인간의 뇌는 일정한 속도로 변하는 것이 아니라, 일생 동안 4번의 급격한 변화를 겪는 시기가 있다는 연구 결과가 나왔다.
영국 케임브리지대 신경과학자 팀은 뇌가 평균 수명 동안 9세ㆍ32세ㆍ66세ㆍ83세 시점에서 크게 변화해, 인간의 발달과 성장, 성숙, 노화에 맞춰 사고 방식을 지원할 수 있도록 ‘재배선(rewiring)’된다고 발표했다. 연구진은 이 연구 결과를 25일 ‘네이처 커뮤니케이션스 저널’에 발표했다.
연구진은 0세에서 90세 사이 3802명의 뇌를 MRI 확산 스캔 데이터를 통해 비교했다. 확산(diffusion) MRI는 물 분자가 뇌 조직을 통해 이동하는 방식을 추적해 신경 연결망을 시각화하는 장치로, 케임브리지대 연구진은 분석 결과 인간의 평균 생애에서 뇌 구조는 ▲아동기(0~9세) ▲청소년기(9~32세) ▲성인기(32~66세) ▲초기 노화(66~83세)▲후기 노화(83세 이후)의 다섯 개 주요 단계(phase)를 밟으며, 그 사이에 모두 네 번의 전환점(turning point)가 있다고 주장했다. 구체적으로는 첫번째 태어나서 9세까지의 아동기(childhood)로, 뇌는 신경망 통합(network consolidation) 과정을 밟는다. 이 시기에 신경세포(뉴런) 사이에 정보를 전달하는 연결 부위인 시냅스(synapse)가 과잉 생성된 뒤, 활동이 활발한 시냅스만 남고 나머지는 사라진다. 뇌는 아직 효율적이지 않아, 마치 공원에서 이리저리 돌아다니는 아이처럼 작업을 수행한다. 정보 처리 센터인 뇌의 회백질과 정보 전달 통로인 백질이 빠르게 성장해 뇌의 초기 구조가 형성되고, 인지 능력의 변화가 나타난다. 이어 9세 이후 인간 뇌는 ‘청소년기 단계(adolescence phase)’를 30대 초반까지 유지하며, 이 시점에서 뇌의 능력은 최고조에 달한다고 연구진은 밝혔다. 즉, 32세가 될 때까지 성인의 뇌가 완성돼 백질은 계속 성장하며, 통신망은 정교해진다. 이 ‘청소년기’는 정신 건강 장애가 처음 나타날 위험이 가장 높은 시기이기도 하다. 또 전에는 이 청소년기가 10~20대에 국한된다고 생각했지만, 연구진은 이번 연구를 통해 30대 초반까지 지속되는 것을 보여준다고 밝혔다.
이 결과 성인(adulthood) 뇌는 32세쯤에 출현한다. 이는 평균치이며, 개인에 따라 29세에서 35세 사이에 나타날 수 있다고 한다. 이후 뇌는 가장 긴 안정기를 맞아 약 30년간 유지된다. 변화 속도는 이전보다 느리지만, 효율성 향상은 점차 감소하고, 지능과 성격이 ‘안정적인 정체(plateau)’에 도달한다. 연구진의 알렉사 모슬리 박사는 “약 32세 전후가 가장 방향성 있는 변화를 보이며, 뇌가 인생 전체에서 가장 큰 구조적 전환점을 이룬다”고 밝혔다. 그는 “이 시점이 뇌가 더 이상 변화하지 않는다는 의미가 아니라, 뇌가 다른 방식으로 변화하는 새로운 시대로 접어드는 것”이라고 BBC 방송에 말했다.
66세 이후 뇌 구조는 초기 노화(early aging) 단계로 들어간다. 급격한 구조적 변화는 없지만 점진적 재배선이 나타난다. 백질의 연결성이 감소하고, 뇌 네트워크가 점차 축소된다. 뇌 전체가 하나(global)로 작동하기 보다는, 국지적(local)으로 분리돼 작동하기 시작한다. 치매ㆍ고혈압 등 뇌 건강에 영향을 줄 수 있는 질병 위험이 증가하는 시기다.
마지막 전환점은 80대 중반인 83세 전후에 나타난다. 뇌의 전체 연결성이 줄고, 일부 영역에 의존하는 ‘국지적 연결(local connectivity)’이 중요해진다. 연구진은 뇌 기능이 이 시기에 점차 글로벌에서 로컬로 이동하는 것을 봤다. 연구진의 던컴 애슬 박사는 “삶이 여러 단계로 나뉘듯이, 뇌도 여러 시대를 겪는다. 신경 발달, 정신 건강, 신경학적 질환은 뇌 배선과 밀접히 연결되어 있다”며 “배선 차이는 주의력, 언어, 기억력 등 다양한 행동과 능력에 영향을 준다”고 말했다. 캠브리지대 연구진은 이번 연구로 “뇌가 새로운 지식과 경험에 따라 계속 변화하지만, 이 변화는 평탄하지 않고 주요 전환점을 거치며, 정신 건강 장애나 치매 위험이 생애 단계에 따라 왜 달라지는지 이해하는데 도움을 준다”고 평했다. 연구진은 개인차가 있을 수 있지만, 이러한 전환 연령이 데이터상 매우 뚜렷하게 나타났다고 강조했다.(조선일보발췌)