哺乳類のダイビング反応。その神経制御への進出

The Mammalian Diving Response: Inroads to Its Neural Control.

• W Michael Panneton
• Qi Gan

抄録

哺乳類のダイビング反応（DR）は、最初に正式に1930年代後半にローレンスアービングとPer Scholanderによって研究された顕著な行動です。それはアザラシ、クジラ、イルカなどの海洋哺乳類で最も顕著であるため、DRはそのように呼ばれていますが、それにもかかわらず、研究されたすべての哺乳類で発見されています。それは一般的に呼吸停止（無呼吸）、心拍数の劇的な減速（徐脈）、および末梢血管収縮の増加で構成されています。DRは、生命のために最も重要な2つの臓器への灌流を指示することにより、生命を維持するために重要な酸素貯蔵を保存するために考えられている-心臓と脳。DRは、自律神経機能に劇的な力を与えるだけでなく、気圧受容体反射や呼吸化学受容体反射などの正常な恒常性反射を変化させるためにも重要である。DRの反射回路を駆動するニューロンは髄質と脊髄に含まれている。また、神経解剖学的・生理学的データから、水中浸水による無呼吸、徐脈、末梢血管収縮に重要な脳幹領域が示唆されていることがわかった。DRの脳幹回路を定義することは、自律神経機能の一般的な大脳上腕の制御機構を理解するための幅広い道筋を開くとともに、いくつかの臨床状態での役割を示唆している。提案されている潜水回路の知見は、息止め潜水を行うエリートダイバーの研究や、乳幼児突然死症候群（SIDS）、脳卒中、片頭痛、不整脈などの研究を容易にするはずである。私たちは、DRが最も強力な自律神経反射であると推測しています。

The mammalian diving response (DR) is a remarkable behavior that was first formally studied by Laurence Irving and Per Scholander in the late 1930s. The DR is called such because it is most prominent in marine mammals such as seals, whales, and dolphins, but nevertheless is found in all mammals studied. It consists generally of breathing cessation (apnea), a dramatic slowing of heart rate (bradycardia), and an increase in peripheral vasoconstriction. The DR is thought to conserve vital oxygen stores and thus maintain life by directing perfusion to the two organs most essential for life-the heart and the brain. The DR is important, not only for its dramatic power over autonomic function, but also because it alters normal homeostatic reflexes such as the baroreceptor reflex and respiratory chemoreceptor reflex. The neurons driving the reflex circuits for the DR are contained within the medulla and spinal cord since the response remains after the brainstem transection at the pontomedullary junction. Neuroanatomical and physiological data suggesting brainstem areas important for the apnea, bradycardia, and peripheral vasoconstriction induced by underwater submersion are reviewed. Defining the brainstem circuit for the DR may open broad avenues for understanding the mechanisms of suprabulbar control of autonomic function in general, as well as implicate its role in some clinical states. Knowledge of the proposed diving circuit should facilitate studies on elite human divers performing breath-holding dives as well as investigations on sudden infant death syndrome (SIDS), stroke, migraine headache, and arrhythmias. We have speculated that the DR is the most powerful autonomic reflex known.

Copyright © 2020 Panneton and Gan.