hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実現不能な仕様の欠陥情報を用いて部分プログラムを合成する方法に関する研究

本年度は、実現不能な仕様の欠陥情報を用いて部分プログラムを合成するため欠陥情報の検出方式の形式化を行なった。また、その導出手続きの構成を行った。また、ネットワーク上で、いくつかのセキュリティシステムの構成を行った。1.仕様の段階的充足不能性の原因について考察し、その形式化を行った。また、その導出手続きを構成し、その手続きについて考察を行った。その結果、出力に関して決定化を行うだけでは、段階的充足不能の原因の健全な手続きを作ることができるが、それだけでは完全とはならないことがわかった。このため、段階的充足不能の原因を充足可能性を検査するタブローから計算するためには、新たな決定化のためのパラメータを付随して、計算する必要がある。2.HTTPの中継のためのリアクティブシステムの実装を実際に行なった。これは、ファイアーウォールを導入したネットワークにおいて、ユーザインタラクションのパターンに応じて中継の可否を切り替えるシステムである。ここで取り扱われる中継のための仕組み(状態繊維)単純なので、本研究での仕様と検証における実例として使いたいと考えている。3.いくつかのセキュリティのためのシステムを組込んだUNIX OSの拡張を行った。これは現UNIXのユーザ権限のデザイン、特にルート権限を見直すことによって、ネットワークを通じての成り済ましなどの可能性を減らす拡張である。ここで実装を行ったネットワークアクセスを行うまでの権限の委譲のシステムについても上記の検証システムによって実際に検証できればと考えている。本年度は、実現不能な仕様の欠陥情報を用いて部分プログラムを合成するための基礎として、欠陥情報の検出方式の形式化を行なった。●仕様の充足不能性を効率的に検証する手続きとして、前段階での検証時に生成したタブローを用いて現段階での検証を行なう発展型のタブロー法の構成を行なった。充足不能性は実現可能な仕様が満たすべき性質の中でも基本的なものである。●有限フレームを意味とする様相論理に特化した分解証明法の構成を行なった。ここでの様相論理はシステムが止ることをフレームの制約として持つものである。この論理と通常の時間論理の証明システムにおいては、無限状態列をどのように標準化して検証を行なうかという共通の問題がある。本研究においては、無限列に対する無矛盾性の判定を、(標準化された)有限列の繰り返しに対する無矛盾性判定で行なえることの正当性が示され、その標準化モデルに基づく証明法が示された。●メールの中継のためのリアクティブシステムの実装を実際に行なった。これは、ファイアーウォールを導入したネットワークにおいて、出先でのユーザに対して安全かつ利便なメール送信のためのシステムを提供するものである。ここで取り扱われる中継のためのプロトコルは単純なので、本研究での仕様と検証における実例として使いたいと考えている。
18世紀における古典力学の体系化に関する歴史的研究

近代西欧科学の発展過程においてモデルとなった古典力学は,17世紀後半にニュートンによってその基礎を築かれたとみなされているが,『プリンキピア』における議論はまったく幾何学的なものであって,現代の我々が馴染んでいるような解析的な科学として成立したのは,18世紀中頃から後半のことである.本研究では,この古典力学の解析化・体系化の過程を,その過程において中心的な役割を果たしたレオンハルト・オイラーの力学理論を中心に検討した.彼以前にも,18世紀前半には,ヨハン・ベルヌーイ,ジャン・ダランベール,ダニエル・ベルヌーイらによって力学の解析化の試みがなされていたが,本研究で検討したように,彼らは,幾何学的に微分小量間の関係式を導くことによって物体の軌道を求めていた.それに対して,オイラーは,空間に固定された座標軸を設定し,各座標に対して二階の微分方程式の形式の運動方程式を立てて問題を解くという方法を体系的に用い,運動エネルギーや角運動量の保存則を導出している.さらに彼は,その方法を質点から剛体へと拡張し,剛体の運動方程式を導出した.このオイラーにおける新しい代数的解析学に基づく力学への転換は,本研究で明らかにしたように,1740年代後半に,惑星運動の考察,そして剛体運動の研究と結びついて起こった.また,彼の運動方程式自体も,それ以前と以後とでは数学的表現が大きく変わっていることも明らかになった.すなわち,初期には,運動方程式の導出はガリレオの落下法則と結びついており,距離の一階微分方程式という特異な形態を取っていたのである.後期には座標の二階微分方程式の形態を取るようになり,落下法則の影響も薄れていくが,単位系としてその影響は残っている.本研究の成果として,オイラーの力学に関する重要な論文を翻訳し,『オイラー力学論文集』として刊行する準備を進めている.近代西欧科学の発展過程においてモデルとなった古典力学は,17世紀後半にニュートンによってその基礎を築かれたとみなされているが,『プリンキピア』における議論はまったく幾何学的なものであって,現代の我々が馴染んでいるような解析的な科学として成立したのは,18世紀中頃から後半のことである.本研究では,この古典力学の解析化・体系化の過程を,その過程において中心的な役割を果たしたレオンハルト・オイラーの力学理論を中心に検討した.彼以前にも,18世紀前半には,ヨハン・ベルヌーイ,ジャン・ダランベール,ダニエル・ベルヌーイらによって力学の解析化の試みがなされていたが,本研究で検討したように,彼らは,幾何学的に微分小量間の関係式を導くことによって物体の軌道を求めていた.それに対して,オイラーは,空間に固定された座標軸を設定し,各座標に対して二階の微分方程式の形式の運動方程式を立てて問題を解くという方法を体系的に用い,運動エネルギーや角運動量の保存則を導出している.さらに彼は,その方法を質点から剛体へと拡張し,剛体の運動方程式を導出した.このオイラーにおける新しい代数的解析学に基づく力学への転換は,本研究で明らかにしたように,1740年代後半に,惑星運動の考察,そして剛体運動の研究と結びついて起こった.また,彼の運動方程式自体も,それ以前と以後とでは数学的表現が大きく変わっていることも明らかになった.すなわち,初期には,運動方程式の導出はガリレオの落下法則と結びついており,距離の一階微分方程式という特異な形態を取っていたのである.後期には座標の二階微分方程式の形態を取るようになり,落下法則の影響も薄れていくが,単位系としてその影響は残っている.本研究の成果として,オイラーの力学に関する重要な論文を翻訳し,『オイラー力学論文集』として刊行する準備を進めている.18世紀中頃における剛体の回転運動の理論をめぐる,ダランベール,オイラー,クレーロー、ヨハンおよびダニエル・ベルヌーイらのアプローチを比較検討した.とくに1740年代にパリおよびベルリン科学アカデミーの紀要を舞台になされた,回転する管の中の物体の運動をめぐる議論から,遠心力と回転座標系の概念,直交座標系と極座標系といった座標系の概念の成立過程を考察した.さらに1750年代に発表されたレオンハルト・オイラーの剛体の回転運動に関する2つの論文「物体の力学的概念に関する探究」,「変化し得る軸の周りの剛体の回転運動について」を中心に,彼の剛体運動の理論を検討した.オイラーは,剛体の運動を重心の運動と,重心の周りの回転運動に分離し,後者を扱うに際しては,各構成要素に対して回転運動の角速度に関する運動方程式を求めることによって論じている.その考察では全角運動量と慣性モーメント,慣性主軸の概念が用いられ,後の慣性テンソルが運動方程式の中に現われていた.このようなオイラー方法は,ダランベールやベルヌーイらのものとはまったく異なる斬新なものであり,代数的徴積分を駆使した点も相まって,近代的な剛体運動の理論の出発点とみなされている.次年度では,この方法が一般化され体系化的に展開されている『固体もしくは剛体の運動の理論』の考察を進める予定である.初年度に続き剛体の運動に関する理論の検討を1750年代まで進め,オイラーがいわゆる剛体の「オイラー方程式」を発表した晩年の大著『剛体の運動理論』(1765年刊行)の検討を行った.この著作において,オイラーは剛体の運動に関する体系的な理論を構築したことが知られており,共同研究として読解を継続している.さらに運動方程式および力の概念をめぐる論考「力学の新原理の発見」および「物体の力学的知識に関する研究」についても読解を始めた.

