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めまい外来における医療コミュニケーションの分析

医療コミュニケーションがめまい外来において医療の質を左右するほど重要であるという前提に基づき、いかなるコミュニケーションが医療者と患者の良好な関係構築に貢献するかについて、実際のデータをRIAS(Rotor's Interaction Analysis System)とPoliteness Theoryを用いた談話分析を行うことにより、明らかにした。具体例として[laughter]がRapprt構築に貢献し、[overlapping]がRapport構築を阻止することが示唆された。若干遅滞している理由として別項目にも記載してあるが、倫理委員会の承認を受けることが極めて困難であり、当初計画した研究の内容を大幅に変更することを余儀なくされた、具体的には前向きでとる予定のデータを倫理的理由により、後ろ向き研究とすることとなり、本研究についての完成度を上げるために予定していた予備研究については、意義を理解してもらうことができず、本研究のみを進めることとした。また、7月26日よりベルギー国アントワープ大学にて行われた、第14回国際語用論学会(14th International Pragmatics Conference)において、協力研究者である中村正医学博士とともに'Medical discourse analysis of an expert physician and his clients with vertigo: Exploring the optimal communication styles to enhance the quality of medical practice''という演題で研究発表を行う予定であったが、倫理委員会からの承認を得ることに間に合わなかったため、発表内容を変更して、医療コミュニケーションについての先行研究やRIAS分析やPoliteness分析といった研究方法について発表した。多くの同様の研究発表に参加したことにより、当該研究の充実に益となる情報を入手することができた。また、「医療コミュニケーション研究会」や「めまい平衡医学学会」に参加し、当該研究の資となる知見を深めることができた。所属する国立国際医療研究センターの管轄する国立看護大学校における倫理小委員会から承認を得ることに莫大な時間と労力を費やしたことによる。時間という点では、4月に申請書類を提出し、最終的に承認されるに至ったのは10月の半ばで6か月以上の日数を要した。また、看護大学という特徴から、当該研究が対象とした医師と患者とのコミュニケーションを分析するという意義について理解してもらうのに困難を期した。特に患者への医師による強制力の行使という点に多大なる懸念を示され、その対策について勘案するのに多くの労力を必要とした。以上のことにより、実際の研究を開始することが遅れることとなった。2015年の10月に、本研究について倫理委員会の承認を得ることができたため、2016年には、具体的な音声動画データを用いて研究を行うことができた。このことにより、めまい外来におけるコミュニケーションの重要性を確認し、コミュニケーションのあり方を分析することが、予後に影響をあたえることを証明するのに有効であり、診療の効率を高めることに繋がることを明らかにした。具体的に分析に用いたデータは、2種類の診療場面であり、それぞれについてRIAS分析により量的な比較検討をおこない、さらにはPoliteness Theoryに基づいて、Raport構築に有効であったか否かを検証した。分析結果については、2度の国際学会〔国際応用言語心理学会、環太平洋応用言語学会)で発表した。環太平洋応用言語学会では、【笑い】に焦点を当てた研究を発表した。また、本研究についての論文を作成し、国際学会誌に投稿したが、改良が必要であることが判明し、2017年度も引き続き、完成度を高めるべく研究論文の執筆を継続することとした。研究開始は2015年度であったが、予想以上に倫理委員会からの承認に時間がかかり、音声動画データの収集が遅れ、その結果、収集したデータの分析や解析が遅滞した。また、2016年度には、研究代表者が勤務大学を異動したため、予定以外の雑務に追われ、研究に費やす時間が限られてしまい、結果として、予定通りの研究成果をあげることができなくなった。医療コミュニケーションの質を向上することを念頭に、具体的なデータに基づいた研究を6月に行われた国際言語学会(International Society for Language Studies)において研究協力者の中村正医学博士、および同志社大学のPoole教授とともに行った。結果、各国からの研究者と深い議論を交わすことができた。また、11月には、JALT Journal of Japanese Language EducationのVol.14にMedical discourse between an expert physician and his patients at an outpatient dizziness examinationというタイトルの論文を掲載するに至った。内容については、実際のめまい外来の医療コミュニケーションについて、RIAS分析およびPoliteness Theoryを用い談話分析を行った結果、[laughter]がコミュニケーションの質を高めRapportを構築することに貢献し、[overlappping]がコミュニケーションを破綻させる可能性があり従ってRapport構築を困難にすることを示した。これらの研究発表を通して、実際に医療現場においてRapport構築を目指すには可能な限り[laughter]をもたらす努力が功を奏すであろうことを示唆した。今後、研究協力者の協力により倫理的に適切に得られたデータを音声解析し、RIAS分析およびPoliteness分析を行い、いかなるコミュニケーションの仕様が、患者とのラポール形成に有効であるかを解明する。その研究成果を2016年6月にジョージア国トレビシ国立大学で開催の国際応用言語心理学会で発表する予定である。

なお、国際学会での発表結果を踏まえ、論文の執筆に執りかかる。2017年度には、現在の時点で解析しているデータについて、考察を深め、6月に開催される国際学会で成果を発表し、その結果を、2016年度に執筆を開始した論文に加味し完成をはかり、国際学会誌に投稿する。応用言語学国際学会への旅費について、研究協力者の機関であるクリニックが支出したため、当初の予定より減額となった。2016年度に勤務大学を異動したことにより予定以外の公務等により研究に費やす時間が限られたことにより、予定していた研究を完成させることが出来なかった。2016年に研究発表をジョージア国で開催される国際応用言語心理学会で発表する予定であり、その際に要される旅費に該当させる。2017年度について、6月に予定されている国際学会において本研究について成果発表が予定されているため、その旅費および登録料に用いる。
ポスト・バイヨン期のクメール建築の建築的特徴に関する研究

カンボジア・アンコール遺跡群内のクメール建築の研究は、残存する遺跡・碑文等の資料数の多さと、建築自体の大きさや装飾性から、王朝最盛期の12世紀末頃の遺跡が中心におこなわれてきた。一方で、1315世紀のアンコール王朝末期(ポスト・バイヨン期)については、遺跡の注目度も低く研究が進んでいない。本研究では、ポスト・バイヨン期のクメール建築に焦点を当て、この時期の遺跡である西トップ遺跡を中心として、平面形態や構造、石材等の建築的観点から、ポスト・バイヨン期の遺跡を整理し、それぞれを比較研究することにより、この時期のクメール建築の特徴を明らかにし、ポスト・バイヨン期の遺跡の新しい価値基準を与えたい。
日本における最終氷期と後氷期の古環境変遷に関する研究

