Re: 파킨슨 환자 음악치료 --＞ 중앙패턴생성기 활성. 보행호전 2025 리뷰

[문형철]

MINI REVIEW article

Front. Neurol., 03 January 2025

Sec. Movement Disorders

Volume 15 - 2024 | https://doi.org/10.3389/fneur.2024.1502561

Neurobiological mechanism of music improving gait disorder in patients with Parkinson’s disease: a mini review

Ling-Zhi Huang1*

Zhi Qi2*

• 1College of Art, Xiamen University, Xiamen, China
• 2Department of Basic Medical Sciences, School of Medicine, Xiamen University, Xiamen, China

Walking ability is essential for human survival and health. Its basic rhythm is mainly generated by the central pattern generator of the spinal cord. The rhythmic stimulation of music to the auditory center affects the cerebral cortex and other higher nerve centers, and acts on the central pattern generator. By means of rhythm entrainment, the central pattern generator can produce walking rhythm synchronized with music rhythm, control muscle tension, and then regulate human gait. Basal ganglia dysfunction is the main cause of abnormal gait in patients with Parkinson’s disease. Music therapy provides external rhythmic stimulation, recruits neural networks to bypass the basal ganglia and synchronizes gait with external rhythms in both time and space through auditory-motor neural networks, helping to promote the improvement of abnormal gait patterns in patients with Parkinson’s disease.

보행 능력은

인간의 생존과 건강에 필수적입니다.

그 기본 리듬은

주로 척수 내의 중앙 패턴 발생기에서 생성됩니다.

음악의 리듬적 자극이 청각 중추에 작용하면

대뇌 피질과 다른 고등 신경 중추에 영향을 미치며,

이는 중앙 패턴 발생기에 작용합니다.

리듬 동기화 과정을 통해 중앙 패턴 발생기는

음악 리듬과 동기화된 보행 리듬을 생성하고 근육 긴장을 조절하며,

결국 인간의 보행을 조절합니다.

기저핵 기능 장애는

파킨슨병 환자의 이상 보행의 주요 원인입니다.

음악 치료는 외부 리듬 자극을 제공하여 신경망을 동원해 기저핵을 우회하고

청각-운동 신경망을 통해 시간과 공간적으로 외부 리듬과 보행을 동기화시켜

파킨슨병 환자의 이상 보행 패턴 개선을 돕습니다.

1 Introduction

Walking is one of the most basic movements of human beings. The basic characteristic of walking is the rhythmic movement of alternating left and right foot. Music stimulates the auditory center through its inherent rhythm, and the auditory center interacts with the motor center to activate motor neurons. Activated motor neurons send out signal to contract muscles, coordinating the body and music rhythm to produce synchronous movement (1). Thus, cognitive and motor functions are enhanced and gait is improved (1, 2). Music therapy can improve the gait of patients with traumatic brain injury (3, 4), stroke (5, 6), Parkinson’s disease (PD) (7, 8), and spinal cord injury (9). From a neurophysiological point of view, music therapy provides external rhythmic stimulation, synchronizes gait with external rhythm by promoting internal neural timing, and helps to promote the improvement of gait pattern and improve quality of life.

Gait disorder is a common disabling symptom of PD. The structural and functional connection between auditory area and motor area is the basis of music regulation of walking rhythm. In order to provide new ideas for the application of music-based therapy in the field, various combinations of keywords, including music, music therapy, rhythmic auditory stimulation, gait, Parkinson’s disease, freezing of gait, were used as search terms through Web of Science for the publication period from 1970 until 2024. A total of 26 relevant published papers about effect of music on PD were included in this mini review. This paper focuses on the effect of music on improvement of gait disorder and its neural mechanism in patients with PD.

1. 서론

보행은 인간에게 가장 기본적인 운동 중 하나입니다.

보행의 기본적 특징은

좌우 발의 교대적 리듬 운동입니다.

음악은

내재된 리듬을 통해 청각 중추를 자극하며,

청각 중추는 운동 중추와 상호작용하여 운동 신경원을 활성화합니다.

활성화된 운동 뉴런은

근육을 수축하기 위한 신호를 보내고,

신체와 음악 리듬을 조율하여 동기화된 움직임을 만들어 냅니다 (1).

따라서

인지 및 운동 기능이 향상되고 보행이 개선됩니다 (1, 2).

음악 치료는

외상성 뇌 손상 (3, 4), 뇌졸중 (5, 6), 파킨슨병 (PD) (7, 8) 및 척수 손상 (9) 환자의

보행을 개선할 수 있습니다.

신경생리학적 관점에서 음악 치료는

외부 리듬 자극을 제공하며,

내부 신경 타이밍을 촉진하여 보행 리듬과 외부 리듬을 동기화시키고,

보행 패턴의 개선과 삶의 질 향상을 돕습니다.

보행 장애는 파킨슨병의 흔한 장애 증상입니다.

청각 영역과 운동 영역의 구조적 및 기능적 연결은

음악이 보행 리듬을 조절하는 기반이 됩니다.

이 분야의 음악 기반 치료 적용에 새로운 아이디어를 제공하기 위해,

음악, 음악 치료, 리듬적 청각 자극, 보행, 파킨슨병, 보행 동결 등

다양한 키워드의 조합을 검색어로 사용하여

1970년부터 2024년까지의 출판 기간 동안 Web of Science를 통해 검색을 진행했습니다.

이 미니 리뷰에는

파킨슨병에 대한 음악의 효과에 관한 관련 논문 26편이 포함되었습니다.

이 논문은

파킨슨병 환자의 보행 장애 개선에 대한 음악의 효과와 그 신경 메커니즘에 초점을 맞췄습니다.

2 The neural mechanism of rhythmical walking and its regulation

2.1 Generation of basic rhythm of walking

The initial signal of walking movement comes from the voluntary process of cerebral cortex or the emotional process of limbic system, which requires automatic control of body rhythm movement (10). Neural networks involved in normal gait regulation include the cerebral motor cortex, basal ganglia (BG), thalamus, cerebellum, midbrain motor area, and the brainstem and spinal cord descending system (11). Modification of gait requires the transmission of motor programs from the premotor cortex (PMC) to the brain stem via the reticulospinal system. In response to signals in proprioceptive and skin afferents, the interspinal neuron network modifies locomotor patterns in cooperation with descending signals from the brainstem structures and the cerebral cortex. The flow of information between the BG, cerebellum, and brain stem can automatically regulate muscle tension and skeletal muscle contraction without consciousness, resulting in joint movement and finally rhythmic walking movement (10). The basic rhythm of walking movement is generated by central pattern generators (CPGs) (12–15). The CPG is located in the ventral motor region of the spinal cord and consists of a variety of interneurons located within the spinal cord (16). The generation of rhythm depends on the balance of excitatory and inhibitory neuron activity, and the neural network composed of inhibitory interneurons is the main factor to produce the rhythmical activity of walking. The spinal cord CPG is composed of the spinal cord interneuron network to form a local oscillation network, which generates stable oscillation behavior through the mutual inhibition of neurons to generate stable phase interlock, and controls the rhythmic movement of walking and other related parts of the body through self-excited oscillation. Rhythmic interneuronal activity is sent to secondary interneurons in the intermediate region, which shape the motor pattern of each limb movement (17). Then, the signal is transmitted to the target motor neurons, which orderly activate the extensor and flexor muscles to perform alternating contractions to stimulate the rhythmic movement of the limb (Figure 1).

