hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチ同位体トレーサーを用いた島弧マグマ活動のタイムスケールの研究

沈み込み地域での物質循環のタイムスケールに地球化学的な制約をつけるために,ウラン238の放射壊変系列の短寿命放射性核種の放射非平衡現象が用いられてきた.放射非平衡は沈み込む海洋スラブからの流体がマントルに付加するさいにおこるウラン-トリウムやトリウム-ラジウムの化学的な分別で引き起こされると解釈されてきた.島弧の火山岩で見られるトリウム230-ラジウム226間の放射非平衡の存在は,非平衡が本当にマントルで形成されたものならば,マグマの発生から噴火までが数千年のタイムスケールで起きることを示す.放射非平衡がマントルで起きたか検証するひとつの方法は,放射非平衡の大きさと沈み込み帯でのマグマ発生の原因となる流体のもたらした化学作用の大きさの相関を調べることがある.ベリリウム10は宇宙線により生成する短寿命放射性核種であり,地球表層からのみマントルに供給される.島弧地域の火山岩ではベリリウム10の存在が確認されており,地球表層物質のマグマへの寄与が確認された重要なトレーサーである.放射非平衡の大きさとベリリウム10の濃度の相関は,これまで数地域でしか報告がない.本研究では伊豆島弧で両者の相関を調べた.東大原子力総合研究センターの加速器マスを利用し,これまでに,伊豆大島,三宅島,新島の火山岩試料を分析した.その結果,ベリリウム10の濃度が0.8-1.3×10^6atoms/g程度という結果を得た.10Be/9Be同位体比は,伊豆大島試料が最も高く,三宅島,新島はほぼ等しい.この結果は,238U-230Thの放射非平衡の大きさが三島で単純に減少するのとは対照的である.チリの火山では,238U-230Thの放射非平衡の大きさと10Be/9Be同位体比が相関を示すことから,放射非平衡が流体の脱水により引き起こされたと結論されたが,伊豆島弧では,より複雑な要因を考える必要がある.沈み込み地域での物質循環のタイムスケールに地球化学的な制約をつけるために,ウラン238の放射壊変系列の短寿命放射性核種の放射非平衡現象が用いられてきた.放射非平衡は沈み込む海洋スラブからの流体がマントルに付加するさいにおこるウラン-トリウムやトリウム-ラジウムの化学的な分別で引き起こされると解釈されてきた.島弧の火山岩で見られるトリウム230-ラジウム226間の放射非平衡の存在は,非平衡が本当にマントルで形成されたものならば,マグマの発生から噴火までが数千年のタイムスケールで起きることを示す.放射非平衡がマントルで起きたか検証するひとつの方法は,放射非平衡の大きさと沈み込み帯でのマグマ発生の原因となる流体のもたらした化学作用の大きさの相関を調べることがある.ベリリウム10は宇宙線により生成する短寿命放射性核種であり,地球表層からのみマントルに供給される.島弧地域の火山岩ではベリリウム10の存在が確認されており,地球表層物質のマグマへの寄与が確認された重要なトレーサーである.放射非平衡の大きさとベリリウム10の濃度の相関は,これまで数地域でしか報告がない.本研究では伊豆島弧で両者の相関を調べた.東大原子力総合研究センターの加速器マスを利用し,これまでに,伊豆大島,三宅島,新島の火山岩試料を分析した.その結果,ベリリウム10の濃度が0.8-1.3×10^6atoms/g程度という結果を得た.10Be/9Be同位体比は,伊豆大島試料が最も高く,三宅島,新島はほぼ等しい.この結果は,238U-230Thの放射非平衡の大きさが三島で単純に減少するのとは対照的である.チリの火山では,238U-230Thの放射非平衡の大きさと10Be/9Be同位体比が相関を示すことから,放射非平衡が流体の脱水により引き起こされたと結論されたが,伊豆島弧では,より複雑な要因を考える必要がある.本研究の目的は沈み込み地域での物質循環のタイムスケールに地球化学的な制約をつけることである.従来,この目的にはウラン238の放射壊変系列の短寿命放射性核種の放射非平衡現象が用いられてきた.放射非平衡は沈み込む海洋スラブからの流体がマントルに付加するさいにおこるウラン-トリウムやトリウム-ラジウムの化学的な分別で引き起こされると解釈されてきた.島弧の火山岩で見られるトリウム230-ラジウム226間の放射非平衡の存在は,非平衡が本当にマントルで形成されたものならば,マグマの発生から噴火までが数千年のタイムスケールで起きることを示す.放射非平衡がマントルで起きたか検証するひとつの方法は,放射非平衡の大きさと沈み込み帯でのマグマ発生の原因となる流体のもたらした化学作用の大きさの相関を調べることがある.ベリリウム10は宇宙線により生成する短寿命放射性核種であり,地球表層からのみマントルに供給される.島弧地域の火山岩ではベリリウム10の存在が確認されており,地球表層物質のマグマへの寄与が確認された重要なトレーサーである.放射非平衡の大きさとベリリウム10の濃度の相関を調べることにより,上記の間題を考察する助けとなるが,これまで数地域でしか研究が行われていない.本研究では伊豆島弧で両者の相関を調べる.本年度はまずベリリウム10の分析法を検討した.

ベリリウム10分析には多量の岩石試料の処理が必要であるが,融解法と酸分解法を比較し,酸分解法が精製・収率の点でよい結果を与えることが明らかになった.東大原子力総合研究センターの加速器マスを利用し,三宅島の2000年噴火試料を分析した.その結果,ベリリウム10の濃度が1.5X10^6atoms/g程度という結果を得た.沈み込み地域での物質循環のタイムスケールに地球化学的な制約をつけるために,ウラン238の放射壊変系列の短寿命放射性核種の放射非平衡現象が用いられてきた.放射非平衡は沈み込む海洋スラブからの流体がマントルに付加するさいにおこるウラン-トリウムやトリウム-ラジウムの化学的な分別で引き起こされると解釈されてきた.島弧の火山岩で見られるトリウム230-ラジウム226間の放射非平衡の存在は,非平衡が本当にマントルで形成されたものならば,マグマの発生から噴火までが数千年のタイムスケールで起きることを示す.放射非平衡がマントルで起きたか検証するひとつの方法は,放射非平衡の大きさと沈み込み帯でのマグマ発生の原因となる流体のもたらした化学作用の大きさの相関を調べることがある.ベリリウム10は宇宙線により生成する短寿命放射性核種であり,地球表層からのみマントルに供給される.島弧地域の火山岩ではベリリウム10の存在が確認されており,地球表層物質のマグマへの寄与が確認された重要なトレーサーである.放射非平衡の大きさとベリリウム10の濃度の相関は,これまで数地域でしか報告がない.本研究では伊豆島弧で両者の相関を調べた.東大原子力総合研究センターの加速器マスを利用し,これまでに,伊豆大島,三宅島,新島の火山岩試料を分析した.その結果,ベリリウム10の濃度が0.8-1.3×10^6atoms/g程度という結果を得た.10Be/9Be同位体比は,伊豆大島試料が最も高く,三宅島,新島はほぼ等しい.この結果は,238U-230Thの放射非平衡の大きさが三島で単純に減少するのとは対照的である.チリの火山では,238U-230Thの放射非平衡の大きさと10Be/9Be同位体比が相関を示すことから,放射非平衡が流体の脱水により引き起こされたと結論されたが,伊豆島弧では,より複雑な要因を考える必要がある.
知識差が獲得される動作と注視位置に及ぼす影響を考慮した見まね学習の動作獲得モデル

