hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵炎に関連する特異蛋白の病理生理的および臨床的意義の解明

同様の抗体を用いた免疫組織学的検討でPSP/reg蛋白は正常の膵腺房細胞に発現しているが、組織学的に軽度から中等度障害の慢性膵炎では発現が増加し、高度障害の慢性膵炎では低下する傾向がみられた。本蛋白は正常の膵管系に発現しないが、多くの膵管癌には発現するようになり、胃癌、大腸癌、胆道癌でも5060%に発現していた。以上より、血清PSP/reg蛋白値は高度な肝や腎障害の影響を受けるが、膵炎で高頻度に上昇し、従来の膵酵素に比して、勝るとも劣らない鋭敏な膵障害の指標になるものと期待される。また、本蛋白は各種消化器癌で癌化に伴い発現し、血清中にも5060%に異常上昇がみられる。一方、膵液中にPSP/reg蛋白値およびその総蛋白に対する比は対照群、非石灰化慢性膵炎、非石灰化膵炎、膵癌の各群に明らかな差異はみられず、膵液中のPSP/reg蛋白の測定には臨床的有用性は認められなかった。PSP/reg蛋白については,前年度にEIA法を確立して,その血清,膵液における動態について検討し,また,免疫組織学的に組織における発現も検索したが,さらに,症例を増やして,PSP/reg蛋白値測定の臨床的意義を増補した。今年度は,主にpancreatitis-associated protein(PAP)について検討をすすめ、以下の成績を得た。1,ヒトの消化器良性疾患,各種消化器癌においてin situ hybridization(ISH)とRT-PCRにより,PAPmRNAの検討を行った。ISH法でPAPmRNAは小腸以外で発現はみられず,胃癌10%(6/60),大腸癌21%(6/28),膵癌20%(1/5)に陽性であった。また,RT-PCR法でも小腸以外に正常組織での発現は認められず,胃癌38%(3/8),大腸癌83%(5/6),膵癌33%(1/3)に陽性であった。これらの癌におけるPAPmRNAの発現は癌細胞の脱分化現象を反映した異所性産生と考えられる。2,ラット自然発症慢性膵炎(WBN/Kob)において4週毎血清と膵組織を採取し,PAPの動態を検討した。組織学的に12週で間質の炎症性変化,腺維化,腺房細胞の脱落などがみられるようになるが、この様な所見の見られない8週で既にPAPmRNAの発現が認められ,明らかな組織学的変化に先行してPAPの発現することが示唆された。また,膵炎に有効といわれている柴胡桂枝湯投与群では,組織学的に膵炎の変化は極く軽度で,PAPmRNAの明らかな発現は認められなかった。以上より,PAPの動態は慢性膵炎の早期発見や治療効果の指標になりえる可能性が示唆される。3,PAPcDNAを組み込んだプラスミッドを大腸菌に導入し,PAPリコンビナント蛋白の作成に成功した。今後,これを免疫原として,モノクローナルおよびポロクローナル抗体を作成し,それを用いたEIA法を開発して,血清および膵液における動態を明らかにする。また,同様に免疫組織学的検討をすすめる予定である。
サ-ボモ-タを用いた小型振動制御系の実現とアクティブ制御への応用

地震時の構造振動のアクティブ制御の名のもとに従来なされてきた研究は、主に数値計算であり、それらの多くは、制御系の本質的な制約条件であるアクチュエ-タの能力限界(パワ-の限界および作動時間の存在)を適切に扱っていない。本研究はこれらの要素の影響を詳細に検討することを目的として実施された。この目的のために、一方ではこれらの制約条件を考慮して最適化をすることができる数学モデルを作成するとともに、これと並行して、比較的単純でしかもこれらの制約条件の影響を定量的に比較検討することができる物理的モデルを構築する必要がある。本研究の最終目標は両方のモデルの統合運用であるが、当面その第1段階として、今年度は数学モデルの作成と検証、および実験装置の開発を行った。(1)数学理論の研究基本的に操作量である入力電圧を新たに独立変数として導入した。これによりアクチュエ-タのパワ-制約は独立変数の区間制約条件として、作動時間の制約条件は新規の常微分方程式として表示される。既往の最適レギュレ-タ理論は区間制約を正確に考慮することはできない。そこで変分原理に立ち戻った定式化を行い、併せて最適化アルゴリズムの設計を行った。(2)シミュレ-ションの実施次にそこのアルゴリズムに基づいたシミュレ-ションを行い、このアルゴリズムの適合性について検討をくわえた。その結果、本アルゴリズムは開発目標である制約条件の処理を正確に実行しており、しかもこの方式による制御の効率が非常に高いことが明かとなった。(3)実験装置の開発比較的単純なしくみをもつ小型の制御系を次の手順で作成した。これは上記の制約条件を忠実に実現することができるものである。1)山形鋼およびアルミサッシを用いて、軽量な剛体砕組みを作り、金属の直方体とこれを支える板ばねから成る振動子を作る。2)ボイスコイル型リニアサ-ボモ-タを軸に小型アクチュエ-タを作る。3)変位計・加速度計・増幅器およびAD変換回路から成る計測系を作る。4)作成された物理モデル(振動系)・計測系・パソコン・アクチュエ-タ系)の作動試験を行う。今後はこれを地震研究所々有の振動台上に設置して、振動実験を行う予定である。
軟骨組織特異的DNAチップの作製と、修復・再生に向けた新たなチャレンジ

