hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
圧電性らせん高分子における擬似レイリー波の創生とその機能化

その結果,電圧信号に追随する圧電変位を発生させることが可能になり,所謂円筒圧電スピーカを実現した.具体的にはこの円筒成型体を音楽プレーヤにつなぐと,スピーカとして機能することを実証した.更に広い周波数域で音圧,各部位の定量的な変位測定解析を行った.その結果を基に,圧電性を付与した成形体に擬似レイリー波を効率よく発生させ,アクチュエータ化させる可能性を見出した.平成27度まで,多層積層体による高圧電性の実現と,通常の物理成型法を用い複雑な形状を持つ圧電体の実現を目標にして,研究をすすめてきた.研究期間の半ばを過ぎたが,概ねその目標は達成できた.その根拠となる成果は以下の通りである.1)多層積層体によるポリ乳酸デバイスのみかけの圧電率は200pC/Nを超えるものも実現できた.2)物理成型法では真空成型法において所定の部位に圧電性を発現させる技術を確立できた.その結果,複雑な形状の圧電成型体の具現化の道を開いた.以上のように従来はポリ乳酸といえば一軸延伸フィルムにおいて圧電性を発現させるのみであったが,全く新たなタイプの高分子圧電体を出現させる可能になった.本研究では擬似レイリー波で駆動するソフトでサイズフリーな高分子actuatorの具現化を計ってきた.その大きな柱である真空成形法を利用した新しい圧電デバイスの実現を目指してきた.レイリー波とは媒質が上下方向に楕円を描くように振動する表面弾性波の一種である.進行方向が一致する縦波と横波が合成されてできる.このレイリー波を物質に生起するためには,垂直方向に変位する縦波と水平方向に変位する波を,両方とも同時に共振により作り,それを正確に位相を合わせ合成する必要がある.真空成形法では,加熱した高分子シートと成形体型との空間の空気を真空吸引し,シートを型に合わせ,薄肉成型体をつくる.本研究を始める以前はポリ乳酸(PLLA)を真空成形しても圧電性は発現しなかった.当該年度では成形条件(圧力,温度,成形助剤など)を最適化し,一軸配向性を試みた.得られたたくさんの成形において,電圧信号に追随する変位を発生させ(逆圧電性),円筒圧電スピーカになるかを確認した.実際,側面のPLLAの主軸配向方向をできるだけ揃えたPLLA円筒を真空成形を作成し,電極を付し,円筒の半径方向に圧電変位を起こすスピーカとした.成形条件の選定を進め,一軸配向を分布は広いが円筒側面で実現した.この円筒を音楽プレーヤにつなぐと,スピーカとして機能した.更にPLLA分子量や成形条件を,作成した成形体の振動を最適化し,わずかではあるが,成形体に擬似レイリー波を発生させることができた.本課題は最終年度にL型ポリ乳酸(PLLA)を用いた擬似レイリー波を駆動力とする高分子らしいactuator素子を実現するためにすすめている.目標にしていた1PLLAの高圧電化は未達成の部分ではあるが,2擬似レイリー波の安定的制御法の確立は進んだ.超多層化については100層以上の多層化を目指してきた.交互に正と負の電極を持つ単純積層素子を考案し,その場合電界の向きは一層ごと逆であり,ずり変形の向きが異なるが,全体では同期変形とせねばならない.そこで,光学異性体に基づくD型ポリ乳酸(PDLA)を用いる.PDLAは,同一方向の電界で,PLLAと正反対の動きをする(圧電率逆符号*).この場合,二種類のフィルムの動きが同一方向になるので,圧電性発現に必須な延伸操作と電極付与が連続工程可能な共押出法の利用を進めた.しかしながら,電極形成が均一にならず成功にはいたっていない.
総合画像品質に基づく液晶ディスプレイの視野角特性の評価方式

液晶ディスプレイ(LCD)は画面を見る角度、つまり観視方位角が正面を0度として、大きくなるにつれてその画質が劣化する。この現象は一般に、LCDの視野角特性として知られ、これを改善するために多くの努力が払われている。この視野角特性の要因として、中間調再現特性、色再現範囲やコントラストの変化、黒反転現象などが挙げられる。しかし現在、LCDの視野角の定義には、実質的にコントラストのみが使われており、他の画質劣化要因については定義されていない。このようなLCDの視野角の定義方法は不適切であり、この定義は総合画質に基づいて行われるべきである。そこで、本研究では、中間調再現特性、コントラスト、色変化、黒反転現象の4つを考慮に入れた、新しい視野角の定義方法を提案する。今研究期間中、これらの画質劣化要因を総合的に評価した視野角の評価方式を定義するため、主要な3つの方式のLCD(TN方式、IPS方式、MVA方式)の観視方位角に対する光学特性を測定した。また、昨年度に求めた単独画質評価値から、劣化量加算モデルにより、総合画質評価値を算出した。さらに、この評価式の妥当性を検証するため、LCDの表示画像に対し観視方位角を変化させて、主観評価実験を行った。LCDの視野角の計算結果は、ISP方式とMVA方式では計算値より実測値の方が大きく、実際の視野角の方が広くなったが、TN方式で主観評価実験による実測値と計算値が近い値となった。本評価方式は、まだ改善の余地は残されているが、表示デバイスの光学特性のみで画質の実用限界、許容限界を求めることの可能性を示し、従来のコントラストのみを考慮したLCDの視野角の評価方式より有益なものになることを示唆した。今研究期間中、我々は色の変化が画像品質に与える影響について調べるために、様々な色再現範囲を持つ評価画像を作成し、これに対して被験者を用いた主観評価実験を行った。その結果、色再現範囲の変化が画質に大きな影響を与えることがわかった。その中でもRed、Green、Blueの彩度を単独で変化させる場合では、Blueの彩度低減が画質に最も大きな影響を与えることがわかった。また色温度を一定に保ち、彩度を低減した場合においても、人の評価は厳しいものであることがわかった。このことより、LCDの視野角の定義には、彩度低減についても考慮に入れるべきことが確認された。また主観評価実験の結果から求められる彩度低減率と評価値の関係式は、LCDの視野角定義のパラメータになると思われる。今後はこれらの結果をもとに、LCDの視野角特性の要因である中間調再現特性、コントラストや色の変化、そして黒反転現象が画像品質に与える影響の重み付けをし、総合画質に基づいたLCDの視野角の定義方法を確立する予定である。

