hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
偏光の時間変動を利用した活動銀河核ジェットの磁場構造の研究

本研究は活動銀河核から噴出する「ジェット」現象を可視光における偏光の時間変動を手掛かりに調べたものである。従来は偏光観測は頻度が低く、その時間変化に系統的な特徴を見出すことは困難だった。そこで本研究では高い頻度で観測を行い、ベイズモデルなどを応用した新しい解析手法を用いた。その結果、1)数日のタイムスケールで変動する短時間フレアに対しては偏光の変化が付随する傾向にあること、2)短時間フレアより長いタイムスケールで変化する別の偏光成分が存在すること、などを明かにした。以上、本課題に関連する成果は査読論文30本にまとめられ出版された。放射成分分離のためのベイズモデルの開発モデルの計算方法の改善について、マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)の計算と混合に掛かる時間を短縮するため、単純なメトロポリス法以外に、Multiple-Try Metropolis法やレプリカ交換法、共分散行列の推定、などを試みた。また、一部計算を並列化させることで、従来の約1/7に計算時間を短縮できた。ブレーザーの光度・色・偏光の相関関係ブレーザーの普遍的な観測的特徴を確立するため、これまでに広島大学かなた望遠鏡を使って得られたデータを用いて、それらの光度と色と偏光の相関を研究した。その結果、光度と色は非常に強い相関を示すのに対し、光度(もしくは色)と偏光の相関は弱いことが明らかになった。これは複数の偏光成分の存在を考えると説明することができる。また、顕著なフレアに関してはそのスペクトル変化にヒステリシスが見られる傾向を発見した。これは、ジェット中の放射領域の速度変化がフレアの主原因ではなく、衝撃波などによる放射領域へのエネルギー注入が主原因であることを示唆する。これらの結果を論文にまとめ出版が決定した。本年度は活動銀河核ジェットからの放射が卓越している天体「ブレーザー」の観測データ解析と並行して、その偏光データ解析で蓄積した高次元問題へのノウハウを活かし、ジェットと関わりの深い降着円盤のモデリングも行った。1.ブレーザーの偏光特性の研究特に大きく偏光が変化する天体に焦点をしぼり、短時間かつ大規模なフレア現象には偏光度の顕著な増加が付随する傾向を見出した。この傾向はジェット内に起源をもつフレアは磁場の向きが揃っている領域で発生していることを示唆し、時間変動現象の機構に重要な手掛かりを与えた。また、フレアに伴う偏光度の増加は本研究で開発している成分分離モデルの仮定となっているため、このモデルの正当性が支持された。2.降着円盤の3次元構造再構成の研究ブレーザーの偏光成分分離モデルによって、高次元問題に対するベイズ統計的アプローチのノウハウを得たため、それを利用した降着円盤構造の再構成手法を開発した。用いたデータは矮新星の早期スーパーハンプと呼ばれる現象で、降着円盤の幾何的構造を反映しているものと考えられている。このハンプを可視光-近赤外線の多バンドで観測し、光度変化から円盤の方位角方向の構造を、色変化から動径方向の構造を再構成し、円盤の3次元構造を推定するモデルを開発した。この手法によって再構成された円盤構造は、潮汐力の効果によって理論的に期待される歪みに似た構造をもっており、理論と観測のさらなる共発展につながる成果となった。Sakimoto, Uemura, et al. 2013では本課題で開発した偏光成分の分離手法も用いて、観測された偏光の時間変動が短時間のフレアと長期的なトレンドに分離できることを発見した。長期的なトレンドはこの天体では初めて同定されたものであり、時間と共に増減はするものの偏光の方位角は変化しないことから、この成分の放射源がジェット中で一定の場所であることが示唆された。また、短期フレアの活動性と長期トレンドに相関がなく、別の場所からの放射であることも報告している。色の時間変動の解析からは、短期フレアよりも長期トレンドの方が高エネルギー電子が放射冷却で失われずに多く残っていることがわかった。これは放射領域に注入されたエネルギーが比較的小さかったことを示唆する。一方で、Gaur, Uemura, et al. 2013では、2008年に光度と偏光の強い反相関関係が見られたことを明らかにした。これは、ブレーザーで観測される現象としては大変珍しい現象で、天体が明るくなるフレア時には長期トレンドと直交した方向の偏光成分が短期フレアとして観測されていることを示唆する。この観測事実も、ジェットの中で複数のタイムスケールの異なる放射領域が存在し、各領域の磁場構造に系統的な差があることを支持する結果である。また、これらの他にもジェット天体における1日以内の急激な偏光変動を検出し、論文にまとめている。1.典型的なブレーザー「BL Lac」の偏光データ

解析:活動銀河核ジェットの構造と変動機構を明かにする目的で、典型的なブレーザー天体「BL Lac」の偏光データを解析した。解析には、本課題で開発した、圧縮センシング技術を利用したジェットからの放射成分分離モデルなどを用いた。その結果、この天体には2つの異なるタイムスケールで変動する放射源が存在することがわかった。また、互いの放射源には明らかな相互作用が見られず、数パーセクほど互いに離れた位置に存在することを提案した。ブレーザーからの放射が複数成分の重ね合わせであることは従来から示唆されていたが、それぞれの位置関係について踏み込んだ研究は少なく、貴重な知見が得られた。これらの成果は査読論文として2013年4月の出版が既に決定した。2.降着円盤の構造解析:これまでに得られた降着円盤の幾何構造の研究成果をさらに発展させるべく、理論研究者との共同研究、及び、輝線スペクトルデータを使ったドップラートモグラフィーの独自モデルの検討を行った。理論研究者との共同研究では、SPHシミュレーションによって降着円盤が極端に大きく膨張した際の挙動が始めて本格的に調べられた。ドップラートモグラフィーについては、総変動最小化法を用いた新しいモデルを検討し、試験的な解析を行った。その結果、従来の最大エントロピー法を用いたモデルよりも、より局所的な構造が正しく再構成されることがわかった。既に得られている円盤の幾何構造と、輝線の輝度分布を比較することで、降着円盤の密度や温度の分布について、全く新しい研究手法を開発することができた。現在までに、放射源の成分分離のために必要となる高次元データ解析の検討については順調に進んでいる。特にベイズモデルやその具体的な推定方法となるマルコフ連鎖モンテカルロ法について、基本的なメトロポリス法以外に、レプリカ交換モンテカルロ法など発展的な手法の検討も既に行った。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では、ブレーザー天体から放射される偏光した光を各成分ごとに分離するモデルを構築し、それを実際のデータに適用することで新たな知見を得ることを目的としていた。この分離モデルは既に開発しており、実際のデータを使った解析も行い、いくつかの成果は発表済みである。特に、この手法を用いてブレーザーの代表的な天体であるBL LacやOJ 287を解析し、偏光光源の長期的な減衰や方位角の振動などの兆候が明かになった。当初は計算時間の短縮を目的にGPU計算機の利用も検討していたが、実際には計算コードの簡単な並列化によって問題は生じなかった。これによって、当初計画していたように研究は進展している。当初の計画以上に研究が進展している点は、降着円盤の構造解析や時系列データ解析などに本研究で開発したベイズ的なモデルを応用して研究が進んだ点である。100次元程度のマルコフ連鎖モンテカルロ法によるモデルの最適化や、圧縮センシング的手法を応用した逆問題の解法などモデル計算の観点から新しいノウハウを得ることができた。それらを応用して実現した、降着円盤の幾何的な構造の推定や、最大エントロピー法では再現できないような局所的な構造をもつ円盤のドップラートモグラフィー、または周波数空間での信号のスパース性を利用した周期解析法の開発などは、本計画の副産物であり、今後の発展がおおいに期待できる。
放射線被ばくによる組織幹細胞への影響と非がん疾患リスク評価

