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2023 年度 実績報告書

運動が海馬機能を増強するメカニズムの統合的解明:動物からヒトへの橋渡し研究

研究課題

研究課題/領域番号 21H04858
研究機関筑波大学

研究代表者

征矢 英昭  筑波大学, 体育系, 教授 (50221346)

研究分担者 岡本 正洋  筑波大学, 体育系, 助教 (30726617)
グレニエ フランソワ  筑波大学, 体育系, 研究員 (90738692) [辞退]
永野 敦子  筑波大学, 体育系, 研究員 (90897886)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
キーワード海馬 / 低強度運動 / 認知機能 / ドーパミン / 青斑核
研究実績の概要

本研究課題では、誰もが意欲的に継続可能な低強度運動が海馬を刺激し記憶を増強させるメカニズムを、青斑核 (LC) ―海馬ドーパミン (DA) 系に着目し、動物―ヒト橋渡し研究により徹底検証することで、強固な神経科学的エビデンスを有する海馬機能増強戦略として提案することを目指す。最終年度である令和5年度は、実験計画に従いプロジェクト1~3を実施した。
プロジェクト1では、一過性の低強度運動によるLC 活性化や海馬DA増加に関する効果についてプレプリントとして公開し (Hiraga et al., bioRxiv, 2023)、査読中である。LCを薬理遺伝学的に抑制する実験に本格着手し、LCの細胞に効率よく発現可能な抑制性人工受容体を選定した。これが低強度運動時のLCの活動を減弱させ、海馬へのDA放出や記憶の保持に影響を及ぼすことを確認した。
プロジェクト2では、ヒトでのLCの活動を評価可能なMRIイメージング法を確立し、一過性超低強度運動によるLCの活動性の増大が瞳孔径拡大や心理的な覚醒度の向上と関連することがわかった (Yamazaki et al., Cereb Cortex Commun, 2023)。さらに、一過性超低強度運動による瞳孔径の拡大から、認知機能向上を予測できることを明らかとした (Kuwamizu et al., NeuroImage, 2023)。
プロジェクト3では、習慣的な低強度運動が心的外傷後ストレス障害 (PTSD) を早期に改善できることを動物研究から明らかにした (Shimoda et al., MSSE, 2023)。ヒト研究では、一過性の超低強度運動が健常高齢者の記憶を向上できることを明らかとし、このメカニズムにLCが関与することが瞳孔径解析から示唆された (Suwabe et al., Neurobiol Aging, 2023)。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Improvement of mnemonic discrimination with acute light exercise is mediated by pupil-linked arousal in healthy older adults2024

    • 著者名/発表者名
      Suwabe Kazuya、Kuwamizu Ryuta、Hyodo Kazuki、Yoshikawa Toru、Otsuki Takeshi、Zempo-Miyaki Asako、Yassa Michael A.、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      Neurobiology of Aging

      巻: 133 ページ: 107~114

    • DOI

      10.1016/j.neurobiolaging.2023.09.006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pupil dynamics during very light exercise predict benefits to prefrontal cognition2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwamizu Ryuta、Yamazaki Yudai、Aoike Naoki、Hiraga Taichi、Hata Toshiaki、Yassa Michael A.、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 277 ページ: 120244~120244

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2023.120244

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A possible contribution of the locus coeruleus to arousal enhancement with mild exercise: evidence from pupillometry and neuromelanin imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Yudai、Suwabe Kazuya、Nagano-Saito Atsuko、Saotome Kousaku、Kuwamizu Ryuta、Hiraga Taichi、Torma Ferenc、Suzuki Kenji、Sankai Yoshiyuki、Yassa Michael A、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: 4 ページ: tgad010

    • DOI

      10.1093/texcom/tgad010

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mild exercise improves executive function with increasing neural efficiency in the prefrontal cortex of older adults2023

