hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規フラビンモデル反応の開発とその有効利用

高酸化活性フラビンモデル化合物(ブンゾージプテリジン, BDP)を用いて,次の二つの新規モデル反応を開発した.1.N-ニトロソアミンの酸化的脱アルキル化N-ニトロソアミンの代謝は通常肝ミクロソーム中,チトクロームP-450によって, α-位が水酸化され,脱アルキル化されて進行すると考えられているが, α-位にCN基を導入した2-(N-Nitrosalkylamino)acetonitrile(RN(NO)CH2CN)を用いると, BDPで容易に酸化され, α-位が水酸化され,脱アルキル化されることがわかった.生成物,速度論的検討の結果ニトロソ酸素がBDPの4ce-位を求核的に攻撃し,付加体形成後,酸化が進行することを明らかにした.2.亜硫酸イオンの酸化APS-レダクターゼはFADと非ヘム鉄を含むフラビン酵素で,硫黄代謝サイクルの重要な中間体である亜硫酸イオンの酸化還元を触媒する.高酸化活性フラビン(BDP)を用いると,水中で亜硫酸イオンと付加体形成後,一分子的に分解して三酸化イオウを生成する.生成物,速度論的検討により,その機構を明らかにし, APS-レダクターゼのモデル系を開発した.高酸化活性フラビンモデル化合物(ブンゾージプテリジン, BDP)を用いて,次の二つの新規モデル反応を開発した.1.N-ニトロソアミンの酸化的脱アルキル化N-ニトロソアミンの代謝は通常肝ミクロソーム中,チトクロームP-450によって, α-位が水酸化され,脱アルキル化されて進行すると考えられているが, α-位にCN基を導入した2-(N-Nitrosalkylamino)acetonitrile(RN(NO)CH2CN)を用いると, BDPで容易に酸化され, α-位が水酸化され,脱アルキル化されることがわかった.生成物,速度論的検討の結果ニトロソ酸素がBDPの4ce-位を求核的に攻撃し,付加体形成後,酸化が進行することを明らかにした.2.亜硫酸イオンの酸化APS-レダクターゼはFADと非ヘム鉄を含むフラビン酵素で,硫黄代謝サイクルの重要な中間体である亜硫酸イオンの酸化還元を触媒する.高酸化活性フラビン(BDP)を用いると,水中で亜硫酸イオンと付加体形成後,一分子的に分解して三酸化イオウを生成する.生成物,速度論的検討により,その機構を明らかにし, APS-レダクターゼのモデル系を開発した.
リソソーム病の病態とパーキンソン病発症機序の関与の検討

研究代表者は、リソソーム病に関わる遺伝子Xの新規病的変異を3家系の常染色体優性パーキンソン病において見出した。iPS細胞由来ドパミン神経細胞の解析ではオートファジーリソソーム系の異常を見出しα-シヌクレインの増加を確認した。さらに遺伝子X導入マウスでは黒質のチロシンヒドロキシラーゼ陽性細胞の脱落を確認した。これらの結果は、リソソーム病の病態メカニズムがパーキンソン病の発症機序に重要に関与することを示唆すると考えられた。これまでに研究代表者は、リソソーム病であるゴーシェ病の原因遺伝子グルコシルセラミダーゼ遺伝子の変異が運動障害を主症状とする神経変性疾患であるパーキンソン病の遺伝的リスクであることを背景として、リソソーム病の病態のパーキンソン病発症への関与について検討を行っており、リソソーム病に関与する遺伝子Xの変異を常染色体優性パーキンソン病2家系において見出した。平成28年度は、遺伝子X変異によるリソソーム機能異常やオートファジー障害を明らかにすることを目的として研究を行った。まず、遺伝子X変異を有するパーキンソン病患者のiPS細胞由来ドパミン神経細胞ではオートファゴソームマーカーであるLC3-IIの増加をみとめた。さらにリソソーム阻害薬バフィロマイシンA1を用いたautophagy flux assayの検討では、リソソーム障害によるオートファゴソームの増加を確認できた。また、リソソームに局在するプロテアーゼであるカテプシンDの減少および活性低下を確認した。さらにリソソーム付随膜蛋白質-2(Lysosome-associated membrane protein-2 : LAMP2)の異常を確認した。孤発性パーキンソン病の病態ではリソソームにおけるαシヌクレインの分解異常の関与が示唆されており、遺伝子X変異を有するパーキンソン病患者のiPS由来ドパミン神経細胞内においてもαシヌクレインの蓄積および異常オリゴマー化の増加を確認した。遺伝子X変異によるオートファジー・リソソーム系の機能異常を確認できており、パーキンソン病で蓄積するとされるαシヌクレイン蛋白の変化を確認できているため。ゲノム編集技術による疾患iPS細胞由来神経細胞の表現型改善の検討についても現在進めている段階である。遺伝子X変異導入マウスの準備も整っている。平成29年度には新たにもう1家系の遺伝子X変異を持つ常染色体優性遺伝性パーキンソン病家系を見出した。新たな家系においても、皮膚線維芽細胞の検討ではあるが、先に発見された2家系と同様にリソソーム・オートファジー系の異常を見出している。現在iPS細胞由来ドパミン神経細胞を作製を進めておりドパミン神経細胞においても、これまでの2家系と同様の表現型が得られるか確認を進めている。遺伝子X変異導入マウス脳においてもα-シヌクレインの増加を確認した。遺伝子X変異導入マウスでは黒質のチロシンヒドロキシラーゼ陽性神経細胞の脱落の所見を確認しているが、さらに黒質におけるGFAP陽性細胞やIba1陽性細胞の増生をみとめグリア細胞の増生を確認できた。ヒトにおいて遺伝子X病的変異は中枢神経症状を含めたリソソーム病を発症するが、リソソーム病における神経症状では中枢神経における神経炎症の関与の重要性が報告されているため、今回の発見はリソソーム病における神経炎症の存在が神経変性に関与する可能性を示唆するものと考えられた。リソソーム病におけるリソソーム輸送障害と中枢神経炎症のメカニズムとの関連を検討をさらに進める予定である。遺伝子Xの遺伝子産物の機能改善によるリソソーム機能の回復やαシヌクレイン蓄積の解除に寄与し得る分子探索を進め、遺伝子X変異導入マウスへの投与における表現型の改善の有無も評価する。29年度が最終年度であるため、記入しない。パーキンソン病29年度が最終年度であるため、記入しない。
17世紀ドイツの政治社会―軍事という視点から

