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運動制御における筋の冗長性制御則の解明

冗長大自由度を有する筋骨格系の制御を簡略化するための戦略として,幾つかの筋をまとめて支配するための神経制御機構である筋シナジーという概念が提唱されてきた.しかし,その存在は未だ概念であるという問題点がある.そこで申請者は,生体内における筋シナジーの神経制御メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行ってきた.昨年度はまず,個々の筋シナジーの活動によって終端位置でどのような力が生成されるのかを生理学実験を通して明らかにした.下肢での等尺性力発揮課題中に取得された筋電図より解析的に推定された個々の筋シナジーの活動度と,測定された3次元空間における力変動との相互相関関係から,個々の筋シナジーの力ベクトルを定量した.この結果から,上位中枢は個々の筋シナジーの力ベクトルを組み合わせて,少ない筋シナジーで広範囲の力発揮を可能にしていることが示唆された.この結果は,国際誌Frontiers in Bioengineering and Biotechnologyに採択された.また,申請者は神経回路モデルを用いて,新しい運動を習得する際の筋シナジーがある場合とない場合の運動学習パフォーマンスの比較を行った.その結果,筋シナジーがあるモデルは,筋シナジーのないモデルに比べて学習速度が向上するという結果が示された.ヒトの筋骨格系は主に二関節筋の存在により構造上の偏りが存在するが,筋シナジーがその偏りを軽減させるようにして神経回路内に構築されたことにより,多方向への運動学習速度が向上したことが示唆された.この結果とこれまでの学術論文が総合的に評価され,国際バイオメカニクス学会でEmerging Scientist Awardを受賞した.さらに,日本体育学会においてもこの研究が評価され,若手研究奨励賞を受賞した.最後に,申請者のこれまでの研究業績が高く評価され,京都大学総長賞が授与された.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。筋の冗長性問題を解決するための戦略として筋シナジーという概念が提唱されてきた.しかし,シナジーは未だ概念であり,その存在の証明が大きな研究課題である.昨年度はまず,修士課程時に行っていた3つの基礎研究に関して,その実験データの解析を更に進め,知見を深めた後,国内外多数の学会で発表した.・関節角度変化に伴う下肢筋シナジーの融合関節角度変化に伴い筋の力発揮能力が変化すると,機能的に近い筋シナジーが融合することが確認された,この筋シナジーの融合は安定した力発揮を可能にし,また更なる情報量の簡略化に貢献していることが示唆された.本研究に関する論文は国際誌Joumal of Neurophysiologyに掲載予定である.・3次元空間における下肢筋の至適方位の定量大腿部周りの筋の至適な力発揮方向を,筋活動と末端でのカの変動との関係性から明らかにした.個々の筋の至適方位は解剖学的な力発揮方向とは異なり,直接支配していない関節トルクの生成にも貢献していることが示唆された.・3次元空間における下肢筋シナジーの至適方位の定量大腿部周りの筋シナジーの活動と末端でのカの変動との関係性から,個々の筋シナジーの至適活動方位を定量した.シナジーの活動と末端でのカとの間に高い相関性が確認されたことから,筋シナジーは概念ではなく,神軽系に実際に存在することが示唆された.・筋シナジーを捉えた歩行と走行の相転移の解明下腿三頭筋群を制御する筋シナジーの活動のタイミングを変化させることで,相転移が引き起こされることが明らかとなった.中枢神経系は相転移の引き金となる求心性情報を得て徐々に特定の筋シナジーの活動を変化させ,相転移を達成していることが示唆された.本研究内容は,京都滋賀体育学会にて若手研究最優秀奨励賞を受賞した,また,本研究に関する論文は,現在国際誌に投稿中である.申請者は,膨大な自由度を持つ運動制御システムの冗長性を簡略化するための戦略として提唱されている,筋シナジーという概念の解明に向け研究を行ってきた.昨年度はまず,これまでに行ってきた研究の解析を進め,更に考察を深めた.その結果,以下の3つの研究内容が論文として国際誌に採択された.(1)関節角度の変化に伴う筋の力発揮能力の変化に対して,中枢神経系は既存の筋シナジーを個別にまたは融合して動員することによって,柔軟かつ安定した力発揮を可能としていることが明らかとなった.この研究は,国際誌Journal of Neurophysiologyに採択された.(2)歩歩行と走行は,同じ筋シナジーの動員のタイミングを変化させることによって制御されることを示した.さらに,相転移に関して,移動速度の変化に伴う自然発生的な相転移はこのタイミングを徐々に変化させ,また,実験者の合図等によって被験者が自発的かつ瞬時に行うような相転移はこのタイミングを瞬時に変化させることによって達成されることが明らかとなった.この研究は,日本運動生理学会にて発表し,若手研究奨励賞を受賞した.また,国際誌Frontiers in Human Neuroscienceに採択された.(3)これまで概念とされていた筋シナジーの活動が終端位置での力の制御に直接貢献していることが明らかとなった.この研究は,国際誌Experimental Brain Researchに採択された.また,昨年度は筋シナジーを含めた神経回路モデルを構築し,運動学習における筋シナジーの機能的意義について明らかにした.筋シナジーを含めないモデルと力場への適応速度を比較したところ,筋シナジーモデルにおいて学習速度が上昇した.

