hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的な話者適応性を考慮した統一的な音声知覚モデルの研究

自然音声を用いた知覚実験により、異なる種類の母音の話者が8割以上の正答率で知覚されることを明らかにした。また成人632名の音声信号の音響分析において、正弦波モデルに基づく新たな高精度分析手法を開発した。さらに母音スペクトルのコサイン変換により得られる係数の2次結合が有効な特徴量であることが分かった。この結果は、母音知覚の手がかりが聴覚末梢系における2段のシナプス結合により実現される可能性を示唆する。フォルマントモデルとスペクトル全体形状モデルを包含する統一的な意声知覚モデルを構築するために,フォルマントピークとスペクトル傾きを操作した合成母音を用いて知覚実験を行った.この結果を,国際学会(Interspeech2009)と国内学会(日本音響学会2010年3月)で発表し,上述した既存の二種類のモデルでは十分に説明できない知覚現象が存在することを示した.この結果に基づいて,音声信号から知覚される音韻性を決定する計算モデルの構築を試みた.一次聴神経における音声の表現として興奮パタンを採用し,このパタンの局所的な形状を2次元のCOS展開で評価することにより,知覚実験の結果が単純なターゲットモデルで説明できる可能性があることを明らかにした.このモデルは,対立する既存の二つのモデルを矛盾なく統合できる点に価値があり,2010年3月の日本音響学会で発表した際には,多くの研究者から高い評価が得られた.また,提案モデルの弱点として指摘されていた,音声の指向特性によるスペクトル形状の変化の問題に関しては,定量的な音響測定実験を行い,少なくとも通常の発話環境では指向特性の影響は十分に小さいことを確認した.この結果は2009年9月の日本音響学会で発表している.また,提案モデルを不特定話者に拡張するために,発話時の話者の声道伝達特性を高い精度で推定する必要があり,これを実現するために正弦波モデルに基づく新たな音響分析手法を提案した.この手法は2010年3月にAcoustical Science and Technology誌に掲載された.本年度は研究実施計画に沿って、話者適応性に関する予備実験を行った。まず成人男女632名が発話した音声データを音響分析し、平均的な12名を選択した。これらの話者の日本語5母音を用いて、AB-X法による話者知覚実験を行った(3000刺激×被験者4名)。その結果、話者の個人性は音韻が異なる場合でも85.9%の正答率で知覚できることが分かった。またこの中で、第1フォルマント周波数が遠い音韻では正答率が低くなるが、第2フォルマント周波数にはこの様な傾向は見出されなかった。この結果は、個人性の知覚がフォルマント周波数の近さだけでは説明できないこと、また第2フォルマント周波数より低い周波数領域が個人性知覚において重要であることを示唆するものである。この予備実験の結果を踏まえて、話者の個人性が時間変化する刺激を用いた知覚実験を実施するためには、特に時間変化する音声パラメータの適切な範囲を決定する必要がある。そこで実施計画にある通り、この範囲決定のツールとして両腕の運動情報に基づく音声合成システムを開発した。これは両腕に装着した3次元位置センサー情報を用いて、合成音声の音量、音高、音韻を制御するシステムであり、実装したシステムを用いて童謡など単純な歌唱音声が合成できることを確認した。このツールは、合成音声のパラメータ決定だけでなく、電子楽器のひとつとしても有効性の高いものであると考えられる。さらに、これらの研究の基礎である正弦波モデルを用いた音声分析手法についても改良を継続し、本年度はその成果を学術論文として発表した。これは従来難しかった時間変化する音声信号を高い精度で分析できる点に特徴があり、今後幅広い分野への応用が期待できる。本研究課題の目的は、人間の音声知覚過程の中で重要な役割を担う話者に対する動的な適応性の基本原理を解明することである。特に母音知覚のフォルマントモデルとスペクトル全体形状モデルに関して、一方だけでは説明できない現象が存在することに注目し、これらを統一した知覚モデルの構築することを目指した。平成22年度までに行った音声知覚実験により、音韻と個人性の知覚メカニズムが密接に関係していることが確認できた。また、このうち個人性の知覚に関しては、これまで報告されている文章や単語レベルの文脈だけでなく、直前に呈示された単母音の情報だけで高い精度が得られることを明らかにした。これらの結果は、本課題が作業仮説として採用したモデルの枠組みの妥当性を支持するが、一方で知覚に関係する特微量については被験者間のばらつきが大きく、実験結果から人間の一般的な知覚の性質を定量化するモデルを構築することは困難であった。その原因のひとつとして、フォルマント周波数やスペクトルの傾き等の音声の物理的得微量と聴覚心理特性との乖離があると考えられる。そこで聴覚特性に基づく新たな音声の特微抽出手法について検討し、多数の話者(成人男女632名)が発話した音声を対象とする分析実験を行った。

その結果、聴覚末梢系で周波数チャンネルごとに分解された多次元の情報から、母音の知覚に対応する数次元の情報が、理論的には2段階のシナプス結合で実現できる可能性が示唆された。
新奇ポリマー修飾単層カーボンナノチューブ作成とそのデバイス応用

