hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳波コヒーレンス解析による急性脳症の早期診断

以上から、デジタル脳波解析は急性脳症の早期診断に利用できる可能性が示唆された。脳波解析を用いた急性脳症の早期診断を目的に、平成23年度は過去の急性脳症症例のリストアップとデジタル記録された脳波の収集、および脳波解析方法の検討を行った。さらに、平成23年度の新規症例のデータ収集を並行して行った。1、症例のリストアップと脳波収集:けいれん重積研究チーム(当院を含めた24施設)において実施した「けいれん重積調査」を基に過去の急性脳症症例と熱性痙攣・てんかん症例(予後良好例)のリストアップを行った。さらにそれらの症例でデジタル記録された脳波を収集するために、各施設に保存脳波の確認を依頼し、一部の施設から脳波データを収集した。2、脳波解析:デジタル記録された脳波を、連続する10秒の部位を1エポックとし、1人当たり5-10エポックのデータを使用するために切り出し保存した。脳波はフーリエ変換し、各脳部位の脳波パワースペクトルを計測した。基礎律動のパワースペクトルのピーク周波数を求め、このピーク周波数について、各脳部位間のコヒーレンス値を求めた。3、解析結果:徐波(1-6Hz)の前頭部ー後頭部コヒーレンスはけいれん重積型急性脳症(予後不良例)で低く、予後良好な急性脳症と熱性けいれんでは有意に高い結果が得られた。4、研究結果の意義と重要性:視覚的な脳波判断においては、けいれん重積後の徐波から予後不良の急性脳症と予後良好な急性脳症・てんかん・熱性けいれん重積を判別するには限界があった。デジタル脳波解析において、従来よりも感度・特異度の高い診断ができる可能性が示唆された。急性脳症の早期診断は、早期治療による神経予後の改善につながるため、きわめて重要である。症例のリストアップと脳波の集積は予定通り達成できている。脳波解析の基本的な方法は確立している。平成24年度は前頭部と後頭部で記録した脳波を解析した。他の脳部位を解析することで、さらに感度と特異度を上げることができる期待があるので、平成25年度にはこの点を重点的に行う。種々の周波数ごとの解析と脳部位を変えて解析を行うことは、平成23年度には実施できていないので、24年度に行う予定である。引き続きけいれん重積症例の脳波を集積すると同時に、全ての脳部位による脳波解析を行い、最も信頼性の高い解析方法を確立する。解析結果から得られた方法を基に、新規症例の診断を前方視的に行いながら、解析方法の妥当性を検証してゆく。引き続き症例の脳波を集積すると同時に、種々の周波数および脳部位による脳波解析を行い、最も信頼性の高い解析方法を確立する。解析結果から得られた方法を基に、新規症例の診断を行いながら、解析方法の妥当性を検証してゆく。この前方視的診断が、予想に反して診断率が低い場合には、新規症例を含めて解析方法の見直しを行う。当初予定していた研究計画よりも順調に計画が進んだために物品購入費が少なく済んだため次年度使用額(130,146円)が発生した。平成25年度は解析方法の簡素化のために解析ソフトの購入を計画している。研究成果を学会に報告し、研究協力機関の研究者と研究成果について打ち合わせをする。本年度は最終年度に当たるため、論文作成のための英文校正を業者に委託する。成果発表のための学会出張旅費および、データ保存のためにDVD購入費、脳波記録のための電極、論文の校正費用などを計画している。
マダイ仔稚魚期の免疫機能の発達に関する研究

魚類の種苗生産が盛んになるとともに、病原微生物を原因とする種々の疾病が多発し、安定した種苗供給の阻害要因となっている。これらの疾病を防ぐためには、病原微生物の感染機構を解明するとともに、仔少魚の生体防御機構を検討して、予防対策をたてる必要があると思われる。本研究では、種苗生産期のマダイの疾病予防対策の基礎的研究としてマダイ仔稚魚の免疫機構の発達のうち、腎臓の造血組織、胸腺、脾臓などの主要リンパ様器官の形態学的発達について研究した。供試魚には、ふ化日を0日齢とし、ふ化直後から9週齢のマダイを用いた。供試魚をブアン氏液で固定し、定法に従い、パラフィン切片を作製し、H.E.染色を行い、光学顕微鏡で観察した。また、供試魚を2.5%グルタ-ルアルデヒドと1.5%オスミウム酸で2重固定し、定法に従い、エポキシ樹脂に包埋した。そして、超薄切片を作製し、酢酸ウラニルとクエン酸鉛で2重染色して、JEMー100S電子顕微鏡で観察した。2日齢魚の左右腎臓の間の腔内に造血幹細胞がみられた。4日齢魚では、間葉系細胞からなる脾臓の原基がみられた。6日齢魚では、脾臓内に赤芽球がみられた。10日齢を過ぎると、腎管内側および背側に、主に未熟赤芽球からなる造血組織が形成された。また、第3,4鰓弓の背側の体壁上皮内に胸腺の原基がみられた。12日齢魚では、胸腺に多数のリンパ球やリンパ芽球がみられた。14日齢魚では、腎臓の造血組織に細胞質に顆粒をもつ細胞がみられた。4週齢魚では、腎臓造血組織、6週齢魚では、胸腺および脾臓の基本構造がそれぞれ完成した。腎臓造血組織と脾臓では、明確にリンパ球と同定できる細胞は認められなかった。今回、機能面の発達に関する研究はできなかった。しかし、本研究の結果から、マダイにおいては、仔魚期ではリンパ様器官が未発達なことが判明し、免疫機構は未発達であると考えられた。
重度・重複障害児が表出した行動の意味理解に向けた共創コミュニケーションアプローチ

