博士（歯学） 坪井寿典 学位論文題名
トレッドミルによる強制運動が味覚嫌悪学習に与える影響
学位論文内容の要旨
【 目 的 】
近 年 ， 有 酸 素 運 動 を 行 う こ と に よ り ， 胎 洫 餅 渥 の 増 加 や 脳 由 来 神 経 栄 養 因 子 (Brain Derived Neurotrophic Factor，BDNF)の 産 生 カ 壮 曽 カ ロ す る こ と カt神 経 科 学 的 手 法 を 用 い た 研 究 に よ り 明 ら か に さ れ て い る ． 食 行 動 は 新 規 味 覚 を 学 習 し ， 記 憶 す る こ と に よ り 調 節 を 受 け る ． 上 述 の よ う な 最 近 の 気I見 カ ゝ ら ， 運 動 を 行 う こ と に よ り 味 覚 の 記 憶 や そ ゎ に 基 づ い た 食 行 動 が 変 化 す る 可 能 性 が 考 え ら れ る が ， こ れ を 明 ら か に し た 研 究 は な い ． そ こ で ， 本 研 究 は 運 動 が 味 覚 嫌 悪 学 習(Conditioned Taste Aversion, CTA)の 獲 得 と そ の 後 の 安 全 学 習 に 対 し て 与 え る 影 響 を 調 ペ 食 行 動 制 御 に 関 わ る 味 覚 や 内 臓 感 覚 の 記 憶 と 全 身 運 動 と の 連 関 を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し て 行 っ た ．
【 材 料 と 方 法 】
実 験 動 物 と し てSD系 雄 性 ラ ッ ト(160〜230g)を 伎 彌 し た ． ラ ッ ト を 運 動 群 ， 非 運 動 群 に 分 類 し ， 運 蜃 懈Iの み ， 回 転 型 の ト レ ッ ド ミ ル を 用 い て 強I IJ運jを 行 わ 甚lた ． 速 度 は 5〜10〆 分 の 低 速 回 転 で 行 わ せ ，1日1回30分 と し ， 2週 間 の 運 動 期 間 を 設 定 し て 6日 間 ／ 週 の ぺ ー ス で 実 施 し た ． 運 動 条 件 は ， 運 動 の 脳 機 能 へ の 効 果 が 期 待 で き ， ラ ッ ト に ス ト レ ス を 与 え に く い と 考 え ら れ る 強 度 と し た ． 運 動8日 目 よ り ，20時 間 の 絶 水 後 に 脱 イ オ ン 水 を20分 間 呈 示 し て 飲 水 ト レ ー ニ ン グ を7日 間 行 い ，20分 間 の 飲 水 量 が 一 定 と な る こ と を 確 認 し ， 味 覚 条 件 付 け を 行 っ た ． 味 覚 条 件 付 け の 際 に は ，20時 間 の 絶 水 後 に20 分 間 ， 新 奇 味 覚 と し て011％ サ ッ カ リ ン 溶 液 鰆 ミ 件 刺 激 ：conditioned stimulus，CS)
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を 与 え ， そ の 後 塩 化 リ チ ウ ム く2％ 体 重 量 ，0． 15M)を 腹 腔 内 に 投 与 し て 内 臓 不 快 感 を 誘 発 さ せ ， 無 条 件 束 轍(unconditioned stimulus，US)と し た ． 脱 イ オ ン 水 呈 示 時 ， サ ツ カ リ ン 溶 液 呈 示 時 と も に ，1本 の 給 水 瓶‑C/‑fTう 方 法 （1ポ ト ル ヰ 去 ） を 用 い た ． 味 覚 条 件 付 け2日 後 よ りCTA測 定 期 間 を7日 間 設 定 し ， こ の 期 間 中 は20時 間 の 絶 水 後 に20分 間 サ ッ カ リ ン 溶 液 を 呈 示 し ， 各 誕 庭 日 の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 を 計 測 し た ． ま た ， 条 件 付 け 当 日 の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 を 基 準 と し て ， サ ッ カ リ ン 摂 取 率 を 算 出 し た ． サ ッ カ リ ン 摂 取 率 は 各 預 掟 日 の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 を 条 件 付 け 当 日 の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 で 除 し た 値 と し た
