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セルサイド・アナリストの楽観的バイアスに関する実証研究

そして、主として、平成24年度に予定している本研究の分析について、その方向性を固めつつある。平成24年6月から平成25年3月まで、出産・育児のため産休および育児休業を取得し、ほぼ研究を行うことが不可能な状況に陥り、交付申請書に記載した通りには研究を進めることができなかった。当初、本研究は2年間の予定であったが、1年間の延長手続きを行っている。申請書の計画と照らし合わせて、概ね計画通りに進んでいるからである。多少、計画と異なる所もあるが、本研究を遂行する上で、必要となった部分である。10ヶ月のブランクがあるため、まず平成23年度に行った本研究のサーベイをもう一度やり直し、それに関するサーベイ論文の執筆を完成させる。また、平成25年度も引き続き、アナリスト・レポート中に記載されている、日付・アナリスト名・株式推奨・目標株価・アナリスト予想利益などのデータ入力・整理を行い、本格的な分析に入る準備を行い、それらのデータを用いて、セルサイド・アナリストの楽観的バイアスに関する実証的研究を行う。さらに、本申請研究に関する分析結果を基に実証研究論文をまとめることを目標としている。最初に、平成23年度から取り掛かっている本研究テーマに関するサーベイ論文の執筆を完成させる。また、平成24年度も引き続き、アナリスト・レポート中に記載されている、日付、アナリスト名、株式推奨、目標株価、およびアナリスト予想利益等のデータ入力・整理を行い、本格的な分析に入る準備を行い、それらのデータを用いて、セルサイド・アナリストの楽観的バイアスに関する実証的研究を行う。さらに、本申請研究に関する分析結果を基に実証研究論文を完成させることを目標としている。平成24年度は、東洋経済株価CD-ROMを購入する予定である。また、研究会・学会のため旅費に研究費を充てる予定である。また、学会報告のため旅費として使用する予定である。
20世紀から現代の欧米圏の動物倫理と日本哲学における「憐れみ」概念の比較研究

研究課題である「動物倫理と憐み概念との関わり」を解明するため、以下の著作・論文・学会発表を実施した。今年度は「憐み」概念についての思想的背景理解および動物倫理の状況について、バランスよく進めることができた。・鬼頭葉子:シェーラーの『共感』概念とその宗教哲学的背景,『長野工業高等専門学校紀要』(長野工業高等専門学校)第52号, §1-8, pp.18,(2018.6)鬼頭葉子:生きることと食べることー現代キリスト教神学と動物倫理,『福音と世界』2018年9月号(新教出版社)、pp.1217,(2018.8)鬼頭葉子:動物に対する正義は可能か?, (ワークショップ『動物権理論の展開』), 2018年度日本法哲学会学術大会(東京大学), (2018.11)鬼頭葉子:『技術の倫理ー技術を通して社会がみえる』(ナカニシヤ出版), (2018.11)第13章「私たちは誰に配慮しなければならないのだろうか?ー生態系と人間」155-165頁鬼頭葉子:共感・価値・信念ーM.C.ヌスバウムの政治哲学における「共感(compassion)」概念と形而上学との接点ー,同志社大学文学部哲学科科研費コロキウム(同志社大学), (2019.3)以下の業績は、当初の計画にはなかったが、商業出版社および連携研究者からの依頼があったため実施し、より研究を推進することが可能になったから。・鬼頭葉子:生きることと食べることー現代キリスト教神学と動物倫理,『福音と世界』2018年9月号(新教出版社)、pp.1217, (2018.8)・鬼頭葉子:動物に対する正義は可能か?, (ワークショップ『動物権理論の展開』), 2018年度日本法哲学会学術大会(東京大学), (2018.11)<研究実績1欧米圏の動物倫理における「憐れみ」概念と宗教思想の関係の解明>上記の研究潮流を踏まえ当該年度は、シンガー/リーガン以後、欧米圏において動物倫理に関する議論をけん引してきた哲学者、倫理学者、キリスト教神学者による代表的論考を精査し、そこに通低する「憐れみ(compassion、Mitleid、agap?)」概念の特徴を抽出した。本研究成果は、論文、口頭発表、招待講演として公表した。さらに、動物倫理思想と宗教哲学・キリスト教思想との関わりについて根源的に考察を進め、論文を発表した。<研究実績3海外の優れた動物倫理文献の邦訳>ライアン・P.マクローリンの動物倫理に関する著作′′Christian Theology and the Status of Animals′′の邦訳を開始した。また、2018年度に出版が予定されている『生命倫理百科事典』の一部項目について、翻訳を行った。<研究会実施>研究計画どおり、京都大学大学院応用哲学・倫理学教育研究センター(CAPE)において「人と動物の倫理研究会」を開催し、討論を行った。「<研究計画1>欧米圏の動物倫理における「憐れみ」概念と宗教思想の関係の解明」については、計画どおり進捗した。具体的には、シンガー/リーガン以後、欧米圏において動物倫理に関する議論をけん引してきた哲学者、倫理学者、キリスト教神学者による代表的論考を精査し、そこに通低する「憐れみ(compassion、Mitleid、agap?)」概念の特徴を抽出することができた。また研究成果を、論文、口頭発表、招待講演において発表した。「<研究計画2>研究成果の発信/海外研究者との連携」については、計画どおり進捗した。具体的には、国際学会Minding Animals Conference 4(開催年月:平成30年1月。開催地:メキシコ合衆国メキシコシティ)において、動物倫理における「憐れみ」概念と宗教思想に関する研究成果を発表した。また、米国アパラチア州立大学のキャロル・クライン准教授との動物倫理に関する共同研究プロジェクトを推進し、その研究成果をRoutledge社より共著として出版した。「<研究計画3>海外の優れた動物倫理文献の邦訳」については、一部計画を変更して進めた。具体的には、「人と動物の倫理研究会」のメンバーである連携研究者と協議し、本研究テーマに沿う海外の優れた動物倫理に関する研究文献(ライアン・P.マクローリンの動物倫理に関する著作′′Christian Theology and the Status of Animals′′)の邦訳を開始した。邦訳作業は平成30年度も継続して実施している。当初の計画に加えて、2018年度に出版が予定されている『生命倫理百科事典』の一部項目について、翻訳を行った。・鬼頭葉子:シェーラーの『共感』概念とその宗教哲学的背景,『長野工業高等専門学校紀要』(長野工業高等専門学校)第52号, §1-8, pp.18,(2018.6)鬼頭葉子:生きることと食べることー現代キリスト教神学と動物倫理,『福音と世界』2018年9月号(新教出版社)、pp.1217,

