hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中脳ドーパミン系による、長期的な将来報酬の価値と予測誤差の表現機構の解明

本研究は、動物がゴールに向かって行動するうえで、学習や意志決定に関わっている大脳皮質-基底核回路において中心的な役割を担っているドーパミン系による報酬情報の表現が、複数回の将来報酬の価値を反映しているという仮説を明らかにすることを目的とする。ニホンザルを被験体として、報酬を得るために3つの選択肢から適切な行動を選択する、1ブロックが複数ステップの報酬獲得からなる課題を学習させ、課題遂行中のドーパミン細胞の活動を電気生理学手法を用いて記録した。3頭の動物から記録された185個のドーパミン細胞の活動と、同時に記録した行動データを解析に用いた。報酬である水が送出される口元のパイプへの舌なめ運動は、報酬確率が高いステップ同様、将来報酬の回数が多く期待されるステップにおいても長い持続時間を示し、動物が複数の将来報酬を期待して課題を行っていることが確かめられた。報酬期待情報を表現することが知られている、ステップ開始の合図である視覚刺激に対するドーパミン細胞の応答も複数回の報酬価値を反映し、報酬価値が高いほど高い発火頻度を示した。強化学習理論に基づいたシミュレーションの結果、将来報酬価値の割引率は、行動データから得られた値と細胞活動から得られた値とでほぼ同じであった。また、報酬予測誤差を反映することが知られている強化因子に対する応答も、複数回の報酬価値を含んだ予測誤差の値によって高い精度で推定できた。更に、課題の学習過程で記録した行動データと細胞活動を調べたところ、報酬割引率の値は学習初期で高く、後期で低かった。つまり、学習が進むにつれて、動物はより将来の報酬まで見込んで課題を行うようになり、細胞活動もそれに伴って調節されることが示唆された。以上の結果から、ドーパミン細胞は学習によって長期的な将来報酬価値と予測誤差の表現を獲得することが明らかになった。本研究は、報酬に基づく意志決定・行動選択・学習に関わる脳神経メカニズムの解明をめざし、その中心的な役割を担っていることが知られている大脳皮質-基底核ループの中でも、特に中脳ドーパミン細胞による報酬価値情報の表現に焦点を当てて実験を行う。ドーパミン細胞の活動は長期的な将来報酬の価値とその予測誤差を表現する、という仮説を検証するため、ニホンザルを被検者として、報酬を得るために複数の選択肢から適切な行動を選択する、1ブロックが複数ステップの報酬獲得からなる意志決定課題を学習させ、電気生理学的手法によって細胞活動の電極記録を行った。課題遂行中の動物から活動を記録した133個の細胞のうち、ドーパミン細胞は90個であった。その活動は、課題開始の合図である視覚刺激に対して、一回のステップで得られる報酬の価値を正確に反映した応答を示し、また、強化因子に対する応答では予測誤差情報の表現が確かめられた。しかしながら、長期的な将来報酬の価値を反映すると考えられる応答は見られず、細胞活動と、強化学習理論に基づいたシミュレーションで得られた報酬価値との相関は小さかった。また、反応時間などの行動学的データからも、実験に用いた動物は長期的な将来報酬を適切に予測できていないことが示唆された。そこで、この問題を発展的に解消し、明確な結果を短期間で得るため、先のステップが予測できる場合と予測できない場合がある、予測される将来報酬が異なる二種類の古典的条件付け課題を学習させ、課題遂行中の動物からドーパミン細胞の活動を記録した。これまでに60個以上の細胞活動データを得ており、先のステップが予測できる場合には、長期的な将来報酬を反映した応答を示すことを確認している。また、パイプの舌舐め運動などの行動学的データからも仮説を支持する手がかりを得ている。
電気浸透流によるバイオフィルムポリマーの荷電特性の解析と応用

バイオフィルム(BF)は水と接する固体表面に環境を問わず形成される。BFに含まれるポリマーは荷電を持ち、周囲の物質と静電的に相互作用し、BFに特異的な機能を与えている。本研究では、BFポリマーの荷電を電気浸透流により解析するシステムの構築を目指し、次の成果を得た。1)電気浸透流速度を精確に測定できる簡便なシステムを構築した。2)電気浸透流速度をゼータ電位に変換する手法を確立した。3)淡水および海水環境で形成されたBFポリマーの荷電特性が異なる可能性を見いだした。さらに、4)従来の電気泳動法では測定できなかった水より重いサンプルでも、本研究で構築したシステムで測定可能となった。次の2点で成果、進展があった。1.電気浸透流を用いたバイオフィルム(BF)ポリマーの荷電特性解析システムの構築、2.上記システムによるBFポリマーの荷電特性の解析および比較検討概要は次の通りである。1.電気浸透流を用いたBFポリマーの荷電特性解析システムを構築した:キャピラリー電気泳動、マイクロチャンネル等では、ガラスのように荷電を持った表面を利用し電気浸透流を発生させている。表面荷電が未知のサンプルを対象とする場合、測定システムの表面自体が荷電を持っていては、正確な測定はできない。そこで、本研究では表面が電気的に中性の材料(プラスチック)を用い、測定システムを構築した。電源装置は高電圧(1kV程度)まで安定して出力できる装置を用いた。サンプルおよびシリンジを溶液で満たし、両端に電圧をかけた。なお、溶液のイオン強度が高いと水の電気分解により多量の気泡が発生し、測定が困難になると予想されたため(実際そのようになった)、イオン強度を低くしてもpHを維持できる緩衝液組成を考案し、実験に供した。2.上記システムによるBFポリマーの荷電特性の解析を進めた:上記で構築した新たなシステムで(1)淡水中の石表面に形成されたBFポリマーを採取し、その荷電を様々なpHで解析した。次に、(2)得られた電気浸透流の速度をゼータ電位に変換するための手法について検討を重ねた。今後、(3)ゼータ電位への変換法を確立し、同一サンプルを用いて、電気浸透流法と電気泳動法で得られたゼータ電位を比較し、電気浸透流解析システムの信頼性を確認する予定である。その後、(4)電気泳動法では測定困難な様々なサンプルの荷電特性を電気浸透流法により解析していく。電気浸透流測定システムの構築、低イオン強度緩衝液組成の考案は予定どおり進み、良好な結果を得た。しかし、電気浸透流の速度をゼータ電位に変換する方法の開発に予想以上の時間と労力を要した。理由は以下の通りである。測定対象であるバイオフィルムをガーゼに拭き取り、細いプラスチックシリンジ内に詰め、内部を緩衝液で満たし、シリンジ両端に電極(白金線)をセットし、両端に電圧を加えた。その際発生する溶液の流れの方向、流量から測定条件下におけるサンプルの荷電(正か負か)および電気浸透流速度を知ることができた。しかし、得られた電気浸透流速度をサンプルのゼータ電位に変換するには、サンプルの孔隙率および溶液の実質的な流路の長さ(サンプルを拭き取ったガーゼ中を溶液が流れるが、流路はまっすぐでなく、かつ太くなったり細くなったりしている。これらを考慮した流路の長さ)を知る必要がある。サンプルの孔隙率および溶液の実質的な流路の長さをどのように求めるかに、かなりの時間を要した。当初流体力学的に求めることを試みたが、うまく行かなかった。最終的に電気化学的な方法で求めることができた。この方法は、要約すれば次の通りである。1.電気浸透流測定時と同じように、システムおよびサンプルをセットする。2.次にシステム内に、適度な濃度の塩溶液を満たす。3.次に、様々な電圧で電流を測定する。上記のようにして得られた、電圧ー電流値の関係、この関係がサンプル装填時と非装填時でどのように変化するか、からサンプルの孔隙率および溶液の実質的な流路の長さを見積もることができた。次の3点で成果、進展があった。1.電気浸透流測定値の標準となる試料を決定した。2.この標準試料を用いて、本研究で構築した電気浸透流測定装置の信頼性をある程度確認できた。3.測定サンプル(バイオフィルム)の必要量の目安がついた。概要は次の通りである。1.環境水をろ過するのにガラス繊維フィルターがよく使われる。ガラスはケイ酸の解離により負に帯電している。これに基づき、市販され入手が容易で品質も安定しているガラス繊維フィルター(Whatman社製)を電気浸透流測定の標準試料とした。2.ゼータ電位計で測定した上記標準試料の表面電位と、本研究で電気浸透流から得た値とを比較し(測定にはイオン強度3 mMのバッファー(pH39)を用いた)、ほぼ類似していることを確かめた。3.電気浸透流測定に必要なバイオフィルムが少量で済むことを次のように確かめた。即ち、医療用のガーゼ(荷電を持たないことは確認済み)でバイオフィルムを拭き取ったが、このときガーゼに残るバイオフィルム量が異なるように強弱をつけて採取した(見た目でごく薄くバイオフィルムが認められるサンプルとはっきりとバイオフィルムが認められるガーゼ片まで、5段階程度の採取量の違いを設定した)。

