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慢性ストレスおよび抑うつ状態は運動時ヒト海馬活動のバラツキを生むか?

研究課題

研究課題/領域番号 21K17619
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分59030:体育および身体教育学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

山崎 雄大  筑波大学, 体育系, 特別研究員(PD) (70896430)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード有酸素性運動 / 海馬 / 慢性ストレス / 磁気共鳴イメージング
研究開始時の研究の概要

本研究は、運動時のヒト海馬活動を捉え、効率的に海馬を活性させる運動処方を確立するための知見と基盤の構築を目指す。そのために、以下の2つの目的の達成を目指す。① 運動時のヒト海馬活動の挙動を捉え、運動による海馬記憶能改善のメカニズムとなるか明らかにすること、② 慢性的なストレス・抑うつ状態が海馬の構造的・機能的変化を惹起し、運動時ヒト海馬活動動態のバラツキを生み出す要因になるか明らかにすること、である。

研究実績の概要

慢性的なストレスの蓄積は、我が国で増加している精神疾患や気分障害の要因の一つである。記憶中枢でありストレス制御にも関与する海馬は、慢性ストレスにより容易に衰退する。海馬機能を高め抗ストレス力を高める手段として運動の有効性が指摘されているが、その全容は明らかではない。特に、動物研究にて確認されている運動中の海馬活性がヒトでも生じるかどうかは不明である。さらに、慢性ストレスの蓄積による海馬の機能的・構造的な変化が運動中の海馬活性に影響を与えるかどうかについてもわかっていない。本研究では、ヒト海馬において運動中に海馬活性が見られるか明らかにするとともに、慢性ストレスが運動中の海馬活性に影響するか明らかにすることで、海馬機能や抗ストレス力を高める運動処方への応用を目指す。
当該年度は、海馬の活動の測定に向け運動時MRI に着手したほか、脳幹覚醒中枢であり海馬にも密に投射する青斑核の活性を反映する瞳孔径の運動中測定も実施した。また、慢性ストレスによる脳の機能低下や脆弱性を評価する手法として低酸素に着目し、運動中の瞳孔活動あるいは海馬依存記憶能の変化について検討を進めた。一連の研究の中で、軽度低酸素吸引による海馬依存記憶能の変化は対象者の抑うつレベルや慢性ストレスレベルと関連していることを示し、低酸素により慢性ストレスや抑うつによる海馬の脆弱性を評価できる可能性を示唆する結果を得た。一方で、軽度低酸素下での中強度運動実施は、質問紙から測定される慢性ストレスレベルの程度に関わらず海馬依存記憶能を向上させた。運動による海馬依存記憶能改善効果には、運動中の瞳孔拡張が一部関係することを掴んだ。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

運動中の瞳孔応答や運動による海馬記憶能変化と抑うつレベルの関係を検証し、一定の成果を得た。また、運動中MRI測定についてその実現に向けた解析を進めることができた。慢性ストレスや抑うつが及ぼす海馬の機能や脆弱性への影響は、健常若年者ではなかなか掴むことができなかったが、軽度低酸素を付加することで、慢性ストレスや抑うつによる海馬脆弱性を健常若年者でも検証できる可能性を見出した。以上より、当該年度は、運動時の海馬活性および海馬機能変化に対する慢性ストレスや抑うつの影響を包括的に理解するための知見を得ることができた。だが、成果を論文としてまとめるところまでは至らず、研究期間の延長を必要とした。

今後の研究の推進方策

本来は令和5年度が研究の最終年度であったが、これを延長し、これまでに測定できた運動中のパラメーター、あるいは運動による海馬機能変化と、慢性ストレスレベルや抑うつレベルとの関係についての解析をさらに進める。また、これまでの成果を論文としてまとめて投稿予定である。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] A possible contribution of the locus coeruleus to arousal enhancement with mild exercise: evidence from pupillometry and neuromelanin imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Yudai、Suwabe Kazuya、Nagano-Saito Atsuko、Saotome Kousaku、Kuwamizu Ryuta、Hiraga Taichi、Torma Ferenc、Suzuki Kenji、Sankai Yoshiyuki、Yassa Michael A、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: 4 号: 2 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1093/texcom/tgad010

