저산소 환경, 인지 기능에 악영향 (연구)

실행 기능이란 무엇이고 왜 중요할까? 실행 기능은 기억, 감정, 움직임 제어와 같은 다른 뇌 기능을 제어하고 조정하여 학습, 계획, 판단, 의사 결정과 같은 더 복잡한 행동을 가능하게 한다. 높은 고도나  저산소 환경에서 육체적으로 힘든 활동을 할 때는 뛰어난 조정, 판단, 의사결정이 중요하다. 고산을 등반할 때는 이러한 능력이 삶과 죽음을 가를 수도 있다.

최근 일본 츠쿠바대 연구팀이 산소 포화도를 유지함으로써, 저산소 조건에서 실행 제어와 관련된 인지 기능과 운동 중 인지 능력을 담당하는 뇌 영역의 신경 활동 감소를 막을 수 있다는 것을 보여주었다. 신경 활동과 수행 능력의 감소가 뇌 조직에 대한 산소 가용성이 낮기 때문에 발생한다는 인과관계를 입증하는 것은 뇌의 복잡성 때문에 간단한 일이 아니지만 새로운 연구는 바로 이 점을 밝혀냈다.

선임 저자 소야 히데아키 교수는 “우리는 혈중 산소 농도가 감소하는 저산소 상태의 영향과 운동하는 동안 혈중 산소 농도가 안정적으로 유지되는 상태의 영향을 비교했다”면서 “이를 통해 우리는 낮은 산소 포화도를 신경활동 감소와 성능 저하의 요인으로 분리했다”고 설명했다.

전전두엽 피질의 신경 활동은 기능성 근적외선 분광법으로 측정되어 산소화된 헤모글로빈의 변화, 즉 국소적 혈액 공급으로 인한 산소 사용량을 보여주었다. 인지 성능은 스트룹 간섭효과를 사용해 평가했다. 예를 들어, ‘빨강’이란 단어가 녹색으로 표시되는 경우 단어의 색상을 식별할 때 발생하는 실수를 말한다.

그 결과 산소 공급이 저산소 환경에서 운동하는 동안 인지 기능을 유지하는데 중요하다는 것을 발견했다. 운동하는 동안 혈중 산소 수치가 안정적으로 유지됐을 때, 스트룹 간섭효과도 그렇게 뚜렷하게 드러나지 않았다. 따라서 저산소 환경에서 판단과 비판적 사고가 필요한 신체활동을 할 때 인지적 피로의 영향을 반드시 고려해야 한다는 것이 연구팀의 결론이다.

연구는 《사이언티픽 리포트》에 발표됐다. 원제는 ‘Cognitive fatigue due to exercise under normobaric hypoxia is related to hypoxemia during exercise’.

이보현 기자 together@kormedi.com

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