2023 Fiscal Year Annual Research Report
認知機能に有益な運動の本質とは？電気刺激併用による検証と新たな運動処方の確立
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22H03493
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
安藤 創一 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50535630)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 敏彦 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 准教授 (00229048)
田代 学 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (00333477)
橋本 佑斗 日本体育大学, 体育学部, 助教 (00896871)
須藤 みず紀 公益財団法人明治安田厚生事業団体力医学研究所, その他部局等, 研究員(移行) (10585186)
岡本 孝信 日本体育大学, 体育学部, 教授 (40330518)
樽味 孝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 上級主任研究員 (40825858)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 運動 / 認知機能 / 電気刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，研究課題である認知機能に有効な運動の本質を明らかにするための鍵となる研究成果を報告した．この研究では、脳の神経伝達物質であるドーパミンに着目し，ポジトロン断層法（positron emission tomography；PET）を用いて，運動による脳内のドーパミン遊離を検証した．併せて，運動中に認知課題（Go/No-Go課題）を行い，反応の速さを認知パフォーマンスの指標として評価し．脳内のドーパミン遊離と認知課題に対する反応の速さとの関係について検証した．PETを用いた実験から、一過性の有酸素運動により脳内でのドーパミン遊離がみられることを捉え、さらに運動によるドーパミンの遊離と認知課題に対する反応の速さとの間に有意な相関関係があることを明らかにした．次に，運動による認知パフォーマンスの向上を引き起こす要因の解明を試みるために，電気刺激を活用した下肢への骨格筋収縮による不随意運動誘発モデルを用いて，骨格筋の運動（筋収縮）に伴う生理的変化が運動による認知パフォーマンスの向上へ及ぼす影響を検証した．その結果，運動による認知課題に対するパフォーマンスの向上には、骨格筋の収縮に伴う生理的変化だけでは十分とは言い難く、随意運動に伴う脳内の神経活動が必要であることが示唆された。以上のことから、1回の有酸素運動による認知課題に対する反応の速さ、すなわち認知パフォーマンスの向上には脳内でのドーパミンが関係していること、さらに運動による認知パフォーマンスの向上には随意運動に伴う脳内での神経活動が必要であることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究から得られた主な成果は以下の通りである．１）一過性の有酸素運動がもたらす認知パフォーマンスの向上（反応の速さの向上）の要因に脳内でのドーパミン遊離が関与することを示唆した，２）電気刺激による骨格筋の運動（不随意運動）にエルゴメーター運動（随意運動）を併用した実験から、運動による認知パフォーマンスの向上には随意運動に伴う脳内の神経活動が必要であることを示した．この他にも，低酸素環境下での人の認知機能に関する研究や骨格筋への電気刺激トレーニングの研究も行った．これらの研究成果は，ヨーロッパスポーツ科学会議や日本トレーニング科学会などの学会で発表を行うとともに，その一部は論文として公表した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は一過性の運動による認知パフォーマンスの向上にドーパミンが関与するということを報告した．この世界初のデータは本研究課題において鍵となるものである．次年度も引き続き研究課題である認知機能に有効な運動の本質を探っていく計画である．次年度以降は，脳波や機能的磁気共鳴画像法（functional magnetic resonance imaging）などを用いた研究を行う計画である．併せて，骨格筋への電気刺激が生体にもたらす影響についても継続して検討する計画である．
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| Remarks |
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[Presentation] Effects of physical activity level and motor function on hippocampal volume in the older adults2023
Author(s)
K. Anjiki, S. Ando, R. Tomiga, K. Ishimura, Y. Kose, K. Kano, M. Sudo, Y. Yamada, N. Ebine, Y. Higaki, H. Tanaka, Y. Hatamoto
Organizer
29th Congress of the International Society of Biomechanics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Characteristic of thigh muscle hypertrophy induced by electrical muscle stimulation training2023
Author(s)
K. Kano, R. Akagi, Y. Hashimoto, Y. Miyokawa, D. Shiozaki, Y. Yajima, K. Yamada, S. Kanbayashi, K. Anjiki, I. Kanno, M. Sudo, T. Okamoto, S Ando
Organizer
29th Congress of the International Society of Biomechanics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Effects of physical activity level on quadriceps femoris muscle and intramuscular adipose tissue in the elderly2023
Author(s)
K. Anjiki, S. Ando, R. Tomiga, Y. Kose, S. Fukuoka, M. Sudo, Y. Yamada, N. Ebine, Y. Higaki, H. Tanaka, Y. Hatamoto
Organizer
28th Annual Congress of the European College of Sport Science
Int'l Joint Research
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[Presentation] Effect of electrical muscle stimulation training on arterial function in healthy young men2023
Author(s)
Y. Hashimoto, S. Kanbayashi, K. Anjiki, I. Kanno, K. Kano, Y. Miyokawa, D. Shiozaki, Y. Yajima, K. Yamada, M. Sudo, R. Akagi, S. Ando, T. Okamoto
Organizer
28th Annual Congress of the European College of Sport Science
Int'l Joint Research
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[Presentation] The Isolated and Combined Effects of Acute Hypoxia, Overnight Sleep Deprivation, and Exercise on Cognitive and Physiological Function2023
Author(s)
TB. Williams, J. Corbett, MJ. Tipton, T. McMorris, JI. Badariotti,, HS. Mayes, DK. White, AJ. Causer, FA. Carvalho, MO. Parker, R. Thelwell, S. Ando, JT. Costello
Organizer
28th Annual Congress of the European College of Sport Science
Int'l Joint Research
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[Presentation] The effects of electrical muscle stimulation training on quadriceps muscle strength and hypertrophy, mood states2023
Author(s)
S. Ando, Y. Hashimoto, T. Asamizu, R. Sato, S. Kanbayashi, K. Kano, M. Ogawa, M. Fujibayashi, M. Sudo, T. Okamoto
Organizer
American College of Sports Medicine 70th Annual Meeting
Int'l Joint Research
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