本研究ではまず軟骨組織で特異的に発現している遺伝子を網羅的に同定するために、遺伝子トラップ法とcDNAサブトラクション法を駆使し、更に市販のDNAチップを用いて解析を行った。本研究の為に独自に開発を進めてきた粗織特異的遺伝子トラップベクターについては、最終的な完成には至っていないが、開発の過程で得られたシグナル配列特異的遺伝子トラップベクターについては、満足のいく結果が得られている。また、サブトラクション法を用いた解析についても、比較する粗織あるいは細胞を上手く選ぶことにより、満足のいく結果が得られている。具体的には関節軟骨と成長軟骨を比較することにより、それぞれの組織に特有の遺伝子が効率よく単離できることが明らかになった。その結果、例えば本研究を通して関節軟骨組織で特異的に発現している遺伝子として、Lubricinなど幾つかが同定された。Lubricinは関節表層に限局して存在し、関節に潤滑性を付与する重要な分子である。Lubricin以外についても同様に、同定されたそれぞれの遺伝子は各軟骨組織に特有なものであることがノーザン解析の結果から確認できている。一方、市販のcDNAマイクロアレイを用いた解析については、当初の期待に反して得られた情報は極めて少なかった。これは、既存のcDNAマイクロアレイに搭載されている遺伝子の多くが、軟骨以外の粗織や細胞に由来子、その結果、必ずしも軟骨組織で発現している遺伝子をカバー仕切れていないことが主な原因である。従って、軟骨特有の遺伝子の収集は依然として重要な課題であり、その上で軟骨組織特異的なcDNAマイクロを作成していくことが急務である。尚、本研究を通して明らかにしてきた新規遺伝子、あるいはこれまで軟骨組織との関連が一切報告されていなかった遺伝子については個別に解析を進め、軟骨組織におけるそれぞれの働きを明らかにする努力を続けている。本研究では、軟骨組織で特異的に発現している遺伝子をできるだけ多く取り出し、その上でそれぞれの遺伝子の発現状態を網羅的に把握するためのDNAチップの作製を目指して研究を進めている。まず既知遺伝子については、市販のDNAチップを用い12,000種類の遺伝子を対象として、ヒト骨髄由来の間葉系幹細胞が骨誘導因子(BMP)によって軟骨細胞に分化する過程で新たに活性化されるものについて解析を進めた。その結果、多数の遺伝子が大なり小なり活性化されることが明らかになった。そこで活性化率の高い100種類の遺伝子を選び、まずその中に含まれる15種類の転写因子について、その発現が本当に軟骨分化特異的であるかどうか更に詳しく解析を進めている。その為の手段として、解析系をマウステラトカルシノーマ由来の未分化幹細胞(ATDC5細胞)に切り替え、この細胞がインシュリンに応答して軟骨細胞に分化する過程でも、それぞれの転写因子が同じように活性化されるかどうか調べている。一方、軟骨組織特異的な未知遺伝子については、独自に開発してきたレトロウイルス性の遺伝子トラップベクターを用いて継続的に単離を進めている。既に幾つかの軟骨特異的遺伝子を単離してきたが、トラップ効率は当初考えていたよりもかなり低いことが明らかになってきた。そこで擬陽性の遺伝子がトラップされる原因を明らかにし、その上でより高い確率で特異的遺伝子が単離可能な実験条件の改善を進めている。現在、遺伝子トラップ陽性細胞の候補としてまず15μMのガンシクロビア存在下でも高い増殖性を示す細胞を選び出し、次にそれら細胞の中から軟骨細胞へ分化した後にハイグロマイシン耐性を示す細胞を選び出す2段階選択方式に切り替えて研究を進めている。またトラップベクターについても、より効果的に軟骨特異的遺伝子が取り出せるよう更に改良を加えている。前年度に得られた研究成果から、本研究の為に独自に開発してきた組織特異的遺伝子トラップベクターは、必ずしも満足のいく性能のものではないことが明らかになった。

そこで本年度はまずベクターの改良を念頭に置いて、幾うかの点について再検討を行った。その結果用いているIRES(Internal Ribosome Entry Site)の機能が予想以上に悪いことが明らかになった。そこでIRESの塩基配列を再度解析し直したところ、突然変異の存在が明らかになった。こうした変異がIRESの機能低下と相関しているのかどうかは必ずしも明らかではなかったが、取りあえず野生型の脳心筋炎ウイルス由来のIRES配列に切り替えたところ、遺伝子トラップの特異性と効率が格段に改善された。そこで現在この新しいベクターを用いて軟骨特異的遺伝子の単離を精力的に進めている。既知遺伝子の収集については、主に理化学研究所が公表しているFANTOM cDNAデーターベース、およびGenBankに登録されているcDNAデーターベースから、まずは軟骨関連の遺伝子のみを選び出す作業から始めた。その結果、現在利用可能なデーターベースに登録されている軟骨関連の遺伝子数は、概ね600程度であることが判明した。しかも機能が予想されるものについては高々200種類程であり、それ以外は機能未知であった。そこで次にこの遺伝子リストの中から、まずは転写因子とマトリックス成分をコードすると思われる遺伝子を選び出し、その発現様式をマウスATDC5の軟骨分化系で順次解析を進めている。具体的には選び出された遺伝子について、まず対応するcDNAをPCRで合成し、それをプローブとしてノーザンハイブリダイゼーション解析を進めている。組織特異的遺伝子トラップベクターを用いた軟骨特異的遺伝子の単離・同定については、計20回のスクリーニングを行い、ガンシクロビア耐性で且つハイグロマイシン耐性のコロニーを23個単離した。次にこれらコロニーから3'RACE法を駆使してトラップされた遺伝子を同定し、更にそれぞれの遺伝子の軟骨分化過程における発現パターンをノーザンハイブリダイゼーションで解析した。その結果、薬剤耐性コロニーの9割以上で、トラップされた遺伝子は擬陽性であることが判明し、遺伝子トラップシステムの更なる改良が必要であることが明らかになった。PCR-cDNAサブトラクション法を用いた関節軟骨あるいは成長軟骨に特異的な遺伝子の探索研究については、これまでに300クローンの解析を終了し、それぞれの軟骨組織に特異的な遺伝子を明らかにした。具体的には、関節軟骨に特異的な遺伝子としてLubricin, Osteoprotegerin, C-type lectin superfamily 1等を同定し、一方、成長軟骨特異的遺伝子としてはPeriostin, Phospholipase A2, Chondromodulin-1等を同定した。次にそれぞれの遺伝子についてノーザンハイブリダイゼーション解析を行い、発現の組織特異性を確認した。
新しい補助循環システム-分離補助循環システム-の開発

