hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内的ダイナミクス検証のための皮質神経活動の時空間解析

麻酔下ネコの視覚皮質において方位バー刺激提示により誘発される神経細胞の時空間活動データの記録を行い、細胞の発火数変動および細胞ペア間での発火数相関の統計解析を行った。発火数相関は異なる細胞ペアでは大きなばらつきがあり(diversity)、空間的にも不均一な構造を持っており(heterogeneity)、異なる方位バー刺激に対して有意な変動を示す(stimulus dependence)ことを発見した。皮質での細胞間の発火数相関は共通入力を原因とする固定的・解剖学的な特性ではなく、より大規模な細胞ネットワークの活動を反映したダイナミックな特性であるという仮説を提案した。初年度には、麻酔下ネコの視覚皮質において、方位バー刺激提示により誘発される神経細胞の時空間活動データの記録を行った。本年度は、これらの多細胞データの統計解析を行った。特に、刺激提示期間中でのスパイク発火率の試行変動性の解析を行い、「同一刺激の複数試行回提示においても個々の細胞の発火率は大きな統計的変動を示す」という従来の報告を確認した。近年は、これらの発火数変動が細胞間で相関していることが注目されており、その相関係数の大きさに関して異なる報告が共存し、混乱した状況となっている。我々は記録したデータに対して、系統的な統計解析を行い、以下の特性を発見した。1.細胞ペア間の発火数変動相関は異なる細胞ペアでは大きなばらつきがある。全サンプルペアに対する相関係数の分布の平均値は0.06と小さいが、その分散は大きいため、他の研究報告のように平均値だけで特性を議論することは適切では無い。2.同時記録された細胞集団においても、異なる細胞ペアでは正負の符号の異なる相関を示し、空間的にも不均一な複雑な構造を持っている。この特性は、発火数変動相関が上位皮質からのtop downフィードバックに由来する大域的な共通入力を原因とするという従来の仮説とは矛盾する。3.細胞ペア間の発火数変動相関は固定的な特性ではなく、記録した全ペアの20%程度のサンプルは異なる方位バー刺激に対して有意な変動を示す。相関の符号すら変化するケースも存在する。これらの発見からは、皮質での細胞間の発火数変動相関は共通入力を原因とする固定的・解剖学的な現象ではなく、より大規模な細胞ネットワークの活動を反映したダイナミックな現象であるという仮説を提案した。これらの研究成果は学術論文として公表した。また、北米神経科学会においても口頭発表の機会を与えられ、海外の研究者に伝達することが出来た。脳が固有に持つ内的ダイナミクスと外部刺激入力とのインタラクションにより情報処理が遂行されるという作業仮説の実験的検証のための基礎データ解析が本研究の目的である。初年度は、研究の方向性を検討するために必要となる神経細胞の時空間活動データの記録を行った。麻酔下ネコの視覚皮質に4本のtetrode(4重極)電極を一辺500μmの正方形状に配列した自作電極を刺入し、受容野が少し重なった複数細胞の同時記録を行った。個々のtetrodeの深度は電動ドライブにより細胞記録(S/N比)に最適な位置に調整して記録を行った。1回の刺入トラックでは、4本の電極を2-3層、4層、5-6層と段階的に移動させ、異なる層でのデータを取得した。記録した多細胞データはコンピュータ上の弁別ソフトウエアを用いて異なる細胞の活動に分離を行った。4本のtetrodeでの記録では2030程度の細胞活動の同時記録が可能であった。各記録点では最初に、モニター上に刺激を提示しない無刺激条件下(暗闇)での神経活動を30分間程度記録し、次に、すべての細胞の受容野をカバーする広範囲に光スポットを定常的に提示した。視床での先行研究と同様に外因性の時間スケールを含まない定常刺激提示下で観測される内因性の時間変化のデータを40試行程度取得した。また、皮質の最適刺激である格子刺激に対する反応の記録も行った。16方位の格子刺激に併せて、無刺激(暗闇)も含め、17刺激セットを40試行程度繰り返し、各刺激に対する多数の細胞活動を記録した。得られた多細胞データの解析の手始めとして、格子刺激に対する活動における試行間変動性の統計解析を行った。同一の刺激を繰り返して提示した場合でも、細胞の反応には大きな統計的ばらつき(変動性)が存在し、この変動が細胞間で相関していることを確認した。最終年度は昨年度に論文発表を行った視覚皮質における発火数相関の研究成果の拡張を行った。発火数相関に関する研究は近年多くの報告がなされており、これらの研究との関係を検討し、我々が発見した現象の一般性を考察した。皮質からの多細胞記録データの時空間解析で優れた研究成果を発表しているイスラエルHebrew大のVaadia教授の研究室に1ヶ月に渡り滞在し、本研究課題で得られた研究成果に関して議論を行い、多くの意見を得た。

Hansel教授とは興奮と抑制がバランスしているBalanced Networkでの発火数相関現象の数理モデルの可能性に関して意見交換を行った。また、Weitzmann研究所のArieli教授からは、視覚皮質での自発発火における発火数相関に関して、光学イメージングデータの説明を受け、我々の結果との整合性を確認した。ラットの聴覚皮質活動に関して、Luczakらが刺激誘発活動も自発活動も共通の細胞間の発火数相関の拘束が存在することを報告しているが、我々の報告と共通の特徴を持っていることが分かった。ただし、彼らの報告では、発火数相関の刺激依存性の有無に関しては明記されていない。複数細胞活動間での発火数相関による拘束は、近年のBrain-Machine-Interfaceにおける運動皮質神経活動パターンの学習においても重要な役割を果たしている可能性が報告されており(Sadtler et al.)、皮質活動における一般的な現象であることが理解された。全研究期間を通じて、麻酔下ネコの視覚皮質において方位バー刺激提示により誘発される神経細胞の時空間活動データの記録を行った。系統的な統計解析の結果、皮質での細胞間の発火数相関は共通入力を原因とする固定的・解剖学的な現象ではなく、より大規模な細胞ネットワークの活動を反映したダイナミックな現象であるという仮説を提案した。神経科学視覚皮質から同時記録された複数細胞間の発火数変動の相関に関する解析結果を学術論文(European Journal of Neuroscience)として公表することで、中間的な成果を確保することが出来た。この論文をまとめるために多くの統計解析法の試行錯誤を行い、最終的に有効な時空間解析法を確立することが出来た。この解析法を最終年度に再開するネコ視覚皮質からの自発発火活動実験で得られるデータに適用することにより、課題研究の主題である皮質内での内的ダイナミクスの定量化を進めることが出来る。今後の研究の方向性を検討するために必要となる多細胞データを取得することが出来た。博士後期課程大学院生の圓山の補助を得て、試行間変動性およびその細胞間相関に関する統計解析を行い、学術論文としてまとめる作業が進行している。実験で使用する視覚刺激提示システムのソフトウエアを開発し、不具合を外部業者への委託により、修正を行った。新しい実験システムを用いた視覚皮質からの記録実験の準備も整備された。視覚皮質から同時記録された複数細胞間の発火数変動の相関に関する解析結果は学術論文として公表した。これらの細胞活動は視覚刺激により誘発されたものであるが、本課題研究の主題である皮質内の内的ダイナミクスの研究のためには、視覚刺激を提示しない状態での自発発火活動の特性の定量化および刺激誘発活動との比較が必要である。最終年度である平成26年度にはネコ視覚皮質からの記録実験を再開し、同時記録されている複数の細胞の刺激提示下および自発活動時の活動を連続して記録する。これらの多細胞データに対して、今までの研究で確立した統計解析を適用し、二つの条件下での発火数変動の相関を比較する。これらの統計解析により、皮質内の内的ダイナミクスが持つ特性が、外部刺激とのインタラクションによってどのように変化するのかを議論する。
IDO/TDO二重阻害に基づく新規がん免疫治療薬の開発に向けた創薬基盤研究

