hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ショウジョウバエを用いた自発的覚醒・睡眠制御機構の解析

モデル生物として注目されているショウジョウバエの睡眠覚醒制御機構を解析した。まず、学習・記憶に重要なNMDA型グルタミン酸受容体が睡眠制御にも働くことを示し、睡眠と記憶の関連について新たな可能性を示した。また、空腹時には睡眠が減るが、ハエの場合、人工甘味料でも睡眠が誘導された。一方、甘味だけでは睡眠が深くならなかった。このことから、甘味だけで睡眠は誘導されるが、睡眠の安定には栄養成分が重要なことが示された。また、ヒトでも睡眠を深める作用が知られているグリシンが、ハエでも強く睡眠を誘導することがわかり、ハエは人間の睡眠の良いモデル動物になることが確認された。本研究では、ショウジョウバエの睡眠覚醒制御機構の中でも、特に、睡眠から覚醒に移行する機構に焦点をあてて解析して、その分子機構の解明を目指している。中でも、外来性の刺激による覚醒ではなく、内在性の機構による「自然覚醒」の機構についての理解を深めることを目的としている。今年度は、まず、内在性の覚醒制御に深く関与する生理的な条件の中で、栄養(飢餓)状態と睡眠覚醒の関連を調べた。哺乳類と同様に、ショウジョウバエでも飢餓状態が覚醒度を高めることが示されている。そこで、この飢餓状態で、何が覚醒刺激になるのかを知るために、栄養に加えて甘みがあるショ糖、人口甘味料で栄養は無いが甘みの強いスクラロース、栄養価はあるが甘みは弱いソルビトールの、3種類の性質の異なる糖質を用いて解析した。これらの3種類の糖質を与えた条件を、飢餓条件と比較したところ、ショ糖とスクラロースでは、覚醒度が下がったのに対して、ソルビトールでは変化が弱かった。このことは、覚醒系には栄養状態ではなく、給餌時の味覚刺激の方が、より強い影響を与えることを示唆した。そこで、マイクロアレイによる発現解析などから、この現象を制御する神経回路と、分子機構を解析中である。次に、吸入麻酔薬に対する反応を検討した。吸入麻酔薬は、低濃度では興奮状態を作り出し、高濃度では活動を抑制して、を抑制する。麻酔の作用機序には自然な睡眠覚醒と共通する機構と、異なる機構が想定されているが、私たちは、同じ遺伝子が、ショウジョウバエにおいて、睡眠と麻酔の両者を制御している可能性を見つけた。この遺伝子の発現を抑制したショウジョウバエでは、睡眠の量が減少する。そして、吸入麻酔薬に対しては、興奮相が消失して、より低濃度で麻酔状態になる。この現象は、覚醒度が高いと麻酔の効果が出にくいという従来、多数報告されてきた現象と反対の結果で興味深く、詳細な機構を解析中である。本研究では、ショジョウバエの睡眠覚醒制御機構の中でも、特に、睡眠から覚醒に移行する機構に焦点をあてて解析して、その分子機構の解明を目指している。2年目にあたる本年度は、昨年度に引き続き、栄養(飢餓)状態と睡眠覚醒の関連を調べた。その目的のため、従来の研究では機械刺激による覚醒閾値を調べてきたが、異なる感覚モダリティによる覚醒を見るために、光刺激、及び、匂い刺激による覚醒閾値の測定系を開発し、解析に成功した。その結果、飢餓状態では、機械刺激だではなく、光や匂い刺激に対する覚醒閾値も低下することが示された。また、NMDA型グルタミン酸受容体シグナルが睡眠促進機能を持つことを示して、論文として発表した。その後の研究で、グリシンが睡眠を促進することを見つけた。哺乳類でもグリシンは睡眠を促進するが、その作用にNMDA型グルタミン酸受容体シグナルが関与することが、最近、報告されていることから、今後、この二つの関連についても、研究を進める。本研究では、ショウジョウバエの睡眠覚醒制御機構の中でも、特に、睡眠から覚醒に移行する機構に焦点をあてて解析した。3年間の研究で、栄養状態と睡眠覚醒の制御機構で、以下の点を解明した。まず、低栄養状態(飢餓状態)では睡眠量が減少して、ショ糖投与で睡眠量が回復する。甘味のみで栄養価がない人工甘味料投与や甘味受容体GR64a発現細胞の活性化でも睡眠を誘導できること、甘味がないが栄養価がある糖分投与では睡眠が誘導できないことから、覚醒から睡眠への移行には甘味知覚が重要である。一方、空腹での睡眠時は覚醒閾値が下がるが、これは人工甘味料では改善せず、逆に甘味のない栄養素で改善することから、栄養状態は異なる知覚系により睡眠維持系に促進的に働く可能性が示された。また、アミノ酸の中でグリシンに加えてD-セリンが睡眠誘導的に働くことを見出したが、この作用がグリシン受容体を介さないことから、NMDA受容体を介することが示唆された。また、シナプス末端に発現する中性アミノ酸トランスポーター遺伝子が睡眠促進的に働くこと、この遺伝子がプロリンを基質とし、プロリン脱水素酵素の変異が睡眠を増やすことなどから、プロリンも睡眠制御に関与することを見出した。プロリンの作用もNMDA受容体を介することが示唆される。さらに、筑波大学の柳沢正史教授らとの共同研究で、マウスの睡眠制御遺伝子(Sleepy)のショウジョウバエホモログ(dSleepy1)の解析を行った結果、マウス同様にリン酸化部位の欠損変異の過剰発現が、睡眠を誘導することを見出した。この結果から、ショウジョウバエの睡眠が、哺乳類の睡眠のモデルになりうることを、改めて確認できた。

モデル生物として注目されているショウジョウバエの睡眠覚醒制御機構を解析した。まず、学習・記憶に重要なNMDA型グルタミン酸受容体が睡眠制御にも働くことを示し、睡眠と記憶の関連について新たな可能性を示した。また、空腹時には睡眠が減るが、ハエの場合、人工甘味料でも睡眠が誘導された。一方、甘味だけでは睡眠が深くならなかった。このことから、甘味だけで睡眠は誘導されるが、睡眠の安定には栄養成分が重要なことが示された。また、ヒトでも睡眠を深める作用が知られているグリシンが、ハエでも強く睡眠を誘導することがわかり、ハエは人間の睡眠の良いモデル動物になることが確認された。睡眠中に、種々の感覚モダリティで覚醒閾値を測定する方法を樹立できたことから、最大の研究目的である睡眠から覚醒への移行の解析を進めている。ここまでの成果の論文発表も進めており、2年目の研究計画はおおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学2年目までの研究が順調に進んでいることから、現在の方向で進める。本年度は3年間の研究を論文などの形でまとめて発表することにも注力する。ショウジョウバエの睡眠覚醒制御機構について、これまで続けてきた研究を、飢餓条件や、吸入麻酔薬との関連などの、新しい生理条件との組み合わせで発展させており、初年度の研究計画としては、おおむね順調に進展している。初年度の計画は順調に進んでいるので、現在の方向で進めていく。また、研究計画を作った際には、ショウジョウバエでは使用例がなかったが、遺伝子組み替えにCRISPRが使用可能になっていきており、これらの新規の技術も積極的に導入することで、より高い研究成果を目指す。
DNAフィンガープリント法による日本鶏品種の類縁関係の解析