分離補助循環法とは,動脈系を横隔膜レベルで遮断し,上半身は大動脈内バルーンパンピング(IABP)補助下の自己心によって灌流し,下半身は経皮的心肺補助法の血液ポンプによって灌流する新しい補助循環法である.利点:1)上半身の動脈系はバイパス血流の影響を受けないので,その圧・流量データから心機能回復の判定が容易となり,補助循環離脱時期の適切な判定が可能となる,2) IABP効果が高まる,3)上・下半身を別個に循環制御できる,例えば心臓の後負荷軽減のために上半身血圧を低く,腎機能の維持・改善のために下半身血圧を高くできる.まず,動物実験用の分離補助循環用カテーテル(IA3BP)を試作した.IA3BPは主要バルーンと2個の小バルーンからなり,それぞれIABP用,遮断用として機能する(2個の小バルーンで交互に遮断し,前脊髄動脈閉塞を防止;容量はそれぞれ12cc,4cc).非バルーン部シャフト外径が8Frでバルーン部シャフト外径が7Frに先細りにするなど形状に工夫することによって,主要バルーンの心拍応答性を犠牲にすることなく遮断バルーン用の送気腔を2個内蔵できた.次に,IA3BP用駆動装置を開発した.恒常的な循環分離には2個の遮断用バルーンの拡張時期を一部オーバーラップさせる必要がある.この時間(OP)および遮断用バルーンの拡張・収縮1サイクルの時間をそれぞれ1.5-7,5秒,20-60秒の範囲内で設定可能にした.バルーン拡張圧が200mmHgの場合は背圧が100mmHgでもバルーン完全拡張に要する時間は約1.4秒であり,最小のOPでも循環分離が不十分にならないことが判った.最後に,IA3BPおよびその駆動装置を雑種成犬5頭にて2-3時間程度駆動させた.遮断バルーンの駆動はすべての例で成功し,駆動後のバルーン留置部は肉眼的には全く異常を認めなかった.分離補助循環法とは,動脈系を横隔膜レベルで遮断し,上半身は大動脈内バルーンパンピング(IABP)補助下の自己心によって灌流し,下半身は経皮的心肺補助法の血液ポンプによって灌流する新しい補助循環法である.利点:1)上半身の動脈系はバイパス血流の影響を受けないので,その圧・流量データから心機能回復の判定が容易となり,補助循環離脱時期の適切な判定が可能となる,2) IABP効果が高まる,3)上・下半身を別個に循環制御できる,例えば心臓の後負荷軽減のために上半身血圧を低く,腎機能の維持・改善のために下半身血圧を高くできる.まず,動物実験用の分離補助循環用カテーテル(IA3BP)を試作した.IA3BPは主要バルーンと2個の小バルーンからなり,それぞれIABP用,遮断用として機能する(2個の小バルーンで交互に遮断し,前脊髄動脈閉塞を防止;容量はそれぞれ12cc,4cc).非バルーン部シャフト外径が8Frでバルーン部シャフト外径が7Frに先細りにするなど形状に工夫することによって,主要バルーンの心拍応答性を犠牲にすることなく遮断バルーン用の送気腔を2個内蔵できた.次に,IA3BP用駆動装置を開発した.恒常的な循環分離には2個の遮断用バルーンの拡張時期を一部オーバーラップさせる必要がある.この時間(OP)および遮断用バルーンの拡張・収縮1サイクルの時間をそれぞれ1.5-7,5秒,20-60秒の範囲内で設定可能にした.バルーン拡張圧が200mmHgの場合は背圧が100mmHgでもバルーン完全拡張に要する時間は約1.4秒であり,最小のOPでも循環分離が不十分にならないことが判った.最後に,IA3BPおよびその駆動装置を雑種成犬5頭にて2-3時間程度駆動させた.遮断バルーンの駆動はすべての例で成功し,駆動後のバルーン留置部は肉眼的には全く異常を認めなかった.平成8年度は分離補助循環用カテーテル(IA3BP)の試作とその評価を行ったので報告する.我々の考案した分離補助循環法とは,動脈系を横隔膜レベルで遮断し,上半身は大動脈内にバルーンパンピング(IABP)補助下の自己心によって灌流し,下半身は経皮的心肺補助法の血液ポンプによって灌流する新しい補助循環法である.この方法の利点は,1)自己心は血液ポンプからの干渉から免れるため駆出が容易となる;2)個々の症例に応じた循環制御が可能,例えば心臓の後負荷軽減のために上半身動脈圧を低く,腎機能の維持・改善のために下半身動脈圧を高くするなど;3)上半身の動脈系は閉鎖循環系となるので,その圧・流量データから心ポンプ機能回復の判定が容易となり,補助循環離脱時期の適切な判定が可能となる,などがある.IA3BPは主要バルーンと2個の小バルーンからなり,それぞれIABP用,遮断用として機能する(2個の小バルーンで交互に遮断し,脊髄動脈閉塞を防止).まず,成人用IA3BPを2型試作し(バルーン材質:ポリウレタン,カテーテル材質:ポリウレタン被覆ナイロン),基本的な動作確認と遮断用バルーンの形状(球状,滴状,饅頭型)を検討した.この形状は,血管挿入の容易さ,加工性などから球状に決定した.次に,動物実験用IA3BPを3型試作し(容量は主要,遮断用バルーンでそれぞれ12cc,2cc),主要バルーンの心拍応答性を模擬回路(80bpmで駆動)にて検討した.

結果は,シャフト部分の外径が8Frでバルーン部分のシャフト外径が7Frの型が市販品(ゼメックス30cc:9Fr)と同等以上の応答性を示した(拡張時間96msec,収縮時間111msec).シャフト径が7Frの型は応答性が前者の約半分で,シャフト部分を3腔にするためには最低限8Frのサイズが必要と判った.遮断用バルーン駆動装置も現在開発中である.平成9年度は,分離補助循環用カテーテル(IA3BP)の駆動装置を開発した。分離補助循環法とは,動脈系を横隔膜レベルで遮断し、上半身は大動脈内バルーンパンピング(IABP)で,下半身は経皮的心肺補助法で補助する新しい補助循環法である。IA3BPはIABPバルーンと2個の遮断用バルーンからなる(2個のバルーンで交互に遮断し,前脊髄動脈閉塞を防止)。上・下半身の動脈系を恒常的に循環分離するため,2個の遮断用バルーンの拡張時期を一部オーバーラップさせる必要がある。このオーバーラップ時間(OP)および遮断用バルーンの拡張・収縮1サイクルに要する時間(Interval)を本遮断用バルーン駆動装置の設定可能な変量とし,それぞれの設定可能範囲を1.5-7.5秒,20-60秒とした。この駆動装置による遮断用バルーンの駆動をエア-モック回路にて,背圧,バルーン拡張圧,バルーン収縮圧を変えて検討した。使用IA3BPは動物実験用試作品で,パンピングバルーン,遮断用バルーンの容量がそれぞれ12cc,非バルーン部分シャフト外径が8Frでバルーン部分シャフト外径が7Frに先細りしている型である。背圧が80mmHg以上の場合,バルーン拡張圧が200mmHg以上でなければ,バルーン完全拡張に要する時間は1.5秒以上となった。この場合,OPを最小の値(1.5秒)に設定すると,一方のバルーンが完全に膨らむ前に他方のバルーンがしぼみ始め,循環分離が一時不充分になる可能性がある。また,前脊髄動脈がバルーン遮断部位から分枝していると仮定し,前脊髄動脈の間欠的閉塞時間を検討した。最大の設定の場合(Interval:60秒,OP:7.5秒),バルーン拡張・収縮時間はそれぞれ37.5,22.5秒となり,これらの時間はそれぞれ前脊髄動脈の最大閉塞時間および最小疎通時間となる。この設定が安全かどうか検討する必要がある。平成10年度は,平成8,9年度で開発した分離補助循環用カテーテル(IA3BP)およびその駆動装置を動物実験で使用し,機能および安全性評価と,分離補助循環法全体の総合評価を行った.分離補助循環法とは,動脈系を横隔膜レベルで遮断し,上半身は大動脈内バルーンパンピング(IABP)で,下半身は経皮的心肺補助法で補助する新しい補助循環法である.使用IA3BPは動物実験用試作品で,パンピングバルーン(容量は12cc)と2個の遮断用バルーンからなり(2個のバルーンで交互に遮断し,前脊髄動脈閉塞を防止;容量はそれぞれ4cc),非バルーン部分シャフト外径が8Frでバルーン部分シャフト外径が7Frに先細りしている型である.雑種成犬5頭を用い,右房脱血,右大腿動脈送血で人工心肺を装着し,虚血にて心不全を作製した.左大腿動脈からIA3BPを挿入し,下行大動脈にパンピングバルーンを留置した.2-3時間程度IA3BPを駆動させた.遮断バルーンの駆動はすべての例で成功したが,虚血性心不全による心電図変化が強い例ではパンピングバルーンのトリガ不良のためIABP効果が十分に得られなかった.すべての例を犠牲死させ,バルーン留置部を観察した.肉眼的には全く異常は認められなかった.今回の実験では前脊髄動脈閉塞による下肢麻痺の有無は確認しなかった.なぜならば,今回のような実験では最終的に著明な腹水貯留などで補助循環の離脱は困難であるため,実験中に麻酔を切り実験
人間社会の相互協力を支える利他的罰の心理・適応基盤の検討