1.これまでに、奥羽山脈南部から栗駒山までの山地湿原でボ-リング調査を行い、採取したボ-リングコアの花粉分析を行った。これらのコアには何枚かの広域テフラが含まれており、調査地域での泥炭層の年代決定および対比をより詳細に行うことができた。その結果から、栗駒山世界谷地湿原、矢の原湿原、駒止湿原の最終氷期から完新世にかけての東北地方の古植生の変遷を連続的に明らかにした。2.伊豆半島先端部の蛇石大池湿原でボ-リング調査を行い、約6mのコアを採取した。このボ-リングコアにはAT、KーAh、Kgなどの示標テフラが認められ、最終氷期から完新世にかけての連続した堆積物であることが明らかになった。このボ-リングコアの花粉分析を行い、伊豆半島での最終氷期の植生と、最終氷期から完新世にかけての植生変化を明らかにした。とくに、関東地方から東北地方の沿岸部に分布している照葉樹林の成立とその年代についての資料を得た。3.聖岳北方高野付近および立山火山における最終氷期以降の堆積物の堆積環境と年代については、調査と分析を継続中である。4.以上の成果と、申請者らがこれまでに行ってきた東日本各地のボ-リング調査の結果を合わせて、関東地方から東北地方までの、最終氷期から後氷期の植生変化を明らかにするために、現在示標テフラをもとに堆積物の分析結果の対比・編年作業を行っている。
高温イオニクス材料の機械的安定性に対する格子欠陥の影響の解明

[目的と研究実施計画]本研究の目的は、格子欠陥が、高温イオニクス材料の機械的特性・破壊特性に与える影響を明らかにし、材料が実際にデバイスに応用された際に生じうる機械的劣化機構を明らかにすることである。その目的に基づき、当該年度では主に、格子欠陥が高温イオニクス材料の機械的特性、破壊特性に影響を与えるメカニズムを明らかにする予定であった。また、当初の研究実施計画に加え、格子欠陥が材料に導入された際の機械的特性の変化を、昨年に引き続き評価した。[研究成果・重要性]共振法により、格子間酸素を有するLa2NiO4(LN214)の弾性率、内部摩擦を測定した。その結果、LN214の弾性率、内部摩擦は格子間酸素濃度に依存しないことが明らかになった。これは、格子間濃度の変化が、LN214の結晶のa軸方向には収縮、c軸方向には膨張を引き起こすため、結果として弾性率の変化がキャンセルされることが原因と考えられた。また、これまでの結果から、LSCFの弾性率の温度依存性は、中温域で急激な減少がみられることがわかっていた。当該年度では、LSCFの弾性率が中温域で急激に減少するメカニズムを明らかにするために、動的機械分析を行った。その結果、LSCFの弾性率や内部摩擦は、温度だけでなく周波数にも依存することが明らかになり、熱活性化過程であるドメインの再配向が原因であることが示唆された。この成果は、The 225th ECS Meetingにおいて発表した。また、格子欠陥濃度の変化やドメインの再配向が、高温イオニクスデバイスの応力分布に与える影響を有限要素法などを用いて検討した。その結果、ドメインの再配向が高温イオニクスデバイスの応力分布に大きな影響を与えることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。その目的に基づき、当該年度では主に、温度・制御雰囲気下における高温イオニクス材料の弾性率、内部摩擦、破壊特性の評価を行う予定であった。[研究成果・重要性]共振法により、(La, Sr)(Co, Fe)O_3 (LSCF)の弾性率、内部摩擦を測定した。その結果、結晶構造が菱面体晶のとき、LSCFの弾性率、内部摩擦は、試料に加わる印加応力に依存することが明らかになった。菱面体晶のLSCFは強弾性体であり、ドメインの再配向により応力を緩和するため、非線形な応力ーひずみ曲線を有する。弾性率、内部摩擦の印加応力依存性は、このドメインの再配向に関係があることが示唆された。この結果は、The 19th International Conference on Solid State Ionicsにおいて発表した。LSCFを構成材料として用いた固体酸化物形燃料電池(SOFC)内の応力分布は、ドメインの再配向に起因する応力緩和の影響を受ける可能性がある。その影響を明らかにするため、動的機械分析により、LSCFの応力緩和過程を調べた。その結果から、LSCFの応力緩和過程をモデル化し、有限要素法によりSOFCモデルセルの応力分布を計算した。その結果、特に相転移温度において、顕著な応力分布の変化が起こることが示唆された。この成果は、The 13^<th> International Conference of Solid Oxide Fuel Cellsにおいて発表した。この応力分布評価手法を応用することで、SOFCの機械的劣化機構を、より正確に理解できる可能性がある。その点で、本研究の当該年度の成果は、工学的に非常に重要であるといえる。また、ドメインの再配向に起因する応力緩和過程は、試料中の酸素空孔濃度によって大きく変化することが明らかになった。酸素空孔濃度とドメインの再配向の関係性を明らかにすることも、今後の重要な課題である。

この成果は、The 225th ECS Meetingにおいて発表した。また、格子欠陥濃度の変化やドメインの再配向が、高温イオニクスデバイスの応力分布に与える影響を有限要素法などを用いて検討した。その結果、ドメインの再配向が高温イオニクスデバイスの応力分布に大きな影響を与えることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。高温イオニクス材料の弾性率・内部摩擦の評価を行い、その結果を2つの国際学会で発表することができた。また、2年目の計画を前倒しして、応力分布シミュレーションに取り掛かることができた。La_2NiO_4などの格子間酸素を有する材料の機械的特性を、高温制御雰囲気下で測定し、格子間酸素が材料の機械的特性にどのような影響を及ぼすかを調べる。一軸圧縮試験装置を完成させ、高温・制御雰囲気下における高温イオニクス材料の破壊特性を評価する。均質化法を取り入れ、より実セルに近い条件で応力分布を計算する。第一原理計算を用いて、格子欠陥が機械的特性・破壊特性に与える影響を調べる。
18世紀中葉フランスにおける遠隔通信のパラダイム－視聴覚メディアの言説分析

