hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在宅療養者宅等におけるペットの飼育状況とペット飼育に関連する疾患に関する研究

訪問看護師・訪問介護職などを通じて在宅療養者宅におけるペットの飼育の現状、問題点を把握するとともに、実際に在宅療養者宅における細菌学的な調査を実施した。その結果、不衛生な飼育状況やペットが介護サービスの提供にも影響を及ぼしているケースが少なからずあることが明らかになった。しかし、ペットを飼うことに対しては肯定的な意見が多く、療養者に対するメリットを考慮したうえでの関わりが必要であると考えられた。平成17年度千葉市内の介護職、デイサービス等の介護施設を対象とした質問紙調査と千葉市の近隣で訪問看護ステーションの利用者、訪問看護師を対象とした質問紙調査を行う予定であったが、実態の把握という点から考えると調査対象地域をもっと広げることが重要と考えられたため、関東の6県の訪問看護ステーション、訪問介護ステーション、デイサービスそれぞれ約500を対象として質問紙調査を実施することとし、WAM-NETを利用して対象となる事業所、施設の無作為抽出、質問紙郵送の準備を行なった。在宅療養者からの試料採取については、ステーションの訪問看護師を通じて配布してもらう質問紙調査を通じての同意を予定していたが、家庭訪問を伴うので、このようかかたちでの研究協力依頼は倫理的に問題があると考えられ、研究者のネットワークを使って、直接研究者が研究協力を依頼するというかたちに変更することとした。現在、このようなかたちで試料採取に協力いただける在宅療養者を募っている途中である。また、当初は嫌気培養装置を購入する予定であったが、人畜共通感染症の病原体の性質等を考えると遺伝子学的な同定方法の方が有用であると判断し、PCRによる同定を行うためにサーマルサイクラーとこれに必要な物品を購入することとし、PCRを立ち上げ中である。成果の公表については、千葉市内の訪問看護ステーションの利用者、訪問看護師を対象に行なった調査について、第10回日本在宅ケア学会学術集会において発表した。平成18年度は関東地方1都(23区)6県の訪問看護ステーション、訪問介護ステーションを対象に人畜共通感染症とペットアレルギーの認知度、利用者宅のペットへの対応や問題を感じている点、ペット飼育の利点について郵送による質問紙調査を行なった。訪問看護ステーション事業所204ヶ所、訪問看護師1106名、訪問介護ステーション72ヶ所、訪問介護職481名より回答を得た。訪問看護ステーション、訪問看護師の結果について分析を終了し、第11回日本在宅ケア学会学術集会において発表した。今回の調査の結果では、利用者のペット飼育の割合は18.9±12.4%で、大部分はイヌとネコ、ついでトリ、ウサギなどのげっ歯類、爬虫類、魚類などであった。人畜共通感染症については「言葉・内容とも知っている」273名(24.7%)「言葉のみ知っている」546名(49.4%)「知らない」270名(24.4%)、アレルギーについては「知っている」1074名(97.1%)となった。ペットに対しては、主に「接触後の手洗い」などの接触感染予防策を実践していた。603名(54.5%)が「咬まれた」「ケアの妨げになった」「器具等が汚染した」などの体験をしており、ペットの飼育状況については、600名(54.2%)が利用者との濃厚な接触、不衛生な飼育環境について問題を感じていた。しかし、実際に何らかのアドバイスを行なったのは225名(20.3%)で、アドバイスの必要性を認識しながらも「立場上できなかった」ものが260名(23.5%)あった。利用者・家族との関係を維持しながら、どう適切なペットとの暮らしを伝えていくかが今後の課題であると思われた。ペットの飼育に対しては、多くの訪問看護師が問題点を感じながらも肯定的であった。また、この調査を通じて、ペット飼育は在宅療養者よりもむしろ訪問看護師にとって問題になる場合が多いことが示唆された。平成19年度は,千葉県内のデイサービスを対象にした質問紙調査と訪問看護ステーション利用者宅からの試料採取を行なった。デイサービスの質問紙調査では,質問紙を送付した184ケ所のうち115ケ所(回収率62.5%),職員531名より回答を得た。ペットを飼育していると回答したのは21施設(約22%)で,イヌと金魚などの魚類が多くを占めていた。飼育は職員あるいは,職員と利用者が交代で担当しているケースが多かった。動物と擦れ合う機会を設けている施設は10%程度であった。回答した職員の約70%は介護福祉士、ヘルパーで,人畜共通感染症の認知度は約20%と昨年度実施した訪問介護,訪問看護と同様であったが,職種別では看護職に比べて介護福祉士,ヘルパーで低い傾向にあった(p<0.001)。アレルギーの認知度は約85%で,訪問看護,訪問介護よりも低かった。手洗い等の感染防止対策の実施状況は,訪問介護,訪問看護よりも少なかった。ペットに関する困った体験,問題点を感じた職員は訪問介護,訪問看護に比べ,かなり少なかった(p<0.001)。

ペット飼育の利点については,利用者の「癒し」の他「職員と利用者の共通の話題」をあげていた。デイサービスでは,世話に手がかからず,利用者と直接接触する機会がないペットを飼育している場合が多く,飼育に職員が関わっていることが影響しているものと思われた。訪問看護利用者宅からの試料採取は,室内犬を飼育している利用者宅1件,ネコを飼育している利用者宅1件から行い,ペットの飲み水やえさ容器などペットとの接触の頻度が高い部位からはペット由来と推測される微生物が検出されたが,病原性は低く,また利用者に対する影響は認められていなかった。今年度は、訪問看護利用者宅からの試料採取と訪問看護師へのインタビューを実施した。試料採取を行なった訪問看護利用者はALSで発病後30年近く経過し、人工呼吸器を使用しており、ペットとしてネコ2匹を飼育していた。ネコは利用者の居室内を自由に移動し、ベッド上で寝たりしていたが、粘着テープでこまめに付着した毛をとる、呼吸器の接続部はタオルで覆う、空気清浄機を使用するなどの工夫をされており、環境中からは特に病原性が問題となる細菌やネコに由来する人畜共通感染病原体は検出されなかった。動物上皮抗原に対するアレルギー検査の結果も陰性であった。訪問看護師(1名)のインタビューでは、衛生状態の劣悪な環境の中で生活しながらもペットの存在が利用者にとっての支えとなっている事例、利用者の介護だけでもかなりの負担になっている状況の中で利用者が大切にしていたという理由から介護者が苦手なペットの世話も行なっていた事例、ペットが家族以外の人になつかず、訪問看護師が咬まれて蜂窩織炎になった事例について語られ、訪問看護の現場では利用者が飼っているペットも視野に入れたうえでさまざまな調整を行なっていくことが必要であることが伺われた。
競争下の米国酪農における規模拡大不利地域の生産回復に関する研究

