hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
石炭燃焼に伴う微量有害金属のPM2.5への濃縮・凝縮機構の解明

(1)昇温速度の増加に伴いタール液分の収率が増加し,急速昇温時のタールはより多環の構造になる.(2) 3環以上の多環芳香族の成分は,アセナフチレン,フェナントレン,フルオレン等であった.5環以上の成分では,ベンゾピレン,インデノピレン,ディベンゾアントラセン等の成分が主として観測される.(3) 4環以上の多環芳香族炭化水素において,PAHs収率と原炭原子比(H/C)との相関はフェナントレン,アントラセンの液分以外には認められない.これは,PAHsのスート化とPM粒子化に起因すると考えられる.(4)石炭燃焼の過濃域においてはピレンの多量発生が観測されており,これら多環芳香族成分の増加は,すす,癌化物質およびPMの発生につながっている.(5)上記の石炭研究に加えて,バイオマスの揮発分中の多環芳香族炭化水素(PAHs)を起源とするPMについても研究・調査した.複雑な現象を含む揮発分由来のPM生成に関する研究が進んだため.(今年度)固体燃焼あるいは固体ガス化からのPMの生成には,金属微量元素(灰成分)を起源とする経路が存在する.燃焼あるいはガス化において,金属微量元素(灰成分)の挙動を明らかにすることはPM2.5の生成特性を知るために重要である.今年度は特にガス化に着目して,ガス化における石炭中の金属微量元素(灰成分)の影響を,さらにはバイオマス種も対象に含めて明らかにした.実験より得られた結果を以下に示す.(1)金属微量元素K(カリウム)の場合,加熱(蒸発・飛散)によりチャー中の残留K量は減少するが,完全に消失することはなく表面および内部に残る.金属微量元素Fe(鉄)の場合は,沸点が高いために揮発せずに最後まで残留してチャーのガス化反応を促進する.バイオマスガス化におけるFeの触媒作用では,酸化鉄あるいはFeの形態でチャー内へ徐々に含浸することが観測できた.(2)バイオマスガス化の場合,金属微量元素Kによるガス化速度の促進効果(触媒効果)はFeのそれと比較して90倍であった.Feの場合は,担持率の増加に伴いガス化速度が微増するものの,K担持と比較してチャーへの触媒効果は低い.(3)金属微量元素(灰成分)により,ガス化初期においては細孔がふさがれているが,ガス化率の進行とともに触媒効果により急激に細孔表面積を発達させる.チャー中に均一分散している担持形態の方が,ガス化速度への寄与が大きい.チャー表面の微量金属の挙動に関する研究が進んだ.特に,ガス化現象に伴う複雑な金属の触媒効果を明らかにできた.(今年度)固体燃焼あるいは固体ガス化からのPMの生成には,金属微量元素(灰成分)を起源とする経路が存在する.燃焼あるいはガス化において,金属微量元素の挙動を明らかにすることはPM2.5の生成特性を知るために重要である.今年度は特に熱分解およびガス化に着目して,バイオマス種も対象に含めて,ガス化に及ぼす金属微量元素の影響を明らかにした.実験より得られた結果を以下に示す.(1)バイオマスガス化の場合,金属微量元素Kによるガス化速度の促進効果はFeのそれと比較して90倍であった.(2)金属微量元素(灰成分)により,ガス化初期においては細孔がふさがれているが,ガス化率の進行とともに触媒効果により急激に細孔表面積を発達させる.チャー中に均一分散している担持形態の方が,ガス化速度への寄与が大きい.(3)ガス化の進行に伴い米松チャーの比表面積は増加する.炭素転換率Xの増加に伴う比表面積の分析結果から,木質系バイオマスのガス化にはRandom poreモデルを用いることが適切であるといえる.(4)バイオマスタールの主成分(量)は,酢酸,グルコース,カテコール,フェノール類であり,PMの原因となる多環芳香族の一次タール成分はなかった.
二倍体アフリカツメガエルを用いた眼形成の遺伝子カスケードの解析

1.MafBとL-Mafに対してMorphorino Oligonucleotiges(MO)を合成し、それぞれの遺伝子機能を阻害した。MafBのMOは、水晶体が完全に喪失し、水腫体形成が見られなかった。L-MafのMOは、水晶体が完全に喪失する表現型から、上皮細胞の塊が観察される個体までの表現形が見られた。しかし、9-クリスタリンの発現はほとんど検出できなかった。2.水晶体特異的なエンハンサーの下流にMafBあるいはL-Mafを連結した遺伝子を導入したトランスジェニックカエルを作成し、眼形成過程を調べた。MafBの場合には、續迯ラ胞が増殖した水晶体が観察され、L-Mafの場合には、ほとんどの細胞が繊維細胞に分化していた。3.MafBとL-Mafに対する抗体を作成し、水晶体形成過程での発現を調べた結果、水晶体胞が形成されるまでは、両タンパク質が検出されたが、水晶体胞が形成されると、MafBとL-Mafを発現する細胞は赤道面の細胞に局在し、上皮細胞ではMafBが、線維細胞ではL-Mafだけの発現が観察された。また、分裂中期のマーカーであるリン酸化ヒストンH3の抗体で染色される細胞は、赤道面に局在していた。これらの結果は、赤道面で不等分裂が起きていることを示している。アニマルキャップアッセイにより、DNAマイクロアレイに用いるプローブを作成し、現在カリフォルニア大学の研究者と共同研究を行っている。
高濃度f電子系における伝導帯の分極と秩序化

