皆さん、こんにちは。

今日は、精密な手の動きを可能にする脳神経について、興味深い文献がありましたので、お話したいと思います。

前回のブログでヒトの母指は他の霊長類に比べて長く、短母指伸筋・母指屈筋があることで指尖での精密なつまみ動作ができる手の構造になっているというお話をしました。

では、手の構造さえ精密把握に適したものであれば，それで精密把握が可能になるのでしょうか。

答えは「NO」です。

松沢ら（2007）は「精密把握を行うのに必要な感覚情報処理と運動制御を担う神経系が必要となる。運動制御を担う神経系に関しては，精密把握が可能な手を持つ霊長類には存在し，それ以外の霊長類やその他の哺乳類には存在しない神経路が知られている。それが皮質脊髄路の一部をなす，大脳皮質の錐体路ニューロンから脊髄前角の運動ニューロンへの直接結合（CM結合corticomotoneuronal connection）である。」と述べています。

ヒト、類人猿、マカクザル・ヒヒなどの旧世界ザル、フキオマキザルだけがこのCM結合を持っており、精密把握が可能です。

リスザルは手の構造としては母指と他指の偽対向性がありますが、神経系のCM結合がないため精密把握ができません。

つまり、精密把持を行うには手の構造も重要であるが、それ以上にCM結合が重要であると言えるのです。

■脳の損傷

１９６８LawrenceDG、KuypersHGは実験から「CM結合を含む皮質脊髄路が損傷を受けると精密把握できなくなり、それが一生回復しない」という結果を出しました。

しかし、伊佐らの研究グループによって、１つの修正が加えられました。純粋に皮質脊髄路だけの損傷の場合、一旦精密把握はできなくなるが、訓練によって精密把握が回復してくると述べています。

■脳損傷後の可塑性

脳卒中からの回復のために脳内で神経が再結合・再形成・再構築される必要があります。これを「脳の可塑性」と呼びます。

では、どうすれば脳の可塑を促すことができるのか？

そのお話の前に脳卒中を起こした脳はどのような状態なのかを説明したいと思います。

脳卒中を起こしてすぐの急性期では脳内に２つの領域が現れます。

１、コア（虚血中心部）領域

梗塞や出血が起こった場所です。この領域の脳神経細胞は残念ながら死滅します。

２，ペナンプラ（半影部）領域

脳の損傷後、損傷部分の周りが「腫れた」状態になります。腕や足を怪我すると傷口の周りが腫れますが、同じことが脳にも起こります。

血液の供給が低下しており神経が働く上で効率が悪い環境になります。

この領域は神経は生きていますが「気絶した」状態になります。この領域が今後、役立つようになるかはリハビリに影響を受けます。

ペナンブラ領域の「気絶」状態から「覚醒」状態に切り替わっていく時期が「亜急性期」「回復期」で、一番「回復」が実感できます。

脳は「使えば成長するし、使わなければ退化」します。ペナンブラ領域の神経を再度働くように促さないと、機能が停止してしまいます。脳卒中後、麻痺側を使用しない「学習性不使用」が起こるとペナンブラ領域が働く機会が失われてしまいます。

上の脳の写真を見て下さい。脳の模型の隣に白い枝分かれした模型が映っていますが、これは神経の「樹状突起」という部分です。

働いていない神経はこの「樹状突起」自体も失われ、他の神経とも接合しなくなります。

以前のブログで「麻痺側肢は使わなければ良くならない」と述べましたが、脳の可塑性の為に麻痺側肢を使う事で神経を働かせて、神経間の接合を促していく必要があるわけです。

■慢性期に回復は起こるか

従来「亜急性期」を過ぎた「慢性期」（発症後３カ月～１年以降）は回復が難しく、能力が横ばいになる「プラトー」になると考えられていました。しかし、ここ１０年の研究でプラトーを乗り越える方もいるということが証明されています。

PeterG.Levine （2014）は「「学習性不使用」によって「怠惰」になってしまった神経を働かせることで、神経間の結合を構築することができれば、慢性期以降であっても回復することは「可能」である」と述べています

