hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オーケストラ楽団における収益性とブランド購買の二重苦

第4に、それにもかかわらず、楽団の収益性はモデルからの逸脱度では説明できない。第二の仮説は棄却された。なぜ仮説が棄却されたのかを解くことがアート・マーケティング研究における課題の一つであることが明らかとなった。本研究は、収益性を高めるために必要な顧客維持率をプロオーケストラを事例にして明らかにしようとしたものである。そのために二つの仮説を検証した。第一は、オーケストラであっても、クレジットカードなどと同程度に、その市場はディリクレモデルで近似できるという仮説である。第二は、他楽団よりも市場浸透度が低いにもかかわらず鑑賞頻度の高い楽団の収益性は高いという仮説である。その結果、第一の仮説は支持されるものの、第二の仮説は支持されなかった。このことは楽団が、互いの鑑賞頻度を市場浸透度が反映された値と考えるべきだが、頻度の改善が収益性に直結すると他のサービス業と同様に考えるべきではないことを意味している。本年度は、これまで入手できていたクレジットカードに関するデータを再分析し、オーケストラと比較可能な基準を示す成果をまとめた。また、当初計画されていたアンケートを行い、鑑賞者のデータを得ることができた。さらに、第一の仮説の検証が進み、学会報告などでその成果をまとめることができた。しかしながら、本年度5月に入手予定であった、オーケストラ楽団の収益性に関する財務データをいまだ入手できていない。その理由は、公開される財務データが前々年度のものであったためである。次年度の5月以降に、アンケートの対象となった年度の財務データが入手できるようになる予定である。以上から「やや遅れている」と判断した。消費者行動論、マーケティング、スポーツマーケティング、アートマーケティング次年度は、本研究の最終年度となるため、成果のまとめを中心に行う。第1に、本年度学会で報告された結果を、さらに精緻に分析し、学会で報告し、それらを文章化して論文にまとめる予定である。学会報告の申し込みをすでに終えている。第2に、5月以降に公開される予定の財務データを入手し、第二の仮説を検証する。すなわち、他楽団よりも市場浸透度が低いにもかかわらず鑑賞頻度の高い楽団、すなわちディリクレモデルによる理論値から逸脱した鑑賞頻度の値を示す楽団の営業利益率は高いはずである、という仮説である。この仮説の検証結果を、学会報告を行うことでまとめる予定である。当初の予定では、平成25年度は、プールされたアンケートモニターを対象にプロオーケストラ楽団への鑑賞行動をアンケートによって収集し、クレジットカードの結果と比較する予定であった。現在、結果を比較するための理論的背景を論文として提示でき、クレジットカードの実証結果は論文投稿中である。また、アンケートは平成26年度4月初旬に行う予定が決まっている。結果を比較するところまでは到達していないけれども、データは順調に収集できている。
日中バイリンガルによる英語破裂音の知覚と生成

すでに習得された複数言語が、新たに習得する言語に与える音声面の影響を解明するため、本研究は、バイリンガル話者が母語以外の言語を習得する際の音声生成・知覚パタンを観察した。さらに、モノリンガル話者との比較を通して、バイリンガル話者に特有の音声特徴を探った。その結果、バイリンガル話者による新規言語の音声習得パタンが母語から受ける影響の有無や大きさは生成と知覚で異なり、移住年齢や調音点などからも影響を受けることが示唆された。本研究の目的は、英語・中国語・日本語におけるVOTの分布の違いを利用し、日中バイリンガルの英語破裂音知覚・生成のパタンと各言語の母語話者によるパタンの比較を通して、どの言語の影響を最も強く受けているかを検証することである。本研究では、英語の知覚実験と、英語・中国語・日本語の生成実験を行った。被験者として、15才以前に中国から日本へ移住した中国人移民、および中国語母語話者の親を持つ日本で生まれた日中バイリンガル16名が参加した。言語背景に個人差があるものの、実験者が行ったアンケートでは、そのうちの多くが日本語を最も得意とすると回答した。また、対照群として日本語学習歴のない中国語母語話者、中国語学習歴のない日本語母語話者が10名ずつ、そして中国語と日本語の学習歴のない英語母語話者も4名実験に参加した。知覚実験では、音声分析ソフトPraatに実装されているPSOLAを用いて合成された-60msから+100msまでの20ms刻みのVOTを持つ音声の連続体を聞き、有声音("back")か無声音("pack")かを判断させた。被験者は、ランダムな順番で流れる音声(単語)のボタンをパソコン上でクリックすることで回答した。被験者グループ間の比較のため、被験者ごとに有声音と無声音の境界となるVOTを算出した。各トークンは7回繰り返され、4回以上有声音と回答された場合は有声音、3回以下なら無声音と判断されたとみなした。生成実験では、各言語に実在する語を使用したミニマルペアのリストを運用文に埋め込んだものを3回ずつ読み上げさせた。ターゲットとなる破裂音は語頭に置かれ、後続する母音は広母音に統一された。英語の生成実験にはすべての被験者グループ、中国語の生成実験には中国語母語話者とバイリンガル、そして日本語の生成実験には日本語母語話者とバイリンガルが参加した。被験者グループ間の比較のために、Praatによる音響分析を通して各トークンのVOTを測定した。実験のための録音機器や実験材料、そして実験を実施する場所は、順調に確保することができた。しかし、本研究の被験者である日中バイリンガルについては、予想以上にリクルートが困難であった。そこで、当初想定していた中国で生まれ、日本に移民として移住した中国人移民だけではなく、日本で生まれ育ったが中国語母語話者の親を持ち、どちらの言語も流暢に話す日中バイリンガルにも範囲を広げてリクルートを行った。それでも被験者の数を増やす事は難しく、今のところ、バイリンガル被験者の数は当初の予定の半分程度となってしまっている。対照群である各言語の非バイリンガル母語話者については、順調にデータ収集を行うことができた。本研究の目的は、日中バイリンガルの英語破裂音知覚および生成のパタンを観察し、各言語の母語話者のパタンとの比較をすることで、バイリンガルが持つ3つの音声体系のうちどの言語の体系に最も影響を受けるかを検証することである。本研究では、英語破裂音の知覚実験と、英語・中国語・日本語における破裂音の生成実験を行った。実験の被験者は、15歳以前に中国から日本へ移住した中国人移民、および中国語母語話者の親を持つ日本で生まれ育った日中バイリンガル計16名が実験群として参加した。対照群は、日本語学習歴のない中国語母語話者、中国語学習歴のない日本語母語話者各10名、および中国語と日本語の学習歴のない英語母語話者4名であった。知覚実験では、被験者が-60msから+100msまでの20ms刻みのVOTを持つ音声連続体を聞き、有声音を持つ語("back")か無声音を持つ語("pack")かを判断した。被験者ごとに計算された有声音と無声音の境界となるVOTを算出し、その値を被験者グループ間で比較した。生成実験では、被験者が読み上げた各言語に実在する語のミニマルペアリストにおけるVOTの値を測定した。ミニマルペアで使用された語としては、すべて破裂音を語頭に持ち、後続母音が広母音であるものが選ばれた。これらの実験結果を分析するために、知覚実験では一般化線形混合モデル、生成実験では分散分析が用いられた。その結果、例外はあるものの、バイリンガルの第三言語(英語)生成における第一言語(中国語)と第二言語(日本語)の有意な影響は見られなかった。一方で、バイリンガルの第三言語知覚では、第二言語学習開始年齢が遅いバイリンガルに第一言語からの影響が見られた。前年度に収集したバイリンガルと母語話者の知覚・生成パタンのデータを比較分析し、その結果に基づく学会発表をする予定であった。しかし、分析をより精密にするために独立変数を増やし、より正確な統計分析を行うこととした。

