hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
共同作業学習の転移効果と神経基盤の解明

共同学習の基盤となる、個人における手指系列学習の神経基盤について、3テスラMRIを用いた機能的MRIの解析を進め、異なる学習モードによる記憶痕跡を明らかにした。具体的には、顕在的学習を通じて形成される記憶痕跡は左前頭頂間溝に、潜在的学習により生成される記憶痕跡は両側背側運動前野と右一次運動野に表象されることが明らかになった。共同学習の転移効果を評価する上で、単独学習で生成される記憶痕跡の同定は重要な所見である。現在、成果を取りまとめた英文原著論文を投稿中である。上記の系列運動に関する記憶痕跡をより詳細に検討すべく、同実験系を用いて7テスラMRI計測を進めている。15人の参加者を対象とした計測を行い、記憶痕跡を描出するための解析を実施中である。また、7テスラMRIの高空間解像度を活かして記憶痕跡の詳細な特徴を検討すべく、感覚運動領域内の指領域を同定する試みを行い、個人レベルで指表象を特定することに成功している。共同学習の転移効果の行動実験については、現在も引き続き実施している。当初は、2者が異なる系列運動を交互に実行する共同学習を行うことで、実行しない相手の系列運動についても上手になる学習内容の転移が生じると予想していた。しかし、この実験系では有意な転移効果が認められなかった。そこで、2者が同じ系列運動を交互に実行する共同学習を新たに設定し、同じ学習の共有が個人の学習効率に及ぼす影響を検討している。パイロット実験では、同一内容を行う共同学習により1名は学習が早くなるが、相手の学習はむしろ遅くなる傾向が認められている。今後は共同学習場面における能力差や文脈(競争や協調)という要因を考慮して、共同学習が個人の運動学習に与える影響を網羅的に検討する方針である。29年度が最終年度であるため、記入しない。二者間の相補的共同作業による技能学習転移の神経基盤描出を目的とし、まず、個人における運動学習の神経基盤を明らかにするため、系列運動学習を用いたfMRI実験を行った。系列運動習得には、速度により課題の難しさを調整し、エラーフィードバックを介して学習する学習形態の他、意識的フィードバックを伴わない学習形態も有り、実際の学習においては両者が関与すると考えられるが、神経基盤の差異は不明である。そこで、同じ系列を学習する際に最大速度で打鍵するmax modeと、一定低速度で視覚合図に合わせて打鍵するconstant modeを交互に繰り返す間のfMRIを行い、両者の違いを検討した。右利きの被験者58人に左手で学習させ、各モードにおいて、運動と休憩を等時間交互に取らせた。学習に伴う記憶痕跡と運動制御に係る活動を区別し、その残差時系列データの休憩期間にEigenvector centrality(EC)解析を行い、学習に伴う情報集積を評価するためのECを計測した。ECの増強する領域を休止期記憶痕跡として描出した。Constant modeからmax modeへ成績は転移したが逆の転移は見られなかった。Max modeでは左前頭頂間溝でECが学習に伴い増強し、この領域と左下頭頂小葉で機能的結合が増強した。Constant modeでは、両側背側運動前野と右一次運動野(M1)においてECが学習に伴い増強した。これらの領域のECは運動期間に増加することから記憶痕跡の休止期と活動期の両方を表象していると考えられた。課題関連活動の学習に伴う増強を調べたところ、両モードの共通増強領域は右M1のみであった。系列運動学習において、最大速度により生成される記憶は左頭頂葉、一定速度での学習の記憶は中心回付近神経回路で表象され、行為遂行時にはM1を含む運動前野-頭頂葉回路が記憶の読み出しを行うと考えられた。個人間での単純運動技能を対象とし、早期技能獲得に関わる神経メカニズムについて研究を行った。個体内の学習効果の転移に着目し、学習モードの違いにより、記憶痕跡が階層的運動制御システム内で分散して蓄積されることを明らかにした。同じ指系列運動を学習する際に、最大速度で打鍵することにより難しさを強調するモード(A)と、一定低速度で視覚合図に合わせて打鍵することにより正確さを強調するモード(B)を交互に繰り返す間にfMRIを行い、記憶痕跡の違いを検討した。行動計測により(B)から(A)へ成績は転移したがその逆は見られなかった。fMRIで描出された記憶痕跡は、(A)では打鍵指の素早い移行制御記憶が左頭頂葉で形成され、(B)では打鍵順序系列の記憶が中心回付近神経回路で表象された。さらに行為遂行の際には、一次運動野を含む運動前野-頭頂葉回路が記憶の読み出しを行うと考えられた。この結果に基づき、2つのプロジェクトを進めている。1.皮質レベルでの運動の記憶痕跡を2箇所、fMRIではじめて描出した。これらは、運動学習における速度と正確さを反映していると考えられるが、詳細な局所回路構成は不明である。これを描出するためには、超高磁場MRI(7テスラ)で高解像度fMRIを用いた詳細機能画像に対して、ネットワーク解析を行う必要がある。そのために同一の実験を、7テスラMRIを用いて遂行中である。2.個体間の学習結果の転移もこれらの記憶痕跡に関連することが予想されることから、上記の系列運動学習を二者での共同作業を通じて学習する実験系へと拡張している。

2者で協力する系列運動学習を用いて、共同作業の学習に関する転移効果を検討するため、まず行動実験を行い、引き続いて二者間の共同作業学習に伴う転移の神経基盤を明らかにする。これらにより二者間の共同作業による技能学習の転移効果とその神経基盤を明らかにする予定である。共同学習の基盤となる、個人における手指系列学習の神経基盤について、3テスラMRIを用いた機能的MRIの解析を進め、異なる学習モードによる記憶痕跡を明らかにした。具体的には、顕在的学習を通じて形成される記憶痕跡は左前頭頂間溝に、潜在的学習により生成される記憶痕跡は両側背側運動前野と右一次運動野に表象されることが明らかになった。共同学習の転移効果を評価する上で、単独学習で生成される記憶痕跡の同定は重要な所見である。現在、成果を取りまとめた英文原著論文を投稿中である。上記の系列運動に関する記憶痕跡をより詳細に検討すべく、同実験系を用いて7テスラMRI計測を進めている。15人の参加者を対象とした計測を行い、記憶痕跡を描出するための解析を実施中である。また、7テスラMRIの高空間解像度を活かして記憶痕跡の詳細な特徴を検討すべく、感覚運動領域内の指領域を同定する試みを行い、個人レベルで指表象を特定することに成功している。共同学習の転移効果の行動実験については、現在も引き続き実施している。当初は、2者が異なる系列運動を交互に実行する共同学習を行うことで、実行しない相手の系列運動についても上手になる学習内容の転移が生じると予想していた。しかし、この実験系では有意な転移効果が認められなかった。そこで、2者が同じ系列運動を交互に実行する共同学習を新たに設定し、同じ学習の共有が個人の学習効率に及ぼす影響を検討している。パイロット実験では、同一内容を行う共同学習により1名は学習が早くなるが、相手の学習はむしろ遅くなる傾向が認められている。今後は共同学習場面における能力差や文脈(競争や協調)という要因を考慮して、共同学習が個人の運動学習に与える影響を網羅的に検討する方針である。今年度は、まず単独運動学習に伴う記憶痕跡に関する研究を取りまとめて論文化する。現在、英文原著論文を作成中であり、投稿間近である。記憶痕跡の皮質レベルでのネットワーク状態をより詳細に調べるため、同様の実験を超高磁場(7テスラ)MRIに拡張してデータ収集中である。同時に解析も進め論文化を目指す。一方、二者間での共同作業を通じて学習する実験系へと拡張する準備として、二者で協力する系列運動学習を用いて、行動実験を20ペアで実施した。現在共同作業の学習の転移効果を検討中である。この実験系を2台のMRIを用いて同時計測(hyper-scanning fMRI)の実験へ展開することを予定している。この実験環境は既にせいびされているため、実施に際して新たに必要な物品はない。2017年度前半にデータ取得と解析を完了し、2017年度後半には複数の国内学会で成果発表を行う。また、2017年度内に論文を執筆し国際誌への投稿を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
プレキラル分子認識ホストによる不斉還元反応

