hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA2重ラセンの物性地図と遺伝子地図の相関

1.B-A多型地図の作成: ColE1プラスミドDNAについて、B-A転移の安定性がDNAの2重ラセンに沿って局所的に異なることを実証するために、エタノール濃度を少しずつ変化させながらB-A転移を精密に測定した。転移曲線は熱融解曲線に比べて顕著な微細構造を示さなかったが、フラグメントごとに異なりしかも長さの短い合成ポリヌクレオチドに比べてbroadなことから、局所的に安定性が異なることがはじめて実証された。局所的安定性を決定する塩基配列については、10種のダブレットの分布地図や密度ヒストグラムと実測の転移曲線との比較から、GG(CC)がA型を好みAA(TT)がB型を好むとするIvanovらの主張とは矛盾しないことがわかった。また非常にAA(TT)に富む部分のB-A転移が、DNA分子の会合と関係していることが、エタノール濃度の高いところで起こるsharpでしかも転移速度の遅いヒステリシスをもつ転移の解析から示唆された。2.多型地図と生物学的地図の比較: DNAのB型2重ラセンの安定性地図と遺伝子地図との比較より「DNAの2重ラセンは遺伝子毎に一様な安定性をとる」という"gene homostabilizing propensity"の存在を実証したが、この性質を蛋白質側の制約を受けずに実現する唯一の方法は同義語コドンを利用することである。この仮説を実証するためにDNAデータベースを用いて1277個の蛋白質コード領域について同義語コドンの使い方を調べた結果、コドンの1,2文字目のGC含量の変動を局所的に相障するように3文字目を選択することで全体のGC含量の変動をおさえ、蛋白質コード領域内の安定性の一様性を実現していることがわかった。T7ファージについてこのような3文字目の調節をなくした仮想的塩基配列をつくり安定性地図をもとめたところ、確かに一様性が消失することがわかった。蛋白質コード領域以外については、このような調節機構は見い出せなかった。
尿酸代謝経路を標的とした変形性関節症の新規治療戦略の構築

メタボリックシンドロームにおいて変形性関節症(OA)発症率は尿酸濃度と相関する。我々は、マウス高脂肪食モデルを用いて、高脂肪食によって誘導される変形性膝関節症に対して、キサンチンオキシダーゼ(XOR)阻害剤投与が予防効果を持つことを示した。C57BL6Jマウスに高脂肪食を与え、半数にXOR阻害剤のフェブキソスタット(FEB)を飲水投与した。その結果、高脂肪食負荷によって進行する骨棘形成、滑膜増殖、関節軟骨のOA変化は、FEB投与によって軽減した。膝蓋下脂肪体の炎症はHFD群にて悪化したが、FEB投与によって抑制された。以上の結果から、XORがOA制御の新たなターゲットとなる可能性が示唆された変形性関節症(OA)はメタボリックシンドローム(MetS)の一症候として位置づけられる。メタボリックシンドロームは高尿酸を伴うが、尿酸は、キサンチンやヒポキサンチンのようなオキシプリンからキサンチンオキシダーゼ(XOR)によって合成される。血中や関節液中の尿酸濃度とOA発生率の相関が認められ、尿酸コホート研究では、関節液中の尿酸濃度とIL-18濃度は正の相関を示し、これらの濃度は膝OAの進行度と正の相関を示す。以上から尿酸代謝とOA発症が関連する可能性が示唆されるが、そのメカニズムは不明である。我々は、マウス高脂肪食モデルを用いて、高脂肪食によって誘導される変形性膝関節症に対して、XOR投与が予防効果を持つことを示した。具体的には、生後7週雄C57BL6Jマウスを通常食群、高脂肪食群(HFD群)に分類し、それぞれ半数にXOR阻害剤のフェブキソスタット(FEB)1&#61549;g/gを飲水投与した。飼養開始後3ヵ月後に屠殺し、膝関節の組織解析を行うとともに、膝蓋下脂肪体(IFP)を採取しqPCRにて炎症性サイトカイン、アディポカインの発現を解析した。その結果、高脂肪食負荷により内臓脂肪、IFPにおけるXOR活性が増加しており、膝関節ではHFDにより骨棘形成、滑膜増殖、関節軟骨のOA変化は進行したが、FEB投与によってこれらの変化は軽減した。TUNEL染色ではHFD群において陽性細胞が増加したがFEB投与により著しく減少した。IFPにおけるTNF-αの発現はHFD群にて増加したが、FEB投与によって抑制された。以上の結果から、XORがOA制御の新たなターゲットとなる可能性が示唆されたマウスモデルを用いて、変形性膝関節症発症においてXORが重要な機能を持つことを示し、論文発表、学会発表を行った。変形性関節症(OA)はメタボリックシンドローム(MetS)の一症候として位置づけられる。本研究の目的は、MetSとOAの関連におけるXORの機能を解明することである。生後7週雄C57BL6Jマウスを通常食群、高脂肪食群(HFD群)に分類し、それぞれ半数にXOR阻害剤のフェブキソスタット(FEB)を飲水投与した。飼養開始後3ヵ月後に屠殺し、膝関節の組織解析を行った。膝蓋下脂肪体(IFP)を採取しqPCRにて炎症性サイトカイン、アディポカインの発現を解析した。膝関節ではHFDにより骨棘形成、滑膜増殖、関節軟骨のOA変化は進行したが、FEB投与によってこれらの変化は軽減した。血管内皮細胞では活性酸素を介した異常な炎症反応がXORによって惹起されることから、膝関節においてもHFDによって惹起されたIFPの炎症にXOR活性増加が寄与している可能性がある。本研究にてXORがOA制御の新たなターゲットとなる可能性が示唆された。マウスを用いた実験により、キサンチンオキシダーゼ活性が変形性膝関節症発症において重要な機能を有することが明らかにされた。本研究成果は日本整形外科基礎学会、米国整形外科基礎学会において発表され、論文化された。