私は18世紀フランスにおける映像と音の保存概念を研究テーマとしており、平成24年度はとくに、クラヴサンの演奏の録音・再生を目的とした、音楽の保存技術を主な分析対象に取り上げた。一般に録音・再生技術の嗜矢とされるのは、19世紀後半に発表される蓄音機であり、それ以前の状況は詳しくは知られていない。しかしながらそのおよそ100年前の18世紀半ばにはすでに様々な構想が世に問われており、技術者や哲学者らによって、新技術のはらむ倫理的、美学的問題に関して示唆に富む考察がなされていた。本研究では、当時の雑誌記事や科学論文等の資料を手がかりに、実際の発明品だけでなく、構想の段階にあるものや想像上の装置も考察対象とし、新技術が芸術と切り結ぶ関係の諸相を描き出す作業を行っている。具体的には、マリ=ドミニク=ジョゼフ・アングラメルの発明を中心に、ドゥニ・ディドロ、フランソワ・ガティらの構想を取り扱い、次のような考察を行った。自らの演奏を正確に再現する技術の登場に、音楽家らはどのような反応を示したのか。また、音楽の聴き方はどのように変容すると考えられたのか。今日では、音楽をはじめあらゆる文化的事象の複製は日常的に行われ、複製技術は私たちの生活に深く浸透している。本研究では、18世紀という、この技術の黎明期における社会の諸問題を掘り起こすことにより、現代の状況を相対的に見直し、今日の様々な問題への手がかりを提示することを目標としている。平成23年度は、18世紀前半に発表された二つの音響メディアの構想(ルイ・ベルトラン・カステルの視覚クラヴサンとジャン・ド・オトフイユの盗聴用の装置)を中心に研究し、その成果を発表した。カステルによる視覚クラヴサンについての考察は、『リヨン科学・文学・芸術アカデミー紀要』第4巻第12号に掲載される予定である。この論文においては、カステルが1741年に同アカデミーへ寄せた、虹色のリボンと音楽との関連をテーマとした手紙を研究した。まず、未発表であるこの自筆書簡の転写を行い、つぎに、カステルがこの書簡をリヨンへ宛てた経緯を詳しく調査した。オトフイユの盗聴用の装置に関しては、フランス18世紀学会等により組織された学会(平成23年度のテーマ:『書簡1600-1800』)において、「18世紀初頭の科学的書簡:オトフイユとブルドゥロ」というタイトルの口頭発表を、フランスのリヨンで行った。これに基づく論文は、平成24年秋に同学会サイトにおいて公開されることになっている。この論文では、1702年に物理学者オトフイユが医者であるブルドゥロへ宛てた、「聴覚を改良する装置」についての手紙を研究対象とした。まず、書簡の複雑な構成(クロード・ペローとシェルバン・ドルレアンといった他学者らの手紙が3通も挿入されている。)に注目することから始め、特徴あるこの手紙の形式が、当時の科学的環境をいかに反映したものであるのかを考察した。つぎに、書簡の内容を対象とし、会話の盗聴を可能にする装置の分析を行った。最終的に、こうした忍びやかな受信法の発案と科学的知見を普及させるシステムとしての手紙の特殊な使用法との関連を考察した。当初の計画通り、申請課題の研究を遂行するためにフランスへ渡航し、リヨン科学・文学・芸術アカデミーやリヨン大学等において資料収集や研究者らとの意見交換を行った。また、そこにおいて得られた情報を整理し、その成果を発表することができた。今年度は、18世紀フランスにおける録音・再生技術についての考察を進めるために、とくにディドロによる新種のオルガンの構想とミカル神父による書葉を発する自動人形の構想を重点的に研究する予定である。
抗癌剤による末梢神経障害に対する漢方治療の基礎的検討

本研究はラットの末梢神経障害モデルに漢方薬を投与することで疼痛閾値の改善を確認し、脊髄での分子生物学的検討を行うことで末梢神経障害に対する漢方薬の有効性の検討を行うとともに、末梢神経障害に対する機序の解明を目的とする。最初は広く神経障害性疼痛の研究分野で用いられている絞扼性神経損傷モデルに漢方薬を投与し、Von Freyフィラメントによる疼痛閾値評価で、コントロール群と比較して漢方薬投与群で機械的閾値が有意に改善することを確認した。漢方薬は、抗癌剤による末梢神経障害をはじめ、様々な神経障害性疼痛に対して有用性が示されている牛車腎気丸を用いた。次に当初の予定では神経障害性疼痛モデルとして抗癌剤による末梢神経障害のモデルラットを用いる予定であったが、モデル作成が安定しないためHIV関連神経障害性疼痛モデルを用いることとした。HIV関連神経障害性疼痛モデルはラットの坐骨神経にHIV-1エンベロープ蛋白であるgp120を含む酸化再生セルロースの小片を巻き付けて作成した。ラットを無作為にHIV関連神経障害性疼痛モデル群、牛車腎気丸投与HIV関連神経障害性疼痛モデル群、偽手術群、牛車腎気丸投与偽手術群の4群に割り当て、牛車腎気丸投与HIV関連神経障害性疼痛モデル群、牛車腎気丸投与偽手術群には手術当日より牛車腎気丸の投与を行った。Von Freyフィラメントによる疼痛閾値評価では、HIV関連神経障害性疼痛モデル群と比較して牛車腎気丸投与HIV関連神経障害性疼痛モデル群で機械的閾値が有意に改善し、牛車腎気丸がHIV関連神経障害性疼痛に有効である可能性が示唆された。さらに現在、末梢神経障害に対し漢方薬が作用する機序について、脊髄における分子生物学的検討を行っている。本研究はラットの末梢神経障害モデルに漢方薬を投与することで疼痛閾値の上昇を確認し、脊髄での分子生物学的検討を行うことで末梢神経障害に対する漢方薬の有効性の検討を行うとともに、末梢神経障害に対する機序の解明を目的とする。最初は広く神経障害性疼痛の研究分野で用いられている絞扼性神経損傷モデルに漢方薬を投与し、Von Freyフィラメントによる疼痛閾値評価で、コントロール群と比較して漢方薬投与群で機械的閾値が有意に上昇することを確認した。Von Freyフィラメントによる疼痛閾値評価では、コントロール群と比較して牛車腎気丸投与群で機械的閾値が有意に上昇し、牛車腎気丸がHIV関連神経障害性疼痛に有効である可能性が示唆された。今後は細胞内活性酸素の指標であるMitosox Redを投与し、behavior testにより効果が確認された漢方薬が脊髄後角における神経細胞内の活性酸素に及ぼす影響を明らかにするとともに、Western Blot法を用いて、漢方薬が脊髄後角の炎症性サイトカインに与える影響を明らかにすることを目的として研究を進める予定である。予測される結果が得られたら、同モデルにアンチセンスDrplを投与し、同様の手法で効果を確認し、遺伝子治療による抗癌剤性末梢神経障害の治療の可能性について検討を行う。さらに、漢方薬とアンチセンスDrplの投与を組み合わせることによる相乗効果が起こるという仮説を調査する。神経障害性疼痛モデルとして抗癌剤による末梢神経障害のモデルラットから変更して、HIV関連神経障害性疼痛モデルを用いることとしたが、Von Freyフィラメントによる疼痛閾値評価では、コントロール群と比較して牛車腎気丸投与群で機械的閾値が有意に上昇し、牛車腎気丸がHIV関連神経障害性疼痛に有効である可能性が示唆された。初年度中に分子生物学的検討にまでは至れなかったが、全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。

