係が明らかになることが期待される。

TPB(tetraphenylbenzidine)のホール輸送材料を用いると、マイクロドーム中の分子が集合し、新しい「ディスク」状態が発生します。「ディスク」は「ドーム」より4倍の明るさを示します。【本研究の目的】:1)ディウェッティング現象を用いて単独の色素集合体を作製し、集合体のサイズと光学特性の関係を明らかにする。2)さらに、分子の自己組織化を利用して、二次元配列を持つマイクロメーターサイズの色素パターンを作成する。その結果、それぞれの集合体は微少な光源になりその集合体パターンは新しいフォトニクス効果を持つことになる。【研究成果】:昨年度は有機発光ダイオードのホール輸送材料であるテトラフェニルベンジジンの新しい分子集合状態の生成を確立した。この有機発光ダイオードは安定していて、従来型のアモルファス・デバイスより変換効率がよい。そのパターニング方法の用途を拡張する為に、有機エレクトロニクスに使われる他の化合物を使用した。・有機FETの電子導体であるルブレンはディウエットされ160°Cのアニーリングで微結晶に形成された。・ガラス上でディウエットされたTPBをアニーリングすると、最大で長さ100μm、幅1μmのクリスタルファイバーが作られることがわかった。これらのクリスタルファイバーは強く蛍光を発し導波路として利用できる。・ポリマーブレンドのディウエッティングは、電子受容体を選択的に添加できる階層的ポリマーマイクロドームの形成をもたらした。・キラルな非線形光学化合物(M.Szablewsky先生,Durham大学、英国との共同研究)はらせん状結晶の形成をもたらした。・テトラシアノベンゼンとピレンの電荷移動錯体は、長さ最大1mmの非常に長いマイクロファイバーを形成した(阪大の宮坂先生との共同研究)。その長さとスペクトル特性は、ディウエッティング溶液の化学組成によって制御できた。・種々のトリス(ジアリールアミノ)トリアジン類を合成し、それらの電荷輸送性が、電子輸送性を示すもの、ホール輸送性を示すもの、さらには両方の輸送性をしめすものまで、広い範囲で調整可能なことを見出した(今井・安達)。
生命維持およびインスリン感受性制御に関与するfad104の機能解析

本検討により、これまで機能が不明であった遺伝子fad104が、脂肪組織形成に大きく寄与していること、インスリン感受性の制御に重要な役割を担うことを明らかにした。さらに、fad104は出生直後の肺の機能維持に非常に重要な遺伝子であることを明らかにした。これらの検討より、これまで不明であったfad104の機能の一端を明らかにすることができたと思われる。fad104ヘテロ欠損マウスを用いて、fad104が、生体内においてどのようなメカニズムで脂肪細胞分化ならびに脂肪組織形成を制御しているかについて検討した。特に高脂肪食により肥満を呈する条件において検討した。高脂肪食摂食条件下においてもfad104ヘテロ欠損マウスは、野生型マウスに比べ体重の増加が抑制された。また、脂肪組織重量の増加も抑制された。GTT、ITTの検討の結果、野生型マウスは高脂肪食負荷により、糖代謝能およびインスリン感受性が大きく低下したが、fad104ヘテロ欠損マウスにおいては、糖代謝能、インスリン感受性の低下が抑制されることが明らかになった。次に、fad104欠損マウスから調製したMEF細胞を用いて、脂肪細胞分化過程における機能について検討した。まず、脂肪細胞分化能について検討した結果、fad104を欠損したMEFは、脂肪細胞分化能が大きく低下することが明らかになった。さらに、野生型ならびにfad104欠損MEFにインスリンを添加し、インスリンシグナルにfad104が影響を与えるかについて検討した。その結果、fad104欠損MEFにインスリン刺激を行うと野生型MEFに比べてAktのリン酸化レベルが、より亢進することが明らかになった。この結果より、fad104がインスリンシグナルを負に制御する因子であることが示された。以上の結果より、fad104は、脂肪細胞分化を促進することにより脂肪組織を増加させ、さらにインスリンシグナルを抑制することにより、インスリン感受性を負に制御する新規の遺伝子である可能性が示唆された。Fad104ホモ欠損マウスは出生直後に全て死亡する。fad104は脂肪細胞分化制御だけでなく,出生直後の生命維持においても極めて重要な役割を担っていることが予想された。そこで、本検討では、fad104が出生直後に担う役割を明らかにすることをめざした。胎生18.5日目に胎児を取り出し観察した結果,野生型マウスは取り出した直後から活発に呼吸をはじめ,徐々に赤みを帯びてくるのに対して,fad104ホモ欠損マウスは呼吸が非常に弱く,すぐにチアノーゼを示し,取り出してから15分以内にすべて死亡することがわかった。Fad104ホモ欠損マウスの呼吸が弱いため,肺の機能に異常がある可能性が考えられた。そこで次に,fad104ホモ欠損マウスの肺について検討を行った。その結果,fad104ホモ欠損マウスの肺は野生型よりも有意に小さいことが明らかになった。さらに肺の組織切片を作製し観察したところ,野生型マウスの肺胞に比べて,fad104ホモ欠損マウスの肺胞が小さいことが明らかになった。肺胞をひらくためには,サーファクタントタンパク質が重要な役割を担う。そこで,fad104ホモ欠損マウスの肺における4種類のサーファクタントタンパク質(SP-A, SP-B, SP-C, SP-D)の発現量を検討した。その結果,fad104ホモ欠損マウスの肺では野生型マウスの肺に比べて,SP-A, SP-C, SP-Dの発現量が顕著に減少していることが明らかとなった。これらの結果より,出生直後においてfad104は、肺の機能維持に極めて重要な役割を担うことが示された。
科学への市民参画の諸相―職業的科学者との協働と分業の実態と課題―

