hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
児童・生徒における概念的理解の深化メカニズムの解明と教科学習への応用

本研究では,小学生から高校生を対象とした実験・面接・調査により概念的理解が深化するメカニズムを明らかにし,そのメカニズムに依拠した授業を小学校高校の複数教科で組織し,各児童・生徒の概念的理解の深化に及ぼす効果と深化のプロセスを明らかにする。(1)多様な思考の関連性や因果性の探究が概念的理解の深化に及ぼす効果多様な思考の間の関連性や因果性の探究を通じて多様な知識が関連づけられて概念化・抽象化され,教科内容の本質的理解に迫ると想定し,児童・生徒を対象とした個別実験・面接研究を実施した。高校生を対象とした研究では,数学に関する生徒の概念的理解を促進するために,複数の解や解法の共通点を考えた後に「なぜその共通点があるのか」や「その共通点はどのようなものか」といった追加発問を行うことが効果的かどうかを検証することを主目的に,個別面接による研究を実施した。また,小学校5年生を対象とした個別実験研究では,社会科学的事象に関する概念的理解を促進するために,産業立地を題材に因果追究型質問を行って判断の理由づけを探究させた。その結果,生産者視点に立たせたうえで児童の回答した要因だけで当該事象を説明できるかを問う条件では,児童が言及した内容の詳細な説明等を求める条件に比べて,社会的要因を考慮した理解がより深まることが示唆された。(2)各教科の授業における「関連性・因果性探究型発問」の効果中学校・高校の複数教科の授業において,クラス全体の協同探究場面に多様な思考の間の関連性や因果関係を考える「関連性・因果性探究型発問」を設定し,発問の前後での変化を発話やワークシートの記述の内容から分析した。その結果,例えば,国語科の場合,登場人物の心情を象徴するものとその根拠を探究させる,同一対象の場面間の変化に着目させるといった発問を通じて,各生徒の概念的理解が深化する可能性が示唆された。概念的理解の深化メカニズムに関して,個別実験・個別面接による研究を通じて,統制された条件のもとで,理解の深化の契機としての「多様な思考の関連性・因果性の探究」とその効果についての研究が進み,また複数教科の授業場面において,そこで見いだされた深化の契機(協同探究場面における関連性・因果性探究発問)を生かした授業構成のプロセスと効果について検討が進められているため。本年度の研究を継続させて個別面接・個別実験による結果の分析を進めるとともに,本年度の研究をさらに発展させて,多様な思考を関連づけて,原理・目的・意図など,「諸事象の本質に迫る共通性」を探究することが児童・生徒の概念的理解の深化に及ぼす効果と深化のプロセスを明らかにする実験・面接・調査研究を推進する。以上の内容と関連させて,各教科の授業場面において「本質追究型発問」が個々の学習者の概念的理解の深化に及ぼす効果を検討する。本研究では,小学生から高校生を対象とした実験・面接・調査により概念的理解が深化するメカニズムを明らかにし,そのメカニズムに依拠した授業を小学校高校の複数教科で組織し,概念的理解の深化に及ぼす効果と深化のプロセスを明らかにする。(1)児童の思考の多様性にみられる発達的変化小学校3, 5年生の児童を対象に,概念的理解に難しさがみられる数学的概念に関して,日常的事象に関連づけた非定型記述型課題をクラス単位の集団調査で実施した。その結果,同一学年内の思考(問題解決方略や作問内容)に個人間の多様性がみられるとともに,小学校中学年から高学年にかけて思考の多様性に関する人数分布や課題文脈に応じた思考の柔軟性に発達的変化がみられることが示唆された。(2)多様な思考の共通性の探究が概念的理解の深化に及ぼす効果多様な思考の間の共通性を探究させることで多様な知識が関連づけられて教科内容の本質的理解に至ると想定し,児童・生徒を対象に個別実験・個別面接・協同解決実験で行った研究を再分析・再考察した。その結果を日本教育心理学会第59回総会自主企画シンポジウム「教科教育の心理学」で発表し,討論を行った結果,共通性を探究させる発問や課題を教科内容との関連で精緻化すること,共通性を探究させる場面を情意面を考慮して構成することが,概念的理解の深化に重要となることが示唆された。(3)各教科の授業における「共通性探究型発問」の効果クラス全体の協同探究場面に多様な思考の間の共通性を検討する「共通性探究型発問」を設定し,発問前後の変化をワークシートの記述から分析した。小中学校の算数・数学,国語などの授業で上記の研究を実施した結果,ワークシートの記述に,文字による解法を言葉や図によって意味づけるような説明への変化(中学校数学の例)などがみられ,個人の概念的理解の深化に対する効果が示された。概念的理解の深化メカニズムについて,思考の多様性と,理解の深化の契機としての多様な思考間の共通性の探究についての研究が進み,また複数教科の授業場面において,そこで見いだされた深化の契機(協同探究場面における共通性探究)の効果について検討が進められているため。(1)多様な思考の関連性や因果性の探究が概念的理解の深化に及ぼす効果

多様な思考の間の関連性や因果性の探究を通じて多様な知識が関連づけられて概念化・抽象化され,教科内容の本質的理解に迫ると想定し,児童・生徒を対象とした個別実験・面接研究を実施した。高校生を対象とした研究では,数学に関する生徒の概念的理解を促進するために,複数の解や解法の共通点を考えた後に「なぜその共通点があるのか」や「その共通点はどのようなものか」といった追加発問を行うことが効果的かどうかを検証することを主目的に,個別面接による研究を実施した。また,小学校5年生を対象とした個別実験研究では,社会科学的事象に関する概念的理解を促進するために,産業立地を題材に因果追究型質問を行って判断の理由づけを探究させた。その結果,生産者視点に立たせたうえで児童の回答した要因だけで当該事象を説明できるかを問う条件では,児童が言及した内容の詳細な説明等を求める条件に比べて,社会的要因を考慮した理解がより深まることが示唆された。(2)各教科の授業における「関連性・因果性探究型発問」の効果中学校・高校の複数教科の授業において,クラス全体の協同探究場面に多様な思考の間の関連性や因果関係を考える「関連性・因果性探究型発問」を設定し,発問の前後での変化を発話やワークシートの記述の内容から分析した。その結果,例えば,国語科の場合,登場人物の心情を象徴するものとその根拠を探究させる,同一対象の場面間の変化に着目させるといった発問を通じて,各生徒の概念的理解が深化する可能性が示唆された。概念的理解の深化メカニズムに関して,個別実験・個別面接による研究を通じて,統制された条件のもとで,理解の深化の契機としての「多様な思考の関連性・因果性の探究」とその効果についての研究が進み,また複数教科の授業場面において,そこで見いだされた深化の契機(協同探究場面における関連性・因果性探究発問)を生かした授業構成のプロセスと効果について検討が進められているため。本年度の研究の進展を生かして,多様な思考の関連性と因果性の探究が概念的理解の深化に及ぼす効果と深化のプロセスを実験・面接・調査研究を推進し,それと関連させて,各教科の授業場面において「関連性・因果性探究型発問」が個々の学習者の概念的理解の深化に及ぼす効果を検討する。本年度の研究を継続させて個別面接・個別実験による結果の分析を進めるとともに,本年度の研究をさらに発展させて,多様な思考を関連づけて,原理・目的・意図など,「諸事象の本質に迫る共通性」を探究することが児童・生徒の概念的理解の深化に及ぼす効果と深化のプロセスを明らかにする実験・面接・調査研究を推進する。以上の内容と関連させて,各教科の授業場面において「本質追究型発問」が個々の学習者の概念的理解の深化に及ぼす効果を検討する。
真核細胞のDNA複製開始機構に関する研究

