hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工毒素受容体を用いた糖尿病モデルマウスの作製

我々が独自に開発したTRECK法という手法を用いて、これまでに糖尿病モデルマウスを作製している。このモデルマウスはジフテリア毒素を投与することにより、出生後任意の時期に糖尿病を発症させることができ、症状の程度もコントロールすることができる。しかし、これらのマウスにおいて、毒素投与前でも耐糖能異常、膵島の構造異常が確認された。本研究ではこのモデルマウスで発見された、いくつかの欠点を補うべく、改良型人工毒素受容体を用いて新たなTRECK糖尿病モデルマウスを作製した。このマウスは毒素投与前には正しい膵島の構造をとっており、毒素投与によって糖尿病を発症することがわかった。糖尿病モデルマウスの作製には自然発症モデルマウスや薬剤投与により糖尿病を誘発するマウスが存在するが、いずれも共通してその症状や発症時期をコントロールすることができない。我々が開発したTRECK法による糖尿病モデルマウスは、毒素投与により任意の時期に糖尿病を誘発する事が出来、投与量を調節することによって症状の程度をコントロールすることも可能である。しかし、このTRECK糖尿病モデルマウスにおいて、膵β細胞の分布、膵島形態異常、耐糖能の若干の悪化が確認された。この原因の一つとして、毒素受容体の持つ増殖因子活性の影響が考えられた。そのため、その影響を排除した人工毒素受容体を用いて新たなTRECK糖尿病モデルマウスを作製した。プロモーターには以前から用いていたヒトインスリンプロモーター、および一般的に頻用されているラットインスリンプロモーターを使用し、人工毒素受容体としては、今までに当研究室において作製された増殖因子活性が野生型に比べ1/10程度まで抑えられたTR6変異体を用いた。それぞれのプロモーターにつき10ライン以上ずつのトランスジェニックマウスラインを作製したので、これらを今後の解析に用いる。昨年度に作製したトランスジェニックマウス(Tg)ラインの解析を行った。ヒトインスリンプロモーターを用いたラインに関しては、13ラインのTgマウスができ、そのうち8ラインが繁殖に成功した。これらの2世代目もしくは3世代目を利用し、まず毒素投与により糖尿病を発症するかどうかをマウスのLD50(500μg/体重kg)の1/10量である50μg/体重kg腹腔内投与して確認した。血糖値を1週間測定したところ、血糖値上昇が見られたのはhIns-TR6-2M3という1ラインのみであった。次に、このマウスに関して膵β細胞の分布、膵島形態異常が人工毒素受容体を用いることによって改善されたかどうか調べるために、免疫組織学的解析を行ったところ、形態異常や細胞分布における異常は認められなかった。しかし、毒素受容体の発現を受容体に融合したGFPにより確認したところ、一部のβ細胞にしか発現が認められず、さらにα細胞での発現も認められた。一方、ラットインスリンプロモーターを用いたラインは、10ラインのTgマウスができ、そのうち3ラインのみが繁殖できた。これらの2世代目もしくは3世代目以降に毒素投与を行ったところ、1ライン(RIP-TR6-2F12)のみ血糖値上昇が観察された。免疫組織学的解析により、このラインでは、正常なランゲルハンス島の形態、細胞の分布をとっていることが確認できた。しかし、毒素受容体の発現が少なくまばらであった。以上より、人工毒素受容体を用いて糖尿病モデルマウスを作製したところ、野生型毒素受容体を利用した場合に起こっていた異常の一部が改善できた。しかし発現している細胞が少なく、毒素の効きが悪いことが想定される。今後、ホモ個体を作製してさらなる解析を行うことを予定している。
注意機能を利用した「こころの未病」の見える化と改善

注意とこころの未病との関係を認知神経科学的に解明する。その上で、注意の特性をスマートフォンなどで測定し、機械学習を用いて幸福度を推定する技術を確立し、刻々と変化する注意状態からこころの未病を早期に検出可能かを明らかにする。更に、VRを利用した注意機能の強化訓練を行うことで、未病を改善し、こころを健康状態に戻す認知手法を開発する。この注意機能の訓練が脳内にどのような変化を起こすかを明らかにし、うつ病の神経科学的解明に知見を与える。本研究は、うつ病に対し、注意という客観的定量化と訓練が可能な機能を用い、未病のうちに見える化し、改善する新しい認知神経科学に基づいた神経認知療法の開発につながる。抑うつ状態によって生じる注意機能の変化(周囲の物事に注意が向きにくくなる、ネガティブな物事から注意が離せなくなる等)に着目し、感情状態と注意機能の関係およびその脳内機序を明らかにする。さらに、個人の注意状態を計測することでうつ病の前駆状態を検出することや、注意機能の訓練・変化によってうつ病を予防することも目指す。注意機能の強化訓練によって抑うつ状態を改善し、主観的幸福観を高めることができるかという実践・臨床的な問いを掲げ、工夫された研究方法論を用いて多面的な検討を行おうとする視点に、高い独創性がある。得られた成果を「こころの未病」の改善に向けた神経認知療法の開発へと結びつけることができれば、社会に向けたメッセージとしても意義深い。
古タイヤ焼却による熱貯蔵と活性炭生成の複合的再利用システムの開発

