최대 근수축시 외측운동과 양측운동이 근력과 근활동에 미치는 영향

1. 양측운동과 외측운동에서의 회전력과 근활동 좌우측의 동일 근육이 동시에 수축하는 양측운동에서의 근력이 각각의 근육이 개별적으로 수축하는 외측운동의 근력에 비해 감소하는 결과가 많은 연구에서 보고되었다(Bobbert et al., 2006, Dickin & Too, 2006; Jakobi & Chilibeck, 2001; Matkowski et al., 2011). 하지만 이러한 연구에도 불구하고 근력의 감소 자체에 대한 논쟁은 물론 그 기전의 이해도 명확하지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 좌우의 근력을 대칭적으로 간주한 기존 연구와 차별화하여 양측운동시 좌우측 회전력을 개별적으로 측정하며 양측운동에 따른 역학적 출력의 변화를 살펴보았다. 본 연구에서 무릎의 신전운동시 좌우측의 외측운동에서 나타난 최대 회전력을 합한 값은 양측운동시 전체 회전력에 비해 유의하게 증가하였다(Table 1). 이는 양측운동에 따른 전반적인 근력의 손실, 즉 양측운동손실을 의미하는 것으로, 양측운동시 근력 감소가 없거나(Jakobi & Cafarelli, 1998) 오히려 증가하였다는 일부 연구(Hkkinen, Kreamer, & Newton, 1997; Howard & Enoka, 1991)가 있지만 양측운동손실을 보고한 대다수의 연구와 일치하며 양측운동에 따른 역학적 출력의 손실을 확인할 수 있었다. 특히 좌우를 개별적으로 분석한 결과에서도 양측운동시 좌우측 각각의 회전력은 좌측과 우측 하지의 외측운동에서의 회전력에 비해 감소하였다. 본 연구에서 주목한 근력 불균형과 양측운동손실의 관계는 외측운동에 비해 양측운동에서 좌우측의 근력 감소에 차이가 있느냐를 통해 일부 확인할 수 있다. 이와 관련해 본 연구에서 통계적 결과를 제시하지 않았으나 양측운동에서의 좌측과 우측의 근력 감소에는 차이가 나타나지 않았다. 즉 양측운동손실을 유발하는 좌우측 하지의 감소 비중에 별다른 차이가 없다고 해석할 수 있을 것이다. 양측운동손실과 관련해 주목 할 부분은 속도에 따라서 양측운동의 결과가 다소 상이하였다는 점이다. 좌우측의 합, 좌측, 우측 모두에서 0°/s의 등척성 수축에서 운동손실이 나타나지 않은 반면 60°/s와 120°/s의 등속성 수축에서는 양측운동손실이 발생했다(Table 1). 근수축의 형태와도 관련된 속도에 따른 양측운동손실의 차이는 의 오른쪽에 제시된 양측운동지수를 분석한 결과에서도 유사하게 나타났는데, 등척성 운동에 비해 등속성 운동에서 양측운동손실이 유의하게 증가하였다. 이는 정적운동에 비해 동적운동, 특히 복잡한 다관절 운동에서 양측운동손실이 두드러졌다고 선행연구의 결과를 분석한 Cornwell 등 (2012)의 견해와 유사한 결과이다. 명확하지 않지만 이러한 결과의 원인을 두 가지로 추측 해 볼 수 있다. 우선 빠른 속도의 등속성 운동에서 양측운동손실이 증가한 결과에 근거하여 양측운동에서 속근섬유(fast twitch muscle fiber)의 동원이 충분치 못했다는 Dickin과 Too (2006)의 설명을 들 수 있다. 이러한 주장은 가능성이 충분하지만 상반된 연구 결과(Owing & Grabiner, 1998)가 있고 등척성 운동에서의 운동손실 감소를 설명하지는 못하는 점에서 본 연구의 결과를 완전히 설명하기에는 다소 부족함이 있다. 이에 본 연구자는 속도의 증가에 따라 협응의 유지에 보다 많은 근신경계의 노력이 필요했을 가능성을 제기하고자 한다. 운동속도가 느린 등척성 운동에서는 근육이 좌우 협응 동작에 대처하기 위한 시간이 충분한 반면 속도가 빠르고 근육의 길이와 실제 운동 속도가 계속 변화하는 과정에서(등속성 운동에서의 초기 및 말기) 안정적인 좌우 협응을 위해 근신경계의 노력이 최대 수행을 위해 완전히 사용되지 못했을 것이라는 추측이다. 물론 이에 대한 증거를 제시하지 못하지만 동일인의 동작이라는 점에서 가능성이 있는 설명이라 생각되며 향후 이에 대한 연구도 이루어져야 할 것으로 판단된다. 한편, 양측운동손실의 원인으로 주요하게 언급되는 근활동과 관련하여 기존 연구에서 개별 근육을 통해 결과를 도출한 반면 본 연구는 하지 신전근들의 근활동을 합산하여 분석하였다. 이는 특정 근육의 활동이 하지 운동 전체를 대표할 수 없다는 점에서 의미 있는 방법이라 생각하며, 구체적인 방법은 다소 상이하지만 유사한 개념적 접근은 Kuruganti와 Murphy (2008), Kuruganti 등 (2011)의 연구에서도 시도된 바 있다. 