김형욱의 칼럼언어
뉴런(neuron)은 신경계(nervous system)의 기본단위(basic unit)로, 세포 수준(cell level)에서의 개념입니다. 뉴런(neuron)도 다양한 유형으로 존재하고 있지만, 공통적인 특성으로 공유되고 있는 사항은 분명합니다. 이러한 부분에 대해서는 과거에 다양한 글들을 통해서 여러 차례 소개했습니다.
중요한 것은 뉴런(neuron)의 구조(structure)와 기능(function)이 변할 수 있다는 것입니다. 그리고 그러한 성질을 신경가소성(neuroplasticity)이라 부릅니다. 인체의 다른 세포(cell), 또는 조직(tissue)들에게서도 가소성(plasticity)을 발휘하는 구조물(structure)들은 존재합니다. 그것이 무엇이든지 상관없이 신경(nerve)만큼 가소성(plasticity)을 더 잘 발휘할 수 있는 구조물(structure)은 없습니다. 이것은 아마도 인체를 조절(control)하는 시스템(system) 중, 가장 최상위의 계층(system)이기 때문일 것입니다.
신경(nerve)은 지도(map)를 그린다.
신경지도화(nervous mapping)라는 표현이 있습니다. 이것은 마치 신경(nerve)이 특정한 경로(pathway)로 지도(map)를 그린다는 비유적인 의미입니다. 우리가 알고 있는 지도(map)나 네비게이션(navigation)이 그렇습니다. 우리에게 편의성을 가져다주는 이러한 것들은, 각 공간(space)마다 특정한 경로(pathway)가 형성되어있습니다. 중요한 것은 신경(nerve)이 지도화(mapping)될 때, 우리가 일상에서 겪게 되는 실제적인 공간적 경로(spatial pathway)들처럼 무수히 다양한 경로(pathway)들이 형성되고, 또 한편으로는 시시때때로 즉각적인 변화나 반응(reaction) 따위들이 발생된다는 사실입니다. 마치 똑같은 길을 가더라도, 오늘과 내일은 미세하게 다른 것처럼 말입니다. 우리가 일상에서 맞이하게 되는 공간적 위치(spatial position)들은 그날그날 다양한 상황적 변수들이 발생될 수 있습니다. 그러한 경우에는 우리가 예상하거나 판단한 경로(pathway)가 아닌 다른 경로(pathway)를 선택해서 이동해야 합니다. 신경(nerve)도 이와 같은 일들이 벌어지고 있으니, 각 대상자마다 몸을 움직이기 위해서, 그리고 움직이기 이전에 외부적 환경(external environment)을 관찰(observation)하고 적응(adaptation)하는 데에 발휘되는 경로적 특징들은 상이한 차이를 지닙니다.
이와 같은 이야기는 대단히 추상적입니다. 그리고 생소할 겁니다. 하지만 그럼에도 불구하고 이러한 방식으로 신경(nerve)을 비유한 데에는, 좀 더 현실적인 측면에서의 구조(structure)와 기능(function)을 파악하기 위함입니다. 이러한 내용에 대해서는 이전에도 자세히 서술한 바 있습니다.
운동제어(motor control)를 위해 운동학습(motor learning)을 일으키는 뇌의 기능(brain function)
김형욱의 칼럼언어 운동제어(motor control)와 운동학습(motor learning)은 운동학적인 용어(kinematic term)이면서 신경학적인 용어(neurologic term)로, 뇌의 기능(brain function)을 아주 잘 드러내고 있는 표현이
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신경(nerve)은 성형(plastic surgery)이 일어난다.
인간이 형성되고 발달(development)하는 과정에서, 1차적으로 신경계(nervous system)의 성장(growth)과 발달(development)이 촉진(promotion)됩니다. 상위 중추 시스템(upper central system)으로 자리 잡아가는 만큼, 우선적으로 태동되어야 할 조직(tissue)임과 동시에, 다른 조직(tissue)들의 태동 시 이들을 조절(control)하기 위한 목적으로 빠르게 형성되기 시작합니다. 물론 이러한 과정에서 어느 정도 개인차는 존재하지만, 태어나 자라는 과정에서, 그리고 심지어 성장(growth)이 모두 끝난 뒤에도 신경(nerve)은 변화합니다. 이때 신경(nerve)의 변화(change)라는 것은 구조적인 변화(structural change)와 기능적인 변화(function change) 모두를 포함합니다.
다른 여느 조직(tissue)보다도 신경(nerve)에서는 이러한 현상을 두고 성형이 일어난다고 표현합니다. 다른 조직(tissue)보다 더 큰 변화 가능성, 그리고 더 잦은 변화 가능성을 지니고 있기 때문입니다. 그리고 다른 계층(system)에서의 변화보다 신경계(nervous system)에서의 변화가 차지하는 파급력은 어느 것보다 상당하기 때문입니다.
