hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌細胞の認識とそのシグナル伝達

われわれは、MyD88と呼ばれるアダプター分子が、TLRファミリーを介したシグナル伝達に必須の役割を担っていることを、遺伝子欠損マウスの解析からこれまでに明らかにしてきた。MyD88欠損マウス由来のマクロファージは、TLRファミリーが認識する、各病原体構成成分による炎症性サイトカインの誘導が全く認められない。そこで、正常マクロファージではサイトカイン産生を誘導するが、MyD88欠損マウス由来のマクロファージでは誘導しない、免疫賦活物質をスクリーニングした。その中から、イミダゾキノリン(imidazoquinolines)に属するImiquimodとR-848(Resiquimod)がMyD88欠損マクロファージに対し、サイトカイン産生を誘導できないことを見出した。このことは、イミダゾキノリンがTLRファミリーによって認識されている可能性を示唆した。そこで、われわれはTLR7欠損マウスを作製して、イミダゾキノリンに対する反応性を解析した。TLR7欠損マウスでは、イミダゾキノリン刺激によるマクロファージのサイトカイン産生、脾細胞の増殖、樹状細胞の成熟が認められなかった。また、イミダゾキノリンを静脈内投与しても、正常では認められる血中へのサイトカイン産生も、TLR7欠損マウスでは認められなかった。このことからTLR7はイミダゾキノリンの認識に必須であることが明らかになった。イミダゾキノリンは、現在、新たな抗ウイルス剤として臨床応用されている合成化合物である。従来の抗ウイルス薬は、ウイルスの増殖を阻害するものが主流であったが、この薬剤は体内からインターフェロンを誘導することによって免疫系を賦活し、抗ウイルス活性を発揮する。今回の結果は、TLRを介した自然免疫系の活性化が、合成化合物でも誘導でき、種々の感染症、癌などの免疫療法に応用できることを直接証明したものである。Tollは、昆虫や哺乳動物と種をこえて広く保存され、自然免疫に必須の分子で、高等動物では、Th1反応の最初の引き金となる分子である。われわれは、現在、Toll-like receptor(TLR)ファミリーのノックアウトを通じて各TLRの役割やそのシグナル伝達経路を調べている。以下に本年度の研究成果を概略する。CpG DNAは、単に、微生物やウイルスのDNAの成分であるというだけでなく、各種のアジュバントのなかでももっとも強くTh1反応を引き起こすことから、アジュバント療法として、感染症、癌、アレルギーの治療に対する臨床応用が現在おこなわれている。しかしながら、CpG DNAを認識する受容体は不明であった。今回、TLR9ノックアウトマウスの解析を通じてTLR9が、微生物DNA(非メチル化CpGDNA)の認識に必須の分子であることが判明した。非メチル化CpGDNAは、マクロファージ、B細胞、樹状細胞に作用して、それぞれ炎症性サイトカイン、細胞増殖、機能的成熟を促すが、TLR9ノックアウトマウス由来の細胞ではこれらの反応がまったく認められなかった。さらに、CpGDNAとD-galactosamineを腹腔内に投与すると、野生型マウスは、10時間以内に全例死亡したが、TLR9ノックアウトマウスは、すべて生存するとともに血清中の各種サイトカインの産生の増加も認められなかった。2.リポ多糖(LPS)シグナル伝達におけるMyD88非依存的経路の役割:LPSシグナル伝達にはMyD88依存性と非依存性の2つの経路が存在する。骨髄由来樹状細胞のLPSによる分化誘導に際してMyD88非依存性経路がCD40を始めとする副刺激分子の誘導に関わること、サイトカインの産生にはMyD88依存性経路が必須であることをあきらかにした。
ＦＰＧＡを用いた交流ー交流電力変換器のディジタルハードウェア制御に関する研究

交流電源から、異なる大きさや周波数の交流電源に直接変換できる装置であるマトリックスコンバータ(MC)を静止機器に利用することで電力の有効利用・高効率運転を行うことを目的とし、以下の成果を得た。MCを電力系統の補償装置に適用し、電力を有効に使用できることを示した。応答性能を向上させ、適用範囲を広げるための制御器ゲインの設計手法を開発した。また、ディジタルハードウェアを構築し、まず出力を単相高周波にしたMCの制御回路をFPGAで作成し、実験にて有効性を確認した後、三相-三相MCにも拡張して動作確認した。交流電源から大きさや周波数の異なる交流電源を直接変換する回路であるマトリックスコンバータ(MC)の静止機器への適用の拡大を行うことで電力の有効利用・高効率運転を行うことを目的とし、今年度の成果として以下を得た。1.前年度に三相-三相MCを電力系統の補償装置に適用できることを提案し、コンピュータシミュレーションであるMATLAB/Simulinkを使用してその有効性を確認しており、今年度は外乱や目標値応答への速やかな追従を行うため制御器をPI(比例-積分型)制御器から、近似微分先行型PI-D制御器に変更した。制御系の設計は、試行錯誤的に行いゲイン探索を行った結果良好な応答を得ることができた。制御器設計手法については、幾つかの方法を用い、引き続き検討中である。2.MCのスイッチングパターンとして、所望する出力電圧指令値より、出力電圧を用いて直接変調率を計算できるDDPWM(Direct Duty Ratio Pulse Width Modulation)に着目し、FPGAを用いたディジタルハードウェアへの実装を行った。回路構築は、まず既存の三相-単相型のMCを対象に行い、同時に三相-三相MCのハードウェア製作に着手した。DDPWMを用いることで出力を直流から任意の交流まで自由に変換できることを実機にて確認した。同時に、DDPWM方式を拡張することで、可変電源からでも一定周波数の交流を取り出せることや、バッテリー等への直流機器への充電ができることをコンピュータシミュレーションにて確認した。新規MCハードウェア作成に関しては、主回路はほぼ完成させた。FPGAを用いた三相出力用DDPWM方式のスイッチングパターン作成は未完のため動作確認は単相用に作成した回路で行った。三相出力の一部を使用した回路で正常に出力されることを確認した。交流電源から大きさや周波数の異なる交流電源を直接変換する回路であるマトリックスコンバータ(MC)の静止機器への適用の拡大を行うことで電力の有効利用・高効率運転を行うことを目的とし、以下の成果を得た。1.三相-三相MCを電力系統の補償装置に適用できることをコンピュータシミュレーションにて示した。ここでは係数図法(CDM)と言われる、制御器を含む特性多項式の係数からゲインを設計する手法を、MCを中核とした電力系統補償装置(UPFC)へ適用するモデルを作成した。MCを制御可能な理想可変電源としてモデル化し、これと制御器とを含めて、1入力1出力系(SISO)となるように工夫した特性多項式を導出した。設計すべきゲインは4個であり、式中では和や積が混在した形で構成されているため、解析的な導出が困難である。そこでPSO(粒子群最適化)を用いて最適解を探索した。PSOの評価関数は係数図が標準形となるよう設定した。提案手法は、MATLAB/Simulinkを使用してその有効性を確認した。2.出力を単相高周波にしたMCを静止機器に適用するためのディジタルハードウェア回路及び制御回路を構築し、実験機にて有効性を確認した。ここではFPGAを用い、電流形PWMコンバータのスイッチングパターンを基本動作とし、制御周期毎に極性を切り替える方式で稼働させた。電流制御系で出力側電流振幅及び電源側位相制御を行えるような制御器を実装した。また、MCの出力を高周波交流のまま使用するような装置の場合には、負荷側の時定数が大きい場合に電流の強制転流が生じると主回路素子が損傷する恐れがある。そこで、サンプル周期1マイクロ秒での電流取込と平均値演算をFPGAによって実現することで回生モードを組み込んだ高周波MCの制御系を提案した。交流電源から大きさや周波数の異なる交流電源を直接変換する回路であるマトリックスコンバータ(MC)の静止機器への適用の拡大を行うことで電力の有効利用・高効率運転を行うことを目的とし、最終年度の成果として以下を得た。1.前年度に引き続き三相-三相MCを電力系統の補償装置(UPFC)の制御器設計手法を検討した。本年度は新たにFRIT(Fictitious Reference Iterative Tuning)を適用することを提案した。FRITを用いれば初期ゲインを用いた1組の入出力データを用いるだけで、UPFCの出力及び位相を同時に制御するpq軸ゲインをオフラインにて独立して設計することができる。また、目標値応答と外乱応答を同時に満足するため2自由度制御器を採用した。