筆者の研究は、17世紀のドイツにおいて軍隊が制度として国家に取り込まれていった過程を解明することを目的としている。それにあたって筆者は以下の二点を重視してきた。第一に、17世紀ドイツの政治社会に大きな影響を及ぼした三十年戦争期(1618-1648年)の軍隊のあり方について実証研究を進めること。第二に、三十年戦争研究そのものの歴史的変遷と傾向を明らかにすることである。これらの問題はこれまで我が国でほとんど解明されてこなかったため、筆者の研究は日本における先駆的意義を持つといえる。阪口修平編『軍隊』(ミネルヴァ書房、2009年刊)に収録された二つの小論(コラム)は、筆者が特別研究員の資格を得る以前から既に準備を進めてきたものだが、上記の問題関心を端的にまとめ、公表したものである。まず「傭兵隊長ヴェルトの失敗」(7071頁)では、もともと人的つながりに依拠した武装集団に過ぎなかった軍隊が、国家によって取り込まれ、制度化されていく過程を、一人の傭兵隊長の経歴に着目することで明らかにした。その際、ただ制度的発展を追うのではなく、それをドイツの政治秩序のあり方と関連づけて論じたところに意義がある。また「近代ドイツのヴァレンシュタイン問題」(268269頁)では、19世紀の歴史家たちが、三十年戦争期の将軍ヴァレンシュタインを論じるにあたって、目下の国民国家論争からどのように影響されていたのかを明らかにした。その意味で、歴史家の視点もまた時代に規定されていることを、具体的事例に基づいて明らかにしたところに意義がある。
新卒看護師の卒後研修を支える指導者教育プログラムおよび支援システムの開発

本研究は、新卒看護師の卒後研修を支える指導者教育プログラムおよび支援システムの開発を目的とした。国内で卒後ローテーション研修を実施している6病院でインタビューにより現状と課題を明らかにし、オーストラリアの2病院でも情報収集を行った。これらの結果および文献検討から教育プログラムおよび支援システム試案を作成し、検討会を開催した。研修関係者の組織化、指導者のディブリーフィング、ローテーション頻度などの提言を行った。本研究は、新卒看護師の卒後研修を支える指導者教育プログラムおよび支援システムを開発することを目的としている。平成19年度は、国内で新卒看護師のための長期間の卒後研修(6ヶ月以上)を実施している病院での指導の実際、指導者教育および支援の現状と課題を明らかにすることを目標とした。該当する6病院で、8名の研修責任者(看護部長、副看護部長、教育担当師長)、9名の研修指導者(師長、主任、副主任、スタッフ)、6名の研修生(新卒看護師)に対して、半構造化インタビューを実施した。インタビュー内容の逐語録を作成し、質的記述的に分析した。その結果、研修形態は、3タイプに分類された。タイプAは6ヶ月研修で目的は看護師確保、タイプBは1年研修で目的は看護師の質向上、タイプCは1年研修で目的は早期離職予防であった。研修責任者は、「指導体制の統一の困難さ」、「研修生の学びが積み重ならない」ことを課題として挙げていた。研修指導者は、院内のプリセプター研修以外に学びの機会は少なく、「他病棟での経験の把握が困難」、「スタッフへの研修制度浸透の問題」により「指導がしにくい」と感じていた。研修生は、「患者の状態の変化の流れがわかった」「場が変わることによって得た気づきがあった」とする一方で、「指導の違いに戸惑う」経験をしていた。これらのことから、研修目的が異なっても、院内に研修制度を浸透させ、病院全体で研修生を育てる姿勢が重要であること、各部署での具体的目標の明確化や指導マニュアルの整備をすること、指導者の経験年数が少ない場合、学習機会や指導者同士の情報交換を含めたサポート体制が必要であることが明らかとなった。卒後研修は、今後増えることが予想され、実施に際して活用可能な結果が得られたと考えられる。今年度に発表を予定している。平成20年度は、国外の新卒看護師の卒後研修の実態調査を行い、国内での卒後研修の問題解決方法の具体的検討を行うことを目標とした。文献およびホームページを用いて情報収集し、オーストラリアの2病院で調査を行った。私立病院と公立病院で、プログラムコーディネーターにインタビューを行った。インタビュー内容を卒後研修の担当者、卒後研修プログラム、指導者にまとめ、比較検討した。オーストラリアの卒後研修で特徴的であったのは、プログラムコーディネーターの存在であり、基礎教育との連動を図っていることであった。また公立病院では、州政府からの助成金で臨床教師を雇用しており、1臨床教師が4病棟程度を担当し、新卒看護師の教育に責任を持っている。また臨床教師は、新卒看護師の日々の指導を行うプリセプターのサポートも行っていた。以上のオーストラリアでの調査結果を、平成19年度に実施した国内調査の結果と比較し、日本における新卒看護師の卒後研修のあり方を考察した。専任の教育担当者の配置、ローテーション場所の検討、基礎教育との連動、プリセプターの役割の明確化とサポートシステムの構築が課題となると考えられた。これらの課題を達成する指導者教育プログラムおよび支援システムを開発する予定である。本研究は、新卒看護師の卒後研修を支える指導者教育プログラムおよび支援システムを開発することを目的とした。平成21年度の具体的目標は、平成19年度平成20年度の調査結果を基に、指導者教育プログラムおよび支援システム試案を作り、卒後ローテーション研修を実施している病院の関係者と実現可能性などについて検討会を行い、最終案を提示することであった。これまでの研究結果と文献検討から、指導者教育および支援システムについて研究グループで検討を行い、試案を作成した。研修生を直接指導するプリセプターの教育の充実では、研修に関する他の病院の状況や研修生の学びなどを理解するための研修やローテーションのクール毎の到達目標を明確化するプロジェクトのメンバーになることなどを提案した。さらに指導者支援のシステムとして、研修関係者の組織化、プリセプターのディブリーフィング、研修責任者や研修担当者とのミーティング、1年に最大3ヶ所のローテーション、全職員を対象とした研修制度に関する交流会や教育に関する勉強会による新人看護師を病院全体で育てる風土の醸成、評価基準の明確化など10項目を提案した。これを基にして、ローテーション研修を数年間実施している1病院で、研修責任者(副看護部長)と教育委員である研修指導者との検討会を実施した。

その結果、研究チームで考えた指導者教育および支援システムについて、実現可能性はあるが、ヒューマンリソースの問題は残ること、新卒看護師の研修に当たる教育担当者の役割を明確にすること、望ましい支援システムが構築できたとしても、問題は発生し、それを解決できる研修指導者(教育担当者)の育成が重要であることなどが指摘され、今後の課題が明確となった。指導者教育プログラムについては、必要な内容の提示に留まったが、支援システムについては具体的内容の最終案を作成した。
日中間における生体情報・制御に関する研究