本研究は、放射線被ばくによる心筋幹細胞への影響を調べ、その心筋幹細胞の量と質の変化が心血管疾患リスクの間接的な評価指標になり得るかどうかについて検証した。健常成獣マウスに3Gyのγ線を全身照射したことにより、心臓幹細胞の数に有意な減少、心臓幹細胞におけるtelomerase活性の低下とDNA傷害の増加、および心臓の自己再生修復機能の低下が認められた。特に、心臓幹細胞におけるtelomerase活性の低下とDNA傷害の増加は線量依存性に影響を示し、心血管疾患リスクを間接的に評価するパラメーターになり得ることを動物実験で証明した。健康マウスに3Gyのγ線全身照射し、心臓幹細胞の数、性質(増殖、老化、DNA傷害)、再生機能(成長因子の産生機能について定量評価した。その結果、全身照射による放射線被ばくにおける心臓幹細胞の数およびc-kit陽性幹細胞数の比率は有意な減少を認められた。しかし、KI67免疫染色において、照射群と健康群が細胞の増殖は有意差を認められなかった。また、健常対象マウス由来心筋幹細胞と比べ、全身照射したマウス由来の心臓幹細胞では成長因子IGF-1の分泌は有意に減少していた。今年度は放射線被ばくによる心血管再生修復への影響を調べた。健常マウスに3Gyのγ線全身照射し、6時間後に心筋梗塞モデルを作成した。手術後の1日目(Baseline)と14日目(Endpoint)にSPECT-CTおよびPET-CTを行い、梗塞後の心臓機能回復を定量評価した。また、14日目にマウスの心臓組織を採取し、組織学分析により、梗塞サイズ、細胞増殖やアポトーシス、心筋幹細胞の数を定量評価した。健常マウスと比べ、全身照射したマウス心臓の細胞増殖および心筋幹細胞数は有意な減少を認められ、高線量放射線被ばく後の心臓における自己再生修復機能の低下を示した。放射線全身照射による心筋幹細胞への影響に纏めた論文は、既に採択され、近いうちに公表される予定である。また、放射線被ばくによる心血管再生修復への影響に関する実験も順調に進んでおり、得られたデータを論文として纏めているところである。本年度は、放射線誘発心臓幹細胞障害の線量依存性と回復可能性について調べた。健常雄性成獣マウス(12週齢C57BL/6)に0, 10, 50, 250 mGy/日のγ線を1週間連続で全身照射し(累積線量は0, 70, 350, 1750 mGy)、照射終了の24時間後にマウスを犠牲死させ、心臓幹細胞の数と機能を様々なパラメーターを用いて評価した。その結果、心臓幹細胞におけるc-kitの発現、telomerase活性、DNA傷害は線量依存性に有意な傷害影響を示された。しかし、心臓幹細胞の数、CD90の発現、および心臓幹細胞からVEGFやIGF-1の産生については明らかな線量依存性傷害を検出できなかった。また、健常成獣マウスに3 Gyのγ線を全身照射し、照射終了1,3週間後にマウスを犠牲死させ、心臓幹細胞の数と機能を様々なパラメーターを用いて評価した。その結果、心臓幹細胞からVEGFやIGF-1の産生機能は照射終了の1週間後に、また、心臓幹細胞の数およびCD90の発現にも照射終了の3週間後に、正常までに完全に回復した。一方、心臓幹細胞におけるc-kitの発現、telomerase活性、DNA傷害については、照射終了3週を経っても正常までに完全な回復が認められなかった。以上の研究結果から、心臓幹細胞におけるc-kitの発現、telomerase活性、DNA傷害は、放射線誘発心臓幹細胞障害の評価に敏感かつ安定的なパラメーターであることを明らかにした。組織内に生息している数の少ない幹細胞は、組織臓器の再生修復や恒常性維持に中心的な役割を担っているため、放射線後早期の心臓幹細胞の数および機能の変化を調べることにより、将来の心血管疾患リスクを間接的に的確に評価できると思われる。既に一部の結果が出ており、今年の6月に学会での発表も予定している。今後は放射線照射による心筋幹細胞傷害の回復に関する実験を行い、また、より低線量放射線照射による心筋幹細胞傷害を引き起こす可能性についても調べる予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学当初の申請してある通りに研究を推進していく予定である。具体的には、放射線被ばくが心血管再生への影響を調べる。また、低線量照射を行い、放射線被ばくによる心臓幹細胞への影響に最も敏感な指標を見出す。外部や大学内部から、別にすこし研究費の補助があったため。同一研究テーマが大学内の資金援助を得られたため。最終年度に研究所要経費は科研費の補助金よりも多くと見込めるので、その不足分に賄う。
交代制勤務者の心身の健康保持増進を実現するための夜勤耐性型生活習慣の解明