前年度の計画実行により得られた新ホスト化合物を用いて、以下の検討を行った。1)反応条件の検討温度、pH、イオン強度、ホストーゲスト間のモル比変化について検討する。また、ウレア、チオウレア、シクロヘキサノール等の添加効果についても検討する。包接不斉還元のメカニズムについて確固としたものとする。今後、時間変化についても反応解析をHPLC分析により行う。不斉認識が包接時なのか反応時なのかについて知見を得ると共に不斉認識のメカニズムについて明らかにした。2)包接錯体のプレキラルコンフォメーションについて検討2-1)UV、蛍光法など分光学的にホストゲスト間の会合定数を検討した。2-2)誘起円偏光二色性スペクトルにより錯体構造の知見を得た。2-3)蛍光スペクトルから包接体内部のゲスト分子の環境を調べた。2-4)400MHz NMRにより錯体の分子構造について詳細を得て、この不斉反応のプレキラル構造について議論した。これらの結果について、別記のように具体的成果をSupramolecular Chemistry誌に取りまとめて発表すると共に、その考え方、バックグラウンドについてJ.Inclusion Phenomena誌に投稿した。1)数種のアルキルアミノシクロデキストリン誘導体の存在下、芳香族α-ケト酸のアキラルな還元剤による不斉誘導を行い、ホストーゲストコンプレックスの構造と不斉選択性の相関について論じた。(Supramolecular Chemistry 2,pp.209-213(1993))2)シクロデキストリン空洞をキラル環境とした不斉誘導について最近の成果と機構について総合的に議論した。(J.Inclusion Phenomena and Molecular Recognition Chemistry,in press)前年度の計画実行により得られた新ホスト化合物を用いて、以下の検討を行った。(J.Inclusion Phenomena and Molecular Recognition Chemistry,in press)本研究では、新たなホストとして立体効果が期待できる芳香環をシクロデキストリン空洞と結ぶメチレン鎖の長さを変化させて導入したアミノシクロデキストリン誘導体を7種合成し、これらのホストを用いた不斉誘導性の検討を行った。同時に不斉選択性発現に重要であると考えられるホストゲスト間の構造をNMRを用いて検討し、不斉誘導性との関連性について考察した。その結果NMRによると各誘導体のコンフォメーション(フェニル環と空洞の相対的位置関係)はメチレン鎖の長さによって異なり、最も鎖の長いフェニルプロピルアミノシクロデキストリンはフェニル基を自らの空洞に包接した分子内コンプレックスを形成し、シクロデキストリン環に歪をもつことが判明した。また、α-炭素の不斉性が異なるホストでエナンチオマー間で異なる疎水性空洞を形成していることが判明した。不斉環元反応の結果については以下の通りである。ゲストにベンゾイルホルミル蟻酸を用いた場合、一般にフェニル基をもつホストの場合不斉選択性は上昇した。しかし、分子内包接しているフェニルプロピルアミノシクロデキストリンでは不斉選択性は減少した。ベンゾイルホルミル蟻酸を用いる系ではホスト構造を敏感に反映している結果となった。ところが一方、インドールピルビン酸やp-ヒドロキシフェニルピルビン酸を用いた系ではホスト構造の変化にそれほど左右されず、不斉誘導性が発現した。これらのホストーゲスト包接体のNMRにおけるROESYを測定したところ、ベンゾイル蟻酸はシクロデキストリン空洞内部に位置しているが、インドールピルビン酸はシクロデキストリン空洞の縁に近接した外部にあるコンプレックスを形成していることが判明した。従ってベンゾイル蟻酸は包接構造の差異を敏感に反映したが、インドールピルビン酸は包接構造の差異を反映しなかったと考えられる。1)反応条件の検討温度、pH、イオン強度、ホスト-ゲスト間のモル比変化について検討する。包接不斉還元のメカニズムにつて確固としたものとする。

今後、時間変化についても反応解析をHPLC分析により行う。不斉認が包接時なのか反応時なのかについて知見を得ると共に不斉認識のメカニズムについて明らかにし2)包接錯体のプレキラルコンフォメーションについて検討2-1)UV、蛍光法など分光学的にホストゲスト間の会合定数を検討した。2-2)誘起円偏光二色性スペクトルにより錯体構造の知見を得た。2-3)蛍光スペクトルから包接体内部のゲスト分子の環境を調べた。2-4)400MHz NMRにより錯体の分子構造について詳細を得て、この不斉反応のプレキラル構造について議論した。これらの結果について,別記のように具体的成果をSupramolecular Chemistry誌に取りまとめて発表すると共に,その考え方,バックグラウンドについてJ.Inclusion Phenomena誌に投稿した。1)数種のアルキルアミノシクロデキストリン誘導体の存在下,芳香族alpha-ケト酸のアキラルな還元剤による不斉誘導を行い,ホスト-ゲストコンプレックスの構造と不斉選択性の相関について論じた。(Supramolecular Chemistry2,pp.209-213(1993))。2)シクロデキストリン空洞をキラル環境とした不斉誘導について最近の成果とその機構について合的に議論した。(J.Inclusion Phenomena and Molecular Recognition Chemistry,in press)
金属酵素のナノ反応空間における基質の配向および反応選択性の制御