本研究は癌の発生要因を,滋賀医科大学と中華人民共和国吉林医学院との共同研究で,実験的なウイルス感染に基づく異常と人種的及び地域的差異を解析することで,解明しようとするものである。平成4年10月2日,中華人民共和国吉林医学院より邵世和講師と劉玉和講師が来日し,以来2ケ月,邵講師は微生物講座(主任教授瀬戸)においてウイルス発癌,劉講師は病理学第一講座(主任教授服部)において消化器腫瘍の共同研究に携わった。1.パピロマウイルス発癌において見られる生体情報制御異常に関する研究:(1)パピロマウイルス関連悪性腫瘍についてのウイルス・ゲノム検索例が吉林医学院になかったことから,文献的検討を行なった。その結果,中国においてはウイルス・ゲノムを検出する試みはまだ少ないものの,日本におけると同様に,子宮頸癌からは16,18型,食道癌からは6,11型が高頻度に分離されたとの報告があり,中国では性交渉以外の経路でも16,18型のウイルスが伝播されている可能性が示唆されていた。(2)ショープ乳頭腫・癌腫系細胞におけるショープ乳頭腫ウイルス(SPV)ゲノム存在様式の変化を二次元アガロースゲル電気泳動とサザン分析で検討した。その結果,SPV接種で誘導された乳頭腫の一部が悪性変換した腫瘍では,乳頭腫部分にはプラスミド状のモノマーゲノムだけが存在したのに対し,悪性変換部分にはその他にオリゴマーゲノムがプラスミド状と染色体に組み込まれた状態で存在し,SPVゲノムの存在様式,特にオリゴマー化したプラスミド状ゲノムと細胞性状には密接な関係があることが示唆された。(3)単一のショープ扁平上皮癌から得られ,造腫瘍活性を異にする4亜株について,上皮増殖因子受容体(EGF-R)遺伝子と主要組織適合遺伝子複合体(MHC)の発現を比較し,これらの発現と造腫瘍活性との関連を検討した。4亜株のノーザン分析の結果から,SPVゲノムの発癌遺伝子であるE6とE7はすべての株に発現していが,造腫瘍活性の強い亜株で最も強く発現していた。また,MHC class Iの遺伝子発現も,この亜株において著明な低下が認められ造腫瘍活性と関連する可能性が示唆された。EGF-R遺伝子の発現は,細胞株間での発現量に差はなく,EGF-Rがショープ癌腫細胞において重要な役割を担っているとは考えられなかった。2.消化器癌の特性の研究:ヒト胃癌は腺管形成能の有無により分化型胃癌の未分化型胃癌に二大別することができる。分化型胃癌では腸上皮化生を背景粘膜として発生する腸型腺癌と,胃型腺癌に分類可能である。一般に日本人では老化に伴い,胃に萎縮性変化と腸上皮化生を伴うことが多く,これに比して中国吉林地区を含む北東部での胃癌も同様の傾向であることが示唆された。中国では,胃癌よりも食道癌が多いことが特徴である。一般にヒト癌における癌遺伝子の発現には臓器特異的なものと非特異的なものが知られている。c-myc,c-k-rasについては非特異的なものである。ヒト胃癌では分化型癌と未分化型胃癌の両方でc-mycの発現異常があることが指摘されているが,今回の検討でも過剰発現があることが免疫組織科学およびin situ hybridization法で検出できた。一方,rasは点突然変異により変異蛋白を生じ,その結果代謝分解を免れ,細胞情報シグナルを持続して伝達するとされている。胃癌では,rasの遺伝子異常はとくに分化型胃癌で発現し易いが,早期胃癌では20%と頻度が低かった。rasの異常発現は胃癌のみならず,大腸癌,胆道癌でしばしば認められた。胃癌に比較的特異的なものとしてc-met,k-sam癌遺伝子の発現が明らかになっているが,c-met癌遺伝子の欠失が分化型,とくに高分化型腺癌症例で観察された。未分化型癌では,分化型に比し,二倍の頻度であった。一方,k-sam増幅は低分化型のものと未分化型癌に出現する。これらの癌遺伝子の異常は日本人と中国人の胃癌の両方で観察された。一方,p53は癌抑制遺伝子として多くの腫瘍で欠失や対立遺伝子に変異が生じていることが,今回の共同研究では日本人胃癌で約20%に発現していること,組織型,深達度に関係ないことが明らかになった。さらにp53良性腺腫では10%の症例に発現していることから,腫瘍性変化に伴って出現してくる可能性があり,かつ癌化のかなり初期からp53遺伝子異常が生じていることが示唆された。

その結果,中国においてはウイルス・ゲノムを検出する試みはまだ少ないものの,日本におけると同様に,子宮頸癌からは16,18型,食道癌からは6,11型が高頻度に分離されたとの報告があり,中国では性交渉以外の経路でも16,18型のウイルスが伝播されている可能性が示唆されていた。(2)ショープ乳頭腫・癌腫系細胞におけるショープ乳頭腫ウイルス(SPV)ゲノム存在様式の変化を二次元アガロースゲル電気泳動とサザン分析で検討した。その結果,SPV接種で誘導された乳頭腫の一部が悪性変換した腫瘍では,乳頭腫部分にはプラスミド状のモノマーゲノムだけが存在したのに対し,悪性変換部分にはその他にオリゴマーゲノムがプラスミド状と染色体に組み込まれた状態で存在し,SPVゲノムの存在様式,特にオリゴマー化したプラスミド状ゲノムと細胞性状には密接な関係があることが示唆された。(3)単一のショープ扁平上皮癌から得られ,造腫瘍活性を異にする4亜株について,上皮増殖因子受容体(EGF-R)遺伝子と主要組織適合遺伝子複合体(MHC)の発現を比較し,これらの発現と造腫瘍活性との関連を検討した。4亜株のノーザン分析の結果から,SPVゲノムの発癌遺伝子であるE6とE7はすべての株に発現していが,造腫瘍活性の強い亜株で最も強く発現していた。また,MHC class Iの遺伝子発現も,この亜株において著明な低下が認められ造腫瘍活性と関連する可能性が示唆された。EGF-R遺伝子の発現は,細胞株間での発現量に差はなく,EGF-Rがショープ癌腫細胞において重要な役割を担っているとは考えられなかった。2.消化器癌の特性の研究:ヒト胃癌は腺管形成能の有無により分化型胃癌の未分化型胃癌に二大別することができる。分化型胃癌では腸上皮化生を背景粘膜として発生する腸型腺癌と,胃型腺癌に分類可能である。一般に日本人では老化に伴い,胃に萎縮性変化と腸上皮化生を伴うことが多く,これに比して中国吉林地区を含む北東部での胃癌も同様の傾向であることが示唆された。中国では,胃癌よりも食道癌が多いことが特徴である。一般にヒト癌における癌遺伝子の発現には臓器特異的なものと非特異的なものが知られている。c-myc,c-k-rasについては非特異的なものである。ヒト胃癌では分化型癌と未分化型胃癌の両方でc-mycの発現異常があることが指摘されているが,今回の検討でも過剰発現があることが免疫組織科学およびin situ hybridization法で検出できた。一方,rasは点突然変異により変異蛋白を生じ,その結果代謝分解を免れ,細胞情報シグナルを持続して伝達するとされている。胃癌では,rasの遺伝子異常はとくに分化型胃癌で発現し易いが,早期胃癌では20%と頻度が低かった。rasの異常発現は胃癌のみならず,大腸癌,胆道癌でしばしば認められた。胃癌に比較的特異的なものとしてc-met,k-sam癌遺伝子の発現が明らかになっているが,c-met癌遺伝子の欠失が分化型,とくに高分化型腺癌症例で観察された。未分化型癌では,分化型に比し,二倍の頻度であった。一方,k-sam増幅は低分化型のものと未分化型癌に出現する。これらの癌遺伝子の異常は日本人と中国人の胃癌の両方で観察された。一方,p53は癌抑制遺伝子として多くの腫瘍で欠失や対立遺伝子に変異が生じていることが,今回の共同研究では日本人胃癌で約20%に発現していること,組織型,深達度に関係ないことが明らかになった。さらにp53良性腺腫では10%の症例に発現していることから,腫瘍性変化に伴って出現してくる可能性があり,かつ癌化のかなり初期からp53遺伝子異常が生じていることが示唆された。
多色光パルス励起時間分解蛍光顕微鏡の開発と量子ドット系への応用

