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特集 バランス再考
小脳病変によるバランス障害への理学療法
著者: 菊地豊1
所属機関: 1公益財団法人脳血管研究所附属美原記念病院神経難病リハビリテーション科
ページ範囲:P.809 - P.821
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なぜ,小脳の障害によりバランスの障害が生じるのか.小脳がバランスに重要な役割を担っていることは,萬年1)によれば1899年のバビンスキーによる症例H. M. の記載にまで遡るとされている.バビンスキーが病理解剖により小脳萎縮があることを突き止めた症例H. M. の現象の観察から,アシネルジー(asynergy:共同運動不能)という病態メカニズムを提案して1世紀余り,小脳に関する膨大な神経科学の知見の蓄積による飛躍的な理解の高まりを受け,理学療法においても小脳障害の病態機序に立脚した理学療法が望まれるが,いまだその壁は高い.
小脳の神経学的障害によって生じる運動障害は,同一部位の障害にもかかわらず,多くのバリエーションがあることを臨床的に経験する.図1,動画1に示す2症例はともに純粋小脳型の一病型である皮質性小脳萎縮症(cortical cerebellar atrophy:CCA)だが,対照的な姿勢動揺を示している.同じ病型でこのような現象の違いが生じるのは,小脳のどのようなはたらきによって説明できるのか,それとも小脳系以外の関与によるものなのか.患者個々に最適な理学療法を考案していくためには,このような類似症例の現象の異同を適切に捉えることが求められるだろう.
そこで,本稿では小脳障害の代表疾患である脊髄小脳変性症(spinocerebellar degeneration:SCD)の立位・歩行のバランス障害について,その現象と背景にある神経系の機能変化および修飾要因について概説する.続いて症例提示では小脳失調症のバランス障害が小脳の神経学的欠損(neurological deficit)だけによらず,脳のシステム的な影響を受け得ることについて提示し,小脳障害によるバランス障害を脳のシステム障害として捉える視点を提案したい.なお,SCDは小脳運動失調を共通した症候としつつも,病型により多系統障害が加わり多様な表現型をとるため,本稿では純粋小脳型のspinocerebellar ataxia(SCA)6,SCA31,CCAについて述べていく.
*本論文中,動画マークのある箇所につきましては,関連する動画を見ることができます(公開期間:2020年8月20日)。
なぜ,小脳の障害によりバランスの障害が生じるのか.小脳がバランスに重要な役割を担っていることは,萬年1)によれば1899年のバビンスキーによる症例H. M. の記載にまで遡るとされている.バビンスキーが病理解剖により小脳萎縮があることを突き止めた症例H. M. の現象の観察から,アシネルジー(asynergy:共同運動不能)という病態メカニズムを提案して1世紀余り,小脳に関する膨大な神経科学の知見の蓄積による飛躍的な理解の高まりを受け,理学療法においても小脳障害の病態機序に立脚した理学療法が望まれるが,いまだその壁は高い.
小脳の神経学的障害によって生じる運動障害は,同一部位の障害にもかかわらず,多くのバリエーションがあることを臨床的に経験する.図1,動画1に示す2症例はともに純粋小脳型の一病型である皮質性小脳萎縮症(cortical cerebellar atrophy:CCA)だが,対照的な姿勢動揺を示している.同じ病型でこのような現象の違いが生じるのは,小脳のどのようなはたらきによって説明できるのか,それとも小脳系以外の関与によるものなのか.患者個々に最適な理学療法を考案していくためには,このような類似症例の現象の異同を適切に捉えることが求められるだろう.
そこで,本稿では小脳障害の代表疾患である脊髄小脳変性症(spinocerebellar degeneration:SCD)の立位・歩行のバランス障害について,その現象と背景にある神経系の機能変化および修飾要因について概説する.続いて症例提示では小脳失調症のバランス障害が小脳の神経学的欠損(neurological deficit)だけによらず,脳のシステム的な影響を受け得ることについて提示し,小脳障害によるバランス障害を脳のシステム障害として捉える視点を提案したい.なお,SCDは小脳運動失調を共通した症候としつつも,病型により多系統障害が加わり多様な表現型をとるため,本稿では純粋小脳型のspinocerebellar ataxia(SCA)6,SCA31,CCAについて述べていく.
