hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
劣化脂質による胆道がん発症機構とその制御に関する検討

さらに代表的なSASP因子の発現・分泌を検討したところ、有意な誘導が認められた。以上より、LPCは胆管上皮細胞に対し酸化ストレスを介して細胞老化を誘導し、SASP因子の産生により周囲の微小環境に影響を与えることで発癌に寄与していることが示唆された。本研究は食生活と発がんの関わりに着目して、保存食材の短時間高熱処理により発生する動脈硬化惹起物質の劣化脂質による胆道系への炎症・発癌惹起性の検証とその臨床への転用を目指している。脂質成分(特に劣化脂質)と発がんの因果関係に着目して、脂質に豊富な胆汁に曝露される胆道(胆嚢・胆管)発癌への劣化脂質の関与を検討し、その調整による予防的治療戦略を提案することを究極の目的としている。1胆道疾患患者胆汁の劣化脂質分析、2劣化脂質曝露による胆道上皮細胞アポトーシス、脂質分子をリガンドとする脂質代謝関連遺伝子発現プロフィリングの評価を計画したが、検体の収集は順調であった。また、基礎的検討のセッティングも順調で、その成果は2013年5月の米国消化器病学会で発表した。また、脂質分子をリガンドとそる脂質代謝関連遺伝子発現プロフィリングも順調に進み、その結果を日本肝臓学会、米国肝臓学会で発表予定である。次年度には1防御機能となる生体成分の拾い上げとメカニズム解析、2その摂取介入と腸管での吸収制御剤投与効果の検討に加えて、上記を並行して遂行することとなる。脂質成分(特に劣化脂質)と発がんの因果関係に着目して、脂質に豊富な胆汁に曝露される胆道(胆嚢・胆管)発がんへの劣化脂質の関与を検討し、その調節による予防的治療戦略を提案することを究極の目的としている。研究初年度として、1胆道疾患患者胆汁の劣化脂質分析、2劣化脂質曝露による胆道上皮細胞アポトーシス、脂質分子をリガンドとする脂質代謝関連遺伝子発現プロフィリングの評価を計画したが、検体の収集は順調であった。また、基礎的検討のセッティングも順調で、その成果は2013年5月の米国消化器病学会での発表の機会を得ている。ただ、脂質分子をリガンドとする脂質代謝関連遺伝子発現プロフィリングは未完了であり次年度の宿題となっている。次年度には、1防御機構となる生体成分の拾い上げとメカニズム解析、2その摂取介入と腸管での吸収抑制剤投与効果の検討に加えて、上記を並行して遂行することになる。劣化脂質による胆道組織傷害とそれに伴う慢性線維性炎症および発癌が示唆されたことから、基礎的研究として、1)劣化脂質による胆管上皮細胞アポトーシスに対する防御機構となる生体成分の拾い上げ、2)防御メカニズム解析を脂質代謝関連遺伝子発現プロフィリングから検証する。1臨床的には腸管脂質吸収阻害薬(NPC1L1阻害剤)による胆汁脂質動態への影響を評価してその治療的意義を検証する。2基礎的には、UDCAおよび各種リン脂質分子種と遊離脂肪酸による胆管上皮細胞傷害保護作用の検討するとともに、がん関連遺伝子発現の網羅的比較解析と、メチル化DNAの解析から発がん予防を評価する。臨床検体の脂質分析とともに、基礎的研究として、1)脂質分子をリガンドとする脂質代謝関連遺伝子発現プロフィリング
PDF形式の科学文書をバリアフリー化する視覚障害者用インターフェースの研究

本課題研究では,数式や図・表など特殊表記を多く含むPDF科学文書をバリアフリー化するための視覚障害者用インターフェースを研究開発した。このインターフェースはPDF科学文書の内容を解析・認識し,その結果を視覚障害者が利用可能な内部形式に変換して,それらを音声や点字として出力する。システムの操作を視覚障害者が行う上で必要なユーティリティや触読図製作用ソフトウェア,英語版インターフェースの製作等も行った。本研究は大別して,A.音声関係のシステム開発,B.点字関係のシステム開発,C.PDF科学文書用OCRシステム開発の3つの部分から構成される。平成17年度は,それぞれについて以下の研究開発を行った。Aについては,数式音声出力用インターフェースを発展させ,視覚障害者用数式エディターの日本語版・英語版を,"ChattyInfty"という一つのソフトウェアとして完成させた。さらに鈴木らの開発して来た数式OCRソフトウェア"InftyReader"とChattyInftyを組み合わせ,印刷された科学文書に視覚障害者が自立的にアクセス出来る環境・触読図を利用してOCRのご認識を修正出来る機能などを実現した。Bについては,開発中の「統一日本語点字(UJB)」の使用環境を整備するため,UJBのUnicode対応表及び変換アルゴリズム表の作成を進めた。また視覚障害者用触読図作成システム"Bplot"について,作図プログラムをより記述しやすくするため,プロッタ制御コマンドの数値パラメータを数字だけでなく文字列で書けるよう,define文等のマクロ・コマンドの使用を可能にした。さらに触読図の表現力を向上させるため,凸点や凸線だけでなく,凹点や凹線も容易に印字可能にするようにmirror文を追加した。Cについては,PDF文書からテキスト情報を抜き出し,全体の画像から数式部分を認識した結果と組み合わせて,テキストと数式を統合した認識結果を取得する手法を開発した。さらに数式認識の最終段階での処理として,数学記号の意味的役割を考慮した数式記述文法を用いて,数式の構造解析結果の正しさをチェックする手法の研究を行った。また,数学記号認識の性能を上げるために,新たにサポートベクターマシンを用いて数学記号の類似文字を識別する実験を行った。これらの成果は,バーミンガムで開催された"Sight Village"などいくつかの国際会議で発表した。平成18年度は,それぞれについて以下の研究開発を行った。Aについては,昨年度に試作版が完成した音声機能付き数式エディター,ChattyInftyの日本語版に関して,表示された内容のテキスト部分・数式部分の両方を,音声だけでなく自動的に現行日本語点字記号に変換して出力する機能を実装した。また英語版については,オレゴン大学のガードナー教授らの協力を得て,視覚障害者が実際にChattyInftyを利用する上での操作生に関する検討を行い,必要な改良を行った。Bについては,数式を含む理数系の文書のPDFファイルの認識結果を視覚障害者用に点字または点図で出力するシステムを実現する上で,必要となる技術を研究開発している。平成18年度は点字出力に関しては従来のUnicodeバージョン4に対応した点字記号を更新し,バージョン5に対応した点字記号を設計した。また,点図に関しては視覚障害者と晴眼者が協力して出力結果の点図の校正が可能なユニバーサル・デザインの点図作図システムを開発した。Cについては,科学技術文書に頻繁に現れる表の認識技術を研究開発した。表構造を保持したままセル中の数式・テキストを認識し,結果をChattyInftyに出力する機能を実装した。また,Ghost Scriptに依存せずにPDF文書の認識ができるよう,OCRシステムの改良を行った。認識結果を点字に変換する機能を実現するため,科学文書用かな分かち書きプログラム,点訳辞書,点字エディターなども研究開発した。これらの研究成果は,オーストリアのリンツで開催されたICCHP2006などいくつかの国際会議・国内研究会で発表した。本研究は大別して,A.音声関係,B.点字関係,C.PDF科学文書用OCR関係,の3つのシステム開発から構成される。平成19年度は,それぞれについて以下の研究開発を行った。Aについては,音声機能付き数学文書エディタに関して,音声種類や読み上げ速度,各記号や数学構文の読み上げ方法などの設定項目を「音声メニュー」としてまとめ,ユーザーが自由に変更できるようにした。直前に読み上げた内容を表示する機能や,カーソル行の内容をLaTeXのソースとして点字ディスプレーに表示する機能も実装した。自動的に文書の指定された範囲を朗読する機能や,朗読内容をテキスト・ファイルとして出力する機能を実装し,DAISY形式の図書を製作するユーティリティ開発に道を開いた。Bについては,視覚障害者が触読図を製作するための作図システムBplotの改良として,凸点や凸点の点線だけでなく,裏点と呼ばれる凹点や凹点の点線も点字プリンタで印字できるようにし,3種類の直径の点だけでなく,大点と呼ばれるさらに大きな点の印字も可能にした。

