hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工知能CAIl技術の水産資源の総合解析への応用に関する研究

人工知能(AI)技術の水産資原の総合解析への応用に関する研究として以下の項目を実施した。1.人工知能(AI)での情報処理のため,UNIXをOSとする,ワ-クステ-ションを迸定し、設置した。2.人工知能(AI)に用いられる最先端のソフトウェア技術を検索し,エキスパ-トシステム,ファジ-推論,ニュ-ラルネットワ-クの各手法が有効であることが分った。3.水産資源研究への応用として以下の項目を実施した。(1)相模湾におけるカタクチンワンの実況予測に,エキスパ-トンシステムおよびファジ-推論を応用し,さらに、エキスパ-トシステムへ確信度を導入することで,結果の信頼性を表現することができた。(2)実群探知機による水中にある種々の生物よりえられる音響反射信号について50および200KHzを用いた場合,ミズクラゲの判別を行なうため,ミズクラゲの出現特の状況についてプロダクションル-ルを適用した。その結果,実用化に向けて検討に値するル-ルがえられさらに確保度を加えることで最終評価ができることが分った。(3)ニュ-ラルネットワ-クを用いて,相模湾に来遊するマシラスの実獲量予測を行なった。すなわち,マシラスの来遊に影響する黒潮流路蛇行型の出現率と石廊崎から離岸距離を予測したところ,良好な結果を得,これと他の情報を用いて相模湾のマシラス実獲量予測の予測では,学習期間外の場合についても良い結果がえられ,今後の実用化に対して有効な情報がえられた。人工知能(AI)技術の水産資源の総合解析への応用に関する研究の初年度として本年度は次の項目について実施した。1.AI技法の利用において最も重要なのは今後解析に利用するハードウェアおよびソフトウェアの整備と基本的手法の利用と習熟であるため、今回は二つの手段を考え、これについて進めた。2.AIではその処理内容の多さ、複雑さから超高速、大容量のメモリーを持つワークステーションの利用を考え、アポロ社製DN10000型を入手した。メモリーは32MB、ディスクは348MBを有し、今後の処理については十分な能力を有するものである。3.この他これまでに用いてきたPC9800シリーズによる予備処理も、応用ソフト「創元」を用いて進めてきた。この場合は処理速度の関係からモデルも簡素化して行なった。4.2.で述べたワークステーション用ソフトについては、言語系ソフト(LISP等)と応用ソフトの比較検討を行ない、応用ソフトによることにし、基本ソフト(UNIX)下で応用ソフト(NEXPERT)を用いることにした。これらについて全般の機能の把握と操作法の習熟は石井、稲垣が行ない、全員にてこれを習得するようにした。5.適用する事例としては相模湾におけるイワシ類の漁獲量予測について行なうことにし、これについての知能データベースを作製するべく資料を収集し、種々の問題について検討した。これらの分析は主に青木、山下が担当し、システムとの整合性については全員で検討した。6.以上、本年度の経過をふまえ、全体の総括と今後の展開の方針については石井が担当した。また応用ソフトウェアの利用については現在種々のソフトウェアの開発が行なわれ、「ファジー理論」などの導入の可能性もあるため、これらの適用時の問題点の検討は稲垣が行なった。人工知能(AI)技術の水産資源の総合解析への応用に関する研究の第2年度として本年度は次の項目について実施した。1.AI技法の利用において最も重要なのは今後の解析に利用するハ-ドウェア・ソフトウェアの整備と基本的手法の利用と習熟である。すなわち、知識工学では超高速・大容量のメモリ-をもつワ-クステ-ションの利用とソフトウェアツ-ルによる開発を前提としている。2.本年度は第一年度に入手したハ-ドウェアについてその操作を全員で習熟した。そして今後利用するワ-クステ-ション用ソフトについては前年度検討した内容を考慮して応用ソフト(NEXPERT)を用いることにし、これのための準備を行なった。また、OSも当初のSR10.0よりSR10.1に変更した。

この件については研究協力者として本所助手平石智徳に担当してもらった。3.準備段階より利用してきたPC9800シリ-ズによる予備処理も、応用ソフト「創元」他を用いて進め、予備的処理と問題点の検討を行ない、この点については青木・平石・稲垣が担当した。4.応用する事例については、昨年同様、相模湾におけるイワシ類の漁獲量予測について進め、種々の問題について検討した。これらの分析は主に青木、稲垣が担当し、システムとの整合性については全員で検討した。5.以上、本年度の経過をふまえ、全体の総括と今後の展開については石井が担当した。さらに今後利用可能な技法についても全員で検討し、とり入れることが可能なものについては導入を考えていくことにした。人工知能(AI)技術の水産資源の総合解析への応用に関する研究の第3年度として本年度は次の項目について実施した。1.これまでに導入した処理環境と応用範囲を考慮して今後の利用に適したソフトウェアツ-ルの導入を検討した。昨年までの検討により、応用ソフトとしてNEXPERTを用いることにし、これを用いることの出来る環境を整備して利用出来るようにした。この件については研究分担者の一人小松が担当した。2.実施例については第一年度より「イワシ類の漁況予報」についてのシステム開発を行なってきたので、本年はこれを改良し、PC9800システムでの結果をワ-クステ-ションに移行する準備を行なった。これらについては全員により進めた。3.第2年度より進めてきた「ニュ-ラルネットワ-ク」を用いての実施例については本年度はさらに応用例についての知識の獲得を進めると共に応用ソフトの利用の可能性について検討した。そのため応用ソフトについては詳細利用が可能なものを入手した。この件については、青木、小松、稲垣が実施した。4.ワ-クステ-ションによる解析を進めると共に、パ-ソナルコンピュ-タ-によるシステムの開発についての今後の可能性について調査し、今後の実施について検討した。これらについては全員で行なった。さらに今後利用可能な技法についても全員で検討して、導入が可能なものについては実現して行くことにした。人工知能(AI)技術の水産資源の総合解析への応用に関する研究の第4年度(最終年度)として本年度は次の項目について実施した。1.実施例として,第1年度より進めている「イワシ類の漁況予測」については,システム開発を進めてきたが,本年度は最終年度として,今後の応用例に利用できるように整理・検討を行なった。2.第2年度より進めてきた,「ニュ-ラルネットワ-ク」を用いての実施例については本年度はさらに,相模湾に来遊するマンラスの漁獲量予測を行なった。すなわち,マンラスの来遊に影響する黒潮流路蛇行型の出現率と石廊時からの離岸距離を予測したところ,良好な結果を得,これと他の情報を用いての相模湾のマンラス漁獲量の予測では,学習期間外の場合についても良い結果がえられ,今後の実用化に対して有効な情報が得られた。この件については主に小松が担当した。
HTLV-Iキャリアの成人T細胞白血病発症危険因子に関するコホート内症例対照研究

