hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報通信技術を活用した体育・スポーツ指導法の評価と教育プログラム開発

体育・スポーツの現場で現在最も実用性が高く汎用的と考えられるのはタブレットコンピューターである.研究代表者らの所属大学でBYODタブレットによる実技指導と学習を実践し検証を行った.実技授業では,ネットワークカメラや大型提示装置などをタブレットと連動して使用した.またウェブアプリケーションを使った「授業ノート」の試行を行った.映像による振り返り学習は実技授業の中に円滑に取り込むことができ,学習意欲の向上にも貢献した.競技スポーツにおけるICT活用の事例研究としては,スマートフォンや安価に利用できるクラウドサービスを実際の大学クラブチームで利用し,効果的に競技支援が展開できることを確認した.本研究では、体育・スポーツの実践に寄与するICTについて、特に指導やコーチングにおける活用に着目し、ICTを用いた指導法の評価や提案、指導法に関する教育プログラムの開発などを目的としている。平成26年度の研究では、指導現場で用いるデバイスとそれらの利用環境に関して調査研究を行うとともに、研究代表者の所属する大学における情報端末の導入や、競技場などのICT環境構築に関して検討を行った。体育・スポーツのフィールドで利用可能なデバイスとして最も注目されるのはタブレット端末である。高性能な処理装置、大型モニタ、カメラ、バッテリー等が一体化されており、簡便かつ迅速に利用できる。近年ではスポーツ指導向けのアプリケーションも数多く提供され、また比較的安価であることからトップレベルの競技者からアマチュアまで普及も進んでいる。このような点を踏まえ、研究代表者らの所属する大学では、新入生のタブレット端末必携化を行い、BYOD(Bring Your Own Device)による教育を展開することに決定した。タブレットなどの情報端末をより一層活用するには特に無線によるネットワーク環境が必須となる。また指導時には選手の映像をより大きなモニタに表示したいという要望もあった。そこで我々は競技場などにおけるICT環境の要求要件を調査し、整理した。その調査結果を元に、所属大学の一部の競技場には、無線LAN、ネットワークカメラ、大型モニタ等の環境を整備できた。本研究では,体育・スポーツの実践に寄与するICTについて,特に指導やコーチングの観点から検討を行い,ICTを用いた指導法の提案やその教育プログラムの開発を行うことを目的としている.研究代表者らが所属する大学では,平成27年度よりタブレットの必携化が導入された.そこで本研究では,学生らが所有するタブレットの活用状況を調査するとともに,スポーツ実践におけるタブレット活用の方策について検討を行った.入学直後に行った調査の結果,多くの学生はタブレット必携化をICT活用の機会と前向きにとらえていたが,その一方でタブレットは競技現場などでは利用されていなかった.そこで,授業等を通じて体育・スポーツ向けのアプリやタブレットの活用事例を伝えるなどしたところ,タブレットの携帯機会と利用機会が増加した.また,多くの学生がタブレットの必携化を好意的にとらえるようになった.屋外競技場におけるICT活用の事例研究として,実技科目「テニス」においては常設のネットワークカメラおよび無線LAN環境,タブレット,屋外用モニタを利用した映像フィードバックを行った.常設の機器やタブレットを用いることで準備は容易となり,映像を使った振り返り学習も効果的であった.ただし,一部タブレットの操作を要求する箇所があり,大人数の授業においてこのような機器を利用するには一層の工夫が必要と考えられた.競技スポーツにおけるICT活用の事例として,水泳競技におけるクラウドサービスを用いた映像・分析サポートの実践を行った.ここでは特別な機器やシステムを用いずに,一般的に利用可能なもののみを使用した.これによって,他のチームや種目でも共通的にICTを活用できるような事例とすることができた.所属する大学においてタブレットの必携化を導入することができたため,競技スポーツの実践現場,または体育・スポーツの指導を学ぶ現場でのICT活用状況について,事例研究や調査を行うことができるようになった.調査結果は,教育プログラムの開発に反映させていく予定としている.また最終年度に予定していた競技スポーツへの活用については,前倒しして実施することができた.本研究では,体育・スポーツの実践に寄与するICTについて,特に指導やコーチングの観点から検討を行い,ICTを用いた指導法の提案やその教育プログラムの開発を行うことを目的としている.研究代表者らの所属大学ではタブレット必携化が導入され,様々な活用例が見られている.本研究においてはそれらの活用状況の調査を行うとともに,実際の競技活動においてICTを活用した競技力向上支援活動を展開し,これらの成果を元にした体育・スポーツ向けのICT活用教育のための教育プログラム開発を目指した.タブレットの活用状況に関しては,競技場面でよく使う人とそうでない人に差が見られた.競技特性の影響も大きいが,タブレットやクラウドサービスの応用手法がよく理解できていない場合も多かった.詳細な調査を進め,教育プログラムへと反映させる必要があると考えられる.競技活動におけるICT活用実践に関しては,普及が進むスマートフォンや無償または安価に提供されているクラウドサービスを利用することで,大学のクラブチームなど予算が限られている場合においても競技支援が展開できることを実践・確認し,関連学会誌に報告した.ICTを用いた指導法に関しては,タブレットとウェブアプリケーションを用いた授業ノートを試行した.従来,紙で行っていた記録手法では,記述者本人による主観的な情報の記録に留まっていたが,この方法では映像など客観的な情報と共に受講者自身の技術習得課程を記録していくことができた.競技スポーツの現場における取組に関して,実践的に研究を進めることができている.本研究では,体育・スポーツにおける情報通信技術(ICT)の活用手法について,主に指導やコーチングでの利用に焦点を当て体育系大学での指導実践と教育実践を通じて実証的な検討を行った.体育・スポーツのフィールドで利用可能なデバイスとして実用性が高く汎用的であると考えられたのはタブレットコンピューターであった.