신경지도화(nervous mapping)는 변한다.
그러니까 신경(nerve)의 성형(plastic surgery)은, 앞서 이야기했던 신경(nerve)이 지도(map)를 그리는 현상이었던 신경지도화(nervous mapping)는가 변화함을 의미합니다. 신경(nerve)은 스스로 자가조직(auto tissue)할 수 있는 성질을 가지고 있으며, 이것은 중추(central)로부터 기인되는 신경에너지(nervous energy)에 의합니다. 이때 신경지도)화(nervous mapping)에서 이야기했던 것처럼, 서로 다른 대상자들끼리, 그리고 한 대상자 내에서도 무수히 많이 존재하고 있는 개별적인 뉴런(neuron)마다 상이한 경로(pathway)를 그리고 선택하게 되는데, 이러한 상태가 태어나 죽을 때까지 변화하게 됩니다. 이것은 선천적인 영향을 넘어선, 후천적으로 맞이하게 되는 다양한 외부적 환경적 요인(external environment)에 의한 영향이 가장 클 것입니다. 그러니까 어떤 방식으로 생각하고 행동하고 움직여왔는지, 그리고 이전의 손상(injury)과 스트레스 강도(stress strongness) 및 영양 상태(nutritive condition) 등 모든 것들이 영향을 주게 될 것입니다. 다양한 요인들로 인해 신경지도화(nervous mapping)는 계속해서 끊임없이 변화합니다.
결국 이와 같은 것들이 신경가소성(neuroplasticity)이다.
다양한 용어와 표현들도 소개하고 서술했지만, 결국에는 이와 같은 현상이 신경가소성(neuroplasticity)입니다. 태어나 발달(development)하고 자라는 과정에서, 그리고 죽는 순간까지 끊임없이 구조적으로 기능적으로 변화(structural & funcation change)하게 되는 신경(nerve)의 특성인 것입니다.
실은 이러한 변화 작용은 아까 이야기했듯이, 외부적 환경(external environment)에 더 잘 대응하고 적응(adaptation)하기 위한 발판이었듯이, 인체가 발휘하게 될 자극(stimulation)과 반응(reaction)적인 측면에서의 역할을 더 잘 이끌어내기 위함입니다.
구조적인 신경가소성(structural neuroplasticity)
신경(nerve)이 구조(structure)적으로 변화되는 신경가소성(neuroplasticity)은 다음과 같은 변화들에 의합니다. 신경세포(nervous cell)인 뉴런(neuron)의 가지(branch)들이 지배(dominance)하게 될 조직 영역(tissue area)에서 더 강하고 굳건하게 조직(tissue)을 붙잡게 될 것이며, 한편으로 활용되지 않는 가지들은 가지치기에 의해 소실 또는 제거될 것입니다. 이를 가능하게 것들은 우리가 흔히 이야기하는 전형적인 뉴런(neuron) 단독적으로만 가능한 것이 아니라, 신경아교세포(neuroglia cell)의 작용(action)에 의해 촉진(promotion)됩니다. 그에 따라 뉴런(neuron)의 구조적인 길이 및 크기(structure length & size), 그리고 심지어는 더 밀도(density) 높은 형성과 구성이 가능해집니다.
기능적인 신경가소성(funcational neuroplasticity)
빈번하게 사용함에 있어서, 이미 적응(adaptation)되거나 학습(learning)된 경로(pathway)로 발현된 경로(pathway)는 지켜질 것이며, 그렇지 않은 경로(pathway)에 대해서는 점차적으로 소실될 것입니다. 이러한 중추신경계(central nervous system)의 작용에 의해, 뉴런(neuron)은 감각(sense) 및 자원(resource)을 받아들이게 되는 구심성(afferent)에서부터, 반응(reaction) 및 운동(motor)을 내보내게 되는 원심성(efferent)까지, 가장 최적의 경로(optimal pathway)를 계속해서 찾아내게 됩니다. 물론 아무 때나 새로운 경로(pathway)를 찾아내지는 않습니다. 특이적인 상황이 도출되어야 합니다. 신체 내에 부과되는 극심한 긍정적 또는 부정적 스트레스 유형(stress type)과 같은 것들에 의합니다.
