hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一次視覚野のニューロン活動と視覚的注意

大脳皮質一次視覚野(V1)のニューロンは視覚刺激の傾きや、長さ、空間周波数、色など様々の図形特徴に対して選択的な応答特性を示し、これは知覚対象の要素的特徴を抽出処理するためのフィルター機能と考えられる。このようなV1ニューロンの応答は受容野内に呈示された刺激特徴によって一義的に決まるものではなく、受容野と受容野周囲の刺激との関係に依存して修飾をうける。本研究では麻酔・非動化したネコのV1より単一ニューロン活動を記録し、受容野に呈示した高コントラストのストライプ刺激(C刺激)に対する応答が、受容野周囲のストライプ刺激(S刺激)によりどのような影響を受けるかを解析した。その結果、II/III層の複雑型細胞において強い抑制性修飾を受けるものが多く見いだされた。受容野のみを最適方位・空間周波数のストライプで刺激したときの応答と比較して、受容野および受容野周囲を同じ方位・空間周波数のストライプで刺激したときの応答と比較して、受容野および受容野周囲を同じ方位・空間周波数のストライプで刺激した場合には、II/III層細胞で平均63%の抑制が見られたのに対し、IV層細胞では18%の抑制だった。またS刺激による抑制性の修飾は、S刺激の方位、空間周波数がC刺激のそれに近いほど強力だった。S刺激をマスクして受容野周囲からの影響がどの程度の広がりをもつのかを検討する実験の結果、受容野周囲の5-8度(視角)の視野に対応するニューロン活動が修飾作用の原因となっていると見られた。このようなV1における受容野および受容野周囲の刺激布置に依存したニューロン活動の修飾については複数のグループから報告があり、知覚的には一様な図形パタンが存在する視野部分についての出力を抑え、背景から区別される視覚対象についての処理を促進するという意義が考えられる。そのV1内のメカニズムとしては、1)共通の刺激特徴に選択性をもつ機能ドメイン(方位ドメイン、空間周波数ドメインなど)間の相互作用、2)広視野の一様な刺激特徴の処理に関与する興奮性神経回路において応答の順応が生じること、などが考えられる。本研究は、視覚的注意(visual attention)により、視床外側膝状体や大脳皮質一次視覚野(V1)など、視覚情報処理の初期段階において出力のコントロールがなされるという仮説を検討することを目的としている。初年度に当たる今年は視覚刺激システムの整備および予備実験をおこなった。1)視覚刺激呈示システムケンブリッジリサーチ社の視覚刺激呈示システムVSG2/3を用いて、CRTモニター上の限られた狭い範囲と、それ以外の広い範囲とに異なる刺激要素からなる視覚刺激すなわち図-地分化刺激を呈示し、かつ刺激の空間周波数、校正線分の傾き、運動方向、図-地の大きさのバランスなど様々のパラメータを簡便に制御することが可能なシステムを開発した。2)予備実験麻酔・非動化したネコのV1ニューロンの活動を細胞外記録し、上記の刺激システムを用いて呈示した視覚刺激に対する応答を解析した。その結果、ニューロンの受容野をちょうどカバーして刺激するような図刺激とその周囲全体をカバーするような地(背景)刺激とを組み合わせて刺激した場合に、図刺激のみの場合の反応を促通あるいは抑制するような複雑な相互作用が出現することが見いだされた。個々のV1ニューロンの受容野は小さいが、その活動は受容野の周囲の刺激との相対的な関係による修飾を受け、それは機能的には情報処理初期段階にける「注意」と見なすことができるかもしれない。

本研究は、視覚的注意(visual attention)により、視床外側膝状体や大脳皮質一次視覚野(V1)など、視覚情報処理の初期段階において出力のコントロールがなされるという仮説を検討することを目的としている。2年目に当たる今年はネコの一次視覚野の受容野特性が受容野周囲の刺激によりどのような修飾を受けるのかを急性電気生理実験により検討した。1)麻酔・非動化した動物においてVニューロンの活動を細胞外記録した。受容野ならびに背景に対して高コントラストの格子縞刺激を呈示し、様々の刺激方位の組合せの効果を検討した。2)受容野の背景に刺激を呈示することは受容野刺激に対する応答に抑制的な効果を及ぼすことが多かったが、その効果には明らかな方位依存性が見られ、受容野刺激と背景刺激の方位が揃うときに抑制効果が最大となった。3)このような効果はV1ニューロンの特徴抽出性をふまえた空間的相互作用の結果と考えられ、知覚における図-地分化に関連した現象であることが示唆される。3年目に当たる今年はネコ・およびサルの一次視覚野の受容野特性が受容野周囲の刺激によりどのような修飾を受けるのかを急性電気生理実験により検討した。2)受容野の背景に刺激を呈示することは受容野刺激に対する応答に抑制的な効果を及ぼすことが多かったが、その効果には明らかな方位依存性が見られ、受容野刺激と背景刺激の方位がニューロンの最適方位の、図形で刺激されたときに抑制効果が最大となった。3)修飾作用は刺激方位のみならず、空間周波数や運動方向選択性とも密接に関連し、ニューロンの受容野にとっての最適パラメータの背景刺激が強い効果をもたらした。4)このような効果はV1ニューロンの特徴抽出性をふまえた空間的相互作用の結果と考えられ、注意を向けるべき知覚対象の情報を選択的に抽出・処理するための機構と考えられる。
酸素の温度圧力相図の熱力学的解明

