hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エコフイジオロジーモデルによるヒラメ稚魚成育場機能の南北間比較

本モデルは、(1)放流ヒラメ稚魚の成長、(2)天然ヒラメ稚魚の成長、(3)ヒラメ稚魚の自然死亡と捕食による減耗、(4)餌生物(ミツクリハマアミと小型魚類)の生産と消費、(5)競争者(アラメガレイ)によるアミ類の消費、の5つのコンパートメントから構成される。2.耳石(礫石)日周輪によるヒラメ稚魚の成長速度解析法を検討した。有眼側の礫石については、全長50mm前後までは通常のバイオロジカルインターセプト法で精度高く成長速度を推定できるが、50mmを越えると耳石の成長速度が部位により大きく変化するために、常法では過大評価する可能性が示唆された。この問題を解決する方法を現在検討中である。3.平成15年5月から9月にかけて、鹿児島県から北海道までの日本海側沿岸域および岩手県、宮城県仙台湾の14個所において、ヒラメ着底稚魚採集調査を行った。現在標本処理中であるが、ヒラメ稚魚密度は明瞭に西日本で高く、一方、主要餌料であるアミ類の密度は北日本で高かった。また、若狭湾および仙台湾において、浮遊期仔魚の採集調査を実施し、環境調査を行うとともに約200個体のヒラメ仔魚を採集した。これらの標本についても現在摂餌状態および日齢を分析中である。1.ヒラメ稚魚の礫石を用いて、日齢査定と成長速度解析手法を確立した。有眼側礫石は変態前と変態以降で成長軸が左回りに90度変化するという特徴を持つことから、輪紋間隔をこの変化に対応させて測定することにより、正確な成長履歴のバックカリキュレーションが可能となった。2.推定された産卵期は南日本ほど早い傾向が明瞭で、鹿児島県では2月であったのに対して、北海道(石狩湾)では6、7月であり半年近い差が認められた。着底稚魚も産卵期に対応して出現し、九州北部から山陰にかけての南西日本のヒラメ稚魚密度は、北日本沿岸域の510倍高かった。一方、稚魚の主要な餌料であるアミ類の密度をみると、北日本の方が高い傾向が明瞭であった。採集されたヒラメ稚魚の胃内容物量は、アミ類の分布密度と有意な正の相関関係を示しており、北日本の方が稚魚の摂餌率が高いことがわかった。ヒラメ稚魚の日間成長速度は、北日本で採集された稚魚の方が南日本の稚魚よりも有意に高かった。これは、稚魚の摂餌状態によく対応しており、北日本では稚魚密度が低く餌生物量が多いことから、着底成育場の餌生物を巡る環境は、北日本でより良好なことが示された。着底稚魚密度は南日本の方が高いのに対して、成魚の漁獲量に南北差はなく、北海道、青森県、福島県、福岡県、長崎県などでの漁獲量が最も多い。このことは、南日本では北日本と比較して着底後の減耗が大きいことを示唆している。資源変動における特性と稚魚の生態的な特性の海域差を総合すると、加入量変動機構に関して以下の仮説を立てることができた。北日本では浮遊期の生き残りにより年級群水準が決定され、着底後は、安定して豊富なアミ類資源を摂餌し、成長も良好で年級群水準に影響する大きな減耗は生じない。一方、南日本では、浮遊期の生き残りは比較的安定しているが、着底期のとくに底生期初期に餌不足により大きな減耗が発生している可能性がある。本課題で開発したヒラメ稚魚の個体成長を予測するエコフィジオロジーモデルを核に、餌生物の生産モデル等を組み込んだ、ヒラメ稚魚個体群成長モデルを完成した。このモデルを、岩手県大野湾におけるヒラメ種苗放流再捕調査結果に適用して、最適放流量の推定を行った。放流魚は成育場の余剰生産力を利用し、天然ヒラメ稚魚の成長に影響を与えないという基準を用いると、平均全長8.9cmのヒラメ種苗を放流する場合、最適放流数は1989年6,000個体、90年放流余地なし、91年34,000個体という結果が得られた。
膵ラ島スライス標本を用いたα細胞とβ細胞の機能協関システムの解明

膵ランゲルハンス島(ラ島)はおもにα細胞とβ細胞、δ細胞によって構成されており、それぞれの細胞はグルカゴン、インスリン、ソマトスタチンを放出することで、生体の糖代謝の調節に関与している。本研究課題は、これらの3種類の細胞が実際にラ島に存在するときには、どのような細胞特性を示し、また隣接する異なる細胞種の間には、どのような機能的連携が生じているのか、という問題に対して、回答を得るために計画されたものである。ラ島より単離された個々の細胞については、特にβ細胞を中心に多くの研究が行われており、単離細胞(single cell)レベルの刺激-応答(インスリン分泌)連関機構についての解明が進んでいる。一方、ラ島臓器として、血中のグルコースに応答するインスリン分泌機構については、動物生体(whole animal)を用いた実験やラ島の灌流実験から、すでに多くの知見が得られている。本研究は、まさにwhole animalとsingle cellを繋ぐものである。本研究の結果、以下のことが明らかになった。1)ラ島内のβ細胞においてのみ、活動電位のバーストパターンが記録される。2)バースト活動電位の終息には、流入するCa^<2+>で活性化されるK^+電流の作用が重要である。3)β細胞-β細胞のギャップジャンクションはおよそ1nSである。4)α細胞とδ細胞のグルコース応答機構はそれぞれ異なっている。5)ラ島内のβ細胞からのグルコース応答性インスリン分泌量は単離β細胞の分泌量よりも大きく、この原因の一部に、α細胞から分泌されるグルカゴンが関係している。さらに、単離β細胞とラ島内で集団として存在するβ細胞の活動電位発火の特性を分析した結果、単離β細胞ではカオス性が生じているが、ラ島内のβ細胞ではカオス性が消失していることが明らかになった。今年度は本研究に必要とする機器の準備と本研究課題に関連する研究を行った。研究はインスリン分泌の細胞機構において自律神経機能、特に副交感神経系の役割を明らかにすることである。このため、膵ラ島からのインスリン分泌、単離膵β細胞の電気的特性に対するアセチルコリン(ACh、副交感神経末端より放出される)の作用について検討した。インスリン分泌量はラット膵臓より分離したラ島を20個ずつシリンジフィルターに入れて、1ml/minの流速で灌流し、流出液のインスリン濃度をELISA法で測定した。単離膵β細胞の電気的特性の解析にはパッチクランプ法を用いた。なお、細胞外液のグルコース濃度は5.5mMとした。実験の結果、以下のことが明らかになった。1.Ach(1μM)はラ島からのインスリン分泌を促進する。この効果はプロテインキナーゼC(PKC)阻害薬のBIMによって一部抑制される。一方、L-type Ca^<2+>channel阻害薬のニフェジピンはAChのインスリン分泌促進効果をほぼ完全に抑制する。2.ACh(0.110μM)は膵β細胞を脱分極させ、Ca^<2+>性の活動電位を発生させる。脱分極の大きさには濃度依存性がある。BIMはこのAChの膜電位に対する作用に影響しない。4.ATPによるK_<ATP>抑制の感受性は細胞膜内側のCa^<2+>濃度を上昇させると増大する。これらの結果から、ACh応答ではIP_3によって細胞内から放出したCa^<2+>がK_<ATP>の活性を抑制することで、Ca^<2+>流入の引き金となる脱分極を生ずることが判明し、膵β細胞のインスリン分泌調節においてはCa^<2+>によるCa^<2+>流入の促進という正のフィードバック機構の存在することが明らかになった(論文投稿中)。

