hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
向Bリンパ球ハポーバウイルスの宿主域に関する研究

向Bリンパ球ハポーバウイルス(LPV)の宿主域はせまく、ウイルスの感染・増殖はBリンパ球でのみ起こる。これまでの解析から、ウイルス粒子外被蛋白VP-1のアミノ酸が3つ置換されたLPVの変異株はTリンパ球にも感染・増殖できること、ウイルスゲノムを直接細胞に導入して調べること、ウイルス初期遺伝子発現はリンパ球細胞でのみ効率良く起こることが明らかになり、LPVの宿主域はVP-1の構造と初期遺伝子発現調節領域の特性によって決められていると考えるに至った。今年度はLPVのVP-1を大腸菌で大量に作らせて精製し、これを抗原として3種の抗LPVVP-1単クローン抗体を得た。これらの抗体を用いたEn_2yme Immuno-Assayにより、LPV粒子の細胞表面への吸着を定量的に測定できるようになった。LPV粒子はBリンパ球細胞にのみ特異的に吸着し、Tリンパ球や非リンパ球性細胞には吸着しない。現在BJAB細胞をモデル系として、Bリンパ球表面のリセプチー分子(群)の同定、分離を試みている。一方、リンパ球細胞でのみエンハンサーとして働く信号を見つけるために、LPVの初期遺伝子転写調節領域の構造を他のパポーバウイルス(JCV、BKV及びSV40)のものと比較し、検討している。これらの転写調節領域のキメラ構造を作り、LPVゲノムのどの配列がリンパ球特異性を示すのか解析している。向Bリンパ球パポーバウイルス(LPV)は、Bリンパ球にのみ感染し増殖する。この宿主域はウイルス粒子の細胞への付着・侵入の可否及びウイルス初期遺伝子発現の成否によって決定されているらしい。本年度は、この仮説を実証するために以下の研究を行なった。1.LPV初期遺伝子転写調節領域の支配下にクロラムフェニコールアセチル化酵素(CAT)遺伝子をつなぎ、各種培養細胞に導入してCATの発現を比較したところ、LPVのプロモーター/エンハンサーはリンパ球細胞でのみ効率よく働くこと、Bリンパ球とTリンパ球での効率には差がないことがわかった。2.Tリンパ球でも増殖可能な宿主域変異株と野性株との組み換え体の宿主域を調べたところ、ヌクレオキャプシド蛋白のひとつVP-1の変異によって、Tリンパ球でも増殖可能になることがわかった。このことからLPVに特異的なリセプターの存在が示唆された。今後、LPVプロモーター/エンハンサーのリンパ球特異的な活性を支配している構造を同定すること、LPVリセプターの本態を知ること、でLPVの宿主域がどのようにして決められているのか明らかにしたい。向Bリンパ球パポーバウイルス(LPV)の宿主域はせまく,増殖中のBリンパ球でしかふえられない.一般に宿主域の決定はウイルス粒子の細胞への吸着,侵入の段階,およびウイルス遺伝子発現の段階でおこると考えられているが,LPV宿主域はどのようにして決められるのか解折している.LPV変異株で,Tリンパ球でふえられるものが得られたので,野生型と比較解折した.組換えウイルスをいろいろつくり,それらの宿主域の解折から,VPー1遺伝子を含む領域の変異が宿主域にかかわることがわかったので,さらにDNA塩基配列を比較した.その結果VPー1のアミノ酸のうち,3ケの変化で宿主域の変化がおこったことがわかった. 3ケのアミノ酸の変化により細胞リセプターとの対応が大きく変ったのは興味深い.今後はアミノ酸変化による粒子構造の変化と細胞リセプターの関係を調べる必要がある.一方LPVエンハンサーの方はリンパ球特異的に働く,つまりBリンパ球,Tリンパ球の区別をしないことがわかった.そこでエンハンサーの中の特定の信号を探している.しかしエンハンサーの効果については,むしろSV140の方が宿主域が広く,遺伝子産物の解析に適しているので,こうした発現ベクターをつくり検討している.向Bリンパ球ハポーバウイルス(LPV)の宿主域はせまく、ウイルスの感染・増殖はBリンパ球でのみ起こる。
旧真田山陸軍墓地内納骨堂の悉皆調査から見る「戦没者慰霊」の歴史的実相

大阪市天王寺区内所在の旧真田山陸軍墓地内納骨堂に合葬される骨壺等1件ずつについて、納骨堂内の所在場所、戦没者氏名、所属部隊、階級、戦没地、戦没年月日、本籍地、現住所、遺族、遺骨の有無、同梱物などに分類してデータ化を進め、その結果、件数は8249件、実際の合葬者数は8230人前後という事実が判明した。なかでも戦局が絶望的となった1944年、45年には急増する戦没者(大阪府だけで約9万7千人と推測)のうち、わずかに1303人分の合葬しか実現できていないこと、しかもそのうち約7割が遺骨なしの状況であることを解明した。大阪市に所在する旧真田山陸軍墓地内納骨堂に安置される日中戦争から太平洋戦争末期に至る戦没者の遺骨・位牌等約8千のうち、調査初年度に当る2010年度には約3千のデータをカードに記載することができた。収録したデータの主なものは、戦没者氏名・階級・所属部隊・死亡場所・死亡年月日・住所・本籍・死亡区分など本人に関わるもの、骨壷・骨箱等の形状、本人データの記載状況、遺骨の有無、遺骨以外の遺品、それらの安置状況および部隊における慰霊祭の実施状況など慰霊のあり方にかかわるものなどである。また、カード記載を補強するものとして、一つ一つの骨壷等を写真に撮り、それもデータ化している。一方、同場所に設置されていた「埋葬人名簿」は約1万人分の記載があるが、これも納骨堂内の遺骨データと照合するため一点ずつ記録データ化している。これらの調査はこのように本格的なものとしてわが国最初であるが、調査はまだ途中であり、全体に関する見解をきちんと纏めることができる段階には至っていない。ただ、いくつか気付いた点を指摘しておくと、戦没地域の違いによって遺骨等の状況に相当の違いがあること、南太平洋の戦地に派遣途中船を沈められて死亡した場合には、遺骨がなく、軍が作った位牌を基本として遺族が本人の写真その他の遺品を納める事例が多く、戦争のむなしさを特に感じさせてくれる。戦没者に対する軍の扱いもいつも一定ではないことも見えてきている。今年度さらに調査が進み、全体像が見えてくれば、多くの重要な知見が得られるものと期待している。戦中戦後における納骨堂をめぐる全般的動向に関する史料の収集については、一昨年度において一定の成果を収めたこと、および納骨堂内の骨壺等に関する悉皆調査が思った以上に時間と人手を有することが判明したので、本年度は旧真田山陸軍墓地内納骨堂に安置されている戦没者遺骨(分骨)の悉皆調査、すなわち各分骨の収納容器の形状、およびそこに記載されている各種の記録(戦没者名・戦没地・戦没年月日・本籍・現住所・遺族など)、および遺骨あるいは遺品の状況等を一人一人について写真に記録し、あわせてカード化する作業に力を注いだ。その結果本年度中に全部で8千程度の骨壺のうち、7400件ほどの作業を完了させることができた。また、1万人を超える埋葬人名簿のデータ化作業についてもすべて終了させることができた。一方、前記の戦没者遺骨(分骨)のカードをもとにそのデータ化作業にも一部着手し(約700件)、たとえば、戦没時期が昭和18年後半を迎えるころから、磁器製の骨壼があまり使用されることなく、それに代わって10センチ四方の木箱が増え始める事、遺骨も収納されていないこと、また遺骨の有無に関しても、大陸での死者と南方戦線での死者において顕著な差があることなど、貴重な動向も分かってきた。また戦没者の区分においても興味ある事実の存在が明らかになってきている。要するに、すべてのデータが揃えられたときには、そこから得られる知見には大変貴重なものがあることがいよいよ明確になってきた。次に、このデータを埋葬人名簿と照らし合してみたところ、約半数の符合にとどまっており、この事の意味も考察しなければならなくなってきた。要するに、ようやく事実に基づいて戦没者慰霊の歴史的ありようの研究を行う客観基盤が形成されてきたといえる。旧真田山陸軍墓地(大阪市天王寺区)内に建つ納骨堂(仮忠霊堂)は1943年(昭和18)大阪府仏教会が浄財を集めて建立し、陸軍に寄贈した建物である。その中には1937年(昭和12)の日中戦争開始から1945年(昭和20)の敗戦まで第4師管内の戦没将兵の遺骨が納められているのであるが、今回の悉皆調査の結果様々な事実が判明した。