固体酸素は単純な等核2原子分子で唯一磁気的自由度を持ち、圧力、温度によって多彩な磁性、結晶構造を示す。主に光学的な実験から圧力ー温度相図が提案されてきたが、統一見解は得られていない。本研究では相境界を熱力学的に明らかにすることを目指した。圧力下比熱、磁気測定の開発を行い、室温以下、5 GPa付近までの固体酸素の相図を熱力学的に解明し、今までに報告のない新しい固体相の存在を示唆する結果を得た。等核二原子分子である酸素分子はスピン角運動量1の3重項基底状態をとり、10 GPa、室温以下で磁性と結晶構造が異なるα、β、γ、δ、εの5つの固相が存在する複雑な温度圧力相図を持つ。過去に分光実験により上記5相以外の相境界も報告されているが統一見解は得られていない。本年度は前年度の交流比熱測定をより高圧力域で行い、磁化率測定から磁気的相境界を求めることを目的とした。具体的には1.圧力下交流比熱測定、2.圧力下交流磁化率測定、3.共振周波数測定による磁化率測定を行い、5 GPa、室温以下での酸素の温度圧力相図を明らかにした。1.酸素が封入されたDACの試料室内に配置した白金試料の交流比熱を測定することで、酸素のα、β、γ、液相間の相転移に伴う比熱異常を明確に捉えることができた。さらに、3 GPa付近でγ相内に相転移に伴う比熱異常を観測し、今までに報告のない相が存在することを発見した。しかし、圧力発生部である絶縁ガスケットの変形により、5 GPa以上での測定が困難であった。過去の報告にあるα相内での相転移は5 GPa以下では観測できていない。2.直径0.4 mm、高さ0.1 mm程度の圧力室内に10巻きの二次(ピックアップ)コイルを入れ、ガスケット周りに交流磁場を発生させる一次コイルを巻き、高圧力下磁化率測定を行った。しかし、相転移を観測することが出来なかった。感度が十分でないことが考えられる。3.自己共振LC回路中のインダクタンスコイル内に試料を挿入し、試料の磁化率を共振周波数として測定する方法を開発した。インダクタンスコイルとして圧力室内の二次コイルを使用した。α-β相転移を共振周波数の明確な変化として捉えることに成功した。本測定からもα相内の相転移を確認できなかった。より正確な相図を決定するためには温度・圧力を精度よく測定する必要がある。特に固体酸素は熱膨張が大きいために室温で保持した圧力が温度変化とともに変化する事が分かっており、相転移点での正確な圧力測定が必要である。そこで、光ファイバーを冷凍機に導入する事で物理量とともにルビー蛍光測定により圧力の温度変化を測定できる簡易な光学系を構築した。カンタム・デザイン社物理特性測定装置PPMSに取付けられる直径約20 mmのダイヤモンドアンビルセル(DAC)の作成を行い、上記圧力測定装置と組み合わせて、固体酸素の交流比熱測定に取り組んだ。目標としていたδ相までは圧力発生ができておらず、圧力室の改良を行い、酸素により高い圧力をかけられるようにする事が課題として残った。また、高圧力とパルス磁場を組み合わせた複合極限環境下での測定に向けて開発を行った。パルス磁場は数十ミリ秒の短い時間に磁場を発生させるために渦電流による発熱が問題となる。そのためにパルス磁場下では従来の金属製DACの使用は困難となる。そこで、高強度プラスチックを用いたDACの作成と評価を行った。金属製DACよりは圧力発生性能が劣るもののプラスチック製DACでも約8 GPaの圧力発生に成功した。デザインの改良により高い圧力発生を目指す。本研究期間内に、約5 GPa、室温から2 Kまで固体酸素の圧力-温度相図を交流比熱、磁気測定により熱力学的に明らかにした。その結果γ相内に比熱のとびが観測され、今まで報告のない新しい相の存在が示唆される。さらに、LC共振回路を用いた共振周波数測定手法を開発し、DAC中にコイルを入れる事で簡便に圧力下で磁気測定を行えるようにした。この手法による量子振動測定も可能で、高圧力・強磁場下での物性研究への応用が期待できる。もっとも単純な等核二原子分子である酸素分子はスピン角運動量1の3重項基底状態をとり、磁性と結晶構造が密接に関わった複雑な温度圧力相図を示す。過去にX線回折、分光実験等により10 GPa以下で結晶構造の異なるα、β、γ、δ、εの5つの固相が報告されているが、相境界の統一見解は得られていない。また、磁気相境界も完全には明らかでない。本研究では比熱、磁化率等の熱力学量から相図の解明、各相での物性を明らかにすることが目的である。

本年度は1.酸素を圧力装置に封入する方法の確立、2.圧力下交流比熱測定により熱力学的に酸素の相境界を明らかにすることを目標とした。1.酸素の封入技術の確立助燃性である酸素を液体窒素トラップで液化し、ダイヤモンドアンビル型高圧力発生装置(DAC)の試料室内に安全かつ簡便に封入する方法を確立した。室温で加圧していくと、6 GPa付近で液体-β相転移に伴い酸素分子が結晶化する様子、加圧に伴い赤褐色になることを観測した。2.酸素の圧力下交流比熱測定DACの試料室内に熱電対、ヒーターをとりつけた白金箔を入れ、液体酸素を封入した。白金試料の交流比熱を測定することで、周りにある酸素の比熱も同時に測定することが可能であると考えた。電極類と電気的に絶縁したガスケットに直径0.3mmの穴を開け、試料室とした。ヒーターに加える交流電流の波形を工夫することで高感度な測定を可能にし、降温に従い液相-γ相、γ相-β相、β相-α相転移に伴う比熱異常を明確に捉えることができた。また、前者2相転移に関して明確な温度履歴を観測し、一次相転移であるという過去の報告とも合致した。圧力下での酸素の比熱測定は本研究が初である。現在のところ2GPaまでの測定が完了し、過去の報告とよく一致する相図が得られた。より高圧力下での測定を行うことで酸素の相図を結論することが期待できる。本年度は、前年度までの圧力下交流比熱測定に加えて、圧力下磁化率測定より相線決定を目指した。交流比熱測定では圧力発生部である金属ガスケットの絶縁部の変形することで5 GPa以上での測定が困難であった。磁化率測定ではガスケットの絶縁方法を改良し、加圧に伴う試料室の変形が抑えられ、より高い圧力発生が可能となった。しかし、感度が不十分なため、交流磁化率測定からは相転移を捉えることが出来なかった。それに替わる方法として、交流磁化率測定と同じセッティングで共振周波数測定による磁化率測定方法を開発した。交流磁化率では観測できなかったβ-α相転移に伴う反強磁性転移を明確に観測することに成功した。測定圧力範囲が目標とした10 GPaには届かなかったが、当初の計画になかった圧力下共振周波数測定方法が確立し高精度で磁化率測定が可能となったこと、ガスケットの改良を行い、より高い圧力発生方法の方針が立ったことで次年度の研究発展に繋がると判断し、おおむね順調に進展していると評価した。本年度は、ダイヤモンドアンビルセルへの酸素封入技術の確立と交流比熱測定から酸素の圧力温度相図作成を計画していた。前者に関しては、予定通り達成している。20 GPaまでに固体酸素はα、β、γ、δ、εの5つの固相を取ることが報告されている。交流比熱測定では、ヒーターへの交流電流の波形を工夫することで、高精度な測定が可能となり、液相-γ相、γ相-β相、β相-α相転移に伴う比熱異常を予想以上に明確に捉えることが出来た。δ、ε相が現れる圧力域までの測定には至らなかったが、より高圧力下での交流比熱測定は現在進行中であることより、おおむね順調に進展していると判断した。現在まで、交流比熱、共振周波数測定による磁化率の測定を行ってきた。5 GPaまでの測定を行い過去に報告と良く致する温度圧力相図を熱力学的に確認できた。さらに交流比熱測定によって今までに報告のないγ相内に新たな相転移を発見した。しかし、圧力が温度変化するため、比熱や磁化率の温度依存性の測定後、別の装置を用いて圧力の温度依存性を求めた。そのために圧力の不確かさが残る。今後は交流比熱等の測定と同時に圧力の測定を行えるようにして、より正確な相境界を決定する。
胎生期のニコチンの慢性的曝露による新生ラットの脳幹のnACH受容体の発現の検討

