Effects of respiration on central nervous system information processing
| Project/Area Number |
19K11350
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Aomori University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
尾崎 勇 青森県立保健大学, 健康科学部, 教授 (90241463)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 呼吸リズム / コヒーレンス / 脳のリズム / 呼吸相 / 呼吸様式 / 体性感覚情報処理 / 痛覚 / 脳波 / 活動電位 / 磁場計測 / 触覚 / 運動 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，ヒトの律動的な脳活動が内在的なデフォルト・モード・ネットワークをも含めて，呼吸リズムによって何らかの影響を受けているではないかという仮説を検証するために，呼吸相や呼吸様式の違いが中枢での触覚や痛覚などの体性感覚情報処理あるいは運動機能に及ぼす影響をヒトで非侵襲的に捉えて解析するものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ヒトの律動的な脳活動が内在的なデフォルト・モード・ネットワークを含めて，呼吸リズムによって影響を受けているではないかという仮説の検証を目的としている。そこで，脳波，筋電図，脈波，交感神経皮膚反応などの電気生理学的手法を用いて，呼吸相や呼吸様式の違いが感覚運動機能に及ぼす影響を非侵襲的にヒトで捉えようとしてきた。2019年度と2020年度には，呼吸相が痛覚情報処理に及ぼす影響について健常者で実験を行い，申請者が以前報告した結果と一致する結果が得られた。また痛覚刺激に変えて，触覚を伝播する大径有髄線維を選択的に弱電気刺激して誘発反応を調べる実験を少数例で遂行して，呼吸相による影響は痛覚の場合と異なるとの結果を得たものの，データ収集は不十分であった。新型コロナウィルス感染拡大が続いた2022年度も同様であったが，呼吸リズムと安静時の自発脳波との周波数解析を行い，呼吸リズムが安定していた被験者においては呼吸と自然脳波との間にcoherenceを見いだした。
また従来からの研究継続として行ってきた，神経の活動電位伝播を電位と磁界の両面から捉えることをテーマとした東京医科歯科大学，株式会社リコーとの共同研究において，手首刺激により碗神経叢を伝播するインパルスの可視化に成功した原著論文を公表することができた。新型コロナウィルス感染拡大のためデータ収集が十分ではなかったテーマについては次年度の課題を明確にして，一層の成果をあげるべく努力していきたいと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019－20年度には，呼吸相が体性感覚情報処理に及ぼす影響について脳波，脈波，交感神経皮膚反応などを計測する実験を進めたが，新型コロナウィルス感染拡大の影響で十分な被験者で検討することが難しかった。痛覚刺激の場合と，触覚を伝播する大径有髄線維を刺激した場合とで呼吸相の影響が異なることが示唆されたものの，結論につなげるにはもう少し検討が必要であった。しかしながら，自発脳波と呼吸リズムの相関に関するデータについては解析を進めることができて，2022年度後半に原著論文として誌上発表へと研究をつなげることができた。従来からの研究継続として行ってきた神経の活動電位伝播を電位と磁界の両面から捉えるテーマについても原著論文として誌上発表することができた。2021-22年度に予定していた研究テーマのいくつかについては，中断を余儀なくされデータ収集が不十分であったものの，以上のような状況を鑑みて，本研究課題の進捗状況はやや遅れているという自己評価に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度が始まった現在，新型コロナウィルス感染拡大の影響は徐々に収まってきた感がある。収束の時期がいまだ見えない状況ではあるものの，2021-22年度に予定しながら実施できなかった実験を再開するとともに，これまでに収集した実験データの解析を順次進めて行きたいと考えている。 こうして得られた結論を，問題点を明らかにしつつ整理し，年度後半には国内外の適当な学会で発表することを予定している。
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Report
(4 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] SQUIDセンサシステムによる正中神経/尺骨神経刺激後の腕神経叢の神経活動の可視化2020
Author(s)
渡部泰士, 川端茂徳, 星野優子, 赤座実穂, 尾崎 勇, 牛尾修太, 佐々木 亨, 宮野由貴, 足立善昭, 関原謙介, 大川 淳
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Journal Title
日本生体磁気学会誌
Volume: 33
Pages: 158-160
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