hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たな微生物生育因子、コプロポルフィリン-亜鉛錯体の機能と生理作用

本課題では新たな微生物増殖因子であるcoproporhyrin類の作用と生理機能について以下の検討を行った。[1]中心金属である亜鉛は必要十分な要素か...多様な金属錯体を用いた構造活性相関検討の結果、当初増殖因子として見出されたzincphyrinにおける亜鉛は活性に必ずしも必須の要素ではなく、培地中の亜鉛イオンが自発的に取り込まれたものであると推定された。一方でzincphyrinがcoproporphyrin類高い活性を示すのは事実であるため、これが鉄導入酵素であるHemQの良い基質であると推定するに至った。[2]ジンクフィリンはどのようにASN212株の生育を刺激しているか...上記構造活性相関ならびにゲノム解析により、zincphyrinが外因性のヘム生合成前駆体としてASN212株の不完全なプロトヘム生合成を補完していることを明らかにした。これによりASN212株は生育が可能になっていると結論した。また、zincphyrinの共生系における定量は培地中における亜鉛イオンの解離の可能性があったため、これを検討しないこととした。[3]ジンクフィリンの生育促進活性に普遍性はあるのか...各種菌叢サンプルを用いてcoproporphyrin IIIによる生育促進活性の普遍性に検証した。メタゲノム解析の結果、Firmicutes門ならびにgamma-Proteobacteria門に属するいくつかの細菌類が直接的もしくは間接的にcoproporphyrin IIIの生育促進活性を受けることを見出した。[4]放線菌の生育・生産性に影響を与えるか...Actimobacteria門属細菌に対する活性を評価した結果、多くの当該門細菌が増殖阻害を受けていることを見出した。Coproporphyrin類が活性酸素生産能を持つことからこのような増殖阻害を示していると結論した。本年度は先ず研究計画における第一課題、[1]中心金属である亜鉛は必要十分な要素か?について検討を行った。市販のコプロポルフィリンIならびにIIIより、Fe、Zn、Ni、Co、Cu、Mg錯体の形成を行った。検討の結果、Zn錯体形成は室温条件においても容易に進行する一方、その他の多くの金属は100°Cの加温条件でしかポルフィリン環へ導入されないことが解った。次いで調製した錯体の生育促進活性評価を行った。ASN212はフロックを形成するため濁度による活性評価が困難であったため、新たにCellTiterGloによる活性評価法を導入した。評価の結果、FeならびにZnでは濃度依存的な生育促進活性が認められたのに対し、他の金属では活性が認められなかった。また、いずれの錯体においてもコプロポルフィリンIII錯体が強い活性を示した。以上の実験結果から、ジンクフィリンは呼吸鎖に必要なヘム前駆体としてLeucobacter sp. ASN212株の生育を可能にしているのではないかと作業仮説を立てた。次いで研究計画の第二課題である[2]ZnCpはどのようにASN212株の生育を刺激しているか?について検討を行うため、ASN212株のゲノム情報からヘム生合成遺伝子の解析を行った。ASN212株が属するアクチノバクテリアはプロテオバクテリアとは異なるヘム生合成経路を保有しているためこの点に注目し探索したところ、アッセンブルしたゲノム中ではhemb、hemcならびにhemeといった一部のコプロポルフィリン生合成遺伝子が認められなかった。これらの遺伝子はLeucobacter komagatae中では近傍の領域にクラスター様に存在しているため、ASN212においてこの領域が欠損している可能性が示唆された。ジンクフィリンの構造必要性やその作用メカニズムの解明は当初の計画通り進行している。一方、当初、ジンクフィリンに標的分子が存在する可能性を考慮し、標的分子の探索を計画に含めていたが、ジンクフィリンがシグナル物質というよりも、ヘム前駆体である可能性が高まったため、方針を変更しプローブの作成は行わなかった。平成28年度の研究において、生育因子の受け手であるLeukobacter sp.ASN212株のゲノム上に、いくつかのヘム生合成関連遺伝子に欠失が見られた。このことから、これらが遺伝的にだけではなく、機能的にも存在しないのかについて立証を平成29年度の目的とした。推定された欠失遺伝子がhem B, hem C, hem D, hem Eであったことから、検討に先んじて、これらの生成物について標品の酵素的調製を試みた。目的タンパクの内、hem B, D, E遺伝子のプラスミドを含む大腸菌株については国立遺伝学研究所から入手した(ASKAクローンJW03361, 3961, 3776-AM)。hem Cについては既知の大腸菌hem C配列を元に人工DNAをデザインし、作製した。作製した配列をpGEX-6P-3上のコンストラクトとしてBL21株に形質転換した。それぞれを常法の液体培養に供した後、IPTG添加による発現誘導を行い、次いで目的タンパク質をアフィニティークロマトグラフィーによって単一バンドとして精製した。調製したhem B溶液と基質である5-アミノレブリン酸を混合し、ポルフォビリノーゲンを生成物として得ることに成功した。生成はHPLCならびにLC-MSによって確認した。続いてhem Bとhem C酵素液を用いたタンデム反応系を検討したところ、390 nmに極大吸収を示す赤褐色の反応液が得られた。

hemC非共存下では着色が見られないことから、目的とするヒドロキシメチルビランの生成が推測されたが、タンパクとの凝集・不溶化が生じたことから、現在適切な可溶化条件を探索中である。生育因子zincphyrinの作用機構解明として当該実験を実施しているが、概要に記述した通り試料の可溶化・回収について条件検討が必要となったため。本課題では新たな微生物増殖因子であるcoproporhyrin類の作用と生理機能について以下の検討を行った。[1]中心金属である亜鉛は必要十分な要素か...多様な金属錯体を用いた構造活性相関検討の結果、当初増殖因子として見出されたzincphyrinにおける亜鉛は活性に必ずしも必須の要素ではなく、培地中の亜鉛イオンが自発的に取り込まれたものであると推定された。一方でzincphyrinがcoproporphyrin類高い活性を示すのは事実であるため、これが鉄導入酵素であるHemQの良い基質であると推定するに至った。[2]ジンクフィリンはどのようにASN212株の生育を刺激しているか...上記構造活性相関ならびにゲノム解析により、zincphyrinが外因性のヘム生合成前駆体としてASN212株の不完全なプロトヘム生合成を補完していることを明らかにした。これによりASN212株は生育が可能になっていると結論した。また、zincphyrinの共生系における定量は培地中における亜鉛イオンの解離の可能性があったため、これを検討しないこととした。[3]ジンクフィリンの生育促進活性に普遍性はあるのか...各種菌叢サンプルを用いてcoproporphyrin IIIによる生育促進活性の普遍性に検証した。メタゲノム解析の結果、Firmicutes門ならびにgamma-Proteobacteria門に属するいくつかの細菌類が直接的もしくは間接的にcoproporphyrin IIIの生育促進活性を受けることを見出した。[4]放線菌の生育・生産性に影響を与えるか...Actimobacteria門属細菌に対する活性を評価した結果、多くの当該門細菌が増殖阻害を受けていることを見出した。Coproporphyrin類が活性酸素生産能を持つことからこのような増殖阻害を示していると結論した。遺伝子解析の結果、一部の遺伝子欠損の可能性が示唆されたが、果たして実際にこの機能が「無い」のかついては立証が困難である。このため、酵素によりコプロポルフィリン以前の前駆体を調製・投与することでこの立証を進めていく。また、検討課題としていたジンクフィリンの生育促進活性における普遍性に関する検証を進めていく。引き続き各酵素の生成物について酵素的合成を行い、それぞれLC-MS上における標品とする。然る後にASN212株のライセートを用い、ヘム生合成上のアレストポイントを探索する。さらに得られた結果から、欠失酵素の外部投与によってcoproporphyrin生合成について検証する。また、zincphyrinの生育因子としての普遍性を検証するため、刺激を受ける細菌株の探索を遺伝子解析や菌株単離を行う。
免疫チェクポイント分子発現調節による樹状細胞能の変化と抗腫瘍効果に関する研究

