Re: 뇌의 변화(가소성), 인간의 사고와 행동습관은 평생에 걸쳐 변화한다.

[문형철]

한때 연구자들은 뉴런이 모양이 절대 변하지 않는다고 믿었었다. 하지만 우리는 이제 새로운 경험이 뉴런의 모양을 계속 수정한다는 것을 알고 있다. 1985 Dale Purves와 R. D. Hadley는 살아있는 뉴런의 구조를 며칠 또는 몇주에 걸쳐서 여러시점에서 관찰할 수 있게 해주는 염색약 주사방법을 개발하였다. 이들은 수상돌기의 가지 중 일부는 성장하고 확장되는 반면 다른 일부는 줄어들거나 아예 없어짐을 보여주었다. 그림 2.10. 두 뉴런의 수상돌기들이 시간에 따라 변하는 모습. 

에니어그램으로 분류해보는 인간의 9가지 무의식, 사고방식, 행동방식, 神性은 경험, 사고습관, 행동습관에 따라 평생 플라스틱과 같이 변화한다. 이를 가소성이라고 한다. 결국 사람의 인격(무의식, 사고방식, 행동방식)은 변화가능하다는 이야기다.

의식의 진화, 의식의 혁명은 가능하다. 그것은 흡사 배드민턴 등 운동을 배우는 과정 비슷하다. 내 동생처럼 빠르게 3년만에 A급 선수가 되는 것처럼 인간의 의식혁명은 나의 사고습관, 행동습관, 경험에 따라서, 그리고 나의 노력여하에 따라서 1년만에 A급 선수로 성장할 수도 있고, 3년만에 성장할수도 있고, 10년만에 성장할수도 있다. 사고습관, 행동습관의 변화가 없다면,  나의 노력이 없다면 눈꼽만큼의 진화도 불가능할 수 있다.

이처럼 뇌는 나의 사고방식, 행동방식의 패턴의 반복적인 주입에 따라서 변화(가소성)한다. 또한 내 신체의 움직임 또한 반복적인 동작의 가르침에 따라서 "최적화된 움직임, 힘의 사용"이 가능해진다.

그래서 나는 인간의 신성회복은 10가지(에니어그램에 의한 9가지 인간의 신성과 인체움직임의 신성)가 존재한다고 믿는다. 물론 그것이 삶을 살아가는 방편임을 인정한다. 나는 나의 몸안에서 10가지 신성회복을 위한 노력을 아끼지 않고 평생을 漸修하면서 살아야겠다. 가장 효과적인 방법은 "몰입 flow"이다.

panic bird...

생물심리학, 인지신경과학과 신경심리학 책 정리..

두뇌의 발달과 가소성

- 신경계에서는 필요한 것보다 훨씬 많은 뉴런들이 처음에 만들어지고 그 중에서 적절한 연결을 확립하지 못한 뉴런들이 나중에 제거된다. 또한 나중까지 살아남을 시냅스보다 더 많은 시냅스가 형성되어서 그 중 덜 활동적인 것들이 폐기된다.

- 화학적 친화력과 경험의 효과가 함께 합쳐져서 축색들 사이의 연결을 형성시킨다. 경험 특히 생애 초기의 경험은 일정한계 내에서 뇌의 해부학적 특징에 변화를 준다.

- 가소성은 생애초기에 가장 분명하지만 뇌가 환경적 입력에 연속적으로 반응하면서 개인의 전생애에 걸쳐서 나타날 수 있다.

- 인간의 뇌는 날카로운 타격, 혈류 차단 및 여러가지 유형의 부상에 의해 손상될 수 있는데, 뇌 손상의 회복에 많은 기제가 관여한다. 여기에는 손상되지 않은 뉴런들이 충분한 활동을 회복하는 것, 축색의 재성장, 살아남은 시냅스의 재적응, 그리고 행동적 재적응 등이 포함된다.

1) 뇌의 발달 - 척추동물 뇌의 분화, 축색들의 길찾기, 경험에 의한 미세조정, 뇌영역들의 비례적 증대, 발달중인 뇌의 취약성

발달하는 동안 일어나는 뇌의 변화

-  태내 발달의 초기에 금방 수정된 난자가 특정조직(근육, 골격, 심혈관, 신경)의 형태로 분화되고 난 직후를 보면 척수와 뇌는 텅빈관에 불과하다. 시간이 지나면서 관이 접히고 꼬이고 구부러지고 팽창하여 태아의 뇌가 되고 구멍은 뇌실계가 된다.

