소아 운동 치료 - 운동조절이론

운동 조절 이론(motor control theory)

운동조절이란 다양한 동작(movement)을 신경학적, 육체적, 그리고 행동학적으로 이해하는 영역으로 정의된다. 역사적으로 신체 장애의 재활을 위한 다양한 운동치료가 도입되었으며, 이러한 운동치료는 다양한 운동 조절 이론에 기초하는 바,반사 모형(reflex model), 계급 모형(hierarchical model), 계통 모형(systems model)의 운동 조절 이론에 대하여 알아보고자 한다.

 

1) 반사 모형

반사 모형은 영국의 Sherrington(Charles Sherrington)의 이론에서 시작되는데, Sherrington은 1906년 ‘the integrative action of the nervous system’에서 중추신경계를 블랙박스로 기술하여 특정 감각 자극이 중추신경계을 통하여 상동 운동 즉 반사를 유발하며, 이에 의한 또 다른 감각 되먹임이 또 다른 반사를 유발한다고 기술하였다, 반사 모형에서는 인간의 운동을 여러 반사의 합 혹은 일련의 반사로 규정한다. 반사 모형은 감각에 의한 되먹임이 운동의 조절 및 교정에 중요한 역할을 하는 폐쇄 고리 모형(closed-loop control system)이다. 이러한 반사 모형의 영향으로 아동의 평가과정에 반사 검사가 포함되었으며, 여러 운동치료에 감각 자극이 이용될 수 있는 이론적 근거가 제공되었다. Rood (Margaret Rood)는 반사 모형에 근거하여 작용근의 촉진과 길항근의 억제를 위하여 솔질(brushing), 압력, 타진(tapping) 등의 자극을 사용하였으며, 이후에도 다양한 운동치료법에 감각자극이 이용될 수 있는 이론적 기반을 제공하였다.

그러나 반사이론은 되먹임이 허용되지 않는 빠른 운동의 기전을 설명하지 못하고 또한 같은 자극으로도 다양한 운동이 이루어지는 현상 등을 설명하지 못하는 제한점을 갖고 있다. 

 

2) 계급 모형

1920-1930년 대에 등장한 계급 모형은 Jackson(Hughlings Jackson)의 이론에 기초하였는바, 이 모형에서 중추신경계는 상위, 중위 및 하위 센터로 계급화 되어 있으며, 상위 센터는 중위 센터를, 중위 센터는 하위센터를 조절한다고 주장한다. 연합 피질(association cortex)이 상위 센터에 해당하며, 기저핵, 뇌간, 소뇌 및 감각운동피질은 중위 센터에, 척수는 근육에 명령을 전달하는 하위 센터에 해당한다. 상위센터는 운동 프로그램의 선택, 계획 및 시작에 관여한다. 반사 모델과는 달리 상하 방향의 전달 체계를 갖는 계급 모델에서 운동은 되먹임에 의한 수정 과정 없이 수행된다. 즉 감각에 의한 되먹임으로 구성된 폐쇄 고리 모형인 반사 모형에 비하여, 계급 모형은 상하 방향의 일방적 전달 과정의 개방 고리 모형(open-loop control system)에 해당한다. 계급 모형은 운동 조절을 위하여 감각에 의한 되먹임이 아닌 feedforward 즉 계획된 지시(preprogrammed instruction)/ 예기 조절(anticipatory control of movement)을 이용한다는 것이다. 계급 모형에서는 상위 기관인 대뇌가 손상을 받으면 대뇌의 조절 기능이 소실되어 그 동안 억제되어있던 하위 센터에 의한 반사가 나타난다는 것이다.  자세 유지를 위한 평형 반응(equilibrium reaction)은 이러한 예기 조절에 의한 것으로 생각된다. 그러나 계급 모형은 척수 절단 고양이가 상위 센터의 조절 없이도 트레드밀에서 운동하는 현상을 설명할 수 없으며, 다양한 신체 운동의 자유도를 설명할 수 없다는 제한점을 갖고 있다.   이후 계급 모형과 반사 모형과 결합되어 반사/계급 모형 (reflex/hierarchical model)을 형성하여, 1940년대에 Gesell과 McGraw는 아동의 성숙과 발달을 반사/계급이론에 근거하여 설명하였다.

 

3) 계통 모형/동적 계통 모형 (dynamical systems model)

Gibson(James Gibson)의 생태심리학(ecological psychology)과 구 소련의 생리학자 Berstein(Nikolai Bernstein)의 행동접근법(action approach)에 기초하여 1960년대에 계통 모형/동적 계통 모형이 등장하였다. 계통 모형에서 운동과 행동은 환경의 영향을 받는 바, 환경으로부터의 정보에 의하여 운동이 시작되고 수정, 조절된다는 것이다. 개인과 환경과의 상호작용을 중요시하여 환경에 대한 지각과 인식이 운동을 가능하게 한다는 것이다. 즉 계급 모형과 비교하여 계통 모형은 사람과 환경과의 상호 관계를 중요시 한다. 과제를 수행하는 것은 과제의 특성과 환경에 반응하는 개인의 다양한 시스템의 특성에서 기인한다는 것이다. 즉 과제의 특성과 더불어 환경에 의하여 운동과 행동이 결정되는데, 개인의 여러 시스템이 변화하거나, 환경을 변화시켜 과제 수행을 위한 최적의 전략을 찾는다는 것이다. 계통 모형에서 신경계는 운동 수행에 필요한 여러 시스템 중의 하나 일 뿐이며, 상위 신경계는 하위 신경계를 상하의 계급적 논리로 지배하는 것이 아니라 신경계는 상호 작용을 통하여 운동을 조절한다. 즉 신경계가 계급 모형이 아닌 heterarchical하게 작용한다는 것이다. 계급 모형에서는 개방 고리 모형과 폐쇄 고리 모형이 모두 사용되고 되먹임과 먹임(feedforward)가 적절히 이용된다. 또한 중추신경계는 개인의 여러 시스템과 다양한 환경 요소와의 상호 작용을 통하여 운동 발달을 유도한다. 즉 운동 발달은 중추신경계의 성숙과 더불어 중추신경계를 포함한 다양한 시스템의 변화에 의하여 이루어 진다. 중추신경계가 손상되면, 손상된 중추신경계에 남아있는 기능을 찾게 되어 손상 전과 비교하여 비정상적인 운동의 패턴을 사용하게 된다는 것이다. 세계보건기구의 2001년 국제 기능, 장애, 건강분류 (international classification of function, disability and health)은 계급 모형에 기초하여 개인의 특성과 더불어 환경적 요인이 명시되었다.