hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
選挙制度の評価またはデザインを支援する定量分析法の深化とその実装

選挙制度は社会の重要な仕組みの一つであり,その設計と運用は一票の格差や投票率など関心の高い問題につながっている.本研究では,選挙制度を評価する定量分析法の開発と結果の発信により,次代に向けての選挙制度の議論を的確に支援することを目的とし研究に従事してきた.その結果,定数配分や区割に関するモデル化とその実装,そして,その結果を社会に発信できた.さらに,その技術を活用し,投票区割や投票所配置について実態に即したモデル化も提案し発信した.本研究では,選挙制度を評価する新しい定量分析法の開発と分析結果の発信により,次代へ向けての選挙制度デザインの議論を的確に支援することを目的としている.この目的を具現化する作業として(1)モデル化,(2)分析作業,(3)情報発信の3つを柱とした.この計画概要の下で平成23年度は主に分析作業に必要な基盤データの整備と様々なモデル化の議論を行った.それを受けた平成24年度は,区割画定の見直し作業が行われた衆議院小選挙区制に対する定量化分析を主に実施した.その結果,平成24年度の区割り見直しの議論や衆議院選挙実施を機に再び注目を浴びた一票の格差に係る様々な議論を支援することができた.具体的には,実際の政策となった『0増5減』への限界格差提示と問題点の指摘,衆議院選挙制度見直し案の比較,議席数と格差の定量的な関係の明示などがあげられる.それらの結果は関連する学会(日本選挙学会,日本応用数理学会)などでの研究発表や研究論文などを通じ情報発信も行った.結果的に平成23年度に整備した基盤データとモデルが,平成24年度の分析作業に生かせ,計画通りの研究展開ができていると考える.一方,本研究で探求している区割のモデルから派生し,いくつかの市を題材に投票区の区割画定と投票所の配置についても取り組み,地方部と都市部での問題設定の違いを着目を始めた.また,選挙制度改革の議論に沿い,様々な改革案を評価する手法の開発の議論も始めている.平成25年度以降の研究計画の遂行につなげたい.本研究では,選挙制度を評価する新しい定量分析法の開発と分析結果の発信により,次代へ向けての選挙制度デザインの議論を的確に支援することを目的としている.この目的を具現化する作業として(1)モデル化,(2)分析作業,(3)情報発信の3つを柱とした.この計画概要の下で平成23年度は主に分析作業に必要な基盤データの整備と様々なモデル化の議論を,平成24年度は区割画定の見直し作業が行われた衆議院小選挙区制に対する定量化分析を主に行い衆議院選挙制度の暫定的見直し(たとえば,0増5減政策)の議論を定量的に分析した.そして平成25年度は,まず,従来のモデル化作業の中で課題として明確化した「一票の格差」の議論の中で算出する基となる数値(人口,有権者数,投票者数)の違いに着目し,使用数値の違いが格差縮小の実際の議論にどのような影響をもたらすのかを定量的分析を開始した.次に,本課題にて蓄積している最適化技法を基盤とした定量化技術の応用として,期日前投票所や(当日)投票所の配置,そして,投票区の設定についての数理的な基盤研究も開始した.これらの結果は関連する学会(日本選挙学会,日本オペレーションズ・リサーチ学会)などでの研究発表や研究論文などを通じ情報発信をはじめている.平成23・24年度に整備した基盤データとモデルが,平成25年度の課題遂行に活用し計画通りの研究展開ができていると考える.最後に,本課題での取り組みから得られた知見を三重県明るい選挙促進連合会などでの講演や神奈川県茅ヶ崎市選挙管理委員会との議論を通じ選挙制度を現場で支える層に向けての情報発信も行った.社会への発信も含め,平成26年度以降の研究計画の遂行につながる実績を残した.本研究では,選挙制度を評価する新しい定量分析法の開発と分析結果の発信により,次代へ向けての選挙制度デザインの議論を的確に支援することを目的としている.この目的を具現化する作業として(1)モデル化,(2)分析作業,(3)情報発信の3つを柱とした.この計画概要の下で平成23年度は,衆議院小選挙区制に対する申請者による既存研究を生かし,定量化分析に必要な基礎的データの収集及び整備を主に実施し,加えて,予備的な実験を行った.特に,22年10月に実施された国勢調査の速報値が23年2月に公告され小選挙区の再画定作業が行われる時期を迎えていることから,この再画定に関連する議論を支援する基礎データの整備と基礎的な実験を優先した.その結果,既存研究では得られなかった多くの興味深い知見につながる研究を展開することができた.例えば,2012年時点での小選挙区区割に係る環境は17年に比べ若干改善されている.しかし,許容する一票の格差の目安のひとつとされる2倍を下回る状況にはなっていないなどを定量的に明示することができた.また,それらの結果をまとめ関連する学会などでの研究発表や新聞(北海道新聞,平成23年4月2日)での意見発信などを通じ情報発信につながった.

