hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵子特異的遺伝子Oog1の機能解析と胚性ゲノム活性化の分子基盤

本研究では、卵母細胞に特異的に発現する遺伝子Oog1の機能について解析を行った。Oog1は筆者らが新規に同定した遺伝子であり、胚性ゲノムの活性化時期に受精卵の核内に移行する。その機能を解析するために、受精卵においてOog1ノックダウンするトランスジェニックマウスを作出し、その表現形を解析した。さらに、減数分裂期のOog1タンパク質の局在について解析を行い、Oog1遺伝子が減数分裂期前期に卵母細胞の核に存在することを明らかにした。また、この遺伝子の発現を制御している領域の解析を行い、遺伝子制御領域を明らかにした。本年度の研究は下記の点について実施した。研究計画1)RNAi法を用いた0oglの機能解析:受精後の1細胞期後期に0oglは核に移行することから、この時期に何らかの機能を持っていると考えられる。その機能を阻害する目的で、二本鎖RNA干渉(RNAi)法を用いた。この方法は二本鎖RNAを卵子細胞内に導入すると、導入RNAがDicerと呼ばれるRNA分解酵素によって、約21塩基の一本鎖RNAに分解される。分解によってできたこのRNAはsiRNA(small interfering RNA)とよばれ、配列特異的にmRNAに結合し、そのmRNAの分解や翻訳阻害を引き起こす。しかしながら、0oglは受精前の早い時期から卵子内に存在するため、この時期だけ二本鎖RNAを作用させても機能を抑制できない。研究計画2)トランスジェニックマウスを用いた0oglの機能解析:この問題を解決するために、0ogl遺伝子を抑制する上記RNAi機能を受精前の卵母細胞から発現するようにデザインしたトランスジェニックマウスを作出した。0ogl遺伝子配列の2か所をターゲットとして形質転換ベクターを構築した。また、プロモーターには卵子形成期に特異的に発現するZP3を用いた。これらの構築遺伝子を受精卵の前核に注入し、トランスジェニックマウスを作出した。2種類の形質転換ベクターから合計9系統のトランスジェニックマウスを作出した。これらのトランスジェニックマウスを用いて、受胎性と初期胚の発生能について検討した。受胎性については5系統の雌のうち4系統の雌において、対照区と比較して有意に出生産仔数が減少した。また、F1系統のトランスジェニック雌マウスから回収した初期胚の発生能について検討した結果、ある系統については初期胚の発生が2-8細胞期の間に停止するものが確認できた。しかしながら、トランスジェニックマウスの受精卵においても正常に発生するものもみられ、系統や個体間に差があることが明らかとなった。これらのことから、安定した系統を確立するためにも今後F2のトランスジェニックを用いた解析を行う。1)トランスジェニックマウスを用いたOog1の機能解析:Oog1遺伝子は卵巣内卵母細胞から発現を開始し、受精後の2細胞期まで発現する。この間の1細胞期後期から2細胞期前期にかけて核内に局在することから、Oog1はこの時期に重要な働きを持つことが予想される。そこで、卵母細胞期のOog1の機能を抑制するため、卵母細胞に特異的に発現するZP3プロモーターを用いてOog1の2本鎖RNAを発現するトランスジェニックマウスを作出し、その表現形を解析した。これらのトランスジェニックマウスを用いて、受胎性と初期胚の発生能について検討した結果、初代あるいはF1世代の系統においては受胎率の低下や受精後の胚発生率の低下が認められたが、F2世代以降では対照区と比較してほとんど影響が見られなかった。F3世代の卵母細胞を用いてリアルタイムPCRを行った結果、2つの系統においてOog1のmRNAが著しく抑制されていることが観察された。しかしながら、これらの系統においてもウエスタンブロットによるタンパク質量の解析では、タンパク質量の低下は認められなかった。このことは、2本鎖RNAによる遺伝子の抑制効果(mRNAの分解と翻訳抑制)は表れているものの、この抑制前に既にタンパク質の翻訳が行われているのではないかと考えられる。トランスジェニックマウス作製に用いたZP3プロモーターは卵胞形成期の卵母細胞で発現を開始することが示唆されており、Oog1遺伝子の発現よりZP3の発現が遅れることがこの原因だと考えられる。今後、Oog1のプロモーター解析等を行って、より早い時期の卵母細胞で2本鎖RNAを発現するトランスジェニックを作出して、Oog1の機能解析を行うことが必要であると考えられた。Oog1遺伝子は卵巣内卵母細胞から発現を開始し、受精後の2細胞期まで発現する。

そこで、卵母細胞期のOog1の機能を抑制するため、卵母細胞に特異的に発現するZP3プロモーターを用いてOog1の2本鎖RNAを発現するトランスジェニックマウスを作出し、その表現形の解析を行った。F3世代の卵母細胞を用いてリアルタイムPCRを行った結果、Oog1のmRNAが著しく抑制されている系統を得ることが出来たが、不妊傾向や胚の発生異常は観察されなかった。しかしながら、ウエスタンブロットによるタンパク質量の解析では、タンパク質量の低下がほとんど認められなかったことから、2本鎖RNAによる遺伝子の抑制効果(mRNAの分解と翻訳抑制)は表れているものの、この抑制前に既にタンパク質の翻訳が行われているのではないかと考えられる。トランスジェニックマウス作製に用いたZP3プロモーターは卵胞形成期の卵母細胞で発現を開始することが示唆されており、Oog1遺伝子の発現よりZP3の発現が遅れることがこの原因だと考えられる。また、卵巣におけるOog1タンパク質の発現解析を行ったところ、Oog1タンパク質は胎齢14.5目の卵巣内卵母細胞で発現を開始し、胎齢15.5日の卵巣内卵母細胞ではタンパク質が核に局在することが明らかとなった。この時期の卵母細胞は減数分裂期前期のパキテン期にあることから、この時期にOog1が機能している可能性が示唆された。そこで、Oog1遺伝子の上流領域を解析した結果、上流730bpの領域にプロモーター活性があることを見出すことができた。これらのことから、より早い時期の卵母細胞で2本鎖RNAを発現するトランスジェニックを作出して、Oog1の機能解析を行うことが必要であると考えられた。
内集団協力の達成について－内集団協力と外集団脅威の循環的強化モデル－

