平成17年度の主な研究目的は、(1)岡山桃太郎伝説の舞台「吉備路」の文化財保存と観光活用に関する文化政策および各関係主体(行政・文化産業・地域住民・観光客)の認識・活動・相互関係等のより詳細な実情の把握、(2)「吉備路」イメージの形成と桃太郎伝説の活用に関する資料収集・分析、(3)口承伝承の観光活用に関する他の事例との比較・分析、であった。平成17年度の研究実績は、以下の通りである。1.研究調査1)聞き取り調査:岡山県・岡山市等の文化財保護と観光推進の各行政担当機関(文化財保護と観光化に関する方針・具体的活動)、観光関連の民間団体(観光産業の状況)、「吉備路」観光客と地域住民(桃太郎伝説への認識、観光行動やその影響など)への聞き取り調査を行った。2)文献調査:桃太郎伝説の浸透と「吉備路」のイメージ形成に強い影響力を持った地元新聞、観光案内等について、昭和30年代以降のものを中心に、文献資料の収集・分析を行った。現地調査は、岡山県岡山市で、平成17年8月〔10日間〕、12月〔10日間〕、平成18年2〜3月〔10日間〕に行った。2.調査整理・成果発表上記の聞き取り調査・文献調査で得たデータは、関連の事例との比較を踏まえたうえで、(1)桃太郎伝説形成の歴史、(2)マスメディアの影響、(3)観光行政の変化、(4)桃太郎伝説の活用事例、(5)民俗文化の選択的活用、などの項目に整理、分析済みである。調査結果の一部は、「研究発表」欄の共著、雑誌論文の他に、岡山民俗学会平成17年度総会(「文化資源の活用と文化政策」)、日本民俗学会第56回年会(「多様性の中の地域性」)、第20回日本観光研究学会全国大会(「"地域らしさ"を売る」)で発表を行った。また、岡山市デジタルミュージアム開館記念「おかやまと桃太郎展」に関して、展示協力、展示解説映像作品への出演解説、フォーラムでの講演(「時代を超える桃太郎」)、を行った。
本研究の目的は一つには石井十次の岡山孤児院大阪分院(大阪事務所)の活動記録たる日誌を、石井記念愛染園(大阪市浪速区日本橋東)に出張して写真撮影し、その複写物によって原文の翻刻を行ない、成果を大学紀要に発表することで、明治末から大正初めの大阪の地における社会事業に関する第一次資料を公的に利用可能なものとすることであった。この点では、この弓年間の研究期間で2年度に亘り当該日誌の翻刻を研究代表者および研究分担者の所属する大学の紀要にて発表することが出来た。本研究のもう一つの目的は、上記資料を実際に利用して、明治末から大正初めの大阪の地における社会事業展開の実際の過程を解明することであったが、この点についても2篇の論考をまとめることが出来た。そこではまず第一に、事業展開における事業主とその手足として働くスタッフとの間の信頼関係が、ある場合(石井十次と光延義民)には毀損し、ある場合(石井十次と冨田象吉)には、事業主の没後も事業主の遺志を継承して精励していたことが判明した。また、事業展開の場を、大阪から朝鮮半島に求めることが当時広く模索されていたが、ある団体(岡山孤児院、時の事業主は大原孫三郎)は調査の結果進出を断念し、ある団体(加島敏郎の大阪汎愛扶植会)は同じく調査の結果、朝鮮総督府、東洋拓殖株式会社の支援のもと、進出を決断したが、この明治末から大正、昭和初期の過程を今回まとめることが出来た。ただ、昭和20年の植民地統治終了時に至る過程については未解明であり、今後の研究課題としたい。
1 0 0 0 低層雲微物理特性の日変化に関する研究
