hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺血管内皮細胞の網羅的遺伝子発現解析によるCOPDの病態解明

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は高齢化に伴って患者数が増加しておりさらなる病態解明が求められている。COPDの病態に肺血管内皮細胞が関わっている可能性が示唆されているが、詳細は不明であった。我々はフローサイトメトリーを用いた手法で、肺組織から血管内皮細胞を精度よく単離する技術を確立しており、本研究では肺血管内皮細胞の網羅的な遺伝子発現解析をを行った。マイクロアレイにてCOPD患者で増減を認めた遺伝子から新規の疾患関連遺伝子HIF3Aを同定した。喫煙者肺ではミトコンドリアDNAに障害を受けており、HIF3Aは障害を受けたミトコンドリアの分解に関わる遺伝子の発現を抑制していることが判明した。COPDの病態に肺血管内皮細胞が関わっていることが示唆されている。これまでヒト肺組織から肺血管内皮細胞を単離することが困難であったためCOPDの病態形成における肺血管内皮細胞の寄与について詳細は不明である。本研究では独自に確立したフローサイトメーターを利用した肺血管内皮細胞の単離技術を用いて肺血管内皮細胞における網羅的遺伝子発現解析を行い、肺血管内皮細胞を介したCOPD発症のメカニズムの解明を目指している。これまでに手術肺検体より単離した肺血管内皮細胞を回収し、COPD群4サンプル、健常群4サンプルを用いてマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析を行った。この結果肺組織全体を利用した遺伝子発現解析では同定できなかったCOPD患者由来肺血管内皮細胞で有為に変動していた遺伝子群を確認した。続いて66検体の肺組織から単離した肺血管内皮細胞の定量PCRにて各遺伝子の変動を確認した。この結果マイクロアレイにて変動を認めた遺伝子群のうち低酸素応答に関わる遺伝子の一種がCOPD群で有為に発現が亢進していた。またGSEAによるマイクロアレイデータの遺伝子セットの検討ではCOPD群においてミトコンドリア関連の遺伝子群ならびにリボソーム構成タンパク質の遺伝子群などの発現が増加し、インターロイキンで誘導される遺伝子群の発現が低下しているのを発見した。これらの遺伝子群がCOPDにおいて病態形成に関わることが示唆されたため、現在血管内皮細胞の培養系を用いて疾患関連遺伝子の機能の解析を進めている。本研究ではこれまでにマイクロアレイ解析で健常肺とCOPD患者由来肺との比較から、COPD患者の肺血管内皮細胞で有為に変動していた遺伝子群ならびに、候補遺伝子を抽出しており現時点での計画目標を達成している。これらの遺伝子の機能を培養細胞を用いた検討を現在進めており、おおむね順調に進展していると判断した。COPDの病態における肺血管内皮細胞の病態への関与について検討するため、手術肺検体より肺血管内皮細胞を、我々の開発したフローサイトメーターを用いた手法で単離し、COPD、非COPD患者においてマイクロアレイによって網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、COPD患者では43種の遺伝子の発現が上昇し、23種の遺伝子の発現が低下していた。GSEA解析を行った結果、リボソーム関連遺伝子群、ミトコンドリア関連遺伝子群の発現がCOPD患者で増加していることが判明した。続いてに定量PCRでマイクロアレイで誘導を認めた遺伝子にいて解析した所COPD患者の肺血管内皮細胞において低酸素応答の転写因子であるHIF3Aが有為に上昇していることが判明した。培養細胞を用いた検討で血管内皮細胞において、タバコ抽出液曝露でHIF3Aの発現がタンパク質レベルで誘導されていた。HIF3Aには種々のスプライシングバリアントが存在するが、転写活性のある恒常活性型HIF3Aはオートファジー関連タンパク質のLC3の発現を誘導することを確認した。また転写活性型、転写抑制型のHIF3Aを血管内皮細胞に発現させると、マイトファジーに関わるBNIP3の発現が低下していることを発見した。ストレス環境下でHIF3Aがマイトファジーを阻害した場合に異常なミトコンドリアが蓄積して細胞障害を来しうると考えられた。これらの知見からHIF3AのmRNAおよびタンパク質の量の差異がCOPDの病態形成に寄与している可能性が示唆され、今後さらに影響を検討する予定である。患者由来の肺血管内皮細胞から同定した疾患関連候補遺伝子について、現在培養細胞を用いて解析を進めている。推進方策としては血管内皮細胞の培養細胞を用いてタバコ抽出液曝露により候補遺伝子の発現量に変動があるかを確認し、続いて特定した遺伝子の過剰発現ならびにノックダウンにより下流で変動する遺伝子の有無ならびに機能解析を行う。またマウス疾患モデルや遺伝子改変マウスにて同様に発現が変動するかについても検討中である。呼吸器、低酸素手術肺組織からの検体を用いた研究が順調に進捗し、当初追加費用が発生せずにすんでいる。

また、研究計画時に検討していた培養細胞を用いた実験について今年度は徐々に研究を進めているが、小規模な条件検討を中心に行ったため、費用を要する多量の検体までは着手していない。また実験動物を用いた機能解析について今年度着手しておらず、差額が生じた。ヒト肺組織において有為に変動した候補遺伝子の病態における機能について、準備段階をへて今年度は規模を拡大して機能解析をする予定である。遺伝子発現ベクターを用いた実験ならびに、今年度利用した血管内皮細胞とは別の血管内皮細胞においても再現性を確認する予定であり、遺伝子発現実験および培養細胞関連の物品に研究費を使用する。また研究の進捗により論文投稿ならびに学会発表に関わる費用を経費として支出する。
ヒト赤芽球を用いた細胞膜蛋白の発現と分化に関する分子細胞生物遺伝学的研究

ヒト赤芽球における赤血球膜蛋白band4.2の発現と分化に関して、骨髄赤芽球および培養赤芽球(ヒト末梢血BFU-Eを利用した二相性液体培養法)を用いて解析した。(1)遺伝子発現については、赤芽球からRNAを抽出し、cDNAを得た後、RT-PCR法を用いて検出した。蛋白発現に関しては、Western blot法で解析し、その蛋白発現の局在については、透過型電子顕微鏡を用いたimmunogold法で検討した。Spectrinが、赤芽球系前駆細胞から未熟赤芽球段階ですでに発現しているのに対して、band4.2はlate erythroblastの後期になり急速に発現してくることが判明した。Western blot法で他の主要な膜蛋白(band3、band4.1)の発現と比較すると、band4.2は、最も遅く発現する蛋白であると考えられた。immunogold法では、赤芽球の成熟とともにband4.2の発現量は増加した。さらに脱核直後の細胞(網赤血球)では、band4.2の細胞膜分布に明らかな変化を認め、核が放出された細胞膜直下にband4.2蛋白がclusterを形成する現象が確認された。Band4.2のmRNA量の関しては、未熟赤芽球でも検出可能であり、成熟赤芽球では、網赤血球の約4倍量のmRNAが発現されていた。またRT-PCR法では5つのアイソフォームが同定された。シークエンスの結果、これらは、exon1、3、5の各々の組み合わせによるスプライシングアイソフォームで構成されていることが推測された。(3)赤芽球成熟とともにcytoskeletal networkがほぼ完成し、integral protein(band3など)が脂質二重層に組み込まれ、基本膜骨格が形成された後になって、初めてband4.2が組み込まれ、膜蛋白が完成していく過程が、以上の研究から明らかとなった。
TGF-βスーパーファミリーの因子のシグナル伝達機構と生物学的作用

