우리의 건강은 뇌에서 시작한다!
운동이 뇌에 미치는 영향에 관한 모든 것

운동을 좋아하는 아이는 왜 학교 성적이 좋을까?
규칙적으로 달리면 왜 기억력이 좋아질까?
운동은 어떻게 우울증과 치매, 스트레스 증후군을 막아 줄까?

뇌는 인체에서 가장 중요한 기관이다. 우리의 사고와 감정, 기억과 학습이 여기서 제어된다. 그런데도 우리는 우리 몸의 나머지 다른 기관들만큼 뇌에 주의를 기울이지 않는다. 과학적 연구는 분명히 말한다. 뇌의 기능을 어떻게 개선하고 유지하느냐에 우리의 건강과 행복이 달려 있다고.
우리의 뇌는 곧 우리의 잠재력이다. 뇌가 건강할수록, 우리는 더 나은 삶에 한 발짝 더 가까이 다가설 수 있다. 뇌가 건강해지면 학교와 직장에서 주어지는 과제를 더 능숙하게 처리하게 되고, 스트레스에 대한 저항력이 강해지며, 정신 건강 또한 좋아진다. 게다가 적당한 강도로 규칙적으로 운동하면 노화도 늦추어진다. 운동은 즉각적으로 효과를 드러내지는 않지만, 우리 몸에 체계적으로 작용하면서 아동기와 청소년기부터 성인기와 인생의 황혼기에 이르기까지 전 생애에 걸쳐 우리의 뇌를 건강하게 지켜 준다.
신경과학자 마누엘라 마케도니아 박사는 이 책에서 운동과 뇌의 관계에 대한 국제적으로 이루어진 신경과학의 최신 연구 결과를 소개하면서, 규칙적인 운동이 뇌에 미치는 놀라운 작용을 유머를 곁들여 유쾌하고 알기 쉽게 설명해 준다. 과학자로서만이 아니라 편안한 소파의 매력을 거부하지 못하는 보통 사람으로서, 그리고 운동을 삶의 일부로 받아들이고 즐기는 스포츠마니아로서 말이다.
마케도니아 박사는 많은 조언과 함께 자신에게 닥친 정신적 위기를 어떻게 극복해 냈는지, 그리고 여러분이 그것을 어떻게 해낼 수 있는지 알려 준다. 더불어 이 책을 읽다 보면 스트레스 증후군과 과체중, 우울증과 치매를 예방하는 방법도 자연스럽게 알게 된다.

유쾌하게 풀어낸 신경과학의 최신 인식

불룩 튀어나온 배를 쓰다듬으며 이제 운동 좀 해야겠다고 혼잣말을 하거나, 생기와 탄력을 잃어버린 자신의 몸을 거울에 비춰 보며 이대로 살다간 큰일 나겠다는 생각을 해본 사람이 적지 않을 것이다. 오죽하면 가장 흔한 새해 다짐 중의 하나가 담배를 끊겠다는 것과 운동을 하나 하겠다는 것이겠는가? 하지만 대개 결심은 오래가지 않는다. 운동은 금세 효과가 나타나지 않을뿐더러, 일과 학업에 시달리다 보면 몸을 쉬게 하는 게 더 이로울 것 같다는 유혹에 끊임없이 시달리게 마련이기 때문이다. 마침내 피곤한 데도 몸을 움직이는 것은 되려 몸에 해로울 뿐 아니라 정신 건강에도 해로울 거라는 자기 합리화에 이르고, 이윽고 소파에 널브러진 채 몸을 일으킬 생각을 아예 하지 않게 된다. 그렇게 또 아무 일 없이 한 해가 지나간다.
하지만 다시 생각해 보는 것이 좋을 것이다. 운동이 당신의 몸만이 아니라 뇌의 건강에도 긍정적인 영향을 끼친다면 어떻게 하겠는가? 비만이 뇌의 기능을 현저히 떨어뜨린다면? 게다가 운동이 비만만이 아니라(운동이 비만을 예방해 준다는 것은 너무나 당연하다) 우울증과 치매, 온갖 스트레스 증후군까지 예방해 준다면? 이 책은 당신이 운동해야만 하는 이유를 뇌 과학의 관점에서 수없이 제시해 준다. 그런데도 운동을 하지 않겠다면 어쩔 수 없지만 이러한 사실들을 심각하게 고려한다면 이 책은 최상의 선택일 수 있다.
물론 이 책은 운동이 뇌에 긍정적인 작용을 한다는 것을 다룬 최초의 책이 아니다. 하지만 뇌 과학은 무서운 속도로 발전하는 분야다. 이 책은 뇌 과학의 최신 연구 결과를 적재적소에 소개하면서, 운동이 우리의 뇌에 얼마나 큰 영향을 미치는지를 아주 유쾌하고 재미있게 설명한다. 최신 뇌 과학에 대한 이해를 풍부하게 해줄 뿐만 아니라 운동에 대한 의욕 또한 활활 불타오르게 하는 일거양득의 책이다.

