hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
11q23 転座型 ALL と、それを維持する骨髄微小環境の生物学的特性と機序の解明

anlibody arrayを用い、骨髄ストローマ細胞の培養上清とメディウム中の液性因子を比較検討したところangiogenin及びIL6がストローマ細胞培養上清で増加していることが判明した。そこで11q23転座型ALL細胞株にangiogenin及びIL6を添加し、アポトーシス抵抗性の変化を検討したが、抗がん剤抵抗性に変化は認めなかった。また11q23転座型ALL細胞と骨髄ストローマ細胞とのtranswellを用いた共培養系に、抗FL中和抗体、TGF-beta1受容体キナーゼ阻害剤、CXCR4受容体阻害剤等を添加しアポトーシス抵抗性の変化を検討したが、変化は認めなかった。骨髄ストローマ由来液性因子においては、多様な因子が複合的に関与し、angiogenin、IL6及びFL, TGF-β1,SDF-1の単独あるいは複数での関与は小さいと考えられた。我々はこれまで、FLT3を高発現している11q23転座型ALL細胞にFLを添加すると、p27の発現増強とSTAT5の脱リン酸化を伴って、抗がん剤抵抗性のG1期停止が誘導されることを見出し、FLを高発現する骨髄ストローマに接着したALL細胞はFLT3/FL-interactionを介して抗がん剤抵抗性の休眠状態に誘導される可能性を報告した(Cancer Res, 2007)。今期は1 11q23転座型ALL細胞株におけるFL及びTGF-β1の生物学的特性を低酸素下で検討11q23転座型ALL細胞株KOCL58を低酸素下で培養すると、FL及び低濃度TGF-β1刺激が協調的に作用し、細胞回転停止と抗がん剤AraCに対するアポトーシス抵抗性が、より顕著に誘導された。2低酸素下でのFL及びTGF-β1刺激による11q23転座型ALL細胞の細胞回転停止と抗がん剤抵抗性獲得のメカニズムの解明p27の発現がFL及び低濃度TGF-β1刺激で協調的に増強された。転写因子FOXOについて、FL及び低濃度TGF-β1刺激による挙動変化をIn Cell Analyzerを用いて検討した。結果、FOXOは低酸素化で培養することで、その細胞内局在が核内に移動し、またFL及びTGF-β1刺激により、細胞質へ移動する可能性が示された。11q23転座型ALL細胞にアポトーシス抵抗性を誘導する骨髄ストローマ細胞由来液性因子を探索したが、単独(あるいは23種類)でアポトーシス抵抗性に変化をもたらす液性因子は見つけられなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究により、11q23転座型ALL,細胞にFLとTGF-beta1が作用すると、細胞回転が停止し、抗がん剤(AraC)によるcaspase3依存性のアポトーシスが、協調的に抑制されることが判明した。平成24年度は、そのメカニズムの詳細を検討することで、骨髄ストローマ細胞由来液性因子によるアポトーシス抵抗性誘導とのメカニズムの違いを検討する。また慢性骨髄性白血病幹細胞において抗がん剤抵抗性を担うことが判明したフォークヘッド転写因子FOXOのTGF beta1及びFL刺激による挙動変化(リン酸化、細胞核内外への移動)を、11q23転座型ALL細胞を用いて検討する予定である。
東アジアにおける大気汚染物質の挙動解明を目的とした自然放射能ラドンの同時測定

酸性雨などをもたらす大気汚染物質の移流・拡散や原子力事故に伴う放射性物質の広域拡散の研究は地球環境問題の重要かつ緊急な課題である。大気中に存在する天然放射性物質のラドンは半減期が3.8日で,化学的に不活性である。ラドンの発生源は陸地表面にあるので,同じく地表面に発生源を持つ大気汚染物質の良いトレーサとなりうる。東アジア地域のいろいろな地点でラドン濃度を同時に連続測定し,気象解析と時間変動解析を行えば,大陸から気流に沿って大気汚染物質がどのように移流・拡散して行くかの情報を与える。広域成分のラドン濃度測定値を得るために隠岐諸島の五箇村、横尾山を選んだ。日本における広域成分ラドンの発生源となっているアジア大陸のラドン濃度を得るために、韓国のソウル、トンへと中国の煙台を選んだ。日本の代表地点として日本海側の金沢と太平洋側の名古屋を選んだ。大陸から気流に沿って、煙台、ソウル、トンへ、隠岐、金沢、名古屋でラドン濃度の時系列データを得ることができた。全測定期間のラドン濃度平均値は、ソウルが8.4±1.9Bq・m^<-3>、横尾山が2.2±0.8Bq・m^<-3>、五箇村が3.5±1.1Bq・m^<-3>、金沢が5.6±0.7Bq・m^<-3>、名古屋が5.3±1.9Bq・m^<-3>であった。各地点の濃度は春期から夏期にかけて低く、終期から冬期にかけて高くなる季節変動を示した。流跡線解析や露点との比較から判断すると気団が大陸性であるか海洋性であるかによって、これらの季節変動は起きる。日々の変動も観測され、この原因の一つとして前線の通過に伴うラドン濃度上昇が挙げられる。オゾン濃度や大気汚染物質も同じ現象が見られた。隠岐では信頼性のあるラドンの広域成分の観測値が得られたので、今後大気の挙動のシミュレーションの検証に用いる予定である。大気中に存在する天然放射性物質のラドンは半減期が3.8日で化学的に不活性である。ラドンの発生源は陸地表面にあるので,同じく地表面に発生源を持つ大気汚染物質の良いトレーサーとなりうる。名古屋,金沢,島根県隠岐の各測定地点のラドン濃度測定器のクロスチェックを年度始めに行った。さらに,各測定地点での前年度からのラドン濃度測定を引き続き行った。平成10年9月に日本の共同研究者が韓国・ソウルを訪問して,ラドン濃度測定技術を提供した。測定装置はソウルの漢陽大学内に設置した。設置場所付近で,気象要素・ラドン濃度を含めた各種環境要素の調査を行い,ラドン濃度測定に適した場所かどうか確認した。ソウルを含め,各測定地点での得られるラドン濃度・気象データ等を電子メールで互いに交換した。1月に名古屋で研究者全員が集まり,それまに得られたラドン濃度データについての検討会を開催した。気塊の流れとラドン濃度変化に相関が認められた。更に,韓国東海岸での測定データの必要性を感じ,3月に別のラドン濃度測定装置を韓国東海岸に設置した。毎月ラドン濃度データは得られているので,分担者毎に各測定地点でのラドン濃度データの時間変動解析および気象要素,大気汚染物質との解析を続けている。