- neurogenesis가 진행됨에 따라 핵심적이거나 중심적인 영역에 뉴런들이 먼저 정착하고 난 다음에 새로운 뉴런들은 살곳을 찾아 더 멀리 이동하게 된다. 그럼에도 불구하고 뉴런은 다른 세포가 갖는 재생산능력을 거의 갖지 않으므로 신경계의 기본적 청사진은 출생시에 거의 정해진다. 출생후 2년이 지나면 성인뇌 무게의 80%에 다다른다.

척추동물 뇌의 성장과 분화

- 신경과학자들은 뉴런의 발달단계를 "증식, 이동, 분화, 수초화 그리고 시냅스 생성"으로 구분한다.

- 증식proliferation이란 새로운 세포들의 생성이다. 이동migration은 뉴런과 교세포가 뇌안에서 최종목적지가 될 곳으로 이동. 이러한 증식과 이동을 방해하는 유전자나 독극물은 무엇이든지 정신지체를 야기할 수 있다.

- 분화는 축색과 수상돌기를 형성함으로써 뉴런만의 독특한 모양을 갖춘다. 축색이 수상돌기보다 먼저 자라는데, 축색은 뉴런이 이동하고 있는 동안에 자란다. 뉴런이 최종위치에 도달하면 수상돌기가 형성되기 시작한다.

- 축색이 형성된 후 교세포들이 신경전달속도를 높이는 절연성 지방포피를 형성함에 따라 수초화가 되는 축색들이 많다. 인간의 경우 수초는 척수에서 먼저 형성되고 다음으로 후뇌, 중뇌, 전뇌에서 형성된다. 뉴런의 증식, 이동과는 달리 수초화는 몇십년 어쩌면 평생동안 진행되기도 한다. 수초화과정은 긴 과정을 거쳐서 뇌 전역에서 매우 다양한 발달과정을 통해 이루어진다. 특히 임신 4개월부터 1년사이에 운동과 감각신경이 주로 수초화되고, 아동후기에는 피질과 피질하 영역을 연결하거나 다른 피질 영역들을 서로 연결하는 통합체계간의 연결을 위해서 수초화가 일어난다. 뇌량의 수초화는 10대후반까지 지속된다. 이 모든 수초화의 결과로 아동기와 10대동안 백질의 양이 상대적으로 증가하고, 12세 이후로 회백질의 양은 감소한다. 이러한 수초화 과정의 기능적결과는 두뇌영역들간의 의사소통의 증가이다. 수초화는 유아의 체계를 빠르게 변형시킨다. 비유적으로 시골길이 지방도, 고속도로, 초고속철도로 변화하는 것과 비슷하다. 예를들어 대뇌반구들간의 신경전도속도는 10대후반에 약 5ms로 4세 아동보다 4-5배 빠른 속도이다.

- 마지막 과정인 시냅스생성synaptogenesis은 평생동안 지속된다. 콜레스테롤이 시냅스 형성에 필수적인 역할을 한다.

뇌파의 변화

- 첫 생애 2년동안 아이의 뇌파는 3.5Hz이하이다. 1-5세 사이에서 뇌파는 4-7Hz이다. 5세이후에는 성인이 긴장하지 않고 각성상태에 있는 주파수인 알파리듬(8-13Hz)이 뚜렷해진다. 10-13세까지 알파리듬은 성인의 알파리듬과 유사해지고 베타파(14Hz이상)이 나타나게 된다.

- 흥분한 아이들이 쉽게 잠이들고 안정화를 찾은 후 다른 놀이에 집중할 수 있는 이유가 여기에 있다.

포도당 사용의 변화

- 569페이지 그림 13.4 발달하는 동안 뇌의 포도당 대사율 변화

- 생후 1-2년동안 대뇌피질의 포도당 대사율은 성인보다 낮지만 이후로 대사율이 증가하여 8세때 성인의 두배까지 증가한 후에 점차 감소하여 10대 후반에 성인과 비슷한 수준으로 떨어진다.

- 아동기의 포도당 소비패턴은 뇌가 이 시기 동안 발생하는 구조적 변화를 도와주는 연료를 필요로 한다는 사실을 시사한다. 핍돌기 세포가 수초를 생성할 에너지를 필요로 하고, 정교화와 가지치기를 할때 에너지를 필요로 한다.

