hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
被写体のプライバシを考慮したモバイルカメラによる高自由度映像監視技術に関する研究

本研究の目的は、モバイルカメラと環境設置型カメラを連動させた自由度の高い映像監視システムと、プライバシを考慮しつつ適切な撮影・記録・提示を行う映像メディアの基盤技術を開発することである.具体的には、モバイルカメラと環境設置型監視カメラの特長を融合した撮影システムの開発、プライバシを保護しながら映像情報の記録を行うシステムの構築、プライバシレベルに応じて開示する映像情報を制御する提示方式の構築に関する研究に取り組み、次世代映像監視技術の一方式を実現した.本研究の目的は、モバイルカメラと環境設置型カメラを連動させた自由度の高い映像監視システムと、プライバシを考慮しつつ適切な撮影・記録・提示を行う映像メディアの基盤技術を開発することである.具体的には、モバイルカメラと環境設置型監視カメラの特長を融合した撮影システムの開発、プライバシを保護しながら映像情報の記録を行うシステムの構築、プライバシレベルに応じて開示する映像情報を制御する提示方式の構築に関する研究に取り組み、次世代映像監視技術の一方式を実現した.研究課題の全体の基盤となる、撮影環境の構築に関する研究開発を重点的に行った.環境設置カメラとモバイルカメラの特徴を融合するためには、同一の意味記述が可能な世界を共有する必要がある.両方のカメラを世界座標系でカメラキャリブレーションすることにより、撮影された映像の幾何的情報の共有を可能とする手法を開発した.物体の写りこみサイズの変動に頑健な対応点抽出手法であるSIFT(Scale Invariant Feature)を適用することにより、空間解像度の大きく異なる環境設置カメラとモバイルカメラで撮影された画像が与えられた場合においても、共通に写り込んだ領域の見え方情報を効果的に統合する手法を開発した.広範囲に環境設置カメラを配置し、それらを高速ネットワークで結んだ環境設置カメラ群を構築するために、撮影領域やフレームレートの制御可能な高解像度ギガビットネットワークカメラを導入した.それら多視点カメラで撮影した映像を監視者にわかり易い形態で提示する技術に関する研究を行い、国際学会で発表した.モバイルカメラを持ったユーザに、追加撮影してもらいたい空間を指示する方式の研究開発を行った.撮影空間の"どの領域の見え方情報がどの程度の解像度で獲得されているか"を管理・提示する"見え方情報マネージャ"の実現に取り組んだ.モバイルカメラで撮影した映像上に、環境設置カメラの撮影領域をCG描画することにより、空間中のユーザに、環境設置カメラの撮影範囲・死角を直感的に提示する方式を開発した.今年度は、前年度構築した撮影システムを用いて、撮影空間の3次元構造と被写体の認識処理の研究を推進した.自由視点映像生成を目的として撮影された多視点映像と異なり、本研究で入力として与えられる多視点映像は、監視が主目的のため、同一空間を重複して撮影している状況は稀である.このような撮影条件下においても一応の検出処理を行い、視点数の増加に伴い検出精度が向上する3次元情報推定手法を開発した.この手法を用いて撮影空間に入った人物の身長を測定することにより、空間の異常検知を行う.環境設置型カメラで撮影された映像中に異常が検知された場合、近くにいるモバイルカメラを所持したユーザに、より詳細(高解像度)な画像を撮影するように依頼が送信される.その際、環境設置型カメラで撮影した画像を一緒に送信することにより、ユーザは空間中の何処を撮影すれば良いのかを瞬時に理解することができる.ユーザによって撮影された高解像度度画像はシステムに送信され、より詳細な識別処理が実行される.前年度の取り組みにより獲得されるカメラパラメータを用いることにより、識別処理の精度向上を実現する.被写体の識別情報を獲得するために、環境設置型・モバイルカメラ、双方で撮影された見え方情報を相補的に用いた識別処理を目的とした研究を行い、撮影空間の状況を的確に理解する方法の開発を進めた.環境設置型カメラとモバイルカメラという、撮影パラメータ値が大きく異なる映像を効果的に組み合わせ、互いの長短所を補い合う画像認識方式を提案した.計算機による認識精度と撮影映像の解像度との関係を調査するために、PTZ(パン・チルト・ズーム)制御が可能な高解像度(HD)カメラを設備備品として導入した.本年度は、被写体と映像視聴者の社会的関係(家族・友人・知人・労使・監視業務など)などから、プライバシ情報の開示レベルを判断し、映像提示を行うシステムの研究を行った.被写体の識別処理については、幼稚園のような小さな子供が生活する空間を撮影対象とし、その見守りを目的として設置された環境カメラ映像を用いて、撮影空間への不審者の侵入を検知し、近くに存在する撮影協力者が、携帯するモバイルカメラを用いて人物識別に足る解像度の画像を撮影し、人物識別の推定精度を向上させる方式を提案し、実際に携帯電話程度の大きさの試作品を用いた実証実験を行った.また逆に、モバイルカメラで撮影した画像から人物顔の画像特徴量を安定に抽出し、それら用いて、同一人物が環境カメラ中に写り込んだ映像を探索する人探しシステムの研究開発も実施した.環境カメラとモバイルカメラの機能を相補的に利用する方式として、映像監視の新しいスタイルを提案することができた.プライバシレベルを維持した映像の生成・提示を行うシステムの開発としては、これまで取り組んできた、環境カメラ映像の画像特徴量を用いたモバイルカメラのキャリブレーション手法を応用した複合現実感提示システムを開発した.撮影画像中においてプライバシ情報を有する可能性がある領域については、複合現実感技術を用いて見え方情報を変化せることにより、プライバシレベルを制御する.実際に、不特定多数が出入りする屋外空間において撮影実験を行い、提案手法の実用性・頑健性の高さを確認することができた.
構造―機能相関からみる発生メカニズムーーー神経軸索形成をモデルとして