本研究の目的は、広範な社会規範維持のための行動として捉えられている"非協力者への罰"を、"特定の二者関係において生じる罰(二者罰)"と、"特定の二者間を越えたN人関係において生じる罰(N人罰)"に区別し,それぞれの罰行動の心的・適応基盤を検討することである。当年度は、N人罰の心理・適応基盤を探る目的の研究に着手した。まず、N人罰の心的基盤(動機)を探る研究として、N人罰における行動変容の動機ー非協力者の将来の行動を協力に転じさせるーの相対的重要性を検討する目的の実験を行った。具体的には、非協力者が罰されたという事実に気づかない状況(非協力者は運悪く利益が減ってしまったと信じ込んでいる、すなわち非協力者を反省させることが出来ない)を設定し、罰を行使する者がどの程度見られるかを検討した。実験の結果、非協力者が罰されたという事実に気づかない状況においても、通常の実験状況(罰の原因が自身の非協力行動であることに明らかに気づく状況)と変わらない頻度で罰の行使が見られた。実験結果は、N人罰においては非協力者の将来の行動を変容させる期待よりも,結果の平等性の実現に基づく公正感情が相対的に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。更に追加研究として、行動変容とは無関係な罰行動にも適応価(他者からポジティブな評価を受ける)があるかを検討する目的の質問紙調査を行った。先述の行動実験と同じ実験状況をシナリオで参加者に提示し、シナリオにおける罰行使者に対していかなる印象を受けるかが尋ねられた。調査の結果、罰が行使された状況とは無関係に、N人罰の行使者は常に非行使者よりも信頼に値する人間と認識されやすいことが示された。これまでに行われた本研究課題の成果は総合して、二者罰(仕返しとしての罰)とN人罰(第3者の手による制裁としての罰)はそれぞれ異なる心的基盤を有し、それぞれに社会的交換場面における適応価があることを示唆している。(抄録なし)本研究の目的は、これまで人類学や経済学において広範な社会規範維持のための行動として捉えられてきた"非協力者への罰行動"の心的基盤と適応基盤を検討することにある。本研究プロジェクトでは,非協力者への罰行動の適応基盤を検討する研究の戦略上、非協力者への罰を"特定の二者関係において生じる罰(二者罰)"と、"特定の二者間を越えたN人関係において生じる罰(N人罰)"に区別する。そして、二者罰が"他者に強さを示し、搾取を防ぐ適応基盤",N人罰が"公正さを重視する相手として選ばれる適応基盤"に基づくという仮説のもと、これまで社会秩序の維持のための行動と一元的に捉えられてきた非協力者への罰行動のいくつかが異なる心理的・適応的基盤を有する可能性を示すことを目的とする。本年度は、二者罰が他者に強さを示す地位の維持を基盤とした行動であるかを検討するために、支配的行動と関連すると考えられている男性ホルモンのレベル(胎児期の男性ホルモン量を反映するといわれる第2指と第4指の比(2D:4D)の計測を通して検討)との相関関係を探る目的の実験を実施した。その結果,本年度に行った実験では,二者罰の行使と男性ホルモンのレベルとの間には有意な相関関係は見られなかった。測定方法をより精緻な方法に変更して追試を行うことが今後の課題として残されている。また,N人罰が"公正さを重視する相互作用の相手として選ばれる適応基盤"に基づくのならば、その行動は他者から自分の行動が評価される場面においてより促されるだろうという仮説を立て、N人罰が他者からの観察がある場面でより促されるかどうかを検討する目的の実験を行った。実験の結果,不公正に対してあまり怒りを感じなかった参加者の間において,観察の手がかりがあると不公正他者に対してより罰を行使するという評判の懸念による罰の促進が見られ,仮説を一部支持する結果が確認された。本研究の目的は、これまで人類学や経済学において広範な社会規範維持のための行動として捉えられてきた"非協力者への罰行動"の心的基盤と適応基盤を検討することにある。前年度は主に二者罰の心理・適応基盤を探る目的の研究に着手したのに対し、本年度はN人罰の心理・適応基盤を探る目的の研究に中心的に取り組んだ。N人罰と二者罰はそれぞれ異なる動機に基づくか、またN人罰はいかなるタイプの評判の手がかり-自分の行動が後で他者から評価される状況-に影響を受けるのかを行動実験と質問紙実験を通して検討した。実験の結果、自己の強さをアピールしたいという欲求が強い役割を果たしている二者罰に対し、N人罰は強さのアピールとは別の公正感情が主要な役割を果たしている可能性が示唆された。