Von Freyフィラメントによる疼痛閾値評価では、HIV関連神経障害性疼痛モデル群と比較して牛車腎気丸投与HIV関連神経障害性疼痛モデル群で機械的閾値が有意に改善し、牛車腎気丸がHIV関連神経障害性疼痛に有効である可能性が示唆された。さらに現在、末梢神経障害に対し漢方薬が作用する機序について、脊髄における分子生物学的検討を行っている。脊髄後角を検体として免疫染色法およびウエスタンブロット法を用いて疼痛関連物質の発現を評価し、それらのpathwayを解明することを目的として実験を進める。初年度はモデル作成とそのモデルの評価に時間を費やしたため、ラット関連の支出が中心であった。また初年度に学会発表を行わなかったためその支出がなく、次年度使用額が生じた。次年度は免疫染色法やウエスタンブロット法などによる分子生物学的検討を中心に行う予定であり、今年度同様ラットの購入、ラットの飼育に加え、抗体、ピペットなどの消耗品の購入、学会発表旅費、英文校正料などに使用する予定である。
転写因子NF-Yが制御する脂質代謝機構の解析と新規肝機能モデルの開発

転写因子Nuclear Factor Y Box (NF-Y)は真核生物間で広く保存されており、三つのサブユニットNF-YA,NF-YB,NF-YCの三量体で機能する転写因子である。ショウジョウバエNF-YA(dNF-YA)と脂質分解酵素lipase4(lip4)は遺伝学的に相互作用していることが示唆されており、ルシフェラーゼアッセイ、クロマチン免疫沈降法の結果によりNF-YがLip4遺伝子の発現制御を行うことが示唆された。一方、脂肪体特異的にNF-YAをノックダウンすると蓄積されている油滴の縮小が見られた。これらの結果はNF-Yが遺伝子制御によって脂質代謝に関与する事を示唆している。転写因子NF-Yを構成する3つのサブユニットの中でDNA結合サブユニットであるdNF-YAをノックダウンした3令幼虫を用いたRNA-seq解析により脂質代謝に関連する多くの遺伝子がNF-Yの制御を受けていることが示唆されている(未発表)。本研究では転写因子dNF-Yが脂質代謝に関わる機構を脂肪体を用いて研究する。また、脂肪体は哺乳動物の肝臓に相当する器官であることから、ショウジョウバエ脂肪体を用いた新規肝機能解析のモデルを構築する。dNF-YAと遺伝学的な相互作用が見られた遺伝子群のうち、Lipaseの一つであるLipase4 (Lip4)遺伝子の上流域にはNF-Yが結合するコンセンサス配列が存在することをを見出した。ルシフェラーゼトランジェントアッセイ(Lucアッセイ)において、このコンセンサス配列に変異を導入することで転写活性が上昇することを新たに見出している。また、個体レベルの解析においてはdNF-YAを脂肪体で特異的にノックダウンしたショウジョウバエ個体では脂肪体に蓄積されている脂質が減少することも新たに見出している。上記の成果を2015年度の分子生物学会年会で発表した。また、ショウジョウバエS2細胞を用いたクロマチン免疫沈降法による解析を試みたところ、Lip4遺伝子の上流域に転写因子NF-Yが結合していることを示すDNAの増幅が見られることも見出している。今後、さらなる実験データの精査を行い、精度を上げること、また、dNF-YAを全身でノックダウンしたショウジョウバエの3令幼虫を用いたqRT-PCRを行うことで定量的に内在性のLip4の発現量に劇的な変化が見られるかどうかを解析し、Lucアッセイの結果に矛盾しないようであるならば転写因子NF-YによるLip4遺伝子の制御を介した脂質代謝の機構を新たに見出したことを学術論文として成果報告する予定である。転写因子NF-Yにが脂質代謝に関わる要因の一つとしてLIpaseファミリーの一つであるLip4遺伝子の上流域にはNF-Yが結合するコンセンサス配列が存在することをを見出した。転写因子NF-Yが脂質の代謝の制御に関わる一つの要因としてLip4遺伝子を抑制的に制御していることを示唆する結果が分子レベル、個体レベルでともに見出すことに成功している。本研究では転写因子dNF-Yが脂質代謝に関わる機構をショウジョウバエ脂肪体を用いて研究する。脂肪体は哺乳動物における肝臓に相当する器官であるといわれていることから、脂肪体における脂質代謝関連遺伝子に関する研究は昆虫を用いた新規肝機能解析のモデルとしての可能性を持つ。dNF-YAと遺伝的な相互作用が見られた遺伝子群のうち、Lipaseの一つであるLipase4 (Lip4)遺伝子の上流域にはNF-Yが結合するコンセンサス配列(YYRRCCAATCAG)が存在している。ルシフェラーゼトランジェントアッセイ(Lucアッセイ)において、このコンセンサス配列にNF-Yが結合できなくなるように変異を導入すると転写活性が上昇することを見出している。また、ショウジョウバエ培養細胞であるS2細胞を用いた抗dNF-YA抗体によるクロマチン免疫沈降においては、Lip4遺伝子上流域にdNF-YA結合していることを示す強い増幅が見られた。また、個体レベルではdNF-YAをノックダウンし、Nile-Red染色法で蓄積されている脂質を検出したところ、3令幼虫の脂肪体では蓄積されている脂質の量が劇的に減少していることがわかった。上記の実験結果に加え、内在性のLip4遺伝子のmRNA量の変化を示すqRT-PCRを行い、学術論文として投稿するための論文を作成中である。また、他方で、共同研究者の山口らとともに転写因子NF-YとDREFに関する英文総説をそれぞれ執筆し査読性のある学術雑誌に掲載した。NF-YAに関するRNA-Seqによる解析結果に基づき、転写因子NF-Yのさらなる標的として脂質代謝関連遺伝子に着目し、Lipase4(Lip4)遺伝子に関して、遺伝学的な相互作用の解析、遺伝子プロモーターの解析、遺伝子発現レベルの解析、そして個体レベルの脂質蓄積の解析を行なってきた。その結果、転写因子NF-Yに制御されている脂質代謝関連遺伝子うち具体的な標的遺伝子としてLip4遺伝子を同定し、学術論文として報告する準備をする段階まで到達したため。

