내 건강은 뇌 건강으로부터
424쪽
2022년 7월 12일
150 * 222 * 28mm / 642g
(목차)
4장 두뇌와 미생물, 완벽한 운명 공동체
- 장내 미생물 / 식단 / 프로바이오틱스
9장 자느냐 마느냐
- 건강을 위한 수면
10장 행복과 뇌과학
- 뇌 공부는 행복을 위한 것보다, 그 너머를 향한다
2019년 <네이처>에 따르면 초기 인류의 미생물 생태계, 즉 미생물군의 유전자가 현대인의 것과는 완전히 다르다는 사실을 보여줬다. 도시 생활과 서구 식단은 인간의 장에 서식하는 미생물군의 형태를 크게 바꿔 놨다. 오늘날 전 세계적으로 전체 식량의 75%가 12가지 식물과 5가지 동물 종에서 비롯된다고 추정된다. 현대인은 몸과 내장 그리고 두뇌 건강에 상당한 영향을 미치는 '오랜 친구'인 다양한 박테리아를 잃어버린 것이다.
- 132쪽, 4장 <두뇌와 미생물, 운명의 공동체>에서
인체는 30~37조 개의 세포로 이뤄져 있다. 그런데 인체에는 역시 38~50조 개의 미생물이 살고 있다. 이 말은 즉 우리가 43퍼센트의 '인간'과 57퍼센트의 '미생물'로 이뤄져 있다는 의미이다. ..(중략)
"나는 나 자신만큼, 내부에 있는 박테리아의 산물이다"라는 필연적인 결론에 도달한다.
- 134쪽, 4장 <두뇌와 미생물, 운명의 공동체>에서
흔히 인간은 "자아, 의식, 개체, 독립"이라는 단어와 가까이 연상되는 이미지이지만 생물적으로 인간을 재고해보면 '미생물군집' '미생물 공생' '미생물총(mircobiota) 및 미생물군유전체(mircobiome)의 일부 개체'라고 할 수 있다. 어디까지나 수치에 의한 주관적인 해석이나, 현실적으로 미생물이 더 많고, 그러한 미생물들이 우리의 면역과 DNA-RNA를 구성하고 있다.
나아가 특히나 이번 토픽인 장내 미생물군(gut microbiota, probiotics)의 경우에는 내장 신경을 통해 뇌와의 직접적인 및 능동적인 소통으로 우리에게 다양한 느낌과 감정-무의식을 결정한다. 구체적으로 우리의 긴장 상태, 기분, 불안, 피로 그리고 이를 전달하는 메커니즘-과정까지 장내 미생물군 조합에 영향을 받는다.
인간의 존재에서 현대는 '미생물'을 제외하고 사고할 수 없다. 공생한다고 하지만, 어쩌면 중요한 것을 결정짓는 요인들은 미생물이다. 이러한 생물의 논의 아래, '이성'을 주 수단으로 세우는 철학은 가끔은 허황된 소음으로 들린다. 인간 이성이 이성일 수 있는 이유, 즉 이성이 온전히 자립할 수 있는 이유는 (약간의 비약을 거친다면) 아이러니하게도 미생물의 건강한 생존 때문이다. 미생물이 건강하지 않으면, 인간은 생존할 수 없다. 우선순위로 보자면, 미생물이 온전하고 > 감정적인 인간이 있고 > 이후 이성적이고 철학적인 사유가 온전히 자립할 수 있다.
우리의 면역 시스템의 약 70%는 장내에서 발견되며, 여기서 미생물군은 염증과 감염을 최소화하도록 줄여 우리의 면역 시스템을 보완하는 역할을 한다.
- 4장 <두뇌와 미생물, 운명의 공동체>에서
장내 미생물군의 균형 = 가공식품의 최소화
그렇다면 장내미생물을 어떻게 건강하게 만들 수 있을까? 시중에 널린 가공식품들은 당연하게도, 미생물에게 먹이 조차 주지 못한다. 따라서 미생물들이 굶는다. 가공식품으로 우리의 위는 채우지만, 소장-대장 미생물이 밥을 못 먹는 것이다. 미생물들이 굶는 비율이 높아지면 소장 및 대장이 기능이 온전하지 못하고 악순환은 반복된다.
