운동으로 인한 신경생물학적 효과

Neurobiological effects of physical exercise
의 신경생물학적 영향
체력 운동
운동 요법 – 의료 개입
Image of a woman running
유산소 운동을 하는 여성(조깅)
ICD-9-CM93.19
MeSHD005081
LOINC73986-2
e메디신324583

신체 운동의 신경생물학적 효과는 뇌 구조, 뇌 기능, 인지에 대한 가능한 상호 연관된 영향을 포함합니다.[1][2][3][4] 인간을 대상으로 한 연구는 지속적인 유산소 운동(예: 매일 30분)이 특정 인지 기능, 신경 가소성 및 행동 가소성의 개선을 유도할 수 있다는 것을 보여주었습니다; 이러한 장기적인 영향 중 일부는 뉴런 성장 증가, 신경 활동 증가(예: c-FosBDNF 신호 전달), 스트레스 대처의 향상, 행동의 인지적 통제의 향상, 선언적, 공간적, 작업 기억의 향상, 인지적 통제 및 기억과 관련된 뇌 구조 및 경로의 구조적, 기능적 개선.[5][6][7] 운동이 인지에 미치는 영향은 아동과 대학생의 학업성적, 성인의 생산성 향상, 노년기 인지기능 보존, 특정 신경질환의 예방 또는 치료, 전반적인 의 질 향상에 영향을 미칠 수 있습니다.[8][9][10][11]

건강한 성인에서 유산소 운동은 한 번의 운동 후 인지에 일시적인 영향을 미치고 몇 달 동안 지속적인 운동 후 인지에 지속적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.[1][7][12] 유산소 운동(예: 달리기, 조깅, 활발한 걷기, 수영, 자전거 타기)을 규칙적으로 수행하는 사람들은 주의력 조절, 억제 조절, 인지 유연성, 작업 기억 업데이트 및 용량과 같은 특정 인지 기능을 측정하는 신경 심리 기능 성능 테스트에서 더 높은 점수를 받습니다. 선언 메모리, 공간 메모리정보 처리 속도.[5][7][12][13][14]

유산소 운동은 긍정적인 영향을 촉진하고 부정적인 영향을 억제하며 급성 심리적 스트레스에 대한 생물학적 반응을 감소시킴으로써 기분과 감정 상태에 장단기적인 영향을 모두 미칩니다.[12] 유산소 운동은 일관되고 장기적인 참여로 자존감과 전반적인 웰빙(수면 패턴 포함)에 모두 영향을 미칠 수 있습니다.[15] 규칙적인 유산소 운동은 중추신경계 장애와 관련된 증상을 개선시킬 수 있으며 이러한 장애에 대한 보조 요법으로 사용될 수 있습니다. 주요 우울장애주의력결핍 과잉행동장애에 대한 운동치료 효능에 대한 일부 증거가 있습니다.[9][16][17][18] 미국 신경학회경도인지장애 임상 실무 지침에 따르면 임상의는 이 질환을 진단받은 사람에게 규칙적인 운동(주 2회)을 권장해야 합니다.[19]

일부 전임상 증거와 새로운 임상 증거는 약물 중독의 치료와 예방을 위한 보조 요법으로 운동을 사용하는 것을 뒷받침합니다.[20][21][22][23]

임상적 증거에 대한 검토는 또한 운동을 특정 신경퇴행성 질환, 특히 알츠하이머병과 파킨슨병에 대한 보조 요법으로 사용하는 것을 지지합니다.[24][25] 규칙적인 운동은 신경퇴행성 장애의 발생 위험을 낮추는 것과 관련이 있을 수 있습니다.[26]

장기효과

신경 가소성

신경 가소성은 뉴런이 시간이 지남에 따라 교란에 적응하는 과정으로, 자극에 대한 반복적인 노출에 대한 반응으로 가장 많이 발생합니다.[27] 유산소 운동은 뇌의 혈관 형성, 성인 신경 발생 [note 2]및 기타 형태의 신경 가소성을 촉진하여 인지 기능 및 다양한 형태의 기억력 향상을 매개하는 신경 영양 인자[note 1](예: BDNF, IGF-1, VEGF)의 생성을 증가시킵니다.[2][5][29][30] 몇 달 동안 지속적인 유산소 운동은 뇌의 거의 모든 영역에서 임상적으로 상당실행 기능 향상과 회백질 부피 증가를 유도하며,[31] 실행 기능을 발생시키는 뇌 영역에서 가장 현저한 증가가 발생합니다.[1][5][6] 유산소 운동에 반응하여 회백질 부피가 가장 크게 증가하는 뇌 구조는 전전두엽 피질, 미상핵, 해마이며,[1][5] 회백질 부피는 전두엽 피질, 두정엽 피질, 소뇌, 핵 축적에서 덜 큰 증가가 발생합니다.[5] 도파민과 노르에피네프린계에서 인지조절을 일으키는 가장 중요한 뇌 구조는 전전두엽 피질, 미상핵, 전방 경피질입니다.[32] 해마의 운동에 의한 신경 발생(즉, 회백질 부피의 증가)은 공간 기억력의 측정 가능한 향상과 관련이 있습니다.[33][34] VO2 max로 측정한 더 높은 체력 점수는 더 나은 실행 기능, 더 빠른 정보 처리 속도 및 해마, 미상 핵 및 핵 축적의 더 큰 회백질 부피와 관련이 있습니다.[1]