これに伴い、当初用いる予定であった分析方法が使えなくなり、研究結果をとりまとめるのが遅れてしまい、平成28年度中に学会発表を行うことができなかった。本研究では、すでに習得された言語の音声体系が、新たに習得する音声体系に与える影響についてのデータを収集し、話者グループによる比較対照を行った。バイリンガル話者が母語以外の言語を習得する際の音声生成・音声知覚パタンを、モノリンガル話者のパタンと比較したところ、生成と知覚では異なる影響があることがわかった。生成に関しては、すでに習得された言語の影響があまり見られなかったのに対し、知覚に関してはバイリンガルの移住年齢によって異なるパタンが観察された。また、生成については音声の調音点によってもパタンが異なることも明らかになった。さらに、生成についてはバイリンガルの2つの母語についてもモノリンガルとの比較対照を行ったが、その結果、一部の例外を除いてバイリンガルとモノリンガルの生成パタンに優位な差は見られなかった。以上の結果より、バイリンガルによる音声習得パタンは生成と知覚でそれぞれ異なり、移住年齢や調音点などによっても影響を受けることが示唆された。すでに習得された複数言語が、新たに習得する言語に与える音声面の影響を解明するため、本研究は、バイリンガル話者が母語以外の言語を習得する際の音声生成・知覚パタンを観察した。さらに、モノリンガル話者との比較を通して、バイリンガル話者に特有の音声特徴を探った。その結果、バイリンガル話者による新規言語の音声習得パタンが母語から受ける影響の有無や大きさは生成と知覚で異なり、移住年齢や調音点などからも影響を受けることが示唆された。昨年度収集したバイリンガルの知覚・生成パタンのデータを分析し、各言語の母語話者のパタンデータの比較を行う。知覚パタンの分析には、ウィルコクソンの符号順位検定を用いて各被験者グループ間の境界となるVOT平均値を比較する。また、必要に応じてBenjaminiとHochbergの方法で補正を行う。生成パタンの分析方法としては、分散分析とテューキーのHSD検定を用いて、各平均値の差を明らかにする。また、クラスター分析を用いて各グループの平均値間の類似度または距離を測定することで、バイリンガルのVOT境界がどの言語から最も大きい影響を受けているかを明らかにすることができると考えている。上記の方法で得られた結果を、第二言語音声習得モデルの1つであるThe Bi-Level Input Processing (BLIP) modelによる予測と比較し、バイリンガルによる知覚・生成パタンの特徴を検証する。BLIP modelは、第二言語学習者の音声知覚習得についてのモデルであるが、それがバイリンガルによる第三言語音声習得にも応用できるかを議論する。音声習得中国、およびカナダでの音声収録の調整がうまくいかず、実験協力予定者と実験者の予定を合わせることができなかったため、平成27年度の音声収録はすべて日本国内で行った。さらに、昨年度のうちにデータの収集および分析が完了しなかったため、当初予定していた学会の大会での発表をやめ、東京近郊で行われる学会の例会での発表を行った。そのため、当初請求していた旅費を使用しなかった。また、被験者への謝金は、書類準備の都合で助成金を使わず、実験者の私費で支払ったため、今年度については謝金は発生しなかった。
米飯香気形成のメカニズムに関する研究

1.香気成分の定量的分析法の確立香気の研究にあたっては,定量的取扱いが不可欠であるので,多数の試料を処理できるうえ,定性・定量が同時に可能な方法として,ポーラスポリマー吸着・GC分析法を取りあげ, GCピーク面積とその変動係数を指標として検討した.その結果,水溶液状試料からの香気成分の追い出し条件(吹き込み窒素ガス流速,時間,試料温度と食塩濃度など),テナックスへの吸着条件(カラム温度,テナックス量)及び追い出し部位と吸着部位の連結管温度が定量値にシビアに影響を与えることを認めた.また,香気成分を含む窒素ガスの流路に結露が起ると定量値の変動が大となるので,追い出しと吸着の各部位とそれを結ぶ管は等温で厳密に管理する必要のあることを認めた.テナックスから香気成分の追い出し条件についても検討した.固形状試料は,水を分散〓とする〓〓液にすることにより,ほぼ目的とする結果が得られた.しかし,〓〓液の粘性や起泡が障害となる場合があり,その時には適当な前処理が必要であり,米飯の場合には, α-アミラーゼ処理が好結果を得た.本結果の概要を食品工業学会大会('88・3)にて発表した.2.炊飯に伴う香気と香気成分の変化150°C油浴加温条件の場合, 20分前後からドラスチックに米飯らしい香気となる.この時点までに水蒸気蒸留の形で生米中のC510のアルデヒド, C57の1-アルコール,アルキルフラン類が揮発し減少する(低級脂肪酸の減少については報告済み)のに対して,硫黄化合物は顕著な生成が認められる.硫黄化合物に特異的なFPD-GCのピーク面積は67倍に増加し,その主成分はジメチルジスルフィドと推定された.今後,更に刺戟〓値の低い硫黄化合物群やピラジンなどの窒素化合物群について検討を加える予定である.1.香気成分の定量的分析法の確立香気の研究にあたっては,定量的取扱いが不可欠であるので,多数の試料を処理できるうえ,定性・定量が同時に可能な方法として,ポーラスポリマー吸着・GC分析法を取りあげ, GCピーク面積とその変動係数を指標として検討した.その結果,水溶液状試料からの香気成分の追い出し条件(吹き込み窒素ガス流速,時間,試料温度と食塩濃度など),テナックスへの吸着条件(カラム温度,テナックス量)及び追い出し部位と吸着部位の連結管温度が定量値にシビアに影響を与えることを認めた.また,香気成分を含む窒素ガスの流路に結露が起ると定量値の変動が大となるので,追い出しと吸着の各部位とそれを結ぶ管は等温で厳密に管理する必要のあることを認めた.テナックスから香気成分の追い出し条件についても検討した.固形状試料は,水を分散〓とする〓〓液にすることにより,ほぼ目的とする結果が得られた.しかし,〓〓液の粘性や起泡が障害となる場合があり,その時には適当な前処理が必要であり,米飯の場合には, α-アミラーゼ処理が好結果を得た.本結果の概要を食品工業学会大会('88・3)にて発表した.2.炊飯に伴う香気と香気成分の変化150°C油浴加温条件の場合, 20分前後からドラスチックに米飯らしい香気となる.この時点までに水蒸気蒸留の形で生米中のC510のアルデヒド, C57の1-アルコール,アルキルフラン類が揮発し減少する(低級脂肪酸の減少については報告済み)のに対して,硫黄化合物は顕著な生成が認められる.硫黄化合物に特異的なFPD-GCのピーク面積は67倍に増加し,その主成分はジメチルジスルフィドと推定された.今後,更に刺戟〓値の低い硫黄化合物群やピラジンなどの窒素化合物群について検討を加える予定である.
壁面粘性・熱伝導境界層音響散逸の境界要素解析法

