중추신경계의 운동조절 기능

중추신경계의 운동조절 기능 I. 서 론 운동을 수행하려면 신경, 근육 및 관절이 참여하는 복잡한 조절과정이 필요하다. 자세가 포함된 운동(posture and movements)의 종류에는 자극-의존적인 reflex-controlled movements 와 자극-비의존적인 program-controlled movements 가 있을 수 있고 또한 수 의 운동과 불수의 운동(voluntary movements and involuntary movements) 이 있을 수 있 다. 중추신경계의 구조중 운동에 관여하는 구조들을 운동신경계(motor system)라고 하는데 이것은 hierarchical order에 따라 척수 운동신경계(spinal motor system)와 고위 운동신경계 (supra-spinal motor system, higher motor system)로 분류된다. II. 반사(reflex) 반사란 자극에 대하여 무의식중에 자동적으로 반응하는 것으로서 여기에는 반사궁 (reflex arc)이라는 신경회로가 필요하다. 반사궁은 감지기(receptor), 구심성 감각신경 (afferent sensory nerve), 반사중추(reflex center). 원심성 운동신경(efferent motoneuron) 및 효과기(effector)로 구성된다. 반사의 종류는 선천성 반사와 후천성 반사(congenital and acquired reflex)가 있고 반사 중추의 시냅스 숫자에 따라 monosynaptic reflex 와 polysynaptic reflex 로 분류되기도 한 다. 여러가지 반사중에서 신장반사(stretch reflex), 역 신장반사(inverse stretch reflex), 회 피반사(withdrawal reflex), 교차신근 반응(crossed extensor response) 및 보행(walking) 에 관하여 살펴볼 것이다. III. 고위 운동신경계 척수상부 즉 뇌에 있는 중요 운동신경계로는 뇌간의 운동중추(motor centers in the brainstem), 소뇌(cerebellum), 기저핵(basal ganglia), 및 대뇌 피질(cerebral cortices) 이 포 함되어 있다. 뇌간의 운동중추에는 적핵(red nucleus), 망상체(reticular formation, pontine part and medullary part), 및 외측 전정핵(lateral vestibular nucleus of Deiters) 이 있고 이곳으로부 터 척수 전각(anterior horn)에 있는 운동신경들에게 하행로(descending pathways)를 경유하 여 영향을 미치고 있다. 뇌간에서 중추역할을 하는 몇가지 자세반사(postural reflexes)에 대 하여 살펴볼 것이다. 소뇌는 충부, 방충부 및 소뇌반구로 나누어 중요 기능이 잘 알려져 있어 충부(vermis) 에서는 평형조절과 자세조정, 방충부(paravermis)에서는 느린 수의운동 중 진로교정 및 조 화기능이 있으며 측부인 소뇌반구에서는 빠른 수의운동의 프로그람을 대뇌 운동피질에 제공 하여 속도가 매우 빠른 탄도성 목표지향 운동을 조정하고 있다. 기저핵은 대뇌피질하의 중요 운동신경계의 하나로서 5가지 구조로 구성되어 있다. 즉 미상핵(caudate nucleus). 피각(putamen). 담창구(globus pallidus), 하시상핵(subthalamic nucleus), 및 흑질(substantia nigra) 로 구성되어 있다. 구성 성분간의 연결상 특징은 강의 에서 발표될 것이고 고위 중추의 운동계획에 대하여 알맞는 프로그람을 제공하여 운동을 조 절하는 역할을 한다. 대부분의 운동조절계가 흥분성 시냅스를 이루는 것과는 대조적으로 기 저핵은 억제성 시냅스(inhibitory synapse)를 통하여 원하는 운동형태를 유지하도록 여러 가 지 레퍼토리 중에서 알맞는 것을 선택하는 것 같다(by disinhibition). 운동과 관련된 대뇌피질은 여러 곳이다. 즉 Brodmann area 4(primary motor cortex), area 6(premotor area, PMA and supplementary motor area, SMA), area 3,1,2(primary somatosensory area), area 5,7(posterior parietal cortex), area 46(prefrontal cortex), limbic system 등이다. 대뇌피질에서는 운동에 대한 충동(drive), 동기(motive)와 전략에 해당하는 운동의 설계와 계획을 담당하는 최고위 중추역할을 하는 부위와 운동프로그람에 따라 운동 을 집행하는 전술을 담당하는 부위도 있다. 대뇌피질에서 뇌간이나 척수로 원심성 섬유를 내는 하행로에는 피질척수로(corticospinal tract, corticobulbar tract, pyramidal tract) 와 비 피질척수로(noncorticospinal tract) 가 있다. 강의에서는 추체로(pyramidal tract)의 해부학적 특징과 역할, Babinski sign, motor homunculus 등을 부연할 것이다. IV. 수의운동과 관련된 motor control hierarchy 수의운동의 계획을 세우는 즉 운동전략을 담당하는 최고위 중추는 memory & emotion area, SMA & PMA, association cortices 등이고 운동계획에 맞추어 알맞는 운동프로그람을 제공하는 즉 운동전술을 담당하는 중간수준의 중추는 sensorimotor cortices, cerebellum, basal ganglia, brainstem이며 명령을 받아 운동을 수행하는 최하위 중추는 brainstem, spinal cord 의 운동신경들이다. V. 각종 운동장애의 병태생리학 여러 가지 motor disorder 중에서 파상풍에서 나타나는 lockjaw, 흑질변성으로 유발되 는 Parkinson's disease, 소뇌손상시의 dysmetria, 근긴장도의 변화중 spasticity, rigidity, spasm, cramp, flaccid paralysis 등에 대하여 부연할 것이다.