hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在宅酸素療法実施者の療養支援遠隔看護システムとテレケアナース育成プログラムの開発

併せて、患者教育のためのテキスト教材4冊、療養日誌、キャリーバッグ、壁掛けセットを開発し、自己管理の向上に向けた教材開発にも取り組んだ。システムの内容は、ネット端末に自己観察項目、および回答項目毎にビジュアルスケールを組み込み、対象者宅と研究室内の看護モニターセンターをインターネットで結び、日々の心身状態に合わせたメッセージの提供を行い、HOT実施者の療養状態を総合的に評価し、支援するものである。昨年度の課題であった、電源スイッチについては問題の解決を図ることができた。本システムの構成は、(1)クライアント側:SHARP社製ペンターミナルRW-E300を用い、ワイアレス通信によるサーバへのデータ通信、(2)サーバ側:データ蓄積、集計、教育プログラムの提供を行うものである。クライアント側では観察(質問)項目(22項目)に関してタッチパネルに触れて回答し、サーバへのデータ送信を行う。サーバ側では受信データの管理を的確に行い、患者データを重みづけして点数表示を行い、即座に対象者宅のネット端末にその情報を送信するものとした。併せて開発した教育プログラムにもネット端末からアクセスできるため、対象者は即座に自己の状態とそれに応じたメッセージをみることができ、療養管理に生かすことができるものである。本システムの患者試行調査を行った結果から、問診内容・項目の妥当性、日々の利用可能性が示唆され、急性増悪の早期把握のための実用化が可能であることが示唆された。在宅酸素療法(HOT)実施者の急性増悪予防と安定した療養生活の維持を目的として、(1)家庭に設置するネット端末による心身状態の問診システム、(2)モニターセンターのテレナースによるデータモニタリング・トリアージ・テレメンタリングシステム、(3)教材システムで構成される、遠隔看護支援システムを完成し、HOT実施者を対象とした介入調査を行った。また、対象者-看護モニターセンター-診療所-酸素業者のネットワーク基盤構築とテレナース育成のためのプログラム作成、およびテレナース教育を実施した。研究協力に任意で同意の得られたHOT実施者3名と健康成人1名(コントロール)の計4名に本システムを用いた調査を継続している。中間評価の結果、1.増悪兆候が1項目以上トリアージされた回数は、全334回の受診データ中273回(81.7%)で、その内訳はHOTケース群256回(93.8%)、コントロールケース17回(6.2%)で、HOT群に有意に多かった(p<0.001)。トリガー項目はピークフロー、痛み、食欲、歩行・移動困難・痰の増加、血痰などの該当していた。しかし、調査期間中に再入院は1度も生じなかった。2.本システム利用前後のSF36による健康関連QOLは、調査終了のケースAで身体の痛み(BP)と社会生活機能(SF)の改善、コントロールケースでは心の健康(MH)の上昇がみられた。3.利用者評価から、日常生活上の細かい問題と不安の解消、早期の問題解決、毎日の利用による自己体調管理意識の向上、「つながっている」・「毎日見守られている」安心感があることが指摘された。4.テレナースのテレメンタリング機能は、傾聴とコミュニケーションをベースとした情報収集およびアセスメント、家族を含む日常生活・呼吸ケアに関する専門的支援、受診・服薬等の判断、自己意思決定の支援、自己管理行動の保証などであった。
個体ベースモデルによるランドスケープレベルの作物病害の拡散動態推定

昆虫によって媒介されるカンキツグリーニング病を材料とし、ランドスケープレベルでの病気の拡散動態を計算するシミュレーションモデルを開発した。シミュレーション結果から、カンキツグリーニング病の拡散を抑制するためには、近隣の生産者らが共同で防除を行うことが重要であることが示唆された。また、共同防除の手段として、殺虫剤を用いた媒介虫防除が有効である可能性が高いが、十分な効果を得るためには、家庭果樹園などにおける防除漏れを防止することが重要であることが示唆された。カンキツグリーニング病は、カンキツ類生産者に多大な経済的被害を及ぼしている世界的な虫媒伝染病であり、ミカンキジラミによって媒介される。研究代表者らは、カンキツグリーニング病の合理的な防除法を提案するため、同病の虫媒による単一圃場内の拡散動態をシミュレートするモデルを開発して仮想の防除法の評価を試みたが、その結果は各圃場単位の防除ではまん延を阻止できない可能性を示唆するものであった。そこで本研究では、複数圃場間の同病の拡散動態をシミュレートするモデルを開発し、それを用いて生産地単位での共同防除の重要性を評価するとともに、有効な防除法の候補を提案することを目的とした。新たに開発したモデルを用いたシミュレーション結果から、病気がまん延し媒介虫が生息する圃場が周辺に存在する条件下では、無病苗を定植した新植圃場を開設しても、病気は数年以内に新植圃場に侵入する可能性が高いことが示された。この結果は、地域の生産者が一斉に媒介虫の防除や罹病樹の伐採を行う、などの共同防除の必要性を示唆するものであると考えられた。無病苗を定植した新植圃場に浸透移行性殺虫剤を施用したと仮定してシミュレーションを行うと、病気がまん延している圃場から隣接圃場への病気の侵入速度が大幅に低下するとともに、隣接していない圃場への拡散は低頻度に留まる可能性が高いことが示唆された。この結果から、浸透移行性殺虫剤の適切な使用を中心とした共同防除法が構築できる可能性が高いと考えられた。しかし、各圃場の間に家庭果樹園などの無防除の小規模園が存在する条件下でシミュレーションを行うと、浸透移行性殺虫剤の効果が大幅に低下した。一方、小規模園にも全て殺虫剤を散布したと仮定すると、高い防除効果が発揮された。これらの結果から、共同防除技術を開発するにあたっては、家庭果樹園などの防除もれを防止することが重要であると考えられた。昆虫により伝搬され、感染後の治療が不可能な作物病害の被害が世界的に拡大している。その中でも、ミカンキジラミが伝搬する細菌によって引き起こされるカンキツグリーニング病は、世界規模の被害拡大が続いており防除対策の確立が急務である。そこで本研究の研究代表者らは、単一の圃場内における同病の拡散動態を予測するシミュレーションモデルを開発し、その合理的な防除対策を提案した。しかし、様々な条件でのシミュレーションを行ったところ、同病の伝搬能を持った媒介虫が恒常的に侵入してくる圃場では、現実的に実施可能な最も合理的な防除手段を講じても、その効果はまん延状態に至るまでの期間を長期化するに留まり、まん延を阻止できないこと、つまり各圃場単位の防除には限界があることが予測された。そこで本研究では、これまでに開発したモデルを発展させ、ランドスケープレベルでの拡散動態を予測するモデルを開発する。開発されたモデルに現実の病害虫防除手段を組み込み、その予測結果から合理的な防除戦略を提案するとともに、拡散速度に大きな影響を及ぼすパラメータ、すなわち同病の弱点を見出すことで新たな防除技術を開発する手掛かりを示す。本年度は、プログラム開発とモデルの検証を行った。はじめに、既存のプログラムを発展させ、ランドスケープレベルで同病の拡散動態を予測するためのプログラムを開発した。次に、暫定的なパラメータをプログラムに組み込むことで得られたシミュレーション結果と、現実の同病の拡散動態および媒介虫の移動分散データを比較し、モデルの検証を行った。その結果、暫定的なモデルでは、媒介虫の圃場間の移動分散が十分再現されないことが原因で、同病の圃場間の拡散動態の予測結果が現実と大きく異なることが判明した。そこで、既存のデータの再解析および新たな実験を行い、その結果からパラメータおよびプログラムを改善した。本年度は、1.これまでに開発したモデルを発展させ、媒介虫個体群およびカンキツグリーニング病の罹病樹がどのような拡がりを示すかを、ランドスケープレベルで出力するプログラムを開発する、2.開発されたモデルの検証とパラメータの再検討を行う、という計画であった。モデルの検証の結果、パラメータの再検討だけでは媒介虫の圃場間の移動分散を再現出来ないことが判明したが、プログラムをさらに改良することで問題を解決することができた。