このようにバイオフィルムの採取量が様々異なるガーゼ片を測定装置に装着し、電機浸透流速度を測定した。その結果、少量のバイオフィルムしか認められないガーゼ片でも多量のバイオフィルムを保持するガーゼ片と電機浸透流速度がほとんど変わらないことが解った。電気浸透流速度をゼータ電位に変換するには、サンプルの孔隙率、サンプル中の実質的流路の長さを決定する必要がある。これらの値を電気化学的方法で求められることは解っていたが、適切な測定条件を決める必要があった。時間と労力を取られたが、種々工夫を重ねた結果、次の条件が適切であることが解った。即ち、用いるKCl水溶液をかなり低濃度とし、付与する電圧はせいぜい10Vまでとし、得られる電流値(mAオーダー)を正確に求めるという条件である。電圧と電流の関係から電気抵抗値が得られるので、これよりサンプルの孔隙率と実質的流路の長さの比を求めることが可能となった。本年度、次の3点で進展があった。1.本研究ではサンプル表面の荷電に応じて発生する電気浸透流の速度を測定し、サンプル表面のゼータ電位を求める。このとき、サンプルの流体力学的特性(サンプルの孔隙率、実質的流路の長さ)を決める必要がある。これら特性を、サンプルがある場合とない場合の流路の電気抵抗値の比から求める手法を確立できた。2.標準試料(Whatman社製ガラスフィルター)のゼータ電位を電気浸透流速度から求めたところ、電気泳動法で求めた値と一致した。但し、高pH領域(pH 8, 9)では両者に10%程度のズレがあった。今後、原因究明、改善が必要である。3.バイオフィルムは淡水環境だけでなく、海水中でも形成される。そこで海水中で形成されたバイオフィルムをサンプルとし、そのゼータ電位を測定した。その結果、淡水環境で形成されたものに比べ、海洋で形成されたバイオフィルムは負荷電がより大きいという傾向が見られた。今後、サンプルの種類、数を増やして比較すれば、海洋で形成されたバイオフィルムの一般的な特徴が明らかになると思われる。研究期間全体を通じて次の成果があった。1.バイオフィルムポリマーの荷電に起因する電気浸透流の速度を測定できる簡便なシステムを構築できた。2.電気浸透流速度をゼータ電位に変換する手法を確立できた。3.淡水環境および海水環境で形成されたバイオフィルムポリマーの荷電特性が異なる可能性を見いだした。本研究で構築した測定システムは、シリンジに入る大きさであれば、どのようなサンプルにも適用可能である。また、サンプル量は微量で済む。さらに、電気泳動法では水より重いサンプルの測定はできないが、本研究で構築したシステムでは可能である。これら特徴より、これまで測定困難であった試料にも本研究で構築したシステムを適用できると期待される。バイオフィルム(BF)は水と接する固体表面に環境を問わず形成される。BFに含まれるポリマーは荷電を持ち、周囲の物質と静電的に相互作用し、BFに特異的な機能を与えている。本研究では、BFポリマーの荷電を電気浸透流により解析するシステムの構築を目指し、次の成果を得た。1)電気浸透流速度を精確に測定できる簡便なシステムを構築した。2)電気浸透流速度をゼータ電位に変換する手法を確立した。3)淡水および海水環境で形成されたBFポリマーの荷電特性が異なる可能性を見いだした。
動吸振器を利用した無重力環境下での高精度質量測定装置の開発