酵素反応は高い立体および位置選択性を示す。これは、酵素が作る反応場の構造に由来している。酵素の反応場には基質結合サイトと活性サイトがあり、基質結合サイトは基質のある特定部位が活性サイト近傍になるように基質を固定している。そのため活性サイトから攻撃をうける部位は限定され、高い反応選択性を示すのである。我々はこの考えを逆手にとり、基質の中で我々が反応させたい部位が活性サイト近傍に位置するように酵素内で新たに基質結合サイトを再構築することができれば、ひとつの酵素からさまざまな物質を立体選択的に合成できると考えた。そこで本研究ではこの考えを検証するため、ヘムオキシゲナーゼを用いて本手法に基づいた反応選択性の人為的制御を試みた。ヘムオキシゲナーゼは、生体内で不要になったヘムタンパク質から遊離したヘムを酸化的にビリベルジンと一酸化炭素と鉄イオンに分解する酵素である。多くのヘムオキシゲナーゼはヘムのα位を酸化的に解裂させるようなα選択性をもつ。ヘムオキシゲナーゼの立体構造を基に基質結合サイトを再設計(リホーム)し、α異性体以外の我々が望む選択性をもった酵素に人工的に変換することをめざした。本年度の研究により、α選択性をもった酵素の活性中心を先に示した方針に従い再構築することにより、δ選択性をほぼ100%示す酵素に変換することに成功した。酵素の立体構造解析の結果、基質の配向が設計どおり変化していることが明らかになった。さらに、β選択性をもつ酵素に変換するための基礎的知見を得た。ヘムの配向に2つのアミノ酸残基が関わっていることを明らかにした。これにより、β選択性酵素の作成への手がかりを得ることができた。
小胞輸送制御因子Arfを介したpathogenic Th17細胞制御機構の解明

細胞内小胞輸送制御因子ADP-ribosylation factor (Arf)の阻害剤であるBrefeldin AはT細胞からのサイトカイン分泌阻害に用いられるが、全身性Arf欠損は胎生致死となるため、個体レベルの免疫応答においてArf経路の役割は不明であった。そこでT細胞特異的Arf欠損マウスを使用し、T細胞におけるArfの機能解明に取り組んだ。その結果、ナイーブCD4+T細胞移入大腸炎モデルを用いた解析から、Arfが自己免疫応答に関わるpathogenic Th17細胞の機能分化・生存維持を制御している可能性が示唆された。本研究では、pathogenic Th17細胞におけるArfの役割解明に取り組むと共に、自己免疫疾患に対する新規治療標的としての可能性を検証する。
米国の市長主導の教育改革と市長部局による教育行政の包摂に関する調査実証研究

本報告書は以下の構成から成っている。第一に本研究の意義・目的・経緯、第二に地方自治体の教育政策策定過程における教育委員会の役割、第三にアメリカ地方教育統治の動向と課題、第四にアメリカの教育統治の変質と教育行政研究の課題、第五に教育への市長のリーダーシップと参加である。第一では、本研究の意義ならびに目的および、研究経費、研究発表の概要について記述した。第二および第三は、アメリカの地方教育委員会制度の実態と課題、市長による直轄管理改革の背景と目的、直轄管理の方法・影響ならびに批判について言及し,この動向がアメリカの連邦・州・地方の三層構造の抜本的再編をもたらす可能性を示唆した。それのみでなく、わが国において教育委員会再編論が活発化しており、論争に対して貴重な一石を投じることになる点について言及した。同時に、既存の教育委員会制度を前提としたわが国の地方教育行政研究に対しても貴重な示唆を与えることについて論究した。第四では、市長による直轄管理が公立学校の民営化を随伴しており、民営化ならびに学校選択の推進に顕現される政策の推進が教育行政研究に与える影響について論じた。最後に全米市長会が発行した市長による直轄管理推進のための重要な論拠を示す文書の邦訳を掲載した。この文書内ではコラムにおいて、個別の都市の市長自身が直轄管理の推進の根拠について明快に論じているだけでなく、全体的に、市長は直轄管理のメリット・デメリットを十分に理解した上で同政策を積極的に推進することの意義が示されており、潜在的な影響力を内包した文書であると判断できる。平成18年度の前半は文献資料の収集と資料批判を重点的に実施した。資料の解読と並行して、平成18年8月に刊行された拙著『アメリカ都市教育政治の研究』の校正を行っていた。同書の参考文献にも含まれ、本文の論述にも生かされたのは、本研究費によって購入が可能となった回書である。同年度の後半は、シカゴが全米に先駆けて市長主導の教育改革を進めており、改革先進都市で学校改革の実態と課題を明らかにするために、Cross City Campaign forUrban School Reformをはじめとしたシカゴの市民団体を訪問し、資料収集と聞き取り調査を実施した。その際に重点を置いたのは、アメリカでは州が公教育責任主体であるが、歴史的に教育行政権限を学区に委譲しており、州と学区との権限関係、市長と教育委員会との権限関係であった。また、シカゴの1995年学校改革は学校運営に失敗した学校に対する是正(remediation)、指導・観察(probation)、抜本的改革(intervention)の政策を取り入れている。同時に、市長主導の教育改革のもう一つの特徴として、自動進級停止政策(no social promotion)もある。これらの制裁措置を伴う政策がいかなる効果を学校に対して及ぼしているのかを中心として資料を探索し、聞き取りを行った。これらの調査研究の一部は学術雑誌で発表するとともに、最終的には、平成19年度の末に発行予定の報告書で論証する。なお、平成19年1月のシカゴ訪問時には、帰国途中にデトロイトに立ち寄り、デトロイト郊外にあるミシガン大学の教育史家かと全米で著名なジェフリー・ミレル教授にもアメリカの都市教育改革動向についてインタビューをすることができた。アメリカでは近年において教育統治改革か進行し、従来の連邦一州一地方の三層構造による教育統治システムとは異なるシステムが形成されつつある。2001年のNCLB法の制定によって連邦一州一地方の政府間関係が変質しつつあることと、地方教育委員会の機能不全に関わる批判とあいまって、一部の州や大都市に限ってではあるが、州教育当局が積極的に地方学区や州内の学校を管理すること、および、市長による教育統治の包摂が進行しつつある。本研究では、シカゴ、ボストン、ニューヨークなどで実施されている市長による教育統治の包摂を事例として考察することで、この改革が従来の教育委員会が幅広い裁量権を有して学校管理を行う地方分権的なアメリカの教育統治システムの抜本的な再編をもたらす可能性について検討した。

特に、大都市教育委員会の何が問題でこうした改革が進行しているのかに焦点を当てて検討を加えた。その結果、教育財政の非効率性、低学力、高い中退率、校内暴力の多発といった学校教育の抱える問題に教育委員会が適切な対応存してこなかったこと、これらの教育問題の背景に多数の無資格教員、教職員の引くモラール、厳しい学校の職場環境、児童生徒の家庭の経済的貧困などが横たわっていた。そして、個別学校や教育委員会の努力だけにこれらの問題解決を委ねるのではなく、都市が一体となって子どもの生活環境、学習環境の改善に取り組む必要性が認識されてきた。教育委員会の統治能力に疑問が呈されるとと同時に、都市政府の最高責任者である市長に教育改善の期待が集まり、市長は教育を含めた都市全体の生活の質の改善にとってふさわしい地位にいることを市長自身が再発見するとともに、郡市の主要なビジネスやメディアも、都市の再生を目的として、市長主導の教育改革を支援している。1990年代半ば以降の市長による教育統治の包摂の効果について各種の調査分析が実施されてきているが、成果について結論を下すには時期尚早である。
アパタイト被覆型二酸化チタンの歯科領域への導入-ナノ光蝕媒による接着材料の開発-

