hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
手術の終了時刻の不確実性を考慮した手術室のスケジューリング手法の開発

(1)手術の所要時間の不確実性を考慮し,どの手術室でいつ手術を開始するかを決定する手術室のスケジューリング問題のモデル化を行った.具体的には,予定の手術終了時刻からの大幅な遅延による待ち時間を回避するために,リスク尺度としてCVaRを目的関数に考慮した.各手術の所要時間を確率変数とし,対数正規分布に従うとした.手術の所要時間の組み合わせのシナリオを100個生成し,数値分析を行った.これらのシナリオは実データから作成した.手術の遅延時間の期待値とCVaRを目的関数に考慮し,それらの考慮度合いを変更した結果,手術の遅延時間の期待値とCVaRにトレードオフの関係があること,両方を目的関数に考慮することで,一方のみを考慮するときよりも総待ち時間が最小になることが明らかになった.本年度は,上記の成果の一部を,講演会や国内学会にて発表を行った.当初の計画どおり,CVaRのリスク尺度を用いた確率計画問題としての定式化を提案し,おおむね順調に進んでいるものと考えられる.本年度は,上記のいくつかの進捗を講演会や国内学会で発表し,関連研究者と議論することができ,来年度の研究内容がより明確になった.今後はこれまでの項目(1)の提案モデルを手術と手術室数を増加した問題へ適用していき,(2)の確率計画問題の解法を提案することを考えている.今後の研究の詳細は以下のとおりである.想定されるシナリオ数が増えるにつれ,変数と制約式の数も増大するので,大規模な線形計画問題となりうる.コンピューターの処理能力や汎用ソルバーの性能向上により,大規模な線形計画問題であっても高速に効率的に解ける場合が多いが,それでも実行可能な時間内に最適解を得ることができない場合,分割法を用いると有効であることが一般的に知られている.分解法とは,大規模な問題をより小さな問題に分解し,それを反復して解くことにより最適解を求める方法である.特に,手術室のスケジューリング問題のように,多数の整数の変数を含む場合には,分解法により効率的に解くことができる可能性がある.分解法の有名な手法の一つに,Bendersの分解を応用したL型法があり,本研究では本手法を用いて,定式化した問題を解く.また,研究成果については進捗を国内学会や国際会議で発表すると共にオペレーションズ・リサーチや医療系のジャーナルに投稿することを考えている.(1)手術の所要時間の不確実性を考慮し,どの手術室でいつ手術を開始するかを決定する手術室のスケジューリング問題のモデル化を行った.具体的には,予定の手術終了時刻からの大幅な遅延による待ち時間を回避するために,リスク尺度としてCVaRを目的関数に考慮した.各手術の所要時間を確率変数とし,対数正規分布に従うとした.手術の所要時間の組み合わせのシナリオを100個生成し,数値分析を行った.これらのシナリオは実データから作成した.手術の遅延時間の期待値とCVaRを目的関数に考慮し,それらの考慮度合いを変更した結果,手術の遅延時間の期待値とCVaRにトレードオフの関係があること,両方を目的関数に考慮することで,一方のみを考慮するときよりも総待ち時間が最小になることが明らかになった.本年度は,上記の成果の一部を,講演会や国内学会にて発表を行った.当初の計画どおり,CVaRのリスク尺度を用いた確率計画問題としての定式化を提案し,おおむね順調に進んでいるものと考えられる.本年度は,上記のいくつかの進捗を講演会や国内学会で発表し,関連研究者と議論することができ,来年度の研究内容がより明確になった.今後はこれまでの項目(1)の提案モデルを手術と手術室数を増加した問題へ適用していき,(2)の確率計画問題の解法を提案することを考えている.今後の研究の詳細は以下のとおりである.想定されるシナリオ数が増えるにつれ,変数と制約式の数も増大するので,大規模な線形計画問題となりうる.コンピューターの処理能力や汎用ソルバーの性能向上により,大規模な線形計画問題であっても高速に効率的に解ける場合が多いが,それでも実行可能な時間内に最適解を得ることができない場合,分割法を用いると有効であることが一般的に知られている.分解法とは,大規模な問題をより小さな問題に分解し,それを反復して解くことにより最適解を求める方法である.特に,手術室のスケジューリング問題のように,多数の整数の変数を含む場合には,分解法により効率的に解くことができる可能性がある.分解法の有名な手法の一つに,Bendersの分解を応用したL型法があり,本研究では本手法を用いて,定式化した問題を解く.また,研究成果については進捗を国内学会や国際会議で発表すると共にオペレーションズ・リサーチや医療系のジャーナルに投稿することを考えている.大規模な数値分析を効率よく実施するために,より高機能な最適化ソフトウェアを購入する予定であったが,現問題規模に対しては現有ソフトウェアによる求解が可能であったため,未使用額が生じた.しかし,次年度以降,手術と手術室数の増加に伴う変数と制約式数の増加によって,大規模な計算実験が必要となるため,未使用額はその経費に充てることとしたい.
ダイヤモンド型ナノインプリントリソグラフィによるマイクロ発光ダイオードの作製

