1 0 0 0 ARを用いた仏像の模刻制作手法の確立とその教育的効果の研究
平成29年度はARのソフトウェアにおける精度検証や、様々なデバイスでの動作検証を行った。iPad、iPhoneといったタブレット用のソフトウェアも今では充実し、簡易な操作でARを試すことが可能になった。特にその中でENTiTiというソフトウェアを利用し検証を行った。まず実際の像と3Dデータの位置が正確にマッチングするかどうかの精度検証を行った。不規則な模様をプリントしたものをターゲットとして実際の像の下に配置し、同様に3Dデータ上でも同じ位置にくるようにターゲットをセッティングする。その設定でARとして実写と3Dデータを合成してみると、ターゲットに近い下の方は問題ないが、上部に行くにつれて誤差が大きくなっていくのが確認できた。つまり床置きの平面のターゲットの場合、高さ方向に対してのパースの歪みは補正することができないことが原因だと考えられる。今度ターゲットの置き方やマルチターゲットといった機能について今後研究を進めていく必要がある。またヘッドマウントディスプレイHTC社ViveやMicrosoft HoloLensにおいても本研究で使用可能性かどうか検討を行った。Viveは実写合成を行ってはいないが、任意視点や空間移動にまで対応しており、デバイスを付けたり外したりするわずらわしさがあるものの、実際の像と3Dデータの確認は可能ではある。HoloLensではそれに加えてデプスセンサーや環境認識カメラを用いて3D空間をスキャンすることで空間認識しており、より高い精度で表示することが可能であると考えている。
1 0 0 0 モバイルVR環境での数学及び理科教材の開発とその評価
次世代の診断技術である磁気粒子イメージング(Magnetic particle imaging: MPI)に用いる磁性ナノ粒子の最適化を目的とした評価を行った。コア粒径の異なる磁性ナノ粒子の交流磁化測定を行い、各粒子の高調波信号を検出した。水中に粒子を分散させた液中サンプルと寒天により粒子自体の回転を抑制した固定サンプルを作製し、粒子回転の磁化反転に与える影響を観測した。またLangevin関数を用いた理論計算に磁気異方性のパラメータを追加することで、超常磁性粒子における磁気異方性の影響を考察した。コア粒径の大きな粒子においては液中サンプルと固定サンプルの差が大きく、これは磁気異方性の影響が顕著に表れているためと考えられる。従来は磁気異方性の影響が表れないとされていた超常磁性粒子において磁気異方性の影響を見出した。また超常磁性、強磁性をそれぞれ表したLangevin関数とStoner-Wohlfarth理論を用いてMPIに用いる最適な粒子パラメータ解析のための数値計算モデルの作成を行った。さらに磁気スピンの歳差運動を表したLLG (Landau-Lifshitz-Gilbert)方程式を適用したモデルによって超常磁性、強磁性の両方に適応可能な磁化反転モデルの作成に着手した。本研究成果はMPIやがん温熱治療における有効な磁性ナノ粒子の開発に留まらず、磁性ナノ粒子を用いたバイオ・医療のアプリケーションにおいて大きな寄与をもたらすものである。また実測と理論計算を複合させた粒子の磁化反転モデルの作成が必要とされる研究課題であるため、粒子磁化特性の実測に加えて理論計算による磁化反転モデルの開発に着手できたことは重要な成果である。
1 0 0 0 日本人腸内マイクロバイオームの特徴解明
私はこの1年間の研究において前年度までの研究を発展させ、日本人腸内細菌叢のメタゲノム解析を大規模に行い(106人、約350Gbp)、それらと外国人のデータ(11カ国、757人)の比較を行うことで日本人腸内細菌叢の特徴を明らかにした。この研究成果は学術論文としてまとめられ、DNA Research誌へ掲載された。具体的な成果は以下の通りである。まず、私は各被験者のメタゲノムデータをリファレンスとなる細菌ゲノムへマッピングすることで、各サンプルの菌種組成を計算した。それらの菌種組成を国間で比較した結果、同じ国の被験者同士の方が異なる国の被験者同士よりも、菌種組成が統計的有意に類似していることが判明した。この結果はヒト腸内細菌叢の菌種組成が国により異なることを示す。