인간 뇌, 빠르게 커진 진화의 대가는 노화 취약성

인간의 뇌가 진화하면서 가장 많이 확장된 영역인 전전두엽 피질이 노화에는 가장 취약하다는 사실이 밝혀졌다. 게티이미지뱅크 제공

인류는 침팬지 등 다른 동물과 비교해 뇌가 크고 복잡해지는 방향으로 진화하면서 다양한 이점을 얻었다. 하지만 뇌의 진화가 마냥 좋은 것만은 아닌 것으로 나타났다. 

펠릭스 호프스태터 독일 율리히 신경과학 및 의학연구소 연구원팀은 인간의 뇌가 진화하면서 가장 많이 확장된 영역인 전전두엽 피질이 노화에는 가장 취약하다는 사실을 밝혀냈다. 인간과 침팬지의 뇌를 비교하고 인간 뇌 전전두엽 피질에서 노화 징후인 회백질 감소 현상이 가장 크게 일어난다는 사실을 알아내고 연구결과를 28일(현지시간) 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'에 공개했다.

인간은 침팬지와 공통 조상에서 분리된 이후 600만 년이 넘는 시간 동안 뇌의 크기가 커지는 방향으로 진화했다. 모든 뇌 영역이 똑같이 커진 것은 아니다. 언어와 기억, 시간 지각, 의사 결정처럼 복잡한 기능에 관여하는 것으로 알려진 뇌 '전전두엽 피질(prefrontal cortex)' 영역은 뇌의 다른 부분보다 상대적으로 더 많이 확장됐다.

연구팀은 진화와 뇌 노화의 관계를 밝히기 위해 자기공명영상(MRI) 스캔을 이용해 인간과 침팬지(학명 Pan troglodytes)의 뇌 지도를 만들었다. 9~50세 사이의 침팬지 189마리와 20~74세 사이의 사람 480명의 스캔 데이터를 분석했다.

먼저 인간과 침팬지의 뇌에서 나이에 따라 회백질이 얼마나 줄어드는지 조사했다. 뇌의 회백질은 신경세포의 세포체가 모여 있는 곳으로 보통 노화가 진행되면서 회백질이 줄어드는 것으로 알려졌다. 조사 결과 인간은 전전두엽 피질을 포함한 전두엽 피질에서 회백질이 가장 많이 감소한 반면 침팬지는 습관 형성, 보상 행동에 관여하는 영역인 선조체에서 회백질 감소량이 더 컸다.

인간과 연령, 성별이 같은 침팬지의 뇌 스캔 데이터를 비교한 결과 인간에서는 대뇌 피질이 확장된 정도와 대뇌의 노화 위험도가 관련있다는 사실도 확인됐다. 침팬지에서는 이런 상관관계가 나타나지 않았다.

전전두엽 피질 손상은 알츠하이머를 포함한 다양한 치매 질환과도 관련 있다. 연구팀은 "인간 대뇌 피질의 빠른 확장이 노화에 취약하다는 '대가'를 치렀다는 가설을 뒷받침한다"고 설명했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1126/sciadv.ado2733

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]