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室内環境中のカルボニル化合物によるTRPイオンチャネルの活性化に関する研究

室内環境化学物質による健康障害の発症メカニズムの解明を目指し、侵害受容器であるTRP(transient receptor potential)イオンチャネル発現細胞株を樹立して、ハイスループットアッセイ系を構築した。室内環境中に存在する揮発性有機化合物であるlimonene等の主要な酸化生成物である1-methyl-4-acetylcyclohexeneがヒトTRPA1に対して濃度依存的な活性化を引き起こすことを明らかにした。なお、樹立した細胞株について、Western blotでタンパク質レベルでの発現を確認し、各イオンチャネルTRPV1、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPA1及びTRPM8のそれぞれについてその代表的なAgonistであるCapsaicin、Cannabidiol、Camphor、4α-Phorbol-12,13-Didecanoate、Cinnamaldehyde、及びMentholによるCa^<2+>イオンの細胞内流入を指標に、イオンチャネルとして機能することを確認した。本研究は化学物質による健康障害についてその発症メカニズムの解明を目指し、ポリモーダル受容器であるTRP(Transient Receptor Potential)イオンチャネルに着目して、室内環境、特に室内空気中のカルボニル化合物の影響を明らかにすることを目的とする。当該年度は初年度に樹立した6種のヒトTRPイオンチャネル発現細胞株を用いて、細胞内Ca^<2+>濃度を指標とするハイスループットアッセイ系を構築した。さらに、喘息や気道過敏症の発症及び増悪に深く関与することが示されているTRPV1及びTRPA1に関して、構築したアッセイ系を用いてシックハウス症候群発症の重要な一要因であることが指摘されている微生物由来揮発性有機化合物(MVOC)、及び消毒副生成物について活生化能を評価した。その結果、MVOCとして知られる1-octen-3-oneがTRPV1及びTRPA1を濃度依存的に活性化することが明らかになった。また、消毒副生成物として評価した1,3-Dichloro-2-propanone、1-Chloro-2-propanone、1,1,3-Trichloro-2-propanone、1,1-Dichloro-2-propanoneがTRPA1に対して濃度依存的な活性化を引き起こすことが判明した。本研究の結果は、室内環境中に存在するある種のカルボニル化合物がTRPV1あるいはTRPA1の活性化を介して気道過敏性を亢進させる可能性があることを示すものであると考えられる。本研究は室内環境化学物質による健康障害についてその発症メカニズムの解明を目指し、ポリモーダル受容器であるTRP(Transient Receptor Potential)イオンチャネルに着目して、室内環境、特に室内空気中のカルボニル化合物の影響を明らかにすることを目的とする。本研究課題の初年度に樹立したTRPイオンチャネル発現細胞株を用いて、前年度は細胞内Ca^<2+>濃度を指標とするハイスループットアッセイ系を構築した。本年度は高感度蛍光プローブとして開発されたFLIPRCalcium 5 (Molecular Devices社)を使用して、TRPイオンチャネルに対するAssay Medium中のQuencherの影響などについて検討を行う等アッセイ系の最適化を図るとともに、既に実施したアッセイ結果との整合性を確認することによって、より一層精度の高いハイスループットアッセイ系を構築した。さらに、確立したアッセイ法を用いて、室内環境中の主要な揮発性有機化合物であるα-PineneやLimonene等の酸化生成物について、TRPイオンチャネルの活性化能を評価した。その結果、Limoneneの主要な酸化生成物である1-methy1-4-acetylcyclohexeneがヒトTRPA1に対して濃度依存的な活性化を引き起こすことを明らかにした。このようなテルペン類は建材や家具などの木材、あるいは消臭・芳香剤から放散されて室内環境を汚染するが、その酸化生成物にはより刺激性の強い性質を有するものが存在し、シックハウス症候群の発症、あるいは増悪に関与している可能性も示唆されている。本研究成果は、Limoneneの酸化生成物がTRPA1の活性化を介して気道過敏性を亢進させる可能性があることを示すものであり、室内環境化学物質による健康被害のメガニズムを説明する上で重要な知見である。
耐久性を考慮した鉄筋コンクリート構造物の構造性能評価に関する研究

平成12年度平成14年度の3年間にわたる研究成果の概要は以下のとおりである。1.耐久性を考慮した構造性能評価に関連する既往の研究成果を収集・整理し、マルチスケールコンセプトに基いた本研究の位置付けを明らかにし、将来の研究の方向性を提示した。2.材齢の異なるコンクリート供試体の確壊実験を行い、粗骨材が破面特性や破壊モードに及ぼす影響を明らかにし、本研究で開発したメゾレベル解析モデル「粒子モデル」を特徴づける微視材料パラメータを評価している。さらに、同定パラメータを用いた粒子モデルによる解析を行い、その妥当性を確認している。3.コンクリート系構造物の靭性向上、損傷制御を目的として、ビニロン繊維を使用した「高靭性セメント複合材料(DFRCC)」を開発し、その材料性能評価法を提案するとともに、破壊力学パラメータを評価している。また、DFRCCを用いた耐震壁に関する実験および有限要素解析を行い、DFRCCの性能改善効果を確認している。4.初期応力を考慮したFEMによるRC平板の解析を行い、初期応力が平板のひび割れ挙動に及ぼす影響を明らかにしている。さらに、非破壊試験法を併用したRC造梁の曲げ破壊実験を行い、損傷分布や損傷と部材構造性能の関係を明らかにしている。5.RC造はりの寸法効果、RC造柱の繰返し劣化挙動、RC造柱・梁都合部の破壊モードと抵抗機構、RC造耐震壁の3次元静的および2次元動的挙動に関してマクロモデルおよび有限要素法により検討を行い、解析手法の妥当性を確認するとともに、各種部材の構造性能を評価している。現在までに,実験計画および試験体の作成は完了しており,非破壊検査を用いたRC梁部材の破壊試験は終了している。破壊靭性評価のための材料試験は験進行中である。なお,次年度以降予定していた材料劣化モデルの開発や部材の強度・変形モデルの開発に関する解析的研究は前倒して進めており,一部の成果が得られている。現在までに得られている実績は以下の通りである。(1)RC梁試験体の2点載荷試験による曲げひび割れの観察およびAE計測を行い,AE源位置評定と観察ひび割れの相関について確認した。(2)コンクリートの水和反応を考慮した熱伝導・熱応力解析および微視ひび割れ解析の一貫解析システムを開発し,材齢とひび割れ挙動の関係を検討した。(3)RC耐震壁の振動台試験の非線形FEM動的応答解析を行い,FEMモデルの妥当性および地震動による損傷の進展状況を検討した。材料および部材のレベルから損傷領域の分布と破壊特性に着目し,下記の4項目の実験的・解析的研究を進めた。また,破壊試験終了後の供試体を利用し,フラクトグラフィーによる詳細な破壊情報の抽出作業も進めており,損傷データベースの部材解析モデルへの反映を目指している。材料の損傷に起因する物質移動現象の解析モデルは,文献調査を行いながら基礎的な解析ルーチンの開発を行っている。(1)コンクリートの材齢上昇に伴う強度および引張軟化特性の変化を,引張破壊靭性試験より把握した。AE計測による実験中の動的な微視損傷の推移と試験後の破断面の3次元形状解析を行い,材齢が異なる材料の損傷特性の違いについて多角的に検討した。(2)前年に引き続き,小型RC梁の破壊実験を実施し,AE計測によるRC部材中の損傷データベースの補完を行った。また,RC梁試験体については,通常の実験室レベルの小規模試験体から実構造物に近い大きさを有する試験体まで,寸法が相似的に異なるRC梁破壊実験も実施し,供試体寸法の増大に伴う損傷領域の局所化現象についても検討した。(3)耐震性能と耐久性を兼ね備えたRC部材としても期待が大きい,高強度材料を使用したRC部材と繊維シート補強したRC部材の破壊実験を行い,材料の高強度化や補強による損傷領域の変化と破壊靭性の違いについて検討した。(4)各種RC部材の実験データを広範囲に収集し,非線形FEM解析を実施した。