本研究の目的は、なぜ内集団協力は達成されるのか問いに対する一つの回答として、内集団協力と外集団脅威の循環的強化モデルを提示することである。具体的には、内集団協力によって外集団脅威認知が生起しうることを示し、選考研究で示されている外集団脅威によって内集団協力が促進される現象と合わせて、両者が相互循環的に強化しうることを示そうとしていた。昨年度までの結果から、外集団脅威認知をもたらす要因は高価値な資源を持っていることであることが示された。昨年度は、高価値な資源が外集団脅威認知が生起する現象が、ヒトに特異的であるかを検討するためフサオマキザルを対象とした実験と、外集団脅威によって生じる内集団協力の性質を検討するための集団実験を実施した。本年度は前者については、実験刺激を動画刺激から、より統制された顔の画像刺激に変更し、同一のパラダイムを用いた追加実験を実施した。結果は昨年度の結果と一貫して、フサオマキザルにおいても高価値な資源が外集団脅威認知をもたらすことを示唆するものであった。現在は実験の目的を知らされていないナイーブなコーダーを用いて、結果の妥当性を検討している。後者については、外集団脅威プライミング手続きに失敗していたことが示唆されたため、本年度はプライミング手続きを変更した追加実験を実施した。結果は、予め定めていたデータ数には足りないものの、男女で外集団脅威によって生じる内集団協力の性質が異なることを示唆するものであり、男性は内集団に対する協力行動と外集団に対する攻撃行動の両方が生起するのに対して、女性では内集団に対する協力行動のみが見られた。本研究の目的は、内集団協力が達成できる理由を集団間関係の観点から説明するため、内集団協力と外集団脅威の循環的強化モデルを検討・精緻化することである。実験計画では3種類の行動実験を計画しており、これらを実施することが出来た。現在、モデルの適応範囲について検討するべく、様々な実験を実施しているところである。以上より、実験計画としてはおおむね順調に進展しているものであると考えられる。フサオマキザルを対象とした実験は既に終えており、現在はコーディングの妥当性について検討するため、ナイーブなコーダーにコーディングを依頼しているところである。実験者によるコーディングのバイアスを排除した上で、再度分析を実施する予定である。可能であるならば、注視時間以外の指標についても同様の検討を行いたいと考えている。集団実験については、自身を含む共同研究者の所属変更に伴い、迅速な追加実験の実施が困難である。実験者の言動はマニュアル化してあるため、実験者を雇用して代わりに実施してもらうといった方法が考えられる。具体的な方法や時期については、今後Skypeなどを用いたミーティングを実施する予定である。内集団協力と外集団脅威の循環的強化モデルについて検討するため、以下を目的とした実験を実施した。(1)外集団脅威認知を生起させる要因の検討、(2)内集団協力によって生起した外集団脅威認知の性質の検討、(3)生じた外集団脅威認知が行動に与える影響の検討、の3つの実験である。(1)では、場面想定法を用いて、「内集団協力」と「豊かさ」を分離した。参加者はある集団の一員であると想定するように教示され、その後外集団脅威の程度を測定するための質問に回答した。結果は外集団脅威認知を生起させる要因は「豊かさ」であることを示唆した。(2)では、協力的な集団は実際に外集団によって攻撃されやすくなるかを検討した。外集団を攻撃できる実験状況を設定し、参加者の攻撃行動が対象となる集団の協力率によって変化するかを検討した。結果は、集団の協力率は外集団攻撃の程度に影響しなかった。(3)では、内集団協力が達成された集団では、コストのかかる防衛行動が見られるかを検討した。内集団が外集団に攻撃される実験状況を設定した。実験状況の設定としては(2)と同一であるが、参加者の立場は攻撃する側ではなく攻撃される側とした。参加者にはコストを支払うことで外集団の攻撃を防ぐことが出来ると教示した。結果は、内集団協力が達成された集団は、外集団に対するコストを伴う防衛行動をする傾向を示した。これらの結果から、豊かさをもたらすような内集団協力が達成されると、外集団脅威認知が生じるだけでなくコストのかかる外集団脅威に対処するための行動も見られるようになることが示された。これはヒトが何故協力を達成できたかに対する1つの答えを提供するだろう。しかし、内集団協力が達成された集団は実際に攻撃されやすくなるという仮説は支持されなかったため、なぜ内集団協力によって外集団脅威認知が生じるかについては更なる検討が必要である。内集団協力と外集団脅威の循環的強化モデルでは、内集団協力と外集団脅威が相互に促進することを想定している。このモデルがどこまで適応できるかについて検討することは重要である。前年度の研究によって、外集団脅威を促進する要因は、「内集団協力」自体というよりは、内集団協力の結果としてもたらされる「豊かさ」であることが示唆された。このことから循環的強化モデルを適応できるのは、豊かさをもたらす種類の協力に限定されると考えられる。また、このような心的メカニズムがヒトに特異的であるのか、または他種でも同様に見られるのかも内集団協力の進化という観点からは重要となる。循環的強化モデルの適応範囲の検討においては、外集団脅威によって促進される内集団協力の質が重要となるが、先行研究ではこれらは区別されていない。

そこで、外集団脅威プライミングを操作し、集団所属性の知識を操作した囚人のジレンマゲームで、内集団成員と外集団成員それぞれに対する協力行動を測定した。結果は外集団脅威による内集団協力は見られず、先行研究とは一致しないものであった。これは外集団脅威プライミングが狙い通りに機能しなかったためであると考えられた。また、循環的強化モデルの適用範囲について検討するため、協力的な種であることが知られているフサオマキザルを対象に、所有している資源の質が警戒行動に影響を与えるかを実験によって検討した。内集団成員の動画刺激では低価値な資源を所有している場合に、高価値な資源を所有している場合よりも長く動画刺激を注視した。これに対して、外集団成員の動画刺激では高価値な資源を所有している場合に、低価値な資源を所有している場合よりも長く動画刺激を注視するという逆のパターンを示した。本研究の目的は、なぜ内集団協力は達成されるのか問いに対する一つの回答として、内集団協力と外集団脅威の循環的強化モデルを提示することである。具体的には、内集団協力によって外集団脅威認知が生起しうることを示し、選考研究で示されている外集団脅威によって内集団協力が促進される現象と合わせて、両者が相互循環的に強化しうることを示そうとしていた。昨年度までの結果から、外集団脅威認知をもたらす要因は高価値な資源を持っていることであることが示された。昨年度は、高価値な資源が外集団脅威認知が生起する現象が、ヒトに特異的であるかを検討するためフサオマキザルを対象とした実験と、外集団脅威によって生じる内集団協力の性質を検討するための集団実験を実施した。本年度は前者については、実験刺激を動画刺激から、より統制された顔の画像刺激に変更し、同一のパラダイムを用いた追加実験を実施した。結果は昨年度の結果と一貫して、フサオマキザルにおいても高価値な資源が外集団脅威認知をもたらすことを示唆するものであった。現在は実験の目的を知らされていないナイーブなコーダーを用いて、結果の妥当性を検討している。後者については、外集団脅威プライミング手続きに失敗していたことが示唆されたため、本年度はプライミング手続きを変更した追加実験を実施した。結果は、予め定めていたデータ数には足りないものの、男女で外集団脅威によって生じる内集団協力の性質が異なることを示唆するものであり、男性は内集団に対する協力行動と外集団に対する攻撃行動の両方が生起するのに対して、女性では内集団に対する協力行動のみが見られた。本研究の目的は、内集団協力が達成できる理由を集団間関係の観点から説明するため、内集団協力と外集団脅威の循環的強化モデルを検討・精緻化することである。実験計画では3種類の行動実験を計画しており、これらを実施することが出来た。しかし、仮説に反する結果も得られており、なぜ内集団協力によって外集団脅威認知が生じるのか、という点については更なる検討が必要であると考えられた。以上より、実験計画としてはおおむね順調に進展しているものであると考えられる。
環境ストレス植物の急速凍結法による細胞骨格の構造とその機能の解析