가공식품은 영양소를 보존하고 비타민과 미네랄을 추가하기 위해 다양한 보존 방법으로 가공된 모든 유형의 식품을 말한다. 밀가루, 빵, 통조림, 소스, 커리, 튀긴 음식 등 우리가 일상에서 구매하고 섭취하는 대부분은 '가공된' 것이다.
식품 가공은 섬유와 같이 생체이용률(bio-availability)이 낮은 성분을 '정제'한다. 그래서 이러한 유형의 음식물이 소장을 거치고 나면, 장내 박테리아를 위해 남겨진 영양소는 거의 없게 된다. 그 결과 체중 증가와 비만 그리고 장내 미생물의 감소로 나타난다. 간단하게 말해, 높은 생체이용률은 뚱뚱한 몸과 굶주린 장을, 낮은 생체이용률은 마른 몸과 건강한 장을 의미한다.
- 148쪽, 4장 <두뇌와 미생물, 운명의 공동체>에서
가공식품이 아닌 신석식품, 그중에서도 '채소'의 섬유는 소장에서 잘 소화가 되지 않으며, 대장 및 내장의 미생물에게 다양한 먹이를 제공하는 대표적인 식품이다. 나아가 섬유는 장 운동을 적극적으로 돕는다. 외부적으로 장 운동을 활성화하는 건 1부에서 살펴본 걷기/달리기와 같은 '운동'이고, 내부적으로 장 운동을 돕는 건 채소, 콩과 같이 식이섬유가 풍부한 음식이다.
장내 미생물에게 먹이를 제공하는 방법
다양한 신선 제품/식단 (고기, 생선, 가금류, 계란, 해산물, 유제품. 특히 씨앗과 통곡물, 채소, 과일 등 식물성 원천이 골고루 포함되어야 한다)
아스파테임처럼 장내 미생물 균형을 깨뜨리는 인공 감미료 섭취를 피해야 한다.
생과일처럼 다양한 미생물을 함유한 천연 프로바이오틱 원천을 섭취한다.
흥미롭게도 맥주는 안정적이고 건강한 장내 미생물과 밀접한 관련이 있는 발효 음료이다.
플라보노이드(flavonoid)와 폴리페놀(차와 커피, 다크초콜릿, 향신료, 와인, 콩, 아티초크, 적양파, 시금치, 적포도에서 발견된다)을 함유한 재료로 식단을 구성해 장내 미생물을 위한 필수 영양소를 충분히 공급한다.
폴리페놀은 1~5퍼센트만이 소장에서 흡수된다. 그러나 장내 미생물은 이를 좋아하며, 분해해 페놀산(phenolic acid)을 생성한다. 페놀산은 두뇌 기능에 대단히 중요한 역할을 한다. 가령 신경을 보호하고, 염증 수치를 낮추고, 항산화 작용을 하고, 해로운 '활성 산소'를 제거한다.
- 152쪽, 4장 <두뇌와 미생물, 운명의 공동체>에서
사과, 최고의 프로바이오틱스
프로바이오틱스와 유산균의 차이는 무엇일까?
유산균은, 당분을 분해해서 젖산을 만드는 균을 말한다. 프로바이오틱스는 장내 미생물의 균형을 개선해서 건강에 도움을 주는 유익한 균을 의미한다. 결국 프로바이오틱스가 유산균 보다는 장내에 존재하는 유익한 균을 지칭하는 개념으로 생각하면 되고, 앞서 1부에서 언급한 내장 건강과 장내 미생물군(마이크로바이옴) 관계에 더욱 밀접하다고 이해하면 된다.
결론부터 말하자면, 사과 1개에는 1억 마리의 박테리아가 있으며, 어떤 프로바이오틱 보충제보다 훨씬 더 다양하고 값도 싸다. 그 중, 90%는 과일의 중심부에, 나머지 10%는 과육에 있다는 사실이다. 사과는 천연 프로바이오틱이다. 다만 사과 전체 (씨앗을 제외하고)를 먹어야 의미가 있다.