本研究の目的は,重度・重複障害児との共創コミュニケーションに関する映像資料を収集し,共創コミュニケーションが円滑に展開する条件と重度・重複障害児の行動の意味理解に至る過程を分析することであった.その結果,10事例の教育相談場面における映像資料のべ444回分を収集するとともに,教育的係わり合いにおいては子どものイニシアチブや共同的活動に視点をおくことで子どもとのインタラクションやコミュニケーションが活発化し,係わり手との関係性が進展するとともに活動も拡大することが明らかになるなど,共創コミュニケーションの枠組みが重度・重複障害児との教育的係わり合いにおいても有効であることが示唆された.本研究の目的は,共創コミュニケーション(co-creating communication)の枠組みを,多様な障害を併せ有する重度・重複障害児への教育実践に適用し,以下の2点について検討することである.すなわち,第1点目は,重度・重複障害児との共創コミュニケーションの諸相を実証的に明らかにする資料を収集・蓄積することである.第2点目は,共創コミュニケーションが円滑に展開する条件とそのなかで重度・重複障害児の行動の意味理解に至る過程を詳細に分析することである.本年度は,第1点目の目的を実施するとともに,収集された映像資料の分析を進めるなかで第2点目の目的にも一定程度の接近を試みた.その結果,まず,2013年4月から2014年3月の間に収集された映像資料は以下のとおりであった.事例1:継続的で濃厚な医療的ケアを必要とする超重症児とのセッション27回,事例2:食事場面におけるコミュニケーションに視点をおいた重症心身障害者とのセッション10回,事例3:行動の切り替えが困難な肢体不自由児とのセッション12回,事例4:行動が著しく乱れがちな重度知的障害児とのセッション14回,事例5:身体の動きが極めて制限される脊髄性筋萎縮症児とのセッション34回,事例6:身体の動きが極めて制限される筋疾患児とのセッション29回,事例7:ヒラガナ文字言語信号系の学習に取り組む重度肢体不自由者とのセッション10回,事例8:視覚と聴覚の障害に加え重度肢体不自由を併せ有する重度・重複障害児とのセッション10回,であった.さらに,事例5,事例6,事例8については,分析を進め,各々学会にて発表した.また,事例1については,共同的活動における身体の動きの表出促進と意味共有の過程の分析が進むなかで貴重な資料が得られており,学会誌へ投稿の準備を進めている.本研究の目的は,重度・重複障害児との共創コミュニケーションに関する映像資料を収集し,共創コミュニケーションが円滑に展開する条件と重度・重複障害児の行動の意味理解に至る過程を分析することであった.その結果,10事例の教育相談場面における映像資料のべ444回分を収集するとともに,教育的係わり合いにおいては子どものイニシアチブや共同的活動に視点をおくことで子どもとのインタラクションやコミュニケーションが活発化し,係わり手との関係性が進展するとともに活動も拡大することが明らかになるなど,共創コミュニケーションの枠組みが重度・重複障害児との教育的係わり合いにおいても有効であることが示唆された.本研究の目的は,欧州において先天性盲ろうの子どもの教育における取り組みから展開されている共創コミュニケーション(co-creating communication)の枠組みを,多様な障害を併せ有する重度・重複障害児への教育実践に適用し,以下の2点について検討することであった.すなわち,第1点目は,重度・重複障害児との共創コミュニケーションの諸相を実証的に明らかにする資料を収集・蓄積することである.第2点目は,共創コミュニケーションが円滑に展開する条件とそのなかで重度・重複障害児の行動の意味理解に至る過程を詳細に分析することである.本年度は特に第1点目の目的を中心に実施した.収集された映像資料は以下のとおりであった.1)寝たきりで人工呼吸器を装着されており,追視や注視など視線の動きや表情変化,発声運動が見出されるものの,四肢の動きについては,痙攣様の動き以外には表出の目視が極めて困難なほどに微弱な超重症児とのセッション30回,2)食事場面における重症心身障害者とのセッション11回,3)行動の切り替えが困難な肢体不自由事例とのセッション18回,4)不確定状況およびコミュニケーション不全状況において調整が著しく乱れがちな重度知的障害事例とのセッション16回,5)先天性筋疾患二事例とのコミュニケーションおよび意図的表出の促進に関わるセッション各々28回,27回,6)重度肢体不自由事例とのヒラガナ文字言語信号系活動の促進に関わるセッション11回,視覚と聴覚の障害に加え重度肢体不自由を有する重複障害事例とのコミュニケーション促進に関わるセッション8回,であった.本研究の目的は,第1に,重度・重複障害児との共創コミュニケーションに関する映像資料を収集・蓄積すること,第2に,共創コミュニケーションが円滑に展開する条件と重度・重複障害児の行動の意味理解に至る過程を分析することであった.本年度は,昨年度から引き続き,第1の目的を実施するとともに,収集された映像資料の分析を進めるなかで第2の目的にも接近した.

第1の目的に関して,2014年4月から2015年3月の間に収集された映像資料は以下のとおりであった.事例1:継続的で濃厚な医療的ケアを必要とする超重症児との共同的活動に視点をおいたセッション23回,事例2:食事場面におけるコミュニケーションに視点をおいた重症心身障害者とのセッション12回,事例3:行動の切り替えが困難な肢体不自由児との交渉型コミュニケーションに関するセッション7回,事例4:行動が著しく乱れがちな重度知的障害児との子どものイニシアチブに視点をおいたセッション17回,事例5:身体の動きが極めて制限される脊髄性筋萎縮症児との共同的活動に視点をおいたセッション25回,事例6:身体の動きが極めて制限される筋疾患児との学習活動に関するセッション25回,事例7:ヒラガナ文字言語信号系の学習に関する重度肢体不自由者とのセッション12回,事例8:視覚と聴覚の障害に加え重度肢体不自由を併せ有する重度・重複障害児との共同的活動に関するセッション7回,であった.以上に加えて,今年度より,事例9:準超重症児事例7セッション,事例10:脊髄性筋委縮症児事例14セッションの映像資料の収集も開始した.一方,第2の目的に関して,事例5,事例6については,分析を進め,各々学会にて発表した.また,事例4については,やりとりの共創過程における子どものイニシアチブと行動の乱れの低減に関する貴重な資料が得られており,学会誌へ投稿の準備を進めている.特別支援教育重度・重複障害児との共創コミュニケーションの諸相を実証的に明らかにする基礎資料146セッション分を収集することができ,また,これまでに収集した資料の分析結果の一部は学会にて発表するとともに,学会誌への投稿の準備を進めることができているため.研究実績の概要にあるように,本年度は重度・重複障害児との共創コミュニケーションの諸相を実証的に明らかにする基礎的資料149セッション分を収集することができ,さらにその一部について分析も進んでおり,2013年度の学会発表に向けて用意を進めているところである.引き続き,収集した教育実践の経過に関する映像資料ついては,以下の手続きにより検討する.1)各々の映像資料について,係わり手の意図や対象児の微細かつ瞬間的な行動,あるいは行動文脈などを補足したエピソード記録を作成する.2)撮影した映像を研究協力者とともに共同視聴し,対象児の行動の意味や係わり手との相互交渉の様相について討議・検討を行なう.3)量的分析については,行動観察分析装置(DKH社製行動コーディングシステムPTS-113)を活用し,分析は,行動観察分析装置およびビデオ再生機の時間表示に基づきミリ秒単位で,対象児の行動に関しては発現部位とその回数および動きの型など,係わり手からの働きかけに関しては働きかけた身体部位と働きかけの内容,継続時間,気付いた点などを,時系列の上にプロットする.今年度はさらに,4)各々の映像資料について共創コミュニケーションの観点からの考察を加えることとする.今後,本年度収集した教育実践の経過に関する映像資料ついては,以下の手続きにより検討する.1)各々の映像資料について,係わり手の意図や対象児の微細かつ瞬間的な行動,あるいは行動文脈などを補足したエピソード記録を作成する.2)撮影した映像を研究協力者とともに共同視聴し,対象児の行動の意味や係わり手との相互交渉の様相について討議・検討を行なう.
*便色判別プログラムを利用した胆道閉鎖症早期発見のためのフィールド実証研究