また、実験研究の結果、N人罰は他者から"強い人間である"と思われるか否かとは無関係に生じる可能性が示された。更に、自己利益の保持に基づく罰-"自分は強い人間である"ということを示す動機に基づく二者罰一よりも、こうした公正感情に基づく利他的な罰-"集団内の非協力者を懲罰したい"という動機に基づくN人罰-は、共同体のメンバーからポジティブな評価を受ける可能性にあることが質問紙研究の結果から示唆された。本研究の目的は、広範な社会規範維持のための行動として捉えられている"非協力者への罰"を、"特定の二者関係において生じる罰(二者罰)"と、"特定の二者間を越えたN人関係において生じる罰(N人罰)"に区別し,それぞれの罰行動の心的・適応基盤を検討することである。当年度は、N人罰の心理・適応基盤を探る目的の研究に着手した。まず、N人罰の心的基盤(動機)を探る研究として、N人罰における行動変容の動機ー非協力者の将来の行動を協力に転じさせるーの相対的重要性を検討する目的の実験を行った。具体的には、非協力者が罰されたという事実に気づかない状況(非協力者は運悪く利益が減ってしまったと信じ込んでいる、すなわち非協力者を反省させることが出来ない)を設定し、罰を行使する者がどの程度見られるかを検討した。実験の結果、非協力者が罰されたという事実に気づかない状況においても、通常の実験状況(罰の原因が自身の非協力行動であることに明らかに気づく状況)と変わらない頻度で罰の行使が見られた。実験結果は、N人罰においては非協力者の将来の行動を変容させる期待よりも,結果の平等性の実現に基づく公正感情が相対的に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。更に追加研究として、行動変容とは無関係な罰行動にも適応価(他者からポジティブな評価を受ける)があるかを検討する目的の質問紙調査を行った。先述の行動実験と同じ実験状況をシナリオで参加者に提示し、シナリオにおける罰行使者に対していかなる印象を受けるかが尋ねられた。調査の結果、罰が行使された状況とは無関係に、N人罰の行使者は常に非行使者よりも信頼に値する人間と認識されやすいことが示された。これまでに行われた本研究課題の成果は総合して、二者罰(仕返しとしての罰)とN人罰(第3者の手による制裁としての罰)はそれぞれ異なる心的基盤を有し、それぞれに社会的交換場面における適応価があることを示唆している。実験研究実施のためのインフラ整備も順調に進み,本年度は実施を計画していた実験も順調にこなすことができた。現在は来年度に向けた実験デザインの検討と本年度に取ったデータの論文化を進めており、計画は順調に進んでいるといえる。本年度は昨年度に実施した実験研究を国内・国際学会で発表すると共に、研究の一つを投稿論文にまとめ現在査読中の段階にある。現在は最終年度である来年度の総括に向けて、フォローアップの実験研究の準備の段階にある。以上より、本研究計画は研究業績というかたちで成果に結びつきつつあると共に、最終年度に向けた準備にも取り掛かれており、順調に進んでいるといえる。来年度以降は,本研究課題である"非協力者への罰行動"の適応基盤を検討する目的の実験研究,具体的には罰行動のタイプの違いによって他者との相互作用の中で得られる利益の種類に違いがあるかどうかを検討する目的の実験を遂行する予定にある。参加者同士で相互作用を行う実験を実施するためのインフラは既に整っており,実験材料等の準備を綿密に進めた上で遂行する予定である。
片脚支持爪先立ち及び回転動作における動的バランス調整機構についての動力学的解析

2018年度は,大きくは二つの研究活動を行った.一つは,ピルエットという片脚支持回転動作中の上肢の角運動量生成における全身の各関節トルクや運動依存項の貢献を明らかにする動力学的解析である.この解析では,同回転動作における回転数を決定する上肢の角運動量が,全身のどのような運動により生成されるのかを明らかにした.その結果上体の各関節でそのほとんどが生成されるが,下肢の後脚の股関節屈曲トルクなど,下肢屈伸に伴うトルク発揮が角運動量の生成を阻害することが分かった.2019年度は下肢屈伸運動において角運動量生成とバランス保持がどのように協調されているかについて解析を進める.本結果は,2019年度の学会や論文執筆をして公表していく予定である.ただし,現在の計算では,身体セグメントパラメータにおける実際の値と算出した値との差が大きいため,床反力の水平成分と全身の重心の加速度の水平成分との一致度が低い.この点が2018年度での課題であった.2019年度には新たな算出方法によってこの誤差を少なくし,根本的な課題となっている片脚立ち動作時のバランスに関する動力学的解析を進めていく.2018年度行ったもう一つ行った研究活動は,片脚支持爪先立ちでの足部形状の影響についての解析である.片脚支持回転動作中に見られる爪先立ちでのバランス保持において,基底面となる前足部の形状とバランス保持,及びその時の下肢関節運動と体幹の協調性を検討するものである.こちらの研究については,2/3の実験が終わったので,解析を進めている.解析に関して,2018年度内の進捗の波はあったものの,結果的に年度内に目指す目標まで到達した.年度内に見えた課題については,国内外の研究協力者に相談しその解決策が提示されている.片脚支持爪先立ち動作の解析は,被験者募集や足部形状の把握について方針が立ちにくかったため,進捗は遅れている.2019年度は動力学的解析についてほぼデータの吟味で終わるので,実質的な作業をこちらの研究活動に充てたいと考えている.ピルエットの動力学的解析では,2018年度内に見えた計算課題の解決策を研究協力者に相談し,すでに解決の見通しが立っている.具体的には,各被験者の身体セグメントパラメータの計算において,従来使用していた近似式による算出方法では,被験者の実際の体型を模しておらず,計算中に生じる誤差項が大きくなりすぎていた.これを,以前の留学先の研究室で使用していたコンピューターシミュレーション用の身体セグメントパラメータ算出法に切り替えることにより,より実際にそくしたパラメータを算出することができると考える.片脚爪先立ち動作の解析では,今年度より研究活動の一部を学生と共有することで,実験データ処理などの時間を削減できる見通しが立っている.2018年度は,大きくは二つの研究活動を行った.一つは,ピルエットという片脚支持回転動作中の上肢の角運動量生成における全身の各関節トルクや運動依存項の貢献を明らかにする動力学的解析である.この解析では,同回転動作における回転数を決定する上肢の角運動量が,全身のどのような運動により生成されるのかを明らかにした.その結果上体の各関節でそのほとんどが生成されるが,下肢の後脚の股関節屈曲トルクなど,下肢屈伸に伴うトルク発揮が角運動量の生成を阻害することが分かった.2019年度は下肢屈伸運動において角運動量生成とバランス保持がどのように協調されているかについて解析を進める.本結果は,2019年度の学会や論文執筆をして公表していく予定である.ただし,現在の計算では,身体セグメントパラメータにおける実際の値と算出した値との差が大きいため,床反力の水平成分と全身の重心の加速度の水平成分との一致度が低い.この点が2018年度での課題であった.2019年度には新たな算出方法によってこの誤差を少なくし,根本的な課題となっている片脚立ち動作時のバランスに関する動力学的解析を進めていく.2018年度行ったもう一つ行った研究活動は,片脚支持爪先立ちでの足部形状の影響についての解析である.片脚支持回転動作中に見られる爪先立ちでのバランス保持において,基底面となる前足部の形状とバランス保持,及びその時の下肢関節運動と体幹の協調性を検討するものである.こちらの研究については,2/3の実験が終わったので,解析を進めている.解析に関して,2018年度内の進捗の波はあったものの,結果的に年度内に目指す目標まで到達した.年度内に見えた課題については,国内外の研究協力者に相談しその解決策が提示されている.片脚支持爪先立ち動作の解析は,被験者募集や足部形状の把握について方針が立ちにくかったため,進捗は遅れている.2019年度は動力学的解析についてほぼデータの吟味で終わるので,実質的な作業をこちらの研究活動に充てたいと考えている.ピルエットの動力学的解析では,2018年度内に見えた計算課題の解決策を研究協力者に相談し,すでに解決の見通しが立っている.具体的には,各被験者の身体セグメントパラメータの計算において,従来使用していた近似式による算出方法では,被験者の実際の体型を模しておらず,計算中に生じる誤差項が大きくなりすぎていた.これを,以前の留学先の研究室で使用していたコンピューターシミュレーション用の身体セグメントパラメータ算出法に切り替えることにより,より実際にそくしたパラメータを算出することができると考える.