結果的に24年度以降に予定していた分析や情報発信の一部も実施につながったが,23年度に計画していた基盤データの整備が順調に進んだことにより,今後の本研究の展開の基礎がまずは形成されたと考える.本研究では,選挙制度を評価する新しい定量分析法の開発と分析結果の発信により,次代に向けての選挙制度デザインの議論を的確に支援することを目的としている.この目的を具現化する作業として(1)モデル化,(2)分析作業,(3)情報発信の3つの柱を設けた.この計画概要の中で,前半は2010年実施国勢調査結果を受けての衆議院小選挙区の区割見直しを題材とし,選挙制度改革に対する様々な議論を定量的な観点で支援するモデル開発とその実装による分析,そして,一票の重みの格差の是正に寄与するデータの情報発信を行ってきた.その結果,現実の区割見直しの議論を支援する定量分析の提示や,区割に対する定量評価の実施,そしてそれらの情報発信を行った.また,その中の取り組みのひとつとして平成26年度は,一票の格差の算出に用いられる数値データ(人口,有権者数,投票者数)の違いが格差是正の議論にもたらす影響の明示を行った.また,本研究の中で培った定量化分析手法を,投票区割と投票所の設置に関するデザインに活用する展開にも取り組んだ.これらの結果は関連する学会(日本選挙学会,日本オペレーションズ・リサーチ学会)などでの研究発表など通じても情報発信をしている.最後に,本課題で得られた知見を基に,神奈川県茅ヶ崎市選挙管理委員会との議論,そして,平成27年からは神奈川県明るい選挙推進委員会との議論を通じて選挙制度を現場で支える層に向けての支援や情報発信も行ってきた.本研究では,選挙制度を評価する新しい定量分析法の開発とその分析結果の発信により,次代に向けての選挙制度デザインの議論を的確に支援することを目的としている.この研究目的を具現化する作業として,(1)モデル化,(2)実際の分析,(3)情報発信の3つの柱を設け,研究活動を推進してきた.その結果,まずは,選挙制度を対象としたこれまでの定量化分析手法では主に全体の特徴を把握する統計的な手法が主であったが,本研究により問題を数理モデル化し,最適化手法により極端な状況(制度の限界)を把握し,それと現状を比較することで,現状を定量的に認識するという新たな数理的な手法を数理政治の分野に導入できた.具体的には例えば小選挙区制度での一票の重みの格差の議論における明確な尺度の提供に成功した.次に,ここで得た最適化手法を応用し,市区町村レベルでの選挙運用の場面で発生する投票区割や投票所再配置の問題に対する地域の状況を考慮した数理モデルを提案・実装し,例えば,駐車場を考慮した投票所の見直しや学区を考慮した投票区見直しの考え方などを提示した.さいごに,本研究で得られた知見は関連する学会(日本選挙学会,日本オペレーションズ・リサーチ学会など)での論文・研究発表を通じ情報発信を行った.それに加え,本課題で得た知見を基に,神奈川県茅ケ崎市および三重県四日市市の選挙管理委員会,そして,神奈川県明るい選挙推進委員会などでの議論を通じて選挙制度を現場で支える層に向けての支援や情報発信も積極的に行ってきた.選挙制度は社会の重要な仕組みの一つであり,その設計と運用は一票の格差や投票率など関心の高い問題につながっている.本研究では,選挙制度を評価する定量分析法の開発と結果の発信により,次代に向けての選挙制度の議論を的確に支援することを目的とし研究に従事してきた.その結果,定数配分や区割に関するモデル化とその実装,そして,その結果を社会に発信できた.
唾液中炎症系バイオマーカーを用いたストレス評価

ストレスの管理やストレス関連疾患の予防のために、ストレスの客観的評価が求められている。本研究では、唾液中の炎症系バイオマーカー(インターロイキン6(IL-6)、C反応性蛋白(CRP))によるストレス評価の可能性を検討するために、急性ストレス(暗算・スピーチ課題)・長期的ストレス(2週間の幼稚園実習)事態におけるIL-6・CRP濃度の変動を検討した。IL-6は急性ストレス・長期的ストレスのどちらに対しても上昇を示した。一方で、CRPは急性ストレスに対して一過性の上昇を示したものの、長期的ストレスへの反応は認められなかった。これらのことから、唾液中IL-6はストレス評価に有用であることが示唆された。唾液中のインターロイキン6(IL-6)やC反応性蛋白(CRP)によるストレス評価の可能性を検討するために、平成22年度は急性ストレス事態におけるIL-6・CRP濃度の変動を検討した。52名(男性40名・女性12名)の大学生を対象に急性ストレス負荷として、ストレス課題(スピーチ・暗算)を実施した。ストレス負荷前に2回、負荷中に3回、負荷後に5回の唾液採取を行い、同時に主観的なストレス度もVisual Analogue Scale (VAS)によって測定した。得られた唾液からIL-6・CRP濃度をELISA法によって測定した。統計的分析の結果、主観的なストレス度は課題時に上昇し、急性ストレス負荷の妥当性が確認された。唾液中IL-6・CRP濃度はストレス負荷に対し:濃度が上昇し、IL-6は1時間後も濃度が有意に上昇した状態であった。これらの結果は、両指標がストレスに対して鋭敏に反応することを示しており、かつIL-6については上昇が比較的長い時間にわたって継続することから、フィールド場面での応用可能性も示唆された。唾液中のインターロイキン6(IL-6)やC反応性蛋白(CRP)によるストレス評価の可能性を検討するために、平成23年度は長期的なストレス事態におけるIL-6・CRP濃度の変動を検討した。長期的ストレス事態として2週間の教育実習(幼稚園実習)に注目し、実習に参加する女子学生13名を対象に、2週間の実習期間の前後に唾液を採取させた。採取ポイントは実習開始2週間前、開始1週間目、2週間目、実習終了数日後とし、各ポイントについて、朝(起床直後、起床30分後)と夜(就寝前)に各対象者が自身での自宅で唾液を採取する手続きとした。唾液検体は冷凍状態で回収し、唾液からIL-6、CRP濃度の測定を行った。また主観的なストレス度を日本語版自覚ストレス尺度(Perceived Stress Scale:PSS)を利用して測定した。分散分析の結果、主観的なストレス度(PSS得点)は実習中に高い傾向が認められた。IL-6、CRPについては、両マーカーともに、起床時に高い濃度を示した。また、IL-6は実習期間中(実習1週目)に有意に高い値を示した。一方でCRPは、実習期間を通じて、有意な変化を示さなかった。1年目の結果とあわせて考えると、IL-6は急性ストレスに対する反応が比較的長く続き、また、長期的なストレス状況においても上昇が認められたことから、個人のストレス状態を比較的捉えやすい指標であることがわかった。CRPはストレスに対する反応性は一過性であり、長期的なストレス状況においては上昇が認められなかったため、ストレスの評価という目的においては有用でない可能性が示された。
イギリスにおける田園空間の公共化過程-田園アクセス権の成立過程を中心に-