本研究は古タイヤの活性炭と熱の複合的再利用に着眼して、廃棄物処理、排ガス処理の両面から環境保全を図り、その排熱を給湯と暖房の熱源に用いたエネルギーの有効利用を同時に行うというシステムの可能性と諸特性について究明したものである。古タイヤを低温で焼却すれば、種々の粒径をもった活性炭が生成されるので、まず、活性炭自体の特性を明らかにし、次いで性能について排ガス系、臭気系および水系を含めて試験あるいはデータの分析を行った。除去率などの生成活性炭の性能を評価し、特徴と問題点を検討した。特に、古タイヤや廃棄物を焼却する際に発生する排ガスの処理を自体で得られる活性炭を用いて処理することが可能であるかどうかについて詳しく検討した。熱的利用に関しては一般的な利用形態の開発は勿論のこと、帯水層による長期的蓄熱との組み合わせを考えた利用システムの開発が目的である。既存の古タイヤボイラーから発生する熱量と熱貯蔵について実測を行い、熱利用の可能性について研究を行った。具体的には熱エネルギーの収支ならびに帯水層による長期的な熱貯蔵の効率などを測定し、古タイヤ焼却の熱利用のポテンシャルおよび長期蓄熱の可能性を明らかにした。また、帯水層井戸を掘削し、温水を帯水層内に注入し、蓄熱効率と回収効率を求め、長期蓄熱の特性と可能性の明確化とともに、パラメーター解析を行って帯水層内の温度と熱挙動のコンピューターモデルを提示した。また、長期蓄熱に適した帯水層はどこにでも存在するものではなく、適合条件および探索方法および土壌環境の影響を検討した。本年度は2つの実験を行った。1つは帯水層による蓄熱実験であり、他は活性炭の性能試験である。以下にそれらの内容と成果を記す。1.帯水層による熱貯蔵の実験装置の建設と蓄熱実験古タイヤ焼却炉である北広島町の帯水層の熱貯蔵実験は継続して行うが、本年度新しく札幌市厚別区山本地区に帯水層の実験施設を建設し、平成7年11月から注入試験を行っている。新しい帯水層は深さ約60m、厚さ約12mの砂層にあり、装置は平成7年9月から約2カ月をかけて設置した。装置は帯水層井戸2本、観測用井戸3本、温水注入・汲み上げ装置、熱交換器、クーリングタワーおよび計測器から構成されている。約20m離れた井戸から毎分15lの地下水を汲み上げ、熱交換器で10°Cから約30°Cまで加熱した後、帯水層井戸から注入される。すでに3カ月が経過しているが、順調に自然注入が行われており、合計約2000m^3に達している。平成8年3月中旬から、熱回収を開始し、蓄熱効率を求める予定である。2.タイヤ焼却残渣の活性炭性能試験北海道立工業試験場にある小型タイヤストーブを用いて、硫黄酸化物と窒素酸化物の除去性能試験を行った。その結果、ある程度の除去率は得られたものの、それぞれの除去率は1020%の範囲内であった。今後は面風速と滞留時間を系統的に変えた実験および北広島町にある実大の古タイヤ焼却施設に設置された活性炭の除去率測定を行う予定である。古タイヤを低温で焼却すれば、種々の粒径をもった活性炭が生成されるので、まず、活性炭素自体の特性を明らかにし、次いで性能について排ガス系、臭気系および水系を含めて試験あるいはデータの分析を行った。

特に古タイヤや廃棄物を焼却する際に発生する排ガスの処理を自体で得られる活性炭を用いて処理することが可能であるかどうかについて詳しく検討した。熱利用に関しては一般的な利用形態の開発は勿論のこと、帯水層による長期的貯蓄との組み合わせを考えた利用システムの開発が目的である。既存の古タイヤボイラーから発生する熱量と熱貯蔵について実測を行い、熱利用の可能性について研究を行った。具体的には熱エネルギーの収支ならびに帯水層による長期的な熱貯蔵の効率などを測定し、古タイヤ焼却の熱利用のポテンシャルおよび長期蓄熱の可能性を明らかにした。また、帯水層井戸を掘削し、温水を帯水層内に注入し、蓄熱効率と回収効率を求め、長期蓄熱の特性と可能性の明確化とともに、パラメータ解析を行って帯水層内の温度と熱挙動のコンピューターモデルを提示した。また、長期蓄熱に適した帯水層はどこにでも存在するものではなく、適合条件および探索方法および土壌環境の影響を検討した。
『ロビンソン・クルーソー』の再話に関する比較文学的研究

本年度は、『ロビンソン・クルーソー』の日本における受容の研究の成果を、英文で発表することに傾注した。これは、次年度(2019年度)中に公刊予定の論文集に収められることになっている。共著者・編者・出版社等の都合により、最終年度までに公刊を実現させることができなかったが、以下に概略を示す。当該研究が中心的に据えるテクストは、申請者がかねてより研究してきた南洋一郎による再話であるが、当研究は、最初に、明治以来の日本の児童文学史のなかに翻訳・再話が果たしてきた役割を概説する。ここで重要なのは、『イソップ寓話』、『グリム童話』、『不思議の国のアリス』などの本来の子ども向けの作品だけでなく、そもそもは大人向けの小説、メリメやマンスフィールドなどの作品の翻案・再話も雑誌『赤い鳥』などに掲載されていたという点である。当研究はその後、『ロビンソン・クルーソー』受容の歴史を振り返る。ここでも19世紀末以来、この作品は子どもを対象とした再話がなされていたことが確認された。さらに、池田宣政=南洋一郎が近代日本の児童文学に占めた地位も検証した。以上の手続きを踏んだうえで、南による再話テクストの検討を行う。一部は既発表論文の中身を今回の英語論文に活用したが、南が再話にあたって、原作が充分な説明をしないで話しを進めている点を、日本の子どものために丁寧に空白を埋めている点などは新しい指摘である。これまで、日本児童文学史、とくにそれを翻訳との関連で記述した英語文献が極めて少ないことも、今回の論文執筆過程で明らかになり、その点からも当該論文が果たす役割は大きいと思われる。『ロビンソン』の子ども向け再話についての研究が少ないことからも、当該研究は国際的にも意義があると言える。本年度の研究は、次の2点を中心に行った。1)19世紀イギリスにおける『ロビンソン』再話に関する資料収集、およびその読解。2)戦前戦後の『ロビンソン』翻訳に大きな役割を果たした講談社の少年雑誌の収集、およびその読解。1)に関しては、オクスフォード大学ボードリアン図書館にて資料収集にあたり、マイクロ資料と原資料の両方を閲覧し、必要に応じて電子ファイル化したものを入手した。これにより、19世紀初頭に児童図書出版で重要な位置を占めていたBenjamin Tabartによる再話が確認され、イギリス児童文学というジャンルの形成に、『ロビンソン』が果たした役割が一層明らかになった。そのほか、19世紀型チャップブックの印刷出版業者として有名なヨークのケンドリューやバンベリーのラッシャーだけでなく、多くの擬似チャップブックの存在も確認できた。2)に関しては、昭和13年に『ロビンソン漂流記』を講談社から出版した南洋一郎が、当初おもな執筆の場としていたのが、同社の子ども向け雑誌『少年倶楽部』であったことから、同誌に連載されていた、南自身と、そのほかの当時の流行作家による子ども向け作品に着目した。これらの作品の読解を通じて、戦前に子ども向け(とくに男子向け)の物語で、主人公に求められていた美点としての勇敢さや力強さ、あるいは国家主義的なイデオロギーに、少なからず南も影響を受けていたことが分かり、その『ロビンソン』再話における文体や、主人公の性格造型にもその影響が及んでいることが判明した。この研究により、『ロビンソン』の受容を、これまでややもすると等閑視されがちであった、日本の子ども向け商業誌と関連づけることができた。予定していた調査のための在外研究により豊富な資料の収集が可能であったため、当初の予定通りの進展であったと言える。読解に関しては、完全に予定通りではないが、大幅な遅れではない。本年度の研究は、昨年度に収集した、ヴィクトリア朝期における『ロビンソン・クルーソー』のテクストの読解が中心であった。これらの読解により、それよりもずっと後のものと思われていた「語り」の構造における変容(具体的には、原作における時系列に沿った語りが、メディアス・イン・レースの手法によって、動的な場面から始まる語りになっていること)が、19世紀前半まで遡れることが確認できた。さらに、先行研究を参照しながらテクストを読解することで、19世紀に流行するパントマイムなどにも『ロビンソン』が演目として表れることが確認できた。この読解と並行して、ヴィクトリア朝における『ロビンソン』のテクストの収集を、主としてオンライン・データベースを用いて、引き続き行った。次に、本年度の研究の方向として、大学における英文学教育/英語教育との接続が挙げられる。2013年に「多読教材としての『ロビンソン・クルーソー』: Graded Readersのテクスト分析」を発表して以来、英語教育における『ロビンソン』にも着目してきた。今年度は、日本英文学会第88回大会シンポジウム「英語力向上と文学教材」において、司会を行うとともに「英文学教育への視聴覚教材の導入についての提言」を講師として発表した。この発表自体は『ジェイン・エア』に関するものであったが、条件が整えば、『ロビンソン』についても文学教育と英語教育を接続させる授業展開が可能であることが示唆された。英語教材としての『ロビンソン』も、日本的なテクスト受容の一形態として注目に値する。また、『ロビンソン』の受容とサブカルチャーとの接続についても検討され、今年度はイギリスで発表されたグラフィック・ノベルに関する論文を発表した。これも理論的な関連では、さまざまなジャンルに展開していった『ロビンソン』を研究するうえでの下地となりうるものと考えられる。申請者の学内責任者(学科長)就任に伴い、予定していた海外における調査を取りやめたが、その分は各種オンライン・データベースで補った。