有機Electroluminescence(EL)デバイスは、自己発光型素子であり近年では、次世代ディスプレイとして期待されている。そこで、Nanoimprint Lithothography(NIL)を用いるマイクロ有機ELデバイスの作製プロセスを提案した。NIL技術はレジストの物理変化によるパターン形成であるため発光層へのダメージも少なく高効率の可能性があり、低価格な装置でパターンの一括転写ができ低コスト・高スループットである。また、モールド(型)に高硬度、耐磨耗性で耐久性が高いダイヤモンドを用いることで繰り返し使用ができることや、熱膨張による変形がないため高精度なパターン転写が可能であるなどの利点があると考えられる。本研究で開発した電子ビームリソグラフィによる有機酸金属塩をマスク材料に用いたダイヤモンドの微細パターン形成プロセスにより、30μm角のドットパターンのダイヤモンドモールド(モールド高さ2μm)を作製した。このモールドを用いて熱サイクルNILを行うために転写材料poly-methyl methacylate(PMMA)膜(膜厚0.6μm)の最適インプリント条件および、正孔輸送層であるpoly(9-vinylcarbazole)(PVK)膜に熱サイクルNILが与える影響について検討した。その結果、インプリント圧力0.8MPa、基板加熱温度180°C、引き離し温度70°Cで高精度にインプリントすることができ、この条件下で、PVK膜の熱サイクルNILによる変形は見られず、PMMA膜のみパターンニングすることができた。また、基板加熱温度による正孔輸送層へのダメージはなかった。得られた最適インプリント条件を用いて30μm角のドットパターンのマイクロ有機ELデバイスの作製を行い、発光させることができた。ナノインプリントリソグラフィ(Nanoinipdnt Lithography : NJL)技術において、特に重要なものはモールドで、このモールドに要求される事項として、(1)微細パターンを形成する技術が存在すること、(2)押しつけ時の圧力に耐えられること、(3)圧力による変形、破損が少ないこと、(4)大量生産のために繰り返しの押しつけに耐えられることなどが挙げられる。そのためモールド材料として高硬度、耐磨耗性、化学的に安定などの特黙性質を有するダイヤモンドが適していると考えられる。そこで本研究で開発した有機酸金属塩マスクを用いた電子ビームリソグラフィによるダイヤモンドの微細パターンプロセスによりダイヤモンドモールドの作製を行った。また、本研究で開発し、試作したコンパクトナノインプリント装置、転写材料には室温で高精度パターン転写が可能なSOG(Spin-On-Glass)、本研究で開発し作製したダイヤモンドモールドを用いて、マイクロマシンに使用するダイヤモンドマイクロギアやモーターの作製を試みた。電子ビームリソグラフィ技術で有機酸金属塩であるオクチル酸Bi_4Ti_3O_<12>をマスクとして用いることにより、高さ0.6μmのドット(直径500nm)、ライン(線幅500nm)、格子(線幅1.0μm)、ギア、風車のダイヤモンドモールドを作製した。これらを用いて得られたインプリント深さの圧力依存性から0.6MPa以下ではパターンは転写されなかったが、0.65MPaからは圧力を増すにしたがって、インプリント深さが線形的に増えていくことがわかった。インプリント圧力が0.8MPaのときにインプリント深さは約0.5μmとなり、SOGの膜厚が0.5μmであるため、この圧力でNILを行った。その結果、ダイヤモンドモールドのパターンが転写され、SOGの高精度の微細マスクパターンが形成できた。これを高選択比100(Dia/SOG)が得られた加工条件(300W,3sccm)で酸素ナラズヤを照射し、マイクロデバイスの作製を試みる。

NIL技術はレジストの物理変化によるパターン形成であるため発光層へのダメージも少なく高効率の可能性があり、低価格な装置でパターンの一括転写ができ低コスト・高スループットである。また、モールド(型)に高硬度、耐磨耗性で耐久性が高いダイヤモンドを用いることで繰り返し使用ができることや、熱膨脹による変形がないため高精度なパターン転写が可能であるなどの利点があると考えられる。本研究で開発した電子ビームリソグラフィによる有機酸金属塩をマスク材料に用いたダイヤモンドの微細パターン形成プロセスにより、10μm角のドットパターンのダイヤモンドモールド(モールド高さ2μm)を作製した。このモールドを用いて熱サイクルNILを行うために転写材料poly-methylmethacylate(PMMA)膜(膜厚0.6μm)の最適インプリント条件および、正孔輸送層であるpoly(9-vinylcarbazole)(PVK)膜に熱サイクルNILが与える影響について検討した。その結果、インプリント圧力0.8MPa、基板加熱温度180°C、引き離し温度70°Cで高精度にインプリントすることができ、この条件下で、PVK膜の熱サイクルNILによる変形は見られず、PMMA膜のみパターンニングすることができた。また、基板加熱温度による正孔輸送層へのダメージはなかった。得られた最適インプリント条件を用いて10μm角のドットパターンのマイクロ有機ELデバイスの作製を行い、発光させることができた。
多摩川源流域における森林構造の歴史的変遷に伴う水収支の推計

多摩川源流域における過去およそ100年間の森林構造の変遷とそれに伴う水収支の変化を推計した。その結果,多摩川源流域における森林の変遷では,特に1947年から1972年にかけての大規模な天然林択伐による新植面積の拡大により,1990年には針葉樹の占める面積は拡大し広葉樹や荒地の割合が減少していた。1914年から2012年の多摩川源流域における森林蒸発散量は,532710mm/yとばらつきが認められた。しかし, 19141944年と19532012年の各平均値で比較すると350mm/yから480mm/yに増加していた。これは森林構造の発達により,蒸散量が上昇したためと考えられた。本研究では,多摩川源流域における過去100年間の構成樹種や林齢など森林構造の歴史的変遷に伴う蒸発散量を中心とした水収支の変化を推計することを目的とし,それを達成するために以下3点の小課題を設けている。1)これまで多摩川源流域内に設けてきたプロットで樹種や林齢毎の正確な実蒸発散量の情報を収集して樹木の生理的特性を把握する。2)多摩川源流域における過去100年間の森林構造および構成樹種・林齢の変遷を既存報告書から明らかにする。3)各樹種やその林齢毎の実発散量の情報をスケールアップし、多摩川源流域の過去およそ100年間の森林構造の歴史的変遷に伴う水収支の変化を推計する。このうち,小課題1)では,「現在の森林蒸発散量の実測定」として,主にカラマツ人工林において蒸発散量の直接計測を,年間を通じて行うことができた。その結果,蒸散量の日変化では,気温と大気飽差,日射量の日変化に対応しており,特に日射量の挙動からおよそ4時間遅れて蒸散量でも同様の変化が認められた。一方,小課題2)では,「過去の森林蒸発散量の推計」として,過去から現在にかけての森林状況に関する資料並びに蒸発散量に関する研究資料の収集と解析を行う予定となっている。これまで,東京市水道水源林事業報告,東京都水道局事業年報,小河内貯水池管理年報,小河内貯水池管理報告から,途中抜けている年度もあるものの,大正3年平成25年までの奥多摩地域における降水量,流量,気温の情報を収集できた。これらは,過去の水収支の推測には不可欠な情報である。小課題3)では,これまでの現地調査を通じて得てきた実蒸発散量情報を整理し,カラマツ林およびスギ・ヒノキ混交林の実蒸発散量のデータを利用して,現在の多摩川源流域における森林の水消費量を暫定的に推定した。その結果,多摩川源流域における蒸発散率は43.6%(蒸発24.8%,蒸散18.8%)と推計できた。1)これまで多摩川源流域内に設けてきたプロットで樹種や林例語との正確な実蒸発散量の情報を収集して樹木の生理的特性を把握する。3)郭樹種やその林例語との実蒸発散量の情報をスケールアップし,多摩川源流域の過去およそ100年間の森林構造の歴史的変遷に伴う水収支の変化を推計する。このうち,小課題1)では,初年度,カラマツ人工林における蒸散量の日変化は,気温と大気飽差,日射量の日変化に対応していることを明らかにした。最終年度では,壮齢期のカラマツ林では,樹冠遮断率は,10-20%と,スギ,ヒノキとほど同様の値を示し,落葉期,展葉期での差は認められなかった。さらに,樹幹流下量については,スギおよびヒノキに比較して小さい値を示すことが認められた。小課題2)では,初年度,東京市水道水源林事業報告,東京都水道局事業年報,小河内貯水池管理年表報告から,大正3年平成25年までの奥多摩地域における降水量,流量,気温の情報を収集した。最終年度では,旧版地形図と衛星画像から多摩川源流域の土地被覆状況を区分し,1910年以降のその変化を把握した。小課題3)では,初年度,これまでに得たスギ・ヒノキ混交林およびカラマツ人工林の実蒸発散量のデータを利用して,現在の多摩川源流域における森林の水消費量を暫定的に推定した。以上の情報を用いて,最終年度では,1914年から2012年の多摩川源流域における水収支の変遷を示した。

