7 0 0 0 自律型飛行船ロボットによるレスキュー活動支援システムに関する研究
1. 屋外型飛行船システムの構築初年度購入した全長12mの屋外型飛行船にGPS,IMU,風速・風向センサを装着し、組み込み型の小型計算機などにより自律飛行船ロボットに必要なシステムの構築を行っているが、今年度は送受信機系の信頼性を高める改修を行った。2. 実地試験8月初旬から4週間を北海道大樹町の多目的航空公園で、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の協力の下、実機実験を行った。今年度は特に、高度維持制御に関する実験を集中的に行い、旋回時や風が強い時に見られたピッチングの変動が抑えられ、また支持した高度への移動も可能になった。3. データ解析、シミュレータ構築空力特性に関する理論モデルの構築を行った。これは風洞試験なしで飛行船モデルを構築するためであり、将来の飛行船開発に役立つものである。また、JAXAの協力下で、実機実験により得たデータを用い、比較検討を行った。さらに、この理論モデルや風の理論モデルを導入した飛行船シミュレータの作成を行った。4. 情報収集システムの開発画像情報収集システムに関しては、ステレオカメラを回転させる回転型ステレオカメラを考案し、建造物などを高解像度に撮影できるシステムを開発した。収集された情報の多さなど、通常のステレオシステムよりも非常に有効な情報収集手段であることが明らかとなった。
・試料分析とデータ解析(平成30年4月-6月)平成28年12月から平成30年2月にかけて南極湖沼で採取した湖水試料および湖底生物群集試料を国内に持ち帰った。これらの試料について、元素分析計(スミグラフNCH-22)で炭素・窒素・リン濃度の分析、HPLC(Shimadzu社)で植物色素の分析、湖水・間隙水試料は栄養塩オートアナライザー(Bran +Luebbe社製)を用いて溶存無機栄養塩(リン酸・アンモニウム・硝酸・亜硝酸・ケイ酸)の分析、TOC分析計(Sievers 500)を用いて全有機炭素・溶存有機炭素の分析、蛍光分光光度計(FluoroMax-4、堀場製作所)を用いた分析による溶存有機物の詳細解析、次世代シーケンサー(MiSeq)で一次生産者(シアノバクテリア・藻類)と分解者(菌類・バクテリア)の遺伝子解析を実施した。また、UC Davis安定同位体分析サービスに炭素・窒素の安定同位体比の分析を依頼した。・カナダ高緯度北極調査(平成30年7月-8月)北緯83度にあるワードハント島でカナダと共同で野外調査を行った。湖内の湖沼学的パラメーターの鉛直分布を測定し、湖底から深度毎に生物群集試料を採取した。また、平成28年7月にワードハント湖に設置した係留システムを回収し、2年分の水中環境データ(クロロフィル、溶存酸素、光、水温)の取得に成功した。カナダチームが長年取得しているこのエリアの気象・湖氷データと合わせてデータ解析し、水中環境と植物プランクトンの動態を明らかにし、国際誌に論文として投稿した。・試料分析と総合解析(平成30年8月-平成31年3月)現場および分析により得られた情報を統合することにより、エリア毎の一次生産者の環境応答と系内の生物多様性および物質循環プロセス、および、過去の環境変動パターンの違いから湖沼生態系の遷移プロセスとの関係について解析を開始した。
4 0 0 0 OA メタラムダ計算とモナドによる自然言語の意味・文脈情報の統合
本研究の目的は、メタラムダ計算とモナドを用いて、意味・談話情報を統一的に記述することである。具体的な研究項目は、1) メタラムダ計算とモナドの基礎理論、2) モナドによる意味・談話情報の記述と経験的検証、の二つからなる。1) については、メタラムダ計算の型付き言語としての形式的性質(圏論的意味論、代入操作の健全性、αβη変換の健全性、等)を示し、2)については、メタラムダ計算においては「非決定性モナド」「大域変数モナド」「継続モナド」「慣習の含意のモナド」の四つのモナドを用いることによって、意味・談話の境界に位置する複数の言語現象を統一的に表現できることを示した。
3 0 0 0 OA 重症救急疾患big data:データベース構築と臨床研究への活用
