다음은 11월 30일 뉴욕타임즈가 보도한 "운동이 어떻게 뇌에 도움이 되나(How Exercise Benefits the Brain)"라는 제목의 기사입니다. 그동안 마라톤온라인은 달리기는 머리가 좋아지게 한다는 콘텐츠를 수차례 소개한 바 있습니다만 이번 기사는 이를 실험을 통해 밝힌 사실이라 더 관심이 가는 내용입니다. (운영자 註)
운동이 어떻게 뇌에 영향을 미치는가에 대해 좀 더 알기위해서 아일랜드의 과학자들은 최근 운동을 하지 않는 남자 대학생 그룹을 모집하여 힘든 훈련후 기억력 테스트를 실시했다.
우선 이들에게 낮선 사람의 얼굴과 이름이 적혀있는 사진을 빨리 지나가게 하고 이를 보게했다. 잠시 멈춘 후 컴퓨터 스크린으로 지나간 얼굴을 보여주며 방금 자신들이 본 그 사진의 이름을 기억하게 했다.
그리고 학생들의 절반을 실내용 자전거를 타게 했고 지칠 때까지 점점 강도를 높여갔다. 나머지는 30분 동안 그냥 앉아 쉬게했다. 그리고 두 그룹에게 다시 이 테스트를 실시했다.
운동을 한 청년들이 이 기억력 테스트에서 첫번째 시도때보다 눈에 띄게 좋은 성적을 보였으며 그냥 휴식을 취한 그룹은 기억력이 향상되지 않았다.
한편 실험중 채취한 혈액샘플에서도 운동을 하는 사람들의 기억력이 향상되었다는 설을 생물학적으로 뒷받침해주고 있다. 힘든 활동직후에 사이클을 탄 사람들에게서 '뇌유래 신경영양인자(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)'로 알려진 단백질의 수준이 상당히 향상되었다. BDNF는 신경세포의 건강을 향상시켜주는 것으로 알려져 있다. 그냥 앉아 휴식한 그룹은 이 BDNF의 수준에 아무런 변화를 보이지 않았다.
현재 과학자들은 운동이 지적 기능(mental functioning)의 향상에 기여하는 요소로 BDNF가 역할을 한다고 믿고 있다. 하지만 그들도 뇌 어느부위가 영향을 받는지, 또 이들 영향이 어떻게 지적기능에 영향을 미치는지에 대해서는 완전히 파악하지 못하고 있다. 이번 아일랜드의 연구는 운동에 의한 BDNF의 증가가 기억과 회상(memory and recall)의 기능향상에 일정 역할을 하고 있다는 것을 암시하고 있다.
또 다른 새 연구에서도 비슷한 결론에 도달했다. 이들 연구는 사람과 동물, 그리고 젊은층과 노년층을 대상으로 한 것이었다. 지난 달에 발간된 한 흥미있는 실험에서 브라질의 과학자들은 운동하지 않는 늙은 쥐들을 5주에 걸쳐 한 주에 몇일씩 5분가량 달리게 한 후 다양한 생화학적인 과정을 통해 쥐의 뇌속 기억부분이 활성화되는 것을 발견했으며, 이 부위에서 BDNF 분자가 증가되었다. 운동을 실시한 나이든 쥐들은 '실험쥐 기억력 테스트(rodent memory test)'에서 훨씬 젊은 쥐들만큼이나 좋은 성적을 보였다.
LA의 캘리포니아대학 뇌상해 연구센터( the Brain Injury Research Center at the University of California)의 연구진들에 의해 실시되어 전문지 [뇌과학(Neuroscience)] 9월호에 게재된 또 다른 연구에 의하면 성인 쥐를 한 주동안 자신들의 의지에 따라 달릴 수 있게 했는데 그들 뇌속 메모리센터에는 운동하지 않는 쥐들보다 더 많은 BDNF 분자가 생성된 것을 발견했으며, 또 BDNF의 전단계로 곧 BDNF로 발전하여 제 기능을 할 수 있는 전구체(前驅體, precursor molecules)도 많이 생성되어 있는 것을 발견했다.
아마 최근 실험중 가장 고무적인 경우는 중장년의 항공조종사(pilots)를 대상으로 한 것이다. 지난달(10월) 전문지 [Translational Psychiatry]에 발표된 이 연구에서 스탠포드 의과대학의 연구진들은 40세에서 65세까지의 경륜이 많은 144명의 파일럿에게 2년에 걸쳐 각각 3회 조종석 모의실험장치를 운전케 했다.
모든 파일럿에게 있어서 그들의 능력은 해가 지나면서 다소 떨어졌다. 나이와 함께 비례해서 기량이 쇠퇴되는 것은 보통사람들과 동일했다.
이 연구를 주도한 스탠포드대학의 정신과 및 행동과학과(behavioral sciences) 조교수 아마드 살레이 박사(Dr. Ahmad Salehi)는 많은 사람들이 나이가 들어가면서 자동차 운전과 같이 스킬이 필요한 일을 수행하는 데 더 큰 어려움에 직면한다고 했다.
하지만 이번 경우는 기량쇠퇴는 남자의 특정 그룹에서 두드려졌다. 이들 중년 조종사들은 그들의 뇌속에 BDNF 활동을 위축시키는 것으로 알려진 공통된 유전적 변형인자를 가지고 있었다. BDNF 수준이 낮은 경향을 지닌 그룹은 이 복잡한 업무를 다루는 데 있어 변종 BDNF를 가지지 않은 남자들의 조작 속도보다 2배가량 느렸다.
조종사를 통한 실험이 운동과 무관한 연구이긴 하지만 힘든 훈련이 BDNF의 수를 늘려 그런 쇠퇴기를 늦춰줌으로써 중년이 지나도 그런 고도의 기술이 필요한 작업을 잘 수행할 수 있도록 능력을 유지시켜주는가에 대한 논의를 불러일으켜주었다는 것이다.
살레이 박사는 "너무나 많은 연구들이 운동이 BDNF의 수준을 높혀준다는 것을 밝혀냈다"고 지적하면서 다른 성장요소(growth factors)나 생체화학물(body chemicals)들은 운동에 의해 상향조절(upregulated)되지만, 그중에 BDNF가 가장 큰 가능성을 지니고 있다고 했다.
"가장 빠르면서 일관성을 지니고 최대한의 반응을 나타내는 한 요소가 바로 BDNF다. 그냥 기억을 유지시켜는 것은 물론이고 기량을 요하는 작업을 수행하는 것에도 이것은 핵심이다"고 살레이 박사는 주장한다.
그는 다음에는 그 조종사들의 운동경력을 조사하여 아시아혈통과 유럽인에게 일반적으로 잘 나타나는 그 유전자 변형을 가진 사람들이 작업에서 어떻게 달리 반응하는가를 연구할 것이라고 했다.
변형과 적은 BDNF활동을 가진 사람에게 있어 운동은 훨씬 더 중요하다. 모든 사람에게 그 증거는 매우 강해 육체적인 활동이 BDNF를 증가시켜 건강한 인지력을 향상할 수 있게 해줄 것이다.
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