미국 보스턴대 연구진은 수십 명의 아이를 추적 관찰해 영아기 아기의 뇌 구조와 어릴 때 언어를 습득하는 능력 사이의 연관성과 뇌 발달 및 언어 발달에 환경이 어느 정도 기여하는지를 조사한 연구 결과를 최근 《발달인지신경과학(Developmental Cognitive Neuroscience)》에 발표했다.
우리 뇌에는 백질(white matter)이라는 부분이 있다. 백질은 뇌 조직을 구성하는 수십억 개의 신경세포, 즉 회백질 사이를 연결하며 정보를 전달하는 통로로 알려져 있다. 흔히 백질 경로를 ‘고속도로’, 회백질 영역을 ‘목적지’에 비유하기도 한다.
새로운 언어를 배우는 것과 같이 특정 과제를 많이 수행할수록 그 과제를 담당하는 뇌 영역의 경로가 강해지고 정교해져, 고속도로 역할을 하는 백질을 통해 더 효율적으로 이동할 수 있는 것이다. 최근 밝혀진 바에 따르면 백질은 생후 2년 내에 가장 빠르게 발달한다.
연구진은 아기가 있는 가족 40쌍을 대상으로 MRI(자기공명영상)을 이용해 아기의 뇌 이미지를 찍어 백질 발달에 관한 데이터를 수집했다. MRI를 이용해 아기의 뇌 구조와 언어 발달 사이의 연관성을 조사한 것은 이번이 처음이다.
연구진이 살펴본 한 가지 중요한 백질 경로는 궁형 다발(arcuate fasciculus)이었다. 궁형 다발은 언어의 생성과 이해를 담당하는 뇌의 두 영역을 연결한다. 연구진은 MRI를 이용해 조직 사이로 액체가 얼마나 쉽게 퍼지는지 관찰하는 방법으로 백질 조직을 측정했다. 이는 경로의 밀도를 나타낸다.
5년 후 연구진은 아이들과 다시 만나 언어 능력을 평가했다. 평가는 아이의 어휘 지식, 개별 단어에서 소리를 구별하는 능력, 개별 소리를 조합해 구성된 단어를 이해하는 능력을 시험하는 방식으로 진행됐다.
그 결과 태어난 후 백질 조직 밀도가 더 높았던 아이들의 언어 능력이 더 뛰어난 것으로 나타났다. 이는 언어 능력이 뇌 구조와 강력하게 연관되어 있을 수 있음을 암시한다.
연구를 주도한 보스턴대 신경과학자 제니퍼 주크 박사는 “유아기에 관찰된 백질의 개인차는 유전적 요인과 환경적 요인의 조합에 의한 것일 수 있다”면서 “어떤 특정 요인이 생애 초기에 더 효과적인 백질 조직을 갖도록 하는지 생각해보는 것은 흥미로운 일”이라고 말했다.
이번 연구 결과에 따르면 언어의 기초는 영아기에 확립되지만, 그 토대를 바탕으로 언어에 대한 지속적인 경험과 노출을 통해 최고의 결과를 이끌어내도록 아이들을 지원해야 한다고 주크 박사는 덧붙였다.
다만 주크 박사는 “이번 연구는 매우 복잡한 퍼즐의 첫 번째 조각일 뿐”이라며 언어 학습의 환경적 요인과 유전적 요인 사이의 관계를 계속해서 연구할 계획을 밝혔다. 연구진의 목표는 어린 아이의 언어 발달을 저해하는 초기 위험 요소를 알아내, 조기에 아이의 의사소통 능력을 강화하기 위한 전략을 세우는 데 있어 부모와 양육자를 돕는 것이다.