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ショウジョウバエ神経系の遺伝解析と・その分子生物学

(1)中枢神経系の各種ニユ-ロンを選択的かつ特異的に染め出すモノクロ-ン抗体を本年度までの研究によって多数作成し、ホ-ルマウント標本および切片標本でその特異性を詳しく検討した。その結果、(1)中枢神経系で特定の体節のみで左右1対または副数対のニュ-ロンのみを認識するモノクロ-ン抗体、(2)シナップス形成期および神経軸索伸長期に相当する胚期と蛹期にのみ特異的に、しかもシナップス形成場所に一致して発現する抗原など、多数の興味深いクロ-ンを見いだした。(2)第2染色体上に誘発した多数の致死遺伝子の中から神経系異常をもつ変異を同定し解析を行った。昨年に引続き胚細胞の初代培養系を利用し、それらの胚発生期の細胞分化を組織特異的モノクロ-ン抗体を用いて検定した。その結果、最も興味深いものとしては、中胚葉と神経外胚葉との分化のスイッチと思われる遺伝子の同定に成功した。これはこれまでに知られていない新しいタイプの分化決定遺伝子であり、胚細胞の初代培養によって調べたところ、筋パイオニア細胞は出現するが、その細胞でのmyoDの発現が認められないことを証明できた。また下にのべるエンハンサ-トラップ法によってこれらの遺伝子のアレルを誘発し、そのP因子内にあらかじめ挿入しておいた大腸菌のlacZ遺伝子の発現によって、当該遺伝子の組織・発生段階特異的発現の様式を解析した。(3)胚期のニュ-ロブラストの出現パタ-ンとその時間経過はこれまでの研究でかなり明らかとなっているが、蛹期のニュ-ロブラストの分化パタ-ンはまだあまり解析がされていない。そこで本年度は、蛹にブロモデオキシウリジン(BrdU)を投与して、分裂期のニュ-ロブラストへの取込みを酵素抗体法で検出する方法で、蛹期ニュ-ロブラストの分化を解析した。その結果、特に茸体に軸索を送る一群のニュ-ロンが他のニュ-ロブラストの分裂が終わった後も長期にわたって生まれ続けることを明らかにした。(4)いったん突然変異が誘発された場合に、より簡単にクロ-ニングを行えるようにするための単一P因子挿入タッギング法を開発・改良した。この方法を応用してP因子転移に伴う転移元および転移先の塩基配列の解析を行い、P因子タッギング法についての基礎デ-タを得た。(5)エンハンサ-トラップ法を導入し、中枢神経系や成虫原基の特定の細胞のみで遺伝子発現をおこすエンハンサ-のスクリ-ニングを行い、成虫原基の位置情報(Positional Information)のパタ-ンに良く一致した発現をするエンハンサ-を同定した。(1)初期胚神経系の突然変異の能率的なスクリーニング法の開発.ショウジョウバエ神経細胞等を特異的に染めだすモノクローン抗体を多数分離し,また群大の藤田助教授などから供与をうけた.これらを用いて,ホールマウント初期胚の神経系と可視化し,その形態異常変異と容易に同定するスクリーニング系を開発した.(2)神経系の分化や形態形成に異常を示す突然変異の分離.アルキル化剤EMSを用いて,第2染色体連関致死変異系統約800を確立した.そのうち致死期が胚発生途上にあるものを選別したところ,約400系統が残った.それらを一系統ずつ上述の方法で観察して,胚神経系が梯子状となる時期になんらかの形態異常を示すものをスクリーニングして, 100系統を同定した.それらについて,染色体地図(座位)の決定を行った.(3)単一胚初代培養細胞系におけるニューロン分化解析法の開発.これらのニューロン分化異常を示す突然変異をさらに詳しく解析するため,襄胚期の突然変異の単一胚の細胞を分離し,試験管内で初代培養した.正常胚では安定に,ニューロン・筋細胞・脂肪細胞・成虫原基細胞などの細胞分化がおこる条件を工夫した.その条件下で変異胚を調べたところ,ニューロン分化は正常におこるが軸索形成がおこらないもの,ニューロンは軸素も含めて正常に分化するが,筋細胞の分化がみられぬもの,など,試験管内でも突然変異の症状を詳しく解析できることを明らかにした.なおこれらの成果の一部は, 1987年10月に米国コールドスプリングバーバー研究所で開かれた「ショウジョウバエの神経遺伝学」シンポジウムで発表した.神経系の発生分化に異常をおこす多数の突然変異を得た。またNaイオンチャンネル遺伝子の候補のクローニングにも成功した。本年度は特にこれらの突然変異遺伝子の生理・薬理活性について詳しい解析を行うために、胚の初代培養系を改良した。またトランスポゾンP因子挿入により突然変異誘発と、それによる新しい遺伝子クローニングの手法を開発した。主な成果を下記に要約する。(1)単一胚初代培養における遺伝子型判定法の確立一般に解析すべきものは劣性致死である場合が多い。したがってヘテロ接合間のかけあわせのF1に約4分の1出現する突然変異ホモ接合胚を識別する必要がある。そのためにhspプロモータと大腸菌laczとの融合遺伝子をバランサー染色体に挿入したものを作成した。F1胚を個別に2分して培養し、その一方でβーガラクトジダーゼ活性を組織化学的に検出する実験を行い、100%の信頼性をもって胚の遺伝子型を判定する条件を確立した。(2)上記の手法を用いてNaチャンネルと遺伝子候補DIC60を欠失する変異種について、その培養下でのニューロンのベラトリジン・テトロドトキシンなどの薬理効果を調べた。

