hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高等植物のDNA型転移調節因子の転移機構と遺伝子発現調節

江戸時代に多くの自然突然変異体が分離され、園芸化されたアサガオの変異は、En/Spm系のTpn1ファミリーと名付けた一群の非自律性トランスポゾンの関与する変異で、それ故多くの易変性(mutable)変異が分離され、さらに、白色地に有色の絞り模様の花を咲かせる劣性の易変性変異の絞り模様の激しさは、対応する自律性因子の活性に支配され、中には一見安定な白色花を咲かせる変異体もあることが明らかになってきた。事実、白色花変異体の多くはTpn1類縁の非自律性因子の挿入変異体であり、紫色地に青色の絞り花を咲かせる易変性「紫」変異もTpn1類縁の非自律性因子による挿入変異であった。また、Purple遺伝子は液胞pHを上げて花を青色化させるNa^+/H^+交換輸送体の遺伝子であった。マルバアサガオの易変性「条斑」(flaked)変異に関わる色素生合成系のCHS-D遺伝子内に挿入されていたAc/Ds系の転移調節因子Tip100の自律性因子としての挙動をトランスジェニックタバコ植物内で詳細に検討した。さらに、白色花マルバアサガオのCHS-D遺伝子にTip100による欠失などのゲノム再編成が起きた変異が幾つもあることも見出した。イネにおける遺伝子ターゲティングのために、既に確立した高頻度形質転換法をさらに改良し、効率良い相同組換体の分離のための諸条件を検討した。さらに、これらの成果を基にイネのWaxy遺伝子をターゲティングしたと考えられるトランスジェニックイネの作出に成功し、改変したWaxy遺伝子の詳細な構造を解析中である。江戸時代に自然突然変異体として分離されたアサガオの変異の大部分は、我々が既に単離したEn/Spm系のTpn1類縁の非自律性トランスポゾンの挿入による変異であり、それ故に多くの易変性変異が分離されていることも明らかになってきた。さらに、易変性の変異形質を示さずに安定な変異であると考えられる変異の中にも、対応する自律性因子がジーンサイレンシングによりその活性が抑えられ、その結果挿入されたTpn1類縁の非自律性因子が転移脱離できなくなり、一見安定な変異の様にふるまう変異もあることも明らかになってきた。白色地に有色の絞り模様や斑点模様の花を咲かせる劣性の易変性変異「雀斑」及び「吹掛け絞り」の絞り模様の激しさは、Tpn1ファミリーの非自律性トランスポゾンの転移脱離に作用する未同定の自律性因子の活性に支配されていると思われるので、アサガオゲノム中に約800コピー位あると思われるTpn1ファミリーのトランスポゾンの中から、En/Spm系の自律性因子の構造上の特徴を指標に自律性因子の分離を試みている。さらに、Ac/Ds系の自律性トランスポゾンと思われるTip100の関与する易変性「条斑」変異の花の絞り模様の激しさを決める分子機構の解明も試みている。また、イネにおける遺伝子ターゲティングをめざして、大腸菌のRecQ遺伝子を導入したトランスジェニックイネを作出し、イネの体細胞内での相同性組換えの効率への影響を検討中である。江戸時代に多くの自然突然変異体が分離され、園芸化されたアサガオの変異は、En/3pm系のTpn1ファミリーと名付けた一群の非自律性トランスポゾンの関与する変異であり、それ故に多くの易変性(mutable)変異が分離されており、さらに、白色地に有色の絞り模様の花を咲かせる劣性の易変性変異の絞り模様の激しさは、対応する自律性因子の活性に支配され、中には一見安定な白色花を咲かせるものもあることが明らかになってきた。事実、22系統の白色花変異体の多くはTpn1類縁の非自律性因子の挿入変異体であった。

また、有色地に白色の斑点模様の花を咲かせる優性の「吹雪」変異には遺伝子重複とTpn1ファミリーのトランスポゾンの関与を示唆する結果を得た。マルバアサガオの易変性「条斑」(flaked)変異に関わる色素生合成系のCHS-D遺伝子内に挿入されていたAc/Ds系の転移調節因子Tip100の自律性因子としての挙動をトランスジェニックタバコ植物内で詳細に検討した。さらに、白色花マルバアサガオのCHS-D遺伝子にTip100による欠失などのゲノム再編成が起きた変異が幾つもあることも見出した。イネにおける遺伝子ターゲティングのために、既に確立した高頻度形質転換法をさらに改良し、効率良い相同組換体の分離のための諸条件を検討した。さらに、これらの成果を基にイネのWaxy遺伝子をターゲティングしたと考えられるトランスジェニックイネの作出に成功し、改変したWaxy遺伝子の詳細な構造を解析中である。
新たな自然発症てんかんラット系統におけるてんかん発作の分析

本研究は、我々が発見し育成している自然発症てんかんラットWER(Wakayama Epilepsy Rat)系統を用いて、モデル動物としての評価およびWERラットを用いたてんかん発症機序の解明のために行われている。本申請研究において、発作時脳波をはじめとする記録システムの構築を行い、WER系統ラットは、同一個体において欠神様発作と強直性発作を自然発症し、それぞれ棘徐波脳波(平均5.1Hz)と低振幅高周波の脳波を示すことを明らかにし、それらの発作時脳波はヒトのてんかん時脳波と良く類似することを明らかにした。また、その症状発症時期は、25日から70日齢の間であり、その後は安定して発作を起こすこと、その時期にのみ大発作によると推される突然死が認められること等も明らかとなった。遺伝様式の解析の結果、発作の発症は常染色体性単純劣性通伝子による支配を受けることが明らかとなった。また、その浸透度は約86%であり、WER系統の育成とともに浸透度の上昇が認められたことから、微少な効果を持つ関連遺伝子群の存在が推察された。本てんかんラット系統は、両タイプの発作を示し欠神様発作時に5Hz前後の棘徐波を示すなど、優れたてんかんモデルであるSER、TMラットに似た症状を発症するが、一方で、中枢における空胞形成や生殖器官などの形態異常が認めらず、これらの責任遺伝子であるとされるaspartoacylase geneとは異なる新たな遺伝子による発症と考えられる。その他、繁殖に問題が無く少なくとも18ケ月齢まで安定して発作を繰り返すなど、WER系統ラットは、てんかん発症機序や脳の可塑性の研究に有用なモデル動物であることが明らかにされた。本研究は、我々が発見し育成している自然発症てんかんラット系統を用いて、てんかん発症機序を解明するために行われている。これまでの研究により、本ラットが欠神様発作と強直性発作を自然発症し、それぞれspike&wave様脳波と低振幅高周波の脳波を示すことから、その発作の記録解析システムの構築と発作頻度の定量を目的として以下の実験を行い成果を得た。材料には本講座で維持しているてんかん発症ラットを用いた。飼育中に強直性発作が観察された3ヶ月齢以上の個体を用いて、麻酔下で硬膜上電極及びテレメトリー送信機を埋設し、無刺激飼育下で受信機からの信号をA/Dコンバーターを経由してパソコンに取り込み、記録すると供に波形解析を行い、各発作時脳波の特定と頻度の集計を行うシステムを作成して、テレメトリーによる脳波観察システムを構築した。これにより、無刺激飼育下脳波の慢性記録観察が可能となり、各発作頻度の定量化を行った。また欠神様発作と強直性発作の発現頻度の関連についても解析を進めている。これらの結果から、本てんかんラット系統は、てんかん発作機序を解明するためのモデル動物として有意義な存在であることが明らかとなり、今後本システムと蓄積した記録を利用して、抗てんかん薬を用いた薬理試験によるプロファイリング解析を行い、ヒトの各種発作タイプとの類似性等も考察できる物と考えられる。疾患モデルとしての特徴を明らかにする過程で、本系統ラットが欠神様発作と強直性発作を自然発症し、それぞれ棘徐波脳波と低振幅高周波の脳波を示すことが判明した。その発作の記録システムの構築と発作の解析を目的として以下の実験を行い成果を得た。本系統ラットを用いて、飼育中に強直性発作が観察された3ヶ月齢以上の個体を用いて、麻酔下で硬膜上電極及びテレメトリー送信機を埋設し、無刺激飼育下で受信機からの信号をA/D変換の後に記録と波形解析を行い、各発作時脳波の特定と頻度の集計を行うシステムを作成して、脳波観察システムを構築した。