f電子系の示す多彩な秩序現象と動力学を,特に伝導電子のスピン自由度が果たす役割に注目して理論的に研究し,多くの成果を得た。代表的な結果を以下に掲げる。1.CeRh3B2はCe化合物で最も高いキュリー温度(120K)を持ち,強い異方性,小さいモーメント,伝導電子の逆分極など種々の異常を示す。我々はRhの4d分子軌道とこれをはさむCeの4f電子の混成を重要視するモデルを提案し,この強磁性の機構を平坦バンドにより説明した。2.Cel-xLaxB6のIV相の秩序変数は長年の謎であったが,これを磁気八極子と同定した。我々の八極子モデルは,最近のX線散乱結果を矛盾なく説明した。この成果は,J.Phys.Soc.Jpn編集部の推薦論文となり,新聞報道でも紹介された。3.動的平均場理論によるバンド計算を定式化し,プログラムコードを開発した。Ce化合物の電子状態ではスピン軌道分裂や結晶場が重要であるが,従来の動的平均場バンド計算ではこれらを取り入れることはできなかった。NCA法を拡張し,これをLMTOバンド計算に組みこむことにより,定量的な計算を行った。4.Npを含む3元化合物NpTGa5(T=Co, Ni, Rh)は中性子散乱が活発に行われている。この物質群の多彩な磁気秩序状態を統一的に説明するモデルを提案し,複数の秩序状態を自然に説明した。多様な磁気秩序をもたらす原因は,Npの軌道自由度であることを示し,秩序に伴って結晶変形がおきることを予言した。5.Prスクッテルダイトの秩序変数が,結晶の立方対称性を保つスカラー型であるモデルを提案し,NMRの磁場方向依存性,磁化の異方性,帯磁率の等方性などを自然に説明した。本年度は,初年度として微視的な理論的枠組みの準備を行うとともに,これに発展的につながる継続的研究を行い,以下のような成果を挙げた。1.f電子系の多極子秩序の平均場理論による解析CeO.75LaO.25B6に代表される希土類ホウ化物では,f電子の秩序として,磁気秩序を担う双極子だけでなく,電荷変形を担う四極子や,さらに高次の磁気八極子も候補になる。我々は,異常な弾性的性質と微小な格子変形を,反強八極子秩序に伴う強四極子の秩序というモデルで説明した。また,一般的なサイト間相互作用の形について,対称性に基づく議論を行った。2.多極子秩序状態からのX線散乱の理論最近のSPring-8の実験では,四極子秩序から期待されるX線散乱強度が見られず,磁気秩序温度以下でやっと強度が出る,という結果が報告された。この結果は,表面の方向,磁場の方向に敏感に依存する。我々は四極子モーメントの縮重が外場によって解けることに注目した。表面の効果をひずみ場として取り入れた分子場近似によって,この意外な結果を自然に説明した。3.f電子系の結晶場形成における混成効果PrOs4Sb12などのスクッテルダイト系は、奇妙な超伝導を示すことで興味を集めている。我々はスクッテルダイト系におけるPrのf電子結晶場状態を考察した。リガンドのp電子との混成効果と,電荷分布のクーロン力の競合を考慮すると,この系の結晶場構造が自然に理解できることを示した。4.少数キャリアf電子系の混成効果CeSbなどのプニクタイドでは,伝導電子数が非常に小さい。

我々は,pd混成とpf混成の協力効果によって,伝導電子の状態密度にピークが生ずることを示した。これが特有の2層強磁性構造と磁気光効果の原因であることを論じた。平成16年度は,以下の研究を行った。1.CeB6のX線散乱を詳しく理論的に分析し,実験結果を説明した。また新しい実験を提案した。CeB6では3つの等価な四極子秩序状態が可能である。表面の効果で,これらの縮退が解けていることを仮定した。また外部磁場によって,安定な四極子秩序が制御できることを議論した。これにより,最近の実験で得られている奇妙な結果,すなわち四極子秩序のあるII相に入っても超格子散乱強度がほとんど変化せず,磁気秩序のあるIII相で急激に大きくなることを説明した。また四極子の形状因子が,原子内f電子の形状因子とほぼ一致することを確認した。2.多極子間の相互作用を微視的に考察した。まず,伝導帯を平面波で近似して混成相互作用がもたらす多極子間相互作用を実空間で議論した。次いで,波数空間での議論を行い,最も起こりやすい波数と対応する多極子の対称性を求めた。さらに,現実的な伝導帯をLCAO近似で考慮し,混成相互作用をSlater-Kosterの方法で扱った。これにより,CeB6では実験で観測されている四極子秩序が実際に安定になることを確認した。一方関連する系であるCeB2C2では,伝導帯構造の違いから非整合磁気構造が最も安定であることを導出した。これも実験結果を説明する。3.核スピンと固体多重極の間の相互作用の一般形について考察を行った。これに基づきNpO2におけるNMR実験の奇妙な結果が多重波数を持つ八極子秩序状態と矛盾しないこと,むしろこの仮説を強くサポートすることを明らかにした。4.動的平均場理論による実際物質のバンド計算プログラムの開発を進めた。また,CeRh3B2の強磁性の機構を理解するために予備的な変分計算を行った。平成17年度は,以下の研究を行った。1.Cel-xLaxB6のIV相の秩序変数は長年の謎であったが,これを磁気八極子と同定した。我々の反強的配列八極子モデルは,SPring8とグルノーブルのESRFで行われたX線散乱結果を矛盾なく説明した。また磁気双極子や軌道四極子は実験結果と矛盾することを示した。この成果は,J.Phys.Soc.JpnのEditors' Choiceとなり,新聞報道でも紹介された。2.アクチナイド元素のうちNpを含む3元化合物NpTGa5(T=Co, Ni, Rh)の多彩な磁気秩序状態を統一的に説明するモデルを提案し,複数の秩序状態を自然に説明した。多様な磁気秩序をもたらす原因は,Npの起動自由度であることを示し,秩序に伴って結晶変形がおきることを予言した。3.CeRh3B2はCe化合物で最も高いキュリー温度(120K)を持ち,強い異方性,小さいモーメント,伝導電子の逆分極など種々の異常を示す。この強磁性の機構は長年のなぞであったが,我々はRhの4d分子軌道とこれをはさむCeの4f電子の混成を重要視するモデルを提案し,変分モンテカルロ法による計算を行なった。この結果,平坦バンドによる強磁性が本質であることを示した。4.動的平均場理論によるバンド計算プログラムコードを開発した。Ce化合物の電子状態に於いてはスピン軌道分裂や結晶が重要であるが,従来の動的平均場バンド計算では,これらを取り入れることは難しく,取り入れることはできなかった。結晶場分裂等を取り入れ、良い近似計算の可能なNCA法を拡張し、これをLMTOバンド計算に組み,定量的な計算を可能にした。
慢性疼痛発現における脳内報酬・快楽ネットワーク異常応答の解明