その結果、胚ニューロンではDIC60の他に活性となっている他のNaチャンネル遺伝子が存在することを証明した。(3)昨年度にひきつづき胚神経系の形態異常をおこす突然変異多数について、単一胚培養系での神経や筋の分化を解析した。(4)不完全P因子をもつプラスミドと、PトランスポゼースとpUC8、ネオマイシン耐性遺伝子をもつDNAをP因子形質導入法を用いて別の系統のゲノムに導入した。このかけあわせにより、単一P因子の転移が誘発されることを確認した。(1)本年度までの研究によって作成した中枢神経系の各種ニュ-ロンを選択的かつ特異的に染め出すモノクロ-ン抗体を利用してホ-ルマウント標本および切片標本でその特異性を詳しく検討した。その結果、中枢神経系で特定の体節のみで左右1対のニュ-ロンのみを認識するモノクロ-ン抗体など神経細胞のマ-カ-として利用できるクロ-ンを多数見いだした。(2)第2染色体上に誘発した多数の致死遺伝子の中から神経系異常をもつ変異を同定し解析を行った。昨年に引続き胚細胞の初代培養系を利用し、それらの胚発生期の細胞分化を組織特異的モノクロ-ン抗体を用いて検定した。(3)サイトカラシンB処理による培養系においてニュ-ロンの巨大化に成功し、小さいというショウジョウバエニュ-ロンの弱点の克服の道を開いた。この巨大ニュ-ロンからPatch Clamp法によりイオンチャンネル活性のアッセイが可能であることを示した。(4)いったん突然変異が誘発された場合に、より簡単にクロ-ニングを行えるようにするための単一P因子挿入タッギング法を開発・改良した。この方法を応用してP因子転移に伴う転移元および転移先の塩基配列の解析を行い、P因子タッギング法についての基標デ-タを得た。(5)エンハンサ-トラップ法を導入し、中枢神経系や成虫原基の特定の細胞のみで遺伝子発現をおこすエンハンサ-のスクリ-ニングを行い、4系統の興味深いP因子挿入を得た。(6)蛹期のニュ-ロブラストの分化をBUdRを利用して解析し、ニュ-ロブラストの分化の時間的変化について明らかにした。(1)中枢神経系の各種ニユ-ロンを選択的かつ特異的に染め出すモノクロ-ン抗体を本年度までの研究によって多数作成し、ホ-ルマウント標本および切片標本でその特異性を詳しく検討した。その結果、(1)中枢神経系で特定の体節のみで左右1対または副数対のニュ-ロンのみを認識するモノクロ-ン抗体、(2)シナップス形成期および神経軸索伸長期に相当する胚期と蛹期にのみ特異的に、しかもシナップス形成場所に一致して発現する抗原など、多数の興味深いクロ-ンを見いだした。その結果、最も興味深いものとしては、中胚葉と神経外胚葉との分化のスイッチと思われる遺伝子の同定に成功した。これはこれまでに知られていない新しいタイプの分化決定遺伝子であり、胚細胞の初代培養によって調べたところ、筋パイオニア細胞は出現するが、その細胞でのmyoDの発現が認められないことを証明できた。また下にのべるエンハンサ-トラップ法によってこれらの遺伝子のアレルを誘発し、そのP因子内にあらかじめ挿入しておいた大腸菌のlacZ
高齢者保健・医療・福祉分野における多職種チームの意義に関する調査研究

1.文献資料の収集及び研究昨年に引き続き、本テーマに関連する国内外の文献・資料を収集し、それらをレビューした。2.本テーマの仮説及び研究手法に関する聞き取り調査(1)国内:本テーマを研究テーマとしている国内の他の研究者(特に四国学院大学と高松県立看護短大の研究者)を訪問し、テーマに関する仮説や研究手法について協議した。また、彼らと本調査実施のためのアンケート調査の調査項目及び対象者について打ち合わせを行った。(2)国外:昨年に引き続き、アメリカで多職種チームの訓練・研究を既に実施しているニューヨークのハートフォード財団の研究員に会い、最近の多職種チーム研究の動向について聞き取り調査を行った。併せて、11月にワシントンD.C.で開かれた全米老年学会(GSA)に出席し、本研究テーマに関する学会発表も行った。3.本テーマに関する学会発表1)2000年6月に北海道で開かれた日本老年社会科学会において、本テーマに関連する内容を発表した。2)2000年11月に米国ワシントンD.C.で開かれた全米老年学会において、本テーマに関連する内容を発表した。4.本テーマに関する第2回アンケート調査の実施上記1、2の文献資料研究及び聞き取り調査、他の研究者との本テーマに関する協議の結果を踏まえて、2001年1月末から2月にかけて、東京都にあるすべての在宅介護支援センターを対象に、郵送によるアンケート調査を実施した。回収率は39%(回答数:363)と、この種の調査としては充分受け入れられるものであった。2月末にデータをクリーニングし、入力し、3月に単純集計をまとめた。今後、この研究結果を学会で発表したり、論文としてまとめる予定である。1.文献資料の収集及び研究本テーマに関連する国内外の文献・資料を収集し、高齢者保険・医療・福祉分野の多職種チームの研究の現状と課題を整理・分析した。2.本テーマの仮設及び研究手法に関する聞き取り調査(1)国内:本テーマを研究テーマとしている国内の他の研究者を訪問し、テーマに関する仮設や研究手法について聞き取り調査を行った。また、彼らとアンケート調査の調査項目及び対象者について打ち合わせを行った。(2)国外:アメリカで多職種チームの訓練・研究を既に実施しているニューヨークのハートフォード財団の研究員に会い、本テーマの訓練や研究の現状や課題、研究手法について聞き取り調査を行った。また、本テーマに関する彼らの研究発表を聞くために、全米老年学会に出席し、その成果に関する情報を収集した。3.本テーマに関する学会発表1)1999年10月に川崎医療福祉大学で開かれた日本社会福祉学会において、本テーマに関連する内容を発表した。2)1999年11月米国サンフランシスコで開かれた全米老年学会において、本テーマに関連する内容を発表した。4.本テーマに関するアンケート調査上記1、2の文献資料研究及び聞き取り調査を踏まえ、他の研究者の協力のもとに、パイロットスタディとしてのアンケート調査票を作成し、群馬県社会福祉協議会の協力を得て、1月24、25日、2月15、16日、2月21、22日の3回に分けて、特別養護老人ホームやデイサービス、知的障害者施設などで働いている指導員、介護士、看護婦などを対象に、集合アンケート調査を実施した。アンケート実施後、データを入力・クリーニングし、単純集計を行った。現在は、研究成果を発表するために、他の研究者と共に結果を分析、検討している段階である。
主観強度のリアルタイム測定手法を用いた自己移動感覚の時間特性の実験的検討

観察者が視覚運動刺激を観察している際に,自身が移動したと感じる感覚(ベクション)の強度について,刺激呈示中に感じたベクションの主観強度をリアルタイムで連続的に報告させる測定手法を用い,ベクション強度の時間的推移の特性について検討する.併せて,ベクションが知覚される場合とされない場合の状態変化に応じた大脳皮質領野の脳活動の切り替わりを,機能的近赤外分光法(fNIRS)を用いて測定することにより,知覚の変化に対応した脳活動の変化の様態を明らかにすることを試みる.実験結果を基に,ベクション知覚の時間特性の詳細を解明し,映像コンテンツ制作等の現場での応用へ繋げることを目指す.観察者が視覚運動刺激を観察している際に,自身が移動したと感じる感覚(ベクション)の強度について,刺激呈示中に感じたベクションの主観強度をリアルタイムで連続的に報告させる測定手法を用い,ベクション強度の時間的推移の特性について検討する.併せて,ベクションが知覚される場合とされない場合の状態変化に応じた大脳皮質領野の脳活動の切り替わりを,機能的近赤外分光法(fNIRS)を用いて測定することにより,知覚の変化に対応した脳活動の変化の様態を明らかにすることを試みる.実験結果を基に,ベクション知覚の時間特性の詳細を解明し,映像コンテンツ制作等の現場での応用へ繋げることを目指す.
ヒト細胞におけるクラスターDNA損傷の修復及び変異誘導機構の解明