効果的な光触媒機能を有する材料を開発するため、酸化チタン光触媒に対してアパタイトを析出させアパタイト被覆型二酸化チタン光触媒の開発を行った。また、アパタイト強化のためフッ素性アパタイト被覆酸化チタンへの可能性を模索した。生体内でアパタイトの生成を模倣するための擬似体液PBS(-)を調整し、PBS(-)の組成は1.NaCl,2.KCl,3.KH2PO4,4.Na2PO4で、PBS(+)のCaCl2を用いて擬似体液とした。浸漬条件として温度を40°C、時間を1時間とした。反応させた二酸化チタンの粒子の大きさは30nmと180nmの大きさの粒子を選択し、PBS(-)とPBS(+)調整、添加し反応させて1時間経過後12時間放置し、その間2%フッ化ナトリウムを反応させた。アパタイト二酸化チタン光触媒は、蒸留水で洗浄しながら遠心分離機により注出し乾燥させ顆粒状にした。資料は1:180nmF1 2:180nmF2 3:30nmF1 4:30nmF2としてF1 F2はフッ素の反応方法の違いとした。定性分析分析所見試料1:細かい粒子の集合体からなる粉体の塊の像(直径は1μmより小さい)試料2:試料1と同様の所見試料3:試料1よりもやや粒子が大きく角がとがった粒子像試料4:試料3と同様の所見以上が分析所見であるが試料2,4の試料のフッ素が多く検出できたことからフッ素が何と結合し、どのような組成にあるか検討していきたい。効果的な光触媒機能を有する材料を開発するため酸化チタン光触媒に対してアパタイトを析出させアパタイト被覆型二酸化チタン光触媒の開発を行った。生体内でアパタイトの生成を模倣するための擬似体液PBS(-)を調整した。PBS(-)の組織は1.NaCl,2.KCl,3.KH2PO4,4Na2PO4で、PBS(+)のCaCl2を用いて擬似体液とした。反応させた二酸化チタンの粒子の大きさは180nmの大きさの粒子を選択し、PBS(-)とPBS(+)調整、添加し反応させて1時間経過後12時間放置した。反応させたに酸化チタン光触媒は、蒸留水で洗浄しながら遠心分離機により注出し乾燥させ顆粒状にした。定性分析セイコー社製蛍光エックス線装置SEA5120により、精製された二酸化チタンの定性分析を行った。分析条件は、励起電圧50KV、管電流1000μA、測定時間300secの条件で行った。検出された元素はKa線でP(リン)、Ca(カルシウム)Ti(チタン)で微量元素としてV(バナジウム)が検出された。面分析島津社製X線マイクロアナライザーEPMA8705型により、検出された元素の面分析を行った。分析条件は、加速電圧20KV、試料電圧20nA、Ka線で検出される元素の面分析を行った結果、Ti元素の付近にP、Ca元素が点在する状態が観察された。以上のことから擬似体液中で酸化チタン表面にCa, Pなどの元素を析出させることの可能性が示唆された。今後は定量分析をすすめ酸化チタン表面にどのようにCa, Pが析出しているのか分析を進めていきたいと考える。
ショウジョウバエ初代培養血球細胞で観察される細胞キラリティの形成機構の解明

昨年度までに申請者は、フィロポディアの内部のアクチンフィラメントが回転していることを見出し、このアクチンフィラメントの回転が細胞質の流動を引き起こすことで、中心体の一方向への回転を生み出しているのではないかという仮説を立てました。この仮説を検証するためにフィロポディアアクチンの回転方向の決定を試み、最終的に山型のマイクロパターンを作成し、細胞を斜め方向から観察することで、回転方向の同定を行うことができました。当該年度には、野生型およびMyoID変異細胞のフィロポディアアクチンの回転方向を決定しましたが、その回転方向には差がなく、フィロポディアアクチンの回転は、細胞キラリティの形成には関与していないことが明らかになりました。そこで次にラメロポディアのアクチンフィラメントに着目しました。ラメロポディアのアクチンは網目状に構成され、細胞の中心に向かって移動しますが、その移動に回転成分が含まれているのではないかと考え、アクチンフィラメントの移動を画像解析のひとつであるオプティカルフローを用いて解析しました。その結果、アクチンフィラメントの移動方向に中心体と同様の時計方向への回転成分が含まれていることが明らかになりました。さらに、中心体の回転と同様に、この回転方向はMyoID変異細胞で反転しました。さらに、血球細胞のキラリティ生成の分子機構を明らかにするために、アクチン制御分子の機能阻害実験を行いました。培地に、さまざまな阻害剤を添加し、血球細胞の中心体の回転方向を決定しました。まだ、十分な数の観察が終わっていませんが、これまでの結果では、いくつかの分子の機能阻害により、中心体の回転方向が反転することが明らかになりました。以上の結果は、血球細胞のキラリティがアクチンフィラメントにより形成されていることを明らかにし、さらなる分子機構の解明を行っていく基礎となります。当該年度の前半は、前年度に確立したマイクロパターンを用いた方法により、フィロポディアアクチンの回転方向を決定しました。野生型31、MyoID21のフィロポディアの回転方向が決定できましたが、どちらの場合も、回転方向に優位な差は観察されず、また、野生型とMyoID変異細胞間での回転方向にも有意な差は見られませんでした。この結果から、フィロポディアのアクチンフィラメントは細胞キラリティの生成に寄与していないことが明らかになりました。そこで該当年度の後半では、アクチンフィラメントが形成するもう一つの細胞構造であるラメリポディアでのアクチンフィラメントの動態を、オプティカルフローと呼ばれる画像処理により、決定しました。決定した速度ベクトルを細胞の中心方向と回転方向に分離し、回転方向だけを1つの細胞内で積算した結果、野生型では時計回りの回転を示す細胞が多く存在し、中心体の回転方向と一致していることがわかりました。さらに、MyoID変異細胞ではこの方向が反転しました。以上の結果は、ラメリポディアにおけるアクチンの動きがキラリティを形成していることを示唆しています。さらに、細胞キラリティ生成の分子機構を明らかにするために、アクチン制御分子の阻害剤による機能阻害実験を行いました。現在のところ、アクチン重合、Rock、Formin、II型ミオシン、Arp2/3複合体それぞれの阻害剤を、培養液に添加し、血球細胞の中心体の回転を観察しました。まだ十分な数の細胞を観察できていませんが、いくつかの阻害剤の添加により、細胞キラリティが反転する結果を得ています。以上の結果は、血球細胞キラリティが細胞のどの構造に由来しているかを明らかにしており、フィロポディアのアクチンフィラメントの回転方向の決定に時間を要してしまったものの、着実に結果を出しています。今後は、細胞キラリティ形成の分子機構を明らかにしていく実験を行っていきます。まずは、現在行っている薬剤によるアクチン制御分子の機能阻害実験を、引き続き行っていきます。現在のところ、いくつかの阻害剤により、血球細胞のキラリティが反転することがわかっています。そこで、この結果を検証するために、それらの構成因子の二本鎖RNAを血球細胞に発現させることにより、これらの分子のノックダウンをおこない、キラリティを観察します。この実験により、薬剤による阻害実験がそれぞれの分子の機能を阻害しているために起こっているのかを検証していきます。また、阻害薬が存在しないアクチン制御因子も数多く存在します。それらすべてのキラリティ形成への関与を検証することは困難ですが、阻害薬実験の結果から、どのようなアクチンの機能がキラリティ形成に重要であるかが、ある程度明らかにできると考えられますので、その機能を担っている因子に焦点をあててノックダウンを行っていくことで、細胞キラリティの生成機構を詳細に明らかにしていきます。現在までの研究により、血球細胞においても、MyoIDがキラリティスイッチとして機能していることが明らかになり、細胞キラリティ形成の分子機構も明らかになりつつあります。そして、これらのキラリティ生成機構が哺乳類でも保存されている可能性があります。そこで、哺乳類でも細胞キラリティ生成の機構が保存されている可能性を検証するために、細胞キラリティが報告されているMDCK細胞を用いてMyoIDによるキラリティ制御機構が存在しているかどうかを検証していきます。私は、新規に発見したショウジョウバエ貪食細胞のキラリティがどのように形成されるか、その分子メカニズムを明らかにするため、アクチン繊維の動態を観察しました。具体的には、ショウジョウバエ貪食細胞に、アクチン繊維に特異的に結合するマーカーとして広く用いられているLifeAct-GFPを発現させ、共焦点顕微鏡によるライブイメージングを行いました。

