hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チャネル間直交成分解析と高汎化ニューラルネットワークによるBCIの開発

ブレインコンピュータインタフェイス(BCI)において,多チャネルで測定された脳波をチャネル間で直交化することにより脳波の特徴を強調する方法を提案した.並列構成された複数の階層形ニューラルネットワーク(MLNN)を用いてメンタルタスク(MT)を分類し,それらの結果を統合する方法により, MTの分類性能が大幅に向上した.他の方式として,脳波の特徴を強調する部分空間フィルタと複数の2分類器,その出力を誤差訂正符号化する方式を提案し,高い分類性能を得た.ブレインコンピュータインタフェイス(BCI)において,多チャネルで測定された脳波をチャネル間で直交化することにより脳波の特徴を強調する方法を提案した.並列構成された複数の階層形ニューラルネットワーク(MLNN)を用いてメンタルタスク(MT)を分類し,それらの結果を統合する方法により, MTの分類性能が大幅に向上した.他の方式として,脳波の特徴を強調する部分空間フィルタと複数の2分類器,その出力を誤差訂正符号化する方式を提案し,高い分類性能を得た.本年度は,(1)脳波の多様な特徴解析,(2)多チャネル脳波の直交化によるBCIの構成,(3)自己組織形写像(SOFM)による脳波の特徴抽出について取り組んだ.(1)脳波の測定点(チャネル)数が少ない簡易脳波計を用いたBCIにおいて,脳波の特徴量として,脳波のフーリエ変換(振幅)と脳波の自己回帰(AR)モデルの係数を用いる方法を検討した.3人の被験者に対して実験を行い,有効性を調べた.ARモデルの係数の有効性については個人差があり,一般的な有効性はまだ確認できなかった.脳波のフーリエ変換(振幅)に対して,周波数分解能を最適化する方法を検討し,全ての被験者に有効であることを確認した.(2)多チャネルで測定された脳波をチャネル間で直交化する順番を変えることにより,複数の直交化された脳波データセットを得ることが出来る.これを用いて並列多重化MLNN(階層形ニューラルネットワーク)によりBCIを構成する方法を提案した.並列化するMLNNを510個程度にすることにより,メンタルタスクの分類特性が大幅に向上することが確認された.この方式は不安定である脳波を用いてメンタルタスクの分類を行うBCIの有望な方式であると言える.(3)脳波をSOFMにより別の領域に変換し(中間的な分類),SOFMの出力をMLNNで最終的に分類する方式を検討した.単一のMLNNで高汎化学習を行う方式とほぼ同等の性能が得られ,有効性が確認できた.来年度は,多チャネル脳波の特徴量を種々検討する.周波数分解能の最適化,ウェブレット変換の応用等を検討する.分類器として,ベイズ分類器やサポートベクタマシーン等を検討しり予定である.本年度は,(1)多チャネル脳波の直交化によるBCIの構成,(2)自己組織形写像(SOFM)による脳波の特徴抽出とBCIの構成,(4)部分空間フィルタと誤差訂正符号化によるBCIの構成について取り組んだ.(1)多チャネルで測定された脳波をチャネル間で直交化することにより脳波の特徴を強調する方法を平成21年度に提案した.直交化する順番を変えることにより,複数のデータセットを得ることが出来る.これらのデータセットを並列構成されたMLNN(階層形ニューラルネットワーク)に入力してメンタルタスクを分類し,その結果を総合することにより最終分類を行うBCIを提案した.直交化する順番(並列化するMLNN)を510種類程度にすることにより,メンタルタスクの分類特性が大幅に向上することが確認された.(2)脳波をSOFMにより別の領域に変換し,さらにMLNNで最終分類する方式を検討した.単一のMLNNで高汎化学習を行う方式とほぼ同等の性能が得られ,有効性が確認できた.(3)脳波の特徴を強調する部分空間フィルタとメンタルタスクの2分類を行うMLNNで構成される基本分類器を複数個並列構成し,その出力として誤差訂正符号を用いるBCI方式を提案した.並列構成する基本分類器の数を15個程度にすることにより,高い分類性能を得た.来年度は,多チャネル脳波の特徴量を種々検討する.周波数分解能の最適化,ウェブレット変換の応用等を検討する.分類器として,ベイズ分類器やサポートベクタマシーン等を検討する予定である.本年度は,(1)簡易脳波計によるBCIの構成と評価,(2)メンタルタスクの組み合わせと分類性能の関係,(3)周波数分解能と分類性能,(4)ウェイブレットとサポートベクターマシーンによるBCIについて取り組んだ.(1)単一チャネルの簡易脳波計を用いてBCIを構成し,メンタルタスクの分類性能を評価した.3人の被験者及び3種類のメンタルタスクを用いて脳波を実測し,種々の実験を行った.簡易脳波計でも約70%の分類性能が達成できることを確認した.(2)メンタルタスク(MT)を大分類と小分類に分け,分類性能を調べた.大分類は「計算」,「スポーツ」,「物体の回転」の3種類.小分類は各大分類において以下の3種類とした,(計算:掛け算,割り算,引き算),(スポーツ:ボールを打つ,ボールを投げる,走る),(回転:バナナ,ぶどう,りんご).大分類から1個のMTを選び,計3種類のMTによるBCIでは6383%の正答率が得られた.一方,一つの小分類の中にある3種類のMTを用いた場合は4565%の正答率であった.

このように,MTがかなり異なる場合と,似ている場合で分類性能に有意な差が見られ,今後,BCIにおけるMTの選択に対して有効な指針となる.(3)脳波をフーリエ変換した後,周波数分解の変換を行う.α波,β波などが分布する低周波数帯域で分解能を細かく,高周波帯域で粗くする.被験者により最適な周波数分解能は異なるが,MTの分類性能が6383%から7393%に向上した.周波数分解能の最適化がBCIに取って重要であることが分かった.(4)ウェイブレットとサポートベクターマシーンによるBCIについて検討し,ウェイブレットの分割数とMT分類性能の関係を調べた.また,時間区分に対する複数の回答を多数決する方法を提案し,MT分類性能を向上した.
超大型船対応コンテナターミナルにおけるコンテナ配置問題

