hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
刺激画像の艶成分を除去し物体色を抽出する視覚神経機構の解明

艶と物体色の知覚過程を探るべく、ヒトを対象とした心理物理実験、サルを対象とした電気生理実験を行った。得られた成果は、色と明るさに関する新しい錯視現象の発見と、サル下側頭皮質における色情報表現についての理解の進展である。本研究の成果は、画像の取得と表示の際に経験的に行われていた処理にヒトの視覚機能による根拠を与える可能性があるとともに、視覚認知に関わる脳機能の理解に重要な役割を果たすだろう。視覚像の艶(光沢)と物体色知覚について、心理物理実験、色彩計測、電気生理実験を行うことで、いくつかの興味深い発見が得られた。光沢と物体色は分離して知覚できることを心理実験で確かめた。人工的に作成した凸凹平面画像を用いて光沢のあり・なしを変化させ、その際の物体色の色判断を測定した。色判断には影響がない、あるいはわずかに彩度が高まる傾向にあった。光沢と物体色が混ざって分離できない場合とは逆の効果であるため、光沢を除去し物体色を判断していたと言える。同様の実験パラダイム(色判断タスク)をサルの行動実験に適用するため、サルに色判断トレーニングを行った。さらに、物体色の情報表現を担うと予想されるTE野の色領域(aITC)を同定する実験を行った。同定は神経活動の記録と電気刺激による色判断への効果を皮質上にマッピングすることで行い、一貫したaITC領域を得た。また電気刺激によって色の見えが特異的に変わる傾向が見られたため、今後は電気刺激による色の変化を重点的に調べる予定である。また、画像処理の探索過程で興味深い錯視現象を発見した。画像にわずかな色変化(輝度が高い少数のピクセルに輝度に相関した色変化をつける)を加えることで見えの明るさ感が大きく向上する現象である。変化させる色方向は重要であり今後の詳細な測定が必要である。また画像は金属光沢のような見えであったことから、実際の金属光沢を測定し比較した。二次元(画像)色彩計、および二次元分光測定装置を用いて測定を行った結果、驚くべきことに金などの色づいた金属光沢は、大きな輝度変化にもかかわらず、色度の変化はわずかであり、明るさに相関した色の変化はほとんど見られなかった。上記の画像の色輝度の変化は、金属光沢による物理的な現象に基づいていないようである。今後の研究を通じての包括的な説明が必要であろう。本年度は心理物理、神経生理の両面から研究を進め新たな発見が得られた。物体画像の艶成分と物体色成分を独立に操作する画像処理を行っていたところ興味深い現象を発見した。画像の輝度は同一のまま、艶部分に特定の色をつけることによって画像の明るさ感が著しく上昇する現象である。この錯視現象をクリッピング錯視と名付け、錯視の効果の大きさ(30%以上の輝度上昇に相当)や寄与する条件(変化させる色相の方向)を心理物理実験により明らかにした。また、この現象は光沢を持った物体画像に限らず、風景写真や単純な縞模様であっても同様の画像処理で生じることから、艶と物体色の分離処理は必要としない視覚機能であると言える。色による効果として既知の効果(ヘルムホルツ・コールラウシュ効果)では説明できないため、新しい視覚モデルを考える必要がある。物体色をコードしていると考えられる下側頭皮質における色情報の表現を探るために、サルを対象とした電気生理実験を行い、微小電気刺激による色知覚への変調効果を詳細に測定した。サルが視覚刺激の色の違いを見分けているときに、下側頭皮質前部(TE野)に微小電気刺激を与えると判断に大きな変動が生じることが分かった。大きな効果が生じるのはTE野のごく一部を刺激したときで、それは前中側頭溝の後端近傍に数mm程度の広がりを持った領域であった。この領域のニューロンは強く鋭い色選択性を持っていた。電気刺激は色の判断を変化させ、その変化方向は色平面上で一貫したパターンを形成していた。そのパターンは、刺激部位に存在するニューロンの色選択的応答と対応関係が見られたことから、下側頭皮質と色知覚の因果関係を含む重要性を示した点で成果があった。
歯周炎発症におけるNLRP３インフラマソームの関与

歯周炎の悪化における細菌成分の働きについては様々な報告があるが、免疫機構の働きについては完全に解明されていない。我々はこれまでにE. coli LPSで感作したラットの歯肉溝内へ抗原として高濃度E. coli LPSを滴下すると,歯周ポケット形成や歯槽骨吸収が誘導されることを報告した。そこで、この実験的歯周炎モデルにT細胞が欠損しているヌードラットを用いて、歯肉溝接合上皮を介して起こる歯周組織破壊におけるT細胞の影響について検討した結果、アタッチメントロスや歯槽骨吸収などの歯周組織破壊には免疫複合体形成が強く関係していることが改めて示唆された。1歯石の採取、処理:ヒト抜去歯より歯肉縁上、縁下歯石を採取し、乳鉢と乳棒で粉砕した。蒸留水で洗浄し回収した懸濁液を55 μmフィルターで濾過した後、遠心器で上清を取り除いた。得られたペレットはオートクレーブで滅菌した。これを凍結乾燥して得られた歯石結晶は、軟組織や菌体成分などの有機成分をわずかに含んでおり、それらがTLRと結合しプライミングなしでNF-κBを活性化したため、10 % NaClO溶液に36時間浸漬して有機成分を溶解し十分に洗浄して無機成分のみの試料を作製し、さらに乾熱滅菌器で250 °C、1時間加熱することにより、菌体成分やタンパクを熱変成させ失活させた。2歯石によるIL-1βの誘導:不死化させたC57BL/6マウスの骨髄マクロファージをLPS存在下、非存在下で2時間インキュベート後、歯石結晶で8-20時間刺激し、培養上清中に分泌されたIL-1β濃度をELISAで測定したところ、LPS存在下で有意なIL-1β濃度の上昇が認められた。またイムノブロットによって細胞lysate中のpro IL-1β(31 kDa)、活性型IL-1β(17 kDa)の上昇を確認した。3貪食作用抑制によるIL-1β発現抑制_LPS刺激後ファゴサイトーシス阻害剤であるサイトカラシンDを細胞培地に添加し、歯石結晶でマクロファージを刺激したところ、培地上清中のIL-1βは増加しなかったことから、結晶の細胞質内への取り込みがなければNLRP3インフラマソームの活性化は起こらないことを確認した。これらの結果は第58回春秋日本歯周病学会学術大会および平成27年度日本歯周病学会九州五大学・日本臨床歯周病学会九州支部合同研修会において発表された。実験計画立案時の予想通りの結果が認められ、その結果は第58回春秋日本歯周病学会学術大会および平成27年度日本歯周病学会九州五大学・日本臨床歯周病学会九州支部合同研修会において発表されたことから、概ね順調に進展している。当講座ではLPS感作ラットの歯肉溝内へ高濃度LPSを頻回滴下することにより、アタッチメントロスを伴った明確な歯周ポケット形成が生じることを報告している(Yoshinaga et al, J Periodontal Res, 2012)。このラット歯周炎モデルではE. coli LPSをルイス系雄性ラット上顎両側第一臼歯歯肉溝内に、マイクロシリンジを用いて毎日滴下し(計20回)、屠殺後病理組織切片を作製、観察することにより、形成されたポケット内、接合上皮内に多数の好中球浸潤が確認されている。このモデルを用いて、LPSと同時にHApナノ粒子(150 nm)懸濁液を歯肉溝内に滴下し、形成された歯周ポケット中に浸潤してきた好中球のインフラマソーム依存的なIL-1βの産生を確認した。20回の滴下後、単位面積辺りの炎症性細胞浸潤数やIL-1β陽性細胞数は、LPSのみを滴下した実験群より増加する傾向にあり、HAp結晶を取り込んだ好中球が歯周組織の炎症拡大に影響を及ぼしていることが示唆された。またこのLPS感作ラットの歯肉溝へLPSを滴下するラット歯周炎モデルに、ストレプトゾトシンを投与してI型糖尿病を発症させた新たな糖尿病ラット歯周炎実験モデルを作製した。このラット糖尿病歯周炎モデルは従来の歯周炎モデルと比較して炎症性細胞浸潤と歯槽骨吸収が拡大していることが示され、糖尿病の病態が歯周組織破壊に寄与していることが示唆された。歯周炎の全身的なリスク因子の一つに糖尿病があり、糖尿病患者の歯周炎罹患率は健常者の23倍で歯牙喪失率も高く、これは糖尿病の創傷治癒遅延や易感染性によるとされているが、そのメカニズムは完全に解明されていない。現在当講座のラット歯周炎モデルにストレプトゾトシンを投与してI型糖尿病を発症させ、HApナノ粒子(150 nm)懸濁液を歯肉溝内に滴下して歯周ポケットを形成させることにより、糖尿病に罹患した新たなラット歯周炎実験モデルを作製している。健常ラットと糖尿病ラットの歯周ポケット形成および歯周組織破壊の程度の相違を検討中であるため、若干遅延している。歯周炎は歯周ポケットの形成、歯槽骨吸収を特徴とする慢性炎症性疾患であり、これらの歯周組織破壊は細菌成分だけでなく、それに対する宿主の免疫応答によって発症、進行するとされている。