(2018.8)鬼頭葉子:動物に対する正義は可能か?, (ワークショップ『動物権理論の展開』), 2018年度日本法哲学会学術大会(東京大学), (2018.11)鬼頭葉子:『技術の倫理ー技術を通して社会がみえる』(ナカニシヤ出版), (2018.11)第13章「私たちは誰に配慮しなければならないのだろうか?ー生態系と人間」155-165頁鬼頭葉子:共感・価値・信念ーM.C.ヌスバウムの政治哲学における「共感(compassion)」概念と形而上学との接点ー,同志社大学文学部哲学科科研費コロキウム(同志社大学), (2019.3)以下の業績は、当初の計画にはなかったが、商業出版社および連携研究者からの依頼があったため実施し、より研究を推進することが可能になったから。・鬼頭葉子:生きることと食べることー現代キリスト教神学と動物倫理,『福音と世界』2018年9月号(新教出版社)、pp.1217, (2018.8)・鬼頭葉子:動物に対する正義は可能か?, (ワークショップ『動物権理論の展開』), 2018年度日本法哲学会学術大会(東京大学), (2018.11)平成30年度:<研究計画1>京都学派を中心とした日本の哲学者、倫理学者の「憐れみ(慈悲、大悲)」による代表的論考を精査し、彼らの思想の背景にある宗教哲学・仏教思想について解明する。<研究計画2>研究成果の発信/海外研究者との連携:国際学会において研究発表を行い、海外研究者との議論・連携を深める。<研究計画3>海外の優れた動物倫理文献を邦訳する。平成31年度:<研究計画1>日本および欧米圏における動物倫理の差異について、動物との関わりの歴史や文化背景にまで踏みこんで比較研究を行う。また、平成30年度までの研究成果を踏まえ、「憐れみ」概念を鍵とした欧米圏における動物倫理の宗教思想的背景と日本の宗教哲学との比較思想研究を進める。さらに、日本の「動物観」を問いつつ、日本の風土に合致した新たな動物倫理の構築可能性を探る。<研究計画2>国際学術誌へ研究成果を投稿し論文掲載を目指す。さらに、京都応用哲学・倫理学教育研究センター(CAPE)のプロジェクト「人と動物の倫理研究会」での活動記録をまとめ、可能であれば研究会参加メンバーの寄稿による書籍出版を検討する。研究体制:引き続き、京都大学大学院応用哲学・倫理学教育研究センター(CAPE)において「人と動物の倫理研究会」を主宰し、研究会を開催する。本研究会は関東圏の哲学者、倫理学者、実務家が動物倫理について共に学び、討議する場としてよく機能している。応募者は研究会を引き続き主宰しつつ、本研究テーマについても研究会を足場とし、国内研究者と議論を深める。また、連携研究者とも協力しつつ進める。国際学会での発表を予定していたが、適当なものがなく、その分の旅費使用がなかったため。今年度、国内学会に積極的に参加するための旅費に充てる予定である。
固体酸触媒を用いたデンプンの加水分解反応機構の解明とセルロース糖化への応用

セルロースの高効率糖化を固体触媒反応で達成することを目指した。活性炭ベースの固体酸触媒の調製法の確立、セルロースと同様にグルコースのポリマーである溶性デンプンの加水分解に対する固体酸触媒作用の解明、および、不溶性セルロースの加水分解挙動の解明を実施した。グリコシド結合の加水分解に有効でかつスルホ基溶出のないスルホン化活性炭触媒の調製に成功し、それを触媒に用いた150°Cの触媒水熱反応により、セルロースからグルコースを選択的に高効率で得ることに成功した。セルロースは地球上で多量に生産されているが、多くが未利用なバイオマス資源である。セルロースの有効活用法の開発は、持続可能社会の構築に大きく貢献すると期待される。本研究課題では、セルロースの高効率糖化を固体触媒反応で達成することを目指している。平成20年度は、活性炭の表面官能基(スルホ基、カルボキシル基)に着目した触媒調製法の確立と、セルロースの反応に対する反応条件の検討、および、セルロースの結晶性と反応性の関係を解明することを目的として研究を実施した。触媒なしで水熱反応を行うと、目的生成物であるグルコースは180°C以上で過分解反応(脱水反応など)する。そのため本研究では、セルロース加水分解反応を180°Cよりも低い120-180°Cの水熱条件下で検討した。触媒としてスルホ基を有する固体に注目した。スルホ基は、水熱条件下のような高温条件で脱離しやすいが、前処理として200°Cで水熱処理して熱分解しやすいスルホ基を除くことにより、グリコシド結合の加水分解に有効でかつスルホ基溶出のないスルホン化活性炭を得ることに成功した。それを触媒に用いたところ、150°Cの触媒水熱反応により低結晶性セルロースからグルコースを選択的に高効率で得ることに成功した。また、スルホン化活性炭触媒が固体触媒としてセルロースの加水反応を促進していること、セルロースから高選択的にグルコースを生成できること、セルロースの構造が反応性に大きな影響を与えることを見いだした。さらに、固体触媒としてスルホン化活性炭の開発を行い、調製方法により触媒特性が大きく異なることを明らかにした。本研究では、活性炭の表面官能基に着目した触媒調製法の確立と、セルロースの反応に対する反応条件の検討、および、セルロースの結晶性と反応性の関係を解明することを目的として研究を実施した。さらに、スルホン化活性炭の調製方法により触媒特性が大きく異なることを明らかにした。また、様々な重合度のオリゴ糖の加水分解の研究より、スルホン化活性炭触媒では重合度が大きくなるほど反応速度が速くなることを見いだし、吸着過程が重要であると考察した。それらの結果を元に、スルホン化活性炭触媒の触媒設計を改良し、さらに優れた触媒開発に向けた具体的な指針を得た。
初代培養表皮細胞の増殖分化についての基礎的研究

