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유산소 운동, 뜻밖의 효과

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유산소 운동이 가져오는 반응 속도 향상에는 골격근의 생리적 변화뿐만 아니라 뇌의 도파민 방출이 관여하는 것으로 밝혀졌다. 

일반적으로 운동은 신체의 건강을 증진시키기 위한 목적이 크다. 하지만 최근 연구에 따르면 이러한 신체적 활동이 뇌의 도파민 분비를 자극해 인지 능력 향상을 향상 시키는 것으로 나타났다. 

지금까지 수많은 연구를 통해 1회의 유산소 운동이 인지 능력을 향상시킨다는 것은 널리 알려져 있으며, 그 평가의 대부분은 인지 과제에 대한 반응 속도(반응 시간)의 향상으로 나타났다. 

이러한 기존의 연구에서는 1회 운동으로 인한 반응 속도 향상은 운동으로 인한 각성 수준 상승 등에 기인한 것으로 여겨져 왔다. 그러나 운동으로 반응 속도가 단축되는 메커니즘은 명확하지 않았다.

이에 일본전기통신대학 등 연구팀은 뇌의 신경전달물질인 도파민에 주목해 양전자방출단층촬영(positron emission tomography)을 이용해 운동에 의한 뇌 내 도파민 방출을 검증하고자 했다. 또한, 운동 중 인지 과제(go/no-go task)를 실시해 나타난 반응 속도를 인지 능력의 지표로 평가했다. 이후 뇌의 도파민 방출과 인지 과제에 대한 반응 속도와의 관계를 검증했다.
 

먼저 양전자 단층촬영을 이용한 실험을 통해 일시적인 유산소 운동으로 뇌에서 도파민이 방출되는 것을 포착하고, 운동으로 인한 도파민 방출과 인지 과제에 대한 반응 속도 사이에 유의미한 상관관계가 있음을 밝혀냈다.

또한, 운동에 의한 인지 수행력 향상을 유발하는 요인을 규명하기 위해 전기 자극을 활용한 하지 골격근 수축에 의한 비자발적 운동 유발 모델을 이용하여 골격근의 운동(근수축)에 따른 생리적 변화가 운동에 의한 인지 수행력 향상에 미치는 영향을 검증했다.

그 결과, 전기 자극에 의한 골격근의 근수축(운동)만으로는 인지 과제에 대한 반응 속도에 변화가 나타나지 않았다. 그래서 하지 근육에 대한 전기 자극(비자발적 운동)에 암 에르고미터(자발적 운동)를 병행한 운동을 실시한 결과, 인지 과제에 대한 반응 속도가 향상되는 것을 확인했다.

두 가지 실험을 통해 운동에 의한 인지 과제 수행능력 향상에는 골격근 수축에 따른 생리적 변화만으로는 충분하지 않고, 자발적 운동에 따른 뇌 내 신경 활동이 필요하다는 것을 알 수 있다.

이상의 결과를 통해 일회성 유산소 운동으로 인한 인지 과제에 대한 반응 속도, 즉 인지 수행 능력 향상에는 뇌 내 도파민이 관여하며, 운동으로 인한 인지 수행력 향상에는 자발적 운동에 따른 뇌 내 신경 활동이 필요하다는 것을 알 수 있었다.

뇌의 신경전달물질인 도파민은 인지기능과 운동조절뿐만 아니라 파킨슨병, 정신분열증, 우울증, 주의력결핍 및 과잉행동장애를 포함한 여러 질환에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 

이번 연구 결과는 일회성 운동에 의한 효과에 대한 것이지만, 연구팀은 “습관적인 운동이 뇌에 미치는 유익한 효과를 검증하는 데 있어 중요한 발견이라고 할 수 있다”고 밝혔다.

한편, 해당 연구는 일본전기통신대학, 도호쿠대학, 메이지야스다 후생사업단 공동연구팀의 연구로 영국 생리학회가 발행하는 ‘Journal of Physiology’에 논문이 게재됐다. 

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