hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セミパラメトリック推定量の高次漸近理論とその応用

データを統計的に解析する際の統計的モデルには、データを生成するメカニズムに関する知識をどの程度事前に想定するかに応じて、パラメトリック、セミパラメトリック、ノンパラメトリック法の3種類のモデルがある。一般に、セミパラメトリックモデルのパラメトリック部分の推定量は、標準的なパラメトリック推定量と同等の収束スピードを有することが多いが、小標本の場合には、その中に含まれる収束スピードの遅いノンパラメトリック推定量の影響を受けることが多く、実際にデータに適用する際には一次の漸近特性をそのまま適用することが適切でないことが多い。そのため、セミパラメトリック推定量の高次漸近理論を調べる必要性が指摘されてきた。本研究は、Single Indexモデルと呼ばれるセミパラメトリックモデルが含む有限次元パラメータ部分の√<n>-consistentな推定量のうち、Averaged Derivativeによる推定量(ADE)をとりあげ、その高次漸近特性を調べるものである。平成12年の研究では、ADEの一階のエッジワース展開が導出された。ADEは形式上U統計量と同じ形を有しており、導出されたエッジワース展開には、U統計量と対応する修正項以外にノンパラメトリック密度推定に起因するバイアス修正項と分散修正項が必要であることがわかった。更に、13年の研究ではADEのブートストラップ分布のエッジワース展開も導出されt,それがADE推定量のエッジワース展開と漸近的に同等であることが示された。すなわち、ブートストラップ分布は、ADEの小標本分布の近似としてはエッジワース展開と同等であることが示された。また、それに付随する成果として、正規近似誤差を最小にするようなbandwidthの選択法を提案した。伝統的な、√<n>-consistentで漸近正規性をもつパラメトリック推定量に関して、エッジワース展開とブートストラップ分布が推定量の分布を近似する上で漸近的に同等の精度を有することは良く知られている。本研究は、√<n>-consistentで漸近正規性をもつセミパラメトリック推定量が同様の性質を有するかどうかの分析を試みる初めての研究である。本研究では、この推定量を漸近分散で標準化した統計量のブートストラップ分布が、Nishiyama and Robinson(2000a)で示された一階のエッジワース展開と漸近的に同等の近似を与えることが解析的に証明された。また、その結果に基づいて、トービットモデルベースでのモンテカルロ実験が行われ、小標本特性に関する考察も試みられた。その結果、正規確率変数から生成されるトービットサンプルに関して、データ数100程度でもかなり良好な近似が得られること、また全般的にブートストラップ分布の方がエッジワース展開よりもバンド幅に関してロバストな近似が得られることが示された。
思考、判断の基礎過程としての作業記憶の神経機構の研究

作業記憶とはある課題の遂行に必要な情報を能動的に保持する機構であり、様々な認知活動の基礎的な過程であると考えられている。ある課題に必要な情報は作業記憶として保持されるが、同時に統合され操作が加えられる。作業記憶は情報の短期的な保持機構であると同時に、情報の選択、統合、操作を含む動的な情報処理機構であり、思考・判断などの認知機構の解明のためには、その動的な側面を明らかにする必要がある。本研究では、まず作業記憶に関与する神経回路とそこでの情報の流れを明らかにするため、眼球運動を使った遅延反応をサルに行わせ、前頭連合野からマルチプル・ニューロン活動を記録した。同一記録から複数の単一ニューロン活動を分離し、各ニューロンの機能や特徴を決定した後、ニューロン活動の相互相関分析を行った。133の活動記録より、166のニューロン・ペア-を得た。このうち39ペア-が共通入力関係を、43ペア-が連続入力関係を示した。共通入力関係にあるペア-では、同機能のペア-と異機能のペア-がほぼ同数見いだされ、両者の間で活動の選択性の有意な類似が見いだされた。一方、連続入力関係にあるペア-では、同機能のペア-が44%、異機能のペア-で課題の時間経過の方向に情報授受をするものが34%、逆方向のペア-が22%存在した。選択性の類似度は、両者が視覚応答をもつペア-で高いが、運動関連活動をもつペア-で低く、順行性の情報授受をするペア-では視覚応答をもつものから記憶関連活動をもつものへのペア-で類似度が高かった。逆行性の情報授受をするペア-では選択性の類似は有意ではなかった。このように、異機能のニューロン間で課題の進行に伴う情報授受が行われていること、情報の入力部では選択性の類似したニューロン間の相互作用が多く、出力部に近づくにつれ異機能や異なる選択性をもつニューロン間の相互作用が顕著になることが明らかになった。
膵癌に対する特異的遺伝子治療法の開発と臨床応用へのアプローチ

癌に対する遺伝子治療の現状に於いては、癌免疫遺伝子療法や、ヘルペスウイルス・チミジンキナーゼ、或いはアンチセンス導入による遺伝子治療が主流であり、dominant negative mutantを用いた遺伝子治療の検討はほとんどなされていない。その意味で、RAS抑制変異体N116Yを用いた遺伝子治療研究はきわめて独創的なアプローチであるといえる。申請者は、今回の本研究を通じ、膵癌における活性化RASをターゲットとし、N116Yを用いこれを抑制することにより、膵癌の増殖を抑制し、癌形質を喪失させることを明らかにした。またin vivoにおけるN116Yの腫瘍抑制効果を評価することにより、N116Yの治療遺伝子としての可能性を探ることは膵癌に対する特異的治療法の開発に大きな展望を開くものと思われ、研究を続けた結果、N116Yの癌組織特異的発現ベクターを開発し、膵癌に対する遺伝子治療の展望を開いた。これにより、二次発癌などの副作用のない癌遺伝子治療法のモデルを権立することができたものと考える。N116Yは、RAS以降のシグナル伝達を阻害し、癌形質を喪失させ、腫瘍細胞の増殖を抑制する。研究代表者らは“活性化RASの機能阻害により、ras変異のある膵癌細胞でもその増殖を抑制しうる"との仮説を立て、RAS抑制変異体N116Yを用い、膵癌における有力な補助療法としての遺伝子治療の可能性を検討した。[結果]N116Y遺伝子をras変異をもつ膵癌細胞株にリポフェクション法で実験的に遺伝子導入し、膵癌細胞でも強力な増殖抑制効果が得られることを証明した。さらに遺伝子導入方法としてレトロウイルスヘクターを用い、CEAプロモーターによる腫瘍特異的な遺伝子発現システムを開発した。アデノウイルスベクターによる遺伝子導入効率の検討では、moi200で約65%から90%前後の導入効率が得られた。Ad CMVN 116Yの膵癌細胞株増殖抑制効果の検討では、全ての膵癌細胞株において、moi200あるいは400でコントロールと比較し、有意に増殖を抑制した。さらにAd CEA N116Yの各種細胞株での検討では、CEA産生陰性細胞株へのAd CEA N116Y、PCはmoi400でも増殖抑制効果を示さなかった。一方、CEA産生陽性膵癌細胞株はmoi200でコントロールと比較し、有意に細胞増殖を抑制した。昨年度の研究によりN116Y遺伝子をras変異をもつ膵癌細胞株にリポフェクション法で実験的に遺伝子導入し、膵癌細胞でも強力な増殖抑制効果が得られることを証明した。さらに遺伝子導入方法としてレトロウィルスベクターを用い、CEAプロモーターによる腫瘍特異的な遺伝子発現システムを開発した。さらに食道癌細胞株において、N116Y蛋白が細胞周期を停止状態にすること、RAS以降のシグナル伝達経路であるErk2のリン酸化を阻害することを報告した。これらの研究成果をふまえて、本年度の研究の遂行にあたっては腫瘍に特異的にN116Yを発現させ、正常組織への影響を極力排除できることを証明し、N116Yが治療遺伝子として臨床応用が可能か否かを探ることを目的とした。まず腫瘍に特異的にN116Yを発現させるCEAプロモーターを組み込んだアデソウイルスベクターAdCEA-N116Yを作成した。次にin vitro実験によりAd CEA-N116YがCEA活性のある膵癌細胞に特異的かつ効果的な増殖抑制効果を示すことを証明した。さらにこの抑制効果はCEA活性のある細胞特異的に核の断片化-apoptosisを起こすことを示した。in vivoにおいてはマウスを用いた治療モデルを作成し、Ad CEA-N116Yが有効な腫瘍抑制効果を示すかどうかを引き続き検討している。
エゾマツとアカエゾマツの種間雑種の遺伝的多様性の評価

