Investigation of brain regions associated with central command during exercise
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19K24333
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0909:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Asahara Ryota 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (90847584)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 随意運動 / 循環調節 / セントラルコマンド / 運動イメージ / 床歩行 / 巧緻運動 / 運動時の循環調節 / 歩行運動 / 運動 / 加齢 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトが自発的に運動を始める際、運動に先立って心拍数、心拍出量の増加が生じ、骨格筋では運動に必要な酸素を供給するため、血流量の著しい増加が生じる。このような運動開始時における循環調節は、脳からの“見込み的指令”により引き起こされると考えられている。これまでのところ、見込み的循環指令が脳のどのような領域から発生し、どのような回路を介して循環応答を引き起こすかは明らかではない。そこで、本研究では、ヒトおよび動物を用いた実験から、運動開始に遅れることなく循環応答を引き起こす見込み的循環指令の脳内ネットワークの解明を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
A feedforward signal descending from higher brain centers (termed central command) plays an important role in autonomic control of the cardiovascular system during exercise. However, little is known about the neural circuits responsible for generating central command. In the current study, concentration of the oxygenated hemoglobin (Oxy-Hb, as an index of tissue blood flow) in the ventrolateral and dorsolateral prefrontal cortices increased prior to the onset of arbitrary walking, suggesting that the activation in the prefrontal regions may be in association with central command. Furthermore, we demonstrated that contralateral skillful hand movement evoked a selective increase in Oxy-Hb of the noncontracting forearm muscle. It is suggested that the increased muscle Oxy-Hb may be mediated, at least partly, by central command.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究成果は、ヒトの手指運動時の骨格筋血流量増加に見込み的循環指令に関わっている可能性を、この循環指令の生成に大脳皮質前頭前野の一部領域が関わっている可能性を示唆する。大脳皮質前頭前野は、ヒトならびに動物実験で積極的に研究が進められている脳領域で、この領域の有する多種多様な高次脳機能が明らかにされてきている。本研究は、前頭前野の新しい役割についての示唆を与える。この知見から、将来的に運動時における中枢性循環調節機構が解明されれば、教育生理学に限らず、運動科学、リハビリテーション医学など幅広い学問の進展に貢献できるだろう。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