これは森林構造の発達により,蒸散量が上昇したためと考えられた。本研究では,多摩川源流域における過去100年間の構成樹種や林齢など森林構造の歴史的変遷に伴う蒸発散量を中心とした水収支の変化を推計することを目的とし,それを達成するために以下3点の小課題を設けている。1)これまで多摩川源流域内に設けてきたプロットで樹種や林齢毎の正確な実蒸発散量の情報を収集して樹木の生理的特性を把握する。2)多摩川源流域における過去100年間の森林構造および構成樹種・林齢の変遷を既存報告書から明らかにする。3)各樹種やその林齢毎の実発散量の情報をスケールアップし、多摩川源流域の過去およそ100年間の森林構造の歴史的変遷に伴う水収支の変化を推計する。このうち,小課題1)では,「現在の森林蒸発散量の実測定」を着実に遂行し,スギ・ヒノキ混交人工林およびカラマツ人工林において蒸発散量の直接計測により,年間を通じた情報を順調に取得できている。一方,小課題2)および3)では,「過去の森林蒸発散量の推計」として,(1)過去から現在にかけての森林状況に関する資料(東京都水源事務所が所有する森林簿や水道水源林の管理計画書および、水道林施業計画書など)の収集と解析(2)日本各地で行われている蒸発散量に関する研究資料の収集と解析(3) (1)と(2)の資料から読み取った蒸発散量推定に関わる情報の整理(4)過去の森林蒸発散量の変化の推計を行う予定となっている。ただし,蒸発散量に関する研究資料や報告書の収集や,それらから必要なデータを抜き出す作業が当初の予定よりも捗らずやや遅れている。この原因は,報告書の膨大さとそれらの情報が非デジタル状態であることなどにもよる。情報自体は蓄積されつつあるので,この遅れは取り戻せるよう善処中である。また,これらの情報が収集,整理されれば,後に続く過去の森林蒸発散量の変化の推計は,小課題1)の成果も既にあり,スムーズに進むことが予想される。森林環境科学蒸発散量に関する研究資料や報告書の収集や,それらから必要なデータを抜き出す作業が当初の予定よりも捗らずやや遅れているので,この課題を中心に進めていく。なお,研究の推進方策自体には大きな問題もないため,当初の計画通り進めていく。
高効率液中表面改質法による機能的神経回路のin vitro再構成

細胞培養液中で基板表面の細胞親和性を局所的に改質することにより,神経細胞の突起伸長経路を制御できる.これまでに,酸化チタン(TiO2)の光触媒作用を活用して,表面の細胞接着阻害膜を培養液中において分解除去し,そこに足場タンパク質を物理吸着させることで,細胞を液中パターニングできることを示してきた.しかし,神経細胞への応用を試みたところ,足場タンパク質の安定性が不十分で,細胞を接着させることができなかった.そこで,ribosomal protein L2 (Si-tag)をリンカーとして用いることで,タンパク質を被改質領域に安定に固定し,その領域に初代神経細胞を選択的に接着させることを試みた.細胞培養液中で基板表面の細胞親和性を局所的に改質することにより,神経細胞の突起伸長経路を制御できる.これまでに,酸化チタン(TiO2)の光触媒作用を活用して,表面の細胞接着阻害膜を培養液中において分解除去し,そこに足場タンパク質を物理吸着させることで,細胞を液中パターニングできることを示してきた.しかし,神経細胞への応用を試みたところ,足場タンパク質の安定性が不十分で,細胞を接着させることができなかった.そこで,ribosomal protein L2 (Si-tag)をリンカーとして用いることで,タンパク質を被改質領域に安定に固定し,その領域に初代神経細胞を選択的に接着させることを試みた.【研究目的】脳神経系の情報処理・制御機構の理解はサイエンスとしての大きな関心事であると同時に、そこからの発展として、工学分野においては新規情報処理/通信システム・アーキテクチャの構築が、そして病理学分野においては精神疾患などの理解と治療法の確立が期待される。脳は1000億個の神経細胞がネットワークを形成して動作する複雑なシステムである。従って、その機能の諸原理を回路レベルで理解するためには、その機能素子である神経細胞に着目して、神経細胞間の相互作用を記述する法則を導き、そして神経細胞の集団的な動作・制御機構を解明する必要がある。本研究の目的は、神経細胞ネットワークにおける集団的ダイナミクスとして脳機能を理解するために、中枢神経系の機能モジュールを生きた神経細胞を回路素子として細胞培養系で再構築することである。本研究課題では、これを実現するための基盤技術として、細胞神経細胞の神経突起を任意方向に高効率で誘導するための液中表面改質技術を確立する。【研究成果】我々はこれまでに、酸化チタン(TiO2)薄膜の光触媒作用を活用することで、TiO2表面に成膜した有機シラン単分子膜を液中で分解し、細胞親和性を変化させられることを示してきた。しかしこの方法では接着阻害膜を分解した後に露出する領域の細胞親和性が低く、接着力の弱い初代培養神経細胞には適応が難しかった。そこで今年度、被改質領域の細胞親和性を高めるために、細胞外マトリックスタンパク質を露出したTiO2領域に吸着させるための実験条件を検討した。実験の結果、TiO2とタンパク質のリンカー分子を導入することで、効率的にタンパク質を固定できることが分かった。またその領域にラット海馬神経細胞をパターニングすることにも成功している。細胞培養液中で基板表面の細胞親和性を局所的に改質することにより,接着細胞の伸展面積や遊走方向,さらには神経細胞の突起伸長経路を制御することができる.私たちはこれまでに,酸化チタン(TiO2)の光触媒作用を活用して,TiO2表面の細胞接着阻害膜を培養液中において分解除去し,そこにコラーゲンなどの足場タンパク質を物理吸着させることで,基板表面の細胞親和性を局所的に改質でき,細胞の液中パターニングに応用できることを示してきた(Yamamoto et al., Biofabrication 2014; JoVE (in press)).しかしながら,初代神経細胞などの接着力の弱い細胞への応用を試みたところ,物理吸着した足場タンパク質の安定性が不十分で,神経細胞を接着させることができなかった.そこで,シリカやTiO2に高い親和性を示すタンパク質ribosomal protein L2 (RPL2; Si-tag)をリンカーとして用いることで,初代神経細胞の接着を支持するラミニン(Ln)を被改質領域に安定に固定し,さらにその領域に初代神経細胞を選択的に接着させることを試みた.Ln-RPL2複合体を結合させたTiO2基板表面上では,培養開始から2週間以上に渡ってラット海馬神経細胞が安定に成長した.また,OTS SAM/TiO2に対して蛍光顕微鏡の光学系で集光した紫外光(波長:365 nmもしくは375 nm)を照射したところ,タンパク質複合体は光照射領域に選択的に吸着し,神経細胞を改質領域上にパターニングすることができた.未照射領域への非特異的な細胞接着はほとんど確認されなかった(Sekine, Yamamoto et al., eJSSNT (in press)).RPL2をリンカーとして用いて足場タンパク質Lnが安定にパターニングできるようになったことは,TiO2の光触媒能を活用した液中表面改質技術が初代神経細胞にも応用できることを意味する.26年度が最終年度であるため、記入しない。ナノバイオサイエンス26年度が最終年度であるため、記入しない。神経細胞を培養環境場で操作するための表面改質法の開発に向けて、要素技術が揃いつつある。研究計画に変更はない。酸化チタンプロセスによる神経突起誘導の実現が次の課題である。
日中法意識国際比較調査データに対する多値型項目反応モデルによる分析