舞踊動作におけるヒトの動作パターンを検討するため,まず型の無い自由な舞踊動作の踊りを玄人の踊り手と素人の踊り手双方の計測を行なった.また,それぞれが舞踊動作をする際に意識した注目点を調べ,動作の獲得における「こつ」や「勘所」といったものが,知識の差でどのように異なっているのか観察行い,実際に動作獲得時における制御変数と制御状態を推定するモデルの構築を行っている.これまでの成果では,舞踊動作においても舞踊の知識の差によって,感性(印象)や感性に関連する物理的特徴(運動特性)に違いがあり,ヒトの知覚や認知において知識の差における影響を明らかにできた.本研究では,動作者のスキルを特徴づける舞踊動作の上肢関節の相互関連性を明らかにすることを目的として,観察者の印象における踊りの分類をもとに「上手」と判断された舞踊動作の運動計測を行い,多変量自己回帰モデルを用いて,その関連性を明らかにすることを試みた.その結果,肩屈伸,肘屈伸,手首回旋の3つの関節では,隣り合う関節間以外にも3関節間の関連性を確認できた.また,上手な舞踊動作での関節間では,時間的に位相差があり,上腕から前腕への動きの伝達よりも前腕から上腕への動きの伝達が上手印象を与える際に影響を与えている傾向が示唆された.さらに,知識の有無において,主観的な印象によって分類された舞踊動作の上肢関節間において,相互関連性の検討を行ったところ,知識有り被験者「固い-柔かい」印象の動作では,肘関節から手先の関節への動きの伝わり方を特徴として捉えて,印象を決定している.また,舞踊の知識無し被験者は,動作の時間変化や関節動作の大きい部分を特徴として捉えて,印象を決定していることが示唆された.次に本研究では,これらの結果得られた主観的な印象より分類された舞踊動作の特徴を動力学シミュレーションを用いて,キャラクタに写像し,ある特定の印象を与えるモーションの生成を行っている.舞踊動作におけるヒトの動作パターンを検討するため,まず型の無い自由な舞踊動作の踊りを玄人の踊り手と素人の踊り手双方の計測を行った.また,それぞれが舞踊動作をする際に意識した注目点を調べ,動作の獲得における「こつ」や「勘所」といったものが,知識の差でどのように異なっているのか観察行い,実際に動作獲得時における制御変数と制御状態を推定するモデルの構築を行っている.本研究では,印象評価において知識の有無に関わらず,特に相関の高かった「好き-好きでない」と「固い-やわらかい」評価軸で,関連性のある運動特性の検討を行った.この二つの印象評価軸に対して,関連する運動特性を比較検討したところ,舞踊の知識有りグループでは,関連する運動特性が単関節角度の時系列データから得られる運動特性の複数の組み合わせとその単関節の組み合わせが作る指先軌道の運動特性の両方で抽出されていた.一方,知識無しグループでは,対応する運動特性は,目立った運動の単関節時系列角度データから得られたと考えられる.結果から,知識有りの被験者では,「好き-好きでない」印象には,手首のこねりと肩の動きをという上肢運動の特徴ある一部分を見て印象を評価していると示唆される.知識無し被験者では,同じ印象でも手首,前腕,肩と全体を見て評価を行っていると示唆される.また,「固い-やわらかい」印象の場合,知識有り被験者では,停留の仕方や停留の回数などを見て評価していると示唆されるのに対し,知識無し被験者では一番大きく動作している場所によってその印象を決めていると示唆される.舞踊動作においても舞踊の知識の差によって,感性(印象)や感性に関連する物理的特徴(運動特性)に違いがあり,ヒトの知覚や認知において知識の差における影響を明らかにできた.さらに,舞踊の知識の有無により主観的な印象よって分類された舞踊動作の上肢関節の相互関連性を明らかにすることを目的として,観察者の印象における踊りの分類をもとに「上手」と判断された舞踊動作の運動計測を行い,多変量自己回帰モデルを用いて,その関連性を明らかにすることを試みた.舞踊動作におけるヒトの動作パターンを検討するため,まず型の無い自由な舞踊動作の踊りを玄人の踊り手と素人の踊り手双方の計測を行なった.また,それぞれが舞踊動作をする際に意識した注目点を調べ,動作の獲得における「こつ」や「勘所」といったものが,知識の差でどのように異なっているのか観察行い,実際に動作獲得時における制御変数と制御状態を推定するモデルの構築を行っている.これまでの成果では,舞踊動作においても舞踊の知識の差によって,感性(印象)や感性に関連する物理的特徴(運動特性)に違いがあり,ヒトの知覚や認知において知識の差における影響を明らかにできた.本研究では,動作者のスキルを特徴づける舞踊動作の上肢関節の相互関連性を明らかにすることを目的として,観察者の印象における踊りの分類をもとに「上手」と判断された舞踊動作の運動計測を行い,多変量自己回帰モデルを用いて,その関連性を明らかにすることを試みた.その結果,肩屈伸,肘屈伸,手首回旋の3つの関節では,隣り合う関節間以外にも3関節間の関連性を確認できた.また,上手な舞踊動作での関節間では,時間的に位相差があり,上腕から前腕への動きの伝達よりも前腕から上腕への動きの伝達が上手印象を与える際に影響を与えている傾向が示唆された.さらに,知識の有無において,主観的な印象によって分類された舞踊動作の上肢関節間において,相互関連性の検討を行ったところ,知識有り被験者

「固い-柔かい」印象の動作では,肘関節から手先の関節への動きの伝わり方を特徴として捉えて,印象を決定している.また,舞踊の知識無し被験者は,動作の時間変化や関節動作の大きい部分を特徴として捉えて,印象を決定していることが示唆された.次に本研究では,これらの結果得られた主観的な印象より分類された舞踊動作の特徴を動力学シミュレーションを用いて,キャラクタに写像し,ある特定の印象を与えるモーションの生成を行っている.
記憶の形成と精緻化の神経機構の解明

