一次運動野(M1)について

くろ　作業療法士

2024年2月16日 18:50

初めまして、くろと申します。
現在、回復期リハビリテーション病院勤務の作業療法士歴4年目の者です。

今回は、「一次運動野」について調べてみました。
多数の書籍、論文から集めた情報をここでアウトプットしていきます。

前頭葉の解剖

前頭葉は、中心前回、上・中・下前頭回、眼窩回、直回などに分かれます。
機能的な分類としては、一次運動野、運動前野、補足運動野、前補足運動野、前頭眼野、前頭眼窩野、前頭前野、ブローカ野、前頭極などに分かれます。

中心前回の同定方法

中心前回の同定方法は、数多く存在します。
主な8種類の分け方を書いてみました。

一次運動野の概要

一次運動野の概要についてです。
一次運動野は、中心前回にあり、神経線維の約3分の1を占め、上記など様々な場所と連絡しています。
特徴として(他部位にもあるが)身体地図が構成されます。
損傷により運動麻痺など、運動障害を示します。

一次運動野の機能と障害

一次運動野には、手続き記憶や運動錯覚などの機能があります。

他には、前庭系、頭頂葉との連携、運動制御などがあります。

一次運動野の役割としては、運動指令を生成すること、があります。
最も低次な段階とされています。

CST（皮質脊髄路）損傷により末梢部優位の機能低下を生じ、大きな損傷ほど、FMAでの点数の改善が少ないとされています。
他部位と連携しながら、歩行能力やサッケード、運動の知覚にも関与しています。

近年、高強度・高頻度運動や大脳皮質の刺激で可塑性が誘発されることも報告されており、今後のさらなる研究・医療の発展に期待です。
ミラーセラピーにより、半球間抑制などの調整が改善され、筋活動を促すことができます。

一次運動野とパーキンソン病

一次運動野はパーキンソン病にも関与します。大脳基底核の影響も大きいと考えられます。

一次運動野に対するrTMS

近年、研究が盛んな「rTMS」も効果的とされ、運動回復を促進させることが報告されています。
LTPやLTDを生じさせる可能性があり、脳の再編成などを調整するとされています。

一次運動野と脳卒中

皮質脊髄路が残存している場合、していない場合と比較して、良好な改善を示しています。
しかしCSTが残存していなくても、網様体脊髄路が残存していれば、歩行能力の改善につながる可能性があります。
WMFTの評価では、動きの質・速さがMALのAOU(使った頻度)には関連しておらず、少しでもよくなれば使うということではないことが示されています。おそらく、大きな改善が見込めた際や麻痺側を使用する意識付け、使用する目的がはっきりとしている場面でないと使わない可能性が高いと考えられます。

aIPS(前部頭頂間溝)と結合しており、運動障害と関連しこの結合が強くなることが示されています。この部位は、物体をどうつかむか、どちらの手で掴むかに関して活動する部位であり、一次運動野への接続を強くすることで、一次運動野の活動に変化があるかもしれません。

一次運動野と長期増強(LTP)/長期抑制(LTD)

一次運動野は、長期増強や長期抑制とも関連しており、高強度の運動が可塑性を促進されることが報告されています。

一次運動野とCM細胞について

可塑性は運動障害の改善に重要なものです。
損傷した運動機能に代わって、まず反対側の運動前野が促進され、
その後病変に隣接している部位が可塑的変化をして運動が改善されていきます。
CM細胞は尾側に存在し、多数のニューロンと結合しています。

CM細胞はその他の細胞と比較して、多数の神経とシナプスを持ちます。
そのため、CM細胞が顕著なヒトでは、損傷により他動物より顕著な運動障害が生じる可能性があります。
特に巧緻動作などに影響するとされています。

一次運動野の運動による変化

一次運動野の神経活動は、行う動作に対して妨げる力が働く場合、強く反応し、助ける力が働く場合、運動に合わせて活動は減少します。
力の方向など、掛け方によって活動が変化することも示唆されています。