DNA Untwisting/Unwinding Factor (DUF)は、DNA複製開始に関与する因子として、筆者らによってXenopus卵抽出液から単離された。この因子は、140kDaと96kDaの2種のサブユニットからなり、DNAを負にねじる活性(untwisting活性)とDNAを巻き戻す活性(unwinding活性)を有し、二重鎖DNAを開いて、DNAポリメラーゼα-プライマーゼによるDNA合成を誘起する活性を持つことをすでに見いだしている。本研究では、Xenopus Oocyte cDNAライブラリーからクローニングを行い、96kDaサブユニット(以下、DUF96)の全長、および140kDaサブユニット(以下DUF140)の約90%のアミノ酸配列を決定した。(1)DUF96:DUF96のC-末端付近には、HMG1,2タンパク質のDNA結合ドメイン(HMGボックス)と類似のアミノ酸配列が存在し、かつ、その両側に塩基性アミノ酸残基に富む部分が存在することがわかった。ホモロジー検索から、DUF96はマウスT160(V(D)J組換えのシグナル配列に結合する因子)およびヒトSSRP1(抗癌剤シスプラチン付加によって湾曲したDNAに結合する因子)と高い類似性を有することがわかった。(2)DUF140:DUF140のN-末端近くにはDNAヘリカーゼモチーフが存在し、C-末端近傍には酸性アミノ酸配列に富む部分、および核移行シグナルと考えられる塩基性アミノ酸に富む部分が存在することが分かった。以上の結果から、DUFのuntwisting活性は主としてDUF96に(DUF96と類似の構造を持つHMG1にはDNA untwisting活性が見いだされている)、unwinding活性は主としてDUF140によって担われている可能性が高いと思われる。
加圧ガス中グロー放電を用いた重水素吸蔵固体中の過剰熱発生に関する研究

直径0.5mm、長さ30mmのパラジウム線を研磨して針状にし、焼きなまし後に、2気圧の重水素に24時間放置して重水素を吸蔵させる。パラジウム針を陽極、テストセルの内壁および底部を陰極、ギャップ長を10mmとして、針対平板電極を構成し4-8kVの直流電圧を印加して、グロー放電を形成する。電圧印加と同時にへリウム3比例計数管により過剰中性子を、NaIシンチレーションカウンターによりガンマ線(高エネルギー電磁波光子)の計測を行った。1試行の電圧印加時間(中性子とガンマ線の計測時間)は24-100時間である。全試行回数は59である。中性子、ガンマ線ともバックグランドを越える値はどの試行でも得られなかった。試行終了後にX線光電子分光法(XPS)およびエネルギー分散型X線分光法(EDX)により、針電極先端表面近傍の元素分析を行った。11試料中4試料において鉄、マンガン、銅、銀がXPSにより検出された。マンガンが検出されたパラジウム電極についてはEDXでもマンガンが観られる。バックグランド中性子が豊富な野外においても同様のテストセルで電圧印加の試行を行い、XPSによる元素分析を試みた。ただし、この場合は中性子とガンマ線の計測は省いている。13試料中3パラジウム電極において鉄、スカンジウムが検出された。続いて、低気圧グロー放電用の内部可視のテストセルを製作し、重水素ガス圧を3Torrとして1時間の低気圧グロー放電状態でガンマ線と中性子の計測を行った。電極構成は棒(正)対平板(負)であり、平板電極上に重水素を吸蔵させた厚さ0.3mm、直径10mmのパラジウム円板を配置した。バックグランドを越える中性子の検出は観られなかったが、28試行中10試行においてガンマ線スペクトル上に明らかにバックグランドとは異なるピークが認められた。このピークは106KeVのエネルギーの電磁波(ガンマ線)に対応しており、再現性が高いことから、放電に伴うパラジウム中の重水素原子の移動がパラジウム中または表面近傍において核反応を誘起したことが推測される。また、ガンマ線が観測された1つのパラジウム電極でXPSにより鉄が検出された。スパッタリングにより片面に酸化マンガン薄膜(厚さ40nm)をもつ重水素吸蔵パラジウム板(1×25×50mm)を真空チャンバー内に配置して、約0.5Aの直流電流を流した。約30%の確立で電流が異常変化と温度の急激な上昇が起こる。この場合、まず電流が減少したのち温度の上昇がおきることが多い。一定電圧を印加していることを考えると、電流の減少は抵抗の増加を示し、入力した電力はむしろ少なくなったことを意味する。上昇した温度は室温よりもかなり高い場合があり、この温度上昇も化学変化により説明することは困難である。実験後にチャンバーから取り出されたパラジウム板は高温度によると考えられる変形が起こる。同様の実験はパラジウム板をチタン板およびチタン線に変えて行われた。チタンは表面に強固な酸化膜をもつので重水素吸蔵は一般には困難である。表面を王水などで処理することにより吸蔵効率が上がることが分かった。

