체중 증가는 개인의 에너지 섭취량이 에너지 소비를 초과할 때 발생한다. 다시 말해서 들어오는 칼로리가 나가는 칼로리를 초과할 때 발생한다. 그런데 지금까지 잘 이해되지 않았던 사실은 어린 시절에는 평균적으로 신체 에너지의 거의 절반이 뇌에 의해 사용되어 왔다는 점이다.

미국 국립과학원회보(PNAS) 저널에 발표한 논문에서 노스웨스턴 대학의 크리스토퍼 쿠자와(Christopher Kuzawa) 교수와 뉴욕대 의대의 클랜시 블레어(Clancy Blair) 박사는 '뇌의 에너지 수요와 비만 위험을 연결하는 가설'을 공동 발표했다.

이들은 어린 시절 두뇌발달에 필요한 에너지의 변화에 대한 주목할 만한 내용을 발표했다. 어린 시절은 에너지의 많은 부분을 뇌에서 사용하기 때문에, 뇌 에너지 사용의 변화와 강도, 지속시간 등이 에너지 소비와 체중 증가의 패턴에 영향을 미칠 수 있다.

인류학 교수인 쿠자와는 "아이들이 5살 때, 아이들의 뇌는 몸이 사용하는 에너지의 거의 절반을 사용한다. 그럼에도 불구하고, 우리는 아이들의 뇌에서 지출되는 에너지가 어린 시절에 어떻게 변화하는지 거의 알지 못한다”고 말했다.

연구원들은 뇌가 사용하는 에너지의 과잉공급과 비만이 발생하기 시작하는 현상 사이의 연관성을 조사하기 위해 기존의 연구들을 살펴보았다. 아이들의 체중은 어린 시절의 후반기에 늘어나기 시작한다. 이 시기에 두뇌가 필요로 하는 에너지의 양은 줄어든다.

연구원들은 대부분의 신생아들은 비교적 많은 양의 체지방을 가지고 있지만, 체중에서 체지방이 차지하는 비율은 3살에서 8살 사이에 떨어지기 시작한다고 밝혔다. 인간은 보통 4세에서 7세 사이인 어린 시절에 가장 날씬하다.

이 기간이 지나면서 비만이 나타나기 시작한다. 어린이들의 뇌는 약 5세 때 에너지 사용의 피크를 이뤄, 매일 필요한 에너지의 약 43%를 사용한다. 이는 성인 뇌가 전체 에너지 소비에서 차지하는 비율보다 2-3배나 높은 것이다.

뇌 많이 쓰면 비만예방에 도움 줄 듯

한 개인의 뇌가 이 에너지 소비 피크에 얼마나 많은 에너지를 사용하는지, 그리고 그 시기가 언제 시작해서 언제 멈추며, 얼마나 오래 지속되는지에 대한 변화는 잘 알려지지 않았다. 이런 변화에 따라서 사람의 신체는 구성이 변하게 된다고 연구원들은 주장했다.

연구팀은 뇌 스캔과 유전자 이미징에 대한 기존의 연구를 사용하여 아이의 체질량지수(BMI)가 상승하는 시기와 뇌의 피질 구조의 증가를 조사했다. 일반적으로 어린 아이의 체질량지수와 피질 구조 사이에는 '트레이드 오프' 관계가 형성된다. 체질량지수가 늘어나면 피질 구조의 증가가 줄어들고, 그 반대의 경우도 발생한다.

어린 시절 뇌가 이렇게 거대한 에너지를 사용하기 때문에 인간은 어린 시절에 비슷한 크기의 영장류가 아닌 포유류보다 30배에서 100배 느리게 살이 찌는지 설명해 줄지 모른다.

쿠자와 교수는 "이번 발견은  어린이들이 다른 포유류나 영장류에 비해 유년기 성장률이 훨씬 느리게 진화했다는 인류학상의 오랜 가설을 확인하는 데 도움이 됐다"고 말했다.

이번 연구는 어린이 뇌의 에너지 사용의 중요성을 알리면서 연구자들이 앞으로 아동 발달 연구, 특히 체중 증가와 비만 위험을 조사할 때 뇌의 에너지 사용량을 측정하도록 장려하게 될 것으로 보인다.