まずここに合葬された人数は約8240人(確定できないのは、同一人物と思われる骨壺等が複数存在するものなど、断定不能のものが一部混在しているため)、全戦没者の内10パーセント未満にとどまっていること、1944年以降戦局が絶望的になってくる中で増大した戦死者の内では、その多くが合葬されえなかったことなど、戦死状況と合葬状況との間に密接な関係が存在していることが判明した。今回の調査は、そうした状況についての基礎的資料を構築することであり、そのことによる今後の研究基盤を確立することであった。最終的に、1旧真田山陸軍墓地納骨名簿(B5、268ページ)、2同納骨データベース(検索システムを含む)、3埋葬願(A4、84ページ)と合葬者名簿(A$、150ページ)の冊子とそれぞれのデータベース、4大阪靖国霊場維持会編綴の合葬者名簿のデータベースを作成した。また、建造物としての納骨堂の平面図等を書き上げた。この調査過程において昭和18年最初の慰霊祭式次第の刷り物を発見するなど貴重な発見のあったことも述べておきたい。それともう一点追加しておくと、この調査を通し、戦没者遺族から多くの問い合わせがあり、いまもって戦争による痛手が続いていることを痛感したこと、この調査がそのような人々から期待されていたことを改めて感じたことである。9の欄にも記載したように、最も根幹をなす納骨堂内安置の戦没者遺骨(分骨)等に関する記録化が、その基礎的作業となる写真撮影とカード作成についてほぼ終了に近づいたこと。埋葬人名簿のデータ化作業を終了させたこと。24年度が最終年度であるため、記入しない。多くの国民に基礎的データを提供するため、最後の課題であるカードからのデータ化作業を本年度には完成させることにまず力を注ぎ、あわせて、戦中戦後における納骨堂をめぐる全般的状況に関する基礎的研究の推進を図る。このデータ化作業を完成させるために、必要事項を確定するとともに、記載様式の統一を図り、多数の力を結集できるようにする。また、基礎的なデータである写真とカードの利用についてもその可能性を最大限発揮できる方策を推進する。
ATP受容体の生理機能と分子機構に関する総合的基礎研究

本企画調査研究は、ATP(アデノシン三リン酸)受容体の生理機能と分子機構に関する基礎的研究を、特定領域研究(B)の研究領域として申請するための準備調査を行うことを目的とした。ATP受容体の存在する細胞種と生理機能は極めて多様であり、また、薬理学的性質が複雑な点から、ATP受容体の生理機能と分子機構に関する基礎的研究を総合的に推進する必要があり、今回の企画調査研究を行った。平成9年度の成果は以下の3点である。1)生理学研究所における研究集会の開催。平成9年8月29日、30日に生理学研究所において、ATP受容体についての研究集会を開催した(代表:福岡大・桂木猛)。研究集会のタイトルは、「ATP受容体の生理機能と分子機構に関する総合的基礎研究」であった。参加者数は全体で45名、演題数は23題であった。この研究会を機に、現在それぞれの研究者が行っている研究の最新データを交換し、これまでの研究の問題点を整理した。さらに、特定領域研究(B)の研究領域として申請するための準備として、研究項目と役割分担の検討を行った。2)平成10年度生理学会大会(金沢)でのシンポジウム開催の準備。第75回日本生理学会大会においてATP受容体についてのシンポジウムを開き、各種の組織と細胞種ごとに、ATP受容体がどの様な機能を有しているか、また、それらの分子機構について総合的に討論するためのシンポジウムを企画した。オ-ガナイザーとしては、山下と古家が担当した。3)平成10年度特定領域研究(B)の研究領域として申請するための申請書類を作成と準備。平成10年度特定領域研究(B)の申請のための申請書類の作成と準備を行った。申請者の原稿をとりまとめ、業績集を作成し、それらを冊子として製本、印刷した。これらの業務は山下が担当した。
胚発生期における母性因子Ｓｍａｄ２の役割

