hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
凸解析・情報幾何に基づくスパース信号処理とその応用

Lp準ノルム(0<p<1)に基づく2つの最小2乗問題(Lp正則化最小2乗問題とLp制約付き最小2乗問題)の構造を研究した。まず、過剰決定系の場合を考察し、2つの問題の本質的な相違点を明らかにするとともに、スパース最適化に対する貪欲アルゴリズムとの関係を明らかにした。次に、圧縮センシングなどで注目されている劣決定系の場合を考察し、ある仮定の下、原点とスパース解(多数のゼロ成分を持つ解)を結ぶ連続な臨界点パスの存在性を理論的に証明した。最後に、得られた知見をスパース適応フィルタと再生核適応フィルタに応用し、その有効性を示した。本年度は,劣決定系における最もスパースな最小二乗解を考え,(ある条件の下で)この解と原点を連続につなぐ臨界点パスが必ず存在することを証明した.初めに,優決定系の(一意的に定まる)最小二乗解に対して,(ある条件の下で)この解と原点を連続につなぐ臨界点パスの存在を証明した.次に,劣決定系の場合,各最小二乗解に対して,そのサポートに対応した観測行列の部分行列の列ベクトル集合が一次独立であれば,連続パスが存在することを示した.最後に,劣決定系における最もスパースな最小二乗解が,対応する部分行列の一次独立性に関する条件を満足することを示し,劣決定系における連続パスの存在を証明した.本成果は,情報理論の学術誌IEEE Transactions on Information Theoryに掲載されている.24年度は,Lp準ノルム(ベクトルの各成分の絶対値のp乗和のp乗根)に基づく2種類の問題を検討し,その本質的な違いを明らかにした.(i) Lp制約問題(以下,問題(P1)と呼ぶ): Lp準ノルムが与えられた定数以下になるという条件の下で二乗誤差を最小化する問題,(ii) Lp正則化問題(以下,問題(P2)と呼ぶ):「二乗誤差」+「Lp準ノルムの定数倍」で定義されるコスト関数を最小化する問題.まず,(P1)において制約を緩めていったときの大域的最小解軌道が原点において連続であること,また一方で,(P2)において正則化の強さを緩めていったときの大域的最小解軌道が原点において不連続であることを示し,これら2つの問題を明確に区別する必要があることを明らかにした.次に,2つの問題の局所最適性に関する必要十分条件を与え,問題(P1)では,問題(P2)より弱い条件で局所最適性が満たされることを明らかにし,その具体例を与えた.さらに,原点から最小2乗解への連続な軌道を得るために問題(P1),(P2)の臨界点を考えた場合,臨界点全体の集合が(P1)と(P2)で一致することを示し,そのパスが連続で区分的に滑らかな曲線で与えられることを示した.また,一般化ミンコフスキー勾配を定義し,臨界点軌道との関係を明らかにした.本年度は,スパース適応フィルタへの応用において大きな成果が得られた.その成果の一つについて,概要を述べる.スパース適応フィルタは,ある2つの関数(データ忠実項と正則化項)の和で定義される(時間変化する)コスト関数を減少させる方向に係数を更新することで実現される.具体的には,データ忠実項は「各時刻での観測データに対する瞬時2乗誤差」であり,正則化項は「フィルタ係数の絶対値和(係数ベクトルのL1ノルム)の定数倍(この定数を正則化パラメータと呼ぶ)」である.本研究では,正則化パラメータの設計問題に取り組んだ.第1ステップとして,「未知である最適フィルタを使って定義される平均2乗誤差(利用不可能)」と平均が一致する推定量をSteinの補題から導出した.第2ステップとして,この推定量を各反復で最小化する「統計的に最適な」正則化パラメータを導出することに成功した.第3ステップとして,Matlabを使った計算機シミュレーションで提案アルゴリズムを実装し,その有効性を数値例で実証した.本成果は,信号処理のフラグシップカンファレンスIEEE International Conference on Acoustic, Speech, and Signal Processing (ICASSP) 2014で発表し,多くの専門家の興味を集めた.本研究成果により,従来,手動で決定していたパラメータを自動的に最適設計することが可能となり,学術的な貢献に加え,実用面でも大きな利点があると考えられる.本年度は、スパース最適化の知見を非線形適応信号処理に応用した再生核適応フィルタの新しいアルゴリズムを提案し、その有効性を実証した。その成果の一部を簡潔に述べる。提案法は、部分空間に沿った射影、フィルタ係数の選択的更新、並列射影の3つのアイデアに基づいて構築されている。部分空間に沿った射影を用いることで、スパース化の結果として得られる低次元部分空間において効率的に適応フィルタを学習させることが可能となる。フィルタ係数をコヒーレンス基準に基づいて選択的に更新し、並列射影によって過去に得られたデータも同時に利用して更新方向を決定することによって、少ない計算量で高速な収束特性を得ることができる。提案法の有効性を裏付ける理論的根拠として、適応射影劣勾配法に基づく収束解析を与えることに成功した。提案法は、Chenらによって提案されたQuantized kernel least mean square (QKLMS)法とDoddらによって提案されたSparse sequential (SS)法を特別な場合として含む一般的な手法となっている。計算機シミュレーションにより、再生核適応フィルタの最新の手法に対する提案法の利点を明らかにした。本成果は,信号処理分野のトップジャーナルIEEE Transactions on Signal Processing2015年8月号に掲載されている。

Lp準ノルム(0<p<1)に基づく2つの最小2乗問題(Lp正則化最小2乗問題とLp制約付き最小2乗問題)の構造を研究した。まず、過剰決定系の場合を考察し、2つの問題の本質的な相違点を明らかにするとともに、スパース最適化に対する貪欲アルゴリズムとの関係を明らかにした。次に、圧縮センシングなどで注目されている劣決定系の場合を考察し、ある仮定の下、原点とスパース解(多数のゼロ成分を持つ解)を結ぶ連続な臨界点パスの存在性を理論的に証明した。最後に、得られた知見をスパース適応フィルタと再生核適応フィルタに応用し、その有効性を示した。第3年次に実施予定であったスパース適応フィルタへの応用について,既にアルゴリズムの構築に成功し,研究論文として国際会議で既発表である(業績欄をご参照).3編のジャーナル論文を学術雑誌に投稿中である.信号処理本年度は,スパース適応フィルタへの応用研究を完成させてジャーナル論文にまとめるとともに,画像処理への応用について,弱凸関数を正則化項に用いたスパース最適化アルゴリズムの開発・応用を検討していく予定である.今年度までの研究により,Lp正則化二乗誤差関数で決まる空間の構造が明らかになるとともに,Lp問題の解軌道の持つ性質も解明された.したがって,研究の目的で述べた第一ステップ,第二ステップは順調にクリアすることができた.初年度の研究計画に記載した内容の検討は済んでおり,情報理論の国際会議ISIT2012(MIT,ケンブリッジ)で発表済である他,また,第2年度のOMP法との関連についても既に検討が終わっている.現在は近似アルゴリズムの構築に向けて検討を進めている.H26年度に,Lp正則化に基づくスパース最適化アルゴリズムの収束解析と応用を行ない,国際会議で発表する予定であったが,検討を進めた結果,収束を厳密に保証するためには「弱凸性」と呼ばれる性質をもつ関数で正則化するのが望ましいことが分かってきた.これに伴って計画を変更し,弱凸関数を正則化項に用いたスパース最適化アルゴリズムの開発と応用を行なうこととしたため,未使用額が生じた.今後は,これまでに得られた成果を利用して,劣決定系における最もスパースな最小二乗解を求める数値アルゴリズムを構築する.また,画像処理を初めとする実問題へ応用し,有効性を検証していく予定である.研究計画のとおり,順調に研究が進んでいるため,基本的には計画どおり進めていく予定である.スパース性を用いた適応アルゴリズムについて,本研究で得られた知見を利用して効率的な手法を導出し,研究成果発表を行なう予定である.申請する時点で予定していたノート型パソコン,Matlabライセンス等が他の研究で用いているものを使用できる状況になったため,その分を研究成果発表のための旅費として使用することを念頭に入れて現在,研究を進めている.この計画変更により,当初の計画以上の研究成果が得られる予定である.
院内蔓延状況から急務となる市中感染型MRSAに対する効果的なリスク評価と対策