本研究では、1アマチュア科学の分析を基礎にして、2オープンサイエンス、クラウドファンディング、従来型の寄附などの活動と比較し、これらの活動に参画する市民と職業的科学者との協働と分業の諸相を解明することを目指す。これにより、3科学の変容そのものを理解し、科学研究システムへの示唆を得て、4職業的科学者、参画する市民、これらの活動を支援する行政やNPOなどのステークホルダーに対するティップスないし提言をまとめることを目標とする。
複数のプロテインキナーゼ活性の同時検出系を用いたシグナル伝達機構の解析

我々は、NIH3T3細胞のv-srcトランスフォーマントの細胞破砕液を用いたAキナーゼ、Cキナーゼ、srcファミリーのチロシンキナーゼ、カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIIの少なくとも4種のプロテインキナーゼ活性を検出できる系を開発し、細胞内シグナル伝達解析への応用を試みてきた。今年度は応用範囲を広げるため、まず増殖因子受容体型のチロシンキナーゼ活性の検出が可能かどうかを調べた。NIH3T3細胞の種々の癌遺伝子トランスフォーマントや各種ヒト癌細胞にこのアッセイ系を適用したが、受容体型のチロシンキナーゼ活性と、他のキナーゼ活性との同時検出には成功しなかった。現在細胞の種類、破砕方法等、受容体型チロシンキナーゼ活性同時検出のための条件検討をさらに行なっている。またこのアッセイ系は、プロテインキナーゼ阻害剤の探索系として適しており、選択性の高いプロテインキナーゼ阻害剤開発のため、この系を用いたスクリーニングを開始した。我々はこれまで、癌細胞の性質を正常様にする物質の探索やその作用機構の解析を行い、シグナル伝達研究に役立ててきた。今年度新たに、培養系における癌細胞の性質の中で造腫瘍性と最もよく相関するといわれる足場非依存性増殖を、96穴プレート中で、簡便、迅速、安価かつ定量的に測定できる方法を開発した(印刷中)。この方法は足場非依存的に増殖している細胞の回収が容易であり、従来の軟寒天コロニー形成法では困難であった、生化学的解析が可能である。上記のキナーゼ活性測定法と組み合わせ、足場依存性の正常細胞と足場非依存性の癌細胞のシグナル伝達の違いを調べる予定である。
社会的ハイリスク母子への周産期支援スクリーニングシートの開発

本研究では、全ての社会的にハイリスクな母子に標準化された継続的な支援が提供できるよう、社会的ハイリスクと呼ばれる妊婦の特定と周産期母子への影響を明らかにし、周産期支援スクリーニングシートの開発を目指す。そして母子保健に携わる専門職者で情報共有し、母子が退院後も継続的な支援を受けられる支援システム構築のための一助とすることを目的として研究を実施している。平成30年度は母子保健に携わる医療専門職者の社会的ハイリスクな妊婦の特定方法や支援の実際について明らかにし、スクリーニングシートの項目案の作成及び有用性について検討した。関東圏内にある地域行政機関(子育て支援センターや母子保健)を対象として、半構成的面接を実施した。一人一回あたり約60分前後の面接とする。面接した内容の確認及び追加のインタビューを実施する可能性があるため1名に2回のインタビューを実施していった。スノーボールサンプリングにて調査協力施設を選定し、施設長への依頼を口頭と書面にて説明し、協力の内諾が得られた場合書面にて同意を得る。施設長より母子保健に携わる専門職者に研究協力依頼のパンフレットを配布してもらい、協力の意思のある人は自ら研究者にメールもしくは電話連絡をしてもらう方法で研究を実施した。地域の母子保健に携わる行政機関で勤務する保健師や助産師は、多くの母子とその家族と関わりながら、独自に作成されたアンケートやスクリーニングシートを使用して母子の関わり、問題を抱える母子にはその後も電話訪問や自宅訪問などで関わりを積極的に継続させ、虐待を予防するための取り組みや母親の健康状態を取り戻すための取り組みを行っていた。今後は、更に対象を増やし調査を継続させるとともに、標準化したスクリーニングシートの開発を行う。協力が得られる行政機関が非常に少なく、関東県内の行政機関に依頼をしているが多忙という理由もあり協力が得られない状況にある。研究対象地域を拡大し、研究協力の依頼を行う。学会や保健師が集まる勉強会などに参加し、協力への依頼も行う。社会的ハイリスクの母子とその家族の実態を把握するために、文献検討や医療機関や地域で母子保健に携わる専門職者からのヒアリングを実施。平成30年度は医療機関(産科施設)で使用可能なスクリーニングシートの開発を目的として、研究を実施していく。スクリーニングシートの考案を行い、様々な専門職者及び医療関係者へのヒアリングを繰り返しながら開発を推進していく。文献検討及び施設へのヒアリング依頼を実施。学術学会へ参加し、多くの専門職者と社会的ハイリスクにある母子とその家族の実態や子供への影響、支援の実際について意見交換を行い、今後、施設へのヒアリングに向けた聞き取り調査内容の選定を実施。文献検討を継続することや調査施設を更に増やし、ヒアリングで得られた内容をもとにスクリーニングシートの発展と利用規定の考案に向けて取り組んでいく。研究協力をしてくれる施設が少なかったことや、日程調整が次年度にならざる負えない事情から使用額を次年度に使用することとなった。研究対象者が集まらず、分析や学会発表などが遅れている状況にある。地域を拡大し、研究対象者への依頼を行い研究発表ができるよう実施していく。
NF-κB活性化の際の活性酸素の役割とその分子標的の解明

