運動失調および小脳機能

運動失調は、運動における協調の欠如、またはより具体的には、筋肉運動の協調の欠如の神経学的徴候である 。 それは様々な原因を有することがあり、様々な疾患の症状である。 異なる形態の運動失調には、

  • 半身心 – 身体の片側のみ
  • 失調症 – 穏やかな姿勢で、手足の動きが不安定で不安定な歩行を引き起こす
  • 無力症 – 一般的な筋肉衰弱
  • dyschronometria – 歪んだ時間知覚
  • 構音障害 – 音声障害
  • 嚥下障害 – 嚥下困難
  • 低緊張 – 低筋緊張
  • dysmetria – アンダーシュートまたはオーバーシュートの動き
  • dysdiadochokinesia – 急速に交代する能力の障害

異なる形態の運動失調

小脳性運動失調

小脳は運動と運動計画の精密な調整を担当している。 それは、マルチモーダルな神経情報を統合して、あなたがスムーズに動いていることを確認し、適時に反応し、動きを調整します。 あなたが暗闇の中であなたのリビングルームを歩いているとしたら、影に隠されたボックスを見ることができなかった…幸いなことに、あなたは速やかに回復し、あなたのステップパターンを調整し、厄介な落下を防ぎます。

小脳が損傷を受けた場合、または他の方法で冒された場合、何らかの運動失調症(上記を参照)が起こりそうです。 正確に何が間違っているかは、小脳のどの部分が影響を受けるかによって決まります。 vestibulocerebellum(flocculonodular lobe)が冒されるとき、これは目の動きのバランスとコントロールに問題が現れます。 脊髄小脳(脊柱側枝および脊柱側枝)の機能不全は、人々を広く徘徊させ、酔っているかのように不平等な踏み段で不均衡にさせる。 cerebrocerebellum(半球の外側の部分)は正確なタイミングと運動の計画に関与しているので、そこに何かが間違っていると、振戦、不平等な書き起こし、スラーリング、急速な動きの変化、動きの不安定やオーバーシュートもっと。

感覚性運動失調

運動失調はしばしば小脳と共に言及されるが、他の所で発生する運動失調の原因もある。 感覚性運動失調症では、例えば患者が目を閉じて歩行中に自分の足を動かすことができないなど、不十分な感覚入力のために調整の欠如が生じることがあります。 このような状況では、ほとんどの人がバランスを保つことができます。 患者のために、感覚入力の突然の欠如は、視覚刺激がもはや存在しないときの調整とバランスの悪さをもたらします。

フリードライヒ運動失調症

フリードライヒの運動失調症は、神経系への損傷がますます悪化する遺伝的形態です。 これらの患者では、脊髄のニューロンは、特に腕と脚の動きに不可欠であり、小脳とつながっているものを変性させます。 歩行障害に加えて、これらの患者はまた、心疾患のような状態に苦しむ可能性がありますが、認知機能は一般に影響を受けません。

運動失調の原因

運動失調症にはさまざまな原因があります。 脳卒中または脳腫瘍などの病巣の病変は、運動失調を引き起こす可能性があります。 運動失調のタイプは、病変が中枢神経系のどこに位置するかに依存します。 代謝性運動失調症は、エタノール(アルコール)や特定の薬物などの物質によって引き起こされます。 放射線中毒、甲状腺機能低下症、さらにはビタミンEおよびB欠乏症も、運動失調の原因として知られています。

薬と治療

運動失調の治療法はありません。 いくつかの例では、例えば、運動失調がビタミンE欠乏によって引き起こされる場合、治療は根底にある問題を標的とすることができます。 しかし、ほとんどの場合、運動失調症の治療は、薬物、理学療法、言語療法などで症状を緩和することを主な目的としています。中枢神経系疾患に罹っているため、運動療法患者は薬に敏感です。