音響壁面粘性・熱伝導境界層音響散逸を含めた部分領域境界要素音響数値計算プログラムの開発を行い,その有効性を高精度物理実験との比較により確認した。まず,部分領域境界要素音響解析および壁面粘性・熱伝導境界層音響散逸に関する理論を展開し,電算機において実装可能な形式への変換関係を明らかにした。これに基づいて開発した境界要素音響数値計算プログラムによる音場解析手法の有効性については実験と数値解析との比較結果により示した。すなわち,スリット開口について,スリット幅とスリット流路長をパラメータとして調べた結果,いずれの条件についても本解析値は精密実験値と極めて良好な一致を示すこと,また,従来,観測できなかった音場の詳細な様子が可視化され音響要素設計において的確な技術的判断を可能とすること,などが確認された。以上は音響壁面粘性・熱伝導境界層音響散逸の数値解析コード化について,一定(0次)境界要素により開発したものである。それによって所期の基本的な目標は達成できた。一方,従来の開口部イナータンス理論とレジスタンス経験式との的確な組合わせが,単純な開口形状の場合に高精度予測を可能とすること,しかし,それは,複雑な開口形状の場合には,散逸に関する精度が低下することを明らかにした。複雑な形状の開口にまで本解析手法の適用範囲を広げるためには,一定境界要素にたいして高次境界要素化が不可欠であり,高次境界要素化を図ってきたが,その場合一定境界要素の場合と異なり,条件により大きな数値誤差を発生する症状がみられ十分な信頼性を確保するまでには至っていない。この現象については,その原因解明を急ぎ早期に解決したい。1.測定装置および計測・解析システムの構築開口部(本年度は2次元)の音響散逸測定装置は,長さ1800mmの音響管の一端にラウドスピーカ,他端に供試開口部を介して空洞部を配置し,粒子速度加速用のへルムホルツ型共鳴器を構成した。本補助金により,開口部(スリット)は2通りの幅(4mmおよび2mm),空洞部は幅100mm×高さ50mm×長さ40mm,音響管は幅100mm×高さlOOmm×長さ1000mmとして厚10mm鋼板一体溶接加工,これにマイクロホン挿入ガイドおよびラウドスピーカ側音響管(厚30mmPVC板,試料側音響管と同一内寸,長さ800mm)を取付け測定装置として組み立てた。次に,広線形範囲のマイクロホンシステム2系統を本補助金により購入し,管内2点音圧の伝達関数測定による開口部音響散逸の観測を可能にした。2.理論構電算機プログラム開発および検証実験壁面熱伝導・粘性境界層に等価な壁面の疎密波モードアドミッタンスを導出し,既開発の境界要素法音響解析電算機コードに組み込んだ。部分領域化手法,フロント解法などコア容量低減技法を活用し,256MBのWSでの2次元解析実行を可能とした。以上による数値実験(境界要素寸法0.1mm)および物理実験の結果,両者は極めて良好な一致を示し,所期目標とした理論誘導の妥当性および数値計算の有効性の確認を達成した。開口部音響散逸の測定装置は,長さ1800mmの音響管の一端にラウドスピーカ,他端に供試開口部を介して空洞部を配置し,ヘルムホルツ型共鳴器を構成して開口粒子速度を加速し,その音響散逸観測の高精度化をはかった。昨年度は2次元スリットの場合の開口部音響散逸について実験と2次元数値解析プログラム開発とを行い両者による結果の極めて良好な一致をみた。本年度は3次元の場合として,本補助金により円形開口断面のフランジ付き(非突出し管付き)と非フランジ付き(突出し管付き)開口および星型開口断面のフランジ付き(非突出し管付き)開口を注文加工し,また,音源側ダクト内

2点音圧のほかに開口両端の音圧同時測定を加えて測定装置として組立て開口部の断面寸法と長さをパラメータとして精密実験を行った。その実験結果について、共鳴周波数に関してはHelmholtz-Rayleighの理論式,また,音響散逸に関してはStokes-Ingardの近似理論式と比較した。その結果,近似理論式の予測精度は非突出し管付きおよび突出管付き円形断面の場合,2次元スリットの場合に比べて10%程度低下すること,とくに星型断面の場合,理論式の等価直径として水力直径を適用すると共鳴周波数が実験値に対し大幅(約1/2)な相異を生ずることを明確にできた。これらの近似理論式に対して,より厳密な解析を行うため,昨年度その開発を達成した2次元部分境界要素数値音場解析電算機コードの3次元への拡張を進めている。しかし,壁面粘性に関する壁面音圧のラプラシアンの数値誤差が異常に大きく評価されてしまう問題が生じている。2次元の場合と3次元の場合とで根源的な数値解析内容の相異はなく,3次元のコーディングにおける単純なミスと考えられ,その究明を急いでいる。
分子線の運動・振動エネルギーが表面反応に及ぼす効果