多くの生物の初期発生においては母性因子が大きな役割を果たすことがショウジョウバエでは明らかになっているが、マウス胚においては不明なままである。今回、我々はNodalシグナル構成因子のマターナルノックアウトマウスを作成し解析を行った結果、受精後の胚の全能性/多能性が失われていることがわかった。さらにNodalシグナルの標的因子OFT1と2を同定した。以上より、卵巣のNodalシグナルは母性因子OFT1と2を介して、受精後のマウス胚発生において重要な役割を果たすことがわかった。多くの卵生動物では卵母細胞由来の母性因子が受精後の胚発生のパターニングにおいて重要な役割を果たしている。例えば、ショウジョウバエの卵子では母性因子ピコイドのmRNAが胚の前後軸を決めている。これに対し、マウスなどの哺乳類の胚発生では、ホメオスタシスやリプログラミング関連因子の報告がある一方で、(1)胚のパターニングに関係するような母性因子は報告されていないこと、(2)桑実胚期までにほとんどの卵子由来のタンパクやmRNAは分解することから、哺乳類胚発生のパターニングにおいては母性因子は関係ないと考えられてきた。加えて、これまでの報告より、マウス胚は少なくとも胚盤胞期において、将来の体軸のパターニングを決める能力を潜在的に備えていることが明らかになっている。当該年度までの研究により、リン酸化Smad2の免疫染色が受精後モルラ期まで観察されることから、Smad2が母性因子として発生期に機能しているのではないかという仮説をたてた。この仮説を検証するために、卵子特異的なSmad2のコンディショナルノックアウトを行った。平成25年度以降では、まず(1)Smad2マターナルノックアウト胚の表現型解析、(2)Smad2の下流因子の同定、(3)Smad2はどのようなシグナルを受けているのか?(Smad2上流リガンドの同定)、を明らかにし、マウス胚の初期発生期における母性因子の役割を、Smad2を糸口にして明らかにする。.多くの卵生動物では卵母細胞由来の母性因子が受精後の胚発生のパターニングにおいて重要な役割を果たしている。例えば、ショウジョウバエの卵子では母性因子ビコイドのmRNAが胚の前後軸を決めている。これに対し、マウスなどの哺乳類の胚発生では、ホメオスタシス関連因子の報告がある一方で、1胚のパターニングに関係するような母性因子は報告されていないこと、2桑実胚期までにほとんどの卵子由来のタンパクやmRNAは分解することから、哺乳類胚発生のパターニングにおいては母性因子は関係ないと考えられてきた。マウス胚は卵割期を経て、モルラ期のそれぞれの割球の位置情報を元にHippoシグナルが活性化し、胚の内-外のパターニングが起こる。この内-外のパターニングに沿って、胚盤胞期の内部細胞塊(Inner cell mass, ICM)と栄養外胚葉(Troph ectoderm, TE)が細胞分化する)。その後、ICMは胚体部分に、TEは胎盤部分に分化し、内-外のパターニングはその後のマウス胚発生の基盤となる最初の細胞分化に関わる重要なイベントである。代表者はこれまでに、リン酸化Smad2の免疫染色が受精後からモルラ期まで観察されることから、Smad2が母性因子として発生期に機能しているのではないかという仮説をたてた。本研究では、Smad2を糸口に、これまでスポットされてこなかった、母性因子による哺乳類胚パターニングのメカニズムを解明することを目的とし、マウス初期発生研究において母性因子という新たな概念を導入する多くの卵生動物では卵母細胞由来の母性因子が受精後の胚発生のパターニングにおいて重要な役割を果たしている。これに対し、マウスなどの哺乳類の胚発生では、ホメオスタシス関連因子の報告がある一方で、胚のパターニングに関係するような母性因子は報告されていないこと、桑実胚期までにほとんどの卵子由来のタンパクやmRNAは分解することから、哺乳類胚発生のパターニングにおいては母性因子は関係ないと考えられてきた。また、申請者のこれまでの報告より、マウス胚は少なくとも胚盤胞期において、将来の体軸のパターニングを決める能力を潜在的に備えていることが明らかになっているマウス胚は卵割期を経て、モルラ期のそれぞれの割球の位置情報を元にHippoシグナルが活性化し、胚の内-外のパターニングが起こる。この内-外のパターニングに沿って、胚盤胞期の内部細胞塊(Inner cell mass, ICM)と栄養外胚葉(Troph ectoderm, TE)が細胞分化する。その後、ICMは胚体部分に、TEは胎盤部分に分化する。代表者はSmad2が母性因子として発生期に機能しているのではないかという仮説をたてた。結果、卵子特異的ZP3-Creを用いてSmad2をノックアウトした♀マウス由来の受精卵では胚盤胞期で胚発生を停止していた。さらに、モルラ期でNanog(ICM標識遺伝子)とCdx2(TE標識遺伝子)で免疫染色を行ったところ、マターナルノックアウト胚では異常になっていた。また、1細胞期より経時観察を行ったところ、染色体分配が異常になっていること、免疫染色によりヒストン修飾マーカーが異常になっていることを見出した。

多くの卵生動物では、卵子由来の母性因子が受精後の様々な胚のパターニングを決めている。それに対して、ヒトやマウスなどの哺乳類胚発生においては、パターニングに関係するような母性因子は同定されておらず、接合子由来因子のみによって胚のパターニングが決まっていると考えられてきた。しかし、代表者はこれまでに母性因子Smad2が受精後の胚発生のパターニングに必須であることを示した。本研究では、マウス初期発生研究において母性因子という新たな概念を導入することで、パラダイムシフトを目指してきた。マウス胚は卵割期を経て、モルラ期のそれぞれの割球の位置情報を元にHippoシグナルが活性化し、胚の内-外のパターニングが起こる。この内-外のパターニングに沿って、胚盤胞期の内部細胞塊(ICM)と栄養外胚葉(TE)が細胞分化する。その後、ICMは胚体部分に、TEは胎盤部分に分化し、内-外のパターニングはその後のマウス胚発生の基盤となる最初の細胞分化に関わる重要なイベントである。代表者は、TGF-bスーパーファミリーに属するNodalシグナルの構成因子であるリガンドNodal、転写因子FoxH1が、卵子と顆粒膜組織に発現していることを発見した。さらに、Creトランスジェニック(Tg)マウスを用いて、卵子、顆粒膜特異的にNodalとFoxH1それぞれのコンディショナルノックアウト(cKO)を行った結果、卵子は正常に成熟、受精するが、受精後の細胞分化の異常を起こすことを明らかにした。加えて、卵巣におけるNodalシグナル標的因子のスクリーニングを行い、現在までにNodalシグナルの機能の一部を担うOFT1(Oocyte FoxH1 Targeted gene 1)遺伝子を同定した。これらの結果より、マウス着床前胚において母性Nodalシグナルが標的因子OFT1を介して必須であることが明らかにした。多くの生物の初期発生においては母性因子が大きな役割を果たすことがショウジョウバエでは明らかになっているが、マウス胚においては不明なままである。今回、我々はNodalシグナル構成因子のマターナルノックアウトマウスを作成し解析を行った結果、受精後の胚の全能性/多能性が失われていることがわかった。さらにNodalシグナルの標的因子OFT1と2を同定した。以上より、卵巣のNodalシグナルは母性因子OFT1と2を介して、受精後のマウス胚発生において重要な役割を果たすことがわかった。代表者はこれまでに、リン酸化Smad2の免疫染色が受精後からモルラ期まで観察されることから、Smad2が母性因子として発生期に機能しているのではないかという仮説をたてた。この仮説を検証するために、卵子特異的なSmad2のコンディショナルノックアウトを行った。結果、卵子特異的ZP3-Creを用いてSmad2をノックアウトした♀マウス由来の受精卵では着床前胚時期で胚発生を停止していた。交配する♂が野生型であっても、Smad2欠損接合子型であっても表現型は同じであった。これらの結果より、母性Smad2が、その後のマウス胚発生の基盤となる、着床前胚の胚発生に必須であると結論づけた。本研究の完了により、代表者は胚発生期のパターニングにおける母性因子の役割を世界に先駆けて報告し、長年哺乳類胚発生のパターニングは接合子性の遺伝子発現によって制御されていると考えられてきた定説を覆す。
皮膚炎症反応におけるペプチド性神経の役割