直流電流を流しながら質量分析を行うと、質量数6の粒子が検出される。これはトリチウム分子を表わすと思われるが、新たにチタン中で生成されたものか、元から重水素ガス中に不純物として混入してしたものかの判断はできていない。3番めの同様の実験として、ペロブスカイト型の化合物2種類について低周波交流電圧を印加して調べられた。化合物はイットリウム系およびビスマス系の酸化物高温超伝導体である。イットリウム系試料では電流と温度の異常変動は起こらなかったが、ビスマス系試料ではパラジウム試料の場合と同様に、試料温度の急激な上昇とほぼ同時の電流変化が見られた。ただし、電流は減少する場合と増加する場合がある。これは、電流に寄与する電荷担体が重水素原子核であり、交流電流の流れの影響を受けずに、この重水素原子核が正イオンとして吸蔵位置から拡散的に移動するためと考えられる。実験後の試料表面をX線光電子分光法により調べると、多量のモリブデンが観測される場合がある。以上の結果は、いわゆる常温核融合が内部で電子移動を伴う固体なら固体の種類を問わずに普遍的に起こる現象であることを強く示唆している。直径0.5mm、長さ30mmのパラジウム線を研磨して針状にし、焼きなまし後に、2気圧の重水素に24時間放置して重水素を吸蔵させる。パラジウム針を陽極、テストセルの内壁および底部を陰極、ギャップ長を10mmとして、針対平板電極を構成し4-8kVの直流電圧を印加して、グロー放電を形成する。電圧印加と同時にヘリウム3比例計数管により過剰中性子を、NaIシンチレーションカウンターによりガンマ線(高エネルギー電磁波光子)の計測を行った。1試行の電圧印加時間(中性子とガンマ線の計測時間)は24-100時間である。全試行回数は59である。中性子、ガンマ線ともバックグランドを越える値はどの試行でも得られなかった。試行終了後にX線光電子分光法(XPS)およびエネルギー分散型X線分光法(EDX)により、針電極先端表面近傍の元素分析を行った。11試料中4試料において鉄、マンガン、銅、銀がXPSにより検出された。マンガンが検出されたパラジウム電極についてはEDXでもマンガンが観られる。バックグランド中性子が豊富な野外においても同様のテストセルで電圧印加の試行を行い、XPSによる元素分析を試みた。ただし、この場合は中性子とガンマ線の計測は省いている。13試料中3パラジウム電極において鉄、スカンジウムが検出された。続いて、低気圧グロー放電用の内部可視のテストセルを製作し、重水素ガス圧を3Torrとして1時間の低気圧グロー放電状態でガンマ線と中性子の計測を行った。電極構成は棒(正)対平板(負)であり、平板電極上に重水素を吸蔵させた厚さ0.3mm、直径10mmのパラジウム円板を配置した。バックグランドを越える中性子の検出は観られなかったが、28試行中10試行においてガンマ線スペクトル上に明らかにバックグランドとは異なるピークが認められた。このピークは106keVのエネルギーの電磁波(ガンマ線)に対応しており、再現性が高いことから、放電に伴うパラジウム中の重水素原子の移動がパラジウム中または表面近傍において核反応を誘起したことが推測される。また、ガンマ線が観測された1つのパラジウム電極でXPSにより鉄が検出された。
高性能と簡易性を追求した交流電動機のエンコーダレスベクトル制御

交流電動機は誘導電動機と同期電動機に大別でき,電気で動く装置の多くにどちらかの電動機が利用されている。これらの電動機のトルクを瞬時に制御するためにエンコーダの位置や速度情報を基にしたベクトル制御が用いられている。本研究はエンコーダを用いることなく位置や速度を推定してベクトル制御を行う方式を開発するもので,装置の小型化を達成できる。筆者らは,簡単な制御アルゴリズムでトルクの制御が可能なエンコーダレスベクトル制御法の開発を進めてきたが,今回の研究で一次抵抗が変化した場合でも性能が劣化しない方法及び制御器の構成と設計法に関してシミュレーションと実験によりシステム開発を行った。本研究は,誘導電動機の速度を検出するためのエンコーダを省いたエンコーダレス制御について,各種の運転領域で安定に動作し,トルクの瞬時制御が可能な高性能特性をできる限り簡単なアルゴリズムで実現する制御法を開発し,安定解析,シミュレーション解析および実験により検証することを目的としている。また,同期電動機のエンコーダレス制御についても,誘導電動機のエンコーダレス制御と統一的な手法で高性能特性を簡単に実現する制御法を開発し,安定解析,シミュレーション解析および実験により検証する。さらに,2レベルインバータだけでなく3レベルインバータによる実機試験も計画している。本年度は,誘導電動機のエンコーダレスベクトル制御法の開発に関し,d軸電圧を利用した大変簡単な方式を考案した。さらに考案した方式の線形モデルによる安定解析とシミュレーション解析を行い,安定性を調査した。この結果,力行および回生領域で安定となることが判明し,2レベルインバータ駆動の実験により検証した。この結果は,2016年6月開催の国際会議SPEEDAMで発表予定である。3レベルインバータに関しては,ゲート回路と電流検出回路を製作し,ディジタルシグナルプロセッサー(DSP)とFPGAボードのPWM制御プログラムの基礎試験を行った。同期電動機のエンコーダレスベクトル制御法においても誘導機の制御法と統一的な考え方を導入して,構成の簡単な方式を考案した。考案した方式の線形モデルによる安定解析とシミュレーション解析を行い,安定性を確認した。得られた成果は国際会議で発表するため投稿中である。研究実績の概要で述べたように多くの点で当初の計画通り順調に進展している。ただ考案した方式は誘導機の逆相制動運転では十分な安定性が得られていないので更に改良の余地がある。本研究は,誘導電動機の速度を検出するためのエンコーダを省いたエンコーダレス制御について,各種運転領域で安定に動作し,トルクの瞬時制御が可能な高性能特性をできる限り簡単なアルゴリズムで実現する制御法を開発し,安定解析,シミュレーション解析および実験により検証する。さらに2レベルインバータだけでなく3レベルインバータによる実機試験も計画している。3レベルインバータに関しては,装置を試作し,誘導電動機をベクトル制御運転することができた。この際,コンデンサの中性点電圧を一定に維持する制御法を開発した。同期電動機の簡易センサレスベクトル制御に関しては,考案した制御法の特性結果を国際会議ICEMSで発表した。また,提案したセンサレスベクトル制御に適したモータの始動法に関して基礎実験を行った。研究実績の概要で述べたように,多くの点で当初の計画通り順調に進展している。ただ,考案した誘導電動機の簡易センサレスベクトル制御は逆相制動運転領域で十分安定な特性が得られていないので改善の余地がある。本研究は,モータ駆動装置の小型化のため,交流電動機の速度を検出するためのエンコーダを省いたエンコーダレス制御について,各種運転領域で安定に動作し,トルクの瞬時制御が可能な高性能特性をできる限り簡単なアルゴリズムで実現する制御法を開発し,安定解析,シミュレーション解析および実験により検証することを目的としている。誘導電動機のエンコーダレス制御に関しては,これまでの方式に比べて簡単なアルゴリズムで実現できる方式を考案した。最終年度には,一次抵抗が変動した場合の安定解析を行い,その影響を理論的に検討した。この結果,一次抵抗の変動が大きい場合に不安定になることが明らかになったので,その対策として一次抵抗のオンライン推定法を考案した。一次抵抗推定のシミュレーション解析と実験により,一次抵抗の影響が大きくなる低速運転時に安定に推定が行えることを確認した。3レベルインバータに関しては,コンデンサの中性点電圧を一定にする制御法を開発し,誘導電動機のベクトル制御を行った場合について,シミュレーションと実験で動作を検証した。最終年度に3レベルインバータ駆動による誘導電動機のエンコーダレス制御を実現することができた。同期電動機のエンコーダレス制御に関しても,誘導電動機の場合と統一した考え方により,これまでのオブザーバ方式より簡単な方式を考案し,安定解析,シミュレーション解析及び実験による検証を行った。最終年度には,電流制御器と速度制御器について検討を加え,電流制御は比例制御,速度制御は積分制御のみで良好な運転が行えることを理論と実験で明らかにした。