1. Tkv結合蛋白質クローニングとその哺乳類細胞での機能解析:ショウジョウバエのセリン-スレオニンキナーゼ型レセプターであるThick veins(Tkv)に結合する蛋白質をtwo-hybrid法で検索し、DIAP1(Drosophila apoptosis inhibitor-1)をクローニングした。2. Smadのシグナル伝達機構における役割:我々はSmadファミリーの分子をその構造と働きから、特異型、共有型、抑制型の3種類に分類できることを明らかにした。また新しいSmad分子であるSmad6をクローニングした。Smad6は他のSmadの作用を抑制する抑制型Smadであることが明らかとなった。3.骨形成因子のシグナル伝達におけるSmadの役割と遺伝子導入による解析:アデノウイルスベクターに組み込んだSmad1やSmad5を骨芽細胞前駆細胞に導入してその作用を調べた。Smad1やSmad5は単独で細胞に感染させても骨芽細胞への分化誘導活性は低いが、低濃度のBMPや活性化型レセプターを加えると、作用の劇的な増強が見られた。4. TGF-βシグナルに関与するSmad3の変異体の機能解析と腫瘍形成能:Smad3の407番目のアスパラギン酸のグルタミン酸への変異を作り、その作用を検討した。変異型Smad3はTGF-βのシグナルを伝達しないだけでなく、優勢抑制型変異体として作用した。変異型Smad3を大量に発現している細胞ではTGF-βの増殖抑制作用に対し抵抗性になっていた。さらにこれらの細胞をコラーゲンゲルの上で3次元培養するとコラーゲンゲルの中に細胞が浸潤していく像が見られた。5.シグナル伝達分子の遺伝子ターゲッテイング:BMPレセプターII型遺伝子およびSmad2のターゲッテイングを行った。いずれも発生初期の段階で致死的であった。1)Tkv結合蛋白質クローニングとその哺乳類細胞での機能解析:ショウジョウバエのセリン-スレオニンキナーゼ型レセプターであるThick veins(Tkv)に結合する蛋白質をtwo-hybrid法で検索し、DIAP1(Drosophila apoptosis inhibitor-1)をクローニングした。DIAP1は哺乳類細胞内でTkvと結合したことから、シグナル伝達に重要な役割を持つことが示唆された。2)Smadのシグナル伝達機構における役割:我々はSmadファミリーの分子をその構造と働きから、特異型、共有型、抑制型の3種類に分類できることを明らかにした。Smad6はBMPやTGF-βの作用によって誘導される自己調節型のシグナル伝達分子としての作用をもつことが示された。さらにSmad2と結合する蛋白質をtwo-hybrid法で検索し、新しい蛋白質をいくつか同定した。現在、そのin vivoでの作用を検討中である。3)シグナル伝達分子の遺伝子ターゲッテイング:我々はBMPレセプターII型遺伝子のターゲッテイングを行った。現在、その表現型を解析している。またSmadのターゲッテイングを開始した。1. Smadのオリゴマー形成とその意義:我々はSmad2とSmad3が細胞内でモノマーとして存在し、レセプターの刺激によってオリゴマー(三量体)を形成することを明らかにした。その構造はSmad2またはSmad3が2分子に対しSmad4が1分子からなることが示唆された。2.骨形成因子のシグナル伝達におけるSmadの役割と遺伝子導入による解析:アデノウイルスベクターに組み込んだSmad1やSmad5を骨芽細胞前駆細胞に導入してその作用を調べた。

Smad1やSmad5は単独で細胞に感染させても骨芽細胞への分化誘導活性は低いが、低濃度のBMPや活性化型レセプターを加えると、作用の劇的な増強が見られた。さらに抑制型SmadであるSmad6やSmad7をBMPで刺激した骨芽細胞に投与すると分化が著明に抑えられることを明らかにした。3. TGF-βシグナルに関与するSmad3の変異体の機能解析と腫瘍形成能:Smad3の407番目のアスパラギン酸のグルタミン酸への変異を作り、その作用を検討した。変異型Smad3はTGF-βのシグナルを伝達しないだけでなく、優勢抑制型変異体として作用した。変異型Smad3を大量に発現している細胞ではTGF-βの増殖抑制作用に対し抵抗性になっていた。さらにこれらの細胞をコラーゲンゲルの上で3次元培養するとコラーゲンゲルの中に細胞が浸潤していく像が見られた。4.シグナル伝達分子の遺伝子ターゲッテイング:BMPレセプターII型遺伝子およびSmad2のターゲッテイングを行った。いずれも発生初期の段階で致死的であった。
非白金水素エネルギー変換系に繋がるヒドロゲナーゼへの生物電気化学的アプローチ

