hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼球運動中の視空間の知覚を安定的に維持する脳内メカニズムの解明

眼が動くと、網膜に映った視覚像の位置は眼の動きに伴って変化するのに、外界が動いて見えないのはなぜか。この問題に取り組むため、サルの大脳高次視覚野から神経活動を記録・解析し,これまでに、大脳皮質後頭・頭頂連合野の一部であるMST野が、眼が動くことによって生じる網膜像の動きの補正に関与すること、眼を動かす前の視覚情報の記憶を眼が動いた後に呼び起こし、眼の動きにより途切れた視覚情報を埋める仕組みに関与することを明らかにした。[目的]本研究では、大脳後部頭頂葉MT(middle temporal)野およびMST(medial superior temporal)野を始めとするサルの高次視覚処理にかかわる領域からニューロン活動を記録し、『眼球運動中の視覚環境はどのようにコードされているか:すなわち個々のニューロン受容野が眼球運動中にどのように変化するのか』を明らかにする。[成果]マカクサル2頭について、サッケード眼球運動課題のトレーニングを行い、これらのサルの大脳高次視覚野MT/MST野からニューロン活動を記録した。大脳高次視覚野のニューロンには受容野があり、それぞれが異なる網膜部位に映る視覚像に反応することが知られているので、眼球運動によって網膜上での視覚像の位置移動が誘発されるとき、対応する視覚ニューロンの受容野の位置および大きさにどのような変化が生じるのかを調べた。その結果、MTニューロンでは、受容野の位置が単に眼の動きに伴って受動的に変化するのに対し、MST野では、眼球運動が起こる前の刺激位置の記憶痕跡を反映した活動を示すニューロンが多く存在することを示すデータが得られた。また、MST野でみられる記憶痕跡に対する反応の潜時は、受容野内に呈示された刺激に対する反応潜時よりも短いことが明らかとなった。これらの結果により、MST野の活動が、サッケード前後に生じる視覚像のブレにかかわらず、安定した、かつ、連続した視覚認知を維持する神経メカニズムに関与している可能性が示唆された。【目的】眼が動くと、網膜に映った視覚像の位置は眼の動きに伴って変化するが、我々は連続的で安定した視覚情報を得ることができる。したがってヒトの脳には、自分の意志で眼を動かしたときに生じる網膜像のブレを補正して視覚世界を再構築する仕組みがそなわっていると考えられるが、その実態はいまだ明らかになっていない。本研究では、高次視覚情報処理にかかわる大脳皮質後頭・頭頂連合野(MT/MST野)からニューロン活動を記録し、『眼球運動中の視覚環境はどのようにコードされているか:すなわち個々のニューロン受容野が眼球運動中にどのように変化するのか』を明らかにすることを目的とした。【成果】マカクサル2頭を用い、MT/MST野からニューロン活動を記録した。これまでのところ、MST野には、サッケード眼球運動が終わった時点で、その瞬間に見えている視覚情報のみならず、眼が動き出す前に受容野の中にあった情報に関連した活動を示すニューロンが存在することが明らかになった(memory remapping効果)。一方、MT野のニューロンは、その時点でニューロン受容野の中に呈示された刺激にのみ応答を示した。この結果は、「眼が動く前に記憶された視覚情報」がサッケード後にMST野で想起され、MT野からMST野に供給される「眼が動いた後の視覚情報」との統合が起こっていることを示唆する。また、サッケード後にMST野で観察される活動は、眼球位置による修飾を受けることを示すデータも得られている。この結果は、memory remapping効果の源となる視覚情報入力が、脳のどの領野にどのような座標系で保持されているのか、また「眼が動く前に記憶された視覚情報」の想起をトリガーする眼球運動指令のコピー(遠心性コピー)がどの領野からもたらされるのかを探る糸口になると考えられる。「眼球運動中の視空間の知覚を安定的に維持する脳内メカニズム」を解明するため,サルの大脳高次視覚野から神経活動を記録・解析し、これまでに、大脳皮質後頭・頭頂連合野の一部であるMST野が、サッケード眼球運動を起こす前の視覚情報の記憶を眼が動いた後に呼び起こし、眼の動きにより途切れた視覚情報を埋める仕組みに関与することを明らかにしてきた。しかし、眼が動く前の視覚情報を眼が動いた後に呼び起こすことができたとしても、眼球運動前後の視覚像は眼が動いた大きさ分だけずれているので、眼の動きの前後で視覚世界のギャップが生じてしまうと考えられる。本研究では、眼の位置によって神経細胞の視覚受容野の応答感度にどのような変化が生じるのかを調べ、MST野の神経細胞が、眼が動いた後に呼び起こされる過去の視覚情報の記憶痕跡と同時に、現在の眼球位置の情報を併せ持つことを明らかにした。この結果は、MST野の神経細胞が、眼の動きの前後で生じる2枚のずれた網膜像を、眼が動く前と後の眼球位置情報を使うことにより補正し、統合することで、滑らかで連続した視覚世界の維持に関与している可能性を示唆している。

この問題に取り組むため、サルの大脳高次視覚野から神経活動を記録・解析し,これまでに、大脳皮質後頭・頭頂連合野の一部であるMST野が、眼が動くことによって生じる網膜像の動きの補正に関与すること、眼を動かす前の視覚情報の記憶を眼が動いた後に呼び起こし、眼の動きにより途切れた視覚情報を埋める仕組みに関与することを明らかにした。現在までのところ、MST野には、MT野とは異なり、サッケード後に、眼球運動が起こる直前の視覚刺激の位置を反映した活動を示すニューロンが多く存在することが明らかになった。この成果は、Proc Natl Acad Sci U S A誌に掲載された。またその活動が眼球位置による修飾を受けることを示唆するデータが得られている。この成果は、2014年度の日本神経科学学会および北米神経科学学会で報告した。(3)タイトルは以下の通りです。システム神経生理学サッケード後にMST野で観察される活動が、眼球位置による修飾を受けることを示すデータが得られている。したがって、これらの研究をさらに発展させ、memory remappingのもととなる視覚情報入力源の特定および眼球運動指令信号の遠心性コピーの機能的役割の解明を目指す。本年度は、サルの大脳高次視覚野MT/MST野から神経活動を記録し、ニューロン受容野に呈示した視覚刺激に対する応答が、眼の動きに伴ってどのように変化するかを調べる計画であった。現在までのところ、MT野とMST野のニューロン間でサッケード眼球運動の直前に呈示された刺激に対する反応特性が異なり、MST野には、眼球運動が起こる前の刺激位置の記憶痕跡を反映した活動を示すニューロンが多く存在することが明らかとなった。この成果については、2013年度の日本神経科学学会および北米神経科学学会で報告した。本研究課題を進める過程で、新たに、memory remappingに関連した活動が、眼球位置による修飾を受ける可能性が見いだされた。したがって、これらの研究をさらに発展させ、memory remappingのもととなる視覚情報入力源の特定および眼球運動指令信号の遠心性コピーの機能的役割の解明を目指すため、本研究課題を継続する。今後は、データ数を増やすとともに、眼球運動開始前から終了後に渡って、ニューロン受容野に変化が生じるタイミングを詳細に調べる。またマルチ電極を用いて複数のニューロン活動およびローカルフィールドポテンシャル(LFP)を同時に記録する。かつ、遠心性コピーの源と考えられる領野への微少薬物注入による局所不活化実験も並行してに行い、遠心性コピーがMST野のどの層に入力するか、また皮質カラム内でどのような情報処理が行われて出力されるかを検討することで、神経細胞集団の機能的な相互作用を中心に検討を進める計画である。新規のサル1頭の購入および外科手術等のために必要な消耗品類の購入に充てる。マルチ電極を用いた複数のニューロン活動およびローカルフィールドポテンシャル(LFP)の同時記録を行う。また、遠心性コピーの源と考えられる領野への微少薬物注入による局所不活化実験も並行してに行い、遠心性コピーがMST野のどの層に入力するか、また皮質カラム内でどのような情報処理が行われて出力されるかを検討する。神経活動記録用マルチ電極および薬理学実験用の電動マイクロインジェクタ等の購入に充てる。
眼表面の細菌叢の静的状態および動的反応からさぐる新たな眼感染症の治療法