1.研究目的超大型船が規模の経済性を発揮するには、少数のハブ港のみを寄港すると予想され、ハブでの荷役貨物量は膨大になる。これに対処するために、最新のターミナルでは自動化・無人化のシステムが導入されているが、現在ソフト面で重要視されるのは、文書の電子化、情報の共有化のみであり、マシンの動きやヤード内コンテナ配置における意思決定には自動化が進んでおらず、人間の経験に依存している。そこで本研究では、超大型船対応港湾において取扱いの中心であるトランシップ貨物を対象に、コンテナ配置計画サポートシステムを構築する。2.研究結果(1)モデル化の範囲の同定:コンテナの重量区分、最終仕向け地別、コンテナ自体のサイズ・種類別で配置計画は実施され、現状においては荷主の過去の利用実績から各種情報を予測し、システムにはあくまでオペレータによって決定した位置情報の管理コンピュータソフトウエアに依存している。超大型コンテナ船対応のターミナルではトランシップ貨物が多く占め、従来型では輸出入コンテナが主となる。両者で大きく異なるのが、貨物の到着のタイミングであり、本問題では超大型船の到着として扱うことができる。(2)コンテナ配置の最適化における評価尺度の同定:調査結果を元に、モデルはコンテナ重量区分と仕向け地によるコンテナグループ単位で意思決定するもの(モデルA)、フィーダー船ごとに意思決定するもの(モデルB)を考案した。(3)コンテナ配置問題のモデル化:まずモデルAをRTGの移動距離最小化問題として扱うことにし、モデルBでは全対象船舶の荷役時間最小化として扱った。(4)数値実験の実施と計算結果:まず前者について、学会発表等を通して意見交換を行った結果、研究論文としてみたときに制約が複雑すぎて、今後の発展が期待しにくいとの意見があったため、見方を変えた後者モデルを検討した。両者とも、超大型船のみを優先にしてコンテナ配置位置を決めれば、フィーダー船へのサービスが低下するが、モデルで設定した評価指標および提案した解法を用いれば、フィーダー船の作業時間等延長も抑えられることがわかった。(5)関連研究:ターミナル規模が大きくなるほど、配置計画は複雑になる。また超大型船が寄港するターミナルはマルチユーザ方式が現実的であるため、マルチユーザターミナルの利用実態についても研究成果をまとめた。この結果も本間題の今後の発展に利用できるものである。このため、寄港地での荷役の迅速化が重要になる。これに対処するために、自動化ターミナルが導入されているが、ハード面での荷役の高度化には限界がある。そこでソフト面での迅速化、低廉化を考える必要があるが、現在ソフト面で重要視されるのは、文書の電子化、情報の共有化のみであり、マシンの動きやヤード内のコンテナ配置に自動化が進んでおらず、人間の経験によって決定されている。そこで本研究では、超大型船対応港湾において主として取り扱われるトランシップ貨物を対象に、コンテナ配置サポートシステムを構築する。2.作業進捗状況(1)コンテナ配置計画の現状調査:国内および海外におけるコンテナターミナルで配置計画に考慮されている項目を明らかにするために、現地調査を行った。海外においては本研究とは異なるが支援システムがあり、ソフトウェア開発にも力を入れていることがわかった。(2)荷役システムの動向調査:国内外のコンテナターミナルで使用される各種荷役機械の自動化・無人化を含めた動向を文献資料や現地調査を実施し、本研究でのモデル化の対象を複数コンテナブロックで、作業するRTGの作業効率を最適化する問題として捉えることに決定した。(3)モデル化の範囲同定:超大型コンテナ船対応のターミナルでは、メガシップ担当の1岸壁クレーンから複数フィーダー船への荷役が必要になる。この点をモデルに組み込むことにした。(4)コンテナ配置の最適化における評価尺度の同定:荷役機械の作業特性や超大型船を対象とすることを考慮して、RTGの作業時間の最小化問題として捉えることにした。(5)コンテナ配置問題のモデル化:モデル化の範囲を数学モデルとして定式化を行っている段階である。数理計画ソフトを使用して、定式化の確認を近日中に行う予定である。(6)今後の予定:平成18年度中に国際会議で講演し、関係各位との意見交換を行う。その後、調整して最終成果を得る予定である。

(2)コンテナ配置の最適化における評価尺度の同定:調査結果を元に、モデルはコンテナ重量区分と仕向け地によるコンテナグループ単位で意思決定するもの(モデルA)、フィーダー船ごとに意思決定するもの(モデルB)を考案した。(3)コンテナ配置問題のモデル化:まずモデルAをRTGの移動距離最小化問題として扱うことにし、モデルBでは全対象船舶の荷役時間最小化として扱った。(4)数値実験の実施と計算結果:まず前者について、学会発表等を通して意見交換を行った結果、研究論文としてみたときに制約が複雑すぎて、今後の発展が期待しにくいとの意見があったため、見方を変えた後者モデルを検討した。両者とも、超大型船のみを優先にしてコンテナ配置位置を決めれば、フィーダー船へのサービスが低下するが、モデルで設定した評価指標および提案した解法を用いれば、フィーダー船の作業時間等延長も抑えられることがわかった。(5)関連研究:ターミナル規模が大きくなるほど、配置計画は複雑になる。また超大型船が寄港するターミナルはマルチユーザ方式が現実的であるため、マルチユーザターミナルの利用実態についても研究成果をまとめた。この結果も本間題の今後の発展に利用できるものである。
遺伝子クローニングを用いた魚類筋原線維結合型セリンプロテアーゼの構造・機能の解明

魚肉中の筋原線維に結合しているセリンプロテアーゼ(MBSP)は、魚肉の利用加工はもとより、筋肉タンパク質の代謝にも密接に関連する興味深い酵素であるにもかかわらず、精製が非常に困難であることから研究は遅れている。本研究ではコイとエソから、筋原線維結合型セリンプロテアーゼ(MBSP)を精製しその性質を述べた。コイMBSPとエソのそれとは、筋原線維からの溶出方法が異なっていたことから、両者の筋原線維タンパクとの結合様式は異なる可能性が示唆された。また両酵素は同じトリプシンタイプのプロテアーゼではあったが、その構造や性質に相違が見られた。しかしながら両者は共にミオシン重鎖を良く水解することは一致しており、両酵素とも、戻りに関わる最も重要な酵素であることには違いない。精製したコイMBSPのN末端アミノ酸配列からプライマーを設計し、コイMBSP遺伝子クローニングを行い、全一次構造を明らかにした。その結果、本酵素の遺伝子は242個のアミノ酸をコードする726bpのcDNAからなることが明らかとなった。また、21残基目からのアミノ酸配列が精製酵素より決定したN末端アミノ酸配列(40残基)と全て一致したことより、222アミノ酸の活性型MBSPの上流に疎水性領域を有する20残基のプロ型ペプチドが存在することが明らかとなった。このことよりプロ型から活性型への変換はGlu(20)-lle(21)のペプチドが水解されて起こることが明らかとなったが、この変換酵素についてはこれからの課題である。他のトリプシン型プロテアーゼと比較すると活性型MBSPは全体としてのホモロジーは低かったが活性中心の存在するC末端領域は良く保存されていた。また、活性型コイMBSPは分子内にLysを27残基も含んでいることが明らかとなった。この事実からMBSPと筋原線維とはイオン結合している可能性が示唆された。このことは、本酵素が筋原線維から0.5MKCl, pH 4.0の条件で解離することからも支持される。遺伝子情報を基に、コイの各組織での本酵素mRNAの発現量を調べたところ、mRNAの発現は全組織で発現しており、筋肉、心臓、目、脳では比較的少なく、卵巣、肝膵臓、鰓などが多いことが明らかとなり、MBSPは組織に広く分布しているものと考えられた。今後、遺伝子クローニングによりエソMBSPの全一次構造の解明を行い、さらに分子生物学的手法により、魚類の生体内における本酵素の発現及び筋細胞における局在をタンパク質と遺伝子レベルで追求する予定である。魚類筋原線維由来セリンプロテアーゼは、魚肉の利用加工はもとより、筋肉タンパク質の代謝にも密接に関連する興味深い酵素であるにもかかわらず,精製が非常に困難である本年度は、これまで精製方法が確立しているコイを用いてN末端アミノ酸配列を決定し、クローニングのためのプローブを設計することを主眼とした。「MBPの精製」