本研究の目的は,実用化に資する,白金を含まない水素/酸素バイオ電池を構築することである.昨年度までは,水素酸化極(アノード)と酸素還元極(カソード)の単極性能に焦点を当て,両者の性能を向上させてきた.平成28年度では,両極ガス拡散型水素/酸素バイオ電池の構築,及び酸素還元酵素であるマルチ銅オキシダーゼ(BOD)の電気化学的反応解析に関する研究を推進した.前者では,これまでの研究を総合することで,“両極ガス拡散型水素/酸素バイオ電池"を構築し,その性能評価を行った.ガス拡散型システムでは,ガス状基質を気相から直接的に取り込むため,溶解度の低い基質(水素や酸素)の供給速度を大幅に向上させることができる.また,水素/酸素バイオ電池にガス拡散型システムを導入した例はこれまでになく,世界で初めての試みである.本成果は,J. Mater. Chem. A誌に掲載済みである.後者では,バイオ電池において,酸素還元触媒として働く酵素特性の理解を更に深める研究を行った.カソード酵素であるBODは,熱力学的過電圧が小さい上に,触媒活性が高い特徴を有するため,世界中で幅広く利用されている.そのため,カソードにおけるBODの反応機構をより詳細に理解することは,様々なバイオ電池の更なる性能向上に大きく寄与する.そこで,触媒電流が大きい条件におけるBODの電気化学的反応解析式を考案し,各種電極における測定結果を解析した.本成果は,J. Electroanal. Chem.誌に掲載済みである.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,実用化に資する非白金水素/酸素バイオ電池を創出することである.平成27年度では,水素酸化酵素の欠点である酸化的不活性化反応の基礎理解と,酸素還元電極の最適化を行った.前者において,酸化的不活性化反応に関与するパラメーターを速度論と平衡論の観点から考察した.解析結果を利用し,水素酸化における酵素電極反応を数値計算によって再現した.本シミュレーションによって,水素濃度が反応抑止に必須であることを見出した.本成果は,J. Electroanal. Chem.誌に掲載済みである.一方,後者において,まず,酸素還元酵素に最適な電極の探索を行った.電極の素材として,高分散性カーボンナノチューブに着目した.本素材は,ナノレベルで厳密に制御された素材であり,本素材の長さの違いを活用することで,電極表面上の静電相互作用を制御できると考えた.各種電極において電気化学測定を行い,最適な電極を発見した.また,本電極は,出力に直結する触媒電流値で比較すると,従来の7.5倍性能が高かった.本成果は,Electrochim. Acta誌に掲載済みである.さらに,ガス拡散型電極の改良も行った.上記の素材を応用展開し,ガス拡散型電極を作製した.本電極は高いガス透過性を持っており,非常に効率よく酸素還元を行えることが分かった.本成果は,Electrochem. Commun.誌に掲載済みである.本研究は,水素酸化と酸素還元の二本の柱で成り立っている.水素酸化に関しては,当初の予定通り,水素酸化酵素の触媒過程を基礎的な見地から理解することができた.本知見は,水素酸化反応の欠点を克服するために必須であり,大きな成果だと考えている.一方,酸素還元に関しては,当初は,炭素微粒子とフッ素樹脂を配合したガス拡散型電極を作製する予定であった.本実験はある程度進行しているが,論文出版などの段階には至らなかった.しかしながら,別途行っていた実験から,ある長さを持つカーボンナノチューブが酸素還元酵素と相性の良い素材であることが判明したため,平成27年度は,本素材に関して,主に実験を行った.以上が,現在までの進歩状況である.本研究の目的は,実用化に資する非白金水素/酸素バイオ電池を創出することである.そのため,利用する素材の違いに変更はあったものの,全体的には,順調に進展していると考えている.本研究の目的は,実用化に資する,白金を含まない水素/酸素バイオ電池を構築することである.昨年度までは,水素酸化極(アノード)と酸素還元極(カソード)の単極性能に焦点を当て,両者の性能を向上させてきた.平成28年度では,両極ガス拡散型水素/酸素バイオ電池の構築,及び酸素還元酵素であるマルチ銅オキシダーゼ(BOD)の電気化学的反応解析に関する研究を推進した.前者では,これまでの研究を総合することで,“両極ガス拡散型水素/酸素バイオ電池"を構築し,その性能評価を行った.ガス拡散型システムでは,ガス状基質を気相から直接的に取り込むため,溶解度の低い基質(水素や酸素)の供給速度を大幅に向上させることができる.また,水素/酸素バイオ電池にガス拡散型システムを導入した例はこれまでになく,世界で初めての試みである.本成果は,J. Mater. Chem. A誌に掲載済みである.後者では,バイオ電池において,酸素還元触媒として働く酵素特性の理解を更に深める研究を行った.カソード酵素であるBODは,熱力学的過電圧が小さい上に,触媒活性が高い特徴を有するため,世界中で幅広く利用されている.そのため,カソードにおけるBODの反応機構をより詳細に理解することは,様々なバイオ電池の更なる性能向上に大きく寄与する.そこで,触媒電流が大きい条件におけるBODの電気化学的反応解析式を考案し,各種電極における測定結果を解析した.本成果は,J. Electroanal. Chem.誌に掲載済みである.

今後は,実用化に資する非白金水素/酸素バイオ電池を創出することに注力する.水素酸化と酸素還元の両者において,基質である水素と酸素の供給は電極の性能を大きく左右する.これらの基質は溶解度が低いため,ガス状基質を直接利用できるガス拡散型電極を利用するのが一般的である.本電極には,炭素材料が主に用いられている.現段階では,多孔質炭素とフッ素樹脂を配合したものと,カーボンナノチューブを利用したものの二種類を開発している.ガス拡散型反応系は非常に複雑な構造を持つため,基質や酵素の種類,反応条件などの影響を強く受ける.そのため,負極に用いる水素酸化酵素と正極に用いる酸素還元酵素に応じて,電極材料を選択し,最適化を行う必要があると考えている.よって,並行して二種類のガス拡散型電極の研究を行う予定である.最終的に,最適化を行った負極と正極を組み合わせ,非白金水素エネルギー変換系(水素/酸素バイオ電池)を構築する予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
極東アジアにおける北方先史社会文化の構造についての考古学的研究

