hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ｂ２アドレナリン受容体の細胞内シグナル活性化機構の解明

今回の結果は、リン酸化に伴い、TM6の細胞内側がアレスチン結合に有利な構造に変化することを示唆する。本研究成果から、アレスチンは、C末端に加えて、リン酸化に伴い構造変化した膜貫通領域を認識することで、多様なGPCRとリン酸化依存的に結合する、というモデルを提唱する。当初の計画では、平成29年度はアレスチン結合状態の受容体の構造情報を得ることを目標としていた。実際にGPCRのアレスチン結合状態の構造解析を進めることができたため、進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。Gタンパク質共役型受容体(GPCR)のシグナル伝達経路には、Gタンパク質を介した経路とアレスチンを介した経路がある。本研究では生理的条件下で、アレスチン、またはGタンパク質が結合した受容体の動的構造を取得しそれらを比較することで、受容体の構造の違いを得ることにした。本年度は、GPCRの一種であるβ2アドレナリン受容体(β2AR)について、Gタンパク質結合状態の構造を解析した。Gタンパク質には、mini-Gsを用いた。mini-Gsとは、αサブユニットのうちGPCRと結合するドメイン部分のみを切り出した変異体であり、Gβγ非存在下でGPCRと強固に結合することがChris Tate (MRC)らによって報告されている。メチオニン側鎖メチル基を13C標識したβ2ARを再構成高密度リポタンパク質の脂質二重膜に再構成したβ2AR-rHDLに対して、精製したmini-Gsを添加して1H-13C HMQCスペクトルを取得した。その結果、mini-Gs結合状態では5残基全てに対応するシグナルを観測した。得られたスペクトルを、これまでに取得したアレスチン結合状態のスペクトルと比較すると、細胞内側に位置するM215のシグナルが、アレスチン結合状態よりも1H方向高磁場側へシフトしていた。M215の1H化学シフトは膜貫通ヘリックス6 (TM6)に存在するF282の環電流効果によって決まり、TM6が外側へより開いた構造を取るほど、高磁場シフトする。このことから、Gタンパク質結合状態の方が、アレスチン結合状態よりも、TM6が開いた構造を取っていると考えた。以上の結果から、2種類のシグナル伝達経路では、TM6に違いがあることが示された。このことは、GPCRのTM6の開き具合によって、選択的なシグナル伝達の活性化を説明できることを示唆している。当初の計画では、平成30年度はGタンパク質結合状態の受容体の構造情報を得ることを目標としていた。その結果、三量体Gタンパク質のうちのαサブユニットの一部を改変した変異体を用いて、GPCRのGタンパク質結合状態の構造解析を進めることができた。研究計画の変更、あるいは研究を遂行する上での問題点はない。当初の計画通り、2年目である平成30年度は、Gタンパク質結合状態の受容体の構造情報を取得することを目標とする。そのためにまずは、三量体Gタンパク質の昆虫細胞発現系を新たに構築する。Gタンパク質のコンストラクトは、脂質修飾を欠損したものと野生型のものの2種類を構築する。これらのうち、発現量、精製法ともにNMR解析に十分なものを検討する。
東アジア調査に基づくベーチェット病、強皮症の特異的HLAが病態に関わる機序の研究

HLAをベーチェット病(BD)及び強皮症(SSc)で検討し、計算化学的に病因蛋白やTopo1上のエピトープを推定、免疫的検討から病因蛋白等の解明を目的とする。BDは免疫的研究のため47例のHLAを分析中。タイ42例の分析ではA*2601がB51陰性群で有意に増加しA*0207に有意差はなかった。ペプチドに対する反応ではBD群は正常に比し、B51陽性群は陰性に比し有意なリンパ球増殖を認めた。現段階でINFγ産生に有意差は認めず。SSc15症例でのPep6に対する反応はSSc群で有意なリンパ球増殖を認め、Pep5は差がなかった。ICS法でのサイトカイン産生能はタイで検討開始。自己抗体はラビット抗体で基礎検討。フラグメント分子軌道(FMO)法に基づく計算解析では、分子動力学(MD)計算を実行し、トラジェクトリーから抜き出した複数の構造でFMO計算を実行し相互作用解析を試みた。B*51とPep1の複合体のMD計算ではペプチドのN末側がペプチド収容溝から外れるトラジェクトリーが得られ、想定外の結果であった。B*52とのMD計算では、ペプチドの中心部分が収容溝から飛び出すトラジェクトリーが得られた。分子動力学法での結合能の検討ではPep6がSScと相関するHLAで結合安定性がより高く、Scientific Reportsに発表。BDの候補ペプチドとHLA-TCR complexとの結合については検討中。B*51とペプチド複合体のX線結晶構造解析は、大腸菌で発現させたHLAを変性剤で可溶化しPep1、Pep2とのリフォールディングを試みた。その際ジスルフィド結合の形成を促進させるため、酸化型、還元型グルタチオンを添加した。ゲル濾過クロマトグラフィーとSDS-PAGEの評価では、HLAとPep2との複合体を再構成できたと考える。台湾、韓国とは疫学、免役研究を中心に情報交換を行なった。ベーチェット病(BD)は免疫研究用を含め総計200検体以上収集。HLAの分析は倫理委員会再承認が遅れやや遅れているが継続中。強皮症(SSc)は獨協医大の21症例についてデーターベース化。タイBDは総計42検体のHLAが分析済みで、免疫研究用のSScも10検体以上収集されHLA分析予定で、ともに収集継続中。免疫的検討のためペプチド、抗体を海外に送付し、新規SSc用ペプチドも追加合成し送付予定。免疫的検討は比較的順調に進みBD群47例で前述の増殖反応増加を認め、HLAとの関連を分析継続中で、中間結果を日本眼科学会で発表予定。INFγ産生は有意差を認めなかった。SSc15例で前述のPep6に対する増殖増加を認めた。タイSSc10例のICS法の検討では現段階では有意な差を認めていない。ラビット抗体の基礎検討を実施、ヒト血清の基礎検討は次年度に及ぶ予定。台湾と韓国は自国でHLAや免疫的検討を行う予定で情報交換の段階。FMO法でのペプチド結合能検討も進められ、ペプチドのN末側が収容溝から外れるトラジェクトリーが得られるという結果があったが、初期構造が不適切であった可能性もある。平衡に達した後、初期段階で収容溝に収まるべく加えた拘束力を外せば改善される可能性があり、計算法を検討する予定。分子動力学的検討はタイとの共同研究が比較的順調に進み、Pep6とHLAの結合能を前述の如く論文で発表し、Induced Fit様現象についても検討中。またHLA-TCR complexとの結合能については継続研究中。X線結晶構造解析研究は前述の如く大腸菌発現系を用いHLAの発現が得られ、Pep2とのリフォールディングは少量の試料では結果が得られ比較的順調に進行している。Pep1はさらに検討中。全体としてELISAの基礎検討の遅れや海外免疫研究の遅れがあるが、日本、タイでの他の研究はほぼ順調と考えている。前述した本研究の目的のため、進行状況も考慮して次年度は下記のように研究を進めたい。第1はベーチェット病(BD)とHLAの相関、臨床症状との関連を明らかにする。タイの検体数は可能な限り増やしA*0207, A*2601を中心に検討する。自国で検討中の韓国、台湾とは情報交換を進める。強皮症(SSc)では免疫学的検討を行う検体についてHLAを検討する。タイ検体についても同様に検討する。第2は計算化学に基づく候補ペプチドに対する免疫的研究を日本、タイで進め、HLAとの関与を検討する。自己抗体はヒトでのELISA法の基礎検討、サンプルの収集までは行いたい。第3はHLAの役割を検討するため、フラグメント分子軌道(FMO)法研究を進める事である。石川は効率的にMD計算を実行し、適切なトラジェクトリーを得るためプログラムをGromacsに変更予定。B*51とAAAAAIFVIが安定に結合するトラジェクトリーが得られれば、その立体構造を用いてFMO計算を実行しB*51に特異的に結合するメカニズムを考察予定。結合する可能性が低い時は他のペプチド候補を探索するための計算の計画を考えている。第4は分子動力学法で相関するアリルのペプチド結合能の検討を続ける。

