hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
記憶の形成と保持

本研究においては,以下の実験的および理論的研究を行なった.実験面では,外山は,「大脳皮質神経回路の自己組織化」のテーマで研究した.ラット視覚野における長期増強(LTP)を検索し,出現時間が明らかに異なるfLTP(早いLTP)とsLTP(遅いLTP)の2種類が区別されることを見い出すとともに,脳磁図計を用いて混合運動刺激(MM,7.5-35%の逆方向運動を含むSM)を用い,MMとHMの脳磁図差分信号の脳内分布および主観的輪郭認知との相関を調べた.主観的輪郭認知とV2/3の差分信号は並行して変化した.このことは主観的輪郭認知の座がV2/3であることを示している.酒田は,「三次元図形記憶の神経機構」について研究し,サル前部頭頂間領域(AIP野)で操作対象の三次元的形態(円環,円柱,円錐,球,立方体,四角板)を識別するニューロンを見い出した.その中に遅延手操作課題で遅延期間に持続的活動を示すものがあり,三次元図形の短期記憶に関係していると推定された.また,後部頭頂間領域(CIP野)で平面の三次元的方位を識別するニューロンがみつかり,両眼視差の勾配から平面の方位を計算していると推測された.塚田は,「海馬神経回路における時空間学習則と記憶の書き込み」について研究した.オプティカルレコーディングによる多点同時計測により,時空間刺激に対するLTPの分布を解析することによってラット海馬CAl回路における時空間学習を明らかにし,これを基にした時空間学習則が,海馬神経回路の荷重空間でのパターン分離機能という点で優れていることをモデルシミュレーションによって明らかにした.山鳥は,「ヒトの記憶機構の分化と局在」に関して,臨床症例の検討と神経画像法による正常人の研究の両面から,ヒトの記憶機構の分化と局在について研究した.PETを用いた研究で,エピソード記憶の保持過程と予定記憶に関わる神経基盤を明らかにし,臨床例の検討から,人名の学習と想起,意味記憶からの名詞の想起に関連する部位を示した.飯島は,「海馬-嗅内皮質系神経回路の光学的計測による解析」について研究し,ラット嗅内皮質に興奮性神経細胞の閉回路(反響回路)が存在することを明らかにした.また,嗅周囲皮質から嗅内野を介して海馬に感覚情報が伝達される際に,扁桃体からの(感覚入力との)連合性入力が制御的機能を有する結果を得た.理論面では,合原は,「コインシデンスディテクタ系の非線形ダイナミクス」について研究した.皮質ニューロンが従来想定されているようなインテグレータではなくコインシデンス・ディテクタであると仮定した時に,時間パターン入力がプログラムの役割をはたすことにより同一のネットワークの機能を変えることが可能となること,ニューロン集団の空間平均発火率と各ニューロンの時間平均発火率がほぼ等しいPSTH特性を有する非線形現象が存在すること,さらには,ニューロンへのパケット信号入力と出力パルスの相関を最大にする最適な興奮性ノイズレベルの存在およびそのような状況で出力スパイク列が高いCv値を有することを明らかにした.藤井は,「動的細胞集成体仮説の理論的・実験的検証」に関して,動的セル・アセンブリー仮説の提唱,バインディング機構に関する理論的考察,ユニタリー事象(Poisson時系列中に埋め込まれる内的な認知過程に伴うシンクロニー細胞グループ)の動力学的な観点からの検証,およびJoint PSTHの統計的検証と規格化にかんする新しい理論式の導出などについて研究した.篠本は,「インパルス結合ネットワークの情報伝達機構の解明」,特に大脳皮質の神経スパイク統計についての研究を行なった.皮質神経細胞の発生するスパイク時系列の統計性が標準的なスパイク発生モデルと矛盾することを明らかにし,さらにその矛盾を解決するためのモデル修正指針を示した.本研究においては,以下の実験的および理論的研究を行なった.実験面では,外山は,「大脳皮質神経回路の自己組織化」のテーマで研究した.ラット視覚野における長期増強(LTP)を検索し,出現時間が明らかに異なるfLTP(早いLTP)とsLTP(遅いLTP)の2種類が区別されることを見い出すとともに,脳磁図計を用いて混合運動刺激(MM,7.5-35%の逆方向運動を含むSM)を用い,MMとHMの脳磁図差分信号の脳内分布および主観的輪郭認知との相関を調べた.主観的輪郭認知とV2/3の差分信号は並行して変化した.このことは主観的輪郭認知の座がV2/3であることを示している.酒田は,「三次元図形記憶の神経機構」について研究し,サル前部頭頂間領域(AIP野)で操作対象の三次元的形態(円環,円柱,円錐,球,立方体,四角板)を識別するニューロンを見い出した.その中に遅延手操作課題で遅延期間に持続的活動を示すものがあり,三次元図形の短期記憶に関係していると推定された.また,後部頭頂間領域(CIP野)で平面の三次元的方位を識別するニューロンがみつかり,両眼視差の勾配から平面の方位を計算していると推測された.塚田は,「海馬神経回路における時空間学習則と記憶の書き込み」について研究した.オプティカルレコーディングによる多点同時計測により,時空間刺激に対するLTPの分布を解析することによってラット海馬CAl回路における時空間学習を明らかにし,これを基にした時空間学習則が,海馬神経回路の荷重空間でのパターン分離機能という点で優れていることをモデルシミュレーションによって明らかにした.

