대한안신경의학회지 : 제 2 권제 1 호 ISSN: 2234-0971 REVIEW 동향주시장애 이승한 전남대학교의과대학신경과학교실 Disorders of Conjugate Gaze Seung-Han Lee, MD Department of Neurology, Chonnam National University Medical School, Gwangju, Korea Disorders of conjugate gaze are inabilities to move both eyes in a single horizontal or vertical direction. Those of the key structures controlling conjugate horizontal gaze are the paramedian pontine reticular formation (PPRF) and the adjacent abducens nucleus into which a final command are integrated. Pontine lesions affecting the PPRF and/or the abducens nucleus can cause loss of horizontal gaze ipsilateral to the lesion. Cerebral hemispheric lesion can cause conjugate gaze palsy toward the healthy side. Vertical gaze depends on input from fiber paths that ascend from the vestibular system through the MLF on both sides to the 3rd and 4th cranial nerve nuclei, the interstitial nucleus of Cajal (INC), and the rostral interstitial nucleus of the MLF (rimlf). Vertical gaze palsies commonly result from midbrain lesions. Dorsal midbrain syndrome, one of common conjugate up-gaze palsies, may result from a pineal tumor or a tumor or infarct of the midbrain pretectum. This syndrome is characterized by impaired upward gaze, lid retraction, downward gaze preference, convergence-retraction nystagmus, and light-near dissociation. Keywords: Conjugate gaze palsy; Paramedian pontine reticular formation; Abducens nucleus; Dorsal midbrain syndrome 서론정상인의안구운동은이향안구운동 (vergence eye movement) 인눈모음 (convergence) 이나눈벌림 (divergence) 등을제외하곤대부분이양안이같은방향으로, 즉양안의공액근이같이활성화되는동향주시운동 (conjugate eye movement) 을이루고있다. 양안이동향주시운동을할때동시에작용하게되는외안근의짝을동향근 (yoke muscle) 이라고하는데, 예를들어수평동향주시때한쪽외직근의동향근은반대편내직근이다. 동향주시때작용하는외안근과동향근은 Hering의법칙에따라동시에같이흥분하게되고, 이와는반대방향으로작용하는반작용근 (antagonist) 에해당하는 두근육은이와동시에억압이되게되는데이를 Sherrington 의법칙중상반신경지배 (reciprocal innervation) 라고한다. 대표적인인간의안구운동중에서통상적으로동향운동을보이는경우는신속운동 (saccade), 원활추종운동 (pursuit), 전정안반사 (vestibulo-ocular reflex, VOR), 시운동성안진 (optokinetic nystagmus, OKN) 등이대표적이라고할수있다. 1 이중신속운동과원활추종운동은대부분자발적인안구운동이란면에서 VOR 및 OKN과차이를보인다. 이원고에서는동향안구운동의장애중에서신속운동과원활추종운동에해당하는부분을중점적으로다루며, 동향운동장애를수평과수직으로구분하여살펴보고자한다. Correspondence to: Seung-Han Lee, MD Department of Neurology, Chonnam National University Medical School, 671 Jebong-ro, Dong-gu, Gwangju 501-757, Korea Tel: +82-62-220-6274; Fax: +82-62-228-3461; E-mail: nrshlee@chonnam.ac.kr Received: May 10, 2012 / Accepted: May 10, 2012 22 Copyright 2012 The Korean Society of Neuro-Ophthalmology http://neuro-ophthalmology.co.kr