準脆性材料に対する破壊の力学をベースに構成則の開発を行い,マクロな非線形応答の推定精度や部材レベルで発生する破壊の局所化領域の評価について検討した。メゾおよびマクロレベルの視点から、セメント系材料およびRC部材の耐久性や耐震性能を支配する損傷量であるひび割れに注目した、破壊特性および劣化特性に関する実験的および解析的研究を行い、以下の成果が得られた。(1)材齢(130日)をパラメータとしたコンクリートおよびモルタル製はりの3点曲げ試験を行い、引張破壊靭性の評価を行った。引張強度後の軟化挙動は粗骨材の影響を大きく受け、破面特性の違いとして現れることが分かった。この破面特性の違いは、3相構造を考慮した粒子モデルにより記述できる可能性があることを検討した。(2)AE法を適用してRCはり部材の曲げ破壊実験を行い、ひび割れの進展に伴うAE源位置評定を行った。周波数処理を応用した評定精度改善法を提案するとともに、累積イベント数は有効な損傷評価尺度であることを示した。(3)寸法を変動因子としてRC複筋はりの曲げ破壊試験を行い、寸法の違いが最大耐力や変形性能に及ぼす影響を明らかにした。この強度および変形性能の寸法効果は圧縮破壊の局所化によるものであり、破壊力学概念を考慮した解析による検証を進めている。(4)ひび割れ幅を制御する上で有効である高靭性セメント材料の力学特性を支配する破壊力学パラメータを評価した。さらに、水平荷重を受ける高靭性セメント製耐震壁の優れた変形性能を破壊力学パラメータを組みこんだFEM解析により検証した。
単純な脊椎動物の腸神経系機能の可視化と光遺伝学による腸運動の制御

1。脊椎動物の腸神経系の発生を可視化するために、コリンアセチルトランスフェラーゼa(chata)遺伝子の1.5kb上流領域と緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を導入したトランスジェニックゼブラフィッシュTg(chata:GGFF2)の解析を行った。受精後60時間から、腸においてGFP陽性細胞が発現が開始し、受精後612日幼生の腸では、GFP陽性細胞の92%がHuC/Dを発現する神経細胞であることがわかった。受精後1月半の若い成魚では、66%のGFP陽性細胞がChAT抗体陽性であった。ChAT抗体が染まらない幼生の腸でも、すでに、GFPを発現している細胞が観察できることになる。私達は、タイムラプス生体イメージングを行い、腸神経分化の時空間分布を観察した。GFP陽性細胞は、受精後60時間(gfp遺伝子は53時間)では、腸の左右に一対の1列に並んだ状態で観察された。多くのGFP陽性細胞は動かず,新しいGFP陽性細胞は、古いGFP陽性細胞群の間を埋めるように付け加わることがわかった。GFPの発現は、72時間までに腸の後端まで到達したが、その後、腸の背側、腹側にもGFP陽性細胞が現れ、4日目までには、腸全体に広がった。一部のGFPを発現し始めたばかりの細胞は、古いGFP陽性細胞群の中を移動してから停止する様子が観察された。これらの細胞は、その挙動から、最終的な神経分化の場所を探している神経細胞前駆体の可能性がある。これらの結果は、Tg(chata:GGFF2)が腸神経系の分化を調べるために有用な系統であることを示している。2。カルシウムイメージングと光遺伝学的手法により、さまざまな腸の運動と関連して活動する神経細胞やその他の細胞の同定に成功した。3。複数種の魚類の咽頭部分(咽頭顎)の動きや、餌の動きについて、X線イメージング解析を行なった。1。腸神経系における神経分化を可視化できる新しいトランスジェニックゼブラフィッシュを解析し、腸神経細胞分化の初期過程、特に細胞移動との関連を詳細に調べることに成功した。2。カルシウムイメージングと光遺伝学的手法により、さまざまな、腸の運動と関連して活動する神経細胞やその他の細胞の詳しい同定に成功した。これにより、腸神経系回路の一部やペースメーカー細胞の活動がどのように制御されているかがわかりつつある。1。腸神経系における神経分化に関する第2報を作成している。2。腸神経系とペースメーカー細胞の活動および光遺伝学的制御についても、論文を作成する。3。腸神経系だけでなく、その他の腸細胞の活動についても、その全体像がつかめるように、さらに解析を進めていきたい。腸神経系は中枢神経系以外で独立した反射回路を持つ唯一の神経細胞集団であり、ヒトでは5億個の多様な神経細胞を含むため、第2の脳ともいわれている。本研究では、より単純な腸神経を持つゼブラフィッシュの幼生をモデルとして、個々の神経細胞の形態と伝達物質を同定すること、また、平滑筋や神経細胞のCa2+イメージングによって、蠕動運動反射にかかわる筋と神経回路の活動を可視化すること、また光遺伝学的手法を用いて、筋肉や神経細胞の腸運動を光制御し、この手法を系統的に押し進めて回路機能の全体像を解き明かし、汎用性のある単純な脊椎動物の腸神経系モデルとして確立することを目的としている。本年度は次のような結果を得た。1。主として腸の輪走筋にGCaMP3を発現させ、食物が腸で移動するときの筋肉の詳細な活動を解析し、2つの周期の違う運動が存在することをゼブラフィッシュにおいて初めて明らかにした。周期の長いものは、食べ物の移動と密接に関わっている。おのおの、蠕動反射と徐波に相当することが示唆された。2。腸神経細胞、その他の細胞のCa2+イメージングにも成功し、腸の動きに呼応して、それぞれ特有の位相で活動することがあきらかになった。3。次に、ChR2を輪走筋で発現させることにより、体内にある腸に非侵襲的に外からスポット状に光をあて、腸の動きを制御できるかどうか調べた。その結果、光をあてた部分だけで、腸を狭窄させることに成功した。4。次に、ChR2を発現させた12個の神経細胞に光のスポットをあてることにより、腸の動きを引き起こす細胞や、逆に動きを止める細胞があることがわかった。1。輪走筋のCa2+イメージングによって、ゼブラフィッシュの腸の動きに2つの周期があることを初めて見いだした。ゼブラフィッシュ幼生の腸が哺乳類にくらべてはるかに単純な神経系をもつにもかかわらず、哺乳類の腸の動きと基本的に共通する特徴を持ち、そのモデルとして使えることがわかった。2。ゼブラフィッシュの腸神経系のなかの12個の神経細胞をChR2によって興奮させることにより、腸のさまざまな動きを人工的にひきおこしたり、逆に止めたりできることがわかった。3。特に、腸の動きをとめる細胞については、その神経細胞の形態的特徴を解析することに成功した。1。受精後60時間から、腸においてGFP陽性細胞が発現が開始し、受精後612日

