hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯周病菌が誘発する動脈硬化病変形成の分子基盤研究のパラダイムシフト

本研究課題において、動脈血中に移行した歯周病菌Porphyromonas gingivalisがアテローム形成を促進するメカニズムを明かとすることに成功した。我々は、「血管内皮傷害マウスモデル」という新しい実験系を世界に先駆けて用い、P.gingivalisのアテローム形成への直接的関与を明らかにするとともに、梗塞性疾患と歯周病感受性と関連する遺伝子を探索し、疾患との関連性を明らかにすることを目的とした。大腿動脈の血管内皮を傷害したモデルマウスにP.gingivalisを感染させることにより、動脈硬化病変の形成を評価した。その結果、中膜の血管平滑筋細胞の内膜への遊走、増殖を認め、血管内壁を満たし、粥腫(アテローム)を含まない明確な動脈硬化病変を形成した(J.Periodontal Research, 2010)。また培養平滑筋細胞を用いた実験により、血管平滑筋細胞は、収縮型から増殖型に形質転換を起こし、平滑筋細胞が血管内壁を満たし、血管栓塞の原因となる可能性を示すとともに、S100 calcium-binding proteinが細胞増殖活性に関与することを明らかにした(FEBS Lett, 2009)。さらに、100名の動脈硬化患者から手術時に摘出した動脈硬化病変組織の組織学的観察を行った。P.gingivalisが検出されない(P.gingivalis陰性)組織には、アテローム斑が著明に認められたが、P.gingivalis陽性組織にはアテローム斑はほぼ認められず、S100 calcium-binding proteinの蓄積が顕著であった(論文投稿中)。これらの所見より、心・血管疾患発症とP.gingivalis感染を結ぶ未知の分子基盤の存在が示された。本年度は研究計画に沿った進捗が得られ良好な成果を残せた。アテローム性動脈硬化の発生病理に脂質(コレステロール)必須説の他に、慢性内皮損傷説が提唱され、今では専門家の強い支持を受けている。この説は、様々な要因による血管内皮損傷が、内皮喪失、血小板の内皮下層への接着、血小板凝集、血小板由来増殖因子、単球由来増殖因子の遊離などの一連の現象を引き起こし、その結果、血管平滑筋細胞が中膜から内膜へ遊走し、さらに分裂増殖し血管内腔を狭くするという説である。この慢性内皮損傷説に対応する「血管内皮傷害マウスモデル」という新しい実験系を世界に先駆けて用い、P.gingivalisのアテローム形成への直接的関与を示すデータを得た。一過性にマウス鎖骨下静脈に投与されたP.gingivalisは、血管平滑筋細胞を収縮型から増殖型へと変化させる(血管内径を保つため、通常の血管平滑筋細胞は恒常的に収縮型である事が必要であり、決して細胞増殖はしない、にもかかわらずである。)。そのため、血管壁平滑筋は増殖し、ついには血管内壁を満たし、粥腫(アテローム)を含まない明確な動脈硬化病変を形成した(論文投稿中)。この現象は培養心筋細胞においても示された(FEBS Lett,2009)。更に100名の動脈硬化患者から手術時に摘出した動脈硬化病変組織の組織学的観察を行ったところ、P.gingivalisが検出されない(P.gingivalis陰性)組織には、粥状物質が貯まったアテロームが著明に観察されたが、興味深いことにP.gingivalis陽性組織にはアテロームはほとんど観察されず、代わりにS100calcium-binding proteinの蓄積が顕著であった(Circulation投稿中)。この知見は心・血管疾患発症とP.gingivalis感染を結ぶ未知の分子基盤の存在を明確に示している。
動物モデルを用いた麻疹の病態の解明

受容体SLAM発現マウスはヒトの麻疹の病態を比較的よく再現したが、麻疹ウイルスはマウスのI型インターフェロンに十分対抗できないために、I型インターフェロン受容体を欠損させないと増殖できなかった。そこで、麻疹ウイルス感染細胞でインターフェロンが抑制される系を確立し、それに基づいたトランスジェニックマウスを樹立した。さらに、生後10日の哺乳ハムスターを用いて麻疹ウイルスの神経細胞感染機構を明らかにした。麻疹ウイルスは強い免疫抑制を起こすことが知られているが、その詳しいメカニズムは分かっていない。麻疹ウイルスの受容体であるSLAMを発現するSLAMノックインマウスとI型インターフェロン受容体欠損マウスを交配させた遺伝子改変マウスに麻疹ウイルスを感染させ、ウイルス感染が免疫系の機能に与える影響を観察した。その結果、ヒト麻疹患者で見られるようなTリンパ球数の減少、Tリンパ球増殖反応の抑制、抗体産生の低下、Th2タイプサイトカインIL-4および抑制性サイトカインIL-10の増加、接触皮膚炎の抑制が本マウスで再現できた。マウス体内リンパ組織におけるリンパ球の大きな再分布や調節性T細胞の増加は明らかではなかったので、これらが免疫抑制の原因であるとは考えられなかった。一方、リンパ節ではアポトーシスが亢進していたにも拘わらず、リンパ球数に減少は見られなかった。このことは、アポトーシスによるリンパ球数の減少を補充するために、末梢血からリンパ節にリンパ球が移動することにより末梢血リンパ球減少が起こっている可能性を示唆した。抗IL-10受容体抗体によりマウスを処理しておくと、麻疹ウイルス感染による接触皮膚炎の抑制は起こらなくなったが、それ以外の免疫抑制には影響はなかった。以上の結果から、本遺伝子改変マウスは麻疹ウイルスによる免疫抑制の優れた動物モデルになることが明らかになった、今後は、本マウスを用いてさらに免疫抑制の詳細なメカニズムを解明する予定である。麻疹の病態を解明するために、麻疹ウイルスの受容体であるSLAMを発現するノックインマウスを用いて感染実験を行った。これまでに、SLAMノックインマウスをI型インターフェロン受容体(IFNAR)ノックアウトマウスと交配することにより、麻疹ウイルスが免疫系の細胞に感染し、リンパ球の減少、T細胞増殖反応の低下、抗体産生の低下、接触過敏反応の低下などヒトで見られるような免疫抑制が再現されることが判明した。免疫抑制が起こるメカニズムを調べるために、卵白アルブミンを認識するT細胞受容体を発現するトランスジェニックマウス(OT-IIマウス)をSLAMノックイン・IFNARノックアウトマウスと交配し、感染マウスにおけるCD4+ヘルパーT細胞、樹状細胞の機能を解析した。その結果、CD4+ヘルパーT細胞、樹状細胞両方の機能に抑制が見られ、それらが抗体産生低下の原因となっていると考えられた。ウイルス感染後に抗原(卵白アルブミン)で免疫する一次応答とは異なり、卵白アルブミンに対して既に免疫があるマウスに麻疹ウイルスを接種しても二次抗体産生には影響がなかった。細胞種特異的モノクローナル抗体を用いて、マウスからCD4+T細胞、CD8+T細胞、B細胞を除去した後に麻疹ウイルスを感染させると、CD8+T細胞を除いた時のみ体内のウイルス量が増加した。したがって、CD8+T細胞がウイルス排除に最も重要な役割を果たしていると考えられた。これらのマウスモデルでは、ウイルス感染や免疫抑制にもかかわらず、マウスが何らかの症状を示すことはなくウイルスは排除される。マウスにおけるウイルス増殖を促進するために、マウスIFNに対抗できるセンダイウイルスC蛋白質を発現する麻疹ウイルス感染系の構築を現在進めている。麻疹は発熱・発疹を主症状とし、免疫抑制や脳炎も起こす重要なウイルス感染症である。ウイルス感染症の病態解明や抗ウイルス薬開発には、動物モデルが不可欠である。麻疹ウイルスはヒト免疫細胞に発現するSLAMを受容体として細胞に感染するので、マウスのSLAM分子をヒト分子で置換したSLAMノックインマウスを作製した。しかし、麻疹ウイルスがマウスで効率良く増殖するには、さらにマウスのインターフェロン応答を抑える必要があることがわかった。麻疹ウイルスのように、ヒトを自然宿主とするウイルスは、ヒトの免疫応答には対抗できるが、本来の宿主でない動物の免疫応答には必ずしも対抗できない。これがマウスを使った動物実験を進める上での障害となる。センダイウイルスはマウスで効率よく増殖し、マウスに致死的な肺炎を引き起こす。そのセンダイウイルスがコードするC蛋白質(SeV-C)はマウスのインターフェロン応答を抑制することが知られている。われわれは、麻疹ウイルスが感染したマウスの培養細胞でのみ、SeV-Cが発現する実験系を確立した。これはCreと呼ばれる酵素がloxPという特異的なDNA配列を認識してDNAを組換える性質を利用したものであり、(1)Creを発現する麻疹ウイルスと、(2)SeV-Cをコードする遺伝子の上流にloxP配列を有するマウス培養細胞を遺伝子改変技術で作製することで実現した。