구조적 성장

신경영상 연구에 대한 검토는 지속적인 유산소 운동이 뇌의 거의 모든 영역에서 회백질 부피를 증가시키고,[31] 기억 처리, 인지 조절, 운동 기능과 관련된 뇌 영역에서 더 뚜렷한 증가가 일어난다는 것을 나타냅니다. 그리고 보상;[1][5][31] 회백질 부피의 가장 두드러진 증가는 인지 조절과 기억 처리를 지원하는 전전두엽 피질, 미상핵, 해마에서 볼 수 있습니다.[1][6] 게다가, 전전두엽 피질, 해마, 그리고 싱귤러 피질의 왼쪽과 오른쪽 절반은 지속적인 유산소 운동에 반응하여 더 기능적으로 상호 연결되는 것으로 보입니다.[1] 세 가지 리뷰는 몇 달 동안 규칙적으로 중간 강도 운동을 하는 건강한 성인에게서 전전두엽과 해마 회백질 부피의 현저한 개선이 일어난다는 것을 나타냅니다.[1][35] 신경영상을 촬영하는 동안 회색질 부피의 중간 정도 또는 그 이하의 유의미한 증가를 나타내는 뇌의 다른 영역은 전방 경피질, 두정피질, 소뇌 및 핵 축적을 포함합니다.[5][36]

규칙적인 운동은 성인 후기에 자연적으로 발생하는 해마의 위축과 기억력 손상에 대항하는 것으로 나타났습니다.[5] 55세 이상의 좌식 성인은 해마 부피가 매년 1-2% 감소하는 것으로 나타났습니다.[37] 성인 120명을 표본으로 한 신경영상 연구에서 규칙적인 유산소 운동에 참여하면 1년 동안 왼쪽 해마의 부피가 2.12%, 오른쪽 해마의 부피가 1.97% 증가하는 것으로 나타났습니다.[37] 기준선에서 더 높은 체력 수준을 가진 저강도 스트레칭 그룹의 피험자들은 해마 부피 손실이 적었고, 이는 운동이 나이와 관련된 인지 저하로부터 보호한다는 증거를 제공했습니다.[37] 일반적으로, 주어진 기간 동안 운동을 더 많이 하는 사람들은 해마의 부피가 더 크고 기억 기능이 더 좋습니다.[5] 유산소 운동은 또한 나이가 들수록 일반적으로 축소되는 전피질 캘로섬의 백질관의 성장을 유도하는 것으로 나타났습니다.[5][35]

운동으로 인한 회백질 부피 증가를 보여주는 뇌 구조의 다양한 기능은 다음과 같습니다.

인지에 대한 지속적인 영향

증가된 회백질 부피를 나타내는 뇌 구조의 기능적 역할과 일치하며, 몇 달 동안 규칙적인 운동은 지속적으로 수많은 실행 기능과 여러 형태의 기억력을 향상시키는 것으로 나타났습니다.[5][6][44][45] In particular, consistent aerobic exercise has been shown to improve attentional control,[note 3] information processing speed, cognitive flexibility (e.g., task switching), inhibitory control,[note 4] working memory updating and capacity,[note 5] declarative memory,[note 6] and spatial memory.[5][6][7][44] 건강한 젊은 성인과 중년 성인에서 인지 기능 향상의 효과 크기는 실행 기능의 지수가 가장 크고 기억력과 정보 처리 속도 측면에서 작거나 중간 정도입니다.[1][7] 노인의 경우, 개인은 적어도 적당한 강도의 유산소 운동과 저항 운동 모두에 참여함으로써 인지적으로 이익을 얻을 수 있습니다.[47] 좌식 생활을 하는 사람들은 다른 신체적으로 더 활동적인 비운동가들에 비해 실행 기능이 손상되는 경향이 있습니다.[6] 주의력 통제와 억제 통제와 같은 실행 통제 과정의 개선은 개인의 운동 경향을 증가시킨다는 운동과 실행 기능 사이의 상호 관계도 주목되었습니다.[6]

