【2022年最新】小脳とは?小脳梗塞・小脳出血の症状からMRI・運動失調のリハビリテーション、再生医療まで – 脳卒中/神経系 自費リハビリ施設 | STROKE LAB 東京
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医療者

【2022年最新】小脳とは?小脳梗塞・小脳出血の症状からMRI・運動失調のリハビリテーション、再生医療まで

学生さん
学生さん
小脳の機能が複雑すぎて分かりません。理学療法では何をやればよいのでしょうか?
ストロボ君
ストロボ君
確かに小脳は入力・出力ともに複雑ですし、分類も古典的なものと近年のものでごちゃごちゃしていますよね。

小脳の機能とリハビリテーションの基本を学びましょう!

小脳とは?

 

小脳は、運動調節や平衡感覚をつかさどる、人間の脳の重要な構成要素です。

 

歩行の協調性
姿勢を保つ
筋緊張と随意筋活動を制御する
筋収縮を開始の調整を担う

 

 

ヒトの場合、この部位が損傷すると、細かい動きの制御、姿勢の維持、運動学習などの能力が失われます。

 

小脳は神経細胞が豊富で、脳の神経細胞の80%が密集した細胞層で組織されており、展開したときの表面積は大脳の表面積の75%近くにもなります。

 

 

 

解剖学的位置 MRI

 

 

小脳は脳の後方、後頭葉と側頭葉のすぐ下、後頭蓋窩の中に位置しています。

 

後頭葉と側頭葉のすぐ下、後頭蓋窩の中にあり、これらの葉とは硬膜で覆われた小脳内膜で隔てられています。

 

大脳皮質と同じ高さで、大脳皮質の後方に位置し、第4脳室によって隔てられています。

 

 

構造

小脳は2つの半球からなり、中央の細い部分(vermis:虫部)で結ばれています。小脳は灰白質と白質から成り立ちます。

 

灰白質 – 小脳の表面にあります。しっかりと折り畳まれており、小脳皮質を形成しています。大脳皮質の灰白質は、外側の分子層、中間のプルキンエ細胞層、内側の粒状層の3層に分かれています。分子層には、外側の星状細胞と内側のバスケット細胞という2種類の神経細胞があります。

白質 – 小脳皮質の下に位置します。白質には、4つの小脳核(歯状核、栓状核、球状核、室頂核)が埋め込まれています。

 

 

小脳は、解剖学的「葉」「層」「機能的区分」の3つの方法で細分化されます。

 

解剖学的「葉」
小脳には3つの解剖学的葉があり、区別することができます。 これらの葉は2つの裂け目によって分けられます。
前葉
後葉
片葉小節葉:進化的に最も古い脳の部分(弓状小脳)で、主に平衡感覚と空間識に関与しています。その主な接続は前庭核ですが、視覚や他の感覚入力も受け取ります。

 

 

 

 

 


小脳には3つの層があります。小脳の正中線には、vermis(虫部)があります。小脳の正中線に虫部があり、両側は中間帯です。中間帯の外側には外側半球がある。 外側半球と中間帯の間に構造の違いはありません。

 

機能的区分
小脳は、機能によっても分けられる。小脳には、皮質小脳、脊髄小脳、前庭小脳の3つの機能領域があります。

大脳小脳 – 半側の半球で形成される最大の部門です。運動の計画や運動学習に関与し、大脳皮質と橋から入力を受け、視床と赤核に出力を送ります。また、この領域は筋肉の活性化の調整を調節し、視覚的に誘導される運動において重要です。

脊髄小脳 – 小脳半球の疣贅と中間帯で構成されます。エラー訂正を可能にすることで、身体運動の調節に関与しています。また、固有感覚情報を受け取ります。

前庭小脳 – 機能的には片葉小節に相当します。平衡感覚と眼球反射の制御に関与し、主に目標への固視を行います。前庭系からの入力を受け、前庭核に出力を返します。

 

 

神経

 

