위운동신경세포(UMN) 병변 vs 아래운동신경세포(LMN) 병변의 감별 포인트
이 문제는 신경계 재활에서 가장 기본이 되는 감별 논리입니다. 위운동신경세포(upper motor neuron, UMN)는 대뇌피질 운동영역에서 시작해 척수 앞뿔(anterior horn)까지 내려오는 경로이고, 아래운동신경세포(lower motor neuron, LMN)는 척수 앞뿔에서 시작해 근육까지 직접 연결되는 최종공통경로(final common pathway)입니다. 같은 근력 저하라도 어느 쪽이 손상되었는지에 따라 임상 양상이 정반대로 나타나며, 치료 전략과 예후 판단도 달라집니다.
보기 5번
바빈스키 징후(Babinski sign)는 UMN 병변에서만 나타나는 대표적인 병적 반사입니다. 발바닥 가쪽을 긁었을 때 엄지발가락이 발등 쪽으로 젖혀지고 나머지 발가락이 부채꼴로 벌어지는 반응으로, 겉질척수로(corticospinal tract)의 억제가 사라지면서 원시 반사가 드러나는 현상입니다. LMN 병변에서는 겉질척수로 자체가 온전하므로 바빈스키 징후가 나타나지 않습니다. 따라서 UMN과 LMN을 감별하는 소견으로 옳습니다.
나머지 보기는 모두 LMN 병변의 특징입니다.
보기별 감별 해설
1번: 근긴장도 저하 — LMN 병변에서는 알파운동신경세포가 손상되어 근육으로 가는 신경 지배가 끊기므로
이완성 마비(flaccid paralysis)와 근긴장 저하(hypotonia)가 나타납니다. 반대로 UMN 병변은 억제 신호가 사라져
경직(spasticity)과 근긴장 항진(hypertonia)이 특징입니다. 따라서 이 보기는 LMN 병변 소견입니다.
2번: 힘줄반사 항진 — 힘줄반사는 근방추(muscle spindle)에서 시작해 척수에서 단일 연접(synapse)을 거쳐 다시 근육으로 돌아오는 반사궁입니다. UMN 병변에서는 이 반사궁 자체는 살아 있지만 상위 중추의 억제가 사라져 반사가 과도하게 나타나
힘줄반사 항진(hyperreflexia)이 발생합니다. LMN 병변에서는 반사궁의 원심성 가지가 손상되므로
힘줄반사 저하 또는 소실(hyporeflexia/areflexia)이 나타납니다. 보기 2번은 UMN 병변 소견입니다.
3번: 근육다발수축 — 근육다발수축(fasciculation)은 하나의 운동단위(motor unit)가 자발적으로 탈분극하며 육안으로 보이는 국소적 근수축입니다. LMN 병변에서 손상된 운동신경세포나 축삭이 비정상적으로 흥분하며 발생하며, 근전도 검사에서 세동전위(fibrillation potential)와 함께 관찰됩니다. UMN 병변만으로는 근육다발수축이 나타나지 않습니다. LMN 병변 소견입니다.
4번: 근육 위축 — LMN이 손상되면 근육에 대한 신경영양성(neurotrophic) 영향이 차단되어 탈신경(denervation) 위축이 빠르고 뚜렷하게 진행됩니다. UMN 병변에서는 근육이 신경 지배를 유지하므로 초기에는 위축이 거의 없고, 오랜 기간 움직이지 않아 생기는
사용성 위축(disuse atrophy)만 서서히 나타납니다. 따라서 뚜렷한 근육 위축은 LMN 병변 소견입니다.
임상 적용 관점
척수손상 환자를 평가할 때 UMN과 LMN 손상의 구분은 매우 실용적입니다. Doherty 등의 연구
[1]는 완전 척수손상(T7-L3) 환자에서 손상 분절에 따라 UMN 병변과 LMN 병변이 혼재할 수 있음을 보고했습니다. 척수원뿔(conus medullaris)이나 마미(cauda equina) 손상이 동반되면 해당 분절에서는 LMN 징후가, 그보다 위쪽 분절에서는 UMN 징후가 나타날 수 있어 감별 평가가 필요합니다.
근위축성측삭경화증(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)은 UMN과 LMN 징후가 동시에 나타나는 대표적 질환입니다. Huynh 등의 연구
[2]는 ALS에서 LMN 퇴행으로 인한 근위축과 근력 저하가 UMN 징후를 가릴 수 있어 임상 평가가 어렵다고 지적했습니다. Fisher 등의 연구
[3]는 베타밴드(15-30 Hz) 근육 간 결맞음(intermuscular coherence)이 UMN 기능의 전기생리학적 지표가 될 수 있음을 제안했고, Shirani 등의 연구
[4]는 손가락 두드리기(finger tapping) 수행 능력이 UMN 병변을 민감하게 반영한다고 보고했습니다. 이처럼 UMN 징후는 임상 검사에서 미묘할 수 있으므로 바빈스키 징후, 경직, 반사 항진 같은 징후를 체계적으로 확인하는 것이 진단의 출발점이 됩니다.
바빈스키 징후는 겉질척수로의 온전성을 반영하는 검사로, UMN 병변을 확인하는 가장 신뢰할 만한 임상 소견 중 하나입니다. LMN 병변에서는 반사궁 자체가 차단되므로 병적 반사가 나타나지 않는다는 점을 기억하면 감별이 명확해집니다.
참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
Prevalence Of Upper Motor Neuron Vs Lower Motor Neuron Lesions In Complete Lower Thoracic And Lumbar Spinal Cord Injuries일반논문Jeanne G. Doherty, Anthony S. Burns, Dermot More O'Ferrall, John F. Ditunno (2002) · DOI: 10.1080/10790268.2002.11753630
- [2]
Assessment of the upper motor neuron in amyotrophic lateral sclerosis일반논문William Huynh, Neil G. Simon, Julian Großkreutz, Martin R. Turner, Steve Vucic, Matthew C. Kiernan (2016) · DOI: 10.1016/j.clinph.2016.04.025
- [3]
Beta-band intermuscular coherence: a novel biomarker of upper motor neuron dysfunction in motor neuron disease일반논문Karen M. Fisher, Boubker Zaaimi, Timothy L. Williams, Stuart N. Baker, Mark R. Baker (2012) · DOI: 10.1093/brain/aws150
- [4]
Finger tapping impairments are highly sensitive for evaluating upper motor neuron lesions일반논문Afsaneh Shirani, Braeden D. Newton, Darin T. Okuda (2017) · DOI: 10.1186/s12883-017-0829-y