동향주시장애 이승한 수평동향운동장애 (Horizontal conjugate gaze deficits) 1. 피질병변에의한동향주시장애 (Deficits caused by cortical lesions) 통상적으로편측으로자발적인동향운동의장애는반대측의전두 엽병변이나동측의교뇌병변에의해서발생한다 (Table 1). 신속운동의생성에관여하는대뇌피질부위는전두엽눈영역 (frontal eye field; 주로의지적인신속운동 [intentional saccades]), 보조눈영역 (supplementary eye field; 주로머리나몸의움직임과조화를이루거나 연속적인신속운동 ), 두정엽눈영역 (parietal eye field; 시각자극에반사 적인신속운동 ) 이있다. 대뇌피질로부터내려오는정보들은뇌간의 3 번및 4 번신경핵레벨정도에서반대측정중곁교뇌망상체 (paramedian pontine reticular formation, PPRF) 에도달하기전에교차한다. 전두엽병변에의한주시마비는통상급성으로나타나서일시적으 로나타나는경향이있다고한다. 급성전두엽병변이발생할때환자 Table 1. Etiologies of horizontal conjugate gaze deficits Horizontal conjugate gaze palsy Cortical lesions Frontal eye fields: saccades Occipito-parietal junction: pursuit Acquired ocular motor apraxia Pontine lesion PPRF (paramedian pontine reticular formation) Sixth nerve nucleus One-and-a-half syndrome Other brainstem lesions Congenital ocular motor apraxia Other neurologic diseases Ataxia-telangiectasia Spinocerebellar ataxia Multisystem atrophy Huntington disease Parkinson disease Corticobasal ganglionic degeneration Gaucher disease Wernicke s encephalopathy and Leigh disease Drugs Horizontal conjugate gaze deviation Hemispheric lesions Frontal eye field Neglect, hemianopia Seizures Thalamic lesions Brainstem lesions Pontine Medullary Periodic-alternating gaze deviation Ping-pong gaze 는통상편마비를가지게되고, 안구는병변측으로, 즉편마비가없는쪽을향해편위된다. 2 주시마비는수일정도지속되다가사라지더라도병변반대측을향하는수의신속운동 (voluntary saccade) 의측정과소 (hypometria) 및신속운동시작의장애나병변측을향하는원활추종운동의장애등은좀더남아있을수있다. 통상병변이더클수록안구의편위또한더오래지속되는데, post-rolandic cortex 또는전- 두정엽피질하부위와속섬유막 (internal capsule) 등을침범하는큰뇌졸중에서보다흔히관찰될수있다. 속섬유막의무릎 (genu) 근처의대뇌부챗살 (corona radiata) 병변의경우병변반대측으로선택적인신속운동의장애를초래하기도한다. 이는전두엽눈영역으로부터하향하는일부경로가피질연수로 (corticobulbar tract) 와나란히속섬유막무릎부위를통과함을시사한다. 보조눈영역의장애는시각목표물에대해기억된일련의신속운동의장애를초래할수있고, 등가쪽전전두엽병변 (dorsolateral prefrontal lesion) 은항신속보기검사 (antisaccade tasks) 의장애를초래할수있다. 전두엽눈영역의경련성병변의경우병변반대측으로안구와머리의편위가발생할수있다. 대부분의경우부분발작이끝나면환자들은병변측을쳐다보는경향이있다고한다. 급성기의두정엽병변은병변측으로수평주시선호 (horizontal gaze preference) 를보일수있다. 우반구병변일경우는반대측무관심 (contralateral inattention) 이동반된다. 