筋シナジーは,主に二関節筋の存在による筋骨格システムの固有の偏りを補正することで,運動学習速度の向上に貢献していることが理論的に示された.冗長大自由度を有する筋骨格系の制御を簡略化するための戦略として,幾つかの筋をまとめて支配するための神経制御機構である筋シナジーという概念が提唱されてきた.しかし,その存在は未だ概念であるという問題点がある.そこで申請者は,生体内における筋シナジーの神経制御メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行ってきた.昨年度はまず,個々の筋シナジーの活動によって終端位置でどのような力が生成されるのかを生理学実験を通して明らかにした.下肢での等尺性力発揮課題中に取得された筋電図より解析的に推定された個々の筋シナジーの活動度と,測定された3次元空間における力変動との相互相関関係から,個々の筋シナジーの力ベクトルを定量した.この結果から,上位中枢は個々の筋シナジーの力ベクトルを組み合わせて,少ない筋シナジーで広範囲の力発揮を可能にしていることが示唆された.この結果は,国際誌Frontiers in Bioengineering and Biotechnologyに採択された.また,申請者は神経回路モデルを用いて,新しい運動を習得する際の筋シナジーがある場合とない場合の運動学習パフォーマンスの比較を行った.その結果,筋シナジーがあるモデルは,筋シナジーのないモデルに比べて学習速度が向上するという結果が示された.ヒトの筋骨格系は主に二関節筋の存在により構造上の偏りが存在するが,筋シナジーがその偏りを軽減させるようにして神経回路内に構築されたことにより,多方向への運動学習速度が向上したことが示唆された.この結果とこれまでの学術論文が総合的に評価され,国際バイオメカニクス学会でEmerging Scientist Awardを受賞した.さらに,日本体育学会においてもこの研究が評価され,若手研究奨励賞を受賞した.最後に,申請者のこれまでの研究業績が高く評価され,京都大学総長賞が授与された.筋シナジーに基づく筋の冗長性制御則の解明を研究目的している申請者の研究に関して,昨年度は3つの研究内容が国際誌に採択された.国内外の数多くの学会で発表し,多くの研究者と議論を交わしたことや,データの解析方法や解釈について再度吟味し,研究内容をさらに洗練させたことが,国際誌への採択に繋がったと考えられる.また,当初は生理学実験を通して筋シナジーに基づく運動制御則の解明を計画していたが,生理学実験およびデータの解析が順調に終了したことにより,さらに数学的手法を用いた研究を進めることができた.神経回路モデルを作成して筋シナジーとそれを取り巻く神経システム内の内部環境との関係性を捉え,運動学習における機能的意義を明らかにした.本研究の解析は大部分が終了しており,現在国際誌に投稿する準備を行っている.以上の理由より,当初の計画以上に研究が進展しており,今後もさらなる研究の成果が期待できる状況である.27年度が最終年度であるため、記入しない。現在進めている,神経回路モデルを用いて計算論的に筋シナジーの機能的意義を解明する研究に関して,今後は様々な学習状況を再現したシミュレーションを計画している.
実験的手法と計算学習理論を利用した知識発見とその評価に関する研究

本研究では,実験的手法と計算学習理論に基づく知識発見メカニズムの開発を目的としている.この目的を達成するために,本年度は,動的クラスタリングを利用した情報フィルタリングに関する研究を行った.ネットワークを介して入手できる情報は膨大なため,全ての情報に目を通すことは不可能である.また,実用化されている情報検索エンジンは汎用的であることが多く,ユーザの好みに基づく検索は難しい.このため,巨大な情報から必要な情報のみを抽出する,情報フィルタリングの研究が必要となる.また,ネットワーク上の情報は時間の経過と共に内容が変化するため,情報の動的性についても考慮しなければいけない.昨年度は,動的な情報に対応した情報フィルタリングシステムを開発した.本システムでは,領域知識を用いた動的クラスタリングによりWebページを葉とする木構造を構築し,「意味的に類似したWebページは近接してクラスタリングされる」という仮説の基に,ユーザの関心を満たすWebページを発見している.本年度は,システムが誤ったクラスタリングを行なう毎に,多戦略学習の枠組によって領域知識を更新し,情報の動的性およびユーザの好みに対応できるように拡張した.また,フィルタリングされたWebページからの情報抽出について検討した.具体的には,領域知識としてシソーラスが使用されることが多いが,ユーザの嗜好や問題領域に関する概念は時間とともに変化するため,静的なシソーラスが動的な環境で有効に働くとは限らない.仮に,領域知識としてシソーラスを導入したとしても,新分野に関するデータの保守や準備には専門家の知識が必要となる.このため,本システムでは,自動的な構築や更新を行えるベイジアンネットワークを用いて,領域知識を表現している.本研究では,実験的手法と計算学習理論に基づく知識発見メカニズムの開発を目的としている.この目的を達成するために,本年度は,動的クラスタリングを利用した情報フィルタリングに関する研究を行った.ネットワークを介して入手できる情報は膨大なため,全ての情報に目を通すことは不可能である.また,実用化されている情報検索エンジンは汎用的であることが多く,ユーザの好みに基づく検索は難しい.このため,巨大な情報から必要な情報のみを抽出する,情報フィルタリングの研究が必要となる.また,ネットワーク上の情報は時間の経過と共に内容が変化するため,情報の動的性についても考慮しなければいけない.昨年度は,動的な情報に対応した情報フィルタリングシステムを開発した.本システムでは,領域知識を用いた動的クラスタリングによりWebページを葉とする木構造を構築し,「意味的に類似したWebページは近接してクラスタリングされる」という仮説の基に,ユーザの関心を満たすWebページを発見している.本年度は,システムが誤ったクラスタリングを行なう毎に,多戦略学習の枠組によって領域知識を更新し,情報の動的性およびユーザの好みに対応できるように拡張した.また,フィルタリングされたWebページからの情報抽出について検討した.具体的には,領域知識としてシソーラスが使用されることが多いが,ユーザの嗜好や問題領域に関する概念は時間とともに変化するため,静的なシソーラスが動的な環境で有効に働くとは限らない.仮に,領域知識としてシソーラスを導入したとしても,新分野に関するデータの保守や準備には専門家の知識が必要となる.このため,本システムでは,自動的な構築や更新を行えるベイジアンネットワークを用いて,領域知識を表現している.
脊髄性筋萎縮症のＳＭＮ２遺伝子のスプライシングを正常化させる新規治療薬の開発

脊髄性筋萎縮症はSMN1遺伝子の異常から発症する致死的な遺伝性神経疾患である。現在、有効な治療法は確立されていない。治療法として、SMN1遺伝子とわずか5塩基のみが異なるSMN2遺伝子の活用、つまり「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」を目指した治療法が有望とされている。我々は、ミニ遺伝子を用いた解析系において、低分子化合物Aが濃度依存性にSMN2遺伝子のエクソン7スプライシングを正常化する驚くべきデータを得た。この結果をもとに化合物Aに類似した脊髄性筋萎縮症の治療薬となりうる化合物を探索した。しかしながら、研究期間内に化合物Aより治療効果が高く毒性が低い化合物は発見できなかった。脊髄性筋委縮症(Spinal muscular atrophy)はSMN1遺伝子の異常から発症する致死的な遺伝性神経筋疾患である。治療法としてSMN1遺伝子とわずか5塩基のみが異なるSMN2遺伝子の活用、つまり「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」を目指した治療法が有望とされている。申請者は、SMN2遺伝子エクソン7近傍の配列を組み込んだミニ遺伝子を作成した。ミニ遺伝子の作成にあたってはHabara Y etal. J Biochem 2008.143. 303-10の方法を用いた。申請者は、このミニ遺伝子とHeLa細胞を用いたin vitroスプライシング解析系において、「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」する薬剤の探索を試みた。その結果、低分子化合物Aが、濃度依存性にSMN2遺伝子のエクソン7スプライシングを正常化する驚くべきデータを得た。この結果をもとに、コンピュータを用いて化合物Aに類似しており「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」効果が期待される候補化合物を理論的に割り出した。この中から、常温で安定しており揮発性、及び発火性がないもの、生体毒性が弱いと予想されるもの、などの基準で数十種類を候補薬として選定した。最終的な候補化合物の中から、順番にミニ遺伝子のin vitroスプライシング解析を行い「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」効果を測定している。ひきつづきスプライシング正常化効果が高い最善の低分子化合物を探索していく。あわせてSMA患者線維芽細胞でも種々の候補低分子化合物の「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」を測定しようとしているところである。最終的な候補化合物の中から、順番にin vitroスプライシング解析を行い「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」効果を測定している。現段階において、低分子化合物Aと比べてスプライシング正常化効果がとびぬけて高いものはまだ見つかっていないが、ひきつづき最善の低分子化合物を探索していく。この試みはスプライシングのメカニズムを解き明かす可能性があり、さらにこの研究成果は、世界の何万ものSMA患者の治療法の確立に直結し得るものである。