皮膚組織におけるペプチド性神経と肥満細胞の分布を解析し、皮膚炎症反応におけるそれらの生理学、薬理学的意義との関連を検討した。1.特異抗体を用いた免疫組織化学により無処置ラット皮膚組織にサブスタンスP(SP)、カルシトニン遺伝子関連ぺプチド(CGPR)を含む神経終末が観察された。VIPは染色されなかった。CGRPは主に表皮直下に分布していた。一方、SPは血管周囲に肥満細胞とともに分布し、ヒスタミン(HIS)を含有する肥満細胞との相互作用が形態学的に示唆された。^3H標識リガンドを用いた受容体解析法で濃度結合曲線が得られたが、非特異的結合が高く、さらに検討が必要である。2.ラット背部皮膚に炎症誘発物質を皮内注射し、血管拡張と血管透過性亢進作用を反射スペクトル法で測定した。HIS、カプサイシン、SP投与で用量依存性の反応がみられた。血管透過性亢進はより低用量でみられた。形態学的にはSP陽性神経や肥満細胞に投与の急性効果を認めなかった。CGRPは低用量で血管拡張作用を呈したが、血管透過性亢進作用は弱かった。3.カプサイシンの4日間塗布前処置により、HISによる炎症反応は有意に抑制された。この時、真皮上層で神経ぺプチドが枯渇しており、HISとぺプチドとの相互作用が示唆された。4.HIS皮内注射による透過性亢進はジフェンヒドラミン(DPH)、シメチジンに加え、[D-Pro^2,D-Trp^<7,9>]-SPで抑制された。SPの作用は[D-Pro^2,D-Trp^<7,9>]-SPに加え、DPHで抑制された。以上より皮膚血管透過性の調節にはSPとHISの両受容体を介した相互作用が認められた。一方、血管拡張作用に関しては両受容体を介した相互作用を認めなかった。以上の要旨は第48回日本薬理学会西南部会(1995年11月、那覇市)で発表した。すでに皮膚、皮下組織からのヒスタミンと肥満細胞内顆粒プロテアーゼの定量的解析法を確立しており、今後、プロテアーゼの皮膚炎症への影響も含め検討していきたい。
定性推論の枠組みによる時空間データの表現および推論に関する研究

PLCAは,従来数値データとして定量的に扱われていた図形や画像などの空間データを,オブジェクトとそれらの間に成り立つ関係として記号で表現し,その上で推論を行う定性空間推論の枠組みである.本研究では,研究代表者たちがこれまでに提案した基本PLCA表現を,オブジェクトの形やオブジェクト同士の重ね合わせの情報を加えることでそれぞれ拡張し,扱える対象を拡大した.そして,それぞれの拡張表現について対応する図が存在するための条件を示した.さらに,拡張PLCA表現をマルチウィンドウの自動配置システムに応用し,定性空間推論の実用的応用の可能性を示した.PLCAは,従来数値データとして定量的に扱われていた図形や画像などの空間データを,オブジェクトとそれらの間に成り立つ関係として記号で表現し,その上で推論を行う定性空間推論の枠組みである.本研究では,研究代表者たちがこれまでに提案した基本PLCA表現を,オブジェクトの形やオブジェクト同士の重ね合わせの情報を加えることでそれぞれ拡張し,扱える対象を拡大した.そして,それぞれの拡張表現について対応する図が存在するための条件を示した.さらに,拡張PLCA表現をマルチウィンドウの自動配置システムに応用し,定性空間推論の実用的応用の可能性を示した.定性空間推論の枠組みであるPLCAでは,点,線,閉路,範囲という簡単なオブジェクトを基礎とし,それらにいくつかの束縛条件を付加することで空間データを記号的に表現する.本研究はこれを発展させ,時間的変化を伴う空間データに対する扱いが可能な枠組みを構築するとともに,いくつかの拡張を行いより現実的な問題に対応できるようなシステムの実現をめざすものである.本年度は,前科研費課題で作成したプロトタイプを使って問題点を洗い出し,主としてPLCA表現と既存の理論との関係の考察と,表示部分の検討を行った.研究成果は以下の通りである.1.プロトタイプシテムの拡張PLGA表現が与えられたとき,対応する図を二次元平面上に作成する既存の描画システムの改良を行なった.既存のシステムではオブジェクトの配置に多角形の分割アルゴリズムを使用していたが,遺伝アルゴリズムを適用するととで「見やすい図」が描けるようにした.2.既存の理論との関係の考察グラフ理論と計算幾何における概念,性質,アルゴリズムのPLCAへの適用可能性について検討し,これらの理論を使った場合と問題の記述力や推論力を比較した.3.属性情報の付加と表示部の検討および実装形の情報として凹凸情報を加えた拡張PLCA表現を提案し,二次元平面上の図との対応関係について考察した.定性空間推論の枠組みであるPLCAでは,点,線,閉路,範囲という簡単なオブジェクトを基礎とし,それらにいくつかの束縛条件を付加することで空間データを記号的に表現する.本研究はこれを発展させ,時間的変化を伴う空間データに対する扱いが可能な枠組みを構築するとともに,いくつかの拡張を行いより現実的な問題に対応できるようなシステムの実現をめざすものである.本年度は,前年度の検討や作成したプロトタイプをもとにシステムの拡張をはかった.理論面の研究やアルゴリズムの改良も継続して行った.研究成果は以下の通りである.1.凹凸情報と接触パターンに基づく表現と推論PLCAの拡張として,定性的に領域の凹凸を表現できるような表現を提案した.この表現ではPLCAの4つの基本要素に凸包の情報を加えて階層的に表現することで図形の凹凸形状をある程度細かく表現できる.2次元上の図からこの表現形式を得るためのアルゴリズムを提案し,2次元上で実現可能な図と対応する表現の満たす性質についても検討した.2.矩形に基づく枠組みの提案PLCAの変形として,矩形を対象とした定性空間推論の枠組みを提案した.対象とする図形を矩形に限定することによって,表現の単純性を維持しつつ扱える情報量を増やして実世界において応用可能な枠組みを提供した.そこに可視・不可視の概念を加えた表現形式および推論機構をもつ推論システムを構築し,表現の妥当性を証明した.さらに,この推論システムをマルチウィンドウ環境におけるウィンドウの表示へ応用した応用システムを実装した.定性空間推論の枠組みであるPLCAでは,点,線,閉路,範囲という簡単なオブジェクトを基礎とし,それらにいくつかの束縛条件を付加することで空間データを記号的に表現する.本研究はこれを発展させ,時間的変化を伴う空間データに対する扱いが可能な枠組みを構築するとともに,いくつかの拡張を行いより現実的な問題に対応できるようなシステムの実現をめざすものである.本年度は,前年度の検討や作成したプロトタイプをもとにシステムの拡張をはかった.研究成果は以下の通りである.1.拡張PLCAの設計と実装前年度までに実装した基本的PLCAの枠組みをもとに,領域の形状を矩形に制限した新しい枠組を確立した.この枠組みでは,記述言語による表現と対応する図形の平面性の判定方法や表現上の推論機構を考案した.特に,各矩形が表示・非表示の属性をもつ部分に分割されるとき,それらの属性を満たすような最適配置を求めるアルゴリズムを提案し,実験システムとして実装した.2.時空間推論への拡張PLCA表現を空間データの時間的な変化も表すことができるように拡張し,時空間推論が行なえるようなシステムについて検討した.また,ネットワーク上で環境の変化を扱う諸問題とのかかわりについても検討した.3.実用的問題への応用検討1の矩形を対象とするシステムをマルチウィンドウへの自動配置へ応用するため,Windows APIを使ってインタフェース部分のプロトタイプを作成し,事前評価を行って必要な機能を洗い出した.
二次元同時計数・電子エネルギー損失分光法で探る二電子励起分子ダイナミックス

