hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘッジホッグシグナルによる大脳皮質を構成する細胞の分化制御機構の解明

大脳皮質は複数の神経幹細胞から産生される神経細胞やグリア細胞によって構成され、その分化は様々な因子によって厳密に制御されている。本研究課題では形態形成因子であるヘッジホッグ(HH)シグナルによる分化制御メカニズムを明らかにするために、受容体の発現を終脳背側特異的に抑制するノックアウトマウスを作製し、その表現型を解析した。HHシグナルはCyclinD2の発現を制御することで神経幹細胞の細胞周期や神経分化を調節する。特に第6b層の形成に重要で、ドパミンニューロンの前頭前野への投射にも関与している。これによって、発生期の大脳皮質の組織異常による神経回路形成異常の発症メカニズムの一端を明らかにした。大脳皮質は複数種の神経幹細胞から産生される、様々なSubtypeの神経細胞やグリア細胞によって構成されている。その分化は様々な因子によって厳密に制御されており、本研究課題では形態形成因子であるヘッジホッグ(HH)シグナルに着目した。HHシグナルは神経管や心臓、肺、四肢の形成など様々な器官において、その発生を制御する重要な因子である。大脳皮質の形成においては、神経幹細胞の増殖や生存に関与していることをすでに報告している。本研究課題ではその分化制御メカニズムを明らかにするためにHHシグナルの受容体であるSmoothened(Smo)の発現を大脳皮質原基である終脳背側特異的に抑制するコンディショナルノックアウト(cKO)マウスを作製し、その表現型を解析した。HHシグナルはCyclinD2の発現を制御することによって、神経幹細胞の細胞周期を調節し、神経分化のタイミングを制御していることを見出した。特に、大脳皮質の6b層の形成に重要であり、このcKOマウスでは6b層が低形成になることがドパミンニューロンの前頭前野への投射に異常に関与していることを明らかにした。HHシグナル以外にも、神経幹細胞の分化に影響を与える内分泌撹乱物質を胎児期に曝露させると、大脳皮質の6b層が低形成になり、ドパミンニューロンの投射が減少していることを見出した。この曝露モデルマウスでは新生児期のHyperactiveが確認されている。つまりHHシグナルの異常や胎児期の化学物質曝露が6b層の低形成を誘発する。その形態異常は大脳皮質への神経投射に異常を来たし、新生児期やそれ以降の行動異常を引き起こしている可能性を示した。この研究成果によって、発生期の大脳皮質の組織異常が、記憶・学習異常をはじめとする行動異常を引き起こすメカニズムの一端を明らかにすることができ、健康な妊娠・出産や新生児の神経機能の発達への提言に貢献することが出来た。近年、胎児期の異常や環境が高次脳機能障害や精神疾患、生活習慣病などの成人後の疾患との関連性を示唆するDOHaD(Developmental Origins of Health and Disease)仮説が唱えられている。本研究課題では、大脳皮質に微小構造異常を引き起こす遺伝子改変マウスをモデルに、その異常の誘発メカニズムを解明することで、精神疾患や高次脳機能障害の発症メカニズムの一端の解明を目指している。モデルマウスとして、胎生期の終脳背側特異的に形態形成因子によるシグナルの介在因子であるSmoothened(Smo)の発現を抑制したコンディショナルノックアウトマウスを用いて解析したところ、Smoは細胞周期を調節することによって神経幹細胞から前駆細胞、さらには神経細胞への分化を制御していることが明らかにした。また、これらの異常は6b層や5層の形成不全を引き起こし、神経細胞の分布や層構造形成に異常を引き起こしていた。6b層は視床下部と双方向に投射し、この領域を通るドパミン作動性神経細胞の投射にも異常を観察した。さらに、アストロサイトの分化、活性の異常が引き起こされており、またCyclinD1の発現が減少していた。このことから、Smoの発現が抑制されることによってその下流で作用するCyclinD1の発現が減少し、細胞周期の調節異常が起きている可能性が示された。つまり、このメカニズムによって適切な数の神経細胞を適切な時期に産生し、大脳皮質の層構造の適切な形成やアストロサイトの産生を制御している。このことが大脳皮質の双方向の神経投射にも影響しており、機能的な成熟にも関与していることを示唆している。つまり、終脳背側に発現しているSmoが介するシグナルは、大脳皮質の器質的な先天異常の原因となるだけでなく、高次脳機能の異常にも関与していると考えられる。研究代表者の異動が重なり、実験スペース、マウス、実験機器の確保に時間がかかっているため、計画通りに進まなかった点もあるが、現在の状況で進められるところは着実に進んでいる。特に、マウスの導入や移動、確立に時間がかかってしまっているが、以前の所属先の研究施設に協力いただきサンプルを確保するとともに、早期の導入を進めている。

今後は当初予定していた遺伝子改変マウスの導入を早急に進めるとともに、遅れている部分の実験についても実験系の確立と目指す。また、計画以上に進んている点については、今後も実験を継続して研究成果を得るとともに、新たな展開について模索する。特に、神経機能の発達・成熟と先天的な異常・奇形については非常に興味深いとともに、社会的なニーズも高いと考えられるので、特に大脳皮質の神経細胞の分布などの器質的異常が、神経投射や行動学的な異常にどのように結びつくのかを解析することで、神経系の先天性の異常と、その後の発達異常や精神疾患との関連について新たな知見を得られるように努力したい。予定していた遺伝子改変マウスをJackson Laboratoryからの導入を早期に進める。また、組織学的解析を進めるために、免疫組織学的解析、in situ hybridization法・RT-PCR法を用いた遺伝子発現解析、遺伝子導入法や色素のInjectionを用いたトレーサー法による神経投射の解析、行動学的解析のセットアップを目指す。そのため、分子生物学的解析を行うための実験試薬や抗体、プラスティック製品などの消耗品を購入や、遺伝子改変マウスの飼育費、運搬費として研究費を使用する。また、最終年度であるため研究成果を広く公表するための、学会参加費、論文作成費(英文校正費、論文投稿料)として使用する計画である。
階層ベイズによる高多様性領域HLAゲノムシークエンス解析法の開発

