운동을 마친 후 머리가 맑아진다거나 생각이 정리되는 느낌을 받았던 경험이 있다면 기분 탓만은 아닐 수 있다.

운동이 끝난 뒤에도 특정 뇌세포가 쉬지 않고 활동하며 몸을 더 강하게 만드는 데 관여한다는 연구결과가 나왔다. 운동이 정신에 미치는 효과의 핵심이 운동하는 순간보다 '운동 후 뇌 반응'에 숨어 있을 가능성이 제기된 것이다.

미국 펜실베이니아대 J. 니컬러스 베틀리 교수팀은 반복적인 운동이 뇌 활동을 변화시키고, 이 변화가 지구력 향상에 영향을 준다는 연구 결과를 국제학술지 ⟪뉴런(Neuron)⟫에 최근 발표했다.

운동이 집중력과 기분 개선에 도움이 된다는 이야기는 오래전부터 알려져 왔다. 연구진도 사람들이 운동 후 생각이 더 또렷해진다고 느끼는 경험에 주목했다. 이에 운동이 끝난 뒤 뇌에서 실제 어떤 변화가 일어나는지 확인하기 위해 생쥐를 대상으로 실험을 진행했다.

연구진은 생쥐에게 러닝머신 운동을 시킨 뒤 뇌 활동 변화를 관찰한 결과, 운동 직후 특정 뇌 영역의 활동이 크게 증가했다. 가장 뚜렷한 변화는 시상하부의 복내측 시상하부(VMH·ventromedial hypothalamus)에서 나타났다. 이 부위는 에너지 사용, 체중, 혈당 조절 등에 관여하는 영역이다.

연구진은 이 가운데 SF1(스테로이드 생성 인자-1) 신경세포를 집중적으로 추적했다. 해당 신경세포는 생쥐가 달리는 동안 활성화됐고, 운동이 끝난 뒤에도 최소 1시간 이상 활발한 활동을 이어갔다.

이후 생쥐에게 매일 2주 동안 러닝머신 운동을 시키자 지구력이 뚜렷하게 향상됐다. 생쥐들은 이전보다 더 먼 거리를 달릴 수 있었고, 더 빠른 속도를 오래 유지했다. 뇌 분석에서도 운동 후 활성화되는 SF1 신경세포 수가 증가했고, 활동 강도 역시 연구 초기보다 높아졌다.

연구진은 SF1 신경세포가 다른 뇌 영역과 신호를 주고받지 못하도록 차단하는 실험도 진행했다. 그 결과 생쥐는 더 빨리 피로해졌고, 2주 동안 운동을 해도 지구력이 향상되지 않았다.

더 주목할 대목은 운동 중이 아니라 운동이 끝난 뒤에만 SF1 신경세포 활동을 막아도 같은 결과가 나타났다는 점이다. 생쥐는 운동 자체는 정상적으로 했지만, 운동 후 이어져야 할 뇌 신호가 차단되자 지구력 향상이 일어나지 않았다. 이는 운동 후 뇌 활동이 신체가 훈련에 적응하는 과정에서 중요한 역할을 한다는 의미다.

정확한 생물학적 과정은 아직 확인되지 않은 가운데 연구진은 SF1 신경세포의 지속적인 활동이 저장된 포도당 사용을 조절해 회복을 돕고, 근육과 폐, 심장이 더 어려운 운동에 빠르게 적응하도록 만들 가능성이 있다고 설명했다.

베틀리 교수는 "사람들은 웨이트트레이닝을 하면 단순히 근육만 만든다고 생각한다"며 "하지만 운동할 때 우리는 뇌도 함께 단련하고 있을 수 있다"고 말했다.

연구진은 이번 발견이 고령층의 신체 기능 유지, 뇌졸중이나 부상 후 재활, 운동선수의 회복과 경기력 향상 전략 개발 등에 활용될 수 있을 것으로 기대했다.

정은지 기자 jeje@kormedi.com