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pupil dynamics during very light exercise predict benefits to prefrontal cognition2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwamizu Ryuta、Yamazaki Yudai、Aoike Naoki、Hiraga Taichi、Hata Toshiaki、Yassa Michael A.、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 277 ページ: 120244-120244

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2023.120244

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pupil-linked arousal with very light exercise: pattern of pupil dilation during graded exercise2022

    • 著者名/発表者名
      Kuwamizu R, Yamazaki Y, Aoike N, Ochi G, Suwabe K, Soya H
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: 72 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1186/s12576-022-00849-x

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of Heat Exposure on Motor Control Performance and Learning as Well as Physiological Responses to Visuomotor Accuracy Tracking Task2022

    • 著者名/発表者名
      Aoki M, Yamazaki Y, Otsuka J, Okamoto Y, Takada S, Shirai N, Fujimoto T, Ochi G, Yamashiro K, Sato D, Amano T
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 19 号: 19 ページ: 12328-12328

    • DOI

      10.3390/ijerph191912328

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Benefit of human moderate running boosting mood and executive function coinciding with bilateral prefrontal activation2021

    • 著者名/発表者名
      Damrongthai Chorphaka、Kuwamizu Ryuta、Suwabe Kazuya、Ochi Genta、Yamazaki Yudai、Fukuie Takemune、Adachi Kazutaka、Yassa Michael A.、Churdchomjan Worachat、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 22657-22657

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01654-z

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Pupil dynamics implies an increase in exercise-evoked arousal by hypoxia: Assuming the involvement of elevated cardiorespiratory responses2023

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Y, Lee D, Kuwamizu R, Aoike N, Soya H
    • 学会等名
      European College of Sport Science
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Variation of blink rate after acute very light exercise predicts prefrontal cognitive enhancement levels2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwamizu R, Yamazaki Y, Aoike N, Soya H
    • 学会等名
      European College of Sport Science
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Post-inhibitory rebound potentiation of heart rate variability after acute normobaric hypoxic exposure in healthy young subjects2023

    • 著者名/発表者名
      Lee D, Yamazaki Y, Kuwamizu R, Aoike N, Okamoto M, Soya H
    • 学会等名
      European College of Sport Science
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 軽度低酸素による海馬機能変化はSpO2に依存する2022

    • 著者名/発表者名
      山崎雄大、李東旻、諏訪部和也、越智元太、青池直樹、桑水隆多、征矢英昭
    • 学会等名
      日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 超低強度運動中の瞳孔関連覚醒が運動後の実行機能向上を説明する2022

    • 著者名/発表者名
      桑水隆多、山崎雄大、青池直樹、征矢英昭
    • 学会等名
      日本体力医学会 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Pupil dilation predicts mild exercise-induced higher prefrontal executive function2022

    • 著者名/発表者名
      Kuwamizu R, Aoike N, Yamazaki Y, Soya H
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 低酸素暴露を用いたヒト海馬認知疲労モデルの開発:心理状態が及ぼす影響の検討2021

    • 著者名/発表者名
      山﨑雄大、越智元太、諏訪部和也、李東旻、征矢英昭
    • 学会等名
      日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ランニングの認知機能促進効果:気分と実行機能をともに高める脳機構2021

    • 著者名/発表者名
      ダムロンタイ チョーパカ、桑水隆多、諏訪部和也、越智元太、山崎雄大、足立和隆、征矢英昭
    • 学会等名
      日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 毛髪コルチゾールを用いた長距離アスリートの慢性ストレス評価:個人内解析の有用性2021

    • 著者名/発表者名
      益城優芽、越智元太、山﨑雄大、桑水隆多、弘山勉、征矢英昭
    • 学会等名
      日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 漸増負荷運動でみられる二つの瞳孔径閾値:運動時の覚醒の脳内メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      桑水隆多、青池直樹、山﨑雄大、征矢英昭
    • 学会等名
      日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 暑熱暴露が視覚追従課題の学習およびその時の生理反応に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      青木真生、佐藤大輔、山﨑雄大、山代幸哉、天野達郎
    • 学会等名
      日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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