山鳥は,「ヒトの記憶機構の分化と局在」に関して,臨床症例の検討と神経画像法による正常人の研究の両面から,ヒトの記憶機構の分化と局在について研究した.PETを用いた研究で,エピソード記憶の保持過程と予定記憶に関わる神経基盤を明らかにし,臨床例の検討から,人名の学習と想起,意味記憶からの名詞の想起に関連する部位を示した.飯島は,「海馬-嗅内皮質系神経回路の光学的計測による解析」について研究し,ラット嗅内皮質に興奮性神経細胞の閉回路(反響回路)が存在することを明らかにした.また,嗅周囲皮質から嗅内野を介して海馬に感覚情報が伝達される際に,扁桃体からの(感覚入力との)連合性入力が制御的機能を有する結果を得た.理論面では,合原は,「コインシデンスディテクタ系の非線形ダイナミクス」について研究した.皮質ニューロンが従来想定されているようなインテグレータではなくコインシデンス・ディテクタであると仮定した時に,時間パターン入力がプログラムの役割をはたすことにより同一のネットワークの機能を変えることが可能となること,ニューロン集団の空間平均発火率と各ニューロンの時間平均発火率がほぼ等しいPSTH特性を有する非線形現象が存在すること,さらには,ニューロンへのパケット信号入力と出力パルスの相関を最大にする最適な興奮性ノイズレベルの存在およびそのような状況で出力スパイク列が高いCv値を有することを明らかにした.藤井は,「動的細胞集成体仮説の理論的・実験的検証」に関して,動的セル・アセンブリー仮説の提唱,バインディング機構に関する理論的考察,ユニタリー事象(Poisson時系列中に埋め込まれる内的な認知過程に伴うシンクロニー細胞グループ)の動力学的な観点からの検証,およびJoint PSTHの統計的検証と規格化にかんする新しい理論式の導出などについて研究した.篠本は,「インパルス結合ネットワークの情報伝達機構の解明」,特に大脳皮質の神経スパイク統計についての研究を行なった.皮質神経細胞の発生するスパイク時系列の統計性が標準的なスパイク発生モデルと矛盾することを明らかにし,さらにその矛盾を解決するためのモデル修正指針を示した.実験面では、外山は、ラット視覚野に2種類の長期増強を見出した。sLTPは発現に時間がかかり、蛋白、RNA合成に依存し、外側膝状体系に生じる。一方、fLTPは発現が早く、蛋白、RNA合成に依存せず、軸索側枝系に現れる。このことはsLTPが脳発達の神経回路形成に関与し、fLTPが情報処理のための短期記憶の役割を果していることを示唆する。酒田は、サルに立体視ディスプレイ上の三次元図形の遅延見本合せ課題を学習させ、頭頂連合野後部を機能的にブロックしてその影響を調べた。その結果、凹面と凸面の識別等で成績の低下が見られ、頭頂連合野の三次元特徴識別への関与が示された。塚田は、海馬CAlへ異なる時空間パターン刺激を与えてLTPの分布を光計測手法で計算し、入力パターンの時間的履歴と空間的一致性がLTPの強さの空間分布に関連があることを示唆する結果を得た。また山鳥は、PETを用いた正体対象の脳賦活課題によって、予定記憶(将来に為すべき何らかの行為を思い出すこと)と前頭前野との関連を見出した。飯島は、海馬-嗅内皮質系に閉回路(反響回路)が存在することを光計測によって示した。理論面では、藤井は、Joint-PSTHのスパイク発火率に対する規格化のための理論式を導出し、発火率の変動によらずデータの相関強度を正確に反映したJoint-PSTHを作成できることを、コンピュータシミュレーションにより示した。
汎アジアの仏教図像学の構築

本研究は仏教美術の画像データのデータベース化とその公開、テキストデータの統一的フォーマットへの統合作業というふたつの柱を持ち、それぞれについて研究を進めてきた。研究期間全体を通じて、いずれについても一定の成果を得ることができた。とくに、仏教美術に関する画像データベースを作成し、公開したことで、当該分野の研究環境を著しく進展させ、それを中心とした学際的研究の基盤が整備され、汎アジア的な仏教美術研究という研究全体の目標がある程度達成された。さらに、これらの成果として、アジア全域を視野に入れた密教美術に関する総合的な研究書を複数刊行することで、研究成果の社会への還元を積極的に行うことができた。本研究の目的は、アジアのさまざまな地域や時代を網羅する新しいタイプの仏教美術研究の構築である。美術作品の詳細な分析を中心とした美術史的研究と、豊富な文献資料を扱う仏教学のそれぞれの長所を生かし、相互の研究成果をデータベースの形に整理し、有効に利用することで、画期的な研究環境を生み出す。それによって、これまでの仏教美術研究の限界を取り除き、アジア全域を対象としたグルーバルな研究を可能とする。さらに、わが国の人文学が学際化、国際化を進める上でのモデルケースとなることを目指すとともに、アジアの仏教美術研究という領域で、わが国の研究を世界的なレベルへと引き上げることを目的とする。初年度にあたる今年度は、研究代表者がこれまで収集してきた南アジアの仏教美術のデータベース化を進めた。インド、ネパール、チベット、中国、日本、インドネシア等でこれまでに行った現地調査で、およそ3万点の写真資料が蓄積されている。このうち、従来の銀塩写真フィルムで撮影された写真については、保存、公開のためにデジタル化を行った。その上で、各データに関して、名称、法量、素材、所蔵者、図像学的なディスクリプション、関連文献などのメタデータを整理した。このうち、整理を終えた画像データについては、メタデータを含め、インターネット上で順次、公開を進めている(「アジア図像集成」Asian Iconographic Sources)。テキストデータに関しては、大正新脩大蔵経に収録されている経典・儀軌類について、それらに含まれる図像に関する記述を収集し、エクセルファイルに整理して、テキスト・データベースの作成作業を進めている。また、サンスクリット文献『サーダナマーラー』についても、尊像別に図像情報を含むテキストを抽出し、整理した。研究計画で示したふたつの柱、すなわち、画像データのデータベース化とその公開、テキストデータの統一的フォーマットへの統合作業は、いずれも順調に進んでいる。画像データとテキストデータのリンクづけが次の課題であるが、すでに技術的な検討は終え、次年度には両者をシームレスに横断できる情報プラットフォームを、本格的に稼働させる。2年目にあたる今年度は、前年に引き続き、研究代表者がこれまで収集してきた南アジアの仏教美術およびヒンドゥー教美術のデータベース化を進めた。また、インドと中国において過去に収集した画像データの未発表分について、名称、法量、素材、所蔵者、図像学的なディスクリプション、関連文献などのメタデータを整理した。このうち、整理を終えた画像データについては、メタデータを含め、インターネット上で順次、公開を進めている(「アジア図像集成」Asian Iconographic Sources http://air-p.jp)。今年度はとくに、データの追加、削除、訂正が容易に行えるようなシステムを開発し、恒常的に改善が進められるような環境を整備した。これによって、複数の研究者が連携してデータベースを拡充することが可能となった。その成果として、アジア全域を視野に入れた密教美術に関する総合的な研究書を発表した。また、インド密教の女神に関する一般向けの書籍を刊行するなど、研究成果の社会への還元を積極的に行うことができた。本研究は、美術作品の詳細な分析を中心とした美術史的研究と、豊富な文献資料を扱う仏教学のそれぞれの長所を生かし、相互の研究成果をデータベースの形に整理し有効に利用することで、画期的な研究環境を生み出すことを目的とする。最終年度にあたる今年度は、日本の仏教美術を中心にデータベース化を進めた。国内で開催された過去の主要な展覧会の図録をもとに、掲載された作品のメタデータをデータベース化した。研究代表者が過去において収集した画像データにこれらの図録所載の画像データを統合し、それぞれのメタデータや、前年度まで取り組んできた文献資料のデータにもリンクさせた。これによって、特定の作品の基本的情報を一元的に管理することが可能となった。このうち、整理を終えた画像データで、著作権上の問題のないデータについては、メタデータを含め、インターネット上で順次、公開を進めている(「アジア図像集成」Asian Iconographic Resourceshttp://air-p.jp)。