1.急速凍結置換法の植物試料への応用動物細胞に較べ,含水量が多いために従来成功例の少なかった植物組織での急速凍結に,葉を用いて成功したことは前年度に報告した.本年度は,葉よりさらに困難の予想された根を用いて,良好な凍結を得ることに成功した.また,その際,水耕栽培より土耕哉培の根を用いる方が,充分な凍結の得られやすいことが明らかになった.鉄欠乏大麦根の表皮細胞には,従来の化学固定では観察されなかった細胞膜の裏付ち構造(クラスリンにより構成されると推定される)の存在がみられ, Endocytosisが示唆された.また分泌小胞は,電子密度の高いものと低いものの二種類に分けられることも判明した.さらに根表層のMucigel部に数多くの,細菌の生育がみられた.細菌も植物根と同じように,急速凍結法によりはるかに保存のよい構造が得られ,べん毛も観察可能であった.これらの細菌は,別に鉄欠乏大麦根より単離,培養したムギネ酸分解菌を,同様に急速凍結した像と形態が同じであり,鉄欠乏大麦根より多量に分泌されるムギネ酸を利用する分解菌であると推定された.根圈における植物根と微生物の相互作用を研究する上にも,急速凍結法は有効な手段であると考えられる.2.環境ストレス植物の産生する各種物質の抗体作成(1)鉄欠乏大麦根が分泌するムギネ酸の抗体:ムギネ酸がタンパク質ではなくアミノ酸であるために,調製は難行をきわめたが,抗原の作成が終了し,現在ウサギに投与中である.(2)塩類ストレス根内の塩類ストレス誘導タンパク質の抗体:塩類ストレスにより特異的に出現するタンパク質を電気泳動ゲル上より切りだし,精製して抗原を得た.抗原量が微量のため,ウサギの後足リンパ節注射により,抗体を調製中である.液体ヘリウムによる急速凍結装置を購入し、置換固定した。トマト葉肉細胞内の葉緑体の微細構造、特に従来法で観察されなかったチラコイド膜の微細構造を解明した。材料としてトマト(品種サターン)をガラス室内で30日間土耕栽培し、その完全展開葉の一部を、カミソリで1mm幅に切りその切断面が圧着面となるようにして液体ヘリウム温度(4.2°K以下)に保った純銅ブロックに圧着、凍結後、2%オスミウムアセトン(-80°C)で48時間置換固定した。徐々に温度を上げ、室温でアセトン、プロピレンオキサイドにより脱水、エポン包埋した。超薄切片は、ウランと鉛の二重染色を施し、日立HU-12A,H7000で観察した。チラコイド膜は非対称で、基質に面した電子密度の高い第一層、中間の明るい第二層、空腔側のやや電子密度の低い第三層の三層から構成される。チラコイド膜が重なったグラナ部分では、第一層と第一層との重複部分が、直径約4mmの電子密度の高い粒状構造によって構成され、互いに融合しているかのように観察される。第三層は、グラナ部分とストロマチラコイドで異なった像を示す。グラナ部分では直径約23mmの粒状ないしは不定形の集まりがほぼ一定周期で繰り返され、不連続になっている。この第二層のグラナ部分での一定期期の不連続性は、ストロマチラコイドでははっきりしない。また、不連続な層の横幅が約16mmであり、これまでの知見から提出されている光化学系【II】のモデルと一致する、ところから、このひと連なりが、光化学系【II】に対応するものと考えられる。これらの構造が、水ストレス,塩類ストレス,光ストレスによってどのように変化するかは今後の課題である。1.急速凍結置換法の植物試料への応用動物細胞に較べ,含水量が多いために従来成功例の少なかった植物組織での急速凍結に,葉を用いて成功したことは前年度に報告した.本年度は,葉よりさらに困難の予想された根を用いて,良好な凍結を得ることに成功した.また,その際,水耕栽培より土耕哉培の根を用いる方が,充分な凍結の得られやすいことが明らかになった.鉄欠乏大麦根の表皮細胞には,従来の化学固定では観察されなかった細胞膜の裏付ち構造(クラスリンにより構成されると推定される)の存在がみられ, Endocytosisが示唆された.また分泌小胞は,電子密度の高いものと低いものの二種類に分けられることも判明した.さらに根表層のMucigel部に数多くの,細菌の生育がみられた.細菌も植物根と同じように,急速凍結法によりはるかに保存のよい構造が得られ,べん毛も観察可能であった.これらの細菌は,別に鉄欠乏大麦根より単離,培養したムギネ酸分解菌を,同様に急速凍結した像と形態が同じであり,鉄欠乏大麦根より多量に分泌されるムギネ酸を利用する分解菌であると推定された.根圈における植物根と微生物の相互作用を研究する上にも,急速凍結法は有効な手段であると考えられる.2.環境ストレス植物の産生する各種物質の抗体作成(1)鉄欠乏大麦根が分泌するムギネ酸の抗体:ムギネ酸がタンパク質ではなくアミノ酸であるために,調製は難行をきわめたが,抗原の作成が終了し,現在ウサギに投与中である.(2)塩類ストレス根内の塩類ストレス誘導タンパク質の抗体:

塩類ストレスにより特異的に出現するタンパク質を電気泳動ゲル上より切りだし,精製して抗原を得た.抗原量が微量のため,ウサギの後足リンパ節注射により,抗体を調製中である.
人工地震探査のための高精度・高分解能地震波形計算コードの開発

