아이들을 위한 운동: 왜 몸이 건강한 아이가 두뇌 발달과 학습능력이 뛰어날까?

Original Article: http://www.parentingscience.com/exercise-for-children.html#sthash.SKVfFMca.dpuf
Translated by Yong Gyun Kim

혹시 당신 자녀들의 하루 스케줄이 운동을 최대한 할 수 있도록 짜여있나요? 아니면 판에 박힌 학교 시스템에 갇혀 운동할 시간이 아예 없도록 짜여있나요?

우리는 빈약하거나 비만인 아동의 가장 좋은 치료법은 운동이라는 말을 자주 듣습니다. 그러나 운동은 다른 이유로도 매우 중요합니다.

운동은 두뇌 성장을 자극하고 인지능력을 증진시킵니다. 또한 아이들의 집중력 향상에도 도움이 됩니다. 운동을 통해 아이들은 배우고 성취하기가 더 수월해질 것 입니다.

그렇기 때문에 어른들이 아이들의 운동을 방해하는 환경을 만든다면 결과적으로 아이들의 건강을 약화시킬 뿐만 아니라 아이들이 성공적인 학교 생활하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다.

하지만 우리가 이 모든 운동의 효과에 대해서 어떻게 알아냈을까요?

운동과 아이들: 쥐 실험을 통한 배움

설크 연구소(The Salk Institute)의 헨리 프라그(Henriette van Pragg) 박사와 그녀의 동료들은 특별한 행동없이 앉아있는 쥐와 쳇바퀴에서 3 마일을 달리는 쥐를 매일 비교했습니다.

그리고 연구결과를 통해 게으른 쥐와 열심히 운동하는 쥐는 두뇌발달에 있어서 매우 큰 차이가 있다는 것을 밝혀냈습니다.

특히, 뇌의 학습능력과 기억력을 담당하는 해마의 경우, 운동하는 쥐가 게으른 쥐에 비해 두 배 이상 컸습니다.

또한 운동하는 쥐의 뇌 세포는 뉴런의 발화 후 발생하는 뉴런 간의 통신 효율을 높이는 “장기증강”을 더 오래 지속 할 수 있습니다.

더 뛰어난 학습능력

이 모든 연구결과들은 결국 뛰어난 학습능력으로 해석되는 것일까요? 그렇다는 것을 쥐들이 실제로 증명을 했습니다. 운동을 한 쥐는 공간학습 과제에서 더 뛰어난 수행능력을 보였습니다. (수중 미로를 통해 자신의 길을 더 쉽게 찾았죠).

이 모든 게 어떻게 가능할까?

운동은 사람의 기분을 개선시키는 것으로 알려져 있습니다. 혹시 그것이 이 결과를 설명 할 수 있을까요? 동물들은 아마도 기분이 좋을 때 더 잘 배울 수 있겠지요.

위 연구결과들은 상당히 그럴 듯 해 보이고 일부 효과는 어느 정도 설명이 되었습니다. 그러나 이 외에 더 많은 일이 일어나고 있는 것은 분명합니다.

1990 년대 후반부터 이어져온 연구 결과에 따른 유산소 운동의 효과들은 아래와 같습니다.

- 뇌세포의 성장에 필수적인 물질인 뇌유발신경전달인자의 증진(brain-derived neurotrophic factor, BDNF).
- 신경 조직 발생 자극을 통해 새로운 뉴런의 탄생을 증진.
- 뇌의 가소성과 신경 경로를 변화시키는 능력을 향상시키는 유전자의 발현 증진을 통해
- 노년층의 뇌 조직 손상을 방지.

아이들에게도 효과가 있을까?

우리가 운동의 인지능력 향상 효과에 대한 연구의 대부분은 인간이 아니라 설치류를 통한 뇌 연구에서 비롯됩니다. 그러나 일부 연구는 어린이들에게 실시되었으며, 그 결과 유산소운동이 아이들을 덜 충동적이게 만들며 집중력을 높인다는 결과가 나왔습니다.

아이들이 높은 집중력과 주의조절능력을 필요로 하는 인지능력학습에 어려움을 겪을 때, 유산소운동 능력이 뛰어난 아이들은 더 높은 정확도와 때로는 더 빠른 반응 시간을 보였습니다

예를 들어, 학교 아이들은 동물에 대한 몇 가지 이미지를 보고 그 이미지들에 대해 신속하게 판단하도록 요구 받았습니다.(“고양이인지 강아지인지”) 육체적으로 건강한 아이들은 과제에 더 빠른 반응 시간을 보였고 두뇌는 더 큰 반응을 보였습니다. (Hillman et al 2005). 다른 두뇌 연구는 몸이 건강한 아이들이 업무와 무관한 정보를 걸러내는 능력이 더 뛰어나다는 것을 밝혀냈습니다 (Kamijo et al 2015).