TUNEL染色ではHFD群において陽性細胞が増加したがFEB投与により著しく減少した。IFPにおけるTNF-αの発現はHFD群にて増加したが、FEB投与によって抑制された。血管内皮細胞では活性酸素を介した異常な炎症反応がXORによって惹起されることから、膝関節においてもHFDによって惹起されたIFPの炎症にXOR活性増加が寄与している可能性がある。本研究にてXORがOA制御の新たなターゲットとなる可能性が示唆された。これらの結果はBBRC誌に掲載された。平成29年度は変形性膝関節症の患者サンプルを収集した。現在解析を進めている。メタボリックシンドロームにおいて変形性関節症(OA)発症率は尿酸濃度と相関する。我々は、マウス高脂肪食モデルを用いて、高脂肪食によって誘導される変形性膝関節症に対して、キサンチンオキシダーゼ(XOR)阻害剤投与が予防効果を持つことを示した。C57BL6Jマウスに高脂肪食を与え、半数にXOR阻害剤のフェブキソスタット(FEB)を飲水投与した。その結果、高脂肪食負荷によって進行する骨棘形成、滑膜増殖、関節軟骨のOA変化は、FEB投与によって軽減した。膝蓋下脂肪体の炎症はHFD群にて悪化したが、FEB投与によって抑制された。以上の結果から、XORがOA制御の新たなターゲットとなる可能性が示唆されたヒト変形性股関節症検体を用いて、膝蓋下脂肪体のXOR活性と病態の相関を解析する。変形性膝関節症により人工関節手術を受ける患者から、膝蓋下脂肪体を採取し、キサンチンオキシダーゼ活性を測定し、病歴と比較して患者プロファイルとの相関を検証する。マウスのみならず、ヒトにおけるキサンチンオキシダーゼ活性の重要性を明らかとする。すでに倫理委員会の審査を受け、試験の許可を得ている。分子生物学残額が少額のため、希望する消耗品を購入できなかったため年度内に消費する予定であったが、少額の誤差が生じた。残額は4万円足らずであり、翌年の消耗品費用に充当する。次年度に消耗品費用として使用する。試薬などの消耗品費用として充当する。
骨成長障害の軟骨細胞内シグナル伝達異常の解明とその臨床的応用

四肢短縮型小人症の代表である軟骨無形成症を成長軟骨の異常のモデルとして、変異線維芽細胞成長因子受容体3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3 : FGFR3)によって引き起こされる細胞内情報伝達の異常を解明することにより、本疾患の分子病態に基づく新たな治療法を開発するとともに、小児の成長の本態を解明することを目的に研究を行った。本研究期間に行った研究の成果は(1)副甲状腺ホルモンの骨伸長作用(2)変異FGFR3によって引き起こされる新たな細胞内情報伝達異常のふたつである。(1)成長軟骨の増殖分化制御因子として本研究の開始までに培養細胞などの実験で明らかになっていた副甲状腺ホルモンについて、骨器官培養、変異FGFR3トランスジェニックマウスに対する投与実験を行った。骨器官培養では培養液中への副甲状腺ホルモンの添加によって、主に成長軟骨幅が増加しその結果骨の伸長が惹起された。次に生後1週令のマウスに対して100μg/kgのPTHを5週間隔日皮下投与を行った結果、いずれの長管骨においてもモデルマウスの骨伸長は促進され体重の回復、体長の回復が観察された。PTHがヒトの疾患における新たな治療薬となりうることを示した。(2)変異FGFR3によって惹起される異常シグナル伝達の詳細を明らかにするためプロテオミクスの系を用い、変異FGFR3特異的に結合する新たな情報伝達物質としてBiPとHMGB1を同定した。BiPの検討:TDII変異はBiP、KDEL-Rに強い結合をしめし、これら三者の共局在が受容体を小胞体に留める要因となっていることが明らかとなった。(2)HMGB1 (High Mobility Group B1)に関する検討:TDII型変異FGFR-3に結合したHMGB1はリジン残基、セリン残基にアセチル化を受けており、変異FGFR3からの細胞内シグナルが、HMGB1のアセチル化を促進していることが考えられた。【目的】四肢短縮型低身長の中で最も発症頻度の高い軟骨無形成症(ACH)や重症型である致死性骨異形成症(TDI、TDII)およびSADDANは、線維芽細胞増殖因子受容体3型(FGFR3)の活性型変異による成長軟骨板軟骨細胞の機能異常が原因である。私達はこれまでに変異FGFR3の細胞内局在性が細胞膜と小胞体に分けられることを報告してきた。本疾患群の分子基盤の解明のため、変異FGFR3下流の疾患特異的シグナル分子を網羅的に解析した。【方法】変異FGFR3を軟骨株化細胞に強制発現させ、蛋白の抽出・濃縮後、二次元電気泳動、質量分析法によりアミノ酸配列を決定した。分子問の結合やリン酸化は免疫沈降法とウエスタンブロット法で解析した。【結果】1)FGFR3シグナル分子の解析:BiPやHsP90、その他未知の分子を含め14個の分子が同定された。2)変異FGFR3の細胞内局在性の検討:TDIIとSADDAN型変異FGFR3は、BiPと共に小胞体局在を担うとされるKDELレセプターと三量体を形成した。3)FGFR3シグナル分子のチロシンリン酸化の検討:STAT1のリン酸化はTDI、TDII、SADDANで強く認められ、野生型(WT)と比べてそれぞれ1.4倍、2.0倍、3.7倍であり、PLCγのリン酸化はTDIに比べTDII、SADDANで強く認められ、WTと比べてそれぞれ2.2倍、8.6倍、9.8倍であった。

【考察】TDII、SADDANではFGFR3がBiPを介してKDELレセプターにより小胞体に局在する一方、WT、ACH、TDIでは細胞膜に局在した。また、骨成長障害の重症度は細胞内シグナル分子のリン酸化の程度に相関した。【結論】今回検討した疾患群は、FGFR3分子の細胞内局在性と細胞内シグナルの違いにより分類することができ、これらは分子レベルでの発症機序が異なることが判明した。軟骨無形成症およびその類縁疾患の病態にかかわると考えられる細胞内情報伝達物質Stat1の役割について院Vitroで検討した。(1)FGFR3活性のリガンド依存性の検討:リガンドとしてFGF1を用いたとき、リガンドフリーFGFR3のリン酸化は、野生型FGFR3導入細胞(WT細胞)と比べてHCH細胞、ACH細胞、TDI、TDII細胞、SADDAN細胞では増加が見られたが、TDI、ACH、HCHはFGF1存在下ではWTと同様またはそれ以上のリン酸化の増加が認められたが、TDII、SADDANではリン酸化はFGF1存在下でも大きな影響は受けなかった。TDII、SADDANのリガンド非依存性の原因を検討するためにGFP融合蛋白の発現によって細胞内局在を検討したところ、リガンド依存性を示す変異体やWTでは細胞膜への局在が示されたが、リガンド非依存性の変異体では細胞膜への局在を示すことはできず、これらの変異体は細胞内小器官内よりシグナルを発信していることが考えられた。(2)SADDAN変異TDII変異FGFR3導入細胞におけるStat1の活性化メカニズム:PLCγは直接Stat1と結合することから、Stat1活性化にPLCγが関与していることが考えられたため、変異FGFR3とPLCγの結合について検討した。一方、ドミナントネガティブPLCγを作成し過剰発現させたところ、これらの変異FGFR3によるStat1の活性化が抑制された。さらに同様の変化はPLCγのsiRNAを用いたノックダウンでも再現することができ、リガンド非依存型変異FGFR3→PLCγ→Stat1のパスウェイが考えられた。一方、新規治療薬としてのPTHの有効性について、COLII-ACH transgenic mouseを軟骨無形成症のモデルとして用い検討を加えた。4週間という長期投与によって、モデルマウスの骨長は明らかに伸長し、マウスの体重も野生型に近ずくことが明らかとなった。現在まで明らかとなってきた軟骨無形成症におけるシグナル伝達異常の中で、薬物治療に臨床応用できる最有力候補である副甲状腺ホルモンの効果を軟骨無形成症モデルマウスであるCOLIIのプロモーター下に軟骨無形成症変異FGFR3を発現させたトランスジェニックマウスを用いて検討した。リコンビナントPTH100μg/kgを生後1週より3週間隔日投与を行ったところ、全ての長管骨で骨伸長の増加が観察され、マウスの体重も野生型と有意差なく増加した。高カルシウム血症は認めず、Tibiaにおいては19mmと骨長においても野生型と差を認めなかった。組織学的には成長軟骨板の拡大は見られず、有意な骨成熟の抑制は観察されなかった。以上より、PTHは軟骨無形成症における成長障害を原因論的に治療できる可能性があると結論付けた。
走査型プローブ顕微鏡を用いた単電子素子の製作および単電子トンネルの制御・検出