筆者らは,簡単な制御アルゴリズムでトルクの制御が可能なエンコーダレスベクトル制御法の開発を進めてきたが,今回の研究で一次抵抗が変化した場合でも性能が劣化しない方法及び制御器の構成と設計法に関してシミュレーションと実験によりシステム開発を行った。誘導電動機のエンコーダレス制御に関しては,提案方式の改良を行いながら,3レベルインバータ駆動による実験を進めて行きたい。同期電動機のエンコーダレス制御については,実験を行って性能を十分チェックしていきたい。得られた成果は,国際会議などで発表していく予定である。誘導機のセンサレスベクトル制御に関しては,安定性の更なる改善を行いたい。また回生運転が可能な3レベルインバータ装置を製作して,センサレスベクトル制御を実験したい。同期電動機のセンサレスベクトル制御に関しては,始動から高速運転まで可能な簡易センサレスベクトル制御を実現したい。電気機器制御学少額であり,次年度使用額が生じた特別な理由はない。次年度に繰り越して消耗品の購入に使用したい。
植物生殖機構におけるペルオキシソーム機能・形成の時空間ダイナミクス制御

生殖過程におけるペルオキシソーム形成と機能の役割を明らかにするために、花粉のペルオキシソームがGFPあるいはRFPで可視化された形質転換シロイヌナズナを用いて、ペルオキシソーム変異の影響を解析してきた。ペルオキシソーム変異をもつ花粉は、in vitroでは発芽はできるものの、in vivoでは野生型と比べ花粉の発芽や、乳頭細胞への侵入、花粉管の伸長速度が低下することが明らかとなった。Reciprocal cross testにより、雌雄どちらの配偶子にペルオキシソーム変異の影響がでるか検討したところ、雌性配偶子よりも雄性配偶子に影響を及ぼす傾向があることが明らかとなった。また、生殖過程におけるペルオキシソーム機能を明らかにするために、花粉に存在するペルオキシソームタンパク質の検討を行った結果、脂肪酸代謝に関わるβ酸化系酵素、および過酸化水素除去に関わる酵素の蓄積が認められた。そこで、過酸化水素濃度をモニターできる蛍光タンパク質であるHyperを花粉のペルオキシソームで発現させ、花粉の発芽および花粉管伸長過程における濃度変化をおったところ、花粉管伸長が進むにつれて過酸化水素の濃度が上昇することが明らかとなった。これらの結果から、生殖過程におけるペルオキシソームの機能として、脂肪酸に由来するエネルギーやシグナル分子の生成、過酸化水素などの活性酸素種の濃度調整が示唆された。現在、ペルオキシソーム由来の過酸化水素を介したCa2+の濃度調整との関係を明らかにするために、蛍光プローブYC3.60を発現させた形質転換体を作製している。また、脂肪を蓄積しているオイルボディ、およびペルオキシソームの動態に関与するアクチンフィラメントをペルオキシソームと同時に可視化させ、その動態解析を進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。生殖過程におけるペルオキシソーム機能の役割、特に分子認証システムへの関与を明らかにするために、シロイヌナズナのapem変異体を用いてイメージング解析を進めた。花粉、精細胞、卵細胞のペルオキシソームが可視化させた形質転換体にapem1apem12変異を導入し、花粉管伸長など生殖過程におけるペルオキシソーム変異の影響を検討した。apem変異を導入した花粉では、apem5を除いて栄養細胞と同様のペルオキシソーム形成異常を示した。これら花粉を用いてin vitroにおける発芽実験を行ったところ、ほとんどのペルオキシソーム変異体では、野生型と同様に発芽する能力を有していることが明らかとなった。一方、in vivoでは、発芽はできるものの、野生型と比べ花粉管の伸長速度が遅いこと、野生型の花粉と共存するような状況では、野生型の花粉が優先的に雌蕊に進入する傾向が観察された。また、reciprocal crossの結果から、ペルオキシソーム機能・形成の欠損は雌性配偶子よりも雄性配偶子に影響を及ぼす傾向があることを明らかにした。植物特異的な新規ペルオキシソーム形成因子APEM9を同定し、apem9変異のホモ接合体は胚発生致死を示すことを明らかにした。加えて、ペルオキシソームタンパク質輸送に関わるユビキチン系遺伝子のapem変異体では、花粉管ガイダンスあるいは配偶子認識過程において異常を示すことが明らかとなり、このことはペルオキシソーム膜上でのユビキチン化の重要性を示唆している。このペルオキシソームが関わる配偶子認証システムのシグナル分子としてpHとH_2O_2濃度の変動に着目し、それらをモニターする蛍光プローブを発現している形質転換シロイヌナズナに、apem変異の導入を行った。現在、それらの植物体を用いたイメージング解析を進めている。
岡政治史学の形成と戦間期の世界政治

われわれの研究課題は、故岡義武名誉教授における政治史学の形成過視について、当時の(戦間期)世界政治との関連性を探ることにあり、そのため、一方で教授旧蔵の蔵書、資料類を整理し、その目録を作製するとともに、それらを主たる材料として分析研究をも進めることを心掛けた。分析研究の成果についてはなお今後、研究分担者各自の発表する論文待たなければならないが、蔵書整理に関しては漸く「仮目録」の完成に漕ぎつけることができたので、今般、研究成果報告書として別冊を提出することとしたい。「仮目録」と題した理由は、資料的な部分についてなお整理が完了せず、主として蔵書のみの目録に止まっているからであるが、今後何らかの形でより一層完全な目録を作製できるように心掛けたいと考えている。われわれの研究は平成7年度と8年度の2ヵ年にわたる計画であるが、7年度に予定した作業のうち、基礎条件の整備、すなわち国家蔵書の整理に関しては、7月以降、パソコンを購入の上、早速作業にとりかかり、幸い国家側の全面的な協力にも恵まれて順調に整理が進んでいる。ほぼ1/3強が終了した。一方、分析研究についても、各自検討を進めるとともに、計3回、仙台と東京で共同研究会を持ち、情報と意見の交換が行われた。パソコンを駆使しての整理作業も習熟学を増すとともに、能率はとみに向上しており、ほぼ8年度中には整理を完了、目録の作成にこぎつけられるものと推測している。分析研究の成果はいずれ共同報告として発表することになろう。本研究は西洋政治史、日本政治史からさらに国際政治史にも及ぶ広範囲の分野において画期的な業績を残され、文化勲章をも受賞された東京大学名誉教授、故岡義武先生を対象として、その政治史学の性格と意味について内在的な理解を試みようとする企ての一環であり、特に研究費を与えられたこの二年間においては、その学問形成の初期、両大戦間のほぼ20年の時期に焦点を絞ろうとした。二年間の具体的な研究作業としては、何よりも先生の旧蔵書を整理し、分析研究のための基礎条件を整えることが急務であった。研究費の大半がパソコンによる整理のための謝金に使用されたのもそのためであるが、幸い、数千冊にのぼる和洋文献(単行本と雑誌)のカード化作業はほぼ完了の段階に達した。ただ、切抜、抜刷その他手書きノート、メモ等々、細かな整理を必要とする部分はなお残されており、これらをも含めて蔵書目録を刊行するという仕事を年度内に終えることは困難であるが、次年度中を目途にその完成を急ぐこととしたい。蔵書整理と併行して分析研究の作業も進められ、何度か共同研究会の機会をを持ったが、その成果はいずれ論文としてまとめられることとなろう。
表面吸着磁性分子系における特異なスピン物性の解明