本研究では、「法意識国際比較調査」の日本・中国・米国調査データに対して、項目応答モデルによる分析を試み、さらに、特異項目機能(Differential Item Functioning; DIF)の検出を試みた。当初は日本と中国との間で比較検討する計画であったが、取り上げた「Fスケール」の1次元性を中国データが満たしていないこと、米国調査データの利用が可能になったことから、中国調査データは質問項目単位で日本・米国と比較するにとどめ、スケール単位での比較は日本と米国との間で実施した。その結果、1)この種の質問紙調査票を用いた調査データに対しても、項目応答理論による尺度構成が可能である。2)日本と米国とではDIFを疑わせる項目がある。3)日本では男性-女性間でDIFを疑わせる項目がない。などが明らかになった。本年度は科学研究費による研究の1年目であり、研究課題に関係する基本的なデータおよび計算機プログラムの整備、そして、データの分析方法に関する検討、さらに、データ解析の一部を実施した。具体的には、法意識国際比較調査のアメリカ調査実施分について基本的なデータ分析を終え、調査項目に含まれるアドルノのFスケール(権威主義的パーソナリティ尺度)について、日本・中国・アメリカの3国間で因子構造の比較を行った。その結果、日本とアメリカとは基本構造が同じであるが、中国では異なる因子構造が得られた。したがって、中国については、Fスケールに関して調査結果をそのまま日本およびアメリカと比較できないことが明らかになった。この結果は1月12日に開催された国際シンポジウムで発表した。さらに日本とアメリカの間で特異項目機能を示す項目の検出に入る予定である。Fスケール以外のスケールについても順次、因子構造の比較、そして特異項目機能を示す項目の検討を進める。特異項目機能を示す項目を検出するための方法に関しては、1-0型の回答を分析するための方法に関する検討を終え、続いて、リッカートタイプの評定尺度の項目に関する特異項目機能を検出する方法の検討に入る。成果の一部は、本年秋の日本心理学会で発表することが予定されている。「法意識国際比較調査」の日本(1,250名)、中国(5,000名)、米国(1,000名)の無作為抽出標本に対する調査データに対して項目反応理論によるDIF分析を実施した。当初の計画では日本と中国のみを扱う予定であったが、その後米国調査データも利用することが可能になったため三国の間で国際比較を実施することにした。ただし、日本と中国は調査員による訪問調査であるのに対して米国は電話調査によっている。この調査の項目中に、アドルノ・T・Wが1950年に発表したパーソナリティ尺度の「Fスケール」から「『力』への志向度」を測定する5項目が含まれており、今回はこの5項目をDIF分析の対象とした。まず、国別に因子分析を実施した結果、日本と米国は「一因子性が高く、類似した構造を示したが、中国は二因子に分かれ、その結果、日米と中国とで構造が異なり、DIF分析を実施することは意味がないことがわかった。次に、日本と米国の間で項目反応理論にもとづくDIF分析を実施した。方法はThisen他のデザインを用い、計算機プログラムにはBILOG-MGを採用した。その結果、項目4および5が比較的近い値を示しているのに対して、項目2および3では困難度パラメタ推定値が大きく異なっている。もし仮に質問文の言語的なニュアンスが回答傾向に影響を与えているとするならば、項目2は日本では賛成しにくい、いわば「きつい」表現になっていると考えられ、項目3では逆になっていると考えられる。日本国内の男性-女性間では特にDIFは見られなかった。米国の場合は、日本の場合と比較して、項目3で項目パラメタ値が男性-女性間で異なっていること、項目5では困難度が日本-米国で男性-女性間で逆転している傾向が見られる。しかしながら、全体として日本-米国の国間に比べて男性-女性間では項目の機能に違いがないと言える。
色彩と音楽の感覚統合：脳科学とビジュアル・ルック・デザインの融合科学

