hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
循環乳癌細胞を用いたDNA修復能測定系の樹立：PARP阻害剤適応決定へのカギ

乳癌組織より乳癌細胞を単離し、培養増殖させることができる手法を開発した。これを用い、家族性・遺伝性である可能性が高い乳癌症例より細胞を単離増殖させ、凍結保存を行った。いくつかの手法を試みたが、血中循環乳癌細胞の単離は可能なものの、培養増殖は困難であると考えられ、現時点では乳癌組織からの培養細胞を用いた研究を優先することとした。細胞にDNA二重鎖切断を起こさせた後、核染色とリン酸化H2AXによる蛍光免疫染色を行い、細胞周期G2期における残存損傷を定量化することによって当該細胞における相同組み換えによるDNA修復能を測定する方法を開発した。家族性乳癌の原因遺伝子としてはBRCA1/2がよく知られており、これらの遺伝子機能の欠損で、DNA相同組み換え修復に障害が生じ、乳癌を発症することが分かっている。また、この相同組み換え能が欠損した症例には、PARP剤が効果を示すことが示唆されている。本研究では、乳癌細胞におけるDNA修復能、特に相同組み換え能を直接測定できる実験系の開発を行うことを目的としている。これまでのところ、培養細胞に電離放射線を照射し、DNA相同組み換え能の評価に細胞周期G2期におけるRad51のフォーカス形成を指標とする免疫蛍光染色法を用いた実験系をおおむね確立できた。次に、血中循環癌細胞の採取・培養に関して、予備実験としていくつかの方法を試みたものの、かなりの数の癌細胞が存在する場合のみ、分離後の細胞培養まで成功している。今後、さらなる改良が必要と考えられた。また、乳癌組織からの初代培養方法の開発を行った。様々な培地の組み合わせや培養方法を検討し、組織中の線維芽細胞を増殖させにくい方法で乳癌細胞を選択的に増殖させる手法をほぼ確立できた。また同時に、コントロールとして用いる線維芽細胞も別に増殖させ、順次保存していくこととした。このように、初代培養に関してはおおむね順調に進んでおり、順次細胞を増殖させ、解析に用いることが出来るようになった。これらの方法を用い、これまでに9例の家族性が疑われる比較的年齢の若い症例より組織を提供して頂き、細胞を分離・培養・保存している。循環癌細胞の分取・培養法の確立に関してはおくれているものの、その他、初代培養、DNA修復能解析方法の確立はかなりの進展が見られた。よって、全体的には概ね順調に進展しているといえる。多くの家族性乳癌では、DNA相同組み換え修復に関与する遺伝子の障害がその原因であることが分かっている。また、この相同組み換え能が欠損した症例には、オラパリブ等の薬剤が効果を示すことが示唆されている。本研究では、原因遺伝子が未知でも細胞より相同組み換え能を直接測定できる実験系の開発を目的としている。培養細胞を用いDNA相同組み換え能を直接測定する手法について、昨年度までに、細胞周期G2期におけるRad51のフォーカス形成を免疫蛍光染色法を用い検出する実験系を確立していた。当初はヒト正常線維芽細胞株を用いていたが、乳癌細胞を用いたところ、細胞の種類によっては均一な染色結果が得られず、フォーカス数の測定が難しいことが判明した。よって、オラパリブ処理下でのリン酸化H2AX染色とDNA染色を組合せ、フローサイトメトリーを用いてDNA修復能を測定する新たな方法を確立した。血中循環癌細胞の採取・培養に関しては、培養の部分が特に難しく、結果的に手法を確立することが出来なかった。そのため、乳癌組織からの細胞培養法、さらに既存組織からの遺伝子解析へ研究をシフトし、将来的には培養を要しない血液中のcell-free DNAを解析するための研究を進めていくこととした。乳癌症例からの細胞培養は順調に進み、家族性が疑われる17例の癌細胞・正常線維芽細胞のストックを作成、今後の研究に使用できる基盤は確立できた。また、長崎大学病院にて保存されていた凍結組織より、11例の家族性の確率が高い既存の試料を選び出し、array CGHを施行、LOHを指標に相同組み換え能の低下が疑われる症例をさらに絞り込めた。DNA相同組み換え修復能については、セルイメージャー等を使った客観的定量方法の開発を目指す。循環癌細胞の採取・培養に関しては、他施設でも難渋しているようで、良い手法が未だ開発されていないようである。生細胞の採取が難しい場合、cell-free DNA等の採取で研究が代用できないか検討していくことも選択肢として考える必要がある。実際の症例の収集については、予想より症例数が集まっておらず、他施設にも協力を求めていく。臨床検体からの細胞を用いたDNA修復能測定を開始し、培養細胞、血中の細胞もしくはDNAより遺伝子変異を検出していく。内分泌腫瘍学循環癌細胞の採取手法の開発に遅れがあったことと、臨床検体収集数が少なかったことによる(収集のための旅費も少なかった)。次年度はcell-free

DNAの抽出も新たに計画し、検体収集も他施設にも協力を求めていく。これに加え、当初の計画通り遺伝子解析、薬剤感受性試験、相補性試験の系も順次構築していく。
抵抗加熱による壁表面温度の能動制御を用いたプラズマ壁相互作用研究の新手法の創出

第一壁タイルの表面に形成した薄い導体層に直接通電し発熱させることで現実的な投入パワーで核融合実験装置の第一壁の表面温度を能動制御する新手法を提案している。本研究では、核融合炉の第一壁アーマ材候補であるタングステンの薄膜と絶縁層を、既存の核融合実験装置の第一壁の一部と置換できる材質上にコーティングして、その電気的、熱的特性を測定すると共に、加熱時の薄膜の健全性を確認することにより、本新手法の実現可能性を確認することを目的としている。そのため、本年度は、将来の発電炉での候補材である低放射化フェライト鋼の表面に、絶縁層として50μmのアルミナ層を形成し、その上に真空プラズマ溶射(VPS)法を用いて50μmおよび200μmのタングステン層を形成した試料について電気的特性を調べた。大気中での予備測定では、室温100°Cの領域で4端子法により測定したタングステン層の電気伝導度はバルクタングステンの4060%であった。真空中での高温領域での電気的・熱的特性の測定に必要な加熱測定用フランジについては、接続して使用する予定であった既存の真空加熱脱ガス測定装置との取り合い部分の構造が大幅に変更されたため、急遽、別の真空排気測定系に接続するため熱電対および電圧測定端子用真空フランジの配置や接続管の管径について設計変更が必要となった。現在、設計変更された加熱測定用フランジの作成が完了し、真空中での高温領域での電気的・熱的特性の測定の準備を行っている。第一壁タイルの表面に形成した薄い導体層に直接通電することで現実的な投入パワーで核融合実験装置の第一壁の表面温度を能動制御する新手法を提案している。そのため、本年度は、既存の核融合実験装置の第一壁材料である炭素材と将来の発電炉での候補材である低放射化フェライト鋼の表面に絶縁層とタングステン層を形成するための試作を行った。低放射化フェライト鋼表面への絶縁膜およびタングステン膜の形成には、大面積に均一な薄膜が形成でき工業的な基盤を有する手法として真空プラズマ溶射(VPS)法を採用した。成膜速度などを最適化することにより、低放射化フェライト鋼試験体の表面に50μmのアルミナ層を形成し、その上に50μmおよび200μmのタングステン層を形成した。等方性黒鉛試験体の表面には絶縁膜として50μmおよび200μmの炭化珪素層を化学的気相成長(CVD)法を用いて形成した。炭化珪素層上へのタングステン膜の形成はVPS法を主案として次年度に試作を行う。更に、既存の真空加熱脱ガス測定装置に設置可能で、タングステン層の電気抵抗および加熱特性を測定可能な通電加熱ステージの詳細設計を行い次年度の製作および実験の準備を整えた。
有酸素性運動トレーニングが動脈伸展性を増大させる機序の解明：ＡＤＭＡに関する検討