ショウジョウバエのキノコ体の内在神経Kenyon細胞の軸索伸張、分岐に働く2つの新規遺伝子についての機能解析を行った。(1)アクチン鎖の再構成に働くCoffilinはSlingshotによって脱リン酸化されることにより活性化され、LIMキナーゼにリン酸化されることによって不活化される。この文脈の中で、SickieはCoffilinを活性化することを多重変異を用いた実験により示した。Development誌に発表した。(1)ショウジョウバエ嗅覚記憶中枢キノコ体(3次神経)の神経軸索伸長に必須であるSickieは、アクチン結合性のCHドメインを持ち、F-actinに富む新生神経の軸索で顕著に発現している。細胞骨格再編成のスイッチであるRac、アクチン脱重合実行因子Cofilin、Cofilinの活性化因子Slingshotと、Sickieが遺伝学的に相互作用する結果を得たため、変異体においてF-actinの性状を解析した。MARCM法によりコントロールと変異体の神経を同一個体内に誘導することで、組織染色のシグナルの定量的解析が可能となった。sickie、slingshot変異体、LIMK強制発現変異体のキノコ体神経軸索束では、F-actinの総シグナル強度が各々の比較対象の神経軸索束よりも有意に高いことが明らかになった。また、LIMK強制発現変異体の軸索伸長異常はSickiewT、Rac1^<Y40C>またはSlingshot^<WT>の強制発現により抑制されたが、sickie-RNA,iの誘導によりこれらの抑制効果は阻害され、異常なF-actinも同時に観察された。以上の結果より、SickieはRac/Slingshot/Cofilin経路を仲介することでF-actinの再編成を正に制御し、軸索伸長を担うことが明らかなった。(2)キノコ体形成異常スクリーニングで得たDip2遺伝子の解析を行なった。Dip2変異では軸索走行に異常が観察される。データベース上では核内因子に分類されているが、抗体染色により膜近傍に局在していることが示唆されたので、局在を支配しているドメインの同定を試みた。また、マイクロアレイ法を用いて、Dip2変異において発現が変化する遺伝子を同定し、それらの遺伝子との相互作用を遺伝学的に解析する準備を行なった。さらに、Dip2と結合する因子の生化学的な探索も行ない、機能解析を進めている。アクチン鎖の再構成に働くCoffilinはSlingshotによって脱リン酸化されることにより活性化され、LIMキナーゼにリン酸化されることによって不活化される。SickieはSlingshotを活性化することによりCoffilinを活性化している。ウエスタンブロッティングによりSickieの変異ではリン酸化Coffilinの量が増加していることを観察、生化学的なデータを加えることができた。論文投稿中。[2]キノコ体(mushroom body)神経軸索の走行、分枝を制御するメカニズムの解明RNA干渉法による機能スクリーニングを行い、DIP2を得た。DIP2ノックダウン変異ではα/β神経の遠近軸に沿った走行をする軸索が背腹軸に沿って伸長する。また、軸索の分枝にも異常が観察される。(1)α/βニューロンを特異的にラベルするc739-GAL4を用いてレスキュー実験を行った結果、表現型がほぼ完全にレスキューされたことからDIP2は細胞自律的に機能することがわかった。また、DIP2の各機能ドメインを欠失したコンストラクトを作製し、DIP2変異体バックグラウンドで過剰発現させた所、AMP合成酵素ドメインを欠いたDIP2では表現型をレスキューする事が出来なかったことからこのドメインの重要性が明らかになった。(2)タグを付けたDIP2を培養細胞で発現し、DIP2に結合する蛋白質を質量分析機を用いて同定した。(3)DIP2の上流・下流因子を探索するため、既知の軸索誘導・軸索枝形成関連因子とDIP2の遺伝学的相互作用を確認した。その結果、Wnt5との相互作用が確認された。Wnt5はPCP因子との相互作用によってキノコ体の発生に関与している事が知られているが、PCP因子とDIP2の間には遺伝学的相互作用を認める事が出来なかった。この結果は、DIP2とWnt5の相互作用はPCP因子非依存的である可能性を強く示唆している。この文脈の中で、SickieはSlingshotを活性化することによりCoffilinを活性化することを多重変異を用いた実験により示した。またSickieの変異ではリン酸化Coffilinの比率が増加していることを生化学的に示した。

DIP2と相互作用をする因子を探索する為、DIP2を過剰発現した際の表現型と類似した表現型を示すc-jun N terminal kinase(JNK)とDIP2の相互作用の解明を行い、両者が少なくとも部分的には共通の信号伝達系で機能していることを示した。(1)昨年度までの研究によって、glaikitがDIP2の有力な下流因子として同定された。さらに、DIP2、glaikitと相互作用する因子を探索した結果、crumbsと遺伝学的相互作用が確認された。crumbsは上皮細胞において頂端部の決定因子として機能することが知られており、crumbsはキノコ体神経の成長円錐内の極性決定に関与している可能性が考えられる。(2)DIP2変異体においてキノコ体神経以外に楕円体の形態異常が確認された。中枢神経系全体で発現誘導する事が知られているelav-GAL4を用いてDIP2をレスキューした所、構造異常が回復したことからDIP2は楕円体の発生機構にも必要であることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。生物学生物科学発生生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。SickieおよびDip2の機能解析が進んでいる。Sickieに関しては、概ね解析が終わり、投稿原稿の作成中である。Sickieの生化学的な解析を目指したが、変異でホモ接合致死になるような遺伝子を生化学解析に供するのは難しかった。リン酸化コフィリンに対するリン酸化特異抗体はウエスタンブロッティングに使用することができ、Sickieの機能を生化学的な側面から示すことができた。一方、非リン酸化コフィリンを特異的に検出する抗体は明瞭なシグナルを与えなかったので、リン酸化と非リン酸化コフィリンの存在比で、活性を推測することができなかった。後者については他のソースもあるためそれを用いて再度試みる。本研究で、アクチンの状態や、コフィリンのリン酸化状態を個体の中で観察することができたことには一定の評価が与えられてもよいかと思うが、そのような微妙な差を質量分析などの手法でより定量的に示す手法の開発が必要であることを感じた。また、固定した標本ではなく、生体のリアルタイムイメージングで検出できれば、記憶痕跡の解明にも寄与する可能性があり、近い将来実現したいものである。DIP2に結合する蛋白質を同定するためにタグを付けたDIP2を用いてプルダウンアッセイを行い、質量分析器による解析に、ほぼ1年をかけた。当初、ショウジョウバエ個体での発現を試みたが、回収された蛋白質は解析するには微量であったため、培養細胞で発現させた標品を用いざるをえなかった。そのため得られたデータは必ずしも最良のものではないかもしれないが、本研究室の技術では極微量蛋白質の解析は難しい。そのために、DIP2変異と野生型とのトランスクリプトーム解析で得られた遺伝子の機能解析も行う。予備的な実験では、当該遺伝子の獲得形質変異はDIP2変異で増強される。その遺伝子の機能
ゲート電界による鉄酸化物薄膜の酸化状態制御と相変化デバイス機能の開拓