テーマに係わる史料・データ収集を主として以下の2カ所で行った。イギリスにおける田園アクセス団体の歴史資料:イギリスにおける田園アクセス運動をリードしてきたフットパス保全協会(現、オープン・スペース協会)の機関誌など主要出版物、および国立公園委員会(現Countryside Agency)の年次報告を収集した。入浜権運動関連史料:兵庫県高砂市における入浜権運動史料を、運動の担い手であった高砂緑地研究会、ならびに兵庫県立図書館で収集した。以上の資料収集をふまえて、主としてイギリスにおけるアクセス権関連史料の整理・分析を行った。まず、田園アクセスについて記述している既存研究をもとに、田園アクセス関連年表を作成した。年表には出典も示し、今後の研究の参考となるものとした。主な知見は以下の如くである。(1)イギリスで最も古いアメニティ団体であるフットパス協会は、大都市部の入会地を開発から守ることを主眼として組織された。入会地を保全するために「協会」が採用した方法は、囲い込みに反対する訴訟を提起することだった。訴訟で争われたのはまず入会権者の慣行的権利であったが、同時に公衆一般(とりわけ入会地近隣の居住者)の入会地利用の実態についても重大な関心が払われた。(2)入会地への公的アクセス権の根拠づけについて協会は2面作戦をとった。第一は、アクセス権が古くからの慣行として持続されてきた点を強調した。第二は、産業化・都市化が進行した現在、公衆のレクリエーション空間として入会地が極めて貴重な役割を果たしている点を強調した。その意味で、協会の入会地保全の論理は、農業上の意義よりも公共のレクリエーション空間としての意義を前面に押し出したものとなっていった。本年度は、基本的な資料収集の年と位置づけ、イギリスおよび日本国内での資料収集をおこなった。平成13年10月初旬にイギリスを訪問し、主としてレディング大学農業史研究センターで、国立公園協議会(Council for National Parks)の年報(19501970年)を収集した。また、ランブラーズ協会のロンドンオフィスを訪問し、田園アクセス権に関する最新の情報と調査資料を収集した。日本国内では、田園アクセス権と共通の性格を有する入浜権に関する資料を、入浜権運動が展開された兵庫県を対象に行った。兵庫県立図書館で関連資料を収集するとともに、入浜権運動を担った組織の責任者を訪問し、機関誌や報告書など一次資料を収集した。本格的な分析は2年次以降の課題であるが、さしあたりの知見は以下の如くである。(1)イギリスにおける田園アクセス権は、1949年公布の「国立公園及び田園アクセス法」によって公的に確立した。しかしアクセス権の設定にかかわる要件については必ずしも明確でなく、地主との協議によるケースも多かったので、実際の運用に際しては、国立公園問題を協議するCNPの役割が大きかった。収集した年報の分析を通して、現実の運用過程での問題を詳細に検討するのが次年度の課題である。(2)日本では入浜権訴訟がイギリスにおけるアクセス権運動と同種の性格を持つ運動であった。しかし、入浜権が明確な公的権利として確立するには至っていない。環境権と同様、公共信託理論による法的基礎づけが有力であるが、こうした権利が社会的にどう認知されて行くかを明らかにするには、わが国における土地あるいは自然物の所有観念の特質があわせて検討されなければならない。本年度も、基本資料の収集をイギリスおよび日本国内でおこなった。本格的な分析は3年次以降に行う予定であるが、さしあたりの知見は以下の如くである。

(1)イギリスにおける田園アクセス権は、1949年公布の「国立公園及び田園アクセス法」によって公的に確立した。しかしアクセス権の設定にかかわる要件については必ずしも明確でなく、地主との協議によるケースも多かったので、実際の運用は土地所有者団体やアクセス団体による影響力の行使と国立公園問題を協議するCNPのガイダンスの役割が大きかった。(2)日本では入浜権訴訟がイギリスにおけるアクセス権運動と同種の性格を持つ運動であった。しかし、入浜権が明確な公的権利として確立するには至っていない。環境権と同様、公共信託理論による法的基礎づけが有力であるが、こうした権利が社会的にどう認知されて行くかを明らかにするには、わが国における土地あるいは自然物の所有観念の特質があわせて検討されなければならない。基本資料の収集を日本国内で継続するとともに、イギリスで収集した資料の分析を継続した。日本国内での資料収集は、田園アクセス権と共通の性格を有する入浜権に関する資料を、入浜権運動が展開された兵庫県を対象に行った。兵庫県立図書館で関連資料を収集するとともに、入浜権運動を担った組織の責任者を訪問し、機関誌や報告書など一次資料を収集した。また都市近郊に立地し、エコツールズムの可能性のある秦野市で、関連調査を実施した。本年度の主な知見は以下の如くである。(1)イギリスにおける田園アクセス権は、主として道路の通行権に関わる線的アクセス権と地域全体をカバーする面的アクセス権の2種類からなる。この権利は、1949年公布の「国立公園及び田園アクセス法」によって公的に確立したが、アクセス権の設定にかかわる要件については必ずしも明確でなく、地主との協議によるケースも多かったので、実際の運用は土地所有者団体やアクセス団体による影響力の行使が必要だった。(2)アクセス権の行使過程では、国立公園協議会(CNP)のリーダーシップが重要であった。(3)日本では入浜権訴訟がイギリスにおけるアクセス権運動と同種の性格を持つ運動であった。環境権と同様、公共信託理論による法的基礎づけが有力であるが、こうした権利が社会的にどう認知されて行くべきかを、土地あるいは自然物の所有観念の特質とあわせて今後検討するよていである。日本国内で基礎資料の補足調査を実施し、イギリスで収集した資料の整理・分析を継続した。田園アクセス権と共通の性格を有する入浜権に関する資料を、入浜権運動が展開された兵庫県を対象に行った。兵庫県立図書館で関連資料を収集するとともに、入浜権運動を担った組織の責任者を訪問し、情報の補足を行った。本年度の主な作業・知見は以下の如くである。(1)イギリスにおける田園アクセス運動をリードしてきた、フットパス保全協会(現、オープン・スペース協会)の機関誌の整理と分析を行った。
新公会計時代の自治体予算管理に関する学際的研究

