hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オンライン誤り検出可能・セルフテスト容易な高信頼算術演算回路に関する研究

オンライン誤り検出可能なオーバーヘッドの小さいプレフィックス加算回路を提案したほか、セルフテストが容易でなおかつオンライン誤り検出可能な桁上げ選択加算回路を提案した。浮動小数点演算回路に関して、完全な二重化の代わりに部分的な二重化を行うことで1 ulpより大きな誤りは必ずオンライン誤り検出できる部分二重化浮動小数点乗算回路のほか、剰余符号による検査を二段階で行うことで丸め等における誤りを検出可能な浮動小数点演算回路を提案した。このほか、オンライン誤り検出可能な3オペランド複素数乗算回路の提案を行った。本研究は、ディジタル集積回路の中心機能である算術演算を実現する算術演算回路を高信頼とするため、演算結果の誤りをオンラインで検出(オンライン誤り検出)できるだけでなく、出荷後に生じる永久故障の検出のためオンラインで少ないパターンで演算回路全体をテストできる、セルフテストも容易な算術演算回路の開発を目的とする。今年度は、以下の点を実施した。1.加算回路はVLSIを構成する重要なコンポーネント回路である。加算回路の方式はさまざまあるが、構成の柔軟性からプレフィックス加算回路が広く用いられている。このプレフィックス加算回路について、加算器の構造・性質に注目することで従来の構成法よりも小さな回路面積でオンライン誤り検出可能な新たな構成法を論文として発表した。この加算回路を用いることで、信頼性の高いVLSIをより低いコストで実現できる。2.科学技術計算では浮動小数点演算がよく用いられる。大規模なシミュレーションなどの計算では多くの浮動小数点演算回路を長時間使用することになるため、オンライン誤り検出は重要である。今年度は、オンライン誤り検出可能な新たな浮動小数点演算回路を開発した。この演算回路では、演算途中と最終出力の2段階で演算の正しさをチェックする。新たな演算回路では、従来の剰余符号のみを用いる手法では検出が難しかった演算回路の内部の丸め演算に起因する誤りなどが検出可能になる。本研究は、ディジタル集積回路で多く用いられる算術演算回路を高信頼とするため、演算結果の誤りを動作時に検出(オンライン誤り検出)できるだけでなく、出荷後に生じる回路の永久故障を少ない入力パターンでテストできるセルフテストも容易な算術演算回路の開発を目的とする。1.部分二重化を用いたオンライン誤り検出可能な浮動小数点乗算器について研究を進めた。提案乗算器では単純に浮動小数点乗算器を二重化するのではなく、浮動小数点乗算器の内部で大きな面積を占める仮数乗算回路について、チェック用回路では小面積なTruncated乗算器を用いる。IEEE754形式に合わせた詳細設計を示し、その回路について回路面積、遅延時間の評価をおこない、単純な二重化と比較して、3割から4割程度の面積オーバーヘッドの削減が確認できた。また、故障シミュレータを用いたランダムパターン評価を行うことにより誤りの検出能力の評価を行い、提案乗算器が誤りを見逃すのが1 ulpの誤りに限られる事、よく用いられている剰余を用いた乗算器よりも誤りを見逃した際の平均の誤差が大幅に小さいことを明らかにした。2.信号処理などに多用される複素数乗算について、オンライン誤り検出が可能な3オペランド複素数乗算回路を提案した。従来のオンライン誤り検出可能な複素数乗算回路を用いて構成したものと回路面積、遅延時間の観点で評価を行い、8ビットや16ビットの構成においては回路面積、遅延時間いずれについても優位であることが明らかになった。32ビットの構成については遅延時間について従来手法より優位であることが明らかになった。本研究は、ディジタル集積回路で多く用いられる算術演算回路を高信頼とするため、演算結果の誤りを動作時に検出(オンライン誤り検出)できるだけでなく、出荷後に生じる回路の永久故障を少ない入力パターンでテストできるテスト容易な算術演算回路の開発を目標とした。1.今年度はテストが容易で,さらにオンライン誤り検出可能な桁上げ選択加算器をあらたに考案した。故障モデルとして単一縮退故障を考えるとき、ビット幅等に依存せず10個の入力パターンでテストできる。動作中に単一の縮退故障による回路出力の誤りの検出も可能で、回路の二重化された桁上げ出力の比較、および、回路が出力する和のパリティ予測値と和の出力のパリティの比較により誤りを検出できる。2.昨年度までに考案した、部分二重化を用いたオンライン誤り可能な浮動小数点乗算器について、今年度は論文としてまとめ上げた。提案乗算器は、故障による1ulpの誤りを見逃すことがあるが、仮数部の出力のチェックのため面積の小さいTruncated乗算器を用い、これまでオンライン誤り検出の手法として広く用いられてきた単純な二重化と比較して回路面積を小さくできる。3.昨年度までに、オンライン誤り検出可能な3オペランド複素数乗算回路や、演算途中と最終出力の2段階で演算の正しさをチェックする浮動小数点演算回路を提案した。また、パリティ予測方式を用いる従来の構成よりも面積オーバーヘッドの小さいオンライン誤り検出可能なパラレルプレフィックス加算器を提案し、査読付き論文として出版した。当初目標とした、テスト容易でオンライン誤り可能な算術演算回路を提案でき、また、当初の目標にはなかった、オンライン誤り検出可能な浮動小数点演算回路を提案できた。本研究の成果は信頼性の高いディジタルシステムの設計に寄与すると思われる。

浮動小数点演算回路に関して、完全な二重化の代わりに部分的な二重化を行うことで1 ulpより大きな誤りは必ずオンライン誤り検出できる部分二重化浮動小数点乗算回路のほか、剰余符号による検査を二段階で行うことで丸め等における誤りを検出可能な浮動小数点演算回路を提案した。このほか、オンライン誤り検出可能な3オペランド複素数乗算回路の提案を行った。オンライン誤り検出可能な算術演算回路の研究について、浮動小数点乗算器や複素数乗算器など当初の計画にはない新規性のある構成を考案することができた。このため、研究はおおむね順調に達成されている。計算機システム部分二重化を用いるオンライン誤り検出可能な乗算器の研究については研究論文としてまとめ論文誌へ投稿することを目指す。セルフテスト容易な算術演算回路についての研究が充分には進んでいないため、加算器・乗算器を対象として引き続き研究を進める。また、オンライン誤り検出可能な新たな算術演算回路の探索も加算や乗算、複素数演算に注目して継続して進める。オンライン誤り検出可能な加算回路について新たな構成法をまとめることができた。浮動小数点演算回路におけるオンライン誤り検出についても研究が進展し、新たな演算回路を開発できた。オンライン誤り検出可能な演算回路については新たな手法の開発が進んだため、今後回路面積や故障検出率等の評価を進め、成果をまとめることを目指す。一方で、動作中に回路に故障が無いことをテストできる(セルフテストできる)演算回路の開発についてはやや遅れている。加算回路に注目し、対象とする回路方式やテストパターンの設計についての検討を行い、新たな回路の開発を目指す。
ランダム力学系の研究とその応用

