hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本の経済開発における共同体・制度・慣習の役割と形成過程に関する研究

本研究では,日本農村の共同体のあり方とさまざまな経済制度との関連を検討している.研究成果の「開発経済学から見た自治村落論」(農業史研究,第40号)は,開発経済学的な問題関心とミクロ経済学の枠組みに基づいて自治村落を解釈し,取引統治という観点から自治村落論を開発経済学のなかに位置づけることを試みた.ミクロ経済学的な立場から見れば,機能に注目した自治村落は,社会的な緊密性に基づき,取引を統治する制度を持ち,それを決定・承認する意思決定メカニズムと運用・執行する権限を備えた組織であると理解することができる.そのような自治村落は,近世の村請制を経験する歴史性を持つことで特徴づけられる.村請制は,村落・イエの存続と年貢の立替・融通という2つの課題を村落に投げかけ,それが小農の保護や年貢負担の均等化などの論理を生み出し,これを実現する様々な制度を派生的に誘発することで,村落社会の構造を根源的に規定したと考えられるのではないか.つまり,村請制は村落に対して「取引を統治する制度を生み出すインセンティブ」を与えたという意味で,取引を統治するインセンティブ構造の連鎖の発端となったと考えられる.そして,このインセンティブ構造のなかで,自治村落としての高い自治性と村落の制度による不正行為の統治が実現され,アジアの村落との相違をつくり出す要因となった.ここに,日本の経済発展における自治村落と村請制の歴史的な意義を見いだせると考える.本研究では,日本農村の共同体のあり方とさまざまな経済制度との関連を検討している.研究成果の「小作料減免慣行と取引費用」(農業史研究,第39号)は,戦前期日本の小作契約に注目し,なぜ定額契約が広範にみられ,またそれに小作料減免慣行が付随していたのかを検討した.契約理論に基づいた分析によれば,日本で広くみられた減免契約は,刈分契約に比べて誘引とリスク分担の観点からは効率的だが,減免にかかる取引費用がかかる.従って,減免契約の採用と普及は,どれ程度取引費用を抑制できるかに依存していた.論文では,私的な地主小作関係への村の介入を日本の小作制度の特徴と捉え,その論理と時間を通じた変化を分析することを試みた.そして,近世においては,村請制の秩序のなかで村が私的な地主小作関係に介入したこと,「温情的」な関係や村の介入・関与が1920年ごろまで続き,これらが減免にかかる取引費用を抑制し,減免契約の採用を可能にしたこと,しかし,減免契約の採用と普及は,「温情的」関係や共同体の紐帯の崩壊にともない,小作争議の勃興にみられる取引費用の高騰によって困難となったことを論じた.この危機は,しかし減免過程の制度化と集団的地主小作関係の構築によって避けられることになる.本研究では,日本農村の共同体のあり方とさまざまな経済制度との関連を検討している.研究成果の「開発経済学から見た自治村落論」(農業史研究,第40号)は,開発経済学的な問題関心とミクロ経済学の枠組みに基づいて自治村落を解釈し,取引統治という観点から自治村落論を開発経済学のなかに位置づけることを試みた.ミクロ経済学的な立場から見れば,機能に注目した自治村落は,社会的な緊密性に基づき,取引を統治する制度を持ち,それを決定・承認する意思決定メカニズムと運用・執行する権限を備えた組織であると理解することができる.そのような自治村落は,近世の村請制を経験する歴史性を持つことで特徴づけられる.村請制は,村落・イエの存続と年貢の立替・融通という2つの課題を村落に投げかけ,それが小農の保護や年貢負担の均等化などの論理を生み出し,これを実現する様々な制度を派生的に誘発することで,村落社会の構造を根源的に規定したと考えられるのではないか.つまり,村請制は村落に対して「取引を統治する制度を生み出すインセンティブ」を与えたという意味で,取引を統治するインセンティブ構造の連鎖の発端となったと考えられる.そして,このインセンティブ構造のなかで,自治村落としての高い自治性と村落の制度による不正行為の統治が実現され,アジアの村落との相違をつくり出す要因となった.ここに,日本の経済発展における自治村落と村請制の歴史的な意義を見いだせると考える.
ウシ乳腺組織の免疫学的多様性とその発現調節機構に関する細胞生物学的研究

