赤核脊髄路の走行とMRI読影
どうも、サギョウ先生です！
今回は、「名前は聞いたことあるけど、実は何をしているか良く分かっていない」でお馴染みの『赤核脊髄路（RuST）』の走行をMRIから読影できるようになっていきましょう‼️
実は、さりげなくいろんなところで役立っているんですよ👍
ということで、今回は「Red nucleus structure and function: from anatomy to clinical neurosciences」を読んで、得られた知見とこれまで僕が学んできた知識を織り交ぜながら赤核脊髄路が読影できるように書いていこうと思います‼️
赤核自体の解説もしていきますので、ぜひ最後までご覧ください🙇♂️
ちなみにFREE記事なので以下⬇️から読むことができますよ😆
【注意】
あくまでも今回の論文をサギョウ先生視点かつ、RuSTの走行と機能に焦点を当てて解説していますので、必ず一次情報を参照してください。
本題に入る前に、僕の思いを聞いてください🙇♂️
僕は作業療法が大好きでして、特に対象者の「ひととなり（ナラティブ）」を意識して、心から身体を変えていくという点が大好きです！
一方で、臨床や学校教育の中で、ナラティブに目が行きすぎてしまい、メカニズムやエビデンスに弱い部分も感じていました、、、
そこで、作業療法士がナラティブだけでなく、科学的なメカニズムやエビデンスを身につけるための一助となるように情報発信を始めました！
「自分の介入に自信がない」「他職種の話についていけない」「患者さんに説明できない」と感じてる作業療法士はぜひ僕と一緒に勉強していきましょう🦍🔥
では、本題にいきましょ〜う！
なぜこの論文を読もうと思ったのか？
実は、赤核脊髄路（RuST）については、以前から知ってはいましたが、様々な参考書に「ヒトでは皮質脊髄路（CST）が発達しているため、RuSTはあんまり発達していない」と記載されていたので、後回しにしていました、、、
▶︎赤核脊髄路の略語について
本来、赤核脊髄路の英語表記は「Rubrospinal Tract」なのでRSTと表記するのですが、僕の記事では網様体脊髄路（Reticulospinal Tract）をRSTとすでに表記しているため、赤核脊髄路をRuSTと統一しています。
RuSTという略語は一般的ではないので、表記は「RuST」ですが赤核脊髄路と読みますのでご理解ください。
そんなある日、神経可塑性や運動学習について調べていると、RuSTがちょこちょこと顔を出すのです💦
「こうなったらしっかりと機能も走行も知らないといけない！」と思い、RuSTについて調べたときにこの神論文に出会ったわけです😳
この論文を読むことで、RuSTについてはもちろんのこと、赤核についても学べると思いレビューしようと思いました👍
⚠️注意⚠️
脳画像読影にあたり、解説している内容は「あくまでも目安」程度ということをご理解ください。
脳には個人差があり、どれだけ解像度が高い検査を行っても限界はありますので、目の前の患者さんに当てはまらないことがあります。
今回の知識は、あくまでも参考程度にとどめていただき、実際の症状と照らし合わせながら評価を行ってください。
医学的な正しさを保証するものではございませんので予めご理解ください。
赤核の機能を復習
さっそく赤核（RN）の解説をしていきますね！
赤核の解剖
まずは、RNの解剖学的な特徴を押さえておきましょう👍
RNは、中脳腹側の黒質（SN）レベルに位置していて、おおよそ球形で、上小脳脚によって包まれている大きな皮質下構造です✨
上図にはRと記載されていますね🕵️
上図は7T MRI を用いた超高解像度のMRI画像（右下）になりますが、「6」「7」がRNになります☝️
RNは、6：赤核大細胞性部（mRN）と7：赤核小細胞性部（pRN）に分かれまして、mRNはpRNの尾部極に包み込まれた大きなニューロンとして示されています🔍
7T MRIという超高性能なMRIで脳幹の解析を行っている論文をこちらの記事でレビューしていますのでぜひ一度ご覧ください🙇♂️
続いては、RNの生物学的な進化についてです😳
赤核の進化
上図を用いながら、RNの進化についてお話していきます🗣️
A は、初期の脊椎動物におけるRNの機能を示しています！
この段階では、RNからの出力は主に脊髄と小脳の外側核（Ln）に向かっています🏃♂️
これは、基本的な運動機能を担う単純な回路でして、原始的な運動制御システムを表していますね☝️
