hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非対称導電パターンを用いた薄板状弾性体の変形形状計測

昨年度の研究では,薄板状弾性体の変形形状を解析的に解き,弾性体に加わる拘束の数と弾性体全体の変形形状を求めるために必要な角度などの計測数を明確にした.また,解析結果を実験的に検証した.実験では,薄板状弾性体の表面に角度計測のためのセンサを理論上必要な最小数のみ取り付け,全体の変形形状を推定する.比較のための真値として,薄板状弾性体を側面からカメラで撮影し,画像処理で全体の変形形状の真値を計測する.実験の結果,解析内容が正しいことを確認し,この結果を国際会議IEEE RoboSoft 2018で発表した.また,本研究の応用例として,柔軟指の側面に導電パターンを設置し,指の変形計測と力の推定を行うシステムを構築した.実際に制作した試作機による実験より,指の変形と把持力の推定が可能であることを確認し,この成果を国際会議IEEE/SICE SII 2019で発表した.さらに,本研究で提案する非対称導電パターンの抵抗値変化を計算するシミュレータの構築を行った.薄板の離散モデルを用意し,その表面に任意の非対称導電パターンを設置する.薄板のモデルの変形に合わせ,導電パターンの抵抗値変化を計算する.そして,その抵抗値から薄板の変形形状の推定を行い,形状の誤差を検証することが可能である.今までの研究内容と本シミュレーションの内容を合わせた英語論文を執筆中であり,来月投稿予定である.これら以外にも,導電パターンを用いた計測の発展形として,柔軟な導電体を用いた近接センサの提案を行った.近接検出の基礎理論の構築や,その過程で必要になる基準値の更新方法などをまとめた.これらを実験的に検証し,研究結果を国際会議IEEE ICRAおよび英語学術誌Robotics and AutomationLettersに投稿し,いずれも採択された.本研究の理論構築と,導電パターンの抵抗値変化から変形形状推定を行うシミュレータの作成は順調に進展しており,成果の発表もできている.一方で,導電材料の塗布方法などでいくつかの課題点を確認している.最も大きな課題として,導電材料の縮み方向の変形時における抵抗値変化の不安定性である.一般的に導電材料は,引張方向の変形で抵抗値が上がり,圧縮方向の変形で抵抗値が下がる.しかし,板表面に導電材料を塗布した場合,圧縮方向の変形時に導電材料の「しわ」が発生し,抵抗値が上昇する場合があることを確認している.様々な導電材料やその塗布方法を検証した結果,柔軟性の高い導電材料を初期張力を加えた状態で板に設置することで,この不安定性を回避できることが予想される.今後はこの塗布方法を基本に,非対称導電パターンの塗布方法を実験的に確立する.今後の研究では計画の通り,耐ノイズ性向上を目的とした導電パターン形状の最適化プログラムの作成とその検証を行う.現状完成している導電パターンの抵抗値計算と,抵抗値から変形形状を推定するシミュレータに,導電パターン最適化の要素を加えることで最適化プログラムの開発を行う.また,最適化した導電パターンの実際の作成のために,安定した塗布方法を実験的に確立する.まず,柔軟性を有する導電材料を複数購入し,計測値が安定するものを選定する.その導電材料を用いて最適化した導電パターンを作成し,計測精度および再現性についてまとめる.これらの研究成果を国際会議および英語学術誌で積極的に発表していく.昨年度の研究では,薄板状弾性体の変形形状を解析的に解き,弾性体に加わる拘束の数と弾性体全体の変形形状を求めるために必要な角度などの計測数を明確にした.また,解析結果を実験的に検証した.実験では,薄板状弾性体の表面に角度計測のためのセンサを理論上必要な最小数のみ取り付け,全体の変形形状を推定する.比較のための真値として,薄板状弾性体を側面からカメラで撮影し,画像処理で全体の変形形状の真値を計測する.実験の結果,解析内容が正しいことを確認し,この結果を国際会議IEEE RoboSoft 2018で発表した.また,本研究の応用例として,柔軟指の側面に導電パターンを設置し,指の変形計測と力の推定を行うシステムを構築した.実際に制作した試作機による実験より,指の変形と把持力の推定が可能であることを確認し,この成果を国際会議IEEE/SICE SII 2019で発表した.さらに,本研究で提案する非対称導電パターンの抵抗値変化を計算するシミュレータの構築を行った.薄板の離散モデルを用意し,その表面に任意の非対称導電パターンを設置する.薄板のモデルの変形に合わせ,導電パターンの抵抗値変化を計算する.そして,その抵抗値から薄板の変形形状の推定を行い,形状の誤差を検証することが可能である.今までの研究内容と本シミュレーションの内容を合わせた英語論文を執筆中であり,来月投稿予定である.これら以外にも,導電パターンを用いた計測の発展形として,柔軟な導電体を用いた近接センサの提案を行った.近接検出の基礎理論の構築や,その過程で必要になる基準値の更新方法などをまとめた.これらを実験的に検証し,研究結果を国際会議IEEE ICRAおよび英語学術誌Robotics and AutomationLettersに投稿し,いずれも採択された.本研究の理論構築と,導電パターンの抵抗値変化から変形形状推定を行うシミュレータの作成は順調に進展しており,成果の発表もできている.

一方で,導電材料の塗布方法などでいくつかの課題点を確認している.最も大きな課題として,導電材料の縮み方向の変形時における抵抗値変化の不安定性である.一般的に導電材料は,引張方向の変形で抵抗値が上がり,圧縮方向の変形で抵抗値が下がる.しかし,板表面に導電材料を塗布した場合,圧縮方向の変形時に導電材料の「しわ」が発生し,抵抗値が上昇する場合があることを確認している.様々な導電材料やその塗布方法を検証した結果,柔軟性の高い導電材料を初期張力を加えた状態で板に設置することで,この不安定性を回避できることが予想される.今後はこの塗布方法を基本に,非対称導電パターンの塗布方法を実験的に確立する.今後の研究では計画の通り,耐ノイズ性向上を目的とした導電パターン形状の最適化プログラムの作成とその検証を行う.現状完成している導電パターンの抵抗値計算と,抵抗値から変形形状を推定するシミュレータに,導電パターン最適化の要素を加えることで最適化プログラムの開発を行う.また,最適化した導電パターンの実際の作成のために,安定した塗布方法を実験的に確立する.まず,柔軟性を有する導電材料を複数購入し,計測値が安定するものを選定する.その導電材料を用いて最適化した導電パターンを作成し,計測精度および再現性についてまとめる.これらの研究成果を国際会議および英語学術誌で積極的に発表していく.
コンソミック・マウス系統の作成

