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高次報酬としての情報量の計算の脳内神経機構

ヒトは水や食料と同様に情報を求める欲求をもつ。この欲求を生じる機構はこれまで心理学や経済学において、ヒトが情報の価値を評価しより多くの情報を求める機構として研究されてきた。しかし、その神経機構は未知であった。本研究は、情報を求める行動課題遂行中のサルの前頭前野外側部から神経細胞活動を記録し、それらがこれまでに提案された情報の3つの評価基準、すなわち、経済学的情報価値、シャノン情報量、確率ゲインのいずれと相関をもつかを調べた。得られた結果は以下の通りである。1.少数の単一神経細胞の活動が情報量と相関していた(サル1で11%、サル2で8%)。2.それらの中で、経済学的情報価値と相関するものが最多で、確率ゲインと相関するものが2番目に多かった。3.記録した全神経細胞(サル1で1126個、サル2で737個)の集団活動を主成分分析した結果、サルが情報価値を評価する時の細胞集団活動の時間平均は3つの基準のいずれとも相関していた。4.情報価値評価時の細胞集団活動の時間変化を解析した結果、細胞集団活動は経済学的情報価値と相関する時間が最も長く、確率ゲインと相関する時間が2番目の長さで、シャノン情報量と相関する時間はなかった。以上から、本研究で用いた行動課題では神経系は経済学的情報価値と確率ゲインを計算していることが示唆された。経済学的情報価値は期待報酬を最大化する意味で最適だが、その計算にはすべての報酬の得られる時点とその確率を知る必要がある。本実験では動物を十分訓練した後に細胞記録を行ったために神経系はそれらの学習が可能であった。一方、確率ゲインを含む心理学的情報価値基準は現時点と次の時点の報酬のその確率から値が計算でき、繰返し学習なしの多くの場合でも計算できる。これらから、神経系は本研究の行動課題では最適な経済学的情報価値を計算したが、通常は確率ゲインを計算している可能性が示唆される。本研究は「高次報酬としての情報量の計算の脳内神経機構」と題し、以下を目的とする。ヒトはより多くのことを知りたいという欲求をもっている。このことは、情報を得ること自体が報酬として働くことを意味する。食物や水は生存に不可欠な報酬であるのに対し、情報や名誉などは2次的なより高次の報酬と考えることができる。このような高次報酬は多くの高次思考過程を駆動する原動力の一つとなっている。したがって、高次報酬に関与する脳内神経機構が解明できれば、それを突破口として高次思考過程の解明への新たな道を開くことができる。このために本研究は、高次報酬としての情報の量の計算に関与する脳内神経機構に焦点を絞り、その解明の推進を目的とする。平成27年度には、より多くの情報を求める行動の数理モデルとして人工知能の分野における能動的学習active learningを取り上げ、学習者が教師に質問する際により多くの情報が得られる質問をどのようにして選び出すのかを解析した。効率的な学習として、一般的な質問から徐々に詳しい質問を行う学習を解析した。質問に用いる階層的なカテゴリー構造を3つの異なる基準、エントロピーに基づく基準、平方誤差に基づく基準、k平均法による基準で構成して、どの基準を用いた階層的カテゴリーが最も少ない質問数で学習を完了させるかを調べた。その結果、エントロピーに基づく基準を用いた階層的カテゴリーを用いて質問を選ぶ場合が最も少ない質問数で学習を完了できた。このことは、ヒトが少ない質問数で学習を完了できる場合、すなわち情報量の多い質問を選ぶ場合にもエントロピーに基づく基準を用いている可能性を示唆する。サルに行わせる行動課題について、計画当初に予定していたactive learningモデルに基づく行動課題をサルに行わせたところ、十分な頻度で実行できないことが分かった。そのために行動課題を修正してサルに実行可能な課題を探した。平成28年度には、サルに行わせる行動課題をサルに実行可能なものに修正し、それを行わせるための刺激呈示装置の計算機プログラムを作成した。この装置を用いて1匹目のサルの訓練を行った。その結果、サルは順調に行動課題を習得した。先行研究で示したように、サルは情報量の多い選択肢を取ることが再確認された。当該行動課題を習得したサルの前頭前野から微小電極を用いて神経活動の記録を開始した。得られたデータ数はまだ統計解析を行うには不十分な数であるので、今後神経活動記録を続行して十分な数のデータの獲得を目指す。また、得られたデータを用いて予備的な解析も試みる予定である。この予備的な解析から研究計画の改善が示唆される可能性もある。

初年度にはサルに行わせる行動課題の改善のために進捗状況が計画より少し遅れたが、28年度にその問題を解決できた。そのため、進捗状況は当初の実験計画に追いつきつつある。本研究は「高次報酬としての情報量の計算の脳内神経機構」と題し、以下を目的とする。ヒトはより多くのことを知りたいという欲求をもっている。このことは、情報を得ること自体が報酬として働くことを意味する。食物や水は生存に不可欠な報酬であるのに対し、情報や名誉などは2次的なより高次の報酬と考えることができる。このような高次報酬は多くの高次思考過程を駆動する原動力の一つとなっている。したがって、高次報酬に関与する脳内神経機構が解明できれば、それを突破口として高次思考過程の解明への新たな道を開くことができる。このために本研究は、高次報酬としての情報の量の計算に関与する脳内神経機構に焦点を絞り、その解明の推進を目的とする。平成29年度には、前年度に作成した、サルに行わせる行動課題の刺激呈示装置の計算機プログラムを用いて2匹目のサルの訓練を行った。さらに、当該行動課題を習得した2匹のサルの前頭前野から微小電極を用いて神経活動を記録した。現在、得られたデータの解析を行っている。まず、各単一細胞の活動をノンパラメトリック統計解析法を用いて解析した。その結果、極めて少数の細胞の活動が情報量を表現していた。次に、細胞集団活動の解析を主成分分析法を用いて行った。初期結果として、前頭前野では細胞集団活動として情報量が表現されていることを示唆する解析結果を得ている。今後、データ解析を完遂させる。その解析結果から補足的な実験が必要となれば実施する。そのため、進捗状況は29年度中にほぼ当初の実験計画に追いつくことができた。ヒトは水や食料と同様に情報を求める欲求をもつ。この欲求を生じる機構はこれまで心理学や経済学において、ヒトが情報の価値を評価しより多くの情報を求める機構として研究されてきた。しかし、その神経機構は未知であった。本研究は、情報を求める行動課題遂行中のサルの前頭前野外側部から神経細胞活動を記録し、それらがこれまでに提案された情報の3つの評価基準、すなわち、経済学的情報価値、シャノン情報量、確率ゲインのいずれと相関をもつかを調べた。得られた結果は以下の通りである。1.少数の単一神経細胞の活動が情報量と相関していた(サル1で11%、サル2で8%)。2.それらの中で、経済学的情報価値と相関するものが最多で、確率ゲインと相関するものが2番目に多かった。3.記録した全神経細胞(サル1で1126個、サル2で737個)の集団活動を主成分分析した結果、サルが情報価値を評価する時の細胞集団活動の時間平均は3つの基準のいずれとも相関していた。4.情報価値評価時の細胞集団活動の時間変化を解析した結果、細胞集団活動は経済学的情報価値と相関する時間が最も長く、確率ゲインと相関する時間が2番目の長さで、シャノン情報量と相関する時間はなかった。以上から、本研究で用いた行動課題では神経系は経済学的情報価値と確率ゲインを計算していることが示唆された。
フランス近代文学における大衆の登場と感覚風景の変化についての研究