タイとの共同研究では新ペプチドの検討に加えHLA-TCR complexとの結合、前述のHLAグローブに観測されたIuduced Fit様現象の検討を進める予定である。第5は、HLA- B*51:01の細胞外ドメインとペプチドとの複合体のX線結晶構造解析を行い、ペプチド認識メカニズムを解明する。現時点ではリフォールディング効率が悪いため、再構成の条件を最適化するとともに、その反応系をスケールアップすることで結晶化に十分な量のタンパク質試料を得る。それを用いて結晶化スクリーニングを実施し、X線結晶構造解析に適した結晶を得ることを目指す。本研究はベーチェット病(BD)及び強皮症(SSc)でのHLAとの相関を検討し、計算化学的に病因候補蛋白やTopo1上のエピトープを推定して,そのサイトカイン産生能や自己抗体の免疫学的検討から病因蛋白等を解明する事を目的とする。BD、SScの統一診断基準、データーベース作成を開始。BDサンプルは新たに10収集しHLAの分析を開始した。9月以降は収集、分析遂行に新たな東大倫理委員会承認が必要となり、現在その申請準備中である。またブドウ膜炎活動性スコアー(BOS24)が視力悪化と有意に相関したが、HLAとの関連を検討中。獨協医科大学、聖栄大学では倫理委員会承認を得た。独自開発したドッキング計算法に基づく1254種のエピトープ探索で、MICA-TM配列はHLA-B*51と54位の結合親和性を示し、*52とは355位の親和性であった。分子動力学法での結合能の検討では、タイとの共同研究でいくつかのBD、SScの候補抗原の中間結果、SScでは異なる計算方法で比較した中間結果も得られた。得られた候補蛋白情報を免疫学的に検討するため基礎検討を行い、また13種のペプチドを合成し比較のため各国にも送付した。海外共同研究としてタイでは前述の計算化学分析の他、BDでHLA-A*02:07がオッズ比で有意に相関する中間結果が得られ、SScはタイ側での倫理委員会承認を得た。候補結合蛋白の免疫学的検討では、自己抗体測定、ICS法によるサイトカイン測定の基礎検討がなされた。台湾ではBDの少数例の予備検討でA*0207の増加傾向を認めたが、DNA輸送が困難な事が説明され、今後は台湾で疫学研究を進める事とした。SScでは、台湾で既存のキットでサイトカイン測定を行う事となった。抗体は日本での測定を協議中。韓国にも比較検討のためのペプチドを送付し、サイトカイン産性能の基礎検討や抗体測定についての情報交換を行った。既存の正常検体についてHLAの詳細分析や確認を開始。ベーチェット病(BD)検体は既存と合わせて176検体収集。順次HLAを分析したが、2016年9月以降は東大倫理委員会承認が得られておらず、収集、分析とも中断中。研究遂行はやや遅れているが承認が得られ次第再開予定。現段階でBDでのA*26:01陽性は42.2%, B*51:01は44.9%。またぶどう膜炎活動性スコア(BOS24)と矯正視力の悪化度とに有意な相関がみられ、BDS24とHLAの関連について検討を開始。強皮症(SSc)検体は、獨協医科大学の倫理委員会承認が得られ、臨床データーベース等の検討を開始。海外では共同研究が了解され、各国で倫理委員会申請や一部では検体収集が開始されている。
非線形フォトニック結晶による波長変換素子の開発

人工的な光ナノ構造である「フォトニック結晶」の中では、光の極めて遅い群速度(スローライト)や特異な光分散関係が実現できる。本性質を利用すれば、光と非線形性物質との相互作用を人為的に制御し、非線形光学応答の大幅な増強を実現できる可能性がある。しかしながらこれまで、LiNbO_3に代表される高非線形性結晶の難加工性が原因で、産業的活用が期待されながら実験研究による定量的な検証は進んでいなかった。本研究は、フォトニック結晶機能と高非線形性光学結晶とを融合させる非線形フォトニック結晶を創製し、第2高調波発生などの非線形光学特性と特異な光分散関係(群速度等)との相互関係を定量的に検証することによって、光非線形物質機能の新たな高度制御技術の確立、従来素子性能を凌駕する超小型・高性能な波長変換コヒーレント光源素子の開発を目指した。非線形フォトニック結晶における波長変換素子の定量的な実証研究が、大きな期待が持たれながらも、進んでいなかった最大の理由は、LiNbO_3などに代表的される高非線形性材料の難加工性にあり、2次元フォトニック結晶のようなナノレベルの極微細構造を高精度に作製することが困難であったためである。17年度の研究において、最も代表的な高非線形性光学材料であるLiNbO_3単結晶を用いて2次元フォトニック結晶導波路を創製することに世界で初めて成功した。平成18年度は、本技術で作製された非線形フォトニック結晶を用いて、レーザ光と物質の間の相互作用を大きく増幅させることにより、第二高調波発生を高効率化することに成功した。さらに実証した素子を発展させ、面内導波タイプの位相整合を達成した素子を実現し、肉眼において確認できる紫外コヒーレント光源素子を実証した。当該研究において実証した高非線形2次元フォトニック結晶の開発成功は、国内はもちろん世界的にも例がなく、まったく新規な試みであり、新たな研究領域の開拓を可能にするもので、学術・工業両面において非常に高い重要性、今後の発展性をもっている。この課題を克服すべく、初年度である17年度は、非線形2次元フォトニック結晶素子の高精度な作製技術開発をまず重点的に行った。その結果、最も代表的な高非線形性光学材料であるLiNbO_3単結晶を用いて2次元フォトニック結晶導波路を創製することに世界で初めて成功した。本研究は、非線形材料層とフォトニック結晶スラブ層を分離する独自の縦型ヘテロ素子構造を提案し、さらにLiNbO_3単結晶を光波長スケール(数100nm)まで薄膜化する独自研磨技術を確立することで、この技術的障壁を解決した。さらに引き続き、作製に成功した2次元LiNbO_3フォトニック結晶素子が光学的に優れた特性を有しているのか明らかにするため、素子の光バンド構造、及び第二高調波特性を実験的に評価した。その結果、理論計算と良く一致する光バンド構造が形成されていることが分かり、またレーザ光と物質の間の相互作用を大きく増幅させることにより、反射配置での第二高調波発生を高効率化(300倍以上)することに初めて成功した(PECS-VI、ICIM'05等で発表)。これは新たな高効率波長変換技術を導くものであり、実用レベルの超小型、高効率・波長変換素子実現への道を拓く成果である。本年度実証した技術を発展させ、来年度は長距離・面内導波型の位相整合と電場増強効果の同時達成させた高効率フォトニック結晶波長変換素子実現を目指し、フォトニック結晶による非線形増大素子が従来デバイスに対して,ロス等を含め実際上どれだけ有利なのかを定量的に明らかにしていきたい。