2 리듬적 보행의 신경 메커니즘 및 그 조절

2.1 보행의 기본 리듬 생성

보행 운동의 초기 신호는

대뇌 피질의 자발적 과정이나 편도체 시스템의 감정적 과정에서 발생하며,

이는 신체 리듬 운동의 자동적 조절을 요구합니다 (10).

정상적인 보행 조절에 관여하는 신경 네트워크에는

대뇌 운동 피질, 기저핵(BG), 시상, 소뇌, 중뇌 운동 영역, 뇌간 및 척수 하행 시스템이 포함됩니다(11).

보행의 변화는

전운동 피질(PMC)에서

뇌간으로의 운동 프로그램 전달을 통해 이루어집니다.

고유 감각 및 피부 구심성 신호에 반응하여,

척추간 신경망은 뇌간 구조 및 대뇌 피질에서 내려오는 신호와 협력하여 운동 패턴을 수정합니다.

BG, 소뇌 및 뇌간 사이의 정보 흐름은

의식 없이 근육 긴장과 골격근 수축을 자동으로 조절하여

관절 운동과 최종적으로 리드미컬한 보행 운동을 초래합니다 (10).

보행 운동의 기본 리듬은

중앙 패턴 발생기(CPG)에 의해 생성됩니다(12–15).

CPG는

척수 복측 운동 영역에 위치하며

척수 내부에 위치한 다양한 중간신경세포로 구성됩니다(16).

리듬의 생성은

흥분성 및 억제성 신경세포 활동의 균형에 의존하며,

억제성 중간신경세포로 구성된 신경망이

보행의 리듬적 활동을 생성하는 주요 요인입니다.

척수 CPG는

척수 내 신경세포 네트워크를 형성하여 국소 진동 네트워크를 구성하며,

신경세포 간의 상호 억제를 통해 안정적인 위상 동기화를 생성하여

안정적인 진동 행동을 발생시키고,

자기 자극 진동을 통해 보행 및 관련 신체 부위의 리듬 운동을 조절합니다.

리듬성 중간 신경세포 활동은

중간 영역의 2차 중간 신경세포로 전달되어

각 사지 운동의 운동 패턴을 형성합니다 (17).

이후 신호는

목표 운동 신경세포로 전달되어 신장근과 굴곡근을 순차적으로 활성화시켜

교대 수축을 유발하여 사지의 리듬적 운동을 자극합니다 (그림 1).

Figure 1

Figure 1. The neural mechanism of music on gait in patients with Parkinson’s disease (22, 25, 38). Auditory information is conveyed from the cochlear nuclei to cortical auditory areas. PM, M1, and SMA generate precise motion and posture control commands. BG receives inputs from the cortical motor area, which is projected to the MLR through different subpopulations of neurons. MLR impinges on reticulospinal neurons to control the spinal CPGs for locomotion. In normal, the brain networks involved in gait regulation include motor cortex, BG, thalamus, cerebellum, MLR and CPG. The striatum in BG receives afferent projections from cortical motor area and thalamus. The cerebellum is conducted downward through their connections with the brainstem and upward to the cortex via the thalamus. In Parkinson’s disease, music guided movements recruits cerebello-thalamo-cortical motor network and thus bypasses the basal ganglia, as shown by the red arrows. CnF = cuneiform nucleus; CPG = central pattern generator; GPe = external globus pallidus; GPi = globus pallidus internus; M1 = primary motor cortex; MLR = mesencephalic locomotor region; PM = premotor area; PMRF = pontomedullary reticular formation; PPN = pedunculopontine nucleus; SMA = supplementary motor area; SNC = substantia nigra pars compacta; STN = subthalamic nucleus.

그림 1. 파킨슨병 환자의 보행에 대한 음악의 신경 메커니즘 (22, 25, 38).

청각 정보는 내이핵에서 대뇌 피질 청각 영역으로 전달됩니다. PM, M1 및 SMA는 정확한 운동 및 자세 조절 명령을 생성합니다. BG는 대뇌 운동 영역으로부터 입력 신호를 받아 다양한 신경 세포 하위 집단 통해 MLR로 투사됩니다. MLR은 척추 운동 조절 중추(CPG)를 조절하는 망상척추 신경에 영향을 미칩니다. 정상 상태에서 보행 조절에 관여하는 뇌 네트워크에는 운동 피질, BG, 시상, 소뇌, MLR 및 CPG가 포함됩니다. BG의 선조체는 대뇌 피질 운동 영역과 시상에서 구심성 투사를 받습니다. 소뇌는 뇌간과의 연결을 통해 아래로, 시상을 통해 대뇌 피질로 위쪽으로 전달됩니다. 파킨슨병에서 음악에 따른 움직임은 소뇌-시상-대뇌 피질 운동 네트워크를 활용하여 기저핵을 우회합니다(빨간색 화살표 참조).

CnF = cuneiform nucleus; CPG = central pattern generator; GPe = external globus pallidus; GPi = globus pallidus internus; M1 = primary motor cortex; MLR = mesencephalic locomotor region; PM = 전운동 영역; PMRF = 뇌교-뇌간 망상 형성; PPN = 뇌교-뇌간 핵; SMA = 보조 운동 영역; SNC = 흑질 밀집부; STN = 시상하핵.