효과의 메커니즘

BDNF 시그널링

운동이 뇌에 미치는 가장 중요한 영향 중 하나는 신경펩타이드호르몬BDNF의 합성과 발현을 증가시켜 그 수용체인 tyrosine kinasetropomyosin receptor kinase B(TrkB)를 통한 신호전달을 증가시키는 것입니다.[4][50][51] BDNF는 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있기 때문에, 더 높은 말초 BDNF 합성은 또한 뇌에서 BDNF 신호 전달을 증가시킵니다.[30] 운동으로 인한 BDNF 신호전달의 증가는 인지기능의 향상, 기분의 향상, 기억력의 향상과 관련이 있습니다.[29][50] 또한 연구를 통해 해마 신경 발생, 시냅스 가소성, 신경 복구에 있어 BDNF의 역할에 많은 지원을 제공했습니다.[5][50] 달리기, 수영, 사이클과 같은 중간-고강도의 유산소 운동에 참여하면 미오카인 신호전달을 통해 BDNF 생합성이 증가하여 혈장 및 BDNF 수치가 최대 3배 증가하고 운동 강도는 BDNF 생합성 및 발현 증가의 크기와 양의 상관관계가 있습니다.[4][50][51][4][50][51] 운동이 BDNF 수치에 미치는 영향과 관련된 연구의 메타 분석은 일관된 운동이 휴식 중인 BDNF 수치도 완만하게 증가시킨다는 것을 발견했습니다.[29] 이것은 스트레스가 해마의 BDNF 수치 감소와 밀접하게 연관되어 있기 때문에 스트레스를 줄이는 메커니즘으로서 운동에 중요한 의미를 갖습니다. 실제로 BDNF가 항우울제의 불안 감소 효과에 기여한다는 연구 결과가 나왔습니다. 운동으로 인한 BDNF 수치의 증가는 단기적으로는 스트레스를 매개하고 장기적으로는 스트레스 관련 질병을 완충하는 BDNF의 스트레스 유발 감소를 역전시키는 데 도움이 됩니다.[52]

IGF-1 신호전달

IGF-1 성장호르몬의 영향을 일부 매개하는 펩타이드 및 신경영양인자; IGF-1은 IGF-1 수용체인 특정 수용체 티로신 키나제와 결합하여 조직의 성장 및 리모델링을 조절함으로써 생리적 효과를 유도합니다.[53][53] 뇌에서 IGF-1은 인지, 신경 발생, 신경 생존에 중요한 역할을 하는 신경 영양 인자로 기능합니다.[50][54][55] 신체 활동은 혈액 혈청의 IGF-1 수준 증가와 관련이 있는데, 이는 혈액-뇌 장벽 혈액-뇌척수액 장벽을 통과하는 능력으로 인해 뇌의 신경 가소성에 기여하는 것으로 알려져 있습니다.[5][50][53][54] 결과적으로, IGF-1은 운동에 의해 유발되는 성인 신경 발생의 핵심 매개체라고 한 리뷰는 언급했습니다. 두 번째 리뷰에서는 "몸의 건강"과 "뇌의 건강"을 연결하는 요소로 특징지어졌습니다.[53][54] 운동 중 혈장으로 방출되는 IGF-1의 양은 운동 강도 및 지속 시간과 양의 상관관계가 있습니다.[56]

VEGF 신호전달

VEGF 신경영양 및 혈관신생(즉, 혈관 성장 촉진) 신호전달 단백질은 뇌의 뉴런신경교세포에서 발현되는 두 개의 수용체 티로신 키나제(VEGFR1VEGFR2)에 결합하는 것인, 신경영양 및 혈관신생(즉, 혈관 성장 촉진) 신호전달 단백질.[55] 저산소증, 즉 불충분한 세포 산소 공급은 VEGF 발현을 강력하게 상향 조절하고 VEGF는 저산소 뉴런에서 신경 보호 효과를 발휘합니다.[55] 마찬가지로, 유산소 운동은 말초 조직에서 VEGF 생합성을 증가시키는 것으로 나타났으며, 이는 이후 혈액-뇌 장벽을 통과하고 중추신경계에서 신경 발생 및 혈관 형성을 촉진합니다.[30][57] 운동에 의한 VEGF 신호전달의 증가는 대뇌혈량을 향상시키고 해마의 운동에 의한 신경생성에 기여하는 것으로 나타났습니다.[5][57]

이리신

FNDC5 녹아웃 마우스와 순환하는 아이리신 수치의 인위적인 상승을 사용한 연구는 아이리신이 신체 운동의 유익한 인지 효과를 부여하고 그것이 "알츠하이머병 마우스 모델의 인지 결핍과 신경병리학을 모두 개선할 수 있는" 마우스에서 운동 모방 역할을 할 수 있음을 보여주었습니다. 따라서 중재자와 그 조절 시스템은 인간의 인지 기능을 향상시키거나 혹은 더 향상시키거나 알츠하이머병을 완화하기 위한 잠재적 개입에 대해 조사되고 있습니다.[58][59][60] 실험 결과 아이리신은 쥐의 BDNF 조절 및 신경 발생과 연관이 있을 수 있습니다.[61]

