hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学習障害児における視聴覚刺激時の内部空間の構成に関する研究

本研究では、健常成人とLD児による到達運動の軌跡を計測し、視覚情報を回転した環境に対する適応について分析した.被験者は健常成人2名(19歳と24歳,男)とLD児2名(13歳,男)の計4名.被験者の胸の高さに設置した水平なスクリーンの下面で,正中線上のスタート地点を出発し,もう1点の視標までの到達運動を行った.各被験者それぞれ4種類の視標について各30試行を計測した.Exposureperiod(Trials1120)でのみ,カーソルはスタート地点に対して30°回転移動した手先位置を呈示する.到達運動では,はじめに素早い運動(弾道運動)が生じる.このときの運動方向と到達運動のゴールである指標の方向がなす角度を初期ずれ角θ,その後に続く修正運動も含め,軌道全体とスタート-ゴールを結ぶ直線で囲まれる面積をずれ面積Aとし,これらを適応の評価に用いた.Exposureperiodの最初の試行(Trial11)において,初期ずれ角θは,健常成人,LD児ともに約-30°を示したが,ずれ面積Aについては,LD児の値が健常成人よりやや大きくなった.LD児が修正運動を不得意とした結果であると考えられる.次に,Exposure periodにおいて,試行を繰り返すにしたがって適応が生じ,ずれが減少した.減少速度は,ずれ面積Aに比べ,初期ずれ角θにおいて健常成人とLD児の差が顕著となった.Exposureperiodの全10試行の初期ずれ角の合計の平均値はLD児で149.5degとなり,健常成人の78.8degに比べて有意に大きくなった(p<0.05).これは,LD児の弾道運動の計画段階での適応が遅いことを示している.本実験ではわずか10試行のトレーニングによって到達運動に適応が生じ,残効現象も確認できた.適応によるずれの減少がLD児において有意に遅かったことから,LD児では軌道生成を行う過程(たとえば内部空間など)での適応が生じにくいことが考えられる.本研究では、健常成人とLD児による到達運動の軌跡を計測し、視覚情報を回転した環境に対する適応について分析した.被験者は健常成人2名(19歳と24歳,男)とLD児2名(13歳,男)の計4名.被験者の胸の高さに設置した水平なスクリーンの下面で,正中線上のスタート地点を出発し,もう1点の視標までの到達運動を行った.各被験者それぞれ4種類の視標について各30試行を計測した.Exposureperiod(Trials1120)でのみ,カーソルはスタート地点に対して30°回転移動した手先位置を呈示する.到達運動では,はじめに素早い運動(弾道運動)が生じる.このときの運動方向と到達運動のゴールである指標の方向がなす角度を初期ずれ角θ,その後に続く修正運動も含め,軌道全体とスタート-ゴールを結ぶ直線で囲まれる面積をずれ面積Aとし,これらを適応の評価に用いた.Exposureperiodの最初の試行(Trial11)において,初期ずれ角θは,健常成人,LD児ともに約-30°を示したが,ずれ面積Aについては,LD児の値が健常成人よりやや大きくなった.LD児が修正運動を不得意とした結果であると考えられる.次に,Exposure periodにおいて,試行を繰り返すにしたがって適応が生じ,ずれが減少した.減少速度は,ずれ面積Aに比べ,初期ずれ角θにおいて健常成人とLD児の差が顕著となった.Exposureperiodの全10試行の初期ずれ角の合計の平均値はLD児で149.5degとなり,健常成人の78.8degに比べて有意に大きくなった(p<0.05).これは,LD児の弾道運動の計画段階での適応が遅いことを示している.本実験ではわずか10試行のトレーニングによって到達運動に適応が生じ,残効現象も確認できた.適応によるずれの減少がLD児において有意に遅かったことから,LD児では軌道生成を行う過程(たとえば内部空間など)での適応が生じにくいことが考えられる.本研究では,運動性学習障害の定量的評価の一助とするために指示運動を用いて学習障害児の空間知覚を計測し,さらに指示運動時の学習障害児の頭部および体幹等の位置変化を計測することで体動の指標する.高速高精度磁気位置計測装置3SPACEFASTRAKを用いて頭部,上肢およぴ体幹部の同時計測をこれまでに行ってきた.本年度の設備備品費で眼球運動計測システムを購入し,指示運動に伴う上肢運動と頭部及び眼球の動きを同時計測するシステムを構築した.眼球の動きのデータはA/D変換器をとおして計算機に取り込まれる.学習障害児では複数のタスクが与えられたときには十分に達成できないことを,運動の観点から指示誤差と各部位の動きとの関係を調べるものである.計測システムの動作確認後に,成人健常者における視聴覚刺激に対する内部空間に関する計測を行った.装置の特性および健常者のデータから,学習障害児に対する計測システムの改良点およぴ計測項目の検討を行った.腋下の高さの半透明スクリーンに上方よりプロジェクタにより指示開始点P_0と視標の2点を投影し,スクリーン上をCCDカメラで撮影した.被験者はスクリーンを台に固定したHead Mounted Display(HMD)を介して見る.P_0を円心とした半径13cmあるいは10cmの円周上に8点あるいは5点の視標を配置し,その同心円周上にCCDカメラを本来の視線方向を0°として反時計回りに0°,15°,30°,45°,90°,180°の点に設置する.