幼生の腸では、GFP陽性細胞の92%がHuC/Dを発現する神経細胞であることがわかった。受精後1月半の若い成魚では、66%のGFP陽性細胞がChAT抗体陽性であった。ChAT抗体が染まらない幼生の腸でも、すでに、GFPを発現している細胞が観察できることになる。私達は、タイムラプス生体イメージングを行い、腸神経分化の時空間分布を観察した。GFP陽性細胞は、受精後60時間(gfp遺伝子は53時間)では、腸の左右に一対の1列に並んだ状態で観察された。多くのGFP陽性細胞は動かず,新しいGFP陽性細胞は、古いGFP陽性細胞群の間を埋めるように付け加わることがわかった。GFPの発現は、72時間までに腸の後端まで到達したが、その後、腸の背側、腹側にもGFP陽性細胞が現れ、4日目までには、腸全体に広がった。一部のGFPを発現し始めたばかりの細胞は、古いGFP陽性細胞群の中を移動してから停止する様子が観察された。これらの細胞は、その挙動から、最終的な神経分化の場所を探している神経細胞前駆体の可能性がある。これらの結果は、Tg(chata:GGFF2)が腸神経系の分化を調べるために有用な系統であることを示している。2。カルシウムイメージングと光遺伝学的手法により、さまざまな腸の運動と関連して活動する神経細胞やその他の細胞の同定に成功した。3。複数種の魚類の咽頭部分(咽頭顎)の動きや、餌の動きについて、X線イメージング解析を行なった。1。腸神経系における神経分化を可視化できる新しいトランスジェニックゼブラフィッシュを解析し、腸神経細胞分化の初期過程、特に細胞移動との関連を詳細に調べることに成功した。2。カルシウムイメージングと光遺伝学的手法により、さまざまな、腸の運動と関連して活動する神経細胞やその他の細胞の詳しい同定に成功した。これにより、腸神経系回路の一部やペースメーカー細胞の活動がどのように制御されているかがわかりつつある。1。腸のリズムをさらに詳しく解析し、輪走筋や神経細胞を局所的に、人工的に興奮させた時に、その周期や伝搬速度など、あるいは、食物の輸送に、どのような変化がおこるかを調べる。2。ひとつひとつの神経細胞の形態や神経伝達物質を、さらに詳しく調べ、その機能と関連づける。3。これら多様な神経細胞が神経堤細胞からどのように分化してくるのかを、タイムラプス撮影により明らかにする。1。腸神経系における神経分化に関する第2報を作成している。2。腸神経系とペースメーカー細胞の活動および光遺伝学的制御についても、論文を作成する。3。腸神経系だけでなく、その他の腸細胞の活動についても、その全体像がつかめるように、さらに解析を進めていきたい。旅費、および、その他(論文投稿費)を使わなかったため。当初、最終年度は1、2年目より少額の予算で、研究を継続する予定であったが、必要経費が増えると見込まれたため、前年度やや節約して繰り越すこととした。繰り越し分については、物品費の他、特に論文投稿費や学会出張旅費などに使用する。論文が一報が改訂中、一報が準備中で、これらの出版費用にあてる。
地熱風力ハイブリッド発電システムの開発研究

