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 副交感神経

①驚愕・恐怖 ☆☆☆ －

②不安・緊張 ☆☆ ☆☆

③平安・休息 － ☆

④失望・抑うつ － －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

0-1010-20

20-30

30-40

40-50

50-60

0

10

20

30

40

50

60

LF (0.04 - 0.15 Hz)

HF (0.15 - 0.40 Hz)

LF/HF ratio

ms2

時間経過（分）

心拍数はほぼ150拍/分　　　　　　　　　　（2.5Hz）

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・・

図３－２－１

sub.A

0

10

20

30

40

50

60

110' 100' 90' 100' 110' 100' 90'

ms2

0

20

40

60

80

100

120

140

%

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？）

図３－２－６

sub.F

02468101214161820

110' 100' 90' 100' 110' 100' 90'

ms2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

%

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！