hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼球注視インタフェースを利用した医療安全解析技術の開発: 視覚エラーの自動検出

本研究では、医療事故の低減に眼球注視技術を役立たせる応用技術の開発を行い、現実の医療業務に対する適用を通して、この技術の有効性、および本格利用に対する将来展望を明らかにする。具体的には、安価で非侵襲な眼球注視測定装置を利用して、業務中に医療者が意識することなく、エラー解析に有効な視覚データを自動収集でき、そのデータと成功ケースの効果的マッチングにより医療業務中の医療者のエラーを自動検出できる眼球注視応用技術を開発した。このシステムを、電子カルテを用いた医師の薬剤処方、および人工透析装置の操作に適用し、その有用性、妥当性の評価を行った。眼球注視技術を利用した医療現場でのインシデント・エラー情報の自動獲得システム構築のための研究として、本年度は主として以下の3点の成果が得られた。1関連技術・システムの調査と全体枠組みの設定:眼球注視技術だけでなく、関連する幅広い内容の文献調査、国内外の有識者に対して関連研究の動向調査を行ない、これらを技術マップとしてまとめるとともに、研究の全体枠組み、研究計画の再設定を行った。2視覚データ自動収集の開発:廉価版アイトラッカーを利用した「視覚データ自動収集」機能の外部設計、および内部(プログラム)設計を、イスに座って体の位置をあまり変えずに業務を遂行する「電子カルテを用いた薬剤の処方業務」を対象に完成した。3ヒューマンエラー自動検出法の開発:「電子カルテを用いた処方業務」に対する応用システムとして、個々の薬剤処方ケースに対して「視覚データ自動収集機能」から出力されてくるデータをもとに、業務中のエラーを検出する方法、次の方法を考案、基本設計を行った。まず、電子カルテに蓄積された数多くの薬剤処方ケース(成功例)を、従事者が処方した薬剤の「処方情報」、電子カルテが提示した「システム情報」、当該ケースに有効な「参照情報」として整理して、データサーバ上に蓄積する。それとともに、個々の薬剤を類似薬剤、タブー薬剤、関連性の強い薬剤など、数多くある薬剤それぞれの関係を意味ネットワークの形態で表現し、サーバ上に構築しておく。エラー検出対象となる新たな個別処方ケースに対して、医師の注視情報、電子カルテで処方した薬剤の入力情報、そして電子カルテが提示したシステム情報の三つ組みとしてレコードと、データベース上の成功サンプルケースとマッチングを行い、類似度の高い類似ケースとの差異と、薬剤関連ネットワークからの情報によりエラーを検出するメカニズムを開発した。当初の計画(申請書段階)では、上述した2、3のシステム、機能の設計、開発は高精度アイトラッカーで行う予定であったが、研究助成金の削減により高精度アイトラッカーを購入することができず、研究計画の最終的な目的であり、翌年度に計画していた廉価版アイトラッカーを用いて実施した。開発システムの完全なプロフラム化までは至っていないが、設計は完璧に終わって、プログラムの核となるアルゴリズム開発も完成している。システムの完成には至っていないが、翌年度の内容にも着手しており、研究目的から見ると概ね順調に進展している。1視覚データ自動収集機能の増強:前年度開発した機能に、表示項目の意味的な情報、利用対象領域の専門情報、さらには医療者の心理的情報も利用し、さらなる検出精度向上を目的に、廉価版アイトラッカーを利前提とした視覚データ自動収集メカニズムを開発した。2視覚データ自動収集機能の実作業への適用:上記1で開発した視覚データ自動収集機能を、「電子カルテを用いた薬剤の処方業務」だけでなく、立位で、身体の位置を変えて作業を行う、さらに困難な「人工透析装置の操作」を対象に、その適用法を考案し、シミュレーションによりアルゴリズムの妥当性を検証した。3リアルタイム・タスク分析法の開発:上記2の適用タスクに対して、「視覚データ自動収集機能」から出力されてくるデータをもとに、業務中のエラーを検出するアルゴリズムを構築した。「電子カルテによる誤薬」発見の例でアルゴリズムを説明すると、電子カルテを用いて医師が処方した薬剤の成功例を「処方情報」、電子カルテが提示した「システム情報」として整理して、データサーバ上に蓄積する。さらに、個々の薬剤を類似薬剤、タブー薬剤、関連性の強い薬剤など、数多くある薬剤それぞれの関係をサーバ上に構築しておく。エラー検出対象となる新たな処方ケースに対して、医師の注視情報、電子カルテで処方した薬剤の入力情報を、データベース上の成功サンプルケースとマッチングを行い、さらにタブー薬剤等の薬剤関連ネットワーク情報によりエラーを検出するというものである。このアルゴリズムを、実作業のケースに適用したシミュレーション実験により、その妥当性を確認した。まずは、現在遂行中のシステムのプログラミングを早急に完了することが第一の推進課題である。その後、デバッグ、テストを完了し、システム開発を推進していく。さらに、協力施設から電子カルテから得た薬剤処方ケースを入手し、これらのケースをもとに、システム実際の動作確認、検証へと進めていく。

現在複数の医療施設と薬剤処方ケースのデータ提供のコースも進めており、協力が得られる見通しであり、今後の推進は予定通りに進展していくと判断している。経営工学
難聴者の聴覚および視覚を支援する音楽堂の磁気ループ席の建築計画的研究

