hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形フィルタ理論を用いた確率的画像処理の新展開

本研究計画は非線形フィルタの理論を用いた新しい確率的画像処理理論の構築を目指して実施された.本研究では非線形フィルタ理論で用いられていた計算法を利用することで,これまでの確率的画像処理の方法で問題になっていた計算速度の問題を大きく改善する等,確率的画像処理理論を発展させる良好な結果を得ることができた.さらに量子アニーリングやスパースモデリング等の新しい方法論を用いたいくつかの計算方法を提案する等,計画当初では考えていなかった新しい方向性への展開を行うことができ,画像処理を含む信号処理分野の発展に大きく貢献できたと考えている.本研究計画は非線形フィルタ理論の考え方に基づいて(1)非線形フィルタの特徴を兼ね備える確率的画像処理モデルの構築(2)非線形フィルタの計算法を基にした,確率モデルからの効率的な推論法の開発(3)統計的機械学習理論を用いた確率モデルの統計的パラメータ推論手法の開発の3点を主な研究テーマとして研究をおこなっている.平成27年度は,画像のノイズ除去問題という画像処理の最も基本的な問題を題材として,確率的画像処理でよく使用されるマルコフ確率場と呼ばれる確率モデルに対して非線形フィルタの考え方を適用し,従来モデルの拡張を試みることで,(1)および(2)のテーマに関する研究を中心に取り組んだ.その結果,ノイズ除去で用いられるマルコフ確率場の確率モデルに確率伝搬法という確率的な推論手法を組み合わせた従来の確率的画像処理モデルに対しても,非線形フィルタの考え方を取り入れることで,かなりの高速化が可能なことが明らかとなり,非線形フィルタの考え方を取り入れた確率伝搬法の効果的な計算法を提案することができた.この計算法は,今のところ,本研究計画で目的としていた(1)の確率的画像処理モデルに対するものでは無いが,今回提案した確率伝搬法の計算法は非線形フィルタの特別な場合に対する計算法を利用したものであり,より一般的な非線形フィルタの計算法を利用することで,今回の計算法を(1)のテーマで目的としている非線形フィルタの特徴をもつ確率モデルに対する確率的推論法へと拡張することは十分可能であると考えられる.今後は今回提案した確率伝搬法の効率的な計算法の適用を視野に入れつつ,(1)のテーマで目標としている具体的な確率モデルの構築と(3)の効率的なパラメータ推定法の開発を中心に研究を遂行していく予定である.画素の値が隣接画素間で大きく差がある場合にフィルタリングの効果を小さくするという非線形フィルタの特徴を確率モデルで表現することが容易ではなく,目的の一つであった非線形フィルタの特徴を兼ね備える確率的画像処理モデルの具体的な定式化までは至らなかった.しかしながら,画像の各画素を色領域で分割し各領域ごとに確率モデルを考えることによって,この問題の解決を可能とする手がかりが既に得られており,この確率モデルの構築に至るまではあと一歩のところまで来ていると考えている.そのため,本研究計画はおおむね順調に進展していると考えられる.本研究計画は非線形フィルタの方法をもちいて(1)非線形フィルタの特徴を考慮した確率モデルの設計(2)非線形フィルタの計算法に基いた確率モデルからの推論法の開発(3)統計的学習理論を用いて効率的なモデルパラメータ推論法の開発の3点を目標として研究を行っている.平成28年度は(2)および(3)の研究テーマに関する基礎的な研究を行い,(i)確率モデルのグラフ構造に注目してモデルパラメータを推定しながらデータ分割を行うデータ分割を行う効果的な推論法と(ii)グラフの部分構造に注目して効果的に確率モデルから推論を行う方法の開発を行った.(i)の研究で開発した推定法は確率変数間に複雑な関係性が存在する様な場合でもグラフ構造に注目することで大幅な計算量の削減を実現したものであり,このような複雑な関係性は本研究計画で目標としている非線形フィルタの特性を持つ確率モデルからの推論ではより重要な問題になることが考えられるため,本研究で提案した計算法は非線形フィルタの特性を持つ確率モデルからの推論法を構築するにあたって重要な足掛かりとなることが期待できる.本研究の内要は日本物理学会の論文誌「Journal of the Physical Society of Japan」で査読付き学術論文として公開されている.また,(ii)の研究は(i)とは別のアプローチでグラフ構造に注目して複雑な関係性を持つ確率分布からの推定法を提案したものであり,この研究も非線形フィルタの特性を持つ確率モデルからの推論方法を構築するにあたって重要な足掛かりとなることが期待できる.本研究の成果の一部はニューロコンピューティング研究会および日本物理学会第72回年次大会で発表している.これまでの研究成果で基礎的な確率モデルの構築やそのモデルに対する推論法・パラメータ推定の方法はほぼ完成されたと考えられ,非線形フィルタの特性を持つ確率モデルの構成要素となる材料は揃っていると言える.しかしながら,現段階で具体的な画像処理問題に関する統計的計算モデルの構築には未だ至っておらず,当初の予定から考えると残念ながら研究計画はやや遅れていると言わざるを得ない.画像処理問題に関する具体的な推論法・パラメータ推定法の開発のためにはそれぞれの問題にあわせた確率的計算モデルの構築が不可欠であり,本研究課題の完成のためには具体的な画像処理問題に対する統計的モデルの構築は急務である.本研究計画の目的は画像処理の非線形フィルタ理論の方法を用いて新しい確率的画像処理の方法論を構築することであり,具体的には(1)非線形フィルタの特徴を持つ確率的画像処理モデルの構築(2)効果的な画像処理アルゴリズムの開発(3)画像処理モデルのパラメータ学習法の確立,という3点の達成を目指すものであった.