平成29年度は、当初計画した以下の事例調査等を実施するとともに、質問票調査の調査票を設計・実施した。自治体における業績管理情報の利用実態について、平成29年9月に国際学会(EGPA)において報告を行い論文としてまとめた(現在投稿中)。また、スペインで開催された国際学会(AECA)において報告を行うとともに、欧州諸国の取組み状況について情報収集を行った。アングロサクソン系諸国が負債の評価を重視しているのに対して、日本やドイツなどの欧州大陸系諸国では資産の有効活用に焦点を当てており、情報活用の重要な論点の一つを明らかにできた。また、平成30年3月には、公会計と予算の関係について、ロンドンのCIPFA(the Chartered Institute of Public Finance and Accountancy)本部、IASB及びThe IFRS Foundation本部、そしてKPMG UKを順次訪問し、インタビューを行い関連資料を収集した。国内の事例調査では、兵庫県伊丹市において、新公会計情報の実務への活用方法について共同研究を行い、いくつかの事業について固定資産台帳や行政評価情報等の実務データに基づく分析・検討を行った。また、新公会計制度の導入への対応として、予算編成時において複式簿記・発生主義の考え方に基づく仕訳入力処理を行う特徴的な事務手続きを行っている奈良県香芝市、群馬県富岡市にインタビュー調査を行い、実務的な背景、具体的な手続きの内容等についてインタビュー調査を行った。また、予算時仕訳入力処理の会計実務を自治体に支援している監査法人へのインタビュー調査を行った。文献研究については、規制緩和による自治体業務のアウトソーシングや民営化、特区制度に関する将来的な発展可能性と、意思決定における情報活用、アカウンタビリティ、法的諸問題に関わる課題について整理を行った。平成28年度に実施予定であった質問票調査を平成29年度の実施に変更したが、その結果、調査研究プロジェクトの成果を一部活用することができ、また平成29年度に実施した国内外の事例調査結果を反映することができた。ただし、当初の計画に加え、発生主義予算、アセットマネジメントにおける意思決定やアウトソーシングにおける管理など具体的な問題についてより深い検討を行う必要があることがわかったため、これらの課題については事例研究や自治体との共同研究を通じて重点的に調査、分析を行うこととした。自治体との共同研究においては、大阪府吹田市、兵庫県伊丹市については順調に検討が進んでいる。茨城県常総市や八尾市、神戸市とも検討を行ってきたが、新しい管理方法や試行的導入に向けた取組みは検討段階である。このため、平成30年度前半までに具体的な取組みの可否について協議する必要がある。平成30年度においては、平成29年度までに実施した文献研究、国内外事例研究に基づき、会計学、法学、経済学的の各学術的論点と実務的課題について整理する。また、質問票調査の分析を行い、定量的な示唆を得る。質問票調査の分析をより迅速かつ効果的に実施するため、分析においては、大浦啓輔准教授(立命館大学)などの研究者の支援を得る。共同研究を実施してきた兵庫県伊丹市、大阪府吹田市など(可能であれば常総市や神戸市)と連携し、予算編成、事業評価や実施計画における会計情報活用の新たな方法について検討する。具体的には、事業評価における行政コストの計算、表示方法、予算編成段階における発生主義に基づく行政コスト情報の作成・利用、アウトソーシングの意思決定・管理における情報活用、公共施設管理における独自の耐用年数に基づくコスト情報の開示のあり方などについて実験的な検証を通じてその効果、課題等を検討する。平成30年度までの研究成果について取りまとめを行い、その成果を、セミナー、シンポジウムを通じて公表するとともに、成果報告書としてまとめる。平成28年度は、行政組織の予算管理に関わる制度・理論・実務について、会計学(財務会計、管理会計)、経済学、法学の観点から、官庁会計制度、財務書類作成基準、業績管理システム、地方自治法、地方財政法、行政実務のアウトソーシング・民間組織との役割分担、外郭団体の管理等のテーマについて、先行研究に基づき体系的に課題を整理した。事例研究では、神戸市、兵庫県伊丹市、大阪府八尾市、大阪府吹田市、東京都江戸川区に対してインタビュー調査を行い、新公会計制度に関する情報活用の可能性と課題について整理した。とくに、八尾市においては、共同で検討を進めてきた予算編成過程の見直しの可能性について、また伊丹市においては、財務書類と行政評価システム、予算編成との連携について、さらに、吹田市においては、固定資産の有効利用に関する意思決定情報としての利用可能性について、複数回のディスカッションを通じて可能性、課題について検討した。また、欧州の動向の整理においては、Zaragoza大学Vicente Pina教授、Ana Yetano准教授の協力により実施した。調査結果の中間的な報告として、日本会計研究学会全国大会統一論題報告(2016年9月)において財務書類に関する課題整理と問題提起を行い、年度内に論文としてまとめた(『會計』「“統一的な基準"と自治体における業績情報利用の多様性」)。当初計画で実施予定であった質問票調査は、新公会計制度に関する調査研究を目的として設置された日本会計研究学会特別委員会の調査の調査結果を活用するため実施時期を延期し平成29年度に実施した(繰越対象)。調査票の設計においては、平成28年度の調査結果、平成29年度に実施した国内外の事例調査、複数の自治体からの意見をもとに作成し、全国都道府県、市、東京23区を対象(計861団体)を対象に実施した。本調査は、会計学(財務会計、管理会計)、経済学、法学それぞれの研究者との共同研究として実施しており、先行研究等の文献研究は各分担者がほぼ計画通り実施している。

質問票調査については、本調査研究に対して先行して実施されていた日本会計研究学会特別委員会の調査結果を活用したこと、当調査結果において、事業セグメント別分析に対する関心と財務諸表作成の実務への反映状況が当初予定よりもかなり低い水準であったことから、質問票のデザインを変更せざるを得なくなった。調査時期を平成29年度に繰り延べることになったが、平成28年度、平成29年度の前半の事例調査結果も反映する形で、調査票を設計することができた。自治体との共同研究は、自治体側の内部事情の影響を受ける。伊丹市においては担当者の異動等により、検討が遅れていたが平成29年度中には遅れは解消している。また、吹田市との連携は円滑に進んでいる。平成29年度は、当初計画した以下の事例調査等を実施するとともに、質問票調査の調査票を設計・実施した。自治体における業績管理情報の利用実態について、平成29年9月に国際学会(EGPA)において報告を行い論文としてまとめた(現在投稿中)。また、スペインで開催された国際学会(AECA)において報告を行うとともに、欧州諸国の取組み状況について情報収集を行った。アングロサクソン系諸国が負債の評価を重視しているのに対して、日本やドイツなどの欧州大陸系諸国では資産の有効活用に焦点を当てており、情報活用の重要な論点の一つを明らかにできた。また、平成30年3月には、公会計と予算の関係について、ロンドンのCIPFA(the Chartered Institute of Public Finance and Accountancy)本部、IASB及びThe IFRS Foundation本部、そしてKPMG UKを順次訪問し、インタビューを行い関連資料を収集した。国内の事例調査では、兵庫県伊丹市において、新公会計情報の実務への活用方法について共同研究を行い、いくつかの事業について固定資産台帳や行政評価情報等の実務データに基づく分析・検討を行った。また、新公会計制度の導入への対応として、予算編成時において複式簿記・発生主義の考え方に基づく仕訳入力処理を行う特徴的な事務手続きを行っている奈良県香芝市、群馬県富岡市にインタビュー調査を行い、実務的な背景、具体的な手続きの内容等についてインタビュー調査を行った。また、予算時仕訳入力処理の会計実務を自治体に支援している監査法人へのインタビュー調査を行った。文献研究については、規制緩和による自治体業務のアウトソーシングや民営化、特区制度に関する将来的な発展可能性と、意思決定における情報活用、アカウンタビリティ、法的諸問題に関わる課題について整理を行った。平成28年度に実施予定であった質問票調査を平成29年度の実施に変更したが、その結果、調査研究プロジェクトの成果を一部活用することができ、また平成29年度に実施した国内外の事例調査結果を反映することができた。
microRNAのプロファイリングによる網膜変性疾患治療戦略構築のための基礎研究

