근육기능(muscle function)을 이해하기 위한 다섯 가지 성질(properties)

김형욱의 칼럼언어

 근육(muscle)은 인체에 있어서 많은 역할을 담당하고 있습니다. 이러한 근육(muscle)의 역할은, 근육(muscle)만의 성분적인 특성과 함께, 이를 지배하게 되는 신경계의 조절(nervous system control)에 의합니다. 그러니 어쩌면 근육(muscle)에 대해서 좀 더 포괄적으로 이해하기 위해서는, 단순히 근육(muscle)이 담당하는 역할에만 주목할 것이 아니라, 다양한 역할을 이끌어낼 수 있는 특성을 이해해야 합니다.
 본 포스팅에는 이와 같은 근육의 성질(muscle properties)에 대해서 다룰 것입니다. 소개하게 될 성질(properties)들은 근육만이 동시에 지니고 있는 특징이라고 할 수 있습니다. 그리고 이러한 성질(properties)은 곧바로 기능(function)과 연결됩니다. 그러니 이것은 곧 근육기능(muscle function)이 될 것입니다.

 

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 수축성 contractility

 우리는 일반적으로 근육(muscle)을 떠올렸을 때, 가장 먼저 수축(contraction)을 떠올리게 됩니다. 이것은 근육(muscle)만이 지니고 있는 특성이기 때문입니다. 따라서, 근육기능(muscle function)을 이해하기 위한 근육의 첫 번째 성질(muscle properties)은 단연 수축성(contractility)을 꼽을 수 있습니다. 근육이 수축성(muscle contractility)을 발휘하기 위해서는 구조적인 기본단위(structural base units)라 할 수 있는 근섬유(muscle fiber) 내에 존재하는, 기능적인 기본단위(functional base units)인 근절(sarcomere) 내에 위치한 수축 단백질(contraction protein)이 교차결합(cross coupling)되어야 합니다. 그 결과, 무수히 많은 개별적인 근원섬유마디(myofibrils)가 짧아지게 되며, 이것이 결과적으로 전체의 근육다발(muscle group)을 짧아지게 만듭니다. 이것이 바로 수축(contraction)입니다.
 하지만 수축(contraction)은 그냥 이루어지는 것이 아니라, 자극(stimulation)이 주어져야 합니다. 이것은 근육(muscle)을 지배하고 있는 운동신경(motor nerve)에 의합니다. 중추(central)에서부터 특정한 신호(specifi signal)가 보내지면, 근육(muscle)은 신경의 라인(nerovus line)을 통해서 해당 신호(signal)를 받아들이게 됩니다. 그 결과, 근육이 수축(muscle contraction)하게 되는 것입니다.
 추가적으로 이전 포스팅에서 근육수축(muscle contraction)에 대해서 작성한 글이 있습니다. 이 글은 당신이 근육(muscle)과 근육수축(muscle contraction)에 대해서, 그리고 당연히 근육기능(muscle function)까지 더한 이해를 더해줄 것입니다. 아래에 링크로 소개합니다.

근육수축(muscle contraction)에 대해서 어떻게, 그리고 얼마나 알고 있나요?

