hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
投擲フックを用いた極限環境移動ロボットの開発

本研究は、地上移動時に樹木や建造物にフック付きのワイヤを投擲し、それを牽引することで不整地での移動を実現するという、従来全く試みられたことのなかった斬新なワイヤ投擲による荒れ地移動を行う極限環境用移動ロボットを実現しようとするものである。我々はすでに、ワイヤの牽引力変化によるメカニカルスイッチ、空圧スイッチ、電気式スイッチの3種類を試作検討し、空圧式が最も実用性が高そうであるという知見を得ていた。そして、これまでの研究で空圧を使用した投擲機の第1次モデルも開発し、投擲移動法の実現可能性を明確化することを行ってきた。しかし、これらの研究では、フックのロックと解除の確実な動作の実現性にまだ問題が残されており、ワイヤも太めであって投擲の邪魔をすることが問題として残されていた。Se-GonRoh氏との共同研究では、このワイヤ投擲による荒れ地移動に導入された機構を、さらに改善し、滑らかな投擲と強力なブレーキ操作、そして投擲時の弾道制御や回収時の確実な動作を生成する制御法などを実現するための研究を行った。具体的には、これまでにフック解除手法で最大の課題であった、振動があっても確実に保持動作と解除動作を行う安全性の向上と、ワイヤの軽量小型化などの課題を解決するため、ワイヤ自体で信号の伝達を行う方法ではなくて、超小型の赤外線(IR)センサをフックに組み込み、投擲機からフックに向かって指向性の強い信号を送ることで、フックのロックと解除を行うという新しい方式を提案し、実際の試作機でその有効性を検証した。また、フックを投擲するための投擲機に関しては、投擲・高速回収・強力牽引を駆動系の減速比を切り替えることで確実に行うことが可能な装置も開発した。そしてこれらを組み合わせた不整地走行実験をすぐに遂行できるところまで研究を進めた。本研究は、地上移動時に樹木や建造物にフック付きのワイヤを投擲し、それを牽引することで移動を実現するという、従来全く試みられたことのなかった斬新な移動を行う極限環境用移動ロボットを実現しようとするものである。我々はすでに、ワイヤの牽引力変化によるメカニカルスイッチ、空圧スイッチ、電気式スイッチの3種類を試作検討し、空圧式が最も実用性が高そうであるという結論も得ている。さらに、これまでの我々の研究で第1次モデルを開発し、投擲動作の実現可能性は明確化している。しかし、まだ数多くの問題が残され、設計もまったく最適性は考えられていないのが現状である。そのためSe-Gon Roh氏との共同研究では、当初このコンセプトの機構をさらに改善し、滑らかな投擲と強力なブレーキ操作、そして投擲時の弾道制御や回収時の確実な動作を生成する制御法などを研究しようと考えていた。しかし、打ち合わせを重ねた結果、当初のモデルより小型化して、荒地踏破用移動車両とそれに搭載する投擲システムも設計していき、全体システムとして完成させてその有効性を検討することが望ましいという結論になった。そのため現在は、それに向けて、荒地用車両、小型RCサーボによるフック解除機構、リール付き投擲運台などの設計を進めている。当初の計画とかなり方向性を変えたため、これまでは機構設計とシミュレーション解析を中心に進めているため、残念ながらまだ外部発表が出来る成果は出せていないが、ほぼ準備は出来たので、これから製作を進め今年度中にはかなりの成果を挙げられると考えている。我々はすでに、フックをかぎ状に保つ状態と直線状になった状態の切り替えを、ワイヤの牽引力変化によるメカニカルスイッチ、空圧スイッチ、電気式スイッチの3種類で行う方式を提案し試作検討した。しかし、いずれもワイヤとして特殊なものを使わなければならないという問題が残されていた。この問題を受けて今年度は、Se-Gon Roh氏と打ち合わせを行った結果、これらとは全く異なり、超小型の赤外線(IR)センサを使用した超小型通信機器によってフックのトリガを駆動する方式を新たに考案した。また、その信号を受けて駆動するフック機構、フックを投擲する機構の設計と開発をずっと進めた。その結果、著しく興味深い機構の開発に成功した。残念ながら昨年度には対外的には学術発表はなかったが、すでに5月のロボメカ学術講演会に投稿しており、また秋のサンフランシスコでのIROSにおいて報告できるように準備している。またジャーナル論文も発表出来るように準備を進めている。

Se-GonRoh氏との共同研究では、このワイヤ投擲による荒れ地移動に導入された機構を、さらに改善し、滑らかな投擲と強力なブレーキ操作、そして投擲時の弾道制御や回収時の確実な動作を生成する制御法などを実現するための研究を行った。具体的には、これまでにフック解除手法で最大の課題であった、振動があっても確実に保持動作と解除動作を行う安全性の向上と、ワイヤの軽量小型化などの課題を解決するため、ワイヤ自体で信号の伝達を行う方法ではなくて、超小型の赤外線(IR)センサをフックに組み込み、投擲機からフックに向かって指向性の強い信号を送ることで、フックのロックと解除を行うという新しい方式を提案し、実際の試作機でその有効性を検証した。また、フックを投擲するための投擲機に関しては、投擲・高速回収・強力牽引を駆動系の減速比を切り替えることで確実に行うことが可能な装置も開発した。そしてこれらを組み合わせた不整地走行実験をすぐに遂行できるところまで研究を進めた。
知的障害者のセルフ・ヘルプ・グループの意義に関する研究