1.長崎の原爆被爆者集団3,090人を対象として、Human T-cell lymphotropic virus type-I(HTLV-I)感染と成人T-細胞白血病/リンパ腫(ATL)を除く死亡率との関連についての9年間のコホート調査を行った。性、年齢および他の要因の影響を補正しても、HTLV-I抗体陽性者の死亡率は、全死因、全悪性腫瘍、肝臓がんおよび心疾患で有意に上昇しており、HTLV-I感染がATL以外の死亡率に影響を与えることが示唆された。肝臓がんおよび慢性肝疾患による死亡率の上昇を解明するには、HCV/HBV感染による交絡およびHCV/HBVとHTLV-Iとの相互作用に関するさらなる調査が必要である。2.HTLV-I流行地域におけるATLの羅患率およびその非ホジキンリンパ腫(NHL)の羅患率におよぼす影響の大きさについて検討した。長崎県の離島地域4町(1990年の総人口26,870人、HTLV-I抗体陽性割合16.2%)において、1985-1995年の間に40人のATLと35人のその他のNHLの発症が確認された。HTLV-I抗体陽性者におけるATLの生涯発症リスクは、男性6.6%、女性2.1%であった。長崎県全体(1990年人口=156万人)では、1985-1995年の間に989人のATLおよび1,745人のその他のNHLが登録されていた。世界人口で調製した際のATLの羅患率(30歳以上、10万人年当たり)は、男性10.5、女性6.0と推定され、全NHL(ATL+その他のNHL)の羅患率に占める割合は37-41%であった。3.上記の長崎県の離島4町において、1985-1995年に発生した40人のATLのうち、発症前(1-9年前)の血清が凍結保存(-20°C)されていたのは、男性12人、女性6人、合計18人であった。この18人と性・出生年・血清採取日(±1年以内)が同じであり、対応する症例の発症前に死亡しておらず、かつATLを発症していない対照を一人の症例につきそれぞれ1-10人、合計126人選択した。現在、症例群及び対照群について、HTLV-I抗体価、soluble IL2-Recepter、p40tax抗体を分析中である。1.長崎の原爆被爆者集団3,090人を対象として、個人のプライバシー保護に注意しつつ、Human T-lymphotropic virus type-I(HTLV-I)感染と死亡率との関連について検討した。追跡期間は1985-87年から1995年であった(追跡率100%)。8.9年(中央値)の観察期間に448人の死亡が発生した。

成人T細胞白血病/リンパ腫(ATL)による死亡はなかったが、発症が1名あり、HTLV-IキャリアにおけるATLの発症率は0.46人/1,000人・年(95%信頼区間[CI]0.01-2.6)と計算された。性、年齢および他の要因の影響を補正した場合、HTLV-I抗体陽性者の死亡率は、全死因(相対危険度[RR]1.42)および全がん(RR1.65)で有意に上昇していた。HTLV-I抗体陽性と非腫瘍性疾患死亡との関連はほぼ有意であった(RR1.40,p=0.06)。この集団では、HTLV-Iキャリアにおける肝がんおよび慢性肝疾患の死亡率が高くC/B型肝炎ウイルスによる交絡が否定できなかった。そこで、肝がんおよび慢性肝疾患による死亡を除いて検討したが、HTLV-Iキャリアの死亡率は1.33倍高く(p=0.06)、血中プロウイルス量と相関があるとされる、HTLV-I抗体価が上昇するにしたがって相対危険度は高くなった(p=0.03)。また、追跡2年以内の死亡85人を除いても、HTLV-I抗体陽性と死亡との関連は有意であり、(RR=1.36)、特に、抗体価の高い群でその傾向は顕著であった(RR=2.03,p for trend=0.03)。これらの結果は、HTLV-I感染がATL以外の死亡率に影響を与えることを示唆するものと考えられた。2.個人情報の機密に注意しながら、1985年1月から1996年8月までに長崎県上五島病院を受診したか、あるいは同病院で検診を受診した男性11,552人(HTLV-I抗体陽性率14.5%)、女性12,266人(同18.8%)の生存・死亡状況を追跡した。1995年末までの死亡者は、男742人、女503人であった。長崎県がん登録との記録の照合により、この集団における1994年末までのATL発症者は45名であることが判明した。現在、この45名と性、出生年、受診時期をそろえて症例1名につき4名ずつの対照を選択しているところである。今年度は、保存血清および末梢血塗末標本中異常リンパ球数の分析、およびHTLV-I関連疾患などに関するインタビューを行う予定である。また、ATLの発症率についても検討する予定である。1. Human T-lymphotropic virus type I(HTLV-I)流行地域における成人T-細胞白血病/リンパ腫(ATL)の罹患率および、その全非ホジキンリンパ腫(NHL)の罹患率に及ぼす影響の大きさについて検討した。第1の対象地域は、長崎県上五島4町で、1990年の総人口は、男性12,820人、女性14,050人であった。インフォームドコンセントを得た後、1985-1996年の間に、この地域の男性8,771人、女性9,714人について血清中抗HTLV-I抗体をゼラチン凝集法にて分析した。抗体陽性率は、男性14.8%、女性18.6%であった。観察人年は、総人口および性、5歳年齢階級別の項体陽性率を用いて計算した。長崎県がん登録の資料から、すべてのリンパ系腫瘍(73人)を抽出し、臨床所見、検査データを医療記録の閲覧または病院に質問紙を送付することによって確認した。1985-1994年の間に37人のATLおよび28人のNHLの発症が認められた。30歳以上のHTLV-IキャリアにおけるATLの粗罹患率(人/10万人年)は、男性138.0(95%信頼区間[CI]87.5-207.1)、女性52.7(95%CI28.8-88.4)と推定された。生涯発症率(30-79歳までの累積罹患率)は、男性6.5%、女性1.9%であった。この地域全体では、全NHLに占めるATLの割合は、57-58%であった。以上の調査から、70歳以上では、ATLとNHLの鑑別診断がなされていない場合があることが判明したが、長崎県がん登録のATLの診断の精度はよいと考えられた。第2の対象地域は長崎県全体であり、1990年の総人口は約156万であった。
多次元ダイナミクスと元素合成の両面から探る大質量星進化と超新星爆発