マウス骨髄細胞をGM-CSFで刺激誘導した抗原提示細胞(APC)上のHVEMを中和抗体でblockingしてCTLを誘導した場合、blockingしていないAPCと比較してペプチド及び腫瘍に対するCTLの誘導が増強されることが確認された。これによりマウス骨髄細胞をGM-CSFで刺激誘導したAPCによるCTLの誘導はHVEMによって増強される可能性が示唆された。しかし、マウス骨髄細胞由来のMacrophage及びDCに関する研究では、マウス骨髄細胞をGM-CSFで刺激誘導すると主に2つのfractionに分化し、2/3前後はMacrophage様細胞(BM-Mac)、1/3ほどがDC様細胞(BM-DC)であり、解析ではBM-MacはHVEMを発現し、BM-DCはHVEM発現がなかった。このため、我々が行ったマウス骨髄細胞をGM-CSFで刺激誘導したAPCに対するHEVEMの効果はBM-Macに対する効果であった可能性がある。最近のBioinformaticsによるDC関連の知見として、in vitro cultureで誘導したDCと生体内のDCは遺伝子発現プロファイルが違い、異なる細胞とみなされている。我々の目的は、ヒトPBMC(Peripheral Blood Mononuclear Cells)から培養したAPCを改変し効果的な抗腫瘍免疫を誘導することであるが、PBMC由来のAPCにもいくつかのphenotypeが存在し、それぞれが異なる作用を有することが予想される。現在、免疫チェックポイント分子に着目してPBMC由来のAPCのphenotypeを確認するとともに、培養細胞およびdatabaseを使用した免疫チェックポイント分子の発現及びその効果を確認中である。DCやmacrophageなどのAPCの細胞群には様々なphenotypeが存在し、マウスやヒトなど種によっても異なる。これまでの実験では、DCとして広く使用されていたマウス骨髄細由来のAPCにはHVEMの発現を異にするDC様細胞やmacrophage様細胞などのphenotypeが存在することが解明され、macrophage様細胞にもAPCとしてCTLの誘導能があることが確認された。また、これまでの研究に使用したヒトPBMCからのDCでは、末梢血から密度勾配遠心法によって分離した細胞をGM-CSFとIL-4を用いて未熟DCを培養し、TNF-αとPGE2によって成熟DCを誘導していた。PBMCから誘導したDCは培養の過程でCD14陽性からCD14陰性の細胞へと変化するが、PBMCにはCD14陽性細胞とCD14陰性細胞が含まれ、PBMC由来の培養細胞群にはマウス骨髄細胞由来のAPCと同様にいくつかのサブセットが存在する。このため我々はPBMC由来のAPCのphenotypeと免疫チェックポイント分子の発現について詳細な調査を行っている。ヒトPBMC由来のAPCについて、PD-L1に代表される既存の免疫チェックポイント分子に関するin vitroでの解析とともに、その他の発現分子についてRNA sequenceによる解析と機能解析を行う予定にしている。また、APC phenotypeとAPC上の免疫チェックポイント分子の発現に関してin silicoによる探索を同時に進める。これまで我々が行ってきた臨床研究によるDC療法の安全性を基に、DCと各種薬剤との併用療法による臨床試験を検討しているが、そのためにはより有効なDCによる免疫誘導のためのメカニズムの解析が必要となる。このため、DC上の免疫チェックポイント分子であるHVEMに焦点をあて、その機能解析のためにマウスモデルによる実験を行った。・IFN-γELISPOTassayによるBMDCによる抗原特異的CTLの誘導と抗HVEM抗体による抗原特異的反応の抑制の確:BMDCをHVEMブロッキングでは、抗原特異的反応は軽度の差を認めるのみであった。・mrGM-CSFによるBMDCの誘導とHVEMの発現:IL-4添加した方がよりDC-likeなfractionが多いMHCIIhighCD11bintが増加していた。FACSによる解析では、これらのDC群で有意なHVEM発現は認められなかった。・mrFLT3Lを使用したBMDCの誘導とHVEMの発現:CD103+の細胞群が誘導可能であった。これらの細胞群はすべてCD11bhighであり、生体内DCとは異なる細胞と考えられた。これらの細胞群でもGM-CSF±IL-4によって誘導されたDC群と同様に有意なHVEMの発現は認められなかった。・マウスBM細胞をGM-CSFで刺激誘導した細胞群の解析:RNAseqやFACSによる解析では、マウスBM細胞をGM-CSFで刺激誘導すると、主に2つのfractionに分化することがわかった。これらの細胞群の2/3前後はMacrophage様細胞(BM-Mac)、1/3ほどがDC様細胞(BM-DC)の可能性があり、DataBaseからは、BM-MacはHVEMを軽度発現し、BM-DCはHVEM発現している可能性が示唆された。DCやmacrophageなどのAPCの細胞群には様々なphenotypeが存在し、マウスやヒトなど種によって異なる。今回の実験では、これまでAPCとして広く使用されていたマウス骨髄細由来のBMDCにはHVEMの発現を異にするDC様細胞やmacrophage様細胞などのphenotypeが存在することが解明された。

