1992 Fiscal Year Annual Research Report
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04246205
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
河原 剛一 山形大学, 工学部, 教授 (20125397)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山内 芳子 山形大学, 工学部, 助手 (50230313)
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| Keywords | 除脳ネコ / 中脳歩行誘発野 / 心拍リズム / 呼吸リズム / 歩行リズム / 振動子間結合 / ゆうぎ / 状態依存性 |
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| Research Abstract |
無麻酔・除脳ネコの脳幹に微小電極を刺入し、中脳歩行誘発野(MLR)を機能的に同定した。微小電極の脳幹内での位置をHorsley-Clarke軸に従って、0.2〜0.4mmstepで三次元的に変え、最小の刺激強度でtreadmill上での歩行運動を誘発する部位(stepping point)を決定した。次に、ハロセン麻酔下で両側迷走神経を切断し、気胸を行い、さらにギャラミンの静脈内注入により動物を不動化した。動物の換気は人工呼吸器によって維持し、呼吸リズムは末梢側を切断した片側横隔神経の中枢端からその発射活動を記録することによって評価した。また、歩行リズムは末梢端を切断した後肢外側腓腹神経の中枢端からその発射活動を記録することによって評価した。また、心電図(ECG)も同時に導出・記録し、心拍リズムを評価した。
まず、不動化する前とほぼ同一の呼気終末CO_2分圧となるように、人工呼吸器の換気量を調節した。次に不動化前に機能的に同定したstepping pointへ連続微小電気刺激(50pulses/s)を加えて、fictive locomotionを誘発した。fictive locomotionが誘発しにくい場合には、ややhyper-ventilation にしてhypocapniaの状態とし、stepping pointへ電気刺激を加えた。fictive locomotionの開始とともに呼吸周期の明確な短縮現象が認められた。心拍・呼吸リズムが安定してから解折を行った。ECGのR-R間隔の時系列信号から心拍リズムゆらぎ時系列を計算し、その相関・スペクトル解析を行った。その結果、心拍リズムは人工呼吸器の換気リズム、横隔神経の発射活動で評価した中枢性の呼吸リズムばかりではなく、外側腓腹神経の発射活動で評価したfictive locomotionのリズムによっても変調を受けていることが明らかにされた。このことは中枢起源の心拍リズムと歩行リズムを支配する振動子間結合(locomotor-cardiac coupling)の存存を初めて明らかにしたものと考えられる。
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[Publications] 河原 剛一: "呼吸・循環・随意運動制御の階層性とゆらぎ(第31回日本ME学会大会ワークショップ招待講演)" 医用電子と生体工学. 30. 155 (1992)
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[Publications] 河原 剛一: "呼吸運動制御のシステム論的アプローチ" 電気学会誌. 112. 373-376 (1992)
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[Publications] 吉岡 俊宏: "除脳ネコにおける心拍・呼吸および歩行リズムの相互連関" 第13回バイオメカニズム学会大会論文集. 13. 161-164 (1992)
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[Publications] 新関 久一: "呼吸・循環・歩行運動の協調と適応" 第7回生体・生理工学シンポジウム論文集. 7. 79-82 (1992)
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[Publications] 河原 剛一: "Heart beat fluctuation during fictive locomotion in decerebrate cats:locomotor-cardiac coupling of central origin." Neuroscience Letters.
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[Publications] 新関 久一: "Interactions between cardio-locmotor synchronization and respirations." Journal of Applied Physiology.
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[Publications] 河原 剛一: "Control of Breathing and Its Modeling Perspective" Plenum,New York,