また、昨年度に収集したテクストの読解はおおむね順調に進んでいる。本年の研究は、『ロビンソン・クルーソー』(以下、『ロビンソン』)の日本における受容、とくに児童文学作品としての受容に重点を置いた。申請者が注目している南洋一郎という翻案者は、第二次大戦以前より大日本雄弁会講談社(現・講談社)発行の少年向け雑誌『少年倶楽部』に創作や翻案を発表していたが、昭和13年に『ロビンソン漂流記』として本作の翻案を同社より刊行する。申請者はこの翻案作品の表現上の特色やイデオロギー的要素についてはすでに研究したことがあるので、今年度は、この作品を『少年倶楽部』に発表された他の作家による作品と比較するために、同誌に発表された作品を広く渉猟した。その結果、南の翻案が、昭和初期の少年雑誌の言説空間から強く影響を受けており、立身出世・ナショナリズム・忠孝などのイデオロギーが原作とは無関係に取り込まれている一方、少年と動物の心情的な結びつきを強調するなど、当時の日本における幼少読者に親しみやすくする技巧なども共有されていることが明らかになった。その一方、江戸末期以来、日本における『ロビンソン』の翻訳・翻案は200を越えるが、その約三分の二は戦後に刊行され、その大部分は児童向けになっていることから、戦後日本の翻訳児童文学の受容というコンテクストにおいてこの作品を捉える必要がある。そのため、本年度発表された研究成果は、日本におけるイギリス児童文学の受容に関するものが主になった。これらの研究においては、戦後日本においてイギリス児童文学がどのように受けとめられてきたかと照らし合わせながら、『ロビンソン』の受容について考えることを試みた。その結果、例えば、一見したところ無関係のようにも思われる、A・A・ミルン作の『くまのプーさん』(石井桃子訳)などにも、作中に登場するごっこ遊びの「冒険」や「孤島」という形で『ロビンソン』の影響が見られることを示すことができた。本研究の申請後、勤務先の大学において学科長を務めることとなったことに加え、日本英文学会という、会員数が3,000人を越える全国学会の事務局に入局することとなり、学会誌発行や大会準備の事務に追われるようになったため、そのほかの研究も含め研究そのものに費やせる時間が激減した。計画していた研究発表の応募を取りやめたり、執筆を完了する予定であった論考が完成していないなど、成果のアウトプットの点で計画より遅れているが、資料の読解・分析についてはほぼ計画どおりではないかと評価している。本年度は、『ロビンソン・クルーソー』の日本における受容の研究の成果を、英文で発表することに傾注した。これは、次年度(2019年度)中に公刊予定の論文集に収められることになっている。共著者・編者・出版社等の都合により、最終年度までに公刊を実現させることができなかったが、以下に概略を示す。当該研究が中心的に据えるテクストは、申請者がかねてより研究してきた南洋一郎による再話であるが、当研究は、最初に、明治以来の日本の児童文学史のなかに翻訳・再話が果たしてきた役割を概説する。
体液中自然毒の質量分析による高感度分析

H19年度の研究では、昨年度に引き続き、ブチロフェノン系、フェノチアジン系をはじめとするさまざまな種類の向精神薬の一斉分析に適した精製法、測定法の検討を行った。今までに、セミミクロLC/MSを用いて、4系統、12種類の向精神薬についての一斉分析法を確立しており、更にレーザースプレーイオン化を用いてのオンライン化にも着手し、10倍以上の感度上昇を得ている。加えて、LCのマイクロスケール化を行い、流速を1.5μL/minに絞り込むことが可能になったため、現在、数十倍程度検出感度が向上した。今後は、レーザースプレーイオン化との結合を試みる予定である。しかしながら、マイクロスケール化に伴い、扱う試料量も大幅にスケールダウンする必要があるため、特に精製法に関して再考する余地がある。具体的には、精製カラム及びフィルターのスケールダウンや、カラム及びラインの目詰まりの原因となる夾雑物除去効率をよりよくするための樹脂の選択、低吸着性チューブの使用などを考えている。今年度はこの研究に加え、揮発性有機化合物の高感度検出法の開発も試みた。クロロホルムやジエチルエーテル等は沸点が低いため、通常のGC/MS条件ではピーク幅が広がり、感度の低下につながる。そのため、カラムオーブンに液化炭酸ガスを導入して0°C以下に冷やし、試料の凝縮を行うことができる低温オーブントラッピング法を用いた分析を行った。その結果、検出限界は、クロロホルムとトルエンで100pg/mL、その他の化合物に関してもおよそ5ng/mL以下を得ることができ、日内変動に関しても概ね良好な結果を得ることができた。H17年度は、植物由来毒物の代表として、キノコ毒(アマニチン類)及びトリカブト毒(アコニチンアルカロイド類)の質量分析による高感度定量・同定法を確立した。アコニチンアルカロイド類は、C18と陽イオン交換樹脂のハイブリッドカラムを用いることで血清中より効率よく精製することができた。ESI-TOFMSによる測定では、10-300ng/mlの濃度で良好な直線性を示し、日内及び日間再現性も良好であった。体液中からのアコニチンアルカロイドの検出法に関しては現在、Journal of Mass Spectrometryへ投稿し、受理されている。さらに、他の自然由来毒物の分析法に関しては、主にマイトトキシン及びブレべトキシンに関して、MALDI及びESIイオン化法による検討を行った。その結果、ESI法による測定が適していることがわかった。このことを踏まえ、今後これらの自然毒を新しいイオン化法であるLaser spray法を用いて感度よく側定する方法を確立する予定である。Laser spray法に関してはイオン源の改良及びスプレー状態を監視するためのCCDカメラの取り付けを終え、より効率良いレーザー照射を行うことが可能になった。現在は、改良型Laser sprayイオン源を用いて、試験的にリン酸化ペプチドや乱用薬物などの測定を行い、シグナル強度が5-10倍程度向上するなど、良好な結果が得られている。H18年度の研究では、まず、キノコ毒のアマニチンに関して、尿試料からの精製の際に起こるイオン化抑制の原因究明を行う目的で、固相抽出カラム及び溶媒の検討を行っている。さらに、天然物由来毒に加えて、ブチロフェノン系、フェノチアジン系をはじめとするさまざまな種類の向精神薬の一斉分析に適した精製法、測定法の検討も行った。現在、LC-ESI-TOFMS及びLC-ESI-ITMSを用いることで、4系統、12種類の向精神薬について一度の分析での検出が可能であった。全ての薬物において10-500ng/mLの間で良好な直線性が得られ、相関係数も0.95以上となった。ただ、回収率が40-50%とやや低いものや、分析機器内での安定性に欠けるものもあるため、更なる検討が必要である。レーザースプレーイオン化法では、前年度のイオン源改造に加えて、光学系の改良を行った。具体的には、反射ミラー等の自由度が大きくなったこと、可視レーザーをガイドとして採用したことが挙げられる。これらのことより以前より精密な光軸調整が可能になり、効率的にレーザー照射ができるようになった。現在のところ、直接導入で10-30倍、LCとのオンラインで3-10倍の感度上昇が得られた。レーザースプレーでは、キャピラリー先端にレーザーを直接照射することで発生する振動のため、得られるイオン強度が不安定であるという欠点がある。このため、オンライン化にはまだ問題点を残している。今後は、オンライン化に焦点を絞り、LCの流速やレーザーパワーの最適化を行う予定である。