酸性雨などをもたらす大気汚染物質の移流・拡散や原子力事故に伴う放射性物資の広域拡散の研究は地球環境問題の重要かつ緊急な課題である。大気中に存在する天然放射性物質のラドンは半減期が3.8日で,化学的に不活性である。ラドンの発生源は陸地表面にあるので,同じく地表面に発生源を持つ大気汚染物質の良いトレーサとなりうる。東アジア地域のいろいろな地点でラドン濃度を同時に連続測定し,気象解析と時間変動解析を行えば,大陸から気流に沿って大気汚染物質がどのように移流・拡散して行くかの情報を与える。広域成分のラドン濃度測定値を得るために隠岐諸島の五箇村、横尾山を選んだ。日本における広域成分ラドンの発生源となっているアジア大陸のラドン濃度を得るために、韓国のソウル、トンへと中国への煙台を選んだ。日本の代表地点として日本海側の金沢と太平洋側の名古屋を選んだ。大陸から気流に沿って、煙台、ソウル、トンへ、隠岐、金沢、名古屋でラドン濃度の時系列データを得ることができた。全測定期間のラドン濃度平均値は、ソウルが8.4±1.9Bq・m^<-3>、横尾山が2.2±0.8Bq・m^<-3>、五箇村が3.5±1.1Bq・m^<-3>、金沢が5.6±0.7Bq・m^<-3>、名古屋が5.3±1.9Bq・m^<-3>であった。各地点の濃度は春期から夏期にかけて低く、終期から冬期にかけて高くなる季節変動を示した。流跡線解析や露点との比較から判断すると気団が大陸性であるか海洋性であるかによって、これらの季節変動は起きる。日々の変動も観測され、この原因の一つとして前線の通過に伴うラドン濃度上昇が挙げられる。オゾン濃度や大気汚染物質も同じ現象が見られた。隠岐では信頼性のあるラドンの広域成分の観測値が得られたので、今後大気の挙動のシミュレーションの検証に用いる予定である。
シュレーディンガー方程式および波動方程式の非線形性同定逆問題の研究

逆問題とは,直接観測できない原因を観測された現象(結果)から推定する問題である。医学,物理学における逆問題は,例えば物体の内部画像を構成する問題(CTやMRI)や散乱粒子から原子・分子の配列構造に依存するポテンシャルを決定する問題がある。これらの問題は偏微分方程式を用いて定式化することができ,求めようとしている未知の物理的特性は方程式の係数などに表れる。一方で,現実の物理現象の多くは非線形であり,そのモデル方程式は必然的に非線形偏微分方程式となる。本研究では,非線形偏微分方程式の未知係数などを境界や無限遠における解の挙動から決定する(再構成する)ことを研究する。
星間ダスト表面におけるアモルファス氷の強誘電性と触媒機能

二次の非線形光学現象である和周波発生(SFG)は,空間反転対称性が破れた強誘電体に対して光学活性である.赤外・可視レーザー光を同軸配置で入射する光学系を新たに構築し,ヘテロダインSFG分光法の感度を従来に比べ一桁以上向上することに成功した.これにより,Pt(111)表面上に成長した強誘電結晶氷・アモルファス氷(ASW)について1分子層オーダーの超薄膜に対して高感度に強誘電分極の大きさと向きを決定することが可能になった.多層氷形成時に表面第一層氷の強誘電分極が伝播していく過程のin-situ計測に成功した.星間分子雲に近い状況を想定し,強誘電ASWの形成実験と強誘電氷中での水素結合分子間のH/D交換反応実験を行った.具体的には,CO分子層でPt(111)表面を完全に被覆した基板,及び非晶質酸化物(Ta2O5)基板に成長したASWの強誘電性を評価した.CO分子上でH2O-ASWはnet-H-downの強誘電性を示し,非晶質酸化物上ではnet-H-dupの強誘電性を示すことを明らかにした.これらの実験結果は,COリッチな分子雲環境下の非晶質酸化物鉱物上でASWが強誘電状態にあることを示唆するものである[3].一方,分子進化の反応場であるASW中ではCH3OHやNH3,アミノ酸のカルボニル基等は水分子と水素結合している.そこで,H2O-D2Oをモデル系として氷の強誘電性と水素結合分子間のH/D交換反応レートの相関を調べたところ,常誘電氷よりも強誘電氷の方がH/D交換速度が約3桁増大している事が明らかになった.以上の研究成果により,これまで実験による検証が困難であった“星間ASWの強誘電性"が星間分子雲実験の重要な実験パラメータであることを立証することができた.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。構造が制御されたモデル基板としてPt(111),及び分子雲環境下で最も始原的なCO分子が共存している状況を模したCO/Pt(111)を用いた.CO/Pt(111)において,CO分子はc(4×2)の超構造で事前吸着させている.本年度は,蒸着法によって成長させた結晶氷,及びアモルファス氷薄膜の強誘電性の発現の有無をを調べた.その結果,Pt(111)上のみならず,CO/Pt(111)上においてもアモルファス氷薄膜が強誘電的に成長することが明らかになった。CO/Pt(111)上で氷が強誘電性を示すという結果は,分子雲や原子惑星系における氷が強誘電性を示している可能性を強く示唆する非常に重要な結果である.また,局所振動子を従来の金ミラーからZカット水晶(厚さ0.1 mm)に変更することでヘテロダイン検出和周波発生振動分光法(HD-SFG)の感度を一桁改善することに成功した.これにより,これまでは困難であった1分子層以下の微少な分子数の氷薄膜に対しても正味のプロトン配向秩序を観測することができるようになった。このHD-SFGスペクトルの氷膜厚依存性から,Pt(111)表面上での強誘電性発現には,氷/Pt(111)界面において発現する水分子の回転対称性の破れが本質的であることが明らかにした.回転対称性が破れた第一層吸着水の分子配向は,長距離的なの双極子場ではなく短距離的なアイスルールとその部分的な破れによって結晶氷薄膜全体に強誘電性を誘起しているという新しいメカニズムをを提唱した(論文準備中).このメカニズムを拡張することで,アモルファス氷の強誘電性も説明できると考えている.また,まだ予備実験の段階であるが,O/Pt(111)においては,結晶氷もアモルファス氷も強誘電性を示さない可能性が大きいことを突き止めた.二次の非線形光学現象である和周波発生(SFG)は,空間反転対称性が破れた強誘電体に対して光学活性である.赤外・可視レーザー光を同軸配置で入射する光学系を新たに構築し,ヘテロダインSFG分光法の感度を従来に比べ一桁以上向上することに成功した.これにより,Pt(111)表面上に成長した強誘電結晶氷・アモルファス氷(ASW)について1分子層オーダーの超薄膜に対して高感度に強誘電分極の大きさと向きを決定することが可能になった.多層氷形成時に表面第一層氷の強誘電分極が伝播していく過程のin-situ計測に成功した.星間分子雲に近い状況を想定し,強誘電ASWの形成実験と強誘電氷中での水素結合分子間のH/D交換反応実験を行った.具体的には,CO分子層でPt(111)表面を完全に被覆した基板,及び非晶質酸化物(Ta2O5)基板に成長したASWの強誘電性を評価した.CO分子上でH2O-ASWはnet-H-downの強誘電性を示し,非晶質酸化物上ではnet-H-dupの強誘電性を示すことを明らかにした.これらの実験結果は,COリッチな分子雲環境下の非晶質酸化物鉱物上でASWが強誘電状態にあることを示唆するものである[3].一方,分子進化の反応場であるASW中ではCH3OHやNH3,アミノ酸のカルボニル基等は水分子と水素結合している.

