스포츠와
과학이 만나다
스포츠과학은 운동이 신체와 정신에 미치는 영향을 과학적으로 분석하고, 이를 바탕으로 한 최적의 훈련법을 제시한다. 또한 단순히 운동을 잘하는 방법을 넘어, 운동 중 발생할 수 있는 부상을 예방하고, 훈련 후 회복에 도움이 되는 방법도 제공한다.
스포츠과학은 미래의 이야기가 아니다. 이미 많은 사람들이 지금도 스포츠과학을 활용해 안전하고 효율적으로 운동을 즐기고 있다. 이제 과학과 함께, 끊임없이 도전하고 극복하며 스스로의 한계를 뛰어넘어보자.
뇌가 움직이는 순간: 스포츠와 뇌과학의 특별한 만남
대한민국 국정운영의 핵심과제로 꼽힌 스포츠는 건강한 삶을 영위하는 데 있어 필수적인 존재로 자리 잡으며, 그 중요성이 강조되고 있다. 특히 스포츠과학은 다양한 학문과 융합되어 체계적인 연구가 진행되고 있으며, 앞으로의 발전이 기대되는 분야로 자리 잡고 있다.
글. 하민성
스포츠과학이란
문화체육관광부의 국민생활체육조사에 따르면, 현재 다수의 국민이(62.4%) 주 1회 생활체육에 참여하며 스포츠가 우리 삶에 자연스럽게 녹아들고 있다고 한다. 스포츠에 대한 높은 관심도는 점차 전문성으로 이어졌고, 현재 다양한 연구를 통해 더 나은 스포츠 환경을 구축하는 중이다. 이처럼 스포츠와 첨단 과학의 접목을 통해 스포츠의 발전을 도모하는 분야를 스포츠과학이라 한다. 스포츠과학은 인체의 심장 박동, 호흡, 혈액 성분 등 생리적인 요인을 분석하여 운동의 효능을 과학적으로 제공해 준다. 또한, 인체의 뼈와 근육의 구성을 통해 효율적이고, 안전한 움직임에 대한 정보를 제공하며, 다양한 스포츠 상황에서 사람의 정신적 및 사회적 변화에 어떠한 영향을 미치는지 분석하여 적용한다.
스포츠과학은 운동 수행 능력 향상과 함께 부상 예방 및 회복을 위한 과학적 접근으로 건강한 운동 환경을 조성한다. 대표적인 예로 스포츠 웨어에서 볼 수 있는 과학적인 요소를 들 수 있다. 축구화는 포지션별 필요한 움직임에 따른 마찰력을 고려하여 스터드의 수가 다르고, 구장 환경(천연잔디, 인조잔디 등)에 따른 스터드의 모양과 소재가 다르다. 만약 이러한 스터드의 특성을 모르고 축구화를 구매한다면, 포지션에 따라 기량을 보여주지 못할 것이고, 부상 위험이 커질 것이다.
우리의 일상 또한 다양한 신체활동으로 이루어져 있는데 출근 과정을 스포츠과학적 측면으로도 접근할 수 있다. 우선 출발과 동시에 우리는 걷게 되는데, 이는 역학적으로 하지의 뼈와 근육 외에도 인체의 모든 근골격이 정교하게 움직이는 진자 운동으로 설명이 가능하다. 걷는 과정에서는 인체 내에 저장된 에너지가 호르몬에 의해 필요한 근육으로 옮겨지고, 소비되는 생리적 반응이 일어난다. 즉, 우리 몸에 있는 연료를 쓰는 것이다. 걷기는 다양한 연구를 통해 근골격계, 심혈관계의 기능과 건강을 개선한다고 보고되었다. 단순히 걷는 동작에서도 인체 내에서는 다양한 생리적 반응이 일어나고 있다. 이러한 과학적인 근거는 걷기의 효능을 규명해주고 있다.
뇌와 운동의 상관관계
뇌는 중추신경계로, 우리 몸을 움직이게 할 뿐만 아니라 보고, 듣고, 심지어 우울하거나 기쁘다는 감정을 만드는 신경 집합체이다. 뇌의 역할 중 인지 기능은 뇌가 정보를 인식하고, 이를 생각하거나 행동으로 옮기는 모든 과정을 말한다. 특히 운동 상황에서의 인지 기능은 선수의 퍼포먼스와 관련이 있다. 예를 들어, 경기 중인 축구 선수가 공을 잡은 상황에 상대편 수비수가 다가오는 상황을 상상해 보자. 선수는 다양한 선택지(패스,드리블, 슛 등) 중 하나를 빠르게 선택하고 행동으로 옮겨야 한다. 이런 순간에 우리가 바라보아야 하는 것은 인지 기능이다. 다른 선택지를 억제할 수 있는 통제력과 전체 상황을 파악할 수 있는 시공간 능력 등 축구 선수의 인지 기능 수준에 따라 결과가 결정된다. 이처럼 운동 상황에서 최적의 퍼포먼스를 보여주기 위해서는 높은 인지 기능 수준이 중요함을 알 수 있다.유산소 운동이 인지 기능과 어떤 연관이 있는지도 살펴보자. 우선, 인간은 비교적 산소 대사과정으로 활성화되는 지근이 발달하고, 몸통에 비해 사지가 길게 구성된 체형 특성을 가졌기에 유산소 운동에 최적화되어 있다고 말한다. 이러한 유산소 운동은 뇌유래신경영양인자(BDNF), 인슐린 성장 인자-1(IGF-1), 혈관 내피 성장 인자(VEGF) 유도를 통해 뇌 신경의 긍정적인 변화를 가져온다. 즉, 유산소 운동을 실시하면 뇌 신경 개선으로 인해 인지 기능이 향상된다는 것이다. 유산소 운동과 인지 기능의 긍정적인 연결은 운동선수의 기량 향상을 넘어, 지역사회의 보건에도 영향을 미치고 있다.