交代制勤務者を対象に、睡眠、食事、身体運動の量、質、時間帯、概日リズム、抑うつ気分等との関連について検討した。その結果、睡眠の量と時間帯、食事内容と概日リズムあるいは朝型夜型傾向、抑うつ気分あるいは肯定的気分との間に関連性があることが示唆された。また、夜勤時の食事内容や睡眠時間帯は、夜勤前後での概日リズムの位相変化や肯定的気分の変化と関連することが示唆された。これらのことから、交代制勤務者において、食事内容や睡眠時間帯の調整などにより体内時計の位相後退を抑制することで抑うつ気分の増大を防ぐことができる可能性があると考えられた。大学生を中心とする健常成人10名を対象として、日常生活時の身体活動、食事、睡眠、皮膚温、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等に関するモニタリング調査について、計測方法、プロトコル等の確認をした。これらのモニタリングは小型で携帯性に優れた機器(加速度センサー、温度センサー、アンドロイドOSデバイス)または日誌(食事内容、睡眠時間帯)を用いて1週間にわたり経時的に実施した。具体的には、腰に装着する加速度センサーを用いて身体活動を測定、温度センサーを足首に装着し皮膚温を測定、食事、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等については、アンドロイドOSデバイスに質問紙調査等を実装し、日常生活下のものを把握した。なお事前に、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等を記録するためのアンドロイドOS用のアプリケーションを作成し、支障なく動作することを確認した。さらに、モニタリング調査後に実施する空腹時採血、唾液採取のプロトコル等を確認した。その後、日常生活モニタリング調査として、夜勤を伴う交代制勤務に従事する看護師または介護士30名と日勤のみに従事する看護師または介護士30名を対象として、日常生活時の身体活動、皮膚温、睡眠、食事、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等に関する同時モニタリングを1週間連続で実施した。なお、モニタリング調査開始前には習慣的な睡眠、食事、身体活動・運動、生活習慣病や心身の健康に関するアンケート調査、モニタリング調査終了後には、採血および唾液採取を実施し、脂質代謝マーカー、糖代謝マーカー、ストレスマーカー、炎症マーカーについて計測した。平成27年度の計画は、健常成人20名(3059歳)を日常生活モニタリング調査対象者として選定し、モニタリング調査およびアンケート調査等を実施することであった。現在までに、60名を対象にデータを収集した。来年度には、平成27年度の測定参加者を対象に再度測定を実施し、横断的・縦断的にデータ解析を進める。夜勤を伴う交代制勤務に従事する看護師または介護士10名と日勤のみに従事する看護師または介護士10名を対象として、日常生活時の身体活動、食事、睡眠、皮膚温、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等に関するモニタリング調査を実施した。具体的には、腰または手首に装着する加速度センサーを用いて身体活動および睡眠覚醒リズムを測定、温度センサーを足首に装着し皮膚温を測定、食事、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等については、アンドロイドOSデバイスに質問紙調査等を実装し、日常生活下のものを把握した。なお事前に、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等を記録するためのアンドロイドOS用のアプリケーションを作成し、調査に使用した。モニタリング調査開始前には習慣的な睡眠、食事、身体活動・運動、生活習慣病や心身の健康に関するアンケート調査、モニタリング調査終了後には、採血および唾液採取を実施し、脂質代謝マーカー、糖代謝マーカー、ストレスマーカー、炎症マーカーについて計測した。これと平行して、日常生活モニタリング調査として、大学生を中心とする健常成人44名を対象として、日常生活時の身体活動、皮膚温、睡眠、食事、眠気、疲労、気分、食欲、満腹感等に関する同時モニタリングを1週間連続で実施した。平成27年度の測定参加者を対象に再度、日常生活モニタリング調査を実施するとともに、データ解析をする。日常生活モニタリング調査は春または秋に交代制勤務者、日勤者各30名のデータを取得する。データ解析として、睡眠、食事、身体活動の量、質、時間帯について、日々の変動を検討する。時系列データの解析には共分散構造解析、コサイナー法、マルチレベルモデリングなどを利用し、夜勤の前、夜勤入り日、夜勤明け日での睡眠、食事、身体活動が、その後の眠気、疲労、気分、唾液マーカー、血液マーカー、体温の24時間リズムに及ぼす影響を気象条件も考慮に入れて調べる。アンケート調査のデータについて、共分散分析やロジスティック回帰などを用い、クロノタイプ、夜勤入り日、夜勤明け日、日勤日、休日の食事、睡眠、身体活動の習慣と体重や抑うつレベルの変化などとの間の関連性・因果性について検討する。教育生理学次年度を含めた計画全体がスムーズに実施できるよう、初年度は測定機器の購入や人件費の支出を見合わせたため。

測定機器等物品費として約50万、研究補助の謝金に約120万円、論文投稿・掲載料に約30万円、消耗品等の費用として約60万円の支出を予定している。
特別食におけるレシチンとコレステロール含有量の実態調査

(1)約400人の1日の食事を陰膳方式にて集め、脂質を抽出し、レシチンとコレスロール含量を測定した。その結果、1日摂取量、および摂取量を1000gに調整した後でもコレスロール摂取量とレシチン摂取量は著しく高い相関性を示した。前者ではr=864、後者の場合はr=0.881であった(P<0.001)。(2)食事中のレシチンを簡便に測定できる方法を開発した。粗脂質にPLaseDを反応させ、コリンリン脂質よりコリンを遊離させ、そのコリンをtriiodidと反応させることにより、コリンとヨウ素の複合体を分光学的に測定することにより、簡便に多量のサンプルを処理できる。(3)この方法を用いて、治療食すなわち糖尿病食、高コレステロール血症食、心・高血圧症食、膵・胆症食、そして高脂血症食を合計105日食集め、コレステロールおよびコリンリン脂質含量を測定した。コレステロール含量は平均210mg/day以下であり、レシチン由来のコリン含量は平均210day以下で、治療食によっては100mg/dayのものもあった。従って、治療食ではコレステロール量が抑えられているために、レシチン由来のコリン含量もかなり低かった。このことは、今後、病院における栄養管理で考え無ければならない。(4)2つの保育園より、アレルギ食品除去の献立を21食と27食提供してもらい、調理をして、その食事中のコレステロールおよびコリンリン脂質含量を測定し、相関性を調べて。2つの保育所間で相関性に差がみられたが、これはコレスチロールあるコリンリン脂質の供給源となる食品の除去の程度によると考えられた。A保育園とB保育園のアレルギー食で異なる点は、除去食品の種類の多少である。A保育園では大豆、卵、牛乳のみの除去であるのに対し、B保育園では8食品群、11食品を除去している。特に、肉類、魚介類の除去が多い。いずれにしても昼だけの食事であるが、30から40mg/食でU.S.AのFNBが推奨している所要量100mgからはかなりかけ離れていた。【目的】コリンは神経伝達物質であるアセチルコリンなどの多くの重要な生体化合物の構成成分である。コリンの主要な供給源はレシチンで、食物から摂取されており、卵類、豆類、肉類などに多く含まれている。一方、高コレステロール血症として診断されていない人も血液検査でコレステロール値が高いと、コレステロールを含む食品を避けるようになってきている。今回は、予備実験として、肥満傾向児童の食事のレシチン摂取量とコレステロール摂取量との相関性を調べ、非肥満児の場合と比較し、また、予備的に病院給食についても同様のことを調べた。【食事試料】学童:試料提供対象者は児童121名(内42名が肥満度20%以上の肥満傾向児)で、試料は1日に摂取した飲食物とほぼ同じ飲食物。病院食:4箇所の病院より得られた治療食や一般食26食。【結果】肥満傾向児のコレステロール摂取量とレシチンの摂取量の相関性を調べた結果、相関性はr=0.869(P<0.001)、で回帰直線はy=0.0068x-0.1047