뉴런의 생존을 결정하는 요인들

- 신경성장인자(NGF), 신경영양요소(neurotrophin)

- 모든 신경계는 처음에는 성인기까지 살아남을 것보다 훨씬 더 많은 뉴런을 만든다. 인간태아의 뉴런수를 측정해보면 11주째 가장 많고 25주째까지 지속적으로 감소하는 것을 볼 수 있다. 시냅스를 만들지 못한 뉴런들은 죽어버린다. 결과적으로 뇌가 환경에 잘 들어맞고 전문화할 수 있도록 한다. 즉 대단위 시냅스 연결은 세상의 어떤 언어든지 학습할 수 있는 능력을 도와주지만, 가지치기는 어떤 특정한 언어체계 습득을 위한 미세한 조정을 허용한다.

- 뉴런이 세포자살을 하지 않고 생존하려면 적절한 목표물에 축색을 붙여서 신경영양요소를 받을 필요가 있으며, 또한 적절한 자극을 받을 필요도 있다.

- 뉴런이 신경전달물질을 분비할때에는 신경영양요소도 동시에 분비하는데, 신경전달물질을 분비하지 못하는 뉴런은 신경영양요소 또한 분비하지 못한다.

- 왜 발달중인 CNS는 그렇게나 많은 여분의 뉴런들을 생성할까? 그것은 필요보다 많으면 오류의 교정이 가능하기 때문..

축색들의 길찾기

- roger sperry의 개구리 안구실험

- 축색들은 화학적 기울기에 따라 목표부위의 표면에 저절로 분류된다.

축색들 사이의 경합

- 처음에 축색들이 많은 시냅스 후 세포들과 잠정적인 연결을 만들고나면 점차로 시냅스 후 세포가 어떤 연결은 강화시키고 다른 연결은 폐기한다. 어떤 이론가들은 이런 결과들이 neural Darwinism 신경다윈주의라는 일반원리를 시사한다고 생각한다.

- 우리는 우리가 지닐 것보다 더 많은 뉴런과 시냅스를 갖고 시작한다. 시냅스들이 아무렇게나 형성되고 나면 선택과정을 통해 어떤 시냅스는 살아남고 나머지는 폐기된다. 이런 방식으로 가장 성공적인 축색들 또는 그들의 조합은 생존하는 반면 다른 것들은 활동적 시냅스를 유지하지 못하게 되는 것이다.

137 페이지. 그림 5.9 시냅스의 제거를 통한 발달

- 발달초기에 개개의 근섬유는 여러 운동뉴런의 축색가지들로부터 시냅스를 받는다. 각 근섬유는 점차로 한 축색과의 시냅스는 강화시키고 다른 축색들과의 시냅스는 거부한다.

- 발달초기에 교감신경계의 신경절에 있는 뉴런들은 많은 축색으로부터 시냅스를 받는다. 나중에 각 뉴런은 어떤 뉴런들로부터 입력되는 축색은 제거하고, 다른 뉴런들로부터 들어오는 축색은 받아들인다. 비록 한뉴런 전체로 보면 많은 뉴런들로부터 축색은 받아들이지만, 일반적으로 각각의 수상돌기는 오직 하나의 축색과만 지속적인 시냅스를 형성한다. 그렇지만 그 축색은 아주 많은 가지를 형성하여 그 수상돌기에 아주 많은 시냅스를 형성할 수도 있다.

- 570페이지. 그림 13.5 시각피질 시냅스 수의 변화.

- 생애 첫 1년동안 시냅스의 전체수와 밀도는 크게 증가한다. 생후 1년이 지난 시점부터 가지치기가 시작되어 10세까지 지속되고 이후로 시냅스 연결 수는 노화로 상실되기 시작할때까지 안정적으로 유지되면서 약간 감소한다.

- 인간에게서 "시냅스의 제거"가 발생하는 시기는 피질영역에 따라서 다르다. 예를들어 시각피질에서는 가지치기가 10세까지 일어나지만, 전두엽피질에서는 청소년기까지 계속된다.