神経障害性疼痛およびがん性疼痛下において、電気生理学的手法により中脳辺縁ドパミン神経の神経活動が著しく低下していることを明らかにした。このような条件下、光遺伝学的手法ならびに薬理遺伝学的手法を駆使した中脳辺縁ドパミン神経系の特異的活性化制御により一過性の除痛効果が得られた。一方、中脳辺縁ドパミン神経の投射先である側坐核領域において、神経障害性疼痛下でmiR-200b/429の発現低下を伴ったDnmt3aの発現増加が引き起こされていることを明らかにした。さらに、この側坐核領域において、DNAメチル化の亢進を伴ったPde10a遺伝子の著しい発現低下が引き起こされていることを見出した。本年度は、オプトジェネティクスやDREADDシステムといった特定神経細胞活性制御技術を確立し、その応用により、鎮痛効果発現に関わる神経回路網の解析を行った。in vivo microdialysis法を用いて、モルヒネ処置下、腹側被蓋野(VTA)領域への光照射あるいはCNO投与による、側坐核におけるドパミン遊離量を測定した。その結果、TH-eNpHRマウスの腹側被蓋野領域へ589nmの黄色光を照射することにより、モルヒネ誘発ドパミン遊離量増加の抑制が認められた。同様に、ドパミン神経の起始核である腹側被蓋野に特異的にhM4Diを発現させたVTA-TH-Cre/hM4DiマウスへのCNO処置により、モルヒネ誘発ドパミン遊離量増加の抑制が認められた。こうした条件下、腹側被蓋野ドパミン神経細胞の抑制によるモルヒネ鎮痛効果への影響を検討した。その結果、TH-eNpHRマウスの腹側被蓋野領域への光照射により、モルヒネ鎮痛効果の有意な減弱が認められた。同様に、VTA-TH-Cre/hM4DiマウスへのCNO処置により、モルヒネ鎮痛効果の有意な減弱が認められた。続いて、経路選択的なモルヒネ鎮痛効果に対する影響を検討する目的で、イムノトキシン細胞標的法を応用し、腹側被蓋野-側坐核経路もしくは腹側被蓋野-帯状回経路特異的な神経細胞除去を行った。その結果、腹側被蓋野-側坐核経路の神経を脱落させたイムノトキシン群においてのみ、モルヒネの抗侵害効果に有意な減弱が認められた。今年度は、腹側被蓋野を起始核とする中脳辺縁ドパミン神経の神経活動が直接的に疼痛制御に関連するか否か検討する目的で、下行性抑制系の賦活に伴い中脳辺縁ドパミン神経細胞を活性化するモルヒネを用いて、腹側被蓋野内モルヒネ活性化細胞の活動制御を行った際の疼痛閾値変化を検討した。まず、cFosプロモーターの下流にタモキシフェン誘導型Cre-loxPシステムにより興奮性の変異G蛋白共役型受容体(hM3Dq)を発現する遺伝子組換え動物を作製した。この動物を用いて、モルヒネ活性化細胞をhM3Dqにて標識し、免疫染色法により腹側被蓋野内での発現を検討した結果、モルヒネ活性化細胞の多くはtyrosine hydroxylase (TH)陽性ドパミン神経であることが確認された。こうした条件下、hM3Dqの特異的リガンド(clozapine N-oxide)を投与し、腹側被蓋野内モルヒネ活性化細胞を再活性化した際の疼痛閾値を検討した結果、正常状態において疼痛閾値の変化は認められなかった。一方、前述したシステムを用い、神経活動依存的に光感受性陽イオンチャネル(ChR2)を発現する遺伝子組換え動物を作製し、神経障害性疼痛下において腹側被蓋野内モルヒネ活性化細胞を再活性化した際の疼痛閾値を検討したところ、疼痛閾値の有意な回復が認められた。以上の結果から、神経障害性疼痛下においてモルヒネ鎮痛効果の発現には腹側被蓋野ドパミン神経の活性化が一部関与している可能性が示唆された。前年度と同様に、本研究計画に必要なマイクロインジェクション等の技術や遺伝子改変動物、AAVベクター等のマテリアルはほぼ調達が完了できたため、研究計画に従い速やかに遂行することができた。特に、B6.129 (Cg)-Fos<tm1.1 (cre/ERT2) Luo>/J (cFos-creERT2)マウスの導入により、タモキシフェン投与下においてのみCreリコンビナーゼを発現誘導するシステムの活用が可能となったため、モルヒネ投与時のみ活性化した細胞にCreリコンビナーゼを発現させ、Flex-Swichシステムに従い、AAVベクターで導入したM3Dqをモルヒネ活性化細胞特異的に発現させることを可能とした。DREADDシステムと組み合わせることにより、神経障害性疼痛下、モルヒネ活性化細胞を人工的に制御できることは、非常に画期的であり、より確信に近づくデータを得ることを可能とした。こうしたシステムを活用することで、中脳ドパミン神経細胞が疼痛制御機構に重要な役割を果たすことを明らかにすることができたため、本研究計画全体の意義を考えた場合、計画以上に進展していると考える。昨年度は、オプトジェネティクス法ならびに化学遺伝学的手法に従い、神経障害性疼痛下におけるモルヒネ鎮痛効果の発現に腹側被蓋野ドパミン神経の活性化が一部関与している可能性を見出している。

今年度は、腹側被蓋野を起始核とする中脳辺縁ドパミン神経の投射先である側坐核領域における"エピジェネティクス修飾"について検討を行った。これまでの研究より、miRNAの発現の網羅的解析を行ったところ、神経障害性疼痛下の側坐核領域において、miR-200bならびにmiR-429の著明な発現低下が認められた。こうした結果を受け、miR-200bならびにmiR-429を側坐核内にレンチウイルスベクターを用いて強制発現を行ったところ、神経障害性疼痛の回復が認められた。次に、miR-200bならびにmiR-429の標的遺伝子を3つのアルゴリズムに従い絞り込みを行ったところ、DNAメチル化酵素であるDNMT3aが候補遺伝子であることが明らかとなった。3'UTRレポーターアッセイに従い、miR-200bならびにmiR-429との結合配列の相同性を検討したところ、DNMT3aの発現がmiR-200bならびにmiR-429により直接制御されることが明らかとなった。miR-200bならびにmiR-429の標的遺伝子であるDNMT3aはDNAメチル化酵素であることから、側坐核内におけるDNAメチル化の変化をMBD2 (Methyl-CpG-binding domain2)-seqに従い検討を行った。マクロアレイより得たmRNA発現解析結果と相関解析を行ったところ、疼痛下においてmRNA発現低下が著しく、転写開始点上流が高メチル化されている候補遺伝子を抽出した。今年度は申請書の計画に従い、腹側被蓋野ドパミン神経の投射先である側坐核内における神経障害性疼痛によるエピジェネティクス修飾の変化について検討を行った。神経障害性疼痛下の側坐核領域で著明な発現低下の認められたmiR200b/429の標的遺伝子の同定ならびに、DNAメチル化の網羅的解析を行った。こうした結果から、側坐核内では神経障害性疼痛によりDNAメチル化を伴ったエピジェネティック修飾が引き起こされることが明らかとなり、末梢での疼痛刺激は上位中枢において可塑的変化を惹起し、こうした変化が慢性疼痛を難治化させている可能性が示唆された。こうした結論を導き出せたことにより、研究はおおむね順調に進展していると考える。本研究課題においては、脳内快楽ネットワークの変容と慢性疼痛の発生や維持における因果関係を明らかにする目的で、特定細胞の人為的活動制御手法を用いて、中脳ドパミン神経系の活性化が疼痛下において一過性の鎮痛効果を発現することを明らかにした。これまでの研究より、神経障害性疼痛下の側坐核領域において、miR200bならびにmiR429の発現低下に伴ったDNMT3aの増加を見出している。DNMT3aはDNAメチル化酵素であり、多くの遺伝子のメチル化に関与し、転写抑制制御を担っている。MBD2 (Methyl-CpG binding dopmain 2)-Seqを行い、DNAメチル化解析を網羅的に行ったところ、phosphodiesterase 10a (PDE10a)の転写開始点で顕著なメチル化の亢進が認められ、PDE10a mRNAの発現の低下も認められた。こうした結果より、側坐核領域において、慢性疼痛に伴ったエピジェネティック修飾が惹起されていることを明らかとした。一方、先行研究より、モルヒネがD1受容体陽性中型有棘神経細胞(D1-NSN)を活性化することを明らかにしている。そこで、側坐核におけるD1あるいはD2-MSNの活動が鎮痛効果にどのような影響を及ぼすか検討する目的で、D1/D2受容体作動薬であるアポモルヒネを坐骨神経結紮モデルの側坐核領域に微量注入することにより、鎮痛効果に対する影響を検討したところ、有意な鎮痛効果が認められた。
詰め将棋の美観評価と創作アルゴリズム