基板に対し垂直または水平方向に高い配向性を持つ単層カーボンナノチューブ(single-walled carbonnanotube, SWNT)の合成技術を開発し,これら配向SWNTと様々なポリマー等との複合材料を作製した.水平配向SWNTに対しては,その密度や長さの制御合成を行うと同時に,SWNTの成長メカニズムの分析,知見を得た.ポリマーとSWNTとの相互作用とSWNTのジュール加熱技術や電気的ブレイクダウンを応用し,半導体または金属SWNTの選択的除去技術を開発した.これらの技術を用いて高性能な電界効果型SWNTトランジスタを実現した.基板に対し垂直または水平方向に高い配向性を持つ単層カーボンナノチューブ(single-walled carbonnanotube, SWNT)の合成技術を開発し,これら配向SWNTと様々なポリマー等との複合材料を作製した.水平配向SWNTに対しては,その密度や長さの制御合成を行うと同時に,SWNTの成長メカニズムの分析,知見を得た.ポリマーとSWNTとの相互作用とSWNTのジュール加熱技術や電気的ブレイクダウンを応用し,半導体または金属SWNTの選択的除去技術を開発した.これらの技術を用いて高性能な電界効果型SWNTトランジスタを実現した.高配向性単層カーボンナノチューブ(SWNT)およびポリマーとの相互作用を明らかにすることを目指し,まずは水平配向SWNTのポリマーフィルムとの相互作用の理解および垂直配向SWNTのポリマーによる複合材料化技術の開発を行った.水平配向SWNTにおいては,分子ガラスフィルムやポリマーフィルムなどによるコーティングとSWNTとの相互作用を明らかにした.ポリマーとして温度上昇により硬化するPDMSを用いることで金属性SWNTのみをコーティングし残す技術や,逆に温度上昇で粘性が上がり,柔らかくなるPMMAを用い,プラズマ処理を行うことで,半導体性SWNTのみを残す擬技術などを検討した.これらの半導体または金属SWNTの選択的な選別技術は,SWNTの電子デバイス応用に重要である.また垂直配向SWNTにおいては,PDMSポリマーによる複合材料化技術を検討し,硬化前のポリマーの表面張力を応用することでSWNT間への均一なポリマーの充填に成功した.この時,SWNTは複合材料化前後においてほぼ同程度の高い配向性を維持していることが明らかになった.この技術は,SWNT長さが非常に短い場合でも適応可能であり,幅広い応用が期待される.また,この複合材料の熱物性を測定した.ポリマーあり・なしでの熱伝導率の違いや,SWNT密度依存性について詳細に分析することで,SWNT-SWNT間および,SWNT-ポリマー間の接触熱抵抗などの見積もりを行った.ポリマーとカーボンナノチューブとの相互作用を利用した合成後の選択的除去技術の開発を進めた.ポリマーでコーティングしたカーボンナノチューブに電極を取り付け,直流電流を流すことによりジュール加熱を行う.電流が流れやすい金属的カーボンナノチューブが加熱されることで,金属的カーボンナノチューブのみが酸化し焼失することになる.この時,カーボンナノチューブがポリマーによって囲まれている方が,より長範囲に渡る焼失が起きることが分かった.この時,カーボンナノチューブとポリマー,基板(シリコン)との界面における接触熱抵抗や,燃焼速度などを考慮したモデルを構築し,焼失による除去長さが変化するメカニズムについての考察を行った.さらに,ジュール加熱条件を吟味することにより,ポリマーコーティングだけではなく,その周囲環境条件も除去長さに影響を与えることが明らかになった.大気雰囲気中および湿り酸素ガス中で,金属カーボンナノチューブ除去実験を行ったところ,湿り酸素ガス中の方において除去長さが著しく長くなることが分かった.このことは,金属的カーボンナノチューブのジュール加熱による酸化除去現象に,酸素および水分子が関与していることを示唆している.今後,より詳細に実験条件を検討することにより,単層カーボンナノチューブとポリマーだけでなく,酸素や水分子とのナノスケールでの相互作用についての知見が得られると考える.逆に,除去長さを短く制御することで,カーボンナノチューブの一部のみを除去することも可能になる.これを利用してナノギャップを作製し,このギャップ間での電子の電界放出の計測も行った.ナノサイズの隙間を持ち対向するナノチューブ間の電界放出現象であり,学術的にも非常に興味深い結果を得ることができた.分子熱工学様々な形態(垂直配向SWNTや水平配向SWNT)と様々な種類のポリマーとの相互作用を明らかにすることができた.また,これらの知見や技術を利用して,デバイス応用や物性計測を実現しており,計画以上に進展していると言える.合成技術によるSWNT自体の構造制御を進めると同時に,多くのポリマーとの相互作用の検討を進める.またそれらの物性計測を行うことで,その応用の可能性を検討していく.またより詳細なナノスケールでのSWNT-ポリマーの構造を明らかにしていく.予定していた以上に研究が進展したことと,いくつかのポリマーに限って詳細な分析を行ってきたため.これまでに得られた知見を元に,様々なポリマーを選定しその複合化技術や分析を広く進めていく.新たなポリマーの選定・吟味に必要な薬品や実験器具の購入を予定する.また,作製したSWNT-ポリマーの工学的応用も検討し,新たな物性計測などを行っていく.
エジプト先王朝時代の穿孔技術に関する実験考古学的研究

紀元前4千年紀後半、初期国家形成期のエジプトでは、種々の石製品が支配者の社会的地位を表象するアイテムとして製作された。これらの製作において、穿孔(穴あけ)は職人にとって不可欠な技術であった。本研究はこの中で、ビーズと石製容器の製作技法の詳細を石器使用痕観察と穿孔実験から明らかにした。重要な点として、当時の職人は高い技術を有していただけではなく、彼らの雇い主(支配者)の要請に応えるために極めて効率的な製作技法・作業工程を編み出していた。つまり、王朝時代にみられるファラオの豪華な品々の源流は、先行するこの時代の支配者と職人の相互作用により達成された技術開発に求められる。エジプト先王朝時代のナカダ文化後半期は初期国家形成期に位置づけられ、工芸品製作を専業的におこなう人々(とりわけフル・タイムの専従者)が現れる。この時期の様々な工芸品は、職人達の高い技術と労力の賜物といえる。中でも、考古学的な可視性から資料として扱いやすいのが石製穿孔器である。この石器を観察し使用法を復元することで、彼ら職人達の技術に直接迫ることができる。こうした問題設定のもと、本研究では、実験考古学的なアプローチすなわち石器使用痕の観察と複製実験から当該期の穿孔技術の解明を目指している。特に、この時期の代表的な工芸品である1)石製容器および2)ビーズの穴あけの方法を検証する。平成27年度は、上記のうち1)石製容器の穿孔方法の理解を課題とした実験を重点的に行った。まず、ヒエラコンポリス遺跡出土資料を参考にして、三日月形および8の字形穿孔器のレプリカを製作した。そして、この2つの穿孔器を用いて、石灰岩の刳り抜き実験を行った。刳り抜きの方法は、考古資料に遺された使用痕の観察結果に基づいて推定した。実験の結果、石製穿孔器による石の加工が十分に可能で有ることが確認でき、また以下の具体的な方法が明らかになった。すなわち、1)石製容器の刳り抜き作業は、縦方向の穿孔と横方向への拡幅に分けられ、それぞれに異なる形状の三日月形穿孔器が用いられる。2)縦方向の穿孔に用いられる穿孔器(縦長タイプ)は、長軸方向に着柄され水平に回転して用いられる。一方、横方向の拡幅に用いられる穿孔器(横長タイプ)は、斜めに着柄されて用いられる。3)八の字形穿孔器は、容器下半分の拡幅に利用される。さらに、作業工程に合わせて異なる穿孔器を用いる以上の刳り抜き方法からは、如何に効率的に石材を切削するかという作業上の工夫が看取され、先王朝時代の職人たちがある程度の大量生産を意識していたことが考察された。本研究課題は、石製容器とビーズという製作法の異なる2種類の工芸品をそれぞれ扱っており、製作実験も各々異なる手法によって行われる。当初の計画ではビーズ製作に関する追加実験を始めに行う予定であったが、実際には順番を変えて、本年度は石製容器の製作実験に専念した。この理由は、採択前からすでにある程度の実験結果が得られていたビーズ製作よりも、本年度から新たに始める石製容器の製作実験を先に行うことで、本研究課題全体の見通しを立てておきたかったためである。この計画変更により、27年度上半期に石製容器の製作実験を実施し、その成果を国内学会で発表した。そして27年度下半期には、これらに関する邦文・英文の論文を作成した。本研究は、初期国家形成期のエジプトにおけるモノづくりに関する技術の発達過程を明らかにすることを目的としている。特に、考古学的にその痕跡を追いやすい穿孔技術に注目し、ビーズと石製容器の穴あけの方法を実験考古学的アプローチにより明らかにする。28年度は、エジプト・ヒエラコンポリス遺跡出土ビーズに焦点を当て、以下の研究を実施した。1)追加実験:ビーズの原材料となる石材の中で最も硬質なカーネリアン(紅玉髄)に対し、フリント製ドリルによる穴あけ実験を実施した。2)SEM観察:上記実験資料および遺跡出土資料のシリコンレプリカを作成し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察を実施した。以上の作業から、当時のビーズの穴あけには、1)石製ドリルを用いた回転による穿孔と、2)尖頭形の工具を用いた打撃による穿孔という少なくとも二種類の方法が用いられていたことが明らかになった(Nagaya, K. 2016"More Piercing Insights," Nekhen News 28, pp.11-12, London)。尚、後述の理由により本年度はエジプトでの資料調査を実施できなかった。そのため、石製容器資料に関するデータ収集をおこなわず、これに替わり、ビーズ製作に不可欠な研磨作業の検討と、エジプトの周辺地域(西アジア)での石器製作技術に関する研究をおこなった。エジプト国内の内政状況の悪化により調査許可が下りず、28年度1月に計画していたヒエラコンポリス遺跡での資料調査を実施することが出来なかったため。本研究の目的は、エジプト先王朝時代の穿孔技術の詳細を実験考古学的手法によって解明することである。本研究は、1複製ドリルによる穿孔実験、2石器使用痕の観察・類型化、3考古資料の観察・比較に基づく対象材の特定、という作業を通して、この問いに迫る。特に、この時期に固有の3つのフリント製ドリルが、「どのように」「どんな材質に対して」使われたのかに注目する。