そこで,H2O-D2Oをモデル系として氷の強誘電性と水素結合分子間のH/D交換反応レートの相関を調べたところ,常誘電氷よりも強誘電氷の方がH/D交換速度が約3桁増大している事が明らかになった.以上の研究成果により,これまで実験による検証が困難であった“星間ASWの強誘電性"が星間分子雲実験の重要な実験パラメータであることを立証することができた.局所振動子を従来の金ミラーからZカット水晶(厚さ0.1 mm)に変更することでヘテロダイン検出和周波発生振動分光法(HD-SFG)の感度が一桁改善されたことにより,従来困難とされていた1分子層以下の微少な分子数の氷薄膜に対しても正味のプロトン配向秩序を直接観察することに成功した.また,強誘電氷薄膜の成長には,表面第一層水分子の回転対称性の破れが本質的であることが明らかになった.多層氷吸着時の強誘電性の伝播メカニズムとして,長距離的な電場ではなく短距離的なアイスルールが支配していることを明らかにすることができた.宇宙環境により近いCO/Pt(111)でも結晶氷・アモルファス氷が強誘電性を示すという実験結果は,分子雲・原子惑星系において強誘電アモルファス氷が存在しうることを示す非常に重要な結果であると考える.また,O/Pt(111)においては,結晶氷もアモルファス氷も強誘電性を示さない可能性が大きいことを突き止めた.解離酸素の有無でPt(111)の電子状態がどのように変わるのか,その上に吸着した水分子は回転対称性が破れていないのかを明らかにすることが,氷の強誘電性発現機構の全容解明の大きな指針であることを確信した.以上のように,本研究では実験技術を着実に進歩させ,かつ研究開始当初の想像を大きく超えた知見を得ることができた.27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度の知見を踏まえ,まずCO/Pt(111), O/Pt(111)上のアモルファス氷に対して紫外光電子分光,およびHD-SFGを行い,氷吸着に伴う電子状態の変化,および水分子の回転対称性の破れを検証する.次いで,シリケート系のモデル鉱物基板上のアモルファス氷薄膜の強誘電性を明らかにする。基板温度や紫外光照射量をパラメータとした系統的な実験により分子雲環境下のアモルファス氷の強誘電性を予測し,モデル化学反応を用いて氷の強誘電性と触媒機能との相関を調べる。27年度が最終年度であるため、記入しない。
骨および軟骨形成過程における非古典的Wntシグナルネットワークの統合的理解

Wnt5aを始めとする非古典的Wntシグナルの骨および軟骨形成過程における役割を検討した。その結果、Wnt5aノックアウトマウスでは、骨格形成が著しく阻害されており、特に内軟骨性骨形成の初期において強い抑制を認めた。Wnt5aの標的遺伝子を探索した結果、ホメオボックス型転写因子がWnt5aシグナルに関与している可能性が示唆された。この分子のin vivoでの機能を検索したところ、内軟骨性骨形成に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。Wnt5aノックアウトマウスは、既報のとおり、非常に重篤なDwarfであり、その四肢を病理組織学的解析すると、軟骨組織は観察されるものの、増殖軟骨で分化が停止しており、軟骨の肥大化、骨化ならびに骨形成作用は、全く認められなかった。さらに、軟骨組織の大きさも野生型マウスに比較して非常に小さかった。したがってWnt5aは、内軟骨性骨化の非常に初期に必須的役割を果たしていると考えられた。マイクロアレイ解析により、Wnt5aを作用させたマウス肢芽細胞の遺伝子発現パターンを検討した。その結果、BMP2、Runx2、インディアンヘッジホッグ(Ihh)を過剰発現した場合と全く異なる遺伝子発現パターンを示した。一方、BMP2、Runx2、Ihhは相関性を示した。したがって、Wnt5aは、BMP2やIhhと全く異なる役割を果たしている可能性が推測された。3.Zfhx4遺伝子ノックアウトマウスの作製Wnt5aシグナルに、転写因子Zfhx4が関与している可能性が示唆されたので、骨格形成過程におけるZfhx4の役割を検討した。Zfhx4は、10kbを超える大きな遺伝子から産生されるので、通常の分子生物学的手法での解析が困難であったので、Zfhx4遺伝子欠損マウスの作製を実施した。Zfhx4は、比較的遍在性に発現しているので、ノックアウトマウスの胎生初期で死亡する可能性も考慮し、Cre-LoxPシステムを用いて作製した。22年度は、Zfhx4のfloxキメラマウスの作製を完了した。前年度に作製したZfhx4 floxキメラマウスとC57BL/Jマウスを交配し、そのF1産仔をサザンプロッティングならびにPCR解析を行った結果、2系統のES細胞から作製したfloxマウスが、それぞれGerm lineに伝達していることが確認された。Zfhx4 floxの2ラインをC57BL/Jマウスと交配の後に得られた、Zfhx4floxヘテロマウスどうしを交配させ、Zfhx4ホモマウスの作出を行った。それぞれのマウス個体から得られたゲノムDNAをPCR解析した結果、Zfhx4 floxホモマウスが得られた。Zfhx4 floxホモマウスは、予定どおり、健常で、正常な生殖機能を有していた。3.Zfhx4ヘテロマウスの作製Zfhx4ノックアウトマウスの作製のため、Zfhx4 floxホモマウスとCAG-Creトランスジェニックマウスとを交配させ、その産仔を得た。PCR解析によりgenotypingを行った結果、Creトランスジーンを有するマウスでは、Zfhx4遺伝子座をヘテロ欠損していることが確認できた。すなわちZfhx4ヘテロノックアウトマウスを作出できた。4.Zhfx4の機能的解析Yeast-two hybrid解析を行った結果、Zfhx4のホメオボックス遺伝子部位が、一型コラーゲン遺伝子プロモーターに結合することが見出された。したがって、Zfhx4が一型コラーゲンの発現を介して骨形成に関与している可能性が推察された。1.Zfhx4遺伝子ノックアウトマウスの作製と解析平成24年度に作製したZfhx4ヘテロマウスどうしを交配し、Zfhx4ホモ欠損マウスを作製した。胎生14.5日齢16.5日齢までは、Zfhx4ホモ欠損マウスは、生存、成長していた。しかしながら、病理組織学的検索ならびにアルシアンブルー・アリザリンレッド二重染色による骨格標本にての解析を行ったところ、Zfhx4ホモ欠損マウスの骨格形成は、Zfhx4ヘテロマウスあるいは野生型マウスに比べて明らかに遅延していた。したがって、Zfhx4はWnt5aと同様に、骨格形成過程において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。しかしながら、Wnt5aノックアウトマウスで見られる骨格形成異常の程度と比べると、Zfhx4の表現型は軽度であった。したがって、他の分子がWnt5aの下流で機能し、骨格形成に関与していることが示唆された。2.Zfhx4遺伝子コンディショナルノックアウトマウスの作製と解析全身性ノックアウトマウスで観察されたZfhx4の機能的役割をさらに検討するために、Prx1-Creトランスジェニックマウスを用いて、Zfhx4の骨格系特異的コンディショナルノックアウトマウスの作製を行った。