この視野角特性の要因として、中間調再現特性、色再現範囲やコントラストの変化、黒反転現象などが挙げられる。しかし現在、LCDの視野角の定義には、実質的にコントラストのみが使われており、他の画質劣化要因については定義されていない。このようなLCDの視野角の定義方法は不適切であり、この定義は総合画質に基づいて行われるべきである。そこで、本研究では、中間調再現特性、コントラスト、色変化、黒反転現象の4つを考慮に入れた、新しい視野角の定義方法を提案する。今研究期間中、これらの画質劣化要因を総合的に評価した視野角の評価方式を定義するため,主要な3つの方式のLCD(TN方式、lPS方式、MVA方式)の観視方位角に対する光学特性を測定した。また、昨年度に求めた単独画質評価値から、劣化量加算モデルにより、総合画質評価値を算出した。さらに、この評価式の妥当性を検証するため、LCDの表示画像に対し観視方位角を変化させて、主観評価実験を行った。LCDの視野角の計算結果はIPS方式とMVA方式では計算値より実測値の方が大きく、実際の視野角の方が広くなったが、TN方式で主観評価実験による実測値と計算値が近い値となった。本評価方式は、まだ改善の余地は残されているが、表示デバイスの光学特性のみで画質の実用限界、許容限界を求めることの可能性を示し、従来のコントラストのみを考慮したLCDの視野角の評価方式より有益なものになることを示唆した。
ドクターヘリでの安心・安楽な母体搬送のための搬送体制に関する研究

ドクターヘリにより母体搬送される妊産婦を安心・安全に搬送することを目的とした本研究は、搬送時の状況と妊産婦のニーズの調査を行うために研究協力病院との打ち合わせを行ってきた。研究協力病院の変更や、その後の調整などに時間を要した。これからも全国の母体搬送をはじめ、ドクターヘリでの母体搬送も年々増加しており、本研究の意義は大きいため、研究を継続していく。ドクターヘリにより母体搬送された妊産婦を対象に、搬送時の状況と妊産婦のニーズを調査するための、調査協力病院の検討し、調査協力病院が決定後、打ち合せをおこなった。質問紙調査を行うため、質問紙調査作成のための、勉強や内容検討を行った。ドクターヘリで母体搬送された妊産婦を対象に、搬送時の状況と妊産婦のニーズを調査するための、質問紙調査作成のための勉強や内容検討、そして、検討調査協力の得られる病院との交渉に時間を要し、調査開始が遅れている。ドクターヘリにより母体搬送される妊産婦を安心・安全に搬送することを目的とした本研究は、ドクターヘリにより母体搬送された妊産婦を対象に、搬送時の状況と妊産婦のニーズの調査を行うために、調査協力病院との打ち合わせを行ってきたが、調査協力病院の変更が生じた。その後、調査協力病院への協力依頼をはじめ、研究計画、内容検討を再度行い、調査協力病院の協力も得られた。現在、調査に取り組んでいるところである。全国のドクターヘリの出動数も年々増加しており、本研究の意義は大きいため研究を継続し、調査結果を明らかにしていく。調査協力の得られた協力病院のスタッフとともに、研究の詳細の調整を行う。その後、母体搬送された妊産婦を対象に、承諾を得られた妊産婦にアンケート調査を行っていく。可能であれば、調査協力病院の協力のもと、ヘリコプターの機内環境と母体搬送時の妊産婦の管理に関する内容を、機内管理行う人、同乗する医療者に対して調査を行う。妊産婦の調査結果をもとに、ドクターヘリの機内環境や設備の視察を行い、母体搬送に関わる医療従事者とともに実際の母体搬送時に実施可能かどうかの検討を行う。調査結果をまとめ、研究成果を学会発表し、論文にまとめ公表する。28年度が最終年度であるため、記入しない。母性看護学、助産学28年度が最終年度であるため、記入しない。
異機種撮影像並びに時系列像など複数医用画像の重ね合わせ法に関する基礎研究

複数医用画像の重ね合わせ法を開発することを目的に研究を行った.本研究では,具体的な例として,SPECTによる心筋機能画像と心血管造影検査による冠動脈形態画像の重ね合わせ法の開発及びその重ね合わせ表示を試みた,当初は,撮影系の歪みの測定にまでさかのぼって検討を行い,精度良く重ね合わせを実現する予定であったが,臨床側からの要望で,精度に関する検討よりも,実際の臨床データを用いた重ね合わせの可能性を示すことの方が重要であるということであったため,数列について重ね合わせと表示を先に試みた.具体的には,以下の6点を行った.1.SPECTのディジタル画像を計算機に転送する方法を確立した.2.SPECTと重ね合わせることを考慮して,低分解能で冠動脈並びに左心室の造影像を計算機に入力した.3.血管像は細長い領域が連結したものであることを利用して,冠動脈造影像から冠動脈領域を抽出した.4.変動閾値法を用いて,左心室造影像から左心室内腔を抽出した.5.2方向の撮影像において,2.及び3.を行い,それらを用いて冠動脈並びに左心室の3次元再構成を行った.6.冠動脈像と左心室内腔像で挟み込む形でSPECTによる心筋画像と冠動脈像,左心室内腔像を重ね合わせて表示を行った.1.に手間取ったため,以降の処理については,充分な検討を行うことができなかったが,冠動脈像だけではなく,左心室内腔像も利用することが,SPECT像と冠動脈像の重ね合わせに有用であることが解った.今後,重ね合わせのために有用な尺度について更に検討を加える予定である.複数医用画像の重ね合わせ法を開発することを目的に研究を行った.本研究では,具体的な例として,SPECTによる心筋機能画像と心血管造影検査による冠動脈形態画像の重ね合わせ法の開発及びその重ね合わせ表示を試みた,当初は,撮影系の歪みの測定にまでさかのぼって検討を行い,精度良く重ね合わせを実現する予定であったが,臨床側からの要望で,精度に関する検討よりも,実際の臨床データを用いた重ね合わせの可能性を示すことの方が重要であるということであったため,数列について重ね合わせと表示を先に試みた.具体的には,以下の6点を行った.1.SPECTのディジタル画像を計算機に転送する方法を確立した.2.SPECTと重ね合わせることを考慮して,低分解能で冠動脈並びに左心室の造影像を計算機に入力した.3.血管像は細長い領域が連結したものであることを利用して,冠動脈造影像から冠動脈領域を抽出した.4.変動閾値法を用いて,左心室造影像から左心室内腔を抽出した.5.2方向の撮影像において,2.及び3.を行い,それらを用いて冠動脈並びに左心室の3次元再構成を行った.6.冠動脈像と左心室内腔像で挟み込む形でSPECTによる心筋画像と冠動脈像,左心室内腔像を重ね合わせて表示を行った.1.に手間取ったため,以降の処理については,充分な検討を行うことができなかったが,冠動脈像だけではなく,左心室内腔像も利用することが,SPECT像と冠動脈像の重ね合わせに有用であることが解った.今後,重ね合わせのために有用な尺度について更に検討を加える予定である.
水和構造評価も可能なタンパク質立体構造評価のための新規評価指標の開発

