hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳発達におけるセロトニン神経系の役割を胎生期エタノール曝露モデルから考える

胎生期EtOH曝露による5-HT神経障害を軽減し得る5-HT受容体活性化を検討した。5-HT1A受容体作動薬のipsapironeを投与したところ、EtOH曝露により生じる5-HT神経細胞数減少が軽減され、不安様行動の異常も認められなかった。5-HT2A/2C受容体である作動薬DOIでも同様の検討を行ったところ、5-HT神経細胞数の減少を軽減すること明らかにした。DOI投与による5-HT発達関連遺伝子の発現変化を検討した結果、胎生19日における脳内Phox2bの発現量は胎生期EtOH曝露により減少するが、胎生13-19日にDOIを投与するとその減少が生じないことが明らかとなった。本研究は、脳発達におけるセロトニン(5-HT)の役割を明らかにするため、5ーHT神経系の発達障害が生じることが明らかとなっている胎生期エタノール曝露ラットを用いた検討を行うものである。平成23年度は、胎生期に5-HT1A受容体を介したシグナル伝達を、5-HT1A受容体アゴニストを投与することで増強すると、胎生期エタノール曝露により生じる5-HT神経細胞数の減少を軽減できることを明らかにした。平成24年度には、同様の検討を5-HT2A/2C受容体アゴニストである1-(2,5-dimethoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane (DOI)行い、胎生期の5-HT2A/2C受容体を介したシグナルもまた、胎生期エタノール曝露ラットにおける5-HT神経細胞数の減少を軽減すること明らかにした。平成25年度は、この5-HT2A/2C受容体アゴニストによる5-HT神経細胞数の減少抑制効果の詳細を検討するため、DOI投与によるセロトニン発達関連遺伝子の発現変化を検討した。その結果、胎生19日における脳内phox2bの発現量は胎生期エタノール曝露により減少するが、胎生13-19日にDOIを投与するとその減少が生じないことが明らかとなった。また、これまで5-HT1A受容体を介したシグナルが5-HT神経系の発達において重要な役割を果たすことが報告されてきたが、5-HT2Aおよび2C受容体については不明であるため、胎生期にそれぞれの受容体のアンタゴニストを投与することで、5-HT神経系の発達に変化が生じるかどうか検討した。その結果、胎生1318日に5-HT2C受容体アンタゴニストを投与しても中脳縫線核における5-HT神経細胞数に変化は生じないことが明らかとなった。さらに5-HT2Aアンタゴニトについても同様の投与を行い、現在5-HT神経細胞数の計測を行っているところである。本研究では、脳発達における5-HTの役割を明らかにすることを目的にしているが、平成23年度は、5-HT神経系の発達障害を有することが明らかな胎生期エタノール曝露ラットに対して5-HT1A受容体のアゴニストを投与し、脳発達障害が改善されるか否かについて検討した。妊娠10-20日の間、ラットに対し2.5-5% (w/v)のエタノールを含む液体飼料を与えた。このラットにさらに妊娠13日20日に5-HT1A受容作動薬であるイプサピロン(IP, 3mg/kg/day)又は5-HT1A受容作動薬作用が報告されている抑肝散(YK, 1g/kg/day)を腹腔内投与した。胎生20日で胎仔脳を採取し、脳内5-HTの定量と5-HT神経細胞の免疫組織学的解析を行ったところ、IPおよびYK投与群では胎生期エタノール曝露による5-HT神経細胞数の減少が有意に軽減されていた。またIP投与ラット仔の行動を8-10週齢で解析したところ、高架式十字迷路試験においてエタノール曝露ラットで認められるopen arm滞在時間の増加がIP投与により軽減していた。つまり、胎生期エタノール曝露による5-HT神経細胞数減少と不安様行動の異常は、5-HT1A受容体を介した5-HT作用を補うことにより軽減できることが明らかとなった。よって、胎生期の5-HTは、5-HT神経細胞数を維持する役割を持つ可能性、およびこの作用に5-HT1A受容体が関与する可能性が示唆された。平成23年度に5-HT1A受容体を介したシグナル伝達が5-HT神経系発達に及ぼす影響を検討したのに引き続き、平成24年度は5-HT2A/2C受容体を介したシグナル伝達について同様の解析をし、本研究の目的である脳発達における5-HTの役割の検討を行った。これらの成果は既に国内学会で報告しており、平成25年度には更なる成果を加えて国際学会で発表する予定である。また、国際専門誌への投稿準備も進めており、概ね順調に研究が進んでいると考えられる。

胎生期エタノール曝露ラットに5-HT1A受容体作動薬を投与する実験は予定通りに行われ、前述の通りの成果を挙げている。胎生期セロトニン合成酵素阻害剤に5-HT1A受容体作動薬を投与する実験は現在も継続中であるものの、おおむね予定通りに進んでいる。平成25年度は脳発達期に5ーHT受容体を介したシグナルを作動薬投与により増強した場合に、脳内の各種遺伝子発現がどのように変化するのかについて、5-HT神経系の発達障害を有する胎生期エタノール曝露ラットおよび胎生期5-HT合成阻害剤投与ラットを用いて検討する予定である。5-HT1A受容体は自己受容体であり、作動薬投与が5-HT神経細胞そのものの発達に影響を与える可能性はこれまでも報告されてきた。しかし、平成24年度に明らかにした5-HT2A/2Cを介した5ーHTシグナルの脳発達への影響、特に5-HT神経そのものの発達にどのような機序で関わっているのかについては不明点が多い。そこで、平成25年度は胎生期のラット脳における5-HT2A/2C受容体を介したシグナル伝達が脳発達に及ぼす影響とその機序についての検討を行うため、ラット胎仔における5-HT2A/2C受容体およびその遺伝子の発現と局在について、免疫組織化学およびin situハイブリダイゼーション等の手法を用いて観察する。また胎生期に5-HT2A/2C受容体拮抗薬を投与したラットで脳の発達を評価する。平成24年度は、平成23年度から継続中の胎生期セロトニン合成酵素阻害剤に5-HT1A受容体作動薬を投与する実験についてその成果をまとめ、胎生期エタノール曝露ラットに5-HT1A受容体作動薬を投与する実験と合わせて学会発表と論文投稿を行う。また、胎生期に5-HT受容体に対する各種拮抗薬に曝露したラットで5-HT神経系の発達を評価しする。平成25年度は胎生期エタノールまたは5-HT合成酵素阻害剤曝露ラットに5-HT2A受容体作動薬を投与し、同様に5-HT神経系の発達を評価する。該当なし(1)当該研究費が生じた状況研究補助の人件費を計上していたが、研究補助員を雇用せずに研究を行うことができたため、その一部(189,947円)を次年度に繰り越すことにした。(2)翌年移行に請求する研究費をあわせた使用計画当初の計画では、平成25年度に英文校閲の費用を計上していなかったが、学会発表や誌上発表のため英文校閲が必要となる見込みであるため、平成23年度からの繰越し分をそれに充てる予定である。
小規模ハザード群を考慮した土砂災害警戒システムの構築に関する研究