関心のある現在の障害および療法

運動失調症患者の生活の質を向上させるために、いくつかの研究グループは、遺伝的背景、詳細な神経経路、可能性のある治療法および症状を引き起こす、増加させる、または低下させる薬物の調査に努力しています。パーキンソン病(PD)において、アルツハイマー病患者もそれに対処。 事実、早期発症アルツハイマー病患者(AD)の大部分は運動失調症を有します。 自閉症スペクトラム障害(ASD)および注意欠陥多動性障害(ADHD)の患者では、運動能力も影響を受ける可能性があります。

早期発症アルツハイマー病

Diego Sepulveda-Fallaとその同僚は、画期的な研究としてメディアに記載された研究の一部でした。 彼らはコロンビアのアンティオキア地域の家族25人と共同して、早期に発症する家族性アルツハイマー病(FAD)の罹患率が高かった。 これまでに、遺伝子変異がプラークを引き起こし、アルツハイマー病を引き起こすと考えられていたが、この研究は、小脳の異なる機構を介してこれらの患者の運動失調を引き起こすことを示唆しています。

パーキンソニズム

パーキンソン病およびパーキンソニズムは、中脳(黒質)の特定の部分で細胞死を引き起こし、結果として運動系が影響を受けます。 結果として、運動失調はしばしばパーキンソン病患者に見られます。

コルサコフ

コルサコフ症候群は、ラットおよびマウスモデルで頻繁に研究される運動失調の原因の1つです。 アルコールの長期的な過剰摂取は、栄養不足と結びついて、主に記憶障害を引き起こす患者のビタミンB(チアミン)の欠乏を引き起こすが、バランスおよび運動制御も妨げます。

ビタミンE

ビタミンEは神経保護作用があり、身体がすべてのビタミンEを食事から摂取できない場合、欠乏症は運動失調などの神経学的問題を引き起こす可能性があります。 これはAVED(ビタミンE欠乏を伴う運動失調症)と呼ばれています。 ラボラトリーと臨床研究の両方が、ビタミンEの高用量の生涯にわたる影響を調べ、 いくつかの報告は、それがある程度逆行性運動失調症を引き起こす可能性があると報告しています。 例えば、 この研究は、α-トコフェロール(ビタミンEの一種)がAVEDのα-TTPノックアウトマウスモデルの神経学的症状の発症をほぼ完全に防止したことを示しています。

げっ歯類モデルおよび運動失調および運動障害の検査

神経経路から可能な治療までの運動失調および関連する運動障害を調べるために、いくつかの動物モデルおよび一連の標準化された試験が用いられます。 よく知られている例には、ローターロッド、(回転する)ビームウォークテスト、トレッドミル、CatWalk XTなどの完全な歩行解析システムが含まれます。 最近、小脳機能検査用に特別に設計された新規システム(ErasmusLadder)が発売されました。 自由に適応可能なプロトコルのため、運動失調を含む広範囲の運動能力を測定することは有用です。 まず、これらの他の方法を詳しく見てみましょう。

ビームウォーキング

ビームウォークテストはかなり自明です。 これは、ラットやマウスが狭くて邪魔にならないように、楽しく明るく照らされたプラットホームを素敵な暗いゴールボックスに逃がすことです。 このテストはバランスとコーディネーションの1つです。 これは比較的シンプルで非常に敏感ですが、激しい運動失調の動物には適していません。梁を歩くことができないからです。 それはまた、完全に手動で行われ、行動測定はむしろ主観的である可能性がある。

ロータロッド

ロータロッドは、その名前が示すように、回転するロッドです。 マウスまたはラットがロッド上に留まることができる時間の長さは、バランスおよび協調の尺度として使用されます。 これは有用かつ十分に検証されたテストですが、このテストを自動化するオプションは、モーター学習を機密に研究することができないという点で限界があります。 ビーム歩行試験と同様に、この試験は、重度の運動失調動物では実施できません。

