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- 세계보건기구(WHO)에 따르면 청소년의 80%, 성인 27%가 운동 충분히 하지 않아.
- 운동과 간식, 어떤 뇌 전달자와 어떤 신경 세포가 이 결정을 중재하는지 조사
- 우리의 뇌는 우리가 먹을 때와 운동할 때 모두 도파민을 방출
- 25년 전 발견된 오렉신이 결정적, 비만 관련 대사 장애를 퇴치하기 위한 효과적 전략 가능

스포츠인가, 간식인가? 우리가 간식을 자주 선택하는 이유
뇌 신경 전달 물질 오렉신은 음식과 운동 사이의 선택에 영향을 미친다

스포츠인가, 아니면 간식인가? 신경과학자들은 특별한 뇌 신경전달물질이 그러한 결정에 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다. 쥐를 대상으로 한 그들의 실험은 불과 25년 전에 발견된 호르몬인 오렉신이 우리 인간을 운동대신 맛있는 유혹을 더 선호하게 만든다는 것을 시사한다. 이것이 확인된다면, 운동 동기를 부여하는 데 어려움을 겪는 사람들이 앞으로 더 많은 운동을 하도록 도울 수 있다. 

▲ 운동과 달콤한 유혹 사이에서 선택할 때 간식이 승리하는 경우가 많다. 그런데 왜 그럴까?

스포츠는 신체적, 정신적 건강을 유지하도록 하며 식욕을 억제하고 수많은 질병을 예방한다. 이 사실은 잘 알려져 있다. 올림픽 경기 출전을 위한 것이 아닌데도, 많은 사람이 스포츠를 충분히 하지 않다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 청소년의 80%, 성인의 27%가 운동을 충분히 하지 않는 것으로 나타났다. 결과는 과체중과 비만이다.

기본적으로 움직임의 동기와 즐거움이 있더라도 약한 내면에는 보상 센터를 촉발시키는 맛있는 음식과 같은 편재하는 유혹이 동반된다. 운동과 간식 중 하나를 결정할 때 뇌에서는 정확히 무슨 일이 일어나는 걸까? 그리고 왜 어떤 사람들은 운동을 서부하고 다른 사람들은 그렇지 않을까?

균형자전거 또는 밀크쉐이크?

취리히 공과대학(ETH Zurich)의 Alexander Tesmer가 이끄는 연구팀이 이 사실을 발견했다. 이를 위해 신경과학자들은 쥐를 사용하여 어떤 뇌 전달자와 어떤 신경 세포가 이 결정을 중재하는지 조사했다. 분명한 것은 일반적인 동기를 담당하는 도파민이 유발 요인이 될 수 없다는 점이었다. "우리의 뇌는 우리가 먹을 때와 운동할 때 모두 도파민을 방출하는데, 이는 우리가 둘 중 하나를 선호하는 이유를 설명하지 못한다"고 ETH Zurich의 수석 저자 Denis Burdakov는 말했다.

따라서 연구자들은 쥐가 8가지 다른 옵션 중에서 선택할 수 있는 행동 실험을 개발했다. 여기에는 아이들이 이동할 수 있는 어린이용 장난감 자전거와 딸기 밀크셰이크를 먹을 수 있는 "밀크셰이크 바"가 포함되었다. Burdakov는 "쥐가 밀크셰이크를 좋아하는 이유는 인간과 같은 이유다. 밀크셰이크에는 설탕과 지방이 많이 포함되어 있고 맛도 좋다"고 말했다. 연구팀은 쥐의 행동을 관찰하고 시상하부의 활동을 기록했다.

오렉신이 결정적인 요인

분석에 따르면 결정을 내리는 것은 도파민이 아니라 뇌에 있는 100개가 넘는 활성 전달 물질 중 하나다. 운동과 식사 사이의 선택은 시상하부의 뉴런 소위 오렉신에 의해 방출되는 신경펩티드 호르몬인 오렉신에 의해 결정된다. 이 메신저 물질은 약 25년 전에 발견됐다. 연구자들은 이제 점차적으로 다양한 기능을 명확하게 설명하고 있다.

실험에서 연구자들은 정상적인 쥐와 약물이나 유전적으로 오렉신 시스템이 차단된 쥐를 비교했다. 팀이 보고한 대로 일반 쥐는 오렉신 시스템이 차단된 쥐에 비해 런닝 휠에서 두 배의 시간을 보냈고 "밀크셰이크 바"에서 절반의 시간을 보냈다. 오렉신이 없으면 밀크쉐이크를 선택하게 되었고 쥐는 먹기 위해 움직임을 포기했다. 그러나 오렉신을 사용하면 동물은 달리기를 더 좋아했다.

흥미롭게도, 과학자들이 생쥐에게 러닝 휠만 제공하거나 밀크셰이크만 제공했을 때 두 그룹의 동물의 행동은 다르지 않았다. 연구자들은 오렉신 시스템의 주요 임무는 쥐가 얼마나 많이 움직이는지, 얼마나 먹는지를 통제하는 것이 아니라고 결론지었다. Burdakov는 “오히려 오렉신은 둘 중 하나를 결정하는 데 중심이 되는 것 같다”고 설명했다.

▲ 출처: 관련논문 Published: 06 August 2024 Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise 오렉신 뉴런은 유혹에 저항하는 자발적 운동을 매개한다 / a, 마우스(n = 71)는 각 팔 끝에 다른 대안이 있는 8개 팔 미로를 탐험했다. 마우스 위치는 10분 동안 비디오로 추적되었다.

인간에게도 같은 원리가 의심된다

Tesmer와 그의 동료들은 관련 뇌 기능이 생쥐와 인간에서 실질적으로 동일하기 때문에 오렉신이 인간의 이러한 결정에도 책임이 있다고 가정한다. 그러나 테스트에서는 아직 이를 확인하지 못했다. 공동 저자인 ETH Zurich의 Daria Peleg-Raibstein은 “이제 인간을 대상으로 결과를 확인하는 것이 중요해졌다”고 말했다.

예를 들어, 이러한 목적을 위해 후속 연구에서는 오렉신 시스템이 유전적 이유로 제한된 범위에서만 작동하는 기면증 환자를 검사할 수 있다. 이는 대략 2천명 중 1명꼴로 발생한다. 또 다른 가능성은 수면 장애용으로 승인된 약물로 인해 오렉신 시스템이 차단된 사람들을 관찰하는 것이다. 그런 다음 그러한 결정을 내릴 때 오렉신 뉴런이 뇌의 나머지 부분과 어떻게 상호 작용하는지 조사할 수도 있다.

비만에 대한 새로운 접근 방식?

오렉신이 운동과 간식 사이에서 결정을 내리는 데에도 도움이 된다는 것이 확인된다면 많은 사람들이 운동을 더 많이 하고 더 건강한 삶을 영위하는 데 도움이 될 수 있다. Peleg-Raibstein은 “뇌가 음식 섭취와 신체 활동 사이를 어떻게 중재하는지 이해한다면 전 세계적으로 유행하는 비만 및 관련 대사 장애를 퇴치하기 위한 보다 효과적인 전략을 개발할 수 있다”고 말했다.
(Nature Neuroscience, 2024; doi: 10.1038/s41593-024-01696-2)
출처: 스위스 취리히 연방공과대학(ETH Zurich)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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