エゾマツとアカエゾマツとの種間雑種について、(1)天然林における雑種の動態、(2)人工交配家系における形質遺伝、の二点の解明を目的として形質遺伝に関する研究を行った。天然林における雑種の形成過程を解明するために、東京大学北海道演習林の天然林において、1995年6月に新たに発見された雑種2個体を中心に40m×40mの調査区を設置し、出現樹種、直径、樹高、立木位置の測定を行った。雑種の生育立地は湿性立地に成立するアカエゾマツ純林の林縁で、トドマツとエゾマツを中心とする針広混交林との境界に位置していた。雑種および両親種の葉の断面についてみると、アカエゾマツは菱形、エゾマツは扁平型、雑種は中間型を示した。雑種の表現型の遺伝様式を捉えるために、人工交配家系について、葉横断面の形状、生物季節現象、エゾマツカサアブラムシ等による動物害耐性などについても調査を行った。エゾマツとアカエゾマツとでは開芽時期が異なり、開芽期は開花期に影響を与えることから、雑種形成メカニズムの解明にとって重要な特性である。人工交配家系について開葉期の遺伝構造を調べた結果、エゾマツの開葉は一斉に起こるのに対し、アカエゾマツでは種内に較差がみられ、雑種は両樹種の中間を示した。エゾマツにはエゾマツカサアブラの被害がみられるのに対し、アカエゾマツでは無被害であった。雑種については、被害個体数および被害度に関して中間を呈した。被害は樹高の高い個体で顕著に認められた。さらに、天然林の個体について、生葉からDNAを抽出し、RAPD法を用いてDNA分析を行った。いくつかのプライマーが種特異的プライマーであると推定され、種間雑種推定に有効であると考えられた。東京大学北海道演習林において発見されたエゾマツとアカエゾマツの節間雑種について、形質遺伝に関する研究を行った。この研究では、(1).天然林における雑種の動態、(2).人工支配種における形質遺伝を解明すべく調査を行った。天然林における雑種の形成過程を解明するために、演習林内の天然林において、1995年6月に新たに発見された雑種2個体を中心に40m×40mの調査区を設置し、出現樹種の種名、直径、樹高、立木位置の計測を行った。雑種の生育立地はアカエゾマツ純林の林縁に位置していた。雑種の表現型の遺伝様式を捉えるために、葉横断面の形状,生物季節現象,カサアブラムシ等による動物害への耐性などについての調査を行った。エゾマツとアカエゾマツとでは開芽時期が異なる。開芽期は開花期にも影響を与え、雑種形成のメカニズム解明にとって重要な特性である。人工交配によって育成された雑種について、その開葉期の遺伝構造を調べた結果、エゾマツの開葉期は一斉に起こるのに対し、アカエゾマツは種内でばらつきがみられ、雑種はその中間を示した。エゾマツにはエゾマツカサアブラの被害がみられるのに対し、アカエゾマツでは無被害である。置戸、阿寒で報告されている雑種の採集を秋季に行った。採取した材料について形質の測定を行ったところ、当演習林における雑種と同様の傾向を示した。上記の材料について、生葉からDNAの抽出を行った。

DNA分析についてはRAPD法を用いたが、PCR増幅が成功しなかったため、DNA分析を行うに至らなかった。エゾマツとアカエゾマツとの種間雑種について、(1)天然林における雑種の動態、(2)人工交配家系における形質遺伝、の二点の解明を目的として形質遺伝に関する研究を行った。天然林における雑種の形成過程を解明するために、東京大学北海道演習林の天然林において、1995年6月に新たに発見された雑種2個体を中心に40m×40mの調査区を設置し、出現樹種の種名、直径、樹高、立木位置の測定を行った。雑種の生育立地は湿性立地に成立するアカエゾマツ純林の林縁で、トドマツとエゾマツを中心とする針広混交林との境界に位置していた。雑種および両親種の葉の断面についてみると、アカエゾマツは菱形、エゾマツは扁平型、雑種は中間型を示した。雑種の表現型の遺伝様式を捉えるために、人工交配家系について、葉横断面の形状、生物季節現象、エゾマツカサアブラムシ等による動物害耐性などについても調査を行った。エゾマツとアカエゾマツとでは開芽時期が異なり、開芽期は開花期に影響を与えることから、雑種形成メカニズムの解明にとって重要な特性である。人工交配家系について開葉期の遺伝構造を調べた結果、エゾマツの開葉は一斉に起こるのに対し、アカエゾマツでは種内で較差がみられ、雑種は両樹種の中間を示した。エゾマツにはエゾマツカサアブラの被害がみられるのに対し、アカエゾマツでは無被害であった。雑種については、被害個体数および被害度に関して中間を呈した。被害は樹高の高い個体で顕著に認められた。さらに、天然林の個体について、生葉からDNAを抽出し、RAPD法を用いてDNA分析を行った。いくつかのプライマーが種特異的プライマーであると推定され、種間雑種推定に有効であると考えられた。
マイクロボディ機能転換の動的解析

