곱슬머리의 원인은 매우 다양한데, 모발이 곱슬머리로 생겨나는 이유는 유전성이 주요 원인이고, 모발의 곱슬거림은 생태학적으로는 모발의 유두돌기 안에서의 세포분열 때문이다. 유두돌기에 있는 발모판의 세포가 똑같은 비율의 속도로 분열하면 직모이고, 특정부분의 세포가 다른 부분의 세포와 다른 속도로 분열하게 되면 곱슬머리가 된다.
여자의 경우에는 사춘기, 갱년기를 전후로 곱슬거리는 정도와 형태가 변화하기도 한다. 이런 현상은 호르몬 밸런스의 변화가 그 원인, 그외에 음식이나 환경에 영향을 받기도 하고, 자율신경의 밸런스가 깨지는 것도 그 원인중의 하나이다.
식물의 뿌리와 같은 역할을 하는 모근, 그 모근을 감싸는 모낭의 형태가 정상모발과 달라 모근에서부터 껶여져 성장을 한다. 또한 모발의 조직과 구조면에서도 정상모발과 판이하게 다르다. 정상모발은 조직의 구조가 일정한 크기의 원통형으로 이루어져 있지만 곱슬머리의 조직은 그 크기가 작게 이루어져 어느 한쪽으로 심하게 쏠려 있다. 이것이 모발의 외형(모표피)에도 영향을 주어 원통형으로 곧은 정상모발과 달리 울퉁불퉁하게 뒤틀려 있는 형태가 되는 것이다.
모발의 외형에서 가장 두드러지게 나타나는 현상은 곱슬머리는 광택이 없고 항상 푸석푸석한 느낌이 든다는 것이다. 항상 수분을 많이 함유하지 못한 이유도 있지만 모발을 자세히 들여다보면 중간중간 유난히 반짝이는 광택을 볼 수 있는데 이것은 모발이 뒤틀려 있기 때문에 그렇다.
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