カメラを本来の視線方向と異なる位置に設置することにより,視覚と固有受容感覚間に矛盾を生じさせ,その状態でP_0から視標までの指示運動を行わせた.健常成人の計測の際には視標を半径13cmの円周上の8点とした.カメラ設置角度が増加するにつれて軌跡が弧状にふくらむ傾向が見られたので,評価項目としてP_0から視標までに移動した距離を移動距離d,P_0と視標を結ぶ直線と軌跡のなす領域を軌跡のふくらみA,視標を指示するまでの時間を所要時間tとそれぞれ定義した.その結果,角度条件間の比較ではdが90°と180°条件において,Aは全条件間で,tは180°条件においてのみ有意な増加が見られた.健常児の計測では,指示の容易さを考慮して90°までの5条件とした.また,視標は半径10cmの円周上の8点である.計測の結果,30°以上の条件においてセッション間の有意な減少がみられ,適応の向上が確認できた.また10歳児群は46歳児群と比較して全カメラ設置角度条件において有意に小さなAとなり,30°条件においては4,5,6歳児群間で有意差が見られたため,加齢による空間知覚の向上が評価できる可能性が示された.学習障害(LD)児の計測では,45°までの4条件とした.視標は半径10cmの円周上の5点である.計測の結果,LD児ではカメラ設置角度条件間でふくらみAの有意差が見られなかった.また,セッション間の有意な減少がみられず,3セッションでは適応が進まなかった.LD児は同年代の健常児より有意に大きなAとなることが分かった.以上のことからAの大きさの比較およびセッション間の減少傾向の有無によって健常児とLD児を弁別できる可能性が示唆された.本年度では,健常成人とLD児による到達運動の軌跡を計測し,視覚情報を30°回転した環境に対する適応について分析した.被験者は健常成人2名(19歳と24歳,男)とLD児2名(13歳,男)の計4名.被験者の胸の高さに設置した水平なスクリーンの下面で,正中線上のスタート地点を出発し,もう1点の視標までの到達運動を行う.試行回数は,1つの視標に対して連続で30回繰り返す(1セッション).これを各被験者それぞれ4種類の視標について計測した.各セッションの最初の10試行(Pre-exposure)と最後の10試行(Post-exposure)では,スクリーン上面には被験者の手先位置がカーソルによって正確に呈示されてる.Exposureperiod(Trials1120)でのみ,カーソルはスタート地点に対して30°回転移動した手先位置を呈示する.到達運動では,はじめに素早い運動(弾道運動)が生じる.このときの運動方向と到達運動のゴールである視標の方向がなす角度を初期ずれ角θ,その後に続く修正運動も含め,軌道全体とスタート-ゴールを結ぶ直線で囲まれる面積をずれ面積Aとし,これらを適応の評価に用いた.Exposureperiodの最初の試行(Trial 11)において,初期ずれ角θは,健常成人,LD児ともに約-30°を示したが,ずれ面積Aについては,LD児の値が健常成人よりやや大きくなった.LD児が修正運動を不得意とした結果であると考えられる.次に,Exposure periodにおいて,試行を繰り返すにしたがって適応が生じ,ずれが減少した.減少速度は,ずれ面積Aに比べ,初期ずれ角θにおいて健常成人とLD児の差が顕著となった.Exposure
ジアルキルアミノ基を凌駕する新規な中性π電子供与基の開発と機能性分子への応用

芳香環に電子供与基が導入されると,共鳴効果によりπ系の電子密度が増加する。これは有機化学の基礎的概念の1つであり,古くからジアルキルアミノ基が「電気的に中性な最強の電子供与基」として用いられてきた。このことは同時に,ジアルキルアミノ基がπ電子供与の上限であることを意味しており,蛍光色素や有機分子触媒などπ系電子密度の制御が重要な機能性分子の開発において,限界点をもたらす要因となっていた。本研究では,新たな発想に基づき,ジアルキルアミノ基を凌駕する新規な中性π電子供与基を開発する。これにより,従来のπ電子密度制御法の限界を突破し,新規機能性分子の開発へ展開させる。
ジーンターゲティングによるCD34分子の機能解析

1.ES細胞の同定CD34遺伝子の膜貫通部のエクソンをneo耐性遺伝子に置換したターゲティングベクターを電気穿孔法にてES細胞に導入し、G418、ガンシクロビルによる二重選択で相同組み換えを起こしたES細胞をPCR法およびSouthern法により確認し、変異ES細胞を樹立した。さらにG418の濃度を上げ、両染色体で相同組み換えを起こした(ダブルノックアウトされた)変異ES細胞も樹立した。2.ノックアウトマウスの作製変異ES細胞を微注入法によりマウスのblastcystに入れ、現在キメラマウスを作製中である。今後、このキメラマウスと正常マウスを交配させFIヘテロ接合マウスを作製し、F1ヘテロ接合マウス同志を交配させ、目的とするCD34遺伝子の欠損したマウスを得る予定である。そしてそのマウスを使って、in vivoでのCD34分子の機能について解析していく。CD34遺伝子がダブルノックアウトされた変異ES細胞とM-CSFが欠損したマウスより樹立されたストロマ細胞株、OP-9とを共培養し、現在、その変異ES細胞の各血球系への分化能およびコロニー形成能を解析しているところである。
コミュニケーション障害の認知基盤と個別支援の検討

自閉症スペクトラム障害(ASD)児・学習障害(LD)児・聴覚障害(HL)児などコミュニケーションに問題のある児童の日本語理解力をJ.COSS日本語理解テストを用いて調査した。その結果、日本語文法理解の生涯発達過程と比較すると、ASD児とLD児は受動文と助詞理解に困難が示された。また、HL児の書記日本語理解力の発達過程は、全般的な遅滞と、受動文と助詞・比較表現の理解に困難が示された。そこで、J.COSS日本語理解テストを教育や医療、福祉の領域で実用性あるテストにするため、記憶テストを組み合わせたiPAD版ソフトウェアを制作し、教育支援ツールとしてその効果を検討した。(1)コミュニケーション障害児・者における日本語理解力の横断的調査本年度の研究では、自閉性障害児・学習障害児・ADHD児・聴覚障害児を対象にJ.COSS日本語理解テスト(中川他,2010)を実施し、コミュニケーション障害児の文法理解力を横断的に調査している。その結果、聴覚障害児における書記日本語理解力の発達過程は、3歳から12歳までの幼児や児童、65歳以上の高齢者における日本語文法理解の生涯発達過程(中川,2010)と比較すると、全般的な遅滞と、受動文や助詞・比較表現の理解に困難が示され、その結果をInternational Society of Neuropsychology 40th, 41th annual Meeting(2012,2013)で報告した。また、自閉性障害児・学習障害児・ADHD児・聴覚障害児などコミュニケーションに障害のある児童の日本語理解に困難が示される項目を検討した結果、コミュニケーション障害児全体を通じて、受動文と助詞理解に困難が示され、その結果を日本発達心理学会大会(2012,2013)で報告した。さらに、自閉性障害児に対して、障害領域と残存能力を考慮して、一人ひとりの能力に対応した改善・克服のための教育支援を実施した結果を論文としてまとめた(2013)。(2)コミュニケーション障害の認知基盤と教育支援方法の開発乳幼児を対象にコミュニケーションの認知基盤を検討するため、母子相互作用における指さし機能の発達と初期言語発達との関係を調査中である。J.COSS日本語理解テストを教育や医療、福祉の領域で実用性あるテストを開発するため記憶テストを合わせたiPAD版ソフトウェアを開発し、健常児とコミュニケーション障害児を対象にiPAD版テストの実用性を検討注である。(1)コミュニケーション障害児・者における日本語理解力の横断的調査本研究では、自閉症スペクトラム障害児・学習障害児・ADHD児・聴覚障害児を対象にJ.COSS日本語理解テスト(中川他,2010)を実施し、これらコのミュニケーション障害児の日本語文法理解力を横断的に調査した。その結果、聴覚障害児における書記日本語理解力の発達過程は、3歳から12歳までの幼児や児童の発達過程と比較すると、全般的な遅滞と、受動文や助詞・比較表現の理解に困難が示された。これらの結果をまとめ、コミュニケーション障害と日本語文法理解の特異性を現在論文として執筆中である。(2)コミュニケーション障害の認知基盤と教育支援方法の開発社会的慣習能力の1つである共同注意が養育者と子どもの間で成立していることが言語獲得に必要であると考えられている。そこで、本研究では、絵本の読み聞かせ場面と、積み木遊び場面、おもちゃ遊び場面における母子の共同注意による指さしを観察し、場面ごとの母子の指さし回数と言語発達との関係を検討した。その結果、月齢と言語発達能力が上昇するに従い、母親からの指さし回数が増加する傾向が示された(日本発達心理学会,2014)。一方、聴覚障害児を対象に、能動文-受動文置換問題による教育支援を行い、受動文の理解が促進された。また、自閉症スペクトラム障害児を対象に、絵・文・視覚的手がかりを用いた教育支援を行い、日常生活において受動文理解が促進された。これらから、コミュニケーション障害児が示す文法理解の困難さや特異性は障害により異なることが示唆された。教育や医療、福祉の領域で実施できるテストをめざし、J.COSS日本語理解テストと記憶テストを合わせたiPAD版ソフトウェアを開発した。現在、健常児やコミュニケーション障害児への実用性を検討中である。(1)コミュニケーション障害児・者における日本語理解力の横断的調査本年度の研究では、広汎性発達障害児・学習障害児・ADHD児・聴覚障害児を対象にJ.COSS日本語理解テスト(中川他,2010)を実施し、これらコミュニケーション障害児の文法理解力を横断的に調査している。その結果、聴覚障害児における書記日本語理解力の発達過程は、3歳から12歳までの幼児や児童、65歳以上の高齢者における日本語文法理解の生涯発達過程(中川,2010)と比較すると、全般的な遅滞と、受動文や助詞・比較表現の理解に困難が示され、その結果をInternational Society of Neuropsychology 40th annual Meeting(2012)で報告した。

