신체의 운동은 어떻게 제어되는가
운동제어를 성명하는 2가지 접근방법은 인간이 신체운동을 어떻게 제어하는지를 설명하는 이론에서는 자극과 반응이라는 생리학적인 현상을 기반으로 컴퓨터 과학을 이용해서 설명하려는 정보처리 이론이 있다. 그러나 인공적인 기계보다 훨씬 복합한 해부학적 구조를 가진 인간의 신체운동을 정보처리 이론으로 설명하려고 하늑 것은 잘못이라고 비판하면서 생태학적인 측면에서 환경과 행동의 결합을 중시하는 생태학적 이론도 있다. 또한 복잡한 현상을 설명하는 복잡계 과학이 발달함에 따라 역학계 이론을 기반으로 인간의 신체운동 제어를 연구하는 사람들도 많이 생겨나고 있다.
신체운동을 설명하려고 하는 이론적 접근방법을 정보처리이론(운동적 접근),생태학적이론(행동적 접근)이라고 이름을 만들어준 이후 2가지 각기 다른 시각 때문에 발생한 논쟁을 운동행동 논쟁이라고 하였다.
운동적 접근의 정보처리 이론은 인간의 마음 또는 생각이나 행동의 수준이 높은 무엇을 알아차리고 함축적인 사고로 깨닫는 과정을 컴퓨터로 구현하려고 하는 컴퓨터과학이 발달함에 따라 인조인간을 만들려고 하는 연구와 인간을 컴퓨터로 이해하려고 하는 움직임이 생겼다. 즉 인간의 운동을 정보의 입출력과 그 처리로 가정하는 정보처리 보델이 등장하게 되었다.
입력(감긱기관,수용기) 키보드,마우스 - 처리(중추신경계통) 본체CPU - 출력(뼈대근육계통) 모니터,프린트
정보처리의 모델은 가장 단순하게 나타낸것이다. 3개의 처리과정이 컴퓨터에는 장치, 인간에게서는 부위가 되는 것이고 각가의 처리과정들은 화살표로 연결되어 있는데 그 화살표가 저오의 흐름을 나타낸다. 컴퓨터로 예를 들어 설명하면 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 통해서 컴푸터의 본체에 정보를 입력하면 본체가 계산을 한 다음 그 결과를 모니터 나 프린터에 나타낸다.
인간의 운동도 같은 방법으로 생각할 수 있다. 즉 외부의 정보들이 시각이나 청각과 같은 감각기관을 통해 뇌에 전달되면 뇌 안에서 그 정보들을 처리한 다음 근육에 운동명령을 내리면 근수축에 의해 운동을 일으킨다.
진화하는 것을 예를 들어 설명하면 상대방의 말이 공기의 발음체의 진동을 받아서 생기는 파동 즉 음파로 귀에 입력되면, 뇌의 청각영역으로 보내지고, 그 뜻을 해석하여 자기가 하고 싶은 말을 결정한 다음 발성명령을 발성기관에 보내면 각 부위의 운동에 의해서 공기의 발음체의 진동을 받아서 생기는 파동 즉 음파로 바뀌어서 상대방의 귀에 전달된다. 즉 눈이나 귀와 같은 감각기관을 통해서 외부의 정보가 얻어지고, 그 정보들이 뇌에서 처리된 다음 신체운동으로서 출력이 되는 것이다.
정보처리의 3단계는 환경으로부터 입력이되고 감각기관에서 입력된 환경정보는 자극분류단계, 반응선택단계 반응프로그래핑 단계를 거쳐서 뼈대근육계통으로 출력된다고 생각하는 것이다. 뼈대근육계통에서 수행한 결과가 자극분류 단계 또는 반응프로그래핑 단계로 되돌아오는것이 내재적피드백이고, 감각긱관으로 되돌아오는 것이 외재적 피드백이다.
자극분류단계는 감각기관에 입력된 정보는 제일 처음으로 그 정보가 무엇인가의 종류를 따라서 걸러내는 단계이다. 신호등이 빨강색인지 초록색인지 또는 투수가 던지는 볼이 어떠한 구질의 볼인지 등을 분류하는 것이다. 이단계는 난중에 설명할 주의와 관련이 있다.
반응선택단계는 분류된 자극의 종류에 따라서 반응을 선택하근 단계이다. 신호등이 빨강색이면 멈추고, 투수가 던지는 볼이 직구 스트라이크이면 타자가 스읭을 하기로 결정하는것과 같이 의사결정을 하고 운동프로그램을 선택하는 것이다.
반응프로그래핑단계는 선택한 반응을 실행에 옮기기 위해서 운동프로그램에 변수를 부여함으로써 입력정보에 서로 어울리는 반응을 하는 것이다. 즉 실행형식의 운동프로그램에 변화를 주는 단계이다. 이 단계에서 만들어진 운동프로그램을 뼈대근육계통에 지시,명령을 하는 것이다.
운동프로그램을 동작을 시작하기 전에 이미 구조화되어 있기 때문에 말초로부터 피드백이 없어도 실행이 가능한 근육에 대한 운동명령이라고 정의하였다. 직전의 운동결과를 피드백 받아 다음 단계의 동작을 한다는 연합이론으로는 피아니스트의 동작과 같이 빠른 동작을 설명할 수 없기 때문에 발초부위의 피드백 없이도 동작을 수행할 수 있어야 한다고 생각하였다. 쉽게 생각하여 피ㅣ아니스트가 연주를 진행할 때 직전에 연주한 결과를 들어 본 다음에 어떠한 건반을 두드릴 것인지 결정하다고 하면 피아니스트가 곡을 연주할 수 없게 되므로, 피드백 없이 뇌에서 내리는 운동명령에 따라 게속해해서 건반을 두드린다고 생각하는 것이다. 이것이 바로 중추에 의한 운동제어를 강조하는 운동프로그램 이론의 처음이다.
메뚜기의 날개짓은 감각피드백을 제거해도 변화가 없다는 연구, 가재의 단일뉴런에 자극을 주면 일정한 반복동작 패턴을 보이고 그 동작 패턴이 피드백의 영향을 전혀 받지 않는다는 연구등이 운동프로그램의 이론적 근거가 되었다.
운동프로그램 이론에 기초를 둔 신체운동제어 이론이 개방회로제어 또는 프로그램 제어 이론인데 프로그램제어는 피드백 없이 한쪽 방향으로만 정보가 흐르는 개방회로 제어이기 때문에 입력정보를 해석하여 목표를 설정한 다음 사전에 만들어 준 운동프로그램에 적적한 상황안에 여러 가지 값을 변할 수 있는 수를 전달함으로써 한꺼번에 그 운동을 실행한다는 생각이다. 그렇기 때문에 실행된 운동을 초기제어 운동 또는 탄도(폭팔)운동이라고도 한다. 이것은 운동을 시작할 때 이미 제어가 완성된 운동이기 때문에 발사된 총알과 같이 어떻게 할 수 없는 운동이라는 뜻이고, 운동프로그램이 일단 돌아가기 시작하면 아무런 정보도 받아들이지 않기 때문에 처음(운동이 시작되기 직전)에 변수를 줄 때 잘못 주면(초기제어를 잘못하면) 실행결과가 부적절할 수도 있다.
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