(2)の研究については非線形フィルタ理論を用いた効果的な計算法や確率モデルの構造的特徴を利用した推定アルゴリズムを提案する等,研究機関全体を通して精力的に取り組むことができ,当初目指してきた目的はほぼ達成されたと考えられる.しかしながら,(3)の研究テーマでは簡単な画像処理モデルに関するパラメータ学習法の開発までは進めることができたが,基礎的なモデルにとどまり当初目的としていた非線形性を効果的に取り入れた学習法の提案までは進まなかった.(1)の研究テーマについては画像自体がもつ非線形性が当初予想していたもの以上に複雑であり,画像の非線形性を積極的に取り入れたモデルの構築とまでは至っていない.しかしながら,本研究計画の実施によりこれまでの画像処理研究では考慮されなかった新しい画像処理法に関する知見がいくつも得られており,本研究計画の遂行は画像処理研究の発展に一定の効果はあったと考えられる.また,本研究計画は上記の当初予定していた研究テーマの他に量子アニーリングという最新の方法を用いた新しい推論法の提案等,計画当初では考えられなかった新しい展開を見せており,特にこの最終年度では音楽信号を高精度に処理する新しい信号処理方法の開発に成功している.本研究計画では画像処理分野だけでなくもっと広い信号処理分野に適用可能な成果が得られており,画像処理を含む信号処理分野の発展に大きく貢献することができたと考えられる.本研究計画は非線形フィルタの理論を用いた新しい確率的画像処理理論の構築を目指して実施された.本研究では非線形フィルタ理論で用いられていた計算法を利用することで,これまでの確率的画像処理の方法で問題になっていた計算速度の問題を大きく改善する等,確率的画像処理理論を発展させる良好な結果を得ることができた.さらに量子アニーリングやスパースモデリング等の新しい方法論を用いたいくつかの計算方法を提案する等,計画当初では考えていなかった新しい方向性への展開を行うことができ,画像処理を含む信号処理分野の発展に大きく貢献できたと考えている.今後は,本年度で得られた知見を手がかりに,非線形フィルタの特徴を兼ね備える確率的画像処理モデルの具体的な定式化を行う.本年度で提案した非線形フィルタの考え方を基にした確率伝搬法の計算法は,ここで目標としている確率モデルに対しても適用・拡張が十分可能なものであり,確率モデルの定式化後には本年度の確率伝搬法の計算法を適用し,提案モデルの画像処理能力を定量的に評価する.その後,従来の研究計画通りに統計的機械学習理論を基にした確率モデルのパラメータ推定法の開発に着手する.今後はこれまでの研究で得られた基礎的な構成要素のそれぞれをさらに発展させて,具体的な画像処理問題に対する非線形フィルタの特性を持つ統計的計算モデルの完成を目指す.これまでは画像の局所的な部分に対して非線形フィルタの特性を組込む方針で具体的な確率的計算モデルの構築を行ってきたが,画像の領域ベースでの構築というやや強い条件を課してモデルの構築を行う必要があり,具体的な確率的計算モデル構築の妨げとなっていた.
住宅ストックの活用に向けた大阪長屋によるつながりを育む賃貸居住モデルの構築

住宅ストックの賃貸活用の視点から大阪長屋の流通を促す居住モデルの構築と事例集の公開を目的として研究を遂行した。現在、良質な住宅ストックの形成とストックを円滑に流通させるための住宅市場の整備が求められている。そこで、地域固有の住宅ストックである大阪長屋に見られる地域や人がつながった新たな居住スタイルに着目し、一般的な中古住宅とは異なる大阪長屋の賃貸住居としての特徴を検証した。また、台湾をはじめとする海外のリノベーション事例との交流を行い、建築ストックに関する比較を行った。本研究は住宅ストックの賃貸活用の視点から、大阪長屋の流通を促す居住モデルの構築と事例集の公開を目的としている。平成27年度は、この10年以内(2005年以降)に30-40代の入居者が戦前の大阪長屋に新たに入居した事例を調査対象とし、大阪市内7区に位置する12事例の長屋を訪問し、長屋に住まう魅力と課題を調査した。住宅として住み継がれた大阪長屋に焦点をあてることで、大阪長屋のリノベーションの傾向や職住が一体となった空間利用について明らかにした。主な調査期間は2015年5月から2016年3月までで、調査方法は実際に訪問してヒアリングと間取り採取を実施した。合わせて、エリアを限定しながら、既存の建築ストックを活用することに注力している大阪市内と長野市内の不動産関係者2名のヒアリング調査を行った。その結果、修繕費負担について、従来型の原状回復に捕われない実態が明らかになった。賃貸物件では、住宅用途に限らずに仕事場が併設している事例が大半であった。その活動の内容については単一ではなく、活発で創造的な長屋暮らしが営まれている状況を明らかにした。この成果を、次年度以降に構築する居住モデルについての総合的な判断につなげる。平成27年度はこの10年以内(2005年以降)に30-40代の入居者が戦前の大阪長屋に新たに入居した事例を調査対象とし、大阪市内7区に位置する12事例の長屋を訪問し、長屋に住まう魅力と課題を調査した。さらに、居住者に加えて、不動産関係者や他地域での取り組みへの調査を実施した。これは、概ね予定通りであり、計画通りの進捗状況である。明治末期から昭和戦前期にかけて、大阪では長屋が数多く建設された。際立った比率で建設された長屋は、かつての大阪の住文化を象徴するものである。しかし、近年では老朽化や空き家といった問題から長屋の取り壊しが相次いでいる。1993年には63,600戸あった戦前長屋は、2013年には9,600戸まで減少し、解体のスピードは留まるところを知らない。本研究では、近年に大阪型近代長屋に入居した事例において、改修された長屋が現代の多様なライフスタイルに対応していることを明らかにすることで、長屋を住まいとして保全・活用するために役立てることを目的としている。調査対象は、大阪市内にある戦前に建設された長屋とそこに2005年以降に入居した2040代(調査時)の住人である。2015年度から2016年度にかけて18事例の住居の調査を実施した。調査方法は、実地調査で、長屋の入居者に対する詳細なヒアリング調査、間取りの採取、及び写真撮影である。これらの調査を通して、近年の新規入居者を対象として大阪型近代長屋の平面構成と空間活用について考察をしてきた。住利用のために近年改修された大阪型近代長屋は、広い土間のある平面構成や小間が連続する平面構成が活かされ、様々な仕事や活動をする新規入居者のライフスタイルに対応していることが明らかになりつつある。これらの研究成果の一部を、大阪長屋の活用の事例を記録するためのアーカイブとして公開する準備も進めている。平成27年度に引き続き、平成28年度も調査を継続して実施し、順調に進展している。そこで、地域固有の住宅ストックである大阪長屋に見られる地域や人がつながった新たな居住スタイルに着目した。大阪長屋は歴史や文化を担う建物であり、かつ、現代の魅力的な暮らしの場である。伝統を引き継ぎながら、新しい暮らしの場となっている大阪長屋について、事例調査を通して類型化することで、伝統的な住宅ストックを新たな「つながりを育む居住モデル」として構築し、リノベーションされた大阪長屋の賃貸住居としての可能性を明らかにするとともに、その流通を促す事例集アーカイブ「大阪長屋アーカイブス」を構築した。また、初年度には、リノベーションまちづくり学会in大阪(2015/11/28-29)を大阪で開催し、全国のリノベーション研究者・実践者と交流した。あるいは、台湾をはじめとする海外のリノベーション事例との交流を行い、建築ストックに関する比較を行った。具体的には、台湾(嘉義:南華大学、長屋リノベーション)と韓国(釜山:東亜大学、牛舎リノベーション)のリノベーション事例との比較・交流を行った。さらに、これまで蓄積してきた大阪長屋の先進的なリノベーションモデルの成果をまとめるとともに、リノベーションに関わる学生や実践者の取り組みに資する書籍として「リノベーションの教科書」をまとめた。