*本論文中,動画マークのある箇所につきましては,関連する動画を見ることができます(公開期間:2020年8月20日)。
参考文献
1)萬年 甫:小脳症状.増補 神経学の源流1 ババンスキー.pp155-245,東京大学出版会,1992
2)Shadmehr R, et al:Error correction, sensory prediction, and adaptation in motor control. Annu Rev Neurosci 33:89-108, 2010
3)Holmes G:The symptoms of acute cerebellar injuries due to gunshot injuries. Brain 40:461-535, 1917
4)Lisberger SG, et al(永雄総一 訳):小脳.Kandel E(eds),金澤一郎,他(監訳):カンデル神経科学,第5版.pp942-962,メディカル・サイエンス・インターナショナル,2014
5)高草木 薫:姿勢・筋トーヌス(筋緊張)と小脳障害での低トーヌス.宇川義一(編):運動失調のみかた,考えかた—小脳と脊髄小脳変性症.pp68-79,中外医学社,2017
6)Mauritz KH, et al:Quantitative analysis of stance in late cortical cerebellar atrophy of the anterior lobe and other forms of cerebellar ataxia. Brain 102:461-482, 1979
7)Tokuda T, et al:Disturbed modulation of the stretch reflex gain during standing in cerebellar ataxia. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 81:421-426, 1991
8)Horak FB, et al:Cerebellar control of postural scaling and central set in stance. J Neurophysiol 72:479-493, 1994
9)Asaka T, et al:Feedforward postural muscle modes and multi-mode coordination in mild cerebellar ataxia. Exp Brain Res 210:153-163, 2011
10)Tseng YW, et al:Sensory prediction errors drive cerebellum-dependent adaptation of reaching. J Neurophysiol 98:54-62, 2007
11)柳原 大:歩行の制御における小脳機能.Brain Nerve 62:1149-1156,2010
12)Morton SM, et al:Cerebellar contributions to locomotor adaptations during splitbelt treadmill walking. J Neurosci 26:9107-9116, 2006
13)Morton SM, et al:Relative contributions of balance and voluntary leg-coordination deficits to cerebellar gait ataxia. J Neurophysiol 89:1844-1856, 2003
14)Kim YH, et al:Effects of task constraints on obstacle avoidance strategies in patients with cerebellar disease. Gait Posture 37:521-525, 2013
15)Ilg W, et al:Gait ataxia-specific cerebellar influences and their rehabilitation. Mov Disord 28:1566-1575, 2013
16)Ilg W, et al:Consensus Paper:Neurophysiological assessments of ataxias in daily practice. Cerebellum:1-26, 2018. doi:10.1007/s12311-018-0937-2
17)Spampinato DA, et al:Cerebellar-M1 connectivity changes associated to motor learning are somatotopic specific. J Neurosci 37:2377-2386, 2017
18)Jayaram G, et al:Human locomotor adaptive learning is proportional to depression of cerebellar excitability. Cereb Cortex 21:1901-1909, 2011
19)Ugawa Y, et al:Magnetic stimulation over the cerebellum in patients with ataxia. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 104:453-458, 1997
20)Sasaki H, et al:Neuropathological and molecular studies of spinocerebellar ataxia type 6(SCA6). Acta Neuropathol 95:199-204, 1998
21)Gierga K, et al:Spinocerebellar ataxia type 6(SCA6):neurodegeneration goes beyond the known brain predilection sites. Neuropathol Appl Neurobiol 35:515-527, 2009
22)Wang PS, et al:Regional patterns of cerebral glucose metabolism in spinocerebellar ataxia type 2, 3 and 6:a voxel-based FDG-positron emission tomography analysis. J Neurol 254:838-845, 2007
23)Soong B, et al:Metabolic characterization of spinocerebellar ataxia type 6. Arch Neurol 58:300-304, 2001
24)Kawai Y, et al:Prefrontal hypoperfusion and cognitive dysfunction correlates in spinocerebellar ataxia type 6. J Neurol Sci 271, 68-74, 2008