今年度は以下の2つの課題について研究した。第1の課題は2次元の線形のランダムな力学系のリヤプーノフ指数の分離についての研究で、2次元の特殊性でこの系は常にシンプレクティク構造を持つ力学系に変形できることを使い、系が1つのパラメータに依存するとき、そのほとんどすべてのパラメータについて一般的な条件の下でリヤプーノブ指数が分離することを示した。これをある欧文雑誰に投稿したが、残念なことに掲載されなかった。第2の課題は、1次元のランダムポテンシャルを持ったシュレーディンガー方程式を有限区間で境界条件の下で考えたときの固有値の、区間を無限にしたときの極限分布についての研究である。これについて個々の固有値については、ポテンシャルがブラウン運動または増大する複合ポアソン過程の微分の場合に極限分布を得ることができた。ブラウン運動の微分の場合には先行結果があるものの、増大するポアソン過程の場合には新しい結果である。1980年代の初頭にMolchanov等がこの場合に結合分布も含めて極限定理をCMPに発表しているが、その証明には重大な誤りがあることを発見した。結合分布について正しい結果を得ることについて研究を進め、結合分布を特徴付ける方程式を得た。この間、2007年の夏には1ヵ月半ベトナム国立大学ハノイ校のN.H.Du教授を訪問し、研究交流を持った。またこの方面の研究者である南慶応大学教授、Boumaza学振特別研究員の來阪の受け、この分野について研究交流した。1次元Dirac方程式の一般化であるシンプレクティクな構造をもった線形微分方程式についてその係数がランダムでエルゴート性をもつとき、リヤプーノブ指数が異なる(分離する)条件を一般的な形で与えることに成功した。これは1次元シュレーディンガー作用素の場合に小谷により得られていた結果の拡張であるが、シュレーディンガーの場合と異なり、スペクトル測度から方程式の係数が一意的に決まらないので、そこに新しい工夫が必要であった。この結果は海外の関心を持つ研究者に送付した。ハノイ大学のN.H.Du教授を招聘し、この成果を説明しよい評価を得た。この結果は論文としてまとめ、すでに海外の専門誌に投稿中である。昨年の秋からはランダム行列の研究に重点を移している。この方向からランダムスペクトルの問題を考察することに方針を若干修正した。1次元シュレーディンガー作用素でポテンシャルがホワイトノイズであるとき、有限区間では離散的な固有値を持つが、区間を大きくしていったときに、それぞれの固有値がどのような極限分布に収束するか計算している。現在、各固有値についての極限定理は得ているが、関心はすべての固有値の同時分布を求めることにある。まだ成功していないが、方針はもっており、それに従い計算を進めている。これを果たした後、帯状領域ないしは多次元での同様の極限分布を計算することを考えている。
徳川儒学思想における明清交替--政治と学問の〈正統性〉評価の変遷

本研究では、中国での「華夷変態」を、短絡的に日本でのナショナリズム運動と国学運動の勃興に結びつけるのではなく、徳川中期・後期の儒学者たちの正統性認識の変容として検討した。本研究により、限られた江戸の儒学者を通してだが、明清交替期を経て清朝の各時代の学術が徳川日本に移入するに際して、時代の局面ごとにどのような形で受容され、いかなる反応を生んだのかについて見取り図を描くことができた。徳川儒学の独自な問題意識と展開のもと、幕府儒者の周辺においても清朝学術の批判的摂取が行われていたことが判明した。研究の初年度として、徳川幕府が清朝政府に政権の〈正統性〉を認めた享保年間の学問を中心に調査・研究を行った。(1)国立国会図書館の古典籍資料ばかりでなく、東アジアの一次資料・二次文献をハーヴァード燕京図書館で調査することと、(2)日本国内以外にも人的な研究ネットワークを拡げ、国内外の各種の研究会や国際学会をとおして中国・台湾・香港・韓国・ベトナム、また英語文化圏の研究者たちと意見交換を行い、研究方法と視角について新たな示唆を得ることに力点を置いた。具体的には(a)荻生徂徠の古文辞学提唱の契機となった、明中期の王世貞・李攀龍ら前後七子について、中国・韓国における研究状況をおさえた。本研究にとって有意義な比較となったのは、16世紀後半における朝鮮での前後七子の文学論受容とそこからの離反の問題であった。また(b)徂徠や宣長を含め、明・清期に李氏朝鮮・徳川日本などの東アジアの思想が哲学から文献学研究へと大きく質的な転回を遂げることに注視する欧米圏研究者たちの比較研究との交流も有益であった。ただしこれらは、古代文化追究と一体になって行われた当時の歴史文献の研究がそれぞれの政治社会のアイデンティティ確立に寄与したことが説くが、中国の王朝交替という東アジアの政治秩序転回との関係は問われていない。さらに(c)中国・台湾の研究者たちとは、中国古典の注釈書をめぐる文献学的な国際比較研究を「儀礼」との関係から議論した。徳川儒学思想史を、同時代の東アジア思潮と現在の国際的な研究環境のもとで捉え直す試みとして、今年度はアメリカにおけるアジア歴史学研究の現状を把握するために、ハーヴァード燕京研究所や全米アジア学会(諸地区の地域学会を含む)での研究報告、アメリカ歴史学会への参加も行った。今後、東アジアでの研究交流の機会を増やして議論を重ね、最終年度の研究成果発表に備えるつもりである。研究の第二年度として、享保年間および享保年間以前の、徳川幕府周辺の知識人たちによる同時代的な中国情勢の分析と評価を中心に調査・研究を行った。(1)林春斎・林鳳岡編纂の『華夷変態』・『崎港商談』等の外交文書集に収録された情報と、編集担当の儒者たちの明・清朝それぞれの政権認識の関連づけを試みた。また清初の諸史料から浮かびあがる実際の様子と、日本側の諸史料に載る受容された情報との比較検討に着手した。(2)これまで幕府周辺の知識人たちの対外認識に注視してきたが、視角外においてきた日本国内の藩政との接点を探る必要があり、近年の日本思想史分野の新しい研究潮流である牧民の思想・明君録、また書物研究の成果を整理し、それらとの対話を行った。その結果、幕藩制の支配正統性において意義を有するとされる仁政思想が、国内にとどまらず、東アジア儒学史において、とりわけ明清交替期に如何なる意味をもつのかという新たな問いを抱えるに至った。(3)同時代の東アジア思潮と現在の国際的な研究環境のもとで徳川思想史を捉え直す試みとして、今年度も、ハーヴァード燕京研究所や全米アジア学会(地域学会を含む)への参加や報告、さらに政治思想として新たな分析枠組みの示唆を得るために、アメリカ中西部政治学会、国際政治思想学会に出席した。UCバークレー東アジア図書館やジョンズ・ホプキンス大学図書館ほか、アメリカ議会図書館・公文書館で史料調査も行い、日本国内では容易にアクセスできない豊富な英語の研究文献を含む諸資料を複写し持ち帰った。研究の最終年度として、享保年間から幕末期までの明清儒学受容をまとめる作業を行った。過年度までの研究を見直し、当初予定していた徳川政権初期の明儒学受容ではなく、祖徠学以降の徳川中期・後期思想における明清交替の影響について、対象を拡げて分析を深めることに力を注いだ。従来の本研究に新たに付け加えて検討したのは、以下の諸点である。(1)学問と文芸の接触:清朝学術の受容基盤となったのが、経典解釈などの儒学の哲学的側面のみならず、詩論・文学論であったことを踏まえて、順治・康煕年刊の書籍蒐集と文芸結社の活動を関連づけた。