加齢により動脈伸展性は低下する。また、動脈伸展性の低下は心血管疾患のリスクファクターとなる。一方、中高齢者における有酸素性運動トレーニングは動脈伸展性を増大させることが明らかになっている。非対称性ジメチルアルギニン(ADMA)は,動脈伸展性の調節に大きな影響を与えることが明らかになっている一酸化窒素の産生を阻害し,血管内皮機能の低下や動脈伸展性の増大に関与することが報告されている。さらに近年、有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性の増大にADMAが関与する可能性が示唆された。しかしながら、その詳細なメカニズムは不明である。そこで本研究では,有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性増大にADMAが関与する詳細なメカニズムを明らかにすることを目的とした。平成28年度は、これまでにおこなってきた横断的検討および縦断的検討(運動介入)によって得られた血液の分析およびデータの解析をおこなった。横断的検討では、中高齢者において動脈伸展性の低下に関与することが明らかになっている血管収縮物質である血中エンドセリン-1(ET-1)濃度と血中ADMA濃度との間に関係性が認められた。さらに、縦断的検討では、中高齢者における12週間の有酸素性運動トレーニングによって血中ADMA濃度の低下とともに、血中ET-1濃度および酸化ストレス指標の有意な低下が認められた。これらの結果から、中高齢者において有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性の増大にADMAが関与するメカニズムとして、ET-1や酸化ストレスが関与する可能性が本研究より示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。非対称性ジメチルアルギニン(ADMA)は、動脈伸展性の調節に大きな影響を与えることが明らかになっている一酸化窒素の産生を阻害し、血管内皮機能の低下や動脈伸展性の増大に関与することが報告されている。そこで本研究では、有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性増大にADMAが関与する詳細なメカニズムを明らかにすることを目的とした。有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性増大の詳細なメカニズムを明らかにすることは、科学的根拠に基づいた運動療法確立の観点から非常に重要な課題である。今年度は、前述した目的を達成するために、中高齢者において、12週間の有酸素性運動トレーニング介入を実施し、血管機能データおよび血液検体の収集を行った。今後、これらを解析することで、ADMAと中心とした有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性増大のメカニズムを明らかにしていく。今年度は、有酸素性運動トレーニングが血中ADMA濃度を低下させるメカニズムについて、横断的検討および縦断的に検討した。横断的検討では中高齢者において血中ADMA濃度と運動強度の関連性を検討し、血中ADMA濃度と中高強度の活動時間に相関関係が認められた。このことから中高強度の有酸素性運動が血中ADMA濃度の低下に有効である可能性が示された。縦断的検討では酸化ストレスに着目し12週間の有酸素性運動介入をおこなったが、血中ADMA濃度および酸化ストレス指標の低下が認められなかった。先行研究と異なる結果となった要因として対象者数の不足が考えられ、追加介入を実施し現在解析を進めている。さらに、有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性の増大に血中ADMA濃度の低下が関与するメカニズムの検討については、中高齢者において有酸素性運動トレーニング介入を実施し、血管機能データおよび血液検体の収集までを完了した。今後解析をおこなう予定である。今年度は、有酸素性運動トレーニングが血中ADMA濃度を低下させるメカニズムについて検討をおこなった。一定の結果は得られたものの、さらなる検討を必要としている。さらに、有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性の増大にADMAが関与するメカニズムについては、有酸素性運動トレーニング介入を実施し検体収集をおこなった。当初の計画では、血液検体からメカニズムとして予想される因子の評価を行い、これらの関係性まで検討する予定であったが、現段階では検体の収集までに留まっている。このことから本研究はやや遅れていると考える。

非対称性ジメチルアルギニン(ADMA)は,動脈伸展性の調節に大きな影響を与えることが明らかになっている一酸化窒素の産生を阻害し,血管内皮機能の低下や動脈伸展性の増大に関与することが報告されている。さらに近年、有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性の増大にADMAが関与する可能性が示唆された。しかしながら、その詳細なメカニズムは不明である。そこで本研究では,有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性増大にADMAが関与する詳細なメカニズムを明らかにすることを目的とした。平成28年度は、これまでにおこなってきた横断的検討および縦断的検討(運動介入)によって得られた血液の分析およびデータの解析をおこなった。横断的検討では、中高齢者において動脈伸展性の低下に関与することが明らかになっている血管収縮物質である血中エンドセリン-1(ET-1)濃度と血中ADMA濃度との間に関係性が認められた。さらに、縦断的検討では、中高齢者における12週間の有酸素性運動トレーニングによって血中ADMA濃度の低下とともに、血中ET-1濃度および酸化ストレス指標の有意な低下が認められた。これらの結果から、中高齢者において有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性の増大にADMAが関与するメカニズムとして、ET-1や酸化ストレスが関与する可能性が本研究より示された。今年度は、有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性増大にADMAが関与する詳細なメカニズムを明らかにすることを目的として、中高齢者を対象として有酸素性運動トレーニング介入を実施し血管機能データおよび血液検体の収集を行った。当初の計画では、血液検体から血中ADMA濃度およびメカニズムとして予想される因子の評価を行い、これらの関係性まで検討する予定であったが、現段階では検体の収集までに留まっているため。今後は、血中ADMA濃度低下のメカニズムについて追加収集したデータを解析し、さらなる検討を進める。さらに、動脈伸展性の増大にADMAが関与するメカニズムについても収集した検体から、血中ADMA濃度およびメカニズムとして予想される因子の評価を行い、これらの関係性を検討する。また、得られた結果よりさらなるヒトでの検討、もしくは細胞での検討をおこない、有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性の増大にADMAが関与する詳細なメカニズムの検討をおこなう。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後は収集した検体から、血中ADMA濃度およびメカニズムとして予想される因子の評価を行い、これらの関係性を検討する。また、これまではADMAが有酸素性運動トレーニングによる動脈伸展性増大に関与するメカニズムとして機能的因子のデータを主に収集してきた。しかし、ADMAは器質的因子へも影響するため、さらなる有酸素性運動トレーニング介入を行い、器質的因子のデータ収集および関係性の検討についても行っていく。
児童・生徒の体位の変容とJIS規格改訂に伴う学校用家具の使用実態に関する研究

