운동의 뇌과학

운동의 뇌과학

제니퍼 헤이스 지음

현대지성 / 2023년 8월 / 336쪽 / 18,000원





왜 우리는 작심삼일에서 벗어나지 못할까?



새해가 시작되었다! 우리는 달라지고 싶다. 운동에 대한 우리의 의욕은 충만하고 의지는 불타오른다. 처음에는 운동이 쉽고 재미있다. 그리고 내 삶을 바꾸어줄 것 같아 신이 난다. 그러나 얼마 지나지 않아 상황은 급속도로 달라진다. 일주일에 세 번 하던 것이 두 번이 되고, 어느새 한 번이 된다. 결국 어느 순간부터 도무지 ‘바빠서’ 운동을 할 수 없다. 너무 ‘지쳐서’ 꼼짝할 수도 없음은 물론이다.

어떤가? 익숙한 이야기이지 않은가? 당신은 아마 상황이나 의지를 탓할 것이다. 그러나 사실 이러한 행동 패턴은 당신이 그렇게 믿기를 바라는 뇌의 작동이다. 왜냐고? 뇌는 지금 그대로의 상태를 유지하려고 하는데, 운동이 그 상태를 깨기 때문이다. 그렇다고 그저 무기력하게 뇌의 작동을 받아들일 수밖에 없는 것은 아니다. 왜냐하면 우리는 마음을 변화시켜 뇌를 변화시킬 수 있기 때문이다. 즉, 이것은 마음의 문제다. 마음을 바로잡아 몸을 움직이고, 몸을 움직여 치유를 시작해야 한다.

운동은 왜 힘들까

누구나 운동 계획을 세우면 실천하기까지 처음 몇 단계가 가장 어렵다는 사실을 안다. 하지만 거기에 뇌가 한몫하고 있다는 사실은 모르는 사람이 많다. 참고로 뇌는 변화를 독려하지 않는다. 놀랍게도 뇌는 우리가 현 상태에 그대로 머물기를 원한다. 즉, 뇌는 끊임없이 변화하는 세상 속에서 이상적인 상태, 즉 항상성을 유지함으로써 몸을 지키고자 분투한다. 동시에 안락함을 벗어나려 하지 않는다.

문제는 뇌가 생각하는 ‘항상성이 유지되는 행복한 상태’가 100만 년도 전의 환경을 기준으로 설정되어 있다는 점이다. 물론 여전히 유효한 것도 있다. 이를테면 체온이 그렇다. 뇌와 신체는 36.5도의 체온을 유지하기 위해 협력한다. 너무 추우면 몸을 떨고 너무 더우면 땀을 흘린다. 하지만 에너지 균형의 항상성은 과거와 현재 사이의 괴리가 상당하다. 허기의 알람에 관해서라면 특히 더 그렇다. 허기의 알람은 기아가 실재적 위협이었던 선사시대에 맞추어져 있다. 우리 뇌에서 가장 원시적인 영역인 시상하부는 여전히 원시시대에 머문 채 움직임이 많아지면 허기의 알람을 사정없이 울리는 것이다.

아무런 문제가 없어 보이는가? 여기에는 치명적인 함정이 있다. 허기의 알람은 극도로 배고플 때 울리는 것이 아니라, 어느 정도 배가 고픈 느낌만 들면 울린다. 이게 무슨 뜻일까? 뇌는 원시시대를 기준으로 우리가 충분히 움직일 것이라고 가정한다는 의미다. 하지만 현대인은 대부분 그렇게 하지 못한다. 때문에 우리는 필연적으로 움직이는 것보다 많이 먹게 되고 체중을 유지하는 것은 어려운 과제가 된다.

아무튼 몸을 움직이지 않는 생활은 뇌의 에너지 균형을 깨뜨렸고, 인류 역사상 처음으로 과체중인 사람이 저체중인 사람보다 많아지게 만들었다. 다행히 우리는 더 많이 움직임으로써 두뇌의 에너지 균형을 회복할 수 있다. 물론 말처럼 쉽지는 않다. 운동한다는 생각만으로도 뇌가 움찔거리니 말이다. 왜 뇌는 그토록 운동을 싫어하는 것일까? 그 이유와 극복하는 방법까지 여기에 소개한다.