25)Falcon MI, et al:Early cerebellar network shifting in spinocerebellar ataxia type 6. Cereb Cortex 26:3205-3218, 2016
26)Lee YC, et al:Prolonged cortical relay time of long latency reflex and central motor conduction in patients with spinocerebellar ataxia type 6. Clin Neurophysiol 114:458-462, 2003
27)Teo JT, et al:Prolonged cortical silent period but normal sensorimotor plasticity in spinocerebellar ataxia 6. Mov Disord 23:378-385, 2008
28)Nakashima K, et al:Prolonged silent periods produced by magnetic cortical stimulation in patients with cerebellar ataxia. Psychiatry Clin Neurosci 49, 143-146, 1995
29)Lundy-Ekman L:Neuroscience:fundamentals for rehabilitation, 4th ed. pp233-264, Saunders, Philadelphia, 2013
30)Tinazzi M et al:Impaired temporal processing of tactile and proprioceptive stimuli in cerebellar degeneration. PLoS One 8:e78628, 2013. doi:10.1371/journal.pone.0078628
31)Händel B, et al:Visual motion perception deficits due to cerebellar lesions are paralleled by specific changes in cerebro-cortical activity. J Neurosci 29:15126-15133, 2009
32)Huh YE, et al:Vestibular performance during high-acceleration stimuli correlates with clinical decline in SCA6. Cerebellum 14:284-291, 2015
33)Bunn LM, et al:Sensorimotor processing for balance in spinocerebellar ataxia type 6. Mov Disord 30:1259-1266, 2015
34)Schniepp R, et al:Increased gait variability is associated with the history of falls in patients with cerebellar ataxia. J Neurol 26, 213-223, 2014
35)van de Warrenburg, et al:Falls in degenerative cerebellar ataxias. Mov Disord 20, 497-500, 2005
36)Schniepp R, et al:Gait ataxia in humans:vestibular and cerebellar control of dynamic stability. J Neurol 264, 87-92, 2017
37)Schlick, Cornelia, et al:Falls and fear of falling in vertigo and balance disorders:a controlled cross-sectional study. J Vestib Res 25:241-251, 2016
38)Horslen BC, et al:Effects of postural threat on spinal stretch reflexes:evidence for increased muscle spindle sensitivity? J Neurophysiol 110:899-906, 2013
39)Naranjo EN, et al:Vestibulo-spinal and vestibulo-ocular reflexes are modulated when standing with increased postural threat. J Neurophysiol 115, 833-842, 2016
40)Murofushi T, et al:Vestibular evoked myogenic potentials in patients with spinocerebellar degeneration. Acta Otolaryngol 120:821-824, 2000
41)Miyai I, et al:Cerebellar ataxia rehabilitation trial in degenerative cerebellar diseases. Neurorehabil Neural Repair 26:515-522, 2012
42)Bohannon RW, et al:Minimal clinically important difference for change in comfortable gait speed of adults with pathology:a systematic review. J Eval Clin Pract 20, 295-300, 2014
43)Matsugi A, et al:Cerebellar transcranial magnetic stimulation facilitates excitability of spinal reflex, but does not affect cerebellar inhibition and facilitation in spinocerebellar ataxia. Neuroreport 29:808-813, 2018
44)Zatorre, RJ, et al:Plasticity in gray and white:neuroimaging changes in brain structure during learning. Nat Neurosci 15:528-536, 2012
45)Burciu RG, et al:Brain changes associated with postural training in patients with cerebellar degeneration:a voxel-based morphometry study. J Neurosci 33:4594-4604, 2013
46)柴崎 浩:神経診断学を学ぶ人のために,第2版.医学書院,2013
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