本研究は、ナノメータレベルの高い空間分解能が期待されるケルビンプローブフォース顕微鏡(KFM)を用いた電位分布測定技術を開発することを目的にする。本年度はKFMをGaAsMESFETに適用するとともに、デバイスシミュレーション結果との比較を行い測定結果の妥当性を検証した。またKFMをGaAs/AIGaAsヘテロ構造、GaAs pn接合に適用し、本方法が表面電位の解明に有用であることを示した。主要な結果は以下のとおりである。1. GaAs MESFETではゲート端での電界集中がHEMTに比べて弱いことを実験的に示すとともに、デバイスシミュレーションとの比較により、この原因が、表面準位による電界緩和効果のためであることを明らかにした。2.アンゲートMESFETにおいて、ドレイン電極端に電界集中が見られることを見い出すとともに、デバイスミュレーションとの比較によりこの理由が電子の速度飽和と表面準位にあることを示した。4. GaAs/AlGaAsヘテロ構造において、接触電位差がAl組成に依存することを示すとともに、この原因を電荷中性準位のAl組成依存性で説明できることを示した。5. pn接合にKFMを適用し、接触電位差は表面準位のため小さく測定されてしまうこと、光照射によりこの電位差が大きくなることを示した。
中枢シナプスにおける伝達物質放出の修飾機構ー素量解析による研究

1.海馬体の苔状線維終末からの伝達物質放出について確実な結論を得るには、素量解析法によらなければならない。そのために私達はテンジクネズミの海馬体薄切片において単一苔状線維を刺激し、それによって単シナプス性にCA3野ニュ-ロンに発生する興奮性シナプス後電位(EPSP)を記録する方法を確立した。このようにして記録される単位EPSPの振幅分布がパスカル分布に合うことが発見された。この発見に基いて、実験から得たEPSPの振幅分布に最もよく適合するパスカル分布のパラメタを最尤法によって定める素量解析法を確立した。2.アセチルコリンやノルアドレナリンを外液中に加えて組繊に適用したが、単位EPSPの振幅に再現性のある変化を起こすことはできなかった。3.ガンマアミノ酪酸(GABA)のB受容体作動薬であるバクロフェンは、単位EPSPを可逆的に抑制した。このバクロフェンの作用を素量解析法によって吟味したところ、平均素量放出数はバクロフェン1μMにおいて14%、10μMにおいて59%減少することが見出された。平均素量振幅はバクロフェン1μMにおいて18%,10μMにおいて21%減少した。この結果は、苔状線維終末のGABAーB受容体が伝達物質の放出を抑制的に修飾することを示している。4.アデノシンは10μMの濃度で、単位EPSPの振幅を対照の57%に低下させた。このとき、平均素量放出数は51%まで減少した。平均素量振幅はほとんど変化しなかった。この結果から、アデノシンは伝達物質と共に放出され、伝達物質の放出に抑制的修飾をおよぼしているという結論を得た。1.テンジクネズミの海馬体から横断薄切片を作製し、研究実施計画に記載したごとくシナプス前顆粒細胞からの活動電位とCA3野ニュ-ロンからの興奮性シナプス後電位(EPSP)を多数記録した。総てのEPSPの振幅を測定し常法にしたがってEPSPの振幅分布ヒストグラムを描いた。このヒストグラムはこれまで素量解析に使用されているポアソン分布や二項分布に一致せずパスカル分布にて適合できることを見出した。この発見は、顆粒細胞の軸索(苔状繊維)終末からの伝達物質放出が非定常的に進行することを示唆している。2.本年度検討を予定していたアセチルコリンおよびオピオイドペプチドの作用に素量解析法を適用するに先立って、これらの薬物がシナプス伝達を修飾する様子を場の電位と細胞内電位を使って調べた。苔状線維とCA3ニュ-ロン間のシナプス伝達は、オピオイドペプチドによって影響を受けず、アセチルコリンの作動薬であるカルバミルコリンによって抑制と増強の二相性の作用を受けるが、その程度は低くまた標本ごとのばらつきが大きいためそれ以上の解析に耐えないと判断した。3.CA1野において、シャ-ファ側枝とCA1ニュ-ロン間のシナプス伝達は、カルバミルコリンの低濃度によって抑制され高濃度では増強された。同様な現象はオキソトレモリンの適用によって誘発されたので、m2受容体の賦活によると考えられる。このときCA1ニュ-ロンの膜電位や膜抵抗は全く影響を受けない。したがって、シャ-ファ側枝線維終末からの伝達物質放出量の変化あるいはCA1ニュ-ロンの受容体の感受性の変化が生じていると考えられる。4.上記の可能性をさらに検討するため、CA1野における素量解析法を開発することが必要であると考えられる。1.海馬体の顆粒細胞軸索(苔状線維)とCA3野ニュ-ロン間のシナプス伝達について、ガンマアミノ酪酸のB受容体を介する修飾作用を調べた。

