신경조절을 위한 조작적 조건화

본 연구의 목적은 뇌졸중이나 척수 손상과 같은 신경 손상 후 상지 운동 장애가 있는 사람들의 재활을 향상시키기 위한 새로운 접근 방식으로 신경 조절을 조사하는 것입니다. 새로운 증거는 동물과 사람이 운동에 기여하는 신경 경로의 흥분 수준을 제어할 수 있음을 보여줍니다. 이 발견은 신경학적 상태를 가진 사람들을 포함하여 모든 능력 수준의 사람들의 운동 조절을 개선하기 위한 새로운 전략을 나타내기 때문에 중요한 의미가 있습니다. 조작적 조건화는 잘 연구된 학습 메커니즘으로, 행동의 결과에 의해 행동의 수정이 발생할 수 있습니다. 긍정적 강화로 보상받는 행동은 더 자주 나타납니다. 최근 몇 년 동안 생쥐, 쥐, 원숭이 및 사람의 척추 반사 반응에 조작적 조건화가 적용되었습니다. 증거에 따르면 신경 또는 뇌 영역을 전기적으로 자극한 다음 근육 반응을 기록하고 바람직한 범위 내에 있는 보상 반응을 통해 신경 회로의 흥분성을 증가 또는 감소시킬 수 있습니다. 이것은 의도적인 움직임에 대한 근육의 기여도와 예상치 못한 동요에 반응할 준비가 될 뿐만 아니라 휴식기 근긴장도의 수준을 변경할 수 있습니다. 지금까지 오직 한 연구 그룹만이 사람들의 운동 성능을 향상시키기 위해 조작적 조건화를 적용했습니다. 그들의 작업은 하지 근육에 대한 척추 반사와 걷기에 대한 영향을 수정하는 데 초점을 맞췄습니다. 제안된 프로젝트에서 조작적 조건화의 사용을 상지 근육, 뇌졸중 및 척수 손상 후 운동 장애가 있는 사람, 척추 반사 외에 또 다른 신경 경로로 확장할 것입니다.

이 연구에는 척수 수준과 뇌 수준에서 신경계의 흥분성을 측정하는 데 필요한 절차가 포함됩니다. 척추 반사 흥분성은 말초 신경을 전기적으로 자극하고 근전도 검사로 근육 반응(예: H-반사)을 기록하여 정량화됩니다. 경두개 자기 자극으로 뇌의 특정 영역(운동 피질)을 자극하고 근육 반응(예: 근전도 검사로 모터 유발 전위). 또한 상지 운동 장애는 컴퓨터 기반 손목 운동 제어 작업에서 근긴장도, 감각, 힘 생성 능력 및 성능을 측정하여 평가합니다. 신경학적 상태가 있는 피험자의 경우 Fugl-Meyer 상지 평가, Action Research Arm Test 및 Box and Blocks Test를 포함한 표준화된 테스트를 사용하여 상지 기능을 평가합니다. 이 연구는 신경 흥분성을 수정하기 위한 개입으로서 조작적 조건화의 효과를 테스트할 것입니다. 기준선 테스트 후 피험자는 최대 12개의 가짜 개입 세션에 참여하고 최대 24개의 실제 조작적 조건화 개입 세션에 참여합니다. 각 세션에는 약 30분 동안 지속되는 225회의 시행(75회씩 3세트)이 포함됩니다. 실제 개입 중 각 시험에서 대상자가 낮은 수준의 근육 수축을 유지하는 동안 자극이 전달되고 자극에 대한 근육의 반응이 기록되며 컴퓨터 화면에 즉각적인 피드백이 표시되어 대상자의 근육 반응이 정상인지 여부를 보여줍니다. 원하는 범위 내 또는 아닙니다. 예를 들어 근육 반응이 '좋음'이면 녹색 막대가 나타나고 그렇지 않으면 빨간색 막대가 나타납니다. 피험자의 '성공률'도 각 시도 후에 표시되고 업데이트됩니다. 가짜 개입 동안 모든 절차는 피험자에게 피드백이 제공되지 않고 근육 반응을 증가시키거나 감소시키는 지침이 없다는 점을 제외하면 동일합니다.

건강한 사람의 경우 정상 운동 능력에 영향을 미치지 않고 하지 근육에 미치는 영향을 보여주는 이전 연구 결과를 확장하여 상지 근육의 척추 반사 흥분성(H-반사)을 위 또는 아래로 이동시키는 것을 목표로 할 것입니다(Thompson et al. al., 2009, Makihara et al., 2014). 또한 건강한 사람의 경우 운동 유발 전위의 조작적 조건화를 사용하여 뇌에서 근육으로 가는 경로의 흥분성을 위 또는 아래로 이동시키는 것을 목표로 합니다. 단 하나의 이전 연구(Majid et al., 2015)만이 하향 이동을 입증했으며 운동 유발 전위를 증가시키는 능력을 조사하는 첫 번째 연구가 현재 진행 중입니다. 신경학적 상태가 있는 사람들은 종종 특정 근육에 영향을 미치는 척추 반사 흥분성이 비정상적으로 증가하여 긴장도, 경직 및 움직임 어려움이 증가합니다. 따라서 H-반사를 유도하고 임계값 미만인 보상 반응을 통해 과활성 근육의 척추 반사 흥분성을 줄이는 것을 목표로 합니다. 또한 신경학적 상태가 있는 사람들은 종종 뇌에서 근육으로의 연결을 방해하여 쇠약(힘을 생성하는 능력 감소)을 초래합니다. 따라서 우리는 운동 유발 전위를 유도하고 임계값을 초과하는 보상 반응을 유도하여 뇌에서 근육으로 가는 경로의 흥분성을 높이는 것을 목표로 할 것입니다.