紀元前2千年紀紀元後800年の極東アジアにおける北方先史社会文化の構造的研究のため,これまでに行ってきた調査成果や関連データの集成・検討を経て,北日本から極東露西亜の考古学諸様相を総合的に研究した。なお今年度は,おもにこれまでに実施してきた日露両国における現地調査の成果を整理し,極東アジア全域の歴史的脈絡のなかで研究対象としてきた分野を位置づけることに努力した。そして,総括的な見解を学術論文・調査研究報告書・口頭発表というかたちで学会に提出した。具体的な研究の内容と実績は,以下の通りである。1平成1516年度に実施したロシアハバロフスク州ゴールィムィス1遺跡の調査と研究によって獲得した成果をアムール下流息の新石器初期鉄器時代の文化変遷のなかで整理した。そして,その結果を日本考古学協会および日露英文による単独出版による調査研究報告書で発表した。2平成1516年度に行なってきた調査成果をもとに,アムール下流域・サハリン・北海道の新石器初期鉄器時代における文化の変遷と配置構図の検討結果を総括的にまとめ,学会発表した。それにあたって,過去になかった新規の研究分野であったため,徹底した文献収集および国内外の研究者との意見交換を各地でおこなって,周辺諸分野での事情をふまえながら独自の見解を導き出すように注意を払った。3平成1516年度に実施した青森県むつ市豚沢遺跡の発掘調査にもとづいた北海道続縄文文化・東北弥生文化の接触に関する研究の成果を中間段階として整理し,調査報告論文を執筆した。極東アジアの北辺で稲作社会的要素が出現しはじめる紀元前2000年紀紀元後800年の北日本と極東ロシアで起こったさまざまな考古学的現象を構造的に把握するための調査・研究として,今年度は以下の事柄を実施し,それぞれで下記の成果をおさめた。(1)ロシア共和国ハバロフスク州ウリチ自治州内のウディリ湖畔のゴーリー岬1遺跡における考古学的発掘調査をおこない,ハバロフスク州立郷土史博物館で出土資料の整理・分析作業をした。約2週間の発掘調査によって,従来は曖昧に捉えられていたアムール下流域における新石器時代後期以後の文化変遷が,「ヴォズネセノフカ文化」→「コッピ文化」→「ウリル文化」→「バリシャヤ・ブフタ文化」となることを層位的に証明した。(2)ロシア極東地域(ハバロフスク州・沿海州東部)で出土した青銅器時代相当期の考古学的遺構・遺物の集成作業をおこない,さらに前段階の新石器時代からの移行過程について考察した。(3)露語文献の収集によってロシアシベリア・ヤクーチアの文化変遷の検討をした。そこから獲得した情報を(1)と(2)の実施内容の実績に照合させ,(1)によって得た成果を極東アジア全体の先史社会文化の歴史的変遷のなかに組みこんで理解した。(4)従来は注目されていなかった北海道における続縄文文化期の構造の一端を明らかにするため,青森県下北郡むつ市に所在する江豚沢遺跡において,考古学的発掘調査を企画・運営した。北海道の続縄文前半期の社会文化に強い影響をあたえた本州側の様相を明らかにするために必要な考古学的事例を確保し,続縄文オホーツク文化期の変遷過程について知見を深めた。紀元前2千年紀紀元後800年の極東アジアにおける北方先史社会文化の構造的研究のため,北日本と極東ロシアの考古学的諸様相を現地調査と関連データの集成・検討によって総合的に点検した。具体的な調査・研究は以下の通りである。(1)昨年度実施したロシアハバロフスク州ゴールィムィス1遺跡の発掘調査で出土した新石器初期鉄器時代の遺物の整理をハバロフスク州立郷土誌博物館でおこない,データ・ベースを作成した。また,文献によって関連する資料を網羅的に収集し,アムール下流域とアムール河口部周辺における当該期の社会文化的様相を極東アジアのなかで位置づけた。とくに土器資料の編年的考察によって,アムール下流域とアムール河口部周辺でウリル文化相当期にことなった文化変遷があることを明らかにした。(2)サハリンの新石器文化にみられる対外交渉の痕跡を通時的にまとめ,北海道・アムール方面との関係を明らかにし,先史時代の極東地域におけるサハリン島の位置づけについて検討した。これによって,環オホーツク海に広がったオホーツク文化の形成が新石器時代後期以降の顕著な接触の構図にもとづいて自然にはじまったことを明らかにした。またあわせて,北海道東北部の続縄文期初頭の社会構造についてまとめた。(3)昨年度から引き続き,青森県むつ市江豚沢遺跡において弥生時代前期(続縄文期初頭)の住居址の発掘をおこない,北海道の続縄文文化からの各種文化要素の受容過程を追った。同時に,東北日本における「北方系遺物」のデータを補強し,関連資料の蓄積をはかった。(4)極東ロシアにおける「初期鉄器時代」の文化編年について,中国などからの鉄器普及過程と在地系文化の伝統の残り方に注目して考察した。その結果,ハバロフスク州の初期鉄器時代とよばれる時期の文化は鉄器文化とはさほど関係しない変遷のなかで説明されるべきであることが明らかになった。

なお今年度は,おもにこれまでに実施してきた日露両国における現地調査の成果を整理し,極東アジア全域の歴史的脈絡のなかで研究対象としてきた分野を位置づけることに努力した。そして,総括的な見解を学術論文・調査研究報告書・口頭発表というかたちで学会に提出した。具体的な研究の内容と実績は,以下の通りである。1平成1516年度に実施したロシアハバロフスク州ゴールィムィス1遺跡の調査と研究によって獲得した成果をアムール下流息の新石器初期鉄器時代の文化変遷のなかで整理した。そして,その結果を日本考古学協会および日露英文による単独出版による調査研究報告書で発表した。2平成1516年度に行なってきた調査成果をもとに,アムール下流域・サハリン・北海道の新石器初期鉄器時代における文化の変遷と配置構図の検討結果を総括的にまとめ,学会発表した。それにあたって,過去になかった新規の研究分野であったため,徹底した文献収集および国内外の研究者との意見交換を各地でおこなって,周辺諸分野での事情をふまえながら独自の見解を導き出すように注意を払った。3平成1516年度に実施した青森県むつ市豚沢遺跡の発掘調査にもとづいた北海道続縄文文化・東北弥生文化の接触に関する研究の成果を中間段階として整理し,調査報告論文を執筆した。
マウス受精卵の賦活における精子・卵由来の各PLCアイソザイムの共同的働き

人をはじめとする脊椎動物の卵は、第二減数分裂中期(MII)で細胞周期を停止させており、受精による卵内のカルシウム(Ca^<2+>)濃度の振動(カルシウム振動)が引き金となって細胞周期を再開する。この現象を卵の賦活といい、精子由来のフォスホリパーゼ(PLC)によるIP_3産生を介して、IP_3受容体からのカルシウム放出によって引き起こされると考えられている。しかしこれまでに受精時のIP_3動態がどのようなものであるのかは確認されていない。本研究はIP_3の蛍光指示薬・IRISを用いたIP_3測定により、受精時に卵内のCa^<2+>濃度を上昇させるメカニズムを明らかにすることを目的としている。申請者は受精卵での非常に微少なIP_3濃度変化を検出するために新規の蛍光性IP_3センサー(IRIS-2)を作製した。このセンサーは従来のものに比較して2倍の変化量を持ち、且つIP_3への親和性が5倍高い。IP_3濃度上昇によって引き起こされるカルシウム濃度変化を捉えるためには、IRIS-2と蛍光波長の重複が少ない新規カルシウムセンサー(DYC3.60)を作製した。これら新規IP_3、カルシウムセンサーを使用して、受精直後に起こるIP_3とカルシウム濃度変化をリアルタイムに可視化することに成功した。測定によって受精時にはカルシウム濃度上昇に先だってIP_3濃度上昇が起こることを初めて証明することに成功した。また受精後にIP_3濃度がカルシウム濃度とシンクロして振動することが明らかとなったが、IP_3濃度の変化はカルシウム濃度の変化の後に引き続いて起こることが明らかになった。この結果はIP_3の振動はカルシウム濃度の上下によるフィードバック制御により、受動的に引き起こされる、つまりはカルシウム振動は、IP_3によって活性化されたIP_3受容体がカルシウムによる正負のフィードバック制御を受けながら、自律的に制御していることを示唆している。
p53ファミリーによる嗅覚器発生の制御

