말단 척수 주변부 전기자극에 의한 대뇌피질척수로의 중추운동신경전도와 무반응기의 변화에 관한 연구

Abstract

전기자극에 대한 신경생리학적 반응은 신경생리학 분야에서 동물실험의 single cell 반응으로 연구되어져 왔으나 실험적 접근의 어려움으로 인하여 연구되지 인체에서는 못하고 있는 상태이다. 특히 전기자극이 중추운동신경계에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 말단 척수 주변부의 경피적 전기자극에 의해 일어나는 중추 운동신경계의 생리학적 변화를 대뇌피질 운동유발전위와 무반응기를 이용하여 관찰하고 중추운동신경계에 미치는 전기자극의 영향을 알아보고자 시행하였다. 건강한 성인 22명을 대상으로 하여, 조건자극으로 하지를 지배하는 말단 척수부에 해당하는 제 12 흉추 주변부에 간섭파(interferential current therapy)를 이용한 심부 전기자극을 시행하였다. 조건자극에 대한 신경생리학적 반응은 직접 전기자극이 가해지는 부위인 말단 척수부에 지배되는 하지근육(전경골근)과 조건자극이 가해지지 않은 말단 척수의 원위부인 경수에 지배되는 상지근육(소지외전근)에서 대뇌피질 및 척수 운동유발전위와 무반응기를 검사하였다. 조건자극 전 후에 같은 조건자극에 대한 상 하지의 말초 신경계의 전기생리학적 변화는 선 실험자료를 기준으로 하였다. 신경생리학적 반응에서 관찰한 변수는 각 자극에 대한 대뇌피질 및 척수 운동유발전위의 잠시 및 진폭과 무반응기 기간을 측정하였다. 조건자극 후 대뇌피질과 척수 운동유발전위의 잠시는 상하지 모두에서 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 조건자극 후, 운동유발전위의 진폭은 조건자극 후 하지에서 대뇌피질 자극 시 4.90±3.78 mV에서 2.57±2.68 mV로, 요수자극 시 1.62±1.51 mV에서 0.88±0.57 mV로 감소되었고, 조건자극 후 상지에서는 대뇌피질 자극시 6.15±3.23 mV에서 3.23±2.69 mV로, 경수 자극시 2.20±1.21 mV에서 1.49±1.00 mV로 유의하게 감소되었다(p<0.01). 대뇌피질과 척수 운동유발전위를 이용한 무반응기 기간을 측정한 결과, 하지에서 각각 43.55±15.29 ms에서 34.86±26.35 ms로, 49.00±16.24 ms에서 28.70±12.62 ms로 감소되었고 상지에서 각각 110.97±54.81 ms에서 64.63±44.95 ms로, 67.31±17.47 ms에서 55.83±37.46 ms로 감소되었다(p<0.01). 이상의 결과로 척수 주변부의 특정 전기자극 시 자극부위의 척수와 자극부위가 아닌 원위부(remote area) 척수 모두 중추성 운동신경전도속도에는 변화가 없이 진폭이 감소되는 척수전각세포 흥분도 감소가 관찰되며 무반응기 기간의 감소로 보아 중추운동신경 억제체계가 재억제되는 것을 알 수 있다. 또한 전기자극이 자극부에 의해 지배되는 하지 뿐만 아니라 직접 자극이 되지 않은 경수에 의해 지배되는 상지에서도 같은 영향을 보인 것은 자극받은 국소적 영향뿐 아니라 전 척수에서 대뇌피질척수로의 억제성에 영향을 준다는 것을 알 수 있다. ; This study is proposed to evaluate the electrophysiologic changes in central motor conduction and in the silent period after paraspinal transcutaneous electrical stimulation near caudal area of the spinal cord. Conditioning stimulation was applied to the T12 paraspinal area for 20 minutes using interferential current therapy (80-100 Hz) in 22 healthy subjects. The amplitude and latency of central motor conduction and duration of the silent period (SP) were measured in motor evoked potential (MEPs) and SP studies by using a magnetic stimulator before and after the conditioning stimulation. These variables were recorded in the right Tibialis anterior muscle, innervated from the stimulated spinal area corresponding to the conditiong spinal level, and the right Abductor pollicis brevis, innervated from the cervical cord not directly stimulated by transcranial and spinal stimulation. After conditioning stimulation, 1) the amplitudes of the central motor conduction decreased (p<0.01), and the latencies did not change in both the cervical and lumbar muscles in the transcranial and spinal MEP studies, and 2) the duration of SP was decreased in the same manner. (p<0.01) These results mean that the excitability of anterior horn cells decreases and the supraspinal inhibitory mechanism of the central motor conduction is suppressed by a certain conditioned electrical cutaneous stimulation in the entire spinal cord.