내외측 안정성 근육 협동작용 앉은자세 균형조절

자세반응 연구에서 초기에는 자극이 앞쪽에서 뒤쪽으로 (Anteroposterior(AP) 주는 불안정에 대한 전략연구가 많았다.최근연구에서는 내외측 또는 다른 방향과 근육 협동작용과 앉은자세에서 조절이 안정성 회복을 위한 대안전략이 무엇인지 알아보자.

내외측 [Mediolateral(ML)] 안정성

내외측(ML) 또는 다른 방향으로 대안전략이 사용 된다는 것은 신체분절과 근육의 정렬이 안정성을 회복하기 위해 서로 다른 관절 및 서로 다른 방향의 근력의 활성화를 필요로 하기 때문이다. 예를 들어, 다리에서는 발목관절 및 무릎관절에서 내외측(ML) 방향 운동 가능성은 거의 없다. 따라서, 엉덩관절은 ML 방향의 안정성을 회복 할 때에 수반되는 주된 관절이다. 많은 연구자들은 전후방향(AP) 자세조절과는 대조적으로, 내외측(ML) 균형조절은 발목관절보다는 오히려 엉덩관절 및 몸통에서 주로 일어난다고 제안하였다. 그들은 신체의 주요 ML 운동은 골반의 외측 운동이며, 이것은 한쪽 다리의 모음(내전, adduction) 및 다른 쪽 다리의 벌림(외전, abduction)을 필요로 한다고 언급하고 있다. 입각자세 폭이 좁으면, 발목관절에서의 움직임도 있다. 서 있는 사람의 12개의 서로 다른 방향의 플랫폼 외부교란에 대한 반응을 조사하였다. 근전도는 다리근육 및 몸통근육에서부터 기록되었다. 다음으로 근육반응의 타이밍 및 진폭은 플랫폼 움직임의 방향과 관련되어 있었다. 근육은 3개 방향 중의 한 방향의 움직임에 반응하는 경향이 있었다. 2개의 대퇴직근과 대퇴근막장근은 외측 외부교란에 반응하여 가장 활동적으로 되는 경향이 있었다. 다리와 몸통 양쪽의 나머지 근육은 대각선 외부교란에 반응하여 최대한으로 활동적으로 되는 경향이 있었다.요약하면, 다방향 자세조절을 조사하는 이 연구는 AP 또는 ML 방향의 불안정성으로부터 회복하기 위해 사용되는 고정된 지지의 협동작용의 특성에 대한 이해를 바꾸고 있다. 초기의 연구는 특정의 근육군이 단일 평면에서의 불안정성에 주로 반응하는 개별적인 협동작용에 조합되었다는 것이 시사되고 있었다. 다른 연구는 다리근육과 몸통근육은 대각선 방향 또는 ML 방향에서 지배적으로 활동하는 3개의 주요 협동작용으로 집단화되는 것을 시사한다. 이것은 신경조절 및 생체역학적 이유의 양쪽의 결과일 수 있다.

근육 협동작용

자세근육의 협동작용은 고정되면서 정형적인 반응이 아니라 과제와 환경에서의 변화하는 요구에 대응하여 개선되고 조율된다. 과제 요구에 대응하여 움직임을 개선하고 조정하는 이 과정은 흔히 적응이라 부른다. 이들의 연구는 신경 병리가 없는 실험대상자는 필요에 따라 자세운동 전략을 바꾸고 혼합할 수 있다는 것을 시사하고 있다. 플랫폼 외부교란의 증가하는 속도에 대응한 근육의 반응을 조사하는 이 연구 결과를 보여준다. 미소한 속도에서는 발목관절 전략 반응이 지배적이었다. 플랫폼 속도가 올라감에 따라, 엉덩관절 전략이 추가되고 발목관절 전략과 통합되었다. 어떤 시점에서는 개인에 따라 이들 고정된 지지 전략에서부터 지지를 변경 하는 전략으로의 옮겨감이 있을 것이다.연구는 같은 속도의 반복되는 외부교란에 대응하여 근육활동의 진폭을 감소시키고, 이들을 더 효율적 대응을 개선시킨다는 것을 보여주었다. 마지막으로, 균형을 유지하기 위해 외부교란에 대한 자세조정의 진폭을 조정할 때에도 예측을 사용한다. 근육반응의 진폭은 다가올 외부교란의 크기 또는 진폭에 관한우리의 기대와 관련이 있다. 예를 들어, 실험대상자는 그들이 받는 것보다 더 큰 외부교란을 기대하였을 때 과다반응을 하였고 그들이 더 작은 외부교란을 기대하였을 때 과소 반응을 하였다. 이 연구는 임상적인 함축성을 갖고 있다. 첫째, 자세조절 훈련 중 환자에게 주어진 특정 지시는 환자가 자세의 외부 교란에 어떻게 반응하는가에 실질적인 영향을 줄지도 모른다. 외부교란을 경험하기 전에 환자가 외부교란의 크기를 예측할 수 있도록 하는 지시는 환자의 반응에 큰 영향을 미친다. 따라서, 연습에는 다양한 크기의 예측 가능한 외부교란과 예측 불가능한 외부교란의 양쪽이 포함되어야 한다. 둘째로, 연습은 같은 방향에서의 반복된 시행(trail)으로 자세반응을 습관화하는 것을 피하기 위해 가변적인 방향에서 외부교란을 포함해야 한다.