前年度に作成したタンパク質表面情報ー水和エネルギーを集積したデータベースは、SCOP2に登録された様々なタンパク質を基にしており、注目するアミノ酸残基の表面積の情報、周辺残基の情報、二次構造情報、そして3D-RISM理論により計算されたその残基の水和エネルギーの情報を、アミノ酸残基ごとに参照することのできるデータベースであった。このデータベースをデータセットとして、PythonのKerasライブラリを用いたディープラーニングによる分析を行った。ディープラーニングのバックエンドとしてTheanoを用い、「相関にのらない表面」での補正値に対する回帰式を、前述したデータセットから学習させた。これにより、3D-RISM理論により求まる、アミノ酸残基毎の「表面積ー水和エネルギー」の関係を厳密に再現することに成功した。この関係式と、既存の高精度タンパク質構造評価スコアであるProQ3とを併用することで、モデリングされたタンパク質立体構造の精度予測の性能が向上するかを検証した。対象にしたタンパク質群は2016年に開催されたタンパク質立体構造予測の国際コンテストであるCASP12および2018年に開催されたCASP13において提出された、様々な研究グループにより予測されたタンパク質立体構造モデル群である。検証の結果、実際の構造精度を示すスコアと予測した構造精度を示すスコアの相関が良くなり、性能向上が認められた。これにより、3D-RISM理論による水和エネルギーを考慮した新規構造スコアの開発に成功したと考える。機械学習による構造スコアの精密化が済み、精度検証も行ったため、現在、論文として発表する準備を行っている。今年度は、目的としたデータベースの構築し、構造評価スコアの開発に成功した。まず、様々なフォールドのタンパク質立体構造群(SCOP2データベース、タンパク質をフォールドレベルで管理したデータベース)に対し、網羅的に3D-RISM理論を適応し、水和エネルギーを得た。次にこれらの水和エネルギーをアミノ酸残基単位に分割し、周辺残基、二次構造情報等のデータを加えることで、水和エネルギー等をアミノ酸残基ごとに参照することのできるデータベースを構築した。構築したデータベースを基に、アミノ酸残基毎に水和エネルギーと残基表面積の相関関係を二乗誤差刈り込み平均最小化による回帰分析を用いて求め、新たな溶媒和スコアを開発した。当初の計画では、この溶媒和スコアを機械学習によりさらに精密化する予定であったが、先に現状での構造評価スコアとしての精度評価を行った。構築することのできた溶媒和スコアが、タンパク質構造評価スコアとしてどの程度の精度を持つか調査するために、2016年に開催された立体構造予測の国際コンテストであるCASP12の予測構造群を用いて、構造評価を行った。調査の結果、開発した溶媒和スコアを単体で運用するのではなく、既存のタンパク質構造評価スコアProQ3と併用することで、精度が向上することが示唆された。今後の研究で必要となる精度評価のためのシステムを先に開発したため、当初の計画とは前後するが、研究全体の進度は順調であるといえる。溶媒和スコアとデータベースの構築については当初の計画通り、今年度中に結果が出た。開発された溶媒和スコアのタンパク質構造評価スコアとしての精度を向上させることを目的として、ProQ3の導入および応用に成功した。所属研究機関における設備移設に伴い、一時的に研究を遂行できない期間が存在したが、研究は概ね順調に進展した。今後は、より精度の高いタンパク質構造評スコアを目指して、構築したデータベースの機械学習による溶媒和スコアの精密化を試みる予定である。また、当初の計画通り立体構造予測コンテストCASPの予測構造に対する構造評価を行い、構築した構造スコアの精度向上を行う予定である。特に平成30年度に開催されるCASP13においては、完全なブラインドテストを行うことができる。十分な精度検証の後、成果を論文として発表する。当初購入予定であったワークステーションが、ほぼ同一スペックでより安価に購入できたため、研究に使用する物品(外付けHDD他)や、より有用な使用法を考慮するために次年度へと繰り越した。
中間赤外波長域のスペクトルによる植物活力度の評価と予測に関する基礎研究

(1)正規化植生指数(NDVI)の評価と今後の評価方法:NDVIはクロロフイル量を評価する簡便法ではあるが、樹木の間から地面が見えたり、幹や枝がある場合には正しい評価は出来ない。そこで、カテゴリー分解を基本モデルとした正統的な植生領域の評価法を提案し、定式化した。(2)植生評価方法の開発には地上の状態が明らかな対象領域が必要であるが、実際には葉1枚、小枝1本までも明らかな対象領域など無い。そこでコンピュータ・グラフィックス(CG)によるリモートセンシング・シミュレーション(計算リモートセンシング)手法を開発した。(3)「つばき」や「銀杏」、観葉植物「ポトス」の葉等の分光測定例では、NDVIはクロロフィル総量の評価に利用出来るが、植生の活力度の情報は与えないが、WI指数では良い結果を得た。(a)例えば、ポトスに水分ストレスを与えるとNDVI値は減少するが、この変化は水分ストレス前の葉ごとのバラツキ程度で、これと区別がつかない。一方、WI(Water Index)は水分ストレスで増加するが、ストレスを与える前のWIは葉ごとの差異が小さく、水分ストレスの有無が明瞭である。結局、NDVIでは水分ストレスの有無は評価出来ないが、WIでは評価が可能であった。(b)銀杏葉の緑葉から枯葉までの自然の変化と、水分ストレスによるNDVI,WIの変化を比較した。緑葉から黄葉への自然変化ではWIはほぼ一定で、0.98-0.995程度で1を越えない。一方、NDVIは0.8から0.25程度へと大きく減少し、各葉のストレス前バラツキに混合して区別がつかない。一方、ストレスによるWIの変化は安定して1.025前後であり、どの黄葉段階においても水分ストレスの有無が判別が出来た。(1)可視・近赤外波長域から熱赤外波長域までの分光スペクトル計測システムを立ち上げた。特に、2.514μmでの分光放射率測定の稼働と計測データの取得は我が国では始めてと思われる。現在は、主に無機物・鉱物を対象に測定しているが、今後は、植物の枝や葉を出来るだけ生きたそのままで、精度良く測定する方法を開発しなければならない。(2)可視・近赤外波長域のスペクトルによる植物活力度評価の一手法である「NDVI(正規化植生指数)」は現在も広く利用されている。しかしNDVIは画素全体が植物葉で覆われているピュア・ピクセルでなければ、正しい評価をしない。これを確認した。これに代わって、画素のカテゴリー分解を基本とする植生領域の評価方法を提案し、数理的やミクセル・データのシミュレーションによってこの手法が優れている事を確認した。本手法の場合では、画素内に樹木の枝や幹、樹木の間から土壌の地面が見えていても、樹木自体の評価が可能である。(3)ニューラルネットワークによる熱赤外リモートヤンシング画像処理応用として、高空間分解能の可視・近赤外画像を利用する低分解能の熱赤外画像の高分解能画像への改善方法を開発した。本手法は、リモートセンシング画像の植生領域解析のみでなく、広くリモートセンシング画像一般に応用可能な手法である。1.植生指数(NDVI)による植生の評価方法に対する研究成果について各種の計測実験より、NDVIによる植生評価は以下の計測条件が満たされなければ良好な結果が得られない事がわかった。(1A)実際のリモートセンシングでは樹葉のみを取り出せず、樹木の枝や幹、あるいは地面が観測視野に混入する。NDVIによる評価ではこれらが雑音となり、正しい評価はできない。(1B)樹葉のみを取り出すNDVI評価方法の場合でも、樹種を固定し、季節を固定しなければ、これらの違いによるNDVIの変化が大きく、正しい評価ができない事が分かった。