本研究では、主に衛星データを用いて、低層雲を対象に、その雲量、光学的厚さ、鉛直積算雲水量、雲粒有効半径の日変化の実態を明らかにし、変化のメカニズムを解明した。まず、静止衛星GOESデータを用いて雲特性の日変化を調べた。1997年7月のGOESデータに前述の雲解析手法(太陽反射法)を適用し、カリフォルニア沖の雲の様子を解析した。その結果、雲の光学的厚さは午前中から正午にかけて減少、その後夕方にかけて増加すること、一方雲粒有効半径は逆に午前中から正午にかけて増加、その後夕方にかけて減少することがわかった。雲の光学的厚さの日変化は一日の中で日射量の変化による大気加熱の時間変化などの要因に依るものと考えられる。また雲粒有効半径の日変化は粒子が時間とともに成長し、大きな粒子が重力沈降で落下し雲1頂付近には比較的小さな粒子が存在することも考えられる。また蒸発などの熱力学過程や衝突併合などの微物理過程など複雑な機構が関与しているであろう。太陽反射法では近赤外チャンネルによる水の吸収率の関係から雲頂付近の様子を見ているため、このような現象を捉えている可能性が示唆される。次に、NOAA/AVHRRデータを用いて、衛星の赤道通過時刻のずれを利用して日変化を調べた。全球平均した雲粒有効半径の変化は、昼から夕方になるにつれて海陸ともに粒径が小さくなっていることがわかった。この傾向は前節で述べたGOESデータを用いたカリフォルニア沖の雲の解析例とも一致する結果である。雲の日変化の地上観測については同じくカリフォルニア西部において行われた例があり、この研究では地上からマイクロ波放射計と日射計を用いて雲の光学的厚さと雲粒有効半径を推定しており、午後から夕方にかけて雲粒有効半径が徐々に減少していることがわかった。これも本研究と整合性のある結果である。
ハイテク産業での利用を中心に消費量が年々増加しているレアメタルによる環境汚染と資源としての枯渇防止を目的として、レアメタル還元・蓄積作用を有する特殊微生物の検索、それらを利用したレアメタル除去・回収バイオプロセスの構築を試みた。初年度は、セレン酸を元素態セレンに還元できるBacillus sp.SF-1株を利用したセレン含有廃水処理リアクターを構築し、1〜2mMの高濃度でセレン酸を含有する廃水を1日程度で元素態セレンまで還元できること、簡易な凝集沈殿処理や限外ろ過によって完全な処理・回収できることを示した。2年目には、SF-1株がヒ酸還元能を有することに着目し、ヒ素汚染土壌浄化のバイオレメディエーションプロセス構築の可能性を検討した。SF-1株は、ヒ酸塩還元に多様な炭素源を利用できる上、厳密な嫌気条件を必要とせず、有用な特性を持つことを明らかにした。また、ヒ酸塩、セレン酸塩、硝酸塩それぞれによって独立に誘導される別個の還元酵素を有する可能性が示唆され、セレン酸塩や硝酸塩が共存しても、ヒ酸塩還元が阻害されないことを明らかにした。さらに、同株が多様な固相中のヒ酸塩を還元できることを実証した。最終年度には、ラボスケールの回分式スラリーリアクター実験を行い、高濃度の菌体植種が不要であること、ヒ素溶出量が攪拌速度の影響をほとんど受けないことを明らかにした。これより、スラリーリアクターより低コストでの処理ができる連続式土壌充填カラムリアクターによってモデルヒ素汚染土壌浄化試験を行った。流入培養液の水理学的滞留時間1日の運転で、リン酸塩溶液による土壌洗浄と組み合わせることで300mg-As/kg-soil程度の汚染土壌を土壌含有量基準以下まで浄化できた。これら一連の研究により、微生物還元・蓄積作用を利用したヒ素汚染浄化・回収技術構築の可能性を示すことができた。
難解と感じる一般ユーザのパソコンの使用感は,アプリケーションの使用方法や機器操作自体の難解さよりも,ファイルシステムなどのコンピュータ特有の空間の概念を表現しているインターフェースに対する違和感が相当すると考察し,ユーザが老人あるいは高齢者である場合に適用してその改善の余地を検討した。現実とファイルシステムとの空間の概念の相違を違和感なく吸収するのに貢献するツールは,機器と人間との相互の情報のやり取りを実現する対話型のインターフェースである。現在のインターフェースは,情報の入力側と出力側に分類すると,入力側としてキーボード・マウス・トラックボールや比較的最近のものとしてタッチスクリーン・音声入力といったデバイスがあり,出力側としてGUI・CUI・音・光・震動といった発信器などが既に普及しているものとしては存在する。