| 최한경 대구경북과학기술원 뇌과학전공 교수

웨어러블 장치 등으로 건강을 챙기는 독자라면 ‘심박변이도’라는 말을 들어봤을 것이다. 심박변이도는 자율신경 활동에 따라 심박수가 시시각각 변하는 정도를 나타내는 용어다.

성인 기준 사람 몸은 1분에 15번 정도 숨을 쉰다. 심장은 80번 정도 뛴다. 한번 숨을 쉬는 사이에도 심박변이도는 변한다. 숨을 들이쉴 때 심장이 순간적으로 더 빨리 뛰고, 내쉴 때는 천천히 뛴다. 숨 쉴 때마다 심장 박동이 변한다는 뜻이다.

이처럼 호흡에 따른 심박변이도 변화는 심폐기능을 최적화하는 기능이 있다. 이른바 ‘호흡 심박변이도’ 차이가 젊은이와 운동선수에서 크게 나타나는 이유다. 나이가 들면서, 또는 고혈압이나 심장기능이 떨어지는 상황에서는 호흡 심박변이도가 줄어든다. 심장이 숨을 살피지 못하고 일정하게 움직이는 것이다.

호흡 심박변이도는 생리학적인 심폐기능에도 중요하지만 뇌과학적으로도 중요하다. 이완한 상태에서나 긍정적인 사회 정서적 환경일 때, 호흡에 따른 심박변이도가 더 증가해 심폐기능이 좋아지게 되는 것이다.

여기서 주목할 만한 연구가 있다. 프랑스 국립보건의학연구소 소속의 클레멘트 메뉴에 박사팀은 호흡 심박변이도를 조절하는 뇌과학적 원리를 최근 연구했다. 이들은 사람이 가족 관계 등에서 긴밀한 사회적 소통을 할 때 증가하는 호르몬인 ‘옥시토신’에 주목했다.

우리 뇌에서 옥시토신을 공급하는 시상하부의 ‘옥시토신 신경세포’가 호흡 심박변이도를 조절하는 것은 아닌지에 대한 과학계의 궁금증을 해소하고자 한 것이다.

호흡 심박변이도는 생명 유지에 관해 여러 역할을 하는 뇌 부위인 ‘뇌간’에서 조절한다. 뇌간에서도 호흡 조절에 중요한 ‘전뵈트징어 복합체’(호흡을 제어하는 뇌의 신경세포 무리)와 부교감신경을 조절하는 ‘의문핵’(호흡 조절에 관여하는 신경핵)이라는 부위가 주요 역할을 하는 것으로 알려져 왔다.

메뉴에 박사팀은 시상하부의 옥시토신 신경세포가 어디에 닿아 있는지 살펴보았다. 그러자 전뵈트징어 복합체, 의문핵 부위와 연결됐다는 점이 규명됐다. 이 구역에서 옥시토신 신경세포가 활성화되면 호흡 심박변이도가 증가하는 현상이 관찰됐다.

특히 전뵈트징어 복합체 신경세포는 옥시토신에 대한 수용체를 가지고 있어 옥시토신에 직접 반응할 수 있었다. 또 옥시토신 작동을 억제하는 약물을 처리하면 전뵈트징어 복합체 활성이 억제되며 호흡 심박변이도가 감소하는 것으로 나타났다. 이 같은 실험 증거는 옥시토신 신경세포가 직접적으로 호흡 심박변이도를 제어한다는 점을 보여주는 것이다.

한시도 쉬지 않고 작동하는 호흡과 심장 박동은 우리도 모르는 새 끊임없이 변화하며 삶의 상태를 반영한다. 사회적 유대를 떠받치는 옥시토신 신경세포는 예상치 못하게도 멀리 뇌간까지 연결돼 호흡 심박변이도를 개선하고 있었다.

명상을 할 때는 호흡을 의식적으로 제어하게 되는데, 이때 오늘 살펴본 전뵈트징어 복합체의 활성이 변하며 심장 박동을 조절하게 된다. 옥시토신이 호흡 심박수를 개선하는 만큼, 연인이나 가족이 함께 명상을 한다면 더 큰 효과를 거둘 수 있을 것이다.
최한경 대구경북과학기술원 뇌과학전공 교수