白内障術後眼内炎予防に用いられる様々なプロトコールの有効性を、既報告を用いたネットワークメタ解析を用いて検証した。その結果、抗菌薬前房内投与が眼内炎頻度減少に大きく寄与し、中でもヨーロッパで広く行われているセフロキシムが最も有意で、モキシフロキサシンがこれに続き、術前抗菌薬点眼よりも有効な結果となった。しかし認可された方法ではないため新たなプロトコールの有効性を、術前抗菌薬群を対照として試みた。その結果、術中術後の培養陽性率や菌量を指標にした場合、術中ヨード2回法は術前抗菌薬群と同等であった(同等性試験、投稿中)。これにより術中ヨード2回法をベースに眼内炎予防プロトコールを至適化できる可能性が示唆された。そこでコンタクトレンズ(CL)装用者における細菌叢の変化と感染につながるリスク因子を同定することを目的に前年同様、正常CL装用者より回収したケースの汚染状態を16S ribosomalDNAコピーの定量、次世代シークエンサによるメタゲノムの検索により検証した。その結果、アカントアメーバPCR検出の有無において、細菌DNA copyの違いは認めなかったが、アカントアメーバcopy数増大にはActinomycesをはじめ多くの菌種が有意な相関を示した。また、多様性の指標であるシャノン係数もアカントアメーバPCR陽性例で有意に増大し、アメーバqPCR陽性例では、特定の菌種にとどまらない多様な細菌叢による汚染を呈していた。CLの使用状況との関連性を含め検証した場合、装用前に手指洗浄なし、CLケースの非乾燥、長期使用が細菌多様性の増大に関連しており、アカントアメーバ汚染リスクになりえると考えられた。また感染性角膜炎の診断サポートをめざすため、所見群や16S r-DNA量を用いたAIによる診断アルゴリズム確立を試みた。その結果ランダムフォレストモデルの有効性が示唆された。正常者における眼表面の細菌叢の動態をまず理解するため、白内障手術をうける患者の眼表面の細菌量変化の動態を16SribosomalDNAを対象として解析した。手術開始直前では、結膜嚢から培養陽性かつ多くの細菌が認められたが、術野のsetting後は、開始前の15%程度までただちに減少し15分の手術時間中低い数値が維持された。また、混合線形回帰の結果、培養陽性である場合16S ribosomalDNAによる細菌量は、培養陰性に比べて30倍増大することが判明した。一方、恒常的細菌叢の総量と想定される開始前の細菌量は、年齢や性別と関連がないものの高齢者では、培養陽性と年齢は弱いが有意な相関を認めた。以上より、初老期以後の正常者では、眼表面の常在細菌の総量は年齢と無関係ではあるが、年齢とともにその細菌プロフィールが変容し培養同定可能な細菌の相対的比率が増していくことが示唆された。そこで、病原性細菌と常在細菌叢の関連性を検討するため、実際に細菌感染が疑われ眼表面の16S ribosomal DNA量を測定した273例273眼の患者を対象として、16S ribosomal DNA量を測定した。まず、まず16S ribosomalDNAの確定診断への有用性を評価した結果、1000コピー以上なら病因と関連する可能性が高いことが判明した。次にこのカットオフ値以上の数値を示した患者サンプルの16S ribosomalDNA領域のsequenceを行った。その結果、細菌性角膜炎と診断された症例においては、培養にて原因と推定された菌種以外の細菌が想定以上に多く認められ、これらの菌種の病態の間接的な寄与が示唆された。年齢や生活環境あるいは病的状態、抗菌薬投与・眼科手術を含めた治療に反応してmicrobiomeがいかに応答するかを解析し、リスク因子の同定、さらには新たな眼内炎予防および感染対策手法の構築を目的としている。まず、最も一般的な眼科手術である白内障手術を対象として、術中における術野の汚染度を評価し、有効な消毒手法の確立をはかるため、術中にヨードによる眼表面の潅流を試みた。その結果、とくに手術開始時の念入りなsettingが重要であることが判明し、さらにプロトコールを最適化するための基礎データをえることができた(投稿中)。興味深いことに術中の細菌量は眼表面では非常に低いレベルに保たれており、少なくとも短時間の手術の間においては想定された再汚染の機会の可能性はかなり低いことが判明した。おそらく潅流によると考えられる無菌に近い低細菌量が、術中は達成できており、合併症がない限りにおいては術中の細菌叢の評価自体はむしろ意義が低いことが示唆された。そこで、実際に、感染がうたがわれた角膜炎患者を対象として細菌叢の詳細な評価をはかるべく解析をすすめている。まず、273例273眼の患者サンプルを対象として、実際に培養で検出された細菌、さらに16S ribosomal DNA測定で検出できる細菌叢のプロフィールの解析に着手している。正常者における眼表面のモデルとして、白内障手術の際の正常眼表面細菌の動態を解析した。まず通常の眼科手術時の消毒方法を用いた時、手術施行時間中に細菌量がいかなる動態をしめすのかを検討した。手術時にもっとも汚染が懸念されるステップの汚染度を検討するため、細菌ゲノムを規定する16S ribosomal DNA領域を標的として解析した。その結果、白内障手術時の通常の消毒方法においては、手術を通してみた場合十分な消毒効果が得られていない可能性が考えられた。