実験目的:乳児突然死症候群(以下SIDS)は乳幼児の主な死亡原因の一つであり母体の慢性喫煙習慣はSIDSの危険因子である。SIDSの発症のメカニズムは明らかにされていないがタバコの主成分であるニコチンが直接的に胎児中枢神経の発達に影響を与えるとの報告がある。今回の研究では、胎生期のニコチン曝露が脳幹(特に呼吸調節に関与していると考えられているカテコールアミン作動性神経領域)のn-Ach受容体の発現に与える影響について検討する。脳幹の特に呼吸に関連性があるといわれているn-Ach受容体サブユニットα3、4、7、β2の発現を生後の個体において経時的に測定し、胎生期にニコチンの慢性曝露を受けた群(N群)と受けない群(C群)とで比較する。結果:2日齢におけるα4、α7、β2サブユニットの発現はN群の方が低下しており、4日齢ではα4、α7、β2サブユニットの発現はC群の方が低下、14日齢ではα3サブユニットの発現はC群の方が低下していた。7日齢では発現に有意差はなかった。SIDSの発症に胎生期比較的早期におけるα4、α7、β2サブユニットの発現の低下が関与している可能性が考えられた。(1)研究全体構想および研究課題の目的乳児突然死症候群(以下SIDS)は乳幼児の主な死亡原因の一つであり、母体の慢性喫煙習慣はSIDSの危険因子である。S工DSの発症のメカニズムは明らかにされていないがタバコの主成分であるニコチンが直接的に胎児中枢神経の発達に影響を与えるとの報告がある。以前、我々の研究グループでは胎生期のニコチンの慢性曝露が生後早期の低酸素および高炭酸ガス換気応答を含む呼吸調節に抑制的に作用することを明らかにした。今回の研究では、胎生期のニコチン曝露が脳幹(特に呼吸調節に関与していると考えられているカテコールアミン作動性神経領域)のニコチン作動性アセチルコリン(n-Ach)受容体の発現に与える影響について検討する。(2)特色および予想される結果と意義胎生期に慢性的なニコチンの曝露を受けた群と受けない群でn-Ach受容体サブユニット(特に呼吸調節に関係すると考えられているα4,α7,β2サブユニット)の発現に差があることが予想される。また、in-situ hybridization法を用いることによって、n-Ach受容体サブユニット発現の差が脳幹のどの部位で生じているかを明らかにすることができる。このように、本研究はSIDS発症のメカニズム、しいては呼吸の神経性調節のメカニズムを考えるうえで有用な知見を導き出すことが期待される。(3)結果胎生期に慢性的なニコチンの曝露を受けた群とコントロール群の脳幹からmRNAを抽出、cDNA合成し、realtime PCR法を用いてn-Ach受容体α3,α4,α7,β2サブユニット発現量を測定した。胎生期に慢性的なニコチンの曝露を受けた群の生後2日目においてα7,β2サブユニットの発現がコントロール群と比較し有意に少なかったが、生後14日目における両群間の各サブユニットの発現には有意差はなかった。in-situ hybridization法を用いた形態学的検討については今後も結果取得に勤めることとした。
口腔外科手術に特化した術後鎮痛法の確立

本研究でのトラマドールの投与経路は適応外使用であり特定臨床研究に該当する。そのため、患者にトラマドールを投与する前にトラマドール静脈内投与の安全性や副作用を評価することを目的として簡易的な第1相試験を行うこととした。健康成人男性ボランティア6名を対象とした。トラマドール塩酸塩投与前に簡易動的平衡機能試験としてTimed Up & Go test(TUG)や重心動揺検査を、精神運動機能試験としてDigit symbol substitutiontest(DSS)を、他覚的眠気度調査としてStanford sleepiness scale(SSS)およびOAA/Sスコアの評価を行った。その後、モニター(血圧計、心電図、パルスオキシメータ、BISモニタ、カプノメータ)を装着し、コントロール値を記録した後に24G留置針にて静脈路を確保した。トラマドールの投与量は2.0 mg/kgとした。トラマドール投与15分後、30分後、60分後、2時間後、3時間後に血圧、心拍数、SpO2、呼吸回数、ETCO2、BIS値を記録した。また、投与60分から180分後までの1時間毎にTUG、DSS、重心動揺検査、SSS、OAA/Sスコアの評価を行った。特に帰宅判定に関わる項目を重視して観察を行いデータ採取を終了、帰宅とした。また、翌日にアンケートを行い帰宅後の状態の聴取も行った。トラマドール投与後、BIS値および意識レベルは低下したが、その他の項目に有意な変化は認められたなかった。副作用として悪心が被験者の100%に生じたが嘔吐するものはいなかった。悪心の出現率が高かったため臨床試験は3名までとした。トラマドール2.0mg/kgの静脈内投与後の回復過程を観察したところ副作用として悪心は生じるが、口腔外科手術のDay surgeryや静脈麻酔にトラマドール静脈内投与は安全に使用できると考えられた。トラマドール2.0mg/kgの投与において、すべての被験者において悪心が認められた。そのため、投与量や投与速度を変更してデータ採取を行う必要があると考えられた。また、本研究は特定臨床研究にあたるため臨床研究審査委員会での承認、jRCTへの登録を行う必要性がある。そこで、現在、東京大学医学部附属病院臨床研究支援センターの支援を受け、研究プロトコールの改定や臨床研究審査委員会で使用する書類の作成を行っている。現在、本研究ではトラマドール静脈内投与において副作用の悪心・嘔吐の出現が課題となっている。過去の我々の報告においても(日歯麻誌, 2015, 43(2), 271-273)、トラマドール1.8mg/kgを静注した結果、疼痛管理は良好であったが副作用として悪心・嘔吐が長時間に渡って認められた症例を報告した。そのため、現在行なっている第1相試験では、トラマドールの用法用量を変更して、投与量や投与速度の違いが副作用出現率にどのような関係を及ぼすかを検討することとする。トラマドールの緩徐投与では、急速投与よりも副作用(悪心・嘔吐)の出現率が低いとの報告があるため、本研究においても急速投与群と緩徐投与群に分けてデータ採取することとする。トラマドールの用法用量は、A群:1.0mg/kgを単回投与、B群:1.5mg/kgを単回投与、C群:2.0mg/kgを単回投与、D群:1.0mg/kgを30分かけて投与、E群:1.5mg/kgを30分かけて投与、F群:2.0mg/kgを30分かけて投与として、各群6名ずつ(計36名)のデータを採取することとする。A、B、C群ではトラマドールを急速投与して、コントロールとして生理食塩水をシリンジポンプを使用して緩徐投与する。D、E、F群のトラマドールの投与はシリンジポンプを使用して緩徐投与を行い、生理食塩水を急速投与する。トラマドール投与15分後、30分後、60分後、2時間後、3時間後に血圧、心拍数、SpO2、呼吸回数、ETCO2、BIS値を記録する。また、投与60分から180分後までの1時間毎にTUG、DSS、重心動揺検査、SSS、OAA/Sスコアの評価を行う。特に帰宅判定に関わる項目を重視して観察を行いデータ採取終了、帰宅とする。また、翌日にアンケートを行い帰宅後の状態の聴取を行う。その後、第2相試験(探索的試験)を行い術後鎮痛効果を検証する。

