hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一側手指の運動リズムが同側一次運動野興奮性に及ぼす影響

末梢からの感覚入力リズムの違いがipsi-M1興奮性変化に及ぼす影響について検討を行うため末梢電気刺激(Pcripheral nervestimulation, PNS)を用いて上記影響を検討した.左尺骨神経に1,2,3Hzの異なるfrequencyのPNSを運動閾値上で与えた際のipsi-M1の興奮性変化並びにipsi-M1にPNS由来の感覚入力が到達する潜時を検討した.末梢電気刺激後35msの潜時でipsi-M1の興奮性は有意に変化し, 1,3Hzではipsi-M1の興奮性は増加し, 2Hzではipsi-M1の興奮性は低下することが明らかになった.さらに, 1,2,3Hzの末梢電気刺激を600回与えた後のipsi-M1の可塑的変化を検討した結果, 1,3Hzと比較して2Hz条件ではipsi-M1の興奮性変化が低下し,その変化は少なくとも電気刺激後30分継続することが明らかとなった.平成24年度で一側手指の1,2,3Hzのリズム運動はipsi-M1の興奮性を変化させ1,3Hzではipsi-M1の興奮性が増加し, 2Hzではipsi-M1興奮性変化が滅少することを報告しているが(Uehara et al., Behavioural Brain Research 2013),末梢からの感覚入力のみでもipsi-M1に同様の興奮性変化が観察されたことから感覚入力もipsi-M1の興奮変化を誘発する要因の一つであることが示唆される.上記研究結果は原著論文として国内学会の英文誌に掲載された.平成24年度の研究でリズム運動中のipsi-M1の興奮性変化に影響を与えている神経回路網を検討するためにpaired-pulseTMSを用いてinterhemispheric inhibition (IHI)の計測を行ったが,その中で短潜時と長潜時のIHIの随意運動に対する感受性が異なる可能性が示唆された.この疑問を検討するために一側手指随意運動中に短潜時と長潜時のIHIの変化について検討を行った.短潜時IHIは随意運動中に有意に増加したが,長潜時IHIは安静時状態と変化はなく,短潜時IHIのみ随意運動に対して感受性が高いことが明らかとなった.上記研究結果は原著論文として国際誌に掲載された.(抄録なし)末梢からの感覚入力リズムの違いがipsi-M1興奮性変化に及ぼす影響について検討を行うため末梢電気刺激(Pcripheral nervestimulation, PNS)を用いて上記影響を検討した.左尺骨神経に1,2,3Hzの異なるfrequencyのPNSを運動閾値上で与えた際のipsi-M1の興奮性変化並びにipsi-M1にPNS由来の感覚入力が到達する潜時を検討した.末梢電気刺激後35msの潜時でipsi-M1の興奮性は有意に変化し, 1,3Hzではipsi-M1の興奮性は増加し, 2Hzではipsi-M1の興奮性は低下することが明らかになった.さらに, 1,2,3Hzの末梢電気刺激を600回与えた後のipsi-M1の可塑的変化を検討した結果, 1,3Hzと比較して2Hz条件ではipsi-M1の興奮性変化が低下し,その変化は少なくとも電気刺激後30分継続することが明らかとなった.平成24年度で一側手指の1,2,3Hzのリズム運動はipsi-M1の興奮性を変化させ1,3Hzではipsi-M1の興奮性が増加し, 2Hzではipsi-M1興奮性変化が滅少することを報告しているが(Uehara et al., Behavioural Brain Research 2013),末梢からの感覚入力のみでもipsi-M1に同様の興奮性変化が観察されたことから感覚入力もipsi-M1の興奮変化を誘発する要因の一つであることが示唆される.上記研究結果は原著論文として国内学会の英文誌に掲載された.平成24年度の研究でリズム運動中のipsi-M1の興奮性変化に影響を与えている神経回路網を検討するためにpaired-pulseTMSを用いてinterhemispheric inhibition (IHI)の計測を行ったが,その中で短潜時と長潜時のIHIの随意運動に対する感受性が異なる可能性が示唆された.この疑問を検討するために一側手指随意運動中に短潜時と長潜時のIHIの変化について検討を行った.短潜時IHIは随意運動中に有意に増加したが,長潜時IHIは安静時状態と変化はなく,短潜時IHIのみ随意運動に対して感受性が高いことが明らかとなった.上記研究結果は原著論文として国際誌に掲載された.現在までに平成24年度の研究計画である「一側手指の運動リズムの変化がipsi-Mlに及ぼす影響に起因する大脳皮質内神経回路網の変化」及びその実験手法に関する妥当性を検証した実験を遂行し国際誌に掲載することが出来た.その理由としては,予備実験などを通して実験手法をしっかりと確立できたこと,被験者の積極的な実験参加協力もあり,スムースに実験を遂行することが出来たことが挙げられる.平成25年度も本年度同様計画的に実験を遂行していく所存である.当初の研究計画通り,今後は現在進行している末梢からの感覚入力リズムの違いがipsi-

Ml興奮性変化に及ぼす影響について経頭蓋磁気刺激法,体性感覚誘発電位の実験手法等を用いて実験を継続して行い,末梢からの感覚入力がリズム運動中にipsi-Mlの興奮性変化に影響を及ぼす因子のひとつとなるか否かを精査する,また,感覚入力リズムの違いがipsi-Mlの可塑的変化に影響を及ぼすか併せて検討する.さらに,本年度で得られた神経回路網の知見をさらに検討するために非侵襲的介入(反復経頭蓋磁気刺激法,経頭蓋直流刺激法)を用いてリズム運動時ipsi-Mlの興奮性変化に関与すると考えられる関連領域(運動前野,皮質下領域)を刺激することによりリズム運動のパフォーマンスがどのように変化するかを上記研究手法に熟知し実験環境が整った海外研究機関で検討を進める予定である.(抄録なし)
「狭間の地政学」をめぐる広域ヨーロッパ国際政治研究