次世代エレクトロニクスの要素技術として、遷移金属酸化物の電界物性制御が盛んに研究されている。本研究では、イオン液体を用いた電気二重層トランジスタ構造において発現する酸化還元反応に着目し、そのチャネルとなる酸化物薄膜の作製と特性の評価に取り組んだ。反応性スパッタリング法により、様々なルチル型酸化物の薄膜を合成することに成功した。また、固体電解質薄膜をゲート絶縁体に用いた三端子素子の作製プロセスを確立した。金属酸化物中で電子集団が創り出す多彩な相(電子相)を電界で制御するデバイス技術とその学理の構築を目指している。電界効果トランジスタ構造をベースに、イオン液体や固体電界質をゲート誘電体に用いたデバイスを作製し、電界による電気・磁気特性の制御に取り組む。研究代表者の異動に伴い、アクセスできる実験装置に変更が生じたため、初年度はデバイス作製に必要な製膜装置の導入・整備、研究対象となる物質の製膜およびデバイス加工条件の調査を中心に進めた。具体的成果を以下に示す。1.酸化物単結晶薄膜の合成:ペロブスカイト型、ルチル型の酸化物を中心に、トランジスタのチャネルとなる物質の薄膜をパルスレーザー堆積法により作製した。X線回折や原子間力顕微鏡による表面観察などを通して、製膜条件を最適化した。絶縁体金属転移を示す物質において、電気輸送特性の膜厚依存性から、チャネルに適した膜厚を決定し、メタルマスクを用いたプロトタイプデバイスの作製と評価を行った。2.電界効果トランジスタ構造の作製と評価ゲート電極に用いるPtを製膜可能なRFスパッタ装置を導入した。酸化物誘電体を用いてPtを電極としたキャパシタ構造を作製し、酸化物層への製膜ダメージが小さいスパッタ条件を決定した。フォトリソグラフィーおよびArイオンミリング装置を用い、1で作製した酸化物薄膜を用いて数十数百マイクロメートルスケールへの加工を行った。ミリングにより膜および基板表面に生じる酸素欠損を補修するアニール処理を検討し、デバイス作製に必要な一連のプロセスを確立した。プロジェクト前半で達成すべき、製膜およびデバイス加工条件の確立に成功しているため。本年度は、酸化物電気二重層トランジスタの特性評価に加え、新たに酸素イオン導電体の成膜を実施した。1.Sn酸化物電気二重層トランジスタの作製と評価:前年度に整備したプロセスを用い、高い電子移動度を示すペロブスカイト型Sn酸化物の電気二重層トランジスタを作製した。作製したデバイスは、ゲート電界の印加に伴い可逆な電流変化(揮発的)を示したことから、同物質系では静電キャリア注入が優先的に生じることを明らかにした。トランジスタ特性の温度依存性から、高密度キャリア蓄積状態においてチャネル表面が金属化していることを明らかにした。2.酸素イオン導電体の成膜:電界印加により酸素イオンの出し入れが可能な酸素イオン導電体を用いた酸化物および金属の酸化状態制御が最近注目を集めている。希土類酸化物のターゲットをスパークプラズマ焼結法により作製し、パルスレーザー堆積法による成膜条件を調査した。また、スパッタ装置に基板加熱機構を導入し、金属ターゲットからの反応性スパッタによる成膜を試みた。一部の素子では、電界印加により酸化物チャネルの電気伝導が不揮発的に変化することを確認しており、酸素イオン伝導による界面酸化還元を示唆する結果が得られている。静電キャリア注入型ではあるものの、新たな酸化物系において、電気二重層トランジスタの作製と動作に成功しているため。これまでの研究期間において、電界効果トランジスタを基本構造とする三端子素子の開発を進めてきた。プロジェクト最終年度である本年度は、イオン液体を用いた電気二重層トランジスタおよび酸素イオン導電体を用いた素子の特性評価を目的とした。後者については、チャネル候補となる物質の薄膜化に時間を費やし、素子特性評価には至らなかったが、薄膜合成の観点において進展が得られた。具体的成果を以下に述べる。1.電気二重層トランジスタの温度特性評価:Sn系酸化物を中心に、イオン液体の電気二重層による薄膜表面の酸化状態変化を様々なゲート電界および温度条件において試みた。調べた範囲では、ゲート電界によるチャネル伝導の変化は静電キャリア蓄積由来と結論され、酸化還元の寄与は認められなかった。これまでの実験結果から、酸化還元制御型素子のチャネルとしては、典型金属酸化物よりも遷移金属酸化物の方が適していることが示唆された。2.ルチル型酸化物の薄膜合成:金属絶縁体転移物質であるVO2を代表とするルチル型遷移金属酸化物は多様な物性を示すことが知られている。4価の金属イオンとしてTi4+,Ru4+, Ir4+などが安定である一方、Nb4+, Ta4+, Mo4+, W4+など準安定な価数をもつイオンから成るルチル型酸化物も存在する。本研究では、スパッタ法を用い、各成膜パラメータと薄膜相の対応関係を系統的に調査し(X線回折による構造評価およびX線光電子分光による電子状態評価)、NbO2を始めとするルチル型酸化物の薄膜安定化条件を明らかにした。

次世代エレクトロニクスの要素技術として、遷移金属酸化物の電界物性制御が盛んに研究されている。本研究では、イオン液体を用いた電気二重層トランジスタ構造において発現する酸化還元反応に着目し、そのチャネルとなる酸化物薄膜の作製と特性の評価に取り組んだ。反応性スパッタリング法により、様々なルチル型酸化物の薄膜を合成することに成功した。また、固体電解質薄膜をゲート絶縁体に用いた三端子素子の作製プロセスを確立した。次年度以降も薄膜合成とデバイス作製・評価を相補的に進め、トランジスタ特性の評価から物質・デバイス構造の設計にフィードバックをかける。特に、半導体ヘテロ接合の概念を取り入れた薄膜積層構造により、酸化還元あるいは静電キャリアドーピングによる物性変調が増強されるデバイスの実現に取り組む。当初予定したFe酸化物以外にも有望な系があれば積極的にデバイスへと展開する。イオン液体を用いた電気二重層トランジスタに加え、酸素イオン導電体をゲート絶縁体に用いた素子を作製し、酸化還元制御を検証する。29年度が最終年度であるため、記入しない。酸化物エレクトロニクス29年度が最終年度であるため、記入しない。
化学物質によりDNAメチレーション変化が誘発されるメカニズムの解明

