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흉추 부위를 절단한 고양이의 뒷다리(hindlimbs)에서 수의적인 움직임은 일어나지 않았지만 트레이드밀에서의 집중적인 보행훈련(intensive gait training)을 한 결과 정상적인 고양이의 보행에서 보여지는 활동과 유사한 패턴의 보행양상이 나타났다. 고양이에 있어서 CPG는 각각의 지절과 대응하는 척수수준에 존재한다고 생각되고 있다. 반면,, 이러한 CPG는 운동패턴을 만드는 데 관여하는 신경원 집단(a set of neurons)으로 알려져 있다. CPG(Central Pattern Generator) CPG라는 말은 의학적인 용어라기보다는 공학적인 용어로 많이 표현된다. 이러한 피드백 중 일부는 CPG에 직접 작용하여 보행주기(step cycle)동안 위상(phase)을 변화시키기도 하며 다양한 환경의 요구에 적응하기도 한다. 아직은 medical physiology에 motor 4에 있다고 하는 사람도 있고 다른 곳에 여러 가지가 있다고 하는 사람도 있으나, 거의 확인된 내용은 spinal cord안에 CPG가 있다는 것이고,최근에 들어서 불완전 척수손상을  ......

Index & Contents

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[의학][뇌] CPG[Central Pattern Generator]에 대해서

1. CPG(Central Pattern Generator)

CPG라는 말은 의학적인 용어라기보다는 공학적인 용어로 많이 표현된다. 우리의 brain을 computer와 같이 만들어 표현하려고 시도하고 있으며, 특히 소뇌를 system별로 구분해서 설명하는 것은 공학적으로 잘 분류하여 설명하고 있다. computer의 제어조절 장치는 엔지니어에서 중요한 부분인것처럼, 우리 몸에 power를 일으키게 하는 중요한 무엇인가가 있지 않을까 하는 점이 고려되고 있다. 아직은 medical physiology에 motor 4에 있다고 하는 사람도 있고 다른 곳에 여러 가지가 있다고 하는 사람도 있으나, 거의 확인된 내용은 spinal cord안에 CPG가 있다는 것이고, spine에서도 spinal CPG가 있기 때문에 조절된다.

CNS는 신경과 근육의 활동을 통해 관절을 움직여 보행이 원활하게 이루어 지도록 적절하게 조정해 가고 있다. 결국 보행은 신경계에서 적절한 전기적 신호 패턴의 형태를 신경망을 통해 전달하여 근육활동을 유발시켜 인체의 생역학적인 요구를 만족 시킬 수 있을 때 적절하게 조절된다.

최근에 들어서 불완전 척수손상을 입은 환자들이 집중적인 트레이드밀 훈련(intensive treadmill training)을 받은 결과 어느 정도의 보행능력이 개선 또는 재획득되었다는 보고가 많다. 이러한 보행훈련의 접근방법은 동물연구를 통해 이루어져 왔다. 여러 연구에서 완전한 척수 절단을 만든 고양이를 가지고 집중적인 보행훈련을 시킨 결과 보행기능이 회복될 수 있음이 보고되었다

이러한 다양한 주기적 패턴의 움직임을 이동(locomotion)에서 설명할 때 central pattern generator(CPG)라는 용어를 사용하며, 이러한 CPG는 운동패턴을 만드는 데 관여하는 신경원 집단(a set of neurons)으로 알려져 있다. 이러한 CPG에서의 `패턴(pattern)`이라는 의미는 지상의 모든 동물에서 나타나는 동일하고 획일화된 방식의 근육 활동이라기보다는 보다 단순한 개념으로 단지 굴곡근군과 신전근군 간의 교대적 활동(alternating activity)또는 움직임의 의미로 사용된다.

이러한 개념에서 척수상위부(supraspinal region)의 역할을 제거하고 순수하게 척수에 있는 CPG가 만들어내는 보행 방식을 `가공적인 보행(fictive locomotion)`이라고 하며, 이러한 보행양상은 인위적으로 척수를 절단한 고양이의 보행회복 과정에서 확인할 수 있는데, 흉추 부위를 절단한 고양이의 뒷다리(hindlimbs)에서 수의적인 움직임은 일어나지 않았지만 트레이드밀에서의 집중적인 보행훈련(intensive gait training)을 한 결과 정상적인 고양이의 보행에서 보여지는 활동과 유사한 패턴의 보행양상이 나타났다. 이러한 실험으로 미루어보아 지상에서의 정상적인 보행에서 보여지는 근육활동 패턴은 중추적으로 발생한다기보다는 척수에서 stretch 반사를 통해 반사적으로(reflexly) 발생한다고 생각된다.

따라서, CPG는 CNS의 각기 다는 부위에 위치한 신경원들로 이루어진 기능적인 회로망이라고 할 수 있다. 이러한 회로망은 리듬을 만들고 운동신경원에 작용하여 운동패턴의 현상을 일으키기도 한다. 고양이에 있어서 CPG는 각각의 지절과 대응하는 척수수준에 존재한다고 생각되고 있다.

이것은 일반적으로 CPG의 리듬 발생의 시작(initiation)과 끝(termination)을 조절하는 명령은 척수상위수준(supraspinal level)으로부터 오는 것으로 생각된다. 보행이 시작된 후에 움직임과 관련된 정보들은 구심성 신경을 통해 척수와 척수상위수준으로 전달한다. 이러한 피드백 중 일부는 CPG에 직접 작용하여 보행주기(step cycle)동안 위상(phase)을 변화시키기도 하며 다양한 환경의 요구에 적응하기도 한다. 반면, 구심성 피드백(afferent feedback)은 다양한 반사통로를 통해 운동신경원과 직접 연결되어 있으며 이러한 반사 통로 자체가 CPG에 의해 상당

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