운동이 기억력 및 인지력을 향상시키는 방법

운동하는 두뇌

개요 -

  • 연구는 적당한 운동에서 강한 운동은 10년까지 두뇌의 노화를 늦출 수 있다는 것을 시사하며 여러 가지 메커니즘을 통해 이런 흥미로운 근육과 뇌와의 관계를 설명해 줍니다
  • 운동은 근육과 뇌를 모두 젊어지게 하는 뇌 유도 신경영양 인자 (BDNF)의 생산을 유발합니다. 두뇌에서 BDNF는 뇌세포를 보존하고, 줄기세포를 신경세포로 전환하며, 두뇌 성장을 촉진합니다
  • 무엇인가 새로운 것을 학습한 후 4시간 후에 운동을 하면 학습한 내용을 장기 기억으로 저장하는데 도움이 된다는 것을 보여 줍니다. 이런 효과는 기억 응고화 (memory consolidation)를 향상시키는 것으로 알려진 물질인 카테콜아민과 관계가 있을 수 있습니다
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머콜라 박사

많은 연구들이 운동은 인지력 저하를 막고 치매를 피하는데 도움이 된다는 것을 확실히 보여주고 있습니다. <Neurology> 저널에 발표된 연구에 의하면, 적당한 운동에서 강한 운동은 뇌의 노화를 10년 늦출 수 있습니다! 하지만 인체를 움직이는 것이 어떻게 해서 두뇌 기능을 날카롭게 유지하는데 도움이 되는 것일까요?

연구진은 인체와 두뇌의 사이에 작용하는 여러 가지 다양한 메커니즘을 발견하였습니다. 아마도 핵심이 되는 한 가지 요소는 운동이 근육 두뇌 모두에서 발견되는 뇌 유도 신경영양 인자 (BDNF)에 어떠한 방식으로 영향을 미치느냐 하는 것입니다.

운동은 뇌물질을 보존하고 성장시킵니다

운동은 처음에 FNDC5이라고 하는 단백질의 생산을 자극합니다. 다음으로 이 단백질은 여러 면에서 놀라운 회춘제인 BDNF의 생산을 유발합니다. 두뇌에서 BDNF는 다음과 같은 작용을 합니다.

  • 기존의 뇌세포를 보존합니다
  • 뇌줄기 세포를 활성화하여 새로운 신경세포로 전환되게 합니다
  • 뇌의 성장, 특히 기억력과 관계가 있는 해마 부분의 성장을 촉진합니다

한 연구에서는 운동을 하는 쥐의 표본 해마 조직에서 세제곱 밀리미터 당 평균 6,000의 새로운 뇌세포가 증가했으며, 다른 연구에서는 일년 동안 매주 3일을 30분에서 45분 동안 걷기 운동을 한 노인들은 해마의 크기가 2% 증가했습니다.

일반적으로, 해마는 나이가 들수록 수축되는 경향이 있습니다. 그 결과 저자들은 운동은 “뇌 건강을 향상시키는 가장 유망한 비약물 치료 중 하나”라고 주장하게 되었습니다.

운동은 또한 전두엽, 측두엽 및 두정엽의 회백질과 백질을 보전하여 인지력 쇠퇴를 막아줍니다. 그러나 더 많은 요소들이 운동의 작용에 영향을 미칩니다.

운동, 포도당 소모 및 뇌 건강

뇌는 연료로 포도당과 지방을 사용할 수 있지만 지방이 더 좋은 연료입니다. 포도당이 운동으로 인해 고갈되면, 해마는 사용하는 에너지원을 지방으로 바꾸게 됩니다. 그리고 그렇게 되면 연료로 사용되는 지방이 BDNF 분비를 유발하는 스위치로 작용하여 인지력을 향상시키게 됩니다.

이것은 또한 어떻게 해서 간헐적 단식과 고지방 저 순수 탄수화물 식단이 인지력 및 두뇌 건강에 운동과 유사한 효과를 나타낼 수 있는지에 대한 설명이 되기도 합니다.

그러나 여기에서 작용하는 다른 메커니즘은 물질대사가 지방을 연료로 사용하기에 최적화되었을 때 간이 생산하는 β-히드록시부티르산(β-hydroxybutyrate)이라고 하는 물질과 관계가 있습니다.

혈당 수치가 감소하면 β-히드록시부티르산이 대체 에너지원으로 작용합니다. 그러나 β-히드록시부티르산은 BDNF의 생산을 억제하는 히스톤 효소를 차단하기도 합니다. 따라서 인체는 신체적 운동에 반응하여 몇 가지 다른 경로로 BDNF 생산을 향상시키도록 설계되어 있는 것 같습니다.