- 뇌의 전체영역에서 성인 시냅스 수는 아동기의 정점에서 관찰된 것보다 약 40%감소한다. 신경원 시냅스의 이같은 과다생산은 연결들을 복잡하게 하여 뇌가 환경에 반응하는 최대능력을 갖게 하는 기제로 생각된다.

경험에 의한 미세조정

- 신경계의 조립이 필요한 유전적 설명서에는 단지 대략적인 이야기뿐이다. 삶이 예측불가능하기 때문에 우리의 뇌는 경험에 대한 반응으로 자기 스스로를 (한계내에서) 재설계할 수 있는 능력을 진화시켜 왔다. 뇌의 해부학적 구조의 가소성덕분에 우리들 개개인의 활동에 적합하도록 맞춤설계를 하는게 가능해졌다.

수상돌기의 분지에 미치는 경험의 효과

- 당신이 복잡하고 험난한 환경에 산다면 정교한 신경계가 필요하다. 실험용 환경에서 단순하게 살아가는 쥐와 10마리의 쥐가 장난감을 가지고 놀 수 있는 쥐..

- 운동은 신경영양오소들을 방출시켜 뉴런과 시냅스의 발달을 증가시키는데, 그 운동이 심한 것일 필요는 없다. 당신의 뇌를 위해서 운동을 하라는 충고는 노인들에게 매우 중요하다.

- 풍요로운 환경은 많은 다양한 종들에게서 축색과 수상돌기의 발아를 촉진한다. 많은 학문적 교육을 받은 사람들이 정식 교육을 덜 받은 사람들보다 더 깊고 넓게 분포된 수상돌기를 지니는 경향이 있다. 이에 대해서는 두가지 설명이 가능하다. 학습이 수상돌기의 분지화를 증가시켰다. 넓게 퍼진 수상돌기를 가진 사람들이 학교에서 더 좋은 성적을 올리고 더 많은 교육을 받았다.

새로운 뉴런의 생성

- 다 자란 척추동물의 뇌가 새로운 뉴런을 생성할 수 있을까?

- 논란중..

인간의 뇌 구조에 미치는 경험의 효과

- 인지심리학자들은 장기, 바둑 등 특정기술을 열심히 익힌 사람은 다른 기술에도 그렇게 되는 것은 아니지만 그 기술에 더욱더 숙달되게 됨을 보여주었다. 아마도 무언가에 대한 전문지식을 발달시키는 것은 뇌를 변화시켜서 그 필요한 능력을 향상시키게되는 것과 같다.

- 음악가들의 뇌에 대한 검사에서는 우반구의 측두피질의 한 영역이 30% 더 크다는 것을 발견했다.

- 이런 결과들은 어떤 기술을 연습하는 것이 그 기술의 수행을 최대화하도록 일정 한계내에서 뇌를 재조직화한다는 것을 시시한다.

- 풍요로운 환경의 결과로 인한 수상돌기 정교화(dendritic elaboration)와 시냅스 연결의 증가는 발달 초기뿐 아니라 성인기에도 나타난다. 알츠하이머 치매는 수상돌기가지의 부족으로 정교화를 잃어버리면서 치매가 진행된다.

- 수상돌기 정교화는 "민감기 sensitive period"가 있는데 시작점과 종료점이 있다. 이 시기동안 뇌는 환경으로부터 정보를 통합하고 그 정보를 뇌안에 가둔다. 외국어 습득을 살펴보면 5-7세 이전에 습득한다면 그 언어를 사용하는 원어민과 동등한 능력을 성취할 것이다. 그 이후에 제 2외국어에 노출되면 민감기에서 벗어나므로 얼마나 많은 공부를 하였는가, 언어환경에 노출되었는가에 따라 영향을 미친다.

- 무언가 중요하다고 생각되는 것에 주의를 주면 도파민이 분비되는데, 이 도파민이 피질영역들에 작용하여 도파민 분비 당시에 주어지고 있었던 자극들에 대한 표상을 확대시킨다. 그런 확장된 피질은 더 많은 주의를 줄 수 있게, 그것을 더 깊이 처리할 수 있다는 점에서 유익하다.

재조직화 reorganization

- 뇌는 손상이나 외상 또는 감각박탈과 같은 특별한 상황에 처하면 전형적인 조직화를 넘어서 이에 적응하려고 시도하는데 이러한 변화를 재조직화라고 한다. 과학자들은 원래 재조직화가 성인의 뇌에서 가능하지 않다고 믿었으나 그 개념은 이제 사라졌다.