(2)学術コミュニティの社会的環境とその偏差:とくに乾隆期学術が本格的に受容された化政期において、舶載漢籍所蔵の諸文庫への接近度合いが清朝考拠学の受容とその評価にどのように影響しているのかを分析した。(3)儒学者による同時代の清朝中国評価:清朝の資料に基づいて行われるようになる清朝中国の評価が、日本での清学術理解の深化に伴いどのように変化するかを、幕末に至までの清朝経世論の選択的摂取に即して明らかにした。清朝の各時代の学術が、時代の局面ごとにどのような形で受容され、いかなる反応を生んだのかについて、江戸を中心とする限られた儒学者を通してだが、およその見取り図を描くことができたと考える。徳川儒学の独自な問題意識と展開のもと、幕府儒者の周辺でさえ清朝学術の批判的摂取が行われていたことが判明し、中国哲学史を基準として徳川儒学思想史を整理する従来の捉え方には再考が求められる。これらの研究内容については、日本政治学会や各種の研究会で報告を行い、分野を越えた研究者たちから批評を受けた。
整形外科手術の低侵襲化への骨形成タンパク(BMP)利用の基本理論と手技の確立

骨形成蛋白(Bone Morphogetic Protein, BMP)は骨に微量含まれるタンパク質であり、骨に再生能力をもたらす局所因子(サイトカイン)とされている。1988年にはじめてBMPの遺伝子が同定され、遺伝子組み替え技術をつかって合成に成功した(recombinant BNP, rBMP)。このrBMPを有効に利用すれば自家骨移植することなく骨の再生修復ができるはずであり、整形外科での治療に広く応用できる可能性が高い。しかしその臨床応用にあたって解決すべき問題が残されている。その問題の主なものは1.至適なDDS(drug delivery system)が確立されていないこと。すなわちBMPを局所で安全かつ有効に作用させるための適切な担体が得られていないこと。2.ヒトではBMPに対する反応性が低いことである。したがって本研究では1.適切なBMPのDDSを確立すること、2.ヒトのBMPにたいする反応性を高める方法を開発すること3.整形外科手術でBMP/担体の複合体をできる限り低侵襲に骨形成が必要な部位に導入する技術を確立すること、である。研究開始以来、現在までに得られた成果を列記する。1.従来BMPの担体として汎用されてきた家畜由来のコラーゲンにかわるものとして合成ポリマー(ポリ乳酸ポリエチレン共重合体)を開発した。このポリマーは分子量を調整すると液体状から硬いゲル状まで性質が変えることができ、用途に応じて選択できる利点がある。2.液状ポリマーを担体として1mgのrBMP-2をビーグル犬の胸椎前方に注入することで低侵襲に脊椎前方固定が可能であることを実証した。手術手技についてはさらに改良中である。3.ゲル状ポリマー/BMP複合体を表面に塗布した多孔性生体材料(金属、セラミック)によってウサギ上腕骨、ビーグル犬脛骨の大きな骨欠損の修復が可能であることを実証した4.BMPに対する感受性を高める薬剤としてphosphodiesterase阻害剤であるRolipramが有効であることを発見した。その他の薬剤についてもさらに検索中である。1.BMP担体用ポリマーの改良と至適化.従来開発してきたPLA-PEGポリマーをさらに改良してより低用量のBMPによって有効に骨形成を惹起できるものを開発した。2.BMP/合成担体(ポリ乳酸-ポリエチレン共重合体、PLA-PEG)複合体注入による低侵襲脊椎前方固定法の開発.ビーグル犬を用い、その胸椎固定をBMP/PLA複合体の注入によって試みた。脊椎前方の胸壁胸膜下に50μg、または100μgのリコンビナントBMP-2を含有したPLA-PEGを1ml注入し、レントゲン撮影により経時的に観察している。100μgBMP群で8週後に骨形成が観察できた。現在個体数を増加し、椎体固定の平均所用時間、椎間固定成功頻度および組織学的検索を行っている。3.大腿骨近位部骨欠損修復を目指した動物実験.人工股関節再置換に際しての大きな問題となっている近位大腿骨欠損を再生修復する方法の開発を始めた。BMP/合成担体複合体と人工骨頭を複合させて骨形成促進活性を持たせたビーグル犬の大腿骨頭および近位大腿骨骨幹部を切除してその人工骨頭を設置した。手術後4週で人工骨頭周囲の骨欠損部に大量の骨形成が観察できた。この方法の骨欠損修復に対する有効性についてさらに詳細な検討を行っている。4.骨形成増幅効果を有する薬剤の検索。

骨折などの骨損傷修復反応で見られるBMPの遺伝子発現の局所的亢進によって骨折治癒療法の低侵襲化および能率化を試みている。現在のところBMPの拮抗サイトカインであるTNF-alphaの産生抑制効果があるphosphodiesterase type4阻害剤の投与によって骨再生が促進できることがわかった。現在その作用機序について検索を行っている。骨形成蛋白(Bone Morphogenetic Protein,BMP)は骨に微量含まれるタンパク質であり、骨に再生能力をもたらす局所因子(サイトカイン)とされている。1988年にはじめてBMPの遺伝子が同定され、遺伝子組み替え技術をつかって合成に成功した(recombinant BMP,rBMP)。このrBMPを有効に利用すれば自家骨移植することなく骨の再生修復ができるはずであり、整形外科での治療に広く応用できる可能性が高い。しかしその臨床応用にあたって解決すべき問題が残されている。その問題の主なものは1.至適なDDS(drug delivery system)が確立されていないこと。すなわちBMPを局所で安全かつ有効に作用させるための適切な担体が得られていないこと。2.ヒトではBMPに対する反応性が低いことである。したがって本研究では1.適切なBMPのDDSを確立すること、2.ヒトのBMPにたいする反応性を高める方法を開発すること3.整形外科手術でBMP/担体の複合体をできる限り低侵襲に骨形成が必要な部位に導入する技術を確立すること、である研究開始以来、現在までに得られた成果を列記する。1.従来BMPの担体として汎用されてきた家畜由来のコラーゲンにかわるものとして合成ポリマー(ポリ乳酸ポリエチレン共重合体)を開発した。このポリマーは分子量を調整すると液体状から硬いゲル状まで性質が変えることができ、用途に応じて選択できる利点がある。2.液状ポリマーを担体として1mgのrBMP-2をビーグル犬の胸椎前方に注入することで低侵襲に脊椎前方固定が可能であることを実証した。手術手技についてはさらに改良中である。3.ゲル状ポリマー/BMP複合体を表面に塗布した多孔性生体材料(金属、セラミック)によってウサギ上腕骨、ビーグル犬脛骨の大きな骨欠損の修復が可能であることを実証した。4.BMPに対する感受性を高める薬剤としてphosphodiesterase阻害剤であるRolipramが有効であることを発見した。その他の薬剤についてもさらに検索中である。
妊婦の摂取栄養が子どもの脳と精神に及ぼす影響