2. 교뇌병변에의한동향주시장애 (Deficits caused by pontine lesions) 교뇌는동향주시장애를일으키는가장흔한병소이며, 동향주시장애이외에도교뇌손상에따른다른동반증상들이나타나는경우가많다. 만약동향주시장애가양측성이거나, 핵간안근마비 (internuclear ophthalmoplegia, INO), 동측의안면마비, 반대측편마비, 스큐편위등이동반되면서, 눈모음이나상향주시는보존될때교뇌병변을시사한다. 3 1) 동향주시장애 (conjugate gaze paresis) 두가지형태의동향주시장애가발생할수있다. 우선 PPRF에국소적인병변이발생한경우, 병변측으로의모든신속운동 ( 수의적또는불수의적인신속운동및안진의속상 ) 이소실된다. 그러나원활추종운동이나 VOR은 PPRF의입쪽부분에병변이국한되는경우보존될수있다. 4 외전신경핵 (abducens nucleus) 에국소적인병변이발생한경우우선병변측으로향하는모든의지적이거나반사적인동향안구운동이소실된다. 안면신경이안면신경핵을빠져나온후주행중무릎부분 http://neuro-ophthalmology.co.kr 23
Lee SH Disorders of Conjugate Gaze 이해부학적으로외전신경핵에가까이위치하여종종외전신경핵병변에서는동측의말초성안면신경마비가동반된다. 외전신경핵의해부학적및생리학적인특성인동측의외직근의운동신경원과반대측내직근으로가는사이신경세포 (interneuron) 로서의역할로인해일측성동향안구운동마비를유발한다. 5 2) 하나반증후군 (one-and-a-half syndrome) 일측 ( 병변측 ) 으로의동향주시마비와함께동시에나타나는병변측의 INO가특징적이다. 이는일측성동향주시마비를일으키는 PPRF 또는외전신경핵병변과함께반대측에서넘어온 medial longitudinal fasciculus (MLF) 의병변으로인해 INO가같이나타난다. 6 이주어지거나, 또는원활추종운동의반구간불균형에의해영향을받는것으로알려지고있다. 시상병변에의한안구의하방편위는눈모음및축동 (miosis) 과함께나타날수있다. 기전적으로는상방주시에관여하는중뇌구조물들의손상이원인이될수있다. 꼬리시상병변은하방편위가없는내사시를초래할수있는데, 이는눈모음의과다에의한것으로여겨진다. 2) 중뇌 (midbrain) 중뇌피개 (tegmentum) 의병변에의해드물게동향수평신속운동및원활추종운동이비정상적일수있다. 이는 PPRF로향하는하향수평주시경로상의장애가초래되는것으로추정해볼수있다. 3) Foville 증후군교뇌의꼬리뒤판 (caudal tegmental) 병변에의해서안면마비, 동향주시마비, 반대측편마비가발생하는일련의증후군으로서안면신경과 PPRF 또는외전신경핵, 및피질척수로 (corticospinal tract) 의병변으로설명된다. 7 4) 감금증후군 (locked-in syndrome) 교뇌의절단한것처럼큰양측성교뇌병변은사지마비, 수평안구운동의소실, 무언증 (mutism) 을초래하여혼수로오인되기쉽다. 그러나이런경우에도수직안구운동이나눈깜빡임, 의식은유지될수있다. 통상외전신경핵의위치에서교뇌기저부 (basis pontis) 가병변인경우가흔하다. 8 5) 원활추종운동의장애교뇌의일측성등가쪽 (dorsolateral) 병변은신속운동이나 VOR의장애가동반되지않고동측으로의원활추종운동의장애만을초래할수있다. 9 이러한사실은교뇌구조물이원활추종운동과연관된경로로서도중요한역할을하고있음을시사한다. 3. 기타뇌병변에의한수평동향주시장애 (Horizontal gaze deficits caused by other lesions) 1) 시상병변 (thalamic lesions) 이부위의큰출혈성병변은수평이나수직안구편위를유발할수있다. 시상출혈에서때때로출혈로부터반대측, 즉편마비방향을향해주시편위가발생하는데, 이를 wrong-way eyes 라고부른다. 10 이러한현상에대해정확한기전은알기어려우나, 몇가지추론가능한원인으로는우선전두뇌교섬유 (fronto-pontine fiber) 가교차한후에종괴효과 (mass effect) 등에의해침범되거나, 하향섬유에흥분성자극 3) 연수 (medullar) 신속운동의가쪽쏠림 (lateropulsion), 즉동측을향하는신속운동은 overshoot 하고반대측을향하는신속운동의경우 undershoot 하는양상과함께, 수직안구운동시에는동측을향해비스듬한궤적을그리는일련의안구운동이상이관찰될수있다. 11 또한동측으로수평동향안구편위가발생할수있으며, 이러한현상은시고정을없애면더욱뚜렷해진다. 눈을감았다가뜨게하면안구가병변측으로치우쳐있다가반대측으로, 즉중심선을향해재고정하는현상을관찰할수있다. 4. 기타수평주시장애 (Other horizontal gaze deficits) 1) 심장수술후신속운동마비 (saccadic palsy after cardiac surgery) 심장수술후, 특히대동맥판막치환술후, 수평및수직신속운동마비가발생하는경우가종종보고되고있다. 