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

2019 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: 脳自己調節機能 / 高強度インターバル運動 / 脳血流 / 認知機能 / 血圧

研究実績の概要

本申請研究は、認知症発症予防のための有効な手段としての運動と認知機能改善メカニズムに関するパラドックスを明らかにすることを大きな目的としている。運動に対する生理反応特に脳循環、さらに認知機能との関連性について研究を進めてきた。令和元年は、本申請研究の2年目であり、運動に対する脳循環調節機能と脳機能との連関に関する実験を幾つか行った。以前の我々の先行研究（Am J Physiol. 2005）において高強度運動において脳自己調節機能が低下することを報告した。しかしながら、前年(2018年）の報告で高強度インターバル運動では、運動後の認知機能が改善すること及び脳代謝の関連性を明らかにした（FASEB J 2018）。本年度は、脳自己調節機能が脳代謝や認知機能に寄与しているか明らかにするため、同様の自転車運動による高強度インターバル運動を行いその時の脳自己調節機能を同定した。脳自己調節機能は、脳血流の指標である中大脳動脈血流速度と血圧の値を用いて伝達関数を用いて評価した。その結果、運動中は、血圧が増加する一方、中大脳動脈血流速度の変化は認められず、高強度連続運動で見られる脳血流の低下は観察されなかった。一方、脳自己調節機能の指標となる伝達関数のゲインは、運動中は安静時と比較して変化が認められなかったが、伝達関数フェーズは、運動中有意に増加した（P=0.016）。伝達関数フェーズの増加は、脳自己調節機能の亢進を示している。以上から、高強度インターバル運動では、脳自己調節機能の亢進が認められ、血圧の大きな変動に対してプロテクトされており、連続運動と比較して有効な運動方法であり、また脳自己調節機能が認知機能や脳代謝に影響する可能性が示唆された。この研究結果は、Medicine & Science in Sports & Exercise (2019)に掲載された。

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

コロナ禍により繰越申請を行い、研究計画書に関する研究②の実験がおおむね終了した。現時点では、関連研究を幾つかの生理学系英雑誌等に発表している。本申請研究に関連する論文は、令和元年10編、令和２年3編であった。

今後の研究の推進方策

前年度（令和2年）に行った関連実験の結果を全て論文発表することを目指す。本申請研究は、令和2年で終了となるが、本申請研究で行った得られた研究結果から着想に至った新しい研究を開始し、本申請研究のテーマに照らし合わせながら、さらなる成果を得られるよう柔軟に進めていく。具体的には、横断的研究である本申請研究で得られた知見に対して、縦断的研究、慢性的な影響に関連した研究を行っていきたい。

