이웃집과학자

너무 많이 먹으면 살이 찌고 당뇨병이나 충치를 유발할 수 있다는 걸 알지만, 달달한 음식의 유혹을 뿌리치기는 쉽지 않습니다. 가끔은 우리의 뇌가 이 음식들을 원하도록 프로그래밍 된 건 아닌가 싶기도 한데요.

신경과학자인 Amy Reichelt가 <The Conversation>에 게재한 글에 따르면 그녀 역시 달달한 디저트가 우리 외에 미치는 영향에 대해 궁금했던 것 같습니다. Amy Reichelt는 비만을 발생시키거나 그럴 가능성이 있는 식단이 어떻게 뇌를 변화시키는지에 대해 초점을 맞춰 연구하고 있다고 하는데요. 우리가 평소에 먹는 것들이 어떻게 우리 행동을 바꾸는지, 뇌의 변화가 다른 생활습관의 요인에 의해 완화될 수 있는지 알고 싶었습니다. 

우리의 몸에서 포도당은 중요한 역할을 합니다. 포도당(Glucose)은 이름의 유래부터 달콤함과 관련있는데요. 달콤함(sweet)을 뜻하는 그리스어 'glukos'에서 유래됐다고 합니다. 포도당은 우리 몸을 구성하는 세포의 연료로 쓰입니다. 여기에는 우리의 뇌세포(뉴런)도 포함됩니다. 

우리가 단 음식을 먹을 때 우리의 뇌에서는 중변연계 도파민 시스템(mesolimbic dopamine system)이라 불리는 보상 시스템이 활성화됩니다. 도파민은 뉴런에 의해 방출되는 화학물질입니다. 긍적적인 사건이 있을 때 내보내는 신호죠.

보상 시스템이 활성화되면 행동이 강화될 수 있는데요. 그 행동을 다시 할 가능성을 높입니다. 달콤한 것을 먹어서 활성화된 도파민은 이러한 음식들을 우선적으로 더 많이 찾도록 빠르게 학습을 촉진합니다. 이는 우리 몸의 연료인 포도당을 만들어 내는 것과 관련있어 보입니다.

오늘날 우리 주위에는 달콤하고 에너지가 풍부한 음식들로 가득합니다. 어디에서나 설탕이 들어간 음식을 찾을 수 있죠. 그런데 불행히도 우리의 뇌는 여전히 기능적으로 우리 고대의 조상들 뇌와 유사합니다. 그래서 정말로 당이 많은 음식을 좋아합니다. 

뇌는 신경가소성(neuroplasticity)이라 불리는 과정을 통해 지속적으로 리모델링 됩니다. 이는 보상 제도에서 발생할 수 있는데요. 약물이나 당분이 많은 음식을 먹음으로써 뇌의 보상 경로에 반복적인 활성화가 발생하면 뇌는 빈번한 자극에 적응하게 돼 일종의 내성을 갖게 됩니다. 단 음식의 경우 우리가 예전과 같은 보상을 받는 느낌을 얻으려면 더 많이 먹어야 한다는 걸 의미합니다. 이는 중독의 전형적인 특징입니다. 달콤한 음식에 중독됐다는 말이 괜히 생긴 건 아닌 것 같습니다.

음식 중독은 과학자들과 임상의사들 사이에서 논란이 되고 있는 주제입니다. 특정 약물에 신체적인 의존이 가능하다는 건 사실이지만 기본적인 생존을 위해 필요한 음식에 중독될 수 있는지에 대해서는 의견이 분분합니다.

우리 몸에 힘이 들어가려면 음식이 필요하지만 이와 상관없이 많은 사람들은 스트레스를 받거나 배가 고플 때, 카페에 진열된 먹음직스러운 케이크를 향해 시선을 돌리곤 합니다.

이러한 갈망을 물리치기 위해서 우리는 이러한 맛있는 음식을 탐닉하는 반응을 억제할 필요가 있습니다. 억제 뉴런 네트워크는 행동을 통제하는 데 중요한 역할을 담당하는데요. 이러한 뉴런들은 의사결정, 충동조절, 만족감 지연에 관여하는 뇌의 핵심 영역은 전전두엽 피질(prefrontal cortex)에 집중돼 있습니다. 

억제된 뉴런은 뇌의 브레이크와 같은 역할을 하며 억제성 신경전달물질인 가바(GABA)를 방출합니다. 쥐에 대한 연구에서 당분이 많은 음식을 먹는 것이 억제성 뉴런을 바꿀 수 있다는 걸 보여줬다고 합니다. <Learning & Memory>에 게재된 연구에 따르면 설탕을 섭취한 쥐들은 그들의 행동을 통제하고 결정을 내리는 능력이 감소했다고 합니다.

중요한 건, 무엇을 먹는지에 따라 유혹에 저항할 수 있는 우리의 능력이 영향을 받을 수 있다는 사실입니다. 그리고 이는 왜 사람들의 식습관 변화가 그렇게 어려운지 이해하는데 밑거름이 될 수 있다는 점입니다. <Physiology & behavior>에 게재된 한 연구에서는 사람들에게 배가 고플 때와 최근 음식을 섭취했을 때 중에서 언제 더 고칼로리 음식을 먹고 싶은지를 평가했습니다. 

정기적으로 고지방, 설탕이 많이 함유된 식사를 했던 사람들은 배가 고프지 않을 때에도 간식에 대한 갈망이 더 높았습니다. 이는 당분이 많이 함유된 음식을 자주 먹는 사람들은 이러한 음식을 더욱 더 원하게 될 수 있다는 걸 시사합니다. 

##참고자료##

• Reichelt, Amy C., et al. "Impact of adolescent sucrose access on cognitive control, recognition memory, and parvalbumin immunoreactivity." Learning & Memory 22.4 (2015): 215-224. 
• Stevenson, Richard J., et al. "Explicit wanting and liking for palatable snacks are differentially affected by change in physiological state, and differentially related to salivation and hunger." Physiology & behavior 182 (2017): 101-106.