放射線はDNA内に局所的に近接した2つ以上の化学的損傷を起こすと言われている。このようなDNA損傷は変異や細胞死の原因となる事が判っているが、ヒト細胞において変異や細胞死を誘発する機構は明らかではない。ヒト細胞における変異や細胞死を誘発するメカニズムを解明するため、人工的に設計した損傷入りプラスミドをヒト細胞に導入してその修復と変異発生の機構を解析する。更に、in vivoでのDNA-タンパク質相互作用によるDNA損傷の修復・変異発生を明らかにする。放射線特有のDNA損傷がヒト細胞内でどのような挙動を示すかを明らかにし、ヒトの放射線生物影響メカニズムに関する知見を得ることが本研究の目的である。
影響範囲の特定しにくい都市基盤整備事業の環境アセス・スコーピングに関する研究

環境アセスに関わる先行研究のレビュー,有識者へのヒアリング調査等により,都市環境整備事業の現状を把握した.さらに,福岡都市高速道路に関する住民アンケートの実施と結果を分析し,戦略的なSEA結果の活用可能性等について検討した.次に「Design for Ecological Democracy」の翻訳とサンフランシスコ・オクティビア並木通りの現地踏査,さらに著者Hester氏と並木通りの設計者Jacobs氏へのインタビューを行い,明確な意思決定材料を持つ合意形成の場等について指摘を行った.環境アセスに関わる先行研究のレビュー,有識者へのヒアリング調査等により,都市環境整備事業の現状を把握した.さらに,福岡都市高速道路に関する住民アンケートの実施と結果を分析し,戦略的なSEA結果の活用可能性等について検討した.次に「Design for Ecological Democracy」の翻訳とサンフランシスコ・オクティビア並木通りの現地踏査,さらに著者Hester氏と並木通りの設計者Jacobs氏へのインタビューを行い,明確な意思決定材料を持つ合意形成の場等について指摘を行った.平成19年度における研究実績障以下の3点にまとめられる.(1)環境アセスメントに関わる先行研究のレビューならびに有識者へのヒアリング調査環境アセスメント学会他の文献調査を行い,先行研究の成果についてレビューを行った.次に環境アセスメント学会会長へのヒアリング調査を行い,このほど策定されたSEAガイドラインなど,環境アセスメント制度の現状について,論点を整理した.(2)国内外の環境アセスメント制度に関する資料収集我が国における先進自治体,ならびに連邦政府が実施主体となりスコーピング等の早い段階から公衆関与の図られるアメリ力国家環境政策法(NEPA),環境アセス項目を個別案件ごとに主務省庁がスコーピングで提示するカナダ環境影響評価法,臨業者と地方計画庁との事前協議のなかでスコーピングが行われるイギリス都市・農村計画規則,評価委員会やアドバイザー等の意見聴取の上でスコーピングガイドラインを示すオランダなどを対象に,制度内容に関わる資科収集を行った.(3)福岡市内都市高速道路沿線住民を対象としたアンケート調査の実施環境アセス事例のケーススタディとして,福岡市内の都市高速5号線の沿線住民を対象としたアンケート調査を行った.調査内容としては,都市高速(高架)道路建設を知った時期,ならびにその情報入手媒体,入居への意思と都市高速建設との関連等について質問項目を設定し,有効回答数305の結果が得られた.これより,コンフリクト予防に向けたSEA結果の早期周知方法について検討を行った.平成20年度における研究実績は以下の2点にまとめられる.1.先行調査(福岡市内都市高速道路沿線住民に対するアンケート調査)に対する各種分析と結果の考察昨年度までに行っている上記先行調査(有効回答数305)の結果に対し,単純・クロコス集計等の統計分析,ならびに自由記述回答のデータ整理を行った.さらにこれらの結果を踏まえ,都市内道路整備に対する環境アセス結果の戦略的活用とその課題について考察を行った.ここでは(1)アセス情報周知における不動産業者の役割,(2)SEA結果の都市計画への反映,(3)SEAにおけるティアリング概念の活用可能性等について検討を行った.本研究に対し示唆的と考えられる文献として,カリフォルニア大学バークレー校環境デザイン学部教授Randolph T. Hester氏の著書「Design for Ecological Democracy (The MIT Press.2006)」を選出し,その翻訳作業に当たった.本書はアメリカの都市居住を巡る状況を主な課題とし,デザインを通じたエコロジカル・デモクラシーの実現について述べたものである.ここではデザインの柱として「可能にする形態」,「回復できる形態」,「推進する形態」とする3つの原則が示され,それぞれ事例による解説がなされている.これら本書の内容に対する検討に加え,著者であるHester氏との情報交流を図った.(1)米国サンフランシスコにおけるオクティヴィア並木通りの事例分析本研究の海外先進地であるアメリカ,カリフォルニア州サンフランシスコにおいて,高速道路の建設から環境配慮型の道路整備計画に転じたオクティヴィア並木通り(Octavia Boulevard)の事例分析を行った.具体的には,並木通りの建設経緯に関わる資料,通り整備後の周辺エリアに対する経済的影響を分析した研究論文の翻訳・精読など,アメリカにおける環境配慮型都市基盤整備事業に対する事後評価とその見解に関わる文献を,カリフォルニア大学バークレイ校にて収集した.次に本研究の示唆的な参考文献としてランドルフT.ヘスター著「Design for Ecological Democracy」の翻訳と内容把握を行い,我が国への示唆等について知見をまとめた.これらの結果を踏まえ,上記並木通りの現地踏査を行い,ポイントとなる場所の写真撮影などを行った.(2)インタビュー踏査オクティヴィア並木通りの設計に携わった都市デザイナーのアラン・ジェイコブス氏,また「Design for Ecological Democracy」著者であるカリフォルニア大学バークレイ校環境デザイン学部教授,ランドルフT.ヘスター氏への直接インタビュー調査を行い,結果をまとめた.(3)調査結果の取りまとめと研究論文の執筆これら事例分析ならびにインタビュー調査等の成果を取りまとめ,研究論文の執筆作業に着手した.
超高感度新型PASによる薄膜熱物性値の高精度測定