本研究の展開により、乳腺感染の新たな研究モデルとして「三次元ウシ乳腺感染モデル」が構築された。本モデルにより、これまで乳汁合成細胞として認識されてきた乳腺上皮細胞の免疫学的多様性、特に乳腺感染にともなう免疫担当細胞との相互作用が明らかとなった。乳腺免疫全体における乳腺上皮細胞および免疫担当細胞の役割を包括的・網羅的に解析し、さらに細胞内情報伝達系の解析によりその制御機構を明らかにした。本申請課題は予防獣医医療における発展的研究課題であり、その成果は国内における1次産業の恒常的維持・発展に帰する大きな社会的意義を持つものと考えられる。本申請課題では乳腺上皮細胞と免疫担当細胞から構成される乳腺感染モデル、すなわち、三次元感染モデル(乳腺組織混合培養系)を構築し、乳腺上皮細胞と免疫担当細胞の相互作用を解明すると共に、それらの関係を保持しながら細菌感染にともなう乳腺組織の免疫学的多様性について三次元乳腺感染モデルを構築し、包括的・網羅的に解明する。本年度は乳腺上皮細胞の三次元構築技術を用いた乳腺感染モデルの確立を目的として実験を遂行した。本年度の成果として、乳腺上皮細胞の分離および培養系の確立および白血球の分離および培養法の確立を実施した。また、これらの細胞を用い乳房炎原因微生物およびその代謝産物による細胞処理を実施し、細胞の発育阻止および炎症性サイトカインの発現を確認した。さらに三次元混合培養技術法の確立をおこない、細胞機能の評価、特に、カゼインやアルブミンの生成能を確認するとともに、それぞれに関連した遺伝子の発現についても検討した。乳腺上皮細胞と免疫担当細胞から構成される乳線感染モデル、すなわち、三次元感染モデル(乳腺組織混合培養系)を構築し、乳腺上皮細胞と免疫担当細胞の相互作用を解明すると共に、それらの関係を保持しながら細菌感染にともなう乳腺組織の免疫学的多様性について三次元乳腺感染モデルを構築し包括的・網羅的に解明する。本年は「乳腺感染モデルにおける乳腺細胞の機能的発現とその発現調節機構の解明」について研究した。その結果、(1)乳汁合成能の評価:カゼイン類の分離同定を行い乳汁淡白の合成を確認した。(2)脂肪合成能の評価:薄層クロマトグラムにより主要な脂肪についてその合成を確認した。(3) (1)および(2)は黄色ブドウ球菌等、病原微生物の共培養により著しく低下した。(4)乳腺上皮細胞における各サイトカイン遺伝子の発現量を調べたところ黄色ブドウ球菌等、病原微生物の共培養により、有意(p<0.05)に上昇することが確認された。(5)機能発現調節機構の解明を目的としてプロテインキナーゼC(protein kinase C;)の活性を比較したところ有意(p<0.05)な定価が確認された。が明らかになった。以上の結果より、乳房炎原因微生物は、乳汁合成を著しく抑制するとともに、サイトカイン遺伝子の発現を誘導することが確認された。近年、乳腺上皮細胞と免疫担当細胞には、互いを認識する細胞表面分子が存在し、これらを介した機能的相互作用が乳腺免疫において重要であることが報告された。このことは、単離細胞を用いた従来の研究手法には一定の限界点が存在することを強く示唆したものである。しかし、一方で細胞間の相互作用をも考慮し得る有効な乳房炎の研究モデルは未だ確立されていないのも現状である。申請者らはこれまで、乳腺上皮細胞の培養技術を構築し、細胞生物学的および分子生物学的解析を実施してきた。特に黄色ブドウ球菌毒素に対する乳腺上皮細胞の応答性に関する研究や、機能性タンパク質ラクトフェリンの誘導機構の分析については一定の知見を得ている。本申請課題の独創性は、乳腺上皮細胞と免疫担当細胞を主体とした"三次元ウシ乳腺感染モデル"を構築し相互の関連性を保持しながら、ウシ乳腺組織の免疫学的特性を解明することである。また、病原性微生物やその代謝産物がこれらに及ぼす影響を細胞生物学的および免疫学的手法で包括的・網羅的に解析することである。これら一連の研究は乳房炎防除に関する生産獣医療の発展に帰着し得る、多くの有効な基礎知見を包含すると考えられる。本申請課題では(1)乳腺感染モデルにおける免疫担当細胞の機能発現およびその制御機構の解明、(2)乳腺感染モデルにおける免疫修飾性タンパク質の誘導とその機能評価、について研究を実施した。好中球およびマクロファージは乳房炎病原細菌の直接刺激よりも、好中球-病原細菌-乳腺上皮細胞による感染モデルで強い反応を示した。同様の結果がマクロファージでも確認された。また、ラクトフェリン誘導については乳腺上皮細胞に対する乳房炎病原細菌の直接刺激より、乳腺上皮細胞.病原細菌-好中球でより強く分泌されることが確認された。

また、サイトカイン関連遺伝子の発現増強も認められた。このことから、免疫担当細胞は乳腺上皮細胞とのクロストークによって、より効果的な機能発現を誘導している可能性が示唆された。
イメージからスパース的シンボルへの情報集約過程のモデル化の研究

本研究は、ボトムアップ的認知過程をイメージ情報からシンボル情報への情報集約過程と捉え、計算論的神経科学の手法によりその仮説的概念モデルを構成することを目指している。本年度は、まず、視覚認知過程の1つの仮説的概念モデルを構成し、全体の情報処理の枠組みを検討した。続いて、イメージとシンボルの両方の特性を備えている中間情報表現が、限られた数のニューロンで無限に存在する外界の局面を柔軟に表現するための鍵であると判断し、そのひな型として次のような特徴を持つ場の効果法を採用した。1.役割分担を持った1群の要素を各点に配置する。2.各要素は、ある方向の情報を集約し、反対の方向に伝播する働きをする。3.各要素群は、そこからみた「形」などの特徴を定量的に表現する(量と質)。4.各点の処理は、局所・並列・繰り返しの枠組みで行われる。具体的には、この「場の効果法」の一般化と高次化(エッジの統合)をいくつか試みた。すなわち、多次元の大局的エッジ勾配情報に基づいて大局的エッジの検出やエッジの方位、エッジの強さを求めるとともに、エッジ以外の点(図/地領域)に接するエッジを境界エッジ(内側と外側の2種類)と定義し、それらをエッジに沿った方向に統合したロングエッジの抽出アルゴリズムを局所・並列・繰り返しの枠組みで構成した。また、エッジ以外の点で同時に作動する領域の概略的形と大きさを抽出する計算モデルも構成した。さらに、ここで述べたような中間情報表現が存在するとすればどんなニューロンが見つかるべきかについても検討した。なお、実画像への適用は、「大局的エッジ勾配抽出アルゴリズム」に関しては少々試みたが、まだあまり行っていない。次年度は、各種実画像によるシミュレーション実験と中間情報表現【.encircled2.】(領域間・ロングエッジ間の統合、図と地の分離法など)の具体的計算モデルを構成する予定である。
二酸化炭素の可逆的捕捉機能を有する高分子材料の開発

本研究は固体CO_2捕捉剤の開発を目指すもので、CO_2をカルバミン酸アンモニウムとして化学的に捕捉するエチレンジアミン単位を有する有機基を、無機材料であるシリカゲルに共有結合で保持させた、アミノシリカゲル2をアミノアルキルトリアルコキシシラン1の加水分解ー脱水縮合重合により合成した。H_2N(CH_2)_2NHC_6H_4(CH_2)_2Si(OMe)_3(la),H_2N(CH_2)_2NH(CH_2)_3Si(OMe)_3(Ib),H_2N(CH_2)_2NH(CH_2)_2NH(CH_2)_3Si(OMe)_3(Ic)を1として用い、ヒドロキシン基導入剤としてHO(CH_2)_3Si(OMe)_3(Id)をスペ-サ-としてSi(OEt)_4(le)を用いた。laーeの組み合わせにより12種のアミノシリカゲル2を合成し、CO_2捕捉能を調べたところ、フェニル基を有する2aが、フェニル基を有しない2bーcに比べ、高いCO_2捕捉能1.2(CO_2mmol/gel g)、0.19(CO_2mol/N gram atom)を示した。窒素原子あたりのCO_2捕捉能が、液状のIaと同じであることは注目される。ヒドロキシ基共存の効果は大きくなかった。2a中に捕捉されたCO_2は110°Cの加熱により放出され、2aは可逆的CO_2捕捉剤として働く。アミノシリカゲルのCO_2捕捉能が、DMFの共存により、増大するという興味ある結果が得られた。すなわち、2a、2bのDMF懸濁液は、それぞれ2.6、4.1(CO_2mmol/gelg)、0.37、0.36(CO_2mol/N gram atom)のCO_2捕捉能を示し、DMF存在下では、フェニル基の特異性が失われる。これらのCO_2捕捉能はゼオライトの値に匹敵する。2aはDMF中においても可逆的にCO_2を捕捉した。以上,本研究において合成されたアミノシリカゲルは、固体および液体CO_2捕捉剤の中間に位置し、容易な取り扱いという固体捕捉剤の特徴を依然として有している。なお、有機CO_2捕捉剤に関する研究は、アミノ基の導入が困難であったため、充分行わなかった。
電子顕微鏡による分子の動的解析法の高速化