実際の臨床でも発症から数年経っても「感覚がわかるようになってきた！」「指が動いた！」「足首が動いた！」とおっしゃる方に何度もお会いしました。

慢性期以降でも、是非みなさまとチャレンジを続けられたらと思います。

長くなりましたが、ここまでにしたいと思います。

私が若い時に指導して頂いた先生の言葉で、とても印象に残っている言葉があります。

「患者様にプラトーはありません。あるとすればそれはセラピストのプラトーです」

当時、私は自分の技能に行き詰っている時期でとても悩んでいたのですが、この先生のお言葉と臨床指導のお陰でいろいろなことにチャレンジすることができました。

今でも私のリハビリセラピストとしての根幹の言葉になっています。

多くの方が病気を抱えながら必死に戦っておられます。そんな方々のお力になれるように、この言葉を忘れずに今後も向かい合っていければと思っています。

ここまでお読みいただき、ありがとうございました。

加藤でした！

【参考文献・図書】

１）本間敏彦・坂井建夫 .霊長類の親指を動かす筋についてーヒトの手の特徴を考えるー.霊長類研究Primate Res.8:25-31,1992

２）PeterG.Levine .翻訳　金子唯史.エビデンスに基づく脳卒中後の上肢と手のリハビリテーション.株式会社ガイアブックス.2014

３）松沢　哲郎ら.霊長類進化の科学.2007

４）Anne shumway-cook Marjorie H.Woollacott　監訳　田中繁　蜂須賀研二：モーターコントロール　研究室から臨床実践へ　原著第5版.  医歯薬出版株式会社. 2020

みなさん、こんにちは。

今日は、ヒトの手の構造や特徴について興味深い文献を読みましたので、臨床での印象を踏まえながらお話したいと思います。

人類は進化の過程で直立二足歩行を獲得し、それに伴い道具を使用する手を持ち始めました。

本間ら¹⁾は親指を多様に動かせることは、ヒトの手の一番の特徴であり、かつまた道具を使用する為の適応であると述べています。

では、ヒトと他の霊長類との手の違いは何か？をまとめたいと思います。

・親指の構造

ヒトなどの場合は手根中手関節が鞍関節となっており、母指の付け根で回旋運動を行うことができます。また、ヒトは母指の長さが相対的に長く母指を他の指と対向させてうまく指を使うことができます。

ゴリラとヒトの親指の写真

一方、原猿・新世界猿やメガネザルなどは手根中手関節が蝶番関節となっており、親指の付け根での回旋運動が制限されています。

そのため、母指と他の指のふくらみ同士をうまく接触させることができません。

・親指の筋肉

母指球には、短母指外転筋・短母指屈筋・母指対立筋・母指内転筋の４つがあります。

しかしながらスローロリスというサルは短母指外転筋・短母指屈筋・母指対立筋が癒合しあい筋の分化は明瞭ではありません。

オランウータンも短母指屈筋・母指対立筋が癒合し、分離した動きが困難です。

ヒトの母指球筋はそれぞれがよく発達しており、特に短母指外転筋は他の母指球の筋とは独立して存在し、短母指外転筋を単独で収縮させることができます。

母指の手外在筋には長母指外転筋・長母指伸筋・短母指伸筋・長母指屈筋の４つがあります。

短母指伸筋はヒトにだけ存在し、長母指屈筋はヒトでのみ独立した筋として存在しています。（本間・坂井１９９２）

短母指伸筋と長母指屈筋が働くとどんな動きができるの？といいますと

下の写真のように母指のIP関節のみを屈曲させることができます。

この肢位のまま示指との対立位にもっていくと・・・。

指尖つまみという、指先のつまみになります。

小さなものをつかみ上げるとき、針に糸を通すとき、鉛筆での書字、箸の操作・・・。精密な手の動きのときに必要になる動きですね。

鉛筆を持つだけでしたら、母指・示指の対立で可能ですが、実用的な字を書くとなると、母指IP関節の選択的な屈曲は必要不可欠になるかと思います。

では、短母指伸筋と長母指屈筋を活性化すれば、精密な把持が可能となるのかと言われると残念ながらそうはいきません。

先ほど出てきた、母指対立筋がしっかりと働いてくれなければいけませんし、母指を独立して動かせるように尺側（小指側）の安定や虫様筋・背側骨間筋といった中手骨をしっかり安定させる筋肉の活性化が必要です。