本研究では,土砂災害中に発生し,避難を阻害することで被害を助長しうるハザード群に着目し,前年度はこれを降雨関連ハザード群(視界不良,道路冠水,圧迫感,恐怖感等),崩壊関連ハザード群(がけ崩れ,表層崩壊,土砂流出等),および洪水関連ハザード群(堤防の越水,洪水氾濫,橋梁の破壊等)に分類してその発生を予測するシミュレータを開発した.本年度は,本シミュレータの応用手法を主に検討した.まず,前年度に引き続いて土砂災害に対する脆弱性を持つ山間集落を対象とし,複数の降雨データを用いた検証計算と警戒避難手法の検討を実施した.これにより,シミュレータの妥当性と,非常に短期的かつ強度の大きい降雨が発生した場合に安全な避難がほとんど困難になることを示した.次に,本シミュレータの警戒避難への直接的な応用手法を検討するため,実際に土砂災害警戒情報の発令に用いられている土壌雨量指数と60分積算雨量を軸とした平面を用いた手法を提案した.ここでは降雨継続時間と最大降雨強度が異なる複数の降雨を用いてシミュレータを適用し,地点毎に得られる各ハザード群危険レベルを同平面上にプロットした.これにより,同平面上に降雨・崩壊・洪水関連ハザード群の発生限界線がそれぞれ導かれ,これを重ね合わせた領域図が得られた.これを用いることで,降雨情報からハザード群の発生に関する情報を推定し,既往の土砂災害警戒情報に追加できる可能性が示唆された.ただし,以上の検討は中央ピーク型のハイエトグラフを用いた場合に限った議論であり,また降雨の偏在による影響が考慮できていないため,このような観点のもとでより詳細に検討していくことを今後継続的に検証すべき課題として挙げた.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。土砂災害時には直接人的被害が生じる大規模現象だけでなく,直接人的被害は生じないが避難を阻害する比較的小規模なハザード群が発生する.当研究課題は,これを考慮した数値シミュレーションを実施することで,警戒避難システムの高度化に資する知見を得ることを目的としている.2015年度は,シミュレーション手法の確立を目的に,筆者がこれまでに構築してきた土砂動態モデルの改良と,妥当性・適用性の検証を実施した.モデルの改良には,筆者らがこれまで構築してきた土砂動態モデルに,土中水分量を指標とした斜面崩壊モデル(Chen et al., 2014)と,地形的特性と土砂の堆積角を考慮した崩壊土砂の河道への供給モデルを組み込んだ.さらにモデルから得られる指標(降雨強度,土中水分量と限界値の比,河道水位と限界値の比)を用い,降雨・崩壊・洪水にそれぞれ関連する小規模ハザード群の発生リスクレベルを面的・時間的に評価する手法を構築した.次に平成26年に兵庫県丹波市前山川流域で発生した土砂災害を対象に,実際の降雨データを用いて検証計算を実施し,妥当性を検証した.計算の結果,斜面崩壊モデルで算出される土砂生産量や,河道の水位上昇が発生する時刻が,災害後の調査結果と比較して精度よく再現できていることを確認した.また,土砂災害に対する脆弱性が認められる京都府宮津市の山間集落を対象として,異なる特性を有する複数の降雨データを用いた適用を行い,降雨特性に応じた適切な避難手法について検討した.適用の結果,特に強度が大きく降雨期間が短い雨に対しては,降り始めから被害が生じるまでの間の屋外行動が困難であり,鉛直避難等の屋外での移動を伴わない避難手法以外に選択肢がない状態に陥る可能性が示唆された.2015年度の研究で,本研究に必要なシミュレーション手法の構築を概ね実施できた.なお計画時には洪水関連ハザード群の発生指標評価に2次元氾濫解析を用いることを予定していたが,検証計算の結果から,河道水位を指標とするのみである程度予測が可能と判断し,現時点で実施していない.また2016年度,降雨強度や総降雨量の異なる複数の降雨データを用い,ハザード群発生特性の評価を実施する予定としていたが,現時点で既に京都府宮津市の流域を対象に一部実施している.本研究では,土砂災害中に発生し,避難を阻害することで被害を助長しうるハザード群に着目し,前年度はこれを降雨関連ハザード群(視界不良,道路冠水,圧迫感,恐怖感等),崩壊関連ハザード群(がけ崩れ,表層崩壊,土砂流出等),および洪水関連ハザード群(堤防の越水,洪水氾濫,橋梁の破壊等)に分類してその発生を予測するシミュレータを開発した.本年度は,本シミュレータの応用手法を主に検討した.まず,前年度に引き続いて土砂災害に対する脆弱性を持つ山間集落を対象とし,複数の降雨データを用いた検証計算と警戒避難手法の検討を実施した.これにより,シミュレータの妥当性と,非常に短期的かつ強度の大きい降雨が発生した場合に安全な避難がほとんど困難になることを示した.次に,本シミュレータの警戒避難への直接的な応用手法を検討するため,実際に土砂災害警戒情報の発令に用いられている土壌雨量指数と60分積算雨量を軸とした平面を用いた手法を提案した.ここでは降雨継続時間と最大降雨強度が異なる複数の降雨を用いてシミュレータを適用し,地点毎に得られる各ハザード群危険レベルを同平面上にプロットした.これにより,同平面上に降雨・崩壊・洪水関連ハザード群の発生限界線がそれぞれ導かれ,これを重ね合わせた領域図が得られた.これを用いることで,降雨情報からハザード群の発生に関する情報を推定し,既往の土砂災害警戒情報に追加できる可能性が示唆された.

ただし,以上の検討は中央ピーク型のハイエトグラフを用いた場合に限った議論であり,また降雨の偏在による影響が考慮できていないため,このような観点のもとでより詳細に検討していくことを今後継続的に検証すべき課題として挙げた.これまでも実施してきた降雨特性に応じたハザード群発生特性の評価を継続して実施する.この時,土壌雨量指数と60分積算雨量を軸とした平面(土砂災害警戒情報の発令に用いられているものと同様のもの)上にハザード群の発生指標をプロットすることで,降雨特性に応じてどのような対応が求められるか,考察を進める予定である.また,現在までの手法では,降雨・崩壊・洪水に関連するハザード群のみを対象としており,河岸侵食や倒木・落石等,実際の災害時に避難の阻害を引き起こす他の要因が考慮できていない.そこで,河床位や風速,斜面表面流等を指標とすることで,以上の要素を表現できるようにシミュレーション手法を改良する予定である.さらに,構築した計算手法を降雨予測と組み合わせてリアルタイムに運用し,数十分や数時間後までのハザード群発生予測ができれば警戒避難に大きく資するものと期待できる.しかし,現時点では実績降雨を用いた適用しか実施していないため,運用時に各時点でどれだけの質の情報が出せるかは不明である.そこで2016年度,予測降雨を用いた検証計算を行うことを予定している.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
海洋・湖沼環境におけるクロロフィル色素の代謝プロセスの解明