本研究では,本来振動を抑制する制振機構として考案された動吸振器を測定機構として利用することによって,無重力環境下で高精度の測定ができ,かつ柔軟構造物中で使用しても振動を引き起こすことがない質量測定装置を開発することを目的として研究を行った.その成果を以下に記す.1.動吸振器を利用した質量測定装置を測定対象物の運動形態から,回転式と振動式とに大別し,それぞれの方式の測定原理,特徴などを明らかにした.2.回転式の質量測定については,ボイスコイルモータをアクチュエータとする能動形動吸振器を備えた実験装置の試作を行った.振動を除去する方法として,外乱同期信号を利用した出力レギュレーション制御を適用し,任意の回転速度においてフレームの振動を止めることができることを確認した.この状態での吸振質量の運動から測定対象物の質量の推定を行ったところ,相対誤差の平均値が0.9%という測定結果を得た.3.振動式の質量測定については,まず,動吸振器としては能動形のものを,加振機構としては慣性質量を利用した測定装置の試作を行った.吸振質量と加振質量の駆動用アクチュエータとしては,バイモルフ型圧電素子を用いた.また,振動を除去する方法として,外乱同期信号を利用した出力レギュレーション制御などを適用した.測定実験の結果,質量回転式測定と同程度ないしはそれ以上の精度で質量測定を実施できることを確認した.4.つぎに,受動形動吸振器を用いた振動式質量測定装置を開発し,その測定精度,諸特性を実験的に調べた.その結果,提案する質量測定装置では,0.5%程度の精度で質量を測定できることがわかった.また,弾性構造物上においても,固定ベース上と同程度の精度で測定が実施できることを確認した.さらに,加振時に生じる支持台の振動の発生については,慣性質量の振動振幅を徐々に大きくすることによって,避けられることを確認した.本研究では,本来振動を抑制する制振機構として考案された動吸振器を測定機構として利用することによって,無重力環境下で高精度の測定ができ,かつ柔軟構造物中で使用しても振動を引き起こすことがない質量測定装置を開発することを目的として研究を行った.その成果を以下に記す.1.動吸振器を利用した質量測定装置を測定対象物の運動形態から,回転式と振動式とに大別し,それぞれの方式の測定原理,特徴などを明らかにした.2.回転式の質量測定については,ボイスコイルモータをアクチュエータとする能動形動吸振器を備えた実験装置の試作を行った.振動を除去する方法として,外乱同期信号を利用した出力レギュレーション制御を適用し,任意の回転速度においてフレームの振動を止めることができることを確認した.この状態での吸振質量の運動から測定対象物の質量の推定を行ったところ,相対誤差の平均値が0.9%という測定結果を得た.3.振動式の質量測定については,まず,動吸振器としては能動形のものを,加振機構としては慣性質量を利用した測定装置の試作を行った.吸振質量と加振質量の駆動用アクチュエータとしては,バイモルフ型圧電素子を用いた.また,振動を除去する方法として,外乱同期信号を利用した出力レギュレーション制御などを適用した.測定実験の結果,質量回転式測定と同程度ないしはそれ以上の精度で質量測定を実施できることを確認した.4.つぎに,受動形動吸振器を用いた振動式質量測定装置を開発し,その測定精度,諸特性を実験的に調べた.その結果,提案する質量測定装置では,0.5%程度の精度で質量を測定できることがわかった.また,弾性構造物上においても,固定ベース上と同程度の精度で測定が実施できることを確認した.さらに,加振時に生じる支持台の振動の発生については,慣性質量の振動振幅を徐々に大きくすることによって,避けられることを確認した.質量回転式測定装置の設計・試作を行った.試作した装置は,つぎのような構造となっている.弾性支持された試験台上にモータを固定し,その回転軸には円盤状の回転体(回転テーブル)が取付けられている.測定対象物は,この回転テーブルの所定の位置に付加される.試験台を支持するフレームには,測定に伴って生じる遠心力の外部への伝達を遮断するため,アクティブ動吸振器が取り付けられている.アクティブ動吸振器において,吸振質量を駆動するアクチュエータとしては,ボイスコイルモータを用いている.つぎに,制御システムを構築した.提案する質量測定装置では,試験台の振動を何らかの方法で零にした状態での吸振質量の振動振幅から測定対象物の質量を求める.振動を止めるのにいろいろなアクティブ制御に手法を適用することができる.本研究では,つぎの3つの方法について検討を行った.(1)非減衰形動吸振器と等価な系を実現し,その固有振動数と回転速度とを一致させる.(2)出力レギュレーション理論を適用する.(3)繰返し・学習制御を利用する.これらの制御則を実装するには,DSPを核とするディジタルコントローラを使用した.実験の結果,(2)および(3)の制御方法を用いることによって,フレームの振動を確実に止めることができることを実証した.つぎに,回転テーブルにさまざまな質量をもつサンプルを取付け,質量の測定を行い,試作した質量測定装置による測定精度を実験的に調べた.その結果,かなりの精度で質量が測定できることがわかった.試作した質量測定装置では,測定可能な質量の上限は動吸振器の吸振質量の可動範囲で決まる.

そこで,被測定物の質量の大体の値が予想できる場合を想定して,サンプルと既知の質量を持つ分銅とを回転軸に関して対称な位置になるように回転テーブルに取付けて,両者の質量の差を測定する実験を行った.質量振動式測定装置の設計・試作を行った.試作した装置は,つぎのような構造となっている.弾性支持された試験台には,吸振質量とアクチュエータからなる能動形動吸振器と,慣性質量とアクチュエータからなる加振機構とが取付けられている.測定対象物は,吸振質量または慣性質量に付加される.動吸振器および加振機構において,各質量を駆動するアクチュエータとしては,バイモルフ形圧電アクチュエータを用いた.つぎに,制御システムを構築した.提案する質量測定装置では,試験台の振動を何らかの方法で零にした状態での吸振質量の振動振幅から測定対象物の質量を求める.振動を止めるのにいろいろなアクティブ制御に手法を適用することができる.本研究では,つぎの二つの方法について検討を行った.(1)フィードフォワード制御.(2)外乱同期信号を利用した出力レギュレーション制御.これらの制御則を実装するには,DSPを核とするディジタルコントローラを使用した.実験の結果,方法(1)に比べて,方法(2)の方が試験台の振動を確実に止めることができることがわかった.つぎに,吸振質量にさまざまな質量を持つサンプルを取付け,質量の測定を行い,試作した質量測定装置による測定精度を実験的に調べた.その結果,かなりの精度で質量が測定できることがわかった.さらに,試作した質量測定装置では,加振用の慣性質量に測定対象物を取付けて質量測定を実施することもできるので,このような場合についても質量測定実験を行い,測定精度を評価した.1.宇宙ステーションのような柔軟構造物中で質量測定を実施したときの測定精度や構造物に励起される振動を評価するために,柔軟構造体の設計・製作を行った.試作した柔軟構造物の可動部の質量は1.83[kg],固有振動数は5.6[Hz]である.2.平成10年度に開発した回転式質量測定装置を1.で製作した柔軟構造体に固定し,測定回転速度までモータを加速したり,逆に測定回転速度からモータが停止するまで減速する実験を実施した.回転同期信号を利用した制御方法を適用したところ,広い範囲の回転速度において,試験台の振動をほとんど零にすることができることを確認した.また,そのとき,柔軟構造物には,ほとんど振動が伝わらないことも確認した.3.回転式測定装置を柔軟構造体に取付けた状態で質量測定実験を実施した.実験の結果,柔軟構造物中で測定を実施した場合の測定誤差は,固定ベース上で実施した場合の誤差1.0%よりやや大きく1.3%となったが,測定精度はそれほど劣化しないことがわかった.4.振動式質量測定装置において,測定対象物を動吸振器の吸振質量ではなく,加振機構の慣性質量に取付ける測定方法を考案した.5.前年度開発した振動式質量測定装置を1.で試作した柔軟構造物に固定して,質量測定実験を行った.加振用のアクチュエータへの駆動信号を徐々に大きくしていくことによって,過渡状態においてもほとんど振動を生じさせずに質量を測定することができることを実証した.また,測定精度も,固定ベース上で測定する場合と比較してほとんど変わらないことを確認した.
ヒトの自律神経反射におよぼす運動鍛練の影響に関する研究