HLA遺伝子型の決定は、低いdepthが原因となりWGSからは十分な精度が得られていない。我々は、ALPHLARDと名付けたHLA型決定のためのベイズモデルを構築した。この方法は、HLAをコードする各遺伝子においてHLA型の組み合わせを6桁の解像度で決定する事が出来る。また、ALPHLARDは、データベースに登録のない新規HLA型の発見や、がん細胞のHLA遺伝子に生じた体細胞変異も同定出来る。我々は、253WES、および25WGSを用い、前者98.8%、後者98.5%の精度でHLA型を決定できることを示した。また、2,834のがんのWGSを解析し、HLA遺伝子の体細胞変異を解析した。ヒト白血球型抗原(HLA)は、免疫反応を統制する重要な分子であり、さまざまな疾患・体質に関連し薬剤応答にも影響を与える。しかしながら、HLAをコードするゲノム領域は、極めて高い多様性を示し、これまでにその網羅的解析、特に体細胞変異に関する研究は、ほとんど行われてきていなかった。本研究課題では、生殖細胞系・腫瘍細胞の全ゲノムシークエンスデータから、HLA型の決定と体細胞変異同定を同時に行う階層型ベイズモデルを構築することを目的とする。平成27年度においては、以下の研究成果を得た。(1)次世代シークエンスデータに基づきHLA型決定を行うために提案された既存手法(ATHLETES、PHLAT)を、日本人大腸がん5例、肝臓がん20例の全ゲノムシークエンスデータを用いて、その性能を評価した。その結果、ATHLETESは、正解率が数%、PHLATは約50%程度であることを確認した(Class IのA, B, C遺伝子において、6桁同定の精度)。(3)ALPHLARDを用い、体細胞変異の探索を上記サンプルを用いて行った。その結果、3つの変異(2つは一塩基欠損、1つは一塩基挿入)を同定し、それらが正しいことをサンガーシークエンスを用いて確認した。これらの変異は、HLAの機能不全を引き起こす可能性が高く、免疫反応に大きな影響があることが予想される。順調にベイズモデルの構築が終了し、その精度もHLA型決定で90%台後半を示し、既存手法を大きく超えるものである。また、体細胞変異同定においても、同定した全ての変異においてサンガーシークエンスを行い、その同定が正しかったことが証明できた。平成28年度は、平成27年度に開発した全ゲノムシークエンスデータからのHLA遺伝子型決定手法ALPHARDを更にチューニングを重ねると共に、以下の研究を推進した。(1)国際がんゲノムコンソーシアムPanCancerプロジェクトPCAWGにImmunogenomicsチームとして参画し、開発したALPHARDを用い、提供された約2800のがん細胞と正常細胞のサンプルからHLA遺伝子型(A, B, Cに加えclass IIの5遺伝子座)、MICA、MICBの遺伝子型を決定し、PCAWGの他のプロジェクトメンバーに提供した。この研究成果は、論文としてまとめている最中である。(2)各がん組織に生じている体細胞変異のリストからアミノ酸置換を伴う変異ペプチドを生成し、決定したHLA遺伝子型に基づき、HLA分子と変異ペプチドとの結合予測を行うデータ解析パイプラインをスーパーコンピュータShirokane3上に構築した。このパイプラインを用いて、前述したPanCancer約2800のがん抗原(neoantigen)を網羅的に同定し、がん種毎にその特徴をまとめた。(3)T細胞レパトアをPanCancerの約1400、TCGAで公開されている約10000サンプルのRNAシークエンスデータから解析を行った。特にV遺伝子に注目し、がん腫毎にその多様性(diversity)の違い、T細胞受容体の発現量の違いをまとめ、(2)のがん抗原との関係、HLA遺伝子の発現との関係など他のがん免疫に関わる分子との関連について詳細な関連解析を行った。平成29年度においては、次の4つの研究を進めた。・HLA class IのA, B, C遺伝子に加え、class IIのDPA1、DPB1、DQA1、DQB1、DRB1の5遺伝子の型を決定するベイズモデルを構築した。結果、DPA1, DPB1, DRB1では4桁の型で実験したサンプルにおいては100%の精度を達成した。また、DQA1, DQB1においては、それぞれ95.8%, 94.4%という高い精度であった。加えて、自然免疫に関連するMICA, MICBにも対応した。(2)HLA型の決定とHLA領域の体細胞変異同定を同時に実行するための統合ベイズモデルを構築した。そのプロトタイプを用いて、サンガーシークエンスによって変異の存在を確認したサンプルを用いて検証実験を繰り返している。この成果は、現在論文としてまとめている。(3)HLAに結合し、T細胞を誘導するがん抗原(neoantigen)を予測するためのデータ解析パイプラインを構築し、GitHubにおいて公開した。このパイプラインは、変異型ペプチドと野生型ペプチドのHLA分子に対する結合強度を予測することができる。(4)RNAシークエンスデータからT細胞受容体のパターン(レパトア)を解析した。その多様性について、特にPanCancerプロジェクトにおいてWGSとRNAシークエンスデータが揃っている肺がんを中心に解析し、T細胞受容体レパトアの多様性とPD-L1などの免疫チェックポイント分子の発現との関係、がん抗原との関係を比較検討した。(5)がんに対する免疫監視のプレッシャーの強さを定量する統計量を、免疫プレッシャーを受けていないと考えられる偽遺伝子領域の変異情報を用いることで構築した。

その結果、免疫プレッシャー強さは、患者の予後情報といくつかの癌腫で相関することを見いだした。HLA遺伝子型の決定は、低いdepthが原因となりWGSからは十分な精度が得られていない。我々は、ALPHLARDと名付けたHLA型決定のためのベイズモデルを構築した。この方法は、HLAをコードする各遺伝子においてHLA型の組み合わせを6桁の解像度で決定する事が出来る。また、ALPHLARDは、データベースに登録のない新規HLA型の発見や、がん細胞のHLA遺伝子に生じた体細胞変異も同定出来る。我々は、253WES、および25WGSを用い、前者98.8%、後者98.5%の精度でHLA型を決定できることを示した。また、2,834のがんのWGSを解析し、HLA遺伝子の体細胞変異を解析した。ICGCやTCGAの大規模データを用いて、構築した手法を適用し網羅的解析を進める。また、その結果から免疫監視に関わる解析へと進めていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。バイオインフォマティクス29年度が最終年度であるため、記入しない。
歯根膜細胞におけるRhoファミリータンパク質RhoEの細胞骨格制御機構の解明