本研究課題の最終年度として、下記の内容で総合的に研究をまとめた。1.近年の児童・生徒の体位の経年変化について人体計測値を整理して比較検討し、座席周囲に必要なスペースや教室規模との関係などについて考察した。2.平成15年度から3ヵ年度にわたり実施してきた小学校児童および中学校・高等学校生徒の学校用家具の使用実態調査の結果をまとめて、普通教室における教室用机・いすの適合状況を把握して、今後の改善点を指摘した。3.体位の成長が著しい中学校生徒を対象に、普通教室内において新JIS規格の机いすを一定期間使用するモニタリング調査を行い、当該使用時の問題点などを検討した。4.新JIS規格の教室用机・いすが導入された学校を対象に、児童・生徒の体位と当該家具との適合意識を把握するために、導入前と導入後の環境移行の調査を実施した結果をまとめて、導入時の多様な問題点を探った。5.教職員を対象とした新JIS規格の学校家具に関する意識調査の結果から、教育現場における学校用家具などの什器類の管理実態などを具体的に把握した。6.新JIS規格の教室用机・いすを使用する児童・生徒の姿勢の変化(立っ-座るなど)に必要な動作空間や、机と机間および机と壁間の通り抜けに必要な通路幅に関する建築人間工学的な動作解析を行い、座席周囲に必要なスペースの計測データを数値化した。7.比較資料として、家庭用机いすの学習の履歴に関する調査といすの体圧分布に関する実験を行った8.上記の結果を総合的に考察して、次世代の学習空間の設計計画に向けた実践的なデータとして普通教室の座席配置を試案して成果報告書にまとめた。本年度は、以下の要領で研究を実施した。1.普通教室における教室用机・いすと児童・生徒の体位との適合状態を把握するために、全国からいくつかの拠点校(北海道、福島県、山形県、長野県など)を選定して小学校児童および中学校・高等学校生徒の学校用家具の導入実態について意向調査を実施した。2.児童生徒の体位の経年変化を「学校保健統計調査報告書」等をもとに整理した。3.改訂JIS規格の教室用机・いすが導入された学校において、児童生徒の体位と当該家具との適合意識を把握する環境移行調査を実施した。また、当該教職員を対象にして新JIS規格の学校家具に関する意識調査を行い、現時点での教育現場における管理実態などを把握した。4.従来のJIS規格と新JIS規格の教室用机・いすを使用する場合の姿勢変化(立つ-座る等)の違いに着目して、その必要動作寸法を連続的に画像解析ができる写真計測などを行い、動的に可視化したデジタル・データベースの構築を試案した。5.今回購入したマルチン氏型人体測定器を活用して、主要な拠点校を対象に児童・生徒の身体各部寸法について詳細な人体計測を行った。6.前項に並行して当該校の教室内における児童・生徒の体位と学校用家具とのスペース的な関係などについて環境行動学的に分析した。本年度は、下記の要領で主に調査と実験から本研究を遂行した。1.前年度に得られた児童・生徒の体位の計測データと学校用家具(教室用机いす)との適合実態について、資料の整理と問題点の洗い直しを行った。2.教育現場における児童・生徒一人当たりの教室内の占有スペースや地域の特性などからみた少子化に伴う学校施設の現状などについて考察した。3.前項2の結果をもとに、1999年に改訂された新JIS規格の教室用机・いすの導入状況を把握するために、地方自治体(当該教育委員会など)や前年度に選定した拠点校を対象としたアンケート調査を実施して、その導入や更新に向けた取り組みの進捗状況を把握して、問題点などの抽出を試みた。

4.新JIS規格による学校用家具を導入した学校を対象にして、児童・生徒が旧JIS規格から新JIS規格の机・いすに環境移行したことによる使用意識の変化や学習環境としての問題点などを比較検討した。また、児童・生徒の体位の経年変化と新JIS規格の机・イスに着座するのに必要な動作スペースについて人間工学的な動作実験を行い、当該寸法から算定した教室として必要な単位空間との関係などについて検討した。5.本年度に得られた成果は、前項3で実施した調査において、北海道教育委員会の全面協力のもとに北海道立高等学校の実態をほぼ悉皆調査できた。また、前項4の教室用机・いすに着座するための児童・生徒1人当たりの必要スペースの結果から、教室の規模算定に関する基礎資料が得られた。本年度は、本研究の最終段階として、下記の内容で研究をまとめた。1.平成15年度から実施してきた小学校児童および中学校・高等学校生徒の学校用家具の使用実態調査の結果をまとめて、普通教室における教室用机・いすの適合状況を把握して、今後の改善点などを指摘した。2.児童・生徒の体位と当該家具との適合実態を把握するために、新JIS規格の教室用机・いすが導入された学校を対象に、導入前と導入後の環境移行による利用者の意識調査を実施して、その結果から新JIS規格の製品導入に関する問題点を探った。3.教職員を対象とした新JIS規格の学校家具導入等に関するアンケート調査などの結果から、教育現場における学校用家具などの什器類の管理実態などについて検討した。4.新JIS規格の教室用机・いすを使用する児童・生徒の姿勢の変化(立つ-座る行為)に必要な動作空間について、人間工学的な動作実験を行い、座席周囲に必要なスペースの計測データを数値化した。5.近年の児童・生徒の体位データをもとに得られた前項の座席周囲に必要なスペースの結果から、教室内の児童・生徒数と座席配置の関係などについて検討した。6.上記の結果をもとにして、多様化や情報化が進展する学校教育の実情に対応させて次世代の教室空間の設計計画に向けた具体的な展開を考察して、総合的に成果報告書としてまとめた。
今後の金融政策運営に関する理論的・計量的分析

