의지에 따라서 몸을 움직이는 것을 수의운동(隨意運動, voluntary movement)이라고 합니다.
PIC1; movement 그림출처 : University of Minnesota Medical School
운동 조절계의 설계 :
1) 수의운동 조절 3단계 - 계획(planning), 개시(initiation), 실행(execution) - 는 서로 다른 뇌부위에서 의해서 시행됩니다.
2) 피질연합영역(cortical association areas)에서 움직임을 시행 계획을 세우며, 운동피질(motor cortex)에서 실제적인 움직임의 개시가 이루어집니다. 또한 피질연합영역, 기저핵(basal ganglia) 그리고 소뇌(cerebellum)가 계획과 관련됩니다.
3) 뇌간(brainstem)과 척수(spinal cord)의 알파운동신경(alpha motor neurons) 때문에 움직임이 실행됩니다.
4) 소뇌는 미세한 움직임을 맡기 때문에 소뇌는 계획 및 실행과 관계됩니다.
수의운동은 주로 기저핵과 소뇌 그리고 연합영역의 자극(정보)을 받은 대뇌의 운동영역에서
추체로(錐體路, pyramidal tract ; PT)를 통해서 이루어집니다. 또한 소뇌와 기저핵의 되먹임경로를 이용하기도 합니다.
내가 원하는 대로 몸 전체의 움직임을 동시에 만들어 낼 수 없습니다.
따라서 의식하지 않아도 움직임이 만들어지기도 하는데, 이 움직임 경로를
추체외로(錐體外路, extrapyramidal tract ; EPT) 라고 합니다.
본 포스팅에서는 이러한 추체로(PT)와 추체외로(EPT)를 음양(陰陽) 관점으로 살펴보려고 합니다. [관련 내용은 여기를 중심으로 소개하겠으며, 여기에서 부족한 내용은 추가하였습니다.]
신경계는 중추신경계(CNS)와 말초신경계(PNS)로 구성됩니다.
PIC2; 사람, 신경계(神經系, nervous system) 그림출처 : 위키백과
우리의 몸은 외계(外界)와 내계(內界)의 자극에 대하여 반응하는데, 이것은 신경계(神經系, nervous system)에 의해서 이루어집니다. 신경계는 크게 2개로 구분합니다.
1. 중추신경계 (中樞神經系, central nervous system ; CNS)
-뇌(brain), 척수(spinal cord)
2. 말초신경계(末梢神經系, peripheral nervous system ; PNS)
-뇌와 척수를 연결하는 말초신경
말초신경계(PNS)를 통해서 수집된 여러 자극(정보)은 중추신경계(CNS)에 보내져 통합하고 분석합니다. 그리고 반응이 필요할 경우 중추신경계는 말초신경계에 자극을 보냅니다.
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PIC3; 신경세포 그림출처 : 위키백과
신경세포(neuron)는 신경계의 기능적 단위를 말하며, 말초신경의 경우 위 그림과 같습니다.
수상돌기(dendrite)를 통해 역치 이상의 자극신호를 받으면 신경세포체에서 활동전위가 발생하며, 이 자극은 축삭을 통해 축삭종말로 전달됩니다.
축삭종말은 다른 뉴런과 연접(synapse)을 통해 전기적, 또는 화학적 자극을 전달합니다.
뇌는 신경세포가 밀집되어 어둡게 보이는 회백질(灰白質, grey matter ; 주로 겉부분)과 신경섬유(수초로 둘러 싸인 축삭)가 모인 백질(白質, white matter ; 주로 안부분)로 구분할 수 있습니다. 신경세포는 뇌의 겉부분 뿐만 아니라 소뇌의 피질, 기저핵(basal ganblion), 시상(thalamus), 여러 신경핵(nucleus), 그리고 척수 회백질(gray matter) 등에도 모여 있답니다.
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뇌의 횡단면 모습입니다. 뇌의 각 부분들은 신경섬유 다발로 서로 연결되어 있습니다.