胆道閉鎖症および胆汁鬱滞性肝疾患により発生する便色調異常を早期発見するためにAI技術を応用して開発された便色調判定プログラム(アプリケーション)を開発し、現在母子手帳に配布されている便色カラーカードより正確で確実な判定が期待できる。今回開発したアプリケーションは新生児の1ヶ月健診を対象としており、アプリケーションを搭載された1台の機材で複数の児の便色を判定管理できることが特徴である。機材には安定性と操作性を考えてApple社製のiPadを準備した。iPadのカメラでオムツに付着した便を撮影し、判定はWiFiを通じて聖路加国際大学のサーバーコンピューターで解析した。判定は「異常なし」「要観察」「要注意」の3つで判定した。判定に最も影響を与えるのは撮影方法であると考え、「要観察」「要注意」と判定された場合は必ず2回目の撮影モードに入るように制定した。最終判定が「要注意」の場合は採血検査を行い、「要観察」場合は家族に便色に注意するように指導し、便色に不安のある場合は主幹施設で高知大学病院への専用回線接続を案内し便色判定を行った。本研究の初年度半ばにはアプリケーションの開発が終了した。主幹施設を含めた新生児健診を行う公立病院での倫理申請許可を得て3施設で試験的運用を初年度後半から始めた。その後アプリケーションの不具合やシステムの不備や問題点を洗い出し改良と修正を行い初年度末には安定した運用が可能となっている。主幹施設である高知大学病院と共同研究機関である2つの公立病院で本研究の倫理申請許可を受け、同時に本研究の軸となるアプリケーションの開発を行った。年度半ばにアプリケーションの開発が終了し、高知大学病院での運用を開始した。その後、年度後半から共同研究施設での運用が始まる。アプリケーションの不具合やシステムの不備に対して修復と改善を進めながら年度末にはある程度安定して運用出来るようになる。平成31年度(令和元年度)4月から共同研究機関を1施設増やして、4施設での運用を開始予定している。運用数の増加により本研究の実績と結果を増やしながら本研究の有用性をメディア、学会を通じて報告し参加施設を増やす予定にしている。
第6回南極地学国際シンポジウムにおける南極地殻の総合解析と発達史の解明の討議準備

本研究の目的は,1991年9月わが国で開催予定の第6回南極地学国際シンポジウムでの討議課題とその枠組を,わが国での研究の現状と諸外国のそれと対比,照合しつつ再検討して改めて編成し直し,広範な地学の諸分野を糾合して南極大陸発達史解明のための討議を計画することである。このため国内外から資料を収集し,国外研究者からも意見を求めこれらに基づき国内研究者との討議によって目的の達成を図った。その結果,暫定的な討議課題のたて方を改編し,A.ゴンドワナ大陸の一部としての地殻の進化,B.ゴンドワナ分裂に関係する南半球高緯度地域における地殻及び上部マントルの構造と進化,C.新生代のテクトニクスと南極の宛河史,D.南極における地球物理学的探査による研究とその技術婚の4大課題を設定した。Aでは,東南極大陸における先カンブリア時代の剛塊と変成帯の形成,東南極大陸縁辺部の特異な大山地である南極横断山地及び西南極の古い造山運動の歴史を柱とし,特に下部地殻に焦点をあてることとした。Bでは,ゴンドワナ分裂開始以降の地殻変動,火成活動,堆積作用の解明,現在地球的規模の計画の一環として行われている南極ジオトランセクト計画に関する諸問題,古生物学的研究等を柱とし,特に周辺海域の構造及びその陸地との関係を含めることとした。Cでは,急激な陸起運動を行ったと考えられる南極横断山地や火山活動などの造構造運動,南極氷床の形成とその変動,氷河・周氷河作用を柱とし,特に南極の氷床とその変動が周辺地域や地球規模での古環境の変動に与えた影響の解明に留意することとした。Dでは,南極での地球物理学探査の成果,リモ-トセンシング技術の南極地学への応用,南極の測地学の意義を柱とし,特に新しい探査技術の導入による成果とその問題点に焦点をあてることとした。以上に従って現在研究成果の発表要旨を集め,編集中である。
次世代移動通信の大容量化実現のための格子構造に基づく新しい情報伝送方式の研究