本研究課題を遂行するための基礎実験として、膵ラ島に分布する自律神経のラ島β-細胞(インスリン分泌細胞)に対する機能調節機構を明らかにしておく必要がある。そこで、ラ島および単離したβ-細胞に副交感神経からの伝達物質であるアセチルコリン(ACh)と交感神経からの伝達物質であるノルアドレナリン(NE)がどのように作用するかを検討し、以下の結果を得ている。AChによる膵β-細胞機能の調節1.AChはラット膵ラ島からのインスリン分泌を促進する。2.AChは膵β-細胞のCa^<2+>遊離とCa^<2+>流入を促進し、細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させる。3.Ca^<2+>流入は細胞の脱分極によって電位依存性Ca^<2+>チャネルが開口することによる。4.脱分極はATP-感受性K^+チャネルの開口が抑制される結果であり、この機構には細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が関係している。NEによる膵β-細胞機能の調節1.NEはラット膵ラ島からのインスリン分泌を抑制するが、百日咳毒素で処理したラ島ではインスリン分泌を促進する。2.NEのインスリン分泌促進機構はα_1-アドレナリン受容体によるものと考えられるが、免疫組織化学では証明できていない。3.NEの促進作用と抑制作用はそれぞれ独立した機構による。血糖値は糖の利用と糖の摂取や放出のバランスによって決まり、これには糖による膵ラ島からの各種の糖調節関連ホルモンの分泌が関係する。本研究課題の目標はラ島という器官の中で、各種のホルモンを分泌する細胞が、それぞれどのように機能連携して、最終的な血糖調節に至るかを明らかにすることである。このため、課題ではラ島のスライス標本で検討することにしていたが、無処置のラ島においても、グルカゴンを分泌するα-細胞、インスリンを分泌するβ-細胞、ソマトスタチンを分泌するδ-細胞がそれぞれの細胞の電気的特性から分離でき、この標本でも目標の到達が可能であることが判明したため、研究のアプローチを変更した。本課題に関係して以下の事柄が明らかになった。1)β-細胞同士のギャップ結合:組織内では隣接するβ-細胞同士はギャップ結合で連結しており、この連結機構が作動するときに限り、発火状の活動電位が発生することを示した。2)β-細胞とα-細胞は機能的に独立している:組織内ではα-細胞と隣接するβ-細胞にギャップ結合はなく、それぞれは全く独立して機能することを示した。3)ラ島内β-細胞と単離β-細胞のグルコース応答性の違い:グルコース刺激に応答して発生するβ-細胞の活動電位の動的性質を解析すると、単離細胞では低次元カオス的挙動が認められ、組織状態では高次元カオス的挙動を示す結果が得られ、ギャップ結合の存在で機能性が促進することを示唆した。
高齢運転者の事故発生要因および機序の解明

高齢者による交通事故数は年々増加しており,社会的な問題となっている.中でも「考えごとをしていた」といった運転に対する注意・集中力の低下が引き金となった事故が多くを占める.そのため注意・集中が低下した際の高齢者の運転特性を明らかにすることは重要である.そこで本研究の目的は,運転中の注意・集中が低下した状況を疑似的に作り,1高齢者の運転特性を明らかにすること,2高齢運転者の事故の発生機序を明らかにすることを目的としている.本研究により,地域で暮らす高齢者が安全に運転を実施するための,危険予測,回避の手がかりを見出すことが可能になると考えている.2018年度は倫理審査委員会の審査を受け,承認を得た後,本実験を開始した.2018年度3月末時点で4名の対象者に対し,視線計測装置を装着した上でシミュレータによる自動車運転を行ってもらい,集中した状況下での運転課題および集中が低下した状態での運転課題のデータを取得した.対象者のうち1名はシミュレータ運転の際に優先通行妨害1回,1名は安全不確認1回を生じていた.また2名は事故を起こすことなくシミュレータによる運転を完遂できた.シミュレータによる実験の他,他検査との比較のために各被験者に対して既存の神経心理学的検査も実施した.現在は解析に必要なデータが集まっていないため,実験結果は示すことができていない.今後さらに被験者を増やして実験を行い,それらのデータをもとに解析を行い,高齢者の自動車事故の原因を明らかにしていく予定である.2018年度の予定では十数名の被験者に対して実験を行い,データの取得を行う予定であった.しかし実際にデータの取得ができたのは4名であった.その大きな理由は,被験者に運転シミュレータ酔いが高頻度に出現し,実験を完遂できないことが多かったためである.その対策として,2018年度後半から動揺病に対する感受性が高い被験者を除外することとした.これにより動揺病を生じる可能性のある被験者を実験開始前に除外することが可能になった.今後は解析できるデータを効率よく集めることができると考えている.研究の実施にあたっては,シミュレータ運転の際に動揺病を生じる可能性の低い被験者に協力を依頼する必要がある.そのための対策は2018年度にすでに立てているため,今後は研究計画に従い,実験を続ける予定である.よりたくさんの被験者を募集する必要があることから,これまで以上に各研究協力機関と打ち合わせを行い,実験にご協力いただける中高年・高齢者を募集する予定である.また2019年度は補助金事業の最終年度であることから,得られた実験データの解析,まとめを行い,学会発表や論文投稿を行いたいと考えている.高齢者による交通事故数は年々増加しており,社会的な問題となっている.中でも「考えごとをしていた」といった運転に対する注意・集中力の低下が引き金となった事故が多くを占める.そのため注意・集中が低下した際の高齢者の運転特性を明らかにすることは重要である.そこで本研究の目的は,運転中の注意・集中が低下した状況を疑似的に作り,1高齢者の運転特性を明らかにすること,2高齢運転者の事故の発生機序を明らかにすることを目的としている.本研究により,地域で暮らす高齢者が安全に運転を実施するための,危険予測,回避の手がかりを見出すことが可能になると考えている.本研究は,本学に設置されている運転シミュレータおよび新たに購入した視線計測装置を用いて高齢者を対象に実験を行う.具体的には,被験者に視線計測装置を装着したうえで,運転シミュレータによる運転を行ってもらい,集中した状況下での運転課題および集中が低下した状態での運転課題の成績を比較検討する.平成29年度は高齢者の運転に関する実験実施に向けた文献検討と研究計画策定を行った.その結果,当初計画案にはなかった自動車事故の種類も指標として重要なことが分かり,新たに質問紙を追加することとした.また予備実験により,運転シミュレータの運転を行うとシミュレータ利用に伴う動揺病(シミュレータ酔い)が発生する可能性が示唆された.そのため,被験者に対して標準化された動揺病に関する質問紙を実験前に実施し,動揺病に対する感受性が高いと判断された者を除外することとした.その他の当初計画案にあった予測・判断・操作に関する指標に関しては,高齢者の測定指標として信頼性・妥当性が高いこと,天井効果や床効果が少ないこと,反応性が高いことを確認し,当初の予定通り使用することとした.現在本研究は,倫理審査委員会に審査を申請中である.平成29年度中に実験を開始する予定であったが、倫理審査委員会に本研究の審査を申請するまでにとどまった。その理由として,研究計画立案当初には予定していなかった長期出張(4か月弱)に急遽行くこととなり,研究を遂行できない期間があったことや,実験に必要な機器の購入が遅くなったこと,運転シミュレータの操作方法が複雑で習得に時間がかかったことが挙げられる.さらに予備実験を行った際に,被験者に運転シミュレータ酔いが生じる可能性が明らかになったことから,動揺病に対する感受性が高い被験者を除外する方策を検討するのに時間を要したことも理由である高齢者による交通事故数は年々増加しており,社会的な問題となっている.中でも「考えごとをしていた」といった運転に対する注意・集中力の低下が引き金となった事故が多くを占める.そのため注意・集中が低下した際の高齢者の運転特性を明らかにすることは重要である.