これにより、感染細胞特異的にウイルス抵抗性を抑制することが可能になった。感染実験では、SeV-Cが発現することで麻疹ウイルスの増殖が約100倍上昇した。一方、麻疹ウイルスに感染していないマウス細胞はSeV-Cを発現しないため、正常なインターフェロン応答を示す。今回確立したシステムをもとにした遺伝子改変マウスの作製に現在取りかかっており、SLAMノックインマウスと交配することにより、詳細な麻疹の病態解析を進める予定である。麻疹ウイルスは、SLAM、nectin 4を細胞受容体としてそれぞれ免疫細胞、上皮細胞に感染する。しかし、まれにSLAMやnectin 4を発現していない神経細胞に持続感染して亜急性硬化性全脳炎を起こす。われわれは、膜融合に関わっているF蛋白質の変異により膜融合能が上昇した麻疹ウイルスは、SLAM、nectin 4を発現していない細胞にも感染できることを明らかにした。また、このような膜融合能が上昇したウイルスは、ヌードマウスや生後10日のハムスターへの脳内接種で野生株ウイルスと異なり中枢神経系で広汎に伝播することを明らかにした。したがって、麻疹ウイルスの神経細胞感染には、F蛋白質変異によるウイルスの膜融合能亢進が重要な役割をしていると考えられる。麻疹ウイルスは、I型インターフェロン(IFN)系を欠損させないと受容体発現遺伝子改変マウスでも効率良く増殖できない。これは、麻疹ウイルスはヒトのウイルスなのでマウスのIFN系を阻害する能力を持たないためである。そこで、マウスIFNを抑制する機能を持つセンダイウイルスC蛋白質遺伝子をloxP配列で挟んだコンストラクトを導入したトランスジェニックマウスを作成した。このマウスは、Creリコンビナーゼ発現組換え麻疹ウイルスが感染した細胞でだけIFNが抑制され、ウイルスの増殖が促進される。本マウスと受容体発現遺伝子改変マウスを交配させたマウスは、自然感染にきわめて近い優れた動物モデルである。抗インターフェロン活性を持つセンダイウイルスC蛋白質を麻疹ウイルス感染細胞特異的に発現させることで麻疹ウイルスがマウス細胞で効率良く増殖できることを明らかにした。現在、この知見に基づいてセンダイウイルスC蛋白質発現トランスジェニックマウスの作製を進めている。したがって、当初の計画通り研究は進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。計画通り、センダイウイルスC蛋白質発現トランスジェニッククマウスの作製を進め、受容体発現マウスと交配することにより、麻疹ウイルス感染のより良いモデル動物の開発と麻疹の病態解明を目指す。さらに、感染に伴いT細胞、樹状細胞に認められる機能異常の原因を、細胞表面抗原の発現解析やマイクロアレーによる遺伝子解析を行うことにより、さらに検討する。
慢性骨髄性白血病および芽球性急性転化に伴う発癌遺伝子活性化機構に関する研究