(yはレシチン摂取量g/day、xはコレステロール摂取量mg/dayである。以下同様)であった。一方、非肥満児の場合は、r=0.942(P<0.001)で肥満傾向児よりも高かった。また、y=0.006x+0.1595であった。一方、病院給食ではr=0.9779と、著しく高い相間性を示し、y=0.0058x-11.523であった。上記の結果より、コレステロール摂取量とレシチン摂取量はかなり高い相関性があることがわかった。特にきちんと栄養管理された病院給食においては相関係数がほぼ1に近い値となり、レシチンの摂取量がほとんどコレステロール摂取量に依存していることがわかった。つまり病院のように栄養バランスを考えた食事メニューは必然的にそのような結果を与えることがわかった。逆に見れば、コレステロール摂取を抑制するようなメニューはレシチンの摂取量を抑制してしまうことになる。【目的】:コリンは神経伝達物質であるアセチルコリンなどの多くの重要な生体化合物の構成成分である。コリンの主要な供給源はレシチンで、食物から摂取されており、卵類、豆類、肉類などに多く含まれている。一方、高コレステロール血症として診断されていない人も血液検査でコレステロール値が高いと、コレステロールを含む食品を避けるようになってきている。今回は、多数の試料を分析するにあたって、従来のTLC-灰化法よりももっと簡便な方法の開発を試みた。その方法の妥当性を検討し、治療食のコリンリン脂質の定量に応用した。【食事試料】:治療食:糖尿病食、高コレステロール血症食、高脂血症食、膵・胆食、心臓病・高血圧症食について、5病院から適当に治療食選んで、1週間分を提供して頂いた。合計105治療食の分析を行った。【結果】:食事中のコリンリン脂質の簡易測定法の開発:(1)StreptomycesChromofuscus由来のPhospholipaseDが3種のコリンリン脂質を分解できた。(2)酵素処理で遊離したコリンはYangら(Lipids,14,3,1979)の方法で測定した。3種の標準コリンリン脂質の灰化法によるリンのモル数と酵素処理で得られたコリンのモル数は殆ど一致した。また、食事から抽出した粗脂質のTLC分離後、コリンリン脂質を掻き取り、灰化法で測定したリンのモル数と粗脂質の酵素処理で得られたコリンのモル数も一致した。以上の結果より、治療食中のコリンリン脂質の測定は以後、Phospholipase Dによる酵素法を用いて測定した。治療食:各治療食とも7日間集められ、それぞれ1日分を分析した。糖尿病食は5病院から、高コレステロール血症食は1病院から、心・高血圧症食は3病院から、膵・胆症食は3病院から、そして高脂血症食は2病院から提供された。糖尿病食におけるコレステロール含量は病院毎に幅が見られ、170270mg/dayで、レシチン由来のコリン含量も150210mg/dayであった。その他の治療食もコレステロール含量は平均210mg/day以下であり、レシチン由来のコリン含量は平均210mg/day以下で、治療食によっては100mg/dayのものもあった。以上のことから、治療食ではコレステロール含量が抑えられているために、レシチン由来のコリン含量もかなり低かった。病院における栄養管理で考え無ければならない事柄である。
自然選択がヒトゲノム多様性および連鎖不平衡構造に与える影響の解析

1.GYPC欠失変異およびその周辺領域のSNPおよびマイクロサテライトマーカーの解析メラネシア系集団としてバロパ島民、ニューギニア南部ギデラ族およびソロモン諸島民、ポリネシア系集団としてトンガ人において、GYPC遺伝子欠失変異の解析を行った(各集団100個体程度)。スクリーニングの結果、バロパ島民においてのみGYPC欠失変異が観察された。欠失変異周辺に存在する5個のマイクロサテライトマーカーを解析し、うち3個が多型的であることを確認した。マイクロサテタイトマーカーによる連鎖不平衡解析の結果を補完すべく、さらに周辺に存在する75SNPマーカーについて解析し、詳細な連鎖不平衡構造を解明した。2.LILRB2およびLILRA3遺伝子領域の連鎖不平衡解析と発現解析HapMapサンプル(アフリカ系集団、ヨーロッパ系集団、アジア系集団)210検体分に対し、PCRによりLILRB2遺伝子上の数SNPおよび6.7-kbのLILRA3欠失変異のタイピングを行った。連鎖不平衡解析の結果、これら遺伝以上の変異に東アジア集団特異的に自然選択が作用した可能性が高いことが明らかとなった。また、当該変異とLILRB2のタンパク発現量との間に関連があることも見出した。3.正の自然選択が作用している遺伝子の検出と作用変異の同定HapMapデータを用い、遺伝的分化の程度を評価する指標であるF_STを、アフリカ系集団vsヨーロッパ系集団、アジア系集団vsヨーロッパ系集団およびアフリカ系集団vsアジア系集団に対して計算した。毛髪形態に影響を与えそうな遺伝子の中で、特に大きなF_STを示すEDAR遺伝子に着目して関連研究を行い、EDAR中の多型と毛髪の太さとの関連を見出した。(1)GYPC欠失変異およびその周辺領域のSNPおよびマイクロサテライトマーカーの解析メラネシア系集団としてバロパ島民、ニューギニア南部ギデラ族およびソロモン諸島民、ポリネシア系集団としてトンガ人において、GYPC遺伝子欠失変異の解析を行った(各集団100個体程度)。現在、GYPC欠失変異周辺に存在する75SNPマーカーを解析している。(2)6.7-kbのLILRA3欠失変異の解析申請者が保有するHapMapサンプル(アフリカ系集団、ヨーロッパ系集団、アジア系集団)210検体分に対し、PCRにより6.7-kbのLILRA3欠失変異のタイピングを行った。また、HapMapデータ中の既知のSNP遺伝子型情報と合わせ、6.7-kbのLILRA3欠失変異の連鎖不平衡マップを作製した。これにより、当該変異に東アジア集団特異的に自然選択が作用した可能性が高いことが明らかとなった。(3)HapMapデータベースを用いた、正の自然選択が作用している遺伝子の検出と作用変異の同定HapMapデータを用い、遺伝的分化の程度を評価する指標であるF_<ST>を、アフリカ系集団vsヨーロッパ系集団およびアフリカ系集団vsアジア系集団に対して計算した。現在、ある特定の表現型に着目し、その表現型に影響を与えそうな遺伝子の中で、大きなF^<ST>を示す領域について遺伝子変異スクリーニングを行っている。(4)自然選択が作用する遺伝子変異の同定および自然選択遺伝子近傍領域のゲノム多様性変化メカニズムの解明のためのアルゴリズムおよびコンピュータシミュレーションの開発前向きコンピュータシミュレーション:正の自然選択または平衡選択が作用する遺伝子変異周辺の連鎖不平衡構造が変化する様子を再現するため、周辺マーカー座位に関して複数座位モデルを仮定したコンピュータシミュレーションプログラムの開発を行った。これにより、淘汰係数および変異が誕生した時期の推定が可能である。
ALS関連変異型SOD1の異常な蛋白質結合を介した毒性発揮機序の解析と応用検討

