일정 거리를 걷거나 달리면 뇌세포 숫자가 많아진다. 이렇게 새로 생겨난 세포들이 살아남아서 기존이 신경계에 융합하려면 가지인 축색돌기를 뻗어 소통이 가능해야 한다. 운동이 뉴런 생산을 늘리기는 하지만, 살아남게 하는 것이 문제다.
운동으로 인해 새로 생겨난 뉴런들이 살아남기 위해서는 풍요로운 환경과 자극이 필요하다. 쥐를 이용한 초기 동물 실험에서 쥐가 수영하기에 적합한 크기의 통에 불투명한 물을 채워 통의 한쪽 면에 수면보다 약간 낮은 곳에 발판을 만들었다.
쥐가 그 발판을 잘 보지 못했으며, 실험의 목적은 물을 싫어하는 쥐가 이전의 경험으로부터 얼마나 빨리 발판으로 가는 길을 기억해내는지를 측정했다. 매일 밤 4,5km를 달린 쥐와 전혀 운동하지 않는 쥐를 비교했더니 운동한 쥐가 더 빨리 길을 기억해냈다.
수영 속도는 같았으나 운동을 한 쥐는 똑바로 발판을 찾아간 반면, 앉아 있기만 한 쥐는 이리저리 헤맨 끝에야 겨우 발판을 찾아갔다. 두 쥐의 뇌를 해부해 비교한 결과 운동한 쥐는 해마에 새로운 줄기세포가 두 배나 많았다.
해마의 세포 숫자와 복잡한 일에 대한 수행 능력 사이에는 분명히 밀접한 관계가 있다. 그리고 쥐의 신경재생을 억제하면 쥐는 입력된 정보를 기억하지 못한다. 치매에 걸린 사람들의 기억 재생 능력 저하나 비슷하다.
쥐 실험의 결과이기는 하지만, 미국 네이퍼빌 학생들에게 일어났던 현상을 이해하는 데는 도움이 된다. 수업전 1교시 체육 수업은 학생들의 두뇌에 학습에 사용되는 세포를 만들어주고, 다른 과목 수업은 새로 생긴 세포가 기존의 신경계와 융합하게 만든다.
그런 과정을 통해 새로 생긴 뉴런은 정보를 전달하는 공동체의 중요한 일원이 되는 것이다. 운동의 결과로 생성된 뉴런에게 자신만의 고유한 임무가 부여되는 것이다. 그래서 운동이 신경재생과 학습의 관계를 밝히는 데 가장 중요한 도구가 되는 이유다.
운동이 신경재생력을 급격히 높여주고, 새로운 신경세포를 생성하려면 영양분인 신경세포 성장인자가 필요하다. 성장촉진제가 없어서는 뇌가 새로운 정보를 습득할 수 없기 때문이다. 이런 신경세포 성장인자는 시냅스 근처에 저장소에서 방출된다.
신경세포 성장인자의 방출을 자극하는 환경 요소가 바로 혈액순환이 빨라지는 것이다. 그 과정에서 다양한 종류의 호르몬들, 즉 인슐린 유사 성장인자. 혈관 내피세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자들이 도움을 주기 위해 신체 곳곳에서 분비된다.
운동을 하면 이런 인자들이 혈액뇌장벽을 뚫고 뇌로 들어간다. 혈액뇌장벽은 세포가 빽빽하게 들어 있는 촘촘한 모세혈관망으로 세균처럼 크기가 큰 침입자들을 막아주는 역할을 한다. 뇌에 들어간 이런 성장인자들이 신경세포 성장인자의 기능을 돕게 된다.
오늘도 흥겹고 건강한 하루 만들어 가시길 빕니다. 이동윤 드림 |
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