일차운동피질 ( primary motor cortex ) 은 다른 대뇌피질, 기저핵 ( basal ganglia ), 소뇌로부터 전달된 운동정보들을 처리 해서 척수로 전달한다. 일차운동피질로부터 척수로 전달된 운 동정보는 해당 근육으로 전달되어 근수축을 일으켜 근력을 생 성시킴으로써 운동이 일어나게 한다. 일차운동피질은 전두엽의 중심앞이랑 ( precentral gyrus ) 에 위치하고 이곳은 BA 4 에 해당한다. 일차운동 피질의 신경세포들은 지배하는 신체부위에 따라 배열되어 있다. 인두와 혀를 지배하는 신경세포들은 바깥쪽 가장 아래 부분에 위치하고, 그 위쪽으로는 얼굴, 손가락, 손, 팔, 허벅지, 다리를 지배하는 신경세포들이 위치한다. 하등동물들과 비 교했을 때 사람에서는 손과 얼굴을 지배하는 부위가 상대적으 로 넓은데 그것은 이 부분이 정교한 운동을 많이 하기 때문이다. 일차운동피질은 조직학적 특성에 따라 여섯 층으로 나누 는데 다섯 번째 층에 위치한 큰 피라미드세포 ( pyramidal cell, Betz cell ) 는 일차운동피질의 운동정보를 척수로 전달하는 데 중요한 역할을 한다. Betz 세포에서 나온 직경이 굵고 전도속도 가 빠른 축삭 ( axon ) 은 피질척수로 ( corticospinal tract ) 를 이 루고 척수로 내려가 전각 ( anterior horn ) 에 위치한 알파운동신 경세포 ( alpha - motor neuron ) 와 단일시냅스를 하여 수축근의 활성을 촉진하고 ( monosynaptic facilitation ), 사이신경세포( interneuron ) 와 이중 으로 시냅스 를 이루어 이완근 의 활성 을 억제 한다 ( disynaptic inhibition ) . 일차 운동 피질 과 연결된 척수 의 운동 신경 세포 는 주로 팔다 리의 원위부 근육 과 연결 되어 있다 . 일차 운동 피질 을 자극 하면 한 근육 만 개별적 으로 수축 하지 않고 해당 되는 신체 부위 에 유 사한 기능 을 가지고 있는 근육 들이 집단적 으로 수축 한다 . 이것 은 동일한 신체 부위 에 작용 하는 근육 들을 지배 하는 일차 운동 피 질의 신경 세포 들 끼리는 유기적 으로 연결 되어 있음 을 시사 한다 . 피질 척수 로 의 축삭 은 대뇌 부챗살 ( corona radiata ) , 속 섬유 막 ( internal capsule ) , 중뇌 다리 ( peduncle of midbrain ) , 교 뇌 바닥 ( basis pontis ) 을 지나 연수 ( medulla ) 에서는 피라미드 ( pyramid ) 라는 구조 를 통과 하기 때문에 피질 척수 로 를 ' 피라미 드로 ( pyramidal tract ) ' 라고 부른다 . 연수 의 아랫 부분 에서 피질 척수 로 를 형성 하는 축삭 중 75 ~ 80 % 는 반대쪽 으로 교차 해서 외측 피질 척수 로 를 통해 반대쪽 척수 로 내려 가고 , 교차 하지 않 은 20 ~ 25 % 의 축삭 은 앞 피질 척수 로 를 통해 동측 척수 로 내려 간다. 일차 운동 피질 이외 의 운동 영역 에서도 피질 척수 로 를 통해 척수 로 운동 정보 를 전달 한다는 것이 밝혀 졌다 . 피라미드 를 통 과하 는 피질 척수 로 축삭 들 중 약 30 % 만이 일차 운동 피질 에서 기원 하는 축삭 이고 , 특히 Betz 세포 로부터 시작된 축삭 은 3.4 % 에 불과 하다 . 피질 척수 로 를 형성 하는 축삭 중 30 % 는 전 운동 피 질 영역 , 40 % 는 두정엽 피질 에서 기원 한다 . 전 운동 피질 영역 과 두정엽 피질 에서 기원 한 피질 척수 로 축삭 들은 Betz 세포 에서 기 원한 축삭 에 비해 직경 이 작고 전도 속도 가 느리다 . 전 운동 피질 과 두정엽 피질 에서 기원 한 피질 척수 로 축삭 은 척수 회 질의 사이 신경 세포 를 통해 알파 운동 신경 세포 와 간접적 으로 연결 되어 있 는데 , 척수 내 에서 이들 의 구체적인 역할 에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않다 .