我々は,7例の慢性骨髄性白血病(CML)および芽球性急性転化,1例の急性リンパ性白血病(ALL)患者について,Ph(フィラデルフィア)染色体における遺伝子転座・組換え変異によるがん遺伝子活性化機構を解析した. Ph染色体転座に伴い,9番染色体上のがん(abl)遺伝子は22番染色体上のbcr遺伝子と交叉し,bcr/abl融合がん遺伝子が形成される.そこでabl遺伝子の活性化が起こり,白血病が発症すると考えられる.詳細な遺伝子地図の解析から,bcr遺伝子の切断点は70kb(×1000塩基対)の塩基配列の中ほど,およそ5kbの領域にあり,一方,abl遺伝子のそれは5′端のおよそ14ー1000kbの領域にあることを明らかにした.この交叉(転座)によってabl遺伝子は第1エクソンを含け5′端が欠失し,bcr遺伝子の調節域に入る.したがって,abl遺伝子の活性化(調節異常)が起こり,がん化機構が形成される. ALLではこのbcr/abl遺伝子交叉がCMLで見られるよりさらにbcr遺伝子の5′側で起こり,この結果生じた融合遺伝子からbcr遺伝子由末の塩基配列が欠失する.このため,abl遺伝子の転写効率が一層高まると考えられる.以上の結果から,CMLの急性転化の仕組について,bcr/abl融合遺伝子の5′端における塩基配列の再組換え(次失)を考えた.急性骨髄性白血病で高率に証明されるがん遺伝子(ras)の変異を,NIH3T3形質転換細胞のヌードマウスにおける腫瘤形成試験および遺伝子増幅法によって解析した.CMLの急性転化およびALL患者細胞のいずれにもras遺伝子の活性化をもたらす変異は証明されなかった.今後,活性化がん(bcr/abl)遺伝子の血液細胞増殖・分化に及ぼす生理機能を明らかにしたい.芽球性急性転化した慢性骨髄性白血病細胞の自律的増殖能、分化形質の発現異常がなにによるのかを明らかにするため、腫瘍細胞のオートクライン・システムを想定して、白血病細胞の自己増殖因子とそれらのレセプターの解析をおこなった。培養中の白血病細胞に放射性アミノ酸をとりこませることにより、アイソトープで標識された白血病細胞由来の自己増殖因子を合成した。この増殖因子をふくむ培養液中で白血病細胞を培養し、増殖因子ならびにこれと結合する細胞膜レセプターの両者を交又結合法により化学的に共有結合した後、細胞膜タンパク質を界面活性剤をもちいて可溶化し、2次元ポリアクリルアミド電気泳動法で展開した。そして、これらのタンパク質をオートラジオグラフィー法で同定することを試みた。現在、抽出した膜タンパク質に対する単クローン抗体を作成し、メッセンジャーRNAの分離、それらにそう補的なcDNAライブラリーの作成、さらに遺伝子レベルでの解析をめざして研究を進めている。また、すでにクローン化されているRASがん遺伝子について、in vitro塩基増幅法を応用し、白血病細胞の急性転化に係わるRASがん遺伝子群の変異を解析した。急性転化した慢性骨髄性白血病患者より分離・樹立されたヒト・【Ph^1】陽性細胞株(K562)から、高分子染色体DNAを分離し、培養中の標的細胞(NIH3T3)に導入した。フォーカス形成法によって形質転換細胞とおもわれる細胞株を分離し、現在、得られた転換細胞から活性化されたヒト・発がん遺伝子を同定するとともに、DNA塩基配列の変化を決定する作業を進めている。我々は,7例の慢性骨髄性白血病(CML)および芽球性急性転化,1例の急性リンパ性白血病(ALL)患者について,Ph(フィラデルフィア)染色体における遺伝子転座・組換え変異によるがん遺伝子活性化機構を解析した. Ph染色体転座に伴い,9番染色体上のがん(abl)遺伝子は22番染色体上のbcr遺伝子と交叉し,bcr/abl融合がん遺伝子が形成される.そこでabl遺伝子の活性化が起こり,白血病が発症すると考えられる.詳細な遺伝子地図の解析から,bcr遺伝子の切断点は70kb(×1000塩基対)の塩基配列の中ほど,およそ5kbの領域にあり,一方,abl遺伝子のそれは5′端のおよそ14ー1000kbの領域にあることを明らかにした.この交叉(転座)によってabl遺伝子は第1エクソンを含け5′端が欠失し,bcr遺伝子の調節域に入る.したがって,abl遺伝子の活性化(調節異常)が起こり,がん化機構が形成される. ALLではこのbcr/abl遺伝子交叉がCMLで見られるよりさらにbcr遺伝子の5′側で起こり,この結果生じた融合遺伝子からbcr遺伝子由末の塩基配列が欠失する.このため,abl遺伝子の転写効率が一層高まると考えられる.以上の結果から,CMLの急性転化の仕組について,bcr/abl融合遺伝子の5′端における塩基配列の再組換え(次失)を考えた.急性骨髄性白血病で高率に証明されるがん遺伝子(ras)の変異を,NIH3T3形質転換細胞のヌードマウスにおける腫瘤形成試験および遺伝子増幅法によって解析した.CMLの急性転化およびALL患者細胞のいずれにもras遺伝子の活性化をもたらす変異は証明されなかった.今後,活性化がん(bcr/abl)遺伝子の血液細胞増殖・分化に及ぼす生理機能を明らかにしたい.
極小曲面のindexについて

極小曲面の安定性を調べるのに重要な第2変分から定まるヤコビ作用素の研究とかかわって以下の結果を得た。1、3次元リ-マン多様体が局所的に等質であるための条件を曲率テンソルを用いてあらわした。これはI、M、Singerが問題としていたところのものに対する3次元の場合の部分的解等を与えている。(大和一夫)2、Lie接触構造の中で特に共形多様体の接球束上の構造に対して正規接続を共形接続から具体的に構成した。(佐藤肇)3、ハミルトン系のホモクリニック軌道あるいは周期軌道の存在を変分を用いて研究した。モ-ス理論及び関数解析的な手法を用いることにより23の存在定理を得た。(田中和永)4、解析的偏微分方程式のGevrey族空間での可解性を研究したものによって定まる様子を詳しく調べた。特に指数が非正の場合のGevrey族空間での可解性の研究が偏微分方程式において始めて取り扱われた。(三宅正武)5、領域の形状とそこの調和関数の境界挙動の関係を可積分性の観点から調べた。(鈴木紀明)6、有限な全曲率を持つ種数Oの3次元コ-クリッド空間の極小曲面のガウス写像からきまるシュレジンガ-作用素のO固有値に対応する固有関数の代数的な構成方法を与えた。これを使って種数Oの場合のヤコビ作用素のindexは一般にはガウス写像の写像度dを使って2dーlとなることがわかった。(江尻典雄)7、高全次元の場合の極小曲面のindexには単位法束上の解析が興味ある対象であり上の結果達と深い関係が期待される。
読み書き発達と形態素意識との関連性に関する基礎的検討

