hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子宮内膜癌に頻発するMMR機構異常に伴う腫瘍免疫変化と抗癌剤ホルモン剤感受性変化

子宮体癌において、制御性T細胞(Treg)の浸潤が多い症例は低分化癌や進行癌で有意に多く予後が不良であること、Treg/CD8比が高い症例では予後が不良であることを見いだし、MSI陽性例では腫瘍内浸潤T細胞(iTIL)数が有意に多く、低分化例が多いことを明らかにした。妊孕性温存目的の若年体癌症例への黄体ホルモン療法は、当院において、172例に施行し、病変消失率は高いものの子宮内再発率も高く、また分娩後の再発率も高いことを国内外で初めて明確に示した。子宮内膜癌の発生機序には、エストロゲン刺激、p53、K-ras等の遺伝子異常に加え、マイクロサテライト不安定性(MSI)も関与し、hMLH1のメチル化・遺伝子変異、hMSH6の遺伝子変異CHFR遺伝子のメチル化hMLH1のpromoter領域のメチル化が抗癌剤感受性に関与していることを報告してきた。我々はさらに、腫瘍免疫の観点からCox(Cyclooxygenase)-2、FOXP3という制御性T細胞(Treg)特異的マーカー分子、細胞障害性T細胞のマーカーであるCD8の発現などの発現を検索し、Tregの浸潤が多い症例は低分化癌や進行癌で有意に多く予後が不良であること、Treg/CD8比が高い症例では予後が不良であることを見いだし、CD8+T細胞の浸潤が多くても、Tregの浸潤が凌駕する揚合は予後不良である可能性を明らかにした(投稿中)。妊孕性温存目的の若年体癌症例に対する黄体ホルモン療法は、当院において1998年以降、複雑型異型内膜増殖症(AEH)51例、Ia期が推定される類内膜癌G1例(G1)81例に至り、その病変消失率はG1群91%、AEH群96%、病変消失までの日数の中央値は146日、56日でありG1群で有意に長く、観察期間中央値:G1群1007日、AEH群895日において、MPA初回治療後の2年/5年時再発率はG1群52%/83%、AEH群47%/63%と高値であることを確認した。この数値は今まで諸家より報告されていた数値より高値を示した。当院でのfollow upにおける脱落率が少ないことが本疾患の病態をより正確に把握できたと考えられた。また、29例延べ35回の妊娠が成立し、分娩後の2年/5年時再発率を検索したところ、G1群47%/73%、AEH群(6例)0%/0%でありG1群で高い傾向を認め、この分娩後の再発率は国内外を含め初めて示された(投稿準備中)。妊孕性温存目的の若年体癌症例に対する黄体ホルモン療法は、当院において1998年以降、複雑型異型内膜増殖症(AEH)57例、Ia期が推定される類内膜癌G1例104例、G2例4例に至り、その病変消失率はAEH群97%、G1群89%、G2群100%であり、病変消失までの日数の中央値は56日、157日、249日でありG2群で有意に長く、観察期間中央値1125日の時点において、MPA初回治療後の2年/5年時再発率はAEH群45%/60%、G1群58%/16%、G2群75%/NAと高値であることを確認した。また、35例延べ49回の妊娠が成立し、分娩後の2年/5年時再発率を検索したところ、G1群47%/73%、AEH群(6例)0%/0%でありG1群で高い傾向を認め、この分娩後の再発率は国内外を含め初めて示された(投稿準備中)。子宮内膜癌発生には、エストロゲン刺激、p53、K-ras等の遺伝子異常に加え、マイクロサテライト不安定性(MSI)も関与し、hMLH1メチル化・遺伝子変異、hMSH6遺伝子変異CHFR遺伝子のメチル化hMLH1のpromoter領域のメチル化が抗癌剤感受性に関与していることを報告してきた。

我々は、腫瘍免疫の観点からCox(Cyclooxygenase)-2、FOXP3という制御性T細胞(Treg)特異的マーカー分子、細胞障害性T細胞のマーカーであるCD8の発現などの発現を検索し、MSI陽性例では腫瘍内浸潤T細胞(iTIL)数が有意に多く、低分化例が多いことを明らかにした(投稿中)。妊孕性温存目的の若年体癌症例への黄体ホルモン療法は、当院において1998年以降、複雑型異型内膜増殖症(AEH)65例、Ia期が推定される類内膜癌G1例(G1)107例に至り、その病変消失率はG1群90%、AEH群97%、病変消失までの日数の中央値は157日、56日でありG1群で有意に長く、観察期間中央値:G1群1121日、AEH群1230日において、MPA初回治療後の2年/5年時再発率はG1群58%/84%、AEH群45%/60%と高値であることを確認した。この数値は今まで諸家より報告されていた数値より高値を示した。当院でのfollow upにおける脱落率が少ないことが本疾患の病態をより正確に把握できたと考えられた。また、42例延べ61回の妊娠が成立し、分娩後の2年/5年時再発率を検索したところ、G1群48%/69%、AEH群0%/20%でありG1群で高い傾向を認め、この分娩後の再発率は国内外を含め初めて示された。また、治療開始時にパートナーがおらず、早期妊娠を希望しない若年体癌婦人に対しても、MPA療法後にHolmstrom療法を行うことで妊孕能温存が期待できることを初めて確認した。新たな症例蓄積は予想より早い速度で集積が進んでいる。また腫瘍免疫に関する論文は制御性T細胞に関して1編刊行され、現在さらに1編投稿準備中である。さらに、若年体癌に対する黄体ホルモン療法(MPA治療)の効果の高い症例と、不応性の症例の蓄積も進み、各種の蛋白発現に関する研究もおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は研究3年目に入り、若年体癌に対する黄体ホルモン療法(MPA療法)の治療効果予測に関する各種蛋白発現の解析結果を学会発表、および論文発表を予定している。また、腫瘍免疫に関するCD8陽性細胞と薬剤感受性に関する論文1編、またMPA療法の治療成績に関する論文数編を投稿準備中である。
組織障害の新指標 : 膜インターフェースにおける骨格蛋白質のヒドロキシノネナール修飾