また、利用者様の中には、母指球筋、とくに内転筋が短縮し、そもそも母指があまり開かないといった方にもしばしばお会いします。

まずはしっかりと母指を開くことができるようにする必要があるかと思います。

そして、精密な把持の為に必要なのが指の動きだけでなく感覚情報の処理と運動制御です。

持ち上げるものの大きさ、重さ、硬さ・・・様々な感覚情報を元に手指の運動や力加減をコントロールする必要があります。

その為には、実際の物品操作による練習は必要不可欠です。

利用者様によっては、実際の物を持って頂いた方が指が動きやすい方もいらっしゃいます。

「麻痺側肢は使わないと良くならない」

これからも利用者様のお力になれるように、精進していきたいと思います。

以上、道具操作における母指の重要性についてでした。

ここまでお読みいただき、ありがとうございました。

加藤でした！

【参考文献】

１）本間敏彦・坂井建夫 .霊長類の親指を動かす筋についてーヒトの手の特徴を考えるー.霊長類研究Primate Res.8:25-31,1992

２）松沢　哲郎ら.霊長類進化の科学.2007

３）Anne shumway-cook Marjorie H.Woollacott　監訳　田中繁　蜂須賀研二：モーターコントロール　研究室から臨床実践へ　原著第5版.  医歯薬出版株式会社. 2020

前回の投稿から、少し期間が開いてしまいました。

暑い日が続きますが、体調は崩されていませんか？

早く涼しくなってくれるといいのですが・・・。

今回は運動学習シリーズ③として、運動学習の学習効果を持ち越すために大切なことについてお話出来ればと思います。

【学習効果Carry-Over（持ち越し）のために】

①学習の転移

学習の転移とは、以前の練習や別の課題の経験の結果が能動的または否定的に影響することをいいます。

例：ベッド⇔車いすの移乗の運動を学習した結果、車いす⇔トイレの移乗も可能になる

SchmidtとLee（2005）は「学習の転移の量は課題や環境の類似性に依存している。つまり、治療の環境が実際の環境により類似するほど転移はよりよく起こる。」と述べています。

リハビリで「できること」が自宅で発揮できないなんて経験をしたことはありませんか？

リハビリで「できること」を自宅で「していること」にするために、自宅や職場環境などの詳細な情報収集を行い、できるだけ目標とする課題を遂行する時と近い環境を設定し、練習することが大切です。

②学習の定着

運動学習の定着は24時間後に再学習したほうがより完全になるとKrakauer & Shadmehr（2006)は述べています。

回復期の病院を退院した後は、ほとんどの方が毎日リハビリを受けることは難しくなり、「24時間後に」というのはなかなか達成しにくい状況になりますよね。そこで大切なのが、自主練習です。リハビリがない日は是非、無理のない範囲で自主トレを行ってみて下さい。

生活のスケジュールの都合で、自主トレもあまりできないという方もいらっしゃるかと思います。

そんな時は、イメージトレーニングをお勧めします。

運動の想像時には、補足運動野、運動前野、一次運動野といった脳の運動関連領野の興奮性が増加することが報告されています。 (Sharma et al.2006)

もちろん、一番効果的なのは実際に身体を動かす練習ですが、イメージトレーニングは身体的練習が行えない間の学習を高めることができます。

そして、運動学習の定着に外せないのが、睡眠です。

Stickgold R（2005  ）は睡眠が記憶の向上に積極的な役割を果たし、特に運動スキルの記憶が睡眠によって固定すると述べています。運動学習の為、良質な睡眠は不可欠です。

是非、生活リズムや就寝環境（ベッドのマットレス、枕、クッション等）を整えて自分にとって快適な睡眠が取れるように工夫して頂ければと思います。

①から③まであった運動学習についてシリーズですが、今回で一区切りにしたいと思います。

長い文章にお付き合いいただき、ありがとうございました！

加藤でした！

【参考文献】

１）久保田　競：学習と脳－器用さを獲得する脳－. サイエンス社.　2007

２）Anne shumway-cook Marjorie H.Woollacott　監訳　田中繁　蜂須賀研二：モーターコントロール　研究室から臨床実践へ　原著第5版.  医歯薬出版株式会社. 2020

３）森岡周：リハビリテーションのための脳・神経科学入門. 共同医書出版社. 2010

４）道免和久：運動学習から考察するリハビリテーション臨床. Jpn J Rehabil Med Vol.56 No.5  2019.　P391-397

前回は脳卒中運動学習について①ということで、小脳による誤差学習と中脳ドーパミンによる強化学習についてお話しました。

今回は運動学習について、３つの段階の段階があること、それぞれの段階で重要なこと、我々セラピストが臨床でどのような工夫をおこなっているかについてお話したいと思います。