具体的には、Zfhx4 floxホモマウスとPrx1-Creトランスジェニックマウスを交配し、さらにZfhx4 floxホモマウスとの交配を行なって、コンディショナルノックアウトマウスを作製した。その結果、Zfhx4コンディショナルノックアウトマウスは、全身性ノックアウトマウスと同様な骨格形成障害を呈した。したがって、Zfhx4の骨格形成に対する機能的役割は、骨芽細胞あるいは軟骨細胞で発揮されていると考えられた。Zfhx4のfloxマウスが作製でき、Zfhx4ノックアウトマウスの作製も順調に進んでおり、所期の目的に到達できると考えられる。したがって、本研究計画は、おおむね順調に進んでいると判断できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。Zfhx4ノックアウトマウスの作製後、骨および軟骨における表現型の解析を実施して、Zfhx4の機能的役割を検討していく。またその表現型とWnt5aノックアウトマウスの表現型とを比較検討することにより、非古典的WntシグナルとZfhx4の機能的連関が明らかになると期待している。
メタ認知に働きかけて創造的因果推理力を高める学習プログラムの開発

本研究は,メタ認知に働きかけて「創造的因果推理力」を高める学習プログラムの開発を目的とするものであり,実績として以下の教材およびトレーニングを開発した。(1)メタ認知に働きかけて創造的に発想する意欲・態度,創造的思考力を育てる学習教材(2)創造的仮説形成力を育てるトレーニング(3)創造的仮説評価力を育てる学習教材(4)メタ認知に働きかけて創造的に発想する意欲・態度,創造的思考力を育てるタブレット端末教材本研究でいう創造的因果推理とは,先入観や思い込みにとらわれずにさまざまな因果関係の可能性に気づいて仮説生成を行うとともに,当初の仮説に縛られず多様な解釈の可能性を考慮して仮説評価を行うことを意味する。創造的因果推理のためには,単一の発想にとらわれがちな人間の思考傾向を理解し意識的に改善すること,つまり思考に対するメタ認知が必要である。初年度である平成26年度は,学習プログラムを開発する準備段階として,まず資料収集および課題の試作を行った。具体的な内容としては,I:「創造的に発想する意欲・態度を養う」,II:「創造的仮説生成力を養う」という2つの内容を含む。I:「創造的に発想する意欲・態度を養う」のパートでは,まず導入として,多義図形などを用いた体験的な学習によって,一つの見方以外にもさまざまなものの見方・考え方が存在することへの気づきを促した。さらに,創造的思考のメカニズムに関する科学的な知識の獲得を目指した。たとえば,「創造性は天才にのみ与えられるものだ」といった信念は創造的な思考態度を阻害する一因となっている.こうした創造的思考態度の阻害要因をメタ認知によって克服するために,従来の研究成果を解説することで,創造的思考のメカニズムについての誤認識を修正し,創造的思考力を高めるための正しいアプローチを理解することを目指した。II:「創造的仮説生成力を養う」のパートでは,原因推理の発想トレーニングを盛り込み,発想力自体の向上を目指した。本研究で育成を目指す創造的因果推理力とは,先入観や思い込みにとらわれずにさまざまな因果関係の可能性に気づいて仮説生成を行うとともに,当初の仮説に縛られず多様な解釈の可能性を考慮して仮説評価を行う力を意味する。初年度である平成26年度には,こうしたメタ認知を促すテキストの試作版を開発した。研究実施2年目にあたる平成27年度は,前年度に試作したテキストの内容を修正し,読みやすくした。新版のテキストを,約150名の生徒に読んでもらい,感想を求めた。その結果,多くの場合,興味深く読まれ,また,出来事の原因を創造的に考える(創造的に仮説を立てる)ことの重要さや興味深さを理解してもらうことができた。なお,このテキストでは,創造的に仮説を評価する内容が不足しているため,今後,補っていく必要がある。創造的因果推理のトレーニングのための課題集はトライアルを経て概ね完成した。この課題集を用いてトレーニングを行い,トレーニング条件と非トレーニング条件の事前段階と事後段階のパフォーマンスを比較・分析した結果,トレーニングの成果が認められた。また,トレーニングに対する評定やふり返りから,参加者がトレーニングの意義や効果を十分に理解し,高い意欲や肯定的な態度を獲得していたことが明らかになった。なお,非トレーニング条件には,事後テストの後で同様のトレーニングを行い,非トレーニング条件が不利にならないように配慮した。この結果を英語論文にまとめて投稿した。現在,審査中である。創造的な仮説評価力を育てる学習について補う必要はあるものの,その他の部分については,ほぼ順調である。本研究は,「創造的因果推理力」すなわち先入観や思い込みにとらわれずにさまざまな因果関係の可能性に気づいて仮説生成を行うとともに,当初の仮説に縛られず多様な解釈の可能性を考慮して仮説評価を行う力を育成することを目的とする。創造的に因果関係を推理するためには,単一の発想にとらわれてしまいがちな人間の思考傾向を理解し意識的に改善すること,つまり思考に対するメタ認知が必要である。その結果,多くの場合,興味深く読まれ,また,出来事の原因を創造的に考える(創造的に仮説を立てる)ことの重要さや興味深さを理解されたことがわかった。しかし,このテキストでは,創造的に仮説を評価する内容が不足しているため,今後,補っていく必要があった。3年目にあたる平成28年度は,前年度に投稿した欧文誌Thinking Skills and Creativity(Elsevier社)の査読者とやりとりを行い,改稿を経て採択に至った。オープンアクセスの扱いにすることで,他の研究者が自由に参照できるようにした。その概要は,創造的因果推理のトレーニングのための課題集を用いてトレーニングを行い,トレーニング条件と非トレーニング条件の事前段階と事後段階のパフォーマンスを比較・分析した結果,トレーニングの成果が認められ,また,トレーニングに対する評定やふり返りから,参加者がトレーニングの意義や効果を十分に理解し,高い意欲や肯定的な態度を獲得していたことを示すものであった。さらに,テキストの充実を図り,『考え方学習2.0:メタ認知を使って創造的に考える方法』として刊行した。前年度に投稿した欧文誌Thinking Skills and Creativity(Elsevier社)の査読者とのやりとりおよび改稿にやや時間を要した。