オイラーにおける運動方程式の定式化,とくに直交座標系および極座標系における定式化,そして剛体の運動における間題への適用に関して考察した.伊藤は,運動方程式の係数をめぐる問題を中心に,オイラーにおける運動方程式の起源とガリレオの落下法則の関係,そしてその発展過程における尺度の問題を検討した.オイラーの運動方程式には,2という係数があることは従来から知られているが,その起源が,加速運動における速度の尺度をガリレイの落下法則に求めたことに関係していることを考察した.中田は.1840年代において,オイラーが剛体の運動に運動方程式を具体的に適用する際に生じた数学的手法の転換に関して検討した.従来,物体の運動を論じる際には物体の運動方向と垂直方向に力を分解して幾何学的に考察されていたが,オイラーは1840年代の剛体の運動を扱った論文において,この従来の方法を離れ,直交座標系さらには極座標系を設定し,買う座標軸に対して運動方程式を書き下す方法を案出したのである.昨年度に続き,オイラーの剛体の運動に関する理論の検討を行なうとともに,研究の視野を広げ,1730年代の『力学』から1760年代の『剛体の運動理論』までの,多くの力学関連の論文における,彼の力学理論の発展に関する研究を始めた.オイラーの力学理論はけっして一夜にして出来たものではなく,暫定的に大きく3つの時代に分けることが可能である.すなわち1730年代の『力学』の時代,1740年代後半に固定座標系と運動方程式を導入した時代,さらに1750年代の剛体の運動理論を確立した時代である.この時代区分についてはさらに分析を進める必要があるが,理論的展開の中で運動方程式の位置付けも変わっており,力学の基盤に関する彼の思想も変化したと考えられる.またこれまではもっぱら質点と剛体の運動理論を検討してきたが,流体力学の問題や最小作用の原理が力学理論全体の発展においてどのように関わっているのかを検討することが肝要である.また18世紀における力学の解析化の頂点と考えられるラグランジュの『解析力学』における,静力学および動力学に関する歴史的記述の検討を開始した.この研究から,当時の研究者が描いている力学という学問のイメージは我々のものとは大きく異なることが理解される.たとえば,彼らにとっては,運動方程式は力学の諸法則の1つにすぎなく,また運動方程式はニュートンの運動の第2法則とは結びつけられていなかったことが確認される.さらに、この検討より,静力学と動力学を仮想変位の原理によって統一的な視点から扱おうというラグランジュの試みの背景が伺われる.この歴史的記述の検討を出発点として,オイラーからラグランジュへの展開を解明することが今後の課題である.本年度は,第一に,剛体の運動に関する理論を中心としたオイラーの力学理論の検討を進めた.とくに,1730年代から1760年代に及ぶ,彼の力学理論の時代的変遷に焦点を当て,各時代における運動方程式の位置付け,また運動方程式の形式の変遷について考察した.初期の段階では,オイラーの運動方程式は,ガリレオの落下法則が理論的基礎となっており,そのことは,一階の距離に関する微分方程式という特異な形式に反映している.1740年後半に,オイラーは,空間に固定された座標系を設定し,各座標に関して二階の微分方程式を構成するという,我々にも馴染みのある運動方程式を提唱し,体系的に用いている.しかしながらガリレオの落下法則の影響は,その特異な係数として残っていた.この研究成果は論文「オイラーの運動方程式」として発表した.
地域調査士の創設と地理学の社会貢献に関する広報強化を目指した企画調査

パラダイム転換を必要とする時代には、地理学を伝統的な総合的基礎科学としてだけでなく、広範な応用科学・政策科学として発展させ、社会貢献しつつ学問的に発展できる地理学に変身させる必要がある。それには、研究者養成や地理教員養成以外にも通用する資格として地域調査士を創設し、その必要性を国民各層に広報・周知させなければならない。本企画調査は地域調査士の創設を目的検討してきた。本企画調査は(社)日本地理学会企画専門委員会のメンバーで東京・群馬を中心に月一回の研究会を開催した。また、地域調査士の創設の是非やそのあり方に関して、教育・研究者の立場から(社)日本地理学会会員に、需要者の立場から地理学および関連専攻学生にアンケート調査を実施し、地域調査士を採用する立場から国や都道府県・市町村関係者、コンサルタントや観光関係などの企業関係者に聞き取り調査を行った。さらに、資格制度を先行的に導入した社会調査士認定機構等にも訪問調査した。その結果、地理学の本質を社会化する新たな資格制度の創設は、次に示す理由から社会的に意義が大きいと判明した。すなわち、(1)分権化社会への転換に伴う地理的知識や技能に基づく地域調査需要の増大(2)地理学の有用性と社会貢献を社会にアピールする認知システムの確立(3)各種資格制度創設ラッシュにおける地理学独自の資格制度の必要性(4)現代社会に必要な幅広い地理的知識を提供できる専門的人材の育成システムの構築である。以上の結論に基づき、制度設計(調査士と専門調査士・認定制度・標準カリキュラム・継続教育・更新制・学会としての講習会)や事務体制・財政的見通し、倫理規程、関連他学会との協力体制、導入スケジュールの基本を検討した。その結果、今回の企画調査によって、制度導入の道筋をつけることができ、制度導入実現に向けての次のステップに進むことができた。
底泥系ネットワークの解明に向けた底泥の化学組成を用いた底泥の空間的繋がりの推定