ミニ遺伝子の作成にあたってはHabara Y etal. J Biochem 2008.143. 303-10の方法を用いた。申請者は、このミニ遺伝子とHeLa細胞を用いたin vitroスプライシング解析系において、「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」する薬剤の探索を試みた。その結果、低分子化合物Aが、濃度依存性にSMN2遺伝子のエクソン7スプライシングを正常化する驚くべきデータを得た。この結果をもとに、コンピュータを用いて化合物Aに類似しており「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」効果が期待される候補化合物を理論的に割り出した。この中から、常温で安定している数十種類の候補薬を選定した。ミニ遺伝子のin vitroスプライシング解析、およびSMA患者の線維芽細胞を用いた2つの系で、最終的な候補薬の「SMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化」効果を測定した。近年、低分子化合物ではなく、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いたSMN2遺伝子のスプライシング修正が提唱され(MacKenzie A. NEJM 366; 8, 761-763, 2012)、動物実験でSMAの症状を軽減できたと報告されている。現在、このアンチセンスオリゴヌクレオチドよりもスプライシング修正効率が良い治療薬が求められているが、今回の我々の研究では、低分子化合物A以上に、スプライシング修正効果が高く細胞毒性が低い治療薬として期待できる低分子化合物は見つけられなかった。小児科学SMA患者細胞の増殖が極端に遅く培養に苦慮している。これに伴い実験が遅延している。申請期間を延長して実験を続ける方針である。治療効果が高い低分子化合物の中でも、できるだけ安全性が高いと予想されるものを検討している。数種類のSMA患者の皮膚線維芽細胞を培養して増殖効率の高い細胞を抽出する。そして患者線維芽細胞を用いたin vitroスプライシング解析系において、候補となる低分子化合物のSMN2遺伝子エクソン7のスプライシング正常化効果の評価を逐次進める。引き続き、リード化合物と類似化合物のin vitroスプライシング解析系を用いた効果評価を逐次実施する。これらの結果を集積して、コンピュータアルゴリズムによって、最適の構造を有する化合物を創出する。SMA患者細胞の増殖が極端に遅く培養に苦慮している。これにより患者線維芽細胞の培養を促進する。低分子化合物の購入および創出、in vitroスプライシング解析、患者皮膚線維芽細胞の培養、毒性評価のための費用が必要となる。低分子化合物の購入および創出、in vitroスプライシング解析、毒性評価のための費用が必要となる。
1,3-ジシラシクロブタン類を用いた高分子設計におけるケイ素の特性の活用と解明

1,3-ジシラシクロブタンは適当な遷移金属触媒、特にパラジウム触媒により重合し,ポリ(シリレンメチレン)構造を有するポリマーを生成することが知られている。本研究では1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジシシクロブタンのリビング重合や種々の置換基をもつ誘導体モノマーの高重合を誘起する遷移金属触媒を設計することを最終目標として実験を行った。以下に本研究の成果の要旨を述べる。1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジシラシクロブタンの重合におけるロジウム錯体、[(nbd)RhCl]_2の触媒活性を検討した。この錯体は適当な共触媒の存在下でフェニルアセチレンなどの置換アセチレンの重合を誘起することが知られている。フェニルアセチレンの重合では共触媒としてトリエチルアミンが有効であるが、最近我々はn-ブチルリチウム、ジエチル亜鉛などのアルキル化剤が共触媒としてより有効であることを見いだした。そこで1,3-ジシラシクロブタンの重合におけるそれらの共触媒の効果について検討した。共触媒を用いない場合、適当な重合条件下で収率80%で数平均分子量16万の無色で液体のポリマーが生成した。それに対し、トリエチルアミンを触媒量添加すると若干収率および分子量の低下がみられた。さらに、n-ブチルリチウムを用いた場合は重合挙動はあまり変化しなかったが、ジエチル亜鉛では触媒活性がむしろ低下した。これらの結果より、本錯体による1,3-ジシラシクロブタンの重合における開始反応はフェニルアセチレンに対する開始反応とは異なると考えられる。さらに重合溶媒その他の重合条件の影響を詳細に調べ、ロジウム触媒を用いたポリ(シリレンメチレン)の合成方法を確立した。
食餌性βグルカンによる腸管粘膜上皮のウイルス抵抗性増強効果と機能発現機構