光合成に不可欠なクロロフィルには,猛毒の一重項酸素(活性酸素)を生じる「光毒性」がある。本研究では,藻類を食べる原生生物がクロロフィルを解毒して光毒性のないシクロエノールに変える,自然界で普遍的な仕組みを世界で初めて解明した。また,この代謝物をあらゆる天然の水環境に見出し,原生生物の水圏の物質循環における寄与の重大性も示した。一方,シクロエノール代謝が藻類の共生進化に重要であった可能性も示した。平成23年度は,まず,酸素存在下で極めて不安定なシクロフェオフォルバイドaエノール(cPPB-aE)定量的に分析する分析手法の開発に成功した。この手法を用いて,cPPB-aEが水圏の様々な試料中から普遍的かつ多量に見いだされることを示した。次に,cPPB-aEを生産する生物を,特定の植食性プロティストであることを,生物実験と上述のHPLC分析から突き止めた。すなわち,これら植食性プロティストがが食胞作用により餌である藻類を消化するに際して,藻類の光合成器官から遊離されるクロロフィルa(Chl-a)を,消化プロセスを通してcPPB-aEに異化代謝していることを立証した。さらに,有機合成によりcPPB-aEの標準試料を作成し,その物性を調べた。その結果,cPPB-aEは可視光を吸収する色素化合物であるにもかかわらず無蛍光性であり,かつ,in vitroの実験において一重項酸素を励起させる光増感作用(用語の説明を参照)を全く示さないことが確認された。本研究の生物実験から,cPPB-aE代謝は,繊毛虫類や渦鞭毛虫類を包含するSAR群とCCTH群という二つの真核生物のスーパーグループの間に広範に分布することが分かった。水圏環境の原生動物は70%以上がこの二つのスーパーグループに属すると考えられており,また,cPPB-aEが多量に見いだされるという分析結果と合わせて,cPPB-aE代謝系が水圏環境におけるクロロフィルの代謝分解過程の大きなウエイトを占めていることが示された。なお,これらは,先行研究における分析条件下ではで極めて不安定であるcPPB-aEが,本研究の新しい分析手法により定量的に分析できることになったことにより得られた全く新しい知見であり,水圏生態系における炭素とエネルギーのフローに関する研究において新しい展開が今後期待されるものである。この成果は大変重大であり,現在Nature誌に投稿中である。1.クロロフィル誘導体「シクロエノール」はプロティストによるクロロフィルの「解毒」代謝物であることを解明した。まず,微細藻類を捕食する多くのプロティストが,食作用とよばれる消化・分解の仕組みの過程で,クロロフィルaをシクロフェオフォルバイドaエノール(以下では「シクロエノール」と略する)という化合物に変化させることを発見した。本研究では,このシクロエノールが,プロティストによるクロロフィルの解毒代謝産物であると結論づけた。すなわち,シクロエノールの合成標準試料の研究から,この化合物は可視光を吸収する緑色のクロリン色素であるにもかかわらず,無蛍光性で光毒性を有しない(一重項酸素を発生させない),微生物にとって安全な色素であることが分かった。2.次に「シクロエノール代謝機構」をもつプロティストの多様性の解明に取り組み,遺伝的に異なる様々なプロティストの間で共有されていることを示した。すなわち,スSAR群とCCTH群,およびエクスカバータ群に属するプロティストが,この代謝をおこなうことが分かった。これらのグループだけで海洋中のプロティストのうちの約70%を占めるとされており,今回の結果は,シクロエノールが海洋や湖沼の様々な試料中に多量に検出される事実とよく合致する。すなわち,プロティストたちにとって,光毒性のクロロフィルを大量に含有している植物プランクトンを捕食するという生き方を進化させ,水圏環境で成功を収めるには,クロロフィルの解毒戦略という生理学的な適応戦略を進化させる必然性があったことを示唆する。3.シクロエノールは環境中から普遍的に検出され,シクロエノール代謝を備えたプロティストによる植物食が,海洋や湖沼の食物網において重大な寄与を持つことが示された。特に,ピコ藻類が食物網に組み込まれる過程として,このプロティストによる捕食活動は非常に重要である可能性を指摘した。環境中から見つかっている主なクロロフィル代謝産物と思われる化合物の中でも,最重要であると考えていたcPPB-aEを定量的に分析する手法の開発に成功し,実際の試料の分析に応用できた。これによりcPPB-aE代謝の水圏環境における普遍性と量的重要性を示した。また,当初,難関であろうと思われたcPPB-aEを生産する生物を,特定の分類群に属する植食性プロティストであると確証を持って示す事ができた。また,cPPB-aE代謝がクロロフィルの無毒化作用であることを実証できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。

昨年度の研究成果から得られたcPPB-aEに関する知見があまりにも大きなインパクトを持つため,今年度はcPPB-aEを生産するクロロフィル代謝に焦点を絞る。よって,当初,多細胞動物プランクトンを対象に計画していたin vivo実験を原生動物を対象に切り替えて実行に移す。特に,蛍光顕微鏡下で,藻類が消化されていく過程でのクロロフィル誘導体の自家蛍光の変化を追う実験に,当初の予定にあった細胞1匹レベルでのHPLC分析だけでなく,各種蛍光試薬を用い,一重項酸素の発生状況の観察やそれに伴う細胞組織の変化も顕微鏡下で観察する。また,琵琶湖と太平洋沿岸で引き続き水試料のサンプリングをおこない,cPPB-aEを含めたクロロフィル誘導体の水圏環境におけるダイナミクスを調べる。また,筑波大学大学院生命環境科学研究科の横山亜紀子助教との共同研究として,cPPB-aEを生産するプロティストの多様性と進化系統関係の研究を進める。24年度が最終年度であるため、記入しない。
より人間らしい音声に対応した小児・成人の声道模型と音響教育への応用