分子や原子ひとつひとつを可視化し、その時間的構造変化や化学変化を原子レベルで解析することを目的とし,高速画像撮影およびその解析のために必要となる要素技術の開発を行った.画像位置補正技術の適用により,信頼度の高い解析が可能となった.低温で化学反応を抑えることにより,個別分子の異なる反応様式を明らかにした.また,走査透過型電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることにより,個別原子の結合状態や,異種原子の区別,異なる分子の区別などが可能となった.特に高温測定から安定な実験データが得られ,計算化学的なアプローチから理論的な検証を行った.分子や原子ひとつひとつを可視化し、その時間的構造変化や化学変化を原子レベルで解析することを目的とし,高速画像撮影およびその解析のために必要となる要素技術の開発を行った.画像位置補正技術の適用により,信頼度の高い解析が可能となった.低温で化学反応を抑えることにより,個別分子の異なる反応様式を明らかにした.また,走査透過型電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることにより,個別原子の結合状態や,異種原子の区別,異なる分子の区別などが可能となった.特に高温測定から安定な実験データが得られ,計算化学的なアプローチから理論的な検証を行った.本研究課題の目的は,分子ひとつひとつを可視化し、その時間的構造変化や化学変化を原子レベルで解析する研究手法を提案することである.特に結晶構造解析のようにたくさんの分子を必要とせず,また同時にいくつもの化学反応が起こった場合でも,それぞれの反応をひとつずつ解析できる分析手法の開発を行うことが狙いである.これまでに達成した個別分子の運動および化学反応の測定をさらに発展させ、より信頼度の高い測定と,高速CCDカメラを用いた測定により現行の10倍以上の速い動きに対応したミリ秒での分子の動きや化学反応の解析を目指す.初年度は,高速画像撮影およびその解析のために必要あるいは有効な要素技術の開発に着手し,研究はおおむね順調に進んでいる.以下の4つのテーマを柱に研究を進めた.1.高速CCDカメラの導入および画像解析技術の確立,2.原子ラベリング法の開発,3.温度やエネルギーなどの外部環境変化に対する分子の動きの解析,4.超薄膜,真空への試料固定による超高感度測定の検討を行った.年度初めからテーマ1に関しては,高速CCDカメラの選定および仕様の詳細を詰めていった.国内メーカー,海外メーカーなどの高速CCDカメラを取り扱う会社に連絡をとり,高速撮影の可否,感度,電子顕微鏡に取り付けの可否,インターフェースの制御,画像取得ソフトおよび解析ソフトなどについて詳細に比較検討を行った.公募入札の結果,日本電子社が取り扱うプログレッシブインターラインCCDカメラとコントローラー,制御ソフトを納入した.高速撮影に対応した数百fpsまでの画像取得をする画像キャプチャソフト,キャプチャに必要なコーデック,aviファイルからjpgファイル変換をするソフトの整備,Gatan社Digital MicroscopySuiteへの画像取り込みをするためのscript作成,位置補正をするためのscript作成および同等のソフト入手などを行った.テーマ1と同時に2-4の実験テーマも進行させたが,それぞれのテーマは当初の予定通り順調に進んでいる.当初研究課題の目的は,分子ひとつひとつを可視化し、その時間的構造変化や化学変化を原子レベルで解析する研究手法,特に透過型電子顕微鏡(TEM)法に基づく解析法を提案した.この手法では,結晶構造解析のようにたくさんの分子を必要とせず,また同時にいくつもの化学反応が起こった場合でも,それぞれの反応をひとつずつ解析できる分析手法の開発を行うことが狙いであった.そのため,H23に高速CCDカメラを導入し,画像取得、および画像解析技術の開発ともに順調に進展してきた。1.原子ラベリング法の開発,2.温度やエネルギーなどの外部環境変化に対する分子の動きの解析,3.超薄膜,真空への試料固定による超高感度測定の検討を行い、良好な実験結果が蓄積されている。これまでに達成した個別分子の運動および化学反応の測定をさらに発展させ、より信頼度の高い測定と,高速CCDカメラを用いた測定により現行の10倍以上の速い動きに対応したミリ秒での分子の動きや化学反応の解析を目指し,固-液状態のナノ構造体の構造変化などを高速で撮影することなどに成功している.本研究課題の目的は,分子ひとつひとつを可視化し、その時間的構造変化や化学変化を原子レベルで解析する研究手法を提案することである.特に結晶構造解析のようにたくさんの分子を必要とせず,また同時にいくつもの化学反応が起こった場合でも,それぞれの反応をひとつずつ解析できる分析手法の開発を行うことが狙いである.これまでに達成した個別分子の運動および化学反応の測定をさらに発展させ、より信頼度の高い測定と,高速CCDカメラを用いた測定により現行の10倍以上の速い動きに対応したミリ秒での分子の動きや化学反応の解析を目指す.次年度は、初年度に導入した高速CCDカメラを使用した画像取得、および画像解析技術の開発ともに順調に進展している。初年度同様、1.原子ラベリング法の開発,2.温度やエネルギーなどの外部環境変化に対する分子の動きの解析,3.超薄膜,真空への試料固定による超高感度測定の検討を行い、良好な実験結果が蓄積されている。そして、今年度は当初の開発目的に加えて、全く新しい高速画像取得技術の開発を行った。具体的には、高速暗視野動画の撮影とそれに対応するエネルギー損失分光データの取得を可能とするインターフェースを開発した.複合新領域テーマ1に関して,高速CCDの実際の購入は,地震や停電などの影響で企業の適応能力が追いつかず,当初の予定から大幅に遅れて年度末までずれ込んだ.