本研究では、院内の臨床データベースや診断群分類データ(Diagnosis Procedure Combination, DPC)やモニター機器内のデータをExcelのマクロを用いて、データベースに取り込む方法を開発した。また、院内に存在するDPCデータを、対象症例のみのデータに絞り込み、個人情報に繋がる可能性があるデータを解析可能で特定不可能なデータに変換した上で、削除および匿名化し、研究者が直ぐに解析作業に入れる形式(1症例1行のExcel形式)に変更することが出来るフリーソフトアプリケーション(DPC抽出ハッシュアプリ)を開発した。
3 0 0 0 OA 神経経済学の手法を用いた「幸福度指標」の確立
- 著者
- 川脇 沙織(田中沙織) 大竹 文雄 成本 迅 山田 克宣
- 出版者
- 株式会社国際電気通信基礎技術研究所
- 雑誌
- 若手研究(A)
- 巻号頁・発行日
- 2011-04-01
満足度・幸福度が生物学的指標で記述できるかを検証した。経済的な満足度を測定する実験課題の作成および脳活動データ、経済学・社会・生物学的属性データを収集し、経済学・社会・生物学的属性と満足度に関連する脳活動との関係を明らかにした。頭頂皮質と線条体が主観的効用の表現にかかわり、また島皮質と背外側前頭前野が社会的効用にかかわりかつ性別という個人属性によってその活動が異なることを明らかにした。これらの幸福度に関わる脳部位の具体的な機能の検証を行うためにfMRIによるニューロフィードバック実験を検討し、主観的効用に関わる線条体の活動の変化とそれに伴う意思決定行動の変化を示唆する予備的な結果を得た。
化学物質の中には、胎児期に曝露すると成長後の行動異常を引き起こすものがあることが分かっている。着目すべきは、これら化学物質の多くがエピゲノムに影響し得ることである。また、脳内の免疫細胞であるミクログリアがスパインやシナプスの貪食を介して発達期の神経回路網の形成に関わることが明らかになりつつあり、ミクログリアと行動異常との関連が議論されている。これらの背景から、本研究では、『化学物質はミクログリアの遺伝子発現を長期的に変化させ、その結果ミクログリアが活性化し、異常な神経回路網が形成される』との仮説を検証する。本年度は試験物質として、まず、胎児期の曝露によりヒトおよび実験動物(マウス、ラット)で成長後の行動異常が確認されているバルプロ酸を使用する。妊娠マウスをバルプロ酸に曝露させたところ、成長後の仔の空間認知機能と社会相互作用が低下し、反復行動を示した。バルプロ酸の胎児期曝露は、発達期のミクログリアを過剰に活性化し、シナプス数を減少させた。このシナプス数の減少は一過的であり、成長後のシナプス数は、コントロール群とバルプロ酸曝露群でほぼ同数であった。以上の結果より、胎児期のバルプロ酸曝露は発達期のミクログリアを活性化することが明らかとなり、また、発達期に活性化したミクログリアは、発達期におけるシナプスの減少や成長後の行動異常に関与する可能性がある。来年度以降、ミクログリア活性とシナプス減少、行動異常との相関を明らかにし、ミクログリア活性化メカニズムを追及する。
3 0 0 0 液晶フォトニックレーザーの開発
- 著者
- 城田 幸一郎
- 出版者
- 独立行政法人理化学研究所
- 雑誌
- 若手研究(A)
- 巻号頁・発行日
- 2002
近年、キラルネマチック液晶のフォトニックバンド端における群速度異常を利用したレーザー発振が盛んに研究されているが、液晶フォトニックレーザーの安定性に関するデータはほとんど報告されいない。最終年度である平成16年度は、この点を明らかにし、実用性について検討した。用いた液晶は、キラルネマチック液晶にキラル化合物を適量混合し、ピッチをレーザー色素の発光帯に調整したものである。色素には、一般的なレーザー色素であるCoumarin、DCM、Pyrrometheneなどを用いた。それぞれの色素に合わせてピッチを調整した液晶に色素を約0.5%ドープし、25μm厚の水平配向セルに注入して試料とした。光ポンピングのための光源として、Ti:Sapphire増幅器(繰り返し:1kHz、パルス幅:〜125fs)により励起したOPAを使用した。励起波長は、Coumarinに対しては、370nm、DCM、Pyrrometheneに対しては530nmである。全てのサンプルは長波長側のバンド端で発振し、発振波長は、Coumarin:476nm、DCM:610nm、Pyromethene:579nmであった。紫外光励起(3710nm)であるCoumarinは、励起パルス数が10^4 shots程度で発振停止した。それに対して、530nm励起であるDCM、Pyrometheneは10^4 shots程度では全く変化がなかった。さらに、試料を最適化することによって、発振閾値を180nJまで低下させると、10^7 shotsでも安定に発振する試料を得ることができ、この時のQ値は5000を超えていた。この耐久性は固体色素レーザーと比較しても遜色のない値であり、液晶フォトニックレーザーは用途によっては十分に実用的な特性を有していることを確認した。