空間的に不規則な系の拡散・輸送現象を非平衡物理学の立場から統一的に理解することを目的に、凝集した量子ドット系の励起子移動ダイナミクスを対象として分光測定を行った。時間分解蛍光スペクトル測定から温度や初期エネルギーに依存した励起子移動の振舞いを明らかにすることができた。また数理解析を行い平均移動距離等の統計量を実験データから定量的に評価した。さらに顕微分光測定に向けて半導体レーザーを光源に用いた超解像の時間分解顕微鏡を作成した。空間的に不均一な媒質中に生成された励起子は、エネルギーの緩和を伴いながら拡散する。この現象は有機太陽電池、発光素子においてその効率を作用する重要な要因であるが、本質的に非平衡であるためその取扱いについてはまだ確立されていない。本研究では、不均一広がりをもつ半導体ナノ粒子が配列された系における励起子ホッピング・輸送現象に着目し、多色のレーザーを光源に用いた時間分解顕微鏡を用いた測定から、そのダイナミクスを系統的に明らかにすることを目的とした。本年度の成果として主に以下を得た。変調周波数の異なる2色の半導体レーザーを用いた顕微測定システムの検出感度と空間分解能を向上した。その結果、ショット雑音限界感度、回折限界値に対して2倍の超解像(約100nm)でポンプ-プローブ信号が測定できるようになった。量子ドットの凝集体の不均一構造のサイズは数100nmで本装置で十分に観察可能である。また光源の変調周波数を変え試料の周波数応答を測定することで励起状態寿命などの時間分解情報が得られる。その分解能は約数百ピコ秒であり、約数百ピコ秒からナノ秒の励起子拡散ダイナミクを評価するために十分な性能を有する。バルクの不均一量子ドット格子系を対象とした時間分解蛍光スペクトルの温度、励起波長依存性から、低温ではエネルギーの小さい粒子に励起子がトラップされやすく、室温程度では繰り返しホッピングが起こるが欠陥等に起因する粒子に辿りついた場合にはクエンチされる等の描像を昨年度までに明らかにした。今年度はさらに現象を定量的に説明するための非平衡統計力学的な立場から理論構築を行い、平均ホッピング距離や励起子のクエンチの割合について評価した。空間的に不均一な媒質中に生成された励起子は、エネルギーの緩和を伴いながら拡散(ホッピング)する。この現象は有機太陽電池、発光素子においてその効率を左右する重要な要因であるが、本質的に非平衡系であるため、その取り扱いについてはまだ確立されていない。本研究では、不均一広がりをもつ半導体ナノ粒子が配列された系における励起子のホッピング・輸送現象に着目し、多色レーザーを光源に用いた時間分解顕顕微鏡を用いた測定からそのダイナミクスを系統的に明らかにすることを目的とした。本年度は主に次の2点の成果を得た。・非線形光学過程により生成される多色パルス光、および変調周波数の異なる二色の半導体レーザーを用いた、レーザー顕微測定システムを構築した。製作した装置を用いて量子ドットの凝集体を対象とした測定をおこなった。その結果、サイズの異なる粒子が数百nmから数μmのドメインを形成し分離して凝集している様子を観測することができた。・バルクの量子ドット系格子系を対象とした対象とした時間分解蛍光スペクトル測定を系統的に行い、励起子ダイナミクスの温度依存性、励起波長依存性を明らかにした。結果、低温では局所的にエネルギーの小さい粒子に励起子がトラップされやすく、室温程度では繰り返しホッピングが起こるが、欠陥等に起因する粒子に辿りついた場合にはクエンチングされることが分かった。さらに数値シュミレーションを行い、実験結果を定性的に説明することができた。これらの結果はより効率のよい有機太陽電池や発光素子の実現に向けた重要な知見を与えると期待できる。本年度は計画通り、多色レーザーを用いた顕微システムを構築した。研究計画では非線形光学過程により発生したパルス光を用いる予定であり、実際にこれを光源に用いた顕微測定を行った。しかしパルス光の繰り返し周波数が遅いため、実際の測定には時間がかかることが問題点として明らかになった。そこで光源に半導体レーザーを用いた顕微システムを構築した。これを光源に用いることで1ピクセルあたりの測定時間を数ミリ秒に短縮でき、数十秒で1つの画像を測定することができた。また顕微システムの構築と並行して、バルク試料に対する量子ドット格子系の時間分解蛍光測定測定を行い、励起子ホッピングの温度依存性、励起波長依存性について明らかにした。さらに数値シュミレーションを行い、実験結果を訂正的に説明することができた。これらの進展は全体としておおむね計画通りである。本年度は時間分解測定法と顕微鏡を組み合わせた測定を行う。最初に単一光子時間分解蛍光システムを構築する。昨年度購入した低ジッターのフォトンカウンティングAPDを検出器に用いる。半導体レーザーを利得スイッチングさせることでピコ秒の光パルスを発生させ、これを光源として用いて最初は100ピコ秒程度の時間分解能を目指す。

また実験での測定データからランダム媒質中の励起子ホッピングダイナミクスを定量するための理論・解析方法の構築を進め、実際に量子ドット格子系に適用し、ホッピング距離等の重要なパラメータの定量評価を行う。また、顕微時間分解測定の結果から励起子ホッピングをナノ構造との関係との関係から明らかにする。該当なし
実行機能と「開かれた」社会的ネットワークの戦略的な形成