また、投与60分から180分後までの1時間毎にTUG、DSS、重心動揺検査、SSS、OAA/Sスコアの評価を行った。特に帰宅判定に関わる項目を重視して観察を行いデータ採取を終了、帰宅とした。また、翌日にアンケートを行い帰宅後の状態の聴取も行った。トラマドール投与後、BIS値および意識レベルは低下したが、その他の項目に有意な変化は認められたなかった。副作用として悪心が被験者の100%に生じたが嘔吐するものはいなかった。悪心の出現率が高かったため臨床試験は3名までとした。トラマドール2.0mg/kgの静脈内投与後の回復過程を観察したところ副作用として悪心は生じるが、口腔外科手術のDay surgeryや静脈麻酔にトラマドール静脈内投与は安全に使用できると考えられた。トラマドール2.0mg/kgの投与において、すべての被験者において悪心が認められた。そのため、投与量や投与速度を変更してデータ採取を行う必要があると考えられた。また、本研究は特定臨床研究にあたるため臨床研究審査委員会での承認、jRCTへの登録を行う必要性がある。そこで、現在、東京大学医学部附属病院臨床研究支援センターの支援を受け、研究プロトコールの改定や臨床研究審査委員会で使用する書類の作成を行っている。現在、本研究ではトラマドール静脈内投与において副作用の悪心・嘔吐の出現が課題となっている。過去の我々の報告においても(日歯麻誌, 2015, 43(2), 271-273)、トラマドール1.8mg/kgを静注した結果、疼痛管理は良好であったが副作用として悪心・嘔吐が長時間に渡って認められた症例を報告した。そのため、現在行なっている第1相試験では、トラマドールの用法用量を変更して、投与量や投与速度の違いが副作用出現率にどのような関係を及ぼすかを検討することとする。トラマドールの緩徐投与では、急速投与よりも副作用(悪心・嘔吐)の出現率が低いとの報告があるため、本研究においても急速投与群と緩徐投与群に分けてデータ採取することとする。トラマドールの用法用量は、A群:1.0mg/kgを単回投与、B群:1.5mg/kgを単回投与、C群:2.0mg/kgを単回投与、D群:1.0mg/kgを30分かけて投与、E群:1.5mg/kgを30分かけて投与、F群:2.0mg/kgを30分かけて投与として、各群6名ずつ(計36名)のデータを採取することとする。A、B、C群ではトラマドールを急速投与して、コントロールとして生理食塩水をシリンジポンプを使用して緩徐投与する。D、E、F群のトラマドールの投与はシリンジポンプを使用して緩徐投与を行い、生理食塩水を急速投与する。トラマドール投与15分後、30分後、60分後、2時間後、3時間後に血圧、心拍数、SpO2、呼吸回数、ETCO2、BIS値を記録する。また、投与60分から180分後までの1時間毎にTUG、DSS、重心動揺検査、SSS、OAA/Sスコアの評価を行う。特に帰宅判定に関わる項目を重視して観察を行いデータ採取終了、帰宅とする。また、翌日にアンケートを行い帰宅後の状態の聴取を行う。その後、第2相試験(探索的試験)を行い術後鎮痛効果を検証する。本研究は臨床研究法の特定臨床研究にあたり、2019年度より厚生労働大臣認定臨床研究審査委員会の承認およびjRCTへの登録が必要となる。
ネコ遊離脂肪酸受容体の機能およびSNP解析

ネコGPR41とGPR43抗体を作成し、ウエスタンイムノブロット法により発現タンパク質の解析を行った。無細胞系タンパク質発現システムを用い、ネコGPR41とGPR43タンパク質を合成し試料とした。結果、メンブレン上にシグナルとして検出することに成功した。同抗体を用い、正常ネコ十二指腸切片を用いた免疫組織化学染色を行い、既に報告のあるヒト十二指腸切片との比較を行った。結果、ヒト免疫組織化学染色と同様の結果を得ることができなかった。以上の結果より、作成したGPR41とGPR43抗体は抗原として認識する部位がウエスタンイムノブロット法と免疫組織化学染色法では異なり、免疫組織化学染色法のために再度抗原位置を検討することが必要とわかった。ネコGPR40, GPR41, GPR43およびGPR120タンパク質C末端に分割型ルシフェラーゼを融合させ、発現ベクターを作成した。同ベクターをHEK293細胞に一過性発現を行い、2量体形成を解析した結果、それぞれのGPRが2量体を形成していることが発光を検出することにより明らかとなった。GPRは単量体のほか2量体として機能することが知られているが、単量体と2量体の機能差など不明な点が多いことから、この2量体検出システムによる機能解析が有用であると考えられる。同システムを他のGPR研究にも応用し、ネコのメラノコルチン受容体の機能解析を行い有用な知見を得て成果として発表した。ネコGPR40およびGPR120のゲノム情報を元に正常ネコと肥満ネコのゲノムDNA資料を用いてSNP解析を行った。結果、肥満の遺伝子診断に応用可能なSNP情報を得ることはできなかった。さらに同遺伝子イントロン部位に存在するSNP、もしくはGPR41とGPR43のゲノムDNAに存在するSNPも含めて、より多くのネコ検体を用いたスクリーニングが必要であると考えられた。ネコ遊離脂肪酸受容体(Gタンパク質共役型受容体40、41、43、120)のうち、GPR40およびGPR120をそれぞれCMVプロモーターを持つpcDNA3.2/V5/GW/D-TOPOベクターにクローニングし、強発現ベクターを作成した。これらベクターをそれぞれヒト胎児腎臓由来HEK293細胞株に一過的にリポフェクション法により導入し、受容体機能の解析を行った。結果、遊離脂肪酸であるアラキドン酸およびドコサヘキサエン酸(DHA)が細胞内MEKキナーゼのリン酸化を強く誘導することが明らかとなった。この作用は投与開始直後から5分後にかけて強く、その後15分後には殆どリン酸化が起こらない一過的な細胞内情報伝達機構の特異性を示していた。しかしながらネコGPR40が有する特異なC末端形状に限った機能解析は強発現ベクターを用いた細胞内情報伝達解析で有意な結果を示すことができなかった。このため我々は新たなGPRタンパク質解析のツールとしてPromega社のNanoBiT技術を採用することとした。本技術はタンパク質同士の微細な共役を高感度に検出するものであり、それぞれ標的タンパク質のNおよびC末端にLargeもしくはSmall形状のNanoLucルシフェラーゼが会合し発光する。予備実験としてGPR120のNanoBiT実験をを行ったところ、GPR特異なホモ2量体形成を検出することに成功した。また培養液中にDHAを添加することにより、添加1分以内に急激な2量体形成の解離を観察することができた。NanoBiTシステム構築にほぼ半年以上費やしてしまったが、有用なデータが得られつつある。GPR40およびGPR120の特異抗体を用いた免疫染色等も始めつつあり、おおむね順調に進展していると判断した。ネコ遊離脂肪酸受容体(Gタンパク質共役型受容体GPR40、41、43、120)のうち、GPR41と43についての解析を行ったところ、両C末端にはアレスチン(ARRB1および2)がリガンド濃度依存的に結合することが明らかとなった。NanoBiT法により41および43のC末端部位にNanoLucルシフェラーゼ断片を融合タンパク質として293細胞膜状に発現させ、ARRB1およびARRB2の末端にもNanoLucルシフェラーゼ断片を融合・発現させる。それぞれをペアとして同一細胞内で発現させることにより、リガンド添加によるGPRとARRBの結合、すなわち内部局在化(インターナリゼーション)を生細胞で観察することに成功した。またGPR41と43はともにネコ十二指腸でmRNAが発現していることも明らかにしており、現在、特異的抗体を用いた免疫染色により発現細胞の同定を行っている。これら両受容体は飽和脂肪酸(酢酸、酪酸など)に高い親和性を有することが知られているが、GPR同士が2量体(ダイマー)を形成することも明らかにされている。しかしながら、2017年の論文によるとホモダイマーのみならず41と43のヘテロダイマーも生体内で多く形成されていることが明らかとなった。本研究においてもNanoBiT法により41と43のヘテロダイマー形成を確認しており、ホモダイマーを介したシグナル伝達機構とは異なる様式がヘテロダイマーを介して行われていることが明らかにしつつある。GPR40と120についての解析は41と43に比べて遅れている。これは40と120が不飽和脂肪酸特異な受容体であるとともに、40のネコ特異的なC末端形状が影響していると考えられる。現在、40と120の解析は細胞内カルシウム濃度上昇の検出にのみ特化して進めている。ネコ

