睡眠時無呼吸現象の中枢神経機序

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01570055
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 河原 剛一 山形大学, 工学部, 助教授 (20125397)
• 研究分担者: 山本 光璋 東北大学, 工学部, 教授 (40004618)
• キーワード: 橋中心被蓋野背側部 / 吻側橋網様核 / 巨大細胞網様核 / 脊髄投射 / atonia / apnea / 運動系の汎化抑制 / 睡眠時無呼吸症候群

研究概要

除脳ネコの脳幹に微小電極を刺入し、脳幹内で背・腹側および内・外側方向に0.2mmステップで電極を移動させながら微小電気刺激を加え、筋緊張の喪失(atonia)と呼吸運動の強い抑制(apnea)を誘発する部位(DTF)を同定した。別の電極をDTFより尾側の延髄網様体に刺入し、それを記録電極としてDTFの刺激により単シナプス性に応答するニュ-ロンの局在を調べた。DTFから単シナプス性入力を受けるニュ-ロンは、両側の延髄の巨大細胞性網様核(NRGc)に局在しており、しかも単シナプス性入力を受ける全てのニュ-ロンは脊髄(L1)の刺激によって逆行性応答を示した。また、DTFから単シナプス性入力を受けるニュ-ロンの記録部位に微小電気刺激を加えることにより、DTF刺激と同様に筋緊張と呼吸運動の同時抑制を誘発できた。さらに、これらニュ-ロンの記録部位に対し、両側性キシロカインを微量注入することによって、記録部位近傍の可逆的機能ブロックを行った。この機能ブロックによって、注入から数分後、DTF刺激効果は減弱し、数頭のネコでは刺激効果が消失した。DTFの神経起源は吻側橋網様核(PoO)であることは既に明らかにしている。よって、この研究により、PoOからDTFを経てNRGcへ至り、そして脊髄へと下行する極めて特徴的な機能を有する下行抑制系の存在を世界に先がけて同定できた。すなわち、この下行抑制系は全身の抗動力筋の筋緊張ばかりでなく、助間筋や横隔膜などの呼吸筋活動も同時に抑制し、運動系の全体に及ぶ汎化抑制系であると推定される。この抑制系は、REM睡眠時に活動を高めていると推測され、今回得られた成績は睡眠時無呼吸の病態機序解明の鍵になる重要な知見である。

研究成果

• [文献書誌] 河原剛一: "Inhibitory influences on hypoglossal neural activity by stimulation of midpontine dorsal tegmentum in decerebrate cat." Brain Research. 479. 185-189 (1989)
• [文献書誌] 河原剛一: "Coupling between respiratory and stepping rhythms during locomotion in decerebrate cats" Journal of Applied Physiology. 67. 110-115 (1989)
• [文献書誌] 河原剛一: "Depression of diaphragmatic and external intercostal muscle activities elicited by stimulation of midpontine dorsal tegmentum in decerebrate cats." Brain Research. 491. 180-184 (1989)
• [文献書誌] 河原剛一: "Coupling between respiratory and locomotor rhythms during fictive locomotion in decerebrate cats." Neuroscience Letters. 103. 326-330 (1989)
• [文献書誌] 河原剛一: "Spectral analysis on low frequency fluctuation in respiratory rhythm in the decerebrate cat." Biological Cybernetics. 61. 265-270 (1989)
• [文献書誌] 河原剛一: "Interactions between locomotor and respiratory activities during hindlimb stepping on a stationary surface in decerebrate cats." Neuroscience Letters.
• [文献書誌] 河原剛一: "Spectral analysis on fluctuation of heart period in paralyzed,vagotomized,and unanesthetized decerebrate cats." Biological Cybernetics.
• [文献書誌] 河原剛一: "Coupling between central pattern generator:locomotor-respiratory coupling in decerebrate cats." Trends in Biological Cybernetics.
• [文献書誌] 河原剛一: "Locomotor-respiratory coupling during locomotion in decerebrate cats." Neurobiological Basis of Human Locomotion.
• [文献書誌] 河原剛一: "Simultaneous suppression of postural tone and respiration and its functional significance in respiratory-motor coordination." Cardiorespiratory and Motor coordination.
• [文献書誌] 河原剛一: "Concurrent suppression of respiratory and antigravity muscle activities by stimulation of the pontine dorsal tegmentum in decerebrate cats." Control of Breathing and Dyspnea.
• [文献書誌] 河原剛一: "新生理科学大系,(9)感覚の生理学,運動感覚" 医学書院, 11 (1989)