3 0 0 0 OA 絶滅した動物細胞復活のための新技術開発
3 0 0 0 OA 実行機能を中間表現型とした心理-脳神経プロファイルに基づくADHDアセスメント
本研究では生理指標(事象関連電位)と行動指標(心理行動実験)の組合せによって測定される実行機能を ADHDの中間表現型に据えて、ADHDに関連するパーソナリティ特性や遺伝子多型により実行機能(課題成績および脳活動)がどのように影響を受けるのかを検討し、心理-脳神経プロファイルに基づいたADHDアセスメントの基礎確立を試みた。中間表現型としての課題遂行中の脳活動は、特に自己制御に関連する衝動性傾向に強く影響を受けるものの、その影響の程度は一定ではなく、実行機能の個人差には、定型発達と非定型発達を分ける分水嶺が存在する可能性が示唆された。
3 0 0 0 OA マウス視覚野におけるMecp2とFoxg1の標的ゲノム領域探索
- 著者
- ARNER Erik CARNINCI Piero FORREST Alistair SAXENA Alka FAGIOLINI Michela
- 出版者
- 独立行政法人理化学研究所
- 雑誌
- 若手研究(A)
- 巻号頁・発行日
- 2011
レット症候群のマウスモデルについてChIP 配列決定を行い、野生型(WT)とMecp2 欠損(KO)マウスの視覚野におけるMecp2 とFoxg1 の標的を特定。キャップによる遺伝子発現解析(CAGE)でKO の標的の発現レベルを評価した。WT とKO で発現の異なる遺伝子は主に発生後期に見られ、その多くは呼吸鎖等のミトコンドリア・プロセスに関連しており、レット症候群におけるミトコンドリアの関与を示唆している。
3 0 0 0 OA 幼児と母親の安全で快適な睡眠温熱環境に関する研究
3 0 0 0 脳回路のセルフリライト性の探求
脳回路の自己書き換え性を追求する上で、ニューロン同士のつくるシナプスに着目をしながら実験を進めて行ったところ、偶然にもアストロサイトが神経細胞の活動性に大きな影響をあたえることを見出した。アストロサイトはグリア細胞の一種であり、近年の研究では、脳の情報処理に多様な影響をもたらしうる動的な細胞であることはすでに報告されてはいる。しかし、多数のアストロサイトからなるアストロサイト・ネットワークがどのような挙動を示すかということについては未だ不明な点が多い。そこで、本研究では、急性海馬スライス標本における、アストロサイト・ネットワークの自発的な時空間活動パターンを、大規模カルシウムイメージング法によって記録した。その結果、隣接したアストロサイトどうしは、同期したカルシウム活動を示しやすく、ネットワーク全体として、局所的かつ動的な同期細胞集団を形成していることが見出された(本研究では、この活動を「アストロサイト・アイランド」と命名する)。薬理学的検討の結果、このネットワーク活動には、代謝型グルタミン酸受容体の活性化が関与し、神経活動とは独立に生じうることが明らかになった。また、ケージド・カルシウム化合物を用いて数個のアストロサイトを光刺激すると、周辺のニューロンにおいて、数mVの静止膜電位の脱分極と、自発的なシナプス入力頻度の増加が観察された。本結果は、アストロサイト・ネットワークの活動パターンを、従来にないほど大規模かつ詳細に記述するものであり、アストロサイト-ニューロンコミュニケーションを考察する上で重要な知見であると考えている。
2 0 0 0 OA ヒストン修飾を介したTreg誘導機構とIBD治療への展開
2 0 0 0 OA 伊豆修験と「伊豆峯」辺路の考古学
2 0 0 0 OA AS3MT遺伝子多型がもたらすヒ素代謝能の人種差の解明
2 0 0 0 OA 石薬(鉱物・化石由来生薬)の本草博物学的考察に基づくマテリアルサイエンスの構築
