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セントラルコマンド発現機構の探索-大脳辺縁系皮質から筋血管に至る神経回路の同定

研究課題

研究課題/領域番号 15H03061
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 身体教育学
研究機関広島大学

研究代表者

松川 寛二  広島大学, 医歯薬保健学研究科(保), 教授 (90165788)

研究分担者 丹 信介  山口大学, 教育学部, 教授 (00179920)
小峰 秀彦  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, 研究チーム長 (10392614)
定本 朋子  日本女子体育大学, 体育学部, 教授 (30201528)
長尾 正崇  広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 教授 (80227991)
相澤 秀紀  広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 教授 (80391837)
川真田 聖一  広島大学, 医歯薬保健学研究院(保), 教授 (30127641)
連携研究者 梁 楠  広島大学, 大学院医歯薬保健学研究科, 助教 (70512515)
遠藤 加菜  広島大学, 大学院医歯薬保健学研究科, 助教 (60584696)
黒瀬 智之  広島大学, 大学院医歯薬保健学研究科, 助教 (20363054)
研究協力者 石井 圭  , 学振PD特別研究員
浅原 亮太  , 学振PD特別研究員
井手迫 光弘  広島大学, 大学院生
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2015年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード随意運動 / 運動の精神イメージ / 筋交感神経と筋血流量 / 交感神経コリン作動性血管拡張 / セントラルコマンドの発現 / 大脳皮質前頭前野 / 大脳皮質運動野 / 中枢神経機構 / 筋交感コリン作動性神経と筋血流量 / 近赤外分光法(NIRS) / 大脳皮質脳活動の計測 / リハビリテーション / 中枢神経性循環調節 / コリン作動性交感神経 / 免疫組織化学染色
研究成果の概要

高次中枢から下降する中枢指令(セントラルコマンド)によるfeedfoward型調節は随意運動の開始に遅延することなく迅速な循環調節を行う上で重要である。セントラルコマンドは覚醒状態や日常作業時にのみ発現するため、その発現機構や下降経路に関する研究は困難であり詳細は残されていた。本研究は、片側肢の随意運動を行った際に、反対肢の非活動筋血流量がセントラルコマンドにより増加することを発見した。この筋血流量の増加を手掛かりとして、セントラルコマンドの特徴や発現機構について探索した。その結果、大脳皮質前頭前野の脳活動は運動開始に5-10秒先行して増加し中枢指令の発現に関わることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Decreased prefrontal oxygenation elicited by stimulation of limb mechanosensitive afferents during cycling exercise2018

    • 著者名/発表者名
      Asahara Ryota、Matsukawa Kanji
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: R230-R240

    • DOI

      10.1152/ajpregu.00454.2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incremental rate of prefrontal oxygenation determines performance speed during cognitive Stroop test: the effect of ageing2018

    • 著者名/発表者名
      Endo Kana、Liang Nan、Idesako Mitsuhiro、Ishii Kei、Matsukawa Kanji
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 807-824

    • DOI

      10.1007/s12576-018-0599-3

    • NAID

      40021720582

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prefrontal oxygenation correlates to the responses in facial skin blood flows during exposure to pleasantly charged movie2017

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa Kanji、Endo Kana、Asahara Ryota、Yoshikawa Miho、Kusunoki Shinya、Ishida Tomoko
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 5 号: 21

    • DOI

      10.14814/phy2.13488

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Central command increases muscular oxygenation of the non-exercising arm at the early period of voluntary one-armed cranking2017

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Matsukawa K, Asahara R, Liang N, Endo K, Idesako M, Michioka K, Sasaki Y, Hamada H, Yamashita K, Watanabe T, Kataoka T, Takahashi M
    • 雑誌名

      Physiological Reports

      巻: 5 号: 7 ページ: 1-18

    • DOI

      10.14814/phy2.13237

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Facial skin blood flow responses to exposures to emotionally charged movies2017

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa K, Endo K, Ishii K, Ito M, Liang N
    • 雑誌名

      Journal of Physiological Sciences

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1007/s12576-017-0522-3

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Central command does not supress baroreflex control of cardiac sympathetic nerve activity at the onset of spontaneous motor activity in the decerebrate cat2016

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa K, Ishii K, Asahara R, Idesako M
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physiology

      巻: 121 号: 4 ページ: 932-943

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00299.2016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The prefrontal oxygenation and ventilatory responses at start of one-legged cycling exercise have relation to central command2016

    • 著者名/発表者名
      Asahara R, Matsukawa K, Ishii K, Liang N, Endo K
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physiology

      巻: 121 号: 5 ページ: 1115-1126

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00401.2016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Central command generated prior to arbitrary motor execution induces muscle vasodilatation at the beginning of dynamic exercise.2016

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Matsukawa K, Liang N, Endo K, Idesako M, Asahara R, Kadowaki A, Wakasugi R, Takahashi M
    • 雑誌名

