인간 보행의 피각수축 조절에 관한 연구. I. 운동 피질의 국소 경두개 자기 자극에 대한 반응

실험은 인체 보행 동안 발목 굴곡근과 신전근을 조절하는 세그먼트 운동 회로와 피각수축로의 연관성을 평가하기 위해 수행되었으며, 주의가 필요한 자발적 운동 과제와 비교하였다. 운동 피질은 국소 자기 자극 코일을 사용하여 경두개 자극으로 활성화되었다. 각 피실험자에 대해, 경련 억제 성 긴장 자발 수축 동안, 즉, 앞정강이근(TA) 또는 비골근의 자발적 능동수축 동안 운동 유발 전위(MEP)와 자극 강도 간의 적분으로서 전체 입력-출력(I-O) 곡선이 측정되었다. 유사하게, 보행의 스윙 단계나 스탠스 단계의 초기 부분에서 I-O 곡선이 측정되었다. I-O 데이터 포인트는 총 데이터 분산의 >/=80%를 설명할 수 있는 볼츠만 시그모이드 함수로 적합되었다. 자발적 발목 배굴 중 TA의 I-O 곡선과 보행 스윙 단계에서 측정한 TA의 I-O 곡선 간에는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다. 또한, 각각의 과제에서 MEP 진폭과 변동계수 간의 관계에서도 유의미한 차이가 없었다. 보행의 스탠스 단계 동안 평균적으로 비골근 MEP는 자발적 발목 굴곡 동안의 크기에 비해 26% 감소하였다. 또한 스탠스 동안 비활성화된 TA의 MEP는 자발적 발목 굴곡 동안의 크기에 비해 증가하였으며, 6명의 피실험자 중 4명에서 TA MEP는 비골근 MEP보다 컸다. 마지막으로, 스텝 주기의 여러 단계에서 운동 피질을 자극하더라도 주기를 재설정하지 않았다. 다음 스텝의 시간은 주파수 재설정 곡선에서 결정된 예상 시점에서 발생하였다. 이 결과의 한 가지 해석은 운동 피질이 스텝 주기 동안 운동 폭발을 타이밍하는 중심 신경계의 일부가 아닐 수 있다는 것이다. 우리는 보행 중 피각수축로가 신전근 비골근보다 굴곡근인 TA를 더욱 밀접하게 조절하는 것으로 제안한다. 그러나 자발적 작업 중 운동 수준에 주의가 필요한 상황에서는 발목 굴곡근이나 신전근의 세그먼트 운동 회로와 동등하게 연결되어 있다.