代表的な量子多体効果の一つ、近藤効果が現れる興味深い分子吸着系としてAu(111)面上の鉄フタロシアニン分子に注目した。第一原理電子状態計算と数値くりこみ群を組み合わせた研究により、この系でスピン自由度と軌道自由度が絡み合った珍しい近藤効果が生じていることを発見した。さらにその由来が、分子骨格と吸着構造が合わさって生じる局所的な対称性であることを明らかにした。これらの結果は,表面において、吸着分子の特徴を活かした新奇な多体電子状態・スピン状態を作りうる可能性を示している。分子磁性体のデバイス応用に向けて、固体表面との相互作用が分子のスピン状態に与える影響を解明することを目指し、第一原理電子状態計算手法と場の量子論を用いたモデル計算を組み合わせて理論的研究を行った。本年はAu(111)表面上の鉄フタロシアニン(FePc)分子における近藤効果のメカニズムについて研究を行った。この系では、FePcの吸着サイトがオントップサイトかブリッジサイトかによって、走査トンネル分光(STS)スペクトルに表れる近藤1重項由来のピーク形状(近藤共鳴ピーク)が大きく異なる。第一原理電子状態計算の結果から、この近藤共鳴状態のサイト依存性は、ontopサイトとbridgeサイトにおける吸着構造の違いから生じる、配位子場対称性の違いを反映していることが判明した。特に、特にontopサイトでは配位子場の4回対称性から、SU(4)近藤効果と呼ばれる、珍しいタイプの近藤効果が実現している可能性があることが明らかになった。そこで、SU(4)近藤効果の存在を確認するために、場の量子論的な手法を用いた解析を行った。第一原理電子状態計算から得られた局所状態密度の結果を基に、近藤効果に主に寄与するFe d軌道がd_<zx>・d_<yz>軌道であることを同定し、FePc/Au(111)で現れる近藤効果を記述する2軌道アンダーソンモデル型のモデルハミルトニアンを構築した。孤立分子での局所状態密度と比較することによって、モデルハミルトニアン中の各d軌道とAu表面の混成強度・クーロン相互作用等のパラメータを第一原理電子状態計算結果から見積もった。このモデルハミルトニアンに対して数値くりこみ群法を用いることによって、STSスペクトルに対応する磁場下での1粒子励起スペクトルを計算した。その結果、SU(4)近藤効果が存在するオントップ吸着分子の場合、磁場下でのSTSスペクトル形状は磁場方向に強く依存することが判明した。この結果は実験と良い一致を見せており、配位子場を通じて分子磁性を変化させうることを示唆している。遷移金属フタロシアニン・ボルフィリン等の対称性の良い分子では、近藤効果に関与する中心金属原子の電子状態は配位子場によって決定されている。そのため特定の軌道やスピン状態に由来する、理論・実験の両面で興味深い近藤効果が実現している可能性が高い。さらに、表面に吸着している分子の特長として、STMによる分子操作や化学反応によって、配位子場を変調し、近藤効果を制御することや、物理パラメータと近藤効果の関係を探ることが可能になる。これらの観点から,Au(111)面上の鉄フタロシアニン(Fe-phthalocyanine: FePc)での近藤効果について、理論・実験の共同研究を行った。まずAu(111)面上のFePcには2つの安定な吸着構造があることが判明した。一つは、Fe原子がAu原子の真上に配置するオントップ構造である。もう一つはFe原子が2つのAu原子の隙間上に配置するブリッジ構造である。Fe原子上で測定されたSTSスペクトルは2つの構造で大きく異なる。スペクトルに現れるピーク形状が近藤効果に由来するのか、そして,なぜ吸着構造によってSTSスペクトルが大きく異なるのかを解明するために、密度汎関数理論と数値くりこみ群(numerical renormalization group: NRG)を用いた理論研究を行った。その結果、スピン自由度に加えて軌道自由度が関与する珍しいタイプの近藤効果が生じていることを発見した。目標としていた、第一原理電子状態計算と場の量子論を組み合わせることによって、分子磁性体におけるエキゾティックな近藤効果の可能性とそのメカニズムを明らかにすることが出来た。また、実験グループとの連携によって、具体的な対象に対して、理論的手法から得られた結果の検証を行うことが出来た。24年度が最終年度であるため、記入しない。FePc/Au(111)では、CO・NO等の2原子分子をFeに吸着させることが可能である。さらに、吸着したCO・NOは走査トンネル顕微鏡探針からパルス電流を流すことによって脱離させることも可能である。また2原子分子の吸着に伴い、近藤共鳴ピークが大きく変化することが報告されている。SU(4)近藤効果いう、特殊な近藤効果が起きている状態に対して2原子分子吸着がどのような影響を与えるのかについては、理論的研究がなされていない。またNOの場合には、吸着分子にもスピンが存在するため、吸着分子スピンとFeスピン間の相互作用が生じることが期待され、非常に興味深い系である。

そこで、来年度は、2原子分子吸着の効果を主たる研究テーマとして、分子磁性と化学修飾の影響について、実験チームと共同して研究を推進する。24年度が最終年度であるため、記入しない。
NK/T細胞リンパ腫のプロテオーム解析による病態解明と臨床応用

