hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
雷害リスク低減のための確率的雷分布同定システムの研究

以上により、雷放電により発生する電磁波のELF/VLF帯について、精度よく解析できる手法を確立した。また大規模時間領域手法の開発として、CIP法の電磁界解析における各種個別技術開発を行っている。特に今年度は平面波入射を考慮するTF/SF境界を開発した。1次元解析における数値分散を考慮した完全TF/SF境界の開発と、多次元における入射波の移流も考慮したTF/SF境界の開発を行った。多次元のCIP法では方向分離を用いて、各方向に移流を行うので、TF/SF境界で考慮する入射波も移流したものを用いる必要がある。数値計算の結果、精度の良いTF/SF境界が実現できることが分かった。これにより、CIP法を雷放電による電磁波伝搬などの計算に応用できる技術が蓄積された。
胎盤形成のエピゲノム

浸潤性・非浸潤性を比較するためにRNA-seq法により、両者の転写産物を網羅的に検証した。実際、浸潤性トロホブラスト細胞で機能する転写因子Cited2の発現をsiRNAで制御すると、通常ならば巨核細胞への分化をスポンジオ・トロホブラスト細胞へと分化させた。一方、非浸潤性のウシ胚トロホブラスト細胞では、伸長胚の子宮内膜への接着・浸潤時にリンパ球ホーミング、がんの転移時に見られる上皮間葉系転換(EMT)や細胞融合を促進する内在性レトロウイルス遺伝子群の発現が顕著にみられた。胎盤は特別なものではなく他の臓器でも見られるシステム使っていた。これらの発見とそれに伴うデータはすべて論文として発表した。本研究は、胎盤形成のための哺乳類共通の発現遺伝子群候補を選定し、それらの着床期から胎盤形成時までの発現とエピジェネテック制御を明らかにすることにある。哺乳類の胎盤は基本的に、浸潤性と非浸潤性に分けられる。本研究では浸潤性の代表としてラットの胎盤に注目し、非浸潤性の代表としてウシ胎盤をモデルとして解析を進める。本年度はウシ・トロホブラスト細胞の着床期における遺伝子発現を次世代シーケンサーを用い解析した。また、胎盤形態の異なる(ヒトの胎盤に近い)ラット血絨毛性胎盤の主要細胞であるトロホブラスト細胞の幹細胞としての特徴と分化に必要な遺伝子群の解析をカンザス州立大学医学部ソアレス博士のもとで行なった。さらに、ラット・トロホブラスト細胞の遺伝子発現バイオインフォマテック解析は、かつて国立遺伝研・五條掘研のポスドクであり、(現)東海大学・助教の中川草の助けを借りながら、トロホブラスト細胞の遺伝子発現データを解析中である。その中で、非浸潤性の反芻動物のトロホブラスト細胞と浸潤性ラット・トロホブラスト細胞の遺伝子発現の共通項を明らかにしていく。一方、ウシのトロホブラスト細胞の遺伝子発現のうち、胚・トロホブラスト細胞の子宮内膜上皮細胞への接着に必要な新規遺伝子VCAMを明らかにし、それらとげっ歯類トロホブラスト細胞の因子の共通項も明らかにした(Bai et al., Reproduction, 2014年5月8日採択)。浸潤性着床・胎盤形成のモデルとしてラットに着目し、胎盤形成時の遺伝子発現を網羅的解析した。胚栄養膜(トロホブラスト)細胞のマーカー因子であるCdx2発現が減少するとき、転写因子Cited2の発現が上昇することを発見した。そこで、ラット胚トロホブラスト細胞株(Rcho細胞)にshRNAのウイルス導入によりCited2の発現を85%以上制限したところ、従来の巨核細胞への分化ではなく、スポンジオ・トロホブラスト細胞へと分化した。実際、その分化マーカーであるTpbpaの発現が500倍以上亢進した。現在、カンザス州立大学医学部の共同研究者M.Soares博士と共著論文を作成中である。非浸潤性着床・胎盤形成のウシの方では着床胚とその時の子宮内膜の遺伝子発現を次世代シーケンサー(RNA-seq)法で解析するとともに、両者の遺伝子発現を反映する子宮(内容物)灌流液のアミノ酸を網羅的に解析した。この時、当初の予想の10倍ほどの2,000種以上のタンパク質を同定した。これらのデータを統合すると、浸潤性・非浸潤性に関わらず、哺乳動物種の胚が子宮に着床するときには、哺乳動物種が新たに獲得した遺伝子ではなく、従来の遺伝子群を利用・活用していることがうかがえた。それらは、リンパ球ホーミングに関与する新市郡、癌の転移(上皮間葉系転換)に見られる遺伝子発現や内在性レトロウイルス・遺伝子群であった。リンパ球ホーミング因子や内在性レトロウイルス遺伝子群に関しては論文を作成中、あるいは投稿論文の改訂中である。非浸潤性着床・胎盤形成モデルとしてウシの着床・胎盤形成に注目し研究した。また、浸潤性着床・胎盤形成モデルとしてラットのトロホブラスト細胞とその分化に注目し、研究を進めた。とくに、後者は米国カンザス州立大学医学部のマイク・ソアレス博士との共同研究で進めた。実際、ラット胚トロホブラスト細胞株(Rcho細胞)にshRNAにより転写因子Cited2の遺伝子発現を85%以上制限したところ、従来の巨核細胞への分化ではなく、スポンジオ・トロホブラスト細胞へと分化した。この時、次世代シーケンサーを用い遺伝子発現を網羅的に解析したところ、リアルタイムPCRと一致するデータを獲得した(Imakawa et al., Reproduction 2016)。さらに通常、他の細胞・組織では比較的発現が抑えられている機能遺伝子群の発現と内在性レトロウイルス遺伝子群の強い発現が見られたことと他の研究から、トロホブラスト細胞ではエピジェネテック制御が(それほど)かかっていない低メチル化状態であることが伺えた。このような状況でありながら、胚トロホブラスト細胞は子宮内膜に着床し、胎盤形成へと進んでいき、妊娠が確実なものになる。そこで、遺伝子発現調節および発現制御を検証するためにリンパ球ホーミングに関与する遺伝子群(Bai et al., Biol Reprod 2015)、癌の転移(上皮間葉系転換)にみられる遺伝子群、さらに内在レトロウイルス遺伝子群(Imakawa et al., Genes to Cells 2015)の発現制御に焦点を当て研究を進めた(Imakawa et al., Reprod Med Biol 2015)。