本システムを用いた記録観察により、各種抗てんかん薬を用いた薬理試験によるプロファイリングデータを収集し解析をすすめており、ヒトの各種発作タイプとの類似性等も考察できる物と考えられる。今後交配実験時に本システムによる発作の判定を行い、本突然変異の原因遺伝子のマッピングと既報遺伝子との比較を行う予定である。本てんかんラット系統は、両タイプの発作を示し欠神様発作時に5Hz前後の棘徐波を示すなど、優れたてんかんモデルであるSERラットに似た症状を発症するが、繁殖に問題が無く少なくとも18ヶ月齢まで安定して発作を繰り返し、中枢におけるスポンジフォームがなく正常な構造に見えるなど、てんかん発作機序を解明するための新たなモデル動物として有意義な存在であることが明らかとなった。
結び目上のデーン手術による曲面の生成に関する研究

3次元球面において、結び目にそってデーン手術をおこなってえられる3次元多様体が射影平面を含む場合は、結び目が自明な場合か、特別な形のトーラス結び目かゲ-ブル結び目の場合しか知られておらず、これらに限ると予想されている。この予想は、いわゆる射影空間予想とよばれるものと、ケーブル予想の一部を肯定するものであり完全に解決することは非常に困難である。そこで、結び目の種数とよばれる不変量に注目し、種数が低い場合の考察をおこなった。その結果、種数1の結び目に対しては、先の予想を解決することができた。ただ、そのときにもちいた手法は、種数1であることの特質に大きく依存しており、残念ながら現段階でより高い種数の結び目に対して同様の議論を行うことはできなかった。一方、3次元球面内の結び目に限定せず一般の3次元多様体内の結び目にそってデーン手術をおこなった場合、いつ射影平面が生成されるかという問題に関しては、完全な解答を得ることができた。たとえば、3次元球面内の結び目の補空間を考えると、そこに向きづけ不可能な閉曲面は含まれないのだが、デーン手術の結果、そういう閉曲面が生成されることがある。種数1の向きづけ不可能閉曲面とは射影平面であり種数2のものはクライン・ボトルとよばれる閉曲面である。射影平面の場合におこなった議論をさらに発展させて、クライン・ボトルの生成に関する議論をおこなうことで、トレフォイル結び目を除く、種数1の結び目のデーン手術によっては、射影平面を底空間にもつザイフェルト多様体は得られないことを証明した。結び目のデーン手術によって、いつどんなザイフェルト多様体が生じるかという問題は重要な問題であり、種数1の結び目はそういった手術を許容しにくいことを示す結果である。
ケミカルバイオロジー手法による腸内常在菌への抗原提示と粘膜ワクチンへの展開

従来、生きたバクテリアの表面に人工的に提示できる分子は、遺伝子組み換えを利用したタンパク質に限られていた。研究代表者らは新たに、生きたバクテリアの表面にさまざまな化合物を提示させることが出来る方法として、簡単なバクテリア細胞壁前駆体化合物(グルコサミン1リン酸誘導体)を利用した手法を開発した。本研究では、このグルコサミン1リン酸誘導体は、動物細胞培養系において、動物細胞に影響を与えることなく、バクテリアだけを修飾することに使えることが示された。申請者は生きたバクテリアの表層に目的の機能性官能基を提示する「バクテリア表層の化学改変技術」を開発・改良してきた。この技術をIn vivoでつかうことで、我々の腸内に存在する腸内常在菌に抗原を提示させることが可能になると考えた。腸管常在菌は腸管から効率よく樹状細胞などに取り込まれることがわかっており、本手法は遺伝子組み換えを使わない新しい視点での粘膜ワクチンの基礎技術として期待できる。そこで、動物細胞と細菌の共培養系において、バクテリア細胞壁前駆体として用いるGlcNAC誘導体が細菌だけに取り込まれること(オルソゴナル性)が重要となる。細胞壁前駆体としてGlcNAc-1リン酸誘導体を使って、動物細胞への影響を見た。ポジティブコントロールとして動物細胞に取り込まれることがわかっているManNAc誘導体を用い、細胞としては腸管上皮細胞モデルとしてよく用いられるCaco-2,Jurkat細胞を用いて行った。どちらの細胞においても、GlcNAc誘導体は細胞増殖に影響せず、また、細胞表面修飾は観察されなかった。このことから、この化合物は生体内でのバクテリア特異的な修飾に使用可能であることが示唆された。申請者は生きたバクテリアの表層に目的の機能性官能基を提示する「バクテリア表層の化学改変技術」を開発・改良し、すでに特に乳酸菌などのグラム陽性菌に効果的な手法をみいだしている。また、この化合物は、動物細胞には影響を与えないことをこれまでの研究で確かめていた。本年度は、この技術のin vivoでの応用を考えて、新たにグラム陰性菌の表面修飾に効果的な化合物についての検討を進めた。ケトン基を持つN-レブリノイルーグルコサミン-1-リン酸誘導体のうち、水酸基をアセチル保護した化合物はグラム陽性菌の細胞壁にとりこまれるが、グラム陰性菌では細胞壁の外側に外膜が存在するので、その透過性が問題となっていた。そこで、アセチル保護していないN-レブリノイル-グルコサミン-1-リン酸誘導体について、様々な大腸菌で検討した。その結果、外膜の0抗原にN-アセチルグルコサミン部位があると判明している菌株について、効果的にケトン基を提示できていることが、ケトン基と特異的に結合する蛍光剤を作用させてからフローサイトメータで解析することによって判明した。0抗原の抗原糖鎖リピーティングユニットが生合成される際に、N-アセチルグルコサミンの代わりに導入されたと考えられるので、その実証を今後進めていく予定である。動物細胞には存在しないバクテリア特有の表面糖鎖構造に注目することで、動物細胞には影響を与えずに生きたバクテリアだけを表面修飾することができる。この技術をin vivoでつかうことで、我々の腸内に存在する腸内常在菌に抗原を提示させることが可能になると考えた。本年度は、大腸菌などのグラム陰性菌に効果的に使える手法の開発を目指した。アセチル保護していないN-レブリノイル-グルコサミン-1-リン酸誘導体について、様々な大腸菌で検討した結果、外膜のO抗原にN-アセチルグルコサミン部位があると判明している菌株について、効果的にケトン基を提示できていることが、ケトン基と特異的に結合する蛍光剤を作用させてからフローサイトメータで解析することによって判明した。O抗原の抗原糖鎖リピーティングユニットが生合成される際に、N-アセチルグルゴサミンの代わりに導入されたと考えられる。また、O抗原糖鎖の特異性に注目し、アジド基を導入したD-ペロサミン誘導体を用いて、O-157型のO抗原をもつ大腸菌の表面にアジドにを提示させることに成功し、菌株特異的なバクテリア表面修飾法の開発ができた。
西洋における家族・定住・空間組織の史的研究