その中には,最初に依頼した英文校閲会社による校閲結果が,1人の査読者から不適切との評価を受け,別の校閲会社に再度依頼したことも含まれる。また,多様な読者からのコメントを受け,『考え方学習2.0:メタ認知を使って創造的に考える方法』を改訂するために時間を要した。本研究は,「創造的因果推理力」の育成を目的とするものであり,平成29年度は,タブレット端末教材の作成,および創造的な仮説評価力を育てる学習教材の開発を行った。研究期間全体を通じての具体的内容,意義,重要性は,以下の通りである。私たちは,日常生活において,先入観や思い込みにとらわれがちであり,出来事の因果関係を考える際にも,その影響を免れることは難しい。そこで,こうした先入観・思い込みにとらわれずにさまざまな因果関係の可能性に気づいて仮説生成を行うとともに,当初の仮説に縛られず多様な解釈の可能性を考慮して仮説評価を行う力を育成することが必要である。因果関係を創造的に(柔軟に)推理するためには,最初の発想にとらわれてしまいがちな人間の思考傾向を理解し意識的に改善すること,つまり思考に対するメタ認知が必要である。これまでの年度においては,創造的に発想する意欲・態度の育成,創造的仮説生成力の育成に取り組み,トレーニング法およびテキストを開発してきた。続いて平成29年度には,まず,タブレット端末教材の作成を行った。これは,本科研費によって開発したテキスト『考え方学習2.0:メタ認知を使って創造的に考える方法』をベースにしたものである。この教材は,「1章:私たちのものの見方に目を向けてみよう」「2章:私たちの考え方に目を向けてみよう」「3章:創造的に考える力を高めよう」という3つのセクションから構成される。さらに,平成29年度の成果として,創造的な仮説評価力を育てる学習教材『仮説の正しさを創造的に評価する方法』の開発を行った。ある仮説を様々な観点から創造的に評価する方法,そして,ある仮説評価法に対してメタ認知を働かせつつ多面的に評価する方法を学ぶ内容になっている。こうした成果を,実際に中学校のカリキュラムに組み込むことを計画し,中学校の研究主任等の方々と準備中である。本研究は,メタ認知に働きかけて「創造的因果推理力」を高める学習プログラムの開発を目的とするものであり,実績として以下の教材およびトレーニングを開発した。(1)メタ認知に働きかけて創造的に発想する意欲・態度,創造的思考力を育てる学習教材(2)創造的仮説形成力を育てるトレーニング(3)創造的仮説評価力を育てる学習教材(4)メタ認知に働きかけて創造的に発想する意欲・態度,創造的思考力を育てるタブレット端末教材創造的仮説評価について解説するテキストがまだ不十分ではあるが、その他の部分については、きわめて順調に達成できている。平成28年度は,まず,創造的な仮説評価力を育てる学習を重点的に開発する予定である。
磁場下における二相流の定量的把握

磁場下における二相流や自由液面流れというのは,鉄鋼業や原子力工業に関連して実際に見られる現象であり,その基本的な流動メカニズムの定量的な把握が急務とされている。対象となる液相の流体は主として液体金属であり,常圧の空気と接する場合には大きな密度比になる。気液二相流の数値解析の難しさは,この密度比に因るところが大きく,また気相・液相の各々の質量バランス保持しながら時間発展させて解析することは困難であることが多い。さらに,気液界面に働く張力を考慮する必要があり,また磁場印加に起因する電磁力や磁化力が流体自身に作用するので,さらなる複雑さを伴う。当初の研究実施計画では,高密度比計算の可能性,界面のぼやけの低減,体積保存性の確保,磁石を用いた実験,固体壁の濡れ性の検討,温度依存性の考慮を掲げたが,そのうちほぼ達成されたのは,固定メッシュを用いた高密度比計算であり,1000程度までなら可能である。界面のぼやけの低減,体積保存性の確保,固体壁の濡れ性については,数学モデルの構築が非常に難しく,未だ成功していない。また温度依存性を含む二相系問題は,界面に対して接線方向にも力が働くのでマランゴニ対流を含むいっそう複雑な問題であり,これも未解決である。研究成果として公表したのは,雑誌論文1件,学会発表8件である(その他,投稿済みの論文や投稿予定の論文原稿もある)。その成果内容は,一様磁場印加下においての,液体金属中を上昇する単一気泡,回転円筒容器内の自由表面流れ,テーラー・クエット流れ,液滴の振動,ダムブレーク問題などである。研究課題名にあるように,定量的把握のために,支配方程式を無次元化し得られる幾つかの無次元数をパラメータとして解析を行い,理論値や実験値との比較も一部では検討し,定量的な一致を確かめている。磁場下における二相流や自由液面流れというのは、鉄鋼業や原子力工業に関連して実際に見られる現象であり、その基本的な流動メカニズムの定量的な把握が急務とされている.対象となる液相の流体は主として液体金属であり、常圧の空気と接する場合には大きな密度比になる。気液二相流の数値解析の難しさは、この密度比に因るところが大きく、また気相・液相の各々の質量バランス保持しながら時間発展させて解析することは困難であることが多い。さらに、気液界面に働く張力を考慮する必要があり、また磁場印加に起因する電磁力や磁化力が流体自身に作用するので、さらなる複雑さを伴う。本研究では、これまで研究代表者が行なってきた磁場下における液体金属の自然対流コードを発展させ、数値解析により定量的な検討を行なった。解析コードの妥当性を検証するために、ベンチマーク問題となっている2次元水柱の崩壊のシミュレーションを行ない、過去の文献にある実測値や計算値と定量的な一致を確認した。その後、無重力場における振動液滴・磁場下における3次元ダムブレークや液体金属中を上昇する単一気泡のシミュレーションを行なった。これらの結果については、国内の学会(流体力学会2006等)で発表済みであり、またISIJ Internationalへの掲載も決まっている。次ページに研究発表の2件目には、水中を上昇する空気の気泡に対する磁化力効果について触れている。通常、水や空気は磁場とは無関係に思われるが、強い勾配磁場下においては、流体の磁化率に応じた磁化力が流体に働く。そのような効果を考慮してシミュレーションした結果、約1.7Tの磁場中において、気泡は磁場を発生させるコイル付近でかなり変形をし、そして上昇速度も影響を受けることが判明した。今後は、界面張力のモデル化の高精度化を目指しながら、磁石を用いた実験も行ない、解析と実験の比較も行なう予定である。
マシャド・ジョセフ病のsiRNAによる治療法開発のための研究