本研究では、機能的カテゴリ(はたらきや用途の類似性に基づくカテゴリ分け)の記憶が形成、利用、再編される過程の神経細胞活動を調べることで、カテゴリ記憶に関係する神経機構のダイナミズムを解明することを目指すものであった。サルに視覚刺激と結果(報酬または嫌悪刺激)を連合される記憶課題を行わせた。課題では、見た目が異なる視覚刺激4枚を1グループとして、2つのグループ(計8枚の視覚刺激)からなる刺激セットを作り、そのなかからランダムに選んだ1つの刺激をサルに提示した。各刺激グループは特定の結果を予告しており、サルは提示された視覚刺激から報酬がもらえるか、嫌悪刺激がくるかを予測する。学習訓練が進むにつれ、サルはジュースを予告する視覚刺激に対してはジュースが出る前からジュースが出てくる飲み口をなめるようになったのに対し、食塩水を予告する視覚刺激に対してはそのような行動を抑制するようになった。その後、それまでジュース(食塩水)を予告していた刺激グループが食塩水(ジュース)を予告するように、刺激と結果の関係を入れ替える逆転学習を導入した。サルは刺激と結果の関係が入れ替わったことを1つの視覚刺激で経験すると、同じグループに属する他の刺激に対しては結果との関係が変わったことを経験する前から行動を変えることから、サルがこの課題において刺激グループをカテゴリとして認識していることが分かった。前頭連合野から神経細胞活動を記録し、カテゴリをコードしている神経細胞が前頭連合野に存在することが分かった。今後は下側頭皮質にECoG電極を埋め込み、前頭連合野と下側頭皮質のあいだにどのような機能連関があるかを調べる予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、機能的カテゴリ(はたらきや用途の類似性に基づくカテゴリ分け)の記憶が形成、利用、再編される過程の神経細胞活動を調べることで、カテゴリ記憶に関係する神経機構のダイナミズムを解明することを目指している。平成26年度は主に2頭のサルに行動課題を訓練した。行動課題は視覚刺激と結果を連合させる記憶課題で、見た目が異なる視覚刺激4枚を1グループとして2グループ(計8枚)の刺激セットを作り、各刺激グループと特定の結果(ジュースまたは食塩水)の連合学習をサルに行わせた。学習訓練が進むにつれ、ジュースと連合している視覚刺激が提示されたときは飲み口をなめるようになったのに対し、食塩水と連合している視覚刺激が提示されたときはそのような行動を抑えるようになった。特定の刺激セットに対して、2頭のサルとも刺激と結果の関係を学習し終えた。その後、それまでジュース(食塩水)を予告していた刺激グループが今度は食塩水(ジュース)を予告するようになるというように、刺激と結果の関係を入れ替える逆転学習を導入した。さらに、刺激と結果の関係を学習する過程で神経活動がどのように変化するかを調べるため、毎日、新しい刺激セットを導入し、その日のうちに連合学習が形成されるようになるまで訓練を行った。1頭のサルは、新しい刺激を導入しても、数十トライアルのうちに刺激と結果の関係を学習し、その逆転学習もできる段階まで訓練が進んだ。しかし、2月の終わりに訓練した1頭のサルが死亡してしまう事故が起きてしまった。今後は、早急に新たなサルを購入し、訓練を開始する。また、残っているサルについては引き続き、行動訓練を進めるとともに、訓練が完了次第、神経活動の記録を開始したいと考えている。サル2頭を用い、行動課題を訓練した。1頭のサルについては、新しい刺激を導入しても数十トライアルのうちに刺激と結果の連合学習が成立し、逆転学習もできる段階まで訓練が進んだため、神経細胞活動を記録するための手術を予定していた。しかし、そのサルが不慮の事故により死亡してしまったため、当初の計画より遅れることとなった。もう一頭のサルについては現在、訓練は8割くらい完了しており、訓練が完了次第、神経細胞活動の記録を開始する予定である。

27年度が最終年度であるため、記入しない。新たなサルを購入し、訓練を開始する。残っているサルについても訓練を引き続き行い、訓練が完了したら、頭部に神経活動記録用のチェンバーを取り付ける手術を行う。実験計画書では、前頭連合野と下側頭皮質から金属電極を用いて、神経細胞活動を記録することを予定していた。しかし、下側頭皮質は脳の深い位置にあり、毎日、金属電極を挿入した場合、脳にダメージを与え、不慮の事故が起こるリスクも高い。また、下側頭皮質は広い領域であり、そのどこが本研究の記憶課題に関係しているのか分からない。そこで、まずは一方の大脳半球において金属電極ではなく、シート状の電極(ECoG)を用いて広範囲に神経活動を記録し、課題に関係している部位を探す。その結果に基づいて、もう一方の大脳半球において金属電極を用いた神経細胞活動記録を行う予定である。
嚥下音と深度画像を組み合わせた嚥下機能評価システムの構築

