똑똑한 자녀 만들려면..."두뇌성장 12~18세때 좌우"

IBS 뇌과학이미징 연구단, 청소년 두뇌발달 상태·연결성 분석

(지디넷코리아=박희범 기자)인간의 두뇌 발달에서 가장 중요한 시기가 12세부터 18세까지라는 것이 과학적으로 입증됐다.

기초과학연구원(IBS)은 뇌과학 이미징 연구단 홍석준 참여교수(성균관대 글로벌바이오메디컬공학과 교수) 연구팀이 아이들 뇌 영상을 성장 시기별로 분석한 결과 이같이 나타났다고 19일 밝혔다.

연구팀은 뇌의 외적(시각 등) 정보처리와 내적(대뇌피질 등) 정보처리를 담당하는 대규모의 '기능적 전뇌 네트워크'(functional brain network)가 형성되는 과정을 성장 시기별로 분석했다.

신체 발달 단계에 따른 뇌의 신피질 투사 지도의 변화 영상. (그래픽=IBS)

'기능적 전뇌 네트워크'는 뇌의 7가지 영역(청각, 시각 등의 신호 처리)이 상호작용해 특정 작업이나 상태를 유지하는 시스템을 말한다. 신경 활동의 동시성이나 상관관계를 통해 식별된다.

또 뇌의 발달 과정에서 뇌의 중심부 '시상'(thalamus)과 '대뇌피질'(cerebral cortex) 간 연결성이 뇌 기능 분화의 핵심으로 두뇌발달의 정도를 결정한다.

'시상'은 다양한 감각 정보를 대뇌피질에 전달 및 처리하는 중계기 정도 된다. 또 '대뇌피질'은 인지 기능, 감각 처리, 운동 조절, 언어, 기억, 감정 등을 담당한다.

연구팀은 "뇌의 발달 과정에서 시상이 대뇌피질의 기능적 세분화에 미치는 영향, 즉 외부 네트워크와 내부 네트워크에 어떤 영향을 미치는지 조사했다"며 "이 시상-대뇌피질 연결성이 뇌 발달 초기 단계와 이후 단계에서 서로 다른 역할을 한다는 점을 확인했다"고 말했다.

연구팀에 따르면 생후 29~44주 유아기에는 감각 정보 영역이, 12~18세에는 '현저성 네트워크'와의 연결성을 주축으로 내부 모델링 영역이 발달한다는 것이다.

'현저성 네트워크'는 뇌가 감각으로 들어온 신호를 인지하고, 처리하는 연결성을 말한다.

홍석준 IBS 뇌과학 이미징 연구단 참여교수는 "시상-대뇌피질 연결성이 내·외적 정보처리 과정을 담당하는 기능적 전뇌 네트워크 초기 형성과 발달에 기초 틀을 제공한다는 것을 처음 밝혔다"고 말했다.

정리하면 12~18세 사이가 두뇌 발달에 가장 중요한 시기라는 것이다. 

IBS 뇌과학 이미징 연구단 홍석준 참여교수.

홍 교수는 “태아의 뇌가 형성될 때 시상이 중요한 역할을 한다고 알려져 있었지만, 태어난 이후에도 시상이 기능적 전뇌 네트워크 발달에 영향을 미쳤다"며 “내·외적 시스템 발달 부진으로 나타나는 자폐나 조현병 등 다양한 뇌 질환의 기전을 이해하는 데 기여할 것"으로 기대했다.

연구결과는 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’ 온라인판(6.10일)에 게재됐다.

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)