1知的障害者のセルフ・ヘルプ・グループ(以下、SHG)の広がりとともに、SHGへの支援のあり方が問われるようになっている。そこで、愛知・仲間の会のメンバー58名のうち、協力を得られた43名を対象に面接調査を実施し(98年1112月)、知的障害者本人は支援者および支援のあり方についてのデータを収集した。その結果、メンバーにとってSHGは、「自信をもてる場」であるものの、メンバー間で「相談」などの相互援助には、「どう話していいかわからない」などかなりの時間を要する実態が明らかになった。一方、支援者の支援のあり方はメンバーの「自信のもち方」や「会の位置付け」に大きく影響を与えており、「自信がついた、成長してきた」と実感するようになると「支援者を自分たちで選びたい」「支援者はいつもいなくてもいい」等の意見が聞かれ、支援のあり方は、SHGの発展やメンバーの成長や状況に合わせて変化するものである一方で、メンバーがうまく自分たちの思いや希望をSHGで表現できにくいことが浮かび上がった。「自信をもつ」ことは知的障害者の生活の質(QOL)にも関わる重要なもので、SHGの場面での支援のあり方がQOL向上への働きかけとも重なっていると分析した。2本年度も各地の本人の会(当事者の会)で支援者への調査を実施した。その結果、支援者はメンバーのもつ可能性や力をどう引き出し、自信をもってもらえるか悩みながら支援を行っていた。「指導・訓練」といった従来の知的障害者援助論とは異なる、SHGという本人主体の場面での関係づくりの難しさや援助提供のあり方に支援者自身も成長を求められていたのである。以上から、SHGが知的障害者への援助論を深め、QOLの構成要因である「自信」獲得の場として有効であることがわかった。1.各地で先進的に活動している知的障害者本人の会(当事者の会)のメンバーおよび支援者への聞き取り調査を実施した。具体的には、「札幌・みんなの会」「旭川・働く仲間の会」「小樽・友だちの輪の会」「群馬・四季の会」「東京・さくら会」「愛知・仲間の会」「徳島・ともの会」である。どの会も支援者が存在しており、特に会の発足時には支援者の働きかけと協力が不可欠で、会の発展に伴い、支援者の支援のあり方も変化しており、会長をはじめ、会の役員が選出されたり、会としての組織化が進むと、特に会のリーダーへ個別に関わる(相談、情報提供など)割合が増えていた。メンバー間では支援者への要望は統一されておらず、支援者側での自主的な判断が会での役割を決定し、会の自治の度合いを規定していることが多かった。このように、支援者の支援のあり方が、セルフ・ヘルプ・グループとしての自治・自律を大きく左右するものであることが、知的障害者の当事者の会でも認められた。2.愛知・仲間の会のメンバーのうち、出席率のよい28人に会のよいところ、悪いところ、今後の希望等をインタビュー形式で質問した。会のよい点として、<仲間との出会いと人間関係のひろがり><自信をもてた><情報交換>の順にほとんどの人が回答し、悪い点としては<定期的に集まれる場所がない><自分の意志で参加できない>などが挙がった。知的障害者の本人の会が、他では得られない生活の広がりを提供している反面、家族や生活に関わる周囲の人に、このような会の意義が理解をされなければ参加が継続できない現状も伺えた。財政的な困難さは、他の会でも問題となっていたが、札幌・みんなの会だけは行政からの助成を受けて運営されており、それが会の活動を広げ、会の存在を地域にアピールする効果をもたらしていた。知的障害者の生活の質(QOL)の向上のために重要と考えられる「自信」「人間関係の広がり」等が認められた本人の会の意義を今後さらに本人調査等を通して検証する必要があると思われる。

「指導・訓練」といった従来の知的障害者援助論とは異なる、SHGという本人主体の場面での関係づくりの難しさや援助提供のあり方に支援者自身も成長を求められていたのである。以上から、SHGが知的障害者への援助論を深め、QOLの構成要因である「自信」獲得の場として有効であることがわかった。
フルクトースと脂肪酸の相互作用による代謝変動の解明

フルクトースと各種脂肪酸の相互作用による代謝変動を明らかにするため、フルクトースを53%、各種油脂(ラード、魚油、大豆油、中鎖脂肪)を15%含む飼料を6週齢の雄性SDラットに4週間給餌した。飼育期間中の摂餌量には有意な差は認められなかった。飼育終了時の体重は、魚油群が大豆油群に対して有意に低い値を示した。副睾丸周囲脂肪、腎周囲脂肪は魚油群が有意に低かった。血中および肝臓中のトリグリセリド濃度は、魚油群が他群より著しく低く、フルクトース誘導性の脂質代謝異常が魚油の摂取により抑制されていることが示唆された。中鎖脂肪摂取によるトリグリセリド低下作用は認められなかった。血中コレステロール濃度は、魚油群が有意に低い、あるいは低い傾向を示したが、肝臓中コレステロール濃度は中鎖脂肪群が有意に低い、あるいは低い傾向を示した。中鎖脂肪の摂取により肝臓でのコレステロール合成が抑制される報告があることから、今後、肝臓での遺伝子およびタンパク発現解析により、生体内での代謝変動を明らかにしていく。小腸での二糖類水解酵素活性は、有意な差は認められず、摂取する油脂(脂肪酸)の違いによる影響は観察されなかった。血中フルクトース濃度も有意な差は認められず、各群にフルクトース吸収および代謝に差がないことが示唆された。血中ASTおよびALT濃度は、各群ともに正常値の範囲内であり、4週間の投与試験では、肝障害等の影響は引き起こされなかったものと考えられた。初年度に予定していた、フルクトース飼料をベースに4種の異なる油脂をそれぞれ含む飼料をラットに給餌する試験を実施することができた。解析はまだ完了していないが、血中および肝臓中の生化学マーカーで顕著な差異を確認できている。今年度実施した投与試験から得られたサンプルについて、脂質代謝を中心に、肝臓、小腸、褐色脂肪での遺伝子発現を解析する。さらにLC/MS/MSによる網羅的タンパク解析により、肝臓での代謝変動を明らかにする。得られた結果を精査して、次年度は、油脂を2種にしぼり、グルコース食およびフルクトース食にそれぞれ15%の油脂を含む飼料を給餌し、同様の解析を実施する。脂質代謝に限定せずあらゆる代謝変動について観察する。今年度実施した投与試験において、魚油を含む飼料を給餌したラットに予想以上の脂質代謝改善効果が認められた。この結果の信頼性を担保するため、主に肝臓脂質の抽出作業を、当初の計画以上に繰り返し実施した。そのため、従来予定していた肝臓、小腸等の組織からのRNA抽出、cDNA合成、リアルタイムPCRによる遺伝子発現解析を次年度に実施することになった。以上の理由により次年度使用額が生じた。
公共政策大学院の学修成果を指標とする質保証システムの各国間比較に関する実証研究