また、広汎性発達障害児・学習障害児・ADHD児・聴覚障害児などコミュニケーションに障害のある児童の日本語理解に困難が示される項目を検討した結果、コミュニケーション障害児全体を通じて、受動文と助詞理解に困難が示され、その結果を日本発達心理学会第23回大会(2012)で報告した。さらに、学習障害児やADHD児におけるコミュニケーション障害と記憶障害の関係を現在検討中である。次年度はこれらの結果をまとめるとともに、コミュニケーション障害児の障害領域と残存能力を考慮して、一人ひとりの能力に対応した改善・克服のための教育支援を検討する。(2)コミュニケーション障害の認知基盤と教育支援方法の開発(3)J.COSS日本語理解テスト改訂版の開発コミュニケーション障害と認知基盤の関係を評価し、教育や医療、福祉の領域で実用性あるテストを開発するためJ.COSS日本語理解テストと記憶テストを合わせたiPAD版ソフトウェアを開発した。次年度は健常児とコミュニケーション障害児を対象にiPAD版テストの実用性を検討する。本年度までに自閉性障害児・学習障害児・ADHD児・聴覚障害児などコミュニケーションに障害のある児童を対象に日本語理解力を横断的に調査した。その結果から聴覚障害児における書記日本語理解力の特質が示唆された。また、コミュニケーション障害児全体の問題として、受動分理解に困難があるという共通性が示唆された。これらの結果をInternational Society of Neuropsychology 40th and 41th annual Meeting(2012,2013)と日本発達心理学会第23回大会(2012),第24回大会(2013)で発表した。自閉性障害児における日本語理解能力の問題とその支援については、論文としてまとめることができた(2013)。次年度は聴覚障害児における日本語理解の発達過程と、コミュニケーション障害児に共通する日本語理解能力の問題を論文としてまとめる予定である。また、学習障害児・ADHD児における日本語理解力と認知基盤の関係を調査し、短期記憶と作業記憶の問題がコミュニケーション障害と関係があることが示唆されている。そのため、これらテストのiPAD版ソフトウェアを開発し、その実用性を調査に携帯して検討中である。さらに、乳幼児におけるコミュニケーション障害の認知基盤を検討するため、18か月から36か月の定型発達児とその母親におけるコミュニケーション形成の初期発達過程を調査し、指さし機能と言語能力や社会性との関係から検討中である。本年度は広汎性発達障害児・学習障害児・ADHD児・聴覚障害児などコミュニケーションに障害のある児童を対象に日本語理解力を横断的に調査した。また、コミュニケーション障害児全体の困難度の問題として共通性が示唆されその結果をInternational Society of Neuropsychology 40th annual Meeting(2012)と日本発達心理学会第23回大会(2012)で発表した。
CD133・COX2・CD8による術前化学放射線療法の効果予測因子としての意義

