Central command pathways: involvement of the orexinergic system

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03321
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: Koba Satoshi 鳥取大学, 農学部, 教授 (40565743)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: セントラルコマンド / 体性神経系 / 自律神経系 / オレキシン / 視床下部 / 運動

Outline of Final Research Achievements

Central command is a central neural process that regulates the autonomic nervous system during voluntary exercise, contributing to cardiorespiratory adjustments and thereby enhancing physical performance. Through various classical and modern research techniques, including rat transgenesis, optogenetics, histochemical analyses of the brain, and in vivo physiological experiments, this research project has successfully demonstrated that the hypothalamic orexinergic nervous system contributes to the generation of central command functions required for locomotor exercise. Moreover, the role of orexinergic neurons is likely mediated through the activation of the mesencephalic locomotor region, an area critical for parallel activation of central somatic and autonomic pathways necessary for locomotor exercise. Upstream neural pathways or circuits that regulate orexinergic neuronal activation during exercise deserve further study.

Free Research Field

自律神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

運動するには筋肉に十分量の血液を送るために自律神経系が働き、各器官の血管の太さや心臓の動きが直ちに変化する。この調節には、筋肉を動かすために脳内で生じるシグナル（セントラルコマンド，CC）による役割が重要である。本研究では、視床下部オレキシン神経系がCCの脳内回路の一端であることを突き止めた。体内の状態を運動に適したものへと速やかに変えていくこの神経系の働きは、歩行の開始・継続に理にかなっている。本研究成果は運動パフォーマンスが心理状態によって変わる仕組みの解明や、各疾病患者の日常生活で見られる血行動態異常の病態解明やその治療法開発に役立つことが期待される。