This study investigated whether orthodontic force influences the production of osteoprotegerin (OPG) and receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL) in vivo, both of which are affected by cortical activation. Mechanical force was applied to the maxillary premolars of orthodontic patients by fitting the transpalatal arch prior to cortical activation of the gingival tissue. Gingival crevicular fluid (GCF) samples were then collected from each patient using paper strips before and after 1, 3, 7 or 14 days of treatment. The OPG and RANKL levels in the GCF were determined by enzyme-linked immunosorbent assays. The levels of OPG were significantly increased after 1 day of fitting the appliance and decreased to basal levels at 3 days after fitting. In contrast, the RANKL levels were dramatically decreased at 1 day after fitting, but recovered to those of the untreated control at 3 days after the force application. The force-mediated changes in the OPG and RANKL levels of the GCF were unaffected by cortical activation during these experimental periods. Collectively, these results suggest that an acute and severe change between the OPG and RANKL levels plays an important role in stimulating the cellular responses required for alveolar bone remodeling by orthodontic treatment.

목적 : 인간의 뇌는 손상을 받은 후에 자발적인 회복이나 뇌신경 회로의 재조직화를 통해 기존의 기능을 회복 할 수 있다．이러한 뇌의 재조직화가 뇌졸중 환자의 운동 기능회복에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다．최근의 뇌지도화 기법이 발달함에 따라，뇌손상 환자의 운동 기능 회복에 따른 뇌신경망의 재조직화에 대한 몇 가지 기전이 보고되었고，특히 뇌손상 부위에 따라 뇌활성화되는 양상이 서로 다르게 나타날 수 있다고 추정되고 있다．따라서 본 연구는 뇌손상 부위에 따른 뇌 활성도의 양상을 비교하고자 하였다． 연구방법 : 본 연구에 참여한 대상자는 손의 운동 기능이 일상생활을 독립적으로 할 수 있는 정도로 회복되고 그 기능이 서로 비슷한 대뇌피질(n＝2) 또는 방사관(n=2)에 국소적인 손상을 받은 뇌경색 환자 4명과 신경학적 증상에 대한 과거 병력이 없는 정상 성인(n=7)을 대상으로 하였다．환자군에서 도수근력검사，악력，퍼듀-페그 보드와 경상운동의 정도를 측정하였고，모든 대상자는 손가락의 굴곡과 신전을 반복하는 과제를 실시하는 동안，기능적 자기공명영상의 촬영에 참가하였고，이 때 활성화되는 뇌부위를 분석 비교하였다． 결과 : 환자군에서 평가된 손의 운동 기능은 모두 비슷하였지만，뇌 활성화되는 양상은 서로 다르게 나타났다，대 뇌피질에 손상을 받은 환자들은 정상인 및 그들의 비손상측 손 운동시 활성화되는 양상과 같이 운동을 수행한 손의 반대측 일차운동피질에서 활성화를 보였다．방사관에 손상을 받은 환자군은 양측의 일차운동피질에서 활성화를 보였다． 결론 : 뇌손상 부위는 대뇌피질과 방사관으로 분류되었고，손의 운동 기능 회복의 정도는 비슷하였다．하지만 활성화된 부위는 명확하게 다르게 나타났다．따라서 뇌손상 부위에 따라 뇌신경 회로의 재조직되는 형태가 서로 다르게 나타난다는 것을 알 수 있다．이는 뇌신경재활의 영역에서 마비된 손의 기능이 회복됨에 따라 뇌신경망 에서 나타나는 가소성을 증명하는 것으로，환자의 예후 측정과 신경생리학적 기전에 대한 이해를 제공할 것으로 생각된다．

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.

