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霊長類(マカクサル)大脳皮質の発達におけるニューロトロフィンとその受容体の役割

1.マカクサルの中枢神経系におけるニューロトロフィン-3(NT-3)の分布とその発達を調べた。NT3のタンパク質とmRNAを調べると、その分布は両者でほとんど一致していた。海馬、小脳、脊髄には大脳皮質の35倍多く存在し、NT3は海馬、小脳、脊髄の神経細胞の機能維持に重要であることが予想された。次いで第一次視覚野におけるNT3のタンパク質とmRNAの発達を胎生120日(165日が妊娠満期)から成熟期まで調べた。その結果、タンパク質は胎生期から新生児期まで成熟期の約510倍も存在し、mRNAも約3倍存在していた。従って、NT3は発生初期の霊長類大脳皮質の発達に重要であることが示唆された。(NeuroReport 13:1689,2002)2.ニューロトロフィンによって遺伝子発現が制御されているSCG-10の遺伝子発現を調べた。SCG-10はスタスミンファミリーのタンパク質で、成長円錐や軸索終末に存在し、軸索や樹状突起の伸長に関与することが明らかにされている。SCG-10 mRNA量の生後発達をG3PDHmRNA量をコントロールにして定量した。その結果、SCG-10m RNA量は新生児期に最も多く、その後生後70日までに急減した。この結果は、われわれのSCG-10 mRNAのインシチューハイブリダイゼンションの結果とよく一致していた。さらに興味深いことにSCG-10 mRNAの発達過程は、NT-3タンパク質の変遷過程とも一致していた。従来NT-3の遺伝子発現は活動依存的に減少することが知られている。従って、生後の神経活動の増加がNT-3遺伝子発現を低下させ、その結果SCG-10などの成長関連タンパク質が減少すると考えられる。(Neurosci. Letters 323:199,2002)1.マカクサルの中枢神経系におけるニューロトロフィン-3(NT-3)の分布とその発達を調べた。(Neurosci. Letters 323:199,2002)
大気重力波エネルギーの緯度・経度・高度分布に関する気候学的研究

GPS掩蔽法による大気重力波のグローバル分布解析GPS掩蔽法により観測された温度データを用い、大気重力波の全球分布を調べた。これにより重力波の振幅の全球分布が求められ、対流圏界面気温の全球分布も求められた[Tsuda et al.,2000a ; Nishida et al.2000]。また、山岳起源と考えられる重力波も観測された[Hoche et al.,2002]。GPS掩蔽法による温度推定法の改良を行った[Tsuda and Hocke,2002]。さらに、電子密度観測から、重力波と電離層のスポラデイックE層発生頻度の相関を示した[Hocke et al.,2002]。レーダー観測中緯度に関し、信楽のMUレーダーと米White SandsレーダーによりGPSの観測結果を確認した[Nastrom,2000]。また、重力波の砕波により、中間圏界面領域の風速が局所的に大きく変化することがあることを示した[Nakamura et al.,2002]。低緯度については、MFレーダーにより、中間圏界面領域の重力波の季節内変動、長周期変動を示した[Isoda, et al.2002; Tsudaet al.,2002]。一方、気象レーダーデータを用いて重力波励起推定法を検討した[Horinouchi,2002]。ラジオゾンデ観測インドネシアにおける長期観測の結果を解析し、対流圏上部での重力波振幅の季節変化を明らかにした[Shimizu et al.,2001]。また、重力波の振幅の緯度依存性を調べた[Alexander et al.,2002]。GPS掩蔽法により観測された温度データを用いた統計解析を行い、大気重力波の全球分布を調べた。この研究により世界で初めて重力波の振幅の全球分布が求められ、理論的に予想されるように熱帯の積雲活動の盛んな地域で成層圏の重力波の活動度が高いことが確認された。さらに、南半球亜熱帯の大西洋という予想外の地域でも成層圏の重力波が統計的に大きいことがわかった。この研究に引き続き、GPS掩蔽法による温度推定法の改良を行い、鉛直分解能を約500mにまで高めることに成功した。これを用いた温度推定の再解析を行い、鉛直波長の短い重力波を含む重力波の振幅の全球分布の季節変化の解析を継続中である。7月に世界各地のラジオゾンデの生データに基づいた重力波の高分解能解析を行う国際プロジェクトが立ち上げられたが、本グループも立ち上げ時から参加し、赤道域担当としてインドネシアでの観測データの再解析を始め、インドネシアでの重力波活動度の季節・経年変化の解析を継続中である。7月に信楽MUレーダーサイトにてラジオゾンデとレーダーによる同時観測を行った。この研究ではレーダー・音波の併用で大気温度を求める新手法であるRASS観測を併用し、高い時間分解能で重力波の観測を行った。また、MUレーダーの中間圏風速測定法の改良に成功した。この方法による観測を次年度に行い、ライダー・CCDイメージャーによる光学観測と合わせて、中間重力波を調べる。GPS掩蔽法による大気重力波のグローバル分布解析昨年度に、衛星搭載受信機によるGPS掩蔽観測データの処理方法の改良を行ったが、今年度はこれを用いて大規模な再解析を行い、短い鉛直スケールの重力波のエネルギーを全球的に求めた。その緯度分布を調べたところ、中高緯度より低緯度で大きくなっていることが示された。低緯度では積雲対流が盛んであり、それにより励起された重力波が卓越していると考えられる。実際、熱帯でも積雲対流の盛んな経度帯で重力波のエネルギーが大きくなっていた。

一方、中高緯度でもアンデス付近では重力波のエネルギーが大きいなど、山岳起源と考えられる重力波が観測された。さらに、GPSによる電子密度観測から、この付近では電離層のスポラデイックE層生成が盛んであることが示された。GPSダウンルッキング法の開発上記の掩蔽法を発展させた手法により、GPS電波を高い山岳上で受信して気温や水蒸気量の鉛直分布を求める方法の開発に着手した。これにより、衛星に受信機を搭載するより遥かに安価に観測が行えるようになると期待される。ライダー観測信楽MU観測所に設置したライダーにより、成層圏気温の観測を行った。これにより今まで他の手段では観測出来なかった上部成層圏の大気重力波が観測され、周期数時間の重力波が鉛直伝播していることが示された。GPS掩蔽法による大気重力波のグローバル分布解析昨年度は、GPS掩蔽観測データを再処理し、中層大気における重力波のエネルギーを全球的に求めたが、今年度は、中層大気の重力波エネルギーと、GPSによる電子密度観測から調べられる電離層のスポラディックE層との対応を調べた。その結果、両者に良い相関があることを見出した。赤道域では中層大気の重力波は対流圏の積雲活動と密接に結びついているので、この結果は、積雲活動の盛んな領域にスポラディックE層が発生しやすいことを意味する。さらに、アンデスに伴う大規模な山岳波の存在を示し、この山岳波もスポラディックE層を引き起こすことがわかった[Hocke et al.,2001,2002ab(投稿中)]。ライダー観測信楽MU観測所に設置したレーリーライダーにより、成層圏気温の観測を行った。これにより上部成層圏の大気重力波が観測され、周期数時間の重力波が鉛直伝播していることが示された。さらにとMUレーダーによる観測との比較より、上部成層圏と対流圏の波動の繋がりが示された[Nakamura et al.,印刷中]。MFレーダー観測インドネシア赤道域のカリマンタン島に設置したMFレーダーを用いて、上部中間圏の数10日周期の波動の相関解析を行なった。その結果、対流圏の季節内振動と有意な相関を持つことが見出された[Isoda et al.,印刷中;Isoda et al.,投稿準備中]。
接着結合を介した張力発生フィードバック機構の解明

