[신경과학] 13.1 : 움직임을 조절하는 뇌 경로

 

 

이번 포스트에서는 움직임을 조절하는 뇌 경로들에 대해 알아보자.

 

 

 

chapter 12에서 논해본 movement 관련 spinal control circuit은 brain에 의해 control됨.

 

 

 

 

보면 실제로 위 그림과 같이 spinal cord는 뇌의 상당히 다양한 부분으로부터 input을 받을 수 있음.

 

 

 

이 때 brain에서 spinal cord로 descending하는, descending spinal track에는 상당히 다양한 종류가 있음. 이 track은 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있는데, lateral pathway와 ventromedial pathway가 바로 그것임.

 

 

 

 

 

 

이들 pathway는 위 그림과 같이 pathway 중간에 통과하는 spinal cord의 위치에 따라 구분되게 됨. 보면 lateral pathway의 경우 white matter의 lateral한 부분을 통과하는 반면 ventromedial pathway는 ventral & medial한 부분을 통과하는 것을 알 수 있음.

 

 

 

 

 

우선 lateral pathway에 대해서부터 알아보자.

 

 

 

 

 

lateral pathway는 크게 corticospinal tract(pyramidal tract)와 rubrospinal tract로 나누어짐. 이 중 corticospinal tract는 이름에서도 알 수 있는 것처럼 motor cortex→internal capsule→cerebral peduncle→medulla를 거쳐서 spinal cord로 내려오는 pathway임. 이 때 medulla와 spinal cord 사이에서 cross가 일어나게 됨. 이 tract는 100만개 이상의 axon으로 이루어져 있는 꽤나 큰 tract이며, 일반적으로 2/3정도는 motor cortex로부터 출발하고, 나머지 1/3은 parietal lobe의 somatosensory area로부터 출발함.

 

다음으로 rubrospinal tract의 경우 red nucleus로부터 출발하여 medulla를 거쳐 spinal cord로 가게 되는 경로임. 이 때 corticospinal tract와 rubrospinal tract는 모두 같은 종류의 neuron으로 이루어져 있으므로 참고할 것.

 

 

참고로 이 때 이들이 모두 spinal cord 중 lateral side에 projection되므로, distal, flexor motor neuron들이 주로 자극됨.

 

 

 

 

 

corticospinal tract는 arm, hand의 정교한 움직임에 매우 중요함. 그러다 보니 이 부분이 손상을 받게 될 경우 느리고 정확하지 않은 행동을 하게 됨. (이 경우 axial muscle contraction은 정상임에도 이런 현상이 관찰됨. 즉, 이 부분이 손상되더라도 posture는 정상임) 그러나 흥미롭게도 일정 시간이 지나고 나면 rubrospinal tract가 corticospinal tract이 하던 역할을 일부 수행하다 보니 어느 정도 recovery가 일어날 수 있음. 이에 대한 증거로 rubrospinal tract도 없앨 경우 정교한 움직임이 영구적으로 손상된다는 것을 실험을 통해 밝힌 바도 있음.

 

 

사실 진화상 더 하등한 생물일수록 rubrospinal tract이 dominant하게 정교한 움직임을 조절함. 그런데 더 고등한 생물로 갈수록 점차 corticospinal tract이 더 dominant해지게 됨.

 

 

참고로 사람의 경우에도 corticospinal tract 부분이 stroke에 의해 손상을 받은 후 어느 정도는 recovery가 되지만, 그럼에도 finger movement가 fractionation되는 등 완벽히는 recover되지 않는 모습이 관찰되는데, 이는 corticospinal tract specific한 조절과정이 존재하기 때문임.

 

 

 

 

 

다음으로 ventromedial pathway에 대해 알아보자. 이 pathway는 주로 balance, posture 유지에 매우 중요하며, 감각 정보를 받아 이들을 조절하게 됨.

 

 

ventromedial pathway에 포함되는 descending tract에는 크게 4가지 종류가 있는데, 결과적으로 이들 모두 spinal interneuron에서 termination되며 proximal, axial muscle을 control하는데 작용하게 됨.

 

 

 

 

첫 번째 종류는 위 그림 왼쪽에 나타나 있는 vestibulospinal tract임. 이 경우 vestibular nucleus에서 시작되는데, 이 nucleus는 귀의 평형 관련 sensation 정보가 들어가는 곳임. 여기서 출발한 tract는 medulla를 거쳐 cervical spinal cortex 양쪽에 projection됨. 그 결과 머리의 움직임을 조절하기도 하며, 또 한편으로는 ipsilateral side로 다리쪽으로까지 axon을 보내서 다리에 존재하는 extensor muscle을 조절해 우리가 넘어지지 않고 한쪽으로 잘 균형을 잡을 수 있게 도와줌.

 

 

두 번째 종류는 위 그림 오른쪽에 나타나 있는 tectospinal tract임. 이 경우 시각 정보가 들어오는 superior colliculus가 시작점이며, 이후 medulla를 거쳐 cervical spinal cord의 반대편으로 projection됨. 결과적으로 이 tract를 통해서는 visual 신호를 바탕으로 head, eye의 균형을 조절하게 됨.

 

 

 

 

세 번째 종류는 pontine reticulospinal tract임. 이 tract는 위 그림에서 red line으로 나타나 있으며, 이 경우 brain stem 내의 neuron들이 복잡하게 얽힌 pontine reticular formation이 되어있는 pontine nuclei에서 출발하며, 이후 medulla를 거쳐 spinal cord의 같은쪽으로 가게 됨.

 

 

마지막 종류는 medullary reticulospinal tract임. 이 tract는 위 그림에서 blue line으로 나타나 있으며, 이 경우 medulla 내부의 medullary reticular formation된 medullary region에서 출발해 같은 방향의 spinal cord로 가게 됨.

 

 

이 때 pontine reticulospinal tract의 경우 중력에 견뎌서 넘어지지 않게 해주는 작용을 해주고, medullary reticulospinal tract은 우리 몸이 실제로 특정 자세로 움직이게끔 유도해주는 역할을 함.

 

 

 

 

다음 포스트부터는 운동피질(motor cortex)에 대해 알아보자.