사람의 뇌가 태여나서 로년기까지 어떻게 조직되고 변화하는지를 련속적으로 추적한 표준 지도가 처음 만들어졌다.

미국 노스캐롤라이나대학 채플힐연구원 테일러 4세와 퓨티안 얍 교수 등 연구팀은 생후 16일부터 100세까지 3556명의 뇌 자기공명영상(MRI) 데이터를 분석해 뇌 기능조직의 일생 변화를 담은 표준참조 지도를 구축했다고 일전 국제학술지 《자연》에 발표했다.

뇌의 각 부위는 서로 다른 부위와 얼마나 긴밀하게 련결돼있는지에 따라 일정한 패턴으로 배렬된다. 련결 패턴을 분석하면 감각을 처리하는 령역부터 고차원적 사고를 담당하는 령역까지 뇌 전체의 구조를 파악할 수 있다.

연구팀은 뇌 련결망 패턴을 세가지 주요 축으로 요약했다. 기본 감각 처리에서 언어, 사회성 같은 고차원 인지까지 이어지는 축, 시각과 신체 감각 처리 령역을 구분하는 축, 주의력 조절과 기억, 표상 기능을 구분하는 축이다.

분석 결과 뇌의 기능 조직은 생애 전반에 걸쳐 단순히 나이에 비례해 변화하는 것이 아니라 시기마다 다른 속도와 방향으로 변화하는 것으로 나타났다. 영아기에는 시각과 촉각 같은 기본 감각을 처리하는 령역이 뇌활동의 중심을 차지하고 언어나 사고 같은 고차원 기능을 담당하는 령역은 아직 제 역할을 갖추지 못한 상태이다.

아동기와 청소년기를 거치며 언어, 사회, 인지 기능을 담당하는 령역들이 각자의 역할을 갖추며 서로 뚜렷하게 구분되고 성인 초기인 약 19세에 뚜렷함이 정점에 달한다. 로년기에는 구분이 서서히 흐릿해지며 뇌 각 부위의 기능적 경계가 흐려지는 현상이 나타났다.

뇌 조직의 성숙도는 인지능력과도 련결됐다. 감각처리 령역에서 고차원 인지 령역으로 이어지는 뇌의 구조가 성인의 표준 패턴에 가깝게 잘 갖춰진 사람일수록 류동 지능, 처리 속도, 기억력 등 여러 인지령역에서 점수가 높았다. 로년기에는 뇌 각 부위의 기능적 경계가 흐려지면서 뇌 구조와 인지능력 사이의 련관성도 약해졌다.

연구팀은 뇌의 기능 조직이 처음 자리를 잡는 데 유전자가 중요한 역할을 한다는 사실도 확인했다. 유전자 데이터와 비교한 결과 어릴수록 유전적 요인이 뇌 기능 조직 형성에 강하게 작용했지만 나이가 들수록 그 영향이 줄어들었다. 뇌가 처음 만들어지는 시기에는 유전자가 설계도 역할을 하다가 이후에는 경험과 환경이 뇌 조직을 더 많이 결정짓는다는 의미이다.

연구팀은 “이번에 구축한 표준 참조 지도는 자페증, 정신분별증 등 신경발달장애나 치매 같은 신경퇴행성 질환에서 뇌 조직이 어떻게 달라지는지 연구하는 데 활용될 수 있다.”며 “뇌 발달과 로화에 관한 다양한 연구들을 하나의 통합된 틀 안에서 비교할 수 있게 됐다.”고 밝혔다.

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