しかしながら、これら一連の遺伝子発現を時間・空間特異的に制御する高次な遺伝子発現制御法までは検証できなかった。浸潤性・非浸潤性を比較するためにRNA-seq法により、両者の転写産物を網羅的に検証した。実際、浸潤性トロホブラスト細胞で機能する転写因子Cited2の発現をsiRNAで制御すると、通常ならば巨核細胞への分化をスポンジオ・トロホブラスト細胞へと分化させた。一方、非浸潤性のウシ胚トロホブラスト細胞では、伸長胚の子宮内膜への接着・浸潤時にリンパ球ホーミング、がんの転移時に見られる上皮間葉系転換(EMT)や細胞融合を促進する内在性レトロウイルス遺伝子群の発現が顕著にみられた。胎盤は特別なものではなく他の臓器でも見られるシステム使っていた。これらの発見とそれに伴うデータはすべて論文として発表した。当初、ゲノム情報などから入手できる情報を活用し、浸潤・非浸潤性の着床・胎盤形成にかかわる因子群を抽出しようとした。ところが、それら関わる情報は乏しいか、利用価値の少ないものが多かった。そこで、従来の動物・組織・細胞とくにトロホブラスト細胞を活用し、データの蓄積を図った。研究実績で概説したようにラット・トロホブラスト細胞の遺伝子発現の網羅的解析、shRNAによる発現制御を推進するとともに、ウシ側での子宮灌流液や胚トロホブラスト細胞の遺伝子発現の網羅的解析を行った。それらの解析では膨大な量のデータが集まっただけではなく、バイオインフォーマテック側からのサポートを必要としたため、その進行が遅れてしまった。動物資源・繁殖学ラットやウシのトロホブラスト細胞からのデータは蓄積されただけではなく、バイオインフォーマテック解析はほぼ終了した。そのため、ラット(浸潤性)・ウシ(非浸潤性)着床・胎盤形成遺伝子発現の共通項の抽出を開始することができた。実際、共通の遺伝子発現が哺乳類になってから獲得したものではなく、リンパ球ホーミング関連や癌の転移に関わる遺伝子などを活用し、哺乳類の胚トロホブラスト細胞は子宮内膜へ着床をするところまでは突き止めた。これらをデータを基に、論文4報を作成中(作成あるいは投稿論文の改訂中)である。ただし、ラットやウシともに網羅的解析で多額の予算を使ったために、初期の目的であるエピジェネテック解析のための研究費は、本研究費からは捻出できなくなってしまった。ウシ・トロホブラスト細胞の遺伝子発現解析は修了している。ラット・トロホブラスト細胞の遺伝子発現解析では、次世代シーケンサーによる発現解析を米国カンザス州立大学医学部ソアレス博士のもとで行い修了している。ラット・トロホブラスト細胞の遺伝子発現データのバイオインフォマテック解析を、東海大・助教の中川草に委託した。中川は最新鋭の解析法で、ラット・トロホブラスト細胞データの解析を進めている(2014年5月現在)。他の胎盤形成のための遺伝子発現も明らかにしつつあることと、それらの調節のためのエピジェネテック解析の準備のためのウシやラットのサンプルをほぼ回収したことが挙げられる。
Droneを利用した次世代波浪予測法の構築

多数のドローンをブイとして用い、直接波面の変位を多点計測し、そこで得られた波面の多点時系列を用いて、そこから離れた場所での波面変位を予測する理論の数学的基礎を構築した。その理論を基に数値シミュレーションを実施し、多点の波面変位時系列より波面変位時系列を十分な精度かつ十分未来の予測が可能なことを示した。ドローンに9軸加速度計を搭載し、実海域で波面変位の計測を行い、タワー据え付けの超音波波高計とほぼ同じ波面変位が得られることを確認した。このドローンを用いて、実海域で波面変位の予測実験を実施した。その結果、方向集中度が高い場合、ドローン1機の情報から、かなり高い精度の波面変位の予測に成功した。27年度は理論的背景の整理と確認を主として行った。長波頂不規則波の場合、1点で計測された時系列情報から浮体位置での波浪を予測できるが、短波頂不規則波の場合は、浮体を取り囲む線上の波高の時系列が得られれば浮体位置での波高の予測が可能であることがわかった。しかし、実際には有限な計測点しかない。そこで、有限個の計測点の時系列情報から浮体位置での波高予測を行う方法を理論的に示すとともに、具体的な数値計算アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムにより、現実的なドローンの数で予測可能なことが分かった。一方、面情報からの予測についてはレーダ画面の解析により浮体周辺の波浪を成分分解し、再構築して浮体位置における波浪の予測を行う方法を文献等で調査したが、レーダ画面情報の取り込み方やレーダ画像で欠損している範囲の補完方法に問題があることを確認した。精度の検証は2次元波浪水槽を用いて、長波頂不規則波中で2点の波高計測を行い、1点の計測値から予測される波形と実際の計測波形を比較し、長波頂波の場合は実験的にも精度よく推定可能なことが分かった。数値計算では、長波頂不規則波の場合について様々な計測位置と予測時間の関係を調査し、予測時間に応じたドローンの配置を得ることができた。また、短波頂不規則波の場合についても検討を行い、ドローンの数が十分な場合には精度良く予測可能なことを示した。さらに、この結果を実験的にも確認するため、実験計画を策定し、28年度実施予定の実験に備えた。当初の目的である多数のドローンを用いた個別波の予想については、精度良く推定可能な数値計算アルゴリズムを開発でき、かつシミュレーションでその精度も確認できた。一方レーダー画像との併用による精度改善については、レーダー画像方式の問題点があり、精度が改善できるのかどうか不明な状態になっている。レーダー画像併用については、それが必ず必要なわけではないので、研究全体の進捗としては特に問題にはならない。一方、ドローンによる波浪の計測については、実際に防水ドローンを購入し波高を予測するための加速度センサー等の電子機器の構築を進めており、実験の準備が整った。これは当初の予想より早く進んでいる。その理論を基に作成した数値計算ソフトを用いて数値シミュレーションを実施し、ドローンをブイとして得られた多点の波面変位時系列より観測者のいる地点での波面変位時系列を十分な精度かつ十分未来の予測が可能なことを示した。このシミュレーション法を用いて、計測場所と観測者間の距離と予測可能時間の関係を求めるダイアグラムを作成し、予測時間と計測場所の指標を与えた。また、ドローンの数と配置についても検討を加え、ドローンが15機程度あれば不規則波の方向波分布が広い場合(方向集中度1の場合)でも波浪警報装置として利用可能な精度で予測が可能なことが分かった。また、もし方向集中度が大きい場合(例えば25程度)の場合にはドローン1機の情報でも十分な精度で予測可能なことも分かった。ドローンをブイとして使用することの可能性についても調べた。まず、市販の海洋で使用可能なドローンは多少荒っぽい着水をしても破損しないことを確認した。また、このドローンに小型9軸加速度計を搭載し、実海域(東大平塚タワー付近の海面)でジャイロで角度の補正をしながら鉛直方向変位の計測を行い、タワー据え付けの超音波波高計とほぼ同じ波面変位が得られることを確認した。さらに、海上での通信可能性についても調査し、距離700mの場合は0.8mのアンテナ高さで通信が可能なことを確認した。このようにしてブイとしての機能を確認したドローンを用いて、平塚タワー周辺で波面変位の予測実験を実施した。その結果、この海域では方向集中度が高いため、ドローン1機の情報から、かなり高い精度の波面変位の予測に成功した。