2.テンジクネズミの海馬体の横断薄切片を作製し、苔状線維束の電気刺激によってCA3野ニュ-ロンに生ずる興奮性シナプス後電位(EPSP)を、細胞外あるいは細胞内電位変動として記録した。また単一顆粒細胞の発火によって単シナプス性にCA3野ニュ-ロンに発火する単位EPSPを同一シナプスについて多数記録し、素量解析を行った。3.苔状線維刺激によるEPSPを反映する細胞外電位は、B受容体の作動薬であるバクロフェン1μMによって可逆的に抑制され、20%以下にその振幅を減じた。4.1μMバクロフェンは、CA3野ニュ-ロンの膜抵抗の約20%の減少と膜電位の数mVの増大を起こした。また細胞内記録したEPSPの振幅も、1μMバクロフェンによって可逆的に抑制された。5.CA3野ニュ-ロンから記録した単位EPSPの振幅はバクロフェン1μMによって65%に、10μMによって32%に低下した。単位EPSPの振幅変動は、パスカル分布に適合した。これに最尤法を適用して素量パラメタ-を推定したところ、平均素量放出数はバクロフェン1μMにおいて14%,10μMにおいて59%減少し、平均素量振幅はバクロフェン1μMにおいて18%,10μMにおいて21%減少していた。6.以上の結果においてバクロフェン存在下での平均素量振幅の低下は、おそらくCA3野ニュ-ロンの膜抵抗の減少によるのであろう。平均素量放出数の減少は、苔状線維終末のB受容体の賦活によって伝達物質放出を抑制する機構の存在を意味している。1.アデノシンは脳細胞の興奮に応じて細胞外液中へ放出され、ニュ-ロン活動の修飾物質として働くと考えられている。外液中に適用したアデノシンは脳の多くの部位においてシナプス伝達を抑制する。本研究の目的は、このアデノシンの作用部位を素量解析法によって、検討することである。2.テンジクネズミの海馬体の横断薄切片を作り、1個の顆粒細胞の活動電位と、それによって単シナプス性に発生する興奮性シナプス後電位(EPSP)をCA3野ニュ-ロンから記録した。3.6個のニュ-ロンにおいて、対照時の単ーEPSP振幅は、1.3±0.5mVであった。またその変動係数は、0.90±0.12であった。10μMアデノシンの作用下では、ESPSの振幅は、57±19%まで低下し、その変動係数は52±42%だけ増加した。入力抵抗は対照時の41±5MΩからやや(16%)減少した。4.EPSPの振幅分布は、パスカル分布によって記述できた。6個のニュ-ロンにおいて最尤法によって定めた平均素量振幅(q)と平均素量放出数(m)は、それぞれ平均0.58mVと2.4であった。10μMアデノシン作用下では、qはほとんど変らず(101±16%),mは51±13%はで減少した。5.アデノシン適用後正常液にて洗滌を続けたところ、入力抵抗は3個ニュ-ロンにおいて対照値を回復した。しかしEPSP振幅は完全には回復しなかった。計測可能であった5個のニュ-ロンにおいて、mは正常値の81±28%まで回復した。6.以上の結果から、アデノシンのシナプス伝達抑制作用は、ほぼ完全にその伝達物質放出低下作用によるという結論を得た。
レドックス感受性転写因子の動脈硬化進展における役割の解明と遺伝子治療への応用

本研究は血管壁細胞において活性酸素によって活性化される(レドックス感受性)転写因子を同定し、その機能を解析することを目的とする。アンジオテンシンIIは血管平滑筋細胞においてcAMP response element binding protein (CREB)とよばれる転写因子を活性化した。平滑筋細胞を過酸化水素(H_2O_2)で刺激したところ、同様にCREBが活性化された。この活性化は刺激後約15分をピークに一過性に生じた。H_2O_2によるCREBの活性化はExtracellular signal regulated protein kinaseの阻害剤およびp38 Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK)の阻害剤により抑制できた。また上皮成長因子受容体の阻害剤によっても抑制されたので、H_2O_2によるCREBの活性化には上皮細胞成長因子受容体のtransactivationが重要な役割を果たすことが示唆された。実際H_2O_2は上皮細胞成長因子受容体のチロシンリン酸化を誘導した。アンジオテンシンIIによるCREBの活性化が抗酸化剤であるN-acetylcysteineにより抑制されたことから、アンジオテンシンIIのシグナル伝達経路においても活性酸素が重要な役割を果たすことが考えられた。これらのデータよりCREBはレドックス感受性の転写因子であり、平滑筋細胞の遺伝子発現に重要な役割を担うことが示唆された。またCREBのdominant negative変異体をアデノウイルスベクターにより過剰発現させると、平滑筋細胞においてBcl-2の発現が低下すると共にアポトーシスが生じることがわかった。またラット頸動脈のバルーン傷害後にdominant negative CREBを感染させるとTUNEL陽性の細胞が増加し、新生内膜の形成が抑制されることを明らかにした。これらの結果より、CREBは平滑筋細胞の生存や増殖を制御する転写因子であり、血管病変治療のための新たな標的分子となりうる可能性が示唆された。本研究では血管壁細胞において活性酸素によって活性化される(レドックス感受性)転写因子を同定し、その機能を解析することを目的とする。平滑筋細胞を過酸化水素(H2O2)で刺激したところ、先に我々がアンジオテンシンによって活性化されることを見い出した、cAMP response element binding protein (CREB)が活性化された。この活性化は刺激後約15分をピークに一過性に生じ、1100μMの範囲で濃度依存性に生じた。H2O2によるCREBの活性化はExtracellular signal regulated protein kinaseの阻害剤およびp38 Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK)の阻害剤により抑制できた。また上皮成長因子受容体の阻害剤によっても抑制されたので、H2O2によるCREBの活性化には上皮細胞成長因子受容体のtransactivationが重要な役割を果たすことが示唆された。実際H2O2は上皮細胞成長因子受容体のチロシンリン酸化を誘導した。H2O2はc-fos mRNAの発現を誘導したが、これは優勢抑制型のCREBの過剰発現によって抑制された。またアンジオテンシンによるCREBの活性化が抗酸化剤であるN-acetylcysteineにより抑制されたことから、アンジオテンシンのシグナル伝達経路において活性酸素が重要な役割を果たすことが示唆された。一連の結果よりCREBはレドックス感受性の転写因子であり、平滑筋細胞の遺伝子発現に重要な役割を担うことが示唆された。研究は血管壁細胞において活性酸素によって活性化される(レドックス感受性)転写因子を同定し、その機能を解析することを目的とする。平滑筋細胞を過酸化水素(H2O2)で刺激したところ、先に我々がアンジオテンシンによって活性化されることをみいだしたcAMP response element binding protein(CREB)が活性化された。

アンジオテンシンによるCREBの活性化が抗酸化剤であるN-acetylcysteineにより抑制されたことから、アンジオテンシンのシグナル伝達経路においても活性酸素が重要な役割を果たすことが考えられた。Dominant negativeCREBを過剰発現させるとH2O2によるc-fos mRNAの発現が抑制された。これらのデータよりCREBはレドックス感受性の転写因子であり、平滑筋細胞の遺伝子発現に重要な役割を担うことが示唆された。またCREBのdominant negative変異体をアデノウイルスベクターにより過剰発現させると、平滑筋細胞においてBcl-2の発現が低下すると共にアポトーシスが生じることがわかった。またラット頸動脈のバルーン傷害後にdominant negative CREBを感染させるとTUNEL陽性の細胞が増加し、新生内膜の形成が抑制されることを明らかにした。アンジオテンシンやH2O2以外に腫瘍壊死因子(Tumor necrosis facto : TNF)もCREBを活性化した。CREBはTNFによる平滑筋細胞の遊走に関与していた。またCREBの活性を制御する生体内因子として甲状腺ホルモンが重要であることをみいだした。アンジオテンシンIIによるCREBの活性化は甲状腺ホルモンの濃度依存性に抑制された。現在甲状腺ホルモンの作用機序について検討を進めている。
ES細胞からのインスリン産生細胞分化誘導法の確立

