呼吸が運動学習過程に及ぼす効果とその神経基盤の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17459
• Research Institution: Health Sciences University of Hokkaido
• Principal Investigator: 岩部 達也 北海道医療大学, リハビリテーション科学部, 助教 (60590677)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 呼吸 / 運動学習 / 運動関連領野 / 脳波 / 自律神経活動

Outline of Annual Research Achievements

呼吸の頻度や深さの調整はリハビリテーション分野において呼吸機能を高めるために用いられる一般的な介入である。その一方で、呼吸に関与する四肢の運動機能に及ぼす影響については不明な点が多い。本研究の目的は、深呼吸が手指の運動学習やその保持へ及ぼす影響とその神経基盤を神経生理学的な手法（脳波計、自律神経機能検査装置等）を用いて明らかにすることであった。2022年度には、2021年度において示指外転運動に伴う運動準備電位を安定して検出可能であり、呼気二酸化炭素濃度や自律神経活動を調査するめの心電図を脳波計と同期させるためのシステムを構築できたため、示指外転運動に伴う運動準備電位が短時間の深呼吸課題によって変動するについて、健常被験者を対象とした実験を開始した。複数名の被験者からデータを得ているが、短期間の深呼吸介入で運動準備電位の前期成分、後期成分、いずれの電位も深呼吸課題後に増大するという仮説どおりの結果が得られている。その一方で、現在の実験プロトコルでは、呼吸介入時の呼吸方法における被験者間の統制が難しく、介入による自律神経反応の分散が大きいという課題を認めた。そのため、呼吸方法の統制と呼吸法によって変動する自律神経反応について統制可能かどうかを追求するため予備的な実験を開始した。その結果、おおむね呼気二酸化炭素濃度が十分に低下し、副交感神経活動が優位となる呼吸方法を特定し、呼吸課題の変更を行った。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

呼吸を課題としている研究課題であることから、COVID-19の感染拡大によって被験者の実験参加に重大な制限があったことが主な理由として挙げられる。また、実験を進めるなかで新たな課題が発生し、その解決に時間を要している。その一方で、発生した課題の解決に見通しが立ち、上記感染症の5類への移行により、実験参加への制約が解除されることから、次年度以降積極的に実施できる環境となる公算である。以上により、本研究の進捗は遅れているという判断に至った。

Strategy for Future Research Activity

次年度は進捗が遅れている示指外転運動に伴う運動準備電位が短時間の深呼吸課題によって変動するかを明らかにするための研究において対象者数を増やし、研究を完成させる。また、呼吸関連のパラメータ（呼気二酸化炭素濃度、呼吸数）や心拍変動に由来する自律神経活動の変化と運動に伴う脳活動との関連性についても解析する。その後、短時間の深呼吸課題が運動学習効果に及ぼす影響やその神経基盤を明らかにするための実験に着手する予定である。

Causes of Carryover

COVID-19の蔓延により、研究の進捗が遅れたことにより研究発表および謝金を支出できなかったために次年度使用額が生じた。研究を進めて必要な謝金や研究発表に伴う旅費を支出する。その他については当初計画に沿って助成金を使用する予定である。