平成14年度は、平成13年度に組み立てた二次元コインシデンス電子エネルギー損失スペクトル測定用装置を用い、実験条件の最適化に取り組んだ。まず、位置敏感検出器周りの加速電圧の最適化に取り組んだ。半球型静電エネルギー選別器の出射口から位置敏感検出器までの間の加速方法をいくつか試行し、より広いエネルギー範囲で位置とエネルギーの直線性が得られる方法を探した。次に、二次元同時計数のためのタイミング信号を引き出すため、位置敏感検出器高電圧供給回路をいくつか試行し、時間分解能、パルス高分布の観点から最適化を行った。その後、ガス圧や入射電子電流値などの条件の最適化を行ったのちに実験を行った。位置敏感検出器の位置による感度のバラツキ、位置とエネルギーの非直線性に起因するエネルギー分解能の位置依存性、チャンネル幅の位置依存性などを補正し、同時計数率から断面積相対値を得る手続きを確立した後、縦軸を断面積相対値としたコインシデンス電子エネルギー損失スペクトル(中性解離フラグメントからの発光と同期した電子エネルギー損失スペクトル)を、時間相関、損失エネルギーの2次元同時計数測定の結果として得ることに成功した。半球型静電エネルギー分析器の透過エネルギーを低くした高分解能条件では、酸素分子を対象に測定を行い、エネルギーによる時間スペクトルの変化をはっきりと観測することが出来たばかりでなく、時間分解コインシデンス電子エネルギー損失スペクトルの可能性を示すことが出来た。今後は、より広いエネルギー範囲を対象とするときに用いる高透過エネルギーの条件における補正方法をより精度高いものにしていく必要がある。平成13年度は、計画どおり、主に実験装置の組み上げを行った。まず、既存の電子エネルギー分析器に位置敏感検出器を組み込み、電子エネルギー損失スペクトルの測定に成功した。その後、計数系を組み上げ、電子-水素分子衝突における散乱電子と、水素分子二電子励起状態の中性解離に起因する真空紫外光子との(一次元の)同時計数測定に成功した。さらに芝浦工大・吉野益弘教授の協力による二次元マルチチャンネルアナライザを用い、上記の一次元同時計数の結果得られる時間情報を一軸、位置敏感検出器からの位置情報、つまりエネルギー情報をもう1つの軸とした、二次元同時計数測定にとりかかった。これら二つのデジタルデータと、それぞれに付随するタイミング信号、およびゲート信号の間の同期をとり、水素分子を対象に、二電子励起状態領域における二次元同時計数測定に成功することができた。今後は、同時計数値から断面積相対値を引き出し、中性解離過程でタグ付けされた電子エネルギー損失スペクトル、すなわち「コインシデンス電子エネルギー損失スペクトル」を得るべく、検出効率の補正に取り組む予定である。具体的には、電子エネルギー分析器および位置敏感検出器周辺のオプティクスの解析、位置敏感検出器自身の細部改良、位置敏感検出器からタイミング信号としてのナノ秒ピックアップパルスを取り出すためのブリーダ回路の改良、等を計画している。また、更なる実験条件の最適化も目指していきたい。これらの後、この装置を用い、本格的に水素分子を対象に、水素分子二電子励起状態のコインシデンス電子エネルギー損失スペクトル測定を行いたい。
アストロサイトを中心とした脳内バソプレシンネットワーク機能の検討

本研究では、脳内バソプレシン作用及び作用機序を明らかにするために、アストロサイトの役割に注目している。これまでにアストロサイトにおいてバソプレシン受容体の発現が報告されているが、バソプレシンによるアストロサイトの機能制御およびアストロサイトを介したバソプレシンの機能は不明である。本年度は、バソプレシン受容体であるavpr1aおよびavpr1b遺伝子の二重欠損マウスを用いて行動評価を行い、二重欠損マウスにおいて不安行動が低減していることを見出した。さらに二重欠損マウスでは性行動が変容することを見出した。avpr1aおよびavpr1b遺伝子の欠損による不安行動低減ならびに性行動の変容とアストロサイトにおけるバソプレシン機能の関与を検討するために、アストロサイト細胞株においてavpr1aおよびavpr1b遺伝子を発現する細胞株の探索を行い、in vitro系での評価を試みたが、avpr1aおよびavpr1b遺伝子を発現するアストロサイト株を見出すに至らなかった。脳内の生理学的条件ではアストロサイトにavpr1aおよびavpr1b遺伝子が発現していると考えられるが、培養条件化においては、avpr1aおよびavpr1b遺伝子発現が消失してしまうと考えられる。今後は初代培養のアストロサイトと神経細胞の共培養系やアストロサイト特異的バソプレシン受容体遺伝子欠損マウスを用いて、バソプレシンのアストロサイトを介した中枢神経系におけるバソプレシン機能を検討していく。本研究においては、1アストロサイトのAVP産生・分泌機構の検討、2アストロサイト由来AVP機能の検討、3AVPのアストロサイトに対する作用並びに作用機序の検討、を計画しているが本年度は3の検証につながる成果を得ており、おおむね順調に進展している。今後は、特にAVPのアストロサイトに対する作用並びに作用機序の検討について重点的に進め、その成果をできるだけ早く学術誌等において公表できるよう、研究を進めていく。本年度は、脳虚血の培養系モデルである低酸素低グルコース負荷(Oxygen Glucose. Deprivation:OGD)モデルにおける初代培養海馬神経細胞障害をバソプレシンが抑制することを見出した。またバソプレシン受容体を発現させた培養細胞において、バソプレシン刺激により、ERKおよびAKTのリン酸化が惹起されることを見出し、バソプレシンにおける神経保護作用がERK-MAPキナーゼ系(細胞増殖シグナル)及びphosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/Akt系(生存シグナル)を介して発揮されていることを示唆した。この結果は海馬神経細胞の虚血性神経細胞死においてバソプレシンが直接的に神経保護作用を有することを示している。一方で脳内においては多数のアストロサイトが存在し、アストロサイトにバソプレシン受容体が発現していると考えると、バソプレシンによるアストロサイトの機能制御が、神経細胞保護に何らかの形で関与している可能性が考えられる。今後、本研究ではアストロサイトと神経細胞の共培養系やアストロサイト特異的バソプレシン受容体遺伝子欠損マウスを用いて、バソプレシンのアストロサイトを介した神経変性に対する影響を検討していく。本研究においては、1アストロサイトのAVP産生・分泌機構の検討、2アストロサイト由来AVP機能の検討、3AVPのアストロサイトに対する作用並びに作用機序の検討、を計画しているが本年度は3につながる成果を得ており、おおむね順調に進展している。

