어떤 엔진도 흉내 못내는 건강 바로미터! 근육의 특별함
건강의 바로미터 근육 2편: 근육 시스템
앞선 글 <건강의 바로미터 근육 1편: 힘센 생쥐와 거대한 세포>에 이어 건강의 바로미터인 근육에 관한 두 번째 이야기는 근육 계통(Muscle System).
근육은 화학에너지를 기계에너지로 전환시킬 수 있는 엔진이다. 어떤 인공 엔진도 살아 있는 근육을 본따서 만들어져 있지 않기 때문에 근육은 매우 특별하다.
- Ralph W. Stacy and John A. Santolucito, in Modern College Physiology, 1966
<인체생리학 5판> 중에서
근육은 몸의 역학에서 가장 신비하고 강력한 조직인 신경의 명령을 받는다. 신경은 근육의 수축과 정보를 제공하기 위해 중추신경계를 통해 운동신호를 제공한다. 척수와 뇌에서는 근육의 상태에 대한 정보를 제공하기 위해 중추신경계로부터 감각신호를 전달 받는다. 이는 몸의 인터넷으로 컴퓨터보다 더 빠르고 효율적으로 일한다.
근육 속 혈관은 영양분을 제공하고 근육의 신진대사과정에서 생성된 노폐물들을 뽑아낸다. 한 개의 근육섬유 주위에는 여러 개의 모세혈관이 부착되어 있어 근육섬유에 산소와 영양소를 제공한다. 근육이 있는 곳에 혈관도 존재하는데 이는 혈액을 저장하는 동시에 순환시켜줌을 의미한다. 근육의 60~70%가량이 하체에 있어 다리 근육은 혈액 공급원 또는 혈액 저장고라고 할 수 있다(걷기, 달리기, 스쿼트를 열심히 해야 하는 이유다). 근육이 붉은색을 띠는 이유도 혈관이 많기 때문인데, 힘줄은 혈관이 거의 없어 흰색이다.
근육(Muscle)의 종류
근육은 구조나 기능 면에서 크게 세 종류로 나눌 수 있다. 피부 바로 밑에 있으면서 뼈와 뼈 사이에 붙어 몸 운동을 조절할 수 있는 골격근(Skeletal Muscle, 뼈대근육). 심장벽을 이루고 있는 심장근육(Myocardium, 심근)은 심장에서만 발견되는데, 심근의 작용으로 혈액은 순환계를 통해 몸 구석구석 이동할 수 있다. 골격근과 심근은 밝고 어두운 무늬로 이루어진 가로무늬근육(Striated Muscle, 횡문근)으로 분류된다.
그리고 줄무늬가 없으면서 위, 방광, 혈관과 같은 내장이나 관의 벽을 둘러싸고 있는 민무늬근육(Smooth Muscle, 평활근)인 내장근Visceral Muscle이 있다. 내장근의 일차적인 기능은 몸 안팎으로 물질을 이동시키는 것이다. 현미경으로 관찰하면 세 근육마다 구조가 뚜렷이 다르다. 골격근은 전체적인 모양과 구조도 다양하며, 그에 따라 기능도 다르다. 운동하면 커지는 근육은 우리가 맨눈으로 볼 수 있는 골격근이다.
"삶은 맘대로근(수의근)과 제대로근(불수의근)의 몸이다. 내 뜻대로 할 수 있는 게 있고 내 뜻과는 무관하게 일어나는 것들이 있다. 내 뜻대로 움직일 수 없는 제대로근도 내 몸이고 의지와 의식에 무관하게 늘 움직이기 때문에 내가 생존한다."
- 김경집, 인문학자 <뉴필로소퍼 Vol 3: 인생의 의미를 찾는다는 것> 중에서
골격근은 운동신경에 의해 의지에 따라 움직일 수 있는 맘대로근(Voluntary Muscle, 수의근)이고, 심장근육과 민무늬근육은 의지와 상관없이 자율신경에 의해 자율적으로 움직이는 제대로근(Involuntary Muscle, 불수의근)이다. 그러나 이러한 분류는 정확한 것이 아니다. 골격근도 무의식적으로 수축할 수 있고 심근과 내장근도 의식적으로 수축할 수 있기 때문이다. 골격근은 수의적이지만, 많은 골격근 작용은 '수면 아래에서' 일어난다.
예를 들어 이 순간에도 당신은 숨을 쉬고 있다. 숨 쉬는 것은 가로막 근육의 무의식적 수축과 이완 덕분이다. 동시에 지금의 자세나 위치는 수백 개의 목, 등, 다리 근육 수축으로 일어난다. 우리 몸은 매 순간 모든 근육들을 의식적으로 관리할 필요가 없도록 현명하게 진화되었기 때문에 이 글을 읽는 경우처럼 의식을 순간적으로 다른 문제로 옮길 수 있다.