地熱発電において排出される大量の高温熱水を主な熱源とするソーラータワーと風力タービンを組み合わせた新しい自然エネルギーハイブリッド発電システムを開発することを目的とし、高さ2mの小型のタワーを作製し、基本的特性を明らかにする室内実験を行った。実験はタワー下部の熱源として熱水プール、熱水を通水させたエロフィンチューブそして両者を組み合わせた3通りの場合について行った。両者を組み合わせた場合、風速2.2ー2.4m/sが得られ、風力タービンが回転し発電量30mWを確認した。すなわち、熱源として熱水プールとエロフィンチューブを組み合わせた構造によりハイブリッド発電が可能であることを明らかにした。本研究では、ソーラータワーの熱源として地熱エネルギーを利用する新たな発電システムの開発を目指している。まず、熱水を熱源として用いるソーラータワーの小型模型を作製し、本模型を用いた室内実験を行った。実験では、タワー内の風速とタワー下部の温度と外気温を用いて表される無次元温度との関係を求め、タワー内での上昇気流の発生の有無、熱源温度が上昇気流速度に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。実験装置は上昇気流発生のための熱源として熱水を直接利用するオープンシステムとなっており、タワー、熱水タンク、ヒーター、熱源となる熱水を貯留する円筒型プール、ポンプ、風速計、温度計、熱水流量測定装置で構成される。タワーは、高さ2m、開き角4°のディフィーザー型である。プールは二重構造を有し、内側および外側のプールの直径はそれぞれ600mm、700mmで、タワー下部に設置されている。タンクから内側のプールへ熱水をポンプによって揚水し、内側のプールから外側のプールへ越流する。熱水は外側のプールにある二つの排出口から自然流下でタンクに戻り、タンクとプール間を循環する。実験ではタンク内の水道水をヒーターで加熱した。タンクからプールへ流量6L/minで熱水を揚水し、プール内の熱水温度を目標温度(50°C、60°C、70°C、80°C、90°C)に安定させた。その後、外気温、プール内の熱水温度(熱源温度)、プール水面から20mmの高さのタワー下部温度、プール水面から380mmの高さの風速(タワー内風速)を10分間測定した。タワーがない状態で熱源温度61.8°Cの条件で風速を測定したところ、平均風速は0.445m/sが得られた。同様の条件でタワーを設置した場合、平均風速1.16m/sであった。このことから熱水を熱源とした場合でもタワー内に上昇気流が発生することを確認した。本研究は、地熱発電において排出される大量の高温熱水を主な熱源としたソーラータワーと風力タービンを組み合わせた新しい自然エネルギーハイブリッド発電システムを開発することを目的としている。まず、小型のタワーを作製し、室内実験により基本的な特性を明らかにすることを試みた。装置はタワー、熱源となる熱水プールとエロフィンチューブ、熱水タンク、熱水ポンプ、風力タービン、風速温度測定装置で構成される。タワーは、基底部の直径が320mm、上端部が570mmの高さ2mのディフーザー型である。熱水プールは、直径600mmの円筒形タンク底面から熱水が供給され、タンクからオーバーフローした熱水はタンク外側の同心円状の二重構造部に流れ落ち、熱水タンクへ還流する。エロフィンチューブはタワー下部に1辺が1mの正方形のループを形成して熱水が供給される。熱水タンクは容量約300Lで、3kWのヒータを2本取り付け、温度制御される。タワー内の風速はタワー基部から180mm上方にて超音波風速計で測定した。実験は熱源として熱水プール、エロフィンチューブそして両者を組み合わせた3通りの場合について行った。熱水プールのみの場合、プールの熱水温度を60°Cから85°Cの範囲で種々変えて風速を測定した。外気温とタワー下部の温度差と風速の関係をとると、温度差の増加に伴い風速は大きくなるが最大で1.9m/sであった。タワー基部に設置した風力タービンは風速が2.0m/s以上になると回転し始める。そのため、熱水プールの熱源のみでは風力タービンは回転しなかった。両者の熱源を組み合わせた場合、風速が2.2ー2.4m/sが得られ、風力タービンが回転すること、発電量30mWに相当することを確認した。すなわち、熱水プールの熱源とエロフィンチューブを組み合わせた構造によりハイブリッド発電が可能であることを明らかにすることができた地熱発電において排出される大量の高温熱水を主な熱源とするソーラータワーと風力タービンを組み合わせた新しい自然エネルギーハイブリッド発電システムを開発することを目的とし、高さ2mの小型のタワーを作製し、基本的特性を明らかにする室内実験を行った。室内実験装置を作成、完成することができた。さらに、本装置を用い熱水プールの温度、熱水流量がタワー内風速に及ぼす影響を室内実験により定量的に把握することができた。

また、室内実験装置を対象とした数値シミュレーションを行うための基礎的なデータの取得が可能であることを明らかにできた。地熱工学1)タワー下部に風力タービンを設置し、熱源温度とタービン出力の関係を明らかにする室内実験を行う。2)プール上面にタービンを設置するための台(平板)が熱源からの上昇流を阻害する構造となっているので、平板を多孔質あるいはハニカム構造の平板で代替する様な装置の改造を行う。3)実験装置をモデル化した数値モデルを作成し、数値シミュレーションを行う。これを用いて、プールの熱源温度、外気温がタワー内流速に及ぼす影響を定量的に評価する。さらに、プール直径が上昇流速に及ぼす影響を評価し、プール改造のための資料を作成する。
中央ケニア農業地域における土地環境条件評価と農耕民の地形変化プロセス認識

熱帯性高地地域(セントラル州ニェリ県)において、主として土砂移動の発現する雨季における降雨強度とこれに対応する土壌水分量変化とに関する観測データを引き続き取得し、また具体的な地形変化速度を明らかにするための経年地形測量を行った。また、同地域における斜面物質移動プロセス解明に関する現地調査・年代測定試料分析を継続した。当地域では表層崩壊等による斜面更新においてほぼ10^2年程度で各回の浸蝕量(斜面削剥量)が1数m程度、大規模ガリー形成など線的浸蝕の発現においては10^110^2年程度の時間スケールにて数10m程度の浸蝕量での斜面物質移動が生じていることを明らかにした。またこのような地形変化プロセスおよび土地環境条件に対する現地農民の認識に関する調査においては、地形現象や土壌に関わるキクユ語の把握整理を行い、とくに地形条件・土壌タイプと農耕好適度に関わる現状認識に対する聞き取りデータを引き続き取得した。半乾燥-亜湿潤地域(リフトバレー州ライキピア県)においては、シートウォッシュ堆積物に関する表層地質調査・年代測定試料分析を継続させた。広域的な斜面更新は、2-3ka前後から発現するシートウォッシュによるものであり、その浸蝕量(斜面削剥量)はA層土壌を削剥する程度の量と小さい。しかしウォッシュの集中やガリー形成域など線的浸蝕の卓越する箇所においては、10^2年程度の時間スケールにおいて1m内外の浸蝕量の見積もられる場所もみられる。上記のように互いに隣接する両地域では、主として気候条件の違いにより、時間オーダーや斜面プロセスそのもの、および浸蝕速度に差異があり、斜面後退速度の違いに大きく寄与していると考えられる。また同一地域内においても、土地条件や環境利用のあり方等の違いや転換によって、斜面削剥の性質やその速度等の変化が生じることを踏まえ、土地利用計画の策定等を行う必要性を指摘した。亜熱帯性高地地域(セントラル州ニェリ県)において、主として土砂移動の発現する雨季における降雨強度とこれに対応する土壌水分量変化とに関する諸データを常時観測から得るとともに、具体的な地形変化速度を明らかにするための経年地形測量を実施した。また、同地域における斜面物質移動プロセス解明に関する現地調査を行い、主に高標高地域で生じる大規模ガリー地形の分布と同発生期に関する年代試料の存在を明らかにした。これに並行して、本地域の地形変化プロセスおよび土地環境条件に対して、現地農民の認識と対応状況を探ること目的とするインタビュー調査に着手した。また半乾燥地域(リフトバレー州ライキピア県)においては、シートウォッシュ堆積物に関する表層地質調査を行い、シートウォッシュ激化期について検討した。14C年代測定によれば2.04.8kaの年代値が得られ、一方小丘上に立地するEuclea属高木の成長輪からは現在より少なくとも39年以上前に激化したと判断され、今後この両者の値の開きについて検討する必要が新たに生じた。本年度は、両地域には新たに1箇所ずつの雨量観測点を増設し、観測を開始した。これより現在、ニェリ県アバデア山地東部地域に2箇所、ライキピア県ンゴビット付近に1箇所での雨量および気温観測が継続されており、現成気候環境下での地形変化プロセスとその差異を、より詳細に検討するための観測整備を実施した。一方土壌水分量観測に関しては、相次ぐ観測機器盗掘に遭遇し、現状ではアバデア山地東部地域での1箇所の常時観測に留まっている。同地域は斜面物質の含水状態が地形変化の強度に大きく寄与すると予想されることから、再度次年度も同地域内における観測体制の整備充実に取り組む必要性がある。亜熱帯性高地地域(セントラル州ニェリ県)において、主として土砂移動の発現する雨季における降雨強度とこれに対応する土壌水分量変化とに関する観測データを引き続き取得し、また具体的な地形変化速度を明らかにするための経年地形測量を行った。併せて年間降水量の大きいアバデア山地東部地域の観測データの充実を図るべく、本地域に土壌水分量観測地点を新たに設置した。また、同地域における斜面物質移動プロセス解明に関する現地調査・年代測定試料分析を継続させ、当地域では表層崩壊等による斜面更新においてほぼ10^2年程度、大規模ガリー形成において10^110^2年程度の時間スケールでの斜面物質移動が生じている可能性が明らかにされた。前年度より着手した、本地域の地形変化プロセスおよび土地環境条件に対する現地農民の認識に関する調査においては、地形現象や土壌に関わるキクユ語の把握整理を行い、とくに地形条件・土壌タイプと農耕好適度に関わる現状認識を数戸農家でのインタビュー等より明らかにした。半乾燥地域(リフトバレー州ライキピア県)においては、シートウォッシュ堆積物に関する表層地質調査・年代測定試料分析を継続させ、当地域では約2.71.9kaにかけての時期にシートウォッシュ強度が増し、その後の静穏期を挟み約0.6kaから現在にかけてシートウォッシュ強度が再び増し、根萌芽による更新によるEuclea属等の根系に保護された小丘斜面が形成されたことが明らかにされた。すなわち、当地域の斜面更新の時間スケールは10^210^3年程度と考えられ、隣接する亜熱帯性高地地域に比べ、時間オーダーや斜面プロセスそのものに差異がある。このことが両地域の斜面後退速度の違いに大きく寄与していると考えられる。