我々はこれまでにEscherichia coli LPS(E. coli LPS)を抗原として、特異抗体を交互にラット歯肉溝内へ滴下することにより,歯周ポケット形成が誘導されることを報告した。またE. coli LPSで感作したラットの歯肉溝内へ抗原として高濃度E. coli LPSを滴下すると,歯周ポケット形成や歯槽骨吸収が誘導されることを報告した。そこで本研究では、この実験的歯周炎モデルにT細胞が欠損しているヌードラットを用いて、歯肉溝接合上皮を介して起こる歯周組織破壊におけるT細胞の影響について検討した。今回の実験からアタッチメントロスや歯槽骨吸収などの歯周組織破壊には免疫複合体形成が強く関係していることが改めて示唆された。また、非感作の状態ではT細胞が存在することで歯周組織破壊が促進される一方で、感作された状態ではT細胞が存在することで歯周組織破壊が調節されていることが示唆された。本研究においてT細胞は樹状細胞やマクロファージによってTh1細胞に分化誘導される一方で、免疫複合体の形成によって一部はTh2細胞へも分化誘導され、Th1、Th2細胞の両細胞によって炎症や骨吸収が調節されたと考えた。T細胞が欠損している状態ではこのT細胞の調節がなく、感作によって免疫複合体形成が誘導する補体系の活性化、炎症性細胞浸潤やそれに続く歯槽骨吸収が促進され、結果として歯周組織破壊が強くなったものと考えた。T細胞による歯周組織破壊のメカニズムの解明については更なる研究が必要であると考えられる。歯周炎の悪化における細菌成分の働きについては様々な報告があるが、免疫機構の働きについては完全に解明されていない。我々はこれまでにE. coli LPSで感作したラットの歯肉溝内へ抗原として高濃度E. coli LPSを滴下すると,歯周ポケット形成や歯槽骨吸収が誘導されることを報告した。そこで、この実験的歯周炎モデルにT細胞が欠損しているヌードラットを用いて、歯肉溝接合上皮を介して起こる歯周組織破壊におけるT細胞の影響について検討した結果、アタッチメントロスや歯槽骨吸収などの歯周組織破壊には免疫複合体形成が強く関係していることが改めて示唆された。今後は予定していたノックアウトマウスのcell lineを用いた実験を行い、歯石によって誘導されたIL-1βの産生とNLRP3インフラマソーム活性化の関与を明確にする。また、ヒト末梢血多形核白血球およびヒト歯周ポケットから分離した好中球を歯石で刺激し、上清中のIL-1β、TNFα濃度をELISAで測定する予定である。さらに歯周ポケットから分離した好中球のエンドソーム内に貪食された歯石結晶が存在するかを、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察する予定である。ラット腹腔内へストレプトゾトシンを投与(70mg/kg)してI型糖尿病を誘発させる。その後過去の方法と同様に、LPS感作ラットに高濃度LPSとHApナノ粒子懸濁液を歯肉溝内に20回滴下し、糖尿病ラット歯周炎モデルを作製する。屠殺後病理組織切片を観察して健常ラットと糖尿病ラットにおける歯周ポケット形成時のインフラマソーム発現の相違を比較検討することにより、糖尿病が歯周炎発症に及ぼす影響を検討する。具体的には組織切片にHE染色、IL-1βに対する免疫染色を施し、単位面積辺りの炎症性細胞浸潤数とIL-1β陽性細胞数を計測し、糖尿病が局所インフラマソーム発現に及ぼす影響を観察する。
流域圏における難分解性化学物質の動態予測モデル構築に関する研究

