hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織特異的な代謝活性化による形態形成制御機構の解明

昨年度の結果から、胎生8日目胚における乳酸やATPは極めて微量であり、質量イメージングや蛍光レポーターを用いたイメージング、酵素反応を利用した検出法では検出が困難であることがわかった。そこで研究計画を変更し、解糖系遺伝子の1つで、解糖系の最終段階であるピルビン酸から乳酸への変換を担っているLdhaのノックアウトマウスを作製し、解析することとした。Ldha floxマウスを購入し、Sox1-creマウスと交配させることで神経板特異的なLdhaノックアウトマウスを作製した。胎生8日目から胎生14日目まで経時的に胚を回収し、肉眼観察により神経管の形成に異常が無いか調べた。しかし、予想に反して、Ldhaの欠失では神経管閉鎖不全は生じなかった。また、脳の形成異常に関しても、神経板特異的なLdhaノックアウトマウスでは顕著な異常は認められなかった。Ldhaに対するsiRNAを用いた遺伝子発現抑制実験では、胎生8日目の体節数が5対以下のマウス胚にsiRNAを導入した場合に神経管閉鎖に異常が認められた。これらの結果から、Sox1-creによるLdha遺伝子の欠失のタイミングが胎生8日目より遅いことが示唆された。そこで、定量PCRによる発現解析を行った結果、胎生8日目におけるLdhaの発現はわずか20%ほどの減少であることがわかった。このことから、比較的高い発現量を示すLdhaの場合、ノックアウトマウスにおける残存活性が高く、神経管形成に影響が見られなかった可能性が考えられる。また、creによるLdha遺伝子の欠失そのものが不完全であることも考えられた。本年度の研究計画に沿って、解糖系阻害による神経管閉鎖不全の誘導法の確立、および組織学的解析による神経管閉鎖不全の原因解明に関する研究を重点的に行った。まず、神経管閉鎖不全の誘導に適した解糖系阻害剤の濃度や添加のタイミングに関して、マウス全胚培養系を用いて詳細に検討した。その結果、体節数4から6の胎生8日目胚を0.1mM 2-DGもしくは28mM Oxamate存在下で培養することで神経管閉鎖不全を特異的に誘導できることがわかった。その際、体幹部の発生や血管形成にはほとんど影響が認められなかった。次に、解糖系関連遺伝子のノックダウン実験を行うために、神経板特異的な遺伝子導入法の開発を行った。極小電極を自作することで、胎生8日目胚の神経板の片側のみに遺伝子を導入し、導入後72時間培養することに成功した。そして、研究計画にあるshRNAを用いたLdhaのノックダウンを試みたが、得られる表現型にばらつきが見られた。転写を介するためタイムラグが生じるのがばらつきの原因だと考え、siRNAを用いて同様な実験を行った。その結果、遺伝子導入側でのみ神経板の湾曲が抑制され、神経管閉鎖における神経板特異的な解糖系活性化の必要性を証明することができた。さらに、解糖系阻害により誘発される神経管閉鎖不全の原因を組織学的手法により解析した。解糖系阻害胚を固定後、凍結切片を作成して免疫染色を行った。細胞増殖、細胞死、細胞骨格、頂端面収縮のマーカーの局在や発現を解析した結果、解糖系阻害により細胞増殖が若干減少するが細胞死は誘導されないこと、頂端面収縮が阻害されていることがわかった。また、解糖系関連タンパクの局在を調べたところ、Ldha、Aldoa、Pfkfb3などが頂端面側に局在していることが明らかとなり、頂端面収縮への関与が示唆された。すでに次年度の研究計画の一部である、質量分析イメージングによる胚体内での解糖系活性化部位の検出法の条件検討を始めている。また、ATPイメージングに必要なATP蛍光リポーターを分与していただき、遺伝子導入によATP局在の可視化ができるか検討を始めた。これらの理由から、当初の計画以上に進展していると判断した。本年度は、計画していた質量分析イメージングによるATPや解糖系代謝産物の検出法の確立を目指した。本実験は連携研究者が担当した。連携研究者のグループはマウス胸腺におけるモノヌクレオチドの局在を質量分析イメージングで検出した実績があり、この系を基本として条件検討を行った。胸腺を用いたイメージングではATPの検出が可能であったが、胎生8日目の胚組織では分布を検出する十分な解像度が得られなかった。さらに詳細な条件検討が必要であることがわかった。そこで、ATPのリポーター遺伝子を用いた局在解析を並行して行った。ATPリポーター遺伝子QUEENをを胎生8日目の神経板にエレクトロポレーション法により導入し、蛍光観察を行った。その結果、蛍光は非常に微弱であり、当研究室で所有する顕微鏡では観察が困難であることがわかった。現在、他の研究機関の顕微鏡の使用を検討している。また、代謝産物の内、ラクトースのリポーター遺伝子が市販されているので、QUEENと同様な方法で神経板内での分布の検出を試みる予定である。解糖系活性化と外環境との関連に関して、低酸素環境に着目して解析を進めた。まず、野生型マウス胚を通常酸素濃度である20%と、低酸素応答が惹起される5%環境下で子宮外培養し、形態形成への影響を調べた。その結果、20%酸素下で神経管の閉鎖不全が認められ、さらに解糖系遺伝子群の発現低下がwhole-mount in situ hybridization、RT-qPCR、ウェスタンブロットなどの解析で確認された。