本研究の当初において、横方向の熱伝搬を検出することを念頭に置いたが、何分にも発生する熱量が小さく直接求めることは雑音との戦いであった。今年度は石英基板という熱抵抗の極めて大きな材料を用いたこと、Si薄膜という熱抵抗の小さい薄膜材料を用いたことで分離の精度が上がり、熱抵抗の並列接続という考えを用いることが出来、基板上の薄膜熱拡散率の測定に成功した。本研究の特色は基板上に堆積した薄膜において、薄膜に吸収された光により発生した熱は薄膜と基板を通って横方向に伝搬する。我々は、熱の検出にz-cutのLiNbO_3焦電トランスジューサを用い、1次元伝搬する各種バルク板状試料の熱拡散率の測定法を確立し、熱拡散率を測定した。Si : 0.87, Cu : 0.96, InP : 0.44, GaAs : 0.25, Ta : 0.24[cm^2/s]と求まり、誤差は何れも文献値と15%程度であった。次に石英基板に堆積した約1μmのSi薄膜の熱拡散率を求めた。光を照射した位置、つまり熱源からの温度変化は基板と膜の熱抵抗の並列接続と考えることができる。膜表面に光を照射し裏面で温度勾配を観測すれば石英基板の熱拡散率が7.18×10^<-3>[cm^2/s]と求まり、膜表面で温度勾配を観測すれば膜と基板の並列熱抵抗からSi薄膜の熱拡散率は0.65[cm^2/s]とも止まった。これは多結晶Si膜の値としては妥当である。以上述べたように石英基板およびその上のSi薄膜の熱拡散率を求めることに成功した。基板上に堆積した電子デバイス用薄膜の熱物性値(熱容量,熱伝導率,熱拡散率)はデバイスの設計,残留応力やデバイスの経時変化の解析,デバイス特性の適正化に重要な定数である。しかし,厚さ1μm程度の薄膜に対する熱物性値測定法の確立は新デバイス開発のためのキ-テクノロジーとされながら,現状ではまだ測定手段が確立せず模索の状態にある。我々は,新しい光音響分光法(PAS)を開発・改良して感度・精度を上げる研究をしてきたが,従来のように厚さ方向だけの情報から薄膜の物物性値を求めることは,(1)熱拡散長が膜厚の数100倍となり,測定精度が上がらない。(2)物理定数の決定にはトランスジューサ,基板,試料および空隙も熱抵抗として考慮しなければならず,解析が繁雑,などの欠点があり高精度測定は不可能であった。本研究の特色は薄膜表面に沿って横方向に伝搬する熱を,電極を分割した焦電トランスジューサ法PASで感度良く検出する新しい方法を開発した点にある。焦電センサに付けた透明電極を,電極を付けない部分で分割し,電極間を光ビームで走査し,そこを伝搬する信号の振幅差から熱の減衰定数を,位相差から伝搬速度が求め,熱伝導率,熱拡散率を算出することを目的としている。透明トランスジューサとしてz-cutのLiNbO_3の焦電効果を利用する。熱は試料中を一方向に伝搬すると仮定し,ガウス分布の励起光が吸収された領域を熱源とする拡散方程式を解き試料中の温度分布を求めた。実験は厚さ約500μmのn-Siを用い変調周波数3Hz3KHzの範囲で行った。電極間の発生した電圧の周波数特性は理論的予測と同様な変化を示すが,その実験値は理論的予想より1桁以上大きい。今,物性値測定には理論と実験の一致が必要なので,測定法の改善と理論的モデルの改善の両面から更なる一致を目指す。

基板上に堆積した電子デバイス用薄膜の熱物性値(熱容量,熱伝導率,熱拡散率)はデバイス設計,残留応力やデバイスの経時変化の解析,デバイス特性の適正化に重要な定数である。しかし,厚さ1μm程度の薄膜に対する熱物性値測定法の確立は新デバイス開発のためのキ-テクノロジーとされながら,現状ではまだ測定手段が確立せず模索の状態にある。我々は,新しい光音響分光法(PAS)を開発・改良して感度・精度を上げる研究をしてきたが,従来のように厚さ方向だけの情報から薄膜の熱物性値を求めることは,(1)熱拡散長が膜厚の数100倍となり,測定精度が上がらない。(2)物理定数の決定にはトランスジューサ,基板,試料および空隙も熱抵抗として考慮しなければならず,解析が繁雑,などの欠点があり高精度測定は不可能であった。本研究の特色は薄膜表面に沿って横方向に伝搬する熱を,電極を分割した焦電トランスジューサ法PASで感度良く検出する新しい方法を開発した点にある。今年度は焦電センサに付けた透明電極を,電極を付けない部分で分割し,それに接した薄膜試料に透明電極を通して照射した光ビームによるPA信号の伝搬特性から物理定数の決定をする予定であった。しかし、理論シミュレーションと実験結果を照合すると,この方法では透明電極の熱伝導率が予想以上に大きいこと電極のない部分は空気で接しているので空気の熱伝導率を考慮する必要のあること,試料とトランスジューサの接触抵抗を考慮する必要のあることが分かった。そこで,接触するのではなく電極に直接シリコン薄膜を堆積し,シリコンの膜質をRHEEDで確認しながら熱物性値の測定を試みている。理論と実験の一致がいま一歩で,考慮すべきファクターを増やす必要がある。基板上に堆積した電子デバイス用薄膜の熱物性値はデバイスの設計、残留応力やデバイスの経時変化の解析、デバイス特性の適正化に重要な定数である。しかし、厚さ1μm程度の薄膜に対する熱物性値測定法の確立は新デバイス開発のためのキ-テクノジ-とされながら、現状ではまだ測定手段が確立せず模索の状態にある。我々は新しい光音響分光法を開発・改良して感度精度を上げる研究をしてきたが、従来のように厚さ方向の情報だけから薄膜の熱物性値を求めることは、(1)熱拡散長が薄膜の数100倍となり、(2)物理定数の決定にはトランスジューサ、基板、試料および空隙も熱抵抗として考慮しなければならず、解析が煩雑となり高精度測定には問題があった。本研究の特色は基板上に堆積した薄膜において、薄膜に吸収された光により発生した熱は薄膜と基板を通って横方向に伝搬する。我々は、熱の検出にz-cutのLiNbO_3焦電トランスジューサを用い、1次元伝搬する各種バルク板状試料の熱拡散率の測定法を確立し、熱拡散率を測定した。Si:0.87,Cu:0.96,InP:0.44,GaAs:0.25,Ta:0.24[cm^2/s]と求まり、誤差は何れも文献値と15%程度であった。次に石英基板に堆積した約1μmのSi薄膜の熱拡散率を求めた。光を照射した位置、つまり熱源からの温度変化は基板と膜の熱抵抗の並列接続と考えることができる。膜表面に光を照射して裏面で温度勾配を観測すれば石英基板の熱拡散率が7.18×10^<-3>[cm^2/s]と求まり、膜表面で温度勾配を観測すれば膜と基板の並列熱抵抗からSi薄膜の熱拡散率は0.65[cm^2/s]とも止まった。これは多結晶Si膜の値としては妥当である。以上述べたように石英基板およびその上のSi薄膜の熱拡散率を求めることに成功した。
学習課題の構造化に基づくものづくり学習支援学習材の開発と検証