1개 사과는 다음과 같은 효과가 있다. 소장에서 흡수가 느리니, 위 포만감이 있다. 천연 프로바이오틱스로 장 운동을 촉진해 건강한 장을 만든다. 이를 통해 장 내 미생물을 건강하게 한다. 폴리페놀의 영향으로 두뇌 기능 향상과 항산화 작용을 통해 염증 수치 내림을 유도하고, 두뇌-내장 인지 향상과 긍정적인 감정과 사고를 생성한다. 이 모든 고리는 건강한 식품으로 이룰 수 있다.
불안, 우울, 그리고 미생물
2012년 <네이처>에 발표된 논문, <마음을 바꾸게 하는 미생물 : Mind-altering micro-organisms>에서 세계적으로 앞서가는 두 전문가는 이렇게 언급했다.
"점점 더 많은 연구 결과를 통해 우리는 미생물군이 행동 및 기분과 관련된 두뇌 화학에서 중요한 역할을 수행한다는 사실을 알 수 있다." 나아가 두 사람은 미생물군 구성이 현대인을 괴롭히는 두 가지 심리적 고통, 즉 불안과 우울감에 영향을 미칠 수 있다고 주장했다.
- 172쪽, 4장 <두뇌와 미생물, 운명의 공동체>에서
최근의 첨단 연구는 '사이코바이오틱스(psychobiotics)'라는 새로운 의학치료 영역을 개척하고 있다. 사이코바이오틱이란 미생물과 장, 두뇌 사이에 오가는 신호를 수정함으로써 심리적으로 영향을 미치는 모든 물질을 말한다.
- 178쪽, 4장 <두뇌와 미생물, 운명의 공동체>에서
현대 생물학에서, 뇌 건강은 단순 뇌로만 끝나지 않는다는 것을 끊임없이 시사한다. 뇌~내장까지 이어지는 신경. 그리고 장내 미생물군의 균형과 건강. 마지막으로 미생물 자체에 관한 재고가 뇌 건강으로 이어지는 중요한 수단이자 존재임을 밝히고 있다.
불안과 우울, 그리고 이와 같은 '심연의 감정'에 해당하는 영역은 뇌과학에서 정확하게 진단을 내리지 못하고 있는 상황이지만 뇌과학의 범위를 장 (Gut) - 균 (Bacteria) - 뇌 (Brain)의 관계로 보려는 시도들이 이어지면서 차츰 해당 문제들에 대한 해결과 예방이 수면 위로 오르고 있다.
'사이코바이오틱스(psychobiotics)'는 연구자별로 정의가 다양하나, 보편적으로 장 내부에서 공생 세균과 상호작용하며 두뇌-몸-정신 건강에 이로움을 주는 프로바이오틱스(probiotics)와 같은 물질을 생산하는 생박테리아로 정의하고, 이들을 활용해 두뇌-장을 비롯한 인간의 건강 및 건강관 (Wellness)을 성취하려는 목적이다.
1부 3장 <장=제2의 뇌>에 이어, 2부 4장 <두뇌와 미생물, 완벽한 운명 공동체>까지 뇌과학 분야 내에서 '내장'과 '장내 미생물'은 중요한 키워드임을 살펴보았다.
1부 내용
https://brunch.co.kr/@cchangss/14
뇌 건강을 결정하는 3가지 요인은 크게 "잠, 음식, 운동"이 있는데 그 중 가장 중요한 행위는 수면(Hypnogram)이다. 좋은 수면이 전제되지 않은 삶에서 좋은 음식과 좋은 움직임은 필요가 없다. 하지만 안타깝게도 현대 과학은 수면에 대해 정밀하게 밝히지 못하고 있다. 과학은 렘 / 비 렘 수면의 단계를 제시하고 각 단계별로의 몸의 반응들을 사후적으로만 알 수 있을 뿐이다. 근본적으로 해당 현상들이 일어나는 원인에 대해서는 "잘 모른다"가 맞는 답변이다. 수면은 뇌의 무의식에서 일어나는 것으로 알 수 없지만, 가장 인간 두뇌의 생존에 필수불가결한 요소이자 현상이다.
그럼에도 과학은 렘 / 비 렘 수면을 관장하는 뇌의 주요한 부위인 시상하부와 뇌간의 역할을 알고 있고 이해할 수 있다. 이렇게라도 뇌와 연관지어 수면에 대해 이해해보고, 삶에 적용해볼 수 있는 여지가 있다는 점이 감사할 따름이다.