これらの結果は、子宮内の低酸素環境が解糖系の活性化を介して正常な神経管形成を制御していることを示唆している。本年度は、質量分析イメージングによる代謝産物の局在解析が、胎生8日目の胚を用いた場合に期待していた解像度を得られないことが判明した。また、ATPリポーター遺伝子を用いた局在解析も、当研究機関で所有する機材では困難であることがわかった。そのため、解析の手段の変更または修正の必要が生じた。しかし一方、解糖系の活性化と外環境との関係に関しては、一定の成果を得ることができた。これらの理由から、本研究課題の進捗状況はやや遅れていると判断した。平成29年度の研究計画に沿って、解糖系活性化の指標である乳酸とATPの組織内局在を質量分析イメージングにより検出し、神経板特異的な解糖系活性化の可視化を試みた。連携研究者による予備実験では、成体マウス組織内におけるモノヌクレオチドの検出に成功していたが、神経管閉鎖期である胎生8日目の胚では十分な解像度が得られないことがわかった。そこで、胎生8日目胚における乳酸とATPの量を酵素活性を利用した定量法で調べた。胚体抽出液を用いて定量解析したところ、検出限界以下と非常に微量であることがわかった。さらに、ATPの蛍光レポーター遺伝子であるQueenを神経板へとエレクトロポレーションにより導入し、組織内ATPの検出を試みた。蛍光レポーター遺伝子と共に導入したRFPの蛍光は検出され、遺伝子導入に問題は認められなかったが、Queenの蛍光を検出することはできなかった。これらの結果から、胎生8日目胚における乳酸やATPは極めて微量であり、既存の方法では検出が困難であることがわかった。今後、新しい検出系の構築が必要である。そこで研究計画を変更し、解糖系遺伝子の1つ、Ldhaの神経板特異的なノックアウトマウスを作製することとした。Ldhaは解糖系の最終段階であるピルビン酸から乳酸への変換を担っている。もし、Ldhaの欠失により神経管閉鎖不全が生じれば、Hif1a依存的なLdhaの発現誘導とその後の乳酸の産生誘導が神経管閉鎖に重要であることを強く支持する結果となる。昨年度の結果から、胎生8日目胚における乳酸やATPは極めて微量であり、質量イメージングや蛍光レポーターを用いたイメージング、酵素反応を利用した検出法では検出が困難であることがわかった。そこで研究計画を変更し、解糖系遺伝子の1つで、解糖系の最終段階であるピルビン酸から乳酸への変換を担っているLdhaのノックアウトマウスを作製し、解析することとした。Ldha floxマウスを購入し、Sox1-creマウスと交配させることで神経板特異的なLdhaノックアウトマウスを作製した。胎生8日目から胎生14日目まで経時的に胚を回収し、肉眼観察により神経管の形成に異常が無いか調べた。しかし、予想に反して、Ldhaの欠失では神経管閉鎖不全は生じなかった。また、脳の形成異常に関しても、神経板特異的なLdhaノックアウトマウスでは顕著な異常は認められなかった。Ldhaに対するsiRNAを用いた遺伝子発現抑制実験では、胎生8日目の体節数が5対以下のマウス胚にsiRNAを導入した場合に神経管閉鎖に異常が認められた。
界面活性剤によるセルロースのナノ・ミクロ構造の改変と糖化酵素の拡散・吸着の促進

本研究では、一部のリグニンを除去したリグノセルロースを、界面活性剤で処理することによって、セルロースフィブリルのナノ・ミクロ構造を変化させることが可能であり、その結果、糖化を高効率化できることを示した。これを実用化するためには、既往の脱リグニン処理との組み合わせが鍵になることに着目し、白色腐朽菌、またはアルカリ処理との組み合わせの可能性を検討したところ、アルカリ処理との組み合わせにおいて、運転条件を緩和することができた。さらには、セミバッチ運転方式との組み合わせを検討したところ、糖化効率を著しく改善可能であることが確認できた。この方法は非常に簡便であり、実用化し易い技術であると考えられる。本研究では、界面活性剤をセルロースミクロフィブリル等に吸着させることにより、そのナノ・ミクロ構造を変化させて糖化酵素(セルラーゼ)のセルロースへの拡散・吸着を促進させ、従来法に比べて著しく速度も転化率も高い糖化反応を行い、中和等の処理をすることなく発酵まで行う一連のプロセスを提案し開発することを最終的な目的とする。昨年度は、界面活性剤処理におけるセルロースの構造改変の基礎的現象やメカニズムを明らかにするとともに、界面活性剤処理を効果的に機能させるためには植物バイオマスのリグニンを一部除去する必要があることを明らかにした。そこで今年度は植物バイオマスからリグニンを一部除去するために白色不朽菌を用いた処理を提案し、界面活性剤処理との複合処理を検討した。稲わらを処理対象バイオマスとして選定し、これを培地として白色不朽菌を30日間培養した。この結果、白色不朽菌処理によりセルロースを殆ど分解することなく、リグニンを30%程度分解除去できることを確認した。そこで次に、白色不朽菌で処理した稲わらに対して界面活性剤(tween20)処理を施し、糖化の促進効果を評価した。しかしながら、界面活性剤処理の糖化促進に対する効果は殆ど見られなかった。これは、稲わらは10%ものシリカを含有しているといった特徴があり、表皮近傍に強固な固体シリカ壁を有しており、稲わらの場合はシリカ壁除去も糖化の促(糖化酵素のアクセシビリティーの改善)に必要であるためと推察された。実際にシリカとリグニンをある程度除去した稲わらに対しては大きく糖化が促進されることを確認している。界面活性剤処理を有効に機能させるためには、植物に応じて組み合わせる前処理を変化させる必要があることがわかった。本研究は、界面活性剤をセルロースミクロフィブリル等に吸着させることにより、そのナノ,ミクロ構造を変化させて糖化酵素のセルロースへの拡散,吸着を促進させ、従来法に比べて著しく速度も転化率も高い糖化反応を行い、効率的に発酵収率を向上できる一連のプロセスを提案することを最終的な目的としている。非イオン界面活性剤であるTween 20で様々な構造を持つセルロース系試料を処理してナノ,ミクロ構造の変化を分析した結果、結晶性とリグニン含量が非常に高い試料を除いたものにおいてTween20添加による細胞壁構造の崩壊がみられ、内部に1050nmの細孔の形成とセルロース還元末端の増加を確認しており、これらの構造変化によりセルロースに対する酵素のアクセシビリティーが著しく向上することを吸着実験で確認した。すなわち、界面活性剤処理で効果的にセルロースの構造を変化させるためには植物バイオマスのリグニンを一定量除去する必要があることがわかった。そこで稲わらを対象バイオマスとし、操作が簡単である白色腐朽菌を用いた固体発酵法による脱リグニン処理を組み合わせた界面活性剤処理の有効性を評価した。しかし、白色腐朽菌処理によって約30%のリグニンは除去されたものの、界面活性剤処理による糖化促進は確認できなかった。これは白色不朽菌を用いた処理では、表面近傍のリグニンしか除去できないうえ、稲わら表皮に多く存在しているシリカ壁が糖化を阻害するためと推察された。そこでリグニンとシリカを同時に除去可能なアルカリ処理と組み合わせた界面活性剤処理の有効性を評価した。その結果、一連の前処理を行うことにより糖化反応は2030%程度の改善が見られた。このことからアルカリ処理と界面活性剤処理の組み合わせ前処理はリグノセルロースの糖化反応に有効であることがわかった。リグノセルロースからのエタノール等のバイオ燃料やポリ乳酸等のバイオマテリアルを発酵によって生産することは、今後ますます重要度を増すと考えられる。この場合、セルロースの酵素糖化およびそのための前処理が鍵となる要素技術であり、これまでに種々の前処法が研究開発されているが、いずれも大量の酸・アルカリ等の薬剤や高温・高圧等の過酷な操作を必要とし、実用化技術が確立されている状況には至っていない。