CD133/COX-2/TILの直腸癌術前放射線化学療法における治療効果予測因子としての意義を、前向き試験により示すことに成功した。今後、これらを満たした症例にのみに化学放射線療法を実施することでテイラーメイド医療を目指す。また、後向き検討により予後の改善効果予測因子といて癌幹細胞マーカーが抽出できた。今後前向き検討による症例の予後が明らかとなり次第、前向きの症例群でも同様のデータが得られるか検討する。山中4因子の癌治療への応用は未だなされていない。今後この方面でも活用の足がかりになる可能性がある。本研究では、【検討A】直腸癌に対する化学放射線療法(CRT)効果予測因子としてのCD133/COX-2/TIL発現の意義の検証(前向き試験)と【検討B】長期成績を基にしたCRTの予後改善効果の解析、および有効症例の選別(後向き研究)、を平行して実施している。【検討A】では、CRT前内視鏡下生検組織内におけるCD133/COX-2/TILの評価を実施し、切除検体から治療効果を評価、治療前に評価した因子が効果予測因子となりうるか検討する。【検討B】では、CRT例(下部直腸癌)についてはCRT前、CRT未実施例については術前の内視鏡下生検組織に対しCD133、COX-2、TILの他、幹細胞マーカー、浸潤マーカー、血管新生因子、上皮間葉転換のマーカーなど、幅広く免疫染色を施行。CRTを施行することで予後改善効果が認められる症例の特徴について検討する。研究開始後1年が経過し、【検討B】(後ろ向き研究)では、1996-2007年に下部直腸癌で手術が行われた症例(CRT症例80例、未実施例60例)の臨床経過の調査を終了した。CRT例についてはCRT前、CRT未実施例については術前の内視鏡下生検組織のブロック140ケの薄切を実施した。【検討A】の前向き試験では、計画していた治療方法(イリノテカン+TS-1+放射線45Gy)により研究を進めたが、合併症が高率に認められたため、試験を一時中断した。抗がん剤の投与内容を変更し(イリノテカン投与を中止し、TS-1単剤とする)新たに治療計画を作成するとともに、12月に倫理委員会への申請を行った。2月に倫理委員会から承認が得られたため、新しい内容での治療方法をスタート、研究を再開している。本研究では【検討A】CD133/COX-2/TILの治療効果予測因子としての意義の検証(前向き試験)と【検討B】長期成績を基にしたCRTの予後改善効果の解析、および有効症例の選別(後向き研究)、を平行しておこなった。【検討A】では、CRT前内視鏡下生検組織内における1癌細胞のCD133発現2癌細胞のCOX-2発現3間質におけるリンパ球浸潤の評価を実施し、切除検体から治療効果を評価、治療前に評価した因子が効果予測因子となりうるか検討した。結果、これらの3因子はそれぞれ前向き検討においても効果予測因子として有用であることが示され、2015年の日本外科学会において「内視鏡下生検組織を利用した直腸癌術前化学放射線療法の治療効果予測ー短期照射例の結果を基にした長期照射例の前向き検討ー」との演題名で報告した。【検討B】では、CRTを施行することで予後改善効果が認められる症例の特徴として、CD133、SOX2、Oct4、c-mycなどの癌幹細胞マーカーの意義が明らかっとなり、2014年大腸癌研究会において「直腸癌に対する術前化学放射線療法の局所制御効果予測ー側方転移陽性症例に着目してー」を報告、大腸癌研究会優秀発表賞に選出され、大腸疾患NOW2015において論文化した(「直腸癌に対する術前化学放射線療法の局所制御効果予測」、163-168, 2015年1月,日本メディカルセンター、東京)。今後前向き試験の症例のデータを使用し、確認を行いたい。また、CRT前後のリンパ球浸潤に焦点をあて、効果予測因子としての意義および術後予後予測因子としての意義が顕著であることから、論文を作成し報告している。Shinto E, Hase K, Hashiguchi Y. CD8+ and FOXP3+ tumor-infiltrating T cellsbefore and after chemoradiotherapy for rectalcancer. AnnSurg Oncol. 2014Jun;21 Suppl 3:S414-21。消化器外科計画していた術前化学放射線療法は合併症が高率に発症、治療方法の変更を余儀なくされた。新たな治療方法につき倫理委員会の承認を得るのに時間を要したため、前向き研究はやや遅れている。ただし、後ろ向き研究については計画通り進行しており、今後の成果が期待できる。新たな術前化学放射線療法は安全性が高いことが多くの報告で確認されている。

今後、症例数を増やすことで、前向き研究についてもデータの蓄積が可能と思われる。引き続き、CD133/COX-2/TILの治療効果予測因子としての意義の検証を進める。後ろ向き研究についてはすでに薄切が終了している。免疫組織化学染色の手法により幹細胞マーカー・リンパ球マーカー・血管新生因子のマーカー・浸潤に関するマーカー・細胞接着に関するマーカー・細胞増殖に関するマーカー・細胞周期に関するマーカー・アポトーシスに関するマーカー・間質の組成などについて検索、CRTの組織学的効果の期待できる症例群の特徴を明らかにする術前化学放射線療法の副作用のため、治療内容の変更が必要となり、その倫理委員会承認に時間を要した。消耗品の購入量が予定より少なくなっている。今後、症例数の増加により、消耗品の購入が必要となり、使用する予定である。消耗品として、主に1次抗体、2次抗体、プレパラートが必要となる。その他、学会参加費あるいは人件費の使用を見積もる。
普遍的インフルエンザAワクチンの開発

経鼻インフルエンザワクチンは、現行の皮下に接種されるワクチンと異なり、感染の場となる気道粘膜上に交叉防御能を有する分泌型IgA抗体を誘導し、感染自体を阻止することが明らかになっている。本研究では、ワクチンの経鼻接種により交叉防御能の高い免疫を誘導するワクチンの開発と機序の解明を目指した基盤的研究を目的とする。本年度は、高病原性鳥インフルエンザウイルスA(H5N1)の経鼻ワクチン接種に関する臨床研究(国立感染症研究所ヒトを対象とする医学研究倫理審査委員会承認済み)において、誘導される抗体の特徴を明らかにすることを目的とした。H5N1ワクチンの経鼻接種で誘導される末梢血中の形質細胞の誘導に関してフローサイトメーターを用いて解析したところ、経鼻ワクチン接種の回数依存的に末梢血中の抗体産生形質細胞数が増加することが明らかになった。免疫学的に無垢な状態にあるH5N1ワクチンを経鼻から接種した場合には、IgA抗体産生形質細胞は、IgG抗体産生形質細胞の二倍程度誘導されることが明らかとなった。次に、抗体の多様性を解析した。抗体を形成する重鎖(H鎖)において、三番目の相補性決定領域(CDR3)は、V(D)J遺伝子再編成による各遺伝子連結部位に相当し多様性に富む。このCDR3に関して、IgG抗体とIgA抗体で比較したところ、IgG抗体と比べてIgA抗体の方でアミノ酸の数が多様であることが明らかになった。抗体は体細胞高頻度突然変異により抗原結合部位である可変領域に変異が導入され抗原への親和性が増すが、この変異はIgA抗体で高頻度に起こる傾向にあった。また抗体の可変領域を形成するV遺伝子座であるVH1-69を使用する抗体に高い交叉防御能が認められるという報告があるが、本研究において同じ遺伝子座から構成される可変領域を有するIgGおよびIgA抗体の存在が明らかになった。平成23年度の成果をもとに、高病原性インフルエンザウイルスA(H5N1)全粒子不活化ワクチンを用いた経鼻ワクチン接種の臨床研究(国立感染症研究所ヒトを対象とする医学研究倫理審査委員会承認済み)を実施し、誘導される抗体応答、ならびに抗体遺伝子の解析を行うことができた。今後も本研究課題を継続する。インフルエンザウイルスの亜型を問わず交叉防御能を示す抗体の存在が近年報告されている。我々の研究に於いても、報告にある抗体と同じ可変領域V遺伝子座(VH1-69)を用いる抗体の存在が明らかになっている。今後は、これら抗体遺伝子情報をもとに組換え抗体として発現させ、上述の交叉防御能の有無を検討すると同時に、抗原認識に重要とされる可変領域が同じIgAあるいはIgG抗体を作製することで、アイソタイプの違いによる効果の差異を検討する予定である。上記の研究は、感染自体を防御し交叉防御効果が高いとされる上気道粘膜上のIgA抗体の機能を明らかにするためのものであり、上気道粘膜上にIgA抗体を誘導可能な経鼻ワクチンの有効性を示す基礎的な研究であると考える。インフルエンザワクチンは毎年流行株の予測に基づき作成されるが、ワクチン株と流行株が異なると効果が著しく低下する。本研究ではワクチンの経鼻接種により交叉防御能の高い免疫を誘導するワクチンの開発と機序の解明を目的とした基盤的研究を目的とする本年度は2009年パンデミックウイルスであるA/Narita (H1N1pdm)株を用いる事が可能であったため、2009年パンデミック以前の株であるAPR8(H1N1)株とパンデミックウイルスA/Narita (H1N1)株を用い経鼻ワクチンのブースター効果と交叉防御効果について調べた。ワクチンとして全粒子不活化ワクチンを使用しA/PR8(H1N1)ワクチン接種後同株又はパンデミックウイルス株であるA/Narita(H1N1pdm)株のワクチンで追加免疫しその後にA/Narita株で攻撃感染を行った。全粒子不活化ワクチンは内部のゲノムRNAによりTLR7を刺激する事が知られており、内在性のアジュバントとなる事が期待されている。結果は、A/PR8株全粒子不活化ワクチンの初回接種後、A/Narita全粒子ワクチン追加接種により、A/Narita HAに対する血清中のIgG抗体応答が見られた。経鼻ワクチンにおいては抗原性の異なる不活化全粒子ワクチン接種による免疫履歴がある場合には、新規ウイルスの全粒子ワクチンの一回経鼻接種で、新規ウイルスの感染を防御する可能性が示唆された。インフルエンザワクチンは流行株予測に基づき作製されるが、ワクチン株と流行株が異なると効果が著しく低下する。そこでウイルスの変異株に対しても有効な普遍的なインフルエンザワクチンが求められている。経鼻投与型インフルエンザワクチンは、現行の皮下接種型ワクチンと異なり、感染の場となる気道粘膜上に交叉防御能を有する分泌型IgA抗体を誘導し、感染自体を阻止することが明らかになっている。ワクチン接種により誘導されるメモリーB細胞と持続的な抗体産生を行う形質細胞は、実際のウイルス感染時にウイルス排除において重要な役割を担うことが知られている。しかしながら、経鼻投与型インフルエンザワクチンにおけるメモリーB細胞や形質細胞の誘導は明らかになっていない。