このドローンを用いて、実海域で波面変位の予測実験を実施した。その結果、方向集中度が高い場合、ドローン1機の情報から、かなり高い精度の波面変位の予測に成功した。東京大学生産技術研究所が所有する海洋工学水槽において短波頂不規則波を発生させ、上記で得られた最適配置に設置した波高計の情報より、浮体位置の波形を予測し計測値と比較する。さらに、模型浮体による動揺の計測も実施し、動揺の予測精度についても検証を行う。ただし、レーダ計測併用は余りメリットが無いので、今後は文献調査の身にのみにする。一方、実用化へ近づけるため、海上作業船を例として、計測時間やDroneの配置等を検討する。これに基づき、Droneに必要な航続距離、速度、ペイロード等を検討する。さらに、防水ドローンの波浪中での耐候性等の検討と加速度センサーによる、加速度及び変位の計測を行い、実用的な精度で計測可能かどうかを検討する。海洋工学出張旅費が当初予定より多少安価となったため次年度使用額が生じたが、研究は計画通り進捗している。次年度使用額は少額のため、次年度の出張旅費の一部として使用する予定である。なお、次年度は最終年度であり予算管理を丁寧に実施する。
メチロトロ-フの代謝機能を活用する新しい物質生産系の開発に関する基礎的研究

メタノ-ルに生育するメチロトロ-フの持つ特異的機能を活用した有用物質生産プロセス開発のための基礎的研究を行い、以下の成果を挙げた。1.酵母のメタノ-ル酸化酵素が電子受容体の再生を必要とせずにアルデヒドを生成することを利用して、メタノ-ルからのホルムアルデヒド生産について検討した。カタボライトリプレッション不感受性変異株の誘導、界面活性剤による菌体処理法の開発により生産効率を高めた。また、本酵素高生産株よりの効率的精製酵素調製法を確立した。2.メタノ-ル酸化系、呼吸系及びヌクレオチド合成系を共役させるATP生産プロセスについて、菌体処理条件と培養条件の細胞微細構造に与える影響を明らかにし、さらに、変異株誘導によるATP生産効率の向上に成功した。3.メタノ-ル酵母のグリセロ-ル代謝の特異性を明らかにし、新酵素ジヒドロキシアセトン還元酵素を発見し、精製結晶化しその性質を検討した。さらに、本酵素の生理的意義を明らかにするとともに、これを利用してメタノ-ルを原料とするグリセロ-ル生産の可能性を示した。4.メチオニンアナログのエチオニンに対する耐性を付与することにより、メチオニン高含有細胞の酵母を得、その生産条件を検討し、良質な微生物タンパク生産への道を拓いた。5.メタノ-ル酵母によりソルビト-ルなどのポリオ-ルを生産するプロセスを開発した。また、このプロセスに含まれる酵素系について検討し、2種の酵素の精製を行い、性質を明らかにした。6.呼吸系阻害剤耐性変異株によるシトクロムC__-の生産及び3-ヒドロキシピリジン耐性変異株によるNADの生産について検討を行い、収量の向上を認めた。天然ガス由来のメタノールを原料としメタノール資化性微生物(メチロトローフ)の持つ特異的機能を活用した新しい有用物質生産系を開発するために基礎的研究を行い、以下の成果を挙げた。1.アルデヒド類の生産Candidaboidiniiのアルコールオキシダーゼ生産能を高めた変異株を親株とし、アルデヒド類の生産プロセスを開発するためさらに高カタラーゼ生産性及びカタボライト抑制不感受性を付与した。この結果、本菌のアルコール酸化能が向上し、ホルムアルデヒドをはじめとするアルデヒド類の生産プロセスの開発が可能となった。2.グリセロールの生産メタノールからジヒドロキシアセトンを経由してグリセロールを生成しさらにリン酸経路によりグリセロールを資化するCandida boidiniiを親株とし、グリセロール非資化性変異株を誘導した。本変異株はメタノール培地で培養した時、野性株では見られない菌体外グリセロール蓄積能を示した。3.エタノールの生産Saccharomyces sp.を親株とし、メタノールよりエタールを生産するため各種の変異株を誘導し、少量ではあるがエタノール生産能を有する変異株を得ることができた。4.メチオニン高含有SCPの生産Candidaboidiniiにメチオニンのアナログであるエチオニンに対する耐性を付与したところ、本変異株は菌体内に著量のメチオニンを蓄積した。5.シトクロムc及びATPの生産Methylomonas sp.及びCandida boidiniiにそれぞれ呼吸系阻害剤耐性の付与を試み、Methylomonas sp.のシアン耐性変異株によるシトクロムc生産能の向上を認めた。6.NADの生産Candida boidiniiの菌体内NAD量を増加させるために種々の変異株を誘導し、このうち3ーヒドロキシピリジン耐性変異株においてNAD生産の向上を認めた。天然ガスに由来するメタノ-ルを原料とする新しい微生物的物質生産プロセス開発の基礎的研究を昨年度に引き続き行い、以下の成果を挙げた。

1.メタノ-ル酵母が特異的に持つアルコ-ルオキシダ-ゼを用いるホルムアルデヒドをはじめとするアルデヒド類の生産が効率的に起ることを認め、培養条件及び反応条件を設定した。2.メタノ-ル酵母のグリセロ-ル代謝に特有な新酵素、ジヒドロキシアセトン還元酵素についてその酵素的性質を明らかにするために精製し結晶状に単離した。また、この酵素活性を利用するグリセロ-ル生産について、グリセロ-ル非資化性変異株のメタノ-ル培地での培養によるグリセロ-ル生産条件を明らかにした。本変異株に残るグリセロキナ-ゼロ-ル活性を2、3の特異的阻害剤を培養初期ないし培養後期に添加することにより、グリセロ-ル生産量を増大させることができた。3.メチオニンアナログのエチオニンに対する耐性を付与されメタノ-ル酵母の菌体生産条件をさらに詳細に検討するとともに、メチオニン高含有細胞を生化学的に解析した。メチオニン生合成系のいくつかの酵素活性を野生株と比較したところ、メチオニンによるフィ-ドバッグ抑制が軽減されているなどの特性が明らかとなった。4.ポリオ-ル生産に関しては、ソルビト-ル、イディト-ルに加えて多量のキシリト-ルがメタノ-ルとキシロ-スを含む培地でメタノ-ル酵母を培養することにより培養液中に蓄積することを見いだした。このキシリト-ルの生産条件を設定するとともに、その生成過程についてもいくつかの酵素学的知見に基づき明らかにした。5.ATPなどの補酵素類の生産プロセスについても引き続き検討を加えた。
欠損マウスを用いたチロシンキナーゼ抑制分子Cblファミリーの神経系での機能解析