そこで、適切なタイミングのみに限定して術中イソジン洗浄を併用した方法の有用性を通常の消毒法と比較を行いその有用性を報告した。病的状態における眼表面の細菌動態を臨床面から理解することを試みた。まず、角膜潰瘍や角膜びらんなど治療を必要とする疾患を対象に解析した。病態が、眼表面の細菌叢が正常者でも保有する常在菌に影響されているのか、あるいは病原性を発揮しえる細菌感染により発症しているのかを評価するため、通常の細菌培養に加え、16S ribosomal DNAコピーの定量、さらにその領域のシークエンスを行い、細菌叢が病態へいかに寄与しえるのか関連性の評価を行った。アカントアメーバや細菌感染がいかなる状況において正常者に感染しやすくなるかに関して詳細な知見はない。そこで、正常なコンタクトレンズ(CL)装用者より回収したケースの汚染度を正常者の細菌叢の指標として評価することを試みた。CLケースの汚染度を評価するため16S ribosomal DNAコピーの定量を行い、レンズの使用状況との関連性を共分散構造解析によりリスクの高い要因を抽出した。白内障手術における眼表面細菌叢動態を理解することは、術後眼内炎の予防方法の策定に非常に有用である。これまで術中の細菌量の動態を解析し、16S ribosomal DNA定量は、この評価にとって充分な感度や再現性をもつことが判明してきた。そこで次に、細菌叢の影響の評価をより詳細に解析することを次のステップとして検討かつプロトコールの立案を試みている。病的状態における眼表面の細菌動態を16S ribosomal DNAコピーの定量及び検出細菌のシークエンシングによる同定を試みた。その結果、とくに細菌感染が明確になるにつれ検出細菌は培養結果と一致していた。一方、感染と正常の境界症例においては培養では検出されない多様な菌種が同定されこれらが病像の形成に関与している可能性が考えられた。この解析をすすめていく中で、診断上、感染性角膜炎を完全に分類できる項目を抽出する必要が生じた。将来的には、細菌性角膜炎の診断は、診断プログラムにより判定できるようにできることを目指している。しかし、それらのプログラムの構築及び診断能力の至適化のためには教師データが必要であり、教師データとしていかなる次元の情報を収集すべきかの検討が必須である。そこで教師データとなるデータベースを構築するため、いかなる教師データであれば主観の入らない臨床診断が可能かを潜在クラス解析を含めた応用統計手法を用いて検証しつつある。前年度にひきつづき正常なコンタクトレンズ(CL)装用者より回収したケースの細菌叢解析をより詳細に進めつつある。アカントアメーバや病原性の強い細菌汚染に影響する要因を探るため同サンプルを用いて次世代シークエンサによる細菌叢解析に着手し、現在、シークエンスリード作業に取りかかっている。白内障手術後の眼内炎の予防のために、これまで抗菌薬点眼を術前から投与開始する術前減菌法がもちいられてきた。術中の減菌をさらに担保するため、前年度に我々は術中に汚染によるリスクが高いステップに限定した術中ヨード洗浄法の有効性を報告した。最近では、術前抗菌薬投与を含め、抗菌薬の投与延長による耐性菌の出現の可能性が問題となっており、より詳細な白内障手術前後の細菌動態の解析が必要と考えられた。
機能性発現を志向した多核親電子性金属錯体によるビニルピリジン類の精密重合法の開発

ビニルモノマーの立体規則性重合に優れた触媒や開始剤は幾つか知れており、重合体の性質は規則性のないものと比べ大きく異なることが多い。本研究では、2-ビニルピリジンの重合体がユニークな性質を持つことに着目し、立体規則性ポリ(2-ビニルピリジン)やその誘導体を簡便に与える重合触媒の開発を行い、立体規則性にとどまらず、分子量や共重合性の精密制御を主な目的としている。予備的な結果として、入手容易な置換型ビフェノールとアルキルイットリウム錯体から簡便に得られる二核ビフェノラート錯体を開始剤に用いることで、高度なイソタクチック規則性(mm>99%)で制御されたポリ(2-ビニルピリジン)が生成することを見いだしている。しかし、低開始剤効率や分子量制御の点で問題があり、初年度の研究として、この課題の解決に取り組んだ。最も簡便な解決法として、安価で汎用性の有機典型金属試薬を二核ビフェノラート錯体と共存さてこれを開始剤とする新たな手法を検討することにした。その結果、トリエチルアルミニウムを共開始剤として使用した場合に、高度な立体規則性を維持したまま高分子量領域における分子量制御が達成された。結果的に、二核イットリウムビフェノラート錯体の使用量の低減につなげることができた。さらに、置換型ビフェノール配位子への4族および5族金属の導入に関して、生成錯体の構造の合成条件を明らかにした。得られたこれらの新規錯体は、平成31年度において、重合反応性を検討する予定である。2-ビニルピリジンの重合において二核イットリウムビフェノラート開始剤に汎用性の有機典型金属試薬を共存させて、分子量制御が可能となるかを検討した。共存させる試薬として、有機アルミニウム、亜鉛、ガリウム、ケイ素化合物を、また、添加量についても検討し、生成した重合体の分子量に与える影響を調査した。比較のため、Yに対してモノマー仕込み量を200倍モル、添加する金属試薬を20倍モルに固定した。ZnEt2、GaMe3、PhSiH3は分子量の制御はできなかった。一方、AlMe3を用いた場合、分子量の低下(565,000→319,000)、開始剤効率の向上(3.7%→6.6%)が見いだされた。しかし、立体規則性mmの低下(>99%→84%)も観察された。さらに、AlEt3について詳細に検討したところ、より良好な結果が得られた(Mn = 107,000; mm = 91%)。Yに対して10倍モルのAl試薬を用いる系で立体規則性の低下を改善することができた(97%)。さらに、モノマー仕込み比の影響を調査し、400倍モル以上でmm>99%と高度な立体規則性を保持したまま分子量の制御が可能となった。mmの低いポリマー試料のDSC測定において180 °Cでのアニーリングを実施したところ、立体規則性から予想される値よりも大幅に高い融点を示した。この結果より、観察された立体規則性の低下は重合初期に生じ、その後、立体特異的に重合が進行していることが示唆された。Y以外の重合開始剤を広く創製する目的で、置換型ビフェノールと4族および5族金属との反応を検討した。Hf(CH2Ph)4を用いた場合、ビフェノール配位子の効果が見られ、配位子のビアリール二面角が小さいときに金属/配位子が1:1の二核錯体が生成することが分かった。Zrや5族のTaアミド錯体との反応より金属/配位子=1:1の錯体が生成することもわかった。次年度では、二核イットリウムビフェノラート錯体以外の重合開始剤を用いる2-ビニルピリジン類の重合を検討する。同時に、Y錯体を含め、新規に開発されたビフェノナート錯体を開始剤とする汎用モノマーとの共重合の可能性について調査する。その際、コモノマーの単独重合性についても情報を収集する。ブロック共重合体が得られれば、基本的な評価を行い、その特性の有無について調査する。万一、共重合が同一バッチで達成されない場合、2-ビニルピリジンの重合体の末端をコモノマーの重合開始末端となるよう官能基化を試み、ブロック共重合体の合理的な精密合成の可能性について試みる。ポリ(2-ビニルピリジン)の分子量はSEC分析において決定されるが、本ポリマーの基準物質により得られる校正曲線に基づいている。基準物質の分子量が分析限界となり、その値を超える超高分子量重合体の分子量分析のため、他の分析手法の可能について検討する。