12 이러한경우대부분신경영상을통해병변을확인할수없다. 범정지신경세포 (omnipause neuron) 또는흥분돌발파신경세포 (excitatory burst neuron, EBN), 윗둔덕 (superior colliculus) 또는소뇌등에선택적인병변이발생할것으로추정하고있으나아직정확한기전은밝혀지지않았다. 2) 수평주시장애와연관된기타신경계질환들 (other neurologic disorders associated with horizontal gaze deficits) 모세혈관확장실조 (ataxia-telangiectasia), 척수소뇌실조증 (spinocerebellar ataxia), 다계통위축증, 헌팅톤병, 파킨슨병, 피질기저핵변성, 베르니케뇌병증, Leigh증후군, 비타민 E 결핍등에서수평주시장애가동반될수있다 (Table 1). 24 http://neuro-ophthalmology.co.kr
동향주시장애 이승한 수직동향운동장애 (Vertical conjugate gaze disorders) 일측성 rostral interstitial medial longitudinal fasciculus (rimlf) 의병변은하향신속운동의속도저하를초래할수있다. 양측 rimlf는각각상향및하향안구운동에대한돌발파신경세포를가지고있는데, 하향운동에대한운동신경원에는일측성으로, 상향운동에대해서는양측성으로지배하는것으로추측된다. 일측성 rimlf 병변은상방및하방주시마비를복합적으로초래할수있는데, 통상양측상향운동에대한흥분성및억제성자극과일측성하향운동에대한흥분성자극이손상될수있다. 13 안구의수직운동외에도회선운동또한영향을받는데우측 rimlf 병변의경우시계방향 ( 환자의입장에서 ) 으로회선운동의빠른성분, 즉우안의외회선과좌안이내회선이소실된다. 일측성 rimlf의병변은말이평면 (roll plane) 에서병변측으로의고개회전에의해서회선운동의빠른성분이관찰되지않거나, 병변반대측으로향하는회선안진을동반한회선편위 (torsional deviation) 가관찰될수있다. 양측성 rimlf 병변은상향및하향신속운동을모두손상시킬수있다. 그러나수직주시유지 (gaze holding), 원활추종운동및전정안반사등은보존된다. 상방주시의신경적분체인 interstitial nucleus of cajal (INC) 의병변은수직및회선주시유지의장애를초래한다. 병변이큰경우는특히상방으로의수직주시제한도초래될수있는데, 이런경우는뒤맞교차신경핵 (the nucleus of the posterior commissure) 의손상이동반되었을가능성이있다. 양측성 INC 병변은모든수직안구운동의범위를축소시킬수있으나신속운동의속도자체는정상적이다. 13 일측성 INC 병변은 rimlf 병변처럼눈기울임반응 (ocular tilt reaction) 을초래할수있는데, 이때동반되는회선안진은 rimlf 때와는반대로회선 안진의빠른성분은병변측을향한다. 뒤맞교차는 INC로부터안구운동신경원으로가는경로이다. 뒤맞교차의비활성화는수직주시유발안진을초래한다. 그러나파괴적인병변이발생했을경우는보다심각한수직주시의장애를초래하는데이는뒤맞교차신경핵의동반손상이동반되었을가능성이있다. 뒤맞교차병변은모든종류의안구운동에대한수직주시장애, 특히상향운동장애를초래한다. 이러한해부생리학적인지식을바탕으로수직동향운동장애를일으키는대표적인임상적인상황들에대해서살펴본다 (Table 2). 1. 덮개앞증후군 (Pretectal syndrome) 중뇌와간뇌사이의덮개앞에병변이생기면수직안구운동장애와더불어눈편위, 눈떨림, 일몰징후 (setting sun sign), 눈모음후퇴안진 (convergence retraction nystagmus), 눈꺼풀뒤당김 (eyelid retraction, Collier s sign), 빛근접해리 (light-near dissociation) 등특징적인증상들이발생하게되며, 등쪽중뇌증후군 (dorsal midbrain syndrome) 또는 Parinaud 증후군이라고도한다 (Table 3). 이러한증상들외에도 pseudo-abducens palsy가나타날수있는데, 이는교뇌와외전신경핵은정상적이면서앞덮개병변에의해내사시처럼보이는현상으로서, 수평신속운동시외전하는눈의움직임이내전하는눈보다느리게관찰되며, 통상눈모음긴장도의증가에기인한다. 