 신장성 extensibility

 신장성(extensibility)은 근육기능(muscle function)이기도 하지만, 근육(muscle)에서 발생할 수 있는 다양한 기능이상(dysfunction)을 이해하기 위해서도 아주 중요한 개념이 됩니다. 신장성(extensibility)은 단순히 근육(muscle)이 늘어날 수 있는 성질(lengthening properties)입니다. 더 정확히는 구조적으로 늘어나는 것이기 때문에 근섬유(muscle fiber)가 늘어나는 성질(lengthening properties)입니다.
 이때, 우리는 신장성이라는 성질(extensibility properties)을 이완(relaxation)과 동일하게 여길 수도 있다는 것입니다. 하지만 신장(lengthening)과 이완(relaxation)은 다릅니다. 신장(lengthening)은 길이적인 상태(length condition) 여부에 의해서만 이야기될 수 있는 성질입니다. 반면, 이완(relaxation)은 길이적인 상태(length condition) 여부를 능가합니다. 이완(relaxation)은 가장 힘이 잘 들어갈 수 있는 길이적인 상태(length condition)인 데에 반해, 신장(lengthening)은 정상적인 길이(normal length)보다, 다시 말해 안정 시 길이(resting size)보다 늘어난 상태라고 할 수 있습니다. 따라서 신장(lengthening)과 이완(relaxation)을 구별하여 사용해야 합니다.
 근육이 신장(muscle lengthening)을 허용할 수 있는 이유는, 동적인 상태(dynamic condition)에서도 안정화(stabilization)를 꾀하기 위함입니다. 그래서 근육기능(muscle function)의 관점에서 근육(muscle)이 뼈(bone)에 부착(attachment)되고 관절(joint)을 경유하는 과정에서, 모든 방향(direction)과 각도(angle)에서 적절히 신장성(extensibility)을 발휘하면 신장력(extensibility force)을 발생시킵니다. 게다가 단일의 관절(single joint)이 사용됨에 있어서 길항적인 관점에서 주동근(agonist)을 맞서는 대항근(antagonist)은 주동근(agonist)의 주도적인 수축(contraction)에 지속적으로 균형을 맞추며 신장성 수축(eccentric contraction)을 발휘하게 됩니다. 이것 역시 관절의 안정화(joint stabilization)를 도모하기 위함입니다.

 전도성 conductivity

 근육기능(muscle function)에 있어서 전도성(conductivity)이란, 전기적인 신호(electric signal)에 의한 성질(properties)입니다. 아까 가장 먼저 수축성(contractility)에 대해서 소개했는데, 신경계(nervous system)의 명령으로 근육이 수축(muscle contraction)하는 과정에서 근섬유(muscle fiber) 내로 신경학적인 신호(nervous signal)가 가해집니다. 그런데 이때 단일 근섬유(single muscle fiber)로만 신호(signal)가 전해지는 것이 아니라, 신경 라인(nervous line)이 분포한 지점까지, 그리고 인접한 근섬유(muscle fiber)까지 신호가 전해집니다. 그로 인해 수축성(contractility)을 발휘함에 있어 수많은 근섬유(muscle fiber)가 동시다발적으로 사용됩니다.
 실은 전도성(conductivity)은 신경의 특성(nervous properties)입니다. 이것은 마치 전선이라고 표현할 수 있습니다. 전선과 연결된 물체에는 예외 없이 전기적인 신호(electric signal)가 전해집니다. 이처럼 근육(muscle)도 마찬가지입니다. 근육(muscle)이 신경의 지배(nervous innervation)를 받기 때문에, 그 과정에서 전도성의 성질(conductivity properties)을 띠게 됩니다. 게다가 근육(muscle)은 전적으로 신경의 활주, 자극, 반응(nervous sliding, stimulation, reaction) 등에 지대한 영향을 받습니다.