しかし,試料作製法の検討,画像解析,画像処理のための周辺機器の整備などを効率的に行い,納入と同時に高速CCDによる撮影を開始することができた.動画解析のための画像処理を行うまでの一連の作業ができるよう環境を整備した.テーマ2に関しては,いくつかの分子で元素の確認に成功した(未発表).テーマ3に対して,溶液の急速凍結と低温電子顕微鏡観察を行い,分子集合体の形成過程をリアルタイムで観察することに成功した(未発表)。テーマ4に関しては,企業の協力を得て,カーボンナノホーン試料を無償で提供していただいた.25年度が最終年度であるため、記入しない。テーマ1, 2, 3に関しては,実験データが着々と蓄積されており,現在データ解析と科学的説明に必要なモデルの構築そして電子状態計算など詳細を詰めている段階である.今後は対外発表を積極に行う必要があるが,これは自ずと実現されていくものと考える.以前から観察している分子や原子の動的構造とそれらの電子状態を1対1で反映させる方法がないか試行錯誤していたが,それを実現するためのプログラムをようやく完成することができ,その動作確認も終えた.今後はこの手法をさまざまな系に適用してその可能性を精査する予定.初年度に蓄積されたデータを積極的に発表していく予定である.高速撮影のための環境-整備(テーマ1)はほぼ完了したので,今後はテーマ2および3を精力的に進めていく予定である.実験に用いる電子のエネルギーを変えるなど,外的環境を制御することにより,分子の動きや反応性を調節し,高速測定と組み合わせて最適な実験条件を作り上げる方法を検討していく.テーマ4に関して,ナノカーボン材料の表面に化学的あるいは物理的に分子を固定し,バックグランドノイズを下げることで,高感度測定が実現可能であるかを検討していく.25年度が最終年度であるため、記入しない。すでに蓄積されたデータを積極的に発表していく予定である.特にテーマ2の温度やエネルギーなどの外部環境変化に対する分子の動きの解析は,新しく開発した高速同時STEM-EELS測定動画測定と組み合わせて,どのくらい応用範囲があるのか今後詳しく調べていく予定である.
多局在性GAPDHの細胞内輸送機構と新規機能の解明

グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)は細胞質において解糖系酵素群のひとつとして機能する以外に、膜や顆粒画分そして核においてエンドサイトーシス、小胞輸送、微小管重合、RNA輸送、DNA修復や複製、アポトーシス、神経変性疾患に関与する多機能タンパク質としても機能する。さらなる新規機能に関する情報を得るために、GAPDHと細胞内で相互作用するタンパク質を酵母Two-hybrid法により検索したところ、Ran結合タンパク質M(RanBPM)を候補タンパク質として見いだした。酵母in vivoアッセイ、大腸菌で作製した組換えタンパク質を用いたin vitroアッセイ、さらに細胞内で組換え体タンパク質を発現させたin vivoアッセイにより、RanBPMとGAPDHが細胞内で結合することを証明した。RanBPMはアンドロゲン受容体(AR)の転写活性を促進し、GAPDHはARと結合することが報告されているので、ARの転写活性に及ぼすGAPDHの効果を検討した。GAPDHはARの転写活性を促進し、その転写活性はRanBPMの存在下で相乗的に促進することが判明した。現在これらのタンパク質間での結合領域を同定している。さらにGAPDHの新規局在として細胞外におけるGAPDHの存在を検討し、GAPDHを培養細胞の培養上澄やラットの血清中で検出した。培地中にGAPDHを添加したCOS7細胞、HepG2細胞、HEK293細胞はディッシュ一面に広がらず、細胞塊を形成したが、細胞増殖速度に影響がなかったことから、細胞外GAPDHは、細胞の伸展を抑制することが判明した。この抑制はGAPDHの細胞膜表面への結合を介して起こっており、解糖系酵素としての活性中心である151番目のシステインをセリンに変異させた変異体は細胞膜表面に結合せず、また細胞の伸展を抑制しなかった。これらの結果より、151番目のシステインは細胞外GAPDHによる細胞伸展抑制に重要な役割を持つことが判明した。総括すると本研究により、GAPDHを新たなる局在と2つの異なる新規機能を証明した。細胞質で解糖系酵素としてエネルギー産生に機能するGAPDHは、核と顆粒画分にも局在し、解糖系以外の機能を持つ可能性がある。生命活動を維持するため、タンパク質は適切な場所で適切な機能を発揮しなくてはならないが、GAPDHの顆粒画分における詳細な局在は不明である。そこで免疫蛍光顕微鏡法を用いてGAPDHの局在を検討したところ、GAPDHは細胞質全体に局在し、核周囲に多く分布していたが、小胞体、シスゴルジ体、トランスゴルジ体、ミトコンドリア、核膜、リソソーム、ミトコンドリアには局在していなかった。またGAPDHの細胞質-核-顆粒画分間における細胞内輸送機構も不明である。そこで今回、細胞質-顆粒画分間におけるGAPDHの細胞内輸送機構にタンパク質の翻訳後修飾の一つであるリン酸化が関与するかを検討するため、脱リン酸化阻害剤の存在下で細胞分画したところ、GAPDHタンパク質量は顆粒画分で低下し、細胞質画分で増加した。また細胞質画分と顆粒画分を脱リン酸化阻害剤の存在下でin vitroで反応させたところ、顆粒画分GAPDHが細胞質画分に遊離した。これは顆粒画分だけを脱リン酸化阻害剤と反応させても観察された。これらの結果から、顆粒画分から細胞質画分へのGAPDHの遊離にはリン酸化が関与しており、細胞質画分の因子は必要無く、顆粒画分の因子が必要であることが示唆された。さらにGAPDHの新規機能に関する情報を得るため、酵母Two-hybrid法を用いてGAPDHと細胞内で相互作用するタンパク質を検索した。単離された35個のクローンのうち、23個が様々な大きさではあるが、RanBPMの断片を発現していた。現在、組み換え体RanBPMを作製し、in vitroの系でGAPDHと相互作用するかを検討している。グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)は細胞質における解糖系酵素として機能するだけでなく、近年、膜や顆粒画分そして核においてエンドサイトーシス、小胞輸送、微小管重合、RNA輸送、DNA修復や複製、アポトーシス、神経変性疾患に関与する多機能タンパク質であることが報告されている。またハウスキーピング遺伝子であるGAPDHは、解糖系機能を活性化するために血管内皮細胞において低酸素によって誘導発現されると推測されている。しかし今回、低酸素環境に曝露した血管内皮細胞において細胞質だけでなく、核と顆粒画分においてGAPDHタンパク質量が増加したが、GAPDH活性はすべての画分でGAPDHタンパク質量の増加に比例して上昇しなかった。さらにGAPDHは一酸化窒素によって失活し、誘導型NO合成酵素(iNOS)は血管内皮細胞で低酸素によって誘導される。しかし低酸素下における血管内皮細胞で生成されるNO量は増加しなかったので、低酸素下でのGAPDHの活性低下にはNOは関与していないと推測された。これらの結果は、GAPDHの解糖系酵素以外の機能が低酸素下においても必要とされることを示唆している。さらにGAPDHの新規機能を解明するために、酵母Two-hybrid法により、GAPDHと細胞内で相互作用するタンパク質を検索して、Ran結合タンパク質M(RanBPM)をその候補タンパク質として見出した。GAPDHとRanBPMの結合は、大腸菌で作製した組み換え体を用いたin vitroアッセイ法と動物細胞で発現させた組み換え体を用いたin vivoアッセイ法により証明した。さらに酵母in vivoアッセイ法により、GAPDHと結合するRanBPMの結合領域がRanBPMのSPRY