脂肪性種子の子葉組織では、光照射によりマイクロボディの機能転換(グリオキシゾームから緑葉パーオキシゾーム)が観察される。グリオキシゾームおよび緑葉パーオキシゾームそれぞれに特異的な酵素の特異抗体およびcDNAを用いた解析から、以下の調節機構が働いていることが明かとなった。1.光照射により、緑葉パーオキシゾーム酵素が誘導されてくるが、この誘導はその酵素のmRNAの光照射による出現、増大に起因している。2.光照射によるグリオキシゾーム酵素の減少消失は、その酵素のmRNA量の減少消失とともに、光照射によりグリオキシゾーム酵素の分解系がマイクロボディ内に誘導されることに起因している。一方、緑化子葉がその後セネッセンスしていく際に、再びグリオキシゾームが誘導されてくることが判明した。この事実は、子葉組織において、光照射によるマイクロボディの機能変換と全く逆の機能転換(緑葉パーオキシゾームからグリオキシゾーム)がそのセネッセンスの時期に生じることを示しており、このマイクロボディの機能転換が、可逆的であることを示している。このセネッセンス時におけるグリオキシゾーム酵素の誘導は、それらのmRNAの量に対応しており、それらの遺伝子の発現のレベルで調節されている。セネッセンス時の従来とは逆のマイクロボディの機能変換に、光照射時と同様の調節機構が働いているか否かは今後に残された課題である。カボチャなどの脂肪性種子の子葉組織では、その緑化にともないマイクロボディの機能的変換(グリオキシゾ-ムから緑葉パ-オキシゾ-ム)が生じる。従来の研究から、グリオキシゾ-ムが直接緑葉パ-オキシゾ-ムに転換していくこと、及びこの変換にあたって、マイクロボディ内にグリオキシゾ-ム酵素の分解系が誘導されることを明らかにしている。本年度の研究結果は以下の通りである。1。グリオキシゾ-ム酵素リンゴ酸シンタ-ゼのcDNAをカボチャ黄化子葉のcDNAライブラリ-よりスクリ-ニングし、その塩基配列から一次構造を明らかにした。このcDNAをプロ-ブとして、子葉の緑化にともなうリンゴ酸シンタ-ゼmRNA量の変動をNorthern Blotで調べた結果、緑化にともなって、そのmRNAが急速に減少し、最終的に消失してしまうことが判明した。この結果は、マイクロボディの機能転換にともなうグリオキシゾ-ム酵素の消失は、その分解系がマイクロボディ内に誘導されることと共に、グリオキシゾ-ム酵素のmRNA量が減少して、その生合成が抑えられることに起因することが示唆された。2。緑葉パ-オキシゾ-ム酵素グリコ-ル酸オキシダ-ゼのcDNAをカボチャ緑化子葉のcDNAライブラリ-よりスクリ-ニングし、その塩基配列から一次構造を明らかにした。マイクロボディの機能転換にともないグリオキシゾ-ム酵素が分解されるが、同様に緑葉パ-オキシゾ-ム酵素であるグリコ-ル酸オキシダ-ゼが分解を受けるか否かこのcDNAを用いて調べたところ、分解を受けず、この分解がグリオキシゾ-ム酵素に特異的であることを明らかにした。3。両マイクロボディに局在するリンゴ酸脱水素酵素のcDNAクロ-ニング及びその構造解析を行った。脂脂性種子の子葉組織では、光照射により子葉が緑化する。それにともないマイクロボディの機能変換が生じ、グリオキシゾ-ムは緑葉パ-オキシゾ-ムへと変換する。植物体の成長につれて、緑化子葉はセネッセンスの状態に移行していき、本葉にその栄養分を供給するようになる。本年度の研究から、セネッセンスとともに、グリオキシゾ-ム特異的酵素であるmalatesynthaseとisocitrate lyaseが発現してくること、これらの酵素はマイクロボディ画分に局在していることが判明し、子葉のセネッセンス時においてグリオキシゾ-ムが出現してくることが明かとなった。この事実は、子葉組織において、光照射によるマイクロボディの機能変換と全く逆の機能転換(緑葉パ-オキシゾ-ムからグリオキシゾ-ム)が、そのセネッセンスの時期に生じることを示している。

子葉のセネッセンスを誘導する条件が暗所であることから、このマイクロボディの機能転換は、明暗の条件によって、可逆的に起こると見なすことが出来る。このセネッセンス時におけるグリオキシゾ-ム酵素の誘導は、それらのmRNAの量に対応しており、それらの遺伝子の発現のレベルで調節されている。脂肪性植物の花弁のセネッセンス時にもこのグリオキシゾ-ムの誘導は観察されることから、このオルガネラがセネッセンスに重要な機能を果たしていることが推察されるが、その機能やこうしたマイクロボディの従来とは逆の機能変換における調節機構の解明は今後に残された課題である。
ジルコニアセラミックスの３次元自由形状創成を目的とした加工技術に関する研究

