見込み的循環制御を司る脳機構の解明

運動を行うとき、脳は運動指令と共に見込み的に循環指令（セントラルコマンド）を発することで運動実行と同時に心拍数や骨格筋血流量を制御する。このフィードフォワード機構が働くことで、身体組織は運動継続に必要な酸素を遅れることなく受け取ることができる。しかしながら、セントラルコマンドの詳細な神経回路は不明であった。これまでの研究成果より、『内側前頭前野（mPFC）からのシグナルが中脳腹側被蓋野（VTA）を介して運動と同期した循環応答を誘発する』という仮説をたて、麻酔下ラットのmPFCやVTAを薬理学的に活性もしくは抑制したときの循環応答を計測した。GABA受容体拮抗薬であるbicucullineの投与によりVTAを活性化させると、心拍数と血圧が増加し運動神経の放電が生じた。その応答はGABA受容体作動薬であるmuscimolの事前投与により消失した。BicucullineをmPFCに投与し活性化させると、心拍数が顕著に増加した。MuscimolによりVTAを抑制した状態で、bicucullineによりmPFCを活性化させると、心拍数の増加応答は消失した。以上の結果から、mPFCからのシグナルはVTAを介して心拍数の増加を引き起こすことが示唆された。このような高位中枢からの下降経路の活性化が運動開始時の心拍数増加に寄与するかもしれない。現在は交感神経活動の記録も加え実験を継続している。上述の実験に続き、運動・循環応答を引き起こすVTAからの下降経路を薬理学的・免疫組織化学的に探索するために、順行性神経トレーサーを用いた実験の準備を行っている。

運動を行うとき、脳は運動指令と共に見込み的に循環指令（セントラルコマンド）を発することで運動実行と同時に心拍数や骨格筋血流量を制御する。このフィードフォワード機構が働くことで、身体組織は運動継続に必要な酸素を遅れることなく受け取ることができる。しかしながら、セントラルコマンドの詳細な神経回路は不明であった。これまでの研究成果より、『内側前頭前野（mPFC）からのシグナルが中脳腹側被蓋野（VTA）を介して運動と同期した循環応答を誘発する』という仮説をたて、麻酔下ラットのmPFCやVTAを薬理学的に活性もしくは抑制したときの循環応答を計測した。GABA受容体拮抗薬であるbicucullineの投与によりVTAを活性化させると、心拍数と血圧が増加し運動神経の放電が生じた。その応答はGABA受容体作動薬であるmuscimolの事前投与により消失した。BicucullineをmPFCに投与し活性化させると、心拍数が顕著に増加した。MuscimolによりVTAを抑制した状態で、bicucullineによりmPFCを活性化させると、心拍数の増加応答は消失した。以上の結果から、mPFCからのシグナルはVTAを介して心拍数の増加を引き起こすことが示唆された。このような高位中枢からの下降経路の活性化が運動開始時の心拍数増加に寄与するかもしれない。現在は交感神経活動の記録も加え実験を継続している。上述の実験に続き、運動・循環応答を引き起こすVTAからの下降経路を薬理学的・免疫組織化学的に探索するために、順行性神経トレーサーを用いた実験の準備を行っている。