連携病院で臨床分離されたMRSAの解析を2011年5月から2012年11月の期間(I期)、2015年1月から2016年3月の期間(II期)および2018年(III期)の3期にわたって行ってきた。その結果、I期では院内感染型MRSA(HA-MRSA)の分離率が63%、市中感染型MRSA(CA-MRSA)が37%、II期ではHA-MRSAが34%、CA-MRSAが66%であり、主流のMRSAがCA-MRSAに置き変わっていた。第III期においては、HA-MRSAが12%、CA-MRSAが84%と、分離されるMRSAのほとんどがCA-MRSAになっていることが分かった。CA-MRSAはHA-MRSAより低年齢層で分離され、MRSAの人体や環境への定着に関わると考えられるバイオフィルム形成能がHA-MRSAに比して極めて高いことが分かった。これまでの院内感染対策により、HA-MRSAの分離数は減少したが、代わりに外来からCA-MRSAが持ち込まれた後、高いバイオフィルム形成能により、院内に定着したことが示唆された。また、II期、III期では皮膚感染症に関わる毒素であるedn, eta遺伝子を同時に保有する株が小児の皮膚科領域で複数株検出されているのに加え、PVLを産生する株も見出された。CAーMRSAで同一菌株とみられるPOT型106-9-2はI期III期を通じていずれの期も複数株確認されている。II期III期にかけて新たに4タイプのPOT型を示す分離数の多い株が出現していた。このように病原性に関わる遺伝子を持つ新たなリスクファクターを有するCA-MRSAが院内に流入してきたことが判明した。これらの菌株が小児科・皮膚科で広範囲に拡大することが懸念される。高いCA-MRSAのバイオフィルム形成能を阻害する物質のスクリーニングから有用な物質も見出しており、作用機序や臨床応用を検討した。院内感染対策の充実に伴い、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)の臨床における分離率は減少傾向にある。しかし、依然として院内感染の起因菌としては最も多く、問題となっている。連携病院において、2011年から入院患者より分離されたMRSAの解析を行ってきたが、多数を占めていた院内感染型MRSA(HA-MRSA)が減り、市中感染型MRSA(CA-MRSA)が増加してきていることが分かった。CA-MRSAはHA-MRSAより低年齢層で分離され、起因率も高かったこと、解析当初から今日まで、CA-MRSAの特定の菌株が継続して分離されることから、CA-MRSAのリスクを踏まえた院内感染対策は急務であると考えた。MRSAの検出数の減少はHA-MRSAの検出数が減少したためであり、反対に高リスクで、現行の院内感染対策では排除しづらいCA-MRSAが院内に定着し、蔓延ってきていることが考えらえる。そこで、本研究では、MRSAを型別し、院内に蔓延するCA-MRSAを精査しリスクを評価することとした。今回の解析で予想以上に院内にCA-MRSAが蔓延っていることが示された。CA-MRSAはHA-MRSAより有意にバイオフィルム形成能が高く、それが蔓延の一因になっていることが挙げられる。また2011年に得られた臨床分離株の解析結果と今回の結果を照らし合わせると同一のPOT型を持つCA-MRSAが継続的に検出されていることもわかった。外来から持ち込まれたCA-MRSAは高い定着能を持っていることから院内に定着し、現在の院内感染対策では排除できないため、長く留まっていることが考えられる。今回、株数が多く継続的に検出されるPOT型を持つCA-MRSAが特定できたことから、この菌株のリスク因子を調べていくこととする。津山中央病院で2期に分けて行ったメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)の詳細な解析の結果、1期と2期では院内で見出される市中感染型MRSA(CA-MRSA)の型が大きく変わっていることが見出された。すなわち1期で多く見られたPOT型106-9-2の分離率が減少したのに対し、1期では確認されていなかった新しいPOT型のCA-MRSAが複数株検出された。これらは市中から新たに入ってきた株が院内感染を起こしたと思われるものあれば、別々に外来から入ってきたものもあった。その中でどちらにも相当する株が見られた。これは皮膚科領域で3株見つかったPOT型73-12-12という、SccmecV型の株であった。これまで見出されたCA-MRSAの主流はSCCmecはIV型であった。皮膚疾患に関わる毒素遺伝子を調べたところ、皮膚剥奪毒素(ET)およびEDINという表皮細胞分化阻害効果を持つ毒素遺伝子が検出された。現在3期のMRSAを解析中であるが、まだ本株は検出はされていない。皮膚科領域でのリスクとなる本株については今後も継続して分離状況を確認したい。一方、院内感染を起こす一因と考えられているバイオフィルム形成阻害剤の開発については、MRSAのバイオフィルム形成を阻害するアビエチン酸について、他の菌種のバイオフィルム形成に対する影響を調べた。アビエチン酸は腸球菌でもバイオフィルム形成を阻害することが分かった。バイオフィルム形成能の低い菌株には影響を与えず、形成能の高い腸球菌にのみ阻害作用を示したことが分かった。本件については共同研究を行っているハリマ化成株式会社と特許出願を行った。

