운동이 뇌에 미치는 영향 (연구 결과)

안녕하세요?  시링이의 건강한 세상입니다.

운동 열심히 하는 사람이 머리도 좋다라는 얘기 들어보신 적 있으신가요?

오늘은 운동과 뇌 건강의 관계에 대한 연구 결과 몇 가지를 소개해 드리고자 합니다.

 

[ 운동과 기억에 대한 연구 ] 

 

우선 첫 번째로 소개해 드릴 연구는 운동과 기억 그리고 노화의 관계에 대한 연구입니다. 최근 진행된 이 연구에 따르면, 운동을 통해 어떻게 뇌가 동작하는지, 또 뇌가 일반적인 이름이나 기타 정보를 얼마나 잘 인식하는지에 변화를 줄수 있다고 합니다.

 

이 연구는 운동이 뇌 기능에 즉각적인 효과를 나타내며, 이러한 효과들이 축적되어 장기적으로 뇌의 기능이 잘 동작하고 잘 기억하는데 도움을 준다고 발표하였습니다. 얼마 전까지만 하더라도, 성인이 되면 인간의 뇌 구조와 기능이 크게 개선되거나 변화되기 어렵다는 것이 과학자들의 일반적인 주장이었습니다. 근육의 경우 우리의 생활방식에 따라 근육이 성장하기도 하고 쇠퇴하기도 하는데, 뇌는 그렇지 않다는 것이었습니다. 하지만 이 연구는 이러한 기존의 상식을 깨고, 성인의 뇌 또한 우리의 생활 습관에 따라 다양한 방식으로 변형될 수 있다고 주장하고 있습니다. 

 

예를 들어 우리는 운동을 통해 뇌에 많은 영향을 미칠 수 있다고 합니다. 한 동물 실험에서 운동은 성숙한 뇌에서 신경 화학물질의 생성과 신생아 뉴런의 수를 증가시키고, 동물의 사고 능력 또한 향상시키는 것으로 확인되었습니다. 마찬가지로, 사람을 대상으로 한 연구에서도 규칙적인 운동을 통해 뇌의 기억 네트워크의 핵심적인 부분인 해마의 양을 증가시킬 수 있고, 이로인해 사고 능력이 개선된다고 확인되었습니다. 그러나 여전히 운동과 뇌 기능 개선에 대해서는 많은 의문점이 남아 있는 것이 사실입니다. 

 

이에 미국 메릴랜드 대학교의 연구진이 진행한 연구를 살펴볼 필요가 있습니다. 이 연구팀은 이미 2013년 노인의 의미 기억(semantic memory) 처리와 관련된 뇌와 운동의 장기적인 영향에 대해 조사한 바 있었습니다. '의미기억' 이란 간단히 얘기하면, 우리가 살고 있는 세계와 문화에 대해 축적된 지식을 뜻합니다. 즉, "검은색이 무엇인가?" 혹은 "우리 어머니의 성함은 무엇인가?"와 같이 일반적인 개념과 이름 등에 대한 기억을 말합니다. 

메릴랜드 연구팀은 지난 연구에서 12주동안 런닝머신에서 걷기 운동과 의미기억간의 관계에 대해서 연구하였는데, 런닝머신에서 걷기 운동이 의미기억과 관련된 뇌의 기능을 변화시켰음을 확인하였습니다.

 

이번 연구에서 메릴랜드 대학교 연구팀은 기억력에 문제가 없는 55~85세 사이의 건강한 남성 26명을 모집하여 일부는 휴식을 취하고 일부는 실내 사이클을 30분간 타게 하였습니다. 그 후 유명인의 이름을 기억할 때 하나의 버튼을 누르고, 익숙하지 않은 이름은 다른 버튼을 누르게 하는 동시에 MRI 뇌 검사를 통해 의미기억 처리와 관련된 뇌 활동을 관찰하였습니다.

 

메릴랜드 대학교 공중 보건 대학의 부교수이자 뇌건강 연구소의 책임자인 J. Carson Smith 박사는 운동을 실시한 그룹에서 휴식을 취한 그룹보다 더 의미기억에 관련하는 뇌 부분이 비활성화 되어 있다는 것을 발견했습니다. 연구팀은 처음에는 이 결과에 대해 매우 의외라는 반응을 보였다고 합니다.하지만 곧 이것이 훈련에 의한 뇌 반응의 초기 단계라고 추측하였습니다.

 

다시 말해, 우리가 근육 운동을 하면 운동 직후에는 근섬유가 찢어지는 등의 근육 손상이 발생하지만, 회복단계를 거치면서 우리의 몸은 더 발달하게 되고, 더 적은 에너지를 사용하여 효율적으로 일을 할 수 있게 되는 것과 같은 원리라는 것입니다. 뇌의 경우도 운동 직후에는 의미기억 관련 뇌 부분이 피로해져 그 기능이 일시적으로 떨어질 수 있으나, 지속적인 운동을 통해 우리의 뇌는 더 발달하게 되고, 더 적은 에너지로도 많은 것을 기억해 낼 수 있게 된다는 것입니다. 한가지 아쉬운 것은 이 연구 결과가 장기적, 정기적이 운동이 우리의 뇌를 어떻게 변화시키는지에 대한 단계까지는 설명하지 못하고 있습니다.