GPR41とGPR43抗体を作成し、ウエスタンイムノブロット法により発現タンパク質の解析を行った。無細胞系タンパク質発現システムを用い、ネコGPR41とGPR43タンパク質を合成し試料とした。結果、メンブレン上にシグナルとして検出することに成功した。同抗体を用い、正常ネコ十二指腸切片を用いた免疫組織化学染色を行い、既に報告のあるヒト十二指腸切片との比較を行った。結果、ヒト免疫組織化学染色と同様の結果を得ることができなかった。以上の結果より、作成したGPR41とGPR43抗体は抗原として認識する部位がウエスタンイムノブロット法と免疫組織化学染色法では異なり、免疫組織化学染色法のために再度抗原位置を検討することが必要とわかった。ネコGPR40, GPR41, GPR43およびGPR120タンパク質C末端に分割型ルシフェラーゼを融合させ、発現ベクターを作成した。同ベクターをHEK293細胞に一過性発現を行い、2量体形成を解析した結果、それぞれのGPRが2量体を形成していることが発光を検出することにより明らかとなった。GPRは単量体のほか2量体として機能することが知られているが、単量体と2量体の機能差など不明な点が多いことから、この2量体検出システムによる機能解析が有用であると考えられる。同システムを他のGPR研究にも応用し、ネコのメラノコルチン受容体の機能解析を行い有用な知見を得て成果として発表した。ネコGPR40およびGPR120のゲノム情報を元に正常ネコと肥満ネコのゲノムDNA資料を用いてSNP解析を行った。結果、肥満の遺伝子診断に応用可能なSNP情報を得ることはできなかった。さらに同遺伝子イントロン部位に存在するSNP、もしくはGPR41とGPR43のゲノムDNAに存在するSNPも含めて、より多くのネコ検体を用いたスクリーニングが必要であると考えられた。当初の計画に従い、ネコ遊離脂肪酸受容体のタンパク質機能の解析および肥満ネコのゲノムDNAを用いたSNP検出を開始する予定である。GPRの再利用、いわゆるインターナリゼーションを含めリガンド結合後の動態に注目し、ネコの遊離脂肪酸受容体の機能解析を進める予定である。これまでの研究によれば、特にネコGPR40のC末端が特異な機能を有し、生体内のDHAを含む不飽和脂肪酸の代謝等に関与することが明らかとなりつつある。当該年度はC末部位に特化したSNP検出も本格的に進める予定である。
論理演算子的表現の形態的・統語的特徴と作用域の決定に関わる諸原理の考察

本研究は,生成文法理論の枠組みで,数量詞句の作用域など文の意味決定に参与する統語的・形態的要因や,否定極性表現等の言語形式の認可原則について明らかにすることを目標とする。平成14年4月から9月にかけて,前年度の成果を踏まえ,関連データの考察,分析方法の検討を行い,並行して最新の知見を取り入れるため,関連文献の調査および研究協力者との研究打ち合わせを行い,本研究への重要なフィードバックを得た。さらに,同年10月より,上記の作業を引き続き行う一方,これまでの成果のまとめに入り,データの整理および論文のアウトラインの検討を行った後,英文論文の作成に入った。この英文論文は,現在Linguisticsなどの海外専門誌かEnglish Linguisticsなどの国内専門誌への投稿の準備中である。これに加えて,本研究の成果の一部を,研究協力者の一人と共著の論文として執筆し,すでに発表済みである。本研究の成果の内容は以下のようにまとめられる。(1)数量詞句の作用域を決定するために従来提案されていた不可視的移動規則「数量詞上昇規則」と日本語などの言語に見られる可視的移動規則であるスクランブリングとの,移動境界に関する共通点がわかった。(2)同様に「数量詞上昇規則」とフランス語の遊離数量詞移動の移動境界に関する共通点がわかった。(3)(1-2)より,数量詞の作用域決定は,日本語のスクランブリングおよびフランス語の遊離数量詞移動を支配する原理と同一の原理によって支配されることになる。さらに,Fox(2000),Takahashi(2002)等の「数量詞上昇規則」と経済性に関する知見および,河村(2002)等の,スクランブリングと情報構造に関する提案を検討した結果,(4)同一の経済性原理が,不可視的移動にも可視的移動にも関わる。(5)数量詞上昇規則は,可視的移動の不可視的部門における反映である。という理論的帰結が得られた。平成13年4月から10月にかけ、本研究に関わる文献と言語データの収集と観察、および準備的な分析を行った。さらに,11月から平成14年2月にかけて生成文法理論の観点から、新たに収集、発掘したデータを含めた全ての関連データの洗い直し、考察を行い、問題点を整理し、分析方法の検討を行った。これまでの過程で得られた知見・成果は次のとおりである。(1)数量詞句の主題的役割・統語的派生と作用域特性の関連性について新たな知見を得た。具体的には,他動詞構文の「経験者」主語の統語的派生がその作用域特性にも反映していることが分かった。この点に関してまとめた論文を所属学部の紀要(平成14年3月刊行予定)に投稿,掲載予定である。さらにこの論文の結論を含む別の論文を執筆中である。(2)数量詞句の作用域特性と可視統語部門における移動可能性との平行性に関する新たな知見を得た。(1)日本語などに見られるscramblingのうちA移動とされる移動と,補文内の数量詞句の上位節への作用域の可能性との平行性,および(2)英語における補文内の数量詞句の上位節への作用域の可能性とフランス語における可視統語部門での数量詞(tout/tous)移動の可能性との平行性がわかった。これについては,主に記述面に関してまとめた論文を制作中であり,並行して形態・統語的素性に言及した原理的な説明法を検討中である。(3) (2)に関連して,否定対極表現の認可可能性と可視統語部門における移動可能性との平行性に関する新たな知見を得た。上位節にA移動scramblingが可能な補文の種類と,主節に否定がある場合否定対極表現の生起を許す補文の種類に類似性が認められた。これに関してさらにデータを整え・形態・統語的素性に言及した原理的な説明法を検討中である。