本課題の研究組織外部の研究者の協力を得て、アメリカ合衆国北東部ニューイングランド地域とニューヨーク州を集乳域とする中規模酪農協とその組合員農家を訪問調査し、これまでの活動経緯と現在の課題、今後の戦略をヒアリングした。現在ヒアリング結果を分析中であるが、現在のところ次のことが明らかとなっている。アメリカ合衆国北東部諸州は、同国における伝統的な酪農産地の一つであるが、1980年代以降の産地移動をともなった酪農経営規模の拡大においてその生産シェアが低下しつつある地域である。北東部は早くから人口密度が高かったため、飲用乳仕向け割合が高く、また酪農協同組合の活動としては、乳業メーカーとの価格交渉のみをおこなうものが多い地域とされてきた。その東北部、マサチューセッツ州の中規模酪農協同組合とその組合員農家を訪問し現地調査をおこなった。そこでは乳業メーカーからの加工工場の買収によって加工事業を拡大し、収益性を高める取組が見られた。低乳価の継続の下で組合員の離農が進行しており、組合員数の急速な減少と、残された農場での生産拡大が見られた。当地でも後継者問題が生じており、若年層に対する取組が重視されていた。また個々の組合員の取組としては、低乳価が継続する下で、都市部近郊の立地を活かし多様な販売ルート・収入源を模索したり、肉用牛の肥育や林業、メープルシロップ生産への取組が見られた。人件費削減のため、搾乳ロボットの導入が見られた。さらに当該地域においてはland easmentと呼ばれる都市的開発からの農地保全制度が営農継続にかかわって重大な役割を果たしていることが明らかとなった。本研究課題の採択時期、および研究代表者の病気休業のため進捗状況に遅れがあったものの、遅れを取り戻しつつある。2019年度は最終的な現地調査と研究のとりまとめをおこなう。現地調査においては設営や実施において国内外の他の研究者の協力・動向を得ながら進める。協力要請はすでに着手し、進行している。統計分析とアメリカ合衆国ミネソタ州およびウィスコンシン州における現地調査の分析を実施した。統計分析で明らかになったのは次のことである。長期的な生乳生産量の増加と飼養頭数の減少、また1995年以降には乳価の変動が拡大しつつ、基本的には大きく上昇している。乳牛飼養農場数は急速に減少しているが、大規模層は増加しており、また大規模層への生産シェアのシフトが進行している。こうした生乳生産量の増加と酪農経営の大規模化は、地理的には伝統的産地である中西部・北東部から西部へのシフトという形で現れている。しかしながら伝統的産地とされるウィスコンシン州においても飼養頭数1,000頭以上層が農場数3.6%で販売額51.3%を占めるまでに成長している。このような大規模経営は統計的には雇用労働力の導入状況および所得規模から企業的経営と分類して差し支えない。ミネソタ州およびウィスコンシン州の現地調査分析では、中規模から大規模までの多様な酪農経営5事例と、酪農協、生産者団体を訪問し実施した、聞き取り調査の結果を分析した。その結果、2014年からの新たな酪農政策プログラムである「酪農マージン保護計画(DMPP)」への評価は大規模経営では低いものの、一応は参加しているのに対し、中小規模経営では参加していないこと、販売戦略では消費者ニーズに応えるため動物福祉については全経営で対応されていた。一方、消費者からは忌避される傾向にある牛成長ホルモンについては、加工原料乳としての販売をおこなう農場では使用されていた。農場の規模拡大や加工などへの取組支援に対しては州の財政が厳しい中で、ウィスコンシン州ではNPOを活用し取り組まれていた。統計分析は農業センサス、農業統計、ARMSデータなどを用いて実施した。採択時期が10月下旬であったため、現地調査分析は当初計画からの変更が生じた。当初はミネソタ州を予定していたが予備的調査分析しか実施できなかった一方、ウィスコンシン州で予備的な調査分析もおこなうことができた。昨年度実施した現地調査の分析を引き続きおこなった。その結果、農業生産者家族でない者の参入により、短期間で急速に大規模化した経営の展開過程と現在の状況、また中規模の伝統的酪農経営の経営移譲過程が明らかとなった。アメリカ農業の展開過程について文献から整理をおこなった。その結果次のことが明らかとなった。アメリカにおいては農場規模の大規模と極小規模への二極分化がさらに進行しており、それに応じて農務省による農業経営の類型分類方法が変更された。新しい農場類型では、「家族小農場」に分類される農場の比率は旧類型とほとんど変わらなかったが、「家族中規模農場」カテゴリーが新設され、それは旧類型の「家族大規模農場」の多くが含まれていた。新類型は中規模層の減少と大規模層の増大をより小さく見せる効果があるかもしれない。今年度の現地調査はウィスコンシン州、ミネソタ州、ミシガン州を訪問した。ウィスコンシン州では大規模農場のヒアリング調査を実施した。複数の中規模経営が合同で大規模経営を立ち上げた事例において、その成立過程と、これまで大規模農場の基本技術と考えられていたもののいくつかが変更されていることが明らかとなった。ミネソタ州、ミシガン州ではそれぞれの州立大学図書館にて酪農構造の展開に関する資料収集をおこない、現地研究者との意見交換、来年度以降の研究協力への要請をおこなった。大規模農場の基本技術と考えられていたもののいくつかが採用されなくなっているという現象は広がっており、別の大規模経営ではよりドラスティックな技術の変更が行われている事例も見られた。

