大学での研究Pick Up

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  人間はどうやって味覚を感じるのか？　わかってきた味覚のメカニズム

  日本女子大学 家政学部 食物学科 准教授 太田 正人 先生

  人はどのように味を感じるのか

  味覚には甘味・酸味・塩味・苦味・うま味などがあり、人間は主に口の中でこれらの感覚を味わっています。味をこのようにいくつかの要素に分けて考察したのは、紀元前350年頃の古代ギリシャの哲学者・アリストテレスですが、なぜ人間がこれらの基本味を感じるのかについて分子レベルで解明されたのは、1900年代末のことです。
  人間の口の中の細胞の表面には、レセプター（受容体）と呼ばれるタンパク質があり、甘味には甘味の、酸味には酸味のレセプターがあります。塩味、苦味、うま味、脂味などのレセプターもそれぞれ存在します。これらのレセプターは、自分が受け持つ味の要素が口の中に入ってきたときにそれと結合し、その情報を脳に伝えます。それによって、人間は味を認識するのです。

  口の中以外にもある味覚のレセプター？

  しかし、これらのレセプターは口以外にもあることがわかってきました。例えば、苦味のレセプターは、鼻の中の繊毛上皮や胃などの平滑筋にもあります。苦味のある物質はしばしば毒性をともないますから、鼻の中の繊毛上皮は、苦味物質をブロックしていると考えられます。胃の平滑筋にあるレセプターも、毒物を排除する役割を果たしているのです。ほかにも、味覚に関するレセプターは体のあちこちにあり、さまざまな生理機能を担っています。

  「好き嫌い」には理由がある？

  これらのレセプターが受け取った情報を脳に伝える「味覚の伝達物質」についても、研究が進んでいます。例えば、幼児が突然、食べ物を選り好みするようになることがありますが、それは単なる「わがまま」なのではなく、味覚の伝達物質の働き具合によるのです。同様に、甘い物を食べ過ぎるという行動も、甘味レセプターとその伝達物質の働きとの関係が考えられます。こうした味覚のメカニズムの解明がさらに進めば、嫌いなものをおいしく食べる方法や、食べ過ぎを防ぐ有効な方法を科学的に構築できるかもしれません。この分野の研究はまだ始まったばかりです。

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  生活をやさしくサポートする、新しいAIの可能性

  愛知産業大学 造形学部 スマートデザイン学科 教授 伊藤 庸一郎 先生

  新しいAIのキーワードは「やさしさ」

  AI（人工知能）と聞くと、クルマの自動運転などを思い浮かべる人が多いでしょう。そうしたAIとは一線を画す新しいAIが登場しつつあります。それは、一人ひとりに寄り添う「やさしいAI」です。生活に溶け込んでユーザーをモニタリングしつつ、健康、趣味、コミュニケーション、エンターテインメントなど、毎日の暮らしのあらゆる場面で、その人に合ったサポートをするのです。人とAIの関わり方がガラリと変わります。

  人の暮らしをまるごとサポート

  心地よい目覚めに導くためにやさしく起こす時計は、その人に最適のタイミングを見つけ、IoT（モノのインターネット）で連動して部屋の窓をそっと開け、さわやかなそよ風で目覚めを促します。朝の身支度では、その日の気温や気分、予定などのニーズに合わせてコーディネイトを提案したり、ヘアアレンジやメイクをシミュレーションしてくれます。出かける際にはタクシーを手配したり、「銀行へ行くなら、この店にも行ってみては？」などと外出をサポートします。帰宅したときに玄関で鍵を落としたら、「落としたよ」と教えてくれます。テレビを見てくつろごうと思ったら、お気に入りのタレントや気になる情報に関する番組をおすすめしてくれます。このように、一人ひとりの行動を予測して必要な行動を考えるのが、「やさしいAI」の最大の特長です。

  スマートデザインは2つのデザインのマリアージュ

  こうした「やさしいAI」は2つのデザインによって産まれます。AIはモノに命を吹き込むような機構なので、機械やソフトがうまく働くことを考える「機能のデザイン」がまずひとつです。そして、使うのはやはり人間なのだから、人間が何を欲しているかをよく知ろうという「人間中心なデザイン」がもうひとつです。この2つのデザインをマリアージュしたものが「スマートデザイン」です。そして産まれるモノが、人をよく理解して「ごきげん」を生む製品になれば、スマートデザイン成功なのです。

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  長寿をかなえる食生活研究に貢献する、小さな線虫

  大阪市立大学 生活科学部 食品栄養科学科 准教授 中台 枝里子 先生

  花形モデル生物の線虫「C.エレガンス」

  「線虫」といっても昆虫ではありません。その正体は土の中で暮らす細長い動物です。線虫「C.エレガンス」の姿形はヒトと全く違いますが、ヒトと同じように口からモノを食べ、腸で消化吸収し、肛門から排泄する機能をもっています。また、ヒトの脳にあたる神経環という器官があり、学習行動をします。これらのことから、線虫はさまざまな生体メカニズムを研究するためのモデル生物として活用されてきました。また線虫は全長1mmほどの無色透明の体をしているため、体内の変化がよくわかり培養も容易なことから、多細胞モデル生物の花形として重用されています。

