運動介入が脳機能の保持・改善に重要な役割をもつことが疫学および臨床研究により提唱されてきた．運動が脳機能に及ぼす影響と関連する生理学的背景を探索する目的で，PETを活用して有酸素運動による局所脳血流量（regional cerebral blood flow: rCBF）と脳μ-オピオイド受容体系の変化を検討した．oxygen-15-labeled water（15O-H2O）を用いたPET研究では有酸素運動中に一次運動感覚野，小脳，島皮質などで広範な脳領域でrCBFが増加することが示され，このような変化は局所の神経活動の亢進や周辺の神経受容体への影響を介して運動による神経可塑性の発現のメカニズムに関与することが推測される．11C-Carfentanil を用いたPET研究では有酸素運動後に生じるポジティブな気分変化や激しい運動に伴う疲労の発現に辺縁系や下垂体に分布するμ-オピオイド受容体系が関与し，その変化には運動強度の違いや気分変化の個人間差が影響することが提示された．PETを活用した神経画像研究は，運動に伴う脳機能変化のメカニズムに関与する要因であるrCBFおよび神経受容体系の変化を検証するために有用な手法である．