本研究では,土砂粒子の化学組成等を活用し,沿岸域や複雑な運河網内における底泥の輸送・分布範囲およびネットワークを推定する手法を検討した.東京湾の沿岸域および港湾域の約400地点の底泥を利用して,化学組成を用いた底質の由来の推定を試みた.その結果,主要河川からのシルト成分および砂成分の分布範囲および輸送経路が示された.底泥の化学組成は,底泥の輸送・分布範囲を示す良い指標であることが示された.本研究は,土砂の化学組成および結晶構造の情報を活用し,港湾域や複雑な運河網内における底泥の輸送・分布範囲およびネットワークを推定する手法を検討することを目的とする.本年度は,東京湾の港湾域を重点的に採取した449地点のサンプルを用いた.各底泥に対して蛍光X線装置を用いて化学組成を分析した.化学組成に関しては,シルト成分(<63μm)と,砂成分(>63μm)に分画して分析した.砂成分に関しては,隅田川河口,荒川河口,江戸川河口,東京港および京浜運河(東京側)の平和島まで,同じグループだった.隅田川,荒川および江戸川の流域はほぼ同じ地域であるので,化学組成が同じグループであることは妥当であり,これらの範囲のシルト成分は,隅田川,荒川および江戸川由来のシルト成分の影響を強く受けていると推測された.また,隅田川,荒川および江戸川由来のシルト成分の影響があるが,その他の由来のシルト成分と混合し直接的に強い影響はない二次的な範囲も示された.砂成分に関しては,多摩川周辺に対して,明瞭な分布が得られた.この多摩川からの砂は,北側には,シルト成分と同様に,海老取川を通じて,昭和島周辺に強い影響を与えていると考えられた.一方,南側には,多摩川からの砂は,多摩運河を通じて京浜運河(川崎側)の広範囲に強い影響を与えていると考えられた.多摩川周辺の生物生息場の砂供給には,海老取川および多摩運河のような比較的小さな水路が重要な役割を果たしていることが推測された.昨年度に同定した結晶相を用いて,化学組成に基づくグループ化の検証を実施した.結晶構造解析はX線回折装置を用いて実施した.各グループの代表地点を分析した結果,同一グループ内でも異なる結晶相があることが示された.来年度は,化学組成結果と結晶構造の情報を合わせることによって,より適切な確度の高いグループ化手法を検討する計画である.沿岸域の生物生息場の空間ネットワークの視点において,陸域から流入する土砂が沿岸域のどの範囲に分布・堆積するか等,底泥のネットワークは極めて重要かつ基本的な情報である.そこで本研究では,土砂粒子の化学組成等を活用し,沿岸域や複雑な運河網内における底泥の輸送・分布範囲およびネットワークを推定する手法を検討することを目的とした.調査対象は,沿岸域の開発が著しい東京湾および東日本大震災に伴う津波によって浅海域のアマモ場が消失した宮古湾とし,本手法を検討すると共に底泥ネットワークに関する情報を整理した.東京湾では,約400地点の底泥を利用した.各地点の底泥をシルト成分と砂成分に分割し,化学組成を分析した.その結果,東京港および京浜運河の平和島までの範囲のシルト成分は,隅田川,荒川および江戸川由来のシルト成分の影響を強く受けていることや,多摩川からの砂は,海老取川を通じて,昭和島周辺に強い影響を与えていること等が推測された.このように,東京湾の主要河川からのシルト成分および砂成分の分布範囲および輸送経路が推測された.これらの主要河川からの底泥の分布範囲は,今後の東京湾の底泥の管理や環境を考慮する上で重要な基礎情報となる.宮古湾では,約100地点の底泥を利用した.砂成分の化学組成の結果は,化学組成は西側と南側では似ているが,東側はそれらと異なることを示した.西側と南側の砂は,津軽石川河口と類似した化学組成だったことから,津軽石川由来であると推測された.一方,東側の砂の化学組成は,津軽石川河口の化学組成とは異なり,津軽石川以外の由来であると推測された.東側の底質は,アマモの生育には砂成分が少ない粗い性状であり,東側のアマモ場の復元には砂の供給が重要である.しかし,東側には主要河川からの多くの砂の供給は期待できず,アマモ場が回復するには比較的長い時間が必要であると推測された.本研究では,土砂粒子の化学組成等を活用し,沿岸域や複雑な運河網内における底泥の輸送・分布範囲およびネットワークを推定する手法を検討した.東京湾の沿岸域および港湾域の約400地点の底泥を利用して,化学組成を用いた底質の由来の推定を試みた.その結果,主要河川からのシルト成分および砂成分の分布範囲および輸送経路が示された.底泥の化学組成は,底泥の輸送・分布範囲を示す良い指標であることが示された.本研究は,土砂粒子の化学組成および結晶構造の情報を活用し,港湾域や複雑な運河網内における底泥の輸送・分布範囲およびネットワークを推定する手法を検討することを目的とする.本年度は,蛍光X線装置を用いて得られた化学組成結果の精度検証,および今後の多サンプルの結晶構造分析に向けた結晶相の検出に着目した.京浜運河154地点の底泥を用いた既往の成果によって,波長分散型蛍光X線装置(Rigaku社製,Supermini)を用いた化学組成の結果から,63μmで分割されたシルト成分と砂成分に対して,それぞれの輸送・分布範囲の特徴を推定することが可能になった.しかし,砂成分に対しては,軽元素側の値にバラツキが大きいことが指摘されていた.