職人達の技術の理解を通して、初期国家の礎となった社会の技術的側面を抉り出す。最終年度は、石灰岩製容器の穿孔法に関する研究をおこなった。具体的には、当時の工房で使用されたと思われる種々の道具について、考古資料を参考にしてまずはレプリカを作成し、これらの道具を用いて実際に穿孔実験を実施し、製作にかかる時間やテクニックなどを論じた。また、この成果を2017年秋におこなわれた国際学会で発表した。また、特に初年度、次年度に比重を置いたビーズの穴あけ方法に関する研究については、走査型電子顕微鏡を用いたビーズ孔の観察などを追加実施し、先史時代エジプトの職人たちの製作時のクセや作業能率といったことにも言及した。この成果はすでに査読論文として英語で2017年に出版されており、今後本研究の手法が広く周知され、穿孔技術研究のスタンダードな方法になることが期待される。以上、3年間の研究期間を通して、これまで当該研究領域で実施例のなかった実験考古学的研究をおこなうことで、当時のモノづくりに関する具体的手法と国家形成期社会の実像に肉薄できたと考える。紀元前4千年紀後半、初期国家形成期のエジプトでは、種々の石製品が支配者の社会的地位を表象するアイテムとして製作された。これらの製作において、穿孔(穴あけ)は職人にとって不可欠な技術であった。本研究はこの中で、ビーズと石製容器の製作技法の詳細を石器使用痕観察と穿孔実験から明らかにした。重要な点として、当時の職人は高い技術を有していただけではなく、彼らの雇い主(支配者)の要請に応えるために極めて効率的な製作技法・作業工程を編み出していた。つまり、王朝時代にみられるファラオの豪華な品々の源流は、先行するこの時代の支配者と職人の相互作用により達成された技術開発に求められる。前述した27年度の研究成果および本研究助成採択以前からの成果を合わせると、現在までにビーズと石製容器双方の製作技術について、考古遺物の使用痕観察と複製実験の観点から検証することが出来ている。しかし、本年度はビーズ関連の実験を十分に実施することが出来なかったため、今後はビーズの穴あけ技術に重点を置いた研究を行う計画である。具体的には、補足的な穴あけ実験と、走査型電子顕微鏡による考古遺物の観察である。エジプト先王朝時代のビーズの材質は多様である。補足的な穴あけ実験では、これまでにまだ試していないカバ牙、アラバスター、石英、瑪瑙、孔雀石、黒曜石といった素材の穴あけ実験を実施することで、データの蓄積を図りたい。走査型電子顕微鏡(SEM)による考古遺物観察のために、27年度にエジプト現地にてビーズ資料のシリコンレプリカを採取してきている。28年度はこれらレプリカの観察を行うことで、実験結果と考古遺物の比較検討を進める。以上の方策(考古遺物観察と実験的手法)により、エジプト先王朝時代の穿孔技術に関する総合的な理解を目指す。ビーズ製作技術については、SEM観察の成果を予備的な論文にまとめてすでに発表した(Nagaya 2016)。29年度は、未観察の資料の顕微鏡観察を進め、国内学会(日本西アジア考古学会、29年7月予定、エントリー受理済)で発表予定である。石製容器については、29年度前半に追加の製作実験を実施する。この成果については、9月中旬に開催される国際学会(Egypt at its Origins,エントリー受理済)で発表する。エジプト先史考古学
ニューリベラリズムの思想史的研究―グローバルな福祉社会の構想―