ES細胞からインスリン産生細胞を直接分化させる方法が我々を含めた複数の研究室から報告されているが、これらのインスリン産生細胞は細胞系譜からみてproperな分化とは異なり、機能的にも十分でないものが多い。そこで、より細胞系譜をproperなものに近づける目的で、ES細胞をまず、インスリン産生細胞が由来する内胚葉細胞に分化させ、その細胞をインスリン産生細胞に分化させる方法論を確立し、グルコース応答性を含めた細胞機能を十分に持つ、インスリン産生細胞を分化誘導させることにある。そこで、我々は内胚葉初期発生に重要な役割を果たしているSox17遺伝子に着目し、我々はテトラサイクリンによりSox17遺伝子を誘導可能なES細胞を樹立している。この細胞はSox17遺伝子の強制発現により内胚葉系細胞に分化することを明らかにしてきたが、分化する細胞数は少ない。そこで、培養方法の改善を行い、未分化状態を維持する条件でsphere状に培養することにより、外層の細胞を内胚葉系細胞に分化誘導できることを見出した。さらに、この細胞を用いて、転写因子遺伝子をアデノウイルスベクターで導入することにより、分化実験を行い、Pdx-1,MafA, NeuroD1遺伝子の導入により、インスリン遺伝子発現が誘導されることが明らかになった。また、Pax6遺伝子導入ではグルカゴン遺伝子導入が可能であった。本年度はインスリン産生細胞単離の目的でマーカー遺伝子の開発を行い、TruncatedヒトCD4をインスリンプロモーター下流につなぎ、その有用性を確認した。これら、ES細胞からのインスリン産生細胞分化の方法およびその単離方法についての成績は糖尿病の再生医学発展に大きく寄与するものと考えている。そこで、我々は内胚葉初期発生に重要な役割を果たしているSox17遣伝子に着目し、我々はテトラサイクリンによりSox17遺伝子を誘導可能なES細胞を樹立している。そこで、平成17年度には、培養方法の改善を行った。その結果、未分化状態を維持する条件でsphere状に培養することにより、外層の細胞を内胚葉系細胞に分化誘導できることを見出した。これまでこの方法は報告されておらず、内胚葉分化形質を遺伝子導入などで獲得させたあとに、本方法で培養すると、ほぼ内胚葉系細胞のみを分化誘導させることができる。このような内胚葉細胞の分化形質を含めた詳細な形質の同定を行った結果、遺伝子発現パターンは従来の方法で得られた内胚葉系細胞と同一であることが確認できた。そこで、前年度には、培養方法の改善を行った。平成18年度にはこの細胞を用いて、転写因子遺伝子をアデノウイルスベクターで導入することにより、分化実験を行った。その結果、Pdx-1,MafA, NeuroD1遺伝子の導入により、インスリン遺伝子発現が誘導されることが明らかになった。また、Sox17遺伝子以外にも内胚葉系細胞が誘導可能な細胞を確立するため、種々の内胚葉分化因子遺伝子導入を行ったところGATA4遺伝子でも内胚葉系細胞への誘導が可能であることを見出した。

そこで、培養方法の改善を行い、未分化状態を維持する条件でsphere状に培養することにより、外層の細胞を内胚葉系細胞に分化誘導できることを見出した。さらに、この細胞を用いて、転写因子遺伝子をアデノウイルスベクターで導入することにより、分化実験を行い、Pdx-1,MafA, NeuroD1遺伝子の導入により、インスリン遺伝子発現が誘導されることが明らかになった。また、Pax6遺伝子導入ではグルカゴン遺伝子導入が可能であった。本年度はインスリン産生細胞単離の目的でマーカー遺伝子の開発を行い、TruncatedヒトCD4をインスリンプロモーター下流につなぎ、その有用性を確認した。これら、ES細胞からのインスリン産生細胞分化の方法およびその単離方法についての成績は糖尿病の再生医学発展に大きく寄与するものと考えている。
エントロピーを用いた有理曲面上の自己同型写像の解析

本研究の研究対象は,コンパクト複素多様体上の双正則自己同型写像による複素力学系である.本研究期間においては,エントロピーを介して有理曲面上の力学系を考察するとともに, K3曲面上の力学系を記述するための基盤を整備した.顕著な業績として,小池貴之氏との共同研究により,有理曲面を用いたK3曲面の構成方法を与えたことがあげられる.具体的には,複素射影平面上で楕円曲線内の9点ブローアップで得られる2つの有理曲面を用意して,有理曲面内の楕円曲線の法束がディオファントス条件とよばれる条件を満たすとき,アーノルドの定理により楕円曲線の正則管状近傍が存在し,この管状近傍をのりしろとして2つの有理曲面を貼り合わせることでK3曲面が構成されることを示した.本構成方法によるK3曲面族の周期写像を計算することで,このディオファントス条件を満たす法束を固定するK3曲面族は19次元となることが示されるが,ディオファントス条件を満たす法束全体はピカール多様体内で測度1で存在するため,その意味で20次元に限りなく近いK3曲面族が構成されたことになる.実際,本構成によるK3曲面族は射影的ではないK3曲面を含む広いクラスの族となっている.具体的記述の可能な有理曲面を用いて,一般には具体的記述の困難な射影的ではないK3曲面の記述を可能にした点は重要である.特に,射影的ではないK3曲面上の力学系やその現象を具体的に描写される可能性があるため,今後の研究に期待される.本研究の研究対象は,コンパクト複素多様体上の双正則自己同型写像による複素力学系である.今年度は,反標準曲線を許容する有理曲面上で正の位相的エントロピーをもつ自己同型写像について調べた.自己同型写像が反標準曲線を保つ場合,写像のディターミナントが定義されるが,このディターミナントが1のベキ根でない場合に写像の変形理論について考察した.具体的な研究成果は次の通りである.ディターミナントが1のベキ根でない場合,反標準曲線を保つ自己同型写像のクラスはリジッドとなる,つまり,非自明な写像の変形は存在しない.本結果より,非自明な写像の変形を構成して力学系理論における分岐理論等を展開しようとする場合,当該クラスではなく別のクラスを考察する必要がある.どのクラスに非自明な変形が存在するかを調べることが今後の研究課題である.本結果を得るためのアイデアは次の通りである.まずは,自己同型写像を許容する2次元射影空間のブローアップの点配置を決定することが必要である.そこで,自己同型写像のコホモロジー群への作用の固有値の1つがディターミナントとなっており,このディターミナントに対応する固有ベクトルを用いて,ブローアップの点配置が具体的に記述できることを示した.このディターミナントは単純固有値となり点配置が一意に定まるため,写像がリジッドとなり当該結果が得られた.本結果は,ブローアップの点配置がコホモロジー群への作用という代数的な情報から決定されることを示しており,興味ある結果であると考えている.本研究の1つの目的は,どのクラスに非自明な写像の変形が存在するかを調べることあった.今年度の研究成果は,反標準曲線を保ち,ディターミナントが1のベキ根でない自己同型写像のクラスでは,非自明な写像の変形が存在しないことを示すこととなった.つまり,非自明な写像の変形を構成しようとする場合には,別のクラスを考察しなければならないこととなる.当該研究が今後の研究に大いに貢献しているため,おおむね順調に進展していると結論づけた.本研究の研究対象は,コンパクト複素多様体上の双正則自己同型写像による複素力学系である.今年度は特にK3曲面に焦点をあて,小池貴之氏との共同研究により,有理曲面を用いたK3曲面の構成方法について考察した.本研究では,複素射影平面上で楕円曲線内の9点ブローアップで得られる2つの有理曲面を用意して, 2つの有理曲面を貼り合わせることでK3曲面が構成されることを示した.具体的には,有理曲面内の楕円曲線の法線束がディオファントス条件とよばれる条件を満たすとき,アーノルドの定理により楕円曲線の正則管状近傍が存在することが示され,この管状近傍をのりしろとして2つの有理曲面を貼り合わせることでK3曲面が構成される.特筆すべき点は,本構成方法によるK3曲面族の周期写像がほぼ計算可能であることと,周期写像を用いてK3曲面族の次元が計算可能であることである.具体的に,ディオファントス条件を満たす法線束を固定するK3曲面族は19次元となることが示されるが,ディオファントス条件を満たす法線束全体はピカール多様体内で測度1で存在するため,その意味で20次元に限りなく近いK3曲面族が構成されたことになる.実際,本構成によるK3曲面族は射影的ではないK3曲面を含む広いクラスの族となっている.具体的記述の可能な有理曲面を用いて,一般には具体的記述の困難な超越的K3曲面の記述を可能にした点は重要である.特に,射影的ではないK3曲面上の力学系やその現象を具体的に描写される可能性があるため,今後の研究に期待される.本研究成果は現在執筆中である.射影的ではないK3曲面についてはその具体的な記述が困難であるため,その上の双正則自己同型写像による複素力学系の解析は到底不可能であると考えられていた.

