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Fe-Pt系貴金属磁石の磁気特性と微細組織との関係の解明

前年度までにFe-39.5Pt2元合金における高保磁力発現のメカニズムについて、高い結晶磁気異方性を持つL1_0型規則相のFePt規則相の規則化に伴う微細組織形成の観点から明らかにした。本年度はFe-39.5pt-0.75Nb3元合金においてさらに保磁力が向上するメカニズムについて検討を行った。3元合金でも溶体化処理から焼入れた状態で、数nmの大きさの規則ドメインが一面に現れ全体が既に規則化していた。しかし規則ドメインのサイズは2元合金の場合と比べ、若干小さい状態にも見えた。このときの保磁力は2元合金の場合の200kAm^<・1>よりかなり低い60kam^<・1>であった。3元合金では873Kで72ksの時効後、保磁力は300kAm^<・1>の値になり2元合金を上回る性能を得た。このときの微細組織はTEM観察の結果、基本的には2元合金と同じで数十nmの規則ドメインが形成されtweed contrastを生じていた。さらに詳しく調べるとサブミクロンの大きさの球状粒子が点在していた。EDX分析の結果主にNbの晶出粒子であり、さらにSiO_2のアモルファス相もNb粒子に隣接して存在する場合が見られた。またEDX分析ではNb粒子近傍のFePtマトリックス部からNbは検出されず、NbはFePtマトリックスにはほとんど固溶していないことが明らかになった。Nbの融点は非常に高く、合金の熔解中にNbは坩堝のアルミナやシリカと反応して球状粒子を形成するものと思われる。3元合金が2元合金と比較して保磁力が若干向上するのは、この球状粒子が磁壁のピンニングに寄与している可能性が考えられる。また溶体化処理後においては2元合金よりも3元合金の方が磁気特性は劣っていたが、Feの0.75%がNbに置換されているので、見かけ上のFeとPtの組成が変わったためではないかと考えられる。本研究によってFePt系磁石の保磁力を支配しているのは本質的にはFePt規則相のドメインサイズであることが明らかになった。そこで来年度以降、実用上問題となる鋳造条件や熱処理条件と微細組織との関係についてさらに詳しく検討を行っていく予定である。
概念の理解と知識の定着をはかる知的CAIに関する研究

マイクロワールドに代表される発見的学習環境と、知的教授システムに代表される問題解決中心の学習環境を統合した、Bimodus CAIと呼ぶ新しい教育環境を提案し、特に、発見学習の支援方法を中心に研究した。Bimodus CAIにおける発見学習環境は、現実世界のモデルを計算機上に実現したダイレクト・マニピュレーション環境である。学習者はモデルを操作し、反応を観察しながら、モデルに埋め込まれた概念を獲得する。この過程で学習者は実験環境から情報を集め、整理し、自分の持っている背景知識を用いて仮説を立て、実験結果を解釈し、加工しながら、試行錯誤を繰り返す。学習者が新しい概念を発見するには、それを導くための前提知識を持っていることが必要であるが、この条件のもので、学習者に対する支援は、次の二つの目的を満たすシステムの振舞いであると考える。1)学習者の行う思考の領域を、背景知識全体から関連のある知識領域へ、さらに目標概念の発見に必要な前提知識領域へと、次第に縮小する。2)前提知識の領域において、正しい知識を導出できるような実験環境を提示する。学習者支援には学習者モデルが必要で、これは、システムに学習者と同じように実験環境から新しい概念を発見する機能をもたせ、学習者のふるまいをモニタして構築する。この機構は、内部実験装置、機械学習プログラム、背景知識から構成される。機械学習プログラムは、背景知識と内部実験装置から得られる情報を基に目標概念を獲得する。内部実験装置は学習者が行うのと同じ操作が可能で、学習者が収集するのと同じ情報が機械学習プログラムに与えられる。内部実験装置と学習者が操作する実験装置は表裏一体の関係にあり、学習者の操作をモニターしたり、システムが実験装置を操作してその結果を学習者に示したりする。
免疫代謝と腸内細菌のクロストークに関連するPD-1抗体がん免疫治療制御因子の解析

PD-1抗体治療において治療効果を予測するバイオマーカーを確立すること、PD-1抗体に対する不応答性の機序を解明することが喫緊の課題である。我々が少数例のヒト肺がん末梢血検体を用いて予備検討を行ったところ、PD-1抗体の治療効果と、T細胞のエネルギー代謝状況および血中腸内細菌関連代謝産物に関連性が示唆された。本研究では、症例数を増やしてT細胞のエネルギー代謝と代謝産物に注目したPD-1抗体の治療効果予測バイオマーカーの確立を目指す。また、腸内細菌関連代謝産物や腸内細菌の状態がT細胞へ与える影響を調べることで、T細胞の免疫代謝と腸内細菌のクロストークのメカニズムを明らかにする。
材料-上皮組織間の組織学的評価を行うための簡便なin vitro試験法の確立