また、ミシガン州においてはより詳細な経営調査を実施できる目処が立った。昨年の採択時期の遅れを取り戻すには至っていないが、文献調査、ウィスコンシン州における現地調査を予定通り実施し、分析を進めている。昨年度実施したウィスコンシン州、ミネソタ州、ミシガン州での現地調査の分析を引き続きおこなった。その結果、これら中西部諸州での酪農経営の規模拡大について様々なパターンが検出できた。また大規模経営において、牛成長ホルモンや抗生物質の利用が控えられるなど、これまで小規模農場・有機セクターの強みとされていた飼養方針・方法が取り入れられ始めていることが明らかとなった。アメリカの農業政策について文献・資料から整理をおこなった。アメリカの農業政策は従来から国内農業を保護しつつ国際市場へ安価に農産物を供給することをその基本方向として展開してきた。WTO(世界貿易機関)成立以降の世界的農政転換を経て、この期本方向の変化が注目されていた。2014年農業法においても、不足払い制度が廃止されつつも、「収入保障(ARC)」と「価格損失補填(PLC)」の双方の制度において生産費水準に近い目標価格でのセーフティネットが組み込まれ、従来の性格を十分に残していることが明らかとなった。アメリカ合衆国の小規模農場の存在意義に関する研究を日本に紹介するため、「現代アメリカの有機農業とその将来ニューイングランドの小規模農場」翻訳チームに参加し、第2部まえがきおよび第4章を訳出した。また、全体の訳語統一などに関する議論に参加した。訳出によって、大規模経営と小規模経営とへの二極分化が進む当国において、小規模経営の具体的存在形態、直面する問題と可能性が紹介された。(訳本の刊行は2018年5月)本課題の採択時期が通常より6ヶ月遅かったことに加え、本年度は疾病のため通算5ヶ月を休業したため、現地調査が実施できなかった。本課題の研究組織外部の研究者の協力を得て、アメリカ合衆国北東部ニューイングランド地域とニューヨーク州を集乳域とする中規模酪農協とその組合員農家を訪問調査し、これまでの活動経緯と現在の課題、今後の戦略をヒアリングした。現在ヒアリング結果を分析中であるが、現在のところ次のことが明らかとなっている。アメリカ合衆国北東部諸州は、同国における伝統的な酪農産地の一つであるが、1980年代以降の産地移動をともなった酪農経営規模の拡大においてその生産シェアが低下しつつある地域である。北東部は早くから人口密度が高かったため、飲用乳仕向け割合が高く、また酪農協同組合の活動としては、乳業メーカーとの価格交渉のみをおこなうものが多い地域とされてきた。その東北部、マサチューセッツ州の中規模酪農協同組合とその組合員農家を訪問し現地調査をおこなった。そこでは乳業メーカーからの加工工場の買収によって加工事業を拡大し、収益性を高める取組が見られた。低乳価の継続の下で組合員の離農が進行しており、組合員数の急速な減少と、残された農場での生産拡大が見られた。当地でも後継者問題が生じており、若年層に対する取組が重視されていた。
運動失調の病理形態変化に対するプリオン蛋白の役割

プリオン蛋白(PrP)はプリオン病への関与が推定される感染性膜蛋白であり、正常型PrP蛋白は脳内に広く分布している。現在まで正常型prp蛋白の機能はほとんど解明されていないため、本研究では正常型PrP蛋白の遺伝子欠損マウス(ホモ接合体)から得た小脳と脊髄組織を用いて、エポン包埋切片を作製。光顕、ついで電顕観察を行った。対照には上記マウスの野生型とへテロ接合体から得た組織を観察し、以下の結果を得た。(1)小脳。ホモ接合体の小脳において、プルキンエ細胞は生後40週齢以降に顕著な細胞消失を呈した。プルキンエ細胞マーカーであるカルビンジンD28免疫染色を実施したところ、プルキンエ細胞の脱落は各分葉においてかなりの領域に集中して認められた。いずれの領域においても小脳皮質分子層の減厚が併せ認められた。残存するプルキンエ細胞は樹状突起を繁茂させているものが多かったが、その一方、プルキンエ軸索には顆粒層内において瘤状変性を示すものが散見された。電顕的にはプルキンエ細胞体の萎縮・変形、プルキンエ軸索の起始部に膨隆と、髄鞘の菲薄化を呈した。(2)脊髄。ホモ接合体の脊髄エポン切片上に、脱髄と空胞変性を認めた。これら病理所見は脊髄白質に主に出現した。脱髄所見は前・側・後索のいずれにも大型有髄線維に認められたが、空胞変性は後索に多く集中した。へテロ接合体および野生型の小脳と脊髄にはこれらの異常所見を認めず、その他とくに異常な形態変化は確認されなかった。以上より、PrP蛋白遺伝子欠損動物では、小脳プルキンエ細胞の脱落をきたすほか、脊髄白質に空胞変性と脱髄を生じること、脱髄により大型有髄線維の脱落をきたすことが推定された。この結果は、PrP蛋白が小脳と脊髄の神経連絡系においてその形態や機能を維持するために重要な役割を発揮していることを示唆している。(1)小脳。(2)脊髄。現在まで正常型PrP蛋白の機能はほとんど解明されていないため、本研究では正常型PrP蛋白の遺伝子欠損マウス(ホモ接合体)から得た小脳組織を用いて、エポン包埋切片を作製。対照には上記マウスの野生型とヘテロ接合体から得た組織を観察し、以下の結果を得た。

総じて、(1)PrP蛋白欠損は、プルキンエ細胞および軸索の選択性を主体とする病理変化を引き起こすことが判明した。(2)病理変化の初発段階で、細胞脱落の顕著な部位が群発性に認められたことから、PrP蛋白欠損の効果は小脳皮質の領域によって異なることが推定された。プリオン病宿主膜蛋白として知られるプリオン(PrP)蛋白は脳内に広く分布している。本研究では正常型PrP蛋白の遺伝子欠損マウス(ホモ接合体)から得た脊髄組織を用いて、エポン包埋切片を作製。光顕・電顕観察を行った。対照には上記ノックアウトマウスの野生型とへテロ接合体から得た組織を観察し、以下の結果を得た。(1)ホモ接合体の脊髄エポン切片上に、脱髄と空胞変性を認めた。これら病理所見は脊髄白質に主に出現した。脱髄所見は前・側・後索のいずれにも認められたが、空胞変性は後索に多く集中した。(2)ヘテロ接合体および野生型の脊髄エポン切片上には脱髄や空胞変性を認めず、その他とくに異常な形態変化は確認されなかった。(3)ホモ接合体および対照動物の脊髄前索の領域において、有髄線維の大きさと数を計測した。大きさの計測には外径を用い、最大直径と最小直径との平均値を有髄線維径とした。有髄線維数は一定面積当りの本数を求めた。この密度はホモ接合体で有意な低下を示した。有髄線維径は、ヘテロ接合体と野生型では0.5μmから11ないし12μmの範囲に分布し、とくに8μm以上の大型線維は全体の1020%を占めた。一方、ホモ接合体では8μm以上の大型有髄線維は認められなかった。以上より、PrP蛋白遺伝子欠損動物では、脊髄白質に空胞変性と脱髄を生じること、脱髄により大型有髄線維の脱落をきたすことが推定された。この結果は、PrP蛋白が脊髄の神経連絡系においてその形態や機能を維持するために重要な役割を発揮していることを示唆している。
排卵卵子の賦活化の機序に関する研究