簡易的な嚥下評価システムを構築するために、嚥下音による特徴解析と深度画像による嚥下動作検出の2つの要素が必要であると考えており、それぞれの要素技術の開発を進めている。まず、これまで入院している高齢者を対象とし、嚥下音を収集してきたが、これだけでは嚥下音の特徴が明確にわからないため、健常な高齢健常者の嚥下音を収集し、特に嚥下後呼気音を中心にその違いを調べた。呼気音をフーリエ変換し、周波数領域における最大振幅、ピーク周波数、周波数平均、分散、エネルギーの5つの特徴量を用い、高齢健常者と高齢嚥下困難者、若年健常者との間で検定を行った。その結果、高齢健常者の特徴は若年健常者より高齢嚥下困難者に近いことがわかった。このことは嚥下後呼気音に高齢者特有の特徴があると考えられる。次に、深度画像を用いた嚥下動作検出について、若年健常者から嚥下時の頸部深度動画像を取得し、そのフレーム間変化から嚥下動作検出をするためのアルゴリズムを開発した。正面からの頸部深度画像において計測領域を手動で指定し、その計測領域内のフレーム間深度変化を時系列で表示すると嚥下に伴う変化が発生する。その変化をとらえることにより嚥下動作検出が可能となる。これは研究計画における「頸部深度画像の変位解析」に対応しており、想定通りの結果が得られたことを意味する。同時に取得したVE検査画像と比較し、嚥下区間の検出が行えていることを確認し、適合率90%以上を達成できた。頸部深度画像の解析については予定通り進めることができ、一定の条件は必要であるが実用化への可能性が十分あることが確認できた。頸部深度画像の解析を重点的に行ったため、一方嚥下音の解析では、呼気音以外の嚥下音の解析が十分できておらず、特に臨床医による各種の嚥下評価指標と、嚥下音の特徴量との相関関係の確認ができなかった。頸部深度画像による嚥下区間の検出については概ね当初予定した精度は確保できているので、実用化のために準リアルタイム処理化が可能かどうかを検討する。嚥下音解析については、臨床医による各種の嚥下評価指標と嚥下音の関係をニューラルネットワークにより学習し、嚥下障害の程度に応じた分類が可能であるかどうかを調べる。頸部装着型のマイクロフォンを使用し、嚥下嚥下音を取得できることを確認した。あらかじめ使用するマイクロフォンの特性や機器から発生する雑音を計測し、それらの影響を削除するソフトウェアを作成した。これにより嚥下音の前処理手法が確立できた。研究協力者の所属する病院でのVE検査に合わせ、嚥下障害者の嚥下音を集取し、前述の前処理手法を適用した上で、周波数領域および時間周波数領域での特徴抽出を行なった。このとき嚥下反射に対応する嚥下音と嚥下後の呼気音に分割し、特徴の違いがあるかどうかについて分析を行なった。嚥下反射時の嚥下音に対する周波数領域の分析では周波数の分散にかかわる特徴において、健常者と嚥下障害者との間に有意な差があることが判明した。この結果を受け時間周波数領域で様々な特徴量を算出し、機械学習により健常者と嚥下障害者との嚥下音を判別させたところ80%以上の精度で判別可能であることがわかった。一方呼気音については、当初呼気再開直後2秒間での呼気音について分析を進めていたが、嚥下後の発音が含まれることもあり純粋な呼気音の分析にならない場合があった。このため呼気再開直後の0.5秒間の呼気音に対して周波数領域での分析を行った結果、2秒間の呼気音と同じ傾向が認められたので、短時間でも呼気音の特徴をとらえることが可能であることを確認した。VE画像の解析については、目視で食塊の流入、嚥下反射開始、ホワイトアウト、呼気再開の時刻を計測し、健常者と誤嚥患者とで比較を行ったところ、食塊流入にかかる時間において有意差がみられた。このことからVE画像そのものの分析が嚥下状態を判別するために有用であることを示すことができた。嚥下音および頸部画像を取得するための手順を確立することができ、当初の予定通り嚥下音の特徴探索を開始することができた。またVE画像の分析を進めるとともに、平成30年度に向け頸部深度画像の分析にも着手している。

このことは嚥下後呼気音に高齢者特有の特徴があると考えられる。次に、深度画像を用いた嚥下動作検出について、若年健常者から嚥下時の頸部深度動画像を取得し、そのフレーム間変化から嚥下動作検出をするためのアルゴリズムを開発した。正面からの頸部深度画像において計測領域を手動で指定し、その計測領域内のフレーム間深度変化を時系列で表示すると嚥下に伴う変化が発生する。その変化をとらえることにより嚥下動作検出が可能となる。これは研究計画における「頸部深度画像の変位解析」に対応しており、想定通りの結果が得られたことを意味する。同時に取得したVE検査画像と比較し、嚥下区間の検出が行えていることを確認し、適合率90%以上を達成できた。頸部深度画像の解析については予定通り進めることができ、一定の条件は必要であるが実用化への可能性が十分あることが確認できた。頸部深度画像の解析を重点的に行ったため、一方嚥下音の解析では、呼気音以外の嚥下音の解析が十分できておらず、特に臨床医による各種の嚥下評価指標と、嚥下音の特徴量との相関関係の確認ができなかった。VE画像の分析については、今年度取得するデータも含め再度精査の上論文としてまとめる。嚥下音の解析についてはこれまでとは異る時間周波数解析を適用し、医師が付与した嚥下評価スコアの個別の項目と時間周波数解析結果から抽出した特徴量との関係を用い機械学習による嚥下評価の正確さを調べる。また深度画像の解析を本格的に着手し、喉頭挙上に伴う変位の検出および変位量の計測について進める。頸部深度画像による嚥下区間の検出については概ね当初予定した精度は確保できているので、実用化のために準リアルタイム処理化が可能かどうかを検討する。嚥下音解析については、臨床医による各種の嚥下評価指標と嚥下音の関係をニューラルネットワークにより学習し、嚥下障害の程度に応じた分類が可能であるかどうかを調べる。研究協力者の1名の発表ができなかったため、そのための旅費および学会参加費が剰余となった。次年度での必要機器および人件費の一部として利用する予定である。次年度使用額は1,347と少額であり消耗品またはその他の項目の中で使用する。
下顎頭軟骨の成長、機能維持における線維芽細胞増殖因子受容体の役割

変異型線維芽細胞増殖因子受容体III型(FGFR3)は骨の成長に抑制的に働くことが知られているが、下顎頭軟骨における研究は少なくそのメカニズムの詳細は不明である。そこで応募者は下顎頭軟骨の形成、成長、機能維持におけるFGFR3の役割を検討することを目的とし、FGFR3トランスジェニックマウスを用い解剖組織学、組織形態計測学および骨・軟骨関連遺伝子の発現をin situハイブリダイゼーション法により解析した。予備実験より良好な結果を示したため当初の計画以上に早期に論文報告できた。2013年度は下顎頭軟骨にbFGFヘパラン硫酸ビーズを移植した器官培養の解析を目的に実施する。下顎頭軟骨局所のbFGFの効果を調べる。下顎頭軟骨にPBS、bFGF、ヘパラン硫酸をしみ込ませたビーズを移植し増殖細胞層における増殖の違いを調べる。おそらくbFGF刺激により細胞増殖は抑制されると考えられる。HHレポーターマウスにビーズを移植することによりビーズの周囲のみHHシグナルが抑制されるかどうか検討することができる。細胞増殖、細胞死in situハイブリダイゼーション法より骨・軟骨関連遺伝子についても検討する。実験遂行のため実験消耗品、事務消耗品、備品として老朽化したコンピューターを購入予定である。
カーボンナノ構造体添加による高性能SiC繊維強化SiC複合材料の作製法の確立