天然歯と違い、デンタルインプラントと周囲上皮組織の接着は一般的にないと考えられている。材料と軟組織の接着性評価は、動物実験によって研究されてきたが、本研究では、3次元培養上皮モデルを用い、材料との接着結合性をシミュレーション評価した。材料としてナノアパタイト修飾材料、ジルコニア、チタンを用いた。ナノアパタイト修飾材料は上皮モデルと強く接着している像が観察され、ジルコニアにおいても上皮と弱く接着している像が観察された。上皮モデルにより接着性の評価をより簡便に、in vitro下で行うことが可能となり、軟組織親和性の高い材料の開発や処理条件の最適化のためのツールとして有用であることが示唆された。デンタルインプラントでは口腔粘膜との接着は一般的になく、現在のインプラントの原理的な欠陥として、未解決なままである。本研究では、in vitro下で材料-上皮組織間の封鎖性を評価する方法としてヒト上皮3次元培養組織モデルを利用し、シミュレーション試験を行った。材料として、ナノアパタイト(nHAp)が表面に修飾されたPET板(nHAp/PET)、未処理PET、純Ti、ジルコニアを使用した。新生児表皮角化前駆細胞をMillicell PCF膜Insert dishに播種し、高Ca濃度培地にて、3次元分化誘導を行った。その際、各プレートをPCF膜に接するように垂直に設置し、気液界面下で15日間の培養を行い、3次元上皮モデルを構築した。培養終了後、通法に従って標本を作製し、組織学的観察を行った。nHApはSEM像より40-100nmの等方性の分散粒子であり、XRDから高い結晶性を有する水酸化アパタイトであった。培養上皮モデルはnHAp/PET、PET、ジルコニアに緊密に接触していたが、特にnHAp/PETと上皮の界面では細胞の旺盛な分化(厚い角化層)が確認された。また、固定後にプレートを抜去した組織像では、界面にて組織が外力により外反し、抜去プレートのSEM像では培養上皮の付着が見られ、nHAp/PETと上皮モデルの接着が確認された。ジルコニアの抜去後組織像では、nHAp/PETと類似した組織像が得られたが、組織の引裂は観察されず、nHAp/PETと比べ弱い接着性を有することが示唆された。Tiプレート直下には多層化した薄い、培養上皮が形成されるのみであった。上皮モデルにより、接着・封鎖性の評価をより簡便に、in vitro下で行うことが可能となり、軟組織親和性の高い材料の開発や処理条件の最適化のためのスクリーニング検査として有用であることが示唆された。天然歯の場合は付着上皮による上皮封鎖が存在するが、デンタルインプラントと周囲上皮組織の結合は一般的になく、感染に対する十分な防御機構が獲得できず、インプラント周囲炎などの炎症が生じやすい状況にある。本研究ではin vitro下で材料-上皮組織間の封鎖性を簡便に調べるために、ヒト上皮3次元培養上皮モデルを用い、上皮封鎖のシミュレーション評価を行った。評価する材料として、ナノアパタイト修飾材料、PET、ジルコニア、チタン等を使用した。また、ナノアパタイト添加効果を調べるために線維芽細胞NIH-3T3を用いた評価試験も行った。ナノアパタイトはXRDから高い結晶性を有する水酸化アパタイ卜であり、SEM像から材料に40-100nmの等方性のナノアパタイトが均一に修飾されていることが確認された。NIH-3T3を用いた細胞接着能評価においては、SEM像よりナノアパタイト修飾材料での細胞の活発な伸展、及び細胞表面の微絨毛や、仮足の活発な発達が確認され、伸展した細胞突起はナノアパタイト粒子に結合していた。ヒト上皮3次元培養上皮モデルを用いた試験では、組織学的観察にて上皮モデルはナノアパタイト修飾材料、ジルコニア、PETに緊密に接触していた。特にナノアパタイト修飾材料と上皮の界面では細胞の旺盛な分化が確認された。また、固定後の抜去プレートのSEM像では培養上皮の付着が見られ、ナノアパタイト修飾材料と上皮モデルの接着が確認された。ジルコニアの抜去後組織像では、ナノアパタイトと類似した組織像が得られ、弱い接着性を有することが示唆された。Tiでは直下には多層化した薄い、培養上皮が形成されるのみであった。上皮モデルにより、接着性の評価をより簡便に、in vitro下で行うことが可能となり、軟組織親和性の高い材料の開発や処理条件の最適化のためのスクリーニング検査として有用であることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。口腔インプラント学26年度が最終年度であるため、記入しない。

上皮モデル構築後、試料-上皮間界面付近の培養組織を観察するにあたり、凍結切片の作製し接着性タンパク質等の免疫組織化学的検索を行う。組織学的観察では、まずHE染色を施し、細胞及び培養組織構造の全体像を把握する。具体的には試料-上皮間界面付近の培養組織の多層化の有無、またどの層(例:有棘層など)にて主に接着・接触しているか、また過角化や細胞異型、異型核分裂の探索等を行う。接着性を評価するためにヘミデスモゾームの構成要素であるインテグリンβ4とラミニン5を免疫組織化学的に探索し、ランゲルハンス細胞の抗原提示能(活性度)を評価するためCD80及び86を同様に探索する。上皮モデル-材料界面の培養組織をTEM観察することにより、ヘミデスモゾーム発現の探索、およびSEM観察により天然歯歯肉上皮の付着上皮に見られるDAT(Directly Attacheed to the Tooth)細胞(エナメル質との接着に深く関与)に似た形態をもつ細胞が存在の有無を確認する。炎症性評価のため、上皮細胞とランゲルハンス細胞が産生するインターロイキン1β、4及びTNF-αを培地及び培養組織から抽出しELISA法にて定量分析を行う。感作性評価は抗原刺激を受けると上皮細胞から産生されるGM-CSFおよびTNF-αとこのサイトカインより活性化されたランゲルハンス細胞が産生するIL-12(P35)、IL-12(p40)を定量評価することにより、感作性評価を行う
遺伝子改変マウスを用いたホスホリパーゼA2の生体機能の解析とその生物薬学的応用

ホスホリパーゼA_2(PLA_2)はグリセロリン脂質の2位のアシル鎖を加水分解し、脂肪酸とリゾリン脂質を産生する酵素である。本研究では、多数存在するPLA_2のアイソザイムのうち、生体機能が不明瞭であるIII, V, X型sPLA_2、iPLA_2γについて、各酵素の遺伝子改変マウスを用い解析し、各酵素が酵素特異的に、精子の受精能、神経突起の伸展、筋肉の維持、脂肪細胞分化といった生理現象のみならず、肥満・脂肪肝の発症やアレルギー反応の進行といった病態に深く関わることを明らかにした。本研究では、哺乳動物に20種類以上存在するPLA_2の分子種のうち、その生体内機能について不明な点が多いsPLA_2-III、V、X、iPLA_2-γの遺伝子改変マウスを用い、各々の酵素の生体内機能を解明することを目的としている。本年度は、sPLA_2-III、V、Xのトランスジェニック(Tg)およびノックアウト(KO)マウスを用い、以下の点を明らかにした。2.sPLA_2-V遺伝子改変マウスの解析:sPLA_2-VTgマウスは出生直後に呼吸障害により致死に至るが、Tgマウスでは肺サーファクタントの分解が亢進していることを見いだした。3.sPLA_2-X遺伝子改変マウスの解析:sPLA_2-XKO、Tgおよび野生型マウスから脊髄後根神経節(DRG)を単離し、DRGニューロンの突起伸長を比較した。その結果、KOでは突起伸長の低下、Tgでは増加が観察された。sPLA_2-Xが神経の突起伸長に関わることが示唆された。また、sPLA_2-XTgマウスでは、加齢に伴い体毛の脱落が観察された。現在、このメカニズムについて検討中である。本研究では、哺乳動物に20種類以上存在するPLA_2の分子種のうち、その生体内機能について不明な点が多い分子種のトランスジェニック(Tg)およびノックアウト(KO)マウスを用い、各々の酵素の生体内機能を解明することを目的としている。本年度は、以下の点を明らかにした。1.sPLA_2-III遺伝子改変マウスの解析:sPLA_2-III KOマウス由来の精子は、凝集性が高く運動性が著しく低下しており、体外受精した場合、野生型精子に比べ受精卵の顕著な減少が認められた。精巣上体における精子の成熟にsPLA_2-IIIが深く関わる可能性が考えられた。また、sPLA_2-III Tgマウスでは受動性皮膚アナフィラキシー(PCA)反応の増強、KOマウスでは反応の減弱が観察された。2.sPLA_2-X遺伝子改変マウスの解析:sPLA_2-X KOマウス由来の精子を体外受精に用いた場合も、sPLA_2-IH KOと同様に、受精卵の顕著な減少が認められた。しかし、精子の運動性には異常がないことから、受精反応そのものにsPLA_2-Xが関わると考えられた。3.iPLA_2-γ遺伝子改変マウスの解析:iPLA_2-γTgマウスは胎生3.5-6.5日に死亡することから、iPLA_2-γの過剰発現が胎児の発育に重篤な影響を及ぼすことが明らかとなった。一方、iPLA_2-γKOマウスは正常に生まれ、外見上出生後4週目までは野生型マウスと大きな差が見られなかったが、4週目以降から野生型マウスに比べ低身長、低体重を示し、加齢と共に背骨の湾曲が観察された。KOマウスでは筋力が顕著に低下しており、萎縮した筋線維が多数認められた。さらに、KOマウスの筋肉組織には、巨大化しクリステ構造が異常なミトコンドリアが存在しており、ATP量が減少していることも明らかとなった。iPLA_2-γはミトコンドリアの機能あるいは構造の維持に重要な役割を担っている可能性が示唆された。本研究では、哺乳動物に20種類以上存在するPLA2の分子種のうち、その生体内機能について不明な点が多い分子種のトランスジェニック(Tg)およびノックアウト(KO)マウスを用い、各々の酵素の生体内機能を解明することを目的としている。1.sPLA2-III遺伝子改変マウスの解析:昨年度の本研究で、sPLA2-III KOマウスでは精子の運動性が著しく低下していることを明らかにしたが、本年度はさらにKOマウスにおいて、精巣上体における精子の機能に関わる遺伝子群の発現低下、精子の尾の超微細形態の異常を見出した。sPLA2-IIIは精巣上体の起始部から頭部の管腔上皮細胞に強く発現しており、この部位における精子の機能的成熟に深く関与すると考えられた。