신경섬유는
1) 같은 대뇌반구와 연결하는 연합섬유(聯合纖維, association fiber ; 위 그림),
2) 반대쪽 대뇌반구와 연결하는 교차섬유(交叉纖維, commissural fiber), 그리고
3) 대뇌보다 아래에 위치한 부위와 연결하는 투사섬유(投射纖維), projection fiber)가 있습니다.
PIC6; 빨간 섬유 뇌 횡단면, 그림출처 : 위키백과
백질을 이루는 신경섬유(nerve fiber)는 축삭으로 구성됩니다.
이 축삭들은 기능이 동일하고, 같은 부위로 가는 것들이 모여서 다발
-신경로(tract), 신경다발(fascicle), 섬유단(funiculus)- 을 이룹니다.
대뇌반구는 서로를 연결하는 다양한 신경다발에 의해서 더 복잡한 기능을 갖습니다.
PIC7; 운동 motor, 상행로 ascending tract, 하행로 descending tract,
오름길, 상행로, 상행성전도로(ascending tract)는 외계(外界)로부터 받은 자극정보를 감각기관(sense organ)을 통해서 뇌(brain)로 보내는 경로를 말하며, 구심성(afferent)과 같은 의미입니다.
내림길, 하행로, 하행성전도로(descending tract)는 뇌의 반응정보를 근섬유, (내외)분비샘과 같은 효과기관(effector organ)으로 보내는 경로를 말하며, 원심성(efferent)과 같은 의미입니다. 전도로에 대해서 더 알고 싶으시면 여기를 읽어보세요.
대뇌 안쪽은 주로 신경섬유(축삭)로 구성되어 있지만, 안쪽 깊숙한 곳에는 신경세포가 모인 회백질 덩어리인 신경핵이 있습니다. 추체외로는 주로 뇌의 안쪽 깊숙한 곳에 위치한 이러한 신경핵에서 운동경로가 시작됩니다.
PIC13; 4가지 추체외로(EPT)의 대략적인 위치 : 전정척수로(vestibulospinal tract),
1) 전정척수로(前庭 脊髓路, vestibulospinal tract)
전정척수로는 2개 -내측과 외측- 가 있습니다. 이것은 머리의 균형에서 입력을 받아들이는 전정핵(vestibular nuclei)에서 시작됩니다. 이 경로는 동측의 척수에 균형정보를 전달합니다.
이 경로의 섬유들은 하위운동신경원을 통해서 항중력근육 - 팔의 굴곡근, 다리의 신전근 - 을 자극하여 균형과 자세를 조절합니다.
2) 망상체척수로(網狀體脊髓路, reticulospinal tract)
2개의 망상체척수로는 서로 다른 기능을 갖습니다.
- 내측 망상체척수로는 교뇌에서 기시합니다. 이것은 수의운동을 가능하게 하고, 근육의 긴장을 증가시킵니다.
- 외측 망상체척수로는 연수에서 기시합니다.
이것은 수의운동을 억제하고 근육의 긴장을 감소시킵니다.
3) 적핵척수로(赤核脊髓路, rubrospinal tract)
적핵척수로는 중뇌(midbrain) 구조물인 적핵(red nucleus)에서 기시합니다.
섬유들은 반대측으로 교차하여 척수에 내려갑니다. 그러므로 그것들은 반대측에 신경분포를 갖습니다.
이것의 정확한 기능은 명확하지 않지만, 이것은 손의 섬세한 조절과 관계된 것으로 추정됩니다.
4) 시개척수로(視蓋脊髓路, tectospinal tract)
이 경로는 중뇌의 상구(superior colliculus)에서 시작합니다.
상구는 시신경(optic nerves)에서 입력을 받는 구조입니다.
그러므로 신경세포는 재빨리 교차되어 척수에 들어갑니다.