本研究では、細胞間の力学的な情報伝達機構を明らかにすることを目指し、特に、αカテニンを介した細胞間張力感知メカニズムを分子レベルで解明することを目的とした。αカテニンは張力作用下でその立体構造(コンフォメーション)を変化させ、アクチン結合性タンパク質の1つであるビンキュリンを誘導することから、力を生化学シグナルに変換する「メカノセンサ」として機能する。本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)による1分子ナノ引張試験と1分子立体構造イメージング、および、全反射顕微鏡(TIRFM)による1分子蛍光観察が複合した実験系を構築することにより、細胞の能動的な張力発生において、力学的因子および生化学的因子が連成した分子機構に迫った。得られた成果は以下の通りである。(1)αカテニンに対する1分子ナノ引張試験の結果、αカテニンが張力の作用下でその立体構造を変化させ、アンフォールディングしにくい状態でビンキュリンを待ち受ける適応的な張力感知メカニズムが存在することが明らかとなった。(2)1分子構造イメージングの結果、張力作用下におけるαカテニンの立体構造変化は、分子内のドメイン間相互作用の低下により引き起こされることが示された。(3)αカテニンの立体構造変化に伴うビンキュリンとの親和性の変化を明らかとするため、AFMとTIRFMとを組み合わせた新たな実験系を構築した。AFMーTIRFMシステムを用いて、張力作用下のαカテニンに対するビンキュリンの結合を観察した。その結果、αカテニンの立体構造の変化に伴うビンキュリンとの親和性の変化が、力学的に安定なαカテニンービンキュリン分子複合体の形成を導くメカニズムが提示された。以上、本研究は、1分子レベルのバイオメカニクス実験を通じて、接着結合を介した張力感知メカニズムに関する新たな知見を提供するものである。28年度が最終年度であるため、記入しない。近年,発生期の形態形成や創傷治癒などの過程において,細胞間張力が局所で増加するフィードバック機構が示唆されている.特に,接着結合の構成分子であるαカテニンは,張力作用下で生化学シグナルを誘導するメカノセンサとして,細胞間張力の増加に寄与する.本研究では,1分子引張実験(ナノフィッシング)を基盤として,接着結合のリモデリングを誘起する分子メカニズムの解明にアプローチしている.平成26年度は,初段階として,接着結合のリモデリング過程を想定した1分子実験環境を構築し,接着結合構成分子の力学的挙動解析を行った.接着結合のリモデリングは,1)構成分子(βカテニン・αカテニン)への張力負荷,2)αカテニンの立体構造変化,および,3)αカテニンへのビンキュリン結合,により達成されることから,以下の検討を行った.1)接着結合の構成分子であるβカテニンおよびαカテニンに対して,原子間力顕微鏡(AFM)を用いたナノフィッシングを行った.その結果,βカテニンは1nNを超える張力作用下においてもアンフォールディングしない(ほどけない)が,αカテニンは数十pNの張力作用下で複数の中間状態を遷移しながらアンフォールディングすることが明らかとなった.2)αカテニンの詳細なアンフォールディング過程を明らかとするため,野生型αカテニンに加え,自己阻害構造を形成しない変異型αカテニンに対してナノフィッシングを行った.その結果,αカテニンは,自己阻害構造の解放後,張力の作用に対しアンフォールディングしにくい状態(待ち状態)に遷移することが明らかとなった.3)αカテニンの待ち状態がビンキュリン結合に与える影響を検討するため,待ち状態をとる変異型αカテニンにビンキュリンを結合させた後,張力を負荷する実験を行った.その結果,待ち状態のαカテニンとビンキュリンは,力学的に強固な分子複合体を形成することが明らかとなった.細胞間の接着結合を構成するαカテニンは,張力の作用下でコンフォメーション(立体構造)を変化させ,アクチン結合性タンパク質の1つであるビンキュリンを誘導することから,力を生化学シグナルに変換する「メカノセンサ」として機能する.本研究では,1分子引張実験(ナノフィッシング)を基盤として,αカテニンが張力を感知する分子メカニズムにアプローチしている.平成26年度は,αカテニンが張力作用下で自己阻害構造を変化させ,よりほどけにくい「待ち状態」に遷移することを発見した.平成27年度は,張力作用下におけるαカテニンのコンフォメーション変化と,それに伴うビンキュリン結合能の変化に焦点を当て,原子間力顕微鏡(AFM)を駆使した1分子レベルの実験・解析を行った.1)はじめに,AFMナノフィッシングにより,αカテニンが自己阻害構造解放後に示す「待ち状態」に関する追検証を行った.2)次に,自己阻害構造の解放がαカテニンのコンフォメーションに及ぼす影響を検討した.3)最後に,AFMナノフィッシングと全反射顕微鏡(TIRFM)1分子イメージングが複合した実験系を構築し,αカテニンのコンフォメーション変化がビンキュリン結合能の変化に及ぼす影響を検討した.私は,接着結合を介したメカノセンシングに関する研究を順調に進めており,平成27年度は国際学会で3件,国内学会で2件の計5件の発表を行った.本研究は,細胞間張力を感知するメカノセンサの力学的な挙動を1分子レベルで明らかにすることを目的としており,その研究成果の一部は,国内学術誌「生体の科学」,および,「病理と臨床」に掲載された.

