흰쥐의 척수손상 망상체핵 유발 전위의 변화 = Changes in the Motor Evoked Potentials Produced by Stimulation of Reticulospinal Tract Neurons in the Chronic Spinal Cord Injury of Rat

국문 초록 (Abstract)

목적 : 척수의 손상 후 운동 회복은 세로토닌계 축삭이 재생하여 운동 신경원과 새로운 접합부를 형성하여 이루어진다고 믿어진다. 해부학적으로 신경사가 재생된다면 전기 생리적 방법으로도 이를 증명할 수 있어야 한다. 이와 관련하여 흉추부에 척수손상을 입은 쥐에서 뒷다리 운동을 회복하는 시기는 대뇌피질을 자극하여 유발된 운동 유 발 전위의 회복과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려졌다. 이러한 사실을 확인하고 회복 기전을 밝히는데 도움이 되고자 백서 제 5-6 흉추간 척수의 배측 1/4을 남기고 손상을 준 후 망상체 척수로 유발 전위를 측정하였다.
대상 및 방법 : 80 마리의 백서를 무균 수술을 통하여 제 5-6 흉추간을 제 11 번 칼을 이용하여 손상을 준후 손상 직후부터 최장 6 1일간 망상체 척추로 유발 전위를 측정하였다. 손상준 동측의 망상체 핵을 자극하고, 유발 전위의 측정은 제 2-3 요추간에 후궁 절제술후 2 M Nacl (1.5-2.0 M Ohm)으로 채워진 미세 전극을 사용하였다. 망상체핵 자극에 의한 운동 유발 전위 발생을 감지하기 위하여 제 6 흉추에서 경막외 측정을 하는 동시에 유리 미세 전극을 이용하여 제 2-3 요추부 척수내 측정을 수행하였다.
결과 : 요추의 배측 전방에서 형성된 장전위를 양측에서 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 제 5-6 흉추간에 서 손상을 준 직후 동측의 제 2-3 요추간에서는 장전위가 거의 소멸 하였고, 반대측은 변함이 없이 유지 되었다. 감 소된 손상측의 장전위는 손상후 1주부터 회복 되었으며, 이후 크기가 점차 증가하여 4주 째에는 건측의 장전위 보 다 오히려 4배나 증가 하였다. 2) 장전위의 크기가 측정된 요추부의 척수을 배측에서부터 적은 간격으로 지도화 하 였다. 건측에서는 회백질의 배측 경계부에서 가장 크고, 이에 비하여 손상된측에서는 배측에서 약간 요측으로 이동 하였다.
결론 : 망상체핵 유발 전위가 가장 크게 기록되는 척수내의 위치를 조사한 결과 회백질부와 복측 백질 경계부에서 배측으로 이동하였음을 발견하였다. 따라서 망상체핵 유발 전위가 다시 나타나는 것은 왼쪽에서 완전히 절단되었던 망상핵 척수로가 남아있던 오른쪽으로부터 척수의 중앙선을 건너 재생되어 복측 회백질부의 운동 신경원과 연결을 이루기 때문으로 추정되었다. 배측의 망상 척수로 유발 전위는 손상후 시간의 경과에 따라 회복 되었으며, 4 주 이 후에는 건측 보다 크게 회복 되었다. 이또한 망상체 척수로 유발 전위는 동측과 반대측을 경유하여 내려오며, 손상 후 재조합되어 회복함을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Study design : There is a prospective study of 80 Sprague-Dawley rats which were made at the spinal cord lesion T5/6 level, sparing only one ventral quadrant. We monitered medullary reticulospinal neurons(RtN) evoked potentials at the L2/3 level which laminectomy was performed.
Objective : to investigate changes in the physiological responses of motor neurons to stimulation of the medullary reticular formation following partial spinal cord lesions sparing only the ventral quadrant.
Summery and Back ground data : There were many report that the animals with spinal cord lesion recovered well-coordinated fourlimb locomotion within 2-3 weeks. The time course of the functional recovery of this hindlimb locomotion was correlated with the recovery of motor evoked potentials(MEP), which originate from reticular nuclei. Therefore, it was hypothesized that the return of locomotor function after incomplete spinal cord injury may partially rely on the reorganization of descending inputs to ventral horn neurons previously occupied by damaged afferents.
Materials and methods : Total 80 Sprague-Dawley rats were used in this study. Under sterile conditions, spinal cord lesions were made at the T5/6 level using a No. 11 blade, sparing only one ventral quadrant. The animals allowed to survive from one day to 61 days. To monitor RtN evoked potentials, laminectomies were performed at L2/3 level. Field potentials were recorded using a glass microelectrode filled with 2 M NaCl(1.5-2.0 M Ohm). Cord dorsum potentials were also epidurally monitored at L2/3 using a pair of teflon-coated wires. The gigantocellular reticular nucleus ipsilateral to the spared ventral cord was stimulated using a monopolar tungsten microelectrode.
Results : The field potentials generated in the ventral horn of the lumbar cord were recorded bilaterally. In some animals field potentials were monitored just before and right after the spinal cord lesion. 1) Following spinal cord lesion at T5/6, the amplitude of RtN evoked potentials declined significantly in the L2/3 ventral gray matter of the completely lesioned side. Field potentials monitored below the ipsilaterally spared ventral quadrant remained unchanged. Depressed RtN evoked potentials in the ventral cord gradually increased during the next four weeks, and finally reached greater than 4 times of the amplitude monitored on the contralateral side. 2) The sites in which field potentials could be monitored in the lumbar spinal cord were mapped. In normal rats, the largest field was monitored near the ventral margin of the gray matter. On the other hand, in spinal cord injured animals, the largest field potentials were located in more dorsal aspects of the ventral horn, suggesting a structural reorganization of the descending inputs has taken place.
Conclusion : The RtN evoked potentials in the ventral horn increased gradually for several weeks after the injury. The returned RtN evoked potentials below the completely lesioned side of spinal cord were larger than those seen in normal spinal cord. The time course of returning evoked potentials below the lesioned side of the spinal cord seems to coincide with the restitution of same-side hindlimb locomotion.