  線虫で食品成分と老化の関係を探る

  1998年には、線虫C.エレガンスを用いて多細胞生物としては初めてすべてのゲノム解読が完了しており、遺伝子解析をはじめ高次な生命現象の研究に使われています。また線虫の寿命は3週間と短いため、食品成分が老化に及ぼす影響についても短期間で科学的に検証できるのです。
  その一環として、古くから体に良いとされてきたヨーグルトなどに含まれ、プロバイオティクス（宿主に良い作用をもたらす生きた微生物）の代表格である乳酸菌が加齢時の健康にどのような影響を与えるのか、線虫を用いた実証的研究が進んでいます。

  乳酸菌やビフィズス菌、食品因子の作用

  研究の結果、線虫が通常餌とする大腸菌を与えたグループに比べ、数種の乳酸菌を与えたグループは寿命が延びました。またビフィズス菌を線虫に投与すると、老化にともなう運動機能低下の抑制がみられ、寿命が延びることもわかりました。線虫に遺伝子操作を施した実験により、これらプロバイオティクスの抗老化メカニズムが明らかになりつつあります。
  また、ゴマに含まれるセサミンは、線虫の生体内をあたかも食餌制限のような状態にして長寿効果を発揮している可能性があるとわかりました。ヒトの健康や長寿をかなえる食品科学に、小さな線虫が大きく役立つ日も遠くはないでしょう。

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  「ライフスタイルに寄り添う栄養指導」ができる管理栄養士をめざそう！

  帝塚山大学 現代生活学部 食物栄養学科 教授 石塚 理香 先生

  病気の治療に栄養指導は不可欠

  国家資格である「管理栄養士」の仕事は、栄養士法という法律で定められています。その一つに、傷病者に対する療養のための栄養指導があります。いうまでもなく栄養と健康には密接な関わりがあり、ある栄養素のとり過ぎや不足が発病につながることがあります。また、肝臓病や腎臓病でその機能が低下すると、特定の栄養素が身体に悪影響を及ぼすことがあるため、専門家による食事療法や栄養指導が必要になるのです。病院には管理栄養士がおかれ、入院患者に提供する給食の栄養管理や退院後の食事選択にも役立つ栄養指導を行っています。

  広く正しい知識を持ち、実践応用力も必要

  一口に病気にかかった人のための栄養指導といっても、「腎臓病の人」と「糖尿病の人」ではその内容が違います。管理栄養士は、身体の正常な構造や機能、栄養素と病気の関係といった病気の成り立ちもきちんと知っておかなければ、なぜ、一日にとれる塩分やカロリー、たんぱく質の量が決まっているのかなどを患者さんが納得いくように説明できません。また、いくら治療に効果的でも、単に塩分などを減らしただけの味気ない献立では食べてもらえません。だしのおいしさで風味を補ったり、調理方法の工夫で食感を変えたりする実践的な調理技術も、管理栄養士には求められます。

  その人のライフスタイルに寄り添った提案を

  例えば、糖尿病は「身長の割にカロリーの高い食事をして運動をしない」という生活習慣が大きな原因ですが、管理栄養士は「治療のために食事制限をして運動してください」と、患者さんの嫌いなことを指導する立場です。教科書通りの指導だけでは、反発を招くこともあるでしょう。もし患者さんが残業続きで自炊や運動する時間のない生活をせざるをえないなら、「外食ではバランスのとれた和定食を食べるようにしましょう」「通勤の一駅だけ歩くようにしましょう」と、その人のライフスタイルに寄り添った提案型の指導をして徐々に意識や行動を変えてもらい、健康な状態に導くのが優れた管理栄養士なのです。

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  人にやさしい「人間情報学」が開く未来

  奈良女子大学 生活環境学部 情報衣環境学科 教授 才脇 直樹 先生

  「心」を知ることの重要性

  私たちの日常生活を支える要素技術の一つに、人と機械の関わりを考える「ヒューマンインタフェース（HI）」があります。誰もが使いやすく適切に応答するスマートなシステムを実現するためには、単にモノ作り技術に精通するだけでなく、人間の五感や思考がどういうものなのかや、デザインの原理を理解するための学際融合的な研究が重要です。
  例えば、外界からの刺激に対する感覚や思考を情報処理の観点から考えるには認知心理学、それらに人間が反応する仕組みを調べるには医学や生理学、脳科学といった専門分野がありますが、これらの知見を生かし、目的に応じた学際的で自由なモノ作り研究に取り組めるのがHIの醍醐味です。

  日常生活の質（QOL）を上げる

  一方、HIの技術を生かし、生活と密着した新たなモノ作り分野として立ち上がりつつあるのが「生活工学」です。例えば、2006年頃、センサと繊維を融合させたスマートテキスタイルを用いて、妊婦と胎児の心拍を測定できるIoT腹帯が開発され、医師が遠隔診療で見守れるデバイスとして、特許申請も行われました。また、介護施設で認知症の患者さんの食事やトイレ、運動などの回数を、においと振動で測り自動記録するシステムもあります。これは多忙な介助者でもケアプランを立てやすく、効率的なワークフローを実現できるように開発されました。さらに、異なるアプローチとして、紫外線計測アクセサリもあります。例えば、ヘアバンドに取り付けたセンサで計測した紫外線のマップをスマホに表示し、クラウドを通じて日焼けしない観光ルートを共有できます。

  必要になる文理融合的な発想

  このようなHIや生活工学の考え方を生かし、少子高齢化や地方創生、SDGsといった喫緊の課題解決と社会実装技術を研究するには、理系だけでなく文系的な発想や知識も必要となります。こうした研究領域を広くまとめて、「人間情報学」といいます。安心・安全・快適な未来を開く大きな可能性を秘めていることが魅力です。