アプリケーションの設計において,主として上肢の機能が低下した身体障害者・視力・聴力の低下した知覚障害者を使用するユーザとして想定したが,現在の主流であるGUIまたはCUIでは,低下したある能力に対処して搭載した機能は他の障害に対して対処できない。これは複数の機能の低下した高齢者においては,機能面でユーザのニーズを満足させる見込みがほとんどないという結果になった。一方で,高齢者にとっては可能な限り単純化された,操作に迷うことのないインターフェースが求められた。ここにも,複数の機能を搭載しより複数なインターフェースを備えるアプリケーションでは,高齢者にとって円滑に操作できる見込みが低下するという矛盾を抱えた。
複数のモダリティからなる情報が同時的、あるいは継時的に提示される時、学習者はどの情報モダリティで与えられる情報を取捨選択するのかという問題、すなわち学習者の認知的な情報処理過程については、これまで組織的な研究がなされてこなかったテ-マである。本研究によって得られた主な成果を以下に記す。1.映像教材の情報処理過程、特に映像と音声の交互作用過程を調べるための方法論的検討を行った。映像教材が学習者に取込まれていくプロセスを、その入力段階において測定するためにアイカメラを利用することを試みた結果、アイカメラで測定される映像の見方が学習者の理解を反映することを示唆するものであった。2.映像と音声の時間的タイミングを実験的に操作して、音声が映像に先行する教材と後行する教材及び同時に提示される教材を作成した。先行と後行のどちらが理解を阻害するかを調べた結果、音声の後行がより理解を阻害するという知見が得られた。映像情報の理解が音声情報に大きく依存していることを示唆する結果である。3.比較的授業に近い場面におけるアプロ-チとして、LL教室のレスポンスアナライザを用いた測定システムを開発した。教材を提示しながら学習者に質問を行い、それに対する回答をアナライザとそれに接続したマイコンにより測定、収集、蓄積するシステムで、これにより時々刻々の学習者の変化を追跡することが可能になった。4.マイコンのグラフィックス機能を利用して、図学授業における説明図を板書図やOHP図に代わる形で提示することを目的として、そのCAI教材化を試みた。開発した教材内容は次のものである。(1)角錐・円錐・角柱・正多面体、線織面等の立体の投像及び直線と各種立体の交点、多面体同士の相貫、曲面体同士の相貫。(2)三角錐・円錐・傾斜三角柱・傾斜円柱・球・ねじれ面・傾斜六角柱等の各種立体の展開図及び測地線の作図。
1 0 0 0 眼球運動時における視覚・運動情報統合過程の時間特性の解明
人間の視覚において、眼球運動によって網膜像が変化しても安定した空間が知覚されることを「位置の恒常性」と呼ぶ。位置の恒常性を実現するためには、外眼筋の固有受容感覚や運動指令の遠心性コピーなどに基づいた眼球位置情報と、網膜からの視覚情報を適切に統合する必要がある。我々の日常生活において、位置の恒常性のメカニズムは正しく機能しているように感じられる。しかし、実際にはサッカードと呼ばれる随意的な眼球運動時に瞬間提示された物体が実際に提示された位置と異なる位置に知覚されるという錯視が起こることが知られている。では、人間の位置の恒常性のメカニズムが実際にはどのようなものであり、なぜ日常生活においてそのメカニズムが正しく機能するのだろうか。これらの疑問に関して、本研究ではサッカード実行直前に瞬間提示された図形がどのような形に知覚されるかを心理実験によって詳細に検証した。それらの実験の結果、「サッカード実行直前に瞬間提示された図形の形状知覚はサッカードに伴う位置の錯視の影響を受けない」という先行研究の結果がKanizsaの主観的輪郭図形の知覚については当てはまらないことが明らかになった。この結果より、サッカードに伴う位置の錯視はKanizsaの主観的輪郭図形の知覚に時間的に先行することが示唆された。また、Kanizsaの主観的輪郭図形の知覚を含む高次の形状知覚処理過程は、網膜からの視覚情報をそのまま利用しているのではなく、眼球運動情報と統合された後の視覚情報を用いていることが示唆された。