高温構造材料としての応用が期待されているSiC/SiC複合材料に、高熱伝導率を有するカーボンナノファイバーを添加することで、これまでの複合材料の熱伝導率に比べ、約2倍の向上に成功した。カーボンナノファイバーを添加することで複合材料の機械強度は、僅かに低下したが、破壊エネルギーは向上した。さらに、機械特性の向上のために、カーボンナノファイバーの表面を耐酸化及び耐熱材料であるTiCやSiCに改質したTiCナノチューブやSiCナノチューブの合成にも成功した。本研究では、耐酸化性及び高温強度特性に優れた被覆層をカーボンナノファイバー等の様々なカーボンナノ構造体にコーティングする手法を検討し、これらカーボンナノ構造体を添加することによるSiC/SiC複合材料の熱伝導率及び機械強度の改善のための作製方法を最適化することを目的としている。19年度は、カーボンナノチューブとSi粉末もしくはTi粉末の真空中熱処理という簡便な方法により、カーボンナノチューブ表面へSiC層の均一なコーティング及びTiC超微粒子を担持させることに成功した。また、被覆層をコーティングしていないカーボンナノファイバーを添加したSiC/SiC複合材料を、反応焼結法により作製した。カーボンナノファイバーを4vo1%程度添加することで、siC/SiC複合材料の熱伝導率が飛躍的に向上した。熱伝導率に及ぼす繊維の織り方について検討した結果、繊維織物に隙間が多い疎な織り方である平織り繊維を使用した場合、複合材料の熱伝導率のばらつきは小さく、すべての試料において飛躍的な熱伝導率の向上が見られた。一方、繊維織物に隙間が少ない密な織り方である朱子織繊維を使用した場合、複合材料の熱伝導率のばらつきが大きく、熱伝導率がほとんど向上しない試料も見られた。これは、繊維織物に隙間がない場合、高熱伝導率を持つカーボンナノファイバーが繊維織物間に入り込めず、繊維織物が熱障壁となり、熱伝導率が向上しない試料が存在した。一方、繊維織物に隙間があることで、そこにカーボンナノファイバーが入り込めたため、高熱伝導パスが形成され、複合材料の熱伝導率が向上したと考えられる。本研究では、耐酸化性及び高温強度特性に優れた被覆層をカーボンナノファイバー(CNF)等の様々なカーボンナノ構造体にコーティングする手法を検討し、これらカーボンナノ構造体を添加することによるSiC/SiC複合材料の熱伝導率及び機械特性の改善のための作製方法を最適化することを目的としている。H20年度は、被覆層をコーティングしていないCNFを添加したSiC/SiC複合材料を化学蒸気浸透(CVI)法及びポリマー含浸焼成(PIP)法により作製し、複合材料の熱伝導率及び機械特性に及ぼすCNF添加の影響を検討した。複合材料の熱伝導率及び機械特性に及ぼすCNF添加量依存性を検討するために、2%及び5%CNFを添加した試料を、それぞれ作製した。その結果、CVI法により作製された複合材料では、CNF添加量が増加すると共に機械強度及び弾性率が減少したが、破壊エネルギーは増加した。一方、PIP法により作製された複合材料では、CNF添加試料と無添加試料との間で、機械特性の大きな変化は観察されなかった。これは、CVI法により作製された試料では、CNFを添加することで、CNF-マトリックス間界面において、強度試験時にマイクロクラックが生じたためではないかと推察される。一方、PIP法により作製された試料のマトリックスは、CNFを添加しない場合においても脆いため、CNFを添加しても機械強度が大きく変化しなかったものと考えられる。また、CVI法及びPIP法で作製されたどちらの試料においても、強度試験後の破面観察の結果、SiC長繊維だけでなく、CNFの引き抜けが観察された。CNFを添加することで、CVI法及びPIP法で作製されたどちらの複合材料の熱伝導率も向上した。これは、CNFを添加することで、複合材料内に残存する気孔の形状が、平板形状から球状形状に変化したためだと推察される。
幽霊写像の研究

この研究においては、単連結な有限複体Xのk重ループ空間Ω^kXからでる幽霊写像の特徴付けを行うことを研究の中心に据えて問題に取り組んできた。まず、ターゲット空間を任意に取るとき、この問題はΩ^kXからでる普遍幽霊写像がいつ自明になるかという問題と等しくなる。k=1の場合は、空間がリー群の場合に完全な解決を得たが、一般の空間については問題は未解決のままであり今後の課題として残された。k【greater than or equal】2の場合は、Ω^kXからでる普遍幽霊写像が自明となるための必要十分条件はXが可縮である事が示された。さらに、k【greater than or equal】3の場合には有限複体とは限らないXに関して、完全な問題の解決を見た。次に、ターゲット空間を有限型の空間に限定するとき、問題は写像Ω^kX→ΠS^<2n_i+1>×ΩS^<2n_j+1>で有理ホモトピー同値を導くものが存在するための必要十分条件を与えることと等しくなる。この場合も、k【greater than or equal】2のとき問題が解決されたが、k=1の場合については完全な結果は得られなかった。しかしながら、Xが有理的に楕円型の時や空間を各素数で局所化した場合には完全な結果が得られ、多くの未解決問題を解決した。また、以上の研究を行っている課程において、有限生成巾零群の作る逆極限の第1次導来函手と局所化の関係についての未解決問題を解決することができた。この研究によって得られた新たな成果は次の2つの論文にまとめられている。1の論文では、次のような問題を考察し解決した。Xを基点を持った単連結な有限復体、ΩXによってXのループ全体の作る空間を表す。このとき、「ΩXからでる幽霊写像が常に自明なものとなるための必要十分条件は何か」という基本的な問題がある。この問題の解決はできなかったが、Xがリー群の時、必要十分条件を与えることができた。また、「k【greater than or equal】2のときΩ^kXからでる幽霊写像が常に自明なものとなるための必要十分条件はXが可縮なことである」ことが証明できた。証明はEilenberg-Mooreスペクトル系列とBrowderの∞-implicationという概念をもちいて、ル-プ空間のコホモロジー群の構造を解析することによってなされた。2の論文では「ΩXからでて行き先が有限型の複体である幽霊写像で自明でないものが存在するのか」という問題を考察し、Xが有理的に楕円型の時、幽霊写像はすべて自明なものになることを示すことができた。また、素数で局所化すれば楕円型でなくても同様の定理が成り立つ。証明は1の論文とは異なって、非安定ホモトピー論の種種の結果を用いてホモトピー的(幾何的)になされた。1の論文の元々の問題の解決と2の論文において空間が楕円型でないときにも同様の結果が成り立つかどうかを示すことが、今後の課題として残された。幽霊写像の研究は大きく分ければ、次の2つの分野の研究が中心となる。1つは一般論であり、もう1つは個々の空間から出る幽霊写像の存在・非存在および存在する場合の幽霊写像の作るホモトピー集合の特徴付けである。まず、第1の課題に対しては、特殊幽霊写像の研究を中心に行った。特殊幽霊写像とは各素数で局所化すると消えてしまう幽霊写像のことである。ある有限型の空間から他の有限型の空間への幽霊写像が存在するとき、特殊幽霊写像も無限個存在するであろうと、今まで予想されていたが、この予想を肯定的に解くことができた。ま〓