平成30年度の主要な研究実績は以下の通りである。1)前年度に提案した有限体に基づく多元ターボ符号の設計手法を改良することで、より理論限界に近接するフレーム誤り率を達成できることを明らかにした。さらに、多元ターボ符号を多値変調信号へ応用することで、フレーム誤り率特性を犠牲にすることなく高い周波数利用効率も達成できることを示した。2)複数の送受信アンテナを用いることで高いスループットを達成するMIMO通信システムにおいて、Matched Filterに基づく簡易な信号検出法をビット誤り率特性および通信路容量の観点から理論解析するとともに、Matched Filterに適した最適なメトリックを導出した。さらに、同メトリックを用いたLDPC符号を大規模MIMOへ適用することで、低演算量かつより高い周波数利用効率を達成できることを示した。3)誤り訂正能力を高める符号化と平均電力を低減するシェイピングのそれぞれに対して異なる格子構造を導入する手法を提案し、それにより高い符号化利得とシェイピング利得を同時に達成できることを示した。4)新たな信号符号として前年度に提案したRepeat-Accumulate Signal Codes (RASC)の解析手法を構築するとともに、符号設計を最適化することで、短符号長においても高い特性を達成できることを示した。1)4)の研究成果は、いずれも当該年度にIEEE論文誌へフルペーパとして採択済みまたは採択決定済みである。当初計画を上回るペースで研究成果を得るとともに、投稿論文がいずれも高インパクトファクタのIEEE論文誌に採択されるに至っているため。最終年度を迎えるにあたり、共同研究者間の連携をより一層強めて相乗効果を得ることで、より高い研究成果の獲得を目指す。初年度の主要な研究実績は以下の通りである。1)従来よりConstruction AおよびConstruction Dに基づく格子符号の構成が広く検討されているが、これに適した最適な要素符号については現在まで、十分な検討がなされていない。そこで、2元および非2元の要素符号を用いたConstruction AおよびConstruction Dに基づく格子符号を構成し、その有効性を計算機シミュレーションおよび理論解析により検証した。その結果、高いSNRにおいて優れた誤り率特性を達成できることを確認した。2)有限体に基づく非2元のターボ符号およびその多値変調への応用手法を提案するとともに、符号化に用いる回路を計算機探索により最適化することで、通信路容量に近接する優れた特性を達成できることを計算機シミュレーションにより確認した。3)畳み込み符号に基づく格子符号として、2元入力・多元出力の縦続接続型Signal Codeを提案した。これにより、比較的低演算で高周波数効率および優れたフレーム誤り率特性を達成できることを計算機シミュレーションにより示した。4)ポーラ符号と誤り検出符号であるCRCを連接したシステムは、比較的短い符号長においても優れたフレーム誤り率特性を達成できることが近年明らかにされたが、具体的に優れたCRC符号および適切なCRC符号長については十分な検討がなされていない。そこで本年度は、最適なCRC符号およびその長についての基礎検討および理論解析を行った。また運営面では、本基盤研究に参画する3つの共同研究機関による定期的なミーティングに加え、横浜国立大学および北陸先端科学技術大学院大学との間で1ヶ月間にわたり大学院生を特別研究生として派遣して実質的な研究交流を行うことで、共同研究を促進した。当初計画を上回るペースで研究成果が得られているため。平成29年度の主要な研究実績は以下の通りである。1)前年度提案した縦続接続型信号符号は、その信号のピーク対平均電力比が大きいため、送信時の線形増幅が困難であるという実用上の観点からの欠点を有する。そこで本年度は、非線形伝搬路に対してロバストにするための信号点制御手法を新たに同符号へ導入するとともに、ピーク電力の理論解析および誤り率特性のシミュレーション解析によりその優位性を明らかにした。2)前年度に引き続き、5Gで検討されているCRCとポーラ符号の連接システムおよびそのリスト復号において、最適なCRC長に対する理論解析を行うとともに、組織ポーラ符号および非組織ポーラ符号のそれぞれに対して、求められるCRC多項式の性質が異なることを明らかにした。3)有限体に基づく多元ターボ符号において、改良型EXITチャートとユニオンバウンドを効果的に導入することで高効率な最適化設計を導入した。その結果、提案多元ターボ符号が従来の多元LDPCよりも復号演算量とフレーム誤り率特性の点でより優れたトレードオフを達成できることを示した。4)格子構造を用いた新たな信号符号として、Repeat-Accumulate信号符号(RASC)を提案した。これは信号点に環構造を導入するとともにパリティ検査式の制約を課すことで低演算で積和復号を可能とする手法であり、また計算機シミュレーションにより優れたシンボル誤り率特性を達成できることを明らかにした。5) BCH符号を要素符号としたConstruction Dに基づく格子符号を提案するとともに、受信側でマルチレベル復号および順序統計復号を組み合わせることで、実用的な演算量において優れた誤り率特性が達成できることを示した。以上の成果は現在、IEEE論文誌等に投稿中および投稿準備中であり、また1)、2)については既にIEEE論文誌等に採択されるに至っている。

2)複数の送受信アンテナを用いることで高いスループットを達成するMIMO通信システムにおいて、Matched Filterに基づく簡易な信号検出法をビット誤り率特性および通信路容量の観点から理論解析するとともに、Matched Filterに適した最適なメトリックを導出した。さらに、同メトリックを用いたLDPC符号を大規模MIMOへ適用することで、低演算量かつより高い周波数利用効率を達成できることを示した。3)誤り訂正能力を高める符号化と平均電力を低減するシェイピングのそれぞれに対して異なる格子構造を導入する手法を提案し、それにより高い符号化利得とシェイピング利得を同時に達成できることを示した。4)新たな信号符号として前年度に提案したRepeat-Accumulate Signal Codes (RASC)の解析手法を構築するとともに、符号設計を最適化することで、短符号長においても高い特性を達成できることを示した。1)4)の研究成果は、いずれも当該年度にIEEE論文誌へフルペーパとして採択済みまたは採択決定済みである。当初計画を上回るペースで研究成果を得るとともに、投稿論文がいずれも高インパクトファクタのIEEE論文誌に採択されるに至っているため。本年度は、優れた符号の構築に、計算機シミュレーションによる全探索に依存した。しかしながら、より高周波数効率を達成し得る符号を構成するには、探索にはすべき空間が膨大となるため、現実的でない。そこで今後は、符号についての理論的な洞察を深めることで、高効率に優れた格子符号を探索および構築する手法を明らかにしたい。共同研究者間の連携を強め、ノウハウを共有することで、より高い研究成果が継続的に得られるようにしたい。最終年度を迎えるにあたり、共同研究者間の連携をより一層強めて相乗効果を得ることで、より高い研究成果の獲得を目指す。
ペルオキシソーム膜ABCタンパク質の構造・機能と遺伝病