バルト海から黒海へと至る地域はあまり注目されることはなかったが、第一次・第二次世界大戦、冷戦、冷戦の終焉すべてがこの地で生じたように、同地域は常に国際政治のフォーカル・ポイントであったし、今またウクライナ危機を発端に新冷戦が始まろうとしている。それは、この地域が諸大国の狭間に位置しており、諸大国がこの地域をめぐって権力闘争を展開するからに他ならない。本研究では、この狭間の地域をめぐる広域ヨーロッパ国際政治について分析し、4つのパターンの歴史的展開(力の真空、大国間権力闘争、分割支配、一大国の単独支配)を跡付けるとともに、ウクライナ危機の原因およびそれが国際社会に及ぼす波紋について明らかにした。計画に沿って、1.歴史研究とII.現状分析の二本立てで研究を進めた。前者については、1989年11月9日から1990年10月3日に至るドイツ再統一をめぐる諸大国の交渉過程を跡づけることで、冷戦後の欧州国際秩序創設に関する萌芽的プロセスと問題点を明らかにした。とりわけ、冷戦後の国際秩序からロシアが排除されるプロセスが明らかにされた点は、プーチン体制下のロシア外交を理解する上で有益であった。その他、歴史研究では、第一次世界大戦後の「狭間の地政学」における「力の真空」と東欧諸国家の誕生と領土確定、「狭間の地政学」をめぐる仏伊対立、仏独対立、イギリスの宥和政策と英独欧州分割、英独ソ三つ巴外交、独ソ東欧分割、独ソ対立からドイツの単独東欧支配について研究を進めた。他方、現状分析に関しては、東方パートナーシップ・ヴィルニスサミット市民フォーラム国際会議に出席するとともに、EU、NATO、ポーランド外務省、ウクライナ外務省、モルドヴァ外務省、再統合省などでのインタビュー調査を介して、以下の諸点を明らかにした。EUの東方パートナーシップについて、ウクライナのヤヌコーヴィッチ政権が連合協定の署名を延期した理由、その後の反政府デモとそれに続くマイダン革命の経緯と性格、本年(2014)2月18日22日のヤヌコーヴォッチ政権の崩壊過程、ロシアによるクリミア併合の理由、国際社会による対ロシア制裁、ロシアのウクライナ政策(連邦化、親露武装勢力の分離運動支援)、トランスニストリア情勢などである。計画通り、I.歴史研究とII.現状分析の二本立てで研究を進めた。前者については、1ヤルタ体制の崩壊過程を、ペレストロイカ、グラスノスチ、新思考外交、ブレジネフ・ドクトリンの放棄、東欧革命、ソ連邦の崩壊プロセス、旧ユーゴスラヴィア戦争を中心に再検討するとともに、2冷戦後欧州国際秩序の再編過程について、CSCE/EC/NATOの「頭文字戦争」、重層的欧州安全保障制度の構築過程、東西ドイツの統一プロセスとその力学、ワルシャワ条約機構およびコメコンの解体過程とソ連の東欧中立化構想(クビチンスキー・ドクトリン)、中東欧諸国のNATO加盟志向の高揚、中東欧諸国のEU加盟熱の高まり、EU内の統合ー拡大論争と妥協要因、EU/NATO拡大のプロセスと力学、NATOの「変容」と「拡大」、それに対するロシアおよび中・東欧諸国の対応を中心に再検討した。後者については、東京にて、EEAS(欧州対外行動庁)アジア太平洋総局長とのインタヴューを通じて、EEASの政策決定プロセスを明らかにするとともに、外務省・ポーランド大使館共催による「ヴィシェグラード4+日本」の国際会議に出席し、基調講演とEU内担当官との意見交換を介して、EUの東方パートナーシップの現状について知見を深めた。また、イスタンブールではボアジチ大学の国際政治専門家およびBSEC(黒海経済協力機構)書記長との意見交換を通じて、トルコ外交とBSECの現状と課題について研究を深めた。さらに、ロシアでは、MGIMO、IMEMO、外務省などでロシア外交、EU=ロシア関係、NATO=ロシア関係、とりわけ防衛ミサイルをめぐる関係について、担当官や国際政治専門家から聞き取り調査を行った。また、ルーマニアでは、ハンガリー系少数民族の政治指導者、少数民族庁を中心に聞き取り調査を行うとともに、比較政治学の観点から半大統領が抱える課題について研究した。2014年3月にクリミアがロシアに併合され、4月にウクライナ東部で武力紛争が開始されたため、平成26年度はウクライナ危機の原因について、本科研の研究テーマである「狭間の地政学をめぐる広域ヨーロッパ国際政治」の視点から研究を行った。研究の意義は、ウクライナ危機が冷戦後の欧州国際秩序を覆すほどの重要性を有していることにあるが、ロシア東欧学会および日本国際政治学会がこのテーマを取り上げたことからも明白である。研究の成果を要約すると、ロシアによるクリミア併合は、冷戦後の欧州国際秩序、狭間の地政学、価値をめぐるトランスナショナルな対立構造の3つの要因に起因する。第一は、ドイツ統一をめぐる交渉過程において形成された冷戦後の欧州国際秩序が、EUとNATOを核としたものとなり、ロシアが同秩序から排除されて潜在的な修正主義国になったことである。第二は、2004年春のEU/NATOの東方拡大後、EU/NATOとロシアの狭間に生じた新たな力の真空をめぐって、両者のせめぎあいが激化した。両者は、NATO拡大のみならず、2009年春に開始されたEUの東方パートナーシップとロシア主導の関税同盟をめぐって対立した。加えて、プーチン大統領の政治基盤が現実主義派から民族主義派へと傾斜したため、ロシアが紛れもない修正主義国家に転じたことである。第三は、EUやNATOの価値の輸出と関連して、民主化支援勢力と反対勢力のトランスナショナルな対立構造が、ウクライナなど旧ソ連諸国とロシアの間に出来上がったため、ウクライナのマイダン革命がモスクワに飛び火する可能性が懸念された。

それ故、プーチン政権はまずクリミア併合を断行して国内支持基盤を固め、次いでウクライナ東部の分離主義勢力を支援して、東部に外交権を含む強大な権限を持つ共和国を創造し、ウクライナを連邦化することで、同国をロシア勢力圏にとどまらせようとしたのである。ウクライナ危機の欧州国際秩序へのインパクトについて研究した。主要な結論は、第一に、ドイツの対露認識が劇的に変化した。第二に、アメリカのリバランス政策に基本的な変化はないものの、軍事予算と兵力の中・東欧への再配分に見られるように、米国が欧州の安全保障に再び関与を強めた。第三に、NATOの戦略がグローバル・パートナーシップや域外活動から本来の集団防衛へと戻り、バルトや中・東欧の防衛体制の強化に入った。しかし、冷戦後のNATO戦略へと転換した1990年7月のNATOロンドンサミット以前へ逆戻りしたわけではなく、NATOは1997年のNATO=ロシア基本文書を堅持している。それは、米国とドイツが冷戦への回帰を避けようとしているからである。第四は、NATOのウクライナおよびジョージアへの拡大は当面見送られることになったが、拡大を戦略の一つの柱に据えるNATOは対象を西バルカンへ向けた。第五に、EUは東方パートナーシップを継続しているが、モデル国家として期待されたモルドヴァが不安定化するなど、同政策は未だ成果を出していない。第六は、孤立するロシアは、中国との関係強化、シリア空爆、ウクライナ東部からの主要部隊の撤収などを介して、欧米に対露制裁を解除させようと試みた。しかし、第七は、米国のみならず、ミンスク協定の履行を制裁解除の条件とするEUは今も尚対露制裁を継続している。したがって、第八に、冷戦後の欧州安全保障体制から排除されたロシアをどう扱うかという「ロシア問題」の解決に進展はみられない。第九に、ロシアのクリミア併合により黒海地域の軍事バランスが激変し、ロシアとトルコの関係悪化も加わって、同地域は極めて不安定化した。最後に、諸大国の「狭間の地政学」に位置するバルト海から黒海へと至る地域の安全保障体制に関して、欧米とロシアの間に合意はなく、同地域は不安定な状態が続くことになる。バルト海から黒海へと至る地域はあまり注目されることはなかったが、第一次・第二次世界大戦、冷戦、冷戦の終焉すべてがこの地で生じたように、同地域は常に国際政治のフォーカル・ポイントであったし、今またウクライナ危機を発端に新冷戦が始まろうとしている。それは、この地域が諸大国の狭間に位置しており、諸大国がこの地域をめぐって権力闘争を展開するからに他ならない。本研究では、この狭間の地域をめぐる広域ヨーロッパ国際政治について分析し、4つのパターンの歴史的展開(力の真空、大国間権力闘争、分割支配、一大国の単独支配)を跡付けるとともに、ウクライナ危機の原因およびそれが国際社会に及ぼす波紋について明らかにした。2013年11月のEU東方パートナーシップ市民会議に参加し、同パートナーシップをめぐる欧米とロシアの対立の厳しさを改めて認識したが、その後も引き続き本科研の計画通り研究を進めた。
ゴルフ・クラブとボールとの反発特性に着目した衝突メカニズムの解明に関する研究