前年度(平成29年度),小学校中高学年(4年生および6年生)の各々約50名を対象とし,文章読みの流暢性,漢字読みの正確さ,および漢字書字の正確さを,読み書き技能課題として実施した。また,読み書き能力の背景要因として,語彙,音韻意識,形態素意識(3種類)の各課題を実施しデータ収集を行った。平成30年度においてはこれらのデータを用い,(1)読みの流暢性に関わる背景要因,(2)漢字の読み書きに関わる背景要因について,重回帰分析により検討した。その結果,(1)読み流暢性に影響をおよぼす要因として,4年生では形態素意識の関与が大きいが6年生になるとそれは有意でなくなること,6年生では代わって語彙能力が大きな役割を果たすこと,また音韻意識はいずれの学年でも影響をおよぼす要因として有意ではないことが示された。(2)漢字読み能力に影響をおよぼす要因として,4年生では語彙能力と形態素意識が有意であったが,6年生では形態素意識に関する能力が大きな役割を果たすことが示された。また,漢字書字能力に影響をおよぼす要因として,4年生では特に音読み漢字において語彙能力と形態素意識に関する能力が役割を果たすが,6年生では形態素意識のみが説明的要因として有意であることが示された。以上より,形態素意識は小学生の漢字の読み書き能力において,特に学年が進むほど重要な役割を果たす可能性が示唆された。このことから,今後,形態素意識を高める支援が漢字習得に促進的に作用するかについて検討するとともに,語彙能力と形態素意識との関連性についても検討する必要があると考えられた。全ての業務の中で研究以外の負担が自身の見通しを上回ったため,平成30年度は結果の公表に関し学会発表中心となり,論文執筆を遂行することが難しかった。そのため,研究期間の延長を申し出,その期間で論文執筆により成果発表を行うことを計画している。収集したデータを,より丁寧に異なる視点も含めて再検討し,論文を執筆する。特に,本研究では形態素意識に関する課題を3種類作成してデータ収集を実施したが,平成30年度においてはそのうちの一つないし二つしか分析対象としていなかった。これは,データ収集時点のハプニングにより,一部の課題で少なくないデータ欠損が生じ,結果を十分に吟味し解釈することが難しかったためであった。しかし,そもそも日本語における形態素意識の測定はこれまでほとんど実施されておらず先行研究がほとんど存在しないことから,課題の作成や,一部であってもデータを収集したこと自体が貴重な研究成果と位置づけ,今後課題の妥当性等も含め,改めてデータ検討し結果を公表していく方針である。研究代表者らはこれまで,読み書き技能の発達における形態素意識の関与を検討するため、小学1年生約130名を対象とし,小学3年生春まで縦断的に読み書き能力に関連する要因について調査を行い,結果のまとめを行ってきた。読み書きに関連する要因の主な項目は,従属変数としてひらがな単語の読み流暢性,漢字の読み正確さ,漢字書字の正確さ,読解等,説明変数として非言語的認知能力,語彙,命名速度,形態素意識,音韻意識等を設定した。すべての項目について,訓練されたテスターにより対象者に対し個別に課題が実施された。このようにして集めたデータについて,前方視的検討として回帰分析を実施した。その結果,認知能力や語彙を統制しても,形態素意識と音韻意識は読み書き技能を説明した。我々が特に着目しているメタ言語能力である形態素意識と音韻意識は,従来より読みの発達との関連が指摘されているが,今回,読みの予測因子として音韻意識の項目を統制してもなお、形態素意識がひらがな単語の読み流暢性、漢字の読み正確さ、漢字書字の正確さを予測することが明らかになった。さらに,メタ言語能力と読み書き能力との関連性において,音韻意識は子どもの年齢が高くなるに従い関連性を低下させ,形態素意識では逆に年齢が高くなるに従い関連性が強まる可能性が示唆されたことから,3年生以降も,読み書きの発達において形態素意識の重要性がさらに高まることが予想される。このことから,特に学習内容の抽象性が高まり学習上の躓きが顕著になりやすい小学校中学年以降の読み書きの困難さに対し,本研究の成果は,形態素意識を改善する指導を予防的に実施したりその指導方法を開発するなどに際し,基礎的な知見を提供するという意義が見いだされると考える。本年度は,本研究課題につながる前段階のデータ収集,データ分析,そしてその成果のまとめ等に時間と労力を費やしたことから,本課題の進捗状況はやや遅れている。現時点までに,これまでの結果を踏まえ,形態素意識を測定する課題に多様性を持たせ,形態素意識の複数の側面を測定する方向性を固め,課題作成に着手している。具体的には,これまで形態素意識を測定する課題として"派生"および"屈折"への気づきを測定する課題を用いてきた。これらの課題は英語圏における研究で使用されることが多いが,表意文字である漢字を用いる中国語圏の研究では"複合"(compound)への気づきを測定する課題を実施することが多い。日本語は漢字(熟語)を用い、膠着語的性質(接頭辞や接尾辞といった形態素が容易に付加されたり語幹同士が結合する性質。例:「車・窓」「掘・り・起こ・す」「食べ・させ・られ・た」)をもち、複合への気づきを測定することが重要であると考えられることから,中国語圏の研究でしばしば用いられる課題を参照し,日本語の特性を考慮しながら日本語版を試作している。

平成29年度において研究代表者らは,形態素意識と読み書き能力との関連性について研究を進めた。前年度までに,小学校入学前後から3年生春までの読み関連技能の発達において,命名速度,音韻意識,形態素意識といった認知的要因が一定の役割を果たすことが示されたが,中でも形態素意識は,発達とともにその重要性が増大する可能性が示された。そのことから29年度は,それをより詳細に検討するため,小学校中高学年(4年生および6年生)の各々約50名を対象とし,読み関連技能として文読みの流暢性,漢字読みの正確さ,および漢字書字の正確さを従属変数とし,説明変数として新たに複数の異なる形態素意識を測定する課題を作成し,これを中心に読み関連技能を説明しうる要因を重回帰分析により調べた。その結果,文読みの流暢性の説明因は4年生では形態素意識と語彙が指摘されるが,6年生になると語彙のみとなり,高学年になると文をスムーズに音読するために言葉の概念を理解していることがキーとなりうることが示された。漢字の読み書きについては,いずれも4年生においては語彙の関与が認められるものの,6年生になると有意な説明因は形態素意識のみとなった。これらの結果を,小学校低学年を対象とした過去の研究結果とを重ね合わせると,読み書き技能のうち漢字の読み書きを説明しうる要因として,音韻意識の関与は発達とともに低下する一方で,形態素意識は高年齢になるほど関与が確固たるものとなる可能性が指摘できる。一方,流暢性については少し様相が異なり,低中学年ではむしろ音韻意識や形態素意識が重要であるが,高学年になると形態素意識より語彙力の重要性が増すように発達的に変化していくことが考察された。29年度には,小学校による研究協力のもと100名余りの児童のデータ収集を行い,結果を解析することができた。前年度から検討を始めた形態素意識の課題は,単語の派生・屈折を測定することを意図した「単語類推課題」の他,単語の複合への気づきを測定することを意図した「複合分解課題」と「異形同音異義語課題」を,研究分担者と協力して作成し,測定を実施した。しかしこのうち「異形同音異義語課題」については,実施に多少時間がかかることから,データ収集の際の時間的制約によりサンプル数を十分に確保できず,計画通りに分析に供することができなかったことが反省点である。このため,形態素意識の分析は原則として残りの2課題に関するデータを中心に実施した。前年度(平成29年度),小学校中高学年(4年生および6年生)の各々約50名を対象とし,文章読みの流暢性,漢字読みの正確さ,および漢字書字の正確さを,読み書き技能課題として実施した。また,読み書き能力の背景要因として,語彙,音韻意識,形態素意識(3種類)の各課題を実施しデータ収集を行った。平成30年度においてはこれらのデータを用い,(1)読みの流暢性に関わる背景要因,(2)漢字の読み書きに関わる背景要因について,重回帰分析により検討した。その結果,(1)読み流暢性に影響をおよぼす要因として,4年生では形態素意識の関与が大きいが6年生になるとそれは有意でなくなること,6年生では代わって語彙能力が大きな役割を果たすこと,また音韻意識はいずれの学年でも影響をおよぼす要因として有意ではないことが示された。(2)漢字読み能力に影響をおよぼす要因として,4年生では語彙能力と形態素意識が有意であったが,6年生では形態素意識に関する能力が大きな役割を果たすことが示された。
微生物がつくるバイオナノ材料の有効利用と生産に関与する因子の探索