今後は、特にAVPのアストロサイトに対する作用並びに作用機序の検討について重点的に進め、その成果をできるだけ早く学術誌等において公表できるよう、研究を進めていく。本年度当初計画に比べ、物品費及び旅費の執行額が下回った。研究の進行状況により必要となった経費を適切に研究費を執行した結果であり、計画の遅れ等に起因するものではない。次年度繰り越し分については、研究が効率的に遂行できるよう、次年度研究活動における物品費及び旅費に充当する。次年度繰り越し分については、研究が効率的に遂行できるよう、次年度研究活動における物品費、旅費および人件費に充当する。
摂動論的QCDに基づくB中間子稀崩壊及びB→VV崩壊の研究

1.B中間子のRadiative崩壊の研究をPerturvative QCDの方法を用いて研究している。特にB-D^*gammaやB-K^*llの崩壊に着目してその崩壊巾と崩壊分布および前後方対称性を計算している。我々が新たに計算しているのはHardパートと呼ばれる摂動論で計算出来る部分でこれにSudakovファクターと呼ばれる部分と波動関数をかけることによって最終的な崩壊率等が計算できる。2.シーソー模型のCPの破れの位相の数を計算しそれが6個であることを示した。さらにこれらの位相と観測量の関係を明らかにした。3.B中間子崩壊で出てくるエネルギーの高い軽い中間子のハドロンの波動関数を求める動機で2次元QCDのクオーク反クオークの束縛状態の方程式(t'Hooft方程式)を補助場の方法で経路積分を使って導いた。論文Azimuthal angle distribution in B→K^*(Kpi)ll...では,B→K^*gammaに寄与しうる2つの相互作用(右巻き,左巻きのK^*をそれぞれ生成する振幅)の相対的な大きさを決める方法を提案した。これはB→K^*gammaの崩壊幅では判定できないので左右対称模型などの効果を標準模型と区別する新たな方法である.具体的にはB→K^*(Kpi)ll...のdileptonの低エネルギー領域でのKpi崩壊面ll崩壊面のなす角に対する角度分布がK^*の偏極の仕方(右巻き,左巻き)に依存しており,標準模型ではこの分布は角度に依存しないが,右巻き,左巻きが同程度に生成する模型では大きな角度分布が現れることがわかった。この大きな角度分布を標準模型のそれと区別するには10^<10>個のB中間子が必要になる。
マルチメディア・ネットワークリンク処理機構による参加型学習環境の開発と授業改善

学校の授業で使うハイパーメディア教材のオーサリングについて,順序関係,意味関係,格関係に加えて,新たに連接関係による関係付けのためのリンク法を開発して,動的リンクによるオーサリング法の体系化を行った。これにより,情報収集,読みとり,関係付け,表現,他社とのコミュニケーションといった子どもが主体的に学習活動に参加できる参加型マルチメディア・ネットワーク学習環境の構築を可能にした。また,ハイパーメディア教材のオーサリング方法を具体例で示した。さらに,この動的リンク機構をネットワーク対応にするために,インターネット上のハイパーメディア教材同士を動的にリンク付けするオーサリング方法についても検討し,CGIによる動的リンク処理機構を有するWWWサーバの構築法を提案した。以上の成果に基づいて,小学校では2つの社会科のマルチメディア授業とインターネットを活用した遠隔学習の実践を,中学校では理科および英語のマルチメディア授業とネットワーク学習環境による数学の授業実践を,高等学校では理科のマルチメディア授業およびネットワーク学習環境支援による討論能力育成の実践を行った。これらの実践事例に対して教育方法と認知科学の側面から考察を加え,子どもの学習を文化的実践,認知的実践,社会的実践,実存的実践の4つの実践とみなし,子どもの探究を中心とした参加型学習環境のあり方を明らかにし,その授業設計及び教材開発法についての具体的手順を示し,マルチメディア・ネットワーク授業の改善方法を示した。インターネットを利用した遠隔共同学習のための,マルチメディア学習環境システムを開発した。児童がマルチメディアデータを入力できるハイパーメディア教材「調べノート」を開発し,沖縄県の2つの離島をインターネットとISDN回線で結び,授業実践を行い,教材およびシステムの有効性を確かめ,遠隔共同学習のための授業データを得た。マルチメディアデータベースのためのシステム(ディスクアレイ・ハードディスク,高速マルチメディア処理コンピユ-タ)によってマルチメディアのデータベースを開発し,高速ネットワーク上での高速なデータ取り込み,および再生を確かめた。インターネットに多くの学校が接続された場合を想定し,その中から,目的の合致する相手校を効率よく探し出す機能を,エージェントの考え方を用いてモデル化し,遠隔共同学習マネジメントシステムとしてその機能と構成を提案した。学校の授業で使うハイパーメディア教材のオーサリングについて,これまで開発したカテゴリー,順序関係,意味関係,格関係に加えて,新たに連接関係による関係付けのためのリンク法を開発して,動的リンクによるオーサリング法の体系化を行った。これにより,情報収集,読みとり,関係付け,表現,他者とのコミュニケーションといった子どもが主体的に学習活動に参加できる参加型マルチメディア・ネットワーク学習環境の構築を可能にした。またこれによりハイパーメディア教材のオーサリング方法を具体例で示した。さらにこの動的リンク機構をネットワーク対応にするために,インターネット上のハイパーメディア教材同士を動的にリンク付けするオーサリング方法についても検討し,CGIによる動的リンク処理機構を有するWWWサーバの構築法を提案した。以上の成果に基づいて,小学校・中学校・高等学校等における理科・社会科等のマルチメディア・ネットワーク授業の実践を行い,前年度からの実践をあわせて8つの授業実践事例を収集した。これらの実践事例に対して教育方法と認知科学の側面から考察を加え,子どもの学習を文化的実践,認知的実践,社会的実践,実存的実践の4つの実践とみなし,子どもの探究を中心とした参加型学習環境のあり方を明らかにし,その授業設計及び教材開発法についての具体的手順を示し,マルチメディア・ネットワーク授業の改善方法をまとめた。
突然変異頻度から見るマウス精子形成過程における遺伝情報伝達の正確性