子宮内胎児発育遅延による低出生体重児では学習障害や気分障害など発達障害の発症率が高いことが指摘されている.しかしながら子宮内胎児発育遅延の原因は妊婦の低栄養,妊娠高血圧症,先天奇形など多様であるため低出生体重児における発達障害の発症機序の詳細は不明である.本研究では若い女性の痩せ志向に着目し,妊娠中の摂餌制限が子ども脳と精神の発達に及ぼす影響をマウスを用いて検討した.妊娠中に摂餌制限を受けた母獣から産まれたマウスは,正常マウスと比較して小さく,認知機能や情動に異常が認められた.本研究結果は妊婦のダイエットは子宮内胎児発育遅延の原因となるだけでなく,子どもの精神発達に影響を及ぼすことを示唆する.子宮内胎児発育遅延(IUGR)による低出生体重児では精神発達遅滞,発達障害のリスクが高いことが指摘されている.しかしながらIUGRの原因は母体の栄養不良,胎盤機能不全,妊娠高血圧症,先天奇形など多様であるため,低出生体重児における神経発達障害の原因および発症機序は不明である.IUGRの原因の一つとして若い女性の痩せ志向が挙げられることから,本研究では妊婦の低栄養が児の神経発達障害の危険因子となる可能性を検討した.実験は妊娠ddYマウスに30%の摂餌制限を行うことでIUGRを再現し,出生体重が正常産仔より16%小さい低出生体重児モデル(IUGRマウス)を作成した.生後3週齢および7週齢においてIUGRマウスの自発運動量,情動,認知機能などの行動学的解析を行った後,脳重量,海馬体積,神経幹細胞数など組織学的解析を行った.その結果,IUGRマウスはオープンフィールド試験において不安様行動,物体認識試験において低い認知機能を呈した.特に雄性IUGRマウスは正常マウスと比較して有意に低い認知機能を呈した.組織学的検討ではIUGRマウスの脳重量は有意に小さく,記憶を司る海馬体積は小さい傾向にあった.一方,生後3週齢,7週齢における海馬歯状回の内在性神経幹細胞数は正常マウスと比較して有意な差は認められなかった.本研究から妊娠中の摂餌制限という単純な負荷によって子どもの情動,認知機能は障害され,また脳の器質的発達も妨げられたことから,妊婦の低栄養は子どもの神経発達障害の危険因子となると考えられる.子宮内胎児発育遅延による低出生体重児では学習障害や気分障害など発達障害の発症率が高いことが指摘されている.しかしながら子宮内胎児発育遅延の原因は妊婦の低栄養,妊娠高血圧症,先天奇形など多様であるため低出生体重児における発達障害の発症機序の詳細は不明である.本研究では若い女性の痩せ志向に着目し,妊娠中の摂餌制限が子ども脳と精神の発達に及ぼす影響をマウスを用いて検討した.妊娠中に摂餌制限を受けた母獣から産まれたマウスは,正常マウスと比較して小さく,認知機能や情動に異常が認められた.本研究結果は妊婦のダイエットは子宮内胎児発育遅延の原因となるだけでなく,子どもの精神発達に影響を及ぼすことを示唆する.本研究は女性の痩せ志向による妊娠中の低栄養が子どもの脳と精神の発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的として研究を行なっている.初年度は食事制限による子宮内発育遅延(IUGR)モデルの神経幹細胞を用いたin vitroの実験を行う計画であったが,安定したIUGRモデルの作成法の樹立とモデルの行動学的特性を決定することが先決であると考えられたため,計画の順序を一部変更した.食事制限によるIUGRモデルマウスの作成はプラグ確認後の出産が不安定で困難であったが,妊娠8日目から正常妊娠動物の摂餌量に対し70%の摂餌制限を行うことで正常産仔より約18%体重の軽いIUGRマウスを作成する方法を確立した.さらに齧歯類の脳の発達は生後7日目がヒトの新生児に相当することから,さらに授乳7日目まで母獣の摂餌制限を続けた.このIUGRマウスの経時的な体重変化,開眼日,正向反射試験,背地走性試験,オープンフィールド試験,物体認識試験を行うことで身体的,行動学的特徴を評価した.これまでの結果から正常マウスと比較してIUGRマウスは8週齢までの体重が軽く,開眼日は約1日遅れるなどの身体的な発達の遅れが認められた.行動学的にも協調運動の発達に遅れが認められ,オープンフィールド試験では不安様行動が観察された.さらに物体認識試験を利用した学習記憶能力の評価においても障害が認められた.以上の結果をまとめると本研究で作成したIUGRマウスは精神運動発達遅滞を生じるモデルであると考えられる.本研究のIUGRマウスは薬物や外科的処置を行わずに摂餌制限のみで作成されているにもかかわらず,身体的発達の遅れのみならず不安や学習障害などの精神的な異常も認められた.これは若い女性の痩せ志向によるダイエットなどの食事制限が子どもの精神発達遅滞の危険因子となることを示唆する.初年度はIUGRモデルの作成方法を確立し,安定したIUGRマウスを入手できる状況になり,またIUGRマウスの行動学的特徴に関しても大要を明らかにすることができた.今後,詳細な行動学的特徴を調べるために更なる行動実験の必要があり,行動と関連した脳内変化の探索が今後の課題である.これまでに行動実験の終了したすべての動物の脳は染色用サンプルとして準備作成してある.今後はこれらを使用して当初の計画通り神経幹細胞を中心として組織学的検討を行う予定である.In vitroにおいては初年度に確立したIUGRマウスを使用して神経幹細胞の培養を行い増殖能,分化能を調べる予定である.

