역기를 들어올릴 때 처음에는 쉽다고 느끼겠죠.
하지만 반복할수록 힘은 더 필요하고 결국 계속할 수 없게 됩니다.
여러분의 팔 안을 들여다 보면, 들어 올리는데 필요한
근육들이 더이상 수축할 수 없게 되었기 때문입니다.
근육은 왜 지치는 걸까요?
우리는 자주 젖산이나 에너지 부족을 탓하죠.
그러나 이런 것만으로는 근육 피로의 원인을 설명할 수 없습니다.
근육이 피로해지는 또 다른 주된 원인은
근육이 뇌에서 오는 신호에 응답한다는 것입니다.
근육이 지치는 원인을 이해하기 위해서는 신경에서 오는
신호를 통해 근육이 수축하는 과정을 알아야 합니다.
이러한 신호들은 운동신경이라고 불리는
길고 얇은 세포를 통해 순식간에 뇌에서 근육으로 이동합니다.
운동신경과 근육세포는 작은 틈에 의해 분리되며
이 틈을 통해 교환되는 입자는 근육이 수축 할 수 있게 하지요.
이 틈의 한 쪽에서 운동신경은 아세틸콜린이라는
신경전달물질을 포함하며, 또 다른 한 쪽에서는 하전 입자라
불리는 이온들이 근육세포막을 따라 배열되어 있습니다.
세포막 안쪽에는 칼륨이, 바깥에는 나트륨이 있죠.
뇌의 신호에 응답하여 운동신경에서 배출된 아세틸콜린은
근육 세포막의 구멍이 열리도록 합니다.
나트륨은 세포막 안으로 유입되고, 칼륨은 밖으로 분출됩니다.
하전 입자의 이동은 근육 수축 과정의 중요한 단계입니다.
여기서 전하의 변화는 활동 전위라고 불리는
전기적 신호를 만들어냅니다.
이 신호는 근육세포를 통해 퍼지고, 세포 내부에 축척된
칼슘이 방출되는 것을 촉진시킵니다.
풍부해진 칼슘이 근육을 수축시키는 이유는
근섬유에 파묻힌 단백질을 서로 딱 달라붙고
뭉치게 만들어 근육을 꽉 조이게 하기 때문입니다.
근육 수축에 사용되는 에너지는 ATP라고 불리는
분자에서 나오고, ATP는 근육 수축이 끝난 이후
근육 세포막 안팎으로 이온을 공급시켜 양쪽에
칼륨과 나트륨의 균형을 잡아줍니다.
이 모든 과정은 근육이 수축할 때마다 반복됩니다.
수축이 일어날 때마다 ATP에서 나오는 에너지가
소진되면 젖산과 같은 노폐물이 발생됩니다.
그리고 일부 이온이 근육 세포막에서 멀어지게 되면서
점점 적은 양의 이온만이 세포막 주변에 남게 됩니다.
근육 세포가 수축을 되풀이 하며 ATP를 소모하긴 하지만
그때마다 세포는 항상 더 많은 ATP를 만들어 내고
그 결과 심하게 피로해진 근육 조차 ATP를 고갈하지 않게 됩니다.
그리고 많은 노폐물들이 산성이긴 하지만 피로한 근육들은
pH 농도를 정상 범위 내로 유지하기 때문에
근육 조직은 효과적으로 노폐물들을 제거합니다.
그러나 수축을 반복하는 과정이 끝나게 되면
칼륨, 나트륨, 칼슘과 같은 이온이 충분히 공급되지 못할
가능성이 있는데 이러한 이온들은 시스템이 재설정 되기 위해
근육 세포막 주변에 즉시 배치되어야 합니다.
만약 그렇지 못한다면 뇌가 신호를 보낸다 하더라도
근육 세포는 수축에 필요한 활동 전위를 발생시키지 못합니다.
비록 나트륨, 칼륨, 칼슘 이온들이 근육 세포 안이나
주변에 고갈된 상태라고 해도 신체 내부 어딘가에는
많이 분포하고 있습니다.
얼마 안 가 이온들은 필요한 곳으로 유입되는데,
가끔은 나트륨-칼륨 펌프의 도움을 받기도 합니다.
만약 여러분이 잠시 휴식을 취한다면 근육 전체의
이온들이 다시 보충되어 근육 피로가 완화될 것 입니다.
더 규칙적인 운동을 할수록 근육이 피로해지는데
걸리는 시간은 길어집니다.
당신이 더 튼튼해지면 일정량의 무게를 들어올릴때
뇌에서 근육 수축까지 신경 신호가 전달되는 주기가
더 적게 반복되기 때문입니다.
적은 주기는 이온의 감소가 느려졌다는 것을 의미하며
그 결과, 신체 건강이 향상되어 여러분은 같은 강도로
장시간 운동을 할 수 있게 됩니다.
많은 근육들은 운동을 통해 단련됩니다.
강화된 근육은 ATP를 저장할 수 있는 공간이
더 넓어지게 되고, 더 수월하게 노폐물을 제거함으로써
근육이 피로해지는 것을 더욱 늦춰줍니다.