平成9年度は研究成果とりまとめの年度にあたっているので、各自のテーマについて過年度の蓄積をなるたけ総合することを意識して研究を進めた。佐藤はフランス中部トゥール地方のある局小地域(6キロ四方)を対象にして、定住形態・空間利用と家族・世帯様式の関連について、7世紀末の文書史料を素材にして検討を重ねた。現在対象領域に見出される40ほどの集落は、元来それぞれが同一の血縁・家族集団の散居定住に起源を発するとの見通しを立てることができた。若尾は過去の家族と世帯についての、異なる文化圏における在りようを比較の手法によって明らかにすることを試み、とりわけ日本と中欧での工業化プロセスにおいて示した農村家族の軌跡を明らかにするという課題に取り組んだ。19世紀美濃の一村落の事例分析から、この時期に三世代家族の比重の増加を検出し、その根底に労働力の問題が重く作用していることを明らかにした。周藤は古代ギリシアにおける孤立農場の問題を、心性史の観点から問題としたV.D.ハンソン説を検討し、ポリス市民の心性と精神の系譜を探る作業をおこなった。和田はバージニアとならんでタバコ・プランテーションが繁栄した植民期メリ-ランドを空間的枠組みとして、草創期合衆国の定住問題を社会史的に捉える作業をおこなった。各研究分担者はそれぞれの課題に鋭意取り組み、平成7年度の研究計画は順調に消化された。各自の研究テーマは新たな史料等に基づいて肉づけされ、実証的な側面でより一層の進展をみると同時に、研究代表者を中心とした議論を通じて、理論的にも深化を遂げている。研究代表者の若尾は、農業奉公人や家事奉公人を包摂した家族構造の独特のありようが定住形態とどのような内的連関をもっていたかを検討するとともに、全体の調整にあたったが、その成果は大著『近代ドイツの結婚と家族』(名古屋大学出版会)に盛り込まれている。同書は本研究計画の重要な理論的支柱であり、計画自体の到達点の高さを示すと同時に、わが国の西洋史学界にとっても非常に大きな収穫ということができよう。佐藤は、現地の史料を駆使して7世紀末のフランス中部における農民世帯の構造を分析し、共著書等においてその成果の一部を公にするとともに、さらにフランスの大学・学会等においても多数の講演・研究報告等をこなして、研究成果を広く内外に知らしめた。周藤は、考古学資料と文献史料の双方を用いつつ、古典期ギリシアの孤立農場の様相を、現在の東地中海地域の農業慣行とも比較・類推しながら検討をおこなっており、現地調査を踏まえた実証的な成果をあげつつある。和田は、収集したアメリカ植民地記録文書集の関係史料を体系的に分析し、17・18世紀を中心とした新大陸への入植・定住のプロセスおよびメカニズムにメスを入れ、また植民地で形成された家族形態の特性についても新たな知見を得つつある。周藤、和田とも、すでに研究成果の一部を論文として公にしている。平成8年度も、各研究分担者はそれぞれの専門領域において家族や定住の問題について実証的な研究に鋭意とりくむとともに、時代や地域を隔てた視角から相互に光をあてることによって、新たな展望を拓きつつある。昨年度に『近代ドイツの結婚と家族』によってこの分野の研究に画期をもたらした研究代表者の若尾は、その成果に立脚しながら、プロト工業化の時代におけるラ-ヴェンスベルクの地域社会の変化を、ホイアーリングの動向を手がかりとして明らかにする一方で、プロイセンにおける民事身分登録の問題にもとりくんだ。佐藤は、大著『修道院と農民-会計文書から見た中世形成期ロワール地方-』を公刊し、トゥールのサン・マルタン修道院の「会計文書」の細密かつ徹底的な分析を通して、中世初期の農民とそれをとりまく社会の姿を浮き彫りにすることに成功した。周藤は、シリーズ『文明と環境』のなかで、後期青銅器時代エ-ゲ海島嶼部、及び初期アーケイック期のギリシア社会における居住の形態について新たな見解を提示し、また、古典期アテネの孤立農場をめぐる問題についても、デ-モス集落との関係に焦点をしぼって考古学的に論じた成果を『住の考古学』に公刊した。和田は、J.グッドマンの『タバコの世界史』を翻訳することによって、「世界商品」としてのタバコの歴史的な重要性に注意を喚起し、タバコ栽培を軸とするアメリカ植民地時代の定住や家族の様相を明らかにすることに貢献した。

平成9年度は研究成果とりまとめの年度にあたっているので、各自のテーマについて過年度の蓄積をなるたけ総合することを意識して研究を進めた。佐藤はフランス中部トゥール地方のある局小地域(6キロ四方)を対象にして、定住形態・空間利用と家族・世帯様式の関連について、7世紀末の文書史料を素材にして検討を重ねた。現在対象領域に見出される40ほどの集落は、元来それぞれが同一の血縁・家族集団の散居定住に起源を発するとの見通しを立てることができた。若尾は過去の家族と世帯についての、異なる文化圏における在りようを比較の手法によって明らかにすることを試み、とりわけ日本と中欧での工業化プロセスにおいて示した農村家族の軌跡を明らかにするという課題に取り組んだ。19世紀美濃の一村落の事例分析から、この時期に三世代家族の比重の増加を検出し、その根底に労働力の問題が重く作用していることを明らかにした。周藤は古代ギリシアにおける孤立農場の問題を、心性史の観点から問題としたV.D.ハンソン説を検討し、ポリス市民の心性と精神の系譜を探る作業をおこなった。和田はバージニアとならんでタバコ・プランテーションが繁栄した植民期メリ-ランドを空間的枠組みとして、草創期合衆国の定住問題を社会史的に捉える作業をおこなった。
幾何学と解析学にかかわる位相空間の総合的研究