ヒトが臥位から立位に急速に姿勢変換すると、通常は自律神経反射が起きて血圧は正常に保たれるが、よく運動鍛練されたヒトは失神を起こしやすいといわれている。本研究の目的は運動鍛練者の姿勢変換時耐性低下の原因として自律神経を介した頸動脈洞圧受容器(高圧系)および/または心肺圧受容器(低圧系)の血圧反射の感受性の低下或はリセッティングが関与しているか否かを検討することである。初年度は運動鍛練者として少なくとも6年間以上長距離走トレーニングを行っている体育専攻女子学生8名と、非鍛練者として、特に定期的な運動はしていない医学部女子学生7名を被験者にして頸動脈洞圧受容器-心臓圧反射応答を調べた。実験にはネックチャンバーを用い、頸動脈にかかる圧力を変化させた時の心臓の圧反射応答をR-R間隔で評価した。その結果、運動鍛練者は非鍛練者に比べく圧反射の感受性が有意に増大していた。最大酸素摂取量と圧応答曲線のスロープとの間に有意な高い正相関が見られることから、圧反射応答の感受性の増加は運転鍛練に伴う変化であると推察された。次年度は下半身陰圧負荷装置(lower body negative pressure, LBNP)を用いて、運動鍛錬者20名、非鍛錬者9名に0から-60mmHgまで3分間ごとに-10mmHgずつ下半身陰圧負荷を行い、心臓循環系の反応を調べた。その結果、実験中失神前兆候を示してLBNPを-60mmHgまで完遂出来なかった被験者は、非鍛錬者では9名中2名(22%)であるのに対し、運動鍛錬者では20名中12名(60%)と有意に高率であった。この失神前兆候は両グループ共に突然の徐脈と血圧下降が起きるvasovagal syncopeであった。血圧反射応答の感受性は失神前兆候者と正常者の間で差が見られなかった。以上から、運動鍛錬者の姿勢変換時耐性やLBNP耐性の低下は圧受容器反射の感受性低下によるものではないと結論した。よく運動鍛練されたヒトは姿勢変換時耐性が小さいと言われているがこの原因は明らかにされていない。本研究の目的は運動鍛練されたヒトの姿勢変換時耐性低下の原因として、頚動脈圧受容器(高圧系)および/または心肺圧受容器(低圧系)を介した血圧反射の感受性の低下またはリセッティングが関与しているか否かを調べることである。本年度は運動鍛練者と非鍛練者について頚動脈圧受容器-心臓反射を調べる実験を行い、以下の新しい知見が得られた。運動鍛練者としては6年間以上長距離選手としてトレーニングしている体育専攻の女子学生10名(18-19才)、非鍛練者として医学生女子学生9名(18-22才)を実験対象とした。運動鍛練者は非鍛練者に比べて最大酸素消費量が有意に大きく、また安静時の心拍数が有意に低値であった。頚動脈を外部から圧迫または吸引出来る装置(ネックチャンバー)を用いて頚動脈圧受容器を刺激し、心臓の圧応答をR-R間隔を指標に評価した。R-R間隔の圧反射応答はシグモイドカーブでフィットさせ解析した。その結果、運動鍛練者の圧反射応答曲線は非鍛練者のそれより明らかに上方にシフトした。これは運動鍛練による安静時の心拍数の低下(R-R間隔が大)を反映している。

運動鍛練者では頚動脈圧変動に対するR-R間隔の反応幅が非鍛練者より大きく、またR-R間隔の圧応答曲線の最大勾配も大であった(P<0.05)。これは運動鍛練者は血圧変動に対する心臓の圧応答の感受性が大でまたbuffer capacityも大きいことを意味する。しかし心臓の圧応答のリセッティングの指標となるシグモイドカーブの中心点は両者の間で差がなかった。運動能力の指標である最大酸素消費量に対してR-R間隔の圧応答曲線の最大勾配をプロットすると、両者の間に有意な正の相関関係が認められた(r=0.693、p<0.005)。これは運動能力の優れているヒトほど心臓の圧反射応答の感受性が大であることを現しており、運動鍛練されたヒトの姿勢変換時耐性低下の原因として頸動脈圧受容器-心臓反射の感受性の低下あるいはリセッティングの可能性は否定された。本研究の目的は運動鍛練されたヒトの姿勢変換時耐性の低下の原因として頸動脈圧受容器(高圧系)および/または心肺圧受容体(低圧系)を介した血圧反射の感受性の低下またはリセッティングが関与しているか否かを調べることである。初年度の研究において、運動鍛練者は非鍛練者に比べて、頸動脈圧受容器-心臓反射の感受性はむしろ増大していることを明かにした。本年度は下半身陰圧負荷装置(Lower Body Negative Pressure, LBNP)を作成し、0から-60mmHgまで-10mmHgごとに3分間づつ下半身陰圧負荷を行い、心臓循環系の反応を調べた。運動鍛練者としては、6年間以上長距離選手としてトレーニングしている体育選考女子学生20名(18-19才)、非鍛練者として医学部女子学生9名(18-22才)を被験者とした。その結果、実験中失神前兆候を示してLBNPを-60mmHgまで完遂出来なかった被験者は、非鍛練者では9名中2名(22%)であるのに対し、運動鍛練者では20名中12名(60%)と有意に高率であった。この失神前兆候は両グループ共に突然の徐脈と血圧下降が起きるvasovagal syncopeであった。血圧反射応答の感受性は失神兆候者と正常者の間で差が見られなかった。次いでLBNPの圧力を0から-20mmHgまで-5mmHgごとに3分間づつ下半身陰圧負荷を行って、低圧系圧受容器のみを刺激する実験を行ったが、両グループ共に失神前兆候を示した者は無かった。以上から運動鍛練者の姿勢変換時耐性の低下の原因として、心肺圧受容器(低圧系)を介した血圧反射の感受性の低下は関与していないことが推測された。
シクロオキシゲナーゼ2依存性腎血流自動調節におけるエストロゲンの役割