小脳は、上・中・下小脳脚と呼ばれる3つの神経線維群によって脳幹に付着しており、その中を求心性線維と求心性線維が通って他の神経系に接続しています。

 

小脳は、3つの小脳脚で脳幹とつながっています。

 

上小脳脚:中脳と連絡・前脊髄小脳路(求心性)+小脳視床路・小脳赤核路・小脳前庭路(遠心性)

中小脳脚:橋と連絡・皮質橋小脳路(求心性のみ)

下小脳脚:延髄と連絡・後脊髄小脳路前庭小脳路・オリーブ小脳路・網様体小脳路(求心性)+遠心性

 

 

 

機能

 

局所機能

 

首、肩、胸部、腹部、股関節などの体幹の動きを調整するのは、小脳虫部です。

遠位四肢筋の制御は、虫部に隣接する小脳半球の中間領域によって行われます。

小脳半球の残りの外側領域は、全身の連続的な運動の計画を行うとともに、運動誤差の意識的な評価に関与します。

 

 

全般的機能

 

小脳は、運動動作の微調整を行うのに不可欠な器官です。小脳の機能不全は、主に運動制御の問題を引き起こします。

小脳の処理には、フィードフォワード処理、発散と収束、モジュール性、可塑性という4つの原理が重要です。

信号処理は、ほぼ完全にフィードフォワードです。信号は、入力から出力までシステム内を移動し、内部にはほとんど伝わりません。

小脳は、限られた数の細胞で入力を受け取り、出力を伝達しています。

小脳系は、同じような構造を持つ数千の独立したモジュールに分かれています。

 

 

血管支配領域 MRI

 

小脳は3本の対になった動脈(椎骨脳底前系に由来する)から血液の供給を受けています。

 

1上小脳動脈(SCA)
2前下小脳動脈(AICA)
3後下小脳動脈(PICA)

 

SCAとAICAは脳底動脈から分岐し、小脳に到達する前に大脳皮質の前面を包んでいます。PICAは椎骨動脈の分枝です。

 

小脳の静脈は上小脳静脈と下小脳静脈から排出される。これらは上腹側静脈洞、横静脈洞、直行硬膜静脈洞に排出されます。

 

 

臨床徴候

 

小脳は、大脳皮質、筋肉、腱、関節からの随意筋運動に関する求心性情報を受け取ります。

 

また、前庭核から平衡感覚に関する情報を受け取ります。小脳半球はそれぞれ身体の同じ側を制御しているため、損傷すると同側性に症状が現れます。

 

小脳の機能障害は、さまざまな症状や徴候をもたらすことがあります。

 

小脳機能障害の原因として最も多いのはアルコール中毒ですが、外傷、多発性硬化症、腫瘍、小脳動脈血栓症、脳梗塞などもあります。

 

臨床像は、影響を受ける小脳の機能領域によって異なります。

 

片葉小節(前庭小脳)の損傷:平衡感覚を失い、歩行が変化します。

 

半球外側部:熟練した随意運動や計画的な運動の障害により、意図した動作ができなくなる(例:急速な交代運動ができないジスアドキネジー)

小脳虫部の損傷:全身の動きの混乱

小脳上部の損傷:歩行障害など、脚の協調性に問題が生じる(≒運動失調)

 

症状の特徴

ジスアドキネジア(拮抗運動反復不全) :急激な交互運動ができなくなること。両前腕を同時に素早く上腕と前腕に動かすように患者に指示します。小脳病変のある側では動作が遅く、不完全になります。

運動失調 – 随意運動障害では、文字を書く、衣服のボタンをかけるなどの細かい動作で振戦が見られます。人差し指で鼻先を押さえるテストは、筋肉の動きの協調性を調べるために行われ、動きが適切に協調されておらず、動きの終わりに振戦が観察されます。下肢でも同様の検査が可能であり、患者に片足のかかとを反対側の足のすねに当てるように指示します。