幾何学と解析学にかかわる位相空間の総合的研究をおこなうために、次の各部門から研究を進めた。(岡田)どのような位相的性質が、連続関数の作る空間の線形位相同型と関係があるか。特にseparable wetric spaceやcountablewetric spaceの場合について研究を進めた。神戸大学の奥山昇弘氏、静岡大学の太田春外氏等と情報交換をおこない、いくつかの観点から現在検討をくわえているところである。(深石)1点と同じシェイプをもつ1次元連続体であるpseudo-arcはある意味で自己相似性をもっと考えられるが、それをどのように定式化するか。また、pseudo-arcは継承的に分解不能かつ鎖で結べる連続体であるから均質である。pseudo-arcは群構造をもたないが、何らかの代数的構造をもつだろうか。これらの問題をBing (1948)の構成法に立ちもどって考察した。(岡)一般距離空間における調和ある次元論を展開できる最大の空間族は、の一局所有限なE-netをもつ層型空間族である。この空間族と層型空間全体との関係について考察をくわえた。(長谷川)概念の構成に関する操作を教具の役割について、3角形,4角形の概念の導入を題材として実践的研究を行なった。
良い実験ノートを作成して学ぶ学生実験教材の研究

研究や技術開発をおこなっていく上で,実験によって得られた事実を正確に記録することは最も重要な作業の一つである.しかし,どういったノートが良い実験ノートであるのかを学生時代から理解することは極めて難しく,社会人となっても多くの経験を要する.にもかかわらず,良い実験ノートを作る為に訓練できる機会は極めて少ないのが実状である.そこで本研究では,良い実験ノートを学生自身に書いてもらいながら学ぶ開発型学生実験教材(テーマの選定・実験器材の製作・良いノートにするための学生へのフィードバック方法)についての研究を行った.学生が,実験ノートを正確に且つ整理して書くこと,加えて考察を進める際に自分が読めるノートになるように導くための手法について試行しながら,実験教材開発と指導方法についての検討を行った.実験テーマは,奥が深く且つ学生にとって見かけ上のハードルが低く感じられるものを選定し,「電界と磁界」に関するテーマであるローレンツカによって導体がフレミングの左手の法則の向きに移動する原理を利用した「場の磁束密度の測定方法を開発する実験」を学生実験テーマとした.高専の3年生を対象とした学生実験に適用し,実験ノートの記入方法の指導をし易くするために,実験データや方法および考察などをホワイトボードに記録させながら実験を進める方法を取り入れた.ボード(ノート)への記録方法としてコーネルメソッドを用いた.結果として,実験中にグループ全員が同じノート(ホワイトボード)を使って議論していきながら,思考のプロセスや結果,考察も含めて共有することで,実験を進めながら議論の訓練とより良い実験ノートを作る訓練を同時に行うことが出来た.全員が詳細な実験ノートを用意することにより,レポートの考察が本質に踏み込んだ内容になるなど,レポートの質に好影響がみられた.研究や技術開発をおこなっていく上で,実験によって得られた事実を正確に記録することは最も重要な作業の一つである.しかし,どういったノートが良い実験ノートであるのかを学生時代から理解することは極めて難しく,社会人となっても多くの経験を要する.にもかかわらず,良い実験ノートを作る為に訓練できる機会は極めて少ないのが実状である.そこで本研究では,良い実験ノートを学生自身に書いてもらいながら学ぶ開発型学生実験教材(テーマの選定・実験器材の製作・良いノートにするための学生へのフィードバック方法)についての研究を行った.学生が,実験ノートを正確に且つ整理して書くこと,加えて考察を進める際に自分が読めるノートになるように導くための手法について試行しながら,実験教材開発と指導方法についての検討を行った.実験テーマは,奥が深く且つ学生にとって見かけ上のハードルが低く感じられるものを選定し,「電界と磁界」に関するテーマであるローレンツカによって導体がフレミングの左手の法則の向きに移動する原理を利用した「場の磁束密度の測定方法を開発する実験」を学生実験テーマとした.高専の3年生を対象とした学生実験に適用し,実験ノートの記入方法の指導をし易くするために,実験データや方法および考察などをホワイトボードに記録させながら実験を進める方法を取り入れた.ボード(ノート)への記録方法としてコーネルメソッドを用いた.結果として,実験中にグループ全員が同じノート(ホワイトボード)を使って議論していきながら,思考のプロセスや結果,考察も含めて共有することで,実験を進めながら議論の訓練とより良い実験ノートを作る訓練を同時に行うことが出来た.全員が詳細な実験ノートを用意することにより,レポートの考察が本質に踏み込んだ内容になるなど,レポートの質に好影響がみられた.
高脂肪食による糖尿病発症機序における細胞内アミノ酸濃度センサーGCN2の役割

我々は膵β細胞におけるGCN2の役割と2型糖尿病発症の関与を考え、解析を行った。GCN2のSNPの有無による耐糖能の変化をクランプにより評価した結果、リスクアリルをもつ群でインスリン分泌の指標が有意に低下していた。高脂肪食(HFD)で飼育したGCN2-/-マウスの解析では、耐糖能の悪化と膵β細胞量の減少、膵島におけるmTORC1活性の亢進とインスリンシグナルの減弱化が明らかとなった。HFDマウスの膵島でGCN2が有意に活性化していた。HFD下の膵β細胞では、NCD下と比較し、複数のアミノ酸の濃度が有意に低下しuncharged tRNAが増加した。高脂肪食飼育下GCN2 KO(HFD GCN2 KO)の膵β細胞量は減少し、耐糖能は悪化した。HFD GCN2 KOの膵島では、mTORC1活性の亢進により生じたネガティブフィードバックが原因と考えられるインスリンシグナルの低下を認めた。また、高脂肪食飼育下野生型マウス(HFD WT)の膵島及びグルコース負荷したINS-1細胞ではGCN2が有意に活性化されたため、インスリン蛋白の合成亢進がGCN2の活性化と関与している可能性が考えられた。そこで、HFD WTの膵島内のアミノ酸濃度を測定したところ、特定のアミノ酸に関して有意な濃度低下が認められた。HFD GCN2 KOは膵β細胞量の減少を示した。HFD GCN2 KOの膵島におけるmTORC1シグナルの慢性的な活性化がインスリンシグナルの低下を招き、膵β細胞量の減少を引き起こす要因になると考えられた。膵β細胞におけるインスリン合成の亢進により、膵島内でアミノ酸が消費され濃度低下をきたし、uncharged tRNAが増加してGCN2の活性化に関与している可能性が示唆された。日本人2型糖尿病患者でGCN2のSNPと2型糖尿病に有意な相関が報告された。GCN2はアミノアシル化されていないuncharged tRNAが結合する事で活性化される分子で、マウス各組織の比較では、特に膵島で強く発現していた。方法は、被験者113人でグルコースクランプ法を行った。また、全身性GCN2ホモ欠損マウス(GCN2-/-マウス)を作製し解析した。その機序を明らかにするため、通常食(NCD)とHFDで飼育したマウスの膵島で比較すると、HFDマウスの膵島でGCN2が有意に活性化していた。HFD GCN2-/-マウスは膵β細胞量の減少を示し、mTORC1シグナルの慢性的な活性化が、ネガティブフィードバックを介してインスリンシグナルの低下から膵β細胞量減少を引き起こす一因であると考えられた。HFDの膵β細胞内でインスリン蛋白の翻訳が亢進してアミノ酸が消費され、free tRNAの増加を介しGCN2が活性化させる事が高脂肪食下の膵β細胞量の維持に関与している可能性がある。計画とおり進捗している2型糖尿病高脂肪食負荷がどのようなメカニズムで恒常的mTORC1活性化をきたし、膵β細胞量を減少させるのかについて明らかにするために、高脂肪食負荷GCN2欠損マウスと野生型マウスから単離した膵島のマイクロアレイ解析および質量分析法(LC-MS)を比較検討し、TSC2と直接結合する分子の中でGCN2欠損マウスにおいてmTORC1に直接活性化作用を有する候補分子を抽出する。また高脂肪食に多く含まれる成分をGCN2欠損膵β細胞株に投与することによって、どの成分がmTORC1活性を亢進させているかを検討する。さらに、ヒトにおいても過食が影響しているかどうかを検討するため、上記のGCN2リスクアリル保有者を、BMIや一日総カロリー摂取量などのパラメータごとに分け、インスリン分泌能に有意差が出るか検討する。
転写因子Nrf2の発がん防御における役割の解明