本研究では,生徒のニーズや学習速度に,焦点化させたものづくり学習のための学習支援学習材を開発し,その効果を検討した。その結果,(1)学習成果の定量的な評価テスト(2)知識・技能における評価の基準(3)クラフト教育のための学習支援学習材以上3点の資料を作成し,その有効性を明らかにした。金属加工分野の第一線で活躍する熟練技能者のやすりがけ技能の運動解析とそのプロトコル(腕や足の動作,力加減などについて言語で解説)を収集した。その分析により,技能の言語化・文字化を図るとともに,熟練者のパフォーマンスを未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化するための予備的実験が終了した。また,やすり工具の持ち方,動かし方,工具に加える力加減を再現し,信頼性・妥当性を得るとともに,未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化する予備的実験が終了し,金属加工分野の熟練技能者の技能を客観的に可視化する手続きについて確定することができた。今後は,これらの手続きを利用し,金属加工分野に関するあらゆる加工技能を理解できるWebコンテンツとして表し,金属を主とした材料を用いて製品の製作をおこなう者の学習支援となるシステムを構築する。そして,このシステムを利用することにより,金属を加工する技能に未熟練であっても,自学自習により技能を習得できるシステムであることを検証する予定である。実験室調査を実施し,学習者の知識と技能の向上と学習者の思考の支援を図ることができたかのパフォーマンスデータの分析,プロトコル分析,観察法,質問紙調査などをフィードバックさせながらものづくり学習支援システムについて検討した。具体的には以下の通りである。1.Webコンテンツの開発(1)技能の言語化・文字化を図るとともに,熟練者のパフォーマンスを未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化したものの効果を予備実験により検討した。(2)工具の扱い,種類の基礎・基本的な知識についての調査を行い,未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化,アニメーション化を図ったものの効果を予備実験により検討した。(3)工具の持ち方,動かし方,工具に加える力加減を再現し,信頼性・妥当性を得るとともに,未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化したものの効果を予備実験により検討した。2.「製品の設計・製作における学習課題の階層図」の改良と深化授業設計システムの検討を行った。具体的にはWEBコンテンツを利用した実験室調査より得られた結果,特に実験に参加した学習者のパフォーマンスやアンケート調査結果をもとにWEBコンテンツの改良を行った。本研究の目的は,学校教育のものづくり学習における学習者(中学生)のニーズや学習速度など,多様性への配慮や,学習者のニーズが満たされることなどに焦点化したWebコンテンツを開発するとともに,ものづくり学習を支援する学習材を開発し,その効果を検証したものである。1.Webコンテンツの開発(1)技能の言語化・文字化を図るとともに,熟練者のパフォーマンスを未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化したものの効果を検討した。(2)工具の扱い,種類の基礎・基本的な知識についての調査を行い,未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化,アニメーション化を図ったものの効果を検討した。(3)工具の持ち方,動かし方,工具に加える力加減を再現し,信頼性・妥当性を得るとともに,未熟練者でも再現できるようにデジタル動画像・静止画像化したものの効果を検討した。2.「製品の設計・製作における学習課題」の構造を明確にし,学習課題の分析・抽出を行った。3.製品の設計・製作におけるものづくり学習支援学習材の有効性について実験室研究において実証した。(1)学習成果を定量的に評価する試験の作成と検証を行った。(2)知識・技能の評価基準を明らかにした。(3)学校現場における授業において,諸課題の解決とものづくり学習支援学習材としての機能の有効性について検討した。
膜タンパク質相互作用の1分子レベルでのイメージング,ナノマニピュレーション

膜タンパク質の研究においては,1分子レベルでの観察,操作といった研究はほとんど手つかずの状況である.これは,膜タンパク質が脂質二重膜という特殊な環境下のみで機能を発現できるため,顕微鏡下で人工的に再構成することが困難であるためと考えられる.本研究では,1分子イメージング,1分子ナノ操作システムに人工平面膜作成技術を利用し,顕微鏡上で直接観察,測定するが可能な脂質二重膜を形成させることを試みた.テフロンの薄板に直径約100ミクロン程度の穴をあけ,デカン,もしくはデカン-クロロホルム溶媒に分散させた脂質を穴に添加した.穴に張られた脂質分子は最初バルク状態であるが,しばらく放置すると中央部に新たなエリアが形成されるようになる.このエリアが脂質二重膜であると考えられる.この二重膜が生体中と同じ状態であるかを確かめる目的で,その流動性に着目した.1分子の脂質分子の運動を見るために,平面膜にあらかじめごく微量のビオチン化した脂質分子を混入し,アビジン化したビーズを結合させ,ビーズの運動から脂質分子1分子の流動性を評価した.また,レーザートラップ技術を用い,ビーズと平面膜状の脂質との結合を促進した.このようにして,平面膜状に結合したビーズの運動を計測することにより,平面膜の拡散定数を見積もることに成功した.その結果は以前の別の手法による結果とほぼ一致するものであった.また,コレステロールを添加することによって,ゲル層の膜の流動性が上昇することが以前から知られているが,平面膜にコレステロールを添加することにより,流動性が上昇することも確認できた.これらの研究から,光学顕微鏡上で平面膜を観察,操作するための基礎技術を確立することができた.現在,この平面膜に鞭毛モーターを組み込み,その回転運動を直接観察することを試みている.膜タンパク質の研究においては、1分子レベルでの観察、操作といった研究はほとんど手つかずの状況である。これは、膜タンパク質が脂質二重膜という特殊な環境下のみで機能を発現できるため、顕微鏡下で人工的に再構成することが困難であるためと考えられる。本研究では、1分子イメージング、1分子ナノ操作システムに人工平面膜作成技術を利用し、顕微鏡上で直接観察、測定するが可能な脂質二重膜を形成させることを試みた。テフロンの薄板に直径約100ミクロン程度の穴をあけ、デカン、もしくはデカン-クロロホルム溶媒に分散させた脂質を穴に添加した。穴に張られた脂質分子は最初バルク状態であるが、しばらく放置すると中央部に新たなエリアが形成されるようになる。このエリアが脂質二重膜であると考えられる。この二重膜が生体中と同じ状態であるかを確かめる目的で、その流動性に着目した。1分子の脂質分子の運動を見るために、平面膜にあらかじめごく微量のビオチン化した脂質分子を混入し、アビジン化したビーズを結合させ、ビーズの運動から脂質分子1分子の流動性を評価した。また、レーザートラップ技術を用い、ビーズと平面膜状の脂質との結合を促進した。このようにして、平面膜状に結合したビーズの運動を計測することにより、平面膜の拡散定数を見積もることに成功した。その結果は以前の別の手法による結果とほぼ一致するものであった。また、コレステロールを添加することによって、ゲル層の膜の流動性が上昇することが以前から知られているが、平面膜にコレステロールを添加することにより、流動性が上昇することも確認できた。こられの研究から、光学顕微鏡上で平面膜を観察、操作するために基礎技術を確立することができた。現在、この平面膜に鞭毛モーターを組み込み、その回転運動を直接観察することを試みている。膜タンパク質の研究においては,1分子レベルでの観察,操作といった研究はほとんど手つかずの状況である.これは,膜タンパク質が脂質二重膜という特殊な環境下のみで機能を発現できるため,顕微鏡下で人工的に再構成することが困難であるためと考えられる.本研究では,1分子イメージング,1分子ナノ操作システムに人工平面膜作成技術を利用し,顕微鏡上で直接観察,測定するが可能な脂質二重膜を形成させることを試みた.テフロンの薄板に直径約100ミクロン程度の穴をあけ,デカン,もしくはデカン-クロロホルム溶媒に分散させた脂質を穴に添加した.穴に張られた脂質分子は最初バルク状態であるが,しばらく放置すると中央部に新たなエリアが形成されるようになる.このエリアが脂質二重膜であると考えられる.この二重膜が生体中と同じ状態であるかを確かめる目的で,その流動性に着目した.1分子の脂質分子の運動を見るために,平面膜にあらかじめごく微量のビオチン化した脂質分子を混入し,アビジン化したビーズを結合させ,ビーズの運動から脂質分子1分子の流動性を評価した.また,レーザートラップ技術を用い,ビーズと平面膜状の脂質との結合を促進した.このようにして,平面膜状に結合したビーズの運動を計測することにより,平面膜の拡散定数を見積もることに成功した.その結果は以前の別の手法による結果とほぼ一致するものであった.また,コレステロールを添加することによって,ゲル層の膜の流動性が上昇することが以前から知られているが,平面膜にコレステロールを添加することにより,流動性が上昇することも確認できた.これらの研究から,光学顕微鏡上で平面膜を観察,操作するための基礎技術を確立することができた.現在,この平面膜に鞭毛モーターを組み込み,その回転運動を直接観察することを試みている.
脳波と人工知能を用いた条件づけによるマインドワンダリングへのメタ的気づき能力上昇