本研究では選択的シクロオキシゲナーゼ2(COX-2)阻害薬が腎機能に及ぼす影響を、ラットをもちいて食塩摂取状況や病態(卵巣摘出に伴う内因性エストロゲン欠乏等)に応じて検討した。免疫組織学的および蛋白レベルの検討により、ヘンレ上行脚厚部の細胞近傍のCOX-2発現が減塩によって増加することはこれまで明らかとされていたが、今回、摂取塩分量とは独立して卵巣摘出によっても増加することを示した。また、COX-2の腎臓内分布は皮質から髄質にかけて増加しているが、腎機能に対するその役割を検討するために、針型レーザー血流計を用いて、腎皮質および腎髄質の血流を同時に測定し比較した。その結果、卵巣摘出はCOX-2発現の増強を介して腎皮質血流に影響を及ぼしており、減塩が加わると腎髄質血流にも影響が及ぶと考えられた。さらに、エストロゲン補充療法を行い、この卵巣摘出後に増加するCOX-2発現およびCOX-2依存性腎血流調節がエストロゲン補充により抑制されること示した。以上の結果より選択的COX-2阻害薬は従来の非ステロイド系消炎鎮痛薬とくらべ副作用が少ないため普及しつつあるが、閉経後の女性や何らかの原因で卵巣を摘出した女性では、COX-2阻害薬によって腎血流が低下しやすく、さらに減塩によってそれが助長されることが示唆され、処方する際には充分な注意を要すると考えられた。また、この副作用はエストロゲン補充により予防し得ることも示唆された。
高機能自動化ペプチドシークエンサーの開発研究

我々は、これまでに、ベンゾフラザン骨格を有する蛍光エドマン試薬DBD-NCSおよび環化切断反応触媒としてBF_3を用いたペプチドのN末端逐次配列/絶対配置分析法を報告した。この方法は従来のエドマン法の転換反応を省略し、環化切断反応によって生じるチアゾリノン誘導体を検出する簡便な方法である。我々は、さらに、蛍光エドマン試薬であるPSBD-NCSおよびMSBD-NCSを合成した。これらの試薬を用いることでさらに数倍高感度化することができた。一般にチアゾリノン誘導体は不安定であるため、より安定な誘導体に変換し分析することが望まれる。そこで、フェニルイソチシアネート(PITC)を用いて検討した結果、環化切断反応により生じたチアゾリノン誘導体を、塩酸-メタノール溶液中でチオヒダントイン誘導体への転換反応、あるいはチオカルバミン酸への酸化水分解により、低いセラミ化率で安定な誘導体へと変換できることを見いだした。そこで、蛍光性エドマン試薬DBD-NCSを用い、環化切断反応により生じたチアゾリノン誘導体を加水分解し安定なチオカルバミン酸誘導体とした後、過酸化水素で酸化することにより蛍光性のカルバミン酸誘導体を得た。これを蛍光-HPLC法で分析し、逐次配列/絶対配置分析を行った。さらに、チオヒダントイン誘導体で蛍光性を有する蛍光エドマン試薬(MTBD-NCS)を合成した。MTBD-NCSは、チオカルバミン酸誘導体、カルバミン酸誘導体などでは蛍光性を有さないため、HPLCのクロマトグラム上に分解物由来の妨害が少なく、従来の蛍光エドマン試薬と比較してチオヒダントイン誘導体のピークの同定が容易にあった。MTBD-NCSとBF_3を用ることで、高感度なペプチドのN末端逐次配列/絶対配置分析法を開発できた。本法は、市販のペプチドシークエンサーに応用できるため極めて繁用性が高いと考えられる。我々は,これまでに,ベンゾフラザン骨格を有する蛍光エドマン試薬DBD-NCSおよび環化切断反応触媒としてBF_3を用いたペプチドのN末端逐次配列/絶対分析法を報告した.本年度は,この方法をさらに高感度化するため,新規蛍光エドマン試薬であるPSBD-NCSおよびMSBD-NCSを合成した.これらの試薬を用いることでDBD-NCSを用いた従来法をさらに数倍高感度化することができた.一方,現在繁用されている気相シークエンサーには,エドマン試薬としてPITCが用いられている.そこで,開発したN末端逐次配列/絶対配置分析法がPITCを用いても可能か否かを検討した.その結果,PITCの場合でも,エドマン分解の環化/切断反応の触媒としてBF_3を用いると,アミノ酸のラセミ化を抑制できることが明らかになった.次に転換反応におけるアミノ酸のラセミ化率を検討した結果,塩酸-メタノールを溶媒に用いることによりラセミ化反応をある程度抑制できることがわかった.しかし,PITCを用いると,転換反応において,アミノ酸の種類により最大20%程度ラセミ化するため,ペプチド中のアミノ酸のラセミ化率を正確に決定することは難しかった.そこで,転換反応を行わず,環化/切断反応により生じたチアゾリノン誘導体を塩酸加水分解し,生じるチオカルバミン酸誘導体を検出した.加水分解においてはアミノ酸はほとんどラセミ化しなかった.この結果,PITCを用いたN末端逐次配列/絶対配置分析法を確立できた.本法は,既に市販されているペプチドシークエンサーに応用できるため極めて繁用性が高いと考えられる.

我々は,これまでに,ベンゾフラザン骨格を有する蛍光エドマン試薬DBD-NCSおよび環化切断反応触媒としてBF_3を用いたペプチドのN末端逐次配列/絶対配置分析法を報告した。この方法は従来のエドマン法の転換反応を省略し,切断反応によって生じるチアゾリノン誘導体を検出する簡便な方法である。我々は,さらに,蛍光エドマン試薬であるPSBD-NCSおよびMSBD-NCSを合成した。これらの試薬を用いることでさらに数倍高感度化することができた。しかし,一般にチアゾリノン誘導体は不安定であるため,より安定な誘導体に変換し,分析することが望まれた。今回,DBD-NCSを用い,環化切断反応により生じたチアゾリノン誘導体を加水分解しチオカルバミン酸誘導体とした後,過酸化水素で酸化することにより安定で蛍光性のカルバミン酸誘導体を得た。これを蛍光ーHPLC法で分析し,逐次配列/絶対配置分析を行った。さらに,チオヒダントイン誘導体で蛍光性を有する蛍光エドマン試薬(MTBD-NCS)を合成した。MTBD-NCSは,チオカルバミン酸誘導体,カルバミン酸誘導体などでは蛍光性を有さないため,HPLCのクロマトグラム上に分解物由来のの妨害が少なく,従来の蛍光エドマン試薬と比較してチオヒダントイン誘導体のピークの同定が容易であった。MTDB-NCSとBF_3を用いることで,高感度なペプチドのN末端逐次配列/絶対配置分析法を開発できた。本法は,市販のペプチドシ-クエンサ-に応用できるため極めて繁用性が高いと考えられる。
シリコン集積化技術による超高感度フラックスゲート磁気センサの研究