そこで、地域固有の住宅ストックである大阪長屋に見られる地域や人がつながった新たな居住スタイルに着目し、一般的な中古住宅とは異なる大阪長屋の賃貸住居としての特徴を検証した。また、台湾をはじめとする海外のリノベーション事例との交流を行い、建築ストックに関する比較を行った。平成28年度は、[調査1]不動産関係者へのヒアリング、[調査2]および[調査3]居住者へのヒアリングに加えて、[調査4]および[調査5]他地域でのヒアリングも充実させる。学会での口頭発表も予定している。平成29年度は、これまでの調査結果をまとめるともに、これらの研究成果の一部を、大阪長屋の活用の事例を記録するためのアーカイブとして公開する。居住空間デザイン当該未使用額は補助事業を誠実に遂行した結果生じたものであり、当初計画より経費の節約ができたことによるものです。次年度に使用することによって、より研究が進展することが見込まれます。次年度は最終年度のため、これまでの成果をまとめ発表します。その際の費用として使用します。
自然災害の被害にあった地域での精神医療・保健体制の構築に関する研究

東日本大震災による地震・津波により甚大な被害を受けた地域を対象とし、精神保健活動とともに調査を実施している。調査内容として、抑うつ状態や心的外傷後ストレス反応などにメンタルヘルスに関するもののほか、メンタルヘルスに影響を与えると考えられる因子についても調査を行っている。本研究で影響を与えると考えられる因子の抽出やそれに対する支援を強化することにより、被災後のメンタルヘルス改善や維持につながるものと考えている。さらに本研究により、被災後のストレス下のみならず、他のストレスを受けた場合の対処能力を向上させる因子の提言も可能になるのではないかと考える。2011年3月11日に発生した東日本大震災は、被災した住民のメンタルヘルスに対して、発災直後から中期のみならず、現在まで大きな影響を及ぼしていると考えられる。当研究室では地震・津波により甚大な被害を受けた自治体の一つである七ヶ浜町と連携して、災害急性期の精神保健対応を開始し、その後も同町を中心に長期の精神保健活動を継続してきた。初回調査は東日本大震災発災から8ヶ月後に実施し、以降、年1回の頻度で追跡調査を行っている。2018年度においてもこれまでと同様に、抑うつ状態や心的外傷後ストレス反応に関し、同じ評価尺度による追加調査を実施し、推移を把握した。K6(心理的苦痛評価尺度)で5点以上を呈する軽度以上の心理的苦痛を呈している参加者が約半数であったのが、年を経る毎に減少し、2014年には一旦、2013年度国民生活基礎調査による全国平均とほぼ同等の状態まで回復した。その後、災害公営住宅入居や高台移転等による環境の変化等が影響してか、2016年、2017年と心理的苦痛を感じている参加者がわずかに増えていたが、2018年には再び全国平均とほぼ同等まで回復した。しかし、3割弱の参加者は心理的苦痛を呈している。IES-R(心的外傷後ストレス反応評価尺度)の目安である25点以上の、一定以上の強い反応を示されている参加者の割合は震災の年に32%、その翌年が33%であったが、それ以降は2013年30%、2014年28%、2015年25%、2016年19%、2017年19%、2018年15%と徐々に回復の傾向を示している。心的外傷後ストレス反応からの回復には時間を要するが、着実に改善してきていることが分かった。昨年度の調査はスケジュール通りに進行したが、昨年度分の結果のまとめにやや時間がかかり、調査参加者への礼状ならびに結果のお知らせの送付が予定より2週間遅延した。今年度はこれまで縦断的に行ってきた調査結果を基に、被災後長期的な変化に影響を与える因子の抽出を行い、その因子に働きかける効果的な支援方法を検討する。さらに現存する支援方法の一つとして、公的機関やNPO法人が発行している被災後支援に関するパンフレットなどについて検討し、先に抽出された被災後に必要とされる因子の何に働きかけているのか、対象としている年代はどこに設定されているかなどについて検討する。これらの結果から、自然災害の被災者に対するエビデンスに基づいた支援を確立していくことを考えている。

昨年度の調査はスケジュール通りに進行したが、昨年度分の結果のまとめにやや時間がかかり、調査参加者への礼状ならびに結果のお知らせの送付が予定より2週間遅延した。今年度はこれまで縦断的に行ってきた調査結果を基に、被災後長期的な変化に影響を与える因子の抽出を行い、その因子に働きかける効果的な支援方法を検討する。さらに現存する支援方法の一つとして、公的機関やNPO法人が発行している被災後支援に関するパンフレットなどについて検討し、先に抽出された被災後に必要とされる因子の何に働きかけているのか、対象としている年代はどこに設定されているかなどについて検討する。これらの結果から、自然災害の被災者に対するエビデンスに基づいた支援を確立していくことを考えている。
心不全の原因となる脂質酸化依存的フェロトーシス様新規細胞死の分子メカニズムの解析