앞에서 언급한 바와 같이, BDNF는 또한 근신경계에서 발현됩니다. 여기서 BDNF는 근육에서 가장 중요한 요소인 신경 모터가 쇠퇴하지 않도록 보호합니다. 신경운동이 없으면 근육은 점화장치 없는 엔진과 마찬가지입니다.

신경 모터의 저하는 노화와 관련된 근육 위축을 설명해 주는 과정 중 일부입니다. 따라서 BDNF는 근육 두뇌 모두에 적극적으로 관여합니다. 그리고 이런 교차 연결은 어떻게 해서 신체적 운동이 근육과 뇌 조직에 그토록 많은 유익한 영향을 제공하는지를 설명해 주는 중요한 이유가 됩니다.

운동은 말 그대로 근육이 쇠퇴하지 않도록 막을 뿐 아니라 노화와 관련된 근육의 쇠퇴로부터 회복시키는 효과가 있는 동시에 똑같이 뇌의 쇠퇴를 막고 쇠퇴한 뇌를 다시 회복시키기까지 한다는 것입니다. 신체적 운동은 동한 두뇌 건강과 관계가 있는 여러 다른 물질에 영향을 미칩니다.

학습 후 4시간 후에 운동을 하면 장기 기억 저장이 향상됩니다

최근의 연구는 무엇인가 새로운 것을 학습한 후 4시간 후에 운동을 하면 학습한 내용을 장기 기억으로 저장하는데 도움이 된다는 것을 보여 줍니다. 그러나 학습 후에 바로 운동을 했을 때는 그런 효과가 발견되지 않았습니다.

4시간의 지연이 어떻게 해서 기억 유지를 향상시키는지에 대해서는 아직 분명히 알 수 없지만, 기억 응고화 (memory consolidation)를 향상시키는 것으로 알려진 인체에서 자연스럽게 발생하는 화학물질인 카테콜아민의 분비와 어떤 관계가 있는 것으로 보입니다.

여기에는 도파민과 노르에피네프린이 포함됩니다. 카테콜아민을 향상시키는 한 가지 방법은 운동을 통하는 것이며, 분명히 지연된 운동이 이 공식의 일부입니다.

운동이 두뇌 건강을 향상시키는 그 외 메커니즘

체력과 두뇌 건강은 매우 깊은 관계가 있습니다. 운동이 뇌 건강을 보호하고 향상시키는 그 외 기전에는 다음이 포함됩니다.

인슐린 저항성 정상화

운동은 인슐린 수치를 정상화하고 인슐린 저항성의 위험을 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 당뇨병은 알츠하이머병 발병의 위험을 65%나 증가시키기 때문에 운동은 당뇨병 위험을 줄이는 것 외에도 인지 건강을 보호하는데 도움이 됩니다.

인슐린은 혈당 수치를 조절하는 것 외에도, 실제로 두뇌가 신호를 보낼 때도 역할을 합니다. 연구진은 두뇌에서 인슐린의 적절한 신호가 방해받을 때 치매가 발생한다는 것을 발견했습니다.

두뇌의 혈류를 개선 및 증가시킴

뇌는 적절한 기능을 위해 상당한 양의 산소가 필요합니다. 그렇기 때문에 심장과 심혈관계에 유익한 것은 두뇌에도 역시 유익합니다. 운동으로 인해 증가한 혈류는 거의 즉시 두뇌의 기능을 향상시킵니다. 결과적으로, 운동 후에 집중력이 강해진 것을 느끼게 되어 직장에서, 그리고 가정에서 생산성이 향상됩니다.

플라그 형성 감소

운동은 뇌의 내부에 존재하는 단백질을 손상시키는 방식을 변화시켜 알츠하이머병의 발달을 늦추는 것을 도울 수 있습니다. 한 동물 연구에서 운동한 생쥐는 알츠하이머병과 관련이 있는 손상 플라그가 상당히 적었고 베타아밀로이드 펩티드가 더 적었다는 것을 발견했습니다.

뼈 형성 단백질 (BMP) 감소

BMP (뼈 형성 단백질)는 새로운 신경세포 생성을 느리게 하여 신경조직발생을 감소시킵니다. BMP 수치가 높을 경우, 뇌는 천천히 성장하고 덜 영리해집니다. 운동은 BMP의 영향을 감소시켜 성인의 줄기세포가 두뇌를 기민하게 유지시키는 중요한 기능을 계속 수행할 수 있도록 해 줍니다. 동물 연구에서, 쳇바퀴를 사용한 생쥐는 단 1주일 만에 뇌의 BMP가 절반으로 감소되었습니다.