さらに,Fox(2000),Takahashi(2002)等の「数量詞上昇規則」と経済性に関する知見および,河村(2002)等の,スクランブリングと情報構造に関する提案を検討した結果,(4)同一の経済性原理が,不可視的移動にも可視的移動にも関わる。(5)数量詞上昇規則は,可視的移動の不可視的部門における反映である。という理論的帰結が得られた。
3Dスキャン・材料分析・鋳造実験の複合手法による青銅器微細文様の表出に関する研究

奈良県天理市黒塚古墳出土の三角縁神獣鏡33面の調査によって、模糊肌やヌメリ肌、銀白色肌鋳上がり現象が確認できた。原因を探るために鋳型面に粘土や油脂、炭素を付着して鋳造する実験を行った。油脂や炭素を鋳型面に付着させて鋳造すると類似する鋳肌を再現できた。根津美術館は所蔵する中国殷代後期の饕餮文方罍を3Dスキャンし鋳造技法を検討した。方罍は3つの取っ手内側の未研磨凹線文様に特徴的な盛り上がりがあり、原型表面の常温固体油脂に工具で凹線を施文し、外鋳型を分割する方法で鋳造した。海獣葡萄鏡の実物観察を基に、蜜ロウ浸透陶製范による鋳造と推定した。中国を中心とした古代東アジアで華ひらいた青銅器技術によって、世界でも類を見ない精緻な文様が鋳造され青銅器表面を飾った。しかし、古代鋳造技法の中でも特に文様の鋳造技法はいまだに詳細が解明できていない。中国、朝鮮半島、日本列島の文様鋳造技術を解明するために、研究初年度の平成25年度は、本研究の3D計測業者の選定をおこなった。1mmほどの凹線文様の鋳造方法を研究するには研究の基礎データとして科学的に計測した正確な断面図や繰り返し文様資料などが不可欠であるが、これまで揃っていなかった。近年、精度の高い微細形状計測が可能になり、根津美術館(東京)所蔵の中国古代青銅器の3D計測(点間距離17ミクロンと96ミクロンの2種類レンズを使用)を行った。点間距離が小さくなれば多くの形状情報を収集するが、計測時間と処理時間が長くなり、美術館の許可時間で終了する計画などが重要になった。3D計測の特徴を認識したうえで、17ミクロン計測の断面図を考察する予定である。この計測と並行して、青銅鏡文様に見られる特殊な文様肌について実験した。奈良県天理市黒塚古墳から出土した33面の三角縁神獣鏡を悉皆調査し、文様部などの模糊肌、キラワレ肌、銀白色肌などの特異な現象を確認し、鋳造実験によって検証した。実験は焼成鋳型面に粘土、炭粉、油脂を均一に付着させ69面の模擬青銅鏡を鋳造し、その文様肌を評価し古代の特殊技法について考察した。この論文は、69面全ての実験鏡の背面と鏡面、使用鋳型を写真掲載して、アジア鋳造技術史学会誌FUSUS7号に投稿した。こういった特殊な文様肌は青銅鏡に限らず弥生時代の銅矛や銅鐸にも見られ、さらに隋唐鏡にも類似現象があると思われ、文様鋳造技術研究に重要な研究であるが、これまでは注目されていなかった。中国古代青銅器は、これまでの人類史上で最も精緻な文様を高度な技術で製作した。しかし、この技法がは未だに解明できていない。古代技法が現代に伝わらず技術伝承が途切れたためである。点間距離17ミクロンという精密3D計測を行って、文様の断面図を作成する方法で、青銅器技術研究で難解な文様技法を解明しようと試みた。この科学的な形状計測は今後の文様研究の基礎データとなる。根津美術館(東京都港区)おいて、饕餮文方罍、饕餮文文方彝、双羊尊を3D計測した。東京国立博物館(台東区)において、朝鮮半島青銅器(異形有文青銅器)、扁壺、鐸、鏡を3D計測した。根津美術館にいて、大英博物館所蔵の双羊尊(根津美術館所蔵双羊尊と形状、寸法が似た青銅器で、根津美術館での特別展示後、大英博物館との共同研究として実施)を3D計測した。根津美術館の饕餮文方罍の3D計測データから未研磨面の文様(鋳造技法を検討できる痕跡が残る部分)の断面図を作成した。その結果、ロウに凹線を彫ったその縁に盛り上がる形状に類似し、方罍の文様は常温固体油脂の原型に施文した可能性があることが判明した。饕餮文方彝の文様にある鳥文、龍文、饕餮文の眼の縁を一周描く凹線は、どれも抜けない逆勾配であることが断面図から判明した。これも鋳型施文では為し得ず、常温固体油脂を原型に用いて原型施文した可能性が高い。これらは現在、論文にまとめている。東京国立博物館の青銅器、大英博物館の青銅器は、今後、様々な断面図などを作成し検討を進める。特に、朝鮮半島の異形有文青銅器の文様断面図と黄河流域の文様断面図の比較検討や、戦国時代のスタンプ文様の施文方法検討などを重点的に検討する。平成27年8月と平成28年2月に泉屋博古館において、殷周青銅器、青銅鏡の3Dスキャンを行った。計測点間距離は17ミクロン、32ミクロン、55ミクロン、104ミクロンの4種類を用い、全景を55ミクロン、104ミクロンのレンズを用い、重要な細部を17ミクロン、32ミクロンレンズでスキャンした。殷周青銅器で32ミクロンで50カット、32ミクロンで4カット、55ミクロンで14カット、104ミクロンで15カット、青銅鏡で、17ミクロンで1カット、32ミクロンで8カットである。主な計測青銅器は、エン侯旨鼎、鼎父