そこで本研究の目的は,運転中の注意・集中が低下した状況を疑似的に作り,1高齢者の運転特性を明らかにすること,2高齢運転者の事故の発生機序を明らかにすることを目的としている.本研究により,地域で暮らす高齢者が安全に運転を実施するための,危険予測,回避の手がかりを見出すことが可能になると考えている.2018年度は倫理審査委員会の審査を受け,承認を得た後,本実験を開始した.2018年度3月末時点で4名の対象者に対し,視線計測装置を装着した上でシミュレータによる自動車運転を行ってもらい,集中した状況下での運転課題および集中が低下した状態での運転課題のデータを取得した.対象者のうち1名はシミュレータ運転の際に優先通行妨害1回,1名は安全不確認1回を生じていた.また2名は事故を起こすことなくシミュレータによる運転を完遂できた.シミュレータによる実験の他,他検査との比較のために各被験者に対して既存の神経心理学的検査も実施した.現在は解析に必要なデータが集まっていないため,実験結果は示すことができていない.今後さらに被験者を増やして実験を行い,それらのデータをもとに解析を行い,高齢者の自動車事故の原因を明らかにしていく予定である.2018年度の予定では十数名の被験者に対して実験を行い,データの取得を行う予定であった.しかし実際にデータの取得ができたのは4名であった.その大きな理由は,被験者に運転シミュレータ酔いが高頻度に出現し,実験を完遂できないことが多かったためである.その対策として,2018年度後半から動揺病に対する感受性が高い被験者を除外することとした.これにより動揺病を生じる可能性のある被験者を実験開始前に除外することが可能になった.今後は解析できるデータを効率よく集めることができると考えている.倫理審査委員会の承認を得てから実験を開始する.早ければ6月から実験開始できる予定である.また研究の実施にあたっては,多くの被験者を必要とするため,各研究協力機関と打ち合わせを行い,研究協力機関の協力のもと中高年・高齢者を募集する.研究協力の同意を得た被験者に対し,背景情報取得後,運転シミュレータによる運転課題を実施する.被験者1名に対して2日3日に分けて実験を行う予定である.なお平成30年度は学内業務を調整し,研究に集中できる期間を設ける予定である.これにより実験を行う時間を確保できるため,これまでの遅れを取り戻すことができると考えている.研究の実施にあたっては,シミュレータ運転の際に動揺病を生じる可能性の低い被験者に協力を依頼する必要がある.そのための対策は2018年度にすでに立てているため,今後は研究計画に従い,実験を続ける予定である.よりたくさんの被験者を募集する必要があることから,これまで以上に各研究協力機関と打ち合わせを行い,実験にご協力いただける中高年・高齢者を募集する予定である.また2019年度は補助金事業の最終年度であることから,得られた実験データの解析,まとめを行い,学会発表や論文投稿を行いたいと考えている.平成29年度から実験を開始し,被験者への謝金を支払う予定であったが,実験開始が遅れたため,未使用額が生じた.そのため平成29年度から開始する予定であった被験者への実験を平成30年度に追加して行うこととして,未使用額はその経費に充てることとしたい.被験者募集の方法を変更する必要があり,実験開始が遅れたため,謝金の未使用額が生じた.
速度論的光学分割の効率を支配する反応次数と反応機構の相関の解明

エナンチオ選択的反応では、生成物の鏡像体過剰率(ee)は変換率によらず一定である。一方で、ラセミ体に対して不斉反応を行う速度論的光学分割反応では、未反応原料と生成物のeeは、変換率(convn)に応じて変化する。従って選択性はeeでなく、基質エナンチオマー間の反応速度比k_R/k_S(=k_rel)で評価される。我々は以前0次反応の速度論分割の定量解析を初めて示した。ここでは、実際にこの理論によく合致する実例として我々自身が開発したアズラクトンの加アルコール分解反応を示した。0次反応の速度論分割の最も顕著な特徴は、生成物のeeの変化に現れる。1次反応では反応開始直後からeeが低下し始めるのに対し、0次反応では一定値を保つ。結果として、0次反応の方が、分割の効率が高くなる。この論文発表の数カ月後、イギリスのBlackmondは、反応機構を絡めて速度論分割を議論した論文を発表した。Blackmondは、0次反応になりうる機構を2通りに分類し、そのいずれの機構の場合も速度論的光学分割に適用した場合はeeの変化の様子は1次反応と同じになる、と主張している。そこで我々は、これに反論すベく、理論的、実験的に0次反応の速度論分割が可能であることを示すための研究を開始した。この1年間の理論的研究により、異なる二つの反応機構が基質エナンチオマー間に働く場合、0次反応の速度論分割が可能であることを見出した。速度式は、反応剤の濃度の項まで含んだ複雑な形(三元連立微分方程式)となっているので、数値計算でシミュレーションを行いeeの変化を示した。
レーザー誘雷の実用化に関する研究