コイ普通筋から筋形質画分を充分に除去した筋原線維画分を得る。この画分に3倍量の2MKClを加え筋原線維タンパクを溶解する。この溶液をpH4.0に調整し2時間放置することで初めて本酵素は可溶化される。この粗酵素をSephacryl S-300及びUltrogel AcA 54によるゲルろ過、Arginine-Sepharoseによるアフィニティクロマトを用いて精製した。最終的に本酵素は粗酵素から約10,000倍に精製され、回収率は約17%であった。「MBSPのN末端アミノ酸配列決定」コイMBSPのN末端アミノ酸配列をプロテインシーケンサーにて解析したところ、40残基まで決定した。コイMBSPはセリンプロテアーゼでよく保存されているCR-1,CR-2の保存領域を含み、ヒトメクラチン、トリプターゼ、ヘプシンや牛トリプシンのようなトリプシン型酵素とホモロジーが高かった。また40番目のHisは活性中心のHisと考えられた。このデータからセンスプライマーを、セリンプロテアーゼに良く保存されている活性中心のアミノ酸配列を基にアンチセンスプライマーを設計した。全RNAはコイ筋肉からISOGEN(日本ジーン社製)を用いて抽出した。現在、これからmRNAを精製し、逆転写酵素でcDNAライブラリーを作成したところである。次年度、これを鋳型として、RT-PCR法、5'および3'RACE法を用いてコイMBSP遺伝子クローニングを行い、全一次構造を明らかにしたい。魚肉中の筋原線維に結合しているセリンプロテアーゼ(MBSP)は、魚肉の利用加工はもとより、筋肉タンパク質の代謝にも密接に関連する興味深い酵素であるにもかかわらず、精製が非常に困難であることから研究は遅れている。昨年度、コイより精製したMBSPを用い、そのN末端アミノ酸配列を決定した。ついで、これからmRNAを精製し、.逆転写酵素でcDNAライブラリーを作成した。これを鋳型として、RT-PCR法、5'および3'RACE法を用いてコイMBSP遺伝子クローニングを行い、全一次構造を明らかにした。その結果、本酵素の遺伝子は242個のアミノ酸をコードする726bpのcDNAからなることが明らかとなった。また、21残基目からのアミノ酸配列が精製酵素より決定したN末端アミノ酸配列(40残基)と全て一致したことより、222アミノ酸の活性型MBSPの上流に疎水性領域を有する20残基のプロ型ペプチドが存在することが明らかとなった。このことよりプロ型から活性型への変換はGlu(20)-lle(21)のペプチドが水解されて起こることが明らかとなったが、この変換酵素についてはこれからの課題である。他のトリプシン型プロテアーゼと比較すると活性型MBSPは全体としてのホモロジーは低かったが活性中心の存在するC末端領域は良く保存されていた。また、活性型コイMBSPは分子内にLysを27残基も含んでいることが明らかとなった。この事実から、MBSPと筋原線維とはイオン結合している可能性も示唆された。
地域における肝癌死亡率上昇の原因究明のための疫学調査-過去の肝炎流行との関連性-

S県のM町とO町では、現在、肝癌死亡率が高いという問題がある。M町、O町では昭和35年、昭和43年頃、肝炎の流行があった。昭和44年に肝炎流行に関する疫学調査が行われており、その結果、肝炎流行には、肝炎ウイルスの関与が示唆されたことや患者発生に地域集積性があったことなどが報告されている。本研究では、現在のM町・O町の肝癌死亡率の実態、肝癌死亡率が高い原因と過去の肝炎流行との関連性、現在の肝炎ウイルス感染者の実態を明らかにすることを目的とした。平成16年度に、M町、O町の肝癌死亡率の現状および、M町、O町の肝癌、肝疾患死亡者調査を実施し、平成1618年度に、HCV、HBV感染者の実態を明らかにするための住民調査を実施・集計した。また各町のウイルス肝炎実施方法の現状、実績について整理し、今後の課題を検討しまとめた。肝疾患死亡者調査から、過去の肝炎流行地域、流行した世代において現在肝癌死亡率が高いことが認められ、C型肝炎を原因とする者が多いことが示唆された。各町の感染者の実態を把握し、さらに肝癌予防対策を有効に実施するため、各町の検診実施方法の現状、過去34年間の実績肝炎ウイルス検査陽性者へのフォロー方法についてまとめた。陽性者への対応は、各町により異なるが、いずれも陽性者の医療機関受診のフォローの充実が課題としてあげられた。各町の間でこれらの情報を共有・交換し、今後の課題を明らかにすることができ、さらに今後の検診体制の見直し、陽性者に対する事後指導における改善につながった。埼玉県のM町とO町では、現在、肝癌死亡率が高いという問題がある。本研究では、現在M町・O町の肝癌死亡率の実態、肝癌死亡率が高い原因と過去の肝炎流行との関連性、現在の肝炎ウイルス感染者の実態を明らかにすることを目的とする。本年度は、M町、O町の肝癌死亡率の現状、M町、O町の肝癌、肝疾患死亡者調査、HCV、HBV感染者の実態を明らかにするための住民調査を実施した。1 M町、O町の肝癌死亡率の現状:1979年から2001年の埼玉県保健統計年報、人口動態統計を資料として、M町、O町の肝癌死亡率を観察した。M町、O町の肝癌死亡率は1980年代から上昇しており、埼玉県全体と比べて、M町は2倍、O町は3倍ほど高かった。肝癌標準化死亡比もM町、O町において1980年代後半以降全国と比べ、1.52.5倍ほど高かった。2 M町、O町の肝癌、肝疾患死亡者調査:坂戸保健所管内の肝癌・肝疾患死亡者調査結果を利用し、肝癌、肝疾患死亡者の年齢分布、地域集積性などについて解析した。調査対象となった管内5市町の肝癌・肝疾患死亡者数は627であった。M町、O町において、過去の肝炎流行地域、その時代に肝炎が好発した世代において肝癌死亡率が高かった。3 M町において、HCV、HBV感染者の実態を明らかにするための住民調査は、現在実施中である。埼玉県のM町と0町では、現在、肝癌死亡率が高いという問題がある。M町、0町では昭和35年、昭和43年頃、肝炎の流行があった。本研究では、現在M町・0町の肝癌死亡率の実態、肝癌死亡率が高い原因と過去の肝炎流行との関連性、現在の肝炎ウイルス感染者の実態を明らかにすることを目的とする。平成16年度に、M町、0町の肝癌死亡率の現状および、M町、0町の肝癌、肝疾患死亡者調査を実施し、平成16、17年度に、HCV、HBV感染者の実態を明らかにするための住民調査を実施し、集計した。また、3町のウイルス肝炎実施方法の現状、実績について整理し、今後の課題を検討中である。M町、0町、及び近接するH町における、HCV、HBV感染者の実態を明らかにするための住民調査:C型肝炎ウイルス検査陽性と関連する要因について、3町共通してC型肝炎ウイルス検査陽性者の割合が多くなっている要因は、60歳以上であること、肝疾患の既往、外科手術の既往、輸血歴であった。その他の要因については、M町・0町は、昭和3545年の頃に井戸水を飲用していた者、35年以上居住している者、昭和3545年頃に肝炎流行地区に居住歴がある者に検査陽性者が多かった。これらの要因は、年齢(高齢であること)と関連している可能性がある。さらに0町では、妊娠分娩時の出血の既往のある者、肝癌家族歴のある者に検査陽性者が多かった。H町では、妊娠分娩時の出血の既往のある者に検査陽性者が多かった。