本課題の主な成果は以下の3つである;(1)様々な質量の恒星に対して、非球対称な超新星爆発計算および超新星爆発中の元素合成計算を行い、放出ガスの化学組成と質量を見積もった。重力崩壊から300400ミリ秒程度で超新星爆発が起こる場合、計算結果は太陽系組成・超新星の観測量を再現する。(2)開発した核反応熱の効果を考慮した多次元流体力学コードを用いて超新星爆発への核反応熱の影響を議論した。核燃焼の効果は爆発・元素合成に対して比較的小さい。(3)定型的な反応率を用いた場合、44Tiの放出量は超新星SN1987Aの観測値より小さいが、反応率の不定性の範囲内で上記の観測を再現可能である。重力崩壊型超新星爆発の理論的な理解が進みつつあるが、多次元効果を考慮しても、未だ観測値と同程度の爆発エネルギーを持つ超新星爆発をシミュレーションで再現するには至ってない。研究発表【雑誌論文】の論文[1]において、核反応および核反応熱の効果を組み込んだ多次元流体力学コードを作成した。このコードを用いて超新星爆発時の衝撃波伝搬の際の核反応熱の影響を議論した。爆発エネルギーへの核反応熱の影響はニュートリノ加熱効果と同程度かそれ以上であることを示した。ただし核反応熱の多くは再結合熱に起因し、核燃焼の効果は比較的小さいことも分かった。また重力崩壊型超新星爆発においては、ニュートリノ加熱による多次元効果を考慮しても(極端なジェット状爆発を仮定しない限り)、超新星SN1987Aや超新星残骸CasAの観測値より1桁程度少ないTi44原子核しか生成・放出されない。研究発表【学会発表】の発表[2]において、Ti44原子核放出量の恒星回転および核反応率への依存性を議論した。調査した大質量星(15倍太陽質量、太陽金属量)に対しては、回転の効果により、Ti44原子核放出量は2,3倍増加する。さらに実験と理論に基づいて導かれた核反応率の不定性を考慮すると、Ti44放出量は5倍以上増加することが分かった。金、銀、ウランなどのr過程元素の起源天体は未だ明確ではない。研究発表【雑誌論文】の論文[3]および研究発表【学会発表】の発表[5]において、高速回転する特異な超新星における磁気駆動ジェット状爆発の際のr過程元素を調査した。重力崩壊前の恒星磁場が非常に大きいか、ブラックホールへの重力崩壊するような大質量星で充分に回転している場合、太陽系組成と似た(質量数・原子番号)分布を持つr過程元素を放出できることを示した。本研究初年度において実施した;(1)重力崩壊型超新星爆発における衝撃波伝播に関するエネルギーに核反応熱の影響に関する研究、(2)非球対称超新星爆発における爆発的元素合成、特にTi44生成への恒星自転の影響に関する研究、(3)高速回転する特異な恒星の磁気駆動超新星爆発の際のr過程元素合成に関する研究の結果を踏まえて、今年度は以下の研究を行った。(1)研究発表【学会発表】の発表[1-3]において、磁気駆動超新星爆発の際のr過程元素合成におけるニュートリノ吸収の影響を調査した。ニュートリノ冷却および電子比Yeの時間発展を考慮に入れた2次元数値流体力学コードを開発し、ニュートリノ影響を考慮した磁気駆動超新星爆発シミュレーションを行った。その結果に基づき、ニュートリノ吸収を考慮に入れた元素合成計算を行い、金やウランといった重元素が生成されうる程度の中性子過剰状態が実現されることを示した。また爆発によって放出されるガス中のr過程元素の組成比分布は太陽系の組成分布と似た分布をもつこと、および太陽質量の0.5%以上という大量のr過程元素が放出されることを示した。(2)様々な質量・金属量をもつ恒星に対して、非球対称超新星爆発の2次元数値流体力学シミュレーションおよびその結果に基づく放出ガス中の元素合成計算を行い、Ti44, Ni56などの放射性原子核の生成量を見積もり、SN1987Aや超新星残骸CasAの観測量との比較を行った。(3)元素合成および核反応熱を考慮した多次元磁気流体力学コードの開発およびその並列化を行った。本研究2年目において実施した;(1)様々な質量・金属量をもつ恒星に対する非球対称超新星爆発における元素合成に関する研究、(2)高速回転する特異な恒星の磁気駆動超新星爆発の際のr過程元素合成に関する研究、(3)元素合成および核反応熱を考慮した多次元磁気流体力学コードの開発およびその並列化の結果を踏まえて、今年度は以下の研究を行った。(1)研究発表【学会発表】の発表[4,5]において、様々な質量・金属量をもつ恒星に対して、非球対称超新星爆発の2次元数値流体力学シミュレーションおよびその結果に基づく放出ガス中の元素合成計算を行い、Ti44, Ni56などの放射性原子核の生成量を見積もり、SN1987Aや超新星残骸CasAの観測量との比較を行った。特に生成量の核反応率依存性に着目し、理化学研究所久保野茂研究員と共同で研究を行った。(2)研究発表【学会発表】の発表[1-3]において、様々な質量・金属量をもつ恒星に対して、非球対称超新星爆発の2次元数値流体力学シミュレーションおよびその結果に基づく放出ガス中の元素合成計算を行い、特にp過程元素の生成量を調べ、球対称を仮定した場合との比較および太陽系組成との比較を行った。(4)研究発表【学会発表】の発表

[6]において、ニュートリノ光度・温度の時間進化を考慮して、様々な質量をもつ恒星に対して、非球対称超新星爆発の2次元数値流体力学シミュレーションおよびその結果に基づく放出ガス中の元素合成計算を行い、放出ガス中の元素組成およびその質量を見積もった。その結果と、より現実的なニュートリノ輸送を考慮したコードを用いて得られた結果や球対称を仮定して得られた結果とを比較した。また観測との比較を行い、重力崩壊から300-400ミリ秒以内で超新星爆発が起こる場合にモデルの結果と観測の結果が一致することを示した。元素合成および核反応熱を考慮した多次元磁気流体力学コードの開発および核反応を考慮しない多次元磁気流体力学コードの並列化は完了している。しかし大規模計算を行うために欠かせない元素合成および核反応熱を考慮した多次元磁気流体力学コードの並列化の最終段階であるため、恒星進化最終段階の非球対称性の影響の調査には至っていない。本課題の主要な研究成果は以下の3つである;(1)多次元効果を考慮した重力崩壊型超新星爆発における元素合成の解明、(2)超新星爆発および元素合成への核反応熱の影響の解明、(3)超新星爆発における元素合成に重要な核反応の解明、である。まず成果(1)では、様々な質量の恒星に対して、非球対称超新星爆発の2次元爆発計算およびその結果に基づく放出ガス中の元素合成計算を行い、放出ガスの元素組成およびその質量を見積もった。その結果をSN1987Aや超新星残骸CasAの観測量と比較した。最終年度には、研究発表【学会発表】[1-3]において、重力崩壊から300-400ミリ秒以内で超新星爆発が起こる場合にモデルの結果と観測の結果が一致することを示した。また2次元計算における仮定(軸対称性)の上記結果への影響を調査するために3次元流体コードを開発し、超新星爆発の3次元計算を行った。今後はこの3次元爆発計算に基づいて、元素合成計算を行う予定である。次に成果(2)では、核反応および核反応熱の効果を組み込んだ多次元流体力学コードを作成した。このコードを用いて超新星爆発への核反応熱の影響を議論した。爆発エネルギーへの核反応熱の影響はニュートリノ加熱効果と同程度かそれ以上であることを示した。ただし核反応熱中の多くは核子の再結合熱に起因し、核燃焼の効果は爆発および元素合成に対して比較的小さいことも分かった。さらに成果(3)では、超新星爆発の際の元素生成量の核反応率依存性に着目した。定型的な反応率を用いた場合、Ti44の放出量は親星に依らず、SN1987AやCas Aの観測値より小さいが、反応率の実験的不定性の範囲内で上記の観測を再現する親星が存在することを示した。さらにCr・Mn合成に重要な反応を特定し、これらの反応率を、超新星残骸でのCr・Mn比の観測値から制限可能であることを示した。本課題の主な成果は以下の3つである;(1)様々な質量の恒星に対して、非球対称な超新星爆発計算および超新星爆発中の元素合成計算を行い、放出ガスの化学組成と質量を見積もった。
円偏光アンジュレーターと外部磁場によるアミノ酸の光不斉化反応の研究