また、一次運動野は到達運動を生み出す力の時間とも関連しています。

動作においては、感覚のフィードバックも大切です。
一次運動野にも伝達され、位置などに関する感覚情報を提供しています。

これは、脳の可塑性の話で、巧緻的な動作をさせた場合と、簡単な動作をさせた場合では、巧緻的な動作をさせた場合の方が可塑性が生まれていたことが示唆されています。

点字読者や弦楽器の奏者などは手指の領域が広く、使用頻度により体部位再現が変化することが示唆されています。

一次運動野の損傷と動物種

動物種によって必要とされる運動が違うため、猫ではステップ動作などが障害されやすく、サルでは手指の巧緻性が低下し、人ではその他動物種よりも重度となる可能性があります。

一次運動野と運動療法

運動療法をするうえでは、代償動作などが生じることも多いため、臥位から、視覚的な入力を含めて運動療法を行うことで、意欲や動作の理解、出来栄えなどが確認でき、対象者も能動的になりやすい可能性があります。

一次運動野と幻肢痛

一次運動野は幻肢痛と深くかかわっています。
幻肢痛は幻肢がある対象者の半数以上にＣＲＰＳとして現れます。
切断時の痛みなど対象者によって、またその場において様々な疼痛が現れます。　

幻肢痛にはミラーセラピーも有効で、切断肢の視覚入力と感覚情報の統合につながると考えられます。

一次運動野の線維連絡

線維連絡については、様々な部位と連絡しており、動作を見ているだけでも活動することが示唆されています。
rTMSにおいて、損傷側の一次運動野の刺激により損傷半球を賦活させることで半球間抑制を改善することが報告されています。

一次運動野と難易度調整・慢性疼痛

一次運動野と難易度調整では、訓練のたびにスキルが向上していくような、停滞しないよう設定された運動により運動学習が向上する可能性があります。そのため、定期的に症状の具合に応じて課題を見直すことが必要となるかもしれません。
慢性疼痛にも関与していることも示唆されています。

一次運動野の活動

一次運動野と運動学習

運動の反復のみでは一次運動野が拡大しないことが示唆されています。
そのため、物品を使用し、リーチ動作を行うことや単純な反復とならないような介入が必要とされると考えられます。

一次運動野と高次脳機能障害

一次運動野と内部モデル

一次運動野と小脳

ジストニアについては、基底核や小脳の血流が増加し、一次運動野の血流が減少することで、不随意運動につながっていると考えられます。

一次運動野と神経回路

運動開始前に、一次感覚野が信号を受けとっていることが報告されています。
rTMSの研究でもM1とS1の同時刺激により可塑性が促進されることが報告されています。
このため、「感覚入力を行いながら」であったり、「訓練の道具を感覚が感じやすいようなものに変える」ことも有効であると考えられます。

また、精神疾患にも関連することが示唆されています。

一次運動野と予後

一次運動野損傷の予後に関しては、血中酸素濃度に依存する信号(BOLD信号)がほかの運動関連領野の抑制増加と並行して出現しています。
上肢運動障害はM1、SMA、PM、中脳大脳脚を結ぶ線維の損傷が大きいほど改善度合いが小さいことが報告されています。

一次運動野と皮質脊髄運動神経刺激(PCMS)

PCMSは脊髄損傷の運動回復に対して、運動野にTMSを行って、運動ニューロン到達時のタイミングに合わせて刺激することで回復を促進する戦略とされています。
残存する皮質脊髄結合を強化し回復を図る戦略です。

今回は、いかがだったでしょうか。
網羅的に調べられていないところもありますが、自分なりに調べてまとめてみました。
今後も様々な部位について調べていく予定ですので、これからもよろしくお願いいたします。

何か至らない点や、疑問点、変えた方が良い点、情報が足りないなど、なんでもコメントにお書きください。都度調べ直し改善していきます。

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