特に日本人の腸内細菌叢にはBifidobacteriumとBlautiaが優占する一方、古細菌のMethanobrevibacter smithiiが少ないことが明らかとなった。また、メタゲノムデータのアセンブル、遺伝子予測を行った結果、日本人の腸内細菌叢から約490万の非重複遺伝子配列が得られた。この遺伝子配列と先行研究において外国人被験者から得られた遺伝子セットとの比較を行った結果、約230万の遺伝子配列は日本人のデータのみに存在することが明らかとなった(<95% 相同性)。次いで、それらの遺伝子セットにメタゲノムデータをマッピングし各遺伝子の定量を行い、国間での比較を行った結果、特に日本人の腸内細菌叢には炭水化物やアミノ酸の代謝系機能が豊富である一方、細胞走化性や複製・修復機能が少ないことが明らかとなった。これらの結果は日本人の腸内細菌叢の特徴を初めて明らかにしたものであり、今後腸内細菌叢が関与する病気の治療や予防、健康促進のための重要な基盤データとなることが期待されると考えられる。
平成29年度は、平成28度の唾液細菌叢解析に引き続き、健康な児童50名分の唾液サンプルを更に追加して、出身地域別にその細菌叢を解析した。結果として、地区間に有意な差は認められなかったが、口腔清掃状態別にそれを解析すると、先の解析結果同様、清掃状態が悪化するに従い、Veillonella属細菌の割合の増加が認められた。これらの解析から、う蝕や歯周病の直接的原因である口腔バイオフィルムの初期形成に重要な役割を果たすVeillonella属細菌が、口腔清掃状態が悪化するに従い、定着しやすくなることが明らかになった。更に、本口腔細菌叢解析の過程で、既報のVeillonella属細菌には分類されないVeillonella属細菌未同定株を分離した。ゲノムシークエンスデータによるAverage Nucleotide Identity算出、複数のハウスキーピング遺伝子の塩基配列解析、生化学的性状検査等を行った結果、本未同定株を新菌種Veillonella infantiumとして確立し、国際機関に株の寄託を行った(JCM 31738T、 TSD-88T)後、口腔内におけるその出現頻度を明らかにした。また、研究実施計画に基づき、上記新菌種を含む口腔Veillonella全7菌種標準株のドラフトゲノム解析後、KEGGデータベースを用いて比較ゲノム解析を行った。特に口腔バイオフィルムの初期形成に影響を与えることが示唆されているVeillonella tobetsuensis由来Autoinducer (AI)-1、AI-2及びCyclo-Leu-Proの代謝経路を含めた機能解析、当該産物産生責任遺伝子の同定作業を遂行した。これら研究成果により、口腔バイオフィルム初期形成菌であるVeillonella属細菌を応用した口腔感染症の予防及び治療法の確立の可能性が強く示唆された。
我々は、神経選択的サイレンサー結合因子NRSFの標的遺伝子として心臓で発現する心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)遺伝子の3'UTRに神経選択的サイレンサー配列(NRS)が存在し、心室筋細胞でANPプロモーター活性を抑制することを明らかにした(Kuwahara.K, MCB,2001)。このようにNRSFは神経特異的に発現している遺伝子だけでなく、非神経細胞に発現している遺伝子も制御している可能性が示唆された。そこで新規標的候補遺伝子を探索するために、NRSFまたはウイルスの転写活性化ドメインを持つNRSF-VP16の恒常的発現細胞株を樹立し、内在性の標的遺伝子の発現が減少している細胞株と内在性の標的遺伝子の発現が上昇している細胞株を用いたSubtractive PCR法を行った。その結果、小胞輸送にかかわるkinesin light chain (KIF2)や転写因子Non-POU domain containing octamer-binding protein等を得ることができた。また、ヒト及びマウスゲノムデータベースによるNRS様配列をもつゲノム解析の結果、200を越える標的候補遺伝子を得ることに成功した。その中には、Subtractive PCR法で新規標的候補遺伝子として挙がっている同遺伝子、神経機能に重要なモノアミンオキシダーゼA、B遺伝子や神経回路形成にかかわる遺伝子の他に、新規アンキリンリピートを持つような分子やZn-finger型転写因子を標的候補遺伝子として得た。以上の結果より、細胞を用いた標的遺伝子の評価システムやゲノムデータ解析を用いることにより、NRSFの真の標的遺伝子を理解することが可能となった。
