Soichi ANDO (安藤 創一)

Offer Organization: 日本学術振興会, System Name: 科学研究費助成事業, Category: 基盤研究(B), Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 13400000, indirect: 4020000)
環境要因がもたらす社会性ストレスは，末梢の炎症性サイトカインの産生を亢進させ，抑うつ行動を誘発することが指摘されているが，近年では，運動による身体への周期的な振動刺激が炎症性タンパク質産生の低下を誘導することが報告されている．しかし，このような外部からの物理的な振動刺激が，末梢の炎症因子，並びに，脳の認知機能や情動にどのように作用するのかは明らかになっていない．本研究では，社会性ストレスから脳機能を守るための骨格筋ヘの振動刺激による影響とその機序を明らかにすることを目的とする．
2023年度は，慢性的外因性ストレスモデル作成，及びそれらの改善を目指した自発的な身体活動による影響を把握することを目的として，環境刺激が外的ストレスとしてどのような影響を及ぼすかにフォーカスし，発現変動遺伝子の検証を行った．また，振動刺激による血管透過性の検証も実施した．有酸素性運動による脳機能の向上が指摘されているが，自発的な身体活動を促す豊かな環境モデルでは，ランニングホイールの有無による影響を考慮していない先行研究が多く存在する．そこで，豊かな環境におけるランニングホイールの有無と発現変動遺伝子を検証した結果，豊かな環境条件への曝露は，17の発現変動遺伝子が示された．特に，ランニングホール有り群では，ランニングによる全身性の振動が高値を示し，さらに多くの遺伝子発現の変化がみられた．また，後肢筋への局所の振動刺激による血管透過性を検証したところ，振動直後に高まる可能性が示唆された．以上の結果から，全身，及び局所の振動刺激は，生体内の生理応答に影響を及ぼす可能性が考えられる．

Offer Organization: 日本学術振興会, System Name: 科学研究費助成事業, Category: 基盤研究(B), Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 13300000, indirect: 3990000)
本年度は，研究課題である認知機能に有効な運動の本質を明らかにするための鍵となる研究成果を報告した．この研究では、脳の神経伝達物質であるドーパミンに着目し，ポジトロン断層法（positron emission tomography；PET）を用いて，運動による脳内のドーパミン遊離を検証した．併せて，運動中に認知課題（Go/No-Go課題）を行い，反応の速さを認知パフォーマンスの指標として評価し．脳内のドーパミン遊離と認知課題に対する反応の速さとの関係について検証した．PETを用いた実験から、一過性の有酸素運動により脳内でのドーパミン遊離がみられることを捉え、さらに運動によるドーパミンの遊離と認知課題に対する反応の速さとの間に有意な相関関係があることを明らかにした．次に，運動による認知パフォーマンスの向上を引き起こす要因の解明を試みるために，電気刺激を活用した下肢への骨格筋収縮による不随意運動誘発モデルを用いて，骨格筋の運動（筋収縮）に伴う生理的変化が運動による認知パフォーマンスの向上へ及ぼす影響を検証した．その結果，運動による認知課題に対するパフォーマンスの向上には、骨格筋の収縮に伴う生理的変化だけでは十分とは言い難く、随意運動に伴う脳内の神経活動が必要であることが示唆された。以上のことから、1回の有酸素運動による認知課題に対する反応の速さ、すなわち認知パフォーマンスの向上には脳内でのドーパミンが関係していること、さらに運動による認知パフォーマンスの向上には随意運動に伴う脳内での神経活動が必要であることが明らかになった。

Offer Organization: 日本学術振興会, System Name: 科学研究費助成事業, Category: 挑戦的研究(萌芽), Fund Type: competitive_research_funding, Overall Grant Amount: - (direct: 5000000, indirect: 1500000)
運動が脳機能の維持や向上に効果的であることは広く知られている．ヒトを対象とした研究では，運動が脳機能にもたらす効果の検証にはfMRIやNIRSなどのイメージング機器を用いることが一般的である．しかし，メカニズムの解明など侵襲的な手法が必要な場合は動物モデルを用いる必要があり，現在知られている運動と脳に関するエビデンスには，ヒトでは直接検証されていないものが多い．これまでに運動が海馬を活性化させるということが提唱されているが，その根拠となっているものは，動物モデルを用いた研究である．しかし，上述の動物モデルの研究とヒト研究との潜在的な違いを考えると，運動がヒトの海馬を活性化することを直接的に明らかにすることは，科学的エビデンスを正しく伝えるとともに，なぜ一回の運動でもヒトの脳機能の維持・向上につながるのかを示す重要な知見となるものである．そこで本研究では，“運動はヒトの海馬を本当に活性化するのか？”というこれまで直接的に明らかにされていない疑問を解決することを目的とする．
令和3年度は海馬における内因性のドーパミン遊離を定量化することを試みている．薬剤としてドーパミンD2受容体の拮抗薬であり[11C]ラクロプライドを用いたPET実験のデータをもとに解析を行っている．現在，この解析のための方法を検討している段階であり，本研究により，一過性の運動によりドーパミン神経を介して海馬が活性化するかどうかが明らかになることが期待される．