2.2 Neural regulation of rhythmic walking

The rhythmic movement of human walking, after starting, can be repeated spontaneously without the need for continuous control of the brain. However, the seamless and smooth walking movement requires multiple levels such as spinocerebellar, spinocerethalamic, and spinocerethalamic tract to transmit sensory information such as proprioception back to the brain. The CPG receives signals from proprioception and skin and modifies movement patterns to coordinate descending information from the brain stem and cerebral cortex. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) of 18 healthy volunteers has shown that the bilateral dorsal premotor cortex is involved in generating temporal prediction of auditory rhythm patterns, which is essential for accurate and precise sensorimotor synchronization (18). In the rhythm processing, the cerebellum is involved in multiple stages from sensory prediction to motor control, while the basal ganglia striatum always plays a role in the preparation of movement (19). A combination of molecular genetics, anatomical tracking, and imaging techniques has successfully identified several spinal cord neurons that make up the CPG neural network, as well as their specific roles during walking and descending input control (20). Electrophysiological and tracking techniques in mice revealed that the brain stem transmits descending commands to the caudal spinal cord, which is responsible for starting, stopping, and regulating the rate of generating rhythmic activity (21). On the one hand, the changes of neural network structure and synaptic strength composed of the CPG are regulated by the control commands of the upper center such as brain, cerebellum and brainstem. On the other hand, the feedback information from vision, vestibular sense and proprioception coordinates the relationship between the CPG and the environment through the neural reflex mechanism, and adjusts the output of the CPG, so that the rhythmic movement pattern has better plasticity and the ability to adapt to real-time changes in the complex external environment.

When walking, somatosensory information is delivered to the central nervous system, where it is processed and integrated in numerous cortical and sub-cortical networks and used to execute motor programs. It is worth noting that the organization of the neural network controlling movement is very similar in different vertebrate species (22), indicating that it is very conducive to vertebrate control of movement in different natural environments. The behavior of vertebrates relies on different neural networks whose activity is controlled by the brain stem command center. The descending inputs from this center initiate, maintain, and stop movement and control speed and direction, which in turn is controlled by BG (23). The BG exerts inhibitory control over several motor areas of the brain stem, which in turn control the CPG that produces basic movement (24). The direct pathway of BG and striatum projection neurons initiates movement, while the indirect pathway inhibits movement through the outer white bulb and subthalamic nucleus. The output of the BG (substantia nigra reticulum and inner white sphere) acts on the midbrain motor area consisting of the peduncular nucleus and the cuneate nucleus, which in turn influences reticulospinal neurons in the lateral accessory giant cell nucleus that controls the CPG of the spinal cord (25). Gait is a complex motor task that involves all levels of the nervous system from cortex to the spinal cord, from locomotor networks to cognitive networks and requires integration of neuromuscular networks (24). Failure of the integration will affect one or more nodes and connections in the locomotor network and cause failure of effective motor output and give rise to gait disorder, such as freezing of gait (FoG) in PD patients (26, 27). The forebrain and in particular the BG are involved in determining motor programs that should be recruited at a given point of time and can both initiate and stop locomotor activity (25). In the resting state, the BG output periodically suppressed the command center of the mesencephalic locomotor region. During walking, it has been suggested that the BG produces precisely timed modulation of low band frequency and beta frequency bands which are disrupted during pathological gait patterns in PD (28). The BG selects and allows the relevant CPGs to enter the motor system in the correct order while inhibiting other behaviors. The BG also controls the turning on and off of spinal cord CPG activity, as well as the magnitude and direction of phase lag. Thus, the BG plays a very important role in determining which CPGs should be active at a given moment (23).

2.2 리듬적 보행의 신경 조절

인간 보행의 리듬적 운동은

시작 후 뇌의 지속적인 통제 없이 자발적으로 반복될 수 있습니다.

그러나

매끄럽고 연속적인 보행 운동은

proprioception과 같은 감각 정보를 뇌로 전달하기 위해

척추소뇌, 척추소뇌-뇌간, 척추소뇌-뇌간 경로와 같은 다중 수준이 필요합니다.

CPG는

고유 감각과 피부에서 신호를 수신하고,

뇌간과 대뇌 피질에서 내려오는 정보를 조정하기 위해 운동 패턴을 수정합니다.

18명의 건강한 지원자를 대상으로 한 기능적 자기공명영상(fMRI) 검사 결과,

양측의 등쪽 운동 전 운동 피질이 정확한 감각 운동 동기화에 필수적인

청각 리듬 패턴의 시간적 예측을 생성하는 데 관여하는 것으로 나타났습니다 (18).

리듬 처리 과정에서 소뇌는

감각 예측부터 운동 제어까지 여러 단계에 관여하며,

기저핵 스트라이ATUM은

운동 준비 단계에서 항상 역할을 합니다(19).

분자 유전학, 해부학적 추적, 영상 기술의 결합을 통해

CPG 신경 네트워크를 구성하는 척수 신경세포와 걷기 및 하행 입력 제어 시의 특정 역할을

성공적으로 식별했습니다(20).

쥐를 대상으로 한 전기생리학적 및 추적 기술은

뇌간이 하부 척수로 하향 명령을 전달하며,

이는 리듬 활동의 시작, 중단, 및 생성 속도 조절을 담당한다는 것을 보여주었습니다(21).

한편,

CPG를 구성하는 신경망 구조와 시냅스 강도는

뇌, 소뇌, 뇌간 등 상위 중추의 제어 명령에 의해 조절됩니다.

한편,

시각, 전정 감각 및 고유 감각에서 오는 피드백 정보는

신경 반사 메커니즘을 통해 CPG와 환경의 관계를 조정하고

CPG의 출력을 조정하여 리듬 운동 패턴이 더 나은 가소성을 가지며

복잡한 외부 환경의 실시간 변화에 적응할 수 있는 능력을 갖도록 합니다.

보행 시 체성감각 정보는

중추 신경계로 전달되어 수많은 피질 및 피질 하부 네트워크에서 처리 및 통합되어

운동 프로그램을 실행하는 데 사용됩니다.

주목할 점은

운동을 제어하는 신경망의 조직이 다양한 척추동물 종에서 매우 유사하다는 점입니다(22),

이는 척추동물이

다양한 자연 환경에서 운동을 제어하는 데 매우 유리함을 나타냅니다.

척추동물의 행동은

뇌간 명령 센터에 의해 활동이 조절되는 다양한 신경망에 의존합니다.

이 센터에서 내려오는 입력은

운동을 시작, 유지, 중단하며 속도와 방향을 조절하며,

이는 BG(23)에 의해 조절됩니다.

BG는

뇌간 내 여러 운동 영역에 억제적 통제를 가하며,

이는 기본 운동을 생성하는 CPG를 조절합니다(24).