また,触読図に1対1に対応するポストスクリプトの図画像を生成し,触読図のスキャナ画像とこのポストスクリプト図画像とを照合して,点字プリンタによる触読図の印字の信頼性を検証できるようにした。Cについては,複数の認識手法を組み合わせる方法での認識精度の向上を計った。独自開発の認識エンジンによる認識結果の信頼度補正プログラムを加え,さらに異なるメーカーで開発された2種類の認識エンジンを同時に用いて,動的計画法により局所的最適解の列を取得する方法で,著しい認識率の向上を計ることができた。その際,メーカーの認識エンジンは数式部を通常文字と誤認識するため,認識結果の数式・テキスト文字をチェックするアルゴリズムの強化を行い,動的計画法のコストに反映させた。本研究は大別して,A.音声関係のシステム開発,B.点字関係のシステム開発,C.PDF科学文書用OCRシステム開発の3つの部分から構成される。本年度は,それぞれについて次の研究開発を行った。Aについては,PDF科学文書の認識結果を音声で利用するための音声出力機能付き数学文書エディタを研究開発している。本年度はこれに改良を加え,これまでのMicrosoft SAPI4準拠の音声出力エンジンを拡張し,SAPI5音声で読み上げを行う試作版を開発した。また,読み上げ結果をテキスト形式やDAISY形式,Wave形式などのファイルとして出力するためのモジュールを試作した。日本語・英語以外の欧州言語で読み上げを行う多言語版開発に向けた基礎研究も行った。Bについては,前年度からPDF科学文書の認識結果を,視覚障害者用に触読図で出力するシステムを研究開発している。視覚障害者自身が利用可能な触読図作図システムを更に改良し,コンピュータ画面上の画像をトレースすれば,自動的にこの作図システムのコマンドが生成され,触読図が作成できる機能を追加した。また,投影図や射影図を容易に作成するため3次元空間座標系上に定義した直線や曲線からなる空間線図形について,始点と方向ベクトルを定めれば,平面上に平行射影または中心射影して,触読図を作図する機能を実装した。Cについては,PDFファイルに多く含まれるカラー画像・文字を原因とする誤認識を回避するため,Textureとしてファイルに格納されているカラー情報を削除する前処理技術を研究開発した。この結果,比較的濃い青と赤の画像については白黒スキャン画像と同程度に認識できるようになった。また,多言語対応のOCRエンジンを導入して,テキストに拡張ラテン文字を含む科学文書の認識ができるようにするための研究を行った。
ヒトヘルペスウイルス膜タンパク質の機能解析によるウイルス感染機構の解明

ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)は、塩基配列、細胞向性および抗原性の違いによりふたつのバリアント(HHV-6A,HHV-6B)に分けられる。近年,我々はHHV-6感染細胞において非感染細胞ではみられないMVBが形成されており、ウイルスは宿主のMVB形成機構を介してウイルス粒子形成および細胞外へのウイルス粒子放出を行っていることを明らかにした。しかし、ウイルス粒子形成過程に関してはその詳細は明らかにされていない。そこで本研究ではウイルス粒子形成過程を解析するため、ウイルス粒子に存在する膜タンパク質に焦点を当て、その輸送機構を明らかにすることを目的とした。HHV-6ウイルス粒子糖タンパク質であるgMおよびgQ1複合体に焦点を当てその解析を行った。その結果、HHV-6感染細胞において、gMは、他の糖タンパク質であるgNと結合しており、その結合によって初めてTGNに輸送されることが判明した。さらに、gQ1も他の糖タンパク質であるgQ2,gHおよびgLと結合し複合体を形成することによって初めて、TGNに輸送されることが明らかとなった。これらは各々複合体を形成することによって特殊な立体構造をとることが予想され、その構造形成により初めてTGNに輸送されると考えられた。HHV-6は、T細胞でしか感染性ウイルス粒子を形成できないことから今まで組み換えウイルスの作製は困難であった。今回、我々は世界に先駆けHHV-6ゲノムをBACベクターにクローニングし、そのゲノムからの感染性ウイルスの再構築に成功した。本システムを用いることによって今後種々の遺伝子欠損ウイルスを作製できることが可能になり、HHV-6の解析は飛躍的に進歩すること考えられる。ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)は、T細胞向性のウイルスであり、塩基配列、細胞向性の違いによりふたつのバリアント(HHV-6AおよびHHV-6B)に分けられる。前回までに、我々は、HHV-6Aウイルス粒子エンベロープを構成するコレステロールが、ウイルスの宿主細胞への侵入過程、特に膜融合過程に重要であることを見いだした。また、細胞膜上の脂質ラフトがウイルスの細胞への侵入に必須であることを見いだした。そこで、今回、我々は、宿主細胞内でのウイルス粒子成熟過程、つまり粒子出芽における脂質ラフトの役割を解析した。HHV-6感染細胞における脂質ラフトの役割を検討するため、膜分画法を用いた実験を行った。HHV-6A(GS株)をT細胞株であるHSB-2細胞に感染させ、34日後に感染細胞を回収した。HHV-6A感染HSB-2細胞からラフト分画を回収し、ウェスタンブロットを行った。その結果、ラフトマーカーであるGM1が多く検出された分画において、HHV-6のエンベロープに存在する糖タンパクであるglycoprotein H, L, Q1, Q2, 0, B(gH, gL, gQ1, gQ2, g0, gB)も多く検出された。特に、gQ1およびgQ2は、感染細胞にのみ発現し成熟ウイルス粒子には含まれない形態である、gQ1-74KおよびgQ2-34Kはラフト分画への集積は認められなかったが、成熟ウイルス粒子に含まれるgQ1-80KおよびgQ1-37Kが、ラフト分画に顕著に検出された。逆に、ウイルス粒子には含まれない非構造タンパクであるImmediate early 1(IE1)は、ラフト分画への集積は認められなかった。以上より、HHV-6は粒子形成の場として脂質ラフトを利用していることが示唆された。
前立腺癌に対する最適な内分泌療法を推定する手法の確立