(좌) 민무늬 근육 (중) 심장근육 (우) 골격근 - 근육의 종류 [이미지 출처: 구글]오랫동안 무시되었던 '근막(Fascia)'의 종류와 역할
골격근은 스스로 뼈에 붙지 못한다. 뼈에 부착되기 위해서는 반드시 결합조직이라는 중개인이 필요한데, 끈 모양의 힘줄(Tendon), 건이나 넓은 막 모양의 힘줄인 널힘줄(Aponeurosis, 건막)이나, 근막(Fascia)이라 불리는 결합조직을 통해 뼈에 부착한다. 뼈와 뼈를 잇는 것은 인대라고 하며 이것은 힘줄과 다른 기관이다. Fascia, 즉 근막은 밴드(Band), 스트랩(Strap)에 해당하는 라틴어로 세 가지 그룹으로 나뉜다. 시트 같은 역할을 하는 고유 근막(Proper Fascia). 심부근막, 근육막, 사이막, 널힘줄, 뼈사이막, 지지띠, 관절주머니가 고유 근막에 해당한다. 케이블 역할을 하는 힘줄과 인대. 그리고 피부 바로 아래 있으며 몸 전체를 감싸고 있는 얕은 근막(Superficial Fascia)과 뼈의 바깥 부분을 코팅하고 있는 조직으로 근육의 부착점을 제공한다 뼈막(Periosteum)이 그것이다.
근막은 근육을 위한 구조적 틀을 제공하는데 근육 전체, 근육섬유 다발, 각각의 독립적인 근육섬유를 감싸고 있다. 더 들어가 보면 근육섬유를 감싸는 근육속막(Endomysium, 근육섬유막), 근육섬유의 다발을 감싸는 근육다발막(Perimysium), 그리고 근육을 감싸는 근육바깥막(Epimysium) 이렇게 세 개 층을 이루고 있다. 그리고 힘줄과 널힘줄을 만들기 위해 근육의 양 끝으로 이어져 뼈에 부착된다. 또한 근육 안의 격막(Septum)을 만들고, 분리된 근육과 인접한 근육을 위한 부착 부위를 제공한다.
근막의 역할은 근육섬유를 묶어주는 동시에
근육의 수축력을 뼈로 전달하는 것이다.
인접한 근육섬유의 근육속막은 연결된 근막을 만들고, 이것은 한 근육섬유에서 인접한 근육섬유로 측면의 수축력을 전달할 수 있다. 이를 '측면 힘 전달(Lateral Force Transmission)'이라고 하며, 인접한 이완된 근육에 30% 이상의 수축력을 전달한다. 근막은 심지어 더 넓고 얇게 퍼져 몸 전체를 감싸는 덮개 역할을 하는데, 몸 전체를 연결해 연속적으로 당기는 근막 네트워크를 만든다.
근막은 단순히 근육을 싸고 있는 막이 아니라 근육과 한 몸이 되어 움직임을 만들어 낸다. [이미지 출처: ScienceDirect.com, 편집: 푸샵]근육섬유는 움직임이라는 놀라운 잠재력을 가지고 있지만, 근막이 둘러싸 제공하는 지지가 없으면 근육섬유들은 움직임을 전혀 만들지 못한다. 둘은 상호의존적인 관계로 근육은 자체의 수축성을 발휘하여 '엔진'으로서의 의무를 수행하고, 근막은 그 생성된 힘을 장력 틀 내로 전달한다. 이 둘의 분리할 수 없는 묶음을 근육근막단위(Myofascial Unit)라고 한다. 이 둘은 하나의 통합체이기 때문에 근육과 근막을 분리해서 생각하는 것은 바람직하지 않다(생각으로 분리할 순 있지만, 외과용 메스로는 결코 분리하기 어렵다). 또한 근막은 구조물을 함께 묶기도 하지만 각 구조물이 서로 잘 미끄러지도록 해준다.
움직일 때 근막의 역할은 무엇일까?
이해를 위해 비유를 해보자. 구동축과 벨트, 엔진오일이 없으면 자동차가 움직일 수 없는 것처럼 근육도 근막이 제공하는 윤활작용, 에너지 이동, 구조화가 일어나지 않는다면 움직일 수 없다. 하나라도 빠지면 작동하지 않는다는 뜻이다.
당기는 기계! 근육의 작용
근육은 문화적으로 예술가나 철학자들의 많은 주목을 받아왔지만, 생체역학적으로 근육은 단지 ‘당기는 기계’로만 취급받는다(앞으로 다루겠지만 근육은 여러 가지 놀라운 능력을 가지고 있다). 당기는 기계로서 근육의 고유 특성 중 하나 바로 수축(Contract), 즉 짧아지는 능력이다. 근육이 수축해 일으키는 움직임이 바로 근육의 '작용(Action)'이다.
근육 작용은 살아있는 사람을 관찰하거나 시신을 해부하여 근육의 부착 지점을 정확히 확인하는 연구를 통해 밝혀져 왔다. 전극을 이용해 근육이 수축할 때 일어나는 전기활동을 감지하는 근전도검사(Electromyography, EMG)도 어느 근육이 작용해 특정 움직임을 일으키는지를 확인할 수 있는 유용한 연구법이다.