本研究は、高等教育の質保証の指標である「ラーニング・アウトカム」の調査を通じ、我が国専門職大学院の質保証の有効性を高めることを目指していた。その目的に即して、第1に、中国・韓国の公共政策大学院の現地調査を行った。第2に、大学院教育のアウトカムが「資格枠組」に準拠しているイギリス、オーストラリアの公共政策大学院の現地調査を行った。第3に、アメリカの公共政策大学院のアクレディテーションを掌るNASPAAの評価基準の調査を書面を通じて行った。第4に、「ラーニング・アウトカム」の意義をさらに詳しく把握するために、ASEAN地域で運用が開始された「高等教育資格枠組」の調査も行った。本年度は、韓国、中国の公共政策大学院における高度公共人材育成教育プログラムの編成・展開の状況及び教育質保証システムについて調査しその検証を行った。その過程で、学修成果がどう発現・産出されているかを如何なる方法で測定・評価しているのか(アウトカム評価の実態把握)、そうした測定・評価を目的とする内部質保証の仕組みがどう構築され運用されているのか、という点にも意を払った。以上のような調査研究の目的・視点に基づき、中国調査においては、上海交通大学及び同済大学の各公共政策大学院、並びに上海教育評価院の各機関の訪問調査を行った。上海教育評価院の調査では、同機関の管轄下にある大学院プログラムの質を保証するためにどのような営みが展開されているのか、という点に照準を合わせてこれを行った。一方、韓国調査においては、高麗大学校、成均館大学校の各行政学院、ソウル国立大学行政学院並びに大学教育協議会・大学評価院を対象に訪問訪問を行った。大学教育協議会・大学評価院の調査では、主に専門分野別評価の手法を中心にこれを行った。これらの訪問調査と並行させて、大学基準協会の公共政策大学院教育質システムに係る状況把握も書面調査を通じて行った。本年度は、書面調査と訪問調査の組み合わせで行った。書面調査については、まず、教育プログラムの目指すラーニング・アウトカムの測定・評価を軸とする「内部質保証」の仕組みの効果的な運用が、教育プログラムの改善・向上に不可欠の営為であるという政策動向を念頭に入れつつ、我が国認証評価機関の「内部質保証」への取り組み状況を調査・分析した。次いで、アメリカの公共政策大学院プログラムの認証評価機関であるNASPAAの「評価基準とその解説」の全訳を行うことと併せ、書面を通じて、NASPAAによるアクレディテーションの国際展開の現状を把握した。訪問調査については、2015年8月、オーストラリアの訪問調査を行った。そこでまず、同国の高等教育アクレディテーションの現状と課題の把握を試みた。具体的には、メルボルン大学・高等教育センターを訪問し、同国の高等教育アクレディテーションを掌るTEQSA及び学位ベースのアウトカムの一覧として制度化されているAQFの内容の確認をした上で、両者の関係性について聞き取り調査を行った。次いで、モナッシュ大学ビジネススクールMPPコースを訪問し、アウトカム・ベースに基づく質保証の活動に関する聞き取り調査を行った。そこでは、具体的に、入学者受入れ方針、教育目標とラーニング・アウトカムの関係性、カリキュラム構造と各授業科目の位置づけ、各授業科目ごとに行われているラーニング・アウトカムの達成度評価の手法、内部質保証の仕組み、内部質保証と外部機関によるアクレディテーションの関係性、について掘り下げた調査がなされた。当初計画として本年度は、オーストラリアにおける高等教育の質保証の現状を訪問調査を通じて確認することにあった。本年のオーストラリア調査は計画通りに行われ、同国の質保証政策とその具体的な仕組みの調査に係る所期目的を達成することができた。モナッシュ大学ビジネススクールMPPコースの訪問調査でも、同コースの現況把握と質保証の概況確認を行うことができた。このことに加え、同コースを構成する各授業科目のラーニング・アウトカムとその達成状況に関わる測定・評価の方法を記した詳細な文書を入手することができ、アウトカム評価の実相をつかみその分析を行えたのは、当初計画を上回る収穫であった。このことに加え、今年度は、当初計画にはなかった我が国認証評価機関の「内部質保証」システムの構築に向けた動きやNASPAAのアクレディテーションについての最近の動向を書面を通じて確認することができた。本調査研究は、ラーニング・アウトカムの測定・評価(アウトカム評価)を軸に、「内部質保証」「外部質保証」の組み合わせにより、大学と学位プログラムの質保証を行うという手法が、我が国内外でどう実践されているのかを考究することを目的としていた。教育プログラムの質保証については、とりわけ公共政策大学院学位プログラムを射程において、そうした営みの展開状況の把握に意を注いだ。上記目的に即し、本年度は、英国高等教育の質保証システムの運用実態を把握するために同国の訪問調査を敢行するとともに、公共政策大学院のアクレディテーションをグローバルに行っている米国NASPAAが公にする書面の調査を通してその実態の解明に努めた。そして本年度が本調査の最終年度であることを踏まえ、3年間の活動実績を報告書にとりまとめるとともに、高等教育質保証の有効性を高めることに資すると考えられる若干の提言も提起した。英国訪問調査における対象訪問機関は、「高等教育質保証機構(QAA)」、「ユニバーシティ・カレッジロンドン(UCL)高等教育推進センター」、「バーミンガム大学政治社会学院MPAプログラム」であった。同訪問調査を通じ、ラーニング・アウトカムを基礎とした質保証が、大学とそこに置かれた教育プログラムの相互連携の中でどう効果的に展開されているかが明らかとなったほか、公共政策修士(MPA)プログラムの領域で質保証の営みが如何に実践されているか、という点の考究に資することができた。

また、米国NASPAAの公文書の書面調査によって、ラーニング・アウトカム重視に転換したNASPAAのアクレディテーション・システムの実相のアウトラインを把握することができた。最後に調査最終年度の節目として作成した最終報告書において、その成果を総括した上で、PDCAを内包させた内部質保証を軸とした質保証システムの充実・発展方向を提示した。当初計画においては、アウトカム評価にシフトした英国の質保証の仕組みを、公共政策大学院プログラムの質保証を軸に据えて調査研究することとしていた。その計画は概ね達成された。このことに加え、英国の代表的な高等教育質保証機関であるQAAの組織及び質保証の仕組みが大きな転換点を迎えた時期に訪問調査が敢行されたことが幸いして、同国の今後のアウトカム評価ベースの内部質保証と質保証機関による外部質保証の動向についての貴重な情報にアクセスできる機会に恵まれ、その最新情報を論稿として刊行し広く周知することができた。また、当初計画として米国NASPAAの書面調査についても、計画通りのこれを完遂した。しかし、書面調査の対象としたNASPAAの公文書の種類は当初見通しを上回る5点にも及び、試訳とは言えその翻訳文書を全て下記の最終報告書に掲記できたことは大きな成果であった。最後に3年間の調査研究成果は、当初の計画通りこれらを余すことなく全て最終報告書に掲載するとともに、将来に亘る高等教育質保証政策の在り方について具体的な提言を示すことができたことも特記すべき事項として挙げることができる。今日におけるグローバル化の進展の中で、公共政策系大学院修了者などの高度職業人は、国境を越え、様々な国で活動の幅を広げつつある。そして、こうした人的交流を促進することを目的に、アウトカム評価を軸とする「内部質保証」と高等教育質保証機関による「外部評価」を通じて、学位等の国際的な通用性や透過性を高めることを内容とする高等教育質保証の手法が国際的な潮流となりつつある。そうした先駆的な手法を導入している国々では、「高等教育資格枠組み」を作成・公表した上で、これを当該国の外部質保証システムの中で稼働させている。高度職業人養成教育を含む高等教育を対象とする質保証の在り方に係る上記のような現状認識を基礎に、今年度は、高等教育を効果的に促進するための緩やかな高等教育圏としてその構築が目指されているASEAN高等教育圏の実態把握を、主に書面調査を通じて行った。ここでは、とりわけ、学位につながる教育プログラムの質保証をアウトカム評価を基本に据えて行う「内部質保証」とアクレディテーション方式による「外部質保証」の組み合わせで機能的に実施しているタイとマレーシアの高等教育質保証システムの実態の把握とその意義の考究を試みた。いずれの国も、学位等の授与に必要な資質・能力のカタログを国家レベルで示した「高等教育資格枠組み」がアクレディテーションシステムの中で効果的に機能し得ているが、書面調査を通じて十分確認できた。
ウェーブレット解析におけるフーリエ解析的定式化