これを赤核脊髄システムと言います👍
Bは、四肢を持つ爬虫類に見られるRNの機能を示しています！
ここでは、新たに下オリーブ核（IO）との接続が加わり、RNから脊髄および小脳への投射が強化されています🏃♂️
この組織化により、四肢の動きをより複雑に制御できるようになっています☝️
これを赤核-オリーブ-小脳システムと言います👍
Cは、四足歩行の哺乳類におけるRNを示しています！
大脳皮質（Cerebral cortex）からRNへの入力が加わり、視床（Thal）を介した情報の統合も行われています🏃♂️
また、RNから中位核（In）やIOへの投射も含まれ、より高度な運動制御と感覚運動の統合が可能になっています☝️
Dは、霊長類における赤核を示しています！
この段階では、赤核大細胞部（mRN）と赤核小細胞部（pRN）の構造的な分離がさらに顕著になり、それぞれが異なる領域分布と結合解剖学的構造を示しています😳
mRNとpRNについては次の項で解説します🫡
一言で解説すると
mRN：赤核脊髄システムに関与
pRN：赤核-オリーブ-小脳システムに関与
2つの赤核
RNは前述しているように、進化の過程で２つの領域に分かれていきました✌️
概要は上図に記載しているので、ご覧ください⬆️
mRN（赤）の特徴はこちら⬇️
系統発生的に古く、赤核脊髄システムに関与
小脳への依存度が高い
主に中位核からの求心性投射を受け取り、交叉RuSTを形成し、脊髄に到達する
ラット、猫では、赤核脊髄ニューロンの活動は、前肢と後肢による随意運動の実行と顕著な相関関係を示した
運動機能に加えて、猫と霊長類の両方のmRNニューロンは、体部位再現的に受容野に編成された感覚符号化ニューロンを介して、感覚刺激（特に、軽い接触、固有感覚、圧力、および痛みを伴う圧力）に反応した
げっ歯類では、赤核脊髄ニューロンは、前足の巧緻運動の制御にも関与している
この他にも、痛みの刺激に対する応答にも関与している可能性があるとされていまして、特に、RNを刺激すると強力な鎮痛効果が得られることが示されていて、これが痛覚抑制システムに関連していると考えられています😳
pRN（緑）の特徴はこちら⬇️
系統発生的に新しく、赤核-オリーブ-小脳システムに関与
主要な投射は下オリーブ核
ヒトの脳で特に発達している
主に歯状核から求心性線維を受け取り、その遠心性投射は同側の下オリーブ核に送られます
両側の一次運動野、運動前野、補足運動皮質からの直接投射の大部分（約90％）がpRNに向けられ、mRNには少数の投射が送られる
下オリーブ核は、反対側の小脳皮質に到達し、プルキンエ細胞に直接シナプス結合する登上線維の形で、遠心性投射を送る
今回のメインであるRuSTはmRNとの関係が深いですね✨
では、本題のRuSTについて解説していきます😆
赤核脊髄路の機能を復習
RuSTは、CSTと同様に脊髄の側索を下行するため、「外側運動制御系」に区分されています🖐️
では、詳しくRuSTについて見ていきましょう👀
赤核脊髄路とは？
猫や霊長類のRuSTは、近位筋よりも遠位筋の運動制御に関与しているとされています🖐️
さらに、mRNニューロンは、感覚刺激（軽い接触、固有感覚、圧力、および痛みを伴う圧力）に反応するとも言われており、これは、脊髄小脳路からの固有感覚情報を中位核を介して、mRNへ伝達していると考えられています🤔
しかし、RuSTはヒトでは機能的に重要ではない痕跡器官であるとも考えられています😨
個人的にも、CSTが他の動物よりも発達しているヒトにおいては「あまりRuSTに依存はしていないのでは？」と考えています🫡
実際、ヒトの胎児と新生児の脳では、mRNがpRNよりも発達しており、その後の成人になると退縮していくという報告もあるので、mRNと関わりが深いRuSTも成人の脳では徐々に退縮していると思われます☝️（めちゃ私見です）
それよりも、この後に説明する神経可塑性との関わりの方が強い印象があります‼️
赤核脊髄路の神経可塑性の可能性
他の論文や参考書などでも、RuSTというとCSTが損傷した際に機能代行を行う神経線維として紹介していることが多いです👍
上図も別の論文からの引用になりますが、CST損傷後の機能代行に関与していることが報告されています☝️
回復メカニズムの論文レビューはこちら⬇️
M１やCST損傷後に皮質赤核路の活動を抑制することで、CSTへの直接的な経路を強化し、より迅速で効果的な運動機能の回復を促進すると考えられています🎓
