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  • 어린 시절 심혈관 건강, 장기적 뇌 구조와 연관

    어린 시절 심혈관 건강, 장기적 뇌 구조와 연관

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    어린 시절의 심혈관 건강 관리가 향후 치매 위험까지 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 유년기와 청소년기에 심혈관 건강이 좋지 않으면, 보다 이른 나이에서 뇌 구조에 차이가 발생할 수 있다는 내용이다.

     

    신체활동 부족, 치매 요인 중 하나

    치매를 유발할 수 있는 위험 요인은 여러 가지다. 전 세계적으로 공신력을 인정받는 ‘랜싯 치매 위원회’에서는 총 14가지 치매 유발 위험요인을 제시하고 있다. 여기에는 고혈압, 당뇨와 같은 각종 대사성 질환부터 신체활동 부족, 흡연과 음주, 우울증과 사회적 고립, 심지어 대기오염까지 포함된다.

    대부분의 사람들은 이런 위험요인들을 어느 정도 납득한다. ‘성인의 기준’으로 바라볼 때는 그럴 수밖에 없다. 하지만 일부 요인들은 어린이와 청소년에게도 해당될 수 있다. 특히 신체활동 부족, 비만, 대기오염 등은 연령에 관계 없이 적용 가능한 항목들이다.

    영국 옥스퍼드 대학교의 정신과 연구팀은 어린 시절의 신체활동 부족이 어떤 식으로 뇌 건강에 영향을 미칠 수 있는지를 알아보고자 했다. 연구팀은 런던 대학교와 협력해 7세~17세 사이의 어린이 및 청소년 약 860명을 모집하고, 이들의 뇌 스캔 영상을 비롯해 기초적인 건강 관련 데이터를 확보했다.

     

    심혈관 건강, 회백질 발달에 영향

    연구팀은 또래 평균에 비해 혈압이 높거나 BMI가 빠르게 증가하는 경우를 ‘심혈관 건강이 좋지 않다는 지표’로 보았다. 이런 아이들은 뇌의 ‘회백질(Gray matter)’ 두께와 표면적 등 지표가 상대적으로 낮게 나타났다. 회백질은 주로 사고와 기억 등 고차원적인 인지 기능과 관련된 영역이다.

    이는 어린이나 청소년의 심혈관 건강이 좋지 않은 경우, 인지 기능을 담당하는 영역의 발달이 충분히 이루어지지 않을 수 있다는 것을 보여준다. 후천적으로 발생하는 손상에 더 취약해질 수 있음을 의미하며, 치매로 인한 영향도 더 크게 받을 수 있다는 것이다.

    옥스퍼드 대학 정신과학과의 사나 수리 부교수는 “이러한 결과는 현재의 치매 위험 예방 및 관리 방법이 수십 년 앞선 시점까지 고려해야 한다는 것을 보여준다”라고 이야기했다. 연구 결과를 일반화하기 위해서는 보다 다양한 특성을 가진 참여자들을 대상으로 검증해야 하지만, 현재로서도 간과할 수 없는 시사점을 던진다.

     

    뇌 구조, 장기적 기능과 관련 있어 

    신체의 다른 장기나 조직과 달리, 뇌는 기본적으로 ‘재생’이라는 개념이 적용되지 않는 기관이다. 손상이 발생해도 회복이 되긴 하지만, 이는 기존의 세포가 아닌 새로운 세포가 생성돼 그 기능을 대신하는 ‘재구축’에 가깝다. 어떠한 이유로 기능이 저하되거나 손실되는 경우, 회복에 무척 오랜 시간이 걸린다는 것이다.

    지난 11월 펜실베니아 주립대학에서 발표했던 연구에 따르면, 성인 초기에 다량의 음주를 반복할 경우 영구적인 뇌 손상을 유발할 위험이 있다. 이는 뇌 구조에 발생한 손상이 회복되지 않거나 회복이 매우 어렵다는 점을 보여주는 사례다.

    청소년기에 뇌 구조가 충분히 발달하지 않는 것도 비슷한 맥락으로 이해할 수 있다. 손상과 발달 부진은 엄밀히 다른 개념이지만, ‘기능 저하’라는 결과는 비슷하기 때문이다. 적절한 시기에 충분히 발달하지 못한 뇌 구조가 성인 후기까지 영향을 미칠 수 있다는 건 충분히 납득할 수 있는 이야기다.

