低酸素環境下での過換気による認知疲労に血中酸素濃度が関わるか

血氧浓度是否与低氧环境中过度换气导致的认知疲劳有关？

基本信息

批准号：
15J00782
负责人：
越智元太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は低酸素環境下での運動による実行機能の低下(認知疲労)の脳内メカニズムを、最新の脳機能イメージング装置である近赤外線分光法装置(fNIRS)を用いて解明し、認知疲労の抑制、回復法を見出すことを目的としている。平成27年度までの研究により、標高3,500m相当の低酸素環境 (13%酸素濃度) でおこなう中強度運動が左前頭前野背外側部の神経活動を低下させることで、実行機能低下 (認知疲労) を引き起こすことを明らかにした(北米神経科学会議 (2016)でポスター発表; 論文投稿中)。平成28年度は、低酸素環境での中強度運動による認知疲労に運動中のSpO2低下に着目。運動時のSpO2低下を抑制することで認知疲労が抑制されるか検討することで、運動による認知疲労のメカニズムとして運動時のSpO2低下が関与するか検討した。健常成人14名を標高3,500m相当の低酸素環境に暴露させ10分間の中強度運動(50%VO2peak)を課した。その前後にストループ課題を行い、課題中の前頭前野脳活動をfNIRSで測定した。実験条件は実験中低酸素ガスを吸引させ続ける酸素追加なし条件と、運動中にSpO2 が低下しないように酸素を追加する酸素追加条件の２条件とした。その結果、酸素追加なし条件では運動後ストループ課題成績が低下する一方で、酸素追加あり条件ではストループ課題成績低下が抑制された。この結果から、低酸素環境下での運動による認知疲労のメカニズムとして運動時のSpO2低下の関与が明らかになった。今後は運動時のSpO2低下と、実行機能低下時に低下する左DLPFCの活動の関係を明らかにするため、実行機能に関わる前頭前野の活動を解析する。現在は、ラジオメータを用いて血中のヘモグロビン、動脈酸素飽和度、酸素分圧を測定することで、認知疲労の背景に脳酸素運搬能が関係するか検討している段階である。

这项研究旨在阐明使用最新的脑功能成像装置，近红外光谱（FNIRS）在缺氧环境中运动引起的执行功能不良（认知疲劳）的大脑机制，并找到一种抑制和恢复认知疲劳的方法。截至2015年的研究表明，在低氧环境中进行的中等强度锻炼相当于3,500m（13％的氧气浓度）在3,500m的高度上，导致执行功能较差（认知疲劳），通过减少左前颈前病的背外侧部分的神经活动（当前北美地区的左前cortectiention eat neur Survisience at Neur）（2016年）（2016年）（2016年）。 2016年，我们专注于在低氧环境中中度强度运动引起的认知疲劳，运动过程中SPO2降低。通过检查在运动过程中抑制SPO2的降低是否可以抑制认知疲劳，我们研究了锻炼引起的认知疲劳是否涉及运动引起的认知疲劳机制。 14名健康的成年人暴露于相当于海拔3500 m的低氧环境，并接受10分钟的中等强度运动（50％VO2PEAK）。在此之前和之后，执行了一项stroop任务，并使用FNIRS测量了任务期间的前额叶大脑活动。实验条件是两个条件：在实验过程中吸入低氧气体的条件，以及在实验中添加氧气的氧气添加条件，以防止SPO2在运动过程中下降。结果，虽然在不添加氧气的情况下降低了运动后的Stroop任务性能，但在添加氧气的条件下，Stroop任务性能降低。这些结果揭示了运动过程中SPO2减少的参与，这是在低氧环境中运动引起的认知疲劳机制。将来，我们将分析执行功能中涉及的前额叶皮层活性，以阐明运动过程中SPO2的减少与左DLPFC活动的关系，当执行功能降低时，左DLPFC的活动会减少。目前，我们目前正在研究通过测量血红蛋白，动脉氧饱和度和使用辐射计在血液中的血红蛋白，动脉氧饱和度和部分氧气压力来参与认知疲劳的背景。