(1C)その他、一連の計測実験の結果では、植生評価には一週間間隔程度の時系列観測を行い、これの年変化の比較が必要であると思われる。樹木は生き物であるから、当然、気象条件に影響されるので、これは当然の結果である。しかるに、現在のNDVI評価はあまりにも現実のリモートセンシングの現状とかけ離れた、実用的でない指標である事を実感している。2.NDVIに代わる植生領域の評価方法に関する研究成果について上記の(1A),(1B)の解決策として、ハイパースペクトル画像とカテゴリー分解の手法を前提とした植生評価の手法をコンピュータグラフィックス(CG)・シュミレーションにより検討した。これは全く新しい手法であり、今後のリモートセンシングにCGリモートセンシング・シュミレーションとして新たな手法を提供するものであるが、ここでもNDVIの弱点や問題点が浮き彫りになった。3.分光スペクトルによる植生の活力度の評価について本研究は、昨年に打ち上げられたTERRA衛星のASTERの多バンド熱赤外画像外やMODISの多バンド画像の利用に直結しているもので、上記の地上実測データの結果を基に、これらセンサからの中間赤外スペクトル画像や多バンド画像のとの相互解析を行う必要があると考えている。(1)従来の植生評価指数(NDVI)の意味を検討した。「つばき」や「銀杏」、観葉植物「ポトス」の葉等の分光測定では、NDVIはクロロフィル量の評価には利用出来るが、植生の活力度を評価しているものではないとの結果を得た。具体的には、(1.1)ポトスに水分ストレスを与えるとNDVI値は減少するが、この変化は各測定対象の水分ストレス前の葉ごとの差異と同程度であり、これと区別がつかない。一方、WI(Water Index)は水分ストレスで増加するが、ストレスを与える前のWIは葉ごとの差異が小さく、差異が生じれば水分ストレスである事がわかる。これより、NDVIでは水分ストレスの有無は評価出来ないが、WIでは評価が可能である事がわかった。(1.2)銀杏葉の緑葉から黄葉、さらには枯葉までの自然の変化と、それらへの水分ストレスによるNDVI,WIの変化を比較した。銀杏の緑葉から黄葉への自然変化ではWIはほぼ一定で、0.98-0.995程度で1を越えない。一方、NDVIは0.8から0.25程度へと大きく減少する。さらに水分ストレスを与えるとNDVIの変化は(2.1)に述べた様にストレス前の各葉の変化に混合して区別がつかないが、ストレスによるWIの変化は安定して1.025前後となり、どの黄葉段階においてもWIでは水分ストレスの有無が判別出来る事が分かった。(2)植物葉からの反射光には葉表面からの反射光があり、これは葉内情報を取得するのには雑音と見られていた。葉面反射光の分光偏光度には葉表面の形状情報が含まれ、この計測とそのデータ解析の重要性が確認出来た。葉表面は植物の活力度と敏感に関連し、分光偏光度特性は葉表面を敏感に反映するので、分光偏光度からは植生活力度の情報が得られる可能性が大きい。
カジノを核とするIR(統合型リゾート)の経済的効果と社会的コスト

カジノを核とするIR(統合型リゾート)は経済的効果を生み出すものと期待されているが同時に社会的コストをも生み出すものという懸念もいだかれている。本研究においてはその経済的効果と社会的コストについて当該IRの誘致を試みようとしている各地方の状況、各地方におけるIRのコンソーシアムの組成なども考慮して経済的効果と社会的コストについて客観的なデータに基づき検証し、問題点を明らかにすることとする。
3次元フォトニック結晶構造を有する記録媒体を用いた高密度光メモリに関する研究

研究実績の概要は以下のとおり.本研究では、フォトニック結晶構造を有する記録媒体を設計、試作し、その記録媒体にデータを記録・再生することによって、光波を制御し、高密度かつ高コントラストの3次元光メモリを開発することを目的として、研究を進めてきた。記録媒体中に3次元的なフォトニック結晶構造を創り込むことよって、記録するデータの空間周波数分布を制御することが可能になる。このため、データを再生する光学系のOTF(光学的伝達関数)に合わせたデータの記録を行なうことにより、データをコントラスト良く再生することが可能になる。また、フォトニック結晶における光の閉じ込め効果などを利用することによって、光の電場を増強し、より効率よくデータの記録、再生を行なうことも可能となる。さらに、記録媒体中に微細周期構造が作製されているため、それらの構造をガイドとして利用することによって、3次元的なデータのトラッキングも可能になる。今年度は、多層構造を有する記録媒体に、レーザー光を照射し、記録材料の特性を変化させることで、記録媒体中にメッシュ構造を有する3次元的な微細周期構造を作製した。このような記録媒体を用いることによって、面内データ間隔500nm,光軸方向のデータ間隔2μmで、3次元的なデータの記録再生に成功した。本研究で達成した記録密度は、これまで報告されているもの中で最も高いものである。さらに、本研究では、新しい記録媒体の作製方法として、粘着剤を利用した媒体作製方法を検討した。これまではスピンコート法を用いて媒体を作製してきたが、この方法では、媒体の厚みが均一ではなく、また記録層とバァッファ層に使用可能な記録材料の選択に制限があった。粘着剤を用いた方法では、フィルムを多層に張り合わせていく手法であるので、膜厚の均一性が良く、容易に多層構造を作製することが可能である。基礎実験により、粘着剤を利用した手法の有効性を確認した。本研究では、フォトニック結晶構造を有する記録媒体を設計・作製し、その記録媒体にデータを記録し、再生することによって、光波を制御し、高密度・高コントラストの3次元光メモリを開発することを目的として研究を進めてきた。具体的に3次元フォトニック結晶構造を作製した。3次元構造の作製には、多層膜構造有する記録媒体の作製と集光フェムト秒レーザービームを用いた多光子過程を利用し、光軸方向の周期構造は、感光薄膜と透明なバッファ層を積層した記録媒体を作製することにより実現した。面内の周期構造は、集光フェムト秒レーザービームを走査して感光層での屈折率変化を誘起することにより作製した。また、フォトニック結晶構造を有する記録媒体にデータを集光した際に形成される集光スポットの形状を数値計算により求め、記録媒体に記録されるビットデータの形状を求めた。この結果からデータの記録密度の限界を議論した。また微細な周期構造を適当に設計することにより光波を制御できるため、最適な微細構造の形状を議論した。

