운동 피질에서 움직임으로, 다시 운동 피질로

운동 피질은 운동 행동을 제어하기 위해 움직임 특정 신호를 생성하고 이를 척수 회로와 운동신경원(motoneurons)을 통해 근육으로 전달합니다. 정확한 움직임 실행을 위해서는 정밀하고 잘 조정된 근육 활성화 패턴이 필요합니다. 따라서 피질 뉴런의 활동은 움직임 매개변수와 상관 관계가 있어야 합니다. 운동 피질, 척수 네트워크 및 근육의 활동 간의 구체적인 상관 관계를 조사하기 위해, 우리는 팔 움직임을 제어하는 근육으로의 전체 경로를 모의하는 목표 지향적 도달 운동의 신경 제어 모델을 개발했습니다. 이 모델에서 팔은 두 개의 관절(어깨와 팔꿈치)로 구성되며, 이러한 움직임은 여섯 개의 근육(4개의 단일 관절 및 2개의 이중 관절 굴곡근 및 신전근)에 의해 작동됩니다. 근육은 척수 회로에 대한 감각 피드백을 제공합니다. 피질 뉴런은 제안된 직선 궤적과 사전 정의된 벨 모양의 속도 프로필을 기반으로 역 문제를 해결하는 피질 "제어기"로 정의됩니다. 따라서 제어기는 최소 수준의 척수 회로의 작업 특정 활성화를 생성하는 운동 프로그램을 생성하여 결국 의도된 도달 움직임을 실현하는 근육 활성화를 유도합니다. 이 모델을 사용하여 우리는 피질과 운동신경원의 활동 및 움직임 방향 및 기타 움직임 매개변수 간의 상관 메커니즘을 설명합니다. 우리는 운동 피질과 척수에서 신경 활동의 방향 조정이 근육 길이의 방향 특정 동력에서 발생할 수 있음을 보여줍니다. 우리의 모델은 방향 조정이 먼저 근육 힘 수준에서 발생하고, 운동신경원 수준에서 증가하며, 관절의 마찰력, 근육의 수축성 및 근육 길이 및/또는 속도에 대한 감각 피드백의 의존성으로 인해 운동 피질 수준에서 더욱 증가함을 제안합니다.