調査に基づく動態推定の結果,多くのCsが流域土壌に留まるが,降雨によって粒子態として流出し,下流に影響を与えている事が分かった.流出したCsは森林域ではダム湖,沢出口付近,農地では調整池に粒子態で存在している.分画試料のCs分析結果から,森林土壌では比表面積依存性が強い結果となった.また,土壌中の有機炭素濃度はCs吸着量に関係する因子となっていた.固液分配係数の実測結果は10の57乗オーダーとなり,懸濁物質中のCsは脱着過程にあることが予測された.ダム集水域にてCs動態をモデリングした結果,原発事故後まもなく濃度ピークが表れ,その後濃度が1桁低下するのに5年ほどを要することが推定された.25年度の研究助成事業では,24年度事業に引き続き,2回(通算5回)の福島県夏井川流域調査を行った.森林土壌,水田土壌,河川・湖沼底質,河川・湖沼水などのサンプリングを行い,LaBr3およびGe検出器を用いてセシウム137とセシウム134が定量された.濃度が低い河川水や湖沼水のセシウム濃度を測るため,ディスク濃縮法(選択的セシウム吸着ディスクに10L以上の水を加圧強制通水)を利用しているが,濃縮効率(濃縮時間や回収率)が試料によって異なるため,最適なオペレーションの方法を検討した.低濃度の環境水におけるセシウム濃度を検出下限以上にて測ることは,セシウムの環境動態(特に吸脱着・固液分配現象)を考える上で重要な成果である.得られた主な成果として,上流ホットスポットにおけるセシウム濃度(土壌,浸出湧水)が高止まりしていること,ダムや調整池の底質においても数千Bq/kgオーダーのセシウムが残留していること,固液分配係数(SSと環境水の濃度比)は既報値よりやや高めの数十万数百万程度という結果が得られている.これらのことから実環境におけるセシウムの強い吸着性と吸着態としての移動性が再確認された.一方,大気・流域流出モデル構築については気象データの入手・分析,可能蒸発散量と実蒸発散量の推計,小流域分割と各々の土地特性の定量化,流出過程をシミュレーションするためのコントロールファイルの作成等を行い,シミュレーションを試行する準備が整っている.本モデルでは疎水性の強い微量汚染物質(セシウムを含む)の環境動態をシミュレーションする上で最も重要であるSS流出の再現を重要視しており,それと調査結果から得られるパラメータや現象モデルとを併用することで微量汚染物質動態モデルの一般化を目指している.調査に基づく動態推定の結果,多くのCsが流域土壌に留まるが,降雨によって粒子態として流出し,下流に影響を与えている事が分かった.流出したCsは森林域ではダム湖,沢出口付近,農地では調整池に粒子態で存在している.分画試料のCs分析結果から,森林土壌では比表面積依存性が強い結果となった.また,土壌中の有機炭素濃度はCs吸着量に関係する因子となっていた.固液分配係数の実測結果は10の57乗オーダーとなり,懸濁物質中のCsは脱着過程にあることが予測された.ダム集水域にてCs動態をモデリングした結果,原発事故後まもなく濃度ピークが表れ,その後濃度が1桁低下するのに5年ほどを要することが推定された.24年度の研究助成事業では,福島県夏井川流域の実測サンプリング調査を3回実施し,予定されていた種類別土壌,河川底質,河川水・湖水,および植生などの環境試料を採取した.これらの試料中に含まれる放射性セシウムを分析し,汚染の実態の解明と動態の長期予測を行った.その結果,当該流域のホットスポットでメガBq/kg程度の汚染が続いていること,事故後から現在までの汚染の経年変化(集積・移動),およびその原因として後背地の山頂汚染が流出滞水域部に移動していることなどを明らかにした.福島県小玉ダム管理所の協力を得て,ダム湖とその周辺および下流のため池についても調査も行い,これらの結果とAQUASCOPEモデルによる放射性物質の長期動態予測との比較検証を行った.モデルによる長期予測は,現状での濃度を概ね再現し,今後の継続的な調査でモデル予測の妥当性をさらに検証することが重要であると判断された.試料については凍結乾燥処理を行って保管し,現在継続的に濃度の測定を進めている.一方,大気・流域流出モデル構築については既に情報整備が完了している琵琶湖流域(野洲川流域)において適用を行った.水文の再現性は十分であるが,本研究で対象としている放射性物質やダイオキシンの動態予測のため,懸濁物質の推定精度を高める必要があると判断された.同時に福島県の対象域においてモデルの試行に必要な環境情報(GISデータ)は24年度の事業にて概ね収集が完了した.現在は大気・流域流出モデルの適用に向けて,計算区画やパラメータの設定,検証のための観測情報の収集などを進めている段階である.これらの関連成果(ダイジェスト)は既に3件の学会発表を通じて行われるなど,研究の目的および研究実施計画に対して順調な進捗となっている.今後は,分析作業の実施やモデルの構築で継続的に研究事業を行っていく予定である.本調査に基づく動態推定の結果,多くのCsが流域土壌に留まるが,沈着後に表層に堆積したCsが降雨流出(特に原発事故後の早い時期)によって粒子態として下流に移動し,現在も下流に影響を与え続けていることが予測された.流出したCsの多くは森林域ではダム湖,沢出口付近,農地では調整池,市街地では排水溝などに粒子態で存在していた.

分画試料ごとのCs-137濃度と粒径との関係を分析した結果,水田土壌のCs-137濃度は粒径に依らずに一定となり,森林土壌のCs-137濃度は表面吸着の影響を受けて,明確な比表面積依存性を示した.森林土壌の粒径別Cs-137濃度と有機炭素含有率との関係を分析した結果,強い相関が得られた.実環境中においては,ダイオキシン類と同様に有機炭素含有率がCs-137の濃度形成に対する影響因子の一つになっていることが示された.原発由来Csの起源影響率を算定した結果,いずれの試料も総じて8割以上となり,特に塵埃や底質は高い値となった.Cs沈着後の速やかな流出とシルト・クレイの高いCs保持性が影響した結果と考えられた.一方,上流に位置する森林土壌や落葉は,流出によって少しずつではあるが,一方的に失われることが影響し,相対的に影響率が小さくなったと考えられる.小玉ダム集水域におけるCsの経年変化をモデリングした結果,事故後まもなく濃度のピークが表れ,その後濃度が1桁低下するのに5年ほどを要することが予測された.動態パラメータとして重要な固液分配係数を算定した結果,いずれも10の5乗を超える値となり,夏井川や千葉県大堀川の既報値と同じか,1-3オーダー大きい値となった.本研究で対象としたホットスポット近くの上流河川のSS中Csは脱着過程(未平衡状態)にあること,SSの粒径が小さく,有機物濃度も高いため,環境試料においてはCsの分配は固相(SS)に優先することが示唆された.環境情報工学,流域動態科学,微量汚染制御工学,水文水資源工学本研究は現地広範における流域フィールド調査を行っており,低濃度セシウムを定量するため1試料につき20L以上を採取するなど,調査部分については当初の予定を超える規模で注力している.このことにより通常は得ることが困難な動態パラメータの導出にも成功している.精力的な調査でたくさんの試料が得られているが,その後の前処理(凍結乾燥,篩い分けなど),分析作業(土壌質・水質,粒径分布,セシウム濃度など)については,機器トラブルや測定上の限界があり,作業が一時滞る時期もあった.一部試料については依頼分析にて,機器についてはリカバリしながら作業を進めた結果,現在では順調に実験作業が進んでいる.ダイオキシン類の動態モデルについては野洲川流域を中心に開発された.琵琶湖流域に拡張するための準備(琵琶湖流入支川の流域モデル構築)も概ね完了しているが,モデル適用性の検証やダイオキシン動態モデルの反映は今後の作業としている.そのため,この点については若干の未達部分がある.セシウム動態モデルの構築に関わっては,24年度本年度事業にてセシウム134と137の濃度比に基づく起源影響の推定を行い,滞りなく結果が得られている.また,国際的(汎用的)に利用されている放射性物質の動態モデルを活用し,現地調査にて得られた動態パラメータやGISデータを利用することによって夏井川流域への現地適用を行った.流域モデルとの連携など一部の作業について今後の課題としている.その他,26年度事業に予定していたダム湖の調査・分析は25年度から先行して実施している点も考慮し,以上全体として「(2)おおむね順調に進展している.」という自己評価を設定した.
鎖骨頭蓋異形成症モデルマウスを用いたＲｕｎｘ２メカニカルストレス応答機構の解析

