視床後外側核(Lateral posterior nucleus of thalamus)の画像同定方法と機能、損傷した時の症状について

今回は、前回の記事に続いて『被殻出血におけるⅤ型』を解説するにあたり、視床の知識が必要になってくると思います。

そこで今回は、前回の『被殻出血のⅤ型に関与する視床の特殊核についてその構造と機能』の記事に続いて『視床後外側核』について下記の内容を解説させて頂きます。

①視床後外側核とは?と画像所見の確認方法
②視床後外側核の機能、役割
③視床後外側核を損傷するとこんな症状が出現しやすい

この内容で”視床外側核”について解説します。

そこで今回のテーマは『視床後外側核(Lateral posterior nucleus of thalamus)の画像同定方法と機能、損傷した時の症状について』と設定します。

 

視床後外側核(LP:Lateral posterior nucleus of thalamus)とは?と画像所見の確認方法

視床後外側核(LP:Lateral posterior nucleus of thalamus)とは?

英語表記は”Lateral posterior nucleus of thalamus”になります。

この部位は後に詳しく解説を行いますが、視床の核(神経細胞の塊)の一部です。

視床は大きく分けて冒頭でも述べた特殊核、連合核、非特殊核の3つに分けられます。

その3つの核からさらに細かく約22個ほど下記の図のように分類されます。

視床の特殊核、連合核、非特殊核
図1:『鈴木俊明ら:神経疾患の評価と理学療法.pp436-440,エンタプライズ,2003.』より引用.

今回解説している視床後外側核はその22個の視床の一部分の核になります。

また、前述の3つの核分類(特殊核、連合核、非特殊核)の中では、連合核と言われる部分に分類されます。

では、この部位の画像所見でどうやって確認するか図を用いて解説を行います。

視床後外側核(LP:Lateral posterior nucleus of thalamus)の画像読解方法

この部位の画像同定方法は、下記の図を参考に行うようにして下さい。

視床と脳梁

まず脳梁は、上の図で示す赤い部分になります。

前述の図のように視床はラクビーボールのように長円形であり、ラクビーボールが脳内では横になっているような形をしています。そして、その横になっている状態で中点部分に水平線を引くことで大きく視床の役割を分けて考えることができます。

 

視床腹側部スライス
図3:視床後外側核の描写されていない画像初見

よくある間違えですが、この図のように”脳梁が描写されていない”ような基底核を中心とした描写画像の場合、運動系の特殊核と感覚系の特殊核を主に描写している画像になります。そのため、連合核はどうなっているか判断をしにくくなります。

 

脳梁と視床後外側核スライス基底核
図4:脳梁が描写された視床後外側核の画像所見

こちらの図のように”脳梁(CC)が描写されている”ような画像の場合、連合核や非特殊核を主に描写している画像になります。

そのため、視床の画像所見をする場合はこのように最低2枚のスライス画像を用いて行うことをオススメします。

単純に視床出血で左半側無視が出現しているのは感覚障害のせいでしょうとか、意欲の無い患者様を見て視床に原因がある可能性などを考えることができない状態になってしまいます。”視床の後外側核(Lateral posterior nucleus)”は図4の”脳梁が描写されている”画像で確認することが、病態の整理を行う上では必要になってきます。

図3の”視床の腹側部”を描写しているような画像では、今回のテーマで取り扱っている連合核や非特殊核などははっきり描写されているかと言われると少し疑問です。

この知識をわかっていれば、視床の各部位などの同定は、画像所見から行うことが可能と思われます。

次に、この”視床後外側核:Lateral posterior nucleus of thalamus”の役割について解説をします。

 

視床後外側核”Lateral posterior nucleus of thalamus”の神経経路とその役割

視床後外側核”Lateral posterior nucleus of thalamus”の神経経路

まず視覚の感覚を脳に連絡するには、

“①膝状体経路”

”②非膝状体経路”

の2つの経路に分けられます。

新潟大学大学院の目黒ら(2001年)の報告
①網膜のW系神経細胞を受ける外側膝状体から一次感覚野への神経投射
②網膜のY系神経細胞から、今回テーマにしている視床後外側核を経由し、一次、二次視覚野へ神経投射するこの2つの経路があることをHofbauer,Aら(1985)やBrauer,Kら(1988年)の論文を元に報告しています。
・目黒ら:非膝状体性視覚系におけるペプチド性神経回路.新潟医学会雑誌.第115巻 第6号 平成13年(2001)6月.
乾ら(2015年)、Hyvarinenら(1982年)、Sakataら(1973年)、有國(2003年)の報告
そのほかにも、頭頂連合野(上頭頂小葉:Area7、7m:PGm、Area5)に視床後外側核を経由して神経投射していることを、乾ら(2015年)、Hyvarinenら(1982年)、Sakataら(1973年)、有國(2003年)などが報告しています。
・乾ら:被殻出血における血腫の後外側タイプの出血進展方向と予後との関係.第50回 理学療法学術大会(2015).
・Hyvarinen J:Posterior pariental lobe of the primate brain.Physiol Rev 62:1060-1129,1982.
・Sakata H,Takaoka Y,Kawarasaki Abet al:Somatosensory properties of neurons in the superior parental cortex(Area5) of the rhesus monkey.Brain res 64:85-102.1973.
・有國富夫:頭頂野の入力構造.Equilibrium Res Vol.62(4)284〜301,2003.