NK細胞リンパ腫細胞株とEBV関連遺伝子を導入したヒトNK細胞とのプロテオーム解析により抽出された候補蛋白の中で、SOCS1とDFCP1が臨床検体でも発現亢進が認められた。これらはヒトNK細胞への遺伝子導入では明らかな細胞増殖やアポトーシスへの影響は認められなかった。一方NK細胞リンパ腫株ではDFCP1の遺伝子導入によって細胞増殖能の亢進が見られ、DFCP1のノックダウンではアポトーシス亢進が認められた。免疫沈降ウエスタンブロットによりDCFPはA73と結合することを明らかにした。DFCP1がEBV関連蛋白との協調によりリンパ腫の増殖、生存に関与することが明らかにされた。健常人末梢血buffy coatから分離した単核球を、低濃度IL-2(10U/ml)およびfeeder (K562-mb15-41BBL)とともに共培養し増幅後、MACSで選択したNK細胞、およびレンチウイルスでEBER2、BARF1を導入したNK細胞を調整した。これらのNK細胞とNKリンパ腫細胞株(SNK6, NKL)からゲノムDNA、RNA、lysateを調整した。これらの検体でlysateはiTRAQ試薬による修飾ペプチドを調整し、ゲノムDNAはoligoarry CGH + SNP array解析に供した。ゲノムDNAでは申請者らの既報oligo array CGHで確認されたゲノム異常のほかに、新たに複数領域でUPDを認めた。本年度はNK細胞リンパ腫細胞株のプロテオーム解析を行い、正常NK細胞との対比により腫瘍で発現亢進を示す蛋白質をスクリーニングし、抽出された4個の候補蛋白質についてウエスタンブロットによる確認を行った。これらの蛋白質の臨床検体における発現を見るため、パラフィン標本を用いた免疫染色を行い、4個のうち2個の蛋白質において臨床検体でも発現の亢進を認めた。これら2個の蛋白質の機能解析としてまず、NK細胞リンパ腫のほぼ全例に確認されるEBウイルス感染との関連を検討した。正常NK細胞にEBウイルスの感染は困難であることがすでに知られているので、EBウイルス感染の代替手段としてEBウイルス関連遺伝子で造腫瘍性に関係することが知られている、EBER1およびBALF1遺伝子をtandem expressionのレンチウイルスを用いて遺伝子導入した。正常NK細胞、およびEBウイルス関連遺伝子を導入したNK細胞に、プロテオーム解析で抽出した2個の候補遺伝子を発現させて細胞増殖、不死化について検討した。EBウイルス関連遺伝子のみでのNK細胞の細胞増殖、不死化への影響は見られなかった。1個の候補遺伝子はMTSアッセイによる細胞増殖能の亢進が見られたが、細胞寿命に関しては有意な差は見られなかった。残りの候補遺伝子に明らかなトランスフォーム活性は見られなかった。次にNKリンパ腫細胞株において候補遺伝子をノックダウンすることで機能解析を行った。候補遺伝子2個ともにノックダウンすることで、NKリンパ腫細胞株はアポトーシスが誘導され、腫瘍の生存、維持に必須であることが示唆された。本年度はプロテオーム解析によって、NK細胞リンパ腫細胞株と正常NK細胞との対比によりNK細胞リンパ腫細胞株で発現亢進が認められた4種の蛋白について、NK/T細胞リンパ腫の臨床検体における発現を免疫染色により検討した。4種の蛋白のうち2種(SOCS1, DFCP)について、解析を行った。2遺伝子ともに細胞株および臨床検体の遺伝子変異解析では明らかな遺伝子変異を認めなかった。NK細胞リンパ腫のほぼ全例にEBウイルス感染が見られることから、プロテオーム解析で同定された2つの蛋白とEBウイルス関連蛋白との相互作用について検討した。FLAG-TagをC端に付加したSOCS1およびDFCP1を合成し、NK細胞リンパ腫細胞株において免疫沈降により相互作用する蛋白の同定を行った。相互作用する蛋白のうち、EBウイルス関連蛋白の一つであるA73との相互作用を明らかにした。EBウイルスとの協調作用によるリンパ腫形成にかかわる知見と考えられた。正常NK細胞へのウイルス感染高率が悪く遺伝子導入株の選択がやや困難であったため。外科病理学マウスにおける造腫瘍性の確認や、候補遺伝子の遺伝子変異、転座等の検討を行う。申請者の施設におけるiTRAQ MS/MS解析を行う質量分析計の利用者が多く、解析できるまで時間を要するため、実験の進行にやや遅れが生じている。研究を進めていく上で、実験系の見直し等適正使用につとめ必要に応じて研究費を執行したためと、ウイルス濃縮キットとFUGENE HDの納品が遅れたため。iTRAQ MS/MS解析については、他施設との共同研究で早急に解析を行う。ゲノム解析で明らかになったUPD領域の責任遺伝子を同定し、臨床検体での解析に移行する。

当初予定していた使用額とは異なったが、次年度納入される上記消耗品と併せ今年度使用予定の研究計画とともに、当初予定通りの計画を進めていく。支出額は消耗品であり、これらは実験の実際の進捗状況や試行錯誤により変動する。本年度は別欄で記載の事由により研究進行に若干の遅れを生じ、そのため当初の予定額を下回った。次年度使用額は、適宜外注会社のリソースなども利用し研究計画に遅れが生じないよう有効活用する。
レ-ザ-表面改質過程の解析

本研究はレ-ザ-表面改質過程の解析を目的とし,これに必要な物性値の測定および有限要素法による表面改質過程の熱解析を行った。まず,各種鋳造用アルミニウム合金のCO2レ-ザ-光吸収率を試料表面のレ-ザ-反射強度測定により求める方法と,レ-ザ-照射中の試料温度上昇から入熱良を評価し吸収率を求める方法を試みた。2つの方法で求めた試料のレ-ザ-光吸収率は試料の表面粗さが小さい場合にはよく一致した。求めた吸収率は表面粗さと合金元素添加量に大きく依存し,その増加量に連れ増加することが示された。次にCO2レ-ザ-によりフェライト鋳鉄の表面を急速溶解凝固させ,その組織観察と有限要素法解析によりレ-ザ-表面改質技術の検討を行った。ここでは,試料表面にレ-ザ-をスポット照射し,溶解部寸法と照射時間の関係を求めた。この結果をレ-ザ-光吸収率をパラメ-タ-とした熱解析結果と比較し,吸収率の推定を行った。この結果,鋳鉄系合金のCO2レ-ザ光吸収率を約50%と算出した。この結果を基に,レ-ザ-走査法による試料表面の急速溶解凝固を行い,表面改質条件を検討した。最後にYAGレ-ザ-によるFe-3%Si合金の表面非結質化を試み,最適照射条件を決定した。上記の研究成果は既に,「日本軽金属学会誌」と「鉄と鋼」に論文として掲載されているほか,「日本金属学会誌」に投稿準備中である。本年度はレーザー表面改質過程の解析に必要な物性値の測定および有限要素法解析を行った。具体的には、次の2つの研究を行った。1.各種鋳造用アルミニウム合金のCO_2レーザー光吸収率測定。ここでは、各種鋳造用アルミニウム合金のCO_2レーザー光吸収率を、試料表面のレーザー反射強度を測定することにより吸収率を求める方法およびレーザー照射中の試料温度上昇測定から入熱量評価し吸収率を換算する方法から決定した。2つの方法で求めた試料のCO_2レーザー光吸収率は試料表面粗さが小さい場合には良く一致した。こうして求めた吸収率は試料表面粗さと合金元素添加量に大きく依存し、それぞれの増加につれCO_2レーザー光吸収率も増加することが示された。ここでは、CO_2レーザーによりFe-3%C-2%Si合金表面を急速溶解凝固させ、その組織観察と有限要素法解析によりレーザーを表面改質技術の特徴を検討した。まず試料表面にレーザーをスポット照射し、溶融部深さ、溶融部巾と照射時間の関係を求めた。この結果とCO_2レーザー光吸収率をパラメータとした有限要素法解析結果を比較し、試料のレーザー光吸収率を50%と推定した。次に求めた吸収率を用いた解析と組織観察により急速凝固部のデンドライト2次アーム間隔と平均冷却速度の関係を明らかにした。さらにこの関係よりレーザー走査による試料表面の急速凝固条件を検討した。次年度は使用レーザーをYAGレーザーとした合金の表面改質、特に表面の非晶質化を試みる予定である。本研究はレ-ザ-表面改質過程の解析を目的とし、これに必要な物性値の測定および有限要素法による表面改質過程の熱解析を行った。まず、各種鋳造用アルミニウム合金のCO2レ-ザ-光吸収率を試料表面のレ-ザ-反射強度測定により求める方法と、レ-ザ-照射中の試料温度上昇から入熱良を評価し吸収率を求める方法を試みた。求めた吸収率は表面粗さと合金元素添加量に大きく依存し、その増加量に連れ増加することが示された。次にCO2レ-ザ-によりフェライト鋳鉄の表面を急速溶解凝固させ、その組織観察と有限要素法解析によりレ-ザ-表面改質技術の検討を行った。