．CTA測 定 終 了 翌 日 よ り ， 運 動 群 ラ ッ ト を 用 い て ， そ の 後 の2週 間 に 継 院 し て 運 動 を 行 わ せ た 群 と 運 動 を 行 わ せ な か っ た 群 と を 作 成 し た ． こ の 間 は 脱 イ オ ン 水 を 摂 取 さ せ ， 運 動 期 間 終 了 翌 日 に ，20時 間 の 絶 水 を 行 っ た 後 にO．1％ サ ッ カ リ ン 溶 液 を20分 間 呈 示 し て 摂 取 量 をlJ IJ定 し た ． ラ し 夕 ｜ ま 全 て 平 均 値 土SEMで 表示 し， 統 計ソ フトRにてStuden sft．e氈 を 行 い ， 有 意 水 準 は い ず れ も5％ 以 下 と し た ・
【 結 果 と 考 察 】
CTA獲 得 前 後 の 運 動 群Q〓11） ， 非 運 動 群Q：7） の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 の 変 化 を み た と こ ろ ， 両 群 と も に ，CTA条 件 付 け 日 と 比 較 し て CTA淡 庭1日 目 の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 の 有 意 な 減 少 が 観 察 さ れ サ ッ カ リ ン に 対 す る 味 覚 嫌 悪 学 習 の 獲 得 が 示 さ れ た ． 両 群 間 に お け る サ ッ カ リ ン 摂 取 量 の 変 化 率 に 有 意 差 は 認 め な か っ た 次 に ，CTA獲 得 か ら 安 全 学 習 獲 得 過 程 に 至 る サ ッ カ リ ン 摂 取 率 を ， 各 測 定 日 に お い て 両 群 間 で 比 較 し た と こ ろ ， 両 群 間 に 有 意 差 は 認 め ら れ な か っ た ， 以 上 の 結 果 よ り ， 本 研 究 で 用 い た 運 動 負 荷 はCTAの 獲 得 お よ び 安 全 学 習 獲 得 の い ず れ に 対 し て も 影 響 を 及 ぽ さ な い こ と が 示 唆 さ れ た ． サ ッ カ リ ン に 対 す る 安 全 学 習 獲 得 後 ， ラ ッ ト を2週 間 に わ た り 脱 イ オ ン 水 の み を 飲 水 さ せ て 飼 育 し ，2週 間 後 に0．1％ サ ッ カ リ ン 溶 液 を 呈 示 し た と き の 各 群 の 体 重 当 た ル サ ッ カ リ ン 摂 取 量 （ 〆100g体 重 ） を 淡 庭 し ，CTA預 慌 ！7日 目 の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 と 比 較 し た ． 安 全 学 習 後 に2週 間 強 制 運 動 を 行 わ せ た 群Q：5） で はCTA測 定7日 目 の サ ッ カ リ ン 摂 取 量 と 比 較 し て ， サ ッ カ リ ン 摂 取 量 は 有 意 に 少 な い 値 を 示 し た が 運 動 を 行 わ せ な か っ た 群 （n＝6
） に お い て は サ ッ カ リ ン 摂 取 量 に 有 意 差 は 認 め ら れ ぬ か っ た ． こ れ よ り ， 安 全 学 習 後 に
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継 続 し て 運g訪 さ せ る こ と に よ り ， 嫌 悪 記 憶 の 自 発 舶 回 復 カ 軋 圃 隹 さ れ る こ と カ ゞ 明 ら か に な っ た ．
こ れ ま で 運 動 に よ っ て 脳 機 能 の 向 上 を 認 め た 報 告 が 数 多 く あ る が ， そ の 運 動 条 件 は 実 験 に よ り 異 な り ， 効 果 的 な 運 動 条 件 に つ い て の 絣 卜 見 解 ｜ 鵜 ら れ て い な い ． ま た ， 激 し い 運 動 は 実 験 動 物 に 対 し て ス ト レ ス に な る こ と が 懸 念 さ れ る た め ， 自 発 運 動 を 行 わ せ て 運 動 の 効 果 を み る 報 告 が 多 く み ら れ る が ， 本 研 究 に お い て は 運 動 負 荷 を 定 量 的 に 与 え ら れ る こ と 強 度 と 時 間 を 調 整 で き る こ と ， ヒ ト の 運 動 に 近 い こ と な ど の 利 点 を 考 慮 し
， 強 制 勵 を 選 択 し た ． ま た ， 先 行 研 究 に お い て ， ラ ッ ト が ス ト レ ス 反 応 を 示 す 速 度 は 20〆 分 付 近 で あ っ た と の 報 告 が み ら れ た が ， 本 研 究 で は5 ‑‑‑‑13〆 分 の 運 動 負 荷 と し た た め ， ス ト レ ス の か か り に く い 条 件 下 で 運 動 が 行 わ れ た と 考 え ら れ た ． 味 覚 嫌 悪 学 習 は た だ 一 度 の 経 験 で 強 固 に 獲 得 さ れ 消 去 抵 抗 性 カ 溌 い こ と か ら ， 記 憶 や 学 習 の ネ 申 経 機 構 に つ い て 翻 究 を 行 う 実 験 モ デ ル と し て 有 用 で あ る ．CTAを 獲 得 す る と