歯根膜は、歯槽骨に歯を植立する懸架組織であり、その主な構成要素はコラーゲンの太い束から成る歯根膜線維と線維芽細胞系の歯根膜細胞である。矯正力に伴う歯の移動において、歯根膜組織は圧縮や伸展といった形態変化を引き起こした後にリモデリングを行い、一定の形態を維持しながら歯根とともに歯槽骨内を移動する。歯根膜組織が介在しない骨癒着歯やインプラントでは歯周組織のリモデリングは起こらず歯は移動しないことからも、矯正歯科治療において歯根膜は極めて重要な組織であり、歯根膜の機械的刺激に応答したリモデリングや形態維持機構において、歯根膜細胞が中心的役割を演じていると考えられる。ところが、歯根膜細胞がどのような機構で機械的シグナルを生物学的シグナルに変換し、歯根膜組織のリモデリングや恒常性に関与しているのか、未だ詳細は不明である。過去に我々は、歯根膜細胞における力学的刺激応答性の分子制御機構を解明することを目的として、コラーゲンゲル中で三次元培養したヒト歯根膜細胞に圧縮力を負荷し、遺伝子発現パターンをマイクロアレイ法にて網羅的に解析した。その結果、圧縮力負荷群において低分子量GTP結合タンパクであるRh。ファミリーのRhoEが高発現していることを見出している(Araujo RMS, Oba Y, MoriyamaK : J PeriodontRe8, (42)15-22, 2007)。一方、Rhoファミリーは、アクチン細胞骨格の再編成を介して様々な細胞機能を制御することが知られており、なかでもユニークなRndサブファミリーに属するRh。E(Rnd3)も細胞骨格制御に関与すると考えられているが、歯根膜細胞においては全く報告を見ない。過去に、我々はRh。Eの細胞骨格制御における役割を検討したところ、圧縮力によりRhoEが発現上昇し、ストレスファイバー形成が抑制されたが、RhoEアンチセンスオリゴを導入するとストレスファイバー形成が回復したことから(Oba Y et.al, Orthodontic Waves2008)、RhoEは歯根膜細胞において細胞骨格形成に抑制的に作用することを見出し、RhoEが歯根膜再薄のストレスファイバー形成の制御に重要な役割を担っている可能性が示唆された。そこで、本研究では歯根膜細胞の機械的刺激に応答した細胞骨格リモデリングにおけるRhoEの役割を解明することを目的に、培養歯根膜細胞に圧縮力を加え、メカニカルストレス負荷時の歯根膜細胞の細胞骨格制御、とくにストレスファイバー(Fアクチン)形成におけるRhoEの役割をin vitroならびにin vivoにおいて以下の検討を行った。まず、RhoEの三次元的な細胞内局在の解析と細胞骨格制御における役割に関して、メカニカルストレスに応答して発現する歯根膜細胞のRhoEの細胞内局在を三次元的に詳細に調べ、RhoA、Rac、Cdc42などの発現を比較検討したところ、RhoEの発現が上昇することが確認された。また、RhoEの機能に関する検討に関して、メカニカルストレス負荷の歯根膜細胞において、アンチセンスやRhoEに特異的な合成二本鎖RNAを用いINAiにてRhoEの発現制御を行ったところ、ストレスファイバー形成がRhoEにて制御されることを確認した。さらに、加重負荷後1時間から48時間の各時間におけるストレスファイバー形成の観察にっいて検討したところ、ストレスファイバー形成がRhoEにて制御されることが確認できた。この結果を踏まえて、歯の移動時の歯根膜組織におけるRhoEの役割と、それに伴う歯根膜細胞の形態変化や細胞の分化制御をRhoEや細胞骨格関連因子の発現を検索し解析することを目的に、RhoEに対するin vivoでのRNAiを試みている。今回の実験では為害性が少なく,近年マウス皮下腫瘍や全身性転移癌に対するsiRNA導入実験でその有効性が確認されているアテロコラーゲンを担体として用いsiRNAの導入を行っている。すなわち、RhoEに特異的な二本鎖RNA(siRNA)とアテロコラーゲンを最適な濃度比率で混合した後、lo週齢のc57BL/6マウスの歯周組織にin vivo投与しRNAiを行いその抑制効果を検討している最中である。以上のことから、RhoEが歯根膜細胞の細胞骨格制御に深く関わっている可能性は極めて高いと考えられ、力学的刺激に応答した歯根膜組織のリモデリング機序や細胞形態の維持機能はRhoEを介する歯根膜細胞の細胞機能制御が関与していることが示唆された。本研究を通じて、力学的刺激に伴う歯根膜細胞の分子制御機構の一端が明らかになれば、歯の移動における生物学的基礎的データとして歯科矯正学分野に大きく貢献するものと思われる。また、本研究は歯周治療やインプラント、さらには歯根膜再生医学の進歩にも大きく寄与すると考えられ、新しい歯科医療の開拓と治療戦略の構築に大きく貢献するものと期待される。

ところが、歯根膜細胞がどのような機構で機械的シグナルを生物学的シグナルに変換し、歯根膜組織のリモデリングや恒常性に関与しているのか、未だ詳細は不明である。過去に我々は、歯根膜細胞における力学的刺激応答性の分子制御機構を解明することを目的として、コラーゲンゲル中で三次元培養したヒト歯根膜細胞に圧縮力を負荷し、遺伝子発現パターンをマイクロアレイ法にて網羅的に解析した。その結果、圧縮力負荷群において低分子量GTP結合タンパクであるRh。ファミリーのRhoEが高発現していることを見出している(Araujo RMS, Oba Y, MoriyamaK : J PeriodontRe8, (42)15-22, 2007)。一方、Rhoファミリーは、アクチン細胞骨格の再編成を介して様々な細胞機能を制御することが知られており、なかでもユニークなRndサブファミリーに属するRh。E(Rnd3)も細胞骨格制御に関与すると考えられているが、歯根膜細胞においては全く報告を見ない。過去に、我々はRh。Eの細胞骨格制御における役割を検討したところ、圧縮力によりRhoEが発現上昇し、ストレスファイバー形成が抑制されたが、RhoEアンチセンスオリゴを導入するとストレスファイバー形成が回復したことから(Oba Y et.al, Orthodontic Waves2008)、RhoEは歯根膜細胞において細胞骨格形成に抑制的に作用することを見出し、RhoEが歯根膜再薄のストレスファイバー形成の制御に重要な役割を担っている可能性が示唆された。そこで、本研究では歯根膜細胞の機械的刺激に応答した細胞骨格リモデリングにおけるRhoEの役割を解明することを目的に、培養歯根膜細胞に圧縮力を加え、メカニカルストレス負荷時の歯根膜細胞の細胞骨格制御、とくにストレスファイバー(Fアクチン)形成におけるRhoEの役割をin vitroならびにin vivoにおいて以下の検討を行った。まず、RhoEの三次元的な細胞内局在の解析と細胞骨格制御における役割に関して、メカニカルストレスに応答して発現する歯根膜細胞のRhoEの細胞内局在を三次元的に詳細に調べ、RhoA、Rac、Cdc42などの発現を比較検討したところ、RhoEの発現が上昇することが確認された。また、RhoEの機能に関する検討に関して、メカニカルストレス負荷の歯根膜細胞において、アンチセンスやRhoEに特異的な合成二本鎖RNAを用いINAiにてRhoEの発現制御を行ったところ、ストレスファイバー形成がRhoEにて制御されることを確認した。さらに、加重負荷後1時間から48時間の各時間におけるストレスファイバー形成の観察にっいて検討したところ、ストレスファイバー形成がRhoEにて制御されることが確認できた。この結果を踏まえて、歯の移動時の歯根膜組織におけるRhoEの役割と、それに伴う歯根膜細胞の形態変化や細胞の分化制御をRhoEや細胞骨格関連因子の発現を検索し解析することを目的に、RhoEに対するin vivoでのRNAiを試みている。今回の実験では為害性が少なく,近年マウス皮下腫瘍や全身性転移癌に対するsiRNA導入実験でその有効性が確認されているアテロコラーゲンを担体として用いsiRNAの導入を行っている。
階層型線形および非線形ロバスト制御による4足歩行ロボットの動的制御

