hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体性感覚インタフェースの構築に関する生体情報工学的研究

そこで、本年度は、まず、ヒトの上肢系の触運動覚に重点をおいた体性感覚ディスプレイ設計のための基礎的研究を生体情報工学的な観点から行った。具体的には、操作パネル上での「ボタン押し」のように視覚と触運動覚が協調しながら作業を進めるといった基本的かつ重要な体性感覚ディスプレイの操作状況を想定し、指先位置の視覚情報の有無が触運動知覚(奥行き方向の接触位置の弁別閾)におよぼす影響を調べた。その結果、体性感覚ディスプレイに必要な奥行き方向の位置決め精度は、作業空間内の位置にも依存するが、指先位置の視覚フィードバックがある場合は約1.5mm、ない場合は約4.0mmであった。従って、体性感覚ディスプレイの位置制御系には少なくとも1.5mm以下の位置決め精度を要することが分かった。また、作業空間内での操作位置の依存性に関しては、視覚フィードバックがない場合は肩から離れた位置での弁別閾が大きく、視覚フィードバックがある場合には頭部から離れるにつれて弁別閾が大きくなる傾向が若干見られた。従って、視覚フィードバックがない場合には肩部を中心とした空間座標系を、視覚フィードバックがある場合には頭部を中心とした空間座標系を基準としてヒトは作業空間を知覚している可能性が示唆された。また、接触対象の基準面の前後での弁別特性を調べたところ、基準面の奥側よりも手前側での接触位置の判断が難しいという補足的な知見を得た。一方、接触動作の上肢運動パターンと弁別閾との関係を調べてみた。その結果、弁別閾の大きな被験者は弁別閾の小さい被験者に比べて、指先の運動速度がベル型から水平型に移った接触直前の動作フェーズ時間が長くなる傾向にあることが分かった。人間と機械との係わりに関する研究では,ヒトの感覚機能を丹念に調べ,ヒトと親和性のあるヒューマンインタフェースを設計する姿勢が不可欠である.本年度は,昨年度におこなった研究(指先位置に関する視覚情報の有無が触運動知覚に与える効果を定量化する)を発展させ,複合現実感(MR)の環境下における体性感覚ディスプレイシステム(触覚ディスプレイやハブティックディスプレイ)構築のための設計指針を得る基礎研究を行った.MRとは,現実空間に仮想物体を違和感なく呈示する新しいバーチャルリアリティ技術のひとつである.例えば,3次元医用画像を人体に投影し,その仮想映像の患部に向かってメスを入れるコンピュータ支援手術技法への応用が試みられている.しかし,このようなMR技術を利用した場合には,特に仮想物体の奥行き知覚に大きな誤差を生じることが問題となっている.本研究ではSee-through HMDにより仮想物体を実環境に重ね合わせながら行う作業を想定し,視覚と触覚(体性感覚)の統合化を利用して,MR空間における奥行き知覚の精度の向上を図ることを目指した.以下に,実験方法と結果について述べる.まず,両眼瞳孔間距離の個人差に起因する視覚による奥行き知覚ずれを少なくした上で,どの程度の精度で手指を仮想物体の位置へ移動できるかを心理物理学的手法で調べた.その結果,実物体である手指と仮想物体との間で,最大で手前側に4cm,奥側に1cmと大きな知覚ずれを生じることが明らかになった.
高度な立体制御を伴う官能基炭素分子の新規酸化還元反応系の開拓

電子移動プロセスを経る還元的炭素-炭素結合形成反応における不斉制御や、不斉酸化反応のための再使用可能な高性能・高実用的固体触媒の開発、従来困難とされている酸化反応を可能とする新触媒系の開拓、さらには分子内酸化還元型反応の触媒による不斉制御などに取組むとともに、酸化還元を伴わない触媒反応系の展開研究も行い、物質の精密合成を効率的かつ環境調和型で行うことのできる新手法の開発に成功した。キラルなサマリウム配位圏での電子移動を引き金とする不斉反応として、β置換アクリルアミド類の還元的二量化反応を検討した。これまで既に、(R)-1,1'-ビ-2-ナフトール(BINOL)をキラル配位子とし、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)を添加剤とする自己組織化型キラルサマリウム還元剤[SmI_2-(R)-BINOL-TMEDA]の調製と、これを用いる高エナンチオ選択的3,4-二置換アジピン酸アミドの合成に成功しているが、本還元剤は非常に不安定で-78°Cにおいても配位子の還元を起こし徐々に失活してしまうため、還元剤の過剰使用や目的物の低収量などが問題となっていた。そこで本研究では、この問題を解決するため、還元されにくい新規単座配位子を9種類合成し、これらを用いて調製したサマリウム錯体の安定性と不斉誘起能に関する検討を行った。その結果、錯体の安定性が増し、還元剤の使用量の軽減と生成物の収率の向上を同時に達成することができた。しかしながらエナンチオ選択性に関してはなお改善の余地が残されている。同じく還元的二量化反応として、低原子価のキラルチタン錯体を用いる不斉ピナコールカップリング反応を検討した。ここでは、同一分子内に静的軸不斉と動的軸不斉を併せ持つ分子構造を設計し、基質との相互作用をとおして後者を制御するという柔軟性に富む新しい不斉制御法を検討した。具体的には、(R)-BINOLを3位で直接連結させた新規キラル化合物(R,R)-BisBINOLを設計・合成し、本化合物を不斉配位子とするチタン二核錯体を用いて、分子間ラジカルカップリング反応を高エナンチオ選択的に進行させることに成功した。本反応では、動的軸不斉に関与するC-C軸の回転によりinduced-fit型の反応場が構築された可能性を強く示唆しており、新しい不斉制御法として大変興味深い。回収再使用可能な不斉酸化固体触媒の創製:これまで既に、触媒のパーツとなるランタンイオン、多方向伸展性スペーサー装着キラル有機配位子、および適切なアキラル配位子類を自己組織化させることにより、無機・有機ハイブリッド型キラル多孔質固体触媒の一段階合成に成功していたが、今回、スペーサー部位のさらなる検討により、不均一反応でありながら3回目の使用においても室温一時間の反応で99%収率、99%eeで生成物を与える優れた固体触媒の開発に成功した。また、そのSEM像から、この触媒が数十ナノメートルサイズの粒子で構成されていることを明らかにした。一電子還元過程を経るエナンチオ選択的分子間ラジカルカップリング反応:(1)芳香族カルボニル化合物の高エナンチオ選択的ピナコールカップリング反応前年度に引き続き、低原子価チタン-ビスビナフトール二核錯体によるアルデヒドの還元的カップリング反応を検討した結果、対応する1,2-ジオールが高収率、良好なジアステレオ選択性、優れたエナンチオ過剰率(最高99%ee)で得られた。対応するビナフトールやその3-ナフチル置換誘導体を配位子としたチタン反応剤を用いた場合には不斉がほとんど誘起されないことから、本二核錯体においては、その動的な軸不斉が、反応の進行の際に不斉をより誘起する方向に誘導的合型の正の協同作用を示したものと考えられる。(2)イミノピナコールカップリング反応フェロセンを含む新しい不斉配位子を用いてその低原子価チタン錯体を調製し、ベンズアルデヒドのイミン誘導体の還元的カップリング反応を検討した。その結果、フェロセン環を含む新錯体は良好なエナンチオ選択性(最高62%ee)を与えることを見出した。[1]エナンチオ選択的分子間ラジカル反応の新展開分子間ラジカル反応における不斉制御、中でも官能基から離れた点でのラジカルカップリングにおける不斉誘導は合成化学上最も困難なもののひとつであり、解決すべき課題として残されている。われわれは新しいキラルサマリウム還元剤としてSmI_2/ビナフチルモノオール/TMEDA(1:4:4)型錯体やSmI_2/(R)-BINOL/アキラル配位子/TMEDA(1:1:2:4)型錯体を調製し、これらを用いてクロトン酸アミドの還元的二量化反応を良好な化学収率ならびに高い不斉収率で達成した。[2]触媒的不斉Evans-Tishchenko反応高度に立体規制された不斉反応場を構築しうる新規3,3'-二置換

