뇌는 두 종류의 신경 세포, 즉 뉴런과 신경아교세포로 이루어져잇습니다 이 둘이 힘을 합쳐 우리의 지각과 사고 학습 느낌 그리고 결정이나 연상 인식같은 많은 정신적 과정과 감성을 제어합니다 우리 뇌의 표면 그러니까 여섯 개의 층으로 이루어진 대뇌피질에는 어림잡아 천억 개의 뉴런이 배치되어있는데 이 신경세포에는 다른 세포와는 다른 특별한 점이 있습니다 세포체에 돌기가 달려 잇는것입니다 돌기는 긴 것과 짧은 것 두가지로 나뉩니다 축삭돌기라 불리는 긴돌기는 정보를 세포에서 외부로 전달하는 역할을 합니다 세포의 언어기관에 해당하는 셈입니다 반면에 이보다 짧은 돌기는 다른 세포들에서 들어오는 정보를 수령하는 역할을 합니다 이것은 수상돌기라 불리는데 이 명칭은 고대 그리스어에서 나무를 뜻하는 dendron에서 유래했습니다 실제로 세포체 사방으로 뻗은 모습이 작은 나무를 약간 닮았습니다 수상돌기는 세포들이 전기 신호로 자극을 받으면 이를 통해 정보를 받습니다 이 신호들은 외부에서 들어온 정보를 많은 단계를 거쳐 신경망으로 운반하는 다른 세포들에서 나옵니다 우리 귀의 윗부분에 자리한 청각 피질의 뉴런을 예로 들어보겠습니다 청각 피질의 뉴런은 귀로 들리는 것을 인지하고 저장하는 일을 담당합니다 당신이 낯선 도시에서 한 행인에게 길을 묻는다고 가정해보죠 상대방의 낯선 목소리는 뉴런 군집에 자극을 주고 뉴런은 주파수와 음색을 비롯해 귀로 받아들인 모든 것을 정보로 가공해서 다른 세포들에게 넘겨줍니다 각 세포는 이 목소리에 대한 정보를 주고받습니다 얼마뒤 청각 피질 속의 모든 해당 뉴런은 서로 정보를 교환하면서 이 거뮤니케이션의 모형을 제작하고 이를 통해 새로운 목소리를 저장합니다 그래서 다음에 이 행인의 목소리를 들으면 담당뇌세포는 그것을 알아차리고 친숙한 것으로 , 이미 정보화된 것으로 인식합니다 전기자극으로 뉴런이 흥분하면 뇌 속에 변화가 생깁니다 축삭돌기와 수상돌기가 자라는것입니다 이것들은 더 길어지고 더 많은 가지를 치고 이웃의 다른 축삭돌기와 수상돌기에 바짝 다가갑니다 그때 돌기들 사이에 수많은 접촉면이 생겨나고 이 접촉면에서 정보전달이 이루어집니다 이 접촉면은 시냅스라고 불립니다 시냅스는 뉴런이 서로 소통을 시작하자마자 싹트는데 수상돌기와 축삭돌기뿐 아니라 세포체 자체에서도 생겨납니다 시냅스의 기능은 세포에서 세포로 정보를 전달하는것입니다 이과정에서 자연은 기발한 메커니즘을 발명했습니다 뉴런에서 축삭돌기를 지나 전달되는 자극을 전기화한 것입니다 그런데 발신세포에서 출발한 이 자극은 이웃한 수령세포에 전기신호의 형태로 곧장 전달되지는 않습니다 전기는 한 세포에서 다음 세포로 직접저긍로 도달하지는 않기 때문입니다 중간에서 그 역할을 하는 것이 시냅스입니다 그러니까 시냅스가 전기 자극을 화학적 신호물질, 즉 신경전달물질로 바꾸어 줍니다 이 물질은 발신 세포 정확히 말하면 그 안에서도 시냅스 전(화학적시냅스에서 앞쪽 부분은 시냅스 전 , 뒤쪽 부분은 시냅스 후, 중간부분은 시냅스 틈)에서 생겨납니다 신경전달물질은 작은 기포에 둘러싸인채로 분비되어 인접한 수령세포를 유인하기 위해 시냅스 틈으로 이동합니다 그러면 인접세포는 이것을 받아들여 전기신호로 바꾸고 이 전기신호는 또 다시 다음 세포 정확히 말해 바로 다음 시냅스로 전달됩니다 여기에 도착하는 순간 전기 신호는 다시 화학물질로 바귀고 이 과정은 매번 반복됩니다 이리하여 시냅스 틈이라는 물리적 장애 때문에 전기신호가 전달되지 못했던 상황이 화학적 신경 전달 물질을 통해 극복됩니다 신경 전달물질에는 많은 종류가 잇고 작용도 제각각입니다 예를 들면 글루타민처럼 이런 소통을 고무하는것도 있고 아니면 감마아미노낙산이 나 도파민 세로토닌처럼 소통을 저지하는것도 있습니다