この場合設計するゲインが610個と多くことがあるが、提案手法を用いることで適切な応答が得られることをコンピュータシミュレーションであるMATLAB/Simulinkを用いて確認した。採用した2自由度制御器は、従来より用いているPI型を基本としているため実装しやすいことも特徴といえる。2.FPGAを用いたディジタルハードウェアへの実装については、前年度よりMCのスイッチングパターンとして、出力電圧を用いて直接変調率を計算できるDDPWMのロジック回路を設計・実装しており、本年度は三相-三相型のMCに拡張し、転流回路を含めたハードウェアを製作、その動作を確認した。最終的には三相-三相MCの制御器を含めた全回路をFPGAに実装しP型制御器を用いて正常に制御できることを確認した。工学今年度については、DDPWM方式を用いたスイッチングパターンのFPGAへの実装、動作確認については概ね達成できたと判断した。実装に際してシミュレーションでの動作をFPGAに落とし込む部分とシミュレーション中には考慮していなかった転流動作の実装にやや時間がかかったが、最終的には単相出力装置にて直流出力から交流出力までを確認できている。単相出力が実現できたことについては、MCの使用用途として新たに、交流出力と蓄電装置への充電を同時に行うことを示すことができ、そのためにDDPWM方式が有用であることを見出したため、本方式の実現は意義があると考えている。制御系の構築に関しては、電力系統補償装置(UPFC)に関しては、係数図法(CDM)を用いて、PI制御器から近似微分先行型PI-D制御器のゲインを構築することを試みていたが設計が困難であり現状は試行錯誤的な結果を用いているが、伝達関数に着目した方法や新規の方法についても検討を続けている。一方で、実機に関しては、簡単なフィードバック系を構成しDDPWM方式の単相交流出力の制御が行えることが確認できており、順調に進展していると考えている。今年度の研究計画は主に2つであり、1つはCDMを用いたMC制御器ゲインの設計である。これについては、申請書では三相-単相MCから始める予定であったが、シミュレーションを基にした電力系統の補償装置への適用についても同時進行で行っており、三相-三相の制御手法を思いついたため、こちらから取り組んだ。申請者が有している技術の1つであるPSOでのゲイン設計を組み合わせることで出力変化に対する高速応答が実現でき、負荷外乱についても満足できる結果を得ることができたため、計画を概ね達成できたと判断した。また、制御系のFPGAへの実装についても、単相高周波のMCに対して実施し、3組のPI(比例-積分)制御器を組み込むことで出力電流と入力位相が制御できることを実験装置にて確認できたこと。回路時定数が大きい回路の高周波出力を実現する方法を提案、実装まで行えたため計画は概ね達成できたと判断した。平成26年度は、最終年度でありDDPWM方式を用いた三相-三相MCの実現と、制御系の構築を行う。本研究目的であるMCの静止機器へ適用を拡大するために、三相-単相混在出力装置の開発を行う。
前頭葉損傷者の発動性障害の認知リハビリテーションと訓練効果に関する研究

発動性機能とは,行動や心的活動の内発的な開始と維持にかかわる高次神経機能で,一般に,前頭葉の損傷により障害される.本研究は,発動性障害の改善をめざした認知リハビリテーションを実施し,その訓練効果について検討をおこなった.その結果,慢性期の重度発動性障害者においても,認知リハビリ的な介入によって発動性の向上がある程度期待できること,また,それに伴って,そのほかの高次脳機能に促進的な影響が及ぶことが示唆された.発動性機能とは,行動や心的活動の内発的な開始と維持にかかわる高次神経機能で,一般に,前頭葉の損傷により障害される.本研究は,発動性障害の改善をめざした認知リハビリテーションを実施し,その訓練効果について検討をおこなった.その結果,慢性期の重度発動性障害者においても,認知リハビリ的な介入によって発動性の向上がある程度期待できること,また,それに伴って,そのほかの高次脳機能に促進的な影響が及ぶことが示唆された.本研究は前頭葉損傷者の発動性障害の改善をめざした認知リハビリテーションを実施し,その訓練効果を検討することを目的とした.特に,本研究では,発動性障害者では視線を自発的に移動してあらゆる方向に注意を向け,環境内を探索しようとする行動が生起しづらいこと,また,発動性障害者の特徴として刺激に対する反応遅延が認められることに着目し,自発的な視線や注意の移動と,標的刺激に対する迅速な反応が要求される視覚探索課題を発動性障害の評価・訓練課題として利用した.平成19年度は,前頭葉損傷に由来する慢性期の重度発動性障害者を対象として,単一事例研究法に基づき研究1と研究2を実施した.2つの研究ともに標的行動は視覚探索事態でのボタン押し反応による反応時間の短縮と正反応率の増加で,このための訓練課題として視線・注意移動訓練と反応促進訓練をおこなった.研究1では評価・訓練課題ともにGo課題,研究2ではGo/NoGo課題を使用した.その結果,研究1及び研究2のいずれにおいても,評価課題に対する反応時間においては明らかな訓練効果が認められなかったが,正反応率に関しては訓練経過に伴って徐々に高くなる傾向が示された.従って,少なくとも,空間内に視線や注意を移動させ,標的刺激に対して自発的に反応するという行動そのものの生起のしやすさといった点においては,訓練効果が生じたと考えられる.他方,訓練効果の般化については,視覚探索機能が要求される各課題や,ワーキングメモリや遂行機能,認知的柔軟性といった前頭葉機能が求められる各課題において訓練後に顕著な成績上昇を認めた.以上の結果は,本研究が対象としたような重度発動性障害者においても,認知リハビリテーション的な介入により発動性障害のある程度の改善が期待できること,また,それに伴ってその他の高次脳機能にも促進的な影響が及ぶことを示唆している点で意義があると考える.本研究課題は,前頭葉損傷者の発動性障害の改善をめざした認知リハビリテーションを実施し,その訓練効果を検討することを目的としたものである.平成20年度は,まず,研究3及び研究4として,慢性期の前頭性重度発動性障害者を対象に,昨年度に引き続き,視覚探索課題を利用した発動性障害リハビリテーションを実施した.ただ,今年度実施した2つの認知リハビリテーションでは,対象者の自発的な視線や注意の移動と反応速度の促進に加え,訓練場面における患者の行動範囲を広げることをねらいとして,画面上に呈示された標的刺激へのリーチングとタッチが要求されるタイプの視覚探索課題を用いた点が昨年度とは異なる.研究3では評価・訓練課題ともにGo課題,研究4ではGo/NoGo課題を使用した.その結果,研究3と研究4のいずれにおいても,標的刺激に対する反応時間については,訓練経過に伴う目立った減少はなかったが,誤反応率に関しては,訓練が進むにつれて徐々に減少していく傾向が認められた.したがって,対象者の反応の速さについては明確な訓練効果が得られなかったものの,標的刺激に対して自発的に反応するという行動そのものの生起のしやすさにおいては昨年度と同様に訓練効果が生じたといえる.一方,研究5として,本研究課題でおこなった認知リハビリテーションの訓練効果の般化について検討をおこなったところ,遂行機能,ワーキングメモリ,視覚探索,全般的認知機能に関する般化課題のほぼすべてにおいて,認知リハビリテーション実施後では導入前と比較して成績が改善したことが確認された.以上の研究結果から,本研究が対象としたような重度発動性障害者においても,認知リハビリテーション的な介入によって発動性障害のある程度の改善が期待できること,また,それに伴って,発動性以外の高次脳機能においても促進的な影響が及ぶことが示唆された.
