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vol.280:CPGとsensory body schema

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カテゴリー

神経系

 

タイトル

CPGと四肢の位置情報の関係

Biological Pattern Generation: The Cellular and Computational Logic of Networks in Motion👈Cell Sten Grillner et al.(2006)

 

 

なぜこの論文を読もうと思ったのか?

 

● 「~筋」などでなくCPG・module・synergy等の言葉が注目されているが、その本質を理解したいと思ったため。

 

内 容

 

● CPGは運動パターンの生成の基礎を提供する。それに関わらず、感覚入力は外部事象に応答し、CPGの活動を変えることは明らかで重要なことである。

 

● CPGがいつも厳密に固定された行動パターンを生み出すのであれば、動物はオートマティックでステレオタイプのロボットやパレードの兵士のように振舞うでしょう。

 

●  基本的なCPG活動は、様々な感覚メカニズムによる影響を受け、環境変化に動的に適応させることができる。柔軟で変更可能な性質はたくさん要求の変化するこの世界では不可欠な要件です。

 

● 呼吸に関連するもののようないくつかのCPGsは、一生を通して連続的に活動しているが、安静状態の下では静まり、コマンド機能を有するニューロンによって駆動された場合にのみ動員される。

 

● そのようなトップダウン制御の例として明確なものが、歩行のコマンドセンターです。それは、中脳に位置し、CPGがいつ活性されるか、活動レベル(遅い歩行または速い歩行)を決定する。

 

● 圧倒的多数の皮質脊髄ニューロンが脊髄の介在ニューロンに投射するという事実は、必要な「柔軟性」を付加することを意味するかもしれない。

 

● 特定の方向の運動と関連して活性化される皮質脊髄ニューロンは、四肢の方向又は運動相に依存して、異なる運動ニューロン・筋肉にゲートされる運動効果を有することができる。これは、身体に対する手足の実際の位置が連続的に更新される脊椎レベルで「sensory body scheme」が利用可能であることが求められる。様々な求心性(筋肉、関節、靭帯、および皮膚)からの連続的な入力に基づく情報、および遠心性コピーからの情報は、実際に利用可能であることが知られている。両方とも脊髄レベルで統合されており、四肢の姿勢に関する信頼できる情報を提供するのに十分である。

 

● 歩行中の足への同一の感覚入力は、運動の1つの段階においては屈筋を活性化するが、別の段階では伸筋を活性化し得る。これは、機能的に意味のある応答パターンである。swing phase中には屈筋が活性化され、身体を支持するときには伸筋が活動する。この感覚入力の相に依存したゲーティングは、介在ニューロンレベルでの脊髄歩行運動CPGによって行われ、「phase-dependent reflex reversal」と呼ばれている。

 

● 皮質の指令は、四肢の位置に応じて、運動ニューロンの1つまたは他のグループにゲートされる。

 

● 立位と歩行の両方の間、同様の感覚刺激は、下肢が前進位置にあるか後退位置にあるかに応じて、異なる筋肉の組み合わせを活性化することができる。例えば、一側の下肢が屈曲した(前方)位置にあるか、後方に伸びる(後方)位置にあるかに依存して、反対側の下肢の筋肉に反対の運動効果を引き出す。

 

●  四肢の位置に関する感覚情報は、感覚刺激によって誘発される運動効果をゲートすることができ、このゲーティング効果は脊髄レベルで生じ、刺激の瞬間に利用可能な四肢の位置に関する知覚情報に起因するので、我々はフィードバック機構を扱っていない。この脊柱ゲーティング戦略は、皮質コマンドの作業を単純化する。

 

私見・明日への臨床アイデア

 

●本論文から、加齢や疾病により動ける幅が少なくなったり、姿勢が固定化されると機能的な運動パターンが減少し得る。①「とれない」肢位を「とれる」ようになるということ②その肢位を感じられるようになる(四肢の位置に関する情報を知覚できる)ことは、新たな活動パターンを生み出すきっかけになり得る。

 

 

氏名 kakusho shuichi

職種 理学療法士

 

 

 

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