平成18年度は、本技術で作製された非線形フォトニック結晶を用いて、レーザ光と物質の間の相互作用を大きく増幅させることにより、第二高調波発生を高効率化することに成功した。さらに実証した素子を発展させ、面内導波タイプの位相整合を達成した素子を実現し、肉眼において確認できる紫外コヒーレント光源素子を実証した。当該研究において実証した高非線形2次元フォトニック結晶の開発成功は、国内はもちろん世界的にも例がなく、まったく新規な試みであり、新たな研究領域の開拓を可能にするもので、学術・工業両面において非常に高い重要性、今後の発展性をもっている。
妊娠の計画性が母子の健康と育児に及ぼす影響についてのアジア2国間比較

1.結果1)福島県須賀川市対象者は4ヶ月間に母子健康手帳を交付された222人で、ベースライン調査回答率は93%(206人)、産後約6週目の追跡率は68%(140人)。ベースライン調査での計画外妊娠の割合は20%(42人)。計画外妊娠は以下5項目の危険性を有意に高めていた:母児愛着度が低い、育児に自信があると言えない、子どもを虐待していると思うことを否定できない、子どもとゆったりと過ごす時間があると言えない、子どもの父親が育児に協力的と思わない。カナダで普及しているNobody's Perfectプログラムを参考に、育児に前向きに取り組めることを目的として、母親の自主性を重んじる約2時間の話し合い中心の育児教室を月1回の頻度で計5回、母親20人を2期に分けて実施した。2)ベトナム国ホーチミン市対象者は初回妊婦健診を受診した155人で、ベースライン調査回答率85%(132人)、1ヶ月健診時の追跡率は65%(86人)。ベースライン調査での計画外妊娠の割合は10%(13人)。計画外妊娠は母児愛着度・子育てに対する母親の態度・父親の協力に関連していなかった。頻度の高い「育児の自信があると言えない」に関連する要因は、初産と高学歴であった。3)2国間比較須賀川市はホーチミン市に比較して、母児愛着度および子供とゆったりとすごす時間がある割合が有意に低い一方で、育児に自信がある割合は有意に高かった。ホーチミン市では須賀川市に比較して中絶経験者割合が有意に高かった。2.今後の方向性1)須賀川市:計画外妊娠を含む育児困難を系統的に早期スクリーニングする方法を考案し、試験的に実施している育児教室を評価・検討する。2)ホーチミン市:計画外妊娠の多くは中絶され、出産に至るケースは比較的育児環境が整っていると考えられた。育児困難の関連要因をさらに検討するとともに、須賀川市同様の育児教室の導入を試みる。1.調査進捗状況(1)須賀川市:平成16年4-11月に追跡調査を実施し、平成17年1月にデータ入力を終了した。現在、データの分析および育児支援プログラムを作成するための資料収集を保健師と共に実施中である。(2)ホーチミン市:平成16年8月のパーロット調査にて調査手順を確認した上で、平成16年9月からベースライン調査を実施している。2.中間結果(1)須賀川市:ベースライン調査対象者210人のうち142人(68%)が産後1ヶ月目の追跡調査に回答した。非回答者は回答者に比較して年齢と結婚年齢が有意に低く、無職者と妊娠前の喫煙者および毎日飲酒者が有意に多く含まれていた。これらは結果解釈の際に考慮する必要があるが、計画外妊娠の割合について有意な差は見られなかった。追跡可能例の17%が計画外妊娠であり、計画妊娠に比較して母親の子どもに対する愛着を測定するMaternal Attachment Inventory-Japanese version(得点範囲は432、高いほど愛着がある)が低い割合(29未満)(計画外妊娠42%、計画妊娠21%)、健やか親子21で用いられている育児に関する指標である子育てに自信があるといえない割合(67%、43%)・虐待を否定出来ない割合(13%、2%)・子供とゆっくり過ごす時間があるといえない割合(42%、17%)が有意に高かった。(2)ホーチミン市:平成16年2月までの対象妊婦の総数は115人であり、うち10人が拒否、11人が除外され、結果94人がエントリーしている。3.来年度の予定来年度はベトナムにて追跡調査とデータ分析を実施し、須賀川市については多変量解析を進める。両国の分析結果を比較検討した上で、各々の国に適した育児支援プログラムを立案する。3)2国間比較

須賀川市はホーチミン市に比較して、母児愛着度および子供とゆったりとすごす時間がある割合が有意に低い一方で、育児に自信がある割合は有意に高かった。ホーチミン市では須賀川市に比較して中絶経験者割合が有意に高かった。2.今後の方向性1)須賀川市:計画外妊娠を含む育児困難を系統的に早期スクリーニングする方法を考案し、試験的に実施している育児教室を評価・検討する。2)ホーチミン市:計画外妊娠の多くは中絶され、出産に至るケースは比較的育児環境が整っていると考えられた。育児困難の関連要因をさらに検討するとともに、須賀川市同様の育児教室の導入を試みる。
中分子ポリアミンの効率的合成