本研究では,いままで,顧みられることの少なかった,アニメーションにおける共感覚的クロスモーダルデザインを科学的に研究する。優れたクリエータがもつ感性を,共感覚を手がかりに、科学的に解明し、コンテンツ作成には欠かせない音楽・映像のクロスモダリティを利用したアニメのビジュアデザイン・アルゴリズムを開発する。共感覚を手がかりに主観的な「感性」の世界を探るクロスモダリティ(感覚統合)研究が世界的に行われ,急速に発展している.千差万別である人間の感性を,共感覚を手がかりに,脳内クロスモーダル・メカニズムに焦点をあて,科学的根拠を持った音楽・色彩の感覚統合デザイン手法を研究した.本研究では,いままで,顧みられることの少なかった,共感覚的感覚統合を用いた,映像のサウンドビジュアルデザインとそのアルゴリズムを開発する。優れたクリエータがもつ感性を,共感覚を手がかりに、脳科学的に解明・モデル化し、コンテンツ作成には欠かせない音楽・映像のクロスモダリティを利用した映像のビジュアルックを決める共感覚的コンテンツ作成アルゴリズムを開発する。多くの優れたクリエータが持つと考えられる,共感覚とは、『音を聴くと色が見える』『味わうと形を感じる』など、一感覚刺激によって複数の知覚が不随意に引き起こされるクロスモーダル現象のことである。幼児の発達過程で,獲得されていく統合知覚(クロスモダリティ)は人間の感性に決定的な影響があり,共感覚は感覚モダリティ間の関係を明らかにする上で重要な手がかりとなる.本年度は,ファンタジアにおいて,「田園」の全章と,「くるみ割り人形」の第4章,「時のワルツ」の解析を中心に行った.ベートーベンの「田園」は、ソナタ(主調F)ー>ソナタ(Bb)ー>複合三部(F,D,C,Bb)ー>無形式(短調f, d,Bb,c#)ー>ロンドソナタ(F,C)となっており、共感覚色が1ー3楽章で、その調にあった共感覚色が、導入、転調、キャラクタの登場(性格付け)、コーダ(フェードアウト)でやはり使われていることを確認.さらに、複合三部形式では、めまぐるしく変わるそれぞれの調に対して、複数の共感覚色が使われていた.4章では初めて、短調が使われていた。ゼウスの登場と、雷を撃つタイミングで動きと合わせて、ダイナミックに共感覚色が使われていた。最終章では、展開部とキャラクタの登場で共感覚色が使われていた.今後、これらの使われ方を分散検定で検証していく必要がある。「くるみ割り人形」の「時のワルツ」では、共感覚色は妖精の踊りに合わせるよう使われていたが、調との整合性が取れず、今後他の章との関連を調べる必要がある。本研究では,いままで,顧みられることの少なかった,共感覚的感覚統合を用いた,映像のサウンドビジュアルデザインとそのアルゴリズムを開発する。幼児の発達過程で,獲得されていく統合知覚(クロスモダリティ)は人間の感性に決定的な影響があり,共感覚は感覚モダリティ間の関係を明らかにする上で重要な手がかりとなる.本年度は特に、MEGによる脳計測データに対して、使用頻度の高いものと低いものそれぞれに対し、共感覚色とその補色と考えられる色に対する反応の分類、解析をブロードマンの脳地図による部位ごとに行なった。結果、200ms付近でいずれの場合にも多くの部位で、検出される大きな信号の大小の差異が検出された。さらにこれ以外にも300msあたりで、大きな信号が検出される場合のある部位と、そうでない部位が観測されることが確認できた。他方、脳機能と相互関係の面から脳計測結果に対する分析を行う必要がある。今年度は、まず、被験者数を増やすためにwebテストにより、継続してボランティアを募集した。また、脳計測においては、使用頻度の高い、低いそれぞれに対し、共感覚色とその補色と考えられる色に対するMEG測定結果の解析を行った。ブロードマンの脳地図における部位ごとに、分析を行った結果、200ms付近でいずれの場合にも検出される大きな信号の大小が検出された。ディズニー映画「ファンタジア」は、最も共感覚的といわれ、手塚治虫、松本零士ら日本の多くのアニメータに影響を与えた[松本零士, 2004]。「ファンタジア」を科学的に統計検定したところ、共感覚色的であった。(36名の共感覚者色彩データと映像色彩を分散検定にかけるとp<0.05で帰無仮説は棄却[Dongsheng Cai etal.,2014])また、アニメの色調は音楽の調性とストーリ展開に合わせて感覚統合的に「転調」していることを分散分析検定により確認した。さらに,同様の検定をのアニメ「千と千尋の神隠し」でも行った。冒頭の花束のピンクは挿入曲「あの夏へ」のイ短調に対して,イ長調で共感覚者が感じる共感覚色が使われていた。色彩と曲で、クロスモーダルに同主調(同じ短調・長調)の転調関係でビジュアルデザインされていた。

調性格と呼ばれる音楽理論では、楽曲のストーリ性・イメージは転調により決まる[Lendvai, 1993; Mark, 1986; Steblin, 2002]。「千と千尋」では、挿入曲は時間が短く、「ファンタジア」のように転調しきれない。そのため,クロスモーダルに“音楽ー色彩"の同主調関係で音楽の“転調"関係を作り感情を作っている.イ長調からイ短調への転調は,音楽理論で「追憶・ノスタルジー」を表し,メインテーマは主人公千尋と白龍の邂逅・過去(追憶)を強く示唆し、サウンド・ビジュアルにストーリの導入に成功している。日本のアニメータが感性でクロスモダリティを駆使している例であり、本研究では、このクロスモダリティデザインを、科学的、統計的に検証して、その法則性を明らかにした。本研究では,いままで,顧みられることの少なかった,アニメーションにおける共感覚的クロスモーダルデザインを科学的に研究する。優れたクリエータがもつ感性を,共感覚を手がかりに、科学的に解明し、コンテンツ作成には欠かせない音楽・映像のクロスモダリティを利用したアニメのビジュアデザイン・アルゴリズムを開発する。共感覚を手がかりに主観的な「感性」の世界を探るクロスモダリティ(感覚統合)研究が世界的に行われ,急速に発展している.千差万別である人間の感性を,共感覚を手がかりに,脳内クロスモーダル・メカニズムに焦点をあて,科学的根拠を持った音楽・色彩の感覚統合デザイン手法を研究した.共感覚的クロスモーダル性で作られた最高傑作であり、最も古典的なアニメ映画であると言われている、ディズニー映画「ファンタジア」の「田園」「くるみ割り人形」において、色彩ビジュアルルック効果が音楽に合わせてどのように行われているか、取得した共感覚被験者データとアニメで使われている色彩分布を調査した。1st Wasserstein距離を計算し,共感覚判定度との相関関係をとり回帰検定により,共感覚かどうか検定(キラーテストと呼ぶ)は準備中である。ウエブテストで得られた共感覚判定度と、もっとも共感覚的と言われている、ディズニー映画「ファンタジア」「ライオンキング」,「千と千尋の神隠し」などを今後行う必要がある。脳計測によるそのメカニズム調査も行い、レジストレーションまで行い成功した。昨年度から継続して本年度は、脳機能と相互関係の面から脳計測結果に対する分析を継続する。また、現在までわかっている音楽⇔色彩原理をさらに詳しく検証し、転調と共感覚色を利用した、ビジュアル定理のアルゴリズム化を並行して行う。情報工学、数値解析現在までわかっている音楽⇔色彩原理をさらに詳しく検証し,新たな原理を探求する.特に,下記のビジュアル定理のアルゴリズム化を行う。物語の展開と転調、共感覚色はよく分かっていない。共感覚色は、音楽の転調時、すなわち、物語の展開時に強く出す。これにより、ストーリ・物語の展開をビジュアルに印象づけるためで、どうアルゴリズムするかが重要。主人公、キャラクタの登場時、その楽章の主調の共感覚色が強く使われ、登場人物のキャラクタの存在をビジュアルに強める。これは、「共感」「感情」と深く関係しており、脳計測の詳細な解析が待たれる。また,実際の映画のカラーグレーディング,ゲームでの共感覚効果を調査する必要がある。
価値観を異にする諸集団の相互関係に果たすメディアの役割 ドイツの事例研究-