転写調節因子NF-κBは、その阻害タンパク質であるIκBによって、核局在性シグナルがマスクされ、通常、細胞質において不活性状態にあるが、炎症性サイトカインなどの刺激により、IκBがリン酸化、ユビキチン化を経て、分解されることにより、NF-κBは核へ移行し、炎症、免疫などに関わる様々な遺伝子の発現を調節する。これに対して、種々のアンチオキシダントが抑制作用を示すことが知られているが、その分子機構についての詳細は明らかではない。本研究において、我々はフェノール性抗酸化剤のepigallocatechingallateとTrolox及び、NF-κB阻害作用が報告されているN-acetylcysteine(NAC)とpyrrolidinedithiocarbamate(PDTC)を用い、TNFが惹起するNF-κB活性化に対する影響を調べたところ、NACとPDTCのみが抑制作用を示した。さらに、NACは、NF-κBのみならず、TNF刺激によるJNK、p38、ERKの3種のMAP kinaseの活性化を強く抑制したが、ホルボールエステルによるこれらの情報伝達系の活性化には全く影響を与えなかった。一方、PDTCはTNFによるNF-κB活性化を抑制したが、p38の活性化に対しては抑制しなかった。以上のことから、NACとPDTCは単純に活性酸素種をスキャベンジすることにより、NF-κB活性化を遮断するわけではなく、それぞれ異なる分子標的に作用し、TNFシグナルを抑制していると考えられた。こうしたNF-κBの活性化をある種のアンチオキシダントが抑制することが、従来より知られていた。本研究では、このアンチオキシダントによるNF-κBの活性化の抑制機構について解析をした。最も強い抑制効果を示したのは、N-acetylcystein(NAC)で、腫瘍壊死因子(TNF)やインターロイキン1(IL-1)によるIκBキナーゼの活性化、引き続き起こるIκBの分解を顕著に抑制した。さらに、NACはこれら炎症性サイトカイン刺激が惹起するp38やc-Jun N-terminal kinase(JNK)の活性化も抑制した.このことから、NACはこれら情報伝達系の比較的上流の過程を抑制している可能性が考えられる。さらに、興味深いことに、NACは12-O-tetradecanoyl phorbol 13-acetate(TPA)によるNF-κBの活性化、EGFによるP38、JNKの活性化を全く抑制しなかった.すなわち、NACは炎症性サイトカインによって活性化される細胞内情報伝達系を特異的に遮断している可能性が考えられた。次年度はこのNACの抑制効果の分子機構についてさらに検討する予定である。
スパースモデリングから脳における視覚物体像の時空間表現に挑む

本研究は、物体像表現の空間構造の解明(課題1)、物体像表現の空間構造と時間構造の統合理解(課題2)、脳における物体像のスパース表現の意味を解明する(課題3)の3課題から成る。平成29年度は、課題3について大きな進展があった。1.下側頭葉視覚連合野の機能コラムから、大規模な物体像応答の記録を進め、そのデータをもとに交差検定を行った。具体的には、記録の半分をトレーニングデータとしてコラムの図形特徴を推定し、次に、残りのデータ(テストデータ)について、実際の神経応答と推定された図形特徴から予測される神経応答を比較した結果、新たに記録を行った全てのコラムについて、実際の神経応答と推定された応答の間には、有意な相関があった。2.我々の記録したコラムは、顔に高い応答を示すコラムである。これらのコラムの半数は、ある特定の向きの顔に応答するという性質がある。我々は、さらに、1.で推定された図形特徴について、顔の向きに対する応答を推定してみると、それが実際の神経応答が示す顔の向きに対する反応と一致することを見出した。図形特徴の推定には顔の向きに対する反応は含まれていないので、この結果は図形特徴の推定の確からしさを示す強い証拠である。3.多くの物体像刺激に関する神経応答と推定された応答の間の相関はおよそ0.7で、統計的に有意である。この値は、物体応答のばらつきの49%を説明する。従来の研究と比較すると、これは極めて高い値である。しかし、100%には届かない。これは、物体像の処理に関わる多層神経ネットワークを少ない層から成るネットワークで近似しているからである。しかし、そうすることで、物体像処理のネットワークの中で行われている処理をよりよく理解することが可能になった。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本計画研究の【課題1】「物体像表現の空間構造の解明」について、次のような研究を行った。まず、「意味的カテゴリ」と「図形特徴」という物体像の持つ2つの属性の脳内表現を,104個の物体像に対するサル高次視覚連合野(TE野)の様々な部位(39か所)の応答から解析した.まず,物体像で張られる空間の中での記録部位の分布を混合正規分布と仮定し,変分ベイズ法を用いたクラスター解析を行った.このクラスター解析では,他のクラスター解析と異なり,クラスターの個数を客観的に決めることが出来るという特徴を持つ.解析の結果,記録部位は意味的なカテゴリに選択的な少数のグループに分けられた.記録部位は脳の上においてもクラスターを形成し,また,個々の記録部位はカテゴリのメンバーに対する反応性において異なっていたので,意味的なカテゴリを表象する大きな構造の中に,カテゴリの異なる特徴に反応する部分構造(記録部位に相当)が埋め込まれていると結論した[Sato, et al., 2013].次に、意味的カテゴリ領域の一つである顔領域についてミクロな構造を探求した.具体的には、顔領域の中で,顔の向きに対する反応性がどのようにマップされているかを探求した.領域の中の31か所から顔の向きに対する応答を記録した結果,記録部位は最適な顔の向きに関して連続的に並んでいた.しかし,スパースにしかサンプルできない電極による記録法では,記録を行っていない部位の最適な顔の向きは分からない.そこで,ガウシアンカーネルを用いたカーネル回帰を適用し,最適な顔の向きに関する空間的に連続的なマップの推定を行った.その結果,汎化誤差39.5度で連続マップを得ることが出来た.また,マップに折り返し(破線)があることを発見した(論文準備中).本研究計画の【課題1】「物体像表現の空間構造の解明」に関して、平成25年度には、意味的なカテゴリを表象する大きな構造の中に,カテゴリの異なる特徴に反応する部分構造(記録部位に相当)が埋め込まれてことを見出した。、26年度においては、顔領域の中で,顔の向きに対する反応性がどのようにマップされているかを探求した.領域の中の31か所から顔の向きに対する応答を記録した結果,記録部位は最適な顔の向きに関して連続的に並んでいた.しかし,スパースにしかサンプルできない電極による記録法では,記録を行っていない部位の最適な顔の向きは分からない.そこで,ガウシアンカーネルを用いたカーネル回帰を適用し,最適な顔の向きに関する空間的に連続的なマップの推定を行った.その結果,汎化誤差39.5度で連続マップを得ることが出来た.また,マップに折り返し(破線)があることを発見した(論文準備中).この研究から,最も信頼性のある電気信号はスパースにしか記録できないという脳機能マッピングにおける制約の解決に,カーネル回帰が一般的に極めて有効なことも新たに発見した.また、【課題3】「脳における物体像のスパース表現の意味を解明する」の準備段階として、物体表現の次元数の推定を行った。電気生理学的研究から脳において物体像表現がスパースであることが示唆されているが[Tsunoda, et al.,2001など],具体的な次元の数(必要な図形特徴の数)は明らかでない.部分的に情報が欠落した視覚刺激に対するヒトの認識時間の解析とそのモデル化から,次元が101-102のオーダーであるという証拠を得た[Murata, et al., 2014].