近年の有機合成の革新的な進歩は、10年前までは合成が不可能であると考えられていた巨大な有機分子の合成も可能にした。例えば、固相合成を基盤とする自動合成は繰り返し構造を有する核酸やペプチドの簡便合成を可能にした。また、それらは生命現象を司ることも多いため、生態機能解明や創薬にも大きな貢献を果たしている。さらに、核酸、たんぱく質、糖質の生体内高分子に加えて長鎖ポリアミンの存在も知られており、他の生体高分子と同様に生物活性と機能解明に掛かる期待が大きい。北海道大学の酒井教授らのグループは、沖縄に生息する海綿より14量体のプロピルアミンユニットを有するアキュレイン類を単離構造決定した。本合成では。申請者らのニトロベンゼンスルホンアミドを保護活性化基として用いるNs-strategyにより14量体のポリアミンを合成することを計画した。また、ポリアミンは高極性なため精製は困難な化合物として知られている。そのため、当研究室でポリアミン合成に実績のあるTr型レジンを用いた合成研究に着手した。また、長鎖ポリアミンを効率的に合成するために、Nsアミド体とハロアルカンを調整し、それぞれを連結する収束的合成法を用いた。共通中間体である4量体を合成した後、固相担持型9量体をそれぞれ合成した。その後、固相上でのアルキル化反応を行ったところ、本年度は14量体の合成に成功した。また、Nsアミドの14量体は有機溶媒に難溶なため分析に困難が伴ったが、クライオプローブを用いたNMR測定により構造確認が可能となった。多くのNsアミド有する直鎖ポリアミンは有機溶媒にであったが、4量体は比較的可溶であることを見出した。そのため、長鎖ポリアミン部分は4量体を共通合成素子として活用し、固相にて合成する合成戦略をとった。また、フラグメントの連結にはスケールアップが容易なポリアミンとハライドとのカップリング反応により行なった。それらの共通合成素子を固相上にてアルキル化反応を行ったところ14量体の合成に成功した。また、本合成では反応を繰り返すことでさらに長いポリアミンや、単量体を組み込むことで自在な長さのポリアミン鎖も合成可能であるこれまでに、固相上にてインドールユニットを有する14量体の合成に成功しているため、今後はNs基の脱保護および固相上でも精製の検討を行う。固相上の洗浄を完璧にすることで、一切の精製操作を必要としない画期的なポリアミン合成が可能となる。また、本合成では反応を繰り返すことでさらに長いポリアミンや、単量体を組み込むことで自在な長さのポリアミン鎖も合成可能である。そのため、これら合成中間体からは中分子合成のプラットホームを構築することも容易であると考えている。本合成では。
住民参加による介護支援システム作り

住民参加による介護支援体制作りを目指し、介護意識調査実施地区で、以下の活動を行い、住民の介護を含めた高齢者支援意識を高め、実際の行動化を促す支援方法を検討した。1.地区内公立小学校と協同した啓蒙教育(1)児童や親の高齢者理解と支援意識「親子福祉教室」を実施し、全児童55人とその親37人を対象に、作文・アンケートで捉えた。(1)児童の高齢者理解や支援意識低学年では老人に対する感想が主であったが、中学年以上では、生きる姿勢に注目して理解し、祖父母など身近な老人に支援できる事を具体的に考え、実施する等、啓蒙教育が支援を促すきっかけとして効果があった。(2)親の支援意識子供や家族と支援について話し合ったり、健康な老人も支援対象となることに気付き、身近な老人を想定し、支援内容を考えたりしていた。(2)高齢者との生活実態調査(1)の結果を親に返しながら、アンケートにて捉えた。同居世帯では、両親とも正社員としての仕事を持つ人が多い。高齢者が家事や子供の世話等、家の仕事を役割として担っており、このことが両親の就業を支えていることが確認できた。また、同居していない世帯でも、同居世帯と同様に老人を大切にする教育を行っていた。(1)(2)を通し、保健婦が接点を持ちにくい3040歳代への働きかけが可能となり、さらに、教員に対し学校教育で地域での支え合いについて考える動機付けとなった。2.地区内での高齢者支援を考える「集い」の実施福祉担当課、社会福祉協議会、小学校などの地区内関連機関、住民代表者と協同で、事前の高齢者同居世帯全数訪問での個別援助と参加勧奨により、住民21人の参加を得て「集い」を実施した。その過程で、各機関の支援に関する意識が把握できると同時に、地域作りの目標の共有のもとに、各機関の立場に応じた活動目標と役割が明確化し、多側面からの地域作りの基盤が形成された。
ユビキチン化タンパク質の核外排出制御機構の解明

多くの神経変性疾患では、神経細胞内の主として細胞質内に異常なユビキチン化病因タンパク質の蓄積が共通して観察されることが知られており、この異常タンパク質を分解除去し細胞質に隔離する機構は、ヒトの健康にとって重要な機構であることが考えられている。しかし、何故ユビキチン化タンパク質が核ではなく細胞質に優先的に蓄積するのかわかっていなかった。本研究ではプロテアソーム機能低下時に、ユビキチン化タンパク質が核から細胞質に運び出す分子機構を明らかにし、生理的意義に迫る。これらを明らかにすることで、異常タンパク質が蓄積する病気の理解と治療につながると期待している。
条件性視覚運動学習の学習課程における神経ネットワークの解析

人はある問題状況に直面したとき,自分なりの論理や習慣、経験にしたがって問題の解決を行う。また、エネルギーを節約しプロセスの効率を高めるために,注意や情報の探索法などに改良を試みる。情報処理活動における方略の獲得は、主体自らが能動的に心的過程を制御することで得られる概念的思考であり、人では幼児期の2歳を過ぎた頃から言語の獲得にともなって発達することが知られている。今回我々は、概念思考のひとつである「学習の構え」の形成を条件性視覚運動学習のモデルとして、このような霊長類において特徴的な問題解決に関わる神経回路の学習獲得過程における時系列的な変遷を、サルに非侵襲的な脳機能イメージング法を適用して追跡した。実験では、図形弁別課題を学習経験が情報処理過程に及ぼす影響を調べるために、アカゲザル(5-7才)に幾何学模様を用いた対刺激同時弁別課題を訓練し、次々に新規刺激対からなる新規学習を経験させ学習期の反応時間を詳細に解析した。新規課題の課題解決の経験数が増加するに伴い、各新規課題で正解率90%以上の基準に要する試行数は有意に減少し、いわゆる「学習の構え」の形成が観察された。またこの時、各新規課題で正解率90%以上の基準に達するまでの時期(問題解決期)の平均反応時間は有意な上昇を示すことが明らかになった。さらに陽電子断層撮像法(positron emission tomography, PET)を用いた機能イメージングを行った結果、「学習の構え」形成に伴い問題解決に携わる神経ネットワークに変遷が認められた。二者択一的な視覚性同時弁別課題は、ヒトにおいては認知課題のひとつであるが、サルにおいては試行錯誤的な方略によって解決される手続き学習課題とされている。一方、最近Murrayらは、視覚刺激が眼球や上肢のある特定方向への運動に結びついた条件性視覚運動学習課題がサルの陳述的学習のモデルである可能性を示した。この理由の一つとして、サルの脳局所破壊実験において、前者が大脳基底核を中心とした神経領域の破壊の影響を受けるのに対し、後者はむしろ前頭葉や海馬の破壊によって機能障害が起こることがあげられる。しかし、破壊実験では学習課程に関わる神経ネットワークの時系列変化をとらえることはできず、したがって、この両者の学習に関わる神経ネットワークが本質的に独立したものであるか、それとも互いに協調して存在しているのかについては定かではない。今回我々は、PET(ポジトロンエミッショントモグラフィ)を用いた脳機能イメージング法により、学習過程における神経ネットワークの同定するために、まず、サルに新規の二者択一視覚性同時弁別課題を数10から100課題程度経験させた。その結果、新規課題の経験数の増加に伴い、問題解決までの試行数が減少するとともに、解決初期の反応時間が有意に増加するといった行動上の変化が認められた(学習の構えの獲得)。さらに、これと平行して行った脳機能イメージングにより、サルの脳では、新規課題の経験の増加に伴い、より高次な脳領域(例えば、前頭連合野や傍嗅皮質)の活動が高まることが明らかになった。