そこで本研究では、界面活性剤をセルロースミクロフィブリル等に吸着させることにより、そのナノ・ミクロ構造を変化させて糖化酵素(セルラーゼ)のセルロースへの拡散・吸着を促進させ、従来法に比べて著しく速度も転化率も高い糖化反応を行い、中和等の処理をすることなく発酵まで行う一連のプロセスを提案し開発することを最終的な目的とする。平成23年度は、界面活性剤によるセルロースのナノ・ミクロ構造の変化とセルロースへの糖化酵素の浸透・拡散促進メカニズム等の基礎的現象やメカニズムを解明することを目的とした。リグノセルロースの界面活性剤(Tween20)処理前後の構造変化を調べるため、SEM観察、細孔径分布測定を行なったところ、Tween20は細胞壁の構造を破壊し、その結果、10-50nm程度の直径を有する細孔が大幅に増加することがわかった。また、これにより糖化酵素の吸着量・吸着速度が著しく増大し、糖化速度も著しく向上した。界面活性剤の利用による糖化反応の促進は多くの研究例が見られるが、それらはいずれも界面活性剤を糖化酵素のリグニンへの非特異的吸着を抑制(ブロッキング)するために用いており、セルロースのナノ・ミクロ構造の変化に着目した研究例は見られない。この新たな表面活性剤の役割と機能機構に基づいた画期的なセルロースの前処理プロセスを開発できる可能性があることが示された。本年度は、バイオマスの前処理から糖化・発酵までの一連のプロセスの設計と有効性の評価を行い、実験室レベルの装置からのスケールアップを行うことまでを計画していた。界面活性剤によってバイオマス中のセルロースのナノ・ミクロ構造を改変し、糖化・発酵を著しく促進するためには、事前にバイオマスから一部のリグニン成分を取り除いてやる必要があるが、そのような処理として白色不朽菌による前処理を考案し、処理対象バイオマスとして稲わらを選定して、その導入の可能性を検討していた。しかしながら、稲わらの場合、白色不朽菌の処理では界面活性剤の効果があらわれる程度までリグニンを取り除けないことがわかった。また、稲わらはシリカを多く含有しているといった特徴があり、表皮近傍に強固なシリカ壁を有している。このため稲わらの場合はシリカ壁除去も糖化の促進に必要不可欠であると予測される。そこで、現在、対象バイオマスや組み合わせる処理を選定しなおして実験をやりなおしており、この部分で研究の遅延が生じてしまっているため界面活性剤処理によるリグノセルロースの構造変化や糖化反応の著しい促進をラボスケールの実験によって確認することができた。また、その現象的傾向を把握することができた。さらに、次年度に計画している前処理プロセスの開発について、方針を決めるだけの十分なデータを取得できた。以上をもっておおむね順調に進展していると言える。界面活性剤処理と他の処理を組み合わせた複合処理を検討する。組み合わせる処理や用いる植物バイオマスを複数検討し、有効な組み合わせを探し出した後、一連のプロセスの設計と有効性の評価を行い、実験室レベルの装置からのスケールアップを行う。界面活性剤による前処理プロセス、酵素糖化プロセス、発酵プロセスからなるエタノール製造プロセスを設計、開発する。また、小型実験装置を製作し、効果の実証を行う。最終的には実用化の可能性と実用化までの問題点を整理する。
日本人は何を変えたくないのか：変化への抵抗を生み出す諸要因の解明

本研究の概要は、(1)日本では、文化的・社会生態学的な特徴から、他の文化圏に比べて社会システムを変えることへの抵抗が強く、(2)種々の規範、法制度といったルールの中でも、特に集団の結束が関わる場合において、変更や改善の提案が拒絶されやすいという仮説を、社会心理学の諸理論を援用し、検証することである。
ヒラメ変態過程における左右非対称化の分子メカニズムの解明

ヒラメの変態は左右非対称な眼の移動と色素胞分化を伴う興味深い現象であり、水産増養殖の高効率化の観点からも重要なプロセスである。変態は甲状腺ホルモンにより制御されているが、その分子基盤は不明な点が多い。本研究では次世代シーケンサーにより遺伝子発現プロファイルを解析し、有眼側と無眼側で発現強度の異なる遺伝子を網羅的に同定した。有眼側で強い遺伝子を32、無眼側について7つの遺伝子が得られた。現在、in situ hybridizationにより組織発現を解析し、実際に左右非対称に発現している遺伝子のスクリーニングを進めている。今後は甲状腺ホルモンとの相関についても明らかにしたい。ヒラメ・カレイ類は左右対称な仔魚として成長し、変態期に左右非対称な成体の体制へと移行する。変態は甲状腺ホルモンによって誘導されることが明らかになっているが、左右非対称性を生み出す分子メカニズムは不明な点が多い。また人工飼育下では変態異常に起因すると考えられる有眼側の白化や無眼側の黒化が発生して問題となっている。本研究は、1)甲状腺ホルモンによる変態の誘導とその後の左右非対称な形態形成の分子制御メカニズムを明らかにすること、および2)変態異常発生の分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。当初はサブトラクション法により左右非対称な遺伝子の単離を計画していたが、理化学研究所横浜オミックスセンターの東北復興支援プロジェクトのサポートにより、次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析を行い、in silicoサブトラクションにより発現に左右差のある遺伝子を網羅的に単離することができた。これまでに2種類のサンプルについてRNA-Seq解析を完了しているが、平成25年度は左右の差が顕著な変態後期の皮膚および筋肉サンプルについて重点的に解析を進めた。マッピングし左右差を数値化したデータから、RT-PCRにより候補遺伝子をクローニングし、切片in situ hybridization法により発現の左右差を組織レベルで検証している。これまでに約20の遺伝子についてin situによる検証を完了しているが、多数のsolute carrier familyメンバーやpurine nucleosidephosphorylaseなど、色素細胞分化への関与が知られている因子が多く含まれていた。これは、変態後期の左右非対称な現象として、有眼側で活発に色素細胞分化がおこっていることとコンシステントであるが、神経堤細胞から色素細胞分化にいたる過程に関与する遺伝子が網羅的に単離できることが期待される。ヒラメ・カレイ類は左右対称な仔魚として成長し、変態期に左右非対称な成体へと劇的に体制を変化させる。本研究では、ヒラメの変態プロセスについて、1)甲状腺ホルモンによる誘導とその後の左右非対称な形態形成の分子制御メカニズムを明らかにすること、および2)変態異常発生の分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。申請時は、有眼側と無眼側で発現の異なる遺伝子を検出するためにサブトラクション法を利用することを計画していたが、より高感度で網羅的解析が可能である次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析を、理化学研究所横浜オミックスセンターの東北復興支援プロジェクトにより実施していただけることになり、in silicoでバーチャルなサブトラクションを実施することとした。これまでに、次の2種類のサンプルについて、次世代シーケンサーによるRNA-Seq解析を完了している。実験1)変態後期:色素細胞の分布に顕著な左右差が生じているステージで、有眼側と無眼側の皮膚でサブトラクション。実験2)変態初期:眼球移動前の左右差がはっきりする前のステージで、眼球周辺組織の左右でサブトラクション。実験1では、形態的にもはっきりとした左右差が認められることから、多くの遺伝子が明瞭な発現強度の差を示すことが予測されたが、実際の実験結果からもそれが裏付けられた。実験2では、特に眼上棒状軟骨周辺の微細な組織を解剖してサンプルとした。左右非対称な体制に移行する際の微細な左右差が検出されることが期待される。ヒラメやカレイの仲間は異体類と呼ばれ、成魚では左右両眼が体の右または左側面にあるのが特徴的である。しかし胚期には一般的な魚と同様に左右対称な体制で発生し、変態期に片側の眼が反対側に移動し、左右非対称な色素胞分化を経て成体の体制となる。ヒラメやホシガレイなど水産上重要な魚種は種苗生産が行われているが、人工飼育下では眼の移動や色素胞分化に異常をきたす個体の出現が問題となっており、防除策を講じることが求められている。本研究では有眼側と無眼側で発現の異なる遺伝子を解析することにより、変態の分子基盤を解明することを目的とした。当初は、ハイブリダイゼーションに基づくサブトラクション法により左右非対称な遺伝子を単離することを計画していたが、理化学研究所オミックスセンターの東北復興支援プロジェクトにより、次世代シーケンサーによるRNA seq解析を実施する機会を得た。