NMDA硝子体内注入により作製した緑内障モデルマウス,および応募者が同定したPde6aに変異を有するRPモデルマウスであるC57BL/6J-Pde6anmf363/nmf363の網膜におけるmicroRNAの発現変化をmicroRNAアレイにより網羅的に解析し,正常動物の網膜における発現プロファイルと比較した.その結果,これらの網膜変性疾患モデル動物の網膜において,発現量が上昇あるいは低下している可能性のある複数のmicroRNAの候補を得ることができた.その中で網膜変性疾患との関連が強いと考えられる標的遺伝子を持つmicroRNAに関して,定量的リアルタイムPCRを行い,microRNAアレイにより得られた発現量の変化を確認した.引き続き,発現変動の大きさと予測されるmicroRNAの標的遺伝子,およびmicroRNAの新規性から,次に行うmicroRNAの機能獲得や機能抑制実験を行うターゲットを選定する.さらに,網膜変性疾患モデル動物の網膜において,発現量が大きく上昇していたmicroRNAのmicroRNAinhibitorや,また,発現量が大きく減少していたmicroRNAのmicroRNAmimicを投与することにより,網膜変性疾患により引き起こされる網膜神経細胞死を抑制することができるかどうかを検討していく予定である.microRNAinhibitorやmicroRNAmimicは,硝子体内あるいは網膜下に投与するが,その手法に関してはすでに確立済みである.予定通り,解析するmicroRNAの候補を,microRNAアレイやリアルタイムPCRにより決定することができたため.網膜変性疾患モデル動物の網膜において,発現量が大きく上昇していたmicroRNAのmicroRNAinhibitorや,また,発現量が大きく減少していたmicroRNAのmicroRNAmimicを硝子体内あるいは網膜下に投与することにより,網膜変性疾患により引き起こされる網膜神経細胞死を抑制することができるかどうかを検討していく.NMDA硝子体内注入により作製した緑内障モデルマウス,および応募者が同定したPde6aに変異を有するRPモデルマウスであるC57BL/6J-Pde6anmf363/nmf363の網膜におけるmicroRNAの発現変化をmicroRNAアレイにより網羅的に解析し,正常動物の網膜における発現プロファイルと比較した.その結果,これらの網膜変性疾患モデル動物の網膜において,発現量が上昇あるいは低下している可能性のある複数のmicroRNAの候補を得ることができた.その中で網膜変性疾患との関連が強いと考えられる標的遺伝子を持つmicroRNAに関して,定量的リアルタイムPCRを行い,microRNAアレイにより得られた発現量の変化を確認した.引き続き,発現変動の大きさと予測されるmicroRNAの標的遺伝子,およびmicroRNAの新規性から,次に行うmicroRNAの機能獲得や機能抑制実験を行うターゲットを選定する.さらに,網膜変性疾患モデル動物の網膜において,発現量が大きく上昇していたmicroRNAのmicroRNAinhibitorや,また,発現量が大きく減少していたmicroRNAのmicroRNAmimicを投与することにより,網膜変性疾患により引き起こされる網膜神経細胞死を抑制することができるかどうかを検討していく予定である.microRNAinhibitorやmicroRNAmimicは,硝子体内あるいは網膜下に投与するが,その手法に関してはすでに確立済みである.予定通り,解析するmicroRNAの候補を,microRNAアレイやリアルタイムPCRにより決定することができたため.網膜変性疾患モデル動物の網膜において,発現量が大きく上昇していたmicroRNAのmicroRNAinhibitorや,また,発現量が大きく減少していたmicroRNAのmicroRNAmimicを硝子体内あるいは網膜下に投与することにより,網膜変性疾患により引き起こされる網膜神経細胞死を抑制することができるかどうかを検討していく.(理由)商品在庫や輸入手配の都合で,年度末までに納入が不可能な試薬や消耗品があり,それらを次年度に購入することにしたため.(使用計画)研究計画遂行に必要な試薬並びに消耗品を購入する.
新しい分子生物学的手法(T-RFLP)を用いた腸内細菌叢の解析と移植後合併症

移植後GVHD発症に腸管粘膜からのLPS流入が深く関与していることから、GVHDと腸内細菌叢の関係をTerminal-RFLP法を用い、検討している。東海大学医学部血液内科において2004年11月以降行われた同種造血幹細胞移植7症例について、移植2週間前より週1回、合計12回の糞便を採取し、DNAを抽出、細菌の16SrRNAに特異的でかつ普遍的なプライマーを用いてPCRを施行後、4種類の制限酵素によりPCR産物を消化し、そのバンドパターンが移植後経過によりどのように変化するかをクラスター解析により検討し、各症例とも移植前と移植後2週間目の腸内細菌叢の間に、著しいクラスターの変化を認めている。今年度我々は、このような現象が同種移植症例においてのみ起こる現象であるのかを確認するために、自家移植症例をコントロールとして、サンプルの採取を行った。現在までに6症例のサンプルを採取しており、十分なコントロールが得られた。現在までに本研究参加に同意された症例は26症例に上っており、これらの症例の解析をすすめることにより、これまで不明瞭であった腸内細菌叢と造血幹細胞移植療法の関係を明らかにすることが可能と考える。東海大学医学部血液内科において2004年11月以降行われた同種造血幹細胞移植7症例について、移植2週間前より週1回、合計12回の糞便を採取し、DNAを抽出、細菌の16SrRNAに特異的でかっ普遍的なプライマーを用いてPCRを施行後、4種類の制限酵素によりPCR産物を消化し、そのバンドパターンが移植後経過によりどのように変化するかをクラスター解析により検討した。各症例とも移植前と移植後2週間目の腸内細菌叢の間に、著しいクラスターの変化を認めた。このような、大きなクラスター変化は通常状態では認められず、造血幹細胞移植療法において初めて認められた現象である。さらに、PCR産物をサブクローニング後シークエンス法により塩基配列を決定し、BLASTサーチを行うことにより、具体的にどのような菌種がどのように変化しているかを解析した。その結果、移植症例において、従来の培養法では認められなかった非培養細菌が80%程度占める結果となった。このことから、現在我々は、非培養細菌の移植後経過に与える影響を症例数を追加して検討中であり、また、クラスター変化が同種造血幹細胞移植に特異的な現象であるのかどうかを、自家幹細胞移植症例をコントロールとして解析を行っている。現在までに本研究参加に同意された症例は20症例に上っており、これらの症例の解析をすすめることにより、これまで不明瞭であった腸内細菌叢と造血幹細胞移植療法の関係を明らかにすることが可能と考える。
糖鎖異常ＩｇＡ１免疫複合体および扁桃細胞のＩｇＡ腎症における病態解明