次年度の研究費は主に組織学的検討を行うための各種抗体の購入,神経幹細胞の培養に必要な試薬の購入に使用する.また一部は本研究成果を論文発表するための英文校正費に使用する予定である.
東シナ海における微生物食物連鎖-群集構造の多様性と種の多様性-

微生物食物連鎖を構成するプランクトンのうち、サイズの小さなピコプランクトンおよびナノプランクトンは、それよりもサイズの大きいマイクロプランクトンとは異なる分布挙動を示すことが明らかになった。ピコ、ナノプランクトンは、東シナ海内においてほぼ均一に分布し、水塊の違いによる現存量の違いは極めて小さい。しかしながら、マイクロプランクトンは、水塊のちがいによるその現存量の変動が大きく、大陸棚水影響域でより高密度分布を呈し、黒潮水影響域でより低密度分布を呈した。マイクロプランクトンの重要な構成者である繊毛虫プランクトン群集は、独立栄養ナノプランクトンとの間で、現存量における正の相関が有意であった。両プランクトン群集の好適な増殖環境は類似しており、独立栄養ナノプランクトンは繊毛虫プランクトンの好適な餌サイズであることから、両者の間には密接な食う食われるの関係が存在する可能性が考える。また、繊毛虫プランクトンのうち殻を持たない分類群は、殻をもつ有鐘繊毛虫に対して、その現存量が圧倒的に優占するにもかかわらず、未同定種が少なからずも含んでいることが明らかとなった。そのうち、サイズの大きな個体については種の判別が可能であり、subclass Choreotrichiaに属する新Tontonia種について記載し、その生態学的特性を明らかにした。1998年度は、微生物食物連鎖の構造を把握するために、ピコプランクトン、ナノプランクトンおよびマイクロプランクトンの豊度を同時に調査した。長崎大学練習船長崎丸の春季北部東シナ海調査航海で得られた試料を用いた(全12測点)。ピコプランクトンはDAPIで、また、ナノプランクトンはProflavinで染色を行い、蛍光顕微鏡をもちいて計数した。マイクロプランクトンは定量渡銀染色法により永久プレパラートを作成し、生物顕微鏡をもちいて計数した。クロロフィルα濃度を環境要因として同時に計測した。ピコプランクトンの豊度は5.4×10^8-3.6×10^9cells/lで、深度方向に対する違いはあまり顕著ではなかった。ナノプランクトンの濃度は4.6×10^5-6.0×10^6cells/lで、大陸側で、かつ表層で高い傾向を示した。マイクロプランクトンの豊度は5.1×10^2-2.5×10^5cells/lで、水平方向に対する変化が大きく、クロロフィルa濃度の最大値を示した測点で最大であった。クロロフィルa濃度とプランクトン豊度との関係は、いずれのグループにおいても相関は正であった。しかし、その傾きはピコ、ナノプランクトンで小さく互いにほぼ同値、マイクロプランクトンで大きくなっていた。北部東シナ海春季において、ピコプランクトンとナノプランクトンは互いに密接な関係を持ち、両者の重要性は、植物プランクトン現存量の小さいところでより大きいと考えられる。一方、マイクロプランクトンはピコ・ナノプランクトンとの関係が密接であるとは言い難く、その重要性は、植物プランクトン現存量の大きなところでより大きくなっていると考えられる。1999年度は南部東シナ海を調査し、得られたサンプルにより群集構造の多様性と主の多様性を同時に解析する予定である。Picoplankton(0.2-2μm)の生物量は、nanoplankton(2-20μm)の生物量よりも大きく、独立栄養のものは、水深が増すにつれて大きく減少するが、従属栄養のものは減少の傾きが緩やかであった。独立栄養picoplanktonの現存量と従属栄養nanoplanktonの現存量は正の相関が有意であり、両プランクトン群集にとって、好適な環境条件は似ていると考えられる。全microplankton(20-200μm)の現存量は、クロロフィルaの最大層よりも浅層で最大値を示した。また、渦鞭毛藻類および繊毛虫類では、鎧板や殻をもたない裸のものが優占していた。大陸棚域と黒潮域を結ぶ側線上のmicroplanktonのバイオマスは、黒潮側の測点でやや高く、また、その分類群組成は一様ではなかった。

繊毛虫プランクトンの分布および分類群組成では、表層でsubclass Choreotrichia、特にsuborder Oligotrichinaが優占し、深層ではsubclass Choreotrichia以外の繊毛虫プランクトンが優占した。殻を持つ有鐘繊毛虫suborder Tintinninaの出現割合は、全測点、全層を通してわずかであった。一部の繊毛虫は種のレベルまで分類することができ、種ごとに水温、塩分に対する出現特性が異なることがわかった。
亜鉛欠乏による生体影響、とくに異常環境下での影響に関する実験的研究

ラットの亜鉛欠乏モデルに対して高圧酸素曝露を行い、その影響を引き続いて調べた。また、このモデルに対して、亜鉛を経口摂取させ、その効果についても調べた。亜鉛欠乏ラットを高圧タンクに入れ、100%酸素を用いて2.8絶対気圧、60分間の高圧曝露を行った。肺破裂および空気塞栓症を起こさぬように注意深く大気圧まで減圧し、ラットの状態を調べた。その後、白血球数および肺組織における変化を調べた。その結果、亜鉛欠乏状態は、高圧酸素の影響(肺の炎症の程度や酸素曝露に対する抵抗性)が通常のラットよりも大であることが知られた。また、亜鉛欠乏ラットに亜鉛添加食を与えたものや、亜鉛欠乏状態の程度が低いものについては、酸素曝露の影響は弱いことも病理組織学的検査結果のみではあるが示唆された。また、一連の実験に用いることを予定して、亜鉛再供給の影響についても調べたが、高度の亜鉛欠乏状態にあっても比較的短期間(28日間)程度の亜鉛再供給で、ラットは正常な状態に復することも明らかになった。より短期間の亜鉛再供給の効果についても検討を予定している。亜鉛欠乏が、異常環境化、とくに高気圧環境あるいは高分圧酸素環境といった宇宙環境に滞在したときの影響を調べるのが本研究の目的である。本年度は、その基礎的データとなる、亜鉛欠乏モデル作製条件と、そのモデルにみられる生体変化を調べ、それらにみられる症状が、異常環境滞在中に、どうなるかを調べる基礎データを求めた。SD系雄ラットに亜鉛欠乏食を3ヶ月間投与し、その皮膚を調べたところ、重層扁平上皮の異常な角化及び、毛根部を中心としたアポトーシスの亢進が認められた。亜鉛欠乏によるアポトーシスの亢進は、他の部位でも生じることが知られている。又、アポトーシスの亢進には、NDの関与もうたがわれることより、高気圧または高酸素濃度状態では、より、今回みられた生体変化が、著しくなる可能性がある。前年報告したラットの亜鉛欠乏モデル(亜鉛欠乏ラット)を作製し、これらに対して高圧酸素曝露を行い、その影響を調べた。肺破裂および空気塞栓症を起こさぬように注意深く大気圧まで減圧し、呼吸状態など、ラットの状態を調べた。その後、白血球数および病理組織学的に肺組織における変化を調べた。その結果、亜鉛欠乏状態では、高圧酸素曝露の影響(肺の炎症の程度や酸素曝露に対する抵抗性)が通常のラットよりも大であることが知られた。また、亜鉛欠乏ラットに亜鉛添加食を与えたところ、体重増加、血中亜鉛濃度、脱毛などの皮膚症状は、正常に復した。しかしながら、亜鉛欠乏によって一度障害を受けた生殖細胞は、正常に復することはなかった(日本衛生学会総会で発表予定)。こうしたことを、免疫系になど広範にわたって調べるとともに、高圧酸素曝露に対する抵抗性についても検討する予定である。
準結晶の電子状態・物性の理論