活性化したチロシンキナーゼ及びチロシンリン酸化基質をユビキチン化・分解することにより、チロシンキナーゼシグナルを抑制する分子Cblファミリーの神経系における機能解析を、欠損マウスの解析を中心に進めた。Cbl単独及びCbl-b単独欠損マウスについて、組織学的解析また各マーカー分子の発現の検討などを進めた。Cbl-b欠損マウスについては、C57BL/6に高度にバッククロスしたマウス群を用いて、行動解析を行った。また嗅球・大脳皮質でCreを発現するトランスジェニックマウスを用いた条件型Cbl/Cbl-b二重欠損マウスの樹立も行い、発生・発達段階での異常を検討した。この二重欠損マウスにおいては、野生型・Cbl単独欠損及びCbl-b単独欠損マウスに比較して、脳内チロシンリン酸化状態が変動していることを見出した。このことは神経系においてCblとCbl-bとの間に機能相補性があることを示していた。現在、別のCreトランスジェニックマウスを入手して、異なる細胞種における条件型Cbl/Cbl-b二重欠損マウスを作製している。分子レベルではCblの脳における標的分子を検討した。まず、脳層構造の構築に重要なmDab1がCblによりユビキチン化されることを再構成系で明らかにした。実際、チロシンリン酸化されたmDab1はユビキチンープロテアソーム系により分解された。さらに、Cbl/Cbl-bが神経系で機能するチロシンキナーゼTrkA,TrkB,Alk及びErbB-4からのシグナル伝達を抑制することを見出し、分子・細胞レベルでの実験を進行中である。Alk及びErbB-4に関してはCblによるユビキチン化を示し、そのユビキチン化に重要なAlk及びErbB-4上のチロシンリン酸化残基の決定を行った。まず、Cbl単独及びCbl-b単独欠損マウスを得、組織学的解析やNMDA受容体のチロシンリン酸化レベルの解析から始めた。また条件型Cbl/Cbl-b二重欠損マウスの樹立も行い、発生・発達段階での異常を検討した。脳層構造の構築にはFyn/Src型チロシンキナーぜによるmDab1のチロシンリン酸化が重要であることが示唆されているが、チロシンリン酸化されたmDab1がCblによりユビキチン化されることを再構成系で明らかにした。さらに、Cbl/Cbl-bが神経系で機能するチロシンキナーゼ、TrkA, TrkB, Alk及びErbB-4からのシグナル伝達を抑制することを見出し、分子・細胞レベルでの実験を進行中である。CblのTKBドメインにより認識される、Alk及びErbB-4上のチロシンリン酸化残基を決定し、そのリン酸化を特異的に認識する抗体を作製しようとしている。またCblファミリーの解析に野生型・変異体の過剰発現系は必要であり、レトロ及びレンチウイルス発現系を構築した。

Cbl単独及びCbl-b単独欠損マウスについて、組織学的解析また各種マーカー分子の発現の検討を進めた。Cbl-b欠損マウスについては、C57BL/6に高度にバッククロスしたマウス群を用いて、行動解析を行った。用いた行動実験系にはOpen Field、Watermazeテスト、恐怖条件付けなどがある。また嗅球・大脳皮質でCreを発現するトランスジェニックマウスを用いた条件型Cbl/Cbl-b二重欠損マウスの樹立も行い、発生・発達段階での異常を検討した。この二重欠損マウスにおいては、野生型・Cbl単独欠損及びCbl-b単独欠損マウスに比較して、脳内チロシンリン酸化状態が変動していることを見出した。このことは神経系においてCblとCbl-bとの間問に機能相補性があることを示していた。現在、別のCreトランスジェニックマウスを入手して、異なる細胞種における条件型Cbl/Cbl-b二重欠損マウスを作製している。さらに、Cbl/Cbl-bが神経系で機能するチロシンキナーゼTrkA,TrkB,Alk及びErbB-4からのシグナル伝達を抑制することを見出し、分子・細胞レベルでの実験を進行中である。Alk及びErbB-4に関してはCblによるユビキチン化を示し、そのユビキチン化に重要なAlk及びErbB-4上のチロシンリン酸化残基の決定を行った。
ゆらぐ環境からの情報の抽出と行動選択機構

我々が環境から受ける情報は、明確であることは稀であり、多くの場合複数の刺激情報が同時に存在し、さらに、あいまいでゆらいでいる。生物が、このようなゆらぐ環境から、有益な情報を抽出し適切な行動を選択する神経機構の解明に取り組んだ。単純な神経系を持つショウジョウバエを用い、成虫の視覚系において、ノイズを含んだ動き刺激に対する行動から、神経システムのノイズ頑強性を示した。さらに、ノイズ頑強性における中枢神経系の働きについて明らかにした。また、より単純な幼虫を用いて、複数の相反する刺激下での行動選択機構を調べる実験系を確立した。複数の情報を含んだゆらぐ環境からの刺激に対して、生物はどのように反応し、最適な行動を選択するのか、その神経機構を明らかにするため、今年度は以下のようなショウジョウバエの2つの実験系を用いた研究を実施し、結果を得た。1、ショウジョウバエ成虫視覚系回転の向きについて2通りの解釈が可能な刺激を作成し、ショウジョウバエに提示し、その刺激に対する視運動反応を調べた。ヒトがこの刺激を見ると、左右二通りの知覚が交互に得られる。ハエにおいてもヒトと同様、2通りの向きであると解釈しているような行動が見られることもあったが、統計的な処理を行うと現段階では自発的な反応との差異は認められなかった。一方、自発的な反応にフラクタル性が認められた。今後、新たな刺激の検討、解析方法の検討、神経活動の測定などを行い、このような刺激に対する応答の特性と神経機構について検討したい。2、ショウジョウバエ幼虫の行動幼虫に、誘因的に働く刺激と忌避的に働く刺激を同時に与え、忌避的物質を超えないと、誘引物質にたどり着けないような行動選択系を確立した。この結果、野生型の幼虫の中に、忌避物質があると、誘引物質のほうに向かうのをやめる個体と、忌避物質が存在しても、誘引物質があればそちらに向かう幼虫が存在することが明らかになった。神経伝達修飾物質の抑制を行った結果、積極的に忌避物質を超えてまで、誘引物質のほうに向かわない幼虫の増加が見られた。これらの結果から、ショウジョウバエの幼虫は複数の刺激を統合した結果、最適と思われる行動を選択し、さらにその過程が、神経伝達物質修飾物質により調節を受けることが明らかになった。今後、さらに、神経機構について詳細に解析したい。生物は様々な環境からの刺激を受け、最適な行動を決定する。その神経機構を明らかにするため、今年度は以下のような結果を得た。1、ショウジョウバエ成虫視覚系ノイズを含んだ刺激を作成し、視運動反応を測定した。その結果、ショウジョウバエは高いノイズ耐性を示す一方、ノイズが少量加わった方が、ノイズが全くない場合に比べて、視運動反応がよくなることが見出された。中枢神経系の異常で、記憶障害が見られる変異体では、このような視運動反応応答性の上昇が観察されないため、野生型では、視運動反応神経機構が何らかの中枢神経系からの修飾を受けている結果であることが示唆された。さらに、どのような修飾の過程があるのか検討する。2、ショウジョウバエ幼虫の行動幼虫に、誘因的に働く刺激と忌避的に働く刺激を同時に与え、忌避的物質を超えないと、誘引物質にたどり着けないような行動決定系を確立した。繰り返しテストを行うと、同じ行動を示すのかどうかについて検討した。その結果、少なくとも、誘引物質のほうに常に向かう個体は、繰り返し誘引物質に向かうことがわかった。また、誘引物質のほうに向かうことを選択しなかった幼虫は、ランダムに行動を決定する可能性が得られた。次に、誘引物質を1度経験した幼虫は、そのあと、誘引物質の方に向かうことを常に選択するかどうかについて検討したところ、そのような傾向は認められなかった。以上の結果は、遺伝的に均一なショウジョウバエ系統の中にも、少なくとも、積極的に餌に向かう性質を持つ個体と、そうでない個体が存在すること、経験により、その性質が見られるわけではない可能性を示唆している。このような性質の違いを生む機構についてさらに検討を続ける。複数の情報を含んだゆらぐ環境からの情報に対して、生物はどのように反応し、最適な行動を選択するのか、その神経機構を明らかにするため、以下のようなショウジョウバエの実験系を用いた研究を実施し結果を得た。1、成虫視覚系これまでに、視運動反応はノイズに対して頑強性を有していること、注意欠損の変異体では、頑強性が失われることが分かった。このことから、中枢神経系による視覚系への修飾機構が考えられた。