気体分子と固体表面との反応機構を研究するために,新たに分子線装置を作成し,複合表面分析装置と接合した。これによって分子線と反応した表面試料を大気に曝すことなく,表面分析ができるようになった。本研究では,主としてシリコン表面の炭化および窒化反応について詳しく調べた。炭化反応については,エチレン分子線をシリコン表面に照射し,X線光電子分光(XPS),低速電子回折(LEED)などの方法で研究した。この場合の炭化反応は600°C以上で起ることが観測された。炭化初期には,シリコン表面に炭素原子が規則的に配列するのがLEEDパタンから観測された。シリコン炭化膜が成長する過程では,表面に付着した炭素原子と固体内部から拡散してきたシリコン原子が表面で反応する。低温領域ではシリコンの拡散が律速になり,炭素過多な結合の乱れたシリコン炭化層ができる。逆に,シリコン原子の内部からの拡散の激しい高温領域では,シリコン過多な炭化層を形成しながら進む。エチレン分子線による炭素原子の供給と内部からのシリコン原子の供給がバランスするところで膜成長は最大になり,SiとCの組成比が1:1に近いSiC膜ができる。本実験条件下では680°Cが最適であった。窒化反応はN_2^+イオンビームを室温のシリコン表面に照射して調べた。100-1000eVの範囲でイオンの運動エネルギーを変化させ,窒化膜の形成過程をXPSで追跡した。イオン照射量の増加につれて,シリコン原子に結合する窒素原子数が増加し,やがて飽和する様子がXPSスペクトルの解析から得られた。低エネルギーイオン照射による生成膜の組成は化学量論的なSi_3N_4に近いが,高エネルギー側では欠陥の発生による不飽和な結合が生じ,組成比から期待されるSi-N結合のXPSスペクトルは得られなかった。この欠陥は高温でのアニーリングによってかなり解消されることもXPSスペクトルから判った。Si(100)表面の炭化・窒化反応について,低エネルギーイオンビームおよび分子線を用いて研究した。超高真空下で清浄化したSi表面にN_2^+イオンビームのエネルギーを100eVから1000eVまで変化させて,表面反応に及ぼす運動エネルギーの効果を調べた。Si表面は室温ではN_2分子と反応しないが,N_2^+ビームにして運動エネルギーを上げると室温でも反応が進む。表面の反応生成物の化学的結合状態はその場観察でX線光電子分光法(XPS)で調べた。100200eVのN_2^+ビーム照射では化学量論的組成をもつ窒化ケイ素(Si_3N_4)膜が形成されるが,運動エネルギーを上げると表面層に多くの欠陥をもつ不飽和結合を含む膜が形成される。イオンビーム照射による表面反応に対比する目的で,エチレン,アンモニア分子線を用いてSi表面の熱反応についても調べた。この場合,入射ビームの運動エネルギーが極めて低いので,表面温度を600°C以上に上げる必要があった。反応生成物の化学的状態はこの場合もXPS法で詳しく調べた。これらの実験結果から以下のことが判った。イオンビームの場合は,運動エネルギーによって窒素原子が表面から固体内部に侵入して反応するのに対して,熱エネルギーの分子線では表面での反応が主であり,反応に供するSi原子は固体内部より熱拡散によって表面に運ばれ,炭化層,窒化層が形成される。表面反応のメカニズムを速度論的立場からモデル的に考察して,反応確率などの情報についても実験から得た。

気体分子と固体表面との反応機構を研究するために開発した分子線装置と複合表面分析装置を用いて、シリコン表面の炭化および窒化反応について研究した。炭化反応については、エチレン分子線を加熱したシリコン表面に照射し、反応生成物をX線光電子分光(XPS)、低速電子回折(LEED)などで調べた。この場合、炭化反応は600°C以上で起こる事が確認され、反応初期にはシリコン表面に炭素原子が規則的に配列するのがLEEDパタンから観測された。シリコン炭化膜が成長する過程では、表面に付着した炭素原子と固体内部から拡散してきたシリコン原子が表面で反応する。本実験条件下では680°Cで反応速度が最大になる。この温度より低温側では、シリコン拡散が律速になり、炭素過多で結合の乱れたシリコン炭化層ができる。逆に高温側では、シリコン過多な炭化層を形成する。窒化反応はN_2^+イオンビームを室温のシリコン表面に照射して調べた。100-1000eVの範囲でイオンの運動エネルギーを変化させ、窒化膜の形成過程をXPSで追跡した。イオン照射量の増加につれて、シリコン原子に結合する窒素原子数が増加し、やがて飽和する様子がXPSスペクトルの解析から得られた。低エネルギー側では良い膜ができるが、高エネルギー側では多くの欠陥が発生する。この欠陥は高温でのアニーリングによってかなり解消することが判った。
注意欠陥/多動性障害の事象同定プロセスにおける認知特性の解明

注意欠陥/多動性障害の事象同定プロセスにおける認知特性の解明を明らかにするため,非侵襲的な脳機能計測法である事象関連脳電位を用いて以下の2つの研究を行い,学術雑誌及び国際学会において研究の成果を発表した.1、逸脱事象の同定プロセスにおける認知メカニズムを明らかにするため,逸脱情報処理が課題要求に応じてどのように変容するのかを検討した.結果から,課題要求により空間的注意の焦点化の程度が変化し,それが逸脱事象の同定プロセスに強く影響することが明らかになった.これらの研究成果をClinical Neurophysiology誌,Journal of Vision誌及びJournal of Cognitive Neuroscience誌に発表した.2、上述の結果を踏まえ,注意欠陥/多動性障害児と定型発達児の逸脱事象処理における脳活動を比較した.結果から,注意欠陥/多動性障害児は注意すべき位置への空間的注意の焦点化の働きに脆弱性があり,その結果,注意すべき位置での知覚的処理が低下し,目標とは非関連な逸脱事象に妨害されやすいことが明らかになった.これらの研究成果をCognitive Neuroscience Societyにおいて発表した.これらの研究成果は,注意欠陥/多動性障害における認知的脆弱性の背景には空間的注意の問題が強く関連していることを示唆するものであり,注意欠陥/多動性障害の認知的メカニズムを理解する上で重要な意義がある.注意欠陥/多動性障害(AD/HD)の認知メカニズムを明らかにするため,事象関連脳電位(ERP)を用いて以下の4つの研究を行い全て学術雑誌に発表した.2.この研究成果を踏まえ,AD/HDの認知メカニズムに関する研究をレビューし,行動科学誌に発表した.上述の研究から,AD/HDの認知メカニズムには逸脱情報処理が深く関与していることが示唆されたことから,以下の基礎研究を行った.3.逸脱情報処理と刺激文脈との関連性を検討した.標的検出が容易な文脈事態では非標的刺激は課題関連情報として処理が進み,一方,標的検出が困難な文脈事態では非標的刺激は妨害情報として処理されることが示された.このことから,刺激文脈により逸脱情報処理が変容していることが明らかになった.この研究成果をClinical Neurophysiology誌に発表した.4.更に,逸脱情報処理における刺激文脈効果の注意メカニズムについて検討し,逸脱情報に対する注意捕捉の程度が刺激文脈により変容することが明らかになった.この研究成果をPsychophysiology誌に発表した.事象同定プロセスの基礎メカニズムを明らかにするため,非侵襲的な脳機能計測法である事象関連脳電位を用いて以下の2つの研究を行い学術雑誌に発表した.1、トップダウン注意制御により変容する逸脱情報処理の認知メカニズムについて検討するため,標的検出が容易な刺激文脈と困難な刺激文脈における逸脱情報への脳活動を計測した.標的検出が困難な刺激文脈事態では容易な刺激文脈事態に比べ,逸脱情報へのP3反応が増大した.これは,標的検出が困難な文脈事態では,逸脱情報に配分される注意資源が増大するためであることを明らかにした.この研究成果をClinical neurophysiology誌に発表した.2、上述の効果を更に検討するため,標的情報と逸脱情報の出現する位置を実験的に操作し,逸脱情報に惹起される事象関連脳電位を検討した.結果から,標的検出が難しい事態では,(1)標的情報が出現する位置へと空間的注意が焦点化し,(2)情報処理は空間的注意の焦点内では促進し,焦点内では減衰するため,(3)空間的注意の焦点内に出現した逸脱情報への注意資源配分は増大し,焦点外では減少する,というメカニズムが背景にあることがわかった.この研究成果をJournal of Cognitive Neuroscience誌に発表した.これらの研究成果は,トップダウン注意制御とボトムアップ注意制御が事象同定プロセスにどのように関与しているのかを理解する上で重要な意義がある.注意欠陥/多動性障害の事象同定プロセスにおける認知特性の解明を明らかにするため,非侵襲的な脳機能計測法である事象関連脳電位を用いて以下の2つの研究を行い,学術雑誌及び国際学会において研究の成果を発表した.1、逸脱事象の同定プロセスにおける認知メカニズムを明らかにするため,逸脱情報処理が課題要求に応じてどのように変容するのかを検討した.結果から,課題要求により空間的注意の焦点化の程度が変化し,それが逸脱事象の同定プロセスに強く影響することが明らかになった.これらの研究成果をClinical Neurophysiology誌,Journal of Vision誌及びJournal of Cognitive Neuroscience誌に発表した.2、上述の結果を踏まえ,注意欠陥/多動性障害児と定型発達児の逸脱事象処理における脳活動を比較した.結果から,注意欠陥/多動性障害児は注意すべき位置への空間的注意の焦点化の働きに脆弱性があり,その結果,注意すべき位置での知覚的処理が低下し,目標とは非関連な逸脱事象に妨害されやすいことが明らかになった.これらの研究成果をCognitive Neuroscience Societyにおいて発表した.これらの研究成果は,注意欠陥/多動性障害における認知的脆弱性の背景には空間的注意の問題が強く関連していることを示唆するものであり,注意欠陥/多動性障害の認知的メカニズムを理解する上で重要な意義がある.
無機系新素材/セルロ-ス混抄機能紙の抄紙特性の評価システムの開発