本研究では,Nrf2により制御される一連の遺伝子群が,細胞の癌化の防御に対して,どのような貢献を果たしているのかを明らかにすることと,癌化の防御におけるNrf2による制御系と異物代謝系第1相酵素群(チトクロームP450)や,DNA修復酵素(Ogg1),さらには,細胞増殖をもたらす癌遺伝子群(c-Ha-ras, Apc^<Min>)との機能的相互作用を明らかにすることを目的として,Nrf2欠損マウス,Nrf2::AhRR2重欠損マウス,Nrf2欠損::APC^<Min>複合変異マウスにおける易発がん性を検討した.Nrf2単独欠損マウス,AhRR単独欠損マウス,Nrf2::AhRR2重欠損マウスとコントロールとして,野生型マウスそれぞれ10匹に対して,皮下にベンツピレンを投与した.その後,皮下に腫瘍が生じてくるまでの期間と,腫瘍の大きさを経時的に観察した.AhRR欠損マウスでは,発癌抵抗性を獲得していたが,Nrf2::AhRR2重欠損マウスでは,発癌が起こりやすくなっていたことから,AhRR欠損マウスの発癌抵抗性には,Nrf2の制御下にある遺伝子群の機能が重要であることが示された.また,Nrf2単独欠損マウス,APC^<Min>マウス,Nrf2欠損::APC^<Min>複合変異マウスとコントロールとして,野生型マウスを20週まで飼育し,その後解剖して,小腸,盲腸,大腸それぞれに生じているポリープの数を調べ,それぞれの組織切片を作製して,細胞レベルでの形態観察を行った.野生型マウス,Nrf2欠損マウスでは,腫瘍の自然発生は認められなかった.Nrf2欠損::APC^<Min>複合変異マウスにおける腫瘍の発生は,APC^<Min>マウスのそれに比較して,個数が大きく,数も多い傾向が得られている.また,特徴的なこととして,大腸における腫瘍の数が多い傾向が得られている.現在個体数を増やして,これらの傾向を確認中である.本研究では,Nrf2により制御される一連の遺伝子群が,細胞の癌化の防御に対して,どのような貢献を果たしているのかを明らかにすることと,癌化の防御におけるNrf2による制御系と異物代謝系第1相酵素群(チトクロームP450)や,DNA修復酵素(Ogg1),さらには,細胞増殖をもたらす癌遺伝子群(c-Ha-ras, Apc^<Min>)との機能的相互作用を明らかにすることを目的として,Nrf2欠損マウス,Nrf2::AhRR2重欠損マウス,Nrf2欠損::APC^<Min>複合変異マウスにおける易発がん性を検討した.Nrf2単独欠損マウス,AhRR単独欠損マウス,Nrf2::AhRR2重欠損マウスとコントロールとして,野生型マウスそれぞれ10匹に対して,皮下にベンツピレンを投与した.その後,皮下に腫瘍が生じてくるまでの期間と,腫瘍の大きさを経時的に観察した.AhRR欠損マウスでは,発癌抵抗性を獲得していたが,Nrf2::AhRR2重欠損マウスでは,発癌が起こりやすくなっていたことから,AhRR欠損マウスの発癌抵抗性には,Nrf2の制御下にある遺伝子群の機能が重要であることが示された.また,Nrf2単独欠損マウス,APC^<Min>マウス,Nrf2欠損::APC^<Min>複合変異マウスとコントロールとして,野生型マウスを20週まで飼育し,その後解剖して,小腸,盲腸,大腸それぞれに生じているポリープの数を調べ,それぞれの組織切片を作製して,細胞レベルでの形態観察を行った.野生型マウス,Nrf2欠損マウスでは,腫瘍の自然発生は認められなかった.Nrf2欠損::APC^<Min>複合変異マウスにおける腫瘍の発生は,APC^<Min>マウスのそれに比較して,個数が大きく,数も多い傾向が得られている.また,特徴的なこととして,大腸における腫瘍の数が多い傾向が得られている.現在個体数を増やして,これらの傾向を確認中である.
Mody mutant β細胞株を用いた糖尿病発症機序の解明と予防への応用

Akita mouseの突然変異で明らかにされたinsulinopathyでは,hypoproinsulinemiaおよびhypoinsulinenemiaであるだけでなく,β細胞の増殖分化の抑制など広範囲に影響が及んでいる。さらに,この変異は,単にIns2でコードされるinsulin分子のみにとどまるものとは考えられない。Akita mouseのこれらの形質をもつβ細胞を樹立し解析することは、タンパク質合成の異常をもたらす遺伝病の原因究明に役立つと考えられる。我々はこのAkita mouseを持ち、更にβ細胞特異的なヒトインスリンプロモーターにSV40T抗原遺伝子を結合した融合遺伝子を導入し、インスリノーマを発症するトランスジェニックマウスを譲り受けた。これらを交配し、双方の遺伝子を有するマウスを数匹得た。これらは生後9週齢まででは安定した血糖値変化を示し、それぞれの遺伝子の形質の拮抗が示唆された。更にこれらの腫瘍化したβ細胞の組織学的解析を開始している。これまでのところ、双方の遺伝子を持つ個体について行ったインスリンの免疫染色では、インスリンの濃縮が減少していることが、一部観察された。これにより、インスリンの合成・分泌に障害があることが示唆された。また、変異インスリンの分泌に伴いタンパク質合成に負荷が掛かり、関連タンパク質の増減が考えらた。現在、これらをタンパク質レベルで検討している。これまでのところ、二次元電気泳動による解析では、十数種のタンパク質の増減を確認できた。今後それらのタンパク質の同定を行う予定である。また、この腫瘍の細胞株の樹立を試みている。細胞株樹立後はin vitroにて変異タンパク質の挙動を明らかにすることが可能であると考えられる。すなわち、β細胞の異常から生じる糖尿病の発症機序解明のみならず、種々のタンパク質合成異常に由来する疾患の発症機序の解析に有望であると考えている。
放電現象によるグローバルな地球対流圏・電離圏間結合の観測的研究