しかしながら,本構成方法によるK3曲面は具体的な記述が可能な有理曲面の貼り合わせにより構成しているため,本研究の目的である双正則自己同型写像による複素力学系の解析が可能であると期待している.本研究による構成方法はK3曲面に対して当初予定していなかった新しい見地を与える結果であると考えている.そのため,当初の計画以上に進展していると結論づけた.本研究の研究対象は,コンパクト複素多様体上の双正則自己同型写像による複素力学系である.本研究期間においては,エントロピーを介して有理曲面上の力学系を考察するとともに, K3曲面上の力学系を記述するための基盤を整備した.顕著な業績として,小池貴之氏との共同研究により,有理曲面を用いたK3曲面の構成方法を与えたことがあげられる.具体的には,複素射影平面上で楕円曲線内の9点ブローアップで得られる2つの有理曲面を用意して,有理曲面内の楕円曲線の法束がディオファントス条件とよばれる条件を満たすとき,アーノルドの定理により楕円曲線の正則管状近傍が存在し,この管状近傍をのりしろとして2つの有理曲面を貼り合わせることでK3曲面が構成されることを示した.本構成方法によるK3曲面族の周期写像を計算することで,このディオファントス条件を満たす法束を固定するK3曲面族は19次元となることが示されるが,ディオファントス条件を満たす法束全体はピカール多様体内で測度1で存在するため,その意味で20次元に限りなく近いK3曲面族が構成されたことになる.実際,本構成によるK3曲面族は射影的ではないK3曲面を含む広いクラスの族となっている.具体的記述の可能な有理曲面を用いて,一般には具体的記述の困難な射影的ではないK3曲面の記述を可能にした点は重要である.特に,射影的ではないK3曲面上の力学系やその現象を具体的に描写される可能性があるため,今後の研究に期待される.今後も複素曲面上の写像による力学系の研究を行う.特に次年度は,最大エントロピー測度を用いた実力学系の解析を行う.コンパクト複素曲面上で正エントロピーの双正則写像に対して,最大の測度論的エントロピーをもつ鞍型で双曲的な不変測度が存在する.当該不変測度の台上で,双正則写像による力学系が本質的に複雑な挙動を示すため,台の形状もしくは不変測度の性質を調べることは重要である.一方,自己同型写像が拡大的もしくは縮小的な場合,複素力学系は適当な実数部分を保ち,そこに制限することで実力学系となることがある.もし,複素力学系における不変測度の台が実数部分に含まれていれば,実力学系に関するエントロピーと複素力学系に関するエントロピーが一致していることが想定される.複素力学系においては,複素ポテンシャル論を用いることでエントロピーの具体的な計算方法が確立されているが,実力学系のエントロピーの計算方法は未だ確立されていない.そこで,不変測度の台が実数部分に含まれているか否かを評価することで,複素力学系を用いた実力学系のエントロピーの計算を遂行する.上記研究計画を執行するためには,多くの文献を用いた基礎的研究をすること,そして多数の研究集会に参加して情報収集をすることが必要である.そこで文献を購入するとともに,研究者との意見交換を行うために,国内外を問わず出張を行う.また,具体的なモデルに対する数値実験を行うため優れたコンピュータ等を購入する.今後も複素曲面上の写像による力学系の研究を行う.特に次年度は,本研究によるK3曲面の構成を用いて, K3曲面上の力学系を具体的に記述していく.例えば,マクマレンは超越的K3曲面上に,位相的エントロピーが正となる自己同型写像を構成している.
地震と降雨による複合斜面災害の危険度判定と早期警報技術の適用に関する海外調査研究