今後の金融政策運営に関して、61年度には、金融政策の最終目標(実質GNP等経済活動水準か、物価か)と中間目標(金利か、通貨量か)を中心に検討したが、これに引続き62年度では、金融政策の操作目標(HPM、短期市場金利、等)と金融政策手段(公定歩合,日銀貸出,オペ,準備率,等)との関係を中心に検討した。(主として、裏面第2論文に発表。)前年度の主題がマネタリスト、ケインズ派という学界内の意見対立の評価とかかわっていたのに対し、ここでは学界内の「標準的理論」と日銀関係者の意見との対立の評価が問題となる。その結論の大要は、次の通り。1.標準的理論の命題((1)政策手段変更の通貨量・金利への効果の大きさは、それに伴うHPM変化総量のみで決る、(2)その際の供給経路(日銀信用の形態)は無関係、(3)(金利規制が徹廃されると)公定歩合変更の効果なし)は、現金通化需要を含む民間ポートフオリオ調整の完了を仮定した中長期では成立する。しかし、操作目標が問題となるより短期(日月)では不成立。2.政策手段変更の操作目標・中間目標への効果分析には、別途、短期金融市場のメカニズムを定式化の要。とくにわが国現行政策運営との関連では、日銀による準備預金積み進捗率の調整を明示的に導入することが必要で、各種政策手段変更が、短期市場金利期待に、従って銀行準備金需要関数に、夫々異った影響を与える、と考えられるべき。3.金融政策がその中間目標を的確に達成してゆくためには、その時々の政策スタンス如何に加えて、政策運営実施にあたっての制度的枠組(日銀貸出制度(含、公定歩合水準、貸出先)、準備預金制度(含、対象・方式)等)の整備が必要。上記2の分析は、わが国学界で未開拓なこの分野を開発。なお、計量的分析については、数々の試行は行ったが、現段階では取り纒めを断念し、問題点指摘に留らざるをえず。
メイラード反応による安全性確保のためのデータベース作製

メラノイジンの分子構造を明らかにするため、微生物分解菌を探索した。その結果有用な数種の微生物を見出した。供試微生物は、南西諸島の宮古島等において糖蜜が施用される畑地や、マングローブの林床土壌やリター等から採取した。採取したサンプルは廃糖蜜を脱色することができた。またラッカーゼ活性を示した。メイラード反応の初期反応をMSおよびDADにより解析した。メイラード反応生成物のメチルイミダゾールやジケトンの培養細胞や動物個体の遺伝子発現に及ぼす作用を明らかにした。メイラード反応生成物である、PhIP,ピラジン、CML、CELなどのLC-MS分析法を確立し、食品中の含有量を測定し、データベース化した。(A)昨年度見つけたモデルメラノイジン分解能を有する15種の微生物がモデルメラノイジンを低分子に分解できることを再度検証するとともに、メラノイジンを分解する仕組みを調べ、新たな微生物を沖縄諸島で土壌だけでなくマングローブの葉や枝からも採取し探索したところ、土壌細菌と比べ、異なった分解ができる有用な微生物を多く検出することができた。(B)調味料添加の有無と調理法の違いによるメイラード反応に及ぼす影響ついて、イワシのすり身中におけるフロシン、蛍光物質、4(5)-MIおよびIQの生成をもとに検討を行ったところ、調味料添加あり・添加なしともに、揚げ、フライパン焼き、オーブン加熱の順で、加熱した魚肉の蛍光の増加速度が高かった。また、揚げにおいては調味料添加ありのほうが添加なしよりも蛍光の増加速度が高かった。(C)微生物分解に拘らず、メラノイジンを分解する酵素や試薬を試した結果、ラッカーゼや次亜塩素酸でメラノイジンを分解、脱色が可能であり、分解メラノイジンを抽出し、FT-IRで測定したところ、どの食品でも似たような波形を観察することができた。(D)2,3-ジケトグロン酸(DKG)の生体への影響を調べたところ、添加濃度2mmol/L以上では明らかにDKG添加よりもメチルグリオキサール(MGO)添加の方が生存率は低かったが、DKGは高濃度添加では毒性を示すことを確認した。(E)LCMSによるMaillard反応物の一斉分析法を確立した。Methylimidazole(MI)の定量のためのカラムの溶出条件や検出限界、定量限界を測定し、添加回収率も測定し、食品中の分析法を確立することができた。血液サンプルについても応用が可能なことを明らかにした。Pyrazine類とHeterocyclicamine類の検出方法について検討し、同時にすべてを分析する方法や、検出限界、定量限界を測定し分析法を確立した。食品を加熱するとメイラード反応により好ましい香りなどが付与されるが、アクリルアミドなどの危害物質も生じる。しかしメイラード反応は複雑でありどのような生成物が生じているかを網羅的に分析された例はほとんどない。一方LC-MS/MSによる化学成分の網羅的分析法の進歩は目覚ましい。そこで、本研究ではメイラード反応生成物を網羅的に分析し、安全性と栄養価の評価を組み合わせたデータベースを構築することとした。メイラード反応により生じることが知られているメチルイミダゾール、フルフラール、ピラジン類をLC-MS/MS(QTRAP-2000)を用いて分析するためのプラットフォームを作成した。コーラ類からはかなりの量のメチルイミダゾールが検出され、インスタントコーヒーでも検出された。カステラの黒色部分からも極わずかであるが検出された。一方ピラジン類は、ほとんど検出されなかった。牛乳タンパク質由来ペンタペプチドLEKFDのメイラード反応を解析しLys末端Nが糖化したペプチドではその両端のペプチドボンドで結合が切れている可能性をMS分析から推定した。またメチルイミダゾールの細胞に及ぼす毒性や、遺伝子発現への影響、細胞での代謝について分析を行った。高分子のメラノイジンを低分子化する微生物を沖縄諸島でスクリーニングし、14株を得た。培養で分解・消失する高分子のピークと新たに生じる低分子成分との関係を示唆する菌株の存在を認め、培養の再現性を再検討した。微生物分解の基質はグルコースとアミノ酸のモデルメラノイジンとモラセス(廃糖蜜)メラノイジンを用いたが、モデル系メラノイジンの方が3D-HPLC分析で分解の判断が容易であった。またメイラード反応中間体のグリオキサール等のジカルボニル化合物類や牛血清アルブミン(BSA)と反応させて得られた生成物のHepG2細胞増殖への影響を調べた。メラノイジン分解菌の探索により得られた菌株について引き続き性質を明らかにした。菌体抽出液を硫安分画し、メラノイジンを分解したところ硫安30-70%飽和画分に活性が認められた。ラッカーゼ活性を測定したところこれらの菌に活性が認められた。