これをモデルにして、インド、チベット、ネパール、中国などの主要な作品についても、総合的な情報プラットフォームへの統合を順次進めた。具体的な研究成果としては、仏教の中の女神信仰をあつかった『仏教の女神たち』(春秋社)において、インドから中国、日本にかけて伝播した密教の仏の中で、女性の姿を取る尊格を取りあげ、その図像的な特徴や文化史的背景を明らかにした。それぞれの尊格の図像学的特徴を抽出するために、本研究の情報データベースが活用された。また、チベット美術の歴史的展開の概説として、『アジア仏教美術論集中央アジアIIチベット』(中央公論美術出版)に総論「チベットの美術」を発表したが、そこにおいも本プロジェクトによって整備された研究基盤が有効に機能している。本研究は仏教美術の画像データのデータベース化とその公開、テキストデータの統一的フォーマットへの統合作業というふたつの柱を持ち、それぞれについて研究を進めてきた。研究期間全体を通じて、いずれについても一定の成果を得ることができた。とくに、仏教美術に関する画像データベースを作成し、公開したことで、当該分野の研究環境を著しく進展させ、それを中心とした学際的研究の基盤が整備され、汎アジア的な仏教美術研究という研究全体の目標がある程度達成された。さらに、これらの成果として、アジア全域を視野に入れた密教美術に関する総合的な研究書を複数刊行することで、研究成果の社会への還元を積極的に行うことができた。画像データ、テキストデータのいずれに関しても拡充を進め、データベースの規模を拡大させる。データの追加、削除、訂正が容易に行えるようなシステムを開発し、恒常的に改善が進められるような環境を整備する。また、多言語のテキストに対応した表示や検索機能を加え、あらゆる分野の研究者が利用できるシステムへの改良をすすめる。仏教美術史やインド学仏教学などの研究者にモニタリングを依頼し、その意見にもとづいて、データベース全体をブラッシュアップする。これらの成果を日本印度学仏教学会、日本宗教学会、密教図像学会などの関連学会において、随時、報告する。それとともに、データの種類に伴うデータベース化の問題点を整理し、将来的に、より広範囲のデータベースへの展開を図る道筋を明らかにする。そのため、以前から進めている仏教美術史やインド学仏教学などの研究者によるモニタリングをさらに充実させる。インド哲学・仏教学、美術史
テクストの中の建築：初期近代イタリアの芸術文化における文字、図像、空間の融合

本研究は、初期近代のイタリアにおける芸術文化を、領域横断的なアプローチによって、より深く理解することを目的とした。ルネサンス文化が発展し、芸術や文芸、科学、思想の面で人類史上稀に見る成果を生み出したこの時期、テクストとイメージと空間は密接な関連をもって、創造の場面において融合していたが、これまでそうした側面には光があたってこなかった。本研究では記憶術を理論的中心に据えたうえで、百科全書主義やコモンプレイスの伝統、エンブレムやインプレーザといった文字と図像を融合させた領野を分析し、さらにそれらと建築・庭園・都市空間との関わりを考察することで、新たな知見を多数明らかにすることが出来た。初期近代西欧の空間造形を規定していた原理および美学を、テクスト・絵画・建築の三媒体における建築描写・表象の分析を通じて明らかにしようとする本課題の基礎的テーマとして、初年度にあたる2013-14年度は、記憶術における空間表象の考察を主軸に据えた。とりわけ初期近代の建築的記憶術の一つの頂点をなすコスマ・ロッセッリの著作『人工記憶の宝庫』(1579)、および十七世紀における記憶術の変質を典型的にあらわしているランベルトゥス・シェンケルの著作『記憶術の宝庫』(1609)を中心に、記憶のロクス(=記憶情報の容器)として活用されている建築空間の特質を分析した。その結果明らかになったのは、両著ともに、建築的器の中に視覚的イメージを配置する、という古典古代の記憶術の基本原理は保持しつつも、初期近代の情報の洪水に対処すべく、ロクスの構成に独自の工夫を施しているという点である。ロッセッリは、地獄から四元素界、地上界、天界を経て天国にいたるコスモロジカルなロクスを設定したうえで、百科全書的な知識、たとえば博物学や神学、天文学、地理学等の知識を柔軟にロクスのディテールに取り込んで、記憶情報をしまいこむための空間を圧倒的に拡幅している。一方シェンケルのアプローチはこれとは対照的に極度に数学的・抽象的で、幾何学的な家屋を想定したうえで、壁を実質上無限に分割することによって、膨大な情報の収蔵を可能としている。いずれの事例も情報の効率的な処理のために建築空間の特性を活用しており、初期近代の建築学が有していた機能主義や審美学以外の、いわゆる認識補助的な側面の一端が明らかになったといえる。初期近代西欧の空間造形を規定していた原理および美学を、テクスト・絵画・建築の三媒体における建築描写・表象の分析を通じて明らかにしようとする本課題の基礎的テーマとして、二年目にあたる2014-15年度は、テクストと庭園空間の関連性についての考察を主軸に据えた。とりわけヴェネツィアの人文主義者ダニエーレ・バルバロ(1513-70)の事跡に注目し、彼が建設監督をしたとされるパドヴァ植物園(1545)について、関連一次資料の精査をもとに分析をすすめた。先行研究においては、バルバロの植物園建設への関与については肯定派と否定派に意見が分かれ、決定打を書いていたが、本研究により、バルバロが庭園デザインにかなり踏み込んで関わっていた可能性を、説得力をもって示すことができた。具体的には、バルバロの著作である『ウィトルーウィウス注解』ならびに『雄弁について』を丹念に読み解き、そこに見られる空間の美学を分析したうえで、図面から読み取れるパドヴァ植物園の空間構成と比較することで、上記仮説の補強を行った。また、パドヴァ大学で学位を取得したバーゼルの百科全書主義者テオドール・ツヴィンガー(1533-88)の著作『人生の劇場』(1565)に着目し、同書において情報処理のメタファーとして展開されるパドヴァ植物園の描写が、バルバロの空間美学と通底することを示すことで、バルバロと植物園の関係を再検討した。これらの分析を通じて、初期近代の知識人の活動においては、物理空間の設計と、精神内の情報処理用仮想空間の構築とは非常に密接に関連していること、また、テクストによる空間描写が、単なる修辞技巧にとどまらない、建築設計的な側面をも持ちうることを、説得力をもって示すことができた。初期近代西欧の空間造形を規定していた原理および美学を、テクスト・絵画・建築の三媒体における建築描写・表象の分析を通じて明らかにしようとする本課題の最終年度にあたる2015-2016年度は、前年までの資料調査・整理ならびに分析の成果を統合する作業を中心に行った。とりわけ、仮想の建築空間をベースとする初期近代の記憶術に着目し、なかでも、西欧の記憶術的伝統の頂点に位置すると見なされている、Lambert Schenkelによる記憶術論集『Gazophylacium artis memoriae』(記憶術の宝庫)(1609年)を重点的に分析して、当時の情報編集におけるイメージと空間の創造的融合プロセスの一端を明らかにした。とりわけ、記憶術という知的方法論が、ラムス的な「方法」論と独創的な仕方で融合していることを、本研究によってはじめて指摘した点は、内外の研究者から高い評価を受けた。それらの成果は、イタリアおよび日本における国際シンポジウムにて、英語で発表を行い、そのうちイタリアで報告したものは、Brill社より2017年に刊行を予定している。その一方で、初期近代の庭園空間にも分析の範囲を広げ、当時の庭園が、博物標本や古代彫刻・遺物、芸術作品等を蒐集し、展示するための、非常に知的テンションの高い空間であったことを明らかにした。さらにそうした空間の使われ方、すなわち初期近代における庭園の一般公開の制度についても考察を加え、庭園空間を観光資源としてとらえる可能性を提示した。