日本鶏として比内鶏、名古屋鳥骨鶏、外国鶏としてミノルカ、白色レグホーン、ロードアイランドレッド、アローカナの各品種内・間でDNAレベルの変異を調べた。調査したDNAはミトコンドリアのDループ領域内の550bpである。2種類のプライマーによりこの領域をPCR法により、増幅した後、制限酵素で切断し、その断片長多型を観察した。調査した鶏のうち、殆んどの個体でPCRによる増幅は成功したが、ミノルカで6羽中1羽、鳥骨鶏で9羽中6羽、白色レグホーンで9羽中1羽、ロードアイランドレッドで9羽中1羽が成功しなかった。これらの個体ではプライマー領域に変異があるものと思われた。また、アローカナではPCRによる増幅は成功したが、電気泳動像が他のものとズレている個体が1羽あり、この個体では100200bp程度の挿入があるものと考えられた。EcoT_<22>Iによる切断では殆んどの個体が330、130、90bp程度の3本のバンドからなるパターンを示したが、アローカナでは350と199bpの2本のバンドからなる変異を示す個体が10羽中3羽みられた。ロードアイランドレッドではEcoT_<22>Iによる切断ができない個体が1羽あった。Sau3AIによる切断では3本のバンドからなるパターンのみで変異はみられなかった。MnlIでは、240、230、80bp程度の3本のバンドからなるパターンが主であったが、名古屋では240bpのバンドの他に130と140、80bp程度の4本のバンドからなる変異を示す個体が10羽中1羽いた。これらの結果より、鳥骨鶏、名古屋およびアローカナの各品種は他の品種と遺伝的に相当かけはなれていることが示唆された。本年度は、諸般の事情により多くの個体について分析できなかったが、本研究で用いた方法により(さらに制限酵素の数を増やして分析することにより)多くの品種からなるサンプルを分析することで、品種間の類縁関係を知る上での新たな遺伝情報が得られることが期待される。
ロシア資料の文献方言史学的研究

本研究はロシア資料によって、日本語方言の研究をした。具体的には以下のとおりである。1)レザノフ資料の日本語について、その特徴を明らかにした。(2)マスルとマスについて、18世紀石巻方言における両者の相違について明らかにした。(3)タタリノフ「レキシコン」のデータを作成した。(4)タタリノフ「レキシコンン」についてのペトロワ論文の翻訳をした。(5)レザノフ資料の日本語について、その敬語を明らかにした。日本人の言語をロシアで記録した資料がある。また日本人がロシア語を記録した資料もある。こうしたものをロシア関係語学資料と総称しておくと、ロシア関係話学資料は次のような総体を持つと思われる。1ロシア関係語学資料1.1外国資料1.1.1ロシア資料(1.1.1.1ゴンザ資料、1.1.1.2レザノブ資料、1.1.1.3タタリノフ資料)1.2国内資料1.2.1洋学資料1.2.2、記録資料(1.2.2.1環海異聞etc.)本研究はこれらロシア関係の資料を総合的に分析し、個々の言語事象を究明しつつ、日本謳資料として位置付けることが目的である。本年度は旧年度から引き続き、レザノフ資料を利用して、(1)語中尾の子音有声化と母音無声化を明らかにし、それを活字化したとともに、あらたに(2)敬語体系について分析した。レザノブ資料の被調査者となった善六は仙台石巻出身であり、東北地方の方言の資料は数少なく、詳細は活字論文に譲りたいが、大変、重要な視点を提示することができたと考えている。その漂流民の記録、『環海異聞』は仙台で記録されており、その資料が宮城県図書鋸に保管されている。震災の影響もあって、調査に行くことにためらいや抵抗があったが、県図書館に行くことによって有益な情報をえることができた。こうしたものをロシア関係語学資料と総称しておくと、ロシア関係語学資料は次のような総体を持つと思われる。1ロシア関係語学資料1.1外国資料1.1.1ロシア資料(1.1.1.1ゴンザ資料、1.1.1.2レザノブ資料、1.1.1.3タタリノフ資料)1.2国内資料1.2.1洋学資料1.2.2、記録資料(1.2.2.1環海異聞etc.)本研究はこれらロシア関係の資料を総合的に分析し、個々の言語事象を究明しつつ、日本語資料として位置付けることが目的である。本年度は旧年度から引き続き、レザノフ資料を利用して、(1)語中尾の子音有声化と母音無声化を明らかにし、それを活字化したとともに、あらたに(2)敬語体系について分析し、その結果を学会で発表した。また引き続き活字として公刊する予定である。敬語体系については、東北地方の方言の資料は数少なく、詳細は活字論文に譲りたいが、大変、重要な視点を提示することができたと考えている。レザノフ資料の被調査者となった善六は石巻出身であり、その漂流民の記録、『環海異聞』は仙台で記録されており、その資料が宮城県図書館に保管されている。調査によってさまざま有益な情報をえることができた。本研究は、第一に江戸時代、漂流民が遺したロシア資料を中心に、日本語の方言や音韻を明らかにすることを目的とした。第二にはロシア資料には資料毎にさまざまな特徴がある。ゴンザ資料、レザノフ資料、タタリノフ資料、漂流記関係資料、洋学資料などである。それらの特徴を明示的にして、日本におけるロシア関係の日本語関係資料の全体像を示すことを目的とした。レザノフ資料については、前年度より継続し、前年度におこなった筑紫日本語研究会の口頭発表を2012.6「レザノフ「会話」からみた18世紀末石巻方言の敬語体系」(『筑紫日本語研究』2011)p49p59で活字化した。また本年度、2012.7に岡山大学言語国語国文学会において、「一八世紀末東日本方言の敬語について」(岡山大学総合研究棟2F共同研究室)を発表し、その一部を2012.12「レザノフ「会話」からみた18世紀末石巻方言のマスとマスル」(『国語国文』81-12)で活字として公表した。またレザノフ資料の敬語体系については、まだ未公刊であるが、近いうちに公表したいと考えている。タタリノフ資料については、青森県調査によって、村山1965『漂流民の言語』記述の東奥日報の新聞記事が確認でき、新たな発見があった。