また、高脂肪食を負荷すると、sPLA2-III Tgマウスでは肥満、脂肪肝の増悪化が見られるのに対し、KOマウスでは逆に、肥満、脂肪肝が抑制されることも見出した。sPLA2-IIIは生活習慣病の進展にも深く関わることが予想される。さらに、sPLA2-III KOマウスでは即時型アレルギー反応が減弱しており、これは肥満細胞の分化成熟の異常によることも明らかにした。2.sPLA2-X遺伝子改変マウスの解析:sPLA2-X KOマウス由来の精子では、アクロソーム反応の減弱が観察された。3.iPLA2-γ遺伝子改変マウスの解析:iPLA2-γKOマウスでは脂肪量の減少が見られた。そこで、野生型およびKOマウスの胎児よりそれぞれ初代培養線維芽細胞(MEF)を調製し、in vitroで脂肪細胞に分化させたところ、KOマウス由来細胞では脂肪蓄積、脂肪細胞特異的遺伝子の発現が野生型マウス由来の細胞に比べて低下していた。iPLA2-γは脂肪細胞分化を制御していることが示唆された。
爆発反応の制御によるフロン分解技術の開発

有害廃棄物あるいは難分解物質の処理は大きな社会問題となっており,その処理処分法の確立は急務とされている。本研究では,可燃性気体及び個体爆発性物質の爆発によって得られる爆轟波を制御し,その高温・高圧を利用してこれらの廃棄物を瞬間的に加熱・加圧して分解,あるいは溶解固化して無害化,安定化を図る方法を提案,開発する。対象物質としては難分解性でオゾン層破壊物質であるフロン類及び有機ハロゲン化合物を選択し,これら物質の爆発分解処理の可能性を探ると共に,分解反応機構について検討を行った。[1]気相爆轟法の実用化検討密閉爆轟波管中における爆轟現象をより詳細に把握するために光電素子,光ファイバーによる光学機器システムを増設し,可燃性混合気組成と爆轟特性がフロン類(フロン12,四ふっ化炭素)の分解効率に及ぼす影響を定量的に求めた。一方,熱力学,流体力学に基づく化学平衡計算および生成物分析結果との比較により,反応機構に関する考察を行った。[2]固相爆発法によるハロゲンの物質変換密閉容器中でエネルギー物質の爆発反応によるフロン113の分解に関し,ガス発生剤混合物,高性能爆発を用いて,爆発特性と分解効率の関係,及び反応前後の物質収支について検討を行った。さらに,フロンの分解によって発生するハロゲンをハロゲン化金属として無害化・固定化し,再資源化する方法を開発し,無害化処理に関する良好な手法を開発した。
疾患原因遺伝子変異から探る細胞膜興奮性制御の統合的生理機構の解明

先ず、以前我々が報告したてんかん性脳症を引き起こすKCNB1(Kv2.1)新生突然変異体について、そのシナプス伝達への影響の検討に着手した。しかし、以前用いた電気穿孔法による変異体の神経への導入法は、本検討を進める上では導入効率(約30%)が十分でないことが判明し、続いてウイルスベクターを用いることも検討したが、導入効率を上げるための調整が難航したことから、現在連携研究者(浜松医大・医化学・才津教授)らにより、同変異を受精卵レベルで導入した遺伝子改変マウスの作成が進められており、それが成功すれば、次年度はそのマウスを用いて検討を進める予定である。次に、連携研究者(横浜市立大学・遺伝学・松本教授及び上記才津教授)らにより新たに同定された、脳低形成を伴う或る遺伝子変異について、その変異を導入した遺伝子改変マウスが作成され、本研究代表者が検討を行ったところ、変異体を発現した神経では、シナプス小胞内の興奮性神経伝達物質量が有意に減少していることが判明した。この成果について、現在論文投稿準備中である。その他、統合失調症や自閉症の関連遺伝子であるGad1のヘテロ欠損マウスについて、胎生期に母体ストレスを受けることにより、生後の大脳皮質前頭前野内での抑制性シナプス伝達が増強することが判明し、この成果の学会発表・論文発表を行った。現在さらに、その伝達を担う抑制性介在神経の胎生期前駆細胞の細胞膜興奮性制御機構の解明にも着手しており、成果の一部について学会発表を行った。また、別の統合失調症・自閉症関連遺伝子産物であるWNK3キナーゼの欠損マウスについて、大脳皮質前頭前野内の錐体神経細胞では内向き整流性K+電流の増加により細胞膜興奮性が低下していることが判明しており、その成果の学会発表も行った。KCNB1変異体の検討については、当初の計画よりも遅れているが、変異体導入効率を上げるための合理的な解決策を次々と提示し、問題解決に向けて着実に進んでいるといえる。その他の新規疾患原因遺伝子変異や統合失調症・自閉症関連遺伝子の機能解析については順調に進められ、学会発表・論文発表にこぎつけられていることから、全体としておおむね順調に進展しているといえる。KCNB1変異体の検討については、遺伝子改変マウスが作成され次第、先ず正常型と変異のヘテロ接合型の胎仔を用いて神経培養系を作成し、変異のシナプス伝達への影響を検討する。さらに、その影響によるてんかん様神経発火活動の機序の解明に向けて、神経細胞内Ca2+濃度変化のライブセルイメージングを行い、多数の神経細胞の同期的発火活動の発生条件について検討する。Gad1ヘテロ欠損の母体ストレスの影響については、生後の抑制性介在神経そのものの細胞膜興奮性の変化がシナプス伝達に影響を与えていると考えられるため、その検討を進める。また、その抑制性介在神経の胎生期前駆細胞の細胞膜興奮性制御機構の解明についても力を入れる。WNK3欠損マウスについては、内向き整流性K+電流を担うチャネル分子の同定と、その分子のWNK3キナーゼ活性によるリン酸化の有無について検討する。本年度は、先ず連携研究者の松本教授・才津教授らのグループが新規に同定した2種類の疾患原因遺伝子について、それらの変異体の機能解析を優先的に行った。細胞内小胞体で、自然免疫に関わるToll様受容体の分子シャペロンとして働くCanopy3(PRAT4A)について、その変異による機能低下が原因とみられる3名のウエスト症候群(悪性点頭てんかん、指定難病145)の患者が見つかった。東大・医科研の三宅健介教授のグループが、その遺伝子を欠失させたKOマウスを所有していたため、そのマウスの神経学的な機能評価を行わせて頂いたところ、震えや筋緊張の亢進、多動や運動失調等の行動異常とともに、安静時脳波で周波数の高いβ波成分の増大が認められた。同様なβ波の増大は、正常マウスでもてんかん誘発薬物(ピロカルピン)の投与により誘起されたことから、その増大が行動異常の基となり、患者で認められる脳波異常に対応するものと考えられた。この研究成果は、本研究代表者が共同筆頭著者として、本年度に論文発表を行った([雑誌論文]Mutoh et al.)。続いて、神経のシナプス可塑性に関わるリン酸化酵素CaMKIIについて、その新生突然変異が原因とみられる5名の神経発達障害を有する患者が見つかった。何れの変異体も、細胞内Ca2+濃度上昇が無い時のCaMKIIの自己抑制機能が障害され、酵素活性の基礎値が上昇していた。海馬初代培養神経細胞に変異体を発現させたところ、電位依存性K+チャネルKv4の発現レベルが上昇しており、それにより神経細胞が情報を受け取った後の、樹状突起上の情報伝播(脱分極)が速く減衰してシナプス可塑性が誘導されにくくなることが、疾患発症の一因と考えられた。この研究成果も、本研究代表者が共同筆頭著者として、本年度に論文発表を行った([雑誌論文]Akita et al.)。連携研究者の松本教授・才津教授らのグループによる神経疾患の新規原因遺伝子の同定、及び本研究代表者による遺伝子変異体の機能解析が着実に進められ、第一報としての論文発表に確実にこぎつけることができたため。