눈모음후퇴안진은상향신속운동시또는수직 OKN 드럼을아래로돌려서상향 OKN을유발할때안구가내측및안와심부를향해격동안진 (jerky nysatgmus) 을보이는데, 상향신속운동대신간헐적으로눈모음과뒤당김이동시에일어나는현상이다. Double elevator palsy란한쪽눈의상향근모두, 즉상직근과하사근모두가마비된것을지칭한다. Table 2. Etiologies of vertical conjugate gaze deficits Vertical conjugate gaze palsy Pretectal syndromes Paramedian midbrain-thalamic stroke Pineal region and thalamic masses Hydrocephalus Midbrain downgaze paresis Other neurologic disorders PSP (progressive supranuclear palsy) Niemann-Pick disease Whipple disease Amyotrophic lateral sclerosis Vertical conjugate gaze deviation Oculogyric crisis Ocular tics Benign, tonic form in infancy Pretectal syndrome Table 3. Elements of the pretectal syndrome Major components Supranuclear vertical gaze paresis Pupillary light-near dissociation Lid-retraction (Collier s sign) Convergence-retraction nystagmus Minor components Pseudo-abducens palsy (thalamic esotropia) Convergence insufficiency Accommodative insufficiency Associated ocular motility deficits Skew deviation Third nerve palsy INO See-saw nystagmus http://neuro-ophthalmology.co.kr 25
Lee SH Disorders of Conjugate Gaze 2. 수직성하나반증후군 (Vertical one-and-a-half syndrome) 양안의상향주시마비와한쪽눈의하향주시마비가동시에나타나는경우로일측성중뇌- 시상경색에서관찰될수있으며, 핵상성경로혹은부분적안구운동핵침범으로설명된다. 14 이와반대로양안의하방주시마비와한쪽눈의상방주시마비가동반되는경우도있다. 3. 진행핵상마비 (Progressive supranuclear palsy, PSP) 대표적으로수직동향운동장애를일으키는신경계퇴행성질환이다. 환자들은주로눈과관련하여흐려보임 (blurred vision), 초점잡기어려움 (trouble focusing), 계단을내려가거나쳐다보기가힘듦, 안통, 눈부심또는복시등을호소한다. 하방을잘보지못하는증상으로인해 messy eaters 또는 messy tie 징후를보일수있다. 15 PSP의대표적인증상은핵상수직주시마비 (supranuclear vertical gaze paresis) 이다. 주로하방주시장애가초기에뚜렷한데증상발생 3 년이내에뚜렷하다. 초기에는자발적인수직신속운동이측정과소로나타나고속도가저하되는양상을보이다가, 점차진행하여결국은신속운동이소실된다. 눈모음도장애를보이고, 원활추종운동도톱니바퀴따라보기또는 saccadic pursuit 양상을보인다. 병이진행하면서수평안구운동도영향을받는다. 전정안구운동및 OKN의빠른성분도점차감소한다. 말기에는핵간마비또는완전안구운동마비에이르기도한다. 그외수평사각파된떨림 (square-wave jerks), 안진, VOR 억제장애, 눈꺼풀연축 (blepharospasm), 눈뜨기실행증 (eyeopening apraxia), 눈꺼풀뒤당김등이동반될수있다. 4. 안구운동발작 (Oculogyric crisis) 안구운동발작은간헐적이고연축성 (spasmodic) 이며동향안구편위이다. 통상상방및측방으로잘나타난다. 안구편위는의식변화와잘동반되는데, 특히생각의병적인고착 ( 강박적, 지속적인생각 ) 이나타날수있다. 이러한기분의변화가안구편위에선행하거나동반될수있는것으로알려져있다. 이러한장애는수직신경적분체의장애에의해발생할수있을것으로생각된다. 안구운동발작은근긴장이상이나이상운동, 예를들어 tongue protrusion, lip smaking, 눈꺼풀연축, 무도느린비틀임운동 (choreoathetosis), anterocollis 등이동반될수있다. 원인으로서는다양한질환들이알려져있는데, encephalitis lethargica, 가족형파킨슨증-치매복합군등퇴행성질환, 두부외상, Chediak-Higashi 증후군, Tourette 증후군, 신경매독, 다발성경화증, 모세혈관확장실조, 뇌간뇌염, 제3뇌실교종, 줄무늬체섬유막경색 (striatocapsular infarction), 양측성조가비핵출혈, 약물 ( 신경이완제, 리튬, 카바마제핀등 ), 신생물딸림증후군 (paraneoplastic syndrome) 등에의해나타날수있다. REFERENCES 1. Buttner-Ennever JA, Buttner U. Neuroanatomy of the ocular motor pathways. Baillieres Clin Neurol 1992;1:263-287. 