リン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx4)は、生体膜リン脂質ヒドロペルオキシドをグルタチオン依存的に還元する抗酸化酵素である。我々はこれまで心臓や精巣特異的GPx4欠損マウスにおいて正常の心筋細胞、精母細胞がGPx4欠損により脂質酸化依存的新規細胞死を誘導することを報告してきた。一方で抗ガン剤であるエラスチンやRSL3は鉄依存的脂質酸化によるフェロトーシス(非アポトーシス細胞死)を誘導することが報告され、特にRSL3はGPx4に直接結合して活性を阻害することから、フェロトーシスとGPx4欠損細胞死は同一経路によるものと考えられてきた。しかし、網羅的shRNAライブラリーによるスクリーニングから見出したGPx4欠損細胞死を抑制できるLipo遺伝子(Lipo1-5)のノックダウン細胞は、エラスチンやRSL3によるフェロトーシスを全く抑制しなかった。また脂質酸化や細胞死における鉄の依存性や致死に至る時間も全く異なることから、GPx4欠損細胞死を新しい細胞死としてリポキシトーシスと名付けた。またRSL3はGPx4以外のターゲットが致死の誘導に重要な役割を担っていることが示唆された。Lipo-1は新規遺伝子であり、そのcDNAの構造を明らかにした。またLipo-1は脂質酸化の制御に関与していることやC末端側の欠損により致死誘導活性が消失することが明らかとなった。Lipo-3は致死の実行に酵素活性中心が必要であることが明らかとなった。Lipo-4は相互作用する蛋白質の存在が示唆された。Lipo1-3のノックアウトマウスの作成に成功した。Lipo-1KOマウスは生まれにくい傾向が見られた。生まれたLipo-1,2KOマウスは正常に生育できることが明らかとなった。28年度が最終年度であるため、記入しない。フェロトーシスはエラスチンやサルファサラジン(SAS)によりxCTを阻害し、グルタチオン量およびGPx4活性を減少させ、鉄依存的な脂質酸化により致死を引き起こす経路である。一方、研究代表者は以前よりGPx4欠損させると脂質酸化依存的新規細胞死が誘導されることを見出しており、致死に至る時間がフェロトーシスとGPx4欠損による細胞死とで全く異なることから違う経路を介する可能性があった。本年度はまず、タモキシフェン誘導型GPx4欠損細胞株を用いて、タミキシフェン添加によるGPx4欠損細胞死および、SASによるフェロトーシスとで細胞死経路に違いが見られるのかについて検討した。まず、フェロトーシスは鉄依存性であるが、GPx4欠損細胞死は鉄非依存性であること、また細胞内の脂質ヒドロペルオキシド生成もフェロトーシスでは鉄依存的であったがGPx4欠損では鉄非依存性であることを見つけた。またshRNAライブラリーのスクリーニングにより明らかにしたGPx4欠損細胞死を抑制できるshRNA(GPx4欠損細胞死実行遺伝子:lipo遺伝子)によるノックダウン細胞株、Lipo1-4KD細胞はタモキシフェン添加による細胞死は抑制できたが、SASによるフェロトーシスは全く抑制できなかった。このことから、GPx4欠損細胞死とフェロトーシスは異なるメカニズムを介する細胞死であることが明らかとなった。本年度はLipo-1遺伝子の機能解析をさらにすすめた。Lipo-1は全長cDNAも明らかになっていなかった遺伝子でその全長配列を決めた。スプライシングバリアントの報告はあったが機能未知遺伝子でこの分子にGPx4欠損細胞死実行機能は全くなかった。またLipo-1はGPx4欠損細胞死において脂質酸化制御に関与する分子であることを見出した。研究代表者がはじめに計画していた内容に到達できただけでなく、領域代表の田中先生の了解を得て、計画班の大村谷先生との共同研究によりCRISPER/CAS9法によるLipo-1およびLipo-2遺伝子の欠損マウスの変異マウスの作成にも成功した。現在ヘテロ変異な状態なので、新規遺伝子のKOマウスでの機能解析や細胞死への意義について来年度以降さらに解析をすすめたい。また袖岡先生らのグループからIM化合物について我々の細胞死に対する評価を行うなど、計画班の先生方との共同研究も進んだことは予想以上の成果である。

またLipo-1は脂質酸化の制御に関与していることやC末端側の欠損により致死誘導活性が消失することが明らかとなった。Lipo-3は致死の実行に酵素活性中心が必要であることが明らかとなった。Lipo-4は相互作用する蛋白質の存在が示唆された。Lipo1-3のノックアウトマウスの作成に成功した。Lipo-1KOマウスは生まれにくい傾向が見られた。生まれたLipo-1,2KOマウスは正常に生育できることが明らかとなった。共同研究で作成したLipo-1およびLipo-2マウスのKOでのフェノタイプの解析と、心臟特異的GPx4欠損マウスとのダブルKOマウスを作成することにより、実際にGPx4欠損による細胞死を個体レベル(心不全モデル)でも抑制できるのかを明らかにしたい(このダブルKOの解析は時間的には次年度までかかる可能性もある)。一方、Lipo-3のGPx4のダブルKOマウスは、既にできつつあり、28年度に個体レベル(心不全)での評価ができると期待している。Lipo-4に関しては、ユビキチン関連分子であるため、複合体タンパク質リガーゼの同定を行いたい。その準備段階のFLAG-Lipo4細胞の樹立には成功しているため、性状解析、複合体の解析をすすめたいと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
精神的ストレスが口腔神経因性疼痛に与える影響と唾液腺におけるBDNF発現について

(1)ラットのストレスモデル(immobilization stress)において中枢神経におけるNGF, BDNF NT-3の発現が抑制されるという報告(Ueyama T, et al. Neurosci Res. 1997; 28, :103-110.)より、ストレスにともなう唾液腺内のBDNF mRNA発現の変化を検討した。(2)当科で手術を行う患者を対象に、周術期の精神状態と疼痛スコアを採取し検討を行った。予後のよい良性疾患では術後に精神状態の改善を示すが、悪性腫瘍患者のなかには、術後に抑うつ状態を示す患者も散見され、疼痛の遷延や機能障害の大きさに比例する傾向も認められた。(1)当科で入院・手術を行う患者のうち、本研究に対し説明のうえ同意・協力が得られたボランティアを対象に、周術期の精神状態と疼痛スコアを採取し検討を行った。精神状態は、Goldbergにより開発されたGHQ精神健康調査票を使用し、疼痛スコアはVASを用いた。現在までのデータ解析では、予後のよい良性疾患では術後に精神状態の改善を示すが、悪性腫瘍患者のなかには、術後に抑うつ状態を示す患者も散見され、疼痛の遷延や機能障害の大きさに比例する傾向も認められた。(2)ラットのストレスモデル(immobilization stress)において中枢神経におけるNGF,BDNF NT-3の発現が抑制されるという報告(Ueyama T, et al.Neurosci Res.1997;28,:103-110.)より、ストレスにともなう唾液腺内のBDNF mRNA発現の変化を検討した。その結果、immobilization stressによりラットの唾液腺導管部分は、BDNFを多く発現していることを確認した。(3)情動や心因的ストレスが慢性疼痛に関与していることは知られているが、その詳細なメカニズムはいまだに明らかとなっていない。そこで、ストレスにより唾液腺導管細胞にBDNFが発現することを応用し、唾液中のBDNFやCgAを測定することがストレスの客観的指標になりうるかを解明し、さらにストレスと神経因性疼痛の関係を明らかにするため、現在、臨床研究を行っている。現在までのデータ解析では、予後のよい良性疾患では術後に精神状態の改善を示すが、悪性腫瘍患者のなかには、術後に抑うつ状態を示す患者も散見され、疼痛の遷延や機能障害の大きさに比例する傾向も認められた(2)ラットのストレスモデル(immobilization stress)において中枢神経におけるNGF,BDNFNT-3の発現が抑制されるという報告(Ueyama T,et al.Neurosci Res.1997;28,:103-110.)より、ストレスにともなう唾液腺内のBDNF mRNA発現の変化を検討した。1ラットのストレスモデル(immobilization stress)において中枢神経におけるNGF, BDNF NT-3の発現が抑制されるという報告(Ueyama T, et al. Neurosci Res. 1997; 28, :103-110.)より、ストレスにともなう唾液腺内のBDNF mRNA発現の変化を検討した。2情動や心因的ストレスが慢性疼痛に関与していることは知られているが、その詳細なメカニズムはいまだに明らかとなっていない。当科で入院・手術を行う患者のうち、本研究に対し説明のうえ同意・協力が得られたボランティアを対象に、周術期の精神状態と疼痛スコアを採取し検討を行った。精神状態は、ストレスコーピングインベントリー、Goldbergにより開発されたGHQ精神健康調査票を使用し、疼痛スコアはVASを用いた。この臨床研究の結果、予後のよい良性疾患では術後に精神状態の改善を示すが、悪性腫瘍患者のなかには、術後に抑うつ状態を示す患者も散見され、疼痛の遷延や機能障害の大きさに比例する傾向も認められた。