本研究では、雷放電と超高層放電による対流圏・電離圏間の電磁結合をグローバルに解明することを目的として、衛星光学データと地上電磁波データを用いた解析を行った。その結果、衛星光学観測によって雷放電の電気的性質を導出する新手法の開発に成功し、この技術を用いて地球スケールでの現象解明が可能となった。本研究で得られた結果は、陸域に比べて海域で雷放電のピーク電流値とエルブスの発生頻度が高いこと、また低緯度に比べて中緯度で、雷放電が連続電流を有しやすくスプライトの発生確率が高いことを示し、雷・超高層放電の結合関係に地域依存性があることを初めて示すものとなった。本研究課題は対流圏・電離圏間の電磁結合を地球規模で理解するため、(目的1)雷放電の特性を推定する新しい手法の確立と、(目的2)それに基づいて雷・超高層放電の結合関係をグローバルに調査することを目的とする。このうち初年度は目的1に取り組み、(フェーズ1a)電気特性と発光特性の関係、(フェーズ1b)雲内放電と対地放電の分別、(フェーズ1c)電流規模と時定数の推定に関する研究を遂行した。フェーズ1aでは生波形レベルのイベント解析を行い、雷発光の時空間・波長における性質を雲内放電と対地放電に分けて詳細に明らかにした。この過程では、一つの雷を数100マイクロ秒単位の基本プロセスにまで分離して、その性質を詳しく調査することに成功した。フェーズ1bでは、雷の性質をパラメータ化して、雲内放電と対地放電を識別する技術の確立に取り組んだ。地球大気による光の散乱効果がスペクトル毎に異なることを利用して、地表面の深い大気に進展する対地放電と大気の上層部で発生する雲放電が識別可能であることを示した。フェーズ1cでは、雷の電気・発光特性の関係性を応用して、光学観測から雷放電の電流規模や時定数の推定を行った。過去の衛星光学観測では単一波長の計測に基づいて行われていたため、雷放電のグローバルな分布を明らかにしてはいたものの、その詳細な特徴は理解されていなかった。本研究は、このような衛星光学観測を世界で初めて多波長に展開することで雷発光の色を識別し、雲内・対地放電の分別などの性質の理解を可能としたものである。本研究によって得られた雲内放電と対地放電の識別手法は、地球電磁環境の理解を促進させる根幹技術であるだけでなく、近年の社会問題となっている極端気象を理解・予測する鍵として高く期待されるなど、サイエンス・防災の両側面において重要度の高い成果である。本年度は前年に得られた成果を応用して(1)地球スケールでの現象解明と(2)新しい衛星観測手法の検証に取り組んだ。(1)地球スケールでの現象解明前年に確立した技術を用いて雷放電の性質と超高層放電(スプライトおよびエルブス)の発生頻度の関係性を地域依存性の観点から調査した。まず海陸依存性に着目したところ、海域ではピーク電流値の高い雷放電が発生しやすいこと、それに応じてエルブスの発生頻度が陸域に対して約2.5倍高いという新しい知見が得られた。このような傾向は雷放電の他のパラメータやスプライトの発生頻度には見られないものであり、雷のピーク電流値とエルブスの強い結びつきを示すものである。一方で緯度依存性に着目すると、低緯度域では継続時間の短いストロークを複数回伴う多重雷が多く、高緯度域では継続電流を伴うシングル・ストローク型の雷が多いという特徴が明らかになった。それとともに南北緯度25度を境に高緯度側でスプライトの発生頻度が上がることが明らかになり、雷電流の継続時間との強い関係性を示唆するものとなった。これらの結果は、過去の研究で示唆されてきた雷放電パラメータとスプライト・エルブスの結合過程を支持するものであると同時に、これまで未解明であった海陸依存性や緯度依存性といった地球スケールでの描像を明らかにするものとなり、本研究課題の所期の目標を達成するに至った。(2)新しい衛星観測手法の検証さらに人工衛星による新しい雷観測技術の信頼性を検証するため、国際宇宙ステーション搭載JEM-GLIMSを併せ用いた解析を行った。GLIMSはナディア方向を観測する衛星機器であり、前年に用いたリム観測器ISUALに比べて本解析における誤差が少ない。そこでGLIMSによる観測データを解析したところ、前年に得られた知見と矛盾しない結果が得られ、当該技術を支持するに至った。本研究課題の初年度の目標は、光学観測によって雷放電の電気的性質を推定する新しい手法を開発することであった。この目標を達成するため、「研究実績の概要」で述べたフェーズ1a-1cの3つの過程を設定し、スケジュールに沿って研究を遂行した。本目標は、過去に確立されていない新技術の開発を目指すものであるため、期待された成果が得られない場合に備える必要があった。

そこで本研究計画では、3段階のサクセス・レベルを設けることにより、確実な成果を挙げられるように配慮した。それぞれのサクセス・レベルは、(ベーシック)1次データの解析から得られる成果、(フル)新しい解析手法の確立とその活用による成果、(アドバンスト)革新的な知見の獲得である。ベーシック・サクセスは1次情報である光学データの解析によって雷放電の発光特性を明らかにできる場合であり、フル・サクセスは光学データから2次情報である電気的性質(雲内・対地放電の別、電流規模、時定数など)を導出することが可能となる場合、そしてアドバンスト・サクセスは、そこから将来の科学・実用衛星における新しい観測手段の提案が可能となる場合である。この当初の計画に対して、初年度の研究では、過去には実施されていなかった多波長のフォトメータ観測を実施することで、雷放電の発光の色を識別し、雲内・対地放電の分別を実現するに至った。さらに、100マイクロ秒の高時間分解能を有するデータの解析によって、1つの雷イベントを個々の素過程にまで分解して理解することに成功したほか、信頼性の高い発光強度の見積もりに基づいて電流規模の推定を実現した。これらの成果は、計画段階に設定したフル・サクセスに相当するものである。以上の理由により、本研究課題は研究計画に基づいておおむね順調に進展していると総括される。25年度が最終年度であるため、記入しない。初年度に開発された雷放電特性の推定に関する新技術を活用して、(目的2)雷・超高層放電の結合関係のグローバルな調査に取り組む。研究全体の進行を以下の2つに区分することによって、効率的な研究の遂行を目指す。(フェーズ2a)雷放電の全球的性質(H25年4月1日ー同年8月31日)初年度の研究で確立した雷放電特性の推定手法と米国スタンフォード大学が開発を主導する全球観測ネットワークGLD360を併せ用いて、雲内放電と対地放電の世界分布の導出を目指す。特に、緯度・地域・海陸への依存性に着目し、これまで未解明であった地球規模での雷放電の性質(雲内・対地放電の別、電流規模、時定数)の理解を目指す。(フェーズ2b)超高層放電の全球分布との比較(H25年9月1日ーH26年3月31日)フェーズ2aで得られる雷放電のグローバルな性質と、申請者と研究協力者が既に築き上げている超高層放電の全球発生分布のデータを比較解析する。まず両現象の観測範囲や検出率を空間補正したデータセットを作成し、雷放電に対する超高層放電の発生確率の分布を導出する。そしてフェーズ2aの結果と比較解析することで、雷放電の性質がどのように超高層放電の発生をコントロールするのかを緯度・地域・海陸への依存性といった観点から総合的に調査し、地球対流圏・電離圏間の電磁結合のグローバルな理解へとつなげる。本研究では、国内外の研究者との共同解析によって円滑な遂行を目指す。特に、解析に用いるデータの専門家である、米国スタンフォード大学やカリフォルニア大学、デューク大学、ミシシッピ大学、NASA、北海道大学、台湾国立成功大学の研究者との共同研究を土台とする。これらの研究協力関係は既に構築されているため、確実な研究の推進が期待される。
パキスタンにおけるイスラーム金融の急成長とそのイスラーム世界における経済的可能性