精子形成過程は、正確な遺伝情報を持つ膨大な数の精子を絶えず生産するという他には見られない特徴を有する。ところが、精子を通して次世代に伝わる遺伝情報の正確性がどのように保証されるのか、その実体は未だ明らかではない。そこで、精子形成過程における情報伝達の保存の実体を明らかにするために、マウス精巣より「全生殖細胞」とともに「未分化型精原細胞」「分化型精原細胞」「一次精母細胞」「精子細胞」「精子」の各段階の突然変異頻度を定量し、精子形成に至るまでの遺伝情報保証機構の検証を試みている。本研究では、生殖細胞がGFPでラベルされ、且つ、突然変異頻度検証系に適用できる遺伝子改変(Tg)マウスを作出した。このTgマウス精巣から調製した細胞を、GFPを指標にソーティングし、生殖細胞を分取した。さらに、精原細胞・一次精母細胞・精子細胞の各細胞群を精度良く分取するため、DNA染色蛍光試薬により定量した核酸量や、細胞のサイズ等のパラメータの検討を重ねた。その結果、95%以上の精度で、再現性良く各細胞群を分取する手法を確立した。精子は精巣上体尾部から外科的に調製した。一方、突然変異頻度を生殖細胞と比較する体細胞試料として、Tgマウスの脳及び肝臓を用いた。各組織からゲノムDNAを調製し、内在性(自然)突然変異を高感度に測定できるBig Blue【○!R】システム(Agilent社)によって、突然変異頻度を定量した。以上のように確立した技術を用いて、今後、各生殖細胞群の突然変異頻度を定量する。
内皮由来過分極因子(EDHF)は過酸化水素(H_2O_2)である可能性

1.血管内皮由来弛緩因子のうち、まだ、その本体が同定されていない内皮由来過分極因子(EDHF)の同定を試みた。内皮由来一酸化窒素(NO)とEDHFとが動脈硬化危険因子やその治療に対して同じ挙動をとることに着目し、「EDHFはNO合成酵素(eNOS)由来の非NO物質、特に活性酸素種である」との仮説を立てた。2.eNOS欠損(KO)マウスの腸間膜動脈では、確かに、内皮由来NO成分の消失に加えて、EDHFによる弛緩反応・過分極反応も著減していた。しかし、アゴニスト刺激による内皮のCa増加反応は正常に保たれており、また、eNOS-KOマウスに見られる軽度の高血圧は原因していないことを確認した。したがって、EDHFがeNOS由来の非NO物質であることを確認した。3.正常マウスの腸間膜動脈では、内皮からのPGI2とNOの産生を抑制した後のEDHFによる弛緩・過分極反応が、H2O2の特異的阻害薬であるcatalaseにより抑制された。Catalaseを薬理学的に不活化するとその抑制作用も消失した。4.外因性に投与したH2O2は、正常マウスの腸間膜動脈血管平滑筋の弛緩・過分極反応を用量依存性に惹起した。この反応もcatalaseで抑制された。5.共焦点レーザー顕微鏡とperoxide感受性蛍光色素を用いて、内皮からのH2O2の産生の動態を観察した。正常マウスでは、アセチルコリン刺激により内皮からH2O2が産生され、これがcatalaseの前投与により抑制された。一方、eNOS-KOマウスの内皮ではH2O2の産生が著減していた。以上の結果より、マウス腸間膜動脈において、H2O2はEDHFとして機能することを同定した。
文脈認識に基づいた適応的なユーザ作業支援システム

本研究の目的は、ユーザの状況に対応した適応的サポートを提供するシステムの開発である。これは、機械が人間の状況を認識する状況推定、ユーザの状況やリクエストまたは実社会からのイベントに基づいて情報を収集する情報検索、状況に対応してユーザにサービスを提供する作業支援、これらを用いた応用システムから成る。状況推定については、文脈ベースサービスモデルの標準化に向けて、文脈ベース推論と世界標準の形式自然言語SBVRとの融合方式の提案・評価や、ハイブリッド推論による文脈ベース推論の高度化などを行った。応用として、データマイニングによる大学でのカリキュラム作成支援システムなどの研究を行った。本研究の目的は、機械の中に気の利いた秘書が居るかの如くユーザの状況に対応した適応的サポートを提供するWebプラットフォームの開発である。状況推定については、ユーザの行動履歴データからユーザプロファイルを構築する手法についての提案を行い、実験システムの構築中である。情報検索については、テキストと画像を融合したクエリーによる質問応答システムの研究を進め、情報提供者とユーザ要求とのマッチングを行うシステムを提案した。また、画像検索技術の改善のため、ハフマンテーブルを用いて画像検索を高速化する手法を提案・評価した。これらの研究成果をそれぞれ国際会議論文において発表した。応用としては、情報提供者とのユーザクエリーマッチングシステムとして、災害時における情報提供システムを提案した。また、ユーザーサポートシステムとして、ユーザの学習履歴やプロファイルに基づいてデータマイニングにより大学カリキュラムの作成支援を行うシステムの研究を行った。状況推定については、文脈ベースサービスモデルの標準化に向けて、文脈ベース推論CxBRと世界標準の形式自然言語SBVRとの融合方式の提案・評価を行った。また、ハイブリッド推論による文脈ベース推論の高度化(開世界仮説、様相論理、信用度)を行った。また、開世界仮説、様相論理、信用度評価モデルの組込みにより、状況適応機能の強化を行い、ルールモダリティ(様相論理)や開世界仮説/閉世界仮説(CW/OW)での推論を文脈や状況に依存して選択可能とする手法を提案し、これら研究成果を国際会議論文において発表した。情報検索については、テキストと画像を融合したクエリーによる質問応答、レコメンドシステムのプロトタイプを構築し、検証を行った。また、JPEGのヘッダー情報を用いて画像検索を高速化する手法を提案・評価した。これらの研究成果を国際会議論文において発表した。応用として、ユーザプロファイルやデータマイニングによる大学でのカリキュラム作成支援システムなどの研究を行い、その研究成果を国際会議論文において発表した。状況推定については、ユーザの行動履歴データからユーザプロファイルを構築する手法について提案し、その実験システムを構築し、有用性を検証した。また、ユーザーサポートシステムとして、ユーザの学習履歴やプロファイルに基づいてデータマイニングにより大学カリキュラムの作成支援を行うシステムを改良した。これまで、状況推定については、文脈ベースサービスモデルの標準化に向けて、文脈ベース推論CxBRと世界標準の形式自然言語SBVRとの融合方式の提案・評価を行った。また、文脈と形式自然言語のハイブリッド推論による文脈ベース推論の高度化を行った。また、開世界仮説、様相論理、信用度評価モデルの組込みにより、状況適応機能の強化を行い、ルールモダリティ(様相論理)や開世界仮説/閉世界仮説(CW/OW)での推論を文脈や状況に依存して選択可能とする手法を提案した。また、ユーザの行動履歴データからユーザプロファイルを構築する手法について提案し、その実験システムを構築し、有用性を検証した。また、実社会からのイベントに基づいた対応サービスの基礎技術として、ツイッターの分析エンジンを開発した。

