腹筋が脳内の老廃物を排出？ 腹部収縮による脳の動きをマウスで確認

2019年にスタートした本連載「Innovative Tech」は、世界中の幅広い分野から最先端の研究論文を独自視点で厳選、解説する。執筆は研究論文メディア「Seamless」（シームレス）を主宰し、日課として数多くの論文に目を通す山下氏が担当。イラストや漫画は、同メディア所属のアーティスト・おね氏が手掛けている。X：＠shiropen2

米ペンシルベニア州立大学などに所属する研究者らがNature Neuroscienceで発表した「Brain motion is driven by mechanical coupling with the abdomen」は、起きている時の脳の動きが、腹部との力学的なつながりによって引き起こされていることを明らかにした研究報告だ。

脳は強固な頭蓋骨によって物理的に守られ、外部から隔離されていると考えられがちだが、実際には頭蓋骨の内部でわずかに動いている。

研究チームが特殊な顕微鏡を使って、球体のトレッドミル上を歩く覚醒状態のマウスの脳を観察したところ、脳は歩行に合わせて前方や外側に向けて数μm（マイクロメートル）ほど動いていた。これまで、麻酔中の脳の動きは心拍や呼吸に連動しているとされていたが、起きているマウスではそれらとの関連は見られず、歩くなどの自発的な運動と強く結びついていることがわかった。

さらに詳しく調べると、脳の動きはマウスが実際に歩き出すよりもわずかに早く始まっていることが判明。先行する動きの正体は、動作の前に体幹を安定させるための腹筋の収縮だった。

マウスの血管を詳しく解析すると、腹部と脊柱管（背骨の中の空間）をつなぐ静脈のネットワークが存在することが確認された。お腹に力が入ると、この静脈網を通して血液が背骨のすき間へと押し込まれ、いわゆる油圧ポンプのように機能して背骨の中の液体を頭の方向へ押し上げる。その圧力の伝達が、結果として脳を物理的に動かしていた。

実際、麻酔をかけたマウスのお腹を外から人工的に圧迫しただけでも、同じように脳が動くことが実証されている。脳の動きの振幅は、雌マウスよりも雄マウスの方が大きかった。

では、運動や腹部の圧力によって脳が動くことには、どのような生理学的な意味があるのだろうか。研究チームがシミュレーションを行ったところ、腹圧に由来するこの脳の動きが、脳内の間質液を脳の外側へと押し出すポンプとして働く可能性が示唆された。

睡眠中には、脳の外から内へと液体が流れ込んで老廃物を洗い流すシステム（グリンパティック系）が働くことが知られているが、今回の結果は、覚醒時に身体を動かすことによって逆の「脳の中から外へ」という体液の流れが生み出されていることを示唆している。睡眠中に「脳内のごみ」を活発に洗い流していた　掃除が不十分だと認知症リスク増　米国チームが発表