広島大学放射光科学研究センターの円偏光アンジュレーターは紫外から真空紫外領域で円偏光度97%以上、毎秒光子数約10^<14>個の準単色で波長可変の円偏光光源であり、光不斉化反応の光源として高い性能を有していることを明らかにした。また、強力な磁場を持ち高速で回転するパルサー近傍では誘起電場による加速と強い磁場によって相対論的な電子がらせん運動し、赤外から硬X線の広いエネルギー領城で円偏光アンジュレーター光が放出されることを示した。光不斉化反応で生成する複数種類のアミノ酸を同時にかつD体とL体を分離して定量するために高速液体クロマトグラフの高感度化を図り、アミノ酸検出濃度10^<14>molとDL体分離可能濃度10^<-13>molを達成した。ArFエキシマーレーザー(193nm)やKrClエキシマーランプ(222nm)を用いたアミン、アミドなどの有機分子の水溶液およびアンモニア水溶液への紫外線照射を行い、アミノ酸の生成機構として光照射で遊離アミノ酸が生成する直接過程と光照射でアミノ酸前駆体が生成し加水分解によってアミノ酸となる間接過程が存在すること、有機分子水溶液への紫外線照射では反応有機分子と同じ炭素原子数のアミノ酸が選択的に生成される過程が存在することを明らかにした。また、直接過程と間接過程の比率や同一炭素原子数のアミノ酸を生成する選択性は、アンモニアの存在によって大きく異なることを示した。アミノ酸前駆体について高分解能質量分析を行い、出発分子の数倍となる質量数100から400にわたる多数種の前駆体が生成していることを示した。いくつかの前駆体について、加水分解によってアミノ酸を生成しうる含窒素六員環あるいはそれらの縮合環構造となっていることを明らかにした。1.ラセミ体の光不斉分解反応によるD/L比の微小な変化や、不斉ではない分子からの光不斉合成によって生成する極微量のアミノ酸を敏感に検出するため、高感度・光学分離型高速液体クロマトグラフをアミノ酸分析器として整備し、複数のアミノ酸を1ピコモルの精度で一斉に分離することと、10フェムトモル以下のアミノ酸のD体とL体を分離検出することに成功した。2.真空紫外領域では唯一の円偏光光源である円偏光アンジュレーターとエネルギー領域的には相補的な紫外領域(193nm)で大強度の光源であるArFエキシマーレーザーを円偏光光源として利用するために無偏光のレーザー光を左右円偏光、直線偏光に変換する光学系を作製した。3.試料セルを挿入できる十分な空間を有し、磁石全体の回転により容易に磁場の向きを変更できる磁気回路を製作し、永久磁石としては最高値に近い2.5テスラの磁場を得た。4.上記の光源とアミノ酸分析装置を用いて、イソロイシンのラセミ体について、まず磁場なしで193nmの右回りと左回り円偏光照射によるD体とL体の不均一化反応を測定し、D/L比の変化を検出した。一方、外部磁場を右回り円偏光の光軸と平行、反平行にした場合のD/L比の変化は極めてわずかであり、ラセミ体イソロイシンの不斉分解反応速度に対する2.5テスラの磁場による変化率の上限値は1±0.002と見積られた。5.アミノ酸のD体/L体を分離して検出できる下限濃度として数フェムトモルが達成されたことから、本研究の第二段階として計画していた簡単な有機分子とアンモニアなどの水溶液、低温凝縮相への円偏光照射による光不斉合成反応で生成する極微量のアミノ酸の検出、D/L比、ならびに外部磁場効果の測定へと研究を展開する。

アミノ酸の光学活性が生じる反応段階を調べるため、光学不活性なプロピオニトリル(CH_3CH_2CN)のアンモニア水溶液にエキシマーランプの紫外光(222nm)を照射し、加水分解前と加水分解後のアミノ酸生成量を高速液体クロマトグラフで測定した。加水分解前には極微量のアミノ酸しか検出されず、加水分解によって生成量順にアラニン、グリシン、βアラニンが生成し、生成量は照射時間にほぼ比例することを確認した。このことから、紫外線照射では遊離したアミノ酸ではなく、加水分解によってアミノ酸となる前駆体が生成することが明らかとなった。この前駆体はエレクトロスプレーイオン化質量分析法(ESI-MS)によって、質量数100以上の多数の反応中間体であることが明らかとなり、それらのうちのいくつかは加水分解によってアミノ酸を生じるペプチド結合を含む分子であることを確認した。同じ炭素原子数で官能基を替えたプロパノールやプロピルアミンについても同様の測定を行い、生成するアミノ酸の種類や生成効率の官能基による違いを求めた。また、アミン系分子では炭素原子数を変えたエチルアミンやブチルアミンとの比較により、出発分子の炭素原子数と生成するアミノ酸の種類の相関を求めた。紫外線照射による簡単な有機分子からのアミノ酸の生成過程では。ペプチド結合を持つ高分子が中間体として生成することが明らかとなり、円偏光によるアミノ酸の光不斉合成においても中間体の不斉化反応の寄与を考慮する必要性を示した。この点を実証するために、アンジュレーター光源を用いた左右円偏光照射による、DLアラニンのジペプチドの不斉分解を試みたが、照射時間の不足から分解量そのものが少なく、アラニンのD体とL体の不均化は検出されなかった。
日本人, 在日韓国人及び韓国人の癌に関する比較研究