さらに、ストレスにより唾液腺導管細胞にBDNFが発現することを応用し、唾液中のBDNFやCgAを測定し、ストレスマーカーとしての有用性との関連につき解析を行った。BDNFやCgAは、ストレスマーカーとして一定の評価は認められるが、日内変動があり、その他の修復因子も予想されることから現段階では安定したスケールとして用いるには難があると考えられた。今後もさらに検討を重ねる予定である。ラットを用いて神経因性疼痛におけるストレスの関与を動物実験を行い検討しているが、神経因性疼痛によるc-fos発現の定量が十分できない状態である。現在、定量法を再検討し、安定したデータが得られるように調整中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。臨床研究は、概ね順調に遂行している。現在、動物実験で上記のような問題点が生じているが、改善できる見込みである。
嗅覚模倣型ニオイ情報処理アルゴリズムに関する研究

ヒトで同等および1億倍の感度差をもつ2種の鏡像異性体ペアについて、行動実験で調べた結果、マウスにも同様な感度差を見出した。さらに、1億倍高感度に検知されるニオイのみが、他より100倍高い受容細胞の感度を示した。また、これらのニオイのユニーク度は、少数の高感度受容体の信号によって決定されることが示唆され、提案中の階層的符号化説によるフィードフォワード抑制系を介した特徴的要素自動強調機構が支持された。嗅覚模倣型センサ素子である嗅覚受容体機能発現培養細胞系では、改良した系で2成分混合刺激の応答を計測・解析し、11種の応答阻害成分を発見し、レセプタ活性化機構について新たなモデルを構築した。1)個体のニオイ識別における要素情報強度の評価第一段階として、1組の光学異性体、スペアミント様ニオイを有すR(-)カルボンとキャラウエイ様ニオイを有すS(+)カルボンおよび、それぞれを構成要素とする複合臭1ペアを用い、Y迷路を用いたマウスの行動実験で識別能を調べた。その結果、溶媒とR(-)カルボンの識別が最も容易で、両カルボンペアおよび両カルボンを主成分とした複合臭ペア1種は同程度の正解率で識別できること、および、トレーニングに用いた単体成分を手掛かりに識別を行っていることが分かった。これと並行して、3種のガス用の3経路に設置された高速動作型マスフローコントローラ合計11台をコンピュータ制御することにより、希望する比率の2成分混合刺激を自動的に作成し、8秒サイクルで2秒間提示し識別させる鼻挿入穴選択型行動実験システムの設計および試作を行った。その結果、各部品の動作および2段階希釈の各段階での合計流量が一致し、設計通りに試作できていることが確認された。2)嗅覚レセプタの単体成分と複合成分臭への応答性の相違複合成分化における効果の一つである競合阻害による応答への影響を調べるため、機能発現に成功しているジカルボン酸に応答する嗅覚レセプタの応答性を解析し、アンタゴニストを見出した。この同系統分子シリーズではリガンドと分子構造の類似性が最も高くなる分子が最も応答を低減させる効果を持つ事が分かり、味と匂学会および生理学会で発表した。カルボン応答レセプタを機能発現させる試みとして、培養細胞を用いた嗅覚レセプタ機能発現の発現効率を向上が期待されるレセプタの改変を1例試みたが、応答性は得られなかった。引き続き方式を変えてレセプタの改変による機能発現効率の向上を実験的に検討する。また、最近、RTP1の一部のみを発現させる改良が発現効率を高めると報告されたので、これを試みる準備を進めた。本研究課題では、嗅覚機能代替センサ開発研究の一環として、単一種ニオイ物質が有す複数種ニオイ要素の共通性とユニーク度の評価、及びそれらの相対強度評価について、個体レベルおよび嗅覚レセプタレベルでの解析を行う。具体的には、単体成分臭と異なるニオイ要素を有す成分を加えた複合成分臭とに対する応答の相違を計測し、複合成分の構成成分がニオイ要素の認識形成に寄与する程度を評価・解析し、この結果に基づいてセンサ信号からニオイ情報表現の形成を可能とする嗅覚模倣型ニオイ評価アルゴリズムの高度化を行う。当該年度の実施内容は以下のとおりである。1)単一種ニオイ物質が有す複数種ニオイ要素の共通性とユニーク度の評価1組の鏡像異性体、スペアミント様ニオイを有すR(-)カルボンとキャラウエイ様ニオイを有すS(+)カルボンについて、それぞれを主成分とする複合成分臭を調整し、これらの識別のし易さをY迷路行動実験で解析した。その結果、主成分が要素情報として支配的となり、ユニーク度も主成分が支配する傾向が観察された。これに加え、新たな実験パラダイムを試みた結果、少量成分も匂いの質に多少変化を与えることが示唆された。2)嗅覚レセプタの単体成分と複合成分臭への応答性の相違嗅覚機能代替センサ素子例である嗅覚レセプタ機能発現培養細胞系で、発現困難性を解消すると報告された部分的RTP1の共発現を試みたが、期待された効果はみられなかった。カルボン応答レセプタ2種について機能発現に成功した。また、複合成分刺激に対するレセプタのニオイ識別能を計測/解析した結果、レセプタの活性化に分子中間部が必要なことが明らかとなった。さらに、行動実験の結果は、提案中の特長自動強調型の嗅覚模倣型ニオイ情報処理アルゴリズムでの高感度レセプタと低感度レセプタの寄与の違いを示唆し、より詳細なモデル構築への足がかりを得た。