いくつかの具体的な例に対して実際に幽霊写像および特殊幽霊写像の作るホモトピー集合を計算してみせることによって、幽霊写像と特殊幽霊写像の関係をわかりやすく説明することができた。代数的な副産物として、べき零群の逆系の逆極限、1次導来逆極限のいくつかの新しい記述方式を得た。第2の課題に対しては、「有限複体Xのループ空間から有限型の空間Yへの幽霊写像は存在しない」という予想を証明することに取り組んできた。今までの研究で、(1)Xの有理ホモトピー群が十分大きな次元で消えているとき、(2)各空間を素数で局所化したとき、(3)Yの偶数次元の有理ホモトピー群が消えているとき、には予想が正しいことが証明された。もちろん、来年度の課題は上記の予想を最終的に解くことである。今年度の研究によって得られた新たな研究成果は、次の2つの論文にまとめられている。1の論文では、特殊幽霊写像に関する問題を解決するために必要な代数の定理を証明したものである。特殊幽霊写像とは各素数で局所化すると消えてしまうような幽霊写像であり、この論文では、自明でない幽霊写像が存在する限り、常に無限個の特殊幽霊写像が存在することを証明した。幽霊写像の作る集合は、ある巾零群の作る逆極限の第1次導来函手として表される。従って、巾零群の作る逆極限の第1次導来函手と局所化の関係を調べれば、幽霊写像に関する結果を得ることができる。2の論文では、この研究の中心的なテーマ「有限複体のループ空間から有限型の空間への自明でない幽霊写像は存在するか?」について、更に研究を進めたものである。この論文では、上の問題を解くには空間の奇数次元にある有理ホモトピー群の生成元の解析が重要であることを示したもので、最終的な解決にはまだ至っていない。しかしながら、この研究を通して弱Moore予想(空間Xが有理楕円形ならば、十分大きなすべての素数Pに対してXのホモトピー群のpねじれ元の位数は有限である。また、空間Xが有理双曲形ならば、十分大きなすべての素数pに対してXのホモトピー群のpねじれ元の位数はいくらでも大きくなる)とこの研究との関連が見つけだされ、新たな角度から光が当てられた。
ビタミン輸送のミッシングリンクをつなぐ

数多くのビタミン輸送研究によって、それぞれのビタミンの吸収効率と動態は詳細に分かっている。しかし、ビタミンの膜輸送を担うタンパク質は、全体像が未だ分かっていない。未だに未解明なビタミン輸送の分子機構を明らかにすることを目的として、どのトランスポーターがどのビタミン及び分子種を輸送するのかを検討した。a.トランスポーター発現細胞でのビタミン輸送の測定ビタミンB12の輸送実験は、細胞内のビタミンB12量が少ないため、そこからの輸送を測定するのは困難であった。そこで、培地中にビタミンB12を添加して細胞内濃度を高めた後に輸送を測定できるよう検討中である。αTTPとABCトランスポーターの共発現株を樹立し、HPLCでビタミンE量の測定を行った。ABCタンパク質を発現したBHK細胞にαTTPを発現させることによりビタミンEの排出量は上がったことから、ABCトランスポーターとαTTPによる協調的な輸送が示唆された。b.精製NPC1L1タンパク質を用いたビタミン結合実験過年度に発現に成功したNPC1L1のN末端ドメインをHisタグを利用して精製し、さらに精製標品を用いて脂溶性ビタミンとの結合能を検討した。ビタミンEとビタミンKのいずれもN末端ドメインNPC1L1の野生型で結合が高い傾向にあり、NPC1L1のN末端ドメインはステロールのみと特異的に結合するのではなく、他の脂溶性物質とも結合する可能性を示した。c.精製ABCトランスポータータンパク質の調製NPC1L1と同様の手法でFreeStyle 293F細胞株にABCB1及びABCB6を安定的に発現させ、Hisタグを利用して精製を行った。精製標品を取得できたことから、リン脂質リポソームに再構成した後、ビタミン存在下でのATP加水分解活性の測定を検討している。トランスポーター発現細胞を用いたビタミン輸送の解析と精製NPC1L1を用いたビタミン結合実験をほぼ計画通り行えた。トランスポーターの発現細胞の細胞膜を用いたATP加水分解活性測定はバックグラウンドが高かったために特異的な活性を測定できなかったが、トランスポーターを精製することにし、精製とリポソームへの再構成に成功したため。平成30年度の成果を発展させ、当初計画通りに、精製トランスポータータンパク質のATP加水分解活性を利用したビタミン輸送トランスポーターの同定を行う。a.細胞からのビタミン検出限界の検討組織中のビタミンB12(コバラミン)、ビタミンE(アルファトコフェロール)、ビタミンK(メナキノン)をHPLCで検出する系は確立されているが、培養細胞及び培地での検出ができるかは不明なため、それを確認した。脂溶性ビタミンを添加した培養細胞及び培地から脂質抽出し、HPLCで検出することができた。また、ビタミンB12については、微生物法で培養細胞及び培地中の量を感度よく測定することができた。b.ABCトランスポーター及びNPC1L1の発現ABCトランスポーター発現ライブラリーとNPC1L1発現ベクターを用いて、HEK293細胞とCOS7細胞でGFP融合トランスポーターを発現させた。GFP抗体を用いたウェスタンブロッティングとGFP蛍光を利用して、発現を確認できた。c.トランスポーター発現細胞でのビタミン輸送の測定GFP融合ABCD4発現細胞をポジティブコントロールとして微生物法でビタミンB12輸送を測定したところ、ビタミンB12量の変動が見られたが、再現性が得られていないため、再現性良く測定できる条件を検討しているGFP融合ABCA1、GFP融合ABCG1発現細胞をポジティブコントロールとしてHPLCでビタミンE排出を測定したが、排出活性が見られなかった。ビタミンEはαTTPが細胞内の輸送に関わるため、αTTPとABCトランスポーターの共発現株を現在作製中である。NPC1L1発現細胞を用いて脂溶性ビタミン結合特性を明らかにした。3つの項目の内、2つは予定通り進んでいる。1つは少し遅れたが、対処を考案して、現在検討中である。

c.精製ABCトランスポータータンパク質の調製NPC1L1と同様の手法でFreeStyle 293F細胞株にABCB1及びABCB6を安定的に発現させ、Hisタグを利用して精製を行った。精製標品を取得できたことから、リン脂質リポソームに再構成した後、ビタミン存在下でのATP加水分解活性の測定を検討している。トランスポーター発現細胞を用いたビタミン輸送の解析と精製NPC1L1を用いたビタミン結合実験をほぼ計画通り行えた。トランスポーターの発現細胞の細胞膜を用いたATP加水分解活性測定はバックグラウンドが高かったために特異的な活性を測定できなかったが、トランスポーターを精製することにし、精製とリポソームへの再構成に成功したため。平成29年度の成果をもとに、トランスポーター発現細胞を用いたビタミン輸送の解析とビタミン輸送トランスポーターの同定を行う。さらに、発現細胞の細胞膜とATP加水分解活性を利用したビタミン輸送トランスポーターの同定も行う。平成30年度の成果を発展させ、当初計画通りに、精製トランスポータータンパク質のATP加水分解活性を利用したビタミン輸送トランスポーターの同定を行う。試薬を節約して使用したため、22,885円と少しだけ次年度使用額が生じた。これは、より回数を重ねた実験で試薬代として使用する。
肥満関連遺伝子のインスリン作用機構への組織特異的影響に関する分子生物学的研究