採用三年度の研究の実施状況、及びその成果は以下の三つに大別される。(1)一つ目は、博士論文執筆の上で布石となる当該研究課題分野の先行究の渉猟・整理することである。これは、(a)20世紀への世紀転換期を対象とするイギリス政治思想史研究(イギリス本国という国内的空間を想定するもの)、(b)円卓会議運動や国際連盟構想を対象とする実証的な英帝国史研究及び帝国思想史・国際関係思想史研究、(C)政治思想のより基底にある同時期のイギリスを対象とする宗教・倫理思想、の三つに大きく分けられる。採用一・二年度目を通して、これら(a)・(b)・(c)の渉猟・整理に努めてきたが、本年度はこれまでの渉猟・整理を包括的に再整理することで、この課題を完遂した。(2)二つ目は、今年度の研究成果の発表である。この点については、前年度に執筆し、日本国際政治学会の学会誌『国際政治』に投稿した以下の論文の査読結果(部分的修正により掲載可能というもの)を拝受したため、査読講評に基づき、修正を行った。本論文は、円卓会議運動の指導者の一人であり、世界初の国際政治学者ともなったアルフレッド・ジマーン(Alfred E.Zimmern,1979-1957)の再理解及び再評価を行い、先行研究とは異なる、戦間期における「国際的福祉社会の構想者」としてのジマーン像の提示を試みたものである。(3)三つ目は、採用一年度・二年度目に引き続く、イギリスにおける一次文献・資料の調査・収集である。今年度は8月初頭9月中葉にかけて、カーディフ大学図書館とケンブリッジ大学図書館において、理想主義哲学の思想的影響を受けつつ英帝国再編や国際連盟の構想を担った人物(今年度はフィリップ・カー(Philip Kerr)を中心に)の未公刊論考や日記、手記を渉猟することに努めた。採用一年度・二年度目より行ってきた、当該研究課題遂行上不可欠なこうした一次文献・資料の収集は、これによってほぼ完遂したと言える。上記「研究実績の概要」に記載したとおり、本研究課題をまもなく完遂するところまで到達した。残すは、これまで公表してきた論文・報告ペーパーなどをまとめ、本研究課題の仕上げを行うことである。上記「現在までの達成度」に記載したとおり、本研究課題の今後の推進すべき点は、これまで公表してきた論文・報告ペーパーなどを一つの枠組み・主張の下にまとめ、本研究課題の仕上げを行うことである。今年の研究の成果は、以下の三つに大別される。(1)一つ目は、博士論文執筆の布石となる当該研究課題の分野の先行研究の渉猟・整理である。これは、(a)20世紀への世紀転換期を対象とするイギリス政治思想史研究(国内的空間を想定するもの)(b)円卓会議運動や国際連盟構想を対象とする実証的な国際関係史・英帝国史研究、(c)政治思想のより基底にある同時期のイギリスを対象とする宗教・倫理思想、の三つに大きく分けられるが、この内今年度は(a)と(c)の渉猟・整理に努めた。(2)二つ目は、研究成果の公刊及び学会での発表である。(1)の作業を進める中で、(a)ニューリベラリズムの理論家レオナード・ホブハウスの政治思想の「越境的な」空間における展開を、及び(b)そのホブハウスにも影響を与えた理想主義者アーノルド・トインビーの基底にある宗教思想の内容とその政治思想との関係性を、先行研究が十分明らかにし得てないことを認識したため、これらをまとめ研究成果として公表した。(a)については『社会思想史研究』(第34号)所収の「越境的空間へ拡がる『福祉』-レオナード・ホブハウスにおける連関的な社会秩序の構想」(掲載決定)として、(b)については2009年度社会思想史学会にて行った報告を踏まえ、『相関社会科学』(第19巻)で「社会改良と信仰理解-アーノルド・トインビー『急進派社会主義』論の思想史的考察」として公刊した。(3)三つ目は、イギリスにおける一次文献・資料の調査・収集である。今年度は夏季期間(8月末から10月初頭)、オックスフォード大学ボードリアン図書館と王立国際問題研究所において、理想主義哲学の思想的影響を受けつつ英帝国の再編や国際連盟の構想を担った人物(ライオネル・カーティスなど)の未公刊論考や日記、手記を渉猟すると共に、次年度以降今回の機関も含めどこでどのような資料が渉猟できるかといった具体的な情報と現地感覚を得た。採用二年度の研究の実施状況、及びその成果は以下の三つに大別される。(1)一つ目は、博士論文執筆の上で布石となる当該研究課題分野の先行研究の渉猟・整理することである(これは前年度からの引き続きの作業でもある)。これは(a)20世紀への世紀転換期を対象とするイギリス政治思想史研究(イギリス本国という国内的空間を想定するもの)、(b)円卓会議運動や国際連盟構想を対象とする実証的な英帝国史研究及び帝国思想史・国際関係思想史研究、(c)政治思想のより基底にある同時期のイギリスを対象とする宗教・倫理思想、の三つに大きく分けられるが、この内今年度は(b)の渉猟・整理に努めた。前年度に行った(a)と(c)も合わせて、来年度この課題を完遂する予定である。

この点については、(1)の作業を進める中で、円卓会議運動の指導者の一人であり、世界初の国際政治学者ともなったアルフレッド・ジマーン(Alfred E. Zimmern, 1979-1957)の再理解及び再評価を行い、先行研究とは異なる、戦間期における「国際的福祉社会の構想者」としてのジマーン像の提示を試みた論文を執筆した。本論文は、現在(2011年4月現在)、日本国際政治学会の学会誌『国際政治』に投稿・査読審査中である。(3)三つ目は、前年度に引き続く、イギリスにおける一次文献・資料の調査・収集である。今年度は7月後半8月末にかけて、オックスフォード大学ボードリアン図書館(オックスフォード)とロンドン・スクール・オブ・エコノミクス図書館資料室(ロンドン)において、理想主義哲学の思想的影響を受けつつ英帝国再編や国際連盟の構想を担った人物(今年度は上記アルフレッド・ジマーンを甲心に)の未公刊論考や日記、手記を渉猟することに努めた。前年度より行ってきた当該研究課題遂行上不可欠なこうした一次文献・資料の収集は、残すところ、あと一人の人物(フィリソプ・カー(Philip Kerr))のものに絞られたため、来年度中に完逐する予定である。採用三年度の研究の実施状況、及びその成果は以下の三つに大別される。(1)一つ目は、博士論文執筆の上で布石となる当該研究課題分野の先行究の渉猟・整理することである。これは、(a)20世紀への世紀転換期を対象とするイギリス政治思想史研究(イギリス本国という国内的空間を想定するもの)、(b)円卓会議運動や国際連盟構想を対象とする実証的な英帝国史研究及び帝国思想史・国際関係思想史研究、(C)政治思想のより基底にある同時期のイギリスを対象とする宗教・倫理思想、の三つに大きく分けられる。採用一・二年度目を通して、これら(a)・(b)・(c)の渉猟・整理に努めてきたが、本年度はこれまでの渉猟・整理を包括的に再整理することで、この課題を完遂した。(2)二つ目は、今年度の研究成果の発表である。この点については、前年度に執筆し、日本国際政治学会の学会誌『国際政治』に投稿した以下の論文の査読結果(部分的修正により掲載可能というもの)を拝受したため、査読講評に基づき、修正を行った。本論文は、円卓会議運動の指導者の一人であり、世界初の国際政治学者ともなったアルフレッド・ジマーン(Alfred E.Zimmern,1979-1957)の再理解及び再評価を行い、先行研究とは異なる、戦間期における「国際的福祉社会の構想者」としてのジマーン像の提示を試みたものである。(3)三つ目は、採用一年度・二年度目に引き続く、イギリスにおける一次文献・資料の調査・収集である。今年度は8月初頭9月中葉にかけて、カーディフ大学図書館とケンブリッジ大学図書館において、理想主義哲学の思想的影響を受けつつ英帝国再編や国際連盟の構想を担った人物(今年度はフィリップ・カー(Philip Kerr)を中心に)の未公刊論考や日記、手記を渉猟することに努めた。採用一年度・二年度目より行ってきた、当該研究課題遂行上不可欠なこうした一次文献・資料の収集は、これによってほぼ完遂したと言える。上記「研究実績の概要」に記載したとおり、本研究課題をまもなく完遂するところまで到達した。残すは、これまで公表してきた論文・報告ペーパーなどをまとめ、本研究課題の仕上げを行うことである。上記「現在までの達成度」に記載したとおり、本研究課題の今後の推進すべき点は、これまで公表してきた論文・報告ペーパーなどを一つの枠組み・主張の下にまとめ、本研究課題の仕上げを行うことである。
チャネル内遷移流の統一的理解を目指した乱流縞のメカニズムの解明