第一に、音楽作品に表れた感覚風景の変化についてであるが、社交界の事情を考慮した研究が資料入手の点から困難と判明したため、音楽作品に内在する要素とロマン派的風土の関係についての研究に重点を移した。パリのヴィレット音楽博物資料館における調査を経て、ベルリオーズらロマン派の作曲家が、グロテスクなもの、現実社会と夢想の交錯する世界を、異なった次元を喚起する音の複層的関係によって表現したことを見た。この成果については、22年度中に論文としてまとめるとともに、今後の研究において発展させていく。第二に、都市と人間感覚の関係について、文学作品における都市と俯瞰という観点から、研究成果を論文にまとめた。19世紀フランス文学において、都市を俯瞰する者の視点が、神の視点や非人称的な視点から、情念を秘めた人間個人の視点へとしばしばずれていったことを示した。また、象徴的なイメージが、現実の都市が人間に感じさせるもの、すなわち絶え間ない光の変化、においや動き、振動、音などと重なっていった過程をたどった。都市と人間との関係が密接になり、感覚的な共鳴や精神的な連帯を生みだした状況を、文学作品の読解と、19世紀のパリという都市の構造的変化をふまえて明らかにした。第三に、花の表象と、公共空間における花の使用について、パリ国立図書館において資料調査を行い、文学作品の分析から考察を深めた。19世紀において、花は象徴として用いられるのみではなく、その感覚的効能が人間の内面世界との呼応において捉えられ、芸術作品の仕組みに影響を及ぼした。同時に、他の文化圏からフランスの市場へと花が流入し、金融・上流ブルジョワの資金を支えとして社交の場に高額な花が登場した事情もまた、文学作品の中では人間の感情が紡ぐ物語に組み込まれている。この点については、さらに補足的な調査を行った上で、論文として発表する予定である。本年度は、アンシアン・レジーム末期から七月王政にかけてのフランス社会において、音の風景がいかなる変化を遂げたかを探る予定であった。資料収集の主たる場となるはずだったパリ・ヴィレット音楽資料館が閉鎖されていたことから、まず文学作品における音の風景の変化を調査することから始め、フランス国立図書館では聴覚のみならず視覚・嗅覚に関する資料調査も行った。セナンクール、ネルヴァル、ジョルジュ・サンド、バルザックらの文学作品分析によって、民衆の生活に深く関わる歌が、過去の記憶をたぐり寄せ、それを復元してくれるものとしての働きをこの時期に強めていったのではないかという仮説が立てられた。冬期のフランス国立図書館での作業では、フランス大革命から王政復古期までの歌謡集の調査、文学作品で言及されている歌謡の出典調査を行った。一方では歌の歌詞が非常に限定された期間の事件を風刺的に解釈する役割を持っており、他方では同じメロディーを再利用するというかたちで、連続性を体現していることが理解できた。また、音に関する資料が十分に集まらない事情が上記のようにあったため、フランス国立図書館で社会における花とその色彩・匂いの役割に関する資料調査を行った。この時代に多い造花に関する著作は、貴族社会の習慣に基づいて編まれている。だがそれは、都市に人口が集中し、生活環境から自然が減っていった状況で、花を模することによって天上の完壁さを思い出そうとする仕草が大衆化されたことを示している。数多く出版された花と花言葉についての著作からも、花の匂いや色彩が、上に言及した歌と同じく、過去に存在したが同時代の社会で失われつつあったもの、あるいは現実の感覚を通した認識を逃れてしまう理想的なものに、表象作用を通じて迫る際に必要な要素となったことがうかがえる。本年度は、フランス18-19世紀文学作品における感覚風景の分析のうち、特に街路と都市の変化にまつわる部分を具体化した。当初予定していた音楽状況に関しての調査に必要な資料館が利用できなかったこともあり、パリの都市としての変化と、都市と人間との感覚を通した交流の変貌が、バルザック・フローべール・ゾラ等の作品にどのように描かれているかという調査を中心に研究を進め、その一部を論文にまとめた。19世紀前半にはしばしば記号の森として描かれた都市が、世紀後半になって、集団の記憶と個人の記憶をつなぐ場となり、都市の風景と人間の内的風景のあいだに循環が生まれてゆく経緯をできるかぎり詳細に追った。11月には、フランスの著名な作家ジャン=フィリップ・トゥーサンに講演を行っていただき、討論では、フランス文学において、都市が単なる背景でなくなり、主題として前面にあらわれるようになった流れを探ることができた。さらに、19世紀における、花をめぐる視覚的・嗅覚的・触覚的考察を行った。文学作品と当時の文献を対象に研究を進め、女性の心理を描くことを重要視していった19世紀小説が、花を象徴的に用いるのみでなく、その色や手触りや香りを物語の構成に組み込んでいったこと、花についての知が文学作品に取り込まれることで、その感覚的な要素が再発見されたことを検証した。これについては、21年度中に論文にまとめる予定である。また、都市の感覚的要素に着目するようになった19世紀文学の中で、「俯瞰された都市」という伝統的な文学テーマが、どのように展開されたかを考察した。ヴィニーからゾラに至るまで、「呪われた都市」や「地獄の業火」といった聖書からくるイメージが、現実の風景のみではなく音や匂い、都市の振動など身体的感覚と重ね合わされて被った変化を研究した。この成果は、21年度前半に論文として発表する。