この報告からも分かるように視覚には2つの経路が存在します。

これらを整理すると・・・

Anshul Srivastava,Omar F,Christopher Pham,Mark Hallett,Codrin Lungu:The Relationship between Saccades and Locomotion.J Mov Disord 2018;11(3):93-106.
図5引用:Anshul Srivastava,Omar F,Christopher Pham,Mark Hallett,Codrin Lungu:The Relationship between Saccades and Locomotion.J Mov Disord 2018;11(3):93-106.

①”膝状体経路”は、網膜からの視覚情報を”外側膝状体”を通して後頭葉のV1領域へ神経投射。

②”非膝状体経路”は網膜からの視覚情報を”上丘”や”視蓋前域”に神経投射し、そこから”視床後外側核”を中継し、大脳皮質(2次視覚野、頭頂連合野(上頭頂小葉:Area7、7m:PGm、Area6,5))へと神経投射し視覚からの感覚入力を行う。

このように、2つの視覚入力経路を整理することができます。

そして、この②の経路の機能についてはサッケードの関係を指摘するいくつもの論文があります。また、視床出血によって脳の血流量を確認すると上記の図や文中に解説している頭頂連合野部分の血流量が低下すると言う報告があります。

 

そこで、視床後外側核が損傷すると

①サッケードと脳卒中

②視床出血と頭頂葉血流量

が深く影響し結果的に後遺症として出現する可能性があります。

そのためここからは、これら2つの内容に絞って解説を行います。

 

視床後外側核を損傷するとどうなるか。

①サッケードと脳卒中

今回、サッケードの種類や詳細についての解説は割愛させて頂きますが、アメリカのメリーランド州国立研究所のAnshulら(2018)もサッケードの機能について”視床後外側核”が関係していることを図にて紹介しています。

そして、このサッケードについて脳卒中の患者様がどう言った状態に陥るのかをTMTと言う視覚を用いた注意機能検査を元に行なった研究があります。

アメリカサウスカロライナ大学のSingh Tら(2018)は、前述のようにTMT(1〜25までの数字を数順に線で結ぶ検査)を用いて健常者と脳卒中患者のサッケードについて研究を行い、脳卒中にいたるとこのサッケードが通常より多く行われることによって、運動遂行の妨げになる可能性を指摘しています。その結果の一部の紹介が下記の図になります。

サッケード研究の図
図6引用:Tarkeshwar Singh.at :Eye Movemnets Interfere With Limb Motor Control in Stroke Survors.

この図の左は健常者、右が脳卒中患者様になります。健常者と比較してsaccades during Reach(到達運動中:運動中)やsaccades during Dwell(数字探索中:静止中)共に頻回にサッケードを繰り返して行なっており注意を向ける対象を取捨選択できない状態に至ります。その結果、視界に入る量が多くなり結局対象の数字を探索し発見するまでに時間を要する結果となっていることが考えられます。

さらに、前述のサッケードに関する視覚神経経路の中でも眼球の運動を行う経路と、サッケードの抑制を行う経路の2分をされています。

今回解説している”視床後外側核”は後者のサッケードの抑制機能を司ると考えられており、この部位が損傷するとSingh Tら研究報告のようにサッケードが頻回に行われるようになります。

そして、注意を向ける対象を発見するまた、注意を向けなくてはいけない場所や物に対して適切に注意を向けることが困難となり、運動などで引っかかりや立体の認識をうまく行えない可能性までも出現してきます。

 

次に②の視床出血と頭頂葉血流量について解説を行います。

 

②視床出血と頭頂葉血流量

この図は視床出血後のSPECT画像です。この研究結果でのSPECT画像の解説として、出血部のみならず、同側の基底核から大脳皮質、対側小脳半球にわたる広範囲な血流低下を認めたと報告しています。

この現象を”diaschisis”と言います

もし興味があれば一度”diaschisis”と検索すると様々な報告を確認することができます。

森 志乃ら:身体パラフレニア、余剰幻肢、病態失認、右半側空間無視を呈した両利き左視床出血の一例.高次脳機能研究 第34巻第3号:372〜380,2014.
図7引用:森 志乃ら:身体パラフレニア、余剰幻肢、病態失認、右半側空間無視を呈した両利き左視床出血の一例.高次脳機能研究 第34巻第3号:372〜380,2014.