단기효과

인지에 대한 일시적인 영향

몇 달 동안의 매일의 운동으로 인한 인지에 대한 지속적인 효과 외에도, 급성 운동(즉, 한 번의 운동)은 많은 인지 기능을 일시적으로 향상시키는 것으로 나타났습니다.[12][62][63] 건강한 젊은 성인과 중년 성인의 급성 운동이 인지에 미치는 영향에 대한 연구 검토와 메타 분석은 정보 처리 속도와 주의 집중, 작업 기억, 문제 해결, 인지 유연성, 언어 유창성, 의사 결정, 및 억제 제어 – exercise 후 최대 2시간 동안 모두 개선됩니다. 어린이를 대상으로 수행된 연구의 체계적인 검토는 또한 운동으로 인한 실행 기능의 개선 중 일부는 한 번의 운동 후에 명백한 반면, 다른 측면(예: 주의력 조절)은 정기적으로 일관된 운동 후에만 개선된다는 것을 시사했습니다.[44] 다른 연구에서는 시각적 주의와 작업 기억 작업 모두에서 처리 속도와 정확도의 운동-동시적 향상과 같은 운동 중 즉각적인 수행적 향상을 제안했습니다.[64][65]

운동으로 인한 행복감

달리기 선수들은 종종 "runner's high"라고 불리는 행복한 상태를 경험할 수 있습니다.

지속적인 운동은 일시적인 행복감을 만들어 낼 수 있는데, 이는 기쁨의 경험과 깊은 만족감, 기쁨, 행복감을 포함하는 긍정적인 영향을 받는 정의적인 상태이며, 이는 구어적으로 장거리 달리기에서 "주자의 높은" 또는 조정에서 "노 젓는 사람의 높은"으로 알려져 있습니다.[66][67][68][69] 현재 의학 리뷰에 따르면 여러 내인성 행복감, 특히 페네틸아민(내인성 정신자극제), β-엔돌핀(내인성 오피오이드) 및 안다미드(내인성 칸나비노이드)가 운동 관련 행복감을 생성하는 역할을 합니다.[70][71][72][73][74]

신경화학에 미치는 영향

β-페닐에틸아민

일반적으로 페닐에틸아민이라고 불리는 β-페닐에틸아민은 인간 미량 아민이며 강력카테콜아민글루타머틱 신경 조절제로서, 암페타민과 유사한 정신 자극행복감 효과 및 유사한 화학 구조를 가지고 있습니다.[78] 보통에서 높은 강도의 운동 30분은 페닐아민의 주요 대사 물질인 요중 β-페닐아세트산의 엄청난 증가를 유도하는 것으로 나타났습니다.[70][71][72] 두 리뷰는 30분간의 격렬한 운동 후 참가자들 사이의 평균 24시간 소변 β-페닐아세트산 농도가 휴식 대조군의 기준 농도에 비해 77% 증가했다는 연구에 주목했습니다.[70][71][72] 리뷰는 개인이 운동하는 동안 페닐아민 합성이 급격히 증가한다는 것을 시사합니다. 약 30초의 짧은 반감기로 인해 빠르게 대사됩니다.[70][71][72][79] 휴지 상태에서 페닐아민은 방향족 아미노산 탈탄산효소(AADC)에 의해 L-페닐알라닌으로부터 카테콜아민 뉴런에서 도파민이 생성되는 속도와 거의 동일한 속도로 합성됩니다.[79]

이러한 관찰에 비추어, 원본 논문과 두 리뷰는 페네틸아민과 암페타민이 모두 강력한 행복제이기 때문에, 페네틸아민이 달리기 선수의 높은 곳에서 기분을 향상시키는 행복 효과를 매개하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다.[70][71][72]

β-엔돌핀

β-엔돌핀(β-endorphin)은 내인성 오피오이드 신경펩타이드로, μ-오피오이드 수용체에 결합하여 행복감과 통증 완화를 생성합니다.[73] 메타분석적 검토 결과 운동은 β-엔돌핀 분비를 크게 증가시키며 이 분비는 기분 상태 개선과 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다.[73] 적당한 강도의 운동은 β-엔도르핀 합성의 가장 큰 증가를 일으키는 반면, 더 높고 낮은 강도의 운동 형태는 β-엔도르핀 합성의 더 작은 증가와 관련이 있습니다.[73] β-엔돌핀과 운동에 대한 리뷰는 개인의 기분이 신체 운동 후 남은 시간 동안 개선되고 개인의 기분은 전반적인 일상 신체 활동 수준과 양의 상관관계가 있다고 언급했습니다.[73] 그러나 설치류와 인간의 데이터에 따르면 내인성 엔도르핀의 약리학적 차단이 주자의 고막 발달을 방해하지 않는 반면 엔도칸나비노이드의 차단은 주자의 고막 발달을 방해하지 않는 것으로 나타났습니다.[80][81]

