한 번의 신체 운동만으로도 학습과 기억의 기반이 되는 뇌 네트워크의 신경 활동을 증가시켜 기억 형성을 촉진할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

 미국 아이오와대 미셸 보스 교수팀은 11일 과학 저널 브레인 커뮤니케이션스(Brain Communications)에서 운동 전후 뇌전증 환자들의 뇌 신경활동을 측정, 운동 후 해마(hippocampus)와 학습·기억에 관여하는 주변 영역에서 기억을 장기적으로 안정화하는 것으로 알려진 '해마 리플'(hippocampal ripple)이라는 신경 리듬이 급증하는 현상을 확인했다고 밝혔다.

 보스 교수는 이 연구는 운동 이후 인간의 뇌에서 실제로 신경세포 활동을 직접 관찰한 첫 사례라며 이 결과는 단 한 번의 운동만으로도 기억과 인지 기능에 관여하는 신경 리듬과 뇌 네트워크가 빠르게 변화할 수 있다는 사실을 보여준다"고 말했다.

 보스 교수는 "신체운동이 기억과 같은 인지기능에 도움이 되는 경우가 많다는 사실은 오래전부터 알려져 왔다"며 "지금까지 이런 효과는 주로 행동 연구와 비침습적 뇌 영상 연구를 통해 관찰된 뇌 건강의 변화와 관련이 있는 것으로 이해돼 왔다"고 말했다.

 연구팀은 이 연구에서 아이오와대 헬스케어 메디컬 센터에서 17~50세 뇌전증 환자 14명을 모집해 20분 동안 고정식 자전거를 타게 하면서 뇌에 삽입된 전극을 이용해 신경활동을 측정하는 두개내 뇌전도검사(iEEG)를 사용해 자전거 운동 전후의 뇌 활동을 기록했다.

 실험 결과 해마에서 시작해 학습과 기억 수행에 관여하는 것으로 알려진 대뇌피질 영역과 연결되는 해마 리플의 발생 빈도가 참가자들이 운동 전 휴식 상태일 때보다 운동 후에 급격히 증가하는 것으로 나타났다.

 연구팀은 이 결과는 연구에 참여한 뇌전증 환자에게만 국한되는 것이 아니라며 이 연구는 단 한 번의 운동만으로도 기억 처리의 확립된 신경생리학적 지표인 해마 리플에 변화가 유도된다는 사실을 보여주는 첫 직접적인 증거라고 설명했다.

 보스 교수는 "운동 이후 관찰된 뇌 활동 패턴은 기능적 자기공명영상(fMRI)과 같은 비침습적 뇌 영상 연구에서 건강한 성인에서 관찰된 결과와 매우 유사하다"고 말했다.

 이어 "이렇게 서로 매우 다른 연구에서 동일한 결과가 나타난다는 것은 운동이 기억 형성 관련 뇌 활동을 증가시키는 효과가 뇌전증에 특이적인 것이 아니라 운동에 대한 보다 일반적인 뇌의 반응을 반영한다는 강력한 근거 중 하나"라고 덧붙였다.

 연구팀은 앞으로 운동 후 참가자들이 기억력 검사를 하는 동안 뇌 활동을 직접 기록하는 연구를 통해 운동과 기억 사이의 뇌 메커니즘을 보다 확실히 규명할 계획이라고 밝혔다.

 ◆ 출처 : Brain Communications, Michelle Voss et al., 'Exercise enhances hippocampal-cortical ripple interactions in the human brain', https://academic.oup.com/braincomms/article/8/2/fcag041/8503963?searchresult=1