本研究課題では、IDO/TDO二重阻害に基づく新たながん免疫治療薬開発のための創薬基盤の構築を目的としている。本年度は、IDO/TDO二重阻害に係わる構造活性相関の把握と活性増強を目的として、リード化合物のフェニル基への置換基導入、チオウレア部位へのアリール基導入または一部トリアジン環化を検討した。さらにチオウレアをアミドやエステルに変換した誘導体などを合成、評価した結果、リード化合物に比べ酵素阻害活性がIDO/TDO共に10倍以上向上し、構造的に多様性のある複数のタイプの阻害化合物群(チオウレアタイプ、トリアジンタイプ、アミドタイプ)を見出した。これらの中で細胞を用いた評価でも強力なキヌレニン産生阻害活性を示した誘導体については、CT26移植マウスを用いて既存化学療法および免疫チェックポイント阻害薬との併用効果を検討中である。またMOEを用いた解析により二重阻害を検証可能な基礎となるドッキングモデルを構築し現在活用中である。腫瘍微小環境を反映したin vitro評価系については、TDOを恒常的に発現しているA172細胞をIFN-γ刺激することにより、IDO/TDOの両タンパク質が発現している状況を再構築できた。この条件において、IDO選択的阻害剤であるEpacadstat、TDO選択的阻害剤である680C91は共に部分的な阻害活性しか示さなかった。一方、リード化合物は完全にキヌレニン産生を阻害した。これらの結果から、培養細胞系においてIDO/TDOデュアル阻害の優位性が示唆された。今後は共培養または条件培地を用いて免疫細胞への影響を検討する。また、IDO/TDOデュアル阻害と併用する免疫療法として細胞輸注療法の採用も視野に入れて、腫瘍特異的抗原が同定され当抗原に対するTCR導入遺伝子操作マウスが確立されているCMS5aを用いてIDO/TDO強制発現安定株を樹立した。リード化合物のフェニル基への置換基導入、チオウレア部位へのアリール基導入または一部トリアジン環化を検討し、さらにチオウレアをアミドやエステルに変換した誘導体を合成、評価した。その結果、リード化合物に比べ酵素阻害活性がIDO/TDO共に10倍以上向上し構造的に多様性のある複数のタイプの阻害化合物群(チオウレアタイプ、トリアジンタイプ、アミドタイプ)を見出した。これらの中で細胞を用いた評価でも強力な酵素阻害活性を示した誘導体については、CT26移植マウスを用いて既存化学療法および免疫チェックポイント阻害薬との併用効果を検討中である。腫瘍微小環境を反映したin vitro評価系については、TDOを恒常的に発現しているA172細胞をIFN-γ刺激し、IDOとTDOの両タンパク質が発現している状況を再構築することに成功した。この条件において、IDO選択的阻害剤であるEpacadstat、TDO選択的阻害剤である680C91は共に部分的な阻害活性しか示さない。一方、リード化合物は完全にキヌレニンの産生を阻害した。したがってこれらの結果から、IDO/TDOデュアル阻害の優位性が示唆された。現在、共培養または条件培地を用いて免疫細胞への影響を検討中である。マウスでのPOM検証を目的に、IDO/TDOを強制発現させた安定株の樹立を試みている。当初はB16-F10にTDO遺伝子を導入し薬剤耐性を指標にしたクローニングを行い、複数のクローンを取得した。しかし予想に反してこれらのクローンはいずれもマウス皮下移植後の増殖速度が低いことが判明したため、細胞株をCMS5aに変更してクローンを取得した。マウスでの造腫瘍性を検討予定である。新規IDO/TDO二重阻害剤の創製を目的としたリード化合物からの構造最適化については、本年度も引き続きSARの把握と活性増強を優先課題とし以下を検討予定である。前年度は当該リード化合物の二重阻害活性に重要な構造的特徴を残しながらフェニル基への各種ハロゲンやアルキル基の導入、またフェニル基を他の生物学的等価体へ変換などを中心に行ってきた。今年度はチオウレア部の変換を中心に進め、窒素原子へのアルキル基の導入やトリアジン等への環化、さらにアミドやエステルへの変換を検討予定である。これらチオウレア誘導体のIDO/TDO阻害活性や細胞傷害作用等は構築した酵素アッセイ、細胞系アッセイにて評価し、次の化合物デザインにフィードバックする。継続して新たなSAR情報はMOEを用いた複合体モデリングの最適化にも活用し、また化合物-タンパク質複合体のX線結晶構造解析を検討し上記モデリングの検証も行う。これらの結果に加えて、腫瘍微小環境を反映したin vitro評価系を用いて、IDO選択的な化合物に対するIDO/TDO二重阻害化合物の優位性を明らかとする。動物モデルについては、既にCT26担がんマウス(BALB/c)でのin vivo評価系を用いた誘導体の評価を実施しており、一部の誘導体については免疫チェックポイント阻害薬や他の化学療法との併用効果が確認されている。投与量や投与スケジュールを検討することによって誘導体の効果が最大限に発揮できる条件を決定する。また樹立したIDO/TDOを恒常的発現株のマウスへの移植と薬剤による増殖抑制効果を評価しつつ免疫パラメータの解析を行い薬効の裏付けとなるデータを取得する予定である。