운동하려고 뇌 과학까지 알아야 하나요?

운동이 몸에 좋은 건 알겠는데, 운동하려고 굳이 뇌 과학까지 알아야 하나요? 그렇다. 알고 실천하는 것과 모르고 실천하는 것은 천양지차다. 모르면 힘들고 피곤할 때마다 운동을 그만두고 싶은 유혹에 쉽게 굴복하고 말 것이다. 그리고 좀 더 정확히 말하자면 운동을 하기 위해 뇌 과학을 배우는 것이 아니다. 반대로 뇌의 건강을 위해 운동이 필요하다는 것을 뇌 과학을 통해 확실하게 인식하는 것이다. 그런데 저는 뇌 과학을 하나도 모르는데요? 걱정할 필요가 없다. 이 책의 저자 마누엘라 마케도니아는 운동이 뇌에 미치는 긍정적인 영향을 설명하기에 앞서 뇌의 메커니즘을 이해하는 데 필요한 기본 지식을 제공한다. 그것도 전혀 지루하지 않게 유쾌한 방식으로. 게다가 보기만 해도 기분이 좋아지는 상큼한 오렌지색 일러스트레이션이 독자의 이해와 의욕을 한껏 높여 준다. “사전 지식이 없고 해당 분야의 전문 교육을 받지 못한 모든 독자가 이 책을 쉽게 이해하고, 그와 함께 새로운 앎에 대한 즐거움을 느끼게 하”려는 저자의 목표는 십분 달성되고 있다.
저자는 몸과 정신의 관계에 대한 서양 철학의 전통에 반기를 든다. 플라톤에서부터 데카르트에 이르기까지 서양 철학은 몸과 영혼을 이원론적으로 이해했다. 우리 자신을 물질과 정신으로 분리한 것이다. 하지만 저자에 따르면 이러한 이원론은 터무니없다. 술을 마시면 알코올이 우리 몸의 일부인 뇌에 작용해 우리의 정신적인 능력을 현저히 떨어뜨리는 데서 알 수 있듯이, 우리의 몸과 정신은 하나라고 저자는 말한다. 즉 우리의 뇌가 우리의 정신이라는 것이다. 알츠하이머병 같은 뇌의 퇴화 현상이 우리에게서 기억과 정신적 능력, 감성을 앗아가는 데서도 알 수 있듯이 말이다.
우리의 뇌는 우리의 잠재력이자 곧 우리 자신이라고 할 수 있다. 우리의 사회적 삶도 뇌 건강에 좌우된다. 우울증을 앓으면 행복을 위협받고, 남들과 잘 지내지도 못한다. 그렇다면 태어날 때부터 유년기와 청소년기를 거쳐 성인이 되고 늙어 죽기 전까지, 전 생애에 걸쳐 우리는 뇌의 건강을 지키기 위해 뇌를 돌보는 일에 전력을 기울여야 한다. 그런데 우리는 이 뇌의 건강을 지키기 위해 거의 아무것도 하지 않고 있다고 저자는 한탄한다. 이러한 사실을 어디에서도 배우지 못했기 때문이다.
그럼 뇌 건강을 지키기 위해 무엇을 해야 할까? 뇌 기능을 증진해 준다고 선전하는 약물을 복용하거나 값비싼 두뇌 트레이닝 프로그램을 살 필요는 없다. 이것들은 효과가 지극히 의심스러울뿐더러 부작용도 만만치 않다. 뇌를 부작용 없이 지킬 방법은 운동밖에 없다. 공간만 차지하는 비싼 운동 기구도 필요 없다. 그저 편한 신발로 갈아 신고 밖으로 나가 할 수 있는 만큼 기분 좋게 뛰기만 하면 된다. 지치고 힘든 날에는 한참을 걸어도 좋다. 그러면 당신의 뇌가 이렇게 말할 것이다. 정말 고마워!