転写因子NF-Yを構成する3つのサブユニットの中でDNA結合サブユニットであるdNF-YAをノックダウンした3令幼虫を用いたRNA-seq解析により脂質代謝に関連する多くの遺伝子がNF-Yの制御を受けていることが示唆されている(未発表)。本研究では転写因子dNF-Yが脂質代謝に関わる機構をショウジョウバエ脂肪体を用いて研究する。脂肪体は哺乳動物における肝臓に相当する器官であるといわれていることから、脂肪体における脂質代謝関連遺伝子に関する研究は昆虫を用いた新規肝機能解析のモデルとしての可能性を持つ。dNF-YAと遺伝的な相互作用が見られた遺伝子群のうち、Lipaseの一つであるLipase4 (Lip4)遺伝子の上流域にはNF-Yが結合するコンセンサス配列(YYRRCCAATCAG)が存在している。ルシフェラーゼトランジェントアッセイ(Lucアッセイ)において、このコンセンサス配列にNF-Yが結合できなくなるように変異を導入すると転写活性が上昇することを見出している。また、ショウジョウバエ培養細胞であるS2細胞を用いた抗dNF-YA抗体によるクロマチン免疫沈降でNF-Yコンセンサスを含む転写開始点近辺においてはNF-Yコンセンサスを持たない領域と比べてLip4遺伝子上流域にdNF-YA結合していることを示す6倍もの強い増幅が見られた。また、個体レベルではdNF-YAをノックダウンし、Nile-Red染色法で蓄積されている脂質を検出したところ、3令幼虫の脂肪体では蓄積されている脂質の量が劇的に減少していることがわかった。上記の実験結果に加え、内在性のLip4遺伝子のmRNA量の変化を示すqRT-PCRの結果を精査し、追加した上で学術論文の投稿を準備中である。転写因子Nuclear Factor Y Box (NF-Y)は真核生物間で広く保存されており、三つのサブユニットNF-YA,NF-YB,NF-YCの三量体で機能する転写因子である。ショウジョウバエNF-YA(dNF-YA)と脂質分解酵素lipase4(lip4)は遺伝学的に相互作用していることが示唆されており、ルシフェラーゼアッセイ、クロマチン免疫沈降法の結果によりNF-YがLip4遺伝子の発現制御を行うことが示唆された。一方、脂肪体特異的にNF-YAをノックダウンすると蓄積されている油滴の縮小が見られた。これらの結果はNF-Yが遺伝子制御によって脂質代謝に関与する事を示唆している。引き続き転写因子dNF-Yが制御する脂質代謝関連遺伝子の候補を探索し、同定することで脂質代謝におけるdNF-Yの転写制御のネットワークについて解析をすすめる。また、脂肪体は生殖細胞、成虫原基、初期胚等と比較しても研究例が少ないことから、脂肪体解析における分子マーカー等を検討することでさらなる脂肪体を用いた研究を進める。Lip4に続いてさらに転写因子NF-Y制御する脂質代謝関連遺伝子の具体的な標的候補を探索し、同定を行う。また、個体レベルでは脂肪体を用いた表現型解析を進める。
「脳の形成」と「生活習慣病予防」に運動が必要なわけを探る-個体の運動解析モデルと細胞による運動解析モデルの開発-

運動することが人間それ自身の脳及び身体の形成に必須な要因であり、本質的な課題であることを示し、その科学的背景を明らかにし、現時点で考え得る研究モデルを検討した。シンポジウムを2日間にわたり2部構成(第1部:総括的理解:個体の運動から運動の生命科学的基盤まで、I.運動は脳によって制御され、脳は運動により育てられる、II.運動を生命適応により理解する、第2部:運動の個体・細胞・分子の研究モデル、I.'動的な生命'を細胞から解析するモデル、II.動物の運動を解析するモデル、III.ヒトの運動を解析するモデルとして研究モデル)で検討を行った。運動は脳により制御され実現するが、運動すること-つまり出力することにより脳が形成される。その背景として脳内アミン、各種アミノ酸、レプチンなどのホルモン、自律神経系、ストレス応答系などの関与を解析するモデルが出された。ランニングが、学習能をもつ脳の基本的過程に重要な役割を示すことが示唆された。さらに生命科学的に、運動による学習や適応過程の機構として、細胞骨格系、ストレスタンパク質の一群が重要な鍵を握っていることが示された。また運動が引き起こす機械的刺激に対する応答の概念(跡見/αB-crystallin分子による細胞骨格安定化応答)を提出した。2日目には、細胞モデルの鍵として接着・細胞外基質・核骨格・細胞骨格及び動的観察方法及び機械的刺激応答システムモデルが提案された。動物モデルにおいては、代謝基質の取り込みの制御などの研究モデルが議論された。特別講演として、生物にとっての時間(鍋島陽一氏)、運動と脳(伊藤正男氏)、運動特異的に活性化されるAMP活性化リン酸化酵素(Winder)、感覚と脳(小林茂夫)について討議された。リズム運動と身体への働きかけで脳障害児を正常発達に導いた実践活動の科学的根拠を議論した。
様々な情報源から得られるヘテロデータのマルチモーダル学習による地震被害分布の推定