本年度は、実行機能(ワーキングメモリ、抑制、ルールセットの切り替え)の測定を行うオンラインのプログラムを作成し、大学生を対象とした実験室実験を実施した。分析の結果、ルールセットの切り替えに関する実行機能は、SNS上のコミュニティ数や情動知能と関連を持つことが示唆された。その一方で、抑制やワーキングメモリに関しては同様の傾向は見られなかった。このことは、ルールの切り替えに関する認知的な柔軟性が、それぞれ異なるルールで維持されている多様なコミュニティでの対人行動を円滑にする役割を果たす可能性を示唆するものである。また、大学新入生の社会的ネットワークについても縦断的な測定を行い、データの整理を行った。同じ学部で異なる講座に所属する同学年の新入生の全数調査であり、欠損値も少ないため、全体ネットワークの分析を行うのに適したデータを収集することができた。大学生を対象とした実験を行い、一定の成果が得られている。また、社会的ネットワーク調査に関してもデータ収集を進めている。科研費(国際共同研究強化)の基課題として、日本のサンプルを対象に、複数のコミュニティへの所属を可能とする個人レベルの心理的基盤を解明するために、主に認知的側面にフォーカスした実験的アプローチを洗練させていく予定である。また、社会的ネットワークのデータに関しては、縦断データに基づくエージェント・ベース・モデルに基づく検討を行う。得られたデータの分析は、メルボルン大学との共同で行う予定である。本年度は、実行機能を測定するためのオンラインの課題を作成し、パイロットテストを行った。プラグラムの作成はすべて研究代表者が行った。使用予定であったパッケージの仕様が若干変更となっており、その対応に時間が割かれたが、task switchingに関する既存の課題(Wisconsin Card Sorting Task, Number-Letter Task)のオンライン化についてはすでに完了し、他の実行機能に関する課題も順次オンライン化および多言語化を進める予定である。また、大学新入生を対象とした社会的ネットワークの形成プロセスの検討についても、探索的な測定を開始する一方、オンラインでの調査実施の方法に一定の目処が付き、翌年度からの実施に向けての準備が整った。異なる特徴をもつ複数の大学での調査実施が可能となったため、社会的ネットワークの形成プロセスを比較検討することで、より多面的な検討が可能になると考えられる。実行機能との関連で社会的ネットワークの形成プロセスに関する検討が行えるのは、オンライン実験の実施が可能な特定のサンプルに限られる予定であるが、サンプルの多様性や比較可能性を考えると、複数の大学での調査実施には大きなメリットがある。所属コミュニティに関する調査についてもパイロットテストを終え、現在分析中である。研究成果としては、認知的な情報処理とかかわりを持ち、実行機能とも関連すると考えられる一般的信頼が、開かれた社会的ネットワークの形成に及ぼす影響について、学会での報告を行った。実行機能のオンライン化については予定通りに進んでおり、社会的ネットワークや所属コミュニティに関する調査についても実施準備が整っているため。当初の予定通りに、大学新入生を対象とする社会的ネットワークの測定を行うとともに、実行機能に関するオンラインの実験を実施する。あわせて、科研費(国際共同研究加速基金(国際共同研究強化))との連携を視野に、オンラインでの国際比較実験の実施に向けての準備も進める。オンラインの実験課題の作成について、現在までは研究代表者による作業で賄えており、プログラミング作業を担当する人員の雇用を必要としなかったため。プログラムの開発を内製しており、人件費を当初案より抑えることができているため。
比の形質を改良するための改良目標型選抜法の適用と育種効率の検証

本研究では、比の形質を改良するうえで最も効率的な手法を開発する。また、例えば乳脂率と乳量のように、比の形質とその構成形質を同時に改良したいとき、最も効率のよい選抜手法を開発する。比の形質は、育種価の分布型はもちろん、表現型値の分布の形状も不明確である。当該年度は、まず正規分布する形質における逆数の分布の描写方法を考案した。次に、逆数の分布における平均、分散、歪度および尖度等のパラメーターを推定する方法を確立した。正規分布する形質Xの確率密度関数をY=1/Xに置き換えたYの密度関数を代数的に表すことはできないが、X→Yの変換ののち、Yをソートすることで逆数の分布を描写することができる。このとき、Xが0に近いと逆数は無限大となることから、それを回避するため、育種改良に一般的に用いられている形質の変動係数(CV)を考慮することとした。一般に、家畜の繁殖形質におけるCVは20%、発育形質では10%程度の値が推定されているため、この値に即して平均と分散を設定することで、分布を描写した。また、分布のパラメーターは乱数の発生により推定した。発生乱数の個数は1,000,000個程度であれば、十分な精度でパラメーターを推定することが可能であった。ただし、CVを設定した場合でも、CV=20%であれば、乱数が±5σの範囲を超えることがあるため、そのような値は異常値として処理した。このような値が発生する回数は1形質あたり12回程度と希であるため、分布のパラメーターに与える影響はほとんどないと考えられた。ただし、異常値の範囲を±4σとすると、100個前後の異常値が発生するため注意を要する。研究実績の概要で述べた通り、現在までの研究の達成度は、ほぼ当初の計画通り順調である。今後、2つの形質が正規分布する場合の表現型値における作図法の開発および育種価の分布型について研究を進める。2つの形質が正規分布する場合の比の形質における表現型値における作図法の開発および育種価の分布型について研究を進める。そのためには、まず一日平均増体量、一腹産子生存率など、比の形質を構成する2つの形質に正規分布を仮定し、その平均や分散から比の形質における表現型値の平均や分散を算出し、これらのパラメーターを用いて、比の形質における表現型値の分布型の描写法を確立する。また、シミュレーションや牛および豚における実データとその血統情報を用いて、比の形質における育種価を推定する。次に、モンテカルロ法コンピュータシミュレーションにより、親子の表現型値を発生させ、2形質の遺伝率および2形質間の遺伝相関を変えた場合の比の形質における育種価の分布や遺伝率との関係を明らかにしていく。

次に、モンテカルロ法コンピュータシミュレーションにより、親子の表現型値を発生させ、2形質の遺伝率および2形質間の遺伝相関を変えた場合の比の形質における育種価の分布や遺伝率との関係を明らかにしていく。
「基本的生活行動」およびライフサイクルの視点からみた過疎地域の社会地理学的研究