環境に負荷の少ない微生物による低エネルギーでのナノ材料生産システムの構築とバイオナノ素材の開発を目的として研究をすすめてきた。固体シリカ板上でFusarium菌を培養すると、菌糸の周囲に約20nmのナノ粒子が形成されるユニークな現象を見出した。この現象を利用して、新素材の開発と形成メカニズムの解明を目指した。平成25年度までにFusarium属8種類とそれ以外の微生物12種類から、シリカ板上で培養した時に同様の現象が起こることを確認した。構造の観察は、FE-SEMを用い、さらに微小な観察はTEMで試みた。また、EDX分析も行った。微生物の種類・条件により、形成されるナノ構造体が違うことがわかった。また、微生物の種類により菌糸中にシリカが蓄積されている可能性も示唆された。平成26年度は固体シリカ板上での培養方法の検討を行い、安定したナノ構造体の作成と形状のコントロールを試みた。しかしながら、培養条件により生産物の形状、量は変化し、安定したナノ構造体の形状コントロールを行う条件の確立までにはいたらなかった。さらに、液体培養を用いて菌糸の大量培養を行い、ナノ構造体形成に関与する関連物質の特定を目指した。培養液から粗精製を行いシリカ板上に滴下してナノ構造体形成が認められるかの検討を行ったが、確実な生産物を得ることは出来なかった。物質のナノスケール化は、バルクにはない新しい機能性の発現や飛躍的な特性向上をもたらす事があり、ナノテクノロジーを支える基盤概念となっている。さらに、21世紀を持続的社会とするためには“環境にやさしいもの作り"が重要になってくる。この2つをつなぐ力として「微生物の力」をかりる事は、非常に有効であると考えられ、Fusariumなどを利用したナノ構造体作成は大いに可能性を秘めている。今後さらに詳細な代謝メカニズムの解明や培養条件検討などが期待される。物質のナノスケール化は、新しい機能性や特性向上をもたらす事が期待できる。さらに21世紀を持続的社会とするために“環境にやさしいもの作り"が重要になってくる。そこで本研究は、微生物(細菌,酵母,放線菌,糸状菌)を利用した“物質のナノスケール化"を目的としている。これまでに、糸状菌Fusarium oxysporum AJ6716がアモルファスシリカ板・水晶板上でナノ粒子を合成する現象を見出した。この現象の解明と応用利用を狙い、今年度は、Fusarium属8種類、それ以外の微生物12種類の計20種類で同様の現象が起こるかの検討をまずシリカ板をもちいておこなった。培養後、FE-SEMで観察をおこなったところ基本的には、ほぼ全ての17菌種で石英基板上にナノ物質を生成させることができた。しかし、その形状はさまざまであった。菌糸の周囲に直径約20nmのナノ粒子を生成するものや、粒子状ではないが、菌糸の周囲に基板以外の構造体を形成するものが確認できた。今回形成されなかった3菌種についても、過去に形成されていたことがあるので、おそらくすべて条件さえ整えれば、なにかしらの構造体を生成できるのではないかと考える。EDXで簡易分析をおこなったところ、胞子にもケイ素が蓄積している可能性が示唆された。培養基材としては、スライドガラスなどでも試したが、ナノスケール化を観察するには、純粋な石英基板を使用した方が均一に生えて観察し易かった。今年度は、(1)ナノ構造体の成分分析と構造解析(2)培養後の基材の構造解析(3)微生物菌種間・菌属間の比較を研究計画にあげた。いずれも計画通りに実験を行い、それぞれに関して結果を得ることができた。

この点から、おおむね順調に進展していると言える。ただし、(2)の培養後の基材についての詳細な構造解析については、十分な結果を得ることができなかった。外部委託することを前提に、解析依頼の為の条件検討をおこなっており、今年度ある程度の見通しを立てるところまで出来た。今後、さらに詳細な条件決定を行い、詳細な解析を進めていきたいと思う。1)シリカのナノ粒子を生成する微生物の生成機構の解析2)微生物由来ナノ構造体の大量調整方法の検討を含むアプリケーションの開発の以上2課題を中心に研究を進める予定である。なぜ、ある種の微生物がシリカ基板上で生育し、構造体を生成するのか。おそらく代謝産物、酵素類がターゲットになると思うので、その辺りを中心に解析を進める。また、構造体を形成した基板そのもののアプリケーションを視野に入れて、培養方法の検討を行っていきたい。今年度、培養基材の分析を外部委託すること、および論文発表の為の校正費用、投稿費を計上していたが、行う事ができなかった為、次年度に持ち越すことになった。また、酵素精製の為の新規カラムを購入する予定であったが、これも次年度に持ち越す事にした。今年度実施できなかった外部委託による生産物および培養基材観察のための試料加工および分析委託料について次年度に繰り越し実施する為、その他として計上する。また消耗品費として今年度購入を見送ったタンパク質精製カラム代を計上する。また、研究補助者を雇用する費用や資料閲覧代、英語論文の校閲費として謝金を計上する。
刑法における故意概念の明確化―「未必の故意」の再検討を通して―

本研究は、刑法における未必の故意を再検討することにより、故意の概念の明確化を行うものである。責任主義の原則に鑑みれば、故意犯として重く処罰することを肯定するには刑法規範に違反するという積極的な心理的態度が必要であると考えられる。したがって、本研究では故意を肯定するには結果発生の可能性を(未必的にではなく)確定的に認識していることが必要であると解した。また、未必の故意は結果発生に対する無頓着・無配慮であるという点において認識ある過失と同視される。本研究は、従来から議論の対象となってきた「未必の故意」の概念と、「未必の故意」と「認識ある過失」の限界を明らかにした上で、故意犯としての妥当な処罰範囲を検討するものである。また、従来あまり議論されてこなかった「重大な過失」の意義も明らかにすることを目的とする。以上の研究目的を達成するために、平成26年度はフランス刑法を対象として比較法研究を行った。フランス刑法では、過失が「認識ある過失」と「認識なき過失」に二分されているという点では日本刑法と共通している一方で、「未必の故意」を「認識ある過失」として扱うという相違点がある。日独刑法学説とは異なるこれらの点は、認識説と認容説とで争われてきた故意の概念を明確化するに資すると考え、フランス刑法における故意と過失の概念整理を行い、次のような知見を得た。フランス刑法では故意が肯定されるためには結果の予見とその意欲が必要である。多くの判例・学説は、行為者が損害結果の発生を全く望んでおらず、単に結果が予見可能であった場合を「未必の故意」と呼び、過失と同じものであると解している。そして現行刑法121ー3条2項は未必の故意につき、「意図的に他人を危険にさらすこと」と定義することで、通常の故意に近い重大な過失であると位置付けている。このように、未必の故意も過失(特に認識ある過失)も、注意義務の重大な違反がありながら、行為者が意欲した以上の結果が発生した場合を指している。ここでいう「意欲」は確定的なものである必要があるのか、それとも「結果が発生しても構わない」という程度の認容であるのかは検討を要する。しかし、「危険の存在を確定的に認識した上で他人を危険にさらす」という行為は、事実認定レベルでは「結果の発生を認識していた」と解される可能性が否定できない。このような心理状態を過失として位置付ける発想により、故意犯処罰の限定がなされている。本研究は、従来から議論されてきた「未必の故意」の概念と、「未必の故意」と「認識ある過失」の区別を明らかにした上で故意犯としての妥当な処罰範囲を検討するものであり、本年度は以下の結論を得た。故意の概念に関する先行研究では、認識説と認容説との対立があり、不確定的なものであっても犯罪結果発生の可能性の認識または予見があれば故意を肯定してよいとするのが前者の見解であり、そのような認識に加えて認容した場合に故意を肯定するというのが後者の見解であった。しかし、後者の見解には、概念が不明確であることと、危険な行為をしながら結果発生を望んでいない場合に故意を肯定できないことに対する批判が従来からあった。しかし、刑法には故意犯処罰の原則があり、過失犯よりも重い処罰が予定されている以上、「結果が発生してもかまわない」という消極的な態度に対して故意を肯定してよいのかという疑問を抱くに至った。そこで、未必の故意と認識ある過失を同視するフランス刑法学説を参考に、未必の故意と認識ある過失は結果発生に対する無関心な主観的態度という点では同じではないかとの着想から、結果発生の可能性を確定的に認識している場合のみに故意を肯定するのが妥当であるとの結論を得た。そして、未必の故意も認識ある過失も、結果発生に対する無関心・無配慮であることから、結果の発生を回避する義務の著しい違反であるとして、これら2つを同視することが可能である。研究対象が故意と過失の限界という広いテーマであるため、当初の研究計画の全てを実行するには至っていないが、故意概念の再検討の前提となる概念の整理はできたと考えられるため。27年度が最終年度であるため、記入しない。刑法学平成27年度は、立法背景も含めたフランス刑法学説の歴史的経緯に遡り、現在の学説の位置づけを明らかにした上で、故意概念の再検討を図る。また、故意概念と目的犯との関係も検討すべきであると考えられる。
有機薄膜微小ドメインの非占有電子状態