このように出血部とそれに関係のある部位全体の血流量が低下する報告は、多く報告されています。また、血流量の低下によって脳細胞の働きが低下することになります。そのことから、視床の機能のみではなくそのほかの関連のある部位の機能まで症状が出現します。

今回解説させて頂いている”後外側核”の場合について、diashisisについて影響があるような研究報告についてここからは解説を行います。

斎藤ら(1993年)の報告では、視床後外側核と感覚障害について報告している。”視床後外側核”は、冒頭で説明したように視床の中でも連合核と言われ直接的には感覚機能と関連が弱いとされています。しかし、この中でも、前述のように視床外側核がArea5に対して神経投射していることに触れ、Area5は一次感覚野との関連性が強いと言うことを述べています。

その結果として、感覚障害を引き起こしている可能性があることを視床外側核を損傷した3例の検討から行っています。また、この論文は視床性Pure sensory strokeという病態についてまとめたものでその概要として、筋力低下や半盲、失語、失行を伴わなず一側の顔面や上下肢の感覚障害を主症候としています。

この報告から”視床後外側核”が損傷されると間接的に感覚障害が出現することが考えられます。

 

その他にも・・・

嘉戸(2006年)は「視床後外側核は一次、二次視覚野の視覚関連皮質と相互的線維連絡をしている」と述べています。有國(2003年)の報告では、area5、7,7mなどに神経投射していると報告されています。菊池ら(2018年)は視床後外側は下頭頂小葉(IPL)、頭頂前庭皮質(PIVC)と関係していると報告しています。山本ら(2013年)はArea5,6と関連があることを報告しています。
・嘉戸直樹.視床の機能とその臨床応用.関西理学 6;47-49,2006.
・有國富夫:頭頂野の入力構造.Equilibrium Res Vol.62(4)284〜301,2003.
・菊池吉晃:転倒の自己認知は身体的危機関連の脳領域を活性化する.Jpn J Rehabil Med 2018 ;55:927-932.
・山本 哲ら:両側の視床梗塞によりThalamic Astasiaが遷延した症例.脳科学とリハビリテーション Vol.13 2013.

このように多岐に渡る神経投射を持つ視床後外側核の特徴から森ら(2014年)の報告のように広範囲に渡って、diaschisisによって脳血流量が低下していることがわかります。
このことにより、視床後外側核の機能に合わせてこれまで紹介した部位(一次、二次視覚野、Area5、6、7、7m、IPL、PIVC)も機能を低下することが推察でき、これらの神経機能に悪影響を及ぼすことが考えられます。
では、それぞれの部位についての機能について簡単に触れ、これらが損傷されるとどのような症状が出現する可能性があるかを想像して行きましょう。
下記の図のように、他者の身体不安定性と自己の身体不安定性に関連する部位を分けて考えています。
菊池吉晃:転倒の自己認知は身体的危機関連の脳領域を活性化する.Jpn J Rehabil Med 2018 ;55:927-932.
図8引用:菊池吉晃:転倒の自己認知は身体的危機関連の脳領域を活性化する.Jpn J Rehabil Med 2018 ;55:927-932.
今回の”視床後外側核”と関係あるのは、後者の自己の身体不安定性になります。この論文の中で、『自己の身体の不安定性を認識する脳の部位には、視床後外側部と関係のある下頭頂小葉(IPL)や、後外側部から多くの神経投射を行なっている頭頂前庭皮質(PIVC)が関与している』と述べています。
そして、
『基本的に前者のIPL部分は視覚処理』
『後者のPIVCは自己の身体不安定性に関する評価(どの程度安定しているか、不安定かなど)を認識する』
としています。
このことから、視床後外側核が損傷すると自己の身体安定性の評価を行うことが難しくなり、安定でも不安定でも気づくことが難しくなる可能性が考えられます。
・菊池吉晃:転倒の自己認知は身体的危機関連の脳領域を活性化する.Jpn J Rehabil Med 2018 ;55:927-932.