以上より、本研究はおおむね順調に進展している、と自己評価した。これまでに開発されたモデルを用いて、ランドスケープレベルでカンキツグリーニング病の拡散を抑制できる可能性が高い防除手段の組み合わせを検討する。具体的には、モデル内に複数の仮想圃場を設定し、仮想の防除手段を導入してその効果を定量的に推定する。加えて、新たな防除手段を開発する手掛かりを得るため、媒介虫の移動分散距離と頻度および病原細菌伝搬率、罹病樹が伝染源能を持つに至る時間などのパラメータを任意に変化させて計算を繰り返し、拡散動態に大きな影響を及ぼすパラメータを明らかにする。得られた成果については、速やかに国内外の学会および学術雑誌などで公表する。媒介虫の移動分散に関する研究を専門にしている研究者との研究打ち合わせおよび海外の学会に出席するための旅費を計上していたが、当該研究者との事前打ち合わせの結果、次年度開催予定の国際学会に双方が参加し、そこで打ち合わせをしたほうがよりよい、との結論に至った。そのため、本年度の予算執行を見送り、次年度に同予算を使用して学会に参加することとした。また、プログラム開発および改良のための、研究協力者が所属する機関への出張について、メール等を利用した打ち合わせを繰り返すことで、その期間が短縮された。次年度は、本年度開発されたモデルを用いて、ランドスケープレベルでカンキツグリーニング病の拡散を抑制できる可能性が高い防除手段の組み合わせを検討する。このことについて、期間内により多くの条件での検討を可能にするため、シミュレーション結果等のデータ整理作業を行う研究協力者を一時的に雇用する。このための予算は、本年度の出張計画の変更により節約できた予算等を充てる。
CTLA-4の発現制御に基づく新たな免疫抑制法の開発

我々は既にCTLA-4の細胞表面発現は、細胞内領域に存在するチロシンシグナルとAP-2との会合によって調節されている事を示した。しかし、CTLA-4を介する抑制シグナルの誘導にはこのチロシンモチーフは不要であることも明らかにした。実際、膜貫通領域・細胞内領域をGPIアンカーに換えた変異CTLA-4や、逆に細胞内領域をMHC分子に変換した分子を介しては、全く抑制シグナルが誘導されなかったことから、CTLA-4を介する抑制には膜貫通領域あるいは膜近傍の細胞内領域が必要な事が判明した。この領域にはPI3KやSHP2が会合することが報告されているが、これらが抑制シグナルに無関係なことから、新しい抑制機構を探した。その結果、CTLA-4をクロスリンクすると活性化型Rap-1GTPが誘導されることが判明した。Rap-1-GAPであるSPA-1を強制発現しておくと、CTLA-4による抑制はなくなったことから、CTLA-4で誘導されるRap-1が抑制に関与していると考えられる。Rap-1はLFA1の活性化など細胞接着に関与する事が最近明らかになった。実際、CTLA-4クロスリンクによって細胞に極性が生じ、ラメラポディアの形成が誘導される。T細胞と抗原提示細胞との接着によるシナプス形成におけるCTLA-4発現の影響を調べた結果、CTLA-4を高発現させても初期のシナプス形成には変化はなかったが、シナプスが永く持続せず、細胞が早く離れる結果になった。逆に、SPA-1を発現させた細胞では、シナプス形成が永く維持されることが判明した。これらから、CTLA-4によるT細胞活性化抑制は少なくとも一部分はシナプス形成の維持障害を含むことが判明した。CTLA-4の細胞内局在と細胞表面への発現制御のメカニズムの解析では大きな前進があった。Wild-type CTLA-4を高発現したCD4^+T細胞クローンの細胞内で、CTLA-4が蓄積されている顆粒は、種々の細胞顆粒マーカーとの二重染色からリソソームであることが判明した。AP-2結合サイトの変異CTLA-4でも同様に蓄積するが、細胞内領域を欠損するCTLA-4は殆どが細胞表面にあり、未知のリソソーム移行シグナルを示唆する。刺激がないとリソソーム内に蓄積しているCTLA-4は短時間で分解されてしまうが、TCR刺激で細胞表面発現を増す。TCR活性化によってCTLA-4を含むリソソームは細胞膜に移動し、その内部にあるCTLA-4は細胞表面で高発現になると同時にカテプシンなどのリソソーム特異的酵素も細胞外に分泌されることから、CTLA-4の細胞表面発現制御はTCR活性化に伴うリソソームの分泌制御によることが判明した。一方、既に我々が見いだしたAP-2によるCTLA-4のエンドサイトーシスを阻害することによってCTLA-4の細胞表面発現を増大させ、特異的免疫抑制を誘導する目的で、AP-2のμ2鎖とCTLA-4のチロシンモチーフを阻害する単純化合物を探すためのスクリーニングを酵母2ハイブリッド法を用いて行った。民間企業の研究所とともに、約28万個の化合物をスクリーニングしたが、残念ながら、この結合を特異的に阻害する化合物を得ることはできなかった。ペプチドの方向から阻害分子として探すか、今回の発見の下にリソソームへのターゲティングシグナルを見つけ、その部位に対する阻害剤も検討することが有用と考えられる。