本年度は,4足歩行ロボットの安定した動歩行を実現する制御手法として,昨年度までの分散制御のみで制御する手法にさらに上位レベルの集中制御系を構築し,安定した歩行を実現する問題を検討する前に,4足歩行ロボットの歩行を実現するうえで非常に重要な問題である歩容計画を中心に検討した.4足歩行ロボットの歩行を実現するには,歩容計画とその歩容を実現する分散制御および集中制御系からなる階層制御手法がうまくかみ合って安定した歩行を実現するとの観点から,歩容計画について最初に研究を行った.第一段階としては,ZMPを考慮して軌道計画を行うことを試みた.ZMPを考慮することにより胴体部の回転運動が抑えられ,軌道計画において姿勢制御を行っていることになる.軌道を与え,ZMPを計算したところ本研究で用いているロボットでは,ZMPを補償する自由度がないことが判明した.第二段階として,軌道を設計する場合,ある仕様を満足するように設計する必要があることから4足歩行ロボットの最大の移動速度で歩行する軌道計画について検討した.具体的には,1脚を2自由度の2リンクのロボットにモデル化し,運動方程式を導いてある軌道を与えた場合の最大トルクを計算する.最大トルクと歩行周期との関係から従来の1.6(s)よりも短い1.2(s)の移動速度が33%向上した歩行を実現可能であることが判明した.線形制御手法の最適トラッキング制御および非線形ロバスト制御手法のスライディングモード最適トラッキング制御の分散制御で歩行実験を行った結果,スライディングモード制御では27.5%速度が向上した結果が得られた.しかし,依然として軌道計画については明らかではない.今後は,コンピュータ上に歩行ロボットのモデルを構築し,コンピュータベースで歩容計画について検討し,制御手法として階層型のロバストな制御系を構築する予定である.本年度は,4足歩行ロボットの安定した動歩行を実現する制御手法として,昨年度までの分散制御のみで制御する手法にさらに上位レベルの集中制御系を構築し,安定した歩行を実現する問題を検討する前に,4足歩行ロボットの歩行を実現するうえで非常に重要な問題である歩容計画を中心に検討した.4足歩行ロボットの歩行を実現するには,歩容計画とその歩容を実現する分散制御および集中制御系からなる階層制御手法がうまくかみ合って安定した歩行を実現するとの観点から,歩容計画について最初に研究を行った.第一段階としては,ZMPを考慮して軌道計画を行うことを試みた.ZMPを考慮することにより胴体部の回転運動が抑えられ,軌道計画において姿勢制御を行っていることになる.軌道を与え,ZMPを計算したところ本研究で用いているロボットでは,ZMPを補償する自由度がないことが判明した.第二段階として,軌道を設計する場合,ある仕様を満足するように設計する必要があることから4足歩行ロボットの最大の移動速度で歩行する軌道計画について検討した.具体的には,1脚を2自由度の2リンクのロボットにモデル化し,運動方程式を導いてある軌道を与えた場合の最大トルクを計算する.最大トルクと歩行周期との関係から従来の1.6(s)よりも短い1.2(s)の移動速度が33%向上した歩行を実現可能であることが判明した.線形制御手法の最適トラッキング制御および非線形ロバスト制御手法のスライディングモード最適トラッキング制御の分散制御で歩行実験を行った結果,スライディングモード制御では27.5%速度が向上した結果が得られた.しかし,依然として軌道計画については明らかではない.今後は,コンピュータ上に歩行ロボットのモデルを構築し,コンピュータベースで歩容計画について検討し,制御手法として階層型のロバストな制御系を構築する予定である.
脂肪幹細胞を用いた術後肝障害に対する新規予防治療法の開発

高度な侵襲を伴う消化器外科手術において術後合併症、特に肝切除術後に発生する肝障害は大きな問題である。本研究の目的は術後肝障害に対する脂肪幹細胞を用いた新規周術期対策を開発することである。実際の臨床で行なわれている門脈塞栓、肝虚血・再潅流、術前化学療法などにより生じる肝障害に関して、各肝障害動物モデルへの脂肪幹細胞の投与によりその有効性およびメカニズムを解明する。また肝転移モデルを用いて癌に対する脂肪幹細胞の影響や脂肪幹細胞の多能性や分化誘導に関して、網羅的遺伝子解析などにより多角的に検討し、新たな分子機構の解明も行なう。
かたちから探る聴覚情報統合のしくみ

自然界に存在する音は時間的に変化する複雑な音であり、私たちはそれを認知するための神経回路を備えているが、その形態学的・生理学的詳細についてはほとんどわかっていない。本研究ではさまざまな音情報が脳内で初めて収束して処理される統合中枢である下丘のニューロンがどのような入力を受け、それを受けてどのような情報を出力するかについて、単一細胞レベルの生理学と形態学を組み合わせることによって解析した。結果より、下丘は細胞の配列による情報表現と、細胞の種類による情報表現の両者が行われていることや、複雑な音に対する応答性が局所回路によって創りだされることが示唆された。本年度は予定通り、実験1:in vivo calciumイメージングによる下丘神経回路網の音刺激に対する応答の解明、実験2:神経活動依存性分子発現を用いた下丘ニューロンの刺激選好性解析、実験3:下丘単一ニューロンの機能形態学、のすべての実験を行った。実験1では、9匹のマウス下丘表層の多数の細胞からの音刺激に対するカルシウム濃度変化を記録することに成功した。現在この細胞集団の音刺激に対する応答性の解析を行っている。実験2では、下丘全体で興奮性ニューロンと大型抑制性ニューロンの純音やFM音に対する応答性をc-fosの発現を指標として調べた。音刺激条件の再検討を要したため、今後も実験を追加していく必要があるが、特定の音刺激に対して下丘ニューロンが集団としてどのように応答するかについての興味深いデータが得られた。どうやらこれら2種類のニューロンは特定の音刺激に対して空間的に異なる活動を示すようである。実験3では、25例のラットから36個の興奮性ニューロンと10個の大型抑制性ニューロンの音刺激に対する応答性を調べることができた。下丘中心核ではこれら2種類のニューロンの音刺激に対する応答性に大きな違いが見られた。今後例数を増やして結論を確定させたい。本年度、研究費申請時に計画した3つの実験全てについて進捗があった。実験1「in vivoカルシウムイメージングによる下丘神経回路網の音刺激に対する応答の解明」について、前年度に競合グループによる類似研究の存在を確認したため、当初の研究を前倒しし、論文投稿を行い、無事に受理された(Ito et al., 2014, Brain Res)。この論文において、下丘表層神経回路は低い周波数の音や、広帯域雑音に対する選好性を有することや、一部にトノトピー構築があることを明らかにした。なお、この論文投稿中に研究分担者の池田弘博士が急逝されるという悲しい出来事があったが、研究分担者を池田弘博士の共同研究者の村瀬一之博士に引き受けて頂き、池田博士の指導を受けていた大学院生達も士気高く研究を続けていることは不幸中の幸いである。実験2:「神経活動依存性分子発現を用いた下丘ニューロンの刺激選好性解析」について、音圧の大きい条件ではc-fosの発現パターンに変化が見られる、という興味深いデータが得られたため、この現象について深く掘り下げていきたい。実験3:「下丘単一ニューロンの機能形態学」について、計60個の細胞について近傍記録染色法によって標識することができた。また、このデータをもって北米神経科学学会でポスター発表することで、同業者からの重要な示唆を得ることができた。これを参考に今後の解析の方向性を決めることができた。本年度、研究費申請時に計画した3つの実験すべてについて進捗があった。実験1「in vivoカルシウムイメージングによる下丘神経回路網の音刺激に対する応答の解明」について、2014年にBrain Res誌に報告し(Ito et al., 2014)、本年度Anat Sci Int誌上で総説にまとめた(Ito et al., 2015a)下丘表層細胞の応答性がどのような局所回路で作られているのか調べるため、下丘表層スライスを電位イメージングし、下丘表層内でどのような局所結合が存在するのか調べた。下丘表層には同心円状の相互結合があるようである。これについて、新規に開発した軸索標識と電位イメージングの複合解析(第38回日本神経科学学会にて報告)を用いてより詳細な検討を行うことが今後の課題となる。実験2「神経活動依存性分子発現を用いた下丘ニューロンの刺激選好性解析」について、麻酔の有無、音圧の大小などの条件検討が終了したので、今後データをまとめていくことが可能となった。この際多変量解析の技法を導入して解析を行うため、解析プログラムの開発を行った。実験3「下丘単一ニューロンの機能形態学」について、実験データの追加を重ね、計100個の細胞について近傍記録染色法によって標識することができた。データ数が増えたことによって、下丘の細胞種の違いが統計学的に有意な生理学的性質の違いと関係することが見出されつつある。また、このような下丘の細胞種がげっ歯類だけでなく、霊長類(Ito et al., 2015a, b)や鳥類(Ito and Atoji, in press)にも存在することが確認された。