昭和44年に肝炎流行に関する疫学調査が行われており、その結果、肝炎流行には、肝炎ウイルスの関与が示唆されたことや患者発生に地域集積性があったことなどが報告されている。本研究では、現在のM町・O町の肝癌死亡率の実態、肝癌死亡率が高い原因と過去の肝炎流行との関連性、現在の肝炎ウイルス感染者の実態を明らかにすることを目的とした。平成16年度に、M町、O町の肝癌死亡率の現状および、M町、O町の肝癌、肝疾患死亡者調査を実施し、平成1618年度に、HCV、HBV感染者の実態を明らかにするための住民調査を実施・集計した。また各町のウイルス肝炎実施方法の現状、実績について整理し、今後の課題を検討しまとめた。肝疾患死亡者調査から、過去の肝炎流行地域、流行した世代において現在肝癌死亡率が高いことが認められ、C型肝炎を原因とする者が多いことが示唆された。各町の感染者の実態を把握し、さらに肝癌予防対策を有効に実施するため、各町の検診実施方法の現状、過去34年間の実績肝炎ウイルス検査陽性者へのフォロー方法についてまとめた。陽性者への対応は、各町により異なるが、いずれも陽性者の医療機関受診のフォローの充実が課題としてあげられた。各町の間でこれらの情報を共有・交換し、今後の課題を明らかにすることができ、さらに今後の検診体制の見直し、陽性者に対する事後指導における改善につながった。
戦略的情報開示が資本市場に及ぼす影響についての総合研究

本研究の目的は、企業による戦略的情報開示の実態を調査し、それが資本市場に与える影響を検証することである。近年、企業と投資家との建設的な対話を促進するため、わが国のディスクロージャー制度を巡り改革が進められている。本研究は決算短信による情報開示のタイミングに着目し、4つの研究課題に取り組む。第1に、情報開示に関する文献を渉猟するとともに、わが国の制度について整理を行う。第2に、公表データに基づき、日本企業の決算発表の実態について調査する。第3に、決算発表を早期化する企業の動機、およびそれに対する利害関係者の知覚・認識を調査する。第4に、企業の情報開示タイミングに関するアーカイバル研究を実施する。
細胞膜張力シグナルによる遊走細胞のミオシンII集積

細胞が特定の化学物質(誘引物質)の方向に移動する性質は走化性と呼ばれ、血球細胞の免疫応答や神経細胞の組織形成など様々な生命現象で重要な働きを担っている。基質に接着した細胞の移動は、一般的にアクチン重合による前端の伸長とアクトミオシンの収縮による後端の基質からの脱着・収縮によってなされている。細胞前端の細胞膜上のレセプターが誘引物質を感知してから、前後端でのアクチン重合・アクトミオシン収縮にいたる細胞内シグナル伝達経路は詳しく研究されてきているが、前方の誘引物質を細胞が感知してミオシンIIを後ろに集積させるメカニズムは不明なままである。本研究の大きな目標は、ミオシンIIが後端に集積する細胞内シグナル伝達経路を明らかにすることである。我々は、細胞先端でのアクチン重合による細胞膜の伸長は(1)ミオシンIIを細胞先端に集積させる、同時に(2)細胞膜張力の上昇として後端に伝わり後端でもミオシンIIを集積させるという、力学的シグナルによる仮説を提案する。細胞性粘菌アメーバや好中球など多くの遊走細胞は時々刻々形状を変えながら移動するが、魚類表皮ケラトサイトは半月形の形状を維持したまま弧を前にして移動する。このときアクトミオシンからなるストレスファイバと呼ばれる繊維構造が細胞後部に存在し、この収縮が、移動のメカニズムに大きく関わっているといわれてきた。我々はストレスファイバが後部にできるシグナルを検討するうち、このファイバが単に後部に集まるだけではなく、細胞体内で回転運動することで、細胞の前進移動に貢献していることを発見した。本研究では、実験対象として細胞性粘菌アメーバや好中球様HL-60細胞を使ってきた。本年度、更に、魚類表皮の傷修復に関わる細胞ケラトサイトを用い、そのミオシンの集積に相当する、ストレスファイバの動態を検討するうち、回転という非常にユニークな運動機構を発見することができた。速く移動する遊走細胞には細胞性粘菌アメーバや好中球の他、魚類表皮のケラトサイトが研究材料としてよく使われている。ケラトサイトは遊走中その形態が維持されるため、運動メカニズムを評価しやすい。その反面、細胞培養法が確立されておらず、魚体から単離したばかりの初代培養細胞でしか実験できないため、GFP融合タンパク質の発現など、遺伝子工学的手法を用いた研究が難しい。今後、ケラトサイトでGFP融合タンパク質を観察できる実験系を構築しストレスファイバの回転を生み出す機構の解明を目指す。併せて、細胞性粘菌アメーバ、好中球様HL-60細胞をもちいて、基質の硬さによってミオシンを集積させる様子の違いを詳細に観察し、集積メカニズムの解明を進める。弾性体でできた基質上に好中球様HL-60細胞を這わせ遊走させた。基質を一方向に繰返し伸展させHL-60細胞を一方向に伸展させると、伸展させた方向の細胞前後端に均等にミオシンIIが集積することを明らかにした。また、細管の中を一直線上に細胞性粘菌アメーバを遊走させると、細胞性粘菌アメーバは細胞前端でもミオシンIIを集積さえわずかに退縮させた後、再び伸長するという運動様式を取ることを明らかにした。研究室の引越し等があったがおおむね順調に進展している。

