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2022 年度 実施状況報告書

進化運動生理学の創出:ロコモーションの収斂進化に基づくトレーニング・運動処方革新

研究課題

研究課題/領域番号 20K20619
研究機関筑波大学

研究代表者

松井 崇  筑波大学, 体育系, 助教 (80725549)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2024-03-31
キーワードロコモーション / エクササイズ / 脳 / 視床下部 / 乳酸 / 脳グリコーゲン / エネルギー代謝 / 持久性能力
研究実績の概要

アスリートや健康を目指す人々には、ある強度を一定時間持続する定常運動が主に推奨される。これは、運動生理学が人工的な運動条件により、身心の機能向上や生活習慣病の予防・改善に資する運動効果を解明してきた成果である。一方、大空を飛翔する鳥類、大海を遊泳する魚類、ホイールで走行する齧歯類、先を急ぐヒトなど、動物の移動運動(ロコモーション)は種を超えて断続的である本研究は、ロコモーションの進化に基づく断続運動モデルを開発し、そのエネルギー効率と身心の機能に及ぼす有益な効果を解明することを目指す。
4年計画の3年目である令和4年度は、実験計画に従い、実験3を実施した。実験3では、小動物用トレッドミル型代謝チャンバーを用いて、令和2年度に実験1および2で開発した、エネルギー効率の高い断続運動形態の脳内メカニズムを検討するため、安静、またはレーン長の異なるトレッドミル走運時の脳内エネルギー代謝を検討した。
その結果、断続走時の脳内においてグリコーゲン量が減りにくいこと、また、全身のエネルギー代謝中枢である視床下部の乳酸上昇が抑えられることも確認した。これらは、実験2で確認した運動時の呼吸交換費の低下を説明する神経機構としてリーズナブルなものといえる。次に、運動時の視床下部における脳内乳酸受容体の役割を作動薬投与により検討したところ、乳酸受容体の作動は運動時の呼吸交換費を上昇させることをはじめて確認した。
これらの結果は、進化に基づく断続型運動は、脳内の乳酸上昇とそのシグナル伝達を抑えることで、全身の脂質代謝を優先的に促進することで疲労の発生を遅らせることができる運動形態であることを示している。今後更に詳細な解析を進め、学会発表や論文誌筆を進める。

現在までの達成度 (区分)
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

実験1では、予定通り、断続運動の実験モデルの作成に成功した。また、実験2においても、断続走のポジティブ効果を運動持続時間とエネルギー代謝の両面から確認することができ、実験3でもその機構の一端を説明することができた。これらは当初の予定に合致することから、おおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

令和5年度は、断続運動の抗疲労効果の神経メカニズムについて、全身や脳のエネルギー代謝のみならず、脳内神経伝達物質の動態を加えて更に詳細な検討を進める。さらに、ヒトでの断続運動の効果に関する検討も試みる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] Central fatigue during endurance exercise and preventive strategies: A role of brain glycogen2022

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsui
    • 学会等名
      2022 International Conference of the Korean Society of Exercise Physiology (KSEP)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 持久性運動時の中枢性疲労とその予防策:脳グリコーゲン代謝の役割2022

    • 著者名/発表者名
      松井 崇
    • 学会等名
      第77回日本体力医学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Lactate receptor GPR81 in the ventromedial hypothalamus suppresses whole body fat oxidation during endurance exercise: Implications for brain lactate as a central fatigue signal2022

    • 著者名/発表者名
      松井 崇
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会

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公開日: 2023-12-25  

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