비즈니스 기회
뇌가 ‘운동이냐? 또는 간식이냐?’를 결정하는 메카니즘
크레딧: CC0 퍼블릭 도메인
운동하러 가야 할까요, 아니면 카페에 가서 맛있는 딸기 밀크쉐이크를 즐길까요? 지금까지 우리가 이 결정을 내릴 때 우리 뇌에서 정확히 무슨 일이 일어나는지는 과학계의 미스터리였지만 ETH Zurich의 연구원들이 해결책을 찾았습니다. 그들은 어떤 뇌 화학 물질과 어떤 신경 세포가 이러한 결정을 매개하는지, 즉 메신저 물질인 오렉신과 그것을 생성하는 뉴런을 해독했습니다.
이러한 신경과학적 기초는 많은 사람들이 충분한 운동을 하지 않기 때문에 관련이 있습니다. 우리 중 대부분은 이미 한 번 또는 여러 번 일상 생활의 수많은 대안 유혹 중 하나를 위해 운동을 건너뛰기로 결정했을 것입니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 청소년의 80%와 성인의 27%가 충분한 운동을 하지 못하고 있습니다. 그리고 비만은 성인뿐만 아니라 어린이와 청소년 사이에서도 놀라운 속도로 증가하고 있습니다.
오렉신에 집중
"이러한 통계에도 불구하고, 많은 사람들은 끊임없이 존재하는 유혹을 저항하고 충분한 운동을 할 수 있습니다"라고 ETH 취리히의 신경과학 교수인 데니스 부르다코프는 말합니다. "우리는 우리가 이러한 결정을 내리는 데 도움이 되는 뇌의 기능이 무엇인지 알고 싶었습니다."
쥐를 대상으로 한 실험에서 연구진은 오렉신이 이 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 그것은 뇌에서 활성화되는 백 개가 넘는 메신저 물질 중 하나입니다. 세로토닌과 도파민과 같은 다른 화학 전달자는 오래전에 발견되었으며 그 역할은 대부분 해독되었습니다.
하지만 오렉신의 상황은 다릅니다. 연구자들은 약 25년 전에 비교적 늦게 발견했고, 현재 그 기능을 단계적으로 규명하고 있습니다. Burdakov는 오렉신 연구에 전념한 과학자 중 한 명입니다.
기존 지식으로는 선택 메카니즘을 설명할 수 없습니다
"신경 과학에서 도파민은 왜 우리가 어떤 것은 선택하고 다른 것은 피하는지에 대한 인기 있는 설명입니다"라고 Burdakov는 말합니다. 이 뇌 전달자는 우리의 일반적인 동기 부여에 매우 중요합니다. "그러나 도파민에 대한 현재의 지식은 왜 우리가 먹는 대신 운동을 하기로 결정하는지 쉽게 설명하지 못합니다"고 과학자는 덧붙였습니다. "우리의 뇌는 음식을 먹을 때와 운동할 때 모두 도파민을 방출하는데, 이것이 우리가 왜 다른 것보다 도파민을 선택하는지 설명하지 못합니다."
이를 설명하는 것이 무엇인지 알아내기 위해, 연구진은 쥐를 대상으로 정교한 행동 실험을 고안했는데, 쥐들은 10분간의 실험에서 8가지 다른 선택지 중에서 자유롭게 선택할 수 있었습니다. 여기에는 그들이 달릴 수 있는 바퀴와 표준 딸기 맛 밀크쉐이크를 즐길 수 있는 "밀크쉐이크 바"가 포함되었습니다.
"쥐들은 사람들이 하는 것과 같은 이유로 밀크셰이크를 좋아합니다. 밀크쉐이크는 설탕과 지방이 많이 함유되어 있고 맛이 좋습니다"라고 부르다코프는 설명합니다.
밀크쉐이크 바에서 보내는 시간 단축
그들의 실험에서, 과학자들은 다른 그룹의 쥐들을 비교했습니다. 하나는 정상적인 쥐로 구성되었고, 다른 하나는 약물이나 그들의 세포의 유전자 변형을 통해 쥐의 오렉신 체계가 차단되었습니다.
온전한 오렉신 시스템을 가진 쥐는 오렉신 시스템이 차단된 쥐보다 러닝 휠에서 두 배의 시간을 보내고 밀크쉐이크 바에서 절반의 시간을 보냈습니다. 그러나 흥미롭게도, 과학자들이 쥐에게 러닝 휠이나 밀크셰이크만 제공한 실험에서 두 그룹의 행동은 다르지 않았습니다.
"이것은 오렉신 시스템의 주요 역할이 쥐가 얼마나 많이 움직이거나 얼마나 많이 먹는지를 제어하는 것이 아니라는 것을 의미합니다"라고 Burdakov는 말합니다. "오히려, 두 가지 옵션을 모두 사용할 수 있을 때 둘 중 하나를 선택하는 것이 핵심인 것 같습니다." 오렉신이 없었기 때문에 결정은 밀크 쉐이크에 강력히 찬성했고, 쥐는 먹는 것을 위해 운동을 포기했습니다.
운동을 거의 하지 않는 사람들을 돕기
ETH 취리히 연구진은 오렉신이 인간의 이러한 결정에 책임이 있을 수도 있다고 예상합니다. 여기에 관련된 뇌 기능은 두 종 모두에서 실질적으로 동일한 것으로 알려져 있습니다.
"이제 인간을 대상으로 한 결과를 검증하는 것이 중요할 것입니다"라고 ETH 취리히의 그룹 리더인 Daria Peleg-Raibstein은 말합니다. 그녀는 데니스 부르다코프(Denis Burdakov)와 함께 연구를 이끌었습니다. 여기에는 유전적 이유로 제한된 오렉신 시스템을 가진 환자를 검사하는 것이 포함될 수 있으며, 이는 약 2천 명 중 1명꼴입니다. 이 사람들은 기면증(수면 장애)을 앓고 있습니다. 또 다른 가능성은 오렉신을 차단하는 약물을 투여받은 사람들을 관찰하는 것입니다. 이러한 약물은 불면증 환자에게 승인되었습니다.
"뇌가 음식 섭취와 신체 활동 사이에서 어떻게 중재하는지 이해한다면, 우리는 전 세계적인 비만 전염병 및 관련 대사 장애를 해결하기 위한 보다 효과적인 전략을 개발할 수 있습니다"라고 Peleg-Raibstein은 말합니다.
특히, 건강한 개인과 신체 활동이 제한된 사람들의 운동 장벽을 극복하는 데 도움이 되는 중재를 개발할 수 있습니다. 그러나 부르다코프 박사는 이러한 질문들이 인간을 대상으로 한 임상 연구에 관여하는 과학자들에게 중요한 질문이 될 것이라고 지적합니다. 그의 그룹은 기초 신경 과학 연구에 전념해 왔습니다.
다음으로 그는 운동과 간식 사이의 결정을 내릴 때 오렉신 뉴런이 뇌의 나머지 부분과 어떻게 상호 작용하는지 알아내고자 합니다.
이상의 기사는 2024년 8월 6일 MedicalXpress에 게재된 “Exercise or snack? How our brain decides”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Exercise or snack? How our brain decides (medicalxpress.com)
* 추가정보 출처 : Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise | Nature Neuroscience