得られた結果に基づいてセンサ信号からニオイ情報表現の形成を可能とする嗅覚模倣型ニオイ評価アルゴリズムの高度化を行う。1)単一種ニオイ物質が有す複数種ニオイ要素の共通性とユニーク度の評価ヒトで感度差が1億倍異なると報告されていた鏡像異性体ペアのニオイを行動実験で解析し、マウスでもほぼ同様の大きな感度差が示される結果を得た。応答した単離嗅細胞の最高感度を応答闘値濃度で比較すると、カルボン鏡像異性体より100倍高感度にこの鏡像異性体の高感度成分に応答する少なくとも2種の受容体が存在する結果が得られた。さらに、マウスの識別行動実験では、鏡像異性体ペア間のユニーク度の相違は、高感度成分のみ検知できる低濃度範囲で識別できない程度に小さい、検知-識別パラドックスを発見した。これらの結果から、ユニークな匂い要素の形成には少なくとも2種以上の共通しない高感度受容体の信号が必要であること、それらの信号がフィードフォワード抑制系を介して同期し加算されてユニークな要素情報が表現されることで、匂い識別が容易になる仮説が支持され、細部が解明された。データ検証のために3匹の行動実験データの追加収集が必要になっている。2)嗅覚レセプタの単体成分と複合成分臭への応答性の相違嗅覚機能代替センサ素子例である嗅覚レセプタ機能発現培養細胞系で、2成分混合刺激の応答を解析した結果、11種の応答阻害成分を発見し、レセプタ活性化機構について新たなモデルを構築した。また、この要素素子を利用した新たなニオイ検知方法に基づく人工の鼻開発の基盤を得た。得られた結果は論文に取りまとめ中である。
二酸化炭素による芳香族化合物の直接カルボキシル化

本研究の目的は,二酸化炭素をLewis酸で活性化し,芳香族基質へ親電子的に固定化する反応について,その最適化を図り,基質の適用性を調べること,本反応を将来的にオレフィン類への二酸化炭素の固定化に展開するために,二酸化炭素を選択的に活性化するLewis酸を設計・合成することであり,下記の成果を得た。1.臭化アルミニウムとクロロトリメチルシランの存在下にトルエンのカルボキシル化の反応条件を最適化することで,最高96%の収率でトルイル酸(オルト:パラ=1:6)を得ることができた。また,キシレン,メシチレン,ナフタレンなど他のアレーン類でも,良好な収率でカルボン酸が得られた。反応のマスバランスの検討から,本反応の機構として,ルイス酸によるタンデム型in situ Friedel-Craftsシリル化-炭酸化,またはシリルカチオンがLewis酸として作用し,活性種と考えられる二酸化炭素-アルミ錯体をよりいっそう活性化し,一段階で炭酸化する機構が考えられる。反応機構を明らかにし,新しい反応へ展開したい。2.本研究の反応には,非常に強いLewis酸であるハロゲン化アルミニウムのみが活性を示し,このことが反応の適用性を制限している。そのため,二酸化炭素を選択的に活性化できるLewis酸の開発が望まれる。そこで,チアカリックス[4]アレーンをべ一スとし二酸化炭素の二つのカルボニル基に同時に二点配位できる四核Ti (Iv)錯体をデザインした。この配位子の合成には,チアカリックス[4]アレーンの一つの水酸基を三価のアミノ基に変換する必要があるが,従来,カリックス[4]アレーン類の水酸基をアリールー酸素結合を切断して他の官能基に変換することは,その立体的な理由から極めて困難であった。今回,Ullmann型反応により,モノアミノ置換体を初めて実用的な収率で合成することに成功した。
FRP殻成形での光照射・加熱による樹脂硬化過程のミクロ電熱解析と能動的制御

超軽量高強度のFRP殻構造体の開発において、超塑性変形で加工された極薄肉金属殻の巻型に、樹脂を含浸させた強化繊維(主として炭素繊維)を巻付けるフィラメントワインディング成形法の開発が行われている。しかし、金属殻が薄いため、硬化時の温度上昇を極力抑える必要があり、繊維を巻きながら温度制御し加熱・硬化させるプロセスの伝熱解析と能動的制御が必要とされている。本年度は、この課題のための試験・解析を行い、以下のような成果を得た。(1)紫外線硬化樹脂(エポキシアクリレート樹脂+2wt%ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン)の反応熱を測定し、反応モデルを作成した。(2)単繊維10本×200本の積み重ねについての樹脂硬化過程の伝熱解析のための数値モデルを作成した。(3)この数値モデルを用いて、熱硬化性樹脂の硬化過程を解析し、硬化時の熱特性を解明した。その結果、樹脂の硬化割合と繊維樹脂層の最高温度との間に関係があることを見いだし、能動的制御の基礎資料を得た。(4)紫外線硬化樹脂について(1)で得たモデルを用いて、硬化過程の解析を行った。その結果、紫外線樹脂の場合、硬化時の温度上昇を20°C以下に抑えることが出来て、紫外線硬化樹脂が熱的な面からは極めて有望であることを明らかにした。
4配位ホウ素化合物のホウ素原子上での置換反応に関する研究

炭素よりも原子番号が1小さいホウ素は、4配位化合物であるアート錯体を形成すると4配位炭素原子と等電子的になる。このように電子配置として等価なホウ素アート錯体は、4面体構造を有するなどの点で4配位炭素化合物と構造的に類似している。しかしながら、ホウ素原子上には負の形式電荷が存在している点で、ホウ素原子上での置換反応は炭素原子上での反応とはかなり異なるものと予想され、これらの点に関して大きな関心がもたれる。しかしながら、ホウ素原子上に脱離基をもつホウ素アート錯体の合成が困難であるが故に、この分野の研究がほとんど行なわれていなかった。我々はホスフィンボランの特性を生かせば、従来困難と考えられていたホウ素原子上に脱離基を有する4配位ホウ素化合物を合成でき、本研究を遂行できるものと考えた。まず最初に対称性のよいトリアルキルホスフィンボランのホウ素原子上に塩素、ヨウ素、メシラート基、トリフラート基を導入した。これらの誘導体はチオラートやリンアニオンと容易に反応して対応する置換生成物を与えた。一方、有機リチウム試剤やグリニャール試剤とは反応しなかったが、有機銅試剤とは反応し、対応する置換生成物を与えた。これらの反応によって従来の手法では得難い有機ホウ素ホウ素化合物が合成できることがわかった。続いてこれらの求核置換反応の立体化学を明らかにすることを目的として、ホウ素原子上に不斉中心を有する光学活性ホスフィンボランの合成を試みた。標的化合物は著しく不安定であり、現在までのところ単離には成功していない。しかしながら、この研究の過程で従来例のない光学活性リンアニオンを発生させることに成功した。さらにこれらの実験を行いつつ、分子モデリングシステムを用いて4配位ホウ素の電子状態とエネルギー状態の計算を行った。その結果、ホウ素原子上の形成電荷は著しく非局在化していることが判明した。
悪性腫瘍患者からの臓器移植は可能となるか-実験動物モデルを使って-