この方法はサブトラクション法よりも網羅的であり、発現強度を数値化して評価することが可能である。次世代シーケンサーHiSeq2000により、100 bpペアエンド、4億2千万の配列情報を得ることができた。同復興支援プロジェクトによりサポートいただいたCLC Genomics Workbenchによりde novoアッセンブルを行って参照配列とし、左右のサンプルをマッピングして有眼側と無眼側で発現強度の異なる遺伝子をリストアップした。in situ hybridizationにより、変態期ヒラメの組織における発現を検定しているが、gchなどこれまでに色素胞分化への関与が指摘されていた遺伝子の他、機能未知の配列も単離されており、今度さらに詳細に解析することにより、異体類の変態に関与する遺伝子の全体像に迫れるのではないかと期待される。マリンゲノミクス変態期のヒラメ有眼側と無眼側で発現に差がある遺伝子を検出するステップで、当初計画していたサブトラクション法に代えて、次世代シーケンサーによるトランスクリプトーム解析を実施することができたため、ゲノムワイドで、より信頼度の高い発現比較を行うことができた。ヒラメでは参照ゲノムが利用できないこともあり大規模データの取り扱いには専用のソフトウェアや特殊なコンピュータ解析が必要であったが、横浜理研および国立遺伝学研究所、基礎生物学研究所などのバイオインフォマティクスに関するトレーニングコースに参加してコンピュータの扱いに関する基礎的な知識を得ることができた。理研による東北支援プロジェクトで提供いただいたCLC Genomics Workbenchをしようして、de novo assembleとRNA seqデータのマッピングおよびレプリケート間の検定を行うことにより、左右で差がある遺伝子の抽出に成功した。HiSeq2000による100 bpのペアエンドで、実験1について約4億2千万リード、42 Gbp、実験2について約2億8千万リード、28 Gbp、総計70 Gbpの塩基配列情報を得たが、アッセンブルには全リード、またはリードの一部を用い、ワードサイズなどのパラメータについて複数のパターンでアッセンブルを行った。作成したコンティグを並行して使用し、それぞれのマッピングデータを比較して結果を検証することにより、参照ゲノムの代用としての不完全さを補うようにつとめた。発現強度の閾値を10 RPKM、補正後のp値の閾値を0.01として候補遺伝子を抽出した。これまでに約20の候補遺伝子についてRT-PCRによりクローニングして、切片in situ hybridization法により発現の左右差を組織レベルで検証した。当初計画していたサブトラクション法はまとまった量のRNAを必要とするため、RNAの収量が見込めない上述実験2の様な微細組織にはそのままでは適用不可能であり、サンプルのRNAを増幅する必要があった。
高齢痴呆患者の早期診断、鑑別におけるSPECT法の有用性

【背景】痴呆を来す患者は早期にはしばしば形態的変化を認めず,CTやMRIによる異常の検出には限界がある.そこで,早期痴呆患者の脳血流を,SPECTを用いて測定,これを三次元表示化し痴呆診断における有用性を検討した.【方法】脳血流の測定には三門型測定機械(Toshiba GCA9800)を用い,核種にはECDを用いた.画像解析装置Argus100を用い,撮像データのうち脳表部分のトレーサーの集積を三次元座標にマッピングし,立体的な視覚像(あたかも実際に脳表を観察しているかのような再構成画像)を構成,体軸を中心に30度ずつ360度回転させながら再構成像を形成した.また患者の評価として,神経学所見に加えて痴呆の評価として長谷川痴呆スクール,Mini Mental State Examinationを施行した.【対象】アルツハイマー病,ピック病,クロイツフェルトヤコブ病,脳血管性痴呆などの痴呆患者を対象とした.【結果】アルツハイマー病では早期より側頭・頭頂葉に血流低下部位が見られ,進行に伴い前頭葉の血流が低下した.三次元画像により,血流の保たれている部位は第一次運動野・感覚野を中心に逆三角形に残存することがわかり,報告されている病理所見に一致した.ピック病では前頭葉から,クロイツフェルトヤコブ病では後頭葉から血流の低下する症例が多く見られた.脳血管性痴呆では血流の低下分布は梗塞巣を反映してはいるものの,特定の大脳皮質の障害との関連は認められなかった.従来の断面のみのSPECTでは脳の解剖学的構造の影響を考慮し,見かけ上の血流の低下を判断するのが困難なことがしばしばあったが,三次元化することで血流低下部位の分布が安易に判断できることがわかった.【結論】三次元画像化することで血流異常の検出率が高められること,また三次元流画像は早期痴呆の鑑別に有用であることが明らかとなった.【背景】痴呆を来す患者は早期にはしばしば形態的変化を認めず,CTやMRIによる異常の検出には限界がある.そこで,早期痴呆患者の脳血流を,SPECTを用いて測定,これを三次元表示化し痴呆診断における有用性を検討した.【方法】脳血流の測定には三門型測定機械(Toshiba GCA9800)を用い,核種にはECDを用いた.画像解析装置Argus100を用い,撮像データのうち脳表部分のトレーサーの集積を三次元座標にマッピングし,立体的な視覚像(あたかも実際に脳表を観察しているかのような再構成画像)を構成,体軸を中心に30度ずつ360度回転させながら再構成像を形成した.また患者の評価として,神経学所見に加えて痴呆の評価として長谷川痴呆スクール,Mini Mental State Examinationを施行した.【対象】アルツハイマー病,ピック病,クロイツフェルトヤコブ病,脳血管性痴呆などの痴呆患者を対象とした.【結果】アルツハイマー病では早期より側頭・頭頂葉に血流低下部位が見られ,進行に伴い前頭葉の血流が低下した.三次元画像により,血流の保たれている部位は第一次運動野・感覚野を中心に逆三角形に残存することがわかり,報告されている病理所見に一致した.ピック病では前頭葉から,クロイツフェルトヤコブ病では後頭葉から血流の低下する症例が多く見られた.脳血管性痴呆では血流の低下分布は梗塞巣を反映してはいるものの,特定の大脳皮質の障害との関連は認められなかった.従来の断面のみのSPECTでは脳の解剖学的構造の影響を考慮し,見かけ上の血流の低下を判断するのが困難なことがしばしばあったが,三次元化することで血流低下部位の分布が安易に判断できることがわかった.【結論】三次元画像化することで血流異常の検出率が高められること,また三次元流画像は早期痴呆の鑑別に有用であることが明らかとなった.
近代日中伝統文化の再構築に関する比較文学的研究―トランスナショナルの視点から―