その成果は奈良文化財研究所のシンポジウムにて報告を行った。本研究は、初期近代のイタリアにおける芸術文化を、領域横断的なアプローチによって、より深く理解することを目的とした。ルネサンス文化が発展し、芸術や文芸、科学、思想の面で人類史上稀に見る成果を生み出したこの時期、テクストとイメージと空間は密接な関連をもって、創造の場面において融合していたが、これまでそうした側面には光があたってこなかった。本研究では記憶術を理論的中心に据えたうえで、百科全書主義やコモンプレイスの伝統、エンブレムやインプレーザといった文字と図像を融合させた領野を分析し、さらにそれらと建築・庭園・都市空間との関わりを考察することで、新たな知見を多数明らかにすることが出来た。2013-14年度は、1.テクストの中の建築表現の分析に特化し、パドヴァ植物園とダニエーレ・バルバロの事例を集中的に分析した。その結果、テクストと物理空間の関係について、これまで建築史・美術史・文学史・思想史において指摘されてこなかった新たな知見を多数示すことができ、その成果は、2015年出版予定の国際論集に、論文として掲載されることが決っている。したがって、当該年度の研究は、計画通りに進んでいるものと、自身をもって断言できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。西洋美術史・建築庭園史・思想史前年度までに、記憶術と建築の関係、ならびにテクストと建築の関係について、具体事例をもとに詳細な分析を行い、当初の予想を大きく成果を得ることができた。今後は、記憶術と情報整理の観点から重要な意義を持つランベルトゥス・シェンケルの記憶術論を中心に分析し、情報処理用の仮想空間と、実際の物理的建築空間とが、テクストを媒介としていかに連関するのかを、丹念に分析してゆく。その成果は、2015年7月9日開催予定のイタリアのレッジョ・エミーリアにおける国際ワークショップ、ならびに同月18日に学習院女子大学で行われる国際シンポジウムの場にて、英語で発表することが決定している。本年度は、1.テクストの中の建築表現の分析と、2.記憶術における建築的ロクスの分析を同時に進める予定であったが、「2.」のほうのテーマが予想以上に進展したためこちらに時間を集中することとし、「1.」の課題については、未着手の部分は次年度に先送りすることにした。海外研究協力者のUtzima Benzi氏との研究打ち合わせが、先方の都合で実現できなかったため、その分に想定していた旅費相当の額が余剰金として残った。今後は、初年度に本格的に着手できなかった、テクストの中の建築描写の分析に的を絞ってゆく。具体的には、ウィトルーウィウス建築論の注解書を執筆したヴェネツィアの人文主義者ダニエーレ・バルバロの建築思想について、特に彼の計画になるパドヴァ植物園の構成について詳しく考察してゆく。ボローニャ、ミラノ、ライデンに残されている16世紀当時のパドヴァ植物園の花壇図面および栽培植物記録から、当時の園内空間の用法の傾向を抽出し、それらをバルバロの建築思想と比較する。
わが国における救急部・集中治療部収容患者の重症度と予後に関する研究

わが国の救急部集中治療部収容患者を対象し、その重症度をAPACHE||scoringsystem(APACHE||)を用いて判定し、APACHE||の重症度評価法としての有用性と予後予測能について検討した。患者群全体をみると、APACHE||はその後の患者の実死亡率とよく相関し、予測死亡率と実死亡率はよく一致した。APACHE||は全体的にみると救急部・集中治療部収容患者の重症度をよく反映し、患者の予後予測の指標ともなり得ることがわかった。しかし、敗血症など一部の疾患では予測死亡率と実死亡率に解離がみられ、誤分類率が高いものもあることがわかった。この原因のひとつとして、APACHE||には肝機能障害を表す項目が設定されていないことがあげられた。多臓器不全患者ではAPACHEHの方がAPACEH||よりも患者の予後をよく反映すること、誤分類率はAPACHEHを用いた方がAPACHE||よりも低いこと、などがわかった。これらのことはAPACHEHの有用性を認める結果であったが、一方で、AKBR、OG、PT、HTに付けるAcute Physiology Scoreの点数には問題もあること、症例によってはAPACHEHとAPACHE||には差がないことなどもわかった。また、AKBRなどは必ずしもどこの施設でも容易に測定できる指標ではないとの指摘もあった。すなわち、簡便性においてAPACHEHはAPACHE||に劣る面もあるといえる。わが国の救急部・集中治療部収容患者を対象に、その重症度をAPACHEIIスコア(AS)を用いて判定し、院内死亡率との関係などについて検討した。ASの重症度評価スコアとしての有用性について検討した。1.全体としてみた場合、ASは患者の実死亡率とよく相関し、予測死亡率と実死亡率とはよく一致した。特に、術後患者(手術室から搬入されたもの)でよく一致した。しかし、非手術患者(病棟から搬入されたもの)では予測死亡率と実死亡率に解離がみられ、死亡(生存)すると予測された患者が実際には生存(死亡)したという、予測と実際とが一致しない「誤分類率」が、術後患者に比較し、高かった。2.誤分類となるのは、悪性腫瘍患者が病棟で腫瘍死したり不測の原因で突然死する場合や、集中治療によく反応しASが急激に改善する場合、などがあげられた。また、敗血症の患者群でも誤分類率が高かった。3.多臓器不全(MOF)患者では、肝機能やエネルギ-代謝状態を表す動脈血中ケトン体比や血中乳酸値、Osmolality gapなどから算出される細胞傷害度スコア(CIS)の方が、ASよりも患者の予後をよく予測できるとする結果も明らかとされた。4.ASは、全体的にみると患者の重症度をよく反映し患者の予後予測の指標ともなり得るが、疾患によっては重症度や予後を正しく評価できないものもあることがわかった。また、敗血症患者、MOF患者などでは、ASでは重症度を必ずしも正しく評価することができないと考えられた。その理由のひとつとして、ASには肝機能障害を表す項目が設定されておらず、敗血症やMOF患者の予後と関係が深い肝機能障害を見落としてしまう可能性があることがあげられた。1.昨年度は、APACHEー2スコア(AS)を用い、わが国の救急部・集中治療部収容患者を対象にその重症度評価を行った。その結果、ASは有用であったが欠点もあることがわかった。そこで今年度は、ASに肝機能障害の指標を加えたAPACHEーHスコア(AH)を考察し、AHによって重症度評価を行ってその有用性をASと比較した。肝機能障害の指標には動脈血中ケトン体比(AKBR)、OSMOLALITY GAP(OG)、プロトロンビン時間(PT)、ヘパプラスチン時間(HT)を選んだ。2.各分担研究者が検討した結果は次のごとくであった。