その要因は,粒度効果であると推察されていた.そこで,粉砕機(Retsch社製,MM300)を用いて,砂成分を細粒化・均一化し,再分析を実施した.また,IPC-MSを用いた分析を代表サンプルに対して別途行い,検定線の精度を高めた.初めての海域おける結晶構造解析では,その海域に特徴的な結晶相を的確に同定することが非常に重要である.この初期の同定によって,今後の解析の精度が決まるので,慎重なパラメータ検出が必要である.そこで,京浜運河における化学組成を用いた結果によって推定された底泥の由来毎の分布情報に基づいて,まずはシルト成分に対して,多摩川由来,東京湾(北側)由来,および東京湾(南側)由来と推定された底泥を代表サンプルとして選択し,それらに対して結晶構造解析をX線回折装置(Rigaku社製, MiniFlex II)を用いて実施した.その結果,河川由来(多摩川,鶴見川由来)と海域由来では,異なる結晶相が検出された.また,同じ河川由来でも,多摩川と鶴見川では,異なる結晶相が検出された.海域由来に対しては,川崎側と横浜側では,異なる結晶相は検出されなかった.分析補助者および分析専門家のサポートよりおおむね順調に進展した.理由は次の3つ.震災対応のため当初計画どおりの分析実施時間がとれなかったため,節電のため分析装置を夏期に使用できなかったため,および結晶相の同定に予想以上に時間が掛っているため.次年度も,今年度と同様に,分析補助者および分析専門家のサポートを得て分析のスピードアップを図りたい.ただし,次年度の課題は労力だけではクリアーできないチャレンジングな課題であるので,多分野の研究者との情報交換を行うなどして,出来る限り効率的な成果達成を目指すことを検討している.上記理由の3点目の結晶構造の同定に関しては,チャレンジングな課題であるので時間が掛ることは致し方ないが,分析専門家のサポートを得ること等によって,出来る限り効率的な成果達成を目指すことを検討している.次年度も,今年度同様に,多量のサンプルを分析するために,分析補助者への人件費の割合を多く使用することを計画している.1年目は震災の影響があり予定通りの分析が進まなかったため,2年目の今年度の論文投稿数は予定よりも少なく,英文校閲料等を計画どおり使用できなかった.今年度は比較的順調に分析ができ興味深い成果も得られたので,次年度は論文投稿を増やし,論文投稿料や英文校閲にも研究費を使用する計画である.上記の理由で示したように,震災対応および節電のため,計画通りの分析ができなかった.そのため,今年度は,分析補助者用の謝金を計画どおり使用できなかった.そこで,次年度にその分を使用することによって,遅れている分析のスピードアップを図る予定である.
大学教育の質的高度化のための財政的基盤についての実証的研究

この研究は、大学教育の質的な高度化のために、どのような財政的基盤が必要かについて実証的な研究を目指したものである。具体的には、1日本の大学の4年制大学の教員一人あたりの学生数(ST比)を、データベース化し、2大学生の学習時間とST比などの物的投入との関係を統計的に分析した。その結果、以下の点を明らかにした。A)日本の大学におけるST比は、一般に高く、それが教育の制約になっている。B)しかし、統計的には両者の関係は複雑であり、大学の教育理念や組織的な文化が大きな役割を果たしている。C)このような観点から、個々の大学の状況とシステム全体の資源動員との関係をさらに体系的に分析する必要がある。第1年度目に続いて、当初の計画に従って、次の三つの分野で作業を進めた。第一のマクロ分析においては、主要国の高等教育への資金のフローについて、第一年度目に続いて主にアメリカ合衆国の場合について分析を進めた。また日本における競争型資金配分の特性と、その機能について基礎的なデータ収集、分析をおこなった。第二のメゾ分析については、大学教育のコスト構造について、国立大学のデータ分析を行うとともに、都内の私立大学についてコスト構造の分析を行った。またアメリカの大学のコスト分析コンソーシアムのデータを参照するとともに、このコスト分析コンソーシアムへの参加の可能性を検討し、準備をおこなった。第三のミクロ分野については、引き続き『全国学生調査』および『全国大学教員調査』、『全国大学職員調査』のデータを用いて、教育コストの分析をこなった。またその背景にある、大学教員の時間配分のありかた、またそれを支える大学教育に関する基本的な理念について分析を行った。さらに日本の大学における組織構造と、教育機能との関係についての分析を行った。当初の計画に従って、三つの分野で作業を進めた。第一はマクロ分析である。主要国の高等教育に対する資金フローの基本的な比較を行った。特にアメリカについては、1980年代以降の、高等教育財政への市場メカニズムの導入について、詳細な分析を行った。その成果の一部は、金子元久「高等教育財政の展望」、『高等教育研究』15(2012年)、pp9-28に発表した。本研究では、1.【マクロレベル】大学教育改善の視点からみた高等教育財政メカニズム、2.【メゾレベル】政府の高等教育財政政策およびインセンティブシステムとそれに呼応する大学の行動、そして3.【ミクロレベル】個別大学における財政支出・資源配置と教育アウトカムとの関連、という三つの視点から実証的な研究をおこなった。そのための基礎作業として、個別大学の機関データベースを作成した。その一環として、平成26年秋までに、大学評価・学位授与機構から「大学ポートレート」が作成・公開される予定であり、これに基づいて大学・学部別の学生数、教員数データ等を入力し、メゾ分析を行う予定であった。しかしその公表が遅れたために、平成27年度に補助金の繰り越しを行い、それによって平成27年平成27年4月からデータ入力およびメゾ分析をおこなった。以上の結果として以下の点を明らかにした。1私立大学については、大規模私学に特に教員一人あたり学生数の過大なところが少なくない。ただし、教員一人当たり学生数と、大規模授業の割合は直線的な関係にない。2国立大学については、教員一人当たり学生数が少ないにも関わらず、大規模授業の割合が多い。これはとくに経済学部、法学部において顕著である。3教育条件および学生の学修時間を、大学規模別、選抜性との関連で分析すると、大規模校、高選抜性校で、必ずしも教育条件がよく、また学生の学修時間が長くない。大学の理念、個性が重要な役割を果たしている。27年度が最終年度であるため、記入しない。高等教育三つの領域においてほぼ、計画にそって作業を進めた。本研究は三年度にわたって行う計画であり、今年度はその第一年度にあたる。基本的には文献調査あるいはこれまでの研究成果を整理し、それらから得られる知見を理論的に整理し、その成果を中間成果として発表することに努めた。また特にミクロ分析については、とくに教員の時間配分と、学生の学習時間との関係について、『全国学生調査』のデータを詳細に分析することによって、日本の大学の主要な特質を確認することができた。さらに以上の知見にもとづいて、諸外国、とくにアメリカとの比較を行うために、専門家との意見の交換を行い、資料の収集をおこなった。今年度に予定していた外国調査の一部は、他の調査に付随して行うことができたので、本研究費からの旅費支出は当初計画より少なくなった。また本年度に予定していた、大学についての実態調査は、費用の規模の観点から平成25年度に行うこととした。本年度は最終年度にあたる。第一のマクロ分析においては、これまでの作業をまとめる。

