운동이 뇌에 미치는 과학적 효과: 인지 기능, 기억력, 집중력이 좋아진다

Effectiveness of exercise for improving cognition, memory and executive function: a systematic umbrella review and meta-meta-analysis (2025)

http://doi.org/10.1136/bjsports-2024-108589

 

해당 리뷰 논문은 전 세계에서 수행된 133개의 메타분석과 2,700개 이상의 무작위대조시험(RCT), 총 25만 명 이상의 참가자 데이터를 종합한 대규모 메타-메타 분석 연구이다. 운동이 전반적 인지 기능, 기억력, 실행 기능에 어떤 영향을 미치는지를 연령대, 질환 유무, 운동 유형, 강도, 기간 등 다양한 변수에 따라 비교 분석했다. 이 연구는 지금까지 발표된 운동-인지 기능 관련 문헌 중 가장 방대한 자료를 포함하였다.

 

인지 기능 전반에서 운동의 효과

1. 전반적 인지 기능 (General Cognition)

• 총 107개의 메타분석에서 도출된 결과에 따르면, 운동은 전반적인 인지 능력 향상에 유의미한 효과를 보였다.

• 표준화 평균차(Standardized Mean Difference, SMD)는 0.42 (95% CI: 0.37~0.47)로, 이는 중간 정도의 효과 크기에 해당한다.

• 사용된 인지 평가 도구별 평균 향상 정도

  • MMSE (Mini-Mental State Examination): 평균 +1.54점

  • MoCA (Montreal Cognitive Assessment): 평균 +2.31점

  • ADAS-Cog (Alzheimer’s Disease Assessment Scale-Cognitive): 평균 –1.48점 (음수는 인지 기능 개선을 의미)

2. 기억력 (Memory)

• 62개의 메타분석 결과, 운동은 기억력 향상에도 긍정적인 효과를 보였다.

• SMD는 0.26 (95% CI: 0.20~0.32)로, 이는 소-중간 정도의 효과 크기이다.

• 측정 항목 중 가장 많이 사용된 두 가지 테스트 결과

  • Wechsler Memory Scale: 평균 +10.71점 (95% CI: 4.22~17.21)

  • Verbal Learning Test: 평균 +1.08점 (95% CI: 0.73~1.43)

• 특히 어린이와 청소년에서의 효과가 매우 큼 (SMD = 0.85)

3. 실행 기능 (Executive Function)

• 실행 기능은 주의 집중, 작업 기억, 계획 수립, 유연한 사고 등 고차원적 뇌 기능을 포함한다.

• 117개의 메타분석을 종합한 결과, 운동은 실행 기능을 유의하게 향상시켰으며, SMD는 0.24 (95% CI: 0.21~0.27)로 나타났다.

• 주요 평가 도구 결과

  • Digit Span Test: +0.92점

  • TMT-B (Trail Making Test - Part B): 평균 –8.68초 (음수는 개선을 의미)

 

인구 집단별 분석 결과

1. 연령대별 효과

• 전반적 인지 기능: 모든 연령대에서 향상 효과가 있었으며, 유의미한 차이는 없었음.

• 기억력 및 실행 기능은 아동·청소년에서 효과가 가장 뚜렷하게 나타남.

  • 기억력: 아동·청소년 SMD=0.85 vs. 성인/노인 SMD=0.18~0.27

  • 실행 기능: 아동·청소년 SMD=0.36 vs. 성인/노인 SMD=0.18~0.23

2. 질병 유무에 따른 분석

• 운동은 정상인뿐 아니라, 다양한 질환군(치매, 우울증, 뇌졸중, ADHD 등)에서도 긍정적인 인지 향상 효과를 보였다.

• 특히 ADHD를 가진 아동·청소년에서 실행 기능 향상이 매우 두드러졌으며(SMD=0.72), 이는 일반인이나 다른 질환군보다 높은 수치였다.

 

인지 기능 향상 메커니즘

1. 생리적 기전

• BDNF(뇌유래신경영양인자) 분비 증가

• 뇌 혈류량 증가 및 미세혈관 형성

• 시냅스 가소성 증가

• 염증 수준 감소

• 신경 전달물질(도파민, 세로토닌 등) 조절

2. 인지·심리적 기전

• 복잡한 동작 학습 → 작업 기억 자극

• 집중력 요구 → 주의력 훈련

• 사회적 상호작용 → 정서 안정 및 인지 활성화

• 몰입 요소 포함된 운동(예: 요가, exergame) → 다중 인지 영역 자극

 

 

운동이 인지 기능에 미치는 영향: 연령, 운동 유형, 개입 기간에 따른 분석 결과

1. Effect Size by Cognitive Domain

• 운동은 일반 인지 기능(SMD=0.42)에 가장 큰 영향을 미쳤고, 기억력(0.26), 실행 기능(0.24) 순으로 효과가 있었다.

• 전반적으로 모든 인지 영역에서 운동이 긍정적인 영향을 준다는 걸 시사한다.

2. Effect Size by Exercise Type (Cognition)

• 운동 유형 중에서는 Exergame이 가장 높은 인지 향상 효과(SMD=0.61)를 보였고, 이어서 유산소 운동, 댄스, 명상·요가형 운동 순이었다.

• Exergame은 신체 활동과 인지 과제를 함께 수행하는 특성상, 두뇌에 더 강한 자극을 준 것으로 해석된다.

3. Memory Improvement by Age Group

• 기억력 향상 효과는 아동·청소년에게서 가장 크게 나타났으며(SMD=0.85), 성인과 노인에서는 그 효과가 비교적 작았다.

• 이는 뇌 발달이 활발한 시기일수록 운동의 인지적 혜택이 더 크다는 것을 의미할 수 있다.

4. Executive Function by Population

• ADHD 아동·청소년에게서 실행 기능 향상 효과가 매우 높게 나타났고(SMD=0.72), 그 외 인구군에서는 0.13~0.23 사이의 소-중간 정도 효과가 관찰되었다.

• 실행 기능이 저하된 집단일수록 운동을 통한 개선 여지가 더 크다는 해석이 가능하다.

5. Cognition Improvement by Duration

• 운동 개입 기간이 짧을수록 인지 기능 향상 효과가 컸다 (1~3개월: SMD=0.39).

• 이는 초기 반응성, 실천율, 동기 유지 등과 관련 있을 수 있다.

 

결론

운동은 나이와 건강 상태를 막론하고 인지 기능 전반을 향상시키는 데 효과가 있었다. 특히 Exergame이나 요가, 태극권과 같은 인지 자극이 포함된 운동이 기억력과 실행 기능 개선에 가장 효과적이었다. 아동·청소년, 특히 ADHD 아동은 실행 기능 향상 효과가 매우 컸고, 운동 기간은 짧을수록 효과가 더 두드러졌다. 낮은 강도의 운동도 충분한 효과를 보였으며, 일상에서 꾸준히 실천 가능한 수준의 운동이 뇌 건강에 도움이 된다는 근거가 확인되었다.