목적 : 전통적으로 잘 알려진 호두를 이용한 손 운동이 대뇌 피질에서 활성화되는 정도와 부위를 분석하여, 손의 운동 기능과 관련된 뇌 부위를 자극할 수 있는지를 알아보고자 하였다. 연구방법 : 정상 성인 12명을 대상으로 호두 돌리기, 나무구슬 돌리기, 맨손 운동과 같은 손의 숙련된 조작이 요구되는 세 가지 운동을 하는 동안 기능적 자기공명영상촬영을 통해 대뇌피질의 활성화되는 부위와 정도를 비교하였다. 결과 : 개별적으로 활성화된 영상을 집단으로 합산한 결과, 손 운동에 주로 관련된 일차운동감각영역, 전운동영역, 보조운동영역에서 활성화를 보였으며, 관심 영역 내 총 활성화된 정도가 호두 돌리기에서 가장 높았고, 나무구슬 돌리기, 맨손 운동 순으로 나타났다. 결론 : 호두 돌리기는 뇌에 많은 감각적 자극을 제공하고, 손안에서 이루어지는 복잡하고 숙련된 동작의 수행으로 대뇌 피질의 다양한 운동 관련 부위를 활성화하고, 그 활성화되는 정도도 높은 것으로 나타났다. 따라서 호두 돌리기는 손의 감각운동기능과 관련된 뇌기능을 활성화시키는 효과가 있을 것으로 추정된다.

We investigated the activation of the cerebral cortex during active movement, passive movement, and functional electrical stimulation (FES), which was provided on wrist extensor muscles. A functional magnetic resonance imaging study was performed on 5 healthy volunteers. Tasks were the extension of right wrist by active movement, passive movement, and FES at the rate of .5 Hz. The regions of interest were measured in primary motor cortex (M1), primary somatosensory cortex (SI), secondary somatosensory cortex (SII), and supplementary motor area (SMA). We found that the contralateral SI and SII were significantly activated by all of three tasks. The additional activation was shown in the areas of ipsilateral S1 (n=2), and contralateral (n=1) or ipsilateral (n=2) SII, and bilateral SMA (n=3) by FES. Ipsilateral M1 (n=1), and contralateral (n=1) or ipsilateral SII (n=1), and contralateral SMA (n=1) were activated by active movement. Also, Contralateral SMA (n=3) was activated by passive movement. The number of activated pixels on SM1 by FES ( pixels) was smaller than that by active movement ( pixels) and nearly the same as that by passive movement ( pixels). Findings reveal that active movement, passive movement, and FES had a direct effect on cerebral cortex. It suggests that above modalities may have the potential to facilitate brain plasticity, if applied with the refined-specific therapeutic intervention for brain-injured patients.

Purpose: The purpose of this study was to investigate the role of the dorsal premotor cortex (dPMC) in reconstruction and learning of novel finger movement sequence. Especially, different structures of practice (blocked vs. random) were introduced to vary the level of contextual interference, and the dPMC activities during the motor preparation phase were manipulated by the transcranial magnetic stimulation (TMS). Methods: Different patterns of serial key press learning tasks were introduced in random or blocked orders while either the real or the sham TMS was applied at the movement preparation stage. Thus, 56 subjects were randomly assigned into Sham-blocked, TMS-Blocked, Sham-random, and TMS-random practice conditions. 3-way ANOVA were performed to identify the group and condition differences. Results: As a result, the Blocked practice group showed fluent task performances regardless of TMS stimulation during the practice periods, while only the Sham-random practice groups showed the effect of contextual interference in the transfer and retention periods. Conclusion: Significant difference of practice effect depended on the presence of TMS stimulation only with the higher contextual interference in the motor preparation stage. The dPMC seems to be responsible for preparation and reorganization of new motor plans when the variability of the task is high. These results supports the forgetting-reconstruction theory to better explain the effect of contextual interference.