ここでは、試料表面にレ-ザ-をスポット照射し、溶融部寸法と照射時間の関係を求めた。この結果をレ-ザ-光吸収率をパラメ-タ-とした熱解析結果と比較し、吸収率の推定を行った。この結果、鋳鉄系合金のCO2レ-ザ-光吸収率を約50%と算出した。この結果を基に、レ-ザ-走査法による試料表面の急速溶解凝固を行い、表面改質条件を検討した。最後にYAGレ-ザ-によるFe-3%Si合金の表面非結質化を試み、最適照射条件を決定した。上記の研究成果は既に、「日本軽金属学会誌」と「鉄と鋼」に論文として掲載されているほか、「日本金属学会誌」に投稿準備中である。
心筋梗塞後の心不全発症を予測するマイクロＲＮＡの同定

平成25年度は心筋梗塞後の虚血性心不全発症にかかわるマイクロRNA候補を同定した。すなわち急性心筋梗塞慢性期の症例の血清において検討を行い、心筋梗塞後の虚血性心不全発症、および心血管死亡にp53関連のマイクロRNA(miRNA)が関与することを明らかにした。すなわち生存退院した急性心筋梗塞症例において、生存退院後1年以内に心不全を発症した症例ではmiRNA-34a,192,194(Circ Res 2013;113:322-6.)、早期に心血管死亡した症例ではmiRNA-380*の血清レベルが心血管事故に先行して生存退院時に既に上昇していることを明らかにした(Biochem Biophys Res Commun. 2012;427:280-4.)。さらに興味深いことに生存退院時のmiRNA-34aの血中レベルは1年後の左心室径と有意な相関を認めることも明らかにした(Circ Res 2013;113:322-6.,Circ Res 2013;113:e48-9.)。従来、心筋梗塞およぶ圧負荷モデルマウスにおいて心不全・心筋リモデリングの進展に腫瘍因子p53の活性化が関与することが示されており(Nature.2009;460:529-33.)、これらの結果は臨床例においてもその虚血性心不全発症にp53経路が関与することを明らかにする結果となった。平成26年は引き続きその機序に関する検討を行う予定であったが、主任研究者の大阪大学からの転出に伴い、平成26年度夏以降は予定していた検討が困難となった。そのため研究計画を変更し、大阪急性冠症候群研究会のデータベースを用いて、虚血性心不全の発症機序に関しての統計解析を推し進めた。その結果、近年の虚血性心不全の増加を明らかとするとともにそこには急性期医療の向上に伴う心筋梗塞急性期の予後改善の結果、生存退院症例の症例背景リスクが増大し、容易に虚血性心不全を発症する要因となっていることを明らかにした。本研究成果は現在論文化を行っており、平成27年度中の公表を目指している。大阪急性冠症候群研究会に登録し、血液解析・予後追跡調査に同意したAMI生存退院例の血清検体(中央値:発症後18日)を用いて、AMI生存退院後1年以内に心不全を発症した群(心不全発症群)と、これら心不全発症群と症例背景をプロペンシティスコアでマッチさせた対照群としてAMI生存退院後2年間心血管イベントを起こさなかった群の2群を抽出して血清miRNA発現の差異を検討した。一次スクリーニング(N=14)において377種のmiRNAアレイ解析により14種のmiRNAを選出し、二次スクリーニング(N=86)において検証を行った。心不全発症群においてp53関連miRNAであるmiR-192が対照群と比較して有意に高値であった。そこで既知のp53関連miRNAであるmiR -194とmiR -34aについても検討した結果、これらも心不全発症群で高値を示した。また、これら3つのmiRNAの血清値は互いに相関関係を認めており、1年後の左室駆出率と左室拡張末期径との有意な相関を示した。一方、基礎的検討ではこれら3つのmiRNAを含む上清と共培養させると心筋細胞死が加速し、これら全てを抑制すると心筋生存性は向上した。更に、これら3つのmiRNAを用いた心不全予測精度において、ROC曲線の曲線下面積が0.68 (miRNA-192), 0.75 (miRNA-194), 0.72 (miRNA-34a)と良好な値を示した。

本研究成果は現在論文化を行っており、平成27年度中の公表を目指している。I.心筋梗塞生存退院後の心不全発症を予測しうる血清miRNA候補の抽出1)マイクロアレイによる候補miRNAの抽出、2) TaqmanPCR法による候補miRNAの検証II.前向きコホートにおける候補miRNAの心不全・心室リモデリング予測能の検証1)大阪急性冠症候群研究会に新規登録される症例に於いて同意取得と採血上記が平成25年度に予定した計画であるが、前述の如くI.の殆どを完了した。また、II.の前向き観察部分についても同意取得と採血は順調に完了している。計画書の予定通り研究を進める。すなわち、II.前向きコホートにおける候補miRNAの心不全・心室リモデリング予測能の検証2)前年度に選定した候補miRNAが実際に心不全発症を予測し得るか否かを検証III.候補miRNAと心不全・心室リモデリングとの関わりに関する基礎的検討1)ラット初代培養心筋細胞における検証を推進していく。
人工現実感システムにおける仮想人間の構成と評価の研究

