움직임의 이론 - 우리는 어떻게 움직이는가?

우리는 몸을 가꾸기 위함이나 삶의 질을 높이기 위해 웨이트운동과 스포츠 활동을 한다. 하지만 이런 활동 중 우리 몸은 가끔씩 조절되지 못하는 잘못된 움직임에 부상을 입기도 한다. 이런 조절되지 못하는 움직임은 왜 발생하는 것이며 잘 조절하기 위해서 어떤 요소들이 있는지 궁금하여 공부한 것들을 정리해 본다.

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1) 움직임 (Movement)

 

인간의 움직임은 어떤 한 계통으로 이루어지는 것이 아니다. 인간의 몸은 항상 여러 계통의 상호보완 작용에 의해서 움직임을 만들어낸다. 대표적으로 신경계, 근골격계를 예로 들 수 있다. 아직까지 움직임을 만들어내는 과정은 정확하게 확정된 것은 없다. 많은 이론들이 있지만 오류가 있다. 다음은 움직임들이 어떻게 연구되어 왔는지 이론을 몇 가지 살펴보겠다.

 

1. 반사이론 (Reflex Theory)

 

 

정의 :

• 반사 이론은 운동 제어의 초기 이론 중 하나로, 모든 움직임이 감각 입력(자극)에 의해 촉발된 단순 반사의 결과라고 제안한다. 이 이론에 따르면 신체는 반사궁을 통해 외부 자극에 자동으로 반응한다(예: 갑작스러운 스트레칭은 근육 수축으로 이어짐). 반사궁은 감각 수용체, 구심성 경로, 중추 통합, 원심성 경로 및 효과기(근육)로 구성된다.

 

종류:

• 단일 시냅스 반사
  감각 뉴런과 운동 뉴런 사이에 단일 시냅스를 포함. 일반적인 예로는 근육이 늘어나는 것에 반응하여 수축하는 신장 반사(예: 슬개골 반사)가 있다.
• 다발성 시냅스 반사
  감각 뉴런과 운동 뉴런 사이의 인터뉴런(연합뉴런)과 여러 시냅스가 관여. 이러한 반사를 통해 회피 반사(뜨거운 물체에서 손을 떼는 것)와 같은 더 복잡한 반응이 가능.
• 신체 반사
  골격근의 수축을 포함. (EX. 신장반사 및 굴곡반사)
• 자율(내장) 반사
  내부 장기와 평활근의 기능을 관장. 예로는 동공 반사(빛에 반응하여 동공이 수축하는 곳) 및 압수용기 반사(혈압 조절)가 있다.
• 두개골 반사
  깜박임 반사(눈에 대한 위협으로 인해 발생) 및 구역 반사(구토 반사)와 같은 뇌신경과 관련된 반사.
• 척추 반사
  신장 반사와 같이 척수 수준에서 제어된다. 이는 뇌 입력과 독립적이지만 신호를 내림차순으로 수정할 수 있다.

 

제한점:

• 자발적 움직임: 외부 자극 없이 자발적 또는 자발적인 움직임이 어떻게 발생하는지 설명하지 못함.
• 새로운 동작: 이론은 악기 연주와 같은 새로운 동작이나 학습된 동작을 설명하는 데 어려움을 겪음.
• 움직임 유연성: 반사 이론은 자극에 대한 고정된 반응을 가정하므로 움직임을 다양한 상황에 적응시키는 능력이 제한된다.

 

수직 계층적 이론(Hierarchical Theory)

정의:

• 운동 제어의 계층적 이론은 움직임이 하향식 계층으로 구성되어 있으며, 여기서 뇌의 상위 중추(예: 대뇌 피질)가 하위 중추(뇌간, 척수)를 제어한다고 가정. 이 모델에 따르면 운동 명령은 자발적이고 복잡한 움직임을 감독하는 더 높은 센터에서 비롯됨. 하부 센터는 보다 기본적이고 자동적인 움직임과 반사 신경을 관리한다. 이 이론은 높은 수준이 반사 활동을 억제하거나 조절한다는 점을 강조

구성요소:

• 하향식 제어: 
  뇌의 상위 센터는 하위 반사 동작을 억제하거나 개선하여 부드럽고 자발적인 움직임을 가능하게 한다.
  
