Physiology

Physiology · 8.8

筋機能の脊髄上位による調節。姿勢反射。

Supraspinal regulation of muscle functions. Postural reflexes.

応用トピック
筋緊張の調節と障害歩行障害の分類
症状
転倒転倒恐怖

🧠 運動制御は「外側系=意識的操作」と「内側系=的姿勢」という二重構造を持ち、脳幹(、vestibular nucleus・、pontine reticular formation)は筋緊張を高める興奮性センターとして、大脳皮質・はそれを抑制するブレーキとして対抗する。 を含まない)・除皮質(decortication、を含む)という2段階の実験的は、このブレーキが階層的に外れていく様子をそのまま可視化する。

脊髄上位運動制御の枠組み

脊髄の運動制御は延髄・中脳・小脳+大脳基底核・を基盤とする。運動は意識的()にも的()にも制御されうる(錐体路・錐体外路という用語はここでは用いない)。

走行
機能 意識的な操作・運動協調 姿勢反射(体幹筋)・協調
関連する動き 手指の操作 立位保持

脳幹・皮質から脊髄への主要伝導路

外側路

伝導路 起始・特徴
(80%) 。α運動ニューロンと直接・間接シナプスを形成、ヒト・チンパンジー特有
から脊髄へ。頸筋+一部の上肢大筋を支配し上肢のに関与
顔面筋+舌を支配

内側路

伝導路 起始・特徴
(20%) 。内側に位置する筋を両側性に活性化
から、から入力を受ける
主に興奮性
主に抑制性
から脊髄へ。視覚・聴覚刺激に応答

脳幹の網様体核・前庭核

脳幹には身体の運動に影響する複数の核がある。脳幹は運動ニューロン・介在ニューロンを興奮させ、筋のを高める傾向を持つ。

作用 効果
興奮性 頸筋・体幹筋(姿勢・バランス維持)、、眼球運動を興奮させる
抑制性 大脳皮質、 脳幹による過度のを制限する「中枢」として機能

⚠️ 中枢からの制御がなければ、中脳は全体的な筋緊張を高め続けようとする。 ・除皮質はこの抑制系が失われた状態を人為的に再現する。

姿勢反射

姿勢反射(postural reflex、脳幹が制御)は、立位・移動時にの影響下で平衡を保つための自動的な運動である。姿勢・バランス・運動の円滑さを維持する。またはよりで脳幹と皮質をする・除皮質によってこれらの反射の局在が可視化される(脳損傷・病変でも同様の現象が生じる)。

除脳

中枢(皮質・小脳)が中脳の全体的な興奮効果を抑制できなくなり、身体のが亢進する。

:頭部の位置(前後)が変化するとが活性化し反射を引き起こす。頸筋(が豊富)の伸張変化→頸部の活性化→反射が生じる(主に動物、特にネコで観察される):

  • 頭部が横に傾く→同側の四肢が伸展
  • 頭部が上を向く→後肢が屈曲
  • 頭部が下を向く→前肢が屈曲

除皮質

が存在し中枢に影響を与える:

  • 下肢(伸筋):により強い
  • 上肢(屈筋):により刺激される
  1. 下肢は伸筋緊張が残るが、上肢は屈曲する
  2. が上肢の筋緊張を抑制するためは減弱する
  3. 眼球運動:眼振、
  4. 立ち直り反射:身体が正常な直立位から外れた際に姿勢を修正する反射

大脳皮質による運動制御

、precentral gyrus)はの中枢であり、それに伴う・計画も担う。この領域は筋緊張の調節や精密な感覚-運動協調を要する運動も制御する。

領域 Brodmann野
4野
6野
8野

運動活動の段階

① 筋緊張の調節(↓):皮質は中脳由来(核)のを抑制しようとする——伸筋を抑制し屈筋を刺激する。

の発現・計画・実行

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='association cortex'>連合野</span>の活性化(運動の約800ms前)"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='supplementary motor area'>補足運動野</span>の活性化(約500ms前)"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='premotor cortex'>運動前野</span>の活性化(約5ms前)"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primary motor cortex'>一次運動野</span>の活性化(0ms)"]
  D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='medial pathway'>内側路</span>(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='anterior corticospinal tract'>前皮質脊髄路</span>)で体幹姿勢を安定化"]
  E --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lateral pathway'>外側路</span>(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lateral corticospinal tract'>外側皮質脊髄路</span>)で外側の筋を活性化し運動を実行"]

を行う際は、まず)が体幹姿勢を安定化させ、その数ミリ秒後に運動に寄与する外側の筋群がによって活性化される。

③ 大脳皮質に局在する:眼球運動・手先の技巧・手の回転など、特定のが特殊な運動の実行に特化している。

姿勢反射

反射 内容
視覚性立ち直り反射 様々な視覚情報に基づいて身体位置を修正する
踏み直り反射 を上る」ような踏み出し運動を引き起こす
跳び直り反射 横から押されるとバランスを保つための跳躍様運動が生じる

⑤ 精密な感覚-運動協調を要する運動の調節の背後にある物体に触れるような場面では、視覚系からの情報と手のからの情報が矛盾する。皮質はこうした矛盾を最終的に解決する能力を持つ。

まとめ

  • 脊髄の運動制御は(意識的操作、など)と的姿勢制御、など)の二重構造を持つ。
  • 脳幹(核)は筋緊張を高めるを、大脳皮質・は抑制性入力を与え、両者の対抗関係が最終的な筋緊張を決定する。
  • を含まない)では全身のが強く現れ、除皮質(を含む)では上肢のにより軽減される——この違いがなどの姿勢反射の局在を示す。
  • という時間順序で発現し、による姿勢安定化の後にによる運動実行が続く。
  • 姿勢反射(視覚性立ち直り・踏み直り・跳び直り反射)は、精密な感覚-運動協調を要するの運動制御を担う。