培養皮膚移植法は広範囲皮膚欠損の治療法として確立されつつあるが、私達は、より正常皮膚に近い皮膚の再建をめざす立場から、コラ-ゲンを主成分とする培養細胞キャリア-の材質改良を主要な目的とした基礎的検討を行ない、下記の成果を得た。1.コラ-ゲン薄膜を用いた皮膚モデルでの検討。牛真皮由来アテロコラ-ゲンはキャリア-主要成分として他に換えがたい特長をもつが、これを基質としてラット表皮細胞をin vitroで初代培養し、さらにラット皮膚欠損床に移植する過程で、コラ-ゲン分子架橋の程度が、表皮細胞と移植床両者に対する親和性にどう影響するかという問題に特に注目して検討した。高架橋度コラ-ゲン膜は、物理的強度が高いという利点はあるが、細胞、移植床いずれに対しても親和性が低く、この点では、架橋度を下げることが効果的であることが判明した。結果を総じると、架橋度は、組織、細胞との親和性に関して重要なパラメ-タ-であるが、低架橋度コラ-ゲン膜でさえも移植片の組織学的所見では物質透過性が十分とは言えず、多孔性構造を導入する等の改善の余地があると考えられる。2.IV型コラ-ゲンの表皮細胞コロニ-形成に対する効果についての検討。キャリア-主要成分としては、costその他の理由でI型コラ-ゲンが妥当であるが、表皮細胞への親和性は必ずしも高くないことが知られる。このことは限られた数の表皮細胞を効率よくキャリア-上で増殖させ、また移植後の生着を実現する上で、重要な所見と考えられる。私達は、ラット表皮細胞の初代培養系を用いて、I型コラ-ゲン、IV型コラ-ゲン、ラミニン等の細胞間基質成分の表皮細胞コロニ-形成能への影響を検討した結果、I型コラ-ゲンに低濃度のIV型コラ-ゲンを補足的にコ-ティングすることが有効であることを確かめた。本年度は、培養表皮細胞のキャリアーの材質上の改良と基底膜由来成分のキャリアーへの補足効果について2、3の検討を行なった。1.キャリアーの改良本研究室においては従来よりTypeIコラーゲン(アテロコラーゲン)製薄膜をキャリアーとした培養表皮移植法の開発が進められてきたが、物質透過性が低い(カットオフ:分子量1万)ことに帰因すると思われる移植床上の表皮の生着率が思わしくないという問題が重要な未解決課題であった。そこで、架橋度を低下させることにより透過性を増加(カットオフ:分子量30万)させたコラーゲン薄膜を開発し、in vitro表皮培養段階での表皮細胞の挙動を調べ、キャリアーとしての有効性を検証した。表皮細胞間の結合状態、細胞とキャリアー表面との接着の強さの点で、大幅な改善をみることができた反面、薄膜を介して線維芽細胞の共存効果が認められない点ではなお透過性の改良を要すと思われる。今後は、物質的強度を保つ一方、透過性をさらに増加させるため、キャリアーの基本構造を多孔性にする等の試みを行ないたい。2.基底膜由来成分の補足効果について表皮は細胞の伸展増殖は、TypeIコラーゲンをコートした基質上では必ずしも良好ではないことが文献的に知られるため、TypeIをキャリアーとする場合、伸展増殖に有効に作用する何らかの因子を組み込む必要がある。TypeIVコラーゲン、ラミニンあるいはこれら基底膜成分を多量に含むMatri Gel(市販)をキャリアー表面にコートしたときの、細胞培養条件下での表皮細胞の伸展増殖の程度を比較したところ、TypeIV補足と、TypeIV+ラミニン補足が対照(プレーンまたはTypeIコートのみ)に比べ有効と思われる結果を得た。これらの有効因子を上述

コラーゲンスポンジに補足したときの効果を現在検討中である。私達は、I型コラ-ゲンを主成分とする人工皮膚を作成し、これを培養表皮細胞移植のための細胞キャリア-とすることを目的として基礎的検討を重ねてきた。I型コラ-ゲンは表皮細胞にとっては必ずしも親和性のある基質とは言えず、限られた数の表皮細胞が効率よく移植後に生着することを実現させる上で、親和生を向上させることが有効と考えられる。初年度の一連の検討結果、即ち、種々の細胞外基質中IV型コラ-ゲンがin vitroでの表皮細胞コロニ-形成に有効に作用することに基づき、本年度は、より生体内環境を反映させる意味でIntercell^<(R)>を用いた初代培養系で定量的解析を行ない、IV型コラ-ゲンの有効性を確かめた。Intercellは多孔性(pore size:0.45μm)で厚さ40μmの人工基質であるが、これにI型コラ-ゲン、IV型コラ-ゲン、あるいは両者をコ-ティングした場合、その上に形成される表皮細胞コロニ-面積の計算および電子顕微鏡による形態観察を行なった。I型コラ-ゲン単独コ-ト群に比べ、IV型コラ-ゲン単独コ-ト群およびI+IV型コラ-ゲンコ-ト群ではコロニ-面積が有意に大きく、基底細胞層も生体内の形状により近い円柱状を示した。また同培養系で併行して行なった線維芽細胞cocu1-tureは、表皮細胞コロニ-形成に対して促進的効果を示さなかった。今後は、未検討の多種細胞外基質成分あるいは増殖因子を同実験系に組み込んだ検討を加えるとともに、in vivo段階(移植後の生着)についての検討を予定している。
金属製中性子集光ミラー基板の超精密加工法の研究