青森県佐井村への現地調査によって村山1965記載の諸事実を確認することができ、現在は大変、不便な土地であるが、江戸時代は航路の中継地として繁栄していたこと、またタタリノフの父親の墓石の確認、ペトロワ論文の訳文などを入手でき、大変、有意義な調査であった。その結果やタタリノフ資料については、近いうちに公表したいと考えている。レザノブ資料の被調査者の善六は石巻出身であったために、現地調査(宮城県図書館や石巻)がやや遅れたかたちになったが、県図書館の調査なども行うことができ、大変、有意義な研究が遂行できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。引き続きレザノフ資料の敬語について、調査し、学会発表、論文活字化を行うとともに、ロシア資料のひとつであるタタリノフ資料に関する調査を進めたいと考えている。タタリノフ資料は解読が難しいが、資料として使いやすいように翻刻などもおこないたいと考えている。現地調査なども計画している。
戦略と予算の設定・経営者予想利益のラチェットとの関係の検証

2018年度は、まず経営戦略論と予算管理または企業業績との関係について検証した実証論文のレビューを行った。具体的には、「防衛型」、「探索型」、「分析型」、「受身型」という戦略タイプと予算管理または企業業績との関係について、米国を中心とした実証研究のレビューを行った。また、決算短信における予想利益(以下では「経営者予想利益」とする)の設定に関する実証研究のレビューや、予算のラチェットと経営者予想利益のラチェットに関する実証研究のレビューも行った。以上の先行研究のレビューから、受身型の特性が強まると報告利益管理が行われやすい可能性が判明した。これをもとに、報告利益管理の観点から、受身型の特性が他の戦略特性と異なるかどうかについて確認することとした。まず、過去に実施した「経営目標(KPI)と予算の設定及び業績予想に関する産学協同研究」による質問表調査のデータを用いて、企業の戦略諸特性を推定した。その上で、各戦略特性と報告利益管理との間の関係について実証分析を行ったところ、受身型の特性が強まると、他の戦略特性とは異なり、報告利益管理を行う傾向があることが判明した。加えて、東証1部・2部上場企業の財務データと照らし合わせて、戦略特性と報告利益管理との関係について分析を行ったところ、受身型の特性が強まると報告利益管理を行う傾向があることが見出された。以上の検証の結果については、2018年5月30日にイタリアのミラノで行われたEuropean Accounting Associationの41st Annual Congressで発表を行った。また、イタリアのヴェネツィアで2018年6月30日に行われた9th Conference on Performance Measurement and Management Controlにおいても、検証結果の発表を行った。「研究実績の概要」で記したように、質問表調査のデータを用いた戦略諸特性の推定はほとんど終了している。また、戦略特性と予算管理または企業業績との関係について、米国を中心とした実証論文のレビューはおおむね終了している。ただし、経営戦略論や予算設定に関する文献の探索と、ラチェットや経営者予想利益の設定に関する実証研究のレビューをさらに行っていく必要があると考えられる。加えて、既に質問表調査のデータと東証1部・2部に上場企業の財務データを用いて、各戦略特性と報告利益管理とのの関係について検証を行っている。この検証により、実証分析のためにある程度のサンプルが確保できることも確認済みである。ゆえに、戦略諸特性と経営者予想利益のラチェットとの関係の実証分析を行うことについては大きな問題はないと考えられる。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると言える。1年目で行った先行研究のレビューと実証研究をもとに、4つの戦略特性に応じて経営者予想利益のラチェットが異なるのかどうかについての探索的な実証分析を、東証1部・2部に上場している企業の財務データを用いて行う予定である。この実証分析に際しては、経営者予想利益への予算の反映度などの質問票調査の結果を考慮し、間接的に予算のラチェットについても検証を行う予定である。検証に際しては、受身型の特性を中心に分析を行うことを考えている。実証分析の結果については、国内や海外の学会で報告を行うことを予定している。その上で、学会で収集された意見のフィードバックによって、追加的なインタビューや実証分析を行い、実証分析の結果や理論構築について検討を重ねていく。これにより、精緻な理論の構築を行うことが出来ると考えられる。

加えて、既に質問表調査のデータと東証1部・2部に上場企業の財務データを用いて、各戦略特性と報告利益管理とのの関係について検証を行っている。この検証により、実証分析のためにある程度のサンプルが確保できることも確認済みである。ゆえに、戦略諸特性と経営者予想利益のラチェットとの関係の実証分析を行うことについては大きな問題はないと考えられる。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると言える。1年目で行った先行研究のレビューと実証研究をもとに、4つの戦略特性に応じて経営者予想利益のラチェットが異なるのかどうかについての探索的な実証分析を、東証1部・2部に上場している企業の財務データを用いて行う予定である。この実証分析に際しては、経営者予想利益への予算の反映度などの質問票調査の結果を考慮し、間接的に予算のラチェットについても検証を行う予定である。検証に際しては、受身型の特性を中心に分析を行うことを考えている。実証分析の結果については、国内や海外の学会で報告を行うことを予定している。その上で、学会で収集された意見のフィードバックによって、追加的なインタビューや実証分析を行い、実証分析の結果や理論構築について検討を重ねていく。これにより、精緻な理論の構築を行うことが出来ると考えられる。
化合物半導体ナノワイヤによる光デバイス応用