     

    발달의 시기, 신체 활동을 챙겨라

    유년기와 청소년기는 뇌뿐만 아니라 전반적인 신체 기능이 빠르게 발달하는 시기다. 영양 공급이 중요하다고 강조하는 이유다. 한편, 영양 공급만큼이나 발달에 필요한 적당한 수준의 자극도 중요하다. 신체적 활동과 인지적 활동을 병행해야만 발달에 필요한 충분한 자극을 얻을 수 있다.

    어린 시절 형성된 습관은 오래 간다. 마찬가지로 어린 시절 형성된 건강은 성인 이후 건강의 토대가 된다. 유년기와 청소년기에 심혈관 건강은 뇌 발달에 영향을 미치며, 추후 인지 기능을 비롯한 전반적인 건강에 중요한 역할을 한다. 지속적인 신체 활동을 겸하는 건강한 생활 습관은 일찍 시작할수록 좋다.

  • 청소년기 고지방 식단, ‘충동적 성향’ 만들 수 있어

    청소년기 고지방 식단, ‘충동적 성향’ 만들 수 있어

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    지방과 당분 함량이 높은 식단으로 인해 자제력이 부족하고 충동적인 성향이 될 수 있다는 연구 결과가 제기됐다. 

    스페인 알메리아 대학의 연구팀은 식단이 청소년의 인지 발달과 보상 추구 성향에도 영향을 미칠 거라는 가설을 세웠다. 이를 검증하기 위해 연구팀은 쥐를 이용한 실험을 설계했다. 청소년기부터 꾸준히 고지방 식단을 섭취했을 경우, 성인이 됐을 때 행동이나 선택에 어떤 영향을 미치는지를 알아보기 위한 실험이다.

    먼저 40마리의 어린 쥐를 각각 20마리씩으로 구분했다. 한쪽 그룹에는 치즈케이크를 먹도록 하고, 다른 한쪽 그룹은 균형 잡힌 식단을 섭취하도록 했다. 모든 쥐가 성체가 됐을 때, 연구팀은 40마리 전부를 대상으로 테스트를 진행했다. 인지 능력 테스트를 비롯해 다양한 시나리오를 수행하도록 하고, 행동 패턴을 면밀하게 기록한 다음 그 데이터를 분석했다.

    평가 결과, 치즈케이크를 먹고 자란 쥐들은 ‘시각적인 단서’에 더 빨리 반응하는 경향을 보였다. 이는 단순히 감각이 예민한 것으로 볼 수도 있다. 하지만 연구팀은 다른 데이터와 종합해봤을 때, ‘충동성’이 증가한 것이라고 결론 내렸다. 어떤 보상이 제시됐을 때 그것을 얻기 위해 더 즉각적으로 반응한다는 것이다.

    이는 균형 잡힌 식단을 먹은 쥐들의 행동과 비교했을 때 두드러졌다. 이 그룹의 쥐들은 전반적으로 좀 더 신중하고 보수적인 패턴을 보였다. 즉, 눈앞에 보상이 제시되더라도 곧바로 반응하지 않고, 약간의 뜸을 들이거나 주변을 살피는 모습을 보인 것이다.

    두 그룹의 행동 패턴은 도박성을 확인하기 위해 설계된 시나리오에서 특히 두드러졌다. 치즈케이크를 먹은 쥐들은 위험이 크더라도 보상이 큰 쪽을 선택하는 경향을 보였다. 반면 균형 잡힌 식단을 먹은 쥐들은 보상이 작더라도 더 안전한 쪽을 선택하는 경향을 보였다.

    연구팀은 이러한 현상의 원인을 파악하기 위해 추가 실험을 진행했다. 모든 쥐의 뇌 구조를 스캔해본 결과, 두 그룹 사이에는 전전두엽 피질에 차이가 있다는 것을 확인했다. 전전두엽 피질은 행동과 성격을 제어하는 뇌 영역이다. 즉, 치즈케이크를 먹은 쥐들은 보상을 추구하는 경로가 달라졌다는 해석이 가능하다.

    연구팀은 모든 데이터를 종합한 결과, 청소년기의 고지방 식단 섭취가 성인 이후의 성격에 뚜렷한 영향을 미칠 수 있다는 결론을 내렸다. 포화지방 함량이 높은 식단을 지속적으로 섭취할 경우, 뇌 발달에 영향을 미치는 것은 물론 충동적으로 결정을 내리는 경향이 생길 수 있다는 것이다. 다만, 연구팀은 이러한 현상이 나타나는 구체적인 메커니즘은 여전히 불확실하며, 추가 연구가 필요하다고 이야기했다. 