β-グルカンは、植物、藻類、菌類、酵母などの細胞壁に含まれる多糖で、ブドウ糖を構成成分とするが、消化酵素による分解を受けない食物繊維の一つである。β-グルカンが腸管から体内に取込まれて腸管免疫系を活性化する可能性を、腸粘膜上皮を模倣した細胞培養系とウイルスおよびウイルス様粒子を用いて解析した。貪食系細胞に取込まれたβ-グルカンは細胞内で部分分解されて細胞外に放出され、周辺の細胞を刺激し活性化すること、さらに活性化された細胞から多様な液性因子が放出されることなどを明らかに、それらにより腸管粘膜上皮のウイルス抵抗性が増すことを示唆した。βグルカンの受容体(Dectin-1)、マウス体内への取り込み、およびin vitroでのヒト腸上皮細胞への腸管ウイルスの感染機構に関するこれまでの研究成果から、「βグルカンにより活性化された腸管免疫細胞から分泌される液性因子が腸上皮細胞に作用して粘膜上皮のウイルス抵抗性を増強する」という仮説をたてた。今年度は、βグルカンにより活性化されると想定されるマクロファージを用いてβグルカンの作用を解析した。まず、βグルカン受容体であるDectin-1の発現について、ヒトマクロファージ細胞株THP-1とDectin-1特異抗体を用いて、タンパク質レベルでの発現を免疫プロット法で解析した。培地中に微粒子化したβグルカンを添加して培養し、細胞溶解液のタンパク質を分析すると、添加濃度に依存して、また培養時間依存的にDectin-1の25kDaのバンド強度が上昇した。添加するβグルカン濃度をさらに上げるとDectin-1の発現は低下し、また、培養時間についても24時間をピークとしてそれ以降は低下した。メクロファージは、βグルカンを貧食した後、その受容体Dectin-1の発現を誘導し、その後、減衰させるようなフィードバック機構を持つと考えられた。マクロファージにより貧食されたβグルカン粒子が、微粒子化さら再度放出される現象を見つけた。この再放出された微粒子化βグルカンがナイーブなマクロファージを活性化するか否かを、活性化を高感度に定量できるレポーター遺伝子を組み込んだマクロファージ細胞株を用いて解析した結果、再放出された微粒子化βグルカンは高効率にナイーブなマクロファージを活性化することが明らかとなった。また、ヒトロタウイルスの培養腸上皮細胞を用いた感染、増殖のアッセイ系を確立し、腸上皮細胞のウイルス抵抗性の評価に適した条件を設定した。昨年度の研究により、ヒトマクロファージ様細胞株THP-1はβグルカン刺激により特異的受容体であるDectin-1の発現が上昇すること、また、THP-1細胞に取込まれたβグルカンは微粒子化されて再度放出されてナイーブなマクロファージ細胞を活性化することを明らかにした。そこで今年度は食餌性βグルカンの機能性発現において重要な役割を果たすβグルカン受容体分子で、マクロファージや樹状細胞で発現するDectin-1のβグルカン認識特異性について解析した。ヒトおよびマウスDectin-1の糖鎖認識ドメイン(CRD)をコードするcDNAを昆虫細胞発現ベクターに組み込みS2細胞で分泌発現させた。これらの組換えDectin-1CRDと種々のβグルカン糖鎖との反応性を調べた結果、ヒトとマウスのCRDでは反応性が異なることが明らかとなった。両者のCRDではアミノ酸配列およびN-型糖鎖結合もチーフの有無など一次構造上の差異が見られ、これらの差異が糖鎖結合特異性に寄与していることが示唆された。一方、昨年度に確立したヒトロタウイルスの培養腸上皮細胞を用いた感染、増殖のアッセイ系を用いて、各種サイトカインによる腸上皮細胞のウイルス抵抗性の増強効果を確認するために、感染細胞の培養上清中に放出されたウイルス粒子を特異抗体を用いたドットブロット法により定量的に解析した。その結果、培養細胞の状態およびウイルスを細胞に感染させる際のトリプシン処理条件など、複数の因子によりウイルスの感染増殖速度に差異が生じることが明らかとなり、ウイルス感染の定量的な解析のための今後の検討課題となった。ヒト腸上皮様細胞株(Caco-2およびHT-29)を96穴プレートあるいは多孔性膜上で培養し、ヒトロタウイルスKU株、サルロタウイルスSA11等を感染させた。トリプシン処理により活性化したロタウイルスを培養細胞(多孔性膜上で培養した場合には、頂端側かに)に添加し、一定時間培養して結合と内在化を促進し、その後1ー2日間培養してウイルスを複製増殖させた。細胞をパラホルムアルデヒドで固定し、蛍光抗体染色し、細胞内で増殖したロタウイルスおよび合成されたカプシドタンパク質を蛍光マイクロプレートリーダーおよび蛍光顕微鏡を用いて蛍光シグナルとして解析した。添加したウイルス溶液の力

価と蛍光マイクロプレートリーダーによる蛍光強度測定値とは相関しており、この実験系によりウイルス感染・増殖が判定量的に解析できることが確認できた。貪食細胞に取込まれたβ-グルカン粒子が細胞内で非酵素的に分解されて再放出され周囲の腸管免疫系細胞と腸上皮細胞に作用しウイルス抵抗性を増強する可能性を追究するために、β-グルカン粒子を取込ませた貪食細胞を培養し、その培養上清(慣化培地)に含まれるサイトカインを測定した。その結果、数種のサイトカイン分泌が、β-グルカン粒子の取込みにより上昇することが明らかとなった。この結果は、研究開始当初に想定した、β-グルカンを取込んだ腸管の貪食細胞がサイトカインを分泌し、それらが腸上皮細胞に作用して粘膜上皮の腸管ウイルス抵抗性を増強するという作業仮説を支持するものであった。26年度が最終年度であるため、記入しない。食品科学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初はマウス個体とヒト培養細胞の両方の研究を平行して実施する計画をたてたが、培養細胞の系で興味深い新規の現象が見つかったため、培養ヒトマクロファージを用いた研究を重点的に進めた。その結果、新規の現象の確証を得るとともに、生物活性に関する新たな発見につながった。腸上皮細胞へのロタウイルスの感染モデルを用いてβグルカン貪食マクロファージ由来のサイトカインによる感染抵抗性増強作用を評価するには、感染・増殖したウイルスを定量的に解析する必要がある。ドットブロット法によりウイルス粒子を半定量的に測定した結果、実験条件の微妙な差異により増殖程度が異なることは判明し、このような内因性の変動が小さいアッセイ条件の検討に時間がかかっている。当初の計画にそってマウス個体とヒト培養細胞の両方の研究を平行して実施するが、培養細胞系で興味深い成果が得られつつあるため、今後の展開次第では、培養細胞の系での特定の項目に的を搾って研究を進める可能性もある。昨年度までは、感染・増殖して培地中に放出されたウイルス粒子を抗-KU抗体を用いたドットブロット法により半定量してウイルス増殖速度を比較解析し、定量的解析が可能なことを確認したが、より早い感染初期において細胞内のウイルス検出可能な蛍光抗体細胞染色法により検出し、蛍光強度が定量可能な蛍光マルチプレートリーダーを用いて定量的に解析する手法を確立する。動物実験と培養細胞実験を平行して進める計画を変更して、培養細胞実験を中心に研究を進めたため、予定よりも経費が少なくてすんだ。次年度は動物実験も追加して研究を進めるため、繰り越した分を合わせて使用する予定である。ドットブロット法によりウイルス粒子を半定量的に測定した結果、実験条件の微妙な差異により増殖程度が異なることは判明し、このような内因性の変動が小さいアッセイ条件の検討に時間を要したため、研究全体が遅れているため細胞培養試薬、分析用試薬などの消耗品費の多くが次年度使用となった。今年度は最終年度でもあり、種々の条件設定もほぼ完了しつつあるため、前年度から遅れて持ち越している実験を含めて当初の計画を実施して、全額を使用する予定である。
パルス制御されたジョセフソン接合における量子化電圧パルスの発生に関する研究