나이를 먹어감에 따라 우리의 뇌는 쪼그라든다

저자는 자신이 운동과 뇌의 관계를 연구한 이유는 자신의 건망증 때문이고, 운동을 통해 기억력을 회복했다고 말한다. 운동을 통해 뇌의 무엇이 좋아진 걸까? 바로 해마다. 바닷속 해마를 닮은 우리의 뇌 속 해마는 단기 기억, 공간 기억, 신경 생성 등 아주 중요한 여러 기능을 담당하고 있다.
우선 단기 기억부터 살펴보자. 우리가 새로 알게 된 모든 것들은 일단 해마에 저장된다. 그리고 저장된 이 정보들은 차츰 대뇌피질로 이동한다. 해마가 담당하는 단기 기억이 장기 기억의 토대가 되는 것이다. 따라서 해마를 건강하게 유지하는 것은 우리가 성공적인 삶을 살아가기 위한 토대라 할 수 있다.
해마가 담당하는 또 다른 기능은 공간 기억이다. 해마에는 장소 세포들로 이루어진 놀라운 위치 탐지 시스템이 구축되어 있다. 이 장소 세포들은 해마곁이랑의 격자 세포와의 협업을 통해 우리가 움직인 공간을 비롯해 살아가는 내내 움직인 주변 환경의 세세한 기록을 간직한다. 에드바르 모세르와 마이브리트 모세르 부부는 이 격자 세포를 발견한 공로로 2014년 노벨상을 받았다. 그만큼 중요한 발견이었다는 뜻이다.
해마가 하는 일은 또 있다. 바로 신경 생성이다. 해마와 해마곁이랑 사이의 특정 지점, 그러니까 치아가 난 모양과 비슷하다고 해서 치아이랑이라는 붙은 지점에서 우리가 살아가는 동안 매일 새로운 세포가 만들어져 뉴런이 된다. 뉴런은 왜 평생 계속 만들어져야 할까? 우리가 살아가는 동안, 예를 들어 술을 마시거나, 잠을 잘 자지 못하거나, 병에 걸리거나 하면 뉴런의 일부가 망가지기 때문이다. 새로운 뉴런은 뇌에서 수리와 정돈 작업을 한다. 신경 생성의 역할은 또 있다. 만일 우리가 어떤 일에 집중하면 그 일을 담당하는 특정 부위에는 뉴런이 더 많이 필요해진다. 이를테면 당신이 매일 한 시간씩 외국어 공부를 한다고 가정해 보자. 그러면 얼마 지나지 않아 브로카 영역, 즉 언어를 담당하는 영역이 밀려오는 정보를 최상으로 가공해서 저장하려면 지원군이 필요할 수밖에 없다. 이때 브로카 영역의 뉴런은 그런 신호를 해마에 보낸다. 그러면 이 신호가 해마를 자극해서 줄기세포를 생산하게 하고, 이 줄기세포는 치아이랑에서 언어 담당 영역으로 이동한 뒤 거기서 필요한 뉴런으로 재탄생한다.
그런데 인간의 해마는 20세부터 매년 1∼2퍼센트씩 쪼그라든다. 우리 몸의 모든 부위가 그러하듯이, 우리의 뇌도 시간이 흐름에 따라 늙어 간다. 40세쯤 되면 우리는 이 중요한 뇌 구조의 최소 20퍼센트 정도를 잃고, 해가 거듭될수록 새로운 것을 기억하기가 점점 어려워진다. 우리의 기억은 해마와 해마곁이랑에 의해 유지되는데, 안타깝게도 이것들은 나이를 먹어갈수록 점점 능력이 떨어진다. 그뿐만이 아니다. 나이가 들어갈수록, 해마와 함께 대뇌피질과 백색질도 같이 쪼그라든다. 뇌 부피가 전반적으로 쪼그라들면서 인지 능력이 감퇴해 가는 것이다.
해마에 활력을 불어넣으려면 어떻게 해야 할까? 답은 말하지 않아도 알 것이다. 운동이다. 해마에 활력을 가져다주는 신비의 약 같은 건 없다. 유일한 해결책은 지구력을 키우는 유산소 운동을 하는 것이다.