第一に、音楽作品に表れた感覚風景の変化についてであるが、社交界の事情を考慮した研究が資料入手の点から困難と判明したため、音楽作品に内在する要素とロマン派的風土の関係についての研究に重点を移した。パリのヴィレット音楽博物資料館における調査を経て、ベルリオーズらロマン派の作曲家が、グロテスクなもの、現実社会と夢想の交錯する世界を、異なった次元を喚起する音の複層的関係によって表現したことを見た。この成果については、22年度中に論文としてまとめるとともに、今後の研究において発展させていく。第二に、都市と人間感覚の関係について、文学作品における都市と俯瞰という観点から、研究成果を論文にまとめた。19世紀フランス文学において、都市を俯瞰する者の視点が、神の視点や非人称的な視点から、情念を秘めた人間個人の視点へとしばしばずれていったことを示した。また、象徴的なイメージが、現実の都市が人間に感じさせるもの、すなわち絶え間ない光の変化、においや動き、振動、音などと重なっていった過程をたどった。都市と人間との関係が密接になり、感覚的な共鳴や精神的な連帯を生みだした状況を、文学作品の読解と、19世紀のパリという都市の構造的変化をふまえて明らかにした。第三に、花の表象と、公共空間における花の使用について、パリ国立図書館において資料調査を行い、文学作品の分析から考察を深めた。19世紀において、花は象徴として用いられるのみではなく、その感覚的効能が人間の内面世界との呼応において捉えられ、芸術作品の仕組みに影響を及ぼした。同時に、他の文化圏からフランスの市場へと花が流入し、金融・上流ブルジョワの資金を支えとして社交の場に高額な花が登場した事情もまた、文学作品の中では人間の感情が紡ぐ物語に組み込まれている。この点については、さらに補足的な調査を行った上で、論文として発表する予定である。
ＤＪ－１の酸化修飾によるシグナル変動とパーキンソン病、細胞癌化

神経芽腫細胞から作成したDJ-1欠損培養細胞、およびDJ-1ノックアウマウスを使って、酸化ストレスに依存したDJ-1のシグナル伝達経路について解析した。p53は、アポトーシスや老化の誘導、酸化ストレスに応じたミトコンドリア維持に関わる機能を有するが、DJ-1と直接結合することでToporsを介したSUMO化によるp53活性化は抑制された。DJ-1はp53のDNA結合部位に結合したが、その結合親和性はDJ-1のC106酸化度に依存しており、還元型および過剰酸化型では結合せず、標的遺伝子であるDUSP1遺伝子の転写を酸化ストレス依存的に調節した。DJ-1のC106S変異体は転写調節活性を示さず、またDJ-1ノックダウン細胞でもDUSP1発現抑制は見られなくなり、DUSP1によるErkリン酸化が抑制された。DJ-1はp53によるp21プロモーターからの転写活性化も抑制したが、面白いことにp53側あるいは認識DNA配列側に変異があるなどしてp53/DNA間の結合性が弱い場合にのみDJ-1は介入・阻害し、増殖させた。これらの結果から、DJ-1は酸化ストレスに対し、初期応答として自身のシステイン残基SH基の段階的酸化によりROSを吸収し、同時に最も酸化されやすいC106の酸化度に応じてp53などのパートナータンパク質との結合親和性を変化させ、様々な経路を通じた細胞応答を誘導して細胞を保護して増殖へと向かわせるが、強烈あるいは継続的ストレス条件化では過剰酸化型となって協働機能を失い、損傷細胞をアポトーシスにより除去することを選択させることが示唆された。すなわち、DJ-1は酸化ストレスに対する危機管理センサーまたはソーターとして、細胞に増殖・アポトーシスいずれかの方向性を示す働きがあることが強く示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞は種々のストレスに対し、タンパク質の修飾を介して複数のシグナル伝達系を動かし、生命維持に当たるが、この修飾系に異常をきたすと、シグナルが過剰あるいは過少となり疾患を発症すると想定される。申請者がrasと協調的な新規癌遺伝子として単離したDJ-1は、その後、家族性パーキンソン病park7としても同定され、「癌と神経変性疾患」の相関性が考えられるようになった。DJ-1修飾には、システインの酸化、リジンのSUMO-1化、p53依存的なチロシンリン酸化などがあるが、この中で、106位システイン(C106)は酸化ストレスに応じSH(還元型)→SOH→SO2H→SO3Hと変動する。DJ-1の機能発現にはC106の適度な酸化が必須であるが、ストレス、環境・老化因子等により重度に酸化されると失調し、機能亢進すると癌に、また機能不全になると神経変性疾患をもたらすと考えられるが、詳細な分子機構は不明である。DJ-1はAkt,Erk経路などに関与する複数のシグナル伝達因子、p53などの転写因子、ミトコンドリアタンパク質と、C106酸化型のレベル依存的、あるいは非依存的に結合し、細胞死を抑制して細胞増殖を司ることを明らかにしてきた。本研究課題では、DJ-1のストレスに依存した修飾とタンパク質相互作用によるシグナル伝達経路調節を解析し、その表現系の変動(癌化または神経細胞死)を分子レベルで解明し、癌化と神経変性疾患の共通基盤モデルを提唱する。DJ-1欠損培養細胞およびDJ-1ノックアウトマウスを使って、酸化ストレスに依存したDJ-1のシグナル伝達経路、およびDJ-1のミトコンドリア機能調節機構と癌化、神経細胞死について解析する。今年度は、まずDJ-1が酸化ストレスに応じてp53のDNA結合領域と結合することに着目し、解析した。酸化ストレスにより酸化型になったDJ-1はp53のDNA結合領域へと結合して、p53のDUSP1プロモーターへの結合を阻害し、DUSP1の転写を抑制した。その結果、脱リン酸化が減少することにより酸化ストレス後のERKのリン酸化が増加し、細胞死が抑制された。また、DJ-1は、酸化ストレスから神経細胞を保護する機能を持つタンパク質の一つとして小胞モノアミン輸送体2(VMAT2)とも直接結合し、神経細胞内で共局在することを見出した(Ishikawa et al. BBRC in press)。さらに、DJ-1は神経細胞突起形成ならびに血管新生にも関与していることを見出した。

これらの結果から、DJ-1は酸化ストレスに対し、初期応答として自身のシステイン残基SH基の段階的酸化によりROSを吸収し、同時に最も酸化されやすいC106の酸化度に応じてp53などのパートナータンパク質との結合親和性を変化させ、様々な経路を通じた細胞応答を誘導して細胞を保護して増殖へと向かわせるが、強烈あるいは継続的ストレス条件化では過剰酸化型となって協働機能を失い、損傷細胞をアポトーシスにより除去することを選択させることが示唆された。すなわち、DJ-1は酸化ストレスに対する危機管理センサーまたはソーターとして、細胞に増殖・アポトーシスいずれかの方向性を示す働きがあることが強く示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予想を超えた種々のタンパク質とDJ-1との結合・協調により、神経変性疾患原因および細胞癌化、両者に係る多様な事象に至るプロセスのシグナル伝達に参与していることが明らかになり、多様な展開が期待できる。DJ-1が示す多様な生理機能は、様々な蛋白質との結合・協調により発現されると考えられる。各タンパク質との結合強度、結合様式について、領域班内の協同研究によりX線結晶構造解析を含め、解析を進める。
非観血無侵襲の超迅速リンパ節生検システムの開発