具体的には、精製カラム及びフィルターのスケールダウンや、カラム及びラインの目詰まりの原因となる夾雑物除去効率をよりよくするための樹脂の選択、低吸着性チューブの使用などを考えている。今年度はこの研究に加え、揮発性有機化合物の高感度検出法の開発も試みた。クロロホルムやジエチルエーテル等は沸点が低いため、通常のGC/MS条件ではピーク幅が広がり、感度の低下につながる。そのため、カラムオーブンに液化炭酸ガスを導入して0°C以下に冷やし、試料の凝縮を行うことができる低温オーブントラッピング法を用いた分析を行った。その結果、検出限界は、クロロホルムとトルエンで100pg/mL、その他の化合物に関してもおよそ5ng/mL以下を得ることができ、日内変動に関しても概ね良好な結果を得ることができた。
シナプス活動による遺伝子発現の制御

これまでCREB転写活性を修飾する脳特異的キナーゼ遺伝子CLICK-I,-II,-IIIを単離してきたが、その機能解析を次のように行っている。1.個体レベルの解析:遺伝子欠損マウスの作成CLICK-I,-II,-IIIのキナーゼ領域を欠損するマウスの作成のため、ES細胞において、相同遺伝子組み換えによるキナーゼ含有エキソンの破壊を行った。CLICK-IIIについては、キメラマウスを作成し、現在germline transmissionの確認中である。2.キナーゼ変異体を用いた細胞レベルの解析CLICK-I,-II,-IIIのキナーゼ変異体(dominant active型、kinase dead型)の表現型を、初代培養海馬錐体細胞、海馬スライスカルチャーに導入し、定量的表現型解析を現在実行中である。またCREB標的遺伝子産物Arcに着目して神経細胞内動態の可視化を試みた。可塑性刺激様なカルシウム上昇を伴う刺激を付与した後、新規蛋白合成依存的にArcの樹状突起スパイン内発現が60120分以内に上昇することを発見した。また、Arcと結合する蛋白のスクリーニングよりPSD内結合蛋白を同定した。引き続き、ランダムCFP/YFP挿入法を用い、Arcとその結合蛋白の各々について、結合能を損なわないFRET対を作成・最適化し、神経細胞に遺伝子導入したところ、生きた神経細胞においてもスパイン内で、Arcとその結合蛋白の間のFRETが確認された。本年度は、初代培養神経細胞を用いたCREB活性化制御機構に関する基礎的条件検討を行うとともに、CREB活性化に関与する新規分子を同定・クローニングすることを目的とした。その結果以下の成果を得ることができた。1)培養神経細胞におけるCREB活性化の制御機構の検討従来CREBリン酸化を引き起こすカルシウム動員機構として、L型カルシウムチャンネルならびにNMDA受容体チャンネルの重要性が示唆されてきた。そこで、電気生理学的手法と細胞生物学的手法を用い、CREBリン酸化を生じる電気刺激を与えた海馬神経細胞で実際どのような電位依存性カルシウム流入が発生するかを測定した。その結果、海馬錐体細胞では、活動電位発火時には、脱分極時間が短い為にL型カルシウムチャンネルが充分開校しないが、興奮性シナプス後電位発生時には、より選択的にL型Ca2+チャンネルが活性化されることが明らかになった(Bito et al.,2000)。またこのような機構が小脳顆粒細胞の生存維持の上で不可欠な役割を果たすことが示された(See et al.,2001)。2)CREB活性化制御に関与する新規分子の探索CREB活性化に関与するキナーゼとしては、ubiquitousなキナーゼとしてPKA,rsk-2,CaMKIなどとが、また神経特異的キナーゼとしてCaMKIVなどが知られている。CREB活性化過程の重要性を鑑み、他にも重要な神経特異的CREBキナーゼが存在する可能性を考え、既知のCREBキナーゼの活性中心の構造を参考に、PCR法により新規CREBキナーゼ候補を3種類単離した。現在その構造の確定と機能解析を行っている。3)加えてCREB活性化制御を生きた神経細胞にてイメージングする手法の開発を試みているが、その途上で、極性形成・軸索伸展・成長円錐制御におけるROCKの役割を解明したくBito et al.,2000)。本年度においては、1)新規CREBキナーゼ候補分子の探索と機能解析を、さらに2)シナプス活動からアクチン細胞骨格への新たな情報伝達の流れ解明を行った。1)新規CREBキナーゼ候補分子の探索と機能解析CREB活性化に関与する新規キナーゼ候補として、CaMKIVの活性中心・活性化ドメインと類似性のある分子を3種類単離した。これら3種類のキナーゼは、発生初期より神経系に特異的に発現しており、いずれも、可塑性の高い組織である嗅球、大脳皮質、海馬、小脳顆粒細胞などに多く発現していた。現在その蛋白化学的性質を解折中である。今後の解析により、シナプス活動と長期可塑性を結ぶCREB活性化過程において、シナプスCa^<2+>応答→CREBキナーゼ活性化→CREBSer133リン酸化→遺伝子発現という情報の流れの多様性と多層性の実体を明らかにしたい。2)シナプス活動によるアクチン細胞骨格の制御成熟した神経回路網においても、神経活動依存性にシナプスの形態的特徴が修飾されたり、情報伝達分子の局在が変化することが報告されている。このような空間的制御に関する事象の背景には、細胞膜や分子局在の非対称性を生み出すダイナミックな細胞骨格再編成が存在すると予想されているが、その詳細は明らかではない。そこで我々は、GFPとアクチン分子の融合蛋白を作製し、adenovirusを用いて神経細胞に導入し、生きた海馬培養神経細胞の形態やアクチン細胞骨格を可視化した。その結果、神経活動依存的に発生するCa^<2+>流入の組み合わせにより細胞骨格再構築の分布が制御されることを明らかにし、さらにカルシウムの局所流入がスパイン形態調節に大きく寄与している機構を解明した(古屋敷ら、投稿中)。)神経活動依存的神経形態可塑性の分子機構の解明海馬錐体細胞は、安定なシナプスを互いに形成した後、神経活動依存的に、シナプス伝達効率、遺伝子発現プロファイル、スパイン形態など種々の異なるレベルにおける可塑的変化を引き起こす。我々は、GFPとアクチン分子の融合蛋白を作製し、adenovirusを用いて神経細胞に導入し、生きた海馬培養神経細胞の形態やアクチン細胞骨格を可視化した。