本研究は世紀転換期の日中両国の知識人における越境行為を、神智学を用いて、歴史・思想・文学などから多層的に分析を行い、人的交流の様相及び自他国文化の止揚・統合について実証的な研究を行った。その成果として、多様な研究分野でも幅広く汎用できる研究資源が網羅されるほか、第一に近代中国知識人の東西文明観の枠組みで捉えてきた伍廷芳の東西文明論の特徴が示されたことで、従来の研究の活性化・多層化を促す効果が見込まれる。第二に、日中知識人の神智学受容を考察することで、神智学の持つインターナショナリズム的性質が民族主義や汎アジア主義に転化されていったことの一隅を明らかにした。27年度の繰越金を利用し、杉村楚人冠記念館(神奈川県我孫子市)にて、楚人冠の未公開手稿や日記の翻刻を行った。さらに、香港では、香港大学図書館及び公文書館にて、神智学協会が戦前の中国に行った活動の記録を調査した。杉村楚人冠記念館での調査成果は一部日本語論文「夏目漱石『門』・『行人』における宗教概念とその時代」に反映されたほか、今後の調査方向の手助けになる記録も発見した。香港調査では、神智学協会香港支部の中国人参加者を確認することができた。今後はその調査結果を活用し、彼らのネットワークをより調べていく。全体の調査結果により、早稲田大学で教鞭を執ったインド人学者H. P.シャーストリーは1916年-1918年の間にイギリス政府に日中の情報提供した一方、大川周明や黒龍会と交流していたことを把握した。彼が1918年4月に孫文の誘いに応じて上海に移住し、その一年後に中国の神智学支部の初代会長となった。その神智学支部の名誉会長は英国国籍の伍廷芳であり、伍もまた、1920年に孫文政権の外交総長を務めながら、アイルランド人神智学徒と香港で密に会い、連携を図った。類似性のあるバハーイー運動のネットワークと重なったことからも、彼らの運動には〈東〉対〈西〉という二重対立的な枠組みでは説明しきれない、複雑性及び多層構造を持っていたことがわかる。彼らのネットワークは帝国主義とポストコロニアリズムの臨界にあることは、本年度の調査結果により判明した。その全貌の解明は、近代の列強と東アジア諸国の衝突史を政治・文化・思想の面から修正する可能性も期待できると思われるものの、まだ不明瞭な状態であるが、今後の課題にする。杉村楚人冠記念館の関係者各位からご協力をいただき、貴重な文献資料を閲覧した。さらに、早稲田大学で教鞭を執ったインド人学者H. P.シャーストリーが日中の神智学運動のネットワークに重要な人物であることを判明した。シャーストリーのネットワークを調べるため、彼がロンドンで創立した霊性思想団体とも連絡が取れた。調査許可のために交渉が続き、残念ながら研究期間内にロンドンへの資料調査が叶えなかったが、2017年度では無事に調査許可をいただいた。本研究は、国内外での資料収集を中心に行った。研究成果の公開に関して、2016年7月にウイーン大学(オーストリア)で開催される比較文学会の世界総会(ICLA)で伍廷芳の翻訳及びその周辺人物との比較研究について発表した。同年8月に大阪大学豊中キャンパスにて「新聞の中の文学」と題した研究会を開催し、より幅広く本研究の成果を発信した。日本語論文の「夏目漱石『門』・『行人』における宗教概念とその時代」が2017年3月に刊行された。同論文では漱石の小説に取り込まれた心霊学と参禅は、明治期の東京帝国大学における近代心理学の導入と関連していることを確認したほか、参禅は同時代の知識人において、修身・修養の手段として試されていたことを、漱石や杉村楚人冠の例で説明し、彼らは共に既成宗教と社会進化論の限界に疑問を抱いたことも論考した。英語論文Theosophical Movements in ModernChina: The Education Provided by Theosophists at the Shanghai International Settlementが収録される、共著のTheosophy Across Boundariesは校正の進捗状況によるが、2018年までには刊行される予定である。中国語論文は2017年7月に開催される、台湾中央研究院・近代史研究所のシンポジウムで発表された後、同会の論考集に投稿する。研究期間内に刊行が間に合わなかったのもあるが、個々の研究成果に基づき、英語・日本語・中国語で論文を作成し、本研究の成果がよりグローバルに発信できるよう努力した。本研究の研究成果を踏まえ、今後より研究を推進する際、神智学の文献のさらなる調査が不可欠である。それらの文献を閲覧可能な国内外の研究機構をこれまでの調査を通して把握している。

また、2015年のシドニー調査を通して神智学オーストラリア本部から信頼を得ることができ、遠隔地からの資料の複写依頼が可能となったため、効率的に調査が進められる。なお、これまでの研究成果を英語や中国語で発信し、神智学研究に関する実績をさらに作り、資料調査先の信頼を得る。このことにより更なる資料の依頼ができる。28年度が最終年度であるため、記入しない。比較文学28年度が最終年度であるため、記入しない。
肝移植における免疫寛容に関する研究-生体部分肝移植と脳死肝移植の比較検討-