아난다미드

아난다미드칸나비노이드 수용체(주로 CB1)에 결합하여 행복감을 생성하는 내인성 칸나비노이드 및 역행성 신경 전달 물질입니다.[68][74] 유산소 운동은 혈장 아난다미드 수치의 증가를 유발하는 것으로 나타났으며, 여기서 이러한 증가의 크기는 적당한 운동 강도(즉, 최대 심박수 ~ 70 ~ 80 %에서 운동)에서 가장 높습니다.[74] 혈장 아난다미드 수치의 증가는 아난다미드가 혈액-뇌 장벽을 통과하여 중추신경계 내에서 작용할 수 있기 때문에 정신 활동적 효과와 관련이 있습니다.[74] 따라서, 아난다미드는 행복감이고 유산소 운동은 행복감 효과와 관련이 있기 때문에, 아난다미드는 운동으로 인한 합성 증가를 통해 운동의 단기 기분 개선 효과(예: 달리기 선수의 높은 행복감)를 부분적으로 매개한다고 제안되었습니다.[68][74]

코르티솔과 심리적 스트레스 반응

Diagram of the HPA axis
시상하부-뇌하수체-부신축 다이어그램

"스트레스 호르몬"인 코르티솔글루코코르티코이드 수용체에 결합하는 글루코코르티코이드입니다.[82][83][84] 심리적 스트레스시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA 축)을 활성화함으로써 부신에서 코르티솔의 방출을 유도합니다.[82][83][84] 코르티솔 수치의 단기적인 증가는 억제 조절의 강화와 같은 적응적 인지 향상과 관련이 있습니다.[83][84] 그러나 지나치게 높은 노출 또는 높은 수준의 코르티솔에 장기간 노출되면 인지 조절의 장애가 발생하고 인간 뇌에 신경독성 효과가 있습니다.[84] 예를 들어 만성적인 심리적 스트레스는 표현력을 떨어뜨려 해마 부피에 해로운 영향을 미치고 우울증으로 이어질 수 있습니다.[82]

유산소 운동은 신체적 스트레스 요인으로서 강도 의존적인 방식으로 코르티솔 분비를 자극하지만,[83] 이러한 코르티솔에 대한 운동 유발 효과는 일시적인 의 에너지 균형에 대한 반응이기 때문에 코르티솔 생산을 장기적으로 증가시키지는 않습니다.[note 7][83] 유산소 운동은 신체 적합성을 증가시키고 신경내분비(즉,) 반응성을 감소시켜 인간의 심리적 스트레스에 대한 생물학적 반응(예: 코르티솔 방출 감소 및 심박수 감소 반응)을 감소시킵니다.[12][85] 운동은 또한 스트레스로 인한 뇌의 표현과 신호의 감소를 역전시켜 우울증과 같은 스트레스 관련 질병에 대한 완충 역할을 합니다.[82][85]

글루타메이트와 GABA

뇌에서 가장 흔한 신경 화학 물질 중 하나인 글루타메이트는 학습과 기억을 포함한 뇌 기능의 여러 측면에 관여하는 흥분성 신경 전달 물질입니다.[86] 동물 모델에 따르면 운동은 약물 중독에서 발생하는 과도한 수준의 글루타메이트 신경 전달이 핵에 축적되는 것을 정상화하는 것으로 보입니다.[21] 전임상 모델에서 운동이 신경 심장 기능에 미치는 영향을 검토한 결과, 복강외측수질(RVLM)의 운동 유발 신경 가소성이 이 부위의 글루탐 물질성 신경 전달을 억제하는 효과가 있음을 알 수 있었습니다. 결과적으로 교감 활동을 감소시키고,[87] RVLM의 이러한 신경 가소성은 규칙적인 운동이 비활동성 관련 심혈관 질환을 예방하는 메커니즘이라는 가설을 세웠습니다.[87]

엑서카인 및 기타 순환 화합물

엑서카인은 "급성 및/또는 만성 운동에 반응하여 방출되는 신호 전달 부분"으로 추정되며, 이는 내분비, 파라크린 및/또는 자가분비 경로를 통해 효과를 발휘합니다.[88]

어린이에게 미치는 영향

적극적인 신체활동은 아동과 청소년의 정신건강에 긍정적인 영향을 미치고,[89] 학업성적을 [90]향상시키며, 인지기능을 향상시키며,[91] 이 인구통계학에서 비만과 심혈관질환의 가능성을 감소시키는 것으로 나타났습니다.[92] 규칙적인 빈도와 지속 시간으로 일관된 운동 루틴을 수립하는 것은 매우 중요합니다.[93][94][95] 유익한 운동 습관을 기르고 적절한 신체 활동을 유지하는 것은 젊은 개인의 전반적인 신체적, 정신적 행복을 지원할 수 있습니다. 따라서 운동행동을 저해하거나 촉진하는 요인을 파악하는 것은 소아청소년의 건강한 운동습관 형성을 촉진하는 중요한 전략이 될 수 있을 것입니다.