市販のラッカーゼは廃糖蜜や一部のメラノイジンを脱色した。メイラード反応物質の網羅的分析方法を改良し、非逆相系のカラムを用いると今まで分離が困難であった、CEL、CML、MG-H1などのAGEsが分離できることを明らかにした。このカラムによるLCとQTRAP5500および2000マススペクトルメータを用いてグラディエント溶出による分析法を確立した。HMFはカラメル、コーヒー、コーラから検出された。Pyrはコーヒーで、2-MPyrもコーヒーでのみ検出された。2,3DM-Pyrはコーヒーとコーラで、2,6DM-Pyrはカラメル、コーヒーおよびコーラで検出された。2,3,5TM-Pyrはコーヒーで少量検出された。魚醤と醤油でCELとCMLが、黒糖入り蒸しパンではさらにMG-H1も検出された。2,3-ジケトグロン酸(DKG)のHepG2細胞に対する毒性を調べた。DKGのポジティブ対照としてメチルグリオキサール(MGO)を選んだ。8,24時間培養ではDKG添加は生存率を低下させなかったが、MGOでは添加濃度2mM以上で生存率が低下した。48時間培養ではMGO、DKGともに添加濃度が増加すると生存率が低下した。添加濃度5mMの場合、MGO添加の方がDKG添加よりも生存率は低かった。DKGの細胞毒性はMGOよりも低いと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。食品科学26年度が最終年度であるため、記入しない。(A)アミノカルボニル化学反応生成物をLC-MS/MS等を用いて、反応生成物のフィンガープリントをつくり、データベース化することにおいて、LC-MSによるピラジン、フルフラール、ヘテロサイクリックアミンなどのMaillard反応物の一斉分析法を確定した。また、調理条件とメイラード反応の関係を明らかにすることができた。(B)培養細胞や動物細胞による安全性テストでは、メイラード反応の中間生成物であるDGKの生体への影響をしらべ、MGOのHepG2細胞に対する毒性について確認を行うことができた。(C)危害物質等の微生物利用による代謝分解では、モデルメラノイジンを分解すると想定される酵素が、培養菌体ホモジネートに検出できる菌に遭遇することができた。以上のように、予想以上の成果が得られた。食品成分が危害要因となる場合、まず成分間反応であるメイラード反応の寄与が考えられる。そこでメイラード反応により生じることが知られているメチルイミダゾール、フルフラール、ピラジン類をLC-MS/MSを用いて分析するためのプラットフォームを作成することを今年度の最重要課題とした。LC-MS/MS分析装置とODSカラムとを組み合わせることにより、これらの反応生成物の網羅的分析が可能となった。そこで市販のコーラ類からはかなりの量のメチルイミダゾールが検出されるなど、食品中のメイラード反応産物の網羅的分析のプラットフォームのひな形を作成でき、本年度の進捗状況は予想以上のものであった。高分子のメラノイジンを低分子化する微生物を沖縄諸島でスクリーニングし、現在14株を得ている。
エイジングに対する意識の世代間比較に関する調査研究-エイジング教育の可能性をさぐる-

本科学研究の成果として得られた知見は、以下の通りである。1欧米の理論研究からも示されているように、「エイジング」にはポジティヴな含意がある。日本語では、「知恵」「発酵」という概念に近いが、この部分を摘出することが教育学にとっての重要な課題である。2高齢者は、大学生に比べてちがった老人イメージの構造を有している。因子分析の結果では、高齢者はその精神的側面を重視するのに対し、大学生は評価的・外観的側面を重視していた。3エイジングへの偏見に関する世代間比較においては、大学生は、エイジングの心理的・社会状況的側面の理解が不足していることが示された。この方面の客観的理解のためのエイジング教育の方向が示唆された。4エイジングを「年をとること」と「老い」に分けた場合、高齢者は、これらを同様の現象としてとらえてていたが、大学生は別個の現象としてとらえていた。5高齢者は、大学生に比べて、エイジングをポジティヴにとらえているということが示された。6老人やエイジングに対してネガティヴな意識を有しているのは、比較的それまでの社会階層が高いとみなされる層の者であった。7死に対する意識では、高齢者は、大学生に比べてそれほど死の恐怖をもっていなかった。8死の準備教育に前向きな態度を示した者は、高齢者・大学生ともに、死をよく話題にしたり考えたりした者であった。死が隠されている、死が恐ろしいと思う者も、この教育に対して前向きであった。本年度には、理論研究では、主としてアメリカにおけるエイジングや高齢者に対する偏見に関する文献の収集および専門家の意見拝聴を行った。一方で、エイジングに内在するポジティヴな側面の分析をやはりアメリカにおける老年学の文献からまとめるという作業を行った。これらの成果は、部分的には、「高齢化社会と生涯学習」(池田・近藤編『教育計画と学習社会』東信堂)などに収められている。一方、実証研究の方は、以前から研究室で継続している調査研究と絡ませて、高齢者と大学生に対するエイジング・クイズや老人イメージに関する調査を行い、両層のエイジングへの意識のちがいの構造化を試みた。この成果は、部分的には研究室の『老人イメージに関する調査研究』報告や大学の研究紀要の中で出されていく予定である。また、本年度は、さらに老いと死に関する高齢者と大学生の意識比較調査を進め、現在大学生データを収集・分析し終えたところである。以上の理論的・実証的研究から得られた知見としては、例えば以下のような点があげられる。1エイジングには人間の知恵という点から、教育学の基礎概念としてまとめ直すことが求められている。一方で、この知恵に内在する要素の摘出が求められている。2エイジングは、人間の死に対する意識と不可分の関係にあり、この点で高齢者のエイジング意識は若年者のエイジング意識と異なるようである。3老いや老人に対する偏見の世代差に関しては、若年者は、エイジングの心理的側面および社会的状況の知識の理解が不足しており、こうした側面の教育が求められていると考えられる。本年度には、理論研究では、「エイジングのポジティヴな側面」と「老いと死」に関する内外の文献の収集を行った。とくに高齢者が老いや死をどう受け止めているかが、ひとつの重要な焦点となった。この成果は、本年度実施した質問紙調査および成果をまとめた論文の理論的背景の部分で出されている。実証研究の方は、こうした理論的整理をふまえて、高齢者に対する「老いと死に関する調査」を実施し、すでに調査を終えている大学生調査の結果との比較を行った。そして、とくに高齢者が若年者と比べて、エイジングや死に対してどのような意識構造を有しているのかを分析した。この部分のみのまとめは、研究室の『老いと死に関する調査研究』で報告している。以上の理論的、実証的研究から得られた知見は、以下のようなものである。1エイジングを「年をとること」と「老い」に分けた場合、高齢者は、これらを同様の現象としてとらえていたが、大学生は別個の現象としてとらえていた。

2高齢者は、大学生に比べて、エイジングをポジティヴにとられていることが示された。3エイジングに対してネガティヴな意識を有しているのは、比較的それまでの社会階層が高いとみなされる層の者であった。4死に対する意識では、高齢者は、大学生に比べてそれほど死の恐怖をもっていなかった。5死の準備教育に前向きな態度を示した者は、高齢者・大学生ともに、死をよく話題にしたり考えたりした者であった。死が隠されている、死が恐ろしいと思う者も、この教育に対して前向きであった。
超低エミッタンス電子源開発のための基礎研究