上記の研究代表者と研究分担者のほかに、関西学院大学大学院研究生5名に依頼して調査研究を実施してもらったので、研究成果報告書にはそれら諸君の研究成果をも併せて収めた。日本の山間部や離島の村では、1960年ころからの高度経済成長期に、多くの人々が都市へ流出し、過疎が大きな問題となった。近年、過疎地域の人口減少は、1960年代から1970年代前半までにくらべると、さほど顕著ではなくなったが、さまざまの新たな問題が発生している。1.65歳以上の高齢者の占める比率は、近年、全国的にもしだいに高まっているが、過疎地域ではとくに高い。一人暮らしの高齢者や高齢者夫婦のみの世帯が多く、市町村の行政にとって大きな課題となっている。2.高度成長期にくらべると、近年は過疎地域でも、第三次産業部門での雇用がふえてきた。従って1020歳で一旦村から出て行った人々が2030歳で還流する傾向がみられるが、しかしそれは、出て行った人々のごく一部にすぎない。3.1960年代に出て行って大都市圏で勤めていた人々が、近年、停年を迎えて年金生活に入り、郷里の村へ帰ってくることがある。この傾向も、過疎地域の人口高齢化に拍車をかけている。4.過疎地域では、人口減少と人口高齢化の結果、営農形態や漁法などに変化が生じている場合がある。研究分担者の一人は、九州の離島の漁村で、そのことを検証した。5.若年層の流出に伴い、村の民俗行事にも変化が生じている。村の伝統的な祭の開催時期やその内容に変化がみられる。6.山間部の過疎地域では、路線バスが営業困難となって廃止され、町村が代替バスを運行している場合がある。交付申請書に記載した研究目的を達成するため、下記のように研究を実施した。1.予備的研究:研究代表者が中心となり、若干名の研究補助者の協力を得て、本研究に関連する既往の調査研究の報告を可能な限り集め、問題点を整理した。また「過疎地域振興特別措置法」の指定市町村のうち、九州の離島、中国山地の山村、新潟県豪雪地帯の山村、北海道北東部の農山村から、それぞれ数町村を選び、195585年の間の人口のコ-ホ-ト分析(出生コ-ホ-ト5歳階級ごとの動向)をおこなった。2.研究調査の打ち合わせ:平成元年7月26日に研究代表者、研究分担者、研究補助者が集まり、予備的研究で明らかになったことを検討すると同時に、研究全体のスケジュ-ル(2年間の計画)、本年度の現地調査の進めかたについて話し合った。その結果、参加者全員で或る特定の地域へ出かけて共同調査をおこなうことはせず、それぞれ独自に、研究全体の趣旨に沿って調査対象地域を選定し、現地調査を進めることにした。3.現地調査:上記の打ち合わせにもとづき、平成元年8月以降、各地で現地調査を進めたが、主要対象地域は、島根県羽須美村・川本町、北海道下川町・滝上町・丸瀬布町、長崎県福江市、和歌山県田辺市・南部町、愛媛県今治市・吉海町、高知県池川町・吾北町、京都府加悦町、岐阜県明智町などであった。4.調査結果の整理および次年度調査の準備:平成2年1月以降は、上記の現地調査に関してさらに補足調査をおこなうと同時に、調査結果を整理し、さらに次年度の研究調査について準備を進めている。なお平成3年3月までには研究成果をまとめ、平成3年度中に一冊の図書として報告書を刊行したいと考えている。本年度の交付申請書に記載した研究目的を達成するため、下記のように研究を実施した。

1.予備的研究および調査打ち合わせ:前年度の研究調査の成果をふまえて、本年度の具体的な調査計画を立て、平成2年7月中旬、研究代表者、研究分担者および昨年度と同様に研究を補助してくれる若干名の研究補助者が集まって、現地調査に関する打ち合わせをおこなった。2.現地調査:上記の打ち合わせにもとづき、平成2年7月下旬以降各地で現地調査を進めた。研究代表者・分担者が現地調査をおこなったのは、長崎県福江島、同壱岐島、同椛島、鹿児島県甑島などであり、そのほか研究補助者に依頼して、島根県邑智郡、佐賀県犬町町(旧産炭地)、京都府加悦町、岐阜県白鳥町、岡山県勝山町、兵庫県関宮町などにおいて、調査をおこなった。3.調査結果の概要:離島・山村の過疎地域からの人口流出は、1960年代から1970年代前半にかけてのようなはげしさは見られなくなったが、人口の高齢化が進み、地域社会にとって大きな間題となってきている。ライフサイクルの観点からみると、挙家離村のはげしかった時期に離村した30歳40歳代の層が、近年、都市の就業先で停年を迎え、その一部が帰村して、そのことが過疎地域の高齢化に拍車をかけている。また伝統的な民俗行亊について見ると、若年層の流出のために、開催の時期や内容に変化が生じた場合がある。さらに生業活動の内容についても、過疎化の進行に伴い、営農の方法や漁撈の種類などが変容をとげてきている。
ベテラン生産者の手の動作を模倣した清水白桃収穫用ロボットハンドの開発

岡山県は、全国一位の清水白桃の生産地である。しかし、生産者の高齢化・後継者不足により廃業する桃農家が増加している。清水白桃は大玉であり表面が柔らかい。その収穫には、手で桃を優しく把持しながら円周方向に回転させて枝から桃をねじりとる熟練した技術が要求される。一方、熟練しない者では桃の収穫ができない。なぜなら、この絶妙な力加減ができず桃を強く把持してしまうからである。その結果、桃の表面が変色し指の跡が残る。変色した桃は見栄えが悪く売り物にはならないため、廃棄処分となる。そこで、ベテラン生産者の手の動作を模倣したロボットハンドを開発した。本研究の成果を下記に記す。1.開発したロボットハンドについてロボットハンドは、3指とした。ハンドを3D-CADにて設計し、そのデータをもとに3Dプリンタで製造するラピッドプロトタイピングにより、軽量化と低コスト化を図った。各指関節にはベローズアクチュエータを組み込み、ベローズ圧力を指先に設置した把持力センサーの値に基づいて、リアルタイム制御することにより、桃を優しく把持することを可能とする。2.ロボットハンドの性能についてロボットハンドの把持力制御によって収穫が可能であるが、リンクの突出部が対象物に接触する場合があった。したがって、指形状や取付け角度の改善が必要である。3.今後の予定今後も桃農家と連携して、ロボットハンドの構造・性能や使い勝手等を改善していく予定である。
絶縁ゲートを持つ縦型InP系ホットエレクトロントランジスタの研究

