운동은 학습능력과 기억력 증진에 도움이 될까?

                                                                                                       글 / 백성수 (상명대학교 교수)

 
정말로 운동을 하면 기억력이 좋아질까? 학습능력이 좋아질까? 라는 의문을 가지고 연구하는 여러 학자들은 많은 실험을 통해 항상 놀랄 만큼 운동의 효과를 확인하고 있다. 현재 까지는 동물실험에 의한 결과를 바탕으로 하지만 최근에 사람을 대상으로 위와 같은 가설에 대하여 검증이 활발히 진행중이다.

고대 그리스인들은 정신과 신체의 연관성을 잘 알고 있었던 것으로 보인다. 당시에도 건강한 신체가 공부만큼 중요했으며, 달리기 등의 운동을 하면 심장이 신체 다른 부위와 뇌에 보다 많은 혈액을 공급한다는 원리도 알고 있었던 것 같다. 위 사실은 현재의 과학이 어느 정도 입증할 수 있는 몸과 뇌의 유일한 연결고리다. 결국 사람들은 운동이 근육에 미치는 영향만큼 인지능력에도 영향을 미친다는 것을 사실을 이해하기까지 오랜 시간이 걸린 셈이다. 

 

운동과 뇌의 관계에서의 핵심은 운동으로 인하여 뇌가 변한다는 것이다. 그 동안 상해, 질병 또는 노화로 인한 신경세포의 손실이나 손상은 영구적이거나 비가역적인 손상을 유발한다고 최근까지 생각되어졌다. 이러한 배경에는 20세기 초 신경발생 과정은 태어나기 전에 완성되며, 그 이후에는 전혀 일어나지 않는다는 연구발표 이후 ‘No neuron after birth’의 개념이 정설로 자리 잡게 되었기 때문이다. 그러나 20세기 말 뇌의 가역성에 대한 연구가 발표되면서 뇌기능에 대한 정보를 얻기 위한 다양한 노력들이 진행되고 있다. 특히 관심을 가지고 주목하게 되는 영역은 기억력과 학습능력을 강화하기 위한 뇌기능 조절이다. 누구나 한번 쯤 어떻게 하면 기억력을 좋게 할 수 있을까 고민해 봤을 것이고, 과연 무엇이 기억력을 향상시킬 수 있을 지가 흥미로운 주제가 될 수 있다고 생각할 것이다. 기분 좋은 음악을 감상하거나, 맛있는 음식을 경험하는 등의 즐거운 경험 등의 환경적인 조건들이 뇌의 신경세포생성에 효과적인 것으로 보고되고 있다.
 
최근 운동이 학습과 기억에 관련된 뇌기능을 향상시키고, 뇌 질환으로부터 뇌를 보호하는 방법으로 제시된다. 최근에는 중추신경계 환자의 회복을 촉진시키기 위하여 다양한 치료방법이 시도되고 있는데 특히 중추신경계에 대한 운동의 효과를 밝히려는 연구가 폭넓게 진행되고 있다.

예를 들어 운동을 한 집단이 운동을 하지 않은 집단에 비해 기억력 및 학습능력이 뛰어나다는 많은 연구보고가 사람과 동물 등의 실험에서 밝혀지고 있다. 운동을 포함한 부유한 환경에서 자란 경우와 운동을 포함하지 않은 부유한 환경에서 자란 두 경우를 비교하였더니, 운동을 포함하는 경우에 뇌의 해마 치상회에서 신경세포생성이 운동을 포함하지 않은 경우에 비하여 매우 증가한 것을 보여주는 연구가 있다. 또한 운동을 시킨 경우에 학습능력 또한 운동을 시키지 않은 경우에 비하여 매우 좋아지는 결과를 제시하였다. 즉, 뇌의 해마부위 치상회에서 새로운 신경세포가 생성되어 기억력과 학습능력을 증가시켜 준다. 특히 운동이 여러 환경적 조건 중에서도 가장 효과적인 신경세포생성을 유발하는 것으로 밝혀지고 있는 것이다. 따라서 운동이 좋은 환경에서 반드시 포함되어야 한다.

그러나 운동이 뇌에 미치는 효과가 생각보다 더 심오하고 복잡하다는 사실을 첨단기술들의 개발과 연구자들의 노력으로 알게 되었다. 근육의 수축과 이완은 혈류를 통해 신경영양인자 단백질을 뇌로 보내게 되고, 신경성장유발물질(Brain-derived neurotrophic factor: BDNF)을 생성하도록 촉진한다. BDNF는 고차원적인 사고에 이르는 거의 모든 활동을 촉진하기 때문에 뇌기능을 높이는 물질로 알려져 있다. 규칙적인 운동은 BDNF 수준을 높게 한다. 뇌신경세포가 가지를 뻗어 연접하고 새로운 신호를 주고 받는 과정이 학습이 진행되는 과정이라면, BDNF가 많은 뇌일수록 더 큰 지식을 수용할 능력이 있다.
 
인간은 성인이 되면 일정수준의 BDNF를 유지하게 된다. 노화가 진행되면 신경세포도 서서히 사멸하게 되는데 지난 10여 년간 동물실험을 통해 신경세포생성이 운동을 통해 쉽게 유발될 수 있음을 밝혔으며, 최근 사람에게 적용한 결과 3개월간의 운동 후 모두 신경세포가 생성되었으며, 심혈관계가 좋아진 사람들은 신경세포도 더 많이 생성되었다고 보고되었다. 운동에 잠재되어 있는 역량은 세포의 분화와 시냅스 가소성 그리고 혈관의 기능 등 뇌 해마에서의 신경세포생성에 매우 중요한 부분을 담당하고 있다. 따라서 최적의 뇌 건강을 위하여 운동은 필수조건이 될 수 있을 것이다.

* 참고문헌 :
백성수(2010). 스포츠 건강의학: 운동하면 머리도 좋아진다. 스포츠과학. 10호.
백성수(2007). 뇌 해마의 신경세포생성과 운동의 항우울 효과. 한국운동재활학회. 3(2).

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