鎖骨頭蓋異形成症患者は歯の移動遅延が認められ、原因遺伝子であるRunx2は、骨芽細胞分化の必須転写因子であり、メカニカルストレス応答因子である。同症の病態モデルであるRunx2+/-マウスは、野生型マウスに比べ歯の移動遅延が認められた。本研究では、Runx2+/-マウス由来骨髄間質細胞を伸展後の細胞増殖と骨芽細胞分化について検討した。その結果、両マウス由来細胞で伸展による細胞増殖、野生型マウス由来細胞に比べてRunx2+/-マウス由来細胞の伸展による骨芽細胞分化促進の遅延が認められた。以上から、Runx2+/-マウスの歯の移動の伸展側の骨芽細胞分化の遅延がin vitroで明らかになった。鎖骨頭蓋異形成症の原因遺伝子であるRunx2は、骨芽細胞分化の必須転写因子であるとともにメカノトランスダクションの重要な因子でもある。同症の病態モデルであるRunx2ヘテロノックアウトマウスの歯にメカニカルストレスを負荷したところ、野生型に比べ歯周組織の応答がin vivoおよびin vitroにおいて遅延および低下した。本研究はこの研究をさらに発展させ、Runx2のメカニカルストレス応答メカニズムを解析し、同症候群の骨病態の解明および最良の矯正歯科治療方法の新開発につなげようとする基礎的研究の確立を目的としている。当該年度では、前年度に続いてメカニカルストレスによるRunx2の応答機能のin vitroにおける解析を続けた。矯正歯科治療による歯の移動の伸展側をモデルに、シリコン製チャンバーに細胞を播種し、チャンバーを伸展させることによりメカニカルストレスを付加した。Runx2ヘテロノックアウトマウス由来骨髄間質細胞を骨誘導培地下にてメカニカルストレスを付加したところ、ALP、オステオカルシンなどの骨芽細胞関連因子の発現上昇が野生型マウス由来細胞に比べて遅延と低下が認められた。また、伸展力付加後のRunx2ヘテロノックアウトマウス由来骨髄間質細胞は野生型マウス由来細胞に比べて細胞増殖促進の遅延が認められ、Runx2ヘテロノックアウトマウス由来細胞ではメカニカルストレスによるMAPKやAktの応答の減弱が認められた。このように、本研究は、鎖骨頭蓋異形成症モデル動物であるRunx2ヘテロノックアウトマウスを用いたRunx2のメカニカルストレス応答や骨リモデリングにおける機能を分子レベルで解明することにより、歯科矯正臨床の発展に寄与することを目標としており、本研究の意義は極めて高いと考えられる。鎖骨頭蓋異形成症は顎顔面および口腔内に異常を呈し、さらに歯の移動遅延を生じることから矯正歯科治療が困難である。同症候群の原因遺伝子であるRunx2は、骨芽細胞分化の必須転写因子であり、メカノトランスダクションの重要な因子でもある。同症候群の病態モデルであるRunx2ヘテロノックアウトマウスの歯にメカニカルストレスを負荷したところ、野生型に比べ歯周組織の応答がin vivoおよびin vitroにおいて遅延および低下した。本研究はこの研究をさらに発展させ、Runx2のメカニカルストレス応答機構の分子メカニズムの解析により、同症候群の骨病態の解明および最良の矯正歯科治療方法の新開発につなげようとする基礎的研究の確立を目的としている。当該年度では、メカニカルストレスによるRunx2の応答機能をin vitroにて解析した。伸展力付加後のRunx2ヘテロノックアウトマウス由来骨髄間質細胞は野生型マウス由来細胞に比べて細胞増殖促進の遅延が認められた。さらにRunx2ヘテロノックアウトマウス由来細胞を骨誘導培地下にてメカニカルストレスを付加したところ、ALP、オステオカルシンなどの骨芽細胞関連因子の発現上昇が野生型マウス由来細胞に比べて遅延と低下が認められた。このように、本研究は、鎖骨頭蓋異形成症モデル動物であるRunx2ヘテロノックアウトマウスを用いて歯の移動モデルを用い、Runx2のメカニカルストレス応答や骨リモデリングにおける機能を分子レベルで解明することにより、鎖骨頭蓋異形成症患者のの移動遅延に対応する効果的な治療法の開発をめざし、歯科矯正臨床の発展に寄与することを目標としており、本研究の意義は極めて高いと考えられる。本研究の進行は当初の実験計画に比べ、やや遅延している。これは、平成23年3月の東日本大震災による被災後、実験室およびマウス飼育室の改修工事により数回にわたる引っ越しを余儀なくされ、実験を一時的に中断せざるを得なかったためである。現在、改修工事がようやく終了したため、実験を進める予定である。Runx2ヘテロノックアウトマウス

由来骨髄間質細胞を骨分化誘導培地下で伸展すると、その骨分化は野生型マウス由来細胞に比べて遅延および低下した。さらに、Runx2ヘテロノックアウトマウス由来骨髄間質細胞の伸展による増殖促進は、野生型マウス由来細胞に比べて遅延した。これまでの研究結果を踏まえ、今後はメカニカルストレス負荷後のRunx2ヘテロ欠損による分化・増殖のメカニズムについて分子生物学的な研究を進める予定である。具体的には、野生型およびRunx2ヘテロノックアウトマウス由来骨髄・歯根膜・骨芽細胞に、オリジナルの装置によるメカニカルストレス負荷後抽出したRNAやタンパクをマイクロアレイ法で解析し、メカニカルストレス応答因子を網羅的に抽出する。次に、Real Time PCR法やwestern blotting法で上記の因子のRNAやタンパク質の発現量を経時的に測定し、適宜阻害剤でシグナル分子を抑制しながら既知の因子との関係を解析する。ルシフェラーゼアッセイ等によりRunx2の活性を検証し、シグナル経路を網羅的に解析する。さらに、メカニカルストレスにより惹起されるRunx2のリン酸化やアセチル化等といった翻訳後修飾の活性に関連するペプチド配列を特定して様々な変異体を作製し、western blotting法、免疫沈降法、核run onアッセイ、ルシフェラーゼアッセイによりメカニカルストレスによるRunx2転写機能活性部位の解析を行う。Runx2が転写に関与していると示唆される因子については、ルシフェラーゼアッセイで、転写調節に重要なシスエレメントを同定してDNAのコンセンサス配列を解析後、EMSAやDNA固定化アフィニティクロマトグラフィでRunx2のDNA結合部位を確認し同領域の様々な欠損変異体を作成し標的遺伝子のRunx2の作用部位の解析を進める予定である。次年度使用額は当初計画していたRunx2のメカニカルストレス誘導性シグナル経路における、さらなる解析を次年度に延期したものであり、解析に必要な経費として平成25年度請求額と合わせて請求する予定である。
アファイン幾何結晶の構成と結晶基底の表現論