本研究者らは、最近シリコン技術と磁性薄膜に基づき、極めて高感度・高分解能化が可能なマイクロフラックスゲート磁気センサを提案した。これは、シリコンプロセス技術によりソレノイド形状のコイルと軟磁性コアを形成したものを磁気検出素子とするものである。既にその試作に成功し、従来の小型磁気センサに比較して格段に高感度・低オフセットであることを明かにしている。その潜在的性能は極めて高く、特性改善の余地が十分あると考え、本研究では、その磁気検出素子の特性改善を試み、実用的価値の高い高感度磁気センサを実現することを目的とした。検討事項としては、コアを最適に励磁し、かつ検出電圧が最大となる励磁及び検出コイルの巻線・結合構造の最適化、感度を最大とする磁性コア形状の最適化を、計算機解析に基づき行い、その候補となる4種類の構造の異なる素子を設計した。また、本素子のセンサコアとしては、高周波特性が良好であり、実効透磁率が高く、保持力の小さい良好な軟磁性をもつコアを形成する必要がある。以前に試作した素子では、センサ素子の製作工程において、磁性コアの形成後、最高で380°Cの熱処理工程が加わり、これによってコアの軟磁気特性の劣化がみられた。また、高周波特性においても十分ではなかった。そこで、高温熱処理によっても特性劣化の生じない、NiFeInの電着形成と、磁気異方性の制御を行い、基礎実験により良好な結果を得た。これらの結果に基づき、改良型の磁気検出素子を試作した。その結果、感度・分解能が飛躍的に改善された。先に試作した素子の最高感度は、約6V/Tであったが、その後、改良試作を重ね、現在2500V/T(3MHz励磁時)の感度と、4×10^<-8>の分解能をもつ極めて高性能な素子が実現されている。これは、常温で動作する小型の素子としては、過去に例にない極めて高性能な特性である。
神経細胞での筋ジストロフィー原因遺伝子産物の機能とディスレキシアとの共通発症機構

本研究は、福山型先天性筋ジストロフィー原因遺伝子産物fukutinとmuscle-eye-brain病原因遺伝子産物POMGnT1の、神経細胞移動における神経細胞内での機能解析と新たな糖鎖修飾ターゲット分子の発見を目指し、またディスレキシア関連候補遺伝子産物KIAA0319が、α-dystroglycan以外のfukutinとPOMGnT1の新たなO型糖鎖修飾ターゲットであるかどうかを明らかにする目的で行われた。(1)培養細胞系を用いたKIAA0319の糖鎖の解析:ヒト線維芽細胞由来のMRC5細胞株を用いてKIAA0319を強制発現し、PNGase、シアリダーゼ、O-glycosidaseを用いて糖鎖を処理して解析したところ、O型のムチン型糖鎖が結合していることが判明した。(2)fukutinノックアウトマウスES細胞を用いたKIAA0319の糖鎖の解析:KIAA0319をES細胞で強制発現し、糖鎖修飾状態をウエスタンで比較した。野生型とノックアウトのES細胞間で、α-dystroglycanは大きなバンドサイズの差が見られたが、KIAA0319は差が見られなかった。α-dystroglycanのO型糖鎖を補完すると言われているLARGEを同時に強制発現したところ、α-dystroglycanは大きくバンドが移動したが、KIAA0319は変化が無かった。よって、ES細胞ではKIAA0319はfukutinによる糖鎖修飾は受けていないことが分かった。(3)問題点:KIAA0319は脳特異的な発現が見られるので、神経細胞におけるKIAA0319の糖鎖修飾状態を検討する必要がある。
ディスコース分析を通じた子どもの心理援助における社会文化的文脈の理論化および検証

価値観が多様化し、社会変動の大きい現代日本において、子どもの心理援助は社会文化的文脈(ディスコース)を含めて検討される必要がある。そこで本研究では子どもの心理援助の過程を、ディスコース分析、特にポジショニング理論の枠組みから検討し、理論化することを試みた。その結果、a)子どもが苦しむディスコースに対してセラピストが取るポジショニング(あるディスコースに対して取る立ち位置)が子どものポジショニングも変化させること、b)この過程を通して、子どもは多様なディスコースを利用するようになっていくこと、c)このディスコースの多様化が子どもの心理的回復につながること、の3点が大きく示された。平成27年度は主に次の3点について研究を進めた。すなわち、1子どもに心理援助を行った事例についてポジショニング理論とディスコース分析を通して検討、2カウンセリング場面をポジショニング理論とディスコース分析を通して検討、3社会文化的文脈(ディスコース)を考慮に入れた特に学校場面で実施できる子どもへの心理支援についての検討、である。1については、研究計画で記した通り、ポジショニング理論の枠組みを用いて個別の心理援助事例(プレイセラピー)をディスコース分析によって検討した。研究協力者として記載した8事例中3事例については概ね分析が終わっており、内定中のものを含め国際学会での発表や紀要論文として提示している。また、その他の2事例については保護者への面接という点で発展的に検討し、ほぼ分析を終了しているため、近日中に雑誌論文への投稿を予定している。2では、そもそも心理援助においてポジショニング理論の枠組みによる検討は妥当か、またディスコース分析は心理援助にどのような意義を持ち得るといったのかといった点をより精緻に検討するため、成人のクライアント2事例について分析を試みた。これらの分析は国際雑誌へ投稿し掲載あるいは再審査中である。3では、ディスコース分析やスクールカウンセリングを専門とするカリフォルニア州立大学John Winslade教授らが記した子供の心理援助の英書(Safe and Peaceful Schools)の検討を通して、子供の心理援助をディスコースの観点から行うことを検討した。本書はすでに訳出を終えており、出版も予定している。これらの分析を通し、現在では心理援助に際して見られるディスコースの具体的内容、及びセラピストのポジショニングによる具体的な援助方法が明らかとなってきている。平成28年度は個々の知見を帰納的にまとめ理論化していく予定である。平成27年度中に個別事例の分析が終わっていない。長い分析時間を要するディスコース分析の性質上、研究計画においてすでに想定されていた事態であり、研究計画に記した対処に基づき、現時点での分析事例のみから何らかの理論化を進めることについて検討している。価値観が多様化し、社会変動の大きい現代日本において、子どもの心理援助は、そこに影響する社会文化的文脈(ディスコース)を含めて検討される必要がある。そこで本研究では子どもの心理援助(主としてプレイセラピー)の過程を、ディスコース分析、特にポジショニング理論の枠組みから検討し、理論化することを試みた。また、本研究ではディスコース分析およびポジショニング理論による心理援助の研究方法についても実施・提案した。加えて、ディスコースの視点に基づいたアプローチに関する洋書の翻訳も行った。本研究に関連する成果は、国際論文2本、国内論文2本、訳書1冊、国際学会発表3本として公開されている。今後は、子どもが一日の大半を過ごす学校現場や、子どもにとって最も重要な他者である保護者に対して、ディスコースの視点に基づいた支援を実施・分析し、子どもの心理援助についてより包括的な検討を行っていく予定である。平成28年度は、現在進行中の分析を終えた上で、平成27年度中に終了した分析とともに事例を帰納的に統合し、子どもの心理援助における社会文化的文脈の理論化を目指す。また、事例の分析から具体的な援助方法についても見えてきたため、援助のあり方そのものについても理論化することを予定している。これらに加え、海外でのディスコース的枠組みに基づいた子どもへの心理援助実践と照らしながら、日本で援助を実施するにあたっての具体的な提案をしていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。臨床心理学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ＴＲＰＭ２チャネル欠損マウスにおける固形癌の成長抑制とその機構