本提案研究は小型・可搬式中性子源の研究開発における中性子集光用,金属製中性子集光ミラー基板の超精密加工法の確立を目的としている.中性子用斜入射集光ミラーは設計された楕円面形状に対して,高い精度をもつとともに,高い表面粗さ(Ra0.3nm以下)の確保が必要である.本研究では形状創成能力の高いNiP製ミラー基板をターゲットにし,ダイヤモンドバイトより超精密切削加工で形状創成を行い,回転工具によるスキャン研磨法によるミラー基板の超精密仕上げを行い,中性子ミラー基板の加工が可能であることを確認した.本提案研究は小型・可搬式中性子源の研究開発における中性子集光用、金属製中性子集光ミラー基板の超精密加工法の確立を目的としている。中性子用斜入射集光ミラーは設計された楕円面形状に対して、高い精度をもつこととともに、高い表面粗さ(Ra0.3nm以下)の確保が必要である。本研究では形状創成能力の高いNiP製ミラー基板をターゲットにし、ダイヤモンドバイトより超精密切削加工を行い、最終的にコンピュータ制御による修正研磨が可能な自転/公転型研磨法を援用し、ミラー基板の形状精度を維持しながら、表面粗さの向上を目指して、中性子ミラーの超精密加工法の確立を行う。本年度では、当初の研究計画の通り、中性子ミラー基板の候補として使用するNiP基板を作製し、切削・研磨加工実験を行い、加工面の評価を行った。まずは、中性子ミラー基板の超精密切削加工の研究において、超精密加工機により平面形状のNiP基板(φ50mm)のダイヤモンド切削加工を行い、研磨に使用する表面粗さRa1.0nm程度のサンプルの製作ができた。また、ラッピング手法によるNiPミラー基板の製作も行った。次に、中性子ミラー基板の超精密研磨の研究において、修正輪型研磨機にを使用し、切削(ラッピング)加工したミラー基板の研磨を行った。粗研磨と仕上げ研磨の2工程の研磨実験を行い、研磨仕上げ面粗さがRa0.5nm程度に全面研磨ができた。また、中性子ミラーの性能評価法の検討において、中性子ミラーの性能を影響するファクタを検討し、ミラー基板の形状精度とともにミラーの最終仕上げ面の表面粗さの向上は大変重要であることが分かった。ミラー仕上げ面粗さの評価について白色光干渉式粗さ測定機による測定は妥当であることが分かった。昨年度に引き続き、小型・可搬式中性子源の研究開発における中性子集光用、金属製中性子集光ミラー基板の超精密加工法の確立を目指している。NiP製ミラー基板をターゲットにし、中性子用斜入射集光ミラーは設計された楕円面形状に対して、高い精度をもつとともに、高い表面粗さ(Ra0.3nm以下)の確実に実現できる仕上げ加工法の研究を行った。本年度では、研究計画の通り、中性子ミラー基板の候補として使用するNiP表面の研磨精度の高度化について検討し、小径研磨ツールによる平面形状ミラー基板の研磨を行った。研磨ツール径や研磨ツールスキャン軌跡の最適化により中性子ミラーの表面粗さをRa0.3nm以下全面に仕上げる技術を確立した。一方、研磨時間の長期化による研磨面へのスラリー粒子の付着が発生し、研磨面粗さの向上に阻害していることが分かった。その防止策の検討を行い、低周波振動援用によるミラー面の仕上げ研磨法を提案し、その確認実験を行った。さまざまな研磨条件を検討し、低周波振動法を援用したNiP基板の表面面粗さがRa0.26nmに仕上がった。また、今までの研究に確立した金属製中性子ミラー基板加工の各要素を総合的検討し、すでに提案した超精密光学素子の加工における加工面形状精度と加工面粗さが両立できるハイブリッド加工プロセスによる中性子ミラーの製作プロセスの検討を行った。超精密ダイヤモンド切削法、小径研磨ツールによる粗研磨、低周波振動を援用した小径研磨ツールによる仕上げ研磨法といったハイブリッド加工プロセスによる中性子ミラー基板の製作が可能であることが分かった。本年度は昨年度に引き続き、小型・可搬式中性子減の研究開発における中性子集光用中性子集光ミラー基板の超精密加工法の確立を行った。全面研磨時のNiP製ミラー基板の研磨面粗さがさらに向上させて、プロセスの安定性を図った。その結果Ra0.2nmの粗さが安定的に研磨できる条件が得られた。一方、NiPミラーの加工精度についても低下しない方策を考えた。中性子ミラーの設計形状は楕円形状であるが、精度変化が把握しやすい平面ミラーをモデルとして、超精密ダイヤモンド切削した平面ミラーの研磨前後の形状変化を追求した。また、研磨方法も小径研磨工具を用い、NC制御による研磨面の変化について検討を行った。工具のサイズや走査軌跡の最適化により、平面ミラーの高精度研磨ができるようになった。走査式研磨法の研磨面粗さの向上についても提案した低周波振動研磨法を援用し、研磨の安定性や研磨面粗さの向上に一定の効果が認めた。最終的には小径回転研磨工具を用いて、50mm□のNiPミラー基板の研磨に成功した。また、ミラー基板の評価についても関係研究先に協力し、粗さや形状測定の評価や研磨面の洗浄などの課題を見出した。以上のように、本研究では中性子ミラーの最終加工プロセスを確立するために、小径回転研磨工具を用い、コンピュータ制御による修正研磨行い、ミラー基板の形状精度を維持しながら、表面粗さの向上を目指し、効率的加工可能なプロセスの検討を行い、ミラー基板を製作することが出きった。

本提案研究は小型・可搬式中性子源の研究開発における中性子集光用,金属製中性子集光ミラー基板の超精密加工法の確立を目的としている.中性子用斜入射集光ミラーは設計された楕円面形状に対して,高い精度をもつとともに,高い表面粗さ(Ra0.3nm以下)の確保が必要である.本研究では形状創成能力の高いNiP製ミラー基板をターゲットにし,ダイヤモンドバイトより超精密切削加工で形状創成を行い,回転工具によるスキャン研磨法によるミラー基板の超精密仕上げを行い,中性子ミラー基板の加工が可能であることを確認した.本年度は、研究計画の通り、中性子ミラー基板の加工プロセスの研究を行った。修正輪型研磨法によるNiPミラー基板の全面研磨と異なり、小径研磨ツールの走査によるミラー面の全面研磨では最適なスキャン軌跡の検討や研磨面への研磨粒子の付着が問題になったが、最終的に仕上げ研磨時間の短縮や低周波振動の援用により、安定的なミラー基板の加工ができた。工学来年度は研究の最終年度に当たる。今まで通り研究計画のもとに研究を行い、より良いを成果をあげ、実用化の可能性を最大限に引き出そうと考えている。特に中性子ミラー基板の評価法について、今までに各協力機関が得られた評価データをもとに、ミラー加工現場での評価法の構築を行い、中性子ミラー基板加工プロセスを計画通りに確立する。本研究は当初の計画通り、中性子ミラー基板の製作を行い、切削加工から研磨加工、表面評価までのトーダル的に実験を行った。実験計画時に超精密切削加工機の整備遅れが予測しなかったが、平面状のミラー基板であるため、ラッピングによる研磨基板製作を新たに加え、結果として切削加工とラッピングによるミラー基板の製作が行い、安定的に研磨基板の提供ができた。また、研磨実験において修正輪型研磨機によるNiP基板の全面研磨ができ、研磨面粗さはRa0.5nm程度より小さい値が得られて当初の計画以上に研究が進展していた。本年度も計画通り研究を行い、最大限に成果を出したいと考えている。ミラー基板の加工、研磨について順調に進み、小径研磨ツールによるスキャン研磨の安定性の確立が重要なことである。しかし、中性子ビームによるテストミラーの評価について、北大の中性子ビームラインが故障していて、東海村や京大原子炉も再開の予定が立っていない。本研究の目的は中性子ミラー基板の製作手法を確立するものであるため、中性子ミラー基板そのものを作る目的ではないので、ミラー基板の評価は粗さ以外、たとえば、X線による反射、集光評価も手法として考えられるので、今後各機関と連携を取りながら、計画通りに研究を推進する予定である。
微小エアロゾル粒子の生成・動力学・測定