我々は、コンジェニック系統とRI系統の長所を合わせ持つような新しいタイプの実験用マウス系統を開発した。二つの系統が一つの染色体全域について異なった由来を持ち他の遺伝的背景が共通である場合、これらの二つの系統を互いにコンソミック(Consomic)な状態にあると言いこれらの系統を、コンソミック系統と呼ぶ。供与系統と受容系統間で異なった表現型を示す遺伝形質について、この21種類(19常染色体十X,Y染色体)の系統についてタイピングすれば瞬時に問題の形質を支配する染色体を特定することが可能である。コンソミック系統を作成する際には供与系統と受容系統間の遺伝的多型性が可能な限り大きいことが望ましい。そうすることでコンソミック系統を用いて解析できる遺伝形質の範囲が拡大される。また、コンソミック系統を基にした連鎖解析においてより詳細な遺伝子地図の作成も可能となる。この点を考慮して受容系統としては、標準的な近交系マウスであるC57BL/6を、供与系統としては日本産野生マウス系統由来の近交系マウスであるMSM系統を用いた。平成7-9年度の3年問で、各染色体毎に最低5つのマイクロサテライト遺伝子座について各世代においてタイピングすることによってMSM系統の染色体をC57BL/6J系統の遺伝的背景に導入した。この結果、3年間に多くの系統が戻し交配の第7世代まで到達した。マウス全染色体に分布するマイクロサテライト座位の多型マーカーについてこれらのコンソミック系統を調べたところ、この段階でコンソミックとなっている染色体については一部の例外を除いて全てC57BL/10J系統の遺伝的背景に置き換わっていることがわかった。現在、コンソミック系統は問題とする染色体についてヘテロとなっており、今後交配によってホモ系統を作製する必要が残っているが、多くの染色体で7世代以上の戻し交配が達成されたので本研究計画はほぼ達成された。染色体受容系統であるC57BL/6と供与系統であるMSMの間で多型的であるものを選び、21種類のマウス全染色体について各染色体の全領域をカバーするように染色体毎に最低5遺伝子座について、米国MIT研究所で開発されたマイクロサテライトDNAマーカー座位から選定した。C57BL/6系統雌とMSM系統雄を支配してF1個体を作製し、このF1個体雄をC57BL/6系統雌に交配して戻し交配個体(BC2)を得た。これらのBC2個体の染色体構成を選定したマイクロサテライトマーカーについてタイピングした。平成7年度は特に比較的染色体のサイズの小さい第11番染色体から第19染色体にいたる染色体についてMSM系統由来の染色体を含む個体を選抜して、さらにC57BL/6系統に戻し交配を行った。同様な選抜を次世代においても行いBC3世代まで進んだ。供与系統であるMSM系統の染色体を受容系統のC57BL/6J系統に導入するための戻し交配は順調にBC3世代まで進んだ。従って、一応当初の予定は達成されたといえる。しかし、染色体によってはMSMとC57BL/6J系統の間で染色体の両末端におけるマイクロサテライトマーカーに適当なものが発見されなかったものが少数ではあるが存在する。それらの染色体については便宜上できる限り末端に近いマーカーを選んで戻し交配に使用したが、今後もさらに染色体末端に近いものを探す必要がある。これまで、特定の染色体の導入によって、繁殖性の低下は認められていないがこの点にも今後の戻し交配をさらに継続する際に充分留意する必要がある。

二つのマウス系統が一つの染色体全域について異なった由来を持ち他の遺伝的背景が共通である場合、これらの二つの系統を互いにコンソミック(Consomic)な状態にあると言い、これらの系統は、コンソミック系統と呼ばれている。コンソミック系統の作成は、供与(ドナー)系統の特定の染色体に注目して計画的に染色体受容(レシ-ピエント)系統に戻し交配を繰り返して導入する。マウスは、合計21種類の異なった染色体(19本の常染色体+X、Y)を持っているからコンソミック系統1セットは、最低でも合計21のマウス系統で構成される。この21種類の系統によって供与系統の染色体は完全にカバーされている。供与系統と受容系統間で異なった表現型を示す遺伝形質について、この21種類の系統についてタイピングすれば瞬時に問題の形質を支配する染色体を特定することが可能である。コンソミック系統を作成する際には供与系統と受容系統間の遺伝的多型性が可能な限り大きいことが望ましい。そうすることでコンソミック系統を用いて解析できる遺伝形質の範囲が拡大されるる。また、コンソミック系統を基にした連鎖解析においてより詳細な遺伝子地図の作成も可能となる。この点を考慮して受容系統としては、標準的な近交的マウスであるC57BL/6を、供与系統としては日本産野生マウス系統由来の近交系マウスであるMSM系統を用いて新しいコンソミック系統の作成を昨年度から開始した。これまで、各染色体毎に最低5つのマイクロサテライト遺伝子座について各世代においてタイピングすることによってMSM系統の染色体をC57BL/6J系統の遺伝的背景に導入している。現在までのところ、多くの系統が戻し交配の第5世代まで到達している。さらに世代を進めて、コンソミック系統を完成する計画である。二つの系統が一つの染色体全域について異なった由来を持ち他の遺伝的背景が共通である場合、これらの二つの系統を互いにコンソミック(Consomic)な状態にあると言いこれらの系統を、コンソミック系統と呼ぶ。そうすることでコンソミック系統を用いて解析できる遺伝形質の範囲が拡大される。また、コンソミック形質を基にした連鎖解析においてより詳細な遺伝子地図の作成も可能となる。この点を考慮して受容系統としては、標準的な近交系マウスであるC57BL/6を、供与系統としては日本産野生マウス系統由来の近交系マウスであるMSM系統を用いて新しいコンソミック系統の作成を平成7年度から開始した。平成9年度には、多くの系統が戻し交配の第7世代まで到達した。
実特異点族の自明性の研究

