⾝体活動・運動と脳機能
電気通信⼤学脳科学ライフサポート研究センター

セミナー（2017.4.19）

古代ローマ時代〜

⾝体活動と脳機能の相互連関⻄島In order for man to succeed in life, God provided him withtwo means, education and physical activity. Not separately
one for the soul and the other for the body, but for the two
together. With these two means, man can attainperfection (Plato).

壮

⾸都⼤学東京⼤学院・⼈間健康科学研究科・スポーツ神経科学研究室

1995: 運動が海⾺BDNF発現を増加（Neeper, Nature）
Function

神経変性疾患・精神疾患・認知機能・学業成績

Structure 神経新⽣・シナプス新⽣・⾎管新⽣
Molecule
Gene

うつ病発症のストレス脆弱性仮説

不活動の蔓延気分の落ち込み、睡眠障害
⾃殺願望、 など

http://www.isawthisimage.com/2011/04/human-evolution-a-different-look/

うつ“31% of the worldʼs population is not meeting theminimum recommendations for physical activity”(Kohl et al., Lancet, 2012)

栄養因⼦・転写因⼦・サイトカイン
エピジェネティック

不活動１．遺伝的要因（40〜50％）
２．環境要因：ストレスうつ病が増加する⼀因？

低⾼
不活動

ストレス

海⾺
発症リスク ・・・・・・・ 神経機能

⽣活習慣病

（がん、⼼臓病、脳卒中、糖尿病、など）

運動

Nishijima & Kita, 2015, J Phys Fitness Sports Med

不活動（あるいは⾝体活動量の減少）が脳機能に及ぼす影響はほとんど検討されていない。

低発症

神経新⽣↑

⾼

Nishijima & Kita, J Phys Fitness Sports Med, 2015

Todayʼs Talk

実験動物の⾝体活動量を増減させる⽅法

１．運動中断モデル

Activity

Activity

不活動が脳機能に及ぼす影響

⾃発⾛運動中断による不活動モデル

拘束・後肢懸垂・不安様⾏動の増加・神経新⽣の抑制

Exp. 1. 神経新⽣の経時的変化
Exp. 2. メカニズム
Exp. 3. 強制運動による予防効果

２．⼩型活動量計 nano tag®

Nishijima et al., Behav Brain Res, 2013

キッセイコムテックHP

Exp. 1. 運動中断後の神経新⽣の経時変化

Exp. 1. 運動中断後の神経新⽣の経時変化

 Male C57BL/6 mice, n = 50
 実験デザイン 神経新⽣↓サンプリング (n = 5 per group)

BrdU

No Exercise

ConExercise

ExC-8

幼若神経細胞No Exercise

0 1 2weeks after cessation58

 体重 ⾛⾏距離細胞増殖

302525000***20ConExC

15

Running distance(m/day/cage)

Body weight (g)***20000細胞の⽣存

15000
10000

Exercise1001234weeks

5678分化

weeks after cessation
051825000012345678

Exercise (No. of weeks)(Nishijima et al., Am J Physiol, 2017)(Nishijima et al., Am J Physiol, 2017)

Exp. 1. 運動中断後の神経新⽣の経時変化
⻭状回体積

幼若神経細胞Proliferation

Exp. 1. 負のリバウンドのメカニズム：ΔFosB ΔFosB, a family of transcription factor FosB

負のリバウンド

Survival(Nestler, PNAS, 2001)

Neuronal maturation

ΔFosBノックアウトマウスで神経新⽣が抑制.
(Yutsudo et al., Neuropsychopharmacol, 2013)

⻑期間の⾃発運動で海⾺ΔFosB発現が増加.
(Nishijima et al., Plos one, 2013)(Nishijima et al., Am J Physiol, 2017)

１．運動中断は、神経新⽣の負のリバウンドをもたらす。

神経新⽣の負のリバウンドに先⾏して、ΔFosB発現が低下する?

２．細胞⽣存の抑制が関与（アポトーシスの亢進？）Exp. 1. 負のリバウンドのメカニズム：ΔFosBExp. 2. 負のリバウンドのメカニズム Male C57BL/6 mice, n = 20
 実験デザイン ΔFosB
ExC

0 weekConBrdU

Con（n=10）

No Exercise

No Exercise

ExC（n=10）

Exercise

No Exercise

412サンプリング

17週齢

8 weeks

Home cage activity

１．慢性ストレス徴候(Nishijima et al., Am J Physiol, 2017)

ΔFosBは、神経新⽣の維持に関与しない。
（抑制する他のメカニズムが関与）

・⾎漿コルチコステロン
・副腎重量・胸腺重量

２．ケージ内活動量Exp. 2. 負のリバウンドのメカニズム【ケージ内活動量】
 ケージ内活動量
Activity (counts/22h)

幼若神経細胞細胞の⽣存細胞増殖

After exercise cessation

04000

ConCon
ExC
ExC

2000

Once in a week

Interaction: P < 0.05
Group: P = 0.31
Time: P < 0.001

0AM11:00 – AM9:00

ExC
ExC

ConCon6000

Changes in activity(counts/22h)