1.粒子の生成((1988ー1990)ガスからの粒子生成基礎理論では、ガス分子の粒子への付着確率の評価の不十分さが指摘された。二酸化いおうガスの大気中における酸化と硫酸ミスト生成機構の解明はは、酸性雨問題のためにも重要であり、より進んだ実験的・理論的解明が急務である。極低温・希薄ガス状態における粒子生成とその表面における化学反応もまた極地大気におけるオゾン破壊問題とも関連した重要な研究課題である。また、エアロゾルプロセスによる超微小単分散粒子あるいは微小複合材粒子の生成は、機能性新素材生成などへの工学的応用として大きな発展が期待されるが、なお検討すべき多くの技術的課題が残されている。2.微小粒子の動力学(1988ー1990)1)京都大学側では、4極子セルによるエアロゾル単粒子(10μm前後)の長時間(数時間以上)の保持が可能となったが、なお対象粒径範囲の拡大や保持安定性の一層の改善、粒子移動追跡法などの応用周辺設備の整備を計る必要がある。これにより、エアロゾル粒子の物性・動力学の精密実験が可能となり、現在、レ-ザ-照射下における光吸収性粒子の加熱とその特異的挙動などについての知見がえられつつある。これら動力学的現象の理論的解明に当たって、共同研究グル-プの寄与が期待される。2)粒子の動力学とその性状化の関係を記述する一般動力学(粒径分布変化)式の数値計算法の改良について検討した。その結果は、1.の研究などに応用されている。3.微小粒子の測定(1988ー1990)1)サブミクロン以下の微小粒子の粒径測定に関して、静的光散乱法および静電連法(ウイ-ン大学)ならびに動本光散乱法(京都大学)の得失について検討し、その有効性と今後の改良すべき諸問題を検討した。とくに光子相関法については、コレログラムからブラウン拡散係数を経て粒径を決定する際のデ-タ処理法、静電気法では粒子の荷電特性の測定精度への影響についての検討の重要性が指摘された。光子相関法は4極子セルとの結合により、粒子の物性や性状あるいはその時間変化のinーsitu測定など、さらに多彩な応用面が期待される。2)ウイ-ン大学で開発したテレスコ-プ法による光吸収散乱デ-タから大気エアロゾルの粒径分布を求めるための、新しいデ-タ処理法を開発した。なお、1990年9月エアロゾル国際会議のサテライトミ-テイングを、当共同研究グル-プのメンバ-を中心として京都で開催し、上記1ー3の諸問題について討議した。4.大気エアロゾル(1989ー1990)1)京都大学側においては、PIXE法による大気エアロゾル粒子の元素分析法を確立するために、標準試料を作成し、試料採取法、最適照射条件(ビ-ムの種類とエネルギ-)、吸収材の選択、特性x線スペクトルの解析法、測定精度などについて検討して、SiからPbまでの約20以上の元素について微量元素分析、すなわち通常の実大気では数時間ごとの粒子試料についての非破壊的多元素同時分析が可能となった。これにより、宇治、大阪およびウイ-ンで採取した大気エイロゾルを分析した。ウイ-ンではとくにいおう成分が多いなど、その地域的汚染特性が明らかにされつつある。この共同研究は今後もなお継続的に発展させる予定である。2)大気エアロゾルの全地球的気候影響について、文献的調査を中心とした検討を行った。エアロゾルは気候変動による2次的粒子生成の効果も含めて、地球温度の上昇・低下のいずれにも寄与する可能性があり、とくに大気エアロゾルの光散乱特性の測定デ-タの集積とその気温影響評価のための総合的評価モデルの確立が望まれ、今後の継続的共同研究の中心課題の一つとすることが合意された。3.微小粒子の測定(1988ー1990)

1)サブミクロン以下の微小粒子の粒径測定に関して、静的光散乱法および静電連法(ウイ-ン大学)ならびに動本光散乱法(京都大学)の得失について検討し、その有効性と今後の改良すべき諸問題を検討した。とくに光子相関法については、コレログラムからブラウン拡散係数を経て粒径を決定する際のデ-タ処理法、静電気法では粒子の荷電特性の測定精度への影響についての検討の重要性が指摘された。光子相関法は4極子セルとの結合により、粒子の物性や性状あるいはその時間変化のinーsitu測定など、さらに多彩な応用面が期待される。2)ウイ-ン大学で開発したテレスコ-プ法による光吸収散乱デ-タから大気エアロゾルの粒径分布を求めるための、新しいデ-タ処理法を開発した。なお、1990年9月エアロゾル国際会議のサテライトミ-テイングを、当共同研究グル-プのメンバ-を中心として京都で開催し、上記1ー3の諸問題について討議した。4.大気エアロゾル(1989ー1990)1)京都大学側においては、PIXE法による大気エアロゾル粒子の元素分析法を確立するために、標準試料を作成し、試料採取法、最適照射条件(ビ-ムの種類とエネルギ-)、吸収材の選択、特性x線スペクトルの解析法、測定精度などについて検討して、SiからPbまでの約20以上の元素について微量元素分析、すなわち通常の実大気では数時間ごとの粒子試料についての非破壊的多元素同時分析が可能となった。これにより、宇治、大阪およびウイ-ンで採取した大気エイロゾルを分析した。ウイ-ンではとくにいおう成分が多いなど、その地域的汚染特性が明らかにされつつある。この共同研究は今後もなお継続的に発展させる予定である。2)大気エアロゾルの全地球的気候影響について、文献的調査を中心とした検討を行った。エアロゾルは気候変動による2次的粒子生成の効果も含めて、地球温度の上昇・低下のいずれにも寄与する可能性があり、とくに大気エアロゾルの光散乱特性の測定デ-タの集積とその気温影響評価のための総合的評価モデルの確立が望まれ、今後の継続的共同研究の中心課題の一つとすることが合意された。
ヒト増殖細胞核抗原構造-機能相関の探索

ヒト増殖細胞核抗原(PCNA)の構造機能相関を探索することを目的として、蛋白質工学的手法により作製したヒトPCNA変異体と複製因子C(RFC)およびDNAポリメラーゼδ(polδ)との相互作用を調べた。以下に、本研究によって得られた新たな知見等の成果を示す。1.PCR法を応用した部位特異的変異法により、ヒトPCNA遺伝子に変異を導入した。標的部位は、出芽酵母PCNAの結晶構造解析から明らかになった(1)C末端近傍の釣針型ループ構造内に位置する酸性アミノ酸クラスター、塩基性アミノ酸、および疎水性側鎖をもつIle255、ならびに(2)リング状構造の内側をプラス電荷で覆っている1分子あたり9残基の塩基性アミノ酸とし、これらを1残基あるいは複数残基同時にアラニンに変換した。これらすべてのPCNA変異体は、天然型PCNAと同様に、T7RNAポリメラーゼ系により大腸菌で大量発現させ、各種カラムクロマトグラフィーにより精製され、培養液1L当たりそれぞれ約30mgのサンプルとして調製された。2.RFCおよびpolδとの相互作用を調べたところ、C末端のループ構造はRFCとの相互作用部位であることが示された。特に、Ile255は重要部位であることが明らかにされた。さらに、これらの部位はpolδとの相互作用には関与していないことがわかった。また、リング状構造内側の塩基性アミノ酸を複数残基同時にアラニンに置換した変異体では、RFCとの相互作用は天然型同様であったが、天然型PCNAがもつpolδのDNA合成活性の促進効果に大きな影響を見られた。すなわち、これら塩基性アミノ酸は協調的にDNAと相互作用することが示された。
脊髄損傷リスク回避のための超音波反射法による脊椎内イメージングシステムの開発