2003년 메타 분석에 따르면 어린이의 운동이 지각 능력, 지능 지수, 성취도, 언어 테스트, 수학 테스트 및 학업 준비도에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.[96] 4-7세와 11-13세의 연령대에서 상관관계가 가장 강했습니다.[96]

활동이 아동의 실행 기능에 미치는 영향에 대한 2010년 메타 분석에 따르면 유산소 운동은 아동의 실행 기능에 잠시 도움이 될 수 있으며 또한 실행 기능의 지속적인 향상에 영향을 미칠 수 있습니다.[97] 다른 연구들은 아마도 학업 성취도가 정확히 무엇인지 결정하는 데 사용되는 매개 변수 때문에 운동이 학업 성과와 무관하다고 제안했습니다.[98] 이 분야의 연구는 학교 교육과정에서 체육을 시행해야 하는지, 얼마나 많은 시간을 체육에 할애해야 하는지, 그리고 그것이 다른 학문적 과목에 미치는 영향에 대한 결정을 내리는 교육 위원회들에게 초점이 되어 왔습니다.[96]

또 다른 연구에서는 일주일에 3번 이상 격렬한 신체활동에 참여한 6학년 학생들이 보통 또는 전혀 신체활동에 참여하지 않은 학생들에 비해 점수가 가장 높았다고 합니다. 격렬한 신체 활동에 참여한 어린이들은 수학, 과학, 영어, 세계 과목으로 이루어진 학업 시험에서 평균 3점이 더 높았습니다.[99]

신경영상 연구에 따르면 운동이 뇌 구조와 기능의 변화에 영향을 미칠 수 있다고 합니다.[98] 일부 조사는 성인이 되었을 때 실행 기능이 손상된 어린이의 낮은 수준의 유산소 적합도와 관련이 있지만 선택적 주의, 반응 억제 및 간섭 조절의 부족도 이러한 결과를 설명할 수 있습니다.[100]

중추신경계 장애에 미치는 영향

약물중독 예방 및 치료를 위한 운동

임상 및 전임상 증거에 따르면 지속적인 유산소 운동, 특히 지구력 운동(예: 마라톤 달리기)은 실제로 특정 약물 중독의 발병을 방지하고 약물 중독, 특히 정신 자극 중독에 효과적인 보조 치료제입니다.[20][21][22][23] 지속적인 유산소 운동은 (즉, 지속 기간 및 강도에 따라) 약물 중독 위험을 감소시킬 수 있으며, 이는 약물 유발, 중독 관련 신경 가소성의 역전을 통해 발생하는 것으로 보입니다.[21][22] 더욱이, 유산소 운동은 정신자극제 자가 투여를 감소시키고, 약물 추구의 복직(즉, 재발)을 감소시키며, 병적 자극제 사용(DRD2 밀도 감소)에 의해 유도된 것과 반대 효과(DRD2 밀도 증가2)를 유도합니다.[21][22] 결과적으로, 지속적인 유산소 운동은 약물 중독의 보조 치료제로 사용될 때 더 나은 치료 결과로 이어질 수 있습니다.[21][23] 2016년 현재 약물 중독 치료 및 예방에 있어 운동의 기전을 이해하고 효과를 확인하기 위해서는 아직 더 많은 임상 연구가 필요합니다.[20]

중독관련 가소성 요약
신경 가소성의 형태
또는 행동 가소성
보강재의 종류 원천
오피테스 심리자극제 고지방 또는 설탕 식품 성교 체력운동
(aerobic)
환경의
농축.
δFosB 표현식:
핵이 쌓입니다.D1형MSNsTooltip medium spiny neurons
[22]
행동 가소성
섭취량 증가 네. 네. 네. [22]
심리자극제
교차 감작
네. 해당없음 네. 네. 약독화 약독화 [22]
심리자극제
자기 관리
[22]
심리자극제
조건부 장소 선호도
[22]
약물 추구 행위의 회복 [22]
신경화학적 가소성
CREB툴팁 cAMP 반응 요소 결합 단백질 인산화
핵에 축적되어 있는
[22]
감작된 도파민 반응
핵에 축적되어 있는
아니요. 네. 아니요. 네. [22]
변형striatal dopamine signaling DRD2, ↑DRD3 DRD1, ↓DRD2, ↑DRD3 DRD1, ↓DRD2, ↑DRD3 ↑DRD2 ↑DRD2 [22]
변형된 striatal opioid signaling 변경 없음 또는
↑μ- opio이드 수용체
↑μ- opio이드 수용체
↑ κ-opio이드수용체
↑μ- opio이드 수용체 ↑μ- opio이드 수용체 잔돈 없음 잔돈 없음 [22]
striatal opioid peptide의 변화 ↑다이노르핀
변경 없음: 엥케팔린
↑다이노르핀 enkephalin ↑다이노르핀 ↑다이노르핀 [22]
Mesocorticolimbic 시냅스 가소성
안에 있는 수상돌기의 수가 축적됩니다. [22]
수지상 척추 밀도
이 쌓입니다.
[22]