昨年度からマウス卵の活性化にカルシウムチャネルが関与するかを検討してきた。L型カルシウムチャネルアゴニストやN型カルシウムチャネルブロッカーは、卵活性化の指標の一つである表層顆粒(CG)の放出に直接的には関与していないことが示された。今回はさらにP/Q型カルシウムブロッカー添加培養液でマウス体外受精を行ったが、受精率はコントロールと同程度で、多精子受精卵は存在しなかった。また、雌雄前核卵はすべてCGが放出していた。以上のことから、P/Q型カルシウムブロッカーもCG放出に関与していないことが示された。また、ヒト卵細胞質内精子注入法(ICSI)施行後の未受精卵の核の状態をヘキスト染色で確認した。ほとんどの卵で卵細胞質内に精子は存在していた。しかし、精子が膨化しないままの状態で存在したり、膨化はしているがその状態で停止している卵が多く認められた。精子からの卵活性化物質の傷害や、卵細胞質自体の活性化の傷害などが考えられるが、まだまだ不明な点が多い。さらに、アロマターゼ遺伝子欠損マウス精子の卵活性化能も検討している。精子形成は正常とされているが、加齢と共に精子の形態異常や死滅精子が極端に増加する印象がある。それらの精巣上体精子から数少ない運動精子を用いてICSIを行った。すると、雌雄前核卵形成率はコントロールと同程度であった。アロマターゼが欠損していても、精子の卵活性化能は保たれていることが示唆された。精子と卵の結合・融合により引き起こされる卵細胞内カルシウム(Ca^<2+>)濃度の上昇は、第2減数分裂中期で静止状態にある卵の分裂の再開と表層顆粒(CG)の開口分泌を誘発する。そのCGは透明帯の性質を化学的に変化させ(透明帯反応)、その後の精子の透明帯侵入を阻止する。最初の精子が卵に接触する前にこの反応を惹起させることで避妊治療への応用が可能であると考えた。そこで、in vitroで透明帯反応を惹起(CG放出)させるために以下の実験を行った。L型Ca^<2+>チャネルアゴニストであるBay K 8644、PKC activatorであるTPA、OAGをマウス未受精卵と添加培養し、CGの分布や消失の有無を共焦点レーザー顕微鏡と蛍光顕微鏡で観察した。また、N型Ca^<2+>チャネルブロッカーであるω-conotoxins GVIAを添加した培養液でマウスの体外受精を行い、多精子受精の有無やCGの分布を検討した。Bay K 8644ではCGの放出は起こらなかった。2種類のPKCactivatorでは、OAGでCGの放出が認められたが、TPAでは起こらなかった。また、ω-conotoxinsGVIAでの体外受精では、多精子受精は増加せず、CGもコントロール卵と同様な分布であった。今回の検討より、L型Ca^<2+>チャネルやN型Ca^<2+>チャネルはCG放出に直接的には関与していないようである。PKCはCG放出との関与を示唆する多くの文献が存在する。TPAでCG放出が起こらなかった原因をTPAの濃度、細胞内Ca^<2+>濃度や上昇パターンから検討することが必要と思われた。
癌および2型糖尿病の病態とスフィンゴ糖脂質マイクロドメイン

2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の病態において、脂肪組織より分泌されるTNFαによってSAT-I遺伝子の発現が誘導されることを脂肪細胞とモデル動物において明らかにし、TNFα刺激により脂肪細胞で増加したGM3は2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の原因物質であることを世界に先駆けて示した。GM3がインスリン抵抗性の原因物質である理由として、1)TNF刺激脂肪細胞およびインスリン抵抗性モデル動物(ob/obマウス,db/dbマウス,Zuckerラット)では、SAT-I遺伝子の発現上昇に伴うGM3の発現増加が認められる。2)インスリン抵抗性3T3-L1脂肪細胞ではIRはマイクロドメインに存在せず、IRのインターナリゼーションが抑制されインスリンの代謝性シグナルが選択的に抑制される。3)TNF刺激脂肪細胞におけるGM3の増加を、D-PDMPによって阻止すると、インスリン刺激によるIRのインターナリゼーションとマイクロドメインへの集積が回復し、IR-IRS-1シグナルが正常化した。我々は、「マイクロドメイン・シンドローム」という症候群の存在を提唱し、様々な病態におけるマイクロドメイン病の探索・発掘に傾注している。今後、インスリン抵抗性病態におけるマイクロドメインの機能の変化を、プロテオームおよびメタボローム解析、さらには一分子イメージングや構造生物学的手法によって明らかにし、ガンダリオシドGM3の病態生理学的意義の根本的解明を目指したい。ラクトシルセラミドは,発生,分化,癌化などにおいて特徴的な発現を示すスフィンゴ糖脂質(GSLs)の多様性を規定する生合成分岐点に位置する。我々は,ラクトシルセラミド分岐の生物学的意義の解明の一環として,C57BL6マウスの自然発症肺癌由来の3LLルイス肺癌細胞から樹立した,ラクトシルセラミドを高発現し酸性GSLsを欠損しているJ5株にSAT-I遺伝子を導入したGM3再構成細胞(J5/SAT-I)の機能的変化を検討している(1,2)。MockとJ5/SAT-I間の通常の培養条件下での増殖能に差は認められないが,J5/SAT-Iでは軟寒天上でのコロニー形成能(足場非依存性増殖)有意に上昇し,血清飢餓状態におけるアポトーシスの誘導にも明らかな抵抗性を獲得していた(1)。さらに,J5/SAT-Iでは多剤耐性タンパク(MDR-1)の発現亢進は認められないにもかかわらず,エトポシドやアドリアマイシンなどの抗癌剤に耐性を獲得しており,抗アポトーシス分子のBcl-2蛋白の特異的な上昇(Mockの約3.5倍)が認められた(2)。従って,Bcl-2蛋白の発現制御機構に関わるGM3の役割を明らかにすることによって,癌の新たな抗癌耐性メカニズムの解明に寄与できるものと期待している。また,GM3のシアル酸が硫酸基によって置換したラクトシルサルファチド(SM3)の機能を検討した。その結果,糖脂質特異的硫酸転移酵素CSTをJ5株に導入したSM3再構成細胞では,β1インテグリン遺伝子の発現が減少し,in vitroおよびin vivoの造腫瘍能が激減することを見い出した(3)。現在,これらの糖脂質再構成肺癌細胞におけるマイクロドメインの構造と機能の変化との関連を詳細に解析中である。
乱流遷移と大規模組織構造に着目した翼から生じる離散周波数騒音の発生機構解明と制御