本研究は実代数的特異点族や実解析的特異点族の自明性を扱う研究である。この研究では、導入された自明性が妥当なものであることを保証する有限性定理と、自明でないことを示す上で重要になる不変量の導入を問題にした。(1)ナッシュ集合族の半代数的自明性に関する有限性定理以前の論文の中で、コンパクトなナッシュ多様体上定義されたナッシュ写像の零点集合族と、ナッシュ写像の零点集合の芽の族に対し、パラメータ空間を、それ上、零点集合族がナッシュ自明な同時特異点解消を許容するように、有限個のナッシュ多様体へ分割出来ることを示した。特に、その零点集合族が孤立特異点を持つ族の場合には、それより、ブローナッシュ自明性に関する有限分類定理が導かれる。また、非孤立特異点の場合には、零点集合族が3次元空間の中のナッシュ曲面族の時、それらの族がブロー半代数的自明になるようにパラメータ空間を有限個のナッシュ多様体に分割出来ることも示していた。本研究では、非孤立特異点を持つ実代数的特異点族のブロー半代数的自明性に関する有限性を問題にした。それについて、一般次元空間の中のナッシュ曲面族に対する有限性定理と埋め込みを考えない3次元ナッシュ集合族に対する有限性定理を示した。(2)実解析関数芽のブロー解析不変量の導入具体的な3変数関数の例に対するブロー解析不変量の模索から、A.Parusinski氏との共同研究において、Denef-Loeser不変量にヒントを得た新たなモチーフ型不変量を導入し、それが不変量であることの証明、その計算公式やThom-Sebastiani型公式等を与えた。更に、これまでに知られた自明性定理やこの不変量を用いて、2変数実Brieskorn多項式やほとんどすべての3変数実Brieskorn多項式のブロー解析分類も与えた。実特異点論における大きな問題として、特異点の分類問題や安定性問題がある。そのとき、そこで用いられる同値関係に関し、実特異点族の自明性が成立するかどうかを研究することが重要になる。例えば、実特異点族のパラメータ空間を有限分割したら自明性が成り立つという有限性定理や、その同値関係に関する不変量の導入が問題になる。今年度は、自明性が成立しない場合からの研究に関連して、次の三つの成果を得た。(I)非孤立特異点を持つ4次元以上のナッシュ集合族に対し、ブロー半代数的自明性についての有限性定理が成り立つか成り立たないかの問題に付随して、任意の実多項式写像は実代数的集合の特異点解消写像の局所タイプで実現されることを示した。(II)実解析的関数のブロー解析的同値に関する不変量として知られていたのは、福井不変量だけであった。2年前、その福井不変量に対し、近畿大学の泉脩蔵氏とシドニー大学のT.C.Kuo氏との共同研究において、特異点解消を通した計算公式を与え、その安定性に対する特徴付けを与えた。今年度、2つの実解析関数の和に関する福井不変量のThom-Sebastiani型の計算公式を定式化した。(III)アンジェ大学のAdam Parusinski氏との共同研究において、福井不変量とは異なるブロー解析的同値のモチーフ型の不変量を新たに導入した。更に、それらの不変量を用いて、実解析的特異点のブロー解析的同値に関する分類を行った。本研究は実代数的特異点族や実解析的特異点族の自明性の問題を扱う研究である。

特に、それらの特異点族に対し導入した自明性が妥当なものであることを保証する有限性定理や局所有限性定理、また、自明性が成立しないことを示すときに重要になる不変量を見つけることを主テーマにしている。これらの問題に関して、今年度、以下の三つの成果を得た。(I)コンパクトな非特異実代数多様体上定義された3次元実代数的集合族に対し、それらの族がブロー半代数的自明になるようにパラメータ空間を有限個のナッシュ多様体に分割出来ること、即ち、3次元実代数的特異点族のブロー半代数的自明性に関する有限分類定理を示した。(II)昨年度、フランスのAdam Parusinski氏との共同研究において、実解析関数芽のブロー解析同値に対してモチーフ型不変量を導入し、いくつかの実解析的特異点の分類を行ったが、今年度は、その不変量を活用して、より多くの特異点を分類した。(III)複素特異点の族として、位相自明だがホイットニー(b)-正則でないことでよく知られているブリアンソン・スピダー族や岡族が、実特異点の族としては、関数族としてブロー解析自明だが零点集合族としてリプシッツ自明でないことを示した。それを通して、新たに2種のリプシッツ不変量を導入した
決定を支援する周産期遺伝看護教育及びeラーニングシステムの開発と評価

本研究は、産期遺伝看護教育プログラムをe-ラーニングシステムを用いて展開しその評価を行った。研究者らの先行研究による「遺伝看護の実践能力」に基づいて、教育カリキュラムを作成した。7回からなるプログラムは「医療チームの中の役割」「来院目的の明確化と情報収集」「臨床遺伝学の基礎」「先天異常と高齢出産」「出生前検査の実際とガイドライン」「意思決定支援」「中期中絶をうける女性とその家族へのケア」とした。事前事後の問題は、成果評価として用いた。7回のプログラムは、知識を確認する「実践編(テスト方式)」と、受講生の必要性に合わせて、「資料編」の2部構成とした。受講生各自が学ぶ内容を「意思決定する成人型学習法」とした。教材は臨床に近い状況で受講者の関心を引き付け、実践能力の習得をめざし羊水検査のビデオによる教材を作成したり、既存の書籍やWeb上のサイトを紹介した。また、「掲示版」や「チューター制度」により、受講生間の連帯感の補強や学習意欲の維持に努めた。リクルートは、チラシやホームページを活用した。結果75名の受講希望者が本プログラムに登録した。本プログラムの評価は、(1)成果評価(事前事後問題)と(2)プロセス評価(学習の実態・アンケート、インタビュー)を用いた。成果評価としては、95%の受講生が、事後問題において、合格ラインとした8割の達成度に至っていた。受講生の中で本プログラムのターゲット集団となる受講生も合格ラインに達する上昇率を示していた。(2)プロセス評価においては、1回の受講時間はほぼ30分以内であり、受講生は実践編と資料編の両方を活用していた。掲示板等のサポートシステムは、活用した受講生からは高い評価を得ていた。受講生の多くは、このプログラムに満足していた。また、インタビューより卒後教育としての本プログラム内容への受講生のニーズ、遠隔地教育としての教育方法の期待が明らかとなった。周産期遺伝看護教育プログラムを作成し、その教育内容を遠隔地や学習者のライフスタイルに合わせて自由に選択できるeラーニングシステムの開発を目指した研究(4年計画)の初年度にあたる。第1段階として、周産期遺伝看護のカリキュラム作成を行った。カリキュラム作成の過程において、すでに遺伝看護教育をweb上で展開しているCincinnati大学のプログラムに研究メンバーが登録参加を試み、そのプログラムを体験しその具体的内容を学術集会等で紹介した。また、日本における「遺伝看護」を広く市民に伝える活動の紹介を国際学会(国際遺伝看護学会)において行った。次年度に開催予定となるface to faceの形式の「周産期遺伝看護セミナー」の、開催にむけての所轄団体との交渉を進めた。また、そのセミナーにおいて利用可能な、教材・書籍等の収集を行い、広く市民の目に触れるスポット「るかなび」で紹介している。さらに、周産期遺伝看護職が活用できるガイドブック「出生前の遺伝的リスクアセスメント医療者向ガイドブック」の翻訳ならびに広報を行い、その評価をカリキュラムの構築の参考とした。周産期遺伝看護教育プログラムをe-ラーニングシステムにおいて展開し評価することを目的とした研究の2年目にあたる。研究者らの既存の研究成果による「遺伝看護の実践能力」に基づいて、周産期遺伝看護の教育カリキュラムの検討を行った。本研究は、e-ラーニングシステムを用いて、自己学習を基本にした成人型学習法の習得をめざしたものであり周産期遺伝医療特有の事例に対する看護過程の展開を「情報収集」「リスク判別」「情報提供」「意思決定」のプロセスにそって学ぶ。本カリキュラムは、学習の動機づけモデル(ACRSモデル)に基づいた教育プログラムとなっている。