そこでH23年度の研究では、経鼻ワクチンにより誘導されるメモリーB細胞に注目し、ヒトにおいて経鼻ワクチン接種後に粘膜組織に誘導されるIgG及びIgA抗体のメモリーB細胞についてELISPOT法を用いて解析を行った。本研究は、国立感染症研究所ヒトを対象とする医学研究倫理審査委員会承認のもと実施した。季節性インフルエンザウイルスA/H3N2の全粒子不活化ワクチンの経鼻接種を受けた健康成人ボランティアに関して、抹消血リンパ球におけるワクチン特異的なIgGあるいはIgA抗体を産生するメモリーB細胞を評価した。ワクチン接種前には、ワクチン特異的なIgA産生メモリーB細胞は存在しないのに対し、IgG産生メモリーB細胞は低いながらも測定可能なレベルで存在することが判明した。さらに、IgA産生メモリーB細胞の割合は、鼻腔洗浄液におけるワクチン株に対する中和抗体価ならびに血球凝集阻害抗体価と相関することが示された。経鼻インフルエンザワクチンは、現行の皮下に接種されるワクチンと異なり、感染の場となる気道粘膜上に交叉防御能を有する分泌型IgA抗体を誘導し、感染自体を阻止することが明らかになっている。本研究では、ワクチンの経鼻接種により交叉防御能の高い免疫を誘導するワクチンの開発と機序の解明を目指した基盤的研究を目的とする。本年度は、高病原性鳥インフルエンザウイルスA(H5N1)の経鼻ワクチン接種に関する臨床研究(国立感染症研究所ヒトを対象とする医学研究倫理審査委員会承認済み)において、誘導される抗体の特徴を明らかにすることを目的とした。H5N1ワクチンの経鼻接種で誘導される末梢血中の形質細胞の誘導に関してフローサイトメーターを用いて解析したところ、経鼻ワクチン接種の回数依存的に末梢血中の抗体産生形質細胞数が増加することが明らかになった。免疫学的に無垢な状態にあるH5N1ワクチンを経鼻から接種した場合には、IgA抗体産生形質細胞は、IgG抗体産生形質細胞の二倍程度誘導されることが明らかとなった。次に、抗体の多様性を解析した。抗体を形成する重鎖(H鎖)において、三番目の相補性決定領域(CDR3)は、V(D)J遺伝子再編成による各遺伝子連結部位に相当し多様性に富む。このCDR3に関して、IgG抗体とIgA抗体で比較したところ、IgG抗体と比べてIgA抗体の方でアミノ酸の数が多様であることが明らかになった。抗体は体細胞高頻度突然変異により抗原結合部位である可変領域に変異が導入され抗原への親和性が増すが、この変異はIgA抗体で高頻度に起こる傾向にあった。また抗体の可変領域を形成するV遺伝子座であるVH1-69を使用する抗体に高い交叉防御能が認められるという報告があるが、本研究において同じ遺伝子座から構成される可変領域を有するIgGおよびIgA抗体の存在が明らかになった。これまでの研究で、当該研究目的を達成するために必要となる実験系の導入・確立を行い、実際にメモリーB細胞を評価することが出来た。平成23年度の成果をもとに、高病原性インフルエンザウイルスA(H5N1)全粒子不活化ワクチンを用いた経鼻ワクチン接種の臨床研究(国立感染症研究所ヒトを対象とする医学研究倫理審査委員会承認済み)を実施し、誘導される抗体応答、ならびに抗体遺伝子の解析を行うことができた。
パラフェルミオン代数を用いたコード頂点作用素代数の研究