また,メカノセンサ分子の力学適応的な張力感知メカニズムに関する論文は,国際学術誌「Scientic Reports」に受理され,出版準備中である.本研究では,1分子レベルの張力負荷実験と1分子観察が組み合わさった独創的な研究手法の確立を目指しており,平成28年度においても更なる発展が期待される.本研究では、細胞間の力学的な情報伝達機構を明らかにすることを目指し、特に、αカテニンを介した細胞間張力感知メカニズムを分子レベルで解明することを目的とした。αカテニンは張力作用下でその立体構造(コンフォメーション)を変化させ、アクチン結合性タンパク質の1つであるビンキュリンを誘導することから、力を生化学シグナルに変換する「メカノセンサ」として機能する。本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)による1分子ナノ引張試験と1分子立体構造イメージング、および、全反射顕微鏡(TIRFM)による1分子蛍光観察が複合した実験系を構築することにより、細胞の能動的な張力発生において、力学的因子および生化学的因子が連成した分子機構に迫った。得られた成果は以下の通りである。(1)αカテニンに対する1分子ナノ引張試験の結果、αカテニンが張力の作用下でその立体構造を変化させ、アンフォールディングしにくい状態でビンキュリンを待ち受ける適応的な張力感知メカニズムが存在することが明らかとなった。(2)1分子構造イメージングの結果、張力作用下におけるαカテニンの立体構造変化は、分子内のドメイン間相互作用の低下により引き起こされることが示された。(3)αカテニンの立体構造変化に伴うビンキュリンとの親和性の変化を明らかとするため、AFMとTIRFMとを組み合わせた新たな実験系を構築した。AFMーTIRFMシステムを用いて、張力作用下のαカテニンに対するビンキュリンの結合を観察した。その結果、αカテニンの立体構造の変化に伴うビンキュリンとの親和性の変化が、力学的に安定なαカテニンービンキュリン分子複合体の形成を導くメカニズムが提示された。以上、本研究は、1分子レベルのバイオメカニクス実験を通じて、接着結合を介した張力感知メカニズムに関する新たな知見を提供するものである。私は,接着結合におけるメカノセンシング機構の解明を目的として,1分子ナノフィッシングを基盤とした研究を進めております.平成26年度は,接着結合を構成するメカノセンサ分子の力学的挙動に関して重要な知見を得ました.本研究成果に基づき,国際学術誌にて論文を発表したほか,国際学会で3件,国内学会で1件の計4件の学術会議で研究発表を行いました.また,ナノフィッシング技術の推進が認められ,国内誌「細胞工学」への寄稿の機会を頂きました.現在は,メカノセンサと生化学シグナルが連成した分子機構を提案する学術論文を執筆中です.本研究では,1分子レベルの実験と理論が相補的に組み合わさった研究手法の確立を目指しており,さらなる研究の進展が見込まれます.以上のことから,平成26年度は,おおむね順調に研究が進展したものと考えます.平成28年度は,原子間力顕微鏡を用いたαカテニンの1分子ナノフィッシング実験と全反射顕微鏡を用いたビンキュリンの1分子観察実験を複合した実験系を構築することにより,張力作用下のαカテニンがビンキュリンを誘導する瞬間に迫る.本試みは,細胞が有するメカノトランスダクションの過程を1分子レベルで明らかにする鍵となりうる.
プロスタグランディンI_2誘導体のマウス大腸癌における肝転移抑制に関する研究

プロスタグランディンI_2の抗血小板作用による転移抑制作用を検討する目的でマウス大腸癌脾注入モデルを用いて検討した結果、1、マウス大腸癌細胞であるcolon26細胞10^4個/0.1mlを脾臓内注入し肝転移モデルを作製したところ、その生存期間は、ほぼ3週間と安定していた。2、Colon26細胞の血行性肝転移モデルにおけるBeraprost sodiumの転移抑制効果をみたところ、0.01mg/kg、0.1mg/kg7日間連続投与群では、生理的食塩水投与群の対照群と投与後7日間における肝表面の転移個数にはほとんど差は認められなかったが、1.0mg/kgの投与群では対照群と比較してやや転移個数が少ない傾向を認めた。また1.0mg/kgの投与群では生存期間の延長を認めた。3、投与群と対照群で各種増殖期細胞抗体、増殖因子抗体などを用いて免疫染色を行い検討を行ったが明確な差は認められなかった。以上よりプロスタグランディンI_2誘導体であるBeraprost sodiumは転移抑制効果を有する可能性が示唆された。
東アジア古代都城の苑地に関する基礎的研究

苑地(園林)は古代都城必須の施設であり、園池や周囲の宮殿・楼閣、果樹・農園や馬場などからなる。8世紀の平城宮には二苑一池宮・亭・南池がある。苑と池による構成、後苑の存在、管理官司の園池司の職掌が農業など生産主体であること、さらに宮廷苑地が貴族の嶋と対(皇家園林と私家園林)であるなど唐と長安城苑地の影響下にあり、古代中国苑地の伝統に連なる。以上は平成13・14年度の研究成果である。大陸的苑地のもとは7世紀初頭の推古朝にあり、その後百済、新羅の影響を受けて展開し平城宮苑地の源流となる。ただし、過去1、2年の発掘成果などを踏まえると、苑地の要素については大陸直輸入の要素、新羅など朝鮮半島の要素とともに、わが国古来の伝統的要素とを峻別する必要がある。すなわち、8世紀、平城宮東院庭園に初現する「州浜」に酷似する遺構は5世紀前半代の奈良県巣山古墳別区の葺石にあるし、東院庭園の岬や入り江に立てる景石酷似の意匠はやはり巣山古墳や、同時代の湧泉遺跡である三重県城の越遺跡にみる。両者の年代差は大きいが偶然とは言い切れず、8世紀苑地の骨格は大陸にあるが、細部要素には固有の伝統が息づく二重構造の可能性が出てきた。これは今年の大きな成果といえる。ただし、日中韓のいずれにも流水・湧水に関わる信仰があり、「固有文化」自体を吟味すべきであろう。今後は苑地を構成する水の信仰などについても比較が必要と思う。苑地は園池を中心に、宮殿、楼閣、馬場や果樹・農園などを備えた複合施設であり、都城に必須の施設である。この苑地の伝統は中国にあり、そこでは巨大な規模を誇った。こうした苑地は朝鮮半島を経て日本に伝来した。その年代は7世紀後半の天武朝期、『日本書紀』にみえる白錦御苑はそうした施設の嚆矢であろう。ここ数年の発掘調査によって、白錦御苑に擬せられる出水酒船石遺跡では、新羅の故地である韓国慶州の雁鴨池などと共通点が多い園池遺構が明らかになった。これに対して、二苑一池宮一池亭がある平城宮の園池は、発掘した束院庭園(楊梅宮南池)や、西池の構造が曲率のある平面形、なだらかな州浜、岸辺など飛鳥京跡での遺構とは大きく異なる。この点は本研究の結果でも裏づけられた。8世紀を境に園池の意匠・構造が変化する理由は、文化移入の対象国が韓半島から中国にシフトしたことと密接に絡むのであろう。それを裏づけるのが史料にみる「苑池」語である。本年作成した園池史料によると、園池を意味する当時の用語である嶋(志満)は貴族などの施設の意味であり、そこでは嶋-池の関係がある。他方、正史では宮廷の園池施設を苑と呼び、そこでは苑-池が語対である。朝鮮半島の歴史を伝える『三国史記』には、池(宮)の語はみえるが、苑の語はみえない。これに対して、中国の史書には苑の語句がみえる上に、『旧唐書』には「穿池築苑」の語句まであり、苑-池の関係が明らかである。おそらく、正史の編集では中国の苑地制を模範に作業を行ったのであろう。古代苑地は中国に淵源するが、8世紀を境に、朝鮮経由から唐からの直接受容に転換する。奈良時代の苑地は、中国の苑地システムの影響下にあり、これが宮廷だけではなく、諸国の苑地や貴族の嶋の原型になるのであろう。次年度はこうした問題の解明にも力を入れたい。

