운동이 인지력 및 뇌세포 재생에 미치는 놀라운 효과

운동의 건강상 효과

개요 -

  • 운동은 인지력 향상에 매우 유익하며 치매를 예방합니다
  • 운동은 연령에 관계없이 신경조직발생 즉 새로운 뇌세포를 성장시키고 그에 적응하는 뇌의 능력을 향상시킵니다
  • 운동은 기존 뇌세포를 보존하고 새로운 신경세포의 성장을 자극하는 뇌 유도 신경영양 인자 (BDNF)의 생산을 자극합니다
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머콜라 박사

과학자들은 수년 동안 신체적 운동과 뇌 건강이 관계가 있다고 생각했습니다. 사실 신체적 운동이 두뇌를 조성하여 뇌의 수축을 막을 뿐 아니라 인지능력을 향상시킨다는 것을 보여주는 강력한 증거가 있습니다.

예를 들면, 이제 우리는 운동이 연령에 관계없이 신경조직발생 즉 새로운 뇌세포를 성장시키고 그에 적응하는 뇌의 능력을 향상시킨다는 사실을 알고 있습니다.

<리얼 심플>(Real Simple) 지에서 다룬 한 특집 기사는 다음을 포함하여 뇌를 강화하는 몇 가지 운동의 유익에 대해 강조합니다.

운동은 스트레스와 우울증으로부터 보호합니다

운동은 우울증을 극복하는 “비밀 무기” 중 하나로, 연구가 보여주는 바로는 운동의 효과는 일반적으로 항우울제의 효과를 능가합니다. 사실, 연구는 대부분의 경우에 항우울제와 같은 약물들의 효과는 위약 효과보다 나을게 없는데다 심각한 부작용까지 나타난다는 것을 보여줍니다.

운동이 정신 건강을 향상시키는 방식 중 하나는 인슐린 저항성을 정상화하고 천연의 “행복한 기분을 느끼게 하는” 호르몬 및 세로토닌, 도파민, 글루타메이트 및 GABA를 비롯한 기분 조절과 관계가 있는 신경전달물질을 증가시키는 것입니다.

스웨덴의 연구자들 역시 운동이 스트레스 및 스트레스와 관련된 우울증을 감소시키는 기전을 밝히려고 노력해 왔습니다. 그 결과, 잘 훈련된 근육을 가진 생쥐는 키뉴레닌이라는 스트레스 물질 대사를 돕는 효소를 더 많이 가지고 있다는 것을 발견하였습니다.

그들의 발견은 근육이 실제로 우울증의 원인이 되는 스트레스 물질을 체내에서 제거하는 것을 돕는다는 것을 시사합니다. 필자는 다음과 같이 말합니다.

 “우리의 초기 연구의 가설은 훈련된 근육이 뇌에 유익한 영향을 미치는 물질을 생산한다는 것이었습니다. 우리는 실제로 그 반대편의 현상, 즉 잘 훈련된 근육은 해로운 물질을 인체로부터 제거하는 효소를 생산한다는 사실도 발견했습니다. 따라서 이러한 맥락에서 볼 때 근육의 기능은 신장이나 간의 기능을 연상시킵니다.”

최근 연구는 활동하지 않는 것과 우울증 사이에 분명한 관계가 있다는 사실도 보여줍니다. 하루에 7시간 이상 앉아서 생활하는 여성은 앉아있는 시간이 하루 4시간 미만인 여성보다 우울증의 위험이 47% 높다는 것을 발견했습니다. 신체 활동을 전혀 하지 않는 여성들은 운동을 하는 여성들보다 우울증 발생 위험이 99% 높았습니다.

창의적이 되려면 움직이세요!

특집 기사에 언급된 바와 같이, 운동은 또한 창의력을 향상시키고, 문제 해결 능력을 향상시킵니다. 예를 들면, 스탠포드 대학의 연구진들은 걷는 것이 창의력을 최대 60%까지 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였습니다. 사무실에서 가볍게 걷는 것만으로도 도움이 될 수 있습니다.

필자는 다음과 같이 말합니다.

“4건의 실험은 걸어 다니면 실시간으로 창의적인 상상력을 일으키며 ... 직후에… 걷는 것은 아이디어가 자유롭게 흐르게 합니다. 따라서 걷는 것은 창의력을 향상시키고 신체 활동을 증가시키는 목적을 달성할 수 있는 간단하면서도 강력한 솔루션입니다.”