階数1のA型レベルkのパラフェルミオン頂点作用素代数は、階数1のA型アフィンリー代数のレベルkの可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタントとして定義されるC2余有限で有理的な頂点作用素代数である。この頂点作用素代数にはk個のsimple currentがあり、それらのフュージョン規則は位数kの巡回群の対称性を持つ。Zk上のコードを用いてk個のsimple currentを組み合わせることにより、C2余有限で有理的な新しい系列の頂点作用素代数を構成した。階数1のA型アフィンリー代数のレベルkの可積分表現のなす頂点作用素代数において、そのハイゼンベルグ部分代数によるコミュタントとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)に関する研究成果、すなわち特異ベクトルを用いたC_2代数の決定、Zhu代数の決定、および既約加群の分類が、荒川知幸、Ching Hung Lamとの共著論文としてAdvances in Mathematics、Vol.264に掲載された。また、ある種の有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部にパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)のk個のsimple currentを具体的に構成した。K(sl_2,k)のsimple currentの構成は、Haisheng Liによるデルタ作用素を用いたアフィンリー代数の可積分表現の既約加群の変形を経由しても実現できるが、本研究では有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部に構成するという直接的な方法を採用した。これにより、コードを用いて有理格子のいくつかのテンソル積の和集合として得られる整格子を考えて、その整格子から定義される格子頂点作用素代数の内部にコードに付随する頂点作用素代数を構成することが可能になった。平成26年度に引き続き、階数1のA型アフィンリー代数のレベルkの可積分表現のなす頂点作用素代数におけるハイゼンベルグ部分代数によるコミュタントとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)、およびその既約加群を用いて構成されるコードに付随する頂点作用素代数について研究を行った。平成26年度では、ある種の有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部にパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)のk個のsimple currentを構成したが、平成27年度は平成26年度で行った研究とは異なる方法を採用することにより、パラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)のk(k+1)/2個の既約加群すべてを、ある種の有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部に具体的に構成することができた。この結果は、コード頂点作用素代数の既約加群の研究にとって重要な意味をもつものである。また、コード頂点作用素代数のもとになるコードの満たすべき条件を検討し、ランクが小さい場合にそのようなコードを分類した。平成27年度に得られた研究成果を、ブルガリアのBulgarian Academy of Sciences、Varna市で開催された国際研究集会(2015年6月19日)、オーストラリアのAustralian National University、Acton市で開催された国際研究集会(2015年7月17日)、中国の四川大学、成都市で開催された国際研究集会(2015年9月7日)、東北大学で開催された国際研究集会(2016年3月9日)、台湾の佛光大学、礁渓市で開催された国際研究集会(2016年3月24日)で発表した。このほか、静岡大学で開催された第60回代数学シンポジウム(2015年9月3日)において講演した。その内容はシンポジウム報告集に掲載されている。研究計画策定当時より良い条件のもとで、有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部にパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)のすべての既約加群を具体的に構成することができた。この構成では、K(sl_2,k)の既約加群のうちk個のsimple currentとそれ以外のk(k-1)/2個の既約加群の差異が明示的に現れるので、コード頂点作用素代数の既約加群の研究にとって有用である。また、コード頂点作用素代数のもとになるコードについても研究が進展した。平成26年度と平成27年度に引き続き、階数1のA型アフィンリー代数のレベルkの可積分表現のなす頂点作用素代数におけるハイゼンベルグ部分代数によるコミュタントとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)の既約加群を用いて、コードに付随する頂点作用素代数を構成すること、およびその既約加群を分類することに関して研究を行った。平成27年度では、階数1のA型アフィンリー代数のレベルkの可積分表現のなす頂点作用素代数を変形することにより、階数k-1のA型ルート格子の2乗ノルムを2倍した格子から定義される頂点作用素代数の内部にパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)を埋め込むことにより、K(sl_2,k)のk(k+1)/2個の既約加群すべてを、ある種の有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部に具体的に構成した。平成28年度では、平成27年度に得られた結果を用いて、偶格子から定義される頂点作用素代数におけるある種の部分代数によるコミュタントとして、コードに付随する頂点作用素代数を具体的に構成した。さらに、コードに付随する頂点作用素代数の既約加群を、有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部に構成した。平成28年度に得られた研究成果を、東京女子大学で開催された国際研究集会(2017年3月21日)で発表した。

また関連する結果を、首都大学東京で開催された日本数学会(2017年3月25日)で発表した。このほか、長年の課題であったパラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)とW代数との関係を解明した研究成果をプレプリントとして公表した。階数1のA型レベルkのパラフェルミオン頂点作用素代数は、階数1のA型アフィンリー代数のレベルkの可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタントとして定義されるC2余有限で有理的な頂点作用素代数である。この頂点作用素代数にはk個のsimple currentがあり、それらのフュージョン規則は位数kの巡回群の対称性を持つ。Zk上のコードを用いてk個のsimple currentを組み合わせることにより、C2余有限で有理的な新しい系列の頂点作用素代数を構成した。パラフェルミオン頂点作用素代数K(sl_2,k)のk個のsimple currentをある種の有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部に構成することに関して、研究計画策定当時より良い条件が成り立つことが明らかになった。それにより、議論を簡略化することが可能になった。また、当初予想していたより多くのコードに付随する頂点作用素代数の例を得ることができた。平成27年度までの研究成果を踏まえて、コード頂点作用素代数に関する研究を一層進める。特に、有理格子に付随する一般化された頂点代数の内部にコード頂点作用素代数の既約加群を具体的に構成することに集中して取り組む。既約加群を分類する際には、既約加群のトップレベルに注目することが常套手段であり、本研究でも既約加群のトップレベルを詳しく考察することとする。コード頂点作用素代数のもとになるコードについても、研究を進める。様々な研究者との研究打合せは、研究を進めるうえで重要である。平成28年度においても、研究集会等の機会を利用して研究成果を積極的に発表し、研究交流に努める。数物系科学平成26年度までの研究成果を踏まえて、コードに付随する頂点作用素代数に関する研究を一層進める。目標のひとつは、コードに付随する頂点作用素代数の既約加群の分類である。平成27年度には、この課題に集中的に取り組む。コードに付随する頂点作用素代数は多数存在するが、コードの性質がどのように付随する頂点作用素代数の性質に反映するのかは、未解決な問題である。コードと頂点作用素代数との関係を念頭に置きつつ研究を遂行する。平成26年度では、研究集会、セミナー等において研究成果を発表した際に出席者から様々なアドバイスをいただき、研究を進めるうえで有益であった。平成27年度においても、積極的に研究成果を発表して研究交流に努める。旅費において端数が出たこと、およびその他の費目に支出がなかったことにより、7,180円の次年度使用額が生じた。物品費としてパソコン購入の経費を計上していたが、平成26年度は既存のものを活用することとし、購入を控えた。また、書籍購入の経費も当初予定していたものより少なくなった。
腸管神経系と免疫系のクロストーク破綻による腸炎症の病態解析