新規課題の課題解決の経験数が増加するに伴い、各新規課題で正解率90%以上の基準に要する試行数は有意に減少し、いわゆる「学習の構え」の形成が観察された。またこの時、各新規課題で正解率90%以上の基準に達するまでの時期(問題解決期)の平均反応時間は有意な上昇を示すことが明らかになった。さらに陽電子断層撮像法(positron emission tomography, PET)を用いた機能イメージングを行った結果、「学習の構え」形成に伴い問題解決に携わる神経ネットワークに変遷が認められた。
多系統萎縮症の脳内αシヌクレイン異常凝集に対する腸内細菌叢の関与の解明

近年、腸内細菌叢が医療の分野で注目されている。パーキンソン病(PD)と多系統萎縮症(MSA)は共に神経細胞のαシヌクレイン異常凝集を特徴とする。PDではαシヌクレイン病理が消化管神経叢から迷走神経を通じて脳へと進展し運動障害を発症することが明らかにされてきた。それには腸内細菌叢の関与が考えられ、世界的にも多くの組成解析が報告されている。一方、MSAもまた自律神経障害が必発で消化管疾患として便秘を高頻度に合併する。しかし腸内細菌叢に関する研究は世界的にも極めて少ない。本研究ではMSAで腸内細菌叢の組成分析に加え縦断的に臨床経過との関連性を検討し病態の解明及び進行抑制療法の開発を最終目標とする。
高密度集積が可能な新形光伝送線路に関する基礎研究

本研究は金属と誘電体を組合せた波長に比べ非常に薄く、細い新しいタイプの光伝送線路の可能性について、理論,実験の両面から検討することを目的としている。そこでまず最も単純な平板光ストリップ線路の光伝送特性およびその厚み限界について、理論的考察を行った結果、以下の成果を得た。1.現存の金属の複素屈折率は可視近赤外では実部,虚部が同程度となるため、その光伝送の振舞いはマイクロ波ストリップ線路,誘電体光導波路のいずれとも大きく異なっており、とくに金属内に深く分布する光波は誘電体中のそれとは全く異なる性質を持つことを導いた。2.光伝送路の厚さ,幅は波長より1桁程度薄くできることを理論的に示し、従来の光ICに比べ23桁高密度の光回路の可能性を導いた。ただ伝送損失は非常に大きく、波長程度の大きさの光回路には問題ないが、大規模光回路の構成には伝送損失の少ない伝送路素材の開発も重要であろう。3.この伝送路には電気信号も同時に伝送できる。電極間隔がサブミクロン以下となるため、電界強度が大きくとれ、カー効果等の電気光学効果が効率的に利用でき、光制御が容易になる他、レーザー励起,検波,逆電気光学効果による新しい光検波など従来にない新光機能デバイス構成の可能性を持つ、このような新光デバイスについても具体的に検討を進めつつある。4.13の成果はまだ十分にまとめるに至っておらず、引続き、研究を進め、今後応物学会等で発表してゆく予定である。次に実験的研究については、現在3.39μm域で進めつつあるが、まだ十分な成果を得るに至っていない。しかし放電電極と光導波路クラッドを兼ねたSiCを用いた高能率導波形【CO_2】レーザの成功(61応物発表)は寸法は大きいが、本研究の具体的成果の1つである。
ヒト腸管非吸着性乳酸菌の選抜と食事性セシウム137除去ヨーグルトの構築

植物起源乳酸菌100株よりセシウムイオン(Cs)吸着試験を行い、高付着性30株を選抜しさらにヒト腸管低付着性7菌株が得られた。とくに高Cs吸着性ヒト腸管低付着性乳酸菌としてPediococcus pentosacerus MYU759株を選抜できた。本菌は弱塩基性領域で安定してCsを保持し、ヒト腸管内での有用性が示唆された。競合イオン存在下でもCs吸着性が菌体ペプチドグリカン層に認められ、菌体内には取り込んでいなかった。Csの存在形態評価から、微量であるが強固に菌体表層にCsを吸着固定する「フレイド・エッジ様構造」の存在が示唆された。本菌によるCs体内除染用ヨーグルトはほぼ実現できた。平成23年3月の東日本大震災では、広島の約168個分に相当する90万テラベクレルの放射性物質が放出された。現在食品汚染として深刻なのはセシウム137 (Cs137)であり、食事からのCs137の完全阻止は不可能であり、何らかの対策が急務である。我々は、これまでヒト腸管付着性乳酸菌の探索、選抜、そして高度利用を目指してきた。そのために、ヒト腸管付着性を評価するバイオセンサーBiacoreを用いた新しい評価法を開発した。この手法とこれまでの考え方を全く逆手に取って、「Cs137を強く細胞表層に吸着し、かつ全くヒト腸管付着性の無い乳酸菌」の選抜と「体内除染」という新しい視点での高度利用を目指すことを目的とした。初年度の平成25年度は、当研究室の乳酸菌ライブラリー約700種と今後スクリーニングをする単離乳酸菌を、申請者らの開発したBiacore法でヒト大腸ムチンに対する結合特性を検討し、速やかにヒト腸管から排除される乳酸菌を選抜することを行った。その結果、ヒト糞便起源の乳酸菌には、やはりヒト腸管付着性の低い菌株は少なかった。一方、漬物などの植物発酵食品由来の乳酸菌には、ヒト腸管付着性の低い菌が多く見出され、その中でほぼヒト腸管付着性を示さない菌を10株程、特定することができた。来年度の平成26年度では、本年度構築されたライブラリーの中より、Csの結合せに高い菌株を見出すことができる、目途を本年度は付けることができた。今後の予定としては、選抜菌の中で菌体表層にCsを選択的吸着し、食事中のCsを消化過程で除去可能性の高い乳酸菌菌株を選抜する。さらに、選抜された高Cs付着性・ヒト腸管付着性の極めて低い乳酸菌を用いてヨーグルト等の発酵食品を作出し、その体内除染効果を検証する。体内除染に有用である可能性の一つとして注目されているのが、「プロバイオティック乳酸菌」である。2年間に渡る本研究において、以下の実験結果が得られた。1.当研究室でヒト腸管より単離されたプロバイオテイクスの中で有用菌をBiacore試験により選抜を行った結果、ヒト腸管「低」付着性乳酸菌7菌株が得られた。これらの菌株のセシウムイオン(Cs+)吸着試験を行ったところ、全ての菌株でCs+の吸着性が認められ、その能力には菌株ごとに多様性が見られた。高Cs+吸着性乳酸菌としてMYU759、MYU761を選抜することが出来た。2.選抜菌体は吸着Cs+が蒸留水によって容易に溶出する弱い結合性、および蒸留水レベルでは容易に溶出しない比較的強固な結合性、の2種類の結合モードにて吸着していた。3.酸性領域では菌体吸着Cs+はほとんどが溶出するが、中性から弱塩基性領域では比較的安定して保持された。ヒト腸管内pHは弱アルカリ性であるために、腸管内でもこれらの乳酸菌はCs+を吸着し保持できる可能性が示唆された。4.競合イオンの存在によって菌体表層へのCs+除去量は減少するが、Cs+吸着量には大きな影響が見られず、競合イオン存在下でのCs+吸着性が認められた。5.菌体はCs+を主に菌体表層のペプチドグリカン層に吸着しており、菌体内には取り込んでいないことが明らかとなった。6.Cs+の存在形態評価から、菌体に吸着されたCs+のほとんどがpH依存性負電荷への結合であること、また微量ではあるが強固に吸着されたCs+も存在しており、菌体表層に「フレイド・エッジ様構造」があり、吸着機構に関与していることが示唆された。7.実際にこれらの菌株を使用して作成した新機能性Cs除染用ヨーグルトは、今後機会を作って実際に実施してみたいと考えている。