本研究では、任意条件で生体内への超音波の送受信が可能なシステムを構築した。本システムでは生体内の超音波観察のみならず、摘出した生体試料を含む多様な物質の計測を可能としている。また、前記のシステムと併せて使用する超音波プローブを複数作成し、観察対象に適した超音波ビームを用いての生体計測が可能な状態とし、各々の条件にある生体組織について、申請者が開発してきたリンパ節内部の構造解析および細胞レベルでの変性評価アルゴリズムを適用し、各組織の固有音響特性を解析した。さらに、生体内の音波伝搬で生じるノイズの混入を考慮したロバスト性の高い信号補償および解析法を提案し、論文化した。本研究では、これまでに例を見ない究極的な細胞診断法である「切らない生検、超音波のみによる病理診断」の実現を究極目標としている。これまでに提案してきた「摘出リンパ節についての定量診断技術」を体外からの診断に応用するために、生体内の深部に存在するリンパ節に体外から超音波を照射した際の既提案技術の診断精度(センチネルリンパ節の同定、良悪性鑑別)について、リンパ節近傍から生体外部の複数位置からの超音波照射条件について検証を行っている。具体的には、任意条件の超音波を送受信可能なシステムの構築と、専用プローブの作成、加えて、エコー信号解析を基本とした診断アルゴリズムの確立を並行して実施している。特に今年度は、生体からのエコー信号を高精度に取得可能なシステム構築と、ノイズに強い信号処理法の開発に注力して研究を推進した。申請者らがこれまでに構築した、摘出リンパ節の組織性状診断システムを改良し、より高精度かつ高分解能での生体組織観察を可能とした。現状のシステムでは、2050 MHz程度の超音波を用いて水槽中に保持したフレッシュなリンパ節を三次元スキャンし、細胞サイズの推定やがん転移の判定が可能である。また、250500 MHz程度の超高周波超音波を用いて数μmの空間分解能で、細胞レベルでの音響物性解析が可能であり、数十MHzと数百MHzでの計測・解析結果をリンクさせて総合的に生体組織性状診断を行うことができる。また、生体内におけるリンパ節を超音波で観察する際に生じるアーチファクトや生体深部方向の音波の減衰などが組織性状診断に与える影響について検討した。これまでの研究に用いている「がん転移判定・良悪性鑑別アルゴリズム」について、新システムおよび計算機シミュレーションによってノイズ比の異なるエコー信号を多数受信し、取得された各データについて、細胞サイズ推定とがん転移判定のアルゴリズムを適用して解析を行い、その結果について同じく三次元で染色病理標本を作成して比較することで(シミュレーションにおいては生体組織の配置条件と比較)、様々な音波照射条件における三次元空間での診断アルゴリズムの妥当性と精度を確認し、ノイズレベルが高い際の解析精度の保証方法を提案した。本研究では、乳がんにおける革新的な診断・治療支援法の具現化を目的とし、体外から特定条件の超音波を照射して腋窩リンパ節群を観察し、その反射信号からリンパ節の音響的な性質を理解することで、リアルタイムで細胞レベルでのがん細胞転移を判定することが可能なシステムを開発することを目的としている。具体的には、十分な解析精度を得られる状態でリンパ節に音波を照射するための超音波プローブの作成を含み、申請者が摘出リンパ節を対象に開発してきたリンパ節内部の構造解析および細胞レベルでの変性評価アルゴリズムを生体深部のリンパ節に適用可能にすることで、生体内のリンパ節群からセンチネルリンパ節を同定し、その細胞変性からがん転移・良悪性について定量評価することを可能にする。特に本年度においては、新規の超音波送受信系とエコー信号へのノイズ混入などを考慮した安定した信号解析法の創出を主な課題として実施した。送受信系については、体内において数cm程度の進度にあるリンパ節の観察を想定し、数MHzから25MHz程度の周波数の超音波を任意の条件で照射可能なシステムを構築した。また、高感度での計測を実現するために、超音波を発生させる振動子が複数個リング状に配置されたアニュラアレイ型の超音波プローブを作成し、同プローブにも対応可能となるようにシステムの改良を行った。信号解析法については、取得したエコー信号から診断対象部位を選定するための画像処理アルゴリズム、ノイズの混入や生体内での信号減衰などによるエコー信号強度の不足を保証する手法、散乱現象を数学的に評価するためのモデル式などを改良した結果、ロバスト性の向上が達成された。本課題の最大のキーポイントである「生体外から」の超音波診断を実現するためには、細胞診断が可能な程度の高周波数の超音波を、リンパ節からのエコー信号を得るのに十分な強度で照射するという課題がある。光学顕微鏡を用いた病理診断レベルの超音波像を得るためには、数百MHz帯の超高周波超音波を使用する必要があるが、高周波数の音波は生体内で極端に減衰してしまうため、数十MHz帯までの使用に制限される。

しかし、前述のように申請者らは数十MHz帯での計測・解析結果を用いて数百MHz帯相当での診断結果を導き出すことが可能であると考える。そこで、これまでの検討結果を踏まえながら、高効率で生体深部への超音波送受信を可能なプローブを専用設計し、本年度構築したシステムに実装する。この装置を用い、生体等価ファントムおよび動物モデルをベースとして、生体内および摘出状態にある生体組織についての超音波計測および組織性状解析を行い、臨床での使用が可能なプローブの設計にフィードバックする。人間医工学計画当初は研究成果の発表および関連研究者とのディスカッションのための旅費を計上していたが、発表学生の所属機関からの渡航助成などを受けたため本課題からの支出を取りやめた。実験の実施にあたって消耗品および検査費が必要であることから、未使用分をそれらに使用する。
炭素系電界放射材料のプラズマ合成とナノエミッション特性