化学物質曝露でDNAメチレーション変化が誘発されるメカニズムの解明するため、C57BL/6系マウスの新生仔期に3μg/mouse/dayのスケジュールでdiethylstilbestrol(DES)を生後1日目から5日目まで5日間投与し、5日齢、14日齢、30日齢で精巣上体(雄)または子宮(雌)を採取した。30日齢での子宮におけるDNAメチル化酵素(Dmnt1,Dmnt3a, Dmnt3b)の発現を調べたところ、DESを登用したマウスでは5日齢、14日齢でこれら酵素のmRNA量が減少し、30日齢では両者に差は見られなくなった。全ゲノムからDNAメチレーションが変化する遺伝子をRestriction Landmark Genomic Scanning(RLGS)法で検出したところ、精巣上体では7ヵ所、子宮では11ヶ所、DNAメチレーションが変化する部位が見出された。これら部位のDNAメチレーションの変化は、投与されたDESの濃度によりメチレーションが変化するパターンがいくつかあることがわかった。精巣上体の4ヵ所と子宮の3ヶ所の遺伝子をクローニングした。精巣上体から得た遺伝子はすべてCpGアイランドの条件に合致する部位のDNAメチレーションが変化していたが、子宮から得た遺伝子はCpGアイランドの部位ではなかった。これら遺伝子と相互作用するタンパク質をクロマチン免疫沈降法で得ようとしたが、うまくいかなかった。本研究の結果、内分泌撹乱物質が単に内分泌作用の撹乱や遺伝子発現の撹乱を引き起こすだけであれば一過的な影響で済むが、変異原性が弱いか有しないこれら物質でもエピジェネティックな変化を引き起こすことが明らかとなった。おそらくエピジェネティックな変化が長期影響や晩発影響の原因となっていると考えられることから、今後は化学物質の有する「エピジェネティック変異原性」にも注意を払う必要があるということが明らかとなった。DNAメチレーション変化の基礎的データを得る目的で、C57BL/6系マウス新生仔に生後1日目から5日目まで3μg/mouse/dayのスケジュールでdiethylstilbestrol(DES)を投与し、5日齢、14日齢、30日齢での子宮におけるDNAメチル化酵素(Dmnt1,Dmnt3a,Dmnt3b)の発現を調べた。その結果、DESを登用したマウスでは5日齢、14日齢でこれら酵素のmRNA量が減少し、30日齢では両者に差は見られなくなった。これと並行して、DES投与した30日令マウスとしなかった30日令マウスから精巣上体を採取し、Restriction Landmark Genomics Scanning(RLGS)法で同定したDNAメチル化が異なる子宮遺伝子について、メチル化部位(NotI部位)をはさんだPCR法を用いてゲノムDNAのメチル化を定量したところ、DES投与で有意にDNAメチル化の程度が低下していた。RLGS法とは別にmethylated CpG island amplification-representationaldifference analysis(MCA-RDA)でDNAメチル化が変化している遺伝子のクローニングを進めているが、まだ両者で違いのある遺伝子の同定には至っていない。また、次年度への準備として精巣状態由来クロマチンをクロマチン免疫沈降法(ChIP)を適用するための条件検討を行った。化学物質曝露でDNAメチレーション変化が誘発されるメカニズムの解明するため、C57BL/6系マウスの新生仔期に3μg/mouse/dayのスケジュールでdiethylstilbestrol(DES)を生後1日目から5日目まで5日間投与し、30日齢で精巣上体(雄)または子宮(雌)を採取した。

全ゲノムからDNAメチレーションが変化する遺伝子をRestriction Landmark Genomic Scanning(RLGS)法で検出したところ、精巣上体では1ヶ所のメチル化スポットと6ヶ所の脱メチル化スポットが、子宮では5ヶ所のメチル化スポットと6ヶ所の脱メチル化スポットが検出された。これら部位のDNAメチレーションの変化は、投与されたDESの濃度によりメチレーションが変化するパターンがいくつかあることがわかった。精巣上体の4ヵ所と子宮の3ヶ所の遺伝子をクローニングした。精巣上体から得た遺伝子はすべてCpGアイランドの条件に合致する部位のDNAメチレーションが変化していたが、子宮から得た遺伝子はCpGアイランドの部位ではなかった。これら遺伝子と相互作用するタンパク質をクロマチン免疫沈降法で得ようとしたが、うまくいかなかった。本研究の結果、内分泌撹乱物質が単に内分泌作用の撹乱や遺伝子発現の撹乱を引き起こすだけであれば一過的な影響で済むが、変異原性が弱いか有しないこれら物質でもエピジェネティックな変化を引き起こすことが明らかとなった。おそらくエピジェネティックな変化が長期影響や晩発影響の原因となっていると考えられることから、今後は化学物質の有する「エピジェネティック変異原性」にも注意を払う必要があるということが明らかとなった。
Resonance特性の分子メカニズムと機能的意義の解析

脳内のある種の神経細胞には、サイン波状の周期的膜電位オシレーションを示す特徴があり、信号処理などに重要な関与をしていると考えられている。オシレーションの発現には細胞膜のイオンチャネルが必須と考えられているが、関与するイオンチャネルの種類や機能については不明な点が多かった。平成28年度の研究において、研究代表者らはオシレーションの発現に必須な要素と考えられている細胞膜の電気的特性である「resonance特性」に関与するイオンチャネルを解析した。延髄にある下オリーブ核の神経細胞から、ホールセル法で電気記録を行った。その結果、神経細胞膜のresonance特性にhyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gatedchannel 1(HCN1)と、電位依存性Ca2+チャネルの一種であるCav3.1チャネルが共同的に働くことが必須であることを明らかにした。Resonance特性の発現における両者の機能的役割は異なっており、HCN1はResonance特性の発現にダイレクトに関与するのに対し、Cav3.1はHCN1が作り出した膜電位変化を増強する作用があることが分かった。また、これらの分子は下オリーブ核神経細胞の樹状突起上にクラスター状に分布するが、両者の分布はお互い重ならないことも分かった。これらの成果をCell Reports誌にて発表した。研究成果び一部をCell Reports誌に発表した。平成28年度までの解析から、神経細胞のResonance特性における電位依存性K+チャネルの関与を示唆する結果が得られている。電気生理学的なイオンチャネルの特性の解析、特異的抗体による形態学的な解析、候補遺伝子の組み換えマウスの作成を進め、電位依存性K+チャネルのresonance特性における機能的な意義を明らかにする。
筋小胞体マイクロドメイン脱リン酸化調節異常を標的にした心不全治療法の開発