1 0 0 0 OA 神経選択的サイレンサーNRSF/RESTバリアントによる老化脳制御
従来、神経発生の初期段階において神経分化の抑制因子と考えられていたRESTが、ヒトの老化脳においては神経分化抑制ではなく、神経保護に機能し、RESTの発現が認知能力とも相関すると報じられている。申請者らはこの結果の真偽を検証する目的で、マウスのRESTの発現を培養神経老化モデルで検討した。また、RESTに細胞保護機能があるかどうかについて、酸化ストレスやDNA障害をモデルに検討した。全長のRESTおよび短絡型のREST4の発現が若齢と老齢の神経細胞で異なることが判明した。ただし、REST4の機能性や、RESTの老化神経での発現変動の意義については未だはっきりせず今後の研究に委ねられる。
1 0 0 0 OA 夏目漱石の文芸と美術との相関―漱石文庫資料による実証的研究
夏目漱石の美術への関心、その文芸と美術との関わりについては、既に多くの研究があるが、その前提となる調査は十分とは言いがたい状況であった。研究代表者は、漱石文庫の美術雑誌“The Studio”等に見られる、漱石自身によるものと推測される剥ぎ取りの跡に注目し、そこにあったはずの絵、記事等を知ることによって、漱石の美術、特に西洋美術への関心の内実を実証的に明らかにすることができると考えた。調査の結果、Romilly Fedden等の多くの画家、芸術家や芸術思潮への関心がうかがえることが判明し、漱石の文芸の背景にあった美術への関心の多様さ、漱石の芸術についての視野の広さが明らかになった。
1 0 0 0 OA エージェントの自己調整機能を重視した人工経済社会モデル
消費者、生産者、銀行、政府、及び消費財市場、株式市場、労働市場からなる人工経済システムのエージェントベースモデルを構築し、価格の均衡、資金循環、景気循環、GDPと物価の関係、所得税及び法人税の減税乗数、などのマクロ経済基本挙動の再現に及ぼすモデル条件の影響を解析した。その結果、個人や法人の多様な行動とその相互作用からマクロ経済挙動が内生的に創発され、定性的に傾向が再現されること、及びマクロ経済挙動ごとにその再現に必要不可欠なモデル構造とその基本メカニズムが解明できた。また政府支出の非効率性を考慮した減税乗数式を導出した。これらは投稿論文4篇、学会発表12篇(内国際会議論文5篇)にまとめた。
1 0 0 0 OA 被疑者特定を目的とした男女混合試料からのDNA検出法の確立
1 0 0 0 非可換代数幾何学と一般化された複素構造の研究
今年度は、主に非可換del Pezzo曲面および3次元AS正則2次代数の中心拡大から得られる3次元非可換射影空間(幾何学的には、非可換射影平面を超平面として含むという事。)について研究を行った。どちらも非可換代数幾何学の主要な研究対象である。非可換射影平面と非可換2次曲面にはAS正則Z代数を用いた厳密な定義がある。それ以外の非可換del Pezzo曲面については非可換射影平面の爆発による構成法が知られている一方で、十分に満足の行く定義は知られていなかった。今年度の研究では、Zよりも一般の添字集合を考えることで一般の非可換del Pezzo曲面をAS正則I代数を用いて定義できることを発見した。これはかなり重要な視点であると認識しており、今後研究を継続して、幾何学的データによる分類理論まで完成させる事を目指す。一方、上述の3次元非可換射影空間の中には3重平面をメンバーに含むような3次曲面のペンシルが含まれることがわかっている。このペンシルの構造の解析も行った。特に、3重平面で分岐する3重被覆を取ることによってペンシルの一般メンバーに丁度27本の直線が入ることの証明ができる、ということがわかった(証明の詳細は検討中)。非可換射影平面を楕円曲線で3重分岐させてできる非可換3次曲面の中の直線は容易にカウントできる、というところがポイントである。また、非可換射影空間内の直線のモジュライの主成分はペンシルの固定点集合としてあらわれる楕円曲線の2重被覆になるのであるが、これについても理解が進んできた。このペンシルのモノドロミーの計算は可換射影空間上でポアソンコホモロジーを計算する上でも重要であり、従って、そのポアソン構造で可換射影空間を変形して得られる一般化された3次元射影空間の倉西空間を理解する上でも役に立つと期待している。
