뇌 급변하는 네 번의 시기, 언제일까?

인간의 뇌는 평생 5개의 뚜렷한 발달·노화 단계를 거치며, 다음 단계로 넘어가는 변화가 일어나는 평균 연령은 9·32·66·83세라는 연구 결과가 나왔다.

미국 일간 월스트리트저널(WSJ)에 따르면, 케임브리지대 신경정보학과 알렉사 모즐리 박사 연구팀은 0~90세 나이의 4216명의 뇌에 대해 자기공명영상(MRI) 데이터를 분석했다. 연구팀은 뇌 백질(뇌와 척수 등 중추신경계에 있는 신경섬유 다발)을 관찰해 물리적 연결과 그 상태 변화를 추적해, 연령별로 1년 단위로 '평균적 뇌'의 모습을 구성했다. 이를 바탕으로 수학의 '그래프 이론'에서 다루는 특성 지표 중 12가지를 골라 연령에 따른 평균적 뇌의 연결상태 변화를 분석했다.

그 결과, 뇌 내 연결 패턴이 평균 9, 32, 66, 83세에 변화를 겪는다는 점을 확인했다. 다만 연령대별 단계가 바뀌는 시점은 개인차가 크며, 논문에 제시된 연령 시점은 평균에 불과하다는 게 전문가들의 설명이다.

우선 출생 후 뇌의 아동기 발달 기간은 평균적으로 약 9세까지 지속된다. 이 시기에 뇌의 크기는 커진다. 하지만 신생아의 뇌는 많은 '과잉 배선'을 가지고 있으며, 사용하지 않거나 효율이 낮은 연결들은 뇌가 '가지치기'를 해버린다.

연구팀은 또 9세 즈음부터 시작되는 뇌의 '청소년기'는 약 32세까지 지속된다고 설명했다. 이 시기는 뇌 내 연결의 효율성이 높아지며, 뇌 영역 간의 통신 능력이 향상된다.

뇌의 청소년기가 끝나는 32세부터 초기 노화가 시작되는 66세까지는 비교적 안정된 기간이 온다. 이 시기에는 뇌 영역들이 서로 고립되는 경향이 강해지며, 뇌의 연결 구조가 고착화된다.

뇌의 '초기 노화' 기간은 약 66세부터 83세까지다. 일부 뇌 영역 사이에는 결속이 강해져 '모듈'이라는 단위로 묶이게 되지만, 다른 모듈과의 연결은 퇴화하기 시작하고 백질 변성도 시작된다. 이에 따라 인지 능력이 저하하는 경우가 많다.

약 83세부터 시작되는 '후기 노화' 단계에는 뇌 영역 간의 연결이 쪼그라든다. 뇌가 판단을 내릴 때 전체를 종합적으로 쓰는 것이 아니라 개별 영역과 사용 빈도가 높은 소수의 영역 간 경로에만 의존하는 경우가 많아진다.

이 연구는 특정 연령대에 뇌 관련 특정 질환이 발생하는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있다는 게 논문 저자들의 설명이다. 예를 들어 대부분의 자폐 진단은 아동기에 이뤄지며, 정신병 사례의 약 4분의 3은 20대 초나 그 전에 시작된다. 알츠하이머병은 일반적으로 연구자들이 초기 노화 단계라고 부르는 시기에 나타난다.

이번 연구 결과는 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 최근 게재됐다.