詳細な観察の結果、貪食細胞のフィロポディア内に存在しているアクチン繊維が、回転運動をおこなっていることが明らかになりました。この結果は、貪食細胞における細胞キラリティがアクチン繊維の動きそのものに由来している可能性を強く示唆しており、貪食細胞内での細胞キラリティの生成機構を解明するために、大きな発見であるといえます。さらにこの発見は、フィロポディア内のアクチン繊維が一定方向に回転することによって、細胞内に一定方向の流れができるというキラリティ形成の分子機構を示唆しています。さらに私は、貪食細胞の細胞キラリティの形成機構の大きな役割を果たしていると考えられるMyo31DFにHaloタグを付加したコンストラクトを作成し、貪食細胞で発現することにより、Myo31DFタンパク質の一分子解析を行いました。その結果、細胞内での一定方向への動きなど、Myo31DFタンパク質自体の挙動が、キラリティを示すことはありませんでした。しかし、Myo31DF分子の挙動は、哺乳類のMo31DFオルソローグであるMyo1dの挙動によく似ていることが明らかになりました。このことは、Myo31DFがMyo1dと同じ分子機構で機能していることを示唆します。Myo1dはアクチンと、負の電荷のある脂質に結合し機能していることが知られていることから、Myo31DFも同様である可能性が明らかになりました。計画では、RNAiにより細胞キラリティを形成する分子を同定する計画でした。しかしながら、貪食細胞のフィロポディア内のアクチン繊維が回転していることが明らかになったため、まずは、この回転がどの方向に回転するかを決定するための研究を行うことにしました。理由としては、フィロポディア内のアクチン繊維がどのように形成されているのかについては、多くの知見があり、どのような分子が関わっているかすでに明らかになっているためです。すなわち、フィロポディアの関与を調べることで、どのような分子がキラリティ形成に機能しているのかも明らかになります。このことは、RNAiによるスクリーニングが不要である可能性を示しており、研究方法を変えることにしました。現在、今後の研究の推進方策に記入したアクチン繊維の回転方法を決定するための、様々な方法の計画を立て実行しており、それのため必要な実験、たとえば、Photo-conversionタイプの蛍光タンパク質コンストラクト、UAS-LifeAct-mEOS3.2の作成などを行いました。Myo31DFのHaloタグコンストラクトの作成による一分子イメージングは予定通り、作成および解析が終了しました。その結果は、予想とは異なりましたが、I型ミオシンの分子機能そのものが、種を超えて保存されていることが明らかになりました。また、Myo31DFの一分子イメージングにより、Myo31DFがアクチン繊維と細胞膜に結合し機能していることが示唆されています。この結果は今後さらにMyo31DFの分子機能をどのように解析していくかの指針と、キラリティスイッチとしてのMyo31DFの機構のモデルを考えていく上で重要な知見です。
キイロショウジョウバエにおける誘発可能遺伝子ファミリー調節機構とその適応進化

高等生物の遺伝子ゲノムには多数の重複遺伝子が存在する。このような遺伝子の進化は調節機構の進化やゲノムの進化とも関連しており、その進化機構を調べることによって、生物の適応進化を解明して行くことが出来る。その代表的な例として、ショウジョウバエのアミラーゼ遺伝子とヒートショック遺伝子に注目し、その分子進化の機構を調べた。アミラーゼ遺伝子では、約5kbのスペーサー領域を挟んで二つの構造遺伝子(distalおよびproximal)が逆向きに重複しているが、この重複遺伝子のDNAレベルの変異を種内および種間の塩基配列の比較を通して調べた。その結果、(1)5'あるいは3'のflanking regionには構造遺伝子と異なったタイプの自然選択が働いていること、(2)構造遺伝子の解析からD.erectaには種特異的な有利な自然選択が働いたと考えられる部位があることを明らかにし、さらに(3)種内変異の比較からアイソザイム変異とDNA変異を対応させ、その系統関係を明らかにした。また5'あるいは3'領域について、これが環境変化に応答してどのような発現の調節をうけるのかをマイクロインジェクションの手法を用いて調べた。その結果、(4)転写調節に必要な5'側のcis-elementの領域が明らかになった。ヒートショック遺伝子に関しては、すでに知られているHSFなどの調節因子遺伝子と共同で働く未知の調節遺伝子をクローニングするために、エンハンサートラップの系統を約5000系統作製しヒートおよびコールドショックを与えて、突然変異系統のスクリーニングを行った。その結果、それぞれ10系統程度の変異系統が見られた。これらの系統については今後トランスポゾンタッギングによって遺伝子のクローニングを行い、さらにその分子構造の解析を行って行く予定である。
変形性顎関節症モデル(羊)を用いた凍結保存関節円板移植に関する実験的研究