      J Appl Physiol

      巻: 21 号: 12 ページ: 1424-1433

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00103.2016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cardiac parasympathetic outflow during dynamic exercise in humans estimated from power spectrum analysis of PP interval variability2016

    • 著者名/発表者名
      Takahashi M, Nakamoto T, Matsukawa K, Ishii K, Watanabe T, Sekikawa K, Hamada H
    • 雑誌名

      Experimental Physiology

      巻: In press 号: 3 ページ: 397-409

    • DOI

      10.1113/ep085420

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Increased oxygenation of the cerebral prefrontal cortex prior to the onset of voluntary exercise in humans2015

    • 著者名/発表者名
      Kanji Matsukawa, Kei Ishii, Nan Liang, Kana Endo, Ryo Ohtani, Tomoko Nakamoto, Rie Wakasugi, Akito Kadowaki, Hidehiko Komine.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physiology

      巻: 119 号: 5 ページ: 452-462

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00406.2015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Differential contribution of aortic and carotid sinus baroreflexes to control of heart rate and renal sympathetic nerve activity2015

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Idesako M, Matsukawa K
    • 雑誌名

      Journal of Physiological Sciences

      巻: 65 号: 5 ページ: 471-480

    • DOI

      10.1007/s12576-015-0387-2

    • NAID

      40020576573

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stimulation of the mesencephalic ventral tegmental area blunts the sensitivity of cardiac baroreflex in decerebrate cats2015

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa K, Ishii K, Ishida T, Nagai A, Liang N
    • 雑誌名

      Auton Neurosci

      巻: 189 ページ: 16-24

    • DOI

      10.1016/j.autneu.2014.12.005

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Facial skin blood flow response during exposure to emotionally-charged movie2015

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Ito M, Endo K, Liang N, Idesako M, Matsukawa K
    • 雑誌名

      FASEB Journal

      巻: 29

    • NAID

      40021480165

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] A limb mechanoreflex decreases the prefrontal oxygenation during motor-driven passive cycling in humans.2018

    • 著者名/発表者名
      Asahara R, Hashiguchi Y, Matsukawa K.
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会、高松市、2018年3月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Feedforward control of the cardiovascular system during exercise: insight from animal and human studies.2018

    • 著者名/発表者名
      Asahara R, Matsukawa K.
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会、高松市、2018年3月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Responses in facial skin blood flow and prefrontal oxygenation during exposure to emotionally charged negative and positive odors.2018

    • 著者名/発表者名
      Endo K, Yoshikawa M, Matsukawa K, Nakamura A, Nakamura T.
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会、高松市、2018年3月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Changes in human prefrontal activity during exposure to emotionally-charged movies: a preliminary study by simultaneous recordings of NIRS and fMRI.2018

    • 著者名/発表者名
      Liang N, Harada T, Sasaoka T, Yamawaki S, Endo K, Matsukawa K.
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会、高松市、2018年3月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Prefrontal oxygenation correlates to the responses in facial skin blood flows during exposure to pleasantly-charged movie.2018

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa K, Endo K, Yoshikawa M, Asahara R.
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会、高松市、2018年3月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Symposium 9: Increased oxygenation of the prefrontal cortex prior to the onset of exercise has relation to central command2017

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa K, Ishii K, Asahara R, Endo K, Liang N
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The cerebral prefrontal oxygenation during first and third person imagery of cycling exercise2017

    • 著者名/発表者名
      Liang N, Arikawa M, Satake Y, Endo K, Asahara R, Matsukawa K
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effect of motor imagery on blood flow in leg skeletal muscle in elderly subjects2017

    • 著者名/発表者名
      Endo K, Ishii K, Asahara R, Doi S, Linag N, Matsukawa K
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Increased oxygenation of the dorsolateral prefrontal cortex prior to the onset of voluntary one-armed cranking2017

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Matsukawa K, Liang N
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effect of endurance exercise on the centrally-induced muscle vasodilatation during one-legged cycling2017

    • 著者名/発表者名
      Asahara R, Matsukawa K, Shintaku T
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effect of endurance training on the centrally-induced muscle vasodilatation during one-legged cycling.2017

    • 著者名/発表者名
      Asahara R, Matsukawa K, Shintaku T.
    • 学会等名
      Experimental Biology 2017, Chicago, USA, 22-26 April, 2017.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Facial skin blood flow decreases during exposure to pleasantly charged movie in humans.2017

    • 著者名/発表者名
      Asahara R, Endo K, Yoshikawa M, Kusunoki S, Matsukawa K.
    • 学会等名
      The International Society for Autonomic Neuroscience 2017, Nagoya, Japan, 30 August-2 September, 2017.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction in prefrontal oxygenation during exposure to positively-charged movie in humans2017

