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- 전두엽 피질의 지속적인 활성화로 인해 이 뇌 부위에 글루타메이트가 축적되면서 실질적인 피로로 이어져
- 정신 노동의 피로를 풀어내는 새로운 기계론적 이해

왜 뇌는 힘든 일을 하면 지칠까?…원인은 바로 '이 물질'

▲ 정신적 노력에는 대가가 따른다. 장기적으로 보면 우리는 피로감을 느낀다. pixabay

힘든 사고 작업이나 장시간의 인지적 과제에 집중할 때 우리는 점차 피로감을 느끼고 동기를 상실하게 된다. 그렇다면 무엇이 정신적 노동을 그토록 고되게 만드는 것일까? 

독일 뮌헨 대학교(LMU)의 훙메이 샤(Hongmei Xia) 연구팀이 이끄는 최신 연구에 따르면, 뇌 신경전달물질인 글루타메이트(Glutamate)가 정신적 피로를 유발하는 인과적 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 전두엽 피질의 지속적인 활성화로 인해 이 뇌 부위에 글루타메이트가 축적되면서 실질적인 피로로 이어진다는 설명이다.

우리는 일상에서 고난도 시험을 치르거나 복잡한 퍼즐을 풀 때, 혹은 직장에서 까다로운 인지적 업무를 수행할 때 깊은 피로를 경험한다. 연구팀은 요구 수준이 높은 인지 통제 과정에 지속적으로 몰입하면 단순히 수행 능력이 저하될 뿐만 아니라, 비록 그것이 유리한 결과를 가져다준다 하더라도 계속해서 노력을 기울이려는 동기마저 약화된다고 지적했다.

뇌 자극을 통한 기억력 과제 실험의 실체

이러한 신경생물학적 가설을 검증하기 위해 연구진은 31명의 피험자를 대상으로 난이도가 다른 기억력 과제를 풀게 하며 자기공명분광법(MRS)을 통해 뇌 대사 과정을 관찰했다. 실험의 핵심은 일부 세션에서 비침습적 뇌 자극을 사용해 작업 기억과 주의력, 인지 통제를 담당하는 배외측 전두엽 피질(DLPFC)을 더 강하게 활성화시킨 점이다. 대조 세션에서는 가짜 자극(플라시보)만을 주어 두 조건 간의 차이를 분석했다.

늘어난 글루타메이트, 그리고 급격히 떨어지는 동기

실험 결과, 뇌 자극을 통해 DLPFC를 활성화한 참가자들은 인지적 수행 능력이 일시적으로 향상되었으나 그 대가로 '노력 후의 동기적 피로'가 크게 증가했다. 이들은 이후 보상이 크지만 노력이 많이 드는 과제 대신, 정신적 노력이 덜 드는 과제를 선택하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 뇌 스캔 결과는 이 현상의 원인을 명확히 보여주었다. DLPFC가 강화될수록 해당 부위의 글루타메이트 농도가 높아졌으며, 글루타메이트 수치가 높을수록 피험자들은 쉬운 과제를 선택할 확률이 더 높았다.

정신 노동의 피로를 풀어내는 새로운 기계론적 이해

이번 연구는 전두엽 피질의 활성화, 글루타메이트의 동역학, 그리고 동기적 피로를 서로 연결하는 명확한 인과 사슬을 확립했다는 평가를 받고 있다. 연구진은 이번 결과가 왜 정신 노동이 육체노동 못지않게 힘들게 느껴지는지에 대한 기계론적 이해를 한 차원 깊게 만들었으며, 향후 병리적 피로를 진단하고 치료하는 임상 모델에도 유용한 통찰을 제공할 것으로 기대하고 있다.

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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