뉴런은 자극을 더 자주 받고 더 자주 보낼수록 더 자주 점화할수록 돌기가 더 촘촘해지고 단단해질뿐 아니라 시냅스의 수도 불어납니다 그리고 그만큼 정보의 유형에 초점을 맞춘 전문화된 네트워크가 곳곳에 생겨납니다 낯선도시에서 행인에게 길을 묻는 예로 돌아가보면 청각 피질의 특정지점에서는 우리가 들은 목소리를 가공 처리하는 네트워크가 생겨납니다 이 네트워크가 목소리 정보를 세포들 사이의 커뮤니케이션 모형으로 바꿉니다 이것이 우리의 지식과 능력입니다 예를 들어 우리가 어떤 목소리를 새로 알게되거나 다른 정보를 파악하고 받아들이면 우리의 뇌는 바로 그와 관련한 네트워크를 구축합니다

뉴런이 홀로있으면 다시말해 정보를 더 이상 처리하지 않으면 돌기와 시냅스는 도로 쪼그라들고 일정한 시간이 지나면 신경 전달 물질도 더는 시냅스 틈의 공간적 차이를 극복하지 못하고 신경 세포 간의 커뮤니케이션은 어려워집니다 낮선 행인의 목소리를 오랜시간 다시 듣지않는 모든 일상적인 상황에서 우리는 까맣게 잊어비립니다 새로운 목소리를 가공해서 특유의 모형으로 저장했던 신경 다발 즉 네트워크 조합에 변화가 일어나기 때문입니다 그 이유는 정보의 계속적인 입력이나 기어그이 소환작업이 일어나지 않은 탓이죠 즉 뉴런이 활동을 하지 않은것입니다 네트워크상에서 정보가 더 이상 충분히 흐르지 않으면 그 목소리는 우리뇌에서 사라집니다 회색세포라 불리는 뉴런은 주로 뇌의 표면인 대뇌피질에 형성되어 잇으며 전체 뇌 부피의 10%밖에 되지않습니다 “회색세포를 깨워라”

이 점액질 부분 즉 백색질이 신경아교세포와 축산다발로 이루어져 잇고 축삭다발은 뇌의 내면에서 정보 전달의 고속도로 역할을 한다는 것을 알아냈습니다 신경아교세포라는 표현은 독일의 병리학자 루돌프 피르호가 세포병리학이라는 책에서 신경조직을 아교처럼 끈끈하게 묶는지지 조직이라는 뜨승로 처음 사용했습니다 뉴런은 이 아교조직 속에 들어있는데 신경아교세포가 단순히 뉴런의지지 조직을 넘어 그보다 훨씬 더 많은일을 합니다 예를 들어 신경아교세포 중에는 별아교세포가 잇는데 세포체에 돌기가 최대 3만개까지 붙어있는 모습이 별을 닯았다고 해서 붙여진 이름입니다 이 세포의 기능은 가히 자연의 기적이라 할 수 있습니다 이것들은 뉴런에 양분을 공급하고 시냅스 틈에서 신경 전달 물질의 순환을 돕고 혈액뇌장벽을 구축합니다 혈액뇌장벽은 세포 돌기의 끝부분이 뇌혈관을 촘촘하게 밀폐해 뇌 혈액이 뇌 속에서만 순환하게 하는 장치로 이 멋진 메커니즘 덕분에 병원체가 상처를 통해 뇌에 들어오는 것이 차단됩니다 다시말해 우리몸의 지휘 사령부는 이 별아교세포 덕분에 완벽하게 방수 격벽 처리가 되어있습니다