結果より、下丘は細胞の配列による情報表現と、細胞の種類による情報表現の両者が行われていることや、複雑な音に対する応答性が局所回路によって創りだされることが示唆された。上述したとおり、実験1については3年間の研究計画を前倒しして、論文発表まで行うことができ、当初の予定を完了することができた。残りの実験についても順調に進んでいることや、招待講演を含む多数の研究発表を行うことができた点から、全体として当初の計画以上に進展していると判定した。神経解剖学最終年度は実験3のデータ解析を主に行い、論文の骨子を作るのが目標である。何れの実験についても順調にデータを蓄積している。その一方で、どの実験も大量なデータの解析が必要であることから、計画の飛躍的伸展も望み難い。これらの点を勘案して研究計画の伸展は「順調」と判定した。村瀬研究室では2015年度に従来の所属学生に加え、旧池田研究室の学生を引き受けることになり、研究費の不足が予想されたため、5万円を2015年度に繰り越すことで研究費を補うこととした。競合する研究の存在が明らかになったため、一部の実験については前倒しして論文投稿を行おうと考えている。実験3は順調に進んでいるが、データ量が膨大なものとなっているため、この解析を主眼において行こうと考えている。とりわけ、樹状突起上の神経終末配置解析については新規に解析プログラムを開発する必要があると考えており、この開発を次年度に行いたい。イメージング用試薬5万円(今後の推進方策)で述べたとおり、次年度に論文投稿が多くなる可能性が高く、投稿に関係する諸経費がより多く必要になると見込まれた。このため、初年度の予算を節約することとした。論文掲載費用(カラーページ印刷代金)に主に使用する。
金クラスター担持触媒の創成・機能発現機構解明に向けた量子化学的アプローチ

本研究は、調製段階での現象も含めて理論計算から包括的に検討を行うことにより、金触媒の機構解明と新規触媒の創成に関する知見を与えることを研究目的としている。採用1年度(平成27年度)では、金触媒の調製における経験則に理論計算から証明を与えることに成功した。採用2年度(平成28年度)では、採用1年度での結果を考慮したうえで、担体結晶面の差異が金クラスターの電子状態に与える影響、(2)担体結晶形の差異が金触媒の活性に与える影響、(3)他貴金属触媒との比較を理論計算だけでなく実験も行い、詳細に検討した。一般的な金触媒であるAu/TiO2触媒に関する検討の結果、確認されている3つのAu/TiO2界面のうちAu(111)//TiO2_anatase(112)の相互作用が最も強いこと、金触媒のCO酸化活性においてTiO2の結晶形依存性はほとんど見られないことを見出した。それらの結果をよく説明する妥当な機構を共同研究から示すことに成功し、金触媒の機構解明に大きく貢献した。また、他貴金属触媒との比較検討を行うことによって、金は他貴金属よりも担体表面上のアニオン種との相互作用が著しく弱いこと、貴金属と酸化物表面の相互作用は化学ポテンシャルだけでは説明ができず化学硬度を導入する必要があること、酸化物表面上へのヨウ素添加は銀や銅クラスターの固定化に効果がある可能性があることを示すことに成功した。これらの結果は、金触媒に限らず、貴金属触媒の新たな設計指針を与えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。採用1年度では、調製法の差異による金の触媒機能の発現の違いを明らかにした。清浄な酸化物表面と金クラスター間の相互作用は非常に弱く、その弱さゆえに金を酸化物表面上に固定化し金クラスターの凝集を抑制することはできない。そのため、担体表面上には金クラスターを固定化し、その凝集を抑制するサイトが必要となる。そのようなサイトとして働くのが酸素欠陥サイトである。酸素欠陥サイトに金クラスターが固定化されることは、既に理論・実験の双方から指摘・証明されていたが、凝集抑制効果があることを本研究が初めて理論的に実証した。また、酸素欠陥だけでなく、隣接したリン酸基の架橋サイトが金クラスターを固定化し凝集を抑制することが本研究によって新たに示された。酸素欠陥サイトには金クラスターよりも塩素のほうが強く吸着され、酸化物から金への電子移動が塩素により阻害されることが本研究によって明らかとなった。この結果は、塩素の共存により酸素欠陥の金クラスター固定化効果と凝集抑制効果が消失することを意味している。このことが、塩素共存化では金クラスター担持酸化物触媒が創成されない理由の一つだと考えられる。金クラスター担持酸化物触媒の触媒活性の量子化学計算にも着手した。具体的には、アリルアルコールの転化反応、メタクリル酸メチルの合成、CO酸化、プロピレンのエポキシ化である。このうち、論文としてまとめるに至ったのはCO酸化反応だけであるが、その他の反応に関しても有用な知見が得られており、採用2年度も継続して研究を行っていく予定である。金触媒の反応機構を検討するにあたって、現在主流であるpure-DFT法では活性化障壁を十分に検討できないことが本研究を実施していくうちに明らかとなってきた。そこで、より高精度計算を実施できるような方法論の構築も並行して行うこととした。この研究も採用2年度において継続して行う。高活性な金クラスター担持酸化物触媒の創成に必要な要素に関して研究を行った。その結果、金触媒調製における実験事実を矛盾なく説明する機構が解明された。具体的には、酸素欠陥による金の凝集抑制機構の解明、酸化物表面に対するリン酸修飾効果の理論的解明、共存塩素による金凝集促進機構の理論的解明である。これらの研究をまとめることによって、金触媒の創生に関して、金と酸化物関の電荷移動を促す化学修飾が重要であること、金の固定化サイトを占有する可能性のある科学種の混入は焼成前に必ず除去しなければならず、またその除去も焼成前で行った方が容易であることが分かった。このように、金触媒の創成機構解明に関しては大きく進展した。金クラスター担持酸化物触媒の反応機構探査にも着手している。現状、論文としてまとめるに至っているのは共同研究であるCO酸化反応だけであるが、これは他の反応が現状主流の計算手法では検討困難(不可能といったも差し支えない)であるためである。この現状を打破するために新たな方法論の確立を試みているところである。論文としてまとめるには至っていないが、量子キャップ法と近似スピン射影法の併用によって、従来の計算手法に含まれる誤差を大きく改善することに成功するなど、非常に良い結果が得られ始めている。この新規手法開発は当初の予定には含まれていなかったが、反応を検討するためには無視することは決してできないことである。そのため、当初の研究予定と比較して、反応機構解析の点では遅れている。