ジョセフソン接合に含まれる静電容量分が外部信号に対する量子化電圧パルスの位相ロックに与える影響を調べることを目的として、14年度ではアンダーダンピングされた接合の解析を行った。従来、ジョセフソン接合におけるカオスの存在は、アナログシミュレーションから示唆されており、本研究で行う数値計算によってもカオスをシミュレーションできるものと当初考えていた。接合のカオス的な振る舞いは、電流-電圧特性上の断続的な乱れ、あるいはDevil's staircaseと呼ばれるサブステップ構造に現われるが、本研究ではカオスの特徴をとらえることができなかった。すなわち、バイアス点における電圧スペクトルには、広帯域のノイズ成分が含まれておらず、さらにそれは、数値計算における平均化の回数や時間刻み幅などには依存していない結果を得た。一方では、ポアンカレ写像は一本の線となり、安定な位相ロック状態を示した。これらの結果から、カオス状態を断定するには至らなかった。離散データを扱う数値計算に比較して、アナログシミュレーションでは、自動的に連続量のみを演算しており実験に近いものと推定されるが、この場合には、スペクトルやポアンカレ写像にカオスの特徴がみられた。数値計算とアナログシミュレーション両解析手法で得られた結果を比較すると、電流-電圧特性の形そのものはほぼ同一であった。数値計算においてカオスの特徴を観測できなかった原因として、カオスが発生している点での電流軸方向におけるバイアス点のゆらぎが考えられる。すなわち、アナログシミュレーションでは、ジョセフソン接合シミュレータで起こる現象が電源側に影響を与える可能性があるのに対し、数値計算では与えた電流バイアス値がゆらぐことは絶対にあり得ないということである。この点は、実験的にジョセフソン接合でカオスが起こるのか?ということを考える上で非常に興味深い。本研究では、はじめにジョセフソン接合を駆動するスイッチングパルスと、それによって生じる量子化パルス電圧のタイミングおよび位相関係について調べた。そこで、スイッチングパルスとして、完全に周期が一定している標準パルス(パルス列)に、位相がロックしたパルスを周期毎に追加した。これは、例えば一つのパルスを標準パルスの各周期に追加することによって、ジョセフソン接合の位相を、2π[rad]からさらに2π[rad]だけ(計4π[rad])増加させ、磁束量子に大きさが等しい電圧パルスを追加して発生させることを期待したものである。これによって、位相が「2π[rad]の追加パルスの数倍」で進み、その結果、接合端では発生する量子化電圧パルス数が、追加パルス数だけ増加する。したがって、ジョセフソン接合数を増加させることなしに電圧標準器の増加させうると期待される。これは、ACジョセフソン効果を説明する「波板モデル」に基づいて予測したものである。この予測に基づいて、上記パルスコードで駆動されたジョセフソン接合の電流-電圧特性を数値計算したところ、予測通りに電流-電圧特性が電流軸方向の変化なしで、電圧軸方向にのみ拡大できることがわかった。この電流-電圧特性の電流軸方向不変性は、量子化電圧が得られる電流レベルが、スイッチングパルス(駆動パルス)数に依存しないで不変であることを意味し、バイアス点の切り替えが不要となることが示された。また、この場合のスイッチングパルスとジョセフソン発振との位相ロックは完全に周期的で安定であるものと確認できた。以上の結果に基づき、追加パルスの位相にゆらぎをもたせ、数値計算を行ったところ、ゆらぎのない場合とほとんど変わらないという結果がえられ、スイッチングパルス単独で、量子化パルス電圧を発生させることができると予想される。
メタンと二酸化炭素を原料とした電場印加触媒反応の反応機構・伝導機構の解明

2017年度に引き続き、本年度も電場印加反応場におけるメタン炭酸ガス改質における電場印加効果と反応メカニズム、触媒特性の解明を行った。触媒も同様にNi担持La-ZrO2を用いた。2018年度は本反応系における表面プロトニクスの効果と酸化物担体が有する酸素欠陥の影響について検討した。まず18O2を用いて担体の酸素を同位体ラベリングして反応を行った。生成物は四重極質量分析計で訂正・定量を行った。結果、反応ガス(CH4,C16O2)に切り替えたところ、反応初期にはC18Oが生成したが時間とともに減少しC16Oが生成した。つまり電場印加によって格子酸素を経由したRedox機構が150°Cという低温で進行することを明らかにした。表面酸素欠陥を経由することで中間体のcarbonate種が反応しやすくなることはDFT計算(VASP)によっても確認された。また、電場を印加しながらin-situ DRIFTS(拡散反射法)測定によって表面の水酸基の変化を検討したところ、850 cm-1付近に水の回転スペクトルに帰属される特徴的なピークが観測された。これは電場印加によってGrotthuss機構によるプロトンホッピング(リレー)が低温で起こることを示しており、このプロトンホッピングの力学的エネルギーがNi-酸化物担体の界面に吸着したメタンの活性化(メタン解離過程の促進)に寄与することを示唆している。以上により、電場印加による表面プロトニクスと表面酸素欠陥を介したRedox機構の協奏効果によってメタン炭酸ガス改質反応が大幅に低温化されることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。触媒層に電場を印加し低温で反応を進める電場触媒反応をメタン炭酸ガス改質(二酸化炭素改質)に適応した。その結果、本来熱のみでは反応が進行しない低温域である150度(外熱供給)程度でも充分に高い活性が発現することを見出した。また、電場を印加することにより高メタン転化率の条件においても炭素析出が抑制された。電場中でのメタン炭酸ガス改質の反応メカニズムの全容解明を大目的として、今年度は電場印加効果を解明するために原料分圧変化試験、同位体交換(CH4→CD4)試験、in-situ DRIFTS(拡散反射IR)測定を行った。触媒は1 wt%Ni/La0.1Zr0.9O2を用いた。同位体交換試験の結果、従来の熱反応では反応速度比rD/rHが0.61で同位体効果が見られた。一方、電場印加時にはrD/rHが1.0であり逆同位体効果が見られた。メタン分解及び表面吸着種と吸着酸素の反応の2つの経路が速度論的に遅い反応であり、反応条件によりどちらかが律速段階であるため、従来の熱反応においてはメタン分解が律速段階であると考えられる。一方、電場印加時には表面プロトニクスによりCH4分解が促進され、律速段階が変化したと考えられる。分圧変化試験の結果より、水素生成速度式において、電場印加によりメタンの反応次数は0.26から0に減少した。これは電場により、メタン解離が促進されたためと考えられる。また、塩基性担体触媒において、中間体であるフォルメート種が安定することでメタンからの水素生成が減り、負の次数を示すと考えられており、水素生成速度式の二酸化炭素の次数が負から正に増加した結果と併せ、電場印加によりフォルメート種が活性化されたことが考えられる。これは電場印加中でのin-situ DRIFTS測定によっても確認できた。よって、電場印加によってメタン解離や表面反応が促進され反応の大幅な低温化が可能になった。メタンと二酸化炭素を原料とした電場印加触媒反応の反応機構・伝導機構の中で、電場中でのメタン炭酸ガス改質の反応メカニズムの全容解明を目的として、今年度は電場印加効果を明らかにした。これらの結果により、従来の高温の触媒反応と異なる反応メカニズムの証拠が集まりつつあり、低温でのこれら原料をスタートした触媒反応の学理解明に近付いている。今後、担体の格子酸素との相互作用、レドックス機構の有無、伝導種の解明と電場印加反応場との関係を結びつけることで、低温触媒反応の学理構築と応用の礎となる。