本年度は、この修飾に関わる脳部位の候補を抑制し、ノイズに対する頑強性を測定した。その結果、脳中心体上部の関与が強く示唆された。この部位は、脳全体の覚醒レベルとも関与する重要な部位である。従って、この部位は、ショウジョウバエ脳における意識・注意に関わる部位である可能性が高い。また、モデルによる解析も行ない、両目からの入力を考えた再帰的な神経回路の理論解析を行なったところ、ノイズの頑強性が説明できる双極性の安定構造を持つ神経回路の存在が示唆できた。実験とモデル研究と組み合わせ、実際に脳のどの部位が、どのように修飾し、パラメーターを変えることによって、視覚システムの特性が表現できるのかについて明らかにしていきたい。2、幼虫の意思決定機構幼虫に、誘因的に働く刺激と忌避的に働く刺激を同時に与え、忌避的物質を超えないと、誘引物質にたどり着けないような行動選択系を確立した。この結果、野生型の幼虫の中に、忌避物質があると、誘引物質のほうに向かうのをやめる個体と、忌避物質が存在しても、誘引物質があればそちらに向かう幼虫が存在することが明らかになった。この2種類のタイプの幼虫は、忌避物質に対する反応に違いが見られた。また、アミン系伝達物質の一つを抑制すると、忌避物質に対する反応性の低下が見られた。これらのことから、アミン系伝達物質は忌避物質に対する反応を調節することで、行動決定機構に関わる可能性が得られた。
ファジ-理論を導入した医用画像処理技術の開発

生体機能の計測を主な目的とする核医学画像診断法では、コンピュータ技術の利用が不可欠で、今日では、対象とするデータ量が増大しより高性能なコンピュータと高度な処理が要求されている。その中で、誰もが容易に使える操作性の向上、複雑な生体モデルに対する解析法の確立、データベースの構築が重要な課題となっている。本研究では、これらの課題に対して、人工知能技術やファジ-理論を導入して、1)ユーザフレンドリインターフェイスの開発、2)先験的医学知識を利用したモデルの構築と数学的解法の開発、3)それを用いた臓器機能画像(パラメトリック画像)の作成、4)解析結果のデータベースの構築と解析法の開発を行うことを目的としている。本研究では2年度にわたってデータベースの改良と画像処理技術の開発を行った。初年度はデータベースを新しいワークステーションに移植してモティーフを用いた操作性の向上と高速化、データベースの内容の検討を行った。次年度は、新しいシステムで改良したデータベースを稼働させその動作を確認するとともに、画像処理ソフトとの結合も行った。画像処理技術の開発は主に次の2点についておこなった。一つはフラクタル次元を利用した画像解析法の開発で、画質を評価するためのテクスチャー解析と、輪郭抽出のために利用した。中でも輪郭強調フィルターは、MRI脳画像の自動輪郭抽出を可能とし、サーフェイス表示の自動化、高速化に有用であった。2つめは動態画像の解析法の開発で、初年度はコンパートメントモデルによる非線形最小自乗法Marquadt法のプログラムを作成し、シュミレーションデータや臨床データについて基礎的な研究を行った。次年度はファジ-推論を導入した高速化の試みとパラメトリック画像の作成を検討した。パラメトリック画像では、分解能を劣化することなく画像を平滑化する特殊なフィルターを開発した。その中で、素人が容易に使える操作性の向上、複雑な生体モデルに対する解析法の確立、データベースの構築が重要な課題となっている。本研究では、これらの課題に対して、人工知能技術やファジー理論を導入して、1)ユーザフレンドリインターフェイスの開発、2)先験的医学知識を利用したモデルの構築と数学的解法の開発、3)それを用いた臓器機能画像の作成、4)解析結果のデータベースの構築と解析法の開発を行なうことを目的としている。本年度は,新しく導入したワークステーション(IRIS Indigo2)のモティーフを使った画像変換のたるの入力インターフェイスを作成し,操作性を向上させた.また,データベースマネージメントのためのツールも開発し,インターフェイスのための基本ツールをそろえつつある.生体モデルに対する解析では,シンプレクス及びマルケート法による3コンパートメントモデル解析のプログラムを作成し,臨床データの解析を開始した.また、マルケート法ではファジー理論を応用して収束速度を早くすることができた.隣り合ったピクセルでは値が大きく変わらないと言う仮定を入れたファジー制御を導入して、機能画像を作成する方法を検討している。これにより、演算の高速化と信頼性のある値の機能画像の作成が期待できる。11C酢酸の動態検査から作成した心筋血流、酸素代謝のパラメータ画像に対して、フラクタルディメンジョンを算出しフラクタルディメンジョン画像を作成する方法を開発した。現在臨床データに応用して、血管性疾患と心筋症の間の病態の違いを見いだすことができるか検討している。生体臓器機能計測を目的とする核医学画像診断法では、古くから画像作成、処理、結果の解析においてコンピュータの利用が不可欠で、新しいコンピュータ技術を利用した研究がなされてきた。本研究では前年度の計画と方法を更に発展させていくつかの成果と次の研究への足がかりを得ることができた。

1)データベースの管理と蓄積データベースは新しいワークステーション(Indigo2)への移植が完成し高速化と操作性の向上が達成された。また、スキーマに関しても見直しを行って、血液生化学データや検査プロトコール、タスク、検査条件などの項目を追加してデータ解析やレポートのために情報を提供できるようにした。本研究で開発したワークシート方式のインターフェイスはデータの検索、管理、画像処理システムの連結に有用であった。2)ファジ-理論を用いたモデル解析法の開発3コンパートメント3パラメータのモデル解析に対して、処理時間の短縮と最適パラメータの決定のためにファジ-理論を応用した。シミュレーションの結果、次の探索点の決定にファジ-推論を応用した場合、雑音の多いデータに対して演算時間の短縮に効果があることがわかった。また、最小自乗法の中に含まれていない組織内の血液量や雑音に対するウェイトの算出にファジ-推論を応用し、シミュレーションデータに関して妥当な結果を得た。今後は各ピクセル毎に対応できるように処理を広げ、パラメトリック画像の作成に適応する方法を検討したい。3)フラクタル次元を用いた画像処理法の開発フラクタル次元を用いて、MRI脳画像から自動的に輪郭を抽出するためのフィルターを開発した。また、心筋機能画像のテクスチャー解析にフランクタル次元を応用した。
トリブチル錫暴露マウスを用いた内分泌撹乱物質のアレルギー疾患に及ぼす影響について