研究実績の概要は以下のとおり.本研究では、フォトニック結晶構造を有する記録媒体を設計、試作し、その記録媒体にデータを記録・再生することによって、光波を制御し、高密度かつ高コントラストの3次元光メモリを開発することを目的として、研究を進めてきた。記録媒体中に3次元的なフォトニック結晶構造を創り込むことよって、記録するデータの空間周波数分布を制御することが可能になる、このため、データを再生する光学系のOTF(光学的伝達関数)に合わせたデータの記録を行なうことにより、データをコントラスト良く再生することが可能になる。また、フォトニック結晶における光の閉じ込め効果などを利用することによって、光の電場を増強し、より効率よくデータの記録、再生を行なうことも可能となる。さらに、記録媒体中に微細周期構造が作製されているため、それらの構造をガイドとして利用することによって、3次元的なデータのトラッキングも可能になる。今年度は、多層構造を有する記録媒体に、レーザー光を照射し、記録材料の特性を変化させることで、記録媒体中にメッシュ構造を有する3次元的な微細周期構造を作製した。このような記録媒体を用いることによって、面内データ間隔500nm,光軸方向のデータ間隔2μmで、3次元的なデータの記録再生に成功した。本研究で達成した記録密度は、これまで報告されているもの中で最も高いものである。さらに、本研究では、新しい記録媒体の作製方法として、粘着剤を利用した媒体作製方法を検討した。これまではスピンコート法を用いて媒体を作製してきたが、この方法では、媒体の厚みが均一ではなく、また記録層とバァッファ層に使用可能な記録材料の選択に制限があった。粘着剤を用いた方法では、フィルムを多層に張り合わせていく手法であるので、膜厚の均一性が良く、容易に多層構造を作製することが可能である。基礎実験により、粘着剤を利用した手法の有効性を確認した。
新規発光膜電位センサーを用いたマウスの運動指令形成メカニズム解明

平成28年度、報告者は世界初の化学発光膜電位指示薬(LOTUS-V)の開発に成功した(Inagaki, S. et al. Scientific Reports. 7:42398. 2017)。平成29年度では、アデノ随伴ウィルスを介してこのLOTUS-Vを、マウス第一次視覚野の神経細胞特異的に発現させ、ファイバー・フリーな状態で脳活動計測を行った。このファイバー・フリー計測手法の優れた点は、細胞種特異的な電気的シグナルを、自由行動下の複数マウスから計測可能な点である。この新規の計測法を用いて報告者は、第一次視覚野の神経細胞の活動が、マウスの移動速度に応じて、有意に上昇することを確認した。また四匹のマウスを同じケージに入れ、暗箱下で同時に脳活動計測を行うと、興味深いことにマウスどうしが互いに接触した際に、第一次視覚野の神経細胞の活動が有意に上昇することを発見した。またこの活動はマウスが移動している状態(Active state)、止まっている状態(Resting state)でも同程度上昇した。以上の結果から、報告者の開発した新規のファイバー・フリー計測法を用いれば、社会性行動時の脳活動を複数動物から計測可能であり、また新規の神経活動の発見に有用であることが示唆された。さらにこの計測法を用いれば、簡易に脳活動を計測可能であることから、対人恐怖症などの社会性不安障害を和らげる薬の開発などに有効であることが予想される。以上の結果については現在論文投稿作業中であり、今年度中に国際誌にアクセプトされることが期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。上記の実験と並行して報告者は、自由行動中のマウスの発光イメージング法を確立し、これもScientific Reports誌に報告した。そしてこのシステムをLOTUS-V用に最適化し、自由行動下におけるマウスの視覚野の活動を計測する事に成功した。上記の結果は、自由行動中の動物における新規の脳活動計測法を開発した事を意味しており、光ファイバーを用いた計測よりも、シンプルな光学システムで脳活動を計測する事が可能である。よってマウスの社会的活動を計測する上で有用であり、神経科学の分野において非常にインパクトがある。そして報告者は多くの学会でこの結果について発表し、昨年度だけでポスター賞を3つ受賞した。報告者はアデノ随伴ウィルスを用いて、LOTUS-Vをマウスの第一運動野に発現させ、頭部固定下で発光イメージングを行った。結果として、トレッドミル上のマウスの移動速度と、第一運動野の活動には正の相関がある事が分かり、またマウスが運動する直前から、第一運動野の活性化が見られた。さらに報告者は、LOTUS-Vを用いた発光イメージングの特性を活かし、光ファイバーなしに、マウスの第一視覚野の活動を自由行動下で計測する事に成功した。そして暗箱中でマウスが移動するに伴い、第一視覚野の活動が上昇している事が明らかになった。以上の結果は、マウスの随意運動における脳の活動をLOTUS-Vを用いた発光イメージングで計測が可能である事を意味しており、非常に重要度が高い。また報告者が開発した自由行動下における脳活動計測法は、マウスに与えるストレスが少ないため、マウスの随意運動を妨げる可能性は極めて低いという利点がある。また報告者はKENGE-tetシステムを利用し、ハウスキーピング遺伝子であるβアクチン遺伝子部位にLOTUS-VをtetOプロモーターと共にノックインしたマウスを作製した。そしてCaMKIIα-tTAマウスと交配を行い、興奮性神経細胞特異的にLOTUS-Vを高発現するマウスの作製に成功した。すでに脳の広範囲にわたって、LOTUS-Vからのシグナルが得られる事は、ex vivoの実験により確認済みである。よってこのマウスを実験に用いる事で、脳の広範囲の領域における脳活動計測が今後可能になる事が期待される。

以上の結果については現在論文投稿作業中であり、今年度中に国際誌にアクセプトされることが期待される。報告者はLOTUS-Vを用いて、マウスの運動野と視覚野における活動を計測する事に成功したが、さらに深部からの脳活動を計測するために、LOTUS-Vを赤色化する。現在、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)ドナーとなる化学発光タンパク質と、BRETアクセプターとなる蛍光タンパク質の組み合わせを試しており、次年度はリンカー配列や蛍光タンパク質の異なる組み合わせを試すことで、赤色化した新規膜電位指示薬の開発を行う。そして大脳皮質表層の活動はLOTUS-V、深部は赤色化した化学発光膜電位指示薬を用いる事で、マウスの運動運動指令形成の過程を明らかにすることを目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
英米モダニズム文学における環太平洋ナショナリズム表象の思想史的研究