本年度は、遺伝看護の中核概念ともなる「決定の支援」について、具体的なケアのツールとなる「オタワ個人意思決定ガイド」の翻訳およびその評価としての「決定に関する葛藤尺度」の信頼性・妥当性の検討を介入研究により明らかにした。周産期遺伝看護の事例は、高齢妊娠、遺伝性の家族暦のある産婦、妊娠初期にNTを指摘された産婦、妊娠中期に水頭症を指摘された産婦、第1子が死産した産婦、反復流産の既往のある産婦の6事例とした。各事例に対して、遺伝看護の展開(「情報収集」「リスク判別」「情報提供」「意思決定」)を学ぶe-ラーニングシステム上のコンテンツづくりをすすめている。教育内容の洗練にむけた試みとして、職能団体が現任教育として開催した「先天異常をめぐる遺伝看護」の講義を研究メンバーが担当し、受講生の反応等から、本研究のカリキュラムの再検討を行った。さらに、本教育プログラムの評価指標については、受講生の達成度としての実践能力およびe-ラーニングシステムの評価項目ついての情報収集を進めている。周産期遺伝看護教育プログラムをe-ラーニングシステムにおいて展開し評価することを目的とした研究の3年目にあたる。本研究は、e-ラーニングシステムを用いて、自己学習を基本にした成人型学習法の習得をめざしたものであり本年度は、研究者らの既存の研究成果による「遺伝看護の実践能力」に基づいて、「情報収集」「リスク判別」「情報提供」「意思決定」の遺伝看護の実践を重視した教育カリキュラムにそって、e-ラーニングのコンテンツ作成を行った。さらに研究デザインの再検討をあわせて行った。出生前検査についての看護実践の習得をめざしたe-ラーニングのプログラム構成は、8回とした。その構成内容は順に「導入」「家系図の聴取とその他の情報収集」「臨床遺伝学の基礎」「先天異常と高齢出産」「出生前検査の実際とガイドライン」「意思決定支援」「中絶を受ける女性とその家族へのケア」「チーム医療」である。事例を用いた「ストーリーべ一ス」の展開により、より臨床に近い状況で受講者の関心を引き付けながら、実践能力の習得をめざす。その他の教材は、既存の書籍やWeb上での資料を用い、羊水検査についてのみビデオによる教材作成を計画した。また、本プログラムの展開およびリクルートを図るためにホームページを作成した。研究デザインについては、当初の対面式とe-ラーニングの比較ではなく、e-ラーニングを用いた2種類のプログラムによる比較を検討している。さらに研究の評価として、知識や判断などの質問紙による量的な指標に加えて受講生個人の学びについての詳細を質的に収集する方法も加える方針である。周産期遺伝看護教育プログラムをe-ラーニングシステムを用いて展開しその評価を行うことを目的とした研究の最終年度にあたる。研究者らの既存の研究成果による「遺伝看護の実践能力」に基づいて、教育カリキュラムを作成した。
米国における教員養成アカウンタビリティ・システムの重層的構造に関する研究

本研究では、米国における教員養成アカウンタビリティ・システムの構造を解明した。まず、州による教員養成機関の認定制度に対し、連邦政府が高等教育法や「頂点への競争」プログラムを通して、大きな影響を及ぼしていることが明らかになった。次に、ルイジアナ州とバーモント州を事例に、それぞれの州におけるアカウンタビリティ・システムの内実を分析した。ルイジアナ州では、児童生徒の学力テストを基にした付加価値評が教員養成機関のパフォーマンスを測定する重要な指標になっていることが明らかになった。一方、バーモント州では、ポートフォリオを活用した多面的な成果の把握を試みるシステムを構築していた。本年度は、米国における教員養成アカウンタビリティ・システムの連邦政府の動きを分析し、その州への影響を検討した。連邦政府の動向として、初等中等教育政策と高等教育政策が結合する形で教員養成アカウンタビリティ・システムが構築されている点を指摘した。具体的には、高等教育法によるレポートシステムによってアカウンタビリティを確保するハードが整えられていること、そしてNCLB法および頂点への競争政策によって児童・生徒の学力テストの結果が教員の評価、さらにはその教員を輩出した教員養成機関の評価となる付加価値評価が活用され、アカウンタビリティの内実(ソフト)が規定されていることを指摘した。次に、こうした連邦政府の動向を踏まえ、各州のアカウンタビリティ・システムの分析を行い、事例州として、ルイジアナ州の分析を行った。ルイジアナ州では、州独自の教員養成改革の一環として、連邦政府によって求められたアカウンタビリティ・システムの構築を段階的に行っていた。まずは、州の認定制度の整備と全米アクレディテーションの活用を行い、その上で州独自アカウンタビリティ・システムを導入した。この中で、アカウンタビリティの指標として付加価値評価を重視している。このシステムは、州認定制度とは別制度で機能しながら、その結果によっては認定を取り消すという措置が講じられているものであった。本研究では、こうしたアカウンタビリティ・システム、さらには付加価値評価の結果が教員養成機関の存続に大きくかかわる点を明らかにした。本年度は、教員養成アカウンタビリティ・システムについて、具体的な州の制度的特質およびその実態の解明を行った。50州のアカウンタビリティ・システムを概観し、付加価値評価を利用するルイジアナ州を連邦政府に対する親和性が強い州として分析対象とし、対してアクレディテーションに頼らない独自のシステムを構築している州としてバーモント州を分析対象とした。ルイジアナ州の分析においては、多くの先行研究や公開されている一次資料を活用した。ルイジアナ州では、修了生が担当した児童生徒の学力到達度を教員養成機関の評価とする付加価値評価が、教員養成機関に対するアカウンタビリティ項目の中で最も配分比率の高いものとなっている。また、このシステムの結果により、州による介入措置が取られ、それでも改善しない場合は、州の認定が取り消されることになっている。つまり、付加価値評価を中心として、教員養成機関の認定取り消しを行うことのできるアカウンタビリティ・システムが構築されていることが明らかになった。次に、バーモント州の分析においては、一次資料の分析ならびに現地調査を通した関係者へのインタビューを行った。バーモント州のアカウンタビリティ・システムは、連邦政府との親和性も低く、アクレディテーションとの連携も見られない、独自のシステムとなっている。具体的には、今後5年間の改善計画を教員養成機関に提出させることで、改善のシステムを促進させたり、教育成果については、学生がポートフォリオを作成することを義務化することによって、より文脈に沿った成果を示すことを求めたりしている。こうした取り組みが可能となる背景には、州と教員養成機関の密な関係性があり、州は認定する立場にあるものの、教員養成機関に対して建設的なアドバイスを行う存在でもあることが明らかになった。本年度は、各州の教員養成アカウンタビリティ・システムを把握するために、ミシガン州とニューヨーク州を事例にその内実を分析した。ミシガン州の分析については、連邦政府との関係を考察し、論文にまとめた。ミシガン州では、高等教育法の影響により、新たに教員養成アカウンタビリティ・システムを構築しており、アカウンタビリティが強化されていた内実を指摘した。ニューヨーク州については、特に教員養成機関に対する付加価値評価(value-added assessment)に着目した。具体的な制度の構想を把握するために、ニューヨーク州教育省の関係者へのインタビュー調査を行い、教員評価における付加価値評価の活用の実態を分析した。実態として、連邦政府による競争的資金の獲得という目的があり、連邦政府に合わせた制度を構築せざるを得ない状況が看取できた。また、教員養成機関への活用という観点から、ニューヨーク大学へ訪問し、特にアクレディテーションにおける付加価値評価の活用の実態を調査した。これらの調査および分析を基に、50州における教員養成アカウンタビリティ・システムの分類を始めた。資料としては、NCTQによる報告書及びアクレディテーション団体との協定書を利用している。また、付加価値評価の活用については、連邦政府が求める重要な施策であることから、すでに試行しているルイジアナ州の教員養成アカウンタビリティ・システムの分析も並行して行っている。本年度は、教員養成

