인간의 뇌가 평생 5단계의 뚜렷한 발달·노화 과정을 거친다는 연구 결과가 나왔다. 영국 연구팀이 4000명 이상의 뇌 자기공명영상(MRI) 데이터를 분석해 내린 결론이다.
케임브리지대 연구팀은 0~90세의 참가자 4216명의 MRI 데이터를 검토해 각 연령별 ‘평균적인 뇌의 모습’을 1년 단위로 구성했다. 이후 뇌 연결 패턴이 뚜렷하게 변하는 시기가 언제인지 조사했다. 그 결과, 평균적으로 9세·32세·66세·83세에 뇌 속 패턴이 명확한 변화를 겪는다는 것을 확인했다.
출생 후 약 9세까지는 뇌의 ‘아동기’ 발달 기간으로, 뇌의 물리적인 크기가 커지는 구간이다. 이 때는 신생아의 수많은 뇌 내 연결 중 사용하지 않거나 효율이 낮은 연결들은 도태된다.
아동기가 지나면 뇌는 평균 32세 무렵까지 ‘청소년기’에 접어든다. 이 시기에는 뇌 내 연결의 효율성이 높아지고, 뇌 영역 간 통신 능력이 발전한다. 아동기에 선택된 연결들의 기능이 고도화되는 셈이다.
이후 66세까지는 뇌가 큰 변화 없이 비교적으로 안정된 상태를 유지한다. 이 시기는 각 뇌 영역들의 독립성이 강해지고, 뇌의 연결 구조가 고착화된다.
약 66세부터는 뇌의 ‘초기 노화’ 기간이 시작된다. 서로 결속이 강해지는 일부 뇌 영역들을 제외하면 각 영역의 연결이 퇴화하기 시작하며, 뇌 세포나 신경섬유 다발 등의 성질이 바뀌게 되는 것이다. 이 시기부터는 인지 능력이 떨어지는 사례가 많아지게 된다.
약 83세부터는 ‘후기 노화’ 단계가 이어진다. 이 때는 뇌 영역들 사이 연결이 쪼그라들게 된다. 그 결과 뇌가 전체 영역을 종합적으로 사용해 판단을 내리지 않고, 사용 빈도가 높은 소수 영역에 의존하는 경향이 강해진다.
연구팀은 “뇌의 발달·노화 단계가 바뀌는 시점은 개인차가 크며, 연구에서 제시된 연령 시점은 단시 평균에 불과하다”면서도 “이번 연구는 특정 연령대에 뇌 관련 질환 발생이 몰리는 이유를 설명하는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다.
대부분의 자폐 진단은 아동기에 이뤄지며, 정신질환 진단 사례의 약 75% 가량은 20대 초반 이전에 발생한다. 또 알츠하이머병은 일반적으로 65세(이번 연구에서는 초기 노화 단계 이후)에 진단되는 환자가 대부분이다. 연구팀에 따르면 이같은 경향성이 뇌 발달 단계별 특징의 영향일 수 있는 것이다.
이번 연구 결과는 국제학술지 《네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)》에 지난달 게재됐다.