明らかな運動障害を示す初の変異型SOD1トランスジェニック・ショウジョウバエの開発に成功した。また他のALS関連蛋白質であるTDP-43も変異型SOD1と結合することを見出した。変異型SOD1結合蛋白質の多くはSOD1の1-23アミノ酸部分に結合することを明らかにした。さらに1-23アミノ酸部分を標的として、変異型SOD1の異常な蛋白質結合を阻害する低分子化合物を取得した。筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis ; ALS)は、運動ニューロンの変性・脱落を特徴とする致死的な運動神経変性疾患であり、現在のところALS発症の分子メカニズムは不明な点が多く残されている。家族性ALSの約20%はsuperoxide dismutase 1(SOD1)の変異によって発症する。野生型SOD1は生体内で安定したhomodimerとして存在することがわかっている。我々は以前、変異型SOD1蛋白質がtubulinを含む様々な蛋白質と結合するのに対し、野生型SOD1はこれらの蛋白質に結合しないこと、またin vitroで変異型SOD1はtubulinの重合を阻害することを報告した。我々や国内外の研究結果から、変異型SOD1は他の様々な蛋白質と結合することにより結合蛋白質の機能を阻害し、毒性を発揮することがわかってきた。今年度我々は、他のALS関連蛋白質であるTDP-43も変異型SOD1と結合することを見出し報告した(Neurochem. Int. 57,2010,906-913)。また、変異型SOD1結合蛋白質の多くはSOD1の1-23アミノ酸部分に結合することを明らかにした。1-23アミノ酸部分はSOD1 dimer interfaceを含むことから、変異型SOD1の異常な蛋白質結合は主にmonomer化した変異型SOD1を介していると考えられた。変異型SOD1の一部は生体内でmonomerとして存在しているという報告を考え合わせると、変異型SOD1のmonomer化はSOD1関連ALSにおける神経変性メカニズムの根底にありまた治療の分子標的となることが示唆された。国内外の研究結果から、変異型SOD1毒性には他の蛋白質との異常結合が関与することが明らかになりつつある。以前我々は、変異型SOD1が本来結合しない多種類の細胞内蛋白質と結合することを報告した。また昨年度、変異型SOD1と多種類蛋白質との異常結合はSODIのN末端βシート領域1-23 aaを介していることを見出した。本年度は変異型SOD1の異常な蛋白質結合を阻害する低分子化合物を取得するために、コンピューター・プログラムを用いたStructure-Based Drug Designを行った。すなわちG85R変異型SOD1の1-23 aa部分に結合する低分子化合物をスクリーニングした。ドッキングスコア上位11化合物中10化合物がin vitroで変異型SOD1の異常な蛋白質結合を阻害し、結合を強く阻害できる低分子化合物を3種類取得できた。この結果は、変異型SOD1の蛋白質結合が1-23アミノ酸を介していることを裏付けるものである。また、この方法はALS治療薬のリード化合物の探索に貢献すると考えられた。神経変性疾患のモデル生物としてショウジョウバエは有用であるが、過剰発現したヒトSOD1の酵素活性が神経保護的に働くため、これまで明らかな運動障害を示す変異SOD1発現ショウジョウバエの確立はされていなかった。我々は、SOD1の酵素活性が欠失したC末端欠損変異型SOD1(T116XまたはL126X)を神経細胞に発現するショウジョウバエを作製することにより、明らかな運動障害を示す初の変異型SOD1トランスジェニック・ショウジョウバエの開発に成功した。これらのショウジョウバエでは寿命短縮も観察された。
マイクロ-マクロ関連に基づく社会特性の創発に関する研究

本研究課題の成果は大別して次の4つのカテゴリーに分けることが出来る。第1は、本研究課題で用いた手法、特に計算機シミュレーションの社会科学における位置づけに関する、方法論的ないし哲学的な位置づけである。従来の例を整理しながら、計算機シミュレーションは数理モデルほど厳密ではないものの、柔軟で適用範囲の多い方法であること、特に進化型のシミュレーションに可能性が大きいことを見出した。第2は単純推論型の計算機シミュレーションの結果である。この部類の成果は主に、エージェント世界でのエージェントの分化を扱った。野村は、ハイダー流のPOXシステムのメカニズムを仮定したとき、一定の確率で2極分化した集団構造を得ることを、解析ならびにシミュレーションによる分析で見出している。高木は、限界質量モデルを距離を定義した空間に展開することで、より一般的なモデルを提起している。そのモデルから、エージェント間の影響力の範囲が近隣に限定されるとき、エージェントのクラスタ化や極性化が生じることを見出した。第3は進化型の計算機シミュレーションの成果である。エージェントの戦略が進化するという前提での計算結果を検討し、社会的交換ではエージェントの同類づきあいによって一定の「文化」が生じ得ること、さらに協力のために信頼に基づく協力支持のメカニズム、安心請負人による協力支持のメカニズムが生じ得ることを見出した。第4はゲーミング/シミュレーションの手法に基づく成果である。林らは、人間被験者を用いたシミュレーションにより、地域通貨という公共財が普及するための条件を、ある条件のもとで特定している。杉浦はCross Roadというゲーミングを被験者に行わせることを通して、集団レヴェルの特性が出現する過程の記述に成功した。申告した本年度の研究実施計画に従い、次のような研究を実施した。まず計算モデルの構築については、予定通り交換関係のシミュレーションを実施し次のような結論を得た(高木)。交換開係(この場合、2者間の限定交換)は戦略進化によって等量交換の性格蓼帯び、その結果「交換基準」を共有する範囲で交換関係が生じやすいことが帰結した。エージェント間で保有資源の階層性があるとき、交換基準は階層ごとに異なるため、階層ごとの交換関係の成立がシミュレーションでは生じている。追加的なシミュレーションでは、階層をmarkerとして自階層の他エージェントを選択する戦略が進化する可能性が示唆されている。また、全般的な資源保有水準(いわば社会の豊かさ)が高くなると交換圏が拡大する、という結果も導かれた。これらの結果は、自生的に発生する在会的交換が「社会の自己組織化エンジシ」となり、社会に一定の自動的な秩序を与える可能性を示唆しているとわれわれは解釈している。また野村は、HeiderのPOXシステムによるグループ・ダイナミクスの解析・シミュレーション研究を行い、集団内の社会分化の規則性の解明を進めている。理論の整理においてはまず林が、これまでの自身の実験・調査結果を素材としながら、社会資本としての信頼が安心によって醸成されるのか疎外されるのかの精緻な検討を進めた。林の結論は「醸成する」であるけれども、今後はその内容を検討し、信頼などの関係的な社会的資本の成立とその効果の研究につなげたい。その成果をもとに「安心装置」の創発のシミュレーションに取りかかる。杉浦は高木と連絡を取りつつ実験のデザインを検討を進めている。阿部は民族史的なデータの整理によって基礎社会の諸特性の位置づけを考察しつつある。佐藤は複雑系の議論をもとに、社会現象の「創発」の判定条件について、既存の見解の整理を進めている。計算上のエージェント間で協力関係が出現できる状況を背景とした、社会の安心装置の出現に関するモデルを高木が作り、シミュレーションを実施した。主な結果は次である。(1)指定した条件の下では、信頼に基づく協力が生じないほど裏切り誘因が強い場合でも、安心請負人が出現し、協力を生じさせる。(2)安心装置が出現するときエージェントの一般的信頼(戦略の一種)は低くなる。この結果は概ね予想通りだった。しかしいくつか克服すべき点が認識された。