過去4年間のレーザー誘雷の実用化に関する研究をとりまとめ、レーザーチャンネルによる雷誘導に必要な条件を確立した。レーザーによるプラズマ密度が10^<13>/cm^3以上であれば自然の雷電界で放電路が延伸することを実験で確かめた。これにより誘雷塔尖端にCO_2レーザーによりトリガプラズマを発生させ、その前面にガラスレーザー4倍高調波の弱電離プラズマチャンネルをマッハミラー(特許)でもって形成させると雷電界の到来により放電チャンネルが進展することを解明し、実験室内において1MeVのインパルス発生器を用いて実証することが出来た。先に北陸の冬季雷を対象に世界で初めてレーザー誘雷に成功したが、この基盤研究により、より確実に実雷を誘導する条件が明白になった。さらに、長尺弱電離プラズマを生成するための誘雷用ガラスレーザーの開発、および、CO_2レーザー装置開発を行い、さらに、レーザー自動照射システムの高精度化のため電界変化、UHF干渉計2つの計測法を示し、それぞれを比較した結果、電界変化法を用いることにより高精度の位置決めが可能である等の成果を得た。この成果を基に機会を得て野外実験を再び計画したい。当研究所は冬季雷という比較的雲高の低い雷雲に対してレーザー誘雷に世界で初めて成功した。その放電プロセスはトリガーとそれに続くストリニマーの延伸よりなる。目下の処、最適な捕捉か誘雷成功の条件である。本年度は今後野外実験を行う上で必要となる(1)強電葱・弱電離プラズマを用いた放電誘導特性の把握、(2)高繰り返しCO_2レーザー装置の検討、等について研究を行った。(1)強電離・弱電離プラズマを用いた放電誘導実験CO_2レーザーとUVレーザーを併用し、前者を用いて強電離プラズマを生成して、主としてトリガ効果を分担させ、また、UVレーザーを用いて弱電離プラズマを生成し、プラズマチャンネル誘導作用を受け持たせ、雷ストリーマーリーダ進展を検証した。実験は誘雷塔先端と雷雲を模した棒一平板電極を用いた。棒電極の先端に絶縁物ターゲットを設置し、それをCO_2レーザーで照射することにより、強電離プラズマチャンネルを生成した。弱電離プラズマは、YAGレーザーの高調波或いはKrFレーザーを集光することにより生成させた。生成される初期電荷密度は平板電極を用いて測定した。そして、集光強度を変えることにより、弱電離プラズマ密度を変化させた。弱電離プラズマチャンネル長さは11cmとした。50%フラッシオーバー電圧(V50)は、強電離プラズマのみでは-160kV、弱電離プラズマのみでは自爆放電と同じ-200kVあるのに対し、強電離・弱電離プラズマを用いた場合では-160kV以下である。このため、放電誘導効果は、強電離、弱電離プラズマをそれぞれ単独で使用するよりも、併用した方が明らかに50%フラッシオーバー電圧(V50)低下が見られ、さらに、KrFレーザの繰り返し周波数を増加させると、この傾向は顕著になりレーザー繰り返し周波数を80Hzまで上昇させることによりV50は-120kVと大幅に低下した。この結果より、強電離・弱電離プラズマ併用方式はレーザー誘雷研究にとって、有用な手法となることが期待される。(2)高繰り返しCO_2レーザーの検討今後の野外実験において高繰り返しのレーザーが、誘雷の確率を上昇させるためにも必要な技術ある。そのため、本年度は5段のPFN回路による10Hz繰り返しレーザー装置を検討した。その結果、パルス幅3μs、立ち上がり時間1.7μs週度の電源が製作可能であることを検証した。レーザー技術総合研究所は、北陸地方の冬季雷を対象に7年間の実験を経てレーザー誘雷に1997年世界で始めて成功した。これには出力2kJの電子ビーム制御CO_2レーザーを使用した。高さ50mの誘雷鉄塔を標高200mの丘陵に建設し、さらに鉄塔先端に特種のプラスチックターゲットを設立し、ここにレーザーを照射することにより長尺のプラズマチャンネルを発生させ、見事にレーザー誘雷を実現したのである。照射光学系、照射タイミング判定などに関し幾多の知見が得られている。さらに雷雲高度の高い雷への適用を考慮してレーザー誘雷技術の高度化を図るため複数のレーザーを併用して、レーザープラズマチャンネルの生成と放電トリガーとを機能的に作動させるべく一連の基礎研究を展開している。(1)UV

レーザ一により大気中に弱電離プラズマを生成し、プラズマチャンネルの雷放電進展への特性を明らかにする。レーザー照射条件としてはパルス幅、波長、パルス数を変えてそのガイド効果をデータ化した。(2)IRレーザーにより電界集中点で放電トリガーを開始させるためレーザー条件、照射タイミングを最適化する研究を進め、野外誘雷実験のための準備を実施している。これらの成果に関してはSPIEはじめ国際レーザー技術総合研究所では、比較的雷雲の高度が低い北陸地方の冬季雷に関して、世界で初めてレーザー誘雷に成功し、カナダ、アメリカ、ロシアなどから共同研究の申し出を受けている。これらの詳細に関しては前後6回国際会議で報告し、電気学会誌並びにレーザー学会誌に成果を公開してきた。現在までの一連の研究で最も重要な知見は、レーザー誘雷塔の先端にコロナ放電に原因する空間電荷層が出現し、レーザープラズマによる放電誘発を妨げる事象があり、これを克服する方法の開明である。誘雷塔先端に強力なプラズマをレーザーにより発生し、空間電荷層の影響を打破する事が要点となる。そこで核融合用に開発された大出力CO_2レーザーを適用し成功を収めた。次にさらに誘雷高度が高い夏期雷等を含め、年間を通じレーザー誘雷を可能にするため、研究が進められた。レーザービームプラズマによるチャンネルの生成は放電路を導くのに大切であり、さらに別個に放電トリガーを起動するスターターレーザーの特性を明白にすることが重要である。このため新しく1MVのインパルス発生装置を新設のシールド室の中に設置し、ガラス固体レーザーの大出力化を進め、レーザーによる放電のトリガーとガイドの条件をミリ波干渉計を用い詳細に実験している。本年度はレーザー誘雷の実用化に関する研究の最終年度であるので、一連の研究成果を取りまとめ成果報告書を出版する予定である。この4年間の研究によりレーザー誘雷の知見は大幅に整備され、野外実験の見通しが立ったものと確信している。過去4年間のレーザー誘雷の実用化に関する研究をとりまとめる最終年度としてレーザーチャンネルによる雷誘導に必要な条件を確立した。レーザーによるプラズマ密度が10^<13>/cm^3以上であれば自然の雷電界で放電路が延伸することを実験で確かめた。これにより誘雷塔尖端にCO_2レーザーによりトリガプラズマを発生させ、その前面にガラスレーザー3倍高調波の弱電離プラズマチャンネルをマッハミラー(特許)でもって形成させると雷電界の到来により放電チャンネルが進展することを解明し、実験室内において1MeVのインパルス発生器を用いて実証することが出来た。先に北陸の冬季雷を対象に世界で初めてレーザー誘雷に成功したが、この基盤研究により、より確実に実雷を誘導する条件が明白になった。機会を得て野外実験を再び計画したい。
眼優位性を考慮した両眼視野推定法の創出