幾何結晶の構成は、最も単純なKR加群の場合であるがほとんどのaffine Kac-Moody群に対応するものについて結果を得た。tropical R写像については、いくつかについて具体的に構成できた。また、sl2の場合のみではあるが、普遍的tropical R写像を得ることにも成功した。さらに、概均質幾何結晶についての判定条件を結晶基底の言葉で記述することもでき、これによりtropical R写像の一意性について比較的簡単に示せるようになった。イプシロン系をA型の場合だけであるが、具体的に構成できた。(1)Affine Kac-Moody群のunipotnent部分群上もしくは、可積分加群上のある種の不変関数を求めることから始める。群上の不変関数については群論の専門家である筱田との協力により研究を遂行する。(2)ソリトン理論における無限次元多様体の関係から幾何結晶との結びつきについての考察を行ってみたい。(3)可能であれば初年度中にSteinberg多様体上の幾何結晶の構成にも着手する。Steinberg多様体はHecke環の表現論と密接に結びついており、Hecke環の表現論の専門家である五味と共同で幾何結晶の構成に取り組みたい。アファイン幾何結晶及びそれに付随するトロピカルRマップの具体的構成を行った。特に、G_2^<(1)>という例外型のアファインタイプに対してその幾何結晶を具体的に構成した。さらに、そこに正構造が入っていることも合わせて示した。これにより、柏原、ミスラ、尾角、山田によって構成されたD_4^<(3)>型の完全結晶との関連が期待され実際に、超離散化によって彼らの構成した完全結晶が、G_2^<(1)>の幾何結晶から再現されることを示すrことができた。また、A,B,D型のアファイン幾何結晶に付随するトロピカルRマップをフォールディングの方法を用いて具体的に構成するとともに、ある種の一意性を示した。この一意性は幾何結晶の概均質性のもとに成立するものである。ここで、幾何結晶の概均質性とは幾何結晶の作用素eによる開稠密な軌道が存在することである。我々は、正構造を持つ幾何結晶の概均質性の判定条件が、その超離散化として得られる結晶基底が連続性によって与えられることも合わせて示した。完全結晶はそれ自身及びそれらのテンソル積も連続であることが知られているおり、それにより我々が構成したアファイン幾何結晶が概均質であることがわかり、最終的にトロピカルRマップの一意性がわかるのである。五味はマルコフトレースについての研究をより一般の場合に拡張することについて研究をすすめている。筏田は有限ユニタリー群についてに研究をすすめている。特に、D_4^<(3)>という例外型のアファインタイプに対してその幾何結晶を具体的に構成した。これにより、山根によって構成されたG_2^<(1)>型の完全結晶との関連が期待される。また、epsilon systemと呼ぶある種の幾何結晶上の有理関数の集合がよい性質をもつこともわかってきた。そのおようとして、慨均質性をもつ幾何結晶のトロピカルRマップの一意性を示すことができた。ここで、幾何結晶の概均質性とは幾何結晶の作用素e_iによる開稠密な軌道が存在することである。我々は、正構造を持つ幾何結晶の概均質性の判定条件が、その超離散化として得られる結晶基底が連結性によって与えられることも合わせて示した。完全結晶はそれ自身及びそれらのテンソル積も連結であることが知られているおり、それにより我々が構成したアファイン幾何結晶が概均質であることがわかり、最終的にトロピカルRマップの一意性がわかるのである。また、普遍トロピカルRマップの研究について、いくつかの具体的な糸口を見つけつつある。筱田は有限ユニタリー群についてに研究をすすめている。都築はほ保形形式について精力的に研究を推進している。特に、D_4^<(3)>という例外型のアファインタイプに対してその幾何結晶を具体的に構成した前年の結果から山根によって構成されたG_2^<(1)>型の完全結晶の極限が超離散化の方法により得られることをしめした。特に、トロピカルR写像に対しての普遍性と積構造が入ることを明らかにした。また、ある種のトロピカルR写像は幾何結晶の慨均質性により一意に決定されることもわかった。幾何結晶の概

均質性とは幾何結晶の作用素e_jによる開稠密な軌道が存在することである。我々は、正構造を持つ幾何結晶の概均質性の判定条件が、その超離散化として得られる結晶基底が連結性によって与えられることも合わせて示した。完全結晶はそれ自身及びそれらのテンソル積も連結であることが知られているおり、それにより我々が構成したアファイン幾何結晶が概均質であることがわかり、最終的にトロピカルRマップの一意性がわかるのである。また、旗多様体上の幾何結晶と冪単部分群上の幾何結晶の同値性についてすでに出来上がっているA型以外のB, C, D型についても示すことができた。五味はマルコフトレースについての研究をより一般の場合に拡張することについて研究をすすめている。筱田は有限ユニタリー群についてに研究をすすめている。都築はほ保形形式について精力的に研究を推進している。
GABA持続抑制不全の多様性がもたらすアンジェルマン症候群の病態解明と治療法開発

1アンジェルマン症候群モデル(AS)マウスの脳領域毎に異なるGABA持続抑制機能不全ASマウス,WTマウスから皮質・海馬・視床を含む冠状断脳急性スライスを用意し、各々の領域の錐体ニューロンの神経細胞に電位クランプによるパッチクランプ法を適応し、GABA持続抑制を評価した。その結果、皮質・海馬の興奮性ニューロンではGABA持続抑制が減少しているのに対し、視床皮質投射ニューロンでは差がないことを明らかにした。その機序を明らかにする目的に、シナプス外GABA濃度を調整するGAT1について免疫染色をおこない、ASマウスの皮質・海馬ではGAT1発現が亢進しているのに対し、視床では発現自体が低くWTと差がないことを明らかにした。AS発症遺伝形式によるGABA持続抑制減弱の多様性分担研究者より供与されたAS患者由来iPS細胞を興奮性および抑制性神経細胞にそれぞれ個別に誘導し、各Genotype毎に発火特性・静止膜プロパティを評価した。iPS細胞にはドキシサイクリン誘導下に発現する興奮性あるいは抑制性神経への分化誘導因子がくみこっまれており、効率よく興奮性・抑制性細胞へ分化させることが可能である。その結果、AS患者由来の神経細胞の膜電位特性は健常者由来の神経と差がなく、発火特性については、特にAS欠失例の抑制性介在ニューロンで発火効率が上昇していることが示された。この結果は、従来のiPS細胞をもちいた先行研究とは異なるものであった。AS患者の神経細胞では、成熟過程は遅延しているものの、最終的な成熟の程度には異常がないと解釈された。抑制介在ニューロンで発火効率がむしろ亢進している結果は、AS患者におけるGABA作動性抑制がシナプス外持続抑制からシナプス性抑制にシフトしていることを示唆しており、今後検討をつづけていく。初年度の目標としていた、脳領域毎のGABA持続抑制の多様性の証明については目標到達し、すでにその病態生理への関与の解明を目的とした、薬物投与によるレスキュー実験を前倒しでおこなっている。iPS細胞をもちいた、Genotype毎のGABA持続抑制の差異については、まだ結論をだすには至っていないが、発火特性について予想外の結果がえられ、これはGABA持続抑制の不全に係る新たな知見を示唆する可能性のあるものといえ、現在更なる検討をおこなっている。以上から全体としてはおおむね順調に推移していると考えられる。1.脳領域間のGABA持続抑制不全の多様性がASの病態生理にあたえる影響に関する調査ASマウスに対し、視床投射ニューロン優位にあるいは皮質・海馬錐体細胞特異的にGABA持続抑制を増強させる薬剤を皮下投与し、脳波・けいれん閾値・認知機能への影響を検討することで、脳領域間持続抑制不全不均等がASの病態生理にあたえる影響を検証する。2.患者iPS細胞由来ニューロンの発火特性による成熟過程の差異とGABA持続抑制評価昨年度の発火特性に関する結果から、先行研究とあわせて、神経細胞の成熟過程の差異の存在が示唆された。その検証のため、より幼弱な(培養早期の)神経細胞における発火特性を調査する。同時にGABA応答を未熟、成熟過程でパッチクランプ法をもちいて評価する。成熟過程の遅延と発達過程のGABA作動性持続抑制の減少が証明された場合、培養液中にGABAをくわえ持続抑制を補填することで、えられた異常がレスキューされるかを検討する。