アカウンタビリティ・システムの全米的な状況を把握し、その傾向の特徴を明らかにすることを目的としていた。本年度の研究では、連邦政府の動向を分析することで、全米の動向に大きな影響を及ぼしている仕組みの内実を明らかにすることができ、さらには特にアカウンタビリティ・システムを顕著に整備している州としてルイジアナ州の状況を分析した。全米の動向(各州の動向)すべてを把握しきれてはいないが、研究枠組みに示したアカウンタビリティ・システムの強弱に関する分析ができているため、研究はおおむね順調に進展しているとした。本研究の目的は、米国の教員養成アカウンタビリティ・システムの重層的構造を解明することにある。本年度は、この目的に対して、まず実態の把握という観点からミシガン州とニューヨーク州のシステムの内実を分析した。ミシガン州については、州教育委員会の議事録分析等を行い、アカウンタビリティ・システム構築の意図を把握した。これにより、各州のシステム構築の目的の方向性を確認できると考える。また、ニューヨーク州については、現地でのインタビュー調査を行うことで、より実態に迫ることができた。具体的には、連邦政府による競争的補助金政策(Race to the top)の影響が大きいことを把握することができた。こうした点より、本年度は当初の目的に対して、おおむね順調に研究を遂行することができたと考える。今後は、各州の事例をより詳細に検討することで、分類化を試みる。その成果を基に、事例州の詳細なシステムの分析を進め、分類の特質を探ることを目的とする。なお現段階では、教員養成アカウンタビリティシステムの構築に対して消極的(連邦政府の影響を受けていない)な州の動向を探ることで、強力なアカウンタビリティ政策への対抗軸を検討する。次年度以降の方策として、まず全米50州の傾向を分析することがあげられる。連邦政府との関係および専門職団体の関係から、各州の教員養成アカウンタビリティ・システムの構造を分析する。この分析作業と並行して、すでに特徴がみられるような州については、現地調査を行うことで、具体的な内実を解明する。現段階では、ルイジアナ州やフロリダ州は、連邦政府の施策に沿う形で改革を進めており、現地での反応や意図を探ることによって、その方向性の議論を深めることができると考える。本年度は、予定した海外出張の日程において、体調不良に見舞われたため、調査を断念した。そのため、繰越金が発生している。そこで、次年度は、米国の現地調査を重点的に実施する。
脳梗塞誘発性糖代謝異常に対する中枢-末梢臓器間連関機構の関与とその関連因子の同定

脳梗塞誘発性糖代謝異常に対する中枢-末梢臓器間連関機構の関与とその関連因子の同定を行うために、肝臓における糖代謝に対する自律神経系または脳由来神経栄養因子の関与について着目した。特に本年度は、脳由来神経栄養因子に焦点を当てた。実験には、肝臓のex vivo実験系を用いた。5週齢のddYマウスから肝臓を取りだし、培養液中で30分間培養した。その後、各種薬剤を添加し、60分間反応させた。反応させた肝臓からRNAを抽出し、糖新生関連酵素の発現変化を検討した。しかしながら、肝臓における糖新生関連酵素の発現変化に対し、脳由来神経栄養因子の影響は認められていない。現段階において、肝臓の糖代謝に対して、脳由来神経栄養因子は直接的な関与はない可能性が考えられた。脳虚血ストレス誘導性の耐糖能異常は神経障害の発現を悪化させることを明らかとしてきた。さらに、この耐糖能異常の発現には、脳虚血ストレス負荷後の肝臓におけるインスリン感受性の低下が関与していることを見出してきた。その制御因子の一つとして、視床下部から産生される神経ペプチドであり、中枢-末梢臓器間連関の実行因子として報告されているorexin-Aの関与について検討してきた。一方、交感神経系の活性化は、肝臓におけるインスリン抵抗性発現の起因物質の一つである炎症性サイトカインの産生を促すことが報告されている。さらに脳梗塞後の肝臓において、炎症性サイトカインの発現が増加するという報告もなされている。本研究では、まず交感神経系の活性化が炎症性サイトカインの産生に関与する機序を直接的に明らかにすることを目的に、肝臓のex vivo実験系を用いて検討した。5-6週齢のddY系雄性マウスから摘出した肝臓に、交感神経系の活性化を模倣するためにノルアドレナリン(1000μM)を添加し、1時間(37°C)培養した。対照群に比較して、ノルアドレナリン処置によって、炎症性サイトカインの一つであるtumor necrosis factor-αの発現が上昇した。その上昇は、α1受容体アンタゴニストのプラゾシンまたは迷走神経の活性化を模倣することに目的に処置したニコチンによって抑制される傾向を示した。以上のことから、交感神経系の活性化は、直接肝臓に作用することによって、肝臓における炎症性サイトカインの発現を調節している可能性が示唆された。今後はさらに関連する因子や受容体を薬理学的手法を用いて同定していく予定である。遺伝子改変動物の作製が予定通りできていないため、さらにex vivo実験系の確立に時間を要しているため。今後よりより実験系を早急に確立し、課題遂行に努めたい。1. exvivoモデルを用いた脳虚血後の糖代謝異常に対する自律神経系を影響脳虚血ストレスモデル動物を作成し、そのモデルから糖代謝に関与する臓器である肝臓、脂肪細胞および膵臓を摘出し、ex vivo条件下にて培養後、ノルアドレナリンやアセチルコリンなど、自律神経系の神経伝達物質やinsulin、glucagon、抗糖尿病薬の一つであるメトホルミンなどを臓器特異的に作用させることによる各臓器の糖代謝機能への影響を、生化学的に解析する。2.脳虚血誘導性脳内SGLT-1の発現変化に対する関連因子の同定SGLTsiRNAの脳室内投与によって、SGLTノックダウンモデルを作成し、そのモデルから摘出した大脳皮質をDNAマイクロアレイ解析することによって、ノックダウンによって変動するSGLT関連因子の網羅的解析を行う。また、SGLT-1の発現調節に関与する可能性のある因子(Hypoxia-inducible factor-1α)について、その発現変化や直接的な関与について、薬理学的および生化学的に評価する。
金属タンパク質の電子移動制御のための機能電極界面の原子・分子レベルでの解明

