運動の認知機能に及ぼす効果におけるパラドックスの解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03156
• 研究機関: 東洋大学
• 研究代表者: 小河 繁彦 東洋大学, 理工学部, 教授 (80553841)
• 研究分担者: 橋本 健志 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70511608) ; 家光 素行 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (90375460)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 認知機能 / 運動 / 脳循環調節機能 / 脳血流 / 活性酸素

研究実績の概要

我々の研究グループにおいて、運動習慣が脳認知症発症を予防（Tarumi et al. 2017）、また一過性の運動においても認知機能を高めることを報告した（Ogoh et al. 2014）。特に近年、運動は認知症発症予防の有効な手段として臨床研究分野において注目されており、重要な研究対象となっている。本申請研究では、この運動による認知機能改善のメカニズムに関するパラドックッスを明らかにすることを目的としている。平成30年度は、初年度であり、特に脳血流と認知機能との関連を明らかにするための実験を行ってきた。我々は、高強度インターバルエクササイズ（HIIE）は脳実行機能（EF）を改善することを報告したが（Tsukamoto et al. 2016）、この時の脳血流、脳乳酸摂取量、脳由来神経栄養因子（BDNF）の変化と認知機能改善との関連性を確かめるため実験を行った。我々は、高強度運動時脳血流が低下していることから（Ogoh et al. 2005）認知機能の改善は、脳乳酸摂取に関連すると仮説を立てた。脳乳酸摂取量を変化させる為、14名の健康な男性被験者は、60分の休憩を挟んで、2セットのHIIEを行った。血液サンプルを、右頸静脈および上腕動脈から得て、乳酸、グルコース、酸素、およびBDNF動静脈較差を算出した。また、実行機能（EF）は、カラーワードStroopタスクによって評価した。1回目のHIIEでは運動後40分間EFを改善したが、2回目HIIEでのEFの改善は運動直後のみであった。HIIE後のEFは特に脳の乳酸代謝の減少に関連した。これらの結果は、脳機能は、乳酸シャトルメカニズムの例として全身代謝に関連していることを示唆した。これらの結果は、FASEB J. （2018：1417-1427）で発表した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画書に関する研究①の実験がおおむね終了し、現時点で関連研究を幾つかの英雑誌には発表している。本研究に関する論文は、平成30年度では、生理学系英雑誌に12編、平成31年度は既に6編掲載されている。本年度も継続してこの課題に取り組んでいく。