有機薄膜の電子状態測定では膜の空間的不均一性が高精度分光の障害となる。顕微2光子光電子分光装置を改良し、有機薄膜の非占有準位に対して、バンド構造の測定、時間分解測定を行った。グラファイト(HOPG)上の鉛フタロシアニン(PbPc)の非占有準位の分散を測定した。また、時間分解測定から光励起後の電子と空孔の散乱過程をとらえた。さらに、ルブレン薄膜では、基板上の非占有表面準位と分子順位の相互作用により、光励起確率が大幅に向上する現象を見出した有機薄膜の電子状態測定では膜の空間的不均一性が高精度分光の障害となる。さらに、ルブレン薄膜では、基板上の非占有表面準位と分子順位の相互作用により、光励起確率が大幅に向上する現象を見出した有機薄膜での電子伝達機構を理解するには非占有準位がバンドを形成するか否かを捉えることが重要である。バンドが形成されれば、光電子の角度分布に反映される。そこで、マイクロスポット2光子光電子分光装置の整備を行い、有機薄膜のサブミクロン領域での非占有準位の分散を測定した。グラファイト(HOPG)上の鉛フタロシアニン1層膜の2光子光電子分光では、最低非占有準位(LUMO)、LUMO+1、LUMO+2および、鏡像準位が観測される。分離の良い分光結果を得るには、均一性の高い場所を選んで測定することが不可欠である。そのため、試料を回転させて光電子角度分布を測ると再現性の乏しい結果しか得られなかった。今回、光を0.6ミクロン径に集光し、角度分解型光電子分光器で光電子角度分布を測定した。その結果、再現性の良い角度分解測定が可能となり、膜上の鏡像準位が自由電子的分散をすることを明らかにした。電子の有効質量は自由電子の2.2倍であった。有機膜上の鏡像準位の有効質量は1に近いことが多いが、重い結果が得られたのは、鏡像準位がLUMO+3と混成しているためである。また、予備的であるが、LUMO+2が負の分散を示す傾向がみられた。さらに、HOPG上のナフタレンを対象として、2光子光電子分光による電子状態の測定と走査トンネル顕微鏡(STM)による分子配列の測定を対応させて、分子配列の変化による電子状態の変化を明らかにした。また、STMのv-z測定法で局所非占有状態を測定した結果、2光子光電子分光の結果と良い対応が得られた。界面の電子状態の理解を深めるのに有効な結果である。有機薄膜での電子伝達過程を解明するために非占有バンドからの光電子角度分解測定を行った。これまでにグラファイト(HOPG)上の鉛フタロシアニン(PbPc)薄膜の非占有準位を高分解能2光子光電子分光で測定し、フェルミ準位近傍の占有・非占有準位を明らかにしてきたが、この実績に基づき、本年度は非占有鏡像準位(IPS)と分子由来の非占有準位(LUMO+2)のバンド分散を測定した。有機薄膜は空間的に不均一に成長するが、ここではレーザー光をサブミクロンに集光し、均一性の高い領域を選んで角度分解2光子光電子分光を開発して、再現性が高く、高分解能測定を可能にした。その結果、HOPG上のIPSが真空準位以上でも存在することと、運動量の大きい領域で自由電子的分散からずれることを示した。また、PbPc膜上のIPSは分子の格子からの周期的ポテンシャルを受けてブリルアンゾーン境界でバンドが折り返し、バンドギャップを作ることを示した。この結果は、大筋ではKronig-Pennyモデルで再現できたが、IPSと分子軌道との相互作用を反映して自由電子的モデルとは顕著な差異も生じることを明らかにした。これらは膜上で電子が感じるポテンシャルを実験的に決めるうえで重要である。さらにLUMO+2準位由来のバンドも弱い負の分散を示した。これは、基板を介したπ軌道間の相互作用を反映している。また、ルブレン薄膜では、基板上のIPSと分子軌道の相互作用で、光励起確率が一桁上昇する現象を見出した。光変換の効率向上に有意義である。有機薄膜の非占有準位に励起された電子の分散と、時間発展を2光子光電子(2PPE)分光法で測定した。特に、グラファイト上のルブレン薄膜では、励起光波長により、最低非占有分子軌道(LUMO)由来の準位に励起された電子のエネルギーが励起光エネルギーで変化することを見出し、時間分解測定と合わせて光励起後の電子と空孔のダイナミクスを明らかにした。光励起時には電子がLUMOに入り、占有準位に空孔ができるが、空孔のできる準位は励起波長によって変化し、LUMOの電子のエネルギーに変化を与える。励起後の時間経過により、空孔が最高占有準位(HOMO)に緩和し、また、HOMO空孔が埋められて負イオンに近い状態に緩和する現象を捉えた。