我々はストレスファイバが後部にできるシグナルを検討するうち、このファイバが単に後部に集まるだけではなく、細胞体内で回転運動することで、細胞の前進移動に貢献していることを発見した。本研究では、実験対象として細胞性粘菌アメーバや好中球様HL-60細胞を使ってきた。本年度、更に、魚類表皮の傷修復に関わる細胞ケラトサイトを用い、そのミオシンの集積に相当する、ストレスファイバの動態を検討するうち、回転という非常にユニークな運動機構を発見することができた。速く移動する遊走細胞には細胞性粘菌アメーバや好中球の他、魚類表皮のケラトサイトが研究材料としてよく使われている。ケラトサイトは遊走中その形態が維持されるため、運動メカニズムを評価しやすい。その反面、細胞培養法が確立されておらず、魚体から単離したばかりの初代培養細胞でしか実験できないため、GFP融合タンパク質の発現など、遺伝子工学的手法を用いた研究が難しい。今後、ケラトサイトでGFP融合タンパク質を観察できる実験系を構築し、この細胞種を用いた実験も検討する。併せて、細胞性粘菌アメーバ、好中球様HL-60細胞をもちいた細胞膜張力測定を試みたい。今後、ケラトサイトでGFP融合タンパク質を観察できる実験系を構築しストレスファイバの回転を生み出す機構の解明を目指す。併せて、細胞性粘菌アメーバ、好中球様HL-60細胞をもちいて、基質の硬さによってミオシンを集積させる様子の違いを詳細に観察し、集積メカニズムの解明を進める。本年度、予定していた高額な薬品類、物品が、他の研究計画と共通して使えるものであり、そちらの研究費でまかなえた。これは、次年度の研究の進行に際し、技術補佐員の雇用などに充当し研究の質と量のさらなる発展につなげる。また、同時に、論文投稿費用などに充当する。
老人と若者の生活行動における身体機能・意識・行動・かかわる物の統合的研究

家政学の重要課題である生活の統合的把握の試みとして、生活する主体である人間を中心に、意識状態、身体生理機能、行動や動作、かかわる物的なもののすべてについて、人間と環境との相互作用を統一的、構造的にとらえることを目的とした。また、青年と老年との比較により年齢特性も明らかにしたい、実際の家庭でも調査したいと考えた。本研究は、余裕ある気持の時と急ぐ時の2種類の意識状態において、作業的生活行動(調理)を中心に、生理的生活行動(食事、他)、余暇的生活行動(新聞を読む、他)も加えて、行動・動作、身体生理機能(心拍数、血圧)、かかわる物の観察と測定を、若者7名と老人2名について、また、研究室および被験者の自宅において行った。行動・動作は各人の身体生理機能の許容範囲内て行っているようである。心拍数、血圧については変動性は小さい。若者は急ぐ時に動作を早めたり行動を減らしたりするが、老人では急ぐ時でも自分の動作のペースを守る傾向が著しく、急ぐと血圧上昇が若者より著しいことからも、身体に負担をかけないよう、無意識に行動が調整されていると考えられる。その代わり、時間短縮は異なる行動様式により行った。意識の下に行われている行動は身体に制約されており、特に老人では身体に合わせた行動設計の変更が重要と考えられる。また、行動は意識、身体機能、物と密接にかかわり合い統合されている様相も明らかになった。なお、新聞を読む行動については、急ぐ時は文章を早く読むのではなく、読む部分を減らし、行動の省略を行った。これは視覚系にに関する身体的制約が強いため、行動を変更したと考えられる。家政学の重要課題である生活の統合的把握の試みとして、生活する主体である人間を中心に、人間の意識、身体生理機能、行動や動作、かかわる物的なもののすべてについて人間と環境との相互作用を統一的、構造的にとらえることを目的とした。また、青年と老年との比較により年齢特性も明らかにしたい。本研究においては2種のことなる意識状態を設定した。余裕ある気持の時と急ぐ気持の時である。それぞれの意識状態において、卵焼作りと味噌汁作りの作業的生活行動を行わせ、その際の心拍、血圧の測定、ビデオによる行動・動作やかかわる物の観察と時間測定を行った。被験者は20代の青年女子3名および60代老年女子1名である。今後更に被験者数をふやす予定である。また、行動としては余暇的行動や生理的行動も調べたいと考えている。しかし余暇的行動を急いでやることが少いことや、被験者が生理的行動を調べられることを嫌うことなど、多くの困難があることもわかった。従ってどうしても作業的行動が主になった。結果は次の通りである。心拍、血圧については変化は小さく、軽作業の特徴を示したが、一遇性の変動はあるようである。意識の影響はあまりなかった。行動と物については意識の差、年齢の差が観察された。すなわち、材料を切る際、青年では急ぐ時に省力化の行動変化と動作速度の増加がみられたが、老年では自分のペースを守り、変化がみられなかった。作業手順については、青年は急ぐ時、2種の作業の同時並行性を強化するが、老年では意識に応じて異なる手順を行った。味見回数も余裕ある時のほうが多かった。移動について、余裕ある時のほうが物をとりにいく回数が多く、急ぐ時はまとめて運ぶ傾向がみられた。洗いものについては、余裕ある時は火を使っている時に洗いものはあまり行わないが、急ぐ時には火を使いながら使用済の器物を洗ったり片づけたりする行動がみられた。