多機能型小型メディア機器の発達と普及にともない、現代のドイツの青少年は常時、多様な情報に接している。大都市と地方小都市とのメディア環境格差は縮小しつつある。ドイツにおいては、メディア機器は違法な諸集団の活動にも利用され、社会問題となっている。現代ドイツにおいては違法メディア・コンテンツに対する取り締まりと、青少年に対するメディアリテラシーがますます重要な課題となっている。本研究の初年度に当たる平成22年度においては、ドイツ連邦共和国の地方都市に住む青少年を対象に、多機能型小型メディアの普及とその利用状況の調査、ならびに文化的背景を異にする人々へのインターネット等を利用した排斥活動の実情とその対策の現状把握を中心に研究を行った。即ち、1)ドイツ連邦共和国の小村リーベナウにおいて15歳の男女30名を対象とした、携帯型多機能メディア機器の普及・利用状況に関する予備的なアンケートと聞き取り調査を実施した。アンケートおいては、その普及度や利用目的、頻度、危険な体験等を尋ねた。その結果、携帯型通信メディア機器はドイツの地方都市の青少年にも普及し、それが大都市との間の文化格差を縮小し、多くの利便性を与えているとともに、過度な商品宣伝や不快・危険な情報をも与え、小村に住む青少年を多くの社会的問題に巻き込む危険性を高めていることが明らかになった。また、多機能型携帯電話の普及ば、ドイツの地方小都市においてもコミュニケーション手段や相手に変化をもたらしただけではなく、日々の生活における時間配分、出費配分等にも大きな変化をもたらしていることが明らかになった。2)ドイツ連邦共和国青少年有害メディア審査機関を訪問し、副所長ペトラ・マイヤー氏にインタービューを行った。その中では、有害メディアからの青少年保護を強化するために検討されている法整備計画や、とりわけインターネット、コンビューターゲーム、DVDによって発信されている、反社会的なコンテンツを伴うメディアに関する現状とその対策の難しさに関して問うた。平成23年度においては、平成23年3月の東日本大震災による研究室の被災により破壊・散乱したデータ資料の復元と整理に多くの時間を費やした。本年度の研究内容は、前年度においてドイツ連邦共和国の青少年を対象に実施したメディア利用状況に関するアンケート調査の分析と、ドイツにおける青少年有害メディアに対する政府や教育関係者の取り組みに関する状況の聞き取り調査と資料分析である。1)昨年度ドイツ連邦共和国の小村において15歳の男女30名を対象とした、携帯型多機能メディア機器の普及・利用状況に関するアンケート調査結果のさらなる分析からは、携帯型多機能メディア機器が、一方においては地方の小村と大都市部の間の文化格差を縮小していること、また他方においてはこうした過度な商品広告や危険な情報をも青少年に与えていることに対する危機感が存在することが改めて明らかになった。保護者や教育関係者だけではなく、青少年自身もこの危険性を認識してはいるが、その認識の程度には個人格差があることが明らかになった。また、携帯電話の利用目的は保護者との連絡伝達と同等に、青少年同士のコミュニケーション手段としての位置づけが高く、15歳の青少年にとって不可欠な必需品となっていることが改めて明らかになった。2)ドイツ連邦共和国青少年有害メディア審査機関副所長ペトラ・マイアー氏にインタービューを実施した(東京、3月)。その聞き取りを通して、ドイツにおいてはインターネットを利用した外国人や異文化圏出身者等に対する差別・攻撃を煽るサイトが近年再び顕在化していること、ならびに教育機関はその対策として異文化理解教育の強化とともに、インターネットを中心としたメディアリテラシー教育の強化と啓発活動に取り組んでいる状況が明らかになった。1.研究の目的:EU加盟国の拡大や、グローバル化した国際状況の中で、現在のドイツには多くの外国人が暮らしている。その大部分が合法的に生活や活動を行っているにもかかわらず、高失業率などの経済的な要因や文化的な偏見等を背景として、ドイツ国内には外国人や女性・高齢者・障害者など社会的弱者へ攻撃を全面に出した活動が存在し、大きな問題となっている。本研究においては、異文化接触や社会的弱者との関係性に関わるこうした問題について、現代ドイツの青少年とメディアとの関わりからその実情を把握し、危険性や問題を研究したものである。2.平成24年度においては、インターネットやCD・DVDなど、危険性・問題性を含んだメディアコンテンツを実際に閲覧・試聴し、また専門書、論文等を分析し、その状況と問題点を確認した。また9月下旬にドイツを訪れて調査を実施した。まず、ドイツ連邦共和国青少年有害メディア審査機関の年次総会(リューベック)に出席し、ドイツにおける青少年有害メディアの実情とそれに対する対策等に関して調査した。その後ノイエンガメ強制収容所資料館、ビーレフェルト大学、歴史博物館(ボン)を訪れ、20世紀以降のドイツにおける民族的、文化的差異等の理由で社会から排除された人々に関する資料を収集し、分析した。3.茨城県、長野県において高校生を対象とした講演会を実施し(8月、9月)、研究成果の一部を公開・還元した。また過年度において実施したアンケートの集計と分析、ドイツにおける移民子弟に対する教育の研究、有色人種や外国人、社会的弱者に対するインターネットやCD等を利用したHassrede(hatespeach)の問題に関してこれまでの研究をまとめた。これらは平成25年度以降に順次関連専門誌や紀要等で公表していく予定である。

平成23年3月の東日本大震災により、研究室が大きな被害を受けた。ドイツにおいて実施したアンケート結果ファイルをはじめ、基礎資料、文献等が破壊.散乱し、それを復元・整理するために莫大な時間を要した。その一部は、現在も復元・整理中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。収集したデータの復元・整理、補足を早期に終えて研究をまとめ、その結果を平成24年度中に学会等で発表する予定である。
脳腫瘍の階層・多様性の解明