実際、膜貫通領域・細胞内領域をGPIアンカーに換えた変異CTLA-4や、逆に細胞内領域をMHC分子に変換した分子を介しては、全く抑制シグナルが誘導されなかったことから、CTLA-4を介する抑制には膜貫通領域あるいは膜近傍の細胞内領域が必要な事が判明した。この領域にはPI3KやSHP2が会合することが報告されているが、これらが抑制シグナルに無関係なことから、新しい抑制機構を探した。その結果、CTLA-4をクロスリンクすると活性化型Rap-1GTPが誘導されることが判明した。Rap-1-GAPであるSPA-1を強制発現しておくと、CTLA-4による抑制はなくなったことから、CTLA-4で誘導されるRap-1が抑制に関与していると考えられる。Rap-1はLFA1の活性化など細胞接着に関与する事が最近明らかになった。実際、CTLA-4クロスリンクによって細胞に極性が生じ、ラメラポディアの形成が誘導される。T細胞と抗原提示細胞との接着によるシナプス形成におけるCTLA-4発現の影響を調べた結果、CTLA-4を高発現させても初期のシナプス形成には変化はなかったが、シナプスが永く持続せず、細胞が早く離れる結果になった。逆に、SPA-1を発現させた細胞では、シナプス形成が永く維持されることが判明した。これらから、CTLA-4によるT細胞活性化抑制は少なくとも一部分はシナプス形成の維持障害を含むことが判明した。
ファージインターフェース制御技術の確立とバイオセンシングへの応用

バクテオリオファージとは,細菌に感染するウイルスの総称である.ファージが宿主に対して特異的に結合する機能に着目し,細菌検出技術への応用について検討した.粒子表面に金ナノ粒子を結合させたコアーシエル型シリカ粒子を合成した後,静電相互作用を介してファージを粒子表面に担持させた.合成したファージ修飾ナノ粒子と各種細菌を混合し,暗視野顕微鏡を用いて観察した.ファージ修飾ナノ粒子が,選択的に宿主(標的細菌)に結合し,細菌の散乱光強度を著しく増大させる様子が観察された.このようにファージ修飾ナノ粒子を利用すれば標的細菌の散乱光強度を増大させることで,容易に暗視野顕微鏡を用いて検出できることがわかった.医療,食品および環境分野において,細菌検査は衛生管理や汚染原因の究明およびバイオハザード等の面から増々重要になりつつある.病原菌を早期に発見し,速やかに対応するためにも,簡便・迅速な検査技術の開発が求められている.本研究では,宿主細菌に対して特異的に感染するウイルス(“バクテリオファージ")の生物機能に着目し,免疫反応に代わる新奇な検出技術(“ファージバイオセンシング")について検討する.金ナノ粒子は赤色を呈しており,凝集すると赤色から青色へと色調を劇的に変化させる.そこで検出したい細菌に対して,その表面に金ナノ粒子を選択的に凝集させることができれば,色調変化を通じて迅速かつ簡便な細菌検出が可能となる.また,ファージ分子を粒子表面に担持させることができれば,標的細菌に対して高感度かつ高選択的な迅速細菌検出技術への応用が期待される.今年度は,金ナノ粒子凝集比色法の検出原理の実証を行った.一般に細菌表面は負電荷を帯びており,細菌と金ナノ粒子間の結合を制御する上で静電相互作用が重要な役割を担うことが予想される.そこで,正または負電荷を帯びた2種類の金ナノ粒子を調製し,その影響について調べた.それぞれの金ナノ粒子溶液に黄色ブドウ球菌を加えたところ,アニオン性金ナノ粒子では全く変化が観察されなかった.しかし,カチオン性金ナノ粒子では赤色から青色へと溶液の色が劇的に変化し,目視で黄色ブドウ球菌の存在を確認することができた.また,SEM観察からカチオン性金ナノ粒子の場合のみ細菌表面に金ナノ粒子が結合し,凝集体を形成している様子が確認された.期待した通り,金ナノ粒子が細菌と結合する際,静電相互作用が重要な役割を果たすことを明らかにするとともに,細菌表面に金ナノ粒子を凝集させることで,色調変化を通じて細菌を検出できることを確認した.初年度には,細菌特異的に感染する“バクテリオファージ"に着目し,その細菌特異性を担う尾部リガンドタンパク質(以下,ファージ分子)を新たな抗体代替分子として,粒子表面に担持させたファージ分子修飾金ナノ粒子の合成方法を確立する予定であった.しかし,検出原理の実証を終え,細菌検出に静電的相互作用が重要なことをつきとめることができたが,調整したカチオン性金ナノ粒子が凝集しやすく,ファージ分子を担持させる足場ナノ粒子としては分散安定性に乏しいことがわかった.さらに,ファージ分子も予想を超えて大変凝集しやすく,粒子表面にファージ分子を担持させる合成条件について,最適化するには至らなかった.宿主細菌に対して特異的に感染する“バクテリオファージ"の生物機能に着目し,免疫反応に代わる新奇な検出技術の開発を目指している.これまで金ナノ粒子の凝集比色を利用した細菌の検出原理を実証し,表面が負電荷を帯びている細菌の検出には,静電相互作用がきわめて重要な役割を担うことをつきとめた.しかし,アミノエタンチオール修飾金ナノ粒子など代表的なカチオン性金ナノ粒子は,分散安定性に乏しくファージ分子を担持させる際,容易に凝集体を形成し,足場ナノ粒子として利用できないことがわかった.今年度は,分散安定性に優れたカチオン性金ナノ粒子を得るため,クエン酸還元金ナノ粒子を出発物質として,その粒子表面に水素化ホウ素ナトリウムで還元した還元ウシ血清アルブミン(dBSA)を担持させたdBSA保護金ナノ粒子(dBSA-AuNP)を調製した後,その水溶液にpoly(diallyldimethylammonium chloride)(PDDA)を添加し,粒子表面をPDDAで修飾したカチオン性金ナノ粒子(PDDA-AuNP)を合成した.さらに,その足場ナノ粒子として有用性を確認するため,表面に抗菌・抗ウイルス作用など幅広い生物活性を示す多機能タンパク質“ラクトフェリン(Lf)"を担持させ,細菌の比色検出について検討した.アニオン性金ナノ粒子にLfを担持させたラクトフェリン修飾金ナノ粒子では,その水溶液に大腸菌や黄色ブドウ球菌などの細菌を加えても,細菌表面に金ナノ粒子が結合している様子が全く観察されなかった.一方,PDDAで被覆したカチオン性金ナノ粒子にLfを担持させたラクトフェリン修飾金ナノ粒子では,細菌表面で金ナノ粒子が凝集体を形成している様子がみられ,その水溶液は赤色から青色へと劇的な色調変化を示し,目視で大腸菌や黄色ブドウ球菌などの細菌を検出できることがわかった.初年度に引き続き,細菌特異的に感染する“バクテリオファージ"に着目し,その細菌特異性を担う尾部リガンドタンパク質(以下,ファージ分子)を新たな抗体代替分子として,粒子表面に担持させたファージ分子修飾金ナノ粒子の合成方法について検討した.