A.酸化剤により人為的に過酸化傷害を生じさせた赤血球、対照新鮮赤血球からATP存在下、非存在下で膜ゴーストを作製し、それぞれのスペクトリンについて、HNE付加量と付加部位を抗HNE抗体でのイムノブロットとプロテアーゼ分解フラグメントのMALDI-TOF MS解析で比較解析した。その結果、ATP存在下、即ち生理的条件下の赤血球膜では、同じ酸化負荷をかけてもATP非存在下に比べHNE修飾の程度が有意に低いことが明らかになった。修飾部位は、α-、β-スペクトリンともに、膜脂質との相互作用が示唆されている領域に集中しており、酸化剤存在下では、ATP非存在下で親水性領域に検出される傾向が特にα-スペクトリンで認められた。HNE修飾スペクトリンと膜反転小胞との結合は現在検討中である。B.脳、筋のホモジェネートのイムノブロットでスペクトリン類似蛋白質のHNE修飾を検出することを試みた。200kDaより大きな分子サイズの領域に弱いシグナルを認めたが、分子の同定には至っていない。現在、MALDI-TOF MSによる解析を継続中である。A.比重分離法によって老化幼若赤血球に分けた赤血球、酸化剤により人為的に過酸化傷害を生じさせた赤血球、それぞれのスペクトリン、あるいは精製スペクトリンについて、4HNE付加量を抗4HNE抗体でのイムノブロット、ならびにプロテアーゼ分解フラグメントのMALDI-TOF MS解析で比較した。その結果、生理的な赤血球加齢では顕著な4HNE修飾の増加がみられないものの、脂質過酸化にともなって著しい4HNEの付加がスペクトリンに生じることが明らかになった。修飾部位は、α-、β-スペクトリンともに、膜脂質との相互作用が示唆されている領域に集中していた。B.β-スペクトリンのN末端領域ポリペプチドをGST融合蛋白質としてE.coliで合成、精製し、上記同様の解析を行ったところ、大腸菌での合成時、既に一定量の4HNE修飾が生じていることが示された。C.スペクトリンと脂質間の結合、ならびにスペクトリンと他の蛋白質との結合、あるいはスペクトリンのオリゴマー形成に対する4HNE修飾の影響を検討するために、数種の組み換えスペクトリンを大腸菌で合成・精製する作業を進めている。
糖尿病患者の外来看護に携わる看護師支援システムの試み〜一般病院と看護大学とのネットワークづくりを目指して〜

本研究の目的は、1)外来通院中の2型糖尿病患者がどのように療養しているのかを明らかにする、2)糖尿病患者が通院している外来看護の果たしている機能を明らかにする、3)外来で糖尿病患者の看護に携わる看護師に必要な知識と技術の効果的な提供方法を検討することである。1)では、平成13年1月から4ヶ月間かけて、外来通院中の2型糖尿病患者9名を対象にインタビュー法及び参加観察法を用いて行った。結果、外来通院中の2型糖尿病患者の7つの療養行為「状況に身をおく」「生活時間に組み込む」「自分の身体をみる」「自分をみてもらう」「サポートを受けとる」「自分を原動力にする」「身体の障害や加齢により出来ないことがある」が明らかになった。2)では、平成13年1月から4ヶ月間かけて、外来で糖尿病患者の看護に携わる看護師3名を対象にインタビュー法及び参加観察法を用いて行った。結果、外来看護の果たしている機能について「外来の流れを調整する」「時間と空間の『隙間』を見つけて患者に声をかける」が明らかになった。3)では、平成14年から8ヶ月間にわたり、3病院の看護部長、糖尿病患者の看護に携わる看護師長及び看護師19名を対象にアクションリサーチ法を用いて行った。結果、A病院では「診療の流れに乗れない患者が納得して治療を続けられるために患者の診療が推進できるシステム」、B病院では「生活を家族に任せている患者が健康を主体的に生きられるように医師と協働して患者の健康をサポートしていくシステム」、C病院では「不規則な生活をしている患者や療養指導を中断し隠れている患者を拾い、地域の多様なニーズに対応するために、患者や看護師にとって融通が利きつながったシステム」を明らかにした。看護大学が一般病院の外来における糖尿病看護に携わる看護師に提供できる支援としてアクションリサーチ法を用いたコンサルテーションの有用性が明らかになった。本研究は、外来糖尿病患者の看護に携わる看護婦への効果的な支援システムの検討をねらいとしている。今年度は兵庫県内1病院を対象として、糖尿病患者への外来看護システムの現状と外来に通院している糖尿病患者の状況を把握し、外来看護婦支援システム案の作成を試みている。データ収集期間は、平成12年12月平成13年4月までの5ヶ月間とした。糖尿病患者への外来看護システムを把握するためのデータ収集は、診察や処置場面の参加観察及び看護婦、外来婦長へのインタビュー法を用いて行った。又通院している糖尿病患者の現状を把握するためのデータ収集は、外来に通院している糖尿病患者9名を対象として、インタビュー法を用いて行った。その結果、外来における看護婦の役割は、主に診療がスムーズに行われるための調整、窓口での受付、採血や点滴などの処置であった。診療がスムーズに行われるための調整としては、カルテの処理や検査オーダーの指示受けなどであった。窓口では、初診患者や急患への対応を行っていた。一方、糖尿病患者は外来への通院が励みになっていたり、通院するために時間のやりくりをしたり、通院するため家族の支援を受けたりしながら、外来に通院していた。またそれらの糖尿病患者は、さまざまな療養の工夫を行っていた。その療養の工夫は、年齢や性別、仕事の内容と関連して今おかれている状況や糖尿病の療養期間によって異なっていた。更にデータ収集を継続して行い、糖尿病患者の外来看護に携わる看護婦支援システムの試案の作成に取りかかる予定である。

今年度は12年度に引き続き、兵庫県内1病院を対象とし、糖尿病患者への看護支援システムの現状と外来に通院している糖尿病患者の状況を把握し、外来看護支援システム案の作成を試みている。データ収集は12年度に引き続き、平成13年4月末まで継続して行い、対象者は外来に通院している糖尿病患者9名と、その外来で働いている看護婦3名であった。糖尿病患者のデータ収集は、12ケ月毎に24回行った。その結果、対象となった糖尿病患者9名の年齢は41歳72歳で、40代2名、50代2名、60代3名、70代2名であり、平均年齢は59歳であった。性別は男性3名、女性6名であった。職業は主婦6名、会社経営1名、土木関係技術者1名、無職1名、糖尿病歴は10ケ月16年間であった。外来に通院している糖尿病患者は、それぞれが課題を持ちながら通院していることが明らかになった。40代主婦にとっては、近所とのつき合いや行事によって生活が「バタバタ」したり「グチャグチャ」すると、運動や起床、就寝時間、体調に影響してくることから、生活のリズム、生活時間を組み立て整えていくことが課題としてあった。60代主婦においては、普段の生活の中に孫の誕生が、本人の生活と切り離せないほどに一体化しているため、孫の世話で生活リズムが狂っていたり、血糖値が上がったりしても、それに気付けずにいるという課題があった。また、食事療法ができず、血糖が上昇し、仕事中心のストレスが高い生活を送っている40代の男性は、習慣付いているパターンから抜け出し、糖尿病の療養を引っ張っていく手がかりを必要としていたことが明らかになった。それらの課題を持ち、外来に通院している糖尿病患者の看護を担当している看護婦に対しての、外来看護支援システム案の最終的な検討をしている。本研究は、外来糖尿病患者の看護に携わる看護師への効果的な支援システムの検討をねらいとしている。今年度は兵庫県内3病院を対象として、先行研究の結果をエビデンスとして用い、外来で糖尿病患者の看護に携わる看護師に必要な知識と技術の効果的な提供方法について検討した。データ収集は平成14年8月から平成15年3月までの8ヶ月間行った。看護部長及び糖尿病患者の看護に携わる看護師長、看護師を対象に、アクションリサーチ法の中のソフトシステムズ方法論を用いて、自分たちの思い入れを含めた現実の認識から概念活動モデルの作成までを検討した。研究には看護部長、看護師長、看護師の19名と研究者5名が参加した。その結果、A病院の看護師は、外来で悲愴な感じで何時間も待っている患者、外来でインスリン導入を必要としている患者、外来受診を中断してどんどん悪くなっていく患者等、診療の流れに乗れない患者がいるという現実の認識から、患者が自分を出せる中で診療が推進できるシステムを作成した。B病院の看護師は、仕事優先で生活を家族に任せている患者が多いという現実の認識や、患者が見えないという看護師の現実の認識から、健康を主体的に生きられるように、医師と協働して患者の健康をサポートしていくシステムを作成した。
がん特異的遺伝子導入法を用いた血管新生阻害治療の試み