第二のメゾ分析では、数大学の間での教育費コストのベンチマーキングの作業を進める。またアメリカにおける教育コスト分析のコンソーシアムに加入して、日米間の比較を行う。第三のミクロ分析では、教育理念の教育形態、その効果についてさらに分析を進める。以上の分析成果を総括して、高等教育政策、大学内での資源配分に対する含意をまとめる。以上の基礎にたって、本年度は以下の作業を行う。第一に、個別大学における、資源配分の特質を分析するために、全国的なアンケート調査を行う。またそれに基づいて、とくに数大学を選んで、ケーススタディを行う。とくに教育への資源配分の特質を把握することを中心とする。第二に、大学の財政支出について、アメリカにおけるDelta-Projectによる全国データの収集と分析について、二次分析を行い、日本での結果と比較分析を行う。あわせて、アメリカにおける大学教育のコスト上昇問題について、最近の動向を分析する。第三に、以上の作業にもとづいて分析結果をまとめるとともに、各国のこの分野での専門家を集めて、国際会議を行う。とくに、1財政支出構造とその効果のミクロ分析、2契約型の財政配分の評価、そして3マクロ財政構造の国際比較、を焦点とする。
意識とワーキングメモリの脳内メカニズムの研究

一連の意識とワーキングメモリの脳内メカニズムの研究を行った結果、まずワーキングメモリがアクティブな意識の形成に不可欠であることを明らかにすると同時次の結果を得た。(1)実行系機能の脳内メカニズムについてはfMRIを用いた一連の実験の結果、脳の前部帯状回(ACC: Anterior Cingulate Cortex)と前頭前野(PFC: Prefrontal Cortex)の神経ネットワークが注意制御という実行形機能の中心的役割を担っていることを明らかにした。(2)ワーキングメモリの個人差については、構造化方程式モデリングなどによる解析の結果、言語性ワーキングメモリについてはこのネットワークによって駆動されており、ACC-PFCの処理の重みによってワーキングメモリの個人差が説明できることが明らかになった。(3)空間性ワーキングメモリについては視覚および空間ワーキングメモリが分離可能であり、いずれも前頭前野とACCのネットワークのほか、高次視覚野や頭頂-側頭葉ネットワークがかかわることが明らかになった。(4)言語性・空間性ワーキングメモリの相互作用については、課題により相互作用が認められ実行系機能がかかわることが分かった。最終年度には高齢者、バイリンガルや空間表象操作にかかわるワーキングメモリの情報更新や調整の研究を焦点化の手続きを導入して実施し、(1)-(4)を支持する結果を得た。高齢者については、RST(Reading Span Test)とOST(Operation Span Task)課題によりワーキングメモリ容量のハイ群とロー群を設定した上で、行動データとfMRIデータをワーキングメモリ課題下で高齢者と健常青年で比較し、数理モデル(構造化方程式モデリング:SEM)や通常のSPM解析処理を適用し、ハイ群ではACC-PFCの結合の重みが高いが、ロー群では低いことがわかった。社会生活を営む多くの人々にとってワーキングメモリは毎日を過ごすのになくてはならないシステムである.入力情報に対する選択,保持,想起,検索などの多くの認知情報処理と適応的行動はワーキングメモリがかかわっている.言語性ワーキングメモリと深くかかわるCE(中央実行系)は最も注目される注意制御機構であるが,CEの脳内メカニズムについては前頭前野の背外側領域(Dorsolateral prefrontal cortex :DLPFC)や腹外側領域(Ventrolateral prefrontal cortex : VLPFC)に局在するのかあるいはワーキングメモリ負荷によってより広い領域に活性化が広がるのか明確ではなかった.しかし,今年度のわれわれのfMRIによる研究によれば,ヒトの場合とくにDLPFCは高いワーキングメモリをもつ被験者の場合に固有の活動を見せることが明らかになった.これは判断や保持などのCE的機能が言語の2重課題を遂行する場合に必要不可欠となることを示唆している.一方,VLPFCは側頭,頭頂連合野の視覚性・言語性ワーキングメモリや入力情報に対する選択,保持,想起,検索などの処理を行っていると推定されているが,今年度の研究においても特に言語処理についてはそれが確認された.まだまだ未解決のワーキングメモリの高次機能は多いが次年度には視覚ワーキングメモリ,空間ワーキングメモリや他の高次言語課題にも問題を展開して行く予定である.とくにfMRIを用いたワーキングメモリの研究はこれから急増するものと思われるが,われわれはあくまで,このようなワーキングメモリの心理モデルから出発して従来のわれわれのワーキングメモリ研究を裏づける脳内メカニズムを追求したい.なお昨年の日本心理学会第64回大会では,カーネギーメロン大学でfMRIを用いたワーキングメモリ研究を行っているJust,Carpenter両教授を招き本研究課題について問題点を論議した.ワーキングメモリは毎日の社会生活を過ごすのになくてはならない生きた記憶システムである。入力情報に対する選択,保持,想起,検索などの多くの認知情報処理と適応的行動はワーキングメモリが深くかかわっている.

言語性ワーキングメモリと深くかかわるCE(中央実行系)は最も注目される注意制御機構であるが,CEの脳内メカニズムについては前頭前野の背外側領域(Dorsolateral prefrontal cortex : DLPFC)や腹外側領域(Ventrolateral prefrontal cortex : VLPFC)に局在するのかあるいはワーキングメモリ負荷によってより広い領域に活性化が広がるのか明確ではなかった.昨年度のわれわれのfMRIによる研究によれば,ヒトの場合とくにDLPFCは高いワーキングメモリをもつ被験者の場合に固有の活動を見せ,さらにACC(前部帯状回)が活性化することが明らかになった.これは判断や保持などのCE的機能が言語の2重課題を遂行する場合に必要不可欠となることを示している.ACCは言語性ワーキングメモリや入力情報に対する選択,保持,想起,検索などにともなう注意の処理を行っていると推定されているが,今年度の研究においても特に言語処理についてはそれが確認された.まだまだ未解決のワーキングメモリの高次機能は多いが次年度には空間ワーキングメモリや他の高次言語課題にも間題を展開して行く予定である.とくにfMRIを用いたワーキングメモリの研究はこれから急増するものと思われるが,われわれはあくまで,このようなワーキングメモリの心理モデルから出発して従来のわれわれのワーキングメモリ研究を裏づける脳内メカニズムを追求したい.(約700字)ワーキングメモリは毎日の社会生活を過ごすのになくてはならない生きた記憶システムである.入力情報に対する選択,保持,想起,検索などの多くの認知情報処理と適応的行動はワーキングメモリが深くかかわっている.言語性ワーキングメモリと深くかかわるCE(中央実行系)は最も注目される注意制御機構であるが,CEの脳内メカニズムについては前頭前野の背外側領域(Dorsolateral prefrontal cortex : DLPFC)や腹外側領域(Ventrolateral prefrontal cortex : VLPFC)に局在するのかあるいはワーキングメモリ負荷によってより広い領域に活性化が広がるのか明確ではなかった.本年行った高齢者のワーキングメモリ実験(fMRI)研究によれば,高齢者ではACC(前部帯状回)の活性が低下することが明らかになった.これは判断や保持などをコントロールする注意の機能が劣化することを示している.ACCは言語性ワーキングメモリや入力情報に対する選択,保持,想起,検索などにともなう注意の処理を行っていると推定されているが,今年度の研究においても特に言語処理についてはそれが確認された.まだまだ未解決のワーキングメモリの高次機能は多いが次年度には空間ワーキングメモリや他の高次言語課題にも問題を展開して行く予定である.
ＡＬＡ－ポルフィリン蛍光を利用した高感度血中循環腫瘍細胞検出技術の開発