バイオフィルム形成阻害剤を臨床応用するためには、アビエチン酸を含むフィルムで器材をコーティングする必要がある。アビエチン酸の有効性を保持したフィルム剤の開発にも着手し、有効なフィルムの作製法も見出した。POT法を用いた菌株の同定は1・2期と終了し、現在3期の解析を行っている。得られた知見は共同研究を行っている津山中央病院のICTに報告し、ICT活動に役立てていただいている。皮膚科領域でのリスク因子となる遺伝子保有状況がわかってきており、ICTには注意を喚起している。POT型別に薬剤感受性なども精査し、新しく分離されている菌株は比較的各種抗菌薬に感受性を残していることもわかった。抗MRSA薬に頼らない治療についても検討している。定着因子であるバイオフィルム形成阻害物質については日和見感染で院内感染を起こす腸球菌でも阻害効果がみられることがわかり、広い菌株への応用が期待される。アビエチン酸の他にも、他の研究室との共同研究として、研究室が保有する各種物質からバイオフィルム形成阻害物質をスクリーニングしている。連携病院で臨床分離されたMRSAの解析を2011年5月から2012年11月の期間(I期)、2015年1月から2016年3月の期間(II期)および2018年(III期)の3期にわたって行ってきた。その結果、I期では院内感染型MRSA(HA-MRSA)の分離率が63%、市中感染型MRSA(CA-MRSA)が37%、II期ではHA-MRSAが34%、CA-MRSAが66%であり、主流のMRSAがCA-MRSAに置き変わっていた。第III期においては、HA-MRSAが12%、CA-MRSAが84%と、分離されるMRSAのほとんどがCA-MRSAになっていることが分かった。CA-MRSAはHA-MRSAより低年齢層で分離され、MRSAの人体や環境への定着に関わると考えられるバイオフィルム形成能がHA-MRSAに比して極めて高いことが分かった。これまでの院内感染対策により、HA-MRSAの分離数は減少したが、代わりに外来からCA-MRSAが持ち込まれた後、高いバイオフィルム形成能により、院内に定着したことが示唆された。また、II期、III期では皮膚感染症に関わる毒素であるedn, eta遺伝子を同時に保有する株が小児の皮膚科領域で複数株検出されているのに加え、PVLを産生する株も見出された。CAーMRSAで同一菌株とみられるPOT型106-9-2はI期III期を通じていずれの期も複数株確認されている。II期III期にかけて新たに4タイプのPOT型を示す分離数の多い株が出現していた。このように病原性に関わる遺伝子を持つ新たなリスクファクターを有するCA-MRSAが院内に流入してきたことが判明した。これらの菌株が小児科・皮膚科で広範囲に拡大することが懸念される。高いCA-MRSAのバイオフィルム形成能を阻害する物質のスクリーニングから有用な物質も見出しており、作用機序や臨床応用を検討した。今回の結果から、HA-MRSAの分離率が減少していることから、従来の院内感染対策は、HA-MRSAの排除に有効と考えられる一方で、CA-MRSAは排除できないことが示された。CA-MRSAはバイオフィルム形成能が高く、院内に長期に定着する可能性がある。今後は院内に定着している菌株の解析を行い、CA-MRSAを視野に入れた院内感染対策を構築する必要がある。
分光・偏光・撮像の3大観測能力を高いレベルで備えた新しいX線望遠鏡の開発

偏光・分光・撮像の3大観測能力を高いレベルで備えた新しいX線望遠鏡の実証を行う。この3つが同時に実現できると、それぞれの観測能力で世界最先端を実現できる。鉄などの輝線を一本一本分離し、その偏光度マッピングが世界で初めて可能になる。つまり、輝線ダイナミクス&偏光&撮像という全く新しい高エネルギー天文学に挑むことができる。コンプトンダウン散乱を用いた中心核ブラックホールの周りのガスの3次元分布や共鳴散乱を用いた銀河団ガスの質量・ダイナミクスなどへの貢献へとつなげる。
幼児の園での遊びにおける運動経験の性差と運動能力との関係

本研究の目的は、運動経験(遊びの内容)に男女による違いはあるのかを確認すること、運動能力の性差を運動経験との関連で検討することの二つであった。平成16年度は、前年度に行った幼児の運動能力検査と運動経験・遊びの調査等の各種データの集計・解析、相互に付き合わせての分析・検討を行った。特に行動観察におけるビデオテープを起こす作業には、膨大な手間と時間を要した。これらのデータをもとに得られた主な結果は以下の通りである。園での自由遊び場面では、男児がより活発に遊び、女児は比較的静的な遊びをするという遊びの性差がみられた。また特に運動能力の高い男児において活動性が高いことが示された。さらに基本動作については男女児でほぼ同数の動きのバリエーションが見られたものの、男児は平衡系のダイナミックな動きの頻度が高いのに対し、女児は操作系の動きが多いという動きの性差が見られた。これらのことは、幼児の遊び方には性差があり、運動能力の性差は遊び(運動経験)の差異によることを支持する結果といえる。一方、一般的に性差のみられるボール投げについては、関連する「投げる」という動作においては、全体的に見れば出現頻度に性差はみられなかったものの、運動能力の低い女児に限っては全くみられなかった。ボール遊びの上手下手の評価では、運動能力の上位群に性差はみられたものの下位群には認められなかったことから、遊び経験の量と動きをさらに個別に分析し、より詳細な検討を試みる必要があろう。本研究の成果を、以下の学会発表と紀要にまとめた。学会発表:幼児の遊びの性差と運動能力との関係2004日本体育学会第55回大会号論文:園での遊びの性差と運動能力との関係2005福岡教育大学紀要54-4 255-261本研究の目的は、運動経験(遊びの内容)に男女による違いはあるのかを確認すること、運動能力の性差を運動経験との関連で検討することの二つであった。平成15年度は、幼児の運動能力検査と運動経験・遊びの調査の実施であり、計画していた内容についてすべて実施した。概要は以下の通りである。【対象】自由な活動が保障されている公立幼稚園の5歳児34名(男児21名・女児13名)、設定(一斉)保育を中心としている私立幼稚園の5歳児25名(男児15名・女児10名)、計59名(男児36名・女児23名)。【測定内容】*運動能力測定:東京教育大学体育心理学研究室作成の幼児運動能力検査の5種目*運動経験の量的計測:幼児にライフコーダを装着しての活動量等の計測。当初、慣らしの期間数日、実測期間1週間を予定していたが、2週間の装着を依頼し記録をとった。*運動経験の質的調査:ライフコーダ装着中の23日(一人あたり計20分間)、自由遊び中の動きを中心にビデオ撮影した。(当初、チェックリストとビデオ撮影の併用を計画していたが、ビデオ撮影のみを行ない、後に動きの種類と頻度を詳細に分析することとした)*幼児の生活・遊びの様子調査:園や家庭での子どもの様子に関して、担任保育者および保護者に質問紙への記入を依頼、回収した。【実施時期】計画は秋季であったが、幼稚園の行事(運動会等)、天候(長期の雨の予報)、研究代表者の授業時間等との関係により、1園は平成15年10月下旬11月下旬、もう1園は平成16年23月上旬での実施となった。実施にあたっては、2週間にわたるライフコーダの装着等保護者には負担をかけることとなったが、研究の主旨を幼稚園に十分説明し、幼稚園を通して保護者の承諾を得て行なった(1園は直接保護者に説明)。学会発表:幼児の遊びの性差と運動能力との関係2004日本体育学会
積雪予報を考慮に入れた路上積雪と屋根雪の合理的除排雪システム