1 0 0 0 留学生の日本語能力測定のためのテスト項目プールの構築
本研究の特色と意義本研究は、テスト開発過程に不可欠なテスト理論(「古典的テスト理論」と「項目応答理論」)を導入し、統計的分析を加えることによって、これまで日本では認識の低かった試験問題の精度を向上させられる実証的研究を行い、項目プール実現化へ向けての基盤研究を行った。また、テスト開発における項目プール化は、日本ではほとんどそのための研究が行われておらず、本研究を通して得られた知見は、今後のテスト開発の新たな方法として、具体的な形で多くの大学等で応用できるものとなった。本研究を通して開発したシステムは、次のような5つの機能を持つものである。(1)蓄積機能:作成した問題項目を、コンピュータ内に蓄積し、保存することができる。また、問題項目のほかに、過去の試験結果のデータや項目分析結果も蓄積できるので、将来の問題項目作成を効率よく行うことができる。(2)抽出機能:出題領域や評価対象領域、また困難度などの条件に基づき、必要な数の項目を抽出して試験問題を構成・作成することができる。(3)組み替え機能:抽出条件が同じでも、設問の組み合わせや選択肢の組み合わせが可能となるので、異なる試験問題を作成することができる。(4)加工機能:蓄積・保管されている試験や問題項目を、測定目的に応じて編集・加工・削除することができる。また、既に蓄積されている項目を基礎に、全く新しい問題項目を作成することができる。(5)製版機能:抽出された問題項目を、パソコン上でレイアウト・編集ができる。
- 著者
- 有光 敏彦 JIZBA Petr
- 出版者
- 筑波大学
- 雑誌
- 特別研究員奨励費
- 巻号頁・発行日
- 2002
特に力を入れてこの1年研究したものは,レニー情報エントロピーの物理的な基礎付けとそれに関連する重要な問題である[1-3]。最近盛んに議論されているレニー統計に関わる問題に,種々の定量的な観点を提供した.論文[1]では,観測可能性の問題とそれと密接に関わっているレニー・エントロピー(RE)の安定性の議論を行った。REを観測不可能としてしまう条件(レッシェの観測可能条件)はあまりに狭すぎ,実際,多くの標準的な物理量(例えば,感受率,相関長,自由エネルギー)がレッシェ条件を満たさないことになってしまうことを示した。その上で,「これらの臨界点を持つ物理量は,状態空間中の臨界点ではそめ寄与の測度がゼロである」とする,より直感的な観測可能概念を提供した。REの場合,状態空間はすべての可能な統計で構成された空間であり,その測度はバータチャリヤ測度である。臨界点(つまり,分布そのもの)が(超)希少事象に対応し,実際その測度がゼロであることを証明した。「ハゲドロン相転移が自然界に存在するか」,また「ハゲドロン臨界温度が現実的(観測可能)な量か」という現在盛んに議論されている問題にとって,REの観測可能性はたいへん本賛的で重要なものである。論文[2,3]では,繰込みの問題を扱った。そこでは,独立な情報の加法性と平均の準線形性を満たすミニマル繰込みの処方を堤供した。得られたREは,発散に関わるカルバック・リブラー測度(ネゲントロピーとも呼ばれる)そのものであることを直接示すことができた。エントロピー指数αの物理的な意味を知るために,マルティフラクタル構造を持つ系を調べた。このような系はたいへん重要で,しかも非常に多数の例が存在する。乱流,パーコレーション,集団拡散系,DNA列,財政,ストリング理論などがその例である。ヴィルダー・スティルテュス再構成理論を利用して,(マルティ)フラクタル系の「完全」な情報を得るためには,すべてのオーダーのREを知る必夢があることを示した。さらに,離散的事象や単純な測度空間(例えば,D^d)に対しては,シャノン・エントロピーの寄与が他のREの寄与を凌駕していることを証明した。マルティフラクタル上でシャノン・エントロピーを最大化することは,マルティフラクタル構造を陽に引き合いに出さずにREを直接最大化するとこと同等であることを,最大エントロピー(MaxEnt)の観点から示すことにも成功した。