ダイヤモンドやカーボンナノチューブのようなプラズマプロセスによって合成される炭素系材料は、その電子親和性の高さから、低スレシホールド電圧・高電流効率の電界電子放射材料としての実用化が期待されている。これまでに、われわれの研究グルーブでは、窒化炭素、金属添加非晶質炭素、ダイヤモンド薄膜等の炭素系材料のプラズマ合成を行い、その電気・電子的性質を評価してきた。本研究では、これらの炭素系薄膜材料の電界放射特性を評価し、ディスプレイデバイス材料へと応用するための基礎的知見を得ることを目的とする。マクロなレベルから、デバイス化を念頭に置いたμmnmスケールでの測定を含めて評価を行い、高効率・低電圧動作・長寿命の電界放射材料の開発を目指した。本研究では、亀界放射電流測定システムを試作し、炭素系薄膜材料の電界電子放出特性を評価した。得られた情報を炭素系薄膜プロセスへとフィードバックし、高効率・低電圧動作・長寿命の薄膜を得るための最適プロセス条件を探索した。また、AFMベースの微小領域電気特性計測システムを用いて、炭素系薄膜の導電性分布特性をミクロなスケールで評価した。(1)マクイロダイヤモンドアレイの作製50×50=2500個の直径約2μmのダイヤモンド単粒子が5μm間隔で正確に配置されたマイクロダイヤモンドアレイを、空間選択プラズマCVD法により作製した。この選択CVDは、白金表面での高いダイヤモンド核発生密度を利用している。すなわち、基板上に2μm径の白金アイランドをフォトリソグラフィ工程によってあらかじめ作製しておき、その上にCVDによってダイヤモンド単粒子を成長させる方法である。この方法によって、ダイヤモンドを使った電界放射デバイスの作製工程がかなり短縮されることになる。(2)導電AFMによるダイヤモンドの電子物性計測原子間力顕微鏡(AFM)のプローブを導電性にし、そのプローブによってマイクロダイヤモンドアレイの電気物性を、ダイヤモンド粒子をひとつひとつ単独に計測評価した。その結果、ダイヤモンド粒子ごとに電気物性のばらつきがあること、一つの粒内でも電気物性に分布があることを100nm以下の空間分解ので明らかにした。本手法は、電界放射材料の基本的物性を調べる技術として有望である。(3)非晶質炭素膜の電界放射特性計測薄膜材料の電界電子放射特性を評価する計測システムを試作し、プラズマ合成法により作製した非晶質炭素膜、非晶質窒化炭素膜の電界放射特性を評価した。その結果、非晶質炭素膜よりも、窒素をドープした非晶質窒化炭素膜の方が、電界放射の敷居値電界が低く、かつ最大電流密度も高い、電界放射特性の良い材料であることがわかった。(1)電界放射特性計測システムの改良初年度に作製した電界放射電流測定システムを改良した。まず、真空排気系を改造し、その結果、いままでより一桁以上の真空度を達成し、より清浄な環境での測定が可能になった。さらに、計測プログラムを作成し、自動計測によって人為的な誤差の入る余地を省いた。その結果、計測の精度・再現性を著しく向上させることができた。(2)窒化炭素薄膜の電界放射特性改良した計測システムを試作し、プラズマ合成法により作製した非晶質窒化炭素膜の電界放射特性を評価した。その結果、電界放射特性が、窒素濃度、窒素の存在形態、膜厚に依存することを明らかにした。窒素濃度が増加すると、敷居値電界が低くなり、かつ最大電流密度が向上した。また、窒素の存在形態は重要であり、X線光電子分光で400eV付近にNlsピークを有する窒素成分が、窒化炭素膜の良好な電界放射の原因であることをあきらかにした。この成分は、高硬度窒化炭素膜にも多量に含まれており、いままでに知られていなかった新しい窒化炭素である可能性がある。さらに、膜厚約40nmが最適膜厚であることも見いだした。(3)電流同時AFMによる窒化炭素膜のミクロ構造評価走査型プローブ顕微鏡によって、窒化炭素膜の局所的な電気物性を評価した。窒化炭素膜は、ナノメートルレベルで見ると不均一であることが明らかになり、電界放射における局所的な放射サイトの存在が推測できる。

これまでに、われわれの研究グループでは、窒化炭素、金属添加非晶質炭素、ダイヤモンド薄膜等の炭素系材料のプラズマ合成を行い、その電気・電子的性質を評価してきた。本研究では、これらの炭素系薄膜材料の電界放射特性を評価し、ディスプレイデバイス材料へと応用するための基礎的知見を得ることを目的とする。マクロなレベルから、デバイス化を念頭に置いたμmnmスケールでの測定を含めて評価を行い、高効率・低電圧動作・長寿命の電界放射材料の開発を目指した。本年度は、過去2年間の本研究課題によって作製した電界放射電流測定システムを用いて、炭素系薄膜材料の電界電子放出特性を評価した。得られた情報を炭素系薄膜プロセスへとフィードバックし、高効率・低電圧動作・長寿命の薄膜を得るための最適プロセス条件を探索した。また、AFMベースの微小領域電気特性計測システムを用いて、炭素系薄膜の導電性分布特性をミクロなスケールで評価した。
日本語の発達性ディスレクシアの類型化と認知機能障害の解明