音声の生成機構に関する仕組み等を直感的に分かりやすく理解するため、「より人間らしい」音声に対応した声道模型を中心とする教材、教育プログラムの開発等を行った。特に、より多様な音声を表現できるように従来からの教材群の拡大を図り、成人男性のみならず成人女性や子どもも対象とし、さらに日本語の母音から子音にまで広げた。その結果、大学の講義、科学教室や博物館・科学館展示に至るまで、より広く活用されると同時に、今まで以上の有効性を実証的できた。成果の一部はAcoustic-Phonetics Demonstrationsとしてインターネット上で公開すると共に、一部の動画はYouTubeにおいても公開した。音声の生成に関する仕組み等を分かりやすく理解するための模型を中心とした教材・教育プログラムの開発等を進めているが、引き続き「より人間らしい音声」を生成できる模型を追求するため、主にリード式音源、筒型、頭部形状、舌可動式、スライド式3音響管の各模型を中心に、対象を成人男性のみならず成人女性や子どもにも広げ、また音の対象も日本語の母音に子音(日本語ラ行音や英語の/r/・/l/音)を加えるなど、様々な開発を進めてきた。舌可動式声道模型:ブロックを用いた屈曲型の模型を対象に再設計を行い、5母音が生成できることを改めて確認。はじき音用と接近音用(共に舌の上半分が折れ曲がる)模型を用い、生成実験と聴取実験を実施。さらにそれらの模型について特許を出願した。また、日本語を母語とする子どもがラ行子音を獲得するのが難しいというテーマについて、模型を使った説明を展開(日本コミュニケーション障害学会にてシンポジストとして報告)。スライド式3音響管:子ども・女性用のサイズとして短く細いタイプを科学館展示用に改良(沖縄とスイスの科学館にて2014年度から展示)。筒型および頭部形状:やはり改良版が科学館の展示に。教育プログラム等:成果の一部を説明文、デモ動画・音声等でAcoustic-Phonetics Demonstrationsとして、web上にて公開を開始したが、その更新を続けた。なお、その取り組みについては、国際音響学会議(International Congress on Acoustics)と日本音響学会の研究発表会にて共に招待講演の中で紹介した。以上について、Cincinnati大学とは引き続き共同研究の可能性を含め情報交換、英国University College London大学、米国テキサス大学やインディアナ大学、チリの大学にて成果を評価・活用してもらうために、模型を送った。本研究では、音声生成に関する仕組み等を分かりやすく理解するための模型を中心とした教材ならびに教育プログラムの開発等を進めている。特に2012年度は「より人間らしい」音声とその仕組みを追求するため、より多様な音声を表現できるように従来からの教材群の拡大を図った。対象を日本語の母音から英語の子音にまで広げ、声の対象も成人男性のみならず成人女性や子どもも入れるなど、以下に述べるいくつかの試みを行った。・舌可動式声道模型:可動式アクリル製ブロックを用いた屈曲型の模型を再設計。実験の結果、舌位置により各母音において高い認識率を確認。それとは別にアルミ製舌の上部をレバーで操作し、舌の上半分が折れ曲がる模型も2種類設計。一方は弾き音(日本語の/r/)、他方は接近音を生成可。さらに後者は舌の長さも可変式で、側面接近音(英語の/l/)とそり舌音(英語の/r/)に対応。全てにおいて所望の音が生成されることを確認した。・スライド式3音響管(S3T):短くかつ細い筒を用いることで、子ども・女性用の模型も実現できることを確認。また、S3Tで確認された母音の形状を実現するパイプ式声道模型も製作。・ディジタル・パターン・プレイバック:従来の単一イントネーションに加え、基本周波数を可変にしたり、歌声を合成するなどの改良を実施。タブレットPCによりフォルマントの時間変化を指で入力できるアプリも開発中。以上について、Cincinnati大学とは共同研究の可能性を含め情報交換、建国大学・西江大学にて成果を交えた授業を実施した。その他、Zurich大学の授業やSourthern California大学でのworkshop(中学2年生対象)でも模型が活用された。音声の生成に関する仕組み等を分かりやすく理解するため、「より人間らしい音声」を生成する模型を中心とした教材・教育プログラムの開発等を進めた。特に、成人男性に加え成人女性や子どもも対象に、日本語5母音のみならずその他の母音や子音を含むより多様な音声の生成を試みた。舌可動式声道模型:ブロックを用いた屈曲型の模型から各種母音が生成された。同様の模型に鼻腔を追加し、鼻音化母音の生成にも成功した。舌の前半分が折れ曲がる模型、および口腔形状を板ブロックの抜き差しで実現する模型によって子音(特にはじき音と接近音)を実現(特許出願済み)。スライド式3音響管(S3T):短くかつ細い筒を用いた子ども・女性の母音を、科学教室用に開発。

筒型および頭部形状:科学館展示用に改良を続けた。ディジタル・パターン・プレイバック:イントネーションを付加させたり歌声合成をするために基本周波数を可変させ、スペクトログラム・ボコーダとして拡張。教育プログラム等:研究成果として説明文、デモ動画・音声等をさらに充実させ、Acoustic-Phonetics Demonstrationsのweb siteから公開中(北海道大学など他機関による利用も始まっている)。また、国立科学博物館のサイエンススクエアでは、2014年は音響教育展示にワークシートを導入した。以上の研究成果について、2014年度は国際音響学会議(LabPhon/INTERSPEECH)や日本音響学会の研究発表会にて報告(招待講演も含む)。また、2014年度は和歌山大学・石川高専・アメリカCincinnati大学・California大学LA校・オーストラリアWestern Sydney大学・ドイツMunich大学に模型を送り活用と評価を実施。そして、博物館・科学館との連携として、沖縄こどもの国・スイスTechnorama・ドイツHaendel Haus(音楽家ヘンデルの生家)にて声道模型の展示を実現した。音声科学・音声工学を含む音声コミュニケーション、音響学、音響音声学、音響教育「より人間らしい音声」を生成できる模型を追求することが本研究課題の目的であるが、そのためには主にリード式音源、筒型、頭部形状、肺、舌可動式、スライド式3音響管の各模型の改良が鍵となる。このうち、舌可動式については2012年度からブロックを用いた屈曲型の模型を対象に再設計を行い、5母音が生成できることを2013年度に国際会議(ICA)にて報告した。スライド式3音響管については2012年度に子ども・女性用のサイズとして短く細いタイプを試作したのを受け、2013年度にはその成果をリード式音源、筒型および頭部形状の改良版と合わせて沖縄とスイスの科学館の展示用に改良した。その他、母音のみならず子音の例として日本語のラ行音(はじき音)と英語の/r/や/l/(接近音)を実現する模型も開発し、学会にて報告。特許の出願も行った。それらの成果の一部は、Acoustic-Phonetics Demonstrationsとしてweb上にて公開している。研究の柱は6本あり、うち4つが大きく進展、他2つが小さな前進をした。前者の1つ目は舌可動式声道模型で、特にブロックを用いた屈曲型の模型を対象に再設計を行い、ブロックがどの位置でどの母音が生成させるかを確認するところまで精査できた点が評価される。2つ目はスライド式3音響管であり、子ども・女性用のサイズとして短く細いタイプのものを試作できたことが評価される。3つ目はディジタル・パターン・プレイバックであり、基本周波数を可変させることで抑揚を付加したり歌声合成が可能となった。
P/T大量絶滅事変後の全球的海洋生態系の回復現象

