밥한 공기는 보통 열다섯 숟가락 분량이다. 물론 밥그릇 크기나 숟가락에 얼마만큼의 양을 담느냐에 따라 숟가락 숫자는 달라질 수 있다. 편의상 열다섯 숟가락의 밥을 먹는다고 가정하자. 이 경우 세숟가락 정도에 해당하는 열량, 즉 20퍼센트가 두뇌의 에너지원으로 사용된다.
두뇌의 무게는 약 1,400그램, 성인 기준으로 체중의 단 2퍼센트 선이다.
하지만 섭취 에너지의 20퍼센트가 두뇌에서 소모되므로 무게 기준으로 두뇌는 근육이나 다른 조직에 비해 10배쯤 에너지를 많이 잡아먹는다.
성인의 하루 권장 섭취 열량은 여성 2,100칼로리, 남성은 2,300칼로리 정도다. 그러므로 두뇌가 필요로 하는 열량은 하루 대략 450칼로리쯤이다.
축구는 제법 격렬한 편에 속하는 운동이다. 몸무게가 70킬로그램쯤인 사람이 한 시간 동안 열심히 축구장을 누비면 600칼로리 안팎의 열량이 사용된다. ‘근육’ 하나 까딱하지 않는 것처럼 여겨지는 두뇌의 하루 열량 소모가 한 시간 동안 열심히 축구를 했을 때와 별 차이가 나지 않는다? 이 대목에서 정신작용의 에너지 소모가 엄청나다고 생각하는 사람도 있을 수 있겠다. 머리로 무언가를 생각하고, 말하고, 깨닫는 등의 두뇌활동에 정말 축구처럼 많은 에너지가 소모되는 것일까? 답은 ‘그렇다’일 수도 있고 ‘아니다’일 수도 있다.
시쳇말로 머리에 쥐가 날 정도로 어려운 수학문제들을 한 시간 동안 풀었다고 하자. 이때 소모되는 에너지는 십중팔구 수십 칼로리 선, 즉 밥 한두 숟가락에 지나지 않는다. 두뇌활동에 에너지가 그다지 많이 들지 않는다고 답할 수 있는 것이다. 그렇다면 정신적으로나 육체적으로 아무것도 하지 않는다고 인식되는 상태에서의 에너지 소모는 어떨까?
깊은 잠에 빠져 있는 게 좋은 예인데 하루 온종일 잠을 자도 우리 두뇌는 일상 수준, 즉 450칼로리에 육박하는 에너지를 소모한다.
사람의 두뇌란 살아 있는 한 전기 코드를 꽂고 스위치를 ‘온’시킨 컴퓨터와 유사하다. 뇌의 모든 신경들은 다른 신경과 이어져 서로 신호를 보내는 네트워크를 이루는데 눈에 띄게 활동하지 않는 ‘안정 시점’에서 소비되는 에너지가 실제 뇌가 소비하는 에너지의 거의 절반 정도에 이른다고 한다. 휴식을 취해도 상대적으로 엄청난 에너지를 ‘기본으로’ 잡아먹는 게 두뇌라는 얘기이다. 초고성능 컴퓨터일수록 전기를 많이 잡아먹는 것처럼.
에너지 소모라는 측면에서 인간 두뇌의 독특한 면모는 신생아에서 보다 뚜렷하다. 신생아들은 수유 열량의 75퍼센트 가까이를 두뇌에서 소진시킨다. 사춘기가 오기 전인 10~11세 청소년들도 성인보다 1.5배 가량 많은, 즉 섭취 열량의 35퍼센트 안팎을 머리에서 사용한다.
인간 두뇌의 에너지 소모를 보면 성장기에 특히 잘 먹어야 하는 이유가 한층 확실하다. 또 두뇌활동에 필요한 영양원은 포도당 형태로 공급되기 때문에 수험생이나 머리를 많이 써야 하는 사람들에게 적절한 탄수화물 섭취가 긴요함은 두말할 필요도 없다.
그런가 하면 두뇌의 에너지 소모 양태와 관련해 평소 구분해 이해해야 할 정신작용도 있다. 충격이나 슬픔, 분노 등은 두뇌만 감당하는 게 아니라는 사실이다. 다시 말해 수학문제 풀기와 같은 순수 정신작용이 아니라는 뜻이다.
가까운 사람이 세상을 떠난다든지, 이혼의 당사자 등이 될 때 정신상태는 두뇌 이외의 신체 기관 등에서도 많은 에너지를 잡아먹는 활동이 ‘동반’된다. 즉, 심장이 벌렁거리고 몸을 부들부들 떨고 눈물과 땀을 만들어 내는 등의 과정에서 추가로 적지 않은 열량이 소모될 수밖에 없다. 예를 들면 하루 종일 ‘켜져 있는 상태’의 두뇌처럼 심장도 죽기 전까지 멈추지 않는다. 심장의 무게는 평균 330그램 정도로 두뇌의 4분의 1 정도에 불과하다. 하지만 평소 박동이 유지되기 위해 필요한 에너지는 150칼로리 정도로 꽤 높은 편이다. 분노나 충격 등으로 심장 박동이 빨라지면 에너지 소모가 많아지는 것은 자명한 이치이다.
글·김창엽(자유기고가) 2014.05.05