しかし、マウス骨髄細胞由来のMacrophage及びDCに関する研究では、マウス骨髄細胞をGM-CSFで刺激誘導すると主に2つのfractionに分化し、2/3前後はMacrophage様細胞(BM-Mac)、1/3ほどがDC様細胞(BM-DC)であり、解析ではBM-MacはHVEMを発現し、BM-DCはHVEM発現がなかった。このため、我々が行ったマウス骨髄細胞をGM-CSFで刺激誘導したAPCに対するHEVEMの効果はBM-Macに対する効果であった可能性がある。最近のBioinformaticsによるDC関連の知見として、in vitro cultureで誘導したDCと生体内のDCは遺伝子発現プロファイルが違い、異なる細胞とみなされている。我々の目的は、ヒトPBMC(Peripheral Blood Mononuclear Cells)から培養したAPCを改変し効果的な抗腫瘍免疫を誘導することであるが、PBMC由来のAPCにもいくつかのphenotypeが存在し、それぞれが異なる作用を有することが予想される。現在、免疫チェックポイント分子に着目してPBMC由来のAPCのphenotypeを確認するとともに、培養細胞およびdatabaseを使用した免疫チェックポイント分子の発現及びその効果を確認中である。DCやmacrophageなどのAPCの細胞群には様々なphenotypeが存在し、マウスやヒトなど種によっても異なる。これまでの実験では、DCとして広く使用されていたマウス骨髄細由来のAPCにはHVEMの発現を異にするDC様細胞やmacrophage様細胞などのphenotypeが存在することが解明され、macrophage様細胞にもAPCとしてCTLの誘導能があることが確認された。また、これまでの研究に使用したヒトPBMCからのDCでは、末梢血から密度勾配遠心法によって分離した細胞をGM-CSFとIL-4を用いて未熟DCを培養し、TNF-αとPGE2によって成熟DCを誘導していた。PBMCから誘導したDCは培養の過程でCD14陽性からCD14陰性の細胞へと変化するが、PBMCにはCD14陽性細胞とCD14陰性細胞が含まれ、PBMC由来の培養細胞群にはマウス骨髄細胞由来のAPCと同様にいくつかのサブセットが存在する。このため我々はPBMC由来のAPCのphenotypeと免疫チェックポイント分子の発現について詳細な調査を行っている。また、マウスの系による実験ではGM-CSFによって刺激して得られたHVEM陽性細胞群がmacrophage様細胞の可能性があり、macrophageにおけるHVEM発現の意義についても興味深い。
就業構造・賃金構造・所得分配と晩婚・少子化の連関に関する計量経済分析

本年度の研究では,晩婚化の構造を分析するために,労働市場の失業の変動分析によく使われる求人・求職分析(マッチング関数の分析)を,男女の未婚者ストック・データと婚姻成立件数のフロー・データの双方の関係をとらえることに応用した。具体的には,従来使われていなかった,年齢別の男女未婚者のストック・データとその年齢の組合せの男女婚姻件数のフロー・データを用いて,未婚男女数と婚姻件数に関するマッチング関数を計測した。その結果,求人・求職分析に使われるマッチング関数は,婚姻成立に対しても符号条件を満たして安定しており,婚姻の説明にこのモデルを用いることの妥当性が示された。さらに,婚姻成立フローに対する未婚男女ストックの影響を比べると,いぜんとして未婚男性の側により大きな影響力があることがわかった。しかし,90年から95年の間に,婚姻成立フローに対する未婚女性数の弾力性が高まってきており,婚姻成立に関する男性優位性は弱まりつつある。また,未婚男女数の婚姻成立フローに対する弾力性の和が1を超えることから,婚姻成立は未婚男女のベアに対して収穫逓増にある。さらに,90年から95年へのマッチング関数の変化から晩婚化の原因を推測すると,まず,女性の賃金上昇によって女性にとっての結婚の便益が低まり,彼女らが結婚を厭うようになったという仮説は,未婚女性数の婚姻成立に対する弾力性が上昇していることから棄却される。事実は逆で,未婚女性が結婚意欲を減退させたという根拠は見当たらない。一方この5年間で,マッチング関数のスケール・パラメータが顕著に減少していることから,求婚男女のミスマッチが進んでいることが推測される。最近の晩婚化の原因は,女性の賃金上昇による結婚意欲の減退というよりはむしろ,未婚男女のミスマッチの度合が高まっていることと示唆される。本研究は,日本の少子化の要因である有配偶率低下と有配偶出生率低下のうち,前者とくに晩婚化の原因を探る計量経済分析を行う。具体的には,Keeley(1977,Economic Inquery)らが提案した配偶者サーチモデルの帰結である,結婚相手探索期間(代理変数として初婚年齢)と結婚相手の賃金の相関を,夫婦双方の賃金と結婚年齢を含む個票データを利用して計測した。配偶者サーチモデルはサーチの便益が配偶者の賃金,サーチの費用が自分の賃金となる枠組で最適探索期間が決定されるものであるが,現実には賃金が高い人ほど配偶者の賃金も高い者を好むという選好の異質性も絡んでくる。そこで,選好の差による男女の賃金率の正の相関を許し,妻の賃金率の内生性を考慮する形で,配偶者サーチモデルの結論が日本の現実を説明するか検証した。その結果,主に次の3点が判明した。第一に,配偶者サーチの便益に関しては,結婚年齢が高まるほど結婚相手の賃金率が低くなるという点で整合性を欠くことである。第二には,女性の賃金率は,内生性を考えないOLSでは結婚年齢に有意な影響を与えるといえるが,賃金率の内生性を考慮すると結婚年齢に影響を与えないことである。最後第三には,賃金率よりもむしろ,女性の長い労働時間が晩婚化を進めていることである。結局,配偶者サーチにかかわる変数ついては,妻となる女性にとって結婚相手探索に可能な時間の直接の制約となる労働時間は整合的な効果を与えているが,自己と相手の賃金率に関しては一部しか整合的な効果が認められない。以上から,結婚年齢を配偶者サーチの費用と便益で説明するのは難しい。ただし,配偶者サーチモデルに登場する変数のうち,ジョブサーチでいえば求人倍率にあたる未婚男女比と賃金の影響が内生性の考慮によって有意でなくなること,さらに上述の労働時間が内生性を考慮しても有意であることなどは,配偶者サーチモデルと整合的な発見といえる。
柔軟インフレータブル構造の形状変形を積極的に利用した大気突入機の研究