운동은 뇌의 성장과 재생을 촉진합니다

일찍이 설명한 것처럼, 두뇌가 우리의 전 생애에 걸쳐 스스로를 다시 젊게 만들고 재생할 수 있는 능력이 있다는 것을 보여주는 연구 결과는 정말로 흥미롭습니다. 이런 정보는 제가 의대에서 배운 것과 완전히 반대되는 것입니다.

그 때는 신경세포가 한 번 죽고 나면, 더 이상 아무 것도 할 수 있는 일이 없다고 믿었었습니다. 따라서 뇌의 쇠퇴와 기억력 감소의 진행은 어쩔 수 없는 노화의 과정으로 여겨졌습니다. 그러나 다행히도 그것은 사실이 아닙니다.

<스파크: 운동과 두뇌에 관한 혁명적인 새로운 과학> (Spark: The Revolutionary New Science of Exercise and the Brain)이라는 책의 저자인 정신과 의사 John J. Ratey에 따르면, 운동은 인지력 향상에 매우 유익하며 치매를 예방한다는 부인할 수 없는 증거가 있습니다.

전술한 특집 기사는 운동하는 사람들은 뇌에서 기억력에 중요한 해마 부분의 회백질의 양이 더 크다는 것을 보여주는 연구를 언급합니다. 필자는 다음과 같이 말합니다.

“연령, 성별, 전체 뇌의 체적을 연구한 결과, 매주 운동하는 전체 시간(분)은 오른쪽 해마의 체적과 유의하게 관계가 있었습니다. 연구 결과는 규칙적인 신체적 운동과 초기에서 중간 성인기 동안 뇌 구조 간의 관계를 강조합니다.”

운동은 또한 노화와 관련된 뇌의 수축을 막아주고, 전두엽, 측두엽 및 두정엽의 회백질과 백질을 모두 보존하여 인지력 쇠퇴를 막아줍니다. 저자들은 다음과 같이 설명합니다.

“이런 결과는 심혈관 건강이 노화하고 있는 인간의 뇌 조직의 보존과 관계가 있다는 것을 시사합니다. 뿐만 아니라, 이런 결과는 노인의 중추신경계 건강과 인지 기능을 유지하고 강화하는 유산소 능력에 대한 강력한 생물학적 기초를 제공합니다.”

유사한 연구 결과가 다른 과학자들에 의해서도 발견되었습니다. 예를 들면, 70세부터 시작하여 600명이 넘는 노인을 추적한 관찰연구에서는 3년간의 추적 기간 동안 가장 많은 신체적 운동에 참여한 사람들이 최소한의 뇌 수축을 보인다는 것을 발견하였습니다.

운동은 두뇌력에 어떤 영향을 미치는가?

두뇌가 신체적 운동으로부터 유익을 얻는 기전 중 하나는 뇌 유도 신경 영양 인자 (BDNF) 라고 하는 단백질을 통해서입니다. 운동은 처음에 FNDC5이라고 하는 단백질의 생산을 자극하고 다음으로 FNDC5은 BDNF의 생산을 유발합니다.

BDNF는 여러 면에서 놀라운 회춘제입니다. 인간의 두뇌에서, 운동은 기존의 뇌세포를 보존할 뿐 아니라 뇌줄기 세포를 새로운 신경세포로 전환하여 뇌가 효과적으로 더 커지도록 합니다.

이러한 사실을 확인한 연구로는 Kirk Erickson 박사의 연구가 있는데, 이 연구에서 60-80세 노인에게 일년 동안 매주 3일을 30분-40분을 걷게 한 결과 그들의 해마의 크기가 2% 증가하였습니다. 해마는 기억력에 중요한 두뇌의 영역입니다. Erickson은 WebMD에서 다음과 같이 설명합니다.

“일반적으로 이 연령대의 사람들은 해마의 체적이 매년 1-3%씩 적어집니다. 해마 크기의 변화는 뇌 유도 신경영양 인자 (BDNF)의 혈중 농도의 변화와 관계가 있었습니다.”