最も簡便な解決法として、安価で汎用性の有機典型金属試薬を二核ビフェノラート錯体と共存さてこれを開始剤とする新たな手法を検討することにした。その結果、トリエチルアルミニウムを共開始剤として使用した場合に、高度な立体規則性を維持したまま高分子量領域における分子量制御が達成された。結果的に、二核イットリウムビフェノラート錯体の使用量の低減につなげることができた。さらに、置換型ビフェノール配位子への4族および5族金属の導入に関して、生成錯体の構造の合成条件を明らかにした。得られたこれらの新規錯体は、平成31年度において、重合反応性を検討する予定である。2-ビニルピリジンの重合において二核イットリウムビフェノラート開始剤に汎用性の有機典型金属試薬を共存させて、分子量制御が可能となるかを検討した。共存させる試薬として、有機アルミニウム、亜鉛、ガリウム、ケイ素化合物を、また、添加量についても検討し、生成した重合体の分子量に与える影響を調査した。比較のため、Yに対してモノマー仕込み量を200倍モル、添加する金属試薬を20倍モルに固定した。ZnEt2、GaMe3、PhSiH3は分子量の制御はできなかった。一方、AlMe3を用いた場合、分子量の低下(565,000→319,000)、開始剤効率の向上(3.7%→6.6%)が見いだされた。しかし、立体規則性mmの低下(>99%→84%)も観察された。さらに、AlEt3について詳細に検討したところ、より良好な結果が得られた(Mn = 107,000; mm = 91%)。Yに対して10倍モルのAl試薬を用いる系で立体規則性の低下を改善することができた(97%)。さらに、モノマー仕込み比の影響を調査し、400倍モル以上でmm>99%と高度な立体規則性を保持したまま分子量の制御が可能となった。mmの低いポリマー試料のDSC測定において180 °Cでのアニーリングを実施したところ、立体規則性から予想される値よりも大幅に高い融点を示した。この結果より、観察された立体規則性の低下は重合初期に生じ、その後、立体特異的に重合が進行していることが示唆された。Y以外の重合開始剤を広く創製する目的で、置換型ビフェノールと4族および5族金属との反応を検討した。Hf(CH2Ph)4を用いた場合、ビフェノール配位子の効果が見られ、配位子のビアリール二面角が小さいときに金属/配位子が1:1の二核錯体が生成することが分かった。Zrや5族のTaアミド錯体との反応より金属/配位子=1:1の錯体が生成することもわかった。次年度では、二核イットリウムビフェノラート錯体以外の重合開始剤を用いる2-ビニルピリジン類の重合を検討する。同時に、Y錯体を含め、新規に開発されたビフェノナート錯体を開始剤とする汎用モノマーとの共重合の可能性について調査する。その際、コモノマーの単独重合性についても情報を収集する。ブロック共重合体が得られれば、基本的な評価を行い、その特性の有無について調査する。万一、共重合が同一バッチで達成されない場合、2-ビニルピリジンの重合体の末端をコモノマーの重合開始末端となるよう官能基化を試み、ブロック共重合体の合理的な精密合成の可能性について試みる。ポリ(2-ビニルピリジン)の分子量はSEC分析において決定されるが、本ポリマーの基準物質により得られる校正曲線に基づいている。基準物質の分子量が分析限界となり、その値を超える超高分子量重合体の分子量分析のため、他の分析手法の可能について検討する。
特殊な分子濃縮技術を利用する分子集合ナノ繊維への硬質支持体の導入および機能付与

本年度は、円偏光発光(CPL)発現の新たなアプローチの確立に向け、誘起CPLの発現機構について詳細な研究を行ってきた。ナノ繊維状分子集合体が形成するキラル界面(キラルナノテンプレート)にアキラルな発光性分子を濃縮することにより、誘起CPLを発現させるという新たなアプローチの確立および発現機構の調査を行なった。本アプローチの特徴である、様々な組み合わせが可能であるという点を活かし、従来までの合成化学的アプローチでは困難であった系統的な調査に基づき、吸収及び発光における円偏光度(|gCD|および|glum|)の相関性を明らかにした。導き出したこの相関性から、1ナノテンプレートによる二次キラリティと、2発光性分子とキラルナノテンプレート間の強い静電相互作用によって、CPLの発現および強度の制御が可能となることを明らかにした。結果として有機化合物(溶液系)における最高値(|glum| = 0.102)の発現に成功している。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は当初の計画通り、両親媒性グルタミド誘導体の合成と、それらの集積構造の評価を中心に研究を進めた。今回、親水部としてピリジニウム基、アミノ基、カルボキシル基を有する両親媒性グルタミド誘導体を合成した。これらの化合物の会合体の構造をTEM観察、分子の集積構造をDSC、UV-visおよびCDスペクトル測定を用いて評価した結果、相転移温度(Tc)以下ではキラルな配向構造を有する分子集合ナノ繊維を形成していることが確認された。また、親水基にピリジニウム基を有する両親媒性グルタミド誘導体(G-Py+)においては、ピリジニウム基特有の吸収帯260 nm付近においてコットン効果が観測された。また、G-Py+が形成する分子集合ナノ繊維への機能付与を目指し、発光性分子であるピレンやアントラセンの局所濃縮を試みた。G-C2-Py+が形成するキラルな分子集合ナノ繊維にピレンやアントラセンを取り込ませることにより、モノメリックな発光性分子にCDおよび円偏光発光(CPL)特性を誘起させることに成功した。これは、アキラルかつ官能基を持たないシンプルな多環芳香属に、複合化させる(混ぜる)だけでCPLを誘起する初めての例であり、この結果は当初の予想を上回る結果となった。以上の通り、本年度は当初の計画にしたがって、各種両親媒性グルタミド誘導体の合成とそれらの集積構造評価を行った。さらに、多環芳香族分子の局所濃縮による、分子集合ナノ繊維への発光特性付与に関する調査を行った。外部への研究報告については、学術論文3報および国内外の学会発表7件にて発表している。とくに、第45回繊維学会夏期セミナーでの若手優秀ポスター賞受賞や、学会誌Chemistry Lettersに発表した論文が優秀論文(Editor's Choice)に選ばれる等,本年度の研究評価が高く評価されている。本年度は当初の計画の達成に加え、キラルな分子集合ナノ繊維に複合化させる(混ぜる)だけで、アキラルかつ官能基を持たないシンプルな発光性分子にCPLを誘起するという、当初の予想を上回る結果が得られたため。今後は、当初の研究計画に従い、フィルムの作製及びその評価を中心に研究を進める。また、本年度得られた結果である、複合化させる(混ぜる)だけでCPLを誘起する系について、より詳細な調査を進める。
聴覚中枢発達の解明