骨内イメージングが可能であることを確認するため,単一振動子の素子を制作し,実際の骨を用いた反射波測定実験と反射波データの取得ができるようにした.食用牛の脊椎を用いた反射波計測実験を実施し,孔底と素子間の多重反射の状況,脊椎内部からの反射波,散乱波の状況等を検討した.直接反射波除去フィルターを開発した.超音波の中心周波数を3.5MHz,10MHz,15MHzで検討し,1mmから3mmの骨厚を測定する場合,10MHzが最適であることを明らかにした.本研究で得られた結果を基に,脊椎穿孔時のモニタリングシステムと方法に関する特許出願準備を行った.本研究は,脊椎内構造を超音波反射法により計測する技術の開発を目指し,骨試料を用いた反射波計測実験,反射波抽出ならびに骨内構造推定のための信号処理法の検討,ナビゲーションを可能とするための可視化法の検討を行う.本年度の研究計画は,超音波送受信素子プロトタイプの設計と製作,脊椎を用いた計測実験とデータの取得である.そこで本年度はまず,計測実験装置の整備と超音波送受信素子の設計を行った.計測装置製作では,ソフトウエアを利用し,測定波形やセンサのポジションなどのパラメーターを自動取得可能で,繰り返しデータの取得ができきる装置の設計を行った.一方,汎用の超音波センサー(10MHz)では,骨内反射波を検出できることが予備実験により明らかになっているが,検出される反射波の振幅が小さい事と,骨とセンサの接触状態により信号強度が大きく変化するため,センサと骨との音響カップリングは重要な問題である.そこで,超音波送受信素子の設計に関しては,センサ本体と骨の間のカップリングが超音波の骨中への透過量に大きく関係するため,センサと骨の接触面との間のカップリング材料の検討を行った.本研究では,骨に近い音響インピーダンスを有するポリイミドに着目して検討を行った.その結果,ポリイミドは,カップリング材料として用いることは可能であるが,センサ本体とポリイミドの接合部での反射波が予想以上に大きくなる場合が生じることがわかり,接合方法の工夫や場合によってはカップリング材料に音響インピーダンスの傾斜をつけるなどの検討が必要であることが分かった.今年度の主な研究成果は以下のとおりである.センサー先端部の材質が高分子樹脂製であるセンサ-を試作した.ここでは,当初予定の直径5mmよりもさらに小型化できるとの見通しが立ち,直径3mmの超音波送受信素子を試作した.脊椎切削孔内にセンサーを挿入し,骨圧を計測する場合のモデル実験を行った.骨厚を12mmと想定して実験を行ったところ,センサーと孔底からの反射波と骨内を透過して反対側の骨面からの反射波を検出できることを確認した.また,LVDT作動変圧器を用いた距離計を超音波センサーと同時に挿入することにより,センサー先端から孔底までの距離を測定精密に測定して,孔底からの反射波と反対側の骨面からの反射波を区別する方法を検討した.ここでは,多重反射により多数の波が受信されるため計測波形は複雑になるが,反射波計測と同時にセンサー先端と孔底との距離をLVDTにより0.3mm以下の精度で検出しておくことで,孔底からの反射波と反対側の骨面からの反射波と区別することが容易となった.中心周波数が,5MHz,10MHz,15MHzの3種類のセンサーを試作し,それぞれのセンサを用いてモデル実験を行った.その結果,いずれの場合においても反射波の検出が可能であった.一方,反射波到来から十分に減衰するまでの時間が当初想定していた時間よりも長く,反射体検出時に0.61.2mmの検出誤差を生じる可能性があることが分かった.これに対する対応として,波形の実効値やその微分値を用いる方法等を検討した.本研究は,申請者らのこれまでの研究成果を基礎にして,手術時の脊髄損傷リスク回避のための超音波による脊椎内構造のイメージングシステムの開発を目的として行われ,以下のような成果が得られた.骨内イメージングが可能であることを確認するため,まずは単一振動子の素子を制作し,実際の骨を用いた反射波測定実験と反射波データの取得ができるようにした.ここでは骨との音響カップリングを考慮して送受信素子面を直径53mmのベークライト製のセンサーを製作した.直径の小さいセンサーは,感度,耐久面で不十分であるが,穿孔内に挿入し,反射波を検出できることを明らかにした.食用牛の脊椎を用いた反射波計測実験を実施し,孔底と素子間の多重反射の状況,脊椎内部からの反射波,散乱波の状況等を検討した.マイクロCTにより穿孔した試料の3次元イメージングを行い,未切削の骨の部分の内部構造,骨厚を測定し,その結果と超音波による測定結果と比較,検討した.入力パルスと反射波間の時間差が小さいことから,入力波と反射波の重畳,多重反射波が主要課題となるが,本研究では,多項式で直接反射波除去フィルターを開発した.超音波の中心周波数を3.5MHz,10MHz,15MHzで検討したところ,1mmから3mmの骨厚を測定する場合,10MHzが最適であることを明らかにした.得られた結果は,整形外科学会で発表を行った.また,本研究で得られた結果を基に,脊椎穿孔時のモニタリングシステムと方法に関する特許出願準備を行った.骨内イメージングが可能であることを確認するため,単一振動子の素子を制作し,実際の骨を用いた反射波測定実験と反射波データの取得ができるようにした.食用牛の脊椎を用いた反射波計測実験を実施し,孔底と素子間の多重反射の状況,脊椎内部からの反射波,散乱波の状況等を検討した.

直接反射波除去フィルターを開発した.超音波の中心周波数を3.5MHz,10MHz,15MHzで検討し,1mmから3mmの骨厚を測定する場合,10MHzが最適であることを明らかにした.本研究で得られた結果を基に,脊椎穿孔時のモニタリングシステムと方法に関する特許出願準備を行った.センサーの試作に時間を要したものの,モデル実験や穿孔内底面からの反射波検出法の検討などほぼ予定通りに進捗している.本研究ではセンサーの試作が第一ステップであり,穿孔内に挿入することから直径が5mm以下との制限があった.本研究では,骨に近い音響インピーダンスを有するポリイミドに着目して検討,試作を行ったが,センサー本体とポリイミドの接合部での反射波が予想以上に大きいことがわかり,接合方法やカップリング材料の検討が必要となった.そこで,材質をベークライトに変更して検討を行ったところ,3mm径まで小型化することもでき,焦点距離が短くなることを考えても,12m程度の骨厚を計測する場合には,それほど問題はないことが分かった.そこで,3種類(5MHz,10MHz,15MHz)を製作し,モデル実験を行うことができた.その結果,センサーの試作に時間を要したものの,モデル実験や穿孔内底面からの反射波検出法の検討を行う段階に進むことができ,受信波からの入力パルスフィルタや多重反射波除去法等に関する検討を行えるようになった.計測工学入力パルスと反射波間の時間差が小さいことから,受信波から入力パルス除去フィルタを検討する.ここでは,多重反射波の除去が主要課題となる.LVDTを導入し,センサー先端と孔底面との距離を同時計測することにより,センサー先端と孔底面での多重反射波の同定が容易になった.これまでの予備実験では,エネルギーの大きな多重反射波が波形上に複数出現するものの,多重反射波はLVDTを用いた同時計測により波形上の出現位置を同定することは比較的容易であることが明らかになっている.よって,多重反射波の性質を利用した抑制法を開発する.今後の研究では,受信波から入力パルス除去フィルタとともに孔底面からの反射波を低減するようなフィルタを検討する.また,反射波到来から十分に減衰するまでの時間が当初想定していた時間よりも長く,反射体検出時に0.61.2mmの検出誤差を生じる可能性があることが分かったことを受けて,センサー自体の再設計を検討するとともに,波形の実効値やその微分値,送信波との相互相関関数等を用いた信号処理法による検出方法を検討する.また,解析結果をもとに,中心周波数等の検討を行う.設計し直した超音波送受信素子を用いた,0.5 mm0.3 mmの計測分解能を有するリアルタイム計測システムの提案する.本年度の研究計画では,高分子膜振動子を有する超音波送受信素子(プロトタイプ)の設計と製作を掲げていた.カップリング材料の検討などを行ったが,最適なセンサー構造を設計するまでには至らなかった.製作までに検討を有する事項は,カップリング材料とセンサ本体の接合に関するもので,最適な送受信素子を製作するために,接合方法等についてさらに検討を行う必要が生じた.センサーの試作,製作に時間を要したため次年度使用額が発生した.本研究ではセンサーの試作が第一ステップであり,穿孔内に挿入することから直径が5mm以下との制限があった.
統計的学習理論のポートフォリオ最適化問題への適用