本研究において基幹となるアイデアは、マインドワンダリング(現在の課題から注意がそれること)を検出しフィードバックすることで、「マインドワンダリングをしている状態」と「外部への注意」に連合(古典的条件づけ)が生じ、マインドワンダリングへ気づく能力が高められるというものである。この仮説の検討と、これを応用した介入方法の開発を、3つの研究を通して行うことを計画していた。本年度においては、研究1のデータを予定の半分ほど取得したほか、研究2, 3の予備的検討や実施準備を進めた。人工知能学会全国大会では、研究の前提となるこれまでの研究結果の報告をポスター発表にて行った。日本生体医工学大会ではこれに加え、本研究の基盤となる推定技術についてポスター発表を行った。日本心理学会大会において行われたシンポジウムでは、この研究の計画と予備的データの発表が行われた。ジャーナル「精神科」においては、「マインドワンダリングと脳波」という題において、本研究の背景となる先行研究のレビューが行われた。研究代表者の所属が、株式会社国際電気通信基礎技術研究所へと変更された。研究を実施する環境が変わったことに伴い、より価値のある研究を行うための計画変更を行うとともに、新しい計画を実行するための予備的研究を行った。新機関は核磁気共鳴画像法(MRI)を所有している。そこで当研究においても、研究の価値をより高めるため、MRIを用いた実験計画を取り入れることとした。ここでは、MRIを使用した長期間のニューロフィードバック訓練を用いた実験が度々行われている。そのため、長期間の訓練に参加可能な被験者情報を持っている。これを利用することで、長期訓練を行う研究3の研究期間を大きく短縮できることが見込まれた。一方、謝金支払いに関する規定により、被験者に支払う最低額が前所属と比べて高額となった。そのため、予定していた被験者数を確保することが難しくなった。さらに、購入を予定していた簡易脳波計にサブスクリプション規約が追加され、研究データを収集するためには高額の年間料金を支払う必要性が生じた。そのため購入する機器を再検討し、予定よりも少ない機器数で研究3を行うこととした。以上より、予定より少ないデータ数から最大限の知見が得られるよう、データの精度を高めるための予備実験に時間を使った。実験3を実践する上で、簡易なポータブルデバイスによってマインドワンダリングの検出を行う必要がある。装置が簡易であるほどデータ数やデータ精度が増えるため、より簡易な装置から検出を行う技術を開発することが重要となる。予備実験により、瞳孔径および心拍誘発電位を検出のための変数として導入することで、装置の簡素化ができる可能性が示された。さらに、MRIを使用した研究計画の立案や、MRIを使用するための調整に時間を割いた。これら研究活動のために、予定していた研究1および研究2のデータ取得や成果発表に遅れが生じた。従来の計画では、3つの研究を計画していた。研究1は、古典的条件づけのパラダイムによりマインドワンダリングへのメタ的気づきを高められることを確かめるものである。研究2では条件づけにおける条件刺激のモダリティを検討し、研究3では、この条件づけをくりかえすことによる日常生活におけるマインドワンダリングへの効果を確かめる計画であった。MRIを使用することで、従来の計画になかった検討を行うことができる。例として、条件づけによる神経回路間の結合(マインドワンダリングの基盤となるデフォルトモードネットワークと、それへの気づきを反映するセイリエンスネットワークの結合)が確かめられる。また研究2で検討を計画していた条件刺激のモダリティについても、セイリエンスネットワークと各感覚野の結合を調べることによって、より妥当性の高い主張を行える可能性がある。瞳孔径についてはマインドワンダリングとの関連が先行研究で報告されてきた一方、心拍誘発電位とマインドワンダリングとの関連性を示した研究は見られない。実験3において、この関連性を報告することで、マインドワンダリング研究への発展へさらに資することができる。前述のように、研究3で使用する予定であった機器を揃えることが難しくなったため、研究3で取得できるデータ数の見込みを下方修正した。取得できるデータ数から価値のある知見を導けるよう、訓練前後のMRI測定を計画に組み込むことを引き続き計画する。