本研究は出生直後のHearing onset前に、ヒトの先天聾に類似したラセン神経節細胞の破壊を伴わない状態での先天難聴動物モデルを作成し、Hearing onsetが起こらないということが、その後の聴覚中枢の発達に及ぼす影響について検討するものである。今回ヒトの先天聾に類似した、画期的な先天聾動物モデルを作成することに成功した。作成したモデルは2種類で、(1)外科的内耳破壊モデル:冷凍麻酔下に生後13日目に蝸牛骨包を解放し、アブミ骨を除去した上で内耳(前庭階)を直接吸引するもの、(2)薬剤性内耳障害モデル:ラットのHearing onsetは生後12日目頃なので、生後1日目から10日間内耳毒性抗菌薬のカナマイシンを仔に腹腔内全身投与したものである。今後はこのモデルを用い、「Hearing onsetがない」ということが、聴覚中枢の正常発達に何らかの影響を及ぼすか否かについて検討する予定である。1.ヒトの先天聾に類似した、先天聾動物モデルを作成した。作成したモデルは2種類で、(1)科的内耳破壊モデル:冷凍麻酔下に生後13日目に蝸牛骨包を解放し、アブミ骨を除去した上で内耳(前庭階)を直接吸引するもの、(2)薬剤性内耳障害モデル:ラットのHearing onsetは生後12日目頃なので、生後1日目から10日間内耳毒性抗菌薬のカナマイシンを仔に腹腔内全身投与したものである。これら2種類の内耳障害モデル動物の個体数を増やして蝸牛の状態とラセン神経節細胞の状態について検討した。難聴の確認のためにはヒト用ABRを改良し転用した装置以外に、動物実験用ポリグラフシステムを用いて完全な難聴が作成されていることを確認した。2.先天聾モデル動物を用いて、「Hearing onsetがない」ということが、聴覚中枢の正常発達に何らかの影響を及ぼすか否かについて検討した。一般に人工内耳は、脳の可塑性を考慮すると可能な限り早期に装用を開始することが望ましいとされるが、過去には聾の期間の長短によって中枢の変化に違いがおこるかどうかを神経解剖学的に検討した報告はなかった。今回先天聾モデルにおいて、聾の期間の短い幼児期と、期間の長い成熟期において、ニューロトレーサー法を用いて神経投射の変化を検討した。また聴覚中枢神経核には蝸牛と同様にトノトピシティーという周波数局在があるが、先天聾モデルにおいてトノトピシティーに変化が生じるか否かについても、生理学的、神経解剖学的手法を用いて検討した。正常動物におけるカルシウム関連蛋白である、カルバインD(Cal-D)、パルブアルブミン、カルレチニンの分布について免疫組織学的に検討した。さらに逆行性トレーサー法を併用して、これらのカルシウム関連蛋白陽性ニューロンの投射路について検討した。また正常脊椎動物ではその発生過程において、初期に過剰産生された神経細胞のうち、およそ半数がプログラム細胞死によって淘汰される。申請者の行った研究において、先天聾動物ではこのプログラム細胞死のスイッチが入らずに多くの細胞が生き続けている可能性があり、この仮説を確かめるため、正常発達期ラットを用いて経時的に、聴覚中枢神経核のプログラム細胞死(アポトーシス)の有無を免疫染色法にて検討した。正常の聴覚発生過程の中で内耳のラセン神経節細胞のプログラム細胞死が起こることが知られているが、聴覚中枢神経核での検討はかった。プログラム細胞死がHearingonsetと一致した時期にみられるならば、聴覚入力刺激がプログラム細胞死のスイッチになるという、新しい解釈を示唆するものである。聴覚中枢では多くの交叉性投射路と非交叉性投射路が交錯しており、一側耳の難聴と両耳の難聴とでは、中枢聴覚系の受ける影響も当然異なるものと思われる。例えば音源定位やカクテルパーティー効果などの両耳聴のためには、両耳からの音入力の差を感知できる神経核(Binaural neuron)が存在する。一方で片耳の音入力に鋭敏に反応することの多いMonaural nueronがあるが、これらの神経核の違いによって、それぞれの先天性難聴モデル(片耳か両耳か)において差が現れるかどうか確認した。
超高速分光法による逆ミセル内における分子ダイナミクス -界面光化学反応に及ぼす動的効果-

本研究では、逆ミセルしてAerosol-OT(AOT)を選び、炭化水素溶媒(isooctane等)/AOT/H_2O系の逆ミセルを作成し、ウォータープール内に水溶性色素(クマリン343等)を溶かし、蛍光プローブとした。まず、動的光散乱方法を用いて、ミセルサイズの測定を行い、色素を導入した場合とそうでない場合でミセルのサイズは変化しないこと、すなわち色素分子(イオンなのでカウンターカチオンも存在する)はミセルの形成にあまり影響を与えないことがわかった。次に、フェムト秒パルスを用いた偏光ポンプ-プローブ法(過渡二色性分光)により逆ミセル内の色素の回転間時間を測定することを試みた。我々は、蛍光スペクトルが励起波長に依存することを観測しており、これは逆ミセル中に存在する色素の微視的な環境の違いを反映していると考えた。励起波長を変えて回転緩和を測定することにより、動的な環境の違いを観測することができると期待した。色素の励起により熱が発生するため、試料をフローさせたところ、試料自身が界面活性剤であるため液だめで泡が立ちこれを押さえることができなかった。ミセルの実験では試料のフローに工夫が必要である。次に、ウォータープール内における溶媒和ダイナミクスを測定するため、励起波長可変の蛍光寿命装置を作成した。本実験では試料をスローさせる必要はない。現有のチタンサファイアフェムト秒波長可変レーザーの二倍波をとり、390nmから460nmまで波長可変の励起光源を得ることができた。購入したモジュールと検出器、さらに現有の分光器を組み合わせ、励起波長可変ナノ秒蛍光寿命測定装置を作成した。現在この装置を用いて逆ミセル内の溶媒和ダイナミクスの測定を開始している。
複合脂質膜のがん抑制メカニズムと臨床への応用