英米モダニズム文学における環太平洋ナショナリズム表象を分析するために、大熊昭信・庄司宏子・編著『グローバル化の中のポストコロニアリズムー環太平洋諸国の英語文学と日本語文学の可能性』(2013年)や、遠藤不比人・編著『日本表象の地政学ー海洋・原爆・冷戦・ポップカルチャー』(2014年)、小野俊太郎『太平洋の精神史ーガリヴァーから「パシフィック・リム」へ』(2018年)等の先行研究の検討を行なった。これと並行して、ドゥルーズ=ガタリ『哲学とは何か』における「ペルセプト」や「アフェクト」等の概念に着目しながら、D・H・ロレンスによるオーストラリアを舞台にした長編小説『カンガルー』(Kangaroo, 1923)におけるいくつかの場面の情動論的読解を試みた。その結果、『哲学とは何か』と『カンガルー』という二つのテクストがいかに響き合っているかが明らかになった。同時に、『カンガルー』が当時のナショナリズムの一形態と目される白豪主義を表象する一方、オーストラリア先住民「アボリジニ」の表象を挿入することにより、白豪主義的ナショナリズムの言説に対する逃走=闘争の可能性を追求していることがわかった。また、環太平洋地域に関する他の英米文学・思想を研究するため、サマセット・モームの『月と六ペンス』(1919)を再読するとともに、ジャック・ロンドンの関連作品の読解を行なった。具体的には、ロンドンがハワイのモロカイ島に上陸しハンセン病患者と交流を持った体験等を基に書いたと考えられる「コナの保安官」(1909)等の小説である。最新の先行研究に接することができたものの、依然として「太平洋問題研究会」のような諸ナショナリズムの知的せめぎ合いの場の調査が低調である。また、サマセット・モームのみならずジャック・ロンドンの著作を読むことができたが、それぞれの最新の伝記的研究の検討があまり進んでいない。平成30年度にサマセット・モームの『月と六ペンス』を再読できたので、ナショナリズムの観点からのモームの環太平洋地域表象、ならびに東アジア表象の特徴を踏み込んで分析したい。また、ジャック・ロンドンの関連著作も精読し、ロンドンの環太平洋地域表象、ならびに東アジア表象の特徴を分析し、可能であればモームとロンドンを比較考察したい。19世紀後半から20世紀前半の英米国内のナショナリズム言説を欧米植民地主義や帝国主義との関連で分析するために、エリック・ホブズボームの『創られた伝統』(1983; 1992年)、ならびに『ナショナリズムの歴史と現在』(1990; 2001年)の読解を行なった。また、同時代の環太平洋地域における様々なタイプのナショナリズム思想とそれらのせめぎ合いを分析するため、ベネディクト・アンダーソンの『比較の亡霊ーナショナリズム・東南アジア・世界』(1998; 2005年)の読解を試みた。さらに、環太平洋地域、特に東アジアで高揚するナショナリズムやアジア主義に対する英米の文学・思想を研究するため、サマセット・モームの関連作品(『月と六ペンス』[1919]、『木の葉のそよぎ』[1921]、『中国の屏風』[1922]、『英国諜報員アシェンデン』[1928]、『片隅の人生』[1932]、『コスモポリタンズ』[1936]等)を研究した。一方、これまで研究蓄積のあるD・H・ロレンスを比較のための座標軸として設定することが必要であると判断し、『D.H.ロレンス研究』(日本ロレンス協会)の依頼を受け書評を執筆した。書評対象図書は、Takeo Iida, D. H. Lawrence as Anti-rationalist: Mysticism,Animism and Cosmic Life in His Works(Melrose Books,2014)である。本書は、神秘主義的詩人でありアニミズムの作家であるロレンス像を提示する一方、比較文化・文明的視座を導入し、ロレンスと与謝野晶子、伊藤整との比較論考や浮世絵を扱った論考も展開しており、本研究の参考になる比較文学・文化研究を実践している。エリック・ホブズボームの主著を読むことができナショナリズム論の理解が深まったものの、諸ナショナリズムのせめぎ合いの場の一つとして1960年に解散するまで35年続いた国際関係改善のための民間国際組織「太平洋問題研究会」に関しての調査が進んでいない。また、サマセット・モームの関連著作を読むことができたことは収穫であったが、1920年に中国、1921年に日本を訪れ1922年に『中国の問題』を出版したバートランド・ラッセルとD・H・ロレンスのナショナリズム観の比較分析もあまり進んでいない。

その結果、『哲学とは何か』と『カンガルー』という二つのテクストがいかに響き合っているかが明らかになった。同時に、『カンガルー』が当時のナショナリズムの一形態と目される白豪主義を表象する一方、オーストラリア先住民「アボリジニ」の表象を挿入することにより、白豪主義的ナショナリズムの言説に対する逃走=闘争の可能性を追求していることがわかった。また、環太平洋地域に関する他の英米文学・思想を研究するため、サマセット・モームの『月と六ペンス』(1919)を再読するとともに、ジャック・ロンドンの関連作品の読解を行なった。具体的には、ロンドンがハワイのモロカイ島に上陸しハンセン病患者と交流を持った体験等を基に書いたと考えられる「コナの保安官」(1909)等の小説である。最新の先行研究に接することができたものの、依然として「太平洋問題研究会」のような諸ナショナリズムの知的せめぎ合いの場の調査が低調である。また、サマセット・モームのみならずジャック・ロンドンの著作を読むことができたが、それぞれの最新の伝記的研究の検討があまり進んでいない。平成29年度にサマセット・モームの作品をある程度読むことができたので、ナショナリズムの観点から見たときのモームの環太平洋地域表象、ならびに東アジア表象の特徴を分析したい。また、D・H・ロレンスのナショナリズム観との比較分析を進めるために、バートランド・ラッセルの著作を研究すると同時に、ラッセルがモデルであると目されるロレンス作品における登場人物の分析も行ないたい。平成30年度にサマセット・モームの『月と六ペンス』を再読できたので、ナショナリズムの観点からのモームの環太平洋地域表象、ならびに東アジア表象の特徴を踏み込んで分析したい。また、ジャック・ロンドンの関連著作も精読し、ロンドンの環太平洋地域表象、ならびに東アジア表象の特徴を分析し、可能であればモームとロンドンを比較考察したい。年度末に資料収集を行ないたかったが、日程的に厳しかったため行なえず、旅費残額が大きくなり次年度使用額が生じた。その分は、翌年度うまく日程を調整し精力的に資料収集等を行なうことにより使用したい。年度内に海外での資料収集を行ないたかったが、日程的に厳しかったため行なえず、旅費残額が大きくなり次年度使用額が生じた。
英語能力育成を目指した小・中連携による英語教育実践の縦断的調査