本年度は、IDO/TDO二重阻害に係わる構造活性相関の把握と活性増強を目的として、リード化合物のフェニル基への置換基導入、チオウレア部位へのアリール基導入または一部トリアジン環化を検討した。さらにチオウレアをアミドやエステルに変換した誘導体などを合成、評価した結果、リード化合物に比べ酵素阻害活性がIDO/TDO共に10倍以上向上し、構造的に多様性のある複数のタイプの阻害化合物群(チオウレアタイプ、トリアジンタイプ、アミドタイプ)を見出した。これらの中で細胞を用いた評価でも強力なキヌレニン産生阻害活性を示した誘導体については、CT26移植マウスを用いて既存化学療法および免疫チェックポイント阻害薬との併用効果を検討中である。またMOEを用いた解析により二重阻害を検証可能な基礎となるドッキングモデルを構築し現在活用中である。腫瘍微小環境を反映したin vitro評価系については、TDOを恒常的に発現しているA172細胞をIFN-γ刺激することにより、IDO/TDOの両タンパク質が発現している状況を再構築できた。この条件において、IDO選択的阻害剤であるEpacadstat、TDO選択的阻害剤である680C91は共に部分的な阻害活性しか示さなかった。一方、リード化合物は完全にキヌレニン産生を阻害した。これらの結果から、培養細胞系においてIDO/TDOデュアル阻害の優位性が示唆された。今後は共培養または条件培地を用いて免疫細胞への影響を検討する。また、IDO/TDOデュアル阻害と併用する免疫療法として細胞輸注療法の採用も視野に入れて、腫瘍特異的抗原が同定され当抗原に対するTCR導入遺伝子操作マウスが確立されているCMS5aを用いてIDO/TDO強制発現安定株を樹立した。リード化合物のフェニル基への置換基導入、チオウレア部位へのアリール基導入または一部トリアジン環化を検討し、さらにチオウレアをアミドやエステルに変換した誘導体を合成、評価した。その結果、リード化合物に比べ酵素阻害活性がIDO/TDO共に10倍以上向上し構造的に多様性のある複数のタイプの阻害化合物群(チオウレアタイプ、トリアジンタイプ、アミドタイプ)を見出した。これらの中で細胞を用いた評価でも強力な酵素阻害活性を示した誘導体については、CT26移植マウスを用いて既存化学療法および免疫チェックポイント阻害薬との併用効果を検討中である。腫瘍微小環境を反映したin vitro評価系については、TDOを恒常的に発現しているA172細胞をIFN-γ刺激し、IDOとTDOの両タンパク質が発現している状況を再構築することに成功した。この条件において、IDO選択的阻害剤であるEpacadstat、TDO選択的阻害剤である680C91は共に部分的な阻害活性しか示さない。一方、リード化合物は完全にキヌレニンの産生を阻害した。したがってこれらの結果から、IDO/TDOデュアル阻害の優位性が示唆された。現在、共培養または条件培地を用いて免疫細胞への影響を検討中である。
日本語ピッチアクセントのスペクトル情報の解明

本研究では、基本周波数(F0)の他に東京方言アクセントの音響相関物があるのかどうかを明らかにするため、知覚実験と音響分析を行った。自然に発話した音声からF0と倍音を削除した合成音声を日本語話者に提示したところ、単語同定の正解率はチャンスレベルを超えた。このことはF0以外のアクセントの音響相関物があることを示す。次に知覚実験で用いた合成音声を分析したところ、F0とフォルマント周波数には相関が認められなかった。現在はその他のスペクトル情報を分析している。音声には冗長性があり、音素はもとよりストレスや声調などの超音節的な性質も、複数の音響的な要素で決定されることが分かっている。東京方言のアクセントは、主に基本周波数(F0)で実現される。しかしそれ以外の音響的な相関物(acoustic correlate)については、その存在の有無を含めて未解明のままである。そこで本研究は東京方言のアクセントと相関する、F0以外の音響的相関物を同定することを目標とした。24年度の研究は、前年度の研究成果を掘り下げたものである。前年度の知覚実験では、自然に発話した音声からF0のみを除去してホワイトノイズを挿入した合成音声を用いて、日本語のアクセントにもF0以外の音響相関物があることが明らかになった。本年度は、その音響相関物が何であるかを同定するための分析を行った。先行研究には、囁き声には発話者の意図した音声の高さとフォルマント周波数に正の相関があるとの報告があるため、まずはF0とアクセントの相関を検証した。ところが予想に反し、この2者に相関関係は認められなかった。つまり、これまでに示唆されていたF0とフォルマント周波数の相関は囁き声に特有のもので、通常の発話には当てはまらないということが分かった。囁き声を産出する時には、声門上の声道が収縮すると同時に、下方に動くことが知られている。この状態で声帯を震わせずに音声を産出しようとすることが、フォルマント周波数に何らかの形で影響を及ぼしているものと推測される。現在はストレスや声調の音響相関物を分析した研究報告を参照しながら、工学者から協力を得て、スペクトル傾斜などのフォルマント周波数以外のスペクトル情報などを計測し、アクセントの音響相関物をより詳細に検証している。東京方言の日本語ピッチアクセントの音響的な手がかり(acoustic cue)は、主に基本周波数(F0)であると言われるが、それ以外の音響特徴があるかどうかについては未解明のままである。一方、他の言語では、ストレス言語である英語や声調言語である北京語など韻律タイプに拘わらず、韻律特徴はいくつかの音響特性によって冗長的に現されていることが分かっている。このことに鑑み、本研究は日本語ピッチアクセントに2次的な手掛かり(secondary cue)があるかどうかを検証することを目的としている。本年度は、(1)東京方言話者が平板型と尾高型の最小対14対を文に入れて自然に読んだ音声刺激と、(2)その音声からF0を人工的に除去し、代わりにノイズを挿入した音声刺激の2種類を作成し、知覚実験を実施した。東京方言話者にこの2種類の音声を提示し、どの様な単語が聞こえたかを答えて貰ったところ、(1)では被験者の正解率はほぼ95パーセントととても高かった。それに対し、(2)の正解率は65パーセントと(1)よりはずっと低かった。しかし一標本t検定では、(2)の結果も有意にチャンスレベルを超えており、東京方言のピッチアクセントにもF0以外のsecondary cueが存在することが強く示唆された。これは、日本語でF0以外にアクセントを伝える情報があることを明確に示す、世界初の報告である。11月にサンディエゴで開催されたアメリカ音響学会では、この研究結果を発表したところ学会から``potentiallynewsworthy and of interest to reporters"と認められ、論文が学会のプレスに掲載された。http://www.acoustics.org/press/162nd/Sugiyama_5aSCb.html交付申請書に示したように、本研究は大まかに以下の様な二段階で研究を進める計画である。1.知覚実験:人工的にF0を除去した音声を被験者に提示して聞こえた単語を答えてもらい、日本語のピッチアクセントにF0以外の音響特徴があるかどうかを検証する。2.音響分析:「1」の知覚実験の結果を踏まえて、実験で使った音声刺激を音響分析し、ピッチアクセントにF0以外のどの様な音響特徴があるのかを明らかにする。本年度は上の「1」の実験を実施し、データの分析もほぼ終了しているため、現段階では研究はおおむね順調に進展していると考えている。知覚実験のデータ分析は概ね終了しているが、他の研究者と意見交換を行ったり関連文献を読んだところ、本研究のような知覚実験においては、信号検出理論を用いてデータを分析をすることも有効であると分かった。次年度は、信号検出理論を用いたデータ分析も進める予定である。