網羅的T細胞レセプター解析による口腔癌リンパ節転移機構の解明

前年度までに臨床サンプルの採取およびTCRレパトア解析は終了しており、本年度は原発巣とリンパ節転移巣で腫瘍抗原に免疫応答している特異的T細胞のシークエンス解析を行った。その結果、原発巣とリンパ節転移巣間で異なるTCR遺伝子を持つT細胞がそれぞれ浸潤しており、リンパ節転移に伴う腫瘍免疫応答の変化が示唆された。また、各組織におけるT細胞の性状ならびに産生サイトカインの遺伝子発現量を明らかにするため、定量PCR法を用いて解析を行った。その結果、リンパ節転移巣ではCD8ならびにTh1型サイトカインの有意な高発現が認められず転移巣周囲では細胞障害性の免疫応答が起こっていないため、転移を伴う口腔癌では周囲の免疫応答を回避もしくは減弱させていることが示唆された。以上の結果をもとに、2009年10月に海外学会発表を行っている(American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons 91st Annual Meeting K.Kumagai, Y.Hamadaet al;2009年10月15日)。現在は本研究結果をもとに論文作成を行い、査読付きの海外医学雑誌に投稿中である。今後の展望としては転移陰性リンパ節においてもモノクローナルなT細胞が認められていたことから、口腔癌の微小転移マーカーを用いて遺伝子発現の解析を行うことで、口腔癌微小転移に伴う免疫応答との関連性についても考察することが可能であると考えており、さらに研究を進めていく予定である。本研究では、口腔扁平上皮癌のリンパ節転移のメカニズムの主体が腫瘍抗原の変化ならびにその免疫逃避機構にあるという仮説に基づいて、口腔扁平上皮癌原発巣とリンパ節転移巣の病変組織に浸潤したT細胞のT cell receptor(TCR)について詳細なレパトア解析を行い、原発巣とリンパ節転移巣との間におけるT細胞を介した免疫反応の相違について検索することを目的とした。TCRのレパトア解析には、獲得免疫系の主体であるT細胞の全TCR遺伝子を同一条件下で増幅し、生体内の発現頻度を反映させることができるAdaptor-Ligation-PCR法を用いた。現時点では、臨床サンプルの採取とTCRレパトア解析は既に終了しており、原発巣とリンパ節転移巣間で異なるTCR遺伝子を持つT細胞がそれぞれ浸潤していることが確認された。この所見は、腫瘍抗原性の変化に伴う免疫応答の変化が示唆するものと考えられる。また、病理組織学的に転移が認められないリンパ節においても、モノクローナルなT細胞が認められた。これは、微小転移に対する免疫応答を示唆する所見と考えられる。これらの研究成果は、第53回日本口腔外科学会総会において示説発表を行ったが、将来的に癌免疫療法あるいは化学療法の新しい概念の構築に寄与する可能性があり、臨床的意義は高いと考えられる。今後は、腫瘍抗原に免疫応答している特異的T細胞のシークエンス解析およびサイトカインプロファイルなどを追加検索し、平成21年度中に論文掲載を目指す。
磁気プラズマセイルの推力特性及び非定常現象に関する研究

昨年度までに、磁気プラズマセイルの非定常特性として、模擬太陽風プラズマ流の変動特性と磁気圏の変動特性の関係を明らかにし、その結果から予想される宇宙空間における磁気プラズマセイルの推力変動特性を明らかにした。また、磁気プラズマセイルの推力特性に関しては、磁気圏拡大の改善についての研究を進めてきたが、未だ磁気圏拡大した磁気プラズマセイルの推力計測は実施されていない。今年度は、磁気プラズマセイルの推力計測を実施し、磁気プラズマセイルの推力増加の原理検証を目的として研究を行った。磁気プラズマセイルは、太陽風プラズマ流を磁気圏と呼ばれる磁場の帆で受け止めることにより推力を得る。磁気プラズマセイルの推力を正確に評価するためには磁気圏が太陽風内に収まっていることが要求されるが、これまでの実験により拡大後の磁気圏がプラズマ流より大きくなることが明らかになり、プラズマ流の大口径化が要求されている。本研究では新たに3台同時駆動のMPDアークジェソトを新型の太陽風シミュレータとして開発した。MPDアークジェットの3台同時駆動は初の試みであり、単体動作では、φ600mmほどであった模擬太陽風をφ1200mm以上への大口径化を達成した。次に、大口径化太陽風シミュレータを用いた磁気プラズマセイルの推力計測試験を実施した。推力計測には振り子式のスラストスタンドを用いて、推力によるスタンドの変位を計測した。推力計測結果ではコイルの磁気モーメントM=2.2×10^<-5>Tm^3とM=4.5×10^<-5>Tm^3の2つの条件で推力の増加が計測された.特に、M=2.2×10^<-5>Tm^3の条件では、0.09Nから0.17Nへと最大1.9倍の推力増分が計測された。この結果より世界で初めて磁気プラズマセイルの推力の増加が計測され,プラズマ噴射を用いた磁気圏拡大による推力増加が実験的に示された.磁気プラズマセイルの非定常特性に関しては、推力変動の直接計測には至らなかったものの、プラズマ流変動と磁気圏変動の関係や、磁気圏変動の支配的要因の解明に至り、推力変動の予測を行うことができ、概ね目的を達することができた。磁気プラズマセイルの推力特性に関しては、磁気圏拡大の改善を進めることで、初めてプラズマ噴射による明確な磁気圏拡大を実験的に示すことができた。また、プラズマ噴射による磁気圏拡大の結果、推力増大を初めて計測し、推力増加の原理の実証ならびに推力特性を明らかにすることができ当初の目的を達成した。今年度までの研究により、研究の目的の大部分は達成することができたが、いくつか問題点も残っており、今後はその解決が要求される。磁気プラズマセイルの非定常特性に関しては、推力変動を直接計測することができなかった。推力の高速計測手法について再検討する必要がある。また、プラズマ噴射を行った条件における非定常特性は非常に複雑であり、これまでよりも高精度かつ高分解能な計測が要求されるため、その改善を進めていく必要がある。磁気プラズマセイルの推力特性に関しては、本研究でのデータはパラメータ範囲・データ点数ともに十分とはいえない。今後は、推力計測データの拡充を進めていく必要がある。磁気プラズマセイル(MPS)は、太陽から流れてくるプラズマ流である太陽風を人工の磁気圏により受け止め推力へと変換する。しかし、十分な推力を得るためには、数十kmという大きな磁気圏が必要である。