PPARγリガンドであるチアゾリジン誘導体のインスリン感受性細胞における糖輸送への効果を検討するため以下の研究を行った。1.トログリタゾン(TGZ)の単離脂肪細胞における糖輸送への効果TGZは単離脂肪細胞において基礎時及びインスリン刺激時において、糖輸送を亢進するとともに、糖輸送担体(GLUT4)の蛋白量、mRNA量を増加させた。GLUT4-HA導入脂肪細胞を用いて、GLUT4トランスロケーションへの効果を検討すると、TGZはGLUT4トランスロケーションを促進した。2.トログリタゾン(TGZ)の培養骨格筋細胞(L6)における糖輸送への効果TGZはL6において、糖輸送を時間依存性、用量依存性に増加させた。TGZはGLUT4の蛋白量、mRNA量を変化させなかったが、GLUT4のトランスロケーションを促進させた。インスリンとの相加効果は認めなかった。また、この効果は蛋白合成を介することが示された。以上、チアゾリジン誘導体のインスリン感受性亢進の分子機構が示唆された。
乳児における時間認知と空間認知の相互作用についての研究

大人では、視覚刺激の空間的長さ(線分の長さ)と時間的長さ(呈示時間の長さ)との間に『どちらの長さも一方が長い程他方も長く、一方が短い程他方も短く見える』相互作用が起こることが知られている。本研究は同様の現象が乳児でも起こるか確認し、より良い教育計画やシステムを作る一助となるよう時間・空間の認知的発達について理解を深めることを最終的な目標として進めている。乳児に対して実験を行うにあたって、時間・空間認知について、まず大人を対象とした研究を実施し、一定以上の成果を得てある程度知見を固めておくことが必要不可欠である。これまで、ヒト大人では時間・空間の認知的相互作用のバランスは「空間認知が時間認知に与える影響が、時間認知が空間認知に与える影響より大きく」非対称であると示す結果が多く得られている。これについて報告者が行った実験の結果、刺激の顕著性(はっきりとわかり易く長短の弁別判断がし易い)が高いほど相互作用・認知的判断に与える影響が大きくなることが示唆された。「空間認知が時間認知に与える影響(空間→時間)が、時間認知が空間認知に与える影響(時間→空間)より大きく」なっている場合には、顕著性が時間刺激より空間刺激で高くなっていた。この顕著性の高さが逆転した場合には、認知的相互作用のバランスも逆転することが示された。また、顕著性に加えて、弁別判断の自動性が高いほど相互作用での影響が大きくなることも示された。これらの成果について3編分の論文としてまとめた(投稿掲載済み及び近日投稿予定)。採用期間中に児童についての実験結果の分析と大人との比較研究も行ったので、これらについても順次論文としてまとめ、投稿予定である。これらが終わり次第、同様の現象が乳児でも起こるのか、実験研究を実施する予定である。また、ここまでに得られた成果の未発表分を、本年開催予定の国際学会にて発表予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。ヒト大人では、視覚刺激の横幅という空間的長さと刺激呈示時間の長さとの間に『どちらの長さも一方が長い程他方も長く、一方が短い程他方も短く見える』相互作用が起こることが知られている。本研究では同様な現象が乳児でも起こるか確認し、より良いシステムや教育計画を作る一助となるよう時間・空間の認知的発達について理解を深めることを最終的な目的としている。乳児に対し実験を行うため、時間・空間認知について、まず大人における研究で、一定以上の成果・知見を得ておくことが必要不可欠である。更に児童を対象に実験し、大人と比較し、どのように発達するか予想しておくことが好ましい。そこで平成27年度は、大人における研究を中心に進め、児童との比較も行った。成果の一部を学術誌や国際学会にて発表し、もう2編の投稿論文を作成した。成果について下記に記載する。これまでヒト大人の視覚における時間・空間認知の相互作用では「空間認知が時間認知に与える影響が、逆の時間認知が空間認知に与える影響より大きい非対称」を示す結果が繰り返し得られてきた。先行研究では時間・空間課題の難易度について詳細に検討されていない。しかし、「空間課題が簡単だったのに対し、相対的に時間課題が難しかった」ために相互作用が非対称となっていた可能性がある。そこで、課題難易度の評定を実施した。結果、時間課題が空間課題より有意に難かった場合、相互作用のバランスが「空間認知が時間認知に与える影響が、時間認知が空間認知に与える影響より大きく非対称」になることが示された。更に、空間課題が時間課題より有意に難しかった場合、反対に、相互作用のバランスは「時間認知が空間認知に与える影響が、空間認知が時間認知に与える影響より大きく非対称」になることが示された。これらの研究について、指導教員及び認知的相互作用研究の第一人者である研究者双方から助言を受けた。時間・空間認知の相互作用について、まず大人についての研究をしっかり行い、一定以上の成果・知見を得て、さらに児童との比較を行い、発達のパースについて予測を立てた上で乳児に対する実験を行うことが好ましいという前提のもと、一連の研究を俯瞰的に見ると、現段階ではまだ乳児での実験を行える状況にはないという点で、計画通りに進行しているとは言えないが、研究に着手してからこれまでに行った実験・データの数量および、そこから得られた成果を鑑みれば研究全体としては順調に進展していると考えられる。

「空間認知が時間認知に与える影響(空間→時間)が、時間認知が空間認知に与える影響(時間→空間)より大きく」なっている場合には、顕著性が時間刺激より空間刺激で高くなっていた。この顕著性の高さが逆転した場合には、認知的相互作用のバランスも逆転することが示された。また、顕著性に加えて、弁別判断の自動性が高いほど相互作用での影響が大きくなることも示された。これらの成果について3編分の論文としてまとめた(投稿掲載済み及び近日投稿予定)。採用期間中に児童についての実験結果の分析と大人との比較研究も行ったので、これらについても順次論文としてまとめ、投稿予定である。これらが終わり次第、同様の現象が乳児でも起こるのか、実験研究を実施する予定である。また、ここまでに得られた成果の未発表分を、本年開催予定の国際学会にて発表予定である。乳児に対する実験を行うに当たって、まず大人についての研究、さらに児童との比較を行い、発達のパースについて予測を立てることが必要と考えられる。この指針のもと、大人・児童についての研究を進めている。一定以上の成果・知見が得られたのちに、乳児における時間・空間認知の相互作用についての実験・研究に着手したい。28年度が最終年度であるため、記入しない。
幼児の音声獲得に関わる神経機構と学習原理の計算論的研究