本研究は2年間にわたり継続して行ったもので,概要を示すと次の通りである。第1年目には主に混抄機能紙のための無機系新素材/セルロ-ス混合分散系の紙料の凝集観察のための既存の流動セル・流動装置の改良を行い,可視化システムを組み立てたところ,従来より濃厚な高速流動サスペンションの凝集に関するデジタル画像デ-タの蓄積が可能となった。更にデジタル幾何学による画像解析法の確立を行い,新しい添加剤システムを含めた各種の流動混合分散系の実験デ-タを蓄積し,面像デ-タの数値的な評価法および混抄機能紙の抄紙システムにおける計測制御の可能性について検討した。更に本システムの塗工顔料の流動挙動への適用を探る目的でラテックスエマルジョン/顔料混合系の界面化学的およびレオロジ-的挙動についても検討を行なった。第2年目には初年度の実験装置の改良による成果をふまえ,無機系新素材/セルロ-ス混抄機能紙および湿式不織布のモデルとしての配向性シ-ト調製のための紙料サスペンションの条件の検討を中心に実験を行い,主に混抄紙のデジタル画像デ-タの蓄積と解析を行ったが,混抄紙には組成成分の界面化学的特性が大きな影響を及ぼすことが明らかになった。また混抄紙の地合の解析から添加薬品の種類・組成によりフロックの大きさ,形状が大きく変動することが明かとなった。混抄紙のための紙料の最適化モデルは界面化学的・流体力学的デ-タの動的平衡状態の検討から得られる。更に詳細なフロックの状態の表現には移動体計測と組み合わせた画像と3次元表現が必要となるだろう。初年度は主に無機系新素材/セルロ-ス混合サスペンションの為の流動装置に改良を加え,各種の流動混合分散系の実験デ-タを蓄積し,画像デ-タの数値的な評価法および混抄機能紙の抄紙システムにおける計測制御の可能性について検討した。研究実績を要約すると以下の通りである。1.流動挙動の撮像のための薄型平板セルを開発したことにより,従来よりも実際の抄紙システムに近い濃厚なサスペンションの撮像が可能となり,また焦点深度が浅くなったために鮮明な画像が捉えられるようになった。2.デジタル幾何学による閉曲線情報処理およびグラフ理論を凝集体の構造の数値的評価に適用することにより凝集の状態を抄紙特性との関連から定量的に評価することが可能となった(イギリスで発表・出版)。3.抄紙のウェットエンドシステムの計測制御との関連から荷電をもったサスペンションの流動系の自動制御の可能性についての検討を行なった(イギリスで出版予定・アメリカで発表予定)。4.各種の添加剤システムによるサスペンションの凝集挙動を画像デ-タから検討し、本評価システムを用いることにより添加剤システムの混合サスペンションに対する作用機構をある程度まで解明できることが明かとなった。濃厚流動分散系としての塗工顔料システムへの適用可能性の検討は現在進行中である。設備備品との関連では32ビットのパ-ソナルコンピュ-タを導入したことにより従来より高速にかつ大量のデ-タ処理が可能となった。次年度は本年度のデ-タをもとにシ-ト化の最適条件を検討する予定である。初年度の実験装置の改良による成果をふまえ,本初度は無機系新素材/セルロ-ス混抄機能紙および湿式不織布のモデルとしての配向性シ-ト調製のための紙料サスペンションの条件の検討を中心に実験を行い,また若干のシ-トの物性デ-タの解析を行なった.研究実績を要約すると以下の通りである.

1.手抄き法と配向性抄紙機によるシ-ト調製を比較すると,配向性マシンでは遠心力とノズル排出速度の組合せで多様な特性のシ-ト調製が可能であるが,物性値には組成成分の界面化学的特性が大きな影響を及ぼす.2.無機系新素材・パルプ混抄体シ-トの地合(=シ-トの局所的質量分布)をシ-トの透過光による画像をデジタル画像処理をおこなうことにより解析したところ,添加薬品の種類・組成によりフロック形成の大きさ・形状が大きき変動することが判明した.3.紙料サスペンションの流動画像とシ-ト地合のデ-タより最適化数式モデルの構築のための基礎的デ-タの蓄積を行なったが,現在主要因子の解析中であり,モデルは界面化学的デ-タと流体力学的デ-タの動的平衡状態を表現する多元連立方程式となると考えられる.解法としては多元の行列の近似解法を使うことになると予測され,モデルのシミュレ-ションにより最適化の条件が明らかになると期待される.4.コンピュ-タグラフィクス(CG)関連のソフトウェアにより凝集体の3次元構造の表現のための基礎的デ-タの蓄積を行なったが,二方向以上から凝集体の高速画像を得ることにより凝集体の3次元構造モデルの組立てが可能であるが,移動体計測上の問題点が浮かび上がってきたので,今後の解決が必要である.本年度設備備品であるフィルムレコ-ダによりCG画像の視覚による比較が可能となった.
理工系高等教育プログラムにおけるＰＢＬ的教育活動の役割と波及効果

