hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳の形態形成と性分化における性ホルモンの意義

エストロゲン受容体は脳内の神経細胞、あるいはミクログリアに発現し、その活性を制御している。また、脳内のアロマターゼによって変換される神経ステロイドが脳の発生・発達に関与している。本研究課題では、エストロゲン産生酵素の発現を調節するSF-1が大脳皮質に発現し、脳由来のエストロゲンが神経細胞の増殖や分化、移動を制御していることを示した。さらに、エストロゲン様作用をもつ化学物質の胎児期曝露による毒性を評価し、視床下部の組織構築の異常と炎症を伴うミクログリアの増加を検出した。つまり、エストロゲンは神経細胞あるいはミクログリアに作用することで脳の適切な発生・発達に寄与していることを明らかにした。Steroidogenic factor-1はエストロゲンをはじめとする性ホルモン産生酵素の産生に関わる重要な転写因子である。これまで、発生期の脳においては視床下部の内腹側核における発現とその役割が報告されているが、それ以外の領域におけるその発現パターンやその役割は明らかになっていない。本研究課題では、SF-1の新たな役割を明らかにするために、大脳皮質の発生における発現とその機能について着目した。これまでの研究から、in situ hybridization法によるmRNAの発現パターンを網羅的に解析、報告しているGene Expression Databaseにより、胎生期の大脳皮質に発現していることが示唆されている。そこで我々はRT-PCRと免疫組織染色によって、大脳皮質におけるその発現パターンを報告した。さらにSF-1ノックアウトマウスを用いて、大脳皮質の形態形成異常について解析した。その結果、細胞増殖や神経新生が抑制され、神経幹細胞である放射状グリアの突起の形成にも影響が及ぼされていることが明らかになった。放射状突起の形成異常は分化した神経細胞の細胞移動にも影響を及ぼす可能性がある。これらの異常の原因は、SF-1の発現を大脳皮質で抑制することによって、大脳皮質の神経幹細胞、あるいは神経細胞におけるエストロゲン産生(神経ステロイド産生)が抑制されることによって、脳内のエストロゲンが減少する。エストロゲンシグナルは大脳皮質における神経新生を促進する作用があることから、神経新生に異常が引き起こされていると考えられる。またSF-1は核内受容体であり、転写因子としての役割を果たしている。SF-1の発現を抑制することで下流の因子の発現に異常が引き起こされ、その結果として神経新生が抑制されるという2つの可能性を示している。これらの研究成果は既に複数の学会で発表しており、また現在国際学術雑誌に投稿中である。本研究課題においては、性ホルモンによる脳の形態形成と性分化の制御機構を明らかにすることを目指している。本年までに新たに、ミクログリアが性ホルモンによりその活性が調節され、脳の形態形成に関与している可能性を見出した。ミクログリアは脳を構成する細胞の10%程度を占めると考えられている細胞で、食作用等を介して脳の免疫応答を支配していると考えられる。また、それ以外にシグナル伝達やシナプス可塑性を制御することで、脳の形態やネットワーク形成にも重要な役割を果たしていることが示唆されている。またその異常は神経変性疾患や発達障害の原因の一つであることも分かっている。ミクログリアは胎生9日前後から脳内に侵入し、脳の形態形成に関与していると共にエストロゲン受容体が発現しその活性を制御している。環境ホルモンであるビスフェノールAを胎児期に曝露させたところ、大脳皮質及び視床下部においてミクログリアの数が増加し、関連因子の発現異常が見られることが示された。また、エストロゲン産生に関わる転写因子であるSF-1ノックアウトマウスにおいても、ミクログリアの形態や活性に異常が見られることが予備的検討によって示されている。これらの結果は、国内学会でも発表しており、現在は論文発表の準備を行っている。現在は、遺伝子改変と化学物質曝露によるモデルマウスを作成し、性ホルモンによる脳の形態形成メカニズムの解明を目指している。遺伝子改変マウスの方は、ステロイドホルモン産生に関わる転写因子であるSF-1のノックアウトマウスを使用している。飼育環境の変化により、生後の生存が困難なため現在は胎生期を中心に解析している。並行して、エストロゲン様作用を持つ環境ホルモンであるビスフェノールAを曝露させ、外因性のエストロゲンシグナルを働かせることによる影響を評価している。さらに、ミクログリアに着目し、神経発生、発達期におけるエストロゲンシグナルによるミクログリアの制御機構の解明を目指している。視床下部におけるミクログリアの局在には雌雄差があることが報告されていることから、脳における性的二型の形成にも関与している可能性がある。本年までに新たに、ミクログリアが性ホルモンによりその活性が調節され、特に視床下部の形態形成に関与している可能性を見出した。ミクログリアにはエストロゲン受容体が発現し、エストロゲンシグナルによってその活性が制御されている。環境ホルモンであるビスフェノールAを胎児期に曝露させたところ、大脳皮質及び視床下部においてミクログリアの数が増加し、サイトカインやケモカイン等の炎症因子、ニューロンーグリアのシグナル伝達因子、さらにはBDNFやIGF1等の神経栄養因子の発現異常が見られた。また、エストロゲン産生に関わる転写因子であるSF-1のノックアウトマウスにおいても、ミクログリアの形態や活性に異常が見られ、さらに生後間もなく生殖腺から分泌されるエストロゲン曝露の前後にミクログリア関連因子の発現プロファイルが異なることが予備的検討によって示された。