- 극단적인 재조직화는 문제를 일으킨다.

- musician's cramp 음악가의 쥐. 초점성 수부근긴장이상(focal hand dystonia)

- 연습을 많이하여 체감각피질에 표상이 극단적으로 커지면 한 손가락에 주어진 자극이 다른 손가락과 똑같은 피질영역들을 흥분시켜 손가락구분에 어려움을 겪는 것을 말함.

- writer's cramp 하루종일 글쓰기를 하는 작가들. 태백산맥 작가 조정래씨가 경험

- 환경적 입력의 부족도 뇌 조직화의 변화를 일으킬 수 있다는 것을 기억할 필요가 있다.

- 현재 우리는 재조직화와 회복의 범위를 제한하는 요소들을 모두 알지는 못하며, 그러한 재조직화가 가능하기 위해서 조건을 정확하게 어떻게 조작해야 하는지도 알지 못한다. 그러나 분명한 것은 회복에 영향을 미치는 다양한 요인들이 존재한다는 것과 전통적으로 생각되어 왔던 것보다 더욱 많은 회복이 성인에서도 가능하다는 것이다.

화학적 효과와 경험의 효과의 조합

- 먼저 축색들은 화학적기울기를 따라감으로써 대략적인 목표물을 찾아내며, 나중에 경험에 반응하여 어떤 연결들을 강화시키고 다른 것들은 퇴화시켜버린다.

뇌영역들의 비례적 증대

- 인간뇌의 구조물들은 다른 모든 포유류의 것들과 그 위치, 기능 및 자세한 해부학적 특징에 있어서 거의 동일

발달중인 뇌의 취약성

- 뇌발달에는 정확한 시간에 맞추어 일어나는 화학적 반응들의 복잡한 상호작용이 필요하다. 발달중인 뇌는 영양실조, 독성 화학물질 및 감염에 아주 취약하다.

- 예를들어 갑상선 기능장애는 성인에게는 단순한 무기력증을 일으키지만 유아에게는 영구적인 정신지체와 신체성장둔화를 초래

- 마취약은 성인들에게는 일시적인 의식상실을 일으키지만 유아의 뉴런들을 죽일 수 있다.

- 임신한 여성이 당뇨병을 잘 제어하지 못하면 태아에게 기억과 주의집중에 장기적인 문제가 아이에게 발생한다.

- 유아의 뇌는 알콜로 인한 손상에 아주 취약하다. 임신중 술을 마시는 여성은 태아 알콜증후군을 초래한다. 이 병의 특징은 경계수준의 감퇴, 과잉활동성, 다양한 정도의 정신지체, 운동장애, 심장 결함, 비정상적인 안면 등

- 임신중 흡연은 저체중아

- 임신중 코카인 섭취는 정신지체, 감퇴된 언어기술 등을 초래

시냅스 연결강도의 변화(Hebbbian synapse)

- 이는 가소성을 설명하는 하나의 기제로서 자주 사용되는 시냅스 연결은 더욱 강해지고, 효과적이 되지만 거의 사용하지 않는 연결들은 더욱 약해진다는 이론이다.

 시냅스 생성(synaptogenesis)

- 이는 신경계가 평생에 걸쳐서 새로운 시냅스를 형성하는 능력을 지니고 있다는 것이다. 발달초기에는 무작위로 생성되지만 나중에는 경험에 의하여 더욱 특정적이고 선택적으로 생성된다는 이론.

- 경험은 두가지 방식으로 뉴런들간의 연결에 영향을 미친다.

경험-기대 체계(experience-expectant system)

- 모든 개인들에게 공통적

- 이 체계는 유연하게 설계되었고 발달의 특정시점에서 환경으로부터 수집된 정보를 요구한다. 이 기간은 시냅스의 과생산 및 후속적인 가지치기와 일치하는 것으로 여겨진다. 언어학습이 그 예이다. 모든 인간의 뇌는 언어습득에 필요한 입력을 제공하는 언어적 환경에 노출되기를 기대하도록 진화되어 왔다. 그러나 언어를 위한 최종적인 두뇌 조직화는 뇌가 발달하는 동안의 언어적 환경에 의해서 결정적인 영향을 받는다. 이 환경은 그 체계를 그 장소에 굳히는 특정한 세트의 시냅스 연결을 선택하도록 한다.