家政学の重要課題である生活の統合的把握の試みとして、生活する主体である人間を中心に、意識状態、身体生理機能、行動や動作、かかわる物的なもののすべてについて、人間と環境との相互作用を統一的、構造的にとらえることを目的とした。また、青年と老年との比較により年齢特性も明らかにしたい。さらに、今年度とくに目指したことは、観察・測定を実際の家庭内で行うことであった。本研究においては昨年度と同様、2種類のことなる意識状態を設定した。すなわち、余裕ある気持の時と、急ぐ気持の時である。それぞれの意識状態において、作業的生活行動(玉子焼きと味噌汁を作る)を行わせ、その際の心拍数、血圧の測定、ビデオによる行動・動作や、かかわる物(道具、材料その他)の観察と時間、回数等の測定を行った。そのほか、生理的生活行動として食べる行動、余暇的・文化的生活行動として新聞を読む行動をとりあげた。今年度は調べる対象である被験者の自宅を訪ね、自宅での行動を調べさせてもらえた。被験者は若者が4名、老人が1名である。心拍数、血圧については、変動性は小さかった。一連の行動・動作の中味は多彩であるが生体負担が安定的なやり方をしていると考えられる。また、行動については前年度と同様、老人の熟練さが印象的であった。また、物との関係について、今年度は被験者自身の家庭で行ったので、物の多様性と、物をとりに行く行動様式の個人差が大きいことが特徴点である。自宅なので物の配置が自分の都合のよいようになっており、行動には慣れがみられた。食行動については、著者では急ぐ時に一口分を増やしたり、かむ回数を減らすことがみられた。新聞を読む行動については、急ぐ時には読む部分を減らすことがみられた。
新しいバルブレス輸液ポンプの開発

申請者らは,ポンプを構成する個々の小型化を回避するために,バルブなどの構成部品数を最小限に抑えたバルブレスマイクロポンプの開発を試み,その基礎技術を固めた.本提案のマイクロポンプは,管路一体の構成をとり,簡易な構造でありながら流動制御パラメータが多く,様々な使用環境に適したポンプ設計が可能となる.そこで本研究では,小型化が可能な同ポンプを「新しいバルブレス輸液ポンプの開発」に適応し,未解決であったその流動性の高機能化と流量制御法の構築とその向上を目的とした.その結果,中空管マイクロポンプの進行波理論式の構築により,振幅と実験での流量との相関性の確認と,進行波理論振幅値y(t)の増加による制御性の確認から,その最適化から様々な使用環境に適したポンプ設計が可能となった.申請者らは,ポンプを構成する個々の小型化を回避するために,バルブなどの構成部品数を最小限に抑えたバルブレスマイクロポンプの開発を試み,その基礎技術を固めた.本提案のマイクロポンプは,管路一体の構成をとり,簡易な構造でありながら流動制御パラメータが多く,様々な使用環境に適したポンプ設計が可能となる.そこで本研究では,小型化が可能な同ポンプを「新しいバルブレス輸液ポンプの開発」に適応し,未解決であったその流動性の高機能化と流量制御法の構築とその向上を目的とした.その結果,中空管マイクロポンプの進行波理論式の構築により,振幅と実験での流量との相関性の確認と,進行波理論振幅値y(t)の増加による制御性の確認から,その最適化から様々な使用環境に適したポンプ設計が可能となった.液体輸送を行う管とバルブレスマイクロポンプが一体化した簡易な構造を有し,かつ既存の輸液ポンプであるシリンジポンプが担っている微量輸液とペリスタポンプを越える輸液スピードを満足する幅広い流量レンジを有する,高精度な制御が可能な新しいバルブレス輸液ポンプの開発を目的とし,(1)進行波理論モデルを用いて流動性向上が可能な小型中空管マイクロポンプの構造探索,(2)高圧電性を示すPZT薄膜の創製を行うためのPZT用バッファ層の開発を目的とし,同結晶が成長可能なAu(111)とPt(111)の結晶方位を有するバッファ層の最良創製条件の検討,を行った結果,以下の知見を得た.(1)小型PZTの内径寸法を考慮し,中空管厚さ及びPZTの設置間隔について数値解析を行った結果,中空管外径を固定とした場合最も振幅理論値が増加するポンプ構造はPZT設置間隔20mm,管厚さ2.2mmの組み合わせであった.(2)進行波理論モデルより現行モデルの振幅理論値に対し,PZT設置間隔l=20mm,管厚さh=22mmの組み合わせの振幅理論値の最大値は19.35%増加し,入手可能な中空管寸法を考慮した場合,PZT設置間隔l=10mm,管厚みh=2.0mmの組み合わせの振幅理論値の最大値では18.71%の増加が確認された.(4)Au-Ptバッファ層の最適創製条件を応答曲面法によって算出した結果は,加速電圧2394[eV],Arガス流量0.94[sccm],熱処理温度707[degC]が最適創製条件であることが算出された.液体輸送を行う管とバルブレスマイクロポンプが一体化した簡易な構造を有し,かつ既存の輸液ポンプであるシリンジポンプが担っている微量輸液とペリスタポンプを越える輸液スピードを満足する幅広い流量レンジを有する,高精度な制御が可能な新しいバルブレス輸液ポンプの開発を目的とし,(1)液送機能実験および進行波理論モデル式に基づいた構璋設計を行う,(2)内部に発生する圧力を測定する実験,を行い,以下の知見を得た.(1)中空管マイクロポンプの小型化による進行波理論振幅値y(t)の増加に伴い,中空管マイクロポンプの流動性が向上していることを確認した.(2)PZT素子が4個のときの進行波理論モデル式において,sin項の値に着目することで,PZT設置間隔1と中空管厚みhの関係式を求めることが可能となる.(3)応答曲面法を用いた最適な中空管厚み,およびPZT設置間隔は,h=0.3[mm],1=18[mm]の組み合わせである.(4)進行波理論振幅値y(t)と流量変化率の比を用いて,最適な中空管マイクロポンプの初期流量に対する流量変化率を算出すると,2.68[%]となり,Small pumpよりも流動性が向上することが見込める.(5)中空管マイクロポンプへの印加電圧80Vp-p,165kHz,Ch2の位相を+90°変更した条件において実験を行うと,水位変位は2.1mmとなる.(6)実験結果を圧力測定式に代入することにより,管内に発生する圧力を算出することが可能である.(7)本実験結果より,用いた中空管マイクロポンプ内に発生する圧力は1.03kPaである.これより,実験から中空管マイクロポンプ内部に発生する圧力を直接的に算出することが可能となった.
チョクラルスキ-単結晶育成法における超音波の効果