己尊、癸鳥尊、饕餮文方罍、三犠首亀文尊、穀粒文壷、饕餮文方ライ、冊爵、饕餮文平底爵、ヒョウ氏編鐘、蝉文俎など、青銅鏡は、海獣葡萄鏡、霊山團華鏡、チ首文鏡などである。これらのデータを用いて、断面図などを作製し、文様の製作技術について科学的に検証しいる。平成27年10月に、中国安陽殷墟(中国社会科学院考古研究所安陽工作隊)において、3千年前の青銅器の出土鋳型を調査した。約1万点の中から、これまでの整理作業を終え、文様技術研究に重要な外鋳型、内鋳型、原型などで破損の少ないものを40数点観察した。青銅器は鋳造後に切削研磨されているため変形してい。鋳造直後の形状は出土鋳型を観察するしか知る方法がなかった。これにより、文様の鋳造直後の形状を鋳造するためにどのような鋳型面を作ったかが確認できた。安陽鋳型調査時に、中国社会科学院考古研究所副研究員の岳占偉氏に、東アジアで伝統的鋳造技術がかろうじて残る日本の大学(富山大学)に安陽の3千年前の発掘現場の生土を輸送し実験する提案をした。平成28年3月に岳占偉氏らの共同研究者を富山大学に招へいし、基本的な実験から具体的な鋳型分割実験を行った。奈良県天理市黒塚古墳出土の三角縁神獣鏡33面の調査によって、模糊肌やヌメリ肌、銀白色肌鋳上がり現象が確認できた。原因を探るために鋳型面に粘土や油脂、炭素を付着して鋳造する実験を行った。油脂や炭素を鋳型面に付着させて鋳造すると類似する鋳肌を再現できた。根津美術館は所蔵する中国殷代後期の饕餮文方罍を3Dスキャンし鋳造技法を検討した。方罍は3つの取っ手内側の未研磨凹線文様に特徴的な盛り上がりがあり、原型表面の常温固体油脂に工具で凹線を施文し、外鋳型を分割する方法で鋳造した。海獣葡萄鏡の実物観察を基に、蜜ロウ浸透陶製范による鋳造と推定した。模擬青銅試料での精度検証を経て、17ミクロン計測の文様データが信頼おける学術資料として利用できることを確認できていること。1ミリ以下の微細な文様鋳造痕跡の計測データを確実に収集・集積できていること。古代東アジアの時代、地域別の重要な青銅器の計測が進んでいること。今後の3D計測の打診を収蔵機関におこない了承が取れていること。朦朧肌の現象の研究が、69面の実験鏡で進展したこと(油脂や炭素を鋳型面に付着すれば同じ鋳型で同文様の青銅鏡が複数鋳造できるという新規的提案)。鋳造実験によって青銅鏡文様の技法に新規的な提案(定説を覆す可能性がある)ができていること(研究内容はNHK日曜美術館で紹介された)。中国出土の古代青銅器鋳型を中国との共同研究で行う計画が進んで実現の可能性が高いこと。これらの理由で評価した。いくぶん、断面図や計測生データの検討が遅れている。27年度が最終年度であるため、記入しない。芸術一般計測殷周青銅器、および朝鮮半島青銅器の点数を増やして、地域別、時代別、器種別の多種の凹線文様断面図を収集する。凹線文の古代東アジア地域の変遷解明に到達する。戦国時代のスタンプ文様は十分に検討資料が学界に揃っていないため、青銅器、青銅鏡の該当文様の3D計測を行う。唐代海獣葡萄鏡技法の定説となっている、印刻石型からロウ原型を抜き取って鋳造するという方法は逆勾配の問題が未解明で、逆勾配の斜面角度を3D計測で科学的に明らかにし、様々な論説を収斂する。殷周青銅器の鋳型調査を中国で10月に行う。鋳型面付着物の油脂や炭素の検討に、油脂科学研究者や金属材料研究者の研究分担者と次段階の実験を実施する。現時点では油脂のコントロールが不十分で、出土鏡よりも文様が朦朧となってしまう。多種多彩な文様研究を並行して進めているが、古代技法は各時代の器種相互の技術融合があって、独立したものではないと思えるため、今後も同様に、計測、復元実験、科学分析などを並行して進める。それにより、全体感を把握して、漏れの無い文様技術史研究にする。
コンピュータ用マークアップ言語の応用による、文字論の生成的構築の試み

本研究では、萌芽的な試みとして、文字素の概念抽出の為にまず代表的な規範字体資料から異体字群を抽出し、それに対して、文字のsynonym・homonymの概念を設定して、それらのmetafont言語での実装に於ける具体的な問題点を洗い出す事を試みた。1.開成石経中の主要な異体字の抽出唐代の開成石経・北宋版(「斉民要術」)・敦煌文献等のマイクロフィルムを拡大焼き付けし、主要な異体字を抽出する作業を行なった。これは、下記の機械処理の為のテスト入力用データとなるものであるが、異体字の時代差に就て、予め知見を得て置く必要からも行なったものである。2.フォントのsynonymとhomonym問題の分析同一フォント概念入力が、異なる具体字形出力(以下glyph)として得られるものをsynonym、異なるフォント概念入力が、(たまたま)同一・類似のglyphとして得られるものをhomonymと称する。homonymには、「別字」が一見類似字形になる本来のhomonym(「日」「曰」、「母」「毋」「ン」「ソ」等)と、一字体に見掛け上異なったフォント概念が入力されただけの見掛けのhomonymがあり得る。本研究の目標は、synonymと見掛けのhomonymを取り上げ、本来のhomonymを捨てる様な理論の構築である。「見掛けのhomonym」問題は、方向性(上から下に向かうか、下から上か)、文字要素の分割、各文字要素の配置の間隔とバランスの内、「配置」が最大の問題である。本研究では試験的に、metafontソースをプリプロセス(前処理)する事でこれをパラメタ化する事を試みた。このプリプロセスは、原理的には、各文字要素の変容にも応用出来る見通しがある。
色彩情報処理による質感の計測・解析・再現

【1. RGBカメラを用いた材質識別システムの構築】前年度までに構築したシステムは、4枚の偏光画像を複数波長に対して取得する必要があったため、計測時間を要する問題点があった。本年度は、RGBカメラを利用して計測時間削減を行う予定であったが、ワンショットで4枚の偏光画像を計測することが可能なカメラを入手したため、計画を変更し、偏光画像計測を簡易化することによって、計測処理の削減を図った。【2.蛍光感知覚の解析とレンダリングへの応用】心理物理実験を行うことにより、モニタ再現の低下の原因として、刺激の周囲環境の質感が影響していることを発見した。また、蛍光発光現象の空間的な広がりを計測する方法を考案し、レンダリングへの応用を行った。【3.質感ハーモニーの解析】30枚の実サンプルとモニタ再現画像を用いて、質感調和に関する心理物理実験を行った。質感調和は、材質カテゴリを超えて生じうることがわかり、刺激を動かすことによる光反射の時間的変化が、調和に強く影響していることも見出した。【4.質感画像検索】オノマトペを特徴空間とした類似画像検索システムの構築を継続した。特に、材質に対して複数のオノマトペがラベリングされる場合の処理方法を検討した。【5.質感画像処理】モバイル端末で獲得したファブリック画像とデザイン画像を用いて、質感の制御とデザイン画像の転写を行うアルゴリズムを構築し、実装した。心理物理実験によって、その有効性を検証した。26年度が最終年度であるため、記入しない。【1.アクティブ照明を用いた分光動画像計測システムの構築】シーン中の移動物体の分光反射率を高速カメラで獲得するシステムを構築し,リライティングシステムへの応用を行った.色差78で1fpsの精度を実現した.【2.HDR高速カラーカメラを用いたカラー動画像計測システムの構築】産業用カメラ2台を利用した,HDR分光計測システムを構築した.従来構築したシステムと比較して,解像度および計測時間が大幅に改善した.【3.カメラ画像からの材質識別対象の拡大】分光画像と偏光画像の空間的な変化特徴を積極的に利用することにより,金属の種類の材質識別を試みた.偏光度特徴を用いてSVM識別を行うことにより,アルミニウムを対象として,酸化などの経時変化に対しても,頑強な識別が行える見込みが得られた.【4.質感に重要な画像処理特徴の解析】30種類の実サンプルを利用して,再現画像との比較により,質感特徴の解析を進めた.また,オノマトペを特徴量とした画像検索システムを構築しており,画像検索においてオノマトペを特徴量とすることの有用性が確認できた.【5.質感の違いによる色名応答の解析】対象を蛍光物体に限定して,色名,モードに関して,心理物理実験を通じて解析した.さらに,「蛍光感」に関する心理物理実験を通じて,質感対比の影響を考察し,実物体と同等の蛍光感知覚が得られるレンダリングへの応用を行った.【1. RGBカメラを用いた材質識別システムの構築】前年度までに構築したシステムは、4枚の偏光画像を複数波長に対して取得する必要があったため、計測時間を要する問題点があった。計測、解析、再現のそれぞれの計画に対して、取り組みを行い、一定の結果が得られた。再現の部分において、やや進行に遅れが見られるが、これは新たに質感画像検索等に取り組んだことに起因する。【1.RGBカメラを用いた材質識別システムの構築】先行研究において構築した材質識別システムでは,31次元の分光画像と偏光画像を必要としていたため,特殊な計測装置を必要とした.予備実験により,5次元程度の分光画像と4次元の偏光画像で同精度の材質識別が可能である見通しを得ている.そこで,少数のカメラを用いた材質識別システムの構築を行う.各カメラには,異なる角度の偏光フィルタと異なる分光感度をもつフィルタを利用する.【2.蛍光感知覚の解析とレンダリングへの応用】前年度の研究において,実物体とモニタ再現では,測色的色再現を行った場合でも,異なる蛍光感知覚が得られる基礎評価データが得られた.