회색 세포들이 부지런히 일을 하면 희소돌기아교세포는 생화학적 신호에 따라 축삭돌기를 감쌉니다 몇 안되는 돌기로 뉴런의 축삭돌기를 돌돌 감싸는 이렇게 칭칭 감은 껍데기는 미엘린 층이라고 하는데 축삭돌기에 절연기능을 합니다 축삭돌기의 절연이 잘 이루어질수록 전기 자극 즉 세포간 메시지 전달은 네트워크 속에서 더 빨리 이루어집니다 뉴런은 규칙적이고 반복적으로 서로 소통하고 희소돌기 아교세포는 그런 네트워크에 절연기능을 함으로써 지식의 원활한 저장과 신속한 정보 소환을 가능하게 합니다 신경아교세포의 또 다른 종인 미세아교세포도 빼놓을 수 없습니다 이것은 뇌 조직과 식세포 즉 몸소그이 이물질을 잡아먹는 세포중에서 가장 작은 세포입니다 미세아교세포는 혈액뇌장벽을 뚫고 들어온 병원체를 제거하고 수족관의 청소물고기처럼 죽은 뉴런과 희속돌기 아교세포를 청소합니다 그 밖에 지속적으로 환경을 탐색하는 더듬이 같은 돌기가 있어서 주변에서 어떤 변화가 감지되면 즉각 응급조치에 나섭니다 예를 들어 파열된 뇌혈관이 있으면 몇 분 안에 자신의 돌기로 손상된 부분을 제거할분 아니라 혈관을 밀폐합니다

 

몸의 물리적 현상과는 달리 인지는 정신속에서 이루어집니다 우리의 언어뿐 아니라 모든 인지적 기능을 조종하는 것은 우리몸의 일부 즉 우리의 뇌입니다 알츠하이머병같은 뇌의 퇴화현상은 기억만 사라지는 것이 아니라 정신적 능력과 감성도 없어집니다 해마는 많은 중요한 일을 담당합니다 일단 단기기억부터 살펴보아요 활성화된 해마 부위가 차츰 공간적으로 이동하는데 이를 바탕으로 2년이 내의 기억이 해마를 지나 마지막 종착지인 대뇌피질로 옮겨집니다 다른 형태의 기억도 해마에 자리하고 잇는 데 바로 공간기억입니다 해마에는 장소세포들로 이루어진 놀라운 위치 탐지 시스템이 구축되어있습니다 이것은 공간속의 특정지점을 관장하는 세포입니다 장소세포는 뇌 속의 다른 부위 즉 후각을 담당하는 지루스 피리포르미스로쿠터도 정보를 받습니다 해마와 이 부위 사이에 소통을 가능하게 해 주는 상당수의 해부학적 연결점이 있습니다 장소세포는 시각 정보 뿐 아니라 냄새 정보로 활용합니다 이 정보들을 토대로 장소세포는 우리가 이동하는 공간의 상세 지도를 머릿속으로 만듭니다 장소 세포는 혼자 뇌속의 지도를 작성하는 것이 아닌데 위치 탐지에는 장소세포말고 필요한 것이 하나더 있습니다 바로 격자세포입니다 이 세포는 우리가 움직이는 공간을 마치 자동차 내비게이션의 GPS처럼 일종의 좌표계로 분할합니다 그런데 격자 세포는 해마가 아니라 대뇌피질에 그중에서도 해마곁이랑속에 잇습니다 이들사이에는 서로 협업을 가능하게 하는 무수한 해부학적 연결점들이 있어서 이를 통해 장소 세포와 격자세포사이에 끊임업슨ㄴ 정보교환이 이루어집니다 이 교환을 통해 방금 움직인 공간을 비롯해 살아가는 내내 움직인 주변환경의 세세한 기록을 간직합니다

해마속에 서 일어나는 멋진일중에 신경생성이 있습니다 새로운 뉴런의 탄생이죠 해마와 해곁이랑 사이의 특정지점에서 우리가 살아가는 동안 매일 세로운 세포가 만들어져 뉴런이 됩니다 우리가 살아가는 동안 술을 마시거나 잠을 잘 못자거나 뇌를 다치거나 병에 걸리면 뉴런의 일부가 망가지기 때문에 뇌에서 수리와 정돈작업을 하죠 혹은 특정부위에서 더 많은 뉴런이 필요할 때, 지원균이 필요할 때 각영여그이 뉴런이 그런 신호를 해마에 보내면 해마가 자극되어 줄기세포를 생산하게 하고 이 줄기세포는 치아이랑에서 담당영역으로 이동한 뒤 거기서 필요한 뉴런으로 재탄생합니다

 