뇌, 전기
수면의 규칙은 생각보다 복잡하다. 수면은 형광등을 끄는 것처럼 두뇌가 off하는 상태라고 이해하기 쉽지만, 사실은 수면을 하는 동안 뇌는 지극히 활동적이다. 1920년대 독일의 생리학자이자 정신과의인 한스 베르거(Hans Berger)는 최초로 뇌전도 (EEG, electroencephalogram)를 가지고 뇌파를 발견하는데, 이는 오늘날 수면 연구 및 뇌 과학 분야의 초석이 되었다.
뇌전도는 두뇌에 전기 자극을 통한 전기생리학적 측정방법을 의미한다. 뇌파는 말 그대로 파동인데, 이 파동은 신경계~ 뇌신경 사이에서 신호가 전달될 때 발생한다. 즉 뇌파를 발견하고 사후적으로 두뇌는 전기적이란 사실을 밝혀낸 것이다. 뇌전도 역시 전기적인 방식이며 이를 통해 뇌파를 알 수 있었다.
뇌파를 가지는 두뇌는 역시 형광등 불을 끄듯 off가 되는 건 현상적으로 불가능하다. 모든 파동이 일정한 주기를 가지듯, 뇌파 역시 일정한 주기 및 패턴으로 전위를 만들어낸다. (활동전위와 같이 뇌는 여러 전위를 가진다). 이런 전기적인 뇌의 특징은 수면에서도 그대로 나타난다.
렘 수면, 비 렘수면의 순환
뇌전도(EEG)가 수면에서 행한 가장 큰 업적은 모든 수면이 똑같지 않다는 사실이다. 수면에도 여러 종류가 있다는 것을 파동을 통해 알아낸 것이다. 수면은 총 2가지 렘과 비 렘이 있다.
렘 수면 (REM , rapid eye movement, 급속안구운동)은 수면 잠재기(SOL, sleep onest latency)에서 발생하는 얕은 수면을 의미한다. 이러한 깨어있지도 완전히 잠들지도 않은 상태의 수면 단계에서 안구운동이 빠르게 일어나 REM 이라는 이름으로 불린다. 렘 수면은 꿈꾸는 수면의 단계이기도 하다. 나아가 해당 단계에서는 꿈을 꾸는 동안 '근육과 몸'은 경직되며 호흡은 빨라자고 심박수는 흐트러진다. 여전히 현대 과학에서는 렘 수면의 목적과 존재 이유에 대해서는 잘 모르며 미지의 영역이다.
비 렘 수면 (NON REM = NREM)은 렘 수면을 지나 Stage 1~3 단계로 깊은 수면을 할 수 있는 단계이다. 통상적으로 Stage 3가 '서파 수면" (SWS, slow wave sleep) 단계로, 뇌전도에 '서파'가 기록되어 붙여진 이름이다. 서파 수면은 쉽게 말하면 '숙면 (deep sleep)' 단계이다.
뇌는 하루에 자는 동안, 렘과 비 렘 수면을 4~5회 정도 반복적으로 순환한다. 하지만 통상적으로 렘 수면의 단계는 비 렘 단계보다 훨씬 길고 반복적이며, 비 렘의 Stage1~3은 짧은 주기이다.
예전에는 렘 수면이 학습과 기억을 뒷받침해주는 가장 중요한 수면 단계로 알려졌지만,
최근 데이터는 이러한 목적과 관련해 비 렘 수면이 더 중요한 역할을 하는 것은 물론, 가장 편안하면서도 회복이 진행되는 수면 단계라는 이야기를 전한다.
- 382쪽, 9장 <자느냐 마느냐>에서
시상하부, 빛과 수면 - HPA축
신체 기능을 뒷받침하는 리듬을 제어하는 시계는 상대적으로 작은 신경 세포 집합으로 두뇌 깊숙히 자리 잡고 있다. 기본적인 하루 시계는 바로 시상하부에 있다.
시상하부는 모든 생리 기능의 제어에 관여한다. 예를 들어 배고픔이나 갈증, 성욕 같은 근본적인 욕구를 관장한다. 또한, 시상하부는 호르몬 혹은 내분비 시스템 통제 센터인 뇌하수체와 신경 섬유로 연결되어 있다.
