단 20분간의 자전거 운동만으로도 기억력과 관련된 뇌의 핵심 신호인 ‘리플(ripple)’ 파동이 강화된다는 새로운 연구 결과가 나왔다.
미국 아이오와대 연구팀은 의료센터에서 모집한 17~50세 간질 환자 14명을 대상으로 고정식 자전거 에르고미터를 20분간 타게 한 뒤, 두개내 뇌전도(iEEG)를 통해 운동 전후의 뇌 활동을 정밀 측정했다.
연구 결과에 따르면 운동 직후 이들 참가자의 뇌 해마에서 시작해 학습 및 기억 수행에 관여하는 피질 영역으로 퍼져나가는 고주파 뇌파인 ‘리플’의 발생 빈도가 급격히 높아진 것으로 나타났다. 연구팀은 단 한 번의 신체 운동도 학습과 기억을 맡는 뇌 신경망의 활동을 즉각 활성화할 수 있다는 사실을 처음으로 알아냈다고 말했다. 그동안 생쥐 등 동물 실험으로 운동과 리플 파동의 상관관계가 추측돼 왔으나, 사람의 뇌에서 뉴런이 활동하는 모습을 직접 관찰해 이를 증명한 것은 이번이 처음이라고 연구팀은 덧붙였다.
학계에서 ‘기억의 배달부’로 불리는 리플 파동은 해마에 임시 저장된 정보를 대뇌피질로 전달해 장기 기억으로 고정시키는 중요한 역할을 한다. 이번 연구는 단 20분의 운동만으로도 이 기억 전달 체계가 더 활발하게 작동한다는 것을 보여준다.
연구팀이 간질 환자를 대상으로 실험한 이유는 치료 목적으로 뇌에 이식된 전극을 활용해 일반적인 검사로는 포착하기 힘든 뇌 심부의 미세한 리플 신호를 직접 기록하기 위해서였다. 현실적으로 일반인의 뇌에 전극을 이식하기란 쉽지 않다. 연구팀은 "단 한 번의 운동만으로도 기억 및 인지 기능과 관련된 신경 리듬이 빠르게 변화할 수 있음을 보여준다. 이런 효과는 간질에만 특정한 것이 아니라 운동에 대한 일반적인 인간 뇌 반응을 반영한다"고 말했다.
이 연구 결과(Physical exercise enhances hippocampal-cortical ripple interactions in the human brain)는 최근 국제 학술지 《브레인 커뮤니케이션즈(Brain Communications)》에 실렸다.
[자주 묻는 질문]
Q1. 리플(ripple) 파동이 왜 ‘기억의 배달부’인가요?
A1. 우리가 깨어 있을 때 학습한 정보는 해마에 잠시 머무는데, 리플 파동이 이 정보를 뇌의 저장 창고인 대뇌피질로 실어 나르며 장기 기억으로 저장하기 때문입니다.
Q2. 20분 운동 후 효과는 얼마나 지속되나요?
A2. 이번 연구는 운동 직후의 급격한 뇌 변화를 관찰하는 데 집중했습니다. 단기적인 활성화를 넘어 장기적인 기억력 향상으로 이어지는지에 대해서는 추가 연구가 진행될 예정입니다.
Q3. 고정식 자전거 외에 다른 운동도 효과가 있을까요?
A3. 연구팀은 심박수를 적절히 높이는 유산소 운동이 뇌 신경망 활성화에 긍정적인 영향을 준다고 보고 있습니다. 자전거 외에 가벼운 달리기 등도 유사한 효과를 낼 가능성이 큽니다.