本研究は,一様流中に置かれた実用翼型翼から生じる離散周波数騒音の発生機構を解明し,その騒音制御法に関する知見を得ることを目的とし,翼周りに発生し得る規則的変動流れとして,(a)翼面境界層の乱流遷移流れ,(b)境界層の局所的はく離に起因する乱流組織流れ,(c)後方領域に形成される乱流後流中の大規模組織構造の三つの組織性変動流れに着目した実験研究を行った.主たる実験として翼近傍および後流域の流れ場の詳細を計測し,周波数領域での分析に加え,発生する騒音信号を基準信号とする位相平均法を用いて分析し,離散周数騒音の発生の原因となる組織性変動流れの特定を行った.得られた結果を要約すると以下のようになる.(1)離散周波数騒音が発生する場合,翼面には明瞭な流れのはく離はなく,はく離に起因する局所的な組織流れも生じていない.また,後流域にも離散周波数騒音の原因となる組織流れは形成されていない.(2)離散周波数騒音が発生する場合,いずれも翼圧力面の後縁近傍において境界層が乱流遷移し,後縁近傍の境界層内には発生騒音と強い相関をもつ周期性速度変動が生じている.(3)位相平均法によって得られた翼面境界層内の非定常速度場より,圧力面側後縁近傍での乱流遷移に起因する組織性変動流れの詳細を解明し,組織渦列の後縁近傍の挙動を明らかにした.これらの組織渦の形態,内部構造等は翼型,迎え角,流速等によらず,共通の特性を有している.本研究は,一様流中に置かれた実用翼型翼から生じる離散周波数騒音の発生機構を解明し,その騒音制御法に関する知見を得ることを目的とし,翼周りに発生し得る規則的変動流れとして,(a)翼面境界層の乱流遷移流れ,(b)境界層の局所的はく離に起因する乱流組織流れ,(c)後方領域に形成される乱流後流中の大規模組織構造の三つの組織性変動流れに着目した実験研究を行った.主たる実験として翼近傍および後流域の流れ場の詳細を計測し,周波数領域での分析に加え,発生する騒音信号を基準信号とする位相平均法を用いて分析し,離散周数騒音の発生の原因となる組織性変動流れの特定を行った.得られた結果を要約すると以下のようになる.(1)離散周波数騒音が発生する場合,翼面には明瞭な流れのはく離はなく,はく離に起因する局所的な組織流れも生じていない.また,後流域にも離散周波数騒音の原因となる組織流れは形成されていない.(2)離散周波数騒音が発生する場合,いずれも翼圧力面の後縁近傍において境界層が乱流遷移し,後縁近傍の境界層内には発生騒音と強い相関をもつ周期性速度変動が生じている.(3)位相平均法によって得られた翼面境界層内の非定常速度場より,圧力面側後縁近傍での乱流遷移に起因する組織性変動流れの詳細を解明し,組織渦列の後縁近傍の挙動を明らかにした.これらの組織渦の形態,内部構造等は翼型,迎え角,流速等によらず,共通の特性を有している.本研究は,一様流中の翼から発生する離散周波数騒音の発生機構の解明を目的として,(a)翼面境界層の乱流遷移流れ,(b)境界層の局所的はく離に起因する組織性流れ,(c)翼後方領域に形成される乱流後流中の大規模組織構造等の組織性変動流れという三つの組織性変動流れに着目し,その発生機構を解明するとともに,合理的な制御法を提案することを目的としている.本研究の研究内容と得られた主な成果は,以下のとおりである.1.空力騒音の音源分布探査法の開発とその精度検証翼面上に形成される音源の強さ,位置とその分布形状を高精度に計測するために,小型圧力センサーを直接,流れ中に挿入して流れ場全体の音場を計測し,近距離音響ホログラフィ法を適用して翼面上に音場を再構成する手法の開発を行い,その精度検証を行った.そして,超小型スピーカーを模擬音源とした音源探査試験によって,流れの有無にかかわらず,ほぼ11.5mmの精度で音源位置を特定できることを確認した.2.流体騒音の音響特性評価供試翼として翼弦長200mm,翼スパン150mmのNACA0010,NACA23012,NACA65(0)10を用いて,翼から生じる離散周波数騒音の音響特性評価を行った.実験は,吹き下し風洞出口に音響透過性端板を有する測定部に供試翼を配置して行い,実験パラメータは(1)翼型(上記3種類),(2)流速(525m/s),(2)迎え各(-10°10°)とした.そして,発生するする離散周波数騒音を精密騒音計,FFTを用いて分析し,各供試翼の騒音発生条件と騒音の周波数,レベルの関係を明らかにした.本研究は,一様流中の翼から発生する離散周波数騒音の発生機構の解明を目的として,(a)翼面境界層の乱流遷移流れ,(b)境界層の局所的はく離に起因する組織性流れ,(c)翼後方領域に形成される乱流後流中の大規模組織構造等の組織性変動流れという三つの組織性変動流れに着目し,その発生機構を解明するとともに,合理的な制御法を提案することを目的としている.本研究の研究内容と得られた主な成果は,以下のとおりである.1.空力騒音の音源分布探査法の開発と,その精度検証

翼面上に形成される音源の強さ,位置とその分布形状を高精度に計測するために,小型圧力センサーを直接,流れ中に挿入して流れ場全体の音場を計測し,近距離音響ホログラフィ法を適用して翼面上に音場を再構成する手法の開発を行い,その精度検証を行った.2.流体騒音の音響特性評価供試翼として翼弦長200mm,翼スパン150mmのNACA0010,NACA23012,NACA65(0) 10を用いて,翼から生じる離散周波数騒音の音響特性評価を行った.実験パラメータは(1)翼型(上記3種類),(2)流速(525m/s),(2)迎え各(-10°10°)とし,発生するする離散周波数騒音を精密騒音計,FFTを用いて分析することによって,各供試翼の騒音発生条件と騒音の周波数,レベルの関係を明らかにした.3.翼面近傍の組織性流れの検討供試翼の翼面近傍における速度変動をFFT分析し,離散周波数騒音が発生している場合と騒音が発生しない場合との相違を検討した.その結果,翼型によらず離散周波数騒音が発生する場合には,翼背面および翼腹面の境界層の遷移点近傍において離散周波数騒音と同じ周波数の変動流れが生じていること,その変動と騒音は高いコヒーレンシーを示すことを確認した.4.翼面近傍の組織性流れの定量的評価翼面近傍の変動流れに,離散周波数騒音信号を基準信号とした位相平均処理を施すことによって,騒音と完全に同期した変動流れ成分のみを抽出し,計算機援用可視化法を用いて分析した.その結果,翼面境界層の乱流遷移に起因して境界層内に生じる周期的な渦流れが翼後縁近傍で生じる場合にのみ離散周波数騒音が発生することを確認した.
消滅の危機に瀕した琉球諸語のモダリティ記述に関する基礎的研究