古代都城の苑地(現在は園林の語を用いる)は園池だけではなく宮殿、楼閣、馬場や果樹・農園などからなる複合施設であり、都城に必須の施設である。苑地の伝統は中国にあり、そこでは巨大な規模を誇った。こうした苑地は7世紀後半の天武朝には、朝鮮半島を経て日本に伝来した。『日本書紀』にみえる白錦御苑はその施設の嚆矢であろう。ここ数年の発掘調査によって、飛鳥京跡では白錦御苑にあたる出水酒船石遺跡において、新羅の故地である韓国慶州の雁鴨池などと共通点が多い園池遺構が明らかになった。これに対し、平城宮の東院庭園(楊梅宮南池)や西池などの構造は飛鳥京跡跡での遺構とは大きく異なる。8世紀を境に園池の意匠・構造が変化する理由は、『大宝律令』の制定、唐との直接交流が再開したことにより、文化移入の対象国が朝鮮半島から中国(唐)へシフトしたことと密接に絡むのであろう。以上は昨年度までの実績である。本年は昨年度の日中古代苑地史料をもとに「中国庭園史料関連データベース」を作成し、詳細な検討を加えた。その結果、古代都城の苑地には朝鮮半島を媒介として、中国南朝の影が予想以上に濃厚なことが判明した。それは苑地の名称など固有名詞に留まらず、瑞祥の「一茎二花蓮」といったことにも及ぶようである。瑞祥は皇帝の徳を示す事柄であり、こうした事柄まで影響が及ぶことは、直接唐からそうした知識を得たとするよりも、朝鮮半島との関わりが強い時代からの観衆を引き継いだとみるべきであろう。8世紀。平城京内では貴族がこぞって苑池(いわゆる嶋)経営に奔った。その元は平城宮の園池である。発見例は必ずしも多くはないが、そこでは意匠は類似するものの、規模は宮の数分の一であり、身分秩序と同様の明確な格差が反映している。これは年度当初の予測、「宮廷苑池が貴族や諸国苑池の原型となり、その背後には中国(唐)苑地のシステムがある」を裏づける成果である。次年度は諸国における苑池の実態とともに、中国・韓国の苑地の事例を調査し、さらに古代苑地の実態に迫りたい。苑地(園林)は古代都城必須の施設であり、園池や周囲の宮殿・楼閣、果樹・農園や馬場などからなる。8世紀の平城宮には二苑一池宮・亭・南池がある。苑と池による構成、後苑の存在、管理官司の園池司の職掌が農業など生産主体であること、さらに宮廷苑地が貴族の嶋と対(皇家園林と私家園林)であるなど唐と長安城苑地の影響下にあり、古代中国苑地の伝統に連なる。以上は平成13・14年度の研究成果である。大陸的苑地のもとは7世紀初頭の推古朝にあり、その後百済、新羅の影響を受けて展開し平城宮苑地の源流となる。ただし、過去1、2年の発掘成果などを踏まえると、苑地の要素について大陸直輸入の要素、新羅など朝鮮半島の要素とともに、わが国古来の伝統的要素とを峻別する必要がある。すなわち、8世紀、平城宮東院庭園に初現する「州浜」に酷似する遺構は5世紀前半代の奈良県巣山古墳別区の葺石にあるし、東院庭園の岬や入り江に立てる景石酷似の意匠はやはり巣山古墳や、同時代の湧泉遺跡である三重県城の越遺跡にみる。両者の年代差は大きいが偶然とは言い切れず、8世紀苑地の骨格は大陸にあるが、細部要素には固有の伝統が息づく二重構造の可能性が出てきた。これは今年の大きな成果といえる。ただし、日中韓のいずれにも流水・湧水に関わる信仰があり、「固有文化」自体を吟味すべきであろう。今後は苑地を構成する水の信仰などについても比較が必要と思う。
可解模型の相関関数の積分表示式

リー環A^<(1)>_<n-1>の対称性を持つ1次元スピン鎖の相関関数の積分表示を、領域|q|=1でもとめた。相関関数の満たすべき差分方程式の解をtype-IのVertex Opetarorsのボゾン表示をもとめることにより構成した。次に19VertexModelの相関関数を、領域|q|=1でもとめた。相関関数の満たすべき差分方程式の解をtype-IのVertex Opetarorsのより具体的な表示を、ボゾン、フェルミオンによりもとめることにより導いた。次に有限サイズかつ両開境界条件のXXZ模型の固有ベクトルをもとめた。方法は擬Boundary Statesのボゾン表示をもとめることによった。
予後因子としての神経栄養因子動態に基づく難治性うつ病に対する電気痙攣療法の最適化

うつ病患者を対象に、電気けいれん療法(ECT)施行開始前から治療終了後を通して、血清中脳由来神経栄養因子(BDNF)量とハミルトンうつ病評価尺度を用いたうつ症状の重症度を測定した。ECTによってBDNF量の増加が先行し、その後うつ症状の減少がみられた。これらの変化は治療終了後も維持された。よって、ECTによる経時的な血清中神経栄養因子の動態とうつ症状の重症度との関連性が示された。本研究では、うつ病の病態と関わりの深い複数の神経栄養因子に着目し、電気痙攣療法(Electroconvulsive therapy:ECT)の治療開始前から終了後にかけて、それらの血清中の動態を定量する。これに基づいて患者の逐次的な状態の評価ならびに予後の推定を行い、ECTの治療効率を患者単位で最適化することを目的とする。さらに、うつ病モデル動物を用いた実験系を確立し、神経栄養因子とうつ病の病態との関わりについてその生物学的基盤を精査し、患者の状態把握と治療方針確立の一助とする。本年度の臨床研究では、うつ病患者を対象に、ECTの治療期間中およびその前後で、血清中神経栄養因子量とハミルトンうつ病評価尺度を用いたうつ症状の重症度を測定した。うつ症状の改善に伴って上皮成長因子が上昇する傾向が見られた。今後の計画では、十分な被験者数のデータを収集し、経時的な神経栄養因子の動態と症状の重症度との関連性を精査する予定である。基礎研究では、副腎皮質刺激ホルモン(Adrenocorticotropic hormone: ACTH)を2週間反復投与してうつ病モデルマウスを作製した。うつ様行動の評価に、強制水泳試験および尾懸垂試験を行った。コントロールマウスと比較してACTH投与マウスでは、強制水泳試験の不動時間は延長する傾向がみられ、尾懸垂試験の不動時間は有意に延長した。これらの結果より、ACTHマウスがうつ様行動を示すことを確認した。今後の計画では、ヒトのECTに準じたプロトコルを用いて、このうつ病モデルマウスに対して電気痙攣ショックを行い、ヒトの脳で起こっている変化を動物モデルで確認する予定である。本研究では、うつ病の病態と関わりの深い複数の神経栄養因子に着目し、電気痙攣療法(electroconvulsive therapy : ECT)の治療期間から終了以降にかけて、それらの血清中の動態を定量する。前年度では、副腎皮質刺激ホルモン(adrenocorticotropic hormone : ACTH)を2週間反復投与してうつ病モデルマウスを作製してACTHマウスがうつ様行動を示すことを確認したが、今年度はこのモデルマウスの脳組織中神経栄養因子量を測定した。コントロール群と比較して、ACTH投与群では海馬の脳由来神経栄養因子(brain-derived neurotrophic factor : BDNF)量と上皮成長因子(epidermal growth factor : EGF)量が低下する傾向があった。BDNF量の低下は、うつ病患者や他のうつ病モデルマウスで報告されており、行動と生化学の面からACTH投与によるうつ病マウスのモデルを確立した。一方で、ヒトのECTに準じたプロトコルを用いて、マウスに電気痙攣ショック(electroconvulsive shock : ECS)を処置した。未処置マウスと比較して、ECSマウスでは海馬のBDNF量とEGF量が増加する傾向があった。今後、このうつ病モデルマウスに対してECSを行い、ヒトの脳で起こっている変化を動物モデルで確認する予定である。臨床研究では、十分な被験者数のデータを収集し、経時的な神経栄養因子の動態と症状の重症度との関連性を精査する予定である。本研究では、うつ病の病態と関わりの深い複数の神経栄養因子に着目し、電気痙攣療法(electroconvulsive therapy:ECT)の治療期間から終了以降にかけて、それらの血清中の動態を定量する。前年度までに副腎皮質刺激ホルモン(adrenocorticotropic hormone:ACTH)を2週間反復投与してうつ病モデルマウスを作製して、ACTHマウスがうつ様行動を示すこと、海馬の脳由来神経栄養因子(brain-derived neurotrophic factor:BDNF)量と上皮成長因子(epidermal growth factor:EGF)量が低下する傾向を確認した。よって、行動と生化学の面からACTH投与によるうつ病マウスのモデルを確立した。今年度は、うつ病患者を対象に、ECT施行開始前から治療終了以降を通して、静脈採血を実施した。