しかし、以前用いた電気穿孔法による変異体の神経への導入法は、本検討を進める上では導入効率(約30%)が十分でないことが判明し、続いてウイルスベクターを用いることも検討したが、導入効率を上げるための調整が難航したことから、現在連携研究者(浜松医大・医化学・才津教授)らにより、同変異を受精卵レベルで導入した遺伝子改変マウスの作成が進められており、それが成功すれば、次年度はそのマウスを用いて検討を進める予定である。次に、連携研究者(横浜市立大学・遺伝学・松本教授及び上記才津教授)らにより新たに同定された、脳低形成を伴う或る遺伝子変異について、その変異を導入した遺伝子改変マウスが作成され、本研究代表者が検討を行ったところ、変異体を発現した神経では、シナプス小胞内の興奮性神経伝達物質量が有意に減少していることが判明した。この成果について、現在論文投稿準備中である。その他、統合失調症や自閉症の関連遺伝子であるGad1のヘテロ欠損マウスについて、胎生期に母体ストレスを受けることにより、生後の大脳皮質前頭前野内での抑制性シナプス伝達が増強することが判明し、この成果の学会発表・論文発表を行った。現在さらに、その伝達を担う抑制性介在神経の胎生期前駆細胞の細胞膜興奮性制御機構の解明にも着手しており、成果の一部について学会発表を行った。また、別の統合失調症・自閉症関連遺伝子産物であるWNK3キナーゼの欠損マウスについて、大脳皮質前頭前野内の錐体神経細胞では内向き整流性K+電流の増加により細胞膜興奮性が低下していることが判明しており、その成果の学会発表も行った。KCNB1変異体の検討については、当初の計画よりも遅れているが、変異体導入効率を上げるための合理的な解決策を次々と提示し、問題解決に向けて着実に進んでいるといえる。その他の新規疾患原因遺伝子変異や統合失調症・自閉症関連遺伝子の機能解析については順調に進められ、学会発表・論文発表にこぎつけられていることから、全体としておおむね順調に進展しているといえる。2015年に第一報を論文発表した、てんかん性脳症を引き起こすKCNB1 (Kv2.1)新生突然変異体について、理論神経科学者の北野勝則教授(立命館大学)と議論したところ、シナプス可塑性の恒常的調節機構が、その変異体を発現した神経では亢進している可能性が示唆された。それを考慮した数理解析により、神経回路のてんかん様周期的同期的発火活動の発生が説明できることが最近示されたため、今後実際の変異体発現神経細胞で検証することを進めていく。また、連携研究者の松本教授・才津教授らのグループにより、神経疾患の原因遺伝子がまた新たに見つかったため、その機能解析も進めていく。KCNB1変異体の検討については、遺伝子改変マウスが作成され次第、先ず正常型と変異のヘテロ接合型の胎仔を用いて神経培養系を作成し、変異のシナプス伝達への影響を検討する。さらに、その影響によるてんかん様神経発火活動の機序の解明に向けて、神経細胞内Ca2+濃度変化のライブセルイメージングを行い、多数の神経細胞の同期的発火活動の発生条件について検討する。Gad1ヘテロ欠損の母体ストレスの影響については、生後の抑制性介在神経そのものの細胞膜興奮性の変化がシナプス伝達に影響を与えていると考えられるため、その検討を進める。また、その抑制性介在神経の胎生期前駆細胞の細胞膜興奮性制御機構の解明についても力を入れる。
湖底堆積物等の永年変化と古気候変動との関連性についての研究

