平成6（1994）年度　共同研究Ａ実施報告書

課題番号	6−共研−86			専門分類		7
研究課題名	呼吸の神経機構の統計数理学的研究
フリガナ 代表者氏名	オク　ヨシタカ 越久　仁敬			ローマ字
所属機関	京都大学
所属部局	胸部疾患研究所
職　　名	助手
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配分経費	研究費	0千円	旅　費		0千円		研究参加者数	2　人

研究目的と成果（経過）の概要

近年、脳幹内の呼吸ニューロン間の入出力関係が明らかにされつつあるが、本研究は、それらの電気生理学的知見を基にして呼吸中枢のニューロン機構、特に呼吸リズム生成の機構を統計数理学及び非線形力学を用いて解明することを目的とする。本年は、プロジェクトの３年目にあたる。


除脳・迷切・筋弛緩ネコにおいて、上喉頭神経電気刺激は一般に、吸息時に行うと吸息を抑制して呼吸位相を進め、呼息時には呼息を延長させ呼吸位相を遅らせるが、少数例で呼息終期の刺激で吸息の誘発が観測される。この現象を説明するために、どの様な呼吸ニューロンネットワークモデルが考えられるかを検討した。
モデルは漸減型吸息性(I-DEC)・漸増型吸息性(I-AUG)・漸減型呼息性(E-DEC)及び漸増型呼息性(E-AUG)の4ニューロン群からなる。4群は全て持続的興奮を受ける。I-DECとE-DECは順応性を持ち、さらにI-DECは自興奮性を持つ。E-DECとE-DEC及びE-DECとE-AUGは相互に抑制しあい、I-DECはE-AUGを抑制する。I-AUGは他の3群から抑制を受ける。
この回路のシミュレーションでは、刺激が漸減型呼息性ニューロンのみならず漸減型吸息性ニューロンも興奮させると仮定した場合にこの現象が再現できた。以上の結果は、呼吸位相応答が呼吸オシレータの内部構造のみならず、求心性入力のそれぞれの呼吸ニューロングループへのシナプス結合の強度差にも依存することを示している。
今回用いたモデル・シミュレーションの手法は、細胞レベルでの知見をマクロレベルでの応答と対応させる上で有用であると考えている。一方、モデルは常にさらに多様な応答を説明できるか否かによってその妥当性の検討・修正を重ねていく必要がある。さらに、鍵となる重要な仮定（今回の場合は、上喉頭神経からI-DECへの興奮性入力）については、細胞レベルでの検証が必要である。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

Y.Oku and T.E. Dick. Poadoxical phase resetfing at late expiration by the superior laryngeal nerve stimulution. Neuro Report in press.

越久 仁敬．久野 健志： 不規則呼吸生成機序の呼吸ニューロンネットワークモデルによる検討、第34回 日本胸部疾患学会総会．千葉幕張メッセ 1994年4月25-27日

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

イ）ネンブタール麻酔ネコにて、延髄の呼吸ニューロンの発火パターン時系列を解析して、呼吸パターン・ジェネレータの内部構造を推測する。呼吸ニューロンネットワークのモデルシミュレーションによって実際の挙動が説明できるかどうか検討する。ロ）除脳ネコにて、上喉頭神経電気刺激により呼吸リズムを様々な位相でリセットさせて得られた位相応答曲線と計算機シミュレーションで得られる応答が一致するかどうか検討する。昨年度の研究で興味深い結果が得られ、生理学会・胸部疾患学会で発表予定であるが、今年度は更にその成果を発展させたい。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
田村　義保	統計数理研究所