このことはミクログリアが生後その特性を変化させ、その変化がエストロゲンをはじめとする性ホルモンによって調節されていることを示唆している。また、発生期の視床下部はビスフェノールAの暴露によって、神経新生の促進や細胞増殖の抑制、神経細胞の分化異常などが観察されている。これらの構造的異常の原因としてNeuroD等の転写因子の発現異常が検出されているが、ミクログリアの活性化異常が関与している可能性もある。これらの結果は、国内学会でも発表しており、現在は論文発表の準備を行っている。エストロゲン受容体は脳内の神経細胞、あるいはミクログリアに発現し、その活性を制御している。また、脳内のアロマターゼによって変換される神経ステロイドが脳の発生・発達に関与している。本研究課題では、エストロゲン産生酵素の発現を調節するSF-1が大脳皮質に発現し、脳由来のエストロゲンが神経細胞の増殖や分化、移動を制御していることを示した。さらに、エストロゲン様作用をもつ化学物質の胎児期曝露による毒性を評価し、視床下部の組織構築の異常と炎症を伴うミクログリアの増加を検出した。つまり、エストロゲンは神経細胞あるいはミクログリアに作用することで脳の適切な発生・発達に寄与していることを明らかにした。これまでに、目的の時期・領域特異的遺伝子改変マウスを作成するためにマウスの導入を進めている。しかし、動物施設の改装工事のため、マウス繁殖等の実験準備が遅れている。そこで、これまでにサンプリングを進めていたSF-1ノックアウトマウスを用いて、SF-1の大脳皮質における発現パターンとその役割を明らかにした。SF-1はエストロゲン産生酵素の産生に関わるため、エストロゲンが関与する大脳皮質の発生メカニズムに踏み込むとともに、核内受容体・転写因子であるSF-1の神経発生に寄与する新たな役割を明らかにするものである。この成果は、大脳皮質の発生メカニズムの解明に貢献できることに留まらず、視床下部の神経分化や細胞移動におけるSF-1の関与についても示唆するものである。マウスの繁殖は、工事のために遅れていたものの現在では飼育スペースも十分に確保でき、順調に進められているため、何ら問題は無い。3年計画の最終年度にあたるため、これまでに得られた研究成果を学会発表や論文発表を介して社会に還元することを目指す。特に、ミクログリアが介在する形態形成や性的二型形成メカニズムについては、現在論文を執筆中である。また、現在進行中の遺伝子改変マウスを用いた解析については、生後の神経発達におけるミクログリアとエストロゲンシグナルの関連についても明らかにしたいことから、部位あるいは時期特異的遺伝子改変マウスを併用し、そちらの結果と比較することによってより発展的な研究を行いたい。解剖学現在作成している時期・領域特異的遺伝子改変マウスが作製されれば、SF-1ノックアウトマウスとの表現型を比較しつつ、視床下部の形成メカニズムの解明を目指す。
バイオ産業の国際比較-米中日比較を中心に

本研究の研究成果報告書は、下記のような序論と三つの章から構成される。序論「生命の産業」へのアプローチ第1章日本におけるバイオテクノロジーの産業化第2章アメリカのバイオ政策とグローバルエイズ第3章中国の遺伝子組み換え作物一一「自然を改造する」ということ序論では、「生命の産業」すなわちバイオ産業振興に対する国民経済的な要請と生命倫理的問題との矛盾という観点から、同産業分析のための一つの基本的視点を提供した。第1章では、アメリカバイオ産業を主な比較対象として、日本バイオ産業の現状の諸問題、特に産官学からなる「NIS(国民的革新システム)形成の遅れの問題を分析した。第2章では、エイズ問題に焦点を当てながら、主にアメリカ政府のバイオ政策と「ビッグファーマー」(巨大多国籍製薬会社)のあり方を批判的に検討し、第3章では、中国の遺伝子組み換え作物を中心に、同国に伝統的とも思われる「自然の改造」思想の現状を考察した。総じていえば、バイオ産業をめぐる米中日など各国間の競争は今後ますます熾烈になることが予想されるが、そうした状況のなかで発生しつつある生命倫理的諸問題への各国の対応は必ずしも十分ではなく、「生殖技術」や「臓器売買」などをめぐる社会的・文化的混乱がしばらくの間続くものと思われる。毎回15人ほどの研究者の参加を得て開かれる研究会を母体として、以下の研究成果を得た。1.日本バイオ産業の現状分析。日本のバイオテクノロジー研究とバイオ産業の現状を、内外の統計資料と先行研究のサーベイを通して分析し、その発展が欧米、特にアメリカの同産業のそれに比較して後れていること、後れの原因の一つが、産官学からなる「国家的革新システム(NIS)」の未発展にあることを明らかにした。2.医薬品産業のセントラル・ドグマの検証。「医薬品開発には膨大な研究開発費がかかるから、薬価が高いのはやむをえない」「規模の拡大をはかるには企業の買収統合が不可欠だ」などの、いわゆる「セントラル・ドグマ」の妥当性を、統計資料と先行研究に依拠して検証し、ドグマにはそれほど多くの現実的根拠がない、という暫定的結論を得た。3.バイオ産業の生命倫理学的考察。臓器移植、生殖医療、再生医療など先端医療技術に関する倫理学的・哲学的考察を通して、それらの技術と産業化には「生命のモノ化」「生命の商品化」という原理的問題が含まれており、それは、「労働力、土地、貨幣の商品化」などと呼ばれて、経済学で以前から研究されてきた問題がもっとも先鋭な形をとって現れたものである、との暫定的結論を得た。以上の結果は、近日中に『バイオテクノロジーの経済倫理学』(仮題)として出版される予定である。平成18年度は、以下の研究活動を行なった。1.著者『バイオテクノロジーの経済倫理学』の出版準備本書は、前年度末に行なったシンポジウムの成果に基づいたものだが、そこで提出された基調報告とそれらに関する参加者全員による討論を、その後さらに練り上げ、彫琢して、著書の形にまとめ上げたものである。米中、特に米国のバイオ産業との比較における日本バイオ産業の現状と課題、世界医薬品産業の「ドグマ」の問題点、人体の「医療資源化」の生命倫理的諸問題などが、これによって理論的かつ実証的に明らかにされた。なお、箸書はすでゲラ刷の段階に入っており、1、2ヶ月以内に出版される予定である。2.アメリカ現地調査と現地研究者との意見交換平成19年2月末から3月上旬にかけては、アメリカバイオ産業の現地調査を行ない、バージニア大学とメリーランド大学などにおいて資料を収集する一方、同大学研究者と活発な意見交換を行なった。バイオ産業を一国の基幹産業とすることへの疑念、臓器など人体の商品化に関する懸念などの点で強い合意が得られ、近い将来における共同研究への希望が表明された。3.中国バイオ産業の文献調査。主に文献調査を通じて、中国バイオ産業の現状と問題点が明らかにされた。現状において日米欧のライバルというのは時期尚早だが、中国政府の振興策などから判断して、近い将来、同国バイオ産業があなどれない存在になりうるとの予備的感触が得られた。以上
精神遅滞原因遺伝子IL1RAPL1欠損マウスの疾患モデル動物としての有用性評価