新機関は核磁気共鳴画像法(MRI)を所有している。そこで当研究においても、研究の価値をより高めるため、MRIを用いた実験計画を取り入れることとした。研究代表者の所属が、株式会社国際電気通信基礎技術研究所へと変更された。ここでは、MRIを使用した長期間のニューロフィードバック訓練を用いた実験が度々行われている。そのため、長期間の訓練に参加可能な被験者情報を持っている。これを利用することで、長期訓練を行う研究3の研究期間を大きく短縮できることが見込まれた。一方、謝金支払いに関する規定により、被験者に支払う最低額が前所属と比べて高額となった。そのため、予定していた被験者数を確保することが難しくなった。さらに、購入を予定していた簡易脳波計にサブスクリプション規約が追加され、研究データを収集するためには高額の年間料金を支払う必要性が生じた。そのため購入する機器を再検討し、予定よりも少ない機器数で研究3を行うこととした。以上より、予定より少ないデータ数から最大限の知見が得られるよう、データの精度を高めるための予備実験に時間を使った。実験3を実践する上で、簡易なポータブルデバイスによってマインドワンダリングの検出を行う必要がある。装置が簡易であるほどデータ数やデータ精度が増えるため、より簡易な装置から検出を行う技術を開発することが重要となる。予備実験により、瞳孔径および心拍誘発電位を検出のための変数として導入することで、装置の簡素化ができる可能性が示された。さらに、MRIを使用した研究計画の立案や、MRIを使用するための調整に時間を割いた。これら研究活動のために、予定していた研究1および研究2のデータ取得や成果発表に遅れが生じた。従来の計画では、3つの研究を計画していた。研究1は、古典的条件づけのパラダイムによりマインドワンダリングへのメタ的気づきを高められることを確かめるものである。研究2では条件づけにおける条件刺激のモダリティを検討し、研究3では、この条件づけをくりかえすことによる日常生活におけるマインドワンダリングへの効果を確かめる計画であった。MRIを使用することで、従来の計画になかった検討を行うことができる。例として、条件づけによる神経回路間の結合(マインドワンダリングの基盤となるデフォルトモードネットワークと、それへの気づきを反映するセイリエンスネットワークの結合)が確かめられる。また研究2で検討を計画していた条件刺激のモダリティについても、セイリエンスネットワークと各感覚野の結合を調べることによって、より妥当性の高い主張を行える可能性がある。瞳孔径についてはマインドワンダリングとの関連が先行研究で報告されてきた一方、心拍誘発電位とマインドワンダリングとの関連性を示した研究は見られない。実験3において、この関連性を報告することで、マインドワンダリング研究への発展へさらに資することができる。
最も曲がった曲面π電子系構造の合成とπ電子・光物性に及ぼす曲面効果の解明

アルケンは平面構造を有しており,その分子平面の垂直方向に拡がるπ軌道は,光エネルギーの吸収・放出,電子授受に関与し,分子・物質の機能発現の源である.近年,フラーレンやカーボンナノチューブに代表される局面π共役電子系を持つ炭素材料が次世代の機能性材料として注目されている.その理由としては,局面π電子系から生まれる特異な電子授受能力と低い励起エネルギーがあげられる.本研究では,これまでにその合成が未到達のビシクロ[1.1.0]ブト-1(3)-エンに着目し,その歪んだπ電子系化合物の電子物性に関する情報を得た.アルケンは通常平面構造を有しており,その分子平面の垂直方向に拡がるπ軌道は,光エネルギーの吸収・放出,電子授受に関与し,分子・物質の機能発現の源である.近年,フラーレンやカーボンナノチューブに代表される局面π共役電子系を持つ炭素材料が次世代の機能性材料として注目されている.その理由としては,局面π電子系から生まれる特異な電子授受能力と低い励起エネルギーがあげられる.しかしながら,局面π電子系により生まれる電子物性の理解は未熟であり,局面π電子系の効果はよくわかっていない.本研究では,フラーレンに代表される局面π電子系化合物の一部を切り脱した,これまでにその合成が未到達のビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエンに着目した.その歪んだπ電子系化合物の電子物性に関する情報を得ることができれば,局面π電子系の機能発現機構に知ることができる.本研究では,その局面π電子系化合物の合成に際し,シクロブタンー1,3ージイリデンジカルベンを原料に用いる方法に取り組んだ.本年度は,まず,シクロブタンー1,3ージイリデンの可能な3つのスピン状態,一重項,三重項,五重項,に及ぼす置換基効果に関する研究を,CCSD(T)手法を用いて実施した.その結果,電子供与性置換基あるいは電子求引性置換基を導入したいずれの系でも,閉殻の一重項構造(=ビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエン)が最も安定であることを見出した.この計算結果は,確かに,ジカルベンを発生することができれば,ビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエンを合成できることを見出した.この研究成果を,Bull. Chem. Soc. Jpnに掲載した.最も小さな局面π電子構造,ビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエンは,これまで,分子内脱離反応で合成が試みられてきたが,その不安定な構造ゆえ,合成が開始されてから50年近く経つが,未だに合成の報告例はない.本研究では,そのπ曲面構造の新たな合成手法として,カルベンの分子内2量化反応を設計し,低温マトリクス状態での最も小さな局面π電子構造の詳細を研究目標としている.平成28年度の研究において,そのジカルベン種の最安定スピン状態に関する研究を量子化学計算により実施し,ジカルベンを発生することができれば,最も小さな局面π電子構造を構築できることを発見した.その計算化学的な発見を基に,実験研究においてジカルベン種を発生するビスジアゾ化合物の合成を開始した.現在は,アゾ化合物の前駆体となるジケトンの合成に成功しており,概ね順調に研究は進んでいる.アルケンは通常平面構造を有しており,その分子平面の垂直方向に拡がるπ軌道は,光エネルギーの吸収・放出,電子授受に関与し,分子・物質の機能発現の源である.近年,フラーレンやカーボンナノチューブに代表される局面π共役電子系を持つ炭素材料が次世代の機能性材料として注目されている.その理由としては,局面π電子系から生まれる特異な電子授受能力と低い励起エネルギーがあげられる.しかしながら,局面π電子系により生まれる電子物性の理解は未熟であり,局面π電子系の効果はよくわかっていない.本研究では,フラーレンに代表される局面π電子系化合物の一部を切りだした,これまでにその合成が未到達のビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエンに着目した.その歪んだπ電子系化合物の電子物性に関する情報を得ることができれば,局面π電子系の機能発現機構に知ることができる.そこで,その局面π電子系化合物の合成に際し,シクロブタンー1,3ージイリデンジカルベン(DC)を原料に用いる方法に取り組んだ.まず,DCの最安定スピン多重度に関する研究を,CCSD(T)手法を用いて実施した。具体的には,4つの分子軌道π、π*、σ、σ*へのこれらの電子のつまり方によって、singlet (S)、triplet (T)、quintet (Q)といったスピン多重度の状態が考えられる。そこで、まず量子化学計算を用いてDCの最安定スピン多重度や分子構造、置換基Xの効果などについて精査した。その結果,置換基がH, F, SiH3のそれぞれの場合においてQ, Tσ, Tπ, S**, Sσπの5つの安定状態が存在することが確認され、いずれの場合もカルベン炭素間で二重結合を形成したSσπ状態が最安定スピン多重度であることが明らかとなった。この研究成果は,確かに,ビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエンを合成できることを見出した.アルケンは平面構造を有しており,その分子平面の垂直方向に拡がるπ軌道は,光エネルギーの吸収・放出,電子授受に関与し,分子・物質の機能発現の源である.