本研究は、物体像表現の空間構造の解明(課題1)、物体像表現の空間構造と時間構造の統合理解(課題2)、脳における物体像のスパース表現の意味を解明する(課題3)の3課題から成る。そのそれぞれについて以下の進展があった。(課題1)これまで視覚連合野の空間構造については脳表面のマップの解明に主眼が置かれていた。しかし、大脳皮質には厚みがあるので、深さ方向の機能マップも考慮する必要がある。これまで機能を適切な分解能で深さ方向にマップする技術がなかったので、深さ方向の機能をマップする方法を開発し、初期視覚野の機能構造をモデルに検討した。開発した技術は機能的OCTに視覚刺激のフーリエイメージング法を組み合わせたものである。この技術によって、初期視覚野の方位選択性コラムが、特異点(Pinwheel center)が、従来考えられていたように脳表面に垂直に伸びているのでなく脳内で折れ曲がることで、脳表面上で隣接する特異点が互いに繋がっていることを見出した。(課題2)物体像表現の時間構造の理解ために、サルを空間の特定の位置に注意を向けさせる課題でトレーニングし、課題遂行中の動物から物体像の応答特性を高次視覚野から記録した。その結果、これまで決まった大きさだと思われていた受容野が注意を向けた空間の位置に向かって、形を動的に変化させることが明らかにした。(課題3)スパース表現の意味を解明するために、個々のコラムが符号化している図形特徴を抽出する計算手法を考案した。また、得られた図形特徴は、網膜に映る視覚像にガボールフィルターと局所的な最大値検出(MAXオペレーション)を施したものなので、計算によって得られた図形特徴を目で見てわかる網膜像に逆変換しなければならない。この逆変換は不良設定問題になっているが、辞書学習のアルゴリズムを適用することで逆変換する試みを行い、一定の成果を得た。データの収集は順調である。また、深さ方向のイメージングについては、論文を投稿中である。(課題2)の成果については、論文準備中である。(課題3)については、まず、図形特徴抽出の計算に膨大な時間を要していたが、プログラムの高速化によって10分の1に短縮することができ、仕事の一層の進展を図ることができるようになった。逆変換のアルゴリズムについては、予備実験のデータでは期待通りの結果が得られた。さらにリファインメントを行い、抽出された図形特徴が期待されるような神経細胞の活動を引き起こすかどうかを実験的に検証する。(課題1)前年の実績報告にある初期視覚野の3次元機能構造の可視化について、さらに、解析に検討を加え、論文として発表した。(課題2)物体像表現の時間構造の理解に関係した課題として、注視課題でトレーニングしたサルから様々な位置に提示した視覚刺激の対する高次視覚野の応答を記録し、視野のどこに提示されるかによって、応答の潜時が異なることを発見した。同様の記録を初期視覚に関連する領域でも行った結果、このような物体像の提示位置による潜時の違いは見られなかった。これらのことから、物体像の提示位置によって、異なる神経回路メカニズムで情報が低次から高次に送られていることが示唆された。
認知に関連する事象関連電位の脳内発生機序に関する生理心理学的研究

人間の認知過程の生理学的メカニズムの解明や、種々の疾病者に認められる認知障害の程度や内容を特定するために、事象関連電位(ERP)は、行動の生理心理学的研究や精神科を始めとする医学分野で、近年広く用いられている。とりわけ、情報的刺激の呈示後約300ミリ秒に誘発される陽性電位(P300)は、認知過程に関連するERPのうちでもっとも重要な成分として注目されている。本研究はこのP300の脳内発生起源を明らかにし、それに対応する心理過程を明らかにすることを目的とした。被験体には、脳部位の破壊や電気刺激などの実験操作が可能で、しかも行動(心理学)研究のデータ蓄積が多いラットを用いた。P300成分を誘発する課題には、人間の研究に用いられるoddball課題とよく似た課題のオペラント学習を採用した。弁別刺激には2種類の純音を用い、go/nogo(実験1)と、go/go(実験2)の弁別条件付けを訓練して、両刺激に対するERPを測定した。それらの条件付けによって、正の弁別刺激(S+)に対して潜時約700ミリ秒の陽性電位(P700)が大脳皮質から誘発された。詳細な分析によって、このP700は動物の動きその他のアーチファクトではなく、大脳皮質から発生した脳電位であり、しかも、それが人間のP300の基準、即ち、低頻度刺激に対して高振幅であること、同じ刺激であっても課題無関連刺激の場合には出現しない等のクライテリヤを満たすことから、その電位をP300類似の成分と同定することができた。このことから、ラットにも潜時は延長しているが人間のP300と類似するERP成分が出現することが判明した。本実験では、そのP300類似成分の脳内発生源を特定するには至らなかったが、将来、この動物モデルを用いることによって、P300の発生源を明らかにしうるのみならず、P300発生の生理学的機序、認知の脳内過程の研究にも踏込める可能性が開けたものと思われる。本年度では主として、人間の認知活動に関連して出現するP300成分がラットにおいても観察できるかどうかを検討した。61年度の本補助金でラット用スキナー箱を2台購入し、それらに既存の制御装置を接続して、16匹のラットにオペラント条件づけを施した。更に、4000Hzの純音を【S^+】、1500Hzの純音を【S^-】とした弁別条件を導入し、この課題を十分に遂行できた段階で、それらのラットにERP測定のための皮質及び深部電極を外科的に装着した。そして、再訓練の後、それらの電極から脳波を記録し、コンピュータで加算平均処理して事象関連電位(ERP)を求めた。その結果6匹のラットにおいて、主に大脳皮質と海馬からERPが導出でき、そのERPについて以下のような結果を得た。1.【S^+】によって引出されたERPには2.に述べるような種々の成分が認められたが、【S^-】によって引出されたERPにはそのような成分はほとんど認められなかった。2.大脳皮質の記録ではP100とN200及び400msec以降の緩やかな陽性電位、海馬の記録ではN100、P150、P250と400-600msecの間の緩やかな陰性電位が主な成分であった。3.大脳皮質内に刺入した双極電極の場合、その深い方の電極からより高振幅のERPを導出できた。