近年、がんの罹患数およびがんによる死亡者数は増加しており、がんを早期発見する技術の開発が求められている。特に、患者の予後に大きな影響を与えるがんの転移を早期発見することは臨床上の重要な課題である。本研究ではがん細胞特異集積能を有する蛍光物質、ポルフィリンおよびその前駆体であるアミノレブリン酸を用いて、がんの転移に重要な役割を果たすと考えられている血中循環腫瘍細胞(Circulating Tumor Cells: CTC)を簡便かつ高感度に検出する技術ついて検討を行った。CTCモデルとなる好発転移性がん細胞にポルフィリンを前投与し、マウス尾静脈血中投与後、マウス全血中のポルフィリン含有細胞をフローサイトメーターによって確認したところ、検出感度は微弱ながらポルフィリン由来の蛍光によるCTCの検出が確認された。さらに、より高感度にCTCを検出することを目指して、がん細胞へのアミノレブリン酸集積効率を増加させる方法について検討を行った。がん細胞に細胞内活性酸素を誘発する薬剤を投与した後、放射線ラベルしたアミノレブリン酸を用いてアミノレブリン酸の細胞内集積量について検討したところ集積量の増大が確認された。また、アミノレブリン酸投与後のがん細胞内におけるポルフィリン集積量も、活性酸素誘導剤の前処理によって増加した。従って、がん細胞における活性酸素の産生を誘発するような薬剤の事前投与によってより高感度なCTCの検出が可能になることが予想される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
妊娠維持における凝固・線溶・キニン系および活性酸素のPGE2産生の意義

(研究目的)妊娠を維持する機構を解明することは,早産の予防に貢献し,周産期死亡率役立つことは周知の事実である.かかる観点から妊娠維持に関与する凝固・線溶・キニン系をはじめとする諸因子の検索を行ったのであるが,継続年度の途中すなわち平成9年度あたりから,妊婦に血栓症が増加しているとの報告が続いている.すなわち食生活の欧米化に伴い産科領域においても血栓症の発症頻度が増加している.こうした背景をもとに母体のThrombophilia(血栓症)に関与する過凝固・低線溶の指標となるマーカーを追求し,妊娠維持との関連を追求しようと試みたのが第一の目的である.第二には,早産といえども妊娠2236週の分娩であることに変わりはない.よって分娩の発來機構を抑制する方法を講じるためには如何にすべきかを検討することを目的とした.(研究方法)対照として正常妊婦20例,早産妊婦17例を対象とした.(成績)1) PAI-1,PAI-2は,正常妊婦,早産妊婦ともに2nd Trimesterに増加した.すなわち,PAI-1では早産妊婦94.6±11.6(正常91.7±12.9)(ng/ml)でありまたPAI-2では早産妊婦226.8±23.8(正常248.8±21.5)(ng/ml)と有意の差を認めなかった.ユーグロブリン溶解時間では早産妊婦17.5時間(平均)正常妊婦18.3時間とやはり有意差はなかったが,陣痛発来時には早産妊婦3.5時間(正常3.2時間)と著明に短縮した.(研究目的)妊娠を維持する機構を解明することは,早産の予防に貢献し,周産期死亡率役立つことは周知の事実である.かかる観点から妊娠維持に関与する凝固・線溶・キニン系をはじめとする諸因子の検索を行ったのであるが,継続年度の途中すなわち平成9年度あたりから,妊婦に血栓症が増加しているとの報告が続いている.すなわち食生活の欧米化に伴い産科領域においても血栓症の発症頻度が増加している.こうした背景をもとに母体のThrombophilia(血栓症)に関与する過凝固・低線溶の指標となるマーカーを追求し,妊娠維持との関連を追求しようと試みたのが第一の目的である.第二には,早産といえども妊娠2236週の分娩であることに変わりはない.よって分娩の発來機構を抑制する方法を講じるためには如何にすべきかを検討することを目的とした.(研究方法)対照として正常妊婦20例,早産妊婦17例を対象とした.(成績)1) PAI-1,PAI-2は,正常妊婦,早産妊婦ともに2nd Trimesterに増加した.すなわち,PAI-1では早産妊婦94.6±11.6(正常91.7±12.9)(ng/ml)でありまたPAI-2では早産妊婦226.8±23.8(正常248.8±21.5)(ng/ml)と有意の差を認めなかった.ユーグロブリン溶解時間では早産妊婦17.5時間(平均)正常妊婦18.3時間とやはり有意差はなかったが,陣痛発来時には早産妊婦3.5時間(正常3.2時間)と著明に短縮した.(研究目的)早産といえども妊娠22週以降妊娠37週以前の分娩であることにかわりはない.分娩の発来機構に関与する因子を抑制する方法を講じるためには、如何にすべきかを検索するのが本研究の目的である.そのために次の方法で妊娠から分娩に移行する動態を追究した.(研究方法)1.早産の陣痛発来時におけるi)プレカリクレインii)FDP iii)TAT iv)SFMCの動態2.子宮収縮(ブラジキニンによる)時のキニノーゲンの動態(成績)1.陣痛発来時には,発来まえの163.8±32.4(%)のプレカリクレインが79.6±42.1(%)と急激に減少した.TATも同じ傾向であった.陣痛開始まえ.11.6±2.0(%)のキニノーゲンが陣痛開始と共に12.8±1.8(%)と増加するが,子宮口開大のときには減少した.(考察)陣痛の開始で子宮の収縮が始まるにつれて減少してくるプレカレクレインは,プレカリクレインがなんらかの理由で消費されてカリクレインになり、このカリクレインがキニノーゲンに作用するためにキニノーゲンが減少するものと考えられる.(研究目的)周産期医学の発達した現代においても、早産による未熟児の発生は、その長期予後の観察の必要性や、母体の感染をめぐる問題などから、なお多くの問題点をふくんでいる。早産といえども妊娠2237週の分娩であることにかわりはない。よって、分娩の発来機構に関与する因子を抑制する方法を講じるためには如何にすべきかを検索することが目的である。(研究方法)すなわち、CT(Closure Time)でPHCを表現し、Epinephrine添加時、APD添加2)線溶系、キニン系の動態として、陣痛発来時のプレカリクレイン、キニノーゲンの推移をみた。(成績)1)1st.trimesterではPCE/PCAは平均1.36と対照の1.33と差はなかったが2nd trimesterでは1.24をやゝ低下した。

