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

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K07723
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: Shirakawa Takako 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 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 客員教授 (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 – 2024-03-31
• Keywords: fNIRS / calculation / reserve capacity / prefrontal cortex / oxygen inhalation

Outline of Final Research Achievements

We investigated statistically the effect of inhaling high-concentration oxygen while subjects were performing simple calculations, on the distribution of oxyhemoglobin to the brain using functional near-infrared spectroscopy. We targeted the prefrontal cortex rather than the angular gyrus because we thought the prefrontal cortex reacts quickly to various situations. High-concentrated oxyhemoglobin caused by concentrated oxygen inhalation was delivered from the cerebral arteries selectively to the previously active brain areas. It did not plateau but increased further. There was no change in the originally inactive area.
There is a reserve capacity in the human brain for higher cerebral activity.

Free Research Field

放射線診断学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

慣用句「火事場の馬鹿力」から、ヒトは通常の活動時に脳の力を100％使い切っておらず、ヒト高次脳活動には「拡張可能な潜在能力」が存在すると予測できたが、どのように拡張するのか不明だった。
本研究によって、元々脳活動していた領域へオキシヘモグロビンが選択的に供給されて、さらに脳活動を拡張することを解明した。国内外の研究で、本研究に近い発表は無い。