IL1RAPL1欠損マウスは、大脳皮質2/3層や海馬CA1領域の錐体細胞で、樹状突起上に形成されるスパインの密度が減少していることを明らかにした。IL1RAPL1欠損マウスに網羅的行動テストバッテリーを行い、空間の参照記憶や作業記憶、恐怖記憶の遠隔記憶が障害されていることを明らかにし、IL1RAPL1欠損マウスは知的障害のモデルマウスとなり得ることを示した。また、IL1RAPL1欠損マウスは、軽微な行動様式の限局が見られ、社会性が亢進していることを明らかにした。さらに、IL1RAPL1欠損マウスは、自発的活動が亢進し、広い空間や高さに対する不安が軽減していることも明らかにした。神経回路網の形成が適切に行われることは、脳が正常に機能するために不可欠である。神経回路網の基盤となっているのはシナプスであり、シナプス形成や再編成の破綻は精神疾患の発症に深く関与していると考えられている。原因遺伝子の機能や遺伝子産物の異常によって引き起こされる変化を細胞生物学的レベル、神経回路網レベルで明らかにすることは、疾患の病態解明の足掛かりになると考えられる。本研究はヒトでの知的障害、自閉症の原因遺伝子であり、培養神経細胞の実験から興奮性シナプスの形成分子であることが明らかとなったInterleukin-1 receptor accessory protein-like 1(IL1RAPL1)を欠損したマウスの疾患モデル動物としての有用性を評価することを目的としている。まず初めにIL1RAPL1を欠損させたことでシナプス構造に変化が生じているのかどうかを確認した。マウス脳を固定後スライスを作製し、蛍光標識試薬を用いて神経細胞を標識し樹状突起上に形成されるスパイン数を計測したところ、大脳皮質や海馬でスパイン密度が低下していることを見出した。これはin vivoにおいてもIL1RAPL1が興奮性シナプスの形成分子であることを示唆している。IL1RAPL1欠損マウスは野生型に比べ体温が若干高いが、一般的な健康状態は野生型と差が無いことが明らかになった。更に、痛覚反応や音に対する驚愕反応、プレパルスインヒビションも野生型と差がなく、IL1RAPL1の欠損は感覚機能には特に影響を与えないことが明らかになった。加速式ローターロッドテストを行ったところ、IL1RAPL1欠損マウスは運動協調が亢進していることが明らかになった。また、不安様行動や活動量を測定するテストの結果から、IL1RAPL1欠損マウスは活動量が上がっていて、広さや高さに対する不安が減少していることが明らかになった。昨年度に引き続き、ヒトでの知的障害や自閉症の原因遺伝子であり、興奮性シナプスのオーガナイザーであるInterleukin-1 receptor accessory protein-like 1(IL1RAPL1)欠損マウスの行動解析を行い、疾患モデルマウスとしての有用性の評価をした。本年度は、IL1RAPL1欠損マウスの記憶・学習能力と行動の柔軟性、社会性行動についての表現型を調べた。記憶・学習は、空間の参照記憶を調べるバーンズ迷路テストや作業記憶を調べる八方向放射状迷路テストとT字迷路、恐怖記憶を調べる恐怖条件付けテストを用いて評価した。その結果、IL1RAPL1欠損マウスは参照記憶や作業記憶が障害され、恐怖記憶の遠隔記憶も障害されていることが明らかとなった。したがって、IL1RAPL1欠損マウスは知的障害のモデルマウスとなると思われる。行動の柔軟性は、バーンズ迷路とT字迷路左右弁別課題の逆転学習テストを用いて評価した。バーンズ迷路の逆転学習テストでは行動の柔軟性に大きな障害は認められなかったが、T字迷路のテストではIL1RAPL1欠損マウスで固執傾向が認められた。社会性行動は、新規環境とCrawleyらのグループが開発した3チャンバーモデルを用いて評価した。その結果、IL1RAPL1欠損マウスは野生型マウスに比べ、新奇マウスとの相互作用が増えており、社会性が向上していることが明らかとなった。これらはIL1RAPL1遺伝子の変異を有する自閉症患者の症状に関連すると考えられる。本研究の結果から、IL1RAPL1欠損マウスは疾患モデルマウスとして有用であることが明らかとなった。IL1RAPL1の欠損によって引き起こされる精神神経疾患の新たな治療薬や治療法が開発された時に、それらの有効性評価を行う際にこのマウスが役立つと思われる。神経科学行動解析を行うのに必要な、週令を揃えたマウスを準備するのに時間がかかってしまったため、テストを開始する時期が遅くなり、予定していたテストを全て終わらせることができなかったため。

今年度できなかった記憶・学習に関するテスト、社会性や固執傾向といった自閉症様行動を調べるテストを行い、IL1RAPL1欠損マウスが示す表現型を確定することを予定している。また、特定の神経回路網でのIL1RAPL1の担う役割をより詳しく解析するために、部位、時期特異的にIL1RAPL1を欠損させるマウスの作成も進めていくことを予定している。
胃癌におけるガレクチン-3の機能解明と増殖制御療法への応用