そこで、プラズマの注入により磁気圏の拡大を行い小さな宇宙機で大きな磁気圏を形成する。今年度は、特別研究員奨励費により新型のプラズマ源の開発を行った。新型プラズマ源を用いた磁気圏拡大試験を行った結果、昨年度の7%の磁気圏拡大に対し、今年度は23%の磁気圏拡大を達成した。これは1.5倍の推力増加に対応する(32nd International Electric Propulsion Conferenceにて発表予定)。また、新しく製作した電流プローブにより、人工磁気圏の3次元的な電流分布が実験室で初めて得られた。この磁気圏の電流との相互作用によりMPSの推力が発生することから、磁気プラズマセイルの推力ならびにトルクの発生を初めて実験的に評価した。(平成22年度宇宙輸送シンポジウムにて発表)非定常特性についてはφ1mのソレノイドコイルを用いた太陽風プラズマと共に流れてくる惑星間磁場の模擬装置を製作し、惑星間磁場が存在する場合の磁気圏の変動特性を明らかにした。(第42回流体力学講演会にて発表)また、太陽風模擬プラズマ流の変動特性の評価として、MPDアークジェットのプラズマ流の変動特性を明らかにし、その下流域(放電室か電室から150-1250mm)プルーム構造を初めて明らかにした。(日本航空宇宙学会論文集へ投稿)これらの変動によって想定される推力変動の直接計測を行うため、特別研究員奨励費により動的荷重測定用ロードセルを購入した。購入したロードセルを用いて、1Nクラス・ミリ秒オーダーの高速推力計測システムの開発を行った。本年度は、磁気プラズマセイルの新しい磁気圏拡大手法であるリングカレント型磁気圏拡大を主に研究を進めた。磁気プラズマセイル(Magneto Plasma Sail: MPS)は、太陽からやってくるプラズマ流である太陽風を利用した深宇宙推進システムである。太陽風プラズマを、宇宙機に搭載したコイルの作る磁場で受け止めることにより推力を得る。推力は、太陽風を受け止める磁場の帆である磁気圏の大きさによって決まる。しかし、他の推進システムに対し十分な優位性を得るためには、磁気圏を拡大させる手法が必要である。

本年度は、コイル周辺にプラズマを配置し、プラズマ中にリング状の電流を流し、擬似的な大きなコイルを作り出すリングカレント型磁気圏拡大の実験と数値解析を主に行った。実験は、JAXA/宇宙科学研究所の大型真空チャンバー(φ2m×3m)を用いて行い、φ280mmの冷却コイルと小型MPDアークジェットを用いてコイル磁場増加実験を行った。その結果、1.3倍の磁場の増加を達成し、初めてリングカレントによるコイル磁場の増加を実証した。また、電流プローブによる計測により、リングカレント分布を取得し、リングカレントによる磁場増加の特性を明らかにした。リングカレント磁気圏拡大の更なる改善のため、リングカレント計算用数値解析コードの開発を行い、宇宙スケールから実験スケールまでの数値解析を行った。結果として、4.5倍以上の推力増加が可能であることを示した。また、磁気圏拡大が行われる時間スケールの解明、噴射用プラズマの必要なパラメータを示した。本年度の研究により、リングカレント型磁気圏拡大の問題点・改善点を明らかにし、今後プロジェクトの方向性についての参考データを提示できた。実験条件を改善するために、太陽風模擬プラズマ源として世界初となるクラスターMPDアークジェットの設計・開発を行った。昨年度までに、磁気プラズマセイルの非定常特性として、模擬太陽風プラズマ流の変動特性と磁気圏の変動特性の関係を明らかにし、その結果から予想される宇宙空間における磁気プラズマセイルの推力変動特性を明らかにした。また、磁気プラズマセイルの推力特性に関しては、磁気圏拡大の改善についての研究を進めてきたが、未だ磁気圏拡大した磁気プラズマセイルの推力計測は実施されていない。今年度は、磁気プラズマセイルの推力計測を実施し、磁気プラズマセイルの推力増加の原理検証を目的として研究を行った。磁気プラズマセイルは、太陽風プラズマ流を磁気圏と呼ばれる磁場の帆で受け止めることにより推力を得る。磁気プラズマセイルの推力を正確に評価するためには磁気圏が太陽風内に収まっていることが要求されるが、これまでの実験により拡大後の磁気圏がプラズマ流より大きくなることが明らかになり、プラズマ流の大口径化が要求されている。本研究では新たに3台同時駆動のMPDアークジェソトを新型の太陽風シミュレータとして開発した。MPDアークジェットの3台同時駆動は初の試みであり、単体動作では、φ600mmほどであった模擬太陽風をφ1200mm以上への大口径化を達成した。次に、大口径化太陽風シミュレータを用いた磁気プラズマセイルの推力計測試験を実施した。推力計測には振り子式のスラストスタンドを用いて、推力によるスタンドの変位を計測した。推力計測結果ではコイルの磁気モーメントM=2.2×10^<-5>Tm^3とM=4.5×10^<-5>Tm^3の2つの条件で推力の増加が計測された.特に、M=2.2×10^<-5>Tm^3の条件では、0.09Nから0.17Nへと最大1.9倍の推力増分が計測された。
線形ブロック符号のトレリスダイアグラムの並列構造に関する研究

軟判定最尤復号の複雑さは符号Cのトレリスダイアグラム(以下,トレリス)Tの“複雑さ"によりほぼきまる.本研究では,線形符号のセクショントレリスの並列構造の解析,及び,それを利用した軟判定最尤復号器の実現検討に関して以下のような結果を得た.(1)与えられた線形符号をC,その状態数最小のトレリスダイアグラムをTと書く.与えられたh_1,h_2について,Tの第h_1記号から第h_2記号までのセクションの並列構造を詳細に解析し,(i)ラベルを除いて互いに同型である並列部分グラフ(以下,並列成分と略称)の個数,(ii)並列成分の始状態数,及び終状態数などをCやその部分符号の次元を用いて表した(発表論文1).また,(iii)基準となる並列成分を表すTの部分トレリスダイアグラムの構成,(iv)基準並列成分のラベルから,他の並列成分のラベルを求めるための各成分毎の入力記号変換,(v)隣接する二つのセクションの並列成分間の接続関係(前のセクションの各並列成分の各終状態が次のセクションのどの並列成分のどの始状態に等しいか)についても,Cに関係する符号を用いて表した(発表論文1).さらに,1つの並列成分について枝ラベルに基づきその内部構造を明らかにした(発表論文2).そして,それらを求めるプログラム群を作成した.(2)符号長64の3次のRM符号等についてマクロセルレベルでVLSIでの実現を検討した.