琵琶湖をはじめとする湖底堆積物などの永年変化を系統的に調査し、過去数十万年間にの古気候変動について、特にどのような周期性が卓越しているかを研究してきた。国内や海外における過去数十万年間の古気候変動に関連する各種堆積物資料(琵琶湖の粒度分析資料、南極氷床コアからの二酸化炭素・温度変動資料、米国ネバダ州からの陸上水圏内の酸素同位体資料、深海底コアからの酸素同位体資料のほか、それらの関連資料)の収集を行ってきた。またこれらの資料を時系列デ-タとして系統的にデ-タベ-ス化した。上記の各種資料に対して、時間領域テストやパワ-スペクトル解析などの統計的解析を行った。さらに、新たに開発した「拡張調和解析法」により、今まで不十分な結果しか得られていなかった低周波領域の卓越周期の厳密な値だけでなく、卓越周期の振幅および位相の値がきわめて高い精度で求められた。こうして得られた結果を比較検討することにより、「地球軌道の長周波摂動に伴う日射量の永年変化が、過去数十万年間、つまり第四紀後期更新世の古気候変動に顕著な影響を与えてきた」というミランコビッチ理論の確認がなされた。これまで、第四紀の気候変動を特徴づけられている氷期-間氷期の大きな時間スケ-ルをもつ気候の遷移をもたらしてきたのは、十万年周期であると考えられてきた。しかし、上に述べた厳密な統計解析により、これらは12-14万年周期の上に6-7万年の周期成分が重なって生じていることが今回初めて判明した。琵琶湖をはじめとする湖底堆積物などの永年変化を系統的に調査することにより、過去100万年程度の期間において、数万10数万年の時間スケールをもつ古気候変動について研究する、という研究目的に対して、湖底や大洋底の堆積物資料のほか南極の氷床コアなどを収集し、データベース化を進めてきた。こうした資料より時系列データを作成し、これらに対してパワースペクトル解析などの各種統計解析を行なうことにより、以下のような新たな知見が得られた。1.琵琶湖底堆積物の粒度組成などの永年変化に、「ミランコビッチの天文学説」から予想される卓越した周期性(地球の軌道傾斜による周期4万1000年や歳差による周期2万3000年と1万9000年)が存在すること。2.最も卓越する周期成分は約13万年で、「ミランコビッチ理論」から単純には予想されえない約7万年の永年振動も有意なものとして認められること。また、古環境における地表の種々の変化(侵食・堆積環境の変遷や地形発達など)について、上記の解析結果などを考慮して数理モデルの面から検討を加えてきた。それによると、湖底堆積物の粒度組成の変化には、概して北半球夏半年日射量の永年振動と密接な関係があることがわかった。琵琶湖をはじめとする湖底堆積物などの永年変化を系統的に調査し、過去数十万年間に対して約110数万年の時間スケ-ルをもつ古気候変動について、特にどのような周期性が卓越して存在しているか研究してきた。昨年度に引き続き、国内や海外における過去数十万年間の古気候変動に関連する各種堆積物資料(琵琶湖の粒度分析資料、南極氷床コアからの二酸化炭素、温度変動資料、米国ネバダ州からの陸上水圏内の酸素同位体資料、深海底コアからの酸素同位体資料のほか、それらの関連資料)の収集を行い、そのデ-タベ-ス化を進めてきた。これらの各種資料に対して、時間領域テストや最大エントロピ-法によるパワ-スペクトル解析などの統計的解析を実施してきた。さらに、今回新たに開発した「拡張調和解析法」により、今まで不十分な結果しか得られていなかった低周波領域の卓越周期の厳密な値だけでなく、卓越周期の振幅および位相の値をきわめて高い精度で求めることができるようになった。

こうして得られた結果を比較検討したところ、地球軌道の長周期摂動に伴う日射量の永年変化が、やはり過去数十万年間、つまり第四紀後期更新世の古気候変動のなかに顕著に現れていること(ミランコビッチ理論)が確認された。これまで、第四紀の気候変動を特徴づけている氷期ー間氷期の大きな時間スケ-ルをもつ気候の遷移をもたらしてきたのは、十万年周期であると考えられてきた。しかし、上に述べた厳密な統計解析により、これらは12ー14万年周期の上に6ー7万年の周期成分が重なって生じていることが判明した。このような今回初めて得られた知見などを含めた種々の研究成果に関して報告書を作成した。
腸管AhRワールドの解明

原因不明の難病である潰瘍性大腸炎(UC)は、若年層を中心に増加の一途を辿っており、治療選択肢が広がる中でも依然として既存治療抵抗例・不耐例は多く、既存治療のほとんどは高額で医療経済を圧迫している。私たちは中国で古くから民間療法として様々な慢性炎症性疾患に用いられてきた生薬である青黛に着目し、世界初の多施設二重盲検ランダム化比較試験で難治例UCへの有用性を実証した。青黛の主成分のインジゴ類はAryl hydrocarbon receptor (AhR)リガンドである。本研究では、免疫細胞、上皮細胞、腸内細菌叢さらには腸管微小循環を含む腸内環境におけるAhRの役割を多角的に理解することを目指し、加えて、インジゴ類の代謝物から新たな創薬シーズとなる候補化合物を抽出し、将来的な国際共同臨床試験へ向けた基盤を確立することを目的として掲げた。本研究が承認されてからの1ヶ月での実績としては、青黛投与マウスの腸内細菌叢の解析及びヒトUC患者の青黛投与後の便の解析結果との比較を行い、また、AhRコンディショナルノックアウト(KO)マウスの繁殖を継続させ、また、免疫細胞の変化についてはメカニズム解析を進めている。今後は、インジゴ類を投与したマウスの腸内細菌・代謝物の解析を進め、同時にそのうち、新規治療薬やバイオマーカーの候補となりうる化合物について探索し、AhRコンディショナルKOマウスの繁殖後には、同マウスを用いて、AhRリガンドの免疫細胞・上皮細胞への影響を検討する。微小循環については中国・北京大学の韓晶岩教授と連携を取りながら具体的な方策について検討を進める計画である。AhRリガンドと腸内細菌の関与については、青黛投与したマウスの腸内細菌叢(便移植モデルで大腸炎を抑制した便)について、次世代シーケンサーによるメタゲノム解析を行ったところ、一部ヒトUC患者の腸内細菌叢と類似した変化を見出した。今後は、大腸炎のみならず、腸炎関連大腸癌モデルマウスや大腸上皮由来のオルガノイドなどを用いて腸管炎症や発癌への増殖および抑制効果を検証していく予定である。また、AhRリガンドの免疫細胞・上皮細胞への影響を明らかにするため、腸管上皮(villin-Cre ERT2)、大腸上皮(CDX2-CreERT2)、T細胞(CD4-Cre ERT2, Foxp3-CreERT2)、DC (CD11c-Cre ERT2)、それぞれの組織にタモキシフェン投与により特異的にCreを発現するマウスとAhRfloxマウスを交配させることで種々のAhRコンディショナルKOマウスの繁殖を引き続き推進している。腸内環境におけるAhRの役割を解明するのにあたり、青黛の成分のインジゴ類を用いた糞便中の腸内細菌や代謝物の解析や、血清におけるインジゴ関連代謝物の解析、及びインジゴ関連物質の血中・便中濃度測定方法の検討を今後行うことで、有効性及び安全性の高い化合物の抽出やバイオマーカーの探索を目指す。また、大腸粘膜固有層で特異的に増加していた胸腺由来とされるHelios陽性の制御性T細胞(tTreg)について、その増加メカニズムや機能についてさらなる検証を行う。微小循環に関しては、生薬の微小循環に対する影響についての解析手法をin vivo、in vitroで確立し、同分野の第一人者である韓晶岩教授と、本年4月末日に中国で国際会議を行い今後の方針について検討していく予定である。また、将来的にヒトに応用する研究を進めていくにあたり、生物種間でAhRリガンドに対する応答性に差異があることはすでに知られており、マウス、ラット、ヒトの細胞を用いたAhRのレポーターアッセイ系を確立した上で、様々なAhRリガンドの活性の違いについても検証していく予定である。上記の検討を行うにあたり、昨年度分の余剰金について、設備備品(PC)、マウスや蛍光標識抗体などの消耗品、国内・外国への旅費、臨時職員の給与、オミックス解析の費用分について、2019年度に繰り越して使用していく予定である。