， 条 件 付 け ら れ た 味 朿 嫐 に 対 す る 扁 柳 淵 噛 勤 影1嶺 骸 二 ユ ー ロ ン の 反 応 牲 が ー ヒ 昇 し ， 側 核 カ 蔀 手 陸 イ 日 ‐ る こ と に よ っ て 摂 食 行 動 を 抑 制 し て い る と 考 え ら れ て い る ． ま た ，CTA獲 得 後 に 条 件 束 撒 と な る 食 物 を 摂lげ る と ， 不 萄 寒 叫 青 神 的 ス ト レ ス と 関 連 の あ る 乳 頭 体 上 核 に お け るcーFos発 現 が ヒ 昇 す る こ と カ 潮 さ れ て い る ． 滴 馬 はCTAの 獲 得 に は 関 与 し な し ゝ こ と カ 繊 さ れ て い る が ， 文 脈 恐 怖 学 習 に お い て 海 馬 の 関 与 カ 耡 ら れ て い る こ と か ら ，CTA獲 得 後 の 行 動 表 出 に お い て も ， 海 馬 の 関 与 が 推 測 さ れ る ． 先 行 研 究 に お い て は ， 海 馬 を 除 去 し た ラ ッ ト で は ，CTA獲 得 後 の 安 全 学 習 の 獲 得 に 遅 延 が 生 じ た と の 報 告 も 見 ら れ る ． 安 全 学 習 獲 得 後 に し ば ら く 間 隔 を 空 け て か ら 条 件 刺 激 と な る 味 朿 ヰ 激 を 呈 示 す る と ， 自 発 的 回 復 カ ミ 生 じ る こ と カ 洳 ら れ て い る が ． こ の 現 象に1ま背 偵蝌 獸 葛や 中E齢 峙萱 周 囲 灰 白 質 の 関 与 が 示 唆 さ れ て い る ． こ の よ う にCTAの 各 過 程 に お い て は ， 異 な っ た メ カ 二 ． ズIム が 関 与 す る こ と カ 湖 ら か に さ れ て い る カ ゞ ， そ の 詳 細 に つ い て は ま だ 不 明 な 音B分 が 多 い ， 本 研 究 で 示 し た 運 動 が 味 覚 嫌 悪 の 自 発 的 回 復 を 促 進 す る 現 象 に つ い て は 上 述 のCTAを 制 隴 け る 中 枢 神 経 系 の い ず 河 切 ゝ の 部 位 の 関 与 が 推 測 さ れ た が ， そ の 詳 細 に っ い て は 今 後 の 課 題 と な っ た ・
【 結 論 】
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味覚条件付け前に2 週間の強制運動を負荷しても，味覚嫌悪学習の獲得やその安全学 習の獲得過程には影響を及ぽさないが；安全学習獲得後に2 週間の強制運動を負荷する ことで，運聾鮠楚に味覚嫌悪の自発齣匝勵離そ進される可育酎生カ萌ミ唆された．
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学位論文審査の要旨 主査 副査
副査
教授 特任准教授 教授
舩橋 野谷 鈴木
学 位 論 文 題 名
誠 健治 邦明
トレッドミルによる強制運動が味覚嫌悪学習に与える影響
審査 は，審査委 員全員出 席の下に 行われた ．申請者 から研究 内容につい て口 頭発 表が行われ ，審査委 員から学 位申請者 に対して 学位論文 の内容とそ れに関 連した 学科目につ いて口頭 試問が行 われた・
1 ）学位 論文の概要
ある 特定の食物 の味が快 の情動と 結びつい た場合は その食物 の嗜好性が 高く なり ，逆に不快 の情動と 結びっい た場合に は嫌悪性 が高くな ることがよ く知ら れて いる．また 近年，神 経科学の 進歩によ って，全 身運動が 脳機能に及 ばす影 響が 次々と明ら かにされ ており， 全身運動 を行うこ とにより 味覚の記憶 やそれ に基 づぃた食行 動が変化 する可能 性が考え られるが ，これを 明らかにし た研究 は これ ま でに な か った ． そこ で 学位申請 者は，全 身運動が 味覚嫌悪学 習 (CTA) の獲 得およびそ の後の安 全学習， 自発的回 復に対し て影響を 与えるのか 否かを 調べ て，食行動 制御に関 わる味覚 や内臓感 覚の記憶 と全身運 動との連関 を明ら かに することを 目的とし てラット を用いた 動物実験 を企画立 案してこれ を行っ た．実 験動物に強 制歩行運動を負荷するために回転式のトレッドミルを用いて，