운동을 한다는 생각만으로 뇌가 움찔하는 첫 번째 이유는 뇌가 게을러서다. 정확히 말하면 게으르다기보다 검소하다. 왜냐하면 뇌는 모든 자발적 운동을 불필요한 지출로 생각하기 때문이다. 뇌는 당신이 생사의 갈림길에 서 있을 때만 운동하기를 원한다. 그런데 생사가 운동에 영향을 받는 것은 명백한 사실이지만, 살고 싶다면 무조건 움직여야 했던 선사시대의 조상들과 달리 지금 우리는 움직이지 않아도 수십 년을 안전하게 살 수 있다. 정말로 필요한 때를 위해 에너지를 비축해두어야 했던 선사시대에 비해 현대의 삶에서 살기 위해 움직여야 하는 때는 거의 없다. 이 때문에 모든 것이 바뀌었다.

운동을 생각하는 것만으로 뇌가 움찔하는 두 번째 이유는 운동이 항상성을 깨는 스트레스 요인이기 때문이다. 늘 그렇게 생각할 필요는 없는데도 말이다. 그런데 힘든 운동은 스트레스를 가져오지만 그 뒤에 이어지는 스트레스 반응은 역경에 뇌를 대비시키고 신체를 강하게 한다. 비단 운동능력을 향상시킬 뿐만 아니라, 삶의 고난을 더 쉽게 극복하고 편안하게 받아들이는 강인한 사람으로 만들어준다.

하지만 좋은 것도 지나치면 안 되는 법이다. 새로운 환경에 적응하고 성장하기 위해서는 생체적응이 필요하지만, 지나치면 온몸의 에너지를 소진하고 탈진해버릴 수도 있다. 즉, 이때는 스트레스 누적으로 알로스타틱 부하(allostatic load)라는 정반대의 영향을 받는다. 우리는 더 튼튼해지지 않고 오히려 약해진다. 따라서 신체 능력을 극대화하기 위해서는 힘든 운동 사이에 휴식을 포함시켜야 한다.

느림과 꾸준함이 답이다 / 딱 맞는 운동 강도를 찾는 법

운동을 막 시작할 무렵에는 당장 눈앞의 결과에 도취되어 휴식은커녕 운동 강도를 조절하지도 못한다. 토끼와 거북이 이야기를 기억하는가? 느리고 꾸준히 가야 성공한다는 우화의 교훈은 운동을 시작할 때도 적용된다. 우리 몸의 스트레스 시스템이 거북이 같은 접근법을 요구하기 때문이다. 좋은 스트레스와 나쁜 스트레스, 알로스타시스와 알로스타틱 부하는 종이 한 장 차이다.

다시 말해 성공적으로 운동 계획을 실행하기 위해서는 그 둘을 나누는 선에서 멀어지지 않고, 가능한 그 선 위에서 줄타기를 아슬아슬하게 해야 한다. 왜냐하면 이러한 전략을 따를 때 운동이 신체적?정신적 건강에 미치는 혜택이 극대화되고, 부상과 통증의 위험은 최소화되기 때문이다.

너무 힘든 운동은 당신을 알로스타틱 부하의 영역으로 밀어 넣어 당신의 몸을 망가뜨린다. 반면 너무 쉬운 운동은 몸을 강하게 만드는 데 필요한 알로스타시스를 주지 못하고, 아무런 변화도 일으키지 않는다. 때문에 당신은 최적의 성장을 위해 딱 맞는 강도로 운동해야 한다. 그렇다면 ‘딱 맞는’ 운동 강도란 무엇인가? 사실 그것은 사람마다 다 다르다. 운동 스트레스에 대한 내성이 다르기 때문이다.