我々は悪性脳腫瘍患者よりCD133等のマーカーに頼らない方法でcloneを樹立した。一人の患者から得たcloneは幹細胞培養条件下でcoatingが無くても接着するものもあれば、浮遊するものもあり、Sox2などの幹細胞マーカーを発現しているが、成長速度、表面マーカー、浸潤能、腫瘍形成能等に差異がある。また、cDNA micro arrayにより4つの遺伝子がその差異を司っている可能性を発見した。以上より、悪性脳腫瘍には異なった性格をもつcloneが存在することが明らかとなった。一人の患者から樹立した異なった形態と増殖能を持つ4つのクローンの腫瘍形成を動物実験により確認した。これによりin vitroでの増殖速度と同様に腫瘍形成能に差が見られた。以上より脳腫瘍には悪性度の異なった細胞群が存在することが証明出来た。さらにcDNA arrayを用いてクローンの表現型の差に関与している標的遺伝子を網羅的に検索した。これにより、IGFBP7とCollagen1A1の表現パターンがin vitro, in vivoでの性格に合致した。この二つの遺伝子が、脳腫瘍の多様性を形成するにあたりなんらかの役割を担っているものと推察された。後者のCollagen1A1を薬物的に阻害する事により、同遺伝子を発現しているクローンの増殖は抑制された。現在、そのメカニズムに関して解析を進めている所であり、IGFBP7とCollagen1A1と脳腫瘍の発生メカニズムの解明を目的とした新たな研究費を獲得出来たので更に研究を進める(新年度科研費萌芽)。当初の研究計画ではクローン間の薬剤感受性の差異をEGFR阻害剤とSmad, Stat ,もしくはmTOR pathwayと予測していたがCollagen1A1阻害のメカニズムの解明へ若干変更を加えた。Collagen1A1およびIGFBP7の発現と脳腫瘍の悪性度および患者予後の関連を研究する為に、岐阜大学脳神経外科にて治療し、病理組織からIGFBP7とCollagen1A1の発現を調べ、経過観察されている患者の中から治療予後の判定が可能か否かを現在模索中である。以上の研究成果の概要は2013年米国がん学会で招待演者としてシンポジウムでの発表の機会が与えられた。現在、成果の一部を論文投稿中である。平成24年度は当初の予定通りマウスを用いて腫瘍形成能の差異を確認した。同時にcDNA解析を行い、いくつかの候補遺伝子を絞り込んだ。論文発表にはデータが未熟であるが、適時学会発表を行っている。2013年米国がん学会では招待演者に選出され研究成果の一部を報告した。提出した平成24年度の研究計画は腫瘍形成能の確認と網羅的解析であった。前者は当初の計画通り、既に樹立している4つの異なったクローンを免疫不全マウスへの移植し腫瘍形成能を確認した。その結果、当初の予想通り腫瘍形成能の早いクローンが二つみられ、これらはスフィアの形態をとるクローンであり、他方、腫瘍形成能の遅い2つのクローンは接着して増殖するものであった。これらを、計画通りcDNA解析により発現遺伝子の差異を比べると、4つの遺伝子に発現の差を認めた。動物実験及びcDNA解析に関しては、順調に遂行出来たが、cDNA解析と動物実験に平成24年予算の殆どを費やしたため、ウエスタンブロッティングなどの追加実験を行うが出来なかった。平成24年度内の動物実験により4つのクローンには大別して2つの異なった腫瘍形成能があり、これらはクローンの形態と一致した。また、cDNA解析により4つの遺伝子に発現の差異を認めた。これら4つの遺伝子が脳腫瘍の多様性を司る主要因子と考えている。平成25年度はこれらの遺伝子の発現をウェスタンブロッティングにより再確認を行うと同時に薬物もしくはsiRNAなどにより機能解析を行う。動次年度繰越金が55030円生じた。これは額内に収まる消耗品や実験器具などが無かったためと、動物実験に予定していた20万円は画像解析、実験データの整理に使用するコンピューターの購入に充てるためである。その他、平成25年度の研究費は当初の予定通り、必要に応じて岐阜大学脳神経外科研究室、組織•器官形成分野、腫瘍病理学分野、生命科学センターで行い研究に充てる。また、我々の細胞株は血清を添加せず、高額なEGF(58,800円/mg)及びFGF(113,400円/mg)を必要としており、引き続き必要量を購入する。その他、一般試薬、細胞培養液、ディスポ器具、抗体等は一般分子生化学実験室で扱うものを購入する予定である。
表面力測定による脂質膜表面間の認識機構の解明

本研究では、新たに、核酸塩基鎖の方が長い両親媒性分子(19-(X)-10-oxanonadecyl)-hexadecyl-dimethyl-ammonium bromide(2)を合成した。2膜間のpH5.6における表面力は、2A-2A膜間ではアデニンのプロトン化のため電気二重層斥力が観察されたのに対し、2T-2T膜間では、疎水性の長距離引力が観察された。2A-2T膜間でも、長距離から引力が観察されたが、これは疎水性の長距離引力と電気二重層引力が作用したためと考えられる。現在、他のpHでの測定を続けている。[B]単分子膜上に並べた金属配位子にポリヒスチジン修飾タンパク質(転写時に相互作用が期待されるRNAポリメラーゼSigma Aサブユニットと転写制御因子Spo OA)を金属イオンを介して一定の配向で固定し、コロイドプローブ原子間力顕微鏡を用いた表面力測定によって、タンパク質問に働く力を直接測定した。同種タンパク質問には、表面間距離10nmより長距離側ではpH依存性の電気二重層斥力が観察された。このpH依存性が各々のタンパク質の等電点がら予想されるものと一致していることより、表面に固定したタンパク質の荷電特性が水溶液中のものとほぼ同じであることが明らかになった。Sigma A-SpoOA間の場合、pH 7以下の相互作用は、表面の荷電から予想される力と大きく異なり、付加的な引力が作用した。また、同種タンパク質問と比較して、Sigma A-SpoOA間にはより強い接着力が観察された。タンパク質問の特異的な引力を、直接測定から示した初めての例である。
マクロファージの機能特性に基づいた胆管線維症の病理発生の解明と治療戦術