平成22年度は、前年度までに収集した文献および資料の収集を用いて、パキスタンのイスラーム金融のプレゼンスを国内金融産業の観点から再評価するとともに、環インド洋世界の広い文脈でその実践を捉え直す研究を行った。パキスタンのイスラーム金融の実践の国内的インパクトについては、前年度までの現地調査以来、イスラームに適合的な金融手法で投資活動を行う「モダーラバ・カンパニー」が、国内においてイスラーム銀行以上に重要な役割を占めていることが明らかになりつつあったが、本年度の「モダーラバ・カンパニー」の資料を分析の結果、そのことを実証することができた。また、モダーラバ・カンパニーが1980年代から現在にいたるまで安定的な成長を遂げている一方で、いわゆる「イスラーム銀行」は、同期間に、幾度も制度的行き詰まりに直面し、必ずしも安定的な長期的成長の軌道には乗り切れていないことも明らかになった。これらの成果については、アジア経済研究所の研究叢書『世界に広がるイスラーム金融』において日本語で公表した。一方、環インド洋世界の文脈におけるパキスタンのイスラーム金融の役割については、前年度に続いて、パキスタン出身で中東諸国に進出している法学者やイスラーム金融研究者について、とりわけ著名な人物を取り上げ、その思想や理論を検討した。とりわけ、継続的な聞き取り調査を行っているフルシード・アフマドについては、その聞き取り調査の内容を学術雑誌『イスラーム世界研究』において公表するとともに、アフマドが中東・南アジアのイスラーム金融の実践に与えた理論的影響力の大きさの評価を試みた。今年度は、パキスタンにおけるイスラーム金融の現状とその歴史的背景を研究するための基礎的な図書および資料を現地に赴き収集した。パキスタン国内のイスラーム金融機関の現状についてのデータについては、現地の金融機関に訪問し、利用可能なデータの収集につとめるとともに、ウェブ上で公開されているデータや日本の図書館・研究機関に所蔵されているデータを網羅的に収集した。これらの成果については、福田安志編『イスラーム金融のグローバル化と各国の対応』所収の論文「パキスタンにおける金融機関のイスラーム化とイスターム金融の発達」で公表した。パキスタンにおけるイスラーム金融の沿革に関する既存の議論のサーベイについては、現地調査の際に、主要な研究者との意見交換および議論を行い、そこで得られた議論の方向性を批判的に検証した。とくに、パキスタンにおけるイスラーム金融と経済発展との関係についての政策的な検証を行い、地方の郵便局ネットワークを利用した小口金融システムとしてのイスラーム金融の可能性を見出した。これらの成果については、『イスラーム世界研究』第2巻第1号所収の研究ノート「Microfinance in Small and Medium-Sized Enterprises(SMEs)in Pakistan:Practices and Problems in PrevailingSystem and Prospects for Islamic Finance)」で公表した。また、次年度の研究に向けた予備的考察として、パキスタンにおけるイスラーム金融の浸透に大きな貢献をし、かつ、イスラーム金融研究を長らく牽引してきたとされているフルシード・アフマドについての研究文献・および著作の収集を行い、フルシード・アフマドが、イスラーム金融の実践および理論の歴史のなかでどのような具体的貢献をしてきたのかについての考察を開始した。今年度も、昨年度に引き続き、パキスタンにおけるイスラーム金融の現状とその歴史的背景を研究するための基礎的な図書および資料を現地に赴き収集した。パキスタン国内のイスラーム金融機関の現状についてのデータについては、昨年度に引き続き、現地の金融機関に訪問し、利用可能なデータの収集につとめ、今年度は、それらを計量的に分析することを開始した。パキスタンにおけるイスラーム金融の沿革に関する研究については、多くの考察で言及されている商業イスラーム銀行に加えて、現地調査の際に行った主要な研究者との意見交換および議論から、モダーラバ・カンパニーという別種のイスラーム型金融機関が、パキスタンのイスラーム金融において長年、重要な役割を果たしていることが明らかであろうとの展望を得た。この点については、現地において関連するデータを集中的に収集し、現在、パキスタンのイスラーム金融史の文脈において、モダーラバ・カンパニーがどれだけのプレゼンスを持っていたかについて分析中である。
数値繰り込み群の基礎の解明と高次元化

平成12年度:数値繰り込み群法(いわゆるDMRG)の高次元化と単純な系での有効性の確認を行った。1次元量子系・2次元古典系の場合の固定点波動関数の行列積構造を踏まえ、3次元古典統計系に対し、行列の拡張版である高階テンソルを導入し、ターゲット状態(転送行列の最大固有値状態)の波動関数を「テンソルの積の和」の形に置いた。この波動関数を用いた密度行列の計算や物理量期待値の計算は、実質的には1次元低い古典統計系の計算になるため、2次元古典系でのアルゴリズムを用いた。この意味で「高次元DMRG」はアルゴリズムの「入れ子」構造として実現可能となることを示した。平成13年度:高次元数値繰り込み群法の具体系への応用(高分子系の相転移)、および密度行列アルゴリズムの基礎(固有値分布の普遍的漸近形に対する物理描像)に関する研究を行った。ある種の高分子系を3次元頂点模型として表現し、3次元DMRGを適用し相転移の有無を議論した。また、ある種の3次元頂点模型に対し3次元DMRGを用いて計算したゼロ点エントロピーと、いわゆるPauling近似との比較を行い、良好な一致を見た。密度行列固有値分布の普遍的漸近形に関しては、可解模型での結果から、漸近形を特徴づける2つの指数(メイン指数およびサブ指数)を同定し、それらの値の普遍性の物理的描像に関する研究を行った。その結果、メイン指数に関しては、「重み」が線形に増大してい半無限1次元系のエントロピーとして自然に解釈できることがわかった。この観点からは、非常にロバストな指数であることが期待されることとなった。サブ指数に関しては、既存の可解模型に関する計算を行った結果、いずれの場合も共通の指数となることが判明したが、この事実の物理的解釈までには至らなかった。平成14年度:主として密度行列アルゴリズムの基礎に関して、物理量の計算精度と密度行列固有値分布の普遍的漸近形との関連についての研究を行った。固有値分布の普遍的漸近形より、留保基底数による「打切り誤差」の普遍形が導かれる、との考えから計算を進めたが、確定的な結論には至らなかった。本年度は数値繰り込み群法の高次元化に関連した研究を中心に行った.古典統計系に関しては,転送行列の最大固有値状態波動関数に対する積テンソル構造を利用した2つのアルゴリズムによる研究を行った.いずれの方法も,波動関数を構成する局所テンソルを再帰的に改良していくものである.第一の方法(VDMA法)は,系の「縦方向」(転送行列の転送方向)に切れ目を入れた「縦密度行列」を作り,その固有ベクトルへの変換行列を用いて,系の縦方向への拡大にともなう局所テンソルの次元増大を抑えるものである.このVDMA法は2次元古典系に対する密度行列アルゴリズム(DMRG法)の自然な拡張となっている.第二の方法(SCTPVA法)は,問題を,局所テンソルを変分パラメターとする転送行列の最大固有値に対する変分問題と捉えるもので,旧テンソルを用いて構成される2つの行列から,その一般化固有値問題の解として新テンソルを求めるものとなっている.両手法ともに,単純な系への適用で,その有効性を確認した.

