2017 Fiscal Year Research-status Report
高位中枢の予測見込み的制御が激運動時の呼吸循環動態及び神経内分泌機能に及ぼす影響
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16K13023
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| Research Institution | Morinomiya University of Medical Sciences |
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Principal Investigator |
宮本 忠吉 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (40294136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 真也 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 講師 (40616926)
中原 英博 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 准教授 (90514000)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 予測的・見込み的制御 / 循環調節 / 呼吸調節 / 運動強度 / 血中乳酸 / 心拍数 / 血中カテコラミン / フィードフォワード制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
背景及び目的：運動準備期における予測的・見込み的制御は、より高次のフィードフォワードメカニズムとして運動開始後の呼吸循環系応答の時間的遅れ（過渡応答特性）を、運動に先行して中枢性に補償する循環制御機構として発動していると考えられる。そこで、当該年度において、本研究は、その循環制御機構の生理学的意義を明らかにするため、以下の仮説に基づく実験的検証を行った。仮説1：運動準備期における呼吸循環応答の量的・時間的動態は、その後に実施される運動の負荷強度に依存して予測的・見込み的に変化する。仮説2：強度の異なる運動条件にて、運動予測なく突然、運動を開始させると、予測がある場合と比較して、呼吸循環系応答のダイナミクスに変化が生じ、その反応は強度依存性が認められる。
方法及び結果：対象は健常男性11名。10分間エルゴメーター上で座位安静後、実験1.準備期のカウントダウンあり、なしの高強度運動負荷を２分間実施した。実験2. 準備期のカウントダウンあり、なしでの低、中、高強度運動負荷突然運動負荷を実施。高強度運動負荷のみ、最大持続運動を限界まで実施した。すべての条件において、血圧、心拍数、ガス交換動態を連続測定し、実験１の高強度負荷運動条件では血中乳酸、血中カテコラミンの連続測定も行った。その結果、高位中枢による予測的・見込み的な呼吸循環制御は、運動前及び開始時における酸素供給系機能の改善や、高強度運動時における無酸素性代謝システムの動員遅延に伴う、血中乳酸濃度の増加の抑制、及び最大運動パフォーマンスの向上に極めて重要な役割を演じていることが判明した。これらの結果から、運動準備期における予測的・見込み的循環制御機構は、高強度運動時に生じる、循環系の遅れを運動に先行して補償する生理学的機構として働いており、学習や記憶といった高次脳神経機構の適応メカニズムが介在する可能性が示された。
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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
当該年度も計画通り、実験を実施し、仮説に基づく結果の検証を行った結果、昨年度の研究成果をさらに強化する、過去の知見にない、新しい生理学上の発見に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の実施によって、これまでにない、生理学上の新しい知見が得られたため、平成30年度は、早急にphysiology系の雑誌に、本研究成果の知見をまとめ原著論文として投稿する準備を整えたい。さらに、本研究で得られた知見や成果のさらなる検証とモデルの強化に必要な追加実験を実施すると同時に、見込み制御を加味した激運動開始時の呼吸循環代謝反応のダイナミクスを定量記述する新しい数理モデルの開発とシミュレーョンによる検証にも取り組むつもりである。
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| Causes of Carryover |
本年度の研究は、ほぼ予算額内で行うことができ、今年度研究目的もほぼ達成できた。残額8,134円は、次年度の研究計画の目的使途に応じて適正に役立てたい。
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[Journal Article] Central Chemoreflex activation induces sympatho-excitation without altering static or dynamic baroreflex function in normal rats.2017
Author(s)
Saku K, Tohyama T, Shinoda M, Kishi T, Hosokawa K, Nishikawa T, Oga Y, Sakamoto T, Tsutsui H, Miyamoto T, Sunagawa K.
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Journal Title
Physiol Rep.
Volume: 5
Pages: e13406
Peer Reviewed / Open Access
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