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일차운동피질

일차운동피질(一次運動皮質, primary motor cortex, MI) 또는 일차운동겉질은 전두엽의 등쪽(dorsal)에 위치한 대뇌 피질이다. 해부학적으로 중심고랑의 앞에 있으며, 중심고랑의 전후 피질을 감각운동피질(sensorimotor cortex; SMC)라고 하는데 그 중 전방에 있다 하여 전방감각운동피질(ventral SMC; vSMC)라고도 한다. 또한 롤랜드 피질(Rolandic cortex)라고도 한다.

일차운동피질
브로드만 4번 영역
일차운동피질이 녹색으로 표시되어 있다.
정보
식별자
라틴어cortex motorius primus
NeuroNames1910
NeuroLex IDnlx_143555
FMA224854

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 축삭을 척수로 길게 뻗어 척수에 있는 연합 신경 세포와 직접 시냅스를 형성한다.

브로드만 영역 4에 해당한다.

기능 편집

호문클루스 편집

 
운동피질의 각 부위는 서로 다른 영역의 운동기능을 조절한다.

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. 이처럼 각 부위가 서로 다른 신체 부위의 운동 기능을 조절하는 것을 두고 호문클루스라고도 한다. 호문클루스의 각 위치는 우측 그림을 참고하라.

운동 암호화 편집

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]

같이 보기 편집

각주 편집

  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. 
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