本研究では、(1)日本語の発達性読み書き障害(以下「ディスレクシア」と呼ぶ)の児童が示す読み書きの様々な特性について調査・観察等により包括的に検討し、ディスレクシアの認知・行動特性のサブタイプを特定するとともに、(2)各々のディスレクシアのサブタイプの背景にどのような認知障害があるのかについて、様々な認知検査・心理学的実験を通じて実証的に検討した。さらに、得られた知見を基に、(3)ディスレクシアを診断するための客観的な診断評価検査法を開発するための礎となる情報を提供するとともに、試験的なディスレクシアの検査法を開発した。本研究は、(1)日本語の発達性読み書き障害(以下「ディスレクシア」と呼ぶ)の児童が示す読み書きの様々な特性について実験・観察等により包括的に検討し、ディスレクシアの症状を類型化するとともに、(2)各々のディスレクシアの症状の背景にどのような認知機能障害があるのかについて、様々な検査・心理学的実験を通じて実証的に明らかにすることを目的とする。さらに、得られた知見を基に、(3)ディスレクシアを診断するための客観的な診断評価検査法を開発するための礎となる情報を提供するとともに、試験的なディスレクシアの検査法を開発することを目指す。平成25年度は、以下のことを実施した。1.国内外のディスレクシア研究に関する文献・資料を収集し、文献データベースを作成した。また、収集した文献・資料を、(1)理論的枠組、(2)認知障害を診断するための方法論・検査法、(3)ディスレクシアの症状のタイプ、(4)読み書きの認知・発達モデル等の観点から分類するとともに、各々の特徴を明らかにして整理・考察した。2.作成した文献データベースを利用して、先行研究に見られるディスレクシアの認知障害を診断する方法・検査法を整理・分析した。さらに、これらのうち有効かつ簡便であると考えられる検査法、及び、研究代表者が試験的に作成した認知障害を診断する検査法を用いて予備実験を行い、各々の検査法がどのような認知障害を特定できるのかについて検討した。3.作成した文献データベースを利用して、先行研究に見られるディスレクシアの症状を類型化した。さらに、ディスレクシア児がどのような読字・書字の困難・障害を持っているのかに関して予備調査を実施した。得られたデータの分析結果の基づき、ディスレクシアの典型的な症状を特定して類型化した。本研究は、(1)日本語の発達性読み書き障害(以下「ディスレクシア」と呼ぶ)の児童が示す読み書きの様々な特性について実験・観察等により包括的に検討し、ディスレクシアの症状(行動レベル)を類型化するとともに、(2)各々のディスレクシアの症状(サブタイプ)の背景にどのような認知機能障害(認知レベル)があるのかについて、様々な検査・心理学的実験を通じて実証的に明らかにすることを目的とする。平成25年度は、(a)国内外のディスレクシア研究に関する文献・資料を収集して文献データベースを作成し、(b)先行研究に見られるディスレクシアの認知障害を診断する方法・検査法を整理・分析するとともに、(c)ディスレクシアの症状を類型化し、ディスレクシアのサブタイプに関して予備実験を行った。平成26年度からは、平成25年度の成果を踏まえ、異なるディスレクシアの症状(サブタイプ)の背景に、どのような認知機能障害(音韻障害、視知覚障害、意味システム障害など)があるのかに関して、ディスレクシア児・読み書き困難児を対象に実験を行ってきており、現在においても継続的に実験データを収集中である。ディスレクシアのサブタイプと認知機能障害の関係性について、現在得られたデータをもとに統計的な解析を試みている。本研究は、(1)日本語の発達性読み書き障害(以下「ディスレクシア」と呼ぶ)の児童が示す読み書きの様々な特性について実験・調査等により包括的に検討し、ディスレクシアの症状(行動レベル)を類型化するとともに、(2)各々のディスレクシアの症状(サブタイプ)の背景にどのような認知機能障害(認知レベル)があるのかについて、様々な検査・心理学的実験を通じて実証的に明らかにすることを目的とする。平成25年度は、(a)国内外のディスレクシア研究に関する文献・資料を収集して文献データベースを作成し、(b)先行研究に見られるディスレクシアの認知障害を診断する方法・検査法を整理・分析するとともに、(c)ディスレクシアの症状を類型化し、ディスレクシアのサブタイプに関して予備調査を行った。平成26年度は、異なるディスレクシアの症状(サブタイプ)の背景に、どのような認知機能障害(音韻障害・視覚処理障害・意味システム障害)があるのかに関して、読み書き困難児を対象に予備実験を行った。平成27年度は、ディスレクシアの症状(行動特性)に関する包括的な本調査を実施し、ディスレクシアのサブタイプについて検討するとともに、各サブタイプに関連する認知機能障害を特定するための心理学実験・検査を実施しており、現在においても継続的に実験データを収集中である。本研究では、ディスレクシアという特殊な障害を持つ児童を研究対象としているため、実験研究に参加してくれる対象児童を見つけることが容易ではなく、当初計画していた参加人数の3分の1程度しか集めることができなかった。

実験データ収集が終了していないため、研究成果発表のための学会発表や論文執筆もできていない状況である。引き続き本研究に協力してくれる児童を募集し、来年度中に当初の実験を遂行する予定である。本研究では、(1)日本語の発達性読み書き障害(以下「ディスレクシア」と呼ぶ)の児童が示す読み書きの様々な特性について調査・観察等により包括的に検討し、ディスレクシアの認知・行動特性のサブタイプを特定するとともに、(2)各々のディスレクシアのサブタイプの背景にどのような認知障害があるのかについて、様々な検査・心理学的実験を通じて実証的に明らかにすることを目的とした。さらに、得られた知見を基に、(3)ディスレクシアを診断するための客観的な診断評価検査法を開発するための礎となる情報を提供するとともに、試験的なディスレクシアの検査法を開発することを目指した。平成25年度は、(a)国内外のディスレクシア研究に関する文献・資料を収集して文献データベースを作成し、(b)先行研究に見られるディスレクシアの認知障害を診断するための方法・検査法を整理・分析するとともに、(c)ディスレクシアの症状を類型化し、ディスレクシアのサブタイプ(視覚性失読・失書/音韻性失読・失書/表層性失読・失書/深層性失読・失書)に関して予備調査を行った。平成26年度は、異なるディスレクシアのサブタイプの背景に、どのような認知障害(視覚性障害/文字素ー音素対応規則障害/綴り・音韻辞書障害/意味システム障害/書字コントロール障害など)があるのかに関して、ディスレクシア児を対象に予備実験を実施した。平成27・28年度は、日本語のディスレクシアの認知・行動特性に関する包括的な本調査を実施し、ディスレクシアのサブタイプについて検討するとともに、各サブタイプの背後にどのような認知障害があるのかをについて実験・検査を用いて検討し、基礎的・試験的なディスレクシアの検査法を考案した。本研究では、(1)日本語の発達性読み書き障害(以下「ディスレクシア」と呼ぶ)の児童が示す読み書きの様々な特性について調査・観察等により包括的に検討し、ディスレクシアの認知・行動特性のサブタイプを特定するとともに、(2)各々のディスレクシアのサブタイプの背景にどのような認知障害があるのかについて、様々な認知検査・心理学的実験を通じて実証的に検討した。さらに、得られた知見を基に、(3)ディスレクシアを診断するための客観的な診断評価検査法を開発するための礎となる情報を提供するとともに、試験的なディスレクシアの検査法を開発した。平成26年度の研究計画では、(1)異なるディスレクシアの症状の背景に、どのような認知機能障害(音韻障害、視知覚障害、意味システム障害など)があるのかに関して実験的に解明すること、(2)(1)の実験結果に基づいて、日本語に即した神経心理学的情報処理モデルを構築し、日本語のディスレクシアの情報処理過程(認知過程)と障害の個所について、ディスレクシアのサブタイプ別に考察することを実施する予定であった。しかしながら、(1)の実験に協力してくれる被験者を見つけることに時間がかかった為、現在はまだ(1)の実験を実施中である。本年度のできるだけ早い時期に本実験を終了し、(2)のモデル化・理論化に取り組みたいと考えている。
色素細胞の増殖および癌化進展過程におけるプロテインキナーゼC分子種の役割-アデノウイルスベクターを用いた遺伝子導入による解析-