  • 게임 중독, 청소년이 더 취약하다? 왜?

    게임 중독, 청소년이 더 취약하다? 왜?

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    성장 과정에서 게임을 거쳐가는 사람은 무척 많다. 현재는 성인이 된 사람들도 청소년기에 한 번쯤 게임을 즐기며 성장한 사람들이 대부분일 것이라 생각된다. 당장 매일 손에 쥐고 다니는 모바일 기기에만 해도 엄청난 수의 게임으로 연결되는 창구이기 때문이다.

    이와 함께 게임에 대한 과몰입, 의존, 중독 등이 사회적 문제로 떠올랐다. 게임을 즐기는 모든 사람들이 과몰입과 같은 정신적 건강 문제를 겪는 것은 아니지만, 그런 문제를 겪는 사람이 상당수 존재한다는 것은 부정할 수 없다. 특히 청소년의 경우 더 취약할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

     

    중독, 더 큰 보상을 원하는 데서 기인

    미국 로체스터 대학의 연구팀은 2015년부터 실시했던 ‘청소년 뇌 인지 발달(ABCD) 연구’에 참여했던 어린이 1만1천여 명 중 10세에서 15세 사이에 있는 청소년 6,143명을 선발해 연구를 진행했다. 해당 청소년들은 첫 해에 기능적 자기공명영상(fMRI)을 활용해 뇌 스캔을 받았으며, 이후 3년 동안 추적조사와 함께 게임 중독 증상에 관한 설문을 실시했다.

    이 연구에서 핵심으로 삼은 지점은 뇌에서 ‘의사 결정 및 보상 처리’를 관장하는 영역이다. 뇌의 보상 시스템은 보통 도파민(dopamine)과 관련이 있다. 어떤 행동을 했을 때 그에 상응하는 보상이 주어지면 활성화된다. 이 과정에서 만족감을 느끼게 되면, 다음에 같은 상황을 맞이했을 때 전두엽 등 의사 결정을 담당하는 영역에서 다시 그 행동을 할 것을 결정하는 메커니즘이다.

    게임의 경우 보상이란 ‘재미’ 또는 ‘성취감’의 영역이 가장 크다. 다른 사람과 대결하거나 경쟁하는 종류의 게임이라면, ‘내가 저 사람보다 더 잘해’와 같은 ‘자아효능감’의 형태일 수도 있다. 보통 이런 종류의 감정은 정신적인 건강에 긍정적으로 작용한다. 하지만 게임은 때때로 도가 지나칠 수 있다는 위험성을 가지고 있다.

    정신적으로 건강한 상태라면, 재미나 성취감 등의 보상이 주어졌을 때 도파민이 분출되며 보상 처리 영역이 활발하게 작동한다. 하지만 중독 증상을 겪고 있는 경우, 같은 보상에 대한 역치가 높아진다. 즉, 보상이 주어졌지만 그것을 보상이라고 느끼지 못하거나, 충분하지 않다고 느끼는 것이다. 예를 들면 ‘이기는 것이 당연하다’라든가, ‘더 큰 차이로 이겨야 한다’ 같은 식이다.

     

    청소년이 중독에 더 취약하다? 왜?

    청소년들의 신체적 성장을 보며 종종 간과하는 부분은, 그들의 성장이 여전히 진행 중이라는 사실이다. 키와 덩치는 어느 정도 한계가 있으며, 대개 이 시기에 최대치까지 성장하는 경우가 많다. 하지만 성장이란 신체에만 국한되는 개념이 아니다. 청소년기에는 정서적, 인지적인 영역의 성장과 발달 또한 급격하게 이루어지며, 이는 성인이 된 후에도 이어지기도 한다.

    청소년기에는 특히 보상 시스템과 관련된 뇌 영역이 중대한 변화를 겪는 것으로 알려져 있다. 보통 발달이 진행되는 과정에서는 안정성이 부족하다. 이는 자극에 취약하고 민감해지기 쉽다는 의미이기도 하다. 즉, 앞서 언급한 ‘보상이 되는 경험’을 했을 때 청소년은 성인에 비해 더 큰 만족감을 줄 수 있다는 것이다. 또래 집단 사이에서 느끼는 우월감 역시 그 좋은 예다.