本年度研究は、ウェーブレット解析におけるフーリエ解析的定式化に関する研究を基礎及び応用の両面から試みた。基礎的研究としては、従来フーリエ解析において成立する重要な結果のウェーブレット解析版を作製することを行った。また応用的研究としては、従来フーリエ解析を用いて行われていた工学的手法をウェーブレット解析により置き換えることにより更なる改良を試みたものである。積分核方程式に関する根の分布状況などを調査するために、積分核関数をフーリエ変換して得られるスペクトル分布関数もしくはスペクトル密度関数の拡散状況が重要な役割を持つが、ここではフーリエ変換の代わりにウェーブレット変換を用いて得られるスペクトルを調査することにより、根の個数分布状況などを、直接スペクトル関数から調査できる手法を示した。日本語、英語、ドイツ語などを用いて、同一の内容を音声にして朗読した時に得られる音声系列のスペクトル信号を調べ、情報の伝達速度の速さ及び聞き取りにくさなどをスペクトル関数の視点から定量的に評価する方法を示した。更にこの方法において用いられているフーリエ・スペクトルをウェーブレット・スペクトルにより置き換えることにより、従来のフーリエ解析的手法では判別出来なかった聞き取りにくい箇所を、ウェーブレット・スペクトル密度関数の形状から読みとれるような手法を示した。
乱流による時空間変動を考慮した数値モデルによる複雑地形上での吹雪災害の危険度評価

吹雪による視程悪化や吹きだまり・雪庇の発生は、冬季間の交通障害や雪崩発生の原因となることから、その予測と制御は重要な課題である。本研究では、乱流現象の非定常計算に優れるLarge-Eddy Simulation (LES)に基づき、複雑地形上における吹雪の時間・空間変動特性を解析可能な数値モデルを構築した。一様水平な積雪面上における計算結果は実測に整合し、吹雪の変動特性の数値解析において有用であることを確認した。また実在地形を対象としてモデルを拡張し、広域での視程変動などの推定にも応用可能であることを示した。吹雪による視程悪化や吹きだまり・雪庇の発生は,冬季間の交通障害や雪崩発生の原因となることから、その予測と制御は重要な課題である。これまでの研究により、時間平均的な場における吹雪の構造はかなりの部分が明らかにされた。しかし、本来、吹雪は大気乱流による激しい変動を伴う現象であり、交通事故の主因とされる視程の突発的変動などを論じるにあたっては、従来の時間平均化された情報から脱却し、乱流による三次元の時空間変動を考慮した現象解明が不可欠となる。以上を踏まえ、本研究では、乱流現象の非定常計算に優れるラージ・エディ・シミュレーション(LES)を用い、吹雪の時間・空間変動特性の数値計算を行なう。LESによる吹雪解析に先立ち、時間平均乱流モデル(RANS)を用いた計算により、吹雪濃度分布計算重要なパラメータである吹雪粒子落下速度の適切値の同定を行った。その結果、吹雪浮遊層の濃度鉛直分布を適切に表現するには、落下速度は既存値(0.5m/s)より小さい0.2m/sとすべきことを明らかにした。次に、一様水平面を仮定した吹雪のLES計算により、水平・鉛直風速と吹雪空間濃度の時間変化を計算した結果、吹雪空間濃度は風速変動に伴い激しく変動するが、10秒程度の周期を持つ変動が顕著であることがわかった。任意高度の水平面上における吹雪空間濃度の瞬間値も場所により大きく異なり、また濃度の変動パターンについては、1m以上の高度差がある場合、目立った鉛直相関は見られない。一般に大気境界層において、乱流変動の空間相関は高度差の増加とともに急激に減少するが、計算された空間濃度分布についても同様の傾向が見られた。その他、野外観測、風洞実験により吹雪濃度の変動、防雪柵周辺の吹きだまり分布を実測し、モデルの検証データを取得した。乱流現象の非定常計算に優れるラージ・エディ・シミュレーション(LES)を用い、吹雪の時間・空間変動特性を表現可能な数値モデルを開発するとともに、風洞実験や野外観測の結果とあわせて、吹雪の変動特性を明らかにする。一様水平な積雪面上を仮定した吹雪のLESにより得られた吹雪・風速の変動データについてFFT(高速フーリエ変換)による周波数解析を行なった。水平風速、鉛直風速、吹雪質量フラックスの変動の無次元パワースペクトルにより、吹雪浮遊層における質量フラックスの変動のエネルギーは、特に高周波領域において風速成分より大きいことが分かった。また、水平風、鉛直風のそれぞれと吹雪質量フラックスとの間のコヒーレンス(相関性)を調べた結果から、時間スケールで20秒以上の水平風速変動と吹雪質量フラックス変動との間に相関があることが分かった。なお鉛直風と吹雪質量フラックスとに関しては、全体的にコヒーレンスの値は小さく、両者の相関がほとんどない。ただし水平風、鉛直風いずれの場合も、変動周波数が0.1Hz程度の領域でコヒーレンスが目立って増加し、10秒程度の時間スケールの吹雪変動に対する水平・鉛直風の変動の影響の寄与が示唆された。また、モデル検証のため、低温風洞装置を用いた吹雪実験において、時間応答特性に優れた測器を用いた測定を実施するとともに、過去に取得された野外観測データの一部を再解析した。これらのデータについてFFT解析し、無次元化した上でモデル結果も含めて相互比較した結果、コヒーレンスの分布形状はピークの発現位置など良く一致した。これは浮遊状態(z>0.1m)にある吹雪の変動特性について相似則が成り立つことを示唆する。さらに吹雪のLESモデルに各種キャノピーモデルを組み込み、防雪柵、防雪林の効果を考慮した解析が可能となる様、改良した。