超低エミッタンス電子ビーム生成のための基礎研究として、主に以下の4つの成果を得た。(1)ビーム電流50μAでのカソード寿命試験を行い、約120時間(引出し電荷量で20C)の結果を得た。(2)モードロックレーザーを用いたピコ秒幅の電子ビーム生成試験を行い、最大でバンチあたり28pCの電子ビームを生成した。(3)試験電極の製作を行い、モリブデン製カソード電極の再エージングでは放電1回あたり約0.4kVの放電電圧の向上を再確認した。(4)200kV電子銃開発の結果を生かしERL用実機レベルとなる500kV電子銃の設計を行った。次世代放射光源として研究が進められているエネルギー回収型リニアック(ERL)では、低エミッタンス(<0.5pi.mm.mrad)かつ大電流(>10mA)の電子ビーム生成が可能な電子銃が必須であり、これを実現するには暗電流を抑えらた電極開発が重要である。すでに、名古屋大学・KEKにて開発されたチタン陽極・モリブデン陰極を用いた200kV電子銃において、電子銃運転で問題となる電極間で発生する放電頻度とコンディショニング電圧との関係を調べ、210kVまでのコンディショニングにおいては、およそ数日の期間で微小放電によるフォトカソードの量子効率の低下が見られたが、225kVまでのコンディショニングにより1000時間以上の間微小放電も無く、さらに暗電流を1nAレベルもしくはそれ以下に抑えられることを示した。低エミッタンス電子銃のための電極設計に関しては、電極表面の電界強度を抑えた500kV電子銃用の電極の基本設計を行った。今年度は500kV電子銃用の電極の作製、および並行して高電界電子銃に適した電極材料および表面処理法を探るため、試験電極を用いた電界試験を進め、その結果を500kV電子銃へ応用する予定である。超低エミッタンス電子ビームの生成に必要となる条件の一つに、電子銃における空間電荷効果によるエミッタンス増加の抑制があり、負の電子親和性表面を持たせたGaAs表面より生成した低エミッタンスの電子ビームを500kV以上の加速電圧で加速することが求められている。一方で高電界環境となる電極間では、電界放出暗電流が発生し、真空度の悪化やイオンの逆流の影響によりカソード寿命が短くなる問題が発生するため、電極には暗電流を低く抑えられる材料、加工が要求される。暗電流の抑制に効果的な材料としてチタン、およびモリブデン材に注目しERL用電子銃の設計および試験用電極の製作を行った。モリブデン製カソード電極に関しては、電子銃の真空開放後の再エージングでは、放電1回あたり約0.4kVの放電電圧の向上を再確認した。JAEA500kV電子銃にてカソード電極上の表面電界強度が10MV/m以下をほぼ満足する電極・ガードリングの設計が行われ、500kV電子銃の電極・セラミック管のガードリングとしてチタン材を採用し、500kV印加に初めて成功した。セラミックの分割構造の他に、チタン材の暗電流抑制の効果も影響していると考えられる。KEKにて進行中の500kV電子銃開発においては、真空容器にチタン材を採用しており、E-11 Pa.m/sレベルの低いガス放出速度を実現するとともに、アノード側となる真空容器がチタン製となることから、従来のステンレス製真空容器で構成された電子銃よりもより暗電流を低く抑えられる可能性があると推測している。
抗がん剤による末梢神経障害の発現機序解明および予防策・治療法の確立に関する研究

オキサリプラチンによりラットに引き起こされる急性の低温知覚異常には、電位依存性L/T型Ca2+チャネルやNFAT、TRPM8経路が関与しており、カルシウム拮抗薬が予防効果を示すことが示された。一方、オキサリプラチンの長期投与により生じる機械的アロディニアには、脊髄におけるNMDA受容体NR2B発現の増加が関与し、イフェンプロジルおよびノイロトロピンにより障害が軽減可能であることが明らかになった。(研究目的)白金系抗がん剤であるオキサリプラチンや、タキサン系抗がん剤であるパクリタキセルは、副作用として末梢神経障害を高頻度で引き起こすことが知られており、臨床上大きな問題となっている。しかしながら、抗がん剤による末梢神経障害の発現機序の詳細は不明であり、有効な予防策や治療法は国内外において未だに確立されていない。本研究では、抗がん剤による末梢神経障害のラットモデルを作製し、予防法や治療法の確立に関する検討を行った。(研究方法)オキサリプラチン(OXP, 4mg/kg)を週2回、4週間ラットに反復投与した際に生じる末梢神経障害について、機械的アロディニア(終痛)をvon Frey試験、低温知覚異常をアセトン試験にて評価した。(研究成果)OXPをラットに投与すると投与開始1週目からアセトン逃避反応回数が顕著に増加し、その低温知覚異常は4週目まで継続した。von Frey試験では、OXPの投与開始から3週目以降において、疼痛閾値が有意に低下し、機械的アロディニアを呈した。一方、メキシレチン(MXL, 10-100mg/kg)を経口単回投与すると、100mg/kg MXL投与後60分において、OXPによる低温知覚異常が有意に抑制され(コントロール群:1.06土0.14回,OXP群:2.31±0.35回,OXP+MXL群:1.06±0.17回)、その効果はMXL投与180分後には消失した。加えて、MXL(30-100mg/kg)は、OXPによる疼痛閾値の低下に対して保護作用を示し(コントロール群:9.18士0.84g,OXP群:5.18±0.39g、OXP+MXL(100mg/kg)群:9.38±0.95g)、その作用はMXL投与120分後には消失した。本検討により、OXPによるラット末梢神経障害に対して、MXL投与は一過性の保護作用を示すことが明らかとなった。(研究目的)白金系抗がん剤のオキサリプラチンやタキサン系抗がん剤のパクリタキセルは、副作用として末梢神経障害を高い頻度で引き起こすことから、臨床上大きな問題となっている。しかしながら、抗がん剤による末梢神経障害は発現機序の詳細が不明であり、有効な予防策や治療法は国内外において未だに確立されていない。本研究では、昨年度の研究において作製した抗がん剤による末梢神経障害評価モデルを用いて、末梢神経障害の発現機序の解明ならびに対策法の確立に関する検討を行った。(研究方法)オキサリプラチン(OXP,4mg/kg)を週2回、4週間ラットに反復投与した際に生じる末梢神経障害について、機械的アロディニア(疼痛)をvon Frey試験、低温知覚異常をアセトン試験にて評価した。また、蛋白発現量の変化はウエスタンブロット法にて確認し、神経細胞の組織学的評価にはトルイジンブルー染色法を用いた。(研究成果)OXPの反復投与により機械的アロディニアを発現したラットの脊髄では、NMDA型グルタミン酸受容体NR2Bサブユニットの発現量が有意に増加しており、NR2B選択的阻害薬であるRo25-6981や、NMDA受容体拮抗薬であるメマンチンやMK801を髄腔内に投与すると、OXPによる機械的アロディニアが一過性に抑制された。同様に、NR2Bの阻害作用を有するイフェンプロジルの経口投与によっても、OXPによる機械的アロディニアは一過性に抑制された。一方、OXPを投与したラットでは投与開始から4週目において、坐骨神経に軸索の変性が認められたが、ワクシニアウイルス接種家兎炎症皮膚抽出液であるノイロトロピンを反復投与することで、OXPによる坐骨神経の軸索変性ならびに機械的アロディニアの発現が、いずれも顕著に抑制されることが明らかとなった。(研究目的)白金系抗がん剤のオキサリプラチンやタキサン系抗がん剤のパクリタキセルは、副作用として末梢神経障害を高頻度で引き起こすことから、臨床上大きな問題となっている。本研究は、昨年度までに作製した末梢神経障害評価ラットモデルおよび研究成果を基盤として、抗がん剤による末梢神経障害発現機序の詳細な解明ならびに、対策法の確立を目指して検討を行った。(研究方法)