하지만 해마는 인간의 해마는 20세부터 매년 1~2%씩 쪼그라듭니다 우리몸의 모든 부위가 그러하듯이 우리의 뇌도 시간의 흐름에 따라 늙어갑니다 40세 중반이 넘어서면 사람들이 (저요..저 유투브편집이 왜케 배우기싫을까요 ,,)왜 그토록 컴퓨터 교육을 받기싫어하는지 알 수 있습니다 이들에게는 소프트웨어의 여러 진행과정을 머릿속에 저장하는 것이 너무나 고역스럽습니다

 

그렇다면 해마만 쪼그라들까요? 해마와 동시에 대뇌피질의 상당부분도 같이 쪼그라듭니다 백색질도 나이에 따라 약 10~15%까지 줄어듭니다 일반적인 인지 능력의 감퇴와 함께 당연히 뇌 부피도 축소됩니다 셔우드 연구팀은 뇌세포 속의 미토콘드리아에서 이에 대한 답을 찾아냈습니다 (미토콘드리아는 세포의 에너지공급원으로 일종의 작은 발전소인ㄷ 근육세포를 예로 들면 이 세포에 에너지가 많이 필요할수록 세포 속에는 미토콘드리아가 더 많습니다 심지어는 세포용량의 40%에 이르기까지 합니다 )인간의 뇌세포는 요구받는게 너무많아 많은 에너지가 필요하고 진화과정에서 평균 수명이 상당히 늘어난 탓에 다른 동물 종보다 더 많은 산화 스트레스에 노출되어있습니다 간단히 말해 우리의 뇌는 지속적으로 최고 속도로 달리고 있습니다 매우오랜시간동안을 말이죠 미토콘드리아 발전소의 심각한 소모를 유발하고 자신의 임무를 예전처럼 잘 수행하지못해 사멸하고 뇌부피가 줄어듭니다

 

우리가 강도 높은 운동을 하면 거기에 필요한 힘 에너지를 우리가 마시는 공기중에 함유된 산ㅅ를 통해 얻습니다 강도를 높이면 더 많은 산소를 얻기위해 더 빨리 호흡합니다 그럼에도 몸에 산소 공급이 부족한 무산소상태로 접어듭니다 이러한 현상은 점진적인 적응과정없이 운동을 할 때 무리한 목표를 세울 때 나타납니다 중요한 것은 적당한 운동으로 각자의 상태에 맞게 운동강도나 목표를 다르게 설정해야합니다 뇌를 위해 뛰세요 

 