畜産物利用学当研究室の乳酸菌ライブラリー約700種と今後スクリーニングをする単離乳酸菌を、我々の開発したBiacore法でヒト大腸ムチンに対する結合特性を検討し、速やかにヒト腸管から排除される乳酸菌を選抜することを予定した。実際に実験研究を実施した結果、まさに予想通りに、ヒト腸ムチン非結合性の乳酸菌を特定することができた。しかし、実際にはヒト糞便由来の乳酸菌のライブラリーからは非常に少なく、漬物などの植物性起源の乳酸菌の方に、より多くのヒト腸ムチン非結合性菌が多かったとは、良く考えると当たり前だったのかもしれない。やはり、その乳酸菌の生育する環境を良く考えて、ライブラリーを絞り込むことの大切さを教えてくれた。初年度の平成25年度は、概ね予想通りの実験研究の進展を見たので、本年度の平成26年度は、選抜菌の中で、菌体表層にセシウムを選択的吸着し、食事中のセシウムを消化過程で除去可能性の高い乳酸菌菌株を選抜すること、および選抜された高セシウム付着性・ヒト腸管付着性の極めて低い乳酸菌を用いてヨーグルト等の発酵食品を作出し、その体内除染効果を検証することに、まい進することを予定している。特に、本研究では、研究者の安全のために放射性の無いセシウムを使用しており、安全に実験を進めたいと考えている。本年度はほぼ予定通りに実験研究が進んだが、多くの学会に出席して研究成果を発表するための学会への出席を「特許申請」などの関係で回避したために、とくに「旅費」などに関して予算を少し残してしまった。本年度実施しなかった学会出席および発表などで、平成26年度の最終年度に予算を執行する予定である。
余事象確率分布に基づく未学習クラス推定ニューラルネットと異常値の知的構造把握

本研究では高い汎用性と識別能力を有する異常検知手法の開発と提案システムの応用について検討を行う.異常検知に関する研究は従来から広く行われており,医療・福祉分野では医師の診断補助を目的とした多くの異常検知法が提案されている.しかしながら,従来法の多くでは分類モデルの作成のために健常者だけでなく疾患を抱える患者からもデータを計測する必要があり,学習データを十分に確保できない問題への適用は難しい.この課題に対して,申請者は昨年度,異常状態を内包する隠れセミマルコフモデル(HSMM)に基づく識別器を構築し,様々な異常検知問題に対する提案法の有効性を検討した.提案法では正常なデータのみから学習を行うため,異常値のデータが希少な分類問題への適用が可能であり,データの時系列情報を利用したより高精度な分類が可能となる.提案法の有効性を実証するために人工データやヒトの行動データに対して実際に分類実験を行い,提案法の識別能力が従来法を上回ったことを確認した.しかしながら,提案法には学習が不安定になる可能性があることや異常値に関する知見が得られないことなど様々な課題が依然として存在している.この様な背景から[1]学習の安定化を実現した確率モデルに基づく新たな未学習クラス推定ニューラルネットを開発や[2]未学習クラスに属する異常値の知的構造抽出手法の確立が必要不可欠となる.昨年度には[1]を実現するために異常値の分布を表現する余事象確率密度関数の改良についても検討し,ニューラルネット内部に挿入可能な新たな余事象確率密度関数を導出した.我々の研究グループが開発した従来法では時系列信号に対する異常度の評価を実現したが,入力された信号全体に対する異常度を評価することしかできず,正常なデータ列の中に短い時系列長の異常値が含まれるような曖昧な時系列データを正しく識別できる保証はない.昨年度はより詳細な異常検知を実現するために,未分類状態を有するHSMMによる多クラス識別器の構築を行った.HSMMはHMMを拡張したモデルであり,状態の持続時間を考慮することで実際のデータに対してより効率的な学習を実現できる.提案法ではHSMMの内部に想定しない異常値の分布を表現する未分類状態を導入し,余事象確率密度関数を用いて異常度の評価を行った.時系列データ全体に対して算出される事後確率から信号全体に対する多クラス識別を,全クラスのHSMMに対する隠れ状態遷移推定によって各時刻での異常検知を実現する.提案法の有効性を検討するために人工的に生成した時系列データやヒトの行動データに対する分類実験を行い,提案法は時系列長の短い異常値に対しても優れた識別性能を示した.また,従来法や異常検知の分野で広く使用されるOne-classサポートベクターマシンと識別性能の比較を行い,提案法との間に有意差を確認した.本研究では,前述した目的を達成するために,提案法の確率ニューラルネットへの展開や未学習クラスから異常値の構造を取得する手法の開発に取り組む.まず,提案法のニューラルネットへの展開を行うために,混合正規分布や余事象確率密度関数を持つ隠れマルコフモデル(HMM)の対数線形化を行う.これにより,提案法のモデルパラメータをニューラルネットの重みとして獲得でき,誤差逆伝播法により学習の安定化や高速化が可能となる.提案法への対数線形化の適用には,未学習クラスの識別に用いている余事象確率密度関数の構造の改良が必要である.新たな余事象確率密度関数の導入までは完了しており,ネットワークへの展開および学習則の検討を重点的に行う.また,未学習クラスの内部構造に関する知見を得るために,階層ディリクレ過程を使用した統計的構造解析を実施する.ノンパラメトリックベイズな解析手法を使用することで,統計モデルのハイパーパラメータの事前に設定する必要がなく自由度の高い解析が可能となる.得られた統計モデルについて分析することで異常値に関する知見を獲得し,さらに,特徴的な異常値のクラスを識別モデルに追加する新規クラス獲得手法の検討まで行う.新規クラスの獲得により識別モデルの構造を適応的に変化させることができ,汎用性の高い識別システムを実現できる.観測した異常値から新規クラスとして定義できると,異常値の定量的な評価指標の算出や仮想的な異常値のデータの出力が可能となる.本研究では高い汎用性と識別能力を有する異常検知手法の開発と提案システムの応用について検討を行う.異常検知に関する研究は従来から広く行われており,医療・福祉分野では医師の診断補助を目的とした多くの異常検知法が提案されている.しかしながら,従来法の多くでは分類モデルの作成のために健常者だけでなく疾患を抱える患者からもデータを計測する必要があり,学習データを十分に確保できない問題への適用は難しい.この課題に対して,申請者は昨年度,異常状態を内包する隠れセミマルコフモデル(HSMM)に基づく識別器を構築し,様々な異常検知問題に対する提案法の有効性を検討した.提案法では正常なデータのみから学習を行うため,異常値のデータが希少な分類問題への適用が可能であり,データの時系列情報を利用したより高精度な分類が可能となる.提案法の有効性を実証するために人工データやヒトの行動データに対して実際に分類実験を行い,提案法の識別能力が従来法を上回ったことを確認した.しかしながら,提案法には学習が不安定になる可能性があることや異常値に関する知見が得られないことなど様々な課題が依然として存在している.