採用2年度(平成28年度)では、採用1年度での結果を考慮したうえで、担体結晶面の差異が金クラスターの電子状態に与える影響、(2)担体結晶形の差異が金触媒の活性に与える影響、(3)他貴金属触媒との比較を理論計算だけでなく実験も行い、詳細に検討した。一般的な金触媒であるAu/TiO2触媒に関する検討の結果、確認されている3つのAu/TiO2界面のうちAu(111)//TiO2_anatase(112)の相互作用が最も強いこと、金触媒のCO酸化活性においてTiO2の結晶形依存性はほとんど見られないことを見出した。それらの結果をよく説明する妥当な機構を共同研究から示すことに成功し、金触媒の機構解明に大きく貢献した。また、他貴金属触媒との比較検討を行うことによって、金は他貴金属よりも担体表面上のアニオン種との相互作用が著しく弱いこと、貴金属と酸化物表面の相互作用は化学ポテンシャルだけでは説明ができず化学硬度を導入する必要があること、酸化物表面上へのヨウ素添加は銀や銅クラスターの固定化に効果がある可能性があることを示すことに成功した。これらの結果は、金触媒に限らず、貴金属触媒の新たな設計指針を与えている。反応機構を詳細に検討することのできる方法論の確立を続けて行う。現在、量子キャップ法と近似スピン射影法の併用により、その誤差を大きく改善することには成功しているので、この手法に対してさらなる改良を加えていく予定である。当初の予定にあった半経験的手法のパラメーター作成も行っていく予定である。前述の通り、金触媒の反応機構の解析は第一原理計算においても困難を極めているが、なかにはCO酸化反応など実験の先行研究が豊富であるおかげで解析が可能なものもある。これらの反応に関して半経験的手法を用いてより実在系に近い検討を試みる予定である。また、水の影響が顕著であるプロピレンのエポキシ化に関しても検討を行いたい。CO酸化と比較すると、実験からの知見は乏しく理論計算だけでの研究遂行は困難となる。そのため、採用2年目では理論計算だけでなく実験・測定研究も行える研究室に移り研究を継続していく。28年度が最終年度であるため、記入しない。
島嶼地域からの疎開離散者に関する社会学的研究:小笠原・硫黄諸島を中心に

本研究は、アジア太平洋戦争中の小笠原諸島(父島・母島および周辺の島々)および硫黄諸島(火山列島)において強制疎開の対象となり(ただし住民の一部は現地で軍務動員)、敗戦後も故郷喪失状態に置かれ続けた人びとが、自分たちの置かれたディアスポラ状況にどのように対応してきたのかを、文献資料調査とインタビュー調査に基づいて、歴史社会学的観点から検討した。本研究の目的は、日本軍によってアジア太平洋戦争の前線に置かれ強制疎開や軍務動員の対象となり、戦後も長らく故郷喪失と離散(ディアスポラ化)を強いられた小笠原諸島や硫黄諸島の人びとが、いかなる経験をくぐり抜けてきたのかを、歴史社会学的な手法により明らかにすることにある。本年度は、両諸島において強制疎開の対象となった人びとが、内地の疎開先においてどのように生き延びたのかを、インタヴュー調査と関連文献資料の収集・分析によって明らかにした。インタヴュー調査に関しては次の作業を行った。夏期に小笠原諸島・父島におもむき、先住移民(外国系)の疎開経験者数名を対象に、当時の状況についてライフヒストリー調査を実施した。また、内地出身者の子孫(日系)として小笠原・硫黄諸島で生まれ育ち内地への強制疎開を経験した人たちを対象とする、インタヴュー調査も実施した、第一に、現在父島に在住している硫黄諸島出身者2名を対象に、戸別訪問による本格的なライフヒストリー調査を実施した。第二に、関東地方在住の方数名についても戸別訪問によって接触を試みた。1944年に内地に強制疎開させられた小笠原・硫黄諸島の住民は、親戚や身寄りのある人は各地に離散したが、それ以外の人は東京都練馬区内の軍需工場の寮に入居し勤労動員の対象となるか、埼玉県武蔵嵐山に共同疎開した。敗戦後、先住移民の中にはその英語能力を活かして占領軍に雇用されるなどしたため生計の目途が立った世帯もあるようだが、内地出身者の子孫(日系)の疎開者のなかには、生活状態がさらに悪化した世帯が多かったようである。とりわけ本年度の収穫は、日系疎開者のうち生活に困窮した数十世帯が、栃木県那須地方に開拓農民として集団入植を試みたことが、インタヴューや文献資料によって明らかになった点にある。従来「外地」や「樺太」「満洲」などからの引揚者が戦後に内地で集団入植したことは知られているが、小笠原・硫黄諸島からの「引揚者」(強制疎開者)にこうした事例がまとまって存在した点は、ほとんど論及されてこなかったからである。本年度は、日本の敗戦後、小笠原・硫黄諸島に対する米軍の占領が既成事実化する1940年代後半から小笠原諸島の施政権返還が実施される1968年にかけて、戦後東アジア・西太平洋の構造的矛盾を背負わされ帰島を許されなかった両諸島の疎開離散者たちが、個人や世帯レヴェルで、各地で自分たちが置かれた状況に対応しつつ、どのように生き抜いていったのかを考究した。とりわけ、戦時中に東京都内や埼玉県内に「共同疎開」していた人びとや、各地の親戚宅や知人宅に身を寄せていた疎開者たちが、その後どこでどのような生活状況をたどったのかを検討した。また昨年度末から本年度初頭にかけて、米軍普天間飛行場の硫黄島への移転が検討にのぼるなど、小笠原・硫黄諸島は図らずも大文字の政治の波にのまれることになった。しかしながらマスメディアにおいては、「沖縄」がクローズアップされるいっぽうで、移転候補地のひとつである硫黄諸島とその住民が強いられてきた歴史的経験はほぼ一貫して閑却され続けた。こうした状況に対して、小笠原・硫黄諸島からの離散者(ディアスポラ)の存在を日本/東アジアの近代認識のなかに正当に位置づけることの必要性を説いた、一般向けの論考をも執筆した(下記「図書」欄記載の『殺すこと/殺されることへの感度-二〇〇九年からみる日本社会のゆくえ』所収)。本研究の目的は、日本軍によってアジア太平洋戦争の前線に置かれ強制疎開や軍務動員の対象となり、戦後も長らく故郷喪失と離散を強いられた小笠原諸島や硫黄諸島の人びとが、いかなる経験をくぐり抜けてきたのかを、歴史社会学的な手法により明らかにすることにある。本年度は、小笠原・硫黄諸島に対する米軍の占領が既成事実化する1940年代後半から小笠原諸島の施政権返還が実施される1968年にかけて、戦後東アジア・西太平洋の構造的矛盾を背負わされ帰島を許されなかった両諸島の疎開離散者(ディアスポラ)たちが、主に集団レヴェルで、日本や米国など国家の法的措置や政策に翻弄されながら、どのような試行錯誤を重ねていったのかを検討した。