本研究の目的は、がん休眠療法の遺伝子治療の開発である。IV型コラーゲンα3鎖のNC1ドメインは、tumstatinとも呼ばれ、血管新生阻害作用を持つことが報告されている。しかしながらIV型コラーゲンα3鎖のNC1ドメインを治療に利用するにあたっては、同部位がGoodpasture症候群の自己抗原認識部位であることから、がん特異的な遺伝子発現が重要と考えられた。そこでhTERT(ヒトテロメラーゼ遺伝子)のプロモーター領域を組み込んだベクターにIV型コラーゲンα3鎖のNC1ドメインを下流に位置することにより、がん細胞特異的遺伝子導入法を試みた。コントロールとして、LacZをいれたベクターによる検討では、hTERTの発現がない細胞である正常内皮細胞には、観察しえた限りではX-gal染色は見られなかった。内皮細胞の他に心臓由来線維芽細胞を用いた実験でも同様の結果が得られた。がん細胞(PC-3,DU145)においてのみ、LacZの発現が見られた。この結果は、CMVベクター下にLacZを挿入した(細胞特異性がない)ものを用いたものと比較して著しい差は認められなかった。NC1ドメインの遺伝子発現効率は、LacZ細胞とほぼ同等であると考えられたが、タンパクレベルの発現は充分なものではなかった。血管新生阻害効果を治療応用するには、発現効率を高めることが必須であり、アデノウイルスを用いた新しい発現カセットを作成が重要と考えられた。
網羅的遺伝子発現情報に基づいた2型糖尿病治療のためのターゲット遺伝子同定

Hepa1-6細胞は通常25mMのグルコース存在下で培養する。グルコース濃度を0,5,10,25(Control),50mMに設定し、培養8、12時間後で3遺伝子のmRNA定量を行った。その結果、Asns遺伝子のみ低グルコース培養条件(0,5,10mM)で約1.5倍の発現亢進が検出された。一方、50mMの高グルコース培養条件下ではAsns遺伝子の発現変動は検出されなかった。この結果より、培養液中のグルコース濃度低下が何らかの肝細胞内シグナルを誘起し、Asns遺伝子の転写亢進を惹起したと推測される。肝臓での糖新生は遺伝子レベルでの酵素発現量により調節されることが知られている。Asns遺伝子が肝細胞中での糖新生に関与し、その発現亢進が2型糖尿病での高血糖形成に及ぼす影響が強く示唆される。一方、インスリン刺激(100mM)に対しては3遺伝子とも8、12時間後の遺伝子発現変動は検出されなかった。Asns遺伝子が関わる肝細胞中のシグナル伝達について、現在解析中である(研究実施計画・実験(2))。現在までにAsns遺伝子が肝臓での糖新生に関与するとめ報告はなく、アミノ酸合成と糖新生の関わりを考えるうえで非常に意義深い結果を得た。Asns遺伝子をターゲットとした新規糖尿病薬開発の可能性が示唆されたことは、新たな薬剤開発のためのストラテジーを示すうえで大変重要である。
信頼性工学の手法による機械作業の不具合診断