この様な背景から[1]学習の安定化を実現した確率モデルに基づく新たな未学習クラス推定ニューラルネットを開発や[2]未学習クラスに属する異常値の知的構造抽出手法の確立が必要不可欠となる.昨年度には[1]を実現するために異常値の分布を表現する余事象確率密度関数の改良についても検討し,ニューラルネット内部に挿入可能な新たな余事象確率密度関数を導出した.我々の研究グループが開発した従来法では時系列信号に対する異常度の評価を実現したが,入力された信号全体に対する異常度を評価することしかできず,正常なデータ列の中に短い時系列長の異常値が含まれるような曖昧な時系列データを正しく識別できる保証はない.昨年度はより詳細な異常検知を実現するために,未分類状態を有するHSMMによる多クラス識別器の構築を行った.HSMMはHMMを拡張したモデルであり,状態の持続時間を考慮することで実際のデータに対してより効率的な学習を実現できる.提案法ではHSMMの内部に想定しない異常値の分布を表現する未分類状態を導入し,余事象確率密度関数を用いて異常度の評価を行った.時系列データ全体に対して算出される事後確率から信号全体に対する多クラス識別を,全クラスのHSMMに対する隠れ状態遷移推定によって各時刻での異常検知を実現する.提案法の有効性を検討するために人工的に生成した時系列データやヒトの行動データに対する分類実験を行い,提案法は時系列長の短い異常値に対しても優れた識別性能を示した.また,従来法や異常検知の分野で広く使用されるOne-classサポートベクターマシンと識別性能の比較を行い,提案法との間に有意差を確認した.本研究では,前述した目的を達成するために,提案法の確率ニューラルネットへの展開や未学習クラスから異常値の構造を取得する手法の開発に取り組む.まず,提案法のニューラルネットへの展開を行うために,混合正規分布や余事象確率密度関数を持つ隠れマルコフモデル(HMM)の対数線形化を行う.これにより,提案法のモデルパラメータをニューラルネットの重みとして獲得でき,誤差逆伝播法により学習の安定化や高速化が可能となる.提案法への対数線形化の適用には,未学習クラスの識別に用いている余事象確率密度関数の構造の改良が必要である.新たな余事象確率密度関数の導入までは完了しており,ネットワークへの展開および学習則の検討を重点的に行う.また,未学習クラスの内部構造に関する知見を得るために,階層ディリクレ過程を使用した統計的構造解析を実施する.ノンパラメトリックベイズな解析手法を使用することで,統計モデルのハイパーパラメータの事前に設定する必要がなく自由度の高い解析が可能となる.得られた統計モデルについて分析することで異常値に関する知見を獲得し,さらに,特徴的な異常値のクラスを識別モデルに追加する新規クラス獲得手法の検討まで行う.新規クラスの獲得により識別モデルの構造を適応的に変化させることができ,汎用性の高い識別システムを実現できる.観測した異常値から新規クラスとして定義できると,異常値の定量的な評価指標の算出や仮想的な異常値のデータの出力が可能となる.
光環境を考慮に入れた持続可能な森林経営に関する研究

●二段林の成長予測二段林の上木および下木の材積成長を統一したモデルで表現した。同齢単純林における呼吸損失量と同化量に関する4つの仮定に、下木の林冠が閉鎖している二段林の単位面積当りの純光合成速度は一定で一斉林のそれよりも大きい、という仮定を追加した。それらの仮定から、二段林の各林木の材積の成長式を林冠閉鎖時と林冠疎開時とに分けて導いた。このモデルでは上木の林冠の閉鎖状態によってのみ下木の成長の低下が起こるとし、相対生産力によって庇陰の度合いが表現されている。さらに、樹高成長について仮定し、この材積成長モデルを二段林の成長予測に応用する方法を提案した。スギニ段林に対してこの方法を適用し、モデルの妥当性を検討した。●全天空写真による葉面積指数の推定カラーの全天空写真をコンピュータで解析することにより葉面積指数の推定を直接的な方法よりも容易に多地点で行うことを可能にする方法を検討した。広葉樹天然林内に合計27箇所プロットを設けた。佐渡演習林では層別刈り取り法により、上川村ではリタートラップ法によりに各プロットの葉面積指数を推定した。他方、すべてのプロットで5m間隔で16点の格子状の撮影地点を設定し、1プロット当り16枚の全天空写真をカラーで撮影した。この写真を画像処理することにより、葉の部分だけを抜き出し、赤・緑・青の3バンドの輝度値の度数を求めた。これらの値から求めた数値を説明変数、葉面積指数の推定値を目的変数として重回帰式を得た。●針広混交林の林分構造と成長成林後に長期間粗放な管理を行ってきたことによって針広混交林化したスギ人工林の林分構造と成長がスギの地位によってどのように変化するかについて検討した。対象林分は72年生のスギ人工林で、広葉樹の萌芽・侵入によって針広混交林化した。この林分の林分構造を調査するとともに、侵入した広葉樹を15本選択して樹幹解析することによってその成長経過を調べた。広葉樹は最後に施業を行った1956年以降に侵入してきたものか,それ以前に存在していたが伐採の対象となる大きさに達していなかったものであった。スギの地位が比較的悪い区画では約30年前に広葉樹の上層木がスギの下層木に追いつき,その後広葉樹とスギの競合状態となった。スギの地位が比較的よい区画では約20年前に広葉樹の上層木がスギの下層木に追いついが、スギの優位は継続した。●全天空写真による樹冠開空度の推定色調による誤差と手作業による煩雑さを解決するため、カラーの全天空写真をコンピュータに取り込み、画像分類技術を使って樹冠開空度を推定した。そして撮影地点の間隔、画像取り込み時の解像度、画像切りだし時の鉛直上方からの角度(天頂角)の条件が樹冠開空度の推定値に与える影響について検討した。撮影地点間隔5mと10mにおける推定値の間には統計的に有意な差がみられなかったが、撮影地点間隔5mのときと比べて10mの時に誤差率が大きくなった。解像度の違いによる樹冠開空度の推定では、解像度が大きくなると誤差率が減少する傾向がみられた。天頂角10゚90゚における推定値の間には統計的に有意な差がみられなかったが、天頂角が10゚30゚の時に推定値の誤差率が大きな値をとった。
ラマンヘテロダイン法を用いた局所領域磁気共鳴法の開発