インターロイキン8(IL-8)は、正常色素細胞には発現していないが悪性黒色腫になるとほぼ100%に発現がみられるサイトカインである。色素細胞の増殖におけるIL-8の役割を明らかにする目的で、IL-8に対するアデノウイルスベクター(IL-8/Ad5)を作成し(得られたIL-8/Ad5の有効性はすでに1997年度に確認している)、4種類の悪性黒色腫細胞株WM115,WM852,WM793,SBcl2に感染させてin vitroおよびin vivoでの増殖能に与える影響をみた。まず、IL-8/Ad5を1細胞あたり20PFU(plaque forming unit)の割合で感染させ、in vitroでの増殖能に与える影響をみなところ、IL-8/Ad5感染はいずれの細胞株のin vitroでの増殖能にも影響を及ほさなかった。次に、同じ4種類の悪性黒色腫細胞株にIL-8/Ad5を同量感染させ、この細胞をSCIDマウスの背部皮下に注入し、in vivoでの増殖能に与える影響をみたところ、無処置細胞およびコントロールウイルスであるLacZ感染細胞ではすべての細胞株で腫瘍が形成されるのに対して、IL-8/Ad5感染細胞では、すべての細胞株で造腫瘍性は完全に抑制された。IL-8高発現が黒色腫細胞の造腫瘍性を完全に抑制する機序を検索するために腫瘍注入部位を組織学的に観察したところ、腫瘍組織内に著明な好中球浸潤がみられた。以上の結果より、IL-8/Ad5を感染させた悪性黒色腫は自身が産生するIL-8により遊走および活性化した好中球により殺傷されうると想定し、invitroで実際に好中球が黒色腫細胞を殺傷するか否かをクロミウム遊離アッセイによりみたところ、確かに好中球は黒色腫細胞を殺傷しうろことが明らかとなった。色素細胞の増殖、癌化進展過程におけるIL-8の役割を明らかにする目的でIL-8に対するアデノウイルスベクター(IL-8/Ad5)を作成した。得られたIL-8/Ad5を1細胞あたり20PFU(plaque forming unit)の割合で培養黒色腫細胞に感染させ、その上清中のIL-8量をELISA法にて測定したところ、IL-8分泌量は数千倍に増加しており、ウエスタンブロット法により、増加蛋白はヒト抗IL-8抗体と反応する分子量約8kDaの蛋白であることが示された。IL-8/Ad5によって作られたIL-8の生物学的活性を好中球遊走能によって調べたところ、有意な好中球遊走能が観察された。以上の結果より、作成したIL-8/Ad5は有効なベクターであることが確かめられた。このIL-8/Ad5を4種の原発巣由来黒色腫細胞及び3種の転移巣由来黒色腫細胞に感染させ、以下の事実を明らかにした。1.IL-8過剰発現は黒色腫細胞の増殖能に影響を及ぼさない。2.IL-8/Ad5によるIL-8発現は、感染後4日で最高値を示し20日後にはほぼ感染前のレベルに戻る。3.細胞種にかかわらず1細胞あたり20PFUのIL-8/Ad5感染後のIL-8分泌量は、10万個あたり、5000-8000ng/m1/48hとなる。これらの基礎データをもとにして、今後IL-8高発現が黒色腫細胞の造腫瘍性、転移能、細胞内情報伝達系に及ぼす影響を検討する予定である。
小石原焼と小鹿田焼の里における文化的景観表象の分析と評価

本研究は当初,2017年度末までの研究期間であったが,対象地域が2017年7月北部九州豪雨の被災地となり,予定していた研究成果の分析とそ地元での報告のためのワークショップを実施することができなかった.このため,延長の申請をして2018年度末までに災害で滞った作業を遂行することを課題とした.すなわち,対象地域の住民による写真投影法の調査結果と,地域外からの訪問者と想定した被験者による訪問撮影法の調査結果との,クロス分析を行い,それに基づいて,対象地域である小石原焼の里と小鹿田焼の里の生活者・焼物の生産者と,里に訪れる人々との意識の違いを探ることである.また,その分析に基づいて,伝統的な第2次産業の文化的景観に対する保全と活用の基礎的知見を得ることである.分析の結果,道,サイン,装飾,作業様相,および川が,両里の文化的景観の表象として重要であること,小石原においてはサインと家屋,小鹿田においては作業様相の扱いにおいては,住民である窯元/家族と外部からの訪問者の双方ともに注目されやすいが,直截な高評価は得られにくいこと,小石原においては移動・誘導の表象に関して,小鹿田では作陶の表象について,訪問者との間で,評価が大きく分かれるため,それらの産業観光の資源としての活用には注意が必要であることなどが明らかになった.これらの成果を地元に還元するために,両里で報告会を計画し,小石原で成果発表会を行って,地域の今後の振興のための検討の場とすることができた.本研究は福岡県東峰村の小石原焼の里と,これと対照的な大分県日田市の小鹿田焼の里を対象とし、第二次産業の文化的景観の保全と活用、実践的な地域デザインのための、景観表象の抽出と評価をすることを目的とする。そのために以下の3点に取り組む:1小鹿田焼の里の陶芸家の景観表象〈場とシーン〉を地図と写真を使って把握。2小石原と小鹿田の来訪者が注目する景観表象〈シーン〉を写真を使って把握。3両里の陶芸家と来訪者が注目する景観表象〈場とシーン〉を比較・評価・抽出。平成27年度は小鹿田焼の里において、小石原と同様、その景観表象を「場の景観」と「シーン景観」について、まず地元陶芸家・窯元の視点から把握することに取り組んだ。場の景観については、小鹿田焼の里10軒の窯元に加え、関連地元業者3軒を対象に陶業の伝統技術とその変遷についてヒアリングを、8月下旬に行った。また地形図をもとに簡略化した地図を用意し、被験者13名に産地の範囲を描画させ、併せて重要な要素の記載も依頼して、イメージマップを求めた。これらをGISで整理しオーバーレイ分析して、小鹿田焼の里の文化的景観の範囲と強度を把握した。その結果、産地が小石原焼の里よりもはるかに限定的であり、実働している唐臼と薪小屋の位置によって決定されることが明らかになった。また重要文化的景観の選定区域を越えて、里として認識されている範囲が広がるとともに、農業に専念する地域は認識がされていないことが明らかになった。一方、シーン景観については、小石原と同様に写真投影法により把握することとした。時期は小石原と同じく3月とした。しかし小鹿田焼技術保存会の総会の時期が遅くなり、それに併せて調査を実施することが地元から要請されたため、シーン景観に関する調査は、平成28年度の5月10日頃より実施することに延期した。里の範囲の調査分析は順調に進んだ。その一方で、小鹿田焼の里のシーン景観の写真投影法調査は、地元の要請で平成28年5月に延期された。この間に地元との密な連携はできているので、予定通り5月に実施し、キャッチアップすることは難しくない。本研究では伝統的陶芸の里である,福岡県東峰村の小石原焼の里と大分県日田市の小鹿田焼の里を対象地とし,第二次産業の文化的景観の保全と活用,実践的な地域デザインのための,景観表象の抽出と評価をすることを目的とする.その課題は以下の3点である:1小鹿田焼の里の陶芸家の景観表象〈場とシーン〉を地図と写真を使って把握.2小石原と小鹿田の来訪者が注目する景観表象〈シーン〉を写真を使って把握.3両里の陶芸家と来訪者が注目する景観表象〈場とシーン〉を比較・評価・抽出.これらの課題について,計画に基づき,本年度は以下のことを実施した:1)2015年8月に実施した小鹿田窯元のヒアリングの結果を,丸谷と林がそれぞれ,文章と図面で整理.2)2016年5月に小鹿田窯元への写真投影法調査を実施し,7月に福岡からの学生40名による小鹿田と小石原の写真撮影調査を実施.3)前者は昨年末にデータを整理して図面化.後者は成果を文章化.ただし,後者のデータは見直しが必要.その結果,小鹿田と小石原の窯元/家族の捉える里の景観の表象とその評価に特徴的な相違があることがわかった:まず主対象については,小鹿田の場合,作業様相に特化し,人物を対象とするものも多い.