1997年以来、高病原性鳥インフルエンザ(H5N1)ウイルスは東南アジアを中心に発生し続けている。160人を超える人々がこのウイルスによって感染・死亡しているが、人間同士の感染の発生は稀である。この事実は、新型ウイルス発生・世界流行の可能性に関与する基本的な問題を提起している。鳥由来のH5N1ウイルスは、鳥型のウイルスレセプターを欠くと思われる人間に、なぜ、効率的に感染・増殖が可能なのであろうか?また、人間同士での感染を制限する分子学上の障壁は何であろうか?私達は、前年度に、高病原性鳥インフルエンザウイルス感染患者から分離された1つのウイルス株が、鳥型・人型の両方のシアル酸(インフルエンザウイルスレセプター)を認識する性質を有することを報告すると同時に、宿主側要因として、人間の呼吸器組織に分布するシアル酸の性状を報告した。本年度、更に、1918年に流行したインフルエンザウイルス(スペイン風邪)の生物学的性状の特徴づけを行い、病原性の獲得機構を解明した。また、ウイルスRNA合成酵素(RNAポリメラーゼ)における点変異の、ヒト細胞での増殖における生物学的意義、同変異に感受性を示す哺乳動物を用いた生物学的意義付けを行った。つまり、この変異はヒトを含む感受性細胞においてウイルスポリメラーゼ活性を上昇させ、ウイルスポリメラーゼ活性の上昇は感染個体内での一次増殖部位におけるウイルス粒子生産量を増加させる。一次増殖部位におけるウイルス粒子生産量の増加は他の感受性組織への二次的な播種の効率を増加させることが判明した。私達の研究成果はいずれも、今後の鳥インフルエンザウイルスの病理発生機序解明の主軸となる結果を提示している。
1 0 0 0 超微細繊維体自己組織化構造センサによる貝毒迅速検出
貝毒(下痢性)を惹き起こすオカダ酸を、抗原抗体反応を利用し、非標識で動作するバイオセンサで検出した。また、予備実験として同センサによりがんマーカーのCEA(癌胎児性抗原)を検出した。・バイオセンサの作製:平成17年度に作成したトランジスタ型センサから操作が容易でより安定して動作するダイオード型センサを作製した(特許出願済)。・検出法:センサのシリコン基板表面の酸化膜上に微細な電極を作製し反応場とし、抗体を固定化(物理吸着)し、ターゲットの抗原を滴下する。抗原抗体反応進行に伴い、ダイオードの電流・電圧特性を比較すると、反応の進行レベルに加え、動的特性がターゲットの濃度に依存して規則的に変化する。標準サンプルから検量線を作成すればターゲットを定量することができる。・効果:本研究は貝毒の抗原抗体反応の検出を非標識で行った最初の研究と思われる(従来、検出にはマウステストが行われているが、近年ELISA法による実験の成功例がある)。オカダ酸のような微小な分子が非標識で検出されたことは重要な発見である。尚、使用したバイオセンサは構造が簡素で、低電圧で安定動作し、操作が容易である。他の抗原抗体反応(CEA検出)にも応用できるが、可能性として酵素反応やDNAハイブリダイゼーションにも用いることができ、応用範囲が広い。・新発見:反応場上の抗原と抗体が形成する薄膜の動的電気伝導特性が変化することから、反応に伴い抗体の分子構造(水を含む)の大きな変化(conformal transition)を伴う電子状態の変化があることが予想される。このため、今後、細胞やウイルスなどの大型ターゲットの電子状態計測や細胞シリコン融合素子への応用が期待される。課題:(1)検出感度を他の検出法と比較すること(サンドイッチ法(ELISA)で検出できず)。(2)抗原抗体反応に要する時間の短縮。(3)夾雑物のある環境における検出実験。