2次元量子系に関しては,いわゆる鈴木・トロッター変換をして得られる異方的3次元統計系をVDMA法で取り扱い,異方性に関する外挿を併用することにより,基底状態物理量が計算可能である事を示した.上記2つの方法(VDMA法,SCTPVA法)はそれぞれ一長一短があることもわかった.前者は安定性に優れており,臨界領域を除けば精度・収束性ともに良好である.臨界領域での精度の問題は,縦密度行列の固有値の減衰の問題と関連があり,今後の検討課題である.一方,後者は臨界領域でもかなり精度がよいものの,現状では安定性に難がある.現在,両者の融合等による改良を進めている.本年度は数値繰り込み群法の高次元化に関連した研究(具体系への応用)およびアルゴリズムの基礎に関する研究を行った.前年度の研究によって、転送行列の最大固有値状態波動関数に対する積テンソル構造を利用した「縦密度行列法」(VDMA法)が、一応のアルゴリズム的な完成をみた。そこで、この高次元数値繰り込み群法を3次元格子上の高分子系模型に適用した。立方格子のボンド上にモノマーの占有・非占有の自由度を置き、各格子点毎に許容モノマー配置に対する適当な拘束条件を課すことにより、3次元頂点模型として環状高分子模型を導入した。計算の結果、モノマー占有エネルギーをεとすると、k_BT【approximately equal】0.6εの温度で相転移(低密度相【tautomer】高密度相)が起きることを見いだした。さらに、この相転移に対する高分子トポロジーの効果を調べるため、環切断エネルギーを導入して「環状」制限を緩めたところ、この制限緩和によって相転移が消失することが見いだされた。一方、別のトポロジー制御として高分子環間架橋を導入したところ、この場合には相転移の消失が起こらないことが示された。数値繰り込み群の基礎に関しては、密度行列固有値の漸近分布に関する研究を進め、可解系における固有値縮退度の漸近形の主部に対する物理的解釈を与えることに成功した。また、Andrews-Baxter-Forrester可解模型列に対して固有値分布漸近形の計算を行い、普遍漸近形予想を支持する結果を得た。本年度は前年度に引き続き数値繰り込み群法の基礎と高次元化に関する研究を行った。本研究課題における「数値繰り込み群」では、広義の密度行列対角化等を経由して、転送行列の最大固有値状態(または、ハミルトニアンの基底状態)の波動関数を構成する局所テンソルの表現基底として採用するものを少数の重要なものに限定する(留保基底数を限定する)プロセスが肝要である。そのため、計算誤差は、主として「採用されなかった基底」の効果によるものである。この効果は、定量的には切断誤差(truncation error、TEと略記)として取り扱うことができる。これまでは、計算物理量の誤差とTEとの関係はもとより、留保基底数とTEとの関係についても、はっきりしないままであった。本年度は、数値繰り込みの重要な基礎としてのTEに関する定量的な研究に着手した。留保基底数とTEとの関係については、前年度までに得られている密度行列固有値の普遍漸近分布を用いることによって準解析的な議論を行った。現在までのところ、系の臨界性と留保基底数の兼ね合いによって、クロスオーバー的な振る舞いになるとの予想が得られている。現在、この予想と実際の数値計算との関連について検討を加えている。
ベクトル量子化を用いた音声認識の高速化に関する研究

本年度は,ベクトル量子化手法による音声認識システムを,より高速化しかつ,認識率の向上をはかることを目的とするとともに,音声信号を対象としたベクトル量子化において,伝送路で生起する誤りを適切に対処し得る符号化法を明らかにすることを目的とした.すなわち,(1)ベクトル量子化と単語音声認識への応用に関する研究(2)音声信号を対象としたベクトル量子化と誤り訂正符号化の同時適用に関する研究を遂行した.まず, (1)については,最初に話者を限定した単語音声認識方法としてベクトル量子化を用いた簡易な手法を提案し,種々の立場から検討した.ついで,この提案手法を信号処理プロセッサー(DSP)によるハードウェアじ実現することにより,音声認識の高速化を行った.次に, (2)については,音声情報源を対象として,ベクトル量子化と誤り訂正符号化を同時に適用した場合について詳細に考察した.すなわち,通信路での伝送速度を一定とした上で,情報源出力と受信側再生出力の差として与えられるトータルの歪,すなわち,ベクトル量子化にともなう歪と通信路雑音に起因する歪みの和を最小にするという意味で最適な音声符号化・通信路符号化同時適用法を提案,解析した.また具体的な例についてパフォーマンスを明らかにした.本年度は,ベクトル量子化手法による音声認識システムを,より高速化しかつ,認識率の向上をはかることを目的とするとともに,音声信号を対象としたベクトル量子化において,伝送路で生起する誤りを適切に対処し得る符号化法を明らかにすることを目的とした.すなわち,(1)ベクトル量子化と単語音声認識への応用に関する研究(2)音声信号を対象としたベクトル量子化と誤り訂正符号化の同時適用に関する研究を遂行した.まず, (1)については,最初に話者を限定した単語音声認識方法としてベクトル量子化を用いた簡易な手法を提案し,種々の立場から検討した.ついで,この提案手法を信号処理プロセッサー(DSP)によるハードウェアじ実現することにより,音声認識の高速化を行った.次に, (2)については,音声情報源を対象として,ベクトル量子化と誤り訂正符号化を同時に適用した場合について詳細に考察した.すなわち,通信路での伝送速度を一定とした上で,情報源出力と受信側再生出力の差として与えられるトータルの歪,すなわち,ベクトル量子化にともなう歪と通信路雑音に起因する歪みの和を最小にするという意味で最適な音声符号化・通信路符号化同時適用法を提案,解析した.また具体的な例についてパフォーマンスを明らかにした.