BINOL誘導体を種々合成し、これらをキラル配位子とするレセプター型金属錯体を用いてEvans-Tishchenko反応を検討した結果、チタン、3,3'-dianthryl BINOL及び1,2-エタンジチオールから調製される触媒系が高収率ならびにこれまでで最も高いエナンチオ選択性で2分子のアルデヒドを対応するエステルに変換することを見いだした。高度に立体規制された不斉反応場を構築しうる新規3,3'-二置換BINOL誘導体を種々合成し、これらをキラル配位子とするレセプター型金属錯体を用いてEvans-Tishchenko反応を検討した結果、チタン、3,3'-dianthryl BINOL及び1,2-エタンジチオールから調製される触媒系が高収率ならびにこれまでで最も高いエナンチオ選択性で2分子のアルデヒドを対応するエステルに変換することを見いだした。[3]不斉酸化固体触媒のフロー反応系への展開と反応機構に関する考察適度な重合度を有するポリスチレンの存在下で、自己組織化により不斉酸化固体触媒を調製しこれをカラムの充填剤とするフロー反応系の検討を行い、共役エノンの不斉エポキシ化を高エナンチオ選択的に進行させる連続不斉酸化反応システムの構築に成功した.(1)動的軸不斉を活用する新しい不斉合成手法の開拓:同一分子内に静的軸不斉と動的軸不斉を併せ持つ配位子を用いて,不斉マイケル反応を室温下定量的に高エナンチオ選択性で進行させるカルシウム触媒を開発した。本触媒は誘導適合型の反応を促進していると考えられ新手法を提供するものである。(2)自己組織化型キラル希土類錯体触媒の開発:キラルスカンジウム錯体触媒の自己組織的一段調製に成功し,これを用いて高エナンチオ選択的不斉マイケル反応を達成した。本触媒は熱的に安定であり60°Cでの反応においても99%eeの生成物を与えた。キラル配位子の回収再使用も可能である。(3)連続不斉触媒反応システムの開発:医薬品等の重要中間体であるα, β-エポキシケトン類を高実用的に与えることのできるフロー系の高性能キラルランタン錯体酸化触媒システムの開発を行い,高エナンチオ選択性(>98%ee)と高効率分子変換(>93%yield, TON>100)の同時達成に成功した。(4)ホモアリルアルコール類の選択的不斉エポキシ化反応触媒の開発:レセプター型不斉空間を有する不斉エポキシ化触媒2種を開発し,ホモアリルアルコール類のエナンチオ選択的(80%ee)酸化を達成した。本触媒はアリルアルコール存在下でのホモアリルアルコールに選択的酸化を可能とする。(5)再使用可能な固体触媒を用いるゼロエミッション型分子変換:希土類イオンと剛直な多方向性配位子から一段階で調製した固体ルイス酸触媒を用いて,エポキシドからアミノアルコールへの変換反応を無溶媒条件下室温で達成した。本触媒は10回目の使用においてもその触媒活性を失わず,使用するすべての化学品はリサイクルできるので廃棄物ゼロ型の合成手法となる。
児童生徒の校種移行時の適応を向上させるための「テークオーバーゾーン」

近年,「小1プロブレム」「中1ギャップ」「高1クライシス」などと呼ばれる,校種移行期に子どもたちが不適応を示すケースの存在が問題になっている。円滑な新生活の開始は重要な心理的課題であり,丁寧な支援が求められる。そこで本研究では,各教育現場の現状を半構造化面接および学校視察を通じて把握し,その結果をもとに,校種移行期の不適応を軽減するためのプログラム群を,小学校・中学校・高校ごとに作成することで,児童生徒の心理的健康に寄与することをめざした。本年度は、昨年度の研究結果の一部を国際学会で発表するとともに、校種移行期の不適応を軽減するための「テークオーバーゾーンプログラム」の素案を、各学校種(小学校・中学校・高等学校)ごとに作成した。また、いくつかのプログラムをパイロット的に実施し、さらなる内容の洗練を目指した。テークオーバーゾーンプログラムは、1把握しておきたい情報(ハイリスク要因)、2テークオーバーゾーンスケジュール、3具体的なプログラムから構成され、できるだけ現場の教職員に新たな負担をかけることなく、効果を発揮できるようにすることが意図された。現時点におけるそれぞれのプログラム案の概要は以下の通りである。1)小学校版1把握しておきたい情報健康状態、家庭的要因、福祉的要因、発達的要因など。2プログラム就学時検診、入学説明会、職員間の引き継ぎ、保護者からの相談申し込みなどの機会を通じ、具体的な行動観察や質問紙、面談等による情報収集を行い、支援に活用する。2)中学校版1把握しておきたい情報家庭的要因、健康状態、登校状況、小学校の状況、本人に起因する要因など。2プログラム入学説明会、職員間の引き継ぎ、入学後の観察などの機会を通じ、さまざまな情報収集を行うと同時に、本人や家族からの申し出を可能にする工夫を行い、支援に活用する。3)高等学校版1把握しておきたい情報通学距離、前籍校の学校規模、欠席日数、健康状況、発達状況、学力、不本意入学、家庭状況、対人関係能力など。2プログラム合格発表および入学式後に、前籍校との連携、本人からの情報収集、保護者からの情報収集、教師による観察等を行い、支援に活用する。以上のように、「テークオーバーゾーンプログラム」の素案が作成されたが、研究の中でこれらを包括的に実施する主体としてのワーキングチームの必要性が認識され、この点についてもさらなる検討が必要だと考えられた。本年度は,過去2年間にわたり蓄積された研究結果を踏まえ,最終的な目標である『校種移行期の不適応を軽減するためのテークオーバーゾーンプログラム(小・中・高校版)』の作成を行った。プログラムはA4版で全60ページからなり,教育関係者に無料配付される。プログラムの概要は次の通りである。第1部は「テークオーバーゾーンプログラムの概要」として,本プログラムの背景や特徴,さらに活用方法について記述した。第2部は「校種別のテークオーバーゾーンプログラム」として,小学校版,中学校版,高校版に分けて各プログラムを紹介した。各校種ともまず,把握しておきたい情報としてハイリスク要因およびその背景について示し,次に大まかなプログラムの流れを図式的に示した。そして,テークオーバーゾーンプログラムと学校行事等の関係をタイムテーブルにて視覚的に呈示したのち,各プログラムの詳細を記した。さらに,プログラムの末尾に配布資料やチェックリスト等の具体的な資料を添付し,利用者の便に供した。プログラム数は小学校版が4本,中学校版が6本,そして高校版が6本である。さらに,校種移行期の問題についての理解を深めるためにコラムを4本掲載した。テークオーバーゾーンプログラムの独自性として,プロジェクトチームの結成を提唱している点と,入学前相談の実施を提案している点を挙げることができる。前者は,校種移行期に得られるさまざまな情報のとりまとめと活用を柔軟に行うための組織のモデルを示したものである。いっぽう後者は,学校間の連携だけでなく児童生徒および保護者が積極的に学校に働きかける機会を設けるものであり,これによってより適切な支援が期待できる。最後に,これらのプログラムのより一層の洗練を図ること,子どもや保護者がより積極的に環境に働きかける力を育てていくことなどが今後の課題としてあげられる。校種移行期の児童生徒の効果的な連携のあり方を、主に事例や具体的な取り組みを中心に実態調査を行った。校種移行を子どもの発達にそって、(1)未就学ー幼稚園、(2)幼稚園および保育園ー小学校、(3)小学校ー中学校、(4)中学校ー高等学校等、(5)高等学校ー進学先、の5種類に分け、それぞれどのような取り組みがなされているかについて事例研究を行い、以下のような結果が得られた。(1)未就学ー幼稚園への移行:主として保護者との面談および本人観察によって必要な情報を収集している。具体的には「新入園児面接」「入学アンケート」「1日入園」等の機会に、発達状況、生活習慣、コミュニケーション等を観察し、気になる子どもを把握する。(2)幼稚園および保育園ー小学校への移行:主として園からの情報を収集し、気になる子どもを把握する。