本計画研究は、準結晶の電子状態と原子構造に重点を絞り、9つの研究グループが様々な理論的方法により、準結晶の特異性の全貌を明かにすることを目的とした。これにより、以下の様な重要な結果を得た。〔1〕上村のグループは、準結晶に局所的に似ているalphaボロンの研究に着手し、この物質で何故20面体構造が安定なのか、という問題に対する第一原理的な理論を開発した。〔2〕青木は磁場中2次元自己相似系についてホール伝導現象の特異に大きな量子揺らぎの存在を明らかにし、その量子ホール効果との関連を調べた。〔3〕阿部のグループは、ペンローズ格子上のスビン系を考え、その熱力学的性質を高温展開により明かにした。〔4〕上田のグループは、2次元ペンローズ格子の伝導について、サイズ依存性とその揺らぎを系統的に調べた。1次元の準周期系についてはバンドの中心から始まる新しい局在現象を見いだし、相互作用の効果についても調べた。〔5〕合田は、フィボナッチ系に対して、電気抵抗のサンプル平均のもつpower lawや、系の初期位相をずらすことにより現れる新しい構造の詳細を明かにした。〔6〕甲元は、1次元準周期系の或るモデルで電子エネルギー・スペクトルがフラクタルになり、それに対応する波動関数もmultifractal的になることを示し、この解析のために統計力学的手法を導入した。また、一般の準周期系での局在/非局在の問題を検討した。〔7〕時弘のクループは、Al-Mn、Al-Cu-Li準結晶の電子構造を計算し、フェルミ・エネルギー近傍に擬ギャップが開き、構造が安定化していることを示した。〔8〕町田は、準周期性が電子構造に及ぼす効果について、外部磁場や合金化による電子数変化によって非整合性の様子がコントロールできる興味深い系を見いだした。〔9〕山口は、現実の準結晶の原子構造をさらに詳細に調べ、単位胞の頂点に原子を置いたのでは実験を説明できないが、単位胞の面上や内部にも置けば実験を説明できることを示した。また、原子の不等価性を静電ポテンシャルによって解析した。
第二言語習得研究のための英語学習者コーパスの構築とその利用

1.学習者コーパスのデータ書式として必要な情報をもれなく記録できる記録書式を開発した。データは学習者の作業に対して一件ずつ独立させ、学年、性別、年齢、日付、場所、手書き/キーボード入力、時間、課題の種類、辞書使用の有無、作文の形式について、ヘッダーとして記憶できる仕様とした。この方面で広く用いられているCHILDESをもとにしており、汎用性が高い仕様である。2.コーパスデータは広く公開して利用に供することを目的にしている。このため、コーパスの利用、また、データ書式の変換に関する詳しいマニュアルを英文で準備した。3.この書式入力のためフォーマッターを開発し、一般にも広く利用できるようWWW上で公開した。4.データ収集は東京、神奈川、愛知、京都、大阪で行い、各学習者段階ごとに蓄積を行い、コンピュータ可読形式のファイルとして入力し、校正を経た後、フォーマッタにより記述形式を標準化し、ドキュメンテーションを行った。5.エラーに関わる部分について、タグに代わる新しい付加情報の仕組みの開発について検討を行い、ネイティブ・スピーカーによる文をパラレル・コーパスとして利用する方法を開発した。6.コーパスを用いた第二言語習得研究のモデルとして学習者ストラテジー、コミュニカビリティー、n-gramによる共起頻度の分析、形態素習得の順序に関して応用的研究を行った。たとえば、学習者ストラテジーについては従来言われてきたストラテジーについてその頻度を数量的に算定することができただけでなく、利用されるストラテジーは場面に大きく依存しているといった新たな知見を得た。また、語学教育への直接的な利用についてコーパスによる学習支援システムの提案を行った。1記述形式の標準化としてCHILDES形式を基礎とする方式を定めた。学習者コーパスは学習者の中間言語を反映した記述をしなければならない。このため、一般のコーパスとは異なり、学習者のプロフィール、どのような場面など、一般のコーパスとは異なった記述形式が必要である。母語における言語習得を記録したコーパスとして広く利用されているのはCHILDESである。このため、CHILDESとの互換性を保つことができるよう仕様を定めた。データは学習者の作業に対して一件ずつ独立させ、学年、性別、年齢、日付、場所、手書きかキーボード入力か、時間、課題の種類、辞書使用の有無、作文の形式について、ヘッダ-として記録できる仕様とした。2書式入力のプログラムを開発した。プレーンなテキストを記述形式にあわせたファイルに変換する作業はテキスト入力よりも時間のかかる作業となる。このため、作業を自動化するためのData Input Formatterを開発した。フォーマッターはわらわれ研究グループメンバーだけではなく、一般にも広く利用できるようWWW上で公開をしている。http://oscar.lang.nagoya-u.ac.jp/^reiji/formatter.html3データ収集と入力。データ収集は東京、神奈川、愛知、大阪で行い、中学校1年生から大学までの各学習段階ごとに蓄積を行った。大半は手書きのデータであるため、これをコンピュータ可読形式のファイルとして入力し、さらに校正を経た後、フォーマッタにより記述形式を標準化し、ドキュメンテーションを行った。1.データ収集と入力昨年度に引き続き、コーパスデータの増殖を行った。新潟県、東京都、神奈川県、愛知県、滋賀県、大阪府で中学校1年生から大学4年生までの各習得段階ごとに学習者の自由英作文を収集した。データはコンピュータ可読ファイルとして入力し、校正を経たて、標準として定めた書式によりフォーマット化し、ドキュメンテーションを施した。2.タグに代わる仕様の策定当初予定していたタグの標準化を進めたところ、エラーにかかわるタグの付与、また、その利用については必ずしも有効な結果が得られなかった。このため、エラーにかかわる部分について、タグに代わる新しい付加情報のしくみの開発について検討を行った。実験を繰り返した結果、単語レベルでの付加情報に代えて、ネイティブ・スピーカーにセンテンス単位で書き直したもらったものをパラレル・コーパスとして利用する方法を開発した。3.学会発表英語コーパス学会