採取された血液から血清を分離し、サンドイッチELISA(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)を用いて神経栄養因子量を測定した。ECT施行前に比べて、ECT1回目からBDNF量が増加する傾向があった。またその増加は、最終ECTから1ヶ月後まで維持される傾向があった。今後、十分な被験者数のデータを収集し、経時的な神経栄養因子の動態と症状の重症度との関連性を精査する予定である。
犬iPS細胞を用いた新しい気道再建法の開発

ビーグル成犬の体細胞にレトロウイルスで山中4因子を導入し種々の条件で初期化試みた。しかしサイレンシングを確認するには至らなかった。一方、気道再建の足場として新しい人工気管の作成を行った。気管壁には吸収性バイクリルメッシュにポリプロピレンステントを入れて補強したものを作成した。ビーグル犬に於ける埋入実験において、ステントとメッシュが分離しない新たな工夫が必要であると判明したのが、大きな成果であった。イヌのiPS細胞立し、それを生物実験モデルに応用するなどというアイディアは世界的に見ても他に例を見ないものである。iPS細胞はマウスやヒトで樹立され、その実用化が期待されている。しかしながら大型動物のiPSがなかったため、安全性や長期予後に対する十分な評価ができていなかった。そこで我々はビーグル犬細胞のiPS細胞にチャレンジした。従来の4因子(Oct4, Sox2, Klf-4, c-Myc)を用いる方法ではイヌのiPSは作れないため、分化阻害に関わる低分子化合物を組み合わせることにより、iPS細胞の安定樹立に取り組んでいる。さらに、それを組織工学の手法を用いて、気道再生に応用する試みが本研究である。本年度以下三点を行った。1.ビーグル犬iPS細胞の作製(島田)ビーグル犬の精巣、肺、消化管上皮より線維芽細胞を取り、それに遺伝子導入してiPS細胞を作製した。導入法としては従来のレトロウイルスを用いる手法だけでなく、RNA法の検討も開始した。2.代用気管の設計と作成(中村)iPS細胞播種用の新しいタイプの人工気管(L=50mm)を作成して力学物性を天然の気管と比較した。圧縮試験は水平垂直長軸の3方向のデータを解析した。現在、動物実験で物性の変化を検討している。3. iPS細胞による組織化上皮化の促進案験(中村)ビーグル犬の気管欠損モデルで代用気管のコラーゲンマトリックスにiPS細胞と自己骨髄由来の組織幹細胞を含浸させる研究の準備を進めている。気管支鏡、MRI,擦過細胞診で気管線毛の運動能を評価する。埋入12ヶ月の犬は一部を屠殺して病理学的に再生組織を検討するとともに、切除気管の力学物性を解析する。成犬のiPS細胞樹立に予想外に時間がかかり、埋入実験は行えなかった。本研究の目的は、世界に先駆けて樹立したイヌips細胞を自己組織再生型人工気管に応用し、気道を再建する術式を開発することである。既に自己組織再生型人工気管は頚部領域の気管再建に臨床応用されている。そこで本研究では臨床応用を視野に、呼吸器外科領域の縦隔内で使用出来るように、早期の組織化と内面の上皮がips細胞で可能かどうか評価する。イヌips細胞を用いた組織工学による再生研究は、これまでに例がなく極めて挑戦的な研究を行った。気道の自己組織を再生させて再建気管とするために従来はマーレックスメッシュを芯にステントを複合化したものを使っていた。これは臨床でも長期にわたって確実な力学強度が維持できるという利点がある反面、異物であるメッシュが残るというマイナスの面があった。そこでips細胞を用いる足場としてコラーゲンに生体内吸収性の高分子材料メッシュを複合化して素材を作製してそれを用いたビーグル犬における気道再建実験を行なった。これにより吸収性メッシュは半年できれいに吸収されるがステントが内腔に脱落することが判明した。ステント材と吸収性のメッシュの接着法を改善するか、又は非吸収性素材成分をメッシュに加えることにより、再生した気管壁とステント材が解離しないようにするなどの工夫が必要であるという問題点が明らかになった。なおコラーゲン成分に関しては本研究でも組織再生の足場として気道で十分に機能することが確認された点が成果として意義あるものと考えられた。
豪雨・地震による斜面災害の高精度予測システムの開発