南西諸島には400種以上ものサンゴが生息しており、種多様性豊かなサンゴ礁を形成しているが、近年の地球規模・地域規模の撹乱の影響でサンゴ礁の減衰が懸念されている。サンゴ個体群がどのように維持されているかを評価することは、個体群動態を予測する上で必要不可欠である。本研究では集団遺伝学・ゲノム学的手法を駆使してサンゴ個体群の遺伝解析を行った。大隅諸島、琉球列島、大東諸島、小笠原諸島のアザミサンゴ属で一塩基多型(SNPs)解析を行った結果、琉球列島内では個体群間のコネクティビティが高いこと、小笠原諸島は他の解析地域間とのコネクティビティが低く長期にわたるタイムスケールでも移住がほとんどないことが示唆された。このことは、地理的距離が遺伝的なコネクティビティを維持することに重要であること、飛び石状の生息地がない場合には幼生分散や分布拡大が制限されることを示す。また、前年度までに開発したマイクロサテライトマーカーのうち9遺伝子座を用いて、屋外水槽内のハナヤサイサンゴ属の親子関係を解析した。その結果、親候補となるハナヤサイサンゴ種を複数飼育していたものの、幼サンゴ25群体は1種類のハナヤサイサンゴ種に由来し、さらに無性生殖に由来するクローンであることが判明した。ハナヤサイサンゴのクローンは物理的な破片分散だけでなく、他の地域でも報告されている無性的なプラヌラ幼生の放出でも起こりうる。一方、人工的な飼育環境によるストレスでポリプの抜け出しが起こった可能性も考えられる。さらに、同じ属でも種類によって無性生殖のプロセスに大きな違いがある可能性も示唆された。
1 0 0 0 OA 行動・代謝の概日リズム安定性、同調性を制御する新規リン酸化シグナルの解明
Salt-inducible kinase 3 (Sik3) は、エネルギーセンサーとして知られるAMP kinase familyに属し、代謝や骨形成などに重要な役割を果たすことが知られている。本研究で我々は、SIK3が新たに概日リズム制御に必要不可欠であることを示した。ノックアウトマウスでは、活動リズムの有意な延長、周期の不安定化等の異常がまた、ノックアウトマウスから採取した培養細胞系や脳培養スライスでは、概日リズム周期の不安定化や細胞間同期の乱れが見出された。この原因を探る中で、時計タンパク質のひとつであるPER2タンパク質がSIK3のリン酸化によって不安定化することが示唆された。
1 0 0 0 糖鎖を有する蛍光性シクロデキストリンを用いる分子認識
シクロデキストリン(CD)は環状オリゴ糖であり水溶液中でさまざまな分子を包接することができる。本研究では、蛍光性単位(ダンシル)とタンパク質結合性単位(ビオチン)を有する修飾CDを合成し、タンパク質アビジンが結合すると修飾CDの分子認識センサーとしての能力がいかに変化するか検討した。これまでのダンシル修飾CDでは、タンシル単位がCD空孔内に自己包接され強い蛍光を発するが、ゲスト包接に伴いダンシル単位は空孔外の水環境に追い出され蛍光強度が減少する。この減少がゲストの検出に利用されてきた。本研究では、CDとしてはグルコース単位を7個有するβ-CD、ダンシルを含む単位としてはダンシルそのもの及びダンシルグリシン残基を用いた(各修飾CDを1、2とする)。ダンシル単位は1よりも2の方が、グリシン部分を介するだけ自由に動きやすくなっている。両者とも励起波長360nmで測定すると550nmに蛍光のピーク示した。そして、ゲストである1-アダマンタノール添加による最大の蛍光強度減少は1ではアビジン不在下で19.2%,アミジン存在下では10.9%であった。他方、2では、それぞれ39.2%,4.2%であった。このように両センサー系とも、タンパク質の存在によってゲスト添加による蛍光強度の減少の程度が抑制された。この事実は、タンパク質が結合することによってダンシル単位がCD空孔外に出ることが制限せれていることを示唆している。なお、結合定数は2-1-アダマンタノールの系でアビジン存在、不在下で9730M^<-1>、63700M^<-1>となり、アビジンの存在によって著しく増大した。タンパク質がCD空孔近傍の疎水的環境を増大てさせいるのもと推測される。