運 動群 と 非運 動 群 が設 定 され た ， 各群 の 実験 動 物 に対 し て ，新奇味覚 である 0.1 ％サッ カリン溶液 を用いた 甘味摂取 後に，内 臓不快感を誘発するO ． 15M 塩化 リチ ウムを腹腔 内に投与 する方法 を用いて ，味覚嫌 悪条件付 けを行い， サッカ リン の甘味に対 する CTA 獲得 と，CTA 獲得 後に継続 してサッ カリン溶 液を摂取さ せ た場 合 に起 こ る CTA の 消 去学 習ま たはサッ カリンに 対する安 全学習と呼 ばれ る行 動変化につ いて計測 が行われ た．これ らの行動 変化を評 価する指標 として 各過程 におけるサ ッカリン 摂取率が 用いられ た．上述の実験（実験 1 ）により，
運 動群 お よび 非 運 動群 と もに 同 程度の CTA を 獲得し， その後の 安全学習に っい ても両 群間におい て有意差 を認めな いこと， また，CTA を獲得した実験動物は両 群とも に，7 日間の 安全学習 期間にお いてサッ カリン摂取量が漸次増加するもの の， 条件付けを 行わなか ったコン トロール 群が示す サッカリ ン溶液に対 する嗜
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好 性増 強の レベ ルまで には 至ら ない こと が示された．申請者はこの結果を踏ま え て， 次に ，安 全学習 獲得 後， 間隔 を空 けて条件刺激（サッカリンの甘味）を 経 験し た場 合に 生じる 嫌悪 記憶 の再 想起 (CTA の自発的回復）に対する運動の影 響 を 検 討 し た ． 実 験 1 で 用 い た も の と 同 じ 動 物 を 実 験2 に 供し ，実 験1 の運 動 群 と非 運動 群に っいて ，各 々そ の後 の2 週間 に運動 を行 わせ た群 と運 動を行わ せなかった群の合計4 群（運動―運動群，運動一非運動群，非運動一運動群，非運 動 ―非 運動 群）を作成した．実験2 では運動期間中，脱イオン水を摂取させて，
2 週 間の 運動 が終 了し た翌 日に 1 回だ けサ ッカリン溶液を呈示して摂取量を測定 し た ． そ の 結 果 ， 実 験 2 にお いて 運動 を行 わせ た群 におい ての み， 実験 2 に お け るサ ッカ リン 摂取量 が， 実験 1 に おけ る安 全学習 後の サッ カリ ン摂 取量と比 べ て有 意に 少な い値と なり ，嫌 悪記 憶の 自発的回復がより強く生じることが示 さ れた ．以 上よ り，1 ）強 制運 動を 行わ せることにより，CTA の獲得と安全学習 の 獲得 過程 は変化しないこと，2 ）強制運動は一旦獲得された嫌悪記憶の自発的 回復には促進的に作用することが明らかにされた．
2 ）質 疑内 容
＠ 運動 を行 うこ とによ って 増加 する 脳由 来神 経栄 養因子の作用について ◎ 塩 化 リチ ウ ム に よ る 嘔 気 誘 発 の 機 序 ， CTA 条 件 付 け の 成 否 に つ い て ◎ CTA 条 件付 けに 際し て， 注射 自体 が無条 件刺 激と なる 可能 性に つい て ＠ 無条 件刺 激の 定義に つい て
◎ 2 週 間 の 運 動 期 間 が 運 動 の 効 果 を 見 る 上 で 適 切 か ど う か に つ いて ◎ 自 発 的 回 復 が 生 じ る 機 序 と ， そ こ に 運 動 が 及 ば す 影 響 に っ い て ◎ 本 実 験 か ら 運 動 は 記 憶 の 想 起 に 関 与 す る と 考 え る か 否 か に つ いて
こ れら の質 問に 対し て，学 位申 請者 から 適切かつ明確な回答およぴ説明が得 られ ，申 請者 が本 研究 の一連 の実 験お よぴ 分析を主体的に遂行し，得られた結 果に つい て科 学的 考察 を行い ，そ れら を論 理的に表現し他者に伝達する能カを 有す るこ とが 確認 され た．
本 論文 は， 強制 運動 が内臓 不快 感と 連合 した場合に生じる味覚嫌悪学習とそ の記 憶に 対し てど のよ うな影 響が ある のか を明らかにするための独創的な実験 を計 画し ，世 界に 先駆 けて研 究に 着手 した ものである．研究成果には新規性が あり ，情 動行 動を 制御 する記 憶と 運動 との 連関についての考察を可能にし，ま た， 今後 の歯 科医 学研 究の発 展に 大い に資 するものであることについて，審査 委員 全員 の賛 同が 得ら れた． 以上 より ，申 請者の学位論文について，北海道大 学博 士（ 歯学 ）の 学位 授与に 値す るも のと 認め た．
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