2)プレカリクレインは陣痛発作後は発作前の55%に低下し、陣痛発来にキニン系の関与を示唆した。(研究目的)妊娠を維持する機構を解明することは,早産の予防に貢献し,周産期死亡率役立つことは周知の事実である.かかる観点から妊娠維持に関与する凝固・線溶・キニン系をはじめとする諸因子の検索を行ったのであるが,継続年度の途中すなわち平成9年度あたりから,妊婦に血栓症が増加しているとの報告が続いている.すなわち食生活の欧米化に伴い産科領域においても血栓症の発症頻度が増加している.こうした背景をもとに母体のThrombophilia(血栓症)に関与する過凝固・低線溶の指標となるマーカーを追求し,妊娠維持との関連を追求しようと試みたのが第一の目的である.第二には,早産といえども妊娠2236週の分娩であることに変わりはない.よって分娩の発來機構を抑制する方法を講じるためには如何にすべきかを検討することを目的とした.(研究方法)対照として正常妊婦20例,早産妊婦17例を対象とした.(成績)1)PAI-1,PAI-2は.正常妊婦,早産妊婦ともに2nd Trimesterに増加した.すなわち,PAI-1では早産妊婦94.6 ±11.6(正常91.7±12.9)(ng/ml)でありまたPAI-2では早産妊婦226.8±23.8(正常248.8±21.6)(ng/ml)と有意の差を認めなかった.ユーグロブリン溶解時間では早産妊婦17.6時間(平均)正常妊婦18.3時間とやはり有意差はなかったが,陣痛発来時には早産妊婦3.6時間(正常3.2時間)と著明に短縮した.2)PCE/PCAは早産妊婦では1st Trimesterでは平均1.36(正常妊婦1.33)と有意の差はなかったが2ndTrimesterでは平均1.24(正常妊婦1.38)とやや低下の傾向を示した.
高精度多成分系分子理論の確立およびその応用

多成分系量子モンテカルロ法や第一原理経路積分分子動力学法といった、高精度な多成分系分子理論を開発した。その手法を応用することにより、陽電子化合物の精密計算を実施したところ、最高精度の変分エネルギーを計算するのに成功した。さらにアルカリ金属イオンの水酸化物イオンに及ぼす影響を計算したところ、アルカリ金属イオンの位置が水素結合水素と大きくカップルすることを見出した。我々は現在までに、水素原子核の量子揺らぎや陽電子系にも適用可能な全く新しい第一原理多成分系分子理論を開発し、様々な応用計算を実行してきた。多成分系を同時に取扱う際、平均場近似を超えるためには電子-核相関、核-核相関といった新たな多体効果を考慮する必要がある。これらの多体効果を取り込むために、我々は現在までに配置間相互作用法や摂動法を適用してきたが、精密解への収束性や、計算コストといった課題が浮上してきた。そこで本年度は、これらの多体効果を効率的に取り込むため、多成分系量子モンテカルロ法の開発を試み、陽電子ハロゲン化物複合体の計算を実行した。[F^<':>e^+]複合体の計算を実行した結果を以下に示す。平均場近似における全エネルギーは、-99.90074hartreeであるのに対して、斎藤のMRCISD計算による-100.0175 hartree[1],BressaniniのDMC計算による-100.0719(8)hartree[2]が報告されている。本手法のVMC計算では-99.9881(9)hartree,DMC計算では-100.0713(2)hartreeを得て、同複合体の全エネルギーおよび陽電子親和力に対して、既存のDMC計算による同等の結果を得た。[Cl^-:e^+]複合体に適用したところ、MRCISD計算による-460.0378 hartree[1]に対し、本手法のVMC計算では-460.2570(44)hartree,DMC計算では-460.4402(2)hartreeを得、これまでで最も最良の偏文エネルギーを得るのに成功した。現在、他の陽電子ハロゲン化物複合体の計算を実行していると共に、より効率的なサンプル手法を開発しているところである。平成21年度は、高精度多成分系分子理論の確立として、核の量子揺らぎと温度揺らぎの両方を取込むことのできる「第一原理経路積分法」の開発と、アルカリ金属水酸化物(LiOH, NaOH, KOH)水和クラスターの計算を試みた。最も単純なプロトントランスファー系であるH_3O_2にアルカリ金属イオン(M+)が付加した系であるMOH・H_20が最近研究されているが、M+がプロトントランスファーに与える影響についてはほとんど知られていない。そこで「第一原理経路積分法」を用いて、MOH・H_2O(H体)とMOD・D_2O(D体)(M=Li, Na, K)におけるプロトントランスファーのアルカリ金属イオン依存性および幾何学的同位体効果(GIE)を解析した。δLiO(Liの中心からのずれ)は、H・D体共に平衡(EQ)構造付近にダブルピークを示した。それに対し、δNaOとδKOは共にTS付近にシングルピークを示した。このように、温度効果と核の量子効果を考慮することで、NaOH・H_2OとKOH・H_2Oでは、既存の分子軌道計算における不安定なTS構造に相当するδMO=0をとりやすいことが分かった。また、H体の方がD体よりもδMO=0付近で強いピークを示し、明らかな幾何学的同位体効果が見られた。これは、核の量子効果を考慮することにより初めて得られる結果である。しかしながら、なぜ水素原子を含まない構造パラメータδMOは、H/D置換することで、このような分布の違いが生じたのだろうか。酸素間の中央にある水素原子H*の位置を解析したところ、重原子MとH*(D*)は強く相関し、量子効果によるH*(D*)の分布変化に伴いMがその位置を変化させるためであることが解った。平成22年度は、主に高精度多成分系分子理論の確立として、「多成分系量子モンテカルロ法」の開発、およびその陽電子化合物への応用計算[1]を実施した。陽電子化合物の対消滅速度(または消滅寿命)は、原子・分子への陽電子吸着を解析する上で、最も重要な物理量の一つである。しかしながら量子モンテカルロ法に基づく物理量の算定では、対消滅速度等の全エネルギー以外の物理量(正確にはハミルトニアンと非可換な物理量)の精度が、用いた試行波動関数の精度に強く依存する事が知られており、これまで極小規模な系を除いて、量子モンテカルロ法による対消滅速度の高精度解析は困難であった。

