2021 Fiscal Year Research-status Report

Influence of high concentrated oxygen inhalation on cerebral blood flow during higher brain functioning

Research Project

Project/Area Number	18K07723
Research Institution	Tokyo Metropolitan University
Principal Investigator	白川崇子東京都立大学, 人間健康科学研究科, 教授 (40218045)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	畑純一東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (00568868) 酒井晃二京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20379027) 関根紀夫東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (70295434) 松浦勉群馬大学, 数理データ科学教育研究センター, 教授 (80181692) 古川顕東京都立大学, 人間健康科学研究科, 教授 (80199421) 山田惠京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80315960) 岡野ジェイムス洋尚東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (90338020)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	NIRS / fMRI / 高次脳活動 / 酸素吸入
Outline of Annual Research Achievements	ヒトは通常の活動時に「脳の力」を100％使い切っておらず、学習中ですら余力を残していることが想定される。本研究は、ヒト高次脳活動には「拡張可能な潜在能力」が存在するか、という疑問に基づいて行っている。本研究の目標は、高次脳活動中、高濃度酸素吸入が脳血液の分布にどのような影響を及ぼすか NIRS/fMRI同時データ収集を行い解析することである。 30秒コントロール + 30秒 room air一桁計算 + 60秒 5 リットル/分酸素吸入一桁計算中のデータ収集を行った。生理的に酸素は血管収縮作用があるが、高濃度酸素吸入よって、高次脳活動領域へさらにoxyhemoglobinを含む大量の血液が供給され、脳活動領域が拡がった。また、別の脳領域にも脳血液量が増加し、脳活動開始したことがわかった。39名の正常ボランティアでデータ収集をしたところ、38名に同じ結果だった。残りの１名は、普段から暗算が得意としていた。以上のことから、上記の現象は、普遍的なものだと言える。今後は、当初の予定どおり、30秒コントロール + 30秒 room air古文読解 + 60秒 5 リットル/分酸素吸入古文読解のデータ収集を行い、計算と文章の読解で異なる結果になるのか検討する。オンラインおよびリアル対面による研究代表者、研究分担者とミーティング、ディスカッションを行った。また、PubMedによる文献検索で本研究は新規性が高いと確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 2020年度から2021年度７月は、COVID-19蔓延のため、大学構内へ被験者の入構や長時間滞在が困難になりデータを増やせなかった。東京オリンピック後から被験者を確保してデータ収集を行なった。しかし、新型コロナウィルスオミクロン株が蔓延して、研究代表者が所属する大学の学生にも多発の罹患者が発生したため、2022年２－３月の春休み期間は、被験者を入構させなかった。全部で39人の一桁計算をするタスクを与えるデータ収集を行った。暗算が得意とする１名を除き、全員が一桁計算と酸素吸入によって一定の傾向があった。一桁計算開始とともに、前頭葉活動領域の血液量が増え、酸素吸入によって、さらに脳活動領域の血流量増加、新たな脳活動領域の出現することを証明した。
Strategy for Future Research Activity	本研究は2018年度から2020年度までを予定していた。しかし、COVID-19蔓延による研究遅延のため、2021年度および2022年度の研究期間の延期・再延期が承認された。現在のところ、39名の正常ボランティアの30秒コントロール + 30秒 room air一桁計算 + 60秒 5 リットル/分酸素吸入一桁計算中のデータ収集を行った。生理的に酸素は血管収縮作用があるが、高濃度酸素吸入よって、高次脳活動領域へさらにoxyhemoglobinを含む大量の血液が供給され、脳活動領域が拡がった。また、別の脳領域にも脳血液量が増加し、脳活動開始したことがわかった。39名の正常ボランティアでデータ収集をしたところ、38名に同じ傾向があった。残りの１名は、普段から暗算が得意としていた。以上のことから、上記の現象は、普遍的なものだと言える。一桁計算タスクのデータが出たので、論文発表をする予定である。古文読解タスクのデータ収集を行っていないので、開始する。計算と古文読解で相違があるのか検討する。
Causes of Carryover	新型コロナウイルス蔓延のため、被験者のデータ収集が困難であり、研究が遅れている。次年度は、古文読解タスクのデータを行う予定である。次年度使用額は、被験者への謝金、酸素ボンベ料に、使用予定である。また、一桁計算タスクの結果が有意差のあるものだったので、論文投稿をする予定である。次年度使用額は、英語校正に使用予定である。