研究の目的:高齢化難聴や聴覚障害者を対象とし、従来の話声理解の研究を下地に、今回は音響を対象に、音楽堂での伝達支援としての補聴器と磁気ループ席の有効性を検証した。研究実績:聴覚障害を含めうる音楽堂で実際の演奏時に使用実験を行った。音楽堂は補聴器T性能(ステージ音が直接補聴器に通じる仕組み)と連携した磁気ループ席のある音楽堂(東京芸術劇場)を使った。音楽は実演の交響楽(第九、歌劇ペリアスとメリザンド等)で、被験者は筑波技術短期大学の卒業生など聴覚障害をもち社会参加している人達、及び高齢期の聴力減退を伴いながらも定期演奏会会員の方や音響学者・音楽堂設計者等の御協力を得た。先ず(1)音楽享受の体感を筆談で聞込み調査し、(2)同時にその座席での補聴器の有無による音楽全曲の時間別音圧変化を騒音計で計測記録し、また、(3)同時にステージで集録した音楽全曲のテープを同様の時間別音圧変化表に再現し、(4)これらを被験者の聴力損失または、補聴器装填時の音圧レベルで切り、被験者が聴きうる物理的音を残し、(5)被験者の音楽享受の体感聞込み表現と比較し考察した。特に聞き取れない音の欠落時、音楽をどう受け止めているかを注目分析した。(6)この空白を埋めるために、視覚活用による補完が求められている。そこで、被験者が音楽を聴きながら何を見たがっているかを把握し、分析をすすめた。今回は音楽堂で実演時に眼球運動計測装置を持ち込めず、予備調査に終わった。一方、磁力配線不備による音圧減を発見し、この原因究明の結果、補聴器の改良と磁気ループの配線改良により、音圧減を防ぐ案も試み、音楽享受のよりよい方向もつかめた。このように、聴力減退者が磁気ループと補聴器を活用することにより、目・耳により音楽をどのように享受しているかのメカニズムを物性の計測値と、音響心理学者などの意見を吸収しながら、音楽堂の磁気ループ席の有効性と活用方法を建築計画的にかなり把握した。研究の目的:高齢化難聴や聴覚障害者を対象とするが、従来の話声理解の研究を下地に、今回は音響を対象に、音の伝達支援として補聴器と磁気ループ席の有効性を打診する。研究実績:聴覚障害を含めうる音楽堂で実際の演奏時に使用実験を行つた。音楽堂は補聴器T性能(ステージ音が直接補聴器に通じる仕組み)と連携した磁気ループ席のある音楽堂(東京芸術劇場)を使つた。先ず(1)音楽享受の体感を筆談で聞込み調査し、(2)同時にその座席での音楽全曲の時間別音圧変化を騒音計で計測記録し、また、(3)同時にステージで集録した音楽全曲のテープを同様の時間別音圧変化表に再現し、(4)これらを被験者の聴力損失または、補聴器装填時の音圧レベルで切り、被験者が聴きうる物理的音を残し、(5)被験者の音楽享受の体感聞込み表現と比較し考察した。特に聞き取れない音の欠落時をどう受け止めているかを注目分析した。

そこで、新規購入の眼球運動計測装置の使用により、被験者が音楽を聴きながら何を見ているかを把握し、分析をすすめのであるが、本年度は本番音楽堂の実演を聴く前に実験室にて機材の試用を展開した。一方、視覚特性に有効な席はどこかをテストするために、指揮者に対して側面、前面など、いわゆるステージ正面でない席での使用も試みた。このように、聴力減退者が目・耳により音楽をどのように享受しているかのメカニズムを物性の計測値と、音響心理学者などの意見を参考に、磁気ループ席の建築計画的研究を進めている。研究の目的:高齢化難聴や聴覚障害者を対象とし、従来の話声理解の研究を下地に、今回は音響を対象に、音楽堂での伝達支援としての補聴器と磁気ループ席の有効性を検証した。研究実績:聴覚障害を含めうる音楽堂で実際の演奏時に使用実験を行つた。音楽堂は補聴器T性能(ステージ音が直接補聴器に通じる仕組み)と連携した磁気ループ席のある音楽堂(東京芸術劇場)を使つた。音楽は実演の交響楽(第九、歌劇ベリアスとメリザンド等)で、被験者は筑波技術短期大学の卒業生など聴覚障害をもち社会参加している人達、及び高齢期の聴力減退を伴いながらも定期演奏会会員の方や音響学者・音楽堂設計者等の御協力を得た。先ず(1)音楽享受の体感を筆談で聞込み調査し、(2)同時にその座席での補聴器の有無による音楽全曲の時間別音圧変化を騒音計で計測記録し、また、(3)同時にステージで集録した音楽全曲のテープを同様の時間別音圧変化表に再現し、(4)これらを被験者の聴力損失または、補聴器装填時の音圧レベルで切り、被験者が聴きうる物理的音を残し、(5)被験者の音楽享受の体感聞込み表現と比較し考察した。特に聞き取れない音の欠落時、音楽をどう受け止めているかを注目分析した。(6)この空白を埋めるために、視覚活用による補完が求められている。そこで、被験者が音楽を聴きながら何を見たがっているかを把握し、分析をすすめた。今回は音楽堂で実演時に眼球運動計測装置を持ち込めず、予備調査に終わった。一方、磁力配線不備による音圧減を発見し、この原因究明の結果、補聴器の改良と磁気ループの配線改良により、音圧減を防ぐ案も試み、音楽享受のよりよい方向もつかみ得た。このように、聴力減退者が磁気ループと補聴器を活用することにより、目・耳により音楽をどのように享受しているかのメカニズムを物性の計測値と、音響心理学者などの意見を吸収しながら、音楽堂の磁気ループ席の有効性と活用方法を建築計画的にかなり把握した。
細菌べん毛モーターのトルク発生と回転方向スイッチのメカニズム

細菌べん毛モーターは回転子、固定子、軸、軸受け、反転制御装置からなる、直径約40ナノメートルの超分子モーターである。細胞膜を横切る電位差とプロトン濃度差によって、固定子でもあるイオンチャネルを通して細胞外から細胞内へ流れ込むプロトンのエネルギーにより、回転子と固定子の構成蛋白質間相互作用がトルクを発生し、毎分2万回転もの高速で回転し、らせん型プロペラのべん毛繊維を回転させて菌体の推進力を発生する。また、細胞外に伸びるべん毛の構築には、べん毛蛋白質をべん毛の中心軸に沿って貫通するチャネルを通して先端まで輸送する装置がべん毛基部体にあり、6種類の膜貫通型蛋白質からなる輸送ゲートに3種類の可溶性蛋白質が結合解離を繰り返すことで、輸送基質である細胞内のべん毛蛋白質を効率よく輸送ゲートに運び、べん毛軸チャネル内に輸送する。今年度は、このべん毛蛋白質輸送装置を構成する可溶性蛋白質の一つでATP分解酵素でもあるFliIが、輸送ゲートに輸送基質を運ぶ際に形成する複合体のFliI分子の数や、その結合解離のダイナミクスを、蛍光顕微計測観察法により観察し計測した。すでに実験を終えてデータ解析を行っている。難波研究室での1年10ヶ月にわたる滞在中に、国際学術誌に掲載された論文が1報、投稿して審査中の論文が2報、準備中の論文が3報あり、いずれもべん毛モーターの回転機構やべん毛蛋白質輸送装置の膜横断蛋白質輸送メカニズムに重要な手掛かりを与える興味深い内容である。期間を短縮しての終了は、出身大学である北京大学で準独立な教員ポストを得たためであるが、それを可能にしたのは、博士号の学位を取得し、その後約1年間博士研究員として過ごしたオックスフォード大学物理学科での輝かしい業績に加えて、大阪大学大学院生命機能研究科に滞在した1年10ヶ月の間に得た数々の興味深い成果によるもので、阪大の研究環境を本人が十二分に活用した成果である。2011年7月末に北京大学に赴任した後も共同研究は続行し、データの解析やその結果が意味することについて議論を進め、それをいくつかの論文にまとめる予定である。その後も共同研究は継続的発展的に実施する予定である。最近は分子モーターの回転計測技術の進歩によって、時間分解能10マイクロ秒、空間分解能1ナノメートルでの計測が可能になり、回転角度10数度のステップが観測できるようになった。同時に、細胞内外のプロトン濃度や膜電位を制御しつつ計測できるようになり、モーター動作を制御した上での様々な計測が可能になりつつある。そこで、様々な条件で計測データを収集し、それを基にしたトクル発生機構のモデル構築とシミュレーションにより、メカニズムの解明を目指す。べん毛モーターの1分子回転計測装置はほぼ完成しつつあるが、そのさらなる高分解能化の工夫を行い、野生型サルモネラ菌のモーターや固定子プロトンチャネルの変異型モーターについて回転計測データを収集し、理論計算によるモデルシミュレーションの結果と照らし合わせて、動作メカニズムの解明を目指すという計画に沿って、その基盤となる準備作業を進めた。Bai Fan研究員は、べん毛繊維に小さなビーズを付着させ、その回転運動を顕微鏡と高速カメラで記録することにより、べん毛モーターの回転速度、スイッチ、トルクなどを様々な条件で計測した。そのデータから、双方向回転するべん毛モーターの反時計回り・時計回りの持続時間と反転スイッチの頻度を解析し、細胞ごとやモーターごとに大きなばらつきがあることを確認し、モーターの反転制御に関わるシグナル蛋白質CheY-Pの発現量のばらつきや、多数の蛋白質分子集合体としてのモーター自体の構造的なばらつきがきわめて顕著であることを明確に示した。そして、その大きなばらつきが時々刻々変化する環境に対応して生存確率を高く保つために重要であることを示した。この成果はPhysical Biologyに投稿し受理された。