해마를 측정하는 것은 구조적 자기공명영상덕분입니다 신경과학적 차원에서도 조사를 가능케 해주었죠 장비 내에는 지구 인력보다 최소 3만 배는 더 강한 강력한 자력을 가진 자석이 설치되었습니다 자석은 우리가 접근하자마자 인체 세포들에 영향을 끼칩니다 다시 말해우리가 이 장비속에 들어가면 자석을 통해 원자핵 안의 양성자가 자극을 받으면서 세포 내부에 변화가 생깁니디ㅏ 양성자는 자기 축으로 사방 아무 방향으로나 회전하는 팽이처럼 움직입니다 우리가 자기공명영상 장비 안에 누우면 우리 세포의 양성자가 자기장 내에 들어가는데 그러면 양성자의 자연스런 움직임이 바귑니다 즉 양성자는 똑바로 서면서 얼마 뒤 나침반 바ㄴf처럼 똑같은 방향으로 일정하게 돕니다 이 과정을 우리는 세차 운동이라 부르고 얼마 뒤 양성자는 원래의 무질서한 운동으로 돌아가고 다시 이완됩니다 즉 긴장이 풀리죠 이때 양성자가 이완할 때 자신이 속한 조직에 따라 상이한 열을 발산하고 그와 함께 기기에 신호를 보낸다는 사실이빈다 이를 통해 조지그이 종류가 구분됩니다 조직별로 내뿜는 열기가 다리기 때문입니다 예를 들어 지방 조직은 수분이 많은 조직보다 성능이 좋아서 더 많은 열을 발산합니다 이 신호는 수치로 전환되고 이 수치가 열기와 조직의 종류를 결정합니다 이어 자기공명영상 장비와 연결된 컴퓨터가 이 수치를 영상으로 변환하고 이 영상들은 뇌를 아주 작은 부분까지 시각화합니다 다른 신체부위들에 대하 ㄴ시각화도 당연히 가능합니다 게다가 기기의 자기장이 강할수록 우리는 뇌속을 더욱 정확히 들여다볼 수 있습니다 아이들은 운동을 하면서 많은 혈액이 더 많은 산소를 운반함으로써 해마에 양분을 공급하고 필요한 경우 해마를 고출력으로 움직이게 합니다 해마의 혈류는 동맥 스핀 라벨링으로 측정합니다 동맥 혈액 내물 분잘ㄹ 자기화합니다 사람이 자기공명영상 장비 안에 누우면 이 기기는 인체 부위의 자기화된 혈액에서 발산되는 신호를 받고 이 신호는 다시 수치로 변환되고 이 수치는 다시 컴퓨터 프로그램에 의해 혈류영상으로 나타납니다 아이들이 규칙적으로 운동하면 해마의 혈액공급에 장기적인 변화가 나타납니다 혈관화라고 부르는데 혈관이 좀 더 강해지고 새로운 혈관이 생겨납니디ㅏ 혈관의 성장은 우리 뇌에서 가장 작은 세포인 미세아교세포에 의해 촉진됩니다 이 세포는 새로운 혈관을 위한 설계도가 담긴 신호를 발송하고 다른 세포들이 성장할수있도록 성장 인자라는 물질을 분비합니다 이 메시지와 성장 인자의 수신자는 혈관의 건축재료에 해당하는 혈관내피입니다 이처럼 혈관이 새롭게 만들어지는 과정을 혈관신생이라고 합니다 운동을 하면 뇌 속의 모든 혈관은 바브게 움직이고 그와 함께 더 많은 혈액을 공급받습니다 만일 뇌혈관 용량이 충분하지 못하면 새 혈관이만들어집니다 그만큼 우리의 뇌 체계는 유연합니다 어릴 때 뇌를 많이 쓰고 운동을 많이 할수록 무엇보다 혈관화를 통해 좀 더 성능이 좋은 뇌가 탄생합니다 탁월한 하드웨어 즉 산소공급이 최상으로 이루어진 뇌가 탁월한 인지 능력을 위한 최상의 토대입니다 운동을 넘어 까다로운 학습과제가지 수행하면 소뇌의 시냅스가 빡빡해집니다 시냅스 생성은 뭔가 배울 내용이 있는것과 연계해서 운동을 하든지 강도 높은 운동을 하든지 편안한 범위를 벗어나서 운동해야 우리 뇌속에 새로운 혈관이 생깁니다 아이들에게는 완벽한 조합이 마련되어잇습니다 학교에서 새로운 내용을 습득하면 신경생성이 일어나고 그러면 해마에서 새로 생긴 신경은 용도에 따라 각각의 대뇌피질 영역으로 옮겨지고 거기서 기존의 세포 연결망을 강화합니다 여기에 운동이 더해지면 혈관까지 새로 생깁니다 시냅스 생성의 증가도 신체 활동을 통해 이루어 집니다

 

뇌에서 신경의 물질대사에 없어서는 안될 물질은 많은데 그중 하나가 N-아세틸 아스파르트산염입니다 이게 없으면 신경세포는 생존할수없는데 나이가 들면 줄어듭니다 뇌속에 NAA가 너무 적으면 알츠하이머병같은 신경 퇴화나 뇌졸중 그리고 다발성 경화증이나 조현병 같은 신경정신병적 질환이 생길 수 있습니다 운동을 많이 하는 노년층의 정신적 능력은 혈관화와도 관련이있습니다

멀티태스키은 여러 갈래의 정보를 동시에 처리하면서 목표와 관련해 우선순위를 매길 수 잇는 능력입니디ㅏ 그래야 주변의 이런저런 소음이나 방해 때문에 정말 중요한 일이나 계획이 방해받지 않습니다 그런 멀티태스킹을 위해 우리 앞뇌에는 인지적 통제9집행기능)라 불리는 정말 메커니즘이 장착되어잇습니다 우리가 어떤 목표에 도달하려고 할 때 이 매커니즘은 목표 달성에 중요한 정보와 그렇지 않은 정보를 선별합니다 인지적통제는 작업 기억속에 추가정보도 갖고있어 우리는 무사히 목표를 달성할 수 있습니다 인지적 통제는 앞뇌의 여러 네트워크로 구성되어잇습니다 첫 번째 네트워크는 중요하지 않는 정보를 무시하고 중요활동에 주의력을 집중하는 일을 담당합니다 두 번째 네트워크는 작업기억과 관련되어있습니다 작업기억이란 우리가 어떤 과제를 올바로 처리하기 위해 머릿속에 짧게 간작하는 기억을 가리킵니다 세 번째 네트워크는 유연한 사고와 관련이 있습니다 선택적 주의력영역에 속하는 억제 통제는 최소 두 개의 뇌영역으로 이루어져 잇습니다 .선택적 주의력 영역에 속하는억제 통제를 좀 더 세밀하게 들여다볼 필요가 있습니다 이 네트워크는 최소 두 개의 뇌 영역으로 이루어져 있습니다 첫 번째 영역은 하측 전두 접합부입니다 몇 개의 브로트만 영역이 여기서 교차합니다. 이 접합부는 우리 목표에 중요한 자극을 인지하고 그것들을 중요도에 따라 배열합니다