わが国にあっては1910年以来多くの韓国人が移住し, 1980年の国勢調査によれば60万人近い韓国・朝鮮人が常住している.これら在日韓国・朝鮮人の癌死亡に関するこれまでの研究により,この集団における癌発生の様相は日本人のそれと著しく異なっていることが判明している.例えば日本人に比べ在日韓国・朝鮮人では肝癌の発生が23倍も高く,反対に胃癌の発生はかなり低い.本調査の目的は日本人,在日韓国人及び韓国人における癌,特に胃癌及び肝癌について記述疫学的,分析疫学的,病理学的ならびに分子生物的に比較検討し癌発生要因の解明を行うことである.1.韓国における癌の記述疫学的研究韓国における癌,特に胃癌及び肝癌の発生パターン解明のため,病院ベースの癌登録のデータ解析と医療保険のデータ解析を実施している.癌登録データはproportional analysisしか可能でないが,医療保険データでは率による解析が可能である.2.韓国済州島住民の食生活調査大阪在住日本人102家族,大阪在住済州島出身者110家族及び済州島韓国人121家族について,食品摂取量,嗜好度の解析を概ね終了している.3.韓国の胃癌の臨床・病理学的研究ソウル医科大学の胃癌症例について臨床・病理学両面からの特徴を検討している.4.韓国及び日本における肝癌症例研究ソウル医科大学及び大阪成人病センターにおいて症例対照研究を実施している.昭和63年12月末現在,韓国においては115例の症例と115例の対照例について面接調査が終了しており,大阪ではそれぞれ200の症例及び180例の対照例の調査が終了している.5.韓国人,在日韓国人及び日本人の肝癌の病理形態学的比較研究韓国ソウル大学の肝癌切除例134例,及び久米留大学の同128例の肉眼的比較を行い,久留米大学症例では単結節型が50.7%あるのに対し,ソウル大学症例では9.7%と少なく,逆に単結節周囲増殖型が44.7%(久留米大学症例28.9%)と多い等,明らかな相違がみられた.肝硬変合併率は久留米大学症例が83.3%であるのに対し,ソウル大学症例では54.8%と低いが, HBsAg陽性率が74.7%(久留米大学症例21.7%)と極めて高率である.6.韓国人,在日韓国人及び日本人の肝癌の分子生物学的比較研究・現在標本の収集方法及び実験手技について検討中である.昭和59ー61年度の研究より継続している課題については概ね解析が終了しているが,特に肝癌についての研究は今年度より開始したものであり,また充分な成果はあがっていないが,今後発展させる予定である.わが国にあっては1910年以来多くの韓国人が移住し, 1980年の国勢調査によれば60万人近い韓国・朝鮮人が常住している.これら在日韓国・朝鮮人の癌死亡に関するこれまでの研究により,この集団における癌発生の様相は日本人のそれと著しく異なっていることが判明している.例えば日本人に比べ在日韓国・朝鮮人では肝癌の発生が23倍も高く,反対に胃癌の発生はかなり低い.本調査の目的は日本人,在日韓国人及び韓国人における癌,特に胃癌及び肝癌について記述疫学的,分析疫学的,病理学的ならびに分子生物的に比較検討し癌発生要因の解明を行うことである.1.韓国における癌の記述疫学的研究韓国における癌,特に胃癌及び肝癌の発生パターン解明のため,病院ベースの癌登録のデータ解析と医療保険のデータ解析を実施している.癌登録データはproportional analysisしか可能でないが,医療保険データでは率による解析が可能である.2.韓国済州島住民の食生活調査大阪在住日本人102家族,大阪在住済州島出身者110家族及び済州島韓国人121家族について,食品摂取量,嗜好度の解析を概ね終了している.3.韓国の胃癌の臨床・病理学的研究ソウル医科大学の胃癌症例について臨床・病理学両面からの特徴を検討している.4.韓国及び日本における肝癌症例研究ソウル医科大学及び大阪成人病センターにおいて症例対照研究を実施している.昭和63年12月末現在,韓国においては115例の症例と115例の対照例について面接調査が終了しており,大阪ではそれぞれ200の症例及び180例の対照例の調査が終了している.5.韓国人,在日韓国人及び日本人の肝癌の病理形態学的比較研究韓国ソウル大学の肝癌切除例134例,及び久米留大学の同128例の肉眼的比較を行い,久留米大学症例では単結節型が50.7%あるのに対し,ソウル大学症例では9.7%と少なく,逆に単結節周囲増殖型が44.7%(久留米大学症例28.9%)と多い等,明らかな相違がみられた.肝硬変合併率は久留米大学症例が83.3%であるのに対し,ソウル大学症例では54.8%と低いが, HBsAg陽性率が74.7%(久留米大学症例21.7%)と極めて高率である.6.韓国人,在日韓国人及び日本人の肝癌の分子生物学的比較研究・現在標本の収集方法及び実験手技について検討中である.昭和59ー61年度の研究より継続している課題については概ね解析が終了しているが,特に肝癌についての研究は今年度より開始したものであり,また充分な成果はあがっていないが,今後発展させる予定である.
心血管疾患における蛋白質リン酸化相互調節機構の解明と新しい循環器病治療戦略の開発