その結果,この例の実現のためには,復号器の複雑度を減らす必要があることがわかった.解析結果を利用して高速化の手法を開発したので(発表論文2の付録参照),それを用いて復号器の複雑度をどの程度減らせるか現在検討中である.軟判定最尤復号の複雑さは符号Cのトレリスダイアグラム(以下,トレリス)Tの“複雑さ"によりほぼきまる.本研究では,線形符号のセクショントレリスの並列構造の解析,及び,それを利用した軟判定最尤復号器の実現検討に関して以下のような結果を得た.(1)与えられた線形符号をC,その状態数最小のトレリスダイアグラムをTと書く.与えられたh_1,h_2について,Tの第h_1記号から第h_2記号までのセクションの並列構造を詳細に解析し,(i)ラベルを除いて互いに同型である並列部分グラフ(以下,並列成分と略称)の個数,(ii)並列成分の始状態数,及び終状態数などをCやその部分符号の次元を用いて表した(発表論文1).また,(iii)基準となる並列成分を表すTの部分トレリスダイアグラムの構成,(iv)基準並列成分のラベルから,他の並列成分のラベルを求めるための各成分毎の入力記号変換,(v)隣接する二つのセクションの並列成分間の接続関係(前のセクションの各並列成分の各終状態が次のセクションのどの並列成分のどの始状態に等しいか)についても,Cに関係する符号を用いて表した(発表論文1).さらに,1つの並列成分について枝ラベルに基づきその内部構造を明らかにした(発表論文2).そして,それらを求めるプログラム群を作成した.(2)符号長64の3次のRM符号等についてマクロセルレベルでVLSIでの実現を検討した.その結果,この例の実現のためには,復号器の複雑度を減らす必要があることがわかった.解析結果を利用して高速化の手法を開発したので(発表論文2の付録参照),それを用いて復号器の複雑度をどの程度減らせるか現在検討中である.
国際宇宙ステーション内に長期保存したマウス胚性幹細胞を用いた宇宙放射線の影響研究

宇宙での長期にわたる有人活動が可能となり、火星への有人飛行も視野にはいってきた現在、宇宙放射線の人体へのリスクの評価は、重要課題の一つと考えられる。我々は、凍結したマウス万能細胞(ES細胞)を「きぼう」内のMELFI(冷凍庫)に長期間保管し、本年7月、最長52か月を経て、地上へ回収した。染色体異常やDNA損傷、また、マウス個体への発生過程での影響を観察することにより宇宙放射線の影響を解析した。さらに、被ばくした物理学的線量と細胞への影響の対応を地上での実験とで比較した。細胞の生存率、キメラ作製などへの影響は少ないと考えられた。染色体異常については、差が見られた。宇宙での長期にわたる有人活動が可能となった現在、宇宙放射線の人体への影響、特に、子孫に影響を及ぼす生殖細胞への影響は、重要課題の一つと考えられる。宇宙環境下では、地球上では存在しない様々な宇宙放射線にさらされることとなる。これまでの宇宙研究の成果から、それぞれの宇宙放射線は低線量であることから、短期間での被曝では人体への影響は少なかった。しかし、低線量であっても高エネルギー粒子線を含む複数の宇宙放射線に長期間継続的に被曝することによる細胞やDNAへの影響は明らかではない。これらの影響を解析するために、我々は、凍結した万能細胞(ES細胞)を「きぼう」内のMELFIに長期間保管し、地上へ戻したのち、受精卵に移植し、マウス個体への発生過程での影響及び生殖細胞への影響を継時観察することにより解析する。今年度は2015年2月23日に2回目のサンプルが回収された。さらに2016年4月以降に、3回目のサンプルが回収される予定である。DNA損傷のマーカーであるリン酸化H2AXについてFACSで定量する予備実験として、胎生線維芽細胞を用いて、リン酸化H2AXの発現の蛍光強度の変化について調べた。マウス胎生線維芽細胞における放射線照射後のリン酸化H2AXの量をフローサイトメトリーで定量的に調べた。予備実験として0Gyと5GyのX線照射した細胞のリン酸化H2AXの発現量は、リン酸化H2AXの蛍光強度のヒストグラムにおいて0Gyより5Gy照射の細胞が右方移動しており、発現が増加していることが分かった。ドットプロットにおいても、リン酸化H2AX陽性の細胞集団が上方にシフトしており、5Gy照射細胞のリン酸化H2AX陽性細胞が増加していることが示唆された。また、マウスES細胞にHIMACで、Feイオン線(500MeVu)を00.75 Gy照射後、培養しFISHによる染色体異常の解析を行った。しかし、凍結細胞融解後の37°Cでの培養により、細胞分裂のため、4倍体の染色体を有する核が増加し、解析が困難になった。そこで、本実験では、培養時間を24時間から、15時間、5時間へと短縮し、その後、コルセミド処理、さらにFISHによる染色体解析を行った。その結果、培養15時間でも4倍体が多いが、5時間培養では、4倍体が少なくなった。解析できる細胞数は少なくなるが、この条件が適当であると考えた。国際宇宙ステーションに日本の実験棟「きぼう」が建設され、火星探査、月面開発など人類が活動する可能性が高くなった。しかし、宇宙は放射線が錯綜する空間であり、長期的な滞在による宇宙放射線被曝の影響は大きいと考えられる。申請者は、2013年、国際宇宙ステーションに、マウスES細胞を凍結状態で打ち上げ、-95°Cの冷凍庫に長期間保存している。実験開始後1ー3年後に地上にそれらの細胞を地上に戻して融解した後、その生存率、染色体異常を調べる。さらに、ES細胞を受精卵にマイクロインジェクションして、仔マウスを作製し、その後の発生、誕生後のがん、妊孕性に異常がないか解析し、宇宙放射線の哺乳動物に対するリスクを評価し、宇宙飛行士などの安全をはかることが目的である。現在まで、「きぼう」船内で約3年を経たサンプルを回収した。解凍後、リン酸化ヒストンH2AX抗体によるDNA損傷の検出の方法を細胞を直接染色してから展開する方法が感度よく、検討中である。また、FISHによる染色体異常の定量化のための方法も、改良中である。同時にES細胞を解凍後すぐに、受精卵にマイクロインジェクションし、偽妊娠マウスへの移植により、キメラマウスを作製した。生まれた仔マウスについて生殖キメラができるか検討している。また、マウスES細胞で、ヒストンH2AX遺伝子の野生型、ヘテロ、ホモのノックアウト細胞について、Fe線(500 Mev/u)で、0.2GyおよびGyで照射実験を3回行った。

