운동생리학 신경계와 심박수의 운동효과

심박수의 감소

운동을 통해 심장의 기능이 발달하면 심박수는 감소한다. 심박수는 일반적으로 운동을 격렬하게 할수록 증가한다. 이는 강도가 높은 운동일수록 많은 산소와 노폐물을 운반해야 하므로 심장의 수축 작용 속도가 빨라지기 때문이다. 일반적인 사람의 경우 운동을 하지 않는 상태일 때는 1분간 70회~80회 정도이다. 그러나 운동선수의 심박수는 1분간 40회에서 50회 정도이다. 운동할 때 심박수는 운동선수가 보통 사람보다 낮다.

 

심박출량의 증가

심박출량은 심장이 1회 펌프작용으로 방출하는 피의 양과 심박수에 의해 결정된다. 운동을 수행하면 심박출량이 증가한다. 이는 운동 중 신체가 보다 많은 산소가 필요하므로 1회 박출량이 증가하는 것이다. 

 

혈압의 감소

심장이 수축할 때 뿜어져 나오는 혈액은 동맥을 따라 우리 몸의 여러 기관으로 보내어진다. 동맥을 통해 혈액을 방출하려면 일정 수준의 압력이 필요한데, 이것을 혈압이라고 한다. 운동을 많이 하면 평상시뿐만 아니라 운동시의 혈압도 낮아진다. 혈압이 정상인 사람은 운동을 해도 커다란 변화가 나타나지 않지만, 나이가 들면서 성인병으로 혈압이 높아진 사람은 전문가의 도움을 받아 장기간 운동을 하면 혈압이 눈에 띄게 낮아진다. 오늘날에는 청소년들에게도 고혈압과 같은 성인병이 흔하게 나타나고 있다. 따라서, 자신에게 적합한 운동을 선택해서 규칙적으로 운동을 실시하면 건강과 체력을 유지하고 향상시키는데 많은 도움이 된다.

 

운동과 신경계

신경은 우리 신체의 감각 기관을 통해 들어온 자극을 뇌에 전달하고, 뇌에서 내린 지시를 다시 근육에 전달하면서 신체가 운동을 할 수 있게 해준다.

 

신경계의 구성

신경계는 그 기능의 축이 되는 중추 신경계와 신체 각 부위를 연결하는 말초신경계로 이루어져 있다. 여기서 다시 중추 신경계는 촉수, 뇌로 구분되며, 말초신경계는 뇌척수 신경과 자율 신경으로 나누어진다. 또한 뇌척수 신경은 일명 체성 신경이라고도 하며, 감각 신경과 운동 신경이 이에 속한다. 자율 신경은 주로 내장에 분포되어 기능을 조절하는 신경으로 교감 신경과 부교감 신경이 있다.

신경계는 내용이 복잡하고 다양하며 현대 과학으로 아직 밝혀내지 못한 것들도 많다. 여기서 운동을 지배하고 조절하는 부분만 생각해 보면 중추, 감각, 운동 신경계로 나누어 볼 수 있다. 감각신경은 피부의 표면, 눈, 코, 혀, 귀 등에서부터 전달되는 자극이다.

중추신경은 뇌와 두개골 밑에서부터 시작하여 제2요추에 이르는 척수로 중추 신경의 주요 기능은 전달되어 들어오는 자극을 통합하고, 필요시 이에 대한 반응을 수정하기도 하며, 동작을 일으킨다. 또한, 정보를 모아 두기도 하며, 사고 혹은 아이디어를 창출하는 기능을 한다. 운동 신경과 중추 신경은 서로 연결되어 있으므로, 근육은 들어오는 신호를 받아서 공을 차거나 투구하는 것과 같은 운동을 할 수 있다.

신경계의 전체 조직은 다음과 같은 세 가지 기능을 수행한다.

 

1. 흥분성: 수용기로부터 전달되는 신호의 결과를 반응을 나타내는 것으로, 빛 때문에 눈이 자극을 받고, 소리의 파장으로 귀가 자극을 받는 것과 같다.

 

2. 전달 기능: 자극과 신호가 신경섬유를 따라 중추 신경에 전달되는 것이다.

 

3. 통합기능: 중추 신경은 수많은 자극과 신호를 받고 이를 거르고 다음 통합하여 적절한 반응이 일어날 수 있게 한다. 그래서 그 반응의 상태는 공을 던질 수도 찰 수도 있고 뜨거운 난로에서 손을 뗄 수 있는 반사 동작일 수 있다.

 

운동단위

사람의 골격근에는 약 2억 5천만 개의 근섬유가 있으며, 여기에 분포되어 있는 운동 신경의 수보다 월등히 많고 모든 근섬유를 운동 신경이 지배하고 있다는 것을 감안할 때, 신경섬유는 계속해서 분기를 해야 한다는 것을 알 수 있다. 그래서 하나의 운동 신경은 1개 내지 5개 또는 150개 이상의 근섬유를 지배한다. 동일한 운동신경이 분포되어 있는 근섬유 전체는 하나의 단위 작용을 하면서 동시에 이완과 수축을 한다. 이런 이유로 운동 신경 하나와 이것이 지배하는 근섬유를 운동단위라고 부른다.

하나의 운동 신경이 지배하는 근섬유의 비율은 근육 굵기에 따라 결정되는 것이 아니라 근육 동작의 정확성, 협응성, 섬세성 등에 의해서 결정된다. 눈을 움직이는 근육과 같이 정교하고 섬세한 동작을 해야 하는 근육은 하나의 운동 단위에 하나의 근섬유가 포함되어 있다. 사두근과 같이 힘든 움직임을 하는 근육에는 하나의 운동 단위에 포함된 근섬유가 150개 이상이 된다.

 

협응력의 향상

협응력이란 신체의 여러 가지 기관이 정확하고 원활하게 협응을 이루어 운동을 효율적으로 실행하는 능력을 말한다. 예를 들면, 테니스에서 스트로크를 할 때 처음에는 많은 실수를 하지만 꾸준히 연습하면 눈, 귀는 물론, 팔다리의 협응 동작이 향상되고 타이밍과 리듬감이 좋아져 실력이 향상된다. 운동을 꾸준히 반복하면 신경계에 변화가 생겨, 하고자 하는 운동을, 또는 동작을 적은 에너지로도 쉽고 정확하게 할 수 있도록 신경과 근육의 협응력이 좋아진다.

 

조정력의 발달

높은 수준의 기술을 필요로 하는 동작일수록 조정력의 영향은 매우 크다. 재빠르고 재치 있는 동작과 정확한 동작들을 복합적으로 잘할 수 있는 사람은 조정력이 뛰어나다. 이것은 신경과 근육과의 협조가 원활하게 이루어지는 결과로, 운동이 신경계에 미치는 가장 큰 효과다.

 

반응 시간의 단축

반응시간이란 외부의 자극을 받고 신체의 반응이 나타날 때까지의 시간을 말한다. 이때 행해지는 신체 운동은 반응 운동이라고 한다. 이런 반응 운동을 적절하게 반복하면, 대뇌의 지배를 받지 않는 반사운동으로 변하게 되며, 반응시간이 짧아진다. 운동을 할 때 처음에는 잘 되지 않던 동작이, 연습을 통해 정확한 동작을 할 수 있는 이유는 신경계의 기능이 향상되어 반사 동작으로 바뀌면서 반응시간이 단축되었기 때문이다.