本研究では、大規模斜面災害に対する予測精度向上を目指して(1)最新の国土基盤情報データベースを導入した解析支援システムの構築(2)高精度な強震動予測手法の開発(3)地盤の飽和度が斜面流動に及ぼす影響の検討と(4)降雨による集水地形評価・危険斜面の簡易抽出・斜面崩壊危険度および流動範囲予測を組み合わせた多段階斜面崩壊・流動シミュレータの開発(5)斜面崩壊危険度を地震動特性から予測する被害関数の構築、および(6)斜面崩壊に伴う道路インフラ等の被害の類型化と被害関数の構築を行った。本研究の前期の目標は、最新の全国地盤情報データベース、強震動予測等を入力情報とした斜面崩壊・流動シミュレータを開発し、流動範囲の予測、およびそれに伴う家屋の被害、道路インフラ等の被害の評価も含めた、高精度な斜面災害予測システムの開発を行うことである。本年は、地形データとして、地球観測衛星ALOSのPRISMセンサのデータから得られる2.5mメッシュのDSMを用いることのできるweb-GISシステムのひな形を構築した。また、表層地盤データとして全国シームレス地質図、全国Vs30データベース、国土交通省が公開しているボーリングデータなどを収集し、その利用可能性を検討した。同時に、以下に示すシステム要素の高精度化研究を行った。(1)高精細DEMを用いて広域・長時間の斜面流動解析を行う手法として、浅水方程式ベースの粒子法解析手法を開発した。これを用いて、岩手・宮城内陸地震でのドゾウ沢の土石流を解析し、観測結果と整合する結果を得ることができた。(2)平成20年岩手・宮城内陸地震で大規模崩壊が流動化し、土石流災害の発生した栗駒山において、空中電磁探査を実施するとともに、現地踏査を行い、栗駒山山頂付近の表層・深層地質構造を調査した。(3)斜面崩壊に伴う面的被害推定を迅速な行うために必要となる被害関数の構築を目的として、斜面崩壊と相関を持つ地震動の周期帯について,岩手・宮城内陸地震を対象として検討を行った。その結果、急傾斜地の斜面崩壊と相関をもつ地震動の周期帯は,いずれの場合も1秒以下の短周期という傾向が見られたが,相関係数は高くなく,斜度や地質など被害データの更なる精密化が必要であることがわかった。(4)岩手・宮城内陸地震災害調査報告書を基に,斜面崩壊に伴う道路構造物の損傷モードのデータのみを抽出し,それらの空間的な被災状況の特徴や損傷モードの頻度に関する定性的な傾向を明らかにした。本研究の前期(H21-22)の目標は、最新の全国地盤情報データベース、強震動予測等を入力情報とした斜面崩壊・流動シミュレータを開発し、流動範囲の予測、およびそれに伴う家屋の被害、道路インフラ等の被害の評価も含めた、高精度な斜面災害予測システムの開発を行うことである。本年は、昨年度に開発したweb-GISシステムに、国土地理院10mメッシュ標高データ、産総研20万分の1シームレス地質図データ、Vs30及び表層地質データ(若松・松岡)、防災科研地滑り地形データ、K-netおよびKik-netのボーリングデータ、主要道路データ、人口データ)を実装し、これらの膨大なデータを効率的に取り扱うためのシステム構築を行った。これにより、全国を網羅的に解析し、危険斜面を抽出し、斜面災害を予測するための基礎環境が整った。本年度はまた、上記のデータを用いて、(1)国土地理院10mメッシュ標高データとALOS PRISM/DSMデータの精度比較、(2)全国土の危険斜面の一次簡易抽出プロセスの開発、(3)SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法を用いた地震時斜面崩壊解析、(4)浅水方程式ベースの粒子法による斜面流動解析法の開発と検証、(5)斜面崩壊に及ぼす地質構造の影響についての現場計測、(6)斜面崩壊と相関の高い地震動強さ指標の検討、(7)地震時の斜面崩壊に伴う道路構造物の損傷モードの検討、などの要素研究を行った。次年度以降は、これらの要素の高度化とともに、これらを上述のシステムと連携させ、実用的な斜面災害予測システムの構築を行う予定である。本年度の研究成果の概要は下記の通りである。(1)2009年7月の山口県防府市における豪雨による斜面崩壊地域を対象とした調査および解析によって、斜面崩壊危険度評価に及ぼす地質構造の影響、および集水地形評価法についての検討を行った。その結果、斜面崩壊危険予測の精度向上のためには、土中水分量に関連した地質構造および基盤構造の影響を考慮する必要があることが示され、そのような全国規模のデータベースを整備する必要性が示唆された。(2)浅水方程式ベースの粒子法による土石流解析手法の高度化を行った。特に、土石流流動時の河床掘削に起因する側岸崩壊モデルの導入と、その妥当性の検証を行った。(3)地震動情報から斜面被害を簡便に評価する被害関数の構築を行った。

まず、斜面崩壊が多数発生した2008年岩手・宮城内陸地震を対象に,斜面崩壊と相関をもつ地震動の周期帯の検討を行った結果、0.1-0.5秒の周期帯と相関を持つ傾向があることが分かった.計測震度の対象周期は,0.1-1.0秒程度であることから,斜面崩壊は計測震度とある程度の相関があることが予想され、実際のデータでそれを確認した。これらの結果を基に,計測震度を説明変数とする被害関数を構築し、その有効性を検証した.(4)土木学会・地盤工学会・日本地震工学会・日本地すべり学会合同調査団により示された平成20年(2008年)岩手・宮城内陸地震災害調査報告書を基に,斜面に関わる道路構造物の損傷モードを類型化し,地形,地質の観点からそれらの被災の特徴や損傷モードの分布を分析するとともに,道路被災率の定量化を行った.本研究は,最新の全国地盤情報データベース,強震動予測を入力情報として,地盤物性や土中水分情報を組み込んだ斜面崩壊・流動シミュレータを開発し,流動範囲の予測,およびそれに伴う家屋の被害,道路インフラ等の被害の評価も含めた,高精度な斜面災害予測システムの開発を行うことを目的としている.以下に,実用化対応フェーズ(2)と位置づけた本年度(最終年度)の研究成果の概要を示す.(1)斜面安定に重要な因子である土中水分量を考慮するため,粒子法による集水地形評価法を提案し,その情報から崩壊危険斜面を同定する手法を開発した.本手法をブラジル・リオデジャネイロの斜面崩壊事例に適用し,解析の妥当性を検証した.また,斜面崩壊時のせん断強度低下に影響を及ぼす土粒子破砕や粒子間付着力の検討を行った.また,斜面崩壊予測支援システムに,アメダスデータから得られる土壌水分指標の全国データを導入した.これらにより,全国土において土中水分量を考慮した斜面崩壊危険度評価を行うことが可能となる.(2)全国予測地震動に関しては,破壊伝播速度を正確に求めるための手法の開発,震源過程の複雑さを簡便に導入して任意地点の地震動を求めるプログラムを作成・検討した.(3)地震動情報から斜面被害を簡便に評価する手法の開発・検証・高度化を行った.(4) 2008年岩手・宮城内陸地震における災害事例を基に構築してきた,斜面損傷に随伴する道路構造物の被害関数(モデル)に関して,地表面最大加速度(PGA),地表面最大速度(PGV),計測震度(IJ),及び,SI値の4通りの地震動強さに関わる指標に対するモデルの適合度を精査するとともに,2011年東北地方太平洋沖地震の際の被災データを分析し,モデルの予測精度の検証を行った.日本の全国土をカバーする斜面危険度評価支援システムについては、いくつか課題は残っているものの、おおむね予定通り作成できた。斜面崩壊危険度に及ぼす土中水分量の影響に関しては、表層集水地形をベースにした評価手法を提案し、妥当性を検証した。斜面被害、建物被害、道路被害などを簡便に評価する被害関数についても、新たに提案した関数の妥当性をある程度検証できた。以上より、現在までの研究の達成度は、おおむね順調であると評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度の東日本大震災を踏まえ、本研究課題の方向性にも、新たな軸が必要となってきている。
地域福祉推進に向けた社会福祉法人の経営理念浸透モデル開発：日韓比較研究を通して