기능적인 신경가소성(funcational neuroplasticity)구조(structure)와 기능(function) 모두를 포괄하는 신경가소성(neuroplasticity)
앞서 구조적으로 변화(structural change)하는 신경가소성(neuroplasticity)과 기능적으로 변화(functional change)하는 신경가소성(neuroplasticity)을 나누어 표현했지만, 신경가소성(neuroplasticity)이 둘 모두를 포함하는 개념 그 자체였던 것처럼, 구조적 변화(structural change) 및 기능적 변화(functional change)는 함께 동반되어 연관되는 현상입니다. 기능적으로 활성화(functional activation)되는 영역(area)일수록, 해당 영역(area)에서의 뉴런(neuron)은 더욱 굳건해지며, 반대로 그렇지 않은 경우에 속한 영역에서의 뉴런(neuron)은 점차적으로 위축됩니다.
신경가소성(neuroplasticity)의 실제적인 사례
신경가소성(neuroplasticity)의 개념과 영향을 실생활까지 이끌어내어 표현한다면, 우리는 알게 모르게 끊임없이 지대한 영향을 받고 있습니다. 아니, 좀처럼 의식하지 못하는 순간 그 이상으로 영향을 받고 있습니다.
예를 들어, 특정한 영역(specific area)에서의 신경 자원(nervous resource)이 계속해서 주입된다면, 중추신경계(central nervous system)는 해당 자원(resource)으로부터 영역(area)에서 들어오는 자원(resource)에 비해 상대적으로 의존하게 됩니다. 그러니까 인체에는 통증(pain)을 감지하게 하는 통각수용기(nociceptor)를 각 조직(tissue)마다 분포(distribution)하고 있는데, 특정 조직(tissue) 내에 위치하고 있는 통각수용기(nociceptor)로부터 통증(pain) 신호(signal)가 전해진다면, 그리고 이러한 통증 신호(pain signal)가 만성적으로 끊임없이 전해진다면, 우리의 중추신경계(central nervous system)는 이곳으로부터 주입되는 지속적이면서 다량의 통증 신호(pain signal)를 처리하는 데에 상당한 에너지(energy)를 소비(consumption)할 수밖에 없습니다. 이러한 상황에서 통각수용기(nociceptor)부터 전해져 오는 신경 자원(nervous resource) 이외에도, 유형적으로 따졌을 때에는 통증 감각(pain sense)을 제외한 고유감각(proprioception), 내장감각(visceral sense), 특별감각(sepcial sense)들이 혼재되어 들어올 텐데, 이러한 부분에서는 좀처럼 신호(signal)가 주입(input)되더라도 처리할 수 있는 여분의 능력(ability)이 없다는 것입니다.
운동제어(motor control)를 위해 운동학습(motor learning)을 일으키는 뇌의 기능(brain function)
김형욱의 칼럼언어 운동제어(motor control)와 운동학습(motor learning)은 운동학적인 용어(kinematic term)이면서 신경학적인 용어(neurologic term)로, 뇌의 기능(brain function)을 아주 잘 드러내고 있는 표현이
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이러한 내용에 관해서도 이전에 운동처방(exercise prescription)이 왜 그렇게 통증(pain) 완화에 좋을 수밖에 없는지에 대한 주제로 이야기한 적이 있습니다. 바로 위에 링크한 포스팅에서 말입니다.
신경가소성(neuroplasticity)에 의한 만성적인 통증(chronic pain)
불균형한 자세(imbalanced posture)와 불균형한 움직임(imbalanced movement)이 옳지 못한 이유에는, 그러한 과정이 누적되어 신경가소성(neuroplasticity)이 발생되기 때문입니다. 그러니까 계속해서 이야기하고 있는 것처럼, 신경(nerve)은 인체가 기능(function)을 발휘하는 대로 적응(adaptation)하고 변화하려고 하기 때문에, 잘못된 자세와 움직임(abnormal posture & movement)이 패턴화(pattern)되고 학습(learning)되기 때문입니다. 이러한 과정이 신경(nerve)의 정상적인 지도화(normal mapping)를 바뀔 것이며, 결과적으로 변형된 경로(pathway) 형성으로 인해 올바른 자세와 움직임(normal posture & movement)을 취하려고 해도 좀처럼 쉽지 않습니다. 이미 이전의, 혹은 보다 정상적인 경로(normal pathway) 선택의 신경계(nervous system)의 기능(function)이 약화(weakness)되었기 때문입니다.
이러한 현상이 오랫동안 누적된 대상자들은, 이미 잘못된 자세 및 움직임(abnormal posture & movement)을 벗어난 상태가 됐다 하더라도 만성적인 불편함이나 통증(chronic discomfort & pain)을 겪을 수 있습니다. 이전의 과정들에 의해서 불편함(discomfort)과 통증(pain)이 학습(learning)되고, 이와 관련하여 신경계(nervous system)가 더욱 예민하게 신경 자원(nervous resource)을 받아들이고 반응(reaction)하게 되기 때문입니다. 그러니까 이것은 너무나 극도로 예민해진 과민반응(over reaction)이라고도 할 수 있습니다. 실제로 우리 주변에는 이와 같은 증상(symptom)을 겪고 있는 상황에 빠진 사람들을 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 이러한 사람들은 어떤 식으로든 부정적으로 신경가소성(neuroplasticity)이 일어난 상태라고 할 수 있는 것입니다.