カチオン性合成高分子を利用し,積年の課題であった分散安定なカチオン性金ナノ粒子を得ることには成功した.しかし,粒子表面にファージ分子を担持させる際,ファージ分子が安定な高濃度の緩衝液中では,金ナノ粒子が凝集し,金ナノ粒子が安定な緩衝液濃度下では,逆にファージ分子が凝集するなど粒子表面にファージ分子を担持させる合成条件について,最適化するには至らなかった.バクテリオファージは細菌に感染するウィルスの総称であり,細菌を特異的に識別する機能を持つことが知られている.その機能を自在に活用できるようになれば,遺伝子や免疫検出法に代わる迅速かつ簡便な細菌検出法への応用が期待できる.本研究ではバクテリオファージを金ナノ粒子凝集体に担持させたプローブ(“ファージ修飾ナノプローブ")を作製し,これを標的細菌に吸着させ暗視野顕微鏡法を用いて細菌を検出する方法について検討した.ファージ修飾ナノプローブは,以下の通り調整した.はじめに粒径が500 nmのシリカナノ粒子表面をカチオン性ポリマー(PDDA:ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド)で被覆し,クエン酸還元金ナノ粒子(粒径30 nm)を吸着させた.続いてPDDAを再び被覆し,静電的相互作用を利用して黄色ブドウ球菌を宿主とするバクテリオファージを粒子表面に担持させた.次に黄色ブドウ球菌とナノプローブを混合し,暗視野顕微鏡を用いて観察すると黄色ブドウ球菌から増強された散乱光を観察した.これらの試料を電子顕微鏡で観察するとナノプローブが細菌表面に吸着している様子が観察された.細菌表面にナノプローブが凝集することで,細菌から顕著な散乱光が観察されたと考えられる.さらに,混合比の異なるナノプローブと黄色ブドウ球菌の試料を暗視野顕微鏡で観察し,細菌検出に最適な混合比を求めた.一方,大腸菌の場合,ナノプローブは吸着せず,散乱光強度が増大する様子は観察されなかった.本手法は,担持させるバクテリオファージを変えることによって,特定菌種への選択性を自在に制御することが可能であり,迅速かつ簡便な細菌検出法への応用が期待できる.バクテオリオファージとは,細菌に感染するウイルスの総称である.ファージが宿主に対して特異的に結合する機能に着目し,細菌検出技術への応用について検討した.粒子表面に金ナノ粒子を結合させたコアーシエル型シリカ粒子を合成した後,静電相互作用を介してファージを粒子表面に担持させた.合成したファージ修飾ナノ粒子と各種細菌を混合し,暗視野顕微鏡を用いて観察した.ファージ修飾ナノ粒子が,選択的に宿主(標的細菌)に結合し,細菌の散乱光強度を著しく増大させる様子が観察された.このようにファージ修飾ナノ粒子を利用すれば標的細菌の散乱光強度を増大させることで,容易に暗視野顕微鏡を用いて検出できることがわかった.金ナノ粒子が分散安定な水溶液ではファージ分子が凝集し,ファージ分子が安定な水溶液では金ナノ粒子が凝集してしまうなど,当初調整したカチオン性金ナノ粒子は凝集しやすく,ファージ分子を担持させる足場ナノ粒子として,分散安定性に乏しいことがわかった.そこで次年度には,はじめにより分散安定なカチオン性金ナノ粒子の合成法について検討する予定である.
大分県国東半島宇佐地域における里山植生の維持管理に関する研究

世界農業遺産に認定されたが里山の担い手不足が課題である大分県国東半島において、社会的変化と土地利用の変容を検証した。同地域では2030年に人口の57.9%が65歳以上となり、2035年には農業集落702か所の23.4%で人口の80%が65歳上になると見込まれる。国東市安岐町諸田地区を対象に、1947年2016年の空中写真から土地利用変化を解析し、土地利用図を作成して変化を分析した結果、農地面積減少と林地増加が見られた。林地増加には、植林など管理された増加分と耕作放棄地が山林化した自然増加的なものが含まれる。農地は1947年以降減少してきたが、20062016年は特に減少速度が加速している。本研究は、社会・経済的な要因と里山植生の経年変化の関係を明らかにすることを目的としている。国東市農政課の協力のもと、平成27年9月に国東市世界農業遺産研究センターにおいて「里山研究に関する意見交換会」を実施した。この会には大分県、国東市、森林組合から担当者を招き、近年の同地域における里山植生、農林業、生活等現況について聞き取りをしたあと、本研究の対象地選定について意見交換を行った。意見交換会の結果をもとに、両子山山麓を仮の研究対象地域とした。同地域のうち、27年度は安岐町の旧朝来村を調査対象地とし、特に諸田地区を中心に現地調査を行うこととした。H27年度後半は、同地区について以下の活動を実施した。(1)地区長、農林業経験の長い高齢者等への聞き取り(2)集落周辺の現地踏査(3)図書館での統計、郷土史、地誌等文献調査(4)衛星・航空写真を利用した植生・土地利用経年変化の分析日程調整に時間がかかり、自治体職員との意見交換会開催が9月となったため、調査対象地決定が遅くなった。その後のフィールドワークと航空写真分析は概ね予定どおりに進んでいる。初年度に引き続き、フィールドワークならびに画像解析を行った。国東市安岐町諸田地区を対象として、航空写真、衛星画像から過去の植生変化を分析し、さらにドローンを使って写真ならびにビデオを撮影して現在の植生の状況を記録した。分析した画像を集落住民に見てもらい、実際の土地利用との整合性を確認した。また、住民から土地利用や農林業の状況等について聞き取り調査を行った。さらに、地域の図書館等から統計や郷土資料資料などを収集し、同町の人口推移と農林業の動向を整理した。データ収集ならびに住民との打ち合わせのための調査地訪問は、概ね計画どおりに実行できた。画像等の分析も実施できた。本プロジェクトでは、大分県国東市を研究対象地として、土地利用の経年変化と社会経済的な変化を分析した。国東市では産業構造の変化等に伴い人口減少と高齢化が著しく進んでいる。この結果、中山間農村地域においては農地の減少など土地利用形態に大きな変化が生じており、この変化は過去10年の間に特に顕著であることがわかった。農林水産省データによれば2030年度には65歳以上の割合は57.9%になると予測され(日本全体は31.6%)、土地利用の変化は今後益々加速していくことが予想される。さらに、地元への研究成果の還元を目的に、2018年2月4日に国東市役所にて「国東市世界農業遺産に係る研究報告会並びに意見交換会」を企画、開催した。研究チームからの結果報告に加えて、金沢大学伊藤浩二特任准教授ならびに石川県玖珠市研究員宇都宮大輔氏を招へいし、世界農業遺産「能登の里山里海」における研究活動や人材育成等についての講演を実施した。午後には市民参加型ワークショップとして、里山保全の課題等について研究成果を踏まえての議論が行われた。調査対象地域の住民を中心とした国東市民41名と行政職員が参加した。H27年度の調査対象地域について分析が完了次第、同地域の住民や市・県等の関係者に分析結果の確認を行う。その後、論文執筆を開始する。さらに、H27年度成果をもとに、国東市内の別の地域に調査範囲を拡大する予定としている。H28年度は最終年度となるため、研究結果の整理とアウトプットに特に力を注ぎたい。論文の執筆・投稿と発表を計画している。口頭発表については、11月に立命館アジア太平洋大学で開催されるAPカンファレンスでの学術発表と、協力いただいた集落の方々を中心に市民、行政からの出席を募った一般向けの普及啓発を実施する予定である。環境保全「意見交換会」開催時の謝金および会場