空孔の散乱過程を捉えたことは有機薄膜での電荷ダイナミクスを解明する重要なステップであり、有機薄膜の機能性の理解を進めることができた。また、有機薄膜では分子集合状態が電子状態に大きな影響を与え、電気伝導性など巨視的物性にも大きな影響が表れる。グラファイト上の鉛フタロシアニン(PbPc)薄膜を対象として非占有準位に対する分子配置の影響を明らかにした。PbPcの一層以下の膜の室温での2PPE分光では、鏡像準位(IPS)と呼ばれる非占有表面準位由来のピークが高エネルギー側に顕著な広がりを見せた。その膜を低温(90 K)にすると、幅の広がりが解消された。一方、走査トンネル顕微鏡(STM)観測をすると、室温では分子像は見えず、低温では規則格子を持つ島が観測された。2PPE、STMともに変化は可逆的であった。この現象は表面の2次元自由電子が分子に散乱されるモデルで定量的に理解することができた。さらに、角度分解2PPEでIPSの分散を測定した結果もモデルで再現できた。表面構造と電子状態の相関を理解する重要な足がかりである。表面微小域の角度分解2光子光電子分光は電子レンズの工夫により、計画以上の性能を達することができた。また、STM、LEEDなど分子配置を観測する結果と2光子光電子分光の結果の対応が明確になり、分子間相互作用による電子状態の変化が明らかとなってきている。ルブレンでの異常に強い共鳴励起過程を見出したことは予想外の成果であった。24年度が最終年度であるため、記入しない。時間分解2光子光電子分光の精度を向上させて、励起電子の動的過程を明らかにする。特に、本課題の特色である顕微測定を用いることで、有機薄膜の空間的不均一性に煩わされることなく高分解能測定を可能にする。さらに、分子ごとの電子状態が測定できるSTMによる分光法と2光子光電子分光を比較し、分子集合状態と電子状態の相関をより明確にする。また、電界のかかった状態での有機薄膜の電子状態測定を試みる。
難治癌における細胞極性制御分子ａＰＫＣλ／ιの役割と治療標的としての可能性

細胞極性の異常はがん細胞の主要な性質の一つである。本研究では細胞極性制御因子細胞極性制御因子atypicalprotein kinaseλ/ι(aPKCλ/ι)の各種癌組織、がん細胞における発現と局在を免疫組織化学的に検討した。また、前立腺癌においてaPKCλ/ιの下流に存在し、再発に促進的に働くことが細胞レベルで確認されたインターロイキン6(IL6)の発現についても検討した。これにより、胃癌、メラノーマ,膵臓癌,口腔癌,子宮頸癌についてもaPKCの過剰発現と転移や前癌状態からの進行との臨床的な相関を認めている。我々は前立腺癌ではaPKCとIL6の過剰発現との相関性を臨床検体で証明した。atypical Protein Kinase Cλ/ι(以下, aPKCλ/ι)はPAR3, PAR6等の蛋白と結合し細胞極性の形成,維持に重要な役割を果たしている(以下,aPKC/PAR系).癌細胞は正常細胞と異なり細胞極性の異常を示す.我々は癌細胞ではaPKC/PAR系の異常が生じていると考え,癌細胞におけるaPKC/PAR系の異常を検討してきた。その結果,各種癌でaPKCλ/ιの高発現が認められた.また癌の分化程度が低くなるに従い, aPKCλ/ιが高発現することを示した。前立腺癌細胞ではaPKCλ/ιを強制発現するとインターロイキン6 (以下、IL6)が誘導されること, IL6によりアンドロゲン受容体の発現増強が起こりホルモン不応性が生じることを報告した。さらに前立腺癌臨床検体を用いてaPKC, IL6がともに高発現している症例で前立腺全摘術後のPSA再上昇を指標としたbiochemical recurrenceまでの期間が有意に短いことを示した(Ishiguro, Akimoto, Nagashima et al. 2011)。さらに前立腺癌ではend point(術後再発、転帰など)が明らかな症例について術前針生検標本において、aPKCおよびIL6が高発現している群における予後を検討した結果をまとめている(Yokomizo, Nagashima et al.,投稿準備中)。【背景】aPKCλ/ιは細胞極性を規定する反面、癌での高発現が知られている。またその下流にはIL6が存在し、がんの発生、進行に重要な役割を有していることが、我々や他のグループによって明らかにされている。【材料と方法】本研究では各種癌の臨床検体を用い、aPKCλ/ιおよびその下流にあるIL6の発現が癌の発生と予後に与える影響を検討した。今回は特に、膵癌(難治癌であり治療のモダリティーが求められる)、子宮頸癌および前癌病変であるCIN(発生経過を追求しやすく、社会的にも重要な問題である)、前立腺癌針生検検体(先行研究では全摘標本に対し後ろ向きな研究を行ったが、今回は生検標本から前向きに患者の予後を推測しうるかの検証を行った)について免疫組織化学的に、aPKCλ/ιの発現と局在を調べた。材料は横浜市立大学附属病院病理部に提出されたホルマリン固定パラフィンブロックからの組織切片を用いた。研究については学内倫理委員会の承認を得、患者あるいは保護者からのインフォームドコンセントを取得した。1.平成23年度に得られた成果の発表(長嶋,秋本):前立腺癌ではすでにaPKCλ/ιが高発現し,AP-1, NFκBからIL6を誘導し,アンドロゲン受容体が高発現することで,アンドロゲンが小量であってもこれを克服することを示した.実際に手術的に採取された前立腺組織では予後不良な症例で、aPKCλ/ιとIL6が正相関して高発現することを示し論文報告を行った(Ishiguro, Akimoto, Nagashima et al., Cancer Sci, 2012)。膵癌、メラノーマに関しては論文投稿、子宮頸癌と前癌病変、および悪性中皮腫については今年度、検討を進める予定である。2.aPKCλ/ιを分子標的とした乳癌,前立腺癌治療モデルの確立(秋本,長嶋,石黒,上村):すでに乳癌でaPKCλ/ιが高発現し,oncogenicに働いている可能性を報告している(Kojima, Akimoto, Nagashima etal.Hum Pathol, 2008).乳癌および前立腺癌でaPKCλ/ιを高発現している細胞株に対し,siRNA法やaPKC阻害薬(aurothiomalate)を用いて増殖抑制が得られるかを検討する.示標として,増殖曲線,軟寒天板上でのコロニー形成性,血清依存性,ヌードマウスでの造腫瘍性の変化などを見る.またIL6阻害薬(tocilizmab)の効果あるいは併用効果も検討し,aPKCλ/ι-IL6系の治療標的としての可能性を検証する.