주의력결핍 과잉행동장애

증상 개선을 위한 유산소 운동의 가장 좋은 강도와 종류는 현재 알려져 있지 않지만, 규칙적인 신체 운동, 특히 유산소 운동은 아동과 성인의 ADHD에 대한 효과적인 추가 치료법이며, 특히 흥분제 약물(즉, 암페타민 또는 메틸페니데이트)과 함께 사용할 경우 효과적입니다.[18][101] 특히 ADHD 개인의 규칙적인 유산소 운동의 장기적인 효과에는 행동 및 운동 능력 향상, 실행 기능 향상(다른 인지 영역 중 주의 집중, 억제 제어계획 포함), 정보 처리 속도 향상, 기억력 향상 등이 포함됩니다.[18] 규칙적인 유산소 운동에 대한 반응으로 행동 및 사회 정서적 결과에 대한 부모-교사 평가는 다음을 포함합니다: 전반적인 기능 향상, ADHD 증상 감소, 자아 존중감 향상, 불안 및 우울 수준 감소, 신체 불만 감소, 학업 및 교실 행동 개선, 사회적 행동 개선.[18] 흥분제 약물을 복용하는 동안 운동을 하는 것은 흥분제 약물이 실행 기능에 미치는 영향을 증가시킵니다.[18] 이러한 운동의 단기적인 효과는 뇌의 시냅스 도파민과 노르에피네프린의 풍부함 증가에 의해 매개된다고 여겨집니다.[18]

주요 우울장애

일부 리뷰는 운동이 인간에게 현저하고 지속적인 항우울 효과가 있는지를 나타냈는데,[5][16][102][17][103][104] 이 효과는 뇌에서 강화된 신호 전달을 통해 매개되는 것으로 믿어집니다.[17] 여러 체계적인 검토를 통해 우울 장애 치료에 있어 신체 운동의 가능성을 분석했습니다. 우울증에 대한 신체 운동에 대한 2013년 코크란 콜라보레이션 리뷰는 제한된 증거에 기초하여, 그것이 통제 중재보다 더 효과적이며 심리적 또는 항우울제 약물 치료에 필적한다고 언급했습니다.[103] 코크란 리뷰를 분석에 포함시킨 2014년 이후의 세 번의 체계적인 검토는 유사한 결과로 결론지었습니다: 하나는 신체 운동이 보조 치료로서 효과적이라는 것을 나타냈습니다. 항우울제 약물과 함께 사용되는 치료법; 다른 두 가지는 신체 운동이 항우울제 효과를 현저하게 나타냈으며, 일반적으로 가벼운– moderate 우울증 및 정신 질환에 대한 보조 치료법으로 신체 활동을 포함할 것을 권장합니다. 한 체계적인 리뷰는 요가산전 우울증 증상 완화에 효과적일 수 있다고 언급했습니다.[105] 또 다른 리뷰는 임상 실험의 증거가 2-4개월 동안 우울증 치료제로서 신체 운동의 효과를 뒷받침한다고 주장했습니다.[5] 이러한 이점들은 노년기에도 주목되어 왔으며, 2019년에 실시된 리뷰에서 운동이 노인의 임상적으로 진단된 우울증에 효과적인 치료법이라는 것을 발견했습니다.[106]

2016년 7월의 메타 분석은 신체 운동이 대조군에 비해 우울증 환자의 전반적인 삶의 질을 향상시킨다는 결론을 내렸습니다.[9][107]

