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운동생리학

근육기능 관절과 인대 근막기능

by 걷기전문 물리치료사 2024. 11. 7.

인체의 구조와 기능은 움직임, 운동의 기반에서 불가분의 상호작용이 존재한다. 인체의 조직에서 다양한 움직임과 자세에서 서로 보완하고 지원하는 근육과 관절과 연결하고 받쳐주는 근막계의 기능이 운동학습과 발달에 상승효과를 알아본다.

근육기능

근육들은 각 근조직 안에서 작은 수축 요소인 운동 단위 (motor unit)로 구성된다. 운동 단위는 수축을 위한 정보와 근육의 긴장과 피드백을 위한 감각 정보를 제공하는 신경 말단에 의해 수축된다. 각 운동 단위 내부 섬유들은 속근(유형 III), 지근(유형 I)으로 언급된다. 속근 섬유는 흔히 폭발적인 파워와 제한된 능력의 지구력과 연관된다. 지근 섬유는 지속적인 수축의 능력 및 피로에 대한 저항과 연결된다. 기타 불특정 섬유들은 특수화된 섬유들이 최대한 행동을 하는 데 조력자가 되어 어떤 활동이 우세한가에 따라 시간이 갈수록 발달한다. 중추신경계는 광범위하게 상이한 근섬유의 특징을 보완하는 체계를 갖고 있다. 위상성(phasic)과 긴장성(tonic) 체계는 몸 안의 상이한 활동을 운영한다. 위상성 체계는 폭발적이고 강건한 움직임 패턴을 조절하며 주로 주동근과 연관된다. 긴장성 체계는 골격계 전반에서 자세의 조절, 정렬과 통합성의 유지에 집중한다. 긴장성 체계는 신체 구조를 지탱하고 주동근이 효율적으로 기능하도록 적절한 안정화를 제공한다. 근육은 움직이는 역할과 함께 고유수용적 역할을 갖는다. 근방추(muscle spindles)는 중력에 대항해 유지하기 위한 장력과 자세 긴장을 위한 삼차원적인 움직임 지도를 만들어 뇌에 피드백을 주기 위해서 장력과 수축을 추정한다. 관절, 전정기관, 시각계, 근육에서 받은 정보는 의식이 움직임을 인지하는 방식에서 중요한 역할을 맡는다. 만약 이 체계들 중 어떤 것이 제대로 기능하지 않으면 나머지 체계들이 반드시 보상해야 한다. 이러한 보상작용은 생존을 위한 위대한 전략이지만, 시간이 흐르면 고유수용계를 무너뜨릴 수 있다. 몸의 고유수용 능력은 인간 움직임의 중요한 측면이다. 움직임에 대하여, 고유수용성은 관절 움직임의 감각과 관절 위치의 감각을 아우르는 촉각의 감각 양식의 전문화된 변형으로 정의될 수 있다. 운동 사슬(kinetic chain)의 각 부분에서 이러한 자각은 반드시 효율적인 패턴의 기반이 되는 적절한 운동조절을 위하여 올바로 기능해야 한다. 또한 움직임이 제한되고, 경직되거나 엉성할 때, 고유수용 자각은 정상적인 피드백을 제공할 수 없다. 움직임은 고유수용성에 영향을 주며 고유수용성은 움직 임에 영향을 준다.