앞뇌의 영역 그중에서 도 주의력과 가장 관계가 깊은 오른쪽 배외측 전전두피질이 멀티태스킹을 조종하는 영역에 어떤 영향을 끼칠까요? 근적외선 분광법을 이용하여 비슷하게 혈류에서 산소 함량을 측정합니다 광학센서의 발간색 절반부분에서 피험자의 대뇌피질 속으로 적외선을 쏘아 보내면 대뇌피질을 돌아다닌후 다시 외부로 나오기 위해 휘어진 적외선을 센서의 파란색 절반 부분이 흡수합니다 실제로 적외선은 머리카락 두피 두개골 뇌막 뇌척수액을 지나 대뇌피질가지 뚫고 들어간 다음 밖으로 나옵니다 근적외선 분광법의 토대를 이루는 원칙은 빛 굴절입니다 만일 뉴런이 어떤 지점에ᅟᅥᆺ 부지런히 일을 하면 더 많은 산소가 필요합니다 적외선은 산소가 풍부한 혈액과 그렇지 않은 혈액에 부딪힐 때 다르게 굴절합니다 그 때문에 우리는 적외선을 흡수한 파란색 센서에 기록된 비츠이 굴절도를 보고 대뇌피질에서 어떤 영역이 특히 활발하게 움직이는지 알 수 있습니다

산소함량이 높은 대뇌피질의 혈액을 조사해보니 멀티태스킹을 위한 네트워크는 차단되지만 대신 휴식 네트워크가 작동된 것입니다 이 네트워크는 해마와 강력하게 연결된 대뇌피질의 여러 영역으로 이루어져있습니다

 

2017년 쥐들에게 고지방 다이어트 한 동물실험에서 쥐들은 과체중이 되었을뿐 아니라 소뇌에 염증이 생겼습니다 만성 염증은 뉴런을 죽게할수도있습니다 이 실험에서는 소뇌에 염증이 생겼지만 뇌의 다른 영역에도 얼마든지 염증이 발생할수있어서 운동기능은 물론이고 인지기능에도 악영향을 끼칩니다 비만은 백색질도 감소시키는데 비교집단과 대조했을 때 여러 지점에서 백색질이 몹시 얇아진 것을 발견했고 그원인으로 축삭돌기의 쇠퇴가 지목되었습니디ㅏ 축삭돌기는 다른 세포들에게 메시지를 보내는 뉴런의 소통기관입니다 이런 소통 창구가 사라지면 세포는 다른 세포들에게 정보를 주지 못하고 그 결과 이런저런 정신활동을 위한 네트워크는 최상의 상태로 작동하지 못합니다 미엘린 쇠퇴에 대한 생물학적 물질이 있는데 축삭돌기의 절연을 담당하는 희소돌기아교세포도 공격을 받았습니다 간단히 말해 비만은 뇌가 다른 사람들보다 빨리 쇠퇴하게 합니다 비만으로 야기되는 염증과 뇌 조직 사이의 이런 연계고리에 영향을 끼치는 시상하부는 체온과 수면 성적행동, 음식 섭취와 배고픔, 포만감도 조절합니다 비만상태이거나 고칼로리 음식을 먹으면 사이토카인 유리지방산 면역세포가 시상하부로 몰려가고 이 성분들이 뒤섞이면서 국부 염증이 생깁니다 시상하부에 염증이 생기면 더 많은 미세아교세포가 시냅스에 영향을 끼치고 쇠퇴과정이 시작됩니다 이때 시상하부 내의 순환이 변하고 그와 함께 기능도 변하므로 비만 상태에서는 배고픔과 포만감을 조절하는 뇌기능에 장애가 생기고 아무리 많은음식을 먹어도 포만감을 느끼지 못합니다

 