人工衛星から得られる大地震直後の地表画像に対して機械学習モデルを適用することにより,画像から倒壊住宅を個別に判別する技術を開発した.大きく,(1)衛星画像と地理空間情報の統合処理による住宅画像の抽出,および(2)畳み込みニューラルネットワークを用いた住宅画像の被害判別,という2つの項目の研究開発を行った.(1)においては,GISから住宅構造物の形状を抽出するアルゴリズムを実装し,衛星画像に付与された位置座標と統合処理することによって,個々の住宅構造物の撮影画像の検出を行った.熊本県益城町におけるデータを用いて上記の処理を適用し,100%の精度で住宅個々の画像を抽出できることを確認した.(2)においては,震災前後の2時期の衛星撮影画像を入力とする深層学習モデルの開発,および非倒壊構造物画像と倒壊構造物画像のデータ数が均一でない不均衡な学習データに対する適切な分類器の検討を行い,これらを組み合わせた被害検知モデルを開発することによって,従来の研究と比較しても高い検知精度を達成することができた.本研究の最終的な目標である「多様な情報源からの被害検知」の達成に向けて,重要な情報源の一つである衛星リモートセンシングからの取得データを,機械学習技術によって分析する技術を開発した.開発技術は当初に想定していたものであり,計画に沿って順調に開発できたと考えている.また,この技術開発を通して,災害被害の検知において,平常時のデータに比べて災害時のデータが少ないというデータの不均衡性の問題が本質的な課題の一つであることが明らかになったことは,学術・社会応用の両面において重要な成果だったと考えている.衛星リモートセンシングからの取得データを利用した地震被害検知においては,データの性質を活用した適切な機械学習モデルを開発することができた.一方で,衛星データのみを利用することの情報量の限界も見られたことから,今後は当初の計画通り,ここに地盤構造や構造物属性などの情報源を加えることにより,より高い被害検知精度の達成を目指す.人工衛星から得られる大地震直後の地表画像に対して機械学習モデルを適用することにより,画像から倒壊住宅を個別に判別する技術を開発した.大きく,(1)衛星画像と地理空間情報の統合処理による住宅画像の抽出,および(2)畳み込みニューラルネットワークを用いた住宅画像の被害判別,という2つの項目の研究開発を行った.(1)においては,GISから住宅構造物の形状を抽出するアルゴリズムを実装し,衛星画像に付与された位置座標と統合処理することによって,個々の住宅構造物の撮影画像の検出を行った.熊本県益城町におけるデータを用いて上記の処理を適用し,100%の精度で住宅個々の画像を抽出できることを確認した.(2)においては,震災前後の2時期の衛星撮影画像を入力とする深層学習モデルの開発,および非倒壊構造物画像と倒壊構造物画像のデータ数が均一でない不均衡な学習データに対する適切な分類器の検討を行い,これらを組み合わせた被害検知モデルを開発することによって,従来の研究と比較しても高い検知精度を達成することができた.本研究の最終的な目標である「多様な情報源からの被害検知」の達成に向けて,重要な情報源の一つである衛星リモートセンシングからの取得データを,機械学習技術によって分析する技術を開発した.開発技術は当初に想定していたものであり,計画に沿って順調に開発できたと考えている.また,この技術開発を通して,災害被害の検知において,平常時のデータに比べて災害時のデータが少ないというデータの不均衡性の問題が本質的な課題の一つであることが明らかになったことは,学術・社会応用の両面において重要な成果だったと考えている.衛星リモートセンシングからの取得データを利用した地震被害検知においては,データの性質を活用した適切な機械学習モデルを開発することができた.一方で,衛星データのみを利用することの情報量の限界も見られたことから,今後は当初の計画通り,ここに地盤構造や構造物属性などの情報源を加えることにより,より高い被害検知精度の達成を目指す.予定した海外出張1件を別予算で賄うことが出来たため,本年度の出張に使用することとした.
希土類元素を高濃度に含むアニオンハイブリッドガラスの合成

1.AlF_3含有SiO_2系での希土類一元系酸化フッ化物ガラス(Si_x-LnOF,AlF_3)の作製を試み、生成物のX線回折データ及び光学顕微鏡観察結果を整理してガラス形成可能領域に関する相図をNdやSmの系について作成した。その結果、希土類を高濃度に含有する組成領域でもガラス形成が可能であることを明らかにした。また、AlF_3の添加によるガラス形成能の変化について整理し、昇華による組成変化が大きいことを示した。2.(Si_x-LnOF,AlF_3)系について、EPMAによる組成分析を試み、ZAF法により組成を決定するための測定条件を確立した。3.DTA測定から、(Si_x-LnOF,AlF_3)系ガラスのガラス転移温度は800°C付近であった。4.GeO_2系での希土類含有酸化フッ化物ガラス(Ge_x-LnLn'OF,AlF_3 or BaF_2)の作製を試み、特にLa及びNd系について(1)と同様にして相図を作成した。BaF_2を用いることで焼成中の組成変化を抑制できることを見いだした。5.液浸法により屈折率の評価を行い、合成したガラス中の1.7を超える高屈折率を持つものがあることを明らかにし、かつ屈折率と密度が1次の相関性を持つことを示した。(1)SiO_2系での希土類一元系及び二元系酸化フッ化物ガラス(Si_x-LnLn'OF)の作製を試み以下の結果を得た。1300°C以上で1時間程度焼成後、液体窒素を用いて急冷することにより、いくつかの希土類についてLnF_3-AlF_3-SiO_2系での酸化フッ化物ガラスの合成が可能であることがわかった。そのうちNd含有系について相図の作成を行ったところ、60wt%以上のNdを含有する酸化フッ化物ガラスが合成できることがわかった。この60wt%という濃度は希土類の濃度としては従来の酸化物ガラスあるいはフッ化物ガラスと比較して高い値である、また、AlF_3の有無によるガラス形成能の変化について整理したところ、AlF_3を含有することがこの系でのガラス合成には不可欠であることがわかった。(2)作製したガラスの組成分析を特にフッ素の濃度に留意しつつ行う方法として波長分散型EPMAを用いた定量方法を確立した。従来EPMAでは酸化フッ化物中のフッ素の分析は試みられてこなかったが、今回波長分散型EPMAでフッ素のピークを正確に検出することにより分析が可能であることを見出し、ZAF法による分析結果が十分正確であることを確認した。分析結果からAlF_3が焼成過程において昇華するため、LnF_3-AlF_3-SiO_2系では焼成後組成を制御するのが非常に困難であることがわかった。(3)DTA測定の結果、LnF_3-AlF_3-SiO_2系ガラスのガラス転移点は700800°Cであることがわかった。ガラス転移点としては一般的に用いられているAl_2O_3-SiO_2(715°C),Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2(565°C),ZrF_4-BaF_2-LaF_3-AlF_3-NaF(250°C)などのガラスよりも高いものであった。
応用科学における逆問題の数学解析と情報理論の適用

