유아동기 대기오염에 많이 노출된 아이는 주요 뇌 영역간 연결성이 약하다는 연구 결과가 나왔다.
바르셀로나 글로벌 보건 연구소(ISGlobal)가 주도한 이번 연구에 따르면, 어린시절 대기오염에 많이 노출된 아이일수록 특정 피질 및 피질하 뇌 네트워크 내부와 네트워크 간 기능적 연결성이 낮았다. 이러한 네트워크는 사고, 인지, 움직임 제어와 같은 여러 인지 기능을 수행하기 위해 함께 작동하는 상호 연결된 뇌 구조 시스템을 말한다.
이번 연구는 네덜란드 로테르담의 R세대 코호트(Generation R cohort)에 속한 어린이 3626명의 데이터를 토대로 연구를 진행됐다. 연구팀은 10세 전후와 평균 14세 시점에 휴식 상태에서 뇌 영상을 촬영해 13개의 피질 네트워크와 편도체, 해마, 미상핵 등 3개의 피질하 영역을 포함하는 뇌의 네트워크 내부, 그리고 네트워크 사이의 뇌 연결성을 평가했다.
그리고 이 결과를 출생부터 3세까지, 그리고 뇌 영상을 촬영한 이전 해 등 총 세 차례에 걸쳐 측정한 대기오염 노출 수준과 비교·분석했다. 대기오염 노출 정도는 실제 측정치와 환경적 특성을 결합한 통계 모델을 이용해 참가자 거주지의 미세먼지(PM2.5 및 PM10), 이산화질소, 산화질소를 추정하는 방식으로 측정했다.
대기오염 노출 많을수록 뇌 영역간 연결성 낮아, 연관성은 청소년기까지 지속
분석 결과, 출생시부터 3세까지 대기오염에 많이 노출된 아이일수록 주의, 몸운동신경 기능, 청각 기능과 관련된 피질 네트워크와 편도체 사이의 연결성이 낮은 것으로 나타났다.
또한, 뇌 영상 평가 전 해에 미세먼지(PM10)에 더 많이 노출된 아이일수록 환경 자극을 감지하고 자기성찰 및 자기지각 기능을 담당하는 현저성 네트워크와 내측 두정엽 사이의 기능적 연결성이 낮았다.
연구진은 “이러한 연관성은 청소년기 내내 지속되는 것으로 나타났다”며 “이는 오염 노출로 인해 뇌 네트워크의 정상적인 발달에 지속적인 방해가 있을 수 있음을 보여주며, 이는 감정 처리 및 인지 기능에 영향을 미칠 가능성이 있다”고 말했다. 다만 “이러한 결과를 확인하고, 대기오염이 뇌 발달에 미치는 정확한 영향을 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다”고도 덧붙였다.
이번 연구 결과는 과학 저널 《국제환경저널(Environment International)》에 ‘Exposure to residential air pollution and the development of functional connectivity of brain networks throughout adolescence’라는 제목으로 게재됐다.
임신 중 대기오염 노출, 8세 때 해마 부피 감소와 관련
같은 연구팀이 ‘환경오염저널(Environmental Pollution)’에 발표된 최근 발표한 또 다른 연구에서는 임신 기간 및 아동기 대기오염 노출과 청소년기까지의 뇌 부피 변화 사이의 관계를 조사했다.
해당 연구는 동일한 코호트의 어린이 4243명의 데이터를 토대로 진행됐다. 연구진이 참가자의 백질, 외피 회질(cortical gray matter), 소뇌, 7개의 피질하 용적에 대해 반복적으로 평가한 결과에 따르면 임신 중 대기오염 노출, 특히 초미세먼지(PM2.5)와 구리에 대한 노출은 8세 때 해마의 부피가 더 작은 것과 관련이 있었다.
그러나 아이들이 성장함에 따라 기억을 담당하는 해마에서 ‘보상적 성장’이 관찰되어, 뇌 가소성이 오염 노출에 대한 초기의 부정적 영향을 일부 상쇄할 수 있음을 시사했다. 대기 오염과 백질, 외피 회질, 소뇌 등 다른 뇌 부피 사이에서는 유의미한 연관성이 관찰되지 않았다.
연구진은 이러한 결과가 유아기 대기오염 노출이 뇌 연결 및 발달에 장기적인 영향을 미칠 가능성이 있음을 시사한다고 설명했다.
연구 제1저자인 미셸 커스터스 연구원은 “일부 뇌 영역이 보상적 성장을 보일 수는 있지만, 기능적 네트워크에서 관찰된 지속적인 방해는 이러한 변화 이면에 있는 메커니즘에 대한 추가 연구가 필요함을 강조한다”며 “대기오염에 광범위하게 노출되어 있는 점을 고려할 때, 이러한 결과는 어린이의 뇌 발달을 지키기 위해 특히 도시 환경에서의 오염 수준을 줄이는 정책의 중요성을 보여준다”고 말했다.