本研究では,Webコンテンツの中から製造業における技術ドキュメントに焦点を絞り,工業製品に関する工学知識の融合とオープンな相互運用を実現する実用的な枠組みを開発することを目的とした.製造業の現場において爆発的に生産されデータベースなどに格納される工業製品関連知識の,記述コンテキストや独自概念体系への暗黙的依存性を,人工物に関する基盤的なオントロジーを核とした融合とオープンな相互運用性によって解決することを目指した.特に,平成18年度においては,製品ライフサイクルにおける製造と使用のフェイズに注目し,製造プロセスモデル,機能発揮プロセスモデル,ユーザ使用プロセスなどの関連性をプロセス間関係として捉え,オントロジー工学的に考察することを行った.まず,人工物の製品機能発揮プロセスと製造プロセスについて,両者の関係を,機能発揮の主体である人工物製品が製造プロセスの客体としての役割を果たすという役割(ロール)の違いとして定式化した.一般的なプロセス間関係を捉え,その特殊化として定義した.さらに,情報学研究で扱ってきた不具合プロセスとの関係を同様に定式化し,さらに関係を一般化した.また,ユーザ操作プロセスモデルとの関係性を分析し,ロールモデルとしては分散化されることを明らかにした.これらをまとめて,人工物関連プロセスの統合的モデル枠組みを構築した.また,それを支える人工物プロセスオントロジーを概念的に構築した.プログラム実装については,アノテーション枠組みの基礎的検討に加え,3次元的な人工物プロセス統合モデルビューアのプロトタイプを開発した.また,機能に関する一般オントロジー(一般機能オントロジー)を既存の機能定義をマッピングするための「参照オントロジー」として用いて,他の概念体系との具体的なマッピングとモデル構造の変換について検討した。
1 0 0 0 人物顔写真の対称度高速計算法
人物の顔写真の対称度を測定するため、まず顔の軸を水平方向(行方向)に対して直角になるように回転させる。これはアフイン変換によりごく簡単に行えるが、回転を行うことにより画像サイズからしばしばはみ出して消失される部分が出るため顔の重心を画面の中央に移動させ、この重心を中心に回転を行った。これにより軸の回転に対する問題はほぼ解決できた。次にこうして回転させた画像の一次元フーリエ変換を必要な全行に対して行いその実部のみを2乗し、虚部をゼロとしたもののフーリエ逆変換を行う。この段階で画像の各行毎の水平方向一次元関関数が得られたことになる。このときフーリエ実部のみの逆変換(real part-only synthesis)の相関であるから原画と左右折り返しの画像との相互相関を自動的に計算していることになる。各行の原点での値(第1列目の値)はreal part-only synthesisから得られる2重画像(原画と折り返し画像)のその行のみでのエネルギーを表し、第2ピークが求める相互相関値となっている。従って目の部分、鼻の部分、また口の部分のみの関係した行のみを縦方向(列方向)に和をとることだけで局部対称性が求められる。さらにすべての行を足し合わせると顔全体の相関となり全体像の対称度が求まる。従って、初期値として目、口、鼻など必要な部分の行番号を入力しておけば、上記一連の処理は瞬時にして完結する。70人の学生に協力してもらい顔写真をディジタルカメラでコンピュータに取り込みこれらの処理を行った。平均処理時間は2.79秒であった。本年度科研費によりほぼ本テーマを完全遂行できたことに感謝するとともに、来年度からは影の消去及び3次元立体回転へと展開していきたい。
本補助金による2年度にわたる集中的な研究によって西南日本沖(南海トラフ陸側斜面)の海底湧水帯の位置が精密に同定され、その実態がはじめて詳しく解明された。シロウリ貝群集が湧水帯上に集中して生息することは1985年のKAIKO計画においてすでに推定され、世界の他海域(バルバドスやオレゴン沖)でも証拠が挙がっていたが、今回現場での海底下鉛直温度勾配測定によって1年数mに及ぶ湧出水がシロウリ貝群集直下の径1m程度の範囲に集中して存在することが明瞭に示された。この湧出水はやや、深部からもたらされたメタン、硫黄等を含み貝の生育を助ける共生バクテリアの餌となると共に、酸素に富んだ表層間隙水により酸化されて炭酸カルシウムをつくり、周囲の堆積物の間隙を埋めて堆積物を固結させる働きをすることがわかった。