また、細胞外に伸びるべん毛の構築には、べん毛蛋白質をべん毛の中心軸に沿って貫通するチャネルを通して先端まで輸送する装置がべん毛基部体にあり、6種類の膜貫通型蛋白質からなる輸送ゲートに3種類の可溶性蛋白質が結合解離を繰り返すことで、輸送基質である細胞内のべん毛蛋白質を効率よく輸送ゲートに運び、べん毛軸チャネル内に輸送する。今年度は、このべん毛蛋白質輸送装置を構成する可溶性蛋白質の一つでATP分解酵素でもあるFliIが、輸送ゲートに輸送基質を運ぶ際に形成する複合体のFliI分子の数や、その結合解離のダイナミクスを、蛍光顕微計測観察法により観察し計測した。すでに実験を終えてデータ解析を行っている。難波研究室での1年10ヶ月にわたる滞在中に、国際学術誌に掲載された論文が1報、投稿して審査中の論文が2報、準備中の論文が3報あり、いずれもべん毛モーターの回転機構やべん毛蛋白質輸送装置の膜横断蛋白質輸送メカニズムに重要な手掛かりを与える興味深い内容である。期間を短縮しての終了は、出身大学である北京大学で準独立な教員ポストを得たためであるが、それを可能にしたのは、博士号の学位を取得し、その後約1年間博士研究員として過ごしたオックスフォード大学物理学科での輝かしい業績に加えて、大阪大学大学院生命機能研究科に滞在した1年10ヶ月の間に得た数々の興味深い成果によるもので、阪大の研究環境を本人が十二分に活用した成果である。2011年7月末に北京大学に赴任した後も共同研究は続行し、データの解析やその結果が意味することについて議論を進め、それをいくつかの論文にまとめる予定である。その後も共同研究は継続的発展的に実施する予定である。
学校と医療の連携による思春期の性に関する子育て支援プログラムの開発と縦断的評価

中学校養護教諭と助産師の2職種間連携を主軸とした「思春期の性に関する子育て支援プログラム」の開発と評価を行った。保護者へのグループインタビューやアンケート調査結果から年4回の座談会と年1回の講演会を開催した。座談会や講演会の参加者からは高い評価を得たが、参加者数が増えないという課題があった。参加できない保護者への支援と、参加者が講演等の内容を他者に伝えやすくすることを目的に、思春期の子育てパンフレットを作成して、全校生徒の保護者に配布した。8割を越える保護者がパンフレットは役立つと評価した。保護者の6割が子どもに、5割が父親または母親にパンフレットを見せたいと思っていた。平成25年度は、思春期の性に関する子育て支援プログラムとして実施した座談会で得た正しい知識や情報の保護者間伝達を促進する方策について検討するため、伝達を困難にしている要因、伝達を促進する要因、具体的な伝達方法について明らかにすることを目的としてグループインタビューを実施した。研究参加者は、座談会に参加経験のある母親15名(3グループ)である。その結果、伝達を困難にしている要因は「日常生活の中で座談会のことを話す機会がない」「座談会で聴いた内容を正確に伝える自信がない」等であった。伝達を促進する要因は「友人などに子どもの性に関することで心配事がありそうな時」「参加して良かったと思える」等であった。具体的な伝達方法としては「資料があれば話しやすい」「座談会が定期開催であれば誘いやすい」等があった。以上より、保護者間伝達のみでは座談会の内容は伝わりにくく、パンフレットのような資料を作成し配布しながら伝えていく方策が必要であること、また、座談会の定期開催も検討する必要があることがわかった。この研究成果をもとに平成26年度から研究協力校で実施する支援プログラムとして、座談会は個人懇談など保護者が学校に来る機会を利用して数回実施すること、座談会で伝える内容をパンフレットにすること、より多くの保護者に思春期の性に関する子育てについて関心をもってもらうために、中学校養護教諭やPTA(保健委員会)と連携して講演会を実施することを計画した。平成26年度は、中学校で実施する思春期の性に関する子育て支援プログラムの対象になる保護者の実態を知るために、新入生の保護者を対象として、入学時に無記名自記式質問紙を用いた調査を行い、思春期の性に関する子育ての現状と保護者の意識、保護者に必要な支援について明らかにした。116人から得られた有効回答を単純集計した結果、子どもの行動で許せる時期について、二人でデートは「高校生から(53.4%)」、手をつなぐは「中学生から(44.8%)」、キスをするは「高校生から(54.3%)」、愛撫をするは「大学生から(43.1%)」、避妊をした性交は「大学生から(42.2%)」、避妊をしない性交は「結婚から(75.0%)」が最も多かった。性の諸問題に関する性教育に関しては、「親には教える責任があると思う(81.0%)」、「子どもが聞いてきたら教える(78.4%)」、「学校や専門家に任せたい(39.7%)」と思っていた。思春期の子どもに関して知りたい内容は、「思春期の性行動の現状(70.7%)」、「思春期の性の悩み(67.2%)」が多かった。性に関する知識で知りたい内容は、「子宮頸癌(46.6%)」、「性感染症(44.0%)」であった。親が希望する支援は、「子どもへの教え方を教えて欲しい(87.9%)」、「相談できるところを紹介して欲しい(84.5%)」が多かった。この研究成果をもとに、思春期の性に関する子育て支援プログラムとして座談会3回と講演会1回を開催した。座談会や講演会は個人懇談など保護者が学校を訪れる機会を利用して企画した。参加者の評価は高かったが、参加人数が少ないため、支援の拡大を図ることが課題と考え、平成27年度はパンフレットの作成とその活用を計画している。支援プログラムの対象となる中学校の新入生の保護者に、無記名自記式質問紙調査を実施し、216名を分析した。中学・高校生になれば手をつなぐことや二人でデートすることを9割の親が容認していた。避妊をした性交は大学生や20歳からと考える親が多かったが、中学・高校生のキスを容認した親は6割を超えていた。親は避妊を意識するが、性感染症やリベンジポルノ等の危険には考えが及ばない可能性があり、妊娠以外の思春期の性の問題について知らせる必要があると考える。親に教えて欲しい内容は、「子どもへの教え方」84.7%、「学校で行っている性教育」75.9%、「何かあったときに相談できる所」72.2%であった。また、講演会の参加希望は52.3%、わからない43.1%、座談会の参加希望は21.8%、わからない58.8%であった。次に、育てている子どもの性別による母親のニードの違いを明らかにした。対象は男子のみの母親43人、女子のみの母親49人である。