その他は、今後は上の「現在までの達成度」で述べた「2」の音響分析を中心に主に行う予定である。人間の囁き声を分析した研究では、F0の高低はフォルマントの高低と相関があるとの報告がいくつかある。囁き声では典型的には声帯の振動を伴わないため、F0はないとされる。本研究は囁き声を分析することが目的なのではなく、普通に産出された音声にF0以外のピッチアクセントのcueがあるかどうかを検証することが目的である。しかし囁き声には基本的にはF0がないという点で、本研究で用いた刺激と共通点があるため、それらの研究報告を参考に音響分析を進める予定である。本研究は日本語の研究を通して、最終的には人間の音声言語のあり方一般を追究することを目的としており、それには言語横断的な視点が不可欠である。研究代表者が大学院生時代に関わり、現在も続いている、英語をはじめその他4言語の研究を行っている、James Sawusch教授と比較研究、意見交換を行うため、夏休みに渡米する予定である。知覚実験、音響測定の分析結果が一通り揃った時点で、日本語の単語韻律にどの様なF0以外のアクセントに関する音響情報があるのかを包括的に検証する。そして他言語の単語韻律の特徴と比較し、日本語が類型論の中でどの様に位置づけられるのか検討する。さらに、現在の類型を精緻化するにはどの様な視点が必要か考察する。研究結果は適宜学会で発表し、2年間の研究結果をまとめたものは学術雑誌に投稿する。雑誌は、Language and Speechなどを検討している。次年度の研究費は、研究に必要な書籍や学術雑誌の購入、論文やデータの管理に必要なサーバー、データの分析や論文の執筆に必要なコンピュータソフトなどの購入、学会発表のための旅費として使用することを計画している。学会については、本年度は発表した学会がふたつとも海外で開催されているものだったので、次年度は国内の学会でも発表することを目標としている。現時点では、6月9日(土)に開かれる日本音声学会第325回研究例会での発表が決まっている。
ラット頭頂骨骨欠損での骨芽細胞成熟過程におけるTGF-βレセプター発現の役割

ラット頭頂骨実験的骨欠損におけるTGF-βレセプター発現の役割を検討する前段階として正常硬組織中におけるTGF-βの標的細胞を同定する為に、ラット脛骨骨端板軟骨におけるTGF-βII型レセプターの遺伝子発現、および局在について分子生物学的、免疫組織化学的に検討した。実験動物には成長期に相当する3週齢のWistar系雄性ラット31匹を用いた。このうち20匹は実体顕微鏡下にて脛骨近位骨端板軟骨のみを採取し、AGPC法に基づき総RNAを抽出後、RT-PCR(Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction)法にてTGF-βII型レセプターのmRNAの発現を検索した。11匹は脛骨を摘出しパラフィン包埋後、6mumの矢状断薄切標本を作製した。この標本上でジゴキシゲニン標識RNAプローブを用いたin situ hybridization法のよる遺伝子発現の検索と、蛋白レベルでの局在を明らかにするために抗ヒトTGF-βII型レセプターポリクローナル抗体を用いた間接法による免疫組織化学染色による検討を行った。TGF-βII型レセプターのmRNAはRT-PCR法によりラット脛骨近位骨端板軟骨で発現が示された。in situ hybridization法と免疫組織化学染色の結果では、骨端板軟骨の増殖軟骨細胞下層成熟軟骨細胞層から肥大化軟骨細胞層の軟骨細胞細胞幕表面に一致してTGF-βII型レセプターの発現および局在が認められた。一方、内骨膜面では骨に配列する骨芽細胞には局在が認められず、骨芽細胞に近接した扁平な間葉系細胞の一部に局在が認められた。TGF-βII型レセプターはシグナル伝達に関与する重要なレセプターであるが、この研究の結果よりTGF-β-の主たる標的細胞は、軟骨細胞では分化し基質産生を行っている成熟軟骨細胞であり、骨芽細胞系細胞では分化した骨芽細胞ではなくむしろ前骨芽細胞であるとが明らかとなった。よって、軟骨細胞や骨芽細胞は自身から産生されるTGF-βによって、オートクリン、パラクリン機構により、その増殖分化、及び基質産生に関与することが示された。ラット頭頂骨実験的骨欠損におけるTGF-βレセプター発現の役割を検討する前段階として正常硬組織中におけるTGF-βの標的細胞を同定する為に、ラット脛骨骨端板軟骨におけるTGF-βII型レセプターの局在及びmRNAの発現を免疫組織化学的、分子生物学的に検討した。実験動物には成長期に相当する3週齢のWistar系雄性ラット26匹を用いた。このうち6匹は脛骨を摘出しパラフィン包埋後、5μmの矢状断薄切標本を作製し、免疫組織化学染色法とin situ hybridization法にて検索した。20匹は実体顕微鏡下にて脛骨近位骨端板軟骨のみを採取し、AGPC法に基づきtotal RNAを抽出後、RT-PCR(Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction)法にてTGF-βII型レセプターのmRNAの発現を索した。TGF-βII型レセプターは免疫組織化学染色の結果では、骨端板軟骨においては増殖軟骨細胞では局在が認められず、成熟軟骨細胞層から肥大軟骨層にかけて細胞膜表面に一致してその局在が認められた。一方in situ hybridization法でも成熟軟骨細胞層を中心に僅かにmRNAの発現が認められた。RT-PCR法によっても骨端板軟骨でのTGF-βII型レセプターのmRNAの発現を確認できた。さらに免疫組織化学染色では、内骨膜面骨芽細胞近傍の扁平な間葉系細胞にも局在を認めたが、骨芽細胞自身には局在が認められなかった。in situ hybridization法では骨芽細胞およびその近傍の細胞に明かなmRNAの発現は認められなかった。TGF-βII型レセプターはシグナル伝達に関与する重要なレセプターであるが、この研究の結果よりTGF-βの主たる標的細胞は、軟骨細胞では分化し基質産生を行っている成熟軟骨細胞であり、骨芽細胞系細胞では分化した骨芽細胞ではなくむしろ前骨芽細胞であることが明らかとなった。よって、軟骨細胞や骨芽細胞は自身から産生されるTGF-βによって、オートクライン、パラクラインにその分化・増殖が制御されていることを示唆する結果が得られた。in situ hybridization法と免疫組織