眼優位性を詳細に測定する方法を確立したが、両眼視野推定に与える影響は大きくなかった。アンケート調査の結果から項目応答理論(ラッシュ法)を用いて生活不自由度を詳細に推定する方法を確立し、視野検査の結果をランダムフォレスト法などの機械学習法を用いて解析し、検査中の眼球運動などの情報を利用することでより正確に視野を評価し、生活不自由度を推定できた。視野の進行評価や将来の予測において、least absolute shrinkage and selectionoperator(Lasso)回帰法や、視野を小セクターに細分割したクラスター回帰を用いることが有用であった。本研究は従来片眼ずつ独立に評価されている緑内障患者の視野を、新たな両眼視野として統合して評価し、緑内障患者の日常生活における視覚生活の質(Quality of Visual Life、QoVL)をより正確に推定して、緑内障治療の発展と患者のQoVLにもとづく社会的な提案を可能にすることを目的としている。通常両眼視をしている状態では左右の眼に優位眼と非優位眼があるが、左右眼それぞれの視野にことなる程度、形状の視野障害をもつ緑内障患者において、眼優位性、特に中心視野だけではなく、周辺視野での眼優位性がどのように存在しているのか、これまで検討されていない。本研究ではまず眼優位性の定量的な評価をおこない、眼優位性を反映した両眼視野の新たな評価法を確立し、アンケートにより評価されるQoVLとの関連を検討する予定である。H25年度はまず緑内障患者の眼優位性を評価する評価系を確立するために3Dビジュアルファンクショントレイナー((株)ジャパンフォーカス)を導入した。本機は専用フルハイビジョン3Dモニターと円偏光フィルター眼鏡を用いて、両眼開放下で左右眼それぞれに任意の画像を提示し患者の応答を記録できるもので、本機のソフト開発を行っている(株)ソフトキューブと共同で、中心視野および周辺視野における眼優位性を定量的に評価するために最適な視標提示、解析を行う独自のプログラムを作成した。同時にQoVLを評価するためのアンケートについて、既存のアンケートの客観的評価とともに、よりすぐれたQoVLの視標となりうるアンケートの作成を進めた。そのうえでまず予備的研究として、数名の正常者および緑内障患者においてこの眼優位性評価法による測定とアンケートを行い、その結果を解析して測定方法とアンケートの至適条件を調整した。眼優位性を詳細に評価するためのコンピューターソフトを開発し、10数例において繰り返しを含む測定を行って、測定条件の最適化を進めた。測定と結果の解析、測定条件の改善は現在も進行しており、両眼視機能の個人差が相当大きいことが明らかになったが、両眼視野とQOLに与える影響は大きくない可能性が推測された。生活不自由度に関するアンケート調査の結果からQOLと推定する際には、項目応答理論(ラッシュ法)を用いて解釈することが有用であった。我々のアンケートの妥当性が従来のものよりすぐれることを統計学的に確認し、能力値などの新しいパラメータを算出して緑内障患者のQOLをより正確に推定する方法を確立し、ランダムフォレスト法などの機械学習法を用いることで視野検査から精密に生活不自由度を推定する方法を確立して報告した。視野検査の結果からは認識できた視標感度以外にもいくつかの情報が得られるが、検査中のリアルタイムの眼球運動の情報であるゲイズトラッキングの結果を、定量的なデータに変換して解析する新たな方法を初めて確立した。ゲイズトラッキングの要素は視野検査結果に有意に影響する重要な因子であり、正確な視野感度の推定や再現性の評価、進行予測に重要であることを明らかにして報告した)。これらの新たな情報や統計学的な解析結果を考慮して、より精密に視野障害の進行評価と将来の予測を行うために、least absolute shrinkage and selectionoperator(Lasso)回帰法や、視野の変化を統計学的方法で決定された小さなセクターに細分割して解析する、クラスター回帰を用いる方法を確立し、従来の方法より有意にすぐれることを報告した)。緑内障当初の予定では眼優位性測定は既存の機材と方法論を導入して行う予定であったが、交付額の減額のため予定していた器材は購入できなかった。しかし、視野の広範な範囲でのより詳細な眼優位性の評価を可能とするために、国内で新規に開発された3Dビジュアルファンクショントレイナーを代わりに導入し、検査プログラムから独自のソフトを開発して眼優位性の最適な検査方法を確立することとした。このため、器材の導入とソフトの開発、調整に予定以上に時間がかかっており、当初今年度中に予定していた多数の正常人での測定、評価はまだ実施できていない。また、QoVL評価のためのアンケートの評価、新規作成も同時に行い、眼優位性を考慮した両眼視野との関連を検討することとした。現在、新しい機材と独自のプログラムを利用した眼優位性の測定方法が確立できたため、今後は正常人、緑内障患者での眼優位性の評価を進める予定である。

QoVL評価のための新たなアンケートも同時に作成、実施し、その結果もあわせて解析することで、眼優位性を考慮した新たな両眼視野の測定方法を確立し、QoVLのより正確かつ詳細な推定方法を検討する。
ラーニング・ヘルスケアをめぐる医療倫理・公衆衛生倫理上の課題に関する研究

医療・健康情報の集合的な利活用に注目が集まる中、医療現場や患者の生の情報を体系的に運用することを軸とした「ラーニング・ヘルスケア・システム」モデルが提唱され、注目を集めている。それは、知識生産(ラーニング)を医療と不可分の機能として位置づけ、実臨床で得られる情報の活用に改めて注目する。一方、このモデルの運用には、個人と集団の利益の対立といった、公衆衛生上の古典的な問題群を乗り越える可能性が含まれる点も注目される。本研究は、ラーニング・ヘルスケアを、臨床倫理、研究倫理、公衆衛生倫理の観点から多角的に検討する。
保型形式とゼータ関数の特殊値の数論および解析的研究と数値解析

小嶋ヘッケ作用素の同時固有関数で重さが半整数でレベルが平方因子が無い整数で単位指標か2次指標付きのユ-ネン空間に属するモジュラー形式fの平方因子が無い整数におけるフーリエ係数の平方をfの志村対応の像fに付随するゼータ関数の特殊値で具体的に表示した。また重さが半整数のモジュラー形式fのフーリエ係数をfの志村対応の像Ψ(f)に付随する。指標付きのゼータ関数の特殊値の一次結合で表示した。さらに半整数の重さのヒルベルト・ジーゲルモジュラー形式fを用いて次数2のヒルベルト・ジーゲルモジュラー形式F=Ψ(f)を構成し、Ψ(f)のフーリエ係数をfのフーリエ係数を用いて具体的に表示した。また現在は一般のレベルの一般の指標付きコ-ネン空間に属する半整数の重さのモジュラー形式の平方因子が無い整数におけるフーリエ係数の平方とそのモジュラー形式の志村対応の像に付随するゼータ関数の特殊値の関係を解明している。田吉,金属殻による音波の散乱の問題の数学的基礎について研究した.金属殻の振動はある4階の偏微分方程式で表わされるが、その系と外部の領域における音波方程式との結合を考えその発展系を生成する自己共役作用素を構成し、スペクトルを調べた。また非定常的方法による研究の基礎になる方程式の解の性質についても現在研究を継続中である。伊東,エルミート行列を係数とする2次多項式の「対称」・因数分解についての研究を行った。「実固有値」を持たない場合に対称な因数分解が存在するための条件の決定。また実固有値を持ち得る場合も含む不定値2次多項式行列の一つのクラスの決定。またこれを利用して圧電物質の波動方程式の対する亜音速自由表面波の構成および「個数」の評価を得た。
脳内情報処理の時空間定量解析：複数刺激の時間差入力に対する脳血行動態と神経結合