数理最適化・金融工学・統計的学習の三つの分野の融合領域を開拓することを研究目的とした.本研究課題以前は``金融工学でよく知られたリスク尺度(VaRやCVaR)を統計的学習の研究分野に取り入れる"というスタンスで研究を進めてきたが,本課題では,逆に``統計的学習で研究が進められている汎化誤差理論を金融工学に持ち込み,予測精度の高いポートフォリオ最適化モデルを構築する"ことを目的に研究を進めた.その結果,高い汎化能力(新たなデータに対する予測能力)の理論的保証のついたポートフォリオ最適化モデルを構築し,そのモデルを効率的に解くための手法を考案することができた.本研究では、数理最適化・金融工学・統計的学習の三つの分野の複合領域を開拓することを目的としている。本年度は、主に下記の研究を行った。●ポートフォリオ最適化問題(金融資産への投資配分決定問題)に対し、ベンチマーク(例えば、日経平均株価)の収益率からの乖離を最小化するモデルが知られている。これは、金融工学分野において、トラッキング・ポートフォリオモデルと呼ばれている。このモデルを回帰モデルと見なして、統計的学習でよく知られた予測性能を高めるためのテクニック(正則化項)をモデルに追加し、正則化項がモデルの予測性能にどのような影響を与えるかについて調べた。正則化項として、L0やL1ノルムを用いると、従来のL2ノルムを用いた正則化項に比べて疎な解が得られるため、特徴選択ができるという利点がある。一方で、L0ノルムを含むモデルは離散最適化問題となり、厳密に解くのが難しい。そこで、本年度はL0ノルムを含むモデルをいかに解くかに焦点を当てて、研究を行った。●統計的学習分野では、判別分析のために多くの判別モデルが提案されている。中でも、サポートベクターマシン(SVM)がよく知られている。多くの判別モデルは、正則化項と損失関数から成る目的関数の最小化問題として記述される。これまでの申請者による研究において、損失関数として金融リスク尺度であるconditional value-at-risk (CVaR)を用いると、SVMと等価なモデルになることを示した。本年度は、他のリスク尺度(具体的には、value-at-risk(VaR))を用いるとどのような判別モデルに対応するのかを理論的に示し、数値実験においてその提案モデルの有用性を示した。具体的には、外れ値の含まれるデータセットに対して、外れ値の影響をあまり受けないモデルであることが確認できた。本研究では,数理最適化・金融工学・統計的学習の三つの分野の複合領域を開拓することを目的としている.本年度は,主に下記の研究を行った.(1)統計的学習分野では,判別分析のために多くの判別モデルが提案されている.中でも,サポートベクターマシン(SVM)は高い判別能力を持つことが知られている.これまでの申請者による研究において,目的関数として金融リスク尺度であるconditional value-at-risk (CVaR)を用いると、SVMと等価なモデルになることが示された.本年度は,CVaRを含む広いクラスのリスク尺度であるコヒーレントリスクを用いるとどのような判別モデルに対応するのかを理論的に示し,数値実験においてその提案モデルの有用性を示した.(2)また,数理最適化分野の代表的なロバスト最適化モデルを用いて,統計的学習分野で提案されている様々な判別モデルを統一的な定式化で表現できることを示した.そして,既存の判別手法の違いは,ロバスト最適化モデルで用いられる入力(不確実性集合)の定義に表れることを明らかにし,今まで異なる仮定や想定のもとで提案されてきた判別手法の本質的な違いを明確に示した.(3)さらに,コヒーレントリスクの最小化に基づく判別モデルに対してロバスト最適化問題として記述し,不確実性集合の表現方法を明確にした.この成果により,コヒーレントリスク最小化問題を幾何的に解釈できるようになったため,現実問題へ適用しやすくなることが期待される.(4)ロバスト最適化モデルはmin-max問題で記述されるため,この定式化のまま最適解を求めることはあまり試みられていなかった.しかし,様々なリスク尺度を試して判別モデルを構築するためには,min-max問題のまま最適解を求める必要がある.そこで,first-order methodと呼ばれる最適化手法を用いて,アルゴリズムを考案した.現在,その実用性について数値実験を通して検証している段階である.数理最適化・金融工学・統計的学習の三つの分野の融合領域を開拓することを研究目的とした.本研究課題以前は``金融工学でよく知られたリスク尺度(VaRやCVaR)を統計的学習の研究分野に取り入れる"というスタンスで研究を進めてきたが,本課題では,逆に``統計的学習で研究が進められている汎化誤差理論を金融工学に持ち込み,予測精度の高いポートフォリオ最適化モデルを構築する"ことを目的に研究を進めた.その結果,高い汎化能力(新たなデータに対する予測能力)の理論的保証のついたポートフォリオ最適化モデルを構築し,そのモデルを効率的に解くための手法を考案することができた.本研究では,数理最適化・金融工学・統計的学習の三つの分野の融合領域を開拓することを目的としている.本年度は,具体的な研究対象としてポートフォリオ最適化問題(金融資産への投資配分決定問題)を取りあげ,ベンチマーク(日経平均株価やTOPIX,S&P500などに代表される平均株価指数)の収益率からの乖離(トラッキング・エラー)を最小化するようなトラッキング・ポートフォリオモデルを新たに提案した.