心不全においては,心筋細胞の筋小胞体(Sarcoplasmic Reticulum : SR)のCa^<2+>循環が低下し,心不全悪化の原因となることが知られている.我々は, SRに多く分布するPP1を標的とした心不全誘導型shRNA発現アデノ随伴ウイルス(Adeno-associated virus-9 : AAV9)による治療が心不全進行を抑制するかどうか検討した. AAV9ベクターによる心臓選択的かつ心不全特異的なPP1 shRNA導入は心機能を改善させ,左室リモデリングを抑制した.PP1は心不全のCa^<2+>循環改善治療の標的として有望である.心不全においては,心筋細胞の筋小胞体(Sarcoplasmic Reticulum : SR)のCa^<2+>循環が低下し,心不全悪化の原因となることが知られている.我々は, SRに多く分布するPP1を標的とした心不全誘導型shRNA発現アデノ随伴ウイルス(Adeno-associated virus-9 : AAV9)による治療が心不全進行を抑制するかどうか検討した. AAV9ベクターによる心臓選択的かつ心不全特異的なPP1 shRNA導入は心機能を改善させ,左室リモデリングを抑制した.PP1は心不全のCa^<2+>循環改善治療の標的として有望である.我々は、従来より、心不全において蛋白ホスファターゼ1の細胞内活性の異常な上昇が起こっており、そのために心筋細胞内Ca2+ハンドリングが低下していることを報告してきた。本年度の研究では、それら研究結果をふまえ、以下の点を明らかにすべく、実験を行った。1, PP1・左室心筋特異的KOモデルを使って、心筋内のPP1・抑制が心不全進行に予防的に働くかどうか検討する。すでにノックアウトコンストラクトからES細胞からへの遺伝子改変コンストラクト注入が完了し、変異Flox遺伝子を有するマウスの作成を行っていたが、継代可能な生殖細胞への遺伝子変異導入が確認された。現在、Flox/+マウスと心筋特異的PromoterCre-recombinase発現マウスの掛け合わせを行っており、心臓特異的PP1β欠損マウス完成を待つのみである。また、心不全モデルマウス(MLPKO)にAdenoassociated virus 9でPP1β-short-hairpin(sh)RNA導入ベクターを静注で導入し、3ヶ月間で心不全進行がどのように変化するか、検討を行った。このAAV9ベクターを使った遺伝子導入実験では、LacZ発現で評価したところ、静注による全身投与にもかかわらず、極めて高い効率で、かっ、左室全体に均-な外来遺伝子の発現が確認できた。PP1β-shRNA導入群は、対照群に比べ有意に左室収縮性(EF)が改善し(心エコーで評価)、3ヶ月目に行った左室内圧測定では、明らかな心室拡張期特性(LV-dP/dt, tau)の改善がみられた。収縮性の指標であるLV maxdP/dtも、改善傾向がみられた。心不全では病態の進行に伴って、PP1βの発現レベルが上昇してくること、またそれに伴って、PLNリン酸化低下、筋小胞体Ca2+循環機能の低下などがみられることから、PP1βの特異的な機能抑制は新しい心不全治療として有効である可能性があると考えられた。我々は、従来より、心不全において蛋白ホスファターゼ1の細胞内活性の異常な上昇が起こっており、そのために心筋細胞内Ca2+ハンドリングが低下していることを報告してきた。1,PP1・左室心筋特異的KOモデルを使って、心筋内のPP1b抑制が心不全進行に予防的に働くかどうか検討する。現在、Flox/+マウスと心筋特異的PromoterCre-recombinase発現マウスの掛け合わせを行っており、心臓特異的PP1b欠損マウス完成を待つのみである。ただ、問題点として、現在までにFlox/Floxマウスの産子が得られておらず、ノックアウトコンストラクトの影響によりHomogygoteが作れなくなる可能性も残存している。もし心臓特異的ノックアウトマウスの作成に成功しないようなら、AAVベクターに導入したPPP1CBのshRNA遺伝子抑制系のデータを使って、心不全時のPP1b機能について解析することになる。これに関連して、心不全モデルマウス(MLPKO)にAdenoassociated virus 9でPP1β-short-hairpin (sh) RNA導入ベクターを静注で導入し、3ヶ月間で心不全進行がどのように変化するか、検討を行った。このAAV9ベクターを使った遺伝子導入実験では、LacZ発現で評価したところ、静注による全身投与にもかかわらず、極めて高い効率で、かつ、左室全体に均一な外来遺伝子の発現が確認できた。PP1β-shRNA導入群は、対照群に比べ有意に左室収縮性(EF)が改善し(心エコーで評価)、3ヶ月目に行った左室内圧測定では、明らかな心室拡張期特性(LV-dP/dt,tau)の改善がみられた。