飛行中に形状が変化する新しいタイプの大気圏突入機についての研究を行った。小型の模型を使った風洞試験を実施し、超音速流中での一様流条件と形状変形や空気力の関係についてのデータ、及び、基礎的な知見を得た。そして、その結果を基に、飛行条件に応じて自動的に形状を変化する飛翔体を提案し、火星探査機への応用を想定した軌道シミュレーションを行い、エアロキャプチャ*による火星周回軌道への投入の可能性を示した。*エアロキャプチャ:惑星大気を利用して探査機を減速させることで、惑星間軌道から惑星周回軌道へ探査機の軌道を変更する技術。近年,次世代の大気突入システムとして,柔軟インフレータブルエアロシェルがその候補の一つとして期待されている.これは,軽量大型のエアロシェルにより,大気突入時の空力加熱を低減する効果が注目されているものであるが,柔軟インフレータブルエアロシェルのもう一つの特徴として,容易に形状を変形できることが挙げられる.この特徴を積極的に利用すれば,内圧を制御することや外部の流れの変化に応じて,その形状を変形させることにより,機体に働く空気力を変化させ,飛行軌道を制御,補正できる可能性がある.そこで,本研究では,実用機に近い形状のインフレータブル構造を有する飛翔体の空力特性を数値解析及び風洞試験により把握し,その形状変形による抗力変調,さらに,揚力発生による飛行軌道制御の効果を定量的に検討し,柔軟エアロシェル大気突入機の更なる可能性及び応用範囲について検討することを目的としている.まず,その利点を定量的に評価するためには,柔軟構造エアロシェルを利用した大気突入ミッションの評価ツールが必要である.そこで,軌道や着地点の分散解析も可能なツールを開発し,貴重な実際の再突入機会であった小惑星探査機「はやぶさ」の再突入を利用して,その評価を行った.また,柔軟エアロシェルの火星探査への応用の検討も開始し,成立性の検討を行った.今後,上記のツールを用いて従来システムとの比較を行い,より具体的にそれぞれの利点や欠点を抽出していきたい.また,膜面の変形形状の定量的な評価のための準備も進めた.大型低速風洞試験で,複数のカメラを用いたエアロシェル形状の3次元視の手法の確立を目指した.これによりエアロシェルの変形について定量的に評価ができれば,より緻密な予測が可能になることに加え,数値解析結果と直接的に比較できる情報が得られるので,数値解析手法の開発にも有効だと考えている.近年,次世代の大気突入システムとして,柔軟インフレータブルエアロシェルがその候補の一つとして期待されている.これは,軽量大型のエアロシェルにより,大気突入時の空力加熱を低減する効果が注目されているものであるが,柔軟インフレータブルエアロシェルのもう一つの特徴として,容易に形状を変形できることが挙げられる.この特徴を積極的に利用すれば,内圧を制御することや外部の流れの変化に応じて,その形状を変形させることにより,機体に働く空気力を変化させ,飛行軌道を制御,補正できる可能性がある.そこで,本研究では,実用機に近い形状のインフレータブル構造を有する飛翔体の空力特性を数値解析及び風洞試験により把握し,その形状変形による抗力変調,さらに,揚力発生による飛行軌道制御の効果を定量的に検討し,柔軟エアロシェル大気突入機の更なる可能性及び応用範囲について検討することを目的としている.本年度は,柔軟エアロシェルの特性を把握するための風洞試験にむけての準備を進めた.予備試験として,低速風洞において,3次元視の手法により柔軟エアロシェルの変形量を3次元的に計測する試験を実施し,その計測システムを構築した.また,本研究で想定している機体形状である鈍頭カプセルに直接インフレータブル構造をとりつけた模型を試作し,超音速風洞試験を実施し,試験方法の確認と予備的な空力データを取得した.それと並行して,軌道計算と機体設計法を組み合わせて柔軟エアロシェルを利用した大気圏飛行システムのシステム検討方法を構築し,そのツールを用いて火星探査ミッションへの応用を具体的に検討し,従来システムの比較検討を行った.今後は,今年度準備を進めた風洞試験をより本格的に実施し,柔軟エアロシェル飛翔体の詳細なデータを取得し,そのデータを用いることにより,実際にミッションに応用した場合の有用性を評価したいと考えている.近年,次世代の大気突入システムとして,柔軟インフレータブルエアロシェルが期待されている.これは,軽量大型のエアロシェルにより,大気突入時の空力加熱を低減する効果が注目されているものであるが,柔軟インフレータブルエアロシェルのもう一つの特徴として,形状変形が容易であることが挙げられる.この特徴を積極的に利用すれば,飛行環境に応じて,その形状を変形させることにより,機体に働く空気力を変化させ,飛行軌道を制御できる可能性がある.本研究の目的は、カプセル型の本体部の周囲にドーナツ状のインフレータブル構造をとりつけた大気圏突入機(いわゆるアタッチドバリュート型)を想定し、その形状変形による抗力変調を定量的に検討し,柔軟エアロシェル大気突入機の更なる可能性について検討することである。

本研究では、スケール模型を用いた超音速風洞を実施し「、気流条件、内圧をパラメータにして、変形形状や抵抗力との関係を測定し、模型に働く抵抗力は、主に、内圧と動圧の比に依存することを明らかした。これにより、外部気流の状態により自動的に抗力を調整できる飛翔体(可変バリュート)の実現可能性が示せたと言える。さらに、極超音速風洞試験も実施し、極超音速領域においても、超音速領域で得られたのと同様の特性が得られるということを確認し、可変バリュートの大気圏突入機への応用を検討するために有用なデータを得られた。また、一連の風洞試験において、立体視により模型形状を3次元的に測定する手法も構築した。これらの風洞試験で得られたデータを踏まえて、火星エアロキャプチャミッションへの応用した場合の有効性について、軌道シミュレーションを用いて検討した。その結果、可変バリュートの自動的に抗力を変化できる特徴により、突入回廊を拡大できることを示し、これまでに実用化に至っていないエアロキャプチャ技術を可能にする一つの手段を示せたと言える。予定していた風洞試験(共同利用設備)が,設備側の都合により使用できなくなるということがあり,本研究において重要な部分を占める風洞試験の実施が遅れている.ただし,試験の準備は順調に進んでおり,遅れている分は,次年度に実施できる予定である.その代替分としての次年度分の設備使用日程の確保は完了している.24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は最終年度であるため,再び共用設備の利用の都合により計画どおり実施できない可能性に備え,代替を含めて,複数の設備を申請するなどで対応している.また,本研究の応用範囲である宇宙探査,宇宙輸送をとりまく状況は,さまざまなミッションが提案されていくなど,日々変化している.そのため,本研究においても,その状況を正確に把握し,実際の応用見据えた上で,タイムリーな研究成果を送出したいと考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
パッチクランプ法を用いたグルタミン酸トランスポーター制御機構の電気生理学的解析