現有のラマンヘテロダイン方式磁気共鳴検出装置に、交付申請書に記載した改良を加えた。即ち空間的分解能を向上させるため、長焦点集光の状態でレ-ザ-光のビ-ム径を100μm程度にまで絞り、レ-ザ-光の位置をレ-ザ-光の進行方向に垂直に、精密かつ可逆的に移動させる機構を整備した。また高周波増幅器の出力を増加し、90、180パルスの幅を短くし、2-パルススピンエコ-のみならず、カ-パ-セル多量パルスエコ-、ステイミユレ-トエコ-等も検出出来るようにした。更にアルゴンレ-ザ-ヘッド(出力6W)を新設し、色素レ-ザ-出力を増加させると共に安定化させ、検出感度を高めると共に光源に由来する雑音を減少させた。整備された装置を用いて、Pr^<3+>:LaF_3のPr核について、静磁場約100 Oeのもとで、局所的NMRの研究を行った。先ず、レ-ザ-ビ-ムの位置によって磁気量子数±5/2-±3/2遷移のスピンエコ-信号が反転する現象(我々によって既に報告済)を更に精密に測定し、LaF_3結晶が双晶構造をもつことを確認した。次にこの試料におけるラマンヘテロダイン信号の対称性を一般的に検討した。即ち静磁場の反転による信号の変化と、双晶構造による2つのsiteの信号の相違を関連させて検討し、我々が理論的に導いた一般的な対称性の法則と系の幾何学的な対称性を用いてすべて説明出来ることを示した。更に局所的な位相緩和時間の測定を行ったが顕著な相違は見られなかった。これは我々が用いた試料(Pr濃度0.1%)では緩和がPr核の周りのF核による揺動磁場で決まっていることを反映している。更に濃度の濃い試料を用いるならば場所による相違が観測される可能性があると考えられる。またレ-ザ-光を光遷移の裾の部分に同調させれば構造的なばらつきの影響がより著しく現れることが予想される。
ジュニアアスリートにおける身体体分節パラメーターの特徴

本研究は、子どもの体分節パラメーターについて、レーザー光を用いた三次元人体計測法から得られる、スキャンニングデータを使用し算出し、幼少期より競技スポーツを実施している子どもの形態的特徴について評価することを目的に実施した。幼少期より器械体操競技を行ってる選手を対象に、何例かこれまで測定したデータについて分析を行った。形態計測では,まず一次データとして,長育・周育の値に焦点をあて、分析した。各年齢ごとに小学生、中学生、高校生の群に分類した。解剖学的計測点に貼付したランドマーク点を基に、長育・周育について計測・分析を行った。算出された形態計測16部位は、身長・体重および年齢との相関関係について統計分析をおこなった。幼少期より体操競技を行っている群(GM群)は特に競技を行っていない群(NA)より、すべての年代において、身長・体重ともに小さい値を示した。しかしながら、胸囲は、すべての群でGMが大きい値を示した(p<0.01)。両群において,体重2/3と四肢周径囲の関係について比較すると、GMはNAより上腕囲・前腕囲は上の位置に、下腿囲は下の位置にプロットされた。これは、同じ体重であっても、GMはNAより上肢部周径囲は大きく、下肢部では小さいことが示された。またこの傾向は、比較的年齢の小さい小学生低学年群で既に見られる事が明らかとなった。これらの結果は、ジュニア期からの専門的なトレーニングが、体幹上部及び上肢部においてその違いが顕著に現れることを示している。データの取得については、前年度より引き続き実施した。横断的データと併せて縦断的データを扱うことから、より多くのデータ数を集められるよう、データ取得を行っている。また、方法論の検討については、時間をかけて実施してきた。三次元人体計測値から、各体分節ごとに区分し、体分節体積、質量、質量中心位置、慣性モーメントを算出する作業は、特に体分節ごとに区分する課程において、手作業の部分が多く、分析に時間を要している。できるだけ多くのデータを短時間で処理できるように、自動化する作業についても試みたが、精度が落ちてしまうなど、効率化をはかれなかった。区分位置や区分方法が算出結果に大きく影響することから、大幅に時間がかかるものの、手作業で行う事が最も良いように思われる。データの処理方法や分析方法について、確立することができた。また本研究で得られた値の測定精度についても、確認することができた。その為、得られたデータについて、本研究で確立された方法に則り、分析を進める。分析について、早めに終了させ、データのまとめ、論文作成時間に費やす。本研究の目的は、子どもの身体特性パラメーターについて明らかにすることであった。まず、初年度では方法論を確立することを目的に、予備実験を行った。また、本研究に関わる最新の知見について情報収集を行った。今回、予備実験を実施するにあたり、何点か問題が生じた。1三次元人体計測器から得られたスキャンデータの欠損部分の補正方法、2体分節体積区分位置の決定方法、3体分節慣性主軸の決定方法、以上の3点である。1については、使用した三次元人体計測器の特性上、上方から下方へむかって水平面上に赤外線を放射しスキャンタイプの機器のため、頭長、脇、股、足底等はそもそもうまくデータが取れない部分であった。しかしながら、体積測定をする場合には、以上の欠損部位について補正をする必要がある。専用ソフトウェアを用いて、一か所づつ、メッシュを手作業で貼ることで、ある程度の欠損部位については補正することが可能となった。2について、検討するため、先行研究を調べたが、特に体幹部位において区分位置が様々であった。今後、先行研究と比較することを視野に入れ、区分位置については再度検討する必要がある。また3についても2と関連した問題点である。区分位置の違いによって切断面が大きく異なるため、慣性主軸の定義も異なる。3については、2と同様に引き続き検討する必要があると思われる。予備実験で得られたデータを基に、今後分析方法をさらに検討する。研究実績の概要で述べたとおり、本年度は予備実験を行い、方法論について検討した。被験者数としてあまり多くの人数を測定できなかった点については、来年度以降の課題となる。しかしながら今年度実施した体積区分位置の検討等については、今後の測定方法に大きく影響する事項であった。今後はこの測定方法を確立し、データを増やすことを目的とする。本研究では、三次元人体計測値から得られる形態計測値に基づき、子どもの体分節パラメーターを明らかにすることを目的とし、研究を進めた。初年度では、予備実験として、測定プロトコル、分析方法等の検討を中心に研究を進めた。2年目は、予備実験を生かし、本実験を進めるべく準備を進めた。分析方法、測定方法上の問題点が生じた為、その対応に時間を多く費やした。1点目はランドマーク位置の決定方法である。本実験において、研究の新規性や測定の精度を考察する上で、先行研究との比較が必須となる。その為、各体分節の区分位置については、先行研究と同位置となるよう考慮する必要がある。本研究との比較のために参照する先行研究としては、屍体切断法を用いて、実際に体分節を解剖学的位置に基づき切断した研究である。そのため、切断面を同位置に設定する必要性がある。