知りたい内容は、「男子の体の変化」「男子の心の変化」「射精」「マスターベーションの意義」は男子の母親の方が多く、「女子の体の変化」「女子の心の変化」「性犯罪被害の現状」「摂食障害」「ダイエットの現状」「月経」「妊娠の仕組み」「経口避妊薬」「人工妊娠中絶」「妊娠適齢期や不妊症」「性感染症」は女子の母親の方が多く、有意差があった。これらの成果をもとに、座談会の内容に「相談できる所の紹介」を入れ、男子と女子に分けて実施した。また、講演は高校1年生の夏休み前に実施している性教育の内容を紹介しながら、妊娠以外の性の問題について、親への知識の普及を図った。参加者の評価は高いが、参加者数は少ない。今後は、参加についてわからないと答えている5割前後の親への対策が必要である。参加しやすい時間帯の検討、案内の徹底、仕事等で参加できない親へのパンフレットの活用を考えている。支援プログラムの対象となる中学生の保護者の実態を明らかにすること、実施した座談会と講演会の評価をして支援策の改善を図ることについては、順調に進んでいる。しかし、専門家へのインタビューは日程調整が上手くいかず延期となっている。また、座談会や講演会の課題が明らかになるにつれて、思春期子育てパンフレットの内容についての再検討が必要となり、平成27年度中の作成に至らなかった。以上より、やや遅れているとした。思春期の性に関する子育て支援プログラムの一環として、これまでの研究成果を基に思春期の子育てパンフレットを作成した。所属大学倫理委員会の承認(16-71)を得た後の平成28年12月、支援プログラムを3年間実施したA中学校の全保護者770人に、パンフレットと無記名自記式質問紙を配布した。回収347人(回収率45.1%)の内、不備を除いた334人を分析対象として単純集計した。対象者の平均年齢は43±4.8歳、母親96.1%、父親3%、祖母0.9%であった。パンフレットをすべて読んだ18.6%、大体読んだ43.1%、気になるところだけ読んだ13.2%、パラパラ見た24.3%、読まなかった0.9%であった。パンフレットの内容について、良いは、思春期の性に関する子育てポイント47.6%、相談できるところの紹介46.4%、思春期の子育てに役立つ知識:避妊43.4%の順に多かった。どちらかと言えばよいは、思春期の子育てに役立つ知識:性行動の現状と悩み51.8%、思春期の性に関する子育ての実態48.8%、思春期の子育てに役立つ知識:LGBT47.3%の順に多かった。パンフレットを見せたい人は、思春期の自分の子ども62.3%、子どもの父親または母親52.4%、子育てをしている友人19.8%の順に多かった。子育てに役立つと思うかでは、まあ役立つ55.1%、とても役立つ31.7%、どちらとも言えない12.3%であり、役立たないはいなかった。もっと詳しく知りたいと思った内容は、家庭での子どもへの教え方(対応の仕方)41.6%、思春期男子のこころの特徴32.6%、思春期女子のこころの特徴27.8%の順に多かった。支援プログラムの講演会や座談会に参加できなかった保護者への支援と、参加した保護者がその内容を思春期の子育て中の人に伝えやすくするというパンフレット配布の効果は得られたと考えられる。支援プログラムの対象となる中学生の保護者の実態を明らかにすること、実施した座談会や講演会の評価をして支援策の改善を図ることについては順調に進んだ。しかし、学部教育で担当している助産学実習IIの分娩介助経験例数が実習期間内に到達しなかったため、5週間の延長実習を行ったことから、思春期の子育てパンフレットの作成が遅れた。また、パンフレットの評価を行うための研究実施に必要な倫理審査や関係各所との調整等の準備にも想定以上の時間を要した。その結果、保護者の評価の一部と保護者の次に実施した教職員の評価について、年度末までに成果をまとめることができなくなった。
高い多重度をもつ論理設計誤りの自動診断・修正手法とその応用