本研究は、那覇市首里方言や本部町山里方言等の4つの沖縄地方の方言を対象に、「会話文」にみられる「モダリティ」について総合的な記述研究を行う。従来の研究のように、場面から切り離された文脈のない文の意味を記述する方法では、様々なタイプの文が記述できない。例えば、「さあ、食べろ」は基本的には「命令」を表す命令形だが、「食べていい?」の後では「許可」を表したり、相手にとって食べるという動作が不可能な状況(身動きできない等)では「挑発」を表したり等、場面によってその意味は多様に変化する。このような場面にしばられた文全体の意味を「モダリティ」と呼ぶ。文のモダリティを細かく分析し文の多様性を深く知る。本研究では、沖縄県首里方言の包括的なモダリティ研究の分析結果に基づき、他の琉球諸語にも応用可能なモダリティ調査票を作成するための基礎的な研究を実施することを目的として、平成30年度は下記の内容で研究を行った。1.【具体的な内容】沖縄語に属する「宜野湾市宜野湾方言」、国頭語に属する「本部町山里方言」および「今帰仁村謝名方言」の実地調査を行い、積極的に用例の収集に努めた。名詞述語・形容詞述語・動詞述語文のモダリティ体系を明らかにするために、それぞれの文の用例を調査票を用いて網羅的に収集した。また、「表出法」「前提・注目・思い出させる・気づかせる文」「終助辞」に関しても用例を集めながら、分析を行った。用例の収集後、データを整理し、データベース化した。2.【研究成果】次のaとbの2点が明らかになった。a.「表出法」に関して、九州方言の「赤か」ような明らかな形は見られないと結論付けた。近い形として「アカサヨー(赤いね!)」という形の他に、「アカサヌ(赤い!)」という〈驚き〉を含む形、「アカセーサー/アカサッサー」等の形が場面に応じて微妙なニュアンスを変えて用いられていた。また、「(文に対する聞き手の)既知・未知」および「前置き・働きかけ」という2つの観点から「前提・注目・思い出させる」の他に「気づかせる」という文を追加し、「前提=既知・前置き」「注目=未知・前置き」「思い出させる=既知(ただし忘却)・働きかけ」「気づかせる=未知(気づいていない)・働きかけ」のように分類した。3.【意義・重要性】沖縄・国頭両語では、表出法の分析でみるように、ムード形式のあわられ方が体系的ではなく、歴史的な変化によって複雑な様相を見せる。また「確認要求」という用語を用いず、叙述文の一種として、「既知・未知」「前置き・働きかけ」という観点から分析する方法は従来の日本語研究に大きく貢献する。平成30年度の研究達成計画は下記の通りであった。1.宜野湾・山里・謝名の3地点の面接調査を実施し、用例を収集する。2.名詞・動詞・形容詞述語文を網羅的に調査する。3.表出法、前提・思い出させる・注目の文、終助辞について調査する。4.データをデータベース化する。1, 2, 3, 4の全てを達成することができた。(1)用例の収集は、面接調査だけでなく、研究論文や刊行書籍等、既存の資料からも多数得ることができた。(2)これまでの研究では動詞述語文に焦点をあてて実施してきたため、名詞および形容詞述語文の用例を優先して収集した。(3)その結果、形容詞に関わる表出法に関して、定まった語形がなく、いくつかの語形が場面に依存して使い分けられていたことが分かった。さらに、「既知・未知」および「前置き・働きかけ」という観点から前提・思い出させる・注目の他に「気づかせる」文を設定する必要性があることが分かった。(4)それぞれのデータを調査地点・話者・調査項目が分かるようにデータベース化し、問題点や今後調査すべき点を整理し、来年度の調査に繋げられるようにした。さらに、上に挙げた計画以外に、研究成果を研究会で発表することができた。従来「確認要求」と呼ばれてきた文を「前提・注目・思い出させる・気づかせる」という4つの文に分類し、その分類方法や分析方法について、沖縄言語研究センター総会にて研究発表を行った。「確認要求文」を「叙述(物語)文」に位置づけ、新たな分類方法を提示した点が日本語研究にも寄与できるとして評価された。また、文法研究のかたわら、琉球諸語研究の意義の追求のため社会言語学的な研究も行っており、「ネオ沖縄語」について国際学会で発表を行うことができた。このように、1, 2, 3, 4の全てを達成できただけでなく、計画以上の成果が得られたため、当初の計画以上に進展していると判断した。本研究の今後の課題と推進方策については次の通りである。1.全体として謝名方言の用例が少ないため、当該方言の用例の収集を集中的に行う。2.新たに設定した「気づかせる」文について補完的な調査を行う。3.全てのデータを取りまとめ、各方言の特徴や各文法事項を分析、論文にまとめる。4.まとめたものを学会や研究会で発表する。(1)謝名方言話者との調整が不十分だったため、再度調整を行い、積極的に用例を収集する。

その際、後述するように、名詞および形容詞述語文のモダリティ分析が遅れているため、名詞および形容詞述語文を主に用例を収集する。収集したデータは文字化し、学術雑誌にデータ提供という形で投稿する予定である。(2)研究当初は未設定であった〈未知(=気づいていない)・働きかけ〉を表す「気づかせる」文については、用例が少ないため、補完的な調査を行い、用例を収集する。(3)2019年度は、データの分析と論文執筆に尽力する。現在、本研究において名詞述語文に関する分析が貧弱なため、分析を進める。名詞および形容詞述語文のモダリティに関する研究は、管見の限り皆無なため、日本語の文法研究にも大きく寄与できる。さらに、文の主な3つのタイプ(叙述文・命令文・質問文)のうち、叙述文と質問文については、「前提・注目・思い出させる・気づかせる文」や「終助辞」と密接な関係があることが明らかになってきたため、叙述文と質問文の関係についても今後さらなる調査・分析を実施する。(4)論文執筆の妨げにならない程度に研究発表等も行いつつ、研究成果を学術誌に投稿する。本研究は、那覇市首里方言や本部町山里方言等の4つの沖縄地方の方言を対象に、「会話文」にみられる「モダリティ」について総合的な記述研究を行う。従来の研究のように、場面から切り離された文脈のない文の意味を記述する方法では、様々なタイプの文が記述できない。例えば、「さあ、食べろ」は基本的には「命令」を表す命令形だが、「食べていい?」の後では「許可」を表したり、相手にとって食べるという動作が不可能な状況(身動きできない等)では「挑発」を表したり等、場面によってその意味は多様に変化する。このような場面にしばられた文全体の意味を「モダリティ」と呼ぶ。文のモダリティを細かく分析し文の多様性を深く知る。本研究では、沖縄県首里方言の包括的なモダリティ研究の分析結果に基づき、他の琉球諸語にも応用可能なモダリティ調査票を作成するための基礎的な研究を実施することを目的として、平成30年度は下記の内容で研究を行った。1.【具体的な内容】沖縄語に属する「宜野湾市宜野湾方言」、国頭語に属する「本部町山里方言」および「今帰仁村謝名方言」の実地調査を行い、積極的に用例の収集に努めた。名詞述語・形容詞述語・動詞述語文のモダリティ体系を明らかにするために、それぞれの文の用例を調査票を用いて網羅的に収集した。また、「表出法」「前提・注目・思い出させる・気づかせる文」「終助辞」に関しても用例を集めながら、分析を行った。用例の収集後、データを整理し、データベース化した。2.【研究成果】次のaとbの2点が明らかになった。a.「表出法」に関して、九州方言の「赤か」ような明らかな形は見られないと結論付けた。近い形として「アカサヨー(赤いね!)」という形の他に、「アカサヌ(赤い!)」という〈驚き〉を含む形、「アカセーサー/アカサッサー」等の形が場面に応じて微妙なニュアンスを変えて用いられていた。また、「(文に対する聞き手の)既知・未知」および「前置き・働きかけ」という2つの観点から「前提・注目・思い出させる」の他に「気づかせる」という文を追加し、「前提=既知・前置き」「注目=未知・前置き」「思い出させる=既知(ただし忘却)・働きかけ」「気づかせる=未知(気づいていない)・働きかけ」のように分類した。3.【意義・重要性】沖縄・国頭両語では、表出法の分析でみるように、ムード形式のあわられ方が体系的ではなく、歴史的な変化によって複雑な様相を見せる。また「確認要求」という用語を用いず、叙述文の一種として、「既知・未知」「前置き・働きかけ」という観点から分析する方法は従来の日本語研究に大きく貢献する。
小脳核ニューロンポピュレーションによりコードされる眼球運動調節信号