初年度は,鉛直方向に物性が任意に変化する媒質(1次元構造)の平面波入射問題と解く新しい差分法の計算コードを開発した媒質が速度が勾配を持っていたり,任意に不均質な場合には,1次元構造と言えども差分法等の数値的な手法で解かざるを得ない。このような問題を差分法で計算するとき,従来の2次元および3次元の差分法コードを用いると多大な計算時間とメモリーを必要とする。そこで,本研究では,Sne11の法則を用いることにより問題を1次元で解く方法を考案し,差分法のコードを開発した。本方法は反射法探査のデータや弾性波検層データの解析などに適用可能である。次年度は,屈折法探査や広角反射法探査の解析に特化した爆発型の点震源から励起された弾性波動を計算する効率的な手法を新たに開発した。この手法は,地下構造を奥行き方向に一定の2次元構造と仮定して,3次元波動を計算する,いわゆる2.5次元波動計算法であるが,従来の手法と異なり,計算メモリーだけでなく計算時間についても2次元波動計算と同程度ですむ超効率的な手法である。この手法は,従来の2.5次元計算法がデカルト座標系の方程式を解くのに対し,円筒座標系の方程式を2.5次元波動が扱えるように変換したものを解く(Quasi-cylindrical Approachと呼ぶ)。この手法の定式化を行い,差分法を使って計算コードを作成した。計算結果を従来の2.5次元波動計算法の結果と比較することにより今回開発した手法の精度,安定性や効率性を確認した。さらに,開発したコードを現実的な地下構造モデルに適用した。地下構造モデルは南海トラフを横切る測線の海を含んだ構造を用いた。今年度は,第一段階として,鉛直方向に物性が任意に変化する媒質(1次元構造)の平面波入射問題と解く新しい差分法の計算コードを開発した.媒質が均質な層からなる水平成層構造の場合は,Propagator matrix法等の半解析的な手法で解くことができるが,速度が勾配を持っていたり,任意に不均質な場合には,1次元構造と言えども差分法等の数値的な手法で解かざるを得ない。このような問題を差分法で計算するとき,従来の2次元および3次元の差分法コードを用いると多大な計算時間とメモリーを必要とする.そこで,本研究では,Snellの法則を用いることにより問題を1次元で解く方法を開発した.はじめに3次元の地震波における支配方程式である弾性体の運動方程式と構成方程式(フックの法則)からSnellの法則を用いて鉛直方向にのみ不均質な構造モデルにおける支配方程式を導出した.次に,2次元P-SV, SHおよび3次元波動のそれぞれについて,導出した速度一応力型の支配方程式(空間と時間についての1次の連立微分方程式)をスタガード格子を用いて空間4次精度,時間2次精度の差分法で離散化し,それをもとに計算コードを作成した.自由表面条件は,応力については,地表格子点にある応力のz成分を0とし,自由表面より半格子上にある仮想点の応力のz成分は,自由表面より半格子下の値の符号を逆にして与える.速度については,自由表面より半格子上にある仮想点の速度は,0とする方法と自由表面より半格子下にある速度と同じ値を与える方法の2種類を試した.その結果,後者の方法が前者の方法より精度良く計算できることを確認した.今回作成した計算コードを用いて,地殻構造が速度勾配をもつ九州地方の標準地下構造モデルにおける平面波入射応答波形を計算した.

今後今回開発した差分法のスキームを基にして人工地震探査用の波形計算コードの開発を進めて行く予定である.今年度は,屈折法探査や広角反射法探査の解析に特化した爆発型の点震源から励起された弾性波動を計算する効率的な手法を新たに開発した。この手法は,地下構造を奥行き方向に一定の2次元構造と仮定して,3次元波動を計算する,いわゆる2.5次元波動計算法である。現時点では現実的な3次元構造を対象にした波動計算はスーパーコンピュターを用いても膨大な計算メモリと計算時間がかかる。構造探査においては,走時の精度を確保するために非常に小さな格子間隔を用いなければならないので,これは深刻な問題である。2.5次元波動計算はこれを解決する優れた方法で,2次元計算並みの計算メモリーで計算可能である。2.5次元波動計算は2次元波動計算とは異なり,正しい3次元波動の幾何減衰とパルス形状を与える。しかし,これまで発表されている従来の2.5次元計算法では,計算時間が3次元計算と同じくらい必要であった。通常構造を求めるためには非常に多くのケースについてモデル計算しなければならないので,これもまた深刻な問題である。本研究では,この度計算時間についても2次元波動計算と同程度ですむ新しい2.5次元波動計算法を開発した。今回開発した新手法は,従来の2.5次元計算法がデカルト座標系の方程式を解くのに対し,円筒座標系の方程式を2.5次元波動が扱えるように変換したものを解く(「Quasi-cylindrical Approach」と呼ぶ)。今年度この手法の定式化を行い,複雑な構造がフレキシブルに扱える数値計算法の一つである差分法を使って計算コードを作成した。差分は一部分を除いて空間4次精度,時間2次精度のスタガード格子差分法を用い,規則格子を用いて変位-応力型の方程式を離散化した。さらに,開発したコードを現実的な地下構造モデルに適用した。地下構造モデルは南海トラフを横切る測線の海を含んだ構造である。計算結果を従来の.5次元波動計算法の結果と比較することにより今回開発した手法の精度,安定性や効率性を確認することができた。実際の観測記録を解析するためには,今回用いた格子をさらに小さくしなければならないので,不規則格子を使用するようにプログラムを改良する必要があるかもしれない。
歯髄再生促進因子を用いた新しい歯髄治療薬の開発