(1)AKBRはASとよく相関する(2)OGはASとよく相関する。(3)MOF(多臓器不全)患者ではASよりもAHの方が予後をよく反映する。(4)スコアにより行って「生死の予測」と「実際の生死」が一致しない「誤分類率」はASよりもAHを用いた方が低かった。これらはAHの有用性を認める結果であったが、一方で(5)AKBR・OG・PT・HTに付けるACUTE PHYSIOLOGYSCOREの点数には問題がある。(6)ASに比べてAHが特に優れているとは言えない。などとする結果もみられた。また、問題点として、(1)AKBRはどの施設においても容易に行える検査ではないのでOGのみを採用した方が簡便である。(2)DIC(汎発性血管内血液凝固症)がある場合にはPTやHTが必ずしも肝機能備害を反映しない。などとの指摘もあった。3.今年度の研究から得られた結論は次のごとくである。(1)重症度を正確に評価するための指標としてAHはASと同等もしくはその以上である。(2)敗血症患者やMOF患者ではASよりもAHの方が重症度を的確に評価できる。(3)AKBRの測定は必ずしも容易でなく簡便性においてAHはASに劣る面がある
β遮断薬にかわる新規不整脈治療薬の開発

アデニル酸シクラーゼ(adenylyl cyclase: AC)は交感神経ベータアドレナリン受容体(β受容体)シグナル伝達経路の主要な構成因子であり、各サブタイプの発現は高い組織特異性を示す。近年、心臓に優位に発現するACサブタイプであるAC5の遺伝子欠損マウスは、野生型マウスと比較して定常時の心機能は変わらないが心不全や不整脈を誘発する様々なストレスに対しては抵抗性を示すことが明らかになった。このことから、心臓型ACサブタイプの選択的阻害が心不全ならびに不整脈の新たな治療法として注目されている。一方、抗ヘルペス薬として長年臨床で使用されてきたビダラビンが心臓型ACサブタイプの阻害剤であることが判明した。β受容体アンタゴニスト(β遮断薬)は心不全や不整脈の治療に頻用されてきたが、定常時の心機能や呼吸機能を抑制する副作用が問題である。本研究では、ビダラビンの抗不整脈作用および副作用をβ遮断薬と比較検討し、心臓型ACサブタイプを標的とした不整脈薬物治療の有効性を検討した。これまでに我々は、ビダラビンが心機能を低下させることなく心房細動および心室性不整脈をβ遮断薬と同様に抑制することをマウスモデルで明らかにした。また、先行研究からの予想通り、ビダラビンは心臓のAC活性を、肺を含む他臓器のAC活性よりも選択的に抑制した。さらに、ビダラビンによる抗不整脈作用の分子機構の一つとして、心筋細胞内における酸化ストレスの低減や筋小胞体からのカルシウムリークの抑制が示された。以上のことから、心臓型AC阻害剤がβ遮断薬にかわる新規不整脈治療薬として有望であることが明らかとなった。最終年度は上記の研究成果をまとめ、国内学会ならびに国際学会において発表を行った。交感神経βアドレナリン受容体(β-AR)シグナルの過剰な活性化は心房細動(Atrial Fibrillation: AF)や心室性不整脈の重要な原因の一つであると考えられている。交感神経系の過剰亢進を誘因とする不整脈や心不全の治療におけるβ-ARアンタゴニスト(β遮断薬)の有効性は確立されているが、β遮断薬投与による心機能抑制や肺機能抑制などの副作用が問題となる。アデニル酸シクラーゼ(AC)およびcAMP標的分子Epac1はβ-ARシグナル伝達経路の下流で機能する主要な構成因子である。本研究では、心臓型ACサブタイプおよびEpac1の不整脈発症における役割を解明し、その機能制御による不整脈治療の可能性をβ遮断薬と比較検討する。これにより、両分子がβ遮断薬よりも副作用が少ない安全な不整脈治療を確立するための新たな標的として有用であることを明らかにする。本年度は、マウスに持続時間10分程度のAFを誘発する実験系を開発した成果を論文として発表した(PLOS ONE, 10, e0133664, 2015)。また、本AFモデル実験系およびCalsequestrin 2遺伝子ノックアウト(Casq2KO)マウスを用いた既報の心室性不整脈モデル実験系により、我々が心臓型ACサブタイプの阻害剤として見出したビダラビン(抗ヘルペス剤)の不整脈抑制効果を解析した。また、ビダラビンの心機能への影響を心エコー検査および心臓カテーテル検査により詳細に検討した。ビダラビンはβ遮断薬の一種であるメトプロロールと同様、マウスに誘発したAFおよび心室性不整脈を抑制した。メトプロロール投与群と異なり、ビダラビン投与群では心機能(心拍数、左室駆出率、dP/dT maxおよびdP/dT min)の低下が認められなかった。ビダラビンの不整脈抑制効果ならびに心機能への副作用の有無を詳細に解析し、本研究の主要なキーデータを得ることが出来た。すなわち、ビダラビンはβ遮断薬で問題となる心機能低下を起こすことなく心房細動および心室性不整脈を抑制することが明らかとなった。また、心室性不整脈におけるEpac1の役割を解析する目的でCasq2遺伝子とEpac1遺伝子のダブルノックアウトマウス(Casq2KO-Epac1KO)の作製を行なった。当該ダブルノックアウトマウスはC57BL/6バックグラウンドへのコンジェニック化が終了し、実験に用いる準備が整った。以上のことから、本研究課題は順調に進行していると考える。交感神経βアドレナリン受容体(β-AR)シグナルの過剰な活性化は心房細動(AF:Atrial Fibrillation)や心室性不整脈の重要な誘因の1つと考えられている。交感神経系の過剰亢進により惹起される心不全や不整脈の治療におけるβ-ARアンタゴニスト(β遮断薬)の有効性はよく知られているが、β遮断薬に認められる導入時の心機能抑制や持続的な肺機能抑制が副作用として問題となる。とりわけ、心機能が低下しており、肺気腫などの合併症が多い高齢者に対するβ遮断薬の処方が困難である。心臓型アデニル酸シクラーゼ(Adenylyl cyclase 5: AC5)およびEpac1(Exchange protein directly activated by cAMP 1)は心臓β-ARシグナルの主要な構成因子である。本研究では、心臓に優位に発現するAC5サブタイプおよびEpac1サブタイプ両分子の不整脈発症における役割を解明し、それらの機能制御による不整脈治療の可能性をβ遮断薬と比較検討する。これにより、両分子がβ遮断薬よりも副作用が少なく安全な不整脈治療を確立するための新たな標的として有用であることを証明する。