ペルオキシソーム膜上のABCタンパク質の局在化機構、膜上での構造と機能、ABCタンパク質異常と疾患について解析し、以下の新たな知見を得た。1.PMP70の翻訳時にPMP70とPex19pが結合することが、ペルオキシソーム局在化に必須であることを発見した。またこの結合には、PMP70のN末端60アミノ酸残基と膜貫通領域5、6が重要な役割を果たすことを示した。2.ラット肝ペルオキシソームを種々の条件下8-azido[α-^<32>P]ATP、8-azido[γ-^<32>P]ATPとincubation後、抗PMP70、ALDP抗体で免疫沈降することにより、これらABCタンパク質がATP結合、加水分解することを実証した。現在、昆虫細胞発現系ならびに酵母発現系を用い、ABCタンパクの大量調製を行い、機能解析と結晶化を試みている。3.PMP70、ALDPはラット肝ペルオキシソーム膜上で主としてホモダイマーとして存在するが、これらタンパク質はリン酸化される条件下で相互作用すること、さらにATP結合性をもつ90kDaペルオキシソーム膜タンパク質とも結合することを見出した。4.ALDPの機能障害により、副腎脳白質ジストロフィー(ALD)が発症する。ALDPのミスセンス変異について、変異ALDPは、ALDPのペルオキシソーム膜上での機能不全、ペルオキシソーム以外のオルガネラへのmis-targeting、生合成後の細胞質での急速な分解などの運命をたどることを示した。5.ALD繊維芽細胞の極長鎖脂肪酸β酸化の回復を指標に、フラボノイド化合物を中心に生薬成分のスクリーニングを行った。その結果、β酸化を回復させる種数種のフラボノイドを発見した。現在、繊維芽細胞の膜リン脂質構成脂肪酸組成の改善効果について検討中である。以上、これまでの成果を、ABCタンパク質の生合成から膜上での機能発現ならびにALDとの関連性の観点からまとめる予定である。ペルオキシソーム膜上の4種のABC蛋白、PMP70、ALDP、ALDRP、P70Rの構造と機能の解析を目的として、以下に示す成果を得た。2.脂質代謝異常と密接にかかわる胆汁酸代謝中間体のペルオキシソームへの輸送系を構築するため、標識化合物を合成した。次いで、ペルオキシソーム内への輸送を検討したところ、その輸送にはATPが必要であること、種々ABC蛋白阻害剤で阻害されることが明らかになった。よって胆汁酸代謝中間体の輸送にも、PMP70などのABC蛋白が関与することが強く示唆される。これらの細胞をもとに、次年度は各ABC蛋白の機構の詳細ならびにPMP70との相互作用を明らかにしたい。さらに、ペルオキシソーム膜ABC蛋白異常による脂質代謝障害の機序に迫り、ペルオキシソーム膜ABC蛋白の細胞内脂質代謝における意義を提示したい。ペルオキシソーム膜上の4種のABCタンパク質、PMP70、ALDP、ALDRP、P70Rの構造と機能の解析を行い、以下に示す成果を得た。1.ラット肝、CHO細胞よりペルオキシソームを精製し、PMP70と他のABCタンパク質との相互作用を解析した。その結果、PMP70の大部分がホモダイマーとして存在することが明らかになった。またPMP70は長鎖脂肪酸CoAの輸送担体であること、そのペルオキシソーム局在化には第3膜貫通領域前後のアミノ酸配列を必要とすることが明らかになった。2.PMP70ならびに副腎脳白質ジストロフィー(ALD)の原因となるALDPの機能を比較するため、ヌクレオチド結合領域を含むC末端側半分の親水性領域をmaltose結合タンパク質との融合タンパク質として大腸菌に大量発現させることを試みた。その結果、融合タンパク質の多くは可溶性タンパク質として回収された。現在両者の特性を、ATP結合性、ATPase活性等の観点から解析している。3.ALDPを欠損しているALD患者の繊維芽細胞にALDPを安定発現させると、極長鎖脂肪酸のβ酸化が改善された。さらにverylong chainacyl-CoA synthetaseを同時過剰発現させると、β酸化がより亢進した。よってALDPは極長鎖脂肪酸もしくはそのCoAの輸送胆体である可能性が高い。またALDPの脂肪酸認識の特異性はPMP70と異なっていることが明らかになった。一方、P70R過剰発現は脂肪酸β酸化に全く影響を与えないことより、脂肪酸代謝以外の基質を輸送すると考えられる。ALDRPの機能については現在検討中である。今後、各ABCタンパク質の基質輸送機構の詳細、生理的意義ならびに病態との関連性を明らかにしたい。1.野生型ならびに変異型ALDPを安定過剰発現しているCHO細胞を作製した。過剰発現されたALDPのペルオキシソーム局在を確認後、脂肪酸β酸化能を検討した。その結果、ALDPは極長鎖脂肪酸のβ酸化に関与すること、EAA-likeモチーフならびにWalker A、Bモチーフが機能上重要であることが示された。2.昆虫細胞Sf21にC末端にHis-tagを付加したALD遺伝子導入ウイルスを感染させることにより、ALDPを大量に発現させることが可能になった。発現したALDPはすべて膜分画に回収された。

ALDPは0.1%ndodecyl-β-maltosideで可溶化され、TALON metal affinity resinにより精製された。精製ALDPはSDS-PAGEで単一バンドを示した。さらにALDPはATPase活性をもつことがはじめて明らかになった。3.PMP70のヌクレオチド結合領域を含むC末端側半分の親水性領域をmaltose結合タンパク質との融合タンパク質として大腸菌に発現させ、精製後ATPaseの特性を解析した。本活性はアザイドで強く阻害されるが、バナデートでは全く阻害されず、ユニークな特性を持つことが明らかになった。4.ラット肝ならびにラット肝癌細胞H4IIEにおいて、各ペルオキシソームABCタンパク質の発現量と存在様式を解析した。その結果、PMP70:ALDP:ALDRP:P70Rの発現量は、4:1:0.2:^0であった。またPMP70は主としてホモダイマー、ALDPは主としてPMP70とヘテロダイマーを形成していることが明らかになった。今後、各ABCタンパク質の特性を比較するとともに、プロテオリポソーム系での基質輸送機構の解析を通し、ABCタンパク質の(ヘテロダイマーとしての機能も含め)生理的意義ならびに病態との関連性を明らかにしたい。さらに結晶解析を試み、構造と機能ならびにその異常の実体に迫りたい。ペルオキシソーム膜上の4種のABCタンパク質についての解析を行い、以下の知見を得た。1.PMP70のヌクレオチドによる構造変化を、ラット肝ペルオキシソームを用い、各種ヌクレオチド存在下、トリプシン抵抗性を指標として検討した。その結果、PMP70はATP結合によりhelicalドメインが、ADP結合によりヌクレオチド結合ドメインが構造変化することが明らかになった。基質輸送の相関から興味深い。3.各種部位欠損PMP70とGFPとの融合タンパク質をCHO細胞に発現させ、PMP70のペルオキシソーム膜局在化シグナルを共焦点レーザー顕微鏡で検討した。その結果、PMP70の第2膜貫通ドメインとそのN末端側に存在する塩基性アミノ酸クラスターがペルオキシソーム膜局在化に必要であることが示唆された。さらにPMP70がペルオキシソーム移行可能なコンフォーメーションを維持するために、N末端から60番目までの領域と第6膜貫通ドメインが必要であることが示唆された。4.PMP70の局在化に関与するペルオキシソーム形成因子Pex19Pを大腸菌を用い大量精製した。現在結晶化可能な状況となっている。さらにin vitro発現系により合成したPMP70を精製Pex19P共存下で結晶化することも試みている。ABCタンパク質局在化過程のモデルを構築したい。5.昆虫細胞発現系を用いPMP70、ALDP、ALDRPを大量精製した。それぞれにヌクレオチド結合性に差があることが示された。さらに各ABCタンパク質の特性を解析中である。次年度、ペルオキシソームABCタンパク質の局在化機構、ペルオキシソーム膜での存在状態の制御、タンパク質の機能ならびに疾患との関わりをまとめる予定である。
エネルギー代謝から見た神経組織の虚血耐性獲得メカニズムの解明