BG와 스트리아툼 투사 신경세포의 직접 경로는 운동을 시작하며, 간접 경로는 외측 백색 구와 하부 시상핵을 통해 운동을 억제합니다. BG의 출력(substantia nigra reticulum과 inner white sphere)은 뇌간 운동 영역인 peduncular nucleus와 cuneate nucleus에 작용하며, 이는 척수 CPG를 조절하는 lateral accessory giant cell nucleus의 reticulospinal 신경세포에 영향을 미칩니다(25). 보행은 대뇌 피질에서 척수까지, 운동 네트워크에서 인지 네트워크에 이르는 신경계의 모든 수준을 포함하는 복잡한 운동 과제이며, 신경근육 네트워크의 통합을 요구합니다(24). 통합 실패는 운동 네트워크의 하나 이상의 노드나 연결을 손상시켜 효과적인 운동 출력을 방해하고, 파킨슨병 환자의 보행 동결(FoG)과 같은 보행 장애를 유발합니다(26, 27). 전두엽, 특히 BG는 특정 시점에 활성화되어야 할 운동 프로그램을 결정하는 데 관여하며, 운동 활동을 시작하고 중단하는 역할을 합니다(25). 휴식 상태에서 BG의 출력은 중뇌 운동 지역의 명령 센터를 주기적으로 억제합니다. 보행 중 BG는 PD의 병리적 보행 패턴에서 방해받는 저주파대 및 베타 주파대 신호의 정밀한 시간 조절을 생성한다고 제안되었습니다(28). BG는 관련 CPG가 운동 시스템에 적절한 순서로 진입하도록 선택하고 허용하며, 다른 행동을 억제합니다. BG는 척수 CPG 활동의 활성화 및 비활성화, 위상 지연의 크기 및 방향을 조절합니다. 따라서 BG는 특정 시점에 어떤 CPG가 활성화되어야 하는지를 결정하는 데 매우 중요한 역할을 합니다(23).

3 Neural mechanism of musical rhythm regulating walking movement

3.1 Influence of music rhythm on body rhythmic movement

Most people hear music, their body will naturally move, indicating that music rhythm has a strong impact on the body’s rhythmic movement. Even young children are sensitive to the signals carried by the rhythm of music (29). Music is also used in ritual dances to help synchronize movements and communicate between group members (30). Musical rhythm synchronizes the auditory system with the motor system, which can promote the improvement of motor ability (31) and accelerate motor learning (32). Music can enhance the connection between rhythmic auditory perception and motor behaviors (33). In an evolutionary context, music and dance behaviors are closely related to rhythmic synchronized movements and can serve as an effective means of communication and bonding within a group (30). These phenomena suggest that the human ability to perceive rhythm may be selected for coordination among individuals within a group.

A Genome-wide association study can determine genetic variation in a trait, specifically to detect associations between common single nucleotide polymorphisms (SNPS) by testing hundreds of thousands of genetic variants across many genomes (34). To identify the genetic alleles associated with beat synchronization ability in humans, a genome-wide association study of more than 600,000 individuals was recently conducted in humans. The study found that beat synchronization exhibited a high degree of polygenic structure, with 70 “sentinel” SNPS at 69 genomic loci reaching genome-wide significance, and a total of 6,160 SNPS passing the genome-wide significance threshold. These genetic correlations suggest a common genetic structure between beat synchronization and biorhythms such as breathing and movement (35). Music, with its unique rhythm, is one of the ideal ways to drive movement (32). Interestingly, a variety of animals also has the ability to channel body movements into a rhythmic auditory rhythm. Music was present in the common ancestor of humans and chimpanzees about 6 million years ago (36). This conservatism explains the importance of sound rhythm in the regulation of motor rhythm.

3 음악 리듬이 보행 운동을 조절하는 신경 메커니즘

3.1 음악 리듬이 신체 리듬 운동에 미치는 영향

대부분의 사람들은 음악을 들으면 몸이 자연스럽게 움직이는데,

이는 음악 리듬이 신체 리듬 운동에 강한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

심지어 어린 아이들도

음악의 리듬이 전달하는 신호에 민감합니다(29).

음악은 의식 춤에서 움직임을 동기화하고 그룹 구성원 간의 소통을 돕기 위해 사용됩니다(30). 음악 리듬은 청각 시스템과 운동 시스템을 동기화하여 운동 능력 향상(31)과 운동 학습 가속화(32)를 촉진할 수 있습니다. 음악은 리드미컬한 청각 인식과 운동 행동 사이의 연결을 강화할 수 있습니다 (33). 진화론적 맥락에서 음악과 춤 행동은 리드미컬한 동기화된 움직임과 밀접한 관련이 있으며, 그룹 내에서 효과적인 의사소통 및 유대감 형성의 수단이 될 수 있습니다 (30). 이러한 현상은 리듬을 인식하는 인간의 능력이 그룹 내 개인들 간의 협응력을 위해 선택된 것일 수 있음을 시사합니다.

전장 유전체 연관 연구는 특성의 유전적 변이를 확인하기 위해 수십만 개의 유전적 변이를 여러 유전체에서 테스트하여 일반적인 단일 뉴클레오티드 다형성(SNPS) 간의 연관성을 탐지합니다(34). 인간에서 비트 동기화 능력과 관련된 유전적 알레르를 식별하기 위해 최근 60만 명 이상의 인간을 대상으로 한 전장 유전체 연관 연구가 수행되었습니다. 이 연구는 박자 동기화가 높은 다유전자 구조를 보였으며, 69개의 유전체 위치에 위치한 70개의 '지표' SNP가 유전체 수준 유의성을 달성했고, 총 6,160개의 SNP가 유전체 수준 유의성 임계값을 넘었습니다. 이러한 유전적 상관관계는 박자 동기화와 호흡 및 운동과 같은 생체 리듬 사이의 공통된 유전적 구조를 시사합니다(35). 음악은 독특한 리듬을 지니고 있어 운동을 유도하는 이상적인 방법 중 하나입니다(32). 흥미롭게도 다양한 동물들도 신체 움직임을 리듬적인 청각 리듬으로 전환하는 능력을 갖추고 있습니다. 음악은 인간과 침팬지의 공통 조상인 약 600만 년 전부터 존재했습니다(36). 이 보존성은 운동 리듬 조절에서 소리 리듬의 중요성을 설명합니다.