- 392쪽, 9장 <자느냐 마느냐>에서
책에서는 시상하부는 시계로 비유했지만, 스스로 더 강조하고 싶은 부분은 시상하부는 근본적으로 눈을 통해 '빛'을 감지하며 수면 및 각성 리듬을 조절한다. 우리 뇌는 1만 년 전 선사 시대 인간 뇌와 똑같다. 그 시대에는 밤에는 충분한 숙면을 취하고, 아침에 해가 뜨면 빛의 정보를 받아들여 각성을 통해 자연스럽게 깨어난다.
현대 빛과 관련된 생활은 여러 디바이스의 청색광으로 수면-각성 리듬 내지는 시상하부의 통제 시스템에 불균형을 초래하고 있다. 밤에 잠이 잘 들지 않는 기분, 불안, 불면증은 되게 자연스러운 결과이다. 따라서 빛을 감지하는 시상하부의 정상적인 기능을 회복하기 위해서는, 아침-밤의 균형적인 빛 감지가 선행되어야 하고 현대의 생활방식을 완전히 바꾸기 어렵다면 조금씩이라도 생활 패턴을 개선하려는 의지가 필요하다.
HPA는 시상하부-뇌하수체-부신 축(hypothalamic–pituitary–adrenal axis; HPA axis)으로 정의한다. 시상하부는 독립적으로 기능하기 보다, 뇌하수체 - 부신과 같은 기관들과 연결되어 몸 전체의 주요 신경내분비계로서 기능하며 면역/스트레스 관리/성/감정과 기분/에너지 저장 등과 같이 다양한 중요한 역할을 소화한다.
한 마디로, 몸 전체의 스트레스 소화를 비롯한 면역을 담당한다. 이러한 기능은 역시 수면-각성 리듬과 깊은 관련과 영향을 주고받고 있다. 스트레스의 정확한 원인은 없지만, 스트레스는 인간 질병의 모든 근원에 함께한다. 스트레스 해소를 위해 "운동, 좋은 음식 섭취, 좋은 수면"으로부터 발생하는 도파민, 세르토닌, 가바와 같은 신경전달물질은 HPA축의 기능을 조절하고 관리하는 데 대단히 필수적인 요소들이다.
특히나 위 3가지의 좋은 것들의 요소를 지키며, 긍정적인 사회 교류와 상호작용은 옥시토신의 증가로 HPA 축을 억제하는 데 기능하고 스트레스에 대응해 회복 탄력성이 높아지는 결과로 이어진다.
깊은 수면을 위한 방법
자는 공간의 권장 온도는 18~21도 사이이다. 저자는 18도를 권장한다.
자기 전에 따뜻한 물로 샤워한다. 따뜻한 물에 샤워 후에는 체온이 약간 떨어져서 수면에 좋다. (체온이 떨어지면서 수면 호르몬인 멜로토닌이 분비되어 졸림을 유도한다.)
잠들기 3시간 이전에는 음식 섭취를 하지 않는다. 섭취한다면, 간단하게 걷기나 소화 후 눕는다.
잠들기 3시간 이전에는 전자 기기를 멀리하는 습관을 지닌다.
매주 운동을 한다. (걷기, 달리기, 스포츠, 무산소 등)
장 미생물에게 좋은 음식을 제공해 장 건강을 유지한다.
이번 <건강의 뇌과학>을 다루며 단순히 '뇌'만을 독립적으로 다루고 싶지 않았다. 이번 책으로 스스로 전달하고 싶었던 메시지는 뇌는 기필코 우리 삶과 연결된다는 것이었다. 아니 연결되는 지점을 넘어 '내 뇌'가 사실 '내 삶'이자 '내 세상'임을 공유하고 싶었다. 어쩌면 당연한 말이다. 뇌가 보고, 듣고, 느끼고, 살아가기에 '나'가 가능하다.
이러한 '뇌'를 어떻게 해석하고 받아들일 지 정말 수많은 관점이 있으나, <건강의 뇌과학>은 철저하게 건강 관점에서 내 뇌를 어떻게 해석하고 보살피고 관리하는가를 다루는 가이드에 가깝다. 이러한 맥락에서, 앞으로의 '좋은 삶'을 위해 (저자는 행복이라 표현했으나) 내지는 '나다운 삶'을 위해 꼭 함께 알면 좋은 지점을 공유하고자 한다.