本研究では1.血管新生.2.動脈硬化に関わる心血管リモデリングにおける細胞内シグナル伝達機構の解明を目的として本年度は以下の項目を明らかにすることを試み下記に示す結果を得た。1.血管新生シグナリングに関する研究牛大動脈内皮細胞を自家調整し、1)マトリゲルを用いた血管新生能の変化と低分子量G蛋白質(RhoA,Rac,CDC42など)の活性変化との関係を解析した。血管新生のin vitroモデルであるマトリゲル状の管腔構造形成を誘導した内皮細胞においては低分子量G蛋白質RhoAが著明に活性化している。実際この管腔状構造はRhoAの阻害蛋白質であるTATC3の細胞内導入で阻害されることを明らかにした。また、この活性化RhoA下流シグナルには、平滑筋の場合とは異なり、Rhoキナーゼの活性化は関与せず、mDiaをはじめとするほかのRhoA作用分子が関与していることを明らかにした。2.動脈硬化シグナリングに関する研究ラット大動脈血管平滑筋細胞及び牛大動脈内皮細胞を自家調整し、炎症マーカーとして知られてきたC反応性蛋白質(CRP)のこれら血管構成細胞に対する直接動脈硬化作用を検討した。動脈硬化の指標としては、前年度の研究成果を元に、細胞内低分子量G蛋白質RhoAの活性缶をプルダウンアッセイ法にて評価したものを用いた。CRPは、血管平滑筋細胞及び内皮細胞に作用させると、30分以内には細胞内に取り込まれ、細胞内RhoAの活性化を引き起こすことが明らかとなった。またCRPを作用させた内皮細胞においては動脈硬化関連分子の一つであるPAI-1の発現が亢進し、これはRhoキナーゼ阻害剤であるY27632により一部拮抗されることが明らかになった。今後、CRPの細胞外から細胞内への生理的導入経路を明らかにする予定である。本研究では、1、高血圧、2、血管新生などの心血管リモデリングにおける細胞内シグナル伝達制御機構の解明を目的として、本年度は以下の項目を明らかにすることを試み下記に示す知見を得た。1、高血圧シグナリングに関する研究ラット高血圧モデル(高血圧自然発症モデル、腎性高血圧モデル、食塩負荷高血圧モデル、LNAME負荷内皮障害型高血圧モデル)及び自家調整したラット大動脈平滑筋細胞を用いて、(1)低分子量G蛋白質RhoAが各種高血圧病態に共通して活性上昇していること、(2)この活性化RhoAにより活性亢進されるRhoキナーゼがその下流分子として働いていること、(3)にそれに続くミオシンホスファターゼ調節サブユニットMYPT1のRhoキナーゼ特異的リン酸化部位のリン酸化亢進が生じていること(4)機序は未だ不明であるが、Rhoキナーゼ阻害剤こう高血圧モデルに対しては降圧効果を有するが正常血圧群には血圧には全く影響しないことを明らかにした。2、血管新生シグナリングに関する研究牛及び豚内皮細胞を自家調整し、(1)マトリゲルを用いた血管新生能の変化と低分子量G蛋白質(Rho、Rac、Cdc42、Rasなど)の関係を生化学的に明らかにした(未発表)(2)血管新生を誘導するサイトカインVEGFに対するAkt-eNOSを介した調節機構をラット血管透過性モデルであるMilesアッセイにて明らかにした(3)Akt-eNOSリン酸化を中心とする血管新生の下流へのシグナル伝達に加え、糖代謝合成酵素GSK3βがNO非依存性に血管新生調整を司ることを生化学的・細胞生物学的に明らかにした。(4)アデノウイルスベクターによりAkt分子を大腿筋群に局所注射すると局所及び血中のVEGF濃度上昇及びそれに関連した局所血管新生亢進を認めることを発見した。
抗腫瘍環状ペプチドｄｉｄｅｍｎｉｎの生合成研究

近年カリブ海産のホヤTrididemnum solidumより見出された抗腫瘍性ペプチド、ジデムニンが世界各地で採集された海洋細菌Tistrellamobilisより相次いで発見された。しかしホヤにおける真の生産者や生合成に関する知見は皆無である。そこで、培養T.mobilis及びカリブ海産のT. solidumについて、化学的・生化学的な比較分析を行った。その結果、ホヤと細菌ではジデムニン類の生産パターンが異なり、また、ホヤには共生生物として大量のシアノバクテリアが含まれるがT.mobilisは極僅か検出されたのみであったことから、ホヤと細菌での生合成経路は異なっていることが示唆された。近年カリブ海産のホヤTrididemnum solidumより見出された抗腫瘍性ペプチド、ジデムニンが海洋細菌Tistrellamobilisより相次いで発見された。そこで、カリブ海沿岸で採集したホヤTrididemnum solidumを、ジデムニンに着目した化学的・生化学的分析を行なうことで海洋細菌Tistrella mobilisと比較を行った。その結果、細菌の抽出物にはジデムニンBが主に含まれるのに対し、ホヤにはジデムニンAが主成分として含まれていた。また、細菌にはジデムニンAは全く検出されなかった。またホヤには7種のジデムニンが確認されたが細菌では4種であった。この結果からホヤと細菌ではジデムニン生合成機構が異なることが示唆された。そこで、ホヤの微生物叢を、次世代シーケンサーを用いて網羅的に分析したところ約83種の微生物から構成されることが分かった。その中でも共生藍藻であるSynechosystisが67%を占めた。それに対し、真正細菌ではClostridium属細菌が約9%と最大であったのに比べ、Tistrellaは0.03%であった。この結果からホヤTrididemnum solidumにおけるジデムニンの真の生産性物がTistrellaである可能性は低いと考えられ、ホヤの主な共生微生物であるSynechosistis等によりジデムニンが産生されている可能性を初めて示したものである。DidemninB(DB)はカリブ海のホヤ(Trididemnum solidum)から単離された抗癌ペプチドである。本研究は2011年に千葉県館山湾の海砂から単離された細菌Tistrella mobilis(T株)がDBを生産することを受け、細菌のDB生合成遺伝子を見出すことを目的に計画された。しかし、DB生合成能を持つT. mobilis株が紅海から単離され(K株)、ゲノム解析の結果からDBの生合成遺伝子が解明され、2012年3月に発表された。そこで本研究ではまず申請者が保有するT株のDB生合成遺伝子の解析を行うこと、そしてそれをホヤに含まれるDB生合成遺伝子と比較することを目標とした。まず、T. mobilis株の大量培養を行い、DB産生能を確認するとともに、プローブとして用いるDBを単離した。また、理研より提供を受けたT. mobilis(R株)についても分析を行ったところDBの産生が確認された。Didemininは非リボゾームペプチド合成酵素(NRPS)およびポリケチド合成酵素(PKS)の複合体により合成される。そこで、NRPSのジェネラルプライマーを用いて遺伝子の増幅を試みたが、増幅物は得られなかった。そこで、公表されたK株の生合成遺伝子の配列をベースにプライマーを作成し、PCRを行うことで相同な遺伝子を得ることとした。保存性の高いアデニルドメインの配列からプライマーを作成し、T株、R株よりK株と9396%の相同性を持つ配列を同定した。これらの配列から、DBの生合成遺伝子クラスターの中間にあたるdidDに対応するプライマーを設計し、T. mobilisのフォスミドライブラリーからDBの生合成遺伝子を探索した。得られた300クローンから得られた生合成遺伝子クラスターのうち、生合成遺伝子didAのおわりからdidEのはじめまでのDBの生合成遺伝子を同定した。本研究は開始直前に海外研究者により本研究の目的の一つであるDidemnin生合成遺伝子が解明されたことを受け、目標を修正することを余儀なくされた。本研究ではまず公表された生合成遺伝子が保有株に含まれることを確認するとともに、ホヤでの生合成研究のプローブとなるプライマーを設計した。この計画は達成されホヤにおける生合成遺伝子の探索が可能になった。しかし、ホヤにおけるdidemninの主成分はdidemninA(DA)であるのに対し、バクテリアではDAの存在は全く確認できなかった。従ってホヤとバクテリアでは全く異なるdidemninの生合成経路があるのかもしれない。今回は理研から分与された、T. mobilis株にもDB生産を初めて確認したが、バクテリアによるDBの生合成は予想外に広く分布する可能性もある。