平行平板間乱流において大規模な計算領域を用いた直接数値計算および可視化実験を行い,その遷移レイノルズ数域の流れ場に内在する秩序構造の特性の解明を目指した.特に,準秩序的な乱れの間欠構造である乱流縞の発生条件や普遍性を調査し,回転系または非回転系内の平面ポアズイユ流および平面クエット流など,様々な流れ場について総合的に取り扱い,統一的な物理モデルを構築するための知見を集めた平行平板間乱流において大規模な計算領域を用いた直接数値計算および可視化実験を行い,その遷移レイノルズ数域の流れ場に内在する秩序構造の特性の解明を目指した.特に,準秩序的な乱れの間欠構造である乱流縞の発生条件や普遍性を調査し,回転系または非回転系内の平面ポアズイユ流および平面クエット流など,様々な流れ場について総合的に取り扱い,統一的な物理モデルを構築するための知見を集めた小型熱交換器などの冷却材流れにおいて,その低レイノルズ数化や再層流化現象は効率的な熱輸送や熱除去を目指す上で妨げとなる事象である.本研究では,層流・乱流間の遷移レイノルズ数域にある壁乱流に焦点を当て,遷移現象の解明と流動特性の評価を目的としている.特に,規範的な壁乱流である平行平板間流れを解析対象としており,乱れが縞状の空間的間欠性を示す特異な現象(乱流縞)の解明が主なる課題である.本年度は,大規模な計算領域を用いた直接数値シミュレーション(DNS)および可視化実験を実施して,乱流斑点から乱流縞への発展の過程について解析した.また,粒子画像流速測定(PIV)を用いた系統的な測定により,乱流縞の速度分布およびレイノルズ数依存性を調べた.これにより,以下の知見を得た.1,遷移レイノルズ数域において,局所的にでも強い三次元的乱れ(乱流斑点など)が発生した場合には,乱流縞を伴う流れ場へと発達し平衡状態となる.2,乱流域が縞状になる機構として,スパン方向速度成分を含むレイノルズ応力の非一様性と二次流れが寄与しているものと考えられる.また,乱流縞に関する運動量輸送のメカニズムについても理解が進み,準層流域・乱流域間の乱流エネルギ輸送はほぼ無いことが分かった.3,平面クエット流に安定方向のコリオリ力を加えた際に現れる乱流縞は,乱れの維持に寄与しており,乱流縞を伴わない場合に比べて壁面摩擦が大きい(運動量輸送が活発である)ことが分かった.以上の成果の通り,遷移域の流れ場に内在する秩序構造について,その特性の理解が進められたことは工学分野のみならず流れの不安定性問題に重要な指針を与えるものである.小型熱交換器などの冷却材流れにおいて,その低レイノルズ数化や再層流化現象は効率的な熱輸送や熱除去を目指す上で妨げとなる事象である.本研究では,層流・乱流間遷移レイノルズ数域にある壁乱流に焦点を当て,遷移現象の解明と流動特性の評価を目的としている.特に,規範的な壁乱流である平行平板間流れを解析対象としており,乱れが縞状の空間的間欠性を示す特異な現象(乱流縞)の解明が主なる課題である.本年度は,局所的にも平衡な乱流を維持し得る下限遷移レイノルズ数を同定するため,大規模計算領域による直接数値シミュレーションおよび可視化実験を実施した.また,回転系流路についても数値シミュレーションを行い,遷移レイノルズ数や流れに発現する準秩序構造について調査を行った.これらにより以下の知見を得た.1,平衡な局所的乱流状態は摩擦レイノルズ数で50程度まで維持する.これは矩形ダクトによる一般的な実験結果,いわゆるバルクレイノルズ数で1000程度とも良い一致を示す.2,強い回転系内では,コリオリ不安定によるロールセルが卓越し,乱流縞が消失する.このような現象は,平面クエット流では見られない特徴的な現象である.以上の成果の通り,遷移域の流れ場に内在する秩序構造について,その特性の理解が進められたことは工学分野のみならず流れの不安定性問題に重要な指針を与えるものである.マイクロ熱交換器や高密度電子機器の熱除去技術の高度化や,冷却材流れの低レイノルズ数化と逆遷移の問題解決に資するため,乱流・層流間の遷移レイノルズ数域における流動特性の理解を目指して,本研究を実施した.特に,チャネル内遷移流に見られる乱流縞(間欠的に発生した乱流域が,主流方向に対して傾いた縞状のパターンを形成する現象)のメカニズムを数値的および実験的アプローチから解明し,カノニカルな壁乱流の流路形態であるポアズイユ流とクエット流における統一的な流動特性の把握を当該年度の目的とした.大規模な直接数値シミュレーション(DNS)および可視化実験を行い,遷移レイノルズ数域における流れの構造の解析を行った.従来研究よりも大きい計算領域を用いた解析や,高アスペクト比の矩形チャネル流路による実験を行なう点に特徴がある.回転系または非回転系内の平面ポアズイユ流および平面クエット流などの様々な流れ場について総合的に取り扱い,遷移レイノルズ数域チャネル流について統一的な物理モデルを構築するための知見を集めた.これに際し,DNSを広いパラメータ域で実施し,より精緻な乱流モデルの改善に有用なDNSデータベースを構築している.

また,乱流斑点の長時間追跡を行い,斑点状から縞状の乱れパターン遷移を調査し,パターン形成が局所の時空間で決められる摩擦レイノルズ数と密接な関係があることを見出した.国際会議において本研究成果を公知し,国内外の研究者と意見交換を重ね,チャネル遷移流の物理モデル構築の段階となった.数値解析および実験によって現象の把握は完了してきた.しかしながら,詳細なメカニズムの解明や乱流モデルへの応用には更なる考察が必要である.24年度が最終年度であるため、記入しない。現状までに得られた結果を整理して雑誌論文や国際会議にて広く告知し,国外の研究者と議論を重ねる必要がある.そのため,当該研究に関連したテーマに取り組む研究者(フランス・スウェーデン・ドイツ)と共同して,現象解明および工学的応用に展開していきたい.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ギャップ接合リモデリングに伴う致死性不整脈の発生機序解明と治療戦略の確立