운동하는 아이가 성적도 좋다

운동이 정신 능력의 퇴화를 더디게 해주고, 치매 예방에 좋다는 것은 많이 알려져 있다. 그러면 젊을 때는 운동이 인식 능력의 개선에 아무런 기여도 하지 않을까? 그렇지 않다. 운동은 어린아이와 청소년의 뇌에도 엄청난 이익을 안겨 준다.
최근 10년 사이에 진행된 연구들은 하나같이 아동기와 청소년기의 신체 활동이 신체 건강만이 아니라 성적 향상에도 좋은 영향을 미친다는 결론을 도출하고 있다. 일리노이 대학교의 연구자 로라 채도크의 연구에 따르면, 규칙적으로 운동을 한 아이들의 해마는 운동하지 않는 아이들의 해마보다 한층 더 크다. 그리고 기억력 테스트를 통해 해마의 부피와 기억력 사이에는 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 결론은 이렇다. 운동은 아이들의 해마를 키우고, 그로 인해 해마의 능력 또한 좋아진다. 후속 연구들도 이 같은 연구 결과를 뒷받침한다.
운동을 하면 왜 해마의 성능이 더 좋아지는 걸까? 아이들이 규칙적으로 운동을 하면 해마의 혈액 공급에는 장기적인 변화가 나타난다. 혈관화라고 부르는 현상이 일어나는 것이다. 운동을 하면 뇌 속의 모든 혈관은 바쁘게 움직이고, 그와 함께 더 많은 혈액을 공급받는다. 만일 뇌혈관 용량이 충분하지 못하면 새 혈관까지 만들어진다. 따라서 어릴 때 뇌를 많이 쓰고 운동을 많이 할수록 무엇보다 혈관화를 통해 좋은 뇌가 탄생한다. 탁월한 하드웨어, 즉 산소 공급이 최상으로 이루어진 뇌는 탁월한 인지 능력을 발휘하기 위한 최상의 토대다. 혈관신생과 혈관화의 증가는 성인들도 가능하다. 하지만 별로 움직이지 않으면? 그때 우리 뇌는 필요하지 않은 것들을 허물어 버린다. 이따금 혈관까지도 말이다.
아이들에게는 뇌의 건강을 위한 완벽한 조합이 마련되어 있다. 학교에서 새로운 내용을 습득하면 신경 생성이 일어나고, 그러면 해마에서 새로 생긴 신경은 용도에 따라 각각의 대뇌피질 영역으로 옮겨지고, 거기서 기존의 세포 연결망을 강화한다. 여기에 운동이 더해지면 혈관까지 새로 생긴다. 시냅스 생성의 증가도 신체 활동을 통해 이루어진다. 요컨대, 아이들은 학교 학습과 운동만으로도 성능이 좋은 ‘하드웨어’를 구축하고, 이 하드웨어는 아이가 인생길을 성공적으로 헤쳐 나가는 데 훌륭한 토대가 된다. 이 모든 메커니즘은 따로따로 움직이지 않고 서로 긴밀하게 연결되어 있다.


