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

2020 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 / 脳血管シェアレイト / 認知機能 / 活性酸素

研究実績の概要

運動が認知症の有効な手段として注目されている。本申請研究は、運動による負の要因として運動に対する脳循環応答を取り上げ、これらの要因が脳循環機能、さらに認知機能にどの様に影響を及ぼすのかを調査、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。最終年である令和2年は、本申請研究の3年目、最終年であり主に研究課題3である運動による活性酸素の脳循環機能及び認知機能に及ぼす影響について調査した。我々の研究グループは、活性酸素の研究で著名な英国南ウエールズ大学と共同研究を行っており、本年度も幾つかの研究をまとめて論文発表を行っているが、高強度インターバル運動と活性酸素及び血管シェアレイトに関する報告を英国生理学雑誌やアメリカ生理学雑誌に報告し重要な指摘をした。また具体的には、本研究において、高強度インターバル運動の活性酸素の産生が一定強度の高強度運動と比較して低値であり、高強度インターバル運動がより認知機能改善に貢献するとの仮説を立てその検証の為の実験を行った。高強度一定負荷運動及びインターバル運動を行い、各運動前後における血漿中チオバルビツール酸反応生成物質（TBARS）値を活性酸素産生の指標として算出した。TBARS値は、一定負荷運動直後、有意に増加する一方、インターバル運動前後では、TBARS値は運動後、わずかに増加する傾向であったが有意な差は観察されなかった。本研究において、同様の仕事量の運動でも運動様式の違いにより、活性酸素の産生が異なることが示され、仮説の妥当性が証明された。また別の研究では、運動様式の違いによる脳血管シェアレイトを測定した。その結果、連続的な運動よりインターバル運動で脳血管シェアレイトが高いことを確かめ、インターバル運動でより内皮機能が亢進する可能性を示唆した。この研究結果は、生理学英雑誌に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