本研究は,ゴルフ・クラブとボールとのインパクトに着目し,衝突実験からボールの打ち出し条件(速度,角度,スピン量)とヘッドの機械的特性との関係を明らかにするとともに,それをもとに構築した有限要素(FE)モデルを用いた衝突解析から,ボールの飛距離や方向性に関する衝突メカニズムを解明することを目的としている.この目的を達成するために,本年度は,昨年度の成果を踏まえて,クラブヘッドを模擬した中空体とボールとの衝突を再現するFEモデルを構築し,そのモデルを用いた衝突解析からヘッドやシャフトの機械的特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.まず,インパクトを詳細に考察するために,有限要素法を用いて中空体(4種類)とボールとの衝突解析モデルを構築した.この解析結果と昨年度実施した衝突実験結果とを比較し,ボールの打ち出し条件および中空体のひずみがよく一致し,構築した解析キデルが十分な精度を持つことを確認した.次に,このモデルを用いて,ボールの衝突位置を変化させた解析を行い,速度はヘッドの重心位置とロフト角,角度とスピン量はロフト角と衝突面のたわみに主に依存していることがわかった.さらに,シャフトのFEモデルを構築し,中空体にシャフトを取り付けたクラブモデルを用いて,シャフトの有無,シャフトのヤング率および質量,シャフトの取り付け位置を変化させた解析を行い,変化させた特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.この結果,速度への影響は小さいこと,また角度およびスピン量は,シャフトによる中空体の拘束に伴う衝突荷重の変化およびシャフトのヤング率と取り付け位置に依存する中空体の回転運動の影響を受けることがわかった.本研究は,ゴルフ・クラブとボールとのインパクトに着目し,衝突実験からボールの打ち出し条件(速度,角度,スピン量)とヘッドの諸元との関係を明らかにするとともに,それをもとに構築した有限要素(FE)モデルを用いた衝突解析から,ボールの飛距離や方向性に関する衝突メカニズムを解明することを目的としている,この目的を達成するために,本年度は,ボールの動特性の計測結果に基づくボールのFEモデルの構築,およびクラブヘッドを模擬した中空体とボールとの衝突実験を中心に研究を行った.まず,ボールの動特性を得るために,軟鋼丸棒との衝突実験を行った.ボールの衝突前後の挙動は高速度カメラを用いて撮影し,その画像からボールの打ち出し条件および変形量を求め,また衝突荷重を計測した.次に,実験で得た動特性をもとに,FEモデルは材料モデルに粘弾性を導入した超弾性体を用いて構築した.超弾性体モデルとしてMooney-Rivlinモデルを,粘弾性体モデルとして三要素モデルを用いた.これらのモデルの材料定数を変化させて衝突解析を行い,得られた衝突荷重やボールの打ち出し条件とモデルの材料定数との関係を明らかにし,その関係からモデルの同定方法を決定した.その方法をもとにボールモデルを構築し,その解析結果は実験結果とよく一致することを確認した.次に,市販のクラブヘッドの機械的特性を調査し,その特性を考慮して形状を単純化させた4種類のヘッド(中空体)を設計・製作した.中空体はロフト角を0,10,20,30°と変化させ,質量は一定とした.中空体とボールとの衝突実験を行い,ボールの打ち出し条件や中空体の挙動を計測した.実験結果からロフト角が大きくなると中空体の衝突面が大きくなり,よりたわむことからボールの反射速度は大きくなり,また反射速度が最大となるボールの衝突位置は,中空体のスピン量が0となる位置であることがわかった.本研究は,ゴルフ・クラブとボールとのインパクトに着目し,衝突実験からボールの打ち出し条件(速度,角度,スピン量)とヘッドの機械的特性との関係を明らかにするとともに,それをもとに構築した有限要素(FE)モデルを用いた衝突解析から,ボールの飛距離や方向性に関する衝突メカニズムを解明することを目的としている.この目的を達成するために,本年度は,昨年度の成果を踏まえて,クラブヘッドを模擬した中空体とボールとの衝突を再現するFEモデルを構築し,そのモデルを用いた衝突解析からヘッドやシャフトの機械的特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.まず,インパクトを詳細に考察するために,有限要素法を用いて中空体(4種類)とボールとの衝突解析モデルを構築した.この解析結果と昨年度実施した衝突実験結果とを比較し,ボールの打ち出し条件および中空体のひずみがよく一致し,構築した解析キデルが十分な精度を持つことを確認した.次に,このモデルを用いて,ボールの衝突位置を変化させた解析を行い,速度はヘッドの重心位置とロフト角,角度とスピン量はロフト角と衝突面のたわみに主に依存していることがわかった.さらに,シャフトのFEモデルを構築し,中空体にシャフトを取り付けたクラブモデルを用いて,シャフトの有無,シャフトのヤング率および質量,シャフトの取り付け位置を変化させた解析を行い,変化させた特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.この結果,速度への影響は小さいこと,また角度およびスピン量は,シャフトによる中空体の拘束に伴う衝突荷重の変化およびシャフトのヤング率と取り付け位置に依存する中空体の回転運動の影響を受けることがわかった.
有機開殻種と金属錯体のスピン特性を活かした機能開発