第1に、裏切り誘因が低い場合には安心装置が出現する合理性はないのに、やはり出現している。第2に、安心装置が生じるか否かは、安心請負人の出現にする条件(仮定)に高度に依存する可能性がある。そこで安心請負人の出現条件を体系的に検討する必要が認識される。そのため、現在、モデルの見直しを進めている。この他、野村は集団構造の創出に関する数理的な側面に考察を加え、一定の成果を得ている。研究分担者間の議論を経て、野村の分析で仮定したPOXシステム自体の創発を分析する余地があることが認識された。林は協力関係の出現を可能にする関係的社会資本(信頼など)および社会的知能に関する基礎的な実験知見をまとめた。この知見は高木の分析した信頼に関する結果とは別の側面を含むため、結果の含意をさらに検討している。また、林と杉浦が社会資本の創発に関する実験の設計を検討している。しかし林が次年度は在外研究のために研究分担ができなくなったため、別の分担者を置くことを含めて研究の見直しを行っている。佐藤は複雑適用系の側面を既存のサイバネティックスの観点から整理しつつある。今後は複雑適応系が社会の分析に対して持つ影響を分析することが課題となっている。現状では民族学的な知見の整理が遅れているので、次年度の課題としたい。1.今年度の研究課題は主に、社会の分業を成り立たせるような社会特性の創発をコンピュータシミュレーションで検討することにあった。今年度はこの課題のために、まず、前年度までに高木が行っていた、安心装置の出現のシミュレーションモデルの再点検から作業を始めた。前年度までのモデルの欠点は次の2点にあった。第1は、安心請負人の出現に相当特殊な条件を課していたことである。第2は、進化計算における戦略進化の計算手順が、エージェントの役割分化に必ずしも対応せず、「無意味」な戦略が見かけ上繁殖する可能性があったことである。2.上記の第1の点についてはその条件の緩和を行い、第2点についてはエージェントの役割(安心請負人になるエージェントかその他のエージェントか)別に戦略が進化するようにモデルを設計し直した。シミュレーション結果は、この調整によっても以前のモデルとほとんど変わらぬ結果が出現することを示した。3.以上の結果を前提に、高木は安心請負人が生じるための条件を、一種の感度分析として実施し、安心装置の出現しやすい条件の分析を行った。4.上記の分析以外に、社会の分業(行動様態の分化)を説明するために、従来から提案されているモデルの適用可能性の検討を行った。限界質量モデルについては高木が、POXシステムの適用については野村が担当し、それぞれシミュレーションを含めた分析によってエージェントが分化する条件の検討を行った。
二光子顕微鏡を用いた痒みの脊髄後角in vivoイメージングと情報伝達機構の解明

痒みは皮膚を掻きたくなる不快な感覚で、アトピー性皮膚炎や腎透析患者を悩ませる症状である。皮膚を軽く掻くと痒みが消えるが、痒みがない時に強く掻くと痛みを引き起こす。このように、痒みと痛みは密接に関係し、その伝達経路は共通しているが、そのメカニズムはよくわかっていない。本研究では、痒み物質を頬に投与して、痒み行動を起こさせ、その伝達経路と伝達に関与する物質の解析を行った。その結果、痛みと痒みを起こす物質は異なるが、痛みと痒みに共通する伝達経路があることを明らかにした。申請者らは、NMDA受容体NR2Bの1472番目のTyr残基(Y1472)がリン酸化できないノックインマウス(Y1472F-KI)を用いてNR2BのY1472のリン酸化が神経障害性疼痛の発症維持に重要であることを明らかにしてきたが、Y1472-KIマウスを用いた予備実験でNR2BのY1472のリン酸化が掻痒にも関与することが示唆された。これまで痛覚と痒み刺激がどのように一次求心性線維を介して脊髄に伝達され、識別されるか不明であったが、ごく最近、痒みの伝達物質・経路が解明され、痒みは痛覚と明確に区別できることが判明した。本研究は申請者らがすでに確立している二光子励起顕微鏡下でのin vivoイメージングにより、掻痒と疼痛動物モデルで脊髄後角での痒みの神経回路網とその活性化機構、痛覚の伝達機構との違いを明らかにすることを目的とした。研究実績の概要1)マウス頬にアセトン-水を繰り返し塗布することにより、慢性掻痒モデルを作製し、グルタミン酸NR2Bの1472Fのリン酸化が痛み同様に痒みの発生に関与していることを明らかにした。2)クロロキンの皮下注入に伴う掻痒行動においてもグルタミン酸NR2Bの1472Fのリン酸化が慢性掻痒モデル同様に痒みの発生に関与していることを明らかにした。3)掻痒行動に伴う一次求心性線維の三叉神経路核に到達部位をc-fosの発現で明らかにした。掻痒行動が減弱しているNR2BY1472Fノックインマウスで、c-fosの発現が低下していることを明らかにした。4)掻痒行動の中継地である三叉神経路核での神経伝達物質の関与を検討するために、大槽内投与法の検討を行った。申請者らは、NMDA受容体GluN2Bサブユニットの1472番目のTyr残基(Y1472F)がリン酸化できないノックインマウス(Y1472F-KI)を用いて、神経障害性疼痛の維持だけでなく急性掻痒にも関与することを明らかにした。1)クロロキンの皮下注入に伴う掻痒行動においてもグルタミン酸NR2Bの1472Fのリン酸化が急性掻痒モデルで痒みの発生に関与していることを明らかにした。2)掻痒行動に伴う一次求心性線維の三叉神経路核に到達部位をc-fosの発現で明らかにした。3)掻痒行動の中継地である三叉神経路核での神経伝達物質の関与を検討するために、NMDAを大槽内投与して、痒み行動が生じることや、c-fosの発現が両側性に増加することを示した。4)グルタミン酸NMDA受容体拮抗薬やガストリン遊離ペプチド(GRP)受容体拮抗薬を大槽内投与し、末梢の痒み刺激の三叉神経路核における情報伝達経路を明らかにして論文を投稿した。研究実績に記載したような研究実績が上がっている。しかし、BNPが痒みの神経伝達物質であるという(Science 340:968-971, 2013)の論文は現在、他の研究者との論争の中にあり、再現性が疑わしいので、現在はGRPに焦点をあてている。研究代表者らは、NMDA受容体GluN2Bサブユニットの1472番目のTyr残基(Y1472F)がリン酸化できないノックインマウス(Y1472F-KI)を用いて、神経障害性疼痛の維持だけでなく、クロロキンの皮下注入に伴う急性掻痒にもグルタミン酸NR2BのY1472のリン酸化が関与することを明らかにし、報告(Eur. J. Neurosci.44:2474-82, 2016)した。セロトニンの皮下注入に伴う急性掻痒には、NR2BのY1472のリン酸化が関与しないことを見出した。クロロキンとセロトニンの神経ネットワークの違いを明らかにするために、2つの起痒物質を2時間の間隔で注入して、即座に応答し短時間発現する最初期遺伝子c-fosの発現をin situハイブリダイゼーションによるmRNAとタンパクの免疫染色で神経伝達経路の解析を行った。クロロキンによるc-fosの発現をmRNA、セロトニンによるc-fosの発現をタンパクの免疫染色で解析した結果、c-fosの発現が同じ部位と重ならない部位があり、両者の神経伝達経路に違いが認められた。クロロキンとセロトニンの起痒メカニズムの違いを明らかにするために、c-fosに加えてarcのプロモーターの下流にYFPを発現するトランスジェニックマウスを入手し、両者の神経伝達経路の違いを解析し、脳での発現パターンの3次元構築を試みる準備を行った。