뇌의 또 다른 역할 중 하나인 집행기능은 우리 뇌의 전두엽에서 활성화되는 고위 인지 기능으로 작업 기억, 인지적 유연성, 억제 통제력 등을 포함한다. 작업 기억은 정보를 일시적으로 기억하는 능력이고, 인지적 유연성은 새로운 상황에 맞춰 생각이나 행동을 전환하는 능력이며, 억제 통제력은 충동적인 반응을 억제하고 통제하는 능력이다. 이러한 집행기능은 학습, 업무, 사회적 상호작용에서 중요한 역할을 하며, 자신을 개선하고 조정하는 데 기여한다.
집행기능은 축구와 같이 계속 변화되는 환경에서 예측하기 힘들고, 진행 속도가 빠른 스포츠에서 중요한 영향을 미친다는 연구가 보고되었다. 인지 기능의 하위 요인을 축구에 접목시켜 살펴보면, 작업기억은 빠른 상황 인식 및 처리 능력이고, 인지적 유연성은 빠르게 변화하는 상황에 따라 새로운 결정을 내릴 수 있는 능력이며, 억제 통제력은 의도한 행동을 취소하는 능력이다. 축구 선수의 집행기능이 높다면, 지속적으로 빠르게 변화하는 환경 속에서 최선의 선택을 내리는 데 있어, 다양한 변수가 최고의 무기가 될 것이다.
운동선수의 화려한 퍼포먼스 속 비밀
네이마르 주니오르는 브라질 출신의 세계적인 축구 선수이다. 산투스 FC에서 활약하며 브라질 리그 우승을 이끌었고, FC 바르셀로나로 이적해 UEFA 챔피언스리그 우승을 포함한 트레블을 달성했다. 네이마르는 다른 선수에 비해 왜소한 체격으로 세계적인 명성을 얻었다. 그의 성공에 대한 이유를 뇌과학적 관점에서 바라본 연구를 통해 답을 얻었다. 일본에서 진행한 연구에 따르면, 네이마르의 뇌는 다른 선수와 비교했을 때 정교한 신경 반응을 보였다고 보고되었다. 그의 뇌 신경은 섬세하게 공을 컨트롤할 수 있도록 구성되어 있으며, 이를 바탕으로 화려한 기술을 완벽하게 선보일 수 있음을 증명했다. 연구자들은 네이마르가 어린 시절 맨발로 공을 가지고 놀면서 발 움직임에 대한 감각과 운동 경험을 쌓았고, 이로 인해 뇌 신경이 축구에 특화되어 발달되었다고 추측하고 있다. 네이마르가세계적인 스타가 될 수 있었던 이유 중 하나는 축구에 최적화된 뇌 신경 구조 덕분임을 알 수 있다.
건강한 삶을 위한 운동의 중요성
운동은 대부분의 질병을 예방하고 개선하는 데 있어 가성비 좋은 방법 중 하나이다. 운동을 통해 질병을 예방하길 원한다면, 증상이 나타나기 이전에 규칙적인 운동으로 건강한 신체를 단련해야 한다. 만일 질병을 가지고 있더라도 적절한 운동 처방이 들어간다면 충분한 개선 효과를 기대할 수 있다. 자신이 흥미를 느끼는 운동 종목을 선택하고 꾸준히 수행하면 건강한 정신은 자연스럽게 따라올 것이다.
모든 운동은 꾸준히 수행하는 것이 중요하다. 건강한 미래를 위해 저축한다는 생각으로 지금부터 가볍게 걷기를 시작으로 운동에 재미를 붙여 건강한 뇌를 비롯해 건강한 삶을 구축하는 것을 추천한다.
글을 쓴 하민성은 서울시립대학교 예술체육대학 스포츠과학과에서 교수로 재직 중이다. 운동과 영양섭취가 인간의 운동수행 능력 및 뇌 건강에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하고 있다.