前立腺癌に対する内分泌療法としては様々な方法が行われている。すなわち、外科的去勢、LHRHアゴニスト、MAB療法、アンチアンドロゲン単独療法、エストロゲンなどが用いられ、持続的あるいは間欠的に治療が行われている。さらに、アンドロゲン除去に不応となった後にはアンチアンドロゲンの中止(アンチアンドロゲン除去症候群)やデキサメサゾン療法などが施行される。しかし、各患者に最も適した内分泌療法の方法を治療前に推定することは困難である。そこで、患者ごとに最適の方法を推定するオーダーメイド内分泌療法を確立することを目的に、腫瘍マーカー、遺伝子の変異、タンパク発現の変化の点から研究することを試みた。治療前血中テストステロンやアンドロゲンレセプター中のCAG repeat数はアンドロゲン抑制療法の予後因子であることを見出した。免疫組織学的染色性および血中のクロモグラニンA濃度が高くPSAが低い症例は、neuro-endocrine differentiationをきたしアンドロゲン抑制療法後の予後が不良であることを観察した。間欠的内分泌療法の適応はアンドロゲン抑制によりアポトーシスが誘導され腫瘍が退縮するアンドロゲン依存性の顕著な症例であることを提唱した。また、間欠的内分泌療法中の治療再開時期の決定にPSA free/total比の観察が有用であることを見出した。アンドロゲン抑制療法後の再燃症例にデキサメサゾン療法が有効であることを示し、その作用機序として血中インターロイキン-6の低下によりリガンド非依存性のアンドロゲンレセプター活性化機構が抑止されることを推測した。以上のように、患者側および腫瘍側の臨床病理学的あるいは遺伝子的特性によって、各患者に最適の内分泌療法を選択するオーダーメイド内分泌療法を確立する道を開くことが可能となった。進行前立腺癌に対する内分泌療法としては、通常持続的なアンドロゲン抑制が行われている。間欠的内分泌療法は新たな内分泌療法であり、アンドロゲン抑制による治療と治療休止とを周期的に繰り返すものである。間欠的内分泌療法の方法上の問題点として、いつ治療を休止しいつ治療を再開するべきかについて確立していない。一方、血中free/total PSAは、前立腺癌において前立腺肥大症と比較して低値を示すことが知られている。そして、内分泌療法に反応して増加することが示された。そこで、間欠的内分泌療法中に治療を再開する時期を決定する一助とするため、再燃経過中のfree/total PSAの変化を調べ、アンドロゲン不応癌への進展を避けえるfree/total PSA値を推測することを試みた。持続的内分泌療法によって治療され、連続的なtotal PSAの上昇をみた27例の再燃前立腺癌患者を対象とした。各患者より4から18検体、合計285検体の凍結血清を用いて、freeおよびtotal PSAを測定した。free/total PSAの絶対値は患者間でばらつきが大きかった。臨床的全身再燃をきたした12例中9例でfree/total PSAの減少傾向を示した。また、PSA再燃のみの11例中3例でもfree/total PSAは減少していた。さらに、間欠的内分泌療法で治療休止期にあった症例において、total PSAは3ng/ml以下と抑制されていたにもかかわらず、free/total PSAが減少傾向を示しその後全身再燃をきたした例を経験した。以上より、臨床的再燃に際してfree/total PSAは減少することが多いと推測された。したがって、間欠的内分泌療法の治療休止期間中にある患者において、free/total PSAの減少傾向がみられた場合には直ちにアンドロゲン抑制を再開すべきものと考えた。アンドロゲン除去による内

分泌療法後に再燃をみた前立腺癌に対するデキサメサゾン療法の有効性について検討した。デキサメサゾンの作用機序は一般に副腎抑制のためとされているが、低容量のデキサメサゾンでも効果を認めることから他の要因の関与も考えられる。そこで、デキサメサゾンの効果の機序についてさらに検討を加えた。内分泌療法施行後にPSA再燃を認めデキサメサゾンによる治療を行なった前立腺癌16例を対象とした。アンチアンドロゲン除去症候群の有無を確認後、デキサメサゾン1.5mg/dayより開始し0.5mg/dayに漸減維持した。治療効果は血中PSAの変化で判定した。デキサメサゾン療法開始前後の、血中テストステロン、コルチゾール、副腎性アンドロゲン、インターロイキン-6(IL-6)などを測定し、デキサメサゾン療法の効果との関連を検討した。デキサメサゾン療法を施行した16例中6例(37.5%)でPSAの50%以上の減少を認めた。有効期間は3-8ヶ月、平均5.7ヶ月であった。デキサメサゾン療法の有効性と、デキサメサゾン療法開始時PSA値、内分泌療法の期間、アンチアンドロゲン除去症候群の既往、血中コルチゾール、DHEA、DHEA-S、アンドロステンジオンなどとは有意な関連を認めなかった。血中IL-6はデキサメサゾン療法が有効であった4例中3例で80%以上の減少を認めた。これに対して、デキサメサゾン療法が無効であった7例においてはIL-6が80%以上抑制された例はなかった。去勢およびアンチアンドロゲンによる内分泌療法に不応となりPSA上昇をみた前立腺癌患者に対して、デキサメサゾン療法の有用性が示された。また、デキサメサゾン療法の効果の機序として、血中IL-6が抑制されアンドロゲンレセプターの活性化機構が抑制されることが示唆された。前立腺癌に対する内分泌療法としては様々な方法が行われている。すなわち、外科的去勢、LHRHアゴニスト、MAB療法、アンチアンドロゲン単独療法、エストロゲンなどが用いられ、持続的あるいは間欠的に治療が行われている。さらに、アンドロゲン除去に不応となった後にはアンチアンドロゲンの中止(アンチアンドロゲン除去症候群)やデキサメサゾン療法などが施行される。しかし、各患者に最も適した内分泌療法の方法を治療前に推定することは困難である。そこで、患者ごとに最適の方法を推定するオーダーメイド内分泌療法を確立することを目的に、腫瘍マーカー、遺伝子の変異、タンパク発現の変化の点から研究することを試みた。治療前血中テストステロンが低い例やアンドロゲンレセプター中のCAG repeat数が大きい例では、アンドロゲン抑制療法後の予後が不良であることを見出した。neuroendocrine differentiationはアンドロゲン不応の一因と考えられ、neuroendocrine differentiationのマーカーとしてクロモグラニンAやNSEがある。
単槽式メンブレンバイオリアクタによる部分亜硝酸化-Anammox窒素除去法の確立