乾燥性皮膚による慢性掻痒モデルを作製して、慢性掻痒でもグルタミン酸NR2BサブタイプのY1472のリン酸化の関与を明らかにした。痒みは皮膚を掻きたくなる不快な感覚で、アトピー性皮膚炎や腎透析患者を悩ませる症状である。皮膚を軽く掻くと痒みが消えるが、痒みがない時に強く掻くと痛みを引き起こす。このように、痒みと痛みは密接に関係し、その伝達経路は共通しているが、そのメカニズムはよくわかっていない。本研究では、痒み物質を頬に投与して、痒み行動を起こさせ、その伝達経路と伝達に関与する物質の解析を行った。その結果、痛みと痒みを起こす物質は異なるが、痛みと痒みに共通する伝達経路があることを明らかにした。研究実績に記載したような研究実績が上がっている。しかし、BNPが痒みの神経伝達物質であるという(Science 340:968-971 (2013) )の論文は現在、他の研究者との論争の中にある。その論文に基づいて発想した本申請書の研究計画に記載したcGMPの実験を中断し、BNPが掻痒に関与しているか確認している。1)グルタミン酸NR2BサブタイプのY1472のリン酸化の関与が確認できたので、痛みと痒みの神経伝達経路の違い、相互作用を明らかにする。2)痛みと痒みの伝達経路を明らかにするために、c-fosやArcのプロモーターの下流で蛍光タンパクが発現誘導されるトランスジェニックマウスを入手してin vivoで解析を行う。3)急性掻痒モデルが確認できたので、グルタミン酸NR2BサブタイプのY1472のリン酸化の関与を検討し、慢性掻痒モデルの伝達経路を明らかにする。生化学を基礎として、ホルモン受容体の情報伝達機構と痛覚や掻痒の感覚受容の行動神経科学を専門とする1)グルタミン酸NR2BサブタイプのY1472のリン酸化の関与を検証し、痛みと痒みの神経伝達経路の違い、相互作用を明らかにする。2)大槽内投与法を用いて、現在論争中のガストリン遊離ペプチドとBNPのどちらが掻痒に関与しているか我々の実験で解明する。3)その結果に基づいて、脊髄後角での分子イメージングに用いる蛍光タンパクを決定して、トランスジェニックマウスを作製してin vivoで解析を行う。本研究の分子イメージングのトランスジェニックマウスで使用予定していたBNP関連のマウスの作製と飼育繁殖の費用について、「現在までの進捗状況」で記載した理由で実験を中断したことにより、次年度使用額が生じた。本研究の分子イメージングのトランスジェニックマウスで使用を予定していた作製と飼育繁殖のための費用が「現在までの達成度」で記載した理由で実験を中断したため。分子イメージングに用いるトランスジェニックマウスがやっと決まったので、今年度のトランスジェニックマウスの購入の費用やそのマウスの解析に当てたい。分子イメージングに用いる蛍光タンパクを早急に決定して、今年度のトランスジェニックマウス作製の費用に充てたい。
大脳白質病変及び認知機能低下に関わる遺伝子多型の解析

【研究目的】本研究ではCystatinC(CysC)の大脳白質病変または認知機能への遺伝的要因を明らかにすることを目的とし、脳ドックを受診した患者のDNAサンプルを用いて、CysCの遺伝子多型について解析し、遺伝子多型と大脳白質病変、認知機能との関連性について検討した。【研究方法・結果】脳ドックを受診した患者1873例を対照とし、末梢血よりDNAを抽出した。CysC遺伝子は大脳白質病変、認知機能に関連すると考えられるrs5030707、rs1130655、rs73318135、rs1055084、rs1064039、rs201089355の遺伝子多型を対象とし、Taqman法で解析を行った。大脳白質病変は脳室周囲病変(PVH)、深部皮質下白質病変(DSWMH)について、認知機能は岡部式簡易知的評価尺度、Frontal Assessment Battery (FAB)、Kohs立方体検査についてそれぞれ遺伝子多型との関連について解析を行った。その結果、大脳白質病変に関してrs1064039とPVHとの間において有意な差が認められた(p=0.048)。しかし、他の遺伝子については認められなかった。また認知機能に関しては全ての項目と遺伝子多型との間に有意な差は認められなかった。【研究成果】CysC遺伝子多型rs1064039とPVHとの関連性が示唆された。現在までにrs1064039は滲出型加齢黄斑変性症やアルツハイマー病(AD)といった疾患との関連や、ハプロタイプがDSWMHと関連するという報告はあるがPVHとの関連を示す報告はない。rs1064039は血漿中のCysC濃度とも関連する遺伝子多型との報告もあり、今後は血漿CysC濃度と遺伝子多型との関連を明らかにするとともに、ADの原因遺伝子として知られるApoEとの相互作用についての調査も必要である。
シオマネキのナビゲーション：視覚と経路統合の相互作用とその社会的行動との共進化