1.修正率を向上させる手法の実現:平成9年度に実現した手法によって最大で多重度10の設計誤りに対する自動修正が可能となったが,多重度が高くなるに従い,修正率が低下する問題があった。この問題を解決するため,(1)診断対象部分回路に応じた誤り追跡入力の生成,(2)評価関数に基づく部分修正法の選択,の二つの手法を考案・実現した。(1)は,診断対象とする部分回路のみを対象として誤り追跡入力を生成することで,修正の可能性がない組合せ箇所を効果的に排除する効果をもつ。さらに(2)により,外部出力値を評価する関数を用いることで,より的確な部分修正法を求めることが可能となった。2.追跡多重度を向上させる手法の実現:従来は一つのコーン回路(単一出力の部分回路)に4個以上の設計誤りが含まれる場合には対応不可能であった。そこで,機能仕様と一致しない外部出力を頂点とするコーン回路の共有部分回路に対象を絞り込むことで,多重度5までの設計誤りが一つのコーン回路に含まれる場合にも対応する手法を考案・実現した。3.インクリメンタル合成部作成:考案・実現した手法に基づき,機能仕様が変更された際に,すでに合成された回路に対する可能な限り少ない修正によってその変更を満足させるインクリメンタル合成手法を考案し,ソフトウェアとして実現した。変更前の仕様に基づいて合成された回路が誤りを含むと考え,変更後の仕様を正しい機能とみなして論理診断・修正を行うことで実現する。論理診断・修正手法をその基本とすることで,最小の修正で変更を実現することが可能となった。4.性能評価:実験により,種々の回路に対して誤りの追跡・修正を行った。多重度5の設計誤りに対する修正率が35%から91%に改善され,また多重度10に対しても同程度の修正率が得られる効果を確認した。1.誤り追跡入力の生成部作成:論理検証の結果,機能仕様と設計された論理回路の不一致が検出された場合,その条件を表す二分決定グラフをもとに,誤り追跡入力を生成するソフトウェアを開発した。2.論理診断/自動修正部作成:高い多重度をもつ設計誤りを対象とする論理診断・修正手法を考案し,これをソフトウェアとして実現した。従来の手法では一度にすべての設計誤りを修正しようとするため,素子数nの回路中にm個の誤りが含まれるとO(n<SUP>m</SUP>)の計算時間が必要となった。考案した手法では,まず論理検証を行う。その結果,ある外部出力について論理の不一致が検出された場合に,誤り追跡入力を生成する。次に,機能仕様と異なる外部出力を頂点とするコーン回路(単一出力の部分回路)に着目して,その内部に含まれる設計誤りについて,想定する設計誤りの多重度kを1から順に増やしながら修正を行う。部分回路を対象とするので対象とする素子数nを小さくできる上に,一般には回路全体に含まれる誤りの個数mよりも小さな多重度kで修正が可能であるので,処理時間を大幅に短縮することが可能となった。誤りの種類について詳しく扱う前に,まず箇所の組合せ(組合せ箇所)の段階で誤り追跡入力を用いた絞込みを行い,考慮すべき組合せ数を大幅に削減した。さらに,得られた設計誤りの候補をもとに自動的にもとの回路に修正し,再度論理検証を行うことによって,最終的な設計誤りと修正された回路を設計者に提示するソフトウエアを開発した。修正しても機能仕様と一致しない誤り候補が存在する場合,不一致の条件を示す論理関数を二分決定グラフで表現し,再度1.の誤り追跡入力の生成処理を実行することで,高い限定効果を実現した。3.性能評価:実験により,実際に人手で設計された種々の回路に対すて誤りの追跡・修正を行った。従来は3個程度の設計誤りの追跡・修正が限界であったが,考案した手法に基づくソフトウェアによって,最高では10個の設計誤りを自動的に修正できることを確認した。処理時間についても1/50程度に削減された。

4.性能評価:実験により,種々の回路に対して誤りの追跡・修正を行った。多重度5の設計誤りに対する修正率が35%から91%に改善され,また多重度10に対しても同程度の修正率が得られる効果を確認した。
組換え修復遺伝子のヒト細胞における機能解析による放射線感受性予測

放射線感受性は放射線治療における治療有効性や副作用の発現に大きく関与する。また放射線被ばく災害における被ばく関連疾患の発生もこの感受性に大きく依存する。したがって、個々の放射線感受性を予測することができれば、これらの放射線に関連した医療は新たな展開が可能となる。ところが、現時点において放射線感受性を分子生物学的根拠に基づいて予測することはきわめて困難である。そこで、この問題点を解決するために、DNA二重鎖切断修復に関わる遺伝子のヒト欠損細胞株に作製し、それらに放射線感受性に関わる遺伝子多型を発現することによって多型の生物学的意義を検討した。相同組換えによる修復に関わるXRCC3の欠損細胞ではDNA損傷作用に対する高感受性、相同組換え修復機能の低下、染色体切断などの異常が観察された。さらにはDNAの再複製による染色体の倍加が有意に増加していた。この結果はXRCC3がDNA修復に関わる一方でDNA再複製をも制御していることを示唆する。次に、XRCC3欠損細胞に発がんリスクに関与することが報告されている多型を発現してこれらの表現型を解析した。その結果、この多型は正常のDNA修復活性を有するが、DNA再複製を抑制することができないことが判明した。これは、放射線感受性に関わる遺伝子の多型が必ずしもDNA修復に関わるのではなく、DNA複製制御に異常をきたすことによって疾患の発症に関わることを示唆する。このように、放射線感受性の研究には広くDNA代謝ネットワークの観点からのアプローチが必要である。個人の放射線感受性予測は、放射線被ばくにおける急性放射線症候群に対する治療法の決定に重要な情報をもたらすのみならず、晩発障害としての発がんリスクの予測にも極めて重要である。また、がんの放射線治療においては治療による副作用の防止のためにも放射線感受性予測は有用である。放射線感受性にはDNA二重鎖切断修復機構が大きく関与することから、この修復に重要な相同組換え修復のヒト細胞における機能解析を行っている。相同組換え修復においてRad51は中心的な役割を果たすが、哺乳動物の体細胞にはRad51と構造的に類似したRad51パラログが5種類存在する。Rad51パラログの一つXRCC3の生物学的機能を明らかにするために、ヒト大腸がん細胞株においてノックアウト細胞を作製した。DNA架橋剤に対する高感受性,姉妹染色分体交換の低下、放射線照射後のRad51フォーカス形成の低下、染色体切断増加などの異常が欠損細胞で観察され、これらはXRCC3がRad51とともに相同組換え修復の早期過程に重要であることを示唆する。さらに、染色体倍加の頻度が欠損細胞では野生株と比較して有意に増加していた。その分子機構を解析した結果、複製の開始に必須であるRPAとXRCC3が直接結合することが明らかとなった。RPAの過剰発現は染色体倍加を促進し、XRCC3とRad52はこれを抑制することも判明した。このように、相同組換え修復機構はXRCC3、Rad52、RPAを介して複製の開始点を制御することによって、染色体を安定化することが明らかとなった。したがって、放射線感受性予測はこのような広いDNA代謝のネットワークの観点から解析されなければならない.放射線感受性を規定するDNA二重鎖切断修復遺伝子の多型の中で、有意にがん発症と関連性が分子疫学的に証明されているのは、XRCC3のT241Mである。この多型の生物学的意義を解明するために、まずXRCC3のヒト欠損細胞をノックアウトによって作製した後に、野生型Tとバリアント型Mを内因性レベルと同じ程度に外来性に発現することによって、これらの細胞間における表現型の比較を行った。その結果、DNA損傷作用に対する感受性や姉妹染色分体交換などの相同組換え修復に関する表現型には差異は観察されなかったが、染色体の倍加だけはバリアント型において有意に増加していた。一方、同様の染色体倍加はDNA複製因子RPAの過剰発現によっても誘発されるが、XRCC3の野生型の過剰発現によってRPAによる染色体倍加は抑制されたのに対して、バリアント型の過剰発現では抑制されなかった。