メンブレンバイオリアクター(MBR)を用いる一槽型部分亜硝酸化-Anammoxプロセスの確立に成功した。方法としては,はじめにアンモニア酸化細菌を植種して部分亜硝酸化プロセスを構築した後にAnammox細菌を植種した。結果として最大窒素除去速度1.45 kg-N/m3/dを達成した。細菌叢については,亜硝酸化プロセス時にはNitrosospira属細菌が優占種であったのに対して,部分亜硝酸化-Anammoxプロセス構築後はNitrosomonas属細菌が優占した。Anammox細菌は,植種源での優占種である“Candidatus Brocadia"が優占した。本研究の初年度であるH26年度は,主として部分亜硝酸化プロセスの確立とその維持に関する研究と,それを踏まえての一槽型部分亜硝酸化-Anammox反応プロセスの確立とその維持に関して反応槽の運転条件の影響を検討した。運転条件(影響因子)については,本研究に関連する我々の知見と先行研究事例を参考に,pH,温度,ばっ気(酸素供給),を主たる運転条件とし,それらの及ぼす影響を調べた。また,これらの検討を実施するにあたっては,二つの方法を検討した。一つは,部分亜硝酸化プロセス構築の際に必要となるアンモニア酸化細菌群(実際には活性汚泥)を反応槽に植種して条件検討を行い,部分亜硝酸化が確立した後にAnammox細菌群を植種することで一槽型プロセスの構築を図るものである。もう一つは,水処理反応槽(実際には,実験室で維持する好気性汚泥)のバイオマスを反応槽に植種して部分亜硝酸化反応の最適化を図った上でばっ気量を減らし,可能な限り低い溶存酸素条件下を維持することで,Anammox反応の自発的発生を目指すものである。本年の成果としては,前者の方法による一槽型部分亜硝酸化-Anammox反応プロセスを確立することができ,2か月以上連続しての窒素除去能の安定維持が可能であることが確認できたことある。また,後者の方法についても,部分亜硝酸化からの自発的なAnammox反応の発現が認められているところであり,今後,窒素除去能のモニタリングと細菌叢解析等の分析を進めながら,一槽型プロセスの開発を進める予定である。本年度は,研究開始二年目にあたり,初年度のH26年度中に基礎を確立した部分亜硝酸化プロセスを踏まえての,一槽型部分亜硝酸化-Anammox反応プロセスの確立とその維持に関し,反応槽の運転条件の影響を詳細に検討した。運転条件(影響因子)については,先行研究事例と昨年度の結果を検証しつつ,pH,温度,ばっ気量(酸素供給),を主たる運条件・因子とし,それらの及ぼす影響を明らかにした。また,昨年度の報告でも述べたように,本研究の実施にあたっては,二つの方法を検討してきた。一つは,前段反応である部分亜硝酸化プロセスを確立し,諸運転条件と部分亜硝酸化との関係を明らかにした後に, Anammox細菌群(バイオマス)を植種して一槽型プロセスを構築するものであり,もう一方は,部分亜硝酸化プロセスの確立後にばっ気量(酸素供給量)を減らし,可能な限り低い溶存酸素条件下を維持することでAnammox反応の自発的発生を促すことで一槽式プロセスを確立しようとするものである。本年度の成果としては,部分亜硝酸化プロセスの確立と関連学術知見をまとめ,国際学会誌にて発表したこと,並びに部分亜硝酸化の後にAnammoxバイオマスを投入する方法で一槽型プロセスの確立に成功し,関連論文が国際学会誌にアクセプトされたことである。また,部分亜硝酸化からの自発的Anammox反応の発現による一槽型プロセスについても,すでにスタートアップしており,現在,長期間での運転と負荷の向上,細菌叢などに関する学術的知見の収集を行っているところである。H27年度の研究実施計画は, MBRによる部分亜硝酸化プロセスの確立,一槽型部分亜硝酸化-Anammoxプロセスの立ち上げと長期間に亘る連続運転の実施,窒素除去能と運転条件との関係解明,細菌群集構造の解明などの学術的知見の収集を実施することであり,今年度中に,上記知見をまとめて国際学会などで発表するともに,国際学術誌での論文発表(1件はアクセプト)にこぎ着けたことなどから,上記の達成度と評価した。本年度は当該研究課題の最終年度であった。しかし,4月14日と16日に発生した2016年熊本地震により,当研究を行っていた実験室が一部損壊し, 1週間以上の浸水と停電の被害を受けた。また,研究に協力・携わっていた大学院生などが1ヶ月以上,一時帰国,帰省するなどの状態となった。さらに,リアクタ条件などの検討に使用していたファーメンターも破損し,6ヶ月以上の研究の遅れが生じた。この間はバイオマスを維持することのみに専念し,分析機器や器具・試薬の準備が整い次第,遺伝子解析などを実施し,リアクタの再立ち上げ後から本格的に研究を再開した。昨年度は,部分亜硝酸化とAnammoxのバイオマスを別々に用意しておき,はじめに部分亜硝酸化を立ち上げ,次にAnammoxバイオマスを投入するといった方法で,一槽型プロセスの構築に成功した。そこで本年度は,次の課題・挑戦として,部分亜硝酸化からの自発的Anammox反応の発現,すなわち,Anammoxバイオマスを添加することなく,部分亜硝酸化-Anammox反応の一槽型プロセスの立ち上げを試みた。