具体的には、小学校から出身園に出向き、子どもの状況を把握したり、引き継ぎフォーマットを作成しハイリスクな児童をピックアップする。(3)小学校ー中学校への移行:公立学校間では組織的な引き継ぎが実施されている。小学校の担任と中学校の教員による引き継ぎ会の中で、さまざまな情報交換を行うとともに、入学体験児の様子なども参考にしながら、学級編成等を行っている。(4)中学校ー高等学校への移行:「入試」の存在により、入学前に否定的な情報が伝わりにくいため、入学後に生徒へのアンケート等でハイリスクな生徒の把握に努める学校もあるが、積極的に組織的な情報交換がなされている例は多くない。(5)高等学校ー進学先:進学先から照会があった場合には必要な情報提供を行うことがあるが、システムとして高等学校と進学先が連携をとっている事例は多くない。以上のように、校種別の連携の実態を明らかにすることができた。また、公立学校と私立学校においても差異が認められ、今後は、校種間の移行をスムーズに行うためのモデルの構築が必要であることが示唆された。本研究の最終的なアウトプットである、校種移行期の不適応を軽減するための「テークオーバーゾーンプログラム」の素案を、各学校種(小学校・中学校・高等学校)ごとに作成した。また、成果の一部を国際学会で発表し、広く発信した。各学校種(幼稚園、小学校、公立中学校、私立中学校、普通高校、公立単位制高校、私立単位制高校)について引き継ぎシステムの実態と問題点把握することができ、本研究の目的である、校種移行時に役立つ引き継ぎのあり方について多くの示唆を得ることができた。推進方策:得られた知見を国際学会等にて発表し、広く発信するとともに、「テークオーバーゾーンプログラム」の最終版の完成を目指す。現在までの知見を国際学会にて発表し、広く伝達するとともに、先進的な取り組みを行っている学校を訪問し、よりよいモデル作成の指針を得る。さらに、「テークオーバーゾーンモデル」の素案を作成する。国際学会への参加費、および視察費として研究費を使用するとともに、引き続き必要な文献および事例の収集を行い、最終報告書を作成するための諸経費として研究費を使用する。国際学会への参加費、および学校視察費として研究費を使用するとともに、引き続き必要な文献の収集および、事例の収集、さらにモデルづくりにかかる諸経費として研究費を使用する。
原料や装置特性の変化および不確定性を考慮した仮想計測技術の開発