AC5遺伝子欠損マウスではノルエピネフリン投与後に誘発したAFの持続時間が野生型よりも有意に短縮していた。このことから、AFの発症/持続におけるAC5の重要性が示唆された。一方、我々が心臓型AC阻害剤の候補として見出したビダラビン(抗ヘルペス剤)が心機能を低下させることなくAFおよび心室性不整脈を抑制することをマウスモデルで明らかにした。ビダラビンによる抗不整脈作用の分子機構として、酸化ストレスの低減や筋小胞体からのカルシウムリークの抑制が考えられた。研究代表者が平成28年4月1日付けで横浜市立大学から鶴見大学へと異動したため、実験設備や実験動物をこれまで通りには使用できなくなった。そのため、当初予定していた研究計画の進行に遅延が生じた。交感神経の過剰亢進下で誘発したAFにおけるAC5の重要性についてはデータを得ることができたものの、Casq2KOマウス、およびCasq2とEpac1のダブルノックアウトマウスを用いた不整脈の解析はやや遅れている。アデニル酸シクラーゼ(adenylyl cyclase: AC)は交感神経ベータアドレナリン受容体(β受容体)シグナル伝達経路の主要な構成因子であり、各サブタイプの発現は高い組織特異性を示す。近年、心臓に優位に発現するACサブタイプであるAC5の遺伝子欠損マウスは、野生型マウスと比較して定常時の心機能は変わらないが心不全や不整脈を誘発する様々なストレスに対しては抵抗性を示すことが明らかになった。このことから、心臓型ACサブタイプの選択的阻害が心不全ならびに不整脈の新たな治療法として注目されている。一方、抗ヘルペス薬として長年臨床で使用されてきたビダラビンが心臓型ACサブタイプの阻害剤であることが判明した。β受容体アンタゴニスト(β遮断薬)は心不全や不整脈の治療に頻用されてきたが、定常時の心機能を低下させることや呼吸機能を抑制する副作用が問題である。本研究では、ビダラビンの抗不整脈作用および副作用をβ遮断薬と比較検討し、心臓型ACサブタイプを標的とした不整脈薬物治療の有効性を検討した。これまでに我々は、ビダラビンが心機能を低下させることなく心房細動および心室性不整脈をβ遮断薬と同様に抑制することをマウスモデルで明らかにした。また、先行研究からの予想通り、ビダラビンは心臓膜タンパク画分のAC活性を、肺を含む他臓器の膜タンパク質画分のAC活性よりも選択的に抑制した。さらに、ビダラビンによる抗不整脈作用の分子機構として、心筋細胞内における酸化ストレスの低減や筋小胞体からのカルシウムリークの抑制が明らかとなった。ビダラビンがACの心臓型サブタイプ選択的な酵素活性阻害作用を有し、当該薬剤が交感神経過剰亢進下で誘発した心房細動や心室性不整脈をβ遮断薬(メトプロロール)と同様に抑制することを明らかにした。また、ビダラビンとメトプロロールで同程度の抗不整脈作用を示した投与量において、ビダラビンのみが心機能を低下させなかった。これらのことから、心臓型ACがβアドレナリン受容体よりも副作用の少ない不整脈薬物治療の標的として有効であることが示唆された。
ヒトの昆虫神経分化制御遺伝子ホモログの単離とその解析

本研究は生物のもつ類似性に着目し、研究の進んでいる生物材料で得られた情報に基づき、ヒトの神経系の構造と機能を分子レベルで解析しようとする試みである。生物のもつ固有の機能とはタンパク質の機能である。たんぱく質の機能はモチィフの組み合わせにより発現する。さらにモチィフを構成する情報はゲノム中に蓄積されている。モチィフ(アミノ酸配列)に対応するゲノム中の構造(塩基配列)をここではモヂュルと呼ぶ。本年は生物種を超えた相同モヂュルを得る方法(IMS-PCR法)を確立した。タンパク種を超えて、一致したあるいは類似なアミノ酸配列が保存されている時、それは相同モチィフである。IMS(Intra Module Scanning)-PCR法では、アミノ酸配列をPCRプライマーで反映させ、配列間隔を塩基数により反映させている。まず、標的モチィフ内の保存アミノ酸配列に基づき、ヒトのコドン使用頻度を参照しながら、Degenerate primerをデザインする。また、目的の塩基数を持つDNA断片の精製のために3塩基間隔をもつ(1コドンは3塩基より構成されるため)分子量マーカー、3n+2 ladderを作製した。さらに、電気泳動条件を検討し、目的とする塩基数の1塩基の誤差範囲内でDNA断片を回収する条件を決定した。これらをもとに、ヒトゲノム上のPASドメインというモチィフを検索した。PASドメインをもつタンパク質にはショウジョウバエの中枢神経分化に必要なSimや、リズム形成に機能するPerが存在する。IMS-PCR後、目的に分子量を持つDNA断片をクローニングし、塩基配列を決定した。その結果、perやsimに相当するDNA断片を得ることができた。現在、5'-RAGEや3'-RAGE法により、これらの断片を含む染色体領域のクローニング及びマッピング、さらにRT-PCR法でcDNAの解析を進めている。
寄生虫による免疫変調への腸内細菌の関与と炎症性疾患治療への応用