電電子線描画法による微細パターン形成技術と有機金属気相成長法とを組み合わせて、化合物半導体ナノワイヤの選択成長技術を確立するとともに、結晶構造相転移、グラフェン上の成長機構などを解明した。ガリウムヒ素、インジウムリン等の半導体ナノワイヤは、その結晶形態を電子顕微鏡で解析、光学特性をフォトルミネッセンスで解明すると共に、異種接合やp-n接合を作製して、発光ダイオード、太陽電池素子、さらに縦型トランジスタとしての動作原理を確認する等、次世代ナノエレクトロニクスへの応用展開の可能性を見出した。1.結晶成長:異種基板上の半導体ナノワイヤ成長の新たな研究として、23年度は、主にグラフェン及び薄層グラファイト上のナノワイヤ成長の検討を進めた。異種接合面での格子整合条件の整ったInAsが、自己触媒型VLSモードで成長することが明らかとなった。SP2のグラファイトとSP3のInAs(111)A面は格子定数が一致するためファンデルワールス結合が支配的となるエピタキシャル成長モードが確認された。単層グラフェン上ではさらに、上下両方向に成長する様子が電子顕微鏡で確認された。また、InP基板上のInPナノワイヤにおいては、結晶構造解析も進め、結晶成長条件によりセン亜鉛鉱型からウルツ鉱型に結晶の対称性が変わることも見出した。さらにガラス基板上へのLEDを支える基礎技術としてのポリシリコン上のIII-V半導体ナノワイヤの成長を開始し、成長方向制御、均一性向上に努めた。2.発光素子応用:これまでGaAs系ナノワイヤを用いて赤外領域のLEDを作製してきたが、新たに可視領域(赤色)での発光を目指したGaInP系のナノワイヤ成長を試み、均一なワイヤが得られる条件を明らかにした。3.ナノワイヤ太陽電池:効率的に電子・正孔を分離できるコアシェルpn接合型太陽電池の作製と評価を進めた。InP系では、AlInPパッシベーション層の効果により内部量子効率が大幅に改善されるとともに、エネルギー変換効率も向上することが明らかとなった。また、必要な内部効率の測定に必要な装置を23年度に導入した。さらに、年度途中で、透明電極(ITO)とナノワイヤの間が高抵抗であることを突き止めた。この改善にはTi薄膜の堆積が有効と考えて、次年度に予算を繰り越す形でTiのスパッタ装置を導入した。結晶成長に関しては、単層グラフェンを基板としてInAsナノワイヤを成長した。またInAs/グラフェン界面の高解像度電子顕微鏡写真と、第一原理計算から、結晶成長初期の核形成の原理がvan der waals力であることを明らかにした。発光素子応用としては、グリーンギャップを埋める新しい緑色材料として、ウルツ鉱型構造を持つGaPが注目されている。そこで完全なウルツ鉱構造が得られているInPナノワイヤ側面に結晶構造を転写させることによりウルツ鉱構造のAlGaPシェル層を作製した。現在までWZ-InP/AlGaPのコアシェルナノワイヤのカソードルミネッセンスから、緑色発光(約2.3eV)が得られている。InPナノワイヤ太陽電池に関してはさらに、p-InPナノワイヤにITOを直接つけた簡便な構造を試みた。ITOが透明電極としてのみならず、p型のワイドバンドギャップ半導体の役割も担うため、高効率の太陽電池が得られた。エネルギー変換効率は、7.37%に向上し、量子効率も短波長側では、従来報告されているプレーナ型InP太陽電池よりも優れた値が得られた。ナノワイヤトランジスタ:シリコン上のInAsナノワイヤを用いて、InAs/Si界面に生じるバンド不連続を介したトンネルFETを作製した。ドレイン電流ーゲート電圧特性は21mV/decと通常モードのトランジスタの理論限界60mV/dicを大幅に下回る世界最高特性のトランジスタが作製された。さらにチャンネル部分のドーピングをn型からp型まで変えることができ、ノーマリーオンとノーマリーオフの両タイプのトランジスタが出来た。1.結晶成長:異種基板上の半導体ナノワイヤ成長として、23年度から開始したガラス基板上へのLEDを支える基礎技術としてのポリシリコン上のIII-V半導体ナノワイヤの成長方向(垂直)制御、均一性向上の技術を確立した。また、ナノワイヤのフレキシブルデバイス応用のための技術として、これまでの実験で基板の選択成長用開口径を小さくすることでワイヤアレイが部分的ではあるが剥離できることが確認した。2.発光素子応用:マルチカラーLEDの試作を目的に、GaP系のナノワイヤ選択成長技術の改良を進めた。GaPは結晶構造がセン亜鉛鉱からウルツ鉱に変わることで発光素子に適した直接遷移型半導体となる。これまでにウルツ鉱型の得られるInPナノワイヤをコアとして、側壁にウルツ鉱型GaPシェル層を成長させることができた。発光特性などの評価を今後すすめる。InP系では、AlInPパッシベーション層の効果により内部量子効率が大幅に改善されるとともに、エネルギー変換効率も3.54%から6.35%に向上することが明らかとなった。さらに、将来のタンデム構造を目指してGaAs系でもコアシェルナノワイヤ太陽電池を試作した。同様にInGaP3元混晶層をパッシベーション層に用いることで4.01%のエネルギー変換効率が得られた。4.ナノワイヤトランジスタ:光デバイスと関連する研究としてトランジスタの研究も併せて進めた。InAs縦型サラウンディングゲートトランジスタをシリコン基板上に作製し、高効率のトランジスタが得られた。結果はNature8月号に掲載された。グリーンギャップを埋める新しい緑色材料として、ウルツ鉱型構造を持つGaPが注目されている。

そこで完全なウルツ鉱構造が得られているInPナノワイヤ側面に結晶構造を転写させることによりウルツ鉱構造のAlGaPシェル層を作製した。現在までWZ-InP/AlGaPのコアシェルナノワイヤのカソードルミネッセンスから、緑色発光(約2.3eV)が得られている。また、ウルツ鉱に転移しやすいAlInP系についてもInPコアに対してシェル成長を行い、X線回折、電子線回折からウルツ鉱構造を確認した。AlInP系は主に黄色発光領域に当たる。さらに、ウルツ鉱GaPの薄膜成長もウルツ鉱GaN基板を用いて試みた。その結果GaN(1100)面上のAlInP成長においては、X線回折から、ウルツ鉱による反射が観測されている。GaAs系ナノワイヤ太陽電池に関してはさらに、タンデム構造を目標に、多層構造の第2層目にあたるInGaAsの軸方向pn接合太陽電池を作製した。pn接合の形成はEBIC像から確認し、変換効率7.14%を得た。さらに、フレキシブル太陽電池を作製する目的で、PDMSを用いてナノワイヤを基板から剥離する技術を確立するとともに、基板の再利用も試みた。ナノワイヤトランジスタに関しては、シリコン基板に変わる将来型のIII=Vのnチャネル/Geのpチャネルからなる複合型CMOSを目指してGe基板上にIII-V族(主にInAs)ナノワイヤの結晶成長技術の確立を図った。さらにGe基板上にInAsナノワイヤトランジスタを作製した。グリーンギャップを埋める新しい緑色材料として、ウルツ鉱型構造を持つGaP系の混晶が注目されている。そこで完全なウルツ鉱構造が得られているInPナノワイヤ側面に結晶構造を転写させることによりウルツ鉱構造のAlGaPおよびウルツ鉱に転移しやすいInAlPシェル層を作製した。今年度はウルツ鉱構造のInP/AlInP量子井戸型コアマルチシェルナノワイヤを作製し、カソードルミネッセンスから、緑色ー黄色領域の強い発光が得られた。さらに、ウルツ鉱GaP系の薄膜成長もウルツ鉱GaN基板を用いて試みた。その結果GaN(10-10)面上のAlInP成長においては、電子顕微鏡の格子像、電子線回折およびX線回折から、ウルツ鉱による反射が観測され、同様にカソードルミネッセンスから直接遷移によると思われる緑色領域での強い発光を得ている。ナノワイヤ太陽電池に関してはさらに、InP/ITOのコアシェル型太陽電池を作製するとともに、ポリマー(PDMS)で一旦ナノワイヤを埋めた後剥離し、その後電極付けを行うことでフレキシブル太陽電池の作製を試みた。ナノワイヤトランジスタに関しては、シリコン基板に変わる将来型のIII-Vのnチャネル/Geのpチャネルからなる複合型CMOSを目指してGe基板上にIII-V族(主にInAs)ナノワイヤの結晶成長技術を確立し、Ge基板上のInAsナノワイヤトランジスタの作製に成功した。
ハイブリッド被膜養生剤の長期耐久性向上効果に関する研究

