운동의 수의적 조절

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 뇌의 성분과 영양

 

뇌의 성분은 물(77 - 78%)이 가장 많고, 다음으로 지질(10 -12%), 단백질, 아미노산, 당질, 핵산 등이 들어 있다. 뇌의 영양은 포도당에 의해서 공급된다(아이일 때는 신체가 성장 및 발달해야 하기 때문에 포도당 외에 '알파부르틱에시드'란 지질이 뇌에 공급된다. 따라서 아이들은 놀아도 놀아도 지치거나 피곤함을 느끼지 못하는 것이다).

뇌에서는 이산화탄소 생산량에 대한 산소 소비량의 비율(호흡상, RQ)은 0.99 이므로 거의 완전히 산화됨으로써 생기는 에너지가 뇌의 기능을 지원하고 있다.

포도당과 산소는 혈액에 의해서 공급되므로 뇌의 혈행을 차단하면 불과 1 -2분 안에 의식을 잃고 경련이나 혼수상태가 된다. 혈액공급이 5분 이상 차단되면 뇌사(brain death)를 초래한다.

뇌의 무게는 체중의 2.5%(1/40)에 불과하지만, 뇌에 흐르는 혈액의 양은 전신 혈액량의 20%(1/5), 산소소비량은 전체의 20 - 25%(1/5 - 1/4)나 된다.

 

2. 대뇌피질의 운동영역

 

 대뇌피질(cerebral cortex)과 소뇌(cerebellum)는 새로운 운동기술학습의 중추가 된다. 뇌의 이 부분은 운동을 수의적으로 조절한다. Brodmann이 대뇌피질을 52개의 영역으로 구분한 것 중에서 Brodmann 영역 4, 6, 8은 중심전회를 포함하는 영역으로서 수의운동의 중추이다. 운동영역 4는 일차운동영역이고, 운동영역 6과 8은 전운동영역이다.

대뇌피질의 운동영역은 일차운동영역, 전운동영역, 보조운동영역으로 구분되는데, 일차운동영역(primary motor area)은 전두엽에 위치하며, 의식적인 운동을 직접 시행하는데 관여하는 운동중추이고, 전운동영역(premotor motor area)은 주로 팔다리의 몸쪽근육 및 체간의 축근(axial muscle)의 협동운동을 조절하고, 대뇌반구의 정중선 부위, 즉 종렬의 양측 내면의 피질 표면상에 위치하고 있는 보조운동영역(supplementary motor area)은 전운동영역과 함께 수의운동을 계획하는 곳으로 복합적 연속운동을 계획하는데 중요한 역할을 한다.

따라서, 의식적인 운동(수의 운동)은 대뇌피질의 운동영역에서 인지되며, 소뇌와 대뇌기저핵(대뇌백질에 위치하며, 지속적이고 반복적인 운동을 시작하는데 도움을 주고, 자세와 근장력을 조절하는데 도움을 줌)이 운동을 일일이 조정하고 있다.

대뇌의 운동영역은 추체로 및 추체외로와 밀접한 관계가 있다.

 

3. 소뇌

 

 소뇌는 해부학적으로 교(pons)와 연수(medulla oblongata)의 뒤쪽에, 대뇌후반, 뇌간 위에 위치하며, 소뇌각으로 뇌간과 연결되어 있다. 중량이 약 120 - 130g으로 전체 뇌무게의 10%에 지나지 않으나, 신경세포의 수는 뇌 전체의 50% 이상을 함유하고 있고, 크기는 여자의 주먹 정도이다.

신경섬유 연결상에 따른 소뇌의 구분에서 전정 소뇌는 균형유지와 시각 조절을 담당하고, 척수 소뇌는 근육강도의 조절과 수의적 운동의 협응을 맡고 있으며, 대뇌 소뇌는 수의적 운동의 계획과 실시라는 작용을 한다.

소뇌의 신경조절작용에는 제동효과와 스피드 지각작용이 있다. 소뇌에 의한 제동효과(damperning effect)는 팔다리를 원하는 지점에서 멈추도록 하며, 소뇌의 스피드의 지각작용(perception of effect)이란 우리가 물체에 접근하거나 물체가 우리에게 접근해 오는 속도를 알 수 있도록 하는 것을 말한다.

소뇌는 운동시 대뇌의 자문기관 구실을 하며, 신체 평형과 자세의 조절 및 신체운동의 미세한 조절을 관장한다 ; 소뇌는 피부, 관절부위로부터 바깥 수용성의 정보와 시각, 청각 및 신체평형에 관한 감각 정보도 받고 있지만, 특히 근육활동, 즉 현재의 운동진행 상황에 관한 고유수용의 감각 정보를 받고 있다. 뿐만 아니라 대뇌피질에서 형성된 수의 운동의 계획 및 시행에 관한 정보도 동시에 받고 있기 때문에 이들을 상호 비교하여 오류를 찾아 교정해 줌으로써 근수축과 이완의 힘, 방향 및 비율이 조화를 이루도록 해 주는 일명 'comparator' 또는 'error detector'로서의 역할을 하여 수의 운동을 원활히 하고 자세의 평형을 유지해 주는 기능을 하고 있다.

 

4. 수의 운동 흥분의 전도로

 

 1) 추체로

 

 대뇌의 운동영역 중에서 영역 4에 있는 추체세포(pyramidal cell or Betz cell)라는 비교적 형태가 큰 신경세포에서 축삭이 시작하여 이들이 모여서 추체로라고 부르는 전도로를 이룬다. 추체로(pyramidal tract)는 대뇌피질에서 시작하는 원심로의 하나로서, 전신에 있는 골격근의 수의적 운동을 지배하는 전도로로서 한 개의 근육 또는 소수의 근육을 수축시켜 정밀한 운동을 수행하는데 요구되는 신경로이다.

추체로는 대부분이 연수에서 교차하기 때문에 어느 한 쪽 대뇌반구는 신체의 반대편 근육들의 운동을 지배한다 ; 이런 교차성으로 인해 좌측 대뇌반구는 우반신의 운동을 지배하고, 우측 대뇌반구는 좌반신의 운동을 지배한다.

 

 2) 추체외로

 

 추체외로(extrapyramidal tract)는 연수의 추체를 통과하지 않는 모든 신경로로서, 많은 근육이 수축하여 일어나는 운동을 주재한다. 대뇌피질의 운동영역 6에서 시작하는 추체외로계는 일반적으로 근긴장을 감소시키는 탄력성을 가지므로 한 동작에서 다음 동작으로의 이행을 부드럽게 하고 조화로운 운동을 가능하게 만든다. 추체외로에 이상이 생기면 몸의 움직임이 자연스럽지 못하여 마치 로봇처럼 되는 파킨슨씨병에 걸리는 것처럼 된다.