神経変性疾患におけるグリア細胞局在型グルタミン酸トランスポーターの変化神経変性疾患の細胞死の機構を明らかにするためにパーキンソン病・及び、多系統萎縮症患者死後脳におけるグリア細胞局在型グルタミン酸トランスポーター(GLT-1,GLAST-1)の変化をそれぞれのポリクローナル抗体を用いて検討した。パーキンソン病では、GLT-1,GLAST-1の免疫反応は有意な変化を認めなかったが、多系統萎縮症では黒質において両免疫反応は低下しており、グリア細胞局在型グルタミン酸トランスポーターの減少が認められた。多系統萎縮症の神経細胞死にグリア細胞局在型グルタミン酸トランスポーターの関与が示唆された。神経伝達物質トランスポーターのリン酸化による制御と細胞骨格蛋白との関与セロトニントランスポーター(SET)の取り込み活性に対する各種リン酸化酵素活性化剤、阻害剤また、各種蛋白質脱リン酸化酵素阻害薬の効果を検討した。また、SETのCキナーゼ(PKC)の予想リン酸化部位を他のアミノ酸に置換した変異トランスポーターを作製し、それら薬物の効果を検討した。これらの結果により、PKCの活性化あるいは1型、2A型脱リン酸化酵素の阻害により、SET活性は有意に抑制され、その効果はPKCによるSETの直接のリン酸化によるものではないことが示唆された。また、SET活性はリン酸化を介し、細胞骨格蛋白であるアクチンの重合、解離によっても制御されることがことが示唆された。
長期記憶時系列モデルの経済学における応用と基礎

岡本は分数正規ノイズFGNと分数階差ARIMA(0,d,O)、ARIMA(1,d,0)を計算機上で発生し、長期記憶時系列モデルをシミュレ-トした。FGNにある周期成分を加えて日別為替レ-トと同じ長期記憶を持つ時系列を得た。また分数階差ARIMA(1,d,0)の自己回復部分のR/S-分析にたいする効果を調べた。ペリオドグラムと周波数の関係からdを合理的に推定する方法を得た。さらに帰無仮説の下でブラウン運動し、対立仮説の下でFGNをなす検定統計量を導き、その検定力を計算した。木村・岡本は為替レ-トモデルを金利平価、不偏予測子、ランダムウオ-ク、AR(1)モデルの観点から予測式を検討した。外部要因の変動が小さい期間ではAR(1)モデルの予測誤差が一番少ない事を確かめた。多変量非定常時系列研究の一環として小滝はcointegrationとcommon trendの統計的推測の問題を取扱った。定数項が存在する場合、この問題は従来の取扱では不十分であり、小滝はcointegrationの存在とcommon trendの数を判定するための検定統計量を新たに提出した。これらは多国間為替レ-トの多変量非定常時系列を考え得る場合に必要となる課題である。時系列解析において谷口は、スペクトル密度関数の未知母数θの最尢推定量と観測されたフイシャ-情報量を用いて漸近的補助統計量を作った。補助統計量が与えられた時の最尢推定量の条件付分布の漸近展開を用い、ある確率水準を持つ信頼区間を作った。前川は推定されたスペクトル密度関数の標本分布の3次オ-ダ-までの漸近展開を行い、その経済時系列への応用に言及した。また前川は線形回帰モデルにおいては均一分散性の各種検定の検定力を漸近展開を通じ比較検討し、非線形回帰モデルにおいてもOLS推定量と予測量の漸近展開を求めて小標本特性を論じた。藤越は確率分布の漸近展開近似の誤差評価に関して一連の研究を行った。岡本はコンピュターにより分数正規ノイズ(FFGN)を発生させ、日別為替レートと同じHurst係数を持つ長期記憶時系列を得た。さらに分数階差に基づく時系列モデルARIMA(0,d,0)、ARIMA(1,d,0)を作成し、R-S分析によりdの推定を行っている。Hurst係数H=d+1/2の統計的検定法において必要とする検定統計量を導出した。為替レートモデルに関しては木村・岡本は市場の効率性の観点から検討を加えた。不偏予測子に伴う予測誤差がフェアゲーム課程に従うならばランダムウォークモデルが成立つ。カバー付金利裁定の均衡式、ランダムウォークモデル及び先物レートを直物レートの予測子としたときの統計的モデルをそれぞれ実証的に検定し、また直物レートをARモデルに適合させ予測を行い、その精度を他の方法と比較検討した。その際單位根の存在を考慮した場合の検定も行った。予測精度は明白な外的要因の変化がないときは時系列モデルの予測が最適であった。なおこの研究は為替レートモデルそのものを考察するために行った。非定常時系列研究の1つとして小滝はCointegrationとCommon trendについて考察した。原モデルにおいて定数項を考慮した場合、その様相は一変する。

このためCointegrationとCommon trendの個数を検定するための新たな統計量を構築し、その統計量の帰無仮説の下での漸近分布が正規分布となることが示された。前川等は非線型回帰モデルにおける最小2乗推定量の2次漸近特性を調べた。方法は最大推定量の漸近展開によっている。藤越は多変量線型仮説と独立性を検定する検定統計量のクラスを考え、検定統計量の分布の漸近展開に基づく局所検定力を比較した。谷口は正規ARMA課程においてパラメータの検定に際し、ある検定統計量のクラス(尤度比検定、ワルド検定、修正ワルド検定を含む)を考え、統計量の分布に対しX^2型漸近展開を行った。漸近展開に基づく局所検定力をこれら各検定量について比較検討した。第2年度において岡本は簡単な方法により分数階差ARIMA(0,d,0)、ARIMA(1,d,0)に従う長期記憶時系列を計算機上で発生さ、これをもとに分数段差ARIMA(1,d,0)の自己回帰部分のR/S-分析に対する効果を調べた。またペリオドグラムと周波数の関係から日別直物為替レ-トのdを推定する各種方法を検討した結果、原系列のさらに1/2階差を取ったものについて同様な分析をするとR/S-分析からえられたdと一致することがわかった。さらに帰無仮説の下でブラウン運動し、対立仮説の下でFGNをなす検定統計量を導き、その検定力を計算した。その結果はこの検定統計量はどの対立仮説に対しても強力なことを示した。木村は為替レ-ト決定モデルを伸縮価格マネタリアプ-ロチにより考察した。多変量非定常時系列研究の一環として小滝はcointegrationとcommon trendの統計的推測の問題を取扱った。定数項が存在する場合、この問題は従来の取扱では不十分であり、小滝はcointegrationの存在とcommon trendの数を判定するための検定統計量を新たに提出した。これらは多国間為替レ-トの多変量非定常時系列を考える場合に必要となる課題である。時系列解析において谷口は、ガウスAMA過程に対する尤度比、ワルド、修正ワルド、ラオの各検定を含む検定クラスを考え、このクラスに属する検定統計量のx^2型漸近展開を行った。さらに対立仮説の系列の下で各種統計量の漸近的検定力を求めたが、これら統計量の内どれが一様に優れているとは言えなかった。前川は線形回帰モデルにおいては均一分散性の各種検定の検定力を漸近展開を通じ比較検討し、非線形回帰モデルにおいてもOLS推定量と予測量の漸近展開を求めて小標本特性を論じた。藤越は多変量解析の種々のモデルに於ける追加情報の定式化と検定に関する論説と新しい検定統計量を与えた。
山岳地帯の衛星画像デ-タに対する大気及び地形起伏効果の補正