近年,フラーレンやカーボンナノチューブに代表される局面π共役電子系を持つ炭素材料が次世代の機能性材料として注目されている.その理由としては,局面π電子系から生まれる特異な電子授受能力と低い励起エネルギーがあげられる.本研究では,これまでにその合成が未到達のビシクロ[1.1.0]ブト-1(3)-エンに着目し,その歪んだπ電子系化合物の電子物性に関する情報を得た.実験的にビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエン類縁体の生成と観測を実現するためには,極低温マトリクス条件下でのジカルベンの発生が必要である.そこで,光照射あるいは真空フラッシュ熱分解(FVP)によりクリーンにカルベンを発生できるビスヒドラゾン構造に着目した.ビスジアゾ化合物あるいはビスジアジリン化合物も前駆体の候補であるが,それらは爆発性があり熱的に不安定であるため,それらの使用を避ける.ビスヒドラゾン構造の合成は,市販されているシクロブタノンと既知化合物であるヒドラジンとの縮合反応により実現する.ジカルベン前駆体の合成を実施し,ジカルベンの発生を極低温アルゴン(Ar)マトリクス単離法により確認し,最も曲がったπ電子系化合物の単離に挑戦する.高真空下(10-7 mmHg)で気化させたヒドラゾンとアルゴン(Ar)ガスを20K程度に冷却したヨウ化セシウム(CsI)板に蒸着させ,5K程度まで冷却して,蒸着したジアゾ化合物に光照射を行い,ビシクロ[1.1.0]ブトー1(3)ーエン誘導体の分光学的な捕捉を実施する.具体的には,HOMO, LUMOの絶対エネルギーを知るため,光電子分光スペクトルを測定する.また,電子吸光・発光スペクトル測定を行い,HOMO-LUMOエネルギー差,電子的励起状態の反応挙動を精査する.さらには,曲面π電子系から生まれる新たな分子間相互作用(Kawase,有機合成化学協会誌, 2007)を確認するため,例えば,臭素(Br2)などの求電子試剤を加え,C=C二重結合との間に観測される錯体の直接観測を実施する.反応性中間体の化学
鶏精子の温度による可逆的不動化現象に関する研究

鶏精子の温度による不動化現象の機構については、不明な点が多い。本研究は、この不動化現象を分子レベルにおいて解明するため、異なった温度条件下で、鶏精子の滑り運動と代謝量との関係について検討したものである。さらに除膜モデルを用い、、精子鞭毛の運動発現及び停止機構に及ぼす温度の影響についても合わせて追究した。その結果、40°Cにおける鶏精子の運動停止に細胞膜は関与しておらず、鞭毛のダイニンATPase活性の低下によって引き起こされいることが示唆された。また、Ca^<2+>などの運動促進物質は、鞭毛軸糸に直接作用するのではなく、除膜によって溶出される物質を介して効果を示すものと考えられた。さらに、鶏精子はNH_4Clなどの1価の塩化物を添加することによって、鞭毛のダイニンATPase活性が促進され、40°Cにおいても不動化を起こさず、運動が発現できることが明らかになった。精子の細胞内PHと運動との関係についてみると、40°Cにおける細胞内PHの低下が可逆的不動化に関与している可能性が示唆された。また、細胞内PHの上昇による不動化の抑制は、除膜によって取り除かれる物質を介して作用するものと考えられた。一方、テトラフェニ-ルボロンを添加することによって、40°C以外の温度域でも可逆的な不動化を起こすことが明らかになったが、この作用機構は、温度による不動化とは異なり、精子の細胞膜に作用し、最終的にはサイクリックAMPの合成を阻害することによって引き起こされるものと推察された。最後に、鶏の雄性生殖道内精子の運動抑制と射出後の運動発現が温度によって影響を受けるか否かを検討したところ、鶏精子は精巣においてすでに運動能を獲得しているが、運動能を獲得した精子でも、温度による可逆的な不動化によって雄性生殖道内では運動を停止していると推察された。また、射精の際の運動の発現には温度変化が重要な要因になっていると考えられた。鶏精子は、正常体温である40°C付近で運動を停止し、温度を下げると可逆的に運動を再会することが知られている。本研究は、この不動化現象を解明するため、異なった温度条件下で、正常精子の運動性と代謝量との関係について検討するとともに、Triton除膜モデル精子を用いて、精子鞭毛の運動発現及び停止機構に及ぼす温度の影響について追求した。その結果、30°Cと40°Cの温度条件下で15分ずつ交互に鶏の正常精子をインキュベ-ションすると、30°Cでは活発な運動を行っているのに対し、40°Cでは運動を停止していた。しかし、両温度区の酸素消費量には差異が認められなかった。一方、精子中のATPとADP濃度を測定したところ、40°CにおけるATP濃度は30°Cに比べて高く、ADP濃度は逆に30°Cの方が高いため、40°CにおけるATP/ADP比は、30°Cの値の約2倍近くまで増加した。さらに、正常精子ばかりでなく、除膜モデル精子の場合においても、40°Cでは運動を停止し、30°Cでは回復するのが明らかになった。これらのことから、40°Cにおける運動停止に精子の細胞膜は関与しておらず、鞭毛の軸糸(ダイニンATPase)そのものが関係していると推察された。さらに、40°Cで不動化を起こしている正常精子に2mMのカルシウムあるいはカフェインを添加すると、精子の運動停止は認められず、活発な運動を行っていた。しかし、これらの運動促進物質を除膜モデル精子に添加しても、その効果は認められなかった。

したがって、これらの運動促進物質はダイニンATPaseに直接作用するのではなく、除膜によって溶出される物質を介して効果を示す可能性が示唆された。また、ダイニンATPase活性を高めるNaCl、KCl、NH_4clなどの1価の塩代物を除膜精子に添加すると、4°Cでも運動することが明らかになった。鶏精子は正常体温である4041°Cにおいて運動を停止し、温度を下げると再び動き出す。これを温度による可逆的な不動化現象と称している。この現象は、精子鞭毛のダイニンATPase活性の低下によって引き起こされると考えられているが、詳細には解明されていない。本実験では、この機構を明らかにするため、除膜モデル精子を用いて、精子の運動性に及ぼす1価の塩化物の影響を検討した。供試精子は、白レグ雄成鶏から採取、混合し、これをTES/NaCl緩衝液(pH7.4)で洗浄したものである。精子の除膜は0.1%TritonXー100を用いて行い、運動発現のための再活性化液には0.5mMATPを添加し、これにNH_4Cl、LiCl、NaCl及びKClを00.7Mの濃度になるように加えた。次に塩抽出法によって鞭毛のダイニンを抽出し、ダイニンATPase活性に及ぼす1価の塩化物の影響を検討した。これらの測定は、すべて40°Cで行った。その結果、除膜精子は40°Cにおいて運動を停止していた。これに対して、NH_4Cl、NaCl及びKClを添加すると運動精子が観察され、いずれも0.3Mで最高値を示した。それ以上の濃度域では運動性が再び低下した。しかし、LiClはいずれの濃度域においても運動促進効果を示さなかった。ダイニンATPase活性を測定したところ、LiCl以外の塩化物を添加すると、無添加の場合に比べて約50%も高い活性が認められた。以上の結果から、鶏精子はNH_4Clなどの1価の塩化物を添加することによって、鞭毛のダイニンATPase活性が促進され、40°Cにおいても不動化を示さず、運動を発現できると推察された。また、細胞内PHの上昇がダイニンATPase活性に影響を及ぼしていることが示唆された。