「ラジカルメタロイドの創製と機能」(課題1)では1)ニトロニルニトロキシド(NN)C2位に金属イオンを導入した錯体を合成し、NN部の酸化電位がC2炭素ー金属の極性に強く依存すること、2)ホスフィンを配位子とする種々の錯体の合成とそれらの特性、3)NNAuPPh3はArIと反応し、ArNNを与えるクロスカップリング試剤になることを明らかにした。「有機金属錯体のスピン軌道相互作用を利用する長寿命電荷分離状態生成と応用」(課題2)では、白金錯体部を工夫することにより、またドナーとアクセプター間の距離を長くすることにより、長寿命の光電荷分離状態を発生させた。磁場による制御も明らかにした。ニトロニルニトロキシド(NN)の2位炭素アニオンが金属イオンに配位した錯体は、これまで水銀錯体が報告されているのみであった。申請者らは2012年に白金錯体を合成し、水銀錯体とは異なり、NN部の酸化電位が通常のNNと比べ0.6 Vも低下することを明らかとしている。申請者はこれらの錯体をラジカルメタロイドと名付け、金属イオンを幅広く検討し、酸化電位の低下のメカニズムとこれらのラジカル-金属複合体の物性機能開発を行うこととした。金属(M)として金、銀、銅の1価イオンをもつニトロニルニトロキシド(NN)-M-ジホスフィン錯体を合成し白金錯体を凌駕する酸化電位の低下を見出した。さらに、その原因がNNのC2炭素の電荷の大きさと相関することを明らかにした。また、Pd(NN)2錯体においても白金錯体とほぼ同様な酸化電位のシフトを観測した。またラジカルメタロイドの研究の一環として、Pd(0)触媒の存在下で、NN-Au-PPh3錯体がAr-Iとクロスカップリング反応を起こし、Ar-NNを高収率で与えることを明らかにした。また強相関ジラジカル種を用いる金属錯体の磁性についてロシアのグループと共同研究を行った。「有機金属錯体のスピン軌道相互作用を利用する長寿命光電荷分離状態の生成と応用」に関しては、新規なジアニシルアミン-銅錯体-ナフタルジイミドの三連結体を合成し、銅ジホスフィンアセチリド錯体の光励起により、長寿命電荷分離状態の発生に成功した。また、金属錯体増感との対比の観点から、純有機カルボニル化合物のスピン軌道相互作用を用いて、長寿命電荷分離状態を発生させ、比較検討した。これまで「ラジカルメタロイドの創製と機能」では、安定ラジカルであるニトロニルニトロキシド(NN)の2位に金、銀、銅等を導入した新しいラジカルメタロイド錯体の合成法の開発を報告してきた。特に、金錯体にPPh3を配位させたNN-Au-PPh3はPd(PPh3)4等の0価Pd錯体存在下、種々のAr-Iと反応してAr-NNを高収率で生成することを見い出している。この方法はパイ電子ドナーに安定ラジカルを導入する優れた方法となり得る。今回、NNの2位に導入する金属イオンおよび金属上の配位子を検討したところ、金イオンを用いて、配位子としてN-ヘテロサイクリックカルベンを用いるとクロスカップリング反応が効率良く進行することを見出した。現在、比較的大きなサイズのパイ電子ドナーの開発を検討中であり、この手法は、さらに検討を重ねることにより、より簡単なNN置換パイ電子ドナーの開発に役立てることができる。「有機金属錯体のスピン軌道相互作用を利用する長寿命光電荷分離状態の生成と応用」では、当初からの計画であった白金ポルフィリンを光増感剤とする長寿命電荷分離状態の発生と機能解明に取り組んだ。特に、電子供与体(D)ー白金ポルフィリン(Pt)ー電子受容体(A)をもつ三連結体(D-Pt-A)について詳細な検討を行うと共に、幾つかのモデル化合物(D-Pt、Pt-A)を用いて詳細な検討を行うことにより長寿命電荷分離状態に及ぼすスピンの果たす役割について知見を得ることができた。「ラジカルメタロイドの創製と機能」では、クロスカップリング法を用いて安定ラジカルであるニトロニルニトロキシド(NN)を導入するための金属錯体ソースを見出すことができている。これまで、パイ電子系化合物にNNを導入するためには、アルデヒド体を経由する方法が知られているのみであった。その縮合反応は、本課題で扱うようなパイ電子系化合物が電子供与的な場合、上手く進行しないことが多いことが知られている。そのため、開発した手法はパイ電子ドナーに安定ラジカルを導入する有力な手段となり得る。「有機金属錯体のスピン軌道相互作用を利用する長寿命光電荷分離状態の生成と応用」ではD-Pt-Aの合成法を確立し、モデル化合物であるD-Pt, Pt-Aと共に過渡吸収測定および時間分解ESR測定において詳細な知見を得ることができた。購入したデジタルオシロスコープは数ナノ秒の寿命をもつ過渡吸収解析に力を発揮した。「ラジカルメタロイドの創製と機能」では、これまで、ニトロニルニトロキシド(NN)の2位に金、銀、銅(I)等を導入したラジカルメタロイドを合成し、これらのNN部の酸化電位が大きく低下する(0.5 V程度)ことを明らかにしている。さらに、NN-Au-PPh3は、Pd(O)触媒の存在下、アリールハライドAr-X(X=I, Br)と反応してAr-NNを与えることを見出し、NN導入のための高効率クロスカップリング試薬となることを見出している。