진화는우리의 몸속에 독특한 메커니즘을 장착해놓았는데 그중하나가 뇌세포들 간의 경쟁입니다 우리는 해마의 치아 이랑에서 평생 새로운 줄기세포가 만들어지고 뉴런으로 발달해서 필요한 곳으로 이동한다는 사실을 압니다 그리고 제일 강한 뉴런들에 BDNF를 받아들일 연결점을 더 많이 설치해놓았습니다 그래서 이 뉴런들은 약한 경쟁자들과는 달리 이 강장제를 더 많이 섭취함으로써 더욱 힘이 강해집니다 BDNF는 성장과 세포의 세분화를 강화하고 시냅스 형성과 수상돌기 가지의 증가도 촉진합니다 세포에 자극을 주는 신경전달물질인 글루탐산의 작용을 강화하고 그로써 뉴런 간의 소통을 지원하기도 합니다 특히 BDNF는 세포의 활동성을 둔화시키는 감마아미노낙산의 작용을 약화시킵니다 그렇다면 더욱 강력해진 경쟁자들의 상대가 되지못하는ㄴ 약한 뉴런들은 뇌세포의 수용체에서 다른 물질이 접속하고 그를 통해 세포체 내에서 자폭, 즉 세포 자살을 유도하는 하나의 프로그램이 작동합니다 시냅스 생성과 신경생성 그리고 수상돌기 가지의 증가는 간접적이긴 하지만 모든일을 성취하는데 바탕이 되어줍니다 운동으로 분비가 촉진되는 단백질인 신경 성장인자가 있습니다 뇌에서 유래한 신경 세포에 영양을 공급하는 물질이죠 이 단백질은 특수뉴런의 소포체에서 생산됩니다

 

코르티솔과 우울증사이에는 어떤관계가 잇을까요? 이 스트레스 호르몬에는 하나의 특성이 있는데 유전자의 스위치를 켜는 것입니다 우리는 유전잦 설계도 즉 게놈 속에 우리몸의 모든 부위에 대한 유전자를 갖고있는데 거기에는 질병 유전자처럼 우리몸을 변화시킬수잇는 유전자도 잇습니다 키뉴레닌은 인간의 몸속에서 염증시 혈관을 넓히고 면역반응을 조절하는 아미노산입니다 이것이 물질대사에 이상이 생기면 뇌와 중추신경계에 손상이 일어나서 조현병이나 내적 불안 우울증같은 신경증과 정신병이 상당수에서 높은 키뉴레닌수치가 확인됩니다 과학자들은 육체활동이 PGC-1a1이라는 특수단백질의 생산을 증가시키는 것을 알아냈습니다 근육에 PGC-1a1단백질 수치가 높아지면 KAT라고 하는 특별한 효소가 생산되었는데 이것이 스트레스 물질인 키뉴레닌을 아예 뇌로 이동할 수 없는 물질로 바꾸어 버렸습니다 그와 함께 유전자 변형 쥐들은 우울증에 회복 탄력성이 ㅇ생겼습니다 PGC-1a1단백지르이 증가와 더불어 효소 KAT가 생산되어 키뉴레닌이 쥐의 뇌에 해를 끼치지 못했기 때문입니다 스트레스나 슬픈 감정을 느끼면 우리는 즉시 근육에 KAT효소를 생산할기회를 주어야합니다 산책을 하든 조깅을 하든 모든 것의 한걸음이 뇌를 위한 선행이됩니다

러너스 하이와 같이 좋은 기록을 달성했을 때 나오는 뇌의 절정의 행복 호르몬이 나올 때 우리뇌에서는 아편과 비슷한 성분의 베타 엔도르핀과 대마 비슷한 물질인 아난다미드가 분비됩니다 진화론적으로 보면 둘 다 심적 안정과 육체적 고통의 완화라는 목적을 수행합니다 신경성장인자와 신경전달물질인 세로토닌의 협력 작업을 촉진하는것이죠 뇌간의 솔기핵에서 분비되는 세로토닌은 수많은 뇌 기능에 영향을 끼치고 때로는 기분에도 영향을 줍니다 신경성장인자는 뉴런의 성장과 분화에 거름같은 작용을 합니다 세로토닌을 생산하는 솔기핵 속의 뉴런에 대해서도 세로토닌의 수송에도 영향을 줍니다 무척 긴 솔기핵의 축삭돌기는 뇌 전체로 뻗어있기 때문입니다 게다가 그것은 길고 강할수록 자신의 역할을 더 충실히 수행합니다 신경성장인자는 도파민 생성 뉴런에도 거름 역할을 하고 도파민을 받는 목표 뉴런의 장기 변화에 영향을 끼치고 목표 뉴런의 수용 능력도 더 높입니다 우리의 만족감과 행복감은 세로토닌과 도파ᅟᅵᆫ이라는 두가지 신경 전달 물질과 밀접한 관련이 있고 신경 성장인자에 의해 촉진되고 조종됩니다