피질망상척수로 ( corticoreticulospinal tract ), 피질덮개척수로 ( corticotectospinal tract ), 피질적핵척수로 ( corticorubro - spinal tract ), . 피질전정척수로 ( corticovestibulospinal tract ) 는 연수의 피라미드를 거치지 않고 척수로 내려간다. 피질망 상척수로는 일차운동피질과 전운동피질 ( premotor cortex ) 에 서 시작하여 양측의 망상책 ( reticular nucleus ) 으로 연결된다. 일차운동피질에서 나오는 섬유들은 전도속도가 빠르고 팔다리 끝쪽의 운동을 담당하는 반면, 전운동피질에서 나오는 섬유 들은 전도속도가 느리고 축근육 ( axial muscle ) 에 분포하는 망 상핵에 종지하는 것으로 보아 주로 몸의 체위를 유지시키는 작 용을 담당하는 것으로 생각된다. 피질덮개척수로는 일차운동 피질에서 시작하여 위둔덕 ( superior colliculus ) 과 중뇌망상체 ( mesenchephalic reticular formation ) 로 연결되어 머리와 눈 의 회전운동에 관여하고 주로 팔다리의 근위부근육 ( proximal muscle ) 에 작용한다. 피질적핵척수로는 일차운동피질과 전운 동피질영역에서 시작하여 적핵으로 연결된다. 피질전정척수로 는 대뇌피질에서 양측으로 투사되나 주로 반대쪽의 외측전정핵 ( lateral vestibular nucleus ) 으로 투사되어, 운동 중에 머리의 위치를 유지하는 작용을 한다. 피질척수로가 손상되면 해당되는 사지의 근력이 감소하 거나 소실되어 마비가 발생한다. 피질척수로는 연수의 피라미 드를 제외한 부위에서는 다른 하행운동로 ( descending motor pathway ) 와 가까이 주행하기 때문에 사람에서 피질척수로만 따로 손상되는 경우는 매우 드물다. 예를 들어 속섬유막에 문제 가 생기면 피질척수로뿐만 아니라 피질줄무늬체경로 ( cortico striatal pathway ), 피질적핵경로 ( corticorubral pathway ), 피 질망상경로 ( corticoreticular pathway ), 피질시상경로 ( cortico - thalamic pathway ) 같은 다른 하행운동로가 함께 손상된다. 이 때 관찰되는 증상은 이환된 신체부위에 마비가 오고 신장반사 ( stretch reflex ) 가 증가되며 경직 ( spasticity ) 이 나타난다. 검사 자가 경직이 있는 팔다리에 일정한 힘을 가하여 수동적으로 잡 아당기면 가해진 힘에 비례하는 저항이 관찰되다가 일정한 한 도를 넘으면 저항이 갑자기 사라지는 접는칼 ( clasp - - knife ) 현상 도 관찰된다. 또한 바빈스키징후, 발목클로누스 ( ankle clonus ) 가 관찰되고 표재반사 ( superficial reflex ) 가 소실된다. 이러한 징후들을 상위운동신경세포 ( upper motor neuron ) 징후라고 부른다. 경직은 척수의 알파운동신경세포를 억제하는 하행운동 신경로의 작용이 소실됨에 따라 알파운동신경세포의 비정상적 인 홍분이 유발되어 나타난다고 추측하고 있다. 동물실험에서 피라미드에 국한된 손상을 만들어 피질척수로만 단절시키면 팔 다리의 먼쪽, 특히 손가락의 근력은 감소하지만 경직 ( spastic - ity ) 은 유발되지 않으나 피질척수로 외에 다른 하행운동신경로 도 같이 손상시킨 경우는 경직이 나타난다. 특히 등쪽망상척수 로 ( dorsal reticulospinal tract ) 와 내측망상척수로, 전정척수로 ( vestibulospinal tract ) 의 손상이 경직의 발생에 밀접한 관계가 있는 것으로 보고 있다.