我々が行なってきた生体肝移植において、免疫抑制剤(FK506)は少量の投与で有効で、ステロイドの投与は殆どの症例が移植6ヶ月で打ち切られており、また、術後4年の短期間ながら、4例が免疫抑制剤を投与されていないことから、生体肝移植において免疫寛容が誘導されやすいとの仮説をたて本研究を計画、ハノーファー医科大学の脳死者よりの肝移植症例との対比として共同研究を開始した。1)マイクロキメリズムの形成に関する研究生体肝移植症例においては、未梢血、皮膚生検材料、可能なものはリンパ節においてマイクロキメリズムをsensitivity99.5%、specificity98%と高いHLDDRtypingをnested-PCR法を用いて検討した結果、(1)術後早期にシグナルは一旦消失し、その後漸次再出現する現象(2)長期観察により脳死肝移植症例ではシグナル出現率70%に対し、生体肝移植症例では100%出現する事が明かになった。しかし、これらの現象を脳死肝移植,生体肝移植のいずれにおいても臨床的な拒絶反応との相関を得ることはできず、なお他の因子も考慮のうえ寛容に関する研究がすすめられるべきことが判明した。本研究も同一検体でP58(ヒト)、Kp43/CD94(ヒト)の測定からウイルス感染した細胞とNK細胞機能との関係を検べるべく準備したが、独側の理解不十分な為に検体の保存、輸送の手違いの為、当初の目的を達し得なかった。しかし、湊教授の研究室においてはMHC-class I分子の新しいメカニズムの一役を担うkiller inhibitory receptor(KIR)の関与が重要であるらしいところまで研究が進んでおり、臨床的意義づけを検討中である。上記の結果をふまえ、特異的遺伝子の存在、NK細胞機能の変化を把握し、レシピエントの肝臓及び移植された肝グラフトの病理学的検索、特に分子生物学的解析によるデータとの比較により原疾患の免疫寛容誘導に及ぼす影響に関する研究を新しい課題として共同研究を展開中である。我々が行なってきた生体肝移植において、免疫抑制剤(FK506-)は少量の投与で有効で、ステロイドの投与は殆どの症例が移植6ヶ月で打ち切られており、また、術後4年の短期間ながら、4例が免疫抑制剤を投与されていないことから、生体肝移植において免疫寛容が誘導されやすいとの仮説をたて本研究を計画、ハノ-ファー医科大学の脳死者よりの肝移植症例との対比として共同研究を開始した。1)マイクロキメリズムの形成に関する研究生体肝移植症例においては、未梢血、皮膚生検材料、可能なものはリンパ節においてマイクロキメリズムをsensitivity 99.5%、specificity 98%と高いHLDDR typingをnested-PCR法を用いて検討した結果、(1)術後早期にシグナルは一旦消失し、その後漸次再出現する現象(2)長期観察により脳死肝移植症例ではシグナル出現率70%に対し、生体肝移植症例では100%出現する事が明かになった。しかし、これらの現象を脳死肝移植、生体肝移植のいずれにおいても臨床的な拒絶反応との相関を得ることができず、なお他の因子も考慮のうえ寛容に関する研究がすすめられるべきことが判明した。2)寛容におけるMHV-class I抗原とNK細胞に関する研究本研究も同一検体でP58(ヒト)、Kp43/CD94(ヒト)の測定からウイルス感染した細胞とNK細胞機能との関係を検べるべく準備したが、独側の理解不十分な為に検体の保存、輸送の手違いの為、当初の目的を達し得なかった。

上記の結果をふまえ、特異的遺伝子の存在、NK細胞機能の変化を把握し、レシピエントの肝臓及び移植された肝グラフトの病理学的検索、特に分子生物学的解析によるデータとの比較により原疾患の免疫寛容誘導に及ぼす影響に関する研究を新しい課題として共同研究を展開中である。
設備配置問題解法のための進化的なアルゴリズムの研究

工場などの生産施設における様々な設備の配置位置および設備間の位置関係は、物流の効率やその他の事柄に大きな影響を及ぼす。それら設備の空間的な配置を決定する問題を本研究では設備配置問題と呼び、本研究課題では、物流のみならず運用や二次的な効用にも注目し設備間の隣接選好を扱った。隣接を扱うことで運用上好ましい設備の配置関係を細かく考慮できるが、数学的には距離のような連続値ではなく0または1の離散値で隣接の満足または不満足を表すこととなり、問題としては複雑になる。また、問題の規模として、設備数14までの小規模問題とそれ以上の大規模問題に分け、小規模問題については分枝限定法を応用した解法アルゴリズムを、また大規模問題に対してはシミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズムやタブサーチ法などのメタヒューリスティック技法に着想を得た進化的なアルゴリズム解法を開発・比較し、基本的な知見を得ることができた。さらに、単階層の大規模な設備配置問題解法のために、シミュレーテッドアニーリング法へ独自に考案した近傍探索法を組み合わせたアルゴリズムを研究した。この結果、従来の方法では実用的な時間内に見つけ出すのが困難であった最適解ないし優れた解を、現在のパーソナルコンピュータを用いて数分程度で発見可能にする、効果的なアルゴリズムを開発することができた。また、多階層設備配置問題解法のために、小規模な問題のための対称性を考慮した分枝限定法によるアルゴリズムと、規模の大きい問題のためにシミュレーテッドアニーリングを適用したアルゴリズムの開発を行うことができた。設備配置問題のための解法アルゴリズムとして、遺伝的アルゴリズムに用いられる個体群の考え方を取り入れた進化的なアルゴリズムを開発し、数値実験の結果、従来研究より大規模な問題で効果を確認することができた。この成果を、学会で発表するとともに、論文[1]として投稿、公表した。これに続き、さらに大規模な問題においても探索効果を上げることができるアルゴリズムとして、シミュレーテッド・アニーリング法を取り入れつつ近傍探索において隣接選好順位を考慮した近傍作成法を盛り込んだ解法アルゴリズムを開発し、物流関係や隣接選好関係がネットワーク状のデータ構造を持つ設備数100から169程度の例題において、最適解ないし準最適解を見出すなどの有効性を確認した。これらの成果は国内学会で発表するとともに、論文として投稿するため準備中である。また、研究の課題に含まれる内容として、多階層の設備配置問題についても先に取り組み、比較的小規模の問題では分枝限定法を改善することで、非常に素早く数え上げを可能にした。これについても、成果をまとめ論文を投稿中である。これらの成果は、平成19年度中に国際会議等でも公表する予定で準備を進めている。また、さらに大規模な問題のために、セルを階層的に大きな領域にわけて設備の大域的な割り当てを決定し、順次割り当てに修正を加えつつ、細かなセルにスケールダウンして局所配置を最適化することですぐれた配置を見出す方法を、現在、実験中である。そして、多階層設備配置問題のために、設備の設置階割り当て問題と、各階層における設備配置問題に分けて、2段階で探索を進める解法についても、現在、検討中である。[1]鈴木,山本,中村,小原,北岡:設備配置問題解法のための個体群を用いた進化的なアルゴリズム,日本設備管理学会誌,Vol.18,No.2,pp.53-59(2006)工場などの生産施設における様々な設備の配置位置および設備間の位置関係は、物流の効率やその他の事柄に大きな影響を及ぼす。隣接を扱うことで運用上好ましい設備の配置関係を細かく考慮できるが、数学的には距離のような連続値ではなく0または1の離散値で隣接の満足/不満足を表すこととなり、問題としては複雑になる。