ギャップ接合を介する心筋細胞間電気結合の低下が、心室細動・頻拍など致死性不整脈の発生・維持を促す機序を、ウサギ摘出灌流心の活動電位光学マッピングにより解析した。ギャップ接合機能の薬理学的阻害は心室スパイラルリエントリーの安定した旋回を促した。一方、ギャップ接合機能の促進は、旋回中心付近の強く湾曲した興奮波の伝播を抑制することにより旋回動態を不安定化し、リエントリーの持続を妨げた。心筋ギャップ接合機能促進は、病態心における致死性不整脈治療に有用である可能性が示唆された。心室細動・頻拍の発生・持続機序である心室スパイラル・リエントリーのダイナミクスが、心筋ギャップ接合の機能阻害あるいは促進によりどのような影響を受けるかについて、ウサギ摘出心臓二次元心室筋の活動電位高分解能光学マッピングを用いて検討した。1.心筋ギャップ接合機能阻害の作用:心筋細胞間結合コンダクタンス(Gj)を約半分に低下させるcarbenoxolone (CBX) 30μM作用下で誘発した心室スパイラル・リエントリーでは、機能的ブッロクラインが短縮し、安定した旋回が長時間持続した。位相マップを用いた解析結果から、ギャップ接合機能阻害によるスパイラル・リエントリー安定化には、旋回中心のさまよい運動が小さくなること、興奮波の湾曲に伴う局所電流source/sinkmismatchの効果が弱められることが関与していることが判明した。2.心筋ギャップ接合機能促進の作用:抗不整脈薬bepridilは心筋K, Ca, Naチャネルに対する抑制作用に加えて、細胞間Gjを増加させる作用を有することがspace constant計測から明らかになった。Bepridil (1 μM)作用下の心室スパイラル・リエントリーでは、旋回中心付近における減衰伝導により機能的ブロックラインの方向や位置が複雑に変化し、リエントリーが早期に停止した。Bepridilは心筋細胞間のGjを増加させることのよって旋回中心付近の興奮波湾曲に伴うsource/sinkmismatchの効果を強め、それが減衰伝導をもたらす可能性が推測される。本研究の目的は、ギャップ接合を介する心筋細胞間電気結合の変化が心室スパイラル・リエントリーのダイナミクスをどのような影響を及ぼすかを明らかにし、その制御による心室細動・頻拍の治療・予防技術を開発することである。本年度の研究では、活動電位光学マッピングを用いて、心室筋組織標本における心筋細胞間電気結合を評価する方法について検討した。1.電気緊張電位の空間定数心室筋心外膜面に設置した細い単極電極から閾値下陰極通電を行い、脱分極電気緊張電位の減衰から空間定数を求めた。ギャップ接合を介する細胞間電気結合を低下させるcarbenoxolone(30μM)作用下では空間定数が有意に短縮し、電気結合を増強するrotigaptide(0.1μM)作用下では空間定数が有意に延長することが確認された。2.興奮波面の湾曲効果湾曲した興奮波の局所伝導速度(CV)は波面の湾曲度(K)に依存して低下し、その低下の程度は興奮波の伝播方向に垂直方向の細胞間電気結合コンダクタンスに比例する(CV=CV_0-D・K ; CV_0は平面波の興奮伝導速度;Dは電気結合コンダクタンスの指標である拡散係数を示す)。従って、強く湾曲した興奮波の波面曲率と局所伝導速度との関係から電気結合コンダクタンスの指標である拡散係数を定量的に求めることができる。心室筋の一点に電気刺激を加えて楕円形に広がる興奮波を作成し、その長軸方向の局所伝導速度と波面の曲率を計測した。波面の曲率と局所伝導速度との間には負の直線関係が認められた。この直線の傾きが拡散係数を示す。Carbenoxoloneは拡散係数を有意に減少し、rotigaptideは拡散係数を有意に増加させた。更に、rotigaptideにより細胞間電気結合を増強させると、強く湾曲した興奮波の伝導が抑制されることが判明した。この効果は、スパイラル・リエントリーの旋回中心付近における興奮伝播に重大な影響を及ぼすと考えられる。本研究の目的は、ギャップ接合を介する心筋細胞間電気結合の変化がスパイラル・リエントリーのダイナミクスに及ぼす作用を明らかにし、その制御による心室細動・頻拍に対する治療・予防技術を開発することである。本年度の研究では、細胞間電気結合の増強が心室筋における興奮伝導特性とスパイラル・リエントリーに及ぼす作用について、ウサギ摘出灌流心の活動電位光学マッピングにより検討した。1.ギャップ接合チャネルの開口を促進するrotigaptide (0.1μM)は、心室筋の空間定数、平面波伝播速度と、興奮波の湾曲効果から求めた拡散係数を有意に増加し、心筋細胞間の電気結合を増強することが確認された。2. Rotigaptid作用下で誘発した心室スパイラル・リエントリーでは、機能的ブロックの位置や方向が一拍毎に不規則に変化し、旋回中心が房室間溝と衝突してリエントリーが早期に停止した。

このようなスパイラル・リエントリーの不安化には、興奮波湾曲効果の増強に伴う旋回中心付近での減衰伝導が重要な役割を果てしていた。3.解剖学的な興奮障壁に沿って旋回する興奮波では、rotigaptid作用下で高頻度ペーシングを加えると、障壁の先端から興奮波が解離(detachment)して、スパイラル・リエントリーの形成が促進された。以上の結果から、心筋細胞間電気結合の増強は、心室における機能的リエントリーの旋回ダイナミクスを不安定化させ、細動・頻拍の停止を促進することが示唆された。しかし、心筋梗塞や線維化の著しい病態心では、細胞間電気結合の増強がかえって機能的リエントリーの形成を促す危険性があることも判明した。
近代ドイツ哲学における心理主義の系譜―カントとテーテンスを中心として―

平成30年度に実施した研究の主な成果は、以下の2つに区分される。(1)『純粋理性批判』第1版超越論的演繹論の包括的解釈を、構想力Einbildungskraft概念という新たな視座から提出した。この概念は、18世紀のドイツ講壇哲学において経験心理学の内部で論じられるものだったが、『純粋理性批判』に至って、カントがそれを超越論哲学の枠組みに編入し、両者を架橋する鍵として用いていたことが明らかになった。より具体的に言えば、演繹論を難解にしている元凶の一つであると度々指摘されてきた構想力は、像を生み出す経験心理学的能力として保存される一方で、その像の骨組みとも言える「形態Gestalt」を像あるいは経験に先立って生み出す超越論的能力としても想定されているのである。このようにしてカントは、構想力概念をもって経験心理学と超越論哲学とを接続しようと企てていたのだと考えられる。(2)テーテンスの『人間本性とその展開についての哲学的試論』の読解により、彼の認識能力論の体系を析出し、カントのそれとの比較検討を行った。テーテンスは人間の認識能力を表象力と思考力に区分し、前者をさらに知覚力、想像力、創作力に分けた。この三区分は後にカントに継承されたが、カントは創作力の代わりに統覚を挙げている。とはいえ、カントの統覚概念が担う、意識の統一をなす能力をテーテンスが全く考えていなかったわけではなく、思考力の一部門である「認知Gewahrnehmen」「識別Auskennung」にそのような役割を割り振っていたことが明らかになった。第1版演繹論の解釈、テーテンスの認識能力論の分析、および初期新カント派における心理主義の解明については一定の成果を得られたが、第2版も含めた演繹論の心理主義的側面の明確、カントとテーテンスとの影響関係については当初の予定に後れを取っているため、やや遅れていると判断した。第2版演繹論の内在的研究をさらに進め、テーテンスの「認知」概念も交えながら、カントとテーテンスの認識能力論をより広範な視点から検討する。また、19世紀中葉から20世紀初頭にかけての新カント派との関連についても、本格的に研究を開始する。予定していた研究大会・資料収集のための出張が行えなかったため。
持続型心室頻拍に対する新しい非薬剤治療法の開発

持続型心室頻拍の多くは致死的頻拍である事が証明され、その再発予防の効果が望めない症例ではことごとく不整脈により突然死している。本症では再発の予防が治療の第一目的であるが、欧米で知られている様に、抗不整脈薬による治療は40-50%に限られ、残りでは非薬物治療を必要とした。非薬物治療が可能であるためには、心室頻拍の起源が正確に決定される必要があるが、手術ではその処置可能な範囲は比較的大きく、現在のカテ-テルによる心内膜マッピングの応用はほぼこの目的を可能にしている。一方、手術の侵襲をさける意味でも、カテ-テルにより起源を傷害する方法も有効であるが、用いるエネルギ-により傷害範囲は異なる。基礎的な実験から、レ-ザ-、高周波電磁波、直流通電の順に傷害部位と周囲組織とは明確に隔離され、その傷害のサイズは、エネルギ-の大きさ、電極のサイズ(またはガラスファイバ-のサイズ)により規定される。これまでの検討から、心室頻拍の起源としてのリエントリ-回路のサイズや心臓壁内の部位も症例毎に異なると思われ、最小のエネルギ-を用い正常部の傷害を避ける新しい非薬物治療法の確立が今後とも検討課題である。
南アジアにおける雲・降水のマルチスケール時空間変動の解明