本研究は、歯髄創傷治癒モデルにおいて血管新生、歯髄創傷治癒・歯髄再生を促進する蛋白質を解析し、歯髄創傷時あるいは歯髄炎症時に、より早期に確実に歯髄再生に導く蛋白質療法を開発することを目的とする。当初の予定では、ラット歯髄創傷モデルを用いて、歯髄創傷治癒促進因子をプロテオーム解析により網羅的に解析する予定であったが、二次元電気泳動のためには、ラット切歯創傷時、創傷治癒途中、治癒後の歯髄から得られる蛋白量は十分ではなく、高い感度が得られなかったため、創傷治癒途中に特異的なスポットが得られなかった。よって、歯髄創傷治癒を促進する蛋白質は、歯髄幹細胞に対する遊走能が高いことが予想されたため、in vitroにおいて、TAXIScan-FLを用いた水平化学走化性分析において、様々な遊走因子とその濃度勾配によるヒト歯髄幹細胞の遊走能の違いを時間経過で観察した。その結果、BDNFは非常に早く、SDF-1およびbFGFも比較的早く、GDNF、VEGF、MMP3、G-CSFは徐々に遊走が進み、遊走細胞数は10ng/μlが最も多くみられた。このうち、G-CSFは、すでに造血幹細胞の骨髄から末梢血中への動員の効能により、医薬品として認可されているため、歯髄創傷治癒促進因子としての有用性をイヌ歯髄切断面にスポンゼルとともに適用した。その結果、100ngではほとんど効果がみられなかった。今後、濃度とscaffoldを変えて同様に検討する予定である。超高齢社会を迎え、歯の健康維持・延命化は全身の健康維持に重要であり、歯の寿命を高めるためには、歯髄をできるだけ長く保存する必要があると考えられる。しかしながら、現在のところ、歯髄創傷時あるいは歯髄炎において、歯髄創傷治癒・血管新生・歯髄再生を促進するのに有効な歯髄治療薬は見つかっていない。したがって、本研究では、プロテオミクスにより、正常と歯髄創傷時を比較して創傷時に強く発現して治癒を促進する蛋白質を網羅的に解析する。これにより、歯髄創傷時あるいは歯髄炎症時に、より早期に確実に歯髄再生に導くための歯髄再生促進因子を用いた有効な蛋白質療法を開発することを目的とする。本年度はまず、歯髄組織のプロテオーム解析の最適条件の決定を行った。すなわち、イヌの歯1本分の正常歯髄組織を細切し、血液成分を除去後、PBSに溶解し、超音波にて粉砕後、トリプシン処理によりペプチド断片を作製した。その後、蛋白質が微量であるため、直接、ナノ高速液体クロマトグラフィタンデム質量分析装置(nano LC-MS/MS)を用いてショットガン法により解析した。その中に含まれるペプチドの質量と内部アミノ酸情報から、イヌのデータベースにより蛋白質を同定したところ、535種類の蛋白質が得られた。現在、さらに、正常歯髄とともに、イヌの生活歯髄切断後2日および7日の歯髄組織も同様に処理を行って比較、解析し、生活歯髄切断後2日に高発現する歯髄再生促進因子を検討中である。本研究は、歯髄創傷治癒過程において血管新生、歯髄創傷治癒・歯髄再生を促進する蛋白質をプロテオミクスにより網羅的に解析し、歯髄創傷時あるいは歯髄炎症時に、より早期に確実に歯髄再生に導く蛋白質療法を開発することを目的とする。歯髄再生促進因子の解明により、露髄面にこの蛋白質を応用し早期に確実に血管新生、歯髄再生を誘導することが可能となり、歯髄を保存できることは高齢化社会における歯の延命化によるQOL向上につながると考えられる。今年度は、イヌ正常歯髄組織の二次元電気泳動を再生途中の歯髄組織と比較し、正常歯髄組織にはなく再生途中の歯髄組織のみにみられる蛋白質をプロテオーム解析したところ、特に血管新生に重要と思われる蛋白質は見つけられなかった。

一方、血管新生能に優れたブタ歯髄幹細胞のmRNA発現を、ブタ骨髄、大動脈、脂肪由来幹細胞と比較したところ、3種類の新規の遺伝子が見つかった。ブタ歯髄幹細胞を移植した下肢虚血マウスにおいて、これらの遺伝子のRNA probeを用いてin situ hybridizationを行った。この結果ある遺伝子Xのみが虚血部の新生血管周囲で発現していた。また、DiIでラベルした移植細胞と重ね合わせて観察することにより、移植細胞が遺伝子Xを発現していることを確認した。今後、この遺伝子のリコンビナント蛋白質を作製し、イヌ歯髄炎において、血管新生、歯髄創傷治癒、歯髄再生に対する機能を解明する予定である。本研究は、歯髄創傷治癒モデルにおいて血管新生、歯髄創傷治癒・歯髄再生を促進する蛋白質を解析し、歯髄創傷時あるいは歯髄炎症時に、より早期に確実に歯髄再生に導く蛋白質療法を開発することを目的とする。当初の予定では、ラット歯髄創傷モデルを用いて、歯髄創傷治癒促進因子をプロテオーム解析により網羅的に解析する予定であったが、二次元電気泳動のためには、ラット切歯創傷時、創傷治癒途中、治癒後の歯髄から得られる蛋白量は十分ではなく、高い感度が得られなかったため、創傷治癒途中に特異的なスポットが得られなかった。よって、歯髄創傷治癒を促進する蛋白質は、歯髄幹細胞に対する遊走能が高いことが予想されたため、in vitroにおいて、TAXIScan-FLを用いた水平化学走化性分析において、様々な遊走因子とその濃度勾配によるヒト歯髄幹細胞の遊走能の違いを時間経過で観察した。その結果、BDNFは非常に早く、SDF-1およびbFGFも比較的早く、GDNF、VEGF、MMP3、G-CSFは徐々に遊走が進み、遊走細胞数は10ng/μ1が最も多くみられた。このうち、G-CSFは、すでに造血幹細胞の骨髄から末梢血中への動員の効能により、医薬品として認可されているため、歯髄創傷治癒促進因子としての有用性をイヌ歯髄切断面にスポンゼルとともに適用した。その結果、100ngではほとんど効果がみられなかった。今後、濃度とscaffoldを変えて同様に検討する予定である。
薬用植物に含まれる天然生長制御物質の同定