2. Pierrot-Deseilligny C. Saccade and smooth-pursuit impairment after cerebral hemispheric lesions. Eur Neurol 1994;34:121-134. 3. Pierrot-Deseilligny C, Goasguen J, Chain F, Lapresle J. Pontine metastasis with dissociated bilateral horizontal gaze paralysis. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1984;47:159-164. 4. Baloh RW, Furman J, Yee RD. Eye movements in patients with absent voluntary horizontal gaze. Ann Neurol 1985;17:283-286. 5. Muri RM, Chermann JF, Cohen L, Rivaud S, Pierrot-Deseilligny C. Ocular motor consequences of damage to the abducens nucleus area in humans. J Neuroophthalmol 1996;16:191-195. 6. Fisher CM. Some neuro-ophthalmological observations. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1967;30:383-392. 7. Silverman IE, Liu GT, Volpe NJ, Galetta SL. The crossed paralyses. The original brain-stem syndromes of Millard-Gubler, Foville, Weber, and Raymond-Cestan. Arch Neurol 1995;52:635-638. 8. Nordgren RE, Markesbery WR, Fukuda K, Reeves AG. Seven cases of cerebromedullospinal disconnection: the locked-in syndrome. Neurology 1971;21:1140-1148. 9. Sharpe JA. Neurophysiology and neuroanatomy of smooth pursuit: lesion studies. Brain Cogn 2008;68:241-254. 10. Messe SR, Cucchiara BL. Wrong-way eyes with thalamic hemorrhage. Neurology 2003;60:1524. 11. Waespe W, Wichmann W. Oculomotor disturbances during visual-vestibular interaction in Wallenberg s lateral medullary syndrome. Brain 1990; 113:821-846. 12. Solomon D, Ramat S, Tomsak RL, Reich SG, Shin RK, Zee DS, et al. Saccadic palsy after cardiac surgery: characteristics and pathogenesis. Ann Neurol 2008;63:355-365. 13. Bhidayasiri R, Plant GT, Leigh RJ. A hypothetical scheme for the brainstem control of vertical gaze. Neurology 2000;54:1985-1993. 14. Bogousslavsky J, Regli F. Upgaze palsy and monocular paresis of downward gaze from ipsilateral thalamo-mesencephalic infarction: a vertical one-and-a-half syndrome. J Neurol 1984;231:43-45. 15. Jankovic J. Progressive supranuclear palsy. Clinical and pharmacologic update. Neurol Clin 1984;2:473-486. 26 http://neuro-ophthalmology.co.kr