    • 著者名/発表者名
      Endo K, Yoshikawa M, Kusunoki S, Asahara R, Matsukawa K.
    • 学会等名
      The International Society for Autonomic Neuroscience 2017, Nagoya, Japan, 30 August-2 September, 2017.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自発運動開始時おける前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度の増加は運動強度と比例しない.2017

    • 著者名/発表者名
      浅原亮太、松川寛二、梁楠、遠藤加菜.
    • 学会等名
      第72回日本体力医学大会、松山市、2017年9月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラット皮質前頭前野の電気刺激は副交感神経を介する口唇領域の血管拡張を引き起こす.2017

    • 著者名/発表者名
      浅原亮太、松川寛二.
    • 学会等名
      第69回日本生理学会中国四国地方会、徳島市、2017年10月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 快感情の映像刺激は皮質前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度を減少させる.2017

    • 著者名/発表者名
      松川寛二、遠藤加菜、吉川美穂、.浅原亮太、楠信哉.
    • 学会等名
      第69回日本生理学会中国四国地方会、徳島市、2017年10月.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 嗅覚刺激による快・不快の情動変化が顔面皮膚血流量および前頭葉ヘモグロビン動態に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      遠藤加菜、吉川美穂、松川寛二、中村明朗、中村哲也.
    • 学会等名
      第51回日本味と匂学会、神戸市、2017年9月
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Central command hypothesis: from cerebral prefrontal cortex to blood vessels of skeletal muscle2016

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa K
    • 学会等名
      The 6th International Sports Science Network Forum in Nagano 2016
    • 発表場所
      松本市
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The prefrontal oxygenation at the onset of unrestrained overground walking in humans2016

    • 著者名/発表者名
      Asahara R, Matsukawa K, Liang N, Endo K, Ishii K
    • 学会等名
      The 6th International Sports Science Network Forum in Nagano 2016
    • 発表場所
      松本市
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 運動開始時における前頭前野酸素化ヘモグロビン濃度の増加と換気応答の関連2016

    • 著者名/発表者名
      浅原亮太、松川寛二、石井圭、梁楠、遠藤加菜
    • 学会等名
      第71回日本体力医学会大会
    • 発表場所
      盛岡市
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 運動イメージによる呼吸循環系の活性化2016

    • 著者名/発表者名
      石井圭、松川寛二、梁楠、遠藤加菜、浅原亮太、井手迫光弘
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ヒトの随意運動開始時における前頭前野酸化Hb濃度と呼気終末炭酸ガス濃度との関連2016

    • 著者名/発表者名
      浅原亮太、松川寛二、石井圭、梁楠、遠藤加菜
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 視覚刺激による快・不快の情動変化が顔面皮膚血流量に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      遠藤加菜、伊藤百花、川原舞、小畑菜央、石井圭、梁楠、浅原亮太、松川寛二
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 平地とトレッドミル歩行時の大脳皮質興奮性の変化についてーポータブルfNIRSを用いた解析2016

    • 著者名/発表者名
      梁楠、浅原亮太、石井圭、遠藤加菜、松川寛二
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 心臓交感神経活動は除脳ネコの自発運動時にみられる動脈血圧受容器ー心拍数反射の抑制に関与しない2016

    • 著者名/発表者名
      松川寛二、石井圭、浅原亮太、井手迫光弘、石田知子
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 視覚刺激による快・不快の情動反応が顔面皮膚血流量に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      遠藤加菜、伊藤百花、石井圭、梁楠、松川寛二
    • 学会等名
      第67回日本生理学会中国四国地方会
    • 発表場所
      米子市
    • 年月日
      2015-10-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 無拘束状態での床歩行時とトレッドミル歩行時にみられる大脳皮質運動野活動2015

    • 著者名/発表者名
      浅原亮太、松川寛二、石井圭、梁楠、遠藤加菜
    • 学会等名
      第67回日本生理学会中国四国地方会
    • 発表場所
      米子市
    • 年月日
      2015-10-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 解剖学・生理学・運動学に基づく動作分析: 第1章 2. 生理学の概要2018

    • 著者名/発表者名
      松川寛二
    • 総ページ数
      47
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 生理学: 第5章 筋肉・運動の生理2016

    • 著者名/発表者名
      松川寛二
    • 総ページ数
      26
    • 出版者
      理工図書(株)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 広島大学医学部保健学科・生理機能情報科学研究室のオリジナルホームページ

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/matsulab/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] 広島大学医学部・生理機能情報科学研究室

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/med/research/lab/health/Integrative_Physiology

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 広島大学医学部・生理機能情報科学研究室

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/med/reserach/lab/health/Integrative_Physiology/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 広島大学大学院医歯薬保健学研究院・基礎生命科学部門・生理機能情報科学研究室ホームページ

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/matsulab/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 広島大学医学部・生理機能情報科学研究室ホームページ

    • URL

      http://hiroshima-u.jp/med/research/lab/health/Integrative_Physiology

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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