世界最多雨地域であるバングラデシュ周辺で卓越する準2週間周期変動は、熱帯中緯度の対流圏全層をまたぐ非常に広域なモンスーンシステムの中でみられる同周期帯の大規模大気循環場(6000km以上)変動が、対象領域周辺の大規模な地形的特徴(約3000Km)を介して同周期帯の東西風変動を顕著にし、さらに領域スケールの地形分布(約500Km)により、地形性降雨の増大と小規模低気圧(約600Km)の発生・発達をもたらし、降水変動として顕在化することが分かった。まさに、多重空間スケールの地形と大気変動の相互作用及び中緯度-熱帯大気の相互作用が、世界最多雨領域の降水変動を形成・維持していることが明らかになった。インド亜大陸北東部のバングラデシュ、メガラヤ高原、ミャンマー西部領域(以後、対象領域)は陸上で最も降水が多く、準2週間周期変動が卓越する領域である。本年度は、準2週間周期変動と他の周期帯の変動との位相関係や準2週間周期変動に伴う降水特性等を中心に解析を行った。1979年2007年夏季(69月)の対象領域の降水量時系列にウェーブレット解析を行った。対象年の9割で有意な準2週間周期のスペクトルが確認された。一方、対象年の1割で3060日周期帯に有意なスペクトルが見られ、これらの年は準2週間周期変動が顕著ではなかった。4日周期以下の総観規模擾乱と他の季節内変動との間に有意な相関関係はなかった。気候学平均したスペクトルでは、準2周期変動は6月上旬よりパワーが上昇し、6月下旬7上旬にかけてピークを迎え、8月下旬まで比較的強いパワーが持続した。一方、3060日周期は準2週間周期より2週間ほど早くパワーが上昇し、6月中旬下旬にピークを示した。対象領域の降水活発期では、強い南西風が吹き付けるメガラヤ高原南斜面とチッタゴン丘陵帯の西側斜面で特に降水量が多くなる(40mm/day以上)。平野部でも20mm/dayを越える。一方、不活発期には山岳域では約15mm/day、平野部では5mm/day以下まで減少する。バングラデシュ及びメガラヤ周辺では活発期の降水量増加に、降水強度の増加より降水頻度が高くなることが寄与する。活発期と不活発期では下層大気の不安定度に大きな差はない。これは、下層水蒸気量が両期間で大差がないことによる。むしろ、風速の変化が非常に大きく、水平水蒸気フラックスの増減には風速の増減が大きく寄与していることが分かった。また、同領域の平野部・山岳域で降水量が顕著に増加するためには、同領域の発生・発達する水平スケールが600km程度の渦状擾乱が重要であることが分かった。陸上のアジアモンスーン域で、雲・降水の準2週間周期(725日)変動が最も卓越しているバングラデシュ周辺(以後キー領域とする)の降水変動に注目し、雲・降水及び大気循環場の時空間変動の詳細な解析を行った。同周期帯の降水の空間変動は顕著な位相変化は示さず、バングラデシュ周辺で定常波的に雨が増減した。特に、シロン(メガラヤ)高地南面とミャンマー西岸で降水変動の振幅が大きかった。これらは同周期帯の下層風の変動が、チベット・ヒマラヤ南面に東西に延びるガンジス平原で顕著であるために生じる。キー領域では下層風が西南西風時に降水量が増加し、東南東風の時に降水量が減少する。降水極大時の循環場の事例解析により、活発期の降水が非常に多い場合には、バングラデシュ周辺に直径500Km程度の閉じた等圧線を持つ低気圧システムが発達する事例が約半数を占めることが明らかになった。同周期帯の季節内変動は季節降水量の年々変動にも影響を及ぼすため、降水の極大値をもたらす降水システムと地形性降水の関係を示した点は重要である。一方、東・南東風時にはガンジス平原に沿って風が加速するため、降水量は少なくなる。これらの下層風の変動は西太平洋付近から西進する赤道ロスビー波がもたらしている。下中層の赤道亜熱帯の大気循環場偏差の構造は、ほぼ順圧な構造を持っている。興味深い点は、中緯度大気の中・上層にも非常に顕著な循環場偏差が生じることである。活発期(不活発)にはチベット高原中・上層に顕著な低(高)気圧偏差が生じ、その風上側では高(低)気圧偏差が生じる。これらの偏差は亜熱帯ジェットとチベット高気圧の変動が大きく関係していることを示している。キー領域周辺の顕著な準2週間周期変動は、熱帯波動と中緯度大気の相互作用系の下で、チベット高原及び周辺の特徴的な地形分布によって雲・降水変動として特に顕在化されている可能性を示した。

平成24年度の研究は平成25年度の研究予定を一部先取りする形で行った。これは、平成24年度に予定していた解析をする上で、降水変動に伴う広域循環場の変動を先に理解したほうが方が都合がよいという判断からである。これにより、季節内変動の各位相に伴う循環場の特徴から、その環境下で卓越しそうな雲・降水システムの形態がより浮き彫りになり、解析の指針が絞られた。その意味では、当初予定したいた平成24年度の解析は計画とはやや異なるものの、全体の計画としては非常に重要かつ意義のある結果をもたらしたと言える。H25年度はH24年度の結果を国際誌に投稿する。解析に関しては、当初平成24年度に予定していた解析を含め、インド北東部、バングラデシュ、ミャンマー周辺の季節内変動の各位相に対応する日変化と地形の統計的な関係を詳細に解析を予定である。また、TRMMを用いた降水特性の解析も行い、投稿論文の作成を行う平成24年度は結果の国際誌への投稿が間に合わなかったため、次年度への繰越が費用が生じた。基本的には予定していた論文投稿料としてH25年度にそのまま繰り越す予定である。
「ビジネスと人権」における国際人権法の発展：行為規範としての明確性と実効性

本研究は「ビジネスと人権」に関する国際人権法の発展、すなわち企業の行為規範としての国際人権法の機能を明確性と実効性の観点から理論的・実証的に検討することを目的とする。国連ビジネスと人権に関する指導原則は国際人権法を尊重する企業の責任を示したが、先行研究は裁判規範としての法に重きを置き、国際人権法が企業の行為規範として参照・援用される実態を十分評価してこなかった。そこで、本研究では、子ども、女性、先住民族、障害者、移民・難民、LGBTであるステークホルダー(労働者、消費者、地域住民など)の視点から企業の履行内容を明らかにし、企業の行為規範としての実効性を予防と救済の視点から分析し実態を評価する。
大脳基底核・小脳出力情報を統合し運動指令を形成する大脳皮質構築の解明