3.2 The structural and functional connection between auditory area and motor area is the basis of music regulation of walking rhythm

People often follow rhythm when they hear rhythmic music, so there is a deep relationship between the motor center in human brain and the auditory center that perceives rhythmic music. The individual auditory system uses the externalized auricle to capture sound frequency information, and the sound signal is converted into an electrical signal and transmitted from the cochlear auditory nerve to the anterior cochlear ventral nucleus, and finally into the auditory center of the cerebral cortex. The auditory area is adjacent to the motor area, and the two areas are prone to interaction. Results from fMRI have shown that the BG is activated during beat perception of musical rhythms. In people with musical training, there is increased connectivity between the motor and auditory areas of the cerebral cortex (37). Within the cerebral cortex, rhythm and audio-motor interactions occur in a widely distributed and layered network of neurons extending from the brainstem and spinal cord to the cerebellum, BG and cortical ring, thus facilitating the interaction between the auditory and motor systems (38). The extensive connection between auditory and motor systems in the brain promotes the synchronization of rhythmic music and walking movement to produce coordinated movement, which is the neural basis for music to improve movement efficiency (33).

3.2 청각 영역과 운동 영역의 구조적 및 기능적 연결은 음악이 보행 리듬을 조절하는 기반입니다

사람들은 리듬 있는 음악을 들을 때 리듬을 따라 움직이기 때문에, 인간의 뇌에 있는 운동 중심과 리듬 있는 음악을 인식하는 청각 중심 사이에 깊은 관계가 있습니다. 개인의 청각 시스템은 외부 귀를 통해 소리 주파수 정보를 포착하며, 소리 신호는 전기 신호로 변환되어 내이 청각 신경 통해 전두 내이 배측 핵으로 전달되며, 최종적으로 대뇌 피질의 청각 중심으로 전달됩니다. 청각 영역은 운동 영역과 인접해 있으며, 두 영역은 상호작용이 자주 발생합니다. fMRI 연구 결과, 음악 리듬의 박자 인식을 할 때 BG가 활성화되는 것으로 나타났습니다. 음악 교육을 받은 사람에서는 대뇌 피질의 운동 영역과 청각 영역 간의 연결성이 증가합니다 (37). 대뇌 피질 내에서는 리듬과 청각-운동 상호작용이 뇌간과 척수에서 소뇌, BG 및 피질 고리까지 확장된 광범위하고 층상 구조의 신경망에서 발생하며, 이는 청각 시스템과 운동 시스템 간의 상호작용을 촉진합니다 (38). 뇌의 청각 시스템과 운동 시스템 사이의 광범위한 연결은 리드미컬한 음악과 보행 운동의 동기화를 촉진하여 조화로운 움직임을 만들어 내며, 이는 음악이 운동 효율을 향상시키는 신경학적 기반입니다 (33).

3.3 The entrainment of walking movement rhythm by music and its neurobiological mechanism

The discovery of entrainment dates back to 1,666, when Christiaan Huygens noted that two pendulum clocks had independent frequencies or periods of motion when they moved independently. However, the two pendulum clocks interact and eventually synchronize and lock into a stable rhythm or cycle when placed on the same flexible surface (39). Since then, similar phenomena have been observed in various mechanical devices and biological systems, which exhibit rhythmic behavior with periodic oscillations (40). Entrainment is often defined as the process by which two or more biological or mechanical systems interact to synchronize resulting in various forms of temporal coordination (41, 42). Music entrainment is to cause the change of neural oscillation of corresponding frequency in the brain through the perception of the time and hierarchical structure of the music rhythm, and make the movement frequency of human limbs spontaneously synchronize with the external music rhythm.

Studies on sensorimotor synchronization have shown that the sensorimotor cortex, supplementary motor area (SMA) and PMC, as well as the cerebellar thalamic cortex, posterior parietal area and cerebellar network are all involved in the synchronization beat task. CPGs not only produce motor rhythms, but may also promote audio-motor synchronization (43). The highly interactive circuitry of the cerebellum, BG and cerebral cortex supports the transmission of cerebellar time prediction to the thalamo-striator-cortical network (44). Neuroimaging studies have found that motor areas of the brain are activated even when humans passively listen to metric-based rhythms, suggesting that the motor system also plays an important role in processing rhythms (45). During the synchronization of movement and rhythmic music, the frontal parietal network consisting of lateral prefrontal and subparietal regions, BG and cerebellum was more active (46). Music-related activities, such as listening to and making music, promote the connectivity of brain regions involved in a large number of cortical and subcortical structures, thus affecting body motor function (47). Entrainment phenomenon can even occur at the level of neurons. Neuron activity has its own spontaneous oscillation mode, in the absence of external stimulation. However, the spontaneous oscillation mode of the neuron changes, and tends to adapt to the external stimulus when the amplitude, phase, presentation frequency and action time of the external stimulus act on the neuron. When more and more neurons are affected, the corresponding neuron clusters show activity patterns consistent with external stimuli, and can be observed by neuroscientific research methods such as electroencephalography and magnetoencephalography. Entrainment, as a form of communication between organized and connected neurons, is therefore an important principle in neurosciences (48).

3.3 음악에 의한 보행 운동 리듬의 동기화 및 그 신경생물학적 메커니즘

동기화의 발견은 1666년 크리스티안 후이겐스가 두 개의 진자 시계가 독립적으로 움직일 때 서로 다른 주기나 운동 주기를 가졌다는 것을 관찰한 것으로 거슬러 올라갑니다. 그러나 두 진자 시계를 동일한 유연한 표면에 놓으면 상호작용하여 결국 동기화되어 안정된 리듬이나 주기로 고정됩니다(39). 그 이후로, 다양한 기계 장치와 생물학적 시스템에서 주기적인 진동으로 리드미컬한 행동을 보이는 유사한 현상이 관찰되었습니다 (40). 엔트레인먼트는 두 개 이상의 생물학적 또는 기계적 시스템이 상호 작용하여 동기화되어 다양한 형태의 시간적 협응력을 나타내는 과정으로 정의되는 경우가 많습니다 (41, 42). 음악 동기화는 음악 리듬의 시간과 계층적 구조를 인식함으로써 뇌의 대응 주파수 신경 진동을 변화시켜 인간의 사지 운동 주파수가 외부 음악 리듬과 자발적으로 동기화되도록 하는 것입니다.