本研究では嗅覚器の発生におけるp53ファミリーの機能を解明するため、嗅覚器のin vitro培養系においてp53ファミリー遺伝子の発現を抑制する実験を行い、組織を構成する細胞の増殖や細胞死、遺伝子発現、および形態に及ぼす影響を調べた。その結果、p53ファミリーはメンバー同士が互いに協力しながら嗅覚器の発生に関わる遺伝子発現を調節し、鋤鼻ニューロンと嗅覚ニューロンの分化や増殖を誘導することが示唆された。嗅上皮と鋤鼻器は、それぞれ一般的な匂い受容とフェロモン受容に特化した嗅覚器であるが、両者は同じ原始嗅上皮に由来する。p53ファミリー遺伝子の発現抑制による影響を、これら2つの器官の間で比較することによって、嗅覚ニューロンと鋤鼻ニューロンを生じる分子機構の解明につながる糸口を見出すのが本研究の目標である。平成21年度は、ラット胎子の鋤鼻器を副嗅球と共培養し、形態学的・生化学的に評価する実験を行った。具体的には、培養細胞の形態を明確にし、細胞種を同定するため、各細胞種に特異的な抗体を用いて蛍光免疫染色を行った。細胞の微細形態は、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡によって観察した。嗅覚器の発生に関与することが知られている転写因子や成長因子等の発現は、in situハイブリダイゼーションや蛍光免疫染色、RT-PCRによって検出した。アポトーシスによる細胞死はTUNEL法によって、増殖細胞はBrdU法によって、それぞれ検出した。続いて、この共培養系を用いて、アンチセンスオリゴヌクレオチドによるp53ファミリー遺伝子の発現抑制実験を行った。陰性対照には、オリゴヌクレオチドを加えずに培養した無処置群と、遺伝子発現抑制作用の無いミスマッチ配列を含んだアンチセンスオリゴヌクレオチドや、センス配列のオリゴヌクレオチドを添加して用いた。遺伝子発現が抑制され、タンパク質レベルで発現量が低下することは、p53ファミリーに特異的な抗体を用いた蛍光免疫染色とウェスタンブロットによって確かめた。このようにして、p53ファミリーの各遺伝子について、発現を抑制するのに必要なオリゴヌクレオチド濃度や培養日数等の条件を決定した。嗅上皮と鋤鼻器は、それぞれ一般的な匂い受容とフェロモン受容に特化した嗅覚器であるが、個体発生の過程で両者は同じ原始嗅上皮に由来する。本研究はp53ファミリー遺伝子の発現抑制による影響を、これら2つの器官の間で比較することによって、嗅覚ニューロンと鋤鼻ニューロンを生じる分子機構の解明につながる糸口を見出すのが目標である。1p53ファミリー遺伝子の発現抑制による影響の解析平成22年度には、p53ファミリー遺伝子の発現抑制が鋤鼻ニューロンに及ぼす影響について、共培養系の生化学的・形態学的解析による評価を試みた。細胞特異的マーカーと嗅覚器の発生に関わる遺伝子の発現は、in situハイブリダイゼーションや蛍光免疫染色、RT-PCR等によって解析した。細胞の形態は光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡によって観察を行った。アポトーシスによる細胞死はTUNEL法によって、増殖細胞はBrdU法によって、それぞれ検出を試みた。このようにして、p53ファミリー遺伝子の抑制による影響を多面的に解析した。2嗅上皮と主嗅球の共培養系の確立とp53ファミリーの発現抑制による影響の解析鋤鼻ニューロンと並行して嗅覚ニューロンについて調べるため、ラットの胎子から嗅上皮と主嗅球を採取して共培養し、アンチセンスオリゴヌクレオチドを添加した後、分化マーカーや発生に関わる遺伝子の発現、細胞増殖、アポトーシス、線毛の発達、軸索の伸長等を指標として、p53ファミリー遺伝子の発現抑制が嗅覚ニューロンに及ぼす影響を解析した。前年度に引続き、平成23年度はp53ファミリー遺伝子の発現抑制が鋤鼻ニューロンに及ぼす影響を、共培養系の生化学的・形態学的解析によって評価することを試みた。細胞特異的マーカーと嗅覚器の発生に関わる遺伝子の発現は、insituハイブリダイゼーションや蛍光免疫染色、RT-PCR等によって解析した。細胞の形態は光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡によって観察した。

さらに、前年度に引続き鋤鼻ニューロンと並行して嗅覚ニューロンについて調べるため、ラットの胎子から嗅上皮と主嗅球を採取して共培養し、アンチセンスオリゴヌクレオチドを添加した後、分化マーカーや発生に関わる遺伝子の発現、細胞増殖、アポトーシス、線毛の発達、軸索の伸長等を指標として、p53ファミリー遺伝子の発現抑制が嗅覚ニューロンに及ぼす影響を詳細に解析した。最後に、鋤鼻ニューロンと嗅覚ニューロンで得られた結果をまとめ、嗅覚器の発生においてp53ファミリー遺伝子が果たす役割は何か、原始嗅上皮から2つの嗅覚器が分化する分子機構がどこまで解明できたか等について具体的に総括し、今後の研究の方向性を展望することを試みた。
被介助者の生体リズムに同調する熟練看護の暗黙知習得と学習支援システムの研究