一般にアレルギー疾患は遺伝因子と環境因子が複雑に絡んで発症すると考えられている。昨今のアレルギー疾患の増加には環境要因の変化が重要と思われる。環境要因は多岐に及ぶが、我々はこれまで化学物質が身のまわりに増加したことがアレルギー疾患を増やしていると考え研究してきた。今回はトリブチル錫(TBT)をマウスに経口摂取させ、経口免疫寛容成立への影響や経口免疫寛容成立後の喘息モデルへの影響を検討した。【方法】(1)C57BL/6マウスにTBTの配合飼料を摂取させた後、小腸パイエル板(PP)、腸間膜リンパ節(MLN)での免疫細胞の構成比率と細胞数を解析した。(2)ConA刺激後のサイトカイン産生能をELISAで測定した。(3)TBT暴露がOVAに対する経口免疫寛容を破綻させるか検討した。(4)経口免疫寛容成立後の喘息誘発モデルを用いて血清中のOVA特異的IgG1,IgG2a抗体、気管支肺胞洗浄(BAD中の総細胞数、好酸球数を測定した。【結果】TBT経口摂取により、免疫担当細胞の細胞数が有意に低下した。しかし、各細胞比率はTBT非摂取群との間に差は認められなかった。PPあるいはMLN由来細胞の培養上清中のIFN-γ,IL-10量はコントロール群に比べ低下していた。抗原特異的経口免疫寛容の誘導により抑制されていたOVA特異的IgG1抗体価は、TBT摂取により上昇した。OVAによる経口トレランスを誘導した群でTBT摂取群はコントロール群に比べ、脾臓由来細胞の培養上清中のIL-4量は上昇していた。また、抗原特異的経口免疫寛容の誘導により抑制されていたOVA特異的IgG2a抗体価は、TBT摂取により上昇し、BAL中総細胞数は曝露群で増加する傾向がみられた。【考察】TBT経口摂取は、腸管での免疫応答を抑制し、部分的な経口免疫寛容の破綻を来たし、同時にIL-4の産生増加、喘息病変の悪化に関与することが考えられる。昨今のアレルギー疾患の増加、重症化にはTBTをはじめとした化学物質曝露が一因となっていることが示唆された。我々はアレルギー疾患急増の理由を知りたいと考えている。この50年間で日本人の遺伝因子はほとんど変わってないはずなので環境要因の変化が重要と思われる。今回はB6マウスやアレルギー疾患モデルマウスに対するトリブチル錫(TBT)暴露によるマウス免疫系への影響を検討した。【方法】(1)0.01%あるいは0.001%TBT暴露により4週間飼育したB6雌マウスの脾臓を採取し、リンパ球表面マーカーをFACS解析した。(2)TBT暴露したマウス脾臓よりリンパ球浮遊液を調整し、ConAやLPSで刺激した後IFN-γ、IL-4につき細胞内サイトカインを染色しその割合をFACS解析し、培養上清中のサイトカインを測定した。(3)TBT暴露マウス脾臓から細胞浮遊液を調整し、MACSでCD

11c陽性の細胞を抽出し、これにLPS刺激した際のサイトカン産生を測定した。(4)TBT暴露マウスを用いてOVA感作による喘息モデルを作成しTBT暴露の効果を調べた。(5)アトピー性皮膚炎様皮疹を自然発症するマウスを用いてTBT暴露の効果を観察した。【結果】TBT暴露したB6マウスの脾臓では有意にNK細胞、NKT細胞、CD4+CD25+T細胞が低下しており、自然免疫や調節系を数のうえで抑制していた。脾臓細胞浮遊液をConA刺激した際の細胞上清中のサイトカイン産生能はIFN-γで有意に低下していた。TBTの樹状細胞(DC)への影響では、CD11c+ClassII+DCの割合が有意に増加していたが、LPS刺激ではIFN-γ産生は有意に低下していた。OVAによる喘息モデルではTBT暴露マウスにおいて肺胞洗浄液中の好酸球、IgEの有意な増加を認め脾臓から調整した細胞浮遊液のOVA刺激後にIL-4、IL-13産生細胞の有意な増加を認めた。ADモデルマウスではTBT暴露により明らかな皮疹の悪化を認めた。【考察】完成された免疫系に対してTBTは自然免疫系を抑制し、獲得免疫系をTh2系にシフトさせる作用が示唆された。アレルギーモデルでも、曝露群でTh2へのシフトが観察されたので実際の疾患でもTBTのような化学物質に暴露されることがTh2へのシフトに拍車がかかり症状の悪化として捉える事ができるようになると考えられる。一般にアレルギー疾患は遺伝因子と環境因子が複雑に絡んで発症すると考えられている。昨今のアレルギー疾患の増加には環境要因の変化が重要と思われる。環境要因は多岐に及ぶが、我々はこれまで化学物質が身のまわりに増加したことがアレルギー疾患を増やしていると考え研究してきた。今回はトリブチル錫(TBT)をマウスに経口摂取させ、経口免疫寛容成立への影響や経口免疫寛容成立後の喘息モデルへの影響を検討した。【方法】(1)C57BL/6マウスにTBTの配合飼料を摂取させた後、小腸パイエル板(PP)、腸間膜リンパ節(MLN)での免疫細胞の構成比率と細胞数を解析した。(2)ConA刺激後のサイトカイン産生能をELISAで測定した。(3)TBT暴露がOVAに対する経口免疫寛容を破綻させるか検討した。(4)経口免疫寛容成立後の喘息誘発モデルを用いて血清中のOVA特異的IgG1,IgG2a抗体、気管支肺胞洗浄(BAL)中の総細胞数、好酸球数を測定した。【結果】TBT経口摂取により、免疫担当細胞の細胞数が有意に低下した。しかし、各細胞比率はTBT非摂取群との間に差は認められなかった。PPあるいはMLN由来細胞の培養上清中のIFN-γ,IL-10量はコントロール群に比べ低下していた。抗原特異的経口免疫寛容の誘導により抑制されていたOVA特異的IgG1抗体価は、TBT摂取により上昇した。OVAによる経口トレランスを誘導した群でTBT摂取群はコントロール群に比べ、脾臓由来細胞の培養上清中のIL-4量は上昇していた。また、抗原特異的経口免疫寛容の誘導により抑制されていたOVA特異的IgG2a抗体価は、TBT摂取により上昇し、BAL中総細胞数は曝露群で増加する傾向がみられた。【考察】
廃プラスチックの化学原料化ケミカルリサイクルのための高性能分解触媒の開発