노긴(Noggin) 증가

또한 운동은 BMP의 길항제로 작용하는 노긴 (Noggin)이라고 하는 또 다른 뇌의 단백질을 크게 증가시킵니다. 따라서 운동은 BMP의 해로운 영향을 감소시킬 뿐 아니라 동시에 보다 유익한 노긴 (Noggin)을 증가시킵니다. 이 복잡한 BMP와 노긴(Noggin) 간의 상호 작용은 신경세포의 증식과 젊음을 보장하는 하나의 강력한 인자인 것으로 보입니다.

염증 감소

운동은 뇌 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 두 가지 요인인 만성 염증 및 비만과 관련된 염증성 사이토카인의 수치를 감소시킵니다.

정신 및 기분과 관계가 있는 신경전달물질 증가

운동은 또한 엔도르핀, 세로토닌, 도파민, 글루타메이트 및 GABA 등 기분 조절과 관계가 있는 천연의 “행복한 기분을 느끼게 하는” 호르몬 및 신경전달물질을 증가시킵니다.
프린스턴 대학 연구진에 의한 한 연구에서는 운동이 과도하게 발산되는 신경을 억제하여 자연적인 안정 상태를 유도하는데 도움을 주는 GABA 신경전달물질을 분비하도록 설계된 새로운 신경세포와 더불어 새로운 흥분성 신경세포를 만들어낸다는 것이 밝혀졌습니다. 운동의 기분을 북돋우는 효과는 운동 후 즉시 나타나서 장시간 지속됩니다.

스트레스 대사 물질

연구자들은 또한 치매와 알츠하이머병의 위험 인자인 스트레스를 및 스트레스에 의한 우울증을 감소시키는 운동의 메커니즘을 밝혔습니다. 잘 훈련된 근육은 키뉴레닌이라는 스트레스 물질 대사를 돕는 효소를 더 많이 가지고 있습니다. 연구 결과는 근육 운동은 인체에서 해로운 스트레스 물질을 제거하는데 도움이 된다는 것을 시사합니다.

노화와 관련되 인지력 감소는 필연이 아닙니다

가장 좋은 것은 가능한 빨리 운동을 규칙적인 생활의 일부로 만드는 것입니다. 그러나 지금이 언제라 해도 너무 늦은 것은 아닙니다. 노인일지라도 운동 요법을 시작한다면 인지 기능을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들면, 에든버러 대학 연구팀은 600명이 넘는 사람들에 대해 70세부터 시작하여 매일의 신체적, 정신적 및 사회적 습관을 자세히 기록하면서 추적하였습니다.

삼 년 후, 뇌 수축 및 두뇌 통신 시스템의 “배선”이라고 할 수 있는 백질에 대한 손상 등, 노화와 관련된 변화를 확인하기 위해 두뇌에 대한 영상을 촬영하였습니다. 당연한 일이지만, 가장 많은 신체적 운동을 한 노인들은 뇌 수축이 가장 적었습니다.

근력운동, 그리고 특히 다리 근육에 대한 운동은 특히 뇌기능 및 기억력에 강한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 한 연구에서는 단 20분간의 다리 근력 운동으로 장기 기억이 10%나 향상되었습니다.

활동적인 라이프스타일은 신체적, 정신적으로 미래 웰빙을 위한 진정한 투자입니다. 저는 전반적으로 고강도 인터벌 운동은 정말로 운동의 효과를 극대화하는데 도움이 될 뿐만 아니라 동시에 가장 효율적이기 때문에 최소한의 시간을 필요로 하는 운동이라고 생각합니다. 즉 다양한 종류의 운동이 포함된 다채롭고 균형잡힌 피트니스 프로그램을 구성하는 것이 가장 좋습니다.

저는 또한 가능한 한 앉아있는 것을 피하고 매일 더 많이 걸을 것을 강력하게 권해 드립니다. 피트니스 트랙커가 그렇게 하는데 큰 도움이 될 수 있습니다. 저는 규칙적인 피트니스 프로그램에 더하여 매일 7,000 - 10,000 보를 목표로 걸을 것을 제안합니다. 그 둘은 서로를 대신할 수 없습니다.

과학자들은 정말로 나이가 들어가면서 정신까지 잃을 필요가 없다는 점을 분명히 하고 있습니다. 뇌는 일생 동안 다시 생성되고 성장하도록 되어 있으며, 운동은 매년 계속적으로 뇌가 젊음을 유지하도록 만드는 정말로 강력한 방법입니다.