2016 Fiscal Year Annual Research Report
脳情報処理に基づくスポーツビジョンの確立とスポーツパフォーマンスの向上方略
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16H01869
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
七五三木 聡 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (20271033)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 視機能 / 背側経路 / ノルアドレナリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スポーツ場面における空間情報・運動情報の視覚的情報処理を担う背側視覚経路のニューロンの反応特性に基づいたヒトの視機能計測法として、ランダムに動くドット刺激の中から特定方向に動くドット刺激の運動方向を検出する運動方向検出課題と、高速で動くガボール刺激を把持力のコントロールでカーソルを動かしキャッチする視覚性高速連続運動課題を開発した。前者は視覚入力から運動視中枢に至るまでの情報処理機能を評価するために、後者は視覚入力から運動視中枢を経て、運動視情報処理の結果に基づいて運動出力を発現させるまでの情報処理機能を評価するために開発された課題であり、前者の課題成績は後者のそれと関連することが期待される。そこでこの点を明らかにするために、両課題をセットにして複数回の計測を実施したところ、同一被験者内において、両課題の成績に有意な相関関係が認められ、運動視の高低が視覚性運動のパフォーマンスを左右する事が明らかになった。
スポーツ時、脳内に神経修飾物質が分泌されることで脳状態は変化する。その代表的な神経修飾物質の一つがノルアドレナリンであるが、どのような機能的変化を引き起こすのかについてはよくわかっていなかった。そこで、視覚機能に対する影響を調べるために、視覚刺激検出課題を学習させたラットのコントラスト感度を自由行動下で計測し、ノルアドレナリン受容体阻害薬の効果を検討した。その結果、課題中に脳内分泌されるノルアドレナリンはβ受容体を介してコントラスト感度を上昇させていることが明らかになった。これは、明暗差が小さい見難い物体をより見えるように視覚情報処理を亢進させていることを意味し、スポーツ場面においても同様な効果が発揮されていると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の計画では、①ヒトの背側経路機能計測システムの「背側経路の各ステージのニューロンの反応特性に基づいた基本的視機能計測法」を開発すること、②動物実験を用いて脳状態の最適化を促す運動プログラムついての包括的・系統的な検討を行うこと、であった。①と②の計画はいずれも達成され、①については予定通り二つの視機能計測システムを確立し、それらのシステムを用いた計測・評価実験を開始し、②についてもラットを用いた研究から、脳内ノルアドレナリンによりベータ受容体活性化状態により視機能が更新することを見出し、PLOS ONE誌に報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度に開発した背側経路機能計測システムを用いて、様々な競技種目のアスリートおよび非競技者の視覚特性を計測・評価する。また、ラットを用いた電気生理実験により、ノルアドレナリンなどの脳内神経修飾物質が、どのような神経メカニズムで視機能を改善するのかについて検討する。
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