1.種々の腫瘍細胞に対する複合脂質膜のがん細胞増殖抑制効果臓器由来の異なる種々の腫瘍細胞としてヒト肺腺がん細胞(RERF-LC-OK)、ヒト胃がん細胞(GT3TKB),ヒト肝臓ガン細胞(Hep-G2)を用い、複合脂質膜(L-α-ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)/10mol%ポリオキシエチレン(10)ドデシルエーテル(C_<12>(EO)_<10>),L-α-ジミリストイルホスファチジルグリセロール(DMPG)/10mol%C_<12>(EO)_<10>,1,2-ジミリストイル-3-トリメチルアンモニウムプロパン(DMTAP)/10mol%C_<12>(EO)_<10>)の増殖抑制効果を検討した。DMPCのみではほとんど増殖抑制効果がないのに比べ、DMPC/10mol%C12(EO)10複合脂質膜では大きな増殖抑制効果が得られ、特にヒト胃がん細胞(GT3TKB)で顕著であった。また、DMPG系の場合も、DMPGのみに比べDMPG/10mol%C12(EO)10複合脂質膜で用いた全ての腫瘍細胞に対する増殖抑制効果を高めた。とくに、ヒト肺腺がん細胞(RERF-LC-OK)において最も顕著であった。これは、DMPGは頭部に水酸基を有しており、そのため腫瘍細胞への特異的認識効果が大きくなったものと考えられる。in vivoにおける肺がんモデルマウスに対する、DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<10>複合脂質膜の治療効果について検討した。コントロール群では、平均生存日数25.0日、最大で45日間の生存日数に対して、複合脂質膜を投与した治療群では、すべての群において1年以上の生存が6例中4例認められ、完治している可能性が大きい。複合脂質膜は、副作用のない新しい化学療法剤として臨床応用が期待できる。
血清前立腺癌特異マーカーproPSAの癌予測因子としての有用性と癌の特性との関係

pro PSAの前立腺癌診断および癌罹患予測における有用性を検討するために、前立腺針生検前の保存血清を用いて血清中のpro PSAを測定した。また、PSA値が基準値以下の癌を疑わない時期に、pro PSAが将来の癌罹患を予見できるかを検討するため、PSA基礎値が4.0 ng/ml以下で、その後の検診にてPSAの上昇を契機に癌が診断された症例群と、非癌群のPSA基礎値測定時の保存血清を用いpro PSAを測定した。その結果、pro PSAの測定は前立腺癌診断および癌罹患予測に有用であることが示唆された。群馬大学付属病院泌尿器科でPSA・直腸診・経直腸的前立腺エコーのいずれかにて前立腺癌が疑われ、PSA20.1ng/ml未満で前立腺針生検を行った308例にたいし、生検前の保存血清(群馬大学医学部臨床研究倫理審査委員会の承認を得、採血の同意の得られた症例に対し、血清を-80°Cにて保存)を用いて血清中のpro PSAを測定した。前立腺針生検法は全例見逃し癌の少ない多数カ所生検(年齢、前立腺重量により8カ所20カ所+αの前立腺針生検を行う)を行い、癌・非癌症例をより正確に把握した。Pro PSAの測定は精度の高い測定法を確立しているベックマン・コールター株式会社のラボラトリーにて行った。さらに既知の前立腺癌腫瘍マーカーであるfreePSAも同時に測定し、前立腺癌症例・非癌症例についてproPSAおよびtotal PSA、free PSA、PSAD(total PSA/前立腺体積)を組み合わせたPSA関連マーカーの前立腺癌診断における有用性を明らかにするため、ROCカーブによる癌特異性、感度の評価を行った。PSA値が基準値以下の臨床的に前立腺癌を疑わない時期に、proPSAおよびtotalPSA、freePSAを組み合わせたPSA関連マーカーが将来の癌罹患を予見できるか否かを検討した。対象は、群馬県前立腺癌検診受診者のうち、PSA基礎値が4.0ng/ml以下で、その後の検診にてPSAの上昇を契機に癌が診断された72症例(症例群)と、初回受診時の年齢(±1歳)とPSA値(±0.2ng/ml)を各2-3例ずつマッチさせた非癌症例196例(対照群)である。対照群は年較差PSA値(PSAV)が0.2ng/ml/年より低い症例を抽出した。全症例においてPSA基礎値が測定された時点の凍結保存血清を用い測定した。症例群と対照群の平均年齢は、67.3歳および67.4歳で、PSA基礎値の平均は2.74ng/mlおよび2.73ng/mlであった。症例群の癌発見までの平均期間および対照群の平均観察期間は3.64年および2.95年であった。症例群および対照群の%freePSA(freePSA/totalPSA)の平均値(中央値)は0.1421(0.123)および0.206(0.180)となり、症例群で有意に低かった。また、症例群および対照群の%proPSA(proPSA/freePSA)の平均値(中央値)は32.84(27.19)および20.55(18.04)となり、症例群で有意に高かった。さらに%freePSAおよび%proPSAのROCカーブによる評価を行ったところ、ROCカーブ下面積が0.7285および0.7181となり、ほぼ同等であった。我々は、過去に%freePSAが前立腺癌予見因子として有用であることを報告しているが、今回の検討において%proPSAは、%freePSAとほぼ同等に前立腺癌の予測因子として有用であることが示唆された。
サイエンティフィック・ビジュアライゼーションにおける複合表示方法に関する研究

物理現象のシミュレーション結果や本来不可視なものを可視化するための種々の可視化法が必要とされている.著者らは既に,スカラ量やベクトル量のステレオ可視化を行うための等高線表示,複数断面の疑似カラー表示や矢線によるベクトル表示法を開発し,その有用性を示してきた.本年度の科学研究費において,この可視化システムをより有効なものにするために,次の可視化法を開発した.(1)分布ベクトルの密度に比例した流線表示法:ベクトルを観察する場合,その大きさと方向,軌跡を同時に観察可能な方法が望まれる.これを実現するのが流線のステレオ表示である.このとき分布物理量の密度に比例した流線を発生することにより,観察者は物理現象の把握がより理解しやすくなる.本研究では,任意に指定した表示空間の切断面上において分布物理量に比例して流線出発点を自動発生すると共に,流線を自動生成する方法を開発し,有用な手法であることを確認した.(2)任意切断面の密度分布の疑似カラー表示法の開発:従来表示空間のXY,YZ,ZX平面に平行な切断面の疑似カラー表示法は既に開発ずみである.本年度,観察者が任意に指定した切断面の疑似カラー表示法を開発した.このとき任意切断面の指定方法が一般に困難であるが,本研究において,ユーザーインターフェースの優れた方法を開発した.(3)高速表示のためのデータ構造の開発:計算結果ばかりでなく実験結果も含めたあらゆる物理データの可視化を行うために,汎用性の高いデータ構造として,3次元格子を用い,さらの曲面の表示を可能にするキューブコンフィギュレーション法を開発した.物理現象のシミュレーション結果や本来不可視なものを可視化するための種々の可視化法が必要とされている.著者らは既に,スカラ量やベクトル量のステレオ可視化を行うための等高線表示,複数断面の疑似カラー表示や矢線によるベクトル表示法を開発し,その有用性を示してきた.本年度の科学研究費において,この可視化システムをより有効なものにするために,次の可視化法を開発した.(1)分布ベクトルの密度に比例した流線表示法:ベクトルを観察する場合,その大きさと方向,軌跡を同時に観察可能な方法が望まれる.これを実現するのが流線のステレオ表示である.このとき分布物理量の密度に比例した流線を発生することにより,観察者は物理現象の把握がより理解しやすくなる.本研究では,任意に指定した表示空間の切断面上において分布物理量に比例して流線出発点を自動発生すると共に,流線を自動生成する方法を開発し,有用な手法であることを確認した.(2)任意切断面の密度分布の疑似カラー表示法の開発:従来表示空間のXY,YZ,ZX平面に平行な切断面の疑似カラー表示法は既に開発ずみである.本年度,観察者が任意に指定した切断面の疑似カラー表示法を開発した.このとき任意切断面の指定方法が一般に困難であるが,本研究において,ユーザーインターフェースの優れた方法を開発した.(3)高速表示のためのデータ構造の開発:計算結果ばかりでなく実験結果も含めたあらゆる物理データの可視化を行うために,汎用性の高いデータ構造として,3次元格子を用い,さらの曲面の表示を可能にするキューブコンフィギュレーション法を開発した.
口唇口蓋裂児の鼻咽腔閉鎖機能の獲得に関する研究―機能獲得と構音について―