借上料として、人件費・謝金150千円、その他300千円の予算を確保していた。実際には、参加者として自治体あるいは公共団体職員に参加いただいたために謝金が発生しなかった。また、会場として自治体所有の研究センターを無料で利用できたため、借上料も発生しなかった。これらが次年度使用額が生じることとなった大きな原因である。調査対象地への旅費は、所属大学の研究費を優先して充当したため、旅費計上額よりも使用額が大幅に少なくなった。また、調査実施時には集落の方々のご厚意により、人件費や謝金を支払う機会がなかった。これらが次年度使用額が発生した主な理由である。次年度のフィールドワーク日数をできるだけ増やし、より広範囲のデータ収集に努めたい。H28年4月より有井の所属先が変更になり調査対象地から遠方になったため、旅費として活用したい。H28年度は11月に大分県での発表の場を設けるため、その打ち合わせを含む旅費、ゲストスピーカーの旅費と謝金、補助員の雇用に必要な人件費等として使用したい。
西方地中海におけるフェニキアとカルタゴ-宗教的側面からの分析を中心に

西方地中海におけるフェニキアの海外発展の諸段階を、特に宗教的側面から検証し明らかにした。これにより、当該地域においては、墓制や葬送儀礼の側面から「フェニキア的段階」と「カルタゴ的段階」に明確な区分があることがわかった。一方で、在地の文化とフェニキア人がもたらした文化の間には一定の連続性が存在することも示唆できた。日本では初めてとなるフェニキア・カルタゴ研究会を設立し、現地調査による新しい知見等の成果は、毎年の公開報告会を通じて社会に還元・発信している。本研究の目的は、フェニキア人の西方への海外発展の諸段階を特に宗教的側面から検証することにより、のちに西地中海世界の覇者となった植民都市カルタゴおよびカルタゴの影響下に置かれた諸都市と母市フェニキア都市の関係を考察することにある。特に西方において、フェニキア人が入植した諸都市のフェニキア的段階とカルタゴ的段階の明確な区分はどこにあるのかということが、目下の関心テーマである。まずは、一般に曖昧に使用されている「フェニキア人」という言葉の使用法を、改めて時代および地域別に4つに分類し検討することから始めた。その成果は、2013年7月の第20回ヘレニズムイスラーム研究会で口頭発表をし、2013年10月にサルディニアで行われた第8回フェニキア・カルタゴ国際学会での発表でさらに進展させた。あわせて2013年10月末から11月初めと2014年3月に、西方におけるフェニキア人の入植拠点となったサルディニア島、およびスペインのアンダルシア地方とイビサ島でそれぞれ現地踏査を行い、フェニキア・カルタゴ関連遺跡の状況確認や博物館での史料収集を行うことができた。特にイビサ島では、現地研究者との情報交換により、西方におけるフェニキア的段階とカルタゴ的段階の区分を、墓制や葬送儀礼の側面から改めて確認することができた。本研究の目的は、フェニキア人の海外発展の諸段階を特に宗教的側面から検証することにより、カルタゴおよび西方の植民諸都市と母市フェニキア都市との関係を考察することにある。平成25年(2013年)10月に行ったサルディニアでの調査の状況については、平成26年7月の第21回ヘレニズムイスラーム研究会で口頭発表(12月に論文発表)し、さらに10月の日本オリエント学会第56回大会では、平成26年(2014年)3月に行ったスペインの調査の成果も踏まえて報告した。特に、西方のフェニキア系植民都市同士の類似性に着目し、のちに母市であるフェニキアを凌駕して西地中海の覇権を握るカルタゴとの関係も考慮に入れつつ検討した。その結果、サルディニアやスペイン(イビサ島)ではその編年において、墓制や葬送儀礼の側面から、「フェニキア的段階」と「カルタゴ的段階」を明確に区分して考えることを改めて確認できた。11月には、サンディエゴで開催されたアメリカ・オリエント学会の2014年度年次大会に参加したが、特に「カルタゴの幼児犠牲に関するワークショップ」では、海外の研究者との情報および意見交換が出来て非常に有意義であった。また、平成27年(2015年)3月のキプロス踏査に先立って、アメリカにおけるキプロス考古学の現状を窺い知ることができたことは収穫であった。平成27年3月8日から22日にかけて、現地の遺跡の状況と博物館等での史料情報の収集を主な目的として、マルタとキプロスでそれぞれ1週間程度の海外調査を行った。フェニキア人の海外発展に伴い、本土で崇拝された神々が地中海各地に伝播していく過程は、女神アシュタルテの信仰に顕著にみてとることができるが、マルタ島のタッシルジの聖域や、キプロス島のキティオンでのアシュタルテ神殿の事例から非常に興味深い知見が得られ、今後の研究で両者を比較検討して行く必要性を感じた。平成27年度は海外調査は行わず、3月のマルタ・キプロス調査をもとに国内での学会発表および海外での学会参加に専心した。前者においては在地の地母神(女神)崇拝と聖域の関連に着目して発表し、後者の成果は、2016年3月のアコリス考古学プロジェクト2016において、カルタゴの幼児犠牲に関する最近の学会動向として報告した。本科研採択中に、2013年にサルディニア島、2014年にスペイン・アンダルシア地方およびイビサ島、そして2015年にマルタ島およびキプロス島など、毎年フェニキア・カルタゴ関連遺跡の現地調査を行い、併せて博物館での資料・情報収集を行うことができた。これらの成果については、毎夏ヘレニズムイスラーム考古学研究会で報告し、12月末に刊行される論文集に収載されている。さらに、日本オリエント学会年次大会でも2回にわたって発表し、2013年秋には海外での第10回日韓中西洋古代史シンポジウムや第8回フェニキア・カルタゴ国際学会で研究発表を行い、昨年と一昨年秋にはアメリカ・オリエント学会の年次大会に参加し、フェニキア・カルタゴ研究の最新の学会動向に触れることができた。本研究の目的は、フェニキア人の海外発展の諸段階を特に宗教的側面から検証することにより、のちに西地中海の覇者となったカルタゴおよびカルタゴの影響下に置かれた諸都市と母市であるフェニキア都市の関係を考察することにあるが、当該研究において、墓制や葬送儀礼の側面から「フェニキア的段階」と「カルタゴ的段階」を区分して考えることの意義と重要性を確認できた。