뇌혈관질환

신체 운동은 뇌졸중의 예방과 관리에 중요한 역할을 합니다. 신체 활동이 허혈성 뇌졸중과 뇌내 출혈의 위험을 감소시킨다는 것은 잘 알려져 있습니다.[108][109] 뇌졸중을 경험하기 전에 신체 활동을 하는 것은 뇌졸중의 심각성과 결과에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다.[110] 운동은 뇌에서 VEGF, 카베올린, 안지오포이에틴의 발현을 증가시킬 가능성이 있습니다. 이러한 변화는 뇌의 뇌졸중 영향을 받는 부위에 혈액 공급을 개선하는 데 기여하는 혈관 신생신생혈관 형성을 촉진할 수 있습니다.[111][112][113] 운동은 내피 산화 질소 합성효소(eNOS)의 활성화와 이후 산화 질소(NO)의 생성에 영향을 미칠 수 있습니다.[114][115][116] NO 생성의 증가는 뇌졸중 후 뇌 혈류 개선으로 이어져 뇌에 충분한 산소와 영양 공급을 보장할 수 있습니다. 신체 활동은 저산소증 유도 인자 1 알파(HIF-1α), 열 충격 단백질 및 뇌 유래 신경 영양 인자(BDNF)의 발현 및 활성화 증가와 관련이 있습니다.[117][118][119] 이러한 요인들은 뇌졸중 후 뇌의 세포 생존, 신경 보호 및 복구 과정을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다. 운동은 또한 신경세포 사멸 경로에 관여하는 글루타메이트카스파제 활동을 억제합니다.[120][121][122][123] 또한 뇌의 신경 발생을 촉진할 수 있습니다. 이러한 효과는 뇌경색과 부종의 감소에 집합적으로 기여하여 신경학적 및 기능적 결과의 잠재적 개선으로 이어집니다. 출혈성 뇌졸중과 관련된 신체 활동의 신경 보호 특성은 덜 연구되었습니다. 뇌졸중 전 신체 활동은 뇌내 출혈 후 개선된 결과와 관련이 있습니다.[124] 게다가, 신체 활동은 뇌내 출혈의 부피를 감소시킬 수 있습니다.[125][126] 뇌졸중 후 신체적으로 활동하면 기능 회복도 향상됩니다.[127][128][129]

경도인지장애

미국 신경학 학회의 2018년 1월 경도 인지 장애 임상 실무 지침 업데이트에 따르면 임상의는 이 질환을 진단받은 사람에게 규칙적인 운동(일주일에 2회)을 권장해야 합니다.[19] 이 지침은 가벼운 인지 장애를 가진 개인의 인지 증상 개선을 위한 정기적인 신체 운동(6개월 동안 매주 2회)의 효과를 뒷받침하는 적당한 양의 고품질 증거를 기반으로 합니다.[19]

신경퇴행장애

알츠하이머병

알츠하이머병은 피질 신경퇴행성 질환으로 가장 흔한 치매로 전체 치매의 약 65%를 차지하며, 인지기능의 장애, 행동이상, 일상생활의 기본적인 활동 수행능력의 저하 등을 특징으로 합니다.[24] 두 개의 리뷰는 신체 운동이 인지 기능, 인지 저하 속도 및 알츠하이머병 환자의 일상 생활 활동 수행 능력에 미치는 긍정적인 영향에 대한 증거를 발견했습니다.[24] 그 이후의 검토 결과, 신체 활동의 수준이 높을수록 치매 및 인지 기능 저하의 위험 감소와 관련이 있을 수 있습니다.[26]

파킨슨병

파킨슨병 증상자세 불안정, 보행 장애, 움직이지 못함, 잦은 낙상 등 다양한 기능 장애와 한계를 반영합니다. 어떤 증거는 운동이 파킨슨병의 위험을 낮출 수도 있다는 것을 암시합니다.[130] 2017년의 한 연구는 파킨슨병을 앓고 있는 사람들의 근력과 지구력 훈련이 몇 주 동안 긍정적인 효과를 나타낸다는 것을 발견했습니다.[131]

참고 항목

메모들

  1. ^ 신경영양인자(neurotrophic factor)는 펩타이드 또는 다른 작은 단백질로, 이들이 연관된 티로신 키나제(tyrosine kinase)와 결합하고 활성화함으로써 뉴런의 성장, 생존, 분화를 촉진합니다.[28]
  2. ^ 성인 신경생성은 신생 신경세포의 출생 후 성장으로, 신경 가소성의 유익한 형태입니다.[27]
  3. ^ 주의력 조절을 통해 개인은 특정 소스에 주의를 집중하고 칵테일 파티 효과[32]같이 자신의 주의력을 위해 경쟁하는 다른 자극을 무시할 수 있습니다.
  4. ^ 억제성 조절은 특정 목표를 쉽게 달성할 수 있도록 학습된 행동 반응을 변경하는 과정으로 때때로 "전능한 반응"이라고도 합니다.[38][46] 억제적 통제는 개인이 필요하거나 원할 때,[38][46] 예를 들어 미루기를 극복하기 위해 자신의 충동과 습관을 통제할 수 있게 합니다.
  5. ^ 작업 메모리는 백과사전 기사를 읽거나 쓸 때와 [32]같이 개인이 능동적인 정보 처리를 위해 주어진 순간에 사용하는 메모리 형태입니다. 작업 메모리는 컴퓨터의 데이터 버퍼와 마찬가지로 이해, 의사결정, 행동지도를 위한 정보를 조작할 수 있는 제한된 용량과 정보 버퍼로서의 기능을 가지고 있습니다.[38]
  6. ^ 선언적 기억은 명시적 기억이라고도 하며, 사실과 사건에 관련된 기억의 형태입니다.[39]
  7. ^ 건강한 개인의 경우, 이 에너지 부족은 단순히 운동 후 충분한 양의 음식과 음료를 먹고 마시는 것으로 해결됩니다.

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