우리가 다치지 않게 해주는 신장 반사와 골지힘줄기관

신장 반사

반사는 의식적인 생각이 관여하지 않는 자극에 대한 자동 반응입니다.  특정 동작을 하려는 의도가 없었지만, 그냥 일어나는 것이죠.

그 중 신장 반사는 근육이 갑자기 늘어났을 때 이를 감지하여 자동으로 근육을 수축시켜 원래 길이로 되돌리는 반사입니다. 이 반사는 근육의 길이를 조절하고 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

 

• 근방추(Muscle spindle) : 근육의 길이 변화를 감지하는 수용체
• 감각 신경 : 근방추에서 생성된 신호를 척수로 전달
• 운동 신경 : 척수에서 신호를 받아 근육을 수축시키는 신경

신장반사의 대표적인 예로는 슬개건 반사(무릎 반사) 입니다. 대퇴사두근의 근방추는 망치로 무릎 힘줄을 두드려서 유도된 빠른 신장으로 흥분합니다. 반사궁은 재빨리 반응하여 "근육이 길어졌으니 수축하세요" 라는 정보를 운동신경세포를 통해 근육에 전달합니다.

신장반사를 통한 방추속세포와 흥분이 방추 바깥 섬유를 수축시킵니다. 근육 섬유가 늘어나는 동안 근섬유를 수축하는 억제성 작동 기전은 근육 조직이 손상되지 않고 적절하게 긴장도를 유지하기 위한 기본 전략입니다. 이 기전은 매우 기초적인 것이어서 의식적 조절이 필요 없습니다. 

 

무릎 반사

골지건기관(GTO, Golgi tendon organ)

근육 힘줄 안에 있는 감각수용기인 골지 건 기관은 힘줄에 발생한 당김힘을 감지합니다. 근육 장력의 변화를 알아차리고 그에 대해 반응하는 골지힘줄기관의 역할은 근방추의 역할과 정 반대입니다. 근방추 세포는 근육의 길이를 감지하는 반면, 골지건기관은 근육의 장력을 감지합니다. 두 수용기가 결합하면, 수동적 신장으로 인한 손상 위험이나, 근육 수축으로 인한 위험으로 인한 잠재적 손상으로부터 근섬유를 보호 할 수 있을 뿐 아니라 근육의 기능도 향상됩니다. 만일 힘줄에서 감지한 장력이 너무 크면, 골지건기관에 오는 억제성 신호에 귀를 기울이고 있는 수축 중인 근육이 이완하여 긴장을 감소 시킵니다. 

 

정리

근방추세포는 근육의 길이를 감지하고, GTO는 근육의 장력을 감지합니다. 

만약 우리의 근육이 둘 중 한 가지의 고유 감각 수용기만을 가지고 있다고 가정한다면 중추신경계(CNS)는 길이나 장력에 대한 정보 중 하나만 받고 하나는 받지 못하게 됩니다. 이런 경우 근육이 제대로 작동하기 힘들게 되죠. 근방추세포와 GTO는 중추신경계에 각각 중요한 정보를 전달한다고 볼 수 있습니다. 그리고 이 고유 감각의 제대로 된 기능은 두 고유감각수용기에서 오는 정보를 중추신경계가 통합할 때 가능하게 됩니다. 

예를 들자면 근육은 어떨 때는 장력이 작은 상황에서, 어떨 때는 장력이 엄청 큰 상황에서, 때로는 장력과 길이가 다양한 상황에서 늘어날 수 도 있습니다. 반대로 근섬유는 긴장이나 저항이 없는 상태에서도, 또는 매우 강한 긴장이나 저항이 가해진 상태에서 짧아질 수도 있습니다. 마지막으로 근육은 정적인 상태로 길이가 유지되기도 합니다. 

위의 경우 처럼 근섬유는 길이와 장력의 다양한 조합으로 사용할 수 있씁니다. 근방추세포와 골지건기관의 정보가 통합되면 근육이 각 상황에 맞춰 활동할 수 있도록 중추신경계가 모든 상황을 처리할 수 있습니다.