사람의 뇌는 태어난 직후부터 노년에 이르기까지 작동 방식이 끊임없이 변화한다는 연구 결과가 나왔다. 미국 노스캐롤라이나 대학교 채플힐 캠퍼스 연구팀은 생후 16일부터 100세까지의 총 3,556명의 뇌 스캔 데이터를 분석해 이 같은 사실을 밝혀냈다. 특히 뇌 영역 간 연결 패턴이 나이에 따라 달라지며, 일부는 인지 능력과도 관련 있는 것으로 나타나 주목된다.
연구팀은 기능적 자기공명영상(fMRI, 혈류 변화를 측정해 뇌 활동을 파악하는 검사) 데이터를 정밀 분석해 물리적으로 떨어진 뇌 영역들이 얼마나 함께 작동하는지를 나타내는 '기능적 연결성'을 측정했다. 이어 뇌 영역들의 연결 패턴을 세 가지 주요 기능 축으로 구분하고, 이 축들이 유아기부터 노년기까지 어떻게 발달하고 변화하는지 추적했다.
분석 결과, 세 가지 축은 연령대별로 서로 다른 발달 경로를 보였다. 단순 감각 처리 영역과 복잡한 사고 영역을 잇는 '감각-연합 축'은 아동기와 청소년기를 거치며 차이가 뚜렷해졌고, 약 19세 무렵 발달의 정점에 달했다. 또한 이 축의 연결 패턴이 젊은 성인 평균에 가까울수록 인지 능력과 정보 처리 속도, 기억력이 더 우수한 것으로 나타났다.
반면 인지 통제와 정보의 정신적 표상 형성에 관여하는 또 다른 축은 초기 운동 능력 발달과 밀접하게 연관된 것으로 확인됐다. 이러한 결과는 생애 주기에 따라 특정 기능적 연결망이 더 중요하게 작용함을 보여주며, 뇌의 각 영역이 평생 어떻게 소통하는지를 파악함으로써 뇌 기능이 조직되는 근본적인 원리에 한 걸음 더 다가서게 됐다.
연구의 공동 저자인 노스캐롤라이나 대학교 채플힐 캠퍼스의 퓨-티안 얍(Pew-Thian Yap) 영상의학자는 "뇌의 3대 주요 기능 축이 평생에 걸쳐 어떻게 발달하고 진화하는지 모두 포착한 것은 이번이 처음으로, 인간 뇌 기능을 이해하는 데 매우 중요한 성과"라고 밝혔다. 컴퓨터 과학자인 패트릭 테일러(Patrick Taylor) 공동 저자도 "앞으로 뇌의 기능적 패턴을 구성하는 역학을 더 깊이 들여다볼 계획이며, 아직 풀어야 할 과제가 많다"라고 향후 연구 방향을 전했다.
이번 연구 결과(First atlas of brain organization shows development over a lifetime, 평생에 걸친 뇌 조직의 발달을 보여주는 첫 번째 지도)는 3월 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다.
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