平成28年度は、1)NN-Au-ホスフィン錯体の一般的合成法を確立し(論文1)、さらにそれらの多核金錯体の合成と性質について検討した。特に1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)ベンゼンを介在させた2核金錯体は固体状態で短いAu(I)-Au(I)接触を示し。その効果は溶液中でも、吸収スペクトルの変化(ソルバトクロミズム;412 nmベンゼン中)、酸化還元電位、分子内のNN間のスピン間相互作用に基づく三重項状態の固体ESRスペクトルのゼロ磁場分裂定数D値に大きな影響を与えることを明らかにした。さらに2)イミノニトロキシド(IN)-金(I)から成る新たな三量体錯体を合成し、INは三量体内で強磁性的に相互作用することを明らかとした。さらに三量体間に銀イオンを挿入した化合物の構造と磁性を明らかにした(論文2)。「有機金属錯体のスピン軌道相互作用を利用する長寿命光電荷分離状態の生成と応用」では、トリフェニルアミンとナフタレンジアミンの連結体のポリマーマトリックス中の光電荷分離を検討し、ポリスチレン(PS)等のポリマーマトリックス中、室温で、数百ミリ秒、トルエンマトリックス中、100 Kで、5秒程度の長寿命光電荷分離状態を観測した(論文3)。白金を導入した系では外部磁場を印加することにより光電荷分離状態をさらに長寿命化することができた(論文4)。「ラジカルメタロイドの創製と機能」(課題1)では1)ニトロニルニトロキシド(NN)C2位に金属イオンを導入した錯体を合成し、NN部の酸化電位がC2炭素ー金属の極性に強く依存すること、2)ホスフィンを配位子とする種々の錯体の合成とそれらの特性、3)NNAuPPh3はArIと反応し、ArNNを与えるクロスカップリング試剤になることを明らかにした。「有機金属錯体のスピン軌道相互作用を利用する長寿命電荷分離状態生成と応用」(課題2)では、白金錯体部を工夫することにより、またドナーとアクセプター間の距離を長くすることにより、長寿命の光電荷分離状態を発生させた。磁場による制御も明らかにした。平成26年度、「ラジカルメタロイドの創製と機能」では、ジホスフィン配位子を用いてNNのC2アニオンが配位した金、銀、銅錯体を合成し、NN部の酸化電位に及ぼす金属イオンの効果を検討した。その結果、NN部の酸化電位の低下(実験値)は金属に直結するNNのC2位の負電荷(計算値)と良く相関することを明らかにした。これらの研究の途中に、NN-Au-PPh3を、Pd(0)触媒存在下、ヨウ化アリール(Ar-I)と反応させると、効率良くクロスカップリング生成物Ar-NNを生成することを見出した。また、コンパクトな室温三重項ニトロキシドジラジカルを用いて磁性金属錯体を合成しその性質を明らかにした。今後、分子間で金属-金属接触を示すスピントロニクス素子として応用可能な金属錯体を開発する予定である。「有機金属錯体のスピン軌道相互作用を利用する長寿命光電荷分離状態の生成と応用」では、新規なジアニシルアミン-銅錯体-ナフタルジイミドの三連結体を合成し長寿命電荷分離状態の生成を観測した。金属スピンとの対比の観点から、有機カルボニル化合物のスピン軌道相互作用を用いた場合でも長寿命電荷分離状態が発生することを示した。このように、平成26年度は、1)ラジカルメタロイドの酸化電位の低下のメカニズムの解明、2)NN導入のためのクロスカップリング試薬の開発、3)コンパクトなニトロキシドジラジカルと磁性金属錯体の合成と性質の解明、4)銅錯体ならびに非金属カルボニル化合物を増感剤とする長寿命電荷分離状態の発生に成功している。
リチウム二次電池の電気化学的特性改善に関する研究

携帯機器用電源として普及しているリチウムイオン2次電池は、電気自動車やハイブリッド自動車用の電源としても注目されている。しかしながら、自動車用電源としてリチウムイオン電池を用いる場合は、携帯機器に比べ格段の高出力密度化が要求される。本研究では高出力化のため電極反応を高速化するために、特に反応界面となる電極表面機能を活性化するような酸化物修飾法および電極・電解質複合界面の設計法確立に努めた。本研究の結果、現行の負極材料である黒鉛は電極・電解質界面におけるリチウムイオン交換反応が遅く、高出力化を妨げていることが明らかとなった。昨年度は、イオン交換反応を高速化するための新たな反応経路として、界面に酸化物をナノ分散し修飾する手法を提案したが、本年度の研究によってこの手法が電池高出力化に有効であることを確認した。また実際にラボスケールでの実証電池を作成しレート特性の大幅な向上を確認した。また修飾酸化物に、反応に対して極めて安定なアルミナ・ジルコニア等も用いることが可能であることを確認できたため、実用上有利であると考えられる。また、黒鉛負極では電解液として汎用に使われているプロピレンカーボネートが、界面における副反応によって使用できないという問題があったが、本研究室で開発したホウ酸エステルを加えて固形化することで副反応を抑制しえることを新たに発見した。これらの研究により、電極・電解質界面、すなわち有機・無機ハイブリッドナノ界面におけるイオン交換反応は、これまでほとんど知見のない領域であったが、界面へ積極的に新たな反応場を形成させたり、界面の接触条件を変化させることで反応を制御できることを明らかにした。くわえて、これらの手法が電池高出力化等の性能改善に大きな役割を果たしていることが明らかに出来た。
食道内の酸クリアランス促進によりブラキシズムを抑制する経皮的刺激療法の開発

これまでに、胃酸分泌の抑制に関して胃酸分泌抑制剤がブラキシズムを有意に抑制することを明らかにしたが、30-40%の患者には効果がないことも判明した。また、唾液分泌の一次中枢である延髄の上唾液核にアセチルコリン受容体が分布することや、ラットの迷走神経の電気刺激が唾液分泌を促進することを見出した。そこで、唾液分泌促進剤がブラキシズムの治療に役立つと考えたが、約30%の頻度で排尿障害、不整脈、悪心・嘔吐、喘息発作などの副作用があるという欠点があった。また、迷走神経刺激装置がブラキシズムの治療に役立つとも考えられたが、適応症がてんかんであることに加え、外科的侵襲を伴うという欠点があった。耳介などの体表の一部には、迷走神経の枝が分布しており、副作用がなく、かつ侵襲のない迷走神経刺激方法として、迷走神経の枝が分布する耳介を電気刺激する方法や食物由来の化学物質であるカプサイシンにより、嚥下機能の改善を認めたとの報告があり、経皮的刺激が唾液分泌や嚥下ならびにそれに続く食道の蠕動運動を促進して、ブラキシズムの治療に役立つと考えられた。そこで、健常者3名(男性2名、女性1名)を対象に、耳介への経皮的刺激が唾液流出率および副交感神経活動を促進するかどうか予備実験を行った結果、耳介への経皮的刺激は唾液分泌と副交感神経活動を促進した。このことから経皮的迷走神経刺激が唾液分泌や嚥下ならびにそれに続く食道の蠕動運動を促進して、ブラキシズムの抑制に役立つのではないかと考え、食道内の酸クリアランス促進によりブラキシズムを抑制する経皮的刺激療法の開発を本研究の目的とした。動物実験として、セボフルレンによる吸入全身麻酔下で、Wistar系雄性ラットの左側顎下腺導管にφ0.8mmのカニューレを挿入し、圧力・歪み応力増幅装置、データ集積装置で食道の蠕動運動、唾液、嚥下等を記録可能なモデルラットを作製する予定であったが、手技が非常に難しく、安定したデータを採得できていない。臨床研究においては、被検者の獲得が進んでおらず、検証ができていない。動物実験については、モデルラットの作製を継続し、経皮的刺激と食道の蠕動運動の記録と免疫組織化学的検討を行う。臨床研究については、引き続き被験者の獲得を継続し、30年度に得られた最適な刺激方法を応用した経皮的刺激システムにより、睡眠時ブラキシズムの頻度が有意に減少するかどうかの検証を行う。

(理由)動物実験として、セボフルレンによる吸入全身麻酔下で、Wistar系雄性ラットの左側顎下腺導管にφ0.8mmのカニューレを挿入し、圧力・歪み応力増幅装置、データ集積装置で食道の蠕動運動、唾液、嚥下等を記録可能なモデルラットを作製する予定であったが、手技が非常に難しく、実験が進んでいない。臨床研究においては、睡眠時ポリグラフ検査への同意が得られず、検証ができていない。(使用計画)進捗の遅れている動物実験のためのラットや消耗品の購入にあてるほか、臨床研究の必要経費にもあてる予定である。
ラットの腺性下垂体原基に対するEGFの影響と, EGF受容体の研究