iPS細胞をもちいた、Genotype毎のGABA持続抑制の差異については、まだ結論をだすには至っていないが、発火特性について予想外の結果がえられ、これはGABA持続抑制の不全に係る新たな知見を示唆する可能性のあるものといえ、現在更なる検討をおこなっている。以上から全体としてはおおむね順調に推移していると考えられる。1.脳領域間のGABA持続抑制不全の多様性がASの病態生理にあたえる影響に関する調査ASマウスに対し、視床投射ニューロン優位にあるいは皮質・海馬錐体細胞特異的にGABA持続抑制を増強させる薬剤を皮下投与し、脳波・けいれん閾値・認知機能への影響を検討することで、脳領域間持続抑制不全不均等がASの病態生理にあたえる影響を検証する。2.患者iPS細胞由来ニューロンの発火特性による成熟過程の差異とGABA持続抑制評価昨年度の発火特性に関する結果から、先行研究とあわせて、神経細胞の成熟過程の差異の存在が示唆された。その検証のため、より幼弱な(培養早期の)神経細胞における発火特性を調査する。同時にGABA応答を未熟、成熟過程でパッチクランプ法をもちいて評価する。成熟過程の遅延と発達過程のGABA作動性持続抑制の減少が証明された場合、培養液中にGABAをくわえ持続抑制を補填することで、えられた異常がレスキューされるかを検討する。
新規転写因子Otx3による糖代謝調節の分子メカニズム

Otx3は中枢神経系および膵島に発現するホメオドメイン型の転写因子である。本研究では、Otx3の役割を明らかにする目的で生化学的特性とOtx3ノックアウトマウス(KOマウス)の解析を行った。(1)分子生化学的特性の解明:Ox3は標的2本鎖DNAの存在下で、Otx2と強固なヘテロダイマーを形成することが示された。またレポーターアッセイやpull downアッセイの結果、Otx2との結合が低下したOtx3の変異体ではOtx2に対する転写抑制機能が低下していることが判明した。E10.5マウス胎児のin situ hybridizationでOtx2とOtx3はいずれも発生中の神経上皮に発現しており、両者の相互作用を示唆する結果であった。(2)KOマウスの表現型解析:KOマウスは生存可能であり、脳の前後軸を決定するマーカー分子の発現パターンをはじめ、明らかな脳の形態異常は認められなかった。しかしKOマウスは短期の絶食により明らかな低血糖を示すことが明らかになった。経口糖負荷試験ではインスリン分泌反応が野生型に比較し有意に低下しておりOtx3の糖代謝機能制御への寄与が示唆された。さらに検討したところ、KOマウスでは全身の脂肪蓄積が減少し、インスリン感受性が亢進していた。Otx3が膵β細胞以外には脳にきわめて限局して発現していることを考慮すると、中枢神経系におけるOtx3の機能破綻が絶食時の血糖値維持の障害やインスリン感受性の亢進を引き起こしていると考えられた。以上のように、本研究によりホメオドメイン型転写因子Otx3の生化学的な特性に加え、Otx3の病態生理学的な役割が明らかになった。Otx3は肥満症や消耗性疾患などエネルギー代謝制御の異常による疾患群の新たな治療標的となる可能性も考えられた。平成15年度はOtx3の分子生化学的特性の解明とOtx3ノックアウトマウス(Otx3^<-/->)の表現型解析を行った。(1)分子生化学的特性の解明:Otx3の機能をゲルシフトアッセイと転写レポーターアッセイで解析した。ゲルシフトアッセイの結果、Otx3は標的DNA上でホモダイマーを形成することが明らかにされた。転写レポーターアッセイの結果、Otx3が転写抑制因子として機能していることが確認され、転写抑制ドメインが同定された。また種々の変異体を用いた解析により、ダイマー形成やDNA結合に必須なドメインおよびアミノ酸が明らかになった。さらに、生体内におけるOtx3の発現パターンがOtx1やOtx2と重複することから、Otx3がOtx1やOtx2とヘテロダイマーを形成する可能性を考え分子間相互作用を調べたところ、Otx3はOtx2と共存する状態ではヘテロダイマーを形成することが示された。また、Otx3の標的分子を解明する目的で、random screening法を用いOtx3の結合DNAコンセンサス配列を同定した。(2)Otx3^<-/->の表現型解析:Otx3^<-/->の表現型の解析を進める過程で、Otx3^<-/->が生後に著明な成長障害をきたし、ほとんどが出生直後あるいは生後に死亡することが明らかになった。Otx3^<-/->の血清IGF-1も低値であった。Otx3のイソフォームであるOtx1のノックアウトマウスも類似した生後の成長障害を示すことが知られている。Otx1は下垂体前葉における成長ホルモンや、卵胞刺激ホルモン、黄体化ホルモンの転写を制御していることが報告されていることから、Otx3も同様に下垂体前葉ホルモンの転写制御に関与している可能性が考えられた。