平成26年度時点でトップレベルの競技環境など導入が進みつつあり,さらに初等教育での導入も見込まれていた.そこで研究代表者らの所属する大学でも新入生のタブレット必携化を実施し,学生が自ら持ち込むタブレットを用いた教育と指導を行った.また,競技場など学校における体育・スポーツ施設におけるICT環境の要求要件を整理するとともに,実際にいくつかの競技場にそれらを構築し,検証を行った.所属大学においてタブレットの必携化後すぐにそれらの活用状況を調査したところ,必携化そのものは好意的に捉えられていたものの,手段がわからないなどの理由であまりタブレットが利用されていない状況が確認された.そこで授業などの教育機会を通じスポーツ向けアプリやクラウドサービスの活用事例を紹介し,これによって機器の携帯機会と利用機会が増加することを確認した.また,いくつかの実技科目授業においてはネットワークカメラや大型モニターなどを使った教育実践を行い,その教育上の効果や問題点について検討を行った.タブレットとウェブアプリケーションを使った実技科目の「授業ノート」の試行では,映像による記録やそれによる振り返り学習が授業の中に円滑に取り込めることが確認できた.競技スポーツにおけるICT活用の事例としては,普及が進むスマートフォンや無償または安価に提供されているクラウドサービスを実際の大学クラブチームで利用実践し,効果的に競技支援が展開できた.体育・スポーツの現場で現在最も実用性が高く汎用的と考えられるのはタブレットコンピューターである.研究代表者らの所属大学でBYODタブレットによる実技指導と学習を実践し検証を行った.実技授業では,ネットワークカメラや大型提示装置などをタブレットと連動して使用した.またウェブアプリケーションを使った「授業ノート」の試行を行った.映像による振り返り学習は実技授業の中に円滑に取り込むことができ,学習意欲の向上にも貢献した.競技スポーツにおけるICT活用の事例研究としては,スマートフォンや安価に利用できるクラウドサービスを実際の大学クラブチームで利用し,効果的に競技支援が展開できることを確認した.研究成果に基づき、大学における端末の必携化と環境構築とを実現できた。ICTを活用した指導を実践する環境が整ったことにより、多くの事例を研究対象とすることができる。また、教育プログラム開発に関しても、多くの学生を対象としたより実践的な検証が可能となった。近年,急速にウェアラブルセンサーの利用が普及しつつある.これらのセンサーはスポーツのトレーニングや指導でも有効に活用できるものである.タブレットやスマートフォン等のデバイスにも各種のセンサーは搭載されており,直接スポーツに応用できる可能性もある.
都市ネットワークにおける施設配置の最適化に関する解析的研究

本研究課題では、道路ネットワーク上に立地する商業店舗の最適配置問題を理論的に解くことを目的としている。具体的な内容としては,道路ネットワーク上で需要が連続的に分布することを前提として,商業店舗の売上げを解析式で推定し,売上げ最大化問題を解くことによって最適な立地点を求めている。既存の研究では,施設が立地できる候補となる地点を予め選んでおき,その中から最適な地点を探し出す離散的最適化手法が取られてきた。そこでこの研究では,ネットワークの枝上であればどのような地点でも店舗の立地が可能であるとし,店舗の最適立地点を求める解析的方法を開発した。まず,ネトワーク上でハフモデルと呼ばれる消費者行動モデルを応用し,ネットワーク上の店舗需要を解析的に推定した。ネットワーク上における店舗の需要推定は難しいが,この研究では,ネットワーク距離座標空間と呼ばれる新しい座標空間を導入することによってこの困難性を克服し,需要推定に成功した。この推定式を目的関数として,売上げ最大化問題を定式化し,これを解いた。本研究の成果論文は,日本都市計画学会の審査を経て大会にて発表された他,地理情報システム学会でも発表された。
捕捉課題における視覚―動作カップリングから３Ｄ呈示の実在感を評価する

本研究課題は,「3D映像はリアル」という一般的通説に対して,知覚と動作の機能的結び付き(知覚-動作カップリング)という観点から検証を行うものである.全身没入型ヴァーチャル環境(CAVE)において飛来ボールの擬似捕球パフォーマンスを調べると,立体呈示では平面呈示と比較して成功率が向上することが分かった.また,実環境における捕球成功率と一部相関がみとめられた.これらの結果は,ヴァーチャル環境が呈示する両眼性奥行き手がかりが,正確な運動制御に寄与することを示唆するものである.本研究課題では,ヴァーチャル環境(VE)の3D呈示が使用者に与える実在感について,捕捉行動における動作の分析から明らかにすることを主目的とし,また使用する没入型VE装置(CAVE)の利点・不利点の検証を副目的として掲げている.この目的に向けて,段階的に3つの到達目標(目標1:CAVEにおける刺激呈示系および動作計測系の構築,目標2:3D呈示と2D呈示の映像呈示実験とデータ解析,目標3:参照用の実空間実験とデータ解析)が設定された.第2年度(平成24年度)は,当初,目標2の後半部として実験データの解析および結果のまとめが計画されていたが,初年度の進捗に変更があったため,到達目標を一部変更した.平成23年度から持ち越された,目標1の一部である動作計測系の構築については,平成24年度に完了しその後被験者を対象とした追加実験を実施した.これにより,単なる捕球成功率によるパフォーマンスデータのみならず,新たに動作データも解析対象として加えられ,3D呈示が動作制御に与える効果をより直接的に検討することが可能となった.また,目標2および3に関して,平成23年度に前倒しして実施された捕球パフォーマンス実験については,それまでの結果をまとめ,平成24年度から成果公開を進めてきた.ここでは,3D呈示の方が2D呈示より捕球パフォーマンスを向上させることが示唆されており,今後の動作パターンの解析へ繋がるデータが得られている.一方で,CAVEにおける捕球シミュレーションシステム構築に関する方法論的検証を行い,実験環境としての信頼性および妥当性についても議論を展開した.本研究課題では,ヴァーチャル環境(VE)の3D呈示が使用者に与える実在感について,捕捉行動における動作の分析から明らかにすることを主目的とし,また使用する没入型VE装置(CAVE)の利点・不利点の検証を副目的として掲げている.この目的に向けて,段階的に3つの到達目標(目標1:CAVEにおける刺激呈示系および動作計測系の構築,目標2:3D呈示と2D呈示の映像呈示実験とデータ解析,目標3:参照用の実空間実験とデータ解析)が設定された.第3年度(平成25年度)は当初,主に目標2および3に関する実験データの解析および結果のまとめ,また得られた成果の公開が計画されていたが,初年度および第2年度の進捗状況に変更があったため,到達目標を一部拡張・修正した.CAVEにおけるインターセプト課題実験は,当初の予定どおり概ね平成24年度までに完了し,平成25年度は得られた成果の公開と社会への発信を進めていった.特に,3D呈示が2D呈示と比べて,主観的印象評価には差がないにもかかわらず捕球課題成功率を向上させたという結果は,飛来物体の両眼性奥行き手がかりが無意識的にヒトの動作を変容させることを示唆する.この結果は,原著論文としてまとめられ,学術論文誌での掲載が確定した(井田ら,印刷中,スポ心研究).一方,当初の計画では予定されていなかったが,研究課題期間中に新たな関連共同研究が発足し,平成24年度後半から平成25年度にかけて,実験の実施および結果のまとめが行われた.具体的には,VEにおいては衝突回避行動中の姿勢調節機序が実環境と異なることが示され,その結果は学会大会において発表された(Ida et al., 2013, ISPGR).これらの研究については,今後データを補足して,学術論文誌での成果公開を目指す.本研究課題は,「3D映像はリアル」という一般的通説に対して,知覚と動作の機能的結び付き(知覚-動作カップリング)という観点から検証を行うものである.全身没入型ヴァーチャル環境(CAVE)において飛来ボールの擬似捕球パフォーマンスを調べると,立体呈示では平面呈示と比較して成功率が向上することが分かった.また,実環境における捕球成功率と一部相関がみとめられた.これらの結果は,ヴァーチャル環境が呈示する両眼性奥行き手がかりが,正確な運動制御に寄与することを示唆するものである.本研究課題では,ヴァーチャル環境(VE)の3D呈示が使用者に与える実在感について,捕捉行動における動作の分析から明らかにすることを主目的とし,また使用する没入型VE装置(CAVE)の利点・不利点の検証を副目的として掲げている.この目的に向けて,段階的に3つの到達目標(目標(1):CAVEにおける刺激呈示系および動作計測系の構築,目標(2):3D呈示と2D呈示の映像呈示実験とデータ解析,目標(3):参照用の実空間実験とデータ解析)が設定された.初年度(平成23年度)は,目標(1)の達成および目標(2)の準備が予定され,さらに目標