心不全では病態の進行に伴って、PP1βの発現レベルが上昇してくること、またそれに伴って、PLNリン酸化低下、筋小胞体Ca2+循環機能の低下などがみられることから、PP1βの特異的な機能抑制は新しい心不全治療として有効である可能性があると考えられた。我々は、従来より、心不全において蛋白ホスファターゼ1の細胞内活性の異常な上昇が起こっており、そのために心筋細胞内Ca2+ハンドリングが低下していることを報告してきた。本年度の研究では、それら研究結果をふまえ、以下の点を明らかにすべく、実験を行った。1, PPlb左室心筋特異的KOモデルを使って、心筋内のPPlb抑制が心不全進行に予防的に働くかどうか検討する。PPlb心臓特異的KOマウスはHomozygoteが得られず、ノックアウトコンストラクトの影響が考えられた。HeterozygoteにCreマウスを掛け合わせた、実験を行っていく予定であるが、交付期間内には実験が終了しなかった。PPlbの生体内心筋における影響、不全心筋におけるPPlb発現抑制効果について、AAVベクターに導入したPPPlCBのshRNAを組み込み心不全モデルマウスに遺伝子導入を行った。AAV9ベクターを用いて心臓選択的に遺伝子発現が起こり、心不全状態でのみPPlbshRNAが起こるようにベクター構造にBNPpromoterを組み込んだ。AAV9-BNPベクターは、発現効率評価のためにGFP遺伝子を共発現するようなシステムを用いたが、正常マウス(WT)ではGFPの発現は全く見られず、心不全モデルマウス(MLPKO)マウスの心機能が低下した週齢でのみ、GFPの発現が確認できた。PPlβ-shRNA導入群は、対照群に比べ有意に左室収縮性(EF)が改善し(心エコーで評価)、3ヶ月目に行った左室内圧測定では、明らかな心室拡張期特性(LV -dP/dt, tau)の改善がみられた。収縮性の指標であるLV maxdP/dtも、改善傾向がみられた。PPlbshRNA治療群では、BNPmRNA発現の有意な低下、心筋間質の綿維化の低下などがみられ、BNP発現制御によるPPlb発現の部分抑制が心不全進行予防に有益である可能性が示唆された。
代謝型グルタミン酸受容体を介した神経可塑性の修飾機構とその生理的意義

記憶・学習に深く関与する海馬では、イオン透過型と代謝型という複数種のグルタミン酸受容体を介してシナプス伝達が行われる。イオン透過型の一つであるNMDA受容体は、シナプス前細胞と後細胞の活動のcoincidence detectorとして、シナプス可塑性や学習行動に重要な役割を担う一方、代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)の役割には未だ不明な点が多い。これまでの研究成果によりLTPの誘導閾値の活動依存的調節が記憶・学習に重要である事が示唆されたので、このLTPの誘導閾値調節の分子機序をmGluRを介したメカニズムを中心に解析を行った。海馬スライスにおいてmGluR刺激によりLTPの誘導閾値が有意に下がることを見出した。mGluR刺激によってLTDが誘導されることは既に昨年報告してあることから、この現象は「LTDが起きると可塑性の誘導閾値が低下し、むしろLTPが誘導され易くなる」という、可塑性が可塑的に調節される(=メタ可塑性)現象にmGluRが関与することを示唆するものである。さらに海馬スライスを用いmGluR刺激により活性化するシグナル系を生化学的手法で解析したところ、NMDARのリン酸化が亢進することを見出した。NMDARサブユニットのリン酸化を阻止した遺伝子改変マウスでは、神経可塑性の誘導閾値調節機能が変化している傾向が見られ、ある種の学習行動にも変化が示された。これらの知見は)mGluR刺激の下流にNMDARのリン酸化があることを示唆し、可塑性誘導閾値調節機構の誘導にはmGluR刺激が、そして発現機構にはNMDARの機能修飾が関与している可能性を示唆するものである。現在はこれらの知見を発展させ、mGluRとNMDARのシグナル系の相互作用の可塑性における役割も合わせて検討することによって、より生理的条件下における可塑性誘導調節の機構解明を目指している。
細胞死誘導受容体を介する細胞内シグナル伝達機構の解析

TRAIL(Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand)によって誘導されるアポトーシス細胞死に対する白血病細胞の感受性と細胞内シグナル伝達機構について検討した。TRAILによる細胞死誘導には、DR5の発現が必要であり、細胞死感受性細胞と耐性細胞いずれの細胞においても、TRAIL刺激によりDR5は細胞内に取り込まれ、FADD分子の会合が見られた。しかし、活性化カスパーゼ-8のFADD分子への会合とその活性化の亢進は、感受性細胞においてのみ認められ、カスパーゼ-8を特異的に抑制するZ-IETDの添加により、カスパーゼ-8の活性化、およびTRAILによるアポトーシス細胞死は完全に抑制された。カスパーゼ-8の活性化抑制分子であるFLICE-inhibitory protein/FLIP分子は、細胞死感受性細胞と耐性細胞のいずれにも発現しており、またTRAIL刺激により、速やかにその発現が低下した。興味あることに、いくつかの白血病細胞株において、蛋白合成阻害剤のcycloheximide処理により、カスパーゼ-8の活性化の増強、あるいは誘導とともに、TRAIL感受性の亢進、耐性の消失が認められた。また、cycloheximideの添加によりX-linked inhibitor of apoptosis protein/XIAP発現の著明な低下が観察され、活性化カスパーゼ-8のFADD分子への会合とその活性化の亢進が見られた。以上の結果より、白血病細胞におけるTRAILに対する耐性は、XIAPを主とするアポトーシス細胞死抑制分子により、カスパーゼ-8の活性化レベルにおいてシグナル伝達経路が阻害されることによることが示唆された。Fasリガンドによるアポトーシス細胞死誘導に対する神経芽腫細胞の感受性について検討した。Fas受容体の発現強度とFasリガンドによる細胞死誘導との間には相関関係は認められなかった。細胞内シグナル伝達分子の検索からは、正常カスパーゼ-8陽性細胞は高感受性であるのに対して、陰性例は耐性を示した。また、分子量の小さなカスパーゼ-8分子(short-form caspase-8)が発現する細胞は低感受性を示した。Fasリガンド刺激によるカスパーゼ-8の活性は、正常カスパーゼ-8分子を持つ細胞にて高い上昇を、short-form caspase-8を発現する細胞では弱い上昇を認めた。このshort-form caspase-8をコードする遺伝子にはエクソン3の欠失が認められ、その結果、2つのdeath effector domain/DEDのうちのひとつが欠損しており、カスパーゼ-8活性の低下に関与していると考えられた。以上の結果より、神経芽細胞におけるFasリガンドに対する感受性は、カスパーゼ-8の発現プロフィールにより決定されていることが示唆された。