真空蒸着法およびフレームアニーリング法で作製した金単結晶面を用いて金属タンパク質の電子移動のための機能界面の本質的な解明を目的として研究を進め、下記の研究成果を得た。1.真空蒸着装置の設計・作製と蒸着金表面の原子レベルでの解析:真空蒸着装置を用いて作製した電極表面について、蒸着条件による単結晶表面状態をSTM/AFM解析および電気化学的解析から明らかにし、表面状態を原子レベルで評価する方法を確立した。2.金属タンパク質の電子移動制御のための原子・分子レベルで制御した界面の創製と評価:(1)シトクロムcの電子移動制御機能電極界面の単結晶表面への形成と機能分子の表面構造を高解像度のSTM測定や表面赤外分光測定から分子レベルで解明し、電子移動反応との明確な関連性を明らかにした。(2)親水性の機能化酸化インジウム電極を用いてミオグロビンおよびその改変体半人工ミオグロビンの電子移動反応および生物電気化学的な性質を明らかにした。電気化学法を用いて電子移動反応速度を平衡電位で測定した結果から、電子移動反応速度は、中心金属の種類、ヘム部位の軸配位子、電子移動反応前後での中心金属イオンの移動の程度などが大きな影響を及ぼすことが明らかになった。3.チオール系表面修飾剤の単結晶表面での吸着挙動の解明:金(111)面上では、チオール系分子の金電極表面上への吸着挙動は約1%程度の極微量共存する硫化物イオンが存在するだけで大きく異なる。この種の複雑さは、チオール系分子の配向構造体が電極表面に形成される速度に由来することや、チオール系分子の電気化学的還元離脱挙動から界面構造を推察することができることを明らかにした。また、単分子膜構造の加工手法も開発した。本年度は、真空蒸着法により作製した原子レベルで制御された地下電極およびフレームアニーリング法を用いて作製した微小の単結晶面を用いて金属タンパク質の電子移動のための機能界面の本質的な解明を目的として研究を進め、下記の研究成果を得た。1.超高真空蒸着装置の設計・作製と蒸着金表面の原子レベルでの解析:真空度10^<-7>以上かつ500°Cまでの温度制御可能な電極作製用の超高真空蒸着装置の設計および作製を行い蒸着条件による単結晶表面状態(SMT/AFM解析および電気化学的解析)の変化についてのデータを集積した。2.金属タンパク質の電子移動制御のための原子・分子レベルで制御した界面の創製と評価:(1)チトクロムcの電子移動制御機能電極界面の単結晶表面への形成と表面機能化分子の分子レベルでの構造との明確な関連性を明らかにした。(2)ミオグロビンのヘム部位を改変した半人工ミオグロビンについて界面機能(例えば表面の親水性)と電極上での電気化学特性や電子移動速度との相関を明らかにした。特に金属タンパク質の性質(活性中心構造、スピン状態、水分子の関与、等)との関連を明らかにした。3.フレームアニーリングエンチ法を用いた単結晶面の作製と金属タンパク質の電子移動反応制御:フレームアニーリング法を用いた単結晶面上に形成されたチオール分子単分子膜の特性について電気化学的手法を用いて解析できることを示した。本年度は、初年度に作製した超高真空蒸着装置を用いて真空蒸着法により作製した原子レベルで制御した下地電極およびフレームアニーリング法を用いて作製した単結晶面とを互いに比較しながら研究を進め、下記の研究成果を得た。1.金属タンパク質の電子移動制御のための原子・分子レベルで制御した界面の創製と評価:チトクロムcの電子移動制御用電極を単結晶表面を用いて形成し、その表面機能化分子の分子レベルでの構造をSTMを用いて明らかにした。