本研究は、悪性腫瘍の成長におけるTRPM2チャネルの関与を明らかにすることを目的とした。肺癌細胞を移植したところ、TRPM2欠損(KO)マウスで腫瘍の成長が抑制された。腫瘍の成長要因である腫瘍内の血管新生、マクロファージ数及び血管新生促進因子の含量は、いずれもTRPM2 KOマウスで増加していた。また、TRPM2発現はマクロファージに認められ、H2O2刺激により活性化された。以上の結果より、マクロファージに存在するTRPM2活性化が腫瘍の成長に促進的に関わっており、TRPM2阻害剤を開発すれば新たな抗がん剤を開発できる可能性が示された。Transient receptor potential melastatin 2 (TRPM2)は、酸化ストレス感受性のCa2+透過性非選択的カチオンチャネルである。本研究は悪性腫瘍の成長におけるTRPM2チャネルの関与、さらにその機構を明らかにすることを目的に検討を進めている。さらに、TRPM2 KOマウスで腫瘍形成が抑制される機構について検討を進めた。まず、TRPM2発現を調べたところ、LLC細胞では認められず、TAMに発現が認められた。TAMにおけるTRPM2活性について、過酸化水素添加による細胞内Ca2+上昇を指標として測定したところ、TRPM2活性が認められた。そこで、TAMを過酸化水素刺激しサイトカイン分泌を測定したところ、好中球の遊走促進因子であるMIP-2の産生・分泌がWTマウスに比べKOマウス由来のTAMで促進しているという興味深い現象を見出した。酸化ストレス感受性のCa2+透過性チャネルであるTRPM2活性化は、免疫・炎症性細胞のサイトカン・ケモカインの分泌に関わり、炎症性疾患の増悪に関わっていることが明らかになっている。本研究は、悪性腫瘍の成長におけるTRPM2チャネルの関与、さらにその機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、まずTRPM2欠損(KO)マウスと野生型(WT)マウスに培養したマウス肺癌細胞(LLC細胞)を移植し、腫瘍体積を測定することにより腫瘍の成長を比較した。その結果、TRPM2 KOマウスではWTマウスと比較して腫瘍形成が抑制されることが明らかとなった。そこで、腫瘍の成長に関わる腫瘍内血管新生と腫瘍関連マクロファージの腫瘍への集積をWTマウスとTRPM2 KOマウスで比較した。その結果、両者ともTRPM2 KOマウスで減少が認められた。また、腫瘍内血管新生を促進するvascular endothelial growthfactor (VEGF)及びepidermal growthfactor (EGF)の腫瘍内含量もTRPM2 KOマウスで減少していた。以上の結果は、TRPM2は悪性腫瘍の成長に促進的にかかわっており、TRPM2を阻害すれば悪性腫瘍の成長を抑制できる可能性を示している。また、その機構としてTRPM2を介した腫瘍関連マクロファージの腫瘍への集積及び血管新生が関わっている可能性が示唆された。これまでにTRPM2と腫瘍成長の関連に関する報告はなく、本研究の成果はTRPM2の役割に関する新たな発見である。Transient receptor potential melastatin 2 (TRPM2)は、酸化ストレスにより活性化され細胞内にCa2+を流入させる陽イオンチャネルである。TRPM2チャネルは、単球やマクロファージに発現が高く、このチャネルの活性化はサイトカイン分泌を促進することが明らかとなっている。TRPM2欠損(KO)マウスと野生型(WT)マウスに、マウス肺癌細胞(LLC細胞)を移植し、腫瘍形成を比較検討したところ、KOマウスで腫瘍形成の抑制が認められた。腫瘍の成長には、血管新生や腫瘍に集積する腫瘍関連マクロファージ(TAM)が促進的に関与することが知られている。腫瘍内の血管新生及びTAM数は、いずれもKOマウスで減少していた。また、血管新生促進因子であるVEGF及びEGFの腫瘍内含量もKOマウスで減少していた。次に、KOマウスで腫瘍形成が抑制される機構について検討を進めた。そこで、TAMを過酸化水素刺激したところ、TRPM2活性化が認められた。しかしながら、TAMを過酸化水素刺激しサイトカイン分泌を測定したところ、TAMの生存率が低下し、MIP-2、MCP-1、VEGFの基礎分泌がいずれも過酸化水素の添加濃度に依存して抑制された。以上の結果より、TRPM2が腫瘍の成長に促進的に関わっており、TRPM2を阻害すれば腫瘍の成長を抑制できる可能性が示された。

本研究では詳細な機構を明らかにすることはできなかったが、腫瘍形成に促進的に働くTAMの集積がKOマウスで低下していたことから、単球からTAMへの分化あるいは腫瘍への集積過程にTRPM2が促進的に関与していると推察される。病態学本研究は、TRPM2が固形癌の成長に促進的に関わっていることを明らかにし、さらにその機構について解析を進めている。平成25年度までの研究で、TRPM2欠損(KO)マウスと野生型(WT)マウスに、腫瘍細胞(LLC細胞)を移植した検討で、TRPM2 KOマウスではWTマウスと比較して腫瘍形成が抑制されることが明らかとなった。そこで、腫瘍の成長に影響を及ぼすことが示されている因子の変動を検討し、TRPM2 KOマウスでは、形成された腫瘍内の新生血管が少なく、また、腫瘍に集積した腫瘍関連マクロファージ数が低下していることを認めた。さらに、腫瘍の血管新生に重要な因子であるvascular endothelial growthfactor (VEGF)及びepidermal growthfactor (EGF)の含量が、TRPM2 KOマウスでは低いことを見出した。以上のことから、TRPM2 KOマウスで腫瘍形成が抑制されるのは、腫瘍関連マクロファージ(TAM)の集積や血管新生促進因子の低下による血管新生の低下が関与していると考えられた。しかしながら、ここまでの研究結果では“どの細胞"のTRPM2が“どのような機構"で腫瘍の成長に関わっているかは明らかにできていなかった。そこで、TRPM2発現を調べたところ、LLC細胞では認められず、TAMに発現が認められた。そこで、TAMにおけるTRPM2活性について過酸化水素添加による細胞内Ca2+上昇を指標として測定したところ、TRPM2活性が認められた。さらに、TAMを過酸化水素刺激しサイトカイン分泌を測定したところ、好中球の遊走促進因子であるMIP-2の産生・分泌がWTマウスに比べKOマウス由来のTAMで促進しているという興味深い現象を見出した。今後、マクロファージにおけるTRPM2の役割を解析することにより、TRPM2 KOマウスで腫瘍形成が抑制される機構を明らかにすることができると考えている。現在までの研究の達成度は6割程度と考えている。本研究は、TRPM2が固形癌の成長に促進的に関わっていることを示し、さらにその機構を明らかにすることを目的としている。機構については、特にTRPM2の発現が高いと予想されるマクロファージの集積、種類及び機能を中心に解析する。具体的には、1腫瘍の血管新生は、TRPM2欠損マウスで抑制されるのか、2腫瘍に集積するマクロファージの数はTRPM2欠損マウスで変化するのか、3腫瘍に集積するM1マクロファージとM2マクロファージの比率はTRPM2欠損マウスで変化するのか、4腫瘍内で分泌されるサイトカインはTRPM
動力学的アドホックネットワークの萌芽

