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。

这项研究利用最新的功能性脑成像设备近红外光谱（fNIRS）来阐明低氧环境下运动引起的执行功能下降（认知疲劳）的大脑机制，目的是寻找抑制和缓解的方法。恢复。截至2015财年的研究表明，在相当于海拔3,500 m的低氧环境（13％氧气浓度）中进行中等强度的运动会降低左前额叶背外侧皮层的神经活动，导致执行功能（认知功能）下降。（北美神经科学会议（2016）的海报展示；目前正在提交论文）。 2016财年，我们重点关注低氧环境中中等强度运动引起的认知疲劳以及运动过程中SpO2的下降。通过研究是否可以通过抑制运动期间的 SpO2 下降来抑制认知疲劳，我们调查了运动期间的 SpO2 下降是否是运动引起的认知疲劳的机制之一。 14名健康成年人暴露在相当于海拔3500m的低氧环境中，进行10分钟的中等强度运动（50%VO2peak）。在此之前和之后执行了 Stroop 任务，并使用 fNIRS 测量了任务期间的前额大脑活动。实验条件有两种：一种是不补氧，实验过程中持续吸入低氧气体；另一种是补氧，在运动过程中添加氧气以防止SpO2下降。结果，虽然在没有补充氧气的条件下运动后斯特鲁普任务表现下降，但在补充氧气的条件下斯特鲁普任务表现的下降受到抑制。这些结果表明，运动过程中SpO2的下降参与了低氧环境下运动引起认知疲劳的机制。今后，我们将分析与执行功能相关的前额叶皮层的活动，以阐明运动时 SpO2 的下降与执行功能下降时左侧 DLPFC 的活动减少之间的关系。目前，我们正在通过使用辐射计测量血液中的血红蛋白、动脉氧饱和度和氧分压来研究脑氧输送能力是否与认知疲劳有关。