脊椎脊髄ジャーナル 35巻6号 (2022年11月発行)

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特集　運動制御の神経生理・機能解剖update—大脳，小脳，脊髄の連関

特集にあたって金　彪 35巻6号 , 2022年11月 , pp.373

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　私事からはじめることとなるが，本誌とのお付き合いは，1996年に当時の三輪書店の三輪敏社長の抜擢により，東京大学脳神経外科の助手であった私が，慶應義塾大学整形外科の講師であられた戸山芳昭先生とともに編集幹事にしていただいたときから始まった．以来，北関東に任地を移しても継続して本誌の編集委員，のちに副編集長として多くの特集に関わってきた．四半世紀にわたり，整形外科，神経内科，脳神経外科の多くの先生方と接する機会，学ぶ機会をいただいたことになる．日本脊髄外科学会の理事さらに代表理事として，専門医教育制度をはじめ学会諸制度の整備に尽力するようになっても，本誌特集を企画する活動は脊椎と脊髄を扱う外科医としての活動の重要な部分を成していたと感じている．

　医科大学の科長教授職を昨年に退官し，本誌編集委員としての活動も今年度で最後，これが最後に担当する特集となるが，かねてより実現したかった企画が，この運動系の神経機能解剖の特集である．

運動制御における大脳-小脳-脊髄の連関ループ—概説金　彪 35巻6号 , 2022年11月 , pp.374-386

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はじめに

　体幹四肢の運動と姿勢をつかさどる脳と脊髄の機能は，5つの系統に要約，大別して考えると，覚えやすく実用的である．実際に，臨床現場で遭遇する症状と，病態，画像所見とを結びつけるのに役に立つ．とりわけ小脳，脳幹（橋），視床をめぐる入力・出力の循環を理解していることは，運動制御の生理と病態を考えるために重要である．当然，脊髄の臨床に携わる外科医にとっても有用である．

　さらに，大脳皮質-線条体-基底核のループが，運動の企図，意思をつくりだすために中心的に重要なものであり，それに接続する系統をシェーマティックに理解していると多くの神経症状が理解できる．

皮質脊髄路の真の機能上山　勉 35巻6号 , 2022年11月 , pp.387-394

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はじめに

　今回「皮質脊髄路の真の機能」と銘打って寄稿させていただくのは，私が都立神経病院勤務時代に大変お世話になった故・谷口真先生が主催された他誌の座談会形式での投稿^16）に若輩ながら参加させていただいたことを契機としている．その投稿では高草木薫先生をはじめ，各分野で経験を積まれた先生方が個人の見解を交えてお話しされているのでご一読いただければ幸いである．

　さて，「皮質脊髄路の機能なんてわかっている」とお考えの先生方がおられるのではないだろうか．しかし，研究レベルでその解剖や機能を観察しようと思うといまだ不明な多いことに驚かされる．私たちが学生時代に習った「皮質脊髄路」や「錐体路」の概念はその機能の一部分でしかない．本稿は先の座談会の投稿をまとめるような形になるが，その後の最近の報告も踏まえて記載したい．

運動制御下行系における間接経路（非錐体路）の重要性—MEPモニタリングの偽陽性知見から金　彪 , 黒川　龍 35巻6号 , 2022年11月 , pp.395-402

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はじめに

　脳腫瘍や未破裂脳動脈瘤の手術において，また最近では脊髄脊椎の術中モニタリングとしても，運動誘発電位（motor evoked potential：MEP）を記録することが一般的に行われている．脳腫瘍の手術では，開頭して腫瘍の近くにある中心前回の脳皮質，一次運動野（4野）を直接電気刺激して，位置に対応する四肢の筋から筋電図を記録する^4,13）．また，動脈瘤の手術など開頭が小さく4野から離れている場合には，経頭蓋的に高電圧で運動野を電極刺激し，記録は筋電図でとることが行われてきた^2,9）．この方法は脊髄脊椎外科の領域でも応用されて，神経外科の場合には脊髄腫瘍，ことに髄内腫瘍の手術に用いるのは普通であるし^5,7,10），整形外科の場合には側弯症の矯正手術などで有用性が確立している^3,12）．