進行性の神経変性疾患であるマシャド・ジョセブ病はその原因遺伝子が同定されているが、有効な治療法は確立していない。本症に対する治療戦略として様々な可能性が考えられるが、本研究では、本症がCAGリピートの異常伸長に対応して翻訳産物(ataxin-3)中のポリグルタミンが異常伸長し、この異常ataxin-3の新たな有害な性質、即ちgain-of-function機序により神経細胞死が招来されることに着目した。即ち、異常遺伝子の発現抑制が可能であれば、有効な治療となりえ、異常遺伝子発現抑制は治療法開発の標的のひとつと考えられ、siRNAの治療応用への可能性を検討することを目的としている。マシャド・ジョセフ病と同様にポリグルタミン病に属し、病因(原因遺伝子異常・突然変異)、病態機序に多くの共通点を有するハンチントン病について、CAGリピートを含むエクソン1からなるミニ遺伝子を用いた、培養細胞系について特異的なsiRNAにてハンチンチン遺伝子発現を特異的に抑制できることを示した(Proc Japan Acd 79(Ser B):293-298,2003)。また、CAGリピートのみを標的配列とするsiRNAでは、非特異的な遺伝子発現抑制が起こることが明らかとなった。マシャド・ジョセブ病遺伝子MJDは、日本人では、遺伝子内の一塩基置換多型(SNP)によって、c527T-c669A-c987C-c1118Aとc527C-c669G-c987G-c1118Cの2つのハプロタイプがほとんどで、CAGリピートの異常伸長した疾患染色体は、前者のハプロタイプを有する。前者のハプロタイプ特異的に遺伝子発現を抑制できれば、比較的特異的に変異対立遺伝子(アレル)を抑制できる。他の2研究グループからc987C/Gを標的とするハプロタイプ特異的なsiRNAによる遺伝子発現抑制が報告(Proc Natl Acd Sci USA 100:7195-7200,2003;Ann Neurol 56:124-129,2004)され、後塵を拝した。進行性の神経変性疾患であるマシャド・ジョセフ病はその原因遺伝子が同定されているが、有効な治療法は確立していない。マシャド・ジョセフ遺伝子(MJD)発現系の構築MJD cDNAクローンpMJD1-1等(Neurosci Res28:373-377,1997;理研遺伝子バンクに寄託)をもとに、正常長から異常伸長したものまで種々の長さのCAGリピートを含む全長または一部分cDNA断片を哺乳類細胞系発現ベクターpd1EGFP-N1に組み込み、マシャド・ジョセフ遺伝子(MJD)発現系の構築を進めた。組換えDNAは哺乳類細胞系において組換え遺伝子の発現に際し、GFPによる労光を発する。MJD遺伝子転写産物配列から、21塩基のsiRNA

配列候補の選択を進めている。選択にあたっては、他の遺伝子転写産物配列との相同性の無いものまたは低いことを条件として進めている。siRNAは一本鎖合成オリゴRNAをアニールして調整する。上記のMJD発現系をCOS7細胞にて発現させ、候補としてデザインしたsiRNAを加え、遺伝子特異的抑制効果があるかどうかを、(1)蛍光顕微鏡によるGFP発現細胞の細胞数の算定。(2)蛍光リーダーによる蛍光強度の測定。(3)リアルタイムRT-PCRによる遺伝子転写産物のコピー数の定量にて最適なsiRNAの選択を進めている。進行性の神経変性疾患であるマシャド・ジョセフ病はその原因遺伝子が同定されているが、有効な治療法は確立していない。本症に対する治療戦略として様々な可能性が考えられるが、本研究では、本症がCAGリピートの異常伸長に対応して翻訳産物(ataxin-3)中のポリグルタミンが異常伸長し、この異常ataxin-3の新たな有害な性質、即ちgain-of-function機序により神経細胞死が招来されることに着目した。即ち、異常遺伝子の発現抑制が可能であれば、有効な治療となりえ、異常遺伝子発現抑制は治療法開発の標的のひとつと考えられ、siRNAの治療応用への可能性を検討することを目的とし、以下の研究を引き続き行っている。マシャド・ジョセフ遺伝子(MJD)発現系の構築MJDcDNAクローンpMJD1-1等(Neurosci Res28:373-377,1997;理研遺伝子バンクに寄託)をもとに、正常長から異常伸長したものまで種々の長さのCAGリピートを含む全長または一部分cDNA断片を哺乳類細胞系発現ベクターpd1EGFP-N1に組み込み、マシャド・ジョセフ遺伝子(MJD)発現系の構築を進めた。組換えDNAは哺乳類細胞系において組換え遺伝子の発現に際し、GFPによる蛍光を発する。MJD遺伝子転写産物配列から、21塩基のsiRNA配列候補の選択を進めている。上記のMJD発現系をCOS7細胞にて発現させ、候補としてのデザインしたsiRNAを加え、遺伝子特異的抑制効果があるかどうかを、(1)蛍光顕微鏡によるGFP発現細胞の細胞数の算定。即ち、異常遺伝子の発現抑制が可能であれば、有効な治療となりえ、異常遺伝子発現抑制は治療法開発の標的のひとつと考えられ、siRNAの治療応用への可能性を検討することを目的としいる。マシャド・ジョセフ遺伝子(MJD)発現系の構築、MJD cDNAクローンpMJD1-1等(Neurosci Res 28:373-377,1997;理研
新たに樹立した絨毛癌細胞様を用いた、絨毛癌の薬剤耐性に関する研究

今年度行った研究により以下の新たな知見が得られた。1.今回新たに樹立された絨毛癌細胞株の増殖倍加速度は約30時間で、既存の絨毛癌細胞株と同程度であった。また、ヌードマウス皮下の細胞を移植することにより腫瘍形成が認められ、得られた組織は由来組織と同一の形態を示した。2.細胞遺伝学的検索では、染色体数は40と60付近にピークを認めた。また、患者本人および夫のリンパ球と細胞株から得られたDNAについて、PCRを用いてVNTR領域の比較を行った結果、細胞株のバンドのパターンは夫のそれと一致し、先行妊娠(胞状奇胎)と責任妊娠とが同一であることが証明された。3.培養上清中へのホルモン分泌については、hCG、estradiol、progesteroneとも既存の絨毛癌細胞株のうち胞状奇胎を先行妊娠とするものとするものと同程度であり、上記2の結果を裏づけるものであった。4.in vitoにおける抗癌剤感受性をMTT assayにより検討した結果、methotrexateについて既存の絨毛癌細胞株と比較し500倍以上という高度耐性を示した。一方、actinomycin-D、5-FUについてはほぼ同程度、etoposideについては2倍程度の耐性を示すのみであり、特にetoposideについては予想に反する結果であった。このことは、絨毛癌はmethotrexateを除いて薬剤耐性を獲得しにくい、という絨毛癌細胞特有の性質を示唆するものと言え、今後さらにその機序を究明する予定である。
高等学校におけるクラブ・部活動(文化系)の指導課題をめぐる調査研究