リアルタイム計測が困難な製品品質のフィードバック制御を可能にし,生産効率を高めるためには,プロセスの運転状態から品質を推定する仮想計測技術(ソフトセンサー)が不可欠である.本研究では,原料や装置特性が変化する場合,およびそれらに不確定性が存在する場合でも,高精度な推定が行える仮想計測技術を開発し,石油化学,半導体,製剤,鉄鋼など多様なプロセスに適用し,その有効性を確認した.リアルタイム計測が困難な製品品質のフィードバック制御を可能にするためには,プロセスの運転状態から品質を推定する仮想計測技術が重要となる.本研究では,原料や装置特性が変化する場合,およびそれらに不確定性が存在する場合でも,高精度な推定が行える仮想計測技術を開発し,実際の操業データを用いてその有用性を実証することを目的としている.本年度は,「不確定性の取り扱い」について研究開発を進め,前年度に開発したグレイボックスモデル(物理モデルと統計モデルを統合したモデル)とブートストラップフィルターを併用することで,推定したい変数の確率分布を求める方法を開発し,鉄鋼製造プロセスの操業データを用いた検証を実施した.具体的には,安定操業の実現に向けて,連続鋳造設備のタンディッシュ内溶鋼温度を目標値に一致させるように二次精錬終了時温度を調節するシステムを構築するために,タンディッシュ内溶鋼温度の確率分布を推定するシステムを開発した.さらに,導出する確率分布に基づいて温度推定値の信頼性も評価できることを確認した.また,「原料や装置特性の変化への対応」について研究開発を進め,開発した局所PLSの産業応用を目指して,半導体製造プロセスの操業データを用いた検証を実施した.その結果,従来型の非線形モデル構築手法や逐次更新型モデル構築方法に比べて,局所PLSを用いることで,製品特性推定精度が向上することを確認した.リアルタイム計測が困難な製品品質のフィードバック制御を可能にし,生産効率を高めるためには,プロセスの運転状態から品質を推定する仮想計測技術(ソフトセンサー)が不可欠である.本研究では,原料や装置特性が変化する場合,およびそれらに不確定性が存在する場合でも,高精度な推定が行える仮想計測技術を開発し,石油化学,半導体,製剤,鉄鋼など多様なプロセスに適用し,その有効性を確認した.リアルタイム計測が困難な製品品質のフィードバック制御を可能にし,生産効率を高めるためには,プロセスの運転状態から品質を推定する仮想計測技術が不可欠である.本年度は,Just-In-Time型モデル構築手法である局所PLSの開発を進めると共に,物理モデルと統計モデルを統合するグレイボックスモデルの開発に取り組み,産業界から提供された実際の操業データを用いて,それらの有用性を検証した.局所PLSの開発については,対象プロセスの非線形性の状態依存性,および原料や装置特性の時間依存性に応じて,サンプル間の類似度を適切に決定する方法を開発した.提案法を分解ガソリン精留塔の製品中アロマ濃度推定に適用したところ,類似度を適応的に変化させない従来の局所PLSと比較して,推定誤差(RMSE)を11.3%低減することに成功した.また,広範囲にわたる様々な運転状態で高い推定精度を実現するために,局所PLSの基盤となるデータベースが多様なサンプルを保持しなければならないことに着目し,データベースの一部は更新せず,それ以外のデータのみを先入れ先出しで更新する方法を開発し,分解ガソリン精留塔や有機プラント精製工程を対象として,その有効性を確認した.この方法は既に複数のプロセスで実装されており,厳密な品質管理と操作コストの削減に効果を発揮している.加えて,半導体製造プロセスおよび製剤プロセスへの局所PLSの適用についての検討も進めた.グレイボックスモデルの開発については,鉄鋼プロセスのタンディッシュ内溶鋼温度推定を具体的な対象として,1)物理モデルによる推定誤差を統計モデルで補正する方法,2)物理モデル中のパラメータの最適値を統計モデルで推定する方法,を開発し,物理モデルや統計モデルを単独で利用するよりも高い推定精度を実現できることを確認した.最終年度は,初年度から開発を継続し,石油化学,製剤,半導体など複数の産業プロセスでその有効性を確認できたJust-In-Time型モデル構築手法である局所PLSについて,さらにアルゴリズムの改良を進めると共に,特に,統計モデルの推定性能を大きく左右する入力変数選択についての検討に取り組んだ.統計モデルを用いて仮想計測を実現する際には,出力変数の推定に寄与しない入力変数を取り除く必要がある.入力変数を1つずつ個別に評価する従来法よりも効率的に変数選択を行う方法として,入力変数をグループ化して,グループ単位で変数選択を行う方法がある.その1つが研究代表者らが開発したNCSC-VS(Nearest Correlation SpectralClustering-based Variable Selection)であるが,NCSC-VSはパラメータ調整が難しく,計算負荷が高いという欠点が指摘されていた.そこで,本研究最終年度に,変数間の相関関係に基づくクラスタリング手法であるNCLM(Nearest Correlation Louvain Method)と,NCLMを用いた入力変数選択手法NCLM-VSを開発した.LMはSCよりも速く隣接行列を分割でき,生成するグループ数を調整する必要がない.提案法の有効性を,石油化学および製剤プロセスの操業データを用いて検証した結果,NCLM-VSはNCSC-VSを含む従来法よりも高い推定精度を実現できると共に,計算時間も大幅に改善することができることが確認された.プロセスシステム工学実施計画通り,不確定性の取り扱いに関する検討と産業応用を目指した検証を実施した.要素技術の開発がほぼ計画通りに進んでいることに加えて,産業界との連携が非常にうまくできており,実際の操業データを用いた検証が計画を上回る速さで進んでいる.当初の実施計画通り,これまでに開発した手法の改良と検証を繰り返し,仮想計測技術の完成を目指す.

特に,最終年度となる平成26年度は,実際の製造設備の操業データを用いた検証にとどまらず,実用化を目指した技術開発を産学連携の枠組みで進めていく.さらに,研究成果の発表にも努める.局所PLSとグレイボックスモデルの開発を継続し,その完成度を高めると共に,実データでの検証にとどまらず,仮想計測技術および推定制御システムの実装を進める.要素技術としては,高精度化に必須の入力変数選択方法と類似度決定方法,さらに不確定性の取り扱いに特に注力して開発を進める.実装については,本年度に検討を進めた石油化学プロセス,半導体プロセス,製剤プロセス,鉄鋼プロセスを主な対象とする予定である.該当なし
心筋内圧の冠動脈圧に対する応答性に関する実験的研究

心臓壁は心筋線維とその間隙に存在する組織液,それに壁内に分布する血管とその中を流れる血液,結合組織等からなっている.これらの要素は固体要素と液体要素に分けることができる.心筋内圧は上述の心筋線維の間隙にある組織液の圧力と考えられる.本研究で購入した米国IPM社製サーボヌリング・プレッシャーシステムモデル5Aでは先端の内径が数ミクロンのガラス製マイクロピペットを使用するため,実際に測定できる液体の領域の大きさはピペット先端に比べてある程度大きくなければならない.本研究では生体軟組織を用いる前に,固液二相体内部における液体成分の圧力の基本的な傾向を調べることとして,他の物質を用いて検討した.まずピペット内部を満たす食塩水の濃度についてはこれまで水1リットルあたり1モルから2モルの食塩が必要であるとされていたが,本研究で種々の濃度で上記装置の応答性を検討した結果,生理食塩水中での使用に対して0.5モルでも適切な応答が得られることがわかった.次に果実の多数の粒を利用して,シリンジ内に固液二相状態を作り出し,一方から生理食塩水によって一定圧力を加えて,他方はフィルターをとりつけて,シリンジ内部の上流からの距離の異なる2点で圧力測定を行った.これは心臓壁内の血管とその周辺組織に対して,血管から周辺組織への液体の移動に際しての圧力分布を模擬的に調べるためのものである.その結果,上流の圧力の大きさによらず,2点間の流体圧力の比は常に一定であることがわかった.血管から浸透によって組織に液体が移動する際には,この実験で得られたのと同様な現象が見られると推測される.心臓壁は心筋線維とその間隙に存在する組織液,それに壁内に分布する血管とその中を流れる血液,結合組織等からなっている.これらの要素は固体要素と液体要素に分けることができる.心筋内圧は上述の心筋線維の間隙にある組織液の圧力と考えられる.本研究で購入した米国IPM社製サーボヌリング・プレッシャーシステムモデル5Aでは先端の内径が数ミクロンのガラス製マイクロピペットを使用するため,実際に測定できる液体の領域の大きさはピペット先端に比べてある程度大きくなければならない.本研究では生体軟組織を用いる前に,固液二相体内部における液体成分の圧力の基本的な傾向を調べることとして,他の物質を用いて検討した.まずピペット内部を満たす食塩水の濃度についてはこれまで水1リットルあたり1モルから2モルの食塩が必要であるとされていたが,本研究で種々の濃度で上記装置の応答性を検討した結果,生理食塩水中での使用に対して0.5モルでも適切な応答が得られることがわかった.次に果実の多数の粒を利用して,シリンジ内に固液二相状態を作り出し,一方から生理食塩水によって一定圧力を加えて,他方はフィルターをとりつけて,シリンジ内部の上流からの距離の異なる2点で圧力測定を行った.これは心臓壁内の血管とその周辺組織に対して,血管から周辺組織への液体の移動に際しての圧力分布を模擬的に調べるためのものである.その結果,上流の圧力の大きさによらず,2点間の流体圧力の比は常に一定であることがわかった.血管から浸透によって組織に液体が移動する際には,この実験で得られたのと同様な現象が見られると推測される.
ギメラシルによる放射線増感効果の分子メカニズムの解析