一方,小石原では,道とサインが1割以上撮影され,人々の移動・誘導に関する事物の関心が高い.つぎに評価については,小鹿田では小石原以上に,身近な景観を評価の対象としない傾向が明確である.また,小鹿田では余暇の生活を示す人間の姿が肯定的に表される一方,小石原では人々の誘導の基盤である道については肯定的だが,誘導の手段であるサイン類には否定的な傾向を示す.さらに小鹿田に関しては,作業様相,人間・生業/生活,道具と場の多様性,および空間の多様性が顕著であることが明らかになった.平成27年度から平成28年度の初頭に延期になった,小鹿田窯元による写真投影法調査も,5月に無事実施することができた.また,平成28年度の予定どおりに7月に,小鹿田と小石原で来訪者による写真撮影調査を実施することができた.平成27年度の調査結果は,平成28年度末までに,研究発表し論文発表することもできた.本年度は日田市源栄町皿山に位置する小鹿田焼の里を対象とし、窯元/家族の実存的景観の表象と評価を調べ、この地と関連が深い、近隣の陶芸の里である小石原皿山の窯元/家族の結果との異同を究明して、窯業/伝統工芸の里の文化的景観の保全・活用に寄与すべき本質的な知見を得ることを目的とした。写真投影法による調査の結果、小鹿田焼の窯元と家族にとっての実存的な景観は、1)主対象としての成形、材料粉砕、多様な乾燥作業などの作業様相と人間、2)乾燥と運搬のための長板、唐臼の杵、成形のための蹴轆轤、飛鉋、刷毛などに代表される道具類、3)工場、唐臼小屋、乾燥スペース(ツボ)などの活動場、4)屋内外の作業をつなぐ空間領域、によって特徴づけられることがわかった。また小石原皿山との比較によって、小鹿田では生業者/生活者自身の内なるまなざしが、小石原では窯元/家族が想定する来訪者の外からのまなざしが、それぞれの景観表象に投影されやすいことが推察された。以上を踏まえて小鹿田のように内なるまなざしが地元に明瞭に確認される場合、景観の観光利用の視線に相反することについて、屋内と屋外のいずれの景観表象の扱いにおいても、地域計画/管理の上で、それぞれに特有な留意が必要であることが指摘された。一方本年度は、平成28年度に行った両地域の来訪者による同様の調査結果について分析する予定であったが、現在それを継続中の段階である。したがって住民と来訪者との比較分析はこれからの課題である。またそれらを踏まえた地元への還元・報告の予定は平成30年度に延期した。平成29年7月に、対象地域を含む東峰村、日田市等が大きな水害を被った。このため、最終年の地域での成果報告等の予定を延期せざるを得なくなった。また被害による対象地域への侵入規制や地域の復興支援のため、追加の調査や分析に十分な時間を割くことができなかったためである。本研究は当初,2017年度末までの研究期間であったが,対象地域が2017年7月北部九州豪雨の被災地となり,予定していた研究成果の分析とそ地元での報告のためのワークショップを実施することができなかった.
超局所解析による非線形偏微分方程式

1.この研究の主目的は、ボルツマン方程式の拡張された速度離散モデルを調べることにあるが、最終目的は、より広範囲の流体力学の方程式および非線形双曲型保存則系を解明することにある。2.(1)P.L.Lionsらによって、ボルツマン方程式を「解く」ことが流体力学の種々の方程式を「解く」ことにつながることが示されているので、この研究の最終目的は、これらの流体力学の方程式の離散モデルの解の様子を把握することにある。(2)この研究を進めていく中、P.Gerardによって導入された超局所欠損速度が、双曲型保存則型の一つであり、多孔質媒体方程式の論理的基礎でもあるp-systemをより一般にした方程式に適用できることが分かってきた。則ち、DiPernaがcompensated compactnessを用いて、p-systemが強双曲型であるという仮定の下に解の存在を示したが、compensated compactnessおよび(ボルツマン方程式のkey lemmaである)平均補題を包括する超局所欠損測度を用いれば、方程式に対する強双曲型の仮定を弱められないかということである。この研究は現在進行中である。また、Perthameらにより、非線形双曲型保存則系を単独方程式に変換するkinetic formulationsという解の一意性を導く上で有効な新たな手法が開発され、この応用については現在Perthame氏と共同研究中である。(3)ボルツマン方程式の拡張された速度離散モデルとは、非線形項として、標準的なモデルにある2次形式および線形拡散項の1次形式を共に考慮した方程式系のことをいう。この方程式の時間大域解に関する最良の結果を論文(3編)にまとめることができた。(4)強双曲性が1点で退化しているような保存則系について浅倉史興氏と共同研究を始めた。この方程式は応用上大変重要な意味を持つが、数値計算なしには現在のところ結果が得られていないので、数学的に現在解明中である。1.この研究の主目的は、ボルツマン方程式の拡張された速度離散モデルを調べることにあるが、最終目的は、より広範囲の流体力学の方程式を解明することにある。また、Perthameらにより、Young測度に代わる新たな手法が開発されてきており、この応用については現在研究中である。この方程式の時間大域解に関する最良の結果を論文で発表し、解の漸近挙動に関する結果も発表予定である。また、この方程式に関する波動作用素や逆散乱問題を研究したい。標準的なモデルに関しては、前者の問題はすでにBony教授により解決されているものの、拡張されたモデルに関しては結果がなく、後者の問題は、標準的なモデルに関しても結果が得られていないが、発表予定の論文中にこの問題につながる結果が得られているので、それをもとに研究したい。

(4)強双曲性が1点で退化しているような保存則系について浅倉史興氏と共同研究を始めた。この方程式は応用上大変重要な意味を持つが、数値計算なしには現在のところ結果が得られていないので、数学的に現在解明中である。