廃プラスチックの1/2以上を占めるポリオレフィンを化学原料として有用な低級オレフィンへ選択的に分解するケミカルリサイクルプロセスを確立するための触媒の開発について検討し、以下のことを明らかにした。結晶性アルミノシリケートで細孔径が0.55nmのホウ素シリケートは、ポリプロピレンの低級オレフィン(C2-C5)への分解に活性な触媒であった。一方、平均細孔径が3.8nmの均一なメソポアを有するMCM-41を触媒としたときの低級オレフィン収率は低い値であった。しかし、両触媒を物理的に混合すると、それぞれ単独で用いるよりも優れた触媒特性が得られることがわかった。ホウ素シリケート/MCM-41複合触媒の低級オレフィン収率は高く、とくに1:1混合触媒で高い値が得られた。触媒の固体酸性を昇温脱離法(NH3-TPD)で検討したところ、MCM-41とホウ素シリケートはともに弱酸性であり、複合による酸性質の変化は見られなかった。したがって、ホウ素シリケートへのMCM-41の添加による分解促進作用は、MCM-41の大きな細孔によって分子径の大きな分解フラグメントの拡散が容易になることに起因すると考えられる。MCM-41上で低分子化されたフラグメントはホウ素シリケートの細孔内へ拡散しさらに低分子化されるものと推測される。複合触媒では、低級オレフィンの収率は向上するが、低級パラフィンの生成はほとんど変化しないため、結果的にオレフィン/パラフィン比も大きくなり選択的な分解が可能になった。廃プラスチックの主成分であるポリオレフィンを炭素数25の低級オレフィンへ選択的に分解するケミカルリサイクルプロセスを確立するための触媒の開発について検討し、以下のことを明らかにした。Si/B比が39473の8種類のホウ素シリケートを合成した。それらの触媒による低密度ポリエチレンの分解では、C2C5オレフィンが6580%の収率で得られ、最大成分のプロピレンの収率は約30%であった。アンモニアの昇温脱離法と2-プロパノールの転化反応に対する活性で評価したホウ素触媒の酸性はSi/B比と明確な相関を示さなかったが、酸性はポリエチレンの分解における触媒機能を支配する重要な因子であることがわかった。また、不純物として微量含まれるアルミニウムの活性への寄与は小さいと考えられた。しかし、ホウ素シリケートの酸性発現機構は明らかではなく、その解明と制御は今後の課題である。ホウ素シリケートによるポリオレフィンの分解は装置依存性が極めて大きいことがわかった。固定床流通式では低級オレフィンが高収率で得られたが、最も広く利用されている回分式反応装置では低級オレフィンの収率が大きく低下した。この結果は、触媒と接触する前の過度の熱分解は避けたほうが好ましく、ホウ素シリケートの触媒特性を高度に利用したポリオレフィンのケミカルリサイクルプロセスを確立するためには、熱分解過程の制御が重要なことを示唆していると考えられる。メソポーラスシリカは、分岐構造を有するポリプロピレンの分解において顕著な反応促進効果を示し、有効な触媒素材になり得ることがわかった。廃プラスチックの過半を占めるポリオレフィンを化学原料として有用な低級オレフィンへ選択的に分解するケミカルリサイクルプロセスを確立するための触媒の開発について検討した。結晶性アルミノシリケートで細孔径が0.55nmのホウ素シリケートは、ポリプロピレン(PP)の分解を促進する有効な触媒であり、525°Cでの低級オレフィン(C2-C5)の収率は約60%であった。一方、平均細孔径が3.8nmのメソポーラスシリカMCM-41触媒では低級オレフィン収率は約40%であった。PPの分解は逐次的低分子化反応であり、初期段階では細孔径の大きな触媒が有効であろうと推測される。

そこで、ホウ素シリケートとMCM-41を物理的に混合した触媒系について検討したところ、複合触媒はそれぞれ単独で用いた場合よりも高活性で低級オレフィンの収率は6580%に達することがわかった。さらに、生成物のオレフィン/パラフィン比も大きくなり、オレフィン選択性も向上した。このような複合効果はホウ素シリケートとMCM-41の混合比が1:1のとき最大であった。触媒の固体酸性をアンモニア昇温脱離法(NH3-TPD)で検討したところ、混合による固体酸性の向上は認められなかったので、複合効果はMCM-41の大きな細孔に起因することが示唆された。すなわち、MCM-41との複合化によって、ホウ素シリケート上では進行しにくい大きなフラグメントの分解が促進されたものと理解される。本複合触媒の開発は、廃プラスチックを循環型炭素資源とするリサイクルシステムの構築に寄与するものである。
感謝の向社会的行動動機づけ機能に関する発達心理学的研究

協力的な社会を維持するための一つの原理として間接互恵性がある。近年、間接互恵性を成立させるための至近要因として「感謝」が注目されている。助けてくれた相手に感謝することによって、助けてくれた相手への向社会的行動だけでなく、関係のない第三者に対しても向社会的行動が動機づけられ、それにより社会の中で向社会的行動が回りまわって協力的な対人関係が構築・維持されていく。本研究では感謝が向社会的行動を動機づけるのかを発達的側面から検討することを目的とする。さらに、感謝理解や感謝行動が幼児の社会的関係構造にどのような影響を及ぼすのかを明らかにすることを目的とする。
洞毛を用いた狂犬病の簡易診断法の実用化に向けた知覚神経回路に立脚した検証

現在までの研究から、洞毛(鼻口部皮膚に存在する触毛)が安全で簡便な狂犬病確定診断法確立に向けた被検材料として極めて有用であることが示された。狂犬病ウイルスは長い潜伏期間を経て脳内に侵入し、その後遠心性に感染性のウイルスを末梢組織(洞毛)に伝播すると言われている。しかし、狂犬病ウイルスがいつ、どのような伝播経路で洞毛のメルケル細胞に伝播するのかということについては明らかにされていない。そこで、今回狂犬病発症前の野外株感染早期について特に着目し、洞毛のメルケル細胞に狂犬病ウイルスが伝播する機構を解明して、洞毛診断法が科学的根拠に基づく確度の高い方法であることを証明することとした。
ナノサイズ光触媒を用いる可視光利用型物質変換プロセス