緒言:変形性顎関節症の関節円板切除後の線維性癒着を防止するため、中間挿入物が求められている。今回、整形外科領域で既に臨床応用されている凍結保存関節円板を変形性顎関節症モデル(羊)の関節円板切除後の中間挿入物として用いる実験を以下のように行い、その可能性を検討した。実験方法:羊の両側顎関節に変形性顎関節症を発症する実験を最初に行った。3ヶ月後に片側の関節円板を切除した後、健康な羊から採取しマイナス70度Cで1ヶ月間凍結保存しておいた顎関節円板を移植した。更に3ヶ月経過した後、羊を屠殺し、放射線学的および組織学的に検討した。結果:レントゲン写真上では、変形性顎関節症の所見がコントロール側の関節と移植側の関節の両方に認められ、その程度に大きな差はみられなかった。組織学的には、コントロール側では下顎頭の変形、骨棘の形成、骨髄腔の線維化といった変形性顎関節症の所見が認められた。これに対し、移植側では癒着はみられないものの、移植した凍結保存関節円板は穿孔、転位し、下顎頭滑走面で線維性の修復が部分的にしかみられず、骨の露出している面もあり、滑走面の修復は充分とはいえない状態であった。結語:以上の結果から、変形性顎関節症の関節円板切除後の中間挿入物として応用できる可能性は低いと考えられた。この理由として、ドナー側では凍結保存処理後の関節円板の抗張力の低下と移植後の収縮、レシピエント側では変形性顎関節症の関節滑走面の異常や破壊酵素の存在が挙げられる。羊4頭の左右顎関節に対して、石丸・ゴスの手法に従って変形性顎関節症を発症させる実験を最初に行った。羊新鮮屍体から摘出した右顎関節円板をマイナス70度Cのディープフリーザ-内に凍結保存した。発症実験から3カ月後、変形性顎関節症となった羊の右側の顎関節腔を開放し、顎関節円板を鋭的に切除し、凍結保存した他家の顎関節円板を解凍後、同位に移植した。発症から3カ月後の時点で右顎関節内では、視診上、関節円板の穿孔や下顎頭の変形といった変形性顎関節症の形態変化が確認された。移植した他家の顎関節円板は、新鮮な顎関節円板と比べるとやや透明性に欠けるものの、触診上は滑沢で柔軟性があり、移植時にナイロン糸で縫合したが、特に組織が脆いとか、断裂しやすいとか、逆に硬くなっているという印象は受けなかった。左側顎関節はコントロールとして、この時点では手術操作を加えなかった。最初の変形性顎関節症の発症実験から6カ月経過した時点で、羊に過量の麻酔薬を静脈注射し、屠殺した。羊頭部から両側の顎関節をそれぞれ一塊として摘出し、前後方向と側面からレントゲン撮影を行った。標本を中性緩衝ホルマリンにて固定後、塩酸EDTA脱灰液で脱灰し、外側、中央、内側の3ブロックに分割した。更に各ブロックを通法に従ってパラフィン包埋を行い、病理組織切片を作製し、HE染色を施した。レントゲン写真上で左右の顎関節はともに変形し、放射線学的に変形性顎関節症の所見を認めた。病理組織切片の所見から、左側コントロール側では、顎関節円板の穿孔、下顎頭内の骨髄の線維化などの変形性顎関節症の変化が一様に観察された。また、右側の凍結保存関節円板移植を行った顎関節では、移植した顎関節円板は穿孔し、転位していたが、関節内に線維性癒着の所見は認められなかった。平成8年度において羊の変形性顎関節症に対して関節円板を切除した後、凍結保存しておいた顎関節円板を移植する実験を行い、標本を作製した。平成9年度においては、これらの標本を放射線学的および組織学的に検討した。検討は石丸・ゴスの方法に準じて行った。

レントゲン写真上では、変形性顎関節症の所見がコントロール側の関節と移植側の関節の両方に認められ、その程度に大きな差は認められなかったが、コントロール側では側頭骨滑走面は比較的滑らかであったのに対し、移植側では側頭骨、下顎頭の滑走面はともに平坦化していた。また、下顎頭は両側とも大きく変形していた。組織学的には、コントロール側と移植側で変形性顎関節症の程度として有意な差はみられなかった。コントロール側では下顎頭に変形、骨棘の形成、骨髄腔の線維化と言った変形性顎関節症の代表的な所見が観察され、関節円板は穿孔、菲簿化や下顎頭との癒着をしていた。滑走面は、側頭骨側では軟組織の厚さは一定せず、部分的に骨の露出を認め、下顎頭では骨棘のため凹凸不正となっていた。移植側では側頭骨と下顎頭の間で癒着はみられないものの、移植した凍結保存関節円板は穿孔、転位していた。滑膜は増殖しており、滑膜間腔は狭小化していた。滑走面は側頭骨、下顎頭ともに平坦化し、下顎頭は骨棘のために変形していた。下顎頭滑走面で線維性の修復が部分的にしかみられず、骨の露出もあり、滑走面の修復は進んでおらず、下顎頭内部の骨髄に線維化がみられた。
次世代ユビキタス環境に向けた利用者指向ネットワークミドルウェアに関する研究

計算機やネットワークの知識に乏しい一般利用者のネットワークサービス利用が高まるにつれ,マルチメディア通信サービスでは,利用者の要求や環境の状況変化にシステムが自動的に適応し,利用者の手を煩わせずに,安定したサービスを提供することが求められる.本研究では,次世代のユビキタス環境に向け,一般利用者が安心・快適に利用できるマルチメディア通信サービスの実現を目指し,利用者指向のマルチメディア通信サービス提供のためのネットワークミドルウェアの開発に焦点をあて研究を推進した.具体的には,前年度までに実装した,知的マルチメディアネットワークミドルウェア,及び,利用者指向マルチメディアネットワークミドルウェアのエージェント指向ミドルウェアにおいて,エージェントの追加,改良時の設計・実装を効果的に行うための,知識記述支援環境,エージェント化支援環境などの開発支援環境を開発した.また,本提案ミドルウェアの応用として,以下の3つのアプリケーションのプロトタイプを開発・設計した.・QoSを考慮したビデオストリーミングシステム・携帯モバイル型マルチメディアシステムの設計・ユビキタス環境型ビデオ会議システムの設計また,実環境において従来の適応型ネットワークミドルウェアと本プロトタイプを動作させ,前年度で実現したやわらかい分散システムのモデルとやわらかい分散システムの動作特性モデルに基づいて比較することによって,本提案の有効性を検証した.さらに,本フレームワークの特徴と期待効果を整理すると共に,今後に残された技術課題を明確化した.1.QoSを考慮したマルチメディア通信のための知的マルチメディアネットワークミドルウェアの構成知的マルチメディアネットワークミドルウェアによるサービス提供では,サービス開始時の自律的組織化機能と要求や環境の変化に対する自己調整機能は,これまで提案したコンポーネントの動的構成方式の基盤技術によって構成した.ここでは,サービス提供中の大幅な環境の変動や利用者要求の変化に対するエージェントの組織再構成機能の構成に焦点を当てた.具体的には,以下の2つを構成した.・組織再構成の必要性の決定を行うための組織再構成決定機構の構成・組織再構成のためのエージェントのシステムアーキテクチャの構成2.利用者指向のマルチメディアネットワークミドルウェアのためのQoS定式化モデルの構成1で構成した知的マルチメディアネットワークミドルウェアを,利用者指向のマルチメディアネットワークミドルウェアとして実現するために,QoSの定式化モデルの構成を行った.具体的には,以下の3つを構成した.・利用者要求やサービス品質,計算機・ネットワーク環境などのQoSを定式化するやわらかい分散システム(FDS)のモデルの構成・QoSの変化を定式化するFDSにおけるサービス変動の観察・制御のモデルの構成・上記2つのモデルを1の知的マルチメディアネットワークミドルウェアに適用し,利用者指向のマルチメディアネットワークミドルウェアを構成した.計算機やネットワークの知識に乏しい一般利用者のネットワークサービス利用が高まるにつれ,マルチメディア通信サービスでは,利用者の要求や環境の状況変化にシステムが自動的に適応し,利用者の手を煩わせずに,安定したサービスを提供することが求められる.本研究では,次世代のユビキタス環境に向け,一般利用者が安心・快適に利用できるマルチメディア通信サービスの実現を目指し,利用者指向のマルチメディア通信サービス提供のためのネットワークミドルウェアの開発に焦点をあて研究を推進した.具体的には,前年度までに実装した,知的マルチメディアネットワークミドルウェア,及び,利用者指向マルチメディアネットワークミドルウェアのエージェント指向ミドルウェアにおいて,エージェントの追加,改良時の設計・実装を効果的に行うための,知識記述支援環境,エージェント化支援環境などの開発支援環境を開発した.また,本提案ミドルウェアの応用として,以下の3つのアプリケーションのプロトタイプを開発・設計した.・QoSを考慮したビデオストリーミングシステム・携帯モバイル型マルチメディアシステムの設計・ユビキタス環境型ビデオ会議システムの設計また,実環境において従来の適応型ネットワークミドルウェアと本プロトタイプを動作させ,前年度で実現したやわらかい分散システムのモデルとやわらかい分散システムの動作特性モデルに基づいて比較することによって,本提案の有効性を検証した.さらに,本フレームワークの特徴と期待効果を整理すると共に,今後に残された技術課題を明確化した.
生物間相互作用を考慮したチョウ類の分布推定と環境変動による影響予測