化学染色の結果では、骨端板軟骨の増殖軟骨細胞下層成熟軟骨細胞層から肥大化軟骨細胞層の軟骨細胞細胞幕表面に一致してTGF-βII型レセプターの発現および局在が認められた。一方、内骨膜面では骨に配列する骨芽細胞には局在が認められず、骨芽細胞に近接した扁平な間葉系細胞の一部に局在が認められた。TGF-βII型レセプターはシグナル伝達に関与する重要なレセプターであるが、この研究の結果よりTGF-β-の主たる標的細胞は、軟骨細胞では分化し基質産生を行っている成熟軟骨細胞であり、骨芽細胞系細胞では分化した骨芽細胞ではなくむしろ前骨芽細胞であるとが明らかとなった。よって、軟骨細胞や骨芽細胞は自身から産生されるTGF-βによって、オートクリン、パラクリン機構により、その増殖分化、及び基質産生に関与することが示された。
病院情報システムにおける病名の信頼性評価方法の確立

病院情報システムのデータから病名の信頼度を求めることを目指した。病院情報システムの確定病名につき、症例群と対照群で検査、処方、処置を実施している割合の比を求め、値が大きい項目を選択、樹木モデルによりルールを求めた。また、モデルに取り入れた項目がどのような病名に対して実施されているかの割合を求め、その項目を特徴づける特徴量としてクラスター法で分類することにより、真の病名を識別することができた。また、求めたルールを検証データに適用し、オーダデータのみである程度の精度が得られることがわかった。電子カルテの記述部分を情報として使うためには、潜在トピックモデルを適用するのが有効であることがわかった。本研究は、病院情報システムに登録された病名について、登録前後の病院情報システムの様々な情報から信頼度を推定する方法を確立し、病院情報システムのデータを医学の発展のために活用できる基盤に貢献することを目的とする。研究代表者等の所属する高知大学医学部では、既に各患者の基本情報やオーダデータを匿名化し、仮想デスクトップシステムで利用する環境を実現している。本研究ではさらに電子カルテ記載情報解析のためのDWH(データウェアハウス)化とその匿名化を行い解析データとする。このため、今年度は、まず電子カルテ記載情報のDWH化および匿名化を目指した。電子カルテのデータを、まず非匿名化DWH化し、次にオーダデータで既に運用しているのと同様の方法で匿名化を行った。並行して、既に運用しているオーダデータ匿名化DWHを用いて、オーダデータだけでどの程度正確な評価ができるかを、相関分析やクラスタ分析によって検証するためのデータベース構築を行った。構築したデータベースを用い、確定病名毎に、共起する項目の特徴的なパターンを抽出するための予備解析やクラスタ分析によって特徴抽出を行うための予備解析を行った。さらに、急性性腎障害(AKI)の一つである腎後性AKIを、オーダ情報および退院サマリの記載を連携することによって抽出可能か検討した。各退院サマリに対して潜在トピックモデルによって類似サマリを定義し、カテーテル実施履歴から腎後性の可能性データを抽出した。その可能性データにおける類似サマリの関係のみを評価することで評価作業軽減を実現した。入院期間中にAKI初回判定されたデータに対し適用し、オーダ情報だけでは必要条件のみを満たし、退院サマリの評価を加えることで十分条件も満たしたデータとなることを確認した。本手法によって、AKI解析に必要な患者データ群を適切に抽出することが可能であることが確認できた。当初の計画では、電子カルテ記載情報についてはH27年度中に患者基本情報の部分を匿名化し、イベント情報を各患者の生年月日からの相対日付に置き換えたDWH(データウェアハウス)を構築、さらに自由記載部分についても、記載内容を形態素に分解したうえで固有名詞をマスキングして最終的な匿名化DWHとする予定であったが、記載内容の匿名化を行うシステムの設計に予想より時間がかかり、実装が間に合わなかった。しかしながら、既に運用しているオーダデータの匿名化DWHを用いて、オーダデータだけでどの程度正確な評価ができるかを、予定していた相関分析だけではなくH28年度に予定していたクラスタ分析を前倒し実施し、病名毎に特徴的なパターンを抽出するための予備解析を行った。さらに、本来はH28年以降に予定していた電子カルテ記載を考慮した解析を、オーダ情報および患者基本情報とイベント日付を匿名化した退院サマリ情報を用いて急性性腎障害(AKI)の一つである腎後性AKIを対象に前倒しして行った。その結果、入院期間中にAKI初回判定されたデータについて、オーダ情報だけでは必要条件のみを満たし、退院サマリの評価を加えることで十分条件も満たしたデータとなることを確認した。H28年度は、電子カルテデータの匿名化DWHから退院サマリデータを対象とし、全テキストデータに対し、ComeJisyoV5-1を辞書データとしてmecabで形態素解析を実施、抽出した形態素を各サマリの出現順序数及び詳細品詞情報を保持させたまま、データベースとして構築した。形態素解析における固有名詞については、個人の特定を防ぐためのマスキングを行うことを目指している。実際に退院サマリーに見られ、個人の特定につながると考えられる固有名詞としては、人名、地名、医療機関名、などがあることがわかり、人名事典、地名辞典や医療機関名マスタを辞書データに加えることにより対応が可能になる見通しである。こうした匿名化退院サマリーDWHに加えて、信頼度が高い病名のデータセットを作成するために、DPCデータを匿名化したDWHの構築も行った。並行して、既に運用しているオーダデータの匿名化DWHを用いて、オーダデータだけでどの程度正確な評価ができるかを、Association分析やクラスタ分析、決定木、ランダムフォレストなど様々な手法によって、確定病名毎に、共起する他の病名、検査項目、処方、処置・手術項目などの特徴的なパターンを抽出するための解析を行った。対象とした病名は、糖尿病、脂肪肝、NASH、細菌性髄膜脳炎、ウィルス性髄膜脳炎、逆流性食道炎などである。その結果、決定木、ランダムフォレストが特徴的なパターンを抽出するために有効であることがわかった。

