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2012.11.29 10:38 - MK@ iTherapist

거울신경세포시스템과 동작관찰훈련(5/6)-거울신경세포시스템과 재활

[글 싣는 순서]

1. 들어가는 말
2. 원숭이의 거울신경세포시스템
3. 인간의 거울신경세포시스템
4. 모방과 경험 그리고 거울신경세포시스템
5. 거울신경세포시스템과 재활
6. 동작관찰훈련의 임상 적용

거울신경세포시스템과 재활

일상적인 자극에서부터 집중적인 연습에 이르기까지 수많은 경험이 신경세포들의 연접 연결을 변화시킬 수 있으며 새로운 수용영역을 구성한다는 근거들이 많아지고 있다1. 또한 뇌졸중 회복 특히 상지운동기능 회복의 크기와 방향은 환경과 특정한 훈련 자극의 특성에 달려 있다2, 3. 뇌졸중 회복 초기에는 경색주변에 성장인자가 풍부하며, 전달물질의 수용기들의 변화 그리고 다른 영양 과정이 진행된다. 이는 연접 형성 또는 가지돌기가 풍부하다는 것을 지지하는 것이다4. 따라서 중재가 시작되는 시점도 중요하다고 할 수 있다.

앞서 언급하였듯이, 운동모방은 동작관찰, 동작상상, 동작실행을 포함하는 여러 단계들을 통합하는 복잡한 인지기능이다. 동작관찰과 동작상상은 모두 겉질척수로의 흥분성을 증가시킨다5, 6. 운동모방은 여러 영역들이 참여하는 네트워크를 통합한다. 이 네트워크들은 필요한 움직임들을 발생시키기 위해 감각입력을 저장된 운동 패턴들로 통합시킨다.

재활분야에서는 치료를 잃어버린 지식이나 기술을 가르치는 것으로 보는 재교육적 견해를 취한다. 잃어버린 운동 기술을 재습득하는 것은 매우 힘들고 시간이 오래 걸리기 때문에 결국 보상전략을 선택하게 된다. 운동회복 과정에서는 교정적 방법과 보상적 방법을 고려해야 한다. 현재 재활분야에서의 치료는 운동결손을 교정(remediation)하기 보다는 운동결손을 우회하는 방법 즉 보상에 초점을 두고 있다7. 이는 보상적 방법이 기능적 결과를 성취하는데 가장 효율적이기 때문이며 이러한 접근에서는 환경적 요구를 달성하기위해 다른 행동들을 사용하기 때문에 기능적 회복은 간과될 수 있다.

교정적 방법은 잃어버린 운동행동을 우회하기보다는 실제로 회복시키는 노력을 한다. 교정적 방법에서는 뇌병변이 손상을 초래하고 신경회로가 복구되고 재구성이 일어나면 그 병변이 치료된다고 가정한다. 교정적 방법에서는 본래의 신경회로가 복구되는 직접적 회복 혹은 인접한 신경회로나 관련있는 회로들이 본래의 기능을 수행하는 간접적 회복이 발생할 수 있다8. 동작관찰과 모방은 간접적 또는 직접적  회복을 통해 신경회로의 재구성에 영향을 줄 수 있는 행동학적 중재가 될 수 있다. 

신경계재활을 위한 거울신경세포시스템에 관한 한 고찰연구에서는 뇌졸중 후 운동기능의 회복과 재구성을 증진하는 모방의 특성을 다음과 같이 서술하였다9. 첫째, 다양한 감각 입력에 반응하여 나타나는 분산된 신경활동 때문에 네트워크의 적절한 활성화를 이끌어내기 위한 여러가지 방법이 가능하다. 둘째, 거울신경세포시스템은 실제적인 운동 출력 없이도 겉질철수로의 촉진을 일으킨다. 셋째, 이 네트워크는 재활분야에서 전형적으로 사용하는 분절된 움직임보다는 이미 학습되어 있으며 생태학적으로 타당한 동작들과 관련이 있다. 넷째, 경험학적 근거들은 운동상상에 의한 기능회복을 제안한다. 즉 모방은 동작관찰과 동작실행의 구성요소를 추가하여 재활을 강화시킨다.  

거울신경세포시스템에 기반을 둔, 뇌졸중 후 운동기능을 회복하기 위한 재활방법들은 동작관찰, 동작상상, 동작실행 조건이 결합되어 결과적으로 모방이 이뤄지는 것으로 간주한다. 뇌졸중 회복을 증진하기 위해 가상 현실 중재를 사용하는 것이 모방의 한 형태로 거울신경세포시스템을 참여시킨다는 것은 흥미로우며, 관찰된 동작을 실제로 실행하는데 관여하는 운동회로를 강화시킴으로써 부분적인 움직임을 가치있게 만들 수 있다10 (그림 1).


(그림1)

뇌졸중 회복에 대한 거울신경세포시스템에 기반을 둔 연습조건을 적용할 때는 병변위치, 남은 운동 기능, 가역성, 운동기능의 재구성, 재활의 시간과 시기 그리고 기간을 고려해야 한다. 뇌졸중 후 기능 회복에 대한 가장 좋은 기회를 얻기 위한 신경계재활의 근거-기반 지침을 구축하려면 추가적인 연구가 필요하다. 거울신경세포시스템-시각겉질에서 마루엽과 운동앞겉질까지-의 경우, 운동겉질이 손상되지 않는 겉질하 영역인 속섬유막 병변은 뇌졸중 재활에 유용할 것으로 사료되는 거울신경세포시스템이 온전히 남아있을 가능성이 있다. 거울신경세포시스템에 관한 이해를 임상적 실기로 전환하려면 어떤 환자 사례가 적합할 것인가를 알아보는 예측 모형을 고안하기 위한 추후 연구가 필요하다.


[참고문헌]

1 Merzenich MM, Jenkins WM, Johnston P, Schreiner C, Miller SL, Tallal P. Temporal processing deficits of language-learning impaired children ameliorated by training. Science. 1996; 271: 77-81.

2 Nudo RJ, Wise BM, SiFuentes F, Milliken GW. Neural substrates for the effects of rehabilitative training on motor recovery after ischemic infarct. Science. 1996; 272: 1791-4.

3 Taub E, Crago JE, Burgio LD, et al. An operant approach to rehabilitation medicine: overcoming learned nonuse by shaping. J Exp Anal Behav. 1994; 61: 281-93.

4 Cramer SC, Chopp M. Recovery recapitulates ontogeny. Trends Neurosci. 2000; 23: 265-71.

5 Tremblay C, Robert M, Pascual-Leone A, et al. Action observation and execution: intracranial recordings in a human subject. Neurology. 2004; 63: 937-8.

6 Hari R, Forss N, Avikainen S, Kirveskari E, Salenius S, Rizzolatti G. Activation of human primary motor cortex during action observation: a neuromagnetic study. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998; 95: 15061-5.

7 Small SL, Buccino G, Solodkin A. The mirror neuron system and treatment of stroke. Dev Psychobiol. 2010.

8 Friel KM, Nudo RJ. Recovery of motor function after focal cortical injury in primates: compensatory movement patterns used during rehabilitative training. Somatosens Mot Res. 1998; 15: 173-89.

9 Buccino G, Solodkin A, Small SL. Functions of the mirror neuron system: implications for neurorehabilitation. Cogn Behav Neurol. 2006; 19: 55-63.

10 Holden MK. Virtual environments for motor rehabilitation: review. Cyberpsychol Behav. 2005; 8: 187-211; discussion 2-9.

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