農作業を円滑に進める上での、作業上の不具合発生について、頻度、内容、影響等の調査をした。調査対象として、水稲、飼料イネ専用収穫機、稲ワラ収集、牧野管理および施設内作業として中央農研に設置されていた小規模搾油工場などを調査した。各調査対象より得たデータを、信頼性工学の手法に則り解析し、FMEA解析表に取りまとめた。作業上の不具合は部品、作業、機械の3種類に大別できた。農業現場における機械作業中の不具合発生の現状と発生要因を、現地調査並びに実機による耐久試験を通して実施した。調査対象のひとつであるK公社では、水稲収穫に計7台のコンバインを使用しており、うち2台は、1シーズン当たり作業時間が100hを越える同型のイネ専用コンバイン(自脱6条刈り、41ps)であり、昨年の水稲収穫面積は205haであった。水稲の他に、コムギ、オオムギにも使用している。両機とも、オイルシール、フィルター、軸周りのスリーブなど汚染、摩耗する部品については、これまでも毎年交換されており、昨年度の作業終了後にも点検修理を実施した。今年度は作業中に数日にわたる中断を余儀なくされる不具合はなかった。昨年新規に導入した汎用コンバイン(95ps)の場合、前のシーズンに164.6hの作業実績があった。ムギ収穫後には、Vベルト、チェーン、タインを交換した。収穫作業中に刃が摩耗していることが判明し、作業終了後直ちに交換した。今年度調査した当該公社の事例では、年間作業時間が多いほど、メンテナンス時の要交換部品箇所が多い傾向が見られた。収穫機の作業時間と要交換部品件数との相関を回帰式により求めたところ、作業時間が50時間未満であっても、メンテナンスの必要性があることが事例及び数値から確認できた。中央農研内試験圃場において、特に作業負荷が劣悪な状況を設定した収穫試験を、オオムギを対象に実施した。収穫所要時間が67分であったが、うち収穫物の排出に要した時間が3.25分で不具合への対処が12分で作業全体の17.9%を要した。MTBF(平均故障間隔)、MTTR(平均修復時間)を算出した。農業機械学会関東支部大会にて、成果の一部を発表した。機械作業では様々な不具合により、作業の動作不能時間が発生し、理論値通りの作業が達成できていない現状がある。また不具合については、当事者により発生に至るまでの状況や、結果に対する取り扱いが異なるため、教訓や、対策の知見、解消法のノウハウなどが、他者には共有できていない。これは、作業者個人にとってノウハウの蓄積のない新規導入技術において、不具合発生の頻度を増加させることを示唆している。一方で、不具合のあいまいな表現は、原因を操作ミスや製品寿命などに簡単に解釈され、抜本的解決手法の開発が遅れる原因となっている。本年度の調査対象として、昨年度に実施した千葉、栃木両県の農業法人での機械の稼働実態ならびに修理履歴の調査を継続し、また新たに茨城県下の担い手組合、作業受託組織を対象に加え調査を実施した。新たに調査対象に加えたS法人では、農業機械の点検整備の重要性を認識しており、冬期農閑期にはシーズン中の不具合発生箇所を中心に、部品交換、清掃、整備を実施している。主な交換部品は、ベアリング、クローラテンションローラーであり、オイル、オイルシールの交換は適宜行われていた。農業機械士1級を始めとする整備関係の免許取得に取り組んでいる。こうした背景から、収穫作業中の大きな不具はほとんど発生しなかった。大きな不具合としては、6条刈りコンバインにおいて、グレンタンク側のクローラの断裂が発生した。これはメーカーによる交換推奨時間が500hであるのに対し、1300hであったことからも部品の耐用限界であったと言える。概して左旋回の回数が多いことに加え、タンク側に相当し、左側と比して部品への負荷が大きく、劣化の進行が早かったと考えられる。タンク側に注視して点検することで、より早期に不具合の予兆が発見できる可能性があることが判明した。昨年までの調査対象の農業法人等に加え、K稲わら利用組合(茨城県)、K法人(熊本県)、および施設内作業として中央農研に設置されていた小規模搾油工場を調査した。K稲わら利用収集組合では、畜産用に水稲収穫後のわらの収集を請け負っており、地区ごとに分散した圃場で、ロールベーラ(牽引型)、ジャイロ、ロールグラブを使用した組作業を実施している。今年度の実績は330haであった。地区毎でも圃場の集積度が異なり、圃場間移動に要した移動距離は5992.1%であった。また前日までの天候条件によって現場に行ってから作業が出来ないことが判明する場合もあり、円滑な作業を妨げていた。機械の不具合としては、ロールベーラのネットがけの不良が連続して発生することがあった。

これは切断刃の受けが摩耗したことが原因の一つであり、部品を交換したところ不具合が解消された。K法人では傾斜牧野での、管理を兼ねたススキの収集を実施している。傾斜地では連結部に過剰なねじれ負荷がかかっており、破断する事例があった。また沢筋などの窪みに転落する事故があった。場所の特定で再発を防止できていた。小規模搾油工場では、ホッパー張り込み、オーガ搬送、バケットエレベータ搬送、コールドプレス搾油、オイルケーキのコンベア搬送、粉砕器、フレコン詰め等の作業が連続して行われる。各作業の作業能率とラインを停止させる状況を調査、取りまとめた。各調査対象より得たデータを、信頼性工学の手法に則り解析し、FMEA解析表に取りまとめた。作業上の不具合は3種類に大別できた。
人間の行動観察のためのセンシングシステムの構築

本研究では,日常生活のおける人間の行動(「いつ,だれが,どこで,何をしたか」)を非接触で観察できる人間行動観察システムの構築を主目的とする.以下に平成15年度の実施内容を示す.・実時間人物情報計測システムの構築複数人物の移動軌跡や姿勢,全身特徴(体型,服装の色分布),頭部特徴(頭部方向,顔画像)などのすべての特徴量を抽出し,ハードディスクに記録できる,実時間人物情報計測システムを構築した.本研究課題のゴールである,小店舗での利用を考慮し,同システムでは,背景更新機能,ドアの開閉や窓からの太陽光の影響が起こり得る画像領域を予め登録できる機能など,実評価のための機能を用意した.・店舗内での行動観察システムの構築我々が構築してきた実時間人物情報計測手法を用い,コンビニエンス・ストアなどの店舗内における顧客の行動解析システムを構築した.提案システムは,店舗内に設置した全方位視覚センサによって得た映像から顧客の位置や移動速度を推定し,それらの情報をもとに"店内をどのように移動したか","どの商品に興味を示したか"といった顧客の活動状況を時間と場所を対応付けて監視者に提示するものである.試作システムを実際の店舗で撮影した映像に適用した結果,顧客全体の店内における分布,各顧客の移動軌跡および停留状況などをユーザに提示可能であることを確認した.次年度以降は,店舗のレイアウト変更や売れ筋商品の把握などを通して,人物行動パターンの解析を行う予定である.・時空間歩行画像の表現モデルの検討遠方から近傍の歩行者まで見え方の異なる歩行画像を表現する手法として,GaitVolumeというモデルを提案し,個人識別ならびに動作の違いなどによりGaitVolumeの特徴に変化が現れることが確認できた.次年度はこのモデルを実際の歩行者認識に適応する予定である.本研究では,日常生活のおける人間の行動(「いつ,だれが,どこで,何をしたか」)を非接触で観察できる人間行動観察システムの構築を主目的とする.以下に平成15年度の実施内容を示す.・実時間人物情報計測システムの構築複数人物の移動軌跡や姿勢,全身特徴(体型,服装の色分布),頭部特徴(頭部方向,顔画像)などのすべての特徴量を抽出し,ハードディスクに記録できる,実時間人物情報計測システムを構築した.本研究課題のゴールである,小店舗での利用を考慮し,同システムでは,背景更新機能,ドアの開閉や窓からの太陽光の影響が起こり得る画像領域を予め登録できる機能など,実評価のための機能を用意した.・店舗内での行動観察システムの構築我々が構築してきた実時間人物情報計測手法を用い,コンビニエンス・ストアなどの店舗内における顧客の行動解析システムを構築した.提案システムは,店舗内に設置した全方位視覚センサによって得た映像から顧客の位置や移動速度を推定し,それらの情報をもとに"店内をどのように移動したか","どの商品に興味を示したか"といった顧客の活動状況を時間と場所を対応付けて監視者に提示するものである.試作システムを実際の店舗で撮影した映像に適用した結果,顧客全体の店内における分布,各顧客の移動軌跡および停留状況などをユーザに提示可能であることを確認した.次年度以降は,店舗のレイアウト変更や売れ筋商品の把握などを通して,人物行動パターンの解析を行う予定である.・時空間歩行画像の表現モデルの検討遠方から近傍の歩行者まで見え方の異なる歩行画像を表現する手法として,GaitVolumeというモデルを提案し,個人識別ならびに動作の違いなどによりGaitVolumeの特徴に変化が現れることが確認できた.次年度はこのモデルを実際の歩行者認識に適応する予定である.
アカハネオンブバッタの移入・拡散の実態と在来オンブバッタに与える影響の解明