その結果、神経活動依存的に発生する異なるタイプ(電位依存性カルシウムチャンネルとNMDA受容体)のCa2+流入によりアクチン細胞骨格再構築の分布がダイナミックに制御されていることを明らかにした。2)神経活動依存性CREBキナーゼ候補遺伝子の同定・解析転写因子CREBは、記憶学習などの長期的現象の際に遺伝子発現を介して神経細胞における長期的な変化を誘導すると考えられている。CaM kinase IV類似の新規CREB kinaseのクローニングを試み、CREB kinase候補遺伝子CLICK(CaMK-like CREB kinase)-IIIを同定し全長塩基配列を決定した。CLICK-IIIは、in vitroにおいてCa2+/CaM依存性に活性化され、CREBSer133をリン酸化することを明らかにした。興味深いことにCLICK-III mRNAは神経系で強く発現しており、脳内では大脳辺縁系、間脳の限られた神経核で特に多く存在することがin situ hybridization法により明らかとなった。このような発現パターンは他のCaM kinaseと異なっており、高次脳機能における新たな働きを担っている可能性が示唆される。シナプス伝達の一過性興奮に伴い、スパイン局所へのカルシウム動員が起こり、その結果、数多くのシグナル伝達機構が賦活化される。特に、NMDA受容体からのカルシウム流入により、シナプス後部のCaMKIIが強く活性化されAMPA受容体伝達の亢進が生じる。これに並行して、CaMKK/CaMKIV経路によりCREB活性化が引き起こされ、種々の活動依存的遺伝子産物が誘導される。これらのうちのいくつかは、スパイン形態やスパイン内カルシウム動態の変化をもたらす可能性がある。このように、神経細胞内では、シナプス活動により各種シグナリングが並列的かつ相互相関的に活性化され、合目的的なbimodalな平衡動態に達するような分子的機構が存在すると考えられる。この過程を研究する目的で、神経組織に特異的発現を示すCaMKファミリー分子を複数同定した。本年度は特に、その中でもCaMKIファミリーに属する新規キナーゼCLICK-III全長cDNAを単離同定し、その機能解析を行った。その結果同キナーゼは、C末にCAAXモチーフを有する初めてのシナプス発現キナーゼであることを見出した。加えて、このCAAXモチーフの変異実験により、同モチーフを介してこの酵素がファルネシル化され、そのため脂質二重層へ挿入されていることを発見した。本キナーゼは、神経細胞においては、シナプス形成に重要な役割を果たすスパインの先端に濃縮されることも併せて見出した。これまでCREB転写活性を修飾する脳特異的キナーゼ遺伝子CLICK-I,-II,-IIIを単離してきたが、その機能解析を次のように行っている。1.個体レベルの解析:遺伝子欠損マウスの作成CLICK-I,-II,-IIIのキナーゼ領域を欠損するマウスの作成のため、ES細胞において、相同遺伝子組み換えによるキナーゼ含有エキソンの破壊を行った。
首都圏の高精度雨雪判別手法確立に向けた降雪機構の実態解明