これは、機械が人間の状況を認識する状況推定、ユーザの状況やリクエストまたは実社会からのイベントに基づいて情報を収集する情報検索、状況に対応してユーザにサービスを提供する作業支援、これらを用いた応用システムから成る。状況推定については、文脈ベースサービスモデルの標準化に向けて、文脈ベース推論と世界標準の形式自然言語SBVRとの融合方式の提案・評価や、ハイブリッド推論による文脈ベース推論の高度化などを行った。応用として、データマイニングによる大学でのカリキュラム作成支援システムなどの研究を行った。目標とする適応的サポートシステムの実現に向けて、ユーザの検索行動からユーザモデルを構築する手法を提案し、その有用性検証のために、予備実験を行ったが、学習の収束性に改良の必要と判断し、計画を変更し、視線情報などの行動分析を含めてシステムを再構築することとしたため、やや進行が遅れていると考える。総合領域今後は、各応用システムの研究を進めるとともに、ユーザの状況に対応した適応的サポートシステム実現のための要素技術の確立を行っていく。特に、ユーザの検索行動からのユーザモデル構築技術については、視線などの情報を利用した行動分析を含めて、実験システムの構築と実証実験を進めていく。目標とする適応的サポートシステムの実現に向けて、要素技術である機械が人間の状況を認識する状況推定、ユーザの状況やリクエストまたは実社会からのイベントに基づいて情報を収集する情報検索、状況に対応してユーザにサービスを提供する作業支援について、それぞれ研究成果を出し、応用システムとしての提案・実験も進んでおり、その研究成果を国際会議論文において多数発表できたため、おおむね順調に進展していると考える。目標とする適応的サポートシステムの実現に向けて、要素技術である機械が人間の状況を認識する状況推定、ユーザの状況やリクエストまたは実社会からのイベントに基づいて情報を収集する情報検索、状況に対応してユーザにサービスを提供する作業支援について、それぞれ研究成果を出し、応用システムとしての提案・実験も進んでおり、その研究成果を国際学術論文および国際会議論文において多数発表できたため、おおむね順調に進展していると考える。2014年度に、ユーザの検索行動からのユーザモデル構築実験を行うとともにその研究成果をシンポジウムにおいて発表する予定であったが、予備実験の結果、学習の収束性に改良の必要があると判断し、計画を変更、視線情報などの行動分析を含めてシステムを再構築することとした。
量子情報と量子計算の数理解析的研究

1.測定精度と擾乱に関して従来からHeisenberg不確定性原理として唱えられてきた関係を再検討して、その適用範囲を解明し、適用範囲に制限のない一般の測定について成り立つ関係を確立した。任意の測定装置によって任意の物理量Aを測定するとき、その誤差ε(A)と他の物理量Bが受ける擾乱η(B)の間に、ε(A)η(B)+ε(A)σ(B)+σ(A)η(B)≧(1/2)|<[A,B]>|という関係が成立することを証明した。ここに、σは測定の初期状態における標準偏差を表す。2.この関係式の導出から、誤差ε(A)と擾乱η(B)が測定対象の初期状態から独立である場合には、従来、Heisenberg不確定性原理として唱えられてきた関係式ε(A)η(B)≧(1/2)|<[A,B]>|が導かれることも得られた。3.Wigner-Araki-Yanase(WAY)の定理は1952年にに発見された保存則のもとでの測定の制約であるが、WAY定理を測定誤差と保存量の分散の間の関係として、定量的に導くことに成功した。これにより、WAY定理は従来の限定された不確定性原理の定式化からは導かれないが、不確定性原理の新しい普遍的定式化から容易に導かれることが示された。4.次に不確定性原理と保存法則の帰結として,スピンの成分で計算基底を表現するような量子計算実現のための標準モデルでは、角運動量保存法則によって引き起こされる量子計算素子実現の精度に一定の量子限界が存在し、nビット以下の補助量子ビットをもつようなユニタリ作用素で物理的に制御否定素子を実現する場合に、少なくとも1/(4n^2)以上の誤り確率が発生することが導かれた。5.同様の方法で、平均光子数Nの電磁場とスピンとの相互作用で制御否定素子を実現する場合に、少なくとも1/(16N)以上の誤り確率が発生することが導かれた。測定精度と擾乱に関して従来からHeisenberg不確定性原理として唱えられてきた関係を再検討して、その適用範囲を解明し、適用範囲に制限のない一般の測定について成り立つ関係を確立した。この基礎研究は、量子情報処理の効率の限界及び量子暗号の安全性の基礎を新しい不確定性原理から演繹的に導くために、理論展開の根幹として重要な役割を果たす。1927年にHeisenbergによって唱えられた不確定性原理によれば、質点の位置を高い精度で測定すると必然的にその平均誤差に反比例する大きさの運動量の擾乱がもたらされるとされる。しかし、Heisenbergの議論で一般的に示されたことは、位置の測定精度と測定器がもたらす運動量の擾乱との関係ではなく、任意の状態における位置の標準偏差と運動量の標準偏差の積がPlanck定数で定まるある一定値以上であるということであった。以来、この不等式がガンマ線顕微鏡の思考実験に顕著な測定精度と測定の擾乱の関係を表すとの誤解が広く流布した。本研究により、任意の測定装置によって任意の物理量Aを測定するとき、その誤差ε(A)と他の物理量Bが受ける擾乱η(B)の間に、ε(A)η(B)+ε(A)σ(B)+σ(A)η(B)≧(1/2)|<[A,B]>|(SU)という関係式が成立することが導かれた。