複数の感覚刺激を処理する脳活動と、活動する皮質領域間を結合する脳神経線維との時空間的な相関関係を評価することにより、複数の情報を時系列的に処理する脳内の動的な情報処理機構を解明することを目的として研究を進めた。視覚刺激と聴覚刺激をそれぞれ単体で被験者に与えた時と、両刺激を同時に与えた時の脳活動を近赤外分光法により計測して比較した。また磁気共鳴拡散テンソル画像法を用いた神経線維追跡から得られる脳神経線維の結合特徴と近赤外分光法による脳活動データの関係について検討するため、全頭の脳活動データを脳表面のボクセル単位のデータへと補間し、活性部位とそこから伸びる神経線維の時間的な変化を観測した。複数の感覚刺激を処理する脳活動と、活動する皮質領域間を結合する脳神経線維との時空間的な相関関係を定量的に評価することにより、協調もしくは競合する複数の情報を時系列的に処理する脳内の動的な情報処理の本質に迫ることを目的として研究を進めた。脳は脳神経線維を通して情報をやりとりしながら情報処理を複数の皮質領域で行なっているため、複数の感覚情報を処理する脳活動のパターンを解析し、脳神経線維の構造的な結合特徴との関係を明らかにすることは重要である。そこで、視覚刺激と聴覚刺激をそれぞれ単体で被験者に与えた時の脳活動および、両刺激を同時に与えた時の脳活動を近赤外分光法(NIRS)により計測して比較した。視覚刺激としてはチェッカーボード画像等を用い、聴覚刺激としては正弦波音等を用い、全頭を計測対象とした。その結果、各刺激単体のときに比べて両刺激を共に与えたときに、頭頂連合野付近において血流が減少する被験者が多く見られた。頭頂連合野は空間認知に関与すると言われているため、この結果から視聴覚刺激単体のときには刺激の発生位置を同定する機能を果たしているが、両刺激が共に入力されたときには複数の刺激情報を共に処理する必要があるため発生源の同定よりも多くの情報を処理することを優先して脳活動が起こったのではないかと考えられる。また、課題によって脳活動が起こる複数の領域間を繋ぐ脳神経線維を全脳に渡って広く評価するため、非侵襲的に生体内を画像化する磁気共鳴画像法(MRI)を用いた磁気共鳴拡散テンソル画像法(MR-DTI)によって得た構造画像を用いて、全脳の脳神経線維を三次元的に再構成するシステムを構築した。さらに、NIRSによって計測される脳活動パターンと脳神経線維の三次元的な構造情報の関係性について検討するため、NIRSのデータ取得点情報と脳神経線維の構造情報を合わせて可視化するシステムを構築した。昨年度行った実験を踏まえて提示刺激を改良し、視覚刺激と聴覚刺激をそれぞれ単体で被験者に与えた時の脳活動および、両刺激を同時に与えた時の脳活動を近赤外分光法(NIRS)により計測して比較した。視覚刺激には動物の写真、聴覚刺激としては動物の鳴き声を用い、両刺激を同時に提示する際には写真と鳴き声の動物が一致する場合と一致しない場合の実験を行った。各刺激に対し被験者は、提示された動物が哺乳類かどうかを回答した。その結果、両刺激の動物が一致する場合および、一致しない刺激に対して写真の動物について回答する場合は特に視覚野が活性する被験者が多く見られた。従って視覚刺激と聴覚刺激が同時に提示されたときにも、回答に注力する刺激に対する脳機能の反応が強く現れたと考えられる。さらに、磁気共鳴拡散テンソル画像法(MR-DTI)を用いた神経線維追跡から得られる脳神経線維の結合特徴とNIRSによる脳活動データの関係を明らかにするため、全頭からNIRSで計測したプローブごとの脳活動を磁気共鳴画像法(MRI)で計測した脳表面のボクセルごとのデータへと補間し、活性部位とそこから伸びる神経線維の時間的な相関について検討を行なった。その結果、課題成績の高い被験者の方が低い被験者よりも、時間的に早く活性部位が広がり、そこから伸びる神経線維の本数も早く多くなることが示唆された。従って、高成績者は課題を行う時間中により多くの神経伝達を行えたのではないかと考えられる。本研究課題により構築した脳活動と脳神経線維を統合して検討する手法は今後の脳機能解析に役立つことが期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。医用画像処理26年度が最終年度であるため、記入しない。申請時における平成25年度の課題である、効果的に複数の刺激を与えて脳機能計測する環境の構築をほぼ完了し、近赤外分光法によって脳血行動態データを取得した。

また、各刺激単体のときと複数刺激を用いたときの脳活動パターンを解析し、MR-DTIを用いて計測した脳構造情報から全脳に渡る神経線維追跡プログラムを開発した。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断できる。今後の研究においては、おおむね申請時の予定通りに進めていく予定であり、NIRSにより脳活動が見られた領域間を結合する脳神経線維を抽出し、その状態を定量的に評価する手法を開発する。また、得られた脳活動情報とそれらを結ぶ神経線維情報を統合解析する予定である。本課題遂行にあたって困難な点の1つに、得られる各データの時空間座標が異なることが挙げられる。MR-DTIにより得られる元データは画像であり、再構成された脳神経線維の走行情報は3次元空間での位置座標で表されており、NIRSにより計測されるデータは3次元空間内に置かれた位置での時間変化であるため、それらを同時に評価するためには各被験者脳に対応させた正確な位置合わせが重要となる。平成26年度は前年度に引き続き、機能情報と構造情報を合わせて評価するシステムを構築する。また、前年度に行ったNIRSによる実験では視覚刺激と聴覚刺激に用いた課題が意味的な関係の無いものであったため、情報の統合よりも競合に焦点を当てたものであった。そこで、より意味関係の強い視聴覚刺激を被験者に与えることによって、入力情報を統合処理する脳活動を計測し、複数の脳領域の機能的なネットワークと脳神経線維との関係について解析を進めていく。また、NIRSは脳表面に近い領域での計測に適しているが、脳深部の計測には適していない。そこでNIRSと比較して時間分解能は劣るが脳深部の機能計測も可能な機能的磁気共鳴画像法(fMRI)も部分的に用いてNIRSによる計測結果と照らし合わせる予定である。
若者のキャリアと「場所の感覚」についての社会学的研究