片脚爪先立ち動作の解析では,今年度より研究活動の一部を学生と共有することで,実験データ処理などの時間を削減できる見通しが立っている.国際学会は共同研究者が代理で発表したために旅費を使用しなかった.人件費は,ラベリング作業を行う時間が当該年度に取れなかったため使用しなかった
膜損傷を避ける為の着脱式臓器圧座デバイスの開発

膵臓膜の破裂や内部漏れを防止する事を目的とし,膵臓圧座時の膵臓からの反力を計測し,その反力が膜の破裂に至らないよう圧座速度を制御する臓器圧座デバイスの開発を行った.先ず,圧座時の臓器からの反力と内部圧力を計測することで力学的数値の変化から損傷部位を推測した.この推測は病理学的画像を用いた画像処理での結果と比較し,圧座でのメカニズムを明確にした.臨床応用を目的とした手術用デバイスを設計・制作し,ブタ実験にてその実用性を確認した.膜破裂防止の為,構造が類似しているソーセージを用いて圧縮実験を行い,制御により急激な反力の上昇を防ぎ,膜破裂せずに肉厚2mmまで圧座が可能となった.研究の2年度に入り、第2次・3次のマニピュレータの設計・製作を行った。初年度に製作したマニピュレータは市販のステープラに装着可能な形であったが、膵臓からの反力を間接的に計測する為、偏差値が大きい問題があった。従い、鉗子先端部により近い場所で反力を計測する為、市販のステープラの針を取り入れることが可能な駆動部を設計・製作した。力センサを駆動部の中に入れ、先端で挟む際に発生する膵臓からの反力をロッドを通して計測する。臨床応用を目的とした設計であるか確かめる為、ブタ実験を用いた性能評価を行った。結果として先端での力を正確に計測することが可能であり、ステープラから膵臓に針を入れ込む際の力まで計測出来た。圧座された組織は研究協力者の協力ですぐホルマリンで固定して標本化した。標本化した組織を定量的に評価するために画像処理を行うことにし、標本をバーチュアルスライドにして画像を用いた分析を行った。画像を用いた分析では、どれ程膵臓に損傷があったのかを数値として評価することで、今までの定性的な評価であった圧座による損傷が、より明確になった。しかし、圧座されて針が入ってしまった膵臓はホルマリンで固定しても標本にすることが出来ず、また、術者が術中ずっとマニピュレータを保持する必要があり、3次製作を行った。鉗子の先端は圧座のみ可能であり、圧座される膵臓組織も観察可能である。ブタ実験まで成功し、その標本を作製中である。研究の初年度につき、力フィードバック制御が可能な膵臓圧座装置を設計・製作した。臨床応用を考慮して圧座・ステープリングする部分は市販のステープラを装着できるように設計し、滅菌部の分離が可能な構造にした。内部では小型ロードセールを用いて膵臓の圧座とステープリングに必要な力を計測する構造となっている。完成したマニピュレータを用いて、ブタの摘出臓器を用いた数回のex vivo実験とブタを用いた2回のin vivo実験を行った。実験で得られた反力のデータを分析し、圧座やステープリングでの力を計測し、圧座速度を制御することによって膜破裂のない圧座に成功した。実験で圧座した全ての膵臓はホルマリンで固定し、標本にして組織の病理学的評価を行った。速度による組織の侵襲は圧座部位や周辺組織・膵臓の厚さによってばらつきがあったものの、低速圧座によって内部膵液の自己消化現象が観察された。現在、画像処理を用いて浸食の度合いを分析し、数値化している。1次制作した膵臓圧座装置は剛性が足りなく、なおステープリング機構が複雑な機構であるため、反力計測値に偏差値が大きく、機構を修正する必要性があった。第2次制作では臨床応用を目的とした膵臓圧座装置を設計・制作する。現在、装置の設計を終了し、製作中である。製作中の装置は、臓器への損傷が少ない腸鉗子を先端に装着可能な形にし、主に膵臓からの反力を計測することを目的とする。研究の3年目に入り、力制御を行いながら膵臓を圧座するマニピュレータの第4次設計・製作を行い、評価を行った。前年度に製作したマニピュレータの力センシングは鉗子の先端部ではなく、鉗子を動かすロッドの駆動部で行われていた。新しいマニピュレータでは、次の3つに重点を置き、研究を進めた。1膵臓からの反力は鉗子の先端部に直接反映される。その反力を駆動部で計測しているが、その妥当性はあるのか確かめる必要があった。よって、圧座時の鉗子の先端と鉗子の根元にはひずみゲージを装着し、鉗子先端での計測を行った。従来の方法と精度や安定性を比較した。2ブタの摘出した膵臓はヒトの膵臓と違い、薄くて圧座による破裂が観察されなかった。そこで硬化された膵臓に類似した市販のソーセージを用いて、力フィードバックによる圧座の効果を確かめた。膵臓からの反力がある水準を超えると圧座速度を落としていく方法で圧座を行った。3圧座を行ったブタの膵臓を標本にしてバーチャルスライドにて画像化し、汎用数値解析ソフトウェアANSYSを利用してシミュレーションした結果と比較した。結果として、1センシングに関しては、駆動部でのセンシングも十分な精度と安定性が確認でき、分離・洗浄性を考慮すると駆動部でのセンシングがより良いと判断した。2破裂の実験では、圧座の速度によらず制御なしでの圧座では全てのソーセージで膜の破裂が観察された。