내가 속한 연구소는 운동 스트레스 테스트를 실시해 운동 내성을 측정한다. 방법은 다음과 같다. ‘① 피실험자에게 자전거에 앉아 힘이 들지 않는 강도로 페달을 밟게 한다. ② 처음보다 강도를 약간 높인다. 피실험자는 허벅지에 약간의 묵직함을 느끼며 페달을 밟을 것이다. 근육은 유산소 대사를 통해 산소를 공급받는데, 이제 근육은 공급받는 것보다 더 많은 산소를 필요로 하고, 부족분을 채우기 위해 무산소 대사가 끼어들기 시작하고, 이 과정에서 근육의 피로를 유발하는 물질인 젖산이 생성된다.

③ 강도를 한 단계 더 높인다. 이제 피실험자는 근육이 타는 듯한 통증을 느낀다. 바로 이 상태가 젖산 역치(혈액 내의 젖산 농도가 급격하게 증가하는 지점으로, 이 지점을 전후로 운동이 유산소 운동에서 무산소 운동으로 완전히 바뀜), 즉 당신에게 딱 맞는 운동 강도다. 이 상태에서는 힘이 들어도 피로를 기분 좋게 받아들일 수 있으며 당신에게 필요한 알로스타시스가 진행된다. ④ 앞의 ③번보다 강도를 더 높이면, 더 많은 젖산과 더 많은 스트레스가 생성된다. 아드레날린과 코르티솔이 물밀듯이 혈관으로 쏟아져 들어온다. 피실험자는 숨이 가빠지고 심장이 격하게 뛴다. ⑤ 이 상태가 지속되면 몇 분 안에 피실험자는 더 이상 산소 섭취가 늘지 않는 최대산소섭취량 지점에 도달한다. 이는 당신의 몸이 필요로 하는 산소 수요를 따라갈 수 없다는 뜻이다. 최대산소섭취량 지점에 도달하면 알로스타틱 부하에 대한 공포로 뇌가 신체를 멈춘다. 그리고 테스트는 여기서 끝난다.’

따라서 당신에게 ‘딱 맞는’ 운동 강도는 ③번의 젖산 역치 상태나 그보다 살짝 더 힘든 상태라고 할 수 있다. 연구소에 갈 수 없어서 딱 맞는 운동 강도를 찾지 못하면 어떡하냐고? 스스로와의 대화를 통해 당신의 젖산 역치를 추정할 수 있다. 운동을 하면서 자기에게 물으라. “지금 편안하게 이야기할 수 있는가?” 그렇다면 당신은 젖산 역치 아래에 있다. 이후 강도를 높이고 다시 물으라. “지금 편안하게 이야기할 수 있는가?” “아니요”라면 그때의 운동 강도는 젖산 역치보다 더 높을 가능성이 크다.

그런데 무조건 젖산 역치보다 높은 강도의 운동이 나쁜 것은 아니다. 현재의 상태보다 건강해질 수 있을 정도의 알로스타시스를 만들려면, 처음 며칠 동안은 젖산 역치보다 높은 강도의 운동을 해야 한다. 운동 스트레스 내성도 운동의 강도와 지속 시간을 점진적으로 늘려야 키울 수 있다. 오래 지나지 않아 당신은 더 탄탄하고 건강한 몸을 갖게 될 것이다. 또한 운동도 이전에 비해 더 즐기게 될 것이다. 왜냐하면 운동 스트레스 내성을 키우면 운동에 대한 즐거움도 증가하기 때문이다.

만성 스트레스를 이겨내려면

스트레스를 받는 일은 셀 수 없이 많다. 인간관계 갈등, 학대와 욕설, 금전적인 고민, 차별, 괴롭힘, 업무에서 오는 긴장 등등. 그러나 우리 몸은 그 모든 스트레스 요인에 항상 똑같이 반응한다. 강도 높은 운동이 SAM과 HPA 축을 작동시키듯, 심리적인 스트레스 요인도 SAM과 HPA 축을 활성화시킨다. 다만 운동은 자발적이고 일정 시간 동안만 진행되는 반면, 심리적인 스트레스 요인은 비자발적이고 오래 지속된다. 그래서 알로스타시스는커녕 원치 않는 알로스타틱 부하만 가중될 가능성이 크다.