一方で今後、より広汎に物質文化の側面から、地中海におけるフェニキア・カルタゴ文化の発展と変容を考察する必要性も痛感した。なお、2013年9月には「フェニキア・カルタゴ研究会」を設立し、これまで2回にわたって公開報告会を開催し、2016年3月にはホームページも開設した。西方地中海におけるフェニキアの海外発展の諸段階を、特に宗教的側面から検証し明らかにした。これにより、当該地域においては、墓制や葬送儀礼の側面から「フェニキア的段階」と「カルタゴ的段階」に明確な区分があることがわかった。一方で、在地の文化とフェニキア人がもたらした文化の間には一定の連続性が存在することも示唆できた。日本では初めてとなるフェニキア・カルタゴ研究会を設立し、現地調査による新しい知見等の成果は、毎年の公開報告会を通じて社会に還元・発信している。当初、予定していた平成26年夏のマルタ・キプロス踏査は、家庭の事情(実父の死去)により中止を余儀なくされたが、平成27年3月に延期して行うことが出来た。また、平成27年1月25日にフェニキア・カルタゴ研究会主催の第1回公開報告会を行い、平成25年度に行ったサルディニア・スペインの海外踏査の成果を、社会に向けて発信することができた。フェニキア・カルタゴ研究会は、2013年9月に発足した任意団体である。当会は、フェニキア・カルタゴ史に関する調査・研究を支援し協力するとともに、日本におけるフェニキア・カルタゴ史の発展・普及に寄与することを目的に活動している。人文学平成27年度は、海外での現地調査は基本的には予定していない。平成25年度のサルディニア、スペインでの調査、および平成26年度のマルタ、キプロスでの調査の成果を集大成してまとめていくことに主眼を置く。平成26年度に引き続き、7月のヘレニズムイスラーム考古学研究会、10月の日本オリエント学会での発表と、フェニキア・カルタゴ研究会主催の第2回公開報告会を秋以降に予定している。海外での学会発表および研究者との交流も含め、日本国内にいては情報不足であったフェニキア・カルタゴ研究の現状を把握することができた。史料の収集や最新の情報入手と言う点からも、特に現地で発掘に携わる研究者との連携を今後も続けて行く基盤作りが出来たと考えられる。また、実際に現地の遺跡を踏査することにより、地形や地勢などの地理的環境や遺物・遺構から古代史にアプローチし再構成していく重要性も実感できた。人件費・謝金の支出用途がなかったこと、および図書の購入で間に合わなかったものがあったので、物品費の支出がやや抑えられたため。平成26年度は平成25年度のサルディニア・スペインに引き続き、マルタ島とキプロス島での海外踏査を予定している。特に東地中海に位置するキプロス島での踏査は、西地中海のフェニキア人の海外発展の状況と比較対照できるまたとない機会と考える。あわせて海外で収集した史料(遺物・碑文等)のデータベース化を本格的に行いたい。最終年度の費用配分は3年間でもっとも少額(200,000円)であるので、図書の購入などの物品費、学会出張のための旅費などの経費の不足分に今年度の残額分を充当したい。今年度は、秋(2013年10月11月、於イタリア、サルディニア島)と春(2014年3月、於スペイン、アンダルシア地方およびイビサ島)に計2回の海外調査(秋のサルディニア島では学会参加・発表を含む)を行ったが、その折の経費に若干であるが残金が生じた。次年度には、マルタ島、キプロス島での海外踏査を予定している。
次世代無線通信のための電波伝搬路の解析とモデル化に関する研究

本年度は,東工大にて行われていた超広帯域(UWB)無線に関する研究とともに,ヘルシンキ工科大学との共同研究によりMIMO通信方式に寄与する研究も行った。本年度の成果は以下の4点でまとめられる。1.UWB通信路の周波数特性に関するモデル化:従来まで伝搬路の実測データに基づいたモデル化がほとんど行われて来なかったUWB伝搬路の周波数特性を時空間特性および伝搬損失の2つの側面で評価およびモデル化した。時空間特性については,周波数が高くなるほど非正規散乱現象による伝搬が支配的であり,また正規反射成分からの受信電力の寄与が小さくなることが分かった。伝搬損失においては,見通し環境において伝搬損失モデルの周波数依存性が距離依存性と分離してモデル化できることを示した。2.UWB通信路のマルチパス特性に基づいたRake受信の性能評価に関する検討:UWB無線において受信信号強度を高めるために用いられるRake受信機の最適設計のために,電波伝搬特性に基づくフィンガー数の決定および受信信号の改善度を評価した。この結果,マイクロ波帯のフルバンドで8本のフィンガー数を用いると平均で6dBの信号強度改善が得られることが分かった。3.マルチリンクリアルタイムMIMO伝搬測定およびモデル化:ヘルシンキエ科大学にて保有しているニユーザ分の伝搬路を同時に測定できるリアルタイムMIMO伝搬測定装置を用いてオフィスをはじめとする屋内環境における大規模なマルチリンク伝搬測定実験を行った。4.MIMO伝搬測定データに基づく伝送システムの評価および伝搬特性との関連性の解明:次世代の高速高信頼無線通信において重要な役割を担うと見込まれるマルチユーザMIMOおよび無線中継伝送方式の性能を電波伝搬実験に基づいて評価した。この結果,マルチユーザMIMOに関しては伝搬路の偏波特性を用いることで伝送容量を改善できること,また中継伝送においては中継ノードの位置が伝送特性に大きな影響を与えることを示した。本年度実施した研究は以下の2点でまとめられる。1)超広帯域双方向電波伝搬路モデルの有効性検証2)ストアドチャネルシミュレーションの有効性検証1)は,我々が今までに構築した超広帯域双方向時空間電波伝搬路モデルの有効性および妥当性を検証することが目的である。検証方法は,モデル化結果から再構成した電波伝搬路応答およびモデルが作られる元となった実験データの両方を用いて伝送シミュレーションを行い,両シミュレーション結果がどの程度合致するかを検討した。結果,角度および時間上で離散的な「伝搬パス」および連続的なスペクトルを持つ「Diffuse成分」の両者に分けて電波伝搬路をモデル化する必要があることが分かった。角度・時間軸上で連続的なスペクトルを持つDiffuse成分の正確なモデル化方法は未だに確立されていないが,我々はこの近似的なモデル化手法を提案し,伝送シミュレーションにおいて導入することで伝送特性を正確に表現できることを示した。本成果については,国内会議で2回口頭発表を行い,2007年4月にも国際会議のポスターセッションにて発表予定である。2)は,研究テーマ1)と平行して行われた。我々が今まで行ってきた電波伝搬路応答を数式や物理法則に結び付けてモデル化する方法に対して,測定した伝搬路応答そのものをモデルとして扱う方法をストアドチャネルモデルと呼び,このモデルを用いて伝送特性を評価する方法をストアドチャネルシミュレーションと呼ぶ。ストアドチャネルシミュレーションは無線送受信機の性能を実際の環境で評価する際に有効であるため,この方法の正確さを証明することを目的とした。実際の無線送受信機を用いて得た受信波形,そして同じ送受信機構成およびストアドチャネルを用いて行った計算機シミュレーションより得られた受信波形を比較し,両者がほぼ一致することを確認した。本成果についても国際および国内会議で発表を行い,国内においては電気学会優秀論文賞を受賞した。
シナプス末端に局在するSIFタンパク質の機能解析