一方、力フィードバックによる制御で行った圧座では全て膜の破裂なしで圧座することが可能であり(n=10)、その有用性を確認した。3シミュレーションで出た応力の分布とバーチャルスライドの損傷部位がある程度一致し、シミュレーションでの可能性が確認出来た。研究期間を延長して研究を続けた平成27年度は、開発した圧縮デバイスを使ったブタ実験を増やし、MRIを用いた膵臓内部の圧縮による損傷分布を可視化・定量化することが目的であった。しかし、ブタ実験にてその実用性は認められたものの、MRIを用いた膵臓内部の損傷分布は明確な値として現れなかった。そこで評価方法を変更し、摘出したブタの膵臓を圧縮しながら膵臓内圧を直接計測し、部位による内圧変化を病理学的画像と比較した。ブタの膵臓を圧縮しながら血圧モニタリングキットで膵臓内圧の計測を行い、膵臓からの反力と膵臓内圧を記録した。膵臓内圧の計測は圧縮近位部、膵臓表皮付近、圧縮遠位部の3ヶ所で行った。圧縮時の内圧変化は圧縮近位部では内圧低下が見られ、膵臓表皮付近においては内圧上昇が見られた。膵臓表皮付近は圧縮が最大の時に内圧が最も上昇し徐々に収まったことより、内圧の最も上昇した部分が膜破裂の危険性が最も高く、膜破裂防止の為には圧縮を休止するだけでもその効果がある程度得られることが分かった。この結果は病理的標本の画像処理を用いた分析結果と比較した。膵臓の損傷により出た膵液によってランゲルハンス島も障害を受けてしまうため、ランゲルハンス島の個数が減ると考えられる。ホルマリンで固定した標本の圧縮部・圧縮近位・圧縮遠位・表皮付近の4箇所にてランゲルハンス島の密度を算出した。結果として、ランゲルハンス島の密度は、圧縮部、圧縮遠位では0個/mm2、圧縮近位では0.6個/mm2、表皮付近では4.1個/mm2であり、内圧低下時にランゲルハンス島密度が少なく、内圧上昇時にランゲルハンス島密度が高かったことが確認出来た。結果を国際・国内学会で発表したので、足りない内容を補充し、学術誌に発表する予定である。膵臓膜の破裂や内部漏れを防止する事を目的とし,膵臓圧座時の膵臓からの反力を計測し,その反力が膜の破裂に至らないよう圧座速度を制御する臓器圧座デバイスの開発を行った.先ず,圧座時の臓器からの反力と内部圧力を計測することで力学的数値の変化から損傷部位を推測した.この推測は病理学的画像を用いた画像処理での結果と比較し,圧座でのメカニズムを明確にした.臨床応用を目的とした手術用デバイスを設計・制作し,ブタ実験にてその実用性を確認した.膜破裂防止の為,構造が類似しているソーセージを用いて圧縮実験を行い,制御により急激な反力の上昇を防ぎ,膜破裂せずに肉厚2mmまで圧座が可能となった.平成26年度の計画は、新しい鉗子の製作、ファントムでの破裂実験、摘出臓器での圧座実験を目的とした。より完成度の高いマニピュレータの製作が出来、評価実験ではその有用性が確認できた。制御の下で行った圧座では全てのソーセージにて膜の破裂なしで圧座が可能であり、そのメカニズムの一部をシミュレーションで確かめた。摘出臓器での実験では、共同研究者の協力の基でバーチャルスライドを作成し、画像処理によりシミュレーション結果と比較出来たのはとても良い進展であった。臨床データは画像処理を用いて解析中であり、圧座されたブタの膵臓と比較し、その差を明確にする予定である。手術用ロボット平成26年度は、共同で行っていたブタ実験が日程上出来なく、研究期間を延長してブタ実験を行う予定である。今までの結果は論文にまとめてあるので、ブタ実験の結果と合わせ、学会や学術論文へ発表する予定である。
メチル水銀による神経/筋機能障害に対する神経軸索/筋線維再生治療の実験的研究

未だ解決されていないメチル水銀による神経機能障害の根本治療を可能にするために、神経軸索の再生メカニズムに着目したROCK阻害剤による薬物治療の可能性について実験的に明らかにし、臨床研究へ繋げる(基礎研究から臨床研究へのアプローチ)。さらに、神経機能障害に伴う筋機能障害については、これまで臨床研究によって振動刺激が有効であることが示されているが、そのメカニズムについては十分に解明されていないことから、実験動物を用いて振動刺激の筋機能障害に対する作用メカニズムを理論的に明らかにし、臨床研究へ還元する(臨床研究から基礎研究へのアプローチ)。
ヒトの外側翼突筋の筋電図-実験的平衡咬合接触が与える影響について-

ヒトの外側翼突筋の機能が明らかでないのは本筋が深部にあり筋電図誘導が難かしいことである。我々は本筋の筋電図記録をハリ治療用のハリ(直径0.27mm、長さ40mm)を用いて下顎切痕部から3035mm刺入する方法を日本神経学会誌28巻6号に報告した。研究期間中有歯顎者10人について左右外側翼突筋と側頭筋後部の筋電図とMKG下顎運動曲線を同時記録した。被検者の内5人は太臼歯部ガイドや滑走中に咬頭干渉があった。本研究は前方・側方滑走時の外側翼突筋の筋活動様式を正常ガイド時と咬頭干渉のある場合を比較検討した。[結果]1.正常な前歯犬歯によるガイドによるスムーズな滑走,動時の筋活動の特徴(1)前方滑走運動開始に同期した両側外側翼突筋の筋活動の同期的活動,移動量の増大に伴う筋活動量の増加によるスムーズな筋活動エンベロープ(2)前方位から後方移動,後方位から前方移動時の側頭筋との電位の切り変わりが明確であること、とくに前方位から中心咬合位の復帰路で外側翼突筋の電位の消失があること。(3)側方滑走移動では対側外側翼突筋の主働的活動と同側側頭筋後部によって営まれ、より複雑な両側性協調か観察された。滑走中では同側外側翼突筋の活動の停止がスムーズな側方移動に重要である。2.太臼歯ガイドや滑走中の咬頭干渉かある場合の筋活動の特徴。(1)前方・側方運動時の下顎運動経路の乱れて符合して本品の活動の停止と発現が観察され、その結果として筋活動のエンベロープが木現側となる。(2)前方位からのまた側方位からの中心咬合位への複帰路移動で正常ガイドで観察された外側翼突筋の筋活動の停止がなく、活動電位が持続した。(3)異常筋電図としての筋緊張性電位や群化放電が時として観察された。以上の結果から咬頭干渉が在存すると、外側翼突筋は歯の強い衝突回避や顎関節の損傷を防ぐため、下顎の運動とりわけ速度コントロールを行ない、顎機能の恒常性に重要な役割を果していることが立証された。
動的立体視機能計測システムの試作