본 연구의 목적은 ``bi-directional(양방향성)`` 복합자극에 의한 대뇌 운동피질의 흥분성 조절의 효과를 살펴보는 것이다. 구체적으로 Pitcher 등(2003a)이 제안한 복합 자극이 정상인의 운동피질 흥분성에 미치는 효과와 Wherhahn 등(2002)의 말초 구심성 차단으로 대칭측 대뇌반구의 흥분성 억제가 동측 대뇌반구의 운동피질 흥분성을 촉진시킨다는 연구를 양측성 복합 자극 훈련에 적용하여 운동피질 흥분성에 미치는 효과를 검증하였다. 노인 10명과 성인 15명이 참여하였으며, 피험자들은 단측성 복합 자극을 받고 1주후 양측성 복합 자극을 수행하였다. 복합 자극은 말초신경자극(양측성: 저빈도 3Hz와 고빈도 30Hz; 단측성: 고빈도 30Hz)과 경두개자기자극기로 운동역치의 120% 강도로 대뇌에 직접 자극하였다. 그 결과, 성인과 노인집단 모두 단측성과 양측성 복합자극을 통해 운동유발전위 크기가 증가하였으며, 양측성 복합 자극이 단측성 복합 자극에 비해 운동유발전위 크기가 더 큰 것으로 나타났다. 이러한 연구결과를 통해 인간의 대뇌에 양방향성으로 조절 가능한 시냅스가 존재 할 수 있다는 가능성을 제시하고 있다.

본 연구는 정상 성인과 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 하여 활동관찰, 운동심상, 그리고 거울을 활용한 시각적 착시가 운동피질 활성화에 어떠한 영향을 주는지 신경생리적 측면에서 검증하고자 하였다. 피험자는 정상 성인 10명, 만성 뇌졸중 환자 10명, 총 20명이 참여하여, 다섯 가지의 실험 조건(통제조건, 비활동조건, 활동조건, 심상조건, 거울조건)에서 오른손 엄지와 검지를 메트로놈 1 Hz 신호에 따라 반복적으로 움직이는 과제를 수행하였다. 실험 도구는 경두개자기자극기, 자극 코일, 근전도 시스템, 거울 등이 사용되었다. 실험 결과, 정상 성인과 뇌졸중 환자 모두 거울조건에서 운동유발전위가 가장 큰 것으로 나타났으며, 두 집단 간에는 차이가 없는 것으로 나타났다. 정상 성인의 경우에는 심상조건, 활동조건, 비활동조건 순으로 운동유발전위가 큰 것으로 나타났으며, 뇌졸중 환자의 경우 심상조건과 활동조건은 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, 비활동조건에서 가장 낮은 운동유발전위가 발생하였다.

본 연구의 목적은 양측성 단일 운동 훈련이 만성 뇌졸중 노인의 상지 운동기능회복에 어떠한 영향을 주는지 살펴보고 손상측 대뇌 운동피질 활성화에 미치는 영향에 대해 검증하고자 하였다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위해 총 10명의 만성 뇌졸중 노인들이 양측성 훈련과 단측성 훈련에 각각 5명씩 참여하였으며, 실험을 위해 동작분석 시스템, 경두개자기자극기, 근전도 기기, 재활훈련도구가 사용되었다. 훈련과제는 나무 말뚝 옮기기, 나무 팩 맞추기, 그리고 물 마시기 모방 과제로 구성하여 주 2회 총 16회의 훈련을 실시하였다. 그 결과, 양측성 훈련 집단은 기능적 뻗기 검사에서 최대속도가 증가하였으며, 운동시간이 감소한 것으로 나타났다. 기능적 검사에서도 씨앗 옮기기, 무거운 물건 옯기기 과제에서 수행시간이 감소한 것으로 나타났다. 또한 경두개자기자극기를 활용한 신경생리적 검사에서도 130%, 140%, 그리고 150% 자극 강도에서 운동유발전위의 크기가 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 양측성 단일 운동 훈련이 손상측 상지의 운동기능회복과 대뇌 운동피질 활성화에 긍정적인 효과가 있는 것으로 알 수 있다.