衛星搭載のセンサ-によって観測される山岳地帯の画像デ-タには大気散乱や地形起伏による影響が含まれているので、これらの大気・地形効果の補正をせずに観測CCTレベル値を用いてスペクトル分類を行っても、単に地形起伏の状態を分類するだけで、山岳植生は分類出来ない。本研究の目的は山岳画像デ-タに含まれる大気・及び地形起伏の効果を除去する補正手法を確立する事にある。本研究では、まず平坦地形の画像デ-タに適用出来る大気効果補正手法を拡張し、山岳地帯の画像デ-タに適用する為の大気・地形効果補正の手法を提案する事を行った。次にこの手法を実際のMOS-1 MESSR画像デ-タに適用し、解析を行った。本研究によって得られた主な結果をまとめると次の様になる。(1)衛星による山岳画像デ-タに含まれる大気及び地形効果を去する解析的な近似補正手法を開発した。(2)開発した近似補正手法を実際のMOS-1 MESSRの山岳画像デ-タに適用し、現地観測デ-タを判断基準にした時、その画質及び分類結果に有効な改善を得ることが出来た。(3)山岳地帯の植生の反射は等方的なランベルト反射ではなく、非等方的なミネラルト反射に従っていると言う新しい知見を得た。(4)3次元のモンテカルロ実験を地形の谷間モデルに実行し、タ-ゲット地点へ入射する直接光と周囲地形の反射等による間接光の両者をカウントして衛星観測画像デ-タに対する地形による影響を推定、考察した。今後に残されている問題としては、広領域において実際の標高デ-タを考慮した3次元の光の多重散乱及び多重反射過程のモンテカルロ数値実験の遂行がある。この為には計算時間の短縮、信頼性のある長周期の乱数発生機構の開発等の解決が必要である。
膠芽腫の悪性形質を制御する新規機能遺伝子の探索

極めて予後が不良である膠芽腫について、意義や機能は未だよくわかっていないが高発現している遺伝子を解析し、その下流または上流のシグナル伝達に関わる新規機能遺伝子を探索して、膠芽腫の新たな治療標的を見出すことを目的とした。IGFBP-2、CD24という遺伝子に着目し、これらが膠芽腫の浸潤性増殖を促進しており、治療標的となりうることを見出し、さらにそれらを正に制御している遺伝子候補を約30遺伝子特定し、その一部について機能解析を行った。膠芽腫(Glioblastoma)は、著明な浸潤性増殖と血管新生を特徴とする悪性脳腫瘍であり、近年の脳外科手術技術の向上、抗癌剤の進歩にもかかわらず、未だ2年生存率が30%にも満たない不治の病である。本研究は、膠芽腫での高発現が報告されているが、その意義や機能が未だよくわかっていない遺伝子を解析し、その下流または上流のシグナル伝達に関わる新規機能遺伝子を探索して、膠芽腫の新規治療標的を見出すことを目的とした。これまでの解析で、IGFBP-2はCD24の上流にあって、膠芽腫の浸潤性増殖を促進していること、CD24はIGFBP-2による浸潤性増殖の唯一の実行因子ではなく、約40%の膠芽腫で発現していて浸潤を促進していることがわかった。IGFBP-2、CD24を発現している細胞では、いずれのノックダウンによっても、膠芽腫の浸潤が抑制され、ヌードマウス脳内移植モデルにおける生存期間が延長した。IGFBP-2およびCD24、それぞれのノックダウン膠芽腫細胞のcDNAマイクロアレイ解析によって、それぞれの遺伝子抑制に連動して発現低下する遺伝子群、上昇する遺伝子群、がそれぞれ数十遺伝子得られており、IGFBP-2およびCD24は全体として、癌遺伝子、増殖促進因子、浸潤促進因子を促進し、癌抑制遺伝子を抑制していることがわかった。現在、そこで得られた遺伝子のノックダウン、強制発現を試みて、マイクロアレイの結果の裏付けを行い、それらが膠芽腫の悪性形質を制御するための分子標的となり得ないか解析しているところである。また、IGFBP-2のプロモーターを利用したexpression cloning法(forward genetics法)によって、IGFBP-2を正に制御している遺伝子候補が約30遺伝子得られており、この結果の裏付けをreal-time PCR法およびノックダウンを用いて行っているところである。膠芽腫(Glioblastoma)は、著明な浸潤性増殖と血管新生を特徴とする悪性脳腫瘍であり、近年の脳外科手術技術の向上、抗癌剤の進歩にもかかわらず、2年生存率が30%にも満たない不治の病である。本研究は、膠芽腫で高発現しているが、その意義や機能が未だよくわかっていない遺伝子を解析し、その下流または上流のシグナル伝達に関わる新規機能遺伝子を探索して、膠芽腫の治療標的を見出すことを目的とした。現在、得られた遺伝子のノックダウン、強制発現を試みて、それらが膠芽腫治療の分子標的となり得ないか解析している。また、IGFBP-2のプロモーターを利用したexpression cloning法(forward genetics法)によって、IGFBP-2を正に制御している遺伝子候補が約30遺伝子得られており、その内、TPM3、DKK1はやはり、膠芽腫の悪性形質を促進していた。
地震時の初期微動をトリガーとしたパソコンを用いた人的危険回避システムの試作と提案

気象庁から提供されている緊急地震速報は遠方地域を緒言とする地震情報を他の地域に早期に知らせる事で各所到達するまでの時間を有効利用することで防災行動時間が稼げる。一方、直下型地震では被害が甚大になり、緊急地震速報を有効活用できないケースが多々ある。そこで、人的被害の回避を少しでも考える観点に立つと、特に生活空間レベルにおいて早期の緊急予報を出せる状況が望ましく、仮に緊急地震速報が得られなくともパソコンから情報を得られる事で対処すべき危険回避行動が可能となる。以上の事項を踏まえ、近年普及率の高い一般的なパソコンを用い、MEMS型加速度計を利用して、初期微動を感知した時点でパソコンからトリガー信号を発信、制御回路を経由して危険回避モデルへの信号伝達を行い、主要動到達までは地震予報装置としての活用(パソコン内での音声による警戒宣言・非常灯の点灯・モーターなどの振動)、また直下型地震が発生した場合は電気系統制御(電磁石などで机の上の物が飛ぶ等防御)を即を行うことを軸に、1台のパソコンで無人地震観測(地震観測データの蓄積と解析)と並行して、地震時に警報や危険回避動作を行うシステム開発(制御ソフト・危険回避モデル等の製作)を行った。実際にはパソコンとAD変換器を通じた加速度計からの地震波(初期微動)情報を得て、パソコン内での開発ソフトによる地震発生の警告音声出力を行うと同時に危険回避モデルに無線信号伝達し、制御回路を介して危険回避モデルを起動する。以上の事柄についてシステムを組み上げ、実際に動作確認を行い、目的通りの一連の動作が確認できた。今後目的を絞り、危険回避モデルを如何に有効的に利用するかの検討・研究を継続したい。この研究では汎用性があり社会にも貢献できる有用なシステム構築が達成でき、これを土台に更なる研究を重ね利便性を高めたい考えである。
高耐食アルミニウム-高融点金属系アモルファス合金の作製