胆管線維症は、胆汁うっ滞や自己免疫などの原因により惹起される胆管上皮細胞の傷害に続発する慢性増殖性炎で、増悪すれば肝硬変に至る。2年間の研究で、昨年までに(1)ラット肝発生に伴うマクロファージの動態(ラット肝組織におけるマクロファージの分布を調べる基礎データの確立)、(2)alpha-naphthylisothiocyanate (ANIT)による急性と慢性の胆管線維症のラットモデルの病態解析(胆管上皮傷害後に出現するマクロファージ群の動態解析)、(3)牛肝蛭症におけるマクロファージの特性解析(自然発生例の胆管傷害病変の解析)の3点について検討してきた。今年度は、以下の二つのマクロファージ枯渇(機能抑制)実験を行った。1. ANIT胆管線維症モデルにおけるマクロファージの機能抑制実験: ANITをラットに投与し、胆管線維症モデルを作出した。このモデルに、マクロファージの機能を抑制するクロドロネートリポソームを投与し、その病態の解析を行った。免疫組織化学的に、Iba-1(走化因子)、CD68(貪食活性)、CD163(炎症性因子産生)、MHCクラスII(抗原提示能)、CD204(スカベンジャーレセプタータイプA ;脂質活性の指標)、ガラクチン-3(筋線維芽細胞の活性化)を発現するマクロファージが、クロドロネードの投与により減少し、その結果ビメンチン、デスミン、α-平滑筋アクチンを発現する筋線維芽細胞の出現が抑制された。すなわち、ANIT傷害により胆管周囲に生じる線維化の形成がマクロファージの枯渇により延長した。2.チオアセトアミド(TAA)誘発肝細胞傷害におけるM1/M2マクロファージ分極化と枯渇実験:マクロファージは、近年、貪食活性を有する古典的M1マクロファージと、組織修復に関わる修復性M2マクロファージに分けられる。小葉中心性の肝細胞傷害を有するTAAをラットに投与し、出現するマクロファージの特性を、M1/M2分極化の観点から解析した。組織傷害が出現していない極めて初期のステージにおいて、M1マクロファージ関連因子(INF-γ、TNF-α、IL-1β、IL-6)が増加し、かつM2マクロファージ誘導に関わるIL-4もこの時点で増加していた。その後、数日遅れてM2マクロファージから産生されるIL-10やTGF-β1が増加した。クロドロネートの投与により、CD68発現M1マクロファージやCD163発現M2マクロファージの出現が抑制され、線維化による病変の回復が遅延した。本研究は、多彩な機能を有するマクロファージの特性に注目し、胆管線維症モデルを用いて、その病理発生を解析することを目的とする。マクロファージを枯渇する動物実験は終了したが、残っている一部の解析は2014年9月までに完了する予定である、さらにin vitroでの培養細胞を用いた解析も現在予定通り進んでいる。よって、2「おおむね順調に進展している」と判断した。本課題はH26年度9月末までのプロジェクトである。1)マクロファージ機能を抑制する動物実験は完了し、現在得られた材料を用いて詳細な解析をさらに進めている。また、2)培養細胞株HS-Pを用いたin vitroでの解析を進めている。よって、残りの半年は、以下の2点について研究を展開する。1.マクロファージの出現状況と機能抑制の病態解明:胆管上皮傷害と肝細胞傷害の異なる二つのラットモデルにクロドロネートを投与することで、マクロファージの出現を抑制し、出現するマクロファージの種類とその機能抑制に基づいた病態の解析を比較病態学の観点から解析する。2.ラットマクロファージHS-P株を用いたM1/M2分極化の概念に基づいた病態解析: HS-P株を用いて、M1マクロファージの誘導に関わるIFN-γとM2マクロファージ活性化に関わるIL-4を添加し、マクロファージの機能変化と免疫組織化学的表現形との係わりを、これらの因子が関与する細胞内シグナルを含めて解析する。胆管線維症は、中毒、感染症、自己免疫性、あるいは特発性などの様々な原因により惹起される胆管上皮細胞の傷害に続発する進行性の慢性増殖性炎とされ、増悪すれば肝硬変に至る。今年度は、ラットの正常肝の発生過程と薬物誘発性の急性胆管線維症モデルを用いてマクロファージの多様性に焦点を当て、その病理発生機序の解明を試みた。1.ラット肝発生に伴うマクロファージの動態:背景データを確立する目的で、発生過程の肝における正常なマクロファージの分布動態を解析した。その結果胎子では貧食活性の高いCD68マクロファージが、新生子から成体では抗原提示(MHC II発現)マクロファージが出現すること、また肝常在マクロファージであるCD163クッパー細胞は生後に現れ始め、肝組織構築に係わるとともに脂質活性と関連するCD204抗原を発現することが分かった。さらに、MHC II発現マクロファージはグリソン鞘に主座し、間質樹状細胞として抗原提示能を有すること、そしてCD163とCD204発現マクロファージは類洞に沿って出現するクッパー細胞として恒常性に関与することを明らかにした。2.急性の胆管線維症のラットモデルの病態解析:胆管を傷害するα-naphthylisothiocyanate(ANIT)をラットに単回投与し、急性の線維化モデルを作出し、12日間に亘り病態の推移を解析した。

その結果、MHC II発現マクロファージは初期から後期まで常に増加し、それに続いてCD68とCD204発現マクロファージがやや遅れて増加し始めることが分かった。筋線維芽細胞は、ビメンチンとデスミンを基本的に発現するが、線維化が進行するとα-SMAを発現するようになった。さらに、MCP-1はマクロファージの出現と、TGF-β1はα-SMA陽性の筋線維芽細胞の誘導と関連することが分かった。なお、Th1とTh2のリンパ球の出現を解析したが、有意な出現は見られなかった。3.胆管線維症の急性モデルを用いたマクロファージ機能抑制効果の検討:マクロファージ機能を抑制するクロドロネートを投与し、肝固有のマクロファージ(クッパー細胞)が約1週間継続して消失することが分かった。この病態は、現在さらに解析中である。胆管線維症は、胆汁うっ滞や自己免疫などの原因により惹起される胆管上皮細胞の傷害に続発する慢性増殖性炎で、増悪すれば肝硬変に至る。2年間の研究で、昨年までに(1)ラット肝発生に伴うマクロファージの動態(ラット肝組織におけるマクロファージの分布を調べる基礎データの確立)、(2)alpha-naphthylisothiocyanate (ANIT)による急性と慢性の胆管線維症のラットモデルの病態解析(胆管上皮傷害後に出現するマクロファージ群の動態解析)、(3)牛肝蛭症におけるマクロファージの特性解析(自然発生例の胆管傷害病変の解析)の3点について検討してきた。今年度は、以下の二つのマクロファージ枯渇(機能抑制)実験を行った。1. ANIT胆管線維症モデルにおけるマクロファージの機能抑制実験: ANITをラットに投与し、胆管線維症モデルを作出した。このモデルに、マクロファージの機能を抑制するクロドロネートリポソームを投与し、その病態の解析を行った。免疫組織化学的に、Iba-1(走化因子)、CD68(貪食活性)、CD163(炎症性因子産生)、MHCクラスII(抗原提示能)、CD204(スカベンジャーレセプタータイプA ;脂質活性の指標)、ガラクチン-3(筋線維芽細胞の活性化)を発現するマクロファージが、クロドロネードの投与により減少し、その結果ビメンチン、デスミン、α-平滑筋アクチンを発現する筋線維芽細胞の出現が抑制された。すなわち、ANIT傷害により胆管周囲に生じる線維化の形成がマクロファージの枯渇により延長した。2.チオアセトアミド(TAA)誘発肝細胞傷害におけるM1/M2マクロファージ分極化と枯渇実験:マクロファージは、近年、貪食活性を有する古典的M1マクロファージと、組織修復に関わる修復性M2マクロファージに分けられる。小葉中心性の肝細胞傷害を有するTAAをラットに投与し、出現するマクロファージの特性を、M1/M2分極化の観点から解析した。組織傷害が出現していない極めて初期のステージにおいて、M1マクロファージ関連因子(INF-γ、TNF-α、IL-1β、IL-6)が増加し、かつM2マクロファージ誘導に関わるIL-4もこの時点で増加していた。その後、数日遅れてM2マクロファージから産生されるIL-10やTGF-β1が増加した。クロドロネートの投与により、CD68発現M1マクロファージやCD163発現M2マクロファージの出現が抑制され、線維化による病変の回復が遅延した。