平成30年度は,予定通り観測データの取得・品質管理を継続し,事例解析等の研究を行った.まず,地上降水種別観測データセットの基となるシチズンサイエンスによる観測データについて,気象研究所「#関東雪結晶プロジェクト」の取り組みを発展させ,データ収集範囲の全国展開やデータの収集・解析作業の効率化を目的に,本課題において新しくシステム開発を行った.開発したシステム「空ウォッチ」(https://sora-watch.3d-amagumo.com/)は携帯端末用アプリ「3D雨雲ウォッチ」の一機能として2019年2月にリリースし,気象研究所より報道発表等を行った.また,2017年3月27日の首都圏大雪事例について水平解像度を変えた数値シミュレーション(5km, 2km, 1km, 500m, 250m)を実施し,大気・雲・降水の三次元構造と大雪の予測可能性を調べた.その結果,本事例で大気下層の降雪強化プロセスを通した短時間大雪を表現するには,水平解像度2km以下のモデルが求められることが明らかとなった.さらに,2018年1月22日の首都圏大雪事例について,高層気象観測をはじめとする各種観測データをもとに大気・雲・降水の三次元構造を調べた.その結果,地上降雪開始直前に高度約2km以下の大気下層が顕著に高湿化・低温化し,Cold-Air Damming(CAD)と呼ばれる下層の北寄りの風の強化が起こっていた.CADの発達に伴って大気下層に強風軸が現れ,CAD最発達時に下層強風も強まっていたことが明らかとなった.これらの研究成果や本課題での取り組みについて,一般向けのシンポジウム・講演会や,著書の執筆・刊行などを通して,アウトリーチ活動を行った.当初予定していた観測データ取得・品質管理の継続や,各種観測データ等を用いた事例解析については滞りなく実施することができた.これに加えて,新たにシチズンサイエンスによる気象観測のシステム開発を行ったことで,データ収集・整理の作業が大幅に効率化され,本課題の目標達成のための事例解析の作業も効率化された.これらのことから,平成30年度の研究計画は当初の計画以上に進展している.引き続き観測データ取得・品質管理を行うとともに,各種観測データや数値シミュレーションの結果を用いて,首都圏降雪事例における降水種別と大気下層の気象場についての事例解析を行う.平成30年度に取り上げた2018年1月22日の大雪事例の追加解析を行うとともに,その他の首都圏降雪事例を取り上げて大気・雲・降水の三次元構造の違いを吟味する.これらの結果をもとに降水種別の決定に特に重要な役割を果たしている気象要素を抽出し,高精度に雨雪判別を行うために着目すべき気象要素を整理の上,新たな高精度雨雪判別手法を提案する.平成29年度は予定通り,気象庁,環境省大気汚染物質広域監視システム,NTTドコモ環境センサーネットワークによる気温・湿度・風・気圧の地上気象観測データセットを作成して品質管理を行った.また,気象研究所「#関東雪結晶プロジェクト」とウェザーリポートにより得られたシチズンサイエンスによる地上降水種別観測データセットを作成し,品質管理を行った.さらに,地上マイクロ波放射計,雲・降水レーダー,二重偏波ドップラーレーダー,ディスドロメータによる観測データを取得し,品質管理を行った.このほか,首都圏降雪現象の大気・雲・降水の三次元分布を理解するため,2017年3月27日に那須で雪崩が発生した事例について数値シミュレーションを中心とした事例解析を行い,短時間で大雪となった要因について調査した.その結果,多量の水蒸気供給の持続と,地形の影響により降雪が強化されていることが示唆され,同様な大雪事例の統計解析から閉塞段階の南岸低気圧が関東付近を通過している際に短時間での大雪が発生していたことが明らかとなった.この結果を論文投稿し,印刷済みである.さらに,シチズンサイエンスによる雪結晶観測「#関東雪結晶プロジェクト」の取り組みとこれを用いた事例解析研究についてとりまとめた.この取り組みにより,これまでにない超高密度な地上雪結晶観測が実施され,現象の実態解明だけでなく数値予報モデルの評価・改良や偏波レーダーを用いた降水種別判別手法の高精度化に有益であることがわかった.この結果を論文投稿し,印刷済みである.これらの研究成果や本課題での取り組みについて,日本雪氷学会主催の講習会や日本気象学会主催のサイエンスカフェをはじめとする一般向けの講演を20件行ったほか,著書『雲を愛する技術』(光文社)の執筆・刊行などを通して,アウトリーチ活動を行った.当初予定していたデータセットの作成と観測データ取得,品質管理については滞りなく実施することができた.これに加えて,先行して事例解析を行い,大気・雲・降水の三次元構造についての解析を進めた.これらのことから,平成29年度の研究計画は当初の計画以上に進展している.平成30年度は,予定通り観測データの取得・品質管理を継続し,事例解析等の研究を行った.まず,地上降水種別観測データセットの基となるシチズンサイエンスによる観測データについて,気象研究所「#関東雪結晶プロジェクト」の取り組みを発展させ,データ収集範囲の全国展開やデータの収集・解析作業の効率化を目的に,本課題において新しくシステム開発を行った.開発したシステム「空ウォッチ」(https://sora-watch

.3d-amagumo.com/)は携帯端末用アプリ「3D雨雲ウォッチ」の一機能として2019年2月にリリースし,気象研究所より報道発表等を行った.また,2017年3月27日の首都圏大雪事例について水平解像度を変えた数値シミュレーション(5km, 2km, 1km, 500m, 250m)を実施し,大気・雲・降水の三次元構造と大雪の予測可能性を調べた.その結果,本事例で大気下層の降雪強化プロセスを通した短時間大雪を表現するには,水平解像度2km以下のモデルが求められることが明らかとなった.さらに,2018年1月22日の首都圏大雪事例について,高層気象観測をはじめとする各種観測データをもとに大気・雲・降水の三次元構造を調べた.その結果,地上降雪開始直前に高度約2km以下の大気下層が顕著に高湿化・低温化し,Cold-Air Damming(CAD)と呼ばれる下層の北寄りの風の強化が起こっていた.CADの発達に伴って大気下層に強風軸が現れ,CAD最発達時に下層強風も強まっていたことが明らかとなった.これらの研究成果や本課題での取り組みについて,一般向けのシンポジウム・講演会や,著書の執筆・刊行などを通して,アウトリーチ活動を行った.当初予定していた観測データ取得・品質管理の継続や,各種観測データ等を用いた事例解析については滞りなく実施することができた.これに加えて,新たにシチズンサイエンスによる気象観測のシステム開発を行ったことで,データ収集・整理の作業が大幅に効率化され,本課題の目標達成のための事例解析の作業も効率化された.これらのことから,平成30年度の研究計画は当初の計画以上に進展している.引き続き観測データ取得・品質管理を行うとともに,2016年11月24日の関東降雪事例と2018年1月22日の関東大雪事例を中心に,高密度地上気象・降水種別観測データ,二重偏波レーダー等を用いて,首都圏降雪事例における降水種別と大気下層の気象場についての事例解析を行う.また,これらの事例の数値シミュレーションを行い,各種観測データを用いて計算結果の妥当性を評価した上で,大気・雲・降水の三次元構造を解析する.これらの事例については,降雪現象の開始から終了に至るまでの過程も調査し,降雪のメカニズムを検討する.引き続き観測データ取得・品質管理を行うとともに,各種観測データや数値シミュレーションの結果を用いて,首都圏降雪事例における降水種別と大気下層の気象場についての事例解析を行う.平成30年度に取り上げた2018年1月22日の大雪事例の追加解析を行うとともに,その他の首都圏降雪事例を取り上げて大気・雲・降水の三次元構造の違いを吟味する.これらの結果をもとに降水種別の決定に特に重要な役割を果たしている気象要素を抽出し,高精度に雨雪判別を行うために着目すべき気象要素を整理の上,新たな高精度雨雪判別手法を提案する.(理由)他の研究予算を旅費に充てることができたため.(使用計画)平成30年度の研究遂行に必要な研究打ち合わせ等の旅費に充てる.(理由)他の研究予算を旅費に充てることができたため.(使用計画)平成31年度の研究遂行に必要な研究打ち合わせ等の旅費,研究支援者派遣に充てる.本課題の成果により,2018年5月に日本雪氷学会関東・中部・西日本支部論文賞(2017年度)「低気圧に伴う那須大雪時の表層雪崩発生に関わる降雪特性」を受賞した.
トランスレートーム解析による分子標的薬の効果予測因子の探索