관절과 인대

근육이 온전하게 기능하지 못할 때 관절에 비정상적인 스트레스를 준다. 비정상적인 스트레스는 미세외상과 마모를 유발하며, 그에 따라 경직된 관절은 유약한 피드백을 제공하고 근육계에 더 큰 부담을 제공한다. 손상된 관절은 근육 억제, 근육 방어, 근육 불균형을 유발할 수 있다. 관절 경직은 부상이나 활동 부족의 부산물일 수 있고, 안정성의 이차적 시도일 수 있다. 혹사된 손에 굳은살이 박히는 것과 매우 비슷하게 자세와 활동이 결합 조직에 스트레스를 줄 때 혹사된 관절이 경직되는 것이다. 결합조직은 스스로를 보호하기 위해 곧잘 두꺼워지고 뻣뻣해진다. 이런 것이 가중되어 경직이 근피로와 근염좌를 유발할 수 있다. 그런데도 우리는 생활방식과 활동이 몸의 복원 본성을 손상시킨다는 것을 깨닫지 못한 채 퇴행성 관절만 탓한다. 다른 조직들도 근육 기능을 보완한다. 인대는 관절과 관절낭에 기본적인 완전성을 제공한다. 인대와 관절낭 모두는 관절이 단일 단위로 분리되도록 관절을 감싼다. 관절 포장은 연골 표면이 접촉하는 액체로 채워진 공간을 포함한다. 이러한 연골 표면은 거의 마찰이 없고, 영양공급과 윤활작용을 하는 액체 안에 잠겨 있다. 관절의 특정한 부위가 다른 부위보다 더 큰 스트레스를 받게 되면 관절낭이 두꺼워진다. 이러한 두꺼워짐은 인대와 밀접하게 연관된다. 일부 인대들은 관절낭과 밀접 하게 함께하는 것이 확인됐지만, 다른 인대들은 관절 완전성을 만들어주고 관절에 걸쳐 역학적 움직임을 촉진하는 회전축 유지를 돕는 끈으로 구체화될 수 있다. 인대는 단지 역학적인 역할만을 수행하는 것이 아니며, 역시 피드백을 제공한다. 인대가 근육 조직의 수축력을 갖고 있진 않지만, 인대 주변의 근육 수축력에 큰 영향을 줄 수 있다. 인대의 수용기(receptor)는 의식적 조절 단계 이하로 발생하는 반사 행동의 일부로 근육을 촉진하고 억제할 수 있다. 인대가 스트레스를 받을 때, 인대는 전형적으로 자동적이고 즉각적으로 스트레스를 감소시키기 위한 신호를 만들어낸다. 인대는 자체를 보호하도록 주동근 작용(잠재적으로 인대의 스트레스를 감소시키도록 근육을 배열하거나 정렬하는 것)을 가능하게 함으로써 그리고 인대에 손상을 줄 수 있는 길항근 작용(인대의 스트레스를 잠재적으로 증가시키도록 근육을 배열하거나 정렬하는 것)을 억제함으로써 스스로 스트레스를 줄이고자 한다. 인대는 관절에서 모든 잠재적인 스트레스 힘의 방향(vector)에 맞춰 배열된다. 인대는 스스로 보호함으로써 궁극적으로 관절 안정성을 보호하고 유지하도록 돕는다. 때때로 과도한 접촉이나 충돌을 겪을 때 또는 스트레스가 지나치게 클 때 그리고 열상이 예방될 수 없을 때 인대가 망가진다. 또 인대는 외부의 상처가 없이도 찢어질 수 있다. 스포츠에서는 이것을 비접촉성 부상이라 부른다. 피로도 한 요인이지만, 좋지 못한 움직임 패턴 역시 여러 인대 손상을 유발한다. 좋지 못한 가동성과 안정성은 자연스러운 움직임처럼 보이는 것을 통해 인대에 비정상적인 스트레스를 준다. 정상적인 운동과 활동은 타협하지 않는 표면에서 나타나지만, 가동성과 안정성이 제한되면 미세한 보상작용이 발생한다. 그 보상작용은 순전히 힘과 좋지 않은 정렬을 유발할 수 있고, 인대와 관절에 스트레스를 준다. 그 스트레스는 근육 활동을 손상시키고, 이는 안정성과 가동성을 더욱더 손상시킨다. 보상작용은 또한 에너지 소모를 증가시키고 활동을 진행시킴으로써 결과적으로 근육 조절을 감소시킨다. 인대와 관절낭은 단순하게 하나의 관절을 보호하고 안정시키는 것이 아니라 관절 위치, 방향, 움직임 속도의 인식을 제공하는 신경 시스템과 상호작용한다. 현대 의료 과학으로는 인대를 재건하거나 대체하는 것이 크게 어려운 일은 아니다. 하지만 외과의사들은 자연 적인 인대조직과 그것들이 움직임의 기반에 기여하는 신경학적 상호작용의 섬세하고 능숙한 기능을 되살릴 수는 없다. 일부 심각한 부상은 수술을 피할 수 없고, 수술이 필요하더라도 건강한 움직임을 훈련해 부상에 대한 완충 지역을 만들기 위해 가능한 모든 것을 해야 한다. 그러므로 꺾이느니 휘는 것이 항상 더 낫다. 강하고 민첩한 몸은 약하고 경직된 몸보다 훨씬 더 잘 휜다.

근막기능

근막 조직(fascial tissue)은 전신에 걸쳐 움직이는 부분들의 정렬을 받쳐주며 이어준다. 근막 조직은 인대와는 다르게 단순히 단일한 관절을 함께 묶어주며 한쪽 뼈에서 다른 쪽 뼈로 작은 공간을 지나는 것만이 아니다. 근막조직은 삼차원적 그물과 같은 구조로 머리에서 발끝, 손끝까지 긴 선으로 몸 전체를 엮어준다. 그 그물망은 몸에서 깊게, 얕게 교차해서 지나간다. 전신 움직임 패턴을 보완하는 기반 안에서 배열되므로 근막은 스트레스 방향을 바꾸고 역동적인 구조를 제공한다. 근막망(fascial web)은 근육에 직접적으로 관여하고 근육의 수축 능력을 강화한다. 망은 또 자동적인 동반 상승효과와 지원을 만들어내는 생체역학 사슬 안에서 근육들을 특정한 움직임에 함께 연결한다. 토마스 마이어(Thomas Myers)는 그 기반을 근막경선 해부학(Anatomy Trains)이라 불렀다. 근막망의 부분은 하나의 외피 안에 근육을 담고 있다. 이런 외피는 근육에 대하여 지지와 압력을 제공하고, 근육이 수축해 불룩해져서 더 큰 장력으로 근막선(fascial line)을 당긴다. 이러한 구조는 궁극적으로 자연적이고 기능적인 움직임과 스트레스의 모든 선에서 장력과 지지를 제공한다. 그 선이 전신에 걸쳐 뻗어 있기 때문에 하나의 근육이 수축하는 영향력은 몸의 다른 부분을 지탱하는 데 효과적 일 수 있다. 중추신경계는 운동 프로그램(motor program) 안에서 동반 상승작용을 하는 파트너로서 동작에서 상호 보완적인 것으로 근육을 인식한다. 이러한 동일한 근육들을 이어주는 근막은 근육들을 이어주는 역학적 관계도 만든다. 핵심을 말하면, 정신적인 틀과 역학적인 틀은 서로를 위하여 설계된 듯 보인다. 골격계가 정적인 구조적 지원을 만드는 만큼 근막계는 동적인 구조적 지원을 만든다. 골격계의 정적인 지원은 기능적인 움직임 기준에 따르면 일관되고 가장 단단한 조직이다. 근막계는 일부 패턴에서 경직되고 단단해질 수 있고 다른 패턴에서는 자유로운 움직임을 허용한다. 근막의 각 선의 기능은 움직임의 패턴에서 역할을 갖는다. 가끔은 지지하는 역할을 하고, 가끔은 유연해지는 역할을 한다. 근막의 내재적인 역학은 필요한 곳에 그리고 다른 시간에 다른 움직임 패턴 안의 다른 부분에서 필요한 플러스알파를 제공해 골격을 보완하는 것이다.