2016 Fiscal Year Annual Research Report
身心の活力を増進する最適運動条件の橋渡し研究：意欲と認知をともに高める脳機構
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15H01828
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
征矢 英昭 筑波大学, 体育系, 教授 (50221346)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
McHugh Thomas 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (50553731)
功刀 浩 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第三部, 部長 (40234471)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 運動 / 認知機能 / 意欲 / fMRI / DREADDシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プロジェクト１では、低強度運動時の脳内ドーパミン（DA）代謝や糖代謝、及び高強度間欠的運動（HIT）による認知機能やそれを担う海馬神経新生の向上効果を成熟したWistar系雄性ラットで検討した。その結果、低強度運動時の海馬で細胞間液中DA濃度が高まること、さらに、海馬内グリコゲン分解及び乳酸産生は海馬のDAD2受容体を介して生じることを明らかにした。海馬内乳酸は神経活動の重要なエネルギー／シグナル因子であることから、低強度運動による認知機能向上効果はDAのDAD2受容体を介した海馬内グリコゲン分解によって産生される乳酸によるものである可能性が示された。また、低強度運動のみならず、HITが海馬の神経新生を促進し、記憶機能を向上させることも見出した。特定の神経活性を調節できるDREADDシステムを導入し、運動による海馬適応におけるDA神経系の関与を明らかにするために必要な実験環境が整った。
プロジェクト２では、H27年度におこなった実験から、一過性の低強度運動が類似記憶弁別能を向上させることが明らかになった。そこで、H28年度はfMRIデータ解析をおこない、得られた効果の神経基盤を検討した。その結果、類似記憶弁別成功時の神経活動は、海馬（DG/CA3, CA1, 海馬支脚）及び嗅内皮質、海馬傍回において低強度運動後に高まることが明らかとなった。さらに、DG/CA3領域は、他の脳領域と連携して機能しており、特に物事の正確な記憶と関連する角回、海馬傍回、紡錘状回の相同性の増加は類似記憶弁別成績の向上と相関していたことから、低強度運動は海馬とこれらの領域との連携を強化することで記憶機能を向上させる可能性が示唆された。これらの成果は高インパクトジャーナルに投稿準備中である。
プロジェクト３では、国立精神神経研究所の功刀部長と共同し、うつ病患者を含む精神疾患患者に対する低強度運動の効果検証を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プロジェクト１では、動物実験から低強度運動時の脳内糖代謝に対するDAの役割を明らかにし、低強度運動のみならずHITも海馬の可塑性を高めることを見出した。一方、遺伝子改変動物の搬入が難航したため、運動による海馬適応におけるDA神経系の関与を明らかにするための実験には着手できなかったが、DREADDシステムの導入は完了し、プロジェクト遂行に必要な実験環境は整った。プロジェクト２では、一過性の効果検証はほぼ計画通りに進んでいる反面、長期の運動介入試験は実験実施に関わる人的資源の不足、被験者確保の遅れなどから、難航している。プロジェクト３では、うつ病患者に対する効果検証がスタートし、ほぼ計画通りである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、動物実験により低強度運動時に増加する海馬内DAが脳内糖代謝を促進すること、HITが認知機能向上に寄与する成体海馬神経新生を促進することが明らかとなった。ヒトを対象とした研究では、一過性の低強度運動が海馬の記憶機能を高める脳内メカニズムをfMRIを用いて明らかにした。
これらの結果を受けて平成29年度のプロジェクト１では、低強度運動やHITによる認知機能向上効果が、中脳腹側被蓋野（VTA）から海馬に投射するDA作動性神経系によるものかどうかについて、28年度に導入が完了したDREADDシステムや、種々の阻害薬物等を用いながら検討する。プロジェクト２では、健常若齢成人で得られた効果が健常高齢者でも得られるか検討する。プロジェクト３の動物研究では、統合失調症の症状を発症するマウスを用い、低強度運動の効果について検証する。ヒトを対象にして実験では、平成28年度に引き続き、うつ病患者を含む精神疾患患者に対する低強度運動の効果検証をおこなうと同時に、MCI患者に対する効果検証も実施する。
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[Journal Article] Insulin Regulates Astrocytic Glucose Handling Through Cooperation With IGF-I.2017
Author(s)
Fernandez AM, Hernandez-Garzon E, Perez-Domper P, Perez-Alvarez A, Mederos S, Matsui T, Santi A, Trueba-Saiz A, Garcia-Guerra L, Pose-Utrilla J, Fielitz J, Olson EN, De la Rosa RF, Garcia L, Pozo MA, Iglesias T, Araque A, Soya H, Perea G, Martin ED, Torres-Aleman I
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Journal Title
Diabetes
Volume: 66
Pages: 64-74
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Book] たくましい心とかしこい体－身心統合のスポーツサイエンス-2016
Author(s)
征矢英昭, 坂入洋右, 高木英樹, 中込四郎, 鈴木健嗣, 前田清司, 長谷川聖修, 遠藤卓郎, 菊池章人, 大石純子, 酒井利信, 林洋輔, 江田香織, 西保岳, 森達人, 清水諭
Total Pages
256 (52-80)
Publisher
株式会社大修館書店
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[Patent(Industrial Property Rights)] 活動意欲向上剤2016
Inventor(s)
征矢英昭, 松井崇, 島孟留, 征矢茉莉子
Industrial Property Rights Holder
征矢英昭, 松井崇, 島孟留, 征矢茉莉子
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
公開番号2017-036271
Filing Date
2016-08-05
Acquisition Date
2017-02-16