CB養生剤の耐久性向上効果の持続限界を解明するために、平成29年度から有機材料であるCB養生剤の耐候性を調べるために、キセノンランプの耐候性促進試験、および熱冷繰返し抵抗性試験などの室内促進試験を開始して、平成30年度にこれらの試験を終了した。CB養生剤を塗布した試験体の促進試験前後の耐久性を調べ、比較的耐久性持続性の高いCB養生剤を選定し、厳しい自然環境の暴露試験によるCB養生剤の耐久性向上効果の経時変化を調べるため、海岸での暴露試験を開始した。CB養生剤の耐久性向上効果の持続性に関するキセノンランプの耐候性促進試験および熱冷繰返し抵抗性試験の結果をまとめて、土木学会中部支部研究発表会にて2篇の研究論文を発表し、研究成果を社会に公表した。本研究は、耐候性促進試験が予想以上の時間がかかったため、当初の計画に比べ、若干遅れているが、概ね順調に進んでいる。今後の研究は、当初計画に従って進めていく予定である。研究成果をまとめ、研究論文を作成し、国内外の学会で発表し、社会に公表するする予定である。養生機能と耐久性向上機能を兼備するハイブリッド被膜養生剤(以下はCB養生剤と略称)の養生効果と耐久性向上効果が実験室レベルで確認したが、CB養生剤の耐久性向上効果の長期持続性に関する検討は十分ではないのが現状である。本研究は、実験室内の促進劣化試験と厳しい自然環境での暴露試験と組合せ、CB養生剤の耐久性向上効果の長期持続性を確認する。具体的に、室内促進劣化試験と厳しい自然環境での暴露試験の前後に、CB養生剤を塗布した試験体に対して、透水性、中性化抵抗性、塩化物イオン浸透抵抗性、およびASRの抑制等の耐久性試験を行い、CB養生剤の耐久性向上効果の持続性限界を確認する。平成29年度の研究計画は、室内促進劣化試験によるCB養生剤の耐久性向上効果の持続限界を解明することである。CB養生剤の耐久性向上効果の持続限界を解明するために、有機材料の長期耐久性を調べる促進耐候性および耐光性試験(キセノンランプ法)、および熱冷繰返し抵抗性試験によって、CB養生剤を塗布した試験体の促進試験前後の耐久性を調べ、耐久性向上効果の持続性の高いCB養生剤の種類を選出し、次の厳しい自然環境の暴露試験で選出したCB養生剤の耐久性向上効果の持続性を再確認する。促進耐候性および耐光性試験の結果から、自然環境の直射日光で4年間の暴露に相当する1840時間のキセノンランプ照射後でも、耐久性向上効果に関連するCB養生剤の透水性の低減効果が約50%維持していることが確認された。一方、最低温度15度と最高温度85°Cの熱冷繰り返し試験の結果から、200サイクル後でもCB養生剤の耐久性向上効果が維持していることが分かった。本年度の研究は計画通りに進んでいる。しかし、耐候性および耐光性の促進試験においては、キセノンランプの照射時間が4600時間と長く、現在も試験が継続している。また、熱冷繰り返し試験においては、200サイクル暴露を受けても、CB養生剤の効果が維持されているため、ASR抑制効果を確認する試験体が膨張しておらず、ASR抑制効果を確認する促進試験も継続している。今後の研究は、昨年度で終わらなかった室内の促進試験を継続しながら、当初の本年度研究計画に従って進む。外部機関に依頼して行っている、被膜養生剤の「耐候性および耐光性促進試験(キセノンランプ法)」と熱冷繰り返し試験後の被膜養生剤の「中性化抵抗性の促進試験」の試験費は、今年度に試験が終わっていないため、次年度に試験終了後、請求される。本研究はCB養生剤の耐久性向上効果の持続性を調べるために、室内の促進試験が当初の計画に比べ、時間がかかったため、海岸での暴露実験も若干を遅れって、暴露実験に伴う計測予算の支出が次年度に発生する。
カシ類うどんこ病菌Erysiphe gracilis種複合体の種分化メカニズム

カシ類うどんこ病菌Erysiphe gracilisを4種に分割することを提案した。さらに、アカガシ、ツクバネガシに出現するE. gracilis var. longissimaは2つの明瞭なgenotypeに分割され、形態的にも違いが認められたので、2種に分割することを提案した。以上により、日本で常緑カシ類に発生するE. gracilis(変種を含む)は6種に分割されることになった。本研究実施中に、アラカシ、シラカシに未記録のうどんこ病菌が発生することを発見し、形態およびDNAシークエンス解析によりこの菌が落葉ナラ類に発生するE. quercicolaであることを明らかにした。三重県津市の住宅街のアラカシ生垣にC. wrightii, E. gracilis種複合体, E. quercicolaが同所的に発生することを見つけたので,この場所を調査定点として刑事的に3種うどんこ病菌の発生状況を調査した。4月中旬にC. wrightiiが初発した。6月中旬にはE. gracilis種複合体が発生したが,コロニーの状況から5月中には感染していたと考えられた。剪定によって生じた夏季の新葉にはE. quercicolaのみが発生し,C. wrightiiとE. gracilis種複合体は発生しなかった。これは,C. wrightiiとE. gracilis種複合体がもともとのカシ類のうどんこ病菌であり,カシ類の生活史に同調するように進化を遂げたため,人間活動によるカシ類の生活史の撹乱に適応することができなかったためと考えられた。これに対して,E. quercicolaはカシ類に新たに宿主を拡大した菌であり,人間活動によって生じた未利用資源をうまく利用して生活場所を確保したと考えられた。予備実験において、従来は1種と考えられてきたアラカシに寄生するうどんこ病菌Erysiphe gracilisが2つのgenotypeに別れることが明らかになった。平成28年度はこれらのgenotypeがなぜ分化したのかを解明するため、茨城県以西の広い地域からアラカシ、シラカシ、ウラジロガシ等に発生していたE. gracilisを約400標本採集し、PCR-RFLP法を用いてgenotypeを決定し、それらの地理的分布を調査した。研究実施中、PCR-RFLPによってgenotypeが決定できない標本が複数見つかったので、これらの標本についてDNAシークエンンス解析を行った結果、新たな二つのgenotypeがあることがわかり、それらをgenotype IIIおよびIVと命名した。結局、E. gracilisは4つのgenotypeから成る複合種であることが明らかになった。これら4つのgenotypeについて地理的分布を検討した結果、genotypeごとに地理的分布に明瞭な傾向は認められなかった。このことから地理的な隔離がgenotype分化の原動力になっているとは考えられなかった。次に、宿主であるカシの種(アラカシ、シラカシ、ウラジロガシ)ごとに検出されるgenotypeを調査したところ、宿主とgenotypeとの間に密接な関係があることが分かった。すなわち、シラカシからはgenotype IIのみが、ウラジロガシからはgenotype IVのみが検出された。このことは、これらのgenotypeがそれぞれの宿主上で分化したことを示唆した。一方、アラカシからはgenotype IとIIIが検出されたが、genotype IIとIVも検出された。すなわち、アラカシには4つのgenotypeの全てが感染可能であることが分かった。シークエンス解析およびPCR-RFLP解析の手法を用いて、カシ類に寄生するErysiphe gracilisが少なくとも4つのgenotypeによって構成される複合種であることを明らかにした。それらの地理的分布を明らかにするため、茨城県以西の各地から約400個のE. gracilis標本を収集し、genotypeを決定した。その結果、genotypeの種類とそれらの地理的分布の間に明瞭な因果関係を見いだすことができなかった。一方、カシ類の種とそこから検出されるgenotypeとの間には明瞭な関係が存在し、genotypeの分化に宿主範囲の違いによる遺伝的隔離が強く関わったことが示唆された。シラカシからはgenotype IIのみが、ウラジロガシからはgenotype IVのみが検出された。このことはgenotype IIがシラカシ上で、genotype IVがウラジロガシ上で分化し、しかしなおアラカシに対する寄生性も維持していると考えられるかもしれない。しかし、アラカシ上で全てのgenotypeが分化し、それらがシラカシやウラジロガシに宿主範囲を拡大した可能性も否定できない。以上、平成28年度に予定していた調査研究はほぼ順調に実施することができた。今後は、得られた成果をより深化させるため、研究を続行する予定である。これまでの研究により、アラカシ、シラカシ、ウラジロガシ等に発生するErysiphe属うどんこ病菌Erysiphegracilisには少なくとも4つのgenotypeが存在することが明らかになった。日本各地からカシ類Erysiphe属うどんこ病約300標本を採集し、これら4 genotype間の地理的分布を調査したが明瞭な差異が認められず、むしろ宿主である常緑カシ類の種によって出現するgenotypeに違いがあることがわかった。すなわち、E. gracilis種複合体の種分化には地理的隔離よりも、宿主による遺伝的隔離がより強く関与したと考えられた。