アルミニウムと高融点のバルブメタル(タンタル、ニオブ、ジルコニウム、チタン)、およびタングステン、モリブデンとのアモルファス合金が耐食性に優れることを、当研究室で既に報告している。本研究では、さらに第三の元素を添加することによって更に耐食性を向上させることを目的とした。アルミニウム-チタン合金に種々の元素を添加したアモルファス合金をスパッター法を用いて作製し、その腐食挙動について検討した。1.アモルファスアルミニウム-マグネシウム-チタン合金:活性元素であるマグネシウムを少量アモルファスアルミニウム-チタン合金に添加し、その腐食挙動を塩素イオンを含む中性溶液中で検討した。マグネシウム自身の優先的な溶解と、それに伴うアルミニウムの溶解の促進により皮膜中にチタンが濃縮することをXPS表面分析によって確かめた。また、チタンの濃縮した安定な皮膜の生成によって孔食電位は上昇した。2.アモルファスアルミニウム-ニッケル-チタン合金:1M塩酸中での腐食挙動を検討した。アルミニウム-チタン合金は、1M塩酸中活性態-不働態遷移を示す。これらより貴な元素であるニッケルを添加すると、自然浸漬電位は著しく上昇し、1M塩酸中においても自己不働態化し、腐食速度は減少した。また、ニッケルの添加によって孔食電位は上昇した。3.アモルファスアルミニウム-クロム-チタン合金:アモルファスアルミニウム-チタン合金は1M塩酸中アルミニウムと同程度の高い腐食速度を示すが、クロムを添加すると時間と共に自然浸漬電位が著しく上昇し、クロムの不働態に入って、腐食速度は低下した。また電位の上昇によって、皮膜中にクロムが濃縮した耐食性に優れた皮膜が生成することを確かめた。
プラズマ中の高強度レーザーによる相対論的サブサイクルソリトンの生成

超高強度レーザーとプラズマとの相対論的非線形相互作用について、独自に開発した3次元プラズマ粒子コードを用いたシミュレーションを行い、研究の目的であった3次元サブサイクル電磁波ソリトンの存在の確認とその構造を解析した。ソリトンはポロイダル電場とトロイダル磁場電磁波(TMモード)、およびダイポール静電場からなることを明らかにした。しかしながら、イオンの時間スケールではクローン爆発によってソリトンは減衰すること、またp偏向、またはs偏向レーザーとの相互作用で形成される2次元ソリトンとの関係を明らかにした。これらの成果は、Physical ReviewLettersに発表した。さらに、高エネルギープロトンビームによってソリトンのイメージングができることをシミュレーションで明らかにし、この成果を論文として発表する予定である。また、超高強度レーザーを用いたイオンビーム加速の研究を行い、高Zフォイルと低Zフォイルのダブルフォイルを用いることにより、エネルギーが拡がり、ビームの空間拡がりの少ない高品質のイオンビーム加速を実現できることを3次元プラズマ粒子シミュレーションを用いて示した。この成果もPhysical ReviewLettersなどに発表した。その他、超高強度レーザーとプラズマの非線形相互作用において相対論的非等方フィラメンテーションが生じることなどを論文とし発表した。
リンパ球幹細胞の分化決定における転写調節因子の役割

前年度までに、ES細胞の試験管内分化系を用いて、中胚葉および血管内皮細胞から造血細胞系譜へ至る発生過程を解析した。その結果、転写調節因子GATA1を発現する側部中胚葉細胞およびα4インテグリンを発現する血管内皮細胞を、それぞれ胚型赤血球および成体型血液細胞系譜の前駆細胞として同定した。本年度は、転写調節による血管細胞系譜の分化決定機構の解明をめざして、転写調節因子の発現誘導による細胞運命決定の実験的制御を試みた。まず、側部中胚葉マーカーであるFLK1および血管内皮細胞マーカーであるVE-カドヘリンの遺伝子プロモーターを用いて、ES細胞の試験管内分化系における側部中胚葉および血管内皮細胞特異的な外来遺伝子の発現誘導を試みた。その結果、これらのプロモーターではそれぞれの細胞系譜に特異的で十分な発現誘導を得ることが出来なかった。次に、アクチンプロモーターを利用した細胞系譜非特異的な強制発現系を用いて、Tall、GATA1、GATA2、の血管細胞発生に及ぼす影響を検討した。GATA1およびGATA2の強制発現においてはES細胞から中胚葉への分化が阻害され、それ以上の解析が不可能であった。テトラサイクリン応答性の誘導的発現などが必要であると考えられ実験系の構築している。Tallを強制発現するES細胞では、側部中胚葉および血管内皮細胞からの血液細胞分化の顕著な亢進が認められた。この場合においても側部中胚葉と血管内皮から分化する血液細胞系譜はそれぞれ胚型赤血球と成体型血液細胞系譜に限られており、Tallは血液細胞系譜への分化決定に関与するが血液細胞系譜内での運命選択には関与しないことが示唆された。さらに、GATA1プロモーター制御下でのGFP発現系と組み合わせることにより、側部中胚葉におけるTallの強制発現は中胚葉細胞から血液細胞への分化のごく初期段階に働くことが見いだされ、上記の結果を強く支持するものと考えられる。血液細胞の個体発生では、胎仔型の赤血球を産生する一次造血と、成体型赤血球やリンパ球にも分化できる多能性の血液幹細胞により維持される二次造血とが存在する。これまで我々の研究グループは、リンパ球を含む二次造血は中胚葉に由来する血管内皮細胞にその起源があることを明らかにしてきた。本研究は、胚性幹細胞(ES細胞)の試験管内分化系を用いて、血液細胞系譜の発生を能動的に制御する実験系の確立を通して、血液細胞の運命決定のメカニズムを理解することにある。本年度は、まず、血管内皮細胞から血液細胞系譜に至る分化系路を解析した。その結果、血管内皮細胞が血液細胞系譜に分岐するときに最初に現れる細胞表面抗原の変化としてα4インテグリンの発現があり、これが血液細胞への分化に対して許容的な状態を表していることを明らかにした。次に、血液細胞系譜への分化決定と転写調節因子との関係を解析するための最初の試みとして、赤血球の発生に必須の転写因子であるGATAlの発現に着目した。GATAl遺伝子プロモーターに、マーカーとして蛍光タンパクGFP遺伝子を連結し、ES細胞に導入して試験管内で分化させた結果、一次造血と二次造血の二つの血液細胞系譜は中胚葉の段階で分岐することを明らかにした。すなわち、中胚葉の段階でGATA1を発現するサブセットは胎仔型の一次造血細胞に分化決定され、GATA1を発現しない中胚葉は血管内皮細胞を経て多能性の二次造血細胞に分化することを示した。血液細胞系譜への運命決定を制御するためには、その前駆段階である血管内皮細胞に実験的操作を加えることが望ましい。そのために血管内皮細胞で特異的に発現するVEカドヘリン遺伝子のプロモーター領域を単離した。次年度は、このプロモーターを利用して任意の遺伝子を血管内皮細胞に発現させ、血液細胞系譜への分化決定を任意に制御する実験系を確立する予定である。