平成27年度には主にジルコニアセラミックスのレーザ援用加工法に関する研究を遂行した.平成26年度までの成果ではレーザを援用した場合でも切削力が100 N程度と比較的高い値となっておりさらなる切削力の減少が必要と思われた.そのため平成27年度はダイヤモンド電着砥石を用いたレーザ援用加工を実施した.ダイヤモンド電着砥石を用いることにより超硬工具を用いた切削加工を実施する場合よりも切削力を抑制することができ,高効率な加工が可能となると考え本研究を実施した.まずは加工条件の最適化を行うためのシステムを開発した.最適化の手順を以下に示す.1FEMを用いて加工部の温度分布を推測.2加工部の温度が最適となるようレーザ照射条件(出力,スポット径,工具・スポット間距離)を最適化.最適化を実施する際は加工部の温度分布が以下の3条件を満足するようにした.(a)加工部の平均温度が加工に適した温度である.(b)加工部の温度が一様に分布している.(c)レーザ照射時に材料中に生じる熱応力がジルコニアセラミックスの破壊強度以下である.(c)について最適化する際に,ジルコニアセラミックスの破壊強度は温度依存性を有することを考慮した.またダイヤモンド電着砥石を用いたレーザ援用研削加工実験を実施した.その結果研削力に関して,120 Wの出力のレーザを用いた場合に研削力が非援用時の1/2以下になることが示された.本プロセスは高温環境における破壊靭性値の低下を利用して被削性を向上させるが,実験の結果表面粗さはレーザ援用の影響を受けないことが判明した.しかし電子顕微鏡を用いた詳細観察から,レーザ援用加工時の材料表面にマイクロクラックが存在することが確認された.これはレーザにより温度が上昇し破壊靭性値が低下したためであると考えられる.工具損傷に関して,レーザを援用することによりダイヤモンド砥粒間の隙間への目詰まりが抑制されることが示された.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度に,レーザ援用加工法および工具加熱加工法に関する研究を実施した.まず,ヒータを用いてジルコニアセラミックスを最高450 °Cに加熱し,高温環境下における加工メカニズムを解明した.その結果高温環境化においては材料の脆性が顕著となり,脆性モードでの加工が支配的となることが判明した.次にレーザ援用加工を実施するための実験装置を開発した.実験装置はレーザ照射用レンズ,焦点位置微調整装置,スポット位置微調整装置,高速度カメラおよびサーモグラフィから構成されており,これらを3軸マシニングセンタに搭載した.レーザ照射時の材料中温度分布を得るため,有限要素シミュレーションを開発した.シミュレーション結果とサーモグラフィによる計測結果を比較した結果,両者が合致した.シミュレーション結果を用いて,加工部位の温度分布が最適となるよう,レーザ照射条件を決定した.決定した条件を用いてレーザ援用加工実験を実施した.材料を損傷することなく加工でき,さらにレーザ非援用における加工と比較しスラスト力が51.3 %低下,工具摩耗量も大幅に減少した.平成26年度における成果において,材料の脆性を利用したレーザ援用切削加工を提案し,その有効性を示せたことに新規性がある.さらに,レーザ援用切削の加工条件を決定する方法を提案した点にも新規性がある.これらの研究成果に関して,現在International Journal of Machine Tools and Manufactureに投稿中である.また,工具を加熱してドリルで加工する工具加熱加工法に関して,超硬ソリッドドリルを利用した実験を実施している.提案手法において,切削力の減少が確認された.ジルコニアセラミックスに対する,高効率・低コスト且つ精度も保障される除去加工法が本研究を通し確立されつつある.平成27年度には主にジルコニアセラミックスのレーザ援用加工法に関する研究を遂行した.平成26年度までの成果ではレーザを援用した場合でも切削力が100 N程度と比較的高い値となっておりさらなる切削力の減少が必要と思われた.そのため平成27年度はダイヤモンド電着砥石を用いたレーザ援用加工を実施した.ダイヤモンド電着砥石を用いることにより超硬工具を用いた切削加工を実施する場合よりも切削力を抑制することができ,高効率な加工が可能となると考え本研究を実施した.まずは加工条件の最適化を行うためのシステムを開発した.最適化の手順を以下に示す.1FEMを用いて加工部の温度分布を推測.2加工部の温度が最適となるようレーザ照射条件(出力,スポット径,工具・スポット間距離)を最適化.最適化を実施する際は加工部の温度分布が以下の3条件を満足するようにした.(a)加工部の平均温度が加工に適した温度である.(b)加工部の温度が一様に分布している.(c)レーザ照射時に材料中に生じる熱応力がジルコニアセラミックスの破壊強度以下である.(c)について最適化する際に,ジルコニアセラミックスの破壊強度は温度依存性を有することを考慮した.またダイヤモンド電着砥石を用いたレーザ援用研削加工実験を実施した.その結果研削力に関して,120 Wの出力のレーザを用いた場合に研削力が非援用時の1/2以下になることが示された.

本プロセスは高温環境における破壊靭性値の低下を利用して被削性を向上させるが,実験の結果表面粗さはレーザ援用の影響を受けないことが判明した.しかし電子顕微鏡を用いた詳細観察から,レーザ援用加工時の材料表面にマイクロクラックが存在することが確認された.これはレーザにより温度が上昇し破壊靭性値が低下したためであると考えられる.工具損傷に関して,レーザを援用することによりダイヤモンド砥粒間の隙間への目詰まりが抑制されることが示された.申請時の年次計画において,一年目(平成26年度)はレーザ援用切削加工法に関する研究,工具加熱加工法に関する研究およびレーザ焼結法に関する研究を実施するとしていた.前二者に関しては順調に進行しており,特にレーザ援用切削加工法に関しては予想以上に進行したといえる.一方レーザ焼結法に関する実験は現在のところ実施できていない.しかし,具体的な焼結方法に関する提案をいくつか行っており今後実験を実施していく予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。レーザ援用切削加工に関しては,工具種類の変更,切削速度を50 m/min程度まで増加させることを検討している.さらに3次元自由形状加工実現のため,ガルバノスキャナを用いた実験装置の設計を行った.この開発も並行して進める.工具加熱加工法に関して,基礎的なドリル加工実験を27年度初頭に終了し,英語論文にまとめる.焼結については,現在ジルコニアに特化した新たな焼結方法の特許を申請中であり,今後基礎的な実験を実施する.一方,ジルコニアセラミックスの3次元自由形状を創成するにあたり,工作機械と実験装置を融合させる必要があるが,そこには技術的困難が多い.時間制約の中で最も効果的に有効性を示せる実験方法を検討する必要がある.27年度が最終年度であるため、記入しない。
BIM用の詳細な建物の３Ｄモデルの自動生成システムの開発