연구에 따르면 건강한 아동은 기억과 관련된 뇌 영역인 해마에서 뇌의 용량이 더 커지는 경향이 있으며, 장기기억력이 강화 된 결과를 보여줬습니다. 한 연구에서는, 아이들은 체력 수준에 관계없이 지도에서 새로운 장소를 똑같이 기억했습니다. 그러나 다음날 장기기억력 과제를 주었을 때 운동 능력이 높은 어린이가 과제를 더 수월하게 수행했습니다. (Raine et al 2013).

결과들이 흥미롭나요? 하지만 그러나 이 연구들은 오로지 상관관계만을 보고합니다. 그들이 원인을 증명하진 않습니다. 만약 단지 집중력이 좋고, 빠르게 생각하는 아이들이 신체 활동을 더 많이 한다는 것이라면 어떻게 될까요? 이 모든 연구결과들이 더 쉽게 설명이 되긴 할 것입니다. 그래서 우리는 좀 더 무작위적이고 완벽히 통제된 실험이 필요합니다. (Janssen et al 2014). 그리고 최근에 시행된 무작위적이고 통제된 실험이 몇 가지가 있습니다.

늘어나는 증거: 아이들의 운동을 통한 인지능력 이점에 대한 실험 결과

최근의 한 실험에서 평상시에 주의집중 과제 수행에 어려움을 겪은 아이들은 러닝 머신 에서 20 분간 걷는 “평균수준운동”(Drollette et al 2014) 직후 테스트했을 때 정확도가 향상되었습니다.

또 다른 실험은 56명의 학생들을 3개의 아침 학교 세션 중 하나에 무작위로 배정했습니다.

- 아침 내내 앉아있기.
- 90 분 간 신체 활동 후 20 분 휴식;
- 20 분간의 신체 활동을 두 번 시도, 첫 번째 운동 후 90분 후 두 번째 시작.

두 번의 아침 운동시합을 한 아이들은 주의력 테스트에서 더 잘 수행되었으며, 연구자가 각 아동의 집중력과 스포츠 관심도 (Altenburg 2015)에 대한 기준 차이를 조정 한 후에도 마찬가지였습니다.

ADHD (주의력결핍 과잉행동장애) 는 어떨까요? 연구자들은 ADHD로 진단받은 어린이에게 단기 운동의 효과를 테스트 한 결과 유산소 활동으로 통해 아이들에게 자기 훈련을 강화할 수 있는 방법이 뇌 활동능력을 변화시키는 특수한 효과가 있음을 발견했습니다. (Pontifex et al 2013).

이 연구는 운동에 대한 즉각적이고 단기적인 반응을 다뤘으며, 학교 휴식 시간 (놀이와 운동을 통한 휴식)이 교실에서 관심을 더 높일 수 있다는 생각을 뒷받침 했습니다. 그리고 물론 장기적인 효과를 다루는 연구도 있습니다.

예를 들어, 이전에 방에만 틀어박혀 있던 아이들을 매일 신체 운동 프로그램에 등록하면 어떻게 될까요? 과 체중 어린이를 대상으로 무작위로 비교연구 한 결과, 하루 40 분의 유산소 운동으로 인해 사무 능력이 향상되었으며, 집중력 및 계획능력 향상과 산만함 해결에 도움이 되는 측면도 나타났습니다. (Davis 외 2007).

또 다른 실험에서 이러한 결과를 재현 하여 13주간 유산소 운동이 수학능력 향상과 연관되어 있으며 양측 전면 부 전두엽 피질, 즉 집행 기능과 관련된 뇌 영역에서 활동이 증가한다는 사실을 발견했습니다. (Davis et al 2011)

마찬가지로 케이타 카미조와 동료들은 방과후 운동 프로그램에 20명의 어린이들을 (7–9 세) 무작위로 배정했을 때 날마다 열심히 신체 활동으로 70분간 운동을 한 어린이가 실행력 통제 및 업무능력 기억이 필요한 업무를 해결하는데 뛰어남을 보였습니다.(Kamijo et al 2012). 반대 쪽 통제된 어린이그룹은 그렇지 않았습니다.

그리고 220명 이상의 학교 아동에 대한 최근의 무작위 연구에 따르면 아이들은 60분간의 방과 후 유산소 활동을 하고 난 후 집중력과 인지의 유연성(속도와 정확성을 유지하면서 작업 간 전환하는 능력) 테스트에서 높은 성적을 보였다고 합니다. (Hillman et al 2014).

운동은 어린이의 집중 능력을 향상시킬 수 있다는 것을 많은 연구결과들이 증명했습니다. 그러나 이것이 학업 성취도를 향상 시킬까요? 이 말을 뒷받침할 이유들이 있습니다.