(2)の本実験についても一部実施するように計画された.目標(1)のうち,CAVEにおける刺激呈示系の構築に関しては概ね完了したものの,動作計測系の構築については機材調達などを含めて一部24年度へ持ち越した.しかしながら,構築された刺激呈示系を用いて,VEの呈示条件と使用者の擬似捕球パフォーマンスとの関係を調べる実験を完了した.さらにこのVE擬似捕球課題を実空間上で近似的に再現し,VEでの擬似捕球スキルと実空間での実捕球スキルとの関係性について調べる実験を実施した.VE実験では,CAVEにおける擬似捕球パフォーマンスを,低速,中速,高速の各ボールスピード条件について,2D呈示と3D呈示の呈示条件間で比較を行った.その結果,中速条件において,2D呈示より3D呈示の方が擬似捕球成功率を向上させることが示され,3D呈示の両眼視差によって運動パフォーマンスが影響を受けることを示唆するものであった.またVEでの擬似捕球成功率と実空間での実捕球成功率に相関関係が確認され,VEでの運動行動結果から個人の実際の運動スキルが推定できる可能性を示唆するものであった.本研究課題の進捗状況は概ね順調である.平成24年度に持ち越された「目標1:CAVEにおける刺激呈示系および動作計測系の構築」に関しては,同年度内に順調に達成され,さらに被験者実験も実施した.また,目標2:3D呈示と2D呈示の映像呈示実験とデータ解析」および「目標3:参照用の実空間実験とデータ解析」に関しては,平成23年度に一部前倒しして実施された実験の結果を,平成24年度から成果公開に着手した.動作データについては引き続き解析を進めていく必要があるが,パフォーマンスデータからは本研究課題の仮説に対して肯定的な結果が得られており,その意味でも概ね順調に進展しているといえる.本研究課題の進捗状況は概ね順調である.平成23年度内に完了する見込みであった「目標(1):CAVEにおける刺激呈示系および動作計測系の構築」に関しては,動作計測関係の機材購入を一部平成24年度に持ち越したものの,全体としては順調であった.また,目標(2):3D呈示と2D呈示の映像呈示実験とデータ解析」および「目標(3):参照用の実空間実験とデータ解析」に関しては,一部実験を前倒しして平成23年度に実施し,予定より若干早く進行している.得られた実験結果は,本研究課題に対して多くの示唆を含んだものであったため,これらの結果の一部については先行して成果の公開を進めている.「目標2:3D呈示と2D呈示の映像呈示実験とデータ解析」については,収集した動作データの解析を進め,すでに得られている捕球成功率によるパフォーマンスデータの結果と照合し,呈示条件による動作制御への影響についてより詳細な検討を行う.また「目標3:参照用の実空間実験とデータ解析」においても同様に動作パターンの解析を進め,目標2とあわせて,これまでの議論を補強するため解析項目の充実を図る.これらの結果は,平成24年度に先行して公開してきたデータに追加する形で,より包括的に成果公開を進める.「目標(1):CAVEにおける刺激呈示系および動作計測系の構築」に関しては,予定を超過している動作計測系構築について,必要物品の導入を進めつつ平成24年度内の完了を目指す.また,「目標(2):3D呈示と2D呈示の映像呈示実験とデータ解析」については,すでに完了した一部実験の成果公開を進め,目標(1)の実験系準備が整い次第,当初予定の動作計測系を組み込んだ擬似捕球課題実験を開始する.「目標(3):参照用の実空間実験とデータ解析」についても,目標
分子内運動状態選別に基づく光誘起クラスター内反応並びに二分子反応の反応制御

光誘起クラスター内反応と対応する二分子反応の立体動力学の比較を試みるため高速光子計数測定システムを試作した。HBrの193nm光解離により生成したホット水素原子線とN_2O分子線を交差させ測定を試みた。化学発光はホット水素の3cmの飛行時間に相当する約1.2μSの遅延の後観測された。このことより、二分子反応H+N_2OからOH(A)が生成することを直接検証した。またジェット条件下でNOOH(A)の生成を試みたところ、これまでの報告と異なり、HBr・N_2OクラスターからのOH(A)の生成が可能であることを見いだした。発光強度のレーザー強度依存性、ノズル背圧依存性、および化学発光の時間変化(レーザー照射後直ちに見られる)ことから、OH(A)の生成がHBr・N_2Oクラスターに基づくと結論した。予備的実験により生成物OH(A)の内部状態分布がノズル背圧依存性を示すことが示された。現在、構造異性体との関連を調べている。また、六極不均一電場による構造異性体の選別をHCl・N_2Oクラスターに関して試みた。得られた集束曲線には三つのピークが見いだされた。二次シュタルク効果を考慮したシミュレーションにより、直線及び曲がり型の二種類の構造異性体の存在を指示する結果を得た。
鎖状ポリオール類の新絶対配置決定法の開発