これは今後確認すべき知見であるが、本研究の想定外の成果と言える。ホヤが生息するベリーズにおける採集は、現地政府との交渉の遅れから達成されていないが、25年度には可能になる予定であるので、ホヤを用いた研究を展開する予定である。次年度は、ホヤによるDidemninの生合成に関する知見を得ることに主眼をおきたい。まず、DidemninBをハプテンとしたタンパク質の複合体を作成し、ウサギに免疫する事で抗dideminin抗体を作製する。また、8月を目処にベリーズでの採集を予定しているので、採集したホヤの切片の顕微鏡観察を行うとともに、免疫組織化学的にdidemninの局在性を検討する。Didemnid科のホヤにはProchloronを始めとした共生ラン藻の存在が知られているが、T. solidumにおいても共生藍藻がdidemnin産生に関与しているかもしれない。そこで、ホヤの微生物叢の解析を行なうとともに、共生微生物を分離し、どの生物にdidemninが含まれるかをLCMSを用いて調べる予定である。また、共生微生物のゲノム解析も行いたい。Didemninはホヤから単離された代謝物であるが、その生合成遺伝子が世界各地で単離されたバクテリアに見出されたことは興味深い。DBは非常に強い生理活性を持つので、これまでの探索研究で見出されてこなかったのは不思議であるが、何らかの環境変化がバクテリアに潜在していたDB生合成遺伝子を活性化した可能性も考えられる。今回DB生合成遺伝子を得るプローブを開発したので、今後他の海洋細菌についてもその遺伝子の有無を調べたい。サンプルの採集は当初24年度に予定していたが、試料の生育を申請者自身が確認しているベリーズ政府との採集許可交渉が難航し、旅行計画を実行することができなかった。これは近年になって高くなってきた生物医薬資源保護の動きに連動するもので、研究計画時には予想できなかった。25年度に使用する予定の研究費は主にホヤの採集およびフィールド調査費用(旅費、サンプル輸送費、現地での実験、現地ダイビングサービス、同行プロダイバーへの謝金)に使用される。現在、ベリーズ政府には申請書および大学との覚書を送付し、許可を待っている状態である。順調に申請が受理されれば8月に調査を実施する予定である。もしベリーズ政府との交渉が成立しない見通しであればバハマやフロリダなどT.solidumの生育が文献上認められる地域も採集候補地として検討する。
冷却型CCDカメラをもちいた多重分光蛍光顕微鏡画像による細胞動態解析装置

本研究は落射蛍光顕微鏡の接眼側に干渉フィルタ切換装置を装着し、冷却型CCDカメラにより高感度、高信号雑音比の多重分光画像をパ-ソナルコンピュ-タに入力、自己蛍光あるいは多重蛍光標識による複合蛍光画像を成分の蛍光物質画像に分離する演算をおこなわせる装置を製作することを目的とした。フィルタ切替装置としては400 nmより600 nmまで半値20 nmのフィルタ11枚のうち任意の4枚を電動切り換えできるものを作製した。切り換えを誘導するモ-タ-はパルスモ-タ-とし、インタ-フェ-スによりコンピュ-タ本体から切り換えを指令する信号が入力できるようにした。また、フィルタ-番号を信号として出力できるようにした。また冷却型CCDカメラC3140および同インタ-フェ-スC3366によりCCDカメラよりパ-ソナル・コンピュ-タ9801RAに画像入力を行うことができるよう、インタ-フェ-スを試作し、また制御のためのソフトウエアを開発した。出来上ったシステムをもちいて、ホヤ胚あるいはアフリカツメガエル胚より作製したFITCラベル抗体染色標本あるいは生体細胞に直接蛍光色素を注入した標本をもちい画像を入力し、11枚のフィルタ-により各波長の蛍光画像を得、最適フィルタ群を利用して画像に高速演算をほどこし、各蛍物関分布像を表示できるようにした。細胞内物質分布を高熱度、高解像度で定量的に測定することは細胞生物学的な解析には不可欠であり、とくに蛍光指示薬による細胞内動態の検索は広く行われている。しかし自家蛍光を含む他種蛍光が混合した画像から目的の指示薬の分布像を分離することは、単一の接眼フィルタ-による単一画像からだけでは不可能である。従って、マルチスペクトル画像解析手法、特に河田等によって提案されている多重分光顕微鏡画像解析手法を援用して、この分離を可能にする装置を実用化することは汎用性があると思われる。未決定の胚細胞が分化する時点において、胚細胞間相互作用による誘導分化が重要な因子となる。この相互作用の動態を定量的に解析するためには、接触部の細胞膜およびその直下から反対側の細胞膜にいたる何らかの細胞内物質の勾配の測定が必須となる。また分化の時間軸における動態を把握するためには、蛍光指示薬の分布を、定量性のある輝度情報をもった高解像度の画像として継時的に入力し、解析することが必要である。蛍光物質量は通常の蛍光測光の方法による定量化も可能と思われるが、胚組織は自己蛍光が多く、単一波長画像の解析ではバックグラウンドが高い。そこで、自己蛍光の蛍光スペクトラムは蛍光指示薬とは異なる点に注目し、異なる2種以上の干渉フィルタ-によって多重分光画像を高感度CCDカメラにより撮像し、指示薬に対応する物質分布像を自己蛍光分布像から分離表示する装置を作製する。接眼側の各波長のフィルタ-の切換え装置の作製が中心課題であり、異種フィルタ-の光路差による画像のピントのずれ、および画像の移動を回避する設計に困難があった。しかし、マルチ鏡筒部の設計をシュミレ-ションの結果を参照して変更し、平行光路部を捻出して、同一画像を各波長点で同程度の解像度で入力することが可能になった。実際の設計段階では経済的条件も考慮して、IMT-2に既存の設計をなるべく生かすように努力した。そこで、装置完成が34ヶ月遅れた。しかし、最終段階ではフィルタ-切り換えによる画像のズレ量はCCDカメラ(浜松ホトニクスC3140)の一面素相当以内におさまった。すでに、本体部分である倒立顕微鏡オリンパスIMT-2、落射蛍光装置IMT2-RFL、冷却型CCDカメラと32ビットコンピュ-タ-とを接続するインタ-フェ-