H27年度には、電子カルテのデータを、まず非匿名化DWH化し、次にオーダデータで既に運用しているのと同様の方法で匿名化を行った。このDWHを用い、記載情報の解析手法を開発するために、急性性腎障害(AKI)の一つである腎後性AKIを、オーダ情報および退院サマリの記載を連携することによって抽出可能か検討した。各サマリに対して潜在トピックモデルによって類似サマリを定義し、カテーテル実施履歴から腎後性の可能性データを抽出した。入院期間中にAKI初回判定されたデータに対し適用し、オーダ情報だけでは必要条件のみを満たし、退院サマリの評価を加えることで十分条件も満たしたデータとなることを確認した。本手法によって、AKI解析に必要な患者データ群を適切に抽出することが可能であることが確認できた。H28年度は、電子カルテ匿名化DWHから退院サマリデータを対象とし、ComeJisyoV5-1を辞書データとしてmecabで形態素解析を実施、抽出した形態素を各サマリの出現順序数及び詳細品詞情報を保持させたまま、データベースとして構築した。これにより、記載内容を形態素に分解したうえで固有名詞をマスキングする最終的な匿名化DWH構築の基盤が整った。H27年度には、オーダデータの匿名化DWHを用いて、オーダデータだけでどの程度正確な評価ができるかを、Association分析やクラスタ分析によって予備解析し、H28年度には、さらに決定木、ランダムフォレストなどの手法も追加し、確定病名毎に、共起する他の病名、検査項目、処方、処置・手術項目などの特徴的なパターンを抽出するための解析を行った。その結果、決定木、ランダムフォレストが特徴的なパターンを抽出するために、より有効であることがわかり、最終年度であるH29年度に向けての方向性を定めることができた。H29年度は、まず前年度に引き続き、オーダデータだけでどの程度正確な評価ができるかを検討した。確定病名毎に、共起する検査項目、処方、処置・手術項目、併存病名などの特徴的なパターンを抽出するためには、まず、病名群とコントロール群の比較を行い、病名群に特異的な項目に絞り込んだ後、決定木やランダムフォレスト、アソシエーション分析を適用するのが有効であることがわかった。これらの方法を、DPCでの出現頻度が多い病名に対して適用し、精度の評価を行った。まず、当該病名がDPCに登録されていない群を抽出して学習データとすることにより特徴的なパターンを導き出し、それらを当該病名がDPCに登録されている群に適用してどのくらい正確にあてはまるかを評価した。その結果、肝細胞癌、労作性狭心症、前立腺がんなどの病名についてはオーダデータだけで良好な判別が可能であることが分かった。次に、匿名化退院サマリを対象に、オーダーデータと同様の方法で病名群に特異的な単語を絞り込んだ。その結果、特異的な単語は、検査所見や処置の記録、退院時処方などオーダーデータと重複する情報が多く、現病歴に対応する部分からは有用な情報を得られなかった。このため、潜在トピックモデルの適用を検討し、効果を検証するために、初診時記録及びオーダ情報によって分割された患者集団における各病名の登録率の評価を行った。
血管拡張因子：ａｄｒｏｐｉｎの運動による動脈硬化改善の貢献度とその調節機序の解明

現在までに中高齢者の有酸素性トレーニングにより血中adropin濃度が増大し、その増大は動脈硬化度の低下や血管拡張物質である一酸化窒素(NO)の血中濃度の増大と関連があることを明らかにした。しかしながら、有酸素性トレーニングによるNO産生の増加に関与するペプチド・ホルモンはadropin以外にも報告されており、そのような既存のNO産生調節物質(apelin・ADMA)よりもadropinの貢献度が高いか否かは明らかでない。そこで本研究では、有酸素性トレーニングによるNO産生の増大に対するadropinの貢献度を明らかにすることを目的とした。健常な中高齢者17名を対象に自転車エルゴメータを用いて、1日45分、週に3回、60-70%最高酸素摂取量強度の有酸素性トレーニングを8週間実施し、トレーニング終了前後に動脈硬化度の指標である頸動脈大腿動脈間脈波伝播速度(cfPWV)の測定および採血を実施し、血中NO濃度、adropin濃度、apelin濃度、ADMA濃度を測定した。その結果、有酸素性トレーニング前後に、cfPWV、血中NO濃度、adropin濃度、apelin濃度、ADMA濃度は有意に変化した。また、有酸素性トレーニングによる血中NO濃度の増加と血中adropin濃度、apelin濃度、ADMA濃度の変動はそれぞれ有意に相関関係が認められた。さらに、有酸素性トレーニング前後の血中NO濃度の変化量に対して血中adropin濃度、apelin濃度、ADMA濃度の変動を重回帰分析にて検討した結果、有意に関連性が認められ、それぞれの標準回帰係数(貢献度)はadropinが最も高値を示した。そのため、単相関分析による相関係数や重回帰分析による標準回帰係数の結果から、有酸素性トレーニングによるNO産生の増大に最も貢献度が高いNO産生調節物質はadropinである可能性を示した。研究計画通り、おおむね達成できていると考えられる。有酸素性トレーニングによる一酸化窒素(NO)産生の増大に対して、既に報告されているNO産生調節物質と比較してadropinの貢献がどれだけ高いかを明確化した。本研究成果から、有酸素性トレーニングに一酸化窒素(NO)産生の増加にはadropinの増大が重要であることを報告した。しかしながら、有酸素性トレーニングによって増加するadropinの血中濃度は、生体内のどの組織の分泌増大を反映しているかは明らかでないため、今後はメカニズムの一部解明として分泌組織の同定を行う必要がある。
火山構造性地震によるマグマ貫入量と噴火時刻の推定手法の確立に向けての試み