노년의 운동은 뇌를 위한 묘약이다

우리는 매일 거울을 보면서 우리가 늙어 가고 있다는 사실을 확인한다. 그러나 뇌는 그럴 수 없다. 그래서 우리는 뇌도 언젠가는 쇠약해지고 만다는 사실을 좀처럼 깨닫지 못한다. 방금 한 일을 기억하지 못하거나 새로운 이름이나 숫자 몇 개를 외우는 데 어려움을 겪고 나서야 비로소 뭔가 변화가 일어나고 있음을 깨닫는다. 왜 이런 일이 벌어질까? 나이가 들면 건강한 뇌에도 수축이 일어나기 때문이다. 우리의 뇌는 보통 40세부터 10년 단위로 약 5퍼센트씩 작아진다는 연구 결과가 있다.
그렇다면 뇌의 수축을 막기 위해 어떻게 해야 할까? 방법은 또 꾸준히 운동하는 것이다. 저자 마누엘라 박사는 우리 뇌 속의 네트워크를 대도시의 아주 복잡한 교통망에 비유하며, 치매란 이 거대한 도시에 무수히 많은 운석이 떨어져 교통망을 마비되었을 때 일어나는 일과 같다고 설명한다. 치매의 일종인 알츠하이머병에서 이 운석 역할을 하는 것은 바로 노인성 반점이다. 이 반점은 베타 아밀로이드와 타우 단백질로 이루어진 침전물이다. 베타아밀로이드는 건강한 뇌에서 박테리아를 막고 뉴런들 간의 소통을 지원하고, 타우 단백질은 뉴런의 세포 골격을 구성하는 아주 작은 관들의 구성에 결정적인 역할을 한다. 하지만 이 두 단백질이 분해되지 않고 쌓이면 축삭돌기와 수상돌기에 해를 끼치고, 그로 인해 세포들은 더는 소통을 하지 못하고 죽게 되고, 뇌의 부피는 줄어든다.
우리 뇌에는 물질대사 과정에서 생기는 유해 물질과 침전물을 치우는 글림프 시스템이라는 청소 시스템이 있다. 이 시스템이 젊을 때처럼 활발하게 돌아가지 않으면 침전물이 생기고, 그것은 시간이 흐르면서 우리의 네트워크를 파괴한다. 그런데 운동은 이 청소 시스템을 건강하게 유지하는 데도 도움을 준다. 즉 우리는 운동을 통해 우리의 뇌에 끼는 노폐물을 의도적으로 없앨 수 있다는 뜻이다. 그것도 원한다면 365일 동안 매일매일 말이다.
노년의 독자들에게는 이 책의 내용 중에 스트레스가 뇌에 미치는 영향에 관한 이야기에 섬뜩함을 느낄지도 모르겠다. 스트레스는 코르티솔의 작용을 통해 늙어 가는 뇌에 해를 끼친다. (그런데 왜 뇌는 우리 몸에 해로운 영향을 끼치는 코르티솔을 분비하는 걸까? 저자는 이 책에서 그 이유를 아주 흥미롭고 유쾌한 방식으로 설명하고 있다.) 해마가 공격을 받아 기억력이 약해질 뿐만 아니라 앞뇌의 중요한 인지 기능들, 그중에서도 인지적 통제와 의사 결정, 주의력 조절 같은 기능이 심각한 타격을 받는다.
스트레스는 누구에게나 해롭지만, 특히 나이 든 사람에게는 치명적일 만큼 해롭다. 스트레스에 대한 회복 탄력성, 즉 스트레스에 대한 저항력은 삶의 시기마다 다르게 나타난다. 나이대에 따라 뇌의 재생 가능성이 달라지는 것이다. 코르티솔은 수상돌기 가지의 생성에 영향을 끼친다. 스트레스가 멈추면 뇌는 다시 재생될 수 있지만, 재생되는 수준은 나이에 따라 다르다. 청소년기의 수상돌기 나무는 한번 손상되더라도 돌기들이 처음 수준으로 다시 빠르게 자라면서 회복된다. 중년에는 수상돌기가 자라기는 하지만 원상태만큼 길게 자라지는 못한다. 그럼 노년에는? 아예 자라지 않는다! 수상돌기 가시의 수가 이전보다 줄어든 채로 그대로 유지되는 것이다. 따라서 노년층에서 트라우마가 인지 기능의 쇠퇴로 이어지거나, 인지 기능이 갑자기 확 나빠지는 것은 결코 이상한 일이 아니다(204쪽 그림 참조). 그리고 짐작할 수 있듯이, 운동은 이러한 코르티솔의 부정적인 영향을 저지해 준다.