このように、XRCC3の遺伝子多型はDNA修復よりもDNA複製制御に重要な役割を担っていることが示唆された。次に、相同組組換え修復がどのような分子機構でDNA再複製を制御するのかを検討した。チェックポイントがDNA再複製を制御している可能性を想定して、Cdkの阻害因子であるp21の機能変化を検討したところ、バリアント型ではp21とPCNAの相互作用が増強している結果が得られた。これらの結果より、DNA二重鎖切断修復は単にDNAに直接作用して修復を行うのみならず、細胞周期の調節機構を介してDNA複製をも制御していることが明らかになり、放射線感受性を規定する遺伝的背景の理解にもこのような広い視野からの解析が必要であることが示唆された。
学際的アプローチに基づく参照機能オントロジーの構築と知識相互運用ツールの開発

「機能概念」は人工物,生体などに関する知識表現において中核的役割を果たすが工学・哲学・バイオ分野においてさまざまに定義されており,相互に知見を生かすことができないのが現状である.本研究では,哲学分野の知見を踏まえた学際的アプローチで,人工物と生体の機能のさまざまな定義を分類し関係づけることで,基盤的な「機能の種類」(機能カテゴリ)の体系(オントロジー)を構築した.それに基づいて機能的知識を分野を越えて包括的に記述・変換・相互運用できる.共通するコアな機能概念を定義できる可能性が明らかになり,最終年度前年度の応募を行い採択されたため,新規な基盤研究(B)としてさらに発展的研究を進めている.「機能概念」は人工物,生体などに関する知識表現において中核的役割を果たすが工学・哲学・バイオ分野においてさまざまに定義されており,相互に知見を生かすことができないのが現状である.本研究では,哲学分野の知見を踏まえた学際的アプローチで,人工物と生体の機能のさまざまな定義を分類し関係づけることで,基盤的な「機能の種類」(機能カテゴリ)の体系(オントロジー)を構築した.それに基づいて機能的知識を分野を越えて包括的に記述・変換・相互運用できる.共通するコアな機能概念を定義できる可能性が明らかになり,最終年度前年度の応募を行い採択されたため,新規な基盤研究(B)としてさらに発展的研究を進めている.本研究は,哲学分野の知見を踏まえた学際的アプローチで人工物と生体器官の機能について深く考察し,包括的な体系を構築することで,分野を越えた知識の相互運用を実現することを目標としている.平成22年度では,人工物に焦点を絞り,人工物そのものとその機能について考察を行ったまず,実施計画項目(1)の哲学的知見の整理については,海外研究協力者である科学哲学者のオランダ・デルフト工科大学のPeiter Varmaasを交えて行った議論に基づいて,人工物の持つ機能や機能の不全状態に関して,従来の工学的知見に哲学的知見を加えることができた次に,項目(2)と(3)の人工物機能を分類する視点の同定については,まず,海外研究協力者であるイタリア国立研究機関認知科学技術研究所のStefano Borgo, Nicola Guarinoらと行った,人工物特有の概念である「使用」概念についての議論の結果も踏まえて,人工物とその機能の本質的な性質を明らかにした.次に,アメリカ標準技術局の機能語彙体系であるFunctional Basisの意味定義を精査し,分類視点を同定するとともにそれらの間の関係を明らかにした以上の結果を踏まえて,項目(4)と(5)の機能カテゴリの同定とオントロジー構築を行ったこれらの研究過程において,特に海外研究協力者らとの議論を通して,人工物そのものの概念定義についての考察も進み,人工物概念の複数の定義の間の関係を明らかにすることができた。この知見は,人工物概念の本質を明らかにし,生体との違いを明確にすることで,本研究の目指す分野を越えた機能的知識の相互運用の実現に貢献する本研究は,哲学分野の知見を踏まえた学際的アプローチで,人工物と生体の機能のさまざまな定義を分類し関係づけることで,包括的に体系づけることと,機能的知識の相互運用性の向上を目指している.本年度はひきつづき人工物の機能に焦点を絞って人工物機能の分類と関連性について考察を深めたが,本研究の基盤となる人工物そのものの本質性についても考察を行った.1.人工物の本質性に関する考察:人工物の本質について,製造行為や選択行為などにおける意図に注目して考察を行った,その結果,複数の人工物定義に関する基盤的レベルでの重要な違いと関係性を明らかにし,海外研究協力者と共著で国際ワークショップにおいて論文発表を行った-また,これらを包括的に説明する理論と,人工物と自然物(特に生体)の間の本質的関係性を明らかにした.さらに,このような考察を発展させて,次年度の主要な考察目標である人工物機能と生体機能の共通性について,重要な見通しを得ることができた.2.製品ライフサイクルにおける関係付け:異なる機能概念を設計,製造,使用,故障といった製品のライフサイクルフェイズや変化物の違いによって関連づけるモデルを構築した.3.機能参照オントロジーの充実:機能の分類視点のオントロジー的定義とそれに基づく機能概念の定義を,上記項目の考察結果を反映させることで,さらに充実させた.特に,機能語彙の分類視点を明らかにし,複数の機能語彙分類体系の分類観点の違いと関係性を示した.また,機能を捉える際の多様な視点について考察を行った.4.機能的知識相互運用ツール(第1版)の設計:参照オントロジーに基づいて,参照オントロジーに基づいて多様な機能概念を扱えるようなツールについて,概念的設計を行った.これは従来から開発してきた機能的知識記述システムに基づいている.昨年度までの人工物機能の分類とその本質性に関する考察を踏まえて,本年度からは,考察対象を生体器官(自然物)に広げ,人工物の機能と生体器官の機能の共通性と違いについて考察を行った.(1)これまでの考察によって機能は振る舞いがコンテキストに依存して担うロールと捉えられることが明らかになった.本年度では,そのコンテキストの成り立ちについて深く考察を行い,コンテキストがなにに依存してどのように決定されるのかといったことについて考察を行った.特に,使用者や設計者といったエージェントの意図やそれによって決定されるゴールと,機能との関係性を明らかにした.(2)前項のコンテキストに関する考察結果に基づき,人工物機能と生体機能の違いと共通性を考察した.大きな違いとして,生物機能には,人工物機能には存在する上述のようなエージェントの「意図」が存在せず,ゴールは外部から意図的に与えられるものではないということを明らかにした.