29年度はこれら4 genotypeの形態を詳細に観察した結果、genotype間に明瞭な形態的違いが認められたため、E. gracilisをE. hiratae、E. uncinuloides、E. gracilis s. str.およびE. pseudogracilisの4種に分割することを提案した。さらに、アカガシ、ツクバネガシに出現するE. gracilis var. longissimaは2つの明瞭なgenotypeに分割され、形態的にも違いが認められたので、E. longiappendiculataおよびE. longifilamentosaの2種に分割することを提案した。以上により、日本で常緑カシ類に発生するE. gracilis(変種を含む)は6種に分割されることになった。本研究実施中に、アラカシ、シラカシに未記録のうどんこ病菌が発生することを発見し、形態およびDNAシークエンス解析によりこの菌が落葉ナラ類に発生するE. quercicolaであることを明らかにした。これは常緑カシ類にE. quercicolaが寄生する世界で初めての記録であった。シークエンス解析およびPCR-RFLP解析の手法を用いて、常緑カシ類に寄生するErysiphe gracilis(変種を含む)が6つのgenotypeによって構成される複合種であることを明らかにし、形態的にも異なることからこれらをそれぞれ独立した種とすることを提案した。それらの地理的分布を明らかにするため、茨城県以西の各地から約400個のE. gracilis標本を収集し、genotypeを決定した。その結果、genotypeの種類とそれらの地理的分布の間に明瞭な因果関係を見いだすことができなかった。一方、カシ類の種とそこから検出されるgenotypeとの間には明瞭な関係が存在し、genotypeの分化に宿主範囲の違いによる遺伝的隔離が強く関わったことが示唆された。以上の研究により、わが国で常緑カシ類に発生するE. gracilis種複合体に含まれるgenotypeおよびその分類学的な整理はほぼ終了し、次のステップに移行する準備が整ったと考えている。カシ類うどんこ病菌Erysiphe gracilisを4種に分割することを提案した。さらに、アカガシ、ツクバネガシに出現するE. gracilis var. longissimaは2つの明瞭なgenotypeに分割され、形態的にも違いが認められたので、2種に分割することを提案した。
日系多国籍企業の国際戦略と組織変革に関する研究