今後は、インジゴ類を投与したマウスの腸内細菌・代謝物の解析を進め、同時にそのうち、新規治療薬やバイオマーカーの候補となりうる化合物について探索し、AhRコンディショナルKOマウスの繁殖後には、同マウスを用いて、AhRリガンドの免疫細胞・上皮細胞への影響を検討する。微小循環については中国・北京大学の韓晶岩教授と連携を取りながら具体的な方策について検討を進める計画である。AhRリガンドと腸内細菌の関与については、青黛投与したマウスの腸内細菌叢(便移植モデルで大腸炎を抑制した便)について、次世代シーケンサーによるメタゲノム解析を行ったところ、一部ヒトUC患者の腸内細菌叢と類似した変化を見出した。今後は、大腸炎のみならず、腸炎関連大腸癌モデルマウスや大腸上皮由来のオルガノイドなどを用いて腸管炎症や発癌への増殖および抑制効果を検証していく予定である。また、AhRリガンドの免疫細胞・上皮細胞への影響を明らかにするため、腸管上皮(villin-Cre ERT2)、大腸上皮(CDX2-CreERT2)、T細胞(CD4-Cre ERT2, Foxp3-CreERT2)、DC (CD11c-Cre ERT2)、それぞれの組織にタモキシフェン投与により特異的にCreを発現するマウスとAhRfloxマウスを交配させることで種々のAhRコンディショナルKOマウスの繁殖を引き続き推進している。腸内環境におけるAhRの役割を解明するのにあたり、青黛の成分のインジゴ類を用いた糞便中の腸内細菌や代謝物の解析や、血清におけるインジゴ関連代謝物の解析、及びインジゴ関連物質の血中・便中濃度測定方法の検討を今後行うことで、有効性及び安全性の高い化合物の抽出やバイオマーカーの探索を目指す。また、大腸粘膜固有層で特異的に増加していた胸腺由来とされるHelios陽性の制御性T細胞(tTreg)について、その増加メカニズムや機能についてさらなる検証を行う。微小循環に関しては、生薬の微小循環に対する影響についての解析手法をin vivo、in vitroで確立し、同分野の第一人者である韓晶岩教授と、本年4月末日に中国で国際会議を行い今後の方針について検討していく予定である。また、将来的にヒトに応用する研究を進めていくにあたり、生物種間でAhRリガンドに対する応答性に差異があることはすでに知られており、マウス、ラット、ヒトの細胞を用いたAhRのレポーターアッセイ系を確立した上で、様々なAhRリガンドの活性の違いについても検証していく予定である。上記の検討を行うにあたり、昨年度分の余剰金について、設備備品(PC)、マウスや蛍光標識抗体などの消耗品、国内・外国への旅費、臨時職員の給与、オミックス解析の費用分について、2019年度に繰り越して使用していく予定である。採択後の交付内定が2月だった為、当初の計画通りの支出が不可能であった。
日米欧経済摩擦をめぐる政治過程

今年度は昨年度に引続き隔月に研究会を行うと共に、3月に米国、ワシントンでジョンズホプキンス大学高等国際問題研究大学院と共同シンポジウムを開催し、幅広く意見の交換を行い、研究成果の精度を高めた。同シンポジウムへ提出されたペーパーでは、自動車、農産物及び先端技術(主に半導体)の各貿易摩擦に関するケース・スタディを基に、(1)日本、(2)米国、(3)ECの各政治過程分析、(4)相互作用分析、(5)比較分析がなされた。同ペーパー及び米国側の出席者の意見を総合して、次のような点が明らかになった。日本の政治過程に関しては、〈1〉国際的に自由貿易を目指している日本政府は、国内的には農産物生産者などの保護要求に対応しなければならず、外に自由貿易主義、内に保護貿易主義の矛盾する性質の行動をとりつつ、徐徐に国内市場の開放を実施しつつある。〈2〉一方で、日本が有利な立場にある業種では、相手国の要請を受け入れて、日本政府の主導で一時的な保護主義(輸出自主規制など)的行動をとることもある。〈3〉一般に日本は国際的に保護主義的であるとのイメージで捉えられているが、日本の政治過程の中で自由貿易を阻害するアクターを特定することは、現段階では不可能である。米国の政治過程では、〈1〉米政府と米議会の関係、選挙、日米関係の時系列的な状況等によって対日圧力の強度が異なる。〈2〉したがって、先端技術などのような防衛問題にかかわっている問題であっても、ナショナル・セキュリティという要因よりも、むしろタイミング、その時々の日米関係の状況によって政治過程が規定される。ECの政治過程に関しては、〈1〉ある問題が多くの加盟国に影響する場合にはEC委員会が主導権をとれる。〈2〉加盟国間に利害の相違が著しい場合には、EC委員会が決定行動をとることが困難である。〈3〉ある加盟国が危機的な状態に至った場合、加盟国はECの決定を待たず、あるいは無視して単独行動をとりやすい。〈4〉紛争の処理がある程度制度化されている場合には、摩擦は短時間で解消される。〈5〉傾向として、EC委員会の自律性が高まってきている。相互作用分析では、〈1〉相互の政治システムの理解がまだ不十分であることから、シグナルの送り手にしてもまた受け手にしても、ミス・パーセプションが生じている。日米関係においてはチャネルが複雑になりかつ多様化してきたことから、それが顕著に出ている(特に通産省に対する過大評価などが挙げられる)が、日・EC関係では次第にチャネルが整備されてきたことから、日米関係ほど顕著なミス・パーセプションはない。〈2〉交渉のスタイルに関して、日本は外圧を受けて譲歩するというパターンが見られるものの、次第に市場開放を高めつつあるのは事実。しかし、欧米に十分に評価されてはいない。1985年以降、米国は結果志向的に政策を変化させたため、交渉後の成果が問題となってきている。一方ECと米国との関係は、お互いに激しくやり合うが、一気に解決したり、棚上げしたりして深刻な対立には至らないといったパターンが見られる。〈3〉日米、日・EC、米・ECの相互作用がそれぞれの関係にどのように影響するかということについては、日米関係が日・EC関係に影響したり、米・EC関係が日・EC関係あるいは日米関係に影響を及ぼすことはあるが、日・EC関係が日・米関係あるいは米・EC関係に影響を及ぼすことはあまりない。ECは日米関係において、米国が保護主義化することに脅威を感じていたり、日本の輸出品のダイバージョンを恐れている。最後に、比較分析は、政治過程の構造については、〈1〉日本の場合、焦点となる問題に応じてかなり固定的、構造的であり、政策が予想しやすいのに対して、〈2〉米国の場合は問題によって、また大統領によってなどということで相当変わってくる。つまり、状況的であると言え、政策の予想がしにくい。〈3〉ECの場合は、EC委員会が攻守の主導権を持ちつつあるとはいっても、最終的には加盟国政府との協議が重要な要素となるために、予想しにくいと言える。現在,深刻化しつつある日ー米,日ー欧,および米ー欧間の経済摩擦を,それぞれの国の行政府,議会,経済界,圧力集団等の間の相互作用の政治過程の異同に着目し,また《政治化》の過程を比較分析する.それらの比較分析を通じて,日ー米ー欧三極間の経済摩擦のもつ政治構造的な,また制度的な問題点を明らかにし,かつパーセプションの相互のずれを指摘することを意図する.今年度は,隔月に研究会を行うと共に,米国及び欧州に調査員を派遣し,必要事項の面接調査を行った.研究会では,自動車,農産物及び先端技術(主に半導体)の各貿易摩擦に関するケースが報告され,次のような点が明らかになった.自動車に関しては,(1)対米自主規制問題では, 1985年を境に日本側の政治過程が変化した,(2)日・EC間では, ECの1992年域内市場統合完成に関連して,構成国の個別の対日本車規制がECレベルの規制に移行する可能性が強く, EC側は全EC市場で10%以内に抑えることを望んでいる.また,農産物では, (1)米国の対日コメ自由化は本気だ.つまり,他の交渉を有利に進める材料としてコメを使っているのではない.(2)米欧の穀物摩擦では,米国, ECともにガット提訴合戦を行っているが,今後相互に国内法に解決を求める傾向が強くなる可能性ある.