EGFR阻害剤はその標的となるEGFRに特定の変異がある場合に効果があるため、投与前に変異の有無を検査する必要がある。多くの場合、腫瘍を直接採取するため、患者にとっては苦痛や、腫瘍組織の癒着、合併症などのリスクを伴う。申請者は低侵襲な方法で治療薬の効果予測に役立つバイオマーカー開発を目的として研究を進めた。まず、治療薬感受性化変異を有するがん細胞株をゲノム編集により作製した。さらにこの細胞を用いて翻訳システムに着目した遺伝子発現解析を行い、EGFR変異により発現が変化する分泌性タンパクや新規ペプチドを複数同定した。これらは新規バイオマーカー候補として利用できる可能性がある。分子標的薬の効果予測やがんの悪性度、進行度のモニタリングが低侵襲な方法で可能となれば、検査時の身体的負担を大幅に軽減でき、体力が低下した高齢患者や再発患者にとっては特に大きな助けとなる。代表的な分子標的薬であるEGFR阻害薬ゲフィチニブはEGFR活性化変異(del ex19、L858R)陽性の肺がん患者に高い治療効果を発揮するが、治療開始後1年ほどで多くのケースにおいてT790M耐性変異の獲得により治療抵抗性となることが知られている。本研究ではL858R変異、L858R/T790M変異に依存して翻訳量が変化するmRNA群を網羅的に探索(トランスレートーム解析)することで、EGFR阻害薬への反応性を低侵襲な方法で把握するための新規バイオマーカーの同定を目指す。既存の肺がん細胞株を比較に用いた場合、EGFRのコピー数、変異アレルのコピー数、その他の遺伝子変異などが原因でノイズが増えることが想定されたため、本研究では、ゲノム編集によりisogenicな変異細胞株を樹立することが初年度の目標となっていた。初年度は、野生型EGFRを発現するA549細胞を用い、ゲノム編集によりL858R変異導入細胞株の作製を行った。変異特異的PCRにて1000クローンほどスクリーニングし、複数株のL858R変異導入株の樹立に成功した。細胞の生存率、EGFRリン酸化などを指標にEGFR阻害薬ゲフィチニブへの感受性を親株と比較したが、いずれの変異導入クローンも感受性となることが確認された。シスプラチン、タキソールなどの抗がん剤には親株と同レベルの感受性を示したことから、ゲフィチニブへの感受性変化はL858R変異導入によるものであることが強く示唆された。当初の予定通り、初年度の目標であったEGFR L858R変異導入細胞の樹立に成功した。樹立したL858R変異細胞株は親株に比べEGFR阻害薬ゲフィチニブやエルロチニブへ感受性化し、その他抗がん剤への感受性は親株と同レベルであったことから、目的変異導入の効果が薬剤感受性の結果に反映されていることが確認できた。また、自前で安価なノックイン細胞の樹立方法が確立できた。本研究は、肺腺がんにおけるEGFR阻害剤感受性化因子としてよく知られる、EGFR L858R変異に着目し、この変異を有する細胞で翻訳レベルで発現変化がおこる遺伝子群を同定することで新たなバイオマーカー候補を探索することを目的としていた。昨年度、ゲノム編集によりEGFR-L858R変異導入細胞を作製し、実際にEGFR阻害剤に感受性化を引き起こすことを確認した。今年度はEGFR-L858R変異導入細胞株と親株A549を用いリボソームプロファイリングを行い、翻訳レベルで発現変化が起こっている遺伝子群の同定を試みた。リボソームプロファイリングはトータルmRNAとリボソームに保護されたmRNAを次世代シークエンサーを用い定量的に解析することで、翻訳レベルで変化した遺伝子群の同定、mRNA上における新たな読み枠(ORF)の発見、uORF(upstream ORF)の翻訳変化などを検出可能にした新たな解析手法である。データ解析にはGalaxyなどの解析サーバーを利用した。結果、L858R変異導入細胞株において426遺伝子が転写レベルで発現上昇し、205遺伝子が発現低下していた。さらに解析を進め、46遺伝子の翻訳が亢進し、75遺伝子の翻訳が低下していることを発見した。翻訳亢進した遺伝子群には分泌タンパク、エクソソーム構成タンパクなども含まれており、これらのタンパクは肺がん患者の血中バイオマーカーに利用できるかもしれない。今後は、EGFR変異肺がん細胞や患者由来血漿サンプルを用い検証作業を進め、早期診断、治療効果予測に有用な新規バイオマーカー確立を目指す。初年度に確立したノックイン細胞株樹立方法を用いて、同様にT790M変異導入細胞を作製する。その後、本研究の最終目標であるトランスレートーム解析を行い新規バイオマーカー同定を目指す。分子細胞生物学、分子標的治療、分子診断次年度使用額が生じた理由としては、消耗品の使用量が当初の予定よりも若干節約できた点があげられる。

ただし、これは変異導入クローンの取得が想定よりも少ないスクリーニング量で済んだことによる。次年度使用額分については、新たに作製予定となっているT790M変異導入細胞株の樹立や、樹立した細胞株のメンテナンス費用、トランスレートーム解析で消費する予定である。
プロテオグリカン生合成における糖鎖分布決定機構の研究

プロテオグリカンは結合組織、特に軟骨の主要成分で軟骨細胞により分泌され軟骨に強度と弾力性を与えるとともに、軟骨細胞を取り囲み細胞の生育に適した環境を形成する上で重要な役割を果たす。プロテオグリカンは芯となるタンパク質(コアタンパク)に二種の硫酸化多糖、コンドロイチン硫酸とケラタン硫酸、が多数結合した巨大分子であるが、コアタンパク上の糖鎖分布には整然とした秩序があり、タンパクのアミノ末端部分にケラタン硫酸が、その他の部分にコンドロイチン硫酸が多い。プロテオグリカンの生合成における糖鎖分布決定機構とその生物学的意義を解明することが本研究の目的である。コアタンパクのアミノ酸配列と糖転移酵素の基質特異性が糖鎖分布を決定するものと考えられるが、コアタンパクのコンドロイチン硫酸結合領域の情報は多いのにケラタンパク硫酸結合領域については知られていなかった。われわれは、ブタ髄核ケラタン硫酸に結合するコアタンパク断片のひとつをAla-Pro-Ser-Pro-Glyと決定した。これはコンドロイチン硫酸の結合領域に共通する配列、-Ser-Gly-、とは異なる。本研究費補助金により高圧グラジエント溶出が可能なHPLC装置、JASCO 802-SC、を購入できたので、これを用いて更に新たなケラタン硫酸結合配列を検索中である。この結果ケラタン硫酸結合領域に共通する配列が明らかになり、両糖鎖の結合領域の違いがはっきりと対比されるものと期待される。また、本補助金により上記の配列のペプチドを化学合成できた。糖鎖が結合するSer残基の周辺のアミノ酸を一つずつ取り替えたアナログペプチドも合成した。合成粗標品の精製分取にも上記HPLC装置が有効に使用された。このペプチドにケラタン硫酸の最初の糖(N-アセチルガラクトサミン)を転移させる酵素を確認し、アナログペプチドを気質に用いてその酵素の基質特異性を明らかにすべく研究継続中である。
低水分食品系における成分間反応の解析と制御