高い死亡率のため、Otx3^<-/->の耐糖能についてのin vivo実験が困難な状況であるが、出生後の糖代謝異常を今後検討する予定である。平成16年度にはOtx3の分子生化学的特性の解明とOtx3ノックアウトマウス(Otx3-/-)の表現型解析を行った。(1)分子生化学的特性の解明:Otx3の機能を生化学的に解析し、Otx3がOtx2とヘテロダイマーを形成し転写活性を制御することが示された。Otx3の変異体を作製しレポーターアッセイやpull downアッセイを行い、Otx2との結合が低下した変異体ではOtx2に対する転写抑制機能が低下していることを明らかにした。マウス胎児を用いてOtx2とOtx3のin situ hybridizationを行ったところE10.5ではOtx2とOtx3はいずれも発生中の神経上皮に発現していた。これらの結果は、両者が相互作用を介して機能的していることを支持する結果であった。(2)Otx3-/-の表現型解析:Otx3-/-の表現型の解析を進める過程で、Otx3-/-が生後に著明な成長障害をきたし、特にC57BL/6の遺伝背景ではヌル欠損マウスは出生時に致死的となることが明らかになった。そこでICRへの交配を重ね遺伝背景を雑種としたところ、生存が可能なコロニーを樹立することに成功した。しかしながらOtx3-/-の雌はこの遺伝背景でもほとんど妊娠せず明らかなhypofertilityを示した。糖代謝について解析を行ったところ、随時血糖値は正常であるが、短期の絶食により明らかな低血糖を示すことが明らかになった。経口糖負荷試験ではインスリン分泌反応が野生型に比較し有意に低下しておりOtx3が膵内分泌機能において重要な役割を果たしていることが示唆された。Otx3は中枢神経系や膵島に発現するホメオドメイン型の転写因子である。我々はOtx3の役割を明らかにする目的で生化学的特性とOtx3ノックアウトマウス(Otx3-/-)の表現型の解析を行った。(1)分子生化学的特性の解明:Otx3は標的2本鎖DNAの存在下で、Otx2と強固なヘテロダイマーを形成することが示された。またレポーターアッセイやpull downアッセイの結果、Otx2との結合が低下したOtx3の変異体ではOtx2に対する転写抑制機能が低下していることが判明した。E10.5マウス胎児のin situ hybridizationでOtx2とOtx3はいずれも発生中の神経上皮に発現しており、両者が相互作用を介して機能していることを支持する結果であった(Kimura et al, FEBS Lett, 2005)。(2)Otx3-/-の表現型解析:Otx3-/-は生存可能であり、脳の前後軸を決定するマーカー分子の発現パターンをはじめ、明らかな脳の形態異常は認められなかった。しかしOtx3-/-は短期の絶食により明らかな低血糖を示すことが明らかになった。経口糖負荷試験ではインスリン分泌反応が野生型に比較し有意に低下しておりOtx3の糖代謝機能制御への寄与が示唆された。さらに検討したところ、Otx3-/-では全身の脂肪蓄積が減少し、インスリン感受性が亢進していた。また、Otx3-/-ではやせにもかかわらず摂食量はむしろ減少していた。
重いフェルミ粒子系における磁場誘起超伝導の研究

外部磁場をかけると超伝導が出現する現象を磁場誘起超伝導と呼ぶ。この現象は、機構は異なるが磁性超伝導体と重いフェルミ粒子系において出現することが理論的に予測された。前者については、以前我々とスイスのジュネーブのグループによって確認された。しかし後者に関してはまだ明確な結論は得られていない。我々は本研究において、1.磁性超伝導体における磁場誘起超伝導の出現機構を重点的に調べること、2.希土類元素及びウランを含む重いフェルミ粒子系を探索し、磁場誘起超伝導の可能性をさぐることを目的とした。1.Euを含むシェブレル相化合物を作製し金研超電導開発施設の希釈冷凍機及びハイブリッドマグネットを利用し、50mk、23テスラまでの温度及び磁場領域で電気抵抗を測定し、適当なEu濃度の試料において磁場誘起超伝導の存在を明らかにした。またこの現象には通常の場合とは逆のヒステリシスが現われることを見い出した。以上の結果から、この系の磁場誘起超伝導は、超伝導を担うd電子と磁性イオンのf電子との間の相互作用が負であるために、弱い外部磁場をかけたとき、超伝導電子の感じる有効磁場が逆向きに作用する(ジャッカリーノ・ピーター効果)結果であることを実験的に明らかにした。2.希土類元素(Ce,La,Yb)を含むThCr_2Si_3型及びウランを含むUTX(T=Pd,Pt,Ni;X=Ge,Si,In)型の試料を作製し、その電気抵抗、帯磁率、比熱等の測定を行なったが、これらの系において、理論的に予測された磁場誘起超伝導を見い出すには至らなかった。しかし、これらの物質は、重いフェルミ粒子、超伝導、強磁性及び反強磁性転移など様々の変化を示し、興味深い。現在UTXを中心として特に特徴ある物質について詳細な測定を行なっており、今後も研究を継続する予定である。この現象は、機構は異なるが磁性超伝導体と重いフェルミ粒子系において出現することが、理論的に予測された。しかし後者に関してはまだ明確な結論が得られていない。我々は、本年度、1.磁性超伝導体における磁場誘起超伝導の出現機構を重点的に調べること。2.希土類元素を含む重いフェルミ粒子系を探索し、磁場誘起超伝導の可能性をさぐることを研究目的とした。1.Euを含むシェブレル相化合物を作製し、金研超電導材料開発施設に設置された希釈冷凍機及びハイブリッドマグネットを利用して、それぞれ50mK,12テスラ,0.5K,23テスラまでの温度及び磁場領域で電気抵抗を測定した。その結果、適当な濃度の試料において、磁場誘起超伝導を観測した。さらに、この現象を示す試料では、中間磁場領域(110テスラ)で抵抗にヒステリシスが現われることを見出した。この系の磁場誘起超伝導は、超伝導を担うd電子と磁性イオンのf電子との相互作用が負であるために、低い外部磁場をかけたとき、d電子の感じる有効磁場は逆向きに作用する(ジャッカリーノ・ピーター効果)結果と考えられている。我々の観測したヒステリシスは明らかに、通常のヒステリシスとは逆で、この試料において負の有効磁場が働いていることを明確にした。2.Ce【Pd_2】【Ge_2】,Ce【Ru_2】

【Ge_2】,La【Pd_2】【Ge_2】,Yb【Pd_2】【Ge_2】等,Th【Cr_2】【Si_2】型の試料を作制した。前2者は、約10Kで反強磁性と思われる磁気転移を示し、さらにCe【Pd_2】【Ge_2】は重いフェルミ粒子系の可能性があることを見出した。後2者は約1Kで超伝導になるが通常のWHH理論で理解できそうである。研究は現在進行中であるが、一部は来年度中に学会誌等に発表する予定である。本年度の研究の主要テーマは,新しいU化合物及びCe化合物を作製し,その物質の電気抵抗,磁氏,比熱等の物性を測定し,超伝導及び磁場誘起超伝導の可能性を探ることであった.1.我々は上記の目的にそって,U化合物の作製を進めている.化合物として, U_2TC_2(T=Pt,Ir,Ru,Rh,Pd)及びUTX(T=Ni,Pd,Pt;X=Si,Ge,In)を作製して,現在10mkまでの電気抵抗を測定中である.このうち, U_2PtC_2では0.5Kで超伝導を示す.しかし文献によると約1.5Kで超伝導を示すとされており,我々の試料はまだTcが低い.この原因は, Uの純度あるいは熱処理に問題があると考えられ,さらに試料の質を上げる必要がある.上部臨界磁場Hc_2の傾向は40koe/Kと大きく,この値が電子の有効質量に関係すると考えると,有効質量の比較的大きな物質と思われる.しかし,研究は進行中でありさらに詳しい検討が必要である.2.一方,このような重いフェルミ粒子系の物性研究には,極低温における比熱の測定がかかせないが,現在希釈冷凍機と^3He温度領域の比熱測定装置を作製中である.3.昨年度に研究を行なった磁性超伝導体Eu_<0.8>Sn_<0.2>Mo_6S_<7-y>Seyの磁場誘起超伝導について,その機構が伝導電子とEuイオンとの反強磁性的相互作用にあるとした結果をまとめて,第18回低温物理学国際会議及び超伝導に関する山田コンファレンスにおいて報告した.またCePd_2Ge_2において観測された磁気抵抗の異常,比熱の測定結果を同じく山田コンファレンスで報告した.これらの報告は, Jan,J,Appl,Phys,26 suppl.26ー3及びphysica148Bに発表された.セリウムを含む3元化合物CeTX(T=Ni、Pd、Pt;X=Si、In、Sn)ではCePdIn、CePtIn及びCePtSiで重い電子状態が観測されている。またウランを含む3元化合物UTXではUNiAlとUPdInにおいて比較的大きな電子比熱係数を持つという報告がある。我々はこのUTX型の化合物に注目し、本年度の研究を進めた。試料はアーク溶解により作製し、真空中で2日間アニールした。作製された試料はUPdGe、UPtGe、UNiSi、UPdSiである。この他にInを含む試料を試みたが良い結果は得られなかった。UPdGe及びUPtGeでは温度の減少とともに抵抗は緩やかに増大し、極大をとったのち急激に減少する。一方UNiSi、UPdSiでは、極大をとらず単調に減少し、低温で急激な減少を示す。特にUPtGe及びUNiSiにおいて興味深い現象が見い出された。UPtGeはCeCu_2(orthorhombic)型の単一相が得られた。電気抵抗は140Kから70Kにかけて-lnT依存性を持ち、さらに30K付近での抵抗の急激な減少に伴い大きな負の磁気抵抗を示す。磁化の測定から、この物質は約65K以下で反強磁性状態にあり、さらに35K程度で強磁性状態に転移するものと考えられる。
拡張EBLによる演繹的学習と帰納的学習の融合

