宇宙航空環境医学 Vol. 46, No. 4, 93, 2009

一般演題

21.　システム生理学によって，自律神経系および心循環器系の動態を予測する試み

神谷　厚範，川田　徹

国立循環器病センター研究所循環動態機能部

Prediction of autonomic nervous and cardiovascular systems dynamics

Atsunori Kamiya, Toru Kawada

Department of Cardiovascular Dynamics, National Cardiovascular Center Research Institute

　自律神経系や心循環器系は，多様な調節系を内包した 複雑なシステムであるため，その理解は容易ではない。 特に，その動的な振る舞いを予測するのは困難である。 しかしながら，その一部については，制御工学を利用し てシステムの伝達特性を同定すると，入力から出力の予 測が，可能な可能性がある。そこで，以下を検討した。
　（1）　交感神経による心拍数調節（ウサギ）: 白色雑音 法を利用した神経刺激によって求めた伝達関数は，低周 波数帯域通過特性（low-pass filter）であった。伝達関数 は円滑で，最低周波数の位相は約ゼロ，コヒーレンスは 約0.9 であり，実験時間内においてはおよそ時不変であっ た。この伝達関数によって，実測した交感神経活動から 心拍数を精度90% で予測することが出来た。
　（2）　圧反射における中枢の交感神経調節（ウサギ）: 開ループ法で圧受容器に白色雑音法の人工圧を負荷して 求めた伝達関数は，高周波数帯域通過特性（high-pass filter） であった。伝達関数は円滑で，最低周波数の位相は 約−π，コヒーレンスは約0.9 であった。伝達関数を用いて， 閉ループ状態においても，血管収縮・拡張剤を投与して 体血圧を変化させた時の交感神経活動の変動を，精度 90% で予測することが出来た。
　（3）　皮膚交感神経活動による皮膚血流量の調節（ヒ ト）: 伝達関数は，遅れ時間約3 秒，時定数約3 秒の低周 波数帯域通過特性（low-pass filter）であった。実測した 血管収縮性皮膚交感神経活動（発汗性神経の混入は暑熱 負荷しても観察されなかった）から，皮膚血流量（レーザー ドップラー血流計）を予測したが，精度は約50% に留まっ た。
　以上より，今回対象とした自律神経系や循環調節系の システム動特性は，伝達関数が円滑で，比較的，線形性 が高く，時不変であった。従って，入力から出力を，あ る程度，予測可能であった。