この場合においても側部中胚葉と血管内皮から分化する血液細胞系譜はそれぞれ胚型赤血球と成体型血液細胞系譜に限られており、Tallは血液細胞系譜への分化決定に関与するが血液細胞系譜内での運命選択には関与しないことが示唆された。さらに、GATA1プロモーター制御下でのGFP発現系と組み合わせることにより、側部中胚葉におけるTallの強制発現は中胚葉細胞から血液細胞への分化のごく初期段階に働くことが見いだされ、上記の結果を強く支持するものと考えられる。
脳内回路の引き込み協調による言語・非言語コミュニケーションの創発原理の解明

脳内の異なる皮質間での情報伝達は,脳波などで観察可能な神経振動子の引き込み協調により実現されることが記憶課題などを対象として示されてきた.本研究課題では,この神経振動子の引き込み協調により言語・非言語コミュニケーションが実現されているものととらえ,言語コミュニケーションの神経基盤を検証するために,文理解,音声コミュニケーション中の脳波計測を実施した.また,非言語コミュニケーション課題として他者の状態推定を必要とする課題および他者との協調を必要とする課題を用いた際の脳内の神経回路の動的な変調を検証するとともに,脳間において神経振動子の引き込み協調がコミュニケーションを実現していることを検証した.脳内の異なる皮質間での情報伝達は,脳波などで観察可能な神経振動子の引き込み協調により実現されることが記憶課題などを対象として示されてきた.本研究課題では,この神経振動子の引き込み協調により言語・非言語コミュニケーションが実現されているものととらえ,言語コミュニケーションの神経基盤を検証するために,文理解,音声コミュニケーション中の脳波計測を実施した.また,非言語コミュニケーション課題として他者の状態推定を必要とする課題および他者との協調を必要とする課題を用いた際の脳内の神経回路の動的な変調を検証するとともに,脳間において神経振動子の引き込み協調がコミュニケーションを実現していることを検証した.本研究課題では,他者の予測的模倣を実現する新たな脳機能ネットワークが,ミラーニューロンシステムを起点とした皮質間の振動子位相の引き込み協調により動的に創発することで言語・非言語コミュニケーションが実現されているものと考え,脳波とfMRIの同時計測技術等を用いることで,予測的模倣に関する脳内ネットワークの動的な形成過程を明らかにすることを目的としている.そこで下記に示す2つのテーマについて研究を実施した.「音声理解における皮質ネットワーク形成に関する研究」においては,プロソディ表現の予測がミラーニューロンシステムにより実現され,プロソディ表現のリズムの特定の位相位置において,左右半球において別々に表象されているシラブルとフォニームが統合されていると考え,脳波とfMRIの同時計測を実施する.平成21年度は,実験刺激を作成するために,刺激として用いる単語群の選定を行った.音声単語に雑音を重畳したときに,単語親密度により音声の認知率が変化することが報告されている.そこで本研究では,一定の範囲内の単語親密度の語彙から,実験刺激として用いる単語群を決定した.さらに,映像と音声の呈示タイミングの操作,及びピンクノイズの重畳に関して,技術面の確認を実施した.「自己・他者身体認知と相互模倣過程」においては,他者の周期的なタッピング動作を模倣しているとき,および自己の周期的なタッピング動作を他者が模倣しているときの脳活動をfMRIと脳波の同時計測によって調べることを目的としている.そこで平成21年度は遅延映像提示システムの開発を行った.このシステムでは,MRI装置内の実験協力者の手の映像,およびMRI装置外の実験者の手の映像を撮影し,その映像に遅延や回転変換,鏡像変換などの画像処理を施して実験協力者に視覚提示することができるものである.言語理解や他者の動作理解において,他者の運動指令を予測しつつ模倣学習を進めるというダイナミックな情報の処理過程が重要であることが乾(1998)により予見されており,その妥当性について実験的に明らかになってきている。音声を理解する際においても、構音にかかわる器官の活動が重要であることが指摘されており、ミラーニューロンシステムを介した他者の運動系列予測を実施することがコミュニケーションの創発原理であることを示唆している。ヒトのミラーニューロンシステムは、腹側前頭前野や頭頂葉の広範な範囲における神経活動が関連していることが報告されているものの、その動的形成のメカニズムについては未解明の問題である。皮質間の機能的結合は神経の集団電位として観察される脳波の位相同期現象により動的に形成されていることが示されており、ミラーニューロンシステムに関連する皮質間の相互作用についても同様の神経振動子ダイナミクスの引き込み協調により実現されている可能性が示唆される。そこで、他者の予測的模倣を実現する新たな脳機能ネットワークが、ミラーニューロンシステムを起点とした皮質間の振動子位相の引き込み協調により動的に創発することで言語・非言語コミュニケーションが実現されているものと考え、その動的な形成過程を明らかにすることを目的として研究を進めている。平成22年度においては、本研究目的を達成するために不可欠な脳波とfMRIの同時計測技術の改良を完成した。開発した手法では、fMRIの空間解像度で同定した空間位置での脳活動を、脳波の時間分解能で同定することが可能な手法であり、今後、この手法を用いて予測的模倣に関する脳内ネットワークの動的な形成過程を明らかにする。また、言語理解に関して詳細なモデルを提出するとともに、非言語コミュニケーションに関して、実験課題の遅延映像呈示装置を用いた実験課題を構築した。言語理解や他者の動作理解において,他者の運動指令を予測しつつ模倣学習を進めるというダイナミックな情報の処理過程が重要であることが乾(1998)により予見されており,その妥当性について実験的に明らかになってきている.音声を理解する際においても,構音にかかわる器官の活動が重要であることが指摘されており,このことはミラーニューロンシステムを介した他者の運動系列予測を実施することがコミュニケーションの創発原理であることを示唆している.本研究課題では,ミラーニューロンシステムに着目して,言語・非言語コミュニケーションの創発原理にかかる神経機構の解明を目標としている.そこで平成23年度までに,言語理解におけるミラーニューロンシステムの関与を示唆するモデルを,発達心理学・神経心理学・神経生理学・脳イメージング研究などのデータに基づき提出した.