[目的]われわれは免疫抑制剤デオキシスパーガリン(DSG)がラパマイシンに続き,がん抑制作用を持つ2種類目の免疫抑制剤であることを報告した。臓器移植はその黎明期に悪性疾患患者から臓器提供がなされたこともあるが,レシピエントに臓器とともにがん細胞が持ち込まれ,高率に再発を来たすことが知られており,現在,原則禁忌となっている。臓器移植にDSGを用いることで,がん細胞の持ち込みを防ぎつつ移植臓器に対する拒絶を防ぐことの可能性を探った。[方法](実験1)ACI腎がん細胞2×10^5個をLEWラット10匹,のべ20カ所に皮下移植した。投与当日よりCsA15mg/kg/dayを14日間連日投与した後,10匹のうち10mm以上に発育した腫瘍を持つ6匹を,(A群)CsA15mg/kg/day連日投与(n=2),(B群)DSG6mg/kg/day連日投与(n=2),(C群)Oliveoil投与(n=2)の3群に分け,腫瘍径を経時的に観察した。(実験2)ACI腎がん細胞2×10^5個をACIラット6匹,6カ所に皮下移植した。(A群)CsA15mg/kg/day連日投与(n=2),(B群)DSG6mg/kg/day連日投与(n=2),(C群)Olive oil投与(n=2)の3群に分け,腫瘍径の変化・生存日数を観察した。[結果]実験1ではA群で腫瘍径の増大,B群で腫瘍の縮小を認め,C群では腫瘍径はほとんど変化しなかった。実験2ではA群・C群では腫瘍は増大し,腫瘍移植後3054日で死亡し,全例肺転移を生じていた。B群のラットは60日を超えて生存し,腫瘍の発育は認めなかった。[結語]DSGはACIラット腎がん細胞に対し増殖抑制効果をするが,持ち込まれたレシピエント側でも,シクロスポリン投与下ではがん細胞が生着するものの,DSG投与下ではがん細胞が生着しない(=持ち込まれない)ことが確認された。
脂質を指標とした脳,とくに脳死した脳の死後変化

脳の脂質の変化と死後経過時間の関係をみるために、剖検時採取した死後の脳の脂質を検査した。脳組織の脂質抽出液について薄層クロマトグラフィー(TLC)と高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析、総脂質量とリン脂質量の測定をした。遊離脂肪酸(FA)、コレステロール(Chol)、タンパク質、チオバルビツール酸反応物質(TBARS)の定量は脳組織ホモジネートについて行った。脳組織採取時直ちに検査を行い、さらに小分けした脳組織をできるだけ空気に触れない状態で37°Cに保存して経時的変化を観察した。検査した20例の採取時の脳試料では、0歳の例を除いて、TLCやHPLCのクロマトグラムはほぼ同様のパターンであった。剖検まで死後経過時間の長かった例では、TLCにおけるFAのスポットが他の例よりも濃かった。37°C保存後にはTLCとHPLCでFA、リン脂質リゾ体、モノアシルグリセロールの増加等、脂質が分解したと考えられる変化が観察された。保存脳組織試料のホモジネートで測定したFA量は増加、Cholは変化せず、タンパク質は減少した。TBARSは増加する傾向にあった。主として灰白質と白質を調べたが、得られた場合には橋、延髄、視床下部付近も検査した。一般にこれらの経時的な変化は、神経細胞が多く含まれる灰白質と視床下部付近の方が著明なように思われた。No.16の脳死状態にあった脳試料においては、他の例と異なる興味ある所見が得られた。今後は動物実験も加えて、例数を増やし、ヒトと動物の脳死状態の脳についての検討をしていきたいと考えている。脳死が起きて、その死亡時刻を決定することは医学的にも社会的にも非常に重要なことである。本研究では、脳死後の経過時間を推定するための方法を検討し、脳死した時にみられる脳組織の変化のうち、脂質成分を指標として取り上げ、その変化と死後経過時間との関係を調べた。脳の組織は剖検時に毒物検査用に採取して冷凍保存したものの一部を使用した。脳組織の白質と灰白質から各別に脂質をFolch法すなわちchloroform-methanolによって抽出した。リン脂質の組成は順相の薄層クロマトグラフィー(TLC)と高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって、また各リン脂質の脂肪酸組成はTLCプレートからの抽出物をメチルエステル化してガスクロマトグラフィー(GC)によって検査した。脳組織片を部位別に4°Cと室温に静置して、経時的にリン脂質と個々のリン脂質分子の脂肪酸を調べた。その結果、白質と灰白質いずれにおいても、リン脂質のうちホスファチジルコリン(PC)の減少が最も著明だった。そしてPCが分解して生じたとみられるリゾホスファチジルコリンが確認され、定量はしていないが遊離脂肪酸も増加していた。ホスファチジルエタノールアミン(PE)とPCについて脂肪酸組成をみたところ、融解直後の状態でみられる脂肪酸のピークもみられたが、その他に一般に多く存在する炭素数16ないし18個に相当する脂肪酸のピークよりも保持時間の早いピークと遅いピークが増加していた。同定は完了していないが、保持時間の早いピークには炭素数の少ない脂肪酸等が、遅いピークは中性脂肪等のリン脂質とは違うものが混じているのかもしれない。脂質は死後にまだ活性を残している組織中の酵素等によってリン脂質クラスで分解されるだけでなく、遊離になった脂肪酸も変化しているものとみられ、これらを指標にして死後経過時間を推定できる可能性がある。例数等を増やして死後の経過時間との関係について検討しているところである。脳の脂質の変化と死後経過時間の関係をみるために、脳脂質について種々の検査を行った。初年度は脳組織からの脂質抽出方法、脂質の分析方法について検討した。

次いで研究目的である脂質の変化と死後経過時間について剖検時採取した死後の脳の脂質を調べることによって検討した。脳組織の脂質抽出液について薄層クロマトグラフィー(TLC)と高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析、総脂質量とリン脂質量の測定をした。遊離脂肪酸(FA)、コレステロール(Chol)、タンパク質、チオバルビツール酸反応物質(TBARS)の定量は脳組織ホモジネートについて行った。脳組織採取時直ちに検査を行い、さらに小分けした脳組織をできるだけ空気に触れない状態で37°Cに保存して経時的変化を観察した。検査した20例の採取時の脳試料では、0歳の例を除いて、TLCやHPLCのクロマトグラムはほぼ同様のパターンであった。剖検まで死後経過時間の長かった例では、TLCにおけるFAのスポットが他の例よりも濃かった。37°C保存後にはTLCとHPLCでFA、リン脂質リゾ体、モノアシルグリセロールの増加等、脂質が分離したと考えられる変化が観察された。保存脳組織試料のホモジネートで測定したFA量は増加、Cholは変化せず、タンパク質は減少した。TBARSは増加する傾向にあった。主として灰白質と白質を調べたが、得られた場合には橋、延髄、視床下部付近も検査した。一般にこれらの経時的な変化は、神経細胞が多く含まれる灰白質と視床下部付近の方が著明なように思われた。No.16の脳死状態にあった脳試料においては、他の例と異なる興味ある所見が得られた。今後は動物実験も加えて、例数を増やし、ヒトと動物の脳死状態の脳についての検討をしていきたいと考えている。
不均衡成長モデルにおける経済成長と所得分配の中・長期的関係に関する理論的分析