나이가 들면 건강한 뇌에도 수축이 일어나고 동시에 처리하고 여러 과제를 처리하는 와중에 우선순위를 올바로 정하는 것은 쉽지않게됩니다 안와전두피질과 대상회의 수축과 관련이있습니다 방금들은 사용법도 잊어버릴수있죠 배외측 전전두피질의 수축 때문에 작업기억속에 제대로 남지않아서요 그 영향은 단기기억분 아니라 공간 내비게이션 기능에도 작용합니다 부피의 감소는 그 밖에 해마와 내후각피질에서도 일어납니다 장기기억도 여러 측면에서 약화됩니다 장기기억의 약화는 우리가 정보를 저장한 시점에 좌우될 때가 많습니다 장기기억의 약화는 우리가 수십년동안 구축해놓은 네트워크의 점진적인 해체와 더불어 일어납니다 상시적인 사용량이 너무 적고 활동성이 떨어짐으로써 상태가 나빠진 이 네트워크들은 허물어지기 십상입니다

뇌의 수축에 맞서려면 하나의 시스템으로써의 뇌를 전체적으로 꾸준히 유지시켜 주는 운동을 하는것입니다 빠른걸음으로 좀 더 멀리 산책해보세요 해마와 기억과 관련이있는 내후각피질 및 전전두피질 영역에서 두드러지게 수축이 적게 일어납니다

우리가 알츠하이머에 걸리면 뇌에서 운석역할을 하는 노인성반점이 생깁니다 이 반점은 베타아밀로이드와 타우 단백질로 이루어진 침전물입니다 건강한 뇌에서 이 두가지 단백질은 매우 중요한 역할을 합니다 베타아밀로이드는 박테리아를 막고 뉴런들 간의 소통을 지원합니다 그리고 침전되지 않고 분해되죠 타우 단백질은 미세소관, 즉 뉴런의 세포 골격을 구성하는 아주 작은 관들의 구축에 결정적인 역할을 합니다 그런데 이 두 단백질은 운반되지 않으면 쌓이게 되고 그러면 축삭돌기와 수상돌기에 해를 끼칩니다 그로 인해 세포들은 더 이상 소통을 하지 못하고 죽게 되고 뇌의 부피는 줄어듭니다 뉴런의 작은 발전소인 미토콘드리아의 물질대사에도 이상이 생깁니다 알츠하이머 원인과 관련해서는 최신이론인 글림프 시스템이론이있습니다 글림프는 신경아교세포와 림프애그이 합성어입니다 2012년 뇌의 물질대사과정에서 생긴 유해물질과 침전물을 치우는 청소시스템이 우리 뇌와 척수속에 있음을 발견했습니다 이것은 혈관 벽에 달라붙은 신경아교세포로 이루어진 혈관 청소 시스템입니다 만일 글림프 시스템의 이런 청소 기능이 더 이상 젊을때처럼 활발하게 돌아가지 않으면 침전물이 생기고 그것은 시간이 가면서 우리의 네트워크를 파괴합니다 우울한 뇌를 알츠하이머병 뇌로 바꾸는 과정은 염증을 촉진하는 사이토카인이 주도합니다 사이토카인은 면역세포가 뇌 체계로 보내는 신호작용ㅇ르 하는 분자입니다 면역세포는 어딘가에 이상이 있음을 감지하면 선발 부대격인 사이토카인을 보내 문제가 되는곳에 염증을 일으킵니다 염증은 처음엔 외부에서 들어온 박테리아 같은 유해물질을 죽이는 임무를 수행합니다 몸에 나무가시가 박히는일을 경험한적있나요 만일 그 가시에 박테리아가 묻어잇으면 대개 그 주변으로 염증이 생기면서 부위가 빨개지고 뜨거워져 박테리아가 죽습니다 연구자들은 염증을 촉진하는 사이토카인이 해마에서 작은염증을 무수히 일으키고 신경생성을 억제한다고 생각합니다 염증은 뿐만아니라 코르티소르이 악영향에 더해서 신경을 해치고 죽음에 이르게 합니다 오늘은 마누엘라마케도니아 님의 유쾌한 운동의 뇌과학중 일부를 소개했습니다