2019 Fiscal Year Research-status Report
中枢化学受容器を中心とした呼吸と運動の自律並列的な制御
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17K01612
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
柚木 孝敬 北海道大学, 教育学研究院, 准教授 (00352500)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 呼吸 / 中枢化学受容器 / 脊髄運動ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脳幹に存在する中枢化学受容器へのCO2 刺激が、呼吸亢進を誘発するだけでなく、四肢筋の運動を脊髄レベルで修飾している可能性を見出している。当該年度においては、脊髄運動ニューロンの自律性活動を反映するとされる自律持続性筋活動（self-sustained muscle activity, SSMA）をヒラメ筋で評価することにより、中枢化学受容器と運動制御の関連を明らかにすることを目的に、前年度より継続中の実験を実施・完了した。
すなわち、健常成人男性を対象とし、CO2混合ガス吸入（4% or 7%CO2, 21%O2, N2 balance：各2分、実験1）および呼吸条件（CO2再呼吸、低濃度O2ガス（15.8%）吸入、随意過換気：各2分、実験2）がSSMAに及ぼす影響を調査した。その結果、CO2混合ガス吸入（4%）によりSSMAが有意に増加すること（実験1）、CO2再呼吸条件でのみSSMAが有意に増加すること（実験2）が確認され、中枢化学受容器へのCO2 刺激がヒトにおける四肢の神経筋活動を増加させる可能性が示唆された（motor control 研究会にて発表）。
一方、CO2再呼吸（3分）を反復させると（1分の安静呼吸を挟んで5回）、2回目以降にヒラメ筋のH反射が有意に低下する（F波は変化しない）ことが確認され（実験3）、中枢化学受容器へのCO2刺激が脊髄レベルで抑制的に作用する可能性も示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究は、中枢化学受容器を中心とした呼吸と運動の自律並列的な制御の存在を明らかにすることを目的として開始された。研究序盤において、その存在を示唆する実験結果が得られ、論文化（2018年）に至ったが、その後に行った実験において矛盾するデータが示された。そのため、実験計画の部分的修正、再現性の確認、追加実験の実施が必要とされ、研究の目的をより精緻に達成するために期間延長して活動を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは主として下肢筋の末梢神経刺激によるEMG応答を測定・分析することより脊髄レベルでの考察を進めてきたが、今後は、経頭蓋磁気刺激法を加えることで皮質の関与を探り、想定しているメカニズムをより詳細に検討する計画である。また同時に、筋力や運動リズムといった行動への影響も確認する予定である。
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| Causes of Carryover |
実験計画の部分的修正、再現性の確認、追加実験の実施が必要とされ、計画していた実験の一つが実施できなかったために、それに関連する物品および被験者謝金等の支出がなく、次年度使用額が生じた。次年度はこれらを使用して未完の報告および未実施の実験をすすめる。
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Research Products
(1 results)
