2017 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of functional brain networks recruited by physical exercise and its plasticity
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16K13017
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
北 一郎 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 教授 (10186223)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西島 壮 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (10431678)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機能的脳神経回路 / 運動 / 可塑性 / 免疫組織化学 / 行動神経科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動や身体活動は、身体にとどまらず精神機能（脳機能）に多様な恩恵効果をもたらすことが知られている。これは運動が局所的な脳領域だけでなく、皮質（意識的）および皮質下（非意識的）の脳領域間ネットワーク全体に対して、多様に、協調的に作用することを示唆している。しかし、運動時に賦活化する脳全体の神経活動をもとに、その機能的脳神経回路およびその運動条件依存性について明らかにした研究はこれまでにない。本研究では、運動時に賦活化される脳領域間ネットワーク（機能的脳神経回路）を可視化するために、動物実験を用いて各種運動条件による運動時の脳内神経活動の時空間特性について、神経活動依存的遺伝子発現（最初期遺伝子）を指標とする免疫組織化学法により明らかにし、それらの発現が共変動する脳領域の集合体を同定する（脳機能マッピング）とともに、その運動条件依存性について検討することを目的とした。前年度（28年度）は、運動および情動に関連する脳領域（大脳皮質、大脳辺縁系、視床下部、脳幹における主要な神経核）を対象とし、異なる運動強度（非運動、低強度運動、高強度運動）での30分間の急性トレッドミル走を用い、運動条件依存的な神経活動および脳領域間の共変動パターンの抽出を試みた。結果として、本研究で試みた新規手法は運動時に賦活化する機能的脳神経回路の探索に有効なツールとなる可能性が示唆された。その結果をもとに本年度（29年度）は、継続的な運動（慢性運動）によってリモデリングされる機能的脳神経回路と精神機能改善効果について検討を試みた。その結果、継続的な運動は、その強度に関わらず精神機能を改善し、また賦活脳領域の空間パターンおよび機能的脳神経回路を変化させる傾向がみとめられた。これらの結果から運動時に賦活化する機能的脳神経回路には運動条件依存性が存在する可能性が示唆された。
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