本研究では、気候要因、地形要因、土地利用に加えて寄主植物の分布を考慮した分布モデルをチョウ類22種に対して構築し、その分布モデルから環境変動下における分布域の変化の見積もりをおこなった。日本におけるチョウ類の分布規定要因としては気候要因の影響が大きいことが示され、土地利用の効果も一定の割合で見られた。また、分布モデルを構築する際の生物間関係を考慮する重要性が示唆された。環境変動下におけるシナリオ分析の結果、気温上昇は種に応じて分布域の増減のいずれにも影響を及ぼすことが示唆された。土地利用の変化シナリオにおいても多少の分布域変化が予想された。環境変動下において、種の分布モデルを用いて将来の分布変化を評価するアプローチが盛んにおこなわれている。しかし、生物間関係が考慮されていないことも多く、正しい評価ができていない可能性がある。そのために、本年度は寄主植物の分布を考慮したチョウ類の分布モデルを構築し、分布推定における生物間関係の重要性を示すことに取り組んだ。分布モデルを構築するために、近年の減少が見られるチョウ種や里山環境に依存したチョウ種などから対象種を選択し、種ごとに分布モデルの作成をおこなった。種の分布を説明する要因には、気候要因や地形要因、土地利用に加えて、寄主植物の分布を用いた。ただし、寄主植物の分布は面的にわかっているわけではないので、各チョウ類における寄主植物の分布を統計モデルによって環境要因から推定することで面的な寄主植物データを用意した。これらの要因から種の分布を推定する統計モデルを構築した。それらの統計モデルを用いて、種の分布に影響を与える各要因の相対的な重要性について算出した。その結果、全体としてみると、日本におけるチョウ類の分布規定要因としては気候要因の影響が大きいことが示され、土地利用の効果も一定の割合で見られた。さらに、アカシジミやスジボソヤマキチョウなどでは、寄主植物の影響が比較的大きく検出された。寄主植物の分布は推定値を用いているため結果の解釈には注意を要するが、生物間関係を考慮することの重要性が示唆された。そのために、平成26年度に寄主植物の分布を考慮したチョウ類の分布モデルを構築し、分布推定における環境要因とともに生物間関係の重要性を示すことに取り組んだ。さらに、種によっては寄主植物の影響が比較的大きいことが示唆された。そこで、本年度はこの分布モデルを用いて、環境変動下におけるチョウ類の分布変化の予測をおこなった。今回の予測では、気候要因のシナリオとして年平均気温の上昇、土地利用変化のシナリオとして農地の減少と都市の増加を考慮した。22種を解析した結果、気温上昇を組み込んだシナリオのほうが分布域の変化により大きな影響を与えることが示唆された。気温の上昇は種によって分布域の増減のいずれにも影響を及ぼすことが示唆されたが、山地性の種ではより大きな分布域の減少が予測された。結果の解釈に注意する必要があるものの、各種においておおむね良好な分布モデルを構築することができた。また、それを用いて各要因の重要性の評価もおこなうことができた。景観生態学得られた分布モデルの結果の解釈についてさらに検討を進める。そのうえで、将来の環境変動シナリオに基づくチョウ類の分布変化の予測をおこなう。気候要因と土地利用の将来シナリオを用意し、現在の分布推定結果とシナリオ下における分布推定結果を比較することで、環境変動シナリオごとにどれくらい分布域が変化するのか見積もる。本年度は、旅費や論文発表にかかる費用が予定を下回ったため、次年度使用額が生じた。次年度は成果還元のための学会発表や論文発表のために、研究費を使用する予定である。
第三世代EGFRチロシンキナーゼ阻害剤耐性遺伝子変異の検出と克服

Digital PCRを用いて、1T790MとEGFR活性型遺伝子変異、2T790MとC797S、を同時に高感度かつ定量的に検出するとともに、これらの遺伝子変異が同じアレル上にあるか、違うアレル上にあるかを区別することが可能な系を確立した。従来の検査方法によってT790Mが検出された10検体に対して本検出法を用いたところ、第一世代EGFR-TKI投与前、耐性後に関わらず、ほとんど全てのT790Mが活性型遺伝子変異と同一アレルが互いに同じアレル上にあることが示された。同様の結果を細胞株においても示した。さらに次世代シークエンスを用いて本結果の確認を行い、本検出方法の精度を確認した。また、本検出系の検出限界を調べたところ0.04%以下(10,000個のアレル中に4個以上遺伝子変異を認めれば検出可能)であった。この検出限界は、血漿中の腫瘍由来の末梢循環遊離DNA(cfDNA)から変異を検出するのに十分な感度と考えられた。以上は平成28年度平成30年度の研究内容のうち前半の内容に相当する。平成28年6月末時点で当院において、第三世代EGFR-TKI耐性となった数例のうち、同意が得られた2名の検体(1名の血液検体、1名の血液検体と腫瘍検体)に対し、我々の方法を用いてC797S、T790Mの同時検出を試みた。C797Sは検出されなかったが、C797Sの発現は第三世代EGFR-TKI耐性症例の約20%であることが報告されており、今後、症例数を増やした検討が必要である。本方法を用いることで第三世代EGFR-TKI耐性症例における耐性遺伝子変異(C797S)の同定とT790Mとのアレル上の位置関係を明らかにすることが可能となり、日常臨床への導入によって新たな治療戦略(第一世代EGFR-TKIとの併用)に繋がると考えられる。以上の結果を英文誌に投稿し、現在査読中である。
ファジイ・エキスパートシステムによる危険面診断法の開発に関する研究

