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伸張反射は随意運動の邪魔をなぜしないのか?|イラストで学ぶ生理学

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本当は難しい脊髄反射

1.  伸張反射について考えてみましょう


理学療法士や作業療法士にとって最も有名な脊髄反射は、恐らく伸張反射と呼ばれる脊髄反射ではないでしょうか?

 

評価や治療理論に度々出てくる脊髄反射です。伸張反射は骨格筋内に存在する筋紡錘の一次終末が起源となって生じる脊髄反射です。図1を見ながら、その反射弓を追ってみましょう。

図1. 伸張反射弓

 

骨格筋が伸張されると、筋紡錘に一次終末を作るIa群求心性線維が興奮し、上行したインパルスは後根を通って脊髄に至り、主に筋紡錘が存在する筋を支配する運動ニューロンを単シナプス性に興奮させ、筋が収縮します。

 

この一連の過程を伸張反射と呼びます。

 

2. 相動性伸張反射と緊張性伸張反射


伸張反射をもう少し詳しく観察すると、「伸張反射は伸張の速度に反応する相動性伸張反射」「筋の長さに反応する緊張性伸張反射」の2つの反射から構成されていることがわかります。

 

まるで、バンズとハンバーグをまとめてハンバーガーと呼ぶように、相動性伸張反射と緊張性伸張反射をまとめて伸張反射と呼んでいるというわけです。ちなみに相動性伸張反射の亢進は痙性、緊張性伸張反射の亢進は固縮と呼ばれています。

 

検査でいうと、打腱器によって生じる伸張反射は相動性、他動的に伸張する方法では主に緊張性伸張反射が優位に出現すると考えられます。

 

時々、実習中の学生さんから「腱反射は亢進しているのに、他動的な筋伸張では抵抗感がないんです(涙)」と、相談されることがありますが、前述した理由によって矛盾はありません。

 

図2. 痙性筋と固縮筋の表面筋電図
相動性伸張反射と緊張性伸張反射の亢進が明瞭に観察できる

 

3. 伸張反射は随意運動の邪魔をしないのか?


ところで、私たちが運動を行う際、必ずどこかの筋が伸ばされるわけですから、運動をするたびに伸張反射が生じていては関節運動を行うことができません。

 

これを防いでいるのが伸張反射の感度や利得(要するに反射の起こりやすさ)を調節するためのシステムです。

 

伸張反射の調節はγ運動ニューロンの活動による筋紡錘の感度を調節とIa群求心性線維の神経終末に対するシナプス前抑制によって行われています。例えば、随意運動中には皮質脊髄路による伸張反射弓に対するシナプス前抑制が働くことなどが知られています。

 

確かに、ある静的姿勢を維持しようとする時には伸張反射は強く出現した方が有利ですが、動作中は邪魔にならない程度に弱められていた方が良いですね。

 

このように伸張反射弓は上位中枢の制御を受け、反射弓の活動が強くなったり、弱くなったりしているわけです。伸張反射のように単純な反射であっても、時と場合によって常に変化しているんですね。

図3. 伸張反射弓のシナプス前抑制

 

4. 筋によるIa単シナプス結合パターンの違い


Ia群求心性線維は同名筋とその共同筋を支配する運動ニューロンに興奮性のシナプスを形成しますが、共同筋へのIa単シナプス結合パターンは、その由来となる筋によって、かなり異なることが知られています(図4)。

 

図4. Ia群求心性線維の投射の空間パターン(ネコ)
矢印の太さは各筋を支配する運動ニューロンへの投射量を示す。

 

例えば、ネコから得られたデータでは、内側腓腹筋由来のIa群求心性線維は共同筋の運動ニューロンに対してほとんど結合しません。一方、ヒラメ筋のそれは同名筋に加えて内・外側腓腹筋の運動ニューロンにも豊富な結合を持ちます。

 

伸張反射は促通手技への応用が可能と考えられていますが、そういった観点に立てば、前者は同名筋の促通、後者は共同筋も含めた促通が期待できるということになります。

 

もちろん、ネコとヒトが同じIa単シナプス結合パターンを持つ保証はありませんし、覚醒下のヒトにおいて促通と呼べるほどの伸張反射が生じるのかもわかりません。

 

筋紡錘への刺激を目的とする各種手技が本当に筋紡錘を刺激しているのかわからない部分もあります。

 

しかし、セラピストによって促通技術に相当な差があることは疑いようのない事実ですから、その背景には、刺激を与えた筋によるIa単シナプス結合パターンの違いなどが影響しているのかもしれませんね。

 

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第二回:「糖尿病はγ運動ニューロンが抜け落ちる」論文への猛批判

第三回:研究は、今あるPTの形からはみ出しているから価値がある 

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