ペルム紀末の大量絶滅後の底生動物の回復現象を明らかにするため,今年度はオマーン北西部,北上産地の2ヶ所の三畳紀初期の地層に焦点を当て,地質調査並びに古生物の採集と観察を行った.1.オマーン北西部では2ヶ所で三畳紀初期の地層が非常に良く観察され,一地点で浅海相の地層,もう1地点で沖合層の地層が見られる.すなわち同地域で環境の異なるセッティングが観察される.浅海相のGriesbachianの地層からは世界的に見ても極めて例外的に豊富な底生動物が発見され,この時代にも局所的に無酸素事変を逃れて栄えていた底生動物群が存在したことが初めて明らかにされた.この中にはウミユリ類など未記載の動物群が含まれている.また,沖合層の地層からは生痕化石等が確認され,他地域の例と比較検討を行いつつある.2.南部北上山地の三畳系について,まず総合的な地質調査を行った.その結果,平磯層(Smithian)から大沢層(Smithian-Spathian)にかけて大きな環境変化が存在したこと,第2サイクルと呼ばれていた風越層,伊里前層の堆積環境が深→浅という変化を示すことが明らかになった.この解釈は従来の堆積相の解釈を変える物である.また平磯層からはかなり多様度の高い底生動物の存在が示され,Smithianの時代にすでに他地域に先駆けて高い多様度の底生動物が回復していたことが示唆された.平磯層の生痕化石も多様度に富み,サイズ的にも大型の物が含まれることが明らかになった.ペルム紀末の大量絶滅後の底生動物の回復現象を明らかにするため,今年度はオマーン北西部,北上産地の2ヶ所の三畳紀初期の地層に焦点を当て,地質調査並びに古生物の採集と観察を行った.1.オマーン北西部では2ヶ所で三畳紀初期の地層が非常に良く観察され,一地点で浅海相の地層,もう1地点で沖合層の地層が見られる.すなわち同地域で環境の異なるセッティングが観察される.浅海相のGriesbachianの地層からは世界的に見ても極めて例外的に豊富な底生動物が発見され,この時代にも局所的に無酸素事変を逃れて栄えていた底生動物群が存在したことが初めて明らかにされた.この中にはウミユリ類など未記載の動物群が含まれている.また,沖合層の地層からは生痕化石等が確認され,他地域の例と比較検討を行いつつある.2.南部北上山地の三畳系について,まず総合的な地質調査を行った.その結果,平磯層(Smithian)から大沢層(Smithian-Spathian)にかけて大きな環境変化が存在したこと,第2サイクルと呼ばれていた風越層,伊里前層の堆積環境が深→浅という変化を示すことが明らかになった.この解釈は従来の堆積相の解釈を変える物である.また平磯層からはかなり多様度の高い底生動物の存在が示され,Smithianの時代にすでに他地域に先駆けて高い多様度の底生動物が回復していたことが示唆された.平磯層の生痕化石も多様度に富み,サイズ的にも大型の物が含まれることが明らかになった.
造血前駆細胞からストローマ細胞への作用:HTK受容体結合因子の機能解析

造血細胞は、骨髄ストローマ細胞からの作用を受けて、増殖分化が制御されている。ストローマ細胞には、可溶性の増殖因子のほかに、膜結合型の増殖因子が発現されていて、造血細胞の受容体に作用することが明らかにされている。いままで、幹細胞/ストローマ細胞の相互作用はストローマ細胞から幹細胞への刺激伝達を中心に考えられてきたが、本研究は、ストローマ細胞側へもなんらかの刺激が入っているのではないかという仮説を提出し、われわれがクローニングしたHTKチロシンキナーゼ受容体と結合因子(HTKL)を材料として検討した。赤血球前駆細胞上のHTK受容体が、ストローマ細胞上のHTKLと結合することにより、HTK受容体のみならず、HTKLのチロシンリン酸化を誘導することを見い出した。HTKL遺伝子をマウスストローマ細胞株MS-5に導入し、造血前駆細胞と共培養すると、ベクターのみを導入したMS-5との共培養に比し、約3倍の細胞数の増加を認め、しかもその増加分は、赤芽球増加によるものであった。そこで、両方向のシグナルのうち、どちらが重要であるかを明かにするために、HTKLファミリーに共通するC末側のドメインを欠失したC(-)HTKLを作成し、ストローマ細胞の機能変化を検討した。その結果、C(-)HTKLはHTKをリン酸化するものの、赤芽球の増殖は誘導しないことが明かとなった(C(-)HTKLはチロシン残基を欠失するため、リン酸化はみられない)。このことから、HTKL-HTKの結合により、ストローマ側に入るシグナルが重要であることが明かとなり、細胞系列特異的な造血の場がクローズアップされた。今後、ストローマ細胞からの増殖因子産生、接着分子、インテグリンの発現の変化を解析し、造血支持の機構を検討する予定である。
唾液腺腫瘍の病理診断標準化のための組織学的ならびに分子生物学的研究

唾液腺腫瘍の病理診断を標準化するための客観的診断基準の確立を目的として、組織学的、免疫組織化学的ならびに分子生物学的検討を行い、各種筋上皮マーカーの発現・局在を組み合わせた評価、多形腺腫におけるPLAG1タンパクの過剰発現、腺房細胞癌におけるMUCタンパクの発現、Ki-67やゲミニン陽性細胞率による増殖活性の評価などが鑑別や診断の確定に有用であることを明らかにした。また、細胞周期関連因子であるオーロラキナーゼBの過剰発現と悪性度との関連なども明らかとなった。20年度は、主に臨床材料を用い,以下の結果を得た。1.腫瘍性筋上皮を構成成分とする腫瘍型で、もっとも高率かつ広範に陽性を呈するマーカーはp63であり、スクリーニングとして有用であることが明らかとなった.一方で、扁平上皮(化生)細胞でも陽性であり、化生を伴わない部分での評価が必要であった。2.ビメンチンも腫瘍性筋上皮に高率に発現されるが、腺癌,NOSや腺房細胞癌など、腺上皮細胞のみからなる腫瘍型でも陽性を呈するため、有用性は低かった。3.S-100タンパクは、多形腺腫、筋上皮腫/筋上皮癌、上皮筋上皮癌のグループと基底細胞腺腫/腺癌、腺様嚢胞癌のグループの識別に有用であることが確認された。4.カルポニンは、筋上皮に対して特性が高かったが、腫瘍性筋上皮では分化の明瞭な細胞しか陽性を呈さず、腫瘍への適用に限界があった。5.平滑筋アクチンもカルポニンと同様であり、さらに間質め筋線維芽細胞との識別に注意を要することが再確認された。5.c-kitは、腺様嚢胞癌のみではなく、他の瘍型、特に悪性腫瘍で発現がみられ、診断的な価値のないことが明らかとなった。6.M期の進行に関わるAurora Bの発現と増殖活性マーカーであるKi-67とは局在がほぼ一致しており、唾液腺腫瘍の増殖とAurora-Bの過剰発現との関係が示唆された。7.E-cadherinの発現低下は、今年度検討した悪性腫瘍(腺様嚢胞癌、粘表皮癌、腺房細胞癌、唾液導管癌、上皮筋上皮癌など)では認められなかった。8.口腔扁平上皮癌の浸潤初期に関与するIFITM1の唾液腺腫瘍での関わりについて検討中である。20年度に引き続き臨床材料を主体に検討し、以下の結果を得た。1.筋上皮性マーカーとしては、p63,CK14が最も普遍性が高く、α-SMA,calponinは特異的であった。S100タンパクは、他のタンパクに比べて普遍性、特異性ともに低いが多形腺腫、筋上皮腫、上皮筋上皮癌のグループと基底細胞腺腫/腺癌、腺様嚢胞癌のグループとの鑑別に有用であった。2. p63陽性細胞の存在と局在により、腺上皮細胞の導管内増殖、進展を明らかにすることができ、その所見から唾液腺終末部から発生する腺房細胞癌とより太い導管部分より発生することが推測される低悪性篩状嚢胞腺癌/嚢胞腺癌/嚢胞腺腫との鑑別が可能であった。3. GCDFP15,androgen receptor(AR),HER2/neuは、唾液導管癌で高発現がみられることから鑑別に用いられているが、GCDFP15は腺房細胞癌、嚢胞腺癌でも陽性の症例があり、また、AR, Her2は腺癌,NOSにも発現を認め、高悪性であることとの関連が示唆された。4.腺様嚢胞癌ではNCAM,N-cadherinの発現は認められず、神経周囲浸潤への関与はないと考えられ6.分泌型、膜結合型ムチンであるMUC1,MUC5AC,MUC5Bの腺房細胞癌での発現は不規則であり、組織型、細胞型との問に関連はなかった。20,21年度に引き続き唾液腺腫瘍の臨床材料を中心に検討し,以下の結果を得た1.腫瘍性筋上皮・基底細胞様細胞のマーカーとして,p63,CK14は広範に発現される普遍的なものであり,α-SMA,calponinは特異性の高いマーカーであることが明らかになるとともに「多形腺腫/筋上皮腫(癌)/上皮筋上皮癌」と「基底細胞腺腫(腺癌)/腺様嚢胞癌」とではS100タンパクの局在に明らかな差があり,生検組織での鑑別に有用であることが確認された.