1.初積雪日から数日間の平均気温,積雪量の変動から,ひと冬の積雪量を推定する方法を開発した。すなわち、過去の記録において、初積雪日から25日間の平均気温,積雪量のフーリエスペクトルの形状の変化に注目することにより、ひと冬の累積積雪量が3000cm以上である大雪と、1000cm以下の小雪,その中間の平年という3つのパターンに分類することができた。今後は、初積雪日以前のデータも利用するなどして、さらに短期間でひと冬の積雪量を予測できるように改善する必要がある。2.不完全剛結節点を木造家屋の仕口部に適用して屋根雪荷重作用時の木造家屋のたわみ解析を実施した。その結果、軒先部の巻き出れなどが軒先部に及ぼす影響を定量的に評価することができた。また、このことが最適屋根雪下ろし時期を決定する際に非常に重要なポイントであることもわかった。3.家庭からの排熱の利用という観点から、台所の換気扇から排出される温風を利用して、軒先部の屋根雪を融かす装置を作成し、実験を行った。しかし、今冬は暖冬で積雪量が非常に少なかったので、その効果を十分に検討するまでには至らなかった。しかし、2.で得られた成果を考慮すると、この装置は屋根雪下ろしの軽減に大きく貢献するものと期待される。4.生活道路の除排雪を効率的に行うための一手段として、住民参加による生活道路の除排雪順位決定システムを提案し、実際の道路網への適用を試みた。その結果、本システムを用いることにより、行政側と住民,あるいは住民同士の除排雪順位に対する合意形成が得られることが明らかになった。しかし、本システムにより、得られる順位が必ずしも物理的に最適な除排雪順位と一致しているとはいえないので、今後は、システムの最適化も考慮した方法に改善する必要がある。5.以上の成果を踏まえて、路上積雪と屋根雪の合理的除排雪システムについて考察し、今後さらに究明すべき課題を提示した。
小学校への移行期における「学び」を評価する実践ツールの開発に関する研究

本研究は、幼児期の教育から小学校教育の円滑な接続のために、幼児期における「学びの芽生え」と「自覚的な学び」を可視的に捉えるツールとして、スウェーデンで実践されている「ペガゴジカル・ドキュメンテーション(教育学的実践記録)」という手法を援用し、その実践可能性について明らかにすることを目的としていた。当初予定では、2016年にスウェーデンでの現地調査を行う予定であったが、学内業務や調査受け入れ先との調整の関係で、調査の実地が2018年度になった。そのため、文献調査を先行させることにより、スウェーデンの保育・教育政策や保育実践が独自の「生涯学習型保育モデル」によって展開されていることを明らかにしたうえで、2017年度の現地調査において、幼児期における学びの捉えとその理解をドキュメンテーションを活用しながら可視化する実践の観察と、それにかかわる保育者へのインタビューを行った。その結果、保育者が実践を行い、ドキュメンテーションを作成していく過程で、子どもから情報を受け取り、子どもの考えを活用することで、子ども個々の価値を意識し、彼ら固有の学びへのアプローチを継続的に反映した活動を編成することができると考えていることが示された。またそれ故に、保育者は子どもの声を「学びのための資産」と捉え、尊重していることも明らかとなった。2018年度は、それら研究成果をま発表することを目指した。まず、日本保育学会第71回大会にて、口頭発表を行った(大野歩・七木田敦「スウェーデンにみる生涯学習型保育についてー2018年のナショナルカリキュラム改訂に向けてー」2018年5月12日於:宮城学院女子大学)。また、その内容をもとにした論文をまとめ、現在投稿中である。本研究課題は、スウェーデンにおける「ペダゴジカル・ドキュメンテーション(教育学的実践記録)」という保育評価を調査・研究し、わが国における幼児期の教育から小学校教育の「学び」の移行のために、保育者の実践評価ツールの作成を目指すものである。本年度の研究実績は主に次の3点である。1ドキュメンテーションの調査:Reggio Emilia Austraria(於:オーストラリア・メルボルン)にて、イタリアから来たレッジョ・エミリア教育の実践者によるレクチャーを受けるとともに、メルボルン市内の幼稚園(Davids Atreet Kindergarten)と小学校(Brunswick East Primary School)を訪問し、学びを視覚化する手法や幼稚園から小学校への接続期への応用的実践を調査した。2幼稚園における幼児期の学びを捉える評価法の実践:大分大学教育福祉科学部附属幼稚園にて、アプローチカリキュラムと教育課程の作成に向け、幼児期の学びの連続性を捉えるドキュメンテーションの作成に着手した。具体的には、保育者による幼児の遊びのエピソード記録からその遊びにおける子どもの学びをキーワードとともに抽出し、その記録を同じ遊びごとに3,4,5歳児で並べ,一見で発達の流れが可視化できるような書式にまとめ、保育の討議を行っている。現在のところ、「他の年齢の発達がわかりやすくなり、自分の担任する子どもたちが、これまで何をして今の姿になっているのか、今の実践が次の子どものどのような姿に結びつくのかということが理解できるようになった」という意見が出ている。3研究の成果報告:平成27年度全国保育士養成協議会第54回大会(2015年9月21ー23日於:札幌)にて、「スウェーデン保育の動向から保育者養成の今後を考える」というタイトルでシンポジウムの話題提供を行った。また、「スウェーデンの保育改革にみる就学前教育の動向」という論文を投稿し、『保育学研究』第53巻第2号に掲載された。1現地調査地の変更:計画では期間初年度にスウェーデンにおいて、就学前学校の観察調査、学校庁の訪問、現地における資料収集を行う予定であった。しかし、現地協力者との調整や移民問題の拡大による現地訪問の難しさなどが生じたため、現地調査を先送りした。代わりに、ペダゴジカル・ドキュメンテーションの原型となっているレッジョ・エミリア教育に関する国際学会(於:オーストラリア・メルボルン)に参加し、イタリアから来たレッジョ・エミリア教育の実践者によるレクチャーを受けるとともに、メルボルン市内の幼稚園(Davids Atreet Kindergarten)と小学校(Brunswick East Primary School)を訪問し、学びを視覚化する手法や幼稚園から小学校への接続期への応用的実践を調査した。2日本での援用実践の検討と実践への着手:2年目より日本の幼稚園における実践に着手する予定であったが、幼稚園側との話し合いの結果、初年度より着手することができた。具体的には、大分大学教育福祉科学部附属幼稚園にて、アプローチカリキュラムの基礎的資料とするための幼児期の学びの連続性を捉えるドキュメンテーション作りに取り組んでいる。3早期からの成果報告:当初は初年度の成果を踏まえ、2年目より成果報告をする予定であったが、これまでの成果を合わせて学会発表(口頭)1件、学会誌への論文投稿1件による研究の成果報告を達成することができた。本研究課題は、スウェーデンにおける「ペダゴジカル・ドキュメンテーション(教育学的実践記録)」という保育評価を調査・研究し、わが国における幼児期の教育から小学校教育への「学び」の移行のために、保育者の実践評価ツールの作成を目指すものである。H28年度における研究実績は、次のとおりである。1保育者研修の実施と保育者へのアンケート調査:大分大学で開催した保育者を対象とする免許更新講習にて、ペダゴジカル・ドキュメンテーションを踏まえた保育評価の実践に関する講義とワークショップを行った。研修後は、保育者へ幼児期の学びに関するアンケート調査を行った。