    하지만 모든 종류의 보상은 결국 한계가 있다. 같은 보상을 받았을 때 느끼는 만족감이 상대적으로 더 크다고 하지만, 그렇다고 해서 ‘그보다 더 큰 보상’을 바라는 마음이 덜한 것은 아니다. 결국 보상 크기의 상한선으로 인해, 질적으로 얻을 수 있는 만족감은 한계에 부딪친다. 충분한 만족을 얻기 위해서는 양적으로라도 더 많은 자극을 원하게 되고, 이로 인해 과몰입과 중독이 유발될 수 있다.

    게다가 발달 중인 뇌는 보상 시스템 외의 모든 영역에서도 서툴 가능성이 높다. 감정 조절, 충동 조절, 주위를 폭넓게 살피는 인지 능력 등이 완숙하지 않을 수 있다. 이는 게임 하나에만 몰입하여 다른 것을 의식하지 않는 결과로 이어질 위험을 시사한다.

    로체스터 대학 연구팀의 연구 결과에 따르면, 중독 증상이 더 심한 것으로 확인된 참가자의 뇌를 스캔한 결과 의사 결정 및 보상 시스템 영역의 활동이 낮게 나타났다. 같은 내용으로 성인을 대상으로 하여 실시했던 이전 연구와 대조한 결과, 청소년에게서 민감성이 더 두드러진다는 것도 확인했다.

     

    게임 자체가 해롭지는 않지만

    우리의 삶에는 디지털 기기를 통해 제공되는 수많은 게임이 존재한다. 게임 자체는 해로운 것이 아니다. 게임은 시각과 청각 자극, 의도적인 조작, 상황 판단에 따른 반응과 의사 결정 등 다양한 능력을 반복적으로 사용할 수 있는 토탈 미디어다. 

    문제 해결 능력을 비롯한 다양한 뇌 기능을 지속적으로 사용하도록 한다는 특성으로 인해, 인지 능력 향상을 비롯한 정신적 건강을 개선하는 데 기여한다는 연구도 있었다.

    중요한 것은 어떤 게임을 어떻게 즐기느냐에 있다. 이는 디지털 기기를 주로 어떤 용도로 사용하는지에 따라 해로움 여부가 달라진다고 말하는 것과 같은 맥락이다. 똑같은 게임을 즐기더라도 그 게임의 어떤 요소에 재미를 느끼는지, 얼마나 ‘보상’을 받아야 만족감을 느끼는지가 핵심이라는 것이다.

    앞서 아직 뇌 발달 단계에 있는 청소년들이 특히 취약할 수 있다고 이야기했다. 하지만 이를 근거로 ‘청소년의 게임 이용을 통제해야 한다’라는 결론을 낸다면, 그것은 잘못되도 한참 잘못된 흐름이라 할 수 있다. 특정한 집단이 아닌, 개인의 이용 행태에 주목하는 것이 옳은 접근이다. 

    청소년 중에서도 올바르게 게임을 이용하는 사람이 있는가 하면, 성인 중에서도 중독적으로 게임에 몰입하는 사람이 있다. 로체스터 대학 연구팀 역시 “우리 연구는 ‘일부 사람들’이 다른 사람에 비해 중독 증상에 더 취약할 수 있다는 것을 보여준다”라고 언급한 바 있다.

    무조건적인 통제는 더 큰 반발을 낳고, 문제의 본질로부터 멀어지게 만든다. 긍정적인 면과 부정적인 면이 함께 존재한다는 것을 유념하고, 각 개인의 특성과 상황을 고려한 ‘맞춤형 가이드라인’을 찾아가야 하는 것이 필요하다. 건강하게 즐길 수 있다면, 게임은 최적의 뇌 발달 도구가 될 수 있다.

  • 12~18세 청소년기, ‘성숙한 두뇌’로 발달하는 중요한 시기

    12~18세 청소년기, ‘성숙한 두뇌’로 발달하는 중요한 시기

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    기초과학연구원(Institute for Basic Science, IBS) 뇌과학 이미징 연구단 참여교수인 홍석준 성균관대학교 교수와 그의 연구팀이 금일(19일) 사람의 뇌 영상을 어린이 때부터 성장 시기별로 분석해, 뇌 기능 네트워크가 어떻게 형성되는지를 밝혀냈다.