2.フレームアニーリングクエンチ法を用いた単結晶面の作製と金属タンパク質の電子移動反応制御:フレームアニーリング法を用いて作製した単結晶面上に形成させたチオール系分子単分子膜について電気化学法およびSTM法を用いて構造を評価し、金属タンパク質の電子移動反応に対してプロモーター機能を持つものと持たないものでその表面構造が明確に異なることを明らかにした。3.チオール系表面修飾剤の単結晶表面での吸着挙動:チオール系分子の金電極表面上への吸着挙動が共存する硫化物イオンの存在で大きく異なることを明らかにし、その影響の程度がチオール系分子の電気化学的還元離脱挙動から推察できることを明らかにした。4.酸化インジウム電極を用いたミオグロビンの電子移動反応:半人工金属タンパク質(特にミオグロビンおよびその変異体)について電極上での電子移動速度を定量的に評価し、金属タンパク質の性質(活性中心構造、スピン状態、水分子の関与、等)との関連を明らかにした。さらに、電子移動速度が化学反応による還元速度と良好な相関性を示すことを明らかにした。真空蒸着法およびフレームアニーリング法で作製した金単結晶面を用いて金属タンパク質の電気化学反応について下記の成果を得た。1)シトクロムcの電極反応制御機能界面の原子・分子レベルでの解明:シトクロムcの電極反応を促進するビス(4-ピリジル)ジスルフィド(4,4'-PySSPy)あるいは4-ピリジンチオール(4-PySH)で修飾した金単結晶面とその機能を持たないビス(2-ピリジル)ジスルフィド(2,2'-PySSPy)や2-ピリジンチオール(2-PySH)で修飾電極表面の構造を高解像度のSTM測定や表面赤外分光測定から分子レベルで解明した。2-PySHは電極表面にチオレートS原子とピリジンN原子の2点で吸着しており、その表面はジフェニルジスルフィド(PhSSPh)やベンゼンチオール(PhSH)修飾電極表面と類似の構造になっている。2)チオール系表面修飾剤の単結晶表面での吸着挙動の解明:金(111)面上では、修飾剤中に約1%程度の極微量存在する硫化物イオンの存在によって、4-PySH修飾電極表面が極めて複雑になるが、アルカリ溶液中から修飾させる方法や電位制御下で修飾する方法でこの種の複雑さを回避できることを明らかにした。これは、4-PySHの配向構造体が電極表面に形成される速度に由来することを時間分解表面赤外分光測定から示した。3)酸化インジウム電極を用いた半人工改変ミオグロビンの電子移動反応:親水性の機能化酸化インジウム電極を用いてミオグロビンおよびその改変体の電子移動反応および生物電気化学的な性質を明らかにした。電気化学法を用いて電子移動反応速度を平衡電位で測定した結果から、電子移動反応速度は、中心金属の種類、ヘム部位の軸配位子、電子移動反応前後での中心金属イオンの移動の程度などが大きな影響を及ぼすことが明らかになった。
化学発光における光学断層像計測顕微鏡の開発

化学発光イメージングは、化学発光タンパク質が発光基質を代謝することによる発光を利用した方法である。励起光が不要であるが、照明光学系を利用した3次元イメージングを行うことはできなかった。そこで、レンズの球面収差を利用した化学発光3次元イメージングを可能とする顕微鏡の開発を行った。その結果、化学発光イメージングにおいて3次元像の取得はできなかったが、他のイメージング法への応用可能性を示すことができた。化学発光タンパク質を用いたライブセルイメージングは、励起光を必要としないため、励起光による光毒性の影響を除外することが可能である。また、近年発展してきた、光によるタンパク質機能の制御技術である、オプトジェネティクスとの併用も容易である。しかしながら、化学発光観察では照明光学系が存在しないため、励起光を用いる蛍光観察法では可能な、照明方法を工夫することによる3次元断層像の取得を行うことができない。細胞は3次元構造物であり、化学発光観察においても3次元像を取ることができれば、化学発光観察においてもより鮮明なサブ細胞構造を観察することが可能であり、大きな利点となる。そこで、本研究では、細胞を用いた化学発光観察において、3次元断層像を取得することが可能な光学顕微鏡システムの開発を目的としている。本年度は、3次元化学発光観察を行うための顕微鏡システムの検討を中心に行った。対物レンズには球面収差があり、レンズを通る光の位置によって焦点位置が異なる。そのため、1点で焦点を結ぶことができず、像劣化の主な原因となることが知られている。本年度、球面収差を用いることで、レンズを通る特定の光のみを取り出せば、特定の焦点位置のみの光を取り出すことが可能であることが原理的に可能であることを確認した。しかし、像を形成するためには直接光と回折光を重ねあわせる必要があるが、この方法では、回折光のみを取り出すため直接光を合成する必要があることを確認した。化学発光計測は励起光を必要としないため、高コントラスト、低光毒性と言った長所を持つ。また、光で細胞機能を操作するオプトジェネティクスとの相性も非常に高い。近年、高光度な化学発光タンパク質が複数開発されてきており、励起光を要する蛍光観察と遜色の無いイメージングが可能となってきた。しかしながら、励起光を用いないために、例えば共焦点顕微鏡の様に励起光学系による光学切片像を得ることはできない。従って、3次元イメージングを高解像度に行うことは難しい。本研究では、レンズの収差の一つである球面収差を用いることで、開口数に応じた深さ方向の画像を取り出し、再構築することで3次元イメージングを行うことを目的としている。本年度は光学系の構築及びイメージングを行った。顕微鏡のカメラポートから出射光をレンズによって平行光とした。平行光とした光は光学系により3方向に分割した。それぞれの光路の特定の位置に、対物レンズの開口数および、低、中、高開口数成分のみを通すように設計された輪帯版を設置した。それぞれの光はレンズによりカメラ上の異なる位置に画像を作るようにした。平行光にするコリメータレンズの種類を変えることで、球面収差を大きくした。さらに、顕微鏡のZ軸方向の高さを変えて対物レンズから資料までの距離を変化させたところ、低開口数と中・高開口数で、観察している物体の位置は同じだが、異なる焦点位置の像としてイメージングすることができた。化学発光計測は励起光を必要としないため、励起光による光毒性や、光によって生命現象を操作するオプトジェネティクス操作との併用が可能といった利点がある。しかしながら、励起光を用いないために、例えば共焦点レーザー顕微鏡のような光学切片像をとることはできない。そこで、本研究では、レンズの特性の一つである球面収差を用いることで、化学発光計測においても光学切片像を取得することを目的としている。対物レンズの瞳径に合わせた様々なサイズの輪帯板に観測する発光を通すことで、異なる高さの光を選択的に取得した。その結果、輪帯板を通すことで、焦点外からの光を除去することに成功した。構築した光学系を用いて蛍光および化学発光タンパク質を発現する細胞のイメージングを行ったところ、輪帯板の開口数の大きさに合わせて、解像度が異なる像が取得された。さらに、輪帯板を使わない通常の画像と比べ、輪帯板を使用した場合、深さ方向の情報が異なる画像を取得することができた。精密に設計した輪帯板を光路上に直線上で配置し、電動フィルターホイールを用いることで、球面収差による異なる高さの光を取得する光学系を構築した。本装置により顕微鏡装置の光学系を評価したところ、焦点外の光を除去していることは確認できたが、焦点深度が深くなっていることが明らかとなった。実際、蛍光ビーズ像を計測したところ、高開口数条件下においても、焦点深度の深い像を取得することができた。細胞での蛍光観察では、輪帯板を使用すると像の劣化がみられたが、化学発光画像では異なる焦点面の情報を含むと思われる像を得ることができた。しかしながら、像の解像度が低いため、実用的な使用にはさらなる改良が必要と考えられる。化学発光イメージングでは、励起光を必要としないため、生体試料に対する光毒性の影響を排除できるほか、光遺伝学ツールとの併用が可能であるといった利点がある。しかしながら、励起光を用いないことから、照明光学系を用いた光学切片像の取得ができないため、3次元イメージングにおいて課題があった。