2研究成果の発表:H28年度日本保育学会全国大会(2016年5月7ー8日於:東京学芸大学)において、「スウェーデンにおける幼児期の自然科学プログラムの導入について」というタイトルで口頭発表を行った。また、大分大学教育学部研究紀要第38巻第2号へ『スウェーデンの就学前教育における科学的リテラシー能力の育成に関する研究ー2011年教育改革後における保育実践の検討からー』を投稿、掲載された。さらに、これまでの研究成果をまとめた『スウェーデンにおける「保育の学校化」に関する研究』というタイトルで学位論文を提出し、広島大学大学院教育学研究科より博士号を授与された。この中では、スウェーデンの保育政策の分析、保育改革の動向を踏まえ、実践における「ペダゴジカル・ドキュメンテーション」の位置づけをスウェーデンの文脈に沿って解釈し、スウェーデンの保育が現在語られている保育の二元論(就学準備型/生活基盤型)の枠組みを乗り越えた「生涯学習型」という新たなパラダイムに基づいて実践していることを明らかにした。1実践現場への研究成果の還元:昨年度までの研究成果を保育者研修へ反映することにより、平成30年度の幼稚園教育要領の全面実施に向けたこれからの日本における幼児期の学びに対する視座を、実践現場へ提供することにつながった。また、研修を通じて保育者の声を聴くことで、実践現場における保育評価への難しさや学びのとらえ方への戸惑いを知ることができ、今後の研究の推進への大きな手掛かりをつかむことができた。2研究成果の発表:学会における口頭発表では、H30年度からの幼稚園教育要領の改訂における本格実施を見据えた内容を提示することができ、日本の保育・幼児教育学における実践へ成果を還元することができた。また、学部紀要への論文投稿・掲載、学位論文の作成・受理によって、保育・幼児教育学のみならず広く教育学全般へ、本研究のこれまでの成果を発表することができた。これら論文は、インターネットで公表されているため、社会へ広く成果を公表することにつながった。3新たな保育類型の提示:学位論文の中では、スウェーデンの保育が、就学準備型と生活基盤型の二元論によって語られてきた保育の類型に対し、それらを脱却した新しい第3の保育の枠組みによって構築されていることを明らかにした。このような類型と提言は、まだなされておらず、本研究における大きな成果の一つであると考えられる。この新しい保育類型を研究期間の2年目で達成できたことは、最終年度の現地調査、成果報告のまとめに向け、大きな力となった。4最終年度における現地調査の計画:初年度に予定されていた現地調査について、テロ等の影響を受けて延期したため、最終年度に調査をすることで計画を進めている。
筋構造タンパク質の解析と酵素組織化学的解析による舌筋の発生に関する基礎的研究

本研究は形態学的手法と生化学的手法を併用して,筋の発生、分化期における舌筋の筋構造タンパク質の変化と筋線維タイプの分類と分布,局在性の変化を解析し,特異的な舌筋の発生、機能分化の過程を明らかにしようとするものである.胎生期および新生児期のラットの舌筋を用いて一般的な組織学的手法を用いた組織切片の観察,電気泳動法を用いたミオシンのアイソフォームの生化学的解析,酵素組織化学的手法によるミオシン-ATPase,SDH,α-GPDHをもちいた筋線維タイプの解析を行った.一般的な組織学的手法を用いた検索では舌筋は胎生期の比較的早い段階から発生することが認められた.また電気泳動法を用いたミオシンのアイソフォームの泳動パターンの解析では,生後14日の段階でも他の骨格筋(体肢筋,体幹筋)に比較して,胎児型のミオシンが高い比率で存在していること認められた.酵素組織化学的手法を用いた筋線維タイプの解析においては筋線維のタイプ分化は初期の段階,すなわち胎生期では認められず,新生児期においてその分化が認められた.また筋線維タイプの分類については哺乳類の他の骨格筋(体肢筋,体幹筋)に用いられている分類に必ずしも当てはまらない筋線維の存在が示唆された.以上のことから,舌筋の発生段階,機能分化過程が他の骨格筋と異なる可能性が示唆され,それらは筋の機能を決定する重要な要素であることが推測される.本研究は形態学的手法と生化学的手法を併用して,筋の発生、分化期における舌筋の筋構造タンパク質の変化と筋線維タイプの分類と分布,局在性の変化を解析し,特異的な舌筋の発生、機能分化の過程を明らかにしようとするものである.胎生期および新生児期のラットの舌筋を用いて一般的な組織学的手法を用いた組織切片の観察,電気泳動法を用いたミオシンのアイソフォームの生化学的解析,酵素組織化学的手法によるミオシン-ATPase,SDH,α-GPDHをもちいた筋線維タイプの解析を行った.一般的な組織学的手法を用いた検索では舌筋は胎生期の比較的早い段階から発生することが認められた.また電気泳動法を用いたミオシンのアイソフォームの泳動パターンの解析では,生後14日の段階でも他の骨格筋(体肢筋,体幹筋)に比較して,胎児型のミオシンが高い比率で存在していること認められた.酵素組織化学的手法を用いた筋線維タイプの解析においては筋線維のタイプ分化は初期の段階,すなわち胎生期では認められず,新生児期においてその分化が認められた.また筋線維タイプの分類については哺乳類の他の骨格筋(体肢筋,体幹筋)に用いられている分類に必ずしも当てはまらない筋線維の存在が示唆された.以上のことから,舌筋の発生段階,機能分化過程が他の骨格筋と異なる可能性が示唆され,それらは筋の機能を決定する重要な要素であることが推測される.
損傷制御構造における履歴型鋼材ダンパーの限界性能の解明