経済成長のエンジン及びその成果である所得の分配において、人的資本の蓄積が果たす役割はますます重要になっている。そこで、物的資本とともに人的資本も蓄積する経済成長モデルを構築して分析を行い、人的資本と物的資本との間の最適な資源配分を実現するための政策ルールを提示した。また、人的資本投資(技術獲得)の費用が技術進歩とともに変化する場合、熟練労働者数の増加とともに所得格差も拡大するという「スキルプレミアム・パズル」が発生することを示した。さらには、人的投資費用の不確実性の増大によって、世代間の格差が固定化されることも分かった。不均衡成長モデルに関して、先駆的な業績を挙げその理論的な基礎を構築し確立したのは、W.J.Baumolである。そこでまず彼の初期の分析とその後の理論展開及び関連した数多くの経済成長モデルに対する彼の詳細な検討と評価をきちんとは把握するために、それらを纏めた彼の著書(Baumol,2002)を尾道大学の足立英之学長らと詳しく検討し議論を重ねながら翻訳し出版した。第4章、第5章とともに第15章「マクロ経済学の諸モデルと成長を制限する諸関係」を担当し、「訳者はしがき」の中で、彼のイノベーション理論と不均衡成長モデルの有用性とその発展可能性について明らかにした。不均衡な経済成長とそれに伴う所得格差の通時的な変化は、蓄積される生産要素の種類や数及びそれらが持つ外部性にも大きく依存する。そこで、家計の動学的最適化行動の結果として物的資本と人的資本の両方が蓄積し、さらに人的資本が生産に対して正の外部効果を持つような成長モデルを構築し分析を行った。従来の研究においては、効用関数や生産関数を特定化して分析を行い、最適な資源配分を達成するための再分配政策が導出されていた。これに対して、より一般的な効用関数と生産関数を用いて分析し、人的資本のような市場では取引されない生産要素を含めた生産要素間の限界代替率と(暗黙の)価格比を一致させるという政策ルールを適用することによって、経済を最適な資源配分状態へ誘導できることを示した。また、このような所得再分配政策で外部性を内部化するのが可能であるのは、経済が長期的に均衡成長へと収束していく場合に限られることも明らかにした。経済成長の主要なエンジンとして、物的資本の蓄積とともに人的資本の蓄積が挙げられるが、経済成長とその果実である所得の分配において、人的資本の果たす役割は近年ますます重要になっている。そして、人的資本への投資の偏在が不均衡な経済成長を生み出し、それによってもたらされる所得格差が成長の不均衡を再生産する。この過程で重要なのが、人的資本投資の費用(典型的には教育費用)と投資の成果に関する不確実性である。そこで、これらについて別々の動学モデルを用いて分析を行った。技術進歩は、それを活かすことができる人的資本の蓄積がなければ経済成長には貢献しない。この点を考慮した動学モデルを構築し分析を行った結果、人的資本投資(技術獲得)の費用が技術進歩率の変化に伴ってどのように変化するかが、経済成長と所得格差を考える場合重要であることが分かった。具体的には、技術進歩が加速しても費用があまり上昇しない場合、熟練労働者数の増加とともに所得格差も拡大するという「スキルプレミアム・パズル」が発生する。これに対して、費用が急激に上昇する場合、経済成長と所得格差に循環的な変動が発生する。不確実性が人的資本投資へ与える影響について、従来の研究では、人的資本を獲得した後の人々の行動については十分に考慮されて来なかった。この点をきちんと考慮した不確実性下の動学的投資モデルを構築し、不確実性の増大した場合、労働の負効用が小さい人は投資を増加させるのに対して、負効用が大きい人はむしろ投資を減少させることが明らかになった。この結果を経済発展モデルに応用して分析し、発展の初期段階では、不確実性の増大は投資を増加させるが、成熟段階では投資を減少させることも明らかになった。これまでの研究で、技術進歩の違いや個人の選好の違いによって所得や資産に格差が生まれること、そして、税制や教育政策等によってそれらの格差が少なくも部分的には縮小できることが分かってきた。しかし、それらの格差は、個人が物的資本や人的資本への投資を主体的に決定した結果として生まれてきたものであり、その意味では、容認できる、あるいは容認すべき格差と考えることもできる。それに対して、不確実性によって生じる格差や世代を越えて固定される格差は、容認することは難しい。そこで、前年度から始めた不確実性が人的資本投資に与える影響を考慮した成長モデルを発展させて、これらの点についての分析を行った。具体的には、(1)投資の結果獲得される人的資本に関する不確実性と(2)人的資本投資に要する費用の不確実性、の2つを考慮して分析を行った。

(1)の不確実性が人的資本投資に与える影響は労働の限界不効用に依存し、限界不効用が労働とともに急激に上昇する場合不確実性は投資に負の影響を、それほど上昇しない場合は正の影響を与えることが明らかになった。高所得者ほど限界不効用の上昇が大きいと考えられるので、(1)の不確実性は格差の固定化の解消に貢献することになる。これに対して、(2)の不確実性は格差を固定化させる方向に作用することが明らかになった。高等教育を受けるかどうかの選択のように、最終的な費用が不確実な状況下で、人的資本への投資を決めなければならない場合がある。この時、投資を行うことによって失う現在の消費からの効用が大きな役割を果たすことになる。消費からの限界効用が逓減する限り、所得の低い個人の限界効用の損失の方が大きいので、不確実性によってより大きく人的資本への投資を減らす。このように、不確実性の種類によって、それが格差の固定化に与える影響は大きく異なることが分かった。平成22年度は、不均衡成長モデルに関する既存研究についての理解をかなりの程度進めることができた。その上で、平成23年度は経済成長と所得分配の関係を分析するためのいくつかの動学モデルを構築し分析を行うことができた。その結果、暫定的ではあるがいくつかの重要な結論を得ることができた。今後はこれらのモデルの精緻化と結論の頑健性についての検討が不可欠である。24年度が最終年度であるため、記入しない。経済成畏と所得分配の中期的関係を明らかにするために、22年度末に構築した正規雇用と非正規雇用の変動を考慮した成長モデルを、特に雇用の調整費用関数の役割に焦点を当てながら、精緻化して分析を行っていく。より長期的な成長と所得格差の関係については、23年度に始めた(1)技術進歩とそれを活かすための人的資本への投資を組み込んだモデル、(2)入的資本投資の不確実性を考慮した成長モデル、を発展させて分析を行う。必要であればシミュレーション分析も行う予定である。それと並行して、研究補助者に協力してもらいながら、理論モデルから得られた結論の現実妥当性についての実証的な検討を進める。