本研究の目的は、薬用植物から化学除草剤や殺菌剤の代替となる天然化合物を見出し、将来安全性の高い天然化合物による生物的除草剤・殺菌剤開発に関する基礎知見を得、省農薬農業技術確立に資することにある。これまでには以下の結果を得た。1.九州暖地に生育する多数の薬用植物を供試し、それらの植物体抽出液がレタスならびに水田雑草(ヒメタイムビエやコナギなど)の生育に及ぼす影響を検討したところ、強い抑制効果のあるリュウノヒゲ(Ophiopogon japonicusK)やドクダミ(Houttynia cordataT.)やビワ(Eriobotrya japonica)やカンナ(Canna generali)の4種薬用植物を見出した。2.リュウノヒゲに含まれる天然抑制物質の同定を行った結果、ρ-ヒドロキシ安息香酸、バニリン酸、シリンガ酸、シリングアルデヒド、シナピン酸およびサリチル酸の6種フェノール性物質が存在することが分かった。そのなかで、最も含量高い成分はサリチル酸であった。3.ドクダミに含まれる天然抑制化学物質の同定を試み、メチ-n-ノニルケトン、ラウリンアルデヒド、カプリンアルデヒドならびにクエルシトリンのような化合物の存在することが推測できた。そのなかで、最も抑制効果のある成分はメチ-n-ノニルケトンならびにカプリンアルデヒドであることが判明した。4.リュウノヒゲ(Ophiopogon japonicusK)やドクダミ(Houttynia cordataT.)やビワ(Eriobotrya japonica)やカンナ(Canna generali)の乾燥粉末を用いて実際の農業現場において、水田雑草がかなり抑制され、水稲の生育と収量に対する抑制作用はあまり見られなかった。薬用植物は、生理作用をもつ一種独特の植物であり、多くの天然生理活性化合物を含んでいる。薬用植物由来の天然生長抑制物質の有効利用によって、実際農業における雑草防除や病害虫防除が可能となり、これは減農薬農業をもたらし、自然環境との調和のとれた生態系の維持にも貢献すると考えられる。これまでに以下の結果を得た。1.九州暖地に生育する多数の薬用植物を供試し、それらの植物体抽出液(水または75%メタノール)がレタスならびに水田雑草(ヒメタイネビエやコナギなど)の発芽ならびに生育に対する影響を検討したところ、強い抑制効果のあるリュウノヒゲ(Ophiopogon japonicus K)やドクダミ(Houttynia cordata T.)やビワ(Eriobotrya japonica)の3種薬用植物を見出した。2.高速液体クロマトグラフィ(HPLC)法によって、水田雑草(ヒメタイネビエ、コナギ)に対して抑制のある薬用植物であるリュウノヒゲ(Ophiopogon japonicus K.)に含まれる天然生長抑制物質の同定を行った結果、ρ-ヒドロキシ安息香酸(ρ-hydroxybezonic acid)、バニリン酸(vanillic acid)、シリンガ酸(syringic acid)、シリングアルデヒド(syringnaldehyde)、シナピン酸(sinapic acid)およびサリチル酸(salicylic acid)の6種フェノール性物質が存在したことが分かった。そのなかで、最も含量高い成分はサリチル酸(salicylic acid)であった。また、薬用植物であるドクダミ(Houttynia Cordata T.)に含まれる生長抑制物質の同定を試み、メチ-n-ノニルケトン(methylnonylketone)、ラウリンアルデヒド(lauric aldehyde)、カプリンアルデヒド(capric aldehyde)ならびにクエルシトリン(quercitrin)のような化合物を存在することが推測できた。1.九州暖地に生育する多数の薬用植物を供試し、それらの植物体抽出液がレタスならびに水田雑草(ヒメタイムビエやコナギなど)の生育に対する影響を検討したところ、強い抑制効果のあるリュウノヒゲ(Ophiopogon iaponicus K)やドクダミ(Houttynia cordata T.)やビワ(Eriobotrya japomca)の3種薬用植物を見出した。2.リュウノヒゲに含まれる天然抑制物質の同定を行った結果、ρ-ヒドロキシ安息香酸、バニリン酸、シリンガ酸、シリングアルデヒド、シナピン酸およびサリチル酸の6種ツェノール性物質が存在したことが分かった。そのなかで、最も合量高い成分はサリチル酸であった。3.ドクグミに含まれる天然抑制化学物質の同定を試み、メチ-n-ノニルケトン、ラウリンアルデヒド、カプリンアルデヒドならびにクエルシトリンのような化合物を存在することが推測できた。そのなかで、最も抑制効果のある成分はメチ-n-ノニルケトンならびにカプリンアルデヒド)であることが判明した。4.異なる季節(春、夏、秋、冬)に採取されたビワの葉を供試し、それらの水抽出液がレタスならびに水田雑草の生育に対する影響を検討した結果、ビワ葉の生埋活性は、生育時期によって差異が認められ、特に春、夏に採用されたものは最も強かった。これらの結果から、ビワ葉の存在天然生理物質は、その種類とそれらの含量が生長季節により異なったと考えられる。

本研究の目的は、薬用植物から化学除草剤や殺菌剤の代替となる天然化合物を見出し、将来安全性の高い天然化合物による生物的除草剤・殺菌剤開発に関する基礎知見を得、省農薬農業技術確立に資することにある。これまでには以下の結果を得た。1.九州暖地に生育する多数の薬用植物を供試し、それらの植物体抽出液がレタスならびに水田雑草(ヒメタイムビエやコナギなど)の生育に及ぼす影響を検討したところ、強い抑制効果のあるリュウノヒゲ(Ophiopogon japonicusK)やドクダミ(Houttynia cordataT.)やビワ(Eriobotrya japonica)やカンナ(Canna generali)の4種薬用植物を見出した。2.リュウノヒゲに含まれる天然抑制物質の同定を行った結果、ρ-ヒドロキシ安息香酸、バニリン酸、シリンガ酸、シリングアルデヒド、シナピン酸およびサリチル酸の6種フェノール性物質が存在することが分かった。そのなかで、最も含量高い成分はサリチル酸であった。3.ドクダミに含まれる天然抑制化学物質の同定を試み、メチ-n-ノニルケトン、ラウリンアルデヒド、カプリンアルデヒドならびにクエルシトリンのような化合物の存在することが推測できた。そのなかで、最も抑制効果のある成分はメチ-n-ノニルケトンならびにカプリンアルデヒドであることが判明した。4.リュウノヒゲ(Ophiopogon japonicusK)やドクダミ(Houttynia cordataT.)やビワ(Eriobotrya japonica)やカンナ(Canna generali)の乾燥粉末を用いて実際の農業現場において、水田雑草がかなり抑制され、水稲の生育と収量に対する抑制作用はあまり見られなかった。
昆虫嗅覚中枢の精細モデルの構築による匂い情報表現の解明

