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운동할 시간이 어디 있어? 공부해야지!”

 

혹시 이렇게 생각하는 독자가 있다면 지금부터 하는 이야기를 유심히 보길 원한다. 만약 당신이 수험생인데 부모님이 이런 말씀을 자주하면 책의 이 부분을 꼭 보여 주시라. 운동은 몸만 튼튼하게 하는 게 아니다. 뇌도 튼튼하게 만든다. 운동은 공부 효율을 올려 주는 매우 훌륭한 조력자다.

 

1995년 캘리포니아대 칼 코트만 교수는 우리가 운동할 때 신경세포에서 생산되는 단백질인 뇌유래신경영양인자(BDNF)가 증가한다는 것을 발견했다. 이때까지만 해도 BDNF에 관해 정확하게 규명하지 못했다. 하지만 이후 뇌과학의 발달과 함께 BDNF가 갖춘 엄청난 능력을 발견했다.

 

BDNF는 뇌의 시냅스 근처에 있는 저장소에 모여 있다가 혈액이 펌프질할 때 분비되는 단백질로서 새로운 신경세포를 생성하고 기존 신경세포를 보호하며 시냅스의 연결을 촉진하는 그야말로 뇌의 가소성에 핵심적인 역할을 한다. 다시 말해 BDNF는 우리의 학습과 기억의 가장 중요한 토대를 마련해 주는 것이다. 그런데 BDNF가 언제 생성된다? 바로 운동할 때다.

 

 

또한, 운동할 때 생겨나는 신경세포들은 다른 신경세포들을 자극함으로써 장기상승작용(LTP)이라는 현상이 잘되도록 돕는다. 장기상승작용은 학습과 기억의 토대를 형성하는 주요 세포메커니즘 가운데 하나로 널리 여겨지고 있다. 또한, 기억과 학습을 관장하는 해마가 운동으로 더욱 건강하고 더 젊은 상태로 회복된다는 사실도 밝혀졌다.

 

이외에도 운동하면 신경화학물질인 세로토닌, 도파민, 노르에피네프린의 생성을 증가시키는데 이 신경화학물질들은 집중력, 뇌의 각성 상태, 기분 전환을 통한 학습의 긍정적 태도 증가, 인내심과 자제력 등을 높이는 역할을 한다.

 

결론적으로 운동은 우리의 뇌가 공부를 잘할 수 있도록 최상의 조건을 제공하는 것이다. 그렇다면 과연 운동이 공부에 얼마나 긍정적인 영향을 미치는지 실제 사례를 살펴보자.

 

1999년 일리노이 네이퍼빌공립학교는 학생들에게 정기적으로 에어로빅을 하게 했다. 운동 과정이 도입된 이후 학생들은 국제수학과학연구동향(TIMSS)의 성적이 엄청나게 향상되었다.

 

미국은 보통 TIMSS에서 10위 전후의 성적을 내는데 네이퍼빌 8학년 학생들은 과학 과목에서 세계 1위를 차지했으며 수학도 세계 6위를 차지했을 정도다.게다가 에어로빅 활동 도입 이후 학생들의 정학률도 약 60퍼센트 가량 하락하면서 전반적인 학습 태도가 향상되었다.

 

2005년에 시행된 한 연구에서는 러닝머신에서 30분만 달려도 창의적 성과가 개선되고 그 효과가 무려 2시간 동안이나 지속한다는 것이 밝혀졌다.

 

 

2007년에 실시한 연구에서는 전력 질주를 3분만 했음에도 불구하고 BDNF 분비가 상승해 기억력이 20퍼센트나 좋아졌다는 결과가 나왔다. 같은 해의 또 다른 연구에 따르면 매일 35분간 에어로빅을 하는 것만으로도 성인의 두뇌 상태와 인지능력이 향상된다고 한다.

 

2009년 캐나다의 시티파크고등학교는 학습 장애를 위한 대안학교로서 절반 이상의 학생들이 ADHD를 가지고 있었다. 그런데 수업을 듣기 전 20분 정도 러닝머신과 자전거에서 운동한 뒤 5개월이 지나자 거의 모든 학생의 독해력, 작문, 수학 점수 등이 상승했다.

 

운동과 학습에 관한 최고의 권위자로 여겨지는 존 레이티는 이렇게 종합한다.

 

신체는 밀어붙이도록 만들어졌다. 우리는 신체를 밀어붙이면서 뇌도 함께 밀어붙인다. 학습과 기억력은 우리 조상들이 식량을 찾게 해 주었던 운동 기능과 함께 진화했다. 따라서 뇌에 관한 한, 몸을 움직이지 않으면 무언가를 배울 필요도 없다고 할 수 있다.”

 

그렇다면 어떤 운동이 공부에 최고의 효율을 가져올까 ?

 

 

2016년 핀란드 지바스키야대학 연구팀은 학습과 찰떡궁합인 운동이 어떠한 운동인지에 대한 힌트를 쥐를 통해 우리에게 알려 줬다.실험팀은 쥐를 세 집단으로 나누었다. 한 집단은 아무것도 하지 않았고 다른 한 집단은 쳇바퀴를 계속 돌게 하는 유산소 운동을 시켰고 마지막 집단은 근력 강화 운동 같은 격렬한 운동을 시켰다.

 

7주 훈련한 뒤 쥐의 뇌를 살펴보았는데 세 집단의 뇌 상태가 모두 달랐다. 아무것도 하지 않은 쥐들은 역시 뇌에 아무런 변화도 없었다. 하지만 7주 동안 달리기를 한 쥐들은 새로 생겨난 신경세포가 가득했다. 특히 더 먼 거리를 달린 쥐일수록 더 많은 새로운 신경세포가 뇌를 장악했다. 격렬한 운동을 한 그룹의 쥐 또한 신경세포가 새롭게 생겼으나 달리기를 한 쥐보다는 많지 않았다.

 

쥐를 대상을 한 실험이기에 인간에게 바로 적용할 수는 없지만, 이 실험을 통해 우리는 학습에 최적화된 운동은 유산소 운동임을 추론해 볼 수 있다. 그리고 이는 타당한 추론으로 보인다.

 

인지심리학자 아서 크래머가 노인들을 대상으로 한 연구에서도 뇌 건강에 가장 큰 호전을 가져다주었던 운동은 근력 강화운동이 아니라 유산소 운동이었다.그리고 앞서 소개한 여러 연구 성과에서도 대부분 사람이 유산소 운동을 했음을 알 수 있다. 꾸준히 걷기와 달리기는 학습에 도움을 주는 것은 거의 확실해 보인다.

 

그렇다면 언제, 얼마나 운동을 해야 할까?

 

걷거나 달리기를 하면서 무언가를 들으며 공부를 할 수 있다. 시간이 부족하다면 그렇게 활용할 수도 있다. 하지만 공부와 관련해 운동의 최적 시기는 공부를 하기전이다. 왜냐하면, 운동 중에는 인지능력의 최상위 역할을 하는 전전두엽에 혈류량이 많지가 않아 집중도 있는 공부가 잘 안 된다.

 

하지만 운동을 끝내면 그 즉시 전전두엽에 혈류량이 많아지면서 학습을 위한 최상의 상태에 돌입하게 된다. 존 레이터는 일주일에 4~5, 30분씩 운동을 하는 것이 가장 좋다고 조언한다.

 

운동이야말로 최고의 공부 전략임을 잊지 말자.

 

본 내용은 고영성, 신영준의 신작인 <완벽한 공부법> 9장 <몸 : 몸은 공부의 길을 안다>의 일부분입니다.