当地域では表層崩壊等による斜面更新においてほぼ10^2年程度で各回の浸蝕量(斜面削剥量)が1数m程度、大規模ガリー形成など線的浸蝕の発現においては10^110^2年程度の時間スケールにて数10m程度の浸蝕量での斜面物質移動が生じていることを明らかにした。またこのような地形変化プロセスおよび土地環境条件に対する現地農民の認識に関する調査においては、地形現象や土壌に関わるキクユ語の把握整理を行い、とくに地形条件・土壌タイプと農耕好適度に関わる現状認識に対する聞き取りデータを引き続き取得した。半乾燥-亜湿潤地域(リフトバレー州ライキピア県)においては、シートウォッシュ堆積物に関する表層地質調査・年代測定試料分析を継続させた。広域的な斜面更新は、2-3ka前後から発現するシートウォッシュによるものであり、その浸蝕量(斜面削剥量)はA層土壌を削剥する程度の量と小さい。しかしウォッシュの集中やガリー形成域など線的浸蝕の卓越する箇所においては、10^2年程度の時間スケールにおいて1m内外の浸蝕量の見積もられる場所もみられる。上記のように互いに隣接する両地域では、主として気候条件の違いにより、時間オーダーや斜面プロセスそのもの、および浸蝕速度に差異があり、斜面後退速度の違いに大きく寄与していると考えられる。また同一地域内においても、土地条件や環境利用のあり方等の違いや転換によって、斜面削剥の性質やその速度等の変化が生じることを踏まえ、土地利用計画の策定等を行う必要性を指摘した。
有機分子の宇宙・地球環境における多次元同位体システマティクス

本研究では、隕石などの地球外試料や海洋や湖沼堆積物などの地球環境試料中に存在する有機化合物を構成する複数の元素(特に炭素と水素)の同位体組成を同時に解析することにより、有機化合物の生成・分解メカニズム、起源や運搬過程の推定、植物における光合成の代謝過程プロセスに関して新たな情報をもたらした。炭素質隕石中のカルボン酸や不溶性高分子有機物について炭素・水素同位体組成の二次元解析を行い、これら隕石有機物の変質過程と同位体組成が結びつくことを明らかにした。地球環境試料における有機分子レベルでの炭素・水素二次元同位体解析法は世界で初めて行われた。湖沼堆積物を用いて氷期-間氷期におけるn-アルカンの炭素・水素同位体比が植生・水環境の変化により変動することを見出した。さらに海洋表層堆積物において酢酸の炭素-水素同位体比が深度によって変化することを見出し、酸化還元状態の変化による生物活動の変化と結びついていることを示した。また、酢酸、メタノール、アセトニトリル、ベンゼンなどの宇宙空間にも存在が報告されている有機分子の紫外線照射分解時の炭素と水素の同位体分別係数を決定し、自然環境下で起こりうる有機分子分解時の同位体比の変化幅を見積もった。研究遂行期間途中に研究代表者が大学を異動し、質量分析計や大学院生の移動などの問題により、当初予定した研究計画のすべてを実行することはできなかったが、ほとんどの部分について多くの研究成果を達成できた。4年間の期間中に21編の論文が英文学術誌に発表され、国内外の学会で43件の成果発表も行った。宇宙における有機分子の生成過程を解明する目的でモノカルボン酸(酢酸)の分子レベル炭素・水素同位体比・および分子内炭素同位体比(メチル基炭素とカルボキシル基炭素)をガスクロマトグラフ燃焼同位体比質量分析計(GC/Combustion/IRMS)とガスクロマトグラフ熱分解同位体比質量分析計(GC/Pyrolysis/IRMS)を用いて、超微量(数ナノモル)で測定する方法を開発した。その後、マーチソン炭素質隕石中の酢酸の炭素・水素同位体比を測定した。過去、唯一行われた分子レベル炭素同位体比と比較して低く、星間分子からの寄与を示す同位体組成ではなかった。また、世界で初めて隕石中酢酸の分子レベル水素同位体比を測定した。その結果、カルボン酸画分で報告されている重水素濃縮は分子レベルでは見出されなかった。これらの結果はマーチソン隕石中の有機化合物が太陽系内・隕石母天体上で生成した可能性を示唆する。一例として、マーチソン隕石から取り出した不溶性有機物を熱水下で分解反応させたところ、多量の酢酸の生成が見出され、その炭素同位体組成は隕石中の同位体比と近かった。また、地球陸上環境での有機分子サイクルを明らかにする目的で陸上高等植物の脂質有機分子の炭素・水素同位体比2次元マッピングを詳細に行った。その結果が同位体組成によって、C3・C4・CAM植物群や種々の脂質合成系が明瞭に区別できることを見出した。さらに有機分子を構成する酸素の3同位体比測定を行う装置を開発するためにレーザー発生照射装置と高温熱分解炉を設備備品として導入した。これらの装置を用いて、有機分子の酸素をO_2に変換する真空ラインの自作を開始した。当初の予定では初年度に測定装置製作終了を目標にしたが、研究代表者の大学異動なども予定され、設計の段階に留まった。昨年度に引き続き、様々な地球環境試料および隕石中に含まれる有機分子について炭素・水素の安定同位体組成を測定した。深海底の海底熱水噴出孔近傍に生息するシンカイヒバリガイでは脂肪酸やジプロプテンなどでは炭素と水素の同位体比に正の相関が見られたが、共生するバクテリアの種類(イオウ酸化バクテリアまたはメタン酸化バクテリア)によって同位体組成の範囲が異なった。