近年、機器分析技術の発達にともない生物活性を有する鎖状ポリオール化合物が単離構造決定されるようになったが、活性と密接に関連する絶対配置についてはほとんど未解明のまま残されている。特に鎖状1、3-ポリオール類は、不斉2級水酸基が不連続に配置されているために相対配置を決定することさえ難しい問題である。この問題を解決するために「相対配置を決めることなく絶対配置を決定する」という研究命題を設定し、その解法としてCD差スペクトル(DIF CD)法による1、3-ポリオールの直接的絶対配置決定法を開発することに成功した。すなわち、1、3-ポリオール(I)のすべての2級水酸基に発色団として機能するベンゾイル基を導入してヒドロキシベンゾエート(II)ととし、次に1級水酸基を脱水してアリルベンゾエート(III)に誘導する。IIIのCDコットン効果はすべての発色団の相互作用の総和として観測されるが、IIIとIIのCD差スペクトル(DIF CD)のコットン効果は末端アリルベンゾエート部分の励起子キラリティーと一致することを見出し、3位の絶対配置がDIF CDのコットン効果の符号によって、ポリオール鎖の長さや立体化学にかかわらず、一義的に決定できることを明らかにした。さらに、すべての不斉中心の絶対配置を決定するために効率的な反復型分解反応を考案し、DIF CD法と組み合わせることにより、長鎖1、3-ポリオールの一般的直接的絶対配置決定法を確立した。
脳内神経細胞特異的トランスクリプトーム解析から挑むプリオン病の神経変性機構の解明

神経変性疾患の治療法開発のためには異常タンパクの増殖に起因する神経変性機構を解明することが最重要課題である。プリオン病では、異常型プリオンタンパク質(PrPSc)が脳内の神経細胞で増殖して神経変性を引き起こす。本研究では、プリオン感染マウスモデルにおいて、神経変性過程にある脳内神経細胞の遺伝子発現プロファイルを解明することを足掛かりとして、プリオン病の神経変性機構の分子基盤を解明する。昨年度に引き続き、プリオン感染マウスの脳からPrPSc陽性神経細胞を分取し、RNA-sequencingを試みた。しかし、RNAの質および収量の問題から、微量サンプル用のキットを用いても、トランスクリプトーム解析に十分なデータは得られなかった。一方で、感染マウスの脳組織を用いたトランスクリプトーム解析の結果、ストレス応答性転写調節因子ATF3が神経脱落部位で発現誘導されることを見出した。脳のPrPScの蓄積とATF3の発現を経時的に解析した結果、PrPScが感染初期から蓄積する脳領域で、ATF3が臨床症状期に神経細胞に発現誘導されることが分かった。神経脱落部位ではATF3の標的遺伝子であるアポトーシス関連因子の発現が上昇していることから、ATF3が変性過程にある神経細胞の指標となることが示された。活性化グリア細胞が神経変性に関与する可能性を鑑み、プリオン感染初代培養神経細胞と感染マウスの脳から分離した活性化ミクログリアとの共培養を試みた。しかし、ATF3の発現誘導および神経細胞死は認められなかった。この結果は、プリオン感染と活性化ミクログリア由来因子だけでは神経変性を惹起するのに不十分であることを示唆している。そこで、当初計画を見直し、ATF3分子に着目して神経変性機構を解析することとした。今後は、ゲノム編集技術やノックアウトマウスを用いてATF3の発現と神経変性の因果関係を究明する。神経変性疾患の治療法の開発には、異常タンパクの増殖に起因する神経変性機構の解明が最重要課題である。PrPScの増殖と神経細胞死との関連を明確にするため、PrPScが蓄積する脳領域と神経細胞の脱落が起こる脳領域を解析した。PrPScは臨床症状期には既に脳全体に伝播していたが、神経細胞の脱落は特定の脳領域に限局して起こることが分かった。PrPScが増殖している神経細胞を詳細に解析するため、感染マウスの脳から神経細胞を分離し、PrPSc陽性神経細胞をフローサイトメトリーで解析した結果、神経細胞の80%以上にPrPScが存在することが明らかになった。これらの結果は、PrPScの増殖が直接的な原因となって神経細胞死が起こるのではなく、PrPScの増殖に加えて何らかの誘因が加わることで神経細胞死が起こることを示している。神経細胞死を惹起する因子の同定のため、神経細胞の脱落が顕著な視床領域のトランスクリプトームを解析した。神経細胞特異的な細胞応答を捉えるため、グリア細胞が発現する遺伝子以外について解析を進めたところ、神経細胞での小胞体ストレス応答・酸化ストレス応答の活性化を示唆する結果を得た。特に、ストレス応答性の転写調節因子であるATF3を中心として、CHOPやCHAC1, Caspase 7など、アポトーシス誘発に関与する遺伝子の発現が上昇した。以上の結果から、プリオン病では、PrPSc増殖に加えて、ATF3を中心としたシグナル伝達経路が活性化することで神経細胞死が起こる、という仮説が立てられた。本年度の計画では、プリオン感染マウスの脳からPrPSc陽性神経細胞を分取し、次世代シーケンサーを用いたRNA-seq法によりトランスクリプトームを解析することで、神経変性過程で活性化する神経細胞内シグナル伝達経路を予測する予定であった。神経細胞とグリア細胞、PrPScをそれぞれ免疫染色し、PrPSc陽性神経細胞をセルソーターを用いて分取することに成功したが、分取収率、RNA抽出効率の低さにより、本サンプルを用いたトランスクリプトーム解析は難航している。そこで、アプローチを変更して、PrPScの蓄積と神経細胞の脱落が顕著な視床領域のトランスクリプトームを解析した。申請者らがこれまで解析してきたミクログリア・アストロサイトのトランスクリプトームデータを用いて、グリア細胞が発現する遺伝子以外について解析を進めたところ、実際に神経細胞死が起こる脳領域での神経細胞特異的な遺伝子発現プロファイルが明らかになった。トランスクリプトーム解析により、神経細胞でストレス応答性転写調節因子ATF3を中心としたシグナル伝達経路が活性化することを示唆する結果を得た。当初の計画通り、このシグナル伝達経路の上流因子について探索したところ、ミクログリアの産生する活性酸素種による酸化ストレスが神経細胞でのATF3の発現と細胞死を誘導することが予測された。そこで、酸化ストレス誘導の一例として、脂質の過酸化により産生される代謝産物4-hydroxy-2-nonenalをプリオン感染神経細胞、非感染神経細胞に添加したところ、感染神経細胞にのみ変性効果が認められた。現在、酸化ストレスがATF3の発現誘導を介して神経細胞死を惹起するのではないかと考え、初代培養神経細胞を用いた解析を進めている。以上の経過から、当初の計画通りの方法ではないが、目標は達成できており、計画に準じた研究を展開できていると考えている。