また、電場を印加しながらin-situ DRIFTS(拡散反射法)測定によって表面の水酸基の変化を検討したところ、850 cm-1付近に水の回転スペクトルに帰属される特徴的なピークが観測された。これは電場印加によってGrotthuss機構によるプロトンホッピング(リレー)が低温で起こることを示しており、このプロトンホッピングの力学的エネルギーがNi-酸化物担体の界面に吸着したメタンの活性化(メタン解離過程の促進)に寄与することを示唆している。以上により、電場印加による表面プロトニクスと表面酸素欠陥を介したRedox機構の協奏効果によってメタン炭酸ガス改質反応が大幅に低温化されることを明らかにした。担体の格子酸素の影響を検討するため、表面酸素を18Oでラベリングし、低温条件において電場印加反応場で格子酸素が使われるかどうか確認する。次に担体のレドックス能を触媒調製や前処理によって変化させ、活性への影響を検討する。伝導種の検討に関しては、交流インピーダンス測定で表面抵抗を抽出し、特に低温でのプロトン伝導の挙動を追う。この際、反応雰囲気や温度、水分圧の影響が重要であるため、これらを変化させ詳細な検討を行う。また、電荷量を変えた際の反応速度をメタン分圧・二酸化炭素分圧を変化させた環境において算出し、交流インピーダンス測定において算出した伝導度の関係と併せ、分圧依存性とプロトン濃度からなる反応速度式の立式を目指す。さらに温度を精密に測定することにより、反応の見かけ活性化エネルギーについても算出し、伝導度(供給電荷量)と見かけ活性化エネルギーの関係を詳細に検討する。これらの検討により、電場印加中でのメタンと二酸化炭素を原料とした反応系において最適な反応条件、伝導パスの形成を確立し、PDCAサイクルによって更なる高効率なプロセスの開発を目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
高速分光システムでとらえるブラックホール粒子加速の現場

ブラックホールなどの高密度天体連星系からの放射は激しい時間変動を示す。しかし、その起源は今もって不明である。本研究課題は、ブラックホールなどコンパクト天体を含む近接連星系からの可視光放射を秒程度以下の時間分解能で分光観測することにより、急激なスペクトル変化、すなわち粒子加速の証拠を検出しようというものである。われわれは、当初の計画通り、高速分光システムの開発に取り組み実用化を達成した。それを広島大学天文台「かなた」望遠鏡に取り付け、激変星の高速分光観測を行い、興味深い変動を見いだした。放射磁気流体力学シミュレーションを実行し観測の解釈を試みているところである。本研究課題は、連星系からの非熱的電子起源の可視光を0.1秒以下の時間分解能で分光観測することにより、急激なスペクトル硬化、すなわち粒子加速の証拠を見出し、その時間変動の起源を明らかにしようとするものである。我々は先に、高速読み出し可能のCCDを川いた高速測光システムを構築し、ブラックホールに秒以下の時間スケールの変動を検出した。しかし、粒子加速機構を解明するには単色の測光観測では限界があるため、高速分光システムの開発・実用化を開始し、以下の成果を得た。(1)高速分光システムの構築については、年度の途中に当該研究分野に新たな進展が見られたことから、装置の設計についてR=λ/Δλ〓30の低分散モードに加え、輝線強度を求めるためR〓300の高分散モードも導入するように仕様を変更する事態が生じた。高速分光器はH20年6月に完成、7月に広島大学1.5mかなた望遠鏡の第2ナスミス焦点に設置された。その後の試験観測により、波長分解能、検出効率、限界等級等について、所期の仕様が達成されている事が確認されている。(2)高速分光装置を用いた研究の準備として、高速分光装置に組み入れる高速カメラを「かなた」望遠鏡に取り付け、高速変動が期待できる激変星の撮像観測を行った。その結果、爆発中の緩新星において、数十秒程度の準周期的な変動など、短時問変動の特徴が爆発の進行と共に日々変化していく様子が明らかになった。(3)理論面では、先に行った大局的磁気流体シミュレーションデータを基に新しく非熱的プロセスを加味してスペクトル計算を行い、SgrS*の観測を説明した。2年度である今年度は以下の成果を得た。(1)高速分光器はH20年6月に完成、7月に広島大学1.5mかなた望遠鏡の第2ナスミス焦点に設置された。導入当初は、天体導入の操作が極めて複雑で、観測開始までに20分程度を要していたが、H21年2月に開発が完了した専用の制御ソフトウェアを用いることで、1-2分で観測が開始できるようになり、本格的な観測を開始するための準備がいよいよ整った。(2)テスト観測として、H20年10月にX線域で活動的になったブラックホールX線連星V4641Sgrの測光観測を行ったが、可視域では大きくは増光しておらず、有意な短時間変動は検出できなかった。(3)理論面では、放射流体力学に磁場を加えた大局的放射磁気流体シミュレーションを実行し、同じコードで、密度パラメータを代えるだけで、スリム円盤状態の幾何学的に厚く光学的にも厚い円盤、標準円盤状態の幾何学的に薄く光学的に厚い円盤、放射非効率降着流の幾何学的に厚く光学的に薄い円盤の、三種類のスペクトル状態を再現することに成功した。またすべてのケースで、磁場がぎりぎり巻きになって磁気タワーを形成し、ガスをジェットの形で噴出することを示した。最終年度である今年度は観測装置および理論シミュレーションの双方につき、以下の成果を得た。(1)高速分光器は20年6月に完成、21年8月に広島大学1.5mかなた望遠鏡にとりつけた。それを用いて恒星フレアおよび新星爆発の観測を行った。