また、陸上温泉におけるバクテリアマットにおいて水素酸化バクテリア由来と考えられる炭素数20の一不飽和脂肪酸では今まで自然界では報告がない約-450‰の同位体的に軽い値が得られた。これは水素酸化バクテリアが水素源として同位体的に軽い分子状水素を用いるためと考えられる。有機分子の炭素・水素多次元同位体組成がバクテリア生態系を解析する上で有効な手法であることがわかった。また、榛名湖の湖底堆積物中に含まれる脂肪酸やフィトール、ステロールなどの炭素・水素同位体比の同時解析によりこれらバイオマーカーの起源をよりはっきりと議論することが可能となった。さらに炭素質隕石中に最も多く存在する高分子状有機物を含水熱分解することによって生成した酢酸の水素および炭素の分子内同位体組成分布を測定し、地球上のものと分布が全く異なることを明らかにした。これらの研究成果をゴールドシュミット国際会議、日本地球化学会年会、日本惑星科学会講演会などで発表するとともに国際学術誌に数編の論文を発表した。研究代表者の大学異動により、有機物の酸素同位体比測定法開発に関して若干遅れ気味であるが、高温熱分解炉で有機物を分解させて酸素を一酸化炭素にして、酸素同位体比測定を標準有機化合物および炭素質隕石中の高分子状有機物について行った。比較的順調に研究は進行していると考えている。研究実施計画書に記載した宇宙における有機分子の生成過程を解明する目的で炭素質隕石中の不溶性有機物の水素同位体組成を本研究で導入した元素分析熱分解同位体比質量分析計(EA/pyrolysis/IRMS)を用いて測定した。その結果、δDが400‰から1000‰と幅広く分布することを明らかにした。今までの炭素質隕石の変成度も考慮すると、隕石母天体上で有機物が熱変質を受けると水素が同位体的に軽くなることがわかった。また、隕石中に含まれる酢酸などの低分子有機分子の紫外線照射での影響を評価するために、標準試薬を用いて紫外線分解時の炭素・水素同位体分別を測定した。その結果、炭素・水素ともに紫外線照射により同位体的に重くなることがわかった。しかし、反応における紫外線波長や温度は調節することができなかったため、詳細な実験は次年度以降の課題として残った。また、陸上熱水環境におけるバクテリアマットを構成する脂肪酸や直鎖炭化水素、ホパノイド炭化水素の水素・炭素同位体比をマットの色別に分析を行った。その結果、バクテリアマツト内で炭素同位体比が約33‰、水素同位体比で約310‰の幅広い分布を示し、シアノバクテリア、イオウ酸化バクテリア、水素酸化バクテリア、硫酸還元バクテリアなどの存在を示唆することができた。とくに炭素・水素同位体比2次元マッピングでは水素酸化バクテリア由来のC_<20:1>脂肪酸が同位体的に^<13>Cに極端に富んでおり炭素固定として逆TCA回路を用いていることや、Dに極端に不足しており水素の基質として水素分子を用いていることが推察できた。このようにバイオマーカーの多次元同位体比を測定することにより、バクテリア活動やそれらの代謝系が明瞭に区別できることを見出した。当初の研究実施計画に従って、紫外線照射によるメタノール、アセトニトリル、酢酸などの有機化合物の分解時の炭素および水素の同位体分別を明らかにした。炭素・水素ともに有機分子の分解が進行するにつれて、同位体的に重くなることがわかった。
筋収縮培養系と次世代シークエンサーを駆使した封入体筋炎の分子病態の解明

sIBMに関しては患者検体収集を行うと共に、臨床情報についてもまとめて論文化した。また患者血清における自己抗体の病態意義に関して、ヒト血清およびマウスを用いた実験で解析し、熊本大学との共同研究で論文を発表した。sIBMの臨床診断の時に必須である骨格筋生検の際に一部の骨格筋からCD56陽性の骨格筋芽細胞をあわせて8例から樹立した。sIBMの4例についてRNAシークエンスを行った。遺伝子異常を認める封入体性ミオパチー9例との比較も含め、疾患関連既報告変異およびレアバリアントの抽出を行った。プロテアソーム機能不全仮説に基づくマウスモデルに関しても骨格筋幹細胞特異的発現抑制マウスの解析を進めている。封入体筋炎(sIBM)は原因不明で治療法が無く、病態解明に根ざした治療開発は重要な課題である。当科を中心にsIBMの全国的な臨床調査を行い高齢化に伴い患者数が増加してきていることを明らかにしている。本研究ではsIBM患者生検筋組織から分離することによりsIBM骨格筋細胞を採取し、筋収縮培養系を活用した新規病態モデルの確立をめざす。さらに次世代シークエンサーを用いた筋細胞およびエクソソーム分泌小胞の病態修飾因子のRNAseq解析を通じて、sIBM病態の全体像を明らかにしたい。動物モデル由来筋芽細胞でも検証し、創薬スクリーニング系を確立して病態に根ざした治療につなげることを目標として、研究を進めた。sIBMに関しては患者検体収集を行うと共に、臨床情報についてもまとめて論文化することができた。また患者血清における自己抗体の病態意義に関して、熊本大学との共同研究で論文を発表した。sIBMの臨床診断の時に必須である骨格筋生検の際に、患者同意を得た上で一部の骨格筋からCD56陽性の骨格筋芽細胞を分離・増殖・分化させた。これまでに5例のsIBM患者由来の筋芽細胞を樹立できた。また骨格筋に封入体形成を来すミオパチーの家系から慶應義塾大学の支援の下でiPS細胞を樹立した。未分化性・分化能・染色体異常が無いことを確認した。プロテアソーム機能不全仮説に基づくマウスモデルに関してもPax7Creの組織特異的発現抑制マウスの解析を進めており、本マウスでは筋再生が顕著に障害されることを明らかにしている。sIBMに関しては患者検体収集を行うと共に、臨床情報についてもまとめることで論文化することができた。一報は全国調査に基づく患者アンケートであり、sIBM患者が抱える医学的症候から社会的問題点についてまとめることができた。また、患者血清を用いた病態研究に関しても熊本大学との共同研究で論文化することができた。細胞樹立に関しては、まずsIBMの臨床診断の時に必須である骨格筋生検の際に、患者同意を得た上で一部の骨格筋からCD56陽性の骨格筋芽細胞を分離・増殖・分化させた。これまでに5例のsIBM患者由来の筋芽細胞を樹立することができた。これらの細胞リソースの整備を行ってきており、平成29年度は表現型解析を進めていきたい。さらにプロテアソーム機能不全仮説に基づくマウスモデルに関してもPax7Creの組織特異的発現抑制マウスの解析を進めており、本マウスでは筋再生が顕著に障害されることを明らかにしており、成果を論文にまとめていきたい。封入体筋炎(IBM)は原因不明で治療法が無く、病態解明に根ざした治療開発は重要な課題である。当科を中心にIBMの全国的な臨床調査を行い高齢化に伴い患者数が増加してきていることを明らかにしている。さらに次世代シークエンサーを用いた筋細胞およびエクソソーム分泌小胞の病態修飾因子のRNAseq解析を通じて、IBM病態の全体像を明らかにしたい。sIBMに関しては患者検体収集を行うと共に、臨床情報についてもまとめて論文化することができた(Orphanet J Rare Dis 2016)。また患者血清における自己抗体の病態意義に関して、ヒト血清およびマウスを用いた実験で解析し、熊本大学との共同研究で論文を発表した(Ann Neurol 2016)。これまでにあわせて8例のsIBM患者由来の筋芽細胞を樹立できた。また骨格筋に封入体形成を来すミオパチーのhnRNPA1変異家系から慶應義塾大学の支援の下でiPS細胞を樹立した。未分化性・分化能・染色体異常が無いことを確認している。プロテアソーム機能不全仮説に基づくマウスモデルに関してもPax7Creの骨格筋幹細胞特異的発現抑制マウスの解析を進めており、本マウスでは筋再生が顕著に障害されることを明らかにしてきている。現在、論文にまとめている。