平成30年度は、腸管神経過多であるNcx-KOマウス腸管でみられた1好酸球の増加原因・21の生理学的意義、3IgA抗体産生についての解明を目的に解析を行った。1(1)Ncx-KOマウス腸管では好酸球を誘導する役割があるIL5の発現が非常に高かった。他のサイトカイン・ケモカインである、IL33・RANTES・eotaxin1/2・MCP1/2などの発現上昇は認めなかった。(2)Ncx-KOマウス腸管でのIL5発現上昇が、T細胞または自然リンパ球によるものなのか調べた。anti-CD4抗体を投与しCD4T細胞を消去、または自然リンパ球分化に重要な転写因子RORaのインバースアゴニストSR3335を投与したが、Ncx-KOマウス腸管組織のIL5発現は依然高く、好酸球の増加は投与前と同等であった。(3)IL5発現が腸管神経によるものか調べるために、マウス胎生期12.5日齢より腸管神経堤細胞を抽出し、神経分化を誘導した。LPS+IL4刺激24時間後に免疫染色を行ったところ、Tuj1(神経マーカー)とIL5の共局在を認めた。以上の結果から、腸管神経は、IL5を産生し好酸球誘導に関わることが示唆された。2EoDTRTgマウス(ジフテリアトキシン(DT)により好酸球欠損誘導)の凍結胚を導入しNcx-KOマウスと交配を行った。DTを投与し、末梢血の好酸球減少を認めたが、腸管では減少を認めなかった。DTの濃度をあげて検討したが、マウスが死亡し、実験系を成立させることができなかった。平成30年度は、研究の焦点である1腸管神経と好酸球集積及び腸炎病態への関与について、Ncx-KOマウス腸管における、好酸球を誘導するIL5の高発現を認めたこと、またその産生細胞が免疫系細胞メインではなく、腸管神経によるものではないかと考え、裏付ける実験として、腸管組織または腸管神経の培養系における免疫染色法で、腸管神経とIL5の共局在を認めたことは大きな進捗である。また、腸管神経由来サイトカインIL5が、生体内腸管組織において、好酸球の誘導に関わるか調べるために、ゲノム編集システムによるIL5-KO/Ncx-KOマウスの作製と解析を平成31年度に施行するにあたり、すでに、マウス線維芽細胞に電気穿孔法を用いて導入し、ガイドRNAの選定を行い、Ncx-KOまたは野性型マウスの受精卵を用いてガイドRNA/cas9タンパクの電気穿孔法導入によるIL5-KOマウスの作製を行っている。抹消血における好酸球の減少も認めており、平成31年度に行う予定の解析も詳細に行える状況にある。また、好酸球の腸管における生理学的意義についての解析で、EoDTRTgマウスの使用は中止したが、それに変わる方法として、ゲノム編集システムを用いたGATA1KO(好酸球欠損)マウスの作製を行っている。現在、マウス線維芽細胞に電気穿孔法を用いて導入し、ガイドRNAの選定が済み、マウス作製を行っており、計画の遅れはないと言える。焦点2腸管神経とIgA抗体産生への関与について、計画通り、抗体産生の場であるパイエル板にあるリンパ球の解析を進めており、Ncx-KOマウスではIgA+plasma細胞の減少を認め、今後の研究対象の焦点をさらに絞ることができた。平成31年度は、腸管における腸管神経の直接的な機能をより詳細に明らかにすることが大きな目的である。1好酸球の増加原因の解析については、IL5-KO/Ncx-KOまたはIL5-KO/WTマウスの繁殖をすすめ、好酸球誘導の比較について検討を行う。差がなかった場合、IL5またはこれまで調べたサイトカイン・ケモカイン以外、GM-CSFまたは神経伝達物質などについて関与について検討を行う予定である。IL5の関与については免疫染色法を用いた解析からもアプローチを行い、腸管神経とIL5、好酸球の位置的関係について詳しく調べる。21の生理学的意義については、好酸球欠損であるGATA1KO/Ncx-KOマウスを確立し、好酸球が腸管において守護的な役割を果たすのかについて、腸炎の自然発症の有無、腸内細菌叢のバランス、DSS誘導腸炎モデルを用いて腸炎病態への関与などについて検討を行う。3IgA抗体産生については、リンパ球そのものに機能異常が無いか調べるために、パイエル板より抽出した、ナイーブB細胞についてIgAクラススイッチを行い検討する。また、in vivoにおいても、IgA抗体の分泌について詳細に調べるため、マウス経口免疫を行い、糞便中の抗原特異的な抗体についてELISA法を用いて調べる。また、腸管における神経とリンパ球の位置関係をより明らかとするために、各神経・免疫系マーカーを用いて、組織透明化法により、三次元的に検討を行う。

anti-CD4抗体を投与しCD4T細胞を消去、または自然リンパ球分化に重要な転写因子RORaのインバースアゴニストSR3335を投与したが、Ncx-KOマウス腸管組織のIL5発現は依然高く、好酸球の増加は投与前と同等であった。(3)IL5発現が腸管神経によるものか調べるために、マウス胎生期12.5日齢より腸管神経堤細胞を抽出し、神経分化を誘導した。LPS+IL4刺激24時間後に免疫染色を行ったところ、Tuj1(神経マーカー)とIL5の共局在を認めた。以上の結果から、腸管神経は、IL5を産生し好酸球誘導に関わることが示唆された。2EoDTRTgマウス(ジフテリアトキシン(DT)により好酸球欠損誘導)の凍結胚を導入しNcx-KOマウスと交配を行った。DTを投与し、末梢血の好酸球減少を認めたが、腸管では減少を認めなかった。DTの濃度をあげて検討したが、マウスが死亡し、実験系を成立させることができなかった。平成30年度は、研究の焦点である1腸管神経と好酸球集積及び腸炎病態への関与について、Ncx-KOマウス腸管における、好酸球を誘導するIL5の高発現を認めたこと、またその産生細胞が免疫系細胞メインではなく、腸管神経によるものではないかと考え、裏付ける実験として、腸管組織または腸管神経の培養系における免疫染色法で、腸管神経とIL5の共局在を認めたことは大きな進捗である。また、腸管神経由来サイトカインIL5が、生体内腸管組織において、好酸球の誘導に関わるか調べるために、ゲノム編集システムによるIL5-KO/Ncx-KOマウスの作製と解析を平成31年度に施行するにあたり、すでに、マウス線維芽細胞に電気穿孔法を用いて導入し、ガイドRNAの選定を行い、Ncx-KOまたは野性型マウスの受精卵を用いてガイドRNA/cas9タンパクの電気穿孔法導入によるIL5-KOマウスの作製を行っている。抹消血における好酸球の減少も認めており、平成31年度に行う予定の解析も詳細に行える状況にある。また、好酸球の腸管における生理学的意義についての解析で、EoDTRTgマウスの使用は中止したが、それに変わる方法として、ゲノム編集システムを用いたGATA1KO(好酸球欠損)マウスの作製を行っている。現在、マウス線維芽細胞に電気穿孔法を用いて導入し、ガイドRNAの選定が済み、マウス作製を行っており、計画の遅れはないと言える。焦点2腸管神経とIgA抗体産生への関与について、計画通り、抗体産生の場であるパイエル板にあるリンパ球の解析を進めており、Ncx-KOマウスではIgA+plasma細胞の減少を認め、今後の研究対象の焦点をさらに絞ることができた。平成31年度は、腸管における腸管神経の直接的な機能をより詳細に明らかにすることが大きな目的である。1好酸球の増加原因の解析については、IL5-KO/Ncx-KOまたはIL5-KO/WTマウスの繁殖をすすめ、好酸球誘導の比較について検討を行う。差がなかった場合、IL5またはこれまで調べたサイトカイン・ケモカイン以外、GM-CSFまたは神経伝達物質などについて関与について検討を行う予定である。IL5の関与については免疫染色法を用いた解析からもアプローチを行い、腸管神経とIL5、好酸球の位置的関係について詳しく調べる。21の生理学的意義については、好酸球欠損であるGATA1KO/Ncx-KOマウスを確立し、好酸球が腸管において守護的な役割を果たすのかについて、腸炎の自然発症の有無、腸内細菌叢のバランス、DSS誘導腸炎モデルを用いて腸炎病態への関与などについて検討を行う。
協調ネットワーク学習型自動環境モデラ-を用いる視覚システムに関する研究