감각운동 동기화 연구는 감각운동 피질, 보완 운동 영역(SMA) 및 PMC, 소뇌-시상 피질, 후두엽 영역 및 소뇌 네트워크가 동기화 박자 과제에서 모두 관여함을 보여주었습니다. CPGs는 운동 리듬을 생성할 뿐만 아니라 오디오-운동 동기화를 촉진할 수 있습니다(43). 소뇌, BG 및 대뇌 피질의 고도로 상호작용하는 회로는 소뇌의 시간 예측을 시상-스트라이아-피질 네트워크로 전달하는 것을 지원합니다(44). 신경영상 연구는 인간이 측정 기반 리듬을 수동적으로 듣는 동안에도 뇌의 운동 영역이 활성화된다는 것을 발견했으며, 이는 운동 시스템이 리듬 처리에도 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다(45). 운동과 리듬 음악의 동기화 과정에서 측두전두엽과 하부두정엽, BG 및 소뇌로 구성된 전두두정엽 네트워크가 더 활성화되었습니다(46). 음악 관련 활동(음악 듣기 및 만들기)은 대뇌피질과 피질하 구조물의 많은 영역에 관여하는 뇌 영역의 연결성을 촉진하여 신체 운동 기능에 영향을 미칩니다(47). 동기화 현상은 신경세포 수준에서도 발생할 수 있습니다. 신경세포 활동은 외부 자극이 없을 때 자체적인 자발적 진동 모드를 가집니다. 그러나 외부 자극의 진폭, 위상, 제시 빈도 및 작용 시간이 신경세포에 작용할 때, 신경세포의 자발적 진동 모드는 변화하며 외부 자극에 적응하려는 경향을 보입니다. 더 많은 신경세포가 영향을 받을수록 해당 신경세포 군집은 외부 자극과 일치하는 활동 패턴을 보이며, 뇌파검사(EEG)나 자기뇌파검사(MEG)와 같은 신경과학 연구 방법으로 관찰될 수 있습니다. 동기화는 조직화되고 연결된 신경세포 간의 소통 형태로, 신경과학에서 중요한 원리입니다(48).

4 Neurobiological mechanism of music improving gait disorder in PD

4.1 Gait disorder symptoms of PD

Gait disorder is a common disabling symptom of PD patients (49). The loss of postural control and altered locomotion patterns in PD cause impaired balance disturbances, falls, tremor, muscular rigidity, bradykinesia, en bloc turns, festination, and FoG, which plays an important role in the quality of life, morbidity, and mortality of patients with PD (50–52). The pathophysiological mechanisms of FoG and postural control involves a large brain network where motor, sensory, and cognitive/emotional systems intersect. Therefore, in 2022, the Journal of the Movement Disorder Society has held a critical panel discussion about gait abnormalities in PD, indicating that it is necessary to develop “systems neuroscience” strategy to study the circuits/networks involved. In most cases, symptoms start in one side of the body with contralateral symptoms appearing within a few years. A quarter to 60% of patients experience freezing of movements usually after several years from onset (53). Therefore, gait recovery is an important goal of rehabilitation programs for patients with PD.

4 파킨슨병(PD)에서 음악이 보행 장애를 개선하는 신경생물학적 메커니즘

4.1 PD의 보행 장애 증상

보행 장애는 PD 환자의 흔한 장애 증상입니다(49). PD에서 자세 조절 상실과 운동 패턴의 변화는 균형 장애, 낙상, 떨림, 근육 경직, 운동 느림, 일괄 회전, 급속 보행, FoG 등을 유발하며, 이는 PD 환자의 삶의 질, morbidité, 및 사망률에 중요한 역할을 합니다(50–52). FoG와 자세 조절의 병리생리학적 메커니즘은 운동, 감각, 인지/정서 시스템이 교차하는 대규모 뇌 네트워크와 관련됩니다. 따라서 2022년 《Movement Disorder Society 저널》은 PD의 보행 이상에 대한 비판적 패널 토론을 개최했으며, 관련 회로/네트워크를 연구하기 위해 “시스템 신경과학” 전략을 개발할 필요가 있음을 강조했습니다. 대부분의 경우 증상은 신체의 한쪽에서 시작되며, 반대쪽 증상은 몇 년 내에 나타납니다. 환자의 25%에서 60%는 발병 후 몇 년 후에 운동 동결을 경험합니다(53). 따라서 보행 회복은 PD 환자의 재활 프로그램에서 중요한 목표입니다.

4.2 Neural mechanisms of PD

It has been recognized that the loss of dopaminergic signaling in many BG regions is the main cause of the motor symptoms of PD (54, 55). Medium spiny neurons in the direct and indirect pathways of the BG circuit control motor promotion and motor inhibition, respectively, and the two work together to complete normal movement. Dopamine can enhance the activity of the direct pathway through the D1 receptor and inhibit the activity of the indirect pathway through the D2 receptor. In the indirect pathway, external globus pallidus (GPe) GABAergic neurons innervate the same interface nuclei and the neighboring subthalamic nucleus (STN). The activation of indirect pathway inhibits GPe activity, and strengthens basal ganglia GABAergic signal by directly relieving the inhibition of interface nuclei and enhancing excitatory STN input, thereby suppressing movement (55). By conceiving a neurorobotic platform to emulate the key components of walking under well-controlled conditions, it has been shown that the subthalamic nucleus (STN) not only encodes the initiation, termination, and amplitude of leg muscle activation, but also determines the encoding of leg muscle synergies during standing and walking (56). Thus, Parkinson’s disease (PD) is mainly characterized by dopamine depletion in basal ganglia motor circuit, which results in tremor, bradykinesia, reduced movement and slow movement, and difficulty in initiating autonomic movement and other motor disorders of PD (55, 57).

With the progress in recording technology, especially the sensing technology from implanted deep brain stimulation (DBS) electrodes, it is possible to perform simultaneously local field potentials (LFP) recordings and electromyographic recordings of patients during walking through a course that induced FoG episodes. The introduction of DBS not only improved treatment of movement disorders but also led to a better understanding of the pathophysiology of these disorders. These studies indicated that some specific oscillatory patterns relative to the gait cycle are modulated in the cortical–subcortical circuits and locomotor network in PD. For example, subthalamic stimulation modulates both large-scale cortical motor-network activity and synchronization in PD (58). Increases in both low beta and theta subthalamic nucleus activity enhances vulnerability to FoG (59). Recenly, neuromuscular circuit mechanisms of FoG in PD has been revealed by simultaneously recording LFPs of subthalamic nucleus and surface electromyography of antagonistic leg muscles and gait kinematics in patients while walking in straight-line and in freezing (60). This study shows that there are specific activation-deactivation abnormalities of oscillatory activity of the subthalamic nucleus both before and during a freeze and subthalamo-spinal circuits entrain the spinal motor neurons to a defective timing and activation pattern. When PD freezers turning into freezing, reciprocity between antagonistic muscles is disturbed, co-contraction of the antagonist muscles is increased and subthalamo-muscular coherence with the gastrocnemius muscles before the freeze is increased as well.