최근 연구에서는 서서히 증가하는 플랫폼 외부교란의 속도에 대응하는 근육활동을 조사하였다. 그 결과, 발목관절과 엉덩관절 전략은 분명하게 그리고 따로따로 조절되는 것이 아니라 더 연속적인 방식으로 혼합되는 경향이 있다는 것을 보여주었다. 실험대상자는 주로 낮은 속도의 발목에서 의 힘을 사용하는 것에서부터 높은 속도를 위한 주로 엉덩관절에서의 힘을 사용하는 것으로 단순히 옮겨가지는 않았다. 그 대신에, 그들은 발목에 가해진 힘을 계속해서 증가시키고, 그 다음에 엉덩관절에 힘을 가하기 시작하였다. 그 사람이 엉덩관절의 힘을 가하기 시작한 특정의 시점은 실험대상자에 따라 다양하며, 몇몇 실험대상자는 대부분의 외부교란 속도에 대해 주로 발목에서 힘을 사용하고 있다. 질량중심 조절기는 협동 작용을 연관시킨 체중 지지와 균형의 2개의 목표를 명시 하고 있다. 각 협동작용은 일정한 양의 근육의 특정 집단을 활성화한다. 각 협동작용을 서로 다른 근육집단에 연결하는 선에 의해서 나타내고 있다. 이들 근육의 활성화는 엉덩관절, 무릎관절 및 발목관절에서 토크를 발생시킨다. 3개의 관절에서부터 조합된 토크는 발과 바닥 사이의 종점의 힘(end point force)을 만들어내며, 이것은 균형 조절(질량중심의 위치와 움직임)에 도움이 된다. 따라서, 종점의 힘은 몇 가지 협동작용에 의해 생성된 힘의 합계이다.

앉은 자세의 균형조절 (Balance Control in Sitting)

의자에 앉은 자세에서 안정성 회복은 입각자세와 마찬가지로 조절된다. 어떤 근육이 의자에 앉은 자세에서 외부교란 후의 균형 회복에서 중요할까? 특정 과제와 환경 조건에 따른 경우마다 다르다. 예를 들어, 균형에 대한 AP 플랫폼 외부교란에 대응하여, 발에 힘을 빼고 축 늘어뜨리고, 등받이가 없는 의자(stool)에 지지되지 않고 앉아 있는 사람은 몸통의 근육활동을 사용하여 안정성을 회복한다. 이와는 반대로, 같은 플랫폼 외부교란이라도 사람이 다리를 앞쪽으로 펴고 의자에 앉아 있을 때는 다리의 활동을 유인한다. 의자에 앉은 자세에서의 다방향의 외부교란은 입각자세에서 수없이 많이 같은 특성을 가진 보상적 근육반응을 유발한다. 몸통에서긴장성 근육활동은 정적 앉은 자세의 정상 균형상태 동안에 머리와 몸통을 지지하고 안정화시키는 데에 도움이 된다. 균형 상실에 대한 위상성(phasic) 근육반응은 불안정성 방향으로 조정된다. 게다가, 앉은 자세에서의 근육반응은 신속하게 시작된다(수의적 움직임보다 빠르다). 이들은 또한 대항근의 비교적 적은 활동으로 협동근의 시간적 및 공간적 협응을 수반한다. 의자에 앉은 자세에서의 반응성 균형을 조사하는 하나의 접근법으로 좌석에 앉아 있는 실험대상자는 다양한 방향으로 몸통에 직접적으로 외부교란을 받았다. 8개의 서로 다른 방향의 외부교란에 대응하는 복부 및 등의 근육에서의 근육활동 범위를 나타내고 있다. 입각자세에서와 같이, 개개의 근육은 불안정성의 방향에 따라 상대적 활성화를 변화시킨다. 예를 들어 복부근육은 뒤쪽 방향으로의 불안정성에 반응하여 가장 활동적으로 된다. 이와는 대조적으로, 등(back)의 폄근은 앞쪽 방향으로의 불안정성에 반응하여 가장 활동적으로 된다. 몸통근육의 고정된 지지 전략으로 대응하는 활동에 더하여, 앉은 자세에서의 균형에 대한 외부교란은 보상적 팔을 뻗어-잡기 (reach-to-grasp) 반응같이 지지를 변경하는 전략으로 반응을 유발할 수 있다. 보상적 팔을 뻗어-잡기 반응은 수의적으로 팔을 뻗어 잡기 움직임보다 빨리 일어난다. 그러나, 근육활동의 순서와 관절운동의 운동학은 비슷하다.