神経変性疾患の治療法開発のためには異常タンパクの増殖に起因する神経変性機構を解明することが最重要課題である。プリオン病では、異常型プリオンタンパク質(PrPSc)が脳内の神経細胞で増殖して神経変性を引き起こす。本研究では、プリオン感染マウスモデルにおいて、神経変性過程にある脳内神経細胞の遺伝子発現プロファイルを解明することを足掛かりとして、プリオン病の神経変性機構の分子基盤を解明する。昨年度に引き続き、プリオン感染マウスの脳からPrPSc陽性神経細胞を分取し、RNA-sequencingを試みた。しかし、RNAの質および収量の問題から、微量サンプル用のキットを用いても、トランスクリプトーム解析に十分なデータは得られなかった。一方で、感染マウスの脳組織を用いたトランスクリプトーム解析の結果、ストレス応答性転写調節因子ATF3が神経脱落部位で発現誘導されることを見出した。脳のPrPScの蓄積とATF3の発現を経時的に解析した結果、PrPScが感染初期から蓄積する脳領域で、ATF3が臨床症状期に神経細胞に発現誘導されることが分かった。神経脱落部位ではATF3の標的遺伝子であるアポトーシス関連因子の発現が上昇していることから、ATF3が変性過程にある神経細胞の指標となることが示された。活性化グリア細胞が神経変性に関与する可能性を鑑み、プリオン感染初代培養神経細胞と感染マウスの脳から分離した活性化ミクログリアとの共培養を試みた。しかし、ATF3の発現誘導および神経細胞死は認められなかった。この結果は、プリオン感染と活性化ミクログリア由来因子だけでは神経変性を惹起するのに不十分であることを示唆している。そこで、当初計画を見直し、ATF3分子に着目して神経変性機構を解析することとした。今後は、ゲノム編集技術やノックアウトマウスを用いてATF3の発現と神経変性の因果関係を究明する。セルソーターで分取したPrPSc陽性神経細胞のトランスクリプトーム解析のため、超微量RNAからRNA-seq用のcDNAライブラリを調整する方法を検討する。PrPScが増殖している脳内神経細胞の遺伝子発現プロファイルを解析することで、PrPSc増殖に対する神経細胞の細胞応答の詳細を明らかする。本年度の研究で、ATF3の発現誘導が神経細胞死を惹起する可能性が示唆された。ATF3は小胞体ストレス応答の中でもPERK-eIF2α経路の下流因子として知られている。小胞体ストレス、酸化ストレス、神経過興奮、炎症などの種々のストレスが刺激となり、PERK-eIF2α経路が活性化すると、転写調節因子ATF4の翻訳が亢進し、ATF4がATF3の発現を誘導した結果、ATF3の標的遺伝子の転写調節が起こる。この度、ATF3の発現を誘導することが報告されている過酸化脂質代謝産物4-hydroxy-2-nonenalの添加により、プリオン感染初代培養神経細胞での細胞変性効果が認められた。より詳細な細胞内シグナルを明らかにするため、本細胞モデルを用いてPERK-eIF2α経路関連分子の活性化を解析する。
レビー小体型認知症の早期診断法の確立：病理学的および画像診断学的検討に基づく研究