モチーフ領域ではなく、LisH-CTLHモチーフ領域であると同定した。グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)は細胞質において解糖系酵素群のひとつとして機能する以外に、膜や顆粒画分そして核においてエンドサイトーシス、小胞輸送、微小管重合、RNA輸送、DNA修復や複製、アポトーシス、神経変性疾患に関与する多機能タンパク質としても機能する。さらなる新規機能に関する情報を得るために、GAPDHと細胞内で相互作用するタンパク質を酵母Two-hybrid法により検索したところ、Ran結合タンパク質M(RanBPM)を候補タンパク質として見いだした。酵母in vivoアッセイ、大腸菌で作製した組換えタンパク質を用いたin vitroアッセイ、さらに細胞内で組換え体タンパク質を発現させたin vivoアッセイにより、RanBPMとGAPDHが細胞内で結合することを証明した。RanBPMはアンドロゲン受容体(AR)の転写活性を促進し、GAPDHはARと結合することが報告されているので、ARの転写活性に及ぼすGAPDHの効果を検討した。GAPDHはARの転写活性を促進し、その転写活性はRanBPMの存在下で相乗的に促進することが判明した。現在これらのタンパク質間での結合領域を同定している。さらにGAPDHの新規局在として細胞外におけるGAPDHの存在を検討し、GAPDHを培養細胞の培養上澄やラットの血清中で検出した。培地中にGAPDHを添加したCOS7細胞、HepG2細胞、HEK293細胞はディッシュ一面に広がらず、細胞塊を形成したが、細胞増殖速度に影響がなかったことから、細胞外GAPDHは、細胞の伸展を抑制することが判明した。この抑制はGAPDHの細胞膜表面への結合を介して起こっており、解糖系酵素としての活性中心である151番目のシステインをセリンに変異させた変異体は細胞膜表面に結合せず、また細胞の伸展を抑制しなかった。これらの結果より、151番目のシステインは細胞外GAPDHによる細胞伸展抑制に重要な役割を持つことが判明した。総括すると本研究により、GAPDHを新たなる局在と2つの異なる新規機能を証明した。
脱炭酸を経由する触媒的不斉アリル化反応の開発および医薬化合物の効率的合成への応用

平成22年度の研究においては脱炭酸的手法による活性化を経由したアリル化反応の開発に成功した。特にイミンを対象とするマンニッヒ型反応において高いエナンチオ選択性を獲得することに成功した。また、予備的な検討においてニトロアルケンへの脱炭酸的手法による活性化を経由したエノラート種の付加反応にも同様のコンセプトを適用可能なことがわかった。この点に関しては2年目の研究においてさらに詳細な検討を進めたい。また一方で、脱炭酸的手法による活性化を経由したアリル化反応のさらなる展開として医薬品ECi8の合成への応用を目指し検討を進めた。しかしながら、検討の結果、当初想定していた脱炭酸的手法による活性化では望みの生成物を得ることができなかった。そこで、研究方針の一部の変更を行うこととした。種々、反応条件を検討した結果、入手容易な芳香族トリフラートを出発原料とし、分子内で活性ケトンへと付加させる条件が有効であり、これにより効率的、かつ、高いエナンチオ選択性にて生成物を得ることに成功した。本反応は、芳香族クロライドなどの官能基があっても問題なく反応が進行する特徴を有しており高い官能基選択性を活かした合成経路の確立が可能となった。最適な触媒種の探索を行った結果、当初予定していた銅触媒ではなく、パラジウム触媒を用いた場合に最良の反応性と選択性、そして官能基選択性が得られることが分かった。平成23年度には平成22年度に開発に成功した触媒系のさらなる発展を目指し、医薬合成への応用を進める。
バーチャルリアリティを用いた遊びリテーションの継続評価と効果検証