建物の自重を支持する弾性主架構(柔部分)と地震入力エネルギーを吸収する弾塑性要素(剛部分)から構成される耐震構造(損傷制御構造あるいは柔剛混合構造)において,強震時の応答制御要素として鋼材履歴ダンパーを用いる構造を対象として,破断で限界付けられる鋼材試験体に対し繰返し載荷実験を行い,一定振幅載荷と漸増振幅載荷の結果をランダム振幅載荷の結果と比較することにより,終局状態でのエネルギー吸収能力を定量的に評価する方法を検証した.建物の自重を支持する弾性主架構(柔部分)と地震入力エネルギーを吸収する弾塑性要素(剛部分)から構成される耐震構造(損傷制御構造あるいは柔剛混合構造)において,強震時の応答制御要素として鋼材履歴ダンパーを用いる構造を対象として,破断で限界付けられる鋼材試験体に対し繰返し載荷実験を行い,一定振幅載荷と漸増振幅載荷の結果をランダム振幅載荷の結果と比較することにより,終局状態でのエネルギー吸収能力を定量的に評価する方法を検証した.建物の自重を支持する弾性主架構(柔部分)と地震入力エネルギーを吸収する弾塑性要素(剛部分)から構成される耐震構造(損傷制御構造あるいは柔剛混合構造)においては,弾性架構の存在により,地震入力エネルギーが弾塑性要素で効率よく吸収される,さらに,地震終了時の残留変形が抑制されるという特徴がある。損傷制御構造には幾つかの手法があるが,強震時の応答を制御対象としたものでは鋼材を始めとする履歴系の材料のダンパーを用いることが多い。鋼材を用いた履歴型ダンパーは,低コストな上,性能が安定しており信頼性が高く,その利点は多いが,その一方で繰返し荷重による破断により,そのエネルギー吸収能力が限界付けられる。本研究では先ず曲げタイプの鋼棒試験体に対し実験を行い,一定振幅載荷と漸増振幅載荷の結果をオンライン地震応答実験によるランダム振幅載荷の結果と比較することにより,終局状態でのエネルギー吸収能力を定量的に評価する方法を検証する。また,せん断型と圧縮引張り型の典型的な2つのタイプの鋼材ダンパー試験体を対象に繰返し載荷実験を行い,その適用範囲を明らかにする。平成21年度は,多数の地震応答解析に基づき,変位振幅履歴の入力や建物条件による影響を調べ,ランダム振幅載荷の載荷条件について検討した。次に,鋼棒曲げダンパー試験体を作製し,繰返し載荷実験に着手した。建物の自重を支持する弾性主架構(柔部分)と地震入力エネルギーを吸収する弾塑性要素(剛部分)から構成される耐震構造(損傷制御構造あるいは柔剛混合構造)においては,弾性架構の存在により,地震入力エネルギーが弾塑性要素で効率よく吸収される,さらに,地震終了時の残留変形が抑制されるという特徴がある。本研究では先ず破断で限界付けられる鋼材試験体に対し実験を行い,一定振幅載荷と漸増振幅載荷の結果をオンライン地震応答実験によるランダム振幅載荷の結果と比較することにより,終局状態でのエネルギー吸収能力を定量的に評価する方法を検証する。また,局部座屈で限界付けられるタイプの鋼材ダンパー試験体を対象に繰返し載荷実験を行い,その適用範囲を明らかにする。平成22年度は,前年度に行った鋼棒曲げダンパー試験体の繰返し載荷実験に加え,さらに同一形状の試験体を追加し。異なる種類の地震入力について繰返し載荷実験を行い,破断による終局状態でのエネルギー吸収能力を定量的に評価する方法を検証した。本研究では破断で限界付けられる曲げタイプの鋼材試験体に対し実験を行い,一定振幅載荷と漸増振幅載荷の結果をランダム振幅載荷の結果と比較することにより,終局状態でのエネルギー吸収能力を定量的に評価する方法を検証する。平成23年度は,前年度末に作成した鋼棒曲げダンパー試験体の繰返し載荷実験に対し,さらに異なる種類の地震入力について繰返し載荷実験を行い,エネルギー吸収能力を定量的に評価する資料を得た。
骨髄幹細胞の末梢血中への導引による脊髄損傷治療効果の基礎的解析

当該研究計画では、骨髄幹細胞を利用することで、脊髄損傷に対する新治療法を現実化するための基礎的研究およびトランスレーショナルリサーチを目的とした。当該研究で、(1)末梢血中に存在する幹細胞の基礎解析、(2)末梢血中に存在する幹細胞の神経系細胞へのin vitroおよびin vivoでの分化、(3)骨髄に固定されている骨髄幹細胞の末梢血中への動員、を研究し、末梢血に存在する幹細胞が脊髄損傷の治療に有効である成果を得た。当該年度は、末梢血中に存在する骨髄幹細胞を用いて、脊髄損傷に対する細胞治療の実現に向けたな基礎研究を行った。1:末梢血中の骨髄幹細胞の抽出・培養成熟ラットを用いて、末梢血中の骨髄幹細胞の抽出・培養を試みた結果、骨髄幹細胞と同様な細胞の培養・増殖に成功した。2:末梢血中の骨髄幹細胞(pMSC)と、骨髄中の骨髄幹細胞(bMSC)の細胞生物学的比較pMSCとbMSCの細胞生物学的特性を検討した結果、増殖能において、著明な差異が認められた。3:pMSCとbMSCの神経幹細胞へのtrans-differentiation能における比較pMSCとbMSCの分化能をin vitroで検討した結果、同様な分化能が認められた。4:骨髄に固定されている骨髄幹細胞の末梢血中への動員ある特定の活性物質を正常ラットへ投与し、末梢血中に漏出する骨髄幹細胞数を検討した結果、ある腫の物質に誘発作用があることが判明した。5:pMSCによる治療効果の検討pMSCを脊髄損傷モデルに移植した結果、治療効果があることが判明した。以上のように、補助金は補助条件に従って、非常に有効に使用されている。当該年度は、末梢血中に存在する幹細胞(PMSC)と、骨髄中に存在する骨髄幹細胞(BMSC)を用いて、in vitroにおける増殖能や神経への分化能について検討するとともに、脊髄損傷に対する細胞治療の実現に向けたな基礎研究を行った。1:末梢血中の骨髄幹細胞の抽出・培養成熟ラットを用いて、末梢血中の幹細胞の抽出・培養を試みた結果、骨髄幹細胞と同様な細胞の培養・増殖に成功した。現在、ヒト成人における末梢血からの抽出・培養を試みている。2:末梢血中の幹細胞(PMSC)と、骨髄中の骨髄幹細胞(BMSC)の細胞生物学的比較PMSCとBMSCの細胞生物学的特性を検討した結果、増殖能において、著明な差異が認められた。すなわち、PMSCはBMSCと比較して、in vitroにおける増殖スピードは遅いものの、治療に必要量までの増殖は可能であることが判明した。3:PMSCとBMSCの神経幹細胞へのtrans-differentiation能における比較PMSCとBMSCの分化能をin vitroで検討した結果、同様な分化能が認められた。すなわち、両者とも神経幹細胞へ良好な分化誘導が可能であり、また、更に、神経細胞やグリア細胞への分化も高率に誘導することが可能であった。4:骨髄に固定されている骨髄幹細胞の末梢血中への動員いくつかの活性物質を正常ラットへ投与した結果、末梢血中に漏出する幹細胞数を検討した結果、ある腫の物質に誘発作用があることが判明した。現在、immorbilized PMSCとprimary PMSCとの生物学的差異について検討中である。5:PMSCによる治療効果の検討PMSCを脊髄損傷モデルに移植した結果、治療効果があることが判明している。現在、治療効果についてBMSCとの比較解析を行っている。1:末梢血中の骨髄幹細胞の抽出・培養昨年度までに、成熟ラットを用いて、末梢血中の幹細胞の抽出・培養を試みた結果、骨髄幹細胞と同様な細胞の培養・増殖に成功した。本年度は、成人の末梢血における幹細胞の抽出・培養を試み、細胞の培養・増殖に一部成功した。2:末梢血中の骨髄幹細胞(pMSC)と、骨髄中の骨髄幹細胞(bMSC)の細胞生物学的比較pMSCとbMSCの細胞生物学的特性を検討した結果、細胞表面抗原の比較では差異が認められなかったが、増殖能において、著明な差異が認められた。すなわち、pMSCは増殖能力がbMSCと比較して遅いことが判明した。4:pMSCによる治療効果の検討pMSCを脊髄損傷モデルに移植した結果、bMSCと比較して同等の治療効果があることが判明した。アッセイ方法はMRIによる経時的解析と平行して行動学的解析を施行した。
癌幹細胞によるミエロイド細胞活性を介した発癌促進機構