乱流現象の非定常計算に優れるラージ・エディ・シミュレーション(LES)を用い、吹雪の時間・空間変動特性を表現可能な数値モデルを開発するとともに、風洞実験や野外観測の結果とあわせて、吹雪の変動特性を明らかにする。実在地形を対象として、吹雪の空間分布とその時間変動を得るために、吹雪モデルを地域気象モデルに組み込んだ。吹雪モデルにおいては、吹雪濃度分布に加えて、計算グリッド毎における吹雪濃度の収支から吹きだまり分布も計算出来る様、モデルを改良した。また計算では、微地形効果を考慮するために、土地利用情報等に基づき地表面粗度を計算グリッド毎に調整した。山形県周辺を対象領域として水平解像度1kmの計算グリッドで数値計算を行ない、この地域における視程障害、吹きだまり危険度を示すハザードマップのプロトタイプを作成した。過去に取得された視程の実測データとの比較により、比較的平坦な地形上における視程変動を本モデルが精度良く再現出来ることが分かった。ただし、山岳地付近の、複雑な地形上周辺では、視程の時間変動特性についてのモデルの再現性は高いものの、視程低下量についてモデルは実測を過小評価する傾向があった。これは複雑地形上においてモデルの解像度が十分でないことに主に起因する。上述したモデルのほか、より小スケールの領域を対象とした吹雪のLESモデルの開発も進めた。一様水平面上での計算に加えて、水平面上に防雪柵が設置されている場合の計算も実施したほか、柵周辺での防雪柵模型を用いた風洞実験および野外における防雪柵周辺の吹きだまりデータを活用し、モデルで用いている防雪柵モデルの検証も実施した。吹雪による視程悪化や吹きだまり・雪庇の発生は、冬季間の交通障害や雪崩発生の原因となることから、その予測と制御は重要な課題である。本研究では、乱流現象の非定常計算に優れるLarge-Eddy Simulation (LES)に基づき、複雑地形上における吹雪の時間・空間変動特性を解析可能な数値モデルを構築した。一様水平な積雪面上における計算結果は実測に整合し、吹雪の変動特性の数値解析において有用であることを確認した。また実在地形を対象としてモデルを拡張し、広域での視程変動などの推定にも応用可能であることを示した。吹雪のLESモデルについては、複数の乱流モデルを用いた計算が可能であるほか、防雪柵や防雪林の効果を表現するキャノピーモデルも組み込まれ、汎用性が高められている。また実験・観測により得られた吹雪の変動特性については、LESモデルにおいても再現され、本モデルの検証が進むとともに、実在地形等を対象とした計算を実施する段階に至った。以上より、(2)おおむね順調に進展していると評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。吹雪のLESモデルを実在地形上に拡張し、吹雪発生頻度が高い地域を対象とした計算を主に実施する。これにより、対象地域における視程障害、吹きだまり災害危険度を示すハザードマップの試作が可能となり、吹雪による災害の危険度(ポテンシャル)評価など、吹雪防災対策に直接的に資する成果が期待できる。また、本研究の成果は実在地形上における吹雪危険度のリアルタイム予測などに応用可能であるなど、その波及効果は大きい。このことを踏まえ、WRFなど現在広く用いられているメソ気象モデルの導入とLESモデルとの結合およびこれらを利用した吹雪予測手法の確立についても検討する。
細胞質タンパク質におけるジスルフィド結合の新しい機能

細胞質タンパクの多くのものは機能不明のシステイン残基をもつ。脂肪酸結合タンパク(FABP)をモデルとして細胞質のジスルフィド結合の機能を明らかにするため、一次構造上異なる位置にシステイン残基をもつラット,ニワトリ,タテガミトカゲ,ウシガエル,ゼブラフィッシュの肝FABPの精製標品,組換えタンパクについて検討した。グルタチオン混合ジスルフィド形成では,本来の生物活性には顕著な変化はみられないが,いずれもタンパク質分解酵素に対する感受性が著しく高まることを明らかにした。さらにセンチュウ(C.elegans)における9種類のFABPホモログ(FABP-1FABP-9)について組換えタンパク質を調製を試み,すべての発現精製が可能になった。これらは1つあるいは複数のシステイン残基をもつものと,全くもたないものがあり,ジスルフィド形成の機能を解析するには,好適な材料である。ジアミドをもちいた試験管内反応で,定量的に混合ジスルフィド,および分子内SS結合(FABP-9)形成の条件を確立した。このうちFABP-5について詳細に実験をおこない,グルタチオン混合ジスルフィド形成により,急速にタンパク質分解をうけることを見いだした。以上の結果は,混合ジスルフィドがタンパク質の安定性にかかわっており,酸化ストレスを受けたタンパク質の分解の標識という新しい機能をもつ可能性が普遍的であることを示している。本研究ではまず、細胞質の脂肪酸結合タンパク(FABP)におけるジスルフィド結合の生化学的機能を明らかにするため、以下の実験をおこなった。ラット上皮FABPとゼブラフィッシュ肝FABPの二種類の細胞質タンパクについて組換えタンパク質を調製した。これらのタンパク質はアミノ酸組成分析、アミノ酸配列、質量分析などにより確認した。システイン残基をジアミドによるグルタチオンとの混合ジスルフィド結合を形成させたものと、システインに再還元したものについて、脂肪酸結合能とその結合特異性の変化、プロテアーゼ感受性やタンパク質構造の安定性についてチオール・ジスルフィド相互変換による機能調節の可能性を検討した。これらの分子種の間では、上皮型、肝型のタンパクのいずれにおいても、脂肪酸の結合能については、若干の変化がみられた(ジスルフィド形成による解離定数の減少)。一方、混合ジスルフィドが形成されると、各種のプロテアーゼに対する被分解性に関して、いずれも著しい感受性の増大を確認した。これは、システイン残基の一次構造上の位置にかかわらず、同様に見られた。このことは、チオール基におけるグルタチオン・ジスルフィド形成が、細胞の酸化ストレス時におけるタンパク質分解をコントロールしている可能性を強く示唆している。チオール基の酸化還元電位が周辺のアミノ酸配列や水素結合で左右されるため、タンパク質固有の分解シグナルとみなすことができる。細胞質の脂肪酸結合タンパク(FABP)におけるジスルフィド結合の生化学的機能を明らかにするため、以下の実験をおこなった。前年度のラット上皮FABPとゼブラフィッシュ肝FABPの2種類の他,センチュウ(C.elegans)における9種類のFABPホモログ(FAB1FAB9)について組換えタンパク質を調製をこころみた。特にセンチュウのFABPはシグナル配列をもつ分泌型のFAB1FAB4と細胞質タンパクであるFAB5FAB9の二系統をもつ点,また複数のシステイン残基をもつものや全くもたないものもあり,ジスルフィド形成の機能を解析するには,好適な材料であるといえる。RT-PCRによりセンチュウの全RNAから目的のcDNA9種類を増幅することができた。これを発現ベクターに入れ,BL21に形質転換させて,発現を誘導した。大量培養とゲルろ過により9種類のFABPを精製することができた。それぞれのタンパクはCD(円偏光二色性)スペクトルにより,β構造の多いネイティブな立体構造をもつことを確認した。数が多いことと,発現量が少ないため大量培養を繰り返す必要があったため,年度内には十分な解析は出来なかったが,9種類の組換えタンパクの合成ができたので,引き続き次年度にジスルフィド形成とタンパク機能の関連を明らかにする予定である。

