일차운동피질

일차운동피질(一次運動皮質, primary motor cortex, MI)는 전두엽의 배측에 위치한 대뇌 피질이다. 전운동피질, 보조운동영역, 후두정엽피질 등과 함께 운동을 계획하고 실행하는데 주요한 역할을 하는 대뇌 피질 중 하나이다. 해부학적으로는 베츠세포라고 하는 거대한 뉴런이 분포하는 영역으로 정의된다. 이 베츠 세포는 축삭척수로 길게 뻗어 척수에 있는 연합 신경 세포와 직접 시냅스를 형성한다.

일차운동피질
Ba4.png
브로드만 4번 영역
Blausen 0103 Brain Sensory&Motor.png
일차운동피질이 녹색으로 표시되어 있다.
정보
다른 이름
라틴어cortex motorius primus

일차운동피질에서는 각 신체에 대응되는 부분이 발가락에서 입까지 중심구를 따라 규칙적으로 배열되어있다. 그러나 모든 세포가 정확히 한 운동영역에만 대응되는 것은 아니어서, 서로 다른 운동영역에 대해 여러 개의 세포가 활성화되기도 한다.

브로드만 영역에서는 4번 영역에 해당한다.

운동 암호화편집

1968년에 일차운동피질의 뉴런이 근육에 가하는 힘의 세기와 연관되어있을지도 모른다는 가설이 제시되었다.[1] 운동피질의 뉴런이 활성화되면 신호를 척수로 보내고, 이 신호는 운동뉴런에게 전달되어 궁극적으로 근육의 수축을 야기한다는 것이다. 따라서 운동피질에서 더 많은 뉴런이 활성화되면 더 강한 힘으로 근육을 수축할 것이라는 결론을 내렸다.

그러나 이처럼 단순히 힘에 대해서만 암호화한다는 가설은 1980년대를 거치면서 비판을 받았다.[2][3][4] 존스 홉킨스 대학교의 연구진들은 원숭이들을 대상으로 한 실험에서 특정 방향으로 팔을 움직이게 하며 일차운동피질의 신호를 측정했다. 이들은 원숭이가 팔을 특정 방향으로 움직일 때 뉴런이 가장 크게 흥분하며, 그 반대 방향으로 움직이면 가장 작게 흥분한다는 사실을 발견했다. 이러한 현상을 두고 각각의 뉴런이 운동방향에 마치 투표를 하듯 행동하며, 흥분하는 뉴런의 갯수를 통해 방향을 유추할 수 있다는 가설을 세웠다.

그러나 이러한 주장은 곧 반박에 부딪혔다. 1995년에는 일차운동피질의 뉴런의 흥분 경향이 운동 방향이 아닌 관절을 제어하는 근육의 수축도와 더 강하게 연관되어있다는 사실이 밝혀졌다.[5] 1999년에는 일차운동피질의 뉴런이 손을 움직이는 속도와 더 연관이 있음이 밝혀졌고,[6] 궁극적으로 일부는 운동방향에 관련되어있다면 일부는 힘에 관련되어있음이 알려져 1968년의 가설이 어느 정도 옳았다는 것이 밝혀졌다.[7]

각주편집

  1. Evarts, E.V. (1968). “Relation of pyramidal tract activity to force exerted during voluntary movement”. 《J. Neurophysiol.》 31 (1): 14–27. doi:10.1152/jn.1968.31.1.14. PMID 4966614. 
  2. Georgopoulos, A.P., Kalaska, J.F., Caminiti, R. and Massey, J.T. (1982). “On the relations between the direction of two-dimensional arm movements and cell discharge in primate motor cortex”. 《J. Neurosci.》 2 (11): 1527–1537. doi:10.1523/JNEUROSCI.02-11-01527.1982. PMC 6564361. PMID 7143039. 
  3. Georgopoulos A.P., Kettner, R.E. and Schwartz, A.B. (1988). “Primate motor cortex and free arm movements to visual targets in three-dimensional space. II. Coding of the direction of movement by a neuronal population”. 《J. Neurosci.》 8 (8): 2928–2937. doi:10.1523/JNEUROSCI.08-08-02928.1988. PMC 6569382. PMID 3411362. 
  4. Georgopoulos A.P., Schwartz, A.B. and Kettner, R.E. (1986). “Neuronal population coding of movement direction”. 《Science》 233 (4771): 1416–1419. Bibcode:1986Sci...233.1416G. doi:10.1126/science.3749885. PMID 3749885. 
  5. Scott, S.H.; Kalaska, J.F. (1995). “Changes in motor cortex activity during reaching movements with similar hand paths but different arm postures”. 《J. Neurophysiol.》 73 (6): 2563–2567. doi:10.1152/jn.1995.73.6.2563. PMID 7666162. 
  6. Moran, D.W.; Schwartz, A.B. (1999). “Motor cortical representation of speed and direction during reaching”. 《J. Neurophysiol.》 82 (5): 2676–2692. doi:10.1152/jn.1999.82.5.2676. PMID 10561437. 
  7. Kakei, S., Hoffman, D. and Strick, P (1999). “Muscle and movement representations in the primary motor cortex”. 《Science》 285 (5436): 2136–2139. CiteSeerX 10.1.1.137.8610. doi:10.1126/science.285.5436.2136. PMID 10497133.