過去数百年、建築設計の元になっていた「図面」に代わり、コンピュータで詳細な建物の3Dモデルを作り、設計から施工、維持管理に至るまで利活用するBIM (Building Information Model)が、今、急速に進化・発展している。BIMの「3Dモデル」は、柱や梁、鉄骨、配管、空調ダクトといった建物を構成する部材やパーツを忠実に再現する詳細な3Dモデルを持ち、「図面の不整合」や「建築完了後に配管のため穴を開けるコア抜き」などの不具合を防止することができる。しかし、詳細な3Dモデルを作成するには、3次元CADやCGソフト等を用いて、多大の労力と時間をかけ、数多いパーツの形状作成、属性情報の入力を行い、それらを適切なところに配置している。そこで、これまでの研究成果である「電子地図上の建物境界線に基づいて建物の3Dモデルを自動生成するシステム」を発展させ、パーツを有する詳細な3Dモデルを自動生成することで、BIMの利活用を普及させる「BIM用3Dモデルの自動生成システム」の研究・開発を目的とする。昨年度の研究成果として、詳細な建物の3Dモデルを自動生成するシステムの開発を行い、以下の研究成果をあげた。(1)四角形の方向性を考慮したポリゴン分割・整形による建物の自動生成(2)拡張したstraight skeleton手法による屋根の自動生成(3)straight skeleton手法による3次元屋根モデルの自動生成に基づく屋根レポートの作成(4)建物境界線の直角ポリゴン整形による3次元建物モデルの自動生成研究の進捗状況として、「おおむね順調に進んでいる」と考える。その理由として、以下に示す「研究目標」に対して、1年目として、「現在までの進捗状況」に示すような研究成果をあげているからである。【研究目標】BIMは建築設計・施工、維持管理のあり方を劇的に変革するものである。BIMの利活用の普及を妨げているのは「建物を構成する数多い部材の3次元形状モデリング作業、及び、部材の属性情報の入力作業の多大さ」である。これを激減させるために、これまでの研究成果である「電子地図上の建物境界線に基づく3次元建物モデルの自動生成システム」を発展させ、自動生成のための新たなアルゴリズムを研究開発することで、「詳細なBIM用の建物の3Dモデルを自動生成するシステム」の開発を目的とする。本研究では、以下のことを目標とする。(1)建物を細部まで忠実に再現するため、数多い部材の詳細な3Dモデルの形状の自動生成、(2)数多い部材の属性情報のデータベース構築の自動化、(3)性能を満たし全体のコストを最小にする配管の自動レイアウト。【現在までの進捗状況】現在までの研究成果として、電子地図上の建物境界線に基づいて、建物の3Dモデルを自動生成するために「四角形の方向性を考慮したポリゴン分割・整形による建物の自動生成」、「3次元建物モデルの自動生成のための建物境界線のポリゴン整形」というテーマで、日本建築学会、国際学会(IEEE ICSP)などで、それから、あらゆる形状の建物境界線に対して建物の3Dモデルを自動生成するために「拡張したストレートスケルトン手法によるの自動生成」というテーマで土木情報学シンポジウム、国際学会(IEEE SysCoとIEEE ICSP)、「BIM用の3次元建物モデルの自動生成システムの開発」というテーマで国際学会(ETIC/RSET/SPSD Sympo2019)にて発表した。【今後の研究の推進方策】建築部材やパーツを備え現実の建物を忠実に再現する「詳細な建物の3Dモデル」を自動生成するために「四角形の方向性を考慮したポリゴン分割・整形による建物の自動生成」の手法を発展させ、「ポリゴン分割・整形した四角形の組み合わせ」で、自動生成システムは、四角形が隣接する四角形のどの辺にどのように接しているかを調べ、どの壁に、また、その壁のどの部分に窓やドアが設置できるのか、さらに、建物境界線全体をみて、どの壁にドアや玄関やガレージを設置するのが蓋然性が高いか、あるいは、ある壁のどの部分にどういった窓を付けるのが現実にありうるのかなどをコンピュータ幾何学に基づいて推定するような新規のアルゴリズムを開発し、3Dモデルに窓やドアを設置する。次に、「ポリゴン分割・整形した四角形群」に対して、面積の大きな四角形の内部に、「居室には外部に開かれた開口部が必要である」、「階段は1階と2階で階段は平面図上同じ位置に置く」、「廊下は階段や居室を連結する」、「収納は窓が必要なく、外壁に面する壁を出来るだけ少なくする」、「トイレや浴室などの水回りの窓が出隅(角部)となる場合は筋交いに考慮し、出隅から3尺離す配置、形状とする」などの制約条件のもと自動的に部屋割りを行うアルゴリズムを開発し、「詳細な建物の3Dモデル」を自動生成する。

そこで、これまでの研究成果である「電子地図上の建物境界線に基づいて建物の3Dモデルを自動生成するシステム」を発展させ、パーツを有する詳細な3Dモデルを自動生成することで、BIMの利活用を普及させる「BIM用3Dモデルの自動生成システム」の研究・開発を目的とする。昨年度の研究成果として、詳細な建物の3Dモデルを自動生成するシステムの開発を行い、以下の研究成果をあげた。(1)四角形の方向性を考慮したポリゴン分割・整形による建物の自動生成(2)拡張したstraight skeleton手法による屋根の自動生成(3)straight skeleton手法による3次元屋根モデルの自動生成に基づく屋根レポートの作成(4)建物境界線の直角ポリゴン整形による3次元建物モデルの自動生成研究の進捗状況として、「おおむね順調に進んでいる」と考える。その理由として、以下に示す「研究目標」に対して、1年目として、「現在までの進捗状況」に示すような研究成果をあげているからである。【研究目標】BIMは建築設計・施工、維持管理のあり方を劇的に変革するものである。BIMの利活用の普及を妨げているのは「建物を構成する数多い部材の3次元形状モデリング作業、及び、部材の属性情報の入力作業の多大さ」である。これを激減させるために、これまでの研究成果である「電子地図上の建物境界線に基づく3次元建物モデルの自動生成システム」を発展させ、自動生成のための新たなアルゴリズムを研究開発することで、「詳細なBIM用の建物の3Dモデルを自動生成するシステム」の開発を目的とする。本研究では、以下のことを目標とする。(1)建物を細部まで忠実に再現するため、数多い部材の詳細な3Dモデルの形状の自動生成、(2)数多い部材の属性情報のデータベース構築の自動化、(3)性能を満たし全体のコストを最小にする配管の自動レイアウト。【現在までの進捗状況】現在までの研究成果として、電子地図上の建物境界線に基づいて、建物の3Dモデルを自動生成するために「四角形の方向性を考慮したポリゴン分割・整形による建物の自動生成」、「3次元建物モデルの自動生成のための建物境界線のポリゴン整形」というテーマで、日本建築学会、国際学会(IEEE ICSP)などで、それから、あらゆる形状の建物境界線に対して建物の3Dモデルを自動生成するために「拡張したストレートスケルトン手法によるの自動生成」というテーマで土木情報学シンポジウム、国際学会(IEEE SysCoとIEEE ICSP)、「BIM用の3次元建物モデルの自動生成システムの開発」というテーマで国際学会(ETIC/RSET/SPSD Sympo2019)にて発表した。
価数制御した希土類発光中心による青色発光薄膜エレクトロルミネッセンス素子の研究

エレクトロルミネッセンス(EL)パネルは優れた表示品位を有しており、情報処理機器の表示装置の一つとして注目されている。本研究の目的は、カラ-化に必要な三原色のうち、青色に発光する優れたEL材料を見いだすことにある。得られた結果は以下に記す。1.SrS母体中のEu発光中心は、共付活剤によって2価あるいは3価になることを明らかにした。とくにEuF_3を用いたときには3価になることを見いだした。しかし、SrS母体中の(4f)^6(5b)励起準位のエネルギ-位置は低く、発光色は赤色であり、青色発光は得られなかった。2.ZnS母体中でも、Euイオンは共付活剤を用いると2価になる場合があると考えられる。このとき、Eu^<2+>イオンの(4f)^6(5b)励起準位は結晶場の強さがSrSとは異なるため、そのエネルギ-位置が高くなり、(4f)^6(5b)ー(4f)^7遷移による発光が青色領域で生じると期待できる。このような考察により、ZnS:Eu薄膜EL素子をスパッタ法により作製した。還元性をもつ共付活剤をはじめ、種々の共付活剤用いることを試みたが、明かな2価のEu発光中心の存在を確認するには至らなかった。3.ZnS:Tm^<3+>蛍光体のフォトルミネッセンス(PL)スペクトルとPL励起スペクトル、ZnS:Tm^<3+>薄膜のELスペクトルを測定し、励起機構を検討した。PLにおけるTm^<3+>発光中心の励起過程はZnS母体から^1G_4準位へのエネルギ-伝達が支配的であるのに対して、ELにおけるTm^<3+>発光中心の励起過程はホットエレクトロンによる直接衝突励起によるため、^1G_4よりも^3F_4準位の励起が支配的になることが分かった。このため、青色発光に比べて強い赤外発光が生じるものと考えられる。4.希土類発光中心の母体材料として、ZnSやCaS,SrS母体には電荷補償や固溶度などの問題がある。このため、これらの問題をもたない母体材としてY_2O_2Sをとりあげ、EL発光が得られることを示した。情報処理機器の表示装置として、液晶、プラズマ、エレクトロルミネッセンス(EL)パネルなどの平面型ディスプレイの研究が進められており、なかでも全固体素子で発光型であるELパネルは優れた表示品位を持つので注目されている。ELパネルのカラ-化には3原色の発光材料が必要である。このうち、緑色(ZnS:Tb)、赤色(ZnS:Sm,CaS:Eu)に発光する高効率なEL材料は見いだされたが、青色に発光する優れたEL材料はいまだ見いだされていない。そこで、Eu^<2+>を発光中心とする青色発光材料の可能性を探った。

