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2023 Fiscal Year Annual Research Report

運動が海馬機能を増強するメカニズムの統合的解明:動物からヒトへの橋渡し研究

Research Project

Project/Area Number 21H04858
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

征矢 英昭  筑波大学, 体育系, 教授 (50221346)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡本 正洋  筑波大学, 体育系, 助教 (30726617)
グレニエ フランソワ  筑波大学, 体育系, 研究員 (90738692) [Withdrawn]
永野 敦子  筑波大学, 体育系, 研究員 (90897886)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2024-03-31
Keywords海馬 / 低強度運動 / 認知機能 / ドーパミン / 青斑核
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、誰もが意欲的に継続可能な低強度運動が海馬を刺激し記憶を増強させるメカニズムを、青斑核 (LC) ―海馬ドーパミン (DA) 系に着目し、動物―ヒト橋渡し研究により徹底検証することで、強固な神経科学的エビデンスを有する海馬機能増強戦略として提案することを目指す。最終年度である令和5年度は、実験計画に従いプロジェクト1~3を実施した。
プロジェクト1では、一過性の低強度運動によるLC 活性化や海馬DA増加に関する効果についてプレプリントとして公開し (Hiraga et al., bioRxiv, 2023)、査読中である。LCを薬理遺伝学的に抑制する実験に本格着手し、LCの細胞に効率よく発現可能な抑制性人工受容体を選定した。これが低強度運動時のLCの活動を減弱させ、海馬へのDA放出や記憶の保持に影響を及ぼすことを確認した。
プロジェクト2では、ヒトでのLCの活動を評価可能なMRIイメージング法を確立し、一過性超低強度運動によるLCの活動性の増大が瞳孔径拡大や心理的な覚醒度の向上と関連することがわかった (Yamazaki et al., Cereb Cortex Commun, 2023)。さらに、一過性超低強度運動による瞳孔径の拡大から、認知機能向上を予測できることを明らかとした (Kuwamizu et al., NeuroImage, 2023)。
プロジェクト3では、習慣的な低強度運動が心的外傷後ストレス障害 (PTSD) を早期に改善できることを動物研究から明らかにした (Shimoda et al., MSSE, 2023)。ヒト研究では、一過性の超低強度運動が健常高齢者の記憶を向上できることを明らかとし、このメカニズムにLCが関与することが瞳孔径解析から示唆された (Suwabe et al., Neurobiol Aging, 2023)。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 6 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Improvement of mnemonic discrimination with acute light exercise is mediated by pupil-linked arousal in healthy older adults2024

    • Author(s)
      Suwabe Kazuya、Kuwamizu Ryuta、Hyodo Kazuki、Yoshikawa Toru、Otsuki Takeshi、Zempo-Miyaki Asako、Yassa Michael A.、Soya Hideaki
    • Journal Title

      Neurobiology of Aging

      Volume: 133 Pages: 107~114

    • DOI

      10.1016/j.neurobiolaging.2023.09.006

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pupil dynamics during very light exercise predict benefits to prefrontal cognition2023

    • Author(s)
      Kuwamizu Ryuta、Yamazaki Yudai、Aoike Naoki、Hiraga Taichi、Hata Toshiaki、Yassa Michael A.、Soya Hideaki
    • Journal Title

      NeuroImage

      Volume: 277 Pages: 120244~120244

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2023.120244

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A possible contribution of the locus coeruleus to arousal enhancement with mild exercise: evidence from pupillometry and neuromelanin imaging2023

    • Author(s)
      Yamazaki Yudai、Suwabe Kazuya、Nagano-Saito Atsuko、Saotome Kousaku、Kuwamizu Ryuta、Hiraga Taichi、Torma Ferenc、Suzuki Kenji、Sankai Yoshiyuki、Yassa Michael A、Soya Hideaki
    • Journal Title

      Cerebral Cortex Communications

      Volume: 4 Pages: tgad010

    • DOI

      10.1093/texcom/tgad010

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mild exercise improves executive function with increasing neural efficiency in the prefrontal cortex of older adults2023