뇌와 선조체 = 감정 기반 의사결정 + 보상 시스템
선택이나 의사결정을 내려야 하는 상황에 처했을 때 우리는 사실을 확인하고 그것에 대해 깊이 생각한 뒤 합리적인 의사결정을 내린다. .... 정말 그런가? 천만에.
우리 뇌는 '감정'과 더불어 사고하고 직관을 바탕으로 의사결정을 내린다. 그러고 나서 이미 내린 판단을 합리화하기 위해 '사실'을 이용한다. 물론 우리는 과정과 규칙을 따른다. 하지만 대부분 일상적인 의사결정 과정에서는 감정이 우위를 점한다.
- 442쪽, 9장 <자느냐 마느냐>에서
우리 뇌는 앞서 많이 살펴보았지만, 감정-느낌을 생성하고 이를 통해 판단하고 살아간다. 우리 뇌 전체에서 합리적인 의사결정-이성을 담당하는 부분은 10%도 채 되지 않는다. 그 부분은 바로 뇌 3단계 중 인간의 뇌에 해당하는 대뇌피질-전두엽-전전두엽에 해당한다. 되려 '이성'이라고 부르기에 역시 애매한 부분이 많다. 전전두엽의 학습 과정에서 '이성'의 작용도 물론 있지만, 1부에서 다룬 변연계를 통해 '감정' 우선순위 학습이 기반이 되고 추후 이성은 논리, 계산, 추론 등의 문제에서 일부 에너지를 쓰는 구조이기 때문이다.
감정-의사결정 관점으로 뇌의 목표는, 부정적 느낌 (죄책감, 공포, 후회)에서 벗어나 긍정적 느낌(자부심, 기쁨, 만족감)으로 이동하는 것이다. 어쩌면 이는 우리 삶의 목표이기도 하고, 살아가는 이유와 생존 목표이기도 하다. 이 과정에서 지속적으로 좋은 느낌을 습관화하고 좋은 느낌을 내는 환경을 강화학습 하기 위해, 우리 뇌는 '선조체' 영역 활성화해 위와 같은 행위를 반복하고자 한다.
선조체는 보상 시스템을 관장하는 영역으로 쾌락/고통을 느끼고 관리하며 보상을 얻기 위해 행위를 정당화한다. 주로 선조체의 보상 영역은 건강 관점에서 도파민/중독 습관 등의 키워드에 많이 등장하는 단어이다. 그보다 스스로 강조하고 싶은 부분은 좋은 보상/느낌을 얻기 위해 우리 뇌는 시스템화 되어 있고 이를 건강하게 잘 활용한다면 이미 원하는 모습과 환경을 스스로 구성할 수 있다는 지점이다. 우리 뇌는 기본적으로 감정적이고, 보상적이며, 이를 위해 적극적으로 뇌 신경을 바꿀 수 있는 가소성의 특징을 가진다.
누구와 함께할 것인지, 무엇을 할 것인지, 무엇을 먹고 마실 것인지, 얼마나 많은 것을 쟁취할 것인지(사회적 지위와 돈)에 대한 의사결정은 모두 '좋은 느낌'을 향한 깊은 진화적 갈망에 따라 이뤄진다.
이 모든 것은 다음과 같은 핵심 결론에 이른다.
일단 우리가 좋은 느낌을 얻을 때, 의식적인 마음이 더 잘 작동한다.
- 442쪽, 9장 <자느냐 마느냐>에서
18세기 스코틀랜드 철학자 데이비드 흄은 이렇게 주장했다.
"이성은 열정의 노예이며, 반드시 그래야만 한다. 이성은 열정에 기여하거나 복종하는 것 외에는 다른 행세를 할 수 없다."
- 446쪽, 9장 <자느냐 마느냐>에서
여기서 의식이란, 감정-느낌-무의식 기반 위에서 작동하는 이성/합리/판단의 영역을 의미한다. 우선 1차적인 뇌와 우리의 목표는 "좋은 느낌을 어떻게 생성하는가?"가 되는 것이 바람직하다. 이러한 물음에 답하기 위해 <건강의 뇌과학> 2부를 통해 간단히 답변들을 살펴보았다.