本研究は、日韓の社会福祉法人における経営理念の内容と浸透策を分析・類型化し、地域福祉推進及び人材確保・育成との関連性を明らかにするとともに、経営理念の浸透モデルを開発することを目的としている。本研究を通して社会福祉法人の地域福祉に転換した取組の充実と、人材確保・育成を図るための具体的な経営理念の浸透策を提示したい。地域福祉推進に向けた経営理念の浸透モデルを開発するにあたって、社会福祉法人における経営理念の浸透方法、浸透プロセス、意識に焦点をあてて日韓比較研究を進めている。研究方法としては経営理念浸透に関する文献の検討、インタビュー調査、質問紙調査を実施し浸透モデルの作成と明確化に取り組んでいる。2017年度(1年目)は、日韓両国の社会福祉法人施設にてインタビュー調査を実施した。高齢者施設の施設長と介護職中堅職員を対象に半構造化面接法を採用し、両国10所の施設の20人からデータを収集した。インタビュー調査の結果については逐語録を作成し、分析を行った。2018年度(2年目)は、日本で実施したインタビュー調査の結果を分析し学会にて報告を行った。そして両国の浸透方法と浸透プロセスの類型化を図るため念浸透策の相違点と共通点の分析に取り組んた。インタビュー調査結果の多角的な分析と確認作業を行っており、質問紙調査の実施が多少遅れている。2019年度(3年目)は、日韓の社会福祉法人高齢者施設を対象に意識調査を実施する。経営理念の浸透に直接的に関与している経営者(施設長)と中堅職員を対象に、経営理念に対する意識や理念の機能がどの程度働いているかについて質問紙調査を行う。質問項目については、インタビュー調査と文献調査で得られた経営理念の浸透方法と浸透プロセスに関する結果に基づいて作成する。調査対象施設は、日本では特別養護老人ホーム1000ヵ所、韓国では老人療養施設1000ヵ所である。調査対象の選定はランダム方式で抽出し、質問紙調査法を用いる。回収したデータを分析し「意識」の側面から1経営理念の浸透策が地域福祉推進にどのように関係しているか、2経営理念の浸透策と人材確保・育成とがいかなる関連性をもっているのかを明らかにする。本研究の目的は、日韓の社会福祉法人における経営理念の内容と浸透策を分析・類型化し、地域福祉推進及び人材確保・育成との関連性を明らかにするとともに、経営理念の浸透モデルを開発することである。これによって、社会福祉法人の地域福祉に転換した取組の充実と、人材確保・育成を図るための具体的な経営理念の浸透策を提示することを目指している。本研究では地域福祉推進に向けた経営理念の浸透モデルを開発するにあたって、社会福祉法人における経営理念の浸透方法、浸透プロセス、意識、に焦点をあてて日韓比較研究を行う。経営理念浸透に関する文献の検討、インタビュー調査、質問紙調査を実施し浸透モデルの作成と明確化を図っていく。平成29年度は本研究の1年目で、日韓両国の社会福祉法人施設にてインタビュー調査を実施した。インタビュー調査の結果については逐語録を作成し、分析を進めている。両国の浸透方法と浸透プロセスの類型化を図るため、経営理念浸透策の相違点と共通点のまとめに取り組んでいる。インタビュー調査の実施にあたり、日本と韓国の社会福祉法人が経営する高齢者施設の関係職員や研究者の協力の下、データを収集することができた。施設の経営理念の浸透方法とプロセスについての類型化に向けて、両国の共通点と相違点を比較分析を重ねている。平成30年(2018年度)は、日韓の社会福祉法人高齢者施設を対象に意識調査を実施する。調査対象の選定はランダム方式で抽出し、郵送による質問紙調査法を用いる。

回収したデータを分析し、「意識」の側面から、1経営理念の浸透策が地域福祉推進にどのように関係しているか、2経営理念の浸透策と人材確保・育成とがいかなる関連性をもっているのかを明らかにする。2019年度(3年目)は、日韓の社会福祉法人高齢者施設を対象に意識調査を実施する。経営理念の浸透に直接的に関与している経営者(施設長)と中堅職員を対象に、経営理念に対する意識や理念の機能がどの程度働いているかについて質問紙調査を行う。質問項目については、インタビュー調査と文献調査で得られた経営理念の浸透方法と浸透プロセスに関する結果に基づいて作成する。調査対象施設は、日本では特別養護老人ホーム1000ヵ所、韓国では老人療養施設1000ヵ所である。調査対象の選定はランダム方式で抽出し、質問紙調査法を用いる。回収したデータを分析し「意識」の側面から1経営理念の浸透策が地域福祉推進にどのように関係しているか、2経営理念の浸透策と人材確保・育成とがいかなる関連性をもっているのかを明らかにする。
韻律の分析、定式化とモデル化