    • Author(s)
      Byun Kyeongho、Hyodo Kazuki、Suwabe Kazuya、Fukuie Takemune、Ha Min-seong、Damrongthai Chorphaka、Kuwamizu Ryuta、Koizumi Hikaru、Yassa Michael A.、Soya Hideaki
    • Journal Title

      GeroScience

      Volume: 46 Pages: 309~325

    • DOI

      10.1007/s11357-023-00816-3

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Accelerated Fear Extinction by Regular Light-Intensity Exercise: A Possible Role of Hippocampal BDNF-TrkB Signaling2023

    • Author(s)
      Shimoda Ryo、Amaya Yuki、Okamoto Masahiro、Soya Shingo、Soys Mariko、Koizumi Hikaru、Nakamura Kengo、Hiraga Taichi、Torma Ferenc、Soya Hideaki
    • Journal Title

      Medicine Science in Sports Exercise

      Volume: 56 Pages: 221~229

    • DOI

      10.1249/MSS.0000000000003312

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 運動時の瞳孔径ダイナミクスと脳内メカニズム2023

    • Author(s)
      征矢英昭, 平賀大一
    • Journal Title

      体育の科学

      Volume: 73 Pages: 650-652

  • [Presentation] Mild exercise may alleviate memory dysfunction and regulate hippocampal lactate metabolism in type II diabetic rats2023

    • Author(s)
      Hideaki Soya
    • Organizer
      ICOMES 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Light exercise benefits memory by activating the human dentate gyrus: a translational study. Spring Hippocampal Research Conference2023

    • Author(s)
      Hideaki Soya
    • Organizer
      Spring Hippocampal Research Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Possible monoaminergic contribution to light exercise-induced memory enhancement2023

    • Author(s)
      Taichi Hiraga, Hideaki Soya
    • Organizer
      Spring Hippocampal Research Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Variation of blink rate after acute very light exercise predicts prefrontal cognitive enhancement levels2023

    • Author(s)
      Ryuta Kuwamizu, Yudai Yamazaki, Naoki Aoike, Hideaki Soya
    • Organizer
      ECSS2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脳フィットネスを高める豊かな運動2023

    • Author(s)
      征矢英昭
    • Organizer
      第37回日本健康科学学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] 認知機能を高める運動・栄養戦略:well-beingの実現に向けて2023

    • Author(s)
      征矢英昭
    • Organizer
      日本時間栄養学会10周年記念シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 豊かな軽運動で高める脳フィットネス:認知機能の増進をめざして2023

    • Author(s)
      征矢英昭
    • Organizer
      日本心臓血管麻酔学会第28回学術大会
    • Invited
  • [Presentation] The impact of acute very-light-exercise on memory consolidation2023

    • Author(s)
      Kazuya Suwabe, Yudai Yamazaki, Taichi Hiraga, Ryuta Kuwamizu, Hideaki Soya
    • Organizer
      ARIHHP Human High Performance Forum 2024
  • [Presentation] Pupil dynamics during human treadmill running: preliminary study2023

    • Author(s)
      Ryuta Kuwamizu, Yudai Yamazaki, Dongmin Lee, Hideaki Soya
    • Organizer
      ARIHHP Human High Performance Forum 2024
  • [Presentation] Low-intensity exercise may reduce cognitive decline and hippocampal amyloidosis in APP NL-G-F Alzheimer’s disease model mice2023

    • Author(s)
      Ferenc Torma, Kohei Ozeki, Taichi Hiraga, Masahiro Okamoto, Mitsushi Ikemoto, Hideaki Soya
    • Organizer
      ARIHHP Human High Performance Forum 2024
  • [Remarks] 3カ月間の軽運動は高齢者の脳活動を効率化し、実行機能を高める

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20230615090000.html

  • [Remarks] 軽運動による脳の覚醒効果に脳幹の青斑核が関与する

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20230628140000.html

  • [Remarks] 軽運動の前頭前野機能向上効果は瞳に映る

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20230712140000.html

  • [Remarks] 短時間の軽運動で高齢者の記憶が向上する~瞳孔計測から脳内覚醒機構の関与を示唆

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20231006140000.html

  • [Remarks] New Findings on Walking and Running

    • URL

      https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/shows/2050153/

URL: 

Published: 2024-12-25  

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