また実際にin vivoでの酸化ストレス時にこの様なジスルフィド結合が形成されるか,いわゆる酸化還元プロテオーム解析の手法で明らかにしたい.細胞質タンパク質のシステイン残基のチオール基はサイトゾルが還元的雰囲気であるため,遊離のSH基として酵素の触媒部位や金属イオンの配位子として機能しているが,機能不明のものも多い。これまでの研究で,このSH基が分子内あるいは低分子チオール化合物と,ジスルフィド結合を形成することを明らかにした。このようなジスルフィド結合の機能をあきらかにするため,脂肪酸結合タンパク(FABP)をモデルに実験をおこなった。センチュウの9種のFABPの組換えタンパクを調製し,酸化ストレス時に生成するグルタチオン化反応を試験管内で高効率で実現するための,実験系をまず検討した。ジアミドと還元型グルタチオンの添加順序,濃度,反応時間等を詳細に検討した結果,いずれのタンパクでもほぼ完全にチオール基のグルタチオン化が可能になる条件を確立した。この方法でセンチュウのFABPをグルタチオン化し,その性質を検討した。またFABP9はグルタチオン化とともに分子内ジスルフィド結合が生成する結果を得た。脂肪酸の結合活性には大きな変化はみられないため,その機能としてはジスルフィド形成により細胞内の酸化ストレスの解消が考えられる。さらにグルタチオン化タンパクはキモトリプシンなどタンパク質分解酵素に対して高い感受性を示した。すなわち,消化開始後30分でグルタチオン化タンパクはほぼ完全に分解したが,もとのタンパクは80%以上残存していた。この様な被分解性の増大の意義として,チオール基が遊離かジスルフィド結合状態かによって,酸化ストレス時に損傷した可能性のあるタンパク質を判別して分解除去するためのシグナルとなっていることが示唆された。
古細菌の細胞膜を構成する特異な脂質の生合成機構

進化生物学上興味ある古細菌の生化学的特徴の一つで、真正細菌や真核細胞のそれとは対掌体とも見做せる細胞膜コア脂質2,3ージ-Oーフィタニルグリセロ-ルについて、その特異な立体化学の由来を糖代謝を含めて精密に検討した。1.好塩性古細菌Halobacteriumhalobiumのコア脂質の立体化学についてDーマニト-ルより立体特異的に合成し、^1HーNMRを解析して再確認した。2.一方のヒドロキシルメチル基のみを重水素化したグリセロ-ルをはじめ、種々の標識グリセロ-ルを用いてH.halobiumのコア脂質の生合成を追跡し、エ-テル結合形成反応ではグリセロ-ル側が求核剤として機能すると共に、2位における酸化と還元を経て立体化学が反転し、グリセロ-ル分子は立体特異的に脂質に取り込まれることを明らかにした。3.好酸好熱性古細菌Sulfolobus acidocal dariusの膜脂質生合成においてはH.halobiumの場合とは逆の立体特異性をもってグリセロ-ルが脂質に取り込まれることを明らかにし、古細菌の中でも基本的な代謝反応が立体化学的には異なる場合があることを脂摘した。4.膜脂質の生合成研究ではグリセロ-ル分子内の水素原子の動態が重要であるため、水素同位体を一個導入すると一挙に二つの不斉中心が生起するキラル標識グリセロ-ルの新規合成法を検討し、ジアセトングルコ-ス固有の不斉構造を活用する効率よい方法を開発した。5.H.halobiumの糖代謝とコア脂質生合成の連関を重水素化グルコ-スにより追跡し、グリセルアルデヒドー3ーリン酸からジヒドロキシアセトンリン酸への異性化を経て脂質グリセロ-ル部が構築されることを明らかにし全体としての生合成経路を提案した。6.さらに、古細菌では初めてトリオ-スリン酸イソメラ-ゼ反応の立体化学を解明し、それが他生物における同酵素と同一であり、従って膜脂質生成合成ではジヒドロキンアセトンリン酸からの還元過程が特異であることを示した。進化生物学上特異な位置を占める古細菌において、そのエ-テル型細胞膜脂質の化学構造及び立体化学は通常の真正細菌や真核細胞における膜脂質と較べて特徴的な差異を有している。本研究では、膜ホスホリピドのコア構造が如何にして生合成されるかをグリセロ-ル代謝と関連づけて研究することとした。先ず、グリセロ-ル分子中の酵素原子がリピドの生合成において如何に機能するかを明らかにする目的で、従来の方法よりも効率のよいrac-[1(3)-^<18>0]グリセロ-ルの合成法を開発した。次いで、これを用いて好塩性古細菌Halobacteriumhalobiumの膜生合成過程における^<18>0の動態を^<13>C-NMR法により追跡し、推定前駆体であるプレニルピロリン酸との間でエ-テル結合する際にグリセロ-ルの酸素原子が求核剤として機能することを明らかにした。これにより、H.halobiumではグリセロ-ル分子C-2位において立体化学的反転が含まれ、それは酸化還元過程によるものであることを明確にした。第二に、好酸好熱性古細菌Sulfolobus acidocaldariusにおけるホスホリピドの生合成過程を明らかにするため、rac-[1(3)-^2H_2]グリセロ-ル、キラル標識したSn-[3.3-^2H_2]グリセロ-ル及び[2-^2H]