ガレクチン-3を抑制したMKN45 (ヒト胃癌細胞)では細胞増殖が有意に抑えられ、リン酸化ERK(Extracellular Signal-regulated Kinase)の発現が減少したことから、ガレクチン-3はERKシグナル伝達系を介して細胞増殖を調節している事を証明した。更に同様の実験においてパクリタキセル(TXL)を投与したところ、TXL単独投与群に比較して細胞増殖が抑制され、リン酸化ERKの発現が減少した。以上から、胃癌細胞においてガレクチン-3の発現を抑えると、ERKシグナル伝達系の抑制を介して細胞増殖が抑えられ、TXL投与により更に細胞増殖抑制効果が増強する事が証明された。ガレクチン-3はβ-ガラクトシダーゼに結合するレクチンで、細胞増殖や血管新生、アポトーシス抑制など、様々な生物学的役割を有する。臨床研究でガレクチン-3の発現と胃癌の悪性度には関連があることが報告されている。本研究ではガレクチン-3が胃癌の細胞増殖を促進することを証明し、また、そのメカニズムを解明することを目的としている。これまでに、MKN-45(ヒト胃癌細胞)がガレクチン-3を多量に含有していること、さらにガレクチン-3 siRNA transfectionにてその発現が抑えられたことをWestern blottingにて明らかにした。さらに、シグナル伝達系の関与を解明するために、ガレクチン-3siRNAにてガレクチン-3の発現を抑制したMKN-45(ヒト胃癌細胞)に上皮増殖因子(EGF)による刺激を加えたところ、細胞増殖が抑制され、Extracellular Signal-regulated Kinase (ERK)が減少していることをWestern blottingにて確認している。この結果からガレクチン-3はERKを介して胃癌細胞の増殖を促進していることを証明した。また、進行再発胃癌の治療において広く用いられているパクリタキセル(TXL)を用い、ガレクチン-3の発現を抑制した胃癌細胞にTXLを投与した場合、TXL単独投与群と比較して細胞増殖が抑制されるかどうかという事を細胞増殖テストにて検証中である。ガレクチン-3はERKを介して胃癌細胞の増殖を促進していることをWesternblottingにて証明した。ERKよりさらに下流のシグナル伝達系の関与を調べるために、「ガレクチン-3によって活性化されたERKは最終的に核内に移行し、サイクリンD1を活性化し、細胞周期を調節することで癌細胞の増殖を促進する。」という仮説を元にWestern blottingにてサイクリンD1の発現を確認したが、ガレクチン-3 siRNA transfectionにて発現を抑えた群とコントロール群の間にサイクリンD1の発現は差を認めなかった。恐らく、上流の他のシグナル伝達系蛋白質の関与により差が出なかったと考えられた。条件の変更、細胞周期に関わる他の蛋白質の検出などを検討中である。また、様々なシグナル伝達系の調節に関与し、腫瘍の進展に重要な役割を果たすと言われている。臨床研究でガレクチン-3の発現と胃癌の悪性度には関連があるという報告がある。一方、切除不能進行胃癌の2ndライン治療に用いられているパクリタキセルは、微小管の安定化により、腫瘍細胞の分裂を阻害するというのがその主な作用機序であるが、MAPKを含むチロシンキナーゼ活性の調節に関与しているという報告がある。本研究では、ガレクチン-3の胃癌細胞の増殖における役割を解明し、さらにガレクチン-3を抑制し、パクリタキセルを投与した際の相互作用を確認することを目的としている。これまでに、ガレクチン-3をsiRNAにてノックダウンしたMKN-45(ヒト胃癌細胞)において、胃癌細胞の増殖が有意に抑制されることを細胞増殖アッセイにて確認し、Western blottingにてリン酸化ERKの発現が減少したことを確認した。同様の実験でリン酸化Aktについては、発現に違いは認めなかったことから、ガレクチン-3はERKシグナル伝達系を介して細胞増殖を調節しているということが明らかとなった。さらに、ガレクチン-3をsiRNAにてノックダウンした後にパクリタキセルを投与したところ、パクリタキセル単独投与群に比較して細胞増殖が抑制され、リン酸化ERKの発現が減少したことが確認できた。以上のことから、ガレクチン-3の発現を抑えパクリタキセルを投与すると、パクリタキセルの効果が増強され、ERKシグナル伝達系の抑制を介して、細胞増殖が抑えられることを証明した。これらの結果は、12月にシンガポールで行われたESMO-GIにて発表した。現在までに、ガレクチン-3はERKを介して胃癌細胞の増殖を調節していること、ガレクチン-3の発現を抑制した胃癌細胞にパクリタキセルを投与した場合、パクリタキセル単独投与群と比較し、ERKを介して細胞増殖が抑制されるという事を証明している。しかし、ガレクチン-3によって活性化されたERKが実際どのように細胞増殖を促進しているかを検討するために、細胞周期を調節しているタンパク質であるサイクリンD1の発現を確認したが、ガレクチン-3ノックダウン群とコントロール群の間に差を認めなかった。その原因として、上流の他のシグナル伝達系の関与が考えられたため、現在、実験系の再検討と共に、他のタンパク質の関与も検討中である。また、実臨床において、ガレクチン-3が有用な腫瘍マーカーになり得るかどうかを検討するために、胃癌の手術検体を用い免疫組織学的染色を行っている。

ガレクチン-3はβ-ガラクトシダーゼに結合するレクチンで、細胞増殖や血管新生、アポトーシス抑制など、様々な生物学的役割を有する。また、様々なシグナル伝達系の調節に関与し、腫瘍の進展に重要な役割を果たすと言われている。臨床研究でガレクチン-3の発現と胃癌の悪性度には関連があるという報告がある。一方、切除不能進行胃癌の2ndライン治療に用いられているパクリタキセルは、微小管の安定化により、腫瘍細胞の分裂を阻害するというのがその主な作用機序であるが、MAPKを含むチロシンキナーゼ活性の調節に関与しているという報告がある。本研究では、ガレクチン-3の胃癌細胞の増殖における役割を解明し、さらにガレクチン-3を抑制し、パクリタキセルを投与した際の相互作用を確認することを目的としている。ガレクチン-3をsiRNAにてノックダウンしたMKN45 (ヒト胃癌細胞)において、胃癌細胞の増殖が有意に抑制されることを細胞増殖アッセイにて確認し、Western blottingにてリン酸化ERKの発現が減少したことを確認した。同様の実験でリン酸化Aktについては、発現に違いは認めなかったことから、ガレクチン-3はERKシグナル伝達系を介して細胞増殖を調節しているということが明らかとなった。さらに、ガレクチン-3をsiRNAにてノックダウンしたMKN45にパクリタキセルを投与したところ、パクリタキセル単独投与群に比較して細胞増殖が抑制され、リン酸化ERKの発現が減少したことが確認できた。以上のことから、胃癌細胞においてガレクチン-3の発現を抑えると、ERKシグナル伝達系が抑制され、結果として細胞増殖が抑えられる。さらにパクリタキセルを投与すると、パクリタキセルの効果が増強され、ERKシグナル伝達系の抑制を介して細胞増殖が抑えられることが証明された。ガレクチン-3を抑制したMKN45 (ヒト胃癌細胞)では細胞増殖が有意に抑えられ、リン酸化ERK(Extracellular Signal-regulated Kinase)の発現が減少したことから、ガレクチン-3はERKシグナル伝達系を介して細胞増殖を調節している事を証明した。更に同様の実験においてパクリタキセル(TXL)を投与したところ、TXL単独投与群に比較して細胞増殖が抑制され、リン酸化ERKの発現が減少した。以上から、胃癌細胞においてガレクチン-3の発現を抑えると、ERKシグナル伝達系の抑制を介して細胞増殖が抑えられ、TXL投与により更に細胞増殖抑制効果が増強する事が証明された。現在、パクリタキセル(TXL)をガレクチン-3の発現を抑制した胃癌細胞に抗癌剤を投与した場合、抗癌剤単独投与群と比較して細胞増殖が抑制されるという事を検証中である。この結果に基づいて、今後、シグナル伝達系の関与などを検討しそのメカニズムの解明を行っていく。
多関節マイクロロボットの膝靱帯損傷診断への応用