内服可能な放射線増感剤として臨床応用が期待されているギメラシルの放射線増感効果のメカニズムを検討し、培養癌細胞を用いたコロニーアッセイ法および放射線誘発フォーカスアッセイ法などの実験によって、ギメラシルがDNA切断修復経路の1つである相同組換え修復を部分的に阻害する事で放射線増感効果を示すという事を解明した。まず、最初にギメラシルによる放射線増感効果の解析として、申請者はヒト癌細胞およびマウス培養細胞を用い、ギメラシル添加後にX線照射を行い、その後に発生する核内放射線誘発フォーカスを免疫蛍光染色法によって観察した。その結果、リン酸化ヒストンH2AXフォーカス数はギメラシル添加群では非添加群に比べて多い事が判明した。すなわち放射線によるDNA修復がギメラシル添加により阻害されている可能性が示唆された。現在論文投稿中である。次にギメラシルによる放射線増感効果の分子メカニズムの解析を行った。DNA修復のうち、おもな修復経路として相同組み換え修復および非相同末端結合の2つが知られているが、そのうちの相同組み換え修復に関わるタンパクとして知られるNBS1(ナイミーヘン染色体脆弱症候群原因遺伝子)の放射線誘発フォーカス数がギメラシル添加群で増加する事、およびその下流タンパクであるRad51の放射線誘発フォーカス数がギメラシル添加群で減少する事が判明した。すなわちギメラシルの放射線増感効果は相同組み換え修復機能を阻害する事で起こる可能性、そしてギメラシルはNBS1からRad51にかけての経路を阻害している可能性が示唆された。こちらも現在論文として投稿中である。そして直接ターゲットとなるタンパクを同定した上で、siRNAを用いてそのタンパク発現を抑えた場合にギメラシルが放射線増感効果を示すかどうかを調査している。引き続きギメラシルによる放射線増感効果の解析を行った。1.核内放射線誘発フォーカスの解析ヒト癌細胞を用い、ギメラシル添加後にX線照射を行い、その後に発生する核内放射線誘発フォーカスを免疫蛍光染色によって観察した。DNA修復に関わるタンパクであるリン酸化ヒストンH2AXおよびNBS1フォーカスはギメラシル添加群では非添加群に比べて多く、その下流で相同組み換え修復に関わるRPAおよびRad51フォーカスは少ない事が判明した。またこの放射線増感効果は、ギメラシルが阻害のターゲットとしているDPYD (Dihydropyrimidine dehydrogenase)をsiRNAによってノックダウンさせた場合にも同様に生じる事が判明した。これらは現在論文投稿中である。2.コメットアッセイを用いたDNA損傷の定量次にギメラシルによって起こる放射線増感効果のメカニズム解析の1つとして、DNA二重鎖切断を定量化できるニュートラルコメットアッセイ法を用いて、X線照射後のDNA損傷とその修復過程を検討した。照射前、ギメラシル添加のみでは明らかなDNA損傷の増加は見られなかった。4Gy照射直後のDNA損傷量はギメラシル添加群および非添加群ともにほぼ同程度に観察されたが、照射後1時間では残存しているDNA損傷量がギメラシル添加群では非添加群に比べて多い事が判明し、DNA修復の阻害効果が見られている事を確認した。これは現在投稿準備中である。
奈良時代の仏教美術と東アジアの文化交流

「奈良朝仏教美術の主要作例、もしくはその国際性を考える上で重要な周辺作例の中から対象とする文化財を選定し、それらに関する基礎資料を学界の共有財産として提供する」という目的に沿って調査研究を行い、22年度末に5部構成・2分冊からなる研究成果報告書を刊行した。薬師寺に伝来した藤田美術館所蔵大般若経(魚養経)全387巻の撮影及び書誌的データの集成、蛍光X線分析による香取神宮所蔵海獣葡萄鏡や東大寺金堂鎮壇具の成分分析を通した制作地の特定などが、代表的な成果である。奈良朝仏教美術の重要作品に関する基礎資料を学界の共有財産として提供するという、本研究の第一の目的に鑑みてメンバー間で討議を重ねた結果、研究の当面の目標を以下の三つのテーマに設定し、一次的研究の体制を構成する五班(研究計画調書に記載)の分掌を以下の如く割り振ることで合意に達した。(1)東大寺金堂鎮壇具について、蛍光X線分析を中心とした光学的調査と実測図作成を行って基礎データを集積し、素材・技法の精確な認識と制作地の解明を目指す。工芸班(C班)、考古班(D班)担当。(2)東大寺法華堂乾漆諸像の修理時に(財)美術院によって35mmフイルムで撮影された大量の彩色文様の写真を画像データ化して分析・検討を加え、制作年代及び当初の安置状況の解明を目指す。彫刻班(A班)、絵画班(B班)担当。(3)奈良国立博物館所蔵及び寄託の古写経を調査して基礎データを集積し、料紙の分析などを行って、国籍問題の解決を目指す。書跡班(E班)担当。20年度におけるそれぞれの進捗状況と成果は以下の通り。(1)可搬式蛍光X線分析装置を購入し、東大寺金堂鎮壇具の金属器の一部について成分分析を実施した。機材の仕様、支持具及び調査対象物を載せるステージの設計などに関する検討を重ねた関係で、実際に調査できたのはごく一部だが、次年度以降の調査を円滑に進められる態勢を整えることができた。(2)素材となる写真資料の撮影者である美術院、作品所蔵者である東大寺との間で検討を重ね、資料の取扱に関する覚書を締結した。これを踏まえて画像データ化及びデータ加工作業を行い、その大部分を完了した。この結果次年度以降、データにさらなる改良を加え、本格的な分析検討を行うための態勢が整った。(3)については奈良博館蔵品の古写経から調査に着手し、基礎データの集積を行った。また本研究が目標とする、東アジア世界における奈良朝仏教美術の位置づけに関しては、2月に当館職員2名を中国・陜西省に派遣し、各地で奈良朝美術工芸品の比較材料となる資料を蒐集した。さらに当初は年度末に外国人研究者を招聘して国際研究集会を開催する予定であったが、計画を変更して、3月10日に岡田健氏と高林弘実氏を東京文化財研究所から招へいし、研究会を実施した。両氏には敦煌壁画の科学的調査に関する研究発表を行っていただき、科研メンバーしの間で活発な意見交換がなされた。奈良朝仏教美術の重要作品に関する基礎資料を学界の共有財産として提供するという、本研究の第一の目的に沿って20年度に設定した下記の三つのテーマの調査研究を、下記の分掌(研究計画調書に記載した、一次的研究の体制を構成する五班)に沿って、継続的に進めた。(3)奈良国立博物館所蔵及び寄託の古写経を調査して基礎データを集積し、料紙の分析などを行っで、国籍問題の解決を目指す。書跡班(E班)担当。21年度におけるそれぞれの進捗状況と成果は以下の通り。(1)20年度に購入した可搬式蛍光X線分析装置を用いて東大寺金堂鎮壇具の成分分析を実施し、順調にデータの蓄積を行っている。(2)当該写真のデジタル化及び色補正の作業を完了(計2317カット)し、年度末に研究資料『東大寺法華堂仏像彩色文様写真デジタル画像目録』を制作、完成させた。これによって本研究の柱の一つである、奈良時代の仏像彫刻における文様の分析研究を、本格的に進めるための体制を整えることができた。(3)については館蔵品の古写経を中心に調査を継続し、基礎データの集積を順調に行っている。