경험-의존체계(experience-dependent system)

- 개인들마다 서로 다른 체계이며 개인들의 독특한 경험에 기초한 체계이다.

- 이 체계에서 시냅스 연결은 평생에 걸쳐서 만들어진다. 음악적인 기술 습득이 한예이다. 어떤 사람들은 아무런 음악적 능력도 습득하지 못하지만 다른 사람들은 보통 수준의 음악적 능력을 습득하고, 또 어떤 사람들은 상당한 수준의 음악적 능력을 습득할 것이다. 이는 모든 사람이 거의 비슷한 정도로 습득하고 노출의 양에 크게 의존하지 않는 언어습득과는 대조된다.

- 포도당 대사율, 수초화, 시냅스 밀도의 변화와 같은 뇌의  생리적 변화들은 아동의 행동목록에서의 변화에 반영된다.

- 모든 문화권에서 아동들은 인지적 기술과 운동기술들을 순서대로 습득한다. 옹알이 다음에 말로, 기어가기 다음에 서기, 걷기로 발전한다.  

2) 뇌손상 후의 가소성 

뇌손상의 원인

- 종양, 감염, 방사능, 독성물질, 파킨슨병이나 알츠하이머, 두부손상, 혈관손상 등

뇌졸중으로 인한 손상 감소시키기

- 국소빈혈, 출혈이 일어난 곳 근처에서 세포들은 죽는다 penumbra. 이 세포들을 보호할 가능성은 거의 없다.

- 국소빈혈의 경우 산소와 포도당 공급 상실, 출혈의 경우 혈액이 홍수처럼 밀려들어 산소, 칼슘, 기타 물질의 과잉 -> 뇌부종 -> 세포괴사

 회복에 미치는 연령의 효과

- 사람들은 일생에 걸쳐 점차로 뉴런을 상실해간다. 노인들은 젊은 성인들만큼 뇌손상에서 잘 회복하지 못한다. 60세가 넘으면 뇌 영역들에서 수상돌기의 위축이 시작한다. 치매의 경우는 수상돌기가 위축된다.

- 정신이 또렷한 노인들에서는 수상돌기가 안정적으로 유지되거나 심지어는 확장되기도 한다. 나이가 들어감에 따라 뇌는 가소성을 점차 잃어가는 것이다.

- 아동기 뇌의 기능회복은 성인의 그것과는 크게 다르다.

케나드의 원리

- 어릴때 뇌손상을 입으면 나중에 입는 것보다 더 광범위한 회복이 일어난다. 그러나 모든 기능에 적용되는 것은 아니다. 예를들어 인간의 인지영역과 관련되어서는 어릴적 손상이 언제나 좋은 회복을 보여주지는 않는 경우가 많다.

뇌손상 회복의 기제

# 학습을 통한 행동의 조절

# 기능해리 - 일부 뉴런이 손상된 후에 살아있는 뉴런들의 활동이 낮아지는 것

# 축색의 재성장 - 말초신경은 하루에 1mm씩 말초를 향해 성장함

# 발아 sprouting - 발아는 정상적인 현상이며, 뇌손상에 대한 반응으로만 나타나는 것은 아니다. 뇌에서는 오래된 시냅스는 없어지고 이를 대체하는 새로운 시냅스가 발아하는 일이 항상 일어나고 있다.

# 탈입력 초민감성 denervation supersensitivity - 장기간 시냅스 입력을 받지 못한 시냅스후 세포는 신경전달물질에 더욱 민감해지는데 이를 탈입력 초민감성이라 한다. 이는 수용기 수의 증가, 수용기의 효율성증가에 기인함

# 감각표상의 재조직화와 환상지 - 환지통을 치료하는 거울사용은 시각적 경험과 촉각적 경험이 결합이 체감각피질의 활동을 변경시켜 환지통을 감소시킴

뇌손상 회복에 영향을 주는 요인

1) 손상의 심각도

2) 손상의 수

3) 손상의 배치

4) 손상을 입은 나이

5) 병전 인지적 상태

6) 한가지 기능이 다른 기능을 대신할 수 있는 정도

7) 전체적인 두뇌 통합성

8) 뇌 구조의 개인차

9) 동기

10) 정서적 요인

11) 재활의 정도와 질

재활의 두가지 방법론

1) 회복재활(restorative rehabilitation)

- 반복적 훈련을 통하여 기능을 증진시키는 것

- 이것은 여러분이 그것을 몇번이고 반복하여 사용하면 여러분의 정신근육을 재개발시킬 수 있을 것이라는 생각에서 출발

- 이런 치료는 뇌졸중 후에 팔의 편마비를 감소시키는 데 효과적인 것으로 알려져 있다.