近年の国際的な環境変化の中で、日系多国籍企業も大幅にグローバル化を進めてきた。本研究では、彼らが国際戦略を遂行する過程でどのように組織変革が進めてきたかという点について、海外現地法人レベルと事業レベルで体系的に収集された一次データや二次データに依拠しながら、ケース分析を進め、いくつかケース論文を作成した。また、それらにもとづいて幾つか理論的な視点も提示してきた。日系多国籍企業の国際戦略と組織変革に関して、現地法人レベルでの記述資料分析、フィールド調査、オーラルヒストリーなどの調査研究手法を併用することで、いくつかの代表的な産業分野で、アジアの海外現地法人レベルから見たオペレーションや組織能力の形成や蓄積、組織変革がどのようなかたちで進んできたかを整理・分析し、日本企業の同地域における海外現地法人レベルでのオペレーションや組織能力構築、組織変革などに関する事例研究群を形成する。それらの事例研究群の定性的な分析内容をふまえて、例えば新興国市場参入と組織オペレーションの関係や、グローバルネットワーク統合と組織改革との関係などの、いくつかの具体的な理論テーマについて一般的な考察を進める。そこから導き出される一般的論点や仮説については定量化の可能性を検討し、できればアンケート調査などで定量的検証を図る。今年度は本テーマについて大別して2つの研究作業を行った。第1は多国籍企業の国際戦略と組織変革に関する文献サーベイである。多国籍企業のグローバル戦略や組織能力・組織変革をキイワードとする欧米や日本の主要文献を収集し、購読・分析した結果、やはり本研究で当初より意図していたような、海外現地法人の緻密な記録資料をベースとした体系的な多国籍企業分析は、これまでそれほど数多く行われてきたわけではないことがわかった。また幾つかの実証研究は経営戦略と組織能力のダイナミクスを理解するうえで有効な分析結果を残しており、本研究のフレームワーク構築のためにも有用であった。第2は多国籍企業の組織変革に関するデータ収集である。まず松下電器の海外事業史については既に収集したものも含めて、さらに整理・分析を進めた。またトヨタ自動車のタイにおける組織能力の構築と展開については長年タイトヨタの経営に携わった要人へのオーラルヒストリーを行った。研究者はこれまでにもトヨタ自動車の北米進出のオーラルヒストリーなどにも関与しており、これらを総合して考察することで、松下電器の分析と並ぶ重要な調査が展開できると考える。これ以外にも多国籍企業のグローバル戦略や組織能力構築に関して理解を深めるために、主として東アジア地域に展開している企業や産業を対象として、幾つかの産業調査・企業事例の研究を行った。これらについては平成19年度の研究成果として一部公表済みのものもある。昨年度の記録資料等に関する研究成果をふまえ、当該年度は製造業の多国籍企業の海外事業展開や組織能力の構築について、調査した記録資料をベースに、さらに質的な情報を付加すべくヒアリングや現地調査などを行っている。パナソニック(松下電器産業)とトヨタ自動車についてはタイの製造現地法人を訪問し、そこで製造・販売の関係者に対する集中的なヒアリングを実施した。タイトヨタの場合には、昨年度から続けてきた関係者へのオーラルヒストリーがほぼ完成し、この資料化を行うことができた。こうした記録資料やオーラルヒストリー、それらをふまえた現地調査により、スポット的な調査では見えてこない研究上の観点が発見されつつある。これ以外に、今年度は調査対象企業の幅を少し広げ(電子デバイス、電子組立機器、化学メーカーで調査に協力してくれる企業があり、これらの企業との関係の強化と情報収集、ケース化を順次図っている)、中東欧・ロシア・中国・東南アジアなどの地域でフィールドリサーチを展開している。これらにより、パナソニックやトヨタ自動車を中心に進めてきたリサーチを、産業・業界特性を加味した相対化や一般化することが可能になっている。また業種の差異をこえて海外現地法人において組織能力を構築し、それらをベースにグローバル戦略全体を変革していく際の経営戦略上のキーポイントが見えてきたので、現在はそれらを中心にディスカッションペーパーや論文を作成している。来年度の研究期間においてはそれらの成果を公表化していきたい。トヨタ自動車のオーラルヒストリーについては、タイトヨタ自動車の現地法人の歴史的発展を記録したオーラルヒストリーを作成し終え、資料として保存することにした。電子デバイス産業の現地法人の組織能力構築や進化プロセスに関しては、2009年に『ものづくりの国際経営戦略:アジアの産業地理学』という書籍を出版し、その中の2章分にわたり、この産業の事例研究の結果を掲載した。その他、小売業の中国市場浸透と組織・オペレーション構築に関わる事例研究を同様の手法で実施し、論文を作成した。化学産業の企業事例研究についても同様の方法で研究を実施し、今年度そのケーススタディが学術雑誌に掲載される予定である。また、これらの資料研究や海外調査、事例研究の成果をふまえて、アジアへの海外市場浸透と組織・オペレーション能力構築、グローバルネットワークの組織変革のあり方に関して、やや一般的な視座からケースを整理し、理論的な考察を進めるためのディスカッションペーパーや論文もいくつか作成した。その一般的な考え方は国際ビジネス研究学会の全国大会でも発表された。また、それらを踏まえて、年度の後半には、中国市場に進出している海外現地法人に対して、本研究テーマに関わるアンケート調査を中国の大学と協力して実施した。

現在アンケートは回収され、情報を入力している段階であるが、200社弱の中国進出日系現地法人に関する市場戦略や国際戦略、組織改革に関わる体系的なデータが収集されており、それらの分析は次年度に引き継がれる。日系多国籍企業の国際戦略と組織変革に関して、現地法人レベルでの資料分析、フィールド調査、また赴任者などへオーラルヒストリーなどを併用し、企業の組織能力の形成や蓄積、組織変革などのプロセスを分析していくことがこの研究の目的である。またこれらの定性的調査で得られた内容をある程度定量的に把握することも目指した。今年度までの研究動向は次のとおりである。旧松下電器海外事業史については保管資料の細部を記録・コピーし、大学内に整理・保管している。資料が多岐に渡り、ディスカッションペーパー作成のために、更なる分析と周辺関連書籍・資料のレビューが必要であり、現在もこれらを作業を進めている。タイトヨタについては今井宏氏のオーラルヒストリーを昨年度作成して、大学で保蔵した。タイトヨタのオーラルヒストリーの内容は現地法人への取材などでも補った(主に昨年度の作業である)。今年度は元ソニーの郡山史郎氏にもオーラルヒストリーを実施した。積水化学の中間膜事業については約2年に渡る企業側資料の分析、関係者へのインタビュー、企業側の了解を得て、今年度ケース論文を刊行することができた。プリンタメーカーA社からの協力も得られ、アジア・インドにおけるオペレーションの詳細なフィールド調査を今年度に約1週間行った。同社については別研究でもブラジルでも調査を行い、グローバルなプリンタ事業の動向を把握した。これらの成果もケース論文として刊行することができた。ASEANの二輪事業の組織変革について、過去から研究してきたものを今年度ケース論文としてまとめ、刊行した。刊行した研究内容は国際学会でもその成果を報告した。また定性研究から得られた分析内容の一部を、アジア地域についてアンケート等で定量的に把握するようにした。リーマンショック以降のアジア地域の回復状況とその中での日系企業の動向についてある程度体系化された情報が得られた。
微量元素セレンは前立腺がんを予防するか―観察型および介入型疫学研究―

必須微量元素のセレンは、抗がん作用、特に前立腺がんに対しての予防効果・抗腫瘍効果が、研究されている。本邦では、セレン補充による前立腺がん予防の研究はなく、本邦で増加している前立腺がんを抑制する手段の一つとして研究が必要である。われわれは、血清中の前立腺特異抗原(PSA)が高値の前立腺がんハイリスクグループに対して、セレン補充を行い、その後のPSA変化を捉える介入研究を行った。これは、前立腺がんと関連が強い血清PSA値をエンドポイントにしたもので、大規模介入の前のパイロットスタディとしての位置づけである。比較の対象として、PSA値で正常範囲のグループにも同様のセレン補充を行い、PSA変化を観察した。あわせて、血清脂質および血糖の変化も観察した。これはセレンが脂質や血糖にも影響を与えるという報告があるためである。対象は、PSAが高値(4ng/mL以上)の5名と正常値(4ng/mL未満)の7名である。各自に、毎日亜セレン酸ナトリウム1カプセル(セレンとして200μg)を内服させた。開始前、1,3,6,9カ月後の計5回、空腹時採血を行い、血清PSA、セレン、グルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)、その他脂質成分、血糖などの成分値を測定した。繰り返し測定の経時的変化を検討するために、線形混合モデルを用いた。結果として、血清PSAの値は変化せず、高値グループと正常値グループに分けても同様であった。セレン、GPxはともに有意に上昇した。LDLコレステロールおよび血糖が有意に減少した。血糖は、PSA高値グループに限って、有意に減少した。結論として、9ケ月間のセレン補充では、PSA変化を観察できなかった。また、PSA高値グループに限り、血糖減少効果が示唆された。
細胞新生・シナプス新生する連想記憶モデルの統計力学的解析