そこで,種々の条件において実験を進め,蛍光感知覚に影響する要因を検討する.さらに,実物体と同等の蛍光感をモニタで再現するための方策を検討し,レンダリングへの応用を図る.【3.質感ハーモニーの解析】実社会の種々のデザインにおいて,調査のとれた色配置が計画され,カラーハーモニーとして実験が進められてきた.質感にもハーモニーが存在すると考え,実物体とモニタ再現を用いた心理物理実験により,質感ハーモニーの解析に取り組む.【4.質感画像検索】画像内のオブジェクトと同等の質感を与える画像検索システムを構築する.前年度までに,オノマトペを特徴空間とすることによって,それらが類似画像間の距離に反映できる見通しが得られた.今年度は,具体的に画像特徴を利用した検索システムを構築し,その有効性を検証する.【5.質感画像処理】質感の操作を目的としたインタラクティブな画像処理システムや,食品サンプルを対象とした質感解析も継続して研究を進める.【6.成果発表・報告書作成】以上の研究計画の実施により得られた学術成果は,国内外の学会および論文誌に発表し,評価を仰ぐと共に年次報告書として纏める.
メソ構造を利用した光化学反応の高次機能制御

メソ構造体は,光アンテナ効果や遅延効果により,ナノスケールの空間に光を閉じ込め光電場を増強する。増強光電場では,光と物質の間に強結合相互作用が誘起され,従来の光ー物質相互作用を超える極めて特異な光学過程が誘起されると期待される。本研究では,金属および半導体メソ構造における光ー分子相互作用の増強機構の究明と,これを用いた新規光応答制御スキームの構築を目標とした。当該年度は,メソ物質に誘起される光近接場の理解とその新規光化学過程への適用を進めること,また,これらを活用して極めて増強度の高い非線形過程や光励起確率の増大と光放射過程の能動的制御の実現を進めることを計画した。まず,メソ構造体に励起されるプラズモンの空間特性と分光特性を,群論を用いた解析により半定量的に理解できること,またこの方法を複雑な形状のメソ構造体に適用可能であることを解明した。さらにこの原理を拡張し,局在光と励起場の制御により従来励起不可能なモードを選択的に光励起する手法を考案した。メソ構造では,光閉じ込め効果により非線形性を増大させることが可能である。メソ構造の周期構造と自己組織化技術を融合させてメソ集積構造を作製し,これが極めて大きな非線形性を実現することを明らかにした。メソ物質に誘起される光近接場による分子の励起特性の変調として,領域内の研究者から提供を受けたプラズモンの周期構造を用いて,色素分子の発光特性を空間選択的に波長選択的に変調できることを明らかにした。空間選択的に機能性分子を作製する技術も構築し,これにより非常にユニークな線形・非線形光学特性が実現することを明らかにした。以上のとおり,メソ光電場の空間制御による光励起,光学選択則の変調,さらには近接場相互作用による光学遷移制御を実現した。また,空間選択的電子線誘起反応を利用して,機能性分子材料と光デバイスの開発を実現した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,メソ構造体に誘起される局在電場の近接場相互作用により一分子一光子応答を超える新規光応答制御スキームを構築し光化学反応,また分子の高次機能制御を実現することを目標とする。本年度は,プラズモンと色素分子の混在系におけるプラズモニックフォトクロミズムの究明を中心に研究を進めた。対象とした試料は,主に金ナノプレートと色素分子および金ナノ粒子集合体とフォトクロミック分子との連結体である。金ナノプレートの試料では.プラズモンと色素分子の励起状態の相互作用がプラズモンおよび色素にどのような影響を及ぼすかを時空間イメージングにより解明することを目標とした。金ナノプレートでは,プレート面内に分極したプラズモンが励起される。プラズモンの動的空間構造を可視化した結果,静的イメージからはプラズモンモードを反映した特徴的な空間分布が可視化されること,動的なイメージからはモードの位相緩和時間を反映したイメージが可視化されることが明らかとなった。ナノプレートに色素をコートした試料について同様の測定を行ったところ,色素の二光子蛍光が効率的に励起されることが明らかとなった。また,概ねプレートのモードの空間構造を反映したラマン散乱の増強が起こることが明らかとなった。金ナノ粒子とジアリールエテンの試料では,フォトクロミック分子の異性化におけるプラズモンの効果を究明することを目的とした。特にナノ粒子のギャップ部位では,強い増強場が発生するためジアリールエテンの多光子反応が誘起されると予想されその観測を目指した。ロッドとジアリールエテンの複合体を調製しその反応を調べた結果,CW励起条件下およびパルス励起条件下の両方において,異性化がジアリールエテン単体の場合と比べてより効率的に進行することが明らかとなった。後者では,非線形過程が顕著に起こり,CW励起条件下よりも大きなプラズモン共鳴効果が確認された。光の波長と同程度の大きさであるメソ構造体は,光アンテナ効果や遅延効果により光と強く相互作用するためバルク固体とは異なる性質を示す。メソ構造体では,光励起によりナノ空間への光の閉じ込めと増強を誘起するなど,光ー物質間の強相互作用に起因する極めて特異な性質を発現すると期待される。本研究では,メソ構造における光ー分子相互作用の増強効果の究明とこれを用い新規光応答制御スキームを構築することを目標とする。当該年度は,ローカルモードの可視化法の構築とメソ構造を用いた光化学反応研究を進めた。まず,モードの可視化法として従来の発光性試料に限定されていた方法を非発光性試料に拡張した。この方法では,非発光性のメソ構造体に誘起される光増強場により近接して存在する分子を二光子励起しその分子からの発光を検出する方法とした。この方法で可視化される空間構造は,発光過程で励起される素励起の空間構造を反映することが明らかとなった。光化学反応の応用は,複数の試料を用いて検討した。まず,領域内の研究者と共同で金ナノロッドとジアリールエテンが化学的に結合した試料を調製しその光化学反応を研究した。ジアリールエテンの一光子反応がロッド存在化で大幅に増大すること,また,ジアリールエテン単体では三光子反応が観測されない光照射条件において,ロッドとジアリールエテンの結合体では反応が進行することが明らかとなった。