그럼에도 불구하고 희망적인 사실
신경가소성(neuroplasticity)에 대해서 부정적인 측면에서만 서술한 듯하지만, 신경가소성(neuroplasticity)이라는 개념에는 부정적인 변화뿐만 아닌 긍정적인 변화까지 포함합니다. 그러니까 중추신경계(central nervous system)가 외부(external)로부터 주입(input)되는 자극(stimulation)의 감각 자원(sense resource)들을 더 잘 수용(input)하고 처리(interpretation)하고 반응(reaction)하게 되는 변화 또한 신경가소성(neuroplasticity)이라고 할 수 있습니다. 그렇기 때문에 우리에게 있어 희소식은, 설사 지금 당장은 이전의 잘못된 패턴과 학습(abnormal pattern & learning)에 의한 구조적 및 기능적인 부전(structural & funcation defect)이 존재한다 하더라도, 이것은 신경가소성(neuroplasticity)의 성질에 따라 다시금 정상적으로 긍정적으로 변화할 수 있다는 데에 있습니다.
신경계(nervous system)의 전달 속도(delivery speed)는 대단히 빠릅니다. 그래서 즉각적인 반응(reaction) 도출이 필요할 때에는 내분비계(endocrine system)가 아닌 신경계(nervous system)에 의해 인체의 조절(control)이 이루어집니다. 물론 가소성(plasticity)이 일어나는 과정까지의 기간은 시일이 걸리겠지만, 그럼에도 불구하고 즉각적인 자극(stimulation)과 반응(reaction)의 역할을 지니고 있는 것이 신경(nerve)이기 때문에, 우리가 이것을 어떠한 방식으로 어떻게 활용하느냐에 따라서 긍정적으로 신경가소성(neuroplasticity)을 일으킬 수 있습니다. 그와 같은 방법은, 잘 정제된 운동(training)이고 식단(diet)이고 생활습관입니다. 따라서 이러한 크고 작은 행위들을 포함하여 아주 사소한 생활양식까지, 어떠한 방향과 방식으로 살아가느냐에 따라서 신경가소성(neuroplasticity)의 변화 양상과 정도가 달렸습니다.
김형욱이 읽어주는 '뉴런(neuron)의 구조(structure)와 기능(function)이 변해가는 신경가소성(neuroplasticity)'
신경(nerve)에는 트릭(trick), 그러니까 속임수라는 표현을 종종 사용하기도 합니다. 이것은 대상자에게 있어서 특정한 상황 및 조건을 연출하여 혼란을 주는 것입니다. 이것은 어느 대상자를 치유(cure)하거나 치료(treatment)하는 과정에서, 혹은 피트니스 현장에서는 운동을 수행하는 과정에서 의도적으로 수행하기도 합니다. 이러한 과정의 결과로 도출되는 것이 신경가소성(neuroplasticity)입니다. 따라서 실제적으로 우리가 신경(nerve)의 구조적 및 기능적 특징(structural & functional character)을 포함한, 이러한 영역들이 잠재적으로 얼마든 변화할 수 있는 능력(ability)과, 실제적으로 변화를 꾀할 수 있게 만드는 원리들을 현장에서 적용할 수 있다면, 뉴런(neuron)의 구조적 및 기능적인 변화(structural & functional change)인 신경가소성(neuroplasticity)을 의도적으로 부과시킬 수 있을 것입니다. 아주 긍정적으로 말입니다.
그리고 실제로 저는 이러한 특성을 토대로 지도 현장에서는 트레이닝(training)에 적용하고, 교육 현장에서는 전문가들에게 소개하고 있습니다. 당연히 이러한 원리들을 토대로 훈련(training)이 진행되었을 때에는, 그동안 우리가 즉각적으로 발휘하지 못한, 나아가 잠재적으로 발휘하지 못한 효과(effect)들까지 한데 어우러져 도출됩니다. 따라서 운동을 지도(map)하는 전문가들은 이러한 영역에 대해서, 근육(muscle)이나 근막(myofascial) 같이 국소적인 영역(local area)을 벗어나 좀 더 상위 계층(upper system)의 기능적 구조물(functional structure)로 나아가야 할 것입니다. 이번 포스팅에서 소개했던 내용과 같이 말입니다.
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