"ベンチマークとポートフォリオのパフォーマンスの乖離"をL2ノルムを用いて表現すれば,「ポートフォリオモデル固有の制約のついた回帰モデル」としてトラッキング・ポートフォリオモデルを見なすことができる.統計的学習分野では,正則化項(ノルムを用いて表わされる項)を回帰モデルに加えることにより,モデルの汎化能力(新たなデータに対する予測能力)が向上することが知られている.その知見を取り入れて,既存のトラッキング・ポートフォリオモデルに正則化項を加え,汎化能力の高いモデルを構築した.さらに,日経225等の金融データを用いた数値実験を通して,予測能力の向上を確認した.また,提案モデルの正則化項のノルムをL1,L2,L0,L0とL2を組み合わせたものに変えることで,予測精度や解の疎性がどのように変化するか,数値実験を通して調べた.疎なポートフォリオ(最適解のベクトル要素にゼロが多く含まれている状態)は保有資産銘柄数が少ないことを意味する.投資家にとって,取引手数料は無視できないコストであり,疎なポートフォリオは取引手数料を小さく押さえるという意味では好ましいといえる.一方,あまりに疎なポートフォリオでは事後パフォーマンスが低下してしまう.そこで,L0とL2を組み合わせたノルムを正則化項として用いることにより,疎でありながら事後パフォーマンスのよりポートフォリオが達成できることを数値実験により確かめた.本研究では,数理最適化・金融工学・統計的学習の三つの分野の複合領域を開拓することを目的としている.本年度は,主に下記の研究を行った.(1)一般化したリスク尺度に基づくポートフォリオ最適化法近年,ポートフォリオ最適化モデル構築の際のリスク尺度としてConditional Value-at-Risk (CVaR)が広く用いられている.本研究では,CVaRを含む広いクラスのリスク尺度であるコヒーレントリスクを用いた最適ポートフォリオモデルを検討した.このモデルはmin-max問題で記述され,確率分布が不確実なロバスト最適化モデルとして見なされる.具体的には,確率分布集合を変えることで,コヒーレントリスクは,CVaRのみならずより広いクラスのリスク尺度を表現できる.一方で,min-max問題の定式化は扱いにくく,この定式化のまま最適解を求めることはあまり試みられていなかった.そこで,first-order methodと呼ばれる最適化手法を用いて,アルゴリズムを考案した.数値実験を通して,CVaR最小化に特化した解法と比較した結果,コヒーレントリスク最小化による汎用解法(提案法)の方が,高速にCVaR最小化問題を解くことができることを確認した.(2)統一的な機械判別学習モデル統計的学習分野で提案されている様々な判別モデルに対してロバスト最適化モデルを用いて,統一的にmin-max問題として表現できることを示した.既存の判別手法の違いは,ロバスト最適化モデルで用いられる入力(不確実性集合)の定義に現れることを明らかにし,今まで異なる仮定や想定の元で提案されてきた判別手法の本質的な違いを明確に示した.さらに, min-max問題で記述されるコヒーレントリスク最小化モデルとの定式化を比較することにより,機械学習法と金融リスク尺度最小化モデルとの関係を明確に示した.
脳内局所環境因子の多変量計測・制御による記憶・情動解析

ひとつの脳であっても、その時々の脳内環境次第で、情報処理モードは大きく異なる。これらのステート間では、脳内回路(ワイヤリング)自体には何の違いもないはずだが、脳の情報処理の動態は全く異なる。本研究者は、これまで、定常的な伝達物質濃度の多寡、あるいは、乳酸等の代謝産物濃度の一過性の変動次第で、神経系の動作ががらりと変わることを示しており、この脳内局所環境を制御しているのは、神経細胞とは異なるグリア細胞であると考えている。そこで、本研究では、生きているマウス脳内に光ファイバーを刺し入れ、グリア細胞からの伝達物質放出を制御する因子としての細胞内pH、Ca2+を蛍光ライブ計測するとともに、グリア細胞・神経細胞の伝達物質産生能を握っている、乳酸・ピルビン酸・ATP等の代謝産物の流れを、新規開発のFRET蛍光分子を使ってモニターすることを目標とした。当該年度は、それぞれの蛍光センサープローブを発現する遺伝子改変マウスを作製した。これらの動物を用いて、脳内神経活動の電気的活動および蛍光記録の多変量解析を行った。特に、睡眠・覚醒等の大きく異なる脳状態で上記光ファイバー・フォトメトリーを行ったところ、脳表面で見られる変化とは全く異なる変化が脳深部で起こっていることが明らかになった。脳表面での変化は、蛍光マクロズーム実体顕微鏡を用いたイメージング方法を新たに開発して観察したが、ファイバー・フォトメトリーでの計測結果が確認された。特に、グリア細胞のうちのアストロサイトと神経細胞とをつなぐ、代謝産物の流れが可視化されたことで、脳内エネルギー代謝が、睡眠・覚醒中にどのように変化するのか、その一端が示され、睡眠の役割そのものを明らかにする研究を始めることができた。光の技術を使って、脳表面と脳深部のイオン濃度、代謝産物濃度動態を計測してみたところ、予想以上に、アストロサイトでの情報表現の豊かさに気付かされた。これらアストロサイトで計測される多変量は、全て、脳内情報表現の一種として捉えることができ、脳波等で記録される脳神経細胞の活動状態(ステート)や動物行動解析との相関を計測することによって、アストロサイトの脳機能や情報処理に果たす役割を理解することができると考えられる。加えて、これまでの当研究室での研究を通して、神経伝達物質濃度バランス等の脳内局所環境次第で、神経機能の動作は強力に左右されることが示唆されてきた。また、アストロサイト活動を光操作することで、極端な例では、てんかん様痙攣発作等を引き起こすことができることも明らかにされた。そこで、正常時・病態時における脳内局所環境を決めるメカニズムを解明し、将来的には、オンデマンドで脳情報動態を操作し、脳病態を治療する技術を開発するための見通しを立てることが可能となった。神経細胞間の配線・ワイヤリング自体は変化せずとも、脳内局所環境次第で、神経回路は異なった動態を示す。このように情報回路がダイナミックに変化する性質こそ、脳の最も大きな特長のひとつと言える。例えば、集中して学習の準備が整った状態、あるいは、ストレス下において不安様行動が表出している状態。脳内局所環境は刻々と変化していて、その時々で、神経系の果たすべきタスクに最適化された状態になっていると考えられる。今後は、昨年度、開発された動物を用いて、脳内神経活動の電気的活動および蛍光記録の多変量解析を行い、特に、不安様行動が発現する場面におけるアストロサイト活動の変化を調べる。また、これまでの予備実験を通して、扁桃体アストロサイトの光操作によって、扁桃体と前頭前野間の同期性が失われることが明らかになった。同期性の解除は、不安様行動の抑制につながる可能性があるため、本研究では、オープンフィールド・高架式十字迷路等、不安様行動を定量的に解析する行動パラダイムで、周期性・同期性の消失が行動に反映されるかどうかを調べる。自閉症などでも不安様行動が顕著であるため、本研究を通して、不安を解消させる脳内メカニズムを明らかにすることができれば、QOL向上等の治療につながることも期待される。