とりわけ、米国による先住移民(の子孫たち)のみへの帰島許可に対抗して内地出身者(の子孫たち)が結成した組織化された運動体(小笠原島・硫黄島帰郷促進連盟など)の動向と、これをめぐる離散島民の状況について分析を進めた。具体的には、両諸島民の難民化の責任は明らかに<日米合作>にあるにもかかわらず、両諸島民を帰島させないための補償金が<日米合作>で捻出され、その配分をめぐって島民の運動に分裂が持ち込まれ、両諸島民の難民化の責任が当事者である島民たちの側に押しつけられていくプロセスを、小笠原村教育委員会や国立国会図書館をはじめ各機関が所蔵する一次資料の収集・分析に基づき検討した。また本年度は、小笠原諸島と硫黄諸島をめぐる「時事問題」がマスメディアで取り上げられることが多かった。ひとつは父島・母島とその周辺の島々がユネスコ世界自然遺産へ正式登録されたため、もうひとつは硫黄島から鹿児島県西之表市馬毛島への米軍空母艦載機陸上離着陸訓練(FCLP)の移転計画が具体化したためである。しかし、マスメディアの両諸島に関する頻繁な報道のなかで、両諸島に生きた人びとの社会史的経験はごく断片的にしか言及されなかった。そうした主流の報道状況に批判的なスタンスを維持しながら、専門学術誌や総合学術誌への寄稿から、市民講座での講演、新聞へのコメント、ラジオへの出演などに至るまで、本研究課題の成果にかかわる「社会」への「発信」に追われた1年間でもあった。本年度は主として、1968年の施政権返還後の小笠原諸島・硫黄諸島の旧島民をめぐる状況について検討を行った。1968年以降、狭義の小笠原諸島(父島および母島)の旧島民には段階的に帰島が許された。だが日本政府・防衛庁は、米空軍が撤退した硫黄島に海上自衛隊・航空自衛隊を駐屯させ始め、米国沿岸警備隊にも引き続き駐留を認めるいっぽう、自衛外が駐屯しなかった北硫黄島を含む硫黄諸島を、小笠原諸島復興特別措置法に基づく復興計画から除外して、事実上民間人の居住を拒んだのである。硫黄諸島旧島民は、「火山活動」や「不発弾の残存」を表向きの理由に、現在に至るまで帰島が許されていない。また、小笠原諸島の旧島民のなかにも帰島を選択しなかった人たちが少なくない。本年度のインタヴュー調査は、関東地方に在住する硫黄諸島旧島民3名に対して実施した。とりわけ、施政権返還後に硫黄諸島旧島民有志によって結成された硫黄島帰島促進協議会の運動、その他の旧島民有志による同郷団体の活動、施政権返還後現在までの生活状況、帰島希望に関する意識過程などについて、重点的な聞き取りを行った。文献資料調査に関しては、従来に引き続き、国立国会図書館、国立公文書館、東京都立図書館などが所蔵する一次資料の収集・分析を実施した。また上記の調査成果の一部を取り入れつつ、自編著『戦争社会学の構想ー制度・体験・メディア』(福間・野上・蘭・石原編、勉誠出版、2013年7月刊行予定)に論文「帝国と冷戦の<捨て石>にされた島々ー戦場から基地化・難民化へ」を執筆した。文献資料調査に関しては、ほぼ当初計画通りに進展している((2))。反面インタビュー調査については、当初計画からやや遅れている((3))。インタビュー調査が遅れている理由のひとつは、前項で述べたように、世界遺産登録をきっかけとして小笠原諸島が社会的に大きく注目されるなかで、学術誌への寄稿、市民講座での講演、新聞やラジオでのコメントなどを多数実施し、また今年度正式発足した小笠原村陸域ガイド講習プログラムの講師を務めるなど、研究成果の発信や社会への還元に追われることとなったためである。ただし、このことを別の面からみるならば、成果発信や社会還元ついては当初の計画以上に進展しているといえよう((1))。
ネパールにおける子どもの成長・発達を保障する離乳食ガイドラインの作成

ネパールの乳児死亡率や5歳未満児死亡率、栄養不良の乳幼児の比率は高い。その原因の一つとして離乳食の習慣が不適切であることがこれまでの研究で明らかになっている。本研究の目的は、現代のネパールの文脈に合った離乳食のガイドラインを作成することである。都市部と農村地域において2歳未満児をもつ母親を対象として、訪問面接調査(質問紙調査、食事調査)、フォーカスグループインタビュー、社会・食環境調査などを組み合わせて、離乳食の習慣の実態を明らかにしたうえで、現代のネパールの文脈に合った離乳食のガイドライン作成を目指すものである。
経済合理性と戦略適合性を兼備した改善活動計画の策定支援システム