2.富グリコーゲン性明細胞が出現する各種腫瘍型に対しては,腺上皮性マーカー(EMAなど)と前述の腫瘍性筋上皮・基底細胞マーカーを組み合わせることにより,鑑別可能であったが,粘表皮癌を代表とする扁平上皮への分化(化生)を伴う腫瘍型についてはp63発現の解釈に注意を要した.3.嚢胞腺癌,低悪性篩状嚢胞腺癌,腺癌NOSでは,胞巣外層に異型に乏しい筋上皮・基底細胞を伴う領域が存在するものがあり,乳癌と同様に唾液腺腫瘍においても排泄導管からの発生が推測される腫瘍型では導管内進展が生じていることが明らかとなった.4.ワルチン腫瘍から粘表皮癌が発生した症例を用い,p53の変異が生じていることが明らかとなった.また,腺様嚢胞癌ではRunx3の発現低下がみられ,メチル化について検討中である.5.増殖活性マーカーとしてgemininを用い、Ki-67との比較を行った結果,両者の陽性細胞には相関性があるのに加えて,悪性腫瘍ではgeminin陽性細胞率の方がKi-67よりも悪性度との関連が強いことが明らかとなった.6.多形腺腫と類似の組織像を呈する腫瘍型を用いて,PLAG1タンパクが鑑別のマーカーとして有用であるかを検討中である.
脳性マラリア発症機序の解明と薬物治療の効果判定システムの構築

GFP遺伝子導入ネズミマラリア原虫感染B10マウスは、感染6日目から立毛、運動障害などの脳性マラリア症状を示し、血虫率が低値で死亡し、GFP遺伝子導入による原虫の生物学的性状の変化は認められなかった。マウス脳表の血管内マラリア原虫の観察結果、運動障害を示したマウスでの血流速度は減少した。同一個体における観察では、感染後3日目の原虫感染赤血球の速度に対して、感染後5日目の感染赤血球の速度は有意に減少した。また、感染赤血球の速度とPKH26染色非感染赤血球の速度との間に有意差は認められなかった。本モデルは、脳性マラリア発症後のin vivoでの新規抗マラリア薬の探索に有効なモデルと思われる。実験的にネズミマラリア原虫P.bergheiANKA(Pb)をB6あるいはB10マウスに感染させると脳性マラリアに類似した症状が観察される。そこで脳性マラリアの発生機序の時間的・空間的変化を明らかにすることを目的として研究した。1)GFP遺伝子導入PbのB10感染実験の結果、感染後6日から運動障害などの脳性マラリア症状を惹起し、GFP遺伝子導入による原虫の生物学的性状に変化は認められず、適切なマウスモデルを確立できた。さらに、マウスの脳表の血管で観察するために、全身麻酔下にてマウスの頭蓋骨に小さい骨窓を設け、B共焦点スキャナユニットおよびイメージインテンシファイア(増幅器)付CCDカメラを装着した顕微鏡で生体内蛍光イメージングを行った。感染後3日目(明らかな運動障害は認められない)の血管内の血流と感染後6日目(明らかな運動障害が認められる)の血流の間に違いが認められた。2)同一個体における原虫感染後のマウス脳表血管内の血流の経時的変化を検討した。感染3日目にマウスの脳表の血管ないでの原虫感染赤血球の動態を観察した。観察後、窓を塞ぎ、ケージに戻した。感染5日目に全身麻酔下で他個体から採取しPKH26で染色した赤血球を尾静脈から注入して、縫合部を切開し、骨窓から蛍光イメージングを行った。2日間では縫合した個体には癒着は見られず、同一個体での経日変化を観察できた。感染後3日目のGFP原虫感染赤血球の速度と感染後5日目の感染赤血球の速度を比較した結果、感染後5日目の感染赤血球の速度は有意に減少した。PKH26染色赤血球と感染赤血球の速度との間に違いは認められなかった。結論としては、感染日数の増加とともに感染赤血球は増加し、血流速度が減少することが明らかとなった。熱帯熱マラリアで報告されている感染赤血球の血管内皮細胞への接着は認められなかった。マラリア原虫感染後の重篤な合併症の一つである脳性マラリアを惹起する熱帯熱マラリア原虫に薬剤耐性が出現し、その原虫の拡散がマラリアの制御を困難としている。現在マラリアに対する治療法は薬物治療が第一選択であり、新規抗マラリア薬の開発や既知薬物と抗マラリア薬との併用の検討などが、マラリア制御を考える上で重要である。薬剤耐性出現に加え、脳性マラリアの発生機序の詳細は明らかとなっていない。実験的にネズミマラリア原虫感染マウスでヒトで見られる脳性マラリアに類似した症状が観察される。そこで、脳性マラリアのマウスモデルをさらに発展させ、イメージングによりリアルタイムに原虫の感染動態を評価する方法を確立し、脳性マラリアの発生機序の時間的・空間的変化を明らかにすることを目的として本研究を開始した。GFP遺伝子導入ネズミマラリア原虫Plasmodium berghei ANKA株をC57BL/10マウスに感染させると感染後6日から運動障害などの脳性マラリア症状を惹起し、GFP遺伝子導入による原虫の生物学的性状に変化は認められなかった。次に宿主マウス流血中の赤血球内部の原虫をマウスの脳表の血管で観察するために、全身麻酔下にてマウスの頭蓋骨に小さい骨窓を設け生体内蛍光イメージングを行った。結果、感染後3日目(明らかな運動障害は認められない)の血管内の血流と感染後6日目(明らかな運動障害が認められる)の血流の間に違いが認められた。リアルタイムに原虫の感染動態を評価する方法を確立することができ、さらに改良を加えることで治療方法を検討するシステムに応用可能と思われた。脳性マラリアの病態は、ヒトや実験動物の感染個体の行動および死亡個体の組織標本観察から推測されている。また、病態を引き起こす分子の相互作用も徐々に明らかにされている。本研究は、GFP遺伝子導入