膝動揺性試験は膝靱帯損傷診断のための重要な方法である。しかし、徒手により試験を行なうため、検者の主観が混じりやすく、定量的な試験結果を得ることは難しい。そこで、医師の手をロボットのハンドに置き換え、より定量的な、再現性の良好な膝靱帯損傷診断ロボットを作成することを発案した。動物実験用の、プロトタイプの診断ロボットシステムを作成した。ロボットアクチュエータは三菱電機製RMー501を用いた。ロボットシステムの手動制御プログラム、試験用の逐次制御プログラムを作成した。このシステムを用いてイヌ膝関節の1、前後方動揺性、2、内外反動揺性を試験した。その結果、前後方試験時において、ロボットの位置精度が30%に低下することをつきとめた。これは、前後方試験では、荷重の伝達が直達するため、関節面でのアップヒル効果のあるためと考えられた。そこで、臨床応用用のロボットシステムにおいては、前後方試験時の位置精度を保証するために、最大過般重量を20Kg以上にする必要があることが分かった。以上予備実験の結果を踏まえて、臨床用の診断ロボットを作成した。下肢の固定具を作成し、ロボットハンドに固定した。その他、試験のための付属品、試験プログラムを作成し、診断ロボットシステムを完成させた。このシステムを用いて、1、健状人、2、患者(PCL、MCL損傷)の膝動揺性を測定した。健状人の場合、前方動揺性が300N/mm、後方動揺性が240N/mm、外反動揺性が20Nm/rad、内反動揺性が18Nm/radであることが分かった。それらに対し、PCL、ACL損傷した患者の場合、全体的に剛性値が1020%ほど低下することが分かった。特に、後方動揺時には顕著な剛性の低下がみられた。固定方法の改良を行なえば、臨床応用上究めて有効な診断システムになると考えられた。
群の作用と可換なシステムの研究

実軸上の超函数、あるいはtube domainの正則函数の空間上の、平行移動不変な方程式系については、フーリエ・ラプラス変換を用いた解析が使える。このときに核函数のフーリエ・ラプラス像の零点分布と、その完全正規増大性との関連を分布の空間上のコーシー・リーマン・システムを用いて詳しく調べることができ、“Slowly decreasing"な正則函数に対してもっとも厳密な意味での特性多様体を得ることができた。このことから、tube domain上のシステムと1変数の実軸上のシステムに関しては、、解層の特性集合と作用素の特性多様体との一致という結果を得た。また、さらに詳しくインジケーター・ダイアグラムを用いた評価も試みているが、この評価はまだ対応する凸集合の形状に大きく依存している。一方、余次元2の包合的多様体を特性多様体に持つシステムについて、simple sheet operatorによる解析を行なった。従来この方面は、線形位相空間論的手法あるいは1変数の方程式の比較定理に持ちこむ方法が使われることが多かったが、ここでは、ある種のフラットな複素領域における正則函数の増大度の評価という方法に作用素のシンボル・カリキュラスを組み合わせることによって、函数の微分可能性まで含めた結果を得ることができた。本質的には2-超局所特異性と関連する性質を、複素開集合の形状と各導函数の増大度の言葉で表わし、後は具体的な計算によるこの方法は、一般の包合的なシステムの場合にも使うことができると思われる。
常在細菌叢と性ホルモンによるマイボーム腺脂質代謝制御機構及び眼表面疾患病態の解明

マイボーム腺分泌脂(meibum)の網羅的脂質分析と常在細菌叢のマイクロバイオームによる網羅的解析を行い、マイボーム腺脂質代謝制御機構を解明し、さらに、マイボーム腺機能不全(MGD)患者の脂質とマイクロバイオームの分析結果から、MGDに伴う眼表面疾患(MGDに伴う蒸発亢進型ドライアイとマイボーム腺炎に関連する眼表面炎症性疾患)の病態を解明し、新規治療法の開発ストラテジーに繋げる。
AMR法を用いた電磁粒子コードの開発とそのミクロ・マクロスケール結合過程への応用

自然現象は一連の過程の中に様々な空間スケールを内包し、それらが相互に関連しているのが一般的である。空間スケールの異なる領域を連結して、全体を一つの系として、充分な空間分解能で解き進めることを実現するために、われわれはAdoptive-Mesh Refinement(AMR)法を用いたプラズマ粒子コードを開発した。また、空間的な微細構造を見るために、格子を細分化すると共に、粒子もそれと調和的に分割する方法を開発してコードに組み込む方法を確立させた。最終年度にあたる今年度は、大規模な系にハリス解で記述される電流層を仮定し、その時間発展を追った。従来より行われてきた同様の計算では、ある時点を境に磁気再結合率が低下する現象がみられ、それは境界条件の影響であるとされてきた。今回のわれわれの計算では、大規模な系を用いたため、計算時間内においては、境界からの影響を取り除いて磁気再結合率の変化を調べることができたが、ここでも同様に、その値が低下する現象がられた。検討の結果、原因は電子とイオンの運動論的な振る舞いの差にあることが判明した。また、磁気拡散領域で加速された電子が、電流層境界(セパラトリクス・レイヤー)に沿って高速で周辺領域に飛び出してゆくが、その様な電子と背景の電子の間で2流体不安定が起こり、静電的な電子プラズマ波が励起される様相が明らかにされた。さらに、非線型的な段階にまで発展した電子プラズマ波が、衛星観測で頻繁に観測される静電孤立波に発展してゆく様子が明らかにされた。本研究で作成されたコードは、極めて有効かつ汎用的なため、今後、プラズマ現象のミクロ・マクロ結合過程を研究する際に、広く応用される可能性がある。空間スケールの異なる領域を連結して、全体を一つの系として、充分な空間分解能で解き進めることを実現するために、われわれはAdoptive-Mesh Refinement (AMR)法を用いたプラズマ粒子コードを開発することにした。先ず、コード開発のためのPC導入など、インフラ整備を行い。次に、集中的にプログラムを作成をし、空間的に一様とした系の中で、OモードやXモードのプラズマ電磁波動を与えて動作の確認とデバッグ作業を行なった。さらに、次の段階として、磁気再結合のシミュレーションを実行するために、ハリス解で記述される電流層を与えて、それが安定解であることを確認した。また、計算量を低減するために、グリッド長に応じた時間間隔(Δt)を用いて積分する計画であるが、この点については、解の発散が起こり安定化に成功していない。今後、この部分について早急に解決をはかりたい。本年度は空間2次元のコードがほぼ完成した。その動作を確認するために、空間的に一様とした系の中で静電的な電子プラズマ振動を与えて、そのランダウ減衰の様子を解析理論と比較したり。また、格子の変化する空間領域で波の反射やモード変換の起こらないことを確認した。次に、ハリス解で記述される電流層を与えてその時間発展を追い、電子慣性抵抗による磁気拡散によって磁気再結合の起こることを見出した。また、空間的な微細構造を見るために、格子を細分すると共に、粒子もそれと調和的に分割する方法を開発してコードに組み込み、その有効性を確認した。プラズマ現象のミクロ・マクロ結合過程を研究する上で、極めて効率が高く応用範囲の広いコードが完成した。