本研究は詰将棋を題材としてコンピュータによる自動創作とその美観評価を探求した.深層証明数探索アルゴリズムを考案し,証明数を用いた詰将棋の感性評価実験を実施した結果,問題の難易度が評価に大きな影響を与えていることをつきとめた.美観評価の高い問題の自動創作に際して,名作と呼ばれる詰将棋の初期局面を形状保持するヒューリスティックを考案し,評価実験により提案手法の有効性を示した.感性評価の新たな方法としてゲーム洗練度の指標を用い,パズルや思考ゲーム等を対象とした評価実験の結果,長い歴史の中で洗練されいまなお親しまれているゲームやパズルは,ゲーム洗練度の値がほぼ同じであることを確認した.ゲームやパズルの美観評価は,エンターテイメント性や芸術性などの評価と関連して近年注目される分野となっている。例えば,Iqbal(2006)はチェスプロブレムを題材としてエキスパートによる感性評価を試みた。これは詰め将棋での感性評価(小山1994)の延長と言えよう。チェスでは,プロブレムだけでなく,チェスそのものの美観を評価しようという試みがある。Osborne(1964)は知的な美しさとチェスの美観を様々な角度から比較した。一方,Ravilious(1994)はチェスとプロブレムの美観についてより統計的な観点から調査した。研究代表者のアプローチでは,対象問題に対して生成されるAND/OR木探索で得られる証明数の値を用い定量的な評価を試みた。創作の段階でその値の変化を有用な情報として用いることで優れた作品を創作した。証明数の最大値は作品の美観評価の有効なファクターとなり得ることから,初形のバランス感覚などの評価ファクターを加えることで,エキスパート同様の評価の高い作品を創作した。また,詰め問題を将棋の最終盤の一部ととらえ,棋譜の美観の担保という観点から,投了時期判断の指標としての応用を検討した。名人レベルになったとされるコンピュータ将棋であるが,いまだに適切な投了時機が判断できない。本研究の成果の一部として適切な投了時期の判断の指標となり得るかどうかを調査した。さらに,ミニマックス木に現れる共謀数の推移を分析することで,戦略の変化を要請されるような重要局面(critical position)を定義した。パズルの芸術性とゲームの美観という一見異なる対象物について共有できる性質を見出した。その成果の一つとして,当該分野で著名な証明数探索をDeepPNとしてより精密化することに成功した。本研究は,詰め将棋を題材として,美観評価,洗練された作品の創作,長手順作品の創作といった当該分野のグランドチャレンジに挑戦する取り組みである。コンピュータにとっての詰め将棋創作過程では詰め問題の候補となる局面での詰み判定を高速に処理しなければならない。証明数探索(Proof Number Search)はそのための最も優れたアルゴリズムとして知られる。しかし,seesaw effectと呼ばれる欠点が未解決のままであり,本研究ではその欠点を克服する新しいアルゴリズムDeep Proof Number Searchを考案した。また,その性能が従来よりも優れていることを実証した。証明数に現れる作品の持つ複雑さとそれを可能にする初期局面の形と開放度が作品の美観を高めるという専門家の経験則を基に,評価の高い受賞作品群の初期局面を網羅的に分析し,美観評価法および洗練された作品の創作アルゴリズム開発を進めた。エキスパートの感性を取り込むshape keeping heuristicを考案し,それを洗練する工夫を実装することで,難易度の高い洗練された詰め将棋を創作することに成功した。また,現在局面の評価値と探索先読み中に現れる葉局面群の評価値との間の相関に着目することで,局面の難易度を推定する方法を考案し,難易度の高い局面の持続という観点から名局の判定を行った。さらに,作品の美観評価の考え方を適切な投了時機の判断へと応用可能であることを示した。AND/OR木探索で得られる証明数および反証数が問題の複雑さの指標となることに着目することで,詰将棋問題の美観との関わりをある程度解明することに成功した。同時に,ミニマックス値の安定度を表す指標である共謀数に着目することで,名局判定に有効であることを示すことができた。当初計画での仮説がほぼ的を得ていたので予想以上の進捗が得られた。本研究では,詰将棋を題材としてコンピュータによる自動創作および美観評価について探求した.囲碁や将棋のようなミニマックス探索としてモデル化できる二人思考ゲームの終盤に現れる詰問題はAND/OR木探索によって解くことができる.あるいは,芸術作品として創作される詰将棋も同様である.創作と美観評価のためにはAND/OR木探索のアルゴリズムをより洗練させるべく深く探求することが欠かせない.現在,証明数を用いた探索アルゴリズム(Proof-number search or PNS)が最強のソルバーとして認識されているが,いくつかの脆弱性を抱えている.PNSは最良優先型の探索アルゴリズムであるため,メモリ制約のため難解な問題は解けなかったが,深さ優先型の証明数探索(df-pn)が考案され多いな発展を遂げて今日に至っている.証明数の最難関の課題と言われているのはシーソー効果である.バランスのとれた探索木の場合,証明数の指標がうまく働かないことに起因する.この問題を解決するために,本研究では,深層証明数探索(Deep proof-number search)と名付けた新たな探索アルゴリズムを考案した.本アルゴリズムはパラメータR1を適切に調整することでdf-pnと深さ優先アルゴリズムの融合としてバランスよく探索できるようになった.さらに,Deep df-pnへと発展させ,証明数探索に関する大きな発展に貢献できた.