眼振 – 眼筋の運動失調で、眼球がリズミカルに振動します。眼振を誘発するために、患者は目を水平に回転させる必要があります。

企図振戦-自分から何か動作を起こしたときにふるえが発生するもので、動作が目標に達したときにふるえが最大になります。 人差し指でボタンを押すなどの行為がそれにあたります。 安静時に出現することはありません。

構音障害/滑舌障害 – 喉頭筋の運動失調、言葉が不明瞭になり、音節が分離します。

筋緊張低下 – 小脳のガンマ運動ニューロンへの影響力が低下するため、触診に対する筋肉の抵抗力が低下します。患者は大股で歩き、患側へ傾きます。

 

 

PICAの閉塞はワレンベルグ症候群の原因となります。

ワレンベルグ記事の詳細は↓↓↓

 

 

 

小脳は、多くの種類の行動に関与しているようです。小脳の損傷は、運動の協調性に影響を与えるだけでなく、視覚的な運動識別などの知覚的な能力にも障害を与えます。

 

小脳は、運動制御のための最適な運動指令の予測や、感覚知覚のための今後の感覚事象の予測など、脳の様々な領域の能力を最適化するための予測を行っています。

 

小脳評価は以下の動画で一部学ぶことができます↓↓↓

 

 

理学療法

 

 

理学療法による介入は、小脳損傷者の歩行失調やバランスの不安定性に対する主要な治療法です。

 

理学療法は、運動療法、運動療法、手技療法、教育やアドバイスなどを用いて、小脳損傷後の動きや機能を回復させることを目的としています。

 

理学療法では、以下のようなエクササイズを行います。

 

運動技能の(再)習得を目的とした課題別トレーニング(ロボット型外骨格を使用する場合と使用しない場合があります。)

 

●体幹、肩、骨盤帯の近位筋の制御を取り戻す、または維持することに重点を置いたエクササイズ

●姿勢制御の構成要素である静的・動的バランスと 固有受容感覚の向上を目的としたエクササイズ

●可動域の改善を目的としたストレッチ体操

●ある部分的な体重支持を伴う、または伴わないトレッドミル・トレーニング、機能的電気刺激、コンピュータ技術を使用して画面上のエクササイズゲームなどの補助的なもの(例:Wii、X Box)

 

 

最近の研究の発見は、ニューロリハビリテーションと神経修復を生み出すには、「運動時間よりもバランスへの挑戦のレベルが重要である」ということでした。

 

運動失調の小脳性患者は、バランストレーニングに焦点を当てた自宅での運動プログラムから恩恵を受けることができます(わずか6週間後に有意な改善が見られました)。

 

 

1.バランスへの挑戦のレベルが最も重要であること

 

2.プログラムの個別化、効果の維持を見るために必要であれば継続的な訓練と進行を提供すること

 

が大切になります。

 

 

運動失調リハビリをもっと詳しく↓↓↓

 

四肢の失調に対するリハビリアイデア↓↓↓

 

 

再生医療

 

現在、中枢神経系のニューロン新生を探索する研究が進められています。楽しみですね。

2019年[9])の報告で、成熟した中枢神経系(CNS)には従来の神経発生領域以外の幹細胞集団が存在するという説得力のある証拠が示されました。

 

マウスとヒトの脳周皮細胞(PC)は、脳虚血後に様々な神経系に分化する多能性を示すことが証明されています。

 

重要なことは、虚血誘発性多能性幹細胞が脳卒中後の小脳に存在し、領域特異的な特徴を持つことで、虚血後の機能的な小脳ニューロンの再生の可能性を示唆しています。

 

再生医療動画↓↓↓

 

参考論文

 Keller JL, Bastian AJ.A home balance exercise program improves walking in people with cerebellar ataxia. Neurorehabilitation and neural repair. 2014 Oct;28(8):770-8. 

Sloan Kettering Inst.Cerebellum development and regeneration

Beppu M,et al : Isolation and Characterization of Cerebellum-Derived Stem Cells in Poststroke Human Brain. Stem cells and development. 2019 Apr 15;28(8):528-42. 

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