光触媒を利用する物質変換は、クリーンかつ省エネルギー的な方法のみならず、太陽光エネルギーを利用できる可能性があり、環境調和型のプロセスを構築するうえで、重要な課題の一つといえる。本研究では、ナノサイズ化した材料を利用することによる物質変換プロセスの実現を目的とする。平成23年度は、1.酸化タングステン被覆酸化チタンナノ粒子をアルコール水溶液に懸濁させて紫外光照射を行うと、アルデヒドが選択的に生成することを見出した。本触媒の高いアルデヒド選択性は、生成したアルデヒドが不活性な酸化タングステン表面に吸着され、逐次的な分解が抑制されるためであることを明らかにした。また、2. Cr/Ti/Si複合酸化物触媒が、可視光照射下におけるシクロヘキサンの選択的部分酸化に対し高い活性を示すことを見出した。本触媒の高い活性は、Cr-O-Ti複合酸化物種が生成することにより、Cr酸化物種の励起状態が安定化されるためであることを明らかにした。さらに3. Au-Ag合金ナノ粒子担持酸化チタン触媒をアルコール水溶液に懸濁させて酸素雰囲気下で紫外光照射を行うと、過酸化水素が効率よく生成することを見出した。本触媒の高い活性は、正孔-電子対が効率よく電荷分離されることで、Au上での酸素還元による過酸化水素生成が効率よく進行することに加え、過酸化水素のAuへの吸着による光触媒分解が抑制されるためであることを明らかにした。また4. Auナノ粒子担持酸化チタンが、Auナノ粒子のプラズモン光吸収を開始反応とする酸素酸化に対して高い活性を示すことを明らかにした。本触媒反応では、アナターゼ/ルチル界面に位置した5nm以下のAuナノ粒子が活性サイトであり、本サイトが連続的な電子移動と酸素還元を進めることにより高い光触媒活性を発現する。なお本触媒は太陽光を光源とした場合にも極めて高い光触媒活性を発現することを明らかにした。しかし、光触媒に関する多くの研究は、有害な有機分子の分解を目的としたものがほとんどである。本研究では、ナノサイズ化した材料(酸化タングステン、金属ナノ粒子など)を利用することにより、選択的かつ効率的な物質変換プロセスを実現することを目的とする。平成22年度は、1.層状の酸化タングステンにより部分的に表面を覆った酸化チタン光触媒をアルコールを含む水溶液に懸濁させて光照射を行うと、対応するアルデヒドが効率的かつ選択的に生成することを見出した。本触媒の高い活性は、酸化チタン上の励起した電子が酸化タングステン表面に移動し、電子-正孔対の電荷分離が促進されることによる。また高いアルデヒド選択性は、生成したアルデヒドが不活性な酸化タングステン表面に選択的に吸着され、逐次的な酸化・分解が抑制されるためであることを明らかにした。また、2.ゾルゲル法によりCrとTiを同時に含むシリカ触媒を合成した。本触媒は、可視光照射下におけるシクロヘキサンの部分酸素化に対し、Crのみを含むシリカ触媒よりも高い活性を示し、シクロヘキサノン、シクロヘキサノールを選択的に生成することを見出した。また、3.白金ナノ粒子を担持した酸化チタン光触媒が、アルコールとアミンからの直接イミン合成を効率よく進行させることを見出した。本触媒系では、アルコールの光触媒酸化(アルデヒド生成)と酸化チタン表面のルイス酸点におけるアミンとアルデヒドの縮合、という二つの触媒反応が連続的に進行することを明らかにした。
博物学標本資料に基づく大阪学の確立：木村蒹葭堂と交遊ネットワークによる包括的研究

木村蒹葭堂(1736-1802)の博物学標本に関して、辰馬考古資料館所蔵資料はじめ新出資料を調査し、本草博物学者としての視点と画家としての視点の違いを考察した。物流の中心で商工業が栄えた大阪の都市としての特性を研究する視点から、蒹葭堂のネットワークの一部を資料から検証し、薩摩、土佐など有力な大名と博物学標本に関する関係があったことを認め、町人だけではない大坂の複雑な知的状況と文化的背景を確認した。1.平成25年度研究実施計画1の蒹葭堂の絵画資料調査は、それを進める過程において蒹葭堂作品の真贋問題の検証が重大であることを認識し、最初に、計画2にもあげた作品の真贋を検証する上で必須である印譜調査を優先課題とした。東京都中央図書館所蔵本、神戸市立博物館所蔵本、慶応大学図書館所蔵本、個人蔵本、大阪府立中之島図書館所蔵本(大田南畝旧蔵)など全5種の印譜を検証し、印譜間の異同を整理するとともに、蒹葭堂没後すぐに短期間で作成された経緯も明確にした。この確定した蒹葭堂印譜をもとに、本草学ともかかわる植物などを蒹葭堂が画題とした、現在知られる最初期作《桃花図》(神戸市立博物館所蔵)や個人蔵《蘭図》などの作品調査を行い、博物学(本草学)的関心による絵画制作と、文人の余技としての絵画制作を検討する上で基礎資料となる蒹葭堂の基準作であることを特定した。2.計画2については、奈良県宇陀の森野家所蔵の森野藤助真写『松山本草』の電子化を進めた。蒹葭堂よりも半世紀以前にさかのぼる資料であるが『松山本草』にある植物には蒹葭堂が写生した種目も含まれるほか、『松山本草』第10巻に約210項目の貝類の写生図がまとめられていることが確認できた。内陸に位置する森野家であるが海洋性の貝類も多く、標本や情報の入手ルートや、後年の蒹葭堂の『奇貝図譜』との関連なども今後の研究課題である。3.本草学との関係では、これまで研究されていなかった蒹葭堂晩年の本草学の師である小野蘭山からの蒹葭堂に宛てた本草学に関する書簡数十通を原本から文字に起こし、記された薬種や動物をはじめ本草学関係の項目を確認した。『松山本草』や、他の蒹葭堂の本草学的写生などとの具体的な関連性の有無の検討が次の過程となる。大坂の本草博物学者であり、文人画家である木村蒹葭堂(1736-1802)の博物学標本に関して、研究の基礎となる「巽斎捐因印譜」(東京都立中央図書館)など印譜四種の異動を整理調査した上で、辰馬考古資料館所蔵『蒹葭堂記記』『蒹葭堂雑記』『蒹葭堂甲申稿』『蒹葭堂日抄』『蒹葭堂箚記』『蒹葭随筆』『奇貝図譜』『薩州蟲品』やその他の新出資料を調査し、初期の資料である本草学資料「蒹葭堂草木写生」(杏雨書屋所蔵)と「桃花図」(神戸市立博物館所蔵)にも見られるように、一つの動植物標本に対する本草博物学者としての視点と、それを鑑賞絵画として描く文人画家としての視点の違いを考察した。蒹葭堂が晩年に正式に入門した本草学者・小野蘭山からの来信を翻刻し、二人の本草博物学に関する問答の内容から、職業的学者とは立場をやや異とする大坂の町人学者としての学問研究のあり方を考察するとともに、物流の中心で商工業が栄えた「天下の台所」大坂の都市としての特性を研究する立場から、蒹葭堂の多彩なネットワークのあり方を、『薩州蟲品』『奇貝図譜』や「貝石標本」(大阪市自然史博物館所蔵)、「寄題蒹葭堂詩文」などの資料から検証した。このうち『薩州蟲品』は、薩摩藩主島津重豪から贈られた標本を写生した虫類図譜で、標本の名称には琉球などの現地名を用いるなど、データを忠実に記載していることが確認できた。こうした蒹葭堂の博物学標本のあり方から、町人学者として著名な蒹葭堂であるが、薩摩藩や土佐藩など有力な大名と博物学標本に関して親密な関係があったことを確認し、町人だけではなく武士階級も巻き込んだ18世紀後半の大坂の複雑で多様な知的状況と文化的背景を確認した。美術史平成25年度研究実施計画

1の蒹葭堂の絵画資料調査は、予想以上に蒹葭堂作品の確定が難しく、それに対応するべく真贋判定の基準となる印譜の確定に力を注いで作品・資料調査に十分な時間を割けなかったが、基準となる印譜を確定し得たことは研究上に大きな意義あるものと考えられる。また、小野蘭山からの蒹葭堂に宛てた本草学に関する書簡数十通を原本から文字に起こしたことや、『松山本草』の刊行も当初の計画以上に順調に進展しているものと考えられる。前年度の調査解析を継続する。『奇貝図譜』など基礎資料の撮影を行う。蒹葭堂の描いた鑑賞絵画と本草学関係の写生画の比較を行う。『松山本草』の原色図版を用いて、蒹葭堂関係資料との比較を行う。物流の交錯点であつた江戸期の大阪における知識人のあり方、ならびに活気ある都市の状況を考察する。蒹葭堂資料の写真撮影を次年度の作業としたため。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。