また、問題の規模として、設備数14までの小規模問題とそれ以上の大規模問題に分け、小規模問題については分枝限定法を応用した解法アルゴリズムを、また大規模問題に対してはシミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズムやタブサーチ法などのメタヒューリスティック技法に着想を得た進化的なアルゴリズム解法を比較し、基本的な知見を得ることができた。本研究課題では、単階層の大規模な設備配置問題解法のために、シミュレーテッドアニーリング法へ独自に考案した近傍探索法を組み合わせたアルゴリズムを研究した。この結果、従来の方法では実用的な時間内に見つけ出すのが困難であった最適解を、現在のパーソナルコンピュータを用いた場合でも数分程度で発見可能にする、効果的なアルゴリズムを開発することができた。また、多階層設備配置問題解法のために小規模な問題のための対称性を考慮した分枝限定法によるアルゴリズムと、規模の大きい問題のためにシミュレーテッドアニーリングを適用したアルゴリズムの開発を行うことができた。
金融テキストマイニングを用いた市場動向分析

今年度は文書のポジネガ分類予測のタスクにおいて予測までの過程を単語センチメント・その極性反転・文書全体のうちどこが重要かをそれぞれ出力することで説明可能な、解釈可能なニューラルネットワークモデルCSNNの構築を文書とそのポジネガタグ・及び小規模な単語極性辞書(約100単語)のみで構築する技術の提案に成功した。さらに、実データを用いた検証により、本手法が日本語のみならず英語にも適用可能であり、さらに経済文書のみならずAmazon Product Reviewなどの商品レビューやTwitterについても適用可能であるという汎用的な手法であることを実証した。本研究成果については現在国際会議に投稿中である。さらに、共同研究先であるweb企業と共にCSNNあるいはCSNN構築において利用する要素技術を用いての新しいサービス作りへの取り組みも開始し、本研究の社会実装に向けてもスタートを切ることができた。以上のように、本年度は本研究プロジェクト達成のために核となる技術の創出を行うと共に、研究成果の社会実装に向けて動き出すことに成功した。次年度は社会実装に向けてより現実的な問題設定・タスク設定での解釈可能なニューラルネットワークモデルの構築手法の考案・及び本プロジェクトで提案した手法による新たなサービス・プロダクト創出に向けての研究開発をメインに進めることになってくると思われるが、その足掛かりをしっかりと創ることができた。また、本プロジェクトの研究成果について、今年度は査読あり国際会議3本及び査読あり国際論文誌1本に採択させることに成功し、業績としても一定の成果を出すことができた。さらに、共同研究先と共にCSNNを用いての新しいサービス作りへの取り組みも開始し、本研究の社会実装に向けてもスタートを切ることができた。さらに、PAKDD 2018 Student Travel Awardも獲得することができ、対外的にもインパクトのある研究成果を出せた。今後は現在提案しているCSNNモデルをさらに実タスクで使いやすいように改良する予定である。特に少数のラベルつきデータしかない場合でもCSNNを構築できるような手法の提案を主に行う予定である。具体的にはラベルなしデータの有効活用の手法の模索、他のドメインのデータを利用し、少数のデータしかないようなドメインの文書に対してもCSNNを構築できるような手法の提案などが挙げられる。また、上記とは別に本研究の実サービスへの応用(=社会実装)も考えており、そちらについても共同研究先と共に進める予定である。社会実装にあたっては実サービスにおいてどのような情報の抽出が必要かを定義すると共に、個々に応じたCSNNのカスタマイズが必要になってくる。そのため、本課題においてはどのようにカスタマイズするのかが焦点になる。GINNは文書中の単語頻度を入力すると文書全体のセンチメントスコア、単語単位でのセンチメントスコア、そして概念単位でのセンチメントスコアを出力し、文書全体のセンチメントスコアの出力に至るまでのモデル過程を説明する解釈可能なニューラルネットワークモデルである。我々は本ニューラルネットワークモデルを各層の意味を解釈可能にするという観点から構築することで実現した。本モデルの鍵となるのは、モデルの予測性能を落とさずに各層を解釈可能にする最適化手法、II algorithmであり、II algorithmの考案が今年度の大きな成果の一つである。今年度は、II algorithmを理論的な側面から解析するだけでなく、実データに対して有用であるかどうかについてロイターニュース・ヤフーファイナンス掲示板を用いて検証した。II algorithmの考案は近年、そのブラックボックス性から予測性能が高いにも関わらず実ビジネスでは使えない場面が多いというニューラルネットワークモデルの問題点を解決するための大きな一歩であると考えられる。本研究成果についてはデータマイニングのトップカンファレンスであるPAKDD (採択率10 %)にて発表する予定である。上記に加え、ヤフーファイナンス掲示板を用いて経済センチメント指数(ヤフー経済指数と以下する)の開発を行い、さらにヤフー経済指数が株価に相関があること、そしてヤフー経済指数の信頼度を抽出する手法を開発した。本研究成果についてはコンピューターサイエンスの経済への活用に関する国際会議、IEEE CIFEr 2017にて発表を行った。今年度は当初の予定通り、テキストのセンチメントの予測を高精度に行うだけでなく、その予測結果の説明をできるような解釈可能なNeural Network Modelの理論の構築・及びその開発を行うことができた。

