아이들 책상에 있는 시간 늘리려면 운동시켜라 [달콤한 사이언스]

꾸준하고 반복된 운동이 근육 강화는 물론 뇌 회로도 재구성해 지구력을 향상하고 피로 회복력을 늘리며 공부를 지치지 않고 오래 할 수 있게 하는 힘을 길러준다는 연구 결과가 나왔다.

언스플래쉬 제공

‘공부는 엉덩이로 한다’는 말이 있다. 학습 효율만큼이나 공부에 투입하는 시간이 길어야 한다는 의미이기도 하고, 공부를 잘하려면 오래 앉아 있을 수 있는 인내심이 있어야 한다는 말이다. 신경 심리학적 측면에서 본다면 유혹을 견디고 목표를 위해 현재의 충동을 억제할 수 있는 만족 지연과 이를 위한 인지적 통제력과 자기 조절 능력을 의미한다. 실제로 학업 성취는 지능보다는 지구력에 좌우된다는 연구도 많다. 학습을 지속할 수 있는 정신적 지구력은 신체적 지구력과도 이어진다.

미국 펜실베이니아대 생물학과, 펜실베이니아 의대 신경과학과, 미생물학과, 프로비던스대 신경 심리학과, 댈러스 텍사스대 사우스웨스턴 메디컬 센터, 피터 오코넬 주니어 뇌 연구소, 밴더빌트대 의대 분자 생리학 및 생물물리학과, 스탠퍼드대 병리학과, 팔로알토 아크 연구소, 일본 오사카 공립대 인간 생명·생태학 연구소 공동 연구팀은 반복된 운동이 근육 강화는 물론 뇌 회로도 재구성해 지구력을 향상한다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’ 2월 12일 자에 실렸다.

많은 사람이 운동 후 정신이 맑아지고 생각이 더 선명해진다고 말하곤 한다. 이에 연구팀은 운동 후의 뇌에서 어떤 변화가 일어나고, 변화가 운동 효과에 어떻게 영향을 미치는지 주목했다. 이에 연구팀은 생쥐들을 러닝머신에서 달리게 한 뒤 뇌 활동을 관찰했다.

그 결과, 운동 후 뇌 시상하부 복내측핵(VMH)의 신경 세포 변화가 두드러지게 관찰됐다. VMH은 체중과 혈당 조절을 포함해 신체가 에너지를 사용하는 방식에 중요한 역할을 한다. 생쥐들은 러닝머신을 달릴 때 VMH 내 ‘스테로이드 생성 인자-1’(SF-1) 뉴런이라고 불리는 신경 세포 집단이 활성화되는 것이 확인됐다. 이 뉴런들은 생쥐가 달리기를 마치고도 최소 1시간 동안 활성화 상태를 유지했다.

2주 동안 매일 일정 시간 운동을 한 생쥐들은 실험 전보다 더 빠르고 오래 달릴 수 있게 됐다. 지구력이 향상된 것인데, 연구팀에 따르면 이 생쥐들의 뇌에서 더 많은 SF1 뉴런이 활성화됐으며, 그 활동 수준은 실험 시작 시점보다 월등히 높아졌다.

연구팀이 SF1 뉴런 활동을 차단한 상태에서 운동시키면 생쥐들은 피로감을 더 빨리 자주 느꼈으며, 전혀 지구력이 늘지 않았다. 운동으로 지구력이 향상된 생쥐들의 뇌에서 SF1 뉴런을 차단하면 지구력이 급격하게 떨어지는 것이 관찰됐다. 운동 후 활성화된 SF1 뉴런이 체내 포도당을 더 효율적으로 사용할 수 있게 도와 뇌를 포함한 신체 회복 속도를 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구를 이끈 니콜라스 베틀리 미국 펜실베이니아대 교수(세포·발달 생물학)는 “사람들은 운동할 때 단순히 근육을 만든다고 생각할 수 있지만, 운동을 하면 뇌 근육도 강화된다”며 “이번 연구는 운동 효과를 극대화하는 방법을 이해하는 길을 열어주며, 운동 효과를 짧은 시간에 더 빨리 볼 수 있다면 지속적 운동을 장려할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 과학전문기자