근육이 수축할 때마다 양쪽 끝을 동일하게 잡아당기는데, 이 작용을 조절하고 결정하는 것은 신경계통이다. 근육에 부착된 뼈들은 유연한 관절에 연결되고 근육수축으로 뼈의 이동이 생긴다. 근육수축으로 연결된 뼈의 중심이 가까워질 때 이 근육을 굽힘근(Flexor, 주동근)이라고 하고 그 운동을 굽힘(Flexion)이라고 한다. 반대로 근육수축으로 연결된 뼈들이 멀어질 때, 이 근육을 폄근(Extensor, 길항근)이라고 하고 그 운동을 폄(Extension)이라고 한다.
수축하고 있는 근육은 뼈를 한쪽으로 당길 수는 있으나 밀수는 없다. 다시 말해 근육은 수축할 수는 있어도 처음부터 이완은 할 수 없기 때문에 인체 대부분의 관절은 굽힘근과 폄근을 동시에 가지고 있다.
하나의 관절을 중심으로 굽힘근과 폄근 쌍은 서로 반대 방향으로 작용하기 때문에 길항근군(Antagonistic Muscle Group)이라고 한다. 이들의 상호 관계에 따라 근육은 수축한 채로 있지 않고 이완과 수축을 반복한다. 이 관계를 알기 쉽게 보여주는 곳이 배와 등의 근육이다. 예를 들면 몸을 앞으로 구부릴 때는 배근육이 굽힘근이 되고, 등근육이 폄근이 된다. 몸을 뒤로 젖힐 때는 등근육이 굽힘근이 되고 배근육이 폄근이 된다. 한쪽 근육이 수축할 때는 나머지 근육이 늘어나고, 그 반대도 마찬가지다. 여기서 기본이 되는 원칙은 근육은 수축할 수는 있어도 처음부터 이완할 수는 없다는 것이다. 하지만 우리는 근육이 늘어난다고 느낀다. 그러나 실제로 늘어난 것이 아니라 수축했던 것이 원래 위치로 돌아갈 뿐이다. 즉, 근육 스스로는 줄어들지도 늘어나지도 않는다.
근육의 작용이 만들어내는 아름다운 인체의 움직임 [이미지 출처: boredpanda.com - NYC Dance Project]근육이 움직이려면 뼈에 부착돼야 한다. 이 때문에 근육은 이는 곳과 닿는 곳이 있다. 이는 곳(Origin, 기시점)은 보다 정적인 뼈 부착지점이지만, 닿는 곳(Insertion, 정지점)은 더 잘 움직이는 뼈와 연결된다. 예를 들며 위팔근은 위팔뼈가 이는 곳이고, 자뼈가 닿는 곳이다. 그러나 한 근육은 잠재적으로 두 뼈를 각각 또는 동시에 움직일 수 있음으로 힘줄 연결 부위를 지칭할 때 부착(Attachment)이라는 용어를 사용할 수도 있다.
때로는 몸쪽과 먼쪽이라는 용어를 이는 곳과 닿는 곳 대신에 사용하기도 한다. 근육이 수축하는 힘은 근육 모양에 따라 다르다. 길고 가는 근육이 수축하면 길이는 많이 짧아지지만, 힘은 약한 경향이 있다. 어깨세모근 같이 수많은 근육섬유가 힘줄에 비스듬한 각도로 연결된 근육이 수축하면, 길이가 조금만 짧아지지만 수축력은 더 크다. 근육 모양은 다양해도 근육섬유가 수축하여 발생하는 힘의 방향은 힘줄 방향을 따른다는 점이 공통 원칙이다.
3편으로 이어집니다.
원문: 어떤 엔진도 흉내 못내는 건강 바로미터! 근육의 특별함
덧: 전국에 강한 돌풍 소식이 있습니다. 체감온도가 떨어지고 미세먼지는 나쁨! 건강에 더욱 유의하시고 평온한 목요일 되시길 바랍니다. O(￣▽￣)o 이상 푸샵이었습니다.┌(ㆀ_ _)┐
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참고: <인체 생리학 5판> 디 언그로브 실버톤Dee Unglaub Silverthorn 지음 | 고영규 외 13명 옮김 | 라이프사이언스(2011)
참고: <뉴필로소퍼 2018 3호 - Vol 3 : 인생의 의미를 찾는다는 것> 뉴필로소퍼 편집부 엮음 | 바다출판사(2018)
참고: <움직임 가이드북: 움직임을 위한 몸 제작 이야기> Andrew Biel 지음 | 이문규 외 옮김 | 범문에듀케이션(2017)
참고: <임상운동학 : 뼈대계와 근육의 기능> Joseph E. Muscolino 지음 | 김경 옮김 | 엘스비어코리아(2011)
By 푸샵 이종구: <남자들의 몸 만들기, 2004> 저자
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