白血病細胞におけるTRAIL受容体(DR4、DR5、DcR1、DcR2)、および神経芽腫細胞におけるFas受容体の発現の有無をフローサイトメトリーを用いて確認するとともに、それぞれの腫瘍細胞のTRAlL、Fasリガンド(FasL)添加培養によるアポトーシス細胞死誘導の有無、細胞内シグナル伝達分子(カスパーゼ-3、カスパーゼ-8、カスパーゼ-9、FADD)の発現を検索した。白血病細胞においては、DR4、DR5の発現は検索した細胞の大部分(DR4陽性率:19/25、DR5陽性率:23/25)に認められたが、DcR1、DcR2は陰性であった。TRAILの添加による細胞死誘導は25例中7例に認められ、その全例がDR4、DR5陽性であったが、他の18例はTRAILによる細胞死誘導に耐性を示し、そのうち4例はDR4陰性、2例はDR4、DR5ともに陰性であった。DR4、DR5の発現強度とTRAIL感受性との間には関連性は見いだせなかった。また、TRAIL添加により誘導される細胞死は、Annexin VとPI染色より、アポトーシス細胞死であり、カスパーゼ-8の活性化をともなうことが確認され、細胞死誘導の強さとカスパーゼ-8の活性との間には正の相関関係が見られた。さらに、細胞内シグナル伝達分子であるカスパーゼ-3、カスパーゼ-8、カスパーゼ-9、FADDの発現はTARIL感受性細胞(7例)は全例陽性であった。しかし耐性細胞(18例)では、カスパーゼ-3:3例、カスパーゼ-8:6例・FADD:4例にてそれぞれ陰性であった。次年度においては、白血病細胞におけるTRAIL耐牲化機構をDISC形成の面から検討を加えるとともに、その克服方法について検討する予定である。神経芽腫細胞においては、Fas受容体の発現は全例(21例)陽性であった。しかし、FasLによるアポトーシス細胞死誘導は2例に強く、5例に弱く認められ、他の14例は耐性を示した。また、Fas受容体の発現強度とFasLによるアポトーシス細胞死誘導との間には相関関係は認められなかった。細胞内シグナル伝達分子であるカスパーゼ-3、カスパーゼ-8の発現の有無の検索からは、カスパーゼ-3は全例陽性であったが、カスパーゼ-8は2例陽性、5例に分子量の小さなカスパーゼ-8分子(short-form caspase-8)が陽性、他の14例は陰性であった。このshort-form caspase-8は、C末を認識する抗カスパーゼ-8抗体によるウエスタンブロットでは検出されたが、N末を認識する抗カスパーゼ-8抗体には反応せず、カスパーゼ-8分子のN末領域の構造異常が示唆された。また、FasL刺激によるアポトーシスカスパーゼ-8の活性は、正常カスパーゼ-8分子を持つ細胞にて高い上昇を、short-form caspase-8を発現する細胞では弱い上昇を認めた。次年度においては、カスパーゼ-
マニフォールド法による地盤・岩盤解析手法の研究

本研究は、Shi(1992)によって示されたマニフォールド法の概念を用いて、有限要素法、個別要素法ならびに不連続変形法の経験を基に、新しい解析法の実用化をめざす第一歩としてのプログラム開発と理論の構築を図った。従来、マニフォールド法の具体的な解析例や方法は示されていなかったが、本研究により、次のことが明らかにされた。1.この手法によれば、複雑な形状や移動する境界を持つ連続体や不連続体の解析を容易に行うことができる。2.この手法では、数学メッシュと物理メッシュが独立しているために、数学メッシュは単純な形状(正三角形、正方形、正六面体など)でよく、物理メッシュは解析対象の外形のみが既知であればよい。すなわち、解析対象物体の外形(境界のみ)を定義した上に、単純形状のメッシュ(例えば格子形状)をかぶせて領域を覆えば、後の解析は自動的に有限要素法と同じように実行できる。3.また、トンネルのように後で空間を除去することが容易になる。本研究では、マニフォールド法と有限要素法の類似点の検討に始まり、マニフォールド法の基本概念に沿った有限要素法の修正、数学メッシュと物理メッッシュの取り扱いの吟味(個別要素法、不連続変形法で類似点が見られる)を行い、数学的な検討から具体的なプログラミングへと作業を進めた。そして、有限要素法、個別要素法ならびに不連続変形法との詳細な対比を行った上で基礎理論の構築を行い、応力変形解析のプログラムを開発した。
ソーシャルメディア時代のＷｅｂマーケティング技術に関する基礎的研究