4.2 PD의 신경 메커니즘

BG의 여러 영역에서 도파민 신호 전달의 손실이 PD의 운동 증상의 주요 원인이라는 것이 인정되었습니다(54, 55). BG 회로의 직접 경로와 간접 경로에 위치한 중간 가시 신경세포는 각각 운동 촉진과 운동 억제를 조절하며, 두 경로는 협력하여 정상적인 운동을 완성합니다. 도파민은 D1 수용체를 통해 직접 경로의 활동을 강화하고, D2 수용체를 통해 간접 경로의 활동을 억제합니다. 간접 경로에서 외부 글로부스 팔리두스(GPe)의 GABA 신경세포는 동일한 인터페이스 핵과 인접한 서브탈라미크 핵(STN)을 신경 분포합니다. 간접 경로의 활성화는 GPe 활동을 억제하며, 인터페이스 핵의 억제를 직접 완화하고 STN의 흥분성 입력을 강화함으로써 기저핵의 GABA 신호를 강화하여 운동을 억제합니다(55). 잘 제어된 조건에서 보행의 핵심 요소를 모방하는 신경 로봇 플랫폼을 구상함으로써, 시상 하핵(STN)이 다리 근육 활성화의 시작, 종료 및 진폭을 암호화할 뿐만 아니라, 서 있거나 걷는 동안 다리 근육의 시너지 효과를 암호화하는 역할을 한다는 것이 밝혀졌습니다 (56). 따라서 파킨슨병(PD)은 기저핵 운동 회로의 도파민 결핍으로 인해 떨림, 운동 느림, 운동 감소, 자율 운동 시작 어려움 및 기타 운동 장애로 특징지어집니다(55, 57).

기록 기술의 발전, 특히 이식형 심부 뇌 자극(DBS) 전극에서 얻은 센싱 기술 덕분에, FoG 에피소드를 유발하는 경로를 따라 걷는 동안 환자의 국소 필드 잠재(LFP) 기록과 근전도 기록을 동시에 수행할 수 있게 되었습니다. DBS의 도입은 운동 장애의 치료를 개선했을 뿐만 아니라 이러한 장애의 병리생리학적 이해를 심화시켰습니다. 이러한 연구들은 PD에서 보행 주기에 관련된 특정 진동 패턴이 피질-피질하 회로 및 운동 네트워크에서 조절된다는 것을 보여주었습니다. 예를 들어, 시상하핵 자극은 PD에서 대규모 피질 운동 네트워크 활동과 동기화를 모두 조절합니다(58). 시상하핵의 저주파 베타 및 테타 활동 증가가 FoG에 대한 취약성을 높입니다(59). 최근에는 PD 환자가 직선으로 걸을 때와 동결 상태에서 서브탈라미크 핵의 LFP와 대항 근육의 표면 근전도, 보행 운동학을 동시에 기록함으로써 FoG의 신경근육 회로 메커니즘이 밝혀졌습니다(60). 이 연구는 동결 전후에 시상하핵의 진동 활동에 특이적인 활성화-비활성화 이상이 존재하며, 시상하-척수 회로가 척수 운동 신경세포를 결함 있는 타이밍과 활성화 패턴에 동기화시킨다는 것을 보여줍니다. PD 환자가 동결 상태로 전환될 때, 대항 근육 간의 상호작용이 방해받고, 대항 근육의 동시 수축이 증가하며, 동결 전 가스트로네미우스 근육과의 시상하-근육 간 일치도가 증가합니다.

4.3 Neural mechanism of improvement of gait disorder with music in patients with PD

Motor rhythms depend on different brain regions, such as the auditory cortex, inferior parietal and frontal regions. These regions appear to be unaffected by the pathophysiology of PD, but are not easily accessible due to impaired function of the BG, which senses internal timing and internal rhythms. External rhythm cues, on the other hand, include sensory stimuli such as visual and auditory, and can serve as alternative cues for impaired internal time. Cerebellum has the ability to process time perception and movement execution, and cerebellar injury affects the rapid rhythm process. Thus, the rhythmic stimulation of music and the execution of synchronous movements can recruit the cerebellum to recalibrate the motor sensory feedback signals of the internal rhythm to compensate the explicit time disruption for the BG-SMA-PMC (61). The direct projection of cerebellar and other brain regions by auditory cortex provides an anatomical basis for the influence of rhythmic auditory stimulation on cerebellar activities (62).

Rhythm entrainment is one of the important mechanisms for the successful application of rhythmic music stimulation in the rehabilitation of movement disorders (63). Musical rhythm acts as an activation signal to stimulate the motor system of PD patients to synchronize with the musical rhythm. The use of rhythm music stimulation in patients with PD is mainly to activate rhythm entrainment, that is, to lock in the synchronization of auditory rhythm and body movement. In walking exercises synchronized with rhythm music, patients with PD activate motor networks related to rhythm perception, regulate movement through music, and repeat the same action each time, thus accelerating motor learning and increasing the plasticity of learning (64). For example, when patients perform synchronized movements in response to rhythmic musical stimuli, functional neural connections between the auditory cortex and the executive control network and between the executive control network and the cerebellum increase (65). Rhythmic auditory stimulation can effectively improve walking speed and step length, enhance walking stability, decreases the turn time, and reduces the number and the mean duration of the freezing episodes in a FOG eliciting task (66, 67). Music-based movement therapy improved comprehensive motor functions, including gait velocity, the max ankle dorsiflexion in stance, ankle range of motion, and the max extensor moment in stance in PD patients with FOG (68). A systematic review showed that music-based movement therapy can be used to increase gait stability in PD patients with FOG and improve their quality of life (69). A fMRI study performed on the rhythmic motor behavior of PD patients demonstrated that musical stimulation increased functional neural connectivity between the auditory cortex and the executive control network, and between the executive control network and the cerebellum (70). Therefore, the use of rhythmic auditory stimulation to enhance the functional connection between the auditory area and the motor area (71) can promote the synchronization of the walking movement rhythm with the external musical rhythm, improve the gait and continuously improve the motor ability (72) (Figure 1).

4.3 PD 환자의 보행 장애 개선에 음악의 신경 메커니즘

운동 리듬은 청각 피질, 하부 후두엽 및 전두엽과 같은 다양한 뇌 영역에 의존합니다. 이 영역들은 PD의 병리학적 변화에 영향을 받지 않는 것으로 보이지만, 내적 타이밍과 리듬을 감지하는 BG의 기능 장애로 인해 접근이 어렵습니다. 반면 외부 리듬 단서는 시각적 및 청각적 감각 자극을 포함하며, 손상된 내적 시간에 대한 대체 단서로 작용할 수 있습니다. 소뇌는 시간 인식과 운동 실행을 처리하는 능력을 갖추고 있으며, 소뇌 손상은 빠른 리듬 과정에 영향을 미칩니다. 따라서 음악의 리듬 자극과 동기화된 운동 실행은 소뇌를 활성화하여 BG-SMA-PMC의 내적 리듬에 대한 운동 감각 피드백 신호를 재교정하여 명시적 시간 장애를 보상할 수 있습니다 (61). 청각 피질로부터 소뇌 및 기타 뇌 영역으로의 직접 투영은 리듬 청각 자극이 소뇌 활동에 미치는 영향의 해부학적 기반을 제공합니다 (62).