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] 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] 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] University of Auckland(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: University of Auckland
• [雑誌論文] Differential impact of shear rate in the cerebral and systemic circulation; implications for endothelial function. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Damian M Bailey
  • 雑誌名: Journal of Applied Physiology 巻: 130 ページ: 1152-1154
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00735.2020.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acute effect of passive one-legged intermittent static stretching on regional blood flow in young men. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Yamato, Yuya Higaki, Shumpei Fujie, Natsuki Hasegawa, Naoki Horii, Hiroki Aoyama, Yoshihiro Yamashina, Shigehiko Ogoh, Motoyuki Iemitsu.
  • 雑誌名: European Journal of Applied Physiology 巻: 121 ページ: 331-337
  • DOI: 10.1007/s00421-020-04524-0.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma brain-derived neurotrophic factor and dynamic cerebral autoregulation in acute response to glycemic control following breakfast in young men. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayato Tsukamoto, Aya Ishibashi, Christopher J Marley, Yasushi Shinohara, Soichi Ando, Damian M Bailey, Takeshi Hashimoto, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: American Journal of Physiology Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 巻: 320 ページ: R69-R79
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00059.2020.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Is individual day-to-day variation of arterial stiffness associated with variation of maximal aerobic performance? (2021)
  • 著者名/発表者名: Takanobu Okamoto, Ryota Kobayashi, Yuto Hashimoto, Naoki Kikuchi, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: BMC Sports Sci Med Rehabil. 巻: 13 ページ: NA
  • DOI: 10.1186/s13102-021-00231-1.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Greater increase in internal carotid artery shear rate during aerobic interval compared to continuous exercise in healthy adult men. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Takuro Washio, Kazuya Suzuki, Motoyuki Iemitsu, Takeshi Hashimoto, Erika Iwamoto, Damian M Bailey
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 9 ページ: e14705
  • DOI: 10.14814/phy2.14705.
• [雑誌論文] Brain blood and cerebrospinal fluid flow dynamics during rhythmic handgrip exercise in young healthy men and women (2021)
  • 著者名/発表者名: Takashi Tarumi, Takayuki Yamabe, Marina Fukuie, David C Zhu, Rong Zhang, Shigehiko Ogoh, Jun Sugawara
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 599 ページ: 1799-1813
  • DOI: 10.1113/JP281063.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of acute interval handgrip exercise on cognitive performance. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takuro Washio, Kazuya Suzuki, Shotaro Saito, Hironori Watanabe, Soichi Ando, R Matthew Brothers, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: Physiology & Behavior 巻: 232 ページ: 113327
  • DOI: 10.1016/j.physbeh.2021.113327.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of intermittent isometric handgrip exercise protocol with short exercise duration on cognitive performance. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Saito, Takuro Washio, Hironori Watanabe, Soichi Ando, Shigehiko Ogoh.
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 71 ページ: NA
  • DOI: 10.1186/s12576-021-00796-z.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cerebrovascular carbon dioxide reactivity and flow mediated dilation in young healthy South Asian and Caucasian European men. (2020)
  • 著者名/発表者名: Rehan T Junejo, Sophie May, Sultan Alsalahi, Mohammad Alali, Shigehiko Ogoh, James P Fisher
  • 雑誌名: American journal of physiology-Heart and circulatory physiology 巻: 318 ページ: H756-H763
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00641.2019.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] HIITing the Brain With Exercise; Mechanisms, Consequences and Practical Recommendations. (2020)
  • 著者名/発表者名: Thomas A Calverley, Shigehiko Ogoh, Christopher J Marley, Martin Steggall, Nicola Marchi, Patrice Brassard, Samuel J E Lucas, James D Cotter, Marc Roig, Philip N Ainslie, Ulrik Wisloff, Damian M Bailey
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 598 ページ: 2513-2530
  • DOI: 10.1113/JP275021.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An assessment of hypercapnia-induced elevations in regional cerebral perfusion during combined orthostatic and heat stresses. (2020)
  • 著者名/発表者名: Manabu Shibasaki, Kohei Sato, Ai Hirasawa, Tomoko Sadamoto, Craig G Crandall, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 70 ページ: NA
  • DOI: 10.1186/s12576-020-00751-4.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gravitational transitions increase posterior cerebral perfusion and systemic oxidative-nitrosative stress: implications for neurovascular unit integrity. (2020)
  • 著者名/発表者名: Damian M Bailey, Damien Laneelle, Jean-Eudes Trihan, Nicola Marchi, Benjamin S Stacey, Kazuki Tamiya, Takuro Washio, Eduoard Tuaillon, Christophe Hirtz, Sylvain Lehmann, Shigehiko Ogoh, Herve Normand
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 441 ページ: 142-160
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2020.05.048.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic characteristics of cerebrovascular reactivity or ventilatory response to change in carbon dioxide. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Shigeki Shibata, Go Ito, Tadayoshi Miyamoto
  • 雑誌名: Experimental Physiology 巻: 105 ページ: 1515-1523
  • DOI: 10.1113/EP088800.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravitational effects on intracranial pressure and blood flow regulation in young men: a potential shunting role for the external carotid artery. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh, Takuro Washio, Julian FR Paton, James P Fisher, Lonnie G Petersen
  • 雑誌名: Journal of Applied Physiology 巻: 129 ページ: 901-908
  • DOI: 10.1152/japplphysiol.00369.2020.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fluctuating shear during resistance exercise. (2020)
  • 著者名/発表者名: Erika Iwamoto, Shigehiko Ogoh
  • 雑誌名: Experimental Physiology 巻: 105 ページ: 2004-2006
  • DOI: 10.1113/EP089174.
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of aging and exercise on cerebrovascular and cardiovascular functions. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shigehiko Ogoh
  • 学会等名: The 98th Annual Meeting of The Physiological Society of Japan. 3.28-30.2021 (Web, Japan).