sIBMの臨床診断の時に必須である骨格筋生検の際に一部の骨格筋からCD56陽性の骨格筋芽細胞をあわせて8例から樹立した。sIBMの4例についてRNAシークエンスを行った。遺伝子異常を認める封入体性ミオパチー9例との比較も含め、疾患関連既報告変異およびレアバリアントの抽出を行った。プロテアソーム機能不全仮説に基づくマウスモデルに関しても骨格筋幹細胞特異的発現抑制マウスの解析を進めている。樹立した筋芽細胞・iPS細胞由来骨格筋に対して細胞培養下で酸化的ストレス等を付加することにより、疾患由来細胞に特有の表現型を同定し、薬剤スクリーニング系としての応用可能性を検討していく。hnRNPA1変異細胞に関しては、CLIPseqなども駆使し、病態の全体像を把握していく。プロテアソーム機能不全マウスについても細胞周期分子の異常を見出しており、論文発表へと結実させる。神経内科学
強従属確率変数列に対するU-,V-統計量の極限定理について

U-統計量、V-統計量はクラメール・フォンミーゼス統計量など多くの重要なノンパラメトリック統計量を含む対称統計量である.独立性を持つ確率変数列に対するU-、V-統計量の漸近的な性質は従来より詳細に調べられてきたが、本研究では従属性を持つ場合について研究を行った確率変数列が強従属性を持つ場合に、申請者が1994年度(Stoch.Proc.Appl.,Vol.49)に提案したある種のヒルベルト空間に値を取る確率変数列の単純和で表現する方法を用いて、フラクショナルブラウン運動から導かれる極限分布への収束等の各種の漸近的性質について研究した.更に、強従属性の数値解析法について十分検討しながら、以上の結果について計算機シュミレーションを行い、数理ファイナンスなどへの応用について調べた.確率変数列が独立あるいは弱従属な場合に、核関数が非退化型のU-、V-統計量の漸近的な性質の解析には、ANOVA-分解を用いて行われてきた.ANOVA-分解は原理的に核関数が退化型あるいは確率変数列が独立確率変数で近似できない場合に適用することが出来ない.本研究では非退化型でない核関数を持つU-、V-統計量の場合でも核関数のフーリエ級数展開によってエッジワース展開や大域偏差理論が成り立つことを示したが、この方法を用いて従来困難であった強従属確率変数列を取り扱うことができる.本研究ではこの核関数のフーリエ級数展開、及びU-、V-統計量をバナッハ空間に値を取る確率変数列の和で表現する方法によって上記の問題をほぼ解決することができた.これは申請者が退化型核関数を持つU-統計量の概収束型の不変原理を示すためにはじめて用いた方法である.U-統計量、V-統計量はクラメール・フォンミーゼス統計量など多くの重要なノンパラメトリック統計量を含む対称統計量である.独立性を持つ確率変数列に対するU-、V-統計量の漸近的な性質は従来より詳細に調べられてきたが、本研究では従属性を持つ場合について研究を行った確率変数列が強従属性を持つ場合に、申請者が1994年度(Stoch.Proc.Appl.,Vol.49)に提案したある種のヒルベルト空間に値を取る確率変数列の単純和で表現する方法を用いて、フラクショナルブラウン運動から導かれる極限分布への収束等の各種の漸近的性質について研究した.更に、強従属性の数値解析法について十分検討しながら、以上の結果について計算機シュミレーションを行い、数理ファイナンスなどへの応用について調べた.確率変数列が独立あるいは弱従属な場合に、核関数が非退化型のU-、V-統計量の漸近的な性質の解析には、ANOVA-分解を用いて行われてきた.ANOVA-分解は原理的に核関数が退化型あるいは確率変数列が独立確率変数で近似できない場合に適用することが出来ない.本研究では非退化型でない核関数を持つU-、V-統計量の場合でも核関数のフーリエ級数展開によってエッジワース展開や大域偏差理論が成り立つことを示したが、この方法を用いて従来困難であった強従属確率変数列を取り扱うことができる.本研究ではこの核関数のフーリエ級数展開、及びU-、V-統計量をバナッハ空間に値を取る確率変数列の和で表現する方法によって上記の問題をほぼ解決することができた.これは申請者が退化型核関数を持つU-統計量の概収束型の不変原理を示すためにはじめて用いた方法である.U-統計量、V-統計量はクラメール・フォンミーゼス統計量など多くの重要なノンパラメトリック統計量を含む対称統計量である.独立性、あるいはマルコフ性や混合性のような弱従属性を持つ確率変数列に対するU-、V-統計量の漸近的な性質は従来より詳細に調べられてきたが、強従属性(標本の列が長い期間にわたって互いに影響を及ぼす性質)を持つ場合はほとんど手を付けられていなかった.確率変数列が強従属性を持つ場合に、申請者が1994年度(Stoch.Proc.Appl.,Vol.49)に提案したある種のヒルベルト空間に値を取る確率変数列の単純和で表現する方法を用いて、フラクショナルブラウン運動から導かれる極限分布への収束等の各種の漸近的性質について研究した.独立な確率変数列によるU-統計量から得られた確率過程が多重ウィナー積分へ収束することが知られているが、この結果を強従属の場合に拡張し、フラクショナルブラウン運動による多重ウィナー積分に収束することを示した.またU-統計量は多重ウィナー積分を近似する統計量であるので、フラクショナルブラウン運動による多重ウィナー積分への収束定理とその精密化の観点からの応用について研究する.特に、近年数理ファイナンスでフラクショナルブラウン運動によるウィナー積分が注目されているが、この方面への応用についても期待される.さらに同様の方法によってスチューデント化されたU-、V-統計量やブートストラップ法によって抽出された標本の場合も調べ、強従属性の数値解析法について十分検討しながら、以上の結果について計算機シュミレーションを行い、数理ファイナンスなどへの応用について調べた.