그 결과 좌우측의 각 속도 조건에 따라 다소 복잡한 양상이 나타났지만 전체적으로는 외측 운동에 비해 양측운동에서 근활동이 유의하게 감소한 것으로 나타났다(Table 2). 많은 연구에서 좌우의 근육이 동시에 활성될 때 척수(spinal cord)나 대뇌운동피질(motor cortex) 수준에서 발생하는 신경 억제(neural inhibition)를 양측운동손실의 주요한 요인으로 언급하였다(Howard & Enoka, 1991; Jakobi & Chilibeck, 2001). 하지만 양측운동의 결과와 근활동이 상반된 경향을 보였다는 연구(Kawakami, Sale, MacDougall, & Moroz, 1998; Kuruganti et al., 2011; Matkowski et al., 2011)로 볼 때 양측운동에 대한 근신경계적 요인은 여전히 불명확한 부분이 있다. 본 연구에서도 양측운동에서 근활동의 감소가 나타나 근활동이 양측운동손실에 영향을 미치는 요인임을 알 수 있었지만 뚜렷한 경향성은 찾을 수 없었다. 특히 120°/s 등속성 운동에서 양측운동시 우측의 근활동이 60°/s 조건에 비해 감소한 반면 좌측은 오히려 증가하는 등 등척성 수축이나 느린 속도의 운동에 비해 빠른 속도의 운동에서 불안정한 결과가 나타났는데 이는 수행과제의 동작 특성이 영향을 미쳤기 때문일 것으로 생각된다. 2. 좌우 불균형과 양측운동손실의 관계 본 연구에서는 기존 연구에서 주목하지 않은 좌우측의 불균형 정도가 양측운동에 미치는 영향을 주요한 관심을 두었으며, 구체적으로는 불균형이 클수록 양측운동에서의 운동손실이 증가할 것으로 가정하였다. 이러한 가정은 좌우측을 동시에 움직여야 하는 양측운동에서는 안정성이나 좌우 협응의 유지(Hay et al., 2006), 신경계의 영향(Howard & Enoka, 1991; Jakobi & Chilibeck, 2001) 등 다양한 요인에 의해 근력의 균형성을 유지하려는 기전이 작동할 가능성이 있으며, 균형성을 확보하는 과정에서 불균형한 좌우 근력이 상호 조정되리라는 추측에 근거하였다. 이와 관련해 Cornwell 등 (2012)은 왼손잡이의 경우 양측운동시 왼손의 근력 감소가 오른손의 근력 감소보다 유의하게 증가하였다고 보고한 바 있어, 불균형 정도를 제시하지는 않았지만 본 연구의 가정을 뒷받침하였다. 하지만 본 연구에서 등척성 및 등속성의 모든 속도 조건에서 외측운동과 양측운동의 좌우 불균형 정도는 차이가 나타나지 않았다(Table 3). 이는 외측운동에서 나타난 불균형이 양측운동에서도 그대로 유지된 것으로 해석되며 외측운동에서의 불균형이 양측운동에서 감소할 것으로 예측한 가정에 다소 배치되는 결과였다. 그러나 외측운동에서의 불균형과 양측운동손실의 상관을 분석한 결과에서는 흥미롭게도 0°/s와 120°/s의 속도에서 불균형지수와 양측운동지수가 유의한 음(-)의 상관이 나타났다(Table 4, Figure 2). 이는 외측운동시 좌우의 불균형이 클수록 양측 운동손실의 증가함을 의미하며 60°/s의 등속성 운동이 예외이지만 근력 불균형이 양측운동에서의 역학적 출력 변화와 일정 부분 연관됨을 보여주었다고 할 수 있다. 이러한 결과에 대한 원인을 명확하게 제시하기 어렵지만 상관 분석의 특성으로 볼 때 근력 불균형과 관련된 개인적 특성이 양측운동손실에 영향을 미쳤기 때문으로 추측된다. 즉 외측운동에서 나타난 각 개인의 좌우 불균형이 양측운동에서 변화하지 않지만, 이러한 불균형 특성은 양측운동에서의 근력 발현을 억제하는 요인으로 작용했을 것으로 생각된다. 이상의 결과로 볼 때, 양측운동시 불균형을 해소하는 과정에서 양측운동손실에 영향을 미칠 것이라는 예상과 상반되고 그 원인을 명확하게 밝힐 수는 없지만 외측운동시 좌우 근력의 불균형은 양측운동손실에 영향을 미치는 요인 중 하나라고 할 수 있다. 또한 연구 결과에 비추어 트레이닝의 과정에서 좌우측의 불균형을 감소시키려는 노력이 필요할 것으로 생각된다. 특히 불균형의 감소는 높은 수준의 근력 단계에 도달하여 더 이상의 근력 증가에 어렵거나 근력을 유지하고자하는 이들이 역학적 출력을 증가시킬 수 있는 효과적인 전략이 될 것이라 생각된다. 일반인에게 양측운동손실이 발생한 반면 사이클 선수는 양측운동손실이 발생하지 않고 특히 평소 트레이닝 과정에서 양측운동에 자주 노출된 역도선수는 양측운동에서 오히려 근력이 증가하였다는 Howard와 Enoka (1991)의 연구에 주목할 필요가 있다.