研究室で維持している活性汚泥をリアクタに植種して部分亜硝酸化反応を継続し,約2ヶ月程度でAnammox反応とみられる亜硝酸イオンとアンモニウムイオンの同時除去が確認され,その後,窒素負荷を段階的に上昇させながらDO,pH,アルカリ度などの諸条件と窒素除去能との関係を調べた。その結果,窒素負荷が約1.2kg-N/m3/dの条件下で,85%以上の窒素除去率(残留窒素濃度/流入窒素濃度)が達成された。しかし上述したように,地震の影響による進捗の遅れから,細菌叢解析を含めてそれ以上の十分な検討をするには至らなかった。そのような事情から本補助金について平成29年度1年間の延長を申請し,許可をいただいたところであり,引き続き検討を行う予定である。H28年度の研究実施計画は, MBRによる一槽型の部分亜硝酸化-Anammoxプロセスの立ち上げに関して,部分亜硝酸化反応からの自発的なAnammox反応の発現による手法の開発,窒素負荷の検討,長期間に亘る連続運転の可能性の検討,窒素除去能と運転条件との関係解明,細菌群集構造の解明であったが,2016年熊本地震の影響にて十分な成果が得られたとは言えない。このため,1年間の研究期間の延長を申請し認められたところである。ただし,これまでの研究成果をまとめ,国際学会誌(IF:2.76)での論文発表を行えたことを鑑み,上記の達成度と評価した。平成28年4月に発生した平成28年熊本地震にて,約半年間にわたる研究の中断を余儀なくされたため,1年間の研究期間延長を許可され,実験を再開することとなった。平成28年度までは,部分亜硝酸化に寄与するアンモニア酸化細菌とAnammox細菌のバイオマスをそれぞれ事前に培養(前培養)しておき,はじめにアンモニア(細菌)バイオマスのみを投入して部分亜硝酸化を立ち上げ,その後にAnammox(細菌)バイオマスを投入することで,MBRによる一槽型の部分亜硝酸化-Anammoxプロセスの構築に成功した。一方,本研究では,部分亜硝酸化とAnammoxの反応の最適化を各々別のMBRにて検討していたが,部分亜硝酸化検討用のMBRにて,自発的なAnammox反応の発現と推定される窒素の除去が確認されたため,平成28年度の実験再開後は,Anammox(細菌)バイオマスを植種せず,部分亜硝酸化プロセスからの自発的なAnammox細菌の増殖とAnammox反応の増強を促すことで,MBRによる一槽型プロセスの構築を目指した。その後,約300日間に亘る連続実験の結果,流入水中アンモニア濃度510 mg-N/L,HRT6時間の条件下で,最大窒素除去速度1.81 kg/m3・dを達成できた。また,窒素除去率は実験期間を通じて80%以上で安定に維持できた。16S rRNAによる細菌叢解析の結果,アンモニア細菌としては大きく3種類のNitrosomonas属細菌が優占しており,Anammox細菌としては"Candidatus Jettenia Caeni"の類縁細菌が優占していることが分かり,Anammox細菌を植種することで確立した上記の一槽型部分亜硝酸化-Anammoxプロセスとは異なる細菌フローラを形成していることが明らかとなった。メンブレンバイオリアクター(MBR)を用いる一槽型部分亜硝酸化-Anammoxプロセスの確立に成功した。方法としては,はじめにアンモニア酸化細菌を植種して部分亜硝酸化プロセスを構築した後にAnammox細菌を植種した。結果として最大窒素除去速度1.45 kg-N/m3/dを達成した。
次世代心臓外科手術のためのリアルタイム立体像表示を用いた手術誘導システムの開発

次世代心臓外科手術のための手術誘導システムの実現に向けて,19年度に開発した高時間分解能四次元CT/MRI画像生成法及び20年度に開発したリアルタイムIV立体像表示システムを活用して,リアルタイム立体像表示を用いた手術誘導システムの開発を行った.20年度までは、3D/4D超音波画像のリアルタイムリ立体像表示システムを構築し,invivo実験で臨床可能性を検証したので,21年度では臨床に向けて実際の手術に必要な機能を開発し,invivo実験で更に検証を行った.1.リアルタイムIV立体像表示システムの最適化・安定性向上を行った.GPU計算を用いたIV立体像レンダリングアルゴリズムを最適化することにより従来のCPUレンダリングと比べて最大302倍の高速化が得られた.2.色・透明度を表現可能な高画質なIVレンダリングアルゴリズムを開発し,IV画像の奥行き感の向上した.3.GUIに関しては,リアルタイムIV像表示システムを3D Slicerの拡張モジュールとして開発した.そうすることにより,3D Slicerの他のモジュールと組み合わせることができ,様々なアプリケーションに応用可能になった.4.手術器具のIV立体像表示方法を開発する.手術器具をモデル化して光学系位置計測装置で位置・姿勢を追従しながら手術器具を臓器と共にIV立体像として表示するシステムを開発する.5.リアルタイムIV立体像表示システムの有効性を評価するために,従来の疑似三次元表示システムと比較を行って,ターゲティング時間を最大50%短縮されるという結果が得られた.6.リアルタイム三次元超音波画像の臨床応用可能性を評価するために,invivo実験を行った.拍動しているブタの心臓をリアルタイム三次元超音波のIV立体像で表示し,手術器具を僧房弁に誘導する実験を行った.動いている僧房弁及び手術器具を共に視覚化でき,時間遅れも感じない程度であるなど臨床応用可能性は十分あると,専門医師から意見を頂いた.次世代心臓外科手術のための立体像表示を用いた手術誘導システムの開発を向けて、平成19年度では必要としている要素技術の開発を行った。具体的には、高速なIntegralVideography(IV)立体像表示アルゴリズムの開発及び三次元MR画像と四次元超音波画像のレジストレーション方法の開発を行った。IV立体像表示用のデータ作成には、ソフトウェア的に処理を行なう部分が多くを占めているため、計算機のCPU速度と計算プログラムの処理速度がボトルネックとなっている。そこで、GPU処理に適したアルゴリズムを開発し、IV画像表示作成をGPUで行った結果、処理時間の大幅な短縮を達成した。CPU処理では64^3ボクセルの三次元データを4.2fpsのIV画像更新速度しか表示できなかったのに対して、GPU処理では77fpsの画像更新速度で表示できるようになった。また、より大きな三次元データに対しても同様な効果が得られ、最大77倍の高速化が得られた。また、立体像表示を用いた手術誘導システムの実現に向けて、リアルタイムな操作が可能な立体像表示システムを構築した。立体像を視覚化するには、十分な画像更新速度を有することを確認した。拍動している心臓に対して手術を行う次世代心臓外科手術では、リアルタイム性及び高画質な画像による誘導が必要である。そのために、四次元超音波画像のリアルタイム性及び三次元MR画像の高画質を生かしたレジストレーション手法を開発した。ファントム・ボランティア実験を通じて、開発したアルゴリズムが十分な精度を持ち、実際の人間の心臓にも十分適応できることを確認した。また、開発したレジストレーションアルゴリズムに対してもGPU処理を用いて高速化を行った。CPU処理と比べて12倍の高速化が得られた。平成20年度以降では、開発したアルゴリズムを活用し、立体像表示を用いた心臓外科手術誘導システムを実現したいと考えている。次世代心臓外科手術のための立体像表示を用いた手術誘導システムの開発を向けて,今年度では必要としている要素技術の開発・システムの構築を行い,in-vivo実験でシステムの有効性を検証した.今年度に開発した要素技術としては,高い表現力を持ったIV立体像表示アルゴリズム,手術誘導に必要となるユーザインターフェースである.三次元画像をIV立体像として表示するには,IVレンダリングという処理を行う.従来のIVレンダリングのアルゴリズムは,物体の表面しか表示できなく,手術誘導に使用するには十分な表現力を持っていない.IV画像の表現力を高めるために,色・透明度を表現できるアルゴリズムを開発し,GPU計算を用いてリアルタイム処理を実現した.臨床応用を考慮して,機能・拡張性の良いユーザインターフェースの開発を行った.IV立体像表示システムを医用画像処理ソフトウェア(3D Slicer)の拡張モジュールとして開発した.開発したユーザインターフェースをPC上の超音波装置シミュレータを用いて動作確認実験を行った.システムの心拍動下僧帽弁手術への有効性を検証するために,in-vivo実験を行った.ブタ(メス、47.5kg)に対して開胸手術を行い,三次元超音波画像の立体像表示の誘導下で,手術器具を僧帽弁にアプローチするシナリオで実験を行った.僧帽弁をアプローチすることに成功し,立体像表示は十分な画質を持ち,時間遅れも感じない程度で心臓の拍動を追従できると術者から意見をいただいた.今後,臨床応用に向けて,ファントム・動物実験を繰り返しながら,手術器具の表示など臨床に必要な機能の開発を行いたいと考えている.次世代心臓外科手術のための手術誘導システムの実現に向けて,19年度に開発した高時間分解能四次元CT/MRI画像生成法及び20年度に開発したリアルタイムIV立体像表示システムを活用して,リアルタイム立体像表示を用いた手術誘導システムの開発を行った.