Exp. 2. 負のリバウンドのメカニズム1234-500-1000-1500
P = 0.0501

-2000

5

Mean ± SEM

weeks after exercise cessation

 相関分析（ケージ内活動量－神経新⽣）幼若神経細胞

運動中断後の負のリバウンドを再確認

Con
ExC

4020
r = 0.509
P < 0.05

0-4000-2000

ConExC

3BrdU cells (/mm )(Nishijima et al., Am J Physiol, 2017)

新⽣細胞の⽣存1500+

DCX (intersections/mm)

60

01000

500
r = 0.390
P = 0.09

0-40002000

Changes in Activity(counts/22h)

-2000

02000

Changes in Activity(counts/22h)(Nishijima et al., Am J Physiol, 2017)

Exp. 3. 神経新⽣の負のリバウンドは強制運動で予防できるか？

Exp.2 まとめ Male C57BL/6 mice, n = 40
 実験デザイン１）慢性ストレス

Exercise

noEx

1 /wk

Exercise

Ex 1 /wk

3 /wk

Exercise

Ex 3 /wk

5 /wk

Exercise

48Ex 5 /wk

1217 wks old 神経新⽣（幼若神経細胞）8060**** ***4015 m/min, for 60 min/day ケージ内活動量*2050000-5000

Con
ExC_Tr0
ExC_Tr1
ExC_Tr3
ExC_Tr5-10000-150000(Nishijima et al., Am J Physiol, 2017)

C２）活動性No Exercise0 /wk

Changes in activity (counts/22h)

神経新⽣Controlon
Ex
C_T
r0
Ex
C_T
r1
Ex
C_T
r3
Ex
C_T
r5

⾃発⾛運動の中断

ストレス脆弱性

DCX(number of crossings/mm)

⾃発⾛運動の中断

Forced Treadmill Ex.

Voluntary Ex.

（課題）なぜ、活動性が減少するのか？

強制⾛運動では、神経新⽣の負のリバウンドを予防できない

運動の中断運動中断モデル：

健康のために運動しよう！

Activity

Series of Physical Activity
The Lancet, 2012or ⾝体活動量の減少
運動中断モデルの限界？
・神経新⽣の負のリバウンド
・ケージ内活動量（⾃発活動性）の低下

⾝体活動：

安静にしている状態よりも多くのエネルギーを消費する全ての動き
全ての⽣活活動

Contents

健康増進のための運動・歩⾏・家事・余暇活動など

・ジョギング・体操・ヨガ

体⼒向上のための運動など

スポーツ

•

Rethinking our approach to physical activity•

Stressing harms of physical inactivity to promote exercise•

Effect of physical inactivity on major non-communicable diseases•

The pandemic of physical inactivity: global action for public healthworldwide: an analysis of burden of disease and life expectancy

喫煙と不活動、どちらが体に悪い？
死の危険因⼦ Top5

該当者の割合危険度

⼈⼝寄与リスク運動をプロモーションするために死亡者数/年

WHO, 2009, Global Health Risk

１．“運動は最良の薬”
健康な⼈に薬は不要

１ ⾼⾎圧
12.8％
２ 喫煙8.7％
３ ⾼⾎糖5.8％
４ 不活動
5.5％
５ 過体重・肥満 4.8％

健康な（だと思っている）⼈に運動は不要？

（％全世界死亡者数）

Wen et al., 2012, Lancet（アメリカスポーツ医学会）

2．不活動の悪影響を強調

通常の（不活動な）⽣活を続ければ、⾝体もこころも不健康になります！
Wen et al., 2012, Lancet, 380:192-193

運動を推奨するだけでは限界がある。
不活動（普通の⽣活）の弊害を知ることが⼤切！！

⼤学⽣の認識・新たな価値観の創造
Ｑ．⽂武両道は可能である

Ｑ．スポーツ選⼿は①可能（簡単）（２⼈）①

頭が良い（１２⼈）②

やる気があれば可能（１５⼈）②

普通（８⼈）③

やる気があっても、相当の努⼒が必要（１２⼈）③

バカ（９⼈）④

絶対に無理（０⼈）

不活動の弊害を知ることのメリット
契機

うつ病

不活動

・クラブ活動からの退部・引退
・受験、就職、結婚（ライフステージの変化）
・怪我、⼊院・宇宙空間での⽣活

災害時には⽣活不活発病が増加
地震等の災害を契機として⽣じる廃⽤症候群

運動・スポーツをしているなら、勉強しなくちゃもったいない• スポーツ選⼿はバカと回答したのを撤回したいです。
• スポーツ選⼿がバカか否かは、本⼈が運動以外の活動に対してどのような姿勢で取り組むかによって決まるので、学校現場でスポーツだけをやらせるような体制は改めて⾏くべきだと感じた。

不活動に陥らないために：Sport for All
運動ではなく、スポーツを推奨する！！
http://www.sportforall.co.za/

結果的に（おまけとして）、
http://www.47news.jp/

http://www.nippon.com/en/currents/d00103/

⾝体もこころも健康に！！

TOKYO 2020に向けた、新たなヘルスプロモーション戦略「動きにくい」→「動かない」→「動けない」
体⼒、⼼肺機能の低下

うつ状態や知的活動の低下
⽣活機能低下予防マニュアル〜⽣活不活発病を防ごう〜（独）国⽴⻑寿医療研究センター