[사이테크+] 출발신호 때 숨 내쉬기와 들이쉬기 중 어느 게 유리할까?

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美 연구팀 "들숨 때보다 날숨 때 반응시간 더 짧아…최대 41밀리초 차이"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 아시안게임 100ｍ 달리기나 수영처럼 출발 신호에 대한 반응 속도가 중요한 경기에서 선수는 출발 신호를 기다릴 때 숨을 내쉬는 것과 들이마시는 것 중 어느 것이 유리할까?

숨을 들이마실 때보다 내쉴 때 반응 속도가 더 빠르다는 연구 결과가 나왔다. 다만 이는 실제 운동선수의 출발 기록을 측정한 것은 아니어서 '숨을 내쉬면서 출발 신호를 기다려야 한다'는 전략을 제시하는 것은 아니다.

미국 노스웨스턴대 켄 팔러 교수팀은 29일 국제 학술지 아이사이언스(iScience)에서 호흡 단계별 지속적 주의력 과제 반응시간을 측정하는 실험 결과 숨을 내쉴 때 반응 시간이 들이쉴 때보다 유의미하게 짧았다며 이같이 밝혔다.

팔러 교수는 호흡과 뇌의 기능은 서로 독립적으로 작동하는 것이 아니라며 "이 결과는 호흡과 주변 환경에서 일어나는 사건에 반응하는 뇌 체계 사이에 중요한 연관성이 있음을 보여준다"고 말했다.

외부 자극에 대한 반응 시간의 아주 짧은 차이는 출발대에서 신호를 기다리는 수영 선수나 육상 선수의 경우 승패를 결정할 수 있고, 자동차 운전자가 충돌을 피하기 위해 갑자기 브레이크를 밟아야 하는 상황에서 생사를 가를 수도 있다.

호흡은 생명을 유지하는 데 필수적이며 정상적인 뇌 기능을 위해서도 꼭 필요하다. 호흡을 통해 산소가 지속해서 공급돼야 뇌가 정상적으로 기능할 수 있다.

하지만 인지 기능과 호흡이 무관하게 작동하는 것은 아니다. 놀라거나 강한 감정적 상황을 겪으면 급하게 숨을 들이쉬거나 순간적으로 호흡을 멈추기도 한다.

연구팀은 호흡을 통해 뇌에 충분한 산소가 계속 공급되기만 하면 호흡이 인지 기능에 영향을 미치지 않을 것이라고 생각할 수 있지만, 이러한 상식적인 견해와 반대되는 연구 결과들이 나오고 있다고 지적했다.

연구팀은 18~33세 성인 35명을 대상으로 컴퓨터 화면에 빨간색 사각형이 나타났다가 노란색으로 바뀌는 순간 스페이스바를 누르게 하는 정신운동 각성 과제(PVT)로 주의력 검사 실험을 했다.

콧구멍에 연결한 작은 장치로 공기 흐름을 측정해 목표물이 나타나는 순간 참가자가 숨을 들이쉬고 있었는지, 내쉬고 있었는지, 호흡 사이에 잠시 멈춰 있었는지를 구분하고 반응속도를 측정했다.

그 결과 숨을 들이쉴 때보다 내쉴 때 반응시간이 더 짧았고, 호흡 사이의 멈춤 구간에서도 들이쉴 때보다 반응시간이 21.6밀리초 짧았다.

또 호흡 주기를 20개 구간으로 더 세밀하게 나눠 분석한 결과, 가장 빠른 구간과 가장 느린 구간의 반응 시간 차이는 40.9밀리초였고, 반응시간이 가장 느린 지점은 들숨의 정점 부근이었다.

연구팀은 이 결과가 호흡과 뇌의 기능이 서로 독립적으로 작동하는 것이 아니라는 점을 보여주는 사례라며 호흡에 따라 뇌의 신경 회로 활동이 동조되는 현상이 이번 결과의 기전 가운데 하나일 가능성을 제시했다.

다만 이 결과를 '숨을 내쉴 때 뇌가 항상 더 잘 작동한다'고 해석해서는 안 된다며 호흡의 영향이 과제의 요구, 자극의 종류, 호흡 단계를 정의하고 측정하는 방법 등에 따라 달라질 수도 있다고 지적했다.

따라서 출발 신호처럼 짧은 시간 안에 외부 자극에 반응해야 하는 상황에서 내쉬는 호흡이 유리할 가능성을 시사하지만, 실제 경기에서의 효과를 입증한 것은 아니라는 것이다.

연구팀은 하지만 기존 연구에서 엘리트 100ｍ 선수들의 반응시간 표준편차가 약 30밀리초로 나타났고, 출발시간의 작은 차이도 최종 경기 결과를 예측할 수 있다는 점을 들어 이 실험에서 관찰된 작은 차이도 무시할 수 없다고 설명했다.

논문 제1 저자인 에리카 야마자키 박사는 "이 연구에서 구체적이고 이해하기 쉬운 과제를 사용해 호흡과 인지 사이의 관계를 보여줄 수 있었다"며 "뇌와 신체의 연결을 연구하는 것은 아직 새로운 분야이기 때문에 이 결과가 다양한 분야에 활용되기를 바란다"고 말했다.

◆ 출처 : iScience, Ken Paller et al., 'Response speed is modulated by respiratory phase', https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(26)02914-7

scitech@yna.co.kr

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