    • 著者名/発表者名
      Byun Kyeongho、Hyodo Kazuki、Suwabe Kazuya、Fukuie Takemune、Ha Min-seong、Damrongthai Chorphaka、Kuwamizu Ryuta、Koizumi Hikaru、Yassa Michael A.、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      GeroScience

      巻: 46 ページ: 309~325

    • DOI

      10.1007/s11357-023-00816-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Accelerated Fear Extinction by Regular Light-Intensity Exercise: A Possible Role of Hippocampal BDNF-TrkB Signaling2023

    • 著者名/発表者名
      Shimoda Ryo、Amaya Yuki、Okamoto Masahiro、Soya Shingo、Soys Mariko、Koizumi Hikaru、Nakamura Kengo、Hiraga Taichi、Torma Ferenc、Soya Hideaki
    • 雑誌名

      Medicine Science in Sports Exercise

      巻: 56 ページ: 221~229

    • DOI

      10.1249/MSS.0000000000003312

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 運動時の瞳孔径ダイナミクスと脳内メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      征矢英昭, 平賀大一
    • 雑誌名

      体育の科学

      巻: 73 ページ: 650-652

  • [学会発表] Mild exercise may alleviate memory dysfunction and regulate hippocampal lactate metabolism in type II diabetic rats2023

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Soya
    • 学会等名
      ICOMES 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Light exercise benefits memory by activating the human dentate gyrus: a translational study. Spring Hippocampal Research Conference2023

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Soya
    • 学会等名
      Spring Hippocampal Research Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Possible monoaminergic contribution to light exercise-induced memory enhancement2023

    • 著者名/発表者名
      Taichi Hiraga, Hideaki Soya
    • 学会等名
      Spring Hippocampal Research Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Variation of blink rate after acute very light exercise predicts prefrontal cognitive enhancement levels2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Kuwamizu, Yudai Yamazaki, Naoki Aoike, Hideaki Soya
    • 学会等名
      ECSS2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳フィットネスを高める豊かな運動2023

    • 著者名/発表者名
      征矢英昭
    • 学会等名
      第37回日本健康科学学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 認知機能を高める運動・栄養戦略:well-beingの実現に向けて2023

    • 著者名/発表者名
      征矢英昭
    • 学会等名
      日本時間栄養学会10周年記念シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 豊かな軽運動で高める脳フィットネス:認知機能の増進をめざして2023

    • 著者名/発表者名
      征矢英昭
    • 学会等名
      日本心臓血管麻酔学会第28回学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] The impact of acute very-light-exercise on memory consolidation2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Suwabe, Yudai Yamazaki, Taichi Hiraga, Ryuta Kuwamizu, Hideaki Soya
    • 学会等名
      ARIHHP Human High Performance Forum 2024
  • [学会発表] Pupil dynamics during human treadmill running: preliminary study2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Kuwamizu, Yudai Yamazaki, Dongmin Lee, Hideaki Soya
    • 学会等名
      ARIHHP Human High Performance Forum 2024
  • [学会発表] Low-intensity exercise may reduce cognitive decline and hippocampal amyloidosis in APP NL-G-F Alzheimer’s disease model mice2023

    • 著者名/発表者名
      Ferenc Torma, Kohei Ozeki, Taichi Hiraga, Masahiro Okamoto, Mitsushi Ikemoto, Hideaki Soya
    • 学会等名
      ARIHHP Human High Performance Forum 2024
  • [備考] 3カ月間の軽運動は高齢者の脳活動を効率化し、実行機能を高める

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20230615090000.html

  • [備考] 軽運動による脳の覚醒効果に脳幹の青斑核が関与する

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20230628140000.html

  • [備考] 軽運動の前頭前野機能向上効果は瞳に映る

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20230712140000.html

  • [備考] 短時間の軽運動で高齢者の記憶が向上する~瞳孔計測から脳内覚醒機構の関与を示唆

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/medicine-health/20231006140000.html

  • [備考] New Findings on Walking and Running

    • URL

      https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/shows/2050153/

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公開日: 2024-12-25  

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