移入種であるアカハネオンブバッタの分布が、阪神地域から周辺地域へ拡大する様子が市民調査(738件の分布情報)を通して詳細に記録された。本種の自然分布域である中国、台湾、南西諸島と、移入したことが知られているハワイ諸島のサンプルとの、ミトコンドリアおよび核遺伝子の部分配列の比較により、移入した個体群の一部は少なくとも中国からのものと推定された。オンブバッタとの交尾実験では交雑個体の発生は見られなかったが、それぞれのオスの異種メスへのマウント行動は普通に見られ、アカハネオンブバッタの存在はオンブバッタの繁殖干渉を通して、正常な交尾を妨げる負の影響を与えている可能性が推測された。近畿地方に定着したアカハネオンブバッタ移入個体群の由来を明らかにするために、台湾でサンプリングを行い、COI、ITS2領域の塩基配列の比較を行った。ミトコンドリアでは台湾のアカハネオンブバッタには14のハプロタイプが認められた一方、移入個体群では3つのハプロタイプが認められた。台湾のアカハネオンブバッタは2つの系統に分けられ、一方は琉球の個体群とクラスターを形成し、もう一方は近畿地方への移入個体群の一部と一致した。この結果は移入個体群の由来を直ちに明らかにするものではないが、移入個体群が台湾原産である、あるいは他の場所から台湾と日本の両方に移入した可能性を示唆するものである。アカハネオンブバッタの分布調査を紹介するweb page (http://atractomorpha.jimdo.com/)を作成し、また、調査法の研修を行うなどして、市民との共同の調査を行った。全体で70地点を超えるオンブバッタとアカハネオンブバッタの分布情報を得ることができ、その結果これまで記録のなかった京都市南部、淡路島、奈良県西部で新たに生息が確認され、本種は近畿地方で分布を急速に拡げていることが明らかとなった。また大阪平野では広く定着していることが確認された。これらの結果はweb pageで公表し、随時更新を行った。核28S D2領域の塩基配列比較も行ったが、別の種の配列を持っているものは検出されず、アカハネオンブバッタとオンブバッタの交雑は検出されなかった。分布情報に関してwebページ、メーリングリストおよびtwitterなどを利用して広く一般から募集を行い、206件の分布情報を得た。これらをもとに逐次分布図の更新を行い、情報提供を行った。この調査から2014年までに確認されていなかった京都市中部、奈良盆地、和歌山市、兵庫県明石市において新たな生息地が確認された。また淀川河川敷などでアカハネオンブバッタのみが多数確認される地点も見つかった。アカハネオンブバッタの近畿地方での季節消長の特性を明らかにするためにモニタリングを行い、少なくとも56月にかけて1化目が発生する年2化以上の生活史をもつことが明らかになった。アカハネオンブバッタの在来のオンブバッタへ及ぼす影響が本研究の大きなテーマの一つであるが、頻繁に観察される異種間交尾行動としての交雑の有無を、核とミトコンドリアの遺伝子マーカーを利用して調査した。その結果交雑によると考えられる遺伝子の浸透は見出されなかった。また異種間で実験的に交尾させた個体の産んだ卵からの孵化は観察されなかった。南西諸島(石垣島、西表島、与那国島)およびハワイ諸島(オアフ島、ハワイ島)でサンプリングを行い、バーコード領域(mitochondria COI)の塩基配列に関して、各個体群の遺伝的な特性を明らかにした。さらにこれまでに得られている台湾と本州の個体群のデータに加えて解析を行った。その結果、南西諸島の個体群は台湾で見られる2つの系統のうち、ハプロタイプの多様性の高い一群と同一あるいは近縁であり、比較的古い在来の系統と考えられた。近畿に移入している個体群は台湾のもう一つの系統と一致または近縁であるが、これはむしろ台湾においても移入由来の可能性があり、中国などの他の分布域のサンプルを解析に加える事が必要である。ハワイの個体群は南西諸島の一部のものと一致し、当該地域からの移入が示唆された。残念ながらアカハネオンブバッタの分布は急速に拡大しているが、分布拡大の状況調査は申請者の調査も、一般からの情報収集も順調に進んでおり、その過程は記録できている。危惧されていたアカハネオンブバッタとオンブバッタの交雑は、予備的な異種間の交尾実験で孵化が見られなかったことや、遺伝子浸透が検出されなかったことにより、その可能性が低いことが示唆された。一方で、発生消長の調査により、アカハネオンブバッタは少なくとも年に2回発生しており、年1化であるオンブバッタより高い増殖能力を持つことが考えられた。このような条件で、異種間でもしばしば観察される長時間のマウント行動は正常な組み合わせでの交尾を阻害し、この繁殖干渉を通してオンブバッタの生息に関して負の影響を与えている可能性が示唆された。繁殖行動の一部であるマウント行動によって、在来種の繁殖に干渉しているのかという新たな研究課題が生じた。webページ、メーリングリスト、およびtwitter等のSNSを利用して、広く一般から分布情報の募集を行い、186件の分布情報を得た。これらに基づいて逐次分布図の更新を行い、情報提供を行った。2015年以前には確認されていなかった滋賀県大津市、奈良盆地南部(橿原周辺)、和歌山市南部、兵庫県明石市西部で分布が確認された。これらの分布