次に,試行錯誤の結果,詰将棋の美観と自動創作に関する大きな課題の一つは初形の作にあることを発見した.その解決策として,shape keeping heuristicsを考案した.優れた短手数問題の初形からスタートして,初形に配置された各駒を他の駒との入れ替えを行い,難易度が最高の問題を選別することで,難易度が高く,かつ美観についても印象の良い問題を創作できることがわかった.本研究は詰将棋を題材としてコンピュータによる自動創作とその美観評価を探求した.深層証明数探索アルゴリズムを考案し,証明数を用いた詰将棋の感性評価実験を実施した結果,問題の難易度が評価に大きな影響を与えていることをつきとめた.美観評価の高い問題の自動創作に際して,名作と呼ばれる詰将棋の初期局面を形状保持するヒューリスティックを考案し,評価実験により提案手法の有効性を示した.感性評価の新たな方法としてゲーム洗練度の指標を用い,パズルや思考ゲーム等を対象とした評価実験の結果,長い歴史の中で洗練されいまなお親しまれているゲームやパズルは,ゲーム洗練度の値がほぼ同じであることを確認した.AND/OR木探索における証明数とミニマックス木探索における共謀数の関係について急速に理解を深めることができたことによる。当該分野における本研究の重要性とアプローチの合理性が評価され、オランダ・ライデン大学のJaap van denHerik教授のグループから共同研究のご提案をいただき、当初の予想以上に飛躍的に発展させることができたことが背景にある。先に考案したDeep Proof NumberSearchをよりスマートな深さ優先型の実装で実現することでさらに当該分野の発展に寄与できる。それによって,長手順の詰め問題作成という大きなチャレンジにさらに近づけるものと期待する。また,証明数と双対の関係にある共謀数に関する性質を解析することで試合の流れを鮮明に理解できるようになり,ゲームをプレイするプロセスまたは詰め問題を解くプロセスで得られる感性についての理解を深めることができるものと期待する。ゲーム情報学AND/OR木探索における証明数とミニマックス木探索における共謀数の関係,そしてそれらが意味することについての理解が深まり、ゲームやパズルを題材とした実践的な応用が期待される場面に至っている。予備的な実験から得られた知見として、人間エキスパートらの評価と整合性のとれる評価量を求める方向での研究は難航することが予想される。証明数探索や共謀数探索のプロセスで数多くのタイブレークを要するケースが生じるが、この現象にも注目することで次の大きな成果へとつながると期待している。
環境の変化と身体運動システムの変動の関連

本研究の目的は,環境がほぼ一定である場合ステレオタイプな周期運動で観察されるゆらぎが,運動中の外部環境の変化に伴いどのように変化するかを,複雑な時系列データを処理する手法を用いて明らかにすることであり,本年は2年計画の1年目に当たり,動的な環境における運動システムの変動と対比させる基礎データとして,一定な環境における歩行のリズム及び関節角度の変動の定量化を目的として実験を行った.実験は,被験者の足関節・膝関節・股関節にゴニオメーター,腰部に加速度計を装着して,トレッドミル上で一定の速度で歩行を行わせた.それらの電気データをA/D変換器を用いてコンピューターに取り込み腰部に装着した加速度計の信号から,毎回のストライド間の時間を計算した.また,各関節に装着したゴニオメーターから,各関節角度の時間的変化を得,これらの時系列データの変動に関与するパラメータの数を,時系列データの次元解析の手法を用いて推定した.さらに,複雑性の指標(リアプノフ指数)を計算した.その結果,一定の速度での歩行中の運動リズムはフラクタル性を持つことが明らかにされた.さらに,歩行中の股関節,膝関節,足関節の時間的変化はカオス的であり,その複雑性は股関節,膝関節,足関節の順に増加することが明らかにされた.本研究の目的は,環境がほぼ一定である場合ステレオタイプな周期運動で観察されるゆらぎが,運動中の外部環境の変化に伴いどのように変化するかを,複雑な時系列データを処理する手法を用いて明らかにすることであり,本年は2年計画の1年目に当たり,動的な環境における運動システムの変動と対比させる基礎データとして,一定な環境における歩行のリズム及び関節角度の変動の定量化を目的として実験を行った.実験は,被験者の足関節・膝関節・股関節にゴニオメーター,腰部に加速度計を装着して,トレッドミル上で一定の速度で歩行を行わせた.それらの電気データをA/D変換器を用いてコンピューターに取り込み腰部に装着した加速度計の信号から,毎回のストライド間の時間を計算した.また,各関節に装着したゴニオメーターから,各関節角度の時間的変化を得,これらの時系列データの変動に関与するパラメータの数を,時系列データの次元解析の手法を用いて推定した.さらに,複雑性の指標(リアプノフ指数)を計算した.その結果,一定の速度での歩行中の運動リズムはフラクタル性を持つことが明らかにされた.さらに,歩行中の股関節,膝関節,足関節の時間的変化はカオス的であり,その複雑性は股関節,膝関節,足関節の順に増加することが明らかにされた.
ATM網における音声通信の性能評価、および無線網の統合実験

コンピュータネットワークの第2層データリンク層の技術であるATM(Asynchronous Transfer Mode)の物理的な伝送速度は155622Mbpsである。一方、第3層インターネット層で音声情報をIPデータグラムにカプセル化して転送するVoIP(Voice over Internet Protocol)の要求帯域は64Kbps以下である。遅延要求の厳しい音声情報のサービス品質(Quality of Service、QoS)を満たすためには、個々の音声コネクション毎にATM網への受け付け制御を行う必要がある。以上の速度差より、ATM網では数千から数万単位のコネクション制御が必要になるが、効果的に制御可能な技術としてLayer3 Switch、さらにはQoS制御を加味したMPLS(Multi-protocol Label Swithcing)がある。それらでは、通信要求に応じてコネクション毎に経路を設定し、カットスルー技術によって高速転送が可能である。ここでは、Layer3 Switchにて設定可能な経路数と、性能指標であるカットスルー率、平均データグラム転送遅延、ミスオーダ率の関係を待ち行列理論を用いて理論解析により明らかにした。さらに経路の設定方式であるフロー駆動方式とトポロジー駆動方式の性能についても同様に評価し、それらの性能比較を行った。従来のデータ通信だけではなく、音声・画像などのマルチメディアトラヒックを扱うATMにおいて、本年度はまず、コンピュータ間のデータの高速転送インターフェイスであるHIPPI(High Performance Parallel Interface)の性能評価を行なった。従来HIPPIは送受信端末が1対1であり、かつ距離制限が25mのチャネル用インターフェイスであった。これをネットワーク用に拡張する場合のスループット特性に関して、まず端末間距離の影響を調査した。その結果、HIPPIコネクションを同一ネットワークで多重する場合の多対多通信の場合、性能劣化が著しいことが判明し、そのため、その性能改善策として、ピークレート制御とコネクション制御の二方式を新たに提案した。それらの性能特性と実装容易性より、後者を適用することが効果的であることが明らかになった。
氷の塑性異方性を考慮した新流動則による氷床の動力学的研究