理工系高等教育プログラムにおいて,重要視されているプロジェクト型の教育として正課内科目であるプロジェクトデザイン(PDと略)科目,特にPD1とPD2について前年に引き続きアンケート調査を特に2年次学生および4年次学生に対して行った.2年次学生と4年次学生,課外活動の効果との関係を調べた.また,海外でのプロジェクト型教育として注目されるVJIT(越日工業大学)でも同じ趣旨のものを行い比較検討した.また,東京理科大で開催されたラーニングコモンズに関するフォーラムに参加をし,その内容について情報を得るとともに参加大学と意見交換を行った.プロジェクト型教育においては活動の場の存在が一つの重要なポイントであることを確認した.工学教育の世界標準的な枠組みを与えるものとして注目されるCDIO国際会議が金沢工業大学で開催されたので,プロジェクト型の教育に関する論文を同僚のHung准教授とともに執筆し完成させ,同会議に参加し,論文発表した.PD教育とCDIOの基準との対比も行った.プロジェクト型教育はチームで行うことが基本であり,チーム内での活動が重要となる.その活動内容そして各メンバーの状況を把握する方法としてクリッカーシステムの導入を試みた.そのプログラム作りについて検討し部分的にであるが実施した.クリッカーシステム自体はいわゆるアクティブラーニングにつながり多くの利点をもつがそのプログラム作りに多大の手間がかかるなどの問題点を示すとともに,プロジェクト型教育における有用性が大いにあることを確かめた.当初の研究計画にしたがって研究を進めている.国外大学調査が他の教員の情報および協力により必要性がなかったので行わなかったこと以外では大きな問題点はないので(2)と判断した.金沢工業大学内のプロジェクトデザイン科目および夢考房プロジェクトについてアンケート調査を行った.越日工業大学学生についてアンケート調査を行った.同大学のプロジェクトデザイン教育の実情に関しては情報を収集した.他大学のPBL型教育について調査意見交換した.夢考房プロジェクト卒業生への聞き取り調査については他研究者(学内)の成果があるのでそれを参考にした.CDIO国際会議において論文発表した.日本技術者教育協会年次大会において,プロジェクト型教育の効果と役割というテーマでオーガナイズドセッションを企画し広く全国から講演を募集し意見交換および議論を行い,当該研究者自身も講演発表し研究成果を挙げている.研究計画に基づき,平成29年度および30年度の結果をまとめ,発展させながら推進していく.特に,正課内カリキュラムで行われている代表的なプロジェクト型教育であるプロジェクトデザインI・IIが他の正課内科目(例えば卒業研究)や正課外科目(例えば夢考房プロジェクト)そして国外大学科目(例えば,越日工業大学におけるプロジェクトデザイン科目)に影響し波及効果を如何に挙げているかを検討する.また,同時にプロジェクト型科目が高等教育において占める役割について明らかにしていく.研究分担者がイギリスの大学に長期(3か月)滞在する予定なのでそれとの連携,今年度から金沢工大よりベトナムに移った研究者との共同研究をも推進して,種々の方向から本研究成果をまとめていきたい.理工系高等教育プログラムにおいて,近年,強く重要性が取り上げられているPBL型教育の役割そしてその関連事象への波及効果について調査的研究に着手した.学内の論理委員会においてアンケート調査研究について,所定の手続きを経て経て申請を行い認可を受けた.PBL対象科目として,金沢工業大学プロジェクトデザイン科目を選んだ.アンケート調査に先立ちアンケート項目の設定を検討し決定した.この際,世界的な工学教育プログラムに関する集まりであるCDIO-Initiativeの要求事項をも加味して,これまでの経験をもとに決めた.これらをもとにプロジェクトデザイン2までの学修効果について調べた.これについては,学習直後の2年生,全体的な経験の深い4年生(12月)そしてプロジェクトデザインを専門に教えている18人の教員をも対象にした.さらには,アンケートの英訳を作成し,同種のプロジェクトデザイン科目を実施ているホーチミン市工業大学における越日工業大学の学生へもアンケート実施を行った.この際,具体的な協力体制を構築するために直接ベトナムを訪問し実施運営に対する検討を行い協力体制を構築した.代表的な高等教育機関として英国のレスター大学を視察(研究分担者杉本)した.代表的な課外プロジェクト活動として,金沢工業大学夢考房を取り上げ,夢考房プロジェクトの16プロジェクトに属する学生に対してプロジェクト活動の問題点,満足度などについてアンケート調査を行った.経験の浅い新入生から上級生に対して,またちょうど旧来の夢考房から新夢考房に移転したこともあり新旧の対比をも行った.アンケート体制に対しては,上記事項以外の科目・学生に対しても広く展開を行っている.当初の研究計画に従って研究を進めている.特別大きな予期しないことは現時点では起きていないので(2)と評価した.平成29年度の進捗としては,次のようである.1)PBL対象科目として金沢工業大学プロジェクトデザイン科目を選定した.2)課外プロジェクト活動として夢考房プロジェクトを選定した.3)CDIOーInitiativeの基準などを参考にアンケート項目を作成しアンケート調査を開始した.4)座学系科目として,専門の流体力学のほか,物理学および代数学などの数理系科目を選定した.その他の付随的な事項について活動を行った.理工系高等教育プログラムにおいて,重要視されているプロジェクト型の教育として正課内科目であるプロジェクトデザイン(PDと略)科目,特にPD1とPD2について前年に引き続きアンケート調査を特に2年次学生および4年次学生に対して行った.2年次学生と4年次学生,課外活動の効果との関係を調べた.また,海外でのプロジェクト型教育として注目されるVJIT(越日工業大学)でも同じ趣旨のものを行い比較検討した.