一方で,共通性として,システムが全体としてうまく動作することに貢献するという役割を果たしていることを同定し,システミック機能と呼ぶこととした.直感的には,その下位概念として人工物機能と生体機能や各種の機能概念を位置づけることができる感触を得た.(3)機能には本質的なものと偶発的なものがあり,前者が機能物の規範を与え,達成できない場合には機能不全(故障)と呼ばれるが,前項までの考察結果を踏まえて,人工物と生体の機能不全について考察を行った.(4)機能をロールと捉えたときの一般的なロール理論やサービスにおけるその特殊性について,第1項のコンテキストに関する分類に基づいて考察を行った.以上の研究成果に基づいて,共通するコアな機能概念を定義できる可能性が明らかになったため,最終年度前年度の応募を行い採択されたため,新規な基盤研究(B)としてさらに発展的研究を進めることになった.当初の計画通り,本年度までは主に人工物とその機能に焦点を絞って考察を行い,ほぼ目的に見合う知見が得られた.さらに,人工物の本質性に関する考察を深めたことで,次年度の研究目標である人工物機能と生体機能との共通点に関する重要な見通しも,本年度中に得ることができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度に重要な見通しを得ることができた,人工物機能と生体機能の共通性と相違点についてさらに考察を進め,共通コア概念として同定することを重点目標とする.これまでの研究の進展によって,当初の計画立案時における予想よりも両者の共通性が大きいことが明らかになり,共通コア概念に基づいた包括的理論を構築することができる見込みが得られた.それに対応して,包括的機能定義とその理論の構築に重点をおき,知識の相互変換システムに関する比重を軽くする研究方針をとる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
夏型ホルモン活性物質の精製とその一次構造の部分的決定

本年度は、農家から大量のカイコガの蛹(約12万頭)を購入し、羽化した成虫から解剖によって脳-食道下神経節複合体を集めた。集めた脳-食道下神経節複合体から、従来の方法によって夏型ホルモン活性物質の粗抽出液を作製し、精製を試みた。精製はSephadex G-50カラムによるゲル濾過、陰イオン交換クロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー等の方法によって行った。特に精製の各過程では、カイコガ成虫の脳内に共存し、夏型ホルモル活性物質とその物理化学的性質が非常に良く似ているbombyxinが夏型ホルモン活性物質と分離されているかどうかを調べた。精製の各段階で得られた夏型ホルモン活性分画の前胸腺刺激ホルモン活性を、カイコガ4令幼虫の培養前胸腺を用いた方法によって定量した。その結果、夏型ホルモン活性物質が陰イオン交換体に吸着されるのに対して、bombyxinが陽イオン交換体に吸着されることを見い出した。その後、夏型ホルモン活性物質の粗精製分画を陰イオン交換クロマトグラフィーにかけるよって、夏型ホルモン活性物質とbombyxinを分離することに成功した。また、今回の研究で得られた最終分画をSDS-PAGEにかけ、銀染法で染色したところ、そのレーンには一本のペプチドノ染色バンドが認められ、そのペプチドの分子量は夏型ホルモン活性物質と同じ4-5kDであると推定された。しかし、今回の精製では、活性物質のイオン交換クロマトグラフィーと、逸れに続く脱塩操作の際の回収率が低いために、その一次構造を部分的に決定するために必要な量の標品を得るには至らなかった。1、本研究補助金によって、-85°CのディープFリーザーが購入でき、本研究に不可欠なカイコガ成虫の脳-食道下神経節を大量(約30,000個)にストックすることができた。2、夏型ホルモン活性物質の抽出に、熱抽出(95°C,5min)を採用することによって、活性物質の抽出効率の大幅な改善(15-20%の改善)に成功した。3、夏型ホルモン活性物質の粗精製過程に、逆相高速液体クロマトグラフィーを採用し、比較的良好な結果がえられている。現在、収率の改善を目指して使用カラム及び活性物質の溶出条件を検討中である。4、平成6年度は、夏から秋にかけて、これまでにない厳しい干魃で、キタテハの幼虫の飼育が非常に困難で、活性物質の検定に大きな支障を来たした。そのため、研究は予定より遅れ気味となっている。しかし、本研究期間に少しでも良い結果を得る目的で、平成7年度の研究計画を再検討中である。特に精製の各過程では、カイコガ成虫の脳内に共存し、夏型ホルモン活性物質とその物理化学的性質が非常に良く似ているbombyxinが夏型ホルモン活性物質と分離されているかどうかを調べた。

その後、夏型ホルモン活性物質の粗精製分画を陰イオン交換クロマトグラフイ-にかけるよって、夏型ホルモン活性物質とbombyxinを分離することに成功した。また、今回の研究で得られた最終分画をSDS-PAGEにかけ、銀染法で染色したところ、そのレーンには一本のペプチドノ染色バンドが認められ、そのペプチドの分子量は夏型ホルモン活性物質と同じ4-5kDであると推定された。しかし、今回の精製では、活性物質のイオン交換クロマトグラフィーと、逸れに続く脱塩操作の際の回収率が低いために、その一次構造を部分的に決定するために必要な量の標品を得るには至らなかった。
ソテツの雄性配偶体の生長と精子誘導