IgA腎症の病態において重要な役割をもつ糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的抗体の産生は、IL-6によって産生が亢進することが明らかとなった。扁摘・ステロイド治療過程においてもこれらの血中レベルが改善することから、糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的抗体の少なくとも一部は扁桃由来である可能性が示された。toll-like receptor (TLR) 9を介した粘膜免疫異常、a proliferation-inducing ligand (APRIL)がその産生機序に関与していると示唆された。IgA腎症の病態における糖鎖異常IgA1産生と免疫複合体形成機序を解明するために、IgA腎症患者の末梢血および摘出された扁桃よりB細胞を抽出し、EBウイルスで不死化し、IgA1-およびIgG産生細胞株を樹立した。これらの細胞株に対し、IL-1, -2, -4, -5, -6, -10, TNFα, TGFβ, IFNγ等の種々のサイトカインの刺激によって、IgA1の糖鎖構造・糖鎖修飾酵素の活性化が亢進するか否かを検証した。二次的な感染によるIL-6やIL-4の刺激により、ガラクトース欠損型、およびシアル酸過付加型の糖鎖異常IgA1の産生が亢進することが明らかとなり国際誌に発表した(J Biol Chem. 21: 5330-5339, 2014)。またサイトカインの刺激によって免疫複合体形成を亢進させるようなIgGが産生されるか否か、IgG産生細胞株を用いて解析を行っている。本症における扁桃B細胞の役割を解明するため、2012年から2014年までに当院にて扁摘およびステロイドパルス療法が施行されたIgA腎症患者30名を対象とし、扁摘前・扁摘後・ステロイドパルス療法経過中の血中のバイオマーカー(糖鎖異常IgA1、糖鎖異常IgA1特異的IgG、およびIgG-IgA免疫複合体)を測定した。また、摘出された扁桃細胞を48時間培養し、培養上清中の糖鎖異常IgA1および糖鎖異常IgA1特異的IgGの産生量を測定した。尿所見異常の改善に伴い、血中糖鎖異常IgA1・糖鎖異常IgA1特異的IgG・IgA1-IgG ICおよび尿中糖鎖異常IgA1値の有意な低下が認められ、扁摘パルス療法の治療効果が高い患者群での扁桃細胞では、糖鎖異常IgA1特異的IgGの産生量が有意に高値であった。以上より、IgA腎症の病態において重要な役割を担う糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的抗体の一部は、口蓋扁桃由来であることが明らかとなった。扁桃B細胞におけるtoll-like receptor, B cell activating factorなどの発現亢進が糖鎖異常IgA1あるいは糖鎖異常IgA1特異的IgGの産生に寄与しているか現在解析をすすめている。IgA腎症の病態における糖鎖異常IgA1(GdIgA1)産生と免疫複合体形成機序を解明するために、まずIgA腎症患者の末梢血および摘出された扁桃よりB細胞を抽出し、EBウイルスで不死化し、IgA1-およびIgG産生細胞株を樹立した(各n = 5)。これらの細胞株に対し、IL-1, -2, -4, -5, -6, -10, TNFα, TGFβ, IFNγ等の種々のサイトカインの刺激によって、IgA1の糖鎖構造・糖鎖修飾酵素の活性化やIgG産生細胞株でのGdIgA1特異的IgGの産生が亢進するか否かを検証した。特にIL-6の刺激により、ガラクトース欠損型、およびシアル酸過付加型のGdIgA1の産生が亢進することが示され、粘膜での感染によって、これら免疫複合体を形成するIgA, IgGが産生されることが示された。本症における扁桃B細胞の役割を解明するため、2012年から2013年までに当院にて扁摘およびステロイドパルス療法が施行されたIgA腎症患者25名を対象とし、扁摘前・扁摘後・ステロイドパルス療法経過中の血中のバイオマーカー(GdIgA1、GdIgA1特異的IgG、およびIgG-IgA免疫複合体)を測定した。また、摘出された扁桃細胞を48時間培養し、培養上清中のGdIgA1およびGdIgA1特異的IgGの産生量を測定した。

尿所見異常の改善に伴い、血中GdIgA1・GdIgA1特異的IgG・IgA1-IgG ICの有意な低下が認められ、扁摘パルス療法の治療効果が高い患者群での扁桃細胞では、糖鎖異常IgA1特異的IgGの産生量が有意に高値であった。以上より、IgA腎症の病態において重要な役割を担うGdIgA1やGdIgA1特異的抗体の一部は、口蓋扁桃由来であることが示唆された。血中バイオマーカーは、扁摘パルス療法の適応と治療効果判定に応用できると考えられた。IgA腎症の病態における糖鎖異常IgA1産生と免疫複合体形成機序を解明するために、IgA腎症患者の末梢血および摘出された扁桃よりB細胞を抽出し、EBウイルスで不死化し、IgA1-およびIgG産生細胞株を樹立した。これらの細胞株に対し、各種サイトカインの刺激によって、IgA1の糖鎖構造・糖鎖修飾酵素の活性化を検証した。IL-6により、ガラクトース欠損型、およびシアル酸過付加型の糖鎖異常IgA1の産生が亢進することが明らかとなり国際誌に発表した(J Biol Chem. 21: 5330-5339, 2014)。またIL-6の刺激によって免疫複合体形成を亢進させるようなIgGの産生も亢進されることも示唆された。次に、本症における扁桃B細胞の役割を解明するため、2012年から2014年までに当院にて扁摘およびステロイドパルス療法が施行されたIgA腎症患者36名を対象とし、扁摘前・扁摘後・ステロイドパルス療法経過中の血中のバイオマーカー(糖鎖異常IgA1、糖鎖異常IgA1特異的IgG、およびIgG-IgA免疫複合体)を測定した。また、摘出された扁桃細胞を48時間培養し、培養上清中の糖鎖異常IgA1および糖鎖異常IgA1特異的IgGの産生量を測定した。尿所見異常の改善に伴い、血中糖鎖異常IgA1・糖鎖異常IgA1特異的IgG・IgA1-IgG ICの有意な低下が認められ、扁摘パルス療法の治療効果が高い患者群での扁桃細胞では、toll-like receptor (TLR) 9の発現量が高く、糖鎖異常IgA1特異的IgGの産生量が有意に高値であった。以上より、IgA腎症の病態において重要な役割を担う糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的抗体の一部は、口蓋扁桃由来であることが明らかとなった。扁桃B細胞におけるaproliferation-inducing ligand(APRIL)の発現がIgA腎症患者で亢進していることも明らかとなり、APRILの発現によって糖鎖異常IgA1および糖鎖異常IgA1特異的抗体の産生が亢進するものと考えられた。IgA腎症では、扁桃炎などの上気道感染に伴い尿所見異常が増悪する。IgA腎症の病態において、重要な役割をもつ糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的IgG、糖鎖異常IgA1特異的IgAの産生は、炎症性サイトカインによって、二次的に産生亢進がおこることが示された。実際に、IL-6やIL-4などのサイトカインの刺激によって、糖鎖異常IgA1の産生が亢進することが明らかとなり、国際誌に発表した(J Biol Chem. 21: 5330-5339, 2014)。扁摘・ステロイド治療過程においてもこれらの血中レベルが改善することから、糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的IgG、糖鎖異常IgA1特異的IgAの少なくとも一部は扁桃由来である可能性が示された。しかし、IgA腎症患者のなかでも、扁桃細胞での糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的IgGあるいは糖鎖異常IgA1特異的IgAの産生量にばらつきが大きいこと、扁摘・ステロイド治療の治療効果にも差があるので、個々の症例において糖鎖異常IgA1や糖鎖異常IgA1特異的IgG、糖鎖異常IgA1特異的IgAの産生部位を同定し、特異的治療標的分子を考えなければならない。
地中レーダ計測における超解像MIMOイメージング法の確立