また同様の実験をSi (490 Mev/u), Ne (400 Mev/u), He (150 Mev/u), C (290 Mev/u)でも行った。これらのサンプルは現在、照射後凍結中である。平成29年5月に、宇宙保管4年目のサンプルの回収と同時に、地上でのコントロールとして解析を始める(1)国際宇宙ステーションより地上に回収した3年目の凍結ES細胞および、つくばで保存されたコントロールの凍結ES細胞を同時に解凍し、染色体の異常を解析した。現在のところ、異常にかんして差はみられない。(2) ISSでの凍結サンプルの宇宙放射線による影響を調べる場合、コントロールとして、地上で、いろんな粒子線に対する影響を調べておくことは重要である。そのため、当初予定していなかったが、地上での予備サンプルについて、放医研、重粒子線照射装置(HIMAC))によりProton, He, C, Ne, Si, Feイオン線を照射したマウスES細胞を準備した。これらのサンプルは、29年度には、ISS,地用サンプルとともに、宇宙放射線影響の定量化に重要な役割を果たすと考えられる。(3)打ち上げ後3年目のサンプルと地上3年目のサンプルについて、アジレント社のDNAアレイによる転写物の解析を行った。2,8、24時間培養後、RNAを抽出して解析した。その結果、ほとんどのDNA修復遺伝子について、その遺伝子発現は、宇宙放射線により大きく変化しなかった。現在、宇宙放射線で発現が誘導される遺伝子を検索し、逆にそれらの遺伝子をマーカーに利用する予定である。宇宙での長期にわたる有人活動が可能となり、火星への有人飛行も視野にはいってきた現在、宇宙放射線の人体へのリスクの評価は、重要課題の一つと考えられる。宇宙環境下では、地球上では存在しない様々な宇宙放射線にさらされることとなる。これまでの宇宙研究の成果から、それぞれの宇宙放射線は低線量であることから、短期間での被曝では人体への影響は少なかった。しかし、低線量であっても高エネルギー粒子線を含む複数の宇宙放射線に長期間継続的に被曝することによる細胞やDNAへの影響は明らかではない。地上での実験で、このような条件をシミュレーションする実験も今後盛んになると考えられる。我々は、凍結した万能細胞(ES細胞)を「きぼう」内のMELFIに長期間保管し、本年7月、最長52か月を経て、地上へ回収した。今後、染色体異常やDNA損傷を観察した。また、マウス個体への発生過程での影響を観察することにより解析した。さらに、DNA修復遺伝子ヒストンH2AXを欠損したES細胞を用いることにより鋭敏に影響を検出できると考えられる。その結果、被ばくした物理学的線量と細胞への影響の対応を解析している。染色体異常やDNA損傷を観察した。
CAST法による前立腺癌の分泌・膜蛋白検索と診断・治療への応用

前立腺癌細胞株とヒト正常前立腺組織からCASTライブラリーのスクリーニングにより、前立腺癌に特異的な膜貫通タンパクもしくは分泌タンパクをコードする候補遺伝子群を同定、そのうちCDONとNBL1は前立腺癌において正常前立腺組織に比較して特に高発現が認められた。これらの蛋白は前立腺癌の標的分子となりうる可能性が示唆され、DSC2については尿路上皮癌の扁平上皮癌化のマーカーであることを明らかにした.前立腺癌細胞株とヒト正常前立腺組織からCASTライブラリーのスクリーニングにより、前立腺癌に特異的な膜貫通タンパクもしくは分泌タンパクをコードする候補遺伝子群を同定、そのうちCDONとNBL1は前立腺癌において正常前立腺組織に比較して特に高発現が認められた。これらの蛋白は前立腺癌の標的分子となりうる可能性が示唆され、DSC2については尿路上皮癌の扁平上皮癌化のマーカーであることを明らかにした.本研究では、前立腺癌の診断や治療に有用となる新規前立腺癌特異的な膜蛋白と分泌蛋白の検索を行っている。平成21年度は、正常前立腺と前立腺癌細胞株LNCaP, DU145からcDNA libraryを作製し、CAST法を用いて前立腺癌で発現の高い膜蛋白と分泌蛋白の抽出を行った。候補となった約60遺伝子に関しては、前立腺癌9症例と正常前立腺2症例、正常14臓器での発現量をreal time RT-PCRにて比較した。その結果、CDONは前立腺癌で高発現していることが判明した。CDONはimmunoglobulin superfamilyに属する細胞表面受容体で、横紋筋の分化に関係することが知られているが、これまでに上皮性悪性腫瘍での報告はないためさらに検討を行うことにした。Western blotでは前立腺癌細胞株PC3での発現は確認できなかったが、LNCaPとDU145でCDONの発現が確認された。siRNAによるCDONの抑制効果をDU145を用いて調べると、MTT growth assayではsiRNA群で有意な増殖抑制効果が認められ、invasion assayでもsiRNA群で有意な浸潤細胞の減少が認められた。CDONは前立腺癌の増殖や浸潤能に関与していると考えられ、治療標的としての可能性が示唆された。今後は実際の臨床検体での発現と臨床病理学的因子との相関を検討し、さらに研究を進めて行く予定である。またCAST法より抽出されたその他の遺伝子に対しても、多数例での臨床検体における発現や機能解析を進めて行く予定である。本研究では、前立腺癌の新規膜蛋白・分泌蛋白をEscherichia coli ampicillin secretion trap(CAST)法を用いて検索している。平成22年度は分泌蛋白に焦点を当て、CAST法で同定した分泌蛋白をコードする21遺伝子に対し9例の前立腺癌組織と2例の正常前立腺組織、正常重要14臓器での発現を定量的RT-PCR法で比較したところ、MSMB,NBL1,AZGP1の順に前立腺への特異度が高く、これまで報告のないNBL1について検討した。NBL1はwestern blotでLNCaPとDU145のcell lysate、DU145とPC3のculture medium内の発現が確認された。全身諸臓器の免疫染色では腸管上皮、膵島、神経の一部でNBL1の染色を認めた以外に他の臓器での発現は認められなかった。免疫染色を用いた前立腺全摘標本と生検標本の検討では、NBL1陽性例は非癌部と比べ癌部で有意に減少し(p<0.0001)、癌部ではstageの進行(p=0.0058)、PSAの上昇(p=0.0045)、Gleason scoreの上昇(p=0.0457)に伴い有意に減少した。さらにNBL1の発現とARの発現に相関は認められなかった。NBL1は前立腺癌の新規血清マーカーとなる可能性が示唆され、更に検討を行っている。