本研究の目的は、視床や他の皮質領野からマウス1次運動野の皮質脊髄投射神経細胞への入力様式を調べることで運動指令を担う皮質脊髄投射神経細胞の情報統合機構を解明し、運動実行のメカニズムに迫ることである。申請者らはまず、運動時の視床皮質軸索活動を計測し、視床から皮質にどのような情報がどのようなタイミングで送られているのかを調べることにした。レバー引き時の皮質視床軸索神経活動を解析した結果、投射する皮質層ごとに異なる活動パターンを示すことが明らかになった。その活動パターンはそれぞれ違う長さのシークエンス構造を示し、シークエンスの開始時間も異なることがわかった。更に、線条体、小脳をそれぞれ破壊した時のレバー引き時の視床軸索パターンを見てみると、先にみられるシークエンス構造が見られなかった。線条体、小脳を破壊するとレバー引き学習の効率が下がることも明らかになり、これらのことから、レバー引きの実行には小脳と大脳基底核の情報が視床を通して適切に大脳皮質に送られることで実現されていることが示唆された。現在これらの結果を学術論文にまとめて投稿中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、視床や他の皮質領野から1次運動野の皮質脊髄投射神経細胞への入力様式を調べることで、運動指令を担う皮質脊髄投射神経細胞の情報統合機構を明らかにすることである。まずin vitroで皮質脊髄投射神経細胞の空間的な入力地図を明らかにし、in vivoで皮質脊髄投射神経細胞への入力が運動時にどのようなタイミングで入ってくるのかを調べて運動実行のメカニズムを解明する。in vitroの系で光刺激によるマッピングを行ったところ、視床から皮質脊髄投射神経細胞への入力について、細胞体やその周辺の入力が大きかった。さらに、第1層での入力も小さいながらに検出できた。電気記録は細胞体で行っており、第1層の尖端樹状突起への入力は細胞体に到達するまでに減衰することを考えると、視床から皮質脊髄投射神経細胞の1層への入力も無視できない程度入っていると考察できる。in vivo2光子カルシウムイメージングの系を用いて、実際にマウスがレバーを引いているときの視床軸索と皮質脊髄投射神経細胞のカルシウム動態を見ることに成功した。このことにより、マウスがレバー引く時のどのタイミングでこれらが活動するかが明らかになり、視床から皮質脊髄投射神経細胞の入力の機能的な役割を明らかにすることができると今後期待される。マウスレバー引きタスク時の、視床皮質軸索の活動を見るために2光子顕微鏡を用いたカルシウムイメージングを行った。皮質第1層における視床軸索のカルシウム応答を見てみると、様々な活動パターンの軸索が見られる中でレバーに非常によく同期したカルシウム上昇を持つ軸索がみられた。皮質第3層に投射する視床軸索の神経活動や、受け手の細胞である皮質脊髄投射細胞の神経活動もレバー引き中でイメージングしており第1層に投射する視床軸索の活動と比較しながら現在解析中である。次に、視床軸索の神経活動がレバー引き運動に影響するのかを調べるために、ChR2を発現するウイルスを視床に注入し、マウスのレバー引き中に皮質に投射する視床軸索を一定の周波数で光刺激することによってレバー引きの成功率がどのように変化するのかを調べた。その結果、強い光刺激条件下では前肢の不随意運動が惹起され、レバー引きも上手にできないことがわかった。一方、弱い光刺激条件下では反対にレバー引きの成功数を上昇させることがわかった。以上の結果より、視床大脳皮質投射は自発運動時に重要な役割を果たしていることが示唆された。現在これらの結果をまとめて投稿準備中である。視床軸索のレバー引き時のイメージングの系が立ちデータを取得した。それらを解析し現在投稿準備中であるから。マウスレバー引き運動時の視床皮質軸索活動のパターンが当研究で少しずつ明るみになりつつある。今後は解析やまとめを引き続き行い、自発運動を形成する神経活動パターンとは一体どのようなものなのかについて明らかにし、その機能を考察する。

更に脳の内部で形成された神経活動パターンが皮質脊髄投射神経細胞の出力にどのように影響を与えているのか、シミュレーションなどの手法を使って一つのモデルを提唱することを目指す。in vitroの実験はサンプル数が足りないため継続中であるが一方で、マウス運動時においてGCaMPを使ったカルシウムイメージングが視床軸索でできるようになったため。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、運動時に重要な経路である、視床から大脳皮質1層→皮質脊髄投射神経細胞の尖端樹状突起に注目して自発運動時の神経活動パターンを調べる。視床から皮質脊髄投射神経細胞への入力がマウスのレバー引き運動時にどのようなタイミングで活動するのかを同定し、その意義を解く。また光刺激による運動の修飾も行うことでデータ結果を補強する。
リン酸化による蛋白質の機能制御に関する構造生物学的研究

新しいパラダイムである「多段階リン酸リレー・システム」におけるリン酸転移触媒モジュールをもつHPtドメインの構造を明らかにし、嫌気的条件センサー蛋白質ArcBにおける蛋白質リン酸化におけるHis、Asp及び金属イオンの役割を解明した。外部環境に対応するための細胞内シグナル伝達の大部分は、蛋白質のリン酸化を通して行われている。これに関与する蛋白質キナーゼあるいは蛋白質フォスファターゼの触媒反応には、二価の金属イオンが必須であり、その普遍的役割は明白である。大腸菌由来の嫌気的条件センサー蛋白質ArcBのドメイン構成は複雑であり、N末端側から、アンカー部分、受容体ドメイン、HPK(ヒスチジン蛋白質キナーゼドメイン)ドメイン、分子内レシ-バ・ドメイン、そしてもう一つのヒスチジンを含むリン酸転移(HPt)ドメインをもつ。ここではATPからのHPKドメインヘの自己リン酸化に続いて、分子内レシ-バ・ドメイン、HPtドメインそして標的レギュレータ蛋白質のレシ-バ・ドメインへの複雑なリン酸転移が起こる。同様のドメイン構成は一群の細菌由来のセンサー蛋白質に見いだされている。最近、この新規なHPtドメインはレギュレータ蛋白質や酵母由来の情報伝達蛋白質にも発見されており、その重要性が高まりつつある。本年度世界に先駆けて構造決定したArcBのHPtドメインの活性部位を詳述し、レシ-バ・ドメインとの関係を考察した。ここで注目すべきことは、HPKとHPtの両ドメインの活性残基はヒスチジンであり、一旦、ヒスチジン自身がリン酸化されることである。また、レシ-バ・ドメインのリン酸化はアスパラギン酸で起こる。これは、真核細胞由来蛋白質キナーゼの活性残基はアスパラギン酸と信じられており、リン酸化残基はリン酸エステル結合の化学的安定性の高いセリン/スレオニンあるいはチロシンであったのと対照的であり、本来の化学結合の安定性に逆らった方向へ進行する。この酵素反応のからくりが、レシ-バ・ドメインに配位したマグネシウムイオンへのヒスチジンに結合したリン酸基の配位を考察することにより理解される可能性を検討した。