기초연, 아이 뇌는 어떻게 성장할까? 두뇌 발달의 '열쇠' 찾았다

시상-대뇌피질 연결성이 두뇌 발달에 미치는 영향 최초 규명

기초과학연구원(IBS)은 뇌과학 이미징 연구단 홍석준 참여교수 연구팀이 아동 2500여명의 대규모 뇌 영상 데이터를 시뮬레이션해 '감각-연합 축'(sensory-association axis) 발달이 12~18세에 정점을 이룬다는 사실을 규명했다고 19일 밝혔다.

대규모 뇌 영상을 이용해 두뇌 발달의 핵심 시기를 찾아낸 것으로 청소년기에 정신질환 유병률이 높은 이유를 밝힐 수 있을 것으로 보인다.

감각-연합 축은 뇌의 7가지 영역 가운데 외부의 시각적 정보를 받아들이는 '외부수용' 영역과 감각 정보를 파악하고 처리하는 '내부모델링' 영역을 연결하는 신경 경로다. 이로 인해 두뇌 발달에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져, 뇌과학 분야에서 활발히 연구되고 있다.

뇌 중심부의 시상이 시각, 청각 등 감각 정보를 고차원적인 인지 기능을 담당하는 대뇌피질로 전달하는 과정이 뇌 발달에 중요한 기능을 한다고 알려져 있지만 그 영역이 어떻게 발달하는지는 알려지지 않았다.

뇌 발달 초기에는 시상이 감각-연합 축 가운데 주로 감각 정보처리 영역에 연결된 것으로 알려져 있다. 시상의 역할이 주로 감각 정보처리 수준에 머물러 있음을 의미한다.

연구팀은 7세가 지나면 감각-연합 축 사이 '현저성 영역'(salience network)이 발달하기 시작하면서 양 축 간 연결성을 강화한다는 사실을 확인했다.

현저성 영역은 뇌의 7가지 영역 중 하나로, 목표와 관련된 감각 정보가 나타나 주의를 기울일 때 활성화되는 영역이다.

청소년기에 접어드는 12~18세 무렵에는 감각-연합 축 발달로 시상과 대뇌피질 간 연결성이 정점을 이루면서 시상이 내부모델링 영역에도 영향을 미치는 것으로 나타났다.

이 시기 감각-연합 축이 제대로 형성되지 않으면 조현병, 우울증, 자폐스펙트럼장애 등 정신질환을 일으킬 수 있다고 연구팀은 설명했다.

홍석준 교수는 "태아의 뇌가 형성될 때 시상이 중요한 역할을 한다고 알려졌지만 이후 청소년기에도 뇌 연결망 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다"며 "청소년기 유병률이 높게 나타나는 다양한 뇌 질환의 기전을 이해하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 뉴로사이언스'(Nature Neuroscience) 지난 10일 자에 실렸다.

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대전CBS 지영한 기자 younghan@cbs.co.kr

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