桜島大正噴火は20世紀国内最大規模の噴火である.当時の測候所にあったグレイ・ミルン地震計にて噴火に前駆した地震が観測されている.Omori (1920)により前駆地震の発生頻度や震度についてまとめられている.噴火開始までに発生した400個の地震についてOmoriの震度を林(2003)の震度ーマグニチュード換算式を参考にした換算にてマグニチュード換算を行った.そしてマグニチュードーエネルギーの換算式にて1時間あたりの地震エネルギーと前駆地震の積算地震エネルギーを推定した.噴火の30時間前から29時間前では10**11 J/hourであったが,噴火の25から22時間前では最大で6x10**13 J/hourであった.そして,21時間前から噴火開始1時間前までは最大で10**12 J/hourであった.噴火1時間前は2x10**10 J/hourとエネルギーが減少したことが分かった.積算地震エネルギーは1.3x10**14 Jと推定された.世界中の事例調査から,噴火に前駆したもしくは地殻変動をともなった火山構造性地震の地震モーメントと噴出量もしくは地殻変動源の体積変化量の関係式を導出したWhite & McCausland (2016)が論文に掲載したデータにそれ以降の事例を追加して,地震モーメントと噴出量・体積変化量との関係式を導出した.大正噴火の前駆地震の積算地震エネルギーから求めた積算地震モーメントは2.6 x 10**18 Nmで,前述の関係式から噴出量を推定すると1億立方メートルとなる.一方,この値は噴出した溶岩と火砕物の体積の20億立方メートルに1桁足りないことがわかった.さらに,前駆地震の地震モーメントと噴出量との関係式にてインドネシア・メラピ火山における火砕流のポテンシャル体積の推定を行った.桜島大正噴火について調べることができた.国内外の他の火山の噴火事例もしくは噴火未遂事例について地震データを収集して地震エネルギーもしくは地震モーメントの推定を進めていく.桜島大正噴火は20世紀国内最大規模の噴火である.当時の測候所にあったグレイ・ミルン地震計にて噴火に前駆した地震が観測されている.Omori (1920)により前駆地震の発生頻度や震度についてまとめられている.噴火開始までに発生した400個の地震についてOmoriの震度を林(2003)の震度ーマグニチュード換算式を参考にした換算にてマグニチュード換算を行った.そしてマグニチュードーエネルギーの換算式にて1時間あたりの地震エネルギーと前駆地震の積算地震エネルギーを推定した.噴火の30時間前から29時間前では10**11 J/hourであったが,噴火の25から22時間前では最大で6x10**13 J/hourであった.そして,21時間前から噴火開始1時間前までは最大で10**12 J/hourであった.噴火1時間前は2x10**10 J/hourとエネルギーが減少したことが分かった.積算地震エネルギーは1.3x10**14 Jと推定された.世界中の事例調査から,噴火に前駆したもしくは地殻変動をともなった火山構造性地震の地震モーメントと噴出量もしくは地殻変動源の体積変化量の関係式を導出したWhite & McCausland (2016)が論文に掲載したデータにそれ以降の事例を追加して,地震モーメントと噴出量・体積変化量との関係式を導出した.大正噴火の前駆地震の積算地震エネルギーから求めた積算地震モーメントは2.6 x 10**18 Nmで,前述の関係式から噴出量を推定すると1億立方メートルとなる.一方,この値は噴出した溶岩と火砕物の体積の20億立方メートルに1桁足りないことがわかった.さらに,前駆地震の地震モーメントと噴出量との関係式にてインドネシア・メラピ火山における火砕流のポテンシャル体積の推定を行った.桜島大正噴火について調べることができた.国内外の他の火山の噴火事例もしくは噴火未遂事例について地震データを収集して地震エネルギーもしくは地震モーメントの推定を進めていく.当初予定していた研究打合せを別途出張と併せて実施したため,旅費がかからなかった.
軽度発達障害を確率的にアセスメントするエキスパートシステムの開発

現在、小・中学校において、LD・ADHD・高機能広汎性発達障害の児童生徒に対する指導および支援が緊急の課題となっている。しかし、これらの発達障害は、それぞれ独立の障害というよりも、互いに重なりあう部分も少なくなく、そのアセスメントは専門家であっても容易ではない。そこで、本研究では、確率的に発達障害をアセスメントするエキスパートシステム(専門家の推論や判断に近い振る舞いをするソフトウェア)の構築を行った。1.研究目的(1)軽度発達障害を効果的にアセスメントする項目の選定、および(2)それらの項目に付与する基本確率の調整。2.方法対象:幼児期後半、あるいは児童期前半に軽度発達障害の診断がなされた34例。これらの事例は、乳幼児健診や心理士による発達アセスメントの記録が残されているケースであり、その診断の内訳は、言語性LD4例、ADHD疑い14例、ADHD疑いから個性の範囲へ診断の変更があった1例、高機能広汎性発達障害(以下PDD)疑い15例であった。アセスメント使用項目:(1)乳児期の人見知りの有無、(2)1,2歳児期の発達全般の遅れ、(3)1,2歳時期の言語発達の遅れ、(4)1,2歳児期の多動性、(5)1,2歳児期の固執性、(6)1,2歳児期の注意の欠如、(7)1,2歳児期の情動統制の困難性、(8)1,2歳時期の視線の合いにくさ、(9)VIQとPIQの大きな個人内差(10)人との関わりの乏しさ、(11)仲間関係のトラブル、(12)集団における多動性。3.結果と考察システム:それぞれの対象が、LD、ADHD、PDDである確率を算出するプログラム(C言語による)を作成した。プログラムは、基本確率による知識ベース、および基本確率の結合を行う推論ユニットから構成された。知識ベースは、予測する障害によって異なるが、推論ユニットは共通であった。知識ベース:上記12の項目について、それぞれ3水準、3種類の基本確率が割り当てられた。例えば、1,2歳時期に発達全般の遅れがある場合、境界域の遅れがある場合、遅れがない場合において、それぞれにLDを予測する確率、LDを予測しない確率、どちらとも言えない確率が割り当てられたのである。これらの基本確率は、まず経験的知識に基づいて暫定的に数値が割り当てられ、次に、推論結果が、実際の診断に符合するようにそれらの値を調整することによって定められた。80%を判別点として、それを超える値の場合に、その障害であるとアセスメントすると、34例中33例が正しく判定された(的中率、97.06%)。1.研究目的(1)軽度発達障害を効果的にアセスメントするエキスパートシステムの交差妥当性の検証、および(2)個別の支援計画を導くための専門的知識の抽出。2.方法対象2:小・中学校の特別支援教育コーディネーター4名、および児童相談所の心理判定員1名。3.結果と考察システムの交差妥当性:標本Aで最適にチューニングされたシステムを標本Bに適用した結果、95%の高い的中率が得られた。この結果は、このシステムが高い予測妥当性を有することを示すものである。専門的知識の抽出:文部科学省が提供しているチェックリストA(LD)、B(ADHD)、C(高機能広汎性発運障害)から、対象児の認知・情動、行動特性を読み取り、個別の支援計画の目標と手だてを対象2の被験者に導いてもらった。19年度は、この作業の途中であり、20年度は、得られた結果に基づき、個別の支援計画を導く知識べースとして整理し、上記のエキスパートシステムに実装する。平成20年度は、前年度までに作成したエキスパートシステムをさらに改善し、教育現場で広く用いられているチェックリストA,B,C(文部科学省提供)の情報を活用して、個別の支援計画の試案を自動的に出力するシステムを構築することを目的とした。対象:約20名の小学生のチェックリストA (LD)、B (ADHD)、C (高機能広汎性発達障害)の結果を資料とする。また、児童相談所の心理相談員、および小学校の特別支援教育コーディネーターの専門的知識の抽出を行う。方法:(1)専門的知識の抽出専門家(児童相談所心理判定員・特別支援教育コーディネーター)が、チェックリストA、B、Cの情報から、対象児の認知、感情、行動の特性をどのように読み取るか、またその読み取りの結果に基づき、個別の支援計画をどのように立案するのか、実際の児童のデータを資料として、彼らの専門的知識を抽出する。(2)個別の支援計画知識データベースの構築上記の結果に基づき、前年度までに作成したエキスパートシステムに、個別の支援計画知識データベースを加える。これにより、個々の児童の行動特徴から、学習障害、ADHD、高機能広汎性発達障害の確率的アセスメント、および個別の支援計画の立案のアドバイスを行うエキスパートシステムを完成させる結果と考察文科省のチェックリストA表、B表、C表に代わって、より具体的な授業場面における行動特徴を査定する知識ベースを作成した。
貝化石群集の内湾から外洋にかけての構造変化とその進化