本研究では、若者がキャリアを形成する上で、教育、仕事、生活の場所をどのように考えているかに着目し、個人のキャリアと地域移動の選択において教育・経済機会に還元され得ない要因を探求した。本研究では九州地方A県の出身者にインタビュー調査を実施し、かれらがなぜA県に住み続けているのか、またはなぜA県を離れたのかを語ってもらうことで、かれらが「地元」やほかの土地に対してどのような感覚をもっているのか、それが親の経験、学歴、地域移動経験によってどのように異なって形成されているのかを明らかにした。本研究の目的は、若者のキャリアを「場所の感覚」と地域移動という視点から研究することにある。具体的には、若者キャリアを形成する上で、教育、仕事、生活の場所をどのように考えているかに着目し、個人のキャリアと地域移動の選択において、教育・経済機会に還元され得ない要因を探究する。本研究は、これまで実施してきた九州出身の四年制大学卒業者のキャリアと地域移動についての研究を焦点化して深めることを目的とし、1)地域を九州地方のA県に限定することをA県出身者の「場所の感覚」を探究し、2)「場所の感覚」がどのように地域(文化、人、景観)とかかわって育まれたかに焦点をあて、3)大卒者のみならず高校卒業者、短大・専門学校卒業者なども対象に加えることで学歴と階層の差異も検討する。具体的には九州地方A県出身の若者に焦点をあて30人にインタビュー調査をおこなう。平成25年度はA県出身の若者30人にインタビューを実施することを計画していたが、予定通り、A県に出向いて調査協力者を得た。また、各調査協力者にはあらたな協力者を紹介してもらうよう依頼し、結果、25人から喫茶店、ファミリーレストラン、オフィスにて60-90分程度、話を聞いた。インタビューはすべて相手の許可をとり録音し、文字に起こしてトランスクリプトを作成した。平成25年度に引き続き、九州地方A県出身者11名に対し6090分程度のインタビューを実施した。インタビューは調査協力者の都合のよいファミリーレストラン、もしくは喫茶店にて行った。調査内容は、これまでの教育・職業歴、地域移動歴、キャリア展望、将来居住する(希望する)予定の場所とその理由、地元やその他の場所への愛着についてである。調査協力者の内訳は女性7名、男性4名、四大卒3名、短大卒2名、専門学校卒6名であった。調査後、インタビューの録音記録を文字起こしし、トランスクリプトを質的データ分析ソフト(MAXQDA)にインポートして、データのコード化を行い、分析を行った。教育社会学当初の予定では30人にインタビューする計画であったが、現在すでに25人へのインタビューが済んでいる。残りの5人についても調査協力の許可をすでに得ている。今年度は残り5人へのインタビューと文字起こしをし、文字起こしをしたトランスクリプトを分析することを予定している。また、6月にケベックで開催される国際進路指導学会(IAEVG)で一部を報告する。5人分のインタビューを実施するための旅費と、これを含めた計15名分のインタビューの文字起こしに対する代金をこれから支払うため。5人分のインタビューを実施するための旅費、インタビューの音声記録の文字起こし代に使用する。
微小管制御による破骨細胞骨吸収分子メカニズムの解明

Aktによる微小管制御を介した成熟破骨細胞の骨吸収分子メカニズムを解析した。Akt阻害剤により破骨細胞のsealing zone形成が阻害され、骨吸収活性が低下した。Akt阻害剤は正常な微小管構造を破断し、安定した微小管を反映するアセチル化チュブリンを減少させた。一方、Aktの恒常活性では正反対の効果が得られた。Aktの恒常活性はEB1、APC、dynactinなどの微小管結合蛋白の微小管結合を促進した。破骨細胞におけるAkt1およびAkt2の欠損はAPCとEB1の結合を減少させ、sealing zone形成の阻害と骨吸収活性の低下をもたらした。これらの変化はGSK-3ssの阻害剤で回復した。破骨細胞特異的Akt1&Akt2ダブルノックアウトマウスは骨吸収の低下による骨硬化を示した。これらの結果は、Aktが微小管結合蛋白の制御によって微小管の安定化に関与し、破骨細胞の骨吸収活性を調節していることを示唆した。成熟した破骨細胞が培養ディッシュ上で形成するpodosome beltと呼ばれるアクチンの環状構造はリセドロネート投与によって破断した。成熟した破骨細胞の微小管は、中心から細胞周辺に向かう放射状構造と細胞周辺の環状構造からなり、核の多くは細胞周囲に存在する。リセドロネート投与によってこうした規則的な微小管構造が失われた。安定化した微小管を反映するアセチル化チューブリンは、リセドロネート投与によって生じるAktの活性低下と時間経過を同じくしてその発現が低下した。アデノウイルスを用いてCA-Akt1を導入した破骨細胞では、アセチル化チューブリンの発現が増加した。Aktの基質の一つであるGSK-3βは微小管動態を制御する主要なシグナル経路として知られている。GSK-3βは微小管結合蛋白の微小管結合能を制御することにより微小管動態に関与する。培養ディッシュ上に接着した細胞を界面活性剤である0.2% Triton X - 100で処理すると、ほとんどの細胞質に局在しているタンパク質および大部分の細胞膜のタンパク質が除去され、細胞骨格のみが抽出され、triton cytoskeletonと呼ばれる。Triton cytoskeleton抽出により微小管分画における代表的な微小管結合蛋白の発現を、CA-Akt1導入破骨細胞とコントロール破骨細胞とで比較した。CA-Akt1導入破骨細胞のtriton cytoskeletonにおいてEB1 (end binding 1)、APC、およびモーター蛋白であるダイニンを活性化する蛋白質複合体の主要な構成成分であるp150 Gluedの発現が増加しており、これら微小管結合蛋白の微小管結合が増加していると考えられた。破骨細胞の骨吸収において細胞骨格制御が重要な役割を果たしている。本研究において申請者らは破骨細胞の細胞骨格、とくに微小管の制御におけるphosphatidylinositol 3 kinase-Aktシグナルの役割を検討した。破骨細胞をAkt inhibitorで処理すると、微小管の分解が生じるとともにアクチンリング形成が抑制された。このとき破骨細胞による骨吸収能は著しく抑制された。微小管の破壊とともに破骨細胞の核が中心部に集まるという現象も観察された。これは微小管の細胞膜へのanchoringが障害されているために、核の細胞膜へのけん引力が失われたためと考えられた。次に破骨細胞を微小管の重合を抑制するnocodazoleで処理したところ、一時的な微小管の破壊が観察された。微小管の破壊は継時的に回復したが、Akt阻害薬の存在下ではその回復は遅延していた。以上の結果から、破骨細胞における微小管の細胞膜へのanchoringにはAktシグナルが重要な役割を果たすことが明らかになった。微小管の細胞膜へのanchoringを制御する分子としていくつかのanchoring分子の存在が知られている。このうちEB1の微小管への結合がAkt inhibitorの存在下では減弱していることが明らかになった。すなわちAktシグナルはEB1分子の発現制御を介して破骨細胞における微小管の細胞膜への結合を制御している可能性が示唆された。破骨細胞における微小管の制御がAktシグナルによって行われていることを明らかにできた。またAktシグナルが微小管の細胞膜へのanchoringに関与していること、このanchoring機構にはEB1という微小管結合タンパクの発現制御が重要な役割をしている可能性を明らかにすることができた。