要介護高齢者のQOLの向上,および看護または介護する側の負担の軽減を達成するために,高齢者の身体的生体リズム,あるいは感情的生体リズムに同調する熟練看護の「技(わざ)」や「コツ」などの「暗黙知」を実験的に定量化し,それらを体得するトレーニングのための介助学習支援システムの構築を目的として,今年度は,昨年度に引き続き介助者(看護師)と被介助者の実際の介助動作を対象として同調現象の実測を行った。介助動作として,ベッド上の仰臥位の被介助者を座位姿勢になるように介助する動作,およびベッド上で端座位の被介助者をそばの車いすに移乗する介助動作を取り上げた。これらの動作中の生体リズムとして,慣性式モーションキャプチャーによる体動の測定と筋電図による筋負担の測定を同時に行った。また,NIRSによる動作中の両者の脳血流の測定も行った。その結果,昨年に引き続き,介助作業時には看護熟練者と被介助者の間に同調現象がみられる傾向が確認された。また,看護熟練者と被介助者間の同調の程度と介助者の負担の間には負の相関関係がある,すなわち,2人の動作リズムが同調することによって,介助者の筋負担が減少する傾向も認められた。さらに,拡張現実感による看護初学者のための介助学習支援システムを目指し,HMDを装着すると仮想のデジタルヒューマンが現れるようにし,仮想の被介助者の起き上り介助が行えるようにした。そのときの「重さ感覚」について,人工負荷発生装置の開発に取り組み,筋電方式やスピン方式などの方法を開発した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。要介護高齢者のQOLの向上,および看護または介護する側の負担の軽減を達成するために,高齢者の身体的生体リズム,あるいは感情的生体リズムに同調する熟練看護の「技(わざ)」や「コツ」などの「暗黙知」を実験的に定量化し,それらを体得するトレーニングのための介助学習支援システムの構築を目的として,まず,介助作業中の高齢者と介助者の動作,筋電図,心電図,脳波,脳血流などを測定し,高齢者の残存能力や互いの生体リズムの同調現象を定量化するための方法を確立した。動作の測定には,慣性式モーションキャプチャーを用い,被介助者と介助者のそれぞれ23箇所の3次元座標や加速度などを同時に測定し,両者の位置関係や時間的同期(同調)を検討した。筋電図は,シール状の表面電極を被介助者と介助者の大腿,腹部,腰部,上腕の4箇所に貼付すれば,作業中の筋電図を同時に計測することによって両者の筋負担やその時間的同期を検討できることがわかった。心電図については,測定部とデータ記録部を小型化することによって,作業中にも容易に測定できるようになった。脳波については,身体や眼の動きの影響を避けるため,後頭部を精度よく測定できる脳波計を用いて,被介助者と介助者の脳波成分の時間的同期を定量化する方法を確立した。脳血流については,近赤外光によるNIRSを採用し,被介助者と介助者の前額部の酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンの量を同時に測定し,両者の脳活動の時間的同期を調べる方法を確立した。さらに,次年度以降に予定している介助学習支援システムの開発に向けて,実世界に仮想の被介助者が現れて評価を行うAR技術の基礎を確立した。以上の方法を用いて,被介助者に対する介助者の介助作業実験を行った結果,両者の同調の程度と筋負担および脳活動などの関係を見出すことができた。被介助者に対する介助者の介助作業について,動作,筋電図,心電図,脳波,脳血流を取り上げ,それらを両者同時に測定し,両者の生体リズムの同期などを評価する方法が確立できた。これは,初年度の主な目的であり,これまで被介助者と介助者の生体リズムを同時に測定した例はなく,本研究独自の成果であると考えている。確立した測定方法を検証するため,被験者として学生に依頼し,実際の介助作業実験を行って測定を行った。この成果については,本年6月に開催される国際会議「The 2nd Asian Conference on Ergonomics and Design」にて発表を予定している。今年度は,実際の看護師,介護士を被験者として実験を行うことはできなかったため,今後引き続き介助作業実験を行う予定である。要介護高齢者のQOLの向上,および看護または介護する側の負担の軽減を達成するために,高齢者の身体的生体リズム,あるいは感情的生体リズムに同調する熟練看護の「技(わざ)」や「コツ」などの「暗黙知」を実験的に定量化し,それらを体得するトレーニングのための介助学習支援システムの構築を目的として,今年度は,介助者(看護師)と被介助者の実際の介助動作を対象として同調現象の実測を行った。実測では5組の介助者と被介助者を対象とした。その結果,被験者の組数は少ないものの,介助作業時には看護熟練者と被介助者の間に同調現象がみられる傾向が確認された。

また,看護熟練者と被介助者間の同調の程度と介助者の負担の間には負の相関関係がある,すなわち,2人の動作リズムが同調することによって,介助者の筋負担が減少する傾向も認められた。今後,さらに被験者の組数を増やして,そのような傾向の確からしさを検証する。また,介助作業中の看護熟練者の援助割合は約3割であるのに対して,未習熟の介助者の援助割合はそれよりも高い傾向がみられた。これに関しても今後追加実験を行う予定である。さらに,拡張現実感による仮想の被介助者を抱き上げたときの「重さ感覚」について,人工負荷発生装置の開発に取り組み,いくつかの方法論を検討した。今後は,実機の製作に取り組む予定である。初年度において確立した生体リズムの測定方法を,実際の看護師による介助作業に適用し,実績の概要に述べたように,介助作業時には看護熟練者と被介助者の間に同調現象がみられる傾向が確認された。これらの成果は,本研究が主として目指したものであり,その成果は極めて新規性がある。これらの成果については,本年8月にイタリアで開催される国際会議「IEA2018-20th Triennial Congress of International Ergonomics Association」にて発表を予定している。当初の計画であった被介助者の残存能力(筋力)と最適援助のあり方については,看護熟練者と未熟練者の援助割合の比較を行ったが,被験者が少なく,最適な力学的援助の割合を解明するまでには至っていない。今後,被験者を増やして追加実験を行い,最適援助のあり方を解明する。以上から,本研究はおおむね順調に進展していると判断する。要介護高齢者のQOLの向上,および看護または介護する側の負担の軽減を達成するために,高齢者の身体的生体リズム,あるいは感情的生体リズムに同調する熟練看護の「技(わざ)」や「コツ」などの「暗黙知」を実験的に定量化し,それらを体得するトレーニングのための介助学習支援システムの構築を目的として,今年度は,昨年度に引き続き介助者(看護師)と被介助者の実際の介助動作を対象として同調現象の実測を行った。介助動作として,ベッド上の仰臥位の被介助者を座位姿勢になるように介助する動作,およびベッド上で端座位の被介助者をそばの車いすに移乗する介助動作を取り上げた。これらの動作中の生体リズムとして,慣性式モーションキャプチャーによる体動の測定と筋電図による筋負担の測定を同時に行った。また,NIRSによる動作中の両者の脳血流の測定も行った。その結果,昨年に引き続き,介助作業時には看護熟練者と被介助者の間に同調現象がみられる傾向が確認された。さらに,拡張現実感による看護初学者のための介助学習支援システムを目指し,HMDを装着すると仮想のデジタルヒューマンが現れるようにし,仮想の被介助者の起き上り介助が行えるようにした。そのときの「重さ感覚」について,人工負荷発生装置の開発に取り組み,筋電方式やスピン方式などの方法を開発した。
海洋プレートの密度の高温高圧その場測定