1.下垂体前葉の細胞分化に対するEGFのin vivoでの影響:13-16日令のラット胎仔に子宮内でEGF(1μg)を注射し,出産直前に胎仔下垂体を固定し免疫染色を行った.その結果は, EGFによる影響が認められなかった. in vivoでは,下垂体の分化に充分先行してEGFを投与するのが技術的に困難なため,明確な結果が得られなかったと思われる.2.前葉分化に対するEGFのin vitroでの影響:下垂体前葉の分化が起る充分前の時期(胎令11-12日)に原基を分離して, EGF存在下で器官培養し,無処理対照例と免疫組織学的な比較を行った.その結果, EGFにより時に培養片の大きさが顕著に増加する場合が認められた.このような場合,各前葉ホルモンに対する免疫陽性細胞の数は増加を認めず,またそれらの分布は疎になっており,ホルモン産生細胞以外の他の細胞系の増殖が起っていることが示された.また他の多くの例では,対照例との間に培養片の大きさの差が無く,周辺より上皮様の細胞の伸展が観察された.これらの場合,免疫陽性の細胞はEGF処理をした方が有意に少なかった.単層培養を行ってから,標識EGFを超音波破砕装置を用いて均一化し,培養組織のどこにそれが結合するかを調べると,中心部の腺細胞に分化する領域には,ほとんど結合が見られず,やや弱い結合能が周辺の上皮様の部分に認められた.以上の事実より, EGFは原始的な未分化上皮の増殖を促進するものの,下垂体前葉ホルモン産生細胞に分化する過程を抑制すると結論される.1.下垂体前葉の細胞分化に対するEGFのin vivoでの影響:13-16日令のラット胎仔に子宮内でEGF(1μg)を注射し,出産直前に胎仔下垂体を固定し免疫染色を行った.その結果は, EGFによる影響が認められなかった. in vivoでは,下垂体の分化に充分先行してEGFを投与するのが技術的に困難なため,明確な結果が得られなかったと思われる.2.前葉分化に対するEGFのin vitroでの影響:下垂体前葉の分化が起る充分前の時期(胎令11-12日)に原基を分離して, EGF存在下で器官培養し,無処理対照例と免疫組織学的な比較を行った.その結果, EGFにより時に培養片の大きさが顕著に増加する場合が認められた.このような場合,各前葉ホルモンに対する免疫陽性細胞の数は増加を認めず,またそれらの分布は疎になっており,ホルモン産生細胞以外の他の細胞系の増殖が起っていることが示された.また他の多くの例では,対照例との間に培養片の大きさの差が無く,周辺より上皮様の細胞の伸展が観察された.これらの場合,免疫陽性の細胞はEGF処理をした方が有意に少なかった.単層培養を行ってから,標識EGFを超音波破砕装置を用いて均一化し,培養組織のどこにそれが結合するかを調べると,中心部の腺細胞に分化する領域には,ほとんど結合が見られず,やや弱い結合能が周辺の上皮様の部分に認められた.以上の事実より, EGFは原始的な未分化上皮の増殖を促進するものの,下垂体前葉ホルモン産生細胞に分化する過程を抑制すると結論される.
リウマチ性疾患をもつ中高年女性の睡眠の質と慢性疲労の評価

更年期女性に好発するリウマチ性疾患であるシェーグレン症候群患者の睡眠の質と疲労に注目してその実態を明らかにすることを目的として研究を実施した。評価は、健常人と関節リウマチ患者を比較対照とした。主観的評価に質問紙調査、客観的評価に睡眠活動計(アクチグラム)を14日間装着し測定した。結果、60名の参加協力者を得た。その中で年齢と仕事の有無で合致する集団で比較を行った。シェーグレン症候群患者では、健康関連QOLは先行研究同様に健常人より劣っており、睡眠の質や疲労の自覚症状は非常に不良であった。アクチグラムを用いた客観的な睡眠測定での結果は、中途覚醒回数と中途覚醒時間が疾患群で多い傾向にあった。本研究は、リウマチ性疾患のなかでもとくに中高年女性に多くみられるシェーグレン症候群に注目し、その睡眠の困難さや疲労の状態を調べることを目的とした。シェーグレン症候群は、著者がこれまで明らかにしてきた「シェーグレン症候群患者の疾病受容過程における思い」や「シェーグレン症候群患者の健康関連QOL(生活の質)に関する調査」から、抑うつ状態にある人が多く、その要因に「疲れて仕事や家事が出来ない」「家族の病気の理解不足」「疲れやすくだるい」「よく眠れない」などが抽出された。そこで、シェーグレン症候群の疲労や睡眠困難さがどのような日常生活から生じているのかを明らかにすることを目的に本研究に取り組んでいる。今年度は、リウマチ性疾患をもつ患者の健康関連QOLにかかわる国内外の文献レビューを行ない、研究の動向を調査した。その結果、シェーグレン症候群に関する研究は、基礎医学的な研究以外で概観すると「健康関連QOL」「抑うつ」「疲労」「不安」のキーワードが多く、特に「疲労」について調査した研究が多く抽出された。また今年度は次年度調査の基礎資料とするため、23年度に実施したQOLに関する調査について再分析を実施した。具体的には、QOLに関する調査の「療養生活における苦痛」の自由記載を、内容分析し、苦痛の現状を明らかにした。結果、口の痛みなど「乾燥症状による身体的辛さ」、就寝時の皮膚乾燥憎悪による中途覚醒など「乾燥症状からくる生活への影響」、禁飲食が指定されている場所には行けない「行動制限」「認知度の低さ」が抽出された。この結果、口の痛みや夜間の皮膚乾燥感による中途覚醒などが睡眠を中断させ熟眠感を阻害している事が推測された。また、子育て、仕事、家事など日常の役割の遂行のため睡眠や休養の取り方に制限されることや抑うつ状態で行動制限から身体機能の低下による易疲労も推測された。本研究の目的は、リウマチ性疾患のなかで特に中高年女性に好発するシェーグレン症候群に注目し、その睡眠の質や慢性疲労の実態を明らかにすることである。そのため、シェーグレン症候群患者の比較として健常人とリウマチ患者を設定した。今年度は、睡眠や疲労について文献等を参考に、質問紙を作成した。さらに、質問紙の作成および睡眠の質の評価について客観的指標としてアクティグラフを使用することとし、測定項目・測定方法・期間について検討した。2週間に及ぶ時計の着用期間には、主観的睡眠感と疲労感を自己チェック出来るように、手帳型のセルフチェックシートを作成した。また、統計の専門科を含む研究協力体制を整え、実現可能性など研究計画書の修正を試みた。その後、調査開始にむけ倫理審査委員会承認を得た。倫理審査委員会の手続きなどが予定より少し遅れたため、調査開始もやや遅れ気味だが、概ね順調に研究参加者のリクルートは進んでいる。現在シェーグレン症候群患者を先行してリクルートし,調査を実施しており、年齢や生活背景をマッチングさせながら健常人をリクルートし、調査を行なっている。シェーグレン患者と健常人、リウマチ患者の3群について各30名程度の調査を予定しているが、マッチングさせながらのリクルートであるため、時間を要している。また、今年度は国内における、女性の睡眠と疲労に関する文献レビューを実施し、学会で報告した。さらに論文にまとめた。本研究の目的は、中高年女性に好発するリウマチ性疾患のシェーグレン症候群と関節リウマチに注目し、その睡眠の質や慢性疲労の実態を明らかにすることである。これまで、女性の睡眠と疲労に関する文献検討を行い、健常人、シェーグレン症候群患者、関節リウマチ患者の質問紙調査および2週間にわたる睡眠活動測定を進めてきた。睡眠活動測定は、アクチグラムを使用し客観的データを得るとともに同時に、参加者は、熟眠感や疲労感について毎日セルフチェックシートに記載した。本調査は、平成27年1月より開始した。新年度に研究代表者の所属変更に伴い、倫理審査の計画および資料の修正が生じたがおおむね順調にリクルートが進んだ。調査に1人あたり2週間を要するために、6台の睡眠測定用アクチグラムを使用した。しかし、長期間の装着によりアクチグラムの故障などが相次いでデータが取れなかったりするアクシデントが生じたため、調査期間の延長をせざるを得ない状況となった。当初のリクルート目標は、90名であったが現段階ではシェーグレン患者30名、関節リウマチ患者10名、健常人20名程度合計60名のデータの取得が済んでいる。現在、それぞれの群での解析をし群間比較なども加えて実施している。結果の公表のため、関連学会への演題登録を行った。また、患者会の全国ブロック部会において研究の進捗状況の報告およびリクルート活動を実施した。また、国内の学会で今までの積み重ねた研究の総括を報告し、論文投稿を行った。睡眠活動測定機器の破損や故障が続き内部データが破損したり、データが取れない事象が生じたため、参加者の調査期間が延長することがあった。