がん幹細胞制御による腫瘍内ミエロイド細胞の発がん制御に係わる責任因子の解析を行うことにより、腫瘍微小環境制御に係わるあらたな発癌活性メカニズムの解析を遂行し、現時点で以下の2点を明らかにした。第一に、がん幹細胞より産生される特異的な液性因子を介して、腫瘍マクロファージを介した発癌活性に重要な増殖因子であるMFG-E8、IL-6の産生が誘導された。さらに、MFG-E8とIL-6はがん幹細胞のStat3とsonic-Hedgehog経路の活性を誘導することで、その自己複製能、抗癌剤抵抗性を増幅させるのに寄与していた。第二に、がん幹細胞による発癌促進マクロファージ分化に必須の因子の同定、およびその産生メカニズムについて解析を遂行したところ、抗がん剤耐性を獲得した乳がん細胞や大腸がん細胞から得られたがん幹細胞で高度のM-CSF産生が誘導し、免疫抑制や発癌活性に寄与するM2型マクロファージの腫瘍内浸潤、活性を惹起するという特性を有することが判明した。さらに網羅的遺伝子解析により、抗がん剤耐性株由来の乳がん幹細胞のSF産生を特異的に制御する転写因子IRF5の同定に成功した。このIRF5を干渉RNAで阻害することにより、がん幹細胞のM-CSF産生抑制、およびMFG-E8やArginase-IやIL-10などM2 subsetに特徴的な因子発現を有意に抑制すること同定した。さらにIRF5を阻害することで、癌幹細胞によるM2マクロファージ誘導および腫瘍増殖の抑制が達成された。25年度が最終年度であるため、記入しない。がん幹細胞制御による腫瘍内ミエロイド細胞の発がん制御に係わる責任因子の解析を行うことにより、腫瘍微小環境制御に係わるあらたな発癌活性メカニズムの解析を遂行した。この研究により、現時点で以下の2点を明らかにした。以上の成果は、がん幹細胞が腫瘍内ミエロイド細胞の発癌促進機能の発現に極めて重要な役割を果たしていること、さらに発癌促進ミエロイド細胞が、がん幹細胞固有の生存シグナルを活性化させることで、発癌増殖に寄与するというPositive-feedback機構の存在を明らかとした。第二に、がん幹細胞による発癌促進マクロファージ分化に必須の因子の同定、およびその産生メカニズムについて解析を遂行したところ、CD44high CD24low乳がん幹細胞でも、TaxolやAnthracyclin系抗生剤への治療耐性を獲得したsubsetでM-CSF産生が誘導されるのに対して、de novo由来のCD44high CD24low乳がん幹細胞では産生されないことを見出した。さらに網羅的遺伝子解析により、抗がん剤耐性株由来の乳がん幹細胞よりのM-CSF産生を特異的に制御する転写因子Xの同定に成功した。この転写因子Xを干渉RNAで阻害することにより、がん幹細胞のM-CSF産生抑制、およびMFG-E8やArginase-IやIL-10などM2 subsetに特徴的な因子発現を有意に抑制すること同定した。現在、この転写因子におけるM-CSF発現制御の分子機構の解明や、M-CSF/転写因子Xの治療的制御による発癌抑制効果の有無についてin vivoでの前臨床モデルを用いて検証しているところである。

本研究の主目的である、ミエロイド細胞発がん活性に貢献するがん幹細胞のサブセット解析や、その産生因子としてのM-CSFの重要性、さらにM-CSF産生を制御する特異的な転写因子などを既に明らかにしており、研究進捗状況は概ね順調であると考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後がん幹細胞のなかでも、抗癌剤耐性から特異的転写因子活性、M=CSF産生に至るシグナル経路の詳細な解析が重要である。さらに、ミエロイド細胞の発癌活性を規定する因子としてM-CSF以外のサイトカインや増殖因子の関与、その制御機構の解明を進めており、本年度に道程した経路とのクロストークや関連性を詳細に検証する。以上の検証により、がん幹細胞のなかでも特殊なサブセットが、ミエロイド細胞の発がん活性を惹起することで癌伸展に果たす免疫ニッチの位置付けを明らかにできるものと考えられる。
ヒト成長ホルモン受容体遺伝子の構造異常に関する研究

GH不応性を検索する過程で、GH遺伝子の構造と機能の異常を認めた症例とGH受容体遺伝子の構造異常を認めたが機能的意義は少ないと考えられた症例の解析結果を中心に報告する。1.症例は4歳11ヵ月男児、身長-6.1SD,GH基礎値高値で、GH刺激に対し過剰反応を呈したがIGF-Iは低値であった。血中GHBPは70.3pmol/1.Nb2細胞増殖を指標とするGH生物活性は低下していた。PCR-直接sequence法の結果GH遺伝子変異A77Cをヘテロに認めた。変異遺伝子を人工的に作成し、大腸菌で発現させたところ、GHBPの存在下で生物活性の低下が示された。変異GHはIM9細胞のGH受容体と正常に結合したが、GHBPとは高親和性を示した(IC50;野性型GHの1/6).この結果は変異GHがGHBPを占拠し、正常GHの作用がdominant negativeに低下する可能性を示唆した。2.症例は12歳9ヵ月女児、身長は-6.17SD,GHBP;66.9pmol/1,部分的GH不応症とGH分泌不全を呈したNoonan症候群で、GH受容体細胞質ドメインの遺伝子変異P561Tをヘテロに認めた。しかし同じ遺伝子異常をもつ母親に低身長を認めなかった。そこで任意に選んだ98例(男性43例、年齢15-83、女性55例、年齢20-80)を対象にP561Tの有無をPCR-RFLP法で検討した。この結果、女性55例中11例に、男性43例中3例にP561Tの変異をヘテロに認めた。P561Tを示した女性11例では身長(cm,平均±SD)152.6±5.4,正常44例では151.3±6.2で、異常を示した男性3例168.0±5.3、正常40例では164.2±5.9で、いずれも両群間に有意差を認めなかった。以上の結果よりP561Tの機能的意義については、厳密には発現実験を必要とするが、少なくともヘテロに変異が見られた例では、成長障害との関連は認められず、多形性の一つである可能性が考えられた。
アルツハイマー病における新しいコリン作動性神経路に関する研究