中国、台湾、日本で、強い地震によって損傷を受けた自然斜面が、その後の豪雨をきっかけに崩壊する「地震と降雨の複合的な作用」による斜面災害を対象として調査研究を行った。(1)地震で強震を受けた山岳地域の斜面で、踏査、機器を使った調査と観測、現地実験を行い、斜面の不安定化の実態とメカニズムを把握し、危険な斜面の抽出の方法や災害を軽減する方法を提案した。(2)低コストで簡易な斜面表層の変状の観測装置を用いて、斜面災害の前兆をとらえ、早期警報によって被害を軽減する技術の実用化を推進した。さらに、多点計測や、弾性波を用いた斜面監視など、新しい技術を開発した。初年度は、既にこれまで共同研究を行ってきた経緯から、中国での調査研究を中心に実施した。成都山地災害与環境研究所の協力で、2008年のブン川地震以降、四川省成都市近くで土石流災害が多発する地域での調査研究を行った。2013年9月に、6箇所の地すべり、土石流の現場を踏査した。その中から、都江堰市の虹口郷紅色村干溝、虹口郷連合村銀洞子の2箇所を研究対象として選定し、斜面および土石流路の監視を開始した。過去に開発してきた斜面のモニタリング機器を用いた観測データの分析から、早期警報の判断基準を検討した。現在までの実験データでは0.01度毎時の傾斜角度変化で崩壊注意報、0.1度毎時で避難警報をそれぞれ発出することを提案した。中国での斜面の監視は、その裏付けとなるデータの蓄積を期待するものである。また、台湾では、高雄第一科学技術大学の協力を受け、次年度の本格的な斜面の監視に向けて、現地の研究協力者との打合せと現地踏査を実施した。調査対象は、高雄市燕巣地区の廃棄物処分場の周囲の法面で、継続的に地すべりを起こし、擁壁、通路、処分場の遮水工に変状を起こしている。この法面は、異方性が強く一定方向に簡単に劈開する若い泥岩で覆われており、また応力解放や湿潤乾燥の繰返しによって、急速に劣化する性質が強い。変状箇所もこの劈開が最も起こりやすい方向にある。開発した機器により、この法面を常時監視し、変状の程度や継続性、降雨などとの相関を観察する。これは、個別の斜面ごとに、表層の変位や土壌水分量を常時モニタリングすることで、斜面の安定度を評価する方法の導入例となる。また、モニタリング機器を途上国でも導入しやすくするために、より単価の安い機器を開発し、性能を確かめるために実斜面での試験運用を行った。また、斜面の危険度評価のための弾性波探査技術について、実験室での原理の実験および斜面での実証試験を行った。平成25年度に続いて、中国での調査研究を、成都山地災害与環境研究所の協力のもとで推進した。前年度に選定した中国四川省の斜面災害地で、過去に開発してきた斜面のモニタリング機器をによる試験計測を開始した。また研究協力者の協力により、成都市内で現地データをリアルタイムで取得できるサーバーを設置し、インターネットで監視ができる体制を作った。監視した中の1つの斜面では、土石流の発生の前兆段階で、異常な計測値をとらえた。観測には、当該研究者らが過去に開発してきた、斜面表層の傾斜変位を監視する方法を用いている。これまでに観測や実験で得られたデータを分析し、早期警報の判断基準として、0.01度毎時の傾斜角度変化で崩壊注意報、0.1度毎時で避難警報をそれぞれ発出することを提案した。台湾においては、台湾高雄市の廃棄物処分場の堀削法面で、試験観測を開始した。地震と豪雨による斜面の複合災害ではなく、若い泥岩の流れ盤斜面が堀削工事により急速に風化することに伴う変状である。本研究の第2の目的であるモニタリング機器の開発として、より単価の安い機器を開発し、その技術を台湾に移転し、試験運用を行うものである。この機器は、基本原理は上記中国のものと同じだが、低コスト化と設置運用の省力化により、対象斜面に多数のセンサーを配置し、斜面の状態を面的に、より的確に把握するものである。こちらも、台湾内に現地データをリアルタイムで取得できるサーバーを設置し、インターネットで監視ができる体制を構築中である。これらの技術は、2013年に伊豆大島で発生した大規模土石流の現場にも試験適用している。また、斜面の構造、特に表層圧を簡単に把握するための弾性波探査技術についても、初歩的な実験を行っており、降雨や斜面表層の変形に伴う弾性波の伝搬特性の変化と合わせて、斜面の異状監視への適用方法を、模型実験などで検討した。本調査研究の目的は、中国と台湾の自然斜面を対象として、過去の地震で損傷を受けた山岳地域の斜面で調査や実験によって、損傷の実態とメカニズムを把握すること、危険な斜面の抽出の方法や災害を軽減する方法を提案すること、さらに、低コストで簡易な斜面の観測装置の当該斜面への適用性を調査し、技術の普及を図ることである。中国では、成都山地災害与環境研究所と協力し、四川省成都市近くで6箇所の土石流の現場を踏査した。その中で、2箇所の研究対象斜面(都江堰市虹口干溝および銀洞子)を選定した。いずれも下流に村落を擁し、2009年の大雨で犠牲者が出ており、防災上でも重要な現場である。

平成27年度は、これらの斜面に観測機器を設置して、斜面崩壊および土石流の早期警報の仕組みを運用した。平成28年1月19日に、中国四川省綿竹市の小崗剣地区で、新たに大規模な地すべりが発生した。台湾については、高雄第一科学技術大学と協力し、高雄市の廃棄物処分場の堀削法面で、軟岩のスレーキングで変状を示している箇所を選定し、平成26年度末に観測機器を設置した。特に、この現場では、新しく開発した低価格の計測ユニットを斜面に多数配置して斜面の状態を面的に把握する多点計測を試みた。平成27年度は、この観測を継続して、多雨期に変状が現れたときの観測データの挙動を分析して、多点データの活用方法を検討した。日本においては、平成25年10月の台風26号で生じた大規模土石流災害の現場に観測機器を設置し、平成26年度に1年間の観測を行い、地元の大島町の防災担当部署とも連携して、豪雨時の早期警報を試みた。平成27年度は、特にこの現場での雨水浸透特性について、観測データの分析と実験による検証を行った。危険な斜面の抽出および豪雨時の斜面監視の新たな手法として、弾性波を用いる技術について基礎実験を行った。中国、台湾において、それぞれ斜面のモニタリングと早期警報の技術を開発し、導入することができた。特に中国では、中国側の協力機関の強い推進もあり、2箇所で斜面の監視を実施し、そのうち1箇所では、土石流を含む斜面崩落が確認され、観測機器で予兆現象を捉えた。台湾においては、切土法面を対象にしたが、新しく開発を始めた多点計測の手法を適用して、斜面変動時のデータを取得できた。それぞれ、共同研究を継続することで合意しており、現在対象にしている斜面の監視を継続するとともに、他の現場への適用拡大を計画している。強い地震によって損傷を受けた斜面が、その後の豪雨をきっかけに崩壊する、地震と降雨の複合的な作用によって生じる斜面災害(山崩れ)を対象として、次の研究を行った。(1)中国、台湾、日本の斜面災害箇所を調査し、情報を共有した。特に、その中で中国の綿竹小崗剣、虹口塔子坪、銀洞子溝の現場では、観測機器を共同で設置して運用を開始した。台湾高雄市の現場では、多点計測の機器による試験計測を行った。(2)斜面の表層に鉛直に挿入した鋼棒の微少な傾斜変位を監視して、崩壊の前兆を捉える早期警報手法について、傾斜速度と崩壊までの残余時間の間に、一定の関係があることを見いだした。0.1度/毎時を超える傾斜速度が継続的に観測されるときは、斜面が不安定な状態にあると考えて、警報を出すことを提案した。2011年に中国で実施した人工降雨による斜面崩壊実験のデータを分析し、雨水の浸透過程と、進行的な崩壊の進み方との比較から、降雨の強度と継続時間に基づく警報基準について考察した。(3)斜面に多数の観測機を設置して、状況を面的に把握し、より的確に警報を行う多点計測による早期警報技術を開発した。そのためにより低コストの機器を開発した。高雄市の燕巣廃棄物処分場の堀削法面、日本の伊豆大島の2013年土石流の源頭部、山梨県万沢の地すべり箇所、熊本地震で亀裂の入った阿蘇外輪山の斜面で、試験計測を行い、多点計測による早期警報手法や基準値について検討した。(4)弾性波探査(屈折法)を応用し、表層底部の基盤層との境界を加振したときの走時を取ることで、測線に沿った表層の厚さの分布や硬さを測り、危険箇所を把握する方法を開発した。また、降雨時や地震後に、斜面への雨水浸透や変動の状況を監視するために、弾性波探査(屈折法)を応用する方法についても、模型実験と斜面を構成する不飽和土の要素試験により検討した。
統計的動画像処理の並列高速アルゴリズムの開発と画像計測における動画像処理への応用