遺伝学的手法を用いてシナプス形成の解析をすることを目指して、われわれは行動異常変異株の解析からStill life(sif)遺伝子を同定した。この遺伝子産物は、RhoファミリーGTPaseの一員であるRacを活性化するグアニンヌクレオチド交換因子であることがわかった。さらに興味深いことに、このSIFタンパク質はシナプス末端のアクティブゾーン周縁部の膜近傍に中枢シナプス、神経筋接合部において共に局在していることがわかった。今年度の目標は、このsif遺伝子の機能を理解するために、遺伝子機能を完全に欠損した突然変異株を分離しその表現型をシナブスにおいて解析することである。化学変異誘起剤であるEMSで処理した約9000本の染色体を遺伝学的に調べた結果、10個以上の新しいsif変異が得られたことがわかった。これらの変異株に対してウェスタン解析と塩基配列解析を行った結果、2種の変異が遺伝子機能を完全に欠損したnull変異であると結論した。これらの変異は劣性致死とはならないが個体の活動性が著しく低下することがわかった。しかしながら、シナプスの形態には異常が検出されていない。ひとつの可能性としては、中枢シナプスにおいてはSIFタンパク質はシナプスの構造的可塑性に関与しているのではないかとわれわれは考えており、synaptic arborizationが洗練化される際に活動性に依存してSIFタンパク質による制御が存在するのではないかという作業仮説をうちたてている。この検証のために、成虫脳の少数の神経細胞を軸索まで可視化するシステムを用いて、sif変異の効果を調べていこうと計画している。シナプスの可塑性には神経伝達の効率制御の問題とシナプスの形態変化および組み替えの問題が存在する。このシナプスの形態変化を調節する機構は未だ明瞭ではないが、神経活動およびそれに伴う神経栄養因子の放出などがシナプス形成に影響を及ぼすことが報告されている。これらの外的シグナルを受けた細胞内の応答機構も不明だが、その有力な機構のひとつかRho類似GTPaseカスケードである。Rho類似GTPaseはアクチン細胞骨格系の制御を通して細胞の形態、接着、運動を調節していることが近年明らかになり、これらの現象を伴うシナプス形成と形態変化もRho類似GTPaseによって制御される可能性が高い。われわれは機能的な神経回路の形成機構を解明する目的で活動性の低下したショウジョウバエ変異体を解析することによりstill life(sif)遺伝子を同定した。sif遺伝子は複数のドメイン構造を持つRho類似GTPase活性因子をコードしている。変異SIFタンパク質を強制発現すると軸索伸長やシナプス形成を阻害し、ヒトの培養細胞ではアクチン細胞骨格系を調節して細胞の形態を変化させる。さらにSIFタンパク質はシナプス末端内の細胞膜近傍に特異的に存在する。以上のことからSIFタンパク質はRho類似GTPaseの活性によるアクチン細胞骨格系の制御を通したシナプス分化の調節をしていることが示唆された。また、レーザー顕微鏡および電子顕微鏡を用いて神経・筋接合部におけるSIFタンパク質の局在を調べて見ると、神経伝達のアクティブゾーンの周縁部に局在することがわかった。生体内および試験管内の実験によりSIFタンパク質の基質がRho類似GTPasesのひとつであるRac1であることがわかった。SIFタンパク質の活性化をそのN端が抑制していることが明らかとなった。マウスにおいてもSIFと類似したタンパク質を同定することに成功している。遺伝学的手法を用いてシナプス形成の解析をすることを目指して、われわれは行動異常変異株の解析からstill life(sif)遺伝子を同定した。

今年度の目標は、このsif遺伝子の機能を理解するために、遺伝子機能を完全に欠損した突然変異株を分離しその表現型をシナプスにおいて解析することである。化学変異誘起剤であるEMSで処理した約9000本の染色体を遺伝学的に調べた結果、10個以上の新しいsif変異が得られたことがわかった。これらの変異株に対してウェスタン解析と塩基配列解析を行った結果、2種の変異が遺伝子機能を完全に欠損したnull変異であると結論した。これらの変異は劣性致死とはならないが個体の活動性が著しく低下することがわかった。しかしながら、シナプスの形態には異常が検出されていない。ひとつの可能性としては、中枢シナプスにおいてはSIFタンパク質はシナプスの構造的可塑性に関与しているのではないかとわれわれは考えており、synaptic arborizationが洗練化される際に活動性に依存してSIFタンパク質による制御が存在するのではないかという作業仮説をうちたてている。この検証のために、成虫脳の少数の神経細胞を軸索まで可視化するシステムを用いて、sif変異の効果を調べていこうと計画している。
創傷修復過程における末梢神経再生の分子機構-腫瘍壊死因子によるNGF遺伝子の発現制御

1.腫瘍壊死因子(TNF)の繊維芽細胞に対する神経成長因子(NGF)産生促進作用は、その細胞増殖促進作用と同様、2種類存在する受容体のうちのタイプ1TNF受容体を介して引き起こされることを、各受容体に特異的な抗体を用いて明らかにした。一方、受容体以降の上記各作用発現に至るシグナル系は、少なくともMAPキナーゼ・カスケードの関与に関しては互いに異なることを明らかにした。すなわち、細胞増殖作用はMAPキナーゼカスケードの活性化を介して引き起こされるが、NGF遺伝子発現に至るシグナル系にはMAPキナーゼ系が関与していない可能性が示唆された。2.TNFの繊維芽細胞に対するNGF産生促進作用は、創傷部位においてマクロファージなどより産生、分泌されているインターロイキン-1、インターフェロン-γ、さらに骨形成因子の共存によって、相乗的に亢進されることを明らかにし、TNFは上記各因子と共に繊維芽細胞に対して作用してNGF産生を強力に促進することで、創傷修復過程における必須の反応の一つである末梢神経再生に深く関与している可能性を提示した。3.C-2セラミドがヒト繊維芽細胞に対して特異的に、NGF産生促進作用を示すことを見い出した。4.マウスゲノムライブラリーよりNGF遺伝子のプロモーター領域(2kbp)を単離しそのなかにAP-1サイト、NFκBサイト、さらに最近他のグループよりNGF遺伝子転写調節領域に存在することが報告されている幾つかのエンサンサー、サイレンサー配列が含まれていることを明らかにした。
複合的MRI情報を考慮したEEG空間フィルタに基づくBMIシステムの構築