また,東京理科大で開催されたラーニングコモンズに関するフォーラムに参加をし,その内容について情報を得るとともに参加大学と意見交換を行った.プロジェクト型教育においては活動の場の存在が一つの重要なポイントであることを確認した.工学教育の世界標準的な枠組みを与えるものとして注目されるCDIO国際会議が金沢工業大学で開催されたので,プロジェクト型の教育に関する論文を同僚のHung准教授とともに執筆し完成させ,同会議に参加し,論文発表した.PD教育とCDIOの基準との対比も行った.プロジェクト型教育はチームで行うことが基本であり,チーム内での活動が重要となる.その活動内容そして各メンバーの状況を把握する方法としてクリッカーシステムの導入を試みた.そのプログラム作りについて検討し部分的にであるが実施した.クリッカーシステム自体はいわゆるアクティブラーニングにつながり多くの利点をもつがそのプログラム作りに多大の手間がかかるなどの問題点を示すとともに,プロジェクト型教育における有用性が大いにあることを確かめた.当初の研究計画にしたがって研究を進めている.国外大学調査が他の教員の情報および協力により必要性がなかったので行わなかったこと以外では大きな問題点はないので(2)と判断した.金沢工業大学内のプロジェクトデザイン科目および夢考房プロジェクトについてアンケート調査を行った.越日工業大学学生についてアンケート調査を行った.同大学のプロジェクトデザイン教育の実情に関しては情報を収集した.他大学のPBL型教育について調査意見交換した.夢考房プロジェクト卒業生への聞き取り調査については他研究者(学内)の成果があるのでそれを参考にした.CDIO国際会議において論文発表した.日本技術者教育協会年次大会において,プロジェクト型教育の効果と役割というテーマでオーガナイズドセッションを企画し広く全国から講演を募集し意見交換および議論を行い,当該研究者自身も講演発表し研究成果を挙げている.研究計画に基づき,平成29年度の成果をまとめ,発展させながら推進していく.アンケートのさらなる展開,実地調査などを行う.先行して開始した外国の諸大学での調査もさらに継続していく.また個々の事例について,その波及効果をフィードバックを行いながら調べる.研究計画に基づき,平成29年度および30年度の結果をまとめ,発展させながら推進していく.
窒化ガリウムからのテラヘルツ放射機構の解明と物性評価への応用

前年度までに自発分極が面内方向(c軸方向)に存在するm面GaNをレーザーテラヘルツ放射顕微鏡(LTEM)により観察し、c軸と平行な自発分極により放射THz波が増強されていることを確認し、また、m面GaN試料を回転させることにより、分極反転ドメインの特定にも成功している。本年度は、THzベクトルイメージングの手法を取り入れ、任意のベクトル量をもつm-GaNの表面の局所分極を可視化することに成功した。m面GaN表面から放射されたTHz波を二つのワイヤーグリッド偏光子に通して、片方のワイヤーグリッドを90度回転させることにより、THz波の偏光のx成分とy成分の分布を取得する。この2つの偏光成分を合成しすることによりベクトルイメージングに成功した。これまでの一方向のみの分極を検出する手法では、分極反転ドメインの形状は観察することができたが、界面や内部の分極方向の詳細は不明であった。本手法により、ドメイン内部における分極の変化の様子がより鮮明にイメージングすることが可能となった。また、本手法により分極の表面に平行な成分と垂直成分を分離することに成功し、ドメイン界面では面に垂直な分極が増加することが明らかになった。また、本年度はGaNに加えて、よりバンドギャップの大きい酸化ガリウム(βーGa2O3)からのTHz波放射にも成功した。ドーピング濃度の異なる2種類のn型Ga2O3と絶縁性のGa2O3に3次高調波発生(THG)により波長245nmのレーザーで励起することにより、THz放射波形を計測した。その結果、n型と絶縁性のGa2O3では、放射ピークの位相が反転しており、フェルミ準位が大きく異なっていることを示唆している。このことはGa2O3においても、LTEMが表面ポテンシャル等の評価に有効であることを示唆している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。フェムト秒レーザーパルスにより半導体中に発生した光励起キャリアが拡散や内部電場によって流れることにより過渡的な電流が発生する。これまでc面GaNにおいて欠陥や不純物による準位に起因するイエロールミネッセンスの強度が強いところでは、放射THz波の強度が大きくなることをすでに見出している。平成28年度の研究では自発分極が面内方向(c軸方向)に存在するm面GaNをレーザーテラヘルツ放射顕微鏡(LTEM)により観察した。自発分極とTHz波の偏光方向が一致したときに、THz波の強度が増強されると考えられ、試料を面内に回転した場合は、THz波放射強度の回転角依存性が観測されるはずである。実際に、チタンサファイアレーザーの二倍波(355nm)により励起されたm面GaNのLTEM像を計測し、その際、試料を面内に回転させ、LTEM像の回転角依存性を測定した。その結果試料180度回転させるとTHz波の位相が反転していることがわかった。また、90度、270度回転した場合にはTHz波の強度が小さくなり極小値となった。これらの結果より、c軸と平行な自発分極により放射THz波が増強されていることが確認された。また、m面GaN試料表面において、一部位相が反転している領域が確認された。これは結晶成長中に不整合により混入する分極反転ドメインからの放射であるとが考えられる。このような分極反転領域はデバイス作製において排除すべき領域であるが、従来よく用いられているフォトルミネセンス測定からでは検出困難である。この様に、本研究によってTHz放射を用いた測定が新しい測定手法として有用であることを示した。平成28年度は、1)面方位の異なるGaNからのTHz放射計測を行い、表面分極や自発分極の影響を検証、および2)ポンプ・プローブLTEM/LTESシステムの構築、の2つの実験を行う予定であった。項目1)に関しては、当初予定しいたm面GaNの面内の分極構造を精度良く計測することに成功し、さらに当初考えていなかった分極反転領域を明瞭に観察し、また面内だけでなく面に垂直な分極成分を分離することにも成功した。この様に、項目1)に関しては予定以上の進展を見せ、これに関する論文も出版された(APL Photonics, Vol.2, 041304 (2017) )。また、実験2)に関しては、平成28年度は計測システムの構築を行い、29年度より本格的に計測を行う予定であり、これもほぼ予定通りに進んでいる。したがって、当初の計画以上に進展していると考える。これまでに自発分極が面内方向(c軸方向)に存在するm面GaNをレーザーテラヘルツ放射顕微鏡(LTEM)により観察し、c軸と平行な自発分極により放射THz波が増強されていることを確認した。また、m面GaN試料表面において、一部位相が反転している領域が確認し、結晶成長中の不整合により混入した分極反転ドメイン観測にも成功している。本年度はGaNだけでなく、ワイドギャップ半導体であるSiCに関して計測を行い、4H-SiCウエハ・熱酸化膜の特性評価を試みた。

