リハビリmemo

大学病院勤務・大学院リハビリテーション学所属の理学療法士・トレーナーによる「研究と臨床をつなげるための記録」

ヒトの皮質網様体路と歩行制御

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 旭川医科大学の高草木教授は、皮質網様体路と脳卒中後の片麻痺歩行との関係ついても興味深い仮説を述べています。

 

 一般的に脳卒中後の運動機能は上肢に比べ、歩行のほうが改善しやすいとされています。高草木氏は、大脳皮質や内包を通る皮質脊髄路が損傷しても皮質網様体路が脳幹の歩行誘発野を介して歩行障害の改善に寄与することによって歩行は改善しやすいと推察しています。

 

 そして片麻痺患者の歩行のメカニズムについて以下のような作業仮説を提唱しています。

 

A:右内包損傷のモデル。右の皮質脊髄路が損傷されるため左片麻痺が生じている。

B:歩行の開始前に、非損傷側の運動前野、補足運動野(6野)からの姿勢制御プログラムの信号が皮質網様体路を通じて先行性姿勢制御を誘発する。

C:6野の歩行開始動作のプログラムが4野の下肢領域から外側皮質脊髄路を介して非麻痺側下肢の踏み出しを誘発する。よって歩行の踏み出しは非麻痺側下肢から始まる。

D:6野から皮質網様体路を通じて脳幹の歩行誘発野への信号が網様体脊髄路を介して脊髄のCPGを駆動して歩行を定常化させる。

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図:高草木薫, 2014より引用

 

 皮質網様体路は、歩行開始に先行して姿勢制御を誘発するとともに、脳幹の歩行誘発野へ投射し、CPGの駆動に関与すると考えられているのです。

 

 歩行の開始時に筋緊張が高まり、ウエルニッケマン肢位をとるのも皮質網様体路からの投射が関与していると高草木氏は推測しています。また、歩き始めに非麻痺側下肢から振り出したほうがCPGを駆動させやすいとのことです。

 

 これらの作業仮説も動物実験、病態モデルの研究にもとづいています。では、ヒトの皮質網様体路も歩行制御に関与しているのでしょうか?



 嶺南大学校のYooらは、被殻出血患者57名を対象に皮質網様体路と皮質脊髄路の損傷をDTTを用いて測定し、損傷状態に応じて4つのグループに分類しました。

グループA:皮質脊髄路、皮質網様体路ともに損傷なし

グループB:皮質脊髄路のみ損傷、皮質網様体路は損傷なし

グループC:皮質脊髄路は損傷なし、皮質網様体路のみ損傷

グループD:皮質脊髄路、皮質網様体路ともに損傷

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Fig.1:Yoo JS, 2014より引用改変

 

 そしてこれらのグループと歩行能力との関連を調べました。その結果は以下のようになりました。

グループA:歩行能力の低下なし

グループB:歩行能力の軽度の低下

グループC:歩行能力の中等度の低下

グループD:歩行能力の著しい低下

 

 皮質脊髄路に比べて皮質網様体路が損傷を受けると歩行能力が低下しやすいことが示されています。この結果から、Yooらは、皮質網様体路は主に歩行の制御に関与していると述べています(Yoo JS, 2014)。また、皮質脊髄路と皮質網様体路ともに損傷されている場合は著しく歩行能力は障害されてることが示されました。皮質脊髄路は主に末梢筋を制御し、下肢では足部の動きに関与します。皮質網様体路は主に近位筋の制御に関与するため、双方ともに損傷されると歩行能力が著明に低下すると推測されています。



 さらにKwonらは、軽度脳挫傷後に遅延した歩行障害についてケースレポートを報告しています。

 

 患者は14歳女性、脳挫傷受傷後、近位筋の弱化と歩行能力の低下を認めました。筋電図を行ってみましたが異常はなく、頭部MRI所見にも異常はありませんでした。受傷後、1ヶ月経過したのちも近位筋の弱化と歩行能力の低下が見られたため、DTTによる画像診断を行いました。

 

 その結果、両側の皮質網様体路の断裂が認められたのです。

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Fig.2:Kwon HG, 2014より引用改変

 

 Kwonらは、この結果から、皮質網様体路は歩行能力の回復に寄与しており、また両側性に断裂されると歩行能力の回復が遅延すると推測しています。

 

 

 「皮質網様体路は近位筋を神経支配し、皮質網様体路の損傷は歩行能力の低下に関与し、歩行障害の改善を遅延させる」というこれらの知見から、皮質網様体路が歩行制御に関与しており、脳卒中などの中枢神経病変における歩行機能の改善に寄与している可能性が示唆されているのです。

 

 高草木氏の作業仮説に示されている皮質網様体路による先行性姿勢制御、CPGへの関与はまだヒトの臨床研究では明らかになっていません。これらは今後の研究を待ちたいと思います。しかし、歩行のリハビリにおいて、近位筋の弱化(muscle weakness)、歩行能力の低下、歩行能力の改善遅延が認められる場合は、病態所見と合わせて高草木氏の提唱する皮質網様体路の関与を考慮しても良いのかもしれませんね。

 

 

脳のしくみとリハビリテーション

シリーズ①:小脳の障害像と損傷部位の関係を理解しよう

シリーズ②:ロンベルグ試験から立位姿勢制御のしくみを理解しよう

シリーズ③:脳卒中後の回復メカニズムの新たな発見をキャッチアップしよう

シリーズ④:ヒトの皮質網様体路と姿勢制御 ①

シリーズ⑤:ヒトの皮質網様体路と姿勢制御 ② 

シリーズ⑥:ヒトの皮質網様体路と歩行制御 

シリーズ⑦:ヒトの大脳皮質と姿勢制御 ①

シリーズ⑧:ヒトの大脳皮質と姿勢制御 ②

 

歩行のしくみとリハビリテーション

歩行のしくみ①:CPGについて考えよう

歩行のしくみ②:歩行適応について考える 

歩行のしくみ③:歩行適応の神経メカニズム

歩行のしくみ④:歩行を早く適応させる2つの方法

歩行のしくみ⑤:歩行を早く適応させる2つの方法・その2

歩行のしくみ⑥:歩行の起源

歩行のしくみ⑦:歩き方をデザインする基準

歩行のしくみ⑧:歩行適応における踵接地の役割 

歩行のしくみ⑨:加齢により歩行の適応能力は変化する?①

歩行のしくみ⑩:加齢により歩行の適応能力は変化する?②

歩行のしくみ⑪:歩行速度で余命を予測しよう

歩行のしくみ⑫:歩行速度で転倒リスクを予測しよう

歩行のしくみ⑬:脳卒中後の歩行速度とQOL

歩行のしくみ⑭:生体力学が教える速く歩くためのポイント 

歩行のしくみ⑮:生体力学が教える速く歩くためのポイント②

歩行のしくみ⑯:脳卒中の発症部位と歩行速度

歩行のしくみ⑰:ヒトの皮質網様体路と歩行制御

 

  

参考資料

高草木 薫, ニューロリハビリテーションにおけるサイエンス. 脊髄脊椎ジャーナル. 2014.

 

Reference

Yoo JS, et al. Characteristics of injury of the corticospinal tract and corticoreticular pathway in hemiparetic patients with putaminal hemorrhage. BMC Neurol. 2014 Jun 6;14:121.

Kwon HG, et al. Delayed gait disturbance due to injury of the corticoreticular pathway in a patient with mild traumatic brain injury. Brain Inj. 2014;28(4):511-4.

 

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