霊長類室頂核は、正確な大きさのサッケード眼球運動の発現に必須であることが知られている。「室頂核バースト活動は、網様体を介して運動ニューロンのバーストを変化させる。」との仮説が提唱されている。仮説によれば、不活性化後の最終水平網膜誤差は、ニューロンが正常状態で示すであろうバーストの大きさを忠実に反映するはずである。その検証のため、生じる誤差が大きい注入側(あるいは記録側)へのサッケードを選び、解析対象とした。実験にはアカゲザルを用いた。視覚性サッケードに関連したバースト活動を示す室頂核ニューロンを記録し、これらが記録される部位にムシモールを注入した。正常動物において、室頂核ニューロンのバースト内のスパイク数を初期水平網膜誤差に対してプロットすると、両者間に正の相関があった。また、バースト内のスパイク数は初期垂直網膜誤差にも依存した。即ち、スパイク数と初期垂直網膜誤差の間に正の相関があった。以上の結果、室頂核ニューロンのバースト活動は水平および垂直方向の初期網膜誤差に依存することが明らかになった。仮説によれば、不活性化後の最終水平網膜誤差にも同様の初期網膜誤差依存性があるはずである。そこで、解析したニューロンの記録部位ヘムシモールを注入し、注入側へのサッケードの最終水平網膜誤差(オーバーシュート)と初期網膜誤差との相関を調べた。最終水平網膜誤差は、初期水平網膜誤差と正の相関を示した。また、最終水平網膜誤差と初期垂直網膜誤差の間にも正の相関が認められた。以上より、正常室頂核ニューロンのバーストの強さと不活性化後の最終水平網膜誤差は、よく似た初期網膜誤差依存性を示すことが明らかになった。これは、上記の仮説を支持する。本年度は、室頂核をムシモールで不活性化しその結果生じる眼球運動障害の詳細を調べた。1993年以来、室頂核の不活性化により注入側へ向かう視覚性サッケードがオーバーシュートを示すことが知られ、これはサッケードゲインの増大と解釈されてきた(Robinson et al.1993)。しかし、1998年にオーバーシュートがサッケードの大きさや初期眼球位置によらず一定であるとの報告がなされ、室頂核はバーストジェネレータの活動を修飾するのではなく、サッケードの目標位置の特定に関与するとの仮説が提唱された(Goffart and Pelisson 1998,Goffartand Sparks 1998)。本年はどちらの仮説を支持する結果が得られるかに焦点を絞って実験を行った。実験には、アカゲザルを用いた。覚醒状態でスクリーンのいろいろな位置に標的を提示し視覚性サッケードを行わせた。数回の実験でサッケードに関連したバースト活動を示す室頂核ニューロンを記録し、これらが記録される部位にムシモールを注入した。これまでの報告と同様に、注入側へのHypermetric saccade,反対側へのHypometric saccadcが観察された。Fixationoffsetは観察されなかった。サッケードの水平振幅を初期水平網膜誤差に対してプロットすると、両者の間に明らかな直線関係が認められた。注入側へのサッケードでは、傾き1.7、y切片4度の回帰直線が得られ、Hypermetriaはサッケードゲインの増大とみなされた。また、様々な水平眼球位置からある決まった位置へのサッケードを多数集めたところ、オーバーシュートは一定ではなく、網膜誤差が大きいほどオーバーシュートも大きいことが確認された。本研究の結果は、室頂核がバーストジエネレータの活動を修飾するという仮説に矛盾しない。前年度の研究により、霊長類室頂核の不活性化後のサッケードの障害は、ゲインの変化であることがわかった。本年度は、サッケード異常の神経機構を調べた。

上記の結果に基づき、「1)室頂核バースト活動は、網様体を介して運動ニューロンのバーストを変化させる。2)不活性化後のサッケードの誤差は、室頂核のバースト活動の欠落が原因である。」との作業仮説を立てた。仮説によれば、不活性化後の最終水平網膜誤差は、ニューロンが正常状態で示すであろうバーストの大きさを忠実に反映するはずである。その検証のため、生じる誤差が大きい注入側(あるいは記録側)へのサッケ-ドを選び、解析対象とした。実験にはアカゲザルを用いた。視覚性サッケードに関連したバースト活動を示す室頂核ニューロンを記録し、これらが記録される部位にムシモールを注入した。正常動物において、室頂核ニューロンのバースト内のスパイク数を初期水平網膜誤差に対してプロットすると、両者間に正の相関があった。また、バースト内のスパイク数は初期垂直網膜誤差にも依存した。即ち、スパイク数と初期垂直網膜誤差の間に正の相関があった。以上の結果、室頂核ニューロンのバースト活動は水平および垂直方向の初期網膜誤差に依存することが明らかになった。仮説によれば、不活性化後の最終水平網膜誤差にも同様の初期網膜誤差依存性があるはずである。そこで、解析したニューロンの記録部位ヘムシモールを注入し、注入側へのサッケードの最終水平網膜誤差(オーバーシュート)と初期網膜誤差との相関を調べた。最終水平網膜誤差は、初期水平網膜誤差と正の相関を示した。また、最終水平網膜誤差と初期垂直網膜誤差の間にも正の相関が認められた。以上より、正常室頂核ニューロンのバーストの強さと不活性化後の最終水平網膜誤差は、よく似た初期網膜誤差依存性を示すことが明らかになった。これは、上記の仮説を支持する。
アナログ信号の機械学習のためのアナログ・デジタル混在再構成システム