動物の空間認知における多感覚相互作用のモデルとして、競合する各感覚情報の信頼度を、重み付け平均化するというモデル(ベイズモデル)が注目されている。しかし環境の急激な変化などにより、通常一致する感覚情報間で齟齬が起こる場合、経験的重み付け困難ではないか。こうした問題に対し、本研究では、外敵の出現に際して極めて正確かつ俊敏な逃避的帰巣行動を行うオキナワハクセンシオマネキというカニを研究対象とした実験を行った。ここでは、通常一致するはずの経路統合(動物が自身の運動軌跡を積算し出発地点を常時“追跡"するという能力)と視覚の間に齟齬を提示し、両者の相互作用様態を調べた。結果として、我々が提案する排他的シフトモデル(経路統合に従いながら、視覚的キューを絶えず探索・評価し、帰巣終盤に排他的にシフトする)が従来仮説(視覚と経路統合の折衷案的振る舞い=ベイズモデル)よりも支持された。この結果は、動物が想定外な状況(ここでは迅速な意思決定が必要で、かつ通常一致している感覚情報間に齟齬がある状況)に立たされたとき、経験に基づいた意思決定の後に行為が実行される(ベイズ的意思決定)のではなく、行為の最中にリアルタイムで情報を探索し意思決定が行われることがあり得ることを示唆する。これは各情報の信頼度の蓄積を待つのではなく、特定の感覚情報から規定する運動プランに沿ながら、環境から与えられる不意の変化に即時対応し、運動をシフトすることが可能な適応的戦略であると言える。この意味で、本研究はスポーツなどにおける習慣的な素早い一連の身体動作において、いかにして環境変化に対応した突然の運動遷移が可能かという議論に比較認知的モデルを与える。これらの結果はAnimal Behaviour誌に採択された。また日本動物行動学会第37回大会にて口頭発表が行われた。当初、上述の環境が動的に変化する状況における動物の多感覚相互作用・運動戦略、およびその社会的行動との関係に関する比較認知的モデル構築を進めて来た。ここでは、動物は事前に規定された特定の運動プランに従いながらも、絶えず他の運動の可能性を担保し、未知な刺激に臨機応変に対応可能としているという示唆が得られた。この点に関し、ヒトの集団行動におけるデータ解析が可能となったことから、当初想定していた以上の進展が得られた。こちらでは動的な人流が作るレーン形成場における歩行者の運動戦略に新たな事実を発見した。通常人流におけるレーン形成がなされたあと、その構造は比較的安定に保たれると考えられる。一方で、我々はこのようなレーンの形成がなされつつあるとき(またレーン形成は常に安定ではなく、ある場合、一見レーン形成がなされた後においても)、実は歩行者は集団内部で運動し、自身の経路をリソースとした探索と搾取のジレンマを解消する運動戦略をとっていることがわかった。この意味で、歩行者はレーン形成に従いながらも、積極的に他の運動可能性を探索し臨機応変に対応していると言え、我々のモデルを強化する結果と考えられる。これらの結果はJournal of the Royal Society Interfaceなどに受理された。今後の研究では、以上のような運動戦略と、その社会的振る舞いとの関係を明らかにしていく。すなわち、社会的行動がもたらす運動戦略への揺らぎや他個体との相互作用=動的な境界条件においてどのように意思決定が変化するかを理解するため、シオマネキのナビゲーションだけでなくヒトの集団行動においても積極的に解析していく。シオマネキの方では、より明確に社会的行動(求愛行動)を実験で導入し、それによりもたらされる運動戦略への影響を検証し理論的にも検証していく予定である。またヒト群集においては、以前から我々がミナミコメツキガニやアユの集団の実験・計算機モデル上で提案している予期行動が、ヒト集団においても近年重要視されており、また我々の研究により以上のような運動戦略を実現するためにも必須であることが分かりつつある。この点に関して評価可能な実験系・モデル構築を進めて行く予定である。これは各情報の信頼度の蓄積を待つのではなく、特定の感覚

情報から規定する運動プランに沿ながら、環境から与えられる不意の変化に即時対応し、運動をシフトすることが可能な適応的戦略であると言える。この意味で、本研究はスポーツなどにおける習慣的な素早い一連の身体動作において、いかにして環境変化に対応した突然の運動遷移が可能かという議論に比較認知的モデルを与える。これらの結果はAnimal Behaviour誌に採択された。また日本動物行動学会第37回大会にて口頭発表が行われた。当初、上述の環境が動的に変化する状況における動物の多感覚相互作用・運動戦略、およびその社会的行動との関係に関する比較認知的モデル構築を進めて来た。ここでは、動物は事前に規定された特定の運動プランに従いながらも、絶えず他の運動の可能性を担保し、未知な刺激に臨機応変に対応可能としているという示唆が得られた。この点に関し、ヒトの集団行動におけるデータ解析が可能となったことから、当初想定していた以上の進展が得られた。こちらでは動的な人流が作るレーン形成場における歩行者の運動戦略に新たな事実を発見した。通常人流におけるレーン形成がなされたあと、その構造は比較的安定に保たれると考えられる。一方で、我々はこのようなレーンの形成がなされつつあるとき(またレーン形成は常に安定ではなく、ある場合、一見レーン形成がなされた後においても)、実は歩行者は集団内部で運動し、自身の経路をリソースとした探索と搾取のジレンマを解消する運動戦略をとっていることがわかった。この意味で、歩行者はレーン形成に従いながらも、積極的に他の運動可能性を探索し臨機応変に対応していると言え、我々のモデルを強化する結果と考えられる。これらの結果はJournal of the Royal Society Interfaceなどに受理された。今後の研究では、以上のような運動戦略と、その社会的振る舞いとの関係を明らかにしていく。すなわち、社会的行動がもたらす運動戦略への揺らぎや他個体との相互作用=動的な境界条件においてどのように意思決定が変化するかを理解するため、シオマネキのナビゲーションだけでなくヒトの集団行動においても積極的に解析していく。シオマネキの方では、より明確に社会的行動(求愛行動)を実験で導入し、それによりもたらされる運動戦略への影響を検証し理論的にも検証していく予定である。またヒト群集においては、以前から我々がミナミコメツキガニやアユの集団の実験・計算機モデル上で提案している予期行動が、ヒト集団においても近年重要視されており、また我々の研究により以上のような運動戦略を実現するためにも必須であることが分かりつつある。この点に関して評価可能な実験系・モデル構築を進めて行く予定である。主として旅費が予定よりも節約できたため。次年度の旅費、英文校閲費、論文オープンアクセス費等に使用する。