【運動学習の3つの段階】

運動が自動化、つまり無意識的に運動が行えるまでに３つの段階があり、学習の段階によって脳の活動する場所が変化していきます。

①の認知段階は、「試行錯誤」を行っている段階で小脳の誤差学習が強く、感覚への気づきがとても重要です。

この段階の重大な条件は正しい運動指令と運動に関連する感覚の正しい関係の成立となります。

その為、我々セラピストは、利用者様の運動時、あるいは運動前に適切な感覚が入力されるように、筋肉の位置や硬さ・長さを準備し、運動時の関節の運動方向、姿勢コントロール、座面や床と利用者様の重心位置など、様々なことに徒手的に介入し、適切な感覚情報が入力されるように促しています。

写真１　適切な運動のタイミングで筋が活動するように、利用者様の弱い筋肉をセラピストが把持し、筋肉へ固有感覚を入力している

正しい運動の際に学習者は正しい感覚情報に注意を向けることが大切なのですが、転倒に対する恐怖心や非麻痺側での代償的な過活動、痛みによる防御反応などがあると、運動中に感覚情報に注意を向けることが難しくなります。（そもそもこれらのことがあると正しい運動も難しいですが・・・）

その為

◆目標とする課題の難易度を調節

◆転倒の恐怖心をなくすために利用者様の近くにテーブルや手すりを用意するなどの環境設定

（※利用者様によっては近くに掴まるところがあると非麻痺側の過剰な活動が強まる方もいらっしゃるので、その場合はあえて台などを近くにおかないなど、利用者様の特性を評価した上で環境設定を行っています）

◆セラピストによる軽度の接触で恐怖心を軽減するなど、

感覚情報に注意が向くように工夫しています。

そして利用者様は学習課題を理解・意識し、正しい運動を選択して実行する必要があります。

その際に適切なフィードバックが与えられれば、その中の必要な情報は繰り返されることで学習されていきます。②連合段階にあたります。

最終的な目標は運動の自動化ですので、運動の習熟に従って徐々にセラピストの介入量を減らし、利用者様が自分一人で運動ができるように段階付けを行っています。

③自動段階で重要なことは、運動に「過度な注意を必要としないこと」です。

セラピストの声掛けによって、運動中に過度な注意を求めると本末転倒になってしまいます。

声掛けで意識を促すのか感覚情報で無意識的な姿勢・運動コントロールを促すのか、運動学習の習熟度や課題の内容によって見極める必要があります。

【まとめ】

・運動学習には①認知段階②連合段階③自動段階の３つの段階がある

・学習の初期段階は正しい運動の指令と適切な感覚情報の入力が重要で、適切な感覚情報が繰り返されることで運動学習が進む

・学習者は感覚情報に注意を向ける必要がある

・学習者は正しい運動を選択するために課題を理解・意識する必要がある

・「過度な注意を要求」しないで運動が行える神経の基礎を作ることがセラピストの目標である。

長くなってしまいましたので、ここで一区切りにしたいと思います。

次回は、運動学習の定着についてお話できればと思います。

加藤でした。

【参考文献】

１）久保田　競：学習と脳－器用さを獲得する脳－. サイエンス社.　2007

２）Anne shumway-cook Marjorie H.Woollacott　監訳　田中繁　蜂須賀研二：モーターコントロール　研究室から臨床実践へ　原著第5版.  医歯薬出版株式会社. 2020

３）森岡周：リハビリテーションのための脳・神経科学入門. 共同医書出版社. 2010

今日は脳卒中の方々の運動学習についてリハビリ場面での話も加えながらお話ししたいと思います。

かなり長くなりそうですので、何回かシリーズに分けてお話できればと思います。

そもそも運動学習とは何でしょうか？

「運動学習とは望まれるまたは強化すべき運動を生み出すために、練習を通じて運動の正確性と効率性を変化させることである」

LlinasR,Welsh JP：On the cerebllum and motor learning. Curent Opinion in Neurobiology, 3 :958-965, 1993

運動学習は脳卒中後にも起こり、治療に関係なく日常生活の中で代償的行動の方法として起こります。

例えば、非麻痺側での代償活動、麻痺側上肢・手の不使用が代表的な例になるかと思います。適切に麻痺側が使用されないと回復の妨げになる可能性があります。逆に、適切な麻痺側の使用を学習していけば、回復の助けとなります。このように運動学習は身体機能の回復に対して肯定的にも否定的にもなります。