また、参加者の開始が都合により遅れてしまうこともあり、1人当たりにかかる測定期間が予定より長引くこともあった。代表者の所属変更のため倫理審査の手続き、書類変更などにより一定期間の中断が生じた。以上のことによりやや遅れている。本研究は、更年期の女性に好発するリウマチ性疾患であるシェーグレン症候群と関節リウマチの患者の健康に関する生活の質に注目したものである。特にシェーグレン症候群では、関節リウマチに比べ社会的な認知度も低くその患者の生活の困難さはわかりにくい。ドライマウスやドライアイは見た目にはわからず本人にしかそのつらさはわからない。また、乾燥症状からくる疲労感や夜間の口喝による不眠や覚醒などがあることが生活上の困難さを招いていることがわかってきた。そこで、この研究では主に睡眠の質の評価及び慢性疲労の評価を主観的スケールのみならず睡眠活動計(アクチグラム)を用いて客観的に測定することで明らかにしてきた。方法は、他の膠原病を合併していないシェーグレン症候群患者30名、他の膠原病を合併していない関節リウマチ患者30名、健常人30名を対象とした。評価項目は、乾燥症状、健康関連QOL(SF-36)、ピッツバーグ睡眠尺度による質問紙調査を実施した。質問紙調査後に14日間24時間の睡眠活動系の装着を行い、睡眠効率・睡眠時間・仮眠回数・仮眠時間・睡眠潜時・活動レベルなどを評価した。結果は、対象者は60名程度であり、関節リウマチ患者のリクルートが進まず群間比較の実施には困難が生じたが、年齢・仕事の有無の条件を合致させ健常人とシェーグレン症候群患者の比較が可能であった。また健常人およびシェーグレン症候群患者の健康関連QOLに影響を及ぼしている症状や睡眠状況を多変量解析にて明らかにした。最終年度には、これらの報告を学術集会にて報告した。また、これまでの成果を総説として投稿し受理された。現在は、睡眠活動系による評価について海外のジャーナルに投稿準備をしている更年期女性に好発するリウマチ性疾患であるシェーグレン症候群患者の睡眠の質と疲労に注目してその実態を明らかにすることを目的として研究を実施した。評価は、健常人と関節リウマチ患者を比較対照とした。主観的評価に質問紙調査、客観的評価に睡眠活動計(アクチグラム)を14日間装着し測定した。結果、60名の参加協力者を得た。その中で年齢と仕事の有無で合致する集団で比較を行った。シェーグレン症候群患者では、健康関連QOLは先行研究同様に健常人より劣っており、睡眠の質や疲労の自覚症状は非常に不良であった。アクチグラムを用いた客観的な睡眠測定での結果は、中途覚醒回数と中途覚醒時間が疾患群で多い傾向にあった。倫理審査委員からの指導などをうけ研究計画書の修正および承認などで予定より少し遅れて調査のスタートとなった。
PQBP1遺伝子変異による精神遅滞のモデルマウス作成と解析

PQBP1は私たちがポリグルタミンタンパクに結合する新規分子として発見したものである(Waragai et al., Hum Mol Genet 1999)。その後、ヨーロッパの精神遅滞研究コンソーシャムの成果により、比較的頻度の高い遺伝性精神遅滞の原因遺伝子であることが明らかになった(Kalscheuer et al., Nature Genet 2003)。私たちは、PQBP1遺伝子異常がどのような分子病態のもとに精神遅滞あるいは付随する小頭症をきたすかについて明らかにするために、本研究課題でPQBP1モデルマウスの作成を目指した。これまでに、pQBP1のRNAiによるノックダウンマウス(pDECAP plasmidを用いたもの)を作成し、高架十字路テストでの異常を観察している(未発表)。これは、注意障害とも関連する症状と思われる。また、conditional knockoutマウスについても、lox-Pを挿入したノックインマウスが既に出来上がっており(未発表)、今後適切なCreマウスと交配することで、モデルマウスを作成していく予定である。PQBP1は私たちが発見したポリグルタミン蛋白結合分子である。PQBP1は生理的に転写マシナリーとスプライシングファクターをつなぐ役割を持っていると考えられ、更には細胞分裂にも関連が疑われている。その発現は胎児期の中枢神経系に多く、生後は神経幹細胞の残存する部位を除いて急速に初減量が減少する。蛋白発現量の変化も同様で、胎児期の脳に特異的に見られるが、生後はほとんど観察されない。興味深いことに、最近PQBP1の遺伝子異常はヒト精神遅滞の原因となることが明らかになった。PQBP1異常症の症状は精神遅滞、小頭症、低身長である。これらの病態の分子基盤の解明さらには治療法の開発のためにはマウスモデルが必要となる。そこで、私たちはPQBP1遺伝子の発現量をRNAiで抑制したマウスモデル、ならびにconditional KOマウスの作成に本研究で取り組んでいる。これまでに、RNAiマウスを作成して、行動解析を行っているが、今の所顕著な所見を得ていない。一方、conditional KOマウスについてはB6をバックグラウンドとしたES細胞株を作成することに成功した。現在、サザンブロット等を用いてさらに確認した後に、インジェクションを開始する予定である。
新生児脳の成長統計形状モデル構築による子どもの発達障害発症リスク評価