本研究では、これからの現代社会の変容、とりわけ生涯学習体系推進の整備・充実にそくした学校にける文化活動のあり方について明らかにした。その成果については大きく2つに分かれ、第1に、学校教育におけるクラブ活動論研究として、歴史的、文化的、社会的背景にそくしたクラブ活動の問題点を考察し、教育内容、教育組織、教育方法の立場から実践的な指導課題を明らかにした。この点は科研報告書『現代クラブ活動論研究(第1部)』として1996年3月に刊行した。第2の研究は、特に高等学校の文化系クラブの顧問にたいする指導課題についての調査研究である。これは第1の研究仮説をふまえ、今日の高校生をめぐる生活実態のなかで、学校でのクラブ活動が高校生にとってその成長や社会性、文化的価値観の形成にいかなる寄与がなされうるのか。そしてこれからの生涯学習時代への対応として、学校でのクラブ活動がどうあるべきかについて調査をおこなった。これについては上記報告書の第2部として刊行予定である。なお、これからの生涯学習を考えていく上で重要なボランティア・福祉に関する教育について、福祉社会到来への実践的課題を検討するために、福島県の高等学校におけるJRC活動(ボランティア・福祉活動)に関わるクラブ・委員会の実態調査を実施し、福島大学生涯学習教育センター紀要(1996.3)に執筆した。
コンピュータ診断支援システムにおける理解と利用しやすい結果の提示方法に関する研究

商品化されているCAD(computer-aided detection)システムは,コンピュータの出力結果のみを提示する.しかし,その出力結果に至るための論理が読影者に理解されれば,CADシステムへの十分な信頼が得られ,さらなる診断の向上が期待できる.そこで本研究では,マンモグラムにおける微小石灰化と腫瘤陰影のカテゴリー判定システムを開発し,その結果の提示方法が診断精度に与える影響を検討することを目的とする.微小石灰化の判定システムは,検出された微小石灰化の分布の状態を4つに,形状を4つに分類し,その組み合わせでカテゴリーを判定する.腫瘤陰影の判定システムは,辺縁の形状解析の結果などを用いてカテゴリーを判定する.これらのシステムの出力結果の有効な提示方法を検討するために,画像のみ,画像とカテゴリー,画像とカテゴリーと判定理由,の3種類の提示方法で読影実験を行った.その結果,カテゴリーのみの提示でも,正解との一致率が向上し,また,カテゴリーのみでなく判定理由を提示した場合では,読影者間の一致率の変動が減少することが確認できた.1)乳房X線写真の病変部の検出アルゴリズムの開発乳房X線写真で読影される病変部は,微小石灰化クラスタ,腫瘤陰影,構築の乱れである.このうち,微小石灰化クラスタと腫瘤陰影に関する検出システムは実用化されているが,構築の乱れのそれは未だ十分な性能が得られていない.構築の乱れを対象とした従来の検出アルゴリズムを改良し,実用化レベルへの向上を目指す.(2)カテゴリー鑑別における結果の提示方法に関する研究ACRが示すB-RADSでは,微小石灰化クラスタは形状と分布,腫瘤陰影は辺縁と濃度によりカテゴリー(カテゴリー3, 4, 5)が鑑別される.従来開発した鑑別システムの鑑別率の向上を目指す.システムの結果の提示方法が医師の感度に与える影響を明らかにする.商品化されているCAD(computer-aided detection)システムは,コンピュータの出力結果のみを提示する.しかし,その出力結果に至るための論理が読影者に理解されれば,CADシステムへの十分な信頼が得られ,さらなる診断の向上が期待できる.そこで本研究では,マンモグラムにおける微小石灰化と腫瘤陰影のカテゴリー判定システムを開発し,その結果の提示方法が診断精度に与える影響を検討することを目的とする.微小石灰化の判定システムは,検出された微小石灰化の分布の状態を4つに,形状を4つに分類し,その組み合わせでカテゴリーを判定する.腫瘤陰影の判定システムは,辺縁の形状解析の結果などを用いてカテゴリーを判定する.これらのシステムの出力結果の有効な提示方法を検討するために,画像のみ,画像とカテゴリー,画像とカテゴリーと判定理由,の3種類の提示方法で読影実験を行った.その結果,カテゴリーのみの提示でも,正解との一致率が向上し,また,カテゴリーのみでなく判定理由を提示した場合では,読影者間の一致率の変動が減少することが確認できた.(1)構築の乱れの検出アルゴリズムの性能向上乳房における病変のうち発見が困難であるとされる構築の乱れに着目し、その自動検出に関する研究を行っている.これまでに提案した手法では,細い線構造の抽出が不十分であり,特に微細な乳腺構造を含む構築の乱れを検出することが困難であった.乳腺を正確に抽出するために有効な解像度を検討した結果,乳腺の太さは均一ではなく,それに対応するには1つの解像度の画像では十分ではないため,本報告では,2つの解像度の画像の組み合わせを提案する.南フロリダ大学によって公開されているマンモグラフィデータベース(Digital Database for Screening Mammography: DDSM)に含まれるデータベースを対象に実験を行った結果,従来法よりも良い結果となり,本手法の有効性を確認した.(2)コンピュータの解析結果の提示方法に関する初期検討システムはコンピュータの計算結果を示すだけで,その論理が医師に理解されない.そのため,システムに対する医師の信頼性が得られない場合がある.この点を解決するためには,コンピュータの解析結果の論理が理解されるように提示する必要がある.腫瘤陰影は,その濃度と辺縁の形状に基づき,カテゴリが判定される.今回は辺縁の提示方法の初期検討を行った.腫瘤陰影の辺縁は,平滑,鋸歯状,不明瞭,スピキュラを伴う,に分類される.よって,これらをコンピュータで解析し,その結果を辺縁の全周に対する割合として棒グラフで提示した.この結果を参考にした場合としない場合のカテゴリ分類の読影実験を行いROC曲線で比較した結果,参考にした場合の方が良い性能が得られた.(1)構築の乱れの検出アルゴリズムの性能向上乳がんは,微小石灰化クラスタ,腫瘤陰影,構築の乱れの3つに分類できるが,このうち,医師にとっても発見が困難であり,実用化されたコンピュータ支援診断システムでの性能が十分でない,構築の乱れの自動検出に関する研究を行っている.これまでに提案した手法は,さまざまな太さの乳腺の抽出を可能にするために, 2つの解像度の画像を組み合わせた乳腺の抽出を行っていた。公開されているマンモグラフィーデータベースであるDDSM(Digital Database for Screening Mammography)で本手法の有効性は確認済みであるが,新たに独自に収集したデータベースでの実験を行った.このデータベースは,日本人の乳がん画像と正常画像からなり,また,がん専門病院で撮影された画像のみでなく集団検診で撮影された画像も含まれているため,実際の臨床に近い構成となっている.実験の結果,このデータベースでも, 2つの解像度の画像の組み合わせによる乳腺の抽出精度が向上した.