【運動学習のメカニズム】

運動学習は脳の中でどのように行われるのでしょうか？

①小脳による誤差学習

運動を行う際には、一次運動野、運動前野や補足運動野など大脳皮質の様々な場所から運動指令が出ます。

小脳はその運動指令から、現在の状態・感覚情報がどのようになるかを予測します（順モデルと言います）。

そして、運動中の実際の状態・感覚情報から運動指令の過程を生成し、一次運動野、運動前野や補足運動野などの大脳皮質へ投射します（逆モデル）

図①小脳・大脳皮質間の投射

このように、予測された身体の状態・感覚情報と実際の運動中の身体状態・感覚情報が比較照合されることで誤差を検出し、修正することで運動学習が行われます。

そのために固有感覚、視覚、前庭覚などのフィードバック情報はとても大切になります。

運動時、あるいは運動前に適切な感覚が入力されるように、我々セラピストは利用者様の筋肉の位置や硬さ・長さ、関節の運動方向、姿勢コントロール、座面や床と利用者様の重心位置など、様々なことに徒手的に介入しています。

運動学習に重要な固有覚は関節や筋肉からの感覚になりますので、筋肉の状態の改善はとても大切です。

薄くなって硬くなった筋肉をセラピストの手の中に集めて、筋肉が働きやすくなるように介助したり、セラピストの手で筋肉の収縮を促す中で筋肉の硬さを取りつつ、少しずつ長さを出しています。マッサージと勘違いされることもありますが決してマッサージではありません。

このように身体の状況を整えながら、目標としている課題の動作を練習していきます。さきほども述べましたが、運動学習は、脳内の運動プログラムと実際の運動時の感覚情報の誤差による学習なので、学習者の能動的な参加・練習の機会が必要です。

他動運動だけでは運動遂行能力は改善しない（Lotze et al.,2003）

②中脳ドーパミン作動系の強化学習

強化学習とは、「報酬」に対して行動戦略を学習していくことを言います。

図②中脳の位置

中脳は図②のオレンジの部分です。

中脳の一部に黒質と呼ばれる神経核があり、黒質線条体路に沿って線条体に投射し、神経伝達物質であるドーパミンを分泌します。

図③脳の水平断面図　被殻と尾状核を合わせて線条体という（緑に着色）

ドーパミンニューロンは、期待する行動や運動がうまくできた場合や、予期せぬうれしいことが生じた場合に発射頻度が増加します。

ドーパミンが分泌されると脳の各運動領域は・・・

運動野：運動が速く強くできる

運動前野：器用に動かせる

前頭前野：ワーキングメモリー、注意、思考、推理、計画性・・が向上する

側坐核：やる気の向上

いいことばかりですね！昔から「好きこそものの上手なれ」なんていいますが、このドーパミンの作用が大きいです。

強化学習は報酬による学習です。

ここでポイントになるのは、学習者が「予測していた報酬より大きいかどうか」になります。

報酬のそのものの大きさではありません。

強化学習を実際のリハビリ場面で活かすにはどうしたらよいでしょうか？

道免⁵⁾は「患者自身が何をどのように達成すべきか（課題のゴールや報酬の大きさ）を認識し、動作を行う前に、次はこれぐらい達成できるだろうと予測している状態で、動作遂行後に予測よりもうまくできたときにその動作が強化されると考えられる」と述べています。

これらを達成する為、利用者様自身が認識・理解できるゴール・課題設定が重要になります。

我々セラピストは、課題の種類や難易度、動作の説明や指示・声掛けの内容など様々な工夫を行い、利用者様に課題を認識・理解していただけるように心がけています。

また、ゴール・達成すべき課題がイメージしやすいように実生活で患者様・利用者様にとって意味のある課題を練習する、

「課題志向型訓練」も大切にしています。

課題設定と予測以上に「できた！」という利用者様の実感、「こうなりたい、こうしたい」という具体的な目標を大切にすることが、強化学習の観点からも大切であることがよくわかります。

今日は運動学習のメカニズムについてお話しました。

かなり長くなりましたので、今回はここまでにしたいと思います。

次回は運動学習の３つの段階についてお話できればと思います。

ここまでお読みいただき、ありがとうございました！

加藤でした

【参考文献】

１）久保田　競：学習と脳－器用さを獲得する脳－. サイエンス社.　2007

２）Anne shumway-cook Marjorie H.Woollacott　監訳　田中繁　蜂須賀研二：モーターコントロール　研究室から臨床実践へ　原著第5版.  医歯薬出版株式会社. 2020

３）森岡周：リハビリテーションのための脳・神経科学入門. 共同医書出版社. 2010

４）訳　越智淳三：解剖学アトラス　第三版. 　株式会社文光堂. 2002

５）道免和久：運動学習から考察するリハビリテーション臨床. Jpn J Rehabil Med Vol.56 No.5  2019.　P391-397