運動世界の三つの物語(その2)(上田法治療ジャーナル, Vol.23 No.2, p71-91, 2012) ”
今回は、前回のおとぎ話のより詳しい解説。くどいかもしれません。
それでは、始めます。
運動世界の三つの物語
葵の園・広島空港 西尾幸敏
【運動王国物語をもうちょっと解説】
もう少し学問的な解説も加えておきたい。とは言っても僕は一介の理学療法士である。詳しく正確に説明できるわけでもない。ほんの参考程度にしていただければと思う。各解説に使われた文献を最後に載せておく。
1.運動王国のアイデアは、次の二つの運動制御に関する理論を基に考えられている。
一つは反射型理論で、シェリントンの様々な反射実験を基に発達した。反射型理論では、反射は全ての運動の基礎であると考える。つまり健常な運動とは沢山の反射の連鎖である。求心性感覚入力は遠心性の運動出力により、さらなる神経系を興奮させる筋群を活動させ、協調させる。従って末梢からの入力によって運動をコントロールしようとする。このような考え方を運動コントロールの末梢主義とも言う。
もう一つは階層型理論で、英国の神経生理学者、Sir Huglings Jacksonによって1932年に著された。このモデルは、今日の臨床神経学の基礎を形作っている。このモデルにおいては、運動のコントロールは脊髄におけるもっとも下位のレベルから、脳幹における中位レベル、皮質におけるもっとも高位のレベルへと階層型の構造をしている。感覚刺激が運動を引き起こすという反射型モデルの末梢主義の視点とは反対に、階層型モデルは、運動は神経系内から発せられる筋活動パターンを決定する運動プログラムによって生じるという中枢主義の視点を持っている。反射的な運動は脳卒中や小児麻痺のようにより高位の中枢が傷害された後だけ人の運動を支配する。つまり、より下位のレベルである原始反射に対する高位のコントロールの崩壊がその原因である。
階層型モデルは、高位レベルの随意的なコントロールと下位レベルの反射コントロールを明確に分ける。随意運動は心の中に特定の目標を持って、意志によって開始される。そして、運動の目的によって、無限に多様な形で現れる。反対に反射運動は、刺激の強さと種類、そして反応の強さと種類の間の固定された関係の中で、感覚刺激によって開始される。
しかし階層型モデルでも最近の視点は、もっとも自動的である下位のレベルから、もっとも随意的な高位のレベルまでの間に、より多くのレベルのコントロールが存在すると考えている。また、下位レベルからの情報がより高位レベルに影響することができるという複合的なコントロールの考えもまた含んでいる。
階層型理論では、多くの神経系の障害は、下位レベルの反射に対する高位レベルのコントロールが崩壊し、それによって反射が運動を支配しているせいだと考える。下位レベルの原始反射が解放された時、高位レベルでの協調された運動はブロックされる。反射的反応は、統合されるべきなのにさらに保持され、運動の正常な分化をブロックする。
また階層型においては、運動の回復や運動発達は階段を一歩ずつ上がっていくようにコントロールを獲得していくことである。筋緊張と姿勢的平衡能力の両方の発達は、原始的な脊髄レベルのコントロールから、成熟した皮質でのコントロールへと一歩一歩段階を上がることである。原始反射はもっとも未成熟な反応であり、成熟が起きるにつれ、乳児はそれらの反応を抑制し、立ち直り反応を発達させ始める。中枢神経系でより成熟が進むと、乳児は平衡反応を発達させ始める。
2.王国治療団のアプローチについて
王国治療団が取ったアプローチは、上の二つの運動コントロール理論を基にして、以下のような考え方である。
まず一つは反射型理論を基にして、セラピストはしばしば新生児や脳障害者において反射検査を行うようになる。どの程度反射が運動をコントロールしているかを知ろうとするからである。
また治療のため、セラピストは正常運動を導く良い反射を刺激し、正常運動を妨げる悪い反射を抑制しようとする。例えば、バルーン上の腹臥位の子供を傾けた時、セラピストは、緊張性の伸展や頚反射を抑制しながら、正常な立ち直りや平衡反応を強めようとする。こうすることで、患者はより正常な運動感覚経験をすることができる、と考える。
次に階層型理論はセラピストに以下のような影響を与える。
まず治療的介入は、感覚刺激によってコントロールされるもっとも自動的な下位レベルから、熟練した仕事のような高位の随意的コントロールへと計画される。階層型モデルは、運動の多様性・適応性はもっとも高位のレベルからだけ出てくると考える。それで、治療的介入の目標は、原始反射の存在を確かめ、原始反射が持続することを抑制する。例えば、より高位レベルの平衡反応がコントロールできるように緊張性頚反射による支配を減少させる。またより高位レベルでの協調された運動が可能となるように伸張反射の過剰活動を減少させることである。
ここからは階層型理論に対する疑問について簡単に述べておこう。
一つは下位レベル、つまり脊髄レベルの運動が定型的で自動的かどうかについては疑問がある。つまり物語に出てきたスパイナは単純で回りのことを考えない粗雑な性格だったが、本当はもっと柔軟に回りのことに対処する能力があるのではないかということだ。例えば痛みに対する引き込み反射のように、ある状況では運動コントロールをうまく支配している。トレッドミル上を歩く対麻痺の猫の実験もある。その猫は、より高位からのいかなるコントロールも防ぐために、脊髄を全横断面切断された。しかしトレッドミルの動きを変化させると、その猫は歩くこと、早足(trotting)、駆足(galloping)、引っ掻くこと(scratching)、揺れること(shaking)等の非常に洗練され、協調された移動運動パターンを示した。実は脊髄レベルで生み出される運動はとても多様で状況変化に対して適応的である。単シナプスの伸張反射でさえ、猿と人ではトレーニングによって変容する。反射運動と随意運動の境は実は不明瞭なのである。
階層型理論に対するもう1つの疑問は、脳の筋活性化パターンと運動の特徴的な運動学的パターンが常に一致しないということである。どのようにして人は指と手首の筋肉を使って小さな紙の上に、そして体幹と肩の筋肉を使って大きな黒板の上にそれとわかる独特のサインを書けるのだろうか?あるいは右足や左足で地面に独特のサインを書くこともできる。脳は人間が可能なすべての運動のための独自の筋活性化パターンを持つための十分な容量を持っているとは考えられない。無限に産み出される運動パターンについての全ての筋活性化のプログラムを準備できるとは思えない、ということだ。神経系はいかにして、筋活動の細部を前もって規定することなしに、その様な多くの運動の自由度を組織的にコントロールできるのか?
【文献】
・1と2の内容は以下の文献よりの要約。
Horak FB: Assumptions Underlying Motor Control for Neurologic Rehabilitation.
(ed. by Lister MJ): Contemporary Management of Motor Control Problems.
Proceedings of the ⅡSTEP Conference. FOUNDATION FOR PHYSICAL),1991.