工場、農場、都市などのさまざまな地域で活用する無線センサノード向け機械学習ハードウエアの開発を目標とした。ただし、従来のGPUやFPGAベースのニューラルネットワークアーキテクチャとは異なり、大規模な計算を犠牲する一方で、アナログ信号を直接扱うことで、小型でかつ低消費電力のアーキテクチャを提案する。ここでは、DACベースの乗算器を導入したパーセプトロン回路を提案している。今年度は、以下の3つの検証を行った。(1) DACベースのパーセプトロン回路の開発:パーセプトロンは、ニューラルネットワークシステムで使用される不可欠な機能である。この典型的なモデルは、入力f1(t),...,fn(t)に対して、それぞれに重みw1,...wnが乗算し、それらの合計を出力する。本研究では、この乗算のためのハードウエアとして、DACベースの乗算器を導入する。提案回路の最も重要な利点は、アナログ信号を入力として直接扱うため、小型のハードウエアで高速に動作する。一方で、アナログ入力はデジタルコードのみで増幅するため、精度はプロセスによる変動の影響を受けない。(2)活性化関数の実現および多層ニューラルネットワークへの応用:ReLUは効率的な活性化関数としてよく知られており、それはf(x)=max(0, x)として定義される。我々は、多段ソースフォロワ回路によりReLU関数を実現し、また3層ニューラルネットネットワークへの適用を行い、シミュレーションによりその有効性を示した。(4)機械学習ソフトウェアTensorFlowとの比較:簡単な周期入力に対して、デファクトのTensorFlowによるソフトウェア・シミュレーションと提案回路のSPICEシミュレーションの結果を比較し、提案するパーセプトロン回路が機械学習ハードウエアとして正常に動作することを確認した。研究計画では、1年目では、多層型ニューラルネットワークの検証として、提案パーセプトロン回路とシグモイド関数を実現する回路を組み合わせ、多層ニューラルネットワーク回路を設計としていた。研究実績で記述したとおり、(1)ソースフォロワー回路により活性化関数(ReLU)を実現したこと、(2) 3層ニューラルネットワークを構成し、TensorFlowによるソフトウェア・シミュレーションの結果を回路シミュレーションでも再現できたことにより、提案パーセプトロン回路が多層ニューラルネットワークへも適用可能であることを示すことができた。本研究の成果は、また、2年目の計画では、位相シフトを用いた信号学習の検証を予定しているが、そのためには、生体信号の特徴解析を行う必要がある。そのために、すでに心拍信号、筋電位信号に対してヒルベルト変換を行い、特徴抽出するアルゴリズムをMATLAB上で開発し、機械学習を行う準備が完了している。また、提案回路をチップ化し、実測による評価を行う準備も進めている。2年目では、提案回路を拡張して、入力信号の位相をずらした複数信号に対して学習する回路構造を提案し、その性能を検証する。具体的には、心拍信号の特徴抽出のために用いられるヒルベルト変換に着目する。提案パーセプトロン回路を用いて多層ニューラルネットワーク回路を構成し、入力信号sinθの位相を90°シフトするヒルベルト変換回路を実現する。さらに、MATLAB上で実現したヒルベルト変換と回路シミュレーション結果の比較を行い、心拍等の生体信号の特徴抽出への適用可能性を検証する。さらに、ニューラルネットワークの多層化を進め、特徴抽出と機械学習の実現を試みる。ここでは、TensorFlowによるシミュレーション結果を回路シミュレーションで再現できるかで検証を行う。さらに、パーセプトロン回路およびReLU活性化関数を0.5um/5V製造プロセスによりチップ化し、回路シミュレーションと実測結果の比較を行う。比較結果は、ニューラルネットワーク多層化のための回路接続方法の提案へフィードバックする。

研究実績で記述したとおり、(1)ソースフォロワー回路により活性化関数(ReLU)を実現したこと、(2) 3層ニューラルネットワークを構成し、TensorFlowによるソフトウェア・シミュレーションの結果を回路シミュレーションでも再現できたことにより、提案パーセプトロン回路が多層ニューラルネットワークへも適用可能であることを示すことができた。本研究の成果は、また、2年目の計画では、位相シフトを用いた信号学習の検証を予定しているが、そのためには、生体信号の特徴解析を行う必要がある。そのために、すでに心拍信号、筋電位信号に対してヒルベルト変換を行い、特徴抽出するアルゴリズムをMATLAB上で開発し、機械学習を行う準備が完了している。また、提案回路をチップ化し、実測による評価を行う準備も進めている。2年目では、提案回路を拡張して、入力信号の位相をずらした複数信号に対して学習する回路構造を提案し、その性能を検証する。具体的には、心拍信号の特徴抽出のために用いられるヒルベルト変換に着目する。提案パーセプトロン回路を用いて多層ニューラルネットワーク回路を構成し、入力信号sinθの位相を90°シフトするヒルベルト変換回路を実現する。さらに、MATLAB上で実現したヒルベルト変換と回路シミュレーション結果の比較を行い、心拍等の生体信号の特徴抽出への適用可能性を検証する。さらに、ニューラルネットワークの多層化を進め、特徴抽出と機械学習の実現を試みる。ここでは、TensorFlowによるシミュレーション結果を回路シミュレーションで再現できるかで検証を行う。さらに、パーセプトロン回路およびReLU活性化関数を0.5um/5V製造プロセスによりチップ化し、回路シミュレーションと実測結果の比較を行う。比較結果は、ニューラルネットワーク多層化のための回路接続方法の提案へフィードバックする。
神経回路形成過程におけるアクチン細胞骨格のリモデリング機構の解明

神経突起伸展やシナプス形成において成長円錐でのアクチン細胞骨格の再構築が重要な役割を果たしていると推定されるが、その制御機構は不明である。私達は、神経系に高発現するプロテインキナーゼ、LIMキナーゼ(LIMK)を同定し、これがRac,Rho→LIMK→コフィリンというシグナル経路を経て、アクチン骨格の再構築を制御していることを明らかにした。本研究では、神経突起の伸展・退縮過程におけるLIMKシグナル経路の役割を解明することを目的として、以下の成果を得た。1.神経芽細胞腫N1E-115細胞における血清、LPAや活性型Rhoによる神経突起の退縮過程において、LIMKの活性化とコフィリンのリン酸化が誘導され、突起の退縮に関与していることを明らかにした。また、小脳顆粒細胞において活性型ROCKによる軸索形成の減少がLIMキナーゼのドミナントネガティブ体の発現により阻害されることを明らかにし、LIMKがRhoの下流因子として神経突起の退縮経路に関与していることを示した(京大、尾藤らとの共同研究)。2.セマフォリンによる脊髄後根神経節細胞の神経突起退縮過程において、LIMKによるコフイリンのリン酸化経路が重要な役割を果たしていることを明らかにした(臨床研、藍沢らとの共同研究)。3.ショウジョウバエのLIMK遺伝子を同定し、ヒトLIMKと同様に、コフィリンをリン酸化し、アクチン骨格の再構築を誘導することを明らかにした。4.トリ脊髄後根神経節神経細胞にGFP-LIMKおよびGFP-アクチンをウイルスベクターを用いて導入し、LIMKが成長円錐の運動性に関与していることを示した。