4f電子殻は半閉殻((4f)^7)あるいは閉殻((4f)^<14>)となる傾向を持つため、Eu^<3+>((4f)^6)は母体格子によっては2価になるという性質がある。この性質に着目して研究を行った。1.まず、SrS:Eu薄膜EL素子を作製した。SrS母体中のEu発光中心は作成条件によっては2価あるいは3価になることが分かった。とくに発光中心材料としてEuF_3をもちいたときには3価になることを見いだした。しかし、発光色は2価、3価いずれの場合も赤色である。2.ZnS母体中でも、Euイオンは共付活剤を用いると2価になる場合があると考えられる。このとき、Eu^<2+>イオンの(4f)^6(5d)励起状態は結晶場の強さがSrSとは異なるため、そのエネルギ-位置が高くなり、(4f)^6(5d)ー(4f)^7遷移による発光が青色領域で生じると期待できる。従って、ZnS中のEuイオンの価数を制御できれば、新しい青色発光材料を得ることができる。このような考察により、ZnS:Eu薄膜EL素子をスパッタ法により作製した。還元性をもつ共付活剤をもちいて薄膜を作製したが、明かな2価のEu発光中心の存在を確認するには至らなかった。さらに、薄膜EL素子の作製条件を最適化し、また種々の共付活剤を添加することによりEu発光中心の価数制御を試みる。また、2価と3価のEu発光中心のEL励起機構の差異についても検討する。エレクトロルミネッセンス(EL)パネルは優れた表示品位を有しており、情報処理機器の表示装置の一つとして注目されている。しかし、カラ-化に必要な三原色のうち、青色に発光する優れたEL材料はいまだ見いだされていない。そこで本研究は青色に発光する新しいEL材料を見いだすことを目的として行った。得られた結果を以下に記す。1.すでにSrS母体中のEuイオンは作成条件によっては2価あるいは3価になることを明らかにしている。ZnS母体中でも、適当な共付活剤を用いるとEuイオンは2価になると考えられる。ZnS母体中のEu^<2+>イオンの(4f)^6(5d)励起準位は、結晶場の強さがSrSと異なるため高くなり、(4f)^6(5d)ー(4f)^7遷移による発光は青色領域で生じると期待できる。ZnS中のEuイオンの価数を制御できれば、新しい青色発光材料を得ることができる。このような考察により、還元性をもつ共付活剤をはじめ、種々の共付活剤用いてZnS:Eu薄膜EL素子の作製を試みた。しかし、明かな2価のEu発光中心の存在を確認するには至らなかった。2.ZnS:Tm^<3+>蛍光体のフォトルミネッセンス(PL)スペクトルとPL励起スペクトル、ZnS:Tm^3薄膜のELスペクトルを測定し、励起機構を検討した。PLにおけるTm^<3+>発光中心の励起過程はZnS母体から^1G_4準位へのエネルギ-伝達が支配的であるのに対して、ELにおけるTm^<3+>発光中心の励起過程はホットエレクトロンによる直接衝突励起によるため、^1G_4よりも^3F_4準位の励起が支配的になることが分かった。このため、青色発光に比べて強い赤外発光が生じるものと考えられる。3.希土類発光中心の母体材料としては、ZnSやCaS,SrS母体は電荷補償や固溶度などの点で問題がある。このため、これらの問題をもたないY_2O_2Sを母体材料としてとりあげ、Y_2O_2S薄膜の成膜を多元蒸着法を用いて試み、EL発光を得ることができた。
物語構造分析に基づく専門文書の統合的読解技術の向上に関する研究

研究論文の内容を理解するための必須情報を調べるために、研究者やと学部生などの間における読みの違いを実験した。どの章で時間をかけて読んでいるのか、ページの推移、専門用語をどの程度調べながら読んでいたのかを分析した。結果として初心者は比較的平均的に時間をかけて読んでいたが、専門家は最初の抄録、実験部分、最後の考察を効率的に読んでいることがわかった。この結果から、抄録に出てくる重要な部分の鍵となる表現を見つけることができれば、より初心者が読みやすくなるのではないかと考え、研究論文でよく使われる表現を抽出した。分野を固定して出現頻度の高い単語や表現をある程度抽出することができた。専門分野を理解するためには専門用語をまず認識し、理解することが重要である。しかし、実際はまだ分野の基礎的な教育を始めたばかりの学生にとって専門用語の認識は困難である。著者は専門用語の認識について、初心者(学部3,4年生と専門分野外の学生および研究者)と専門家(分野の研究者)の間でどのような違いがあるのか、論文読解方法についてWeb上で実験するシステムを用いて調査を行った。専門分野(情報処理分野と自然言語処理分野)の論文を学部学生や、分野外の学生、研究者に読んでもらい、専門用語について(1)必須である、(2)知っておいた方が良い、(3)後で調べる、(4)Webで調べる、の4つの選択肢を用意し、抽出をしてもらう実験を行った。この実験では、初心者が専門用語の意味を調べる時に適切に定義などを表示できるようなシステムを開発することを目的として実施した。実験は英語と日本語の論文を用意し、ページ毎に読む時間、専門用語として重要であるかどうかの判定、ページの推移のログを取り、その結果を分析した。分析結果は、初心者や分野外の学生や研究者にとって、専門用語であるかどうかの判断も難しかったという結果が出た。つまり、初心者は専門用語の抽出ができないため、理解をする以前の問題であることがわかった。一方で、研究者は分野外であっても比較的多くの専門用語を抽出することができていた。また、初心者はまんべんなく論文全体を読んでいたのに対して、研究者は最初の2ページと最後のページに時間をかけて読む傾向が出ていた。論文の概要を把握するためには、最初や最後を効率的に読む技術が研究者は経験的に培われているのだと考えられる。読解実験を実施し、初心者と研究者の読解行動の違いの分析を行なうことができた。専門文書のコーパス化が遅れているが進捗状況としては問題ないと考えている。本年度は、物語構造分析手法の基礎理論を調査し、専門文書に適応できる部分との切り分けを行うことを目標にした。まず、物語構造分析では、登場人物を中心にすえて文や各登場人物間の「役割・機能」を分析するなどの手法があり、その手法を論文以外の文書で実施し、文書全体に必須の要素として何が必要かを分析した。物語の場合は「行動」、「イベント」、「感情」の三つの機能にそれぞれ詳細な要素を分類することができた。この手法を専門文書に適用すると「行動」が研究やレポートにおける「実験した」「分析した」などの具体的な動詞で表現され、「イベント」は専門用語で表現される手法や理論、「感情」は著者の意図を反映した叙述表現と考えられる。そこで、まず論文やレポートにおける「はじめに」の部分について分析を行った。分析では、「はじめに」の文章の一文が何を示すのかを英語論文のGenre AnalysisやScience Research Writingを参考にして分類した。各文の役割として「目的」「背景」「既存の手法」「問題点」「オリジナリティ」などに分けることができ、それぞれの文において使用される言語表現を分析した。その結果、「目的」や「背景」では、機能として「行動」に該当する論文やレポートであれば一般的に用いられる表現が多く用いられ、「既存の手法」「問題点」「オリジナリティ」では「イベント」に相当する専門用語や特定分野において用いられる表現などが含まれることがわかった。著者の意図を反映した「感情」表現はどの箇所にも出現する可能性があるが、形容動詞、助動詞、複合辞で表現されているため、識別が他の表現よりも容易であった。これらの結果から、それぞれの特徴的表現をリスト化し、文書数を増やしてその出現の分布や傾向を行う予定である。物語構造分析を直接論文やレポートに適用することを考えていたが、物語構造分析の性質上、難しいことがわかり、まずは物語になっているものから着手することとした。その中で、恋愛漫画が物語として要素が比較的はっきりとわかってくるのではないかということから、恋愛漫画を対象として分析を行った。これまでにも漫画を物語構造分析の手法で分析している事例はあったが、実際に着手してみると、これまでの理論をさらに整理することができた。またその分析結果から、論文やレポートなどのフォーマルな文書への適応の可能性も発見することができた。当初の計画にはなかったが、一見関係がないと思われていたことを実施することで、実は関連付けをすることができたことで、おおむね順調に進展していると判断している。本研究は、昨年と同様に読解プロセスにおける基礎的分析に基づきレポートや論文の読解・執筆する時に必要とされる文章・論理構造と専門分野に関する知識を活用した読解技術モデルの構築を目指す。本年度も物語構造分析を用いることで専門文書における詳細な文章・論理構造や専門用語の機能を分析した。