本研究では、腸管寄生虫と腸内細菌の相互作用を解析した。腸管内寄生性線虫、Heligmosomoides polygyrus(Hp)をマウスに感染させても、腸内細菌叢にほとんど変化は見られなかった。また、抗生物質を投与し腸内細菌を減じたマウスでのHpの感染動態に変化は見られなかったことから、Hpと腸内細菌の関連性は希薄であることが示された。予想外に、赤血球寄生性のマラリア原虫をマウスに感染させると、腸管症状を伴う腸内細菌叢の変化が見られ、免疫変調が認められる致死性マラリアにおいて顕著であった。マラリア患者でも免疫抑制が見られ、マラリアにおける免疫変調に腸内細菌が関わっていることが示唆された。寄生虫は独特の免疫応答を誘導し、自らの寄生適応のため宿主免疫を抑制すると同時に、アレルギー反応など有害な免疫応答も抑制することが示唆されている。しかし、寄生虫への特徴的な免疫応答がどのように誘導されるかは分かっていない。一方で、アレルギー患者では腸内で善玉菌の減少が認められるように、腸内細菌もまた免疫応答に影響する。本研究では、腸管寄生虫による免疫変調への腸内細菌の関与を解析した。腸管内寄生性線虫、Heligmosomoides polygyrus(以下Hp)をマウスに感染させ、腸内細菌叢を解析したところ、わずかに一部の細菌の増減が認められただけであった。また、抗生物質を飲水投与し腸内細菌を減じたマウスにHpを感染させても、Hpの感染動態に変化は見られなかった。このことから、Hp感染と腸内細菌の関連性は希薄であると思われた。しかしながら、予想外に赤血球寄生性のマラリア原虫を感染させると、下痢等の腸管症状を伴い、腸内細菌叢が著しく変化していることが明らかとなった。これは、免疫変調が認められる致死性マラリアモデルにおいて顕著であった。マラリア患者、あるいは実験モデルにおいても免疫抑制が見られることから、マラリアにおける免疫変調に腸内細菌が関わっていることが示唆された。以上のように、想定していた腸管寄生性寄生虫の免疫変調が腸内細菌によってもたらされるという仮説を否定することが出来た。一方で、これまでマラリアでは腸管症状が効率で認められるにも関わらず、腸内細菌を検討した報告は皆無であり、マラリアと腸内環境という新たなパラダイムが開けるかも知れない知見を得ることができた。腸管内寄生虫は宿主から排除されるのを防ぐために、宿主免疫を抑制することが知られている。また、近年、全身の免疫応答が腸内細菌によって制御されていること、腸内細菌が炎症性疾患や感染症に密接に関連していることが明らかになってきた。本研究では、腸管内寄生虫が誘導する著明な免疫抑制に腸内細菌が関与しているという仮説を検証した。ネズミ腸管内寄生性線虫、Heligmosomoides polygyrus(以下Hp)をマウスに感染させ、糞便中の腸内細菌のDNAを抽出し、PCRにてリボゾームRNAの16Sサブユニット遺伝子を増幅し、次世代シークエンサーを用いて網羅的に腸内細菌叢を解析した。感染マウスでは、わずかに一部の細菌の増減が認められただけであった。免疫学、寄生虫学本来の目的は腸内寄生性寄生虫と腸内細菌の関連性を見出すことであったが、今回の研究で否定的であることが分かり、新たな可能性を模索することが出来た。その結果、想定外ではあったが、マラリアと腸内細菌の関連性を示唆する重要な知見を得ることができた。したがって、当初の計画からさらに進んだ新たな研究を展開できる。マウスマラリアモデルを用いて、マラリアにおける免疫抑制と腸内細菌の関連を詳細に検討する。マラリア原虫感染マウスに、アレルギー、自己免疫モデルを適応する。各モデルで炎症の評価を行い、Hp感染による炎症への影響を観察し、さらには、寄生虫による免疫抑制作用への腸内細菌の影響を検討するために、抗生物質を投与し腸内細菌を減じたマウスを用いる。

我々はこれまでにマラリアにおける免疫抑制として制御性T細胞(Treg)が関わっていること見出しており、Tregサブセットと腸内細菌の関連に注目して検討を加える。胸腺で分化するtTregと異なる、末梢で分化するpTregは粘膜でのTh2応答を制御する。寄生虫がiTregを抑制することでTh2を促進する一方、全身の免疫を制御するnTregを活性化することで、炎症を抑制するという仮説を証明したい。ヒトにおいてもマラリアの腸内細菌叢への影響を検討する。ウガンダにおいて患者さんを対象に抗マラリア薬投与前後の糞便サンプルからDNAを抽出し、腸内細菌叢を網羅的に定量する。
グラフェンを用いたSPMEデバイスの作製とその応用

既存の固相マイクロ抽出(SPME)は,液体中の試料抽出率が低く,特にイオンのような高極性化合物の抽出が困難である.そこで,本研究では, SPMEファイバーの固定相をグラフェンに置き換えたデバイスを作製することを目的とした.グラフェンは,単位質量あたりの表面積が非常に大きく,高い機械的強度および耐薬品性を有していることから,液体からの試料抽出に有効であると考えられた.上記の基礎研究として,還元型酸化グラフェン(rGO)を作製し, rGOの特性評価及び薬物抽出への適用可否について検討した. Modified Hummers法で酸化グラフェンを調整し, L-アラニンを加えて還元してrGOを得た。作製したrGOは,電子顕微鏡による観察,ラマンスペクトル測定及び抵抗値測定の結果より,大きさは最大で数百μmで,官能基を有し,かつ,電気伝導性を有していることが示唆された.rGOによる薬物抽出には,メタンフェタミン(MA)を用いて分散固相抽出で検討を行った.抽出時のMA水溶液のpHを酸性,中性及びアルカリ性で検討した結果,アルカリ性にすることでMAをほぼ全て抽出できた。また,抽出後のrGOからの回収溶媒をメタノール,ジクロロメタン及びヘキサンで検討した結果、メタノールにすると回収率が最も良かった.抽出時のMA水溶液のpHをアルカリ性,抽出後のrGOからの回収溶媒をメタノールとし,定量分析を実施した結果,検量線は直線性を示した.既存の固相マイクロ抽出(SPME)は,液体中の試料抽出率が低く,特にイオンのような高極性化合物の抽出が困難である.そこで,本研究では, SPMEファイバーの固定相をグラフェンに置き換えたデバイスを作製することを目的とした.グラフェンは,単位質量あたりの表面積が非常に大きく,高い機械的強度および耐薬品性を有していることから,液体からの試料抽出に有効であると考えられた.上記の基礎研究として,還元型酸化グラフェン(rGO)を作製し, rGOの特性評価及び薬物抽出への適用可否について検討した. Modified Hummers法で酸化グラフェンを調整し, L-アラニンを加えて還元してrGOを得た。また,抽出後のrGOからの回収溶媒をメタノール,ジクロロメタン及びヘキサンで検討した結果、メタノールにすると回収率が最も良かった.抽出時のMA水溶液のpHをアルカリ性,抽出後のrGOからの回収溶媒をメタノールとし,定量分析を実施した結果,検量線は直線性を示した.
自閉症スペクトラム障害児の感覚異常の対処を支援するシステムの構築