20年度までは、3D/4D超音波画像のリアルタイムリ立体像表示システムを構築し,invivo実験で臨床可能性を検証したので,21年度では臨床に向けて実際の手術に必要な機能を開発し,invivo実験で更に検証を行った.1.リアルタイムIV立体像表示システムの最適化・安定性向上を行った.GPU計算を用いたIV立体像レンダリングアルゴリズムを最適化することにより従来のCPUレンダリングと比べて最大302倍の高速化が得られた.2.色・透明度を表現可能な高画質なIVレンダリングアルゴリズムを開発し,IV画像の奥行き感の向上した.3.GUIに関しては,リアルタイムIV像表示システムを3D Slicerの拡張モジュールとして開発した.そうすることにより,3D Slicerの他のモジュールと組み合わせることができ,様々なアプリケーションに応用可能になった.4.手術器具のIV立体像表示方法を開発する.手術器具をモデル化して光学系位置計測装置で位置・姿勢を追従しながら手術器具を臓器と共にIV立体像として表示するシステムを開発する.5.リアルタイムIV立体像表示システムの有効性を評価するために,従来の疑似三次元表示システムと比較を行って,ターゲティング時間を最大50%短縮されるという結果が得られた.6.リアルタイム三次元超音波画像の臨床応用可能性を評価するために,invivo実験を行った.拍動しているブタの心臓をリアルタイム三次元超音波のIV立体像で表示し,手術器具を僧房弁に誘導する実験を行った.動いている僧房弁及び手術器具を共に視覚化でき,時間遅れも感じない程度であるなど臨床応用可能性は十分あると,専門医師から意見を頂いた.
セラミックスによる支台築造体の開発

現用の支台築造方法はすべての床例に対し必ずしも満足できる物ではなく、多くの床例に適応できる欠点の少ない審美的な支台築造方法の確立が必要である。この観点からセラミックス製の支台築造体の製作を構想した。製作方法は、各種サイズの「既製根管ポスト」を「工場製の既製セラミックスブロック」の中心に開けた孔に接着した「ポストコアシステム用ブロック」から「歯科用手動倣い加工機」を利用して削り出すものである。この術式は極めて工作精度が高く、技工操作も簡単で、一本の支台築造体を削り出し歯根に接着するまでの所用時間は15分程度であることがわかった。この方法で製作したセラミックス製支台築造体の機械的強度の評価を行った。「既製根管ポストとコンポジットレジンによる支台築造方法」と本法によるセラミックスコアを破折試験により比較した。この結果「セラミックスによる支台築造方法」の破折強さは平均27.4kgfで、現用の「既製根管ポストとコンポジットレジン」の平均30.2kgfとほぼ同等で、さらに高強度のセラミックスを使用すれば十分に実用の可能性がある事が明らかとなった。今後解決すべき課題は1.現在までに評価したセラミックス材料は長石系の物が主である。工業用セラミックスをも含めた材料の中から「セラミックス製支台築造体」に、より適した材料を探索する必要がある。2.この場合セラミックスブロックに開ける孔の工作条件を各種セラミックスごとに決定する必要がある。3.現在臨床で用いられているコア、ポストの形態の拠り所となる諸理論は、「金属鋳造体や、コンポジットレジン」の特性から導かれたものである。したがってセラミックスの持つ性質から導かれた形状は従来の築造体とは細部において異なる可能性が大きい。したがってセラミックスの持つ特性をふまえ「セラミックス製支台築造体のあるべき形状」を設計する必要がある。
筋小胞体イオンチャネルの構造機能連関の解析

