운동을 하면 근육이 단련되고 심폐 기능이 좋아진다는 것은 잘 알려져 있다. 그런데 신체 활동의 효과는 몸에만 머물지 않는다. 꾸준히 운동하면 뇌의 구조와 기능에도 변화가 나타날 수 있다는 연구 결과가 축적되고 있다.

특히 주목받는 물질이 뇌유래신경영양인자(BDNF·brain-derived neurotrophic factor)​다. BDNF는 신경세포의 성장과 생존, 신경세포 사이의 연결을 돕는 단백질로 학습과 기억에 중요한 ‘시냅스 가소성’과도 관련이 있다.

운동이 뇌 건강에 미치는 영향을 설명할 때 BDNF가 자주 언급되는 이유다. 다만 혈액에서 측정한 BDNF 수치가 뇌 안의 BDNF 수준을 그대로 보여주는 것은 아니며, 운동이 뇌에 작용하는 정확한 생물학적 과정은 아직 연구가 진행 중이다.

운동은 새로운 신경세포 생성과 관련이 있다 오랫동안 성인의 뇌에서는 새로운 신경세포가 만들어지지 않는다고 여겨졌지만, 이후 연구를 통해 성인 뇌에서도 특정 영역을 중심으로 신경세포가 새로 생성될 수 있다는 사실이 밝혀졌다.

운동은 이러한 신경생성(neurogenesis)​과 관련된 요인 가운데 하나로 꼽힌다. 특히 기억을 담당하는 뇌 영역인 해마(hippocampus), 그중에서도 치상회(dentate gyrus)에서 운동과 신경생성의 연관성이 활발하게 연구됐다.

다만 이 부분은 동물실험에서 확인된 기전이 상당 부분을 차지한다. 사람을 대상으로 한 연구에서는 운동이 인지 기능이나 뇌 구조에 미치는 효과가 관찰되고 있지만, 운동으로 인해 사람의 뇌에서 새로운 신경세포가 어느 정도 생성되는지, 이것이 실제 기억력 향상에 얼마나 직접적으로 기여하는지는 아직 명확하게 규명되지 않았다.

나이가 들수록 작아지는 해마, 운동으로 변화가 나타날까

운동과 뇌 건강의 관계에서 특히 관심을 받는 부위가 해마다 크기가 줄어드는 해마다. 해마는 새로운 기억을 형성하고 학습하는 데 중요한 역할을 한다.

2011년 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표된 연구에서는 120명의 고령자를 대상으로 1년 동안 유산소 운동을 하는 그룹과 스트레칭·근력 및 균형 운동 등을 하는 대조군을 비교했다.

그 결과 유산소 운동을 한 그룹에서는 해마 앞쪽의 부피가 약 2% 증가했다. 연구진은 이것이 고령화 과정에서 나타나는 해마 부피 감소를 일정 부분 되돌리는 수준이라고 해석했다. 혈중 BDNF 증가와 해마 부피 변화 사이에도 연관성이 관찰됐다. 운동을 하지 않고 스트레칭과 근력·균형 운동 등을 한 대조군에서도 기억력 검사 결과가 좋아졌다.

기억력뿐 아니라 집중력과 기분에도 영향

장기간 운동을 하는 사람에게서는 기억력과 정보처리 속도, 실행기능 등 인지 기능이 더 좋은 경향이 관찰된다. 특히 고령자나 경도인지장애가 있는 사람에게서 운동의 인지적 이점이 상대적으로 두드러진다는 연구 결과도 있다.

운동은 기분에도 영향을 미친다. 규칙적인 신체 활동이 우울 증상을 완화하는 데 도움이 될 수 있다는 연구가 꾸준히 발표되고 있다.

운동 후 느끼는 이른바 ‘러너스 하이’ 역시 과거에는 주로 엔도르핀 때문이라고 설명했지만, 최근에는 엔도칸나비노이드(endocannabinoid)​라는 신경화학물질의 역할도 중요하게 거론된다. BDNF와 엔도르핀, 엔도칸나비노이드 등 다양한 생물학적 변화가 운동 후 나타나는 기분 변화와 관련될 수 있다는 것이다.

운동이 뇌의 노화를 늦출 수 있을까

장기적인 신체 활동의 가장 중요한 효과 가운데 하나로 꼽히는 것이 인지기능 저하와 치매 위험을 낮추는 데 대한 가능성이다. 규칙적인 신체 활동은 노화에 따른 인지기능 저하와 치매 위험을 낮추는 데 도움이 될 수 있는 생활습관 요인으로 여러 연구에서 제시돼 왔다. 그 배경에는 여러 가지 작용이 거론된다.

운동으로 혈관 기능과 혈류가 개선되면 뇌에 산소와 영양분을 공급하는 데 도움이 될 수 있다. 염증과 관련된 생리적 변화가 줄어들 가능성도 있다. BDNF와 같은 신경영양인자의 변화, 신경세포의 연결과 가소성, 운동하는 근육에서 분비되는 여러 신호물질 역시 뇌와의 상호작용에 관여하는 것으로 연구되고 있다.

즉 ‘근육과 뇌의 연결’은 단순한 비유가 아니다. 근육이 움직일 때 여러 화학적 신호가 만들어지고, 이 신호들이 전신의 생리적 변화와 뇌 기능에 영향을 미칠 수 있다는 연구가 이어지고 있다.

그렇다면 어떤 운동을 해야 할까

현재까지 뇌 건강과 관련한 근거가 특히 많이 축적된 것은 유산소 운동이다. 걷기, 달리기, 자전거 타기, 수영처럼 심박수를 높이고 일정 시간 지속할 수 있는 운동이 대표적이다.

그렇다고 근력 운동의 가치가 떨어지는 것은 아니다. 근력 운동 역시 인지 기능과 전반적인 건강에 긍정적인 영향을 줄 수 있다는 연구가 있다. 따라서 한 가지 운동만 고집하기보다 유산소 운동과 근력 운동을 적절히 병행하는 것이 현실적인 방법이다.

무엇보다 중요한 것은 지속성이다. 운동 효과를 얻기 위해 처음부터 강도 높은 운동을 할 필요는 없다. 자신의 체력과 건강 상태에 맞는 활동을 꾸준히 이어가는 것이 중요하다. 여기에 충분한 수면과 균형 잡힌 식사 등 다른 건강한 생활습관을 함께 관리하면 뇌 건강을 유지하는 데 더욱 도움이 될 수 있다.

단, 운동은 이미 발생한 뇌질환을 치료하는 만능 방법도 아니다. 다만 나이가 들어서도 뇌 기능을 건강하게 유지하기 위해 스스로 실천할 수 있는 대표적인 생활습관이라는 점에는 의미가 있다.
이유진 기자 8823@kyunghyang.com