本研究は,自閉症スペクトラム障害児(以下,ASD児)とその家族を支援するために,1ASD児が視覚的に苦手とするものを調査し,2スマートフォンのカメラで撮影した写真の中にASD児が苦手とするものが写っているかどうかをオブジェクト検出技術によって判定するものである.初年度は,画像判定のアルゴリズムを確立し,一般的な物体について高性能なコンピュータ上では判定することができた.次年度である2018年度では,高性能なコンピュータで動作することができたオブジェクト検出をスマートフォンでも利用できるように,プログラムを改修・開発した.高性能なコンピュータで検出を行う場合は,検出速度には時間がかかるものの高い信頼性で検出できるモデルや,その反対に,検出率を下げてわずかな時間で検出できるモデルを作成していた.しかしながら,スマートフォンやタブレット端末は一般的なコンピュータと比較しても,その処理能力は低いものであるため,検出速度を重視した軽量なモデルを使用することにした.その結果,高性能なコンピュータ単体で処理を行っていたときよりも,多少時間はかかるものの,実用可能な処理時間でスマートフォンやタブレット端末でもオブジェクト検出を行うことができた.また,初年度の調査では,ASD児が苦手とするものにどのようなものがあるのか,についての調査がまだ不十分であったため,2018年度にこの調査を行った.調査したものの中から,今回の検出技術で検出が可能と思われる20種に絞って,現在,ディープラーニング技術によって学習を進めているところである.この学習は,学習に試用する写真の数や写真の画質を変えながら,何度も実験を繰り返す必要がある.最終年度では,備品購入したデスクトップコンピュータのすべてを利用して,設定値を変えながら引き続き実験を行う.さらに,作成したモデルをスマートフォン上で動作させる予定である.初年度の達成状況から,次年度となる2018年度の課題は1高性能なコンピュータで動作した物体検出をスマートフォンでも動作させるようにすること,2ASD児が苦手とするものを調査し,何を検出させるかを定めること,32で定めた物体1種類につき数百枚の写真を用意すること,であった.1については,プログラムを改修し,高性能なコンピュータで動作させるより多少時間はかかるものの,スマートフォンでも動作できるように開発できた.2については,研究協力者の協力のもと,ASD児が苦手とするものを調査し,その中から今回の研究課題では20種の物体を対象とすることを定めた.3については,写真の収集を終え,ディープラーニングによる学習の段階に入っている.しかしながら,一度の学習には一週間程度の時間がかかり,うまく検出ができるモデルとなるまで,設定値を変えながら何度も学習実験を繰り返す必要がある.また,結果によっては,学習に利用する写真の枚数や画質についても変更する必要があるかもしれない.予備実験として,9名の人の顔を認識し,それぞれの人の顔の近くに名前を表示するアプリケーションを作成した.1名あたり300枚の画像を撮影し学習に利用した.一度に同じ場所ですべての写真を撮影してしまうと,その条件で学習してしまうため,同じ条件でないと顔を認識できないモデルとなってしまう.そこで,場所や日程を変えながら撮影し,顔の周りの背景や明るさなどが良いノイズとなり,どのような場所で利用しても顔を認識できるモデルとなった.現在,ASD児の苦手とするものの学習実験を行っているが,検出したい物体が20種類と多いため,すべての物体を高い精度で検出できるモデルを作成するためにはまだまだ多くの時間が必要である.最終年度では,この引き続き学習を行い,作成したモデルをスマートフォン上で動作させる予定である.現在,ASD児の苦手とするものの学習実験を行っているが,検出したい物体が20種類と多いため,すべての物体を高い精度で検出できるモデルを作成するためにはまだまだ時間が必要である.ディープラーニングによる学習を進めるにあたり,学習の設定値や写真の数,画質を変更しながら何度も学習実験を繰り返す必要がある.これらの一度の実験でおおよそ1週間程度を要する.このため,複数のコンピュータを接続して1台のコンピュータのように取り扱うクラスタリングにより大きな処理が可能となることを目的として備品購入したコンピュータ4台を,別々に利用することで4並行で学習実験を行っていく.この際に,それぞれのコンピュータはディープラーニングに用いるには非力な部分があるため,性能強化に必要となる部品はすでに購入している.学習が終わり,ASD児が苦手とするものを検出モデルが作成できしだい,スマートフォンに実装し,動作確認と評価を行う予定である.本研究は,自閉症スペクトラム障害児(以下,ASD児)とその家族を支援するために,1ASD児が視覚的に苦手とするものを調査し,2スマートフォンのカメラで撮影した写真の中にASD児が苦手とするものが写っているかどうかをオブジェクト検出技術によって判定するものである.初年度は,画像判定のアルゴリズムを確立し,コンピュータ上で動作するかどうかの予備実験をおこなう計画であった.この実施計画に基づき,まず,特定の物体が写真の中に含まれているかどうかを判定するプログラムを実装した.予備実験の結果,プログラムに読み込ませた写真が,何パーセントの確率で学習させた物体であるかを示すことができた.また,検出した物体を矩形で囲み,その近くに名前を添えるブログラムを実装し,実験の結果,高性能なコンピュータ上では数秒程度で判定することができた.世間一般に,人工知能として知られている技術を導入することで,計画当初よりもより精度の高い判定ができるようになった.物体の検出には,ある程度のゆとりをもって画像判定することができたので,全く同じものでなくても,似ているものを判定することができた.

また確率表示をすることもできたので,その数字を目安に,ASD児の苦手なものかどうかの重要度として参考にすることができる.その一方で,ASD児が苦手とするものにどのようなものがあるのか,についての調査がまだ十分でない.初年度の研究実施の過程で,福祉施設やASD児の親から調査に協力していただける旨の回答をいただいているので,この調査を実施して,ASD児とその家族のためとなるプログラムに更新していく予定である.よって,本年度では,ASD児の苦手とするものを学習させて判定するプログラムへと改良し,また,精度をあげるために多くの写真を用意して学習させていく予定である.初年度は,画像判定のアルゴリズムを確立し,コンピュータ上で動作するかどうかの予備実験をおこなう計画であった.この実施計画に基づき,まず,特定の物体が写真の中に含まれているかどうかを判定するプログラムを実装した.検出したい画像の類似物を検出するために,機械学習の一種であるディープラーニング技術を利用した.どの物体を検出すればよいかをコンピュータに覚えさせるために,機械学習という技術を用いた.本来であれば,ディープラーニングによる画像の学習では,一つの物体あたり数千から数万の画像を用いて学習をさせなければならない.しかしながら,その学習には高性能なコンピュータが複数台あっても多くの時間が必要となる.今回はまずそのプログラムが動作するかどうかを確認するために数百枚の画像でプロトタイプのプログラムを作成して,テストした.テストの結果,プログラムに読み込ませた写真が,何パーセントの確率で学習させた物体であるかを示すことができた.物体を学習させるための画像を増やすことで,この精度は上がっていくが,数百枚の画像からの学習でもおおむね良好な結果となった.さらに,コップ,自転車,テレビなどの一般的な物体について既に学習されたデータセットを利用して,物体検出し,判定されたものは矩形で囲みその近くに名前を表示するプログラムを実装した.コンピュータ上では,ものの数秒で,写真の中の物体が矩形で囲まれ名前が付加された画像が出力された.一枚の写真に検出する物体が複数あったとしても同時に検出することができた.初年度に予定していた,アルゴリズムの作成と予備実験は順調に結果を出すことができた.その一方で,ASD児が苦手とするものにどのようなものがあるのか,についての調査がまだ十分でないため,本年度も引き続き調査を行いながら,プログラムを改良する予定である.本研究は,自閉症スペクトラム障害児(以下,ASD児)とその家族を支援するために,1ASD児が視覚的に苦手とするものを調査し,2スマートフォンのカメラで撮影した写真の中にASD児が苦手とするものが写っているかどうかをオブジェクト検出技術によって判定するものである.初年度は,画像判定のアルゴリズムを確立し,一般的な物体について高性能なコンピュータ上では判定することができた.