1.あらかじめ神経細胞に、非致死的な虚血負荷を加えたあと一定期間後(5時間7日)に、再度新たに致死的な虚血負荷を加えても、それに抵抗性を獲得する現象が報告されており(虚血耐性現象)、これは熱中症等のストレス、薬剤でも誘導される。今回我々は実験48時間前に片脳虚血を起こした健側脳および、実験48時間前に4243°C、15分間の熱ショックを加えたラット脳スライスを用い、乳酸が単独のエネルギー基質下でエネルギー状態を回復できるか^<31>P-NMRを用い高エネルギー燐酸動態を検討した。さらに、その様な前処置を加えた海馬スライスで乳酸のみでシナプスを介した電気活動が維持できるかを検討した。2.^<31>P-NMR実験では、本学共同研究施設のNMR装置(Bruker社製AMX300WB)を用いて、ラット全脳スライス標本からクレアチン燐酸,ATP等のスペクトルを現在測定している。脳切片作成装置改良等の脳スライス作成方法の変更により、長時間(約12時間)にわたって、安定した燐化合物スペクトルが測定できるようになった。この実験では、フッ化酢酸(FC)によりニューロン単独にした脳スライスでは、対照群ではエネルギー源として乳酸を利用できなかったが、脳スライス作成48時間前に虚血および熱ショックを加えたラット脳スライスでは、FC作用下でも乳酸を利用可能であった。3.海馬スライス電気活動では、乳酸単独の人工髄液中で対照群はシナプス伝導を伴う電気活動が維持できなかったが、虚血あるいは熱ショック前負荷を行ったスライスでは電気活動が維持できた。4.このように虚血・熱ショック等のストレス前負荷により、エネルギー代謝の観点からも従来は利用できなかった乳酸がニューロンで利用可能となることが新たに明らかになった。大分医科大学に設置されているNMR装置(Bruker社製AMX300WB)を用いて、ラット全脳スライス標本からリン化合物のスペクトルを現在測定している。現在、脳切片作成装置改良等の脳スライス作成方法の変更により、長時間(約12時間)にわったって、安定した燐化合物スペクトルが測定できるようになった。脳虚血後には細胞内アシドーシスが生じており、虚血後の一病態として重要であり、この病態のメカニズム解明は、脳虚血耐性現象メカニズムの解明に役立つと考えられる。現在、高炭酸ガス環境下で全脳スライスを細胞内アシドーシスで前処置した後に、2回目の高炭酸アシドーシスを負荷した状態で、高エネルギー燐酸化合物のクレアチン燐酸、ATP濃度低下が防げるかどうかを現在検討している。二酸化炭素は細胞膜を容易に通過して重炭酸となり細胞内pHを低下することが知られておりCO_2分圧を5%から40%(細胞内pHで7.36.6)まで低下させた場合、1回目のアシドーシス時、クレアチン燐酸は40%程度に低下したものが、前処置した場合は60%程度までしか低下しなかった。この事から、虚血前負荷と同様に、高炭酸アシドーシス前負荷ラット全脳スライスにおいては、引き続く高炭酸アシドーシス時に高エネルギー燐酸の低下を防ぐメカニズムを獲得している。さらに日本ブルーカー社の協力で、クレアチン燐酸核とATPの燐γ核移動速度をNMR飽和移動(Saturation Transfer)法で求め、その化学反応速度が高炭酸アシドーシス下で変化していないかどうか現在検討中である。また免疫染色により、乳酸トランスポーターを同定する研究も同時進行中で、乳酸トランスポーターだけでなく、ニューロフィラメント抗体を用いた免疫組織染色を行い、トランスポーターが染まった部位がニューロンかグリアを弁別するための作業も行っている。

1.本学共同研究施設のNMR装置(Bruker社製AMX300WB)を用いて、ラット全脳スライス標本から高エネルギー燐化合物スペクトルを現在測定している。現在、脳切片作成装置改良等の脳スライス作成方法の変更により、長時間(約12時間)にわったって、安定した燐化合物スペクトルが測定できるようになった。2.虚血耐性メカニズム解明として、片脳虚血後あるいは熱ショック負荷後のラットより取り出した全脳スライスでは乳酸単独でも高カリウム刺激後に高エネルギー燐酸状態を回復することが可能であった。さらに、炭酸ガス環境下で全脳スライスを細胞内アシドーシスで前処置した後に、2回目の高炭酸アシドーシスを負荷した状態で、高エネルギー燐酸化合物のクレアチン燐酸、ATP濃度低下が防げるかどうかを現在検討したところ、二酸化炭素前負荷脳スライスは対照群に比べ高エネルギー燐酸の低下の程度が抑制された。3.日本ブルーカー社の協力で、クレアチン燐酸核とATPの燐γ核移動速度をNMR飽和移動(Saturation Transfer)法で求め、その化学反応速度が高炭酸アシドーシス下で検討したところクレアチン燐酸からATP生成速度が低下していることが示唆された。4.脳内の乳酸トランスポーター量を同定する研究も同時進行中である。乳酸やピルビン酸の細胞内外の輸送に関与している、Monocarboxylate Transporter(MCT)蛋白量を虚血前負荷ラット脳で測定した場合、MCT1は量的に変化が見られなかったが、MCT2は虚血前負荷ラットでは増加している傾向が見られた。
ヒスタミン・ニューロンと学習,記憶,痙攣:神経化学的、神経革理学的、核医学的研究

ヒスタミン神経系を種々の薬物で活性化すると、マウスの電撃痙攣の持続時間は短縮し、不活性化すると延長した。即ち、ヒスタミンは生理的にはH1受容体を介して痙攣抑制的に働いていると考えられる。幼若マウスは成熟マウスより電撃痙攣の闘値が低く。H1指拡薬ピリラミンによりさらに低下した。しかし、非錐静性H1指拡薬タ-フエナジンによっては変化しなかった。このことはてんかん患者でケトチフエンにより症状が憎悪したが、タ-フエナジンでは認められなかったという我々の症例の所見に合致する。老化促進マウスを用いて、H3指拡薬が受動回避反応の潜時を短縮する。即ち、学習能を改善することを見い出した。ヒスリジン膜嵌酸素阻害剤の処理によりヒスタミン含量を低下させておくと、砂ネヅミの総頸動脈の一過性閉塞による海馬CA2領域の神経細胞死が増強することがわかった。即ち、中枢ヒスタミンは学習・記憶に関係することが示唆される。同一切片の二重標識オートラジオグラフィー法を開発し、これを用いて線条体-黒質系においてヒスタミンH3受容体が、ドパミンD1受容体を介してドパミン神経系により制攣されていることを明らかにした。[11C]ドキセピンを用いたPETによりヒト脳のヒスタミン受容体の分布を調べた。H1受容体の密度は加令とともに10年当り13%ずつ減少した。また、複雑部分発作のてんかん症例では、発作焦点においてH1受容体の密度が反対側より上昇していた。これはヒスタミンが痙攣抑制的に働くという上記の基礎的研究の知見と一致するものである。アルツハイマー病、多発梗塞性痴呆症の患者の脳のヒスタミンH1受容体の密度をPETを用いて測定したところ、性、年令がマツチした正常人に比べて、大脳皮質で有意に低下していた。即ち、H1受容体を介する神経伝達と痴呆症の関係が示唆される。ヒスタミンN-メチル基転移酵素の阻害剤(メトプリン)あるいはH_3アンタゴニスト(チオペラミド)、ヒスチジン脱炭酸酵素の阻害剤(α-フルオロメチルヒスチジン)あるいはH_3アゴニスト(R-α-メチルヒスタミン)をマウスに投与して脳内ヒスタミン系をそれぞれ活性化、不活性化したときの、自発運動量を光センサー法で測定した。ヒスタミン神経系を活性化すると自発運動量、立上りの回数は増加し、不活性化するとこれらのパラメーターは減少した。即ち、古くから言われている“ヒスタミン活性化アミン仮説"を支持した。また、上記の薬物を用いてマウスの電撃痙攣に及ぼす影響を調べた。ヒスタミン神経系を活性化すると、電撃痙攣の持続時間は短縮し、不活性化すると延長した。即ち、ヒスタミンは生理的には痙攣抑制的に働いていると結論される。[11^C]ドキセピンを用いたポジトロン・エミッション・トモグラフィー(PET)により得られた、ヒト脳のヒスタミンH_1受容体の分布に関するデータをLoganのグラフ法で定量的に解析した。H1受容体の密度は加齢とともに10年当り13%ずつ減少した。また、発作焦点のはっきりしている複雑部分発作のてんかん症例では、発作焦点においてH1受容体の密度が反対側より上昇していた。これはヒスタミンが痙攣抑制的に働くという基礎的研究と一致するものである。