本研究は巨大氷床の流動を計算する場合の構成方程式として新しく提案された異方性流動則(Azuma,199を実験的に検証し、氷床のモデルに組み込むことを目的として行われた。本研究で得られた成果は以下のとおりである。1.多結晶氷の一軸圧縮クリープ実験におけるファブリックと歪み速度成分比の関係三軸歪測定用一軸圧縮クリープ装置を製作し、試料に人工多結晶氷および南極氷を用いてクリープ実験を行い、試料の軸方位分布と三軸歪み速度成分の関係を調べたところ、異方性流動則から得られる計算値と良く一致した。2.二軸圧縮クリープ実験におけるファブリックと歪み速度成分および応力成分の関係拘束応力と圧縮応力の比は軸方位分布がランダムな場合は0.5となり等方性理論と良く一致するが、ファブリックが発達するに伴い応力比は変化し、従来の流動則からははずれてくる。塑性異方性を考慮した流動則(Azuma,199)によれば実験結果をうまく説明できることが明らかとなった。3.南極氷床ドーム深層掘削氷のファブリック解析とテクスチャ変遷モデルの開発Azumaの流動則に基づき氷床中のテクスチャ変遷をシミュレートするモデルを提案し、これから過去の地球の環境変動に関する新しい情報が引出せることを示した。本研究は巨大氷床の流動を計算する場合の構成方程式となる流動則を検証し、さらに発展させるのが目的である。申請者によって最近提案された新流動則にはいくつかの仮定が入っており、それに対する実験的裏付けを行うことが第一の狙いである。今年度の研究実績:3軸歪測定用一軸圧縮クリープ装置の製作し、試料に人工多結晶氷および南極氷を用いてクリープ実験を行った。圧縮軸(z軸)およびその他の直行二軸(x軸、y軸)方向の変位も測定し、試料のC軸方位分布と三軸歪み成分の関係を調べた。この結果を理論モデルに適用したところ良く一致した。さらに理論モデルの妥当性を検討するために、側圧が検出可能な二軸圧縮クリープ装置を設計試作した。現在実験が進行中であるが、本実験は初の試みであり、これによって変形中のファブリックの変化と応力歪み関係の変化から理論モデルの最終的な検証が可能である。次に新流動則を用いて氷床中のテクスチャをシミュレートするモデル(粒成長-キンクモデル)を開発した。これらから過去の地球の気候変動に関する新しい情報が引き出せることを示した。これらは来る国際会議(International Symposium on Antarctic Glaciology)で発表される。1.氷を平面歪状態で変形する場合に拘束面圧を測定できる二軸クリープ装置を開発し、それを用いて多結晶氷の二軸圧縮(平面歪)クリープ実験を行った。実験にはC軸方位がランダムな人工多結晶氷を用い、変形中の応力成分の変化と結晶組織およびファブリック(C軸方位分布)の変化を調べた。これより以下のことが明らかとなった。(1)ファブリックは歪みの増加に伴い、伸長軸と圧縮軸に対して45度傾いた最大せん断応力面にC面が一致するような二極大型分布が発達した。結晶組織観察から歪みが5%を超えると再結晶が活発になると考えられる。(2)拘束応力(σy)と圧縮応力(σz)の比σy/σzはC軸方位分布がランダムな場合は0.5となり等方性理論による計算値と一致するが、ファブリックが発達するに伴い応力比が変化する。(3)塑性異方性を考慮した流動則(Azuma,1994)によれば実験結果をうまく説明できることが明らかとなった。昨年度の一軸圧縮クリープ実験および今年度の二軸圧縮実験でAzumaの流動則が有効で在ることが検証できた。2.ファブリックを自動測定する装置を開発し、本実験での測定に応用した。3. Azumaの流動則に基づき氷床中のテクスチャ変遷をシュミレートするモデルを提案し、これから過去の地球の気候変動に関する新しい情報が引き出せることを示した。
ヒトとマウスの気腔形態評価指標の比較から推察するCOPDエンドタイプ

本研究では、COPDの病態において、主に蛋白分解酵素に焦点をあて、マウス実験による結果とヒトCOPDの胸部CT画像変化を対比し、肺胞破壊の機序を推定することを目指している。1ヒトCOPDの前向き観察研究は、胸部CT画像の3D解析を行った。気腫病変の進行がフラクタル性を示すことは2Dの先行論文で発表済みであるが3D解析により、気腫がある程度進行すると、フラクタル性から外れる巨大気腫=super clusterが出現すること、この出現には気腫の重症度の閾値が存在することを見いだした。また、CT画像上の気腫と、酸素吸入下MRI画像との比較により、気腫の不均一性が酸素化に与える影響を検討し、報告した。2マウス実験では約半年間の長期喫煙曝露を行い、マウス気道上皮細胞の傷害と再生様式を観察した。クラブ細胞と線毛上皮細胞の総数に変化はなかったが、アンチプロテアーゼが欠損する上皮特異的C/EBPαKOマウスでは線毛上皮細胞の減少を認めた。形態的には線毛上皮細胞の短縮、扁平化、連続性の減少(図C)を呈し、ヒトCOPDの気道上皮との類似性を示した。肺上皮特異的に遺伝子を改変したScgba1a-rtTACre-TdTmマウスにおいておよそ半数以上の線毛上皮細胞がGFP陽性を示し、これより喫煙による肺傷害後にクラブ細胞からの線毛上皮細胞への分化・再生が繰り返されていることを示した。この現象はC/EBPαKOマウスでは有意に乏しく、プロテアーゼによる影響が考えられてた。喫煙の半年間にセリンプロテアーゼ阻害剤であるBPTIを気管内投与することにより線毛上皮細胞の分化はC/EBPαKOマウスにおいてレスキューされた。慢性閉塞性肺疾患(COPD)では、長期喫煙などに起因する肺胞破壊によって、呼吸困難と身体活動性の低下が緩徐に進行し、日本の主要死因の一つとなっている。肺胞破壊は不可逆的と考えられており、その機序は複雑に入り組んでいる。肺胞破壊は蛋白分解酵素過剰・炎症・アポトーシスなどが複雑に影響しあっって形成されると考えられている。本研究では、ヒト肺における肺胞破壊パターンを、詳細なCT画像指標を用いて分類する。また、蛋白分解酵素過剰・炎症・アポトーシスそれぞれが優位な肺気腫モデルマウスを作成し、病理学的組織学的な肺胞破壊の形態変化パターンもそれぞれのマウスで類型化することを試みている。それらを対比させてヒトCOPDの画像亜型分類を行い、その分類が肺胞破壊の機序と対応すると仮定し、新規薬剤の開発を目指している。1ヒトCOPDの前向き観察研究は、定型化されたエントリークライテリアと情報収集手順によって、システマチックに症例集積中である。現在80名程度が前向き観察研究にエントリーしている。2 COPD合併肺癌の切除標本評価と長期変化の後方視的検討は現在の所解析が進んでいないが、病理組織で形態変化と蛋白分解酵素過剰・炎症・アポトーシスとの関連と、治癒的肺がん切除術を受けた症例の画像変化との対比により、1で施行するヒト研究と、3で解析を行うマウス実験との橋渡しになるデータを構築して行きたいと考えている。3マウス実験では、内因性セリンプロテアーゼ過剰モデルを作成したが、気腫は形成されず、それに喫煙負荷をかけることによって、早期に肺胞破壊が生じることを見出した。ヒト観察研究とマウス研究は概ね順調であるが、既存のヒト肺がん組織の解析が滞っている。主な理由は、全2者の研究に時間がかかっているためである。科研費の3年以内には解析データででるように努力したい。慢性閉塞性肺疾患(COPD)の主要な病理学的変化は肺気腫≒肺胞破壊であり、蛋白分解酵素過剰・炎症・アポトーシスなどが複雑に影響しあっって形成されると考えられている。本研究では、COPDの肺CT画像を用い、横断的特徴および縦断的画像変化から画像亜型分類を行い、その分類が肺胞破壊の機序と対応すると仮定し、新規薬剤の開発を目指している。1ヒトCOPDの前向き観察研究は、定型化されたエントリークライテリアと情報収集手順によって、システマチックに症例集積中し、画像・末梢血における炎症像・臨床症状などの視点からエントリー時点での詳細な病型分類が可能となっている。3D画像解析の手法を確立しつあり、これまでの形態的変化に加えて、長時間作用型気管支拡張薬定期吸入後の画像的肺気量変化なども指標に組み入れることが可能となった。現時点で、51例が2年間の観察期間を経過した。この集団においては、液性免疫が増悪頻度と関連するという結果が得られ、2018年4月の日本呼吸器学会で発表した。2 COPD合併肺癌治癒切除症例の後方視的検討においては、既存のヒト肺検体で、中枢気道領域・細気道領域・肺胞領域の蛋白分解酵素の局所発現評価の手法の予備検討が終了し、手法を決定した。現在の予備検討では、COPD肺では健常肺に比してプロテアーゼ・アンチプロテアーゼ不均衡が組織レベルで生じていることが示唆された。3マウス実験では、内因性セリンプロテアーゼ過剰モデルをに喫煙負荷をかけることによって、早期に肺胞破壊が生じることを見出し、現在そのメカニズムを解析中である。※ご記入ください最大800文字(1600バイト)、改行は5回まで入力可。