脳における言語処理などの高次機能について定量的に調べる際には,被験者に視聴覚的な言語課題を呈示し,スイッチ押しまでの反応時間の平均や分散を課題の困難さの指標として用いることが多い。本研究では,各種の高次機能に関わる遂行課題の反応時間や誤り率に新しい計算論的背景を与えることを目的として,心理実験における反応時間分布の生成モデルを構成し,単純化された輝度弁別課題の結果との比較検討を行ってきた。実験では,被験者に左右二つの光刺激の内,より明るいと判断した方に対応するボタンをできるだけ早く押してもらい,刺激からボタン押しまでの反応時間を測定する心理物理実験を行うとともに,その反応時間分布と誤り率を再現できるWinner-take-all型のパルス神経回路網モデルを生理学的知見に基づいて構成して評価した。さらに,2刺激の輝度弁別タスクにおいて呈示刺激がより多様な時間構造をもつ場合,すなわち2刺激のオンセットに微小な時間差がある場合,および閾上単一刺激を用いた場合の実験と行うとともに,その結果を説明するためのモデルの拡張を行った。2刺激の実験では,強刺激と弱刺激のオンセット時刻差が-20ms,0ms,+20msの3条件の刺激対を用いた。これらは,視覚的に時間差を知覚できない程度の小さな時間差であり,競合型の強弱判定モデルの妥当性を評価するために重要な意味をもつ刺激である。実験の結果から,呈示条件によって反応時間と誤り率に統計的に有意な差があることが明らかになった。また,その実験事実を説明するためのモデルの拡張が必要であることが分かった。モデルの自然な拡張として,時間差を強調する機能を導入するなど3種類の新しいモデルを構成し,評価したところ,競合回路へのグローバル抑制とニューロンチェーンによる時間差強調機構を有するモデルが最もよく実験結果を再現できることが明らかになった。本研究では,今後行う言語課題の評価に新しい計算論的背景を与えるために,まず心理実験における反応時間分布の生成モデルを構成し,単純化された輝度弁別課題の結果との比較検討を行った。被験者に左右二つの光刺激の内,「より明るい」と判断した方に対応するボタンをできるだけ早く押してもらい,刺激からボタン押しまでの反応時間を測定する心理物理実験を行った。呈示する視覚刺激は,左右の輝度に2種類の差を設定した。また,最大呈示時間として150msと1000msの2種類を用意した。全体を通して,4つの条件がランダムに選ばれる。反応時間分布のヒストグラムは、刺激の組み合わせの種類に依存したが,これを説明できる勝者確定のためのパルス神経回路網モデルについて検討を行った。'ニューロンモデルはLeaky integrate-and-fire (LIF)型ニューロンとし,刺激によるシナプスのコンダクタンス変化にはα関数を用いた。モデルの入力は,輝度を表象したスパイク列とし,発火のスパイク間隔は一様または非一様Poisson過程に従うものとした。これには,視覚神経系で存在が知られているX型細胞とY型細胞を用意した。勝者確定のための抑制結合は,順方向型および帰還型の2種類について調べた。心理物理実験の結果を再現できるモデルパラメータを探索したところ,反応時間分布・誤答率・回答率の全部を再現できるモデルは,用意したモデル構造の範囲内では順方向型神経回路モデルだけであった。また,Y型細胞からの入力は,呈示時間が短い場合の実験結果再現に寄与していることが分かった。

音声獲得に関わる神経機構と処理原理の計算論的研究として,言語音声課題を使った心理実験などでよく用いられる刺激弁別課題の神経機構モデリング,ヒトの時系列短期記憶の性質を調べるためのモールス信号様の呈示音を用いた再生および再認の実験を行い,音声処理の神経機構モデリングのための知見を得た。刺激弁別課題を用いた心理物理実験とそのモデリングに関しては,前年度に引き続いて,被験者に左右二つの光刺激の内,「より明るい」と判断した方に対応するボタンをできるだけ早く押してもらい,刺激からボタン押しまでの反応時間を測定する心理物理実験を,神経生理学的にデータが得られている実験により対応させ易い実験条件で行った。また,その神経機構モデリングにおいては,前年度のモデルに,視覚一次野で見られるOn, Off, Sustainedなどの全ての応答様式を持つ入力経路を追加し,その妥当性を高めた。その結果,短い呈示時間の刺激において応答時間とその分散が小さくなり,誤判断率が逆に大きくなるという現象を実験的に見出すとともに,それを表現できる生理学的に妥当なモデルを構成することが出来た。モールス信号様の呈示音を用いた再生および再認の短期記憶実験では,継続時間が1:3の比を持っ呈示音のランダムな系列を用いた。この呈示音は,稚拙な時系列短期記憶モデルにおいて同じ構成要素が繰返し出現する時系列の処理ができないことや,時系列の例として単純明解でありながら,言語的なチャンキングが困難であるために高次処理の影響を排除できるという利点を考慮して選んだものである。今後さらに詳細な実験が必要であるが,通常の短期記憶課題で見られる系列位置効果とは異なる記憶特性や,呈示時系列全体の長さ(速さ)が短期記憶能力に影響を与えることなどを明らかにしつつあり,次年度での実験とモデリングの手がかりを得ることができた。脳における言語処理などの高次機能について定量的に調べる際には,被験者に視聴覚的な言語課題を呈示し,スイッチ押しまでの反応時間の平均や分散を課題の困難さの指標として用いることが多い。本研究では,各種の高次機能に関わる遂行課題の反応時聞や誤り率に新しい計算論的背景を与えることを目的として,心理実験における反応時間分布の生成モデルを構成し,単純化された輝度弁別課題の結果との比較検討を行ってきた。昨年度までに,被験者に左右二つの光刺激の内,より明るいと判断した方に対応するボタンをできるだけ早く押してもらい,刺激からボタン押しまでの反応時間を測定する心理物理実験を行うとともに,その反応時間分布と誤り率を再現できるWinner-take-all型のパルス神経回路網モデルを生理学的知見に基づいて構成して評価した。今年度は,2刺激の輝度弁別タスクにおいて呈示刺激がより多様な時間構造をもつ場合,すなわち2刺激のオンセットに微小な時間差がある場合,および閾上単一刺激を用いた場合の実験と行うとともに,その結果を説明するためのモデルの拡張を行った。2刺激の実験では,強刺激と弱刺激のオンセット時刻差が-20ms,0ms,+20msの3条件の刺激対を用いた。これらは,視覚的に時間差を知覚できない程度の小さな時間差であり,競合型の強弱判定モデルの妥当性を評価するために重要な意味をもつ刺激である。実験の結果から,呈示条件によって反応時間と誤り率に統計的に有意な差があることが明らかになった。