신체운동과 학업성취도

연구에 따르면 신체적 운동은 학업성취에 단기적 및 장기적 이익을 가져온다고 합니다.

한 실험은 20 분의 걷기가 독서, 철자법, 산수 시험에 대한 아동의 수행능력을 향상 시킨다는 것을 발견했습니다. 또 다른 연구에 따르면 수학 시험을 보기 전에 10 ~ 20 분 운동을 한 어린이는 운동을 안한 그룹의 어린이보다 성적이 더 뛰어난 것으로 나타났습니다 (Howie et al 2015).

그렇다면 장기적 결과는 무엇이 있을까요? 위에서 지적했듯이, 한 무작위 연구에서는 13주 운동 프로그램 후에 아이들의 수학 능력이 향상되었음을 보여 주었으며 다른 연구에서도 비슷한 이점을 보였습니다.

다니엘 알도이와 동료들이 67명의 청소년을 대상으로 실시한 실험에서, 일부 그룹은 매주 4회의 고강도 체육 수업을 받게 하였습니다. 4개월 후, 이 아이들은 인지 능력 테스트에서 다른 아이들보다 잘 수행되었으며 학교에서 더 높은 성적을 받았습니다. 덜 격렬한 체육 운동에 할당 된 청소년은 고강도 운동을 한 아이들에 비해 인지능력이 크게 개선되지 않았습니다.

최근에는 하루 일과에 신체 활동이 더 많은 아이들의 수학과 독서능력이 통제된 그룹의 아이들보다 성과가 있다는 걸 보였습니다. (Tomporowski 2016).

아이들을 위한 운동

간단한 내기…하지만 재미있게 만들어라.

운동이 모든 어린이가 학교에서 더 좋은 성적을 내는 데 도움이 될 것이라고 생각할 수 있을까요? 아마도 모든 아이들을 상대로 쉽게 단정지을 수 없을 것입니다. 유산소 운동에 대한 일부 연구에서 보고 된 효과는 미미하거나 아예 없는 경우도 있습니다. 케이틀린과 제시카(2013)가 주장 하듯, 우리는 더 정확한 정보를 위한 엄격한 조사가 필요합니다. 강도, 빈도 및 수행되는 운동 유형에 따라 효과가 어떻게 달라지는 지를 포함하여 세부 사항에 대해 더 많이 알아야 합니다.

그러나 운동이 뇌에 좋고 나쁜지에 대한 연구결과는 복잡하지 않습니다. 운동이 두뇌에 긍정적인 영향만을 미친다는 것은 매우 분명합니다. 또한 학교 수업 중 운동이 학업에 도움이 되는 것 또한 매우 분명해졌지요.

연구자들은 지난 60년 동안 발표 된 59건의 연구에 대한 분석을 실시했을 때 신체 활동이 아동의 성취 및 인지능력 결과에 긍정적인 영향을 준다는 것을 밝혀냈습니다. (Fedewa and Ahn 2011).

운동이 아이들에게 해가 된다는 연구결과는 없습니다. 휴식 시간에 아이들이 놀거나 체육에 시간을 쓰는 것이 학업에 해가 되었다고 생각한다면 아마 놀라운 사실일 것 입니다.

학교에서 신체 활동을 위해 학생들에게 더 많은 시간을 할애하면 오히려 학생들의 인지 능력이 향상되는 경향을 보입니다. 굳이 최악의 시나리오를 만들자면 자녀의 학업 성취도가 동일하게 유지되는 동안 아이들이 신체적으로 더 건강 해지는 것입니다. (Keely and Fox 2009).

따라서 학업에 더 많은 시간을 할애하기 위해 체육시간 삭감을 목표로 한 학교 정책들은 잘못되었다는 것을 알 수 있습니다. 우리는 아이들이 운동을 하도록 격려하며 많은 것을 얻을 수 있지 잃을 것은 아무 것도 없습니다. 그러나 전제조건이 있습니다. 운동은 꼭 재미 있어야 합니다.

쥐 실험은 자발적인 바퀴 달리기를 기반으로 합니다. 만약 설치류가 강제로 운동을 하게 되면 운동으로 인한 혜택들을 받지 못했습니다.

따라서, 귀하의 자녀가 실제로 즐길 수 있는 유산소 운동의 형태를 찾는 것이 중요합니다. 팀 스포츠나 댄스 레슨과 같은 체계적인 활동은 좋은 선택입니다. 물론 산책, 나무 오르기, 롤러 스케이트, 숨바꼭질 놀이도 마찬가지입니다.

사실 운동을 겸한 놀이는 뇌에 좋습니다. 아마도 아이들을 위한 가장 효과적인 운동은 두 가지 모두를 겸한 것일 것입니다.