神経メラニンMRイメージング(NmMRI)と剖検脳の対比によるNmMRIの示す病理学的背景を確認後、123I-FP-CITを用いたSPECT(DAT-SPECT)と123I-MIBGを用いた心筋シンチグラム(MIBG-MS)を併用し、画像診断に基づくレビー小体型認知症(DLB)の早期診断の可能性を検討した。その結果、パーキンソン症候を呈する疾患の鑑別では、通常のMRIにNmMRIを併用し中脳黒質のメラニン含有神経細胞の多寡を評価し、その後にMIBG-MSを適用する。その結果から、心交感神経機能が保たれる種々の疾患を除外し、DAT-SPECTを追加することでDLBの診断精度の向上が期待できる。パーキンソン病(PD)を含むパーキンソン症候群の鑑別診断における神経メラニンMRI(NMI)に関して、ドパミントランスポータイメージングの一つである123I-FP-CITを用いたSPECT(DaTSCAN)と123I-MIBG心筋シンチグラム(MIBG)との関連性について検討した。対象は、パーキンソン症状が疑われてNMI、DaTSCAN、およびMIBGが施行された22例(女性12例、男性10例、年齢2985歳、平均68歳)である。その内訳は、PD17例、多系統萎縮症3例、進行性核上性麻痺1例、本態性振戦1例であった。検討方法は、NMIでは左右の黒質緻密部内側および外側、並びに同一断面の中脳被蓋に円形の関心領域(ROI)を設定し、中脳被蓋に対する黒質緻密部内側および外側の信号強度比を求めた。DaTSCANでは、QSPECT DaTSCANモードによる自動ROI解析を用いて、線条体と後頭葉の集積比(specific binding ratio; SBR)を求めた。尚、MIBGについては全例に施行できなかったことから、検討は次年度以降に持ち越すこととした。その結果、NMIにおける黒質緻密部外側の信号強度比とDaTSCANにおけるSBRには有意な相関を認めた(ρ=0.403、p<0.01)。しかしながら、黒質緻密部内側の信号強度比とSBRとの間には有意な相関は得られなかった(ρ=0.151、p=0.341)。以上の結果から、NMIとDaTSCANとの比較より、パーキンソン症候群のNMIでは、黒質のドパミン神経細胞減少だけでなく、黒質線条体ドパミン神経系の障害を反映した情報も得られる可能性が示唆された。平成27年度は、パーキンソン症候を呈する22例の初診患者を対象に、NMI、DatSCAN、MIBGを用いた検査を実施した。しかしながら、パーキンソン症候を呈する初診患者の中にはレビー小体型認知症(DLB)は認められず、DLB患者における検討は実施できなかった。また、DLB患者の剖検例は得られなかったことから、剖検脳のNMIと病理学的所見の対比検討も実施できなかった。更に、MIBGについても全例に施行できず、検討は次年度以降に持ち越しとなった。その一方で、多数のPDの初診患者の検討が実施でき、NMIによれば中脳黒質のドパミン神経細胞の減少のみならず、黒質線条体ドパミン神経系の障害を反映した情報が得られることが判明した。その結果、中脳黒質の高信号域volumeと線条体のSBRには左右共に有意な相関を認めた。また、両検査のasymmetry indexに関しても、良好な正の相関が観察された。一方、両検査とUPDRS IIIとの相関に関しても、両検査共に有意な負の相関が観察されたが、DaTSCANにおけるSBRのほうがより強い負の相関を認めた。これらの結果から、両検査はドパミン神経細胞の減少による黒質線条体路の機能異常を評価する手法として有用であるが、DaTSCANがPDによる運動機能障害を評価する上では有用であった。平成28年度は、パーキンソン症候を有する17例のパーキンソン病患者に対して、NmMRIおよびDaTSCANを施行し、両検査がドパミン神経細胞の減少による黒質線条体路の機能異常を評価する手法としての有用性を確認すると共に、PDの運動機能異常の評価においてはDaTSCANがより優れた手法であることが確認できた。また、1例のDLBの剖検例からNmMRIにおける中脳黒質の高信号域と神経メラニン細胞密度が良好な相関を示すことが確認でき、剖検例での検討は限られるものの、研究は概ね順調に推移している。パーキンソン病(PD)およびPD関連神経変性疾患の診断のgold standardは、あくまでも神経病理学的診断である。しかしながら、近年の画像診断法の進歩はこれらの疾患の臨床診断において、画像診断法は無くてはならない立場を確立していることも事実である。今年度はレビー小体型認知症(DLB)の鑑別において最も問題となる疾患であるPDおよびその関連神経変性疾患について、これまでの研究報告に我々の研究成果を加え、臨床における画像診断に基づく鑑別法について検討した。鑑別に用いた画像診断法は、一般病院でも使用可能な画像診断法に限定した。すなわち、通常のMRI検査、神経メラニンMRイメージング(NmMRI)、ドパミントランスポータイメージング剤の一つである123I-FPーCITを用いたSPECT(DaTSCAN)、123I-MIBG心筋シンチグラム(MIBG)、99mTcーHMPAOを用いた脳血流SPECT(脳血流SPECT)を用いた検討である。

尚、臨床的に鑑別が必要な疾患としては、PD、DLBに加えて多系統萎縮症(MSA)、進行性核上性麻痺(PSP)、大脳基底核変性症(CBD)、本態性振戦(ET)、血管性パーキンソニズム(VP)、アルツハイマー病(AD)である。その結果、上記疾患の鑑別において最初に実施すべき画像診断法は、通常のMRIに加えてNmMRIである。NmMRIにより中脳黒質の神経メラニンによる高信号域の減少が見られ無い場合は、ET、VP、ADが疑われ、これらは通常のMRIを加える事で鑑別可能である。一方、NmMRIで中脳黒質の神経メラニンによる高信号域が低下していた場合には、MIBGを加える。MIBGで心筋集積の低下が見られない場合は、MSA、PSP、CBDが疑われる。また、MIBGで集積低下が見られる場合は、PDおよびDLBが考えられる。更に、脳血流SPCETを加え、通常のMRIと共に鑑別を進めることで上記診断の鑑別に有用と考える。神経メラニンMRイメージング(NmMRI)と剖検脳の対比によるNmMRIの示す病理学的背景を確認後、123I-FP-CITを用いたSPECT(DAT-SPECT)と123I-MIBGを用いた心筋シンチグラム(MIBG-MS)を併用し、画像診断に基づくレビー小体型認知症(DLB)の早期診断の可能性を検討した。その結果、パーキンソン症候を呈する疾患の鑑別では、通常のMRIにNmMRIを併用し中脳黒質のメラニン含有神経細胞の多寡を評価し、その後にMIBG-MSを適用する。その結果から、心交感神経機能が保たれる種々の疾患を除外し、DAT-SPECTを追加することでDLBの診断精度の向上が期待できる。平成27年度の検討では、初診のDLB患者の検討が実施できなかったことから、平成28年度以降は既にDLBとの診断が確定している症例の追跡検査として、NMI、DatSCAN、MIBGを実施し検討する必要がある。また、画像所見と病理所見の対応に関しては、剖検例が減少している現状への対応は極めて厳しいものの、過去の剖検脳についても剖検脳MRIが撮像できる例を遡って探す予定である。最終年度である平成29年度では、DLB患者を対象にNmMRIおよびDaTSCANを実施し、剖検例を含めると共に、これまで実施できたMIBGシンチグラムについても併せて検討することで、PDとDLBの早期診断を目指した画像診断の役割を明確化する予定である。神経放射線医学,脳神経核医学
軽い重イオンの完全核融合の系統的研究