中枢ヒスタミン神経系と痙攣の関係では、ヒスタミン神経系を活性化するヒスタミンH3拮抗薬チオペラミド、クロベンプロピットは、マウスの電撃痙攣の持続時間を用量依存的に短縮し、その効果はH3作動薬とH1拮抗薬でブロックされたが、H2拮抗薬ではブロックされなかった。即ち、痙攣抑制効果はH1受容体を介して発現している。このことは、H1作動薬2-チアゾリルエチラミンの脳室内投与によっても持続時間が短縮したことから確認された。逆にH3作動薬の単独投与は、持続時間を延長した。幼弱マウス(3週齡)は、成熟マウス(6週齡以上)より電撃痙攣の閾値が低く、H1拮抗薬ピリラミンによりさらに低下した。しかし、非鎮静性H1拮抗薬タ-フェナジンによっては変化しなかった。このことはてんかん患者でケトチフェンにより症状が増悪したが、タ-フェナジンでは認められなかったというわれわれの症例の所見と合致する。老化促進マウス(SAM)を用いて、チオペラミドが受動回避反応の潜時を短縮する、即ち、学習能を改善することを見いだした。総頸動脈の一過性閉塞による砂ネズミ海馬CA2領域の神経細胞死は、ヒスチジン脱炭酸酵素阻害剤、α-フルオロメチルヒスチジン処理により海馬ヒスタミン含量を低下させると増強することがわかった。即ち、中枢ヒスタミンは学習・記憶に関係することが示唆される。同一切片の二重標識オートラジオグラフィー法を開発し、これを用いて線条体-黒質系においてヒスタミンH3受容体が、ドパミンD1受容体を介してドパミン神経系により制御されていることを明らかとした。アルツハイマー病、多発梗塞性痴呆症の患者の脳のヒスタミンH1受容体の密度をポジトロン・エミッション・トモグラフィー(PET)を用いて測定したところ、性、年齢がマッチした正常人に比べて、大脳皮質で有意に低下していた。H1受容体を介する神経伝達と痴呆症の関係が示唆される。
カラー成分の非線形写像を伴う映像オドメトリのためのビット深度階層符号化

災害現場にクローラ型ロボットを投入して環境情報を取得する際、ロボットの操縦を全て人に依存するのでは無く、出来るだけ自律的に走行できるロボットが要求される。これまでに半自律的に走行できるロボットは数多く開発されているが、基本的にはロボット単体として動作する場合が多い。これに対し、複数のロボットを連携させてミッションを遂行するには、ロボット間の通信にかかる課題を解決する必要がある。本課題では、ロボット間通信に適用した階層符号化と非線形色彩写像による映像オドメトリを用いた、新しいロボット間映像通信方式を開発している。これにより、災害現場における仮設の通信網における通信障害の問題が回避可能となる。本課題では,映像から自己位置を推定し、自律的に走行できる探査ロボットを、レスキュー現場に複数台配備する状況を想定している。この際、伝送される膨大な映像データが、通信路の限られた伝送容量を圧迫し、通信が不安定となる問題が生じる。昨年度は,自己位置推定に必要最小の成分のみを抽出して伝送することで、データ量を大幅に圧縮できる機能的階層符号化に、カラー成分の非線形写像と、ビット深度の類別符号化を、新たに導入した。これにより、特徴点が不明確な床面上での、安定した自律走行を実現するためのアルゴリズムが完成した。本年度は,認識処理については,12 bitのビット深度を持つRAW画像の色成分を用い、視認性の高いトーン・マッピング方法について研究を実施した.これを,非線形写像として一般化することで、高圧縮率かつ可逆なトーン・マッピングを提案した。圧縮処理については,より少ない成分とビット深度への集約法について研究した。その際、人の目に対する鮮明度ではなく、自己位置推定の精度により判定する基準を利用した。更に、データ圧縮の観点も考慮することで、映像オドメトリに特化した階層符号化を提案した。本課題では、映像から自己位置を推定し、自律的に走行できる探査ロボットを、レスキュー現場に複数台配備する状況を想定している。昨年度は、認識処理については、高いビット深度を持つ撮像画像の色成分を用い、視認性の高いトーン・マッピング方法について研究を行い、非線形写像として一般化することで、高圧縮率かつ可逆なトーン・マッピングを提案した。本年度はこの内容を更に発展させ、砂地や雪上などの様々な環境における実証試験を行い、実践的な環境における様々なデータを取得した。また、圧縮処理については、昨年度はより少ない成分とビット深度への集約法について研究を行った。本年度はその内容を更に発展させ、自己位置推定に適した色彩空間を探索し、非線形処理を導入することで、自己位置推定の高精度化を試みた。結果、昨年度の課題であった旋回運動時の自己位置推定について、高精度化を実現できた。以上より、本課題により、自己位置推定に必要最小の成分のみを抽出して伝送することで、データ量を大幅に圧縮できる機能的階層符号化に、カラー成分の非線形写像とビット深度の類別符号化が導入され、特徴点が不明確な床面上での安定した自律走行が実現された。今後は、屋上における有害鳥の監視などへの応用や、工場やビルの一時的な夜間見回りなど、様々な応用について検討する。映像から自己位置を推定し、自律的に走行できる探査ロボットを、レスキュー現場に複数台配備する。本課題では、自己位置推定に必要最小の成分のみを抽出して伝送することで、データ量を大幅に圧縮できる機能的階層符号化に、カラー成分の非線形写像と、ビット深度の類別符号化を、新たに導入する。これにより、特徴点が不明確な床面上での、安定した自律走行を実現する。主成分分析(PCA)により、RGBカラー成分を無相関化することで、映像オドメトリにおけるマップ生成の安定性を、大幅に向上できることを実験的に確認した。これを非線形写像として一般化し、オドメトリの有効成分を上位ビットに集約させた。また、カラー画像の色変換法として、固有変換を適用することで、複数の色成分を少数の成分に集約させ、既に成功しているカーペット上でのマップ生成を、より特徴の少ないコンクリート上での走行ケースに適用した。圧縮伝送については、下位ビットがスパースな信号に対する類別符号化の効果を確認した。このスパース性を制御可能な、トーン・マッピングの設計方法を研究した。簡易なロボットをLEGOで作成し、カーペット上でのマップ生成に成功した。先行車が予め生成したマップ上で、後続車の走行経路を遠隔指定し、自律走行させる方法を研究し、課題の抽出と対応方法の研究開発を実施した。RAW画像の色成分を用いた視認性の高いトーン・マッピング方法を開発し,非線形写像として一般化することで、高圧縮率かつ可逆なトーン・マッピングを提案した。