- 90%의 시간동안 정상팔을 사용하지 못하게 하고, 2주동안 6-7시간씩 손상된 팔을 움직이게 하는 것이다. Taub & Uswatte, 2000. 손상영역과 인접한 영역이 손상된 사지를 통제하는데 사용되기 때문에 이 결과는 운동피질의 재조직화로 나타난다.

2) 보상재활(compensatory rehabilitation)

- 한가지 과제를 수행하는데 사용되는 것이 아니라 특정한 기술의 상실을 최소화하기 위한 전략을 제공하는 것

- 예를들어 측두엽 손상으로 기억상실증을 앓는 환자는 노트를 가지고 적어서 기억을 보상하는 방법을 배우는 재활치료

- 이러한 보항재활은 뇌의 재조직화의 한계를 극복하여 좋은 수행을 하게 한다.

뇌손상 재활의 세가지 요소

1) 인지적 능력의 변화

2) 외상에 대한 반응으로서의 정서적 변화와 뇌손상으로 인한 성격변화

3) 통증이나 감소된 에너지와 같이 개인의 생활양식에 영향을 주는 행동변화

- 자기 감찰기술이 저하된 뇌손상 환자에게는 자신의 행동을 평가하는데 사용하도록 형식화된 체크리스트를 주거나, 비디오테이프를 녹화하여 자신의 모습을 보게 하거나, 자신이 무엇을 해야 하는지 기억하도록 방에 포스터를 붙여놓거나, 부적절하게 행동할때 환자들에게 말해주는 등 자기감시능력을 증진시켜야 한다.

노화에 따른 인지변화 이론

1) 전반적인 인지저하

2) 전반적인 인지저하가 아니라 특정적 저하

노화의 효과에 가장 민감한 뇌 영역

- 노화하면 전두엽에서 혈류가 가장 많이 감소

노화의 효과를 늦추기

- 유산소 운동과 정신적인 도전을 유지하는 것

- 유산소 운동은 뇌로 향하는 혈관을 확산시켜서 산소공급을 증진. 유산소 운동을 하는 사람들이 운동을 하지 않는 또래보다 신경인지기능이 더 좋은것은 놀랄일이 아니다. 또한 노인이 되어서도 운동을 하는 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 정신적 과제들에서 더 좋은 수행을 보인다.

- 정신적 자극은 수상돌기를 정교하게 하고 더 많고 다양한 시냅스 연결을 가능케 함

1: J Rehabil Res Dev. 1999 Jul;36(3):237-51.

Constraint-Induced Movement Therapy: a new family of techniques with broad application to physical rehabilitation--a clinical review.

Taub E, Uswatte G, Pidikiti R.

A new family of rehabilitation techniques, termed Constraint-Induced Movement Therapy or CI Therapy, has been developed that controlled experiments have shown is effective in producing large improvements in limb use in the real-world environment after cerebrovascular accident (CVA). The signature therapy involves constraining movements of the less-affected arm with a sling for 90% of waking hours for 2 weeks, while intensively training use of the more-affected arm. The common therapeutic factor in all CI Therapy techniques would appear to be inducing concentrated, repetitive practice of use of the more-affected limb. A number of neuroimaging and transcranial magnetic stimulation studies have shown that the massed practice of CI Therapy produces a massive use-dependent cortical reorganization that increases the area of cortex involved in the innervation of movement of the more-affected limb. The CI Therapy approach has been used successfully to date for the upper limb of patients with chronic and subacute CVA and patients with chronic traumatic brain injury and for the lower limb of patients with CVA, incomplete spinal cord injury, and fractured hip. The approach has recently been extended to focal hand dystonia of musicians and possibly phantom limb pain.

1: Neurorehabil Neural Repair. 2007 Jan-Feb;21(1):14-24. Links

Constraint-induced movement therapy during early stroke rehabilitation.