前年度と同様、本研究の研究実施計画に示してある三つの基本構成要素に応じて研究を進めた結果次のような成果が得られた1.モデルデータベースの構造決定ロボットの作業対象物や障害物などの幾何学的特徴を記述するモデルベースの基本形式を曲面パッチの記述を要素とした階層的グラフ構造と定め、実濃淡/距離画像を利用した曲面物体認識法についての研究を行った。特に、複数の視点からの画像情報融合、異種画像データの有機的統合や、部分並列処理による幾何学的拘束伝達などの基本原理に適したモデル構造を具体化し、認識の結果に対するこれらの構造の特性を重点的に調べた。2.モデル特徴の抽出とモデル学習ネットワークの構築曲面の曲率一貫性に基づいた複雑な形状復元、超二次曲面及びその変形による曲面形状のモデルの自動生成といった側面から特徴抽出基本モジュールを新たに開発した。また、これらの新しいモジュールと、既に開発済みの他の特徴抽出モジュールとの協調処理を具体的な物体認識アルゴリズムを取り入れて、より柔軟性のある認識方法を確立した。更に、モデル学習に関しては、誤差逆伝播法を利用した学習ネットワークと、関数近似GRBFネットワークとを構築し、これらに基づいたアスペクトグラフ自動獲得法を提案した。3.モデルに基づく仮説生成・仮説検証法の確立仮説生成・仮説検証を行うための推論照合モジュールを具体化する試みとして、ホップフィールドネットワークを原形とした三次元物体認識法の開発に成功した。実画像による実験において、この方法は、複雑な対象物に対してかなり優れた認識性能を示しており、他の認識法に対する優位性も確認された。また、複数のカメラからなる分散協調型認識システムも開発し、解析的階層プロセスという概念を利用した仮説検証過程をそのシステムに導入してより効率的な認識過程を実現した。本研究の研究実施計画を示してある三つの基本構成要素に応じて研究を進めた結果、次のような成果が得られた。1.モデルデータベースの構造決定対象となる物体や障害物などの幾何学的な特性を調べた上、対象物体の表面における曲面パッチを基本要素とした階層的物体表現法を確立した。また、この表現法に基づいたグラフ型三次元物体記述法を開発し、その利用により三次元曲面物体認識における照合過程はかなり効率化されることを実験の結果によって確認した。2.モデル特徴の抽出とモデル学習ネットワークの構築学習データ(主に、対象物の濃淡画像と距離画像)から物体表面における幾何学的特性を表すモデル特徴を抽出するアルゴリズムを開発し、実画像を用いた実験結果によってその有効性を確かめた。モデルの自動獲得の中心的役割を果たすモデル学習に関しては、ニューラルネットワークにおける誤差逆伝播法を利用した学習ネットワークと、関数近似の原理に基づいたGRBFネットワークとを構築し、三次元物体モデルの学習におけるそれらの利用可能性を解析やシミュレーション実験などによって明らかにした。3.モデルに基づく仮説生成・仮説検証法の確立物体の認識過程における信頼性と高速性を促進するためのモデル特徴の特異性を定量的に評価する方法を考案し、それを実行する学習アルゴリズムを開発した。また、モデル特徴とセンサデータとの照合過程を部分並列的に行うことのできるホップフィールド型ネットワークを用いた認識アルゴリズムを設計し、現時点では、それに基づいた認識システムの実現に取り組んでいる。その他、複数のカメラからなる分散協調型ビジョンシステムにおける照合過程についても検討を行い、カメラ間の通信による効率的な照合過程を実現した。前年度と同様、本研究の研究実施計画に示してある三つの基本構成要素に応じて研究を進めた結果次のような成果が得られた。1.モデルデータベースの構造決定ロボットの作業対象物や障害物などの幾何学的特徴を記述するモデルベースの基本形式を曲面パッチの記述を要素とした階層的グラフ構造と定め、実濃淡/距離画像を利用した曲面物体認識法についての研究を行った。

特に、複数の視点からの画像情報融合、異種画像データの有機的統合や、部分並列処理による幾何学的拘束伝達などの基本原理に適したモデル構造を具体化し、認識の結果に対するこれらの構造の特性を重点的に調べた。2.モデル特徴の抽出とモデル学習ネットワークの構築曲面の曲率一貫性に基づいた複雑な形状復元、超二次曲面及びその変形による曲面形状モデルの自動生成といった側面から特徴抽出基本モジュールを新たに開発した。また、これらの新しいモジュールと、既に開発済みの他の特徴抽出モジュールとの協調処理を具体的な物体認識アルゴリズムを取り入れて、より柔軟性のある認識方法を確立した。更に、モデル学習に関しては、誤差逆伝播法を利用した学習ネットワークと、関数近似GRBFネットワークとを構築し、これらに基づいたアスペクトグラフ自動獲得法を提案した。3.モデルに基づく仮説生成・仮説検証法の確立仮説生成・仮説検証を行うための推論照合モジュールを具体化する試みとして、ホップフィールドネットワークを原形とした三次元物体認識法の開発に成功した。実画像による実験において、この方法は、複雑な対象物に対してかなり優れた認識性能を示しており、他の認識法に対する優位性も確認された。また、複数のカメラからなる分散協調型認識システムも開発し、解析的階層プロセスという概念を利用した仮説検証過程をそのシステムに導入してより効率的な認識過程を実現した。