목적: 본 연구는 도구(죽도)를 사용함에 있어 전문성이 있는 검도 선수와 경험이 없는 일반인을 대상으로 검도 동작에 대한 동작 예측 능력과 대뇌 신경 활성화의 차이를 검증하고자 하였다. 방법: 검도 선수 15명과 초보자 15명을 대상으로 시간적 차단기법을 활용한 동작 예측 과제를 수행하였다. 제시되는 검도 기술 영상(머리, 손목, 허리치기)을 보고 최종 타격 위치에 대해 정확하고 신속하게 예측하는 것이다. 과제 수행과 함께 동작 예측에 따 른 대뇌 신경 활성화의 차이를 알아보고자 TMS를 활용한 운동유발전위(MEPs)를 측정하였다. 측정 변인은 예측 정확도와 반응 지연시간(latency) 그리고 운동유발전위이며, 이를 영상 구간에 따라 집단 간 비교 분석하였다. 결과: 분석 결과, 초보자와 비교해 검도 선수가 정확하고 짧은 반응 지연시간을 보여주었다. 영상 길이에 따른 집단 간 비교는 1∼5구간에서 검도 선수가 유의하게 정확한 반응을 하였으며, 반응 지연시간에서는 모든 영상 조건에서 검도 선수가 빠르게 수행하였다. 운동유발전위 차이 비교에서는 1∼2구간과 6구간에서 유의하게 검도 선수가 높았으며, 초보자는 10구간에서만 높은 대뇌 활성화를 보여주었다. 결론: 연구 결과에 나타난 바와 같이, 검도 선수의 우수한 예측 능력은 도구를 사용하는 스포츠 환경에서도 나타날 수 있으며, 동작 예측 능력이 경험을 통해 서 획득된다는 기존 연구결과를 다시 한번 증명하였다. 동작 예측 중에 나타난 도구 사용 전문가의 증가된 대뇌 활성화는 거울 신경이 단순히 신체 간의 운동 일치에 따라 나타나는 것뿐 아니라, 도구의 움직임도 포함되어 거울 신경 기전이 작동할 수 있음을 증명하였다.

본 연구의 목적은 1) 사회적 평가, 경쟁, 금전적 보상을 통한 스트레스 유발 처치가 시공간과제 수행에 미치는 영향과 2) 스트레스와 수행간의 관계를 매개하는 신경효율성의 변화를 조사하는 것이다. 본 연구의 피험자는 평균나이 23.4세의 대학생 15명으로 구성되었다. 피험자들은 스트레스 유발 처치조건과 무 처치조건에서 시각-모터 포인팅 과제를 수행하였고, 스트레스 유발 처치의 효과를 검증하기 위해 과제수행 시 각성측정의 지표인 심박수와 visual analogue scale(VAS)을 통해 경쟁심, 스트레스가 측정되었다. 또 스트레스 유발 처치가 수행력과 뇌 활성화에 미치는 효과를 검증하기 위해 과제수행 정확성과 뇌파(EEG)가 분석되었다. 먼저 스트레스 유발처치가 유의한 각성의 증가를 유발했는지를 검증하기 위해 스트레스 유발조건과 무 조건간 심박수, 경쟁심, 스트레스 척도에 대한 t-검증을 실시하였다. 또 과제수행시 뇌파의 차이를 비교하기 위해 조건(스트레스 유, 무), 뇌반구(좌, 우), 영역(전두, 중심, 두정, 측두, 후두엽)이 반복측정된 분산분석을 실시하였다. 이때 종속변인은 델타, 세타, 알파, 베타, 감마파의 파워값이었다. 분석결과, 스트레스 무 처치조건과 비교해서 유발조건에서 심박수, 경쟁심, 스트레스가 유의하게 증가하였다. 그러나 과제수행정확성은 무 처치조건보다 스트레스 조건에서 더 높은 것으로 나타났다. EEG 분석결과 스트레스 유발조건에서 시공간 정보처리를 담당하는 우뇌의 활성화가 스트레스 무 처치조건보다 높게 나타났고, 특히 이러한 조건별 차이는 과제 관련 뇌 영역인 측두엽에서 나타났다. 이 결과는 스트레스 유발 처치로 인한 과제 수행력 향상의 기전이 과제관련 뇌 영역의 활성화를 유도하는 신경효율성의 증가일 수 있다는 가능성을 제시한다.