裸子植物の生殖で特徴的なことは、受粉から受精までの期間が長く、2ヶ月から12ヶ月を要することである。この間、胚珠に取り込まれた花粉は緩慢に生長するが、雌性配偶体が成熟した直後に雄性配偶子を形成し、雌性配偶体の卵と結合して受精が生じる。ソテツは、雄性配偶子が精子という際だった特徴を有している。ソテツの精子形成は雌性配偶体と雄性配偶体の間に液が分泌された後に起こることから、この液が雌性配偶体から分泌され、液に精子形成を誘導する化学物質が含まれるという作業仮説を設け、この検証を研究課題とした。検証は、液が分泌される直前で雌性配偶体のホモジネートを得て、これを成熟した雄性配偶体にかけて、精子の誘導が可能かを調べること、及び、液分泌の前後で雌性配偶体の構造を比較して、この配偶体から、雄性配偶体に向けて物質移動が起こった(液の移動が生じた)根拠を見出す方法で進めた。ホモジネートをかける実験では、ホモジネートだけでは、精子の誘導を起こすことができなかったが、ホモジネートに等量の10%ショ糖液を加えた液をかけることで、12時間後に精子の誘導を起こすことができた(10%の確率)。この実験によって、仮説はほぼ検証されたといえるが、液の分泌前後の雌性配偶体の構造比較では、デンプン粒の大きさが、分泌後に減少することが見出された。この変化は、デンプン粒が糖に分解されて起こったと解釈され、分解によって形成された糖が分泌液に含まれるとも考察された。更に、この分解が液分泌のメカニズムに関係していると予想された。ソテツは種子植物であるが、生殖過程で精子を形成することにおいてシダ植物と類似している。シダ植物と種子植物が生殖進化において、どのような関係にあるか興味がもたれており、ソテツで精子形成過程を調べている。針葉樹の研究から雌性配偶体からの分泌液で雄性配偶体の最終生長(休止後の生長)が誘導されるという仮説を立てたが、これをソテツで検証することが今課題研究の目的である。精子は受精直前に液の中を泳ぐが(この液の起源を雌性配偶体と推定している)、この液が分泌されていない胚珠を用いて以下の実験を行った。(1)雌性配偶体のホモジネートを十分に生長した雄性配偶体に掛けたが、精子の放出は起こらなかった。(2)雌性配偶体のホモジネートと10%ショ糖液の1:1液を掛けたところ、10%の胚珠で精子の放出が生じ、精子が泳ぎ出した。(3)10%ショ糖液のみで同様な処理をしたところ、精子放出は起とらなかった。これらの結果は針葉樹での結果と全く一致する。雌性配偶体のホモジネートは精子放出の引き金物質を含むが、これだけでは有害で、ショ糖液で薄める必要があると解釈した。液分泌前の雌性配偶体の形態を分泌後の形態と比較している。樹脂切片を用いた観察では、染料によく染まる顆粒状物質が分泌前の細胞に豊富であるが、分泌後の細胞ではこの物質が消失している。これは、精子が泳ぐ液(分泌液)が雌性配偶体から由来するという仮説を支持するものある。今後、透過電子顕微鏡を用いて同様の観点を微細構造から調べる。この間、胚珠に取り込まれた花粉は緩慢に生長するが、雌性配偶体が成熟した直後に雄性配偶子を形成し、雌性配偶体内の卵と結合して受精が生じる。

ソテツは、雄性配偶子が精子という際だった特徴を有している。ソテツの精子形成は雌性配偶体と雄性配偶体の間に液が分泌された後に起こることから、この液が雌性配偶体から分泌され、液に精子形成を誘導する化学物質が含まれるという作業仮説を設け、この検証を研究課題とした。検証は、液が分泌される直前で雌性配偶体のホモジネートを得て、これを成熟した雄性配偶体にかけて、精子の誘導が可能かを調べること、及び、液分泌の前後で雌性配偶体の構造を比較して、この配偶体から、雄性配偶体に向けて物質移動が起こった(液の移動が生じた)根拠を見出す方法で進めた。ホモジネートをかける実験では、ホモジネートだけでは、精子の誘導を起こすことができなかったが、ホモジネートに等量の10%ショ糖液を加えた液をかけることで、12時間後に精子の誘導を起こすことができた(10%の確率)。この実験によって、仮説はほぼ検証されたといえるが、液の分泌前後の雌性配偶体の構造比較では、デンプン粒の大きさが、分泌後に減少することが見出された。この変化は、デンプン粒が糖に分解されて起こったと解釈され、分解によって形成された糖が分泌液に含まれるとも考察された。更に、この分解が液分泌のメカニズムに関係していると予想された。
Fasリガンドの炎症誘導作用の分子機構の解析

我々は昨年度の公募研究でFasリガンド導入したがん細胞を同系マウスの腹腔に移植すると、著名な好中球の浸潤を誘導すること、Fasリガンドは炎症細胞(主に好中球)にアポトーシス誘導すると同時に、IL-1βの活性化と放出を引き起こし、in vivoではこのIL-1βが炎症を増強しているらしいことを示した。さらに、Fasリガンド刺激により不活性化型のIL-1βが活性型に転換される際に、よく知られるIL-1βconverting enzym (ICE)は必要でないことが示された。そこで本研究では、まず、FasリガンドによりIL-1βが活性化される際に働く蛋白分解酵素を同定するため、種々の阻害剤を用いてその特性を検討した。その結果、FasリガンドによるIL-1βの活性化にはカスペース以外にキモトリプシン様のセリンプロテアーゼが関与していると考えられ、異なるグループに属する蛋白分解酵素のカスケード反応の結果、IL-1βの転換が起こることが示唆された。一方、Fasリガンドには膜型と、それがメタロプロテアーゼによって分解されて生じる可溶型が存在するが、Fasリガンドの延症誘導活性、腫瘍拒絶促進活性にはどちらの型のFasリガンドが働いているかを検討した。その結果、これらの活性には主に膜型が働いていることが明らかになった。in vitroの実験から示唆されているような可溶型Fasリガンドの好中球に対する直接的な走化因子活性は、in vivoでは検出されなかった。
相対的価値の選択におけるセロトニン系の役割

我々の行動は、幾多の選択肢の中から1つを選び、他を捨てることで成り立つ。その価値判断は、往々にして絶対的ではなく、環境や状況に応じ、相対的に行われる。近年、霊長類を用いた電気生理学的研究では、価値判断に関わる様々な脳領域とニューロン活動が明らかにされ、特に報酬や快刺激といった正の強化子に対するドーパミン神経の応答が注目を集めてきた。一方で、罰や不快刺激などの負の強化子を用いた報告は少なく、強化学習モデルでは、ドーパミン系に拮抗してセロトニン系が嫌悪刺激の情報処理に重要な機能を担うことが提唱されているものの、一貫した実験結果は得られていない。生得的に、動物は報酬刺激に対して接近行動を示すが、電気ショックなどの嫌悪刺激に対しては、回避あるいは逃避を試みる。このような行動は、学習の根本的なメカニズムであり、オペラント条件づけと呼ばれる。そこで本研究では、〈報酬-嫌悪刺激〉に対する相対的な価値判断および〈接近-回避〉の行動選択におけるセロトニン系の役割を明らかにするため、サルにオペラント条件づけ課題を訓練し、セロトニン神経の起始核である背側縫線核から単一ニューロン活動記録を行った。報酬として水、嫌悪刺激としてエアパフ、中性刺激として音を用い、各々と連合させた3つの視覚図形のうち2つを同時呈示して、どちらか一方をサッケードにより選択させた。訓練の結果、サルは報酬/音、報酬/エアパフの対では報酬を選ぶが、音/エアパフの対では音を選択し、エアパフを回避した。課題遂行中の背側縫線核ニューロンの活動を記録したところ、報酬のみならず嫌悪刺激に対する特異な応答が多く観察された。古典的条件づけを用いた我々の先行研究では、エアパフを予告する条件刺激への応答は報酬と比較して顕著に少なかったことから、これらの結果は、セロトニン系が行動選択を要する価値判断により重要な役割を担う可能性を示唆する。