鼻腔の呼吸形成に与える影響入力神経機構の解析

对鼻腔呼吸形成的影响输入神经机制分析

基本信息

批准号：
05771295
负责人：
野中聡
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Asahikawa Medical College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

脳幹に局在する呼吸ニューロンの一部は脊髄にその軸索を投射して、呼吸筋支配運動ニューロンの活動を直接的あるいは間接的に駆動し呼吸運動を制御する。一方、鼻腔のもつ生理的機能の一つとして呼吸のリズムや深度を修飾し最適呼吸の形成に関係することをが知られている。我々は鼻に加えられた刺激がどの様な機序で呼吸形成に影響を与えるのか解明することを目的として一連の実験を行なってきた。これまで得られた実験成績より、1)鼻腔刺激(Flow刺激)は呼吸頻度を減少させ、呼吸振幅を縮小させる。2)孤束核近傍(DRG)に存在する吸気ニューロンは鼻腔刺激により発射頻度を減少する。3)疑核近傍(VRG)に存在する呼気ニューロンは発射頻度を変化させないこと、などが明らかとなった。本研究ではこれまでの研究を発展させ、鼻腔呼吸修飾作用に関与する入力機構の解明を試み、鼻腔への最適刺激を解析するため温度刺激を加え呼吸運動の減弱動態を比較した。実験にはGOF麻酔下に脳幹より上位脳を外科的に離断した除脳ネコを用いた。鼻腔に温度の異なるFlow刺激を加え誘発される呼吸運動の減弱減少を比較し、脳幹内に存在する呼吸ニューロン活動の変化も解析した。結果は、1)Flow刺激を鼻腔に加えた場合、吸気時間が短縮し呼気時間が延長することにより呼吸頻度が減少し、それとともに横隔膜の活動振幅の減少が観察される。2)鼻腔への冷気Flow刺激(15℃)は暖気刺激(36℃)に比較して、より強い呼吸減弱効果をもつ。3)Flow刺激の強度が2L/minの場合、暖気刺激では呼気時間の延長が120%であったが、冷気刺激では320%と著名に延長した。吸気時間の短縮、横隔膜筋活動の振幅減少の程度も冷気刺激の方が強かった。4)呼吸ニューロンの発射頻度においても、同様の傾向が認められた。これらより、1)呼吸減弱運動を誘発するFlow刺激は鼻腔内に存在する温度レセプターを刺激し、その興奮が三叉神経を介して中枢に伝達されることが示唆され、2)中枢におくられた鼻腔内Flowの情報はpre-motorニューロンであるDRG,VRG呼吸ニューロンより上位の呼吸形成神経機構に伝えられ、呼吸修飾作用を引き起こすことが推測された。

一些位于脑干的呼吸神经元将其轴突投射到脊髓，并直接或间接驱动呼吸肌支配运动神经元的活动，以控制呼吸运动。另一方面，众所周知，鼻腔的生理功能之一是它改变呼吸的节律和深度，并与最佳呼吸的形成有关。我们进行了一系列实验，旨在阐明施加于鼻子的刺激影响呼吸形成的机制。从目前得到的实验结果来看，1）鼻腔刺激（流量刺激）降低了呼吸频率和呼吸幅度。 2）位于孤束核（DRG）附近的吸气神经元由于鼻腔刺激而降低其放电频率。 3）研究表明，位于假核（VRG）附近的呼气神经元不会改变其放电频率。在本研究中，我们扩展了之前的研究，试图阐明改变鼻呼吸的输入机制，为了分析对鼻腔的最佳刺激，我们应用了温度刺激并比较了呼吸运动的衰减动态。在实验中，我们使用了去大脑猫，其脑干以上的大脑在 GOF 麻醉下通过手术横切。我们比较了在不同温度下对鼻腔施加流量刺激引起的呼吸运动的衰减，并分析了脑干中呼吸神经元活动的变化。结果如下： 1）当对鼻腔施加流量刺激时，吸气时间缩短，呼气时间延长，导致呼吸频率降低，膈肌活动幅度减小。 2）鼻腔冷气流刺激（15℃）比热气流刺激（36℃）具有更强的呼吸抑制作用。 3）当流量刺激强度为2L/min时，热空气刺激呼气时间延长120%，冷空气刺激呼气时间延长320%。冷空气刺激时吸气时间和膈肌活动幅度的减少也更强。 4）呼吸神经元的放电频率也观察到类似的趋势。这些结果表明：1）引起呼吸衰减的流量刺激刺激鼻腔中存在的温度感受器，并且兴奋通过三叉神经传递到中枢神经系统；推测鼻内流量的信息传递到呼吸系统；在前运动神经元、DRG和VRG呼吸神经元之上形成神经机制，并引起呼吸调节作用。