本研究では,動的に変化するフェロモン入力を処理するカイコガ触角葉の神経機構をシステマティックに記述することを目的とした.触角葉構成神経の機能的結合を調べるための遺伝子組換えカイコガ系統を作出するとともに,触角葉の神経回路モデルを単一コンパートメントモデルに加え,マルチコンパートメントモデルとして構築し,実験的に見出されていた触角葉投射神経における連続刺激に対する応答感度の変化や機械感覚入力によるフェロモン応答の調節といった現象を再現することに成功した.本研究では,カイコガのフェロモン情報処理を対象とし,実験生物学と数理科学を融合することで,生物が自然環境中で動的に変動する匂い情報から匂い源に定位することを可能とする情報処理機構を精細に解明することを目的とする.本年度は,スーパーコンピューターの計算力を使い,カイコガ触角葉出力神経の性質の推定を試みた.CMA-ES(Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy)をマルチコンパートメントHodgkin-Huxley型モデルシミュレーションと組み合わせて導入した.イオンチャネルとしてはAHPチャネル(Ca依存性Kチャネル)を含む5種類のイオン電流を仮定した.仮想細胞へ電流を注入した場合に観測される電位変化に対し,様々な注入電流波形をテストして,推定に効率的な刺激波形を探索した.その結果,従来よく利用されてきたホワイトノイズやステップノイズより,我々の提唱するランプ+ sin波は収束が良いことが明らかになった.ランプ刺激を行った実データにリスタート法を加えてフィッティングを行うと,実験データにほぼ収束した.この推定ではイオンチャネル分布は均等モデルに近く,カルシウムダイナミクスを介して5種のそれぞれのイオンチャネルが協同してスパイク発火パターンをつくっていることが確認された.並行して,複数神経細胞からの同時計測系の確立に向けて,アセチルコリン合成酵素(ChAT)遺伝子およびGABA合成酵素(GAD)遺伝子のプロモーターを利用したGAL4ドライバー系統および,多色でのカルシウムイメージングのために既存のGCaMPリポーター系統とは異なる蛍光波長をもつ,RCaMPを発現するリポーター系統を作出した.また触角葉神経のコネクトーム解析のためにBrainbowシステムを検討し,本システムのためのDNAベクターのデザインを行った.本年度は以下の3項目について研究を進める計画であった。(1)単一神経細胞モデルの構築とシミュレーションによる特性パラメータの探索、(2)複数神経細胞からの同時計測系の確立、(3)Brainbowの開発。これらの3項目について、いずれも当初の計画に沿った研究が実施され、成果が得られており、研究は順調に進んでいる。本年度は,フェロモン受容細胞,触角葉出力神経,局所介在神経の神経細胞モデルを単一コンパートメントモデルとして実験データから組み上げ,その接続を試行した.触角葉の連続刺激に対する応答感度の変化の実験結果を,主にGABAB受容体を介した局所介在神経間の相互抑制ネットワークによる局所介在神経の活性の推移を背景とした出力神経の抑制として解釈し,連続刺激に対する出力神経の応答の時間変化を再現することに成功した.並行して,高感度,高時間分解能でのカルシウムイメージングを実施するために,改変型GCaMPであるGCaMP6s,GCaMP6fを発現するリポーター系統を作出した.それぞれのリポーター遺伝子をフェロモン受容細胞で発現させ,触角へのフェロモン刺激に対する触角葉における濃度依存応答を解析した.その結果,GCaMP6s, 6fはいずれも,これまでに当研究室で利用していたGCaMP2と比較し,蛍光強度変化が約10倍に増加し,検出限界が少なくとも一桁,低濃度側にシフトすることが明らかになった.加えて,多色でのカルシウムイメージングに向けて赤色蛍光波長を示す2種類のカルシウム感受性蛍光タンパク質RCaMPおよびRGECOをフェロモン受容細胞で発現する系統を作出した.その結果,いずれの系統においても,フェロモン受容細胞の投射先である触角葉のトロイドにおける赤色蛍光が確認された.RCaMPとRGECOのベース蛍光強度比較の結果,RGECOの方が蛍光強度が高い傾向があり,RGECOがカイコガ脳の多色イメージングに適している可能性が示唆された.本年度は、以下の5項目について研究を進める計画であった.(1)単一神経細胞モデルの構築とシミュレーションによる特性パラメーターの探索,(2)複数神経細胞からの同時計測系の確立,(3)Brainbowの開発,(4)遺伝子操作技術の高度化による少数細胞系統の作出,(5)触角葉神経回路モデル構築.遺伝子組換え体作出に予定より長期間を要したため(3)(4)に関してやや遅れが生じているものの,(1)(2)(5)については計画通り進んでおり、研究はおおむね順調に進んでいる。本年度は,触角葉ニューロンモデルのマルチコンパートメント化を行い,触角葉のventral partから入力される風刺激をモデルに導入した.ヨトウガでの報告(Han et al., J Comp Physiol A 2005; 191, 521-8)をもとに触角からの機械感覚情報が収斂する領域と考えられているAMMCからの抑制性の入力を想定して,直接機械感覚神経とつながっていない出力神経での機械感覚応答を再現した.また40ニューロンモデルにしてフェロモンパフ刺激に対して局所介在神経の応答が抑制性の応答と興奮性の応答の2つに分化するというシミュレーション結果を得た.

これは研究室で過去に行った実験結果と一致するものである.並行して,前年度までに作出したGAL4ドライバー系統の解析を実施した.なお当初計画していたBrainbowシステムに関して,データ取得までに要する期間等の観点から多面的な検討を行った結果,本課題ではBrainbowシステムのベースとするGAL4ドライバー系統の作出と解析を優先して集中的に実施することにした.独立した2種類のChAT-GAL4系統を用いGFPを発現する系統を作出し発現パターンを解析した結果,それぞれ一般臭の嗅覚受容細胞と機械感覚受容細胞を標識する系統として利用できることが示唆された.また、GAD-GAL4系統の解析から触角葉の局所介在神経の一部を選択的に標識する系統であることがわかった.さらに,これらの系統と前年度作出したGCaMP6系統を利用し,フェロモン刺激に対するカルシウム応答を取得する系を確立した.これらの研究に加えて,自然環境下の匂い情報処理に関連して,フェロモン結合タンパク質遺伝子のノックアウト体の解析から,触角においてフェロモン刺激を高時間分解能で追従することが効率的なフェロモン源定位に重要である可能性を示した.本研究では,動的に変化するフェロモン入力を処理するカイコガ触角葉の神経機構をシステマティックに記述することを目的とした.触角葉構成神経の機能的結合を調べるための遺伝子組換えカイコガ系統を作出するとともに,触角葉の神経回路モデルを単一コンパートメントモデルに加え,マルチコンパートメントモデルとして構築し,実験的に見出されていた触角葉投射神経における連続刺激に対する応答感度の変化や機械感覚入力によるフェロモン応答の調節といった現象を再現することに成功した.研究は計画に沿って順調に進められている。本年度得られた成果をもとに、次年度も当初の計画に沿って推進していく予定である遺伝子組換え体の作出に時間を予定より時間を要しているものの、研究は基本的に計画に沿って順調に進められた。本年度得られた成果をもとに、次年度も当初の計画に沿って推進していく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経行動学29年度が最終年度であるため、記入しない。
生体分子の構造と光応答の相関に対する非断熱遷移動力学法によるアプローチ