また,より少ない成分とビット深度への集約法について、人の目に対する鮮明度ではなく、自己位置推定の精度により判定する基準を用いて開発した。更に、データ圧縮の観点も考慮することで、映像オドメトリに特化した階層符号化を提案した。以上より、おおむね順調に進展している。主成分分析に基づくカラー成分の無相関化により、マップ生成の安定性を向上できることを確認し、学会発表できた。多方向・多色照明を採用することで、映像オドメトリを更に安定化できることを確認し、学会発表でき、IEEE CAS学生表彰を受賞した。スパースな信号に対する高能率符号化方法を提案し、学会発表できた。簡易なロボットをLEGOで作成し、カーペット上でのマップ生成に成功した。フィールド上での実証試験を行う.室内から室外へ、更には屋外へと拡張する。但し、晴天か曇天時に限定する。また,カーペット上から、コンクリートやレンガ敷きの道などへ。可能であれば獣道を走行させる。アドホック通信により、電波の中継にロボットを活用し、より遠隔での操作を実証試験する。多数のロボット中継が困難な場合は、少なくとも2台のロボットによる連携運用を実施する。屋上などの危険個所での、安全な自律走行を実現することで、実用上の有意性を示す。最終年度であるため、認識処理と圧縮処理、それぞれの要素技術をシステム統合する。デモ機による実証試験を経て、成果をインターネットや展示会などで公開する。屋上における有害鳥の監視などに応用することで、社会的な有効性を示す。その他、工場やビルの「一時的」な夜間見回りや、有害鳥獣に対する「移動案山子」などへの応用についても検討する。4つの色成分(RG1G2B)と、12 bitのビット深度を持つRAW画像を用い(標準は3色8 bit)、視認性の高いトーン・マッピング方法を研究する。非線形写像として一般化し、高圧縮率かつ可逆なトーン・マッピングを新規に提案する。4つの色成分と12 bitのビット深度へと、より少ない成分とビット深度への集約法を提案する。その際、人の目に対する鮮明度ではなく、自己位置推定の精度により判定する基準を考案する。更に、データ圧縮の観点も考慮することで、映像オドメトリに特化した階層符号化を提案する。実証フィールドを、室内から室外へ、更には屋外へと拡張する。カーペット上から、コンクリートやレンガ敷きの道などへ、適用範囲を拡張する。クローラ型ロボットに,ネットワークカメラおよび高速通信装置を装備する。小型映像処理装置をフィールド試験用に拡張する.映像処理用コンピュータ本体の能力を向上させるため,ソフトウェア開発環境であるMatlabを更新する。国内外の学術集会での研究成果発表に必要となる旅費と参加登録費、および、論文出版にかかる投稿費が必要となる。無線LANネットワークカメラ、および高速無線LANルータを、既存のロボットに装備する。
計算困難な問題への混成アプローチ:近似、並列化、randomization

近似、並列化、randomizationという3つのアプローチを融合して、計算困難な問題を解こうとした。本研究で考えた主な問題は計算的生物学における基本的な問題であった。考えた問題と得た結果は下記のとおりである:まず、tRNAと蛋白質の二次構造解明の研究でEvans氏によって定式化された「弧付き最長共通部分列問題」について研究を行った。Evans氏がこの問題のNP困難性を推測したが、未解決のままにした。本研究で、この問題のNP困難性を証明することに成功した。また、この問題の実用性から、この問題を解くための近似アルゴリズムも開発されている。本研究以前に開発された近似アルゴリズムによって達成される近似率が0.5であった。本研究でこの近似率を一般的に改善できなかったが、2つの重要なスペシャルケースに限っては0.5よりはるかに良い近似率を達成する近似アルゴリズムを開発できた。次に、蛋白質の構造解明に非常に役立つ「蛋白質のNMRスペクトルピーク割り当て問題」について研究を行った。Xu氏らがこの問題を「制限付き二部グラフマッチング問題」として定式化して、そのNP困難性を証明した。また、Xu氏らがこの問題を厳密に解くための(非常に遅くて実用的ではない)アルゴリズムを提案した。本研究で、この問題を解くための高速な近似アルゴリズムを2つ設計した。1つは近似率2を達成する。もう1つは近似率log nを達成する。面白いことに、蛋白質の構造解明の研究で実際に使われたデータを対象に実験したところ、後者の方が前者よりもよい解を出力することが分かった。このことから、理論的に良い近似アルゴリズムよりも実際のデータを考慮した発見的手法によるアルゴリズムの方がよい解を見つける可能性が大きいことが分かる。そこで、本研究で発見的手法によるアルゴリズムを3つ設計した。そして、蛋白質の構造解明の研究で実際に使われたデータを対象に実験したところ、どれもかなり良い解を見つけてくれることが分かった。さらに、生物系統史(phylogeny)の再構築に関する研究で定式化された「k-最近系統史問題」について研究を行った。また、入力データにエラーがない場合、この問題を解く線形時間アルゴリズムがあることを証明できた。このアルゴリズムは入力データにエラーがある場合の近似アルゴリズムの設計に役立つ可能性がある。主に、NMRによる蛋白質の構造解明のために解決しなければならない「蛋白質NMRピーク割り当て問題」の近似アルゴリズムを三つ設計して比較した。1つ目のアルゴリズムは近似率2、2つ目のアルゴリズムは近似率3logDを達成する(Dは一番長いスピン系のセグメントの長さ、通常10以下)。理論的には、一つ目のアルゴリズムが二つ目のアルゴリズムよりよい。しかし、実際の蛋白質NMRピークのデータに対して実験を行った結果、二つ目のアルゴリズムの方がよいことがわかった。どちらのアルゴリズムも計算速度が速い。一方、3つ目のアルゴリズムは発見的手法によるアルゴリズムであり、近似率と計算時間に関して理論的な保障は何もない。