研究成果

• [国際共同研究] University of South Wales(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of South Wales
• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: University of Copenhagen
• [国際共同研究] University of Queensland(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: University of Queensland
• [国際共同研究] Normandie University(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Normandie University
• [国際共同研究] IEEM, University of Texas(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: IEEM, University of Texas
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Long-term Exercise Confers Equivalent Neuroprotection in Females Despite Lower Cardiorespiratory Fitness. (2020)
  • 著者名/発表者名: Christopher Marley, Julien Brugniaux, Danielle Davis, Thomas Calverley, Thomas Owens, Benjamin Stacey, Hayato Tsukamoto, Shigehiko Ogoh, Phillip Ainslie, Damian Bailey
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 427 ページ: 58-63
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.12.008.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic cerebral autoregulation in anterior and posterior cerebral circulation during cold pressor test. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takuro Washio, Hironori Watanabe, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 70 ページ: NA
  • DOI: 10.1186/s12576-020-00732-7.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Habitual cigarette smoking attenuates shear-mediated dilation in the brachial artery but not in the carotid artery in young adults. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Suzuki, Takuro Washio, Shingo Tsukamoto, Kazunori Kato, Erika Iwamoto, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 8 ページ: NA
  • DOI: 10.14814/phy2.14369.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muscle pump-induced inhibition of sympathetic vasomotor outflow during low-intensity leg cycling is attenuated by muscle metaboreflex activation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Keisho Katayama, Thales C. Barbosa, Jasdeep Kaur, Benjamin E. Young, Thanuja Damsara P. Nandadeva, Shigehiko Ogoh, and Paul J. Fadel
  • 雑誌名: Journal of Applied Physiology 巻: 128 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00639.2019.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acute hypotension attenuates brachial flow-mediated dilation in young healthy men. (2020)
  • 著者名/発表者名: Erika Iwamoto, Yutaka Yamada, Masaki Katayose, Rintaro Sakamoto, Toru Neki, Jun Sugawara, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: European Journal of Applied Physiology 巻: 120 ページ: 161-169
  • DOI: 10.1007/s00421-019-04260-0.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arterial and venous cerebral blood flow responses to long-term head-down bed rest in male volunteers. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Kohei Sato, Steven de Abreu, Pierre Denise and Herve Normand
  • 雑誌名: Experimental Physiology 巻: 105 ページ: 44-52
  • DOI: 10.1113/EP088057.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Does Exercise Improve False Episodic Memory in Dementia? (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Takeshi Hashimoto and Soichi Ando
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 8 ページ: E1829
  • DOI: 10.3390/jcm8111829.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sex differences in baroreflex function in health and disease. (2019)
  • 著者名/発表者名: Qi Fu and Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 69 ページ: 851-859
  • DOI: 10.1007/s12576-019-00727-z.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebral blood flow regulation and cognitive function : a role of arterial baroreflex function. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh and Takashi Tarumi
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 69 ページ: 813-823
  • DOI: 10.1007/s12576-019-00704-6.
  • 査読あり
• [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] Does respiratory drive modify the cerebral vascular response to changes in end-tidal carbon dioxide? (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Kazuya Suzuki, Takuro Washio, Kazuki Tamiya, Shotaro Saito, Tom G. Bailey, Shigeki Shibata, Go Ito, Tadayoshi Miyamoto
  • 雑誌名: Experimental Physiology 巻: 104 ページ: 1363-1370
  • DOI: 10.1113/EP087744.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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: Journal of Applied Physiology 巻: 127 ページ: 1197-1205
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00057.2019.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravity, intracranial pressure, and cerebral autoregulation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Lonnie G. Petersen, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 7 ページ: e14039
  • DOI: 10.14814/phy2.14039.
  • 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: Shigehiko Ogoh, Kohei Sato, Ai Hirasawa, Tomoko Sadamoto
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 69 ページ: 375-385
  • DOI: 10.1007/s12576-018-0653-1.
  • 査読あり
• [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: Damian Bailey, Julien Brugniaux, Teresa Filipponi, Christopher Marley, Benjamin Stacey, Rodrigo Soria, Stefano Rimoldi, David Cerny, Emrush Rexhaj, Lorenza Pratali, Carlos Salmon , Carla Murillo Juregui, Mercedes Villena, Jonathan Smirl, Shigehiko Ogoh, Sylvia Pietri, Urs Scherrer, Claudio Sartori
  • 雑誌名: The Journal of Physiology (London) 巻: 597 ページ: 611-629
  • DOI: 10.1113/JP276898.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic Cerebral Autoregulation Is Maintained during High-Intensity Interval Exercise. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayato Tsukamoto, Takeshi Hashimoto, Niels Olesen, Lonnie Petersen, Henrik Sorensen, Henning Nielsen, Niels Secher, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: Medicine and Science in Sports and Exercise 巻: 51 ページ: 372-378
  • DOI: 10.1249/MSS.0000000000001792.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Understanding the influence of the menopause on shear stress mediated cerebral artery dilation at rest and during static handgrip exercise. (2019)
  • 著者名/発表者名: Stefanie Ruediger, Jeff Coombes, Shigehiko Ogoh, Daniel Green, Tom Bailey
  • 学会等名: ASICS SMA Conference (Novotel Twin Waters, Sunshine Coast, AUS)
  • 国際学会
• [学会発表] 呼吸様式の違いが血中二酸化炭素分圧変化に対する脳血管反応を変化させるか？ (2019)
  • 著者名/発表者名: 小河繁彦，鈴木一也，鷲尾拓郎，田宮一樹，斎藤祥太郎，Tom G. Bailey，柴田茂貴，伊藤剛，宮本忠吉．
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会(つくば国際会議場，筑波）
• [学会発表] 低酸素暴露が脳血流依存性血管拡張反応に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鷲尾拓郎，塚本敏人，Damian M Bailey，小河繁彦．
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会(つくば国際会議場，筑波）
• [学会発表] 喫煙習慣が末梢及び脳血管の血流依存性血管拡張反応に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木一也，鷲尾拓郎，塚本真伍，加藤和則，岩本えりか，小河繁彦．
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会(つくば国際会議場，筑波）
• [学会発表] 下半身陰圧負荷時における脳自己調節機能の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邊裕宣，鷲尾拓郎，平澤愛，柴田茂貴，小河繁彦
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会(つくば国際会議場，筑波）
• [学会発表] 微小重力環境暴露が脳循環動態に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田宮一樹，Damian M Bailey，Herve Normand，小河繁彦
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会(つくば国際会議場，筑波）
• [学会発表] 長時間の低酸素暴露が末梢及び中枢化学受容器に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 斎藤祥太郎，鷲尾拓郎，塚本敏人，Damian M Bailey，小河繁彦
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会(つくば国際会議場，筑波）
• [学会発表] 運動時における皮膚血流量の変化が脳機能計測に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小河繁彦
  • 学会等名: 第26回医用近赤外線分光法研究会（ルークホール，新宿，東京）
  • 招待講演
• [学会発表] Cerebral blood flow responses to long term head-down bed rest (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Kohei Sato, Steven de Abreu, Pierre Denise and Herve Normand
  • 学会等名: American College of Sports Medicine (ACSM) Annual Meeting (Orlando, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of isometric handgrip exercise on hypercapnia-induced shear-mediated dilation in the internal carotid artery (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuro Washio, Kazuya Suzuki, Takashi Yamagata, Soichi Ando, Shigehiko Ogoh
  • 学会等名: American College of Sports Medicine (ACSM) Annual Meeting (Orlando, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic cerebral carbon dioxide reactivity at rest and during exercise (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Shibata Shigeki, Hidehiro Nakahara, Tadayoshi Miyamoto
  • 学会等名: Experimental Biology(EB) (Orlando, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of cigarette smoking on hypercapnia induced shear-mediated dilation in the internal carotid artery (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Suzuki, Takuro Washio, Shingo Tsukamoto, Kazunori Kato, Erika Iwamoto, Shigehiko Ogoh
  • 学会等名: Experimental Biology(EB) (Orlando, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] The dynamics of cerebral blood flow leading up to pre-syncope in heat stressed humans (2019)
  • 著者名/発表者名: Manabu Shibasaki, Kohei Sato, Craig G. Crandall, Shigehiko Ogoh
  • 学会等名: Experimental Biology(EB) (Orlando, USA)
  • 国際学会
• [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 Asian and Oceanian Physiological Societies (FAOPS) Congress (Kobe, Japan)
  • 国際学会