1.継続運用と評価方法の検討:萌芽研究(1665039)にて開発した遊びリテーションシステムを,認知症高齢者グループホームのスタッフの意見に基づいて改良し,継続的な適用を試みたが,スタッフのみでの運用には至らなかった.システム利用の効果評価の検討では,平衡機能と歩行における高齢者と若中年者との違いを検討し,高齢者の特徴を反映する指標として,足底圧パラメータが使用できることを示した.2.新たなデバイスの開発:平面上での上腕の大きな運動を誘発するドラフター型運動装置の試作・評価を行った.また,インフレータブル(空気注入型)ディスプレイを用いて,映像投影面を直接叩くという認知症高齢者にも直感的にわかりやすく安全なコンテンツを開発した.さらに,可搬性を重視した装置として,任意の関節の曲げ伸ばし運動を行わせる装置も試作した.3.コンテンツの開発:コンテンツの構成要素を整理し,オブジェクト,アニメーション,ライティング,イベント処理などを,モジュール化することで,コンテンツを容易に制作できるようなコンテンツ制作環境を整備し,グループホームでの適用評価において得られた知見をもとに,追加モジュールの検討・開発を行い,開発環境の汎用化を図った.4.運動強度の計測と至適負荷の制御方法の検討:筋電図,心拍,血圧,酸素摂取量,二酸化炭素排出量,換気量を計測する実験システムを構築し,健常成人を被験者に,運動強度の定量的評価を試みた.至適負荷の制御方法の検討には至っておらず,今後との課題とした.1.継続運用と評価方法の検討:萌芽研究(1665039)にて開発した遊びリテーションシステムを,認知症高齢者グループホームのスタッフの意見に基づいて改良し,継続的な適用を試みたが,スタッフのみでの運用には至らなかった.システム利用の効果評価の検討では,平衡機能と歩行における高齢者と若中年者との違いを検討し,高齢者の特徴を反映する指標として,足底圧パラメータが使用できることを示した.2.新たなデバイスの開発:平面上での上腕の大きな運動を誘発するドラフター型運動装置の試作・評価を行った.また,インフレータブル(空気注入型)ディスプレイを用いて,映像投影面を直接叩くという認知症高齢者にも直感的にわかりやすく安全なコンテンツを開発した.さらに,可搬性を重視した装置として,任意の関節の曲げ伸ばし運動を行わせる装置も試作した.3.コンテンツの開発:コンテンツの構成要素を整理し,オブジェクト,アニメーション,ライティング,イベント処理などを,モジュール化することで,コンテンツを容易に制作できるようなコンテンツ制作環境を整備し,グループホームでの適用評価において得られた知見をもとに,追加モジュールの検討・開発を行い,開発環境の汎用化を図った.4.運動強度の計測と至適負荷の制御方法の検討:筋電図,心拍,血圧,酸素摂取量,二酸化炭素排出量,換気量を計測する実験システムを構築し,健常成人を被験者に,運動強度の定量的評価を試みた.至適負荷の制御方法の検討には至っておらず,今後との課題とした.1)平成17年度に開発したシステムを用い,グループホームにおける継続的な適用を行うとともに,効果の評価方法について検討した.若年,中年,日常生活に支障のない高齢者,グループホーム入居高齢者を対象に,新たに導入した足底圧計測システムを利用して,静的・動的バランス測定を行った.重心動揺の総軌跡長,ファンクショナルリーチ,歩行時の足底接地時間の左右差などに高齢者の機能低下が見られたが,個人差も大きく,健常高齢者とグループホーム入居者の違いは見出せず,今後被験者を増やした検討が必要である.継続運用に必要な要件を現場のスタッフと議論し,実施にあたっての手軽さ,コンテンツの豊富さが必要であることを再確認し,前者の1つの改良策として,バランス運動器具の軽量化をめざしアルミ製の装置を内作した.2)大きなキャンバスや製図台のように,平面上で上腕を大きく動かす運動に着目し,ドラフター型の運動デバイスを試作した.具体的には,ドラフターの作業面にプロジェクタで映像を投影し,2自由度のロボットアームで上腕の平面運動をサポートするというものである.3)コンテンツの構成要素を整理し,オブジェクト,アニメーション,ライティング,イベント処理などを,モジュール化することで,コンテンツを容易に制作できるようなコンテンツ制作環境を整備した.同時に汎用入力インタフェースを導入して,個人に合った運動とコンテンツとのインタラクションを容易に実現できるようにした.4)コンテンツの構成要素が賦活する身体動作を評価するために,能動マーカ型3次元位置計測装置を用いた身体動作の計測,筋電図計測を実現した.また運動負荷の至適制御をめざし,心拍,血圧,酸素・酸化炭素摂取量,換気量を計測する実験システムを構築し,個人の状態に適したコンテンツの構成要素の組み合わせの選択,至適負荷の制御方法を検討する準備を整えた.(1)継続運用と評価方法の検討:昨年度改良した軽量化システムを用いた新コンテンツと新しく開発したシステム(詳細は(3),(2))を,グループホームで適用評価し,適用可能な条件と継続的な利用を可能にするために必要な要件について知見を得た.他の施設での応用は実現しなかったが,2つの研究会(センシング技術研究会,VRリハビリ研究会)でデモを行い専門家の意見を聴取した.効果評価をめざして,平衡機能と歩行における高齢者と若中年者との違いを検討し,高齢者の特徴を反映する指標として,足底圧パラメータが使用できること示した.(2)新たなデバイスの開発:平面上で上腕を大きく動かす運動に着日し,ドラフター型運動装置の試作・評価をおこなった.また,インフレータブル(空気注入型)

ディスプレイとその接触判定技術を適用し,映像投影面を直接叩いても良いという,認知症高齢者にふさわしいVRコンテンツを開発した.これらの装置は大掛かりであるが,可搬性に考慮した装置として,任意の関節の曲げ伸ばし運動を日指したリハビリテーション・レクリエーション機器についても検討した.また,大人も楽しめる運動促進型のゲーム機のインタフェースを利用したコンテンツ開発を模索した(3)コンテンツ構成要素の開発:コンテンツ構成要素の開発:昨年度開発したモジュール化されたコンテンツを組み合わせてコンテンツを制作する開発環境を用いて新たなコンテンツを開発した.グループホームでの適用評価において得られた知見をもとに,追加モジュールの検討・開発を行い,開発環境の汎用化を図った.(4)コンテンツの構成要素の組み合わせの選択と至適負荷の制御方法の検討筋電図,心拍,血圧,酸素摂取量,二酸化炭素摂取量,換気量の計測を行う実験システムを用いて,健常成人を被験者に,運動負荷の定量的評価方法を検討した.至適負荷の制御方法の検討には至っておらず,今後との課題とした.
繊維強化複合材料の微視破壊と材料強度に関する研究

ガラス繊維強化有機複合材料(GFRP)は住宅機器,舟艇などの工業材料としてこれまでも多量に使用されてきたが、その優れた電気絶縁性,電波透過性、耐食性が注目され、核融合炉、磁気浮上車両、MHD発電などの超電導マグネットの電気、熱絶縁材料や支持材、航空機、宇宙機器の一次構造部材および低温圧力容器などへの使用も検討されている。本研究では、最初に、ガラス繊維チョップドストランドマットを強化材とするGFRPを用いて、微視破壊を的確に検知することのできるAE法を併用した破壊じん性試験を行い、低温におけるGFRPの破壊じん性を検討した。その結果、室温の場合にはAE累積エネルギーの急増開始荷重より求めた破壊じん性値K_<AE>値はASTM E399の5%オフセット法から得られた破壊じん性値K_Q値によく一致するが、低温の場合にはK_<AE>値はK_Q値より大きく、一致しないことがわかった。また、K_<AE>値は低温になると大きくなることが明らかとなった。さらに、破面観察より、切欠先端に繊維と母材との界面はく離や母材の割れおよび繊維の破断の微視破壊が累積し損傷域が形成されることや、K_<AE>値に対応する荷重に達すると損傷域が急速に拡大することを明らかにした。微視破壊に関するこれらの知見に基づいて、破壊じん性値算定モデルを作成し、繊維の引張強さを変数として含んでいる破壊じん性値の算定式を導き、詳細に検討した。次に、GFRPの片側切欠き試験片を用いて、引張り疲労試験を行なった。まず、疲労試験時に生じる損傷の巨視的様相と試験片のコンプライアンスの変化について考案を行った。つづいて、疲労試験時に計測したAE信号の解析および破面観察を行い、微視破壊を明らかにした。微視破壊に関するこれらの知見に基づきGFRP中に生じる微視疲労破壊を解明した。ガラス繊維強化有機複合材料は住宅機器,舟艇などの工業材料としてこれまでも多量に使用されてきたが,その優れた電気絶縁性,電波透過性,耐食性が注目され,近年,核融合炉,磁気浮上車両, MHD電波などの超電導マグネットの電気,熱絶縁材料や支持材,航空機,宇宙機器の一次構造部材および低温圧力容器などへの使用も検討されている.本研究では,ガラス繊維強化有機複合材料のシートモールディングコンパウンド(SMC)を用いて,微視破壊を的確に検地することのできるAE法を併用した破壊じん性試験を行い,まずはじめに低温におけるガラス繊維強化有機複合材料の破壊じん性を検討した.その結果,室温の場合にはAE累積エネルギーの急増開始荷重より求めた破壊じん性値K_<AE>値はASTM E399の5%オフセット法から得られる破壊じん性値K_Q値によく一致するが,液体窒素温度の場合にはK_<AE>値はK_Q値より大きく,一致しないことがわかった.また, K_<AE>値は低温になると大きくなることが明らかとなった.さらに,破面観察より,切欠先端に繊維と母材との界面はく離や母材の割れおよび繊維の破断の微視破壊が累積し損傷域が形成されることや, K_<AE>値に対応する荷重に達すると損傷域が急速に拡大することを明らかにした.次に,微視破壊に関するこれらの知見に基づいて,破壊じん性値算定モデルを作成し,繊維の引張強さを変数として含んでいる次式の破壊じん性値の算定式を導き,詳細に検討した.ガラス繊維のチョップドトランドマットを強化材とするGFRPの片側切欠き試験片を用いて、引張り疲労試験を行った。