第12回大会(1998年10月10日、名古屋市・椙山女学園大学)において、「コーパスと英語教育」というテーマで研究代表者、分担者全員がパネラーとなってシンポジウムを開催し、これまでの研究の中間報告をもとに次の発表を行った。コーパスの英語教育への利用の歴史/コーパスによる学習支援システム/学習者コーパスの構築/学習者コーパスによる事例研究/第二言語習得を学習者コーパスまた、1998年12月14-16日に香港中文大学(ホンコン)で開催された、「学習者コーパス、第二言語・外国語習得国際シンポジウム」で朝尾が研究班の代表として参加し、「日本人英語学習者コーパス」というテーマで、これまでの研究の成果の発表を行った。1.この最終年度では(1)不足データの補充を行うとともに、(2)コーパスデータの分析を通し第二言語習得にかかわる知見を提示し、(3)その成果を発表することを目標とした。2.英語学習者コーパスワークショップ(1999年7月30日31日、昭和女子大学)において日本側を代表し、「学習者コーパスと二言語辞書」という題目で発表を行った。近年、記述の精度が向上しつつある二言語辞書においてとりわけ学習辞書においては、目標言語からの記述だけでなく、起点言語からの視点が必要であり、そのためには学習者コーパスの検証が必須であることをコーパスの分析結果から報告した。3.国際応用言語学会(1999年8月1日6日、早稲田大学)におけるシンポジウムで、「エラーのタイポロジー:日本人英語学習者コーパスからの知見」と題して発表を行った。コーパスを語用論的視点から分析する手法により、日本人学習者にはそれ特有の学習ストラテジーがあることを知見として発表した。4.TESOL(米国英語教育学会)(2000年3月14日18日、バンクーバー)において、「学習者コーパスとその誤用論的応用」という題目で発表の予定。(審査の上採択されている)5.発表活動とともに、コーパスを実践的に利用できるよう、よく用いるルーチンをモジュール化し、公開した。
痴呆の成因と診断・治療並びに新薬開発に関する研究

我々は昭和63年度平成2年度の3年間に、痴呆の成因と診断・治療ならびに新薬開発を研究課題として研究を行い、以下の成果(多くは新知見)を得た。1.神経生理学的研究:Alzheimer型老年痴呆(ATD)、多発梗塞性痴呆(MID)のほか、運動ニュ-ロン疾患、透析脳症、脳性麻痺、亜急性連合性脊髄変性症など、痴呆ないし脳機能低下が推測される各種神経疾患では、事象関連電位(P_<300>)、長潜時反射(LLR)、聴性脳幹反射(ABR)、視覚誘発電位(VEP)の潜時が何れも有意に延長していた。2.神経心理学的研究:上記の症例では、長谷川式簡場痴呆スケ-ル、MiniーMental State、WAISが、事象関連電位その他の神経生理学的検査結果と有意の相関を示した。4.血液凝血学的研究:MID群では血小板凝集能、βーTG、PF4、各種プロスタイド、分子マ-カ-が異常値を示していることを明らかにした5.神経病理学的研究:痴呆のあるPick病では、コリン作動性ニュ-ロンを投射するマイネルト核の細胞密度が低下していること、進行性核上性麻痺の痴呆脳では、老人斑、アミロイドβ蛋白とタウ蛋白の超微形態学的・免疫組織学的所見が痴呆と関連することを明らかにした。6.痴呆の薬物療法と予防:痴呆患者にVAPを投与すると、痴呆改善例で髄液中のVAP、TRHが有意に増加していることを明らかにした。また、凝血学的異常の薬物による正常化と適正な血圧維持とがMID発症を予防する上で重要な因子であることが確認された。1.痴呆患者の臨床とCT・MRIによる画像診断Alzhemer型痴呆(ATD)15例、多発梗塞性痴呆(MID)21例において臨床症状と画像について両者の鑑別店を比較検討した。MIDでは危険因子である高血圧・糖尿病の合併、血小板凝集能の亢進が有意(P<0.01)に認められた。CT・MRIで脳室拡大比、皮質委縮比、白質病変比を求めた。MIDはATDに比べ脳室拡大、皮質病変が有意(P<0.010.05)に強く認められた。ATDでは長谷川式スケールと脳室拡大、皮質委縮とに有意な負の相関(r=-0.62,r=-0.63,P<0.05)が認められた。2.痴呆患者の事象関言電位(P300)P300を聴覚(純音)刺激によるoddball(count)課題を用いて検討した。P300は、健常対照群では7歳以上の全例で記録されていたことから、学童以降から臨床検査として用い得ると考えられた。P300頂点潜時は、成長に伴い短縮し(10歳位まで急激に、その後も更に徐々に)、40歳頃からは徐々に延長した。精神薄弱あるいは痴呆を呈する各種神経あるいは内科疾患でP300の欠如あるいは延長からみられた。3.痴呆患者の病理痴呆症例で代表的なPick病2例において大脳新皮質に直接投射していると考えられているnucleus basalis of Mynert(nbM)を検索した。1例でnbMニューロンの数と細胞密度の減少を認めたが、他の1例では認められなかった。4.痴呆患者の治療我々は昭和63年度平成2年度の3年間に、痴呆の成因と診断・治療ならびに新薬開発を研究課題として研究を行い、以下の成果(多くは新知見)を得た。1.アルツハイマ-型痴呆(ATD)、多発梗塞性痴呆(MID)の事象関連電位生理学的検討では痴呆患者の大脳誘発電位特に事象関連電位を、聴覚(純音)刺激によるOdd ball課題を用いて検討した。P300頂点潜時は、脳性麻痺児(CP)において知能指数(IQ)と有意な負の相関を示した。