本研究で作成されたコードは、極めて有効かつ汎用的なため、今後、プラズマ現象のミクロ・マクロ結合過程を研究する際に、広く応用される可能性がある。
携帯端末用SAWフィルタの関数論的回路構成に関する研究

本研究では、携帯端末用のアンテナ分波器の主要要素である表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)に関して関数論的・回路網構成論的な新しい設計法を開発することである。SAW素子は800程度の高い$Q$をもつ電気音響変換素子であり、これを用いると800MHz帯のフィルタが数ミリ角で実現できることから、最近の携帯端末ではSAWフィルタが専ら使われており、今後の高性能化のためには、新しい設計手法が強く求められている。特に、アンテナ分波器の仕様として、急峻な減衰特性をもち隣接した通過帯域をもつ対をなす二つのフィルタを実現する必要がある。所望のフィルタは、800MHz帯で広帯域の通過域をもち、かつ非常に急峻な減衰特性を実現する必要がある。本研究課題において研究対象とするSAWフィルタの回路形としては、1)従来用いられているはしご形回路で並列枝にSAW素子のみまたはSAW素子の直列回路を用いたもの、2)SAW素子の直並列回路に集中定数素子のインダクタンス$L$を挿入した混在形回路、の二通りの回路を研究対象とした。本年度は、上記2)の回路について検討した。すなわち、SAW素子の直並列回路に集中定数素子のインダクタンス$L$を挿入した混在形回路について、回路を「対称形」に限定することにより2等分定理を利用した解析的検討が可能となり、この場合に対して$L$を挿入することによる新しい減衰極の値とY形の$L$の値との関係を詳細に検討し、減衰特性の改善について解析的な検討を行うと共に、数値シミュレーションで確認を行った。結果を電子情報通信学会回路とシステム研究会において発表した。SAWフィルタの典型的な構造の一つははしご形回路構造である。この形のSAWフィルタを用いて携帯用電話のデュープレクサ用帯域フィルタを設計する問題は、伝送特性(減衰特性)T(Ω)=P(Ω^2)/(Ω^2+1)の形の低域通過特性の設計に帰着できることを既に示していた。ここで、Ωは規格化周波数であり、P(Ω^2)はΩの実偶多項式である。次数を固定して減衰特性の良いフィルタを設計するには、通過域Chebyshev形が望ましが、上記の形の有理関数が通過域Chebyshev特性をもつように多項式P(Ω^2)を解析的に決める方法は知られていなかった。そこで、本研究では先ず上記の問題を解決した。この結果は、電子情報通信学会の回路とシステム研究会において発表している。さらにより一般の問題として、与えられた偶多項式D(Ω^2)を分母にもつ有理関数P(Ω^2)/D(Ω^2)が通過域Chebyshev形の低域通過特性となるようにP(Ω^2)を解析的に求める方法を見いだした。これに関しては、来年度の国際会議などで発表予定のつもりである。また、これらの結果を具体的にSAWフィルタの設計に活かすには、SAWフィルタのより一般の構造を見いだすかまたは、上記で得られた関数に何らかの実現条件を加味する必要があり、来年度はこのことについて検討する予定である。本年度は、携帯端末中のアンテナ分波器で用いられる表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)の関数論的・回路構成論的な新しい設計法の開発に関連した3項目について研究し、それぞれの項目において有意義な成果が得られている。特に、分布定数回路の解析・構成法はSAWフィルタの設計法に密接な関連をもっており、申請期間の最終年度である来年度では、以下の研究成果をふまえたSAWフィルタの系統的設計手法をまとめる。(1)LSI配線における超高周波信号伝播の数値解析手法CIP(Cubic Interpolated-polynomial Propagation)法は、電磁波をはじめとした波動方程式の高精度な数値解析手法として最近注目されている。LSI内やLSI間配線を分布定数線路とみなし、様々な分布・集中混在回路の数値解析手法が提案されているが、CIP法を適用する研究例は知られていない。

CIP法は格子点間の三次補間多項式を伝播しながら、各時刻の数値解を求める手法である。高速パルス信号の伝播シミュレーションでは格子点間に急峻な変化が存在し、非単調な補間多項式が原因である数値解の誤差がCIP法では生じる。ここでは、数値解の誤差について理論的な評価を行うために、格子点幅に関して補間多項式が単調となるための必要十分条件を導出した。(2)スイッチング電源の回路構成法電子機器のオンボード電源に最も多用されるDC-DCコンバータは、直流電圧を任意の電圧値に変換する電力変換器である。スイッチング方式コンバータの基本的な構成素子は,スイッチ(ダイオード),キャパシタ及びインダクタであり、これらの回路素子の接続構造がコンバータの基本的な特性を決定する要因となる。ここでは、変成器を含む絶縁型コンバータと4スイッチ非絶縁型コンバータに関する回路接続構造の必要十分条件、および目の子算で全てのコンバータを網羅できるグラフ構成法を導出した。(3)CNNに現れる安定な定常パターンの特徴づけセルラニューラルネットワーク(Cellular Neural Network, CNN)は相互結合型ニューラルネットワークの一種である。主な応用分野は画像処理であり,特に実時間画像処理への応用が期待されている。また、結合が局所的であることから集積回路による実装が容易である。ここでは、CNNを用いた信号処理に関する基礎的な課題である、一次元に配置された離散型CNNが任意の入力に対して安定となるための結合係数に関する必要十分条件を導出した。本研究では、携帯端末用のアンテナ分波器の主要要素である表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)に関して関数論的・回路網構成論的な新しい設計法を開発することである。SAW素子は800程度の高い$Q$をもつ電気音響変換素子であり、これを用いると800MHz帯のフィルタが数ミリ角で実現できることから、最近の携帯端末ではSAWフィルタが専ら使われており、今後の高性能化のためには、新しい設計手法が強く求められている。特に、アンテナ分波器の仕様として、急峻な減衰特性をもち隣接した通過帯域をもつ対をなす二つのフィルタを実現する必要がある。所望のフィルタは、800MHz帯で広帯域の通過域をもち、かつ非常に急峻な減衰特性を実現する必要がある。本研究課題において研究対象とするSAWフィルタの回路形としては、1)従来用いられているはしご形回路で並列枝にSAW素子のみまたはSAW素子の直列回路を用いたもの、2)SAW素子の直並列回路に集中定数素子のインダクタンス$L$を挿入した混在形回路、の二通りの回路を研究対象とした。本年度は、上記2)の回路について検討した。すなわち、SAW素子の直並列回路に集中定数素子のインダクタンス$L$を挿入した混在形回路について、回路を「対称形」に限定することにより2等分定理を利用した解析的検討が可能となり、この場合に対して$L$を挿入することによる新しい減衰極の値とY形の$L$の値との関係を詳細に検討し、減衰特性の改善について解析的な検討を行うと共に、数値シミュレーションで確認を行った。結果を電子情報通信学会回路とシステム研究会において発表した。
CD-ROMを利用したパソコン用教育統計デ-タベ-ス管理システムの開発

