高次脳活動中の高濃度酸素吸入による脳血流変化：NIRS+fMRI同時データ解析

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K07723
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 白川 崇子 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 教授 (40218045)
• 研究分担者: 畑 純一 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (00568868) ; 酒井 晃二 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20379027) ; 関根 紀夫 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (70295434) ; 松浦 勉 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 客員教授 (80181692) ; 古川 顕 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 教授 (80199421) ; 山田 惠 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80315960) ; 岡野 ジェイムス洋尚 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (90338020)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: NIRS / 脳活動 / 酸素吸入 / 一桁暗算

研究実績の概要

ヒトは通常の活動時に「脳の力」を100％使い切っておらず、学習中ですら余力を残していることが想定され、本研究は、ヒト高次脳活動には「拡張可能な潜在能力」が存在するか？という疑問に基づいて行っている。本研究の目標は、高次脳活動中、高濃度酸素吸入、すなわち好条件を与えて、脳血液の分布にどのような影響を及ぼすか NIRS/fMRI同時データ収集を行い解析することである。
30秒コントロール + 30秒 room air一桁計算 + 60秒 5 リットル/分 酸素吸入一桁計算中のデータ収集を行った。「計算」の中枢は優位半球頭頂葉角回だが、本研究では、高次脳活動のアシストを想定して前頭前野のデータ収集を行った。room air呼吸で簡単な計算を開始すると数秒で脳活動領域の血液量が増加して、高濃度酸素吸入後にさらに脳活動領域の脳血液量が選択的に増加した。酸素吸入によって、脳全体の均一血中oxyhemoglobin増加ではなく、脳動脈血は活動域へ効率よく運搬された。本研究では、酸素吸入による好条件を与え、さらに脳活動領域の血流量増加、新たな脳活動領域の出現を証明した。被験者個々のコントロールとタスクの比較は容易だが、群別の比較は画期的な方法を考案した。30秒 コントロール ＋ 30秒 room air一桁計算 ＋ 60秒 酸素吸入中一桁計算は、タスクが２段階続く状況で、他文献で使われている統計GLM (general linear model)ではなく、別方法をプログラムした。
オンラインおよびリアル対面による研究代表者、研究分担者とミーティング、ディスカッションを行った。論文作成を行った。また、PubMedによる文献検索で本研究は新規性が高いと確認した。

研究成果

• [学会発表] 高次脳活動中の高濃度酸素吸入による脳血流変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 白川崇子、関根紀夫、松浦勉、山﨑奎吾、関根永久、林直弥、岡野ジェイムス洋尚
  • 学会等名: 第33回日本保健科学学会学術集会