이것들은 척수의 경추레벨에서 종료합니다.
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시개척수로는 시야자극(vision stimuli)과 관계한 머리의 움직임을 조절합니다.
추체로(PT)와 추체외로(EPT)의 주요 경로. 자료 출처 : 《사람생리학》
PIC14; 도표,
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PIC15; 화살표 그림, 움직임의 회로설계(circuit design) 경로 :
1) 대뇌피질(cortex)에서 뇌간(brainstem)까지인 피질척수로(CBT)와 척수(spinal cord)까지인 피질척수로(CST). 외측피질척수로(lateral CST)는 신체(body)에 명령을 전달 (예 : 피아노 연주, 탭댄스). 전측피질척수로(anterior CST)는 체간근육(trunk muscle)을 조절 (예 : 훌라후프, 코어운동)
2) 대뇌피질, 뇌간 그리고 척수는 모두 감각수용기(sensory receptor)에서 입력을 받습니다.
3) 게다가 부가적이며 독립적인 피질하 체제(subcortical system)인 소뇌 및 기저핵과 관련된 되먹임고리(feedback loop)들은 뇌간과 피질수준에서 활동을 조절합니다. 특히 소뇌와 기저핵사이에 직접적인 연결이 없고, 최종공통경로(final common pathway)라는 것에 주목해야 합니다.
4) 운동조절이 3개의 독립된 레벨을 갖는다고 생각하면 척수쇼크(spinal shock), 대뇌제거경축(decerebrate rigidity ; 중간뇌 손상), 피질제거경축(decorticate rigidity ; 중간뇌 이상 손상)을 이해하는데 유용합니다. 그림출처 : University of Minnesota Medical School
그런데 척수외로(EPT)는 주로 뇌간에서 시작되는데, 이 뇌간에 위치한 핵들은 어느 곳에서 자극(정보)을 받아들일까요?
(현재까지의 연구에 의하면) 뇌간의 핵들은
1) 척수를 통해 말초신경에서 들어오는 감각정보,
2) 소뇌에서 들어오는 정보
3) 대뇌피질 –기저핵–시상– 대뇌피질의 되먹임고리를 통한 대뇌피질의 정보를 받는다고 합니다.
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배아기의 뇌는 vesicles이라 부르는 신경관의 내측세포들이 팽창하고 융기 되면서 복잡하게 발전하는데, 처음에는 3개 구역으로 구분할 수 있지만 나중에는 5개 구역으로 구분할 수 있습니다.
PIC16 ; 꽈리 모양,
이제부터는 이러한 기능들을 음양(陰陽) 관점에서 살펴보겠습니다.
뇌는 발생학적으로 3개 구획에서 5개 부위로 분화됩니다.
뇌를 상하(上下)로 재배치한다면
대뇌부위가 위[上]에 위치하여 양(陽)으로,
간뇌(중뇌 + 교뇌 + 연수) 부위는 아래[下]에 위치하여 음(陰)으로 취상(取象)할 수 있습니다.
PIC17; 척추 spinal cord
척수로(PT)와 척수외로(EPT)의 대략적인 부위 차이 :
척수로는 대뇌피질에서 시작하며, 척수외로는 뇌간(중뇌+교뇌+연수)에서 시작합니다.
또한 수의운동은 그 움직임이 의지와 관계하므로 양(陽)으로 취상 할 수 있으며, 그 시작부위도 위[上]인 양(陽)으로 볼 수 있습니다. 또한 불수의운동은 의지와 무관하므로 음(陰)으로 볼 수 있는데, 그 시작부위도 아래[下]인 음(陰)으로 볼 수 있습니다.
PIC18; 회색, 신피질-neocortex, 빨간색 파충류뇌-reptilian brain,
사람의 뇌는 진화기간동안 발전된 3개의 뇌로 구분 할 수 있습니다.
1) 파충류뇌(爬蟲類腦, reptilian brain).