沈み込むプレートのダイナミクスを解明するために、現実のマントル物質の物性を明らかにすることは不可欠である。本研究では、重要なパラメータである密度と粘性という2つの物性のうち、高圧実験によって精密に測定可能である密度について着目した。また、密度以外の物性についても取り扱った。そこで沈み込む海洋プレートとそれを取り囲むマントル物質の密度差を精密に測定することを試みた。当該研究領域では、スタグナントスラブの全貌を明らかにするために、対流モデリングを行う予定であるが、信頼しうるモデリングを行う際の基礎データとして、スタグナントスラブの精密な密度情報は必要不可欠であると考らえる。実験装置としてダイヤモンアンビルセルを用い、下部マントル最下部までの圧力領域の実験を試みた。さらに放射光を用いたX線その場観察を行うことで、今までにない非常に信頼性の高いデータが得られることができた。試料中の温度分布が一様になるように試料両面から加熱を行い、2000-3000ケルビンの温度で実験を行った。この温度は、マントル中の平均的な温度と予想されている値とほぼ同じである。ただし、一定温度を維持することはかなり困難であり、温度誤差は200-300度ほどであると見積もられる。温度沈み込むスラブ物質を代表するものとして、海洋プレートの上部を構成している玄武岩に注目し、周囲のマントル物質としてはパイロライト組成を採用した。実験結果によると、マントル最下部ではペロフスカイトがカルシウムイリジウム酸化物構造を持った鉱物へ相転移し、密度が大きく変化することが判明した。また、アルミ相も相転移を起こし、沈み込むスラブがマントル最下部まで沈み込む駆動力に寄与することが判明した。特に密度と粘性という2つの物性はマントルの対流を支配する重要なパラメータである。そこで本研究では、密度に注目して、沈み込む海洋プレートとそれを取り囲むマントル物質の密度差を精密に測定することを試みた。当該研究領域では、スタグナントスラブの全貌を明らかにするために、対流モデリングを行う予定であるが、信頼しうるモデリングを行う際の基礎データとして、スタグナントスラブの精密な密度情報は必要不可欠であると考られる。下部マントル条件を実現するための実験装置としてダイヤモンドアンビルセルを用いるが、放射光を用いたX線その場観察を行うことで、今までにない非常に信頼性の高いデータが得られることができた。実験装置はダイヤモンドアンビル型高圧発生装置とレーザー式加熱方法を組み合わせて用いた。実験試料はゲル形状の合成試料を用意し、ダイヤモンドアンビルセルを用いて50-150ギガパスカルの圧力領域で実験を行った。この圧力範囲は、ほぼ下部マントル全体をカバーしている。沈み込むスラブ物質を代表するものとして、海洋プレートの上部を構成している玄武岩に注目して実験を行ったところ、下部マントルでは、ペロフスカイトやシリカ相を主構成鉱物とした岩石へ変化することを確認した。また、マントル最下部ではペロフスカイトがカルシウムイリジウム酸化物構造を持った鉱物へ相転移し、密度が大きく変化することが判明した。来年度は、さらなる精度で鉱物の体積を測定し、岩石の密度を精密に決定することが予定している。
生体信号を利用したアトモスフェア・メタデータの抽出・記述・利用に関する多角的研究

オーディオビジュアル情報選択の個人化と効果的なコンテンツ推薦システムの実現に向け、個人毎に異なる視聴者の情動反応を生体信号から直接抽出して利用する方法について研究を行った。本研究では、瞳孔径、視線、基礎律動等に着目し、それらの相互関係を含めて情動反応を分析した。分析の結果、複数の生体情報を用いることによって、個人毎に特徴的な情動反応を抽出できることが明らかとなった。また、個人間の特徴量の分析により、同じような情動反応を起こす視聴者をグループに分類できる可能性が示唆された。今後の課題として、大規模な視聴者データの獲得と実際のコンテンツ推薦システムでの性能評価があげられる。2013年度は、以下の2課題について研究成果を得た。(1)瞳孔径情報及び基礎律動情報による視聴者の情動反応解析手法の検討:多層パーセプトロンを利用した瞳孔径と基礎律動間の関係解析に関して、映像を対象刺激として、関係解析を行う手法を検討した。実験結果によれば、学習データによる内挿結果は非常に良好なものの、他のデータに対する外挿結果は全体として低いものとなった。ただし、部分的に有効性を示す場合もあるため、学習方法及びデータ解析の時間的な粒度等の検討が必要である。また、視線滞留時間と視線の軌跡による情動反応分析については、コミックを対象刺激として検討を行った。実験結果によれば、視線滞留時間と瞬目の間にある程度の負の相関があることが分かった。対光反射による瞳孔径補正手法の検討では、従来手法の問題点が明らかになった。一方、瞳孔径の個人内変動については、日常的な行動の範囲では特に大きな変動がないことが確認された。以上の検討に関して、4件の学会発表と、1件の国際会議発表を行った。(2)視聴者情動反応による視聴者グループ分類手法の検討:瞳孔径情報及び基礎律動の視聴者間での類似性について検討を行った。ここでは有効な外挿が行えることが重要であるが、(1)で述べたように、外挿手法に改善が必要なことが分かり、パラメータの最適化に関して更に検討が必要なことが判明した。また、フレッチェット距離とクラスタリングを併用して、視線の軌跡の類似性を導く手法について検討を行った。一般に、映像により、また、個人により視線の軌跡はまちまちである。ただし、映像作成者が視線誘導を意図したシーンや個人の興味が非常に強く表れるシーン等では、特徴的な視線の軌跡や滞留が観測され、これを元に、視聴者をグループ分類できる可能性があることが分かった。以上の検討に関して、1件の国際会議発表を行った。2014年度は、以下の3課題について研究成果を得た。(1)瞳孔径情報及び基礎律動情報による視聴者の情動反応解析手法の検討:瞳孔径情報と基礎律動情報をクラスタリングによって関係解析する手法を主として検討した。実験結果によれば、瞳孔径情報のみ、あるいは、基礎律動情報のみによるクラスタリングでは映像と対応した情動を分類することはできず、両者を合わせたクラスタリングにより、映像と対応した意味のある情動分類が行えることが分かった。これを裏付ける別の実験結果として、音楽による情動反応を基礎律動のみによって分類することは難しいことも判明した。また、視聴者の集中度(あるいは飽き)を瞳孔径変動の分散を使って検出できることも明かとなった。一方で、瞳孔径の対光反射補正に関しては、様々な輝度パターンを被験者に見せ、その結果を加算平均することで、非常に良い補正値が得られることが分かった。以上の検討に関して、7件の学会発表を行った。(2)視聴者情動反応による視聴者グループ分類手法の検討:視線の停留時間及び瞳孔径を主として利用する手法を提案し、視聴者の主観に基づいた画像分類とその可視化の検討を行った。実験結果によれば、視聴者の主観に基づく画像分類がある程度可能なこと、並びに、それに対する画像類似度の可視化が行えることが明かとなった。これは従来の画像特徴量に基づく画像分類手法とは根本的に異なり、視聴者が画像を理解した内容に基づく画像分類であり、提案手法によって、いわゆる画像検索等におけるセマンティックギャップを克服できる可能性が示唆された。加えて、この手法を利用して、同じような画像理解をしている視聴者をグルーピングできる可能性も示唆された。以上の検討に関して、3件の学会発表と、1件の国際会議発表を行った。(3)アトモスフェア・メタデータの記述方式の検討:以上の検討結果を元に、基礎的な検討を行った。最終年度である2015年度では、以下の研究成果を得た。(1)瞳孔径情報及び基礎律動情報による視聴者の情動反応解析手法の検討:前年度までの検討を受け、瞳孔径情報と基礎律動情報に対して、心拍情報と鼻部皮膚温度情報を追加し、マルチモーダルによる情動反応解析を行った。9種類の映像に対するクラスタリング及び主成分分析の結果、映像と対応した意味のある情動分析が行えることが分かった。また、音楽に対する情動反応分析では、脳波計測チャネル数を1から4に変更することにより、より精度の高い情動解析が可能であることが明かになった。一方、対光反射補正に関しては、提示する輝度パターンを最適化することにより、従来手法に比べ、十数分の1の時間で精度よく補正データを取得する方法を明かにした。この他、映像再生遅延及び品質が脳波及び瞳孔径にどのような変動をもたらすかについても検討を行った。