A=10ー35の入射粒子とA=12ー60のタ-ゲット原子核の完全核融合反応をク-ロン障壁前後にエネルギ-においてシステマティックに測定し、反応断面積に核の変形の度合いや励起準位などがどのように影響するかを調べることをこの研究の目的とした。反応断面積は蒸発残留核(ER)を飛行時間法(TO F)によって測定することを計画した。この判断の理由の中にはTO F法によるAの測定法は電子材料などの表面分析の新しい方法として注目されている弾性反跳粒子検出法(ER DA)への応用への展開がある。加速器としては東京工業大学重イオン線形加速器(正式名称は複合照射実験装置)を使った。まず、標準的な反応をいくつか測定して測定系をチェックした後、タ-ゲットとして^<12>・^<13>C、ビ-ムとして^<15>N、^<16>・^<18>Oの系の測定をした。理論値との比較は主に計算プログラムCA SC AD Eによって行った。このデ-タを解析して、このエネルギ-と質量の領域ではSB Dの波高欠損(PH D)の補正のための良いデ-タがないことが分かった。このためPH Dの測定と解析を始め、このエネルギ-と質量の領域に対して、発表論文が示すように、よいデ-タを得た。その次のステップとして、ビ-ムとして^<16>O、^<19>Fタ-ゲットとして^<54>・^<56>Feの系を測定した。この系の測定にはク-ロン障壁以下において、かなりの核融合断面積の増大が見られた。この理論解析はDasso等によるプログラムCCFUSにより行われている。また、応用研究として、TOFERDA法による材料表面分析については既にデ-タが出始めている。本年度は初年度であるため装置の設計・製作・試験・調整が主なる作業内容であった.そのため,発表論文等はこれからである.作業内容は以下の通りである.1)真空チェンバー重インオ反応であるため生成粒子は前方に偏っている.このため真空チェンバーは横型円筒とした. TOFの距離のため長さは90cm,散乱角度は030°カバーするようにチェンバー内径は35cmとした.到達真空度は3×10^<-7>Torr.2)時間検出器炭素箔をイオン粒子が通過した時放出される二次電子をチャンネルプレートで検出するものである.これはロスララモス型のものを2台製作した.現在のところ,粒子のストップ信号は表面障壁型検出器からとっている.時間分解能は^<16>Oの38.4MeVビームで測定した結果,半値全幅として400ピコ秒を得ている.表面障壁型検出器の時間分解能の最適化は十分でないので,これからの調整で200300ピコ秒まで向上できると思われる.3)回路系チャンネルプレートからの信号,表面障壁型検出器からの時間信号共に高速タイミング増幅器で増幅してから定割合時間信号発生器(CFD)で時間信号を発生している.時間波高変換器の出力と表面障壁型検出器からのエネルギー出力はリストモードで記録されている.4)データ処理システムPC9801vm型パーソナル計算機とラボラトリーエクイップメント社製MCA48F型インターフェースにより行っている.ソフトウェアは同社提供のものを使っているが,ビーム電流を強くするとアイドル時間が増加して,計数落しが多くなるため,アセンブラーで書いた自作のソフトウェアーを用意している.実験の進行状況

東京工大重イオン線形加速器は大変順調に稼動しているのでマシンタイムは十分にとれている.今後LiやBなど軽い核をターゲットとして系統的に研究を進める予定である.実験装置のうちの真空チェンバー、ターゲット、飛行時間粒子エネルギーの検出器系統、データ処理装置など主にハードウェアー部分の製作調整試験は昨年度で終わらせているのて、本年度は当初より、2.43.1Mer/u間のエネルギー数点において重イオン(主に^<16>O)を使って反応生成粒子を測定した。この入射エネルギーは生成複合核のAが40位の領域ではクーロン障壁を超えるに充分な値である(B_C【.Itoreq.】E_<CM>【.Itoreq.】2B_C)。飛行距離は70cm、検出角度は5゚11゚である。測定法とデータ解析法の妥当性を調べるためのターゲットとしては、^<12>C、^<19>F、^<27>Alなどを使い、すでに測定例が公表されている反応から実験を始めた。まず第1に我々が解決すべきは飛行時間と粒子エネルギーの2次元データから、生成粒子のエネルギースペクトルを質量別に求めるためのプレーバックのソフトウェアーの問題であった。ここでは測定粒子のエネルギーが540Mev比較的低いため、SSDのパルス波高欠損(PHD)の効果が大きく、実験から得られる生データを処理するためのプロセスが大変微妙になる。データ処理はPC9801UX-2をベースにラボラトリーエクイプメントのAMS-100Dシステムを使っている。ソフトがFORTANで書かれていたので、計数率の上限が低かったが1988年末よりC言語によるソフトが提供され、収集能力は3倍向上した。測定結果はCASCADEプログラムを用いての理論計算と比較した。このプログラムは過去10数年来、広く利用されており特に本研究のエネルギー、質量領域での実験値との一致度は大変良いことが知られているので、初歩的総合チェックとしてこれを採用した。CASCADEの従来からあるバージョンでは質量別の粒子エネルギーがディスプレーできないので、モンテカルロ計算の入ったバージョンを使ったが、このプログラム自身に多少エラーがあるらしく、現在までのところ実験値との一致は必ずしも良くない。本研究の目的は入射粒子としてA=12-35、タ-ゲット核としてA=12-50、粒子エネルギ-はク-ロン障壁前後において核融合断面積を角度と蒸発残粒核(ER)の運動エネルギ-と放出角度の関数として精度よく測ることである。測定法は飛行時間法(ToF)。研究を進めるにつれてToF測定デ-タの解析の際、粒子の運動エネルギ-測定用の表面障壁型検出器(SBD)の波高欠損(PHD)が問題になった。理由はこのエネルギ-と質量(原子番号)の領域に於いて十分信頼できるデ-タが無かったことである。このため本年度ではまずPHDの測定と解析を行なった。測定された粒子は、SBD較正用の陽子及びアルファ粒子のほか、^<16>O、^<19>F、^<35>Cl、^<81>Brである。粒子の運動エネルギ-は3-8MeVであった。この結果ToF測定デ-タの解析に必要になるPHD補正デ-タを作ることが出来た。このために使ったビ-ムタイムは40時間であった。ERの測定は入射粒子^<15>N、^<16、18>O、タ-ゲット核^<12、13>C、^<19>F、^<27>Alについてエネルギ-E_L=35-45MeVにおいて行われた。検出角度はQ_L=3-18°である。飛行距離は50cmである。
顎機能異常に対する経年的疫学調査および臨床調査を中心とした矯正学的研究