湧水帯が集中する海溝付加帯の変動前面(水深3800〜3600m)でも1m弱の軟い堆積物の下に固化した砂泥の存在が推定され、海底にもいくつかの堆積物チムニ-が顔を出していることが曳航テレビと潜水船で観察されて試料採取にも成功した。この地点では3ケ月にわたる地殻熱流量と海底電位差の連続測定が行われ、有意な時間変動を検出している。一方、変動前面の上方に当るバックスラスト域(水深2000m)では小さなシロウリ貝群集が発見されスラストに沿う小規模の湧水が推定されるが、それ以外の海底には貝殻を含む固結した堆積物が露出し侵食を受けていることが判った。前面域で堆積し固化したものがしだいに上方に押し上げられて一部が露出するがほとんど地層内にとり込まれて行く一連の過程が1地域で観察されたことになり、プレ-ト沈み込みに伴う海溝付加帯の生成と成長についてこれまで古い地質時代の地層について推定されていたできごとが、現に海底で起こっているようすをありのまゝにとらえることができた点で日仏協力KAIKO-NANKAI計画の一環としても価値の高い成果である。
1 0 0 0 OA 一分子生理学による生体分子機械の動作機構の解明
1 0 0 0 オウギガニ科有毒ガニが保有する麻ひ性貝毒関連未知成分の分離・同定
本研究では、石垣島産ウモレオウギガニZosimus aeneusより麻ひ性貝毒関連の未知の2成分を分離し、それぞれsaxitoxin(STX)およびneosaxitoxin(neoSTX)のcarbamoyl-N-hydroxy誘導体であることを明らかにすることができた。その概要は以下のとおりである。1990年から1991年にかけて沖縄県石垣島川平湾周辺のリ-フ上で採取したウモレオウギガニ31個体の付属肢および頭胸部外骨格900gを試料とした。塩酸酸性80%エタノールで毒を抽出し、ジクロルメタンで脱脂後、活性炭処理、Bio-Gel P-2およびBio-Rex70カラムクロマトグラフィーにより順次精製し、“STX画分"を得た。本画分につき、さらにBio-Rex70カラムクロマトグラフィーを繰り返し行ない、最終的に既知成分であるSTX、neoSTX、decarbamoylSTX、decarbamoylneoSTXに加え、2つの未知成分(以下BR-1およびBR-2と仮称)を分離した。BR-1、2の収量はそれぞれ、2.4および1.9mgで、マウスに対する比毒性は1,400および1,700MU/mgと測定された。これらは、電気泳動分析においてRm値0.63、0.94に黄緑色ないし青色の蛍光スポットを、HPLC分析において保持時間10.2、16.9分に単一ピークを、さらにESIマススペクトル分析においてm/z332、316に分子イオンピーク(M+H)^+を与えた。以上の知見に加え、^1Hおよび^<13>CNMRスペクトルを検討した結果、BR-1、2はそれぞれ、neoSTXおよびSTXのhydroxycarbamoyl体であることが推定された。このことを確認するため、BR-2を酸加水分解に付したところ、decarbamoylSTXを生成した。加えて、BR-1、2はともにFeCl_3と反応し、ヒドロキサム酸(RCONHOH)に特異的な紫色を呈した。以上の結果から、これらの2成分はそれぞれ、carbamoyl-N-hydroxyneoSTXおよびcarbamoyl-N-hydroxySTXであると結論した。
1 0 0 0 OA 超高感度磁気センサを用いた超低磁界NMR資源探査システムの構築
核磁気共鳴(NMR)は静磁場中で原子が固有周波数の磁気エネルギーを吸収・放出する現象で、これを利用した地中の石油貯留層を探査する地下資源探査システムの研究開発に取り組んだ。rf-SQUIDに結合したシステムを作製し、地磁気レベルの低磁場を用いてプロトン1^HのNMR信号の計測を行なった。実験の結果、1^Hのピーク信号が確認でき、このときのSN比(信号対雑音比)は7以上の良好な結果を得ることができた。よって、地磁気中の1^H-NMRを計測可能なSQUID地磁気NMRシステムの基礎を構築することができたと考えられる。