また、Karnathら(2000年)は視床後外側部が姿勢調節に関してsecond graviceptive systemの一部を構成しているものと推察し、Leeら(2005年)は視床後外側核は体を垂直に保つのに重要な役割を果たすことを報告しています。さらに、小川(2020年)、Dieterich Mら(2019年)は視床病変、とくに視床後外側核の梗塞では眼球回旋を伴わず、同側、対側へ4〜6°のSVV(自覚的視性垂直位:subjective visual vertical)の軽度偏位が生じることを述べています。

・Karnath HO,Ferber S,Dichgans J(2000).The origin of contraversive pushing:evidence for a second graviceptive system in humans.Neurology55:1298-1304.
・小川 恭生:自覚的視性垂直位.Equilibrium Res Vol.79(4)211-217,2020.
・Dieterich M, Brandt T: Perception of Verticality and Vestibular Disorders of Balance and Falls. Front Neurol: 1―15, 2019
・Dieterich M, Brandt T: Thalamic infarctions: differential effects on vestibular function in the roll plane (35 patients). Neurology 43: 1732― 1740, 1993.

ではなぜこのような姿勢調節機能が低下するかについてですが・・・

これらの自己の身体安定性評価機能や、姿勢調節機能は津村ら(2019年)が指摘しているように視床後外側核と身体図式関係から視床後外側核が損傷することで身体認識に歪みが生じると報告していることからこのことが大きく関係していることが考えられます。

さらに、Chungら(1996)は視床出血に対してanterior type、postero medial type、postero lateral type、dorsal global typeの4群に分けて左半側空間無視をもっとも認めるのはどの出血群であるか比較をしています。その中でも、今回の解説している視床のpostero lateral typeでの左半側空間無視出現頻度が多かったことを報告しています。

・津村 宜秀ら:身体図式障害に着目した理学療法介入によって右視床出血後に生じた姿勢調節障害が改善した一症例.大阪保険医療大学紀要 Vol.2.pp1-7.2019.
・Chung CS,Caplan LR,Han W,Pessin MS,Lee KH,Kim JM:Thalamus haemorrhage. Brain119:1873-1886,1996.

このように身体図式や左半側空間無視などの病態を呈しその結果、姿勢調節機能が低下することが考えられます。
そして、これらの症状を集約して障害を表大々的に報告しているのが、邦文であれば山本ら(2013年)の報告があります。

この報告では初発と再発で視床後外側部に梗塞を認めた事例を紹介しています。その中での症例の病態を、Thalamic Astasia(視床性失立症:TA)として報告しています。TAの定義は運動麻痺、感覚障害、運動失調は認めないか、あっても軽度であるとしています。このTAでも、どう論文を読んでも立位は可能な状態である(運動麻痺や感覚障害、筋力などの視点から)のに対して非常に困難な状態であることが理解できます。このように、視床後外側核や後外側部が損傷されることによって、特異的な姿勢調節機能障害が出現することがわかります。また、山本らの報告では発症から135日(約4.5ヶ月で座位と立位が可能となる。歩行は歩行器使用)の状態になんとか改善する様態に留まっています。また、159日でのSPECT画像評価では再発した左視床後外側部の梗塞が影響しており159日(約5ヶ月)経過しても頭頂部(Area5,6)の血流低下を認めていることを報告しています。これらの報告から、視床後外側核が損傷すると麻痺がなくても身体のバランス機能が低下し、さらにバランスの崩れに対して気づくことができない状態に至るような経過を辿ることが理解できます。また、これらの改善は非常に難しい可能性があることも病態の経過から読み取ることができます。また、前田(2001年)は視床後外側核が損傷した場合の予後について小さな病巣でも、予後が不良としています。

前田真治:我々が用いている脳卒中の予後予測 Ⅳ.Journal of Clinical Rrehabilitation 2001;10:320-325.
図9引用:前田真治:我々が用いている脳卒中の予後予測 Ⅳ.Journal of Clinical Rrehabilitation 2001;10:320-325.

・山本 哲ら:両側の視床梗塞によりThalamic Astasiaが遷延した症例.脳科学とリハビリテーション Vol.13 2013.
・前田真治:我々が用いている脳卒中の予後予測 Ⅳ.Journal of Clinical Rrehabilitation 2001;10:320-325.

これらのことは、前半で解説したサッケードが脳卒中により変化することに加えて、自己身体の不安定性に気づくことが難しくさらに、自己身体図式の歪みなどから学習を図ることが難しい結果として現れていることが考えられます。

まとめ

ここまで読んで頂いたところで、視床後外側核が損傷すると

①感覚障害を呈する。

②サッケードに問題を呈する。

③身体の傾斜(SVV)を正確に察知できない。

④身体図式や左半側空間無視などの症状が出現しやすい。

⑤視床後外側核と関連のある、IPL(下頭頂小葉)やArea7、7m(PGm)、Area5、6、PIVCなどの血流が低下する。

⑥⑤によって自己身体の不安定性を評価できにくくなり、対象者自身が身体の不安定性に気づくことができない。

⑦運動麻痺や感覚障害などが軽度でも①〜⑥までの影響によって、学習がスムースに行かず結果的に予後不良となる可能性があります。

今回も、最後まで読んで頂きありがとうございました。
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