境界線から離れた滋賀県マキノ町でも1個体確認されており、人為により移動したケースと考えられた。また、すでに分布拡大が確認されている淡路島からの移入の有無を確認するため、鳴門市で調査を行ったが、確認されなかった。四国にはまだ侵入していないと考えられる。以上のように広く市民に情報提供を呼びかけ、実際に調査を行ってもらい、それを目に見える形で公表する事により、分布の拡大の様子を克明に記録することが出来、また市民の外来種への関心を高めるといった普及効果も得られている。これまでの調査で少なくともアカハネオンブバッタは初夏と9月頃にピークをもつ年2化の発生を示すと考えられていたが、11月に若齢幼虫が見らること、3月に成虫や若齢幼虫が確認されたことから、オンブバッタのように発生期や越冬態が決まっているというよりむしろ、通年発生を繰り返し、低温により成長が止まり、その時点の発生段階で越冬を行っていることが推測された。中国のサンプルを入手し、解析に加えたところ、日本に移入した個体群で見られる2系統のうちの1つと極めて近縁な配列をもつことが明らかになり、当該地域からの移入が示唆された。アカハネオンブバッタの分布は中心である大阪平野から東西南北いずれの方向にも、急速に拡大しているが、その過程は一般からの情報収集や申請者の調査が順調に進んでいるため、記録できている。わずかながら中国の個体群の配列を解析に加えることが出来たため、移入個体群の由来に関しての考察も進んでいる。異種間でのマウント行動による在来種の繁殖への影響についてはさらに観察例を増やす必要がある。webページ、メーリングリスト、およびtwitter等のSNSを利用して、広く一般から分布情報の募集を行い、214件の分布情報を得た。これらに基づいて逐次web上の分布情報の更新を行い、一般への情報提供を行った。2016年以前には確認されていなかった滋賀県守山市、野洲市、京都府木津川市、和歌山件岩出市(紀ノ川に沿って上流側へ)、兵庫県加古川市まで分布拡大していることが明らかとなった。これに加えて三田市や和歌山県海南市(文献記録上から)などこれらの分布境界線から離れたでも確認されており、人為により移動したケースと考えられた。また、すでに分布拡大が確認されている淡路島からの移入の有無を確認するため、本年も鳴門市で調査を行ったが、侵入は確認されなかった。以上のように広く市民に情報提供を呼びかけ、実際に調査を行ってもらい、それを目に見える形で公表する事により、分布の拡大の様子を克明に記録することができ、また市民の外来種への関心を高めるといった普及効果が得られた。中国のサンプルに関してこれまでと別の地域のもの入手し、解析に加えたところ、日本に移入した個体群で見られる2系統のうちの1つと同一の、また台湾に見られる2つの系統のうち1つとごく近縁な配列をもつことが明らかとなった。台湾に見られるもう1つの系統は琉球の個体群と共通の配列やごく近い配列を持つことから、中国から台湾と日本という並行的な移入の可能性が示唆された。2018年5月12日からは所属館において外来生物に関するミニ展示を行い、そのなかで本研究とこれまでの成果を紹介した。移入種であるアカハネオンブバッタの分布が、阪神地域から周辺地域へ拡大する様子が市民調査(738件の分布情報)を通して詳細に記録された。
軽中度難聴者のストレス対処プログラムの開発と効果の検討

軽度・中等度の難聴者、中途難聴者を対象に、ストレスに対処するためのプログラムをつくるための研究を行った。まず、複数の難聴者への意見聴取を行い、聞こえにまつわるストレス経験、ストレス経験への対処方法、難聴・難聴者について誤解されやすいことや理解されないと感じることを調べた。難聴者への意見聴取の内容をもとに、聞こえにまつわるストレス対処を考えるためのワークショップを行った。くわえて、難聴についての知識を健聴者に伝えることの効果も調べた。また、難聴に関するストレス経験を調べる尺度を作った。尺度を使って難聴者を対象に調査を行ない、聞こえの状態と心身の健康との関係を検討した。本研究は、軽度あるいは中程度の難聴者が心理的不適応をおこすストレス要因を明らかにし、ストレス対処のための介入方法を考えることが大きな目的である。本年度は、前年度の研究成果をふまえ、軽中度難聴者特有のストレスに対処するための軽度中程度の難聴者向けプログラム、軽中度難聴者の生活上の問題を知り理解を深めるための健常者向けのプログラムを開発するために難聴者を対象としてインタビュー調査を行った。具体的には、現在どのような聞こえの状態か、どのようなことにストレスを感じているか、聴覚障害者がストレスを感じる場面におちいったときにどのように対処すればよいか、健常者にどのように対応してもらいたいか、健聴者から理解されていることや誤解されていることは何かについて、対面、メール、郵送、チャットなどを利用した一対一のインタビュー形式で意見聴取を幅広く行った。さらに、最終的に実用可能なプログラムを完成させるため、聴覚障害の教育者や難聴の研究者、当事者である軽度中程度難聴者から、含めるべき内容やその効果的な表現方法などについて意見を得た。こうしたさまざまな意見を踏まえて、さまざまなタイプの難聴者に実用可能なプログラムを作成する。最終年度は、前年度に行った複数の難聴者を対象としたインタビュー形式での意見聴取内容にもとづき、聞こえの特徴、難聴者が日常で経験する難聴にまつわるストレスやその対処方法、難聴について誤解されやすいこと、難聴について他者から理解されないと思うことなどの内容をまとめた冊子、スライド、ワークシートなどを作成した。まず、難聴者の経験する日常生活上のストレスや対処方法、理解されていないと感じること等の知識を健聴者に伝えることの効果を調べるため、聴覚障害を持たない学生等を対象に調査を行った。学生等に対して、難聴者の聞こえ方の特徴、日常生活上のストレスと対処、難聴についての誤解や理解してほしいことについて講義形式で伝えた。その後に、聴覚障害者への態度、聴覚障害者への印象、聴覚障害者と関わることへの自己効力感、講義内容を聞いた後の感想などを尋ねた。さらに、難聴者と関わる架空のケースを紹介して、自分ならどのようにふるまうと思うかについて回答を求めた。また、難聴にまつわるストレス経験を調べる質問項目を作成した。これら質問項目と心身の健康を調べる質問項目等を用いて難聴者を対象に調査を行い、難聴者における聞こえの状態と心身の健康の実態についても調べた。次に、難聴者を対象にしたストレス対処のためのワークショップをおこなった。自分の聞こえの状態、ストレスに感じることやその対処方法、難聴について誤解されている・理解されないと感じることについて、ワークシートにまとめながら自分の体験や考えをふりかえった。さらに、グループワークによってお互いの体験や考えを共有した。ワークショップの前後に参加者に調査票への回答を求め、日常経験するストレス経験、ワークショップの内容や進め方への感想、改善点などを調べた。さらに、同意を得た参加者に追跡調査を行い、その後のストレス経験等を尋ねた。本研究では、軽度から中度の難聴者(以下、軽中度難聴者)が心理的不適応をおこすストレス要因を明らかにし、ストレス対処および軽中度難聴者理解のためのプログラムを作成、その効果を検討する。軽中度難聴者は、その存在自体が比較的知られていないだけでなく、障害があると外からはわかりにくい。そのため、障害による生活上の困難を理解されにくい問題がある。そこで、まず軽中度難聴者の生活上のストレス要因を明らかにすることを目的とした調査を行った。具体的な手続きとしては、軽中度難聴者にウェブサイトや交流サイト、中途失聴者・難聴者協会などを通じて調査への協力を依頼し、同意を得た者に対して郵送、ファクス、メールによる質問紙調査を行なった。調査票では、現在の聞こえの程度、日常生活(職場、家庭、外出先、移動中など)でストレスを経験したことがあるか、経験している場合はどのような場面でどのようなストレスを感じているか、ストレスに感じていることに対してどのような対応をしているかについて尋ねた。