物語の構造分析というのは、昔のおとぎ話や映画などのストーリーを分類するために用いられる理論であるが、その理論を論文に適応できないかと考えていた。論文に適応する前に、まず漫画のストーリーについて構造分析を行った。恋愛漫画に焦点を当てて、典型的なストーリーパターンを分析し、抽出を行った。この成果については、人工知能学会で発表を行った。次に、論文の構造への適応を試みた。論文の構造というのは、一般的にIMRAD(Introduction, Method, Related Works, Discussion)の構造で適応できるが、論文の形式的な構造だけでなく、どのようにしてその論文の特徴や長所を主張するのか、著者の意図を反映するのか、といった点に着目し、より詳細な分析を試みることができるのではないかと考えている。これはCARSモデルといって(Creatinga research space"というモデルが現存しており、英語でMoveやMoveにおける各ステップについて述べられている。これは英語でしか記述がないため、日本語の論文に適用できるものかどうかについて分析を行った。日本語の論文を対象として分析を行ったが、英語のようにはっきりとした構造や記述がなく、特徴をつかみにくかった。言語的な特徴を捉えることに焦点を当てて、研究をおこなった。研究論文の内容を理解するための必須情報を調べるために、研究者やと学部生などの間における読みの違いを実験した。どの章で時間をかけて読んでいるのか、ページの推移、専門用語をどの程度調べながら読んでいたのかを分析した。結果として初心者は比較的平均的に時間をかけて読んでいたが、専門家は最初の抄録、実験部分、最後の考察を効率的に読んでいることがわかった。この結果から、抄録に出てくる重要な部分の鍵となる表現を見つけることができれば、より初心者が読みやすくなるのではないかと考え、研究論文でよく使われる表現を抽出した。分野を固定して出現頻度の高い単語や表現をある程度抽出することができた。今年度は読解技術に必要なボトムアップ処理の情報として(2)物語分析手法に基づいた専門用語の機能分析と言語的特徴の抽出、トップダウン処理の情報として(3)文章・論理構造の要素と言語的特徴の抽出を行う。実際は(2)(3)の二つの段階は区別するのではなく並行して研究を進めて行く。この内容はかなり挑戦的な、難易度の高いものであるため、できるだけ研究時間を割り振り、集中して取り組んでいきたい。特に物語構造分析は、工学的に適用されたことがないことや、論文と物語との違いによる適用の有無などの予測が困難であると考えている。しかし、登場人物を中心にすえて文や各登場人物間の「役割・機能」を分析し、物語の変遷について文の機能ごとに「シーケンス分析」するなど、物語を類型化するための様々な手法について専門文書に適応していく。特に専門文書の中には様々な専門用語が出現するが、その専門用語は物語における主人公的な役割を果たしているのか(文の主題)、あるいは贈与者として主人公に付加価値をつける役割を果たしているのか(主題の手法)など、用語自身にも異なる役割があると考えられ、ある分野においては似たような役割を持つ専門用語が存在していると予測できる。
サル下側頭皮質前部における「顔」に基づく個体同定のニューロン機構