以上に関して、1件の国際会議発表と、7件の学会発表を行った。(2)視聴者情動反応による視聴者グループ分類手法の検討:前年度までに検討した手法を基に、視聴者の主観に基づいた画像分類とその可視化の検討を行った。一対比較法を使い、視線及び瞳孔径から得られる情報による視聴者ごとの主観的画像類似マップを作成した。精度のばらつきは大きいものの、被験者によっては主観評価とほぼ一致するマップを得ることができた。被験者数は少ないものの、同様の画像類似度をもっている視聴者グループを分離できる可能性が明らかとなった。加えて、脳波の違いによる個人認証と個人のグルーピングに関する検討も行った。以上に関して、2件の学会発表を行った。(3)アトモスフェア・メタデータの記述方式の検討:以上の検討を基に、情動反応解析によるメタデータの記述手法を検討した。以上の検討によって、当初の研究目的をほぼ達成した。オーディオビジュアル情報選択の個人化と効果的なコンテンツ推薦システムの実現に向け、個人毎に異なる視聴者の情動反応を生体信号から直接抽出して利用する方法について研究を行った。本研究では、瞳孔径、視線、基礎律動等に着目し、それらの相互関係を含めて情動反応を分析した。分析の結果、複数の生体情報を用いることによって、個人毎に特徴的な情動反応を抽出できることが明らかとなった。また、個人間の特徴量の分析により、同じような情動反応を起こす視聴者をグループに分類できる可能性が示唆された。今後の課題として、大規模な視聴者データの獲得と実際のコンテンツ推薦システムでの性能評価があげられる。瞳孔径情報及び基礎律動情報による視聴者の情動反応解析手法の検討では、2013年度の研究における最大の課題であった瞳孔径の対光反射反応補正に関して、加算平均と様々な輝度パターンを被験者に見せることで、観測される瞳孔径から可能な限りノイズとなる情動反応を取り除き、かつ、異なった周期を持つ輝度パターンに対するより正確な補正値を得ることができた。また、瞳孔径情報と基礎律動情報を合わせてクラスタリングすることにより、意味のある情動分類を行えることが分かった。よって、当初の目標を達成したと言える。視聴者情動反応による視聴者グループ分類手法の検討においては、視聴者の主観に基づいた画像分類とその可視化が可能であることが分かり、この手法を利用して同じような画像理解をしている視聴者をグルーピングできる可能性が示唆された。2013年度に検討したフレッチェット距離による視聴者グルーピング手法は、視線の類似度によってグルーピングを行うものであった。しかしながら、この方法では、いわゆる制作者の視線誘導による影響と視聴者の意志による視線変動が合成されて観測されるため、その切り分けが難しかった。これに対して、2014年度で検討した手法では、画像の理解を元に類似度を判定できることから、より有効なグルーピングにつながる可能性があると考えられる。以上のことから、当初の目標を概ね達成したと言える。また、アトモスフェア・メタデータの記述方式の検討では、目標であった基礎的な検討を開始し、2015年度の検討につなげることができた。情報通信工学瞳孔径情報及び基礎律動情報による視聴者の情動反応解析手法の検討では、クラスタリングによる手法を更に検討する。
Dutta重複度とRoberts環の研究

1.交点数の正値性は鎖複体のDutta重複度の正値性と密接な関係があることがわかった。Dutta重複度は鎖複体によって定まる有理数であり、Duttaによって正標数の場合に定義されたが、(MacPhersonによって定義された)localized Chern characterを用いて一般に定義しその性質を調べた。GilletとSouleによって定義された鎖複体上のAdams operationを使ってDutta重複度を記述し、それを使って正値性の問題を特殊な場合に解いた。また、Dutta重複度を、K-理論の道具を使わずに記述することに成功した。2.交点数の消去定理はRobertsによって解かれたが、証明のキーは特異リーマン・ロッホ射で定まる局所環のTodd類が消えることである。局所環のTodd類は環の性質をよく反映し、それ自身非常に興味深い。しかし、具体的なTodd類の計算は非常に困難である。ここで、その公式を作り特殊な場合に計算に成功した。それを使って、いろいろなTodd類の計算を行なった。Robertsの消去定理はTodd類が消える局所環に対して有効であるので、そのような環をRoberts環と呼び、正則局所環以外にも多くの例があることをつきとめた。また、消去定理以外にもRoberts環がいろいろ面白い性質を満たすことをつきとめた。3.環の間の平坦射があれぱ、それはGrothendieck群の間に射を誘導する。ネーター局所環に対して、その完備化が誘導するGrothendieck群の間の射が単射になるかどうかを調べ、幾つかの十分条件を見つけた。例えば、もとの局所環が孤立特異点であれば、単射性が云える。「与えられた局所環の完備化がRoberts環であるときに、もとの局所環もRoberts環か?」という問題が本研究の12年度の目的の一つであったが、これに関して次の二つの結果を得た。最初に得た結果は、実はこの問題は「局所環の完備化から誘導される有理数係数の有限生成加群のグロタンディェク群の間の射が単射か?」という問題と同値であることである。またこれが正しければ、「局所環に対する特異リーマン・ロッホ公式は、base正則スキームの選び方にはよらない」ということが従うことがわかった。この後者の問題は、局所環が完備の場合・体または整数環上本質的に有限生成等の場合は正しいことがわかっているのであるが、本研究の中で新しい十分条件がわかった。よって、「完備化から誘導される有理数係数の有限生成加群のグロタンディェク群の間の射が単射か?」という問題を考えればよいわけである。これに関しては、次の三条件のどれかが成立すれば、このことは正しいということが証明できた。(1)与えられた局所環がヘンゼル環である場合。(2)与えられた局所環が体上の斉次環の斉次極大イデアルでの局所化である場合。(3)局所環が孤立特異点である場合。(上の(1)の場合は、素イデアルは完備化しても素イデアルのままである。また、(2)の場合もグロタンディェク群の生成元である斉次素イデアルは、完備化しても素イデアルのままである。このようなケースではグロタンディェク群の間の射が単射という結果はそう驚くべきことではないと思う。しかし、孤立特異点の場合は完備化により素イデアルはいくらでも分解するわけで、よって(3)の場合にこれが正しいというのは、非常に不思議な現象である。)研究実績は以下のとおり。1.ネーター局所環の間の忠実平坦射から誘導される(有理係数の)有限生成加群のグロタンディェク群の間の射がいつ単射になるかについて研究を行った。得た結果は次のとおりである。