要約:治療抵抗性の気分障害者に抗うつ薬に加えて甲状腺末を併用投与すると抑うつ症状が改善する事をしばしば経験する。これは両薬剤の併用が抗うつ作用を増幅した結果と考えられる。このような抗うつ作用の増幅の機序を明らかにするために、ラットにデスメチルイミブラミン(DMI)とレポチロキシンナトリウム(T_3)を併用投与したときの動物行動、脳内アミンおよびβ受容体、セロトニン(5HT)2A受容体について調べ検討した。対照群、DMI群、T3群、DMI+T3併用群の4群間で比較検討した。薬物の投与は単回(DMI 30mg/kg,T3 1mg/lkg)、反復投与(DMI 10mg/kg,T3 100μg/kg)7日間とした。DMI+T3併用群についての結果は、強制水泳テストで7日間の併用薬投与でのみ有意な無動時間の短縮(59%に減少)を認め、抗うつ作用の増幅作用を裏付けるものであった。その時の脳内アミンの変化は前頭前野皮質(PF)でノルアドレナリン(NE)の有意な増加、ドーパミン(DA)代謝回転の亢進、海馬(HIP)で5HT代謝回転の亢進を示した。反復東予によるβ受容体の変化はDMI群で従来報告されているようにPF,HIP,視床下部(HY)で有意な結合量の減少を示したが、T3群はPFで有意な増加を示し、併用薬群はいずれの部位でもその中間値を示し対照群との差を認めなかった。5HT2A受容体をは7日間の併用薬反復投与群でPFで結合量の減少を示した。この時、T3群も減少を示したが、DMI群では変化なくT3がその効果を高めたと考える。従来の抗うつ作用機序とされるβ受容体、5HT2Aの減少が言われているが、今回の結果は必ずしも一致するものではなかった。アミンおよび受容体の変化を主にPFで認めたことから抗うつ作用の責任部位の一部はPFが担っており、そこではDA,NE,5HTニューロンが相互に係わっている可能性を示唆した。
タンパク球状ドメインは、10-40残基ほどの長さのフラグメントがつくるコンパクトなサブ構造=モジュールの組み合わせにより構成されている。モジュールの境界と遺伝子上のイントロン位置の対応から、モジュールが固有な構造を持つビルディングブロックとして組合わさることによりタンパク質は進化してきたと考えられている。モジュールがビルディング・ブロックとして固有な構造を持ち得るためには、モジュール内の相互作用がバランスしていること、すなわち、その構造は力学的に安定であることが必要である。本研究では次の問題:1)モジュールの構造の力学的な安定性は多くのタンパク質でも成り立つのか? 2)モジュールの構造の力学的安定性の要因は何か? を明らかにするために、つぎの2段階の計算機実験を行った。1)4つの折りたたみの型:α型、β型、α/β型、α+β型のタンパク質の代表として、ミオヘムエリスリン、免疫グロブリン、フラボドキシン、リゾチームおよびバルナーゼのモジュールの力学的安定性の分子動力学計算。2)原子間相互作用である静電相互作用、水素結合を仮想的に除いた計算機シミュレーションにより、モジュールの力学安定性への各相互作用の寄与を調べた。その結果、上記のタンパク質のモジュールの7割は1ナノ秒の間ネイティブ構造に近い構造を保持した。このことから、モジュールの力学的な安定性は一般的に成立すると考えてよいことが判った。次に、力学的に安定なモジュールの酸性、塩基性アミノ酸の電荷を中和し、さらに、水素結合も除いた、仮想定な状態においても、それらのモジュールの約7割は、安定であった。このことは、一つ一つは弱いファンデルワールス相互作用によって、モジュールの力学的安定性の大半が担われていることを示している。モジュールはコンパクトな構造単位として定義されたが、コンパクトであることは、それが、タンパク質進化の単位としてのビルディングブロックであるための物理化学的要請であったことを、この結果は示している。