本研究では,ソーシャルメディア時代の企業行動を強力に支援するための情報分析手法の提案,並びにWebマーケティング技術の開発を行った.具体的には,テキスト形式のマーケティング情報の分析手法や,情報推薦技術のための新たなモデルの提案など,Webマーケティングの基礎となる手法やモデルを研究すると共に,実データの適用による評価を行った.また,漸近統計的手法を駆使し,テキストデータの分析手法や情報推薦システムの漸近的最適性についても分析を行った.以上のように,Webマーケティングのための情報分析手法について様々な角度から研究を行い,実事例への適用を通じて、その有効性を検証した.本研究では,情報化社会の到来と伴って劇的に変化を遂げた消費者行動に焦点を当て,ソーシャルメディア時代の企業行動立案を強力に支援するための情報分析手法の開発,並びに情報技術を最大限に活用したWebマーケティング技術を開発すると共に理論的評価を行うことを目的としている。平成24年度は、前年度の研究成果を受け、「テキスト分析に基づくマーケティング情報分析」と「推薦技術を活用したWebマーケティングのための統計モデルの検討」に加え、「ベイズモデルに基づく予測モデル」に焦点を当てて研究を行った。テキストデータ情報の分析技術では、ユーザレビューのようなテキストデータを自動分類する方法を検討すると共に、アイテムの紹介文データの自動評価法の提案を行った。これらの方法では、主としてテキストのような複雑な確率構造を表現できるような確率モデルを用い、高精度の分類が可能となる方法を示した。また、前年度に引き続き、経営工学分野におけるテキストデータの活用事例研究として、ECサイトで用いられるアイテム比較の機能とユーザによる自由記述の評価データの双方を考慮した商品推薦手法の提案を行い、実際のデータに対して適用してその評価を行った。一方、情報推薦の基礎的技術については、様々な確率モデルを用いた協調フィルタリングの方法について継続して研究を行い、精度の高い推薦アルゴリズムの提案を行った。一方、ベイズモデルに基づく予測モデルにおいては、電子的に蓄積される店舗データから予測来店客数を予測するための方法として、事後確率で統計モデルを重み付け平均化して予測に用いるBayesian Model Averagingを導入した方法を検討し、予測精度の向上が可能であることを示した。本研究では,情報化社会の到来と伴って劇的に変化を遂げた消費者行動に焦点を当て,ソーシャルメディア時代の企業行動立案を強力に支援するための情報分析手法の開発,並びに情報技術を最大限に活用したWebマーケティング技術を開発すると共に理論的評価を行うことを目的としている.平成25年度は,本研究課題の最終年度として,これまでの2年間の研究成果を踏まえ,得られた成果を論文としてまとめる作業を推し進めた.これまでの研究の成果はいくつかの査読付き論文にて報告が完了している.また一方で,企業との共同研究により,インターネットサイトの約50万ユーザ,1万アイテム規模の行動履歴データを分析し,ユーザ行動の予測モデルの構築等の試みを行った.また,インターネット上のECサイトにおける顧客の購買履歴データ,閲覧履歴データを分析し,より精度の高い潜在クラスモデルの構築法,並びに予測法について提案を行った.これらの新たに提案したモデルと学習アルゴリズムにより,従来法に比べてより精度の高い予測が可能となり,その結果,個々のユーザ嗜好により適した推薦ロジックの構築が可能になったと考えられる.また,これらの分析技術の基盤技術となると考えられるパターン認識と機械学習の基礎的研究として,ベイジアンネットの混合モデルの提案,ベイズ符号化法によって推定される類似度を活用した著者同定分析,エージェントベースシミュレーションによる推薦システムの評価,二値分類器の組み合わせによるECOC多値分類のリードマラー符号を活用した構成法,欠損値を含むデータのクラスタリングのためのRandom Forestを用いた類似度算出法など,個別の要素技術に関する新たな方法を提案し,その有効性を示している.本研究では,ソーシャルメディア時代の企業行動を強力に支援するための情報分析手法の提案,並びにWebマーケティング技術の開発を行った.具体的には,テキスト形式のマーケティング情報の分析手法や,情報推薦技術のための新たなモデルの提案など,Webマーケティングの基礎となる手法やモデルを研究すると共に,実データの適用による評価を行った.また,漸近統計的手法を駆使し,テキストデータの分析手法や情報推薦システムの漸近的最適性についても分析を行った.以上のように,Webマーケティングのための情報分析手法について様々な角度から研究を行い,実事例への適用を通じて、その有効性を検証した.本研究では,情報化社会の到来と伴って劇的に変化を遂げた消費者行動に焦点を当て,ソーシャルメディア時代の企業行動立案を強力に支援するための情報分析手法の開発,並びに情報技術を最大限に活用したWebマーケティング技術を開発すると共に理論的評価を行うことを目的としている。平成23年度は、特に「テキストデータとして蓄積されるマーケティング情報の分析技術の開発」と「情報検索や情報推薦の技術を活用したWebマーケティングモデルの開発と理論解析」に焦点を当て、個別に分析技術の研究を行った。テキストデータ情報の分析技術では、基礎的な研究として、複数のカテゴリへテキストを分類する多値文書分類問題を二値分類器で解く方法や複数の要素からなるテキストデータの分類を目的とした文書モデルの提案を行い、その評価を行っている。また、経営工学分野におけるテキストデータの活用事例研究として、ECサイトで用いられるアイテム比較の機能とユーザによる自由記述の評価データの双方を考慮した商品推薦手法の提案を行い、実際のデータに対して適用してその評価を行った。また、実企業の業務プロセスで得られる大量のテキスト情報を半自動的に分類整理する方法論の構築を行い、実例を用いた検証により、その有効性を明らかにした。

一方、情報推薦の基礎的技術については、ある種の確率モデルを用いた協調フィルタリングの方法について研究を行い、精度の高い推薦アルゴリズムの提案を行った。また、協調フィルタリングのような経験的方法がうまく働く理由について、理論的な側面から解析を行い、ある種の漸近解析手法を用いて、そのメカニズムを明らかにすることができた。本研究では、1ソーシャルメディア時代の企業行動立案を強力に支援するための情報分析手法の開発,2情報技術を最大限に活用したWebマーケティング技術の開発と評価を目的としているが、本研究では、すでにそれらの基礎となる新たな分析技術やモデルの提案が得られており、その成果は国内学会や国際会議にて発表している。平成23年度の18件の国内学会発表と11件の国際会議での発表成果に加え、平成24年度は13件の国内学会発表と10件の国際会議発表を行った。特に、潜在クラスモデルと呼ばれる複雑な現象を表現可能な統計モデルをベースとし、いくつかの改良モデルの提案や新たな現実問題への適用などを行い、その成果が蓄積されつつある。また、協調フィルタリングの性能解析においても、様々な分析の結果、いくつかの性質が明らかとなっており、今後、研究成果としてまとめる予定である。現在、これらの成果をベースとして、査読付き論文を投稿済みであり、成果発表の状況も良好と考えている。また、平成23年度の成果を投稿した学術論文のうち、すでに3件が論文査読を通過して採択されており、平成25年度中に発行される予定である。本研究では、(1)ソーシャルメディア時代の企業行動立案を強力に支援するための情報分析手法の開発,(2)情報技術を最大限に活用したWebマーケティング技術の開発と評価を目的としているが、本研究では、すでにそれらの基礎となる新たな分析技術やモデルの提案が得られており、その成果は国内学会や国際会議にて発表している。平成23年度は、18件の国内学会発表と11件の国際会議での発表成果を行った。現在、これらの成果をベースとし6件の査読付き論文を投稿済みであり、成果発表の状況も良好と考えている。平成25年度は、研究の成果をまとめ、公表に努めることを主眼におく。平成23年度、平成24年度の研究成果を踏まえ、さらに基礎研究の基盤を固めると共に、応用事例による実践的評価についても検討を進め、積極的な成果の発表を行う予定である。テキスト情報の分析技術や情報推薦アルゴリズムについては、ある程度の下地となる知見が得られており、その延長線上での研究を進めると共に、企業の具体事例についての適用を検討する予定である。特に、近年有効性が指摘されている潜在クラスを持つ統計モデルについて研究を進め、さらに優れた予測モデルを構築すると共に、その性能評価を行う。