1.文部省が磁気テ-プ化し、国立教育会館を通じて一般の利用に供される昭和30年度から平成元年度間の35年分の学校基本調査報告書掲載の統計デ-タを対象として、パソコン用の統計デ-タベ-ス管理システムを開発した。このシステムの全体は、次の3つの下位システムから成っている。(1)デ-タベ-ス作成システム:デ-タベ-スファイルとして、(1)3種類のデ-タファイルと(2)4種類のインデックスファイルを大型コンピュ-タを用いて作成し、これらをパソコン用のコ-ドに変換するソフトウェアである。なお、デ-タベ-スファイルの容量は、230MB弱である。(2)検索システム:統計デ-タベ-スの利用者が、デ-タの所在やパソコン用の言語を意識せずに、統計デ-タの検索を行うための、パソコン画面への各種選択肢の表示、その中の任意の項目の選択結果の入力、SYLKファイルに出力するためのソフトウェアである。(3)検索結果の編集・加工処理システム:出力されたSYLKファイルを入力して、グラフ作成を含む各種の表計算を行うソフトウェアである。2.作成したデ-タベ-スファイルを、外注してCD-ROM化するとともに、書き替え型光磁気ディスクに大型コンピュ-タから直接ファイルを転送して登載し、検索を試行した結果、このシステムが実用化できることが明らかにされた。3.このシステムの利用者向けのマニュアル及びデ-タベ-スの構造とその作成のための基礎資料を含め、本研究の成果に関する最終報告書をまとめた。1.データベース化の対象とする文部省刊行の学校基本調査報告書のうち、昭和50年度から昭和62年度間の13年分の報告書に掲載された統計データの構造を分析した。(1)統計数値の個数は約680万個、統計表の表頭は459種類、表側は469種類、統計表は1410種類である。(2)統計表の1行を1レコードとし、1レコードに最大63個までの数値を固定長で収録すると、全体で約39万レコードとなり、1個の数値を8バイトとし、各レコードに識別コードを付してコンピュータに入力すると、約300MBの容量が必要となる。(3)将来、30年間の学校基本調査の統計数値を1枚約500MB収録可能なCDーROMに登載するためには、可変長レコードないしバイナリ形式で記憶することを検討する必要がある。2.多量の統計数値を高速で検索するシステムを設計・開発した。(1)高速検索の実現するためのインデックスファイルとして、調査対象の検索に関するもの、集計事項の種類の検索に関するもの、統計表の種類と統計数値の所在の検索に関するもの、および、表頭・表側の記述事項の検索に関するものの、計4種類を設計した。(2)統計数値データおよび、集計事項、表頭・表側事項に関するデータを入力してインデックスファイルを作成する汎用コンピュータ用ソフトウェアと、CDーROM登載用データのコード変換ソフトウェア、および、CDーROMに登載した統計数値を各種のインデックスファイルを用いて検索するソフトウェアを開発した。3.検索用ソフトウェアの稼働テスト用として小量のデータについてのCDーROMファイルと、高速検索の実証用として前記13年分の全データについてのものを作成した。1.文部省刊行の学校基本調査報告書のうち、昭和30年度平成元年度の35年分の報告書掲載の統計デ-タを対象として、大型コンピュ-タを用いて、次のデ-タベ-スファイルを作成した。これらのファイルのうちインデックスファイルは、パソコン上で高速に統計デ-タの検索ができるような構造をもつものである。(1)統計数値デ-タファイル(約80万レコ-ド)、(2)行項目デ-タファイル(約6万9千レコ-ド)、(3)列項目デ-タファイル(約2万7千レコ-ド)、(4)調査対象インデックスファイル(46レコ-ド)、(5)数値種類インデックスファイル(387種類)、

(6)統計数値インデックスファイル(約7千レコ-ド)、(7)行項目インデックスファイル(約2千レコ-ド)、(8)列項目インデックスファイル(約1千レコ-ド)。2.上記のデ-タベ-スファイルをCDーROMに登載して、パソコン上で統計デ-タの検索を試み、このシステムが実用化されうることを確認した。また、書き替え可能な光磁気ディスクにも、大型コンピュ-タから直接デ-タベ-スファイルを転送して、それが、CDーROMに比べて、将来のパソコン用デ-タベ-スの登載に適していることを明らかにした。3.昨年度の研究で開発したデ-タベ-ス作成のためのコンピュ-タソフトウェアとパソコン用の検索ソフトウェアを、統計デ-タの利用者の意見を徴しつつ改善し、より使い易くかつ汎用性の高いものにした。これを、学校基本調査の統計デ-タ以外にも適用してみて、その実用性を確認した。4.本研究の成果に関する最終報告書を作成し、その中に、当システムの利用者向けのマニュアル及びデ-タベ-ス作成のための基礎資料を掲載した。
仮想現実システムを用いた認知的時間と空間の多様性に関する理論構築