口蓋形成手術後の鼻咽腔閉鎖機能獲得と構音発達について、Furlow法を施行した口唇口蓋裂児を対象に評価した。研究対象および方法対象:1992年1月から1998年12月までに2段階口蓋形成術としてFurlow法による軟口蓋形成を行った口唇口蓋裂児25例、(片側18例、両側7例)およびFurlow法を施行した口蓋裂児23例。評価方法:2歳、3歳、4歳、5歳における鼻咽腔閉鎖機能および言語について行った。鼻咽腔内視鏡検査を年齢に応じて行い、総合的に評価し判定は機能良好、軽度不全、不全の3段階とした。言語の評価は開鼻声の有無、ナゾグラム分析、異常構音の有無と種類、音響解析装置(マルチスピーチ)による周波数分析により行った。結果および考察鼻咽腔閉鎖機能の評価:口唇口蓋裂:2歳時では軽度不全が68%と多いが、3歳時では、良好例が52%と増加し、4歳77%、5歳83%であった。口蓋裂;2歳時では軽度不全が65%であるが、3歳では良好例が65%、4歳87%と口唇口蓋裂児に比較して早期に機能獲得がなされる傾向がみられる。言語評価:口唇口蓋裂児鼻咽腔閉鎖機能の獲得時期に比較して異常構音が遅くまで残存しやすい傾向が認められた。口蓋裂児では鼻咽腔閉鎖機能の獲得時期に合った構音の獲得傾向が示唆された。鼻咽腔閉鎖機能の獲得と構音発達の関連について3歳時鼻咽腔閉鎖機能軽度不全症では、声門破裂音、口蓋化構音、鼻咽腔構音、構音発達不全がその後みられ、明らかに閉鎖機能獲得が遅れたことによる障害と考えられ、口蓋化構音についても鼻咽腔構音と同様の傾向があり、閉鎖機能不全の関与が示唆された。2段階口蓋形成術を施行した口唇口蓋裂患児、および軟口蓋形成術を施行した軟口蓋裂患児を対象に、研究計画に沿って進めている。本年度は口唇口蓋裂児の口蓋形成手術後の鼻咽腔閉鎖機能および言語についての評価を行った。1対象:軟口蓋形成術後の口唇口蓋裂患児20例(4歳6歳)。2評価方法:1)口腔内視診所見2)頭部X線規格写真およびX線テレビ所見3)超音波所見4)鼻咽腔ファイバー所見による鼻咽腔閉鎖機能評価(中野、小野)、および言語評価およびナゾメーターによる音圧分析評価(磯野)。なお音声分析として今回購入した音響分析装置による評価については機器の調整中のため本年度の結果は出てこない。また術後に明らかな鼻咽腔閉鎖機能不全を有し、スピーチエイド(鼻咽腔閉鎖機能不全を補う床装置)を装着し、構音訓練を行っている患児8例についての同様の検査を行い、鼻咽腔閉鎖機能の変化と構音改善との関連について分析した(中野、磯野)。3結果:1)鼻咽腔閉鎖機能評価3歳および4歳時では母音における閉鎖機能は良好であるが子音では軽度不全を認める症例が約50%であった。5歳、6歳では子音での閉鎖機能が70-80%であり、閉鎖機能獲得過程が判明した。2)言語評価正常言語獲得例は4歳時約20%、5歳時約25%、6歳時約60%であった。出現した異常構音は音門破裂音が最も多く、口蓋化構音、咽頭摩擦音、側音化構音、鼻咽腔構音であった。

平成10年度以降音響解析装置による評価を加えさらに検索が必要である。口蓋形成手術(Furlow法)直後から術後5年までの唇顎口蓋裂患児15名および口蓋裂患児12名を対象とした。年齢は2歳児8例、3歳児6例、4歳児6例、5歳児3例、6歳児4例である。1鼻咽腔閉鎖機能の評価年齢に応じて1)口腔内視診所見2)頭部X線規格写真およびX線テレビ所見3)超音波所見4)鼻咽腔ファイバー所見5)言語評価およびナゾメーターによる音圧分析6)マルチスピーチによる音響分析を行った。各年齢における鼻咽腔閉鎖機能獲得と構音発達の関係を経時的に分析した。また5歳以上の症例においては鼻咽腔ファイバースコープ検査所見を中心に鼻咽腔閉鎖機能の閉鎖度の数値化を試みた。この結果鼻咽腔閉鎖の獲得率は、2歳児では50%、3歳児67%、4歳児67%、5歳児100%、6歳児75%であった。2構音発達の評価構音障害は主として口蓋化構音声門破裂音が主体であり、この発生率は2歳児で50%、3歳児33%、4歳児12%、5歳児0%、6歳児0%であった。音響分析結果については検索中である。また手術後に明らかな鼻咽腔閉鎖機能不全を有し、スピーチエイド(鼻咽腔閉鎖機能不全を補う床装置)を装着し、構音訓練を行っている患児3例について同様の検査を行い、鼻咽腔閉鎖機能の変化と構音改善との関連について分析した。2例では構音訓練により改善した音では閉鎖機能の改善が見られ構音発達との関連が示唆された。今後はさらに構音が正常に発達した群と異常構音が発生した群に分類し、口蓋形態舌の異常の有無と鼻咽腔閉鎖機能を検討する予定である。口蓋形成手術後の鼻咽腔閉鎖機能獲得と構音発達について、Furlow法を施行した口唇口蓋裂児を対象に評価した。対象;1992年1月から1998年12月までに2段階口蓋形成術としてFurlow法による軟口蓋形成を行った口唇口蓋裂児25例、(片側18例、両側7例)およびFurlow法を施行した口蓋裂児23例。手術時年齢は口唇口蓋裂児で平均1歳6か月、口蓋裂児で1歳7か月。評価方法;評価は2歳、3歳、4歳、5歳における鼻咽腔閉鎖機能および言語について行い、鼻咽腔閉鎖機能は、口腔内視診、呼気鼻漏出検査、X線テレビ、超音波検査、ナゾメーター、鼻咽腔内視鏡検査を年齢に応じて行い、総合的に評価し判定は機能良好、軽度不全、不全の3段階とした。言語の評価は開鼻声の有無、異常構音の有無と種類、音響解析にて判定した。結果;1)2段階口蓋形成術として軟口蓋形成術施行後の口唇口蓋裂児においては鼻咽腔閉鎖機能獲得が3歳から4歳まで遅延する傾向がみられ、異常構音の出現率が高い傾向であった。しかし閉鎖機能の獲得な遅れて正常音への変化がみられた。2)口蓋裂児では3歳までに閉鎖機能獲得がなされる症例が多く、異常構音の出現も口唇口蓋裂児より少ない。3)異常構音と閉鎖機能獲得過程については音響学的分析にて口蓋化構音と鼻咽腔閉鎖機能不全の関連が示唆された。
緑茶カテキン類の抗腫瘍効果に関する基礎的研究