また平成23年度に膜蛋白質の検討で有効な治療標的として抽出したCDONについては多くの学会で発表し、現在論文投稿中である。平成21年度に同定した膜蛋白CDONは学会報告の後、Pathobiology78:277-84,2011に掲載された。平成22年度に同定した分泌蛋白NBL1は多くの学会で報告し、現在論文投稿中である。さらに平成23年度に同定した膜蛋白TMEM50Bは前立腺癌の進行とともに発現が減弱し、細胞株でsiRNAを用いた発現抑制で増殖と浸潤が増加することを確認し、学会報告を行った。さらにCAST法は特に膜蛋白質の同定に有効であり、前立腺癌のCAST法で同定した膜蛋白質を他の泌尿器癌(腎癌、膀胱癌)で発現解析をした結果、膜蛋白質DSC2は尿路上皮癌の扁平上皮への分化に特異的で診断マーカーとして有用であることを明らかにし、学会報告と論文作成(Histopathology 59:710-721,2011)を行った。腎癌では膜蛋白TSPAN8発現がstageとhistological gradeの進行と強い相関を示し、その発現は予後不良と相関することを示した。CAST法は新規膜蛋白・分泌蛋白の同定に非常に有効な方法であり、CAST法により多くの治療標的と診断マーカーが同定された。これらが臨床の現場で治療と診断の改善に繋がることを期待している。
聴覚的クラスターを抽出・再構成できる神経基盤の解明とその工学的応用

本年度は,聴覚的クラスターの抽出・再構成に関わる生理学的な知見の取得・体系化と,神経ネットワークモデルの構築による数理モデルの提案,を実現するために,発展的な神経活動計測手法の開発と,実際に得られた神経データに基づく機能的ネットワークモデルの構築を行った.具体的には,覚醒下のラット聴覚野から局所電場電位や発火電位を多点同時計測する実験系を構築した.そして,音脈を誘発する音系列に対する,神経集団の協調的な活動パターンを抽出し,それとヒトで知られる心理物理学的挙動との関係を調べた.音脈が分かれて聴こえる条件ほど,分凝音脈の周波数に選択的な神経集団同士が,より同期的に活動する傾向にあった.さらに,そのような条件では,局所電場電位にもとづく振動活動の特定の位相で,神経細胞の発火活動が生じやすいことが分かった.このことは,音脈が分かれて聴こえる条件ほど,そうでない条件にくらべ,神経集団の同期活動が音に微調整するようになり,また,音刺激に対する神経活動の出力が,より高い時間精度と周期性をもつことを意味する.前年度までは,麻酔下の神経活動計測による音脈分凝との神経相関を評価してきたが,麻酔は,神経活動を抑制性に修飾する可能性があるため,その神経活動は実際の知覚に関わる活動と少し異なる可能性がある.本年度は,覚醒下で多点同時計測を可能にすることで,実際の音の知覚に関わる神経集団の活動を評価できた点に意義がある.本研究で得られた生理学的知見は,これまでほとんど知られていなかった,神経集団の協調的活動による,音脈の様な複雑な音響刺激の知覚表現の一端を明らかにした点で,重要である.最後に,このような特徴的な神経集団間の同期的活動から機能的ネットワークを構成し,ネットワーク理論における特徴量として,神経活動を評価した.このことで,工学的に応用可能な数理モデルの下地を作り,脳模倣型音識別モデルの枠組みを構築した.実験によるデータの取得,それに基づく知の体系化にまで至ったが,数理モデルの構築においては,十分に進んでいるとは言えない.そのようなことから,おおむね研究は進展しているが,完全に計画通りとはいえない.これまでの研究成果を,生理学の分野から工学の分野へ昇華する.データに基づいたモデルであるが,実際に工学的に応用可能であるモデルでもあるというすり合わせを,これまでの類似研究の知見を参考に調整する.「研究の目的」に記載したように,構想した3段階の研究過程のうち,本年度は,第一段過程の『実験モデルの確立』・第二段過程の『音脈形成の関する体系的な生理学的知見の獲得』を実施し,有用な成果を得た。『実験モデルの確立』では,研究実施計画の(1)に示すように,動物モデルとしてラットを用い,音脈分凝に関わる聴皮質の時空間的神経活動を計測するための,多点同時記録系を構築した。その計測インターフェースとして,大域的神経活動を計測する表面電極と,個々の神経細胞の活動を計測するための,剣山型刺入電極を用いた。そして,音脈を誘発する音刺激を提示したときの各神経活動を記録した。計測した多点表面電極の応答から,周波数選択性やマスキングといった,単一電極による先行研究の生理学的知見と同様の結果が得られた。次に,研究実施計画の(2)のように,音脈という知覚現象を行動の確率的な変化から把握するため,報酬の「位置」と音脈に関連する「刺激」を関係づけた,弁別課題による行動実験系を構築した。現在,一個体で,音脈分凝時に知覚される音のリズムと,分凝しない時の音のリズムとの弁別のパフォーマンスが70%を超え,リズムの弁別が成立しつつある。動物モデルを用いた弁別課題による行動実験で,音脈分凝に関わるリズムの弁別が成功したのは,申請者が確認する限り,哺乳類では世界初である。最後に,研究実施計画の(3)に記載したように,心理物理関数と関わりがある神経応答関数を得るべく,音脈形成に関わる神経生理学的基盤を網羅的に解析した。既存の生理学的知見では,音脈分凝の心理物理曲線を無矛盾に説明できない。そこで,知覚の変化に関わるとされる,試行間の神経活動のばらつきを調べた。音脈分凝を誘発する刺激で,リズム・周波数条件が変化する音系列を与えた際,特定のリズム・周波数条件で,分凝時の音刺激に相当する音系列の神経活動のばらつきに近づいた。これらの結果は,プリミティブな音脈形成や,試行ごとに音脈が変動する現象の,生理学的基盤の一側面を示すと考える。これらの実験・解析結果は,音脈のような複雑な音知覚に関わる,聴覚野の情報処理基盤の解明に貢献し,脳模倣型音識別器の生成においても重要と考える。本年度は,聴覚的クラスターの抽出・再構成に関わる生理学的な知見の取得・体系化と,神経ネットワークモデルの構築による数理モデルの提案,を実現するために,『音脈形成に関わる体系的な生理学的知見の獲得』のための聴皮質の多点同時記録と,『音脈形成の神経ネットワークモデルの構築』のための導入的解析を行った.具体的には,麻酔下のラット聴覚野の局所電場電位を計測し,繰り返し音系列刺激に対する,神経集団の振動活動の空間的な位相同期性の,音脈分凝における心理物理学的挙動との関係を調べた.