工学や医学など多くの分野と関連して現れる確率微分方程式で記述される入出力システムにおいて,解に相当する観測データから入力信号を推定するという逆問題を取り上げ,その数理モデルを構築し解析を行った.工学や医学など多くの分野と関連して現れる確率微分方程式で記述される入出力システムにおいて,解に相当する観測データから入力信号を推定するという逆問題を取り上げ,その数理モデルを構築し解析を行った.応用科学(特に医学・工学)に現れる問題を確率微分方程式でモデル化し,数学解析,情報理論および数値計算を用いて確率的挙動が与える影響を解析することが本研究の目的となっている.本研究においては,確率微分方程式を対象に含めることで,ノイズ影響下での数学解析の枠組みを構築することが可能となっている.このような研究の中で具体的な背景をもつものとして,脳内における一つの神経細胞の活動を詳細に調べることが上げられる.大脳皮質の神経細胞の膜電位は,生体内では非常にランダムな活動を行うことが知られている.このランダムな変化は従来より確率微分方程式の数理モデルを用いて表現されている.今回は特に神経細胞における内在的ノイズを確率現象の観点から解析し,数理モデルによる考察を通して,ノイズと神経の情報伝達との関係について考察を行い以下の結果を得た.微視的なイオンチャネルの確率的挙動に基づいて作られた,ランダムで不連続な神経細胞モデルと従来モデルを比較検討し,イオンチャネルの確率的挙動がもたらすノイズと,神経細胞の反応性および神経細胞集団の信号検出能力との関連の有無を明らかにした.一般的に,情報伝達を行なうシステムでは,ノイズの存在は情報処理の妨げになると考えられることが多い.しかしながら,神経系を含むある種の非線型システムにおいては,これまでにも適量のノイズのもとで情報伝達能力が向上するという現象が知られており,この現象は確率共鳴と呼ばれている.本研究ではこの確率共鳴現象のメカニズムを明らかにするため,神経細胞に内在するノイズがより多くの情報伝達を可能とすることを、数理モデルを通して明らかにした.また単一の神経細胞では伝達が不可能であると見なされていた入力の強度やタイミング等の情報が、神経細胞の集団では伝達可能であることを明らかにした.本研究課題では主に微分方程式の逆問題等の数学解析と数値解析を取り上げている.自然科学の現象を記述する微分方程式は数学のみならず,科学及び工学全般に幅広く応用されており,数学的な微分方程式の解の存在や一意性,与えられたデータに対する連続性等の順問題に対する解析はすでに詳しく考察されている.これに対して逆問題の解の構成に対する数学的研究では様々な問題点が指摘されている.工学・医学での応用のために解の形状を具体的に目に見える形で得るには数値解析的手法に頼らざるを得ない.更に数値的手法を用いても逆問題の性質上,非適切な場合が多く,安定した高精度の数値計算を行うためには問題がある.この様な背景から数理モデルとしての微分方程式の解の一部の情報からその方程式の係数を決定するという逆問題を解析することは,単に数学的重要性があるだけでなく応用面においても意義がある.本研究では実施計画どおりに応用科学(特に医学・工学)に現れる問題を確率微分方程式でモデル化し,数学解析,情報理論および数値計算を用いて確率的挙動が与える影響について解析を行った.この研究の具体的な背景として,脳内における神経細胞の活動を詳細に調べることが上げられるが,今回は神経細胞の集団としての発火活動から神経細胞の結合を推定するという逆問題についても高精度で決定可能であることを解析した.個々の神経細胞のモデル化はHodgkin-Huxley方程式を用いており,神経細胞間の結合によって極めて複雑な活動を発生させた状況下であっても,個々の神経細胞の発火活動のみから,結合の構造を推定する逆問題を精度良く求める解析手法を確立することが可能となった.現代の医学・工学などの分野では,自然現象を記述する偏微分方程式が様々な方法で利用されている.偏微分方程式については,応用的な面だけでなく,純粋な数学の分野としても微分方程式の解の存在や一意性,与えられたデータに対する連続性等の順問題に対する詳細な解析がなされている.一方で応用科学として多くの分野と関連して現れる逆問題の解の構成に対する数学的研究は体系的には進んでおらず,様々な問題点が指摘されている.本研究課題では,そのような問題点の一つとしてノイズが混入した状況下での逆問題の数学的取扱いについて考察した.数理モデルとしての微分方程式の解の一部の情報からその方程式の係数を決定するという逆問題の解の一意性、安定性などの基本的な適切性がノイズの影響下ではどのような枠組で成り立つのかを解析することは単に数学的重要性だけでなく、非破壊検査や断層撮影法等に現れる逆問題を適切に離散化し精度よく数値計算を行うために必要となっている.工学や医学など多くの分野と関連して現れる確率微分方程式で記述される入出力システムにおいて解に相当する出力データの観測から入力信号を推定するという逆問題を取り上げ,この逆問題の解析手法の確立するための数理モデルを構築し解析を行った.具体的には,確率微分方程式の逆問題を,無限次元パラメータ推定の問題として定式化した.最近の研究成果により,未知入力をパラメータとすると,適切な仮定の下で確率微分方程式の解はパス空間上に統計モデルと呼ばれる確率分布族を定めることは示されている.無限次元版のパラメトリック推定理論として,Cramer-Raoの不等式とFisher情報量の無限次元拡張が,新しく定式化した枠組みの中で成立することを示した.無限次元統計モデルである確率微分方程式の無限次元パラメータ推定問題に適用することを踏まえて具体的な最尤推定量の構成を行った.