1.我々は、脂質平面膜法を検定系として、ウサギ骨格筋筋小胞体チャネルタンパクの生化学的精製に取り組んできたが、その結果、分子量138k及び100kのタンパクのみを含む分画にClチャネル活性があることを見い出した。これらの内、チャネル本体を形成するのは100kタンパクと思われ、138kタンパクはその制御因子である可能性が高いと予想された。138kタンパクの部分アミノ酸配列を数カ所について決定し、相同性の検索を行ったところ、筋小胞体膜タンパクでありカルシウム結合機能を持つと報告されている160kタンパクに、全く同一の配列があることが分かった。当初、共通の遺伝子から異なるスプライシング制御を受けて作られたものと思われたが、さらに、生化学的解析を行ったところこれら2つのタンパクは全く同一のものと判明した。分子量の違いは、前に160kタンパクの報告を行ったグループの算定ミスである可能性が高い。次に、138kタンパクの特異的抗体を作成して、筋小胞体ベシクルのイオン透過性に及ぼす効果を調べたところ(光散乱法による)、KCl透過の比較的遅い成分を阻害することが分かった。この効果がClチャネルまたはKチャネルのブロックによるものか、あるいは他の経路によるのか今のところ定かではない。2.脂質平面膜法用いて、ウサギ骨格筋横行細管(T-tubule)に存在するClチャネルの電気生理学的解析を行った。その結果、T-tubule膜には単一チャネルコンダクタンス40pSのバックグラウンドタイプ(静止電位付近でも高い開確率を示す)Clチャネルが存在することが分かった。このチャネルは電位依存性陰イオンチャネルのブロッカーとして一般に知られる9-AC,DIDS,SITS,EAで阻害されることが分かった。さらに、気管上皮細胞のClチャネル阻害剤として開発されたIAA-94によってもμM程度の濃度でブロックされることが分かった。
摂食調節におけるホルモン感受性リパーゼの意義

HSL特異的阻害剤と報告されている76-0079はHSL以外にCES1も阻害する。KIAA1363(NCEH1)特異的阻害剤と報告されているAS115もNCEH1以外にHSL、CES1に対する阻害活性を有するなど、現時点ではHSLに特異性の高い阻害剤は入手できていない。北里大学供田研究室との共同研究で、天然化合物ライブラリーの中から、特異性の比較を検討中である。独自にHSL特異的阻害剤の開発を目指している。マウスの脳室内投与のためカテーテル留置を試みてきたが、ラットの場合と異なり、高死亡率のため、安定した実験系(阻害剤・アデノウイルスベクター)の確立に至って居ない。視床下部特異的HSL欠損マウスの開発については、floxed・HSLマウスが未入手である。その代わり、HSL、CES1、NCEH1を過剰に発現する為にfloxedトランスジェニックマウスを開発している。既にファウンダーマウスが生まれてきており、トランスジーンの組み込みをスクリーニング中である。以上のように、マウスを用いた実験系は開発途上にある。そこで、ヒト脂肪組織における遺伝子発現と肥満との関係を検討した。対象は当院で開腹手術を受けた34症例である。BMI等の肥満度とHSLの発現とは負の、CES1の発現とは正の相関関係を見いだした。これらのTG水解酵素の脂肪組織における発現が視床下部における発現と並行するか否かが今後の検証課題である。まず初めにHSLが中枢神経系にどのように発現分布しているか確認するため、C57BL6マウス脳のHSLに対する免疫染色を行った。その結果C57BL6マウス脳の視床下部(弓状核、室傍核、腹内側核)、海馬、大脳皮質に存在する神経細胞の細胞体に発現していることが明らかとなった。次にHSLmRNAが脳のどの部位でより優位に発現しているか確認するため、HSLのマウス脳各部位(視床下部弓状核、室傍核、腹内側核、大脳皮質、海馬(CA1、CA2、DG))における遺伝子発現を、リアルタイムPCR法を用いて確認した。その結果、いずれの部位においても発現が認められたが、弓状核がもっともmRNA発現が多く、以下室傍核、腹内側核、海馬と続き、大脳皮質が最も少なかった。弓状核と大脳皮質における発現の比は約2.4倍であった。このことから、視床下部の弓状核では他の部位に比較してよりHSLが多量に発現していることが明らかとなった。HSLには脂肪組織・副腎組織に発現するタイプと精巣に発現するタイプの、分子量の異なった2種が報告されている。脳各部位におけるHSL蛋白発現を確認し、中枢神経に発現するHSLがどちらのアイソフォームであるかを確認するため、ウエスタンブロット法によってマウス脳各部位(視床下部弓状核、室傍核、腹内側核、大脳皮質、海馬(CA1、CA2、DG))におけるHSL蛋白の確認を行った。結果、視床下部の神経核(弓状核、室傍核、腹内側核)に、脂肪・副腎組織のHSLと同じ分子量のHSLが存在することが確認できた。(海馬・大脳皮質のバンドは極めて薄く判定が困難だった。)HSL測定剤(76-0079)をNovo Nordisk社から入手し、HSL阻害活性の特異性に関する検討を行った。NCEH1は阻害しないが、HSL以外にCES1によるPNPB水解活性を阻害することが判明した。他にCES1阻害剤のbenzilとNCEH1阻害剤のAS115を対照に使用する予定である。C57B6マウスを用いたHSL阻害薬腹腔内投与実験については、至適投与量、投与期間の決定のための予備実験を施行している。HSL過剰発現用とRNA干渉用それぞれのレンチウイルスベクターの構築を行ったが、3T3L1細胞を用いた確認の結果良好な感染効率の得られるベクターを確立することができず、そのため計画していた実験への使用が困難と判断した。そのため現存のアデノウイルスベクターを用いて実験を施行していくこととした。脳室内へのHSL阻害薬投与実験については、現在脳室内カニューレ留置手術の手技の訓練中である。Cre-loxPを用いた脳又は視床下部特異的HSLノックアウトの手法を検討するため、オーストリアRudolf Zechnerの研究室からfloxed HSLマウスの入手を交渉している。

既にファウンダーマウスが生まれてきており、トランスジーンの組み込みをスクリーニング中である。以上のように、マウスを用いた実験系は開発途上にある。そこで、ヒト脂肪組織における遺伝子発現と肥満との関係を検討した。対象は当院で開腹手術を受けた34症例である。BMI等の肥満度とHSLの発現とは負の、CES1の発現とは正の相関関係を見いだした。これらのTG水解酵素の脂肪組織における発現が視床下部における発現と並行するか否かが今後の検証課題である。
ディープグリアニューラルネットワークの開発と信号処理への応用