トレッドミル

ジムでのように、齧歯類の研究のためのトレッドミルは、調整可能な速度と場合によっては調整可能な傾斜を備えたベルトを走らせています。 トレッドミルは、運動制御(運動)を研究するために使用されるが、筋肉系も一般的に研究されています。 トレッドミル(またはトレッドホイール)は動物に特定の速度で歩行させる。 これは変数としての速度を排除するが、不自然な歩行を誘発し、これは特定の研究では問題となる可能性があります。 さらに、トレッドミルは視覚的な不一致を引き起こし、動物は動いていますが、環境は定位置にとどまっています。 移動中の視覚入力は重要なので、これらの実験では、視力の補償または補正が必要な場合があります。

CatWalk XT

歩行研究の古い足のインキング方法を覚えていますか? これで、あなたは動物の足をインクに浸し、紙の上を走らせてから、ペンやルーラーでプリントサイズやステップサイズなどを測定しました。 CatWalk XTを使用することにより、テクノロジーがこれを実現するより良い方法をもたらしました。 原則として、このシステムは同じ方法論に基づいています:齧歯類の足跡が一直線を描くように記録します。 しかし、CatWalk XTではすべてが自動化されており、より多くの情報が研究者の注目を集めています。 照らされたフットプリント技術は、動物が自発的に暗い回廊を横断する際に、動的な足跡を記録します。 これらのプリントは、CatWalk XTソフトウェアで処理され、プリントサイズ、フットプリントとフットフォール間の距離と距離などに基づいて統計数を計算します。 これにより、ストレスのない簡単なテストが可能になります。

例えば、 Elisavet KyriakouらはCatWalk XTを使用して、運動機能または3つのラットの協調障害および運動失調モデルを評価しました。 彼らは静的パラメータと動的パラメータの両方に差異があり、CatWalk XTによる介入、治療、または傷害による影響について有用な洞察を得ることができました。

ErasmusLadder

CatWalk XTは、歩行と歩行を研究するための多くのオプションを提供していますが、運動学習と小脳の機能の研究は、より具体的なテストが必要です。 このため、私たちはErasmusLadderを発表しました。このErasmusLadderは 、Erasmus MC(オランダ、ロッテルダム)から、Chris De Zeeuw教授の研究室でこの新しいテストが開発された名前を取得しました。 ErasmusLadderタスクは、小脳の運動能力と学習の特定のテストを可能にします。 上段と下段の水平のはしごは、2つのゴールボックスを接続します。 各ラングがタッチセンシティブであるため、マウスのステップパターンが測定され、時間が経過すると、マウスは上位ラングだけを使用してラダーを効率的にトラバースすることを容易に学び、複数のラングを一度にジャンプします。 第2の段階では、小脳の機能は障害物(音によって発表)を用いて具体的に検査することができます。 小脳が正常に機能している動物は、彼らが音を聞いたときに迅速に反応し、障害を予期することを学びます。 さらに、ボックス内およびラダー上の時間を測定することによって、恐怖、注意、およびモチベーションなどの一般的な認知機能も調査することができる。

このビデオでは、ErasmusLadderメソッドの仕組みを簡単に紹介します。

他の方法よりも大きな利点は、この高感度試験が最も運動失調症のマウスでさえ可能であることです。 実際、野生型には十分に挑戦するだけでなく、運動失調症のマウスが交差するのは容易です。 すべての動物は交差することができますが、最初は間違いをします(例えば、下段の踏み間違いなど)。 ErasmusLadderも完全に自動化されているため、客観的で簡単かつ効率的なテスト方法です。

また、小脳機能のための代替的な特異的試験はほとんどありません。 他の例には、よく知られているパブロフアイ・アイ・ブリンク・テストと前庭眼反射の適応が含まれますが、これらのテストは外科手術を必要とし非常に低いスループットです。

縦断研究

ErasmusLadderの非侵襲的プロトコルは調整可能であるため、この試験はいくつかの運動失調を含む運動性能の問題の範囲を検討するのに適しています。 また、縦断研究にも最適です。 これは非常に頑強な試験であり、長時間にわたりマウスを試験したり、いくつかの治療を受けたり、経時的な老化の影響を経験したりすることにより、苦痛、治療、回復、時間の経過とともに学習します。