さらに半導体貿易摩擦では,安全保障問題との関連が今後の焦点となる.一方海外調査では,各ケースの情報収集の他,貿易政策決定過程に関して幅広く面接調査を行った.米国に関しては, (1)USTRの役割は思った程大きくない. (2)EPC(経済政策委員会)の役割が大きく,そこに財務省,国務省の意向が大きく働く.(3)貿易問題は安全保障の面で制約を受ける.(4)力関係が行政府主導型から行政府と議会が接近するほどまでに変化した.(5)貿易政策に関しての政治過程は確実に変化しつつあることが確認された.また, ECに関しては, (1)欧州統合に批判的であったフランス人が, 1992年の域内市場統合について熱心である.(2)欧州議会は,ますますECの政策決定に強い影響を及ぼすとの認識が強い.(3)1992年の域内市場統合完成を予測するのは, EC委員会を除いて皆無であるが,ロビイスト等関係者は,いずれは完成すると認識しており,それに向かって行動している.(4)したがって,今後貿易政策も域内市場統合との関係で把握する必要がある.今年度は昨年度に引続き隔月に研究会を行うと共に、3月に米国、ワシントンでジョンズホプキンス大学高等国際問題研究大学院と共同シンポジウムを開催し、幅広く意見の交換を行い、研究成果の精度を高めた。同シンポジウムへ提出されたペーパーでは、自動車、農産物及び先端技術(主に半導体)の各貿易摩擦に関するケース・スタディを基に、(1)日本、(2)米国、(3)ECの各政治過程分析、(4)相互作用分析、(5)比較分析がなされた。同ペーパー及び米国側の出席者の意見を総合して、次のような点が明らかになった。日本の政治過程に関しては、〈1〉国際的に自由貿易を目指している日本政府は、国内的には農産物生産者などの保護要求に対応しなければならず、外に自由貿易主義、内に保護貿易主義の矛盾する性質の行動をとりつつ、徐徐に国内市場の開放を実施しつつある。〈2〉一方で、日本が有利な立場にある業種では、相手国の要請を受け入れて、日本政府の主導で一時的な保護主義(輸出自主規制など)的行動をとることもある。〈3〉一般に日本は国際的に保護主義的であるとのイメージで捉えられているが、日本の政治過程の中で自由貿易を阻害するアクターを特定することは、現段階では不可能である。米国の政治過程では、〈1〉米政府と米議会の関係、選挙、日米関係の時系列的な状況等によって対日圧力の強度が異なる。〈2〉したがって、先端技術などのような防衛問題にかかわっている問題であっても、ナショナル・セキュリティという要因よりも、むしろタイミング、その時々の日米関係の状況によって政治過程が規定される。ECの政治過程に関しては、〈1〉ある問題が多くの加盟国に影響する場合にはEC委員会が主導権をとれる。〈2〉加盟国間に利害の相違が著しい場合には、EC委員会が決定行動をとることが困難である。〈3〉ある加盟国が危機的な状態に至った場合、加盟国はECの決定を待たず、あるいは無視して単独行動をとりやすい。〈4〉紛争の処理がある程度制度化されている場合には、摩擦は短時間で解消される。〈5〉傾向として、EC委員会の自律性が高まってきている。相互作用分析では、〈1〉相互の政治システムの理解がまだ不十分であることから、シグナルの送り手にしてもまた受け手にしても、ミス・パーセプションが生じている。
歯の移動時に生じる疼痛の軽減に対するプロスタグランディン産生抑制剤の効果

【目的】強制的歯牙移動時の疼痛により、プロトオンコジンのひとつであるFos陽性細胞が脳に発現することが中枢神経における可塑性、持続性疼痛と関連が深い現象として注目されているが、そのメカニズム解明の第一歩として今回は動物実験におけるFos陽性細胞出現の推移と、アンケート調査により実施した矯正治療中の患者の傷み感覚の推移について比較検討することとした。【動物実験の方法】Urethane,α-chloralose麻酔下で、Wistar ratをindomethacin投与群、非投与群に分けそれぞれ200gで上顎切歯を離開する矯正刺激を加えた。各群とも刺激直後、2時間後、12時間後に4%paraformaldehyde溶液で灌流固定し脳幹部の凍結切片作成後、抗c-foc抗体を用いたABCによりSP5CにおけるFOS陽性細胞を免疫組織学的に検索した。また、矯正刺激を24時間経験させたラットに1週間後同様の手順で刺激し経時変化を調べた(矯正刺激経験群)。【結果および考察】動物実験における経時変化では、2時間後をピークとして陽性細胞が認められた。indomethacin投与群においては反応が見らなかった。一方患者の痛み反応としては、2時間後より痛み反応が出現し、48時間をピークとして減少した。また矯正治療直後にロキソニン(三共)60mgを経口投与した場合、痛み減少傾向を示した。したがって、Fos陽性細胞の出現は、実際の痛み感覚よりもかなり早く出現し、そそ消失後も実際の痛みは長く継続する性質があり、それにプロスタグランディンが関与していることが示唆された。また、痛み刺激経験群においては、動物実験においてはFos発現細胞数が減少し、患者においては痛み反応が低下した。したがって、間欠的に繰り返される痛み刺激に対して、受容系が寛容状態になることが示唆された。
局所パターン学習とは何か：統一的定式化と理論性能保証