마음의 치유가 필요해서 이 책을 읽고 있는 사람이라면 만성 스트레스에 익숙하리라 생각한다. 만성 스트레스는 최악의 경우 무력감을 남기고 이후에 예기치 못했던 일을 발생시키기도 한다. 바로 경직(freeze) 반응인 학습된 무기력을 유발하는 것이다. 만성 스트레스는 우리 몸의 스트레스 통제 스위치를 망가뜨리는 치명적인 결과를 낳는다. 그 결과 몸은 스트레스 저항성이 떨어지고 스위치가 고장난 탓에 코르티솔이 통제할 수 없을 정도로 많이 퍼져나가 몸과 마음이 손상된다.

다행인 것은 규칙적으로 운동을 하면 스트레스 반응이 정상 수준으로 돌아오고, 심리적 스트레스 요인에 강인해진다는 것이다. 동시에 마음에는 낙관주의가 서서히 싹을 틔운다. 전혀 통제 불가능해 보이는 상황에서도 말이다. 이는 운동이 뇌에 공급하는 뇌유래신경영양인자(BDNF) 덕분이다. BDNF는 뇌의 비료와 같은 존재로, 스트레스 반응을 무마시키는 뇌세포를 비롯한 모든 뇌세포의 성장과 기능을 돕는다.

운동이 버거운 이들을 위한 몇 가지 팁

그렇다면 운동 스트레스에 대한 뇌의 거부 반응은 어떻게 극복할 수 있을까? 해법은 간단하다. 느리게 꾸준히 하면 된다. 다음에 있는 ‘처음 운동하는 당신을 위한 하루 10분 트레이닝’에 나오는 걷기, 체력 회복 운동이 당신의 뇌와 몸을 워밍업해 성공적인 출발을 도울 것이다.

<처음 운동하는 당신을 위한 하루 10분 트레이닝> (난이도: 초급, 뇌과학적 목표: 스트레스 시스템을 정상으로 되돌리기, 마인드셋: 발전이 없어 보여도 꾸준히 하자) - [일정] 월(걷기), 화(체력회복운동), 수(걷기), 목(휴식), 금(걷기), 토(체력회복운동), 일(휴식) [걷기] ㉠ 편안한 걸음걸이로 느리게 10분간 걷는다. ㉡ 걷기에 익숙해지면 매주 2분씩 시간을 늘린다. ㉢ 몇 주가 지난 뒤에는 일주일에 한두 번 강도를 높여 걷는다. 3분간 편안히 걷다가 1분간 빠르게 걷기를 4회 반복하는 식으로. [체력 회복 운동] 5분간 천천히 걸으면서 몸을 푼 뒤, 다음 ㉠~㉥까지의 동작을 정해진 횟수만큼 반복하고, 2분간 휴식한다.

만약 운동이 쉽게 느껴지면 각 동작 횟수를 15회로 늘리고 전체를 3회 반복한다. ‘㉠ 팔 흔들기(상하 방향) 10회 ㉡ 팔 흔들기(교차 방향) 10회 ㉢ 골반 트위스트 한쪽당 10회 ㉣ 무릎 잡아당기기 한쪽당 10회 ㉤ 엉덩이 차며 제자리 달리기 한쪽당 10회 ㉥ 다리 교차시키기 한쪽당 10회’



늙기 싫다면 운동하라



운동을 꾸준히 한 뒤 노인이 된 자신을 한번 상상해보자. 당신은 나이를 꽤 먹었지만 스스로 늙었다고 생각한 적은 거의 없다. 외롭고 병든 채 변화를 두려워하는 대부분의 노인과 달리 당신은 항상 생기가 넘친다. “넌 정말 젊어 보인다!”라고 친구들이 입을 모아 감탄하고 사람들은 “비결이 뭐예요?”라고 묻는다. “하루에 한 번 산책을 하면 치매를 예방할 수 있어요”라고 당신이 답한다.

어느 날 친구 한 명을 만났다. 당신보다 훨씬 늙어 보이는 탓에 동갑이라고 밝히면 사람들이 놀라곤 했던 친구다. 지난해 아내가 세상을 떠난 이후로 홀로 외로이 살던 그는 이번 건강검진에서 여러 수치들이 나빠졌다는 경고를 받았다고 했다. 의사는 그에게 이제 운동하지 않으면 위험한 상황이라고 충고했다고 한다. 예상치 못한 나쁜 소식에 당신은 깜짝 놀랐다. 친구는 “정말 하루 한 번 산책으로 치매를 예방할 수 있어?”라며 당신에게 묻는다. 그 말이 사실이길 절박하게 바라는 눈빛이다.