申請者らは腫瘍細胞を腹腔に接種したマウスにカテキン類を経口的に摂取させたとき、カテキン摂取群において非摂取群に比べ20%程度の延命効果を認めたことから、緑茶カテキン類が抗腫瘍効果を有することを見出した。そこで本研究においては、緑茶カテキンの生体調節機構、特に抗腫瘍効果あるいは免疫賦活作用について、そのメカニズムに検討を加えることを目的とし、カテキン類摂取と生体内サイトカイン産生に着目しマウス実験系において経口的にカテキン類を投与した際の血中サイトカイン量、さらに生体内免疫組織の免疫組織化学的検索を行なった。マウス(BALB/C ♂6weeks)に(0,10,50,250ug/ml)濃度の緑茶カテキン類(サンフェノンを30日間経口摂取させた後に屠殺し、血清中のTNF、IL-1量を各サイトカイン特異ELISA法で測定した。さらに、脾臓、パイエル氏板、腸間膜リンパ節などの免疫組織を摘出し、通法により免疫組織化学的に抗サイトカイン抗体を用いて染色を行い、緑茶カテキン類の免疫賦活作用について検討した。しかしながら、血清サイトカイン量は、Control群と実験群において有為な差が認められなかった。このことは先の研究で示された抗腫瘍作用に関する応答に関与したサイトカインはその量的増加が測定系の検出域値以下である可能性が考えられ、各免疫組織における動態が重要であったが、各組織の免疫組織学的染色においてもControl群と実験群において有為な差が認められなかった。これは、組織染色に関しては本研究では10%中性ホルマリンにて固定したが、固定方法、あるいは固定時間の影響を受けたかまた抗体の検出感度あるいは結合性の問題などに関してさらに検討する余地があるものと考えられた。今後さらに実験を続ける所存である。
テンソル解析を基盤とする高精度な話者性制御に基づく声質変換の研究

本研究課題では、音声情報処理の福祉応用・エンターテインメント応用の基盤技術となる高精度かつ柔軟な話者性制御機能を有する声質変換手法を構築することを目的とし、その技術確立に取り組んだ。テンソル解析を用いた話者空間構築手法を確立し、多様な情報を適切にモデル化した分解を実現することで、高精度な声質変換技術の基盤を構築した。また、確立した手法を用いた話声から歌声へのスタイル変換についても実験的に検討を行った。本研究課題では、音声情報処理の福祉応用・エンターテインメント応用の基盤技術となる高精度かつ柔軟な話者性制御機能を有する声質変換手法を確率することを目的とし、その技術確立に取り組んだ。声質変換は入力された音声の言語的内容を保存したまま、話者性などの非言語的情報を所望のものへと変換する技術である。通常発声される人間の音声には、多様な情報が含まれており、言語内容を表す言語的情報、話者性等の非言語的情報、および発話様態を表すようなパラ言語的情報がすべて内包された形となっている。本研究では、これらの情報を適切に分解して取り扱う枠組みとして、テンソル情報解析に着目し、高精度に任意話者への声質変換を実現する技術の確立を目指した。本年度における研究課題の遂行では、事前パラレルデータを利用して話者空間を構築するプロセスにおけるテンソル解析の効果について検討を行った。任意話者への声質変換の枠組みでは、通常まず参照話者と多数の事前話者のパラレルデータを用いて、正準的な変換モデルを学習する。個々の話者は、混合正規分布モデルで表されるが、今回の研究では、この各要素モデルの平均ベクトルを抽出し、行列の形式で表現した後、多数の話者の行列の集合に対して、テンソル解析に基づく分解を行うことで話者空間構築を実現した。この手法によって、音声に内在する様々な要因を適切に分解することが可能になり、声質変換の性能向上を実現することができた。本年度の検討事項は、話者空間を表現する新しい解析手法に関するものであり、音声情報処理における様々な波及効果が期待できる。今後は、テンソル解析の確率拡張や各種のモデル学習法との統合を通して、研究目的である高精度な話者性制御の実現を目指す。声質変換は話者変換とも呼ばれ、入力音声の言語内容を保持しつつ、話者性などの非言語情報を所望のものに変換する技術である。本研究では、人間の音声に内包される、言語内容を表す言語的情報、話者性等の非言語的情報、および発話様態を表すようなパラ言語的情報といった多様な情報に対して、テンソル情報解析を基盤とする適切な分解・再構成の枠組みの確立を目指した。本年度における研究課題の遂行では、まず前年度において確立した、テンソル解析に基づく事前パラレルデータを利用した話者空間の構築プロセスにおいて、音声認識および音声合成でこれまで成果のあった話者正規化学習という手法を組み合わせる事でより高精度なモデルを構築することを目指した。テンソル解析を用いた話者空間構築は、多様な情報を適切にモデル化した分解を実現するが、事前学習の初期に構築されるモデル(初期モデル)は従来法と同じモデルを用いていた。この初期モデルは複数の話者に広がった「荒い」モデルとなっており、テンソル解析を用いた提案手法に対しても制約を与えていると考えられていた。そこで、このような初期モデルを縮退させる効果を持つ話者正規化学習と呼ばれるモデル学習法を、テンソル解析に基づく話者性表現と組み合わせることで、より高精度なモデル構築及び声質変換を実現した。さらにこの手法をベースに任意話者間の声質変換を実現するとともに、話者空間を声質の空間として解釈し、話声から歌声へのスタイル変換をこの空間上での写像として実現する手法についても実験的な検討を行った。2年間の課題遂行を通して、高精度な話者性制御機能の基盤を構築できたといえる。高精度な話者性制御の実現という観点から、テンソル解析の有効性を示しており、今後の技術展開の見通しも明確であるため、おおむね順調に進展しているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題で実現したテンソル解析に基づく話者空間構築は、声質変換以外にも拡張可能であり、様々な音声情報処理への利用も含めて検討を行う予定である。声質変換の高精度化のために、解析手法の確率的拡張や高精度なモデル学習との統合についても検討する。