     

    뇌 기능의 근본, 외부 수용과 내부 모델링

    외적 정보처리와 내적 정보처리는 인간의 뇌 기능에 있어 가장 근본적인 원리라 할 수 있다. 외적 정보처리는 감각기관 등을 통해 외부로부터 얻게 되는 각종 정보를 처리하는 ‘외부 수용’ 기능을 의미한다. 

    그리고 내적 정보처리는 받아들인 정보를 사이에 어떤 관계가 있는지, 기존 정보에 비해 어떤 변화가 있는지를 파악하고 이해할 수 있게끔 하는 ‘내부 모델링’ 기능을 말한다. 이 두 가지가 상호작용함으로써 인간은 수시로 변하는 환경에 대응할 수 있게 된다.

    외적 정보처리와 내적 정보처리를 담당하는 대규모 기능 네트워크는 대뇌의 가장 바깥쪽에 위치한 ‘대뇌피질(cerebral cortex)’에 포함된다. 이는 연령에 따른 뇌 발달과 밀접하게 연관돼 있다. 

    연구결과에 따르면 뇌의 중심부에 있는 ‘시상(thalamus)’과 대뇌피질의 연결성이 뇌 기능 분화에 중요한 역할을 한다. 시상은 주로 외부로부터 들어오는 감각 정보를 처리하는 중계 역할을 하는 부위다. 최근 연구에서는 시상이 내부 모델링과 같은 근본적 인지기능에도 어느 정도 영향을 미친다고 밝혀진 바 있다.

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    시상과 대뇌피질 연결, 연령에 따라 달라져

    홍 교수와 연구팀은 최신 뇌 영상 분석기법을 활용해 유아기부터 성인기까지 다양한 연령대의 뇌 영상을 분석했다. 특히 시상과 대뇌피질의 연결이 연령에 따라 어떤 변화를 보이는지에 포인트를 두고 관찰했다. 

    분석 결과, 시상과 대뇌피질 사이의 연결성은 뇌 발달의 단계에 따라 각기 다른 역할을 한다는 결론을 얻었다. 학습 능력이 활발한 유아기에는 대뇌피질 중 감각정보를 담당하는 영역이 시상과 뚜렷한 연결성을 나타냈다. 반면 성인기로 넘어감에 따라 대뇌피질의 ‘현저성 네트워크’와 시상의 연결성이 강하게 나타났다. 

    현저성 네트워크는 대뇌피질에서 외부로부터 들어오는 감각정보를 처리하는 영역과 내적 정보처리 영역의 사이에 위치해 있으며, 사건을 감지하고 주의를 기울이게 하는 기능을 담당한다. 시상과 현저성 네트워크의 연결성이 강해짐에 따라, 외부 감각처리 영역과 내적 정보처리 영역이 분리, 명확히 다른 역할을 수행하게 되면서 뇌에 ‘기능적 세분화’가 일어나는 쪽으로 발달하는 것으로 나타났다.

     

    12세~18세 청소년기, 두뇌 발달에 중요해

    한편, 홍 교수와 연구팀은 발달 시뮬레이션을 통해 시상-대뇌피질의 연결성과 ‘기능적 전뇌 네트워크’(뇌의 여러 영역이 상호작용해 특정 작업이나 상태를 유지하는 시스템) 사이에 어떤 인과관계가 있는지를 검증했다.

    소위 ‘성숙한 두뇌’라 하는 발달된 뇌는 기능적으로 세분화돼 있고, 다양한 감각 정보를 처리·통합해 고차원 인지기능과 연결하는 ‘감각-연합 축’이 발달한 것을 특징으로 한다. 연구팀은 이번 연구를 통해 시상-대뇌피질의 연결이 이러한 성숙한 두뇌로 발달하는 데 기여한다는 것을 확인했다. 특히 12세~18세 사이의 기여도가 크다는 것을 밝혀내, 청소년기의 두뇌 발달이 왜 중요한지에 대한 근거를 마련했다. 

    홍석준 교수는 “태아의 뇌가 형성될 때 시상이 중요한 역할을 한다고 알려져 있었지만, 태어난 이후에도 기능적 전뇌 네트워크의 발달에 영향을 미침을 밝혀냈다”며, “이를 통해 내·외적 시스템 발달 부진으로 나타나는 자폐, 조현병 등 다양한 뇌 질환의 기전을 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

    한편, 이번 연구 결과는 지난 10일(월) 국제 학술지인 ‘네이처 신경과학(Nature Neuroscience)’ 온라인 판에 게재됐다.

    출처 : 기초과학연구원(IBS) 홈페이지
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