리듬 동기화는 운동 장애 재활에서 리듬 음악 자극의 성공적 적용을 위한 중요한 메커니즘 중 하나입니다(63). 음악적 리듬은 파킨슨병 환자의 운동 시스템을 자극하여 음악적 리듬과 동기화되도록 하는 활성화 신호로 작용합니다. 파킨슨병 환자에게 리듬 음악 자극을 사용하는 주요 목적은 리듬 동기화를 활성화하는 것, 즉 청각적 리듬과 신체 움직임의 동기화를 고정시키는 것입니다. 리듬 음악과 동기화된 보행 운동에서 PD 환자는 리듬 지각과 관련된 운동 네트워크를 활성화하고 음악을 통해 운동을 조절하며 매번 동일한 행동을 반복함으로써 운동 학습을 가속화하고 학습의 가소성을 증가시킵니다(64). 예를 들어, 환자가 리듬 음악 자극에 반응하여 동기화된 운동을 수행할 때 청각 피질과 실행 통제 네트워크 사이, 그리고 실행 통제 네트워크와 소뇌 사이의 기능적 신경 연결이 증가합니다(65). 리듬 청각 자극은 보행 속도와 보폭을 효과적으로 개선하며, 보행 안정성을 높이고 회전 시간을 감소시키며, FOG 유발 과제에서 동결 에피소드의 수와 평균 지속 시간을 줄입니다(66, 67). 음악 기반 운동 치료는 FOG를 동반한 PD 환자의 보행 속도, 서 있는 자세에서의 최대 발목 dorsiflexion, 발목 운동 범위, 서 있는 자세에서의 최대 신전 모멘트 등 종합적인 운동 기능을 개선했습니다(68). 체계적 문헌 고찰 결과, 음악 기반 운동 치료는 FOG를 동반한 파킨슨병 환자의 보행 안정성을 향상시키고 삶의 질을 개선하는 데 활용될 수 있음을 보여주었습니다(69). 파킨슨병 환자의 리듬 운동 행동을 대상으로 한 fMRI 연구는 음악적 자극이 청각 피질과 실행 통제 네트워크 간의 기능적 신경 연결성을 증가시키며, 실행 통제 네트워크와 소뇌 간의 연결성도 향상시켰음을 보여주었습니다(70). 따라서 청각 영역과 운동 영역 간의 기능적 연결을 강화하기 위해 리듬 청각 자극을 사용하는 것(71)은 보행 운동 리듬과 외부 음악 리듬의 동기화를 촉진하고 보행을 개선하며 운동 능력을 지속적으로 향상시킬 수 있습니다(72) (그림 1).

5 Conclusion

Dysrhythmic walking caused by impaired BG function is one of the main reasons for abnormal gait in PD. The external rhythmic auditory stimulation provided by music can recruits cerebellar and other brain regions. Then, the motor sensory feedback signal of the internal rhythm is recalibrated by rhythm entrainment to compensate for the impaired BG function and induce the walking movement to synchronize with the external musical rhythm. These processes lay the foundation for the treatment and improvement of gait disorders in PD. At present, therapeutic options on PD are not satisfactory. Pharmacological or surgical treatment has a limited effect on alleviating PD symptoms (51). Therefore, a variety of rehabilitation strategies has been used to improve symptoms in PD patients. The combination of conventional treatment and non-pharmacological intervention may be a new direction for the rehabilitation of PD patients and will have a significant beneficial impact on the quality of life of PD patients (73, 74). Studying the neuronal activity in the relevant brain area by using DBS technique to record LFP of neurons during music stimulation will be helpful to illustrate the neurobiological mechanism of music stimulation. On the other hand, musical stimulation is a low cost, easy to control, simple and feasible neuroregulation method, while rhythm is an inherent characteristic of music that can cause synchronization of neural network behaviors. Therefore, combining music therapy with other therapies, such as DBS, is a topic worthy of future research.

5 결론

BG 기능 장애로 인한 리듬 장애 보행은 PD에서 이상 보행의 주요 원인 중 하나입니다. 음악이 제공하는 외부 리듬 청각 자극은 소뇌 및 기타 뇌 영역을 활성화합니다. 이후 내부 리듬의 운동 감각 피드백 신호는 리듬 동기화를 통해 재조정되어 손상된 BG 기능을 보상하고 보행 운동이 외부 음악 리듬과 동기화되도록 유도합니다. 이러한 과정은 PD 환자의 보행 장애 치료 및 개선의 기반을 마련합니다. 현재 PD 치료 옵션은 만족스럽지 않습니다. 약물 치료나 수술적 치료는 PD 증상 완화에 제한된 효과를 보입니다(51). 따라서 PD 환자의 증상 개선을 위해 다양한 재활 전략이 적용되어 왔습니다. 전통적인 치료와 비약물적 개입의 결합은 PD 환자의 재활을 위한 새로운 방향이 될 수 있으며, PD 환자의 삶의 질에 중요한 긍정적 영향을 미칠 것입니다(73, 74). DBS 기술을 사용하여 음악 자극 중 신경 세포의 LFP를 기록함으로써 관련 뇌 영역의 신경 활동을 연구하는 것은 음악 자극의 신경생물학적 메커니즘을 설명하는 데 도움이 될 것입니다. 반면, 음악 자극은 비용이 저렴하고 제어하기 쉬우며 단순하고 실현 가능한 신경 조절 방법입니다. 리듬은 음악의 본질적인 특성으로 신경 네트워크 행동의 동기화를 유발할 수 있습니다. 따라서 음악 치료를 DBS와 같은 다른 치료법과 결합하는 것은 미래 연구에서 탐구할 가치가 있는 주제입니다.

Author contributions

L-ZH: Writing – original draft, Writing – review & editing. ZQ: Writing – original draft, Writing – review & editing.

Funding

The author(s) declare that no financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article.

Conflict of interest

The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.

Generative AI statement

The authors declare that no Gen AI was used in the creation of this manuscript.

Publisher’s note

All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be eval‎uated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.

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