本件究補助金が授与された2年間にpChATをアセチルコリン合成酵素とする新しいコリン作動性神経回路について、以下の研究成果を得た。新しいコリン作動性神経回路の発見ラット脳でのpChAT局在を詳細に検討した結果、新しいコリン作動性神経回路として、視床下部の隆起乳頭体に細胞体を持ち大脳皮質に投射するニューロンがpChATを含有することを見いだした。視床下部の隆起乳頭体のpChAT陽性神経は、軸索輸送を阻害するコルヒチン投与により、より明瞭に検出される。逆行性トレーサーのコレラトキシンBを大脳皮質に注射したところ、pChAT陽性神経にコレラトキシンBを検出したことから、視床下部の隆起乳頭体のpChAT陽性神経が大脳皮質に神経投射することを確認できた。ヒトpChATの構造魚類から哺乳動物まで、pChAT mRNAとその産物についてスクリーニングしたところ、ラット、ネコ、ウシ、サルなどの哺乳動物に広く存在することが判明した。pChATにはスプライシングの違いにより、少なくとも2種類存在する。ひとつは、エクソン6、7、8、9を欠くもので、我々がラット翼口蓋神経節から最初のクローニングしたpChATに相当する。もうひとつは、エクソン7、8を欠くタイプで、これをpChAT2と命名した。しかし、ヒトでは今の所、pChATやpChAT2に相当するcDNAは検出されず、変異スプライシングの機構に違いがあると考えられた。ヒト神経節を検索した結果、エクソン7、8、9を欠くと同時にエクソン6の一部も決失した遺伝子を検出した(HpChATと略す)。アルツハイマー例におけるpChAT発現アルツハイマー例および対照例に剖検脳を用いて、pCHATやHpChATの発現を検討した。その結果、既知の「無名質-大脳皮質コリン神経回路」には、いずれにおいてもpChATの存在は確認できなかった。コリンアセチル基転移酵素(ChAT)は、コリン作動性神経の神経伝達物質であるアセチルコリンの合成酵素である。最近、我々はラットの翼口蓋神経節から新しいChATサブタイプを発見しpChATと命名した。動物脳でpChATの分布を検索したところ、哺乳動物の大脳皮質に投射するコリン神経は、既知の「無名質-大脳皮質路」に加え、pChATを合成酵素とする「隆起乳頭体核-大脳皮質路」が存在することが明らかになった。新しいコリン神経回路の発見は、アルツハイマー病における認知機能障害の病態解明とコリン神経をターゲットにした治療戦略にとって極めて重要な意味をもつ。本研究の目的は、ヒトpChATの遺伝子、アミノ酸構造を明らかにするとともに、学習・記憶機能との関連やアルツハイマー病での変化を探ることである。滋賀医科大学倫理委員会の承認を受けて、同意を得た患者さんの顎下神経節から総RNAを抽出し、cDNAを合成した。ラットpChATの構造をもとにヒトpChATのmRNAの構造を検索し、ヒトの遺伝子、アミノ酸構造の一端を解明した。その成果の一部は、2001年9月に京都市で開催された日本神経科学会のシンポジウムおよび2002年3月4日に滋賀医科大学で開催した第4回分子神経科学研究センター国際シンポジウムで報告した。また、ヒトのpChATに対する抗体作成に着手し、ウサギポリクローナル抗体を得た。現在、この抗体を用いてヒト脳におけるpChATの分布を検索している。pChATは、従来のChAT遺伝子から、alternative splicingで合成されると考えられることから、ヒト神経疾患剖検脳を用いたmRNA解析法が重要となる。

そこで従来は困難であった固定標本からのmRNA解析法を新しく開発した。この方法は、国際学術誌Dementiaに受理され掲載された(研究発表参照)。コリンアセチル基転移酵素(ChAT)は、コリン作動性神経の神経伝達物質であるアセチルコリンの合成酵素である。最近、我々はラットの翼口蓋神経節から新しいChATサブタイプを発見した。当初、このChAT遺伝子は末梢神経に特異的に発現していると考え、末梢型ChAT(pChAT)と命名した。しかし、本研究によりラット脳でpChATの分布を検索したところ、「隆起乳頭体核-大脳皮質路」に存在することが明らかになった(Neuroscience, in press)。すなわち、哺乳動物の大脳皮質に投射するコリン神経は、既知の「無名質-大脳皮質路」に加え、pChATを合成酵素とする「隆起乳頭体核-大脳皮質路」が存在することが明らかになった。新しいコリン神経回路の発見は、アルツハイマー病における認知機能障害の病態解明とコリン神経をターゲットにした治療戦略にとって極めて重要な意味をもつ。そこで、次に滋賀医科大学倫理委員会の承認を受けて、同意を得た患者さんの顎下神経節から総RNAを抽出し、ヒトのpChATのクローニングに挑戦した。その結果、ヒトpChATの遺伝子およびアミノ酸構造は、サル以下の哺乳動物と大きく異なることを明らかにした。これらの成果の一部は、平成13年9月に京都市で開催された日本神経科学会のシンポジウムおよび平成14年3月4日に滋賀医科大学で開催した第4回分子神経科学研究センター国際シンポジウムで報告した。また、pChATが網膜神経節細胞にも発現していることを発見し、新しいコリン神経回路として論文発表した(J Neuroscience, in press)。
二酸化炭素およびメタンの活性化と触媒設計

本研究では,次に示す反応を行い,それぞれ以下に述べることが明らかとなった。これまでの実験結果より,Rh,Ruなどを希土類酸化物であるLa_2O_3およびCeO_2などに担持した触媒は,標記反応を1気圧で行ったところ,生成物として,COやCH_4ばかりでなくC_2およびC_3炭化水素も生成することが明らかとなってきた。また,反応温度やW/Fなどの影響により反応経路を明らかにすることもできた。しかしながら,このような担持金属ではどのようなものが活性種として機能しているのかについては,今後の検討課題と言える。実験の結果,Rh,NiなどをSiO_2やA1_2O_3などに担持した触媒が標記反応に高い選択性を示すことが明らかとなった。また,速度論的な考察より,反応機構を明らかにすることができた。しかしながら,今後の課題としては,より詳細に反応機構を解明する必要があろう。すなわち,触媒表面上で反応物である気相CO_2がCO_2(気相)->CO(気相)+O(吸着)のように解離するのか,またCH_4が解離する場合には,CH_4(気相)->CH_X(気相)+1/2(4-X)H_2の反応において,X値がどの程度になっているかについては興味のあるところであり,今後の検討課題である。La_2O_3などの塩基性酸化物が有効であることが明らかとなった。1および2の反応と同様に,どのように反応物が触媒表面に吸着するのかがなどの反応機構の解明が今後の検討課題と言える。