最終年度は主に下記の二つの研究を行った.(1)既存の連想記憶モデルでは,記憶容量を超過してパターンを学習させると,ネットワークはオーバーロードを引き起こし,それまで学習したどのパターンも想起できなくなる.これまでにオーバーロードを回避するモデルとして,指数的忘却モデルや0次減衰モデルといったシナプス減衰モデルが提案されてきた.我々は,より一般的なシナプスの減衰を取り扱うために0次減衰モデルを拡張し, β次減衰シナプスをもつ連想記憶モデルを提案した.ここで減衰次数β=1のときは指数的忘却モデルに相当する.シミュレーションにより,ネットワークの記憶容量を最大化する最適なシナプス減衰次数をもつモデルを探索した.減衰次数が整数の場合,指数的忘却モデルが最適であり, 0次減衰モデルは準最適であることがわかった.また,減衰次数が大きくなるにつれて,ネットワークの記憶特性がほぼ一定になることがわかった.(2)近年,記憶を記銘するためのシナプス可塑性則と想起のための神経相互作用則の最適な組合せを探索する試みがある.Lengyelら(2005)は,スパイクタイミング依存可塑性(spike-timing-dependent plasticity. STDP)に着目した場合,その記憶想起には位相応答曲線(phaseresponse curve, PRC)で記述された神経相互作用を用いることが適切であると仮定し,ベイズ理論の枠組みから最適なSTDPとPRCの関係を導いた.我々は,神経細胞の高次元非線形動力学系の位相縮約モデルを求め,このモデルの物理的な制約の下で最適な記銘と想起を実現するSTDPとPRCの組合せを導出し, Lengyelらとの対応を明らかにした.また,最近の研究から,海馬ではスパイク時空間パターンの記銘とその時間反転パターンや引き延しパターンの想起が行われていることが示唆されている.そこで,本手法をこれらの記憶想起の場合に適用し,最適なSTDPとPRCの組合せを探索した.(抄録なし)初年度は主に下記の二つの研究を行った.(1)学習・記憶に重要な脳領域の一つとされる海馬とその周辺領域では,脳の発生が終了した成体においても神経細胞が新生されることが,ヒトやサルを含む多くの動物種で確認されている.この細胞新生は記憶回路のオーバーロード(荷重負荷)を回避し,最近記憶したパターンを安定して保持する役割を担う可能性が計算論的観点から示されている.ただし,これらの先行研究で用いられたモデルは,回路を構成する細胞の半数が活性化すると仮定した1/2コーディングが施されたHopfieldモデルであった.記憶回路の特性は,記憶パターンの符号化法に大きく依存することが知られている.全体の細胞数に比べて,活性化した細胞数を小さく符号化することをスパースコーディングと呼ぶ.我々はより一般的な状況を考察すべく,スパースコーディングされた細胞新生する連想記憶モデルについて,SCSNA(self-consistent signal-to-noise analysis)による統計力学的解析を行った.各スパースネスにおいて,過去に記憶したパターンをどの程度保持できるかを表す記憶容量と細胞新生数の関係を統計力学的解析と数値実験により示した.その結果,スパースネスの上昇に伴い,オーバーロードを回避する最小細胞新生数,および記憶容量を最大化する最適な細胞新生数が減少することがわかった.(2)海馬では細胞新生だけでなく,シナプスの新生も観測されている.しかも,シナプスを構成するスパインの体積が小さいほど,高確率でシナプスが消滅されることが生理学的実験により明らかになった.我々は,このシナプス新生を模した0次減衰する連想記憶モデルを提案し,シナプス新生が細胞新生と同様に,記憶回路のオーバーロードを回避し,最近の記憶パターンを安定して保持する役割を担う可能性があることを数値実験により示した.また,シナプス新生モデルの方が,細胞新生モデルよりも記憶容量が大きいことがわかった.最終年度は主に下記の二つの研究を行った.(1)既存の連想記憶モデルでは,記憶容量を超過してパターンを学習させると,ネットワークはオーバーロードを引き起こし,それまで学習したどのパターンも想起できなくなる.これまでにオーバーロードを回避するモデルとして,指数的忘却モデルや0次減衰モデルといったシナプス減衰モデルが提案されてきた.我々は,より一般的なシナプスの減衰を取り扱うために0次減衰モデルを拡張し, β次減衰シナプスをもつ連想記憶モデルを提案した.ここで減衰次数β=1のときは指数的忘却モデルに相当する.シミュレーションにより,ネットワークの記憶容量を最大化する最適なシナプス減衰次数をもつモデルを探索した.減衰次数が整数の場合,指数的忘却モデルが最適であり, 0次減衰モデルは準最適であることがわかった.また,減衰次数が大きくなるにつれて,ネットワークの記憶特性がほぼ一定になることがわかった.(2)近年,記憶を記銘するためのシナプス可塑性則と想起のための神経相互作用則の最適な組合せを探索する試みがある.Lengyelら(2005)は,スパイクタイミング依存可塑性(spike-timing-dependent plasticity. STDP)に着目した場合,その記憶想起には位相応答曲線(phaseresponse curve, PRC)で記述された神経相互作用を用いることが適切であると仮定し,ベイズ理論の枠組みから最適なSTDPとPRCの関係を導いた.我々は,神経細胞の高次元非線形動力学系の位相縮約モデルを求め,このモデルの物理的な制約の下で最適な記銘と想起を実現するSTDPとPRCの組合せを導出し, Lengyelらとの対応を明らかにした.

また,最近の研究から,海馬ではスパイク時空間パターンの記銘とその時間反転パターンや引き延しパターンの想起が行われていることが示唆されている.そこで,本手法をこれらの記憶想起の場合に適用し,最適なSTDPとPRCの組合せを探索した.交付申請書に記載した初年度の年次計画通り,シナプス新生する(形式ニューロン型)連想記憶モデルの数理解析の論文が学術雑誌『Artificial Life and Robotics』に採択および掲載され,さらに,細胞新生する(形式ニューロン型)連想記憶モデルの数理・統計力学的解析の論文が二件の学術雑誌に採択および掲載されたから.初年度の研究成果を踏まえて,今後は下記の二つの研究を順に行う予定である.(1)細胞新生モデルやシナプス新生モデルは「シナプス減衰項をもつ連想記憶モデル」という枠組みでくくられる.シナプス減衰する連想記憶モデルの記憶容量は二つのパラメータ(減衰係数と減衰次数)に依存するので,"記憶容量を最大化する最適なパラメータをもつシナプス減衰モデル"を数値実験により探索する.(2)形式ニューロンモデルよりも生理学的によりリアリスティックなニューロンモデルを用いたときの連想記憶モデルにおける記憶特性,および細胞新生やシナプス新生の回路に埋め込まれた記憶への影響を,統計力学的解析と数値実験を用いて検証する.(抄録なし)