前年度には、頭部解剖情報、賦活情報等の複合的な磁気共鳴画像(MRI)情報を考慮した脳波(EEG)空間フィルタ(ビームフォーマ)に関する研究を、脳波律動シミュレーションにより行った。その結果、プリホワイトニングビームフォーマ(PW-BF)に干渉信号源の影響を抑制する線形制約条件を加えた、線形制約付きプリホワイトニングビームフォーマ(LCPW-BF)が有効なことを示した。本年度では、そのEEG空間フィルタを用いた手首屈伸運動の左右識別を行う手法に関する研究を行い、従来のEEG計測のみにより動作するブレイン-マシン・インタフェース(BMI)との比較を行った。MRI計測で賦活領域を同定し、その領域での信号強度をLCPW-BFで推定し、手首屈伸運動の左右識別を行う方法を提案した。複合的MRI情報を考慮したEEG空間フィルタ基づく左右識別法は、一般的に行われているEEG計測情報のみによる左右識別法よりも有意に識別率が向上することを示した。一方、本年度は、PW-BFに代わる二状態間で変化があるEEGの信号源推定法として、二状態のEEG計測共分散行列を同時対角化することにより信号源推定をする、同時対角化ビームフォーマ(SD-BF)を提案した。SD-BFはPW-BFで要請する計測共分散行列に対する仮定が不要であるという特徴があり、ミニマムバリアンスビームフォーマよりも信号源の位嗣推定の精度が高いことを示した。また、SD-BFは、BMIのパターン認識における特徴抽出法として一般的に用いられるCommon Spatial Pattern (CSP)との関連が強く、ビームフォーマとパターン認識という2つの研究分野を繋げる新たな研究分野として、今後の発展が期待できる。手足が麻痺するなど、運動機能に重篤な障害を持つ患者を対象とした脳・機械間インターフェース(BMI)の研究が近年盛んに行われている。従来のBMI研究は、機械学習により動作するものがほとんどで、大半が多チャネル脳波計測を要する。この場合、脳波電極装着までに時間を要し、対象者に大きな負担となる。計測チャネル数を少なくしたBMIも報告されているが、そのチャネルの最適性が示されていないなどの問題があった。そこで、脳波計測のみでは最適な位置を検討するには限界があるため、本研究では別の非侵襲的計測法である磁気共鳴画像法(MRI)を用いることで、各個人毎に最適な空間フィルタを作成し、必要なチャネル数を減少させることを目的とした。MRIを用いて賦活部位を特定する前に、被験者は予め十分訓練することが望ましく、その訓練用のシステムを構築する必要がある。従来法では、個人毎に同定したβ律動の周波数帯域が通過するバンドパスフィルタ(BPF)を設計し、そのBPFを通過後の信号を用いて識別をしていた。本年度は包絡線及び包絡線の差分信号を用いることで、その識別の正答率の向上を図った。また、これらの処理をリアルタイムで行うシステムを設計し、次年度以降の計測に向けた準備を行った。一方、信号源推定について、各個人毎の実頭部ボクセルモデルを用いることで精度向上を図っている。モデルをMR画像より作成する際、従来はノイズ閾値を手動で決定していた。本研究では、ノイズ分布を推定することで客観的に閾値を設定する方法を提案した。さらに、得られた実頭部ボクセルモデルを用いて、大脳皮質中に配置した等価電流双極子と頭皮上電位との関係を表すリードフィールド行列を作成し、信号源推定の準備を行った。また、そのボクセルモデルおよび頭部電位分布を三次元で表示するためのプログラムを開発し、研究会や国際会議等での発表に用いている。本年度は、運動イメージによる律動変調に基づくブレイン-マシン・インタフェースで着目される律動信号を再構成する空間フィルタの設計・比較を目標とした。まず、初年度に得た頭部モデルに対し、脳内に配置した等価電流双極子により誘導される頭皮上電位分布を境界要素法を用いて求めることにより、等価電流双極子と頭皮上電位分布の関係を表すリードフィールド行列を取得した。次に、取得したリードフィールド行列を用いて空間フィルタを設計した。設計した空間フィルタは、ミニマムバリアンスフィルタ、プレホワイトニングビームフォーミングによる空間フィルタに加え、干渉信号源からの信号出力をゼロにする線形制約条件を付加した空間フィルタである。これらの空間フィルタを用いることで、頭皮上電位分布から等価電流双極子の信号強度を推定することができる。空間フィルタの性能比較のために、一次運動野に等価電流双極子を配置した際に現れる脳波電極の電位を先述の頭部モデルを用いて数値計算し、その電位から逆に信号源の位置を推定するシミュレーションを行った。その結果、ミニマムバリアンスビームフォーミングやプレホワイトニングビームフォーミングに線形制約条件を加えたフィルタが、相関の高い干渉信号源が存在する場合には信号源の位置推定に有効であることを示した。特に、後者の手法は、前者の手法より信号対雑音比が低い場合でも正しく信号源の位置を推定できることを示した。このことから、運動イメージによる律動変調を検出する方法として、線形制約付プレホワイトニングビームフォーミングが有効であることが分かった。

本年度では、そのEEG空間フィルタを用いた手首屈伸運動の左右識別を行う手法に関する研究を行い、従来のEEG計測のみにより動作するブレイン-マシン・インタフェース(BMI)との比較を行った。MRI計測で賦活領域を同定し、その領域での信号強度をLCPW-BFで推定し、手首屈伸運動の左右識別を行う方法を提案した。複合的MRI情報を考慮したEEG空間フィルタ基づく左右識別法は、一般的に行われているEEG計測情報のみによる左右識別法よりも有意に識別率が向上することを示した。一方、本年度は、PW-BFに代わる二状態間で変化があるEEGの信号源推定法として、二状態のEEG計測共分散行列を同時対角化することにより信号源推定をする、同時対角化ビームフォーマ(SD-BF)を提案した。SD-BFはPW-BFで要請する計測共分散行列に対する仮定が不要であるという特徴があり、ミニマムバリアンスビームフォーマよりも信号源の位嗣推定の精度が高いことを示した。また、SD-BFは、BMIのパターン認識における特徴抽出法として一般的に用いられるCommon Spatial Pattern (CSP)との関連が強く、ビームフォーマとパターン認識という2つの研究分野を繋げる新たな研究分野として、今後の発展が期待できる。