得られた回答について、生活の様々な場面ごとに分類・整理して難聴者のストレスの特徴を明らかにする。交付申請書に記載した目的に書かれた計画が大幅に滞る事態も発生せず、おおむね順調に進んでいる。具体的には、1)通常コンタクトが難しい難聴者と聴覚障害の関連団体や各種会合などのさまざまな場でコンタクトをとるができた。2)心理学の関連学会で難聴の研究に携わるさまざまな分野の研究者、あるいは自身も難聴である研究者と交流ができ、研究推進に関わるさまざまな側面からの有益な意見交換をすることができた。以上のことから、軽度中程度の難聴者を対象としたストレス対処プログラムの最終版を完成する段階までには順調に到達できるものと考えられる。交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」におおむねそった研究の実施がなされている。今後も申請書に記載された研究計画にそって研究を進めていく予定である。具体的には、1)軽度中程度の難聴者を対象としたストレス対処プログラムの最終版を完成させる、2)完成した軽度中程度の難聴者を対象としたストレス対処プログラムを広く一般に広報して、首都圏だけでなく地方にも在住する難聴者や難聴者とかかわる健聴者に利用を依頼して実際に使ってもらう、3)軽度中程度の難聴者を対象としたストレス対処プログラムの効果について、複数回のデータを収集することをめざした実証的な研究を行って、その効果を実証的かつ客観的に検討する、といった研究活動を進めていく予定である。研究1の成果をふまえ、軽中度難聴者特有のストレスに対処するための軽中度難聴者向けプログラム、軽中度難聴者の問題を知り理解を深めるための健常者向けのプログラムを開発する。聴覚障害者がストレスを感じる場面におちいったときにどのように対処すればよいか、健常者はどのように対応すべきかについて、漫画やイラストを用いた事例集、事例を題材として用いたディスカッション、よりよい対処の仕方のロールプレイングなどから構成されたプログラムを作り完成させる。作成したプログラムの内容は、活用しやすくするようウェブサイト等から入手できるようにする。また、学会発表やパンフレットを通じて広く広報活動を行なう。計画通りに研究費を執行する予定である。具体的には、1)軽度中程度の難聴者を対象としたストレス対処プログラムの最終版を完成させるための諸費用に用いる。たとえば、ウェブサイトの作成、イラストやマンガやパンフレットの作成代に用いる。2)完成したストレス対処プログラムを広く一般に広報するための諸費用に用いる。たとえば、地方や首都圏の中途失聴者難聴者協会の会合やイベントなどに出向いてプログラムを使ってもらうための出張費用などに用いる。3)ストレス対処プログラムの効果を複数回のデータを収集して調べる実証的研究を行うための経費に利用する。たとえば、調査を行うための出張費用、研究参加者への謝礼、データ整理作業のための謝礼、研究報告書を作成するための費用に用いる予定である。現時点での研究成果を学会や論文の形で報告するための費用、軽中度難聴者特有のストレスに対処するための軽中度難聴者向けプログラム、軽中度難聴者の問題を知り理解を深めるための健常者向けのプログラムづくりへの費用、プログラムに参加する研究協力者への謝金、研究補助者への謝金に研究費を使用する予定である。
アメンボ科昆虫の生殖、分散力、耐寒性及び耐乾性に及ぼす水面消失の影響

カナダ・アルバータ州エドモントン市(55゚N)産Gerris buenoiとGerris pingreensisの2種の成虫を羽化後水面消失とそれに伴う餌不足の状況に置いたところ、G.buenoiは産卵数を極端に減らし飛翔行動を抑え、寿命を延ばし水面の回復を待つ戦略を採った。G.pingreensisでも産卵数は減少し、飛翔行動も抑えられたが寿命が延びる傾向は見られず、不完全ながらもG.buenoiと同じ戦略を示した。G.pingreensisは湖などの極めて安定した水面を利用するため、水面消失などによる淘汰圧がかからず、干上がりに対する戦略が充分発達しなかったのだろう。一時的な水面から安定した水面まで広い範囲に生息するアメンボ(A.paludum)成虫と、安定した水面にのみ生息するハネナシアメンボ(Gerris nepalensis)無翅型成虫について(いずれも高知産)湿度65-70%、16°C、恒明条件で乾燥実験を行った。両種共、秋の休眠個体の生存時間(約38h)は春の越冬後生殖個体(約23h)や夏の生殖個体(13-21h)の値より有意に長かった。また体サイズの違いを考慮に入れて両種を比較すると、越冬世代についてはハネナシアメンボがアメンボより乾燥に強く、夏の生殖世代では逆にアメンボの方が強かった。これは、夏、アメンボの生息場所の方が干上がる機会が多く、ハネナシアメンボ無翅型は池の周辺の土手など比較的乾燥した場所で越冬することと関係するものと思われる。また、生殖個体を採集し湿紙上で20日間、陸順応させても、乾燥に対する耐性がより高くなることはなかった。羽化直後から30日間、短日下、湿紙上で陸順応させた札幌産(42゚N)アメンボ成虫を-3°C下に曝すと、陸順応させなかった個体より長時間生きる傾向が見られた。12L-12Dの短日条件下でチェコ共和国、チェスケ・ブデヨビッツエ(49゚N)産アメンボ成虫から水面を奪った場合水面を与えられた雌は与えられなかった雌より有意に多く産卵した.湿紙上で飼育された雌のアラタ体は水面上にあった個体のものよりも有意に小さく、アラタ体の関与を暗示した。アメンボ(Aquarius paludum)とヒメアメンボ(Gerris latiabdomins)の越冬後成虫を採集し、水面または湿紙上で飼育した。また、それぞれについて餌を充分に与えるグループと絶食グループとを作った。ヒメアメンボは絶食してもまたその上水面を奪っても60%以上の個体が飛翔筋を維持し、その一方で生存期間は条件間で違いはなかった。アメンボは絶食や水面消失により、飛翔筋を溶解させ、その分生存期間を延ばすことが分かった。また、アメンボの幼虫から水面を全幼虫期間に渡って奪い、羽化後水面に戻すと雌の飛翔筋の溶解が促進され、産卵前期間が短縮された。また、2,3齢期のいずれかに水面を奪うと逆に飛翔筋の溶解が抑制された。このように、アメンボは水面を奪われるステージにより、そこにとどまる戦略を取ったり、飛翔して別の水面に移動したりするいわば両賭け戦略を採用するものと考えられる。一方ヒメアメンボは生息場所の消失によりもっぱら移動分散する戦略をとることが分かった。また、卵を様々な時間乾燥させその後の生存率を調べると、一時的な水面から安定したものまで広く分布するアメンボが最も乾燥に強く、次に一時的な水面をもっぱら利用するヒメアメンボ、そして安定した水面のみを利用するハネナシアメンボが最も乾燥に弱かった。また、アメンボやヒメアメンボでは孵化直前の方が、産卵直後よりはるかに乾燥に強かった。走査型電子顕微鏡を用いて卵の表面を観察すると、産卵直後の卵に見られた卵殻上の穴状構造が孵化直前には消失していた。この穴からの水分蒸散が乾燥耐性と関係しているのかもしれない。