そこで対消滅速度を高精度に算定可能な新しい試行波動関数(Slater-Jastrow-backflow試行波動関数)を開発・実装し、数値的厳密解が報告されている二種類の陽電子化合物([H-;e+]と[Li-;e+])の解析を行った。それにより、[H-;e+]では厳密解の100%,[Li-;e+]では98.6%という精度で対消滅速度が得られる事を見出した[2]。次に多成分系量子モンテカルロ法を用いた、アルカリ金属水素化物への陽電子吸着に関する理論的解析も実施した。具体的には、アルカリ金属水素化物(LiH,NaR,KH)への陽電子吸着に関する理論化学的解析を行った。特にNaH,KHの陽電子複合体に対しては、これまでで最も精密な基底状態の変分エネルギーと陽電子親和力を得た[3]。
脳磁図・脳波を用いた認知症の治療モニタリング法の開発に関する研究

認知症の治療効果判定に用いることのできる安全なモニタリング法の開発を目指し、脳磁図を用いてアルツハイマー病に特徴的な脳の電気活動の変化を検討した。その結果、アルツハイマー病では、1)アルファ波の徐波化及び律動の低下(波形が緩やかになり、変化に乏しくなる)、2)左右大脳半球の機能的連結の低下、3)聴覚中潜時誘発反応の増大(音を聴いた時の脳の反応が大きくなる)、等の特徴が明らかとなった。これらの特徴は治療効果を判定する上で機能的マーカーとして役立つ可能性があると考えられた。本研究の目的は、脳の神経ネットワークの機能を電気的活動として安全かつ鋭敏に捉えることができる電気生理学的手法を用いて、認知症の治療モニタリングに役立てていくための方法を確立することである。本年度はまずアルツハイマー型認知症に特徴的な電気生理学的変化を捉える目的で、若年健常ボランティア15名、高齢健常ボランティア14名、アルツハイマー病(AD)患者10名を対象に、Oddball課題に対する聴覚誘発脳磁場を測定し、潜時50ms前後の聴覚中潜時反応(MLR)、潜時90ms前後の聴覚誘発反応(N100m)、及び潜時120ms前後の聴覚ミスマッチ反応(MMR)に焦点を当てて分析した。データ解析は脳表電流密度マップ推定に、解剖学的標準化とROI解析を組み合わせた方法を用いて行った。これらの3つの誘発脳磁場成分の中で、高齢ボランティア群とAD群で有意な差を認めたものはMLRのみであった。MLR振幅は若年者群よりも高齢者群で有意に増大し、AD群では高齢者群よりも更に有意に増大していた。仮に閾値を高齢者群のMLR振幅の平均+1SD値の0.162 nAmと設定すると、MLRを用いた脳磁図のAD診断能は、sensitivityが70%、specificityが86%、total accuracyが79%であった。この値はPETやSPECTに比べると決して高くはないが、少ない症例数でpreliminaryに行った解析結果としてはそれほど悪くないと思われる。MLRはscopolamineのような抗コリン薬で振幅が増大することより、今回の結果で示されたADにおけるMLR振幅の増大もコリン作動性ニューロンの機能低下を反映している可能性がある。従ってMLRはADの治療モニタリングの一つの候補となりうることが示唆された。本年度は、アルツハイマー型認知症(AD)の電気生理学的バイオマーカー候補を網羅的に探索し、更に、脳血流SPECTと組み合わせてその意義を検討した。臨床的にADと診断された患者24名、及び高齢健康ボランティア(ctrl)17名を対象に、安静時の自発脳磁場活動、及び聴覚Oddball課題に対する誘発脳磁場を記録した。(1)自発脳磁場は、高速フーリエ変換を用いて周波数解析を行い、θ波とα波のパワー、主要周波数、及び左右半球間のcoherenceを求めた。聴覚誘発磁場は、聴覚中潜時反応(MLR)、N100反応、及びミスマッチ反応の振幅を求めた。これらの脳磁図データ成分についてADとctrlで群間比較を行った。(2)IMP-SPECT検査も行ったAD患者16名については、各脳磁図成分と局所脳血流量(rCBF)との相関をSPM5を用いた回帰分析によって検討した。その結果:(1)脳磁図単独解析:AD群でctr1群に対して有意(p<0.05)な変化を示した脳磁図成分は、α波のslowing、α波の左右Coherenceの低下、及び、ML、R振幅の増大であった。(2)SPECTとの相関:上記のファクターはいずれも後部帯状回及び頭頂葉のrCBFと正(α波のslowing及びcoherence)もしくは負(MLR)の相関が認められた。これらの脳部位はAD患者でrCBF低下を示す典型的な部位であると同時に、AD患者や、その発症前の段階で機能低下がおこるとして最近注目されている「Default network」の一部でもあることより、脳磁図はADの病理によって生じる脳の特定ネットワークの機能変化を反映するマーカーを捉えるのに有望であると考えられた。

本年度は、昨年度までに記録した臨床的に軽症のアルツハイマー病(AD)と診断された患者24名、及び高齢健康ボランティア(ctrl)17名の安静閉眼時の自発脳磁場活動に対して、脳内ネットワークの機能変化をより鋭敏に捉える目的で、1)左右半球間のfunctional connectivityを評価するphase-lag index(Stam,2009)の解析、2)Defaultnetwork活動との関連が示唆されているα波のパワー変調を評価するため、α帯域の波形の輪郭を抽出し、一定閾値以上のepoch数やdurationを算出するtemporal variability解析(Montez et al,2009)や、3)抽出輪郭を更に周波数解析にかけるα-modulation解析を新たに行った。これらの解析結果に、これまで探索してきた電気生理学的バイオマーカー候補も加えて、ROC解析を用いてADとctrl群間の分離能を検討した。また、ロジスティック回帰分析も行い、各因子の組み合わせた場合の脳磁図単独の分離能も検討した。その結果、AD群でctrl群間に対して有意(p<0.05)な変化を示した脳磁図成分は、θ波powerの増大、α波の主要周波数の低下、左右半球間のCoherenceの低下及びphase-lag indexの低下、temporal variabilityの変化、及びα-modulationの低下等であり、それぞれ感度72-92%,正診率68-76%程度で両群を分離した。ロジスティック回帰分析では、これらの因子を組み合わせることにより、最大で感度92%,正診率88%の分離能を示した。以上より、自発脳磁図はADの病理によって生じる脳のネットワークの機能低下を反映するマーカーとして有用であると同時に、ネットワーク機能の変化を捉えるマーカーとして治療モニタリングにも利用できる可能性が示唆された。