 탄력성 elasticity

 탄력성(elasticity)은 근육의 성분적인 특징으로 인해 가능한 성질(muscle properties)입니다. 근육(muscle)은 알다시피 단백질 섬유(protein fiber)로 구성되며, 엘라스틴 섬유(elastin fiber)와 콜라겐 섬유(collagen fiber)의 비중이 부위에 따라서 정도의 차이는 있지만, 이들의 구조적인 특징으로 인해 타 조직보다 월등한 탄력성(elasticity)을 지니고 있습니다.
 탄력성(elasticity)은 원래의 길이(neutral length)로 돌아가려는 성질입니다. 그러니까 근섬유(muscle fiber)가 짧아지거나 늘어났을 때, 변화된 길이의 과정이 지난 이후 다시 원래의 길이(neutral length)로 돌아가려는 성질입니다. 이 성질은 근육이 수축(muscle contraction)했다가, 그리고 다양한 상황에 동적으로 참여했다가 원위치로 회귀되는 과정에 반드시 필요한 능력입니다. 따라서 탄력성(elasticity)은 근육의 본래 성격을 지속적으로 유지하는 동시에, 예비 부하를 다시금 견뎌낼 수 있도록 만드는 성질입니다.
 근육기능(muscle function)의 관점에서, 저는 탄력성(elasticity)을 이완성(relaxation)과 비교합니다. 탄력성(elasticity)은 길이적인 상태(length condition)에서만 원래대로 돌아가려는 성질이지만, 이완성(relaxation)은 길이(length)뿐만 아닌 근육의 모든 영역에서 원래의 상태(neutral condition)로 돌아가려는 성질입니다. 따라서 이완성(relaxation)은 탄력성(elasticity)을 포함합니다.

 흥분성 excitability

 흥분성(excitability)은 근육이 반응(muscle  reaction)하기 위한 성질입니다. 지금까지 나열했던 모든 근육성질(muscle properties)은 특정한 자극(specific stimulation)에 의한 반응(reaction)이었습니다. 따라서 흥분성(excitability)은 근육(muscle)이 스스로 근육기능(muscle function)을 발휘하기 위한 시작점이 될 수 있는 성질이라고 할 수 있습니다.
 신경계(nervous system)는 감각신경(sensory nerve)으로 전해지는 정보(information)를 통해서 적절한 해석(process)을 도출해냅니다. 그러니까 전달받게 되는 정보(information)가 어떠한 정보(information)인지에 따라서, 또는 정보(information)를 해석(process)할 수 있는 능력 정도에 따라서 도출되는 결과물을 다릅니다. 그것이 어찌 됐든, 각 결과에 맞게 해당 결과물을 발생시키기 위한 적절한 반응(reaction)을 필요에 따라 근육(muscle)에 부여합니다. 그러니 흥분성(excitability)은 근섬유(muscle fiber)가 반응(reaction)할 수 있는 능력이지만, 이보다 더 나아가 근섬유(muscle fiber)가 매 상황의 자극(stimulation)과 해석(process)에 따라 적절한 반응(reaction)을 발휘되는 능력까지 확장시킬 수 있습니다. 그러니까 반응(reaction)은 매번 변화할 수 있다는 것입니다. 따라서 저는 흥분성(excitability)을 근육(muscle)이 변화하며 반응(reaction)할 수 있는 성질로 여깁니다.

 

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 김형욱이 읽어주는 '근육기능(muscle function)을 이해하기 위한 근육성질(muscle properties)'

 지금까지 근육기능(muscle function)을 위한 다섯 가지의 근육성질(muscle properties)을 살펴봤습니다. 각 성질에 대해서 개별적으로 소개했지만, 단일의 성질을 온전히 파악하기 위해서는 다른 모든 성질까지 한데 이해해야 합니다. 본래 근육기능(muscle function)을 발휘하는 데에 있어서 단일한 성질만으로는 제대로 설명할 수 없기 때문입니다.
 우리는 너무 근육의 보이는 작용(muscle action)에만 치우쳐져 있습니다. 그러니까 가시적으로 근육이 발생시키는 움직임(muscle movement)과, 혹은 다양한 질환(disease)과 손상(injury) 여부에만 관심을 가지고 있습니다. 하지만 이러한 움직임(movement)의 결과나 기능부전(dysfunction)의 결과는, 사전에 근육기능(muscle function)을 제대로 발휘하지 못하도록 하는 근육성질(muscle properties)에서의 특이적인 문제가 발생된 결과일 것입니다. 따라서 단순히 가시적인 요인들만 살펴볼 것이 아니라, 그 이전의 근육의 특수성(muscle properties)을 먼저 고려해야 할 것입니다.

 

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