4.【S^+】の提示確率を変化させても振幅の変化はなかった。5.消去を行うとこれらの成分は消失した。6.【S^+】のみの全強化にするとERPの振幅が減少した。以上の結果から、【S^+】提示後400msec以降に出現し、大脳皮質で陽性、海馬で陰性として記録される電位を人間のP300に類似するERP成分の候補とすることができ、またこの位相の逆転減少から、その発生部位を皮質深層あるいは背側海馬と推定した。しかし、この電位が本当にP300類似のものであるかという問題に関しては、1.と5.と6.の事実からは支持されるが、4.の事実はP300の属性と相反するものであり、この点について更に吟味する必要があった。人間の認知機構や精神病者の認知障害を脳波を用いて実証的に突明する方法が近年注目されている.本研究の全体的な目的は,記録によって得られた脳波成分である事象関連電位(ERP)の脳内発生起源を明らかにし,その知見から,各ERP成分が反映するとされている心理学的過程について再検討することである.昨年度では,脳内発生起源を解明するための動物モデルを作る目的で,学習行動中のラットからの(代表的なERP成分であり,人間の認知活動に関連して出現するERP成分である)P300に相当するERP成分の記録を試みた.その結果,オペラント学習のS^+(強化刺激)に対する波形に複数のERP成分(大脳皮質及び海馬記録)を認めることができた.そこで,本年度では2種のS^+を用いたオペラント学習を課してERPを記録し,それらの強化刺激に対するERPに, (P300の基本的な性質である)刺激の提示頻度による変化が認められるかどうかを検討した.ラットに, Sa(4000Hz純音)に対して右のレバー, Sb(1500Hz純音)に対して左のレバーを正反応とする弁別学習を与えて,大脳皮質の前部(Fr)と後部(Oc)の表面電極ならびに,皮質表層から背側海馬内までの間に深さを違えて垂直方向に並べた4本の深部電極の先端からERPを記録した.その結果, OcではP100, N300, P700, FrではN300, P700が出現した.そして,刺激の提示確率を変化させると, P100とP700の振幅が,人間のP300成分同様に,高頻度刺激よりも低頻度刺激に対して大きくなることが見出された.そこで,この両成分は認知関連ERPのモデルとなる可能性をもつ成分であると推定した.更に,両成分の発生源を同定するために,深部電極からの記録を解析してみると, P100成分の極性が日質部と背側海馬表層との間で逆転していることが判明し,この電位が背側海馬表層で発生している可能性を示すことができた.人間の認知過程の生理心理学的メカニズムの研究や、種々の疾病者に認められる認知障害の程度や内容を特定するために、事象関連電位(FRP)は近年広く用いられている。とりわけ、情報的刺激の呈示後約300ミリ秒に誘発される陽性電位(P300)は、もっとも重要なERP成分として注目されている。従って、本研究は、特にP300の脳内発生起源を明らかにし、合わせてその心理学的特性を明らかにすることを目的として行った。実験には破壊や電気刺激のような実験操作が可能となるラットを用い、P300成分を誘発するためには、人間に用いられているものと同様な課題をラットに与え、その条件刺激によって誘発されるERPの解析を行った。課題には、(本研究補助金で購入した2個のスキナー箱を使用して)2種類の純音を用いたgo/nogoの弁別条件付けを、次いでgo/goの弁別条件付けをラットに行わせて両刺激に対するERPを測定した。
単一分子STMフォトルミネッセンス法の開発及びエネルギーダイナミクスの解明と制御