U-統計量、V-統計量はクラメール・フォンミーゼス統計量など多くの重要なノンパラメトリック統計量を含む対称統計量である.独立性、あるいはマルコフ性や混合性のような弱従属性を持つ確率変数列に対するU-、V-統計量の漸近的な性質は従来より詳細に調べられてきたが、強従属性(標本の列が長い期間にわたって互いに影響を及ぼす性質)を持つ場合はほとんど手を付けられていなかった.確率変数列が強従属性を持つ場合に、申請者が1994年度(Stoch.Proc.Appl.,Vol.49)に提案したある種のヒルベルト空間に値を取る確率変数列の単純和で表現する方法を用いて、フラクショナルブラウン運動から導かれる極限分布への収束等の各種の漸近的性質について研究した.独立な確率変数列によるU-統計量から得られた確率過程が多重ウィナー積分へ収束することが知られているが、この結果を強従属の場合に拡張し、フラクショナルブラウン運動による多重ウィナー積分に収束することを示した.またU-統計量は多重ウィナー積分を近似する統計量であるので、フラクショナルブラウン運動による多重ウィナー積分への収束定理とその精密化の観点からの応用について研究する.特に、近年数理ファイナンスでフラクショナルブラウン運動によるウィナー積分が注目されているが、この方面への応用についても期待される.さらに同様の方法によってスチューデント化されたU-、V-統計量やブートストラップ法によって抽出された標本の場合も調べ、強従属性の数値解析法について十分検討しながら、以上の結果について計算機シュミレーションを行い、数理ファイナンスなどへの応用について調べた.またU-統計量を用いて構成された確率変数列の分布の変化点の推定量について研究し、変化点の推定量の漸近的な性質を調べた。確率変数列が強従属性を持つ場合に、申請者が1994年度(Stoch.Proc.Appl.,Vol.49)に提案したある種のヒルベルト空間に値を取る確率変数列の単純和で表現する方法を用いて、フラクショナルブラウン運動から導かれる極限分布への収束等の各種の漸近的性質について研究する.同様の方法によってスチューデント化されたU-、V-統計量やブートストラップ法によって抽出された標本の場合も取り扱う.従来より独立な確率変数列によるU-統計量から得られた確率過程が多重ウィナー積分へ収束することが知れれているが、この結果を強従属の場合に拡張し、フラクショナルブラウン運動による多重ウィナー積分に収束することを示した.更に、強従属性の数値解析法について十分検討しながら、以上の結果について計算機シュミレーションを行い、数理ファイナンスなどへの応用について調べた.核関数をフーリエ級数展開することでU-,V-統計量をある種のヒルベルト空間内に値を取る確率変数列の単純和として表現する.強従属性を扱うためには若干の改良が必要である.この問題について、モスクワ大学Ulyanov教授がヒルベルト空間値確率変数列に対するエッジワース展開で用いた方法によって解決した.さらに今後の問題解決のためにUlyanov教授を平成18年度に日本に招聘し共同研究を行った.反射壁などの境界条件が仮定されたブラウン運動の近似について既にいくつかの結果を得ている.税所助教授との共同研究を通して、フラクショナルブラヴン運動とその多重ウィナー積分をU-統計量によって近似する方法を調べた.U-統計量,V-統計量はクラメール・フォンミーゼス統計量など多くの重要なノンパラメトリック統計量を含む対称統計量である。独立性を持つ確率変数列に対するU-,V-統計量の漸近的な性質は従来より詳細に調べられてきたが,本研究では従属性を持つ場合について研究を行った更に,強従属性の数値解析法について十分検討しながら,以上の結果について計算機シュミレーションを行い,数理ファイナンスなどへの応用について調べた。確率変数列が独立あるいは弱従属な場合に,核関数が非退化型のU-,V-統計量の漸近的な性質の解析には,ANOVA-分解を用いて行われてきた。
皮質焦点性発作波の作成と全汎化における視床-皮質間の動的相互作用

難治性てんかんの外科的アプローチとして、視床切開術あるいは、小脳や尾状核の慢性電気刺激等が提案されているが、その効果、理論的根拠は、未だ確立されていない。視床前腹側核,外側腹側核は、視床一皮質回路のみならず、視床-線条体-淡蒼球回路,視床-線条体-黒質回路に関与し、同時に大脳皮質4,6野,小脳からの両側性支配も受けている。このような解剖学的位置から視床腹側核を中心とする皮質-皮質下回路は、皮質焦点性発作波の生成と全般化に大きく関与していると考えられる。本研究では、低頻度皮質刺激(LFCS)による新しい焦点性てんかんモデルを開発し、視床腹側核,線条体,黒質の電気凝固あるいは、GABA関連薬物の局所投与のLFCS誘発発作に及ぼす効果を電気生理学的手法とデオキシグルコースオートラジオグラフィーを用いて研究した。その結果、皮質-視床-基底核間のダイナミックな相互促進作用による皮質焦点性てんかんの全般化機序が示唆された。すなわち、焦点皮質からの直接入力と視床-線条体投射を経由した入力とが、線条体の抑制性出力ニューロンを相乗的に活性化し、それは次いで、緊張性に発火している黒質あるいは、淡蒼球の抑制性出力ニューロンの抑制を引き起こす。その結果、視床の皮質および線条体への投射ニューロンが促通を受け、皮質,線条体ニューロンがさらに動員される。このような多重の皮質-皮質下正帰還回路によって、焦点性発作は次第に、多数の皮質及び皮質下ニューロンを発作に巻き込み、全般化すると考えられた。これは、さらに、てんかん性活動が、いわゆる"Preferential Pathway"に沿って順々に伝搬して行くという概念に加えて、多重神経帰還回路によって、複数の脳部位が同時にてんかん発作に巻き込まれる可能性を示唆するものである。