食品の品質変化を解明するための成分間反応に関する多くの研究の大部分は、水系で行われている。しかし、この結果をそのまま固相状態の食品に適応することは問題がある。本研究では低水分系における食品成分の反応を解析し、食品を制御するための新しい情報を提供することを目的とした。1.グルコースとグリシンの混合粉末を熱分析すると、2段階のアミノカルボニル反応の存在を見出した。その1つの反応は、試料の吸湿性と関係しており、糖もアミノ酸も同時に減少し、水系の反応と同じであった。他の1つは、糖の溶融によって開始するもので、吸湿性の低いアミノ酸系や大部分のペプチド系,ガラクトース系などは、主にこの反応によって引き起こされた。この段階の反応では、糖は褐変重合物(メラノイジン)等と反応するが、アミノ酸とは殆んど反応しなかった。2.アスコルビン酸(AsA)添加食品の赤変現象と関連して、酸化型アスコルビン酸(DHA)と蛋白質の混合粉末を60°Cで放置すると、DHA-アミノ酸系と同じ赤色色素を多量に生成した。反応後の蛋白質は、リジン残基が特異的に減少する事実と共にモデル系の実験も考慮すると、リジンのε-アミノ基が脱アミノされてアルデヒドが生成することが分り、反応機構を推定した。3.脂質酸化に対するAsAの効果が不明確である。そこで低水分食品モデル、サフラワーオイル(またはリノール酸)-カゼイン-AsA系で調べると、AsAは保護効果を示したが、高水分(17%)にすると、逆に促進効果を示した。種々の実験結果から、低水分下のAsAは還元剤として作用するが、高分子下ではAsAはイオンとなり過酸化物を分解して連鎖反応を促進すると推定された。以上の如く、本研究では殆んど水を含まない系を作ることによって、新しい反応を見出した。今後は、食品系におけるこれらの反応の役割を明らかにしたい。
運転集中状態を３段階評価する予防安全運転支援システムの構築

漫然運転は、主として疲労や眠気による意識低下と、意識が運転以外に集中することにより引き起こされる。前者はドライバーの表情から比較的容易に判断できるが、後者を外部から判断するのは容易ではない。本研究では、1注視行動の妥当性、2瞬きの時系列変化、3覚醒努力表情の有無、4アクセル/ブレーキペダルの操作情報を総合して、漫然状態を検出するシステムの開発を行い、以下の成果を得た。a. 1と4の解析手法を確立した。b. 2に代えて、実用性の高いサッケード計測技術を開発した。c.ドライバー情報に基づき、漫然状態を総合的に検出した。d.漫然状態の発生頻度で運転集中状態を評価する手法を提案した。運転集中度の3段階評価システムを構築するための実験環境として、新たに高速GigEカメラ、マルチチャンネル同期収録用パルスジェネレータ、同期制御用ボードPC等を購入し、多チャンネル運転操作情報の入力と画像情報の同期収録の実現に向けたシステム構築を進めた。このシステムが完成することにより、ドライビングシミュレータおよび高速カメラからリアルタイムで出力されるデータの同期収録が可能となった。一方、システムを構成する3本のソフトウエアのうち、注視行動の妥当性評価システムについては、画像処理を用いて頭部姿勢を安定計測する手法の開発に取り組み、視線方向の推定精度を従来の±3度から±2.2度程度に改善し、最終目標精度である2度に近づけた。覚醒努力表情の検出を実行するソフトウエアの並列化実装は、アルゴリズムの見直しを含めて研究2年目以降の研究課題であったが、H26年度より開始した外部との共同研究における目標設定において、覚醒努力表情の検出そのものが重要研究課題に位置付けられたため、研究初年度からアルゴリズムの高度化に取り組んだ。その中で、共同研究先が所有する顔特徴点検出ソフトを取り込んでプログラムの再構築を行うと共に、予備実験を行って、従来に近いパフォーマンスが得られることを確認した。漫然状態の評価手法の確立と漫然度の数値化については、教師なし学習アルゴリズムのひとつである1クラスサポートベクターマシンによる漫然状態検出を試みた。これとは別に、過去に名古屋大学が実車走行で収集した膨大なリアルタイムドライブデータの自己組織化マップによる可視化を行い、特徴量空間における漫然状態の識別可能性について検討を進めた。予防安全運転支援システムを構成する4つの核技術である1注視行動の妥当性評価、2瞬きの時系列解析、3覚醒努力表情の検出、4車両の速度、操作予測、について研究を進めた。1については、前提条件としてドライバは、ある時点で車両前方視野内に存在する複数個の注視対象候補の中のどの物体を注視するのが妥当であるかを定める必要があり、ヒトの視覚特性を基にした注視の優先順位付けアルゴリズムを確立した。2については、共同研究先との協議により、サッケード(高速眼球回転運動)を用いた漫然状態推定法の開発研究を先行させた。3については、特徴量を2画像間での顔表情の変化量から連続的な時系列変化量とすることで、より高精度で覚醒努力表情を検出できるようにした。4については、先行車両の追従走行パターンをモデル化し、通常運転からの逸脱状態の検出を可能にした。一方、予防安全運転支援システムの有効性を検証する実験環境として、1ドライビングシミュレータ(DS)環境と2ドライバ情報収録環境の構築が研究課題であるが、今年度は継続してシステム構築を進めた。1については、DS周辺の車外シーンをよりリアルに表示できるようにプロジェクタとスクリーンの3セットを更新した。2のドライバ情報収録用の長時間ドライブレコーダの製作については、前年度において未解決であった同期収録動作の不備をハード、ソフトの両面から見直して解決した。本年度の主たる購入物品は下記のとおりである。研究目標に沿って、上記の4技術を担う個々のソフトウエアを1台のPCに集約して実行するための高性能PCを新たに購入した。視線計測方法は、筆者らが独自に開発した手法を用いているが、民生品として安価な視線計測装置も入手可能となってきており、精度を比較する目的で1台購入した。また、DSの没入感を改善するひとつの試みとして、ヘッドマウント式画像表示装置を購入した。研究実績の概要で述べた4つの核技術のうち、1についてはソフトウエアの作成をほぼ完了した。2瞬きの時系列解析については、データの時系列解析は次年度の課題とした。2に替えて進めたサッケード検出については、特別な光源を用いない新たなサッケード検出方式を構築中である。3覚醒努力表情の検出については、あくびを対象とした研究成果を国内シンポジウムで報告する(採録済)。4車両の速度、操作予測については、先行車両に追随するときの車間距離と自車速度の関係を実車データ(名大提供)およびDSを用いて解析、再現した結果を国際会議で報告した。ドライバーから得られる各種データを基にした漫然状態の推定については、名大データの自己組織化マップによる解析と、DSデータのサポートベクトルマシンによる解析をそれぞれ行い、運転以外の2次タスクを与えた状態と平常運転状態での特徴パターンの違いを捉えたが、漫然推定の精度向上のためにはデータの取捨選択が必要である。予防安全運転支援システムの有効性を検証する実験環境である1ドライビングシミュレータ環境は予定どおり完成した。2ドライバ情報収録環境の構築はやや遅れたもののプロトタイプを完成させ、システムを実車に搭載し大学構内での動作確認実験を実施した。プロトタイプの完成が遅れた原因は、機器類およびソフト仕様に関する知識とスキル不足であったが、加えてドライバレコーダの当初の開発推進者が他大学に転出したことも影響した。