結果は現在解析中である。また、測光観測モードを用いて平成21年9月及び22年1月に矮新星V455 Andの高速測光観測を行った。平成19年の爆発から2年近くが経ち、周期67.3秒の白色矮星の自転と、周期300秒程度の白色矮星の脈動が観測された。爆発時に加熱されて不安定帯を抜け脈動を起こさなくなった白色矮星が、この間に冷えて再び脈動を起こすようになったことを示している。(2)理論面では、前年度に開始した大局的放射磁気流体シミュレーションを継続しデータ解析を進めた。その結果、どの場合にも、磁場がぎりぎり巻きになって磁気タワーを形成しガスをジェットの形で噴出すること、および放射エネルギーがはるかに卓越する場合にも、ジェットの収束機構としては磁場のローレンツカが支配的で、これは放射エネルギー分布の非等方性、すなわち、円盤面方向には放射エネルギー分布がフラットで放射圧が抑えられていることが原因であることをつきとめた。
アルツハイマー型老年痴呆の臨床経過における画像解析に関する研究

東京大学医学部附属病院精神神経科に外来通院しているアルツハイマー型老年痴呆患者のうち、PET,SPECTなどの画像診断がなされている患者を追跡調査した。安静時の局所脳血流・代謝について測定した結果は、従来得られていたのと同様の結果であった。重症度と経過に応じ、側頭頭頂葉の血流・代謝の低下に始まり、より重症のものは、前頭葉の血流・代謝の低下にまで至っていた。血流・代謝の低下の進展は、側頭葉内側からはじまり、頭頂葉、前頭葉と進展していった。アルツハイマー型老年痴呆患者の症状の変化としては、記憶障害の悪化が主で、観察期間において、著しい状態像変化を示したものはいなかった。課題遂行時の脳血流・代謝の変化については、まず、正常被検者を対象に、簡単な、繰り返し課題をいくつか選定し、課題賦活時の脳血流画像と、非負荷時の脳血流画像とを比較し、比較的鋭敏にでるものを選定した。これをもとに、上記追跡患者に施行するための準備を行ったが、予定していた対象患者に施行することが困難となったため、アルツハイマー型老年痴呆の初期と診断されている患者5名に対してのみ上記課題を施行した。数が少数のため、断定的なことは言えないが、初期のアルツハイマー型老年痴呆患者では、比較的、正常対照者と同様の結果が得られ、特異的な変化は認められなかった。さらに症例を増やし、中等症程度で、特異的な結果が出るかどうかの確認が必要と思われる。(1)安静時の局所脳血流・代謝について測定した結果は、従来得られていた結果と同様であり、重症度に応じ、傾頭頭頂葉の血流・代謝の低下にはじまり、より重症のものは前頭葉の血流の低下まで至っていた.血流・代謝の低下の進展は、側頭葉内側から始まり頭頂葉に発展していき、途中症状の進展が著しいものでは、前頭葉の低下も示していた.前頭葉まで低下している症例は、重症度が高いものが多かった.これらの結果は、症状の進展と脳機能の低下の進展との関連を考える上では、興味深いものであった.(2)当初の目的では、各被験者に対し、課題遂行時の脳血流・脳糖代謝を測定し、認知の異常と局所勝機能との対比を行い、アルツハイマー型老年痴呆の病態の推移を評価しようと考えていた。課題遂行時の脳血流・脳糖代謝測定は、正常被験者の脳のactivation studyとしては、ほぼ確立していると思われるが、痴呆患者に対しては、評価がまちまちである.本研究では、比較的遂行しやすい課題をいくつか設定して、正常被験者とアルツハイマー型老年痴呆患者とを比較したが、アルツハイマー型老年痴呆患者の場合、易しい課題ですら課題遂行そのものが困難であり、activation studyとして評価するだけの結果を得ることができなかった.したがって、さらに、痴呆患者に適する課題の工夫が必要であることがわかった.痴呆患者の場合、複数の課題の遂行を指示する事がむつかしく、上記のような追跡調査に乗っている限られた患者での施行では結論を出すことができなかった.今後引き続き検討していく必要があると思われる.東京大学医学部附属病院精神神経科に外来通院しているアルツハイマー型老年痴呆患者のうち、PET,SPECTなどの画像診断がなされている患者を追跡調査した。
オークション制度の理論的分析：メカニズムデザイン論的アプローチ

