情動反応と自律神経系 - GMOとくとくbb

情動反応と自律神経系
やまけん
キャノンの緊急反応
図は渡辺由貴子・渡辺覚
「図説雑学：ストレス」より
身体の制御系統

動物性機能（神経‐筋系、感覚系等）
植物性機能（呼吸‐循環系、消化系等）
自律神経系：交感神経系と副交感神経系
内分泌系：ホルモンによる体液性調節
免疫系：白血球（好中球、単球、リンパ球）
NK細胞、抗体
マクロファージとヘルパーT細胞
（AIDSで有名になりました）
脳の構造と機能

脳幹（基本的生命維持機構）
大脳辺縁系（情動に関与？）
大脳新皮質（人間に特徴的ではあるが）
感覚-運動系（動物も共通：具体的思考）
言語-行動系（前頭連合野：理性的思考）
しかし「旧い」脳も実は新しい！
単なる積み上げではなく連絡を保ちながら発
達・進化してきた
旧い脳というけれど・・
運動に関わる小脳では
イルカの小脳（胴体の巧
みな動きに対応）と人間
の小脳の機能の違い
（進化の過程の産物）

情動（喜怒哀楽）、本能、自律機能に関係す
る大脳辺縁系（帯状回：意欲、扁桃体：快・
不快、海馬：記憶）
は感覚系とつながっている

自律神経、内分泌機能、体温、食欲、性欲等
をコントロールする視床下部‐脳下垂体（わ
ずか0.5㌘の「分泌性大脳」：成長ホルモ
ン・性腺刺激ホルモン・ＡＣＴＨ）
情動は実は「理性的」・・？

情動の発生
⇒ 大脳辺縁系と視床下部、視床下部‐脳下垂体系、
そして・・
前頭連合野
⇒ 新皮質の30％、思考・学習、推論、意欲、感情
コントロール
脳の進化と階層構造
大脳新皮質‐大脳辺縁系‐脳幹・脊髄の相互作用
（コラム：柱）（矛盾があるのが病的？）
運動情報の流れ図（Brooks,V.B.：1986）
BG Coudate：大脳基底核・尾状核 BG Putamen：被核
LIMBIC CX：辺縁皮質 ASSOC CX：連合皮質 MOTOR CX：運動皮質
Lateral Cb：外側小脳 Interm Cb：内側小脳 H：海馬
脳内物質の働き

セロトニンの増加と「抑うつ効果」
①アドレナリン（怒り）
②ノルアドレナリン（恐れ・驚き）
③ドーパミン（喜び・快楽）
β‐エンドルフィンと「ランニング中毒」
自己生産性モルフィネ様物質（鎮痛作用）
運動の継続意識の生理学的背景か・・？
指摘される運動の生物学的効果
ヴォルフのガチョウを使った実験
→ ４ヶ月の運動制限と多量の食餌摂取
心臓付近への脂肪沈着／心筋の脂肪浸潤／心
膜層での出血／30％のガチョウで冠状動脈
疾患と肝硬変／胃腸炎、肺炎に罹患しやすい
人間では「運動不足病」と命名されている
（クラウスとラーブ：1961年）

運動の生理心理的効果は・・

どうやら他のストレスとは異なるようで・・
①体温増加説：短期的鎮痛効果
②内分泌説：ステロイドホルモンの蓄積と抗ス
トレス性の獲得
③筋活動電位低減説：筋活動のレベルを下げ緊
張や痛みを低下させる
④神経伝達強化説：アドレナリン、ノルアドレ
ナリン、ドーパミンなどのセロトニンを増加
させ抑うつ効果をもたらす
⑤モルフィネ様物質説：β-エンドルフィンに
よる鎮痛作用
⑥自律神経系の興奮による情動、快感への関与
⑦運動による快感中枢刺激説：大脳辺縁系の報
酬系を刺激する
自律神経系のバランス
交感神経
①驚愕・恐怖 ☆☆☆
②不安・緊張
☆☆
③平安・休息
−
④失望・抑うつ −
副交感神経
−
☆☆
☆
−
筒井未春（1989年）より
アンバランスな ② と ④ ？
適度な身体運動はストレスを軽減

脳波の二つの成分（Ｈｚは一秒間の振動数）
α波成分：８∼１３Ｈｚの脳波成分
安静、冥想、リラックス
β波成分：１４∼３０Ｈｚの脳波成分
緊張、意識集中
アロマセラピーや音楽聴取でもα波増加
α波バイオフィードバック療法
α波を「気持ちのいい音」に変換しコント
ロール
山崎研究室での実験・・