他にも、RNニューロンは脳由来の神経栄養因子に対して免疫反応性を示したという報告もあるので、シナプス可塑性の促進などに関与していることが推測されます🕵️
つまり、ヒト（成人）においては、RuSTが積極的な運動制御に関与しているというよりは、CSTのバックアップとして存在していると考えた方が良いかもしれませんね🤔
赤核下オリーブ核路の概要
今回のメインであるRuSTに関しては、ここまでの解説になるのですが、本論文では、赤核下オリーブ核路についても解説されていたので、簡単に触れたいと思います🙇♂️
詳細について気になる方は、原著を確認してくださいね👍
大まかな機能はこちらになります⬆️
この神経経路は、小脳の運動学習との関係が深いので、今後僕の方でも別記事にて詳細を解説したいと思います😆
ちなみに、pRNおよび赤核-オリーブ系の機能はあまり知られていません💦
なぜかと言いますと、pRNがあまり発達していないラットや猫で多くの実験が行われており、これらの結果が解剖学的および接続性の点でより明確に分離された霊長類に適用できるかどうかは疑問が残るからです😢
ですので、上図にまとめている機能はあくまでも参考程度に知識に入れておくのが良さそうです👍
では、機能解剖はここまでにしまして、本題の画像読影に移っていきましょう🏃♂️
今回読影する範囲はコレ！
では、早速読影していきましょう！
読影していくのは以下の範囲になります🧠
一応上記の範囲にはなりますが、皮質赤核路（大脳皮質からRuSTまでの経路）はわかっていない部分が多く、特に人を対象にした研究は見つけることができませんでした、、、😭
ですので、皮質下（半卵円中心〜内包レベル）の走行は載せておりません。
もし皮質赤核路の走行を知っているかたがいらっしゃいましたらコメントいただけると幸いです🙇♂️
赤核脊髄路の全体像
まずは全体像をイメージしていきましょう👍
上図のようにRuSTは走行していきます🏃♂️
通常は皮質赤核路→RuSTへ情報が伝達されています（主に動物実験の結果ですがヒトでも同様に考えられています）✨
ただ、今回はRuSTについてですので、下図のイメージで大丈夫です🙆
さらに詳しく見ていくと、下図のようなポイントを通過していきます🏃♀️
Instagramではパッと分かりやすい画像を投稿しています⬇️
RuSTの代表的な通過ポイント
・一次運動野、運動前野
・皮質下（詳細な走行は不明です）
・中脳赤核（腹側被蓋交叉）
・橋被蓋
・延髄被蓋外側
RuSTはRNから起始するとすぐに対側へ交叉するのがポイントです💡
MRIで見るとこんな感じです⬇️
ここまでで、かなりイメージできてきたのではないでしょうか🤭？
では、それぞれのさらに詳細な読影について解説していきますね✨
MRI読影
では、さっそくCSTを探していきましょう🕵️
皮質レベル
皮質赤核路は、一次運動野（M1）や運動前野（PM）から起始することが分かっています☝️
ヒト以外の霊長類（マカクザル）を対象にした最新の研究では、特に運動前野からの投射密度が多いようです🤔
ヒト以外の霊長類を対象にした、皮質赤核路についての研究はこちら⬇️
話を戻しまして、、、
M1とPMを探していきましょう🕵️
毎度お馴染みですが、M1やPMを探すなら、まずは「中心溝」を探しましょう‼️
なぜなら、M1は中心前回に位置しており、中心前回は中心溝の前にある脳回だからその名前がついています👍
PMはM1のさらに1つ前方の皮質なので、M1を見つけられれば、必然的に見つかります🔍
⬇️のポイントを押えることで、ほとんどの場合に対応できるかと思います☝️
特に僕のおすすめは「pM bracket sing」「handkob sing」「Bified post CG sing」の3つです！
この3つだけでも結構な確率で見つけられますが、6つ全てを押さえておくとより安心かと思います👍
皮質下レベル
このレベルの走行を見つけることができませんでした、、、
RNを含め、ヒトでは皮質赤核路やRuSTの研究があまり進んでおらず、未知の部分が多くあるのが現状です😭
僕の私見では、運動制御のほとんどがCSTに移行されたことで、RuSTの発達は乏しいと言われていることや、中脳では大脳脚を下行してRNへ投射することから、CSTと概ね同様の走行をしているのではないかと考えています🤔
あくまでも私見なので、参考までに、、、