動画像を3次元一様確率場として取り扱い,動画像の確率モデルの推定方法の開発およびその応用を行なった.1.ドリフト動画像モデルへの応用非因果性モデルと時系列ARモデルを組み合わせることにより,定常動画像に対するモデル推定が可能であるが,この方法をドリフト動画像へ応用することが可能になった.2.準逐次直交法の提案実際の動画像では,単に非因果性モデルと時系列ARモデルを併用するだけでは十分な白色化が得られないことがある.これを改善する方法として,時系列解析における逐次直交法を動画像モデル推定に応用しほぼ完全な白色化フィルタを推定する方法を提案した.あらかじめ空間白色化フィルタを適用した後本法を適用するが,このとき白色化が不十分であれば繰り返し準逐次直交法を適用でき,より精度の良い白色化フィルタを得ることができる.実画像のスペクトル推定推定されたモデルを実画像のスペクトル推定に応用した.またドリフト動画像処理においては空間相関関数を利用したドリフト速度推定も行なえることを示した.テキスチャ解析への応用静止画像および動画像に対する非因果性モデルを標的検出,テキスチャ境界の検出等への応用を試みた.その結果動画像処理により検出感度が向上することを確認した.双峰スペクトル型画像のモデルスペクトル推定に関して新たに双峰スペクトル型の不規則画像に対するモデル推定を行なった.その結果二つのスペクトルピークを持つような波状不規則画像に対するモデル推定が新たに可能となった.これらの結果はさらに波状動画像への応用が考えられる.動画像を3次元一様確率場として取り扱い,動画像の確率モデルの推定方法の開発およびその応用を行なった.1.ドリフト動画像モデルへの応用非因果性モデルと時系列ARモデルを組み合わせることにより,定常動画像に対するモデル推定が可能であるが,この方法をドリフト動画像へ応用することが可能になった.2.準逐次直交法の提案実際の動画像では,単に非因果性モデルと時系列ARモデルを併用するだけでは十分な白色化が得られないことがある.これを改善する方法として,時系列解析における逐次直交法を動画像モデル推定に応用しほぼ完全な白色化フィルタを推定する方法を提案した.あらかじめ空間白色化フィルタを適用した後本法を適用するが,このとき白色化が不十分であれば繰り返し準逐次直交法を適用でき,より精度の良い白色化フィルタを得ることができる.実画像のスペクトル推定推定されたモデルを実画像のスペクトル推定に応用した.またドリフト動画像処理においては空間相関関数を利用したドリフト速度推定も行なえることを示した.テキスチャ解析への応用静止画像および動画像に対する非因果性モデルを標的検出,テキスチャ境界の検出等への応用を試みた.その結果動画像処理により検出感度が向上することを確認した.双峰スペクトル型画像のモデルスペクトル推定に関して新たに双峰スペクトル型の不規則画像に対するモデル推定を行なった.その結果二つのスペクトルピークを持つような波状不規則画像に対するモデル推定が新たに可能となった.これらの結果はさらに波状動画像への応用が考えられる.当初計画に従い申請者らの最近の研究により開発した“白色度"に基づく効果的な非因果性画像モデルの推定法を動画像の因果・非因果性確率モデルに拡張し、このモデルに基づき、動画像処理の理論、ソフトウエアの開発行なった。具体的には、・各種動画像の発生アルゴリズム・動画像のスペクトル推定法・アルゴリズム・動画像の白色化の並列高速処理アルゴリズム・動画像中の異物・標的検出の理論・アルゴリズム・動画像の濾波-理論・アルゴリズムの項目に関する理論的な展開を行ない、この理論に基づいたデジタル計算機仕様のアルゴリズムを開発し、備品として申請したワークステーション上でプログラム開発を行なった。開発したプログラムは、まず、計算機で発生させた疑似動画像を用いてその有効性の評価を行ない、実画像への応用が可能であることを確認した。また、当初予定より計画が先行したため、開発したプログラムの実画像への適用を開始したが、現段階では適用動画像数が不足しており、開発したプログラムの明確な評価を下すには至っていない。動画像を3次元一様確率場とみなその確率モデルの推定方法を開発した.特に本年度に得られた成果を以下に列挙する.1.ドリフト動画像モデルへの応用2.準逐次直交法の提案3.実画像のスペクトル推定項目1については,非因果性モデルと時系列ARモデルを組み合わせることにより,定常動画像に対するモデル推定が可能であるが,この方法をドリフト動画像へ応用することが可能になった.項目2については,実際の動画像では,単に非因果性モデルと時系列ARモデルを併用するだけでは十分な白色化が得られないことがある.これを改善する方法として,時系列解析における逐次直交法を動画像モデル推定に応用しほぼ完全な白色化フィルタを推定する方法を提案した.あらかじめ空間白色化フィルタを適用した後本法を適用するが,このとき白色化が不十分であれば繰り返し準逐次直交法を適用でき,より精度の良い白色化フィルタを得ることができる.項目3については,以上の方法を実画像のスペクトル推定に応用したものである.スペクトル推定の結果のみならず,ドリフト動画像モデル推定の中間過程では,空間相関関数を利用したドリフト速度推定も行なえることを示した.実際的な画像計測への応用までは至らなかったが,画像のスペクトル推定に関して新たに双峰スペクトル型の不規則画像に対するモデル推定を行なった.従来定常動画像などの画像モデルでは,スペクトルピーク位置が低周波のみにあるモデルを仮定することが多い.しかし一般的にはこの仮定は成立しないものと考えられるため,この制約を取り払ったモデル推定に取り組んだ.その結果二つのスペクトルピークを持つような波状不規則画像にたいするモデル推定が新たに可能となった.