オキサリプラチン(OXP,4mg/kg)を週2回4週間ラットに腹腔内投与し、末梢神経障害は、von Frey試験を用いた機械的アロディニア(疼痛)の評価と、アセトン試験による低温知覚異常の評価にて行った。カルシウム拮抗薬および牛車腎気丸は、単回投与あるいはOXP投与と同時に反復投与を行った。(研究成果)OXPを投与したラットの脊髄後根神経節(DRG)において、温度感受性チャネルTRPM8の発現量が有意に増加することが明らかとなった。また、OXPによる低温知覚異常およびTRPM8の発現増加には電位依存性カルシウムチャネルを介した細胞内へのカルシウムイオン流入や、転写因子NFATの核内移行が関与することが示された。加えて、カルシウム拮抗薬の投与にょり、OXPによる低温知覚異常およびTRPM8の発現増加は有意に抑制された。一方、牛車腎気丸を投与すると、OXPによる末梢神経障害が一時的に緩和される一方で、牛車腎気丸を反復投与してもOXPによる坐骨神経の変性や機械的アロディニアを回避するまでには至らないことが明らかになった。
気管支肺胞洗浄の危険性探索とバルーンカテーテルを用いた気管支肺胞洗浄法の開発

気管支鏡を用いた気管支肺胞洗浄(BAL)検査は間質性肺炎をはじめとしたびまん性肺疾患の診断およびその他の疾患の除外に有用である。一方でBAL検査によってもともとの肺病変が悪化することがあると報告されている。我々は注入した生理食塩水の回収量が少ないことが肺病変悪化の危険因子であることを報告しており、回収率向上が目指すべき課題である。合併症の少ない検査を目指して、新しい検査手技の確立を目指すものである。また、動物モデルを用いてBAL検査による肺病変悪化のメカニズムを解明することを目指す。
Isoprostane作用調節を介した腎糸球体硬化予防法の開発

酸化ストレスの糸球体障害に及ぼす影響を明らかにするとともに,酸化ストレス抑制を介した糸球体硬化予防法の開発を目指して種々検討を行った結果,以下のような成績が得られた.(1)培養ラットメサンギウム細胞において,ミトコンドリア内の酸化的リン酸化に関わるNADPHoxidaseのmRNA発現に対するインターフェロンγの影響を検討し,これがSTAT pathwayの制御を介して作用してことを見出した.(2)高食塩食で飼育したDahl salt-sensitive ratにおいて,superoxide dismutase類似物質tempolやアンジオテンシンIIのAT1受容体拮抗薬は血圧上昇,尿蛋白排泄増加,腎組織変化を有意に抑制し,これらの作用に酸化ストレス抑制効果が関与している可能性が示された.(3)cAMPやcGMPの代謝酵素であるphosphodiesterase (PDE)10Aの腎内分布を正常ラットで検討し,糸球体上皮細胞に特異的な局在が認められることを明らかにしたが,これら血管作動物質は糸球体濾過量などの変化を介して糸球体硬化の進展に関与している可能性がある.(4)血液透析患者では酸化ストレスのマーカーであるisoprostaneが透析後に有意に増加することから,透析操作そのものにより慢性的に酸化ストレスに晒されており,このことが透析患者の動脈硬化の進展に関与していると思われた.また,透析患者にみられた酸化ストレスの負荷はビタミンE固定透析膜の使用やビタミンEの経口投与により軽減された.以上の成績を踏まえ,今後は酸化ストレスがPDE10A活性に及ぼす影響を検討するとともに,種の腎障害モデルでの糸球体内PDE10Aの発現量を検討し,cAMPやcGMPの代謝制御を介した糸球体硬化予防法の可能性について探求する予定である.酸化ストレスの糸球体障害に及ぼす影響を明らかにするとともに,酸化ストレス抑制を介した糸球体硬化予防法の開発を目指して種々検討を行った結果,以下のような成績が得られた.(1)培養ラットメサンギウム細胞において,ミトコンドリア内の酸化的リン酸化に関わるNADPHoxidaseのmRNA発現に対するインターフェロンγの影響を検討し,これがSTAT pathwayの制御を介して作用してことを見出した.(2)高食塩食で飼育したDahl salt-sensitive ratにおいて,superoxide dismutase類似物質tempolやアンジオテンシンIIのAT1受容体拮抗薬は血圧上昇,尿蛋白排泄増加,腎組織変化を有意に抑制し,これらの作用に酸化ストレス抑制効果が関与している可能性が示された.(3)cAMPやcGMPの代謝酵素であるphosphodiesterase (PDE)10Aの腎内分布を正常ラットで検討し,糸球体上皮細胞に特異的な局在が認められることを明らかにしたが,これら血管作動物質は糸球体濾過量などの変化を介して糸球体硬化の進展に関与している可能性がある.(4)血液透析患者では酸化ストレスのマーカーであるisoprostaneが透析後に有意に増加することから,透析操作そのものにより慢性的に酸化ストレスに晒されており,このことが透析患者の動脈硬化の進展に関与していると思われた.また,透析患者にみられた酸化ストレスの負荷はビタミンE固定透析膜の使用やビタミンEの経口投与により軽減された.以上の成績を踏まえ,今後は酸化ストレスがPDE10A活性に及ぼす影響を検討するとともに,種の腎障害モデルでの糸球体内PDE10Aの発現量を検討し,cAMPやcGMPの代謝制御を介した糸球体硬化予防法の可能性について探求する予定である.酸化ストレスの糸球体障害に及ぼす影響を検討するために下記のごとく検討を行った。(1)培養ラットメサンギウム細胞において、ミトコンドリア内の酸化的リン酸化に関わるNADPHoxidaseのmRNA発現に対するインターフェロンγの影響を検討し、これがSTAT pathwayの制御を介して作用していることを見いだした。(2)cAMPやcGMPの代謝酵素であるphosphodiesteraseのisozymeであるphosphodiesterase 10Aの体内分布を検討し、血管拡張性物質の細胞内情報伝達系であるcAMPやcGMPの代謝制御を介する糸球体硬化制御の可能性を検討している。(3)透析患者においては、透析膜の前後および透析の前後でisoprostaneが増加することを見いだし、透析操作そのものが酸化ストレスの原因であり、透析患者の動脈硬化進展の原因であることが示唆された。(4)(3)で示された透析によるisoprostane増加は、抗酸化性ビタミンであるビタミンEの内服やビタミンE固定化透析膜を用いた透析ではその増加の程度が減少し、酸化ストレスの軽減が動脈硬化進展阻止に結びつく可能性が示唆された。(5)一部のカルシウム拮抗薬に培養血管内皮細胞からのisoprostane産生を著明に抑制する効果があることが示され、降庄作用とともに糸球体硬化阻止に効果のある可能性が示された。(6)長期慢性維持透析患者は慢性的な低栄養状態にあり、この低栄養状態が酸化ストレスを加速する可能性を、酸化ストレスマーカーを栄養状態評価と関連づけて検討中である。酸化ストレスの糸球体障害に及ぼす影響を検討するために下記のごとく検討を行った。(2)高食塩食で飼育したDahl salt-sensitive ratにおいてanigotensin IIのAT1受容体拮抗薬は、血圧上昇、尿蛋白排泄増加、腎組織変化を有意に抑制し、その作用機構がERK1/2活性抑制であることを見いだした。この作用にはAT1受容体拮抗薬による酸化ストレス抑制効果が関与している可能性がある。