生体分子では、小さな構造の違いが大きな刺激応答の違いになって現れてくることがある。たとえば、ロドプシンとイソロドプシンとでは、クロモファオであるレチナール分子が11-cisであるか9-cisであるかの違いがあるのみであるのに、光応答性が大きく異なる。本研究ではこのような構造の相違による光応答の違いをわれわれの開発してきた、電子状態間の遷移を正確に考慮できるab initio動力学法を用いて解明していくことを目的とする。すでに、光応答性の違いを反応シミュレーションで再現し、その違いがクロモファアの動力学の違いによることを明らかにしていたが、その違いが、異性化の際にねじれの起こる位置のまわりのタンパク質による立体障害の違いに基づくことを、詳細なシミュレーション結果の解析から明らかにした。また、静的な反応経路から予測される捩れ運動よりも、実際の運動のほうがおおきくなることがあきらかになった。さらに、WeissとWarshelが提案した、励起状態でcis型とtrans型の構造変化が何度も起こり、trans型へと構造変化するときに励起状態から基底状態へ遷移するとtrans型ができるとするモデルは正しくなく、遷移の際のcis型、trans型への分岐比が重要であることを本研究は示した。ほかに、インドリルマレイミド誘導体の光異性化のシミュレーションを行い、二価アニオンが発光に関わっていることを明らかにした。本研究は事情により、1年で終了することになったが、構造ー光応答の一般的な描像の確立に向けての一歩を踏み出せたと考えている。
ソリトン方程式の研究

ソリトン方程式の代表的な考察こ行うために,それのunderlyingstructureであるアフィン・リー環およびアフィン・スーパー・リー環の表現論,およびfusion代数の構造を研究した。アフィン・スーパー・リー環の表現については,分母公式,指標公式を導き,それを特殊化することにより,いくつかの数論的な公式を導くとともに,それらのモジュラー変換を調べ,それによりN=2 super-conformal代数の指標のモジュラー変換の公式を導いた。また,アフィン・スーパー・リー環のcritical levelの表現を具体的な函数空間上にfree field表示で構成した。Fusion代数は,無限次元リー環(アフィン・リー環,Virasoro代数,W代数など)の指標のモジュラー変換から,Verlindeの公式により構成されるが,有限群の表現論や頂点作用素代数の表現とも深く関係していて,或る意味でFourier変換の代数的な拡張とみることができる。感覚的には,fusion代数は「表現空間の間のintertwining作用素のFourier変換」と見ることが出来るかも知れない。そこでfusion代数それ自体に関心をもち,その構造を代数的に考察することを開始した。これまでに,次元が3以下のfusion代数の分類を行ったが,さらに研究を進めているところである。
複数認識器の統合による音声及び画像の協調理解とマルチモーダル対話システムへの応用

マルチモーダル対話で人間の行う先ずマルチモダリティとして捉えるという処理の工学的実現を目指して,複数の認識器や特徴量を統合的に利用する各種の手法を提案し,言語と画像情報を用いた画像検索,複数認識器の統合による音声理解,バッチ型と逐次型の学習器を併用した手形状認識,言語及び非言語情報を利用した対話状況理解,多面的情報に基づく人物識別等を行うシステムの構築を通して,その有効性を確認した。対面コミュニケーション状況で観測されるマルチモダリティを複数の認識モジュールで入力・解析し,タスクの特性に応じて適宜,結果の統合を行いながら,言語情報と画像情報を協調理解する方式を開発するとともに,マルチモーダル対話システムに応用して有効性を検証するために,平成21年度は,(1)コーパス整備ツールの作成と評価,(2)複数の情報源もしくは認識器を用いたデータ解析と入力モダリティ認識アルゴリズムの開発,(3)音声とジェスチャを統合したアプリケーションの試作を行った。(1)のコーパス作成ツールでは,複数のアノテータ間でタグの一致度が向上するように,それぞれの履歴と過去の自分のタグ付けの傾向を参照しながらアノテーションを行う枠組みを導入し,その有効性を検証した。(2)については,言語情報と画像情報を統合した画像検索手法を提案し,講義用教材の検索においてその有効性を確かめた。また,複数の音声認識器の辞書を階層化することで,より高精度な音声理解を実現した。さらにジェスチャ認識では,SVMによるバッチ学習とパーセプトロンによるオンライン学習を統合し,使用環境や使用者の変化にロバストな認識手法を提案・実装し,その有効性を確認した。(3)については,(2)で実装した音声認識器とジェスチャ認識器を統合し,写真管理ソフトにおける画像の選択や拡大・縮小などの操作,音楽再生ソフトにおける再生,停止,音量調整などの操作を,ジェスチャと音声で行うことのできるマルチモーダルインタフェースを試作した。・階層型複合音声認識器による発話理解対象とするドメインのトピックごとに作成した複数の音声認識器を階層化し,統合利用する手法について提案し,実験の結果,認識精度の向上を確認した.トピック外発話に対して,制約のない大規模認識器とドメインに依存した中規模認識器を併用することで,トピック推定の精度向上を図った・場の文脈情報を利用した人物属性の推定人物を識別する際に,顔の情報だけでなく,場のもつ文脈として衣服情報を利用する識別手法を提案し,評価した.特徴量としてHOG (Histograms of Oriented Gradients)を新たに追加し,有効性検証を行ったまた,より柔軟な人物識別を可能とするために,頭上方向からの画像を対象とした人物識別手法について提案し,評価した.頭上方向からの画像による人物識別では,識別精度を向上させる手段として,対象者が持っているバッグの種類を推定する手法についても提案し,評価した人間とコンピュータのインタラクション理解において,観測される複数の入力媒体を統合的に解釈する枠組み(マルチモーダル解釈)についての研究を行い,複数認識器の併用手法やマルチモダリティとして捉えるという人間の認識方式に対する工学的実現手段が有効か否かを検証した.具体的には,以下のような点について研究を行った.1.マルチモーダル対話理解複数人における談話に対して,談話内の発話に含まれる言語情報と,音声情報から得られる非言語情報を統合し,場の状態を理解する手法を提案し,評価した.言語情報としては単語の表層や語彙の結束性を利用し,非言語情報としては声の高さや発話されるタイミングなどを用いた.また,笑い声のような特徴的な現象にも着目し,その有効性を確認した.また,ハンドジェスチャの理解手法を提案し,そのハンドジェスチャと昨年度研究をした音声理解の手法を統合したマルチモーダルインタフェースを実現し,有効性を評価した.ハンドジェスチャ認識では,事前に用意された不特定多数の学習データに基づくバッチ型の認識器とシステム利用時に獲得される該当利用者の画像を利用した逐次型の認識器を組み合わせ,頑健で利用者ごとの癖などにも対応できる柔軟な手法を実現した.2.文脈を用いた人物識別複数の情報源として,人物のもつ文脈的属性も考慮した人物識別の手法を提案した.具体的には従来からある顔情報に基づく人物識別手法に衣服情報や時間情報を統合し,機械学習を適用することで,特に悪条件(顔に隠れが生じる場合など)で,提案手法が有効に機能することを確認した.さらに,正面顔からの人物識別だけではなく,頭上方向からの画像を用いた人物識別を提案,評価した.人物識別では,通常の画像以外にも深度画像などを利用することで精度向上を図った.