  통제 수준:
• 고등 센터: 자발적이고 목표 지향적인 움직임(예: 걷기, 손 뻗기).
• 중간 중앙: 자세 조정 ​​및 움직임 패턴(예: 균형, 운동).
• 하부 중앙: 반사 및 기본 운동 반응(예: 신장 반사, 철수 반사)

예시:

• 걷기로 결정하면 운동 피질(상부 중앙)에서 명령이 내려지고, 뇌간은 자세를 조정하고, 척수는 자동 다리 움직임을 관리한다.

제한점:

• 불수의 운동: 뇌 손상 후 반사 신경이 어떻게 지속되거나 회복될 수 있는지 설명하기 어렵다(예: 뇌졸중 후 반사 신경이 종종 다시 나타남).
• 하위 수준 독립성: 내장 메커니즘(예: 중추 패턴 생성기)이 있는 척수와 같은 하부 중앙에 의한 자동 움직임 생성을 설명하지 않는다.) 뇌의 개입 없이도 걷기와 같은 리드미컬한 움직임을 생성할 수 있다.

운동 프로그램 이론(Motor Program Theory)

 

 

정의:

• 운동 프로그램은 CNS(중추신경계)에 조직화된 사전 구조화된 명령 세트로, 결과적으로 조화로운 움직임을 만들어낸다. 본질적으로 이는 운동 활동의 설계 역할을 합니다.

주요 개념:

• CNS(중추신경계)는 경험을 바탕으로 이러한 프로그램을 만들고 나중에 사용할 수 있도록 저장할 수 있다. 예를 들어, 자전거 타는 법을 배우려면 필요할 때마다 불러올 수 있는 운동 프로그램을 만드는 것이 필요하다.

제한점:

• 뇌에 너무 많은 초점 : 어떤 사람들은 이 이론이 움직임에 대한 뇌의 통제에만 너무 초점을 맞추고 있으며 우리의 감각이 실시간으로 움직임을 조정하는 데 어떻게 도움이 되는지 고려하지 않는다고 주장한다.
• 움직임 변형 : 이론은 특히 게임 플레이와 같이 예측할 수 없는 상황에서 우리의 움직임을 즉석에서 어떻게 조정하는지 항상 설명하지는 않는다.
• 학습 : 운동 프로그램은 연습을 통해 변화하고 향상될 수 있다는 점을 이해하는 것이 중요. 움직임들은 고정되어 있지 않다.

 

다이나믹 시스템 이론(Dynamic Systems Theory)

 

정의:

• 다이나믹 시스템 이론은 움직임과 행동이 뇌와 같은 중앙 명령에 의해서만 제어되는 것이 아니라 시스템의 다양한 요소 간의 상호 작용에서 발생한다고 가정한다. 이 관점은 다양한 요인이 우리가 움직이고 행동하는 방식에 어떻게 영향을 미치는지 살펴볼 수 있다.

주요 개념:

• 구성요소의 상호작용(자유도):
  인간의 움직임에서는 근육, 관절, 환경 및 작업 요구 사항과 같은 다양한 구성 요소가 상호 작용하여 조화로운 동작을 생성한다. 예를 들어, 달릴 때 다리, 팔, 심지어 호흡까지 동적으로 함께 작동하여 효율적으로 움직일 수 있다.
  
  
• 자체 조직:
  DST(다이내믹시스템이론)는 시스템이 자체 구성될 수 있다고 제안한다. 이는 적절한 조건이 주어지면 미리 정해진 계획 없이도 움직임이 자연스럽게 나타날 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 아이가 걷는 법을 배울 때, 아이의 몸은 연습과 탐색을 통해 자연스럽게 움직일 수 있는 안정적인 방법을 찾을 수 있다.
  
  
• 제어 매개변수:
  시스템의 동작에 영향을 미치는 주요 변수. 속도나 표면 유형과 같은 제어 매개변수를 변경하면 시스템이 이끄는 상태에서 다른 상태로 전환될 수 있다. 예를 들어, 미끄러운 표면에서 달리는 경우 균형과 조정 조정이 필요할 수 있다.