(3)新しいカルシウム拮抗薬であるアゼルニジピンが、有効血中濃度レベルで培養血管内皮細胞からのisoprostane産生を著明に抑制することが示され、降圧作用とともに糸球体硬化進展阻止に有効である可能性が示された。(4)血液透析患者は透析操作そのものにより慢性的に酸化ストレスに晒されており,この透析による酸化ストレスの負荷はビタミンE固定透析膜の使用やビタミンEの経口投与により軽減されることを明らかにした.今後はこれらの長期効果とともに,他の抗酸化薬の効果についても検討を行う.(5)cAMPやcGMPの代謝酵素であるphosphodiesterase(PDE)10Aの腎内分布を正常ラット腎で検討し,糸球体上皮細胞に特異的な局在が認められることを明らかにした.今後,種々の腎障害モデルで糸球体内PDE10Aの発現量を比較検討し,血管作動物質の細胞内情報伝達系であるcAMPやcGMPの代謝制御を介した糸球体硬化予防法の可能性について探求する.
Evolutionary Approaches to Learning Self-awareness for a Decentralized System

自己認識ニューラルネットワークサブシステムのセットを備えた分散型認識システムが開発されている。認識されたニューラルネットワークは、その状態、行動、および性能を認識することにより、学習されたデータの正しい表現をよりよく得ることができる。彼らは、分散型学習システム全体を通じてコンテキスト情報を配布することができます。差別学習と有界学習を用いた負の相関学習によって、分散型学習システムでは2つのレベルの自己認識が作成されています。認識ニューラルネットワークは、医療データと金融データの両方のアプリケーションでよりよく学習できます。研究成果は発表され、いくつかの国際会議で発表されました。機械学習
図地の知覚と皮質におけるその群表現 --- 自然光景の理解に向けて

視覚の目的は,光景中の何処に何があるかを知ることにある。図地分離は,光景を理解する上で基礎となる根源的な問題である。本研究では,複雑な自然光景のなかで背景(地)から物体領域(図)を分離する視覚メカニズムを明らかにすることを試みた。特に,電気生理実験・計算実験を並列してタイムリーに実施することにより,神経活動の記録にとどまらず,自然光景の中で細胞が群として図地分離を計算し得ることを示した。図地分離の基礎となっていると考えられているのは,輪郭上で図の方向に対して選択性を示すBO(Border Ownership)選択性細胞である。しかし,従来は矩形の刺激群に対する単一細胞記録・解析しか行われていない。本研究は,複雑な自然光景のなかで背景(地)から物体領域(図)を分離する視覚メカニズムを明らかにすることを目的とする。H26年度は,電気生理実験を実施して,自然画像に対する視覚皮質(V1, V4)にある神経細胞の応答を記録・解析し,その機能の理解を開始した。まず,電気生理実験に供する自然輪郭刺激を作成した。このために,心理物理実験を計画・実施して,ヒト知覚に対応した自然輪郭特徴の定量方法を提案した。多様な輪郭をもつ自然画像パッチについて,凸性・閉合性・対称性を要因として,系統的な刺激群を作成することに成功した。電気生理実験では,まず微小多点電極記録におけるCRF位置の自動調整機構を構築し,この精度を確認した。多点電極記録では,事前に各細胞のCRF位置を同定することは困難である。そこで,少数の電極の反応から,CRFを推定するシステムを構築した。作成した自然輪郭刺激群を鎮痛不動化した動物に呈示して,視覚神経細胞の反応を微小多点電極より記録した。多数(100個程度)の細胞からの同時記録を得ることに成功した。これらの記録をspike sortingし,各細胞のCRF位置,方位選択性,BO(Border Ownership)選択性,図地等に対する応答を解析した。その結果,図地分離に関連する応答を示す細胞を数十個認めることがができた。H27度には,これら細胞応答の解析を本格化させ,図地知覚を生起する神経メカニズムの解明にアプローチしていく。H27年度は,電気生理実験を実施して,自然画像に対する視覚皮質(V1, V4)にある神経細胞の応答を記録・解析し,その機能の理解を本格的に実施した。定量的な知覚対応をもつ系統的な自然輪郭刺激を呈示して記録を行った。昨年度までに構築した微小多点電極記録におけるCRF位置の自動調整機構システムを稼働させ,作成した自然輪郭刺激群を鎮痛不動化した動物に呈示して,視覚神経細胞の反応を記録した。多数(計1,000個超)の細胞からの同時記録を得ることに成功した。これらの記録をspike sortingし,各細胞のCRF位置,方位選択性,BO選択性,図地(FG)等に対する応答を解析した。Visual Response, CRF位置等の制約を満たす,図地分離に関連する応答を示す細胞を数十個程認めた。この他,細胞の同期性,選好する輪郭特徴等についても解析を本格化させた。また,計算実験を行って,これらの細胞応答を統合することによって相当の図地識別率が得られることが判った。これらの解析から,V4の相当数の神経細胞がFG選択性を示し,それらが群として図地識別を行っていることが示唆された。電気生理実験を実施して,自然画像に対する視覚皮質(V1, V4)にある神経細胞の応答を記録・解析し,その機能の理解を本格的に実施した。昨年度までに作成した定量的な知覚対応をもつ系統的な自然輪郭刺激を呈示して記録を行った。構築した微小多点電極記録におけるCRF位置の自動調整機構システムを稼働させ,自然輪郭刺激群を鎮痛不動化した動物に呈示して,視覚神経細胞の反応を記録した。多数(千個超)の細胞からの同時記録を得ることに成功した。図地分離に関連する応答を示す細胞を60個程認めた。計算実験によって,細胞群の出力から図方向の機械識別を試みた。具体的には,Support Vector Machineによる図方向判断を行って,群としての識別能力・特性を得た。FG選択性を示す単一細胞では,FG識別率はチャンスレート(50%)を僅かに上回る程度であるが,10個程度の細胞の反応を統合すると,70%程度の識別性能が得られることが判った。これは,FG判別が単一細胞ではなく,少数の細胞群で行われていることを強く示唆する。