共同研究者である廣瀬通孝・岡瑞起、両氏と協力して、日本人工知能学会での5回のオーガナイズドセッションを開催し、「マッシブデータフロー」という、人と環境と人工システムが作り出す「大きな情報の流れがつくるパターン」としての「システムの生命性」について大きく議論をすすめることができた。またそれを示す実験として、池上と岡は、「生きているようなセンサーユニットのネットワーク」を製作・解析し、廣瀬らはスマートフォンやネットを利用し「人の意思決定を無意識に変容させていくシステム」を設計した。これらの成果の一部が、2012年(および2015年予定)に人工知能学会誌から特集号として発表された。成果は2つある。一つ目は、実際にインテリジェント・センサーネットワークを構築してそのダイナミクスを調べる。8つのセンサーユニット(2つのセンサー(IRセンサーとアンビエント・ライト)をそれぞれ備え、そのセンサー値を使ってセンシングのサンプリング値を制御する。またセンシングされた値を別のユニットにワイアレスで飛ばす仕掛けを内蔵する)を自作し、8個のユニットを組み合わせてセンサー・ネットワークを構成した。国内では研究室や街の本屋に配置し、1週間以上動かした場合どのような変化をするか、置かれた場所に依存してどのようなダイナミクスが出現するかを実験した。このシステムの最大の特徴は、各センサーユニットのサンプリングレートが自律的に可変的であるように設計してある点にある。この成果は、シンガポールでのIEEE国際会議のALIFE section(2013年4月)で口頭発表することができた。2つ目は、この理論的なモデルの作成である。シミュレーションでは、センサーの数を数百にすることが可能となり、そこで実験でみたのと同じような、サンプリングレートに相当する変数のカオスへの分岐をみた。それに加えて、1次元のリング状に配置したセンサーの間を間欠的に情報がめぐるパターンが見出された。さらに大域的に同期したバーストが起こることが見出された。大域的なバースト現象はほかのTwittersystemなどでも見つかっており、これらをあわせて現在論文として準備中である。本プロジェクトの提案は、仮想/拡張現実のシステムを使って、人間の認知上に再構成される時間と空間の多様性に関する理論的基盤つくりを目指すものである。仮想/拡張現実のシステムは、人工生命の基本概念である自律性」「能動性」「持続性」「進化可能性」を用いて、理論的基盤を構成する。特に大空間や屋外空間において、空間的対応付けの正しい五感情報提示を実現する。H24年は特に以下のシステムについて推進できた。時間と空間の多様性は、そのままその場所でつくられるアフォーダンスである。われわれは8つのセンサーユニット(2つのセンサーをそれぞれ備え、それをXbeeと、multicore unitと、メモリーボードからなる)を自作し、それらが無線でネットワークをなすシステムを構成した。それを研究室と青山の本屋に配置させてもらって、1週間以上放置し、置かれた場所に依存してどのようなダイナミクスが出現するかを実験した。その結果、以下のものが分かった。センサーネットワークは、各センサーユニットのサンプリングレートが自律的に可変的であるように設計した。それが光の強さに伴って分岐現象を示し、それが研究室環境における週の何日かの日中に観察できた。2)1)を力学系のモデルとして構築して解析。複雑な分岐過程と、ある種の共鳴状態を明らかにすることができた。このセンサーネットワークの状態をサウンドにマップし、その部屋に来た人とセンサーネットワークが相互作用できるようにデザインした。この実験システムをスケールアップして、H25年度は他センサーを用いた人の知覚について考察をおこなっていきたい。この結果は、2012年のSIGRAPH-ASIA、およびIEEEのALIFE国際会議にオーラル講演として採択されている。本研究は、共同研究者である、廣瀬通孝、岡瑞起、両氏と協力して、「人間の認知上に再構成される時間と空間の多様性に関する理論的基盤つくりを目指す」というものであった。特に、1)池上の行ってきた人工生命の基本概念である、「自律性」「能動性」「持続性」「進化可能性」といった概念を用い、廣瀬のVRや岡のウェブ科学のアプローチを用いつつ、人工生命の考えとエンジニアリングを接続するための理論的基盤を構成する。方法論として、廣瀬研では人間の無意識の作用を利用したライフログ・システムの開発を行った。岡らは池上と協力して、ウェブの大規模データを利用し、ウェブの新しいダイナミックな性質を調べた。また池上研では、実際にIRセンサーやアンビエントセンサーを搭載したユニットを無線でつなぎ、センサーネットワークの性質を構築して実験を行い、その振る舞いを理論的に解析した。

この科研費の一番の成果は、池上・廣瀬・岡の広がった研究活動を、Massive Data Flow(マッシブ・データフロー、MDFと略する)という概念という名前で統一的にながめ、人工知能学会でのオーガナイズセッションを組織して、議論を重ね、発表してきたことにある。このMDFに関してはポジションペーパーとして2014年の3月に国際会議で発表し、個々の研究成果はそれぞれ国際ジャーナル誌に投稿/発表(たとえばPLoS系などのオープンアクセス誌)してきた。また一般誌としては2014年の10.17にWIRED誌に、「リアルタイムで次の行動を導く「未来予測アプリ」:東大の研究チームが開発」として記事にしてもらっている。複雑系の科学実際のセンサーネットワークの実装に成功し、そこでみられるサンプリング・レートの分岐現象を見出すことが出来た。しかし実際このプロジェクトは、ライフログ的な観点を基盤科学として提出することにある。そのためには、廣瀬研などの実験に対する、理論的な整備が必要である。それがいまのところ不十分といえる。2つの国際会議での発表があり、そのことから順調に発展しているといえる。一つ目はSIGGRAPH ASIA2012に採択されたので構築したセンサーネットワークのデモンストレーションを行い、2つ目はIEEE-ALIFEにオーラルで採択されている。実際にセンサーネットワークが制作されていること、2つの国際会議で採択されたことより、順調と判断している。したがって、本年度は、ライフログをベースにした科学の創出にむけて、共同研究者との交流を深め、新しい科学分野の創出に時間をつかいたいと考えている。バーチャルタイムマシン・システムのための理論構築を行う。考慮しているシステムは、現実世界に置くことで固有の時間スケールを必要とする。例えば長い時間スケールでパブリックスペースに設置した場合に,人が長く相互作用できるための仕組みを明らかにする。これは、廣瀬研究室がおこなってきた大量実写画像を用いたバーチャルタイムマシンの制作設計のために必要な理論である。池上は、人工システムがそれ自身で組織化する時間スケールの理論を作っている。これを廣瀬研究室のデータをもとに発展させる。自律システムが人間や環境に働きかけるためには、空間性と時間軸を考慮した相応のインタラクションの仕組みが必要となる。また、ハーフパブリックな空間で長期にわたって稼働するシステムを構築するために、ディスプレイシステムやインタラクション手法自体にロバストな仕組みを導入する必要がある。具体的には、以下の3つの課題(をベースに人工生命の手法を用いた理論設計に取り組む。具体的には、無意識型インタラクションシステムの自律的なダイナミクスを人間に反映させるフィードバック手法として、直接的な情報提示手法でなく、人間の無意識の作用を利用して、人工生命システムが間接的に人間に働きかけるための手法の研究を行う。例えば、アンビエントな情報提示手法、人間の備える無意識の反射行動を用いた行動誘導システムなどの理論を構築する。