本研究は、不完全な領域理論の下で、妥当かつ有用なマクロル-ルを獲得する方法論を確立することを目的に設定した.そのために,1)従来のEBLの枠組みを複数例題下に拡張すること,2)EBLとSBLを融合した統合的学習モデルを構築すること,3)プロトタイプの学習システムを実装し,例題への適用通じて提案した方法論の有用性を確認すること,を具体的な目標に設定,つぎのような研究成果を得た.1)拡張EBLに基づく統合的枠組みの提案従来のEBLを論理プログラムの枠組みのもとで,複数例題下に拡張した拡張EBLを提案し,操作性規範として,利用度最大化および後戻り最小化の基準を導入し,最小EBGの関係を調べ,最小EBGは,複数例題からつくられる共通説明構造の汎化空間において,操作性規範を満たす有用な概念であることを明らかにした.2)共通説明構造を利用した矛盾問題への接近複数の説明構造からつくられる共通説明構造の汎化階層を作成し,汎化階層をトップダウン的に探索することにより,負例を排除する適切なマクロを獲得する方法を提案した.この方法は,すべての負例を排除するもっとも一般的なマクロを見出すことができる.3)メタ領域理論を利用した制御不能問題への接近説明構造の構築が計算資源の制約から事実上不可能な制御不能問題に対し,メタ領域理論を導入した接近法を提案した.すなわち,ル-ルの選択を正当化するメタ理論として,usefulーop/4を導入した.これは,従来方法の自然な拡張であり,文脈情報の付加により,さまざまなメタ領域理論を表現することができることを示した.本研究は、不完全な領域理論の下で、妥当かつ有用なマクロル-ルを獲得する方法論を確立することを目的に設定した.そのために,1)従来のEBLの枠組みを複数例題下に拡張すること,2)EBLとSBLを融合した統合的学習モデルを構築すること,3)プロトタイプの学習システムを実装し,例題への適用通じて提案した方法論の有用性を確認すること,を具体的な目標に設定,つぎのような研究成果を得た.1)拡張EBLに基づく統合的枠組みの提案従来のEBLを論理プログラムの枠組みのもとで,複数例題下に拡張した拡張EBLを提案し,操作性規範として,利用度最大化および後戻り最小化の基準を導入し,最小EBGの関係を調べ,最小EBGは,複数例題からつくられる共通説明構造の汎化空間において,操作性規範を満たす有用な概念であることを明らかにした.2)共通説明構造を利用した矛盾問題への接近複数の説明構造からつくられる共通説明構造の汎化階層を作成し,汎化階層をトップダウン的に探索することにより,負例を排除する適切なマクロを獲得する方法を提案した.この方法は,すべての負例を排除するもっとも一般的なマクロを見出すことができる.3)メタ領域理論を利用した制御不能問題への接近説明構造の構築が計算資源の制約から事実上不可能な制御不能問題に対し,メタ領域理論を導入した接近法を提案した.すなわち,ル-ルの選択を正当化するメタ理論として,usefulーop/4を導入した.これは,従来方法の自然な拡張であり,文脈情報の付加により,さまざまなメタ領域理論を表現することができることを示した.当該年度は,演繹的学習と帰納的学習の融合の基盤となる拡張EBLについて理論的基盤を確立することに重点をおいて研究を展開した.得られた研究実績の概要は以下のとおりである.(1)拡張EBLの理論と問題解決への応用EBLは例題からの汎化に基づいて自分がもつ領域知識を洗練化することを可能とする有用な枠組みであるが,領域知識が完全であること及び操作性規範と呼ばれるマクロル-ル生成のための強いバイアスを必要とする点において適用の範囲がこれまで限定されていた.本研究では,従来のEBLを複数例題下に拡張した拡張EBLを提案した.拡張EBLは論理プログラム上に形式化され,複数例題上の汎化からなる空間と操作性規範の関係について理論的に考察した.拡張EBLは,EBLとSBL(SimilarityーBased Learning;類似性に基づく学習)の自然な融合を与える枠組みであり,本モデルによる効用問題(Utility Problem)への適用可能性を明らかにした.(2)矛盾問題をもつ不完全な領域理論下での妥当なマクロル-ルの獲得負例をも説明してしまう不完全な領域理論問題に焦点を合せて,複数の例題から生成される共通説明構造に対し,プリミチブな説明構造間の類似性を反映する極大被覆の概念を導入し,共通説明構造の汎化階層を構築し,汎化階層をトップダウン的に探索することにより,すべての正例を包含し,すべての負例を排除する妥当なマクロル-ルを生成できる方法を提案し,Prolog上に学習システムを実装した.さらに,本モデルを逐次的に例題が投入される場合にでも対処できるように拡張した.以上の研究成果は,人工知能学会誌の研究論文として2篇採録され,また人工知能に関する国際会議であるPRICAI'90およびIJCAI'91でも各1篇採録されている.本研究は,不完全な領域理論の下で,妥当かつ有用なマクロル-ルを獲得する方法論を確立することを目的に設定した.そのために,1)従来のEBLの枠組みを複数例題下に拡張すること,2)EBLとSBLを融合した統合的学習モデルを構築すること,3)プロトタイプの学習システムを実装し,例題への適用通じて提案した方法論の有用性を確認すること,を具体的な目標に設定,つぎのような研究成果を得た.1)拡張EBLに基づく統合的枠組みの提案