マラリア原虫の血管内での動態を観察することから脳性マラリア発症の時間的経過をイメージングによりリアルタイムに解明することを目的に開始された。現在世界で使用されているin vivoスクリーニング法に代わり、新たに確立する方法を薬物活性の評価に導入できれば、薬物の抗マラリア活性評価のためのマウス使用数を減少させることが出来る。さらに、新規薬剤の開発や投与方法を検討する上で新たな戦略を生み出すことが期待される。平成24年度で、宿主マウス流血中の赤血球内部の原虫をマウスの脳表の血管で観察するために、全身麻酔下にてマウスの頭蓋骨に小さい骨窓を設け生体内蛍光イメージングを行った。結果、感染後3日目(明らかな運動障害は認められない)の血管内の血流と感染後6日目(明らかな運動障害が認められる)の血流の間に違いが認められ、さらに観察後に骨窓を閉じてマウスを飼育観察することが可能であった。脳性マラリアと直接関連するサイトカインについては不明な点が多い。感染者や動物実験などで特に関連性が疑われているIL-6、IL-10及びTNF-αに注目し、脳性マラリアを発症したマウスの血清中サイトカイン量と脳表血管内のGFP原虫の感染動態の相互関係を明らかにする。ヒトでの脳性マラリアに著効を示す既知抗マラリア薬のアルテミシニンを投与した場合の時間的・空間的な感染状態を、イメージングにより解析する。薬理学的解析結果より、本システムが脳性マラリアに対する新規薬剤の開発や投与方法を検討する上で新たな戦略を生み出すことができるか否かを評価する。平成24年度に計画した脳血管内のマラリア原虫の感染動態をイメージングによりリアルタイムに評価する方法の構築のため、新規に生体内蛍光イメージング用の蛍光顕微鏡を購入した。よって、次年度の研究費の用途の多くは、動物や試薬などの消耗品である。特に研究推進において重要なツールとなるサイトカイン等関連試薬に多くの経費を使用する。
地震による中・強震動波群の同定と表層堆積層による増幅作用の評価

1.強震動波群の同定と堆積層との関係首都圏に展開された強震群列観測網の記録に現れたやや長周期帯域(2-20秒)表面波の位相特性・伝播特性から関東地方を覆っている堆積層との関連を論じた。1984年9月14日長野県西部地震の本震の強震動記録をつぶさに観察したところ、第三紀第四紀の堆積層上にある小金井、江東、文京へと波群が伝播していく中で表面波が分散しかつ成長していく様が確認された。各観測点での周波数一時間軸上のランニングスペクトル図より周波数別の平均的な群速度が求められ、それらは表面に約2000mの柔らかい堆積層を持つ成層構造での正規モード解によって説明された。この群速度法に加えて小金井での小規模アレイ(3点観測)による位相速度法も上記表面波群が小金井直下での堆積層を含む成層構造の正規モード解で説明された。しかし、関東地方に発生した幾つかの地震による中・強震動に見られるやや長周期帯域波群は必ずしも分散性を示さず、長野県西部地震による首都圏での応答は特異な現象である事もわかった。今後は震源過程、地震波の伝播経路、観測点の地盤条件を含めての地震動予測へと発展することが期待される。2.地表堆積層による増幅作用の評価-地中地震計の設置-短周期(数ヘルツ)加速度が観測点の状況によってその値が2-3倍にも開きのある事が従前から分かっており、極く表層の地質の影響を評価するため、東京学芸大学(小金井市)構内に地中102mにサーボ型加速度計を埋設した(1989年1月)。埋設の際、掘削した孔井でのP,S検層を行った。その結果、地表から約9mまで関東ローム層(Vs=120-200m/s)があり、以下にVs=450m/sの砂れき層、360m/sの粘度およびシルト層が互層で続き深度100mでVs=600m/sと求められた。
散乱実験のためのシンチレーティングファイバー検出器の開発研究

本研究の目的は以下の通りであった。・シンチレーティング・ファイバーの試作品について、位置分解能、及び、光量と減衰長などの基本性能を調べ、ハイペロン核子散乱実験への適用を計ること・シンチレーティング・ファイバー検出器から得られる、粒子の軌跡と輝度の符号化された画像情報に対し、パターン認識(自動軌跡認識と粒子識別)の技術を確立すること幾つかの断面のシンチレーティング・ファイバーを用いて試作検出器を作成し、最小荷電損失程度の運動量を持った粒子(1.6GeV/c程度のπ粒子)、及び、ベータ線源や宇宙線により、○減衰長の測定○位置分解能の測定○二本の飛跡の分離能力、等の基礎データを得る測定を行なった。さらに、このデータの解析を進め、実用化に向けた設計を行なった。試作器については、予想通りの十分な性能を得ることが出来た。パターン認識(自動軌跡認識と粒子識別)に関しては、先入観のない多数の人間がその画像データを目で見て(視認し)分類する作業をさらに重点的に進めた。具体的には○パターン認識のために開発制作したプログラムを用いて分類を行ない、人間により同じデータについて分類された結果と比較することにより、そのプログラムの認識効率を改良し、評価を行なった。○プログラムを、自動軌跡認識と粒子識別が可能な、汎用性の高いものに改良を進めた。素粒子や原子核実験における散乱や反応の事象は、処理すべき数が、百万数千万になる。従って、このパターン認識により事象を計算機により選別する技術の確立は、シンチレーティング・ファイバー検出器の素粒子や原子核実験への応用を進めて行く際に、必須のものである。この技術を確立する過程で、パターン認識等に定量的な評価を行なうことができた。シンチレーティング・ファイバー検出器を使って画像としてデータを捕らえる方法は、本格的な実験に適用できる段階に達し、イメージデータの計算機による解析という手法も基本的には確立されたと考える。本年度は、シンチレーティング・ファイバーの試作品について、位置分解能、及び、光量と減衰長などの基本性能の測定と、画像データの、実験補助者による視認分類作業を行なった。断面積の小さいシンチレーティング・ファイバー(250500μmの角や丸の断面)の30種類以上の製品や試作品について、光子数と減衰長をベータ線源や宇宙線を用いて測定した。その結果、最小荷電損失粒子が通過したところから30cmの場所で、これまで実験等に使われてきた従来品のシンチレーティング・ファイバーに比べて、約1.5倍の光量が得られる物を開発し選定する事が出来た。さらに、そのシンチレーティング・ファイバー(断面300μmの角のSCSF78)を、粒子の飛跡が読み取れるように束ねたブロック状の試作検出器を製作し、高エネルギー物理学研究所の陽子シンクロトロンのテストビームラインで最小荷電損失程度の運動量を持った粒子(0.6Gev/c程度のπ粒子)により、飛跡の位置分解能等の測定を行なった。ファイバーブロックにイメージ増幅管とCCDを組み合わせることにより画像としてのデータを取り込む。輝度の残差分布で、システムとしての性能の限界に近い287μmが得られた。今度、検出器システムとして各部の調整を進める。また、試験的に取られた画像データの、実験補助者による視認分類作業も行なった。この作業はほぼ終了したので、来年度は、分類されたデータを活用することによって、計算機を用いたパターン認識(自動軌跡認識と粒子識別)の技術を、効率の評価等も含めて汎用的なものとして確立することを試み、ハイペロン-核子散乱実験への適用を計って行く。