奈良朝仏教美術の重要作品に関する基礎資料を学界の共有財産として提供するという本研究の第一の目的に沿い、研究費交付後、詳細な検討を加え、成果を報告する対象文化財を、最終的に五部門(彫刻・絵画・書跡・工芸・考古)に各々対応する五件(五群)、すなわち(1)東大寺法華堂乾漆像彩色文様(彫刻)、(2)藤井斉成会有鄰館所蔵『南詔図伝』(絵画)、(3)藤田美術館所蔵『大般若経』(魚養経、書跡)、(4)香取神宮所蔵『海獣葡萄鏡』(工芸品)、(5)東大寺金堂鎮壇具(考古資料)に絞り込むという方針を確定させた。それぞれの調査研究の経過は以下の通り。(1)前年度以来の文様写真の画像処理等の作業を継続して行い、23年2月までに調査研究を完了させた。途中、成果の一部を当館開催の特別展「仏像修理100年」(7月21日9月26日)のパネル展示及び展覧会図録に反映させ、12月20日から23日にかけては研究分担者2名を秋田市立赤れんが郷土館に派遣して、同館所蔵の小場恒吉資料を調査した。(2)11月5日から14日まで当該作品を当館に借用し、全巻の写真撮影と光学的調査を含む調査などを実施した。(3)11月11日に当該作品全387巻を当館に輸送し、23年2月18日までの間に計19日間の調査日を設け、研究分担者の大半が参加して全巻の調査・撮影を完了させた。(4)春の特別展「大遣唐使展」(4月3日6月20日)に当該作品を借用した際に蛍光X線分析などの調査を行い、このデータを活用して正倉院宝物中の同型鏡との関係などの問題を検討した。(5)前年度以来の光学調査・実測等の作業を継続して行い、23年2月までに調査研究を完了させた。かくして23年1月から研究成果報告書の編集作業に着手し、3年間の成果をとりまとめて、年度末に5部構成・2分冊からなる研究成果報告書を完成させ、刊行した。なお12月刊行の奈良国立博物館編『奈良時代の塑造神将像』(中央公論美術出版)は、法華堂乾漆諸像文様の重要な比較対象でもある戒壇堂四天王像と法華堂執金剛神像の調査報告書で、一部に本研究による成果が反映されている。
マイクロサージャリー領域におけるコンピュータ支援手術システムの開発

高精度モータを用いた片腕多軸マスタースレーブ式マニュピュレータ及び双腕多軸マスタースレーブ式マニュピュレータ2機を開発した。双眼顕微鏡やデジタル顕微鏡及び3Dモニターと組み合わせ下記の項目の検討を行った。1)微小対象物の把持:スイッチ操作により、マスターアームから術者が手を離してもアームは同姿勢を保持できるため、ロボットアームの使用にアドバンテージがあった。血管縫合時に微小血管を同位置で、長時間把持が可能。2)血管内への摂子の挿入及び拡張操作: Anatomical rat_<TM>は壁が厚く、管腔構造が保たれるのでマニュピュレーターシステムを使って血管径を10-20%拡張させるのは容易。ラット尾動脈のように直径が1mm以下の構造では壁が薄く、管腔構造が自力で保てない為に内腔ヘピンセットを挿入するには慎重な操作が必要。予めピンセットの最大開度を決定しておけばそれ以上先端が開きすぎて血管壁を損傷しない。ロボットアームでは振戦を除去できる。3)血管壁への針の刺入、糸の結紮操作:血管壁に直角に針を刺入する操作は内腔をピンセットで拡張させていると、Anatomical rat_<TM>と尾動脈の両者において可能。二号機においては画像が不鮮明であり、血管壁刺入時に10-0ナイロン糸の針を折損させるケースがあった。微小血管縫合操作を行う際はマスターとスレーブ間の動作縮小比率を1/10以下に保つことが必要。1mm以下の径になるとアームの空間分解能を使いきる必要があり、1/20以下まで動作比率を縮小した。2号機においては2つのアームにより血管の腹側に10-0ナイロン糸による縫合操作を行った。2号機はワーキングエリア内でも目的の対象物間に段差がある場合は作業が困難。これはアームの構造上、第一軸の直下より対象物が周辺に偏位するに従い作業姿勢に制約が生じるためである。現在の実験機は作業目的を明確にすれば、臨床現場に比べて限定された局面ではあるが、術者をアシストすることが可能と結論付けられる。アクチュエーターとしてAC及びDCサーボモーターを使用した。アームの自由度を7とし、操作方法はマスタースレーブアーム方式とした。術者の動きは主としてマスターアーム側の各軸に配置されたエンコーダーを介してホストPCに送信され、モーターコントロールユニットとPCはUSBケーブルで接続した。先端部に感圧センサーをとりつけ、LEDの音や点滅で術者が先端の情報を得られるようにした。操作性の検討にはシリコンゴム製の切断指モデルを用いた他、ラットの摘出尾動脈を使用した。検討項目はマイクロ縫合針の把持、血管への針の刺入、血管内への摂子の挿入及び拡張操作、剥離操作である。画像はCCDカメラと擬似3Dモニターを組み合わせた。昨年度までの機体では1mm以下の対象物に対して位置決め操作に時間を費やしたが、今回の機体では操作性が向上した。これは1)自由度を増した2)マスターアームの形状を変更した3)モーターのコントロール精度を上げた4)先端回転軸形状を変更した、結果動作追従性が上がったことによると考えられる。微小外科では一般的に執刀者と顕微鏡の視野を共有する第一助手の共同作業により手術が進行するものである。