CSTの走行に関してはこちらの記事をご覧ください⬇️
さて、ここからがRuSTの走行になります🏃♂️
中脳レベル
脳幹の初めは中脳レベルになります！
ちなみに脳幹レベルになると構造が複雑かつ、小さくなりますので、MRIだけでの同定はめちゃくちゃ至難の業です、、、😱
なので、このレベル以降は、大雑把にしか説明をしていません（というかできません）のでご了承ください🙇♂️
脳幹の構造を詳しく知りたい方は、⬇️のnoteをご覧ください。
今回は触れていないスライスまで解説しています✨
YouTubeでも解説しています⬇️
さて、本題に戻りまして、解像度を上げてみるとこんな感じです！
RNは、鉄含有量が多く、MRIにおいて比較的同定しやすいです🕵️
皮質赤核路は大脳脚を下行して、RNに接続するため、このレベルでは、大脳脚およびRNを見ておく必要がありますね！
ちなみに皮質赤核路はpRNへ投射されますが、RuSTはmRNから起始すると報告する論文が多いですね🤔
ヒトの皮質赤核路について解説している数少ない論文はこちら⬇️
RNからのRuSTは、即座に対側の中脳被蓋腹側へ交叉（腹側被蓋交叉）し、その後、下行していきます🏃♂️
橋レベル
橋の構造として、橋底部（腹側）は橋核や横走線維が主であり比較的シンプルなのですが、橋被蓋（背側）は様々な上・下行性神経線維や脳神経などがあり複雑な構造となっています🤔
このレベルでは、橋底部と橋被蓋の境界になる内側毛帯のすぐ背側に位置していますね😉
つまり、後索-内側毛帯路が伝達する意識に上る固有感覚や複合感覚の鈍麻が見られた場合には、RuSTの損傷も考慮するのが良さそうですね🤔
後索-内側毛帯路についてはこちらの記事でまとめています⬇️
逆に、橋底部の損傷の場合にはRuSTが損傷されている可能性は少ないので、CSTの機能代行が可能かもしれませんね✨
いよいよ次で最後になりますよ！！！
延髄レベル
延髄での走行も見ていきましょう🕵️
延髄では、延髄被蓋の外側で、脊髄視床路と接触しながら下行していきます🏃♂️
このレベルでの損傷が見られた場合には、一次痛の鈍麻があるかないかを確認することで、RuSTが損傷しているか否かを判断できるかもしれませんね👍
脊髄視床路の走行はこちらの記事をご覧ください⬇️
その後は、同側脊髄の側索を下行しながら、脊髄介在ニューロンを介して運動ニューロンに作用を及ぼしていきます🖐️（上図）
ちなみにヒトのRuSTの場合は、C3レベル程度までしか伸びていないという報告もあります👤
まとめ
はい、ここまでお疲れ様でした！！！
いかがだったでしょうか😆？
なかなかRuSTをここまで掘り下げることはないのではないでしょうか✨
RNおよびRuST 、皮質赤核路に関する研究報告は少なく、参考書でもあまり詳しく載っていない領域になります、、、
曖昧な部分が多くありますので、この記事は参考程度にしていただけると幸いです🙇♂️
今後、新たな情報が手に入り次第、この記事をアップデートしていきます🫡
個人的には、RuSTはCSTの機能代行などの神経可塑性にとても重要な神経経路だと思っているので、ある程度走行を知っておくことで、運動機能の予後予測に役立つのではないかと期待しています✨
今後の発展に期待しましょう😆
では、また🦍👋
参考文献
メイン論文⬇️
Basile, G. A., Quartu, M., Bertino, S., Serra, M. P., Boi, M., Bramanti, A., ... & Cacciola, A. (2021). Red nucleus structure and function: from anatomy to clinical neurosciences. Brain Structure and Function, 226(1), 69–91.
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Duane E .Haines，佐藤ニ美（訳）：ハインズ神経解剖学アトラス 第5版．2020．
渡辺雅彦：脳神経ぺディア．洋土社．2017．
森岡周，阿部浩明（編）：標準理学療法学 専門分野 神経理学療法学 第3版．医学書院．2022．
水野昇，野村嶬：イラストレインテッドカラーテキスト 神経解剖学 原著第5版．三輪書店．2017．
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