国内外での石薬のマテリアルプロファイル構築や基原解明における継続的な調査を、3か年に渡り精力的に実施した。本研究では、医療用のみならず冶金やその他の用途に用いる石薬についての研究・調査も継続的に実施し、研究成果を論文や学術講演だけでなく、展覧会という形でもアウトリーチを実施し、社会に公表・発信した。研究成果は計3編の学術論文、計12回の国内外での学術講演として発表した。その一部は、産経新聞1面(2017年5月19日夕刊)をはじめとする多数の新聞社やテレビ局により、広く報道された。加えて、計2回の展覧会(2017年、2018年)、1冊の出版物(2019年)の形でも、研究成果を発信した。
2 0 0 0 OA 全方向駆動歯車による超適応性を備えた動力伝達システムの創成
生活空間の様々な物体に動力伝達機能を持たせ、荷物の搬送や要介護者の移動などにおいて人を補助することを目標として、直交する2方向に歯車構造を持つ全方向駆動歯車を中核とする様々な機械要素技術を創成し、その機構の小型化・高効率化を進め、従来技術では動力を付加できなかった小さい物体や狭い空間にも駆動機能を持たせた。具体的には、自動車のドアミラーに収納可能な、正およびゼロの曲率を有する「J型」の全方向駆動歯車を製作し、サイドミラーを収納形態から開いた通常の形態まで、滑らかに駆動した。また、全方向に物体を搬送できるロボット型のテーブルを、ゼロの曲率を有する平面型の全方向駆動歯車を用いて2種類製作した。
2 0 0 0 OA 光合成能喪失藻類をモデルとした従属栄養性への進化を駆動する因子の提唱
光合成は、エネルギーと糖を太陽光と二酸化炭素から得られるという利点がある。にもかかわらず、光合成能を完全に喪失し、光合成性から従属栄養性へと進化した藻類が存在する。従属栄養性への進化を解明するため、本研究では非光合成性珪藻類Nitzschia sp. をモデルとして研究を行った。その結果、本藻は光合成能喪失後も葉緑体を維持しており、光合成以外の葉緑体代謝機能をほぼ喪失しておらず、アミノ酸や脂肪酸などの物質を細胞内で合成できることが分かった。すなわち、光合成能の喪失とは必ずしも葉緑体機能の縮退を意味しない。
2 0 0 0 感染者隔離効果の推定手法開発と隔離の有効性メカニズムの解明
隔離を含む非医学的(非薬物的)対策は病原体に非特異的なため、未だワクチンや治療法が開発されていない感染症など、幅広い対象に実施可能である。しかし、隔離による2次感染予防効果は具体的な数値として明らかにされておらず、例えば2014-16年に西アフリカで流行したエボラ出血熱に対して隔離が2次感染をどれだけ防ぎ得たかは未だ疫学的・統計学的に分析されていない。本研究の目的は、感染者の感染後経過時刻の関数として隔離実施を加味した2次感染発生の数理モデルを構築し、疫学情報およびゲノム情報の両方を含む観察データを分析することにより、隔離の効果を明示的に推定することである。3年度目は流行データを利用して感染性や相対的感染頻度を具体的に分析し、欠損情報を含むデータや様々な種類の観察情報からの推定を実現する段階に据えた。具体的には、伝播ネットワーク再構築および接触者追跡調査に基づく2次感染リスクのモデル化を行った。前者の分析では沖縄県を中心に発生した麻疹流行の伝播ネットワークの再構築のリアルタイム分析に取り組んだほか、同情報に基づくリアルタイム予測研究を発表することができた。後者の研究では、当初予定していた個体のtime useデータの活用に替えて接触ダイアリーに基づく接触者追跡調査を実施し、2次感染リスクが高くなる空間的設定(位置情報)を行動目的別で特定することに成功した。いずれの結果も原著論文として査読付きの国際誌に発表することができた。
2 0 0 0 OA カムチャツカ半島出土土器の年代学的研究
放射性炭素年代測定により,オホーツク海北岸ではトカレフ文化の土器が後3~9世紀,古コリャーク文化の土器が9~13世紀に位置づけられる。カムチャツカ半島西海岸では8世紀に土器が出現しはじめ,少なくとも13世紀まで製作が継続する。東海岸では11~13世紀に縄の圧痕をもつ土器が出現し,13~17世紀前半には貝殻文や刺突文をもつ土器が使用される。千島アイヌの成立とも関係の深いカムチャツカ南部の内耳土器は,15世紀後半~17世紀前半の古い段階と,17世紀後半~19世紀の新しい段階に大きく区分することができる。