今年度は,まず,個々の現場小集団をそれぞれ一つの意思決定エージェントとしてモデル化した.任意の現場エージェントは,改善案の好ましさを,毎期,ある尺度で比較しており,その選好尺度の値の大きい改善案から優先的に開始しようと行動する.また,状況に応じて,技術者小集団も一つの意思決定エージェントとなり,個々の改善案に対して独自の選好尺度の大きい改善案から優先的に開始しようと行動する.なお,各意思決定エージェントの,任意の改善案に対する選好尺度は,それによって当該エージェントにもたらされる総利益額を制約リソースの消費量で割った値として与えた.技術者エージェントが工数や予算の配分権を所持して,いる場合,現場エージェントが各期に新しい改善を開始するためには,それに必要な工数および予算を技術者エージェントから提供してもらう必要がある.このとき,技術者エージェントは技術者サイドの選好尺度の高いものから優先的に工数や予算を割り当てたいと考え,各現場エージェントは,自現場の改善案で,現場サイドの選好尺度の高いものから優先的に工数や予算を割り当てて欲しいと考える.それらの優先順位は一般には一致するとは限らないので,期に一度,各エージェントが集まった会議などを通じて,工数と予算の配分について交渉するような状況を考え,それぞれが順に少しずつ妥協していって,最終的に実行可能解に到達するような交渉アルゴリズムによってモデル化した.簡単な数値実験の結果,ロス間に連関がない場合は,制度設計による改善効果の違いはほとんどみられないが,連関が強くなるに従って,違いが大きくなっていくことなどがわかった.提案したエージェントシミュレーションモデルに,検討対象の生産システムに対応した生産システムシミュレーションモデルを組み合わせることで,生産システムの形態に応じた詳細な検討を進めることが今後の課題となる.今年度は,特に,製造品質の面を対象として,広義ロスの概念を整理するとともに,それらを把握するフェーズについて研究した.製造現場で生じる不良の改善のためには,品質面での広義ロス(すなわち,不良要因や不良発生メカニズム)を明らかにする「不良要因探索」が必要である.ここに,不良要因とは,不良の原因となる不具合事象,工程条件のばらつきなどを指し,不良発生メカニズムとは,そうした不良要因の生起から不良発生に至るまでの事象やばらつきの伝播プロセスを指す.したがって,不良要因探索とは,広い意味での「逆問題」の一種であるといえる.不良要因探索のために従来から用いられてきた,現場,現物,現実の観察に基づく「3現主義的アプローチ」や,実験計画法などに基づく「仮説検証型データ分析」では,逆問題に対する仮説の立案は人力に依存しており,また,着目すべき工程,設備などの「分析の焦点」があらかじめ適切に絞り込まれていることが前提となる.しかし,現実の多段階生産システムでは,不良要因探索の焦点を当てるべき工程や設備は自明でないことも多く,「分析の焦点」を絞り込むこと自体が一つの課題となっている.一方,大量のデータから探索的に知見を得る,決定木分析,回帰木分析,バスケット分析などといった,いわゆるデータマイニングの手法が,近年,不良要因探索の分野でも注目を集めている.しかし,既存のデータマイニング手法を製造履歴データに単に適用するだけで,問題となっている不良要因や不良発生メカニズムに関する仮説が自動的に抽出できるとは限らない.そこで,本研究では,多段階生産システムでの不良要因探索を,改善者と生産システムの間の相互作用を通じた,仮設の立案と検証のプロセスとして捉え,特に仮説立案フェーズを支援する一つの手段として,多段階品質情報推移モデル(Multi-Stage Quality Information Model : MSQIM)と呼ぶ,探索的データ分析のフレームワークを提案した.昨年度は,製造品質の面を対象として,広義ロスの概念を整理するとともに,それらを把握するフェーズについて研究した.そして,多段階生産システムでの不良要因探索を,改善者と生産システムの間の相互作用を通じた,仮説の立案と検証のプロセスとして捉え,特に仮説立案フェーズを支援する一つの手段として,多段階品質情報推移モデル(Multi-Stage Quality Information Model : MSQIM)と呼ぶ,探索的データ分析のフレームワークを提案し,ロジスティック回帰を用いてそれを実装した.今年度の前半では,このMSQIMを,決定木分析を用いて新たに実装することによって,昨年度のアプローチをさらに発展させた.今年度の後半では,自律分散的な小集団活動による改善活動が戦略適合性を持つための条件をエージェントシミュレーションによって検証するフェーズに入っていった.一般に,現場オペレータから構成される小集団の業績評価基準は,局所的・短期的とならざるを得ない.ゆえに,どうしても現場オペレータは,局所的な効果が短期で得られる改善活動を重視しがちである.一方で,エンジニアは種々の改善技術を学ぶ機会を持ち,また,長期的な改善効果の評価に必要な様々な市場データをみる機会にも恵まれている.そのため,全体的で長期的な効果が得られる改善活動を重視しがちになる.そこで,現場の事実を基にしたボトムアップ的な視点の利点を残しながら,エンジニアのトップダウン的で長期的・全体的な視点との擦り合わせによって改善活動全体の戦略適合性が担保されるような制度設計について検討した.具体的には,まず手始めにコストリーダーシップ戦略を採用する生産システムを想定して,現場オペレータとエンジニアの小集団の組織設計,小集団に配分される改善予算制度,小集団における業績評価制度などの違いによって,最終的な改善効果にどのような差異が生じるかをエージェントシミュレーションによって検証した.今年度は,まず,個々の現場小集団をそれぞれ一つの意思決定エージェントとしてモデル化した.任意の現場エージェントは,改善案の好ましさを,毎期,ある尺度で比較しており,その選好尺度の値の大きい改善案から優先的に開始しようと行動する.また,状況に応じて,技術者小集団も一つの意思決定エージェントとなり,個々の改善案に対して独自の選好尺度の大きい改善案から優先的に開始しようと行動する.

なお,各意思決定エージェントの,任意の改善案に対する選好尺度は,それによって当該エージェントにもたらされる総利益額を制約リソースの消費量で割った値として与えた.技術者エージェントが工数や予算の配分権を所持して,いる場合,現場エージェントが各期に新しい改善を開始するためには,それに必要な工数および予算を技術者エージェントから提供してもらう必要がある.このとき,技術者エージェントは技術者サイドの選好尺度の高いものから優先的に工数や予算を割り当てたいと考え,各現場エージェントは,自現場の改善案で,現場サイドの選好尺度の高いものから優先的に工数や予算を割り当てて欲しいと考える.それらの優先順位は一般には一致するとは限らないので,期に一度,各エージェントが集まった会議などを通じて,工数と予算の配分について交渉するような状況を考え,それぞれが順に少しずつ妥協していって,最終的に実行可能解に到達するような交渉アルゴリズムによってモデル化した.簡単な数値実験の結果,ロス間に連関がない場合は,制度設計による改善効果の違いはほとんどみられないが,連関が強くなるに従って,違いが大きくなっていくことなどがわかった.提案したエージェントシミュレーションモデルに,検討対象の生産システムに対応した生産システムシミュレーションモデルを組み合わせることで,生産システムの形態に応じた詳細な検討を進めることが今後の課題となる.