1.各種韻律的特徴における言語情報の表出過程のモデル化とそのパラメータの自動抽出法の確立日本語以外に対する基本周波数の生成過程に基づくモデルの適用可能性について、前年度に引き続いてタイ語・ヒンズー語について詳細に調べたのに加え、新たにポルトガル語・ベトナム語について妥当性の検証を行った。また、日本語を中心に、所与の基本周波数パターンに対し、モデルのパラメータを自動抽出する手法を確立し評価を行う一方、標準中国語などへも同手法が適用可能であることを確認した。2.日本語モーラリズムの制御方式の音声学的要因の明確化母音無声化現象を手がかりにして、東京方言の時間制御メカニズムを探った。従来、無声化が起こりやすいと言われている音声環境において、/a/などの非無声化母音も短くなること、また、促音に先行する母音は他の母音より長くなりやすいことを確認した。しかし、「摩擦音に挟まれた環境では母音が長くなりやすい」「同一モーラが連続する場合には最初の母音が短くなりやすい」という仮説については支持する結果が得られなかった。3.パラ言語の表出過程のモデル化とそれに基づく合成音声の知覚的評価パラ言語情報に関連した声質の変動を解明するために、喉頭音源スペクトルの音響分析と高速度ビデオによる声門面積変動パタンの分析を実施した。その結果、「落胆」の発話では明らかなbreathy phonation、「感心」では程度の弱いbreathy phonation、「疑い」ではpressed phonation、そして「中立」ではmodal phonationがおこなわれていることを確認した。さらに研究開始以来の成果を総合する目的で、パラ言語情報、非言語情報を考慮に入れた音声生成過程の概念図を構築し、それに依拠してパラ言語情報の言語依存性の成因を解明した。4.感情の表出過程のモデル化「怒り」-「恐れ」と「喜び」-「悲しみ」の相対する2組の感情に関して、その韻律的特徴への表出について、演劇経験者による典型的な発声を収録し、生成過程モデルに基づいて分析を行った。また、より自発的な発話に現れる感情の表出を捉えるため、模擬対話による「怒り」の発話を収集し、各種韻律的特徴の分析を行った。本研究は、音声の韻律的特徴を正確に定量的に分析し、その結果と言語・パラ言語・非言語情報との間の関係を明確に定式化し、さらにそれらの情報から韻律的特徴を生成する過程を音声言語処理に利用し得る形にモデル化することを目的として、平成12年度には、従来からの研究に立脚して、本研究の目的を達成するための研究者間の役割分担の明確化を行ない、以下の検討に着手した。1.朗読音声における基本周波数パターンおよび休止の定量的分析朗読音声資料の収録を行ない、その統語・談話情報と、基本周波数パターンおよび休止の生成との関係を定量的に分析した。基本周波数パターンについては、特にフレージングの生起および大きさが、文章中の言語情報とどのような関係にあるのか、また休止の生成については、文の言語情報と休止の生起の有無、また生起する場合の休止の長さとの関係について分類・規則化した。2.共通日本語のモーラリズムの定量的分析共通日本語において、長/短母音の中和現象について音響的な分析を行ない、語末の長母音の長さが文中で発話された場合顕著に短縮すること等の結果を得た。3.パラ言語情報の伝達に関与する音声特徴の分析種々のパラ言語情報を含む音声資料の収録を行ない、各種パラ言語情報の伝達に関与する音声の音響的特徴量について、多次元尺度構成法を用いて分析を行なった。4.感情の伝達に関与する韻律的特徴の分析種々の感情を含む音声資料の収録を行ない、その韻律的特徴、特に基本周波数パターンと発話速度が各々の感情を伝達するのにどの程度関与するかについて、知覚実験を中心として分析を行なった。1.言語情報と音声の韻律的特徴との間の関係の分析、定式化およびモデル化音声の韻律的特徴の局所的な変化が言語情報の伝達に関与するものとして、局所発話速度および音源強度を取り上げ、それらの時間的変化パターンの生成過程に関して、基本周波数パターンと同様のモデルを提案し、これらの韻律的特徴の時間的変化パターンの生成過程を統一的に記述するための枠組みを示した。また、観測された基本周波数パターンから、その生成モデルのパラメータを自動的に抽出するための手法を考案し、その有効性を実証した。2.言語情報と音声の時間構造との間の関係の分析、定式化及びモデル化日本語のリズムを(1)時間制御(時間的な補償効果)、(2)非時間的な音声制御(音声的同化、母音の無声化)、(3)音韻的な発話制御(音素配列制約、外来語における母音挿入と子音挿入、単語の分節)という3つの観点から考察した。これらの現象を分節音間の相互作用という視点から分析した結果、子音挿入の現象を除き、すべて子音+母音を基本単位として発話を制御していることが判明した。3.パラ言語情報と音声の韻律的特徴との間の関係の分析、定式化及びモデル化合成音声を用いて声質(フォルマント周波数)がパラ言語情報の知覚におよぼす影響を検討した。音声基本周波数に比較すると、声質の貢献は二次的であるが、音声基本周波数の情報だけではパラ言語情報のタイプを決定できない状況下においては、声質による貢献が存在することが確認された。

4.話者の感情に関する情報と音声の韻律的特徴との間の関係の分析、定式化及びモデル化非言語音声の中でも特に重要な、感情の表現に関して、従来の研究を概観することにより、最も妥当と判断される感情の分類を行った。また、音声の韻律的特徴である基本周波数パターン、音源強度、および発話速度が種々の感情を伝達するのにそれぞれどの程度関与するかについて、一部の特徴を置換した合成音声を用いて聴取実験を行った。1.言語情報と音声の韻律的特徴との間の関係の分析、定式化およびモデル化研究代表者が創案した基本周波数パターンの生成過程のモデルは、すでに多くの言語に関して適用性が実証されているが、今年度は新たに声調言語としてのタイ語および非声調言語としてのポルトガル語の音声に関して検討を行い、その妥当性を実証した。また、実測された基本周波数パターンから、その生成過程のモデルのパラメータを自動的に抽出するための手法を考案し、その有効性を日本語および英語の音声に関して実証した。2.言語情報と音声の時間構造との間の関係の分析、定式化及びモデル化時間制御の見地から、音節方言とされる鹿児島方言と東京方言とを音響分析により比較・考察した。鹿児島方言では、非促音に対する促音の長さが東京方言ほどではなく、促音前の母音が長くなり、促音後の母音が顕著に短縮する傾向が見られる。その結果、鹿児島方言では東京方言のようなモーラ数に比例した単語長の伸びは見られず、開音節と閉音節がほぼ同じ長さを持つ傾向を示すことが明らかとなった。3.パラ言語情報と音声の韻律的との間の関係の分析、定式化及びモデル化パラ言語情報が指定されることに伴う喉頭音源の変化を、声帯振動の高速ビデオ画像とFFTによる音響分析によって検討し、「落胆」では息漏れ発声、「疑い」ではきしみ発声のように、声質の変化が生じていることを確認した。また、パラ言語情報に配慮した自発音声のイントネーションラベリング体系X-JToBIを考案し、その精度を定量的に評価した。4.話者の感情に関する情報と音声の韻律的特徴との間の関係の分析、定式化及びモデル化すでに提案した4次元8種類の感情の分類に従い、それぞれの種類の感情の強さを強・中・弱の3通りに変えた発話に中立の発話を加え、合計25種類の音声資料を収集した。つぎにそれらを刺激として、感情の種類の識別、および感情の強さの弁別に関する聴取実験を行い、感情の種類の識別においては、種類により識別精度にかなり大きな差異があること、また、感情の強さの弁別においては今回用意した3段階程度の粗い差異は完全に弁別されることを確認した。1.各種韻律的特徴における言語情報の表出過程のモデル化とそのパラメータの自動抽出法の確立日本語以外に対する基本周波数の生成過程に基づくモデルの適用可能性について、前年度に引き続いてタイ語・ヒンズー語について詳細に調べたのに加え、新たにポルトガル語・ベトナム語について妥当性の検証を行った。また、日本語を中心に、所与の基本周波数パターンに対し、モデルのパラメータを自動抽出する手法を確立し評価を行う一方、標準中国語などへも同手法が適用可能であることを確認した。2.日本語モーラリズムの制御方式の音声学的要因の明確化母音無声化現象を手がかりにして、東京方言の時間制御メカニズムを探った。従来、無声化が起こりやすいと言われている音声環境において、/a/などの非無声化母音も短くなること、また、促音に先行する母音は他の母音より長くなりやすいことを確認した。しかし、「摩擦音に挟まれた環境では母音が長くなりやすい」