平成3年度はファジイ・エキスパートシステムによる斜面危険度診断法のプロトタイプを作成した。これは従来得られている整理された知識を用いたもので、ファジイ集合よりなる6つ結論仮説を設定した。これを島根県の崩壊地および非崩壊地に適用したところ、ほぼ妥当な結論を得た。次に神戸大学内の自然斜面を対象として、このモデルの作成に全く寄与しなかった異なるエキスパートによって検証した。その結果、地質要因や人工的改変、対策工等の要因を追加するとともに、確信度の変更を多くの要因で行った。この改良モデルを用いて、六甲山系内の別の異なる斜面で再び検証を行った。その結果、新たに問題となった項目を、「システムの知識ベースおよび推論エンジンの課題」と、「調査方法の課題(個人差の問題)」の二つに分けて整理し、今後の問題点を指摘した。平成4年度は更に市販のエキスパートシステム作成ツールを用いて、兵庫県内の道路斜面の落石・崩壊に影響する要因の分析およびエキスパートシステムを作成した。これは兵庫県において実施された「兵庫県道路防災点検調査データ」をお借りして実施した。これらのデータおよび落石・崩壊の事実より、落石・崩壊に影響を及ぼす要因をこのツールによって次のように明らかにした。まず兵庫県を但馬、丹波、播磨、摂津、阿波の5つの地域に分割したところ、但馬、阿波では崩壊履歴が、摂津、丹波では斜面や法面の表土・浮き石・転石の状況が、播磨では斜面の現状の変状が指摘された。一方、兵庫県を地質別に分けたところ、北但層群、和泉層群では崩壊履歴が、流紋岩類、丹波層群では斜面、法面の表土・浮き石・転石の状況が、高位段丘では崩壊性地形と湧水が、その他の複合地質では斜面の現状の変状が重要な要因となることが明らかになった。またそれぞれの地域、地質毎にエキスパートシステムも作成した。本研究は、斜面安定問題に従事しているエキスパ-トの知識を活用して、斜面安定の危険度を診断するエキスパ-トシステムを開発し、非エキスパ-トでもエキスパ-トと同程度のレベルで斜面危険度診断が可能になるエキスパ-トシステムプロトタイプの完成をめざすものである。本年度は花崗岩地帯で豪雨時によく発生する表層崩壊を対象としたエキスパ-トシステムプロトタイプの作成を行った。本研究は専門家の持つ知識を断片的な判断則として記述するプロダクションシステムを採用した。また不確実を伴う知識を扱うために確信度を導入した。加えて、調査時に伴う不確実性を表すために信頼度なるパラメ-タも導入した。専門家より獲得され知識ベ-スに蓄積された知識、およびシステムが理解し、活用するデ-タの記述は、人工知能言語の一つであるPROLOGを用いた。PROLOGのル-ル節の結論部には、結論仮説として表層崩壊に対する危険度の大きさを表す6つのファジイ集合(安全、たぶん安全、普通、たぶん危険、危険、未知)を定義し、不確実性とあいまい性を伴う知識を取り扱えるようにした。表層崩壊に対しては、従来から整理されている知識をもとに21個の要因(質問項目)を設定した。これらの要因にはカテゴリ-を25個設定し、それぞれに確信度を共同研究者らの知識により決定した。このようにして完成したファジイエキスパ-トシステムプロトタイプを六甲山系の山麓斜面に適用し、異なる専門家からの知識(印象)と比較した。その結果、一部手直しの必要があるものの、ほぼ他の異なる専門家と同程度の診断ができることが明らかになった。次年度は、神戸層群地域に多発する地すべりを対象として、危険度診断システムプロトタイプを作成する予定である。

平成3年度に完成させたファジイ・エキスパートシステムによる斜面危険度診断法のプロトタイプを、このモデルの作成に全く寄与しなかった異なるエキスパートによって検証した。これは(1)プロトタイプエキスパートシステム内の知識ベースの検証と再構築、(2)その過程を通して斜面安定のエキスパートが有している知識・経験の整理、(3)これらを通した新らたな斜面危険度診断法の確立のために実施した。その結果、地質要因や人工的改変、対策工等の要因を追加するとともに、確信度の変更を多くの要因で行った。これらを用いて、異なる別の斜面で再び検証を行った。その結果、新たに問題となった項目を、「システムの知識ベースおよび推論エンジンの課題」と、「調査方法の課題(個人差の問題)」の二つに分けて整理し、今後の問題点を指摘した。平成4年度は更に市販のエキスパートシステム作成ツールを用いて、兵庫県内の道路斜面の落石・崩壊に影響する要因の分析およびエキスパートシステムの作成を実施した。これは兵庫県において実施された「兵庫県道路防災点検調査データ」をお借りして実施した。これらのデータおよび落石・崩壊の事実より、落石・崩壊に影響を及ぼす要因をこのツールによって次のように明らかにした。まず兵庫県を但馬、丹波、播磨、摂津、阿波の5つの地域に分割し、それぞれの地域で示される重要な要因を求めたところ、但馬、阿波では崩壊履歴が、摂津、丹波では斜面や法面の表土・浮き石・転石の状況が、播磨では斜面の現状の変状が指摘された。一方、兵庫県を地質別に分けたところ、北但層群、和泉層群では崩壊履歴が、流紋岩類、丹波層群では斜面、法面の表土・浮き石・転石の状況が、高位段丘では崩壊性地形と湧水が、その他の複合地質では斜面の現状の変状が重要な要因となることが明らかになった。またそれぞれの地域、地質毎にエキスパートシステムも作成した。
Duchenne型筋ジストロフィーの心機能障害におけるアクチニン3多型の病態解明

Duchenne型筋ジストロフィー(DMD)では心機能障害が生命を脅かす重要な合併症であるが、発症の機構は明らかでない。アクチニン3は骨格筋の構造蛋白だが、ナンセンス変異の高頻度多型により一般人口の約1/4に欠損する。申請者はDMD患者80人の予備研究でアクチニン3欠損が心機能障害と関連する結果を得た。本研究の目的は、DMDの心機能障害におけるアクチニン3多型の病態的意義を解明することである。心機能に関わる臨床データと多型との関連を解析し、さらに心筋におけるアクチニン3の発現を証明する。この研究の成果は、DMD患者の心機能障害のリスクファクターを同定し、生命予後の改善に活用されるものである。