従って助手サイドの役割、すなわち執刀医をアシストする意味では同じ姿勢ないし位置で、長時間血管や神経を保持するとともに組織を傷つけることなく方向を変えることができなくてはならない。本システムでは顕微鏡下にシリコンチューブを把持することは容易であり、またチューブを把持したまま方向を変化させることも可能である。問題点としてはワーキングエリアの周辺に特異点が発生することが挙げられる。スレーブアームの絶対性能を引き出すべくより小型化及び操作性を向上させることが必要である。より特化したマスターアーム形状を考案することが今後の課題である。今年度は度改良した7軸の単腕のマスタースレーブ方式のマニュピュレーター及び双腕の同方式のマニュピュレーターを用いて微小組織操作について検討を行った。改良点としては、*マスター側のエンコーダーをレーザー方式のより高分解能のものに変更した。*マスターの構成部品を見直し軽量化を図ることにより、操作性を高めることができた。*マスターの設置を顕微鏡サイドのタワーバーより牽引する方式をとった。*先端のピンセット把持部分を個別に製作し、軽量のサーボモーターやステッピングモーターを使用し各軸の必要作業に適したアクチュエーターの採用を考えた。*先端部分に両側より小型CCDカメラをとりつけ操作者に立体感をもたせることを試みた。*モータードライバに新たに開発された基盤を採用し、小型軽量化した等が挙げられる。全体のマスター形状の変更は困難なことから先端部の作業の一部について現在新たなマスター形状に変更中であるが小型化と高精度を両立させるためにエンコーダーと同等な作業精度を確保できるセンサを製作中であり今後さらに検討を続ける。システム構成の変更工業用デジタル顕微鏡(TW-CM、SONY製)をアームの中心位置に設置し、pseudo 3Dmonitor(TFT-15V、3D.com製)に画像を提示した。ピンセットの開閉の際にかかる圧を感圧センサで感知して、術者にビープ音とLEDでフィードバックさせた。実際にはマスターとスレーブは横置きに設置されたが、遠隔操作が可能なシステムとなった。マスタースレーブ間の動作比率の変更について検討従来、術者と手術対象である生体組織の間にはピンセットやバイヨネット式の手術器具が介在するのみで器具の形式によって物理的に術者の手指の動きが縮小され組織を操作してきた。従ってバイヨネット式器具のサイズを変えれば先端にかかる力や手指にかかる力加減がある程度変えられた。マスタースレーブ方式ではマスターアームに加えられた術者の動作を電気信号としてスレーブアームに伝える際に電気的に自由に変換することができる。上記システムの場合、ホストコンピュータ上でのコントロール画面を通じてマスターに加えられた各関節の移動量とスレーブの実際の移動量の比率を調節することができる。スレーブアームの移動量をマスターアームの移動量の1/5や1/10に設定することで術者の微小動作を支援することが狙いである。同時にマイクロサージャリーを行う上で問題となる手指の振戦も除去した上でスレーブアームに伝達することができるメリットがある。
析出強化型Ni基超合金の水素誘起クリープ破壊機構の解明

析出強化型Ni基超合金は,転位運動に対し析出物が熱活性化過程に支配されない抵抗をもたらすように設計されており,クリープに代表される時間依存型の破壊に対して優れた性質を持っている.しかし,析出強化型Ni基超合金中に水素が侵入すると,クリープのような時間依存型の破壊が発現する.本研究では,水素脆化に関する研究に対し,クリープに関する研究の考え方を適用し,析出強化型Ni基超合金の水素誘起クリープ破壊機構の解明するため,水素チャージを施した試験片による応力急変試験,応力緩和試験およびクリープラプチャー試験を実施する.析出強化型Ni基超合金は,転位運動に対し析出物が熱活性化過程に支配されない抵抗をもたらすように設計されており,クリープに代表される時間依存型の破壊に対して優れた性質を持っている.しかし,析出強化型Ni基超合金中に水素が侵入すると,クリープのような時間依存型の破壊が発現する.本研究では,水素脆化に関する研究に対し,クリープに関する研究の考え方を適用し,析出強化型Ni基超合金の水素誘起クリープ破壊機構の解明するため,水素チャージを施した試験片による応力急変試験,応力緩和試験およびクリープラプチャー試験を実施する.
生体蛍光顕微鏡を応用したヒト大腸癌細胞の肝およびリンパ節転移形成機序の解明

1.生体蛍光顕微鏡によるヒト大腸癌細胞の肝生着初期像の観察:ヌードマウス脾内に投与したヒト大腸癌細胞は肝のzone-1類洞に捕捉された。90%以上の癌細胞は類洞内で24時間以内にviabilityを失い、投与24時間後の癌細胞の肝内残留率が肝転移形成率と相関することが判明した。ヒト大腸癌細胞は径が15μm以上であるが肝類洞径は8μm前後と小さく、肝に流入した癌細胞が類洞内で著しく変形することが観察され、この変形が癌細胞のviabilityを低下させる可能性が示唆された(Clinical and Experimental Metastasis 14:153-164,1996)。2.大腸癌患者血中遊離癌細胞の同定:大腸癌患者の腫瘍流出血中に癌細胞が遊離することをRT-PCR法で確認した。この結果が術後肝転移再発を予測し得るか否かを観察中である。3.マウス大腸癌肝転移モデル:マウス大腸癌Colon26細胞の同系マウス門脈内投与により肝転移形成モデルを作成した。Colon26が細胞接着分子CD44を強く発現し、抗CD44抗体がColon26細胞の肝転移形成を抑制したことから、CD44が転移形成に関与することが示された。ヒト大腸癌細胞へのCD44遺伝子の導入:癌細胞の転移形成に関与することが示唆されているCD44分子の複数のvariantをcloningし、CD44陰性ヒト大腸癌に導入してCD44陽性細胞株を樹立した。このうちCD44v3-10導入癌細胞はヒアルロン酸に接着し、in vivoの増殖は有意に抑制された(Surgical Forum47:510-512,1996)。1.マウス肝転移モデル:マウス大腸癌Colon26細胞の同系マウス門脈内投与により肝転移形成モデルが作成された。Colon26がCD44を強く発現し、抗CD44抗体がColon26細胞の肝転移形成を抑制したことから、CD44が転移形成に関与することが示された。2.生体蛍光顕微鏡によるヒト大腸癌細胞の肝生着初期像の観察:ヌードマウス脾内に投与したヒト大腸癌細胞は肝のzone-1類洞に捕捉された。ヒト大腸癌細胞は径が15μm以上であるが肝類洞径は8μm前後と小さく、肝に流入した癌細胞が類洞内で著しく変形することが観察され、この変形が癌細胞のviabilityを低下させる可能性が示唆された。以上の結果を論文としてClinical and Experimental Metastasis誌に投稿し、既に採用されており、現在掲載準備中である。3.大腸癌患者血中遊離癌細胞の同定:大腸癌患者の腫瘍流出血中に癌細胞が遊離することをRT-PCR法で確認した。今後の計画:大腸癌肝転移巣は通常hypovascularであり、動注化学療法が奏効し難い。一方、大腸癌細胞は血管新生を誘導するvascular endothelial growthfactor(VGF)等を産生することが報告されている。肝転移形成初期における血管新生の機序を検討する予定である。