これは、夏、アメンボの生息場所の方が干上がる機会が多く、ハネナシアメンボ無翅型は池の周辺の土手など比較的乾燥した場所で越冬することと関係するものと思われる。また、生殖個体を採集し湿紙上で20日間、陸順応させても、乾燥に対する耐性がより高くなることはなかった。羽化直後から30日間、短日下、湿紙上で陸順応させた札幌産(42゚N)アメンボ成虫を-3°C下に曝すと、陸順応させなかった個体より長時間生きる傾向が見られた。12L-12Dの短日条件下でチェコ共和国、チェスケ・ブデヨビッツエ(49゚N)産アメンボ成虫から水面を奪った場合水面を与えられた雌は与えられなかった雌より有意に多く産卵した.湿紙上で飼育された雌のアラタ体は水面上にあった個体のものよりも有意に小さく、アラタ体の関与を暗示した。
予測性適応制御を実現する小脳神経回路網の機能理解と実機制御への応用

本研究の目的は,我々の脳で実現される予測性適応運動制御の神経機構を理解し,それを工学的に実現して,ロボットや医療機器等の実機制御に応用することにある.本研究では,次の4つのレベルの研究を進め,この目的の達成を目指す:1)行動,2)神経細胞活動,3)神経ネットワーク,4)工学応用.1)では,金魚を用いた視運動性眼球運動(OKR)周期同調実験を実施する.OKRの周期同調は1997年にMash & Bakerにより報告された予測性眼球運動であり,関連する神経経路の理解度の高さや現象の定量化のしやすさなどから,予測性運動制御の神経機構を探る上での好例と考えられる.2)では,金魚の周期同調学習前・中・後の小脳神経細胞活動を計測する.3)では,小脳神経回路を陽に記述したOKRモデルの構築と,周期同調学習シミュレーション解析を行う.4)では,小脳の数理モデルを実時間動作可能なように簡略化し,予測性適応制御コントローラとしての応用可能性を明らかにする.本プロジェクト3年目の平成30年度は,上記3)と4)の研究を進めた.3)については,昨年度末までに構築した数理モデルを1)ならびに2)のアプローチによって新たに得られた知見を基に拡張し,予測性OKRを再現可能なモデルが一通り完成した(2019年7月に国際会議Computational Neuroscience Meetingで発表予定).4)については,FPGA(Field-Programmable Gate Array)上に小脳モデルを実装し,適応制御コントローラとして実時間実機制御を遂行するための準備を進めた.また,1)と2)の一部に関するこれまでの成果をまとめ2018年11月に学術論文としてJournal of Neuroscience誌に発表した.上記4レベルの研究遂行手順のうち,初年度に1)行動レベルと2)神経細胞活動レベル,2年目は3)神経ネットワークレベル,3年目は3)と4)工学的応用レベルの研究を重点的に進める計画であったが,上記[研究実績の概要]の通り,ほぼその計画通りに進行している.1)と2)の動物実験は,本研究プロジェクトの根幹をなすことから,今年度以降も引続き標本数を増やすことを主目的にコンスタントに実施するが,その中で常に予想外の興味深い結果も得られている.また,本研究プロジェクトに関連した新たな国際共同研究(米国University of WashingtonならびにWashington University)も開始できたため,実験動物の対象範囲を拡大し,動物種間の比較と神経ネットワークレベルのモデル化も新たに進めている(科研費国際共同研究強化Bのプロジェクトとして採択).これらの点を踏まえ,「おおむね順調に進展している」状況ながら,当初の計画以外に進展している要素も生まれている.本プロジェクト最終年度の2019年度は,前年までの研究内容(研究目的1)から3)の内容)を補足的に継続しながら,主に研究目的における4)工学的応用レベルの研究をさらに進める.2018年度末までに一通り完成した予測性視運動性眼球運動(OKR)を再現可能な数理モデルに,パラメータ調整などの改良を加えながら,その妥当性・有効性を確認する.その後,2018年度に目処をつけたFPGA上への実装技術により,リアルタイム動作可能な人工小脳を完成させ,外部機器制御が可能な実験系を整備する.この人工小脳と実機制御実験系により,DCモータ,二輪倒立型ロボット,ドローン,制振自助具(パーキンソン病患者向けスプーン)などの予測性適応制御実験を実施し,周期的な目標軌道に対し,予測性適応制御が実機において実現されることを実証する.これがうまく行かない場合,モデルの記述(特に小脳内のシナプス可塑性と,前庭神経核と小脳の閉ループの実装法,予測性成分の実現法など)を変更し,予測性適応制御が可能な条件を探索する.また,上記の研究により得られる成果をまとめ,引き続き学会・国際会議ならびに学術論文として国内外で発表する準備を進め,適宜発表する.本研究では,動物に見られる予測性適応運動制御の神経機構を明らかにし,それを工学的に実現することを目的として,1)行動, 2)神経細胞活動,3)神経ネットワーク,4)工学的応用,の4つのレベルで研究を進める計画である.初年度にあたる平成28年度では,このうち主に1)と2)の研究を実施した.行動実験では,金魚(和金)を用い,周期同調(Period Tuning)と呼ばれる予測性の眼球運動を適応的に獲得する行動を対象とした.主な成果として,これまでに明らかにされていた視覚刺激の終了タイミングを予測する行動に加え,刺激の開始を予測する行動が獲得されることを実証した.この刺激開始予測行動は,刺激開始タイミングを予測不能なようにランダムな周期としたところ獲得されないことも確認された.同様に,刺激終了予測行動も,刺激終了タイミングをランダムにすることにより獲得されないことも確認された.また,刺激開始予測行動は刺激終了予測行動とは独立に獲得されることも示した.さらに,一旦獲得された刺激開始ならびに終了予測行動は,小脳を急性に切除することにより,ともに消失することも確認された.小脳を切除した金魚においては,刺激開始予測,終了予測とも獲得されないことも示された.一方,周期同調行動を獲得する前・中・後の前庭小脳Purkinje細胞活動の細胞外記録も実施し,20細胞以上の記録に成功した.解析の結果,眼球運動や視覚刺激波形に様々な割合で応ずる細胞が存在することが見出された.