・局所特徴学習の統一的な枠組み局所特徴学習が,Multiple-Instance Learningとして問題設定,定式化できることを示した.提案した定式化は,従来のいくつかの定式化を統合した枠組みになっており,特に,時系列解析などで行われているShapelet学習なども本提案の定式化に還元できることを示した.また,本定式化においては,従来研究と異なり,局所特徴パターンの学習対象を無限のパターンに広げていることから,一見学習が困難に思える点で非常にチャレンジングな問題設定となっている.・汎化性能の理論的保証汎化性能の理論および,定式化した問題に対する学習アルゴリズムを構築した.汎化性能の理論は,本研究で提案した定式化の大きな後ろ盾になるだけでなく,有力とされていた従来の定式化(画像認識や,時系列分析などで提案されていたヒューリスティックな定式化)のいくつかにも理論的な正当性を与えることになっており,様々なドメインにインパクトを与える研究成果となっている.また,提案したアルゴリズムは,無限に存在する局所パターンの中から,効率的に有用なパターンを学習することができる.なお,定式化及び汎化性能の理論に関する成果はすでに国内研究会で発表済みである.また,プリプリントバージョンはすでに英語でも発表済みで,現在国際ジャーナルに投稿中である.・実用性提案したアルゴリズムが,汎化性能を維持したままヒューリスティックを用いて効率化できることを示した.実応用として,スポーツ動作解析や,医療画像解析など,幅広い分野に適用を行い,各研究会にて発表を行った.当初の目的である,局所特徴学習の統一的な枠組み,汎化性能,実用性に関して十分な成果を上げており,進捗はおおむね順調である.国際学会,ジャーナル等での発表にやや時間を要しているため,論文執筆活動を強化し,加速していく予定である.今後は特に論文執筆活動に注力し,国際学会,ジャーナル等で発表を行っていく予定である.また,実応用のニーズに応えるため,アルゴリズムのさらなる効率化を図る.・局所特徴学習の統一的な枠組み局所特徴学習が,Multiple-Instance Learningとして問題設定,定式化できることを示した.提案した定式化は,従来のいくつかの定式化を統合した枠組みになっており,特に,時系列解析などで行われているShapelet学習なども本提案の定式化に還元できることを示した.また,本定式化においては,従来研究と異なり,局所特徴パターンの学習対象を無限のパターンに広げていることから,一見学習が困難に思える点で非常にチャレンジングな問題設定となっている.・汎化性能の理論的保証汎化性能の理論および,定式化した問題に対する学習アルゴリズムを構築した.汎化性能の理論は,本研究で提案した定式化の大きな後ろ盾になるだけでなく,有力とされていた従来の定式化(画像認識や,時系列分析などで提案されていたヒューリスティックな定式化)のいくつかにも理論的な正当性を与えることになっており,様々なドメインにインパクトを与える研究成果となっている.また,提案したアルゴリズムは,無限に存在する局所パターンの中から,効率的に有用なパターンを学習することができる.なお,定式化及び汎化性能の理論に関する成果はすでに国内研究会で発表済みである.また,プリプリントバージョンはすでに英語でも発表済みで,現在国際ジャーナルに投稿中である.・実用性提案したアルゴリズムが,汎化性能を維持したままヒューリスティックを用いて効率化できることを示した.実応用として,スポーツ動作解析や,医療画像解析など,幅広い分野に適用を行い,各研究会にて発表を行った.当初の目的である,局所特徴学習の統一的な枠組み,汎化性能,実用性に関して十分な成果を上げており,進捗はおおむね順調である.国際学会,ジャーナル等での発表にやや時間を要しているため,論文執筆活動を強化し,加速していく予定である.今後は特に論文執筆活動に注力し,国際学会,ジャーナル等で発表を行っていく予定である.また,実応用のニーズに応えるため,アルゴリズムのさらなる効率化を図る.計算機実験が予定より格安に利用することができ,また,当初予定したよりも早く基礎実験が完了したため,計算機を購入する費用(物品費)ならびにレンタル費用(その他)が軽減された.来年度は計算効率化に重点を置くため,より大規模な実験に伴う計算リソース費用に使用する.
教育思想家像の国際比較

本研究は、西洋近現代の代表的な教育思想家に対する理解の在り方、すなわち教育思想家像を国際比較するものである。ロック、ルソー、ヘルバルト、デューイ、モンテッソーリ、ウィトゲンシュタイン、フロイト、ハーバーマスの計8名の広義の教育思想家を選び、その思想がアメリカ、イギリス、フランス、ドイツ、中国の計5か国の教育界において今日どのように理解されているのかを我が国と比較した。ロック、ルソー、ヘルバルト、デューイ、モンテッソーリ、ウィトゲンシュタイン、フロイト、ハーバーマスの計8名の広義の教育思想家を選び、その思想がアメリカ、イギリス、フランス、ドイツ、中国の計5か国の教育界において今日どのように理解されているのかを我が国と比較する。教育哲学・教育思想史の専門書における先端的な思想理解と、教員養成向けの書籍・事典類や教員採用試験の内容などにおける通俗的な思想理解とを共に調査の対象とする。この調査により、各教育思想家の思想の原型とその受容の在り方との間の異同を多角的に把握し、近代教育思想の構造の解明に資する新たな知見を得ようとする。初年度は、対象国別に研究班を編制し、▽対象思想家8名を網羅して対象5か国における通俗的な思想理解の在り方を調査、▽特定の国における特定の外国人教育思想家に対する先端的な思想理解の在り方を抽出して調査、という二側面の作業を実施した。次年度に予定している5か国の現地調査に先駆けて、研究代表者がフランスで試験的な現地調査を実施する予定であったが、2015年11月の同時多発テロの影響で中止せざるを得なかった。代わりに、研究分担者1名を中国に派遣し、中国におけるモンテッソーリ像を事例として試験的な現地調査を実施した。次年度は、この中国における現地調査の手法に改善を加えながら、5か国の現地調査を実施する予定である。また、中間的に得られた研究成果を教育哲学会、教育思想史学会、比較教育学会等において発表する予定である。対象国別研究班編制により、おおむね予定どおりの文献調査を実施することが出来たため。フランスにおける試験的な現地調査は中止せざるを得なかったが、代わりとなる現地調査を中国で行うことが出来たため。2年目に当たる今年度は、時代別の研究班編制により、1年目の対象国別の研究成果を教育思想家別に集約して、各教育思想家に対する各国における思想理解を整理・総括・分析した。当初、対象5か国の現地調査を予定したものの、アメリカ1名、中国3名による現地調査を実施するにとどまった。これを補うため、研究分担者が国際学会に参加した際に、教員養成に携わる他国からの参加者数名に対してアンケート調査を実施し、回答を得た。中間的に得られた研究成果を教育思想史学会や日本比較教育学会など国内外の関連学会で発表した。最終年度に当たる次年度は、現地調査を補完するとともに、関連学会における成果発表を継続して行う予定である。時代別の研究班編制により、おおむね予定どおりの文献調査を実施することが出来たため。予定した現地調査を全て実施することは出来なかったが、代わりとなるアンケート調査を行うことが出来たため。最終年度に当たる今年度は、1年目と2年目の研究成果を総合し、8名の教育思想家に対する国別の思想理解の在り方を比較検討する作業と、国別の思想理解の偏差を説明しうる各国の教育課題の特徴を探索する作業を行った。研究成果の公表は、日本比較教育学会などの関連学会で発表するとともに、研究代表者・分担者の共著による雑誌論文「教員養成における教育思想家像の比較ーフランス、アメリカ、イギリスの教員養成教材からー」(間篠剛留・上原秀一・原圭寛)、「教育思想家像の国際比較ー教職の専門性と教員養成課程の改革ー」(藤井佳世・上野正道)をはじめとする雑誌論文の執筆などを通じて行った。