早稲田大学の実験では・・
３０％強度の軽い運動で脳のα波の左右差が
減少する（右脳と左脳の極端な分化はストレ
ス）
７０％強度の運動ではだめらしいが・・

軽い自転車こぎ運動の実施で脳波のα波成分
の増加（リラックス効果）と左右差の減少
ただし持久的能力が高いと強い運動でも効果がみられる
心拍数の「ゆらぎ」ということ

心拍は１拍毎に「ゆらぎ」がある
６０ｂｐｍでも１．０５秒や０．９５秒に
自律神経系の二つの作用
交感神経系：緊急反応で心拍数上昇（遅い）
副交感神経系：お休みモードで心拍数低下
（速い）
心筋梗塞、重症糖尿病や高齢で心拍数のゆら
ぎが減少する（心臓の反応性が低下？）
神経支配がない場合には

内因性心拍数に収斂（上昇）する
20歳で107拍/分
30歳で101拍/分
50歳で 90拍/分
70歳で 78拍/分

健常者では安静時には恒常的に心臓迷走神経
が作動している
過度の安静（ベッドレスト）によるカテコー
ルアミン耐性の低下も？

運動実施の影響

運動選手の心拍変動のパワースペクトルで、副
交感神経系の活動を反映するHF成分が運動選手
群の方が高く、安静時の副交感神経活動レベル
が亢進して入ることを指摘（山崎元、スポーツ
心臓と心拍の変化、竹宮隆・石河利寛編：運動
適応の科学、杏林書院、pp.103-104、
1988）
運動群のほうが、運動により上昇したLF/HF比
（交感神経系の反応）の回復が早い（早野、
1996）
一昨年の実験では・・

運動が強くなると・・
心拍数が高くなってゆらぎがなくなる
そこから運動が軽くなると・・
心拍数が減りながら「ゆらぎ」がもどる
ということは、ひょっとして・・
一定の運動経過ではないほうがよい・・？

LSD（ゆっくり長く走る）効果の根拠？

高速フーリエ変換で
周波数解析（スペクトル解析）で

筋電図（筋活動）では
持久性活動（ST系：4５Hz以下）
瞬発性活動（FT系：80Hz以上）

脳波では
安静・リラックス（α波：8∼13Hz）
意識集中・緊張（β波：14Hz以上）
平均心拍数ではわからないこと
後半多少上昇しているようだが・・
平均心拍数150拍／分
1km 6分の10Km走だが・・
自律神経系活動による影響の評価では

血圧反射性の影響：0.04-0.15Hz（LF帯域）
交感神経系活動と副交感神経系活動を反映

呼吸反射性の影響：0.15-0.40Hz（HF帯域）
副交感神経系活動を反映

LF/HF比（％）
交感神経系活動を反映
60
心拍数はほぼ150拍/分
（2.5Hz）
50
40
30
LF (0.04 - 0.15 Hz)
HF (0.15 - 0.40 Hz)
LF/HF ratio
20
10
時間経過（分）
50
-6
0
10
-2
0
20
-3
0
30
-4
0
40
-5
0
0
010
ms2
時間経過（分）
0-10
10-20
20-30
30-40
40-50
50-60
LF (0.04 - 0.15 Hz：ms2)
0.96
0.79
0.48
0.28
2.27
4.21
HF (0.15 - 0.40 Hz：:ms2)
3.94
2.41
2.16
2.2
4.37
7.04
LF/HF ratio （％）
24.5
32.8
22.5
13
51.9
59.6
実際には全区間で変動している
「運動強度」の評価から
「心拍ゆらぎ」の評価へ
5600ｍ走で400ｍ×2周ごとにペースを変化させると・・
sub.A
60
140
50
120
100
80
30
%
ms2
40
60
20
40
10
20
0
0
110' 100' 90' 100' 110' 100' 90'
図３−２−１
LF
HF
LF/HF ratio
ややパフォーマンスの低い選手では・・
HF成分の絶対値が低い（ゆらぎの余裕がない？）
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
110' 100' 90' 100' 110' 100' 90'
図３−２−６
%
ms2
sub.F
LF
HF
LF/HF tario
Defense-arousal system
Sympathetic nervous system zone
Parasympathetic nervous zone
(Hilton, SM. 1982）
ということは・・
FFT（高速フーリエ変換）を行うと・・
自律神経系の状況が分析できる？
例えば・・
その運動は交感神経系優位か副交感神経系優位か・・
その運動はリラックス効果があったか・・
その運動の継続で持久性（≠持久力）は改善するか？
その運動の継続で自律神経への好ましい効果はあるか？
その運動の継続で情動反応は改善されたか？
などがある程度推定できる！

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