今後は細胞レベルで明らかになったことをin vivoでも明らかにしていく必要がある。そのためにはノックアウトマウスを作製し、これを用いた骨組織の研究を推進していく。今後はAkt 1 & 2の破骨細胞におけるダブルノックアウトマウスを作製する。このマウスの骨組織を骨形態計測やマイクロCTなどで詳細に解析するとともに、ノックアウトマウスから得られる破骨細胞の機能異常について分子レベルで詳細に解析する。研究費はノックアウトマウスの作成や細胞培養に必要な試薬の購入に使用する。
ランダム行列理論でのユニバーサリティーと量子カオス

ランダム行列理論での普遍性は特にその相関関数に現れるが,ランダム行列の対称性により異なる普遍的クラスが存在する.この研究では外場がある場合のランダム行列理論を詳しく研究し,ガウシアンユニタリ集団(GUE),ガウシアンオーソゴナル集団(GOE),ガウシアンシンプリティック集団(GSE)を統一的に扱うパラメーターβ(ベーター)を導入して,その依存性を詳しく見た.Harishchandra-Itzykson-Zuben積分と一般のβの場合に研究した。Jack多項式との関係を新しく見いだした。また端点での相関関数からリーマン面上の交点数を求める研究を行い,ランダム行列理論の普遍性の理解を深めることが出来た。量子カオスやランダムレーザーへのランダム行列理論の応用を行い,その重要性を指摘することが出来た。N行N列のランダム行列Xの特性多項式の比の平均値をGUE、GOE, GSEと呼ばれるXが複素エルミート、実対称、四元数対称行列で確率分布がガウシアンの場合にそれぞれ求める方法を新たに超対称群を使って開発した。この方法は外場がランダム行列Xに結合している場合には必要となるもので新しいユニバサリティを議論する上でも重要な方法となっている。Nが大きい時にはランダム行列Xの特性多項式の積および比の平均値から成る相関関数にユニバサリティな振る舞いが見られる。これらのユニバサリティな結果を導出するために、HarishChandra-Itzykson-Zuberと呼ばれるユニタリ群の積分公式を直交群およびシンプレチック群の場合に拡張する必要があり、本研究でより一般的に群パラメータを変えた場合の漸近展開の公式を導出した。またGOEとGSEとの間には双対性があり、ランダム行列Xの特性多項式の比の平均値を求める際、この双対性が重要な役割をする事を見出し、新しい相関関数を導出した。これらの結果は量子ドットのエネルギー準位やエネルギー相関に応用されるものである。またこれらの研究はリーマン面の交差数や位相的な普遍量とも関係しているので、弦理論との関係を考慮にいれて、普遍的な性質の元となる理論的構造を調べる研究を行った。また、HarishChandra-Itzykson-Zuber積分はCalgero-Moserハミルトニアンと関係しているので、その多体問題としての側面も研究した。ランダム行列で現われるHarishChandra-Itzykoson-Zuber公式をユニタリーの場合から一般のパラメーター、βの場合に拡張する事を試みた。βが大きい場合、あるいは行列の次元Nが大きい場合の表式を得た。また、この表式の応用として、相関関数や特性多項式の積のランダム平均を考察した。パラメーターβとパラメーター4/βの間にはduality(双対性)があり、この双対性とHarish Chandra-Itzykoson-Zuber公式を使うことにより、相関関数のDyson極限をNが大きい場合に鞍点法で計算出来ることが解り、その導出を行なった。また、外場がある場合の普遍性の考察を行なった。ランダム行列の応用として、光の局在に関した光散乱でのゆらぎの問題を考察し、実験としてランダムレーザーの実現に向けたいくつかの予備実験をおこなった。ランダム行列模型を外場がある場合に拡張し,固有値間の相関関数を求めた。対称性として,ユニタリーの場合以外にも一般のβをパラメーターとする場合と考察し,その際必要となる積分公式の研究を昨年に引き続き行い進展を見た。ランダム行列の応用としての量子カオス問題を螢光を使ったランダムレーザーの実験を行うことにより考察した。ランダムレーザーの実現を見た。レーザーの振動数とランダムポテンシャルの関係を理論的に研究した。ランダム行列理論でのユニバーサリティーと量子カオスを理解する為に,今まで行なって来た外場がある場合のランダム行列理論の相関関数を更に研究し,いくつかの新しい結果を得た.一般のパラメーターβの場合に,WKB展開をHarish-Chandra-Itzykson-Zuber積分に対して遂行し,Jack多項式との間の新しい関係式を得た.またスペクトルムが零となる端点でのユニバーサルな相関関数のクーリエ変換がHurwitz数や交点数を表わすことが判明し,外場がある場合に得られる様々なユニバーサリティクラスに対し,それらの計算を行ない,ランダム行列理論の理解を深めることが出来た.
肝細胞増殖因子(HGF)による細胞増殖抑制機構の解析

肝細胞増殖因子(HGF : hepatocyte growth factor)は、培養細胞系及びin vivoの系において多様な作用を示す多機能生理活性物質である。このHGFの多様な作用の中には、正常細胞の細胞増殖を促進し、ある種の癌細胞の増殖を抑制するという大変興味深い現象がある。私が行った現在までの研究の結果、HGFによる細胞増殖促進、抑制は共にERKの活性化を必要とするが、抑制にはERKの強い活性化が必要であり、それは細胞周期の停止によるものであることが示唆された。そこで本研究はERKの活性の強さによる細胞増殖の制御機構及び応答細胞の違いによりHGFが誘導するERKの活性化の強さが異なる原因を明らかにすることで、HGFによる細胞増殖抑制機構を解明することを目的としている。今年度はERKの活性の強さによる細胞増殖の制御機構の解析を、HGFにより細胞増殖が抑制されるヒト肝癌細胞HepG2を用いて、異なる活性化レベルのERKによる細胞周期制御因子への影響を解析することにより行った。その結果、HepG2ではHGFによるERKの強い活性化により、リン酸化部位にSer780、795、807/811を含むRbタンパク質の高リン酸化を担っているCyclinA-Cdk2 complexの活性が低下し、Rbタンパク質の低リン酸化型が増加することで細胞周期がG1期で停止し、細胞増殖抑制作用が導かれることが示唆された。そしてこのCyclinA-Cdk2 complexの活性が低下するメカニズムとしてはCdk inhibitorのp21の発現量の増加、及びCyclinAの発現量が減少することが示唆された。