高強度運動時の呼吸亢進が下肢筋の皮質脊髄路興奮性に及ぼす影響

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26350694
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 柚木 孝敬 北海道大学, 教育学研究院, 准教授 (00352500)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 吉則 北海道大学, 教育学研究院, 教授 (70233187) ; 松浦 亮太 上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 准教授 (10551278)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 皮質脊髄路興奮性 / 運動 / 呼吸

Outline of Annual Research Achievements

経頭蓋磁気刺激法を用いた最近の研究により、等尺性収縮時における非呼吸筋（手指筋や四肢筋）の皮質脊髄路興奮性（＝ 運動誘発電位（MEP）による評価）が随意呼吸によって増大することが報告された。そこでは、呼吸筋を制御する一次運動野領域の活性化が非呼吸筋を制御する一次運動野領域の興奮性を高めるという仮説が提案されている。一方、このような現象あるいは神経機構が、不随意的な呼吸が活発となる動的運動時にも発現するのか否かは不明である。本研究では、高強度動的運動中の呼吸亢進と下肢筋MEPの関連を検討することを目的として、以下の課題を検討することとした。1：随意呼吸が高強度自転車運動中のMEPに及ぼす影響、2：呼吸と下肢筋活動の同調がMEPに及ぼす影響、3：呼吸とMEPの関係性に対する運動経験の影響。初年度は課題1について、一般健常者（n=7）を対象に検討したが、呼吸亢進とMEPの間に明確な関係性は見出せていない。当該年度は、自転車選手（n=8）を被験者とし、運動経験の影響（課題3）を検討した（データ分析中）。また、運動経験と運動時呼吸の関係性を把握するために、一般健常者（n=17）を対象に、呼吸亢進を伴う運動の繰り返し（8回/2週間）が運動時呼吸に及ぼす影響を調査する実験を行った（データ分析中）。さらに、初年度の実験結果がMEP記録の精度に関係している可能性があるため、一般健常者（n=6）を対象に、MEPのより安定的な記録が期待される前腕による律動的ハンドグリップを動的運動課題とする実験を行った。その結果、ハンドグリップ（20%MVC）と呼気のタイミングを随意的に合わせることで、尺側手根屈筋のMEPが増加する傾向を示し、ハンドグリップ時の力のピーク値が有意に増加した。これは、冒頭に述べた現象と仮説が上肢の動的運動にも適合する可能性を示唆するが、下肢についての結論はまだ出ていない。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

高強度運動時の呼吸亢進が下肢筋の皮質脊髄路興奮性に及ぼす影響を検討することを目的に、経頭蓋磁気刺激法によって得られる運動誘発電位（MEP）を皮質脊髄路興奮性の指標として計画した実験を実施してきているが、その過程で、MEPの評価の妥当性に関して、当初実験計画の部分的修正、再現実験、追加実験の必要が生じた。

Strategy for Future Research Activity

必要な実験は概ね完了した。当該年度までの3年間に渡って実施してきた実験で得られたデータを総合的に分析し、次年度（最終年度）は、主として、学会発表と論文の投稿を進める。データ分析に際しては、「研究実績の概要」に記載した課題2に関わる分析を加える。

Causes of Carryover

科研費助成事業の補助事業期間の延長が承認され、次年度が最終年度となったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

追加実験が必要になった場合に、消耗品あるいは被験者謝金に使用する。