グリセロ-ルを合成し、その添加培養によってリピド生合成過程における^2H原子の挙動を^2H-NMRで追跡した。本菌ではC-2位重水素はリピド中に残ること、及びsn-3位の重水素はリピドのグリセロ-ル部位sn-3位にそのまま取り込まれることがわかり、これによって、Sulfolobusにおけるリピド生合成過程には、H.halobiumと違って酸化還元過程は含まれず、グリセロ-ルから直接グリセロ-ル-1-リン酸が生成し、その後エ-テル結合形成反応が進行することを初めて明らかにすることができた。好熱性好酸性古細菌<sulfolobus>___ー<acidocaldarius>___ーの細胞膜を構成するコア脂質の生合成について,重水素標識グリセロ-ルによる標識実験により,グリセロ-ルがグリセロ-ルー1ーリン酸を経由して立体特異的に脂質に取り込まれることを明らかにした。さらに糖代謝との関連を,Dー〔6,6- ^2H_2〕グルコ-ス及びDー〔5- ^2H〕グルコ-スの合成とその添加培養,さらに単離した脂質の^2HーNMR解析により検討し、いずれの重水素も膜脂質に取り込まれることを明らかにした。この結果を類縁古細菌における脂質生合成と比較するため,Dー〔5- ^2H〕グルコ-スを好塩菌<Halobacterium>___ー<halobium>___ーを用いて同様に追跡した。^2HーNMR解析の結果グルコ-スCー5位の重水素は全く脂質に取り込まれないことがわかった。これはグリセロ-ル代謝だけではなく糖代謝においても両古細菌の間に違いがあることを示唆する。通常の糖代謝ではトリオ-スリン酸イソメラ-ゼが関与してグリセロ-ル代謝と連結し,本酵素の反応では水素の転位が生じるが,好塩菌ではこれが見られないことを意味する。従って今後古細菌におけるこの間の代謝を詳細に調べる必要がある。それにはDーグルコ-スのCー4位水素の挙動を調べることが重要であり,現在Cー4位重水素化グルコ-スの合成を検討している。さらに,その重水素の運命を明らかにするためには脂質グリセロ-ルのメチレン基をキラル標識した標準物質を用意する必要があり,本研究ではジアセトングルコ-スの分子全体の不斉構造を活用した全く新しいキラル標識グリセロ-ルの合成法を開発し,Dーグルコ-スから10工程でメチレン水素の唯一個のみを重水素化し,二個の不斉中心の立体化学を制御した四種のグリセロ-ルを合成することに成功した。このグリセロ-ルを立体特異的にジフィタニル化する検討を進めている。進化生物学上興味深い古細菌の生化学的特徴の一つはその細胞膜脂質の化学構造であり,真正細菌や真核細胞のそれとは対掌体と見做せる2,3ージー0ーフィタニルグリセロ-ルをコアとしている。本研究は,この特異な立体化学の由来を好塩性古細菌Halobacterium halobiumにおける糖代謝との関連で立体化学的に解明するため,グルコ-スの4位及び5位を重水素化し,細胞膜脂質の生合成過程における水素原子の動態をNMRにより検討した。重水素化グルコ-スは既知の方法を改良し合成した。グルコ-ス5位の重水素は膜脂質には取り込まれず,4位重水素は脂質グリセロ-ル部snー3位に立体特異的に取り込まれた。これにより,糖代謝により生じるグリセルアルデヒドー3ーリン酸の直接的還元反応は存在せず,トリオ-スリン酸イソメラ-
ミューオン異常磁気能率のアノマリーを説明する新物理の現象論的研究

ミュー粒子異常磁気能率(muon g-2)の実験値と標準模型の予言値の食い違いを、どのような標準模型を超える新物理で説明出来るかを研究した。特に、2 Higgs doublet model(2HDM)でμーτフレーバーの破れがある模型を考えて、muon g-2のアノマリーを説明出来る可能性を詳しく研究した。μーτフレーバーの破れを考えたのは、LHC実験のCMSグループがヒッグス粒子の崩壊でh→μτの現象の兆候を報告したのに動機付けられている。標準模型では起こらないこのようなフレーバーの破れが2HDMでは自然に導入されることはよく知られているが、我々はこのようなμーτフレーバーの破れの相互作用が、muon g-2に大きな量子補正を生成することを発見し、これによって現在報告されているmuon g-2の標準模型の予言値からのズレを説明出来る可能性があることを示した。(JHEP 1505, 028 (2015))もしこの可能性が本当である場合には、タウ粒子の崩壊τ→μγの現象が将来のSuperKEKB実験で観測される可能性があることを指摘した。さらにτ→μνν過程にも、重要な補正を生成する可能性を見つけ、この過程の精密測定及びτ→eνν過程とのレプトンユニバーサリティーの破れの精密測定の重要性を指摘した。またその他様々なμ、τ粒子の崩壊現象などへの影響も詳しく解析し、将来の実験の重要性を示した。(arXiv:1511.08880)この研究に関しては、幾つかの国内、国際会議で発表したのに加え、J-PARCのCollaboration meetingを始めとして、IPMU,九州大, KEK,首都大,富山大,島根大にセミナーに招待され、多くの理論家、実験家の人たちと議論ができて有意義であった。またミシガン大、ミシガン州立大を訪問した際に、この話題についてセミナーをし、そこでも理論家、実験家の人たちと有意義な議論ができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。ミュー粒子異常磁気能率(muon g-2)の実験値と標準模型の予言値の食い違いを新物理によって説明しようとするとどのような標準模型を超える物理の可能性があるのかを研究した。まず、JHEP1403, 105 (2014) (Harigaya, Igari, Nojiri, Takeuchi, Tobe)で指摘した(ミューオン数ータウオン数)をゲージ化した新U(1)対称性を持つ理論を考えた。我々が指摘したmuon g-2を説明できるパラメータ領域がニュートリノ-トライデント生成実験から制限を受けているという指摘(Phys. Rev. Lett. 113, 091801 (2014) W. Altmannshofer et al.)があったので、その制限を考察し、今まで解析で無視されてきたゲージボソンの運動項混合の効果が重要になる可能性を研究した。このモデルは、高エネルギーでこの運動項混合がゼロだとしても、低エネルギーで有限補正が生ずるので、この影響を調べ、新ゲージボソン質量のさらなる制限を明らかにした。また、我々の論文Phys. Rev. D78, 055018 (2012)(Kanemistu, Tobe)で研究したように、新物理がmuon g-2に寄与を与えるとき、大きなカイラリティー反転を持つような模型は比較的容易にmuon g-2のアノマリーを説明できる。そのような模型の一例として、2 Higgs doublet modelでμーτフレーバーの破れがある模型を考えた。(arXiv:1502.07824, Omura, Senaha, Tobe. JHEPに掲載決定)μーτフレーバの破れはCMS実験でヒッグス粒子がμτに崩壊している現象を幾つか見つけていることから、それも同時に説明する領域があるかを解析した。そのような領域は存在し、将来のB-factory実験でのτto μγの探索でこの模型が検証できる可能性を指摘した。