2) 대뇌변연계(大腦邊緣系, limbic system).
3) 신피질(新皮質, neocortex)
진화론적인 관점에서 뇌를 3개로 구분하기도 하는데, 이것은 내외(內外)의 관점으로 이해할 수 있습니다. 즉,
1) 가장 안쪽[內]에 위치한 시상, 시상하부, 중뇌, 교뇌, 연수 부위인 파충류뇌(爬蟲類腦, reptilian brain)는 기본적 생명활동과 관련한 부위로 음(陰)으로 취상할 수 있습니다.
2) 그 밖[外]으로 대뇌중 고피질과 구피질에 해당하는 대뇌변연계(大腦邊緣系, limbic system)가 있습니다. 이 부위는 감성(感性 ; 리理, 4단四端)과 관련된 부위입니다.
3) 가장 바깥부위[外]인 전두엽을 포함한 신피질(新皮質, neocortex)은 이성(理性 ; 기氣, 7정七情)이 이루어지는 부위로 양(陽)으로 취상할 수 있습니다.
따라서 내외(內外)의 관점으로 "외(外)에 위치하여 양(陽)으로 불 수 있는 대뇌피질부위에서 양(陽)의 움직임인 수의운동이 시작되고, 내(內)에 위치하여 음(陰)으로 볼 수 있는 뇌간부위에서 음(陰)의 움직임인 불수의운동들이 시작된다"고 볼 수 있습니다.
이러한 관점은《사람 뇌의 구조와 기능》에서 "추체로는 가속계(加速系, accelerate system), 추체외로는 제어계(制御系, control system)에 비유할 수 있다"고 한 것과 일치합니다. 즉 "추체로의 기능은 양(陽)에, 추체외로의 기능은 음(陰)에 속한다"고 볼 수 있습니다.
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PIC19; 뇌 단면(번호)을 옆에서 바라본 모습. 뇌의 겉부분이 회색질로 되어 있을 뿐만 아니라, 종뇌부위부위도 회색질로 된 것을 관찰할 수 있습니다.
9. 내포(capsula interna) 10. 미상핵(nucleus caudatus) 그림출처 : 위키백과
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대뇌의 겉부분은 주로 신경세포가 모인 회백질(灰白質, grey matter)로 구성됩니다.
PIC20; 음양, 중추신경, 말초신경,
신경세포의 자극전달 방향은 신경세포체에서 축삭종말방향이므로, 신경세포체의 부위를 양(陽), 그 반대쪽을 음(陰)이라 할 수 있습니다. 중추신경계(CNS)에서 겉부분(피질)에는 신경세포체가 많이 모여 있어 육안(肉眼)에서 회백색으로 보이며, 안부분(수질)에는 신경섬유(축삭)이 많아 백색으로 보입니다. 말초신경계(PNS)는 이와 반대입니다.
중추신경계(PNS)와 말초신경계(PNS)는 백질(축삭, 신경섬유)과 회백질(신경세포)이 서로 반대로 위치합니다. 이것을 음양(陰陽)의 관점으로 본다면 중추신경계는 외양(外陽)하고 내음(內陰)하며, 말초신경은 그 반대입니다.
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위 왼쪽 : 중국 송대 주돈이(周敦頤)의 《태극도설(太極圖說)》 중 일부 그림인 "수화광곽도(水火匡郭圖)".
위 오른쪽 : 말초신경계에서 외계(外界)와 접촉하고, 또한 중추신경계와 짝을 이루면서 원운동(圓運動)을 하는 모습을 요약한 다이아그램(diagram)
아래 : ○(양陽)과 □(음陰)이 서로 교류하는 모습의 문양(紋樣).
PIC21; 태극도설,
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중추신경계(CNS)인 외양내음(外陽內陰)과 말초신경계(PNS)인 외음내양(外陰內陽)은 서로 정보를 주고 받으면서 자극과 반응을 통해 움직임이 만들어집니다.