그 길로 친구도 당신을 따라 산책을 시작했다. 당신이 평소에 걷던 대로 걸으면 친구는 저 멀리 뒤처져 있기에 어쩔 수 없이 속도를 늦추고 운동량도 한 바퀴로 줄였다. 다행히도 친구는 다음 날에도 공원에 나왔다. 그렇게 몇 주가 지나고 계절이 바뀌고 1년이 지났다. “너랑 산책하다 보면 시간 가는 줄 모르겠어”라고 두 사람은 동시에 똑같이 말하고는 웃음을 터뜨렸다.

처음에 공원 한두 바퀴를 도는 게 전부였던 산책은 이제 꽤 운동다워졌다. 둘은 열 바퀴를 빠른 속도로 걷는다. 이마저도 부족해 일부러 경사진 길을 찾아다닌다. 이 장에서는 노화에 대한 고정관념이 두뇌 건강을 위협한다는 사실을 알아볼 것이다. 또 노화를 늦추고 두뇌 건강을 유지하는 데 좋은 운동을 소개할 것이다. 당신이 아직 중년이 되기 전이라면 더 집중해서 읽기를 바란다.

나이는 마음의 문제

어느 날 내 운동 친구 두 명이 뉴질랜드에서 열리는 하프 철인3종 세계 챔피언십의 참가 자격을 얻었다. 그 소식을 듣자마자 나도 세계챔피언십에 참가하고 싶었다. 세계 챔피언십에 참가하려면 나는 기록을 단축해야 했다. 머릿속으로 계산기를 두드렸다. 나와 세계 챔피언십 대회 사이에는 30분의 커다란 벽이 존재했다. 내 나이에 한계를 뛰어넘는 일이 과연 가능할까? 그러다 어느 날 내가 참여했던 몽트랑블랑 대회의 1등 선수인 미린다 칼프래가 실은 나보다 2주가량 먼저 태어났다는 놀라운 사실을 알게 되었다. 나는 충격에 휩싸였고, 생각이 바뀌었다. 나라고 못하리란 법은 없었다.

내 생각에 코치도 동의하는지 확인하려고 바로 훈련 스케줄을 잡았다. 레이크 플래시드에서 열리는 다음 예선전까지 남은 시간은 10주밖에 없었지만, 코치도 내 도전이 충분히 해볼 만하다고 동의했다. 그는 내가 최상의 컨디션을 유지하도록 단기간 집중 프로그램을 짜주었다. 운동 친구들과 훈련하는 동안 시간은 흘러갔고, 예선전이 다가올수록 나에 대한 의심이 고개를 들었다. 운동을 늦게 시작했다는 사실에서 파생된 부정적인 생각들이 나를 끊임없이 괴롭혔다. 그러던 중 마돈나 뷰더 수녀, 일명 ‘철의 수녀’를 알게 되었다. 86세인 그녀는 40번 넘게 철인3종 경기를 완주했다. 뷰더 수녀는 나이에 걸맞게 행동하라는 어머니의 조언을 받아들이는 대신 ‘나이는 마음의 문제’라는 자기 신념대로 살아왔다. 그녀는 운동이 주는 에너지 덕분에 나이를 먹고 있다는 것을 실감하지 못했다.

세상이 노화를 바라보는 고정관념

모든 사람이 철인 수녀의 철학에 동의하는 것은 아니다. 노화가 비참하다는 말에도 일리가 있다. 노화는 우리에게서 활력을 다 빼앗아간 뒤 우울함을 안겨준다. 사방의 대중매체는 생기 넘치는 20대의 미남 미녀들을 보여주면서 나이듦을 더 비극적으로 연출한다. 이를테면 이런 식이다. “도와드릴까요?”라고 20대 젊은이 한 명이 공손히 묻는다. 노인은 무척이나 고마워하며 젊은이에게 의지한다.