その結果,神経集団間の位相同期の空間パターンは,音系列の周波数・時間間隔の両パラメータに対し,心理物理曲線と類似した挙動を示した.本研究で得られた生理学的知見は,音脈の様な,複雑な刺激の知覚形成に関わる,神経集団の時間的な活動パターンを明らかにし,神経科学分野の知に貢献した点で重要である.最後に,音脈分凝に関連した音刺激に対して,聴覚野の神経集団の同期的活動を,機能的結合をもつネットワークに変換し,ネットワークの特徴量で評価した.その結果,音脈が分かれて聴こえる条件において,分凝時の音脈の周波数に選択的な神経集団で,ネットワークがクラスター状となり,その内部の機能的結合を増大させた.これらの結果は,音脈の刺激条件の変化に対応した神経集団の機能的ネットワークが構造的に変化することで,分凝の知覚を表現していることを示唆する.また,これらの生理学的知見は,各神経集団の神経活動を,法則性を持って刺激に修飾される振動子に還元できる点で,工学的に応用可能な数理モデルに適用しやすい.今後,生理学的知見に完全に裏打ちされた数理モデルを構成できるため,脳模倣型音識別モデルの実現という観点で,意義がある.本年度は,聴覚的クラスターの抽出・再構成に関わる生理学的な知見の取得・体系化と,神経ネットワークモデルの構築による数理モデルの提案,を実現するために,発展的な神経活動計測手法の開発と,実際に得られた神経データに基づく機能的ネットワークモデルの構築を行った.具体的には,覚醒下のラット聴覚野から局所電場電位や発火電位を多点同時計測する実験系を構築した.そして,音脈を誘発する音系列に対する,神経集団の協調的な活動パターンを抽出し,それとヒトで知られる心理物理学的挙動との関係を調べた.音脈が分かれて聴こえる条件ほど,分凝音脈の周波数に選択的な神経集団同士が,より同期的に活動する傾向にあった.さらに,そのような条件では,局所電場電位にもとづく振動活動の特定の位相で,神経細胞の発火活動が生じやすいことが分かった.このことは,音脈が分かれて聴こえる条件ほど,そうでない条件にくらべ,神経集団の同期活動が音に微調整するようになり,また,音刺激に対する神経活動の出力が,より高い時間精度と周期性をもつことを意味する.前年度までは,麻酔下の神経活動計測による音脈分凝との神経相関を評価してきたが,麻酔は,神経活動を抑制性に修飾する可能性があるため,その神経活動は実際の知覚に関わる活動と少し異なる可能性がある.本年度は,覚醒下で多点同時計測を可能にすることで,実際の音の知覚に関わる神経集団の活動を評価できた点に意義がある.本研究で得られた生理学的知見は,これまでほとんど知られていなかった,神経集団の協調的活動による,音脈の様な複雑な音響刺激の知覚表現の一端を明らかにした点で,重要である.最後に,このような特徴的な神経集団間の同期的活動から機能的ネットワークを構成し,ネットワーク理論における特徴量として,神経活動を評価した.このことで,工学的に応用可能な数理モデルの下地を作り,脳模倣型音識別モデルの枠組みを構築した.実験によるデータの取得,それに基づく知の体系化にまで至ったが,数理モデルの構築においては,十分に進んでいるとは言えない.そのようなことから,おおむね研究は進展しているが,完全に計画通りとはいえない.これまでの研究成果を,生理学の分野から工学の分野へ昇華する.データに基づいたモデルであるが,実際に工学的に応用可能であるモデルでもあるというすり合わせを,これまでの類似研究の知見を参考に調整する.
アジア諸国における教育の国際化に関する総合的比較研究

本研究はアジア8カ国・地域(中国、香港、韓国、台湾、タイ、フィリピン、マレーシア、シンガポール)における教育の国際化のための、初等、中等、高等教育レベルにおける政策・制度・実践を明らかにし、これらの国・地域における教育の国際化の実態を究明するというものである。最終年度はこれまでに実施してきた、国際化に関する教育政策及び初等・中等教育段階の児童生徒に対する質問紙調査結果を統計処理・分析し、研究会において各分担者がそれぞれ報告し、比較総合するという作業を行った。最終成果報告書では、各国・地域班による研究報告として、まず教育の国際化の政策的・制度的実態を明らかにした。ここでは特に英語教育やグローバリゼーションへの対応などに焦点を当てている。そしてつぎに、実施した質問紙調査結果を基に、児童・生徒を取り巻く家庭や学校、社会等での国際的な環境の考察、並びに児童・生徒の国際化に関する意識について検討した。特に国際化に関する意識では、交流を文化、スポーツ、留学等の領域に分け、ヨーロッパ諸国、アメリカ、イギリス、アジア、アセアン等についてクロスさせ、それぞれの交流の意欲を尋ねている。この他、英語学習、その他の言語学習の意欲、「国際人」の資質・素養等について尋ねており、各国・地域での相違や類似性を明らかにした。こうした国・地域の単純集計の総合的比較表を最終成果報告書の巻末に付している。以上の調査・研究による成果の概要を簡単に示すと次のようになる。教育の国際化に関する政策については、各国・地域で教育改革、教育制度における位置づけにおいて、明示的に位置づけらているかどうかにおいて若干の差異が認められた。台湾、韓国のように明確に目標として掲げている国・地域がある一方、タイやマレーシアでは教育制度全体の改革自体がグローバリゼーションの枠組みに位置づけられていた。生徒の意識については、特に国際人の資質についての回答結果に、国・地域による興味深い相違もみられた。本研究の目的はアジア8ヶ国・地域(中国、韓国、台湾、香港、タイ、マレーシア、フィリピン、シンガポール)における教育の国際化のための、初等、中等、高等教育レベルにおける政策・制度・実践を明らかにし、これらの国・地域における教育の国際化の実態を究明するというものである。今年度の研究計画は8ヶ国・地域について現地研究分担者の協力により、政策レベル、制度レベルにおける教育の国際化に関する施策を明らかにすることが中心であった。そのため以下の現地調査を実施し、それぞれ関係者に面接を行うとともに関係資料を収集した。1.中国(1998年10月)訪問先:教育部国家教育発展研究センター、北京師範大学、北京語源学院等。調査事項:教育の国際化政策の方針、留学生の受け入れ等の問題。2.韓国(1998年9月)訪問先:教育部、韓国教員大学校等・調査事項:国家レベルの国際化政策、高等教育の国際化状況、国際大学院の実態等。3.台湾(1999年1月)訪問先:教育部。台湾師範大学等。調査事項:国家レベルの教育国際化政策、小学校における英語教育、大学における国際化。4.香港(1999年1月)訪問先:香港大学等。調査事項:教育の国際化政策、その特質。5.タイ(1998年8月)訪問先:国家教育委員会、文部省、チュラロンコン大学等。調査事項:教育の国際化政策の展開と動向、留学交流、国際理解教育の実態。6.マレーシア(1999年3月)訪問先:教育省、マラヤ大学。調査事項:国家レベルの教育国際化政策、大学の国際化。7.フィリピン(1999年2月)訪問先:文部省メトロ・マニラ支部、フィリピン大学等。調査事項:教育の国際化政策。留学・交換プログラム等。