　従来は，術中の振幅の減弱と術後の麻痺が連関しているとして，警報としての有用性を述べる報告が多い．一言でいうとわかりやすく，一見理屈の通りのよい論点である．しかし，350例ほどの髄内腫瘍を手術してきた筆者の実体験として，それは実情から離れている．髄内腫瘍がある患者の術中モニタリングにおいて，筋力低下が起こっていない筋であるにもかかわらず，ベースラインのMEPが記録できないことにしばしば遭遇する．まったく同じ技法，同じ麻酔で，未破裂動脈瘤の手術モニタリングをとるとほぼ100％記録できるのとは対照的である．

　また，腫瘍の摘出中に電位が記録できないほど低下しても，覚醒直後より麻痺がほとんどないことも多く体験する．対照的に，未破裂動脈瘤手術においては，術中のクリップのかけ方によって脳動脈穿通枝が狭窄すると電位が低下し，かけ直して血流の開存を図ると回復するのが通常である．

　これらの体験を踏まえて，consecutiveな58髄内腫瘍症例について集計して分析すると，モニタリング警告としての偽陽性（表 1）が非常に多いことがわかった．すなわち，術中にMEP低下があっても，その筋に麻痺をきたさないことが多かった．また，麻痺がない筋であるにもかかわらず，ベースラインのMEPそのものが術前から導出されないことも多かった^7）．

　これらの事実は，髄内腫瘍手術におけるMEPモニタリングの意義の限界を示すだけでなく，さらに運動生理機能においてMEPが表している経路の役割についても再考を促すものである．

中枢神経系による協調的筋活動の階層制御関　和彦 35巻6号 , 2022年11月 , pp.403-409

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はじめに

　人間の多様な身体運動は，多くの骨格筋の協調的な活動によって成立している．具体的には，多数の骨格筋の活動が時空間的に組み合わされることによって表現される．手指の運動を例に考えてみると，ヒトの手がもつ多様な表現能力は，手指筋27種類の活動のさまざまな組み合わせ，またその組み合わせパタンの経時的変化で説明することができる．また，手の運動を成立させるには，身体全体で手の運動を支える姿勢の形成が必要であり，そのような姿勢制御についても考慮に入れた場合，必要な筋，およびその組み合わせパタンは膨大を極める．さらに，筋は関節に対して冗長である．つまり，1つの関節を動かすのにもその筋活動の組み合わせは無数に存在する．中枢神経系は，このような多くの組み合わせの中から，行動制御に適切なパタンを選択して目的とする運動を遂行していると考えられる．しかし，中枢神経系が筋骨格系のもつこの膨大な冗長自由度を制御する機構は明らかでない．

　この冗長性制御の機構として，Bernstein ^1）は半世紀以上前に「筋シナジー仮説」を提唱した．つまり，筋の組み合わせには基本単位があり，中枢神経系は個々の筋でなく，その基本単位の組み合わせを制御することによって計算負荷を下げているという考えである．近年，d'Avellaら ^4）は，中枢神経系は運動に必要な筋活動パタンを少数の時間基底関数の重み付き線形和によって実現していると仮定した．そして，複数の筋活動信号（electromyography：EMG）に対して非負値因子分解を施し，共変動成分をもつ筋同士を同じ機能モジュールとして定義するアルゴリズムを提唱した．この「筋シナジー」は，把握運動^8），姿勢制御や歩行運動など多くの身体運動や，運動の発達^5），疾病による運動異常^3）など身体運動の適応的変化の背景にある筋活動を高精度で説明できる．その点から，筋シナジー制御は，運動制御の基本原理の1つとして提案されている．また，ロボティックスなど人工物の制御原理の1つとしても広く用いられているが，中枢神経系がこの筋シナジーを形成する仕組みは現在まで明らかになっていない．

　本稿では，協調的筋活動の制御原理の1つと考えられている筋シナジーの神経表現およびそれを用いた運動制御機構に関する現時点での理解について，筆者の研究成果をもとに解説する．詳細は，筆者らの原著論文，論文，総説^2,9,10,12）を参考にしてほしい．