サルにおける神経生理学的研究から,上側頭溝および下側頭回前部領域には「顔」に選択的に応答を示す「顔」ニューロンが存在することが示されている.しかし,「顔」に基づいたアイデンティティの認知における上側頭溝および下側頭回前部領域の機能的役割に関する詳細な研究は少ない.われわれは,アイデンティティ認知における上側頭溝および下側頭回前部領域の機能的役割をニューロンレベルで解明するために,「顔」に基づくアイデンティティ認知を要求する遅延見本会わせ課題(以下I-DMS課題と略称する.)を用い,課題遂行中のサルの行動と上側頭溝および下側頭回前部領域の「顔」ニューロン応答を記録・解析した.本年度,われわれは以下の実験結果を得た.1.上側頭溝前部領域および下側頭回前部領域における「顔」ニューロンの情報量と「顔」空間:I-DMS課題遂行中のサル上側頭溝および下側頭回前部領域における個々の「顔」ニューロン応答に含まれる「顔」の向きおよびアイデンティティの情報量の解析を行った.また,これら「顔」ニューロン集団の応答パターンに対する多次元尺度分析(Multi-dimensional scaling, MDS)を行い,上側頭溝および下側頭回前部領域における「顔」空間を計算した.その結果,上側頭溝前部領域では個々の「顔」ニューロン応答に「顔」の向きの情報量が多く,また,ニューロン集団から計算された「顔」空間には「顔」の向きが明確に表現されていることが示された.一方,下側頭回前部領域では個々の「顔」ニューロン応答に「顔」のアイデンティティに関する情報量が多く,「顔」空間には「顔」のアイデンティティが明確に表現されていることが示された.さらに,上側頭溝前部領域「顔」ニューロンの「顔」の向きの情報量は下側頭溝前部領域「顔」ニューロンの「顔」のアイデンティティの情報量より多いことが示された.2.行動反応時間と「顔」ニューロン応答潜時の時間的相関の解析:典型例では,I-DMS課題におけるアイデンティティの認知・判断に必要な行動反応時間は,見本刺激と正解テスト刺激間の角度差に比例する傾向が認められた.この結果はヒトにおける同様な認知課題での知見を再現するものである(ValentineとBruce, 1988など).行動反応時間と「顔」ニューロンの応答潜時を比較した結果,下側頭回前部領域の一部の「顔」ニューロンはニューロン応答潜時と行動反応時間との間に有意な正の相関があることが示され,「顔」に基づくアイデンティティの認知・判断と密接に関係すると考えられた.一方,上側頭溝前部領域の「顔」ニューロンの応答潜時と行動反応時間には有意な相関が認められなかった.以上の結果から,「顔」に基づくアイデンティティの認知に上側頭溝前部領域および下側頭回前部領域の機能的連関が重要であることが示唆された.(De Souza,永福ら,2001).本年度は複数の健常なサルを用いて,個体同定に基づく遅延見本合わせ課題(I-DMS課題)遂行中のサルの上側頭溝前部領域と下側頭回前部領域から脳定位固定装置ならびに微小電極法を使用して単一ニューロン活動記録およびデータ解析を行った。I-DMS課題では,サルが固視点に固視した後,見本刺激が呈示され一定の遅延期間の後,様々な人物の「顔」からなるテスト刺激が呈示される。これらの視覚刺激は主に,サルにとって既知の人物の「顔」を,7方向(左右横向き,左右斜め向き,および正面向きを含む)から撮影したデジタル画像で構成する。サルは見本刺激と同一人物の「顔」刺激を同定することが要求される。すなわち,見本刺激と「顔」の向きが異なっても,画像の人物が同一であればそのテスト刺激は正解となる。正解テスト刺激が呈示された場合は,レバー押し反応を行うとジュースが報酬として与えられるが,正解テスト刺激でない場合(妨害刺激)は,サルは何もせずに次のテスト刺激の呈示を待たなくてはならない。各試行では正解テスト刺激が呈示されるまで妨害刺激が複数回呈示される。また,サルにとって未知の人物の正面向きの「顔」や無意味な幾何図形パターンも対照条件として使用した。I-DMS課題遂行中のサル上側頭溝前部領域から62個,また,下側頭回前部領域から53個の「顔」に応答性を有するニューロン(「顔」応答ニューロン)が記録された。上側頭溝前部領域には「顔」の向きに選択性を示す「顔」応答ニューロンが多数存在し,この中には,従来より報告の少ない斜め向きの「顔」に対して選択的応答を有するニューロンが多数含まれていた。一方,下側頭回前部領域の「顔」応答ニューロンの「顔」の向きおよびアイデンティティに対する選択性は低かったが,「顔」の既知性に感受性を有するものが存在した。上側頭溝前部領域および下側頭回前部領域における「顔」の表現様式を調べる目的で,これら「顔」応答ニューロンのニューロン応答パターンに対する多次元尺度分析(Multi-dimensional scaling,MDS)を行い,上側頭溝前部領域および下側頭回前部領域における「顔」空間を構成した。その結果,上側頭溝前部領域では「顔」の向きなど,「顔」の知覚情報が,下側頭回前部領域では「顔」の既知性およびアイデンティティが,「顔」応答ニューロン集団のニューロン応答パターンにより,「顔」空間に表現されていることが示された。以上の結は「顔」

情報処理において,サル上側頭溝前部領域と下側頭回前部領域がそれぞれ異なる機能的役割を有していることを示唆する。サルにおける神経生理学的研究から,上側頭溝および下側頭回前部領域には「顔」に選択的に応答を示す「顔」ニューロンが存在することが示されている.しかし,「顔」に基づいたアイデンティティの認知における上側頭溝および下側頭回前部領域の機能的役割に関する詳細な研究は少ない.われわれは,アイデンティティ認知における上側頭溝および下側頭回前部領域の機能的役割をニューロンレベルで解明するために,「顔」に基づくアイデンティティ認知を要求する遅延見本会わせ課題(以下I-DMS課題と略称する.)を用い,課題遂行中のサルの行動と上側頭溝および下側頭回前部領域の「顔」ニューロン応答を記録・解析した.本年度,われわれは以下の実験結果を得た.1.上側頭溝前部領域および下側頭回前部領域における「顔」ニューロンの情報量と「顔」空間:I-DMS課題遂行中のサル上側頭溝および下側頭回前部領域における個々の「顔」ニューロン応答に含まれる「顔」の向きおよびアイデンティティの情報量の解析を行った.また,これら「顔」ニューロン集団の応答パターンに対する多次元尺度分析(Multi-dimensional scaling, MDS)を行い,上側頭溝および下側頭回前部領域における「顔」空間を計算した.その結果,上側頭溝前部領域では個々の「顔」ニューロン応答に「顔」の向きの情報量が多く,また,ニューロン集団から計算された「顔」空間には「顔」の向きが明確に表現されていることが示された.一方,下側頭回前部領域では個々の「顔」ニューロン応答に「顔」のアイデンティティに関する情報量が多く,「顔」空間には「顔」のアイデンティティが明確に表現されていることが示された.さらに,上側頭溝前部領域「顔」ニューロンの「顔」の向きの情報量は下側頭溝前部領域「顔」ニューロンの「顔」のアイデンティティの情報量より多いことが示された.2.行動反応時間と「顔」ニューロン応答潜時の時間的相関の解析:典型例では,I-DMS課題におけるアイデンティティの認知・判断に必要な行動反応時間は,見本刺激と正解テスト刺激間の角度差に比例する傾向が認められた.この結果はヒトにおける同様な認知課題での知見を再現するものである(ValentineとBruce, 1988など).行動反応時間と「顔」ニューロンの応答潜時を比較した結果,下側頭回前部領域の一部の「顔」ニューロンはニューロン応答潜時と行動反応時間との間に有意な正の相関があることが示され,「顔」に基づくアイデンティティの認知・判断と密接に関係すると考えられた.一方,上側頭溝前部領域の「顔」ニューロンの応答潜時と行動反応時間には有意な相関が認められなかった.以上の結果から,「顔」に基づくアイデンティティの認知に上側頭溝前部領域および下側頭回前部領域の機能的連関が重要であることが示唆された.(De Souza,永福ら,2001).