沼津市で実施されている「言語教育特区」における「英語の時間」での英語教育の実施によって、英語能力が伸びるのかどうか調査するのが目的であった。具体的な英語科の時間数は、中学校で、プラス1時間され、年間140時間(普通は105時間)、小学校では3年生以上で週2時間程度の英語の時間があった。このような状況で、小学校6年生の修了時期と中学3年生修了時期で英語能力が伸びているかどうか調査した。その結果分かったことは、聴解能力、発話能力、語彙能力は伸びていたが、文法能力は伸びていなかった。この結果はある意味で妥当な結果であったと言えよう。なぜならば、1時間増加された「英語の時間」は、口頭でのコミュニケーション能力を重視した授業構成になっており、文法能力に重きを置いた活動はしていなかったからである。ともかく、小学校での英語の時間を設けることと、中学校で1時間英語の時間が増えることは、生徒の英語能力を伸ばすことが出来ることがわかった。その意味で、言語教育特区の取組は無駄ではなかったと言えるだろう。静岡県沼津市でおこなわれている「言語教育特区」での英語教育実践を長期的に観察し、児童・生徒達の英語能力や態度面がどのように変化していくのか、または変化しないのか、調査分析し、今後の日本の英語教育への示唆を与えることである。本研究の目的は、静岡県沼津市で、18年4月から実施された小学校・中学校(小・中)連携の下におこなわれる英語教育実践を縦断的に観察し、生徒(特に中学校3年生)に身につく英語能力がどの程度のものになるのか調査することである。「連携のとれた小・中一貫教育をおこなえば、中学生の英語能力は現状よりも全体的に向上するはずである」という仮説を立てた。4年間でその検証をおこなう。小学校と中学校の連携さえスムーズに行けば、中学3年生の卒業時点で、現状の中学3年生の英語能力よりも能力が必ず向上すると本研究者は考えている。毎月の定期観察以外に、平成19年2月から3月にかけて、3つの中学校を対象に筆記試験による調査を開始した。調査内容は、英語の読解力、語彙力、文法能力、表現能力の調査である。現在(平成19年3月20日)、教育委員会をとおして郵送されてきた答案を分析中である。この分析により、沼津市の中学生の平均的な英語能力が把握できることになろう。分析は5月をめどに終了したい。来年度も同様の調査を同時期におこなう。テスト問題の不備があれば、部分的には修正することになるだろうが、基本的には同一の問題を5年間ぐらい続けて出題し、中学生の英語能力がどのように変化するか(または、変化しないか)、確かめることになる。平成19年度,まず最初に取り組んだことは,平成18年度に作成した実験問題を検討し,修正点を改良することであった。この作業は意外に時間がかかり,夏休みまでの期間を費やした。そして,この改良点を加えたテスト問題を使用して,平成20年3月に沼津市の4校の中学校で,単語テスト,ライティング、テストA&B,リーディング、テスト,スピーキング、テストを実施することができた。ここで採集できたデータは莫大なものとなり,平成20年4月から8月ぐらいまでを目安に,採点と分析を続けることになるだろう。平咸18年度3月に実施した各種テストは,同年4月から10月にかけて採点され,整理された。その結果,沼津市の中学生の英語能力がかなり鮮明に浮かび上がってきた。文法習得の結果の一部を紹介すると,例えば,比較表現では,比較級の-er thanが最も容易な項目であり,the mostが最も困難な項目であることが判明した。さらに,to不定詞では名詞的用法がもっとも容易で,副詞的用法が最も困難であった。スピーチでは,3分間英語で話せる生徒は40人中5人だけであった。リーディング、テストは,18年度とまったく同じ問題を使用したのであるが,平均点等は変化がなかった。単語テストも同様で,18年度と19年度の平均点はほとんど同じものであった。これは,今のところ,明確に説明はつかないが,言語教育特区で芙語の時間が週1時間増えたことは今のところ大きな影響を与えていないめであろう。

このような状況が,今後どのように改善されていくのか,あと数年間調査をして行くことで明らかになっていくものと思われる。平成20年度は,19年度の結果を踏まえて,それらを口頭発表や論文の形で公表していきたい。本研究の目的は、静岡県沼津市で平成18年度から実施されている言語教育特区での成果を調査することである。同市で実践される小学校・中学校(小・中)連携の下におこなう英語教育実践を縦断的に観察し、児童・生徒に身につく英語能力がどの程度のものになるのか調査している。すなわち、「連携のとれた小・中一貫教育をおこなえば、中学校卒業時での英語能力は現状よりも全体的に向上するはずである」という仮説を立て、その検証をおこなってきている。観察を実施する小学校と中学校は、沼津市の研究校に指定されている学校数校である。毎月の定期観察以外に、本年度も、平成20年2月から3月にかけて指定校の中の2つの小学校と2つの中学校を対象に、口答試験と筆記試験による英語能力調査を実施した。調査内容は、英語の読解力、語彙力、文法能力、表現能力の調査である。特に、今回は初めての試みながら、小学校6年生に対して文部科学省が平成19年度と20年度におこなった内容と同様のスピーキング調査を2校で実施した。この結果を文科省の結果と比べることができる。なお、前年度(19年度)の調査結果の一部は、中部地区英語教育学会で口頭発表し、また同学会の紀要にも公表した。英語能力調査は今回で3回目である。詳細な分析により、沼津市の中学生の平均的な英語能力が把握できることになる。本年度(21年度)は最終年度になるため、4年間の総まとめをおこなう年度となる。本科研費は、平成21年度が最終年度であった。平成18年度から4年間にわたり、沼津市の「言語教育特区」における「英語教育」について授業を参観し、共同で教材を作成し、そして英語能力に関する習得データを取ってきた。沼津市の言語教育特区の目的は、「言語力」である。日本語と英語(外国語)の両方で、他者とことばを用いた対話のできる子ども達を作ろうというのが目的であった。その中でも特に、英語能力、英語でのコミュニケーション能力の育成の成果を観察し、分析しようと試みたのが本研究である。研究目的の1つは、「なぜ小学校から英語活動をする必要があるのか?」という疑問への回答を見出すことであった。その答えとして、英語や外国人に対する恐怖心、劣等感を払拭し、お互いに同等の人間であることを身につけさせることであった。生徒へのアンケート調査や、授業中の振る舞いを分析すると、この期待は十分に達成できているという研究成果が出た。ただし、小学校6年次での英語の聴く力と話す力は、それほどついてはいないことも判明した。また、中学3年生修了時点での英語能力を確実につけたいとう目標は、達成できたところと、達成できていないところがあった。間違いを恐れずに話そうとする態度面での向上は認められたが、文法能力に関しては著しい伸びは認められなかった。沼津市全体で英語能力を向上しようとすることは、かなり大変であることが判明した。英語の時間が週3時間から4時間に増えた点と、小学校からの英語教育の導入でも、全体的な底上げをすることはなかなか大変だということである。もう1つ分かったことは、沼津市教育委員会からの指示を撤底することは難しいということである。各教員間で温度差があり、全員に浸透させるには長い年月が必要なのである。研究成果は引き続き2010年度でも発表する予定である。
脳の生体イメージングによる歯周病と認知障害との関連性の解析