既に行った若年者における顎機能異常の疫学調査に引き続き、同様の方法で成人について調査し若年者と比較して高い発現率(39.9%)を認めた。このうち矯正治療経験者では矯正未経験者と比較して発現率が高く(48.9%),矯正治療と顎機能異常との関連性が示唆された('90日矯学会)。一方で、顎関節症患者のdefinitive treatment(最終治療)として矯正治療が選択されることも多く、良好な結果を得た症例を報告した('90顎関節学会、'91American Associates of Orthodontist '91日矯学会)。このようにcure(治療)とcause(原因)の両面からの検討がさら必要と痛感し、今後も継続して研究したい所在である。また矯正治療における顎機能診査システムを確立するため、下顎位表示についてSAM咬合付属のMPI(Mandibular Position Indicator)デ-タをコンピュ-タ-画像処理して三次元的に下顎位を観察するプログラムソフトを開発した。それを用いてコントロ-ルデ-タとしての正常咬合者30名のデ-タを算出した結果、前後的偏位量、上下的偏位量とも1mm以内、左右的偏位量は0.3mm以内であった('90顎関節学会、日矯学会、東歯学会)。以後各機能的不正咬合別に調査中である。さらに矯正治療においてルティンであるセファログラムにこの下顎位表示を組み込み、individualize(個別化)とvisualize(視覚化)を進めるためのプログラムソフトを開発し、本年度矯正学会に発表予定である。既に我々は若年者(小学、中学、高校生)の顎機能異常に関する疫学調査を行なったが、今回ほぼ同様の調査方法で成人男女(本学学生509名、平均年齢22歳)を対象として調査を行った結果、39.9%と若年者と比較して高い発現率であった。矯正治療経験者は全対象者の17.7%みられ、この内の発現率は48.9%と高く、咬合括では開咬に62.5%なられ、不正咬合や矯正治療と顎機能異常との関連が示唆されること結果となった('90日矯学会発表)。これに対し矯正治療が顎機能異常の治療に一端を担うのではないかという考えの基に顎関節症患者に対し矯正治療を行い良好な結果を得た('90顎関節学会発表)。今後は両面からの検討が一層必要と思われた。一方我々、下顎位表示装置であるMandibular Positioning Indicator(MPI)のデ-タをコンピュ-タ-画像処理して三次元的に下顎位を観察するプログラムソフトを開発したが、今回、個人デ-タの充実、デ-タ入力と画像作成プログラムの分離による入力操作の簡素化、図形作成時間の短縮、ウィンドゥ機能の付与、デ-タベ-スソフトの導入、などの改良を施した。これを用い、いわゆる成人正常咬合(30名)についてのMPIデ-タを検討した結果、前後的偏位置、上下的偏位置とも1mm以内であり、左右的偏位量は0.3mm以内であった。これらはコントロ-ルデ-タとして他の咬合を観察する際の基本となるのと考えられた('90顎関節学会、日矯学会、東歯学会発表)。以後プログラムのバ-ジョンアップと各不正咬合別のデ-タ採取を予定している。このうち矯正治療経験者では矯正未経験者と比較して発現率が高く(48.9%)、矯正治療と顎機能異常との関連性が示唆された('90日矯学会)。一方で、顎関節症患者のdefinitive treatment(最終治療)として矯正治療が選択されることも多く、良好な結果を得た症例を報告した('90顎関節学会、'91American Associates of Orthodontist、'91日矯学会)。

このようにcure(治療)とcause(原因)の両面からの検討がさらに必要と痛感し、今後も継続して研究したい所存である。また矯正治療における顎機能診査システムを確立するため、下顎位表示についてSAM咬合器付属のMPI(Mandibular Position Indicator)デ-タをコンピュ-タ-画像処理して三次元的に下顎位を観察するプログラムソフトを開発した。それを用いてコントロ-ルデ-タとしての正常咬合者30名のデ-タを算出した結果、前後的位量、上下的偏位量とも1mm以内、左右的偏位置は0.3mm以内であった('90顎関節学会、日矯学会、東歯学会)。以後各機能的不正咬合別に調査中である。さらに矯正治療においてルティンであるセファログラムにこの下顎位表示を組み込み、individualize(個別化)とvisualize(視覚化)を進めるためのプログラムソフトを開発し、本年度矯正学会に発表予定である。
ホジキンリンパ腫の形態学的亜型に関する臨床病理学的研究

古典的ホジキンリンパ腫(CHL)の診断にはHodgkin/Reed-Sternberg(HRS)細胞の同定が必須であるが、CHLには典型的なHRS細胞がみられないが、免疫組織化学的にCHLと考えられる症例がごく少数例みられる。このような亜型の臨床病理学的特徴を明らかにするために、1158例のCHLを解析した。57例(4.9%)が典型的なHRS細胞がみられないCHLであった。この57例は典型的なCHLとは異なる臨床病理学的特徴を示し、CHLの新たな形態学的亜型と分類できると考えられた。目的:古典的ホジキンリンパ腫(CHL)の診断においては、形態学的特徴を持つ大型芽球であるHodgkin細胞ないしReed-Sternberg細胞(HRS細胞)の同定を必要とする。しかし免疫組織化学の発達によりHRS細胞として特徴的な抗原形質を持つ小型芽球の増殖のみから構成されるCHL例の存在が示唆される。この形態学的特徴をもつCHL例の存在を明らかにし、臨床病理学的検討を行った。方法:ベルリン悪性リンパ腫病理診断コンサルテーションで2003-2006年(4年間)に診断された1158例のCHL症例を再検討した。全ての症例についてCD20, CD3, CD15, CD30, PAX5, LMP-1等の免疫組織化学を行い、B細胞およびT細胞増殖が優位な症例では免疫グロブリン遺伝子およびT細胞受容体遺伝子の再構成解析を行った。結果:1158例のうち57例(4.9%)において、CHLとして典型的な反応性細胞背景を持ち、大型HRS細胞として特徴的な形態を示さないがHRS細胞としての形質発現を持つ小型芽球のみの増殖で構成されるCHL例を同定した。小型芽球のみで構成される57例のCHL例は全ての組織型にみられたが、リンパ球豊富型が優位に多かった(P=0.002)。19例(33%)においてEBV感染との関連がみられた。考案:大型の典型的なHRS細胞を欠く小細胞型CHLは、CHLの1つの形態学的亜型である可能性が示唆された。これまでの研究成果は第98回日本病理学会総会(京都,2009/5/1)、第49回日本リンパ網内系学会総会(兵庫,2009/7/10)で発表した。今後は更なる検討を進め、古典的ポジキンリンパ腫における小細胞型の確立を目指す。この形態学的特徴をもつCHL例の臨床病理学的検討を行った。結語:詳細な免疫組織化学によって診断される、大型の典型的なHRS細胞を欠くCHL例はCHLの1つの形態学的亜型、小細胞型と考えられた。
AI画像解析とチャットボットを用いた性感染症判定システムの開発

本研究ではモバイル端末を用いて性感染症の問診を行い、判定することにより受診を促すツールとしてのAI画像解析とチャットボットシステムを開発する。チャットボットシステムに関してはプロトタイプが作成済みであり、AI画像解析システムを中心に開発を行う。実際の患者に使用することにより、その効果を評価し、性感染症治療に対する意識と行動の変化を解明することを目的とする。