計画していた4つの研究計画のうち、17年度は主に「自殺報道が自殺者数に与える影響の解明」及び「経済実験」の準備の二つを行った。<自殺報道が自殺者に与える影響の解明> 著名人の自殺やいじめ自殺に関するメディア報道をきっかけに自殺が社会全体に広がっていく「ウェルテル効果」は各国でその存在が確認されている。しかし、なぜ自殺に関する報道が自殺者数を増やすのかという因果メカニズムはこれまで明らかになっていない。そこで、自殺報道に接したときに一般の人々や自殺リスクの高い人々がどのような反応を示すかを調べることを目的として、2010年から2014年に自殺によって亡くなった著名人の死後ツイッターに投稿されたポストを分析し、その量と内容を検討した。また、量や内容と自殺者数の関係も分析した。分析の結果、自殺報道後にツイッターで反応が大きかった著名人の自殺の場合には、一般の自殺者数が増えることが明らかになった。一方、新聞やテレビなどでは報道数が多かったとしても、ツイッター上で反応が少なかった場合、自殺者の増加を伴わないことも確認した。先行研究は主に新聞報道の量や内容と報道後の自殺者数の関連を調べてきたが、本研究の結果は新聞やテレビなどのメディアにおける報道を分析対象とするだけでは、一般の人の反応を探るには不十分なことを示唆している。なお、この結果は英文学術誌(Social Science and Medicine)に研究論文として発表した。現在はツイッターに投稿された内容の感情分析を行っているところであり、結果は18年度中に論文として発表する予定である。<経済実験> 実験の実施に支障が出るため、詳細は明らかにすることができないが、実験の準備を進めた。18年度中には実験を行う予定にしている。
1 0 0 0 集団心の可能性・妥当性・限界:機能主義的視点からのアプローチ
本年とは次の2点に関する検討を行った。1)集団心の認知、集団への道徳的判断の関係の検討:これまでの検討により、集団心の知覚が集団実体性や凝集性の認知に影響されることが示唆される。この知見を踏まえ、集団心と道徳的判断との関係をさらに明らかにするための実験的検討を行った。具体的には、多様な組織や集団を対象とした調査と企業組織の不祥事場面での反応に関する実験である。そのなかで集団とそこに所属するメンバーの心の知覚のトレードオフ関係、また心の知覚がそれぞれに対する道徳的判断(責任帰属や処罰意図)に与える影響を検討した。心の知覚のトレードオフ関係については、一部の集団において、①実体性が高いほど関係の知覚が弱くなること ②集団実体性が高い場合には、集団だけではなく所属メンバーにもより大きな責任が帰属されることが示された。これらの関係は当初の予測とは異なっており、またそれが安定した結果であるかどうか、質問項目の改変も行いながら再検討が必要である。2)他者の態度推論が自らの判断に与える影響:他者の態度推論は自らの態度や行動に影響する。このことは従来の枠組みでは規範的影響という概念を持ちいて検討されてきたが、内集団の「心」の推論の影響という視座からも分析可能である。この点を踏まえ、他者の心的状態(態度)を内集団の「心」として認知し、それが他メンバーの行動に影響するという素朴理解過程に焦点を当て、自らの判断との関係を以下の3点から検討した。①同じ言語と概念理解を共有する文化としての集団を対象とした素朴理解の共有への影響、②企業組織におけるチーム学習活動や企業内福祉制度の利用への影響、③内集団における他者の態度推論と、裁判員制度の理解や認知の相互影響過程が参加意図に与える影響。その結果、上記1)と同様、対象とする集団や判断領域により関係が異なることが示された。