Erickson은 또한 체력 수준이 높을수록 전전두피질이 더 크다는 사실을 발견했습니다. 그는 운동을 “뇌 건강을 향상시키는 가장 가능성 있는 비약물 치료제 중 하나”라고 불렀습니다. 운동이 뇌 건강을 보호하고 향상시키는 두 가지 추가의 기전에는 다음이 포함됩니다.

  • 플라그 형성 감소: 운동은 뇌의 내부에 존재하는 단백질을 손상시키는 방식을 변화시켜 알츠하이머병의 발달을 늦추는 것을 도울 수 있습니다. 한 동물 연구에서,15 운동한 생쥐는 알츠하이머병과 관련이 있는 손상 플라그가 상당히 적었고 베타아밀로이드 펩티드가 더 적었다는 것을 발견했습니다.
  • BMP 감소와 노긴(Noggin) 증가: BMP (뼈 형성 단백질)은 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. 또한 쳇바퀴를 사용한 생쥐는 항 BMP제로 작용하는 Noggin (노긴)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 또 하나의 강력한 인자인 것으로 보입니다.

운동은 두뇌 근육이 쇠퇴하지 않도록 막아줍니다

근육과 뇌 건강 사이의 상호 연관성을 보여주면서, BDNF는 또한 신경 모터 (neuro-motor)를 쇠퇴하지 않도록 보호하는 신경-근육계에서 발현됩니다. 신경 모터는 근육에서 가장 중요한 요소입니다. 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 관여하며, 이런 교차 연결이 바로 신체적 운동이 뇌 조직에 그토록 많은 유익한 영향을 제공하는 중요한 이유가 되는 것으로 보입니다. 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. 이와 같은 연구들이 전하는 가장 중요한 메시지는 정신의 쇠퇴는 불가피한 일이 아니며, 운동은 인체의 나머지 부분에 대해서와 마찬가지로 두뇌에도 역시 유익하다는 것입니다.

식단과 단식 역시 중요한 역할을 합니다

흥미로운 사실은 단식과 운동은 뇌 조직과 근육 조직 모두를 재활용하고 다시 젊게 하는 매우 유사한 유전자 및 성장 인자를 유발한다는 것입니다. 이런 성장 인자에는 BDNF와 MRF (근육 조절 인자)가 있습니다.

이 성장 인자들은 각각 뇌줄기 세포와 근육 위성 세포를 새로운 신경세포와 새로운 근육 세포로 전환시키도록 신호를 보냅니다. 이것은 또한 단식 하면서 하는 운동이 뇌, 신경 모터, 및 근섬유를 생물학적으로 젊게 유지시키는데 도움이 되는 이유를 설명해 줍니다.

최대의 효과를 얻기 위해 운동 루틴에 간헐적으로 단식을 포함시키는 방법에 대한 보다 자세한 정보는 제가 이전에 쓴 글, “고강도 인터벌 운동과 간헐적 단식 – 이길 수 밖에 없는 조합”을 참조하십시오. 언제 먹을 것이나 하는 문제 외에 무엇을 먹을 것이냐가 매우 중요합니다.

당분은 BDNF를 억제합니다. 이런 사실은 규칙적인 운동과 당분이 적은 식단을 결합하면 기억력을 보호하고 우울증을 피하는데 매우 효과적일 수 있는 이유를 설명해 줍니다. 당분, 그리고 특히 과당은 또한 운동 후 2시간 이내에 섭취할 경우 인체의 인간 성장 호르몬 (HGH) 생산 효과를 제거합니다. 그런데 이 HGH 생산은 고강도 인터벌 운동(HIIT)의 주요 효과 중 하나입니다.

운동은 당신을 노년까지도 샤프함으로 유지할 수 있게 해 줍니다

운동을 지금 시작해도 절대 늦지는 않지만, 일찍 시작하고 더 지속적으로 할수록 더 장기적이고 큰 보상을 받게 될 것입니다. 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. 가능한 다양한 종류의 운동을 포함시켜 다양하고 균형잡힌 피트니스 프로그램을 실천하도록 노력하십시오.

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.

우리의 뇌는 인간의 전 생애에 걸쳐 재생되고 성장할 수 있는 능력이 있으며, 운동은 아마도 뇌의 계속적인 성장과 회춘을 보장하는 가장 강력한 방법일 것입니다.