Boake C, Noser EA, Ro T, Baraniuk S, Gaber M, Johnson R, Salmeron ET, Tran TM, Lai JM, Taub E, Moye LA, Grotta JC, Levin HS.

Department of Physical Medicine, Baylor College of Medicine/University of Texas-Houston Medical School, Houston, TX, USA. corwin.boake@uth.tmc.edu

BACKGROUND: Limited data are available about the effectiveness of early rehabilitation after stroke. OBJECTIVE: This is the 1st randomized controlled trial of constraint-induced movement therapy (CIMT) in subacute stroke to investigate neurophysiologic mechanisms and long-term outcome. METHODS: Within 2 weeks after stroke, 23 patients with upper extremity (UE) weakness were randomized to 2 weeks of CIMT or traditional therapy at an equal frequency of up to 3 h/day. Motor function of the affected UE was blindly assessed before treatment, after treatment, and 3 months after stroke. Transcranial magnetic stimulation (TMS) measured the cortical area evoking movement of the affected hand. RESULTS: Long-term improvement in motor function of the affected UE did not differ significantly between patients who received CIMT versus intensive traditional therapy. All outcome comparisons showed trends favoring CIMT over intensive traditional therapy, but none was statistically significant except for improvements in the Fugl-Meyer (FM) UE motor scale immediately following treatment and in reported quality of hand function at 3 months. Improvement in UE motor function on the FM was associated with a greater number of sites on the affected cerebral hemisphere where responses of the affected hand were evoked by TMS. CONCLUSIONS: Future trials of CIMT during early stroke rehabilitation need greater statistical power, more inclusive eligibility criteria, and improved experimental control over treatment intensity. The relationship between changes in motor function and in evoked motor responses suggests that motor recovery during the 1st 3 months after stroke is associated with increased motor excitability of the affected cerebral hemisphere.

1: Neurol Res. 2008 Jun;30(5):504-10. Links

Alterations in cortical excitability in chronic stroke after constraint-induced movement therapy.

Tarkka IM, Könonen M, Pitkänen K, Sivenius J, Mervaalat E.

Brain Research and Rehabilitation Center Neuron, Kortejoki, FIN-71 130 Kuopio, Finland. lna.Tarkka@neuron.fi

OBJECTIVE: Cerebral stroke is a major cause for long-term disability in the elderly and it is often manifested in hemiparesis of the upper extremity. Constraint-induced movement therapy (CIMT), an intensive 2 week rehabilitation program, improves affected upper limb motor abilities in subjects with stroke. Intensive training has also been suggested to modify neural function. We wanted to find out if there are changes in cortical excitabihlity in subjects with chronic stroke after CIMT. METHODS: Participants were 13 subjects with stroke who fulfilled the entry criteria for the CIMT program. The motor function of the affected arm and hand was assessed using a structured motor behavior test (WMFT). The cortical excitability changes were assessed in regard to involuntary and voluntary motor control, former with transcrania magnetic stimulation (TMS) and latter with movement-related cortical potentials (MRCP). RESULTS: The motor abilities of the affected arm improved after 2 week rehabilitation (total time in WMFT shortened 36%). The motor-evoked potential (MEP) amplitudes were unchanged following the stimulation of the non-affected hemisphere; however, the MEP amplitudes of lateral stimulation locations increased significantly in the affected side after the intervention. The power spectra of MRCPs revealed reduced peak frequency over the supplementary motor area when the affected hand was moved. However, no changes occurred when the healthy hand was moved. DISCUSSION: We show changes in cortical electrical excitability while performing both involuntary and voluntary movements after 2 weeks of CIMT in subjects with chronic stroke. These changes may be seen as a sign of neural reorganization instigated by the intervention.

[문형철]

한때 연구자들은 뉴런이 모양이 절대 변하지 않는다고 믿었었다. 하지만 우리는 이제 새로운 경험이 뉴런의 모양을 계속 수정한다는 것을 알고 있다. 1985 Dale Purves와 R. D. Hadley는 살아있는 뉴런의 구조를 며칠 또는 몇주에 걸쳐서 여러시점에서 관찰할 수 있게 해주는 염색약 주사방법을 개발하였다. 이들은 수상돌기의 가지 중 일부는 성장하고 확장되는 반면 다른 일부는 줄어들거나 아예 없어짐을 보여주었다. 그림 2.10. 두 뉴런의 수상돌기들이 시간에 따라 변하는 모습.