1 0 0 0 OA 美術の著作者保護の観点からの著作権法の再検討-追及権導入の戦略的立法論
研究初年度内の平成28年3月に「日本における追及権導入の可能性-欧州の見地から-」を、二年目においては、平成29年2月「日本における追及権制度導入への道のり―追及権法早稲田試案―」をテーマとしてそれぞれ国際シンポジウムを開催し、追及権試案を発表するに至った。三年目には、世界知的所有権機関(WIPO)主催の追及権シンポジウムにおいて研究協力者の小川明子が招聘され、追及権試案を発表するという機会を得た。平成30(2018)年12月に山口大学との共催で「美術家のための追及権」をテーマとしたセミナーを開催、同12月19日には、文化審議会著作権分科会国際小委員会において、小川明子が招聘され講演を行った。
とかく神話的なものとの親近性が強い「発生」という観念を、スピノザがどのようにして合理的に認識しようとしていたのか。それを次の二つの観点から明らかにすることが本研究の目的であった。1.旧約聖書における世界および人類の発生の神話に対するスピノザの批判。これを、マイモニデス(1135-1204)およびラ・ペイレール(1596-1676)の思想との比較において考察すること。2.事物がその原因からいかに発生するのかを描写することに重きを置いたスピノザの認識論。その内実と可能性を検討すること。15年度の研究は、特に2の点について行われた。その成果は、公表された二本の論文に現れている。「総合的方法の諸問題-ドゥルーズとスピノザ」では、20世紀のスピノザ研究をリードしたフランスの哲学者、ジル・ドゥルーズの『エチカ』読解を参考にしながら、『エチカ』の体系が発生するその源であるところの神の観念がいかなる手続きを以て析出されているのかを詳細に検討し、その手続きを「総合的方法」と命名した。では、この方法は、どのような経緯で、どのような理由から開発されたのか。上の論文が提起したこの新たな問題を、スピノザの著書『デカルトの哲学原理』から検討したのが、「スピノザのデカルト読解をどう読解すべきか?-『デカルトの哲学原理』におけるコギト」である。同論文は、スピノザの総合的方法がデカルトに対する批判から生み出されたものであるという仮説の下、スピノザによるデカルトの解説書である『デカルトの哲学原理』という書物を、特にコギトの問題に絞って論じたものである。本研究により、スピノザは、神話的思考に対する批判とデカルト哲学に対する批判から、発生の合理的認識を可能にする哲学体系を練り上げ、それを『エチカ』という書物に結実させたのだという事実が明らかになった。
1 0 0 0 魚類の筋タイプと死後硬直進行に関する研究
種々の食用魚種における筋タイプと死後硬直進行を検討し、以下の結果を得た。種々の魚種の普通筋にはタイプII-aとII-b及びピンク筋の筋タイプが存在したが、その死後硬直との関係では、普通筋部にピンク筋が介在している魚種の死後硬直の進行速度とその到達レベルが高かった。白筋・ピンク筋・赤筋の分取し易いコイを用いて検討を行ったところ以下の結果を得た。筋肉内エネルギー貯蔵物質(ATP関連化合物総量・グリコーゲン量)はピンク筋・白筋・赤筋の順で多く、乳酸脱水素酵活性は白筋とピンク筋が赤筋に比較して高かった。すなわちピンク筋の嫌気的代謝能力は極めて高かった。筋タイプ別の死後硬直の進行はピンク筋・赤筋・白筋の順に速く、アクトミオシンの超沈殿反応でみた筋収縮モデルではピンク筋と白筋が赤筋よりそのレベルが高かった。筋原線維Mg^<2+>-ATPase活性ピンク筋・白筋・赤筋の順で高かった。各筋タイプから調節した筋小胞体のCa放出能・Ca up take・Ca^<2+>-ATPasaからみたCa^<2+>調節能はピンク筋と白筋が赤筋よ 高かった。また電子顕微鏡を用いた形態計測の結果、筋小胞体の筋原線維に対する充実度(容積占有率・表面積率)はピンク筋・白筋・赤筋の順で高かった。すなわち、筋肉の収縮を支配し死後硬直進行に大きく係わるCa^<2+>調節能はピンク筋が最も高いと考えられた。以上の結果より、普通筋部へのピンク筋の介在が死後硬直の進行を速めると同時にその収縮レベルを高くしていると考えられた。