本研究の目的は、走査トンネル顕微鏡(STM)にレーザー光照射を組み合わせる事で導入される“励起の選択性"を最大限に生かして、(1)単一分子STM-フォトルミネッセンス分光法(STM-PL)の開発及び局所エネルギーダイナミクスの解明と、(2)分子励起子(エキシトン)ダイナミクスの光制御を実現することである。昨年度導入した波長可変レーザー(Ti:S,波長可変域700-1000 nm)をSTMに導入する際のレーザー照射システムを改良し、精密に焦点を合わせられる機構を整えた。これにより、昨年度までの100倍近い効率でシグナルを検出することに成功した。単一分子STM-PL分光を実現する試料としていくつかの有機分子の検討を既存の手法である電流励起のSTM発光分光を用いて行った。特に、典型的なn型有機半導体であるPerylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA)は、Ag(111)上に成長したNaCl薄膜基盤に吸着すると負に帯電し、特異なSTM発光を示すことを発見した。詳細な解析の結果、帯電状態の分子にある孤立電子がもつスピンが、分子を通る電子伝導に大きな影響を与え、スピン三重項励起状態が低電圧で選択的に形成されることを突き止め報告を行った(K. Kimura et al. Nature in press)。実験研究に並行して、理論研究者との共同研究も推進している。近接場光により誘起される光学プロセスの理論解析手法の開発に着手し、またSTM探針と基板の間に局在するプラズモンと分子の相互作用に関する理論シミュレーションやモデル計算も実施した。本研究の主な研究項目に関しては、おおむね当初の計画にしたがって進行している。しかしながら、STM-PL法の適用に最適な分子系の探索において、予想していなかった結果が現れ想定外の成果ではあったが高く評価されNature誌に報告するに至った。測定に成功している単一分子のSTM-PLの結果を今年度中に論文として発表を行う。また関連分子にも適用し、系統的な研究へと発展させる。本年度は、単一分子STM-PL分光を実現するため、波長可変レーザー(Ti:S,波長可変域700-1000 nm)を新しく導入し、既存の光STM装置への組み込みを行った。導入は問題なく完了し、光照射下でも数mW以下であれば単一分子のSTM観察や走査トンネル分光法(STS)が可能である事が確認された。単一分子STM-PL分光を実現する基盤として、STM発光分光を応用した単一分子吸収分光法を確立し報告を行なった(Phys. Rev. Lett. 119 (2017) 013901)。この手法は、STM探針と金属基板とのギャップに局在する表面プラズモンを、STMのトンネル電流で励起し、その局在プラズモンを励起源に用いて単一分子に相互作用させることで分子の吸収特性を計測するものである。この単一分子吸収分光で励起源として用いる局在プラズモンは、エネルギーの揃っていないトンネル電流で誘起されるため、局在プラズモンの寿命で決まるエネルギー幅の広い共鳴を示す。そのため、この共鳴の範囲内にある多種の分子内遷移を一度に検出する事が可能である。分子間相互作用の詳細を理解するために高精度の第一原理計算による励起状態解析も行い、またSTM探針と基板の間に局在するプラズモンと分子の相互作用に関する理論シミュレーションやモデル計算も実施した。低温下では、分子の共鳴が非常に尖鋭化されるため、単一分子STM-PLを実現するには波長可変レーザーが必須である。本年度は、実験に最適なレーザーの選定から導入までを完了し、次年度以降の実験基盤の整備を行った。また、光学応答が強いと報告されている分子は数多くあるものの、これまでSTM発光で研究されている分子は非常に限られている。STM発光の適用範囲を広げ、単一分子STM-PL計測に最適な分子を決定するため、いくつかの分子(Dibenzoterryleneやフタロシアニン誘導体など)を用いて、トンネル電流誘起の単一分子STM発光分光測定実験を行った。平面性を持つ分子である、フタロシアニン誘導体では、期待していた通りSTM発光測定において強い光学応答を確認する事が出来た。一方で、非平面分子であるDibenzoterryleneでは、幾つかの吸着形状が確認されたものの、今のところ、STM発光測定では強い光学応答は確認されていない。非平面分子への展開は今後の課題である。

昨年度導入した波長可変レーザー(Ti:S,波長可変域700-1000 nm)をSTMに導入する際のレーザー照射システムを改良し、精密に焦点を合わせられる機構を整えた。これにより、昨年度までの100倍近い効率でシグナルを検出することに成功した。単一分子STM-PL分光を実現する試料としていくつかの有機分子の検討を既存の手法である電流励起のSTM発光分光を用いて行った。特に、典型的なn型有機半導体であるPerylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA)は、Ag(111)上に成長したNaCl薄膜基盤に吸着すると負に帯電し、特異なSTM発光を示すことを発見した。詳細な解析の結果、帯電状態の分子にある孤立電子がもつスピンが、分子を通る電子伝導に大きな影響を与え、スピン三重項励起状態が低電圧で選択的に形成されることを突き止め報告を行った(K. Kimura et al. Nature in press)。実験研究に並行して、理論研究者との共同研究も推進している。近接場光により誘起される光学プロセスの理論解析手法の開発に着手し、またSTM探針と基板の間に局在するプラズモンと分子の相互作用に関する理論シミュレーションやモデル計算も実施した。本研究の主な研究項目に関しては、おおむね当初の計画にしたがって進行している。しかしながら、STM-PL法の適用に最適な分子系の探索において、予想していなかった結果が現れ想定外の成果ではあったが高く評価されNature誌に報告するに至った。初めてとなる、単一分子STM-PL測定を実施すると同時に、候補分子のうちなるべく多くの分子でSTM発光分光計測を行い、単一分子STM-PL計測に最適な分子を決定する。多種の分子で単一分子STM-PL測定に成功すれば、それらを組み合わせて、複数種の分子から成るヘテロな分子構造を作ることが可能となる。測定に成功している単一分子のSTM-PLの結果を今年度中に論文として発表を行う。また関連分子にも適用し、系統的な研究へと発展させる。
嫌気性アンモニア酸化(anammox)は温暖化ガス亜酸化窒素を生成するか