研究計画に沿い北海道釧路地域、長野県信州新町の層序および絶対年代について検討し、釧路地域の中新統と信州新町周辺の鮮新統より産出する貝化石群の群集構成と構造について検討した。絶対年代について検討した結果、貝化石を多産する釧路地域の石井沢層が中新世中期に、信州新町周辺の柵層中部が鮮新世前期に堆積したことがほぼ確実となった。産状を考慮して、定量的な採集を行い、リストを作成した。その際に、筑波大学、東北大学に保管されている模式標本との比較検討を行った。その結果、釧路地域の石井沢層からは25産地より100種の貝化石が同定され、信州新町周辺の柵層(城下部層)の50産地より91種の貝化石が同定された。自生的な産状を示す産地について検討したところ、釧路地域の中新統石井沢層からは下部浅海域に生息したと思われるRobaia群集、上部浅海帯のGlycymerisーMercenaria群集、MizuhopectenーChlamys群集、Masudapecten群集が認められた。このうち、種の多様性はGlycymerisーMercenaria群集で最も高いこと、下部浅海域へ多様性が減少し、原鰓目の二枚貝の種数比が増大することが確かめられた。一方、信州新町周辺の鮮新統柵層からは潮間帯汽水域に生息するCorbicula群集、Crassostrea群集、内湾上部浅海帯のAnadaraーNeogenella群集、ClinocardiumーMercenaria群集が認められた。上部浅海帯のAnadaraーNeogenella群集、ClinocardiumーMercenaria群集で種の多様性および原鰓目の二枚貝の種数比が高く、Crassostrea群集、Corbicula群集の順に低くなることが判明した。以上の結果は天野(1986)が北海道留萌地域の中新統下部峠下動物群で認めた群集構造の内湾から外洋にかけての変化に類似し、この傾向は鮮新統の貝化石群にも同様に認められることが判明した。
強磁性体リングメモリの静磁的相互作用によるカイラリティ制御

ナノサイズの強磁性体リング構造では、Onion状態とVortex状態という特徴的な磁化状態を有する。特に磁化がリング周に沿うVortex状態では、リング端からの漏洩磁場が抑制され、かつ磁気モーメントの回転方向により右/左回り磁化状態(カイラリティ)を有することから、高密度磁気記録媒体への応用が期待されている。外部から印加する面内磁場方向を端子が接続されているリングの対称軸からずらすことで、Vortex状態のリングカイラリティを電気的に検出可能であることを理論・実験から明らかにした。そこで本研究では、強磁性体/非磁性体/強磁性体3層リングにおける上下強磁性層の静磁的相互作用を活用し、強磁性体リングの形状自体を変化させること無くVortex状態におけるカイラリティ制御を行った。今年度は,多端子プローブを用いた強磁性体Co/Cu/Co3層リングの局所磁化構造検出に向けた微細加工技術の確立とマイクロマグネティックシミュレーションによる3層構造の磁化反転シミュレーションを行った。微細加工技術の最適化により直径1.2μm,内径0.8μmのCoリング構造にAu電極を4端子独立して接合できる技術を立ち上げた。当初計画していた素子サイズを実現できることから来年度は本デバイスを用いて詳細な磁化構造の電気的検出を行っていく予定である.またOOMMFを用いたマイクロマグネティックシミュレーションにより、3層構造の上層と下層Coリングが同時にVortex状態を取得る条件を見出したことから,その状態における上下Coリングの静磁的相互作用によるVortexカイラリティ制御に向けた磁化反転指針を得た。来年度は得られたシミュレーション結果と実験結果を比較することで磁化反転の詳細について議論する。本年度は強磁性体Co/Cu/Co3層リング構造を微細加工により作製し、4端子マルチプローブ検出法を用いて磁気抵抗効果による電気的検出を行った。さらに、面内磁場方向を端子が接続されているリングの対称軸からずらすことで、リングカイラリティの電気的検出手法を提案した。多端子構造の場合検出される電圧変化は各端子間に磁気抵抗の並列回路として記述することができ、その抵抗変化は印加する面内磁場角度で異なる。磁場方向を変えることで系の対称性を崩すことができ、その結果カイラリティの向き(時計回り・反時計回り)を電気的に検出できることを理論・実験両面から明らかにした。リングサイズが外径1.6ミクロン、内径0.8ミクロンの場合上下Coリングは反時計回りのVortex状態を取ることが安定となり、上下層が同じカイラリティ方向となる確率は75%であることが実験的に明らかとなった。本来時計回り・反時計回りのVortex状態はどちらも等しい磁気エネルギーを有する。一方のカイラリティが優先的に生じるのは、上下層の静磁的相互作用が強いことを意味しており、片方のリング構造からの漏洩磁場に起因する静磁的相互作用により、優先的に反時計周りのVortex状態が安定となることを明らかにした。