청소년기 생활환경이 뇌 기능에 영향…"고립 시 감각처리 능력 손상"

사진은 기사 내용과 직접적 관련 없음. /사진=게티이미지뱅크

청소년과 청년기의 생활환경이 뇌의 통합적 감각 기능과 신경 네트워크 형성에 중요한 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. 사회적 고립을 겪을 경우 뇌의 감각처리 네트워크가 심각하게 손상됐으나, 다양한 감각 자극과 활발한 사회적 상호작용이 있을 때는 뇌 기능이 획기적으로 향상되는 것으로 나타났다.

11일 성균관의과대학 삼성서울병원과 한국뇌연구원, 대구경북첨단의료복합단지 연구진은 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 최근호에 이 같은 내용의 연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구진은 생후 4~11주 수컷 생쥐를 두 집단으로 나눠 △터널·회전 바퀴·둥지 등 물리적 자극과 사회적 교류가 풍부한 환경과 △외부 자극 없이 단독 사육되는 사회적 고립 환경에서 각각 사육했다. 이후 앞발·수염·시각·후각 등 다양한 감각 자극을 순차적으로 가하면서 기능적 자기공명영상(fMRI)을 촬영, 각 자극이 뇌 전체에 미치는 영향과 감각통합 반응을 정량적·공간적으로 분석했다고 밝혔다.

연구에 따르면 풍부한 환경에서 자란 생쥐는 고차원적인 시각과 촉각 처리 능력이 향상됐고, 뇌의 기능적 네트워크 분리도가 유지됐다. 또 감각-운동 통합 기능도 강화됐다. 반면 사회적 고립 환경에 사육된 생쥐에서는 뇌 전체에서 기능적 연결성 저하와 네트워크 혼재가 관찰됐고 네트워크 분리도가 감소됐다. 후각 영역에선 비정상적인 과활성과 함께 후각 인식 기능의 저하가 동반됐다고 연구진은 전했다.

이 밖에도 연구진은 휴지기 뇌 연결성 분석, 행동 실험, 뇌 세포 활성화 시 발현되는 c-Fos 단백질 발현 분석 등을 종합적으로 수행한 결과, 감각 자극이 국소·전뇌 수준의 신경 네트워크에 미치는 영향과 환경 변화에 따른 뇌 발달의 재구성 과정도 규명할 수 있었다고 설명했다.

연구책임자인 이정희 삼성서울병원 영상의학과 교수는 "다중감각 자극에 대한 뇌의 감각통합 반응을 fMRI를 통해 분석한 세계 최초의 사례로 향후 우울증과 불안, 자폐 스펙트럼 장애 등 다양한 정신건강 질환의 치료 방향을 새롭게 제시할 수 있을 것으로 기대된다"며 "청소년기 사회적 고립이 뇌에 미치는 위험성과 함께 감각 기반 중재법 및 후각 시스템을 활용한 새로운 생체지표(바이오마커) 가능성을 제시해 정신질환의 예방과 치료 전략에 중요한 실마리를 제공할 수 있을 것"이라고 말했다.

홍효진 기자 hyost@mt.co.kr