本研究では、メカニズムデザインの手法を用いて望ましいオークション制度の分析を行った。人々は選好に関する私的情報を持つので、自身の利益のために嘘の情報を申告可能性がある。嘘の情報の申告はオークション結果を歪め、望ましくない配分を導く可能性がある。そのため用いる制度は、嘘の情報の申告を避けるものである事が望ましい。オークション制度がそのような性質を満たすとき、その制度を耐戦略的であるという。本研究では、耐戦略性を満たしつつ、望ましい基準を満たすオークション制度の全体を明らかにする作業を行った。望ましさの基準には様々なものがあるが、本年度この研究が考えた基準は公平性と収入の最大化である。公平性の基準には様々なものがある。本研究ではその中でも条件の弱い対称性という基準に焦点をあてた。対称性とは、同じ選好を持つときのみ人々を平等に扱う事を要求する基準である。同じ選好を持つ人々を平等に扱うという性質は、対称性だけでなく他の多くの公平性基準も満たしている。対称性が他の公平性基準よりも条件の弱いものであるのは、この事が理由である。対称性を満たすオークション制度として、最少価格ワルラスオークションが知られる。本研究では、人々が持ち得る選好が十分多様な場合、この最少価格ワルラスオークションが耐戦略性、対称性、個人合理性(オークションへの参加が人々の厚生を弱い意味で改善するという性質)、支払い非負性(支払い額が常に非負である事を要求する性質)を満たす唯一のオークション制度である事を示した。人々の選好が十分多様でない場合、最少価格ワルラスオークション以外にも望ましい制度が存在するかもしれない。しかし本研究はより一般的な環境で、最少価格ワルラスオークションが上記の性質を満たす制度の中でオークション収入を最大にする制度である事を示した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は効率性と耐戦略性を満たす(オークション)ルールの設計可能性について考察を行った。とりわけ、人々が複数の財を得る事が可能で、非準線形の選好を持ち得る状況に焦点をあてた。人々が持ち得る選好の集合(ドメイン)は、考察の対象としている状況によって大きく異なる。そのため、本研究は様々なドメインを考え、それぞれのドメイン上で望ましいルールの設計可能性を検討した。本研究はまず、2個以上財を欲しないような選好(単一需要選好)をすべて含むようなドメインを考察した。人々がそのような選好しか持たない場合、効率性と耐戦略性を満たすルールが存在する事が知られている。本研究は、単一需要選好のみならず複数個の財を欲するような選好をドメインが含む場合、効率的かつ耐戦略的なルールが存在するのか考察した。結果、そのようなドメインにおいて、効率性、耐戦略性、個人合理性、敗者の支払い非負性(財を得ない人の支払いは非負)を満たすルールは存在しない事を明らかにした。次に、複数個の財を欲するような選好のみ含むドメインを考察した。このケースはさらに二つのケースに分ける事ができる。一つ目は、ドメインが準線形選好をすべて含むような状況である。ドメインに含まれる選好がすべて準線形の場合、効率性と耐戦略性を満たすルールが存在する事が知られている。本研究は人々が必ずしも準線形選好を持たないような場合に効率的で耐戦略的なルールの設計が可能か考察した。結果として、このような状況において効率性と耐戦略性を満たすルールが存在するための条件を明らかにした。二つ目の状況は、財が同質かつ代替財である状況である。このような状況において、本研究は効率性と耐戦略性を満たすルールが存在しない事を示した。本研究はオークション制度をメカニズムデザインの観点から分析を行う。オークション制度には多くの種類が存在する。各オークション制度はそれぞれ特有の性質を持つ。数あるオークション制度の中でどの制度が望ましい性質を満たすのか。この問題を考察するのが本研究である。平成27年度、本研究は主に次の二つの性質に焦点をあてた。一つ目は効率性である。効率性は経済学の軸となる重要な性質とされている。二つ目は耐戦略性である。これは、人々が真の選好に関する情報を表明するインセンティブを持つ事を保障する性質である。制度運営者は人々の選好を完全には知りえない。しかし、人々が持ちうる選好を知ることは可能である。ある状況において人々が持ちうる選好の集まりをドメインと呼ぶ。メカニズムデザインでは、ドメインに含まれる選好の組各々に対して与えるべき配分を考える。財を一つまでしか欲しない選好を単一需要選好と呼ぶ。一方、財を一つだけもらうより、複数個もらう方がいい場合がるような選好を複数需要選好と呼ぶ。あるドメインが単一需要選好を十分に含むとする。さらに、そのドメインがいくつかの複数需要選好も含むとする。ここで、含まれている複数需要選好はどのようなものでも良く、何個でも含まれていてもよい。このとき、平成27年度得た結果は以下の通りである。このドメイン上で効率性、耐戦略性、個人合理性、敗者への支払非負性を満たす配分方法(配分ルール)は存在しない。当初の計画では、効率的かつ耐戦略的なオークション制度に関する研究を行う事が目標の一つであった。本年度はそのようなオークション制度が存在するための必要条件を明らかにした。また、本研究を論文としてまとめ、国際雑誌へ投稿を行った。

従った、本年度は当初の研究目的をおおむね達成したと考えられる。本研究では、メカニズムデザインの手法を用いて望ましいオークション制度の分析を行った。人々は選好に関する私的情報を持つので、自身の利益のために嘘の情報を申告可能性がある。嘘の情報の申告はオークション結果を歪め、望ましくない配分を導く可能性がある。そのため用いる制度は、嘘の情報の申告を避けるものである事が望ましい。オークション制度がそのような性質を満たすとき、その制度を耐戦略的であるという。本研究では、耐戦略性を満たしつつ、望ましい基準を満たすオークション制度の全体を明らかにする作業を行った。望ましさの基準には様々なものがあるが、本年度この研究が考えた基準は公平性と収入の最大化である。公平性の基準には様々なものがある。本研究ではその中でも条件の弱い対称性という基準に焦点をあてた。対称性とは、同じ選好を持つときのみ人々を平等に扱う事を要求する基準である。同じ選好を持つ人々を平等に扱うという性質は、対称性だけでなく他の多くの公平性基準も満たしている。対称性が他の公平性基準よりも条件の弱いものであるのは、この事が理由である。対称性を満たすオークション制度として、最少価格ワルラスオークションが知られる。本研究では、人々が持ち得る選好が十分多様な場合、この最少価格ワルラスオークションが耐戦略性、対称性、個人合理性(オークションへの参加が人々の厚生を弱い意味で改善するという性質)、支払い非負性(支払い額が常に非負である事を要求する性質)を満たす唯一のオークション制度である事を示した。人々の選好が十分多様でない場合、最少価格ワルラスオークション以外にも望ましい制度が存在するかもしれない。しかし本研究はより一般的な環境で、最少価格ワルラスオークションが上記の性質を満たす制度の中でオークション収入を最大にする制度である事を示した。当初の計画では、効率性と耐戦略性を満たすオークションルールが存在するための条件を明らかにする事が本年度の目標であった。研究実績の概要にあるように、本年度そのようなルールが存在するための条件を明らかにした。従って本年度は当初の研究目的を達成しているといえる。第一に、財の数が多い場合における、効率的かつ耐戦略的な配分ルールの設計を行う。第二に、公平性と耐戦略性を満たす配分ルールの設計を行う。公平性として、ここでは対称性を考える。配分ルールが対称であるとは、同じ選好を持つ人々を平等に扱うという公理である。対称性と耐戦略性を満たす配分ルールを特徴づける。また、その中で最も望ましい配分ルールを見つける。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は効率的なオークションルールに焦点をあてた。しかし、オークションルールが満たすべき性質は効率性のみではない。本研究は今後、効率性以外の望ましい性質を満たすオークションルールを考察する予定である。考察する性質として、次に二つを考えている。一つ目は非羨望性である。この性質は人々が他者よりも悪いものを受け取る事はないという事を要求する。