嫌気性アンモニア酸化(anammox)が温暖化ガスの亜酸化窒素(N2O)を副生しにくい脱窒プロセスであるかどうかを明らかにすることを目的にした。ヒドラジン合成酵素+NaxLS (HZS+NaxLS)、ヒドロキシルアミン酸化還元酵素、亜硝酸還元酵素が触媒する各素反応について、通常の条件でN2Oが副生しないことが分かった。さらに、HZS+NaxLSは複合体を形成し、N2Oの副生を許さない迅速な電子伝達が可能であった。anammox培養系では生成窒素ガスと生成亜酸化窒素は相関しなかった。以上のことより、anammoxがN2Oを副生しにくい脱窒プロセスと確認した。嫌気性アンモニア酸化(anammox)が実際に温暖化ガスN2Oを生成しない生化学反応であると明らかにするため、反応機構で仮定されているNH3とNOから反応中間体ヒドラジン(N2H4)生成反応に伴う、N2Oの副生があるか調べた。具体的には1)複合酵素HZS-NaxLS (ヒドラジン合成酵素(HZS)と電子伝達タンパク質であるNaxLSからなる)が触媒するN2H4合成の際にN2Oが生成するか2)野生型NaxLSあるいは変異型NaxLSを使った場合、HZS-NaxLSの触媒するN2H4合成と副生するN2Oに差が出るか調べる。さらに、3)HZSとNaxLSの複合酵素結晶を作成し、X線構造解析からHZS構造情報、NaxLSとHZSの相互作用機作を考察し、N2O生成の有無に結びつく情報を得る。実験の結果、HZS-野生型NaxLSでは、基質のNOの濃度に依存して、N2O生成が増加した。これは、NOと還元剤ジチオナイトとの反応がほとんどで、一部、HZS-NaxLSの触媒反応に伴うものも含まれているように思われた。一方、NO発生試薬(NOC7、同仁化学)を使うと、NOと還元剤ジチオナイトによるN2O生成がかなり抑えられた。また、酵素によるヒドラジン合成に伴うN2O生成は、野生型NaxLSを使った場合ほとんど起こらないことが分かった。NaxLSはヘテロ2量体ヘムタンパク質でそれぞれのサブユニットに1個のヘムを持つ。いずれも非常に特殊なHis/Cysを配位子とし、そのため酸化還元電位が非常に高い。両サブユニットのCysをMetに変えた変異型NaxLSを用い、NO発生試薬のNOC7を使い実験した。その結果、ヒドラジン合成量は野生型の半分以下に低下し、N2O生成量が増加することが分かった。以上の結果から、N2O生成とNaxLSの配位環境が密接に関わっていると思われた。現在、これらデータの再現性の確認、およびHZS-NaxLSの複合酵素単結晶のX線結晶解析により、酵素の構造からのデータを取得する予定である。嫌気性アンモニア酸化(anammox)が温暖化ガスの亜酸化窒素(N2O)を生成しない生化学反応であることを明らかにするため、平成26年度の実験結果の確認および残された課題に取り組んだ。いずれもanammox菌KSU-1株の細胞内酵素について実験を行った。1.ヒドラジン合成酵素系(ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合酵素系)によるヒドラジン合成では、基質の一酸化窒素(NO)の還元に伴うN2Oの生成はほとんど起こらないことを確認した。2.新たにヒドロキシルアモン酸化還元酵素(HAO)の触媒反応についてN2O生成の有無を調べた。この反応では、NOを還元しヒドロキシルアミン(NH2OH)を生成する。この反応でもN2Oの生成はほとんど認められなかった。3.しかし、本菌特有の酵素である銅型亜硝酸還元酵素(CuNIR)について、還元剤にNH2OHを使った場合に亜硝酸の還元により、本来NOが生成するが、ほぼ化学量論的にN2Oが生成することが分かった。生理的な還元剤(未同定)がNH2OHではないことが明らかではあるが、反応中間体としてNH2OHがある程度の濃度で存在する可能性があり、来年度に詳細な検討が必要なことが分かった。4.ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合酵素系の立体構造を明らかにするため、結晶化を試み、良質な結晶の作成条件を見出した。この結晶を使って、X線回折実験を行い、ほぼその構造を知ることができるようになってきた。anammoxによる温暖化ガスN2O生成の有無について、当初計画した素生化学反応について、ほぼ実験は終了しN2Oの生成は起こらないことが分かった。しかし、予想していなかったCuNIRによる亜硝酸の還元で、NH2OHを還元剤に使った場合に、N2Oの生成が起こることを見いだした。来年度にかけ、その詳細を調べる必要が生じた。ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合酵素系の立体構造解析については、ほぼ順調に推移し、現在、立体構造の精密化に取り組んでいる。早晩、立体構造の全貌が明らかになる。平成28年度の課題となっていたのは、1. anammox菌のCu型亜硝酸還元酵素(CuNIR)による亜硝酸イオンから一酸化窒素(NO)への還元に非生理的還元剤にヒドロキシルアミンを用いた場合にのみ、温暖化ガスの亜酸化窒素亜酸化窒素(N2O)が生成したが、生理的還元剤を用いた場合、N2Oは生成しないのか。2.ヒドラジン合成酵素(HZS)ーNaxLS複合体の立体構造を解明しヒドラジン(N2H4)

合成時、N2Oが生成しない構造的要因を考察する。以上の項目のうち、1についてはCuNIRの生理的還元剤を現在まで見出せず、実験を行えなかった。2については、以下の特徴を明らかにできた。(1)HZSはヘテロ3量体タンパク質の2つから構成される6量体タンパク質で、NaxLSが、HZSの各3量体タンパク質あたり1分子ずつ、合計2分子が結合した構造をしていた。(2)N2H4合成の反応中心と考えられるヘムは複合体分子の内部にあり、基質の活性中心へのアクセスのため分子内部に「トンネル」様の空間が存在した。(3)NaxLSは分子外部へと通ずる「トンネル」の出入口付近にあり、出入口を安定化させていた。(4)NaxLS自身は酸化還元電位の非常に低いヘム2分子を持つ電子伝達タンパク質であり、このNaxLSのヘムはHZSの活性中心ヘムに電子を伝達できる距離にあった。以上からN2H4の合成は複合体内部で進行し、しかもNaxLSからの電位の低い電子により、迅速に電子伝達が起こりN2H4が合成され、不安定中間体からのN2O生成がほとんど起こらないと推測できた。予定した項目以外にanammox汚泥を使い、種々の培養条件でN2とN2O生成の相関を調べた。その結果、両者に相関がなく、培養レベルでもN2生成(anammox主反応)に伴うN2Oの副生がないことが判明した。嫌気性アンモニア酸化(anammox)が温暖化ガスの亜酸化窒素(N2O)を副生しにくい脱窒プロセスであるかどうかを明らかにすることを目的にした。ヒドラジン合成酵素+NaxLS (HZS+NaxLS)、ヒドロキシルアミン酸化還元酵素、亜硝酸還元酵素が触媒する各素反応について、通常の条件でN2Oが副生しないことが分かった。さらに、HZS+NaxLSは複合体を形成し、N2Oの副生を許さない迅速な電子伝達が可能であった。anammox培養系では生成窒素ガスと生成亜酸化窒素は相関しなかった。以上のことより、anammoxがN2Oを副生しにくい脱窒プロセスと確認した。当初に計画し、申請書に記載した平成27年度の研究計画・方法の5項目を年度内に総て行った。その結果、anammoxでN2O生成の可能性のある素反応のヒドラジン合成について、野生型NaxLSを使った場合に、酵素反応に伴うN2O生成がほとんど起こらないことが分かった。ヒドラジン合成で、さらに、N2O生成が起こらない理論的根拠を明らかにするため、ヒドラジン合成酵素(HZS)の立体構造情報(研究計画・方法の5番目の項目)が必要であるが、HZSの良質な結晶作成が難しかった。しかし、ヒドラジン合成にNaxLSの反応系への添加が必要なことを研究代表者の研究室で明らかにしているが、HZS-NaxLSの複合酵素の結晶作成を試み、この単結晶を得ることができた。この結晶からHZSの構造情報のみならず、HZSとNaxLSの相互作用を明らかにできる可能性が出て来た。以上から判断し、研究は当初の予定に対して概ね順調と判断できる。1. CuNIRの触媒反応によるN2O生成の詳細、とくにNH2OHではなく還元剤を生理的なものに近づけた場合、あるいは両者を共存させた場合にN2O生成がどのように変化するか明らかにする。2.ヒドラジン合成酵素-NaxLS複合体の立体構造を解明し、未知の生化学反応であるNOとアンモニアからのヒドラジン合成がN2O生成を伴わず進行する構造的要因を明らかにする。3.以上を総合し、anammoxは本質的に温暖化ガスが生成しないことを明らかにする。
有明海底泥の巻き上げに伴う懸濁層における栄養塩動態のモデル化

