高炭酸ガス吸入が運動時の呼吸応答と脳波に及ぼす影響

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【目的】動脈血二酸化炭素分圧の上昇および動脈血酸素分圧の低下は呼吸中枢を刺激して換気を亢進させる．そのため，高炭酸ガス（高濃度CO2）吸入下および低酸素吸入下における運動中の呼吸応答は空気吸入下と比較して異なる応答を示す．本研究では，高炭酸ガス吸入および低酸素吸入が運動時の呼吸応答に及ぼす影響について脳波解析を加えて検証することを目的として実験を行った．【実施内容】20歳代の男性被験者を対象に，3条件下で自転車エルゴメーターを用いた一定負荷運動実験を中強度（最大負荷の45％程度）と高強度（最大負荷の80％程度）でそれぞれ実施した．3条件については，1）空気吸入，2）高炭酸ガス吸入（酸素濃度21％，二酸化炭素濃度3％，窒素バランス），3）低酸素吸入（酸素濃度16％，窒素バランス），とした．実験プロトコールは，運動前安静10分，運動6分，運動回復6分であった．事前に3条件下で最大運動負荷試験を実施し，負荷強度を決定した．運動中の呼吸応答指標は自動呼気ガス分析器を用いて，脳波はワイヤレス脳波計を用いて記録した．今年度（2022年度）は7名の被験者から中強度および高強度運動中の呼吸応答指標と脳波を記録することができた．記録した脳波を周波数解析した結果，高強度負荷運動中のα波のパワースペクトルにおいてガス吸入条件に対する統計的有意差が見られ，換気増大を促す呼吸中枢の働きが運動強度により変化する可能性が示唆された．