はじめに、疲労試験時に生じる損傷の巨視的様相と試験片のコンプライアンスの変化について考察を行った。また、疲労試験時に計測したAE信号の解析および破面観察を行い、微視的破壊を明らかにした。さらに、これらの微視的破壊に関する知見に基づき、GFRP中に生じる微視的疲労破壊を解明した。得られた主な知見は以下の通りである。1.荷重繰返し数に対する試験片のコンプライアンスの変化より、荷重繰返し数を大きく3つの領域、すなわち、ステージI,II,III,に分けることができた。ステージIにおよびIIIはコンプライアンスが急激に増加する領域であり、ステージIIはコンプライアンスの増加がゆるやかな領域である。2.疲労試験時に生じる損傷域の観察より、ステージIでは繊維の破断はほとんど生じず、主に繊維と母材の界面はく離によって損傷域が形成されること、また、ステージIIでは繊維の破断が生じることがわかった。3.SEMによる破面観察の結果より、疲労試験中に繊維と母材あるいは母材どうしのこすれ合いにより母材の摩耗が生じることが確認された。4.微視的疲労破壊について検討した結果、ステージIおいて、はく離した繊維と母材の間の摩擦係数は荷重繰返し数のみによって変化し荷重繰返し数の増加とともに単調に減少すること、また、はく離応力は荷重繰返し数に対してほぼ一定であることがわかった。また、ステージIIにおいては、繊維の累積破断数は荷重繰返し数とほぼ比例して増加することがわかった。
環境物質であるキノン系化合物の曝露による生体内NOの産生低下と循環器疾患の誘発

血管内皮細胞において、一酸化窒素(NO)は血管弛緩や血管内皮細胞の保護に働くガス状物質であり、内皮型NO合成酵素(eNOS)により産生される。一方、ディーゼル排出微粒子曝露と循環器疾患との関連性が示唆されているが、その実態は明らかにされていない。本研究では、ディーゼル排出微粒子に含まれているキノン系化合物の主要成分であるフェナントラキノン(PQ)によるeNOS活性阻害メカニズム;血管平滑筋弛緩阻害と血圧上昇について検討した結果、下記の事実を明らかにした。1)ウシ大動脈血管内皮細胞膜画分を使用した検討:PQはeNOS活性を低濃度で阻害し(IC50値=0.6μM)、この阻害様式は基質であるアルギニンに対して非拮抗型、補酵素であるNADPHに対して拮抗型であった。また、種々のキノン系化合物によるeNOS阻害強度はそれぞれの1電子還元ポテンシャル値に相関することが示された。PQはタンパク性SH基の酸化を引き起こし、その原因はPQとSH基との反応による"レドックスサイクル"が引き金となることが示された。2)ラット大動脈血管標本を使用した検討:PQ(5μM)はアセチルコリンによる内皮依存性血管平滑筋の弛緩は有意に抑制されたが、ニトログリセリンによる内皮依存性血管平滑筋弛緩の弛緩に対しては殆ど影響しなかった。3)ラットにPQ(0.36mmol/kg)を腹腔内投与すると、平均血圧が対照値の約1.4倍有意に上昇した。本条件下において、血漿中NOの安定酸化代謝物NO2^-/NO3^-量は、対照値の約70%まで減少した。以上のことなら、ディーゼル排出微粒子成分であるPQはeNOS活性阻害に起因する生体内NO産生を引き起こし、その結果、血管調節系を撹乱することが明らかとなった。1)フェナントラキノンの血管内皮型一酸化窒素合成酵素(eNOS)活性に対するIC_<50>値は0.55μMであり、神経型NOS(nNOS)に対する阻害度より18倍高かった。2)フェナントラキノン以外のキノン系化合物もeNOS活性を阻害し、その阻害強度はそれぞれのキノン系化合物が有する1電子還元ポテンシャル値に相関した。3)フェナントラキノンのeNOS阻害様式はアルギニンに対して非拮抗型であったが、NADPHに対して拮抗型を示した。4)アセチルコリンによる内皮依存性の血管弛緩反応は、フェナントラキノン(5μM)により有意(P<0.05)に抑制されたが、ニトログリセリンによる内皮非依存性の血管弛緩反応は影響を受けなかった。5)フェナントラキノンをラットに腹腔内投与(0.36mmol/kg)とすると、平均血圧は有意に増加した(平均血圧の上昇値:33±6mmHg、P<0.01)。同様な条件下、plasma中のNO代謝物であるNO_2^-/NO_3^-量は無処置群の68%(P<0.01)まで低下していた。以上の結果より、フェナントラキノンをはじめとするキノン系化合物は、nNOSのみならずeNOSに対して強い阻害効果を示すことが明らかとなった。阻害強度と1電子還元ポテンシャル値との関係ならびに速度論的解析の結果より、フェナントラキノンの阻害様式は既に明らかにされているnNOSの場合と同様なメカニズムによることが示唆された。フェナントラキノン曝露により観察された血管平滑筋の弛緩低下ならびに血圧上昇の原因は、eNOS活性阻害に起因する定常レベルのNO産生量の低下によることが考えられた。

以上のことなら、ディーゼル排出微粒子成分であるPQはeNOS活性阻害に起因する生体内NO産生を引き起こし、その結果、血管調節系を撹乱することが明らかとなった。
自閉症等コミュニケーション障害の多元測定と統計モデルによる測定・支援の研究