乾は、基礎研究としてマイクロコンピュータを使った立体視システムを試作し、人間の両眼立体視の諸特性を測定している。このシステムでは被験者は偏光メガネを着用し、立体視実験を行う。実験では、奥行きが正弦波上に変化する波板(ここでは正弦波パターンと呼ぶ)を提示し、正弦波パターンの奥行き方向の振幅を変化させ、奥行き変化が知覚できる閾値(立体知覚閾)ならびに最大融合閾を調べた。この実験から、人間の立体視システムの標準的な空間周波数特性が得られた。これまでの立体視のの検査は、主として顔面固定の条件でしかも両眼視差による立体視機能についてのみ調べられてきた。しかし、両眼立体視ができない人も、かなりの立体視能力は持っているはずである。それは単眼立体視によるものである。人間の立体視機能を個々のモジュールの能力と総合的な自然な状態における立体視機能の両者を正しく評価することは、心理学における基礎研究のみならず眼科臨床における応用面においてもきわめて重要である。知覚に対する身体運動の役割は、最近重要視されてきてはいるものの、運動系と視覚系をともに利用するトータルなシステムとして立体視メカニズムを研究している例は皆無である。本試験研究では、両眼立体視機能のみならず単眼立体視を手がかりとした立体視機能をも定量的に測定する装置の開発を試みた。本装置によって、立体視におけるMTF(空間周波数応答特性)の測定を中心に立体視の基礎データを測定した。また、上記のように立体視は多くのモジュールの相互作用によって形成されるものである。したがって、我々は両眼立体視のみならず他の手がかりによる立体視の諸特性も測定しなければならない。本研究を通じて、モジュール間がいかに相互作用しているかを明らかにしていくことと同時に、これまでのような顔面固定型の装置ではできなかった観察者自身の身体運動をも利用可能な条件で調べる能動的な立体視機能も明らかにすることをめざした。1)乾が開発した両眼立体視提示装置を、ワークステーションを用いた両眼立体視刺激提示装置で運動立体視および両眼立体視の感度が測定できるように改良している。また、両眼立体視の基本特性として、立体視MTFに関する空間加重効果、視点不変性等に関する心理物理実験を行った(乾、乾、1995;朝倉、乾、1995)。心理物理実験の結果はいずれも興味深いもので今後の立体視機能測定に有効な指針を与えるものである。2)林は申請備品である3次元位置測定装置を用いた立体視計測システムの構築に着手した。被験者の頭部の動きをグラフィックスワークステーションに取り込み、簡単なCG画像へのフィードバックが可能であることを確認した。林は今後視覚刺激の構成方法と描画の高速化に関する検討を進めている。乾および可児らの開発した両眼立体視および眼球運動計測装置との接続の検討も行う。3)可児および小林は彼らが開発したヘッドマウントディスプレイを改良して、逆立体を含む種々の両眼視差を実空間において与えることができるようにした。これを用いて正常被験者と斜視患者における動的立体視とその際の眼球運動の検討を行った(Komachi, et al., 1995)。可児および小林は本研究の目的にそったヘッドマウントディスプレイを開発することができた。乾(1996)は、立体視の基礎となる色および明るさの神経情報処理機構について考察を行った。また乾ら(1996)は、視覚情報と眼球運動情報の統合過程に関する神経モデルを提案した。さらに朝倉と乾(1996)は両眼立体視系の空間周波数特性に関する計算理論と解析的予測を行った。

またInui(1996)、心理物理実験により面の再構成過程の特性を詳しく調べ、そのモデルを提案した。梅村と乾(1996)は、テクスチャーからの形状復元過程に関し正則化理論に基づくモデルを提案した。このモデルは脳内での情報統合の基礎をなすものと考えられる(Inui,1996)。一方、可児はHead mounted display(HMD)の改良、市販のHMDとの比較を行った。さらに、HMDに画像を呈示するためのハードウェアおよびソフトウェアを開発している。この画像により、立体視のための各種の手がかりを組み合わせて呈示することを可能にするものである。これらを用いて、正常被験者および斜視被験者を対象に立体視の実験を行った。また、HMDに取り付けた2台の超小型ビデオカメラで撮影し、リアルタイムにHMDに呈示した場合と、コンピュータクラフィックスの画像、左右眼の画像を切り替えることにより立体視の変化と眼球運動を調べた。さらにFundus haplpscops,Fundus perimeterなどと比較して、左右眼の眼球の位置、運動と自覚的な両眼視、立体視の関係の実験を始めている。一方、林はランダムドットパタンの刺激を用い、ヘッドマウントディスプレイと3次元位置センサにより、両眼視差と運動視差の情報を独立にコントロール出来る実験システムを構築した。また本システムを用いて、両モジュールによる奥行き推定と相互作用を調べる実験に着手した。本年度は、実験データの収集を進めるとともに、動的立体視評価システムへの適用を検討する予定である。これまでのテクスチャからの形状復元のモデルは一様性などのテクスチャについての限定的な仮定を用いて形状の復元をしていた。しかし、実際の我々を囲む環境ではテクスチャが常にそのような仮定を満たしているわけではない。このことを考慮してベイズ推定の立場からつぎのようなモデルを新たに提案した(梅村、乾:1997)。事前知識について具体的に述べると、形状に関して「面は滑らかに変化する」、表面に関して「テクスチャ要素(テクセル)の密度は面上で一様である」、「個々のテクセルの扁平率(縦横比)は面上で同じである」などが考えられる。ここで表面に関しての2つの事前知識は別の属性と考えられるので更にP(テクスチャ表面)=P(密度)P(扁平率)と書ける。このように形状、表面、画像の3つを最も満足する構造が知覚されているとする。また、このモデルはテクスチャに関する仮定自体を確率的に取り込んでいるので結果的に信頼度の低いテクスチャ手がかりの影響が小さくなるように振る舞う。また、十河、乾(1997)は、運動指令と眼球制御系の順モデルを用いて、網膜座標系表現から眼球座標系表現への変換を行う方法を検討した。誤差逆伝播法を用いて、三層のフィールドフォワードネットワークに眼球運動系の順モデルを獲得させた。入力は1)網膜座標系で表現された視標の位置、2)遂行しようとしている眼球運動指令とした。また出力は、入力された眼球運動指令が遂行された後の眼球位置における視標位置の網膜座標表現とした。
骨・海綿骨の機械的性質の推定と信頼性評価に関する研究

海綿骨の機械的性質は骨梁の体積密度、骨梁構造、骨梁骨の弾性率と強度でほぼ決定されるが、骨梁配列自体の不規則性が顕著であり実際の弾性率や強度を知ることは非常に困難である。特に強度は局所的な骨梁破壊が海綿骨全体の強度を代表するため、そのばらつきは大きい。そこで、このような構造不均一性による弾性率、強度のばらつき量考慮した海綿骨の数学モデルを作成を試みた。1.海綿骨の骨梁構造解析実際の海綿骨は板と棒状の骨梁からなっている。海綿骨の断面標本をもとに骨梁体積密度と骨梁配列方向性を定量化した。それらの値から、骨梁構造を形態学的に3つの種類に分類した。2.確率論的モデルの作成海綿骨の骨梁構造の不規則性は統計的に一様であると仮定した。骨梁構造に確率的な不均一性をもたらせた海綿骨モデルを上記の3種類の海綿骨に対して、それぞれ5個作成で、FEM解析によって弾性率と強度の平均およびそのばらつきを求めた。板・板構造および棒・棒構造はばらつき幅が板・棒構造に比べてやや大きいことがわかった。また、変形モードは曲げまたは座屈が支配的であった。これをもとにそれぞれの海綿骨構造の弾性率、強度にかんする信頼限界(p<0.01)を明らかにすることができた。3.実際の海綿骨の荷重試験結果との比較上記の海綿骨モデルの正当性を評価するために、実際の海綿骨の強度試験を行い、弾性率と強度を算出し、モデルを用いたシミュレーションの結果とばらつき量を比較した。板・板構造、棒・棒構造の海綿骨に弾性率、強度のばらつきが多くみとめられ、シミュレーションの結果に一致した。