本研究は歯周病が脳内に及ぼす影響を直接的かつ時系列で解析することで脳炎症惹起メカニズムを明らかにすることを目的としている。昨年度は、歯周病菌(porphyromonas gingivalis; P.g菌)を脳内に直接注入した際、ミクログリア突起がその周囲に即座に集積することを明らかにした。さらに、菌に対するミクログリア突起の伸展反応は、明期と暗期で優位な差を認め、明期よりも暗期において反応性が増大していた。また、P.g菌以外の菌に対しても同様の反応性が見られた。さらに、菌に対するミクログリア突起伸展反応はP2Y6受容体により制御されていることを示した。また、ミクログリアと種々の菌を共培養したところ、ミクログリアからのUDPの分泌が確認された。以上の結果から、菌が脳内へ侵入した際、近傍のミクログリアがUDPを分泌し、さらにその周囲のミクログリアがUDPを目印に突起を伸展させ、侵入部位に集積することが示唆され、その反応はミクログリアの内在性時計制御下でP2Y6受容体によって調節されていることがわかった。本年度は明期と暗期でミクログリアの単離を行い遺伝子発現解析を行った。その結果いくつかの遺伝子の発現に有意な差を認めた。今後はそれらの遺伝子変化に関してさらに解析を行っていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、歯周病が脳内に及ぼす影響を直接的かつ時系列で解析することで脳炎症惹起メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度は、歯周病菌(porphyromonas gingivalis; P.g菌)を脳内に直接注入した際、ミクログリア突起がその周囲に即座に集積することを明らかにした。さらに核酸加水分解酵素であるapyraseの前投与によりミクログリアの突起伸展は完全に抑制され、P2Y6受容体特異的阻害剤によってもその反応は阻害された。P2Y6受容体のagonistであるUridine 5'-diphosphate(UDP)の局所注入によってもミクログリア突起の伸展反応が認められたことから、菌に対するミクログリア突起伸展反応はP2Y6受容体により制御されていることが示唆された。P2Y6の影響を検討するため、P2Y6のSiRNAによるノックダウンを行ったところ、P.g菌に対するミクログリア突起の伸展反応は優位に抑制された。一方ミクログリアのP2Y6RのmRNAの発現に概日リズムが認められ、菌に対する突起伸展の反応性が低い暗期ではP2Y6Rの発現が低く、菌に対するミクログリア突起伸展の反応性の日内変化に一致していた。さらに、ミクログリアと種々の菌を共培養したところ、ミクログリアからのUDPの分泌が確認された。以上の結果から、菌が脳内へ侵入した際、近傍のミクログリアがUDPを分泌し、さらにその周囲のミクログリアがUDPを目印に突起を伸展させ、侵入部位に集積することが示唆された。そしてその反応はミクログリアの内在性時計制御下でP2Y6受容体によって調節されていることがわかった。交付申請書に記載した研究実施項目をおおむね実施することができ、予測していた以上の研究成果を得ることができた。今後は、歯周病菌とアルツハイマー病との関連性についてさらに詳細に検討を重ねていく予定である。
カタユウレイボヤの転写制御領域に関する情報学的モデル構築とその検証

さまざまな生物種の全ゲノム塩基配列が決定されている今日でも、そこにコードされた遺伝情報の理解は、通常コード領域とよばれているタンパク質の情報を除いて、十分に進んでいるとは言えない。特に多細胞生物の組織特異的遺伝子発現を調節している領域の理解は不十分で、ゲノムの塩基配列が容易に解析可能になった今こそ、いろいろな角度からの研究が必要である。そこで本研究は、情報解析と転写制御の実験研究の専門家が互いに協力して、脊椎動物のモデル系としても有用なカタユウレイボヤを主な対象として取り上げ、その転写制御領域の構造理解に取り組んだ。まずこれまで様々な実験手法によって、組織特異的発現をすることが知られている遺伝子の上流配列を収集し、比較ゲノム学などの手法を応用したデータベースDBTGRを構築、公開した(http://dbtgr.hgc.jp/)。次に収集した情報をもとに、組織特異的発現を制御するプロモーターに対してその配列中のシスエレメントの組み合わせなどに基づくモデル化(マルコフ連鎖を用いて、モチーフ出現の順序や相対位置、向きなどをモデル化した)を行い、得られた情報学的モデルを用いてゲノムを探索することで同様の構造をもつ新規遺伝子を予測し、その結果を実験で検証した。その結果、筋肉特異的遺伝子のプロモーターについては、トップ50遺伝子のうちで学習データに含まれず、cDNAが容易に入手可能な4種類の遣伝子に対して、in situハイブリダイゼーション実験を行ったところ、3個について筋肉での発現が見られた。しかし、視細胞特異的なプロモーターに対して同様なモデル化を行い、4種類の遺伝子で実験したところ、まったく発現が認められなかった。このことから、我々のモデルにはさらなる改良が必要なことは明らかであり、また組織特異的発現プロモーターといっても、その構成の複雑さは様々であることが示唆された。研究計画に従って、カタユウレイボヤの組織特異的プロモーターのモデル構築に取り組んでいる。まず、文献を渉猟して、ホヤにおける既知転写因子とその認識配列、遺伝子の発現を調節するプロモーターとその発生時期・組織特異的発現情報、さらに現在ゲノム配列が不完全ながら発表されている近縁種2種(Ciona intestinalisとCiona savignyi)との遺伝子上流配列のアラインメント情報等を収集し、それらをデータベースとして整理して、インターネットで公開した。データベースを報告する論文はNucleic Acids Res.誌のデータベース特集号に採択され、またホヤに代表される尾索動物の国際学会において、分担者の日下部が研究コミュニティにデータベースを紹介した。さらに筋肉特異的遺伝子の上流配列群に特異的に見られるモチーフの抽出を行い、いくつかのモチーフの組み合わせによって、SN比の高いプロモーター記述ルールができないかどうかを検討した。今のところ、まだ非常に優れたモデルは見つかっていないが、現在のモデルでもゲノムの全遺伝子上流配列に適用すると、学習データには用いていない筋肉特異的と思われる遺伝子が上位にひっかかってくることは確認している。今後、さらにモデルを洗練させて行き、新しく予測された遺伝子を実験で検証していく予定である。また、ホヤではトランススプライシングが多く見られるといわれており、このことは正しい5'端をもつcDNA配列情報から転写開始点を決定してきた我々の手法にとっては大きな問題となる可能性がある。そこで、現在cDNAデータからトランススプライシングの実態を探る試みも行っている。当初計画に従って、カタユウレイボヤ(一部Ciona savignyiも含む)において既知の組織特異的発現のみられる4種類のプロモーター群(筋肉、光受容体、耳石、口陥特異的発現遺伝子の上流配列)を用意し、各々のプロモーター構造のモデル化を試みた。