2017 Fiscal Year Annual Research Report

Effects of hyperventilation on corticospinal excitability of lower limb muscle during high-intensity exercise

Research Project

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近年の研究により、等尺性筋収縮時における非呼吸筋（手指や下肢）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ている。本研究の初年度に、動的運動（自転車運動）においては、随意呼気による下肢筋（外側広筋）MEPの増大が、低強度（30%VO2max、24分）では生じたが、高強度（80%VO2max、24分）では生じなかったことを、一般健常者（n=7）を対象にした実験で明らかにした。最終年度は、その原因として、呼吸筋疲労は影響しないこと、そして、下肢筋の活動レベルに依存する可能性があること、を等尺性収縮課題により確認した実験データを報告した（運動生理学会発表）。さらに、当該年度においては、持久的鍛錬者（自転車選手、n=8）を対象に、高強度（70%VO2max）の自転車運動（30分）時の外側広筋MEPに随意呼気が及ぼす影響を検討した。その結果、１）全体として、初年度の非鍛錬者同様、随意呼気による外側広筋MEPの増加は認められなかった、しかしながら、２）自然呼吸条件では、MEPは前半（10分）に比べて後半（10分）で有意に低い値を示したのに対して、随意呼気条件のMEPに前後半の差は認められなかった。３）前半および後半のMEPに呼吸条件間の差はなかった。先行研究では、疲労困憊に至る高強度自転車運動時に下肢筋MEPが低下する可能性が報告されている。したがって、本研究の結果は、随意呼吸は高強度運動時に生じるMEPの低下（中枢性疲労）を抑制する作用を有している可能性があることを示唆する。また、持久性鍛錬後の換気応答には学習的要素が関与する（体力医学会発表）。よって、持久的鍛錬者（上述の自転車選手）では呼気と下肢運動の同期が下肢MEPに影響する可能性を予想したが、同期時と非同期時のMEPに有意差は認められなかった。