운동 특성에 따른 뇌 가소성 부위 비교

국문 초록 (Abstract)

장기간의 훈련은 분자수준에서 뿐만 아니라 형태적 변화에 이르는 다양한 가소성을 나타낸다. 본 연구에서는 지속적으로 빙판 위에서 훈련을 받아 균형 및 협응 능력이 발달한 스케이팅 선수의 뇌를 분석하여 균형 및 양 발의 협응 관련 뇌 구조물의 형태학적 가소성을 규명하여 운동의 특성에 따른 뇌 가소성 부위를 밝혀내며 새로운 스포츠의학 및 운동생리학적 지식을 축적하고자 한다. 또한 오랫동안 경험적으로 활용되고 있는 뇌질환에서의 운동 처방의 효과에 대한 기초 자료를 제시하여 운동 및 운동학습을 통한 운동 처방 및 예방에 관한 과학적 근거를 확립하고자 한다. 또한, 균형 및 하지의 협응 훈련을 장기간 해온 쇼트트랙 스피드 스케이팅 선수들을 대상으로 자기공명영상을 통해 얻은 영상을 분석하여 운동기능의 조절에 관하는 것으로 알려진 대뇌 운동역(운동 겉질, 앞 운동 겉질, 보완 운동 겉질), 줄무늬핵, 소뇌 등의 뇌 부위에서의 운동의 특성에 따른 뇌 가소성 부위를 비교 분석하여 장기간의 훈련을 통한 효과적인 뇌 질환 예방 및 관리에 관한 기초 자료를 제시하고 운동의 특성에 따른 뇌 가소성의 형태적 기전의 특성을 규명하고자 한다.
이를 위하여 스케이팅 선수들의 뇌 MRI를 촬영한 후 촬영 된 MRI 영상을 IBM PC로 옮긴 후 V-work 프로그램을 이용하여 두개(intracranium), 전체 뇌(Whole brain), 오른쪽 꼬리핵, 왼쪽 꼬리핵, 오른쪽 조가비핵, 왼쪽 조가비핵, 소뇌, 소뇌 소엽, 소뇌 반구를 3차원 재구성하여 각각의 부피를 산출하였고 산출된 부피를 일반 대조군과 비교한 결과 오른쪽 소뇌 반구와 소뇌는 균형 및 협응에 중요한 역할을 하는데 쇼트트랙 스피드 스케이팅 선수들의 왼쪽 소뇌 반구와 소뇌 벌레 소엽 V2(소엽 VI-VII)이 특이적으로 발달한 것을 발견하였다. 이는 오른쪽 소뇌 반구와 소뇌벌레 소엽 V2(소엽 VI-VII)이 균형 및 협응에 중요한 역할을 하고 있다는 것을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The cerebellum is associated with balance control and coordination, which might be important for gliding on smooth ice at high speeds. A number of case studies have shown that cerebellar damage induces impaired balance and coordination. As a positive model, therefore, we investigated whether plastic changes in the volumes of cerebellar subregions occur in short-track speed skating players who must have extraordinary abilities of balance and coordination, using three-dimensional magnetic resonance imaging volumetry. The manual tracing was performed and the volumes of cerebellar hemisphere and vermian lobules were compared between short-track speed skating players and matched healthy controls (n018). We found larger right cerebellar hemisphere volume and vermian lobules VI–VII
(declive, folium, and tuber) in short-track speed skating players in comparison with the matched controls. The finding suggests that the specialized abilities of balance and coordination are associated with structural plasticity of the right hemisphere of cerebellum and vermian VI–VII and these regions play an essential role in balance and coordination.