本年度の研究計画では,ディープグリアニューラルネットワークの構築とその一般的な問題への適応であった.グリア細胞は近年注目される用になった脳内に存在するニューロン以外の細胞であり,その一部はイオン濃度の変化を用いてニューロンと似た情報伝播を行っていることが知られている.本研究の目的は,現在多くの研究が行われているディープラーニングのネットワークに対しグリア細胞の特徴を付与し新たな特性を持ったディープグリアニューラルネットワークを構築することである.本年度は,ディープラーニングのフリーライブラリを用いたディープグリアニューラルネットワークの構築とそれを用いた実験を行った.特にこれまでの研究では,全結合層に対しグリアネットワークを適応してきたことから,全結合層へグリアネットワークを結合しグリアパルスを注入するモデルを作成した.このディープグリアニューラルネットワークを用いてMNISTやCIFAR-10といったディープラーニングの一般的な問題に適応し学習効率や識別精度について考察した.しかし,上記の問題においては,大きな学習効率の改善を確認することはできなかった.これは,入力からの畳み込み層ですでに多くの入力に対する最適化が行われており規模の大きなディープラーニングの全結合層のみへのパルス注入では大きな効果が得られていないことが考えられる.そのため,よりグリアの影響を及ぼす範囲を広くしその影響について考察する必要がある.ディープグリアニューラルネットワークの一般的なライブラリを用いた構築とMNISTやCIFAR-10といった画像識別問題への応用を実施した.しかし,ディープグリアニューラルネットワークの最終段の全結合層へのグリアパルスの注入では大きな学習効率の改善を確認することができなかった.そのため,新たにリアルタイムの動画像処理への応用に移行しており,その点で進捗が遅れている.ビデオカメラから取得した動画像をリアルタイムで処理し物体検出を行うディープグリアニューラルネットワークの構築とその応用を行う.本研究におけるグリアパルスは,ニューロンからの入力を受け動的にパルスの出力パターンが変わりニューラルネットワークへ伝搬する構造となっている.時間的に変化するような問題への親和性が高いと考えられるため,時間変化に対するグリアパルスの働きについて詳細に調査を行う.また,全結合層のみへのグリアパルスの注入では効果が薄かったため,よりディープグリアニューラルネットワーク全般に渡ってグリアの影響が出るネットワークの構築を行う.本年度の研究計画では、ディープグリアニューラルネットワークの構築を行うことであった。また、ディープグリアニューラルネットワークの開発に合わせ様々なパラメータや働きについて考察を行う。グリアは近年注目されるようになった脳内に存在する細胞であり、イオンを介した情報伝達を行っていることが示唆されている。本研究では、このグリアの特徴をモデル化しディープニューラルネットワークへ応用する。本年度は、5層の階層型ニューラルネットワークに対して同期したパルスを生成し入力するディープグリアニューラルネットワークについて開発及び考察を行った。このモデルでは、5層の階層型ニューラルネットワークの隠れ層ニューロンのしきい値にパルス状の入力を加える。このパルスの入力法として、すべてのパルスがランダムに生成される場合、異層間で同期した場合を含め様々な条件下でパルスを入力する比較を行った。これは、外部からの入力が意図的に行われている場合と確率的に行われている場合を比較したもので、その入力にグリアが介在していると想定している。また、同期したパルスによる入力で学習性能が向上するのであればパルス生成に必要な計算コストを削減することができる。実験の結果、ランダムにパルスが生成される場合と同期して生成される場合においてほぼ同程度の学習性能を有することが分かった。また、同期パルスを用いることで計算コストが約三分の二程度に抑制できることを明らかにした。本研究の中心となるディープグリアニューラルネットワークを提案し、様々な条件下における学習効率の違いについて考察を行っており、概ね順調に進捗していると言える。本年度の研究計画では,ディープグリアニューラルネットワークの構築とその一般的な問題への適応であった.グリア細胞は近年注目される用になった脳内に存在するニューロン以外の細胞であり,その一部はイオン濃度の変化を用いてニューロンと似た情報伝播を行っていることが知られている.本研究の目的は,現在多くの研究が行われているディープラーニングのネットワークに対しグリア細胞の特徴を付与し新たな特性を持ったディープグリアニューラルネットワークを構築することである.本年度は,ディープラーニングのフリーライブラリを用いたディープグリアニューラルネットワークの構築とそれを用いた実験を行った.特にこれまでの研究では,全結合層に対しグリアネットワークを適応してきたことから,全結合層へグリアネットワークを結合しグリアパルスを注入するモデルを作成した.このディープグリアニューラルネットワークを用いてMNISTやCIFAR-10といったディープラーニングの一般的な問題に適応し学習効率や識別精度について考察した.しかし,上記の問題においては,大きな学習効率の改善を確認することはできなかった.これは,入力からの畳み込み層ですでに多くの入力に対する最適化が行われており規模の大きなディープラーニングの全結合層のみへのパルス注入では大きな効果が得られていないことが考えられる.そのため,よりグリアの影響を及ぼす範囲を広くしその影響について考察する必要がある.ディープグリアニューラルネットワークの一般的なライブラリを用いた構築とMNISTやCIFAR-10といった画像識別問題への応用を実施した.しかし,ディープグリアニューラルネットワークの最終段の全結合層へのグリアパルスの注入では大きな学習効率の改善を確認することができなかった.そのため,新たにリアルタイムの動画像処理への応用に移行しており,その点で進捗が遅れている.今後も研究計画で示した課題を遂行していく予定である。

特に、より詳細なグリアの特徴をモデル化しニューラルネットワークに与える影響を考察していく。また、本年度の研究成果より階層型ニューラルネットワークの学習性能向上にパルスが有効であることが示されたため、パルスの入力方法や発生方法を含めより詳細なネットワークに対するパルスの働きを調査する。さらに、提案したネットワークに対する一般的な学習データセットを用いた比較や新たな学習データセットの構築も併せて取り組んでいく。ビデオカメラから取得した動画像をリアルタイムで処理し物体検出を行うディープグリアニューラルネットワークの構築とその応用を行う.本研究におけるグリアパルスは,ニューロンからの入力を受け動的にパルスの出力パターンが変わりニューラルネットワークへ伝搬する構造となっている.時間的に変化するような問題への親和性が高いと考えられるため,時間変化に対するグリアパルスの働きについて詳細に調査を行う.また,全結合層のみへのグリアパルスの注入では効果が薄かったため,よりディープグリアニューラルネットワーク全般に渡ってグリアの影響が出るネットワークの構築を行う.日程の関係で予定していた国際学会への参加が困難となったため。また、研究協力を依頼する予定であった研究員が留学等の諸事情により確保できなかったため。本年度に研究機関の移動があり,年間計画との兼ね合いから研究発表等の計画に変更があったため次年度使用額が生じている.これまでの研究成果を国際学会や学術論文として公表する経費として充当する予定である.