90%以上の癌細胞は類洞内で24時間以内にviabilityを失い、投与24時間後の癌細胞の肝内残留率が肝転移形成率と相関することが判明した。ヒト大腸癌細胞は径が15μm以上であるが肝類洞径は8μm前後と小さく、肝に流入した癌細胞が類洞内で著しく変形することが観察され、この変形が癌細胞のviabilityを低下させる可能性が示唆された(Clinical and Experimental Metastasis 14 : 153-164, 1996)。2.大腸癌患者血中遊離癌細胞の同定:大腸癌患者の腫瘍流出血中に癌細胞が遊離することをRT-PCR法で確認した。この結果が術後肝転移再発を予測し得るか否かを観察中である。3.マウス大腸癌肝転移モデル:マウス大腸癌Colon26細胞の同系マウス門脈内投与により肝転移形成モデルを作成した。Colon26が細胞接着分子CD44を強く発現し、抗CD44抗体がColon26細胞の肝転移形成を抑制したことから、CD44が転移形成に関与することが示された。4.ヒト大腸癌細胞へのCD44遺伝子の導入:癌細胞の転移形成に関与することが示唆されているCD44分子の複数のvariantをcloningし、CD44陰性ヒト大腸癌に導入してCD44陽性細胞株を樹立した。このうちCD44v3-10導入癌細胞はヒアルロン酸に接着し、in vivoの増殖は有意に抑制された(Surgical Forum 47 : 510-512, 1996)。
相互主体性の解析に基づく社会行動の神経基盤と発達過程の解明

【相互主体性を介した共有プロセスの解明】アイコンタクトをしている2者の神経活動を同時計測し、視線を介して二者が単一の「我々」を構成する際に小脳と辺縁系ミラーシステムが重要であることを明らかにした。協力行動において側頭頭頂接合部後部を含む心の理論システムが関与することを明らかにした。【社会能力の神経基盤解明】自己顔認識の神経基盤の発達に右下頭頂小葉が重要であることを明らかにした。自分の行為と相手の反応の間の因果関係(社会的随伴性)認知に係る神経基盤が初期視覚野から頭頂葉を経由して外側前頭前野に至る階層構造を形成していることが判明した。【自閉スペクトラム症研究】自閉症スペクトラムでは自身の身体に対する気付きが変化していること、その神経基盤が外側後頭側頭皮質にあることを明らかにした。さらに安静時fMRIデータを用いて、ASD群において視床皮質間の機能的結合が増強していることを明らかにした。【簡易計測による発達諸相評価】乳児の覚醒度が高いほど、見つめ合いから共同注意が惹起されやすいことを明らかにした。さらに生後18ヶ月、30ヶ月、42ヶ月時点での社会能力を母子の相互作用から「かかわり指標」を用いて定量化し、睡眠時間と入眠時刻が社会能力発達に影響することを明らかにした。このことにより睡眠が社会能力の発達に重要な役割を果たすことが明らかとなった。【二者間の神経ネットワーク解析のための技術的検討】学習過程におけるネットワーク構造のダイナミックな変化を捉えるために、eigenvector centrality mappingを運動学習に適用して記憶痕跡の可視化を行った。その結果、記憶痕跡の生成される領域は学習手法に依存すること、特にトップダウンの努力を要する場合に実行機能ネットワークが関与することが明らかとなった。「自他相同性に始まり向社会行動に至る社会能力の発達は、相互主体性を介した共有による学習過程である」との仮説を証明することを目的とする観点から、着実に実験が進行している。1.二個体相互作用の神経ネットワークモデルについては、複数の機能的MRI実験が平行して走っている。2個体間のネットワーク評価方法としてのEigenvector centrality mappingについては、一個体レベルでの有用性を学習課題において検証が完了し、さらにICA analysisと組み合わせることによる有用性を確認したことから、引き続き2個体同時計測データへ適用する。相互主体性を介した共有プロセスの解明に関して、アイコンタクトの即時性に関する神経基盤を明らかにする実験が複数進行中であり、さらに共同作業を課題とする2個体同時計測fMRI実験も進めている。7テスラMRIへのマルチバンド法導入は完了しており、既に機能的MRIを遂行している。さらに拡散強調画像取得のための調整が完了しており、社会能力を担う神経回路描出へ研究を展開する。2.社会能力の神経基盤についても複数の実験が進行している。3.強化学習システムとしての対面コミュニケーションの神経基盤解明については、他者との相互作用における自己効力感の効果を検証しつつある。4.簡易計測による発達諸相および疾患におけるネットワーク評価は、特に3.と関連して、ASD者を対象としたfMRI実験を積極的に展開する。5.安静時fMRIの解析手法は、2個体同時計測データの解析に重要であり、引き続き技術的検討を進める。脳機能計測は順調にデータを積み重ねており、特に超高磁場MRI(7T)との連携を強めていく方向で推進する。データ解析に於いても2個体を1つのネットワークとして解析する手法の準備が進みつつあり、実験データ取得と解析の両輪で推進する。この成果を、疾患診断ならびに行動発達計測へと結びつける方策を要する。疾患研究については既存のデータベースを用いたメタ解析に成功しており、この方向性も維持する。精神疾患の病態生理についてのモデルについて、精神科領域(小坂・飯高))ならびに認知発達科学領域(板倉)の専門家と密接に議論を積み重ねて、神経基盤の明確な定量的行動指標の確立へと展開する。1.二個体相互作用の神経ネットワークモデル:定量的行動計測システムを用いて二者対面相互作用を計測し、Akaike causalityを適用することにより、見つめ合う二者の間で微小な体動が時間遅れなしに同期すること、それが両者の同時性相互作用によるものであることを明らかにした。2.相互主体性を介した共有プロセスの解明:共同注意課題の前後で、アイコンタクト状態の2個体の神経同期を計測し、その同期状態の変化を解析することにより、共同注意の経験が、2個体間神経ネットワークの結合度の変化として2者特異的に記憶されることを証明した。3.強化学習システムとしての対面コミュニケーションの神経基盤解明:他者との相互作用そのものが報酬となりうることを、仮想的ボールトスゲームを行っている最中の神経活動をfMRIで計測することにより明らかにした。4.簡易計測による発達諸相および疾患におけるネットワーク評価:1社会能力の様々な側面を国際的に比較可能な形で定量できる「かかわり指標」を用い、子どもの発達軌跡分析を行い、指標の安定性と適用年齢を確認した。2ステップ健診受診児群(1歳6ヶ月児健診で発達障害疑いと判断された2歳幼児)107名と一般集団群68名を登録した。3自閉スペクトラム症(ASD)者の自己意識(自分が他者からどのように評価されているのかについての意識)の神経基盤を明らかにした。健常者では、他者が見ている場合に、他者の心を推し量るのに重要な脳部位(内側前頭前野)と、情動に関わる脳部位(前部帯状回・島)との連携が高まり、自分の顔を見たときに感じる恥ずかしさが高まることが確認された。