本研究では、キネティック(動力学的)な移動体管理の理論手法を取り入れた新しいアドホックネットワークの理論的手法体系を世界に先駆けて実現することをめざし、次世代スマート社会でのネットワークデザインに貢献することを長期的目的とした。具体的に研究期間内では、幾何学的ルーティングでのキネティックルーティングの設計、通信混線の最小化構造のキネティックな理論構築を行いつつ、様々な条件を統合した実用的なモデルで理論的に保証されたネットワーク構築の提案を行った。成果は7本の学術誌論文および国際会議論文にまとめられ、また数多い国際交流を行い、萌芽研究を,長期的目的に向けた本格的な国際共同研究に進展させた。アドホックネットワークにおける通信に必要なルーティングプロトコルに関して、主にジオメトリックルーティングと呼ばれる幾何学的情報を活用する手法を中心に研究を行った。既存のジオメトリックルーティングの特徴を検討し、重要な判断指標であるドローネグラフ上での到達保証を持つルーティング法に関して包括的な性質を与えた。これは、目的関数に関する幾何的な条件であり、また、このような目的関数の族が和と積について閉じているという代数的な性質を利用して、新しいルーティングプロトコルを開発する一般的な手法を与えた。これを用いて、4種類の新しいルーティングプロトコルを提案し、理論と実験により、従来のプロトコルよりも優れた性質を持つことを示した。さらに、状況によってプロトコルを切り替える発見的プロトコルを提案し、与えられた評価指標に対して最適化を行えることを示した。これらの成果は論文誌へ投稿し、掲載が決定している。また、2013年4月19ー21に松島において国際ワークショップAAAC2013を開催し、共同研究者のHalldorsson教授に本研究テーマに関する招待講演を行ってもらった(経費は都合によりワークショップの全体経費から拠出した)。さらに徳山は2014年1月26日から31日にドイツダクスチュールで開催された無線通信アルゴリズムの国際ワークショップに招待され、世界のトップ研究者40名と研究交流を行った。ここでは理論的なアルゴリズムと、現実のアドホックネットワークの実証実験における要件との差について論じて、アドホックネットワークにおけるアルゴリズム研究の研究の方向性を論じた。また、ロボットなどの分散ネットワークにおいて、可視角度情報からネットワーク形状を再構築する新しいアルゴリズムを提案し、格式ある国際会議であるISAAC2013に採録され、成果発表を行った。平成24年度には、一般化局所近傍グラフ、ブリエルグラフなどの幾何学的グラフにおける文献基礎成果を拡張して、通信先の位置が未確定である場合の幾何学ルーティングの実現と、移動物体ネットワークの頑健性検証を可能な限り局所的に行い、その効率性の理論保証を与えるという問題を、世界に先駆けて解決することを初年度の目標とする。更にそれをキネティック構造として必要な検索機能や変更機能を持ったシステムとする検討を行う予定であった。これに対して、上記課題で重要な技術であるネットワークルーティングに関して、従来の技術を統合する視点から新しい設計法を提案した。この成果はアドホックネットワークに関するアルゴリズムの国際会議ALGOSENSORS2012に論文が採録された。この学会では、Magnus Halldorsson(PC Chair)らと技術交換し、Halldorsson氏は2013年4月に来日し、松島で研究代表者が主催する国際研究集会AAAC2013で招待講演を行う事としている。また、東北大学での災害科学機構と協力し、現実の震災災害時のアドホックネットワーク構築に必要な要件、機能を調査し、その数理モデル化とシミュレーションに取り組む。予定であった。研究代表者は東北大学にネットワークアルゴリズムセンターを設立し、このような調査を可能にする機構作りを行った。また、ERATOの巨大グラフプロジェクトと共同でセミナーを開始し、既存技術のサーベイを行う体制を築いた。平成26年度には、3本の学術論文を専門誌に発表した。2編は国際的に著名なTheoretical Computer Science誌である。アドホックネットワークに関連する研究者との国際共同研究を重点的に実施した。まず、Anne Driemel博士、Ulrich Bauer博士の2名の若手研究者との討論を26年6月におこなった。これは京都で研究代表者が主催したSOCG国際会議の開催に合わせたもので、国内滞在費を負担した。また、27年1月には、山形県蔵王において1週間のワークショップを開催し、その中で動的なクラスタリングに対する研究討論を行った。韓国、中国からの海外参加者の国内滞在費の一部を研究費から拠出した。これに関する成果は、韓国POSTECHの博士後期学生Sun Sub KimやHee Kap Ahn教授との共同研究として準備中である。また、キネッティックデータl構造に関する若手研究者のMarcel Roeloffzenを雇用(雇用費用は大学運営費から)し、研究の強化を図った。さらに、幾何学ネットワークの専門家であるShakar Smorodinsky教授とMattiew Katz教授(イスラエル、Ben Gurion大学)を東北大学に1週間招聘(招聘費用は別経費)し、Kinetic Geometric Hypergraphに関する研究を行った。これに関しては継続して研究を続けており、成果は次年度に論文として発表する予定である。また、ERATOの巨大グラフプロジェクトと共同でセミナーを実施し、本研究において最も中心的になるアドホックネットワークに関する調査を行うとともに、θグラフを用いた新しいルーティングアルゴリズムを開発した。2色最小木問題に関する成果を得た。平成28年度は、これまでの成果をベースに、更に広い研究ネットワークを構築するための国際化に重点を置いて研究を行った。キョンギ大学(韓国)のSangWon Bae准教授を2回招聘し、計算幾何学についての最先端の理論についての共同研究を行った。