本研究では、超音波CZ法による単結晶育成法を初めて提案し、定在波を利用した対流制御の要素技術を確立するために基礎研究を行った。本研究で明かとなった結論は次のように要約できる。1.CZ法における融液内自然対流の形式を、温度と濃度に関するレイリ-数と成層条件とによって分類し、図表化して示した。2.超音波を照射した液体には1/2波長の液深ごとに共振深さが存在することが理論と実験から判明した。3.超音波で液中の熱対流制御を行う場合には、キャピテ-ションによる不要な攪乱効果を防止するために媒質を脱気処理する必要がある。4.脱気水を用いた自然対流場に超音波を照射する実験を行い、流れをシャドウグラフ法で可視化し、音場を超音波メ-タ-によって測定した。加熱された流体塊は音圧の節に拘束され、冷却された流体塊には音圧の腹の方向に力が作用した。この力の作用方向は、流体内に仮想的に設置した流体塊と回りの流体本体との音響学的性質の違い(密度比と音速比)に基づいて流体塊に作用する放射圧の方向と一致する。5.アルミトレ-サ法で熱対流を可視化した結果、大きなエネルギ-密度において音圧の腹付近に淀み領域が発生し、この領域では流れの循環領域が形成された。6.平面定在波を形成させた液中には、音波の進行方向に周期的な放射圧分布が存在し、均一な温度場においても淀み領域ができる。この淀み領域は、放射圧の圧力勾配によって媒質自身に力が働く結果生成するものと推察した。7.CZ法の水モデル模擬実験装置を用いて、結晶回転による強制対流のみの場合、自然対流のみの場合、両者の混合流の場合とに分けて超音波による対流制御の実験を行った。超音波は低エネルギ-密度の場合は流れを安定化する効果があること、高エネルギ-密度の場合には、どの場合においても淀み領域の発生が流れに著しい変化を引き起こすことがわかった。チョクラルスキー単結晶育成法における融液中に超音波を照射し、熱対流を抑制して不純物濃度を均一化したり、組成的過冷を防止するための新技術を開発する目的で、理論及び実験的研究を行い次の結論を得た。1)チョクラルスキー法における融液内対流を熱と物質の同時移動過程として理論的に検討した結果、対流が熱及び物質に関する二つのレイリー数によって支配されており、温度と濃度の成層条件次第で、多数の安定成層、すなわち、diffusive interfaceが発生したり、多数の指状移動界面、すなわち、finger interfaceが発生することが明らかとなった。これら二つの対流様式は拡散係数の異なる二物質混合系における二重拡散現象として理解できる。流れの数値解析結果、及び、塩化アンモニウム・水系を用いた一方向凝固の模擬実験における流れをシャドウグラフ法で可視化した結果からも、一つの対流様式が確認された。2)本年度予算で購入した広帯域電力増幅器を高周波電源として、磁歪型振動子で発生させた超音波を水系モデルに照射する実験を行った。(1)トレーサー用のポリスチレン粒子と密度を一致させた砂糖水を用い、ポリスチレン粒子が音圧の節に拘束されることを利用して一次元音場の観察を行った。

液深が半波長の整数倍である場合に定在波が形成され、音場が液深、周波数、及び、液中音速の関係で規定されることが判明した。(2)脱気した純水を用い、超音波照射時における音圧の節の位置に電熱ヒーターを設置して、昇温に基づく自然対流をシャドウグラフ法によって可視化した。平面波状の超音波を照射すると加熱流体は音圧の節の近傍に保持されることが観察されたことから、超音波の定在波を融液中に形成させることでマクロ的な熱対流を抑制し得ることが示唆された。本研究では、超音波CZ法による単結晶育成法を初めて提案し、定在波を利用した対流制御の要素技術を確立するために基礎研究を行った。本年度の研究で明らかとなった結論は次のように要約できる。1.超音波を照射した液体には1/2波長の液深ごとに共振さが存在することが理論と実験から判明した。2.超音波で液中の熱対流制御を行う場合には、キャビテ-ションによる不要な撹乱効果を防止するために媒質を脱気処理する必要がある。3.脱気水を用いた自然対流場に超音波を照射する実験を行い、流れをシャドウグラフ法で可視化し、音場を超音波メ-タ-によって測定した。加熱された流体塊は音圧の節に拘束され、冷却された流体塊には音圧の腹の方向に力が作用した。この力の作用方向は、流体内に仮想的に設置した流体塊と回りの流体本体との音響学的性質の違い(密度比と音速比)に基づいて流体塊に作用する放射圧の方向と一致する。4.アルミトレ-サ法で熱対流を可視化した結果、大きなエネルギ-密度において音圧の腹付近に淀み領域が発生し、この領域では流れの循環領域が形成された。5.平面定在波を形成させた液中には、音波の進行方向に周期的な放射圧分布が存在し、均一な温度場においても淀み領域ができる。この淀み領域は、放射圧の圧力勾配によって媒質自身に力が働く結果生成するものと推察した。6.CZ法の水モデル模擬実験装置を用いて、結晶回転による強制対流のみの場合、自然対流のみの場合、両者の混合流の場合とに分けて超音波による対流制御の実験を行なった。超音波は、低エネルギ-密度の場合は流れを安定化する効果があること、高エネルギ-密度の場合には、どの場合においても淀み領域の発生が流れに著しい変化を引き起こすことがわかった。
現象を合理的に説明するための固有拡散係数を用いた気相多成分系拡散モデルの構築

多孔質触媒、燃料電池電極やマイクロチャンネル内での気体運動(拡散)によるガス交換速度を表す式は基本的にはいくつかの現象をまとめて表す近似的な係数が使われている。しかし、物質の移動速度や拡散による濃度分布の推算精度を高め、設計ツールとして化学工学の考え方を生かしていくためには、できるだけその現象に忠実に従ったより科学的な裏付けのあるモデルが必要である。本研究ではこのような微小空間における気体の拡散現象をより正確に表すことができるモデルの構築を目的としている。
CRMにおける、顧客行動のモデル化に関する研究

本年度は、顧客関係管理(CRM)について、大別して2つの研究を行った。第1は、複数の店舗を運営する企業の店舗運営に関する問題解決を主題とした研究である。この研究では、顧客の居住地と店舗の立地という空間的な要因を考慮して顧客行動をモデル化し、その活用を議論している。CRMにおいて一般的に利用されている情報である個人特性に加え、空間情報も扱うことのできる計量モデルを開発することによって、立地の異なる複数の店舗を買い回る顧客行動を統一的に扱うことを可能としている。得られた結果は、複数店舗の全体最適化を目指す指針として活用することができる。また、この研究では開発したモデルは、地理的近接性の影響を考慮しているため、情報の不足や欠損を周辺から補完することができる構造となっている。第2は、企業が顧客の囲い込みのために発行するポイントプログラムについて、その交換に着目し、ポイント交換ネットワークの分析と考察を行った研究である。ポイントプログラムの交換構造は特徴的な非対称のネットワークを構成している。このようなネットワークが形成される要因としては、ポイント交換元・交換先の企業特性、企業が属している業界の特性、ネットワーク上の位置づけなどが考えられる。この研究では、ネットワーク形成の要因を計量的にモデル化することで、構造の解析と予測を行っている。分析結果からは、顧客を囲い込むだけではない、新しいロイヤルティプログラムの活用方法についての有効な示唆を得ることができた。本年度は大別して二つの研究を遂行した。これらはCRMの実施に関する消費者行動のモデル化を異する視点から行ったもので、互いに補完的な研究となっている。まず、インターネット上のウェブサイトにおける消費者の閲覧行動をモデル化する手法を開発し、その効果を実証した。インターネット上で商取引(Eコマース)は日常生活に浸透し、Eコマースによって大きな利益を得ている企業も多い。ここで、消費者のウェブサイト上での閲覧行動は、購買至る重要なプロセスであり、閲覧行動を把握することで適切なコンテンツ表示やインタラクティブなサイトの案内が可能となる。このように顧客に最適な形で情報を整理し提示するためには、閲覧行動をウェブ上のアクセスログから解析する必要がある。本研究では、ウェブ上アクセスログのデークを用いて、訪問者がどのコンテンツを好むのかを推定するモデルを構築している。この研究では、学術雑誌に採択され、印刷中である。第二に、消費者の意思決定を詳細に分析するモデルを構築し、その効果を実証したものである。これまでの消費者行動モデリングにおにては、消費者個人単位の選好の推定を行うことで精度の高い消費者行動分析を行っていた。消費者行動を個人単位で把握する顧客判別技術は近年めざましい成果を上げており、これまでの手法を比較して有用な面が非常に多い。本研究は、消費者の意思決定をさらに細く分類し、それを個々に推定することで、より深い要因の分析と考察を可能としたモデルを提示している。実証におては、家庭の食材消費の大量データを用いた。意思決定の分離は、通常の推定法では困難であったが、推定にMCMC法を用いることで問題を解決している。この研究は、本年、学会発表において成果を公表している。また、学術雑誌に採択され、出版されている。
ゼブラフィッシュ網膜における層構造形成のメカニズムの解明