その結果、4H-SiCウエハのSi面とC面から放射されたTHz波の特性においては、C面のTHz波振幅強度がSi面に比べて約2.5倍強いことがわかった。また、4H-SiCウエハにおいてSi面エピ層有り・無しを比較した場合、エピ層有りでは、無しに比べて約22倍強いTHz波振幅強度が得られた。エピ層がTHz波放射強度に強く影響を与えており、興味深い結果と考えている。次に、4H-SiCをウエット熱酸化(RCA+HF洗浄、酸化温度1000度)により成膜したC面のSiO2膜厚とTHz波振幅強度の関係計測した。その結果、SiO2膜厚50マイクロメートル付近でTHz波振幅強度が最大となった。THz波発生原理から、主にSiO2/SiC界面の空乏層からTHz波が放射されており、LTEMにより酸化膜評価に重要な界面電場情報を含んでいることを示唆している。本研究では、1)面方位の異なるGaNからのTHz放射計測、2)ポンプ・プローブLTEM/LTESによるキャリアの選択的励起とダイナミクス計測、3)他のワイドギャップ半導体からのテラヘルツ放射特性との比較、4)実験項目1)、2)の温度依存性を計測の3つの実験を行う予定である。項目1)に関しては、当初予定しいたm面GaNの面内の分極構造を精度良く計測することに成功し、さらに当初考えていなかった分極反転領域を明瞭に観察し、また面内だけでなく面に垂直な分極成分を分離することにも成功した(APL Photonics, Vol.2, 041304 (2017) )。また、実験3)に関しては、SiCにおいてGaNとは異なる興味深いふるまいが見られており、予定通りに進んでいる。また、実験4)においても、温度依存性計測システムの構築が終了し、予備実験を行うなど、順調に推移している。前年度までに自発分極が面内方向(c軸方向)に存在するm面GaNをレーザーテラヘルツ放射顕微鏡(LTEM)により観察し、c軸と平行な自発分極により放射THz波が増強されていることを確認し、また、m面GaN試料を回転させることにより、分極反転ドメインの特定にも成功している。本年度は、THzベクトルイメージングの手法を取り入れ、任意のベクトル量をもつm-GaNの表面の局所分極を可視化することに成功した。m面GaN表面から放射されたTHz波を二つのワイヤーグリッド偏光子に通して、片方のワイヤーグリッドを90度回転させることにより、THz波の偏光のx成分とy成分の分布を取得する。この2つの偏光成分を合成しすることによりベクトルイメージングに成功した。これまでの一方向のみの分極を検出する手法では、分極反転ドメインの形状は観察することができたが、界面や内部の分極方向の詳細は不明であった。本手法により、ドメイン内部における分極の変化の様子がより鮮明にイメージングすることが可能となった。また、本手法により分極の表面に平行な成分と垂直成分を分離することに成功し、ドメイン界面では面に垂直な分極が増加することが明らかになった。また、本年度はGaNに加えて、よりバンドギャップの大きい酸化ガリウム(βーGa2O3)からのTHz波放射にも成功した。ドーピング濃度の異なる2種類のn型Ga2O3と絶縁性のGa2O3に3次高調波発生(THG)により波長245nmのレーザーで励起することにより、THz放射波形を計測した。その結果、n型と絶縁性のGa2O3では、放射ピークの位相が反転しており、フェルミ準位が大きく異なっていることを示唆している。
ニューロン集団数理モデルの深化による短期記憶におけるガンマ波の機能解明

今年度は前年度に引き続き遅延結合した神経モジュールにおけるダイナミクスの解析を行った。まずこの系におけるマクロな分岐構造を詳細に把握することを行った。Double-Hopf分岐点の近傍において平衡点からトーラスが生じることは前年度までの解析で把握していたが、そのトーラスが生じる具体的なパラメータ領域は明らかでなかった。そこで今年度は分岐解析を追加し、リミットサイクルが不安定化するトーラス分岐のパラメータ領域を調査した。結果、遅延結合の強度や遅延時間に応じて、多様かつ複雑なパラメータ条件でリミットサイクルからのトーラス分岐を介してトーラスが発生することが明らかとなった。ここまでの解析の内容は論文にまとめて学術雑誌に投稿し、またプレプリントをarxivに公開した。次にこの系において生じたトーラスやリミットサイクルの持つ、周期外力に対する引き込み同期特性についても評価した。Hopf分岐によってガンマ波が発生している際には遅いリズムへの引き込み同期は確認できなかった一方で、Torus分岐によってガンマ波振幅が遅いリズムで変調されている際にはその変調の周波数が周期外力に対して引き込まれることによって、遅い周期外力への引き込み同期が生じることを数値的に明らかにした。この引き込みについては、生じる条件の解析や生理学的な意味について今後も研究を続けていく予定である。これまでに述べた遅延結合した神経モジュールの解析に加えて、多くのクラスタ化した集団が存在する系において、双安定性やマクロなリズムといったダイナミクスが生じるメカニズムについても今年度は解析を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。大脳皮質においてはガンマ波と呼ばれるリズムが観測される。ガンマ波は認知活動を行う際に領野間で同期することが報告される一方、統合失調症患者のような認知機能の不全が伴うケースでは異常な同期活動が報告されている。これらの実験的観測結果から、認知機能においてはガンマ波同期が何らかの役割を持っていると考えられている。神経の集団において個々の神経がシナプスを通じた相互作用を行うことで、自発的に神経発火のタイミングが揃うことでガンマ波は生じる。このような、相互作用する素子の集団におけるマクロなリズムの生成は、実は神経系以外にも広く見られる現象であり、現象横断的に広く用いられている非線形物理の手法によってモデル化することができる。申請者は、個々の神経のダイナミクスを記述した上で、その集団的な振る舞いをOtt-Antonsen ansatzと呼ばれる手法を用いて平均場方程式として記述した。まず平均場方程式の分岐解析からガンマ波がHopf分岐として発生することを示した。更に発生したガンマ波に位相縮約を適用することで位相応答関数を導出し、その妥当性を数値的に検証した。最後に、興奮性集団がクラスタ化した状態においては、multi-stabilityが生じることを示した。当初の計画通り、ガンマ波を再現するための数理モデル構築を行ったため大脳皮質において観測されるガンマ波は、認知活動を行う際に領野間で同期することが報告される一方、統合失調症患者のような認知機能の不全が伴うケースでは同期の異常が報告されている。これらの実験報告をもとに、認知機能においてはガンマ波同期が何らかの役割を持っていると考えられている。神経の集団においては個々の神経がシナプスを通じた相互作用を行っており、その結果として自発的に神経発火のタイミングが揃うことでガンマ波は生じる。このような、相互作用する素子の集団におけるマクロなリズムの生成は、実は神経系以外にも広く見られる現象であり、その同期現象を扱う理論として位相縮約理論が構築されてきた。しかしながら、神経系におけるガンマ波についてはその理論の適用は不十分であり、ガンマ波の同期特性の位相縮約を通じた理解は限定されていた。本研究では大脳皮質の局所神経回路における、興奮性神経と抑制性神経の相互作用から生じるガンマ波を数理モデルによって再現し、発生したガンマ波の同期特性を位相縮約理論を通じて評価した。結果、提案したモデルによってガンマ波を再現できること、ガンマ波発生のメカニズムを平均場のHopf分岐として説明できること、さらに位相縮約を適用することで同期特性を把握することが可能であることを示した。本成果は学会にて報告したほか、国際誌にて発表した(Akao, Akihiko, et al. Physical ReviewE 97.1 (2018): 012209.)。当初の計画通り、ガンマ波生成のメカニズムを位相縮約理論によって説明し、論文として発表したため。