今後の研究の推進方策

前年度（平成30年度）に行った関連実験の論文をすべて英関連雑誌に掲載することを目指す。また、本年度の研究課題、調書の実験②を研究計画に基づいて行っていく。前年度は、特に様々な生理刺激に対して、重要な知見が得られたが、本年度は、特に脳循環調節機能と認知機能との連関について実験を行い、その生理メカニズム及び結果に関する生理的意義について明らかにしていく。昨年同様、横断的手法により実験を行うが、研究目的達成のために実験方法や測定方法は柔軟に対応していく。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of Mild Orthostatic Stimulation on Cerebral Pulsatile Hemodynamics. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuka Ninomiya, Tsubasa Tomoto, Shigehiko Ogoh, Tomoko Imai, Koki Takahashi, Jun Sugawara.
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 10 ページ: 230
  • DOI: 10.3389/fphys.2019.00230.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic Cerebral Autoregulation Is Maintained during High-Intensity Interval Exercise. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto H, Hashimoto T, Olesen ND, Petersen LG, Sorensen H, Nielsen HB, Secher NH, Ogoh S.
  • 雑誌名: Med Sci Sports Exerc. 巻: Feb;51(2) ページ: 372-378
  • DOI: 10.1249/MSS.0000000000001792
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exaggerated systemic oxidative-inflammatory-nitrosative stress in chronic mountain sickness is associated with cognitive decline and depression. (2019)
  • 著者名/発表者名: Bailey DM, Brugniaux JV, Filipponi T, Marley CJ, Stacey B, Soria R, Rimoldi SF, Cerny D, Rexhaj E, Pratali L, Salmon CS, Murillo Jauregui C, Villena M, Smirl JD, Ogoh S, Pietri S, Scherrer U, Sartori C.
  • 雑誌名: J Physiol. 巻: Jan;597(2) ページ: 611-629
  • DOI: 10.1113/JP276898
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of muscle metaboreflex on the distribution of blood flow in cerebral arteries during isometric exercise. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogoh S, Sato K, Hirasawa A, Sadamoto T.
  • 雑誌名: J Physiol Sci. 巻: Mar;69(2) ページ: 375-385
  • DOI: 10.1007/s12576-018-0653-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravity, intracranial pressure, and cerebral autoregulation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Petersen LG, Ogoh S.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 2019 巻: Mar;7(6) ページ: e14039
  • DOI: 10.14814/phy2.14039
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Interaction between the respiratory system and cerebral blood flow regulation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: J Appl Physiol. 巻: In press ページ: NS
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00057.2019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maintained exercise-enhanced brain executive function related to cerebral lactate metabolism in men. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Tsukamoto H, Takenaka S, Olesen ND, Petersen LG, Sorensen H, Nielsen HB, Secher NH, Ogoh S.
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: Mar;32(3) ページ: 1417-1427
  • DOI: 10.1096/fj.201700381RR
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Why do African Americans have a higher risk for cerebral disease? (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: Experimental Physiology 巻: Mar 1;103(3) ページ: 310-311
  • DOI: 10.1113/EP086862
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic cerebral autoregulation during cognitive task: effect of hypoxia. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogoh S, Nakata H, Miyamoto T, Bailey DM, Shibasaki M.
  • 雑誌名: J Appl Physiol. 巻: Jun 1;124(6) ページ: 1413-1419.
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00909.2017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between Aortic Compliance and Impact of Cerebral Blood Flow Fluctuation to Dynamic Orthostatic Challenge in Endurance Athletes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoto T, Imai T, Ogoh S, Maeda S, Sugawara J.
  • 雑誌名: Front Physiol. 巻: Jan 25 ページ: 9:25.
  • DOI: 10.3389/fphys.2018.00025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Short-Term Training Camp on Aortic Blood Pressure in Collegiate Endurance Runners. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoto T, Sugawara J, Hirasawa A, Imai T, Maeda S, Ogoh S.
  • 雑誌名: Front Physiol. 巻: Mar 28 ページ: 9:290
  • DOI: 10.3389/fphys.2018.00290.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-intensity muscle metaboreflex activation attenuates cardiopulmonary baroreflex-mediated inhibition of muscle sympathetic nerve activity. (2018)
  • 著者名/発表者名: Katayama K, Kaur J, Young BE, Barbosa TC, Ogoh S, Fadel PJ.
  • 雑誌名: J Appl Physiol. 巻: Sep 1;125(3) ページ: 812-819
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00161.2018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Interaction between graviception and carotid baroreflex function in humans during parabolic flight-induced microgravity. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogoh S, Marais M, Lericollais R, Denise P, Raven PB, Normand H.
  • 雑誌名: J Appl Physiol. 巻: Aug 1;125(2) ページ: 634-641
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00198.2018.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chronic obstructive pulmonary disease-induced autonomic dysfunction may be associated with cerebral blood flow regulation and brain function. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: Experimental Physiology 巻: Aug;103(8) ページ: 1045-1046.
  • DOI: 10.1113/EP087173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cerebral blood flow regulation and cognitive function in women with posttraumatic stress disorder. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogoh S, Yoo JK, Badrov MB, Parker RS, Anderson EH, Wiblin JL, North CS, Suris A, Fu Q.
  • 雑誌名: J Appl Physiol. 巻: Nov 1;125(5) ページ: 1627-1635
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00502.2018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of Regional Cerebral Blood Flow During Graded Reflex-Mediated Sympathetic Activation via Lower Body Negative Pressure. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaur J, Vranish JR, Barbosa TC, Washio T, Young BE, Stephens BY, Brothers RM, Ogoh S, Fadel PJ.
  • 雑誌名: J Appl Physiol. 巻: Sep 6; 125(6) ページ: 1779-1786
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00623.2018.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of leg immersion in mild warm carbonated water on skin and muscle blood flow. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogoh S, Washio T, Suzuki K, Ikeda K, Hori T, Olesen ND, Muraoka Y.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: Sep;6(18) ページ: e13859
  • DOI: 10.14814/phy2.13859
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acute reduction in posterior cerebral blood flow following isometric handgrip exercise is augmented by lower body negative pressure. (2018)
  • 著者名/発表者名: Washio T, Vranish JR, Kaur J, Young BE, Katayama K, Fadel PJ, Ogoh S.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: Oct;6(20) ページ: e13886
  • DOI: 10.14814/phy2.13886
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The effect of baroreflex function on cerebral blood flow regulation during exercise. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh.
  • 学会等名: 9th Federation of the Asia and Oceanian Physiological Society (FAOPS) Congress (Kobe, Japan).
  • 国際学会
• [学会発表] Exercise-induced oxidative stress is associated with impaired dynamic cerebral autoregulation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh.
  • 学会等名: 95th Physiological Society of Japan Annual Meeting
• [学会発表] Effect of muscle metaboreflex on anterior and posterior cerebral blood flow. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Ai Hirasawa, Kohei Sato.
  • 学会等名: 66th annual meeting of American College of Medicine Science (ACSM)
  • 国際学会
• [学会発表] 筋代謝受容器反射に対する各脳動脈血流反応． (2018)
  • 著者名/発表者名: 小河繁彦，佐藤耕平，平澤愛，定本朋子
  • 学会等名: 第73回日本体力医学会
• [学会発表] 筋化学受容器反射の椎骨動脈血流に及ぼす影響． (2018)
  • 著者名/発表者名: 小河繁彦，佐藤耕平，平澤愛，定本朋子
  • 学会等名: 第69回日本体育学会
• [学会発表] 長期ベッドレストの脳循環動態への影響． (2018)
  • 著者名/発表者名: 小河繁彦，佐藤耕平，Steven de Abreu，Pierre Denise，Herve Normand
  • 学会等名: 第64回日本宇宙航空環境医学会
• [図書] オリンピック・パラリンピックを哲学する，オリンピアン育成の実際から社会的課題まで (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷釜尋徳編著 小河繁彦
  • 総ページ数: 248
  • 出版者: 晃洋書房
  • ISBN: 4771031428