 

[ 운동과 호르몬 아이리신과의 관계에 대한 연구 ]

 

두번째 연구는 운동 중에 방출되는 호르몬이 뇌 건강을 개선하고 치매 중 발생하는 뇌 손상과 기억상실을 줄일 있다는 것입니다. Nature Medicine에 발표된 생쥐를 대상으로 진행된 이 연구는 운동이 우리의 두뇌를 어떻게 보호하고 어떻게 기억력과 사고능력 보존하는지에 대해 설명하고 있습니다.

 

앞에 설명드렸던 연구 결과에서 이미 운동이 뇌를 리모델링하고 사고에 영향을 준다는 것을 설명드렸습니다. 이 연구팀은 운동이 쥐 뇌의 기억형성과 저장에 관여하는 해마에서 새로운 뇌세포 생성을 증가시킨다는 것을 확인하였습니다. 또한 운동이 뉴런 사이의 시냅스의 건강과 기능을 향상시켜 뇌세포가 더 활발히 활동할 수 있도록 한다는 것도 밝혀냈습니다. 이를 사람에 대입하면, 신체 활동을 활발히 하면 알츠하이머나 치매의 위험을 줄일 수 있고 이미 발병된 후에도 그 진행속도를 낮출 수 있습니다.

 

또한 알츠하이머 예방 및 치료에 관한 연구에서,  아이리신(Irisin)이라는 호르몬이 주목을 받고 있습니다. 아이리신은 운동 중 근육에 의해 생성되며, 에너지 대사와 관련이 깊은 관련이 있는 것으로 알려져 있기 때문에, 연구팀은 아이리신을 증가시키는 것이 뇌를 보호하는데 도움을 주고 알츠하이머를 치료하는데에도 큰 연관이 있을 것이라는 가설을 세웁니다. 

 

만일 아이리신이 이러한 역할을 할 수 있다면, 인간의 뇌 안에 아이리신이 존재해야 합니다. 연구팀에서는 이 부분을 확인하기 위해 뇌 은행을 통해 뇌 조직을 모아 실험을 진행하였고, 마침내 뇌 조직 내에 아이리신이 존재한다는 것을 발견하였으며, 알츠하이머로 사망한 사람의 뇌에서는 아이리신 호르몬이 거의 감지되지 않았는데 반해, 치매가 없는 사람의 뇌에서는 높게 감지된다는 것도 함께 확인하였습니다.

 

또한 아이리신이 뇌에서 어떠한 역할을 하는지 확인하기 위하여, 치매에 걸린 쥐의 뇌에 아이리신을 주입하였고, 이 쥐들은 기억력 검사에서 훨씬 향상된 결과를 나타냈다고 합니다. 이는 시냅스 건강이 개선되었다는 신호이기도 합니다. 반대로 건강한 쥐의 뇌에 아이리신 생성을 억제하는 물질을 주입한 결과, 쥐는 치매에 걸렸으며, 해마의 뉴런 사이의 시냅스 건강이 악화되어 기억력 및 기능의 저하를 보였습니다. 과학자들이 건강한 쥐의 뉴런 내부를 조사한 결과, 세포에 아이리신을 첨가 시, 베타 아밀로이드에 손상을 줄일 것으로 예상되는 유전자 발현의 변화를 발견하였습니다. 

 

※ 베타 아미로이드란? 

   - 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 아밀로이드 플라크의 주성분으로서 알츠하이머 병에 결정적으로 관여하는 36-43개의 아미노산 펩타이드를 의미

 

이 아이리신과 운동과의 관계를 확인하기 위한 테스트도 진행되었습니다. 건강한 쥐 그룹과 건강한 쥐에 아이리신 생성을 억제하는 물질을 주입한 그룹에 5주간 매일 한시간씩 수영을 시킨 후 확인한 결과, 건강한 쥐 그룹에서는 아이리신 수준이 대폭 증가한 것을 확인하였으나, 아이리신 생성을 억제하는 물질을 주입한 그룹에서는 운동으로 인한 어떠한 아이리신 호르몬 수치 증가가 나타나지 않았으며, 당연히 건강한 쥐 그룹이 기억력 테스트에서 훨씬 더 좋은 결과를 나타내었습니다. 컬럼비아 대학 병리학 및 세포 생물학 교수인 Ottavio Arancio 박사는 이 실험을 통해 뇌의 아이리신 양을 증가시킴으로서 운동을 통해 치매를 예방할 수 있다고 결론 지었습니다. 물론 쥐를 대상으로 한 실험 결과이기 때문에 사람에게 있어 아이리신과 운동의 관계가 명확하게 설명되지는 않습니다. 하지만 그 가능성만큼은 충분히 입증되었다고 볼수 있습니다.

 

지금까지 운동과 뇌의 관계에 대한 최근 연구 결과 2편을 소개해 드렸습니다. 향후 사람 뇌의 아이리신과 운동과의 관계에 대한 연구가 더 진행되고, 이것이 치매 치료제로 개발되기를 바라며 오늘 포스팅을 마무리 합니다.

지금 이 포스팅을 보고 계신 여러분들, 자리에 앉아 계시지 마시고 밖에 나가 가벼운 운동이라도 시작해 보시길 추천드립니다.

 

감사합니다.