現代の医学・工学などの分野で応用されている数学的な理論の代表例の一つとして,現象を記述する偏微分方程式を用いた順問題の研究がある.微分方程式の解の存在や一意性,与えられたデータに対する連続性等の順問題に対しては,様々な角度から解析されている.一方で応用科学として多くの分野と関連して現れる逆問題の解の構成に対する数学的研究は体系的には進んでおらず,様々な問題点が指摘されている.本研究課題では,そのような問題点の一つとしてノイズが混入した状況下での逆問題の数学的取扱いについて解析を行った.数理モデルとしての微分方程式の解の一部の情報からその方程式の係数を決定するという逆問題の解の一意性,安定性などの基本的な適切性がノイズの影響下ではどのような枠組で成り立つのかを解析することは単に数学的重要性だけでなく,非破壊検査や断層撮影法等に現れる逆問題を適切に離散化し精度よく数値計算を行うために必要となっている.工学や医学など多くの分野と関連して現れる確率微分方程式で記述される入出力システムにおいて,解に相当する出力データの観測から入力信号を推定するという逆問題を取り上げ,この逆問題の解析手法の確立するための数理モデルを構築し解析を行った.具体的には,確率微分方程式の逆問題を,無限次元パラメータ推定の問題として定式化した.最近の研究成果により,未知入力をパラメータとすると,適切な仮定の下で確率微分方程式の解はパス空間上に統計モデルと呼ばれる確率分布族を定めることは示されている.無限次元版のパラメトリック推定理論として,Cramer-Raoの不等式とFisher情報量の無限次元拡張が,新しく定式化した枠組みの中で成立することは既に示した結果であるが,無限次元統計モデルである確率微分方程式の無限次元パラメータ推定問題に適用することを踏まえた最尤推定量の構成し成果を得た.本研究では実施計画どおりに応用科学(特に医学・工学)に現れる問題を確率微分方程式でモデル化し,数学解析,情報理論および数値計算を用いて確率的挙動が与える影響について解析を行った.新たに設定した数理モデルにおいても無限次元版のパラメトリック推定理論として,Cramer-Raoの不等式とFisher情報量の無限次元拡張が,新しく定式化した枠組みの中で成立することを示し順調に進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。無限次元統計モデルである確率微分方程式の無限次元パラメータ推定問題に適用することを踏まえて具体的な最尤推定量の構成を行ったが,今後の推進方策として,医学・工学への応用を念頭においた実際の確率微分方程式の逆問題の数値解法のために最尤推定量を数値的に計算するための近似アルゴリズムを構築する予定である.また,波動方程式やシュレーディンガー方程式の逆問題研究のために,無限次元空間上でのFourier-Wiener変換の拡張を考察する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
力学から考えた歯科理想咬合湾曲面の創成と具現化

本研究は,まず個体に応じた歯列の幾何形状を正確に求め,各歯に働く咬合力および咬合モーメントを明確に定義し同定する.そして,歯列,咬合筋系,下顎を含めた下顎系3次元力学モデルを構築し,従来の幾何学や生理学的観点ではなく,力学の観点から3次元の咬合力学バランスを評価し理想とする新たな咬合湾曲面を創出し具現化することを目指したものである.そのために,以下の項目を実施した.・個体の顔面特長寸法を計測するために,デジタルカメラを用いたキャリブレーション技法の画像処理技術に基づく3次元非接触計測装置の開発を行った.カメラパラメータ決定のための因子を抽出し,最適値の同定を行った.精度保証をするための最適なシステム構成を検討するとともに,皮膚の厚みの補正を行った結果,セファロレントゲン写真からの寸法に比べて約6%程度の範囲内で計測できることがわかった.下顎頭から歯列代表点および下顎代表点といった特長をとらえるための寸法を計測し,咬合解析シミュレータの幾何形状情報をオンラインで与えることができるようになった.・咬合圧力のスカラー値を計測する既存設備のオクルーザから圧力分布データを取得するシステムを開発した.歯列の接触領域を画像処理により区分化し,各歯に働く咬合力および咬合モーメントを解析し,個体に応じた下顎-咬合筋系-歯列の3次元力学モデルの構築を行った.・計算力学手法により下顎系に生じる咬合力バランスを評価し,下顎頭に生じる支持反力が最小になるための力学的に理想とする咬合曲面(球面近似)の中心点が解析により抽出珂能になった.従来からの統計的なデータと比較すると,前後方向に5mm程度ずれていることがわかった.本研究は,まず個体に応じた歯列の幾何形状を正確に求め,各歯に働く咬合力および咬合モーメントを明確に定義し同定する.そして,歯列,咬合筋系,下顎を含めた下顎系3次元力学モデルを構築し,従来の幾何学や生理学的観点ではなく,力学の観点から3次元の咬合力学バランスを評価し理想とする新たな咬合湾曲面を創出し具現化することを目指したものである.そのために,以下の項目を実施した.・個体の顔面特長寸法を計測するために,デジタルカメラを用いたキャリブレーション技法の画像処理技術に基づく3次元非接触計測装置の開発を行った.カメラパラメータ決定のための因子を抽出し,最適値の同定を行った.精度保証をするための最適なシステム構成を検討するとともに,皮膚の厚みの補正を行った結果,セファロレントゲン写真からの寸法に比べて約6%程度の範囲内で計測できることがわかった.下顎頭から歯列代表点および下顎代表点といった特長をとらえるための寸法を計測し,咬合解析シミュレータの幾何形状情報をオンラインで与えることができるようになった.・咬合圧力のスカラー値を計測する既存設備のオクルーザから圧力分布データを取得するシステムを開発した.歯列の接触領域を画像処理により区分化し,各歯に働く咬合力および咬合モーメントを解析し,個体に応じた下顎-咬合筋系-歯列の3次元力学モデルの構築を行った.・計算力学手法により下顎系に生じる咬合力バランスを評価し,下顎頭に生じる支持反力が最小になるための力学的に理想とする咬合曲面(球面近似)の中心点が解析により抽出珂能になった.従来からの統計的なデータと比較すると,前後方向に5mm程度ずれていることがわかった.