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발달 중인 청소년기 뇌, 스트레스에 더 취약…전전두엽 회로에 장기적 변화 확인

청소년기에 겪는 스트레스가 훨씬 깊고 오래 지속되는 뇌 변화를 일으킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 사진=게티이미지뱅크

청소년기에 겪는 스트레스가 성인기에 비해 훨씬 깊고 오래 지속되는 뇌 변화를 일으킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 성장 과정에 있는 뇌가 외부 자극에 더 취약하다는 점을 구체적인 신경학적 기전으로 확인한 것이다.

브라질 상파울루대 연구진은 쥐를 대상으로 한 실험을 통해, 청소년기 스트레스가 뇌 신경세포 간 균형을 무너뜨리고 신경망의 정상적인 성숙을 방해한다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 이러한 변화는 일시적인 반응에 그치지 않고 성인기까지 이어지며, 뇌 기능 이상에 대한 취약성을 높일 수 있는 것으로 나타났다.

연구에 따르면, 청소년기 스트레스 노출은 감정 조절과 인지 기능을 담당하는 전전두엽 회로에 지속적인 변화를 유발했다. 이 시기 스트레스를 경험한 경우, 뇌의 흥분성 신호와 억제성 신호 사이의 균형이 깨지면서 전체적인 뇌의 기능적 안정성이 흔들렸다.

반면 성인기에 동일한 스트레스를 받았을 때는 양상이 달랐다. 일시적으로 신경세포 활동에 변화가 나타나기는 했지만, 시간이 지나면서 다시 균형을 회복하는 경향이 관찰됐다. 연구진은 성숙한 뇌가 상대적으로 높은 회복력을 갖고 있어, 스트레스의 영향을 보다 일시적으로 받는다고 설명했다.

상파울루대 리베이라오 프레토 의대 펠리페 고메스 교수는 "청소년기의 뇌는 아직 발달 과정에 있기 때문에 외부 스트레스에 대한 보호 장치가 충분히 갖춰져 있지 않다"며 "그 결과 같은 강도의 스트레스라도 더 깊은 영향을 남길 수 있다"고 말했다.

이번 실험에서는 생후 31~40일 된 청소년기 쥐와 65~74일 된 성체 쥐를 대상으로, 발바닥에 전기 충격을 가하고 움직임을 제한하는 등 10일간 반복적인 스트레스 상황을 유도했다. 이후 연구진은 내측 전전두엽에서 흥분성 뉴런과 억제성 뉴런의 단기적·장기적 활동 변화를 비교 분석했다.

그 결과 청소년기 쥐에서는 흥분성 뉴런의 활동이 지속적으로 증가했고, 억제성 뉴런의 기능에도 장기적인 변화가 나타났다. 억제성 신호 강도 자체는 정상으로 회복됐지만, 신경세포의 발화 패턴은 정상으로 돌아오지 않고 불규칙하고 변화된 상태를 유지했다. 활성화된 뇌 활동을 적절히 제어하지 못하는, 마치 '브레이크가 약해진 듯한' 상태가 지속된 것이다.

이러한 변화는 뇌의 전기적 리듬에도 영향을 미쳤다. 청소년기에는 주의력과 작업기억 등 고차원 인지 기능에 관련된 감마 진동(gamma oscillations)이 장기적으로 감소했다.

반면 성체의 경우에는 스트레스가 청소년기 쥐에서 관찰된 것처럼 과도한 흥분을 유발하지 않았다. 억제성 인터뉴런(신경세포 사이 신호를 전달하는 세포)의 활동이 일시적으로 감소했으며, 스트레스 상황이 지나간 후에는 다시 스스로 균형을 회복하는 양상을 보였다.

전기적 리듬 또한 뇌 영역 간 소통을 조절하는 세타 진동(theta oscillations)이 일시적으로 줄어들었다가 다시 회복되는 모습을 보였다.

연구진은 이전 연구에서 청소년기 스트레스가 조현병에서 관찰되는 것과 유사한 행동 변화를 유발할 수 있는 반면, 성인기 스트레스는 우울증과 관련된 변화로 이어지는 경향이 있다고 보고한 바 있다. 이번 연구는 이러한 차이가 발생하는 이유에 대한 신경학적 기전에 대한 이해를 넓혔다는 점에서 의미가 있다.

조현병과 우울증은 일부 공통된 유전적 기반을 공유하며, 두 질환 간 유전적 연관성이 여러 연구에서 확인된 바 있다. 연구진은 유전적으로 취약한 사람이 청소년기에 강한 스트레스나 트라우마를 경험할 경우 조현병으로 이어질 가능성이 높아질 수 있으며, 같은 자극이 성인기에 발생하면 우울증으로 나타날 가능성이 크다고 설명했다.

연구진은 이번 결과가 청소년기 정신건강 관리의 중요성을 강조한다고 말했다. 특히 정서적으로 취약한 환경에 놓인 청소년을 대상으로 한 조기 개입과 예방 전략이 향후 정신질환 발생을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있다고 설명했다.

이 연구 결과는 지난 1월 국제학술지 《대뇌피질(Cerebral Cortex)》에 'Adolescent and adult stress alter excitatory-inhibitory network dynamics in the medial prefrontal cortex'라는 제목으로 게재됐다.

[자주 묻는 질문]

Q1. 왜 청소년기 스트레스가 더 위험한가요?

청소년기의 뇌는 아직 발달 과정에 있어 외부 자극에 대한 보호 기능이 완전히 갖춰져 있지 않습니다. 이 때문에 같은 스트레스라도 신경세포 간 균형이 더 쉽게 무너지고, 그 영향이 장기적으로 이어질 가능성이 높습니다.

Q2. 어떤 뇌 기능이 영향을 받나요?

주로 감정 조절과 의사결정, 집중력 등에 관여하는 전전두엽이 영향을 받습니다. 특히 주의력과 작업기억과 관련된 뇌 활동 리듬이 저하될 수 있는 것으로 나타났습니다.

Q3. 성인이 받는 스트레스와는 어떻게 다른가요?

성인의 경우 스트레스로 인한 뇌 변화가 일시적으로 나타났다 회복되는 경향이 있습니다. 반면 청소년기는 회복력이 상대적으로 낮아, 변화가 더 오래 지속될 수 있습니다.

지해미 기자 (pcraemi@kormedi.com)