特にNeural Network Modelは予測性能こそ高いものの、ブラックボックス性が問題となり、実務の上では使えない場面が多いと嘆かれる現状において、予測性能を損なわずに解釈可能なモデルにするパラメータ最適化手法のひとつを理論的な側面から構築できた意義は大きい。今年度構築した理論は多層パーセプトロンと呼ばれる比較的簡単な構造のニューラルネットワークにしか適用できないものの、RNN、CNNのような他の複雑なニューラルネットワークにおいても解釈可能な構造を持ち込むために重要となる理論であり、その成果の意義は大きい。また、理論的な部分での進展だけでなく、「非専門家向けの文書の可視化」や「経済専門単語のセンチメント辞書構築」などの解釈可能なニューラルネットワークモデルの実社会における課題への適用方法についても研究することができた。さらに、さらなる社会的な課題である「ヤフーファイナンス掲示板からの経済指数抽出」に向けての基礎調査も行うことができ、期待通りに研究が進展したように思われる。これらの研究成果については採択率約10 %の国際会議, PAKDD 2018を含むいくつかの国際会議・ワークショップに採択された。さらに、証券アナリストジャーナルでの発表、共同研究先における社内報告会にて100人以上の実務家に対して自身の研究を発表など、産業界に対してのアウトリーチ活動も十分に行うことができたように思われる。今年度は文書のポジネガ分類予測のタスクにおいて予測までの過程を単語センチメント・その極性反転・文書全体のうちどこが重要かをそれぞれ出力することで説明可能な、解釈可能なニューラルネットワークモデルCSNNの構築を文書とそのポジネガタグ・及び小規模な単語極性辞書(約100単語)のみで構築する技術の提案に成功した。さらに、実データを用いた検証により、本手法が日本語のみならず英語にも適用可能であり、さらに経済文書のみならずAmazon Product Reviewなどの商品レビューやTwitterについても適用可能であるという汎用的な手法であることを実証した。本研究成果については現在国際会議に投稿中である。さらに、共同研究先であるweb企業と共にCSNNあるいはCSNN構築において利用する要素技術を用いての新しいサービス作りへの取り組みも開始し、本研究の社会実装に向けてもスタートを切ることができた。以上のように、本年度は本研究プロジェクト達成のために核となる技術の創出を行うと共に、研究成果の社会実装に向けて動き出すことに成功した。
力学系の平均次元の研究

当該研究課題は力学系が平均的にいくつのパラメータを持つかを表す量である平均次元を研究することを目的としたものであった.この一年で,平均次元理論とレート歪み理論(という情報理論の一分野,情報の損失を許した情報圧縮の手法を研究するもの)との関連性について非常に大きな進展があった.極小な力学系に対して,その平均次元をレート歪み次元という情報理論の量を用いて表す公式を確立した.この公式は力学系のエントロピーの理論において知られている変分原理と呼ばれるものの平均次元理論版になっている.しかも,エントロピー理論において知られていることを単に平均次元に置き換えたというものではない.エントロピー理論における変分原理はある種の最大化問題として定式化されるが,平均次元に対する変分原理はミニマックス問題として定式化される.(二重変分原理と名付けた.)また,その二重変分原理を確立する過程で,極小力学系の上距離平均次元が適切な距離関数に対して平均次元と等しくなることも示した.この主張を示すことは20年ほどの間,未解決であった.これらの研究成果を記した論文は既に当該分野における一流の学術誌であるGeometric and Functional Analysisにアクセプトされて掲載予定となっている.ただし,まだ掲載年が未定であるため,後の「論文発表」の項目には記載しない.掲載年が決まれば,来年以降の報告書に記載したい.さらに,私は「ポテンシャル付き平均次元」という概念を導入し,これに対しても類似の二重変分原理を示した.これは,力学系理論において従来知られていた「圧力に対する変分原理」の平均次元理論版になっている.この結果を記した論文は現在,学術誌に投稿中である.上記で記した二重変分原理は真に新しいアイデアであり,またその過程で証明した,「極小力学系に対して,その上距離平均次元は適切な距離関数に対して平均次元に等しくなる」という主張は20年来の未解決問題の解決であった.論文が既に一流誌Geometric and Functional Analysisにアクセプトされていることからも,この成果が大きいものであることが認められていると考えてよいであろう.当初の計画以上の進展であると言って問題ないと考える.上記で記した二重変分原理を,グロモフが提案した幾何学から現れる具体的な無限次元力学系に適応してみる研究をまず行う必要がある.これによって,二重変分原理の重要性をより広く示すことができるようになるだろう.また,その過程で平均次元の具体的計算法の進展にも挑戦していきたい.一方で,平均次元理論と情報理論・通信理論とのつながり自体もさらに掘り下げる必要がある.特に当該研究課題の目標の一つである,力学系の埋め込み問題に対して情報理論・通信理論のアイデアをさらに適応して研究を進展させていきたい.当該研究課題は力学系が平均的にいくつのパラメータを持つかを表す量である平均次元を研究することを目的としたものであった.この一年で,平均次元理論とレート歪み理論(という情報理論の一分野,情報の損失を許した情報圧縮の手法を研究するもの)との関連性について非常に大きな進展があった.極小な力学系に対して,その平均次元をレート歪み次元という情報理論の量を用いて表す公式を確立した.この公式は力学系のエントロピーの理論において知られている変分原理と呼ばれるものの平均次元理論版になっている.しかも,エントロピー理論において知られていることを単に平均次元に置き換えたというものではない.エントロピー理論における変分原理はある種の最大化問題として定式化されるが,平均次元に対する変分原理はミニマックス問題として定式化される.(二重変分原理と名付けた.)また,その二重変分原理を確立する過程で,極小力学系の上距離平均次元が適切な距離関数に対して平均次元と等しくなることも示した.この主張を示すことは20年ほどの間,未解決であった.これらの研究成果を記した論文は既に当該分野における一流の学術誌であるGeometric and Functional Analysisにアクセプトされて掲載予定となっている.ただし,まだ掲載年が未定であるため,後の「論文発表」の項目には記載しない.掲載年が決まれば,来年以降の報告書に記載したい.さらに,私は「ポテンシャル付き平均次元」という概念を導入し,これに対しても類似の二重変分原理を示した.これは,力学系理論において従来知られていた「圧力に対する変分原理」の平均次元理論版になっている.この結果を記した論文は現在,学術誌に投稿中である.上記で記した二重変分原理は真に新しいアイデアであり,またその過程で証明した,「極小力学系に対して,その上距離平均次元は適切な距離関数に対して平均次元に等しくなる」という主張は20年来の未解決問題の解決であった.論文が既に一流誌Geometric and Functional Analysisにアクセプトされていることからも,この成果が大きいものであることが認められていると考えてよいであろう.当初の計画以上の進展であると言って問題ないと考える.上記で記した二重変分原理を,グロモフが提案した幾何学から現れる具体的な無限次元力学系に適応してみる研究をまず行う必要がある.これによって,二重変分原理の重要性をより広く示すことができるようになるだろう.また,その過程で平均次元の具体的計算法の進展にも挑戦していきたい.一方で,平均次元理論と情報理論・通信理論とのつながり自体もさらに掘り下げる必要がある.

特に当該研究課題の目標の一つである,力学系の埋め込み問題に対して情報理論・通信理論のアイデアをさらに適応して研究を進展させていきたい.当初の予定では,国外の共同研究者との研究打ち合わせのために旅費が相当額必要と思われていたが,共同研究者の都合が悪くなったため,海外出張を取りやめた.(ただ,スカイプ等を利用することで,研究の進展は何とか果たすことができたことは幸いであった.)そのため旅費が予定より少なくなった.ただ,研究は当初の計画を超えて大きく動いており,次年度において,当初の想定より多くの旅費,また文献購入等のための物品費として有効に活用させていただきたいと思っている.