自動ソーシャルスキルトレーナと題して,ソーシャルスキルトレーニング(SST)の過程を人間と対話エージェントの会話によって自動化する研究を進めてきた。これまでに開発したシステムは、自閉スペクトラム症での効果測定をしていなかったという問題があった。最終的な実験的評価として、自動ソーシャルスキルトレーナを使用し、10名の自閉スペクトラム症者における訓練の効果を調査した。50分間のシステムを使用した訓練実験により、有意に話のスキルが向上していることを示し、自動ソーシャルスキルトレーニングが有効であることを示してきた。これからも希望者がいつでもどこでも手軽に使用できるSSTを目指していく。本研究では、コミュニケーションが苦手な人をトレーニングする対話システムを作るため、従来の認知行動療法であるソーシャルスキルトレーニングの枠組みを参考とした。「自動ソーシャルスキルトレーナ」と題して、ソーシャルスキルトレーニングの過程を人間とコンピュータのアバターとの対話によって自動化するシステムの開発を実現した。システムは、音声および言語情報を認識し、ユーザにフィードバックを行う。システムの設計は、従来のソーシャルスキルトレーニングの枠組みに沿っており、課題設定、モデリング、ロールプレイ、フィードバック、正の強化、宿題を含んでいる。ユーザが対話システム上の仮想的なアバターと音声対話していく中で、コミュニケーションのスキルを学習していく。本研究では、課題設定として「上手に話を伝えるトレーニング」を対話システムに実装した。まずモデリングのステップでは、ユーザはあらかじめ収録した、上手に話を伝える人の動画を視聴し良い点を学習する。次にロールプレイとして、ユーザがアバターに向かって、1分間で「最近あった出来事」を伝える。その際、アバターは聞き役として頷きなどの反応をし、同時にユーザの音声と動画も収録する。収録したデータから、ユーザの言語•非言語情報(声の周波数や明瞭性、1分間の単語数、6文字以上の単語割合など)を検出し、それを標準的なモデル(モデリングで使用した話者達)と比較して、良かった点と改善点をユーザに提示する。ユーザはフィードバックを見ることによって、自分の話の伝え方について客観的なアドバイスを受けることが可能になる。大学院生が本システムを使用したトレーニングを受けたところ、有意に話を伝えるスキルが向上することを確認した。本研究では、コミュニケーションが苦手な児童をトレーニングする対話システムを作るため、精神科医および臨床心理士などにより使用されているソーシャルスキルトレーニングの枠組みを参考とした。今年度は、従来の音声言語情報を認識しユーザにフィードバックを行うシステムに、画像情報を追加してマルチモーダル化した。自動ソーシャルスキルトレーナの設計は、ソーシャルスキルトレーニングの枠組みに沿っており、課題設定、モデリング、ロールプレイ、フィードバック、正の強化、宿題を含んでいる。ユーザが対話システム上の仮想的なアバターと音声対話していく中で、コミュニケーションスキルを訓練していく。これまで課題設定として「上手に話を伝えるトレーニング」を対話システムに実装した。収録したデータから、ユーザの言語&#8226;非言語情報(声の周波数や明瞭性、1分間の単語数、6文字以上の単語割合、笑顔の頻度など)を検出し、それを標準的なモデル(モデリングで使用した話者達)と比較して、良かった点と改善点をユーザに提示する。今年度は、マルチモーダル化したシステムの評価を大学院生18名が行い、有意な訓練効果を確認した。(2)おおむね順調に進展しているといえる。ソーシャルスキルトレーニングに関しての枠組み(課題設定、モデリング、ロールプレイ、フィードバック、正の強化、宿題)を参考にして、対話システムをマルチモーダル化することが実現できた。コミュニケーションスキルの訓練効果を測定するに当たって、本学倫理員会での承認の上、大学院生を計18名募集し実験を進めた。本システムを使うことにより、従来の音声言語のみのフィードバックよりと比較し、有意にソーシャルスキルが改善したことがわかった。これらの成果は、SST普及協会全国大会などで報告され、ベストプレゼンテーション賞を受賞するなど高い評価を受けている。また国際会議および学術雑誌への投稿を行い、現在査読中である。しかし、より対話的なシステムを開発するに当たって、当初の予定であるコミュニケーションデータを収集し、そこから自閉スペクトラム症者と健常者の対人コミュニケーションにおける応答をモデル化することにはまだ至っていない。現在パイロット実験として、2名の自閉スペクトラム症者・児のデータ収録を行い、本システムが十分に使用できることを確認しているが、次年度は、さらに臨床データによるコミュニケーションモデルに基づいた対話システム作成に関して取り組む必要がある。本研究では、コミュニケーションが苦手な児童をトレーニングする対話システムを作るため、精神科医および臨床心理士などにより使用されている認知行動療法の一種であるソーシャルスキルトレーニングの枠組みを参考とした。これまで課題設定として、上手に話を伝える訓練バッテリーを対話システムに実装した。

まずモデリングのステップでは、ユーザはあらかじめ収録した、上手に話を伝える人の動画を視聴し良い点のルールを学習する。次にロールプレイとして、ユーザがアバターに向かって1分間で「最近あった楽しかった出来事」を伝える。その際、アバターは聞き役として頷きなどの反応をし、同時にユーザの音声と動画も収録する。収録したデータから、ユーザの言語・非言語的情報(声の周波数や明瞭性、1分間の単語数、6文字以上の単語割合、笑顔の頻度など)を検出し、それを標準的なモデル(モデリングで使用した話者達)と比較して、良かった点と改善点をユーザに提示する。ユーザはフィードバックを見ることによって、自分の話の伝え方について客観的なアドバイスを受けることが可能になる。これまで、大学院生および自閉スペクトラム症者(児)において本システムの訓練効果を評価し、システム使用前後における対人対話において、有意に話を伝えるスキルの向上を確認した。自動ソーシャルスキルトレーナと題して,ソーシャルスキルトレーニング(SST)の過程を人間と対話エージェントの会話によって自動化する研究を進めてきた。これまでに開発したシステムは、自閉スペクトラム症での効果測定をしていなかったという問題があった。最終的な実験的評価として、自動ソーシャルスキルトレーナを使用し、10名の自閉スペクトラム症者における訓練の効果を調査した。50分間のシステムを使用した訓練実験により、有意に話のスキルが向上していることを示し、自動ソーシャルスキルトレーニングが有効であることを示してきた。これからも希望者がいつでもどこでも手軽に使用できるSSTを目指していく。(2)おおむね順調に進展しているといえる。ソーシャルスキルトレーニングに関しての枠組み(課題設定、モデリング、ロールプレイ、フィードバック、正の強化、宿題)を参考にして、支援システムを開発することができた。本研究では、最初の段階として課題設定は「上手に話を伝えるトレーニング」を選択した。このスキルの教育効果を測定するに当たって、本学倫理員会での承認の上、大学院生を計50名募集し実験を進めた。本システムを使うことにより有意にソーシャルスキルが改善したことがわかった。これらの成果は、1本のトップ国際会議および複数の研究会で報告し、研究奨励賞を受賞するなど高い評価を受けている。