本研究では、有明海底泥の巻き上げに伴う懸濁層における栄養塩動態、特に底泥土粒子への栄養塩の吸脱着特性について現地調査や室内実験より検討、考察した。その結果、1.現場海域における巻き上げ時の水質環境と栄養塩濃度の時空間変化が把握された。2.六角川河口付近の懸濁層におけるNH4+とPO43-濃度には、激しい底泥の巻き上げと河川水からの移流が相互に影響していることが重回帰分析より示された。3.底泥の巻き上げ実験より、懸濁層におけるNH4+とPO43-濃度の変動には、巻き上げられた土粒子から脱離した吸着態由来のNH4+とPO43-が大きく寄与し、それは巻き上げ強度(SS濃度)に依存することが示された。本研究では、有明海奥部の底泥の巻き上げに伴う懸濁層における栄養塩動態を現地調査より把握すると同時に、室内実験より懸濁層における底泥への栄養塩の吸脱着特性について明らかにし、そのモデル化を行うことを目的としている。初年度となる平成25年度は、対象海域における底泥の巻き上げとそれに伴う栄養塩変動の関係を現場レベルで明らかにするため、現地調査を重点的に行うと同時に、現場海域における底泥内の吸着態NH4の変動要因について検討した。現地調査は、夏季に小潮と大潮時における1潮汐間の集中観測と、現場海底付近の流速、塩分及び濁度の連続観測(係留観測)を実施した。1潮汐間の集中観測は、有明海奥部西岸域の六角川・嘉瀬川河口域から沖合に4点(S1S4)の観測点を設置し、測線に沿って1潮汐間を56往復し、採水、水質及び流速の測定を行った。また、係留観測はS1とS3の2地点の海底に係留機器を設置し、各点の塩分及び濁度のデータを8月下旬10月下旬の期間連続観測した。これらの観測の結果、小潮時と大潮時における流速と濁度の時空間的変化が把握され、対象海域における海底近傍の巻き上げ限界流速が明らかにされた。また、海底近傍の流速と濁度のデータ解析により、有明海奥部西岸域における底泥の巻き上げは、平均水深が5m以下の河口浅海域を中心に大潮時の上げ潮・下げ潮流速最盛期に発生することが明らかにされた。栄養塩濃度に関しては、濁度の増加に伴い濃度も増加する変動傾向が見られた。現在、集中観測や係留観測で得られた濁度及び塩分の時空間的変動と栄養塩変動の解析を進めており、今後、1潮汐間の栄養塩濃度の変動要因を明らかにする予定である。一方、現場レベルでの底泥内吸着態NH4の変動要因については、2010年2011年に対象海域で実施した現地データを用いて解析し、吸着態NH4の季節変化とその影響因子明らかにした。平成26年度は、昨年度実施した現地調査の水質及び栄養塩データの整理・解析を行った。その結果、河口浅海域における底層付近の濁度及び塩分と栄養塩濃度との関係が明らかにされた。すなわち、底層付近のNH4とPO4濃度の変動は、濁度(底泥の巻き上げ)と塩分(河川からの栄養塩流入)でそれぞれ69%及び90%説明され、NH4濃度については濁度と塩分が同程度、PO4濃度は塩分の影響が大きいことが多変量解析より明らかにされた。これらの現地調査の解析結果に基づき、巻き上げに伴う底泥からのNH4供給量及び供給源(NH4が溶存態か吸着態由来のものか)を定量的に評価するため巻き上げ実験を行った。巻き上げ実験は、河口浅海域の水質環境を考慮し、SS濃度(巻き上げ量)と塩分(10,20,30‰)を段階的にコントロールして実験を行った。その結果、(1).吸着態NH4の脱離量は、SS濃度が0200mg/lの間では、SS濃度の増加に伴い指数関数的に増加し、SS濃度が300mg/l以上の高濁度では、概ね3050μgで推移した。(2). SS濃度が200mg/l以上の懸濁層において、吸着態NH4脱離量の巻き上げに伴うNH4供給量に占める割合は平均41%であった。(3).巻き上げ実験を通して、塩分の変化に伴う吸着態NH4脱離量の変化は見られなかった。以上の結果より、底泥の巻き上げに伴う懸濁層内のNH4濃度の変動には、巻き上げられた底泥土粒子から脱離したNH4の供給が大きく寄与し、懸濁層内の塩分濃度の影響は小さいことが実験的に明らかにされた。平成27年度は、平成25年度夏季に実施した現地調査の解析結果に基づき、巻き上げに伴う底泥からのPO4供給量及び供給源(PO4が溶存態か吸着態由来のものか)を定量的に評価するため巻き上げ実験を行った。まず、予備実験として六角川河口域で採泥した底泥試料の乾燥泥(2.5g)を100mlの三角フラスコに入れ懸濁実験を行った。その結果、実験終了時における懸濁水中のPO4-P濃度は、約1.1mg/l増加した。