脊椎動物の網膜には、大きく6種類の神経細胞が分化し、層構造を形成する。我々の研究から、網膜における層構造形成には、接着分子であるN-cadherinが重要であることが示唆されている。本研究では、網膜分化におけるN-cadherinの役割について研究を行った。その結果、N-cadherinは、網膜前駆細胞が神経細胞分化のステップに入るのに重要であること、また、神経細胞分化の後には、視神経が眼球から出て視蓋へ投射するステップに重要であることが明らかになった。脊椎動物の網膜には、6種類の神経細胞が分化し層構造を形成する。我々の研究から、ゼブラフィッシュの突然変異体parachute (pac)では、網膜神経細胞は分化するが層構造が形成できないこと、そしてpac遺伝子はN-cadherinをコードすることが明らかになった。N-cadherinは細胞どうしを接着させる機能を担う膜蛋白質である。我々は、ゼブラフィッシュのpac変異体の解析することで、N-cadherinが、網膜分化の様々なステップに関わることを見出した。本研究では、N-cadherinの網膜での役割をより明確にするために、網膜前駆細胞のみでN-cadherinの機能を欠損したゼブラフィッシュ個体を作製している。具体的には、pac変異体に網膜神経細胞でN-cadherinを発現させたゼブラフィッシュ系統を作製する。今年度は、網膜神経細胞で発現を誘導するエンハンサーの下流にGAL4-VP16をつなげたコンストラクトとUASにN-cadherinをつなげたコンストラクトを作製した。現在、これらのコンストラクトをゲノムに組み込んだトランスジェニック系統を作製中である。今後、トランスジェニック系統をpac変異体に交配して、上記の個体を作製する。ゼブラフィッシュでは網膜における細胞接着および極性に関わる変異体として、上記のpacの他、nagie oko (nok), oko meduzy (ome)が知られている。nokとomeは接着帯形成に必要なStardustとCrumbsをコードする。今年度、我々はこれらの3系統について解析した結果、網膜での神経回路形成以外に、細胞増殖が亢進していることを見出した。多くの癌では細胞極性が異常になっており、細胞極性と増殖の関係は重要なテーマである。現在、これらの変異体の網膜における、増殖分化を制御するシグナル経路について調べている。脊椎動物の網膜には6種類の神経細胞が分化し、層構造を形成する。我々の研究から、ゼブラフィッシュの突然変異体parachute (pac)では、網膜神経細胞は分化するが層構造が形成できないこと、そしてpac遺伝子は接着分子であるN-cadherinをコードすることが明らかになった。本研究では、N-cadherinの網膜での役割を明確にするために、網膜細胞分化の各段階で特異的にN-cadheinの機能を阻害するゼブラフィッシュ胚を作製している。具体的には、網膜前駆細胞や神経細胞で発現誘導するエンハンサーを利用して、pac突然変異体にN-cadherinを時期特異的に発現させる。今年度は、網膜前駆細胞や神経細胞で発現誘導できるエンハンサーのもとでGal4VP16を発現するゼブラフィッシュトランスジェニック系統、UAS: N-cadherinを持つトランスジェニック系統を確立した。現在、これらのトランスジーンをpac変異体の背景に入れている。また、昨年度、pac変異体を含む、細胞接着と細胞極性に異常を示すゼブラフィッシュ突然変異体では、野生型と比較して、網膜において増殖細胞の割合が高くなっていることを見出した。今年度は、これらに関して、細胞周期の長さ、増殖と分化との関係、これらに関わるシグナル経路の点から、詳細な解析を行った。その結果、上記の変異体では、細胞周期の長さに差は見られずに、神経禰胞への分化が阻害されていることが明らかになった。我々の研究から、ゼブラフィッシュの突然変異体parachute(pac)では、網膜神経細胞は分化するが層構造が形成できないこと、そしてpac遺伝子は接着分子であるN-cadherinをコードすることが明らかになった。本研究では、N-cadherinの網膜での役割を明確にするために、ゼブラフィッシュ網膜の細胞分化の様々な段階、N-cadheinの機能を阻害する。今年度は、ath5遺伝子エンハンサーを利用して、pac突然変異体において、N-cadherinを網膜神経細胞で特異的に発現させた。具体的には、ath5:Gal4VP16とUAS:N-cadherinのコンストラクトをゲノムに導入したトランスジェニック系統を確立し、pac変異のホモ接合体においてこれら2つのトランスジーンを同時に持つ個体を得た。この個体を解析した結果、pac変異体で見られる網膜層構造の異常はレスキューされなかった。このことから、網膜前駆細胞でのN-cadherinが層構造の形成に必須であることが示唆された。

また、pac変異体では、視神経の交叉異常や、網膜神経細胞が脳内へ侵入する表現型を示すが、ath5:Gal4VP16とUAS:N-cadherinの導入で、これらの表現型は完全に回復した。このことから、視神経の伸長やそれに伴う網膜と脳の境界面の維持には、神経細胞でのN-cadherinが重要であることが明らかになった。また、昨年度、pac変異体を含む、細胞極性に異常を示すゼブラフィッシュ突然変異体では、網膜神経細胞への分化が抑制されていることを報告した。今年度の詳細な解析により、これらの変異体では網膜細胞の分裂様式の切り替えに異常があることが明らかになった。これらの結果から、細胞極性と細胞分裂の様式変換に密接な関係が示唆された。