3.aPKCλ/ιとPAR3, PAR6との結合,共局在の検討(長嶋,秋本,石黒):平成23年度に計画していた本項目は、人体材料を用いた研究が先行して進捗したため、および研究目的にかなった抗体が入手できなかったため、本年度に実施することとした。本年度も人体材料からの免疫組織化学染色を主体とした検討を行った。論文未発表ながら子宮頸癌、子宮体癌、口腔内扁平上皮癌、悪性黒色腫、膵癌でaPKC/IL6系がその進行に関与している知見が得られており、膵癌に関しては「膵腫瘍の悪性度とaPKC発現レベルが正相関する、有用な予後マーカーである」という論旨で投稿中、他臓器については投稿準備中である。しかし、制癌戦略として本研究を組み込むためにはin vitro, ex vivoでの検討をすすめる必要がある。その点で、今年度はある程度の成果を上げているが、今後の努力が求められる。当初、予定していた膵癌、悪性黒色腫におけるaPKCλ/ιの高発現が予後不良因子であることの論文発表については現在修正再投稿中である。細胞を用いたaPKC阻害剤を用いた腫瘍増殖抑制実験は適当な細胞株がなく、現在、検索中であるとともに、臨床検体から実験に適した細胞株の樹立を試みている。悪性中皮腫やグリオーマなど難治性癌におけるaPKCの高発現について臨床病理学的検討をすすめる。これと並行して今後はaPKC/IL6の過剰発現が癌の進行に関与するとわかった臓器の悪性腫瘍に対し、検討を加えるとともに、培養細胞を用いて、in vitri、in vivoでのaPKC/IL6経路の制御を介した難治性癌の制御を検討していく。1.現在修正投稿中の膵癌、悪性黒色腫についての論文発表を完了する。2.後発で進めている悪性中皮腫、膀胱癌について倫理委員会に追加申請を行い、承認後、臨床検体を収集、研究を進める。3.細胞を用いた実験については目的に合致したaPKC高発現前立腺細胞株などを入手でき次第推進する。今年度は、症例の収集に時間を要したため、一部計画にずれが生じた。次年度は繰り越した実験等を進めるため、細胞培養、動物実験、免疫組織染色等に必要な試薬、および消耗品の購入を計画している。また、研究成果発表としての学会参加費、論文校正費を含めた論文掲載費等の使用を予定している。細胞培養と動物実験、免疫組織染色に必要な試薬の購入及び論文校正費を予定している。また、研究成果発表としての学会参加費、論文掲載費も予定している。
互いに結合した系における確率共鳴

本年度は,前年度から行っているトンネルダイオードを2個結合させた系における雑音誘起秩序の実験を引き続き行うと共に,ニューロンの数理モデルにおいて確率共鳴や雑音誘起秩序が生じるかについて研究を行った.1.トンネルダイオードを2個結合させ,それぞれを周波数,振幅が異なる正弦波信号で駆動させると,ある周波数比と振幅でカオス状態が発生した.次にそれぞれに独立な白色雑音を重畳させ,その振幅を増していくと,カオス状態での乱れが小さくなっていき,ある値で乱れが無くなって周期状態へと転移した.更に雑音強度を増すと再び乱れが強くなっていき,雑音誘起秩序が観側された.カオスの秩序化の様子は実験データからリアプノフ指数(λ)を求めると,カオス状態で正値をとったが,秩序状態ではゼロとなったことからも強く支持される.また,同一データをもとに信号対雑音比(SNR)の雑音強度変化を求めると,λがゼロとなった強度の所でSNRが最大値となった.微少信号に雑音を重畳させ,雑音強度を増していくとある値でSNRが最大値をとるような現象は確率共鳴と呼ばれており,種々の系で見出されている.従って,本系における雑音誘起秩序は確率共鳴によって誘起されているということができる.合原らによって提案されたニューロンの数理モデルを用いて確率共鳴と雑音誘起秩序の実験を行った.実験は,アナログ回路で実現した回路を用いたものと数値シミュレーションによるものとの2つの方法で行った.確率共鳴に関しては,両者において観測され,SNRの雑音依存性は定性的には良い一致を示した.雑音誘起秩序に関しては,2個のモデルニューロンを結合させたものを用いて現在進行中である.この場合,アナログ回路による方法は,クロックを一つに統一することが困難で,複数のクロックを必要とした.従って,モデル中に複数の異なった時間が入り込み,式の正確な実現ができないといった問題から用いることができなかった.本年度は当初の目的に従って以下の実験的研究を行ない,結合確率共鳴子系における雑音誘起秩序の存在とその発生機構と確率共鳴との関わりを明らかにした.実験にはトンネルダイオード,周期信号,白色雑音信号を用いた確率共鳴子2個を可変抵抗を介して結合させた電気回路を用いた.コンピュータシミュレーションによって示されたように,カオス状態にある系に外部雑音を印加すると秩序化が生じる場合があるが,実在系での存在は明らかでなかった.我々は結合確率共鳴子系において,雑音を印加しない状態では,ある条件で結合振動子系と同様にカオスが生じ,この状態で雑音を加えると秩序化即ち雑音誘起秩序が生じるものと予測した.そこでまず雑音を印加しない状態で確率共鳴子間の結合強度とそれぞれに印加する周期信号の周波数比とを変化させ相図を決定した.その結果,無振動,周期,準周期,カオス状態が出現することが分かった.次にカオス状態が出現するように条件設定を行い雑音を加えると,雑音強度が増すにつれて出力波形の乱れが小さくなり,ある値で秩序化し,更に増すと再び乱れた状態になった.この様子を定量的に調べるために,最大リアプノフ数を求めると,秩序化が生じたところは負の値であったが,それ以外は正であった.また,出力信号のパワースペクトルから雑音信号比(SN比)を求めると,秩序化が生じた雑音電圧値でSN比が最大となり,単一の確率共鳴子の場合と同様なSN比曲線となった.以上から,結合確率共鳴子においては,雑音誘起秩序が存在し,その発生機構として確率共鳴が深く関わっていることが分かった.本年度は,前年度から行っているトンネルダイオードを2個結合させた系における雑音誘起秩序の実験を引き続き行うと共に,ニューロンの数理モデルにおいて確率共鳴や雑音誘起秩序が生じるかについて研究を行った.1.トンネルダイオードを2個結合させ,それぞれを周波数,振幅が異なる正弦波信号で駆動させると,ある周波数比と振幅でカオス状態が発生した.次にそれぞれに独立な白色雑音を重畳させ,その振幅を増していくと,カオス状態での乱れが小さくなっていき,ある値で乱れが無くなって周期状態へと転移した.更に雑音強度を増すと再び乱れが強くなっていき,雑音誘起秩序が観側された.カオスの秩序化の様子は実験データからリアプノフ指数(λ)を求めると,カオス状態で正値をとったが,秩序状態ではゼロとなったことからも強く支持される.また,同一データをもとに信号対雑音比(SNR)の雑音強度変化を求めると,λがゼロとなった強度の所でSNRが最大値となった.微少信号に雑音を重畳させ,雑音強度を増していくとある値でSNRが最大値をとるような現象は確率共鳴と呼ばれており,種々の系で見出されている.従って,本系における雑音誘起秩序は確率共鳴によって誘起されているということができる.合原らによって提案されたニューロンの数理モデルを用いて確率共鳴と雑音誘起秩序の実験を行った.実験は,アナログ回路で実現した回路を用いたものと数値シミュレーションによるものとの2つの方法で行った.確率共鳴に関しては,両者において観測され,SNRの雑音依存性は定性的には良い一致を示した.雑音誘起秩序に関しては,2個のモデルニューロンを結合させたものを用いて現在進行中である.この場合,アナログ回路による方法は,クロックを一つに統一することが困難で,複数のクロックを必要とした.