(arXiv:1511.08880)この研究に関しては、幾つかの国内、国際会議で発表したのに加え、J-PARCのCollaboration meetingを始めとして、IPMU,九州大, KEK,首都大,富山大,島根大にセミナーに招待され、多くの理論家、実験家の人たちと議論ができて有意義であった。またミシガン大、ミシガン州立大を訪問した際に、この話題についてセミナーをし、そこでも理論家、実験家の人たちと有意義な議論ができた。ミュー粒子異常磁気能率のアノマリーを説明できる標準模型を超えた理論を幾つか考察してきたが、その一つとして、標準模型の簡単な拡張である2 Higgs doublet modelでμーτフレーバーの破れを持つモデルがあることを発見した。(arXiv:1502.07824, Omura, Senaha, Tobe. JHEPに掲載決定)μーτフレーバーの破れはCMS実験で、ヒッグス粒子がミュー粒子とタウ粒子に崩壊した現象が観測されていることも説明できるため、面白い可能性である。つまり、muon g-2アノマリーとヒッグスのμτ崩壊の2つの標準模型では説明できない現象が結びついているというのは、非常に興味深い。このCMS実験のμーτフレーバーの破れの現象は、まだATLAS実験では追認されていないので、今後の実験結果は重要である。さらにこのような模型が本当だとしたら何を予言するか、を明らかにすることは重要である。我々が明らかにした特に重要な予言としては、τto μγの崩壊現象がある。これは将来のB-factoryで観測可能であるかもしれないことを示唆しているので、LHC実験とあわせてこの模型にとっては重要な実験となることであろう。27年度が最終年度であるため、記入しない。まずは2014年度に見つけたtwo Higgs doublet modelの可能性のさらなる詳細な解析を行う予定である。この模型の重い付加的なヒッグス粒子は、まだ知られていない(フレーバーの破れを含む)湯川相互作用を持っているので、その影響/制限を明らかにすることは重要である。それによって、今年度から再開されるLHC実験で、どのように探索/制限できるか、を明らかにして行きたい。さらにこのフレーバーの破れを含む湯川相互作用は、B物理にも影響を及ぼす可能性もあることから、その影響も明らかにしたい。B物理でも幾つか標準模型では説明できないアノマリーが指摘されていることから、この模型で、さらに説明可能なのかを研究する。また、two Higgs doublet model以外の模型でも、今までに報告されている幾つかの標準模型では説明できないアノマリーと、muon g-2アノマリーを同時に説明できる可能性はないのかをさらに調べることで、標準模型を超える理論の理論的な探索をして行きたい。
意識発現機構の神経回路網による数理モデル化に関する研究

海馬体と視覚皮質の間に双方向の情報のやり取りが存在するというIijima等の実験事実に基づいた視覚の選択的注意に対する数理モデルを2つ提案した。その2つのモデルは、海馬体と視覚皮質から構成される2層ニューラルネットワークであり、ニューロンとしてHodgkin-Huxleyニューロンを用いたモデルと林と石塚が提案したカオスニューロンを用いたモデルを考えた。計算機による数値計算によって両方のモデルの振る舞いを調べ、視覚の選択的注意が、海馬体のニューロン集団と視覚皮質の一部のニューロン集団の間の振動数と発火時刻に対する同期現象として理解できることを指摘した。そして、このモデルの振る舞いとニューロン集団の競合によって視覚の選択的注意がなされるというDesimoneとDuncanの仮説に矛盾が無いことを明らかにした。また、このモデルを用いると注意の遷移が速やかに行われることを明らかにした。なお、林と石塚が提案したカオスニューロンを用いた場合、周期的なスパイクだけでなく、準周期的なスパイクやカオス的なスパイクでも同期が起こることを確認した。Hodgkin-Huxleyニューロンを用いた2層ニューラルネットワークからなるモデルに関する研究成果はBiological Cyberneticsという外国雑誌へ投稿し、受理された。林と石塚が提案したカオスニューロンを用いた2層ニューラルネットワークからなるモデルに関する研究成果はInternational Conference on Neural Information Processingという国際会議に投稿し、受理された。1.海馬体と視覚皮質の間に双方向の情報のやり取りが存在するというIijima等の実験事実に基づいた視覚の選択的注意に対する数理モデルを2つ提案した。その2つのモデルは、海馬体と視覚皮質から構成される2層ニューラルネットワークであり、ニューロンとしてHodgkin-Huxleyニューロンを用いたモデルとFitzHugh-Nagumoニューロンを用いたモデルを考えた。これらの成果をシンガポールで行われた国際会議と国内の研究会で発表した。2.哺乳類の脳におけるMT野とMST野は、視覚情報から移動体の運動ベクトル、すなわち、オプティカルフローを検出する機能を持つと考えられている。我々は、Autoencoderを用いたMT野とMST野の数理モデルを提案し、誤差逆伝播法を用いてそのネットワークにオプティカルフローを学習させた。計算機による数値計算によって実際のマカク猿のMSTニューロンと類似したオプティカルフローへの反応特性が得られた。この成果をPhysicaAという外国雑誌へ投稿し受理された。哺乳類の脳の中には,MT野とMST野という部位がある.多くの神経生理学実験によって,MT野のニューロンから入力を受けるMST野のニューロンは,拡大,縮小,回転と並進などの異なる運動に対するオプティカルフローへ選択的に反応することが知られている.ZemelとSejnowskiは3層オートエンコーダーから成るMT野とMST野の理論モデルを提案した.我々は,統計物理学の平均場近似を用いて彼等の提案した理論モデルにノイズ効果を取り入れ,コスト関数の値を最小にするノイズレベルが存在することを見い出した.さらに,そのノイズレベルにおいて,MST野のニューロンの反応特性を調べると,実際のMST野のニューロンと類似した反応特性が得られることを見い出した.しかしながら,3層オートエンコーダーから成るMT野とMST野の理論モデルに対する学習則は大域的な情報が必要であり,神経生理学的に妥当ではない.そこで,我々は,局所的な情報のみを利用するWake-Sleepアルゴリズムを用いたMT野とMST野の理論モデルを提案し,MST野のニューロンに対する反応特性を調べた.入力層と隠れ層から成る2層ニューラルネットワークを用いた.入力層はMT野に対応し,隠れ層は.MST野に対応する.Wake-Sleepアルゴリズムは生成モデルと認識モデルから成る.そして,Wake-SleepアルゴリズムはWake相とSleep相の2つの学習過程を持ち,これら2つの学習過程が交互に繰り返される.様々な運動に対するオプティカルフローを入力して2層ニューラルネットワークを学習させた.その結果,実際のMST野のニューロンと類似した反応特性が得られることを早い出した.海馬体と視覚皮質の間に双方向の情報のやり取りが存在するというIijima等の実験事実に基づいた視覚の選択的注意に対する数理モデルを2つ提案した。