昨年度は、断面□300μm角のシンチレーティング・ファイバーを用いて試作検出器を作成し、最小荷電損失程度の運動量を持った粒子(1.6GeV/c程度のπ粒子)、及び、ベータ線源や宇宙線により、○減衰長の測定、○位置分解能の測定、○二本の飛跡の分離能力、等の基礎データを得る測定を行なった。本年度は、このデータの解析を進め、実用化に向けた設計を行なった。試作器については、予想通りの十分な性能を得ることが出来た。パターン認識(自動軌跡認識と粒子識別)に関しては、先入観のない多数の人間がその画像データを目で見て(視認し)分類する作業をさらに重点的に進めた。具体的には○パターン認識のために開発制作したプログラムを用いて、同じデータに対して分類を行ない、人間により分類された結果と比較することにより、そのプログラムの認識効率を改良しながら、評価を行なった。○プログラムを、自動軌跡認識と粒子識別が可能な、汎用性の高いものに改良を進めた。素粒子や原子核実験における散乱や反応の事象は、処理すべき数が、百万数千万になる。従って、このパターン認識により事象を計算機により選別する技術の確立は、シンチレーティング・ファイバー検出器の素粒子や原子核実験への応用を進めて行く際に、必須のものである。本年度はこの技術の確立のために、パターン認識等に定量的な評価を行なうことを試みた。シンチレーティング・ファイバー検出器を使って画像としてデータを捕らえる方法は、本格的な実験に適用できる段階に達し、イメージデータの計算機による解析という手法も基本的には確立されたと考える。
動的心理-空間経済モデルに基づく被災観光地の需要回復施策の理論・実証研究

本研究では,観光行動とリスクの関連性を分析した.まず,需要行動の推計のために,Kuhn Tucker Model(KTM)の性質について理論分析を行い,次に,実証研究を行うことで効用関数形による需要行動,便益値の差異を検証した.次に,地震・津波のリスクに対する支払意志額を調査し,支払意志額の中央値は{10%,50%,90%}の削減幅に対し,{0円/年,600700円/年,1,6001,800円/年}となった.最後に,奈良県の8か所への観光活動を想定し,KTMを試みた結果,便益値は289円/年から37,670円/年と計算された.本研究では,観光行動とリスクの関連性を分析した.まず,需要行動の推計のために,Kuhn Tucker Model(KTM)の性質について理論分析を行い,次に,実証研究を行うことで効用関数形による需要行動,便益値の差異を検証した.次に,地震・津波のリスクに対する支払意志額を調査し,支払意志額の中央値は{10%,50%,90%}の削減幅に対し,{0円/年,600700円/年,1,6001,800円/年}となった.最後に,奈良県の8か所への観光活動を想定し,KTMを試みた結果,便益値は289円/年から37,670円/年と計算された.本研究は,実証分析を通し,災害からの観光需要回復のための有効な施策の検証を行うものである。そのためには,災害リスクに関する観光客の心理と行動モデルを考察し,その関係を経済モデルの体系の中に位置付ける必要がある。本年度は観光活動とリスク認知の関連性の定式化を焦点にあてた研究を行った。観光活動とリスク認知の関連性をモデル化する上で重要な点として次の二点に関する調査・研究を行った。第一に,ある個人の観光活動を想定した場合,一箇所のみの観光地を選択するようなケースは少ないことから,複数の観光地を想定し,災害による観光需要の代替性の影響を計測可能なモデルの構築について検討した。この点について,近年,レクリエーション行動の分析に用いられ始めたKuhn-Tucker Modelを用い,観光活動ならびに観光行動と関連性の深い景観鑑賞行動をも想定した代替的な空間に対する行動を想定した需要分析モデルを構築した。このモデルを用いることで,複数の地域を想定した観光活動の需要分析ならびに政策評価に必要な便益分析を行うための基本モデルが構築された。この結果は学術論文として公表されている。次に,観光行動とリスク認知の関連性の分析のための調査を行った。調査では,地震が発生した場合,利用者が中断したレクリエーション活動がいつ始まるのか,また,災害から利用者を保護するようなレクリエーション活動に対する防災事業を行う場合,どの程度の支払意志額を有するのかについての質問を行った。この調査から,利用者が有する地震に対する潜在的な危機回避度が計測され,動学モデルによるシミュレーションを行うためのパラメータの値が得られることになると考えている。この調査に関する分析は現在実行中であり,来年度の学会等での報告を予定している。本研究は,実証およびシミュレーション分析を通し,観光需要回復のための有効な施策の検証を行うものである。分析モデルとして,観光地の立地,特に複数地域への行動分析を行う必要があることから,選好の代替性を厳密に扱える経済モデルを用いる必要がある。第一に,リスク認知と行動の関係をモデル化するため,静学モデルにおいて,災害のリスク認知と回避行動について検討し,理論・実証分析を行った。第二に,複数の代替的な観光地での観光行動を実証するためのモデルについて検討した。第一のリスク認知と行動の関係をモデル化において,まず,支払意志額の概念のもとで,災害のリスク認知と回避行動について理論分析を行った。その結果,回答者自身が海水浴場を利用中に何らかの怪我をした場合,防災対策に対する支払意志額が高くなる傾向があり,一方,自分以外の者が怪我をした場合には支払意志額が高くなるという傾向はあまり見られなかった。本調査の結果では,自身の経験のみが便益に反映していることが示唆された。また,津波防災に対する利用者の意識の低さがみられる一方,海水浴場の場所(空間)を問わず,ある一定層の利用者には,津波防災に対する支払意志がみられた。第二では,Kuhn-Tucker Modelを用いた観光需要関数のパラメータ推計を行った。その結果,観光需要の代替的な弾力性ならびに観光地対する個々人の認知度が需要量に影響していることが示された。また、旅行費用が10%90%まで減少した場合の各観光地に対する(補償変分に基づく)便益値は,289円/年37,670円/年として計算された。