スはすべて納入された。本年度に入ってフィルタ切替装置が完成したので、ソフトウエア等の開発を主としておこなった。1.400nmより600nmまで半値20nmのフィルタ11枚のうち任意の4枚を電動切り換えできる装置を作製した。切り換えを誘導するモ-タ-はパルスモ-タ-とし、インタ-フェ-スによりコンピュ-タ本体から切り換えを指令する信号が入力できるようにした。また、フィルタ-番号を信号として出力できるようにした。この電動式接眼側干渉フィルタ切換装置は400nmより600nmまでの可視光領域で各波長点における多重分光画像を入力するためにもちいた。この切換装置および落射蛍光装置は別途購入したオリンパス倒立顕微鏡IMTー2に装着した。フィルタ-の切換による画像のピントのずれ、画像の移動を回避するために、既製のIMTー2のマルチ鏡筒部の光路設計をやりなおし、平行光路部を捻出する等のかなりの改造を必要としたため高額となった。2.冷却型CCDカメラC3140および同インタ-フェ-スC3366によりCCDカメラよりパ-ソナル・コンピュ-タ9801RAに画像入力を行うことができるよう、インタ-フェ-スを作製し、また制御のためのソフトウエアを開発した。3.1,2により出来上ったシステムをもちいて、ホヤ胚の生体細胞に直接二種の蛍光色素を注入した標本をもちい画像を入力し、フィルタ-切替装置により各波長の蛍光画像を得た。この画像から各画素の蛍光強度行列を得、さらにこの行列の固有値を計算して主成分分析を行い物質数を推定、各物質の成分画像を推定するプログラムを開発した。4.最適フィルタ群を利用して画像に高速演算をほどこし、各蛍光物質分布像を表示できるようにした。
顔・音声と姿勢・身振りによる人物同定メカニズムの解明とセキュリティー機器への適用

1.聴覚情報(声)による人物同定に関する神経システムを研究するために,機能的MRIを用いて脳の賦活領域を調べた.実験結果から,知らないヒトの声に対し,親しいヒトの声に対する反応は側頭極(BA38),上側頭回(BA22/39),帯状回GC後部(BA23/29),及び前頭葉内側面(BA10)では強い反応が見られる.2.人間の顔などのパターン認識において,主観輪郭線などの錯視特性は深く関係していると言われている.本研究では,非対称な図形の主観輪郭知覚特性を定量的に研究し,その特性の数理モデルを提案した.3.身振り特性を検討するため,実験装置を作成し,全身協応運動を用いた課題における予測時間と動作時間の関係を明らかにした.実験結果によって,(1)動作時間は視覚情報の影響を受けていない,(2)自己の動作時間と予測時間との関係は予測時間のほうが小さく見積られている,(3)予測時間は視標速度からの依存性の影響を受けておらず、視標速度の減少に伴って予測時間が増加することなどのことはわかった.4.視覚,聴覚および触覚の脳高次機能のfMRI実験を実施するため,開発した高磁場環境下における実験装置を用いて,触覚長さ知覚の認知とfMRI実験を実施した.実験結果から,触覚長さ認知は,高次視覚情報処理領域と言語情報処理領域に深く関係していることが判明した.これらの結果は,人間の触覚情報処理と人物同定メカニズムの解明に有効な基礎データを提供し,下記の仮説を確認できた.1)人間は触覚による長さ認知の際に,触覚心内表象(Tactile mental image)を用いて対象物体を視覚的に捉えている,2)触覚による長さ認知には言語的判断が伴う(言語情報処理領域と関係する),3)触覚のみによる長さ認知であるため,手指に注意を集中し,繰り返し判断が行われる.1.聴覚情報(声)による人物同定に関する神経システムを研究するために,機能的MRIを用いて脳の賦活領域を調べた.実験結果から,知らないヒトの声に対し,親しいヒトの声に対する反応は側頭極(BA38),上側頭回(BA22/39),帯状回GC後部(BA23/29),及び前頭葉内側面(BA10)では強い反応が見られる.2.人間の顔などのパターン認識において,主観輪郭線などの錯視特性は深く関係していると言われている.本研究では,非対称な図形の主観輪郭知覚特性を定量的に研究し,その特性の数理モデルを提案した.3.身振り特性を検討するため,実験装置を作成し,全身協応運動を用いた課題における予測時間と動作時間の関係を明らかにした.実験結果によって,(1)動作時間は視覚情報の影響を受けていない,(2)自己の動作時間と予測時間との関係は予測時間のほうが小さく見積られている,(3)予測時間は視標速度からの依存性の影響を受けておらず、視標速度の減少に伴って予測時間が増加することなどのことはわかった.4.視覚,聴覚および触覚の脳高次機能のfMRI実験を実施するため,開発した高磁場環境下における実験装置を用いて,触覚長さ知覚の認知とfMRI実験を実施した.実験結果から,触覚長さ認知は,高次視覚情報処理領域と言語情報処理領域に深く関係していることが判明した.これらの結果は,人間の触覚情報処理と人物同定メカニズムの解明に有効な基礎データを提供し,下記の仮説を確認できた.1)人間は触覚による長さ認知の際に,触覚心内表象(Tactile mental image)を用いて対象物体を視覚的に捉えている,2)触覚による長さ認知には言語的判断が伴う(言語情報処理領域と関係する),3)触覚のみによる長さ認知であるため,手指に注意を集中し,繰り返し判断が行われる.1.脳機能を画像化する方法fMRI(functional MRI)は,脳活動の空間分解能が優れていることから,視聴覚や高次の脳機能研究によく用いられている.しかし,この装置は高い磁場を必要とすることから,装置近辺に磁性体を含む機器を持ち込むことは,危険であると同時に出力画像に影響を与えるという問題がある.この問題を解決するため,高磁場環境下における応答装置を開発した.さらに、高磁場による誘導起電力が生じないこと,MRI撮像画像への影響はほとんどないこと,操作時の脳活動部位は指だけであることは確認された.2.人間の顔などのパターン認識において,主観輪郭線などの錯視特性は深く関係していると言われている.本研究では,非対称な図形の主観輪郭知覚特性を定量的に研究し,数理モデルを提案した.3.聴覚情報(声)による人物同定に関する神経システムを研究するために,機能的MRIを用いて脳の賦活領域を調べた.実験結果から,知らないヒトの声に対し,親しいヒトの声に対する反応は側頭極(BA38),上側頭回(BA22/39),帯状回GC後部(BA23/29),及び前頭葉内側面(BA10)では強い反応が見られる.これらの結果は過去の視覚情報(顔)による人物同定の砥究結果と一致している.さらに,中前頭回(BA6),及び楔前部(BA7)において活動の上昇が認められるため,聴覚情報から視覚情報を生み出すことを推論できる.それに基づいて視聴覚による人物同定モデルを提案する.また,実験1(話者:日本人,被験者:日本人,言語:日本語)及び実験2(話者:日本人・中国人,被験者:中国人,言語:日本語)では,母語の異なる被験者を採用したが,ほぼ一致する結果が得られた.