1.地表型MIMOシステムによる地表面の不均一を考慮した地雷探査システムの開発16年度に開発したMIMO地中レーダシステムにより地雷をターゲットとしたイメージングシステムの検討、特にアンテナアレイの配置について16年度における電磁界シミュレーションで得られた知見を元に実験的な検討を行った。地雷探査のためのMIMOアレイのアンテナとして微小ループアンテナを作成し、実験的にアンテナの傾き角の最適化を行った結果、MIMO配置では送受信パスを含む面内において45度程度すなわちハの字の配置のとき地表面のクラッタと模擬地雷の反射イメージの比(Signal-to-Clutter Ratio)が従来配置よりも5dB程度向上することを明らかにした。また、SIMO配置では送信ループを鉛直方向に向け、受信ループは送信アンテナ方向を向くような直交配置で4db程度の向上が見られることも示した。このSIMO配置では受信アンテナを4素子の円状アレイとすることにより、SCRを10dB程度改善できることも実験的に明らかにした。2.総合評価FDTDシミュレーション等により超解像MIMO-MUSICアルゴリズムに対し、探査可能な埋設管、地雷等の位置、精度について媒質の不均質性を考慮した総合的な評価を行った。結果として、本アルゴリズムにおいて問題となる直達波の除去に関しては、媒質の不均質性が強い場合大きな問題となるが、坑井間計測では媒質の比誘電率の変化が20パーセント程度であれば埋設管の推定が可能であることがわかった。また、地雷探査のように地表といった極めて強い平面的な不均質がある場合、MIMO-MUSIC法を適用するのは困難であることがわかった。これは、送受信アレイによる平面反射体からの散乱ではアンテナ位置により反射点が変わることが原因である。一方、不要な散乱が大きくとも、ターゲットとなる反射体が動いていれば、その反射体のドップラー成分の位相と振幅情報を取り出すことにより超解像的にイメージング可能であることをシミュレーションにより明らかにした。これにより、災害により倒壊した瓦礫等に埋没した生存者の位置を3次元的に推定する新たな手法への展開が期待できると考えられる。16年度(MIMO地中レーダシステムの開発、及びアルゴリズムの検討)(1)MIMO地中レーダシステムの開発送受信アンテナを多数配置したマルチチャンネル地中レーダシステムの開発の基礎的検討を行った。具体的にはアレイアンテナのスイッチングのため高周波スイッチボックス(8入力、8出力)を購入し、受信アレイシステムの設計、製作を行った。システムの有効性を確認するため、地表型の地雷探査用レーダシステムに本システムを適用し、実験室レベルでの動作確認を行った。さらに、地雷探査用アレイレーダシステムの開発のために、FDTDシミュレーション等により地表型システムにおいて最適なアンテナ、アンテナ配置の検討した。その結果、1送信の場合はループアンテナ軸を垂直に配置し、周りに円状の受信ループアレイアンテナを中心に対し60度の角度で配置する配置法が、地表面クラッタと地雷のコントラストを最大化できることを示した。また、MIMO構成ではそれぞれ、円周上にループアンテナ軸が-30度方向を向く構成が最適であることも示した。(2)坑井間計測でのアルゴリズムの検討不均質媒質中における埋設管の高精度位置推定アルゴリズムを実験的に検証した。坑井間計測システムではアンテナを移動させる計測を行い、アレイシステムは本実験では用いていない。本計測法において、実験フィールドは屋外であり、深度によって媒質定数が変化するフィールドであるが、開発した不均質を考慮したMIMO-MUSIC法により、反射体の位置推定に成功し、本アルゴリズムの有効性が確認できた。また、多周波の情報を使ったより高分解能な位置推定アルゴリズムについての基礎検討も行い、位置推定精度の向上ができることを確認した。

一方、不要な散乱が大きくとも、ターゲットとなる反射体が動いていれば、その反射体のドップラー成分の位相と振幅情報を取り出すことにより超解像的にイメージング可能であることをシミュレーションにより明らかにした。これにより、災害により倒壊した瓦礫等に埋没した生存者の位置を3次元的に推定する新たな手法への展開が期待できると考えられる。
消化管上皮の初代培養細胞を不死化させる技法の開発

ヒトテロメラーゼ逆転写酵素のサブユニット(hTERT)の過剰発現により不死化された初代培養細胞では、腫瘍抑制蛋白Rbとp53両者の機能欠損か、細胞周期の負の制御分子p16INK4Aとp53両者の機能欠損が生じている。一方、Gankyrinは、Rb、p53、p16INK4A全ての機能を抑制する。そこで、hTERTとGankyrinとを過剰発現させることにより容易に初代培養細胞を不死化することができないかどうか検討した。1.hTERTとGankyrinとの過剰発現による初代培養細胞の不死化平成17年度に作成したhTERTとGankyrinの両方を発現するレトロウイル(pSF/hTERT-Gankyrin)をマウス及びヒト腹膜中皮の初代培養細胞に感染させ、G418を含む培養液で継代することにより、不死化した細胞株を得ることができた。この不死化した培養細胞では確かにhTERTとGankyrin遺伝子が過剰発現していた。2.hTERTとGankyrinとを過剰発現するトランスジェニックマウスの作成まずHBV由来のプロモーターで肝細胞特異的にガンキリンを過剰発現するトランスジェニックマウスの作成を試みたが、発現レベルの高いものが得られなかった。そこで別のプロモーターでガンキリントランスジェニックマウスを作成し、ガンキリン高発現の肝細胞を初代培養した。現在継代中である。今後さらに、このガンキリントランスジェニックマウスとhTERTトランスジェニックマウスとを掛け合わせて検討を行いたい。ヒトのテロメラーゼ逆転写酵素のサブユニット(hTERT)を過剰発現させることで、初代培養細胞を不死化した報告がなされた。しかし、これらの不死化された細胞では、腫瘍抑制蛋白Rbとp53両者の機能欠損か、細胞周期の負の制御分子p16INK4Aとp53両者の機能欠損があることが見出された。一方、我々が肝細胞癌から単離した癌遺伝子Gankyrinは、Rb、p53、p16INK4A全ての機能を抑制する。1.細胞にhTERTとGankyrinとを過剰発現させるためのベクター作製ヒトEF1αのプロモーター制御下にhTERTを発現し、Neo耐性遺伝子により感染細胞選択可能なレトロウイルスベクターのコンストラクト(pSF/hTERT)を作製した。2.初代培養細胞等への感染と細胞の不死化上記のコンストラクトをパッケージング細胞に導入し、レトロウイルス粒子を産生させ、ヒト正常食道上皮細胞の初代培養(凍結-解凍したもの)に感染させたが、細胞増殖が不良で、不死化はできなかった。そこで、有限の増殖能しかないヒトWI38線維芽細胞にpSF/hTERT-Gankyrinを感染させたところ、pSF/hTERT、pSF/Gankyrin単独感染では40回前後の継代で死滅したのに対し、50回継代が可能であった。しかし、不死化にはいたらなかった。現在継代中である。
培養神経回路のバイオ・コンピュテーションを実現する高解像度神経インターフェース