頭部容積の遠隔電位に対する影響と、聴性脳幹反応(ABR)とMRIを用いて検討した。神経変性疾患では頭部計測値とABRの幾つかの波との間に有意な相関がみられた。また、図形反転誘発電位(VEP)と網膜電図(ERG)をCPおよび健常児において検討した。健常児においてP100頂点潜時は発達に伴い短縮した。CPではVEP、ERGともに異常がなかった。生化学的検討に関してはATD、MID、疾患対照(頚椎症など)の3群において髄液AVP、TRHを測定した。痴呆群と疾患対照群の髄液TRHは年令と正の相関を示し、MID群でも同様であったが、ATD群では年令と負の相関を示した。両群の差が病因・病態の差と関連している可能性が考えられる。また、DDAVP治療前後でAVP、TRHを測定し、痴呆改善例で髄液AVP、TRHの増加が認められている。現在、アセチルコリン、GABA、CRF、Somatostationなど他の神経伝達物質との関連を検討中である。3.進行性核上性麻痺(PSP)における免疫組織病理組織学的にはPSP患者の大脳を用いてβ-蛋白、タウなどの免疫組織学的検討と電子顕微鏡的所見との対比を行っている。4.MIDと血小板機能MID患者において血小板機能(血小板凝集能、β-TG、PF4、各種プロスタノイド)の測定を行い、痴呆の予防に抗血小板療法が有効である可能性が示唆された。1.神経生理学的研究:Alzheimer型老年痴呆(ATD)、多発梗塞性痴呆(MID)に於いて種々の脳代謝改善薬の効果を事象関連電位(P_<300>)、聴性脳幹反応(ABR)、視覚誘発電位(VEP)の改善により確認した。また、脳性麻痺に於いては、事象関連電位(P_<300>)、視覚誘発電位および網膜電位の異常を示し、認知機能の低下が確認されたが、その他、長潜時反射の異常も観察された。脳幹部脳血管障害例で瞬目反射(BR)の異常がMRI画像と相関の有ることを明らかにした。2.神経心理学的研究:上記のうち事象関連電位を検討した症例では同時に神経心理学的検査(長谷川式簡易痴呆スケ-ル、Mini Mental State、WAIS)を施行し、事象関連電位の延長その他の神経生理学的検査結果と有意の相関が有ることを明らかにした。4.血液凝血学的研究:ATD群とMID群の両群に於ける血液凝血学的性質の差異について検討し、MID群では血小板凝集能、βーTG、PF4、各種プロスタノイド、分子マ-カ-が異常値を示すことを明らかにした。5.神経病理学的研究:進行性核上性麻症例の脳を検索し、老人斑、アミロイドβ蛋白ならびにタウ蛋白を形態学的並びに免疫組織学的検討を行い、痴呆との関連性を明らかにした。6.痴呆の薬物療法と予防:MIDに於ける凝血学的異常を確認、薬物による正常化がMID発症を予防し得ることを明らかにした。また、その際、全身血圧の日内変動特に夜間の変動と発症との関連も併せて確認され、治療上、適正な血圧調節の重要性が指摘された。
視覚認識における確率共鳴現象

視覚認識視覚認識において確率共鳴現象がどのような条件で起こるかどうかを調べるために、サルに逐次型遅延見本合わせ課題をトレーニングするための実験制御装置を作成した。ここで、ノンマッチ刺激およびマッチ刺激、背景にはランダムドットノイズを加える。ノイズ量と視覚認識の反応の早さとの関係を調べるために、サルのこの課題のトレーニングを行っているところであるが、ヒトで予備的検証を行ったところ、5%ノイズ程度のところで反応時間が最も短くなり、ヒトでも同様のプロセスがあることが考えられた。パターン認識課題として、「逐次型遅延見本合わせ課題」を用いるが、パターンとしては、数学的に厳密に定義できるWalshパターン等を用いる。サルがモンキーチェアー内のバーを握るとタスクが開始され、コンピューターモニターにサンプル刺激が呈示される。この後、サンプル刺激とは異なるパターンであるノンマッチ刺激が0ー3個呈示された後に、サンプル刺激と同じパターンであるマッチ刺激が呈示される。サルは、マッチ刺激が呈示されてから1秒以内にバーから手を離さなければならない。正解すれば報酬のジュースを与える。ノンマッチ刺激およびマッチ刺激、背景にはランダムドットノイズを加える。この課題を行うために、パターン刺激の提示にはPresentation softwareを用いたPCを自作プログラムで制御し、課題の制御とデータの取得にはQNX operating system上で動くREXアプリケーション(real-time experiment system)を用いたPCで自作プログラムにより課題制御を行った。2つのPCは、DIOボードで接続して通信することでリアルタイムで課題の制御とデータの取得を行った。本装置を用いてサルに逐次型遅延見本合わせ課題のトレーニングを行っており、学習成立には1年ほどかかる見込みである。一方、ヒトで少量のノイズにより反応が早まるのか否かの予備検証を実験者自身が被験者となって行ったところ、5%ノイズ程度のところで反応時間が最も短くなり、ヒトでも同様のプロセスがあることが考えられた。視覚認識視覚認識において確率共鳴現象がどのような条件で起こるかどうかを調べるために、サルに逐次型遅延見本合わせ課題をトレーニングする必要があるが、そのための実験制御装置を作成した。パターン認識課題として、「逐次型遅延見本合わせ課題」を用いる。パターンとしてはWalshパターン等を用いる。この課題を行うために、パターン刺激の提示にはPresentation softwareを用いたPC、課題の制御とデータの取得にはQNX operating system上でREXプログラム(real-time experiment system)を用いたPCを使用し、両者をDIOボードで接続して通信することで実験制御する装置を作成した。本年度サルのトレーニングを行う予定であったが、大震災の影響によって実験を中止しなければならない期間があったなど、さまざまな影響があったため、研究の進展が遅れている。「逐次型遅延見本合わせ課題」をサルにトレーニングし、サルの課題正解率が70%以上になったら、ノンマッチ刺激およびマッチ刺激、背景にランダムドットノイズを加える。加えるノイズの量およびランダムドットノイズの大きさを検討する。サルが学習困難と判断した場合には、より簡単な2選択型の遅延見本合わせ課題を検討する。サルは、マッチ刺激が出てきた時、モンキーチェアー内のバーから手を離さなければならないが、このバーを離す反応時間がパターン認識の時間と相関すると考えられる。そこで、ランダムドットノイズの大きさと量を様々に変化させたときの反応時間を測定する。また、パターン認識における脳内セロトニン濃度の影響を調べるために、課題遂行前日にトリプトファンの摂取を制限して血中セロトニン濃度を下げた状態で課題を遂行させた場合を、トリプトファン摂取を制限しない場合と比較する。トリプトファン調整飼料のみでは脳内セロトニンを十分に枯渇できていない可能性が疑われたときには、セロトニン合成に必須のトリプトファン水酸化酵素を阻害する、パラクロロフェニルアラニンを経口的に追加投与する。一方、反対のケースとして、5-水酸化トリプトファンの投与によって脳内セロトニン濃度を上昇させる手法を用いる。5-水酸化トリプトファンの投与のみでは脳内セロトニン濃度の上昇が十分ではない可能性が疑われたときは、セロトニン再取り込み阻害剤の追加投与を試みる。これらの操作によって、反応時間が最小になるノイズの量が変化するかどうかを調べる。また、ヒトを被験者にして同じ課題を行った場合の反応についても計測を行い、視覚的ノイズの影響を検討する。課題を行うための消耗品、視覚刺激作成のためのPC、セロトニン濃度の影響を調べるための薬品類などに使用する。