本研究は、縦型化合物半導体トランジスタとして今までに無く微細な15nm幅チャネルを用いることで、6MA/cm^2という従来最高値の約3倍の高速化に重要である高電流密度を実現した。さらに電子を加速するヘテロ接合ランチャとも組み合わせることで、チャネル長に寄らない電流駆動能力という電子がチャネル内で無衝突の場合の状況を確認した。高駆動能力化の為のHigh-k絶縁膜と横型への拡張の為の再成長ソースの研究も行った。理論的アフローチとしては、モンテカルロシミュレーションによる、エミッタコレクタ間距離35nm(エミッタゲート間距離10nm)では、遮断周波数2THz以上が得られることが明らかに成った。このときエミッタのドーピング濃度は3x10^<18>cm^<-3>であり、最大電流密度は3MA/cm^2である。モンテカルロシミュレーションでは、これ以上の高電流密度が現在扱えないが、高電流密度化を行ってエミッタ充電時間下げ、かつ走行幅を非常に小さくした場合において、走行領域長をエミッタゲート間の距離に比例させて小さく出来ると考え、解析的に最高速度を求めた。計算できた範囲ではモンテカルロシミュレーションと傾向が一致し、最大電流密度を上げれば、さらに早い特性が見積もれることが判った。実験的アプローチとしては、エミッタ幅30nmの半導体メサ形成が可能となった。また、エミッタゲート間距離の制御を決めるプロセスである絶縁層のエッチングにおいて、ゲート・エミッタ間の1nmオーダーでの段差制御を可能となった。これらの結果から、従来よりは制御性の向上が行われ、従来約.5しか無かった伝達コンダクタンスと出力コンダクタンスの比で定義される電圧利得が4倍程度高い約2が得られる様になった。ただし、伝達コンダクタンス・出力コンダクタンス・最大電流密度などはいまだ理論に及んでいない。動作した素子のFIB/SEMによる断面観察から、金でできたゲートが絶縁物内で動いていること、また半導体メサ形状の関係からゲートがメサ直近まで近づいていないことが原因であると思われる。実験的アプローチとしては、前年度の研究成果基づき、駆動能力向上の為のプロセス変更を行った。具体的には、メサ形成後始めてに酸化膜をメサを覆うように形成し、その後斜め蒸着でメサ全体をゲート金属で覆う。そして、そのあとコレクタ近傍のみのゲート電極を取り除き、全体をBCBに再度埋めて頭出しをすることで、素子を形成するプロセスを確立した。ソース高濃度化と同時にこのプロセスを行って、酸化膜5nmのときに約1S/mmという酸化膜厚1nm程度でのMOSFETとほぼ同様の駆動能力を得ることが可能となった。またゲート変調で動く素子の確率が作った素子のほぼ半分になり、従来の5倍程度改善された。縦型でチャネルが不純物ドーピングされた構造の素子は、作製を行ったが、残念ながら比較に耐えうる素子動作は得られず、今後も検討を行う予定である。一方、絶縁膜評価のために、評価が容易な平面型III-V MOSFETを作製し、その基本動作を得た。III-V MOSFETにおいてもソースを高濃度化が駆動能力向上に重要であることから、再成長ソースを用いた構造を提案・作製した。理論的アプローチとしては、走行時間が非常に短くなるホットエレクトロントランジスタにおいて律速の大きな要因となるエミッタ充電時間についての考察をおこなった。バリスティックモデルに基づいて電子供給層の高濃度化によって駆動能力がどこまで上げられるかを検討した。高濃度化によるフェルミ準位のLバレーを越すことが限界となるもののITRSでの2022年予測値までは供給可能であると思われる。しかしポアソンの方程式とシュレディンガーの方程式を自己無同着に解くことで求めた量子準位を含めたより詳細な検討が必要である。実験的アプローチとしては、まず従来のシリコン酸化膜にかわる絶縁膜として、原子層堆積したアルミナを用いたIII-VMOSFETを作製した。シリコン酸化膜に較べて高い伝達コンダクタンスやサブスレッショルド特性を得ることが可能となり、良好な界面特性が確認された。またIII-VMOSFETにおいて高電流密度の為に高濃度再成長ソースを用いた素子を作製し、150nmまでチャネルを縮小した時にドレイン電圧0.8Vにおいて0.8A/mmの高電流密度を得ると共に、チャネル長の縮小に伴い特性が向上することを確認した。縦型InP系ホットエレクトロントランジスタにおいては、チャネル側面からの加工損傷などによりメサ幅を40nm以下にすると動作電流密度が極端に小さくなることから、ドライエッチングによるメサ形成後、アンダーカットウェットエッチングを行って損傷のない細いメサ幅実現を可能にした。チャネル幅15nm、チャネル長60nmの素子の動作を可能にし、アルミナゲート絶縁膜導入も併せて、1.1A/mm (7MA/cm^2に相当)、0.53S/mmの電流駆動能力が得られた。理論的アプローチとしては、ホットエレクトロントランジスタにおいて律速要因となるエミッタ充電時間についての考察をおこなった。

エミッタを充電するエミッタダイナミック抵抗は、通常電流の逆数に比例するとされているが、これはボルツマン分布が仮定できる範囲のみで成立し、数MA/cm2という高い電流密度領域においてはそこから外れてくるが、元々エミッタ充電時間と電流の逆数の関係は比例に見えるときでもオフセット分か存在し、このオフセットが高電流領域では小さくなる、すなわち電流の逆数以上に高速になる可能性をしめした。
In vitroモデルを用いた慢性関節リウマチ骨破壊の分子機序の解析と治療法開発

慢性関節リウマチ(RA)では慢性増殖性滑膜炎により骨・軟骨破壊が起こり高度の関節変形を来す。昨年度,滑膜組織培養によるin vitro骨破壊モデルを確立した。RA滑膜組織を誘導因子,支持細胞非存在下で特殊な表面加工した培養ウェルで培養すると滑膜組織よりリンパ球,紡錘形細胞とマクロファージ様細胞が遊離してくる。これらの細胞は増殖し,培養10-14日後よりHE染色でeosinophilicの細胞質を持つ多核巨細胞の集団が出現してくる。この培養系には多核巨細胞に加え滑膜細胞,マクロファージやCD4+Tリンパ球が混在し,RAにみられるパンヌスに類似しており,RA滑膜組織ではこのような巨細胞形成が6ヶ月まで持続する。巨細胞はtartrate-resistant acid phosphatase(TRAP)活性,vacuolar H+-ATPase, Vitronectin receptorが発現しており微細構造も,微絨毛様,破骨細胞ときわめて類似していた。また,アクチンフィラメントの特異的な分布から極性化していると考えられた。象牙片上で培養すると,強い骨吸収能を有していた。本培養系では,滑膜細胞が増殖,融合,極性化し骨吸収をきたす過程がみられ,RAの炎症性滑膜組織において滑膜細胞が破骨細胞に分化し,骨を破壊してゆく可能性が示唆された。滑膜組織培養における破骨細胞形成の分子メカニズムを明らかにするため,まずRANK/RANKLによるシグナル伝達系の関与,炎症性サイトカインの関与を検討した。RA滑膜組織培養系にOPGやOPG融合蛋白を添加すると,破骨細胞の形成やハイドロキシアパタイト上の骨吸収窩の形成は約40%抑制された。一方,骨髄細胞や末梢血単球培養にM-CSF, RNKL加え破骨細胞を誘導する系ではOPGはほぼ100%抑制した。滑膜細胞からの破骨細胞誘導にはRANK/RANKLが関与しているが,それ以外の誘導メカニズムも関与している可能性がある。TMFα受容体融合蛋白によりTNF blcckingの効果を検討すると,TNF recptor II-Fcfusion proteinで骨吸収の有意な抑制がみられた。しかし,TNFreceptor-Iの阻害では骨吸収は抑制されなかった。TNF receptor IIやRANKL/RANKのブロックはRA骨破壊の抑制の戦略の1つと考えられる。巨細胞はtartrate-resistant acid phosphatase(TRAP)活性,vacuolar H+-