本研究課題では、実レンズが有する球面収差を利用し、球面収差による光学断層像の取得を試みた。対物レンズ・顕微鏡システムに合わせて設計した輪帯板を像面に設置し、化学発光像を取得した。その結果、輪帯版の開口サイズに応じた解像度の異なる像を取得することができたが、焦点深度の深い像となった。これは、輪帯版により、光線中心部の光がカットされたことにより、光線周辺部の光が打ち消されず、結果として焦点深度の深い像形成となったと考えられる。従って、本来の目的である断層像を取得するには至らなかった。一方、本光学系は、化学発光計測に限らず、蛍光計測においても用いることが可能である。そこで、本光学系による焦点深度が深くなる効果を利用し、細胞における蛍光1分子計測において、光軸方向にスキャニングすることなく輝点を計測することにできる装置に応用可能か試みた。蛍光顕微鏡に、レーザー光による照明光学系を構築し、本輪帯板光学系を構築した。輪帯板光学系は、光軸調整が容易になるように、かつ光学系が安定するように再構築を行った。細胞を用いて全反射照明による1分子蛍光観察を行った所、細胞底面の輝点のみならず、通常の観察法ではデフォーカスされてしまう、細胞上部の輝点も観察することに成功した。化学発光イメージングは、化学発光タンパク質が発光基質を代謝することによる発光を利用した方法である。励起光が不要であるが、照明光学系を利用した3次元イメージングを行うことはできなかった。そこで、レンズの球面収差を利用した化学発光3次元イメージングを可能とする顕微鏡の開発を行った。その結果、化学発光イメージングにおいて3次元像の取得はできなかったが、他のイメージング法への応用可能性を示すことができた。球面収差を利用して、物体からの蛍光を異なる開口数の像として取り出すことができたが、画像が暗く、実用的な細胞のイメージングには至っていないため。構築した光学系により、蛍光ビーズを用いた観察を行ったところ、焦点深度の深い像を得ることができた。本光学系は、1分子計測のような輝点の観察時に、焦点外からのボケを取り除くことが可能であるため、応用可能であると考えられる。一方、化学発光イメージングにおいても、より大きな開口数をもつ異なるサイズの輪帯板を用いることで、3次元化学発光イメージングを遂行する。生物物理学像の劣化は色収差などの球面収差以外の収差の原因が考えられる。光学系のさらなる調整で、より明るく、高詳細な像を取り出すことを目指す。球面収差を利用した3次元断層像の取得が遅れている。実験に必須の輪帯板の製作を幾つか行ったが、求める精度を満たす輪帯板をなかなか得ることができず、製作・取得に時間を要した。そのため、光学系の構築や計測に遅れが生じた。しかしながら、化学発光計測において、輪帯板を使わない場合にくらべ、異なるイメージング像を示唆する結果を得たため、次年度にも継続して実験を行う必要があると考え、次年度へ繰越を行った。光学部品の発注や、特注部品の発注を研究進捗状況に合わせて次年度に繰り越したため。
記憶と学習のメカニズムの計算論的および実験的研究

学習・記憶・思考・認識などのメカニズムを,実験的な手法と,モデルによる研究との両面から調べ,下記の結果を得た.1.サル海馬体および海馬傍回には,課題,空間(自己および外界中心的空間),場所,およびそれらの組み合わせ(連合記憶)に応答する細胞が存在する.2.海馬およびその周辺を選択的に冒すヘルパス脳炎によって純粋健忘症候を示したヒトの症例を調べた.MRI画像から測定した海馬体の体積と,言語記憶検査および記銘力検査の成積がよく相関した.3.大脳の側頭葉に図形特徴を表すコラム構造があり,各コラム内の細胞は似た図形特徴に反応する.コラムが表す図形特徴は中程度に複雑で,物体の視覚象はいくつかのコラムの反応の組合せで表せる.4.視覚パターン認識には,受容野の不均一性が役立っていることを神経回路モデルを用いて実証した.例えば受容野周辺部の解像力を中心部よりも下げると,変形パターンを認識する能力が増大する.5.海馬と新皮質との相互作用で記憶が形成されるというモデルを提唱した.海馬と新皮質に相互に補完的な異なる記憶機能を割り当て,そのシステムの動作として記憶が実現されると仮定している.6.認識,思考,行動形成を統一して扱う能動的認識のアルゴリズムを考案した.これを触知覚システムに適用し,少ない観測回数で高い識別率をもつ材質識別システムを実験した.7.エピソード記憶のモデルを作成するための基礎として,例外を含む意味ネットワークから矛盾なく情報を検索するための神経回路モデルを構成し,ハードウエアで実行した.8.動物の行動戦略の進化を調べるために,コンピュータ中に設けた生体環境中で,マメゾウムシの行動的戦略モデルを遺伝的アルゴリズムを用いて計算し,生物実験と同じ進化が起こることを確認した.学習・記憶・思考・認識などのメカニズムを,実験的な手法と,モデルによる研究との両面から調べ,下記の結果を得た.1.サル海馬体および海馬傍回には,課題,空間(自己および外界中心的空間),場所,およびそれらの組み合わせ(連合記憶)に応答する細胞が存在する.2.海馬およびその周辺を選択的に冒すヘルパス脳炎によって純粋健忘症候を示したヒトの症例を調べた.MRI画像から測定した海馬体の体積と,言語記憶検査および記銘力検査の成積がよく相関した.3.大脳の側頭葉に図形特徴を表すコラム構造があり,各コラム内の細胞は似た図形特徴に反応する.コラムが表す図形特徴は中程度に複雑で,物体の視覚象はいくつかのコラムの反応の組合せで表せる.4.視覚パターン認識には,受容野の不均一性が役立っていることを神経回路モデルを用いて実証した.例えば受容野周辺部の解像力を中心部よりも下げると,変形パターンを認識する能力が増大する.5.海馬と新皮質との相互作用で記憶が形成されるというモデルを提唱した.海馬と新皮質に相互に補完的な異なる記憶機能を割り当て,そのシステムの動作として記憶が実現されると仮定している.6.認識,思考,行動形成を統一して扱う能動的認識のアルゴリズムを考案した.これを触知覚システムに適用し,少ない観測回数で高い識別率をもつ材質識別システムを実験した.7.エピソード記憶のモデルを作成するための基礎として,例外を含む意味ネットワークから矛盾なく情報を検索するための神経回路モデルを構成し,ハードウエアで実行した.8.動物の行動戦略の進化を調べるために,コンピュータ中に設けた生体環境中で,マメゾウムシの行動的戦略モデルを遺伝的アルゴリズムを用いて計算し,生物実験と同じ進化が起こることを確認した.