仮想環境における自然な作業を実現するには、仮想環境自体が自然な3次元空間を構成していることに加えて、実時間性、操作する人間の環境への自己投射性が要求される。自己投射性は、仮想空間の中に実際に自分自身が存在している感覚を与えることであり、仮想空間における臨場感を与えるための重要な要素である。本研究では、この自己投射性を自然な形で実現するための研究を、「仮想空間へのテレイグジスタンス」という観点から行った。すなわち、仮想空間中に操作者自身のコピーたる仮想的な人間を存在させ、操作者はその仮想人間の中に入り込むことにより自己投射性を実現する。これを行うためには、操作者のモデルを仮想環境中に構築して運動を実時間で計測し、計測結果をモデルに反映すると共に適切な提示を行なう必要がある。本研究では、仮想空間に操作者のコピーである仮想人間を存在させるため、操作者の基本的な骨格構造(スケルトン)を用意した。次に、異なる視点から操作者の姿を撮影して画像として取り込み、それぞれの画像上の点を対応させて三次元空間内位置の推定を行い、推定された各点の位置からスケルトンの各部分の長さを算出することにより、パラメータの同定を行なった。こうしてそれぞれの個人に応じて体格のパラメータを同定して、同定されたパラメータを用いて人間のモデルを仮想環境内に構築することにより、操作者と等しい体格を持つ仮想人間が環境内に構築されることが示された。また、以上の内容を実行するため、画像入力システムを構成し、人間の運動学パラメータを同定するためのソフトウェアを研究開発して、システムの構築を行った。
ニューロン, グリア相互作用機構の多面的解析

神経系は発生期,成熟期を通じ,ニューロンとグリアが相補的に活動する事実と,相補的活動機構の各面とが明らかにされた.詳細については以下のように3項目に大別される.1.細胞の構成成分および代謝の特性-神経機能に深く関与すると考えられるガングリオシドは,旧口動物体には含まれていない.これらではガンゲリオシド類似の酸性スフィンゴ糖脂質が機能的代用を行っていることを発見した.さらにその1群の構造を確定した(佐武).神経伝達物質の合成酵素を指票に超微量分析法を用い,哺乳動物の成熟ニューロンのホルモン応答,病態時などの特性を明らかにした(加藤尚).免疫化学的手法により, S-100タンパク質の組織分布,濃度変動,細胞外遊離を追跡し神経系におけるその機能をつきとめた(加藤兼).2.液性因子による細胞間相互作用-神経芽腫細胞の産生するグリア細胞増殖抑制因子,グリア細胞の産生する神経芽腫細胞増殖抑制因子の生物学的,物理化学的特性を決定した(田中).ニワトリ胚毛様体神経節の突起伸展を引き起こす因子と,その受容体の諸性質を明らかにした(三木).神経成長因子の中枢ニューロン機能きの活性化および維持が特異的であり,単に末梢ニューロンの突起伸展にのみ関わっているのでないことを示した(畠中).3.中枢神経の総合的活動-カテコールアミン合成の律速酵素チロシン水酸化酵素が,ニューロン活動度と平行して消長する事実に着目し,甲状腺刺激ホルモン放出ホルモンの中枢神経における作用を調査した.このホルモンが酵素誘導することを発見し,さらに動物の自発運動量増加は黒質一線条体ドーパミンニューロン系の関与によることを確かめた(内村).神経系は発生期,成熟期を通じ,ニューロンとグリアが相補的に活動する事実と,相補的活動機構の各面とが明らかにされた.詳細については以下のように3項目に大別される.1.細胞の構成成分および代謝の特性-神経機能に深く関与すると考えられるガングリオシドは,旧口動物体には含まれていない.これらではガンゲリオシド類似の酸性スフィンゴ糖脂質が機能的代用を行っていることを発見した.さらにその1群の構造を確定した(佐武).神経伝達物質の合成酵素を指票に超微量分析法を用い,哺乳動物の成熟ニューロンのホルモン応答,病態時などの特性を明らかにした(加藤尚).免疫化学的手法により, S-100タンパク質の組織分布,濃度変動,細胞外遊離を追跡し神経系におけるその機能をつきとめた(加藤兼).2.液性因子による細胞間相互作用-神経芽腫細胞の産生するグリア細胞増殖抑制因子,グリア細胞の産生する神経芽腫細胞増殖抑制因子の生物学的,物理化学的特性を決定した(田中).ニワトリ胚毛様体神経節の突起伸展を引き起こす因子と,その受容体の諸性質を明らかにした(三木).神経成長因子の中枢ニューロン機能きの活性化および維持が特異的であり,単に末梢ニューロンの突起伸展にのみ関わっているのでないことを示した(畠中).3.中枢神経の総合的活動-カテコールアミン合成の律速酵素チロシン水酸化酵素が,ニューロン活動度と平行して消長する事実に着目し,甲状腺刺激ホルモン放出ホルモンの中枢神経における作用を調査した.このホルモンが酵素誘導することを発見し,さらに動物の自発運動量増加は黒質一線条体ドーパミンニューロン系の関与によることを確かめた(内村).中枢神経系は発生の初期に構成分のニューロンとグリア細胞が強い相互関与を行う事実と、その機構の詳細を部分的ではあるが明らかにした。具体的には以下の通りである。1.構成細胞の生化学的特質-ザリガニとアメフラシの神経節と繊維は共にセレブロシド、スルファチドガングリオシドを含まず、2-アミノエチルホスホン酸を含む糖脂質をガングリオシドの代りに含むことを発見し、構造を決定した。特にニューロピルにこれらの糖脂質の分布することを明らかにした(佐武)。酵素サイクリング超微量測定法を確立しこれによって、GABAとグルタミン酸脱炭酸酵素に関し、プルキニエ細胞と脊髄運動ニューロンの動物種による特殊性をつきとめた(加藤尚)。2.液性因子による相互作用-グリア細胞増殖抑制因子の物理化学的性質を決定した。これが腫瘍性グリア細胞の増殖もまたS期直前で抑制し、作用発現に形質膜外表面の特異的レセプターの必須であることを確実にした(加藤泰)。神経突起伸展因子のレセプターがニワトリ大脳のニューロンで発生初期にのみ発現し、同因子生産細胞がニューロンネットワーク形成期に著しく増加することを示す結果を得た(三木)。胎仔から生後10数日のラットの中隔野のニューロンに対する神経生成長因子の作用を調査し、この因子が胎仔の場合はコロナージックニューロンを特異的に分化促進し、生後はその生存維持に作用することを確めた(畠中)。3.中枢神経の統合的活動-中枢カテコールアミンニューロン特にノルアドレナリンニューロン系は拘束ストレス、甲状腺機能抵下などに対し、抵抗あるいは適応する反応機構で重要な役割りを果すこと、同様に隆起・漏斗ドーパミン系が活性化され下垂体ホルモン調節を修飾することを示した(内村)。酵素抗体法による検出法を確立し、脳特異性クレアチンキナーゼおよびアルドラーゼC4のヒト各組織の分布を明らかにした(加藤兼)。