姿勢と歩行の大脳皮質-皮質下構造ネットワーク高草木　薫 35巻6号 , 2022年11月 , pp.411-417

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はじめに

　横断歩道の信号が青に変わるのを待ちながら携帯電話を操作する人々．音の方向を見上げて青信号を確かめると，横断歩道へと踏み出し，足早に駆けていく．彼らの注意は「音の方向と信号の色」や「指の動きと踏み出す一歩」に注がれる一方，「眼球-頭頸部の協調運動や立位や歩行時の姿勢制御」に向くことはない．しかし，手指の巧緻動作や一歩を踏み出すための随意運動の指令が大脳皮質から脊髄に向けて発せられるとき，目的動作を成し遂げるに最適な姿勢制御はすでに整っている．このような姿勢制御は，大脳皮質連合野と大脳基底核・小脳・脳幹・脊髄などの皮質下構造との神経回路の活動によって遂行される．意識に上ることのない姿勢制御という舞台が整ってこそ，随意運動の目的が達せられる．

ALSにおける選択的筋障害—上位運動ニューロンとの関係濵田　雄一 , 園生　雅弘 35巻6号 , 2022年11月 , pp.419-423

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はじめに

　筋萎縮性側索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis：ALS）は，上位運動ニューロン（upper motor neuron：UMN）と下位運動ニューロン（lower motor neuron：LMN）が障害され，全身の筋萎縮・筋力低下が亜急性に進行し，最終的には呼吸筋を含む全身の麻痺に至る予後不良の疾患である．眼球運動が障害されづらいなどの特徴があるが，四肢の筋障害の進行も一様ではなく，さまざまな選択的筋障害が存在することが報告されている．

　ALSにおける筋力低下の主因がLMNにあることは，筋萎縮を伴うこと，針筋電図でも脱神経が認められることなどから明確だが，このような選択性をもたらす原因はUMN側にあるのではという考えがある．これは，ALSはUMN障害から進展するという後述のdying forward仮説とも関連する．「運動制御の神経生理・機能解剖—大脳，小脳，脊髄の連関」という本特集のテーマにもこの問題は関係すると思われるので，これに関する過去の研究とともに本稿で紹介したい．

損傷脊髄の機能回復における運動野からの間接経路の関与伊佐　正 , 三橋　賢大 , 山口　玲欧奈 35巻6号 , 2022年11月 , pp.425-431

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はじめに

　ヒトやマカクザルなどの霊長類において，皮質脊髄路の一部は一次運動野から脊髄運動ニューロンに単シナプス性に結合する．一方で，ネコやげっ歯類においては皮質脊髄路から運動ニューロンへの単シナプス性結合はなく，脊髄内の介在ニューロンを介して運動ニューロンに投射されている．霊長類における単シナプス性の皮質脊髄路の存在は，上肢遠位筋においては母指の対立運動や手指の独立運動などに関わり，げっ歯類などと比較してより巧緻な手指運動を可能にしていると考えられている^9）．

　頸髄損傷などでこの皮質脊髄路が障害された場合には障害側の上下肢に麻痺が生じるが，臨床においては損傷部位や範囲に応じて麻痺の程度やその後の回復予後はさまざまである．一方，マカクザルにおいて頸髄皮質脊髄路を限局的に損傷させた場合は，リハビリテーションによって手指の巧緻運動までもが良好に回復する．この機能回復においては，もともと主経路であった皮質脊髄路自体の神経再生・回路再編は限定的で，それ以外の運動下行路（脊髄間接経路）が大きく寄与していることが筆者らの研究によって明らかになってきている^4,5,17）．

　本稿では，脊髄損傷などにより皮質脊髄路が障害された場合における，脊髄間接経路の機能回復への寄与について，主に霊長類を用いた損傷実験から得られた知見を解説する．

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目次 35巻6号 , 2022年11月 , pp.371

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読者の意見（Letters to the Editor）原稿募集 35巻6号 , 2022年11月 , pp.402

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次号予告 35巻6号 , 2022年11月 , pp.409

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バックナンバー　特集一覧 35巻6号 , 2022年11月 , pp.423

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会告案内一覧 35巻6号 , 2022年11月 , pp.434-435

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編集後記 35巻6号 , 2022年11月 , pp.438

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脊椎脊髄ジャーナル
35巻6号
(2022年11月発行)

電子版ISSN：印刷版ISSN：0914-4412 三輪書店

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