ATPase,Vitronectin receptorが発現しており微細構造も,微絨毛様,破骨細胞ときわめて類似していた。また,アクチンフィラメントの特異的な分布から極性化していると考えられた。象牙片上で培養すると,強い骨吸収能を有していた。本培養系では,滑膜細胞が増殖,融合,極性化し骨吸収をきたす過程がみられ,RAの炎症性滑膜組織において滑膜細胞が破骨細胞に分化し,骨を破壊してゆく可能性が示唆された。そこで,滑膜組織培養における破骨細胞形成の分子メカニズムを明らかにするため,まずRANK/RANKLによるシグナル伝達系の関与,炎症性サイトカインの関与を検討した。RA滑膜組織培養系にOPGやOPG融合蛋白を添加すると,破骨細胞の形成やハイドロキシアパタイト上の骨吸収窩の形成は約40%抑制された。一方,骨髄細胞や末梢血単球培養にM-CSF,RNKL加え破骨細胞を誘導する系ではOPGはほぼ100%抑制した。滑膜細胞からの破骨細胞誘導にはRANK/RANKLが関与しているが,それ以外の誘導メカニズムも関与している可能性がある。現在,RA滑膜炎の病態にもっとも重要であると考えられている炎症性サイトカインはTNFαであり,TNFαに夜破骨細胞誘導はRANKL非依存性であることが報告されている。現在,TNFα受容体融合蛋白によるTNFblockingの効果を検討中である。また,細胞内システインプロテアーゼ阻害による細胞融合,cell spreadingの抑制,カテプシン阻害による骨基質分解抑制についても検討を行っている。慢性関節リウマチ(RA)では慢性増殖性滑膜炎により骨・軟骨破壊が起こり高度の関節変形を来す。昨年度,滑膜組織培養によるin vitro骨破壊モデルを確立した。RA滑膜組織培養系にRANKLのdecoyreceptorであるosteoprotegerin (OPG)やOPG融合蛋白を添加すると,破骨細胞の形成やハイドロキシアパタイト上の骨吸収窩の形成は約40%抑制された。一方,骨髄細胞や末梢血単球培養にM-CSF, RNKL加え破骨細胞を誘導する系ではOPGはほぼ100%抑制した。現在,RA滑膜炎の病態にもっとも重要であると考えられている炎症性サイトカインはTNFαであり,TNFαによる破骨細胞誘導はRANKL非依存性であることが報告されている。そこで,RA滑膜組織からの破骨細胞の分化にRANKL非依存系のシグナルがどのように関わつているかを検討した。
脳の記憶系及び学習理論との連携を考慮した嗅覚システム数理モデルとその応用

1)既存の嗅覚システム利用型パターン認識において、認識のための学習時間が大幅に短縮可能なパターン認識モデルを開発した。2)情動と学習を融合した情動融合型学習モデルを開発した.3)過去に学習・記銘した記憶システムの記銘パターン群(類似環境群)の中から、現環境に対応した記憶(環境)を識別する方法を開発した。脳の高次機能中,視覚系に関する研究が飛躍的に進んでいる中で,聴覚系,味覚系,嗅覚系の研究は未だ不十分であり,嗅覚系に関する研究はこれからという分野である。このような状況下で,記憶系・学習理論との連携を考慮した嗅覚システムの数理モデルの構築が本研究の目的である。本年度の具体的な研究成果は主に、嗅覚系周りの記憶系、学習系が中心となっており、以下の通りである。1.嗅覚系低次モデルと記憶系との連携について・新たな匂いが入力された場合、嗅覚系はカオス的応答を示すが、カオス/非カオス間の状態遷移を制御する方法を検討した。・匂い等、感覚入力から生ずる情動機能を導入した動的連想記憶モデルを開発した。2.学習機能について・カオス的性質を持たせた神経回路網に階層型構造を導入し、行動記憶のための記憶容量増加を意図したモデルを開発した。本年度の研究成果は、下記の通りである。1.嗅覚系数理モデルと感覚刺激に敏感な偏桃体・海馬・視床・大脳前頭前野眼窩皮質モデルの融合及び全体制御方式の開発.1)申請者らが開発した海馬-新皮質モデル及び,視床・扁桃体・頭眼窩皮質モデルら複数のモデルを融合し、その融合したシステムに情動モデルを新たに導入した強化学習モデルを開発し、自律移動エージェントの迷路探索問題にて、提案モデルの有効性を数値シミュレーションにて示した。特にこれまで、報酬と罰のみによる強化学習へ、エージェント内部での情動を考慮することで、これまでにない複合的な意思決定が可能となった。2)匂いや、環境情報等の入力に対し、その価値をエージェント内部で評価する、これまでにない価値システムモデルを構築し、構築した価値システムをこれまでの学習モデルへ融合し、新たな学習モデルを提案した。さらに、提案モデルをエージェントの行動学習シミュレーションにて有効性を検証した。3)匂いを含めた、環境情報等に対して、エージェントが適切な行動を学習し、その有効な経験を記憶系へ埋め込む場合、必要に応じて、経験記憶のなかから、エージェントが現在遭遇している環境に対応した記憶を、効率的に、かつ、正確に取り出す必要がある。この問題を、時系列情報を取り扱えるフードバック型自己組織化マップを導入することで、それまでの経験をうまく利用し、未知の環境においても適切に動作し、目的を達成するあらたな記憶系入出力システムを備えたエージェント構成法を開発した。さらに、その有効性を計算機シミュレーションにて確認した。4)これまでの記憶システムでは、記憶した情報を素早く、正確に取り出すことは困難であったが、生物の"注意"という概念を導入し、必要なときに、その注意パラメータを利用し、迅速に想起しうる記憶システムを考案した。脳の高次機能中,視覚系に関する研究が飛躍的に進んでいる中で,聴覚系,味覚系,嗅覚系の研究は未だ不十分であり,嗅覚系に関する研究はこれからという分野である.このような状況下で,記憶系・学習理論との連携を考慮した嗅覚システムの数理モデルの構築が本研究の目的である.本年度は主に,脳の記憶系,嗅覚系を含む脳の高次機能連携システムを学習により,以下構築した.1.匂いや,環境情報等の入力に対し,その価値をエージェント内部で評価する,これまでにない概念である価値システムを構築し,既存の学習モデルと融合した新たな行動学習・意思決定モデルを提案し,その有効性を計算機シミュレーションにて示した.2.匂いを含めた,環境情報等に対して,エージェントが適切な行動を学習し,その有効な経験を記憶系へ埋め込み・想起する場合,必要に応じて,埋め込んだ経験記憶のなかから,エージェントが現在遭遇している環境に対応した記憶を,効率的に,かつ,正確に取り出す必要がある.この問題を,これまでの2値情報を利用した記憶システムとしていたが,今年度はこれを多次元情報の埋め込み・連想想起へと拡張し,より実際の記憶システムに近い記憶系入出力システムを備えたエージェント構成法を開発した.3.記憶系へ情報を記銘したのち,これを利用する場合,正確かつ,迅速に想起しなければならない.本研究では,これを注意パラメータの概念を利用し,情報の記銘・想起をこれまでの方法と比較し、より迅速かつ正確に実現する方法を提案し,エージェントの迷路脱出問題のシミュレーションにて、その有効性を示した.4.その他,脳の記憶系自律エージェント構築に関する新たな,ロバスト学習・適応制御方式を開発し、計算機シミュレーションにより,その有効性を示した.