本研究は、高解像度計測刺激インターフェースを利用して培養神経回路の活動を計測し、柔軟で効率的な神経情報処理原理解明を目指した。特に、外部環境と関りを持たない神経回路で自律的に生まれてくる自発同期発火時空間パターンの意義に着目した。本年度は、昨年度までに得られた研究結果を、査読付き学術論文誌論文、及び博士学位論文としてまとめた。・発達を通して多様な活動が生まれる過程の観測神経活動の多様性がどのような過程を経て培養神経回路に備わるのかを知るために、培養神経回路の発達過程を経時的に観測した。その結果、同期規模分布が指数分布(培養4-6日目頃)、二峰性分布(培養7-10日目頃)を示す時期を経て、最終的にべき分布を示すことがわかった。べき分布は多様性の指標と考えられている。また、二峰性分布を示すとき神経回路は一様な時空間パターンを伴う特徴的な大規模同期を示すのに対し、べき分布を示すときは多様な時空間パターンを示した。実験は昨年度実施し、本年度は結果をまとめて査読付き論文誌に投稿し、掲載された。・自発活動と外部刺激応答との関連性神経回路に自発的に生まれる時空間パターンが記憶として動作し得るか調べるため、外部から電気刺激を与えて誘発した誘発時空間パターンと自発時空間パターンを比較した。自発時空間パターンと誘発時空間パターンに対して次元削減法を適用し、低次元空間内の軌道として表すと、誘発軌道は自発軌道の一部と類似した。これは、神経回路が自発時空間パターンに対して外部入力を割り当てて表現することを示し、「記憶の座」とも呼べる神経活動は自律的に生み出されることを示唆する。本年度は昨年度の予備的結果を進めて実験・解析を実施した。まとめた結果を2017年度中に査読付き論文誌に投稿予定である。長期的刺激を加えた場合の自発・誘発時空間パターン変化を調べることは今後の課題である。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物が備える情報処理機能の特徴は、効率性と頑健性を両立している点である。これは処理機構にある程度の無駄を許容し、状況に応じて多様化・選別することで実現されていると考えられる。本研究では、2次元平面上に分散培養した神経回路を対象とし、細胞レベルの分解能で計測・刺激のできるインターフェースを用いて、多様化と選択を利用した神経情報処理を明らかにすることを目標としている。神経回路は外部から何も入力が入らない状態でも自発的に活動を行う。この自発活動では回路全体の神経細胞が同期して活動しやすいことが知られている。さらに、自発的な同期で見られる神経活動の時空間活動パターンと、外部入力に対する応答の時空間パターンが類似していることが報告されており、神経回路は自発活動を積極的に利用して外部からの情報に対処していると考えられる。そこで、分散培養神経回路の多様化と選択を評価する対象として、自発的な神経活動同期現象の活動パターンに着目した。高密度CMOS電極アレイで計測した信号を非負性を仮定して次元削減することで、再現性ある同期活動パターンが抽出できることを示した。さらに、神経回路が幼若な段階では一部の情報から時空間パターンを再現できるほど秩序だった同期活動パターンを見せること、それが成長するにつれて多様化していくことを統計的指標で評価できることを示した。また、分散培養神経回路へ高解像度な刺激を行うためにRubi-Glutamateのレーザーアンケージングを利用した光刺激実験系を構築し、その評価を行った。本研究の研究目的は、培養神経回路と高解像度に計測刺激可能なインターフェースを利用して、神経回路の情報処理原理を解明することである。本年度は以下の3点を実施した。(1)神経回路が安定して多様な同期パターンを出力するメカニズムの解明:神経回路は外部から入力を受けなくても自発的に活動する。神経回路は自発活動で安定して、多様な時空間同期パターンを出力するが、どのようなメカニズムがそれを実現しているかは分かっていない。そこで、(i)神経回路に属する神経細胞が部分集団を構成しており、部分集団間で逐次的に情報伝達を行うことで安定性を担保している、さらに、(ii)内部状態に依存して部分集団間の伝達強度を変えて複数の同期パターンを生み出しているという仮説を立てた。高密度CMOS電極アレイによる神経活動計測と次元削減手法を利用し、上記仮説を支持する結果を得た。(2)多様な同期活動が発達を通して生まれてくる仕組みの解明:神経回路同期に関わる神経細胞の数は同期によって極めて多様であり、べき乗則に従うことが知られている。高密度CMOS電極アレイと分散培養神経回路で、べき乗則に従う神経回路同期が発生する過程を観測した。高密度CMOS電極アレイを使うことで非常に幼若な時期(培養4日目頃)からの活動変化が計測でき、べき乗則が生まれてくる過程を明らかにした。(3)外部入力で神経回路の内部記憶を読み出す手法の開発:神経回路は、記憶されているパターンを自発同期活動として再生し、入力が入ると自発同期パターン群のうち特定のパターンを出力する記憶素子と考えることができる。培養神経回路で外部入力による記憶抽出が可能か調べるため、高密度CMOS電極アレイを利用し、多数の電極の中から小さい電圧印加で神経回路の集団同期を誘発できる手法を開発した。誘発された同期パターンは自発同期パターンの一つと類似した。本年度は期待以上の研究の進展が見られた。