それに伴い,一次検出の結果も向上したが,最終結果は1つの解像度の画像を用いた場合とほぼ同じであった。検出法の変更により偽陽性の特徴が変化したことが原因であると考えられる.一次検出の精度向上を有効にするために,偽陽性削除の検討が必要である.(2)コンピュータの解析結果の提示方法に関する初期検討数冊にマンモグラムの読影の専門書に,微小石灰化クラスタ,腫瘤陰影,構築の乱れの良悪性の鑑別基準が示されている.それらを1つの鑑別ロジックにまとめ,臨床画像との関連性を調査した.(1)構築の乱れの検出性能の向上構築の乱れは,乳房X線写真における読影において,最も見落としが多いといわれている病変である.従来開発している構築の乱れの検出アルゴリズムにおいて,特に,真陽性と偽陽性の識別性能の向上を目指すため,用いる特徴量と識別器との組み合わせの効果を検討した.具体的には,特徴量が正規分布に従うと仮定し,平均が異なり共分散行列が等しい分布,平均が等しく共分散行列が異なる分布,平均と共分散行列が異なる分布,の3つのシミュレーションデータを作成し,線形判別,2次判別,ANN,SVM,AdaBoostの5つの識別器での識別性能を比較した.その結果,2次判別は,用いることができるデータ数に依存せずに,比較的安定した識別性能が得られることが明らかとなった.また,トレーニングデータの数と性能から,期待できるテストデータの性能を予測する可能性が示された.(2)良悪性鑑別に関する特徴量の自動判別とその提示方法の検討医師は,乳房X線写真の読影レポートをACRが示したBI-RADSに準じた記載方法で作成する.具体的には,腫瘤陰影は濃度と形状,微小石灰化クラスタは分布と形状で良悪性が鑑別されるため,これらに基づく自動判別システムを開発した.このシステムでは,病変部ありの症例のカテゴリーを,カテゴリー3,カテゴリー4,カテゴリー5の3段階で判別する.画像のみ,画像とシステムのカテゴリー,画像とシステムのカテゴリーとシステムの判断基準を提示,の3種類の読影実験を,経験の浅い放射線技師を対象として行った.その結果,システムのカテゴリーのみを提示するよりも,同時にシステムの判断基準を示す方が,一致率の向上に有効である可能性が示された.(1)構築の乱れの検出性能の向上従来開発した乳房X線写真における構築の乱れの検出アルゴリズムの検出性能の向上を目指し,自動抽出された乳腺と手動で抽出した乳腺を目視にて比較した.その結果,自動抽出された乳腺は,線構造以外も含まれており,過抽出されていることが明らかとなった.従来法では,乳腺の抽出に平均曲率を用いていたが,より曲面の形状を詳細の分類できる主曲率を用いることとした.その結果,より目視評価に近い乳腺が抽出できるようになった.また,候補領域の抽出には集中度を用いていたが,数本の正常乳腺からなる領域が誤抽出される傾向があったことから,集中度のみでなく,線構造の分布を示す別の特徴量である等方指数も用いることとした.以上の2点を改良した結果,検出性能が向上し,本手法の有効性が確認できた.(2)微小石灰化クラスタと腫瘤陰影のカテゴリー鑑別の提示方法の検討
表情特徴空間の適応学習メカニズムに関する研究

本研究では,Fuzzy ARTを組み込んだ追加学習機能を有する表情認識モデルを提案した.提案手法の有用性を検討するため,喜びと無表情を対象とした基礎的な評価実験を実施した.その結果,提案手法を用いて生成した表情特徴空間は,既存の知識を保持したまま,新たな知識を追加的に獲得可能であることを明らかにした.このことは,提案手法が,時間軸に対して頑強性を有する適応的な表情認識モデルとして有用であることを示している.本研究では,Fuzzy ARTを組み込んだ追加学習機能を有する表情認識モデルを提案した.提案手法の有用性を検討するため,喜びと無表情を対象とした基礎的な評価実験を実施した.その結果,提案手法を用いて生成した表情特徴空間は,既存の知識を保持したまま,新たな知識を追加的に獲得可能であることを明らかにした.このことは,提案手法が,時間軸に対して頑強性を有する適応的な表情認識モデルとして有用であることを示している.本研究では,表情の長期的な時間変化に対する"表情特徴空間の適応学習メカニズム"を明らかにする.研究代表者は前回の科研費課題(若手(B),課題番号18700192, H18-19)において,顔表情による感情推定への適用を目的とした"個人固有の表情特徴空間"の生成手法を確立し,表情から認知される感情の程度を特徴空間上に表現することを可能とした.一方,人間の表情は多様であることから,被験者の表出し得る全ての表情パターンを学習データとして一度に獲得することは困難と考えられる.また,加齢等による顔の構造の経時変化に伴い表情パターンも変化する.したがって,顔表情を対象としたマンマシンインタフェースの高度化を目指すためには,長期的な時間軸に対して高い頑強性を有する特徴空間を生成することが重要と考えた.そこで本研究では,追加学習機能を組み込んだ表情特徴空間の動的更新手法について検討を加え,時間経過とともに表情特徴空間を修正する適応的な学習メカニズムの確立を目指した.平成20度は前回の科研費課題の成果である表情特徴空間を初期の認識モデルとし,「ART(適応共鳴理論)を用いた追加学習(新規表情カテゴリの生成)」及び「CPN(対向伝播ネットワーク)を用いた表情特徴空間の再学習(表情カテゴリの整理・特徴空間の再構築)」を組み込んだ適応的な学習メカニズムを提案した.基礎実験として,喜びや驚きなどのバリエーションが豊富,かつ被験者が表出しやすい表情を対象として表情認識を行ったところ,長期的な時間軸に対して表情特徴空間で表現及び認識可能な表情パターンの増加が認められ,適応的学習を目的とした提案手法の有効性が示された.本研究では表情の長期的な時間変化に対する"表情特徴空間の適応学習メカニズム"を明らかにする.研究代表者は前回の科研費課題(若手(B),課題番号18700192, H18-19)において,顔表情による感情推定への適用を目的とした"個人固有の表情特徴空間"の生成手法を確立し,表情から認知される感情の程度を特徴空間上に表現することを可能とした.一方,人間の表情は多様であることから,被験者の表出し得る全ての表情パターンを学習データとして一度に獲得することは困難と考えられる.また,加齢等による顔の構造の経時変化に伴い表情パターンも変化する.したがって,顔表情を対象としたマンマシンインタフェースの高度化を目指すためには,長期的な時間軸に対して高い頑強性を有する特徴空間を生成することが重要と考える.そこで本研究では,追加学習機能を組み込んだ表情特徴空間の動的更新手法について検討を加え,時間経過とともに表情特徴空間を修正する適応的な学習メカニズムの確立を目指した.平成21年度は,"表情特徴空間の写像空間の最適化手法に関する検討"及び"自然な表情を対象とした特徴空間の適応学習に関する評価"を実施した.前者では,当初,広い写像空間を用いて多くの表情パターンを生成することを検討していたが,基礎実験の結果,狭い写像空間で各表情間(6基本表情及び無表情)のパターンを生成し,その後,統合することが有効であるとの見通しを得た.後者では,喜びの表情を対象とした評価実験を行ったところ,表情特徴空間は既存の知識を保持したまま,新たな知識を追加的に獲得可能であることが明らかとなった.なお,後者の評価実験では喜びの表情のみを対象としており,他の表情を用いた評価には至らなかった.この点については今後継続して評価を実施する予定である.