本研究では,新生児脳の発達度合の指標として脳発達度を提案した.脳発達度は,脳内の解剖学的特徴点間の距離を用いて脳形状を数値化することで,多様体学習により脳形状の類似度を計算し,その結果を1次元の値で定義する.実験結果から脳発達度は修正齢(胎生40週に修正した年齢)と脳容量の双方と高い相関を持つことを明らかにした.本研究では新生児の脳発達遅滞評価のため,成長モデルを用いた新生児脳年齢推定法を提案した.提案法は新生児脳年齢推定に脳内の解剖学的特徴点間の距離を用いた重回帰モデルに基づく.また,特徴点間距離には個人差が含まれているため,脳発達度を用いることで特徴点間距離の標準化を行う方法を提案した.新生児期においては脳成長速度の個人差が大きく,これを推定することが新生児脳疾患診断支援に重要である.臓器形状を表現する手法として統計的形状モデル(Statistical Shape Model: SSM)が提案されている.しかし,成長に伴う新生児脳形状変形を明らかにするには,SSMを4次元に拡張する必要がある.本研究ではSSMを4次元に拡張した時空間統計的形状モデル(spatiotemporal Statistical Shape Model:stSSM)の構築法を提案した.同手法では,時間軸に沿った重み関数を導入し,データ毎に与えられた重みパラメータを用いた最尤主成分分析法に基づく.実験結果より,成長に伴う脳形状個人間変動の変化を定量化したstSSMの構築を行えることが確認できた.さらにstSSMを40歳から90歳の被験者を対象に脳MR画像を用いたアルツハイマー型認知症鑑別診断に適用し,従来のSSMより提案するstSSMを用いることで識別精度が向上し,統計的形状モデルの多元化の有効性を示した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。新生児の約10%が低出生体重児として出生し,幼児期の発達障害発症との強い相関が示唆されている.発達障害は,より早期,さらには発症前からの療育が予後改善に有効ではあるが,発症予測法が不明であるため,発達障害前の療育開始は行えない.我々は,ハイリスク児を対象に新生児期の脳形状およびその発達に伴う形状変化から,発症を予測する研究を進めている.そこで,正常な脳形状,正常な脳形状の時間変化のモデル化を行い,同モデルを用いた発症予測を行った.今年度の研究実績を以下に示す.実績1) weighted PCA(重み付き主成分分析)を用いた時空間統計的形状モデル構築法を提案した.同手法は測定時点が異なる複数学習用被験者脳形状に対して,時間軸に沿った重みパラメータを定義し,各時点において統計的形状モデルを構築する.同手法を2次元脳形状に対してlevelset法を用いて適用し,0歳から2歳の期間における新生児脳形状変形をモデル化した.実績2)脳表面形状での個人間変動をモデル化するため,脳形状表面点の個人間対応付け法として,脳表面の脳回,脳溝の形状を特徴抽出したSDI(sulcal distribution index)係数を提案し,球への写像空間中の非線形変形法を提案した.実績3)新生児は特に成長の違いが大きく,同じ年齢(月齢)においても,その実質な成長度は大きく異なる.そこで,多様体学習を用いた脳発達度推定法を提案した.同手法を用いることで,各個人の脳発達度を推定可能となり,さらに実年齢との違いから,脳発達疾患との関連性が見いだせるのではないかと考えている.本研究の主目的である新しい時空間統計的形状モデル構築法を提案し,すでに実データへの適用も行えている.さらには同モデルを用いた,個人の脳成長度合いの定量化法も提案を行えているため,主要な問題はほぼ解決できたと考えている.本研究では,新生児脳の発達度合の指標として脳発達度を提案した.脳発達度は,脳内の解剖学的特徴点間の距離を用いて脳形状を数値化することで,多様体学習により脳形状の類似度を計算し,その結果を1次元の値で定義する.実験結果から脳発達度は修正齢(胎生40週に修正した年齢)と脳容量の双方と高い相関を持つことを明らかにした.本研究では新生児の脳発達遅滞評価のため,成長モデルを用いた新生児脳年齢推定法を提案した.提案法は新生児脳年齢推定に脳内の解剖学的特徴点間の距離を用いた重回帰モデルに基づく.また,特徴点間距離には個人差が含まれているため,脳発達度を用いることで特徴点間距離の標準化を行う方法を提案した.新生児期においては脳成長速度の個人差が大きく,これを推定することが新生児脳疾患診断支援に重要である.臓器形状を表現する手法として統計的形状モデル(Statistical Shape Model: SSM)が提案されている.しかし,成長に伴う新生児脳形状変形を明らかにするには,SSMを4次元に拡張する必要がある.本研究ではSSMを4次元に拡張した時空間統計的形状モデル(spatiotemporal Statistical Shape Model:stSSM)の構築法を提案した.同手法では,時間軸に沿った重み関数を導入し,データ毎に与えられた重みパラメータを用いた最尤主成分分析法に基づく.実験結果より,成長に伴う脳形状個人間変動の変化を定量化したstSSMの構築を行えることが確認できた.さらにstSSMを40歳から90歳の被験者を対象に脳MR画像を用いたアルツハイマー型認知症鑑別診断に適用し,従来のSSMより提案するstSSMを用いることで識別精度が向上し,統計的形状モデルの多元化の有効性を示した.今後は以下の3項目で研究を推進する.研究項目

1【解析パラメータの最適化】提案した時空間統計的形状モデル構築法においては,時間軸に沿った重みパラメータを定義している.現在は同パラメータは任意に設定している.そこで,同パラメータ関数の最適化,モデル化を行う学習データ空間内の特徴に沿った関数形状の最適化,データ密度に応じた局所パラメータ関数などを検討し,時空間統計的形状モデルの高質化を行う.研究項目2【時空間統計的形状モデルの改良】提案した時空間統計的形状モデルでは,成長,老化,疾患進行度などの各時点での個人間変動を統計的にモデル化している.これを,空間と時間を入れ替え,時間軸に対する個人間変動を統計的にモデル化する解析手法を検討する.研究項目3【他特徴量に対する時空間統計的形状モデルの適用】提案した時空間統計的形状モデルでは,脳表からの符号付距離値を用いて時空間統計的形状モデルを構築した.脳表での個人間の解剖学的位置合わせが行えているため,別特徴量として同特徴点の3次元位置座標を用いた時空間統計的形状モデルを構築する.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。