ただし、一時保存の際は1600文字(3200バイト)まで入力できます。(全角文字は2バイト、半角文字は1バイトと換算)本研究では、COPDの病態において、主に蛋白分解酵素に焦点をあて、マウス実験による結果とヒトCOPDの胸部CT画像変化を対比し、肺胞破壊の機序を推定することを目指している。1ヒトCOPDの前向き観察研究は、胸部CT画像の3D解析を行った。気腫病変の進行がフラクタル性を示すことは2Dの先行論文で発表済みであるが3D解析により、気腫がある程度進行すると、フラクタル性から外れる巨大気腫=super clusterが出現すること、この出現には気腫の重症度の閾値が存在することを見いだした。また、CT画像上の気腫と、酸素吸入下MRI画像との比較により、気腫の不均一性が酸素化に与える影響を検討し、報告した。2マウス実験では約半年間の長期喫煙曝露を行い、マウス気道上皮細胞の傷害と再生様式を観察した。クラブ細胞と線毛上皮細胞の総数に変化はなかったが、アンチプロテアーゼが欠損する上皮特異的C/EBPαKOマウスでは線毛上皮細胞の減少を認めた。形態的には線毛上皮細胞の短縮、扁平化、連続性の減少(図C)を呈し、ヒトCOPDの気道上皮との類似性を示した。肺上皮特異的に遺伝子を改変したScgba1a-rtTACre-TdTmマウスにおいておよそ半数以上の線毛上皮細胞がGFP陽性を示し、これより喫煙による肺傷害後にクラブ細胞からの線毛上皮細胞への分化・再生が繰り返されていることを示した。この現象はC/EBPαKOマウスでは有意に乏しく、プロテアーゼによる影響が考えられてた。喫煙の半年間にセリンプロテアーゼ阻害剤であるBPTIを気管内投与することにより線毛上皮細胞の分化はC/EBPαKOマウスにおいてレスキューされた。海外で病理組織評価を学んできた留学生が帰国し、私が主催する研究グループに復帰した。彼の助力を仰ぎ、研究を加速させたい。臨床研究においては、これまでエントリーした症例において、エントリー時の横断的解析、前向き観察における縦断的解析を進める。COPD合併肺癌治癒切除症例の後方視的検討においては、多数例において、局所におけるバイオマーカー発現と気道領域と周辺の気腫との関係を検討する予定である。動物実験は引き続きモデル作成を行う。予備実験に時間を予想よりも費やした為、試薬や実験動物の消費が予想よりも少額であった。実験試薬代が想定より安価に購入でき、次年度に繰り越すことになった。次年度は、研究のまとめのために相当量の試薬を購入する予定であり、最終年度にまとまった金額を必要とする。次年度にはラージスケールで実験が施行可能であるため、引き続き額はフローサイトメトリー用試薬や動物実験費用で速やかに消費されるものと予想される。
リンパ浮腫脂肪組織における免疫細胞解析による病態解明と免疫機能再建外科治療の確立

リンパ浮腫は、その初期においては、リンパ液の貯留により、リンパ管内圧の上昇が起きる。この状況が持続すると、リンパ管の平滑筋細胞の非可逆的な変性が起き、リンパ管の正常な収縮能が徐々に障害を受けていく。貯留したリンパ液は皮膚の毛細リンパ管へと逆流し、ICGリンパ管造影検査などで、皮膚逆流所見(dermal backflow pattern: DBF)として認知される。さらに貯留したリンパ液は脂肪組織の増生を引き起こす。増生した脂肪組織はさらにリンパ管にかかる負荷を増加させ、ポンプ作用を阻害する。このようなリンパ液の貯留、リンパ系の負荷と損傷、脂肪組織の増生が繰り返され、浮腫はますます悪化する。そして疾患の進行により、治療の難度も上がる。治療の方法としては、圧迫療法を中心にした保存療法、外科的治療として浮腫組織切除、顕微鏡を用いたリンパ管静脈吻合やリンパ節移植術、脂肪吸引術などが行われているが、リンパ浮腫のどの段階でどの治療が用いられるべきかなど、まだまだ議論の余地が多い。我々は、リンパ浮腫脂肪組織の臨床検体の解析を行った。免疫組織化学染色、ホールマウント染色、フローサイトメトリー解析を行い、リンパ浮腫脂肪組織における各種細胞の変化、免疫機能の変化を解析することができた。長期に渡るリンパ液の貯留状態は、慢性炎症や進行性の線維化、脂肪組織の恒常性の破綻、再生能の減少、免疫細胞の異常などの変化を引き起こしていた。これらの病理学的変化は進行性で非可逆的であるため、早期の治療介入が重要と考えられる。また、各病期における最適な治療選択を考える上でも、本研究の視点は役立つと考えられる。リンパ浮腫の脂肪組織に関しては、まだ分かっていないことも多く、さらなる研究の促進がよりよい治療戦略へと結びつくだろう。先進国においては、悪性腫瘍切除後の二次性リンパ浮腫が増加しており、その病態生理の解明と新たな治療法の確立が求められている。私たちはこれまでの一連の臨床・研究活動を通して、リンパ浮腫組織におけるリンパ管の変化・脂肪細胞の変化・間質細胞の変化などを、世界に先駆けて明らかにしてきた。これらの研究成果を踏まえ、本研究では、リンパ浮腫組織における免疫細胞の作用に着目し、免疫細胞がどのようにリンパ浮腫の病態生理に関わっているかを明らかにすることを目的としている。リンパ浮腫脂肪組織における免疫細胞、特にマクロファージに着目して、リンパ浮腫の重症度とマクロファージ浸潤の関係を明らかにした。また、M1、M2マクロファージという違いが、リンパ浮腫の病態とどのように関係しているかも明らかにすることができた。また、臨床サンプルを用いた解析のみならず、リンパ浮腫治療法として脂肪由来間葉系幹細胞(Adipose derived stem cell: ADSC)に着目して、ADSCがリンパ管新生作用を持つかどうかをvitroにて評価した。我々は、特にADSCのエクソソームに着目し、まずエクソソームをADSC培養上清から単離し、エクソソームであることを、Nanotrackingによる粒子径の測定や、Western blottingにより確認した。次に、ADSCのエクソソームがリンパ管新生作用を持つかどうかをProliferation assay、Migration assay、Tubeformation assayの3つのassayにより確かめた。その結果、Proliferation assay、Migration assay、Tube formation assayで、エクソソーム群でコントロール群と比べ、vitroでのリンパ管新生の亢進作用が確認された。リンパ浮腫臨床検体の採取が順調に行かず、臨床検体を用いた実験の進行が遅れている。これには、倫理委員会の申請に時間がかかったことや、主研究者が年度途中に移動となったことが関係している。その分、Benchで行うことのできる、vitroの実験が進む結果となっている。vitroの実験系では、リンパ管新生を示すADSCのエクソソームの作用が明らかになっている。

リンパ浮腫の脂肪組織に関しては、まだ分かっていないことも多く、さらなる研究の促進がよりよい治療戦略へと結びつくだろう。現在、倫理委委員会の申請は終わっており、今後、臨床検体を集めることで、リンパ浮腫脂肪組織の免疫細胞の解析が進む予定である。また、vitroで明らかとなったADSCエクソソームのリンパ管新生作用につき、今後vivoでの検討を進めていく予定である。当該年度において、臨床検体の集まりが悪く、臨床部分の研究計画を十分に進められなかった。次年度においては、倫理委員会の申請も終了しており、臨床検体が集まる予定である。それに応じて、研究計画が進むと考えられる。
パーキンソン病における神経変性を可視化する細胞内タンパクイメージング法の開発

パーキンソン病患者(PD)においてAPTイメージングの取得を行った。PD10名と健常者7名との間で、unpaired t検定を用いて、黒質、赤核、尾状核、淡蒼球、被殻のAPT値を比較した。黒質ではPDのAPT値は健常者より低値であった。一方、赤核、尾状核、淡蒼球、被殻では、PDのAPT値は健常者より高値であった。いずれの部位でも有意差はなかった。また、PDの重症度分類のヤール分類と黒質のAPT値との間に相関は見られなかった。本院における、PDの受診者数が少なく、十分な症例を取得することが困難であった。そのため、有意差が得られる症例数に達していないのかもしれない。今後の症例の蓄積に期待したい。パーキンソン病の早期診断や他の変性疾患との鑑別診断のための画像診断法は確立していない。パーキンソン病の病因は未だ不明であるが、神経伝達物質であるドパミンを産生する黒質緻密部のドパミンニューロンが変性・脱落し、線条体でのドパミンが低下することにより症状が出現することが知られている。近年、chemical-exchange saturation-transfer(CEST)と呼ばれるMRIによる新たな分子イメージング法が注目されている。この方法は、組織中のアミド(-NH)やヒドロキシル(-OH)などの溶質とバルク水の間で生じるプロトンの化学交換にもとづく画像法である。直接MRIで観察することが困難な低濃度の化合物を、バルク水とプロトンの交換を介して、バルク水の信号変化として、間接的かつ高い感度で観察することが可能である。このうち特に内因性のアミドによるものをamideproton transfer(APT)イメージングと呼ぶ。これまで不可能だった低濃度の可動性タンパクやペプチドの高感度検出が可能となり、腫瘍の悪性度判定などへの応用が研究されはじめている。神経変性疾患における神経細胞の変性・脱落では、細胞内可動性タンパクが減少するため、細胞内タンパクイメージングは神経変性を鋭敏に捉えることができるものと思われる。本研究では、パーキンソン病の神経変性を可視化するための細胞内タンパクイメージングを開発し、それを早期診断や他の変性疾患との鑑別に応用する方法を確立することを目的とする。さらに、このよう細胞内タンパクイメージングが確立されると、パーキンソン病以外の神経変性疾患にも広く応用可能な、新たな画像的アプローチとなり得る。パーキンソン病は安静時振戦、筋強剛、無動、など運動障害のみならず、便秘、頻尿、発汗異常、起立性低血圧などの自律神経障害、さらに認知機能障害が起こる。そのために、神経内科や精神科、心療内科など複数の診療科に患者が分散している。そのため、まとまった症例の蓄積が遅れている。また、様々な症状を呈するためか、現在のところMRIで特異的所見が得られていない。当院におけるパーキンソン病患者の各科における患者数、およびパーキンソン病の各臨床病期について統計集計中であるが、各科に患者がばらついており、まとまった症例の蓄積が遅れている。パーキンソン病患者では、神経伝達物質であるドパミンを産生する黒質緻密部のドパミンニューロンが変性・脱落し、線条体でのドパミンが低下することにより症状が出現することが知られている。Chemical-exchange saturation-transfer(CEST)は、組織中のアミドやヒドロキシルなどの溶質とバルク水の間で生じるプロトンの化学交換にもとづく画像法であり、直接MRIで観察することが困難な低濃度の化合物を、間接的かつ高い感度で観察することができる。このうち内因性アミドによるものをamideproton transfer(APT)イメージングと呼ぶ。これまで不可能だった低濃度の可動性タンパクやペプチドの高感度検出が可能である。