呼吸・気道反射・発声の中枢制御

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脳幹内には呼吸に同期して活動する呼吸ニューロンが後顔面神経核周辺(BOT)、疑核近傍(rostral VRG)、孤束腹外側核近傍(DRG)、後疑核近傍(caudal VRG)などに存在し呼吸運動を制御する。一方、呼吸筋・補助呼吸筋の協調運動により引き起こされる、発声、気道反射などの非呼吸性運動時にも呼吸ニューロンは特徴的に活動し個々の運動発現に関係する。本研究では呼吸運動から非呼吸運動への切り替わりがどのような神経機構によって引き起こされるかを調べた。実験には除脳ネコを用い、発声運動は中脳中心灰白質(PAG)に微小電気刺激を加え誘発し、呼吸ニューロンの活動動態を検討した。結果をまとめると、(1)PAGに連続電気刺激を加えると、安静呼吸は中断され最初に吸息が誘発され声門開大筋と横隔膜の活動が増強し、発声時には声門閉鎖筋と呼気筋活動が増強した。(2)横隔膜と呼気筋の活動を支配するDRG吸気ニューロンとcaudal VRG呼気ニューロンは、それぞれの支配筋活動の増大に対応し発射活動を増大させた。PAG刺激中の横隔膜、呼気筋活動の増強はこれらのニューロンの活動増大によって誘発されるものと推測された。(3)rostral VRGに存在する一定型吸気ニューロンはDRG吸気ニューロンと声門開大筋運動ニューロンに興奮性接続する。このニューロンはPAG刺激中に吸息に一致して活動を増大させた。従って、PAG刺激中のDRG吸気ニューロン活動と声門開大筋活動の増大は一定